JP2003039199A

JP2003039199A - 基板プレス装置

Info

Publication number: JP2003039199A
Application number: JP2001229062A
Authority: JP
Inventors: Noriya Wada; 憲也和田; Hisayoshi Ichikawa; 久賀市川; Shinji Sugizaki; 真二杉崎; Hideaki Kataho; 秀明片保; Hiroyuki Shiozawa; 博幸塩澤
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-12

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】上下２枚の基板の間にシール材を介在させた二
層基板を加熱下で加圧し、上下の基板間に厳格に管理さ
れたギャップを形成すると共に、シール材を硬化させて
両基板間を固着する基板プレス装置を提供する。【解決手段】シール材を介して接合された上下の基板
からなる二層基板４は上部側プレス部材１１と下部側プ
レス部材１２との間で加熱下で加圧されるが、それぞれ
のプレス盤１４，１５の加圧面部には、ゴムまたは合成
樹脂からなる薄板内に電熱線を埋設した弾性板ヒータ１
６，１７が密着状態に装着されており、また弾性板ヒー
タにはクッション材１８，１９が貼着されている。弾性
板ヒータは加熱手段であり、プレス盤には、弾性板ヒー
タがシール材の硬化温度以上にまで加熱された後に、そ
れらを冷却するために、冷却水タンク２４から供給され
る冷却水を流通させる冷媒流路２２，２３が設けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶セル等
のように、上下２枚の基板の間にシール材を介在させた
二層基板を加熱下で加圧することによって、上下の基板
間に厳格に管理されたギャップを形成すると共に、シー
ル材を硬化させて両基板間を固着するための基板プレス
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カラーＴＦＴ（Thin Film Tran
sistor）液晶表示パネルを構成する液晶セルは、それぞ
れ透明な部材からなるＴＦＴ基板とＣＦ（Color Filte
r）基板との二層からなる接合基板であり、これら上下
の基板間には液晶が封入される。従って、この種の接合
基板には上下の基板間にギャップ（一般に、液晶セルに
おいてはセルギャップと呼ばれている）が形成される。
ＴＦＴ基板とＣＦ基板との間に適正なセルギャップを持
たせ、かつ液晶封入空間を区画形成するために、シール
材が用いられる。このシール材は、液晶封入空間を形成
すると共に、上下の基板を接合状態に固定する機能を発
揮する。

【０００３】従って、液晶セルを形成するには、まず上
下の基板のうちの一方の基板、例えばＴＦＴ基板に液晶
封入領域を形成する位置に未硬化の熱硬化性樹脂からな
るシール材を適正なセルギャップより大きな厚みをもっ
て方形枠状のパターンとなるように塗布する。ただし、
このシール材は液晶封入領域の全周に及ぶのではなく、
液晶注入口の部分を欠落させておく。また、両基板間に
適正なセルギャップを持たせるために、例えば適正なセ
ルギャップの寸法と一致する直径を有するガラスロッド
等からなる離隔部材をシール材に混入させる。このよう
にしてシール材が塗布されたＴＦＴ基板に対して、カラ
ーフィルタを正確に位置合わせして重ね合わせて仮圧着
する。未硬化のシール材を仮圧着しただけでは外力が加
わると両基板間に位置ずれが生じる可能性があるから、
両基板間における所定の位置に例えば紫外線硬化樹脂を
スポット的に塗布し、紫外線を照射してこの紫外線硬化
樹脂を硬化させて、２枚の接合基板を仮圧着した状態で
の位置ずれを防止するのが一般的である。

【０００４】以上のようにして仮圧着された二層基板
は、基板プレス装置により加熱下で加圧することにより
熱圧着させて、両基板間に一定のセルギャップを形成す
ると共にシール材を熱硬化させる。このために、基板プ
レス装置を構成する上下のプレス部材は共に加熱されて
おり、通常は下部側プレス部材は固定され、上部側プレ
ス部材は昇降可能となっており、上部側プレス部材に送
りねじやシリンダ等からなる加圧手段が連結される。両
プレス部材は金属からなる剛体で構成したプレス盤を有
する。これに対して、二層基板は傷等が発生し易い脆弱
なガラスや合成樹脂等で構成される。従って、プレス部
材を構成する剛体のプレス盤の表面にクッション材を貼
着して、このクッション材により二層基板に弾性的に当
接させ、もってプレス時における二層基板の保護を図る
ようにしている。

【０００５】前述したように、基板プレス装置によって
セルギャップを形成する際に、シール材は所定量圧縮さ
れることから、このシール材により囲まれた領域の容積
が減少する。二層基板にはシール材が欠落した液晶注入
口が形成されているから、セルギャップ形成時に液晶注
入口から排気されることになる。しかしながら、シール
材を欠落させた部分の開口面積は、その性質上、かなり
小さいものとなる。このために、加圧時における液晶封
入領域内の空気が迅速に排出されず、内部の圧力が上昇
して、シール材による区画壁を破壊する、所謂シールパ
スが生じることになる。

【０００６】特に、液晶セルの製造ラインのセルギャッ
プ形成段階までは、通常、二層基板は、最終製品として
の液晶セルのサイズの数倍、例えば６倍〜８倍の大きさ
を有するガラス基板が用いられ、セルギャップ形成を行
った後に、二層基板は所定の切断線に沿って切断され
る。このために、二層基板に形成されるシール材のパタ
ーンは、各液晶封入領域を区画形成するように複数箇所
に及んでいる。また、二層基板を切断する際の便宜のた
めに、相隣接する液晶封入領域間において、液晶封入領
域を形成する以外にも、切断時の補強用としてのシール
材のパターンを配置するのが一般的である。従って、各
々の液晶セルの液晶封入領域における液晶注入口を構成
するシール材の欠落部のうち、ある部分では液晶封入領
域となる部位からの排気通路は、他の液晶封入領域を区
画形成するシール材の壁や、補強用のシール材の間に形
成される細い迷路状となり、二層基板が圧縮された時に
おける空気の排出が益々困難になる。その結果、液晶封
入領域内の圧力が高まり、シール材が破損してシールパ
スが発生する可能性が大である。

【０００７】以上のことから、シールパスの発生を抑制
するために、プレス動作を低速で行うようにしなければ
ならない。一方、プレス時にはシール材を硬化させるべ
く、プレス部材は所定の温度にまで加熱するようにして
いる。プレス部材をシール材の硬化温度より高い温度に
まで加熱した場合には、低速で行われるプレス動作が継
続し、適正なセルギャップが形成される前の段階でシー
ル材が硬化温度にまで加熱されて、硬化反応が進行する
ようになり、その結果として上下の基板間に適正なセル
ギャップを形成することができなくなる。

【０００８】以上のことから、従来は、プレスはその条
件を変えて、２段乃至３段以上の多段で行うようにして
いる。この場合、少なくとも第１段目のプレス時には、
プレス部材に与えられる温度条件はシール材の硬化温度
以下とし、低速でプレスを行うことにより、シールパス
を発生させないようにしてシール材を押し潰すようにす
る。また、シール材に多量の溶剤が混合されている場合
等には、まず第１段目のプレスで、弱い加圧力を作用さ
せ、シール材をその硬化温度より低い温度に加熱するこ
とにより溶剤の大半を揮発させ、次いで第２段目のプレ
スでは、加圧力を大きくすると共に、温度条件はやはり
シール材の硬化温度より低くし、さらに残りの溶剤を揮
発させると共に、シール材を押し潰すようにする。そし
て、複数段で行われるプレスのうち、最終段のプレスに
おいてシール材の硬化温度より高い温度条件を与えると
共に、適正なセルギャップが形成された状態に維持でき
る加圧力を加えるようにする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、条件を変えて複数段でプレスを行う場合には、少
なくともプレス段数に応じた数のプレス装置を設けなけ
ればならず、プレス工程の装置構成が複雑になり、かつ
大型化する。また、各段のプレス装置間で二層基板の受
渡を行わなければならないので、全体としてのプレス工
程が長時間化することにもなる。さらに、二層基板は最
終段のプレス装置から出るまでは、上下の基板間は安定
した状態で固定されておらず、この状態で、二層基板を
複数のプレス装置間に移載すると、両基板の位置ずれが
発生するおそれがある等の不都合も生じる。ここで、プ
レス時の加圧条件を変えることは可能であるから、温度
条件を可変にすれば、単一のプレス装置で最終段階まで
プレスすることができるようになる。しかしながら、一
般にプレス開始温度から最高温度までの温度範囲は極め
て広く、このためにプレス部材を一度最高温度にまで加
熱した後に、プレス開始温度にまで低下させるには、極
めて長い時間が必要となり、装置の稼動効率が著しく低
下するという問題点がある。

【００１０】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、プレス部材の温度制
御を迅速に行うことによって、単一のプレス装置により
プレス開始から最終段階までのプレスを行えるようにな
し、もって上下の基板に位置ずれ等を生じさせることな
く、効率的に二層基板を適切なギャップを形成すると共
に、シール材を硬化させることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明による基板プレス装置は、シール材を介
して接合された上下の基板からなる二層基板を上部側プ
レス部材と下部側プレス部材との間で加熱下で加圧する
ことによって、前記二層基板を構成する上下の基板間に
所定のギャップを形成すると共に、このシール材を硬化
させるようにした基板プレス装置であって、前記両プレ
ス部材は、それぞれ剛体で形成したプレス盤の加圧面部
に加熱手段を装着したものからなり、これら各プレス盤
に前記加熱手段を冷却する冷却手段をそれぞれ装着する
構成としたことをその特徴とするものである。

【００１２】上下のプレス部材間で加圧する際に、プレ
ス開始時にはシール材が硬化しない温度とし、連続的ま
たは段階的に温度を上昇させて、最終的にはシール材が
硬化する温度以上にまでプレス部材を加熱するように温
度制御を行う。従って、プレス終了後には両プレス部材
の温度を低下させるが、この温度低下を迅速に行う必要
がある。本発明においては、プレス部材を構成するプレ
ス盤そのものを加熱するのではなく、その加圧面のみに
限定して加熱を行うようにする。これにより、プレス盤
全体を加熱する場合と比較して、加熱手段の体積をでき
るだけ小さくすることができ、もって加熱時における蓄
熱量が最小限に抑制される。その結果、プレスが終了す
ると、直ちに冷却手段により冷却を行うことによって、
迅速かつ確実に加圧面をプレス開始温度にまで低下させ
ることができる。

【００１３】上部側プレス部材と下部側プレス部材との
うち、少なくとも上部側プレス部材の加熱手段は、合成
樹脂製の薄板内に電熱線を埋設され、熱マスの小さい弾
性板ヒータから構成するのが好適である。この弾性板ヒ
ータはプレス盤に装着されるが、プレス盤を熱伝導率の
高い金属で形成する。そして、このプレス盤を冷却手段
として機能させる。即ち、プレス盤内に冷却用流体の流
通路を設けて、プレス終了後に、冷却用流体を流通路に
流すようにする。従って、プレス盤と弾性板ヒータとの
間で効率的な熱交換が行われるように、弾性板ヒータを
プレス盤に密着させるように装着する。プレス盤は剛体
から構成される。弾性板ヒータはゴム等の弾性部材で構
成することによって、この弾性板ヒータを直接二層基板
に当接させるようにすることもできるが、二層基板の保
護という観点から、この弾性板ヒータの下側面にクッシ
ョン材を取り付けるのが望ましい。

【００１４】一方、下部側プレス部材も、上部側プレス
部材と同じ構成とすることができる。ただし、上部側プ
レス部材にクッション材を設けた場合には、加圧時に上
下の基板が相対位置ずれを起こす可能性がある。これを
防止するには、下部側プレス部材においては、プレス盤
の上面に可撓性を有するカバーシートにより閉鎖された
流体プールを形成し、この流体プール内に液体等の流体
を充填することによって、二層基板をフローティング状
態で支持されることになる。その結果、上部側プレス部
材のクッション材の撓み時に歪み等が発生しても、それ
を有効に吸収できる。この場合には、加熱手段は流体プ
ールに高温流体を供給する手段から構成し、また冷却手
段は流体プールにこの高温流体と交換的に低温流体を供
給する手段で構成することができる。ここで、プレス時
における最高温度は１００℃より高いのが一般的であ
る。そこで、流体プールに供給される高温流体は、シー
ル材の硬化温度より高い高温油であり、また低温流体は
プレス開始温度またはそれより高い温度であって、前記
シール材の硬化温度より低い低温油とするのが最適であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の一形態を説明する。図１に二層基板を構成する２枚
の基板を上下に配置した状態を示し、また図２にこの２
枚の基板を貼り合わせた状態の断面を示す。図中におい
て、１は例えばＴＦＴ基板等からなる下基板、２は例え
ばＣＦ基板等の上基板である。これら下基板１，上基板
２は、予め一方の基板、例えば下基板１の所定の位置に
シール材３を塗布した後に、相互に位置合わせが行わ
れ、次いで上基板２を下基板１上に重ね合わせると共に
上部から加圧することにより仮圧着される。これが二層
基板４であり、この二層基板４は、さらにプレス装置に
よって、上下から加熱下で加圧される。これによって、
図２に示したように、仮圧着の段階では、同図に仮想線
で示したように、上下の基板１，２間の間隔がｇであっ
てものが、プレスにより同図に実線で示したように、両
基板１，２が接合状態で固定され、かつ両基板１，２間
に所定のギャップ、つまりセルギャップＧを有する二層
の接合基板５が形成される。この後に、シール材３を完
全に熱硬化し、さらにセルギャップＧ内の空間内に液晶
が封入され、液晶の封入口を閉じることによって、液晶
を密閉状態に保持する。そして、両基板１，２間におけ
るセルギャップＧを高精度に形成するために、シール材
３には、ガラスロッド等からなるスペーサ６を混入して
おくのが望ましい。また、液晶封入領域には多数の微小
ビーズ７等を分散させておき、これら微小ビーズ７はあ
る程度圧縮された状態に保持する。

【００１６】図３及び図４にプレス装置の概略構成を示
す。同図から明らかなように、プレス装置１０は、上下
のプレス部材１１，１２を有し、下部側プレス部材１２
は固定的に保持されている。一方、上部側プレス部材１
１は、下部側プレス部材１２に対して近接・離間する方
向に昇降駆動されるようになっている。ここで、上部側
プレス部材１１は二層基板４に対して所定のプレス圧を
作用するものであり、ボールねじ手段と減速機とからな
る加圧手段１３により二層基板４に対して、連続的また
は段階的に最高プレス圧まで加圧力を作用させることが
できるように構成されている。

【００１７】プレス部材１１，１２は、それぞれ金属
等、最高プレス圧が作用しても変形しない剛体からな
り、かつ熱伝導率の高い部材で形成したプレス盤１４，
１５を有するものであり、上部側プレス部材１１のプレ
ス盤１４の下面と、下部側プレス部材１２のプレス盤１
５の上面とには、加熱手段として弾性板ヒータ１６，１
７が装着されている。ここで、弾性板ヒータ１６，１７
は、シリコンゴム等のゴム材やウレタン樹脂等の合成樹
脂、その他弾性を有する薄板内に電熱線を埋設したもの
から構成される。そして、弾性板ヒータ１６の表面に
は、柔軟なシリコンゴムシート等からなるクッション材
１８，１９が貼り付け等の手段で積層されている。さら
に、クッション材１８，１９の表面は、薄膜のフッ素樹
脂等の低摩擦材からなる保護シート２０，２１により覆
われている。これらクッション材１８，１９及び保護シ
ート２０，２１は、プレス時に二層基板４の表面に傷が
付かないように保護するためのものである。即ち、上部
側，下部側のプレス部材１１，１２により二層基板４に
対して上下から加圧する際に、これらクッション材１
８，１９で二層基板４に弾性的に当接するようになし、
かつ保護シート２０，２１により当接時に摩擦が生じる
のを防止している。

【００１８】プレス盤１４，１５は、熱伝導率の高い金
属等から構成され、これらプレス盤１４，１５には冷却
手段が設けられている。冷却手段は、図４から明らかな
ように、プレス盤１４，１５に穿設した多数の冷媒流路
２２，２３を有し、これら冷媒流路２２，２３には、冷
媒として、例えば冷却水が供給されて、プレス盤１４，
１５を冷却するようにしている。冷却水は冷却水タンク
２４内に貯留されており、この冷却水タンク２４とプレ
ス盤１４，１５の冷媒流路２２，２３との間は供給配管
２５，２６で接続されている。そして、これら供給配管
２５，２６の途中には、ポンプ２７，２８と、開閉弁２
９，３０とが設けられ、かつ冷媒流路２２，２３には排
水管３１，３２が接続されている。従って、開閉弁２
９，３０を開いて、ポンプ２７，２８を駆動すれば、供
給配管２５，２６からプレス盤１４，１５内の冷媒流路
２２，２３に冷媒としての冷却水が供給されると共に、
この供給圧により冷媒流路２２，２３内で昇温した水が
排水管３１，３２を介して外部に流出することになる。

【００１９】冷媒流路２２，２３は、プレス盤１４，１
５の一側、つまり図３の右側側部に開口して、供給配管
２５，２６の接続部２５ａ，２６ａに接続しており、こ
の開口部から他側、つまり左側側部近傍でＵターンして
右側側部に開口し、この開口には配水管３１，３２の接
続部３１ａ，３２ａが接続されている。そして、冷媒流
路２２，２３の往路は弾性板ヒータ１６，１７の取付面
に近接した位置を通るようになっている。これによっ
て、プレス盤１４，１５が冷却されると共に、加熱手段
としての弾性板ヒータ１６，１７と、二層基板４の損傷
防止機能を発揮するクッション材１８，１９及び保護シ
ート２０，２１とが冷却される。

【００２０】ここで、プレス盤１４，１５を冷却するの
は、加熱した後の弾性板ヒータ１６，１７を迅速に冷却
するためである。従って、弾性板ヒータ１６，１７をプ
レス盤１４，１５に密着させて、その間における熱伝達
を効率的に行えるようにしている。しかも、プレス盤１
４，１５に設けた冷媒流路２２，２３は、供給配管２
５，２６への接続側、つまり冷却水の流入側は弾性板ヒ
ータ１６，１７に近接した位置に配置されている。そし
て、この冷媒流路２２，２３はプレス盤１４，１５の反
対側の端部近傍で反転させ、弾性板ヒータ１６，１７の
配設部より遠い側を通って供給配管２５，２６の接続側
端部に至るようになし、この端部に排水管３１，３２が
接続される。

【００２１】以上のように構成することによって、まず
上下のプレス部材１１，１２における弾性板ヒータ１
６，１７を非加熱状態となし、プレス盤１４，１５に冷
却水を流通させることによって、これら両プレス部材１
１，１２がプレス開始温度となるように冷却する。ここ
で、プレス部材１１，１２のプレス開始温度は、二層基
板４の上下の基板１，２間に介装したシール材３の特性
により異なるが、シール材３の硬化が開始する温度より
十分低い温度とする。

【００２２】二層基板４は、搬送コンベア等の搬送手段
またはピックアンドプレイス手段により下部側プレス部
材１２上にセットされる。この状態で、加圧手段１３を
作動させて、上部側プレス部材１１を下降させて、上下
のプレス部材１１，１２間で二層基板４を加圧すると共
に、両プレス部材１１，１２を構成するプレス盤１４，
１５の加圧面に設けた弾性板ヒータ１６，１７を加熱す
る。この弾性板ヒータ１６，１７の熱はクッション材１
８，１９及び保護シート２０，２１を介して二層基板４
のシール材３に作用することになり、これによってこの
二層基板４を加熱しながら加圧する。

【００２３】ここで、プレス時においては、加圧手段１
３による二層基板４への加圧力は連続的または段階的に
大きくし、かつ弾性板ヒータ１６，１７による二層基板
４の加熱も、これに応じて連続的または段階的に昇温さ
せる。加圧力の調整により二層基板４は低速で加圧さ
れ、もって上下の基板１，２間が緩やかに圧縮されて、
シール材３の内側の圧力が上昇するのを抑制する。この
加圧速度はシールパスの発生を起こさない範囲でできる
だけ速くする。そして、二層基板４に対する加圧力の上
昇に応じて、弾性板ヒータ１６，１７によるシール材３
の加熱温度を上昇させるように制御する。ここで、弾性
板ヒータ１６，１７の加熱温度は、加圧力が最高圧に達
する前、つまり二層基板４が加圧されて圧縮される間は
シール材３の硬化温度を越えないようにする。

【００２４】そして、二層基板４に最高圧が作用して、
適正なセルギャップＧが形成された後に、弾性板ヒータ
１６，１７による二層基板４の加熱温度を、そのシール
材３の硬化温度より高い最高温度にまで上昇させ、所定
の時間だけ最高圧力及び最高温度を維持する。これによ
って、適正なセルギャップＧが形成された状態で、シー
ル材３が熱硬化されることになる。

【００２５】以上のようにして二層基板４にギャップが
形成されると共にシール材３が硬化して上下の基板１，
２間が固定されるが、この二層基板４はプレス装置１０
から取り出されて、次の工程に移行する。その後に、新
たな二層基板４がプレス装置１０の下部側プレス部材１
２上に搬入されて、前述と同様にしてプレスが行われ
る。即ち、プレス装置１０において、加圧力だけでな
く、加熱温度もダイナミックに制御することによって、
単一のプレス装置１０により二層基板４をプレスするこ
とができ、複数のプレス装置に移行させる必要をなくし
ている。従って、その分だけ生産効率が上昇することに
なる。また、シール材３が未硬化の状態で、プレス装置
間に二層基板４を搬送する必要がなくなるので、基板
１，２間の位置ずれ等を生じるおそれもない。

【００２６】ところで、プレスの最終段階においては、
弾性板ヒータ１６，１７はシール材３の硬化温度より高
くなっている。従って、この弾性板ヒータ１６，１７を
冷却して、プレス開始温度にまで低下させなければなら
ない。そこで、開閉弁２９，３０を開くと共に、ポンプ
２７，２８を作動させて、冷却水タンク２４内の冷却水
を供給配管２５，２６からプレス盤１４，１５に設けた
冷媒流路２２，２３に供給する。その結果、プレス盤１
４，１５が冷却され、このプレス盤１４，１５に密着し
ている弾性板ヒータ１６，１７をプレス開始温度にまで
低下させることになる。

【００２７】ここで、弾性板ヒータ１６，１７がプレス
開始温度に低下するまでは次の二層基板４をプレス装置
１０に搬入することはできない。従って、生産効率を高
めるには、弾性板ヒータ１６，１７を迅速かつ効率的に
冷却しなければならない。弾性板ヒータ１６，１７は薄
板から構成され、プレス盤１４，１５と比較して、その
体積は極めて小さいもので構成することができ、二層基
板４の加熱手段の熱マスを最小限に抑制できる。プレス
盤１４，１５は熱伝導性の高い金属材で形成されている
ので、冷却水を流通させることにより急速に冷却され、
これらプレス盤１４，１５に密着している弾性板ヒータ
１６，１７の熱を迅速に吸収できる。特に、図４に示し
たように、供給配管２５，２６から供給される冷却水は
プレス盤１４，１５における弾性板ヒータ１６，１７と
接する部位に近い位置を通っているので、さらに熱の吸
収が良好となり、弾性板ヒータ１６，１７が迅速に冷却
される。従って、プレス装置１０の稼動効率を向上させ
ることができる。

【００２８】しかも、弾性板ヒータ１６，１７を薄板で
構成することにより急冷が可能になっているにも拘ら
ず、クッション材１８，１９の直下位置に配置されてい
るので、この弾性板ヒータ１６，１７を加熱した時に
は、迅速にその熱を二層基板４に伝達できるようにな
り、その応答性が高くなる。しかも、弾性板ヒータ１
６，１７はゴム等の弾性部材で構成されているので、プ
レス部材１１，１２により二層基板４に加圧力を作用さ
せた時に、ある程度は緩衝材としての機能を発揮させる
ことができる。従って、プレス盤１４，１５に直接装着
する場合と比較して、クッション材１８，１９の薄肉化
が可能となり、弾性板ヒータ１６，１７を薄くしても、
二層基板４への熱伝達効率を高くすることができる。

【００２９】ここで、プレス装置１０による二層基板４
のプレス時に与えられる加圧条件及び加熱条件は、二層
基板４における上下の基板１，２間に介装されているシ
ール材３の特性に依存する。加圧条件はシール材３の粘
度及び溶剤混合量等により変化し、また加熱条件はシー
ル材３の硬化温度等に応じて変化する。即ち、基本的に
は、適正なセルギャップＧが形成されるまでは、基板
１，２間の間隔が圧縮されるが、この間にシールパスを
起こさない加圧速度となるように設定する。また、適正
なセルギャップＧが形成されるまではシール材３の硬化
温度以下の温度に保持して、このシール材３の粘度を低
下させて可塑化させる。そして、セルギャップＧが形成
され、上下の基板１，２間がそれ以上圧縮されない状態
になると、シール材３の硬化温度以上にまで上昇させ
る。

【００３０】図５（ａ）に無溶剤性のシール材を用いた
場合の、また図５（ｂ）には溶剤性のシール材を用いた
場合の好ましい加圧特性及び昇温特性の一例を示す。こ
れらの図において、実線で示したのは温度特性線図、点
線で示したのは加圧力特性線図である。まず、プレス開
始温度は、溶剤性のシール材を用いる場合の方が、無溶
剤性のシール材を用いる場合より十分低い温度に設定す
る。そして、溶剤がほぼ揮発した後には圧力上昇速度を
上げる（高速加圧）プレス開始後には、圧力及び温度は
連続的または段階的に上昇させるが、二層基板４の加圧
力が最高圧となるまではシール材３の硬化温度以下に保
持する。そして、最高圧が作用した直後に温度を最高温
度となるように大きく上昇させて、シール材３の硬化温
度以上とする。ただし、溶剤性のシール材の場合には、
このシール材に含まれる溶剤がほぼ完全に揮発するまで
は、より低速で加圧し、かつ温度上昇も抑制して、溶剤
の気化に起因するシールパスの発生を防止する（低速加
圧）。従って、シール材から大半の溶剤が除去される
と、プレス速度及び加熱速度を速くする（高速加圧）こ
とにより、ギャップが形成されるまでの時間を短縮す
る。

【００３１】プレス装置１０を構成する上下のプレス部
材１１，１２において、保護シート２０，２１を介して
直接二層基板４を加圧するクッション材１８，１９の直
下位置に弾性板ヒータ１６，１７が設けられているの
で、この弾性板ヒータ１６，１７の加熱温度を微細に制
御することによって、二層基板４の加熱温度を図５
（ａ），（ｂ）に示した特性を持たせるように正確に制
御できる。また、弾性板ヒータ１６，１７は薄板から構
成され、かつ冷却手段を備えたプレス盤１４，１５に密
着しているので、プレスが終了して、最高温度状態とな
っている弾性板ヒータ１６，１７を迅速にプレス開始温
度にまで低下させることができ、プレス終了後、次の二
層基板４の搬入までのタイムラグを最小限に抑制でき
る。従って、装置の稼動効率が著しく向上する。

【００３２】次に、図６に本発明の第２の実施の形態を
示す。この実施の形態におけるプレス装置４０は、上部
側プレス部材４１は加圧手段（図示せず）により、昇降
可能となった可動側のプレス部材であり、プレス盤４２
の下面に弾性板ヒータ４３とクッション材４４とが装着
されており、またクッション材４４は保護シート４５で
覆われている。従って、この上部側プレス部材４１は、
前述した第１の実施の形態の上部側プレス部材１１と実
質的に同じ構成となっている。

【００３３】一方、下部側プレス部材４６は金属等の熱
伝導率の高い剛体からなるプレス盤４７を有し、このプ
レス盤４７の上面には底の浅い凹部が形成されている。
これが流体プール４８であり、この流体プール４８の上
部位置はカバーシート４９により覆われている。カバー
シート４９は、例えばフッ素樹脂の薄いシート等のよう
に、可撓性を有するが、弾性及び伸縮性が最小限の部材
で構成されて、プレス盤４７の上面に固着されており、
これによって流体プール４８は密閉空間となっている。

【００３４】流体プール４８内には、流体、好ましくは
非圧縮性流体である液体が供給されるようになってい
る。しかも、この液体は沸点がプレス時の最高温度より
高いもの、例えば油が用いられる。そして、流体プール
４８内には低温油と、高温油とが交換的に供給されるよ
うになっている。このために、低温油貯留タンク５０と
高温油貯留タンク５１とを備え、これら２つのタンク５
０，５１にはそれぞれ給油配管５２，５３が接続されて
おり、これらの給油配管５２，５３は切換弁５４を介し
て、流体プール４８に通じる油供給配管５５と接続され
ている。そして、この油供給配管５５の途中にはポンプ
５６が設けられている。切換弁５４は、油供給管５５
を、給油配管５２と接続する状態と、給油配管５３と接
続する状態と、両給油配管５２，５３との双方に対して
遮断した状態との３位置に切り換え可能なものである。

【００３５】また、流体プール４８には、排出配管５７
が接続されており、この排出配管５７は切換弁５８に接
続されている。また、低温油貯留タンク５０に接続した
還流配管５９と、高温貯留タンク５１に接続した還流配
管６０とが切換弁５８に接続されており、この切換弁５
８を切り換えることによって、流体プール４８からの排
出配管５７を、還流配管５９に接続する状態と、還流配
管６０に接続する状態と、両還流配管５９，６０と遮断
する状態とに切り換え可能となっている。そして、排出
配管５７には吸引用のポンプ６１が装着されている。

【００３６】さらに、上部側プレス部材４１のプレス盤
４２及び下部側プレス部材４６のプレス盤４７には、第
１の実施の形態と同様、冷却手段として、冷媒流路６
２，６３が設けられており、冷却水タンク６４からの供
給配管６５，６６がこれら各冷媒流路６２，６３に接続
されている。そして、供給配管６５，６６には、ポンプ
６７，６８及び開閉弁６９，７０が装着されている。さ
らに、冷媒流路６２，６３には排水管７１，７２が接続
されている。

【００３７】以上のように構成することによっても、単
一のプレス装置４０による１段で、シールパスを起こさ
ずに、しかも加圧途中でシール材３が硬化することがな
く、適正なセルギャップＧが正確に形成されるようにし
て二層基板４のプレスを行うことができる。

【００３８】ここで、下部側プレス部材４６のプレス盤
４７に設けた流体プール４８に供給される低温油の温度
はプレス開始温度乃至それより高い温度となし、また高
温油の温度はシール材３の硬化温度より高い温度とす
る。例えば、図５（ａ）において、低温油はプレス開始
温度乃至それよりある程度高い温度とし、高温油は最高
温度とする。また、上部側プレス部材４１の弾性板ヒー
タ４３は、図５（ａ）の昇温特性と同じ特性を持たせる
ように設定する。

【００３９】まず、流体プール４８の内部には低温油貯
留タンク５０からの低温油を導入しておき、この状態で
切換弁５４及び５８を遮断状態に保持する。一方、上部
側プレス部材４１は、弾性板ヒータ４３と、冷却水タン
ク６４から供給される冷却水によって、プレス開始温度
に設定する。この状態で、二層基板４を下部側プレス部
材４６上に搬入し、上部側プレス部材４１を下降させる
ことにより二層基板４に対するプレスを開始する。上部
側プレス部材４１におけるクッション材４４が二層基板
４の上面に当接すると、まずクッション材４４が撓むこ
とになり、これと共に二層基板４に加圧力が作用する。
そして、弾性板ヒータ４３による加熱を開始する。下部
側プレス部材４６はプレス開始温度に保持されるが、弾
性板ヒータ４３の加熱温度を上昇させることによって、
二層基板４の温度を上げながら、上部側プレス部材４１
による加圧力を増大させる。ここで、上部側プレス部材
４１の加圧力の上昇速度は、二層基板４におけるシール
パスが発生しない速度とし、またこの間における弾性板
ヒータ４３による二層基板４の加熱は、シール材３の硬
化温度より低い温度であることを条件として昇温させる
ようにする。

【００４０】上部側プレス部材４１の作動により二層基
板４に対する加圧力が最高状態となった時に、つまり二
層基板４を構成する上下の基板１，２間がこれ以上圧縮
されない状態となった後に、弾性板ヒータ４３の温度を
シール材３の硬化温度以上に上げる。また、切換弁５４
を切り換えて、高温油貯留タンク５１からの給油配管５
３を油供給配管５５と接続すると共に、切換弁５８を排
出配管５７が還流配管５９と接続する状態に切り換え
る。そして、ポンプ５６及び６１を作動させて、流体プ
ール４８内に高温油を供給して、低温油を排出して、こ
の流体プール４８の内部を高温油で置換する。この時
に、流体プール４８には最高プレス圧が作用しているの
で、この圧力状態を維持するように、ポンプ５６，６１
の作動を制御する。具体的には、ポンプ５６による高温
油の流体プール４８への供給圧をポンプ６１による排出
圧より高くする。これによって、二層基板４は上下から
シール材３の硬化温度以上に加熱されることになり、迅
速にシール材３を硬化させることができる。

【００４１】そして、プレス終了後には、上部側プレス
部材４１のプレス盤４２と、下部側プレス部材４６のプ
レス盤４７とに設けた冷媒流路６２，６３に冷却水を供
給すると共に、下部側プレス部材４６のプレス盤４７に
形成した流体プール４８の高温油を低温貯留タンク５０
からの低温油で置換することによって、上下のプレス部
材４１，４６は速やかにプレス開始温度にまで低下す
る。ここで、下部側プレス部材４６では、低温油を供給
することから、これだけでプレス開始温度とすることも
できる。従って、プレス盤４７側には必ずしも冷媒流路
を設ける必要はないが、より迅速かつ確実にプレス開始
温度に低下させるためには、冷媒流路６３側にも冷却水
を流すようにする。

【００４２】ここで、前述した第１の実施の形態では、
上下のプレス部材１１，１２をプレス盤１４，１５に弾
性板ヒータ１６，１７及びクッション材１８，１９を装
着したものからなり、実質的に剛体プレス手段であり、
プレス時にはクッション材１８，１９が撓むことにな
る。この時にクッション材１８，１９が歪みながら圧縮
されると、基板１，２間に相対位置ずれが生じることに
なる。従って、何らかの方法でクッション材が歪まない
ようにするか、または基板１，２間の相対位置ずれを防
止しなければならない。

【００４３】この点について、この第２の実施の形態に
よれば、上部側プレス部材４１によりプレス圧が作用す
る際に、下部側プレス部材４６は流体プール４８により
実質的にフローティング状態で二層基板４が支持される
ことになる。従って、上部側プレス部材４１による加圧
時にクッション材４４が歪みながら撓んだとしても、フ
ローティング状態にある下部側がこれに追従するので、
二層基板４の全面にわたって均等な加圧力が作用し、か
つ両基板１，２間でずれが生じることがなく、真直ぐに
加圧することができる。このように、下部側プレス部材
４６では、二層基板４をフローティング状態で支承して
いるものの、この下部側プレス部材４６の流体プール４
８内には、非圧縮性の加熱油が貯留されており、しかも
可撓性を有するが、非伸縮部材であるカバーシート４９
が設けられている。従って、流体プール４８内の油は封
じ込め状態となり、上部側プレス部材４１の下降に応じ
て、流体プール４８内の圧力（静圧）が上昇することに
なり、二層基板４には確実にプレス圧が作用することに
なる。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、プレス部材の温度制御を迅速
に行うことによって、単一のプレス装置によりプレス開
始から最終段階までのプレスを行うことができ、もって
上下の基板に位置ずれ等を生じさせることなく、効率的
に二層基板を適切なギャップを形成すると共に、シール
材を硬化させることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】二層基板を、貼り合わせる前の状態にして示す
外観図である。

【図２】二層基板の貼り合わせ状態での断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示す基板プレス装
置の概略構成図である。

【図４】図３のプレス部材の平面図である。

【図５】プレス時における加圧力及び温度の制御特性線
図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態を示す基板プレス装
置の概略構成図である。１下基板２上基板３シール材４二層基板１０，４０プレス装置１１，４１上部側プレス部材１２，４６下部側プレス部材１３加圧手段１４，１５，４２，４７プレス盤１６，１７，４３弾性板ヒータ１８，１９，４４クッション材２０，２１，４５保護シート２２，２３，６４，６５冷媒流路４８流体プール４９カバーシート５０低温油貯留タンク５１高温油貯留タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉崎真二東京都渋谷区東３丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者片保秀明東京都渋谷区東３丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者塩澤博幸東京都渋谷区東３丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4E090 AA01 AA08 AB01 DA02 DA03 HA07 HA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シール材を介して接合された上下の基板
からなる二層基板を上部側プレス部材と下部側プレス部
材との間で加熱下で加圧することによって、前記二層基
板を構成する上下の基板間に所定のギャップを形成する
と共に、このシール材を硬化させる基板プレス装置にお
いて、前記両プレス部材は、それぞれ剛体で形成したプレス盤
の加圧面部に加熱手段を装着したものからなり、これら各プレス盤に前記加熱手段を冷却する冷却手段を
それぞれ装着する構成としたことを特徴とする基板プレ
ス装置。
【請求項２】前記上部側プレス部材と下部側プレス部
材とのうち、少なくとも上部側プレス部材の加熱手段
は、前記プレス盤の下面に密着状態にして装着され、ゴ
ムまたは合成樹脂からなる薄板内に電熱線を埋設した弾
性板ヒータで構成し、この弾性板ヒータの前記二層基板
への当接面側にクッション材を装着する構成としたこと
を特徴とする請求項１記載の基板プレス装置。
【請求項３】前記プレス盤は金属で構成し、このプレ
ス盤内に冷却用流体の流通路を設け、この流通路内に冷
却用流体を流通させることにより前記冷却手段を構成し
たことを特徴とする請求項１記載の基板プレス装置。
【請求項４】前記下部側プレス部材は、前記プレス盤
の上面に可撓性を有するカバーシートにより閉鎖された
流体プールを形成し、前記加熱手段はこの流体プールに
高温流体を供給する手段から構成され、また前記冷却手
段は前記流体プールにこの高温流体と交換的に低温流体
を供給する手段から構成したことを特徴とする請求項１
記載の基板プレス装置。
【請求項５】前記流体プールに供給される高温流体
は、前記シール材の硬化温度より高い高温油であり、ま
た低温流体はプレス開始温度またはそれより高い温度で
あって、前記シール材の硬化温度より低い低温油である
ことを特徴とする請求項４記載の基板プレス装置。