JP2005225904A - Method for joining matter to be adhered to adherend, joint structure and joining apparatus - Google Patents
Method for joining matter to be adhered to adherend, joint structure and joining apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005225904A JP2005225904A JP2004033078A JP2004033078A JP2005225904A JP 2005225904 A JP2005225904 A JP 2005225904A JP 2004033078 A JP2004033078 A JP 2004033078A JP 2004033078 A JP2004033078 A JP 2004033078A JP 2005225904 A JP2005225904 A JP 2005225904A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adhesive
- energy
- adherend
- curable adhesive
- joining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、被接着物に接着物を接合する被接着物と接着物の接合方法およびそれに使用する接合構造、および接合装置に関するものである。 The present invention relates to a method for bonding an adherend to an adherend and an adhesive, a bonding structure used for the bonding method, and a bonding apparatus.
ガラス板、セラミックス板、金属板等の光学ベースから構成されている被接着物に、レンズ、回折格子、ミラー等の光学素子、受光素子、発光素子、CCD等の固体撮像素子等の光学部品である接着物を接合する技術は、従来から提案されている(例えば特許文献1ないし10参照)。
特許文献1では、レンズを支持する支持基準点を設け、接着剤の収縮によって発生するレンズの取り付け方向の変位を低減することにより、レンズの取り付け精度を向上させ、所望の光学特性を満たすことを開示している。
特許文献2では、複数の反射ミラーの相対位置を精度良く出し、その状態での接着をすることにより、光学性能を向上させたプロジェクタおよび光学機器を提供することを開示している。
特許文献3では、光学レンズを金属ホルダの内孔中に保持し、低融点ガラスを双方の隙間に塗布し、低融点ガラスが融ける温度に加熱後徐冷することにより、光デバイス組み立ての際、溶接作業性がよく、しかも光学レンズの気密封止部分の信頼性が高く、かつ光学的特性の良いレンズ部品を提供することを開示している。
特許文献4では、接着硬化時の線収縮率が小さい接着剤を使用することによって、線収縮による内部歪みとこれに伴う光学的性能の低下が少ない光学部材を提供することを開示している。
特許文献5では、照射強度を変化させて硬化させることで、生産性を低下させることなく、UV硬化接着剤によって複数の部材同士を高い位置精度で接着可能な接着方法、およびこの方法を用いた光ヘッド装置の製造方法を提供することを開示している。
Optical parts such as lenses, diffraction gratings, mirrors, etc., optical components such as solid-state image sensors such as light receiving elements, light emitting elements, CCDs, etc. Techniques for joining a certain adhesive have been conventionally proposed (see, for example,
In
In
Patent Document 4 discloses providing an optical member with less internal distortion due to linear shrinkage and accompanying optical performance degradation by using an adhesive having a low linear shrinkage rate during adhesive curing.
Patent Document 5 uses an adhesion method capable of adhering a plurality of members with high positional accuracy with a UV curing adhesive without reducing productivity by changing the irradiation intensity and curing, and this method. Disclosed is a method for manufacturing an optical head device.
特許文献6では、UV照射強度を一様にして接着させることで、面精度を維持しながら光学部材の接着効率を向上させることを開示している。
特許文献7では、粒径と密度をそろえた充填剤を添加し、接着剤そのものの硬化収縮や温度変化による体積変化が小さくなるように工夫することを開示している。
特許文献8では、保持部材とコリメータレンズの間に紫外線硬化型接着剤を充填し、コリメータレンズ側面の円筒レンズとしての集光作用を利用して紫外線を微小領域に照射して仮止めした後、コリメータレンズ側面の円筒レンズとしての光拡散作用を利用して全面に照射して本硬化することで接着後のワーク固定精度の悪化を防ぐことを開示している。
特許文献9では、紫外線硬化型接着剤を複数回に分けて吐出し、各層ごとに硬化させて硬化反応のエネルギ変換効率を高め、熱変形による接着後のワーク固定精度の悪化を防ぐことを開示している。
特許文献10では、保持部材とコリメータレンズの間に紫外線硬化型接着剤を充填し、コリメータレンズを通して紫外線を照射することによって平行光とし、均一に照射することで接着後のワーク固定精度の悪化を防ぐことを開示している。
また、1つのエネルギ硬化型接着剤を硬化させた後に、硬化タイミングをずらして他のエネルギ硬化型接着剤を硬化させて接着硬化を行い、硬化収縮による位置ずれを極力防ぐ技術も研究されている。
In Patent Document 8, an ultraviolet curable adhesive is filled between the holding member and the collimator lens, and after temporarily fixing by irradiating ultraviolet rays to a minute region using a condensing function as a cylindrical lens on the side of the collimator lens, It is disclosed that deterioration of the work fixing accuracy after bonding is prevented by irradiating the entire surface by using a light diffusing action as a cylindrical lens on the side surface of the collimator lens and performing main curing.
Patent Document 9 discloses that an ultraviolet curable adhesive is ejected in a plurality of times and is cured for each layer to increase the energy conversion efficiency of the curing reaction and prevent deterioration of the work fixing accuracy after bonding due to thermal deformation. doing.
In
In addition, after curing one energy curable adhesive, the technology to prevent misalignment due to curing shrinkage as much as possible is also studied by stiffening other energy curable adhesives by shifting the curing timing. .
ところで、従来の部品接合等の被接着物に接着物を接着する接着剤としては、熱硬化型や光硬化型等のエネルギ硬化型接着剤が知られており、この中には幾つかの性質を兼ね備えたものもある。これらのエネルギ硬化型接着剤は、反応速度が速く硬化時間が短くて済むことから、生産工程の効率化を図る目的で様々な分野で利用されている。
ところが、このエネルギ硬化型接着剤では、硬化するさいに体積収縮(硬化収縮)が起こり、この硬化収縮に伴って応力(硬化収縮力)が発生する。一般に、アクリル系紫外線硬化型樹脂では5〜10%、エポキシ系紫外線硬化型樹脂では2〜5%程度硬化収縮し、この硬化収縮量に比例して硬化収縮力が発生する。
この硬化収縮力は、接着強度の面においては僅かな強度低下が生じるのみで大きな影響を与えないが、被接着物と接着物との位置のずれを生じさせる点では、とくに部品接合において高精度の位置調整が要求される精密組み立てにおいては大きな問題となる。
すなわち、精密組み立ての工程において、被接着物に対する接着物の位置合わせを厳密に調整した後に、この被接着物と接着物とを接合するエネルギ硬化型接着剤の硬化収縮の影響でその調整した位置にずれが生じると、精密組み立て品の機能を阻害してしまう可能性がある。
このような問題を回避するために、以下のような技術が開示されている。まず第1の技術では、被接着物に支持柱も設け当接させるものや、あるいは治工具などにより接着物ならびに被接着物を固定し、エネルギ線硬化型接着剤を硬化することによって、無理やり硬化収縮させない方法が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。
第2の技術では、エネルギ線硬化型接着剤自体に手を加え、エネルギ線硬化方接着剤の替わりに低融点ガラスを使用するものや、セラミック微粒子を添加したり、充填材を添加したりするものや、低分子量の硬化収縮の小さい材料を採用して硬化収縮量を極力小さくする方法が提案されている(例えば、特許文献3、4、7参照)。
第3の技術では、照射するUV光を集光して仮固定した後発散光にして本固定するものや、光硬化型接着剤を塗布するごとに硬化させて熱変形によるずれを抑えるものや、半硬化した後にレンズ等の位置を調整し本硬化する方法が提案されている(例えば、特許文献5、8、9参照)。
第4の技術では、照射するUV光を制御する方法であり、照射するUV光を制御してばらつきを無くし、硬化収縮の均一性を向上させる方法が提案されている(例えば、特許文献6および10参照)。
By the way, as an adhesive for adhering an adhesive to an object to be bonded such as conventional component bonding, an energy curable adhesive such as a thermosetting type or a light curable type is known, and some of these properties are known. Some of them have Since these energy curable adhesives have a high reaction speed and a short curing time, they are used in various fields for the purpose of improving the efficiency of the production process.
However, in this energy curable adhesive, volume shrinkage (curing shrinkage) occurs when it is cured, and stress (curing shrinkage force) is generated along with this hardening shrinkage. Generally, an acrylic ultraviolet curable resin is cured and shrunk by about 5 to 10%, and an epoxy ultraviolet curable resin is about 2 to 5%, and a curing shrinkage force is generated in proportion to the amount of curing shrinkage.
This curing shrinkage force causes only a slight decrease in strength in terms of adhesive strength, but does not have a significant effect, but it is highly accurate especially in parts joining, in that it causes a positional shift between the adherend and the adhesive. This is a serious problem in precision assembly that requires position adjustment.
That is, in the precision assembly process, after adjusting the position of the adhesive to the adherend strictly, the adjusted position is affected by the curing shrinkage of the energy curable adhesive that joins the adherend and the adhesive. If there is a deviation, the function of the precision assembly may be hindered.
In order to avoid such a problem, the following techniques are disclosed. First, in the first technology, forcibly hardened by fixing the adhesive and the object to be adhered with a support pillar provided on the object to be adhered or a jig or tool, and curing the energy ray curable adhesive. There has been proposed a method that does not cause contraction (see, for example,
In the second technique, the energy beam curable adhesive itself is modified, and instead of the energy beam curable adhesive, a low melting glass is used, ceramic fine particles are added, or a filler is added. There have been proposed methods for reducing the amount of cure shrinkage as much as possible by using a low molecular weight material having a low cure shrinkage (see, for example,
In the third technique, the UV light to be irradiated is condensed and temporarily fixed, and then fixed as a divergent light, the one that is cured every time the photo-curing adhesive is applied, and the deviation due to thermal deformation is suppressed, There has been proposed a method of adjusting the position of a lens or the like after semi-curing to perform main curing (see, for example, Patent Documents 5, 8, and 9).
In the fourth technique, there is a method for controlling the UV light to be irradiated, and a method for controlling the UV light to be irradiated so as to eliminate variation and improve the uniformity of curing shrinkage has been proposed (for example,
しかしながら、第1の技術の特許文献1に記載の開示は、面接着を想定したものであり、例えば多軸調整等のためにエネルギ線硬化型接着剤を厚く、多量に必要とする場合等には利用できず接着形態が限定されるという問題がある。また、被接着物の構造に制限される。
一方、特許文献2に記載の技術は、予め用意された治工具の精度を厳しく管理しなければならないし、また無理やり被接着物や接着物を動かないように矯正しているので、接着剤に硬化応力が残り、耐熱試験などにより、被接着剤と接着物の相対位置が保てない、あるいは保てないと予想される。
また、第2の技術である特許文献3では、エネルギ線硬化方接着剤の替わりに低融点ガラスを使用しているが、被接着物と接着物がプラスチックなどのような、ガラスよりも融点が低い材料の場合は適応できない。
また、特許文献7に記載の技術では、一般的に使われる充填剤は、エネルギ線硬化型接着剤より比重が大きいもの(セラミックス、金属粉等)が多く、多量に前記接着剤を塗布した場合は、硬化収縮むらが発生し、被接着物と接着物の相対距離を変化させてしまう。
更に特許文献4に記載の技術では、基本的に接着形態が面接着に限定されてしまう。また、一般的なエネルギ線硬化型接着剤と比較し、分子量が低いため、硬化後の接着剤弾性率が低く、あるいは接着強度を上げるため、被接着物と接着物の少なくともどちらか一方に表面処理を施す必要が生じる。
また、第3の技術である特許文献8では、最初に集光によって仮固定を行っても発散光による本固定の際の硬化収縮力が大きいため、位置ずれが大きくなってしまうという問題がある。
However, the disclosure described in
On the other hand, the technique described in
Moreover, in
In the technique described in
Furthermore, in the technique described in Patent Document 4, the bonding form is basically limited to surface bonding. In addition, since the molecular weight is low compared to a general energy ray curable adhesive, the adhesive has a low modulus of elasticity after curing, or in order to increase the adhesive strength, the surface on at least one of the adherend and the adhesive It is necessary to perform processing.
Moreover, in patent document 8 which is the 3rd technique, even if it temporarily fixes by condensing first, since the hardening shrinkage force at the time of the main fixing by a diverging light is large, there exists a problem that position shift will become large. .
一方、特許文献9に記載の技術では、熱変形以外の硬化収縮については考慮されておらず、硬化するごとにその硬化収縮量が積み重なっていくため、最終的には位置ずれが大きく現れることとなる。
特許文献5に記載の技術では、未反応モノマーやポリマーが存在することが多く、耐熱試験等により被接着剤と接着物の相対位置が保てない、あるいは保てないと予想される。
そして、第4の技術である特許文献6および10に記載の技術では、エネルギ線硬化型接着剤の量を増やせばこれに比例して硬化収縮量も増え、その分位置ずれが大きくなるため、エネルギ線硬化型接着剤を多く必要とする接着形態等には好適とはいえず、また、添加剤を加えることにより光の透過率が低下しその分硬化させるためのエネルギの照射量を多くする必要が生じる場合がある。
このような影響を考慮して、1つのエネルギ硬化型接着剤を硬化させた後に、硬化タイミングをずらして他のエネルギ硬化型接着剤を硬化させるエネルギ硬化型接着剤を複数層用いた方法も研究されている。
しかしながら、この方法を用いれば、精密位置決めが可能となるが、複数のエネルギ硬化型接着剤を塗布する工程が必要となったり、他のエネルギ硬化型接着剤に硬化エネルギを与えないようにしたりと余分な工程があり、その分の接着工程に時間がかかり、また余計な装置が必要となる。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、簡単な装置構成で、接着形態等にかかわらずエネルギ硬化型接着剤の硬化収縮による位置ずれを極力抑制して高精度な位置合わせを可能とする被接着物と接着物との接合方法、その接合構造、およびその接合装置を提供することにある。
On the other hand, in the technique described in Patent Document 9, curing shrinkage other than thermal deformation is not taken into account, and the amount of cure shrinkage accumulates every time it cures. Become.
In the technique described in Patent Document 5, unreacted monomers and polymers are often present, and it is expected that the relative position between the adhesive and the adhesive cannot be maintained or cannot be maintained by a heat test or the like.
And in the technique described in
In consideration of these effects, research is also conducted on a method using multiple layers of energy curable adhesive that cures one energy curable adhesive and then cures the other energy curable adhesive by shifting the curing timing. Has been.
However, if this method is used, precise positioning is possible, but a process of applying a plurality of energy curable adhesives is required, or other energy curable adhesives are not given curing energy. There are extra steps, and it takes time for the bonding process, and an extra device is required.
The object of the present invention is to enable high-precision alignment by suppressing the displacement due to curing shrinkage of the energy-curable adhesive as much as possible regardless of the bonding form, etc., with a simple apparatus configuration in consideration of the above-described circumstances. An object of the present invention is to provide a bonding method between an adherend and an adhesive, a bonding structure, and a bonding apparatus.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、被接着物と接着物を高精度に位置決めした後、エネルギ硬化型接着剤を用いて、前記被接着物に前記接着物を接合する被接着物と接着物の接合方法において、前記エネルギ硬化型接着剤の硬化収縮による体積収縮変化量を補填することを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、被接着物と接着物を高精度に位置決めした後、エネルギ硬化型接着剤を用いて、前記被接着物に前記接着物を接合する被接着物と接着物の接合構造において、前記エネルギ線硬化型接着剤に芯物質とこの芯物質を取り囲むカプセル壁からなるマイクロカプセルを封入した接着剤層を形成し、前記エネルギ硬化型接着剤の硬化収縮により前記マイクロカプセルが変形・膨張することを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、マイクロカプセルは、カプセル壁が圧力・熱・光のいずれかにより破れて芯物質が流出しあるいは膨張して芯物質も膨らむことで変形・膨張し、前記エネルギ硬化型接着剤の硬化収縮による体積収縮変化量を補填する請求項2に記載の接合構造を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記芯物質として気体を用いた請求項2または3記載の接合構造を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、接合後は、前記マイクロカプセルの内圧を外気圧と等しくする請求項2ないし4のいずれか1項記載の接合構造を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
Further, in the invention according to
In the invention according to
The invention according to claim 4 is characterized in that the joining structure according to
The invention according to claim 5 is characterized in that the joined structure according to any one of
また、請求項6に記載の発明は、エネルギ線硬化型接着剤に芯物質と芯物質を取り囲むカプセル壁からなるマイクロカプセルを封入し、前記エネルギ硬化型接着剤の硬化収縮による体積収縮変化量を前記マイクロカプセルが変形・膨張することで補填していく請求項1に記載の接合方法を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、カプセル壁が圧力・熱・光のいずれかにより破れて芯物質が流出しあるいは膨張して芯物質も膨らむことで変形・膨張し、前記エネルギ硬化型接着剤の硬化収縮による体積収縮変化量を補填する請求項6記載の接合方法を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、芯物質として気体を用いることで、前記エネルギ硬化型接着剤の硬化収縮による体積収縮変化量を変形・膨張し補填していく請求項6または7記載の接合方法を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、接合後は、マイクロカプセルの内圧を外気圧と等しくする請求項6ないし8のいずれか1項記載の接合方法を特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、エネルギ硬化型接着剤を用いて、被接着物に接着物を接合する被接着物と接着物の接合装置において、マイクロカプセルを封入した前記エネルギ硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、前記エネルギ硬化型接着剤を硬化させるためにエネルギを照射するエネルギ照射手段と、このエネルギ照射手段のオン・オフを制御するエネルギ照射制御手段と、前記エネルギ照射手段の照射強度を制御するエネルギ照射強度制御手段を備える接合装置を特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, a microcapsule composed of a core substance and a capsule wall surrounding the core substance is encapsulated in an energy ray curable adhesive, and a volume shrinkage change amount due to curing shrinkage of the energy curable adhesive is measured. The joining method according to
According to a seventh aspect of the present invention, the capsule wall is broken by any of pressure, heat, and light, and the core material flows out or expands, and the core material also expands and deforms and expands. The bonding method according to
The invention according to claim 8 is the method according to
The invention according to claim 9 is characterized in that the joining method according to any one of
The invention according to
本発明によれば、硬化収縮に伴う接着剤の収縮区域を予めエネルギ線硬化型接着剤中に分散してあるマイクロカプセルが補填することによって、実質上、接着剤部が体積収縮しないため被着物と接着物の相対的な位置を保持することが可能であり、また、マイクロカプセルを予めエネルギ線硬化型接着剤に分散させているので、余計な装置が要らない。 According to the present invention, the shrinkage area of the adhesive accompanying cure shrinkage is supplemented by the microcapsules dispersed in the energy ray curable adhesive in advance, so that the adhesive portion does not substantially shrink in volume, and thus the adherend. It is possible to maintain the relative positions of the adhesive and the microcapsules are previously dispersed in the energy ray curable adhesive, so that no extra device is required.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図1はエネルギ線硬化型接着剤に芯物質と芯物質を取り囲むカプセル壁からなるマイクロカプセルを封入した構造を示す概略図である。
エネルギ硬化型接着剤(例えば、光硬化型接着剤(UV硬化型接着剤、可視光硬化型接着剤)、放射線硬化型接着剤、X線硬化型接着剤、等)を対象とする。
ここで、エネルギ硬化型接着剤を使用する理由は、熱硬化型接着剤の場合は、硬化させるためにオーブン等で熱を加える必要があり、生産効率の向上の妨げになったり、被接着物または接着物によっては加熱を許容できなかったりすることがあるからである。
また、嫌気硬化型接着剤の場合は、硬化させるために空気を遮断する必要があり、そのために接着形態が限定される可能性がある。これに比して、光硬化型接着剤にはこのような問題がなく、熱硬化型接着剤や嫌気硬化型接着剤に比べて取り扱いが容易で実用的だからである。
通常、被接着物に接着物を例えばUV硬化型接着剤にて接着接合する場合、接着剤を2部材の界面に塗布し、これにUV(紫外線)光を照射することにより接着剤が硬化して接着される。
この接着剤硬化時には、硬化収縮現象が発生し、前述したように一般のアクリル系紫外線硬化性樹脂は5〜10%、エポキシ系紫外線硬化性樹脂は2〜5%前後収縮する。接着剤塗布を複数点で行う場合はこの硬化収縮が各接着点で発生する。そして、この硬化収縮により引張応力を生じる。
これを回避するために、本実施形態では、被接着物と該被接着物に対して位置合わせされた接着物とがエネルギ硬化型接着剤からなる接着部を介して接合される接合構造にあって、接着部はエネルギ硬化型接着剤にエネルギを照射して硬化する際に発生する硬化収縮分の体積を補充していくものである。
それによって、硬化収縮に伴う引張応力を吸収するため、この引張応力が被着物まで伝播することなく、被接着物に対する接着物の位置ずれを防止して極めて高精度な接着接合を可能としている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a structure in which a microcapsule composed of a core substance and a capsule wall surrounding the core substance is encapsulated in an energy ray curable adhesive.
Energy curable adhesives (for example, light curable adhesives (UV curable adhesives, visible light curable adhesives), radiation curable adhesives, X-ray curable adhesives, etc.) are targeted.
Here, the reason for using an energy curable adhesive is that in the case of a thermosetting adhesive, it is necessary to apply heat in an oven or the like in order to cure it, which hinders improvement in production efficiency, Or, depending on the adhesive, heating may not be acceptable.
Further, in the case of an anaerobic curable adhesive, it is necessary to block air in order to cure the adhesive, which may limit the bonding form. Compared to this, the photo-curing adhesive does not have such a problem, and is easier to handle and practical than the thermosetting adhesive and the anaerobic curing adhesive.
Normally, when an adhesive is bonded to an object to be bonded with, for example, a UV curable adhesive, the adhesive is cured by applying the adhesive to the interface between the two members and irradiating it with UV (ultraviolet) light. Glued together.
When this adhesive is cured, a curing shrinkage phenomenon occurs, and as described above, a general acrylic ultraviolet curable resin contracts by about 5 to 10%, and an epoxy ultraviolet curable resin contracts by about 2 to 5%. When the adhesive is applied at a plurality of points, this curing shrinkage occurs at each adhesion point. And the tensile stress is produced by this hardening shrinkage.
In order to avoid this, in this embodiment, there is a bonding structure in which an object to be bonded and an adhesive aligned with the object to be bonded are bonded via an adhesive portion made of an energy curable adhesive. The adhesive portion replenishes the volume of cure shrinkage generated when the energy curable adhesive is cured by irradiating energy.
As a result, tensile stress associated with cure shrinkage is absorbed, so that this tensile stress does not propagate to the adherend, and the positional displacement of the adherend with respect to the adherend is prevented, thereby enabling extremely accurate adhesive bonding.
図1においては、接着構造13を示し、被接着物1と接着物2との間に接着剤3からなる接着剤層を有する構造を示している。ここで、接着部3はエネルギ線硬化型接着剤3aそのものに、カプセル壁11にて取り囲まれた(封入された)芯物質12からなるマイクロカプセル3bを封入した構造となっている。
このため、図2に示す例えばUV光などのエネルギ9の印加によってエネルギ硬化型接着剤3aの硬化収縮による体積収縮が生じた際、その変化量分をマイクロカプセル3bが変形・膨張して補填することで被接着物1に対する接着物2の位置ずれを防止して極めて高精度な接着接合を可能となる。
図2は図1のマイクロカプセル3bを封入した構造であるが、A部を拡大した概略図である。この図2では接合の開始によって接着剤3aの体積収縮と同時にカプセル壁11が膨張する現象を図示する。ここでは硬化収縮に伴いカプセル壁11には引張応力が働きカプセル壁11が膨らむと共に芯物質12も膨張する。図3は図1のマイクロカプセル3bを封入した接合後の構造であるが、B部からも判明するようにマイクロカプセル3bのカプセル壁11が膨張している状態を示す。
より具体的には、エネルギ硬化型接着剤3aが硬化する際に、硬化収縮に伴う硬化収縮力が発生する。この時点では、マイクロカプセル3bは流動性を保っている状態となる。
エネルギ硬化型接着剤3aが硬化し始めて硬化収縮が起こり、体積収縮による引張応力が発生するが、このような状態下において、体積収縮が発生すると、マイクロカプセル3bが硬化収縮によって生じる硬化収縮分を補填(補充)するように流動変形していく。
このように、マイクロカプセル3bが流動変形して硬化収縮に伴う引張応力を吸収するため、この引張応力が被接着物1まで伝播することなく、被接着物1に対する接着物2の位置ずれは発生しない(図2)。
また、このような接着方法では被接着物1と接着物2とに硬化収縮を阻害することなく自由に硬化できるため、内部残留応力が発生しない。内部残留応力は経時変化を起こす重要な要素であるので、内部残留応力を抑えることで経時変化を抑えることができる。
In FIG. 1, an
For this reason, when the volume shrinkage due to the hardening shrinkage of the energy curable adhesive 3a is caused by the application of energy 9 such as UV light shown in FIG. 2, the
2 shows a structure in which the
More specifically, when the energy curable adhesive 3a is cured, a curing shrinkage force accompanying the curing shrinkage is generated. At this time, the
The energy curable adhesive 3a begins to harden and undergoes curing shrinkage, and tensile stress due to volume shrinkage occurs. Under such conditions, when volume shrinkage occurs, the amount of cure shrinkage generated by the hardening shrinkage of the
As described above, since the
Further, in such a bonding method, the
図4は本実施形態との比較のためのマイクロカプセルを含まない接合構造の場合を示しており、図1と比較するための概略図である。図5はマイクロカプセルを含まない接合構造の場合を図2と比較する概略図であり、斜線部が収縮後の体積である。図6はマイクロカプセルを含まない接合構造の場合を図3と比較する概略図であり、斜線部が収縮後の体積であって、ずれ幅dを生ずる。
このような接合構造では、エネルギ硬化型接着剤3aの硬化収縮に伴う引張応力を吸収するものがなく、この引張応力が接着物2から被接着物1にまで直接伝播するため、エネルギ硬化型接着剤3aの硬化に伴う硬化収縮分がそのまま被接着物1に対する接着物2の位置ずれ分になって現れ、ずれ幅dの大きい位置ずれが発生する。
図7は図1と同じエネルギ線硬化型接着剤3aに芯物質とこの芯物質を取り囲むカプセル壁からなるマイクロカプセル3bを封入した構造を示す概略図である。図8は図1のマイクロカプセル3bを封入した構造であるが、A部にて接合の開始によって接着剤3aの体積収縮と同時にカプセル壁11が膨張する状態を示す。図9は図1のマイクロカプセルを封入した構造であるが、B部からも判明するようにマイクロカプセル3bのカプセル壁11が破れ膨張した芯物質が接着剤内に封入されている状態を示す概略図である。
カプセル壁11の材料が硬化反応時に発生する硬化収縮による圧力、または反応熱、あるいは硬化エネルギを照射する際の光によって崩壊し得る特性を備える。ここで、より流動性を保っている芯物質12(図1)が効率的に流動変形し、硬化収縮に伴う引張応力を吸収して被接着物1に対する接着物2の位置ずれを抑えることができる(図8および図9)。
以上、図1〜図3、あるいは図7〜図9でのカプセル壁11の材料としてはこの場合一般にカプセル材料として用いられるものでよく、界面重合法、不溶化反応法、相分離法、界面沈殿法、噴霧乾燥法、流動床法などの製法で作成される。
FIG. 4 shows a case of a joining structure that does not include a microcapsule for comparison with the present embodiment, and is a schematic diagram for comparison with FIG. FIG. 5 is a schematic view comparing the case of a joined structure not including microcapsules with FIG. 2, and the hatched portion is the volume after contraction. FIG. 6 is a schematic diagram comparing the case of a joining structure not including a microcapsule with FIG. 3, and the hatched portion is a volume after contraction, and a deviation width d is generated.
In such a joining structure, there is nothing that absorbs the tensile stress accompanying the curing shrinkage of the energy curable adhesive 3a, and this tensile stress propagates directly from the adhesive 2 to the
FIG. 7 is a schematic view showing a structure in which a
The material of the
As described above, the material of the
材質はポリアミド、ポリアルギン酸塩等で良いが、膜厚をエネルギ硬化型接着剤の硬化収縮によって変形または膨張できるようにできる限り薄くする必要がある。
また光により崩壊しうる特性を得るためには、一般に、光増感作用のある添加剤を加えてポリマー主鎖に光分解性を付与するものか、ポリマー重合時に主鎖に光増感基としてカルボニル基などを導入し、光によって分解し易い構造にしたものを用いればよい。
更に、芯物質12としては気体、液体、固体のどれでもかまわないが、流動変形、膨張を考えた場合に気体が好ましい。気体の成分としては窒素、空気やアルゴン、キセノン等の不活性ガスを用いれば安全である。
とくにエネルギ硬化型接着剤の硬化後の芯物質12に充填した気体の圧力を接合後の外気圧と等しく(通常の使用環境下では1気圧)することで、硬化後のマイクロカプセル3b内が変形、膨張したさいにマイクロカプセル3bと外気との圧力差がなくなるようにするのが好ましい。この場合、接着剤の硬化収縮量はその接着剤により求まるので、その量に対して平衡するように芯物質の膨張量が得られる圧力をマイクロカプセル3bに封入すればよい。
これによって圧力差による内部応力の発生を抑え、より位置ずれを少なくすることができる。また、内部応力の緩和は経時変化に対する信頼性を向上することができる。
芯物質12に充填した気体の圧力を接合構造の外気圧と等しくすることは、マイクロカプセル3b内に発泡剤を入れ、接着剤3aの硬化に伴う発熱により、発泡剤が発泡することによっても可能である。
発泡剤の成分は、一般的に市販されているアゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、p−p’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジンやp−トルエンスルホニルヒドラジドなどでよい。
とくにアゾジカルボンアミドは有機発泡剤中、唯一の自己消火性のある、取り扱い上安全性の高い発泡剤で、発泡ガス量も多く、樹脂・ゴムどちらでも使用できるため有機発泡剤のなかで使い勝手が良い。
The material may be polyamide, polyalginate or the like, but it is necessary to make the film thickness as thin as possible so that the film can be deformed or expanded by the curing shrinkage of the energy curable adhesive.
In addition, in order to obtain a property that can be destroyed by light, generally, a photosensitizing additive is added to impart photodegradability to the polymer main chain, or as a photosensitizing group in the main chain during polymer polymerization. A structure in which a carbonyl group or the like is introduced and the structure is easily decomposed by light may be used.
Further, the
In particular, the inside of the
As a result, the occurrence of internal stress due to the pressure difference can be suppressed, and the positional deviation can be further reduced. In addition, the relaxation of internal stress can improve the reliability against changes with time.
It is possible to make the pressure of the gas filled in the
The component of the blowing agent may be azodicarbonamide, dinitrosopentamethylenetetramine, pp′-oxybisbenzenesulfonylhydrazine, p-toluenesulfonylhydrazide, etc., which are generally commercially available.
In particular, azodicarbonamide is the only self-extinguishing and highly safe foaming agent among organic foaming agents, has a large amount of foaming gas, and can be used with either resin or rubber, making it easy to use among organic foaming agents. good.
図10は本発明による接着接合装置を示す概略図である。図10において、接着接合装置はマイクロカプセル3bを封入したエネルギ硬化型接着剤3aを塗布する塗布手段10と、エネルギ硬化型接着剤3aを硬化させるためにエネルギ9を照射するエネルギ照射手段7を備えている。
被接着物1は、ガラス板、セラミックス板、金属板等の光学ベースから構成されている。また、接着物2はレンズ、回折格子、ミラー等の光学素子、受光素子、発光素子、CCD等の固体撮像素子等の光学部品から構成されている。
塗布手段10は、被接着物1と接着物2とを接合するためのエネルギ硬化型接着剤3aを塗布する塗布シリンジ等と図示しないシリンジ移動手段とを備えており、接着剤塗布手段として複数種類の接着剤を塗布する手段を有している構成となっている。また、塗布手段10として任意量の接着剤を塗布する手段を備えていても良い。
塗布方法としては、スプレー方式、ミスト方式や接着剤液中に直接浸す方法でも良く、粘着剤を貼り付ける方法でも良い。また、それら塗布により接着剤が海島構造をとっても良い。
エネルギ照射手段7は、エネルギ硬化型接着剤3aの硬化エネルギ帯を放射するエネルギ源6と、放射されたエネルギを所定位置まで導光する光ファイバと、導光されたエネルギを硬化箇所に照射する集光レンズまたは発散レンズとを備えている。
積算光量測定手段8はエネルギ照射手段7が照射するエネルギ9の照射強度および照射時間に基づいて照射されるエネルギ9の量を算出して積算光量を求めている。
制御手段4は、必要に応じて、エネルギ照射手段7を個別にオン/オフすることができる機能(エネルギ照射制御手段)、照射強度を可変できるように制御する機能(エネルギ照射強度制御手段)、遮光手段の入射/遮光を制御する機能(遮光制御手段)を有している。制御手段4並びに積算光量測定手段8は、コンピュータ内にてソフトによって制御が可能である。
FIG. 10 is a schematic view showing an adhesive bonding apparatus according to the present invention. In FIG. 10, the adhesive bonding apparatus includes a coating means 10 for applying an energy
The
The application means 10 includes an application syringe or the like for applying an energy
As a coating method, a spray method, a mist method, a method of directly dipping in an adhesive solution, or a method of sticking an adhesive may be used. Moreover, an adhesive agent may take a sea-island structure by these application | coating.
The energy irradiating means 7 irradiates the cured portion with the
The integrated light amount measuring means 8 calculates the amount of energy 9 to be irradiated based on the irradiation intensity and irradiation time of the energy 9 irradiated by the energy irradiation means 7 to obtain the integrated light amount.
The control means 4 has a function (energy irradiation control means) capable of individually turning on / off the energy irradiation means 7 as required, a function (energy irradiation intensity control means) for controlling the irradiation intensity to be variable, It has a function (light shielding control means) for controlling the incidence / light shielding of the light shielding means. The control means 4 and the integrated light quantity measurement means 8 can be controlled by software in the computer.
図11は接着接合装置に備える制御部の制御フローを示すフローチャートである。まず、被接着物1、接着物2、予めマイクロカプセル3bを封入したエネルギ硬化型接着剤3aを調整により所定の位置にセットする(S1)。
次に、エネルギ硬化型接着剤の照射条件(積算光量)の条件をセットする(S2)。次に、硬化箇所にエネルギ照射を行う(S3)。次に、現在のエネルギ積算光量を算出する(S4)。
次に、算出された積算光量と予め設定されているエネルギ硬化型接着剤3aの硬化の終了する積算光量とを比較して、積算光量が設定値(硬化の終了する積算光量)に到達したかどうか判定する(S5)。積算光量が設定値に達していない場合にはステップS3に戻り、設定値に達した場合には終了する。
なお、本発明はエネルギ硬化型接着剤3aとして光硬化型接着剤を用いることとしたが、エネルギ硬化型接着剤であればこれに限られず、例えば熱硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤であってもよい。熱硬化型接着剤の場合は、熱のエネルギを加えることによって各層の硬化タイミングをずらしながら硬化させる。
さらに、照射部(エネルギ照射手段7)からの強度と照射時間とから積算光量を算出するものとしたが、これに限られず、光量計測器を用いて直接照射部からのエネルギ量を測定し、この測定値を積算光量としてコンピュータが受けるようにしてもよい。
FIG. 11 is a flowchart showing a control flow of a control unit provided in the adhesive bonding apparatus. First, the
Next, conditions for irradiation conditions (integrated light amount) of the energy curable adhesive are set (S2). Next, energy irradiation is performed on the cured portion (S3). Next, the current energy integrated light quantity is calculated (S4).
Next, the calculated integrated light amount is compared with a preset integrated light amount for completing the curing of the energy curable adhesive 3a, and whether the integrated light amount has reached a set value (integrated light amount for completing the curing). It is determined whether or not (S5). If the integrated light quantity has not reached the set value, the process returns to step S3, and if it has reached the set value, the process ends.
In the present invention, a photocurable adhesive is used as the energy curable adhesive 3a. However, the energy curable adhesive is not limited to this as long as it is an energy curable adhesive. For example, a thermosetting adhesive or an anaerobic curable adhesive may be used. There may be. In the case of a thermosetting adhesive, it is cured while shifting the curing timing of each layer by applying heat energy.
Further, the integrated light amount is calculated from the intensity from the irradiation unit (energy irradiation means 7) and the irradiation time, but is not limited to this, the amount of energy from the direct irradiation unit is measured using a light amount meter, The measured value may be received by the computer as the integrated light quantity.
また、温度計測器を用いてエネルギ硬化型接着剤の硬化反応熱を測定し、この測定値をコンピュータが受けてその測定値の温度から積算光量を算出するようにしてもよいし、直接測定値の温度とエネルギ硬化型接着剤の硬化タイミング時の温度とをコンピュータが照合するようにしてもよい。以上のいずれの測定によっても、エネルギ硬化型接着剤の硬化タイミングの正確な判断が可能となる。
上述したように、マイクロカプセル3aが圧力・熱・光のいずれかで破れることで、芯物質12の流出をエネルギ硬化型接着剤の硬化収縮に合わせて効率よく補充することができ、被接着物1と接着物2の相対的な位置を保持することが可能である。
また、芯物質12に気体を用いるので、マイクロカプセル3bの変形・膨張が容易な接合構造が実現できる。さらに、マイクロカプセル3bの内圧を外気圧と等しくしたので、硬化後のマイクロカプセル3b内が変形、膨張したさいにマイクロカプセル3aと外気との圧力差がなくなる。
それによって、圧力差による内部応力の発生を抑え、より高精度に被接着物1と接着物2の相対的な位置を保持する接合構造が実現できる。また、内部応力の緩和は経時変化に対する信頼性を向上することができる。
被接着物1と接着物2を高精度に位置決めした後、接着剤を塗布し、硬化接着する方法において、硬化収縮に伴う接着剤の収縮区域を予め接着剤中に分散してあるマイクロカプセル3bが補填することにより、実質、接着剤部が体積収縮しないため被接着物1と接着物2の相対的な位置を保持することが可能である。
さらに、マイクロカプセル3bを予めエネルギ線硬化型接着剤に分散させているので、余計な装置が要らない。
In addition, the curing reaction heat of the energy curable adhesive may be measured using a temperature measuring instrument, and the measured value may be received by a computer to calculate the integrated light quantity from the temperature of the measured value. The computer may collate the temperature with the temperature at the timing of curing the energy curable adhesive. Any of the above measurements makes it possible to accurately determine the curing timing of the energy curable adhesive.
As described above, the
Moreover, since gas is used for the
Accordingly, it is possible to realize a joint structure that suppresses the generation of internal stress due to the pressure difference and holds the relative positions of the
In the method in which the
Furthermore, since the
以上のように、本発明にかかる被接着物と接着物の接合方法、接合構造および接合装置は、特にエネルギ線硬化接着剤に有用であり、特に、精密な接着位置を得る接合に適している。 As described above, the bonding method, bonding structure, and bonding apparatus for an adherend and an adhesive according to the present invention are particularly useful for energy ray curable adhesives, and are particularly suitable for bonding to obtain a precise bonding position. .
1 被接着物
2 接着物
3 接着剤(エネルギ硬化型接着剤)
3a 接着剤(エネルギ硬化型接着剤)
3b マイクロカプセル
4 制御手段
6 エネルギ源
7 エネルギ照射手段
8 積算光量測定手段
9 エネルギ
10 塗布手段
11 カプセル壁
12 芯物質
13 接着構造
d ずれ幅
DESCRIPTION OF
3a Adhesive (energy curable adhesive)
3b Microcapsule 4 Control means 6
Claims (10)
In an apparatus for bonding an adherend to an adherend using an energy curable adhesive, an application means for applying the energy curable adhesive encapsulating microcapsules, and the energy curing Energy irradiation means for irradiating energy to cure the mold adhesive, energy irradiation control means for controlling on / off of the energy irradiation means, and energy irradiation intensity control means for controlling the irradiation intensity of the energy irradiation means A joining apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004033078A JP2005225904A (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method for joining matter to be adhered to adherend, joint structure and joining apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004033078A JP2005225904A (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method for joining matter to be adhered to adherend, joint structure and joining apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005225904A true JP2005225904A (en) | 2005-08-25 |
Family
ID=35000874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004033078A Pending JP2005225904A (en) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | Method for joining matter to be adhered to adherend, joint structure and joining apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005225904A (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02225582A (en) * | 1989-02-27 | 1990-09-07 | Shoei Kagaku Kogyo Kk | Adhesive composition |
JPH03170576A (en) * | 1989-11-30 | 1991-07-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photocurable precision adhesive |
JPH07292345A (en) * | 1994-04-26 | 1995-11-07 | Nitto Denko Corp | Hygroscopically curable type pressure-sensitive adhesive and hygroscopically curable type pressure-sensitive adhesive tape |
JPH107991A (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-13 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for bonding with photocurable adhesive |
JPH10121013A (en) * | 1996-10-23 | 1998-05-12 | Ricoh Co Ltd | Ultraviolet-curing adhesive and method for bonding therewith |
JP2000215729A (en) * | 1998-08-28 | 2000-08-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Conductive paste, conductive structure using it, electronic component, mounting body, circuit board, electrical connection, manufacture of circuit board and manufacture of ceramic electronic component |
JP2003147297A (en) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Toppan Printing Co Ltd | Repaper preventive seal and method for preventing repaper |
-
2004
- 2004-02-10 JP JP2004033078A patent/JP2005225904A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02225582A (en) * | 1989-02-27 | 1990-09-07 | Shoei Kagaku Kogyo Kk | Adhesive composition |
JPH03170576A (en) * | 1989-11-30 | 1991-07-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photocurable precision adhesive |
JPH07292345A (en) * | 1994-04-26 | 1995-11-07 | Nitto Denko Corp | Hygroscopically curable type pressure-sensitive adhesive and hygroscopically curable type pressure-sensitive adhesive tape |
JPH107991A (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-13 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for bonding with photocurable adhesive |
JPH10121013A (en) * | 1996-10-23 | 1998-05-12 | Ricoh Co Ltd | Ultraviolet-curing adhesive and method for bonding therewith |
JP2000215729A (en) * | 1998-08-28 | 2000-08-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Conductive paste, conductive structure using it, electronic component, mounting body, circuit board, electrical connection, manufacture of circuit board and manufacture of ceramic electronic component |
JP2003147297A (en) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Toppan Printing Co Ltd | Repaper preventive seal and method for preventing repaper |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10493667B2 (en) | Imprint apparatus, imprint method, and method of manufacturing article | |
US11413793B2 (en) | Imprint apparatus, imprint method, and method for manufacturing product | |
US20170282419A1 (en) | Imprint apparatus, method of imprinting, method for producing article, and mold | |
JP2004115545A (en) | Method for position control-type bonding and joining and apparatus therefor | |
JP2005225904A (en) | Method for joining matter to be adhered to adherend, joint structure and joining apparatus | |
JP4366142B2 (en) | Position-controlled adhesive bonding method | |
JP4307897B2 (en) | Joining method, joining apparatus, and component joining apparatus using the joining apparatus | |
JP4822386B2 (en) | Part joining method | |
JP2010243566A (en) | Adhesion fixing method and method of fixing optical element | |
US20220293839A1 (en) | Method of joining a pin to a cavity and joint assembly | |
JP2005298654A (en) | Joining method | |
JP4593100B2 (en) | Article having bonding structure and bonding method thereof | |
JP7188316B2 (en) | Camera module manufacturing method | |
JPH11352432A (en) | Light source device and its assembly method | |
WO2020171064A1 (en) | Method for evaluating expansion or contraction over time of curable composition due to curing, coating member, method for designing curing conditions for curable composition, and method for designing curable composition | |
JP2006250968A (en) | Projection type display device, and method and device for adjusting and attaching liquid crystal display element for projection type display device | |
JP4546719B2 (en) | Position control type adhesive bonding method and apparatus | |
JP2011184468A (en) | Adhesion fixing method and method for fixing optical element | |
CN115151407A (en) | Method of joining a pin member to a cavity and joint assembly | |
JP4530688B2 (en) | Semiconductor bonding method and bonding apparatus | |
JP2006022249A (en) | Bonded structure, bonding method and bonding apparatus | |
JPH09296155A (en) | Bonding device | |
JP2006062270A (en) | Joint structure, jointing method and jointing apparatus | |
JP2005515621A (en) | Retaining device for placing optical components in front of a laser light source, and such a system, as well as a method for manufacturing such a system | |
JPH10250150A (en) | Optical scan apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070125 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070209 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20091207 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100115 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20100525 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100528 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20101001 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |