JP2006048855A - 貼合装置及び貼合方法並びに貼合装置制御用プログラム - Google Patents

貼合装置及び貼合方法並びに貼合装置制御用プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 排気時間や大気放置時間が短くても、接着層に残存する気泡を低減することができ、生産性を向上可能な貼合装置及び貼合方法並びに貼合装置制御用プログラムを提供する。
【解決手段】 接着剤が塗布された一対の基板Ｐ１，Ｐ２を貼り合せる貼合装置であって、一方の基板Ｐ１を載置する載置台３と、他方の基板Ｐ２を一方の基板Ｐ１と所定の間隔Ｄで保持する保持部４と、基板Ｐ１，Ｐ２を収容する収容部５とを備える。収容部５の給排口６に、貼り合せ前の接着層Ｒ２の気泡を膨張及び破裂させる排気装置と、貼り合わせ前の接着層Ｒ２の気泡が圧縮されるように、収容部５へ気体を供給することにより、基板Ｐ１，Ｐ２の周辺圧力を上昇させる給気装置とを接続する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、例えば、光ディスクのような平板状の記録媒体を製造する際に、基板上に接着剤を塗布して貼り合わせる技術に係り、特に、接着剤中の気泡の低減方法に改良を施した貼合装置及び貼合方法並びに貼合装置制御用プログラムに関する。
光ディスクや光磁気ディスク等の光学読み取り式の円盤状記録媒体は、再生専用のものや、記録された情報の書き換えが可能なものなど、多種多様な規格のものが普及している。かかる記録媒体は、基板に形成された記録面を保護したり、記録面の多層化による高密度記録を実現するために、一対の基板を、接着層を介して貼り合せることによって製造されている場合が多い。
このような貼り合わせ型のディスクの製造手順の一例を、図１２及び図１３を参照して説明する。まず、あらかじめ２枚のポリカーボネート製の基板Ｐを射出成型し、スパッタ室においてスパッタリングによってレーザ反射用の金属膜（記録膜）を形成する。そして、図１２（Ａ）に示すように、２枚の基板Ｐの接合面に、紫外線硬化型の接着剤を塗布し、スピンコートによって接着剤を展延する。スピンコートとは、基板Ｐの中心の周囲に、塗布装置Ｋによって接着剤を塗布した後、基板Ｐを高速スピンさせることにより、基板Ｐ上に接着剤による薄い膜（接着層Ｒ）を形成し、余分な接着剤を飛散させるものである。
このように接着層Ｒを形成した一対の基板Ｐは、図１２（Ｂ）に示すように、減圧室Ｓに導入され、互いの接着層Ｒが平行に向かい合った状態となるように、一方が保持部Ｔによって保持される。そして、排気装置によって減圧室Ｓから排気することにより、基板Ｐの周囲の圧力は、図１３に示すように、大気圧２ａから真空に近いベース圧力２ｂまで低下する。このように減圧された空間において、一方の基板Ｐを保持した保持部Ｔが、シリンダ等の駆動源によって下降することによって、一対の基板Ｐが貼り合わされる。貼り合せ時に真空に近い状態とするのは、接着される面の間の気体分子を可能な限り排除するためである。
その後、貼り合わされた基板Ｐの周囲は、図１２（Ｃ）に示すように、大気を導入して大気圧に戻すか、大気圧以上に加圧後、大気圧に戻す（図１３の２ｃ以降参照）。このように大気圧に解放されることで、接着層Ｒに残存した気泡が、真空との差圧によって徐々に圧縮される。気泡が十分圧縮するまで、数秒〜数十秒大気に放置された基板Ｐに対して、図１２（Ｄ）に示すように、光源Ｕによって、全体に紫外線を照射することにより、接着層Ｒが硬化する。これにより、２枚の基板Ｐは強固に接着され、ディスクが完成する。
ところで、ＤＶＤ等の情報記録メディアは、いずれか一方に記録膜が形成された基板を貼り合わせた１層ディスクと、双方のディスクに記録皮膜が形成された基板を貼り合わせ記憶容量を高めた２層ディスクがある。このようなディスクへの記録、再生、消去は、光ピックアップ等を備えたヘッドからのレーザ光等によって行われ、２層ディスクの第２層に対する光は、ヘッドに近い層の基板、ヘッドに近い層の記録膜、接着層を通過して、ヘッドから遠い層の基板、ヘッドから遠い層の記録膜に達する。
このため、光が通過する部位に傷、ゴミがあった場合、特に、接着層に貼り合せ時の気泡等が残留していた場合には、情報の記録、再生等に支障を与える。基板や接着層への傷やゴミ付着については生産工程を改善し、管理することで回避できるが、接着層に残留する気泡をなくすことは困難であり、対策が必要となる。これは、片面１層ディスクであっても同様であり、視認できるほどの気泡が残留することは、好ましくない。
接着層への気泡残留要因としては、以下のようなものが挙げられる。
(a) 基板への接着剤塗布時に、基板と接着剤との境界に気体が閉じ込められる。
(b) 貼り合せ時に、基板や接着層同士の間に気体が閉じ込められる。
(c) 接着剤内部に気体が残留している。
このうち、(a)や(b)を排除する方法としては、特許文献１に記載された従来技術が存在する。これは、貼り合せ時に生じ易い袋小路を、気体の吹き出しによって解消する技術である。しかし、かかる従来技術では、(c)のように、接着剤内部に存在する気泡については除去できない。
そこで、これに対処するために、以下のような方法をとることが考えられる。
（A）真空放置を長時間化する方法
(1) 貼り合せ毎に、真空引きのための排気時間を長くして、接着剤中の気泡が脱泡され る時間を確保する。
(2) 接着剤塗布後の生産工程全体を真空にし、複数枚を同時に真空にすることにより、 各基板の真空中での待機時間を長くして、接着剤中の気泡が脱泡される時間を確保す る。
（B）大気放置を長時間化する方法
(1) 真空貼り合せ後、接着剤硬化までの工程を長くし、大気に放置される時間を長くす ることにより、大気と内圧との差圧で残留気泡を圧縮する。
(2) 必要な大気放置時間分、タクトタイムを長くすることにより、大気と内圧との差圧 で残留気泡を圧縮する。
特開２００４−７０９７６号公報
しかしながら、上記のような気泡抑制方法には、以下のような問題点があった。すなわち、（A）(1)の方法では、真空引きのための排気時間を長くする必要があるため、結局、タクトタイムが長くなり、生産性が低下する。これは、（B）(2)の方法であっても同様である。また、（A）(2)の方法では、真空排気のために大きなスペースを確保する必要があり、結局、設備を大きくなる。これは、（B）(1)の方法でも、大気放置のための大きなスペースを確保する必要があるため、同様である。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、排気時間や大気放置時間が短くても、接着層に残存する気泡を低減することができ、生産性を向上可能な貼合装置及び貼合方法並びに貼合装置制御用プログラムを提供することにある。
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、一方若しくは双方に接着剤が塗布された一対の基板を貼り合せる貼合装置において、前記一対の基板を収容する収容部と、前記基板の周辺圧力を低下させることにより、貼り合せ前の接着剤の気泡が膨張及び破裂するように、前記収容部から排気する排気装置と、前記基板の周辺圧力を上昇させることにより、貼り合わせ前の接着剤の気泡が圧縮されるように、前記収容部へ気体を供給する給気装置とを有することを特徴とする。
請求項２の発明である貼合方法は、一対の基板の一方若しくは双方に接着剤を塗布し、前記一対の基板の周辺の圧力を低下させることにより、貼り合せ前の接着剤の気泡を膨張及び破裂させ、前記一対の基板の周辺の圧力を上昇させることにより、貼り合せ前の接着剤の気泡を圧縮し、前記一対の基板を貼り合せることを特徴とする。
請求項３の発明は、一方若しくは双方に接着剤が塗布された一対の基板を貼り合せる貼合装置を、コンピュータに制御させる貼合装置制御用プログラムにおいて、収容部に前記一対の基板を収容させ、前記基板の周辺圧力を低下させることにより、貼り合せ前の接着剤の気泡が膨張及び破裂するように、排気装置によって前記収容部から排気させ、前記基板の周辺圧力を上昇させることにより、貼り合わせ前の接着剤の気泡が圧縮されるように、給気装置によって前記収容部へ気体を供給させることを特徴とする。
以上のような請求項１、２及び３の発明では、一対の基板の貼り合せ前に、接着剤を塗布した基板周辺の圧力を低下させることにより、接着剤における気泡を、外部との差圧で膨張及び破裂させた後、さらに、基板周辺の圧力を上昇させることにより、残留した気泡を圧縮して縮小することができる。従って、排気時間や大気放置時間を長く確保しなくとも、歩留まりに影響を与えるような大きさの気泡を除去でき、生産性が向上する。
以上、説明したように、本発明によれば、排気時間や大気放置時間が短くても、接着層に残存する気泡を低減することができ、生産性を向上可能な貼合装置及び貼合方法並びに貼合装置制御用プログラムを提供することにある。
次に、本発明の実施の形態（以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具体的に説明する。
［装置の構成］
まず、本実施形態に使用する接着剤塗布装置、貼合装置及び紫外線照射装置の構成を、図１〜７を参照して説明する。なお、これらの装置は、ディスクの製造装置の一部を構成するものであり、これらの装置の上流工程に配設される基板の成型装置、金属膜の形成装置、さらに各装置間で基板を受け渡す機構等については、公知のあらゆる技術を適用可能であり、説明を省略する。
すなわち、接着剤塗布装置は、図１及び図２に示すように、ディスク用の基板Ｐ１（若しくはＰ２）が載置されるターンテーブル１と、基板Ｐ１（若しくはＰ２）上に接着剤を塗布する接着剤塗布部２とを有している。ターンテーブル１は、円板状の基板Ｐ１（若しくはＰ２）が一枚づつ載置されて装着され、回転する装置である。接着剤塗布部２は、図示しない接着剤タンクから供給される紫外線硬化型の接着剤を、基板Ｐ１（若しくはＰ２）の内周側に塗布するノズルである。
貼合装置は、図３〜６に示すように、載置台３、保持部４及び収容部５を備えている。載置台３は、貼り合わされる一方の基板Ｐ１が載置される台である。保持部４は、貼り合わされる他方の基板Ｐ２を、基板Ｐ１と所定の間隔Ｄで保持する部材であり、図示しないシリンダ等のアクチュエータによって昇降可能に設けられている。収容部５は、載置台３上の基板Ｐ１及び保持部４に保持された基板Ｐ２を覆う空間を密閉できる部材であり、密閉時には、排気により真空に近い状態にまで減圧可能に構成されている。収容部５には、気体を給排するための給排口６が設けられており、図示はしないが、減圧するための排気装置及び気体を導入するための給気装置に接続されている。
さらに、紫外線照射装置は、図７に示すように、貼り合わせ後の基板Ｐ１，Ｐ２を載置する載置台７と、紫外線の光源となる紫外線照射部８とを備えている。なお、貼合装置の載置台３と、紫外線照射装置の載置台７を共通の台として、貼り合わせた基板Ｐ１，Ｐ２を搭載した状態で、収容部５の下部から紫外線照射部８の下部へ移動する構成としてもよいし、台上で収容部５と紫外線照射部８とが交代する構成としてもよい。
ターンテーブル１の回転及び速度調整、接着剤塗布部２の接着剤滴下、排気装置及び給気装置の作動、保持部４の昇降、紫外線照射部８の発光等は、それぞれの駆動源、電源等の動作タイミングを、制御装置によって制御することにより行われる。この制御装置は、例えば、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって実現できる。従って、以下に説明する手順で本装置の動作を制御するためのコンピュータプログラム及びこれを記録した記録媒体も、本発明の一態様である。
以上のような本実施形態の動作手順を、図１〜７の構成図、図８のフローチャート、図９〜１１の説明図を参照して説明する。
［接着層の形成］
まず、ディスク用の２枚の基板Ｐ１，Ｐ２を貼り合わせる場合の動作について説明する。すなわち、図１に示すように、前工程で記録膜が形成された基板Ｐ１が、その記録膜を上にしてターンテーブル１上に載置され、装着される（ステップ８０１）。そして、ターンテーブル１を低速回転させながら、接着剤塗布部２が接着剤Ｒ１を吐き出すことにより、基板Ｐ１の内周部に、基板Ｐ１と同心円状に接着剤Ｒ１が塗布される（ステップ８０２）。次に、図２に示すように、ターンテーブル１を高速回転させることにより、接着剤Ｒ１が外周方向へ展延されて、余分な接着剤Ｒ１が振り切られると、図３に示すように、記録膜を覆う接着層Ｒ２が形成される（ステップ８０３）。基板Ｐ２についても、同様に接着層Ｒ２が形成される。
このように、接着層Ｒ２が形成された一対の基板Ｐ１，Ｐ２を、図４に示すように、貼合装置の収容部５内に搬入し（ステップ８０４）、保持部４によって、所定の間隔Ｄを保って平行に向かい合った状態で保持する（ステップ８０５）。そして、排気装置を作動させることにより、給排口６から排気して、保持された基板Ｐ１，Ｐ２の周囲を真空に近い状態にまで減圧する（ステップ８０６）。このとき、図９の３ａから圧力が徐々に低下し、所定のベース圧力３ｂまで低下するが、これにより、図１０に示すように、接着層Ｒ２における気泡は、４ａ〜４ｃへと膨張し、接着層Ｒ２の厚さＬ以上に大きくなった時に、４ｄ及び４ｅに示すように、破裂して周辺の接着剤で埋め合わされる。
但し、図１１の５ａ〜５ｃに示すように、破裂する直前の状態で接着層Ｒ２に残存する気泡も存在する。そこで、この貼り合わせ前の気泡が動きやすい状態で、図５に示すように、給排口６から気体を導入し、図９の３ｃに示すように、貼り合わせ面に気体が残存しない圧力まで、基板Ｐ１，Ｐ２の周囲の圧力を上昇させる（ステップ８０７）。すると、図１１の５ｃ〜５ｅに示すように、圧力差ΔＰによって、破裂しきれない気泡が圧縮される。
この状態で、保持部４によって一方の基板Ｐ２を下降させ、空気の噛みこみを回避できる圧力以下で貼り合わせる（ステップ８０８）。さらに、図９の３ｄに示すように、気体の導入による圧力上昇を継続させた後、基板Ｐ１，Ｐ２を大気放置する（ステップ８０９）。このような減圧による気泡の膨張破裂から、昇圧による残留気泡の縮小及び大気解放まで（図９の３ａ〜３ｄ）を、従来技術の減圧から大気解放まで（図１３の２ａ〜２ｃ）の時間とほぼ同様の時間で実現する。そして、短い大気放置の後、基板Ｐ１，Ｐ２は、紫外線照射装置の載置台７に載置され、紫外線照射部８から照射される紫外線光により、接着層Ｒ２が硬化する（ステップ８１０）。
［効果］
以上のような本実施形態によれば、一対の基板Ｐ１，Ｐ２の貼り合せ前に、接着層Ｒ２を形成した基板Ｐ１，Ｐ２の周辺を減圧することにより、接着層Ｒ２における気泡を差圧で膨張及び破裂させ、残留気泡を低減させた後、さらに、基板Ｐ１，Ｐ２の周辺の圧力を上昇させることにより、残留した気泡を圧縮して縮小させることができる。この気泡の膨張破裂、残留気泡の縮小及び大気解放までを、従来技術の減圧から大気解放までの時間とほぼ同様の時間で実現できるので、排気時間や大気放置時間を長く確保しなくとも、歩留まりに影響を与えるような大きさの気泡を除去することができ、生産性が向上する。さらに、基板Ｐ１，Ｐ２の貼り合せ前に、気体の排気と給気とを連続して行うことによって、気泡を効率的に除去及び縮小できるので、装置構成が単純となり、余分なコストはかからない。
［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、昇圧時に供給される気体は、収容部内の圧力を高めることができるものであれば、どのような気体であってもよい。大気であってもよいが、接着剤に溶ける性質の気体であれば、残存気泡をさらに低減することができる。接着剤に溶ける気体としては、水蒸気、炭化水素、有機溶剤等が考えられるが、接着剤の材質に応じて、適宜選択できる。基板周囲の圧力の制御は、排気時間や給気時間によって制御しても、排気量や給気量によって制御しても、センサ等による圧力測定値に応じて制御してもよい。基板周囲の圧力は、相対的には、図９の３ａ（初期圧力：例えば大気圧）から３ｂ、３ｃ、３ｄ及びそれ以降（例えば、大気圧に解放）へと変動させるが、その具体的な値は、接着剤の種類、粘度、層厚、面積、収容部の容積等に応じて、適宜変更可能である。
収容部は、その内部を減圧及び昇圧可能なものであれば、どのような形状、材質、大きさのものであってもよく、密閉するためのシール構造も自由である。給気用と排気用の口を別々に設けてもよい。載置台若しくは収容部の内壁を、密閉を保った状態で可動するように構成し、収容部の容積を変えることにより、減圧及び昇圧のいずれか一方若しくは双方を行ってもよい。また、保持部の構成や数も自由である。従って、複数枚の基板を同時に貼り合せる装置として構成することもできるし、下方若しくは双方の基板を移動させて貼り合せる構成とすることもできる。一対の基板を保持する間隔も、短時間で減圧及び昇圧が可能な距離であればよく、特定の値には限定されない。減圧時と昇圧時とで間隔を変更してもよい。
また、本発明の製造対象となるディスクは、その大きさ、形状、材質、記録層の数等は自由であり、既存のＣＤやＤＶＤ等の規格に限定されず、将来において採用されるあらゆる規格に適用可能である。さらに、本発明は、情報記録用のディスクのみならず、接着剤を用いて貼り合わされるあらゆる基板に適用することができる。つまり、基板の材質や形状、接着剤の種類も、上記の実施形態で例示したものには限定されない。例えば、基板の材質としては一般的なポリカーボネートの他、アクリル、エポキシ等の樹脂が考えられるが、これには限定されない。また、接着剤としても、現在又は将来において利用可能なあらゆる材質のものが適用可能である。放射線硬化型の樹脂のように、外部から広義の電磁波を照射したり、熱硬化型の樹脂のように、温度変化を加えることによって硬化するものも適用可能である。
本発明の一実施形態における接着剤塗布工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における接着剤展延工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における収容部への収容工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における収容部の排気工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における収容部への給気工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における貼合工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における紫外線照射工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における貼合処理手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における収容部内の圧力変動を示す説明図である。 本発明の一実施形態における減圧時に、接着層内部で破裂消滅する気泡の変化を示す説明図である。 本発明の一実施形態における昇圧時に、接着層内部で圧縮される気泡の変化を示す説明図である。 従来の基板貼り合せ手順を示す説明図であり、（Ａ）は接着剤の展延、（Ｂ）は貼り合せ、（Ｃ）は大気放置、（Ｄ）は接着剤硬化の工程をそれぞれ示す。 本発明の一実施形態における収容部内の圧力変動を示す説明図である。
符号の説明
１…ターンテーブル
２…接着剤塗布部
２ａ，３ａ…大気圧
２ｂ，３ｂ…ベース圧力
３，７…載置台
４，Ｔ…保持部
５…収容部
６…給排口
８…紫外線照射部
Ｄ…間隔
Ｋ…塗布装置
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…基板
Ｒ，Ｒ２…接着層
Ｒ１…接着剤
Ｓ…減圧室
Ｕ…光源

Claims (3)

  1. 一方若しくは双方に接着剤が塗布された一対の基板を貼り合せる貼合装置において、
    前記一対の基板を収容する収容部と、
    前記基板の周辺圧力を低下させることにより、貼り合せ前の接着剤の気泡が膨張及び破裂するように、前記収容部から排気する排気装置と、
    前記基板の周辺圧力を上昇させることにより、貼り合わせ前の接着剤の気泡が圧縮されるように、前記収容部へ気体を供給する給気装置と、
    を有することを特徴とする貼合装置。
  2. 一対の基板の一方若しくは双方に接着剤を塗布し、
    前記一対の基板の周辺の圧力を低下させることにより、貼り合せ前の接着剤の気泡を膨張及び破裂させ、
    前記一対の基板の周辺の圧力を上昇させることにより、貼り合せ前の接着剤の気泡を圧縮し、
    前記一対の基板を貼り合せることを特徴とする貼合方法。
  3. 一方若しくは双方に接着剤が塗布された一対の基板を貼り合せる貼合装置を、コンピュータに制御させる貼合装置制御用プログラムにおいて、
    収容部に前記一対の基板を収容させ、
    前記基板の周辺圧力を低下させることにより、貼り合せ前の接着剤の気泡が膨張及び破裂するように、排気装置によって前記収容部から排気させ、
    前記基板の周辺圧力を上昇させることにより、貼り合わせ前の接着剤の気泡が圧縮されるように、給気装置によって前記収容部へ気体を供給させることを特徴とする貼合装置制御用プログラム。
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