JP2008161749A

JP2008161749A - 樹脂硬化装置

Info

Publication number: JP2008161749A
Application number: JP2006351378A
Authority: JP
Inventors: Koichi Wake; 功一和家
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】樹脂製の接着剤を細幅に塗布し、細径のレーザ光によって接着剤を照射して硬化させることができ、装置全体の構成が簡単となり、コストも低廉な樹脂硬化装置を提供すること。
【解決手段】平面上を移動して樹脂製の接着剤３を細幅で塗布する接着剤塗布ユニット１３と、細径のレーザ光Ｌを発生するレーザ光源ユニット１４、前記レーザ光源ユニット１４から出射されたレーザ光Ｌを塗布された前記接着剤部分にスキャンすることにより照射させて接着剤３を硬化させるスキャナユニット１５と、前記各ユニット１３、１４、１５を関連動作させる制御手段１６とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂硬化装置に係り、レーザ光によって硬化される樹脂製の接着剤を硬化させるのに好適な樹脂硬化装置に関する。

近年、光を受けて硬化する樹脂を接着剤として用いて各種の部品を製造することが盛んに行われている。特に、電子部品においては多用されている。

例えば、有機ＥＬ素子を基板に装着する場合には、図３に示すように、矩形の基板１の上面に矩形の有機ＥＬ素子２を形成し（同図ａおよびｅ参照）、有機ＥＬ素子２の周囲の基板１上にＵＶ光（紫外線光）を受けると硬化するＵＶ硬化樹脂を用いた接着剤３を塗布し（同図ｂおよびｅ参照）、接着剤３の上に基板１とほぼ同大のガラス板製の封止部材４を載置し（同図ｃ参照）、封止部材４の上に少なくとも有機ＥＬ素子２と同大の金属板製のＵＶ遮光マスク５を載置し（同図ｄ参照）、その後にＵＶランプ６より封止部材４越しにＵＶ光を接着剤３に照射して（同図ｄ参照）、接着剤３を硬化させて有機ＥＬ素子２を密封させていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３３２０４３号公報

有機ＥＬ素子２はＵＶ光の照射を受けると光により劣化し、あるいは光を吸収して高温に加熱されて有機分子が分解する虞れがあるために、従来においてはＵＶ遮光マスク５によってＵＶ光を遮光していた。これはＵＶランプ６によってＵＶ光を有機ＥＬ素子２の領域も含めて広く照射しているためである。

また、従来においては、電子部品に対する高精細化の要請に伴い、接着剤３の塗布幅を２０μｍ〜１ｍｍの細幅に塗布することも提案されている。

しかしながら、ＵＶランプ６を用いる場合には、直径１０ｍｍ以上の広い範囲にＵＶ光が照射されてしまうので、有機ＥＬ素子２を保護するためにＵＶ遮光マスク５を省いてＵＶ光を照射することはできない。このＵＶ遮光マスク５を用いることにより、接着剤３の硬化作業が繁雑となるとともに、コスト高となる。

また、ＬＥＤ光源を用いても、照射光のスポット径は実用的には３ｍｍ程度であり、２０μｍ〜１ｍｍの細幅の接着剤の硬化には利用することができない。

また、前記のランプ光源並びにＬＥＤ光源から照射される光をレンズ系を用いて光径を細く絞るようにしても、直進性の悪いビームであるために、遠くで集光することが困難であり、図３ｅに示す矩形枠状の接着剤３の全体に光を照射するためには、ビームを固定し基板１側をＸ−Ｙ平面で移動させるステージが必要となり、装置が複雑となり、コスト高になるという不都合の発生が予測される。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、樹脂製の接着剤を細幅に塗布し、細径のレーザ光によって接着剤を照射して硬化させることができ、装置全体の構成が簡単となり、コストも低廉な樹脂硬化装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の樹脂硬化装置は、平面上を移動して樹脂製の接着剤を細幅で塗布する接着剤塗布ユニットと、細径のレーザ光を発生するレーザ光源ユニットと、前記レーザ光源ユニットから出射されたレーザ光を塗布された前記接着剤部分にスキャンすることにより照射させて接着剤を硬化させるスキャナユニットと、前記各ユニットを関連動作させる制御手段とを有することを特徴とする。

このように構成することにより、接着剤塗布ユニットが樹脂製の接着剤を細幅で塗布し、レーザ光源ユニットから出射された細径のレーザ光がスキャナユニットによって接着剤部分のみ（照射目的部分のみ）にスキャンすることにより照射させて接着剤を硬化させることができる。これにより細幅の接着剤を局所的にレーザ光によって加熱して硬化させることができ、接着剤をレーザ光の照射できない部位の直ぐ近傍に設けることができるとともに、レーザ光の遮光マスクが不要となる。更に、接着剤の硬化に必要とされる全体的な熱量を小さく抑えることができるので、熱膨張の影響を受けることがなくなる。更に、接着剤側を移動させる必要もないので、装置全体を簡単な構成にすることができ、コストの低廉化も図ることができる。

また、本発明の樹脂硬化装置においては、スキャナユニットが、レーザ光の進行方向を変更させるガルバノミラーを有することを特徴とする。

このように構成することにより、ガルバノミラーによってレーザ光を精度よくスキャンさせて、接着剤を硬化させることができる。更に、大サイズのものにも容易に適用させることができる。

また、本発明の樹脂硬化装置においては、レーザ光源ユニットが３４０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光を発生させ、接着剤は紫外線硬化性の樹脂であることを特徴とする。

このように構成することにより、紫外線硬化性の樹脂からなる接着剤を３４０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光によって加熱して硬化させることができる。

また、本発明の樹脂硬化装置においては、レーザ光源ユニットから出射されるレーザ光が１００ｍｓ以下のパルス光とされていることを特徴とする。

このように構成することにより、１００ｍｓ以下のパルス光からなるレーザ光によって、接着剤から熱が逃げる前に接着剤を短時間に局所加熱して硬化させることができ、前記の作用をよりよく発揮させることができる。

また、本発明の樹脂硬化装置においては、接着剤が、有機ＥＬ素子が載置されている基板の前記有機ＥＬ素子の近傍に塗布されていることを特徴とする。

このように構成することにより、有機ＥＬ素子の近傍に塗布されている接着剤を遮光マスクによって有機ＥＬ素子を覆うことなく確実に硬化させることができる。

このように本発明の樹脂硬化装置は構成され作用するものであるから、樹脂製の接着剤を細幅に塗布し、細径のレーザ光によって接着剤を照射して硬化させることができ、装置全体の構成が簡単となり、コストも低廉となる等の優れた硬化を奏する。

次に、本発明の実施の形態を図１および図２について説明する。

図１は本発明の樹脂硬化装置の１実施形態を示している。

本実施形態の樹脂硬化装置１１は、被接着物を載置する基台１２を有しており、基台１２の近傍に平面上を移動して樹脂製の接着剤を細幅で塗布する接着剤塗布ユニット１３が設けられている。基台１１の上方には、細径のレーザ光を発生するレーザ光源ユニット１４と、当該レーザ光源ユニット１４から出射されたレーザ光を塗布された接着剤部分にスキャンすることにより照射させて接着剤を硬化させるスキャナユニット１５が設けられている。更に、前記各ユニット１３、１４、１５を関連動作させる制御手段としてのコントロールユニット１６が設けられている。

更に説明すると、前記接着剤塗布ユニット１３は、基台１２の上面のＸ−Ｙ方向と平行に移動自在な可動柱部材１７と、この可動柱部材１７に上下方向（Ｚ方向）に移動自在に装着されている水平梁部材１８と、当該水平梁部材１８の先端部下面に装着されている接着剤ノズル１９とによって形成されている。可動柱部材１７および水平梁部材１８は共に公知の駆動機構（図示せず）によってＸ−Ｙ方向およびＺ方向に移動させられるように形成されている。接着剤ノズル１９は、例えばＵＶ硬化型樹脂からなる接着剤３を２０μｍ〜１ｍｍの細幅に塗布することができるように形成されている。接着剤ノズル１９には図示しない接着剤供給手段より接着剤３が供給されるように形成されている。

レーザ光源ユニット１４およびスキャナユニット１５としては、図１には図示しないが、例えば、本願出願人が特開２００５−９５９３４号公報において提案しているレーザ溶接装置に用いられているレーザ光源ユニットおよびスキャナユニットを用いるとよい。特に、レーザ光源ユニット１４においては、３４０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光、具体的にはＹＡＧの第３高調波であって、波長が３５５ｎｍのＵＶレーザ光で、ビーム径が１ｍｍ、１００ｎｓ以下のパルス光とするとよい。また、スキャナユニット１５においては、ガルバノミラーをもってレーザ光の進行方向を変更させるように形成するとよい。

コントロールユニット１６は、接着剤塗布ユニット１３に対して基台１２上に載置された基板１の有機ＥＬ素子２の直ぐ近傍に細幅の接着剤３を塗布するようにケーブル２０を介して指示を送ったり、レーザ光源ユニット１４およびスキャナユニット１５に細幅の接着剤３に細径のレーザ光を照射するようにケーブル２１、２２を介して指示を送ったりして関連動作させるものであり、ＣＰＵ、バス等をもって形成されている。

次に、本実施形態の樹脂硬化装置１１による接着剤の硬化方法を説明する。

まず、図１および図２ａおよびｅに示すように、矩形の基板１に矩形の有機ＥＬ素子２を載せて基台１２上に載置する。

次に、コントロールユニット１６からケーブル２０を介して接着剤塗布ユニット１３に対して基台１２上に載置された基板１の有機ＥＬ素子２の直ぐ近傍に細幅の接着剤３を塗布するように指示を送る。これにより図２ｂおよびｅに示すように、接着剤塗布ユニット１３の可動柱部材１７と水平梁部材１８とが連動して、接着剤ノズル１９を基板１の表面に近接させて有機ＥＬ素子２の周囲を移動させながら接着剤３を吐出させて、約３００μｍの細幅に接着剤３を塗布する。この接着剤３としては、３４０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光によって良好に硬化し、かつ、３０００ｍＪ／ｃｍ^２の熱量で良好に硬化する特性を備えたＵＶ硬化性のエポキシ樹脂を用いるとよい。この樹脂中には、ビーズやファイバ等のギャップ剤を含有させて、接着剤３の高さを有機ＥＬ素子２より高く維持させるようにすることもできる。

次に、図２ｃに示すように、接着剤３の上に基板１とほぼ同大のガラス板製の封止部材４を載置する。

次に、コントロールユニット１６からケーブル２１、２２を介してレーザ光源ユニット１４およびスキャナユニット１５に対して細幅の接着剤３に細径のレーザ光を照射するように指示を送る。これにより図２ｄに示すように、レーザ光源ユニット１４からＹＡＧの第３高調波であって、波長が３５５ｎｍのＵＶレーザ光で、ビーム径が１ｍｍ、２０ｎｓのパルス光で、５０μＪ＠２０ｋＨｚのエネルギ量を有するＵＶレーザ光Ｌが出射され、スキャナユニット１５のガルバノミラーによりレーザ光Ｌをスキャンさせて、ガラス板製の封止部材４越しに細幅の接着剤３に細径のレーザ光Ｌを照射させる。この場合、スキャン速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとし、１０回スキャンした。このスキャンによりＵＶ硬化性樹脂の接着剤３に１００００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギ量が付与され、接着剤３が確実に硬化された。従って、その後の加熱が不要であった。これにより、例えば、８０℃で１時間の加熱作業を節減することができる。細径のレーザ光Ｌは有機ＥＬ素子２には全く照射されないので、遮光マスクは不要であり、接着剤３を有機ＥＬ素子２の直ぐ隣に形成することができる。

これにより有機ＥＬ素子２が完全に封止されることとなった。

このように本実施形態の樹脂硬化装置１１によれば、樹脂製の接着剤３を細幅に塗布し、細径のレーザ光Ｌによって接着剤３を照射して硬化させることができ、装置全体の構成を簡単とさせ、コストも低廉とさせることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。

例えば、基板１が透明で、封止部材４が金属である場合には、レーザ光Ｌを基板１側より照射するとよい。

また、有機ＥＬ素子２のＵＶ硬化性樹脂による封止に限らずに、ＵＶ硬化性樹脂の接着による固定の工程においても本発明の樹脂硬化装置１１を用いることができる。この接着の場合には、ＵＶ硬化性樹脂をライン状ではなく、離れたスポット状に形成してもよい。

また、本発明の樹脂硬化装置１１は、有機ＥＬ素子２ではなく、熱またはＵＶ光に弱い他の部材（例えば、有機色素増感型の太陽電池）の封止や接着にも利用することができる。

また、本発明の樹脂硬化装置１１の光源には、半導体レーザ（例えば、日亜化学社製半導体レーザ光（３７５ｎｍ、２０ｍＷ）をファイバ（コア径１０５μｍ）に集光した光源を用いる。ファイバからの出力は１５ｍＷ。ＣＷ駆動可能）を用いてもよい。

また、可視光硬化性の樹脂（例えば、「パーキット」（オーテックス社商品名））と可視光レーザ（例えば、「ＲＶ−１０００」（リコー光学社商品名）により、波長４０５ｎｍ、出力１Ｗ、集光ビーム径１ｍｍ、スキャン速度１００っｍ／ｓｅｃで１０回走査するように照射する。照射線量は１００００Ｊ／ｃｍ^２）とを組合わせることもできる。

本発明の樹脂硬化装置を示す斜視図ａ〜ｄは本発明装置を用いて有機ＥＬ素子を封止する工程を示す断面図、ｅはｂの平面図ａ〜ｄは従来の有機ＥＬ素子を封止する工程を示す断面図、ｅはｂの平面図

符号の説明

１基板
２有機ＥＬ素子
３接着剤
４封止部材
１１樹脂硬化装置
１３接着剤塗布ユニット
１４レーザ光源ユニット
１５スキャンユニット
１６コントロールユニット

Claims

平面上を移動して樹脂製の接着剤を細幅で塗布する接着剤塗布ユニットと、細径のレーザ光を発生するレーザ光源ユニットと、前記レーザ光源ユニットから出射されたレーザ光を塗布された前記接着剤部分にスキャンすることにより照射させて接着剤を硬化させるスキャナユニットと、前記各ユニットを関連動作させる制御手段とを有することを特徴とする樹脂硬化装置。
前記スキャナユニットは、レーザ光の進行方向を変更させるガルバノミラーを有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂硬化装置。
前記レーザ光源ユニットは、３４０〜３８０ｎｍの波長のレーザ光を発生させ、前記接着剤は紫外線硬化性の樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂硬化装置。
前記レーザ光源ユニットから出射されるレーザ光は、１００ｍｓ以下のパルス光とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の樹脂硬化装置。
前記接着剤は、有機ＥＬ素子が載置されている基板の前記有機ＥＬ素子の近傍に塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の樹脂硬化装置。