JP2019177615A - 積層装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】フィルムと基材との間に空気が残留することを確実に防止し、ボイドやしわを発生させずに基材にフィルムを積層することのできる積層装置を提供する。【解決手段】基材2上にフィルム1を載置する載置手段Aと、載置体10を押圧する押圧手段Bと、少なくとも上記載置手段Aの周囲を密封し減圧しうる減圧手段Cとを有し、上記載置手段Aが、上記フィルム1を保持するフィルム保持部3を有し、上記基材2と上記フィルム保持部3に保持されたフィルム1とが対峙するよう位置合わせし、減圧雰囲気下で上記フィルム保持部3のフィルム1を基材2に当接させることにより上記基材2にフィルム1が載置された載置体10を形成するようになっており、上記押圧手段Bが、上記載置体10を押圧することにより、上記載置体10を積層体に形成する積層装置。【選択図】図1

Description

本発明は、基材と樹脂フィルムとを精密に積層することのできる積層装置に関するものであり、詳細には、基材(例えば、ウエハ)の上に、強いタック性(粘着性)を有するフィルムをボイドを発生させず積層することのできる積層装置に関するものである。
従来、基材やウエハにフィルムを積層するには、例えば、基材等の形状に合わせてフィルムをカットし、これを基材にその一端を熱圧着等で仮付けした後、積層装置で積層することが行われている。しかしながら、タック性(粘着性)を有するフィルムは、仮付けした後から積層装置に搬入するまでの間に基材に貼りついてしまうため、チャンバ内を減圧してもフィルムと基材との間に残留した空気を除去することができず、ボイドやしわが発生するという問題が生じている。
このような問題を解決するため、例えば、特許文献1では、積層するまでの間にフィルムが不用意に基材等に接しないようにするため、特殊な治具を用いてフィルムを浮かせる積層装置が提案されている。また、仮付けした後から積層するまでの間フィルムを冷却し、そのタック性を抑えることにより基材等に貼りつかないようにする手法なども提案されている。
特開2000−135739号公報
しかしながら、特許文献1のものは、特殊な治具を用いてフィルムを浮かせても、フィルムは自重で垂れ下がるため、フィルムの大きさによっては完全に基材等に接触しないようにすることは困難である。また、積層装置におけるラミネート部分は加熱するものであり、特にフィルムサイズが大きいものほど熱で軟化したフィルムが自重で垂れ下がるようになるため、特殊な治具を用いたり、フィルムを冷却する等によっても、ボイドやしわが発生するという問題は依然として解決されていないのが実情である。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、積層用のフィルム、とりわけタック性を有するフィルムに対し、その大きさを問わずに、フィルムと基材との間に空気が残留することを確実に防止することができ、ボイドやしわを発生させずに基材にフィルムを積層することのできる積層装置の提供をその目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、基材にフィルムを積層する装置であって、基材上にフィルムを載置する載置手段と、フィルムが載置された載置体を押圧する押圧手段と、少なくとも上記載置手段の周囲を密封し減圧しうる減圧手段とを有し、
上記載置手段が、上記フィルムを保持するフィルム保持部を有し、上記基材と上記フィルム保持部に保持されたフィルムとが所定間隔を空けて互いに所定位置で対峙するよう位置合わせし、上記減圧手段によって形成された減圧雰囲気下で上記基材の表面に上記フィルムを当接させることにより上記基材にフィルムが載置された載置体を形成するようになっており、
上記押圧手段が、上記載置体を押圧することにより、上記載置体を積層体に形成するようになっている積層装置を第1の要旨とする。
また、本発明は、そのなかでも、上記減圧手段が、上記載置手段および上記押圧手段の周囲を密封し減圧しうるようになっている積層装置を第2の要旨とし、上記減圧手段が、上記載置手段の周囲を密封し減圧しうる第1の減圧部と、上記押圧手段の周囲を密封し減圧しうる第2の減圧部とを有している積層装置を第3の要旨とする。
そして、本発明のなかでも、上記載置手段のフィルム保持部が吸引機能を有し、上記フィルムを吸引により全面的に保持するようになっているものを第4の要旨とし、上記載置手段のフィルム保持部が、緩衝材を介して上記フィルムを吸引により保持するようになっているものを第5の要旨とし、さらにフィルム切断手段を有し、そのフィルム切断手段が、積層対象である基材に適する形状に、フィルムを、超音波カッター、レーザーカッターおよび刃型による打ち抜きからなる群から選ばれた少なくとも一つにより切断するものであるものを第6の要旨とする。
すなわち、本発明の発明者らは、前記課題を解決するために工夫を重ねた。その結果、空気が存在しない状態で基材とフィルムとを積層することができれば、ボイドやしわの発生を防止できるのではないかと考えた。そして、さらに研究を進めた結果、タック性を有するフィルムと基材とを減圧雰囲気下で対峙させ、これらを当接させることにより、フィルムと基材との間に空気を残留させずに積層することが可能であることを見出し、本発明に到達した。
本発明の積層装置は、載置手段が、フィルムを保持するフィルム保持部を有し、基材と上記フィルム保持部に保持されたフィルムとが所定間隔を空けて互いに所定位置で対峙するよう位置合わせした状態で、減圧手段によって形成された減圧雰囲気下で上記基材の表面に上記フィルムを当接させ、上記フィルム保持部のフィルム保持を解除するようになっている。このため、フィルムのサイズが大きいものであっても、フィルムと基材との間に空気が残留していない状態の載置体(基材にフィルムが単に載置されただけの状態)を形成することができる。そして、押圧手段によって、フィルムと基材との間に空気が残留していない載置体を押圧するため、ボイドやしわを生じさせずに、フィルムと基材とが確実に密着した積層体を形成することができる。
また、本発明の積層装置において、上記減圧手段が、上記載置手段および上記押圧手段の周囲を密封し減圧しうるようになっているものは、載置手段および押圧手段を配置するスペースを少なくすることができ、積層装置全体のサイズを小さくすることができる。また、載置体を押圧手段への搬送する際に外気(積層装置外部の空気)に曝すおそれがなくなるため、より確実にボイドやしわの発生を防止することができる。
そして、本発明の積層装置において、上記減圧手段が、上記載置手段の周囲を密封し減圧しうる第1の減圧部と、上記押圧手段の周囲を密封し減圧しうる第2の減圧部とを有しているものは、載置手段および押圧手段のそれぞれを独立させた設計にすることができるため、積層装置設計の自由度を高めることができる。
また、本発明の積層装置において、上記載置手段のフィルム保持部が吸引機能を有し、上記フィルムを吸引により保持するようになっているものは、装置が加熱された場合に、熱によりフィルムが軟化しても垂れ下がることがないため、フィルムのサイズが大きいもの(大面積のフィルム)であってもボイドやしわの発生を生じさせることがなく、美麗な状態の積層体を形成することができる。
さらに、上記載置手段のフィルム保持部が、緩衝材を介して上記フィルムを吸引により保持するようになっているものは、フィルムを保持する際の傷つきを防止することができ、また、フィルムを基材に当接させる際の両者の密着性を高めることができるため、より美麗な積層体を形成することができる。
そして、本発明の積層装置において、さらにフィルム切断手段を有し、そのフィルム切断手段が、積層対象である基材に適する形状に、フィルムを、超音波カッター、レーザーカッターおよび刃型による打ち抜きからなる群から選ばれた少なくとも一つにより切断するものは、基材のバリエーションに臨機応変に対応することができる。
本発明の一実施の形態である積層装置の概略構成図である。 上記積層装置における載置手段のフィルム保持部を説明する図である。 上記積層装置におけるフィルム切断手段を説明する図である。 上記積層装置における押圧手段を説明する図である。 本発明の他の実施の形態を説明する図である。
つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
図1は本発明の一実施の形態である積層装置の概略を説明する構成図である。また、図2は上記積層装置における載置手段のフィルム保持部を説明する図であり、図3は上記積層装置におけるフィルム切断手段を説明する図である。なお、図において、同一符号は同一部分又は相当する部分である。
図1に示す積層装置は、基材2にフィルム1を積層する装置であって、積層用のフィルム、とりわけタック性を有するフィルム1をボイドやしわを発生させることなく基材2(例えば、ウエハ等)に積層するものであり、基材2上にフィルム1を載置する載置手段Aと、フィルム1が載置された載置体10を押圧する押圧手段Bと、上記載置手段Aおよび上記押圧手段Bの周囲を密封し減圧しうるようになっている減圧手段Cと、基材2に適する形状にフィルム1を超音波カッター4で切断するようになっているフィルム切断手段Dと、上記フィルム切断手段Dによって所定形状に切断されたフィルム1を上記載置手段Aまで搬送する切断フィルム搬送手段Fと、を備えている。なお、図1において、符号33は、積層装置を操作するための操作パネルである。
上記積層装置を、その動作の順に以下に詳細に説明する。
[フィルム切断手段D]
まず、フィルム切断手段Dによって、タック性を有するフィルム1を積層対象である基材2に適する形状に切断する。上記フィルム切断手段Dは、フィルム1を吸引して保持するフィルム保持部3と、フィルム保持部3により保持されたフィルム1を切断する超音波カッター4と、を有している。
上記フィルム保持部3は、図2にその分解構成を部分的に示すように、全面に多数の孔が設けられ、基材2に対応する形状の金属板5とこの金属板5とほぼ同形状のスポンジ6とを備え、これらを介してフィルム1を吸引し保持する吸引機能25を有し、その吸着面がほぼ面一となるように構成されている。したがって、フィルム1をしわなく確実に吸引保持することができ、加熱されたフィルム1が軟化した場合であってもフィルム1が部分的に垂れ下がるようなことがない。また、フィルム1が上記スポンジ6を介して金属板5に接しているため、上記スポンジ6が緩衝材となり、硬質の金属板5にフィルム1が直接接することに起因する傷つきを防止することができ、また、フィルム1を基材2に当接させる際の両者の密着性を向上させることができる。また、フィルム1を吸着する際の保持力をスポンジ6が分散させることができ、フィルム1の変形を防止することができる。
上記金属板5は、適度の強度を保つことができればその材質は問わないが、取り扱いが容易である点から、例えば、アルミ、ステンレス等を用いることができる。そして、上記金属板5には、フィルム1をしわなく吸着できる点から、その全面に多数の孔が所定の間隔を保って設けられていることが好ましい。また、その孔の形状は平面視円形であることが好ましく、その孔径はフィルムの種類にもよるが、通常、できるだけ小さいことが好ましい。すなわち、フィルム1の吸着は、減圧手段C(真空チャンバ7)での減圧により減少するが、上記減圧手段C(真空チャンバ7)の減圧によってもその吸着が保持されるよう、上記孔の形状、孔径、個数および配置が適宜選択される。
上記フィルム1は、タック性を有する面がカバーフィルムに保護された状態でロール状に巻きまわされてフィルム巻き出し部19にセットされており、上記フィルム保持部3に保持される前に上記カバーフィルムは剥離され、カバーフィルム巻取り部21に巻き取られるようになっている。そして、後記で詳述する所定の形状に切断されたフィルム1の残部は、フィルム収納箱20に収納されるようになっている。
上記実施の形態では、フィルム保持部3が吸引機能25を使用してフィルム1を保持しているが、例えば、フィルム1のサイズが小さい場合等には、吸引機能25に代えて他の方法によってフィルム1を保持してもよい。上記他の方法とは、例えば、所定長さのテープを複数準備し、フィルム1とフィルム保持部3とを所定間隔を設けて対峙させた状態で、フィルム1の周縁とフィルム保持部3の周縁とをテープ留めすることで、フィルム1をテープにより吊り下げて保持する方法等があげられる。
そして、上記実施の形態では、フィルム保持部3が金属板5を備えているが、上記金属板5に代えて、例えば、多孔質材、樹脂等の他の材質のものを備えるようにしてもよい。多孔質材を用いると、吸引のための孔を改めて設ける必要がなくなり、また、その孔径をより小さいものにできる。また、樹脂を用いると、その可撓性によりフィルム1表面の保護が確実に図られる。
また、上記実施の形態では、フィルム保持部3がスポンジ6を備えているが、スポンジ6に代えて、例えば、ゴムやアルミの多孔質材等の他の緩衝材を備えるようにしてもよい。また、上記フィルム1の厚みや吸引の程度等によっては、上記スポンジ6は必ずしも備えなくてもよい。しかしながら、より美麗な積層体を得るためには、スポンジ6または他の緩衝材を備えることが好ましい。
さらに、上記実施の形態では、所定の形状に切断されたフィルム1の残部は、フィルム収納箱20に収納されるようになっているが、例えば、フィルム巻取り部を設けロール状に巻き回して回収するようにしてもよい。
前記超音波カッター4は、上記金属板5およびスポンジ6の形状と同形状に、上記フィルム保持部3に保持されたフィルム1を切断するものである。すなわち、この実施の形態では、図3に示すように、上記金属板5およびスポンジ6の形状の円中心を支点とし、この支点の周りを所定の距離を保ちながら所定の速度で超音波カッター4を作動させることにより、上記フィルム1を基材2に対応する形状に、チッピングを生じさせることなく加工することができる。上記超音波カッター4は、例えばサーボモータやボールねじ等によって作動させることができる。
なお、上記超音波カッター4は、他の切断手段、例えば、刃型による打ち抜きやレーザーカッター等に代えてもよい。しかし、超音波カッター4でフィルム1を切断すると、フィルム1の切断面が美麗で、熱による溶解、変質がみられず、しかも切断速度を高めてもその効果は保たれるため、生産時間の短縮とコストの低減が期待できる。
[切断フィルム搬送手段F]
つぎに、上記フィルム切断手段Dによって所定形状に切断されたフィルム1を、切断フィルム搬送手段Fによって載置手段Aまで搬送する。上記切断フィルム搬送手段Fは、上記フィルム保持部3の吸引を解除せずにフィルム1を保持した状態で、上記フィルム保持部3の向きをフィルム1が水平に保持されるように変え、その状態で水平レール(図示せず)にしたがって載置手段Aまでスライド移動させるものである。これにより、フィルム1の全面をしわなく確実に保持したままフィルム1を載置手段Aまで搬送することができ、また、吸着した状態のままでフィルム1を搬送するため、基材2との位置合わせも容易である。
なお、上記の実施の形態では、切断フィルム搬送手段Fは、フィルム保持部3の向きをフィルム1が水平に保持されるように変え、その状態で水平に載置手段Aまでスライド移動しているが、例えば、フィルム切断手段Dにおいて、フィルム1が水平の状態で切断されるように構成されている場合には、フィルム保持部3の向きを変更させる必要がないため、フィルム保持部3の向きを変更させずに載置手段Aまで移動させることができる。しかしながら、上記実施の形態のようにフィルム切断手段Dにおいて、フィルム1が地面に垂直の状態で切断されるように構成されていると、積層装置全体を小さく構成することができ、設置に広いスペースを必要としないため、好適である。
[載置手段A、押圧手段Bおよび減圧手段C]
図1に示す積層装置は、載置手段Aおよび押圧手段Bの周囲を密封して減圧しうる減圧手段C(真空チャンバ7)を有しており、フィルム1を保持したフィルム保持部3が載置手段Aまで搬送された後、載置手段Aが、基材保持部9に保持された基材2と、上記フィルム保持部3に保持されたフィルム1とが所定間隔を設けて互いに対峙するように、正確に位置合わせを行う。その後、上記真空チャンバ7内を減圧する。上記真空チャンバ7内が減圧雰囲気になった後(フィルム1と基材2との間に空気がほぼなくなった後)、上記フィルム保持部3を下降させて基材2の表面にフィルム1を当接させ、上記フィルム保持部3の吸引を止めて、フィルム1の保持を解除することにより上記基材2の表面の予定された位置にフィルム1が正確に載置され、上記基材2とフィルム1との間に空気が入っていない載置体10が形成される。なお、上記フィルム1と基材2との位置合わせと、真空チャンバ7の減圧とは、同時に行うようにしてもよい。同時に行うことにより、載置体10形成に掛かる時間を短縮させることができる。また、フィルム保持部3を下降させるのではなく、基材保持部9を上昇させることにより、基材2の表面にフィルム1を当接させるようにしてもよい。
上記真空チャンバ7においては、その真空経路にリークバルブを配置し、減圧状態を制御することができるようにすることが好ましい。また、載置体10を形成する際の上記真空チャンバ7の減圧は、フィルム保持部3のフィルム1の吸引との兼ね合いを考慮することが必要であり、フィルム1の材質等により適宜変更することが好ましい。なお、上記実施の形態では、上記真空チャンバ7の減圧を3hPa近傍で行っている。
上記フィルム1と基材2との対峙は、フィルム1および基材2の材質により適宜の距離を設けて行うことが好ましく、具体的には1〜10mmの距離を設けることが好ましい。なお、上記の実施の形態では、およそ5mmの距離を設けて対峙させている。
そして、上記形成された載置体10を、これが載置された基材保持部9ごと真空チャンバ7内を水平に移動させることにより、押圧手段Bまで搬送する。上記基材保持部9の移動は、例えば、サーボモータやボールねじ等(図示せず)によって作動させることができる。
上記押圧手段Bは、その一部分を拡大して図4に示すように、ヒーター(図示せず)と可撓性シート14とを備えた上部プレート12を有している。このため、上記ヒーターにより載置体10を加熱しフィルム1を軟化させることができる。また、上記上部プレート12の下面には、複数個(図4では、2個しか図示せず)の上部開口部26が設けられており、圧力調整手段(図示せず)から上記各上部開口部26を介して大気や圧縮空気を空隙部27内に導入することができ、上記可撓性シート14を風船のように膨らませて、上部プレート12と基材保持部9との間に配置された載置体10をフィルム1側から押圧し、フィルム1と基材2とを完全に密着させることができる。これにより、ボイドやしわの発生がない積層体(図示せず)を製造することができる。上記積層体が形成された後は、真空チャンバ7の減圧を解除して、上記積層体を積層装置から取り出すことができる。
積層体を形成する際の上記真空チャンバ7の減圧は、製造品質を高める点から、できるだけ低い方が好ましい。具体的には、2hPa以下であることが好ましい。なお、上記実施の形態では、0.4〜0.6hPaの範囲で行っている。
この実施の形態によると、フィルム1のサイズが大きいものであっても、フィルム1と基材2との間に空気が残留していない状態の載置体10を形成でき、その載置体10を押圧して積層体に形成しているため、ボイドやしわを生じさせずに、フィルム1と基材2とが確実に密着した積層体を形成できる。
また、減圧手段Cが、載置手段Aおよび押圧手段Bの周囲を密封し減圧しうるようになっているため、載置手段Aおよび押圧手段Bを配置するスペースが少なくて済み、積層装置の小型化が図られている。さらに、載置体10を押圧手段Bへの移送する際に外気(積層装置外部の空気)に曝すおそれがなくなるため、より確実にボイドやしわの発生を防止することができる。
そして、載置手段Aのフィルム保持部3が吸引機能25を有し、上記フィルム1を吸引により保持しているため、加熱された場合であっても、熱によりフィルム1が軟化しても自重により垂れ下がることがなく、フィルム1のサイズが大きいもの(大面積のフィルム)であってもボイドやしわが発生しない。
また、上記載置手段Aのフィルム保持部3が、スポンジ6を介して上記フィルム1を吸引により保持するようになっているため、フィルム1の保護が図られ、フィルム1に傷を付けたり、フィルム1を変形させずに保持することができ、より美麗な積層体を形成できる。
そして、さらにフィルム切断手段Dを有し、積層対象である基材2に適する形状にフィルム1を超音波カッター4で切断するようになっているため、基材2のバリエーションに臨機応変に対応することができ、しかも、フィルム1にチッピングが生じることを効果的に防止し、より美麗な状態の積層体を容易に、より短時間で形成することができる。
なお、この実施の形態では、押圧手段Bが可撓性シート14を備え、この可撓性シート14を膨らませて押圧するようにしているが、フィルム1や基材2の材質等によっては、可撓性シート14を膨らませるのではなく、基材保持部9を上昇させることにより押圧してもよい。また、上部プレート12に駆動部を設けて上部プレート12を下降させることにより押圧するようにしてもよい。また、可撓性シート14を設けず、代わりに膨らませて用いない弾性シートを用いて押圧するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、フィルム切断手段Dを設けているが、このフィルム切断手段Dは任意の構成であり、設けなくてもよい。ただし、フィルム切断手段Dを設けると、フィルム1を切断した後、連続して基材2に載置することができるため、フィルム1の積層面(基材2に接する面)の汚染を防止することができ、製品(積層体)の歩留まりを高めることができる。
そして、上記実施の形態では、切断フィルム搬送手段Fを積層装置のなかに設けているが、切断フィルム搬送手段Fは任意の構成であり、設けなくてもよい。しかしながら、切断フィルム搬送手段Fを設けると、各工程を連続的に行うことができ、製造効率を高めることができる。
また、上記実施の形態では、減圧手段Cが、載置手段Aおよび押圧手段Bの周囲を密封し減圧しうるようになっている一つの真空チャンバ7によって構成されているが、図5に示すように、減圧手段Cは、載置手段Aの周囲を密封し減圧しうる第1の減圧部29と、押圧手段Bの周囲を密封し減圧しうる第2の減圧部30とのように、載置手段Aおよび押圧手段Bの周囲をそれぞれ密封し減圧しうる、別の真空チャンバを有する構成としてもよい。なお、減圧手段Cを第1の減圧部29と第2の減圧部30のように別構成とする場合には、第1の減圧部29から第2の減圧部30まで搬送する間も載置体10の周囲を減圧状態に保つことが好ましい。すなわち、載置体10は完全には一体化されておらず、外気による汚染を排除することが望ましいためである。例えば、図5に示す実施の形態の場合、フィルム保持部3と基材保持部9との周囲を密封し減圧しうる第1の減圧部29の減圧状態を保ったまま、第1の減圧部29を真空チャンバ31内へ移送し、真空チャンバ31を減圧状態にした後、フィルム保持部3と基材保持部9の係合を解除し、基材保持部9と上部プレート12との周囲を密封し減圧しうる第2の減圧部30を減圧状態にすることが好ましい。なお、図5において、符号32は真空チャンバ31に設けられた開口である。
本発明は、ウエハの上に、強いタック性(粘着性)を有するフィルムを、ボイドを発生させず積層することのできる積層装置に適している。
1 フィルム
2 基材
3 フィルム保持部
10 載置体
A 載置手段
B 押圧手段
C 減圧手段

Claims (6)

  1. 基材にフィルムを積層する装置であって、基材上にフィルムを載置する載置手段と、フィルムが載置された載置体を押圧する押圧手段と、少なくとも上記載置手段の周囲を密封し減圧しうる減圧手段とを有し、
    上記載置手段が、上記フィルムを保持するフィルム保持部を有し、上記基材と上記フィルム保持部に保持されたフィルムとが所定間隔を空けて互いに所定位置で対峙するよう位置合わせし、上記減圧手段によって形成された減圧雰囲気下で上記基材の表面に上記フィルムを当接させることにより上記基材にフィルムが載置された載置体を形成するようになっており、
    上記押圧手段が、上記載置体を押圧することにより、上記載置体を積層体に形成するようになっていることを特徴とする積層装置。
  2. 上記減圧手段が、上記載置手段および上記押圧手段の周囲を密封し減圧しうるようになっている請求項1記載の積層装置。
  3. 上記減圧手段が、上記載置手段の周囲を密封し減圧しうる第1の減圧部と、上記押圧手段の周囲を密封し減圧しうる第2の減圧部とを有している請求項1記載の積層装置。
  4. 上記載置手段のフィルム保持部が吸引機能を有し、上記フィルムを吸引により保持するようになっている請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層装置。
  5. 上記載置手段のフィルム保持部が、緩衝材を介して上記フィルムを吸引により保持するようになっている請求項4記載の積層装置。
  6. さらにフィルム切断手段を有し、そのフィルム切断手段が、積層対象である基材に適する形状に、フィルムを、超音波カッター、レーザーカッターおよび刃型による打ち抜きからなる群から選ばれた少なくとも一つにより切断するものである請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層装置。
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