JP2024511320A - ペーストのz方向の収縮膨張機 - Google Patents
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Abstract
開示されたのは、UV硬化工程中のZ方向のペースト収縮を適時に監視し、ある工程後のZ方向のペーストの変化率を得るためのペースト収縮膨張機を提供する。本機械は以下から構成される:底部基板と、透明で、ペーストが底部基板の上面と上面基板の下面との間に挟まれるようにペースト上に配置されるように構成された上面基板であって、底部基板の上面と上面基板の下面にはそれぞれ第1反射層と第2反射層が設けられ、ペーストの厚みを規定する、上面基板と;底部基板を支持するためのプラットフォーム;底部基板をプラットフォーム上でZ方向に固定するように構成された複数の押しクランプ;底部基板を半径方向および円周方向に固定するように構成された複数の押さえクランプ;ペーストの周囲に均一に配置された複数のUV光源;およびペーストの厚みを測定するように構成されたセンサ。底部基板およびプラットフォームは、それぞれ基板ダイヤルおよびプラットフォームダイヤルから構成され、底部基板はプラットフォームダイヤルと一致するプロファイルを有する。開示された方法は、UV硬化工程中のZ方向のペースト収縮を適時に監視し、あるプロセス後のZ方向のペーストの変化率を得るための方法を提供する。
Description
本開示は、ペーストのZ方向の収縮膨張機(machine of paste shrinkage and expansion)に関する。特に、この機械を用いて、ペーストをUV硬化させ、UV硬化工程中のZ方向のペースト収縮を適時にモニタリングし、UV硬化工程、熱硬化工程または信頼性試験工程であり得る特定の工程の後に、Z方向のペーストの変化率を得ることができる。また、UV硬化工程中のZ方向のペースト収縮を適時にモニタリングする方法と、特定の工程後のZ方向のペーストの変化率を求める方法も提供する。
接着剤は多くの技術分野で広く使用されている。例えば、アクティブアライメント(AA)接着剤は、コンパクトカメラモジュール(CCM)や光学モジュールフィルムのAA工程に使用することができる。接着剤の収縮と膨張はCCMのレンズに大きな影響を与えるため、硬化過程における接着剤の収縮と膨張の規則を知ることは重要である。
一般に、プラスチック材料、不飽和ポリエステルおよびエポキシ樹脂の体積収縮率および直線収縮率は、標準ISO 352によって測定することができ、体積収縮率および直線収縮率を測定することは、接着剤の収縮および膨張の規則を見つけるための良い方法である。しかし、この方法は、例えば、熱硬化工程中の樹脂のアウトガス、特にUV硬化性接着ペーストのためのいくつかの要因のZ方向の収縮と膨張に関する実際のアプリケーションに完全に当てはめることはできない。半円溝法(semicircle groove method)はASTM D2566-79規格で使用されているが、異種硬化や状態変化による樹脂の熱膨張係数の変化により、UV硬化型接着ペーストには適用できない。そこで、不均質硬化の問題を解決するために、シリンダー法が採用されている。しかし、シリンダー法では不均質な空洞を生成するから、データの精度に影響を与える。一方、3次元レーザーコンフォーカル(Laser Confocal)とバーニアキャリパ(Vernier Caliper)の組み合わせで、硬化前後のペースト寸法を測定する企業も多いが、各測定位置でノイズが発生し、精度に影響が出る。
以上のような問題を解決することが望まれている。
本開示の目的は、上記の問題の1つ以上を解決することである。
この目的は、請求項1におけるUV硬化工程中のZ方向のペースト収縮を適時にモニタリングするためのペースト収縮膨張機、請求項11におけるペースト収縮膨張機を用いてUV硬化工程中のZ方向のペースト収縮を適時にモニタリングする方法、請求項15におけるある工程後のZ方向のペーストの変化率を求めるためのペースト収縮膨張機、及び請求項16におけるペースト収縮膨張機を用いてある工程後のZ方向のペーストの変化率を求める方法、によって達成される。
本開示に記載の機械および方法により、UV硬化工程中のZ方向のUV照射時間に対するペースト収縮を適時にモニタリングすることができ、UV硬化工程中の収縮傾向または収縮遅延の存在を分析することが容易になる。これはまた、UV硬化の硬化速度論を理解し、制御し、あるいは完全に利用することに大きな意義を提供する。さらに、上述した機械および方法を用いて、組成の違いによるペーストのUV応答性能を検出することができる。
加えて、UV硬化工程、熱硬化工程、信頼性試験工程後のペーストのZ方向の変化率を求めることができる。カメラに使用される接着剤の場合、AA工程や信頼性試験後のカメラの焦点距離変化のシミュレーションに役立つ。
本開示の原理および様々な態様は、添付図面と併せて以下の説明からよく理解されるであろう。図面の縮尺は正確ではなく、図示および説明の目的でのみ与えられる。図面に示されている構成要素または要素は、本開示の全ての実施形態に含まれる必要はなく、図面に示されていない構成要素または要素が、本開示のいくつかの実施形態に存在してもよい。
図面を通して、同様の参照数字は、本明細書を通して同様の構成要素を指す。本明細書は、実施形態の全ての構成要素を記載するものではなく、本開示が属する技術分野における一般的な情報、または実施形態間の重複する情報は記載しない。
本明細書で使用される場合、「含む」、「備える」、「含んで」、および「備えて」という用語は、記載された成分の存在を特定するが、1つまたは複数の他の成分の存在または添加を排除するものではないことが理解されよう。また、単数表現は、特に断らない限り、複数の参照語を含むことを理解されたい。単一の構成要素であるとして説明または示されている構成要素は、複数の構成要素を含むものとして実施される場合があり、複数の構成要素を含むものとして説明または示されている組立体または部分は、文脈上明らかにそうでないことが指示されない限り、単一の構成要素として実施される場合がある。
一般に、本開示は、Z方向におけるペースト収縮膨張機に関するものであり、この機械は2つの機能を提供することができる。ペーストは、この機械においてUV光によって硬化させることができ、機能の第1のものは、このUV硬化工程中のUV適用時間にわたるZ方向におけるペーストの収縮をモニタリングすることであり、機能の第2のものは、あるプロセス後のZ方向におけるペーストの変化率を得ることを容易にすることである。
特に、本明細書では、ペーストはペースト状の接着剤または接着剤サンプルの一種であり、便宜上「接着剤ペースト」と称する場合がある。用語「特定の工程」は、ペーストに含まれる何らかの特別な組成物によりペーストが収縮または膨張する可能性のある、ペーストが受ける可能性のある任意の工程であり得る。例えば、特定の工程は、ペーストに含まれるUV硬化剤により、UV光を用いてペーストを硬化させる上述のUV硬化工程であってもよいし、特定の工程は、ペーストに含まれる熱硬化剤により、例えば熱オーブン内でペーストを硬化させる熱硬化工程であってもよいし、特定の工程は、ペーストを高温高湿(HTHH)の箱に入れる信頼性試験工程であってもよい。説明する実施例では、UV硬化工程の後に熱硬化工程を実施し、UV硬化工程と熱硬化工程の後に信頼性試験工程を実施している。しかし、これは必須ではなく、3つの工程は独立して、あるいは任意の組み合わせで実施することができる。
また、ペーストは実際の組成によっては収縮、または膨張する場合がある。例えば、本明細書で説明する実施例で使用した3種類の接着ペーストは、UV硬化工程および熱硬化工程で収縮し、信頼性試験工程で膨張する。ある工程後のペーストの収縮または膨張の程度を特定するために、本明細書では、ペーストが収縮する場合は収縮率、ペーストが膨張する場合は膨張率を意味する「変化率」という用語を使用する。本機械において、ペーストは、実質的に水平面内に配置される本機械の底部基板上に環状パターンで分注(dispense)され、Z方向は、平面および底部基板に対して垂直であり、Z方向におけるペーストの変化率は、Z方向におけるペーストの厚みの変化の程度を意味する。なお、接着ペーストの厚みは、関連技術分野では接着線厚み(bonding line thickness)とも呼ばれ、本明細書では参照符号Bで示す。
一般に、ある工程後のペーストのZ方向の変化率Rは、ある工程前のペーストのZ方向の初期厚み値Biniと、ある工程後のペーストの最終厚み値Bfinとに基づいて、つぎの式Iを用いて算出される。I: R=(Bini-Bfin)/Bini。厚み値BiniおよびBfinは、ある工程の前後でペーストの同一箇所で測定された厚み値とすることができる。しかし、精度を向上させるために、厚み値BiniおよびBfinは、それぞれ、ある工程の前後のペーストのパターンの円周方向の一組の点(好ましくは、一組の同じ点)で測定された多数の厚み値に基づく平均された厚み値とすることができる。これは、本明細書で説明する機械および方法を用いて達成することができる。
以下、図面を参照して本開示を詳細に説明する。図1~図6は、本開示の原理に従って構成されたZ方向のペースト収縮膨張機を示す図であり、図1はその全体図、図2~図6はそれぞれ図1の機械の一部を示す拡大図である。
Z方向のペースト収縮膨張機は、テーブル10または同様の部材の上に置くことができ、テーブル10に取り付けることができる回転可能なプラットフォーム110を含む。プラットフォーム110には駆動機構(図示せず)が設けられ、プラットフォーム110を駆動して回転させるように構成されている。駆動機構は、当該技術分野において周知の任意の駆動機構とすることができ、例えば、モータおよび減速機を含み、図1~4には、ワイヤ12のみが例示的に示されている。
プラットフォーム110上には、底部基板210が配置され、その上にモニタまたは測定されるペーストが分注され(図2~5)、図6に示すように、ピックアップ要素310によって、上部基板220が保管位置Pからペーストの上に移動される。操作では、まず底部基板210上にペーストが分注または付着され、次に底部基板210がプラットフォーム110上に載置され、最終的に上部基板220がペースト上に載置されてペーストを覆う。プラットフォーム110から延びるスタブ120(図5)は、底部基板210を直接支持するために設けられており、スタブ120を調整することによって底部基板210を水平方向に水平にすることができる。3つの支持スタブ120がプラットフォーム110と底部基板210との間に設けられている。好ましくは、スタブ120は、回転プラットフォーム110によって底部基板210に引き起こされる振動を最小化するために、弾性材料から作ることができる。このようにして、図7に示すように、ペーストを底部基板210の上面212と上部基板220の下面222との間に挟むことができる。底部基板210の上面212および上部基板220の下面222には、それぞれ第1反射層および第2反射層が塗布されており、その機能については後述する。上部基板220、または好ましくは底部および上部基板210、220の両方は、レーザー光を透過させることができる任意の適切な材料から作ることができ、一例では、底部および上部基板210、220のそれぞれはガラスシートとして提供されることができる。
図8a~8cに示すように、底部基板210とプラットフォーム110には、それぞれ基板ダイヤル214とプラットフォームダイヤル114が設けられ、基板ダイヤル214とプラットフォームダイヤル114は、底部基板210とプラットフォーム110の位置合わせ機能として機能する。底部基板210は、プラットフォーム110のプラットフォームダイヤル114と一致するプロファイルを有するので、底部基板210は、例えば他の場所でペーストを硬化させるなどの他の操作のためにプラットフォーム110から取り外された後、図8cに示すように、プラットフォームダイヤル114内に配置することによって、プラットフォーム110上の同じ初期位置に正確に再位置決めすることができる。基板ダイヤル214とプラットフォームダイヤル114は、初期位置合わせ線を有し、これにより、底部基板210は、プラットフォーム110から取り外された後、プラットフォーム110に対して同じ向きに正確に再位置決めすることができる。一例として、初期位置合わせ線は、図8cに参照符号245で示すように、基板ダイヤル214の0°線とプラットフォームダイヤル114の0°線、または基板ダイヤル214の90°線とプラットフォームダイヤル114の90°線、または基板ダイヤル214の270°線とプラットフォームダイヤル114の270°線とすることができる。
図1~5に戻って、底部基板210をプラットフォーム110に対して半径方向および円周方向、ならびにZ方向にそれぞれ相対的に固定するために、複数の押しクランプ(pushing clamp)410および複数の押さえクランプ(pressing clamp)420が設けられている。押しクランプ410と押さえクランプ420の両方は、プラットフォーム110から延びるか、またはプラットフォーム110に取り付けられることができる。
図5を参照すると、押しクランプ410は、底部基板210をプラットフォーム110上で取り外し及び交換できるように移動可能であり、押しクランプ410の各々は、プラットフォーム110から延びるベース部分412と、底部基板210の外周面を実質的に水平方向に当接するように構成された当接部分(abutting portion)414とを含む。当接部分414は、ベース部分412に対して水平面内で、例えば半径方向に相対的に移動可能であり得る。押さえクランプ420の各々は、プラットフォーム110から延びるベース部分422と、底部基板210をZ方向に押付け、したがってプラットフォーム110上に固定できるように、枢動シャフト425を中心にベース部分422に対して相対的に枢動可能な押付けフィンガ424とを含むことができる。実施形態では、3つの押しクランプ410と3つの押さえクランプ420が設けられているが、押しクランプ410と押さえクランプ420の数および詳細構造は、図面に示すものに限定されないことを理解されたい。
押しクランプ410と押さえクランプ420との位置合わせ機能の「位置合わせ組合せ(alinment combination)」は、プラットフォーム110から取り外された後、底部基板210、または底部基板210、上部基板220およびその間のペーストを含む「ペースト保持組合せ(holding combination)」をプラットフォーム110上に同じ初期位置および向きで正確に再位置決めできることを保証し、複数の測定作業中に高い一貫性と精度を保証する。熱硬化工程および信頼性試験工程において、ペースト保持組合せをプラットフォームから別の場所に移動し、後でプラットフォーム上に戻す必要がある場合、位置合わせ組合せを設けることにより、底部基板がプラットフォームに対して一貫した位置を有することを確かにする。
プラットフォーム110の対向面には、図1~3に示すように、2つのレール510、520と、4つのUV光源、例えば実施形態におけるUVランプが配置されており、レール510には2つのUVランプ530が、レール520には2つのUVランプ540が配置されている。すべてのUVランプは、ペーストを均一に硬化させ、ペーストの厚みを均一に減少させることができるように、ペーストの周囲に均一に配置されることが好ましい。図示のような実施形態では、2つのUVランプ540だけでなく、レールの1つである520も移動可能または取り外し可能に構成されており、底部基板210を取り外すことができる。あるいは、実際の状態に応じて、底部基板210またはペースト保持組合せを所望に応じて取り外すことができる限り、1つまたは複数のUVランプのみが対応するレールに沿って移動可能または取り外し可能であるように設けられてもよく、あるいは2つのレール510および520が移動可能または取り外し可能であってもよい。
上述したように、上部基板220は、ピックアップ要素310によって、保管位置Pからペースト上に移動させることができる。図6を参照すると、ピックアップアーム310の一端310aは支持ベース320に固定されており、この支持ベース320はテーブル10上に固定されており、ピックアップアーム310の他端310bには、上部基板220をピックアップするための吸着ディスク330が設けられている。数値制御ユニット340(以下、「NCU」という)は、ピックアップアーム310の動作を制御するように構成されており、支持ベース320に、または操作に便利な他の場所に設けることができる。ピックアップ要素310は、保管位置P(図6)で上部基板220をピックアップし、底部基板210上のペースト上に移動させ、任意に上部基板220に下向きの力を加えてペーストを所定の初期厚み値に押圧するように動作する。
図4に示すように、センサ610が設けられ、テーブル10に固定された支柱620に取り付けられることにより、センサ610はテーブル10に対して相対的に固定される。センサ610はレーザー変位センサであってもよく、光学的原理を用いてある点におけるペーストの厚みを測定するように構成されている。ペーストの厚みBは、図7に示すように、上部基板220の下面222から底面210の上面212までの距離として理解することができる。
センサ610がペーストの厚みを測定する原理は図7に示されており、上部基板220、底部基板210、入射角αの入射光L1、上部基板220の下面222の第1反射層と底部基板210の上面212の第2反射層で反射された反射光L2、L3が示されている。入射光L1は、センサ610の発光素子(light emitting element)から上部基板210上に出射され、上部基板210を透過し、入射光L1の一部は、第1反射光L2で示されるように、上部基板220の下面222の第1反射層で反射され、入射光L1の他は、第2反射ランプL3で示されるように、ペーストを透過せずに底部基板210の上面212に投射され、第2反射層で反射される。好ましくは、上部基板210は、図7に示すように、2つの反射光L2およびL3が実質的に平行な反射方向を有するように十分に小さい厚みを有する。受光素子によって受光された反射ランプL2、L3に基づいて、まず水平距離Hを求め、次にペーストの厚みBを幾何学的に計算することができる。
本開示によれば、上部基板220は、センサ610からのレーザー光が透過するように構築、構成または特殊処理されている。一実施形態において、上部基板220および底部基板210は、1/4・λ未満のプロファイル精度を有する。一実施形態では、上部基板220または上部基板と底部基板の両方は、透明なガラス板または適切なコーティングを施したガラス板である。
一実施形態では、上部基板220は、UV光が透過できるようにさらに設計され、UVランプ530および540から出射されたUV光は、上部基板220の上面に斜めに投射され、上部基板220を透過してペーストに照射され、ペーストを硬化させる。別の実施形態では、UVランプ530、540の位置によって、上部基板220をUV光が透過できないようにさらに設計することができ、UVランプ530、540から出射されたUV光は、上部基板220と底部基板210の間のペーストに側面から投射される。
上述した機械において、UV硬化工程中のUV照射時間におけるZ方向のペースト収縮率を適時にモニタリングする方法は、図9のフロー図に示すように、以下の工程を含む。テーブル10上にプラットフォーム110を組み立て、水平にするステップ910と、プラットフォームダイヤル114でプラットフォーム110上に底部基板210を置き、スタブ120を調整して底部基板210を所定の公差内になるように水平にするステップ920と、押しクランプ410と押さえクランプ420を用いて底部基板210をプラットフォーム上に固定するステップ930と、図8cに示すように、接着剤サンプルのペーストを底部基板210上に環状に分注するステップ940と、ピックアップ要素310を使用して、上部基板220をその保管位置Pからペースト上にピックアップして移動させるステップ950と、センサ610をトリガしながら、UVランプをトリガしてペーストを硬化させるステップ960と、および厚み値を記録しながら、所定の時間間隔でUV照射時間にわたって1点のペーストの厚みを測定するステップ970と、を含む。
ある実施形態では、本方法は、ステップ960の前に初期厚み値を記録することをさらに含んでもよい。あるいは、本方法は、ステップ960の前に、ピックアップ要素310によって上部基板220に下向きの力を加えてペーストを初期厚み値まで押圧し、初期厚み値を記録することをさらに含んでもよい。さらに別の方法として、本方法は、ステップ960の前に、プラットフォーム110を回転させ、所定の時間間隔で測定操作を繰り返すことにより、ペーストの周方向におけるペーストの予め設定された数の点で厚み値を測定し、記録された厚み値を平均して平均厚み値を初期厚み値として求め、初期厚み値を記録することを含んでもよい。
本方法は、UV硬化工程終了後、硬化工程中に記録された厚み値を用いてスケッチを作成する工程をさらに含むことができ、これは、UV照射時間にわたるペーストの厚み減少規則を反映することができる。
ある実施形態では、本方法は、ステップ970の後、プラットフォーム110を回転させ、予め設定された時間間隔で測定操作を繰り返すことにより、円周方向におけるペーストの予め設定された数の点における厚み値を測定し、記録された厚み値を平均して、平均された厚み値を最終的な厚み値として得ることをさらに含むことができる。
好ましくは、本方法は、式Iを用いて、ステップ950における初期厚み値Biniと最終厚み値Bfinとに基づいて、UV硬化工程後のペーストの変化率、すなわち収縮率を計算するステップをさらに含むことができる。
上述したように、任意の工程後におけるペーストのZ方向の変化率は、工程前の初期厚み値Biniと工程後の最終厚み値Bfinとに基づいて、式Iを用いて求めることができるが、精度を考慮すると、厚み値BiniおよびBfinは、それぞれ、ある工程の前後におけるペーストのパターンの円周方向における1つの同じ点セットで測定された多数の厚み値に基づく平均厚み値であることが好ましい。
UV硬化工程については、上述したように、UV硬化工程前および工程終了後に、プラットフォーム110を回転させ、円周方向の一組の同じ点で厚み値を測定し、これらの点で測定された厚み値を平均することによって、厚み値BiniおよびBfinを得ることができる。しかしながら、厚み値Biniは、UV硬化工程前の平均された厚み値の代わりに、NCUおよびピックアップ要素310によって達成される所定の厚み値とすることができる。
ある工程後のペーストの変化率を求める方法は、以下を含む。機械およびペーストを操作可能な状態にする準備ステップ1010と、プラットフォーム110を回転させ、ペーストの円周方向の一組の点で厚み値を測定し、これらの点で測定された厚み値を平均することにより、厚み値Biniを求めるステップ1020と、ペーストに一定の工程を実施するステップ1030と、一定の工程が終了した後、プラットフォーム110を回転させ、ペーストの円周方向の同じ一組の点で厚み値を測定し、これらの点で測定された厚み値を平均することにより、厚み値Bfinを求めるステップ1040と、厚み値BiniおよびBfinに基づいて、式Iを用いて変化率を計算するステップ1050と、を含む。
準備ステップ1010は以下を含むことができる。プラットフォーム110をテーブル10上に組み立て、水平にするステップ910と、接着剤サンプルのペーストを底部基板210上に環状パターンで分注するステップ920と、底部基板210をプラットフォームダイヤル114内のプラットフォーム110上に配置し、スタブ120を調整することにより底部基板210を所定の公差内になるように水平にするステップ930と、押しクランプ410と押さえクランプ420を使用して、底部基板210をプラットフォーム110上に固定するステップ940と、ピックアップ要素310を使用して、上部基板220をその保管位置Pからペースト上にピックアップして移動するステップ950と、を含むことができる。
ペーストを他の場所に移動させる必要がある熱硬化工程および信頼性試験工程の場合、ステップ1030は以下を含むことができる。ピックアップ要素310を遠ざけ、1つまたは複数のUVランプおよび/または1つまたは複数のレールを取り外して、ペースト保持組合せをプラットフォーム110から取り外すことができるようにするステップ1032と、ペーストに対して工程を実施するステップ1034と、ペースト保持組合せを機械に戻し、押しクランプ410および押さえクランプ420の位置合わせ機能を用いて、底部基板210をプラットフォーム110に初期位置および向きで固定するステップ1036と、を含むことができる。
以上、本発明に係る機械およびその使用方法について詳細に説明したが、技術的効果および利点をよりよく理解できるように、いくつかの実施例を挙げてさらに説明する。
例1
本実施例では、比較のため、CCMのアクティブアライメント工程で広く使用されている3種類の接着ペーストA、N、Dを使用した。これらは、図8c~8dに示すように、同じ環状パターンで底部基板210上に分注され、比較コントロールのために同じ重量4.4mgが使用された。ペーストパターンは、NCUの制御下でピックアップ要素310を使用して上面220を押圧することにより達成される150μmの同じ初期厚みを有する。
本実施例では、比較のため、CCMのアクティブアライメント工程で広く使用されている3種類の接着ペーストA、N、Dを使用した。これらは、図8c~8dに示すように、同じ環状パターンで底部基板210上に分注され、比較コントロールのために同じ重量4.4mgが使用された。ペーストパターンは、NCUの制御下でピックアップ要素310を使用して上面220を押圧することにより達成される150μmの同じ初期厚みを有する。
まず、3つのペーストを機械内でUV硬化工程にかける。3つのペーストのUV硬化深さは、それぞれ450μm、490μm、200μmであり、UV照射時間は、1500mw/cm2のUV強度の下で、それぞれ2秒、2秒、4秒である。
厚み値は、センサ610を用いて20ミリ秒ごとに測定され、収集される。測定されたすべての厚み値は、3つの接着剤について図11a~cに示すようにスケッチにプロットされる。スケッチから、3つの接着剤すべてについて、UVランプとセンサ610がトリガされると、厚み値はUV照射時間の経過とともに減少し始めることがわかり、これは、接着剤に含まれるUV硬化剤が、ペーストがUV光にさらされたときにトリガされ、反応を開始することを意味する。UV硬化剤の反応が終了すると、厚み曲線は安定する傾向にある。比較すると、図11aおよびbの接着剤AおよびNは、図11dのDよりもUV反応が速いため、厚みBが安定するまでに接着剤Dを硬化させるのに4ミリ秒と長い時間がかかる。Z方向のペースト収縮を適時にモニタリングするという目的は達成されている。
初期厚み値150μmをBiniとし、厚み曲線が安定したときの厚み値をBfinとして、図11dに示すように、式Iを用いてペーストの変化率、すなわち収縮率を算出することができる。図11dから、NはAやDよりもUV変化率が高いことがわかる。したがって、ペーストのZ方向の変化率を求める目的も達成されている。
あるいは、上述したように精密さを目的として、厚み値Bfinは、プラットフォーム110を回転させ、UV硬化工程後のペーストの円周方向の一組の点における厚み値を測定することによって平均された厚み値とすることもできる。例えば、センサ610が厚み値を測定する時間間隔や台の回転速度を制御することにより、18点、20点など任意の点数を測定することができる。
その後、3つのペーストを熱硬化工程に供し、UV硬化工程後に得られた厚み値Bfinを熱硬化工程におけるBiniとして使用する。次に、図10の方法に従って、ピックアップ要素310を取り外し、ペースト保持組合せをサーマルオーブンに移動して、ペーストに対する熱硬化工程を実施する。3つの接着ペーストA、N、Dのそれぞれは、80℃で1時間硬化される。熱硬化工程が完了すると、ペースト保持組合せはステップ1036に従って機械に戻される。厚み値Bfinが決定され、式Iを用いて変化率が計算されるステップ1040および1050が実行される。図12から、ペーストの厚みは熱硬化工程中にさらに減少し、接着剤NとAは接着剤Dよりも収縮率が高いことがわかる。
熱硬化工程に関するすべてのステップは、信頼性試験工程で繰り返されるが、ペースト保持組合せが熱オーブンの代わりに高温高湿(HTHH)ボックスに移動され、HTHHプロセス中の湿度および温度条件は熱硬化工程中の熱硬化条件とは異なる。ペーストは温度85℃、湿度85rh%の環境で高温高湿ボックスに120時間放置される。全てのペーストは吸湿膨張し、この工程後の3つのペーストの変化率を図13に示す。図13のスケッチから、接着剤Aの方が接着剤D、Nよりも膨張率が高いことがわかる。なお、HTHH工程では、この工程でペーストが膨張するため、式Iで得られる変化率はマイナスになる。式Iの結果がマイナスの場合、変化率は膨張率となることは容易に理解でき、図13はその絶対値を示している。
本実施例では、本開示に記載の機械および方法により、UV硬化工程中のZ方向におけるUV照射時間経過に伴うペースト収縮を適時にモニタリングすることができ、UV硬化工程中の収縮傾向または収縮遅延の有無を分析することが容易になる。加えて、UV硬化の硬化速度論を理解し、制御し、あるいは十分に利用する上で、大きな意義がある。背景に挙げたような樹脂のアウトガスやその他の結果に影響を与える要因は、この方法では結果に影響を与えず、回転可能なプラットフォームで精度を確保することができる。
本実施例では、上記のような機械と方法により、UV硬化工程、熱硬化工程、信頼性試験工程後のペーストのZ方向の変化率を求めた。カメラに使用される接着剤の場合、AA工程や信頼性試験後のカメラの焦点距離の変化をシミュレートするのに役立つ。
例2
この例では、異なる種類の樹脂を含む2種類の接着剤AおよびLが使用され、それらに対してUV硬化工程のみが実施される。この工程の間、センサ610によって20秒ごとに厚み値が測定され、それに応じて記録され、記録された厚み値は図14aおよび14bに示すようにプロットされる。比較すると、機械のUVランプがトリガされた後、接着剤Aペーストの厚み値は直ちに減少するのに対し、接着剤Lペーストの厚みは8秒以内に実質的に変化せず、その後減少し始めることがわかり、これは、接着剤Lが、例えばカチオン性エポキシ硬化剤のような特別な組成物を含むことに起因すると考えられるUV遅延を有することを示している。
この例では、異なる種類の樹脂を含む2種類の接着剤AおよびLが使用され、それらに対してUV硬化工程のみが実施される。この工程の間、センサ610によって20秒ごとに厚み値が測定され、それに応じて記録され、記録された厚み値は図14aおよび14bに示すようにプロットされる。比較すると、機械のUVランプがトリガされた後、接着剤Aペーストの厚み値は直ちに減少するのに対し、接着剤Lペーストの厚みは8秒以内に実質的に変化せず、その後減少し始めることがわかり、これは、接着剤Lが、例えばカチオン性エポキシ硬化剤のような特別な組成物を含むことに起因すると考えられるUV遅延を有することを示している。
したがって、UV硬化工程におけるZ方向のペースト収縮を適時にモニタリングすることに加えて、組成の違いに対するペーストのUV応答性能、例えば、接着剤に含まれるUV硬化剤の種類や性能を、上述の機械および方法を用いて特定または判定することができる。
本開示ならびに2つの実施例を示し、説明したが、特許請求の範囲などで定義される本開示の原理および精神から逸脱することなく、これらの実施形態に変更を加えることができることは、当業者には理解されるであろう。
Claims (19)
- UV硬化工程中のZ方向におけるペーストの収縮を適時にモニタリングするためのペースト収縮膨張機であって、
モニタリングされるペーストが分注される底部基板と、
ペーストが底部基板の上面と上部基板の下面との間に挟まれるように、ペースト上に置かれるように構成される上部基板と、を含み、
底部基板の上面および上部基板の下面には、それぞれ第1反射層および第2反射層が提供され、ペーストの厚みを定義し、
ペースト収縮膨張機はまた、
底部基板を支持するためのプラットフォームと、
底部基板をZ方向にプラットフォーム上に固定するように構成された複数の押さえクランプと、
底部基板を半径方向および円周方向に固定するように構成された複数の押しクランプと、
ペーストの周りに均一に配置された複数のUV光源と、
ペースト厚みを測定するように構成されたセンサと、を含む、
ペースト収縮膨張機。 - プラットフォームが回転可能である、
請求項1に記載のペースト収縮膨張機。 - 底部基板およびプラットフォームがそれぞれ基板ダイヤルおよびプラットフォームダイヤルを含み、底部基板はプラットフォームダイヤルと一致するプロファイルを有する、
請求項2に記載のペースト収縮膨張機。 - 上部基板を保管位置から、あらかじめ底部基板の上に分注されたペースト上に移動させるように構成されたピックアップ要素をさらに含む、
請求項1に記載のペースト収縮膨張機。 - ピックアップ要素がペーストをZ方向に押圧するようにさらに構成された、
請求項4に記載のペースト収縮膨張機。 - ピックアップ要素の動作を制御し、ピックアップ要素がペーストを所定の初期厚み値に押圧するようにするためのNCUをさらに含む、
請求項5に記載のペースト収縮膨張機。 - 2つのレールをさらに含み、
複数のUV光源は4つのUVランプであり、2つのUVランプが2つのレールそれぞれに固定され、1つまたは2つのレール、および/または1つ又は複数のUVランプは移動可能である、
請求項1に記載のペースト収縮膨張機。 - センサが、
入射光を上部基板に出射するための発光素子と、
底部基板の上面および上部基板の底面によって反射された反射光を受けるための受光素子と、を含み、
センサは、受けられた反射光に基づいて幾何学的にペーストの厚みを得るように構成される、
請求項1に記載のペースト収縮膨張機。 - 底部基板および上部基板がガラスシートで構成される、
請求項1に記載のペースト収縮膨張機。 - 複数のスタブが底部基板を支持するためにプラットフォームから延び、底部基板を水平にするように構成される、
請求項1に記載のペースト収縮膨張機。 - 請求項1~10のいずれか1つに記載のペースト収縮膨張機を使用して、UV硬化工程中のZ方向のペーストの収縮を適時にモニタリングする方法であって、
方法は、
底部基板をプラットフォーム上に配置して底部基板を水平にするステップと、
押しクランプおよび押さえクランプを使って底部基板をプラットフォームに固定するステップと、
ペーストを底部基板に環状パターンで分注するステップと、
上部基板をピックアップしてペースト上に移動させるステップと、
センサをトリガしながら、UVランプをトリガしてペーストの硬化を開始させるステップと、
UV硬化工程が完結するまで、厚み値を記録しながら、所定の時間間隔でUV照射時間にわたって1点においてペーストの厚み値を測定するステップと、
を含む、方法。 - UVランプをトリガする前に、
ペーストの厚みを測定し、それを初期厚みとして記録するステップ、または、
上部基板に下向きの力を加え、ペーストを所定の初期厚み値まで押圧し、それを記録するステップ、または、
プラットフォームを回転して、ペーストの円周方向における所定のセット数の点におけるペーストの厚み値を測定し、記録された厚み値を平均して平均厚み値を初期厚み値として得るステップ
を、さらに含む、
請求項11に記載の方法。 - UV照射時間にわたって測定され記録されたペーストの厚み値を用いてスケッチを作成するステップをさらに含む、
請求項12に記載の方法。 - プラットフォームを回転させるステップと、
円周方向における所定のセット数の点におけるペーストの厚み値を測定するステップと、
記録された厚み値を平均して平均厚み値を初期厚み値として得るステップと、
UV硬化工程後のペーストのZ方向の変化率Rを、初期厚み値Biniと、最終厚み値Bfinとに基づいて、式I: R=(Bini-Bfin)/Bini を用いて算出するステップと、をさらに含む、
請求項12または13に記載の方法。 - 特定の工程後のZ方向におけるペーストの変化率を得るためのペースト収縮膨張機であって、
モニタリングされるペーストが分注される底部基板と、
ペーストが底部基板の上面と上部基板の下面との間に挟まれるように、ペースト上に置かれるように構成され、透明である上部基板と、を含み、底部基板の上面および上部基板の下面には、それぞれ第1反射層および第2反射層が提供され、ペーストの厚みを定義し、
底部基板およびプラットフォームがそれぞれ基板ダイヤルおよびプラットフォームダイヤルを含み、底部基板はプラットフォームダイヤルと一致するプロファイルを有し、
ペースト収縮膨張機はまた、
底部基板を支持するための回転可能なプラットフォームと、
底部基板をZ方向にプラットフォーム上に固定するように構成された複数の押さえクランプと、
底部基板を半径方向および円周方向にプラットフォーム上に固定するように構成された複数の押しクランプと、
ペースト厚みを測定するように構成されたセンサと、を含む、
ペースト収縮膨張機。 - 請求項15に記載のペースト収縮膨張機を使用して、特定の工程後のZ方向のペーストの変化率を得る方法であって、
方法は、
底部基板をプラットフォーム上に配置して底部基板を水平にするステップと、
押しクランプおよび押さえクランプを使って底部基板をプラットフォームに固定するステップと、
ペーストを底部基板に環状パターンで分注するステップと、
上部基板をピックアップしてペースト上に移動させるステップと、
初期厚み値Biniを得るステップと、
ペーストに特定の工程を実施するステップと、
プラットフォームを回転させて点のセットにおいて厚み値を測定し、それらの点において測定された厚み値を平均することにより最終厚み値Bfinを得るステップと、
変化率を、初期厚み値と、最終厚み値とに基づいて、式I: R=(Bini-Bfin)/Bini を用いて算出するステップと、
を含む、方法。 - 特定の工程とは、機械によって実行されるUV硬化工程であり、
初期厚み値は、上部基板をピックアップ要素によって押圧することによって達成される、
請求項16に記載の方法。 - 特定の工程とは、熱硬化工程、または信頼性試験工程であり、
初期厚み値は、プラットフォームを回転させてペーストの円周方向の所定の点のセットにおいて厚み値を測定し、それらの点において測定された厚み値を平均することにより達成される、
請求項16に記載の方法。 - 底部基板、上部基板、およびそれらの間のペーストを含むペースト保持組合せを、特定の工程が実行される前に除去するステップと、
特定の工程が実行された後、ペースト保持組合せを、初期位置および向きでプラットフォーム上に戻すステップと、
を含む、
請求項18に記載の方法。
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