JP4293822B2 - 金属薄板の枠貼り方法及び装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、有機EL素子製造工程で使われる蒸着マスクに使用される、多数のスリットを備えた開口部を有する金属薄板のような、極く薄い且つ剛性の異なる領域を備えた金属薄板をゆがみのない平坦な状態で枠に固定する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開2003−68453号公報
【特許文献2】
特開2003−68454号公報
従来、有機EL素子製造において真空蒸着が行われており、その蒸着マスクとして、多数のスリットを備えた開口部を有する金属薄板が使用されている。そして蒸着に当たってはその蒸着マスクを、前記開口部よりも大きい開口を備えた剛性の大きい枠に磁石等によって取り付けていた。しかしながら、近年、パターニングの微細化が進み、開口部に形成しているスリットが微細になり且つ蒸着マスクの板厚自体も薄くなってくると、蒸着マスクを単に枠に磁石等を用いて固定しただけでは、開口部にゆがみやたるみが生じ、スリット精度が維持できなくなるという問題が生じた。そこで、本出願人は先に、蒸着マスクを枠に取り付けた状態で、その蒸着マスクを開口部のスリット方向に引張った状態に保持することの可能な蒸着マスクの保持治具を開発した(特許文献1参照)。この保持治具を用いると、開口部のスリットを構成する細線部分を長手方向に引っ張った状態に保持できるので、スリットを直線状に且つ一定ピッチに保持でき、高精細パターニングが可能であるという利点が得られる。
【0003】
しかしながら、特許文献1に記載の蒸着マスクは、1枚の蒸着マスクに1個の開口部を形成しているのみであるので、生産性が悪いという問題点があった。そこで、生産性を上げるには、図5に示すように、1枚の蒸着マスクに複数個の開口部2を形成した多面付けマスク1を用いれば良く、そのマスクの両端を固定クランプ3と可動クランプ4で把持し、可動クランプ4を矢印で示すように、開口部2のスリット方向に引っ張った状態に保持すれば良いと考えられる。ところが、多数の開口部2を備えた多面付けマスク1では、その両端をクランプ3、4で把持して引っ張ると、マスクの全幅を均等に引っ張ったにも係わらず、開口部と非開口部とで剛性が異なるため、開口部にゆがみやたるみが生じ、所望のスリットパターンが得られず、しかも、各開口部の位置精度も悪くなるということが判明した。例えば、有機EL素子製造に用いる蒸着用の多面付けマスクの場合、各開口部の位置に関して±10μm以下のトータルピッチが求められることがあるが、そのような寸法精度を達成することは困難である。
【0004】
そこで、この問題点を解決するものとして、本出願人は先に、複数の開口部を形成した第一金属マスクと多数の微細なスリットを広い面積に形成した第二金属マスクを重ねて多面付けマスクを形成し、これらの第一金属マスクと第二金属マスクを枠に取り付けると共に第二金属マスクをスリット方向に引張った状態に保持することの可能な多面付けマスク装置を開発した(特許文献2参照)。この多面付けマスク装置では、第二金属マスクのほぼ全幅に渡ってスリットを形成しているので、全体を均一に引張ってスリットを平行に揃えることが可能であり、多面付けでありながら高精細パターニングが可能であるという利点が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献2に記載の多面付けマスク装置は、2枚の金属マスクを使用し、しかも、金属マスクを枠に取り付けた状態で、その金属マスクに張力を付与する構造としているので、構造が複雑であるという問題点がある。そこで、もし、図5に示す構造の単一の多面付けマスクを、その開口部にゆがみやたるみの無い状態で且つ所望の寸法精度を確保できる状態に保持できれば、その状態でその多面付けマスクを剛性の高い枠にスポット溶接等によって固定することで、単純な構造の枠を用いて多面付けマスクをゆがみやたるみの無い状態に保持できる。
【0006】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、蒸着用の多面付けマスクのように多数のスリットを備えた複数の開口部を有するような、剛性の異なる領域を備えた金属薄板を、ゆがみやたるみの無い状態に且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態で、枠に固定する方法及びその方法の実施に用いる装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属薄板の枠貼り方法は、矩形状の金属薄板であって、多数のスリットを備えた矩形状の開口部を複数個、縦横に並べて備えた金属薄板を枠に固定するに際し、前記金属薄板の4辺のそれぞれを、前記開口部が並んでいる領域と開口部の無い領域にそれぞれ合わせて配置した複数のクランプで把持し、各クランプを、該クランプで把持した辺に対して直角方向に引っ張ることで前記金属薄板を平坦に張った状態とし、この状態で枠に固定することを特徴とするものである。このように、金属薄板の4辺のそれぞれに、前記開口部が並んでいる領域と開口部の無い領域に合わせて複数のクランプを配置し、該クランプによって各辺の複数箇所に引張力を作用させる構成としたことで、金属薄板の剛性の大きく異なる領域、すなわち開口部が並んでいる領域と開口部の無い領域とを別個のクランプによって、各領域の剛性に適した張力で引っ張ることが可能となり、これにより、金属薄板をゆがみやたるみの無い状態に且つ前記開口部を所望の寸法精度に保った位置に保持することができ、金属薄板をゆがみやたるみの無い状態で且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態で、スポット溶接等を利用して枠に固定することができる。
【0009】
本発明の枠貼り装置は、枠に固定すべき矩形状の金属薄板であって、多数のスリットを備えた矩形状の開口部を複数個、縦横に並べて備えた金属薄板の4辺の各々の、前記開口部が並んでいる領域と開口部の無い領域にそれぞれ対向する位置を把持するように、各辺に対して配置された複数のクランプと、各クランプを、該クランプで把持した辺に対して直角方向に移動させて前記金属薄板に引張力を作用させる駆動手段とを備えるという構成としたものである。そしてこの構成により、金属薄板の4辺のそれぞれを、前記開口部が並んでいる領域と開口部の無い領域とに合わせて配置している複数のクランプで引っ張って、該金属薄板をゆがみやたるみの無い状態に且つ前記開口部を所望の寸法精度に保った位置に保持することができ、この状態で金属薄板を枠にスポット溶接等によって固定することで、金属薄板をゆがみやたるみの無い且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態で枠に固定することができる。
【0011】
前記クランプを移動させる駆動手段は、各クランプにそれぞれ独立して設け、各クランプ毎に引張力を調整可能としたものとすることが、金属薄板に対する精密な引張力の調整をできるので好ましいが、これに限らず、各辺の複数のクランプを複数の組に分け、各組内のクランプには共通の駆動手段を連結するとか、各組内のクランプには同じ引張力を作用させる構成としてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は、ゆがみやたるみのない平坦な状態に保持する必要がある任意の金属薄板に対して適用可能であるが、特に精密さを要求される有機EL素子製造用の蒸着用多面付けマスクとして使用する金属薄板に適用することが好ましい。以下、有機EL素子製造における蒸着用多面付けマスクとして使用する金属薄板を例にとって本発明の好適な実施の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態に係る金属薄板の枠貼り装置の概略平面図、図2はその一部の概略断面図、図3は、この枠貼り装置で取り扱う金属薄板及び枠を示す概略斜視図、図4は枠貼り後の金属薄板と枠とを示す概略斜視図である。図3において、11は蒸着マスクとして使用する矩形状の金属薄板であり、その中に、多数のスリットを備えた開口部12を複数個、縦横に並べて形成している。13は金属薄板11を取り付けるための剛性の大きい枠であり、金属薄板11の多数の開口部12を形成した領域を包含する大きさの開口部14を備えている。金属薄板11は、枠13に対して縦横両方向ともに大きいサイズに作られており、枠13の外周縁にほぼ対応する位置に、折り曲げることで容易に切断可能な易切断線15を形成している。なお、易切断線15は、金属薄板11に加える引張力には耐え得る強度を備えたものである。金属薄板11の厚さ、開口部12の寸法、それに形成したスリットの寸法等は特に限定するものではないが、代表的なものとして、金属薄板11の厚さは30〜200μm、開口部の寸法は長さが50〜70mm、幅が30〜50mm、スリットの幅が50〜100μm、スリットを構成する金属細線の幅が100〜150μm等を例示できる。
【0013】
図1、図2において、全体を参照符号20で示す金属薄板の枠貼り装置は、支持台21と、その支持台21上の所定位置に枠13を固定保持する固定手段(図示せず)と、枠13の上に乗せた金属薄板11の4辺をクランプ可能なように且つ各辺に対して複数個ずつ配置されたクランプ23と、各クランプ23を、そのクランプ23で把持した辺に対して直角方向に移動させて金属薄板11に引張力を作用させる駆動手段24等を備えている。ここで、クランプ23は、リニアガイド26に移動可能に保持されたクランプ本体27と、クランプ本体27に固定された固定爪28と、クランプ本体27に旋回可能に設けられた可動爪29と、可動爪29をトグル機構(図示せず)を介して開閉させるエアシリンダ(図示せず)等を備えており、固定爪28と可動爪29で金属薄板11を把持する構成となっている。なお、クランプ23の金属薄板を把持する機構は、図示したような固定爪28と可動爪29を用いたものに限らず、適宜変更可能であり、ねじ止めを用いたもの等としてもよい。図1から良く分かるように、金属薄板11の4辺にそれぞれ設けている複数のクランプ23は、金属薄板11の開口部12が並んでいる領域と、その領域に隣接した開口部の無い領域すなわち非開口部に合わせて配置され、金属薄板の各辺の、前記開口部12が並んでいる領域と開口部の無い領域にそれぞれ対向する位置を把持可能としており、従って、金属薄板11の開口部12を形成した縦方向に延びる領域及び横方向に延びる領域と、開口部の無い縦方向に延びる領域及び横方向に延びる領域とを、それぞれ別個のクランプ23で引っ張ることが可能である。
【0014】
各クランプ23に連結された駆動手段24は、各クランプ23を介して金属薄板11に所望の引張力を加えることができるものであれば任意であり、この実施の形態ではエアシリンダを用いている。駆動手段24を構成する各エアシリンダには、それぞれ別個に引張力を調整しうるよう、レギュレータが連結されている。また、これらのエアシリンダには、全部のエアシリンダを同時に作動させることができるよう、共通の開閉弁を介してエア供給配管が接続されており、且つ作動タイミングを調整することができるよう各エアシリンダへのエア供給配管にスピードコントローラも設けられている。なお、駆動手段24は、エアシリンダに限らず、油圧シリンダ、サーボモータ等を用いてもよい。
【0015】
次に、上記構成の枠貼り装置20を用いた金属薄板の枠への固定動作を説明する。図2に示すように、支持台21上の所定位置に枠13を取り付け、次いでその上に金属薄板11を乗せ、その4辺を複数のクランプ23で把持させる。この状態が図1に示す状態である。次に、各クランプ23に連結している駆動手段24を構成するエアシリンダに加圧エアを送って各クランプ23を矢印で示すように縦横方向に移動させる。これにより、金属薄板11が多数のクランプ23によって縦横方向に引っ張られる。この状態で、金属薄板11の表面状態を目視検査し、ゆがみやたるみがあれば、その領域を引っ張っているクランプ23に連結されたエアシリンダへの供給エア圧を調整し、金属薄板11をゆがみやたるみのない平坦な状態で且つ開口部12のスリットが平行に引き揃えられた状態に調整する。また、金属薄板11に形成している各開口部12の位置を検査し、各開口部が所定の寸法精度内の位置に入るように、各エアシリンダへの供給エア圧を調整する。以上により、金属薄板11をゆがみやたるみの無い状態で且つ各開口部が所定の寸法精度範囲内に位置する状態とすることができる。その後、この状態で、金属薄板11を枠13にレーザ等を用いてスポット溶接(符号33参照)し、固定する。その後、金属薄板11からクランプ23を外し、金属薄板11の周縁部分を易切断線15を利用して除去する。以上により、図4に示すように、枠13に金属薄板11を固定した構成の蒸着マスク装置35を製造できる。
【0016】
得られた蒸着マスク装置35では、金属薄板11がゆがみやたるみの無い状態で且つ開口部12のスリットが正確に平行に揃った状態に保たれており、且つ各開口部の位置も所定の寸法精度内に保たれている。かくして、この蒸着マスク装置35を用いて蒸着を行うことにより、微細なパターンの蒸着を正確に行うことができる。
【0017】
なお、上記した実施の形態では、複数のクランプ23にそれぞれ別個のエアシリンダで構成される駆動手段24を連結し、各クランプ23が金属薄板11に付与する引張力を個々に調整可能としている。この構成は、金属薄板11に加える引張力を精密に調整できるので、ゆがみやたるみの生じやすい金属薄板11でも、きわめて平坦な状態に引張って保持できる利点が得られるが、本発明はこの構成に限らず、例えば、比較的容易に平坦な状態に引張って保持できる金属薄板を用いる場合には、各辺に配置した複数のクランプを、例えば、開口部に対応したクランプを第1の組とし、非開口部に対応したクランプを第二の組とするように、複数の組に分け、各組のクランプに共通のエアシリンダを連結するとか、各組のクランプに連結されたエアシリンダへの供給エア圧を共通に調整するようにしてもよい。
【0018】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、多数のスリットを備えた矩形状の開口部を複数個、縦横に並べて備えた金属薄板を、ゆがみやたわみの無い平坦な状態に引張って保持することができ、且つ開口部の位置を所望の寸法精度内に保つことができ、金属薄板を枠に対して、ゆがみやたるみの無い且つ開口部等を所望の寸法精度に保った状態で固定することができるという効果を有している。そして、本発明を、有機EL素子製造に用いる多面付けマスクのような、高い位置精度を求められるものに対して用いることで、所望の高精度を確保することができ、高精度の蒸着マスク装置を製造できるといった効果も有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る金属薄板の枠貼り装置の概略平面図
【図2】図1に示す枠貼り装置の一部の概略断面図
【図3】図1に示す枠貼り装置で取り扱う金属薄板及び枠を示す概略斜視図
【図4】枠に金属薄板を貼り付けて形成した蒸着マスク装置を示す概略斜視図
【図5】多面付け蒸着マスクの両端を、それぞれ1個のクランプで把持して引っ張る状態を示す概略平面図
【符号の説明】
11 金属薄板
12 開口部
13 枠
14 開口部
15 易切断線
20 金属薄板の枠貼り装置
21 支持台
23 クランプ
24 駆動手段(エアシリンダ)
26 リニアガイド
27 クランプ本体
28 固定爪
29 可動爪
33 スポット溶接
35 蒸着マスク装置

Claims (3)

  1. 矩形状の金属薄板であって、多数のスリットを備えた矩形状の開口部を複数個、縦横に並べて形成した金属薄板を枠に固定するに際し、前記金属薄板の4辺のそれぞれを、前記開口部が並んでいる領域と開口部の無い領域にそれぞれ合わせて配置した複数のクランプで把持し、各クランプを、該クランプで把持した辺に対して直角方向に引っ張ることで前記金属薄板を平坦に張った状態とし、この状態で枠に固定することを特徴とする金属薄板の枠貼り方法。
  2. 枠に固定すべき矩形状の金属薄板であって、多数のスリットを備えた矩形状の開口部を複数個、縦横に並べて備えた金属薄板の4辺の各々の、前記開口部が並んでいる領域と開口部の無い領域にそれぞれ対向する位置を把持するように、各辺に対して配置された複数のクランプと、各クランプを、該クランプで把持した辺に対して直角方向に移動させて前記金属薄板に引張力を作用させる駆動手段とを備えたことを特徴とする金属薄板の枠貼り装置
  3. 前記駆動手段が、各クランプ毎に引張力を調整可能であることを特徴とする請求項2記載の金属薄板の枠貼り装置
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