JP5359138B2 - ラミネート装置及びラミネート方法 - Google Patents

Description

本発明はラミネート装置及びラミネート方法に係り、更に詳しくは、複数の板状部材からなる積層対象物を積層する際に、積層面間の空気混入を排除して積層を行うことのできるラミネート装置及びラミネート方法に関する。

従来より、太陽電池モジュール、有機ＥＬ素子、プラズマディスプレイパネル、プリント配線基板等の板状、薄膜状の板状部材を積層して一体化させる装置として、真空ラミネート装置が用いられている。このようなラミネート装置は、例えば、特許文献１に開示されるように、硬化性シート状接着剤を介して複数の板状部材が予め重ね合わされた積層対象物を装置内にセットし、当該積層対象物に積層圧力を付与することによって積層を行う、という構成が知られている。ここで、ラミネート装置は、積層対象物を支持する下部ユニットと、下部ユニットの上部側を閉塞する上部ユニットとを含み、当該上部ユニット内に、積層対象物に積層圧力を付与するダイヤフラムを備えた構成が採用されており、積層対象物は昇降部材を介して所定高さ位置に支持されるようになっている。
特開２００７−１１２０３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたラミネート装置にあっては、複数の板状部材が予め積層された積層対象物が昇降部材に支持される構成であるため、積層対象物を構成する板状部材間に気泡が混入している場合には、当該気泡を取り除いて積層することができない、という不都合がある。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、第１の板状部材と、硬化性シート状接着剤が仮積層された第２の板状部材とを離間させた位置に保ち、ダイヤフラム等の圧力付与シートを介して積層対象物に圧力を付与したときに、予め加熱された第１の板状部材から第２の板状部材側に伝熱しつつ、第１の板状部材と第２の板状部材とに積層圧力を付与して積層時の気泡混入を効果的に防止することのできるラミネート装置及びラミネート方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、積層対象物を支持した状態で加熱可能な第１のユニットと、当該第１のユニットの上部に配置されるとともに、前記積層対象物に積層圧力を付与する圧力付与シートを含む第２のユニットとを備え、
前記第１のユニットの上部を第２のユニットで閉塞して内部に空間を形成した状態で前記圧力付与シートの下方と上部に下部チャンバと上部チャンバとを形成可能とし、これらチャンバの圧力差で圧力付与シートを変形させることで積層対象物に積層圧力を付与するラミネート装置において、
前記積層対象物は、第１の板状部材と、加熱により溶融し、活性光の照射或いは更なる加熱により硬化反応する硬化性シート状接着剤が仮積層された第２の板状部材とを含み、
前記第１のユニットは、前記第１の板状部材を収容する凹状の上面形状を備えた支持部と、当該支持部の外周側で昇降可能に設けられた昇降部材とを含み、
前記昇降部材は、前記第２の板状部材の外周部を支持する切欠部を備え、第２の板状部材を支持したときに、前記昇降部材の上端面と第２の板状部材の上面とが同一平面位置に保たれるように設けられ、前記第１の板状部材との間にクリアランスを形成する状態で前記第２の板状部材を支持するとともに、前記圧力付与シートを介して圧力が付与されたときに下降して第１の板状部材に硬化性シート状接着剤が重なるように第２の板状部材を積層可能とする、という構成を採っている。

本発明において、前記硬化性シート状接着剤は、前記第１の板状部材と同じ大きさを有し、前記第２の板状部材は、前記硬化性シート状接着剤の外縁から外側にはみ出る大きさであることが好ましい。

また、本発明は、積層対象物を支持した状態で加熱可能な第１のユニットと、当該第１のユニットの上部に配置されるとともに、前記積層対象物に圧力を付与する圧力付与シートを含む第２のユニットとを備え、
前記第１のユニットの上部を第２のユニットで閉塞して内部に空間を形成した状態で前記圧力付与シートの下方と上部に下部チャンバと上部チャンバとを形成可能とし、これらチャンバの圧力差で圧力付与シートを変形させることで積層対象物に積層圧力を付与するラミネート方法において、
前記積層対象物は、第１の板状部材と、加熱により溶融し、活性光の照射或いは更なる加熱により硬化反応する硬化性シート状接着剤が仮積層された第２の板状部材とを含み、
前記第１のユニットは、前記第１の板状部材を収容する凹状の上面形状を備えた支持部と、当該支持部の外周側で昇降可能に設けられるとともに前記第２の板状部材の外周部を支持する切欠部を備え、第２の板状部材を支持したときに、前記昇降部材の上端面と第２の板状部材の上面とが同一平面位置に保たれるように設けられた昇降部材とを含み、
前記第１のユニットに第１の板状部材を支持させる一方、当該第１の板状部材との間にクリアランスを形成する状態で第２の板状部材を昇降部材に支持させておき、
前記第１の板状部材を加熱した状態で、前記下部チャンバと上部チャンバとに圧力差を生じさせて圧力付与シートを変形させ、当該圧力付与シートの変形によって第２の板状部材が昇降部材と共に下降して硬化性シート状接着剤が重なるように第１の板状部材に接したときに、前記硬化性シート状接着剤が溶融して第１及び第２の板状部材が積層される、という手法を採っている。

本発明によれば、第１の板状部材と第２の板状部材とがクリアランスを形成する状態で、第１のユニットに支持される構成であるため、各板状部材間に気泡を混入させることなく積層を行うことができる。しかも、第２の板状部材側は第１の板状部材に接するまで熱による影響を受け難いものとなり、第１の板状部材と第２の板状部材とを積層したときに、特に熱硬化性の接着剤に硬化むらを生じさせることなく精度の高い積層を行うことができる。

また、前記昇降部材は、第２の板状部材の外周部分を支持する切欠部を備えているため、第２の板状部材の位置決めを容易に行うことができる。しかも、第２の板状部材の上面と昇降部材の上端面とが同一平面に保たれる構成となるため、圧力付与シートが積層圧力を付与したときに平面形状を保ちつつ面位置を変位させることができ、圧力付与シートの部分的な損傷を回避することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係るラミネート装置の概略分解断面図が示されている。この図において、ラミネート装置１０は、上部に積層対象物Ｗを収容する第１のユニット１１と、当該第１のユニット１１の上部に位置する第２のユニット１２とを備えて構成されている。第２のユニット１２は、第１のユニット１１の一側端部にヒンジ連結されるようになっており、当該連結位置の反対側を自由端として第１のユニット１１における上部側に一定の空間を形成する状態で閉塞できるように設けられている。ここで、本実施形態では、特に限定されるものではないが、前記積層対象物Ｗは、有機ＥＬ素子基板等からなる第１の板状部材Ｗ１と、アクリル樹脂やガラス等の意匠板からなる第２の板状部材Ｗ２とからなり、当該第２の板状部材Ｗ２の下面側に硬化性シート状接着剤Ａが予め積層されている。

前記第１のユニット１１は、加熱手段としてのヒーター１４を内蔵したユニット本体１５と、このユニット本体１５上に配置されて第１の板状部材Ｗ１を支持する治具１６と、当該治具１６の上面より突出する昇降部材１７とを含む。治具１６の中央部上面側は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、凹状に形成された支持部１８とされ、この支持部１８に第１の板状部材Ｗ１が収容されるようになっている。昇降部材１７は、軸線向きが上下となるロッド状の部材により構成されており、当該昇降部材１７は、前記支持部１８の外周側複数箇所において、治具１６に形成された穴２２内に脱落不能な状態で挿入されている。この昇降部材１７の下端側に開放する凹部１７Ｂと穴２２のキャップ２３との間にはコイルばね２５が配置されており、当該コイルばね２５の付勢力で昇降部材１７が治具１６の上面から常に突出するようになっている。従って、前記第１の板状部材Ｗ１を支持部１８に収容して支持する一方、第２の板状部材Ｗ２を昇降部材１７の上端部で支持したときに、第１及び第２の板状部材Ｗ１，Ｗ２間にクリアランスＣ（図２参照）が形成されることとなる。ここで、昇降部材１７の上端には、第２の板状部材Ｗ２の外周部分を支持する切欠部１７Ａが形成されており、当該切欠部１７Ａによって第２の板状部材Ｗ２の位置決めを行えるようになっている。この際、切欠部１７Ａの高さは、第２の板状部材Ｗ２との厚みに対応し、従って、切欠部１７Ａに第２の板状部材Ｗ２を位置させたときに、第２の板状部材Ｗ２の上面と昇降部材１７の上端面とが略同一平面位置となるようになっている。
なお、第２の板状部材Ｗ２は、昇降部材１７に支持される構成上、第１の板状部材Ｗ１よりも面積が大きいが、第２の板状部材Ｗ２に積層される硬化性シート状接着剤Ａは、第１の板状部材Ｗ１の面積と同じに設定されている。これは、硬化性シート状接着剤Ａが第１の板状部材Ｗ１の面積よりも小さいと、第１及び第２の板状部材Ｗ１、Ｗ２を均一に積層することができず、また、第１の板状部材Ｗ１の面積よりも大きいと、積層後に第１の板状部材Ｗ１の外周縁よりも外側に、硬化性シート状接着剤Ａの外周側がはみ出して美観を損ねてしまうためである。

前記ユニット本体１５の図１中右側端部には、上面及び側面に連通する通路３０が形成されているとともに、当該通路３０には、側面側に突出して図示しない減圧（真空）ポンプに接続されるパイプ３１が固定されている。

前記第２のユニット１２は、図１に示されるように、頂壁３５と、この頂壁３５の外周側に設けられた周壁３６と、当該周壁３６下端に配置された圧力付与シートとしてのダイヤフラム３８と、このダイヤフラム３８を固定する環状部材３９とにより構成されている。頂壁３５の中央部には、パイプ４０が装着されており、当該パイプ４０に図示しない加減圧ポンプが接続されるようになっている。本実施形態では、第２のユニット１２を閉塞位置としたときに、第１のユニット１１と前記ダイヤフラム３８との間に形成される空間が下部チャンバＣ１とされる一方、前記頂壁３５とダイヤフラム３８との間の空間が上部チャンバＣ２とされている。

次に、本実施形態に係る積層方法（ラミネート方法）について、図３ないし図６をも参照しながら説明する。

初期作業として、図１に示されるように、第２のユニット１２を開放位置としておき、前記治具１６の支持部１８に第１の板状部材Ｗ１を収容させる。同時に、昇降部材１７の上端部すなわち切欠部１７Ａに、硬化性シート状接着剤Ａが積層された第２の板状部材Ｗ２を支持させる。この状態では、第２の板状部材Ｗ２は、昇降部材１７がコイルばね２５の付勢力によって上昇位置にあるため、第１の板状部材Ｗ１との間にクリアランスＣを保った状態で支持される（図２参照）。

次いで、図３に示されるように、第２のユニット１２のパイプ４０を通じて上部チャンバＣ２を減圧して当該上部チャンバＣ２がなくなるようにダイヤフラム３８を上方に変位させた後、第２のユニット１２を閉塞位置まで下降させる（図４参照）。これにより、ダイヤフラム３８の下方に、閉塞された下部チャンバＣ１が形成され、この状態で、下部チャンバＣ１を減圧若しくは真空とする。

この後、上部チャンバＣ２が再び形成されるように、パイプ４０を通じて大気に開放若しくは必要に応じて加圧する一方、下部チャンバＣ１を真空に保つことで、ダイヤフラム３８が面位置を下方に変位するようになる（図５、図６参照）。これにより、昇降部材１７はコイルばね２５の付勢力に抗して下降することとなり、第２の板状部材Ｗ２が第１の板状部材Ｗ１の上面に接する位置まで下降し、ヒーター１４の熱によって硬化性シート状接着剤Ａを溶融させる。

このようにして積層圧力が所定時間継続して維持された後に、下部チャンバＣ１を大気に開放して第２のユニット１２を開放し、積層対象物Ｗを第１のユニット１１から取り出すこととなる。この後、積層対象物Ｗに活性光を照射するか加熱を行うことにより、溶融により積層された積層対象物Ｗ１、Ｗ２間の硬化性シート状接着剤Ａを反応させ、硬化接着することにより積層対象物Ｗ１とＷ２とを完全に接着させる。この後、更に３０〜６０℃の温度で静置しておき、硬化性シート状接着剤Ａの硬化収縮などに由来するストレスを除去することが望ましい。

従って、このような実施形態によれば、積層圧力が付与される前の第２の板状部材Ｗ２に積層された硬化性シート状接着剤Ａは熱の影響を受け難い状態に保たれるため、接着剤が溶融してしまった際に生じ得る気泡の残存を効果的に排除でき、完全な気泡除去を可能として積層精度を高精度に保つことができるラミネート装置及びラミネート方法を提供することができる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、材料、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それら形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、積層対象物は、特に限定されるものではなく、ガラス同士の積層や、金属板とガラス若しくはフィルム等を対象物とすることができる。要するに、本発明は、ダイヤフラムによって圧力が付与されまで積層対象物への熱伝導を抑制することができれば足りる。

本実施形態に係るラミネート装置の第１及び第２のユニットが開放した状態を示す概略断面図。 第１のユニット側に第１の板状部材と第２の板状部材が支持された状態を示す概略断面図。 ダイヤフラムの上部側に形成される上部チャンバを減圧した状態を示す概略断面図。 第１のユニットの上部を第２のユニットで閉塞した状態を示す概略断面図。 上部チャンバ側を大気開放した中間状態を示す概略断面図。 ダイヤフラムの変形により積層対象物に積層圧力が付与された最終段階を示す概略断面図。

符号の説明

１０ ラミネート装置
１１ 第１のユニット
１２ 第２のユニット
１４ ヒーター（加熱手段）
１６ 治具
１７ 昇降部材
１７Ａ 切欠部
１８ 支持部
３８ ダイヤフラム（圧力付与シート）
Ａ 硬化性シート状接着剤
Ｃ クリアランス
Ｃ１ 下部チャンバ
Ｃ２ 上部チャンバ
Ｗ 積層対象物
Ｗ１ 第１の板状部材
Ｗ２ 第２の板状部材

Claims (3)

1. 積層対象物を支持した状態で加熱可能な第１のユニットと、当該第１のユニットの上部に配置されるとともに、前記積層対象物に積層圧力を付与する圧力付与シートを含む第２のユニットとを備え、
   前記第１のユニットの上部を第２のユニットで閉塞して内部に空間を形成した状態で前記圧力付与シートの下方と上部に下部チャンバと上部チャンバとを形成可能とし、これらチャンバの圧力差で圧力付与シートを変形させることで積層対象物に積層圧力を付与するラミネート装置において、
   前記積層対象物は、第１の板状部材と、加熱により溶融し、活性光の照射或いは更なる加熱により硬化反応する硬化性シート状接着剤が仮積層された第２の板状部材とを含み、
   前記第１のユニットは、前記第１の板状部材を収容する凹状の上面形状を備えた支持部と、当該支持部の外周側で昇降可能に設けられた昇降部材とを含み、
   前記昇降部材は、前記第２の板状部材の外周部を支持する切欠部を備え、第２の板状部材を支持したときに、前記昇降部材の上端面と第２の板状部材の上面とが同一平面位置に保たれるように設けられ、前記第１の板状部材との間にクリアランスを形成する状態で前記第２の板状部材を支持するとともに、前記圧力付与シートを介して圧力が付与されたときに下降して第１の板状部材に硬化性シート状接着剤が重なるように第２の板状部材を積層可能とすることを特徴とするラミネート装置。
2. 前記硬化性シート状接着剤は、前記第１の板状部材と同じ大きさを有し、前記第２の板状部材は、前記硬化性シート状接着剤の外縁から外側にはみ出る大きさであることを特徴とする請求項１記載のラミネート装置。
3. 積層対象物を支持した状態で加熱可能な第１のユニットと、当該第１のユニットの上部に配置されるとともに、前記積層対象物に圧力を付与する圧力付与シートを含む第２のユニットとを備え、
   前記第１のユニットの上部を第２のユニットで閉塞して内部に空間を形成した状態で前記圧力付与シートの下方と上部に下部チャンバと上部チャンバとを形成可能とし、これらチャンバの圧力差で圧力付与シートを変形させることで積層対象物に積層圧力を付与するラミネート方法において、
   前記積層対象物は、第１の板状部材と、加熱により溶融し、活性光の照射或いは更なる加熱により硬化反応する硬化性シート状接着剤が仮積層された第２の板状部材とを含み、
   前記第１のユニットは、前記第１の板状部材を収容する凹状の上面形状を備えた支持部と、当該支持部の外周側で昇降可能に設けられるとともに前記第２の板状部材の外周部を支持する切欠部を備え、第２の板状部材を支持したときに、前記昇降部材の上端面と第２の板状部材の上面とが同一平面位置に保たれるように設けられた昇降部材とを含み、
   前記第１のユニットに第１の板状部材を支持させる一方、当該第１の板状部材との間にクリアランスを形成する状態で第２の板状部材を昇降部材に支持させておき、
   前記第１の板状部材を加熱した状態で、前記下部チャンバと上部チャンバとに圧力差を生じさせて圧力付与シートを変形させ、当該圧力付与シートの変形によって第２の板状部材が昇降部材と共に下降して硬化性シート状接着剤が重なるように第１の板状部材に接したときに、前記硬化性シート状接着剤が溶融して第１及び第２の板状部材が積層されることを特徴とするラミネート方法。

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