JP6252118B2 - 基板の剥離装置及び剥離方法並びに電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板と補強板の界面を剥離する基板の剥離装置及び剥離方法並びに電子デバイスの製造方法に関する。
近年、表示パネル、太陽電池、及び薄膜二次電池等の電子デバイスの薄型化、軽量化に伴い、電子デバイスに用いられる基板の薄板化が要望されている。しかしながら、薄板化によって基板の強度が低下すると、基板のハンドリング性が悪化するため、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)、カラーフィルタ(CF:color filter)等の電子デバイス用の機能層を基板の表面に形成するのが困難になる。
そこで、基板の裏面に補強板の表面を剥離可能に貼り付けた積層板(広義では積層体)を構成し、その積層板の基板の表面に機能層を形成した後、基板と補強板の界面を剥離する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。以下、機能層が形成される面を基板の「表面」と言い、補強板の表面が貼り付けられる面を基板の「裏面」と言う。
特許文献1の剥離方法は、基板の裏面と補強板の表面との界面が一端側から他端側に向けて順次剥離するように、基板及び補強板のうち少なくとも一方の板材を撓み変形させて、界面を全面剥離する方法である。前記撓み変形は、基板及び補強板のうち少なくとも一方を可撓性板で吸着保持し、可撓性板に固定された複数の可動体を、前記界面と直交する方向に独立して移動させることにより行われる。
図18(a)は、特許文献1の剥離装置による基板の剥離形態を模式的に示した積層板100の平面図である。図18(b)は、(a)で示した基板の剥離形態の側面図である。
図18(b)の如く積層板100は基板102と、基板102の裏面に貼り付けられた補強板104とからなる。図18(a)の破線A及び図18(b)の符号Aは、基板102と補強板104の界面が剥離した剥離領域106と界面が剥離していない未剥離領域108との境界線(以下、「剥離前線」ともいう。以下、符号Aで示す。)である。この剥離前線Aが、図18(a)の矢印Bの如く、積層板100の隅部110側から隅部112側に向けて略平行に進行するように、図18(b)の複数の可動体114、114…が矢印Cの如く順次下降移動させられる。
基板102の表面は、支持手段としての平板状のステージ116に変形不能に真空吸着保持され、補強板104は、弾性変形可能な可撓性板118に真空吸着保持されている。この可撓性板118に可動体114、114…が碁盤目状に固定されている。すなわち、剥離前線Aの剥離進行方向である矢印Bに対して略直交する方向に配列された複数の可動体114、114…を、同時に下降移動させて可撓性板118を撓み変形させていくことで、剥離前線Aが矢印B方向に進行する。
上記の如く、特許文献1の剥離装置は、界面を水平方向に保持した状態で界面を剥離させる装置である。つまり、特許文献1の剥離装置は、界面と直交する方向の縦方向の荷重成分(矢印C方向の荷重成分)を可撓性板118に付与することによって、可撓性板118とともに補強板104を撓み変形させて界面を剥離させる装置である。
なお、ステージ116に補強板104を真空吸着保持し、可撓性板118に基板102を真空吸着保持させて、可撓性板118とともに基板102を撓み変形させて界面を剥離させてもよい。また、特許文献1では、剥離領域106の曲率半径aが250mm〜2500mmとなるように、可動体114、114…によって可撓性板118を撓み変形させている。
国際公開第11/024689号パンフレット
特許文献1の基板の剥離装置は、界面と直交する矢印C方向の荷重成分のみで界面を剥離させる装置なので、補強板104(可撓性板118に基板102が吸着されている場合には基板102)が剥離前線Aの付近で大きく(曲率半径が小さく)撓み変形する。この場合、補強板104(基板102)の大きく撓み変形した局所部分が可撓性板118から離脱すると、可撓性板118による補強板104(基板102)の真空吸着保持が解除されるため、補強板104(基板102)が可撓性板118から脱落して破損するという問題があった。
また、図19の如く剥離対象物が、機能層が形成された2枚の基板102、102同士をシール材120で接着した積層板122の場合には、界面と直交する矢印C方向の荷重成分が2枚の基板102、102を引き剥がす方向に作用するため、2枚の基板102、102が剥離するという問題もあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、基板又は補強板の割れを抑制できるとともに基板同士の剥離を抑制できる基板の剥離装置及び剥離方法並びに電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の基板の剥離装置は、前記目的を達成するために、基板と、前記基板を補強する補強板との界面を、前記基板又は前記補強板のうち少なくとも一方を撓み変形させることにより一端側から他端側に向けた剥離方向に沿って順次剥離する基板の剥離装置において、前記基板又は前記補強板を吸着保持する可撓性板と、前記界面と平行な方向の力を前記可撓性板に付与することにより、前記可撓性板とともに前記一方を撓み変形させる駆動手段とを有する剥離手段を備えることを特徴とする。
本発明の一態様の基板の剥離方法は、前記目的を達成するために、基板と、前記基板を補強する補強板との界面を、前記基板又は前記補強板のうち少なくとも一方を撓み変形させることにより一端側から他端側に向けた剥離方向に沿って順次剥離する基板の剥離方法において、前記基板又は前記補強板を可撓性板によって吸着保持し、前記界面と平行な方向の力を前記可撓性板に付与することにより前記可撓性板とともに前記一方を撓み変形させて、前記界面を剥離する剥離工程を備えることを特徴とする。
本発明の一態様の電子デバイスの製造方法は、前記目的を達成するために、補強板で補強した基板の表面に機能層を形成する機能層成形工程と、前記機能層が形成された前記基板又は前記補強板のうち少なくとも一方を撓み変形させることにより一端側から他端側に向けた剥離方向に沿って前記基板と前記補強板との界面を順次剥離する剥離工程と、を有する電子デバイスの製造方法において、前記剥離工程は、前記基板又は前記補強板を可撓性板によって吸着保持し、前記界面と平行な方向の力を前記可撓性板に付与することにより前記可撓性板とともに前記一方を撓み変形させて、前記界面を剥離する工程であること
を特徴とする。
本発明の剥離形態の一態様は、界面と平行な方向の力を可撓性板に付与し、剥離前線付近の可撓性板に曲げモーメントを発生させれば界面を剥離できる、という発明者の知見に基づいてなされたものである。
界面と平行な方向の力を可撓性板に付与すると、剥離前線付近の可撓性板には、主に界面と平行な方向の荷重成分によって、曲げモーメントが発生する。本発明の剥離形態の一態様は、剥離前線付近の可撓性板に前記曲げモーメントを発生させて界面を剥離する。可撓性板の撓みによって生じる引張荷重成分(界面に対して略直交する方向の荷重成分)を小さくする、もしくは圧縮荷重成分とすることによって、可撓性板による補強板(又は基板)の真空吸着保持が解除されず、界面の剥離時に補強板又は基板が大きく撓み変形するのを防止できるので、基板又は補強板の破損を抑制できるとともに、基板同士の剥離を抑制できる。
本発明の基板の剥離装置の一態様は、前記剥離手段は、前記基板及び前記補強板を含む積層体の第1主面を支持する支持手段と、前記積層体の第2主面を吸着保持する前記可撓性板と、前記可撓性板の反吸着面側の位置であって、前記可撓性板の吸着面から前記界面の方向に沿って離れた位置に、前記界面と平行な方向の力を付与することにより前記可撓性板とともに前記一方を撓み変形させる前記駆動手段と、を備えることが好ましい。
本発明の基板の剥離方法の一態様は、前記剥離工程は、前記基板及び前記補強板を含む積層体の第1主面を支持手段によって支持するとともに、前記積層体の第2主面を前記可撓性板によって吸着保持する工程と、前記可撓性板の反吸着面側の位置であって、前記可撓性板の吸着面から前記界面の方向に沿って離れた位置に、前記界面と平行な方向の力を駆動手段によって付与することにより前記可撓性板とともに前記一方を撓み変形させて前記界面を剥離する工程と、を備えることが好ましい。
本発明の電子デバイスの製造方法の一態様は、前記剥離工程は、前記基板及び前記補強板を含む積層体の第1主面を支持手段によって支持するとともに、前記積層体の第2主面を前記可撓性板によって吸着保持する工程と、前記可撓性板の反吸着面側の位置であって、前記可撓性板の吸着面から前記界面の方向に沿って離れた位置に、前記界面と平行な方向の力を駆動手段によって付与することにより前記可撓性板とともに前記一方を撓み変形させて前記界面を剥離する工程と、を備えることが好ましい。
本発明の剥離形態の一態様によれば、積層体の第1主面を支持手段によって支持し、積層体の第2主面を可撓性板によって吸着保持する。そして、可撓性板の反吸着面側の位置であって、可撓性板の吸着面から界面の方向に沿って離れた位置に、界面と平行な方向の力を駆動手段によって付与する。これによって、剥離前線付近の可撓性板に前記曲げモーメントが良好に発生する。
本発明の一態様は、前記基板は、厚さが0.2mm以下のガラス基板であることが好ましい。
本発明の一態様によれば、電子デバイスの薄肉化に対応したガラス基板の剥離装置、剥離方法、電子デバイスの製造方法に好適となる。
ところで、可撓性板を一端部から他端部に向けて撓み変形させていくと、可撓性板に発生する曲げモーメントが最大値に向けて増大していく。これによって、可撓性板の一端部を含むその近傍では、他の部分と比較して曲率半径が小さくなる。曲率半径が小さくなり過ぎると可撓性板の吸着面に吸着された基板又は補強板が可撓性板から剥離するという問題が発生する。
上記問題を解消するために、本発明の一態様は、前記可撓性板の反吸着面には、前記可撓性板の撓み変形量を規制する規制部材が備えられ、前記規制部材は、前記可撓性板が撓み変形を開始する前記可撓性板の一端部から他端部に向けて備えられることが好ましい。
本発明の一態様によれば、規制部材によって可撓性板の少なくとも一端部の撓み変形量が規制されるので、基板又は補強板が可撓性板から剥離するという問題を解消できる。なお、可撓性板に発生する曲げモーメントは、剥離前線の長さに略比例し、剥離前線が最長となる位置で最大値となる。
本発明の一態様は、前記規制部材は、前記可撓性板よりも剛性の高い複数のブロックを所定の隙間を介して前記一端部から前記他端部に沿って配設されることにより構成され、前記所定の隙間は、前記撓み変形量を規制する規制量に相当する隙間に設定されることが好ましい。
本発明の一態様によれば、可撓性板が一端部から他端部に向けて撓み変形していくに従って、すなわち、可撓性板の曲率半径が小さくなるに従って、ブロックとブロックとの間の隙間は小さくなる。そして、可撓性板の撓み量を規制する曲率半径に到達したときに、ブロックとブロックとの隙間が無くなり、ブロック同士が当接する。これによって、可撓性板の撓み変形量を規制できる。
本発明によれば、基板又は補強板の割れを抑制できるとともに、基板同士の剥離を抑制できる基板の剥離装置及び剥離方法並びに電子デバイスの製造方法の提供できる。
電子デバイスの製造工程に供される積層板の要部拡大側面図 電子デバイスの製造工程の途中で作製される積層体の一例を示す側面図 (a)は従来の基板の剥離方法を示した原理図、(b)は本発明の基板の剥離方法の原理図 第1の形態に係る剥離装置の平面図 図4に示した剥離装置の側面図 (a)は図4に示した剥離装置の動作説明図であって剥離開始から所定時間経過後の剥離装置の側面図、(b)は図4に示した剥離装置の動作説明図であって剥離直後の剥離装置の側面図 (a)は図4に示した剥離装置の動作説明図であって剥離した補強板を鉛直方向に退避させた剥離装置の側面図、(b)は図4に示した剥離装置の動作説明図であって剥離した補強板を搬出装置によって保持した直後の剥離装置の側面図 第2の形態に係る剥離装置の平面図 図8に示した剥離装置の側面図 第3の形態に係る剥離装置の側面図 第4の形態に係る剥離装置の平面図 第5の形態に係る剥離装置の平面図 第6の形態に係る剥離装置の平面図 図13に示した剥離装置の側面図 可撓性板が撓んでいない状態での規制部材の構成を示した要部拡大側面図 可撓性板が撓み変形された剥離装置の側面図 可撓性板が最小曲率半径に撓んだ際にブロック同士が当接した状態を示した説明図 (a)は、特許文献1の剥離装置による基板の剥離形態を模式的に示した積層板の平面図、(b)は、(a)に示した剥離形態の側面図 機能層が形成された2枚の基板に剥離方向の力が作用している形態を示した説明図
以下、添付図面に従って、本発明の基板の剥離装置及び剥離方法並びに電子デバイスの製造方法の実施の形態について説明する。
図1は、電子デバイスの製造工程に供される積層板1の要部拡大側面図である。
〔電子デバイスの製造方法〕
実施の形態の電子デバイスの製造方法は、電子デバイスに用いられる基板2の薄板化に対応するため、基板2の裏面に補強板3の表面を貼り付けた積層板1を構成し、積層板1の基板2の表面に機能層を形成する機能層形成工程と、機能層が形成された基板2と補強板3の界面を剥離する剥離工程とを有する。前記剥離工程において、実施の形態の基板の剥離装置が使用される。剥離装置については後述する。なお、補強板3は、電子デバイスの一部とはならならず、基板2から剥離された後、基板2の補強用として再利用される。
前記電子デバイスとは表示パネル、太陽電池、薄膜二次電池等の電子部品をいう。また、前記表示パネルは液晶パネル(LCD)、プラズマパネル(PDP)、及び有機ELパネル(OLED)を含む。
〔積層板1〕
図1の如く積層板1は、基板2と基板2を補強する補強板3とからなり、基板2の裏面に補強板3の表面を貼り付けることによって構成される。
〔基板2〕
基板2の表面には、電子デバイスの製造工程の途中で、所定の機能層(例えば、TFT、CF)が形成される。
基板2は、例えばガラス基板、セラミックス基板、樹脂基板、金属基板、又は半導体基板等、及びこれらを貼り合せたものであるが、ガラス基板は、耐薬品性、耐透湿性に優れ、且つ、線膨張係数が小さいので好ましい。線膨張係数が小さくなるほど、高温下で形成される機能層のパターンが冷却時にずれ難くなるからである。
ガラス基板のガラスとしては、特に限定されないが、例えば、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、高シリカガラス、その他の酸化ケイ素を主な成分とする酸化物系ガラス等を例示できる。酸化物系ガラスとしては、酸化物換算による酸化ケイ素の含有量が40〜90質量%のガラスが好ましい。
また、ガラス基板のガラスとしては、電子デバイスの種類やその製造工程に適したガラスが採用されることが好ましい。例えば、液晶パネル用のガラス基板は、アルカリ金属成分を実質的に含まないガラス(無アルカリガラス)からなることが好ましい。このように、ガラス基板のガラスは、適用される電子デバイスの種類及びその製造工程に基づいて適宜選択される。
前記樹脂基板の樹脂は、結晶性樹脂であっても、非結晶性樹脂であってもよく、特に限定されない。
基板2の厚さは、基板2の種類に応じて設定される。例えば、ガラス基板の場合、電子デバイスの軽量化、薄板化のため、好ましくは0.7mm以下であり、より好ましくは0.2mm以下であり、さらに好ましくは0.1mm以下である。0.2mm以下の場合、ガラス基板に良好なフレキシブル性を与えることが可能であり、電子デバイスの薄型化に対応した好適な基板となる。0.1mm以下の場合、ガラス基板をロール状に巻き取ることが可能である。また、ガラス基板の厚さは、ガラス基板の製造が容易であること、ガラス基板の取り扱いが容易であること等の理由から、0.03mm以上であることが好ましい。
〔補強板3〕
補強板3は、基板2に貼り付けられると、剥離操作が行われるまで、基板2を補強する機能を備える。補強板3は、機能層の形成後、電子デバイスの製造工程の途中で、実施の形態の基板の剥離装置によって基板2から剥離される。
補強板3は、温度変化による反りや剥離を抑制するため、基板2の線膨張係数に対してその差が小さいものが好ましい。基板2がガラス基板の場合、補強板3はガラス板を含むものが好ましい。このガラス板のガラスは、ガラス基板のガラスと同じ種類であることが好ましい。
補強板3は、ベースとなる支持板4と、支持板4の面に形成される樹脂層5とを備える。樹脂層5と基板2との間に作用するファンデルワールス力、又は樹脂層5の粘着力等によって、基板2が樹脂層5を介して支持板4に剥離可能に貼り付けられる。
なお、図1の補強板3は、支持板4と樹脂層5とによって構成されているが、支持板4のみで構成されていてもよい。この場合には、支持板4と基板2との間に作用するファンデルワールス力等によって支持板4と基板2とが剥離可能に貼り付けられる。また、この場合には、ガラス板である支持板4と、ガラス基板である基板2とが高温で接着しないように、支持板4の貼り付け側面に無機薄膜を形成することが好ましい。
また、図1の支持板4は1枚であり、樹脂層5は1層であるが、支持板4を複数枚の支持板4で構成するとともに樹脂層5を複数の層で構成してもよい。
〔支持板4〕
支持板4は、樹脂層5を介して基板2を支持することによって、基板2が補強板3によって補強される。この支持板4は、電子デバイスの製造工程における基板2の変形、傷付き、破損等を防止する機能も備える。
支持板4として、例えば、ガラス板、セラミックス板、樹脂板、半導体板、又は金属板等を例示できる。支持板4の種類は、電子デバイスの種類、及び基板2の種類等に応じて適宜選定される。支持板4と基板2とが同種であると、温度変化による反り、剥離が低減されるので好ましい。
支持板4と基板2の平均線膨張係数の差(絶対値)は、基板2の寸法形状等に応じて適宜設定されるが、例えば35×10−7/℃以下であることが好ましい。ここで、「平均線膨張係数」とは、50〜300℃の温度範囲における平均線膨張係数(JIS R 3102)をいう。
支持板4の厚さは、例えば0.7mm以下であることが好ましい。また、支持板4の厚さは、基板2を補強するため、0.4mm以上であることが好ましい。支持板4の厚さは、基板2よりも厚くてもよいし薄くてもよい。
支持板4の外形は、支持板4が樹脂層5の全体を支持できるように、図1に示すように樹脂層5の外形と同一であるか、樹脂層5の外形よりも大きいことが好ましい。
〔樹脂層5〕
樹脂層5は、基板2が密着された後、剥離操作が行われるまで、支持板4に対する基板2の位置ずれを防止する機能を備える。また、樹脂層5は、剥離操作によって基板2から容易に剥離する機能も備える。基板2が容易に剥離されることによって、剥離時における基板2の破損を防止できる。更に、樹脂層5は、支持板4との間の結合力が、基板2との結合力よりも相対的に高くなるように形成される。
樹脂層5の樹脂は、特に限定されないが、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂等を例示できる。また、複数種類の樹脂を混合して用いることもできるが、耐熱性や剥離性の観点から、シリコーン樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂が好ましい。
樹脂層5の厚さは、特に限定されないが、好ましくは1〜50μm、より好ましくは4〜20μmである。樹脂層5の厚さを1μm以上とすることで、樹脂層5と基板2との間に気泡や異物が混入した場合に、気泡や異物の厚さを吸収するように樹脂層5が変形するからである。一方、樹脂層5の厚さが50μm以下であると、樹脂層5の形成時間を短縮でき、さらに樹脂層5の樹脂を必要以上に使用しないため経済的であるからである。
樹脂層5の外形は、樹脂層5が基板2の全体を密着できるように、図1に示すように基板2の外形と同一か、基板2の外形よりも大きいことが好ましい。
なお、樹脂層5は2層以上からなっていてもよい。この場合「樹脂層の厚さ」は全ての樹脂層の合計の厚さを意味するものとする。また、樹脂層5が2層以上からなる場合は、各々の層を形成する樹脂の種類が異なってもよい。更に、積層板1の構成は、図1に示されるものに限られない。例えば、樹脂層5の替わりに、メタルシリサイド、窒化物および炭化物からなる群(WSi2、AlN、TiN、Si3N4およびSiC等)から選択される少なくとも1種を含有する無機層を用いてもよい。また、樹脂層5を用いず、基板2と補強板3のそれぞれの接合面を鏡面研磨することで、これらの接合面の表面粗さを小さくし、基板2と補強板3とを接合してもよい。
図2は、電子デバイスの製造工程の途中で作製される積層体6の要部拡大側面図である。
〔積層体6〕
積層体6は、図1の積層板1の基板2の表面に機能層を形成した2枚の積層板1、1を、各々の機能層を対向させて結合させることによって構成される。機能層の種類は、電子デバイスの種類に応じて選択される。複数の機能層が基板2の表面に順次積層されてもよい。機能層の形成方法としては、一般的な方法が用いられ、例えばCVD法、PVD法等の蒸着法、及びスパッタ法等が用いられる。機能層は、フォトリソグラフィ法、及びエッチング法で所定のパターンに形成される。
図2の積層体6は、上層から下層にかけて、補強板3A、基板2A、液晶層(機能層)7、基板2B、及び補強板3Bを備える。すなわち、中央の液晶層7を挟んで上層側に基板2Aと補強板3Aとからなる積層板1Aが備えられ、下層側に基板2Bと補強板3Bとからなる積層板1Aが備えられる。
図2の積層体6は、LCDの製造工程の途中で作製されるものである。基板2Aの液晶層7側の面、すなわち基板2Aの表面には薄膜トランジスタ(TFT)が形成され、基板2Bの液晶層7側の面、すなわち基板2Bの表面にはカラーフィルタ(CF)が形成され、薄膜トランジスタとカラーフィルタとによって機能層である液晶層7が形成されている。
なお、図2の積層体6は、両側に補強板3A、3Bが配置された構成であるが、積層体としては、片側にのみ補強板が配置された構成でもよい。
積層体6は、剥離工程において補強板3A、3Bが剥離される。補強板3A、3Bが剥離された基板2A、2Bの裏面には、バックライト等の電子部品が取り付けられ、これによって、製品であるLCDが製造される。補強板3A、3Bの剥離には、後述の剥離装置が用いられる。
〔本発明の基板の剥離方法〕
まず、実施の形態の基板の剥離装置を説明する前に、従来の基板の剥離方法と本発明の基板の剥離方法の相違点について説明する。
図3(a)は、従来の基板の剥離方法を示した原理図、(b)は、本発明の基板の剥離方法の原理図である。なお、図3(a)、(b)では、図18(a)、(b)に付した符号を用いて説明する。
図3(a)の如く、従来の基板の剥離方法は、積層板100の基板102と補強板104の界面124に、界面124と直交する矢印C方向の荷重成分P1を付加して界面124を剥離する方法である。
これに対して、図3(b)に示す本発明の基板の剥離方法は、界面124と平行な矢印D方向の力P2を可撓性板118に付与することにより可撓性板118とともに補強板104(又は基板102)を撓み変形させて界面124を剥離する方法である。具体的には、可撓性板118の反吸着面118A側の位置であって、可撓性板118の吸着面118Bから界面124の方向に沿って離れた位置118Cに力P2を付与して界面124を剥離する。すなわち、位置118Cとは、その直下に積層板100が存在しない位置である。
図3(b)の如く、反吸着面118Aと平行な矢印D方向の力P2を可撓性板118に付与すると、剥離前線A付近の可撓性板118Dには、主に界面124と平行な方向の荷重成分によって、曲げモーメントが発生する。本発明の基板の剥離方法は、剥離前線A付近の可撓性板118Dに前記曲げモーメントを発生させて界面124を剥離することを特徴とする。可撓性板118の撓みによって生じる引張荷重成分(界面124に対して略直交する方向の荷重成分)を小さくする、もしくは圧縮荷重成分とすることによって、剥離前線A付近の可撓性板118Dによる補強板104(又は基板102)の真空吸着保持が解除されず、界面124の剥離時に補強板104(又は基板102)が大きく撓み変形するのを防止できるので、補強板104(又は基板102)の破損を抑制できるとともに、基板102、102同士の剥離を抑制できる(図19参照)。
次に、本発明の基板の剥離装置を説明する。
〔第1の形態の基板の剥離装置10の構成〕
図4は、第1の形態に係る剥離装置10の平面図、図5は、図4に示した剥離装置10の側面図である。図4、図5で説明する剥離対象物は、図1に示した積層板1であるが、図2に示した積層体6(図19に示した積層板122と同一物)であってもよい。
剥離装置10は、積層板1の界面8を水平方向に保持した状態で、界面8を積層板1の隅部(一端部)1Cから隅部(他端部)1Dに向けて順次剥離する装置である。界面8の剥離時には、界面8を剥離した剥離領域と未剥離領域との境界線である剥離前線A(図4参照)が矢印E方向に進行する。また、剥離装置10は、基板2を変形不能に支持し、補強板3を撓み変形させて界面8を剥離するが、補強板3を変形不能に支持し、基板2を撓み変形させて界面8を剥離してもよい。
剥離装置10は、平面視矩形状の基板2の表面(第1主面)を、ゴム製の弾性シート12を介して変形不能に真空吸着保持するステージ14と、平面視矩形状の補強板3の裏面(第2主面)を、ゴム製の弾性シート16を介して真空吸着保持する可撓性板18とを備える。ステージ14は、基台20の上面に固定される。
可撓性板18は、補強板3を真空吸着保持する矩形状の本体部18Aを備える。本体部18Aは、補強板3よりも十分に面積が大きく、かつ補強板3の外径に沿った形状を有している。本体部18Aの一端には、積層板1の隅部1Cから水平方向に外側に突出した矩形状の突出部18Bが備えられている。また、本体部18Aの他端には、積層板1の隅部1Dから水平方向に外側に突出した矩形状の突出部18Cが備えられている。突出部18B、18Cは、剥離前線Aの進行方向(矢印E方向)に沿って備えられている。
可撓性板18の単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性は、1000〜40000N・mm/mmであることが好ましい。例えば、可撓性板18の幅が100mmの部分では、曲げ剛性は、100000〜4000000N・mmとなる。可撓性板18の単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性を1000N・mm以上とすることで、可撓性板18が吸着保持する板(実施形態では補強板3)の折れ曲がりを防止することができる。また、可撓性板18の単位幅(1mm)あたりの曲げ剛性を40000N・mm以下とすることで、可撓性板18が吸着保持する板を適度に撓み変形させることができる。可撓性板18としては、例えばポリ塩化ビニル(PVC)樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂等の樹脂板の他、金属板を用いることができる。
可撓性板18の突出部18Cの端部には、軸22が水平方向に設けられ、この軸22が基台20の上面に固定された軸受24、24に回動自在に支持されている。したがって、可撓性板18は、軸22を中心として基台20に対し傾動自在に設けられる。
また、可撓性板18には、駆動手段であるサーボシリンダ26が搭載される。なお、実施形態では、駆動手段としてサーボシリンダ26を例示するが、駆動手段は、回転式のサーボモータ及びボールねじ機構等からなる直動装置でもよく、流体圧シリンダ(例えば空気圧シリンダ)であってもよい。また、駆動手段と可撓性板18とによって、本発明の剥離手段が構成される。
サーボシリンダ26は、シリンダ本体26Aとピストン26Bとを備える。また、サーボシリンダ26は図4の平面視において、隅部1Cと隅部1Dとを結ぶ直線にピストン26Bの軸が合致するように配置される。すなわち、ピストン26Bは、剥離前線Aの進行方向(矢印E方向)に沿って伸縮される。
シリンダ本体26Aの基端部には、軸28が水平方向に設けられ、この軸28が可撓性板18の突出部18Cの上面に固定された軸受30、30に回動自在に支持されている。また、ピストン26Bの先端部には、軸32が水平方向に設けられ、この軸32が可撓性板18の突出部18Bの上面に固定された軸受34、34に回動自在に支持されている。
〔剥離装置10の作用〕
サーボシリンダ26のピストン26Bを不図示の制御部によって、図5の伸長状態から収縮動作させると、可撓性板18の突出部18Bには、界面8と平行な方向の力が付与される。すなわち、可撓性板18の反吸着面側の位置であって、可撓性板18の吸着面から界面8の方向に沿って離れた位置の突出部18Bに、サーボシリンダ26の力が付与される。サーボシリンダ26の力によって、図4の剥離前線Aが矢印E方向に移動し、界面8が隅部1Cから隅部1Dに向けて順次剥離する。
図6(a)は、図4に示した剥離装置10の動作説明図であって、剥離開始から所定時間経過後の剥離装置10の側面図である。図6(b)は、図4に示した剥離装置10の動作説明図であって、界面8を剥離した直後の剥離装置10の側面図である。
図6(a)の如く、ピストン26Bが矢印F方向に収縮動作すると、突出部18Bには、界面8と平行な方向の力が軸32及び軸受34、34を介して付与される。この力によって、可撓性板18が撓み変形を開始する。そして、可撓性板18の撓み変形に追従してサーボシリンダ26が、軸28と軸32の回動作用によって軸28を中心に傾動していく。そして、可撓性板18の撓み変形によって、剥離前線A付近の可撓性板18Dには、主に界面8と平行な方向の荷重成分によって、曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントによって界面8が、ピストン26Bの伸縮動作に追従して順次剥離していき、図6(b)の如く全面剥離する。
第1の形態の剥離装置10は、前述した曲げモーメントを剥離前線A付近の可撓性板18Dに発生させて界面8を剥離するため、界面8の剥離時に可撓性板18の撓みによって生じる引張荷重成分(界面8に対して略直交する方向の荷重成分)を小さくする、もしくは圧縮荷重成分(図6では圧縮荷重成分となっている)とすることによって、剥離前線A付近の可撓性板18Dによる補強板3(又は基板2)の真空吸着保持が解除されず、剥離前線A付近の補強板3(又は基板2)が大きく撓み変形するのを防止できる。これにより、補強板3(又は基板2)の破損を抑制できる。また、剥離対象物が図2の積層体6の場合には、基板2A、2B同士の剥離を抑制できる。
図7(a)は、図4に示した剥離装置10の動作説明図であって、剥離した補強板3を鉛直方向に退避させた剥離装置10の側面図である。図7(b)は、図4に示した剥離装置10の動作説明図であって、剥離した補強板3を搬出装置36によって保持した直後の剥離装置10の側面図である。
図6(b)の如く、界面8が全面剥離すると、可撓性板18は、不図示の傾動装置によって軸22を中心に図7(a)の退避位置まで傾動される。この後、可撓性板18は、ピストン26Bの矢印Gで示す伸長復帰動作によって撓み変形が解消されて、図7(b)の元の形状に復帰する。これによって補強板3は、鉛直方向に姿勢が変更される。この後、搬出装置36が補強板3に向けて進出移動され、搬出装置36の吸着パッド38、38…が補強板3の表面に吸着される。この後、可撓性板18による補強板3の真空吸着保持が解除され、補強板3が搬出装置36によって剥離装置10から搬出される。
また、同様に、不図示の搬出装置が基板2に向けて進出移動され、この搬出装置の吸着パッドが基板2の裏面に吸着される。この後、ステージ14による基板2の真空吸着保持が解除され、基板2が搬出装置によって剥離装置10から搬出される。以上の動作によって、剥離装置10による積層板1の剥離作業が終了する。
なお、剥離装置10においては、剥離前線Aの進行方向(図4の矢印E)と直交する方向の基板2(補強板3)の長さと可撓性板18の長さとの比が等しくなるように、可撓性板18の本体部18Aの大きさを設定することが好ましい。これにより、剥離前線Aが通過する際の本体部18Aの撓み変形量(曲率半径)が一定になるので、剥離動作が安定する。
また、剥離前線Aが長くなるときの剥離前線Aの進行速度よりも、剥離前線Aが短くなるときの剥離前線Aの進行速度を低速にすることが好ましい。これにより、可撓性板18のスプリングバッグ作用によって剥離終了直後に生じる可撓性板18の振れ(バウンド)を抑制できる。
〔第2の形態の基板の剥離装置40の構成〕
図8は、第2の形態に係る剥離装置40の平面図、図9は、図8に示した剥離装置40の側面図である。また、剥離装置40の構成を説明するに当たり、図4から図7に示した剥離装置10と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明は省略する。
剥離装置10に対する剥離装置40の構成上の相違点は、サーボシリンダ26の軸28を支持する軸受30、30を基台20の上面に固定した点であり、その他の構成は同一である。
〔剥離装置40の作用〕
剥離装置10と同様に、ピストン26Bが矢印F方向に収縮動作すると、突出部18Bには、界面8と平行な方向の力が軸32及び軸受34、34を介して付与される。この力によって、可撓性板18が撓み変形し始めるとともに、可撓性板18の撓み変形に追従してサーボシリンダ26が、軸28と軸32の回動作用によって軸28を中心に傾動していく。そして、可撓性板18の撓み変形によって、剥離前線A付近の可撓性板18D(図6(a)参照)には、主に界面8と平行な方向の荷重成分によって、曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントによって界面8が、ピストン26Bの伸縮動作に追従して順次剥離していく。
界面8が全面剥離すると、可撓性板18は、不図示の傾動装置によって軸22を中心に退避位置(図7(a)参照)まで傾動される。このとき、サーボシリンダ26も追従して軸28を中心に回動される。
〔第3の形態の基板の剥離装置50の構成〕
図10は、第3の形態に係る剥離装置50の側面図である。また、剥離装置50の構成を説明するに当たり、図4から図7に示した剥離装置10と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明は省略する。
剥離装置10に対する剥離装置50の構成上の相違点は、側面視L字形状の基台52の上面に軸受24及び軸22を介して上方側の可撓性板18を傾動自在に配置した点、基台52の上面に下方側の可撓性板54を可撓性板18と平行に配置した点、可撓性板54に弾性シート12を介して基板2を真空吸着保持した点、及びサーボシリンダ26と同一構成のサーボシリンダ56を可撓性板54に配置した点にある。サーボシリンダ56もサーボシリンダ26と同様に、シリンダ本体56Aが軸28及び軸受30を介して可撓性板54に支持され、ピストン56Bが軸32及び軸受34を介して可撓性板54の突出部54Bに支持されている。
〔剥離装置50の作用〕
サーボシリンダ26のピストン26Bを収縮動作させて可撓性板18を撓み変形させると同時に、サーボシリンダ56のピストン56Bを収縮動作させて可撓性板54を撓み変形させる。これによって、剥離前線付近の基板2及び補強板3に曲げモーメントが付与されて界面8が剥離する。
〔第4の形態の基板の剥離装置60の構成〕
図11は、第4の形態に係る剥離装置60の平面図である。剥離装置60の構成を説明するに当たり、図4から図7に示した剥離装置10と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明は省略する。
剥離装置10に対する剥離装置60の構成上の相違点は、サーボシリンダ26に加えて2台のサーボシリンダ62、62を可撓性板18に配置した点であり、その他の構成は同一である。
サーボシリンダ26は、隅部1Cから隅部1Dまでの剥離前線が通過する全剥離長において、前半部分の剥離を実行する役目を担い、サーボシリンダ62、62は、後半部分の剥離を実行する役目を担う。このため、サーボシリンダ26のシリンダ本体26Aは、可撓性板18の本体部18Aの略中央部に軸28及び軸受30を介して支持されている。また、サーボシリンダ62、62のそれぞれのピストン62B、62Bは、サーボシリンダ26のピストン26Bと平行に配置されるとともに、サーボシリンダ26のシリンダ本体26Aの両側方に配置されている。
また、ピストン62B、62Bは、それぞれ軸64及び軸受65を介して、本体部18Aの略中央部に支持され、シリンダ62A、62Aは、それぞれ軸66及び軸受68を介して、突出部18Cに支持されている。
〔剥離装置60の作用〕
サーボシリンダ26のピストン26Bを収縮動作させて、可撓性板18を撓み変形させることにより、剥離前線付近の補強板3に曲げモーメントを付与して界面を剥離していく。そして、ピストン26Bの収縮動作の終了とともに、サーボシリンダ62、62のピストン62B、62Bの収縮動作を開始し、継続して可撓性板18を撓み変形させる。これにより、剥離前線付近の補強板3に曲げモーメントが継続して付与される。そして、ピストン62B、62Bの収縮動作の終了直前で界面が全面剥離される。
3台のサーボシリンダ26、62、62を備えた剥離装置60は、大型の積層板1の界面を剥離する場合に有利である。
〔第5の形態の基板の剥離装置70の構成〕
図12は、第5の形態に係る剥離装置70の平面図である。剥離装置70の構成を説明するに当たり、図4から図7に示した剥離装置10と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明は省略する。
剥離装置10に対する剥離装置70の構成上の相違点は、2台のダンパ用シリンダ72、72を可撓性板18に配置した点であり、その他の構成は同一である。
ダンパ用シリンダ72、72のそれぞれのピストン72B、72Bは、サーボシリンダ26のピストン26Bと平行に配置されるとともに、サーボシリンダ26のシリンダ本体26Aの両側方に配置される。
また、ピストン72B、72Bは、それぞれ軸74及び軸受75を介して、本体部18Aに支持され、シリンダ72A、72Aは、それぞれ軸76及び軸受78を介して、突出部18Cに支持されている。
〔剥離装置70の作用〕
可撓性板18のスプリングバッグ作用によって剥離終了直後に生じる可撓性板18の振れ(バウンド)を、ダンパ用シリンダ72、72によって吸収できる。
〔第6の形態の基板の剥離装置80の構成〕
図13は、第6の形態に係る剥離装置80の平面図であり、図14は、剥離装置80の側面図である。剥離装置80の構成を説明するに当たり、図4から図7に示した剥離装置10と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明は省略する。
可撓性板18を隅部1Cから隅部1Dに向けて撓み変形させていくと、可撓性板18に発生する曲げモーメントが最大値に向けて増大していく。これによって、可撓性板18の隅部1Cを含むその近傍では、他の部分と比較して曲率半径が小さくなる。曲率半径が小さくなり過ぎると可撓性板18の吸着面に吸着された補強板3(基板2)が可撓性板18から剥離するという問題が発生する。
上記問題を解消するために、剥離装置80では、可撓性板18の反吸着面に、可撓性板18の撓み変形量を規制する規制部材82が固定されている。この規制部材82は、可撓性板18が撓み変形を開始する突出部(一端部)18Bから突出部(他端部)18Cに向けて備えられている。
具体的には、規制部材82は、隅部1Cと隅部1Dとを結ぶ線分に対して対象位置に対をなして配置され、かつ前記線分に沿って平行に配置される。また、規制部材82は、突出部18Bから本体部18Aの中央位置まで配置されている。本体部18Aの中央位置が、剥離前線Aが最長となる位置であり、可撓性板18に発生する曲げモーメントが最大値となる位置である。
図15は、可撓性板18が撓んでいない状態での規制部材82の構成を示した要部拡大側面図である。
規制部材82は、可撓性板よりも剛性の高い、例えばアルミニウム合金製の複数のブロック84を、所定の隙間(J)を介して突出部18Bから本体部18Aの中央位置向けて配設することにより構成される。また、所定の隙間(J)は、可撓性板18の撓み変形量を規制する規制量に相当する隙間に設定されている。
具体的には、ブロック84の高さ(H)を4mm、長さ(L)を10mmとする。そして、可撓性板18の撓み変形量の規制値を、可撓性板18の最小曲率半径(R)として規定し、その最小曲率半径(R)を1000mmとした場合、所定の隙間(J)は、0.04mmとなる。
図16は、可撓性板18が撓み変形された剥離装置80の側面図であり、図17は、可撓性板18が、最小曲率半径(R=1000mm)に撓んだ際に、ブロック84とブロック84との隙間(J)が無くなり、ブロック84同士が当接した状態を示した説明図である。
図16の如く、可撓性板18が突出部18Bから本体部18Aの中央部に向けて撓み変形していくに従って、すなわち、可撓性板18の曲率半径が小さくなるに従って、ブロック84とブロック84との間の隙間(J)は小さくなる。そして、可撓性板18が最小曲率半径(R=1000mm)に撓んだ際に、図17の如く、ブロック84とブロック84との隙間(J)が無くなり、ブロック84同士が当接し、規制部材82が剛体になるので、可撓性板18の撓み変形量を規制できる。
これにより、可撓性板18の吸着面に吸着された補強板3(基板2)が可撓性板18から剥離するという問題を解消できる。
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記形態に制限されない。本発明の範囲を逸脱することなく、上記形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
1…積層板、2…基板、3…補強板、4…支持板、5…樹脂層、6…積層体、7…液晶層、8…界面、10…剥離装置、12…弾性シート、14…ステージ、16…弾性シート、18…可撓性板、20…基台、22…軸、24…軸受、26…サーボシリンダ、28…軸、30…軸受、32…軸、34…軸受、36…搬出装置、38…吸着パッド、40…剥離装置、50…剥離装置、52…基台、54…可撓性板、56…サーボシリンダ、60…剥離装置、62…サーボシリンダ、64…軸、65…軸受、66…軸、68…軸受、70…剥離装置、72…ダンパ用シリンダ、74…軸、75…軸受、76…軸、78…軸受、80…剥離装置、82…規制部材、84…ブロック

Claims (10)

  1. 基板と、前記基板を補強する補強板との界面を、前記基板又は前記補強板のうち少なくとも一方を撓み変形させることにより一端側から他端側に向けた剥離方向に沿って順次剥離する基板の剥離装置において、
    前記基板又は前記補強板を吸着保持する可撓性板と、前記界面と平行な方向の力を前記可撓性板に付与することにより、前記可撓性板と、前記基板又は前記補強板のうち一方とを両方ともに撓み変形させる駆動手段とを有する剥離手段を備え
    前記可撓性板の反吸着面には、前記可撓性板の撓み変形量を規制する規制部材が備えられ、
    前記規制部材は、前記可撓性板が撓み変形を開始する前記可撓性板の一端部から他端部に向けて備えられることを特徴とする基板の剥離装置。
  2. 前記剥離手段は、
    前記基板及び前記補強板を含む積層体の第1主面を支持する支持手段と、
    前記積層体の第2主面を吸着保持する前記可撓性板と、
    前記可撓性板の反吸着面側の位置であって、前記可撓性板の吸着面から前記界面の方向に沿って離れた位置に、前記界面と平行な方向の力を付与することにより前記可撓性板と、前記基板又は前記補強板のうち一方とを両方ともに撓み変形させる前記駆動手段と、
    を備える請求項1に記載の基板の剥離装置。
  3. 前記基板は、厚さが0.2mm以下のガラス基板である請求項1又は2に記載の基板の剥離装置。
  4. 前記規制部材は、前記可撓性板よりも剛性の高い複数のブロックを所定の隙間を介して前記一端部から前記他端部に沿って配設されることにより構成され、
    前記所定の隙間は、前記撓み変形量を規制する規制量に相当する隙間に設定される請求項1、2又は3に記載の基板の剥離装置。
  5. 基板と、前記基板を補強する補強板との界面を、前記基板又は前記補強板のうち少なくとも一方を撓み変形させることにより一端側から他端側に向けた剥離方向に沿って順次剥離する基板の剥離方法において、
    前記基板又は前記補強板を可撓性板によって吸着保持し、前記界面と平行な方向の力を前記可撓性板に付与することにより前記可撓性板と、前記基板又は前記補強板のうち一方とを両方ともに撓み変形させて、前記界面を剥離する剥離工程を備え
    前記可撓性板は、前記可撓性板の反吸着面に備えられた規制部材であって、前記可撓性板が撓み変形を開始する前記可撓性板の一端部から他端部に向けて備えられた前記規制部材によって撓み変形量が規制されて撓み変形することを特徴とする基板の剥離方法。
  6. 前記剥離工程は、
    前記基板及び前記補強板を含む積層体の第1主面を支持手段によって支持するとともに、前記積層体の第2主面を前記可撓性板によって吸着保持する工程と、
    前記可撓性板の反吸着面側の位置であって、前記可撓性板の吸着面から前記界面の方向に沿って離れた位置に、前記界面と平行な方向の力を駆動手段によって付与することにより前記可撓性板と、前記基板又は前記補強板のうち一方とを両方ともに撓み変形させて前記界面を剥離する工程と、
    を備える請求項に記載の基板の剥離方法。
  7. 前記基板は、厚さが0.2mm以下のガラス基板である請求項又はに記載の基板の剥離方法。
  8. 補強板で補強した基板の表面に機能層を形成する機能層成形工程と、前記機能層が形成された前記基板又は前記補強板のうち少なくとも一方を撓み変形させることにより一端側から他端側に向けた剥離方向に沿って前記基板と前記補強板との界面を順次剥離する剥離工程と、を有する電子デバイスの製造方法において、
    前記剥離工程は、前記基板又は前記補強板を可撓性板によって吸着保持し、前記界面と平行な方向の力を前記可撓性板に付与することにより前記可撓性板と、前記基板又は前記補強板のうち一方とを両方ともに撓み変形させて、前記界面を剥離する工程であり、
    前記可撓性板は、前記可撓性板の反吸着面に備えられた規制部材であって、前記可撓性板が撓み変形を開始する前記可撓性板の一端部から他端部に向けて備えられた前記規制部材によって撓み変形量が規制されて撓み変形することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
  9. 前記剥離工程は、
    前記基板及び前記補強板を含む積層体の第1主面を支持手段によって支持するとともに、前記積層体の第2主面を前記可撓性板によって吸着保持する工程と、
    前記可撓性板の反吸着面側の位置であって、前記可撓性板の吸着面から前記界面の方向に沿って離れた位置に、前記界面と平行な方向の力を駆動手段によって付与することにより前記可撓性板と、前記基板又は前記補強板のうち一方とを両方ともに撓み変形させて前記界面を剥離する工程と、
    を備える請求項に記載の電子デバイスの製造方法。
  10. 前記基板は、厚さが0.2mm以下のガラス基板である請求項又はに記載の電子デバイスの製造方法。
JP2013232957A 2013-01-25 2013-11-11 基板の剥離装置及び剥離方法並びに電子デバイスの製造方法 Active JP6252118B2 (ja)

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