JP7091526B1 - 曲面ワーク貼合装置及び曲面ワーク貼合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元曲面形状の第一ワークと第二ワークを面全体で均一に貼り合わせる装置および方法を提供する。【解決手段】第一ワークＷ１の第一非貼合面Ｗ１１が着脱自在に保持される第一曲型面１ａを有する第一凹凸型１と、第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１が着脱自在に保持される第二曲型面２ａを有する第二凹凸型２と、第一凹凸型又は第二凹凸型のいずれか一方若しくは両方を第一ワーク及び第二ワークの厚み方向へ相対的に接近移動させる駆動部と、駆動部を作動制御する制御部と、を備え、第二曲型面は、第一曲型面の複製による転写面であり、制御部は、駆動部の接近移動により、第一凹凸型の第一曲型面と第二凹凸型の第二曲型面との間に、第一ワークと第二ワークが厚み方向に重ね合わされ、第一ワークと第二ワークを厚み方向に加圧して、第一ワークの第一貼合面Ｗ１２と第二ワークの第二貼合面Ｗ２２が接合されるように制御する曲面ワーク貼合装置。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元の曲面形状に形成された薄板状の第一ワークと第二ワークを貼り合わせる曲面ワーク貼合装置、及び、曲面ワーク貼合装置を用いた曲面ワーク貼合方法に関する。

従来、この種の曲面ワーク貼合装置として、ベースの表面に突き当てブロックが突出して設けられた下型と、キャビティを有する吸着プラットフォームが設けられた上型との間に、キャビティ内に吸着して位置決めされる曲面物体，軟性部材，軟性部材の表面に設けられる接着層を配置し、上型及び下型の結合により、軟性部材と曲面物体を貼合させる曲面貼合装置がある（例えば、特許文献１参照）。
キャビティには、曲面物体の曲面部と接合する屈曲弧面が形成され、突き当てブロックの該当箇所には、屈曲面が形成される。
突き当てブロックの屈曲面に沿って軟施位部材に曲面が成形された後、上型及び下型を結合することにより、軟性部材の表面が接着層を介して曲面物体に貼合され、貼合後に下型及び上型を分離することで、一体に結合した曲面物体と軟性部材が得られる。

特開２０１９－０７７１７２号公報

ところで、貼り合わせる薄板が複雑な三次元曲面形状になると、均一で高精度に貼り合わせることが困難になる。
特許文献１では、曲面物体の曲面部と対応するキャビティの屈曲弧面と、突き当てブロックの屈曲面が別々に作成されるため、複雑な三次元曲面形状になると、それぞれの加工精度の僅かな違いなどによって、曲面物体に軟性部材が貼合面全体で均一に貼り合わされず、貼合面に気泡が入り易くて貼り合わせ精度が劣るという問題があった。

このような課題を解決するために本発明に係る曲面ワーク貼合装置は、三次元曲面の薄板状に形成された回路基板を含む第一ワークと、薄板状の第二ワークを貼り合わせる曲面ワーク貼合装置であって、前記第一ワークの第一非貼合面が着脱自在に保持される第一曲型面を有する第一凹凸型と、前記第二ワークの第二非貼合面が着脱自在に保持される第二曲型面を有する第二凹凸型と、前記第一凹凸型又は前記第二凹凸型のいずれか一方若しくは両方を前記第一ワーク及び前記第二ワークの厚み方向へ相対的に接近移動させる駆動部と、前記駆動部を作動制御する制御部と、を備え、前記第二曲型面は、前記第一曲型面の複製による転写面であり、前記制御部は、前記駆動部の接近移動により、前記第一凹凸型の前記第一曲型面と前記第二凹凸型の前記第二曲型面との間に、前記第一ワークと前記第二ワークが前記厚み方向に挟み込まれて重ね合わされ、前記第一ワークと前記第二ワークを前記厚み方向に加圧して、前記第一ワークの第一貼合面と前記第二ワークの第二貼合面が面全体で接合されるように制御することを特徴とする。
また、このような課題を解決するために本発明に係る曲面ワーク貼合方法は、三次元曲面の薄板状に形成された回路基板を含む第一ワークと、薄板状の第二ワークを貼り合わせる曲面ワーク貼合方法であって、第一曲型面を有する第一凹凸型から第二曲型面を有する第二凹凸型が作成される型取り工程と、前記第一凹凸型の前記第一曲型面に前記第一ワークの第一非貼合面を着脱自在に保持するとともに、前記第二凹凸型の前記第二曲型面に前記第二ワークの第二非貼合面を、前記第一ワーク及び前記第二ワークが厚み方向へ離隔して挟むように保持するセット工程と、前記第一凹凸型又は前記第二凹凸型のいずれか一方若しくは両方を前記厚み方向へ相対的に接近移動して、前記第一ワークと前記第二ワークが前記厚み方向に加圧する加圧工程と、を含み、前記型取り工程では、前記第一曲型面の複製による転写面として前記第二曲型面が形成され、前記加圧工程では、前記第一凹凸型の前記第一曲型面と前記第二凹凸型の前記第二曲型面との間に、前記第一ワークと前記第二ワークを前記厚み方向に挟み込んで重ね合わせ、前記第一ワークと前記第二ワークを前記厚み方向に加圧して、前記第一ワークの第一貼合面と前記第二ワークの第二貼合面が面全体で接合されることを特徴とする。

本発明の実施形態（第一実施形態）に係る曲面ワーク貼合装置及び曲面ワーク貼合方法の全体構成を示す説明図であり、（ａ）が型取り工程の縦断正面図、（ｂ）がセット工程の縦断正面図同横断平面図、（ｃ）が加圧工程の縦断正面図である。 搬入工程を示す説明図であり、（ａ）が受け取り前の縦断正面図、（ｂ）が受け取り時の縦断正面図、（ｃ）が受け渡し時の縦断正面図である。 本発明の他の実施形態（第二実施形態）に係る曲面ワーク貼合装置及び曲面ワーク貼合方法の全体構成を示す説明図であり、（ａ）がセット工程の縦断正面図、（ｂ）が加圧工程の縦断正面図、（ｃ）が加圧工程終了後の縦断正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る曲面ワーク貼合装置Ａは、図１～図３に示すように、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ），有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ），プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ），或いはフレキシブルディスプレイ，センサーデバイス，例えばタッチパネル式ＦＰＤや３Ｄ（３次元）ディスプレイや電子書籍などのような液晶モジュール（ＬＣＭ），フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）などに用いられる薄板状の基板からなる第一ワークＷ１に対して、タッチパネルやカバーガラスやカバーフィルムやＦＰＤなどのもう一枚の薄板状又はフィルム状の第二ワークＷ２を貼り合わせる貼合デバイスＤの貼り合わせ機である。
第一ワークＷ１は、液晶パネル，タッチパネルなどを構成するガラス基板，アクリル板，ステンレス板などの回路基板を含む三次元曲面形状に形成された薄板状の基板である。第一ワークＷ１の裏側には、後述する第一凹凸型１と対向する第一非貼合面Ｗ１１が形成され、第一ワークＷ１の表側には、第一貼合面Ｗ１２が形成される。
第二ワークＷ２は、薄膜センサ（Film Sensor），タッチパネルなどの回路基板を含む三次元曲面形状に形成された薄板状の基板、又はカバーなどとして用いられる三次元の曲面形状に形成された薄板状の基板である。第二ワークＷ２となる薄板状の基板には、フィルム状の基板が含まれ、少なくとも厚み方向へ弾性変形可能な薄板やフィルムも含まれる。第二ワークＷ２の裏側には、後述する第二凹凸型２と対向する第二非貼合面Ｗ２１が形成され、第二ワークＷ２の表側には、第二貼合面Ｗ２２が形成される。
第一ワークＷ１の第一貼合面Ｗ１２又は第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２のいずれか一方若しくは第一貼合面Ｗ１２及び第二貼合面Ｗ２２の両方には、接着層Ｗ３を設けることが好ましい。接着層Ｗ３は、紫外線や熱線（赤外線）などの照射又は加熱などで変性（変質）して適度な接着力を有する変性材料からなり、最終的には第一ワークＷ１と第二ワークＷ２が強固な接着状態となるものを用いることが好ましい。

詳しく説明すると、本発明の実施形態に係る曲面ワーク貼合装置Ａは、第一ワークＷ１に対応する第一凹凸型１と、第二ワークＷ２に対応する第二凹凸型２と、第一凹凸型１又は第二凹凸型２のいずれか一方若しくは両方を厚み方向へ相対的に接近移動又は離隔移動させる駆動部３と、駆動部３などを作動制御する制御部４と、を主要な構成要素として備えている。
さらに、第一凹凸型１を着脱自在に保持するように設けられる第一保持部材３１と、第二凹凸型２を着脱自在に保持するように設けられる第二保持部材３２と、を備え、駆動部３で第一保持部材３１や第二保持部材３２を相対的に接近移動させることが好ましい。
本発明の第一実施形態に係る曲面ワーク貼合装置Ａ１を図１（ａ）～（ｃ）及び図２（ａ）～（ｃ）に示し、本発明の第二実施形態に係る曲面ワーク貼合装置Ａ２を図３（ａ）～（ｃ）に示している。
少なくとも第一凹凸型１，第二凹凸型２，駆動部３や第一保持部材３１，第二保持部材３２は、貼り合わせ空間Ｓに配備される。第一ワークＷ１，第二ワークＷ２は、搬送治具５１や搬送ロボットなどからなる搬送手段５によって、外部空間（図示しない）から貼り合わせ空間Ｓにそれぞれ搬入され、貼り合わせ完了後の貼合デバイスＤを搬送手段５で貼り合わせ空間Ｓから外部空間に搬出する。
なお、第一ワークＷ１及び第二ワークＷ２は、通常、上下方向へ対向するように配置され、下側（下位）の第一ワークＷ１と上側（上位）の第二ワークＷ２が貼り合わされる方向を以下「Ｚ方向」という。Ｚ方向と交差する第一ワークＷ１及び第二ワークＷ２に沿った方向を以下「ＸＹ方向」という。

第一凹凸型１と第二凹凸型２は、第一凹凸型１又は第二凹凸型２のいずれか一方が鋳造物であり、他方が鋳造物の複製品である。以下、第一凹凸型１がアルミニウムやその他の金属又は硬質合成樹脂若しくはその他の硬質材料からなる鋳造物である場合について説明する。特に、第一凹凸型１が鋳造物であって且つ第一凹凸型１と対応する第一ワークＷ１のＺ方向の凹凸高さが比較的に低い場合には、第一凹凸型１の外表面に電鋳法などによるメッキ層（図示しない）を形成することも可能である。
第一凹凸型１は、第一ワークＷ１のサイズよりもＸＹ方向に大きく形成され、第一凹凸型１において第一ワークＷ１の第一非貼合面Ｗ１１とＺ方向に対向する表側には、第一曲型面１ａが形成される。
第一曲型面１ａは、第一ワークＷ１の第一非貼合面Ｗ１１を基準面としてＺ方向に嵌め合う三次元曲面形状に凹凸形成され、第一曲型面１ａに沿って第一非貼合面Ｗ１１が隙間なく接合するように構成されている。
第一曲型面１ａには、搬送手段５で貼り合わせ空間Ｓに搬入された第一ワークＷ１の第一非貼合面Ｗ１１を着脱自在に仮保持する第一ワーク保持部１ｂが設けられる。第一ワーク保持部１ｂで第一曲型面１ａの所定位置に対して、第一ワークＷ１の第一非貼合面Ｗ１１がＸＹ方向へ位置ズレ不能に仮保持される。第一ワーク保持部１ｂの具体例としては、真空吸着などの差圧チャックなどを用いている。
さらに、第一曲型面１ａに対する第一ワークＷ１の位置決め方法としては、ＣＣＤカメラなどの位置検出器で第一曲型面１ａに対する第一ワークＷ１の搬入位置が検出され、この検出値に基づいて第一ワークＷ１の搬入位置を微調整する方法や、第一曲型面１ａ又は第一ワークＷ１に取り付けたマーク情報に基づいて位置決めして設置する方法や、第一曲型面１ａに設置した位置決めピンに合わせて第一ワークＷ１を設置する方法などがある。
第一凹凸型１の具体例として図１及び図３に示される場合には、第一凹凸型１をＺ方向の下位に配置される下定盤として使用し、第一曲型面１ａの所定位置には、第一ワーク保持部１ｂとして真空吸着することにより、第一ワークＷ１となるガラス基板がセットされる。

第二凹凸型２は、第一凹凸型１又は第一凹凸型１と同形状に別途作製された型部材（鋳造物）を複製元とした複製品であり、第二ワークＷ２のサイズよりもＸＹ方向に大きく形成され、第二凹凸型２において第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１とＺ方向に対向する表側には、第二曲型面２ａが形成される。
第二曲型面２ａは、第一曲型面１ａの複製による転写面である。詳しく説明すると、流動性に優れた液状の複製材２Ｒを用いて第一凹凸型１から注型することにより、第一曲型面１ａが第二凹凸型２の表面に複製（転写）されて第二曲型面２ａとなる。複製材２Ｒとしては、シリコーンゴムやシリコーン樹脂などの適度な弾性を有する軟質合成樹脂などを用いることが好ましい。この場合には、注型時において熱などによる母型（第二凹凸型２）の変形が少ないとともに、第一凹凸型１に向けた加圧により第二凹凸型２が少なくともＺ方向に弾性変形して、第一ワークＷ１の第一曲型面１ａと全面的に密着可能になる。
第二曲型面２ａには、搬送手段５で貼り合わせ空間Ｓに搬入された第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１を着脱自在に仮保持する第二ワーク保持部２ｂが設けられる。第二ワーク保持部２ｂで第二曲型面２ａの所定位置に対して、第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１がＸＹ方向へ位置ズレ不能に仮保持される。
特に、複製材２Ｒがシリコーンゴムやシリコーン樹脂などの適度な粘着性を有する軟質合成樹脂などである場合には、第二ワーク保持部２ｂとして複製材２Ｒが有する粘着力のみで、第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１を位置ズレ不能に密着保持することが可能になる。
また、第二曲型面２ａに対する第二ワークＷ２の位置決め方法としては、第一曲型面１ａに対する第一ワークＷ１の位置決め方法と同様である。
第二凹凸型２の具体例として図１及び図３に示される場合には、複製品の第二凹凸型２をＺ方向の上位に配置される上定盤として使用し、第二曲型面２ａの所定位置には、第二ワークＷ２としてフィルム基板が複製材２Ｒの粘着力で落下不能にセットされる。

第一保持部材３１は、金属などの剛体で歪み（撓み）変形しない厚さの平板状に形成され、第一保持部材３１の表側は、第一凹凸型１の第一非型面１ｃとＺ方向へ対向して着脱自在に保持する第一保持面３１ａを有している。第一保持面３１ａには、第一凹凸型１の第一非型面１ｃを着脱自在に保持する第一保持チャック３１ｂが設けられる。
第一保持面３１ａの具体例として図１及び図３に示される場合には、全体的に略平滑な平面状に形成され、第一保持チャック３１ｂとしては、真空吸着などの差圧チャックやメカニカルチャックなどを用いている。
第二保持部材３２は、金属などの剛体で歪み（撓み）変形しない厚さの平板状に形成され、第二保持部材３２の表側は、第二凹凸型２の第二非型面２ｃとＺ方向へ対向して接触する第二保持面３２ａを有している。第二保持面３２ａには、第二凹凸型２の第二非型面２ｃを着脱自在に保持する第二保持チャック３２ｂが設けられる。
第二保持面３２ａの一例（第一実施形態）として図１（ａ）～（ｃ）に示される場合には、全体的に略平滑な面に形成され、第二保持チャック３２ｂとしては、真空吸着などの差圧チャックなどを用いている。
また、第二保持面３２ａの他の例（第二実施形態）として図３（ａ）～（ｃ）に示される場合には、第二保持部材３２の表側一部が第二凹凸型２の第二非型面２ｃに向けてＺ方向へ部分的に突出する凸部３２ｃを有する曲面状に形成され、第二保持チャック３２ｂとしては、真空吸着などの差圧チャックなどを用いている。

駆動部３は、第一保持部材３１又は第二保持部材３２のいずれか一方か若しくは両方をＺ方向へ相対的に往復動させるアクチュエーターなどで構成され、後述する制御部４により貼り合わせ空間Ｓに対して第一ワークＷ１や第二ワークＷ２を搬入又は搬出する搬送手段５と連動するように作動制御される。
制御部４による駆動部３の制御例としては、図１（ｂ）や図３（ａ）に示されるように、貼り合わせ空間Ｓに搬入された第一ワークＷ１と第二ワークＷ２を第一凹凸型１と第二凹凸型２にそれぞれ受け渡す前の初期状態で、駆動部３が第一保持部材３１又は第二保持部材３２のいずれか一方を他方からＺ方向へ相対的に離隔移動させるか、若しくは第一保持部材３１及び第二保持部材３２の両方を互いにＺ方向へ相対的に離隔移動させている。その後は、図１（ｃ）や図３（ｂ）（ｃ）に示されるように、駆動部３が第一保持部材３１又は第二保持部材３２のいずれか一方を他方に向けてＺ方向へ接近移動させるか、若しくは第一保持部材３１及び第二保持部材３２の両方を互いにＺ方向へ接近移動させている。これにより、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２がシール材Ｗ３を挟んでＺ方向へ重ね合わされ、必要がある場合には更に加圧して貼り合わせる。貼り合わせが完了した後は、第一保持部材３１や第二保持部材３２がＺ方向へ相対的に離隔移動して初期状態に戻る。
駆動部３の具体例として図示例の場合には、第二保持部材３２のみを駆動部３と連係させて、第二保持部材３２を第一保持部材３１に向けてＺ方向へ相対的に往復動させている。

貼り合わせ空間Ｓは、第一ワークＷ１及び第二ワークＷ２の周囲に形成され、それ以外に少なくとも第一凹凸型１，第二凹凸型２，駆動部３や第一保持部材３１，第二保持部材３２が配備される。
貼り合わせ空間Ｓにおいて第一保持部材３１と第二保持部材３２は、表側の第一保持面３１ａと第二保持面３２ａがＺ方向へ対向するように配設される。この対向状態で、第一保持部材３１の第一保持面３１ａに対しては、第一保持チャック３１ｂで第一凹凸型１の第一非型面１ｃが着脱自在に保持される。第二保持部材３２の第二保持面３２ａに対しては、第二保持チャック３２ｂで第二凹凸型２の第二非型面２ｃが着脱自在に保持される。 これにより、第一保持部材３１に保持された第一凹凸型１の第一曲型面１ａに対して、
搬送手段５で貼り合わせ空間Ｓに搬入した第一ワークＷ１の第一非貼合面Ｗ１１を第一ワーク保持部１ｂで仮保持することが可能になる。第二保持部材３２に保持された第二凹凸型２の第二曲型面２ａに対しては、搬送手段５で貼り合わせ空間Ｓに搬入した第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１を第二ワーク保持部２ｂで仮保持することが可能になる。
また必要に応じて、貼り合わせ空間Ｓは、大気雰囲気から所定真空度の減圧雰囲気まで変圧調整可能に構成することや、常温雰囲気から所定の高温雰囲気まで加熱調整可能に構成することが好ましい。
貼り合わせ空間Ｓを真空チャンバーなどからなる真空装置（図示しない）の内部に形成することで、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２が真空雰囲気で貼り合わせることが可能になる。貼り合わせ空間Ｓを加熱装置（図示しない）の内部に形成することで、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２が高温雰囲気で貼り合わせることが可能になる。
さらに、真空雰囲気で第一ワークＷ１と第二ワークＷ２を重ね合わせた後に加熱して接着層Ｗ３により熱接着する場合には、第一凹凸型１と第二凹凸型２の間に第一ワークＷ１及び第二ワークＷ２を挟み込んで一体化された重合体を、第一保持部材３１と第二保持部材３２から取り外して搬出し、真空装置とは別個に構成された加熱炉（図示しない）の内部に搬入して、錘などで荷重を掛けながら加熱することで可能になる。

制御部４は、駆動部３，第一ワークＷ１や第二ワークＷ２の搬送手段５とそれぞれ電気的に接続するコントローラーである。
このコントローラーは、それ以外にも真空装置や加熱装置などの駆動源（図示しない）などとも電気的に接続している。
制御部４となるコントローラーは、その制御回路（図示しない）に予め設定されたプログラムに従って、予め設定されたタイミングで順次それぞれ作動制御している。
そして、制御部４の制御回路に設定されたプログラムを、貼合デバイスＤの貼合方法として説明する。
本発明の実施形態に係る曲面ワーク貼合装置Ａを用いた曲面ワーク貼合方法は、第一凹凸型１から第二凹凸型２を作成する型取り工程と、第一凹凸型１の第一曲型面１ａと第二凹凸型２の第二曲型面２ａとの間に第一ワークＷ１と第二ワークＷ２を仮保持するセット工程と、第一凹凸型１又は第二凹凸型２のいずれか一方若しくは両方をＺ方向へ相対的に接近移動して、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２をＺ方向に加圧する加圧工程と、を主要な工程として含んでいる。
さらに、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２を貼り合わせ空間Ｓに入れる搬入工程と、貼り合わされた貼合デバイスＤを貼り合わせ空間Ｓから取り出す搬出工程と、を含むことが好ましい。

型取り工程では、図１（ａ）に示されるように、複製材２Ｒを用いた注型によって、第一凹凸型１を複製元とした複製品となる第二凹凸型２が作成される。これにより、第二凹凸型２の第二曲型面２ａが第一凹凸型１の第一曲型面１ａからの転写面となる。
型取り工程の具体例として図示例の場合には、先ず型枠６の内側に複製元となる第一凹凸型１を入れて型枠６の底部６ａに固定する。その次に液状の複製材２Ｒを第一凹凸型１が埋まるまで注入し、脱泡を行ってから固化させる。最後に固化が完了した母型を型枠６から取り出すことにより、複製品の第二凹凸型２が完成する。
セット工程では、図１（ｂ）や図３（ａ）に示されるように、貼り合わせ空間Ｓに配備した第一保持部材３１の第一保持面３１ａには、第一凹凸型１の第一非型面１ｃが保持され、第二保持部材３２の第二保持面３２ａには、第二凹凸型２の第二非型面２ｃが保持される。この保持状態で搬入工程が開始される。

搬入工程では、搬送手段５により第一ワークＷ１と第二ワークＷ２が外部空間から貼り合わせ空間Ｓに搬入され、第一ワーク保持部１ｂや第二ワーク保持部２ｂの作動により、第一凹凸型１の第一曲型面１ａに第一ワークＷ１を受け渡し、第二凹凸型２の第二曲型面２ａに第二ワークＷ２を受け渡して、第一ワークＷ１の第一貼合面Ｗ１２と第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２がＺ方向へ離隔してそれぞれ仮保持される。
特に、第二ワークＷ２が曲面形状のフィルム又は薄板である場合には、先ず図２（ａ）に示されるように、第二凹凸型２の第二曲型面２ａと同じ凹凸形状の保持面７ａを有するトレー形状の保持台７に対し、保持面７ａと嵌合するように第二ワークＷ２が装着されている。保持面７ａの具体例としては、真空吸着などの差圧チャックなどを用いている。
保持面７ａに対する第二ワークＷ２の装着位置は、それ以降も含めて位置決めピンやＣＣＤカメラなどの位置検出器で位置決めされ、一時的に真空吸着などで仮固定することが好ましい。搬送手段５としては、圧縮気体の噴射機能及び吸引機能を有する搬送治具５１が用いられ、第二ワークＷ２と僅かにＺ方向へ離れた位置から搬送治具５１より圧縮気体を、第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２に向け噴射して、第二ワークＷ２のシワを伸ばして保持面７ａの凹凸形状に沿わすことが好ましい。
その次に図２（ｂ）に示されるように、搬送治具５１からの吸引で第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２を全面的に真空吸着して受け取る。
その後の搬入時には図２（ｃ）に示されるように、搬送治具５１が移動して第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１を第二凹凸型２の第二曲型面２ａに受け渡す。図示例では、第二凹凸型２が第二曲型面２ａ及び第二ワーク保持部２ｂを上向きにしており、図１（ｂ）や図３（ａ）に示したセット状態と上限反転しており、その後に第二ワークＷ２が受け渡された第二凹凸型２を上下反転して、第二保持部材３２の第二保持面３２ａに第二保持チャック３２ｂで保持される。
また、その他の例として図示しないが、搬送治具５１を移動及び上下反転させて、セット状態の第二曲型面２ａ及び第二ワーク保持部２ｂが下向きの第二凹凸型２に対して、第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１を受け渡すことも可能である。
なお、図示例では、搬送治具５１から圧縮気体を噴射したが、これに代えて保持台７の保持面７ａから圧縮気体を噴射することや、搬送治具５１及び保持面７ａの両方から圧縮気体を噴射することなどの変更が可能である。
これにより、第二ワークＷ２が薄いフィルム状であってもシワが無く形状が安定した状態で第二凹凸型２に受け渡すことが可能になるため、その後の貼り合わせ動作が安定し、貼り合わせ完了後の貼合デバイスＤに気泡が入ることや、内部応力が残ることなく、品質の高い貼り合わせを実現できる。

加圧工程では、図１（ｃ）や図３（ｂ）（ｃ）に示されるように、駆動部３による第一保持部材３１や第二保持部材３２の作動で、第一凹凸型１又は第二凹凸型２のいずれか一方若しくは両方がＺ方向へ相対的に接近移動して、第一ワークＷ１の第一貼合面Ｗ１２と第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２が接着層Ｗ３を介してＺ方向へ接するように重ね合わせる。これに続く相対的な接近移動で第一ワークＷ１と第二ワークＷ２をＺ方向に加圧する。これにより、第一ワークＷ１の第一貼合面Ｗ１２と第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２が接着層Ｗ３を介して面全体で均一に接合される。
さらに、加圧工程における第一ワークＷ１と第二ワークＷ２の重ね合わせは、必要に応じて、真空雰囲気や高温雰囲気で行うことも可能である。
最終の搬出工程では、駆動部３による第一保持部材３１や第二保持部材３２の作動で、第一凹凸型１又は第二凹凸型２のいずれか一方若しくは両方がＺ方向へ相対的に離隔移動して、第一ワーク保持部１ｂや第二ワーク保持部２ｂの作動解除により、第一凹凸型１の第一曲型面１ａと第二凹凸型２の第二曲型面２ａから、貼り合わせた貼合デバイスＤが貼り合わせ空間Ｓから外部空間に搬出される。

次に、本発明の第二実施形態に係る曲面ワーク貼合装置Ａ２について説明する。
図３（ａ）～（ｃ）に示される第二実施形態の曲面ワーク貼合装置Ａ２は、第二保持部材３２′の第二保持面３２ａ′がＺ方向に突出する凸部３２ｃを有する構成が、前述した第一実施形態とは異なり、それ以外の構成は第一実施形態と同じものである。
凸部３２ｃは、図３（ａ）に一点鎖線で示される第一実施形態の第二保持部材３２の第二保持面３２ａに比べて、部分的に突出しており、その中心からＸＹ方向のいずれか一方又は両方などに向かって徐々に突出量が減少する山型状に形成することが好ましい。
図示例では、凸部３２ｃがＹ方向のみに向かって徐々に突出量が減少する山型状に形成している。また、その他に図示しないが、凸部３２ｃの形状や個数を図示例以外の形状や個数に変更することが可能である。
このため、図３（ａ）に示されるセット状態では、第二保持部材３２′の第二保持面３２ａ′及び凸部３２ｃに対し、第二凹凸型２′の第二非型面２ｃ′を当接させて第二保持チャック３２ｂで第二凹凸型２′が保持される。図３（ａ）に一点鎖線で示される第一実施形態の第二凹凸型２に比べ、凸部３２ｃで押された箇所がＺ方向へ山型状に膨出変形して膨出部２ｄとなる。
これにより、第二ワークＷ２が少なくともＺ方向に弾性変形可能な薄板状又はフィルム状である場合には、第二曲型面２ａ′の部分的な膨出部２ｄに倣って、第二ワークＷ２の一部が膨出変形し、第二貼合面Ｗ２２に山型状の膨出変形部位Ｗ２３が部分的に形成される。
このため、図３（ｂ）に示される加圧工程の前半では、駆動部３で第二保持部材３２′を介して第二凹凸型２′が第一凹凸型１に向け相対的に接近移動にすることにより、先ずは第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２において山型状の膨出変形部位Ｗ２３が、第一ワークＷ１の第一貼合面Ｗ１２と部分的に接合する。
これに続く図３（ｃ）に示される加圧工程の後半では、駆動部３による第一凹凸型１に向けた第二凹凸型２′の相対的な接近移動に伴う加圧で、第二貼合面Ｗ２２の膨出変形部位Ｗ２３及び第二曲型面２ａ′の部分的な膨出部２ｄが徐々に潰れ変形して、膨出変形部位Ｗ２３を中心とした周囲部位が順次圧接する。
これにより、第一貼合面Ｗ１２に対する第二貼合面Ｗ２２の接触領域が徐々に広がって、最終的には第一貼合面Ｗ１２の全体に第二貼合面Ｗ２２の全体が圧接する。

このような本発明の実施形態に係る曲面ワーク貼合装置Ａ（Ａ１，Ａ２）及び曲面ワーク貼合方法によると、駆動部３の接近移動により第一凹凸型１と第二凹凸型２，２′が相対的に接近移動して、第一曲型面１ａと第一曲型面１ａの転写面である第二曲型面２ａ，２ａ′との間に、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２が厚み方向（Ｚ方向）に（接着層Ｗ３を挟んで）重ね合わされる。
これに続く駆動部３による第一凹凸型１と第二凹凸型２，２′の相対的な接近移動に伴い、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２を厚み方向（Ｚ方向）に加圧して、第一ワークＷ１の第一貼合面Ｗ１２と第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２が接合される。
したがって、三次元曲面形状の第一ワークＷ１と第二ワークＷ２を面全体で均一に貼り合わせることができる。
その結果、曲面物体の曲面部と対応するキャビティの屈曲弧面と、突き当てブロックの屈曲面が別々に作成される従来のものに比べ、第二曲型面２ａが第一曲型面１ａの転写面であるため、加工精度の僅かな違いが発生せず、第一ワークＷ１及び第二ワークＷ２が複雑な三次元曲面形状になっても、第一貼合面Ｗ１２と第二貼合面Ｗ２２を容易で且つ確実に均一な貼合デバイスＤを作成できる。
これにより、貼り合わせ精度の向上が図れる。

ところで、第一ワークＷ１や第二ワークＷ２は、それらの加工精度の僅かな違いにより、僅かな寸法誤差が生じる。寸法誤差の具体例としては、製品毎に僅かな厚みムラ，凹凸部位の僅かな位置ズレなどが生じることがある。
そこで、第二凹凸型２，２′は、弾性を有する複製材２Ｒにより第一凹凸型１を複製元として形成されることが好ましい。
この場合には、複製材２Ｒからなる第二凹凸型２が少なくとも厚み方向（Ｚ方向）に弾性変形可能であるため、第一ワークＷ１や第二ワークＷ２の製品毎に僅かな厚みムラが生じても、僅かな厚みムラを第二凹凸型２の弾性変形で吸収可能となる。
さらに、第一ワークＷ１や第二ワークＷ２の製品毎において凹凸部位の相対位置に僅かな位置ズレが生じても、凹凸部位の相対位置の僅かな位置ズレを第二凹凸型２の弾性変形で吸収可能となる。
したがって、三次元曲面形状の第一ワークＷ１と第二ワークＷ２をそれらの僅かな寸法誤差に影響されることなく面全体で均一に貼り合わせることができる。
その結果、貼り合わせ精度の更なる向上が図れる。
これに加えて、複製材２Ｒからなる第二凹凸型２は、機械加工によるものに比べ、高精度な複製品を簡単に大量生産できて、コストの低減化も図れる。
また、粘着性が有る複製材２Ｒからなる第二凹凸型２を、第一凹凸型１よりも厚み方向（Ｚ方向）の上位に配置した場合には、複製材２Ｒが有する粘着力で第二ワークＷ２の第二非貼合面Ｗ２１を落下不能に保持できて、貼り合わせ動作の雰囲気が大気圧中に限らず真空中であっても第二ワークＷ２（第二貼合面Ｗ２２）を第一ワークＷ１（第一貼合面Ｗ１２）と簡単で且つ確実に貼り合わせることができる。

さらに、第二ワークＷ２は、フィルム状の基板からなることことが好ましい。
この場合には、第二ワークＷ２の剛性が低くなり、第一ワークＷ１の凹凸部位に倣って第二ワークＷ２が変形可能になる。
したがって、三次元曲面形状の第一ワークＷ１（第一貼合面Ｗ１２）に第二ワークＷ２（第二貼合面Ｗ２２）を面全体で均一に密着させることができる。
その結果、貼り合わせ精度の更なる向上が図れる。
特に、第二凹凸型２が、第一凹凸型１の第一曲型面１ａを複製元とした弾性変形可能な複製材２Ｒからなる場合には、第一ワークＷ１や第二ワークＷ２の僅かな寸法誤差に影響されることなく、第一貼合面Ｗ１２に第二貼合面Ｗ２２を面全体で均一に密着させることができる。

また、図３（ａ）～（ｃ）に示される第二実施形態の曲面ワーク貼合装置Ａ２によると、第二保持部材３２′の第二保持面３２ａ′及び凸部３２ｃに沿って、第二凹凸型２′の第二非型面２ｃ′を保持することにより、第二凹凸型２′の第二曲型面２ａ′において凸部３２ｃで押された箇所が厚み方向（Ｚ方向）に膨出変形する。
このため、第二曲型面２ａ′の部分的な膨出部２ｄに倣って、第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２に膨出変形部位Ｗ２３が部分的に形成される。
この膨出変形状態で第一凹凸型１が第二凹凸型２に向け相対的に接近移動にすることにより、第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２において膨出変形部位Ｗ２３が、第一ワークＷ１の第一貼合面Ｗ１２と部分的に接合する。
これに続く第一凹凸型１に対する第二凹凸型２′の相対的な接近移動に伴う加圧で、第二貼合面Ｗ２２の膨出変形部位Ｗ２３及び第二曲型面２ａ′の部分的な膨出部２ｄが徐々に潰れ変形して、膨出変形部位Ｗ２３を中心とした周囲部位が順次圧接する。
これにより、第一貼合面Ｗ１２に対する第二貼合面Ｗ２２の接触領域が徐々に広がって、最終的には第一貼合面Ｗ１２の全体に第二貼合面Ｗ２２の全体が圧接する。
したがって、三次元曲面形状の第一ワークＷ１の第一貼合面Ｗ１２に対する第二ワークＷ２の第二貼合面Ｗ２２の接合状態を常時安定させることができる。
その結果、安定的な接合で貼り合わせ精度の更なる向上が図れる。
また、貼り合わせ動作の雰囲気が大気圧中や真空中において、第一貼合面Ｗ１２と第二貼合面Ｗ２２の間にガスが存在する場合であっても、第一貼合面Ｗ１２に対する第二貼合面Ｗ２２の接触領域が徐々に広がることにより、第一貼合面Ｗ１２と第二貼合面Ｗ２２の間から外側にガスが押し出される。このため、貼り合わされた第一貼合面Ｗ１２と第二貼合面Ｗ２２の内部にガスが残存せず、無気泡で高品質な貼合デバイスＤを作成できる。
その結果、大気中や真空中に関係なくガスが存在する環境であっても、安定的な接合で貼り合わせ精度の更なる向上が図れる。

なお、前示の実施形態（第一実施形態及び第二実施形態）では、Ｚ方向の下位に第一ワークＷ１と第一凹凸型１を配置し、上位に第二ワークＷ２と第二凹凸型２を配置したが、これに限定されず、上位に第一ワークＷ１と第一凹凸型１を配置し、下位に第二ワークＷ２と第二凹凸型２を配置してもよい。
これに加えて、第一凹凸型１が鋳造物であって第二凹凸型２が複製品である場合を説明したが、これに限定されず、第二凹凸型２が鋳造物であり、第一凹凸型１が第二凹凸型２又は第二凹凸型２と同形状に別途作製した型部材（鋳造物）の複製品であってもよい。特に、第二凹凸型２が鋳造物であって且つ第二凹凸型２と対応する第二ワークＷ２のＺ方向の凹凸高さが比較的に低い場合には、第二ワークＷ２の外表面に電鋳法などによるメッキ層（図示しない）を形成することも可能である。
さらに、第一ワーク保持部１ｂ，第一保持チャック３１ｂ，第二保持チャック３２ｂとして真空吸着などの差圧チャックを用い、第二ワーク保持部２ｂとして複製材２Ｒの粘着力のみで密着保持したが、これに限定されず、差圧チャックや複製材２Ｒの粘着力に代えて粘着部材などの粘着チャック，静電吸着などの静電チャック，磁石による固定保持，メカニカルチャックなどを用いてもよい。特に、真空雰囲気で貼り合わせを行う場合には、磁石による固定保持やメカニカルチャックによる固定保持方法などが有効である。
また、保持台７の保持面７ａとして真空吸着などの差圧チャックを用いたが、これに限定されず、差圧チャックに代えて粘着部材などの粘着チャック，静電吸着などの静電チャックなどを用いてもよい。

Ａ，Ａ１，Ａ２ 曲面ワーク貼合装置 １ 第一凹凸型
１ａ 第一曲型面 ２（２′） 第二凹凸型
２ａ（２ａ′） 第二曲型面 ２ｃ（２ｃ′） 第二非型面
２Ｒ 複製材 ３ 駆動部
３２′ 第二保持部材 ３２ａ′ 第二保持面
３２ｃ 凸部 ４ 制御部
Ｗ１ 第一ワーク Ｗ１１ 第一非貼合面
Ｗ１２ 第一貼合面 Ｗ２ 第二ワーク
Ｗ２１ 第二非貼合面 Ｗ２２ 第二貼合面

Claims (5)

1. 三次元曲面の薄板状に形成された回路基板を含む第一ワークと、薄板状の第二ワークを貼り合わせる曲面ワーク貼合装置であって、
   前記第一ワークの第一非貼合面が着脱自在に保持される第一曲型面を有する第一凹凸型と、
   前記第二ワークの第二非貼合面が着脱自在に保持される第二曲型面を有する第二凹凸型と、
   前記第一凹凸型又は前記第二凹凸型のいずれか一方若しくは両方を前記第一ワーク及び前記第二ワークの厚み方向へ相対的に接近移動させる駆動部と、
   前記駆動部を作動制御する制御部と、を備え、
   前記第二曲型面は、前記第一曲型面の複製による転写面であり、
   前記制御部は、前記駆動部の接近移動により、前記第一凹凸型の前記第一曲型面と前記第二凹凸型の前記第二曲型面との間に、前記第一ワークと前記第二ワークが前記厚み方向に挟み込まれて重ね合わされ、前記第一ワークと前記第二ワークを前記厚み方向に加圧して、前記第一ワークの第一貼合面と前記第二ワークの第二貼合面が面全体で接合されるように制御することを特徴とする曲面ワーク貼合装置。
2. 前記第二凹凸型は、弾性を有する複製材により前記第一凹凸型を複製元として形成されることを特徴とする請求項１記載の曲面ワーク貼合装置。
3. 前記第二ワークは、フィルム状の基板からなることを特徴とする請求項１又は２記載の曲面ワーク貼合装置。
4. 前記第二凹凸型の第二非型面が保持される第二保持面を有する第二保持部材を備え、前記第二保持面が前記厚み方向へ部分的に突出して前記第二非型面と当接する凸部を有し、
   前記第二凹凸型の前記第二曲型面は、前記凸部で押されて膨出変形する膨出部を有し、
   前記制御部は、前記駆動部による前記第二凹凸型の前記第一凹凸型に向けた相対的な接近移動に伴う加圧で、前記膨出部が潰れ変形されるように制御することを特徴とする請求項２又は３記載の曲面ワーク貼合装置。
5. 三次元曲面の薄板状に形成された回路基板を含む第一ワークと、薄板状の第二ワークを貼り合わせる曲面ワーク貼合方法であって、
   第一曲型面を有する第一凹凸型から第二曲型面を有する第二凹凸型が作成される型取り工程と、
   前記第一凹凸型の前記第一曲型面に前記第一ワークの第一非貼合面を着脱自在に保持するとともに、前記第二凹凸型の前記第二曲型面に前記第二ワークの第二非貼合面を、前記第一ワーク及び前記第二ワークが厚み方向へ離隔して挟むように保持するセット工程と、
   前記第一凹凸型又は前記第二凹凸型のいずれか一方若しくは両方を前記厚み方向へ相対的に接近移動して、前記第一ワークと前記第二ワークが前記厚み方向に加圧する加圧工程と、を含み、
   前記型取り工程では、前記第一曲型面の複製による転写面として前記第二曲型面が形成され、
   前記加圧工程では、前記第一凹凸型の前記第一曲型面と前記第二凹凸型の前記第二曲型面との間に、前記第一ワークと前記第二ワークを前記厚み方向に挟み込んで重ね合わせ、前記第一ワークと前記第二ワークを前記厚み方向に加圧して、前記第一ワークの第一貼合面と前記第二ワークの第二貼合面が面全体で接合されることを特徴とする曲面ワーク貼合方法。

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