JPH0839747A

JPH0839747A - 基板貼合方法

Info

Publication number: JPH0839747A
Application number: JP6176865A
Authority: JP
Inventors: Akemi Miyashita; 明巳宮下; Haruo Sankai; 春夫三階; Hajime Sato; 肇佐藤
Original assignee: Hitachi Techno Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1996-02-13

Abstract

(57)【要約】【目的】基板に対する加圧のばらつきを無くし、かつ
接着処理を短時間で可能にし、厚さ精度が高く、しかも
低コストで貼り合わせすることができる基板貼合方法の
提供。【構成】下薄膜シ−ト１９と上薄膜シ−ト２４の間に
被接着基板１８を挿入し、上薄膜シ−ト２４を支持して
いる支持枠２３を下降させ、上下薄膜シ−ト間の密封空
間を真空装置４５で減圧し、タンク２内の熱媒体７を加
熱してその蒸気で予備加熱してから熱媒体７中に浸漬し
て本加熱を行なう。その後、タンク２内の上部で冷却媒
体で冷却する。流体中で加熱加圧するので接着基板１８
に均一な接着面圧ができ、仕上がり層間精度の高い、高
品質な基板を低コストで生産できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄物プリント基板や液晶
ガラス基板を製作する際の基板貼合方法に係わり、特
に、ほぼ同じ大きさの少なくとも２枚の基板を低粘度接
着剤により該接着剤の厚さで間隔を保って２枚の薄膜シ
−トの間に置きシ−トの周囲を密封シ−ルし均一な接着
圧力で貼り合せを行なう基板貼合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント基板は通常下記のように
して製造されている。すなわち、所定の回路パタ−ンを
プリントしたほぼ同じ大きさのプリント回路基板とクロ
ス基材に接着樹脂を含浸させたプリプレグとを交互に所
要枚数まで積層し、その積層したプリント回路基板とプ
リプレグからなるプリント基板の素材を熱板により加熱
加圧する。すると、接着樹脂が昇温と同時に軟化流動状
態から最低粘度に達し、この後、化学反応の進行に伴い
硬化安定状態になる。その結果、上記複数のプリント基
板がプリプレグの接着樹脂により相互接着し一体化して
プリント基板が製造される。

【０００３】そして、上記プリント基板の高密度化のた
めには、プリント基板の層間のボイド除去や均厚成形を
するために、プリプレグの接着樹脂の軟化流動までは真
空雰囲気とし、流動から硬化段階では流動樹脂全方向か
ら加圧するために高圧ガス雰囲気中で行なうことが提案
されている。

【０００４】例えば、特開平３−１２８１９５号公報に
は、多層基板の素材を加熱する熱板と該熱板を介して多
層基板の素材を加圧する上下のボルスタとにより多層基
板の素材に熱と圧力とを均一に加え、さらに上下のボル
スタ間を密封手段で囲み、その密封手段の中をプリプレ
グの接着樹脂の軟化流動までは真空（減圧）雰囲気と
し、上記接着樹脂の流動から硬化段階で高圧ガス（空気
圧付加）雰囲気とすることにより多層基板の側面からの
加圧を加え多層基板素材の接着時の圧力分布を均一化し
たものが紹介されている。

【０００５】さらに、加圧面の形状をボルスタ内の補助
的なラムにより熱板側の緩衝板を接着条件に適合した形
状に変え、適正面圧力分布で接着作業する方法として特
開昭５９−２１５２９９号公報がある。

【０００６】また、オ−トクレ−ブと称する高圧容器を
使い、多層基板の素材をフィルムやシ−トで覆ってから
そのフィルムやシ−トの内部を減圧したのち、その多層
基板の素材を上記高圧容器内で窒素ガスまたは炭酸ガス
などにより加熱加圧する均圧形成方法として特開昭６１
−４３５４３号公報や特開昭６１−４３５６５号公報な
どがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の基板接着工程で
均圧による高精度均厚成形を可能とするために、プレス
の面精度を上げて加圧することが試みられるが、面精度
を向上させるにも限界があり、また、接着基板自身にも
凹凸やうねり等があり面加圧で均圧加圧するには限界が
あった。

【０００８】特に、薄いガラス基板の接着を行なう場合
には、ガラス基板材料の破損を防止するため低圧下で低
粘度の接着剤を利用する。しかし、プレスによる高精度
平行加圧下ではガラス基板のうねり等があるため均等加
圧を行なえず、成形品の厚さがばらつくという精度上の
問題があった。

【０００９】そして、貼り合わせに要する時間も、加熱
された基板の冷却時間まで含めると約１０分程度かか
り、コスト上昇につながるためその短縮が要望されてい
た。

【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
基板に対する加圧のばらつきを無くし、かつ接着処理を
短時間で可能にし、厚さ精度が高く、しかも低コストで
貼り合わせすることができる基板貼合方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、接着剤の厚さで間隔を保たれたほぼ同じ
大きさの少なくとも２枚の基板からなる被接着基板を貼
り合わせる基板貼合方法において、（ｉ）前記被接着基
板を、ほぼ水平に配置された上下の薄膜シ−ト間に載置
し、（ii）該載置された被接着基板を前記上下の薄膜シ
−トにより内部を給排気可能に密封した密封体を形成
し、（iii）該密封体を対空気比重の大きい熱媒体およ
び該熱媒体の加熱体を備えたタンク内に配置し、（iv）
前記密封体内を排気して所望の圧力まで減圧するととも
に、該減圧下で前記熱媒体の蒸気により所望時間予備加
熱し、（ｖ）該予備加熱後、前記減圧された密封体を熱
媒体内の所望深さに浸漬して加圧するとともに所望時間
本加熱し、密封体内の被接着基板を接着し、（vi）該接
着後、冷却された前記熱媒体を介して前記密封体を非浸
漬状態にて冷却し、前記密封状態を解いて上下の薄膜シ
−ト間より取り出す構成にしたものである。

【００１２】そして、前記上下の薄膜シ−トを、それぞ
れ額縁状の薄膜シート枠および該薄膜シート枠の受け台
を介して、前記熱媒体外から該熱媒体内の所望の深さま
で浸漬可能に上下移動可能の支持台に支持された構成に
するとよい。

【００１３】また、前記上下の薄膜シ−トのうち下薄膜
シ−トを、前記タンク内の熱媒体上面より上方にて、該
熱媒体と同一の熱媒体に浮上状態で配置され、該浮上状
態の下薄膜シ−ト上に被接着基板が載置される構成にし
てもよい。

【００１４】

【作用】上記構成としたことにより、密封体内の被接着
基板は、該密封体内が減圧されると、その減圧度に応じ
た圧力により密封体を構成している上下の薄膜シ−トを
介して全体をばらつきなくゆっくりと押圧される。そし
て、この押圧とともにタンク内の熱媒体の蒸気により予
備加熱されて密封体内の昇温速度を速められる。つい
で、熱媒体内に浸漬されると、前記密封体内の減圧によ
る加圧のほかに、浸漬深さに応じた熱媒体自体の液圧が
加わり、両圧により加圧される。この場合の加圧は、液
圧によるものであるためばらつきが無く、従来のプレス
による加圧に比べて格段に均一加圧となる。

【００１５】そして上記均一加圧と同時に、熱媒体の熱
が密封体を構成している上下の薄膜シ−トを介して被接
着基板に伝達され、本加熱される。この場合、前記予備
加熱がなされているため昇温速度が速く、しかも全体か
らの加熱になるため本加熱時間を短縮することができ
る。この熱媒体内の本加熱により、被接着基板は全体を
むらなく均一に加熱される。

【００１６】上記ばらつきの無い加圧と均一加熱とによ
り接着された密封体内の被接着基板は、前記熱媒体を予
め冷却した冷却媒体により冷却されて密封体内より取り
出される。このため、接着工程における歪を発生させる
ことがなく、高い厚さ精度で基板を貼り合わせることが
可能になる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１ないし図
４を参照して説明する。図１は本発明を実現するための
液圧ホットプレスを示す縦断面図、図２は図１の基板貼
合工程中の予備加熱処理状況を示す図、図３は図１の基
板貼合工程中の本加熱処理状況を示す図、図４は図１の
基板貼合工程中の冷却処理状況を示す図である。

【００１８】図１において、１はフロア、２は熱媒体７
を収用しフロア１に設置されているタンクで、該タンク
２の上部には、プレス部を構成する下支持台３ａ、中間
支持台３ｂ、上支持台３ｃを上下駆動させる駆動装置
４、５が配置されている。平面的には、駆動装置４、５
とそれらの駆動杆４ａ、５ａはタンク２の四隅に交互に
配置されている。タンク２の内底部にはプレス部受台
６、対空気比重の大きい液相の熱媒体７を加熱する電熱
ヒ−タ８、熱媒体７のレベルを一定にする排出樋９、冷
却時に冷えた熱媒体、すなわち冷却媒体７ａを回収する
樋１０、冷却媒体７ａを噴射するノズル１１、真空排気
管１２、搬入搬出用の扉１３（図３に明示）が設けられ
ている。なお、熱媒体７の一例としては、モンテカチー
ニ株式会社より販売されている「ＧＡＬＤＥＮＨＴ」
（商品名）が有効で、この実施例ではそのうち商品型録
番号ＨＴ１３５なるものを用いた。このほか商品型録番
号ＨＴ２００などが挙げられる。

【００１９】前記下支持台３ａおよび中間支持台３ｂの
上側には、ストッパ１４、下薄膜シ−ト枠受け台１５が
それぞれ固定され、さらにその上には矩形額縁状の下薄
膜シ−ト枠１６が積載されている。

【００２０】上記下薄膜シ−ト枠１６の上面には、該下
薄膜シ−ト枠１６とほぼ同一形状の弾性シ−ル材１７を
介して被接着基板１８を収納する下薄膜シ−ト１９が載
置されている。該下薄膜シ−ト１９は押えボルト２１で
下薄膜シ−ト枠１６の外周側部に固定され、被接着基板
１８は下薄膜シ−ト１９上に置かれた排気ガイドを備え
た小振りな矩形額縁状の位置決め用スペ−サ２０の内部
に配置されている。

【００２１】前記中間支持台３ｂおよび上支持台３ｃの
下側には、順に上薄膜シ−ト枠受け台２２、矩形額縁状
の上薄膜シ−ト枠２３、上薄膜シ−ト２４が配置され互
いに固定されている。上薄膜シ−ト２４は前記下薄膜シ
−ト１９と同様に、押えボルト（引用符号省略）で上薄
膜シ−ト枠２３の外周側部に固定されている。また、上
薄膜シ−ト２４には真空排気管１２および駆動杆４ａ、
５ａに設けた排気通路４ｂ、５ｂに連通する真空排気管
２５の末端が開口している。

【００２２】駆動杆４ａ、５ａには、駆動装置４、５で
下支持台３ａ、中間支持台３ｂ、上支持台３ｃを上下駆
動するために下係合部４ｃ、５ｃ、上係合部５ｄを備え
ている。なお、下薄膜シ−ト枠受け台１５のところどこ
ろに開口部があって、下支持台３ａ、中間支持台３ｂを
駆動装置４、５で上昇させた場合に熱媒体７が流れ出て
落下する様になっている。

【００２３】前記タンク２の外部には、電熱ヒ−タ８を
温度制御する温調器３１、冷却媒体装置３２が設置され
ている。

【００２４】上記冷却媒体装置３２は、冷却媒体７ａを
収用する冷却タンク３３、冷却ポンプ３４、リリ−フ弁
３５、冷却器３６、切換弁３７等により構成され、タン
ク２に取付けられた噴射ノズル１１に配管４１で接続さ
れるとともに、前記タンク２に取付けられた排出樋９、
回収樋１０に配管４２を介して接続されている。

【００２５】また、真空排気装置４５は真空排気配管４
６でタンク２内の真空排気管１２に接続されている。

【００２６】次に、上記構成からなる本実施例の作用に
ついて説明する。先ず、図１に示すように、被接着基板
１８（本実施例は液晶ガラス基板）を、下薄膜シ−ト１
９と上薄膜シ−ト２４の間にローダ・アンローダ（図示
せず）で挿入し、下薄膜シ−ト１９上面の中央にスペー
サ２０により位置決めして積載する。該挿入後、扉１３
は閉じておく。

【００２７】ここで、接着する被接着基板１８は、前以
て表示に必要なＴＦＴなどが形成された２枚のガラス基
板を、液晶封止用シ−ル剤の厚さで間隔を保つようにし
た液晶ガラス基板が一例として使用された。２枚のガラ
ス基板の間にはシ−ル剤の厚さより僅かに厚さの薄いス
ペ−サが散布される場合があるが、本発明においてはス
ペ−サの存在は本質的なものではない。シ−ル剤は２枚
のガラス基板の接着剤となるものであるが、この時点で
は、セミキュアされており、つまり、２枚のガラス基板
はシ−ル剤で仮付けされている。

【００２８】次いで駆動装置５を駆動して駆動杆５ａを
下降させると、下係合部５ｃで支持されていた中間支持
台３ｂおよび上部支持台３ｃが下降を開始し、図２に示
すようにストッパ１４に当たり該ストッパ１４と上係合
部５ｄとで挾まれた状態になるまで下降する。このとき
被接着基板１８は、上下の薄膜シ−ト１９、２４内に収
納されるが、その収納状態は弾性シ−ル材１７の弾性に
より、上下の薄膜シ−ト枠１６、２３間に密封状態に収
納され、上下２段にそれぞれ密封体が形成される。

【００２９】次いで、真空排気装置４５が運転され、上
薄膜シ−ト２４の真空排気管２５、駆動杆４ａ、５ａに
設けた排気通路４ｂ、５ｂ、真空排気管１２、真空配管
４６を介して、上下薄膜シ−ト１９、２４内が所要（所
望）の減圧力に減圧される。この減圧で上下薄膜シ−ト
１９、２４は被接着基板１８を構成している上下のガラ
ス基板に密着し、大気圧との差圧でガラス基板の上下面
をゆっくりと均一に押圧する。この場合、被接着基板１
８の上下のガラス基板はシ−ル剤で仮付けされているた
め、上下のガラス基板が位置ずれすることはない。

【００３０】次いで、図２に示すように駆動装置４、５
を同時に駆動し、前記密封体を熱媒体７の上面より僅か
に浮いた位置まで下降させる。一方、電熱ヒ−タ８と温
調器３１により熱媒体７を加熱し、熱媒体７の蒸気を発
生させて、この熱媒体７の蒸気中で密封体を予備加熱す
る。この予備加熱は、次に述べる本加熱時における密封
体内の昇温速度を速める作用をする。

【００３１】その後さらに下降させて各密封体を熱媒体
７中に浸漬し、図３に示すようにプレス部受台６上で駆
動装置５を駆動させた状態で停止させる。前記発生させ
た熱媒体７の蒸気温度は、熱媒体７の界面において熱媒
体７と同温であるため、密封体を浸漬しても温度変化を
伴わない。そのため、密封体は内部と外部との温度差に
よる内部ストレスを発生せず熱媒体７への浸漬により破
壊を起こすことはない。支持台３ａがプレス部受台６で
受け止められているので駆動装置４はさらに降下させて
も密封体の密封状況に変わりはない。各密封体を熱媒体
７中に浸漬することによってあふれた熱媒体７は排出樋
９から配管４２を介して冷却タンク３３に回収する。密
封体は熱媒体７による加熱と、減圧力と熱媒体７の液圧
とによる加圧により所要（所望）時間本加熱を行なう。

【００３２】図３では紙面の都合上、熱媒体７の液面近
くに密封体を図示しているが、具体例として上下密封体
の中央位置を熱媒体７の液面から約１１１ｃｍの深さの
所にした。また、それぞれの密封体の中央は熱媒体７の
液面から約１１１±５ｃｍの深さの所になるようにし
た。熱媒体７の密度が１．８ｇ／ｃｍ³あることによっ
て上下密封体間の面圧誤差は、０．２ｋｇｆ／ｃｍ²の
面圧で±４．５％、また、０．４ｋｇｆ／ｃｍ²の面圧
では±２．２％となり、上下の密封体を同時処理しても
面圧誤差は実用上問題にならなかった。

【００３３】前記加熱・加圧の所望の処理時間経過後、
駆動装置４を先に上昇させて下係合部４ｃが下支持台３
ａの下面に当ってから、駆動装置４，５を同時に駆動し
て上下密封体を上昇させる。図４に示すように、下支持
台３ａと冷却媒体回収樋１０の上面が同一レベルとなる
位置にて切換弁３７が冷却状態に切換り、冷却ポンプ３
４により、配管４１を介して噴射ノズル１１より密封体
へ冷却タンク３３から吸い上げた冷えた熱媒体、すなわ
ち冷却媒体７ａを吹き付けて所望時間冷却する。この冷
却により被接着基板１８の接着作業を完了する。

【００３４】前記各密封体を冷却した冷却媒体７ａは、
回収樋１０より配管４２を介して冷却タンク３３へ回収
される。回収樋１０と下支持台３ａの間隙から洩れた冷
却媒体７ａの一部は、排出樋９で受け止められて配管４
２を介して冷却タンク３３へ回収される。所望の冷却時
間が経過すると切換弁３７が切換り、冷却タンク３３内
の冷却媒体７ａは冷却ポンプ３４により、冷却器３６を
通して循環され、引き続き冷却操作が行われる。

【００３５】前記所望の冷却時間が経過すると、図１に
示すように、駆動装置５が動作して駆動杆５ａが上昇
し、それに伴い中間支持台３ｂおよび上支持台３ｃが上
昇して上下薄膜シ−ト枠１６、２３による前記密封状態
が解かれる。このため被接着基板１８は搬出可能な状態
となり、扉１３を開いて接着作業の完了した被接着基板
１８がロ−ダ・アンロ−ダ（図示せず）により搬出され
る。

【００３６】つぎに、本発明の第２の実施例を図５を参
照して説明する。図中、前記図１〜図４と同符号のもの
は同じもの、または同機能のものを示す。

【００３７】この実施例では、下支持台３ａ及び中間支
持台３ｂ上の下薄膜シ−ト枠受け台１５Ｄ内に熱媒体７
が下薄膜シ−ト１９下面まで張り込める構造になってい
る。つまり、前記図１〜図４に示す第１の実施例では下
薄膜シ−ト枠受け台１５のところどころに開口部があっ
て、下支持台３ａおよび中間支持台３ｂを駆動装置４、
５で上昇させた場合に熱媒体７が前記開口部より流れ出
て落下する様にしているが、本実施例ではこの開口部が
存在しないということである。そのために、下薄膜シ−
ト１９は下薄膜シ−ト枠受け台１５Ｄ内の熱媒体７表面
上に浮いた形になっている。

【００３８】従って本実施例によれば、被接着基板１８
をロ−ダ・アンロ−ダにより下薄膜シ−ト１９上に受渡
す際、完全な水平面での受渡し作業が可能になる。この
ため被接着基板１８の受け渡し時に該被接着基板１８に
発生する局部応力を抑止することができ、位置ずれのな
い接着作業が可能になる。

【００３９】前記第１および第２の実施例において、熱
媒体７の比熱は水に比較して充分小さいので、予備加熱
時に熱媒体７の蒸気が周辺に至れば直ちに昇温して予備
加熱に支障を生じることはない。

【００４０】なお、前記図１、図５に示す第１および第
２の各実施例では、真空排気管２５の末端が上薄膜シ−
ト２４に開口されているが、矩形額縁状の上薄膜シ−ト
枠２３に真空排気管２５の末端を開口させれば、繰返使
用に伴う上薄膜シ−ト２４との接続部の疲労劣化を回避
し繰返使用回数を伸ばすことができて、その点において
も、生産コストの低減を図ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板貼合
方法によれば、まず、熱媒体の蒸気中、ついで熱媒体内
で薄膜を介した加熱及び加圧を行い、常にばらつきの無
い加熱及び加圧を行うことができるので、板厚精度が高
く位置ずれの無い基板を短時間で接着することが可能に
なり、歩留まり良く低コストで貼り合わせすることがで
きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を実現する液圧ホットプ
レスを示す縦断面図である。

【図２】図１の基板貼合工程中、予備加熱処理状況を示
す図である。

【図３】図１の基板貼合工程中、本加熱処理状況を示す
図である。

【図４】図１の基板貼合工程中、冷却処理状況を示す図
である。

【図５】本発明の第２の実施例を実現する液圧ホットプ
レスを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…フロア、２…タンク、３ａ…下支持台、３ｂ…中間
支持台、３ｃ…上支持台、４，５…駆動装置、６…プレ
ス部受台、７…熱媒体、８…電熱ヒ−タ、９…排出樋、
１０…回収樋、１１…噴射ノズル、１２…真空排気管、
１３…搬入搬出用扉、１４…ストッパ、１５…下薄膜シ
−ト枠受け台、１６…下薄膜シ−ト枠、１７…弾性シ−
ル材、１８…被接着基板、１９…下薄膜シ−ト、２０…
スペ−サ、２１…押えボルト、２２…上薄膜シ−ト枠受
け台、２３…上薄膜シ−ト枠、２４…上薄膜シ−ト、２
５…真空排気管、３１…温調器、３２…冷却媒体装置、
３３…冷却タンク、３４…冷却ポンプ、３５…リリ−フ
弁、３６…冷却器、３７…切換弁、４１，４２…配管、
４５…真空排気装置、４６…真空排気配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤肇茨城県土浦市神立東二丁目28番４号日立テクノエンジニアリング株式会社土浦事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接着剤の厚さで間隔を保たれたほぼ同じ
大きさの少なくとも２枚の基板からなる被接着基板を貼
り合わせる基板貼合方法において、（ｉ）前記被接着基
板を、ほぼ水平に配置された上下の薄膜シ−ト間に載置
し、（ii）該載置された被接着基板を前記上下の薄膜シ
−トにより内部を給排気可能に密封した密封体を形成
し、（iii）該密封体を対空気比重の大きい熱媒体およ
び該熱媒体の加熱体を備えたタンク内に配置し、（iv）
前記密封体内を排気して所望の圧力まで減圧するととも
に、該減圧下で前記熱媒体の蒸気により所望時間予備加
熱し、（ｖ）該予備加熱後、前記減圧された密封体を熱
媒体内の所望深さに浸漬して加圧するとともに所望時間
本加熱し、密封体内の被接着基板を接着し、（vi）該接
着後、冷却された前記熱媒体を介して前記密封体を非浸
漬状態にて冷却し、前記密封状態を解いて上下の薄膜シ
−ト間より取り出すことを特徴とする基板貼合方法。
【請求項２】前記上下の薄膜シ−トが、それぞれ額縁
状の薄膜シート枠および該薄膜シート枠の受け台を介し
て、前記熱媒体外から該熱媒体内の所望の深さまで浸漬
可能に上下移動可能の支持台に支持されてなる請求項１
記載の基板貼合方法。
【請求項３】前記上下の薄膜シ−トのうち下薄膜シ−
トが、前記タンク内の熱媒体上面より上方にて、該熱媒
体と同一の熱媒体に浮上状態で配置され、該浮上状態の
下薄膜シ−ト上に被接着基板が載置される請求項１記載
の基板貼合方法。
【請求項４】前記密封体の冷却は、冷却された前記熱
媒体を噴射ノズルより吹き付けて実施する請求項１記載
の基板貼合方法。
【請求項５】ほぼ同じ大きさの少なくとも２枚の基板
を接着剤の厚さで間隔を保ってほぼ水平に配置した２枚
の薄膜シートの間に置き、当該シートの周囲を密封シー
ルしその内部を排気した密封体を用意し、該密封体を対
空気比重の大きい熱媒体と該熱媒体の加熱体を備えたタ
ンク内に配置し、上記加熱体により上記熱媒体を加熱し
て得た上記熱媒体の蒸気で上記密封体を予備加熱してか
ら上記密封体を加熱された上記熱媒体に浸漬けして上記
密封体の本加熱を行い、上記接着剤で上記２枚の基板を
貼り合わせることを特徴とする基板貼合方法。