(57)【要約】【課題】接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、且つ内部残留応力を低減させることで経時変化を抑え、接着接合を高精度化する。【解決手段】エネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂによる複数の接着部を介して被着物１に接着物２を接合する方法に関する。複数の接着部にエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂを塗布し、次に被着物１と接着物２とに同時に架からないように各接着部のエネルギー線硬化型接着剤３ａの部分を硬化させた後、各接着部の残りのエネルギー線硬化型接着剤３ｂを、被着物１と接着物２の相対位置を制御しつつ接着硬化を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する方法において、
前記複数の接着部にエネルギー線硬化型接着剤を塗布し、次に前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分を硬化させた後、前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分を、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行うことを特徴とする位置制御型接着接合方法。
【請求項２】
前記複数の接着部はそれぞれ硬化プロセスの異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置制御型接着接合方法。
【請求項３】
前記硬化プロセスは硬化速度であることを特徴とする請求項２に記載の位置制御型接着接合方法。
【請求項４】
前記硬化プロセスは吸収エネルギー帯であることを特徴とする請求項２に記載の位置制御型接着接合方法。
【請求項５】
前記硬化速度が異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤うち、少なくとも前記硬化速度の最も速いエネルギー線硬化型接着剤を前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように塗布し、次いで前記エネルギー線硬化型接着剤に硬化エネルギー線を照射して、前記硬化速度の最も速いエネルギー線硬化型接着剤を硬化させた後に、前記硬化速度の最も速いエネルギー線硬化型接着剤より硬化速度が遅いエネルギー線硬化型接着剤を硬化させる際に、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行うことを特徴とする請求項３に記載の位置制御型接着接合方法。
【請求項６】
前記吸収エネルギー帯が異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤のうち、少なくとも一つのエネルギー線硬化型接着剤を前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように塗布し、次いで前記エネルギー線硬化型接着剤に硬化エネルギー線を照射して、前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように塗布されたエネルギー線硬化型接着剤を硬化させた後に、前記他のエネルギー線硬化型接着剤を硬化させる際に、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行うことを特徴とする請求項４に記載の位置制御型接着接合方法。
【請求項７】
前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の前記被着物と前記接着物とに同時に架からない部分の硬化は、前記エネルギー線硬化型接着剤に対する吸収エネルギー帯の入射面積を変化させて行うことを特徴とする請求項１に記載の位置制御型接着接合方法。
【請求項８】
エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する装置において、
少なくとも一部が前記被着物と前記接着物との間に同時に架かるように前記エネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、
前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分を硬化させる手段と、
前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分を、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行う手段とを備えていることを特徴とする位置制御型接着接合装置。
【請求項９】
エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する装置において、
前記被着物と前記接着物との間の接着部に同時に架かるように第１のエネルギー線硬化型接着剤を塗布し、次いで前記被着物と接着物との間に同時に架からないように、前記第１のエネルギー線硬化型接着剤より硬化速度が早い第２のエネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、
前記第２のエネルギー線硬化型接着剤のみを硬化させる手段と、
前記第１のエネルギー線硬化型接着剤を、該第１のエネルギー線硬化型接着剤の硬化収縮力を利用して前記被着物と前記接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行う手段とを備えていることを特徴とする位置制御型接着接合装置。
【請求項１０】
エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する装置において、
前記被着物と前記接着物との間の接着部に同時に架かるように第１のエネルギー線硬化型接着剤を塗布し、次いで前記被着物と接着物との間に同時に架からないように、前記第１のエネルギー線硬化型接着剤とは吸収エネルギー帯が異なる第２のエネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、
前記第２のエネルギー線硬化型接着剤を硬化させる硬化エネルギー線を照射する手段と、
前記第１のエネルギー線硬化型接着剤を、該第１のエネルギー線硬化型接着剤の硬化収縮力を利用して前記被着物と前記接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行う手段とを備えていることを特徴とする位置制御型接着接合装置。
【請求項１１】
エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する装置において、
前記被着物と前記接着物との間に同時に架かるように前記エネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、
塗布されたエネルギー線硬化型接着剤に硬化エネルギー線を照射する照射手段と、
前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分にのみ硬化エネルギー線を照射するように、残りの部分を遮蔽する照射面積可変手段と、
前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分を、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行う手段とを備えていることを特徴とする位置制御型接着接合装置。
【請求項１２】
エネルギー線硬化型接着剤により複数の接着部を介して被着物に接着物が接合されている接着接合構造体において、
前記複数の接着部に塗布されたエネルギー線硬化型接着剤は、前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように硬化された、各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分と、前記硬化による前記被着物と前記接着物の相対位置のずれを補正しながら接着硬化された前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分とを備えていることを特徴とする接着接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被着物と接着物との位置合わせをした後に、エネルギー線硬化型接着剤を用いて被着物に接着物を接合する方法及びその装置並びに接着接合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に部品を接着する接着剤としては、熱硬化型、嫌気硬化型、光（紫外線、可視光等）硬化型などが代表的で、幾つかの性質を兼ね備えたものもある。その中でもエネルギー硬化型樹脂に代表される硬化型樹脂は、反応速度が速く硬化時間が大幅に短縮されることから、生産工程の高効率化する目的で様々な分野で利用されている。特に光学部品の部品接合では一般的に、エネルギー線硬化型の中でも紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤を使用して接合する場合が多い。
【０００３】
しかし硬化の際、どのタイプの接着剤でも体積収縮（硬化収縮）による応力（硬化収縮力）が発生するという問題がよく知られている。一般に、アクリル系紫外線硬化性樹脂は５〜１０％、エポキシ系紫外線硬化性樹脂は２〜５％程度硬化収縮し、収縮量に比例して硬化収縮力が増加する。この硬化収縮力による影響は接着強度的には僅かな低下しかなくても、精密組立において大きな課題であり、高精度な調整後に硬化収縮の影響で、調整した位置にずれが生じ、精密組立の機能を阻害する可能性がある。
【０００４】
このような影響を考慮し、本出願人は先に、特願２００２−２７６２９４号として、接着剤の硬化収縮を利用して位置制御させる方法を提案した。この方法によれば、先ず、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、先ず、被着物１上に接着物２を位置決めし、次いで、エネルギー線硬化型接着剤３を被着物１と接着物２との間の接着箇所に塗布する。次いで、図１１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、接着箇所のエネルギー線硬化型接着剤３に硬化エネルギー線９を照射して第１段階の硬化を行う。このとき、エネルギー線硬化型接着剤３の硬化収縮量の違いにより接着物が微小量位置ずれする場合がある。この位置ずれを補正するために、図１１（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、大きく収縮した接着箇所と反対側の接着箇所の硬化エネルギーを大きくしている。
【０００５】
しかし、特願２００２−２７６２９４号の方法を用いれば初期の精密位置決めが可能となるが、収縮力のバランスを取る状態で硬化させてしまうため、接着個所毎に異なった内部残留応力が発生する。硬化後に内部残留応力として存在すると、経時変化により内部残留応力が開放され、初期の接着位置を保持できなくなり、精密組立の機能を阻害する可能性がある。
【０００６】
従来技術では、この経時変化に対する課題を大きく３種類の方法で対策している。１つ目の方法は、特開２０００−９０４８１号（接着剤の粘度を低下させ、加圧して、接着剤層を薄く且つ均一にすることにより、接着剤の硬化収縮や温度変化による体積変化を小さく均一に起こるように工夫する。）や特開平１０−３０９８０１号（接着物と被着物の間に中間保持部材を設け、充填接着並みの調整しろを許容して、薄い接着剤層のため、接着剤の硬化収縮や温度変化による体積変化が小さくなるように工夫する。）のように、使用（塗布）する接着剤を薄く少量とし、温度変動等による経時変化を低減する方法である。
【０００７】
しかし、特開２０００−９０４８１号では、接着構造が限定され、部品の調整しろが大きく接着層を薄くできない場合には不向きである。また少量塗布の場合、接着強度が十分得られず接着剤が剥離や破壊してしまう場合がある。特開平１０−３０９８０１号では接着構造が限定される上、間接接着であるため接着箇所に接合部品と接着剤に加えて別部品が必要となり、接着箇所が増えるという不具合がある。また接着剤を薄く少量となる構成にしているが、別部品を介して被着物と接着物と接着剤との間にかかる内部残留応力が発生してしまい、経時における位置ずれや剥離や破壊が起きる場合がある。
【０００８】
２つ目の方法は、特開平１０−１２１０１３号（粒径と密度をそろえた充填剤を添加し、接着剤そのものの硬化収縮や温度変化による体積変化が小さくなるように工夫する。）、特開平７−２０１０２８号（平均粒径１０μｍ以下の酸化物セラミック微粒子を添加して接着剤そのものの硬化収縮や温度変化による体積変化が小さくなるように工夫する。）のように接着剤自体に手を加える方法である。具体的にはセラミックス微粒子添加や充填材添加で接着剤の硬化収縮を小さくし、内部残留応力を低減することで温度変動等による経時変化を低減する技術である。これらの接着剤開発が、本課題に対して最も盛んに行われている対策である。しかし、この場合は、特殊な接着剤を使用する必要があり、充填剤の比表面積が大きくなるため樹脂と充填材界面の濡れ性が悪くなり、高粘度化し、硬化物が不均一になったりボイドや未充填の原因になったりし、剥離や破壊が起きる可能性がある。また接着剤量が増えれば比例的に硬化収縮量が増え、内部残留応力が大きくなるという不具合がある。
【０００９】
３つめの方法は、特開平９−１９７１０５号（複数のレンズを接合する接着剤の硬化収縮に伴う接合層の収縮に追従してレンズの少なくとも一方を押圧しながら接合し、収縮に起因した応力を低減する。）のように、接着剤の硬化収縮に伴う接合層の収縮に追従して接合層の厚みを調整しながら接合し、収縮に起因した応力を低減する技術である。しかしこの技術も接着構造が限定されてしまうという問題がある。
【００１０】
また、接着技術ではないが、３次元造形技術に以下の発明がある。この３次元造形技術として開示された特許第２９７０３００号は、光硬化性樹脂にレーザを照射して硬化断面層を形成し、これを積層して三次元形状を造形する三次元造形方法に係わる発明であり、レーザ光を断面形状の略重心から外側に向けてリング状に走査することにより、硬化収縮に伴う内部応力の偏りを無くし、変形を防止するものである。この従来発明の構成で同心円状に硬化を広げる際に、硬化収縮する領域の隣接したすぐ外周の領域は流動性を保つ状態で実施できれば、収縮した分、隣接領域から接着剤が補充され応力が残留せずに硬化させることができる。
【００１１】
しかし、その方法を実施するには、硬化に対応したエネルギー線を微小スポットに収束して、接着剤略中心から同心円状に走査しなければならず、装置構成が大掛りになるばかりでなく、微小スポット走査で接着領域を網羅するため、硬化に長時間を要することになり、３次元造形技術分野における従来技術を、接着技術にそのまま適用しても不具合がある。
【特許文献１】特開２０００−９０４８１号公報
【特許文献２】特開平７−２０１０２８号公報
【特許文献３】特開平９−１９７１０５号公報
【特許文献４】特許第２９７０３００号公報
【特許文献５】特開平１０−３０９８０１号公報
【特許文献６】特開平１０−１２１０１３号公報
【特許文献７】特願２００２−２７６２９４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、上記課題を鑑みなされたものであり、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、且つ内部残留応力を低減させることで経時変化を抑え、接着接合を高精度化する位置制御型接着接合方法及びその装置並びに接着接合構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する方法において、前記複数の接着部にエネルギー線硬化型接着剤を塗布し、次に前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分を硬化させた後、前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分を、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行うことを特徴とする位置制御型接着接合方法である。この構成では、被着物と接着物とに同時に架からないように各接着部のエネルギー線硬化型接着剤の部分を硬化させたとき、この硬化タイミングの早い部分の硬化収縮が発生しても、他の未硬化部分が流動変形することにより吸収することで、外力が加わることなく硬化収縮させ、その領域内での内部残留応力をなくすことができる。これにより、接着剤量を多く塗布する構成でも経時変化を抑えることが可能となり、また接着強度も同時に確保することができる。続いて、硬化タイミングの遅い残りの部分が硬化する際には、硬化収縮による引っ張り応力は他に吸収されず、位置ずれが生じてしまうが、この部分で被着物と接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行うので、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、接着接合を高精度化することができる。また通常、接着剤量が増えれば硬化収縮力が伝播するまでに時間がかかることになり、それによりエネルギー線供給源に近い部分の硬化がかなり促進され硬い硬化物となるため、他方向へ硬化収縮力による位置ずれを補正してもその動きを抑制してしまうが、被着物と接着物の相対位置を制御する部分を少なくする構成のため、制御性を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、前記複数の接着部はそれぞれ硬化プロセスの異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置制御型接着接合方法である。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記硬化プロセスは硬化速度であることを特徴とする請求項２に記載の位置制御型接着接合方法である。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記硬化プロセスは吸収エネルギー帯であることを特徴とする請求項２に記載の位置制御型接着接合方法である。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、前記硬化速度が異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤うち、少なくとも前記硬化速度の最も速いエネルギー線硬化型接着剤を前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように塗布し、次いで前記エネルギー線硬化型接着剤に硬化エネルギー線を照射して、前記硬化速度の最も速いエネルギー線硬化型接着剤を硬化させた後に、前記硬化速度の最も速いエネルギー線硬化型接着剤より硬化速度が遅いエネルギー線硬化型接着剤を硬化させる際に、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行うことを特徴とする請求項３に記載の位置制御型接着接合方法である。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、前記吸収エネルギー帯が異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤のうち、少なくとも一つのエネルギー線硬化型接着剤を前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように塗布し、次いで前記エネルギー線硬化型接着剤に硬化エネルギー線を照射して、前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように塗布されたエネルギー線硬化型接着剤を硬化させた後に、前記他のエネルギー線硬化型接着剤を硬化させる際に、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行うことを特徴とする請求項４に記載の位置制御型接着接合方法である。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の前記被着物と前記接着物とに同時に架からない部分の硬化は、前記エネルギー線硬化型接着剤に対する吸収エネルギー帯の入射面積を変化させて行うことを特徴とする請求項１に記載の位置制御型接着接合方法である。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明は、エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する装置において、少なくとも一部が前記被着物と前記接着物との間に同時に架かるように前記エネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分を硬化させる手段と、前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分を、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行う手段とを備えていることを特徴とする位置制御型接着接合装置である。この構成では、被着物と接着物とに同時に架からないように各接着部のエネルギー線硬化型接着剤の部分を硬化させたとき、この硬化タイミングの早い部分の硬化収縮が発生しても、他の未硬化部分が流動変形することにより吸収することで、外力が加わることなく硬化収縮させ、その領域内での内部残留応力をなくすことができる。これにより、接着剤量を多く塗布する構成でも経時変化を抑えることが可能となり、また接着強度も同時に確保することができる。続いて、硬化タイミングの遅い残りの部分が硬化する際には、硬化収縮による引っ張り応力は他に吸収されず、位置ずれが生じてしまうが、この部分で被着物と接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行うので、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、接着接合を高精度化することができる。また通常、接着剤量が増えれば硬化収縮力が伝播するまでに時間がかかることになり、それによりエネルギー線供給源に近い部分の硬化がかなり促進され硬い硬化物となるため、他方向へ硬化収縮力による位置ずれを補正してもその動きを抑制してしまうが、被着物と接着物の相対位置を制御する部分を少なくする構成のため、制御性を向上させることができる。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明は、エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する装置において、前記被着物と前記接着物との間の接着部に同時に架かるように第１のエネルギー線硬化型接着剤を塗布し、次いで前記被着物と接着物との間に同時に架からないように、前記第１のエネルギー線硬化型接着剤より硬化速度が早い第２のエネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、前記第２のエネルギー線硬化型接着剤のみを硬化させる手段と、前記第１のエネルギー線硬化型接着剤を、該第１のエネルギー線硬化型接着剤の硬化収縮力を利用して前記被着物と前記接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行う手段とを備えていることを特徴とする位置制御型接着接合装置である。この構成では、被着物と接着物とに同時に架からないように第１のエネルギー線硬化型接着剤より硬化速度が早い第２のエネルギー線硬化型接着剤を硬化させたとき、この第２のエネルギー線硬化型接着剤の硬化収縮が発生しても、第１のエネルギー線硬化型接着剤が流動変形することにより吸収することで、外力が加わることなく硬化収縮させ、その領域内での内部残留応力をなくすことができる。これにより、接着剤量を多く塗布する構成でも経時変化を抑えることが可能となり、また接着強度も同時に確保することができる。続いて、硬化タイミングの遅い第１のエネルギー線硬化型接着剤が硬化する際には、硬化収縮による引っ張り応力は他に吸収されず、位置ずれが生じてしまうが、この部分で被着物と接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行うので、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、接着接合を高精度化することができる。また通常、接着剤量が増えれば硬化収縮力が伝播するまでに時間がかかることになり、それによりエネルギー線供給源に近い部分の硬化がかなり促進され硬い硬化物となるため、他方向へ硬化収縮力による位置ずれを補正してもその動きを抑制してしまうが、被着物と接着物の相対位置を制御する部分を少なくする構成のため、制御性を向上させることができる。
【００２２】
また、請求項１０に記載の発明は、エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する装置において、前記被着物と前記接着物との間の接着部に同時に架かるように第１のエネルギー線硬化型接着剤を塗布し、次いで前記被着物と接着物との間に同時に架からないように、前記第１のエネルギー線硬化型接着剤とは吸収エネルギー帯が異なる第２のエネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、前記第２のエネルギー線硬化型接着剤を硬化させる硬化エネルギー線を照射する手段と、前記第１のエネルギー線硬化型接着剤を、該第１のエネルギー線硬化型接着剤の硬化収縮力を利用して前記被着物と前記接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行う手段とを備えていることを特徴とする位置制御型接着接合装置である。この構成では、被着物と接着物とに同時に架からないように各接着部のエネルギー線硬化型接着剤の部分を硬化させたとき、この硬化タイミングの早い部分の硬化収縮が発生しても、吸収エネルギー帯が異なる他の未硬化部分が流動変形することにより吸収することで、外力が加わることなく硬化収縮させ、その領域内での内部残留応力をなくすことができる。これにより、接着剤量を多く塗布する構成でも経時変化を抑えることが可能となり、また接着強度も同時に確保することができる。続いて、硬化タイミングの遅い残りの部分が硬化する際には、硬化収縮による引っ張り応力は他に吸収されず、位置ずれが生じてしまうが、この部分で被着物と接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行うので、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、接着接合を高精度化することができる。また通常、接着剤量が増えれば硬化収縮力が伝播するまでに時間がかかることになり、それによりエネルギー線供給源に近い部分の硬化がかなり促進され硬い硬化物となるため、他方向へ硬化収縮力による位置ずれを補正してもその動きを抑制してしまうが、被着物と接着物の相対位置を制御する部分を少なくする構成のため、制御性を向上させることができる。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明は、エネルギー線硬化型接着剤による複数の接着部を介して被着物に接着物を接合する装置において、前記被着物と前記接着物との間に同時に架かるように前記エネルギー線硬化型接着剤を塗布する塗布手段と、塗布されたエネルギー線硬化型接着剤に硬化エネルギー線を照射する照射手段と、前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分にのみ硬化エネルギー線を照射するように、残りの部分を遮蔽する照射面積可変手段と、前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分を、前記被着物と前記接着物の相対位置を制御しつつ接着硬化を行う手段とを備えていることを特徴とする位置制御型接着接合装置である。この構成では、被着物と接着物とに同時に架からないように各接着部のエネルギー線硬化型接着剤の部分を硬化させたとき、この硬化タイミングの早い部分の硬化収縮が発生しても、照射面積可変手段により遮蔽された他の未硬化部分が流動変形することにより吸収することで、外力が加わることなく硬化収縮させ、その領域内での内部残留応力をなくすことができる。これにより、接着剤量を多く塗布する構成でも経時変化を抑えることが可能となり、また接着強度も同時に確保することができる。続いて、硬化タイミングの遅い残りの部分が硬化する際には、硬化収縮による引っ張り応力は他に吸収されず、位置ずれが生じてしまうが、この部分で被着物と接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行うので、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、接着接合を高精度化することができる。また通常、接着剤量が増えれば硬化収縮力が伝播するまでに時間がかかることになり、それによりエネルギー線供給源に近い部分の硬化がかなり促進され硬い硬化物となるため、他方向へ硬化収縮力による位置ずれを補正してもその動きを抑制してしまうが、被着物と接着物の相対位置を制御する部分を少なくする構成のため、制御性を向上させることができる。
【００２４】
また、請求項１２に記載の発明は、エネルギー線硬化型接着剤により複数の接着部を介して被着物に接着物が接合されている接着接合構造体において、前記複数の接着部に塗布されたエネルギー線硬化型接着剤は、前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように硬化された、各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分と、前記硬化による前記被着物と前記接着物の相対位置のずれを補正しながら接着硬化された前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分とを備えていることを特徴とする接着接合構造体である。この構成では、複数の接着部に塗布されたエネルギー線硬化型接着剤は、前記被着物と前記接着物とに同時に架からないように硬化された、各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の部分と、前記硬化による前記被着物と前記接着物の相対位置のずれを補正しながら接着硬化された前記各接着部の前記エネルギー線硬化型接着剤の残りの部分とを備えているので、この硬化タイミングの早い部分の硬化収縮が発生しても、他の未硬化部分が流動変形することにより吸収することで、外力が加わることなく硬化収縮させ、その領域内での内部残留応力をなくすことができる。これにより、接着剤量を多く塗布する構成でも経時変化を抑えることが可能となり、また接着強度も同時に確保することができる。続いて、硬化タイミングの遅い残りの部分が硬化する際には、硬化収縮による引っ張り応力は他に吸収されず、位置ずれが生じてしまうが、この部分で被着物と接着物との相対位置を制御しつつ接着硬化を行うので、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、接着接合を高精度化することができる。また通常、接着剤量が増えれば硬化収縮力が伝播するまでに時間がかかることになり、それによりエネルギー線供給源に近い部分の硬化がかなり促進され硬い硬化物となるため、他方向へ硬化収縮力による位置ずれを補正してもその動きを抑制してしまうが、被着物と接着物の相対位置を制御する部分を少なくする構成のため、制御性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に係る発明によれば、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、且つ内部残留応力を低減させることで経時変化を抑え、接着接合を高精度化する位置制御型接着接合方法を得ることができる。
【００２６】
請求項２に係る発明によれば、接着剤の種類を変えることでエネルギー線硬化型接着剤の内部における硬化順序を変えることができ、接着層ごとに任意且つ複数の硬化プロセスを持たせることができる。これにより請求項１に記載の位置制御型接着接合方法を実現することができる。
【００２７】
請求項３に係る発明によれば、請求項２に記載の位置制御型接着接合方法が実現できる。請求項４に係る発明によれば、請求項２に記載の位置制御型接着接合方法が実現できる。請求項５に係る発明によれば、硬化速度の異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤を用いるだけで容易に請求項３に記載の位置制御型接着接合方法を実現することができる。
【００２８】
請求項６に係る発明によれば、吸収エネルギー帯の異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤を用いるだけで容易に請求項４に記載の位置制御型接着接合方法を実現することができる。
【００２９】
請求項７に係る発明によれば、接着剤の種類を変えることなく１種類の接着剤でもエネルギー線硬化型接着剤の内部における硬化順序を変えることができ、接着層ごとに任意且つ複数の硬化プロセスを持たせることができる。これにより請求項１の位置制御型接着接合方法を実現することができる。
【００３０】
請求項８に係る発明によれば、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、且つ内部残留応力を低減させることで経時変化を抑え、接着接合を高精度化する位置制御型接着接合装置を得ることができる。
【００３１】
請求項９に係る発明によれば、硬化速度の異なるエネルギー線硬化型接着剤を用いることにより、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、且つ内部残留応力を低減させることで経時変化を抑え、接着接合を高精度化する位置制御型接着接合装置を得ることができる。
【００３２】
請求項１０に係る発明によれば、吸収エネルギー帯が異なるエネルギー線硬化型接着剤を用いることにより、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、且つ内部残留応力を低減させることで経時変化を抑え、接着接合を高精度化する位置制御型接着接合装置を得ることができる。
【００３３】
請求項１１に係る発明によれば、照射面積を変えることができるので、１種類のエネルギー線硬化型接着剤を用いることにより、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、且つ内部残留応力を低減させることで経時変化を抑え、接着接合を高精度化する位置制御型接着接合装置を得ることができる。
【００３４】
請求項１２に係る発明によれば、接着剤の硬化収縮を発生させても、硬化収縮による初期の位置ずれを低減し、且つ内部残留応力を低減させることで経時変化を抑え、接着接合を高精度化する接着接合構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は参考例の接着装置を示す図である。この参考例は本出願人が先に特願２００２−２７６２９４号として提案したものである。エネルギー線硬化型接着剤（例えば、光硬化型接着剤（ＵＶ硬化型接着剤、可視光硬化型接着剤）、放射線硬化型接着剤、Ｘ線硬化型接着剤）を対象として説明する。
【００３６】
通常、被着物に接着物を例えばＵＶ硬化型接着剤にて接着接合する場合、接着剤を２部材の界面に塗布し、これにＵＶ（紫外線）光を照射することにより接着剤が硬化して接着される。この接着剤硬化時には、硬化収縮現象が発生し、一般のアクリル系紫外線硬化性樹脂は５〜１０％、エポキシ系紫外線硬化性樹脂は２〜５％前後収縮する。接着剤塗布を複数点で行う場合はこの硬化収縮が各接着点で発生する。この硬化収縮により引張応力を生じる。
【００３７】
次に参考例の発明のコンセプトを図１を参照して説明する。図１に示すように、この位置制御型接着接合装置は、被着物１と被着物１に対して位置合わせされる接着物２とをエネルギー線硬化型接着剤３で複数の接着部を接着接合するものであり、被着物１と被着物１に対して位置合わせされる接着物２との間に複数の接着部を有するように接着剤を塗布する接着剤塗布手段１０と、エネルギー線硬化型接着剤３を硬化するためのエネルギー線照射手段７と、被着物１と接着物２との相対的な位置を計測する位置計測手段１２と、被着物１と接着物２との接合に寄与する複数の硬化箇所で発生する硬化収縮力を、エネルギー線硬化型接着剤３に与えられる、エネルギー線照射手段７から照射される硬化エネルギー線を変化させる照射エネルギー線可変手段８により制御する照射制御手段４ａと、被着物１に対する接着物２の相対的な位置を位置計測手段１２による位置ずれ情報に基づいて位置調整を行いつつ接着硬化を行う制御手段４とを備えている。
【００３８】
前記制御手段４は、計測した位置ずれ情報に基づいて硬化エネルギー線の照射を制御するものであり、先ず、被着物１、接着物２、エネルギー線硬化型接着剤３を調整により所定の位置にセットし、次に、照射初期条件をセットし、次に、硬化箇所に硬化エネルギー線の照射を行い、次に、現在の積算エネルギーを算出し、次に、算出された積算エネルギーと予め設定されている硬化が終了する積算エネルギー量とを比較して、積算エネルギー量が設定値（硬化が終了する積算エネルギー量）に到達したかどうか判定し、積算エネルギー量が設定値に達していない場合には、接着物２と被着物１との相対的な位置を検出し、次に、この検出情報に基づいて位置ずれが有るかどうかを判定し、位置ずれ無い場合には上記硬化エネルギー線照射に戻り、位置ずれが有る場合には、照射条件を変更して上記硬化エネルギー線照射に戻る。
【００３９】
このように、硬化エネルギー線をコントロールして硬化収縮力を相殺することにより位置調整後の接着による位置ずれを防止して極めて高精度な接着接合を可能としたり、逆に硬化収縮力を接着物の移動に積極的に利用して微小な位置調整を行った後に、硬化収縮力を相殺することにより位置調整後の接着による位置ずれを防止して極めて高精度な接着接合を可能としている。
【００４０】
図２は本発明に係る第１実施形態の位置制御型接着接合装置を示す図である。この第１実施形態では、１つの接着部のみ代表して示し、図示は省略してあるが他の接着部も同様に構成されている。
【００４１】
この位置制御型接着接合装置は、参考例の塗布手段１０の代わりに設けられた、複数のエネルギー線硬化型接着剤３（本実施形態では、第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ）をそれぞれ任意の形状に塗布する第１塗布手段１０ａ及び第２塗布手段１０ｂと、複数のエネルギー線硬化型接着剤３（本実施形態では、第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ、第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａ）を硬化させるためのエネルギー線照射手段７と、エネルギー線照射手段７のＯＮ／ＯＦＦを制御する照射制御手段５とを備えている。
【００４２】
そして、図２に示すように、この位置制御型接着接合装置の照射制御手段４ａは、被着物１と接着物２との接合に寄与する複数の接着部（硬化箇所）で発生する硬化収縮力を制御する。この制御は、第１及び第２のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ、３ａに与えられる、第１及び第２のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ、３ａを硬化させるためのエネルギー線照射手段７から照射される硬化エネルギー線９を変化させることにより行う。即ち、照射制御手段４ａは、第１及び第２のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ、３ａの硬化状態を判断し、エネルギー線照射制御手段５を制御する。なお、エネルギー線照射手段７にはエネルギー線源６から硬化エネルギー線９が供給される。
【００４３】
前記複数のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂの硬化状態の判断は、例えば、予め光の強度がわかっているので、光の強度×時間＝積算光量の関係から照射時間を測ることにより積算光量がわかり、この積算光量と予めわかっている硬化に必要な接着剤固有の積算光量とを比較することにより行う。また、エネルギー線硬化型接着剤、例えば紫外線硬化型接着剤は、温度が上昇して降下したところが硬化であることが知られているので、エネルギー線硬化型接着剤の温度を温度計により測定することにより、硬化状態を判断することができる。
【００４４】
また、この位置制御型接着接合装置の制御手段４は、位置計測手段１２による位置ずれ情報に基づいて、被着物１に対する接着物２の相対的な位置調整を行いつつ接着硬化を行う。
【００４５】
図３は位置計測手段（接着物位置認識手段、ＣＣＤ等の位置検出手段）を説明するための図であり、（Ａ）、（Ｂ）は図２の位置制御型接着接合装置に備える位置計測手段を説明するための図、（Ｃ）、（Ｄ）は図２の位置制御型接着接合装置に備える位置計測手段の他の例を説明するための図である。
【００４６】
位置計測手段としては、図３（Ａ）に示す第１位置計測手段１２ａ、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示す第２位置計測手段１２ｂ等を用いることができる。第１位置計測手段１２ａは、接着物位置認識手段としてのＣＣＤ等の位置検出手段から構成されている。この第１位置計測手段１２ａは、図３（Ａ）に示すように、被着物１と接着物２との相対的な位置を計測するためのものであり、図３（Ｂ）に示すように、予め被着物１にアライメントマーク１４ｂを設けると共に、接着物２にアライメントマーク１４ｂを設けておき、接着物２の位置を上からＣＣＤ等の位置検出手段で画像を撮影してアライメントマーク１４の相対位置を認識しておき、被着物１と接着物２との位置ずれを検出して接着物２の位置を認識する。
【００４７】
また、図３（Ｃ）に示すように、接着物２が回折格子等の場合には、接着物位置認識手段としての受光素子等の位置検出手段は、２分割受光素子、４分割受光素子等の受光素子を用いることにより、接着物２に光を透過させて透過光を受光素子１５で受光した光学信号によってその位置を認識する。また、接着物２がミラーの場合には、同様に受光素子を用いることにより、接着物２に光を反射させて反射光を受光素子で受光した光学信号によってその位置を認識する。
【００４８】
また、図３（Ｄ）に示すように、接着物２がレンズ１３の場合には、レンズ１３の集光点近傍に第１位置計測手段１２ａであるＣＣＤ等の位置検出手段を配置して、スポット径、ＭＴＦ等からレンズ１３の位置を認識する。
【００４９】
照射エネルギー線可変手段８として、例えば、透過光量可変フィルタである濃度可変フィルタで透過光量を調整できる。また、液晶を用いた場合は電圧調整により透過光量を調整できる。また、機械式でフィルタを回転させることにより透過光量を調整するものも用いることができる。また、偏光フィルタを組み合わせて偏光軸を傾けるようにしてもよい。また、エネルギー線源６自体に強度をプログラマブルに変えることができるものも市販されている。また、ファイバに入射する硬化エネルギー線９を絞りで絞るものもある。また、エネルギー線源６自体の放射エネルギー線を電気的に制御することもできる。
【００５０】
制御手段４は、必要に応じて、エネルギー線照射手段７を個別にＯＮ／ＯＦＦすることができる機能（照射制御手段４ａ）、照射強度を可変できるように制御する機能（照射強度制御手段４ｂ）、遮光手段１１の入射／遮光を制御する機能（遮光制御手段４ｃ）を有している。即ち、第１実施形態の位置制御型接着接合装置は照射制御手段４ａおよび照射強度制御手段４ｂを有し、後述する第２実施形態の位置制御型接着接合装置も同様に照射制御手段４ａおよび照射強度制御手段４ｂを有し、後述する第３施形態の位置制御型接着接合装置は照射制御手段４ａ、照射強度制御手段４ｂおよび遮光制御手段４ｃを有している。なお、照射強度制御手段４ｂは、必要に応じて設ければ良く、省略することもできる。しかし、照射強度制御手段４ｂを設けた場合には、後から硬化する第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａを硬化する際に、照射強度を高くすることができ、これにより硬化時間を短縮することができる。
【００５１】
被着物１は、ガラス板、セラミックス板、金属板等の光学ベースから構成されている。また、接着物２はレンズ、回折格子、ミラー等の光学素子、受光素子、発光素子、ＣＣＤ等の固体撮像素子等の光学部品から構成されている。
【００５２】
第１及び第２の塗布手段１０ｂ、１０ａは、被着物１と接着物２とを接合するためのエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂを塗布する塗布シリンジ等と必要に応じてシリンジ移動手段（図示せず）とを備えており、接着剤塗布手段として複数種類の接着剤を塗布する手段を有している構成となっている。また、第１及び第２の塗布手段１０ｂ、１０ａとして任意量の接着剤を塗布する手段を備えていても良い。塗布方法としては、スプレー方式、ミスト方式や接着剤液中に直接浸す方法でも良く、粘着剤を貼り付ける方法でも良い。また、それら塗布により接着剤が海島構造をとっても良い。
【００５３】
エネルギー線照射手段７は、エネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂの硬化のための吸収エネルギー帯を放射するエネルギー線源６と、放射された硬化エネルギー線９を所定位置まで導光する光ファイバと、導光された硬化エネルギー線９を硬化箇所に照射する集光レンズ又は発散レンズとを備えている。
【００５４】
図４は本発明に係る第１実施形態の位置制御型接着接合装置に備える制御部の制御フローを示す図である。制御手段４は、位置計測手段１２により計測した位置ずれ情報に基づいて硬化エネルギー線である光の照射を制御するフィードバック制御手段を有する（制御アルゴリズム）ものであり、先ず、被着物１、接着物２、複数のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂを調整により所定の位置にセットする（ステップＳ１）。
【００５５】
次に、各接着剤の照射条件（照射時間、波長）と移動位置（保持したい場合は０）の条件をセットする。後述する図１０に示す第３実施形態の場合には照射領域の条件もこのときセットする（ステップＳ２）。
【００５６】
次に、硬化タイミングの早い硬化箇所（第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａ）に硬化エネルギー線である光の照射を行う（ステップＳ３）。次に、現在のエネルギー積算光量を算出する（ステップＳ４）。次に、算出された積算光量と予め設定されている硬化が終了する積算光量とを比較して、積算光量が第一設定値（硬化タイミングの早い部分の硬化が終了する積算光量）に到達したかどうか判定し（ステップＳ５）、第一設定値に達するまで照射を行う。
【００５７】
次に、他の部分の硬化箇所（第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ）に硬化エネルギー線である光の照射を行い（ステップＳ６）、全ての積算光量が設定値に達していない間では、接着物２と被着物１との相対的な位置を検出する（ステップＳ７）。
【００５８】
次に、ステップＳ７の検出情報に基づいて移動位置との位置ずれがあるかどうかを判定する（ステップＳ８）。位置ずれ無い場合にはステップＳ６に戻り、位置ずれが有る場合には、照射条件（各硬化エネルギー線である光の照射バランス）を変更する（ステップＳ９）。この照射条件の変更は、例えばエネルギー線強度可変器（フィルタ）や硬化エネルギー線である光の照射のＯＮ，ＯＦＦにて強度に偏りをつける。
【００５９】
そして、積算光量が第二設定値（他の部分（第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ）の硬化が終了する積算光量）に到達したかどうか判定し（ステップＳ１０）、第二設定値に達した時点で照射を止める。積算光量を算出するには通常、予めエネルギー線照射強度を測定しておき、そこから積算光量に達するまでの照射時間を算出し、制御部は照射時間を管理することで積算光量を算出している。
【００６０】
図５は本発明に係る第１実施形態の位置制御型接着接合装置を用いた位置制御型接着接合方法を示す図であり、（Ａ）は互いに対向する接着部のみを示す接着剤硬化前の正面図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は第２のエネルギー線硬化型接着剤のみを硬化させている状態を示す正面図、（Ｄ）は同平面図、（Ｅ）は第１のエネルギー線硬化型接着剤を硬化させている状態を示す正面図、（Ｆ）は同平面図である。
【００６１】
この位置制御型接着接合方法は、先ず、複数の接着部にそれぞれ複数のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂを後述する図６（Ｃ）、（Ｄ）に示すように塗布する。次に被着物１と接着物２とに同時に架からないように各接着部のエネルギー線硬化型接着剤３ａの部分を硬化させた後、各接着部の残りの部分であるエネルギー線硬化型接着剤３ｂを、被着物１と接着物２との相対位置を制御しつつ接着硬化を行う。
【００６２】
図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、硬化タイミングの早い部分（第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａ）が硬化タイミングに達した時点では、残余の部分のエネルギー線硬化型接着剤３ｂは未だ流動性を保っている状態となる。エネルギー線硬化型接着剤３ａが硬化すると硬化収縮が起こり、引張応力が発生するが、このような状態下において、硬化タイミングの早い部分のエネルギー線硬化型接着剤３ａの硬化収縮に伴う引張応力が発生すると、硬化タイミングの早い部分が被着物１と接着物２とに架かることがないように形成されているため、この引張応力は残余の部分のエネルギー線硬化型接着剤３ｂにのみ働き、流動性を保持したエネルギー線硬化型接着剤３ｂは硬化収縮によって生じる硬化収縮分を補填（補充）するように流動変形していく。このように、残余の部分のエネルギー線硬化型接着剤３ｂが流動変形して硬化収縮に伴う引張応力を吸収するため、この引張応力が接着物２まで伝播することなく、被着物１に対する接着物２の位置ずれは発生しない。また、硬化タイミングの早い部分（第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａ）では被着物１と接着物２とに硬化収縮を阻害されず自由に硬化できるため、内部残留応力が発生しない。内部残留応力は経時変化を起こす重要な要素であるので、内部残留応力を抑えることで経時変化を抑えることができる。
【００６３】
続いて、残余の部分（第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ）が硬化タイミングに達する過程においても硬化収縮は起こり引張応力が発生する（図５（Ｅ）（Ｆ））。硬化タイミングが遅い部分（第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ）が硬化する際に発生する引張応力は他に吸収されず、接着物２に伝播し、その結果、被着物１に対する接着物２の位置ずれは生じてしまうものの、この時点で上述した参考例と同様に硬化エネルギー線９をコントロールし、硬化収縮力を相殺することで被着物１に対する接着物２の位置ずれを防止することができる。なお、この硬化タイミングの遅い部分（第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂ）の硬化方法及び作用硬化は後述する第２実施形態及び第３実施形態でも同様である。
【００６４】
ここで硬化タイミングとは、接着部の層のそれぞれにおいてエネルギー線硬化型接着剤３の流動性がなくなった瞬間をいう。したがって、必ずしも重合率１００％となった状態を示すものではなく、エネルギー線硬化型接着剤３の粘度と密接に関係する。また、硬化エネルギー線９が与えられる方向の層の厚みを考えた場合、エネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂが硬化する際はエネルギー線供給源に近いところから遠いところに向けて硬化が始まるため、近いところから遠いところにかけて粘度の勾配をもつこととなる。したがって、この場合は、硬化タイミングは、エネルギー線供給源から最も遠いところ、すなわち、硬化の最も遅いところのエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂの流動性がなくなった瞬間をいう。
【００６５】
上述した硬化タイミングの変更を硬化プロセス（硬化速度、吸収波長帯）の異なる複数の接着層とすることで可能とするものである。本実施形態では硬化速度の違いを利用した。ここで硬化プロセスとは、エネルギー線硬化型接着剤３ごとの硬化プロファイルをいう。例えば、エネルギー線硬化型接着剤３の所定のエネルギー線強度に対する硬化速度、重合率、粘度、硬度等のプロファイルのことをいい、この硬化プロファイルはエネルギー線硬化型接着剤３ごとに一義的に決定される。
【００６６】
硬化速度が異なるエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂは、例えばＵＶ硬化型接着剤（ＮＴＴアドバンステクノロジ製ＡＴ９２９０ＦとＴｈｒｅｅ  ｂｏｎｄ製３０３３Ｂ）といった硬化に必要な積算光量が異なるものやアクリル系接着剤とエポキシ系接着剤といった反応開始時間が異なるもので構成することで可能となる。
【００６７】
図６は流動性を保持するための接着層形態の一例を示す図であり、（Ａ）は第１のエネルギー線硬化型接着剤の第１具体例を示す図、（Ｂ）は第２のエネルギー線硬化型接着剤の第１具体例を示す図、（Ｃ）は第１のエネルギー線硬化型接着剤の第２具体例を示す図、（Ｄ）は第２のエネルギー線硬化型接着剤の第２具体例を示す図である。
【００６８】
図６では流動性を保持するための接着層形態の一例を示す。図６（Ｂ）、（Ｄ）のように第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａが被着物１と接着物２の両方に接することがないように配置する。但し、図６（Ａ）、（Ｂ）のように流動性を保持する第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂは被着物１と接着物２の両方に接しても構わないが、図６（Ｄ）のような接着物２や被着物１に平行に塗布する形態をとると膜厚の管理や接着剤の配置等作業性が良くなる。また実際に硬化を行う際に初めに固まる部分が壁の役割を果たし、流動を保持する部分が硬化する段階で硬化収縮による引張応力が調整面に対して平行になるので制御性が向上する。このような構造を基本にして層構造を増やした構成をとっても良い。塗布の順序は、図６（Ａ）から図６（Ｂ）、図６（Ｃ）から図６（Ｄ）とするのが最も簡単である。
【００６９】
ところで、図６（Ｃ）のみの塗布だけで接着硬化を行った場合、接着面積が不十分で界面で剥離が起こりやすく、図６（Ａ）のみの塗布だけで接着硬化を行った場合、接着面積は十分であるが、接着剤自体の剛性が足りず接着剤の破壊が起こるおそれが生じるため、図６（Ａ）、図６（Ｃ）のみでは不十分である。また、図６（Ａ）、図６（Ｃ）に示す第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂのみを先に硬化させて後で残りの部分（第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａ）を補充させる場合、残りの部分の硬化収縮による引張応力によって初めに硬化させた部分を引っ張り、位置ずれと内部応力が発生するため、この方法も不適合である。
【００７０】
図７は接着（接合）形態の一例としての肉盛接着を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。図８は接着（接合）形態の他の例としての充填接着を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。接着層形態としては、接着物２と被着物１の位置調整方法によって図８の充填接着、図７の肉盛接着のような接着形態を適用することが可能である。他の条件がある場合はそれを考慮して適宜形態を決めればよい。
【００７１】
第１実施形態の接着接合装置によれば、接着部をそれぞれ硬化速度が異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂ（第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａの硬化速度＞第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂの硬化速度）によって形成し、エネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂうち、硬化速度の最も速いエネルギー線硬化型接着剤３ａを被着物１と接着物２とに同時に架からないように塗布し、次いでエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂに硬化エネルギー線を照射して、硬化速度の最も速い第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａを硬化させた後に、硬化速度の最も速い第２のエネルギー線硬化型接着剤３ａより硬化速度が遅い第１のエネルギー線硬化型接着剤３ｂを硬化させる際に、被着物１と接着物２との相対位置を制御しつつ接着硬化を行うことで、経時変化を抑え、接着強度を保つことができ、硬化収縮をコントロールする際の制御性を高め、位置調整後の接着による位置ずれを防止して高精度な接着接合を可能とすることができる。
【００７２】
図９は本発明に係る第２実施形態の位置制御型接着接合装置を示す図である。
【００７３】
この第２実施形態の接着接合装置は、エネルギー線硬化型接着剤３を硬化するためのエネルギー線照射手段７と、被着物１と接着物２との相対的な位置を計測する位置計測手段１２（図１参照）と、被着物１と接着物２との接合に寄与する複数の硬化箇所で発生する硬化収縮力を、エネルギー線硬化型接着剤３に与えられる、エネルギー線照射手段７ａ、７ｂから照射される硬化エネルギー線９ａ、９ｂを変化させることにより制御する制御手段４と、被着物１に対する接着物２の相対的な位置を位置計測手段１２による位置ずれ情報に基づいて位置調整を行いつつ接着硬化を行う制御手段４とを備えている位置制御型接着接合装置の構成に加えて、吸収エネルギー帯の異なるエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂを、任意の形状に塗布する複数の塗布手段１０ａ、１０ｂと、複数のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂを硬化させるためのそれぞれの吸収エネルギー帯を照射する複数のエネルギー線照射手段７ａ、７ｂと、複数のエネルギー線照射手段７ａ、７ｂのＯＮ／ＯＦＦを制御するエネルギー線照射制御手段５ａ、５ｂと、複数のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂの硬化状態を判断し、エネルギー線照射制御手段５ａ、５ｂを制御する照射制御手段４ａとを備える。
【００７４】
前記吸収エネルギー帯の異なるエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂの塗布は、上述した図６に示すように行うことができ、本実施例では、図６（Ｃ）、（Ｄ）のように塗布した。エネルギー線照射手段７ａはエネルギー線硬化型接着剤３ａを硬化するための硬化エネルギー線９ａを供給するエネルギー線源６ａから硬化エネルギー線９ａを出射するものであり、エネルギー線照射手段７ｂはエネルギー線硬化型接着剤３ｂを硬化するための硬化エネルギー線９ｂを供給するエネルギー線源６ｂから硬化エネルギー線９ｂを出射するものである。照射制御手段５ａ、５ｂは、それぞれエネルギー線照射手段７ａ、７ｂのＯＮ／ＯＦＦを制御するためのものである。
【００７５】
この接着接合装置を用いて、接着部をそれぞれ硬化に寄与する吸収エネルギー帯の異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂによって形成し、吸収エネルギー帯が異なる複数のエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂのうち、少なくとも一つのエネルギー線硬化型接着剤３ａを被着物１と接着物２とに同時に架からないように塗布し、次いでエネルギー線硬化型接着剤３ａに硬化エネルギー線９ａを照射して、被着物１と接着物２とに同時に架からないように塗布されたエネルギー線硬化型接着剤３ａを硬化させた後に、他のエネルギー線硬化型接着剤３ｂを硬化させる際に、被着物１と接着物２との相対位置を制御しつつ接着硬化を行うことで、経時変化を抑え、接着強度を保つことができ、硬化収縮をコントロールする際の制御性を高め、位置調整後の接着による位置ずれを防止して高精度な接着接合を可能とするものである。
【００７６】
前記塗布手段１０ａによりエネルギー線硬化型接着剤３ａが接着箇所に塗布され、塗布手段１０ｂによりエネルギー線硬化型接着剤３ｂが接着箇所に塗布される。吸収エネルギー帯が異なるエネルギー線硬化型接着剤３ａ、３ｂは、光硬化型接着剤（ＵＶ硬化型接着剤、可視光硬化型接着剤、放射線硬化型接着剤、Ｘ線硬化型接着剤）を対象としており、例えば可視光硬化型接着剤とＵＶ硬化型接着剤（Ｔｈｒｅｅ  ｂｏｎｄ製３１７０ＢとＴｈｒｅｅ  ｂｏｎｄ製３０３３Ｂ）といった吸収エネルギー帯（光開始剤の吸光波長）が重ならない種類で構成されている。
【００７７】
接着剤界面で混ざり合うことなく接着層を形成するには、例えば光硬化型接着剤では光重合性オリゴマー、光重合性モノマーの組成、濃度を調整することで可能となる。光開始剤には例えば、ベンジル、ベンゾフェノン、ミフィラーズケトン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩などを用い、硬化剤には脂肪族アミン、環状脂肪族アミン、芳香族アミン、酸無水物などを用いることで可能となる。
【００７８】
また、少なくとも初めに硬化させる部分のみに、ガラス転移温度が高いもの、熱膨張係数が小さいもの、弾性率の低いもの、吸湿率の低いものといった接着剤の性質を選ぶことによって経時変化に対する信頼性が向上できる。
【００７９】
図１０は本発明に係る第３実施形態の位置制御型接着接合装置を示す図である。上述した第１実施形態では硬化速度の違うエネルギー線硬化型接着剤を用いたものであり、第２実施形態では吸収エネルギー帯の違うエネルギー線硬化型接着剤を用いたものであるが、この第３実施形態では１種類のエネルギー線硬化型接着剤を用い、硬化領域を変えることにより２種類のエネルギー線硬化型接着剤を用いた場合と同様の効果を得ようとするものである。
【００８０】
この第３実施形態の接着接合装置は、エネルギー線硬化型接着剤３を硬化するためのエネルギー線照射手段７と、被着物１と接着物２との相対的な位置を計測する位置計測手段１２（図１参照）と、被着物１と接着物２との接合に寄与する複数の硬化箇所で発生する硬化収縮力を、エネルギー線硬化型接着剤３に与えられる、エネルギー線照射手段７から照射される硬化エネルギー線９を変化させることにより制御する制御手段４と、被着物１に対する接着物２の相対的な位置を位置計測手段１２による位置ずれ情報に基づいて位置調整を行いつつ接着硬化を行う制御手段４とを備えている位置制御型接着接合装置の構成に加えて、被着物１と接着物２を接合するためのエネルギー線硬化型接着剤３を塗布する塗布手段１０と、被着物１から接着物２までエネルギー線硬化型接着剤３の硬化が連続して進行しないよう硬化に寄与する吸収エネルギー帯の入射面積を可変するための入射面積可変手段である遮光手段１０と、エネルギー線照射手段７のＯＮ／ＯＦＦを制御するエネルギー線照射制御手段５と、エネルギー線硬化型接着剤３の硬化状態を判断し、エネルギー照射制御手段５を制御する照射制御手段４ａと、エネルギー線硬化型接着剤３の硬化状態を判断し、入射面積可変手段の入射面積を制御する入射面積制御手段としての遮光制御手段４ｃとを備える。
【００８１】
この接着接合装置を用いて、各接着部のエネルギー線硬化型接着剤３の被着物１と接着物２とに同時に架からない部分（エネルギー線硬化型接着剤３の一部）の硬化は、エネルギー線硬化型接着剤３に対する吸収エネルギー帯の入射面積を遮光手段１１より変化させて行うことで、経時変化を抑え、接着強度を保つことができ、硬化収縮をコントロールする際の制御性を高め、位置調整後の接着による位置ずれを防止して高精度な接着接合を可能とするものである。
【００８２】
遮光手段１１としては硬化エネルギー線９を遮光する材質であればよく、使用する硬化エネルギー線９がＵＶの波長より短ければ、透明なポリカーボネートなどを用いると作業性が良くなる。また、上記照射制御手段４ａのＯＮ／ＯＦＦ機能のみを用いることができる。
【００８３】
入射面積可変手段として、例えば、上記遮光手段１０のようにエネルギー線照射手段７をマスクして入射面積を調整する方法以外にもエネルギー線照射手段７をレンズによって集光して入射面積を調整する方法等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】参考例の接着装置を示す図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の位置制御型接着接合装置を示す図である。
【図３】計測手段（接着物位置認識手段、ＣＣＤ等の位置検出手段）を説明するための図であり、（Ａ）、（Ｂ）は図２の位置制御型接着接合装置に備える計測手段を説明するための図、（Ｃ）、（Ｄ）は図２の位置制御型接着接合装置に備える計測手段の他の例を説明するための図である。
【図４】本発明に係る第１実施形態の位置制御型接着接合装置に備える制御部の制御フローチャートである。
【図５】本発明に係る第１実施形態の位置制御型接着接合装置を用いた位置制御型接着接合方法を示す図であり、（Ａ）は互いに対向する接着部のみを示す接着剤硬化前の正面図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は第２のエネルギー線硬化型接着剤のみを硬化させている状態を示す正面図、（Ｄ）は同平面図、（Ｅ）は第１のエネルギー線硬化型接着剤を硬化させている状態を示す正面図、（Ｆ）は同平面図である。
【図６】流動性を保持するための接着層形態の一例を示す図であり、（Ａ）は第１のエネルギー線硬化型接着剤の第１具体例を示す図、（Ｂ）は第２のエネルギー線硬化型接着剤の第１具体例を示す図、（Ｃ）は第１のエネルギー線硬化型接着剤の第２具体例を示す図、（Ｄ）は第２のエネルギー線硬化型接着剤の第２具体例を示す図である。
【図７】接着（接合）形態の一例としての肉盛接着を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図８】接着（接合）形態の他の例としての充填接着を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図９】本発明に係る第２実施形態の位置制御型接着接合装置を示す図である。
【図１０】本発明に係る第３実施形態の位置制御型接着接合装置を示す図である。
【図１１】参考例（先願例）の接着方法による残留応力を示す図であり、（Ａ）は互いに対向する接着部を示す接着剤硬化前の正面図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は一方側のエネルギー線硬化型接着剤のみを硬化させている状態を示す正面図、（Ｄ）は同平面図、（Ｅ）は他方側のエネルギー線硬化型接着剤を硬化させている状態を示す正面図、（Ｆ）は同平面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１    被着物
２    接着物
３    エネルギー線硬化型接着剤
３ａ    第２のエネルギー線硬化型接着剤
３ｂ    第１のエネルギー線硬化型接着剤
４    制御手段
４ａ    照射制御手段
４ｂ    照射強度制御手段
４ｃ    遮光制御手段
５    エネルギー線照射制御手段
６    エネルギー線源
７    エネルギー線照射手段
７ａ    第２のエネルギー線照射手段
７ｂ    第１のエネルギー線照射手段
８    照射エネルギー線可変手段
９    硬化エネルギー線
９ａ    第２のエネルギー線
９ｂ    第１のエネルギー線
１０    塗布手段
１１    遮光手段
１２    位置計測手段
１２ａ    第１位置計測手段
１２ｂ    第２位置計測手段
１２ｃ    第３位置計測手段
１３    レンズ
１４    アライメントマーク
１４ａ    被着物アライメントマーク
１４ｂ    接着物アライメントマーク
１５    発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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