JP5444885B2 - 実装装置及び実装方法 - Google Patents

Description

本発明は部品を基板に実装する実装装置及び実装方法に関する。

部品を基板に実装するための方法として、熱硬化性接着剤を用いて電子部品や光学部品を基板に固定する実装方法が知られている。部品と基板との間に熱硬化性接着剤を配置して、熱硬化性接着剤を基板ごとヒータで加熱して熱硬化性接着剤を硬化させる。この際、熱硬化性接着剤のみを直接加熱することは難しいため、基板の裏面側にヒータを接触させて、基板全体を加熱することで熱硬化性接着剤を加熱する。

基板全体を熱硬化性接着剤の硬化温度まで加熱すると、基板が熱で変形し反りが発生することがある。基板に反りが発生すると部品の搭載位置精度が悪くなる。

そこで、熱硬化性接着剤に紫外線硬化性接着剤を混ぜておき、最初に紫外線を照射して接着剤の表面を硬化させて部品を仮り付けして部品の位置を固定することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、実装部品が搭載された基板を、基板の裏側と実装部品の表側とから局部的に加熱することで、実装部品と基板との間の熱硬化性樹脂を加熱し硬化させることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１１−８７４１３号公報 特開２０００−１５６５６０号公報

上述のように、熱硬化性接着剤を加熱するために基板全体を加熱すると、基板全体が変形し反りが発生する。加熱を止めると反りは徐々になくなっていくが、基板の表側で熱硬化性樹脂が硬化収縮することもあり、室温に戻っても僅かな反りが残ることがある。

一般的な電子部品であれば基板の僅かな反りは問題にならないが、搭載位置や搭載面の水平度等が性能に影響するような部品ではこの僅かな反りが問題となることがある。そのような部品として、例えば、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）及びフォトダイオード（ＰＤ）がある。

例えば、面発光レーザとフォトダイオードを同じ基板に搭載し、面発光レーザから射出され反射されて戻ってきたレーザ光をフォトダイオードで検出するような場合がある。このような場合には、基板が僅かでも反っていると、面発光レーザの表面（発光面）とフォトダイオードの表面（受光面）が平行にならず、反りの分だけ傾いてしまう。これにより、面発光レーザの光軸及びフォトダイオードの光軸が設計上の光軸からずれてしまい、面発光レーザからのレーザ光をレンズ系に精確に供給することができなおそれがある。また、戻ってきたレーザ光が精確にフォトダイオードの受光面に入射しないおそれもある。

そこで、部品を基板に実装する際に、基板を加熱せずに熱硬化性接着剤を局所的に加熱することができれば、基板の反りを抑制することができ、高精度の実装を必要とする部品を基板に実装することができる。

一実施態様によれば、搭載基板及び部品が載置されるステージ装置と、該ステージ装置の垂直上方に設けられ、垂直移動可能な吸着ヘッドと、該吸着ヘッドに吸着された前記部品の電極に接触する接触子と、前記吸着ヘッドの垂直上方に設けられ、垂直移動可能なカメラと、前記ステージ装置の動作、前記吸着ヘッドの動作、前記接触子へ通電、および前記カメラの動作を制御すると共に、前記カメラの撮影した画像に基づいて前記部品の位置ずれを算出し前記部品の位置を修正する制御部とを有し、前記制御部は、前記部品と前記搭載基板との間に配置される熱硬化性接着剤を加熱して硬化させる間に前記部品の位置を画像認識し、前記部品の位置と前記部品を搭載すべき位置との差を算出し、算出した差に基づいて前記搭載基板を移動して前記部品の位置を修正する実装装置が提供される。

他の実施態様によれば、吸着ヘッドの動作、部品への通電、基板の移動、およびカメラの動作を制御すると共に、前記カメラの撮影した画像に基づいて前記部品の位置ずれを算出し前記部品の位置を修正する制御部を有する実装装置を用いた実装方法であって、前記制御部が、前記吸着ヘッドで吸着した前記部品を前記基板の部品搭載位置に塗布された熱硬化性接着剤上に載置し、前記部品に通電して前記部品を駆動し、前記部品の駆動による発熱により前記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させる間に前記部品の位置を画像認識し、前記部品の位置と前記部品を搭載すべき位置との差を算出し、算出した差に基づいて前記基板を移動して前記部品の位置を修正する実装方法が提供される。

実装する部品の駆動に伴う発熱により熱硬化性接着剤を加熱し硬化させるので、基板全体を加熱する必要がなく、基板の加熱に起因した基板の反りを抑制することができるので、実装精度が向上する。

第１の実施形態による実装装置の全体構成を示す概略図である。 吸着ヘッドの側面図である。 吸着ヘッドを拡大して示す図であり（Ａ）はＺ軸上方から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。 部品実装工程の全体工程を示すフローチャートである。 部品搭載工程のフローチャートである。 第２の実施形態による実装装置の全体構成を示す概略図である。 第２の実施形態による部品搭載工程のフローチャートである。 第３の実施形態による実装装置の吸着ヘッド部の側面図である。 吸着ヘッドと接触端子を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 面発光レーザが搭載された搭載基板の平面図である。 面発光レーザと他の部品が搭載された搭載基板の平面図である。 面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を拡大して示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。 面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を吸着ヘッドに吸着した状態を吸着ヘッドの上側から見た平面図である。 面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の電極に接触子を接触させる工程を示す図である。 第３の実施形態による部品搭載工程のフローチャートである。

次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は第１の実施形態による実装装置の全体構成を示す概略図である。図１に示す実装装置２は、部品トレイ４から部品６を取り上げて搭載基板８上に搭載し実装するための装置である。部品６は例えば半導体デバイスや光学デバイスであり、駆動時に発熱を伴うデバイスである。搭載基板８は、例えばガラスエポキシにより形成されたプリント回路基板等である。

実装装置２は、部品トレイ４や搭載基板８を移動するためのステージ装置１０と、ステージ装置１０の垂直上方に配置された位置決め搭載部１２とを有する。ステージ装置１０は、テーブル１０Ａと、Ｘ軸移動機構１０Ｘと、Ｙ軸移動機構１０Ｙと、Ｚ軸移動機構１０Ｚとを有する。Ｘ軸移動機構１０Ｘはテーブル１０ＡをＸ軸方向（水平方向）に移動する。Ｙ軸移動機構１０Ｙはテーブル１０ＡをＹ軸方向（Ｘ軸方向に直交した水平方向）に移動する。一方、Ｚ軸移動機構１０Ｚは、後述の吸着ヘッド１４をテーブル１０Ａに対してＺ軸方向（垂直方向）に移動する。

位置決め搭載部１２には、部品６を支持するための吸着ヘッド１４と、テーブル１０Ａ上に載置された部品トレイ４を画像認識するためのカメラ１６が設けられている。吸着ヘッド１４は、吸着した部品６の電極に接触する接触子１５Ａを有する接触端子１５を有している。

図２は吸着ヘッド１４の側面図である。図３は吸着ヘッド１４を拡大して示す図であり（Ａ）はＺ軸上方から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。吸着ヘッド１４の中央部分にノズル１４Ａが設けられており、ノズル１４Ａの吸着穴１４Ｂで部品６を吸引することで、部品６をノズル１４Ａに吸着して保持することができる。ノズル１４Ａの近傍に配置された接触端子１５は、部品６がノズル１４Ａに吸着された際に、接触子１５Ａが部品６の電極に接触するような位置に取り付けられている。接触端子１５は電源（図示せず）に接続されており、接触子１５Ａを介して部品６に電力を供給することができる。

図２に示す状態から吸着ヘッドを下降させ、吸着ヘッド１４に保持されている部品６を搭載基板８上に載置する。搭載基板８の部品搭載位置には予め熱硬化性接着剤２０が塗布されており、部品６と搭載基板８との間に熱硬化性接着剤２０が配置された状態となる。部品６を吸着ヘッド１４に保持したままで、接触端子１５から部品６に電力を供給して部品６を駆動する。部品６は半導体デバイスや光学デバイスであり、駆動に伴って発熱する。部品６がそのサイズに比して発熱量の大きいデバイスであれば、部品６は熱硬化性接着剤２０の硬化温度以上となる。したがって、部品６からの熱で熱硬化性接着剤２０は加熱され硬化する。

以上のように、本実施形態によれば、搭載基板８を加熱することなく、部品６の駆動に伴う発熱だけで熱硬化性接着剤２０を硬化させることができる。これにより、搭載基板８全体を加熱したときに生じるような反りは発生せず、部品６を実装した後も搭載基板８を平坦な状態に維持することができる。

また、実装する部品６の各々に対する熱硬化性接着剤２０を個別に加熱することができるため、実装基板８の複数の部品搭載位置の全てに予め熱硬化性接着剤２０を塗布しておくことができる。このため、熱硬化性接着剤２０の塗布工程を一回とすることができ、作業効率が向上する。

なお、本実施形態では部品６の発熱のみで熱硬化性接着剤２０を加熱しているが、搭載基板８全体を補助的に加熱しておくと、熱硬化性接着剤２０の加熱硬化時間を短縮することができる。この場合、搭載基板８全体を裏面側から加熱することとなるが、加熱温度を低く抑えておけば、搭載基板８に反りが発生しない。例えば、搭載基板８がガラスエポキシにより形成されている場合、室温＋２０℃を目安として、搭載基板８全体の加熱温度を５０℃程度としておけば、搭載基板８に反りが発生しないようにしながら、熱硬化性接着剤２０を硬化温度まで迅速に加熱することができ、加熱硬化時間を短縮することができる。

次に、上述の構成の実装装置２により行なわれる部品の搭載方法について説明する。図４は部品実装工程の全体工程を示すフローチャートである。図５は部品搭載工程のフローチャートである。

実装基板８に部品６を搭載するために、図４に示すように、まずステップＳ１において、熱硬化性接着剤２０を搭載基板８上の部品搭載位置に塗布する。熱硬化性接着剤２０の塗布はディスペンサ等を用いて行なうことが好ましいが、ディスペンサによる塗布に限定されるものではない。本実施形態では、上述のように一つの部品搭載位置にある熱硬化性接着剤２０を局所的に加熱して硬化させることができるため、搭載基板８上の複数の部品搭載位置の全てに熱硬化性接着剤２０を予め塗布しておくことができる。

熱硬化性接着剤２０の塗布が終了したら、ステップＳ２において、部品搭載・熱硬化工程を行なう。部品搭載・熱硬化工程では、搭載基板８の部品搭載位置に部品６を搭載し、部品６と搭載基板８との間の熱硬化性接着剤２０を部品６の発熱により加熱して、熱硬化性接着剤２０を硬化させることで、部品６を搭載基板８に実装する。この際、部品６を一つの部品搭載位置に搭載したら当該部品６の熱硬化性接着剤２０を加熱して硬化させ、これが終了したら次の部品搭載位置に部品６を搭載して当該部品６の熱硬化性接着剤２０を加熱硬化させる、というように実装すべき部品６の一つ一つを別々に実装する。

したがって、一つの部品６の実装が終了したら、処理はステップＳ３に進み、実装すべき全ての部品６の実装が終了したかを判定する。実装すべき全ての部品６の実装が終了していないと判定されると、処理はステップＳ２にもどり、次の部品６の実装を行なう。実装すべき全ての部品６の実装が終了したと判定されると、部品実装工程を終了する。

実装すべき全ての部品６の実装が終了したか否かの判定は、例えば、予めわかっている実装すべき部品６の数だけ実装処理を行なったか否かを判定することで行なうことができる。あるいは、カメラ１６で実装基板８全体を画像認識し、各部品搭載位置の全てに部品６が実装さているかを判定することとしてもよく、これ以外の判定方法を用いてもよい。

次に、上述のステップＳ２における部品搭載工程について、図５を参照しながら詳細に説明する。

各部品搭載位置に熱硬化性接着剤２０が塗布された搭載基板８は、上述の実装装置２のテーブル１０Ａ上の所定の位置に載置され固定される。そして実装装置２により部品６の実装が行なわれる。

まず、ステップＳ１１において、テーブル１０Ａを移動して部品トレイ４上の部品６を吸着ヘッド１４の真下の位置まで移動させる。そして、吸着ヘッド１４により部品６を吸着して保持する。その後、テーブル１０Ａを移動して搭載基板８を部品搭載位置まで移動する。搭載基板８の部品搭載位置が保持されている部品６の真下にきたら、吸着ヘッド１４を下降して部品６を部品搭載位置に載置する。このとき、部品搭載位置に塗布されていた熱硬化性接着剤２０が部品６と搭載基板８との間に配置された状態になる。部品搭載位置に部品６を載置した後も吸着ヘッド１４により部品６を吸着し保持し続けながら、部品６を加圧する。

以上の工程では、部品６が搭載基板８上の熱硬化性樹脂２０に接触して垂直方向の搭載位置に下降するまでは、小さな加圧力（例えば０．００５Ｎ〜０．０１Ｎ）で部品６を下降させる。これにより、部品６が熱硬化性接着剤２０に接触する際の衝撃力を緩和することができる。部品６を搭載基板上に載置した後、搭載位置において部品６を加圧する際には大きな加圧力（例えば、０．０２Ｎ〜０．１Ｎ）とすることが好ましい。加圧力を高めることで、部品６の位置が安定する。

次に、処理はステップＳ１２に進み、接触端子１５への通電を開始する。加熱硬化工程では、吸着ヘッド１４により部品６を保持した状態で、接触子１５Ａを介して部品６に電力が供給され、部品６は駆動される。部品６の駆動に伴い部品６が発熱し、部品６の底面に接触している熱硬化性接着剤２０が加熱されて硬化が始まる。

続いて、ステップＳ１３において、熱硬化性接着剤２０の硬化が終了したか否かが判定される。この判定は、例えば、部品６に通電し始めてから所定の時間が経過したか否かを判定することで行なうことができる。すなわち、部品６を駆動したらどのくらいの時間で硬化温度に達し、熱硬化性接着剤２０がどのくらいの時間で硬化するか（所望の硬さとなるか）は予めわかっており、その硬化時間が経過したか否かを判定すればよい。

ステップＳ１３において硬化が終了していないと判定されると（例えば、設定された硬化時間が経過していないと判定されると）、処理はステップＳ１３の処理を繰り返し行なう。一方、ステップＳ１３において硬化が終了したと判定されると（例えば、設定された硬化時間が経過したと判定されると）、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、接触端子１５への通電を停止する。続いて、ステップＳ１５において、吸着ヘッド１４による部品６の吸着を終了する。そして、ステップＳ１６において、吸着ヘッド１４を上昇させて部品６から離す。

以上のように、本実施形態による実装方法によれば、熱硬化性接着剤２０を部品６の発熱により加熱し硬化させるので、搭載基板８全体を加熱することなく、熱硬化性接着剤２０がある部分のみを局所的に加熱することができる。これにより、搭載基板８に反りが発生せず、搭載基板８は平坦な状態に維持され、部品６を高精度で所望の位置及び所望の状態で実装することができる。

なお、本実施形態による実装装置２の各部の動作は、後述の第２の実施形態による実装装置と同様に制御部の一例である制御コンピュータにより制御される。具体的には、ステージ装置１０の動作、吸着ヘッド１４の動作、カメラ１６の動作、接触端子１５の動作（接触端子への通電）等を制御コンピュータにより制御することで、上述の実装工程が行なわれる。

次に、第２の実施形態について説明する。

図６は第２の実施形態による実装装置２Ａの全体構成を示す図である。図６において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。

第２の実施形態による実装装置２Ａの全体構成は、図１に示す第１の実施形態による実装装置２と同様であり、以下に、第２の実施形態による実装装置について、第１の実施形態による実装装置との相違を中心に説明する。

第２の実施形態による実装装置２Ａでは、吸着ヘッド１４を含む吸着ヘッド部４０が透明な材料で形成されており、吸着ヘッド部４０は光を透過するようになっている。したがって、吸着ヘッド部４０の垂直上方に配置されたカメラ１６により吸着ヘッド部４０の下側にある搭載基板８や部品６を撮影して画像認識することができる。

カメラ１６の光学部品が収容されているカメラ下部１６Ａに照明用の可視光が供給される。可視照射装置（図示せず）から供給された可視光はハーフミラー１６Ｂにより反射されてカメラ１６の光軸に沿って吸着ヘッド部４０に向かって進み、透明な吸着ヘッド部４０を透過して搭載基板８及び部品６に照射される。

カメラ１６はカメラＺ軸移動機構１６ＺによりＺ軸方向（垂直方向）に移動可能である。カメラ１６の垂直方向位置と吸着ヘッド部４０の垂直方向位置とを調整することで、例えば、吸着ヘッド１４に吸着されている部品６に焦点を合わせて撮影することができる。また、ステージ装置１０上の搭載基板８を撮影するときには、吸着ヘッド１４に吸着されている部品６から焦点を外して搭載基板８に焦点を合わせればよい。

以上のように、吸着ヘッド部４０を透明にして照明用の可視光をカメラ１６の光軸に沿って照射することで、カメラ１６で搭載基板８や部品６の状態を監視しながら部品６の実装処理を行なうことができる。

また、本実施形態では、搭載基板８を載置するテーブル１０Ａに補助ヒータ１８が設けられている。補助ヒータ１８は、実装処理中の搭載基板を補助的に加熱するためのヒータである。本実施形態では、熱硬化性接着剤２０の加熱は部品６の駆動に伴う発熱が主であり、補助ヒータ１８による実装基板８全体の加熱はあくまでも補助的なものである。補助ヒータ１８は、搭載基板８全体を裏面側から加熱することとなるが、加熱温度を低く抑えておけば、搭載基板８に反りが発生することは無い。また、搭載基板８全体の加熱温度が高いと熱硬化性接着剤２０の状態が変化してしまい、硬化中に部品６の位置ずれが大きくなるという問題もあり、加熱温度を低く抑えておくことが好ましい。例えば、搭載基板８がガラスエポキシにより形成されている場合、室温＋２０℃を目安として、搭載基板８全体の加熱温度を５０℃程度としておけば、搭載基板８に反りが発生しないようにしながら、熱硬化性接着剤２０を硬化温度まで迅速に加熱することができ、加熱硬化時間を短縮することができる。

なお、補助ヒータ１８は回転移動機構１０Ｒに組み込まれることとしてもよい。回転移動機構１０Ｒはテーブル１０Ａ上に設けられ、テーブル１０Ａ上で搭載基板８を回転させて位置を調整するための機構である。

ステージ装置１０の各移動機構の動作は、制御コンピュータ３０により制御される。制御コンピュータ３０はデバイス駆動電源３２を介してモータドライバ３４を駆動し、ステージ装置１０のＸ軸移動機構１０Ｘ，Ｙ軸移動機構１０Ｙ、Ｚ軸移動機構１０Ｚ、回転移動機構１０Ｒ及びカメラＺ軸移動機構１６Ｚを駆動する。また、デバイス駆動電源３２は制御コンピュータ３０からの指令により、実装工程中の部品６（吸着ヘッド１４に保持されている部品６）に対して電力を供給する。これにより、部品６が駆動されて発熱し、この熱で熱硬化性樹脂２０が加熱され硬化する。

また、真空発生器３６が、吸着ヘッド部４０を垂直方向に移動させる加圧機構に設けられた通路を介して吸着ヘッド部４０に接続される。真空発生器３６は、例えば真空ポンプや吸引ポンプであり、制御コンピュータ３０の指令により真空（吸引力）を発生し吸着ヘッド部４０の吸着ヘッド１４で部品６を吸着する。

制御コンピュータ３０は、カメラ１６の動作を制御して、搭載基板８や部品６を撮影させ、取得した画像データをカメラ１６から取り込む。制御コンピュータ３０はカメラ１６の撮影画像データに基づいて実装処理中の実装装置２Ａの各部を制御する。

次に、上述の構成の実装装置２Ａにより行なわれる部品の搭載方法について説明する。部品実装工程の全体工程は上述の第１の実施形態による実装装置２で行なわれる工程と同じであり、その説明は省略する。本実施形態では、部品搭載・熱硬化処理を行なう際に、部品６の位置をカメラ１６で監視しながら熱硬化性接着剤２０を加熱硬化させる。

次に、部品搭載・加熱工程について、図７を参照しながら詳細に説明する。図７は部品搭載・熱硬化工程のフローチャートである。

各部品搭載位置に熱硬化性接着剤２０が塗布された搭載基板８は、上述の実装装置２Ａのテーブル１０Ａ上の所定の位置に載置され固定される。そして実装装置２Ａにより部品６の実装が行なわれる。

まず、ステップＳ２１において、テーブル１０Ａを移動して部品トレイ４上の部品６を透明な吸着ヘッド部４０の真下の位置まで移動させる。そして、吸着ヘッド部４０の吸着ヘッド１４により部品６を吸着して保持する。その後、テーブル１０Ａを移動して搭載基板８を部品搭載位置まで移動する。搭載基板８の部品搭載位置が保持されている部品６の真下にきたら、吸着ヘッド部４０を下降して部品６を部品搭載位置に載置する。このとき、部品搭載位置に塗布されていた熱硬化性接着剤２０が部品６と搭載基板８との間に配置された状態になる。部品搭載位置に部品６を載置した後も吸着ヘッド１４により部品６を吸着し保持し続ける。また、部品６を載置する前又は後に補助ヒータ１８に通電して搭載基板８全体を所定の温度まで加熱しておく。所定の温度は、例えば上述のように室温＋２０℃程度の温度であり、搭載基板８に反りが発生しないような温度である。

次に、ステップＳ２２において、カメラ１６が撮影した搭載基板８上の部品６の画像に基づいて、部品６が正しく部品搭載位置に配置されたことを検知する。そして、ステップＳ２３において、部品端子１５に通電して部品６を駆動させる。続いて、ステップＳ２４において、カメラ１６により撮影した部品６の画像に基づいて部品６の位置を検出する。

次に、ステップＳ２５において、制御コンピュータ３０は、検出した部品６の位置と部品搭載位置との差を算出する。そして、制御コンピュータ３０は、ステップＳ２６において、部品６の位置を修正すべきか否かを判定する。すなわち、検出した部品６の位置と部品搭載位置との差が所定の距離より大きい場合は部品６の位置を修正すべきと判断する。部品６への通電を開始してから熱硬化性接着剤２０が完全に硬化する前であれば、部品６を僅かに移動して正確な部品搭載位置に移動させることができる。

ステップＳ２６において部品６の位置を修正する必要があると判定されると、処理はステップＳ２７に進む。ステップＳ２７において、制御コンピュータ３０は、ステップＳ２４において算出された検出した部品６の位置と部品搭載位置との差が無くなるように、テーブル１０Ａを移動させて部品６の位置を修正する。

続いて、ステップＳ２８において、制御コンピュータ３０は、熱硬化性接着剤２０の硬化処理が終了したか否かを判定する。この判定は、例えば、部品６に通電し始めてから所定の時間が経過したか否かを判定することで行なうことができる。すなわち、熱硬化性接着剤２０を部品６の発熱で加熱したらどのくらいの時間で硬化するか（所望の硬さとなるか）は予めわかっており、その硬化時間が経過したか否かを判定すればよい。なお、硬化時間は部品６の発熱量、周囲温度、補助ヒータ１８による加熱温度等により変化するため、これらをパラメータとして硬化時間を決定してもよい。

なお、ステップＳ２６において部品６の位置修正が不要と判定されたときは、処理はステップＳ２７をスキップしてステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８において硬化が終了していないと判定されると（例えば、設定された硬化時間が経過していないと判定されると）、処理はステップＳ２４に戻り、ステップＳ２４〜ステップＳ２８までの処理を繰り返して行なう。一方、ステップＳ２８において硬化が終了したと判定されると（例えば、設定された硬化時間が経過したと判定されると）、処理はステップＳ２９に進む。ステップＳ２９では、接触端子１５への通電を終了して部品６の駆動を終了する。

部品６の発熱による熱硬化性接着剤２０の加熱・硬化が終了して、接触端子１５への通電を終了したら、吸着ヘッド１４による部品６の吸着を停止し、吸着ヘッド１４を上昇させる。続いて、実装した部品６の位置をカメラ１６により撮影した画像で認識し、部品６の位置ずれ量が、予め設定してあるずれ量より小さいか否かを判定する。部品６の位置ずれ量が予め設定してあるずれ量より小さい場合は、部品６が正常に搭載基板８に実装されたと判定する。一方、部品６の位置ずれ量が予め設定してあるずれ量以上であった場合は、部品６の実装位置が不良であると判定する。

部品６が正常に搭載基板８に実装されたと判定されたら、次に実装する部品６があるか否かを判定する。次に実装する部品６がある場合は上述の工程を繰り返し行なって次の部品６を搭載基板８に実装する。

以上のように、本実施形態による実装方法によれば、透明な吸着ヘッド部４０の真上に位置するカメラ１６と制御コンピュータ３０により、部品６の位置を熱硬化性接着剤２０の加熱硬化中も検出して部品搭載位置との誤差を算出し、熱硬化性接着剤２０が完全に硬化するまでの間に搭載基板８を移動して位置ずれを補正する。したがって、熱硬化性接着剤２０の硬化の途中で部品６の位置がずれたとしても、この位置ずれを即時に補正することができ、実装精度を向上して実装不良を低減することができる。

次に、第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態による実装装置は、第２の実施形態による実装装置２Ａと同じ構成であるが、接触端子１５を微小に移動して接触子１５Ａを部品６の電極に確実に接触させるための接触子加圧機構及び接触感知用のリニアスケールが設けられている点が異なる。

図８は第３の実施形態による実装装置の吸着ヘッド部の側面図である。図８において、図６に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本実施形態における吸着ヘッド１４では、接触端子１５が吸着ヘッド１４に固定されずに、接触子加圧機構５０の支持アーム５２により支持されている。接触子加圧機構５０は、支持アーム５２を僅かな距離だけ垂直移動する機構である。したがって、支持アーム５２に取り付けられた接触端子１５を僅かな距離だけ垂直移動させることができる。部品６が吸着ヘッド１４に吸着された状態で、接触端子１５を下方に移動することにより、接触端子１５の接触子１５Ａを部品６の電極に確実に接触させることができる。

接触子加圧機構５０は接触端子１５を微小距離だけ移動させればよいので、例えば、静圧軸受に圧力を加える機構を用いることができるが、他の移動機構として圧電素子アクチュエータやエアシリンダ等を用いることもできる。

ここで、透明な吸着ヘッド部４０の構成について説明する。吸着ヘッド部４０は、ヘッド支持部材４２と、ヘッド支持部材４２の下側に取り付けられた吸着ヘッド１４と、吸着ヘッド１４の反対側に取り付けられた透明板４６とを有する。

ヘッド支持部材４２は、例えばステンレス鋼やアルミニウム等よりなる板状の部材であり、吸着ヘッド部４０の加圧機構４０Ａにより支持されている。ヘッド支持部材４２の中央部分には貫通開口４２Ａが形成されており、吸着ヘッド１４は貫通開口４２Ａを塞ぐようにヘッド支持部材４２の下面に取り付けられている。一方、透明板４６は貫通開口４２を塞ぐようにヘッド支持部材４２の上面に取り付けられている。吸着ヘッド１４及び透明板４６は例えば透明なガラスにより形成されている。吸着ヘッド１４の中央は下に向けて突出しており、ノズル１４Ａが形成されている。

ヘッド支持部材４２の貫通開口４２Ａは、吸着ヘッド１４及び透明板４６により上下が塞がれて密閉空間を形成する。ヘッド支持部材４２の内部を延在する吸引用穴４２Ｂが貫通開口４２の内面に開口している。吸引用穴４２Ｂは加圧機構４０Ａまで延在し、加圧機構４０Ａ内の通路を介して吸引機構である真空発生器３６に接続される。したがって、真空発生器３６を駆動して貫通開口４２Ａ内の空気を吸引することにより、吸着ヘッド１４のノズル１４Ａに吸引力を発生させることができる。

また、吸着ヘッド部４０のヘッド支持部材４２に、接触感知用リニアスケール４８が取り付けられている。リニアスケール４８は、部品６が搭載基板８に載置されて下降が停止したことを検知し、その時点で加圧機構４０Ａにより印加される加圧力を増大させる。この際、部品６が搭載基板８に載置される部品搭載位置には予め熱硬化性接着剤２０が塗布されているので、部品６の底面と搭載基板８の表面との間には熱硬化性接着剤２０が介在した状態となっている。

図９は吸着ヘッド１４と接触端子１５を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。接触端子１５はノズル１４Ａの両側に配置され、支持アーム５２に取り付けられている。接触子加圧機構５０を駆動して支持アーム５２を移動することで、接触端子１５を移動することができる。なお、吸着ヘッド１４は透明な材料で形成されているため、図９において、吸着ヘッド１４の底面側に配置されている接触端子１５が現れている。

ここで、部品６として例えば面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を搭載基板８に実装する場合について説明する。図１０に示すように、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａを搭載基板８の搭載位置に実装する。搭載基板８には、図１１に示すように、受光部品であるフォトダイオード（ＰＤ）６Ｂ、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６ＡのドライバＩＣ６Ｃ、フォトダイオード用レシーバＩＣ６Ｄ、コンデンサ素子６Ｅ等の部品も搭載される。

これらの部品の中で面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａは、駆動時の発熱量が大きく、本実施形態による加熱硬化方法に適している。例えば、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの消費電力が１０ｍＷであると、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａに通電して駆動した場合の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの温度は短時間で約５０℃も上昇し、室温＋５０℃で約７５℃に達する。そこで、搭載基板８を含めた周囲温度を４０℃程度に加熱しておけば、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの温度は１００℃程度まで上昇する。１００℃であれば、熱硬化性接着剤２０の硬化温度以上であり、熱硬化性接着剤２０を硬化させるには十分な温度である。

図１２は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａを拡大して示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図である。面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａは、例えば、縦４００μｍ、横１０００μｍ、厚さ１５０μｍの薄い板状の形状であり、上面に複数の発光部６Ａａと複数の電極６Ａｂが配置されている。上述の接触端子１５の接触子１５Ａは、電極６Ａｂに接触して電力を供給する。図１１に示す例では、４個の発光部６Ａａが並んでおり、その各々に対して２個ずつ電極６Ａｂが配置されている。４個の発光部６Ａａは各々を独立して駆動することができる。

図１３は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａを吸着ヘッド１４に吸着した状態を吸着ヘッド１４の上側から見た平面図である。面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの中央部分が吸着ヘッド１４のノズル１４Ａにより吸着されており、接触端子１５の接触子１５Ａは、両端に配置された発光部６Ａａの電極６Ａｂに対応した位置に配置されている。

図１４は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの電極６Ａｂに接触子１５Ａを接触させる工程を示す図である。まず、図１４（Ａ）に示すように、加圧機構４０Ａを駆動して吸着ヘッド部４０の吸着ヘッド１４を下降させ、吸着ヘッド１４に吸着されている面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａを搭載基板８の部品搭載位置に配置する。部品搭載位置には熱硬化性接着剤２０が予め塗布されており、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａは熱硬化性接着剤２０を押しのけながら搭載基板８の表面に近づいていく。このとき、接触子１５Ａは面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの電極６Ａｂには接触していない。

そして、図１４（Ｂ）に示すように、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａが搭載基板８に載置されると吸着ヘッド１４はそれ以上下降できなくなりその位置で停止する。ただし、加圧機構４０Ａは引き続き駆動されており、吸着ヘッド１４は搭載基板８に向けて加圧された状態となる。面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａが搭載基板８に載置された状態では、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａと搭載基板８との間に所定の厚みで熱硬化性接着剤２０が介在している。この時点でも、接触子１５Ａは面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの電極６Ａｂには接触していない。

吸着ヘッド１４の下降が停止した後、図１４（Ｃ）に示すように、接触子加圧機構５０を駆動して接触端子１５を下降させ、接触子１５を電極６Ａｂに接触させて加圧する。この時も、吸着ヘッド１４は搭載基板８に向けて加圧された状態に維持されている。

以上の工程で、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａが搭載基板８に載置され、接触子１５Ａが面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの電極６Ａｂに接触して加圧された状態となる。したがって接触子１５Ａから接触子１５Ａが面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの電極６Ａｂに電力を供給して面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａを駆動して発熱させることができる。

なお、上述の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａを実装する例では、上述の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）６Ａの４個の発光部６Ａａのうち、中央の２個の発光部６Ａａの電極６Ａｂはノズル１４により吸着する領域に相当するので、接触子１５Ａを接触させることはできない。このため、上述の例では両端の２個の発光部６Ａａの電極６Ａｂにのみ接触子１５Ａを接触させて当該２個の発光部６Ａａを駆動している。

次に、本実施形態による部品搭載・加熱工程について、図１５を参照しながら説明する。図１５は第３の実施形態による部品搭載・熱硬化工程のフローチャートである。第３の実施形態による部品搭載・熱硬化工程は、図７に示す第２の実施形態による部品搭載・熱硬化工程に、上述の図１４に示す接触子１５Ａを電極６Ａｂに接触させる工程を加えたものである。図１５において、図７に示すステップと同等のステップには同じステップ番号を付し、その説明は省略する。

接触子１５Ａを電極６Ａｂに接触させる工程は、部品６（面発光レーザ６Ａ）を搭載基板８に載置したことを検知するステップＳ２２と、接触端子１５に通電を開始するステップＳ２３との間で行なわれる。すなわち、ステップＳ２２に続いてステップＳ３０に進み、吸着ヘッド１４により部品６（面発光レーザ６Ａ）を所定の加圧力で加圧する。この加圧は加圧機構４０Ａを駆動することで行なわれる。次に、ステップＳ３１において、接触子加圧機構５０を駆動して接触端子１５の接触子１５Ａを下降させ、部品６（面発光レーザ６Ａ）の電極６Ａｂに接触させ、所定の加圧力で加圧する。その後、処理はステップＳ２３に進み、接触端子１５に通電を開始する。

ここで、実装する部品６が面発光レーザ６Ａである場合、熱硬化性樹脂２０の加熱のために面発光レーザ６Ａが駆動され、面発光レーザ６Ａからレーザ光が射出される。このレーザ光をカメラ１６で撮影してレーザ光の位置を認識し、面発光レーザ６Ａの搭載位置修正に利用することができる。実際の発光点に基づいて位置修正を行なうため、面発光レーザの外形や表面形状の認識結果に基づいて位置修正するよりも、精度よく発光点を目標位置に配置することができる。

以上のように、本実施形態による実装方法によれば、透明な吸着ヘッド部４０の真上に位置するカメラ１６と制御コンピュータ３０により、部品６（面発光レーザ６Ａ）の位置を熱硬化性接着剤２０の加熱硬化中も検出して部品搭載位置との誤差を算出し、熱硬化性接着剤２０が完全に硬化するまでの間テーブル１０Ａを移動して位置ずれを補正する。したがって、熱硬化性接着剤２０の硬化の途中で部品６（面発光レーザ６Ａ）の位置がずれたとしても、この位置ずれを即時に補正することができ、実装精度を向上して実装不良を低減することができる。これに加えて、部品６（面発光レーザ６Ａ）が搭載基板に載置された後に、接触子１５Ａにより部品６（面発光レーザ６Ａ）の電極６Ａｂを加圧するので、部品６（面発光レーザ６Ａ）が吸着ヘッド１４から外れることがなく、部品６（面発光レーザ６Ａ）を確実に吸着ヘッド１４で支持しておくことができる。

以上のように、本明細書は以下の事項を開示する。
（付記１）
搭載基板及び部品が載置されるステージ装置と、
該ステージ装置の垂直上方に設けられ、垂直移動可能な吸着ヘッドと、
該吸着ヘッドに吸着された前記部品の電極に接触する接触子と
前記吸着ヘッドの垂直上方に設けられ、垂直移動可能なカメラと、
前記ステージ装置の動作、前記吸着ヘッドの動作、前記接触子への通電、および前記カメラの動作を制御する制御部と
を有する実装装置。
（付記２）
付記１記載の実装装置であって、
前記接触子に電力を供給する駆動電源をさらに有する実装装置。
（付記３）
付記１又は２記載の実装装置であって、
前記接触子は前記吸着ヘッドに固定される実装装置。
（付記４）
付記１又は２記載の実装装置であって、
前記接触子を垂直移動させる移動機構をさらに有する実装装置。
（付記５）
付記１乃至４のうちいずれか一項記載の実装装置であって、
前記搭載基板を加熱する補助ヒータをさらに有する実装装置。
（付記６）
付記１乃至５のうちいずれか一項記載の実装装置であって、
前記吸着ヘッドは透明な材料により形成される実装装置。
（付記７）
付記６記載の実装装置であって、
前記カメラの光学系に可視光を供給する可視光照射装置をさらに有する実装装置。
（付記８）
付記７記載の実装装置であって、
前記可視光が前記カメラの光軸に沿って前記吸着ヘッドに向かって進むように前記可視光を反射するハーフミラーをさらに有する実装装置。
（付記９）
熱硬化性接着剤を基板の部品搭載位置に塗布し、
吸着ヘッドで吸着した部品を前記基板の部品搭載位置に載置し、
前記部品に通電して前記部品を駆動し、
前記部品の駆動による発熱により前記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させる
実装方法。
（付記１０）
付記９記載の実装方法であって、
前記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させる間に、前記部品の位置を画像認識し、
前記部品の位置と前記部品搭載位置との差を算出し、
算出した差に基づいて前記搭載基板を移動して前記部品の位置を修正する
実装方法。
（付記１１）
付記９又は１０記載の実装方法であって、
前記部品を前記部品搭載位置に載置した後、前記部品の電極に接触子を接触させ、
前記接触子から前記部品の前記電極に通電する
実装方法。

２，２Ａ 実装装置
４ 部品トレイ
６ 部品
６Ａ 面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）
６Ｂ フォトダイオード（ＰＤ）
６Ｃ ドライバＩＣ
６Ｄ レシーバＩＣ
６Ｅ コンデンサ素子
８ 搭載基板
１０ ステージ装置
１０Ａ テーブル
１０Ｘ Ｘ軸移動機構
１０Ｙ Ｙ軸移動機構
１０Ｒ 回転移動機構
１０Ｚ Ｚ軸移動機構
１２ 位置決め搭載部
１４ 吸着ヘッド
１４Ａ ノズル
１４Ｂ 吸着穴
１５ 接触端子
１５Ａ 接触子
１６ カメラ
１６Ａ カメラ下部
１６Ｂ ハーフミラー
１６Ｚ カメラＺ軸移動機構
１８ 補助ヒータ
２０ 熱硬化性接着剤
３０ 制御コンピュータ
３２ デバイス駆動電源
３４ モータドライバ
３６ 真空発生器
４０ 吸着ヘッド部
４０Ａ 加圧機構
４２ ヘッド支持部材
４２Ａ 貫通開口
４２Ｂ 吸引用穴
４６ 透明板
４８ リニアスケール
５０ 接触子加圧機構
５２ 支持アーム

Claims (4)

1. 搭載基板及び部品が載置されるステージ装置と、
   該ステージ装置の垂直上方に設けられ、垂直移動可能な吸着ヘッドと、
   該吸着ヘッドに吸着された前記部品の電極に接触する接触子と、
   前記吸着ヘッドの垂直上方に設けられ、垂直移動可能なカメラと、
   前記ステージ装置の動作、前記吸着ヘッドの動作、前記接触子へ通電、および前記カメラの動作を制御すると共に、前記カメラの撮影した画像に基づいて前記部品の位置ずれを算出し前記部品の位置を修正する制御部と
   を有し、
   前記制御部は、
   前記部品と前記搭載基板との間に配置される熱硬化性接着剤を加熱して硬化させる間に前記部品の位置を画像認識し、
   前記部品の位置と前記部品を搭載すべき位置との差を算出し、
   算出した差に基づいて前記搭載基板を移動して前記部品の位置を修正する実装装置。
2. 請求項１記載の実装装置であって、
   前記接触子を垂直移動させる移動機構をさらに有する実装装置。
3. 請求項１又は２記載の実装装置であって、
   前記搭載基板を加熱する補助ヒータをさらに有する実装装置。
4. 吸着ヘッドの動作、部品への通電、基板の移動、およびカメラの動作を制御すると共に、前記カメラの撮影した画像に基づいて前記部品の位置ずれを算出し前記部品の位置を修正する制御部を有する実装装置を用いた実装方法であって、
   前記制御部が、
   前記吸着ヘッドで吸着した前記部品を前記基板の部品搭載位置に塗布された熱硬化性接着剤上に載置し、
   前記部品に通電して前記部品を駆動し、
   前記部品の駆動による発熱により前記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させる間に前記部品の位置を画像認識し、
   前記部品の位置と前記部品を搭載すべき位置との差を算出し、
   算出した差に基づいて前記基板を移動して前記部品の位置を修正する実装方法。

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