(57)【要約】【課題】基板の表裏両面に部品を実装する場合であっても、共通の光学系部材を使用して装置の大型化を抑えることが可能な実装装置を提供することを目的とする。【解決手段】ステージ１１０と、ステージに設けられ、基板１６０を保持する基板保持部材１３０と、基板保持部材側の面に入射端面１２１と出射端面１２２が露出するようにステージに形成された導波路１２０と、入射端面に向けて出射する集光レンズ１４０と、を備え、集光レンズからの出射光を用いて基板上に部品１７３を固定する。【選択図】図１
2011044484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
前記ステージに設けられ、基板を保持する基板保持部材と、
前記基板保持部材側の面に入射端面と出射端面が露出するように前記ステージに形成された導波路と、
前記入射端面に向けて光を出射する光照射部と、
を備え、
前記光照射部からの出射光を用いて前記基板上に部品を固定することを特徴とする実装装置。
【請求項２】
前記基板保持部材は、前記ステージの前記入射端面と前記出射端面が設けられた面に対して、相対的に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
【請求項３】
前記入射端面は、前記光照射部からの出射光を前記基板の前記ステージ側の面に照射するときの前記基板の移動範囲外に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の実装装置。
【請求項４】
前記出射端面は複数あることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の実装装置。
【請求項５】
前記基板の一方の面上の前記部品には前記光照射部からの出射光を直接照射し、他方の面上の前記部品には前記導波路を介して前記光照射部からの出射光を照射することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の実装装置。
【請求項６】
前記光照射部からの出射光はレーザ光であって、前記部品を前記基板に固定するための半田に対して照射されることを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
【請求項７】
前記光照射部からの出射光は紫外光であって、前記部品を前記基板に固定するための紫外線硬化型接着剤に対して照射されることを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
【請求項８】
前記光照射部からの出射光は、前記部品を前記基板に固定するための熱硬化型接着剤に対して照射され、前記出射光は前記熱硬化型接着剤の光吸収領域に対応する波長を含むことを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
【請求項９】
前記入射端面には、前記光照射部からの出射光の波長に対応した反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
【請求項１０】
前記光照射部は、出射光を集光するための光学部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
【請求項１１】
前記光照射部からの出射光は、前記基板を透過可能な波長を有し、前記基板を介して前記部品に照射されることを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品（ワーク）を基板上に実装するための実装装置として、例えば特許文献１に記載の部品実装装置がある。この装置では、ランドレス部品をはじめとして、部品の種類や接続形態を問わないレーザを用いた実装工法を提供している。また、特許文献１の部品実装装置においては、基板の表側に実装される部品に対して、基板裏面からレーザを照射し、これによって部品を実装している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０３９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の部品実装装置においては、基板の表裏両面に部品を実装する場合、各面への照射のために、レーザ光源、光ファイバ、集光レンズなどの光学系部材が１組ずつ必要となることから、装置の大型化が懸念される。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の表裏両面に部品を実装する場合であっても、共通の光学系部材を使用して装置の大型化を抑えることが可能な実装装置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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る実装装置は、ステージと、ステージに設けられ、基板を保持する基板保持部材と、基板保持部材側の面に入射端面と出射端面が露出するようにステージに形成された導波路と、入射端面に向けて光を出射する光照射部と、を備え、光照射部からの出射光を用いて基板上に部品を固定することを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る実装装置において、基板保持部材は、ステージの入射端面と出射端面が設けられた面に対して、相対的に移動可能であることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る実装装置において、入射端面は、光照射部からの出射光を基板のステージ側の面に照射するときの基板の移動範囲外に設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る実装装置において、出射端面は複数あることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る実装装置において、基板の一方の面上の部品には光照射部からの出射光を直接照射し、他方の面上の部品には導波路を介して光照射部からの出射光を照射することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る実装装置において、光照射部からの出射光はレーザ光であって、部品を基板に固定するための半田に対して照射されることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る実装装置において、光照射部からの出射光は紫外光であって、部品を基板に固定するための紫外線硬化型接着剤に対して照射されることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る実装装置において、光照射部からの出射光は、部品を基板に固定するための熱硬化型接着剤に対して照射され、出射光は熱硬化型接着剤の光吸収領域に対応する波長を含むことが好ましい。
【００１４】
本発明に係る実装装置において、入射端面には、光照射部からの出射光の波長に対応した反射防止膜が形成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る実装装置において、光照射部は、出射光を集光するための光学部材を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る実装装置において、光照射部からの出射光は、基板を透過可能な波長を有し、基板を介して部品に照射されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る実装装置は、基板の表裏両面に部品を実装する場合であっても、共通の光学系部材を使用して装置の大型化を抑えることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板上面側に光を照射した状態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板上面側の図２とは異なる位置に光を照射した状態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る実装装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例１に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態の変形例２に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例２に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板上面側に光を照射した状態を示す図である。
【図８】本発明の実施形態の変形例３に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。
【図９】本発明の実施形態の変形例３に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板上面側に光を照射した状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の変形例４に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の変形例５に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態の変形例６に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態の変形例７に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る実装装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態及び変形例によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る実装装置１００の構成を示す縦断面図であって、基板１６０の下面１６０ｂ側に光を照射した状態を示す図である。図２は、本実施形態に係る実装装置１００の構成を示す縦断面図であって、基板１６０の上面１６０ａ側に光を照射した状態を示す図である。図３は、本実施形態に係る実装装置１００の構成を示す縦断面図であって、基板１６０の上面１６０ａ側の図２とは異なる位置に光を照射した状態を示す図である。図４は、本実施形態に係る実装装置１００の構成を示す平面図である。なお、図４においては、集光レンズ１４０、部品１７１、１７２、１７３の図示を省略している。
【００２１】
図１から図３に示すように、実装装置１００は、ステージ１１０と、基板保持部材１３０と、導波路１２０と、光照射部を構成する集光レンズ１４０と、を備える。
基板保持部材１３０は、基板１６０をステージ１１０の上面と平行に保持できるように設けられている。さらに、基板保持部材１３０は、ステージ１１０の上面に対して相対的に移動可能である。
【００２２】
ステージ１１０には導波路１２０（光導波路）が形成されている。この導波路１２０は、ステージ１１０の基板保持部材１３０側の面、すなわち、基板保持部材１３０に保持された基板１６０の下面１６０ｂと対向する面、に入射端面１２１と出射端面１２２がそれぞれ露出するようにステージに形成されている。
【００２３】
集光レンズ１４０には、不図示の光源からの出射光が入射し、導波路１２０の入射端面１２１に向けて所定の光を出射する。光照射部は、光源と集光レンズを有し、その位置は固定されている。
光源は、基板１６０上へ部品（ワーク）を固定するために用いる接合材料に合わせて、その出射光の種類や特性を選択する。本実施形態では、部品１７１、１７２、１７３と基板１６０との間に接合材料として半田を配置しており、半田を溶融するために、光源としてはレーザ光源を用いる。部品１７１、１７２、１７３は、レーザ光照射後に半田が固化することによって、基板１６０上の所望位置に固定される。
【００２４】
図４に示すように、入射端面１２１は、集光レンズ１４０（光照射部）からの出射光を基板１６０の下面（ステージ１１０側の面）に照射するときの基板１６０の移動範囲１１１の外側に設けられている。
【００２５】
以上の構成によれば、基板１６０の上下両面上の部品１７１、１７２、１７３に対して、固定された１つの光照射部から所望の光をそれぞれ照射することができる。具体的には、図２、図３に示すように、基板１６０の上面上の部品１７１、１７２には集光レンズ１４０からの出射光を直接照射することができ、一方、図１に示すように、基板１６０の下面上の部品１７３には導波路１２０を介して集光レンズ１４０からの出射光を照射することができる。
【００２６】
図１から図３を参照して、基板１６０への部品１７１、１７２、１７３の実装について説明する。
まず、ステージ１１０の基板保持部材１３０に基板１６０がセットされる。この基板１６０には、上面１６０ａ上に部品１７１、１７２が配置され、下面１６０ｂ上に部品１７３が配置される。部品１７１は、基板１６０の上面１６０ａに形成された基板電極１６１上に、半田１８１を介して配置される。部品１７２は、基板１６０の上面１６０ａに形成された基板電極１６２上に、半田１８２を介して配置される。部品１７３は、基板１６０の下面１６０ｂに形成された基板電極１６３上に、半田１８３を介して配置される。
【００２７】
集光レンズ１４０は、基板１６０の上面１６０ａよりも上方に配置され、集光レンズ１４０からの出射光は導波路１２０の入射端面１２１側へ向かう。
【００２８】
部品１７３を基板１６０の下面１６０ｂに実装する場合、基板保持部材１３０をステージ１１０の位置Ａに配置した後に、不図示のレーザ光源から光ファイバ（不図示）、集光レンズ１４０を通して、レーザ光を出射する。集光レンズ１４０から出射されたレーザ光は、ステージ１１０に設けられた導波路１２０の入射端面１２１に入射し、出射端面１２２から出射される。出射端面１２２から出射されたレーザ光は基板１６０の下面１６０ｂに照射され、接合部材としての半田１８３が加熱されることで部品１７３は基板１６０に実装される（図１）。
【００２９】
また、部品１７１、１７２を基板１６０の上面１６０ａに実装する場合、レーザ光は、レーザ光源から光ファイバ、集光レンズを通して、基板１６０の上面１６０ａに照射される。すなわち、レーザ光は、導波路１２０を介することなく直接基板１６０の上面１６０ａに照射される。レーザ光の照射は、部品１７１の実装の場合は基板保持部材１３０をステージ１１０の位置Ｂへ移動してから行い（図２）、部品１７２の実装の場合は基板保持部材１３０を位置Ｃへ移動してから行う（図３）。
レーザ光の照射によって半田１８１、１８２が加熱されることで、部品１７１、１７２は基板１６０にそれぞれ実装される。このとき、部品１７１、１７２の実装で使用するレーザ光源は部品１７３の実装で使用したものと同一特性であり、照射方向も同一である。
【００３０】
部品１７３の実装後に部品１７１、１７２を実装するときには、集光レンズ１４０及び照射方向は変更することなく、基板保持部材１３０を移動することによりレーザ光照射位置を変更する（図２、３）。
【００３１】
以上の構成によれば、同一のレーザ光源、光ファイバ、集光レンズを用いて基板１６０の表裏両面へのワーク実装が可能となる。これにより、従来の実装装置のように実装面ごとに光学部材を用意する必要がなくなるため、装置の大型化を抑えることができる。
【００３２】
以下、上述の実施形態の変形例について説明する。
図５は、変形例１に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。図５において、上述の実施形態に係る実装装置１００と同様の部材については、図示を省略し、又は、同じ参照符号を使用している。
【００３３】
変形例１では、入射端面２２１と、２つの出射端面２２２、２２３と、を備える導波路２２０がステージ２１０に形成されている。入射端面２２１から導波路２２０内に入射したレーザ光は導波路２２０内で分岐され、出射端面２２２、２２３から部品１７３の基板電極１６３上に積層された２箇所の半田１８３に同時に照射される。
【００３４】
ここで、導波路２２０は、出射端面２２２、２２３からの出射光が同一特性、同一強度となるように構成することが好ましい。また、出射端面は３つ以上設けても良い。
【００３５】
変形例１によれば、レーザ光の一度の照射で複数個所の接合が可能となる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００３６】
図６は、変形例２に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。図７は、変形例２に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板上面側に光を照射した状態を示す図である。図６、７において、上述の実施形態に係る実装装置１００と同様の部材については、図示を省略し、又は、同じ参照符号を使用している。
【００３７】
変形例２では、部品３７１として光透過性のプリズムを用いている。また、基板３６０との接合部材として紫外線硬化型接着剤３８１（ＵＶ硬化型接着剤）を用いている。さらに、集光レンズ３４０（光照射部）からの出射光として、紫外光（例えば、２００〜４００ｎｍ程度の紫外領域の波長の光）を使用する。
【００３８】
以上の構成によれば、集光レンズ３４０からの出射光を、導波路１２０を介して紫外線硬化型接着剤３８１に照射することにより、部品３７１を基板３６０の下面３６０ｂへ接着接合することが可能である。
【００３９】
一方、基板３６０の上面３６０ａに接着接合するには、上述の実施形態と同様に、基板３６０をステージ１１０に対して相対移動して、集光レンズ３４０からの出射光を、導波路１２０を介さずに直接部品に照射する。
【００４０】
これに対して、紫外光を透過可能な基板３６５（例えばガラス基板）を用いた場合、導波路１２０の出射端面１２２から出射した光が基板３６５を透過する。このため、図７に示すような、基板３６５の上面３６５ａ上において、接合部材としての紫外線硬化型接着剤３８２（ＵＶ硬化型接着剤）上に部品３７２としてプリズムを配置した構成では、基板３６５を透過した光が紫外線硬化型接着剤３８２に照射されるため、基板３６５の上面３６５ａ上に部品３７２を接着接合することが可能である。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００４１】
図８は、変形例３に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。図９は、変形例３に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板上面側に光を照射した状態を示す図である。図８、９において、上述の実施形態に係る実装装置１００と同様の部材については、図示を省略し、又は、同じ参照符号を使用している。
【００４２】
変形例３では、部品４７１として光透過性のプリズムを用いている。また、基板４６０との接合部材として熱硬化型接着剤４８１を用いている。さらに、集光レンズ４４０（光照射部）からの出射光として、熱硬化型接着剤４８１の光吸収領域に対応した波長(例えば４００〜７００ｎｍ）を備えた光を使用する。
【００４３】
以上の構成において、集光レンズ４４０からの出射光を、導波路１２０を介して熱硬化型接着剤４８１に照射することにより、部品４７１を基板４６０の下面４６０ｂへ接着接合することが可能である。
【００４４】
一方、基板４６０の上面４６０ａに接着接合するには、上述の実施形態と同様に、基板４６０をステージ１１０に対して相対移動して、集光レンズ４４０からの出射光を、導波路１２０を介さずに直接部品に照射する。
【００４５】
これに対して、集光レンズ４４０からの出射光が透過可能な基板４６５（例えばガラス基板）を用いた場合、導波路１２０の出射端面１２２から出射した光が基板４６５を透過する。このため、図９に示すような、基板４６５の上面４６５ａ上において、接合部材としての熱硬化型接着剤４８２上に部品４７２としてプリズムを配置した構成では、基板４６５を透過した光が熱硬化型接着剤４８２に照射されるため、基板４６５の上面４６５ａに部品４７２を接着接合することが可能である。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００４６】
図１０は、変形例４に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。図１０において、上述の実施形態に係る実装装置１００と同様の部材については、図示を省略し、又は、同じ参照符号を使用している。
【００４７】
変形例４では、ステージ１１０に形成した導波路５２０の入射端面５２１の表面に、集光レンズ１４０から入射する光の波長に対応した反射防止膜が形成されている。導波路５２０をこのような構成とすることにより、集光レンズ１４０からの出射光を効率よく導波路５２０に入射することができる。導波路５２０に入射された光は、出射端面５２２から出射して半田１８３に照射される。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００４８】
図１１は、変形例５に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。図１１において、上述の実施形態に係る実装装置１００と同様の部材については、図示を省略し、又は、同じ参照符号を使用している。
【００４９】
変形例５においては、導波路１２０の出射端面１２２に、出射光を集光するための光学部材としてのレンズ６２３が配置されている。この構成により、基板６６０の下面６６０ｂの基板電極６６２上に配置された、微小な領域の接合部材６８２（例えば、半田、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤）に対して集光レンズ１４０からの出射光を照射することができるため、接合部材６８２上の微小な部品６７２を基板６６０に対して接合することが可能となる。
【００５０】
一方、基板６６０の上面６６０ａ上に配置された、６７２よりも大きな部品６７１については、集光レンズ１４０からの出射光を、導波路１２０を介することなく直接照射することによって実装することができる。すなわち、レンズ６２３を用いることにより、微小な部品の実装が可能となるとともに、光学部材を追加することなく通常の大きさの部品の実装を行うことができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００５１】
図１２は、変形例６に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。図１２において、上述の実施形態に係る実装装置１００と同様の部材については、図示を省略し、又は、同じ参照符号を使用している。
【００５２】
上述の実施形態及び変形例１〜５では、基板への部品の投影面積よりも基板電極及び接合材料の面積の方が大きく、光照射部の集光レンズからの出射光を、部品よりも外側に出た接合材料に照射していた。
これに対して、変形例６及び変形例７においては、基板への部品の投影面積内に基板電極及び接合材料が隠れるような、いわゆるランドレス実装部品の実装を対象としている。
【００５３】
変形例６では、集光レンズ７４０（光照射部）から接合材料に対応した波長の光を出射させるとともに、基板７６０に、集光レンズ７４０からの照射光の波長に対して光学的に透明な材質を使用している。例えば、基板７６０上の基板電極７６１上に配置される接合材料として半田７８１を用いた場合、基板７６０を可視光領域で透明なガラス基板とするとともに、集光レンズ７４０からの出射光として４００〜７００ｎｍ程度の波長のレーザを使用する。これに対して、基板７６０を、基礎吸収端が１１１０ｎｍのＳｉ基板とした場合、集光レンズ７４０からの出射光として１１１０ｎｍ以上の波長のレーザを使用する。
【００５４】
以上の構成とすることにより、集光レンズ７４０からの出射光は導波路１２０を介して基板７６０へ照射される。この照射光は、基板７６０を透過して半田７８１に照射されるため、部品７７１の投影面積内に基板電極７６１が隠れるようなランドレス実装部品の実装が可能となる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【００５５】
図１３は、変形例７に係る実装装置の構成を示す縦断面図であって、基板下面側に光を照射した状態を示す図である。図１３において、上述の実施形態に係る実装装置１００と同様の部材については、図示を省略し、又は、同じ参照符号を使用している。
【００５６】
変形例７では、変形例６と同様に、集光レンズ８４０（光照射部）から接合材料に対応した波長の光を出射させるとともに、基板８６０に、集光レンズ８４０からの照射光の波長に対して光学的に透明な材質（例えば透明なガラス）を使用している。さらに、集光レンズ８４０からの出射光は、基板電極８６１（例えば、銅、ニッケル、チタン、金、アルミニウム）の光吸収率が高い波長のレーザ光としている。
これにより、半田８８１に熱が伝達されやすくなるため、小さいレーザパワーでも半田８８１による部品８７１の接合が可能となる。照射するレーザ光と基板電極８６１との組合せとしては、例えば、基板電極８６１として２００〜６００ｎｍの領域で光吸収率が高い金を使用するとき、波長４２０ｎｍの青色半導体レーザを使用する。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明に係る実装装置は、基板の表裏両面に部品を実装する場合に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１００    実装装置
１１０    ステージ
１１１    移動範囲
１２０    導波路
１２１    入射端面
１２２    出射端面
１３０    基板保持部材
１４０    集光レンズ（光照射部）
１６０    基板
１６０ａ  上面
１６０ｂ  下面
１６１、１６２、１６３  基板電極
１７１、１７２、１７３  部品
１８１、１８２、１８３  半田
２１０    ステージ
２２０    導波路
２２１    入射端面
２２２、２２３  出射端面
３４０    集光レンズ（光照射部）
３６０    基板
３６０ａ  上面
３６０ｂ  下面
３６５    基板
３６５ａ  上面
３７１、３７２  部品
３８１、３８２  紫外線硬化型接着剤
４４０    集光レンズ（光照射部）
４６０    基板
４６０ａ  上面
４６０ｂ  下面
４６５    基板
４６５ａ  上面
４７１、４７２  部品
４８１、４８２  熱硬化型接着剤
５２０    導波路
５２１    入射端面
５２２    出射端面
６２３    レンズ（光学部材）
６６０    基板
６６０ａ  上面
６６０ｂ  下面
６６２    基板電極
６７１、６７２  部品
６８２    接合部材
７４０    集光レンズ（光照射部）
７６０    基板
７６１    基板電極
７７１    部品
７８１    半田
８４０    集光レンズ（光照射部）
８６０    基板
８６１    基板電極
８７１    部品
８８１    半田
【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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【図１２】
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【図１３】
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