(57)【要約】【課題】外乱があってもバランス良く部品を保持し、なお且つ大量の微小部品を整列させることが出来る配列板および配列方法を提供する。【解決手段】複数の部品を所定の方向に整列載置する配列板であって、基板のどちらか一方の基板面に、略平行に形成された２本の第１溝と、前記２本の第１溝に挟まれた領域に前記第１溝にほぼ直交するように形成された１以上の第２溝と、を備え、前記第２溝と前記第１溝とが連接し形成される部品載置領域を複数備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部品を所定の方向に整列載置する配列板であって、
基板のどちらか一方の基板面に、略平行に形成された２本の第１溝と、
前記２本の第１溝に挟まれた領域に前記第１溝にほぼ直交するように形成された１以上の第２溝と、を備え、
前記第２溝と前記第１溝とが連接し形成される部品載置領域を複数備える、
ことを特徴とする微小部品の配列板。
【請求項２】
少なくとも前記配列板の前記第１溝と前記第２溝とを除く、前記基板の前記部品載置領域の形成面が撥水性を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の微小部品の配列板。
【請求項３】
前記第１溝と前記第２溝とが親水性を有している、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の微小部品の配列板。
【請求項４】
前記基板がシリコン基板であることを特徴とする微小部品の配列板。
【請求項５】
基板のどちらか一方の基板面に平行して形成された２本の第１溝と、前記２本の第１溝に挟まれた領域に形成された１以上の第２溝とを備え、前記第２溝と前記第１溝とが連接し形成される部品載置領域を複数備える微小部品の配列板を用いた微小部品の配列方法であって、
前記配列板の前記部品載置領域に液体を供給し、前記第１溝および前記第２溝とを除く前記基板面上の前記液体を除去する液体供給工程と、
前記液体が充填された前記第１溝および前記第２溝上に配列部品を載置する部品載置工程と、
前記配列部品が載置された前記配列板を振動させる配列板振動工程と、
前記配列板振動工程の後に前記第１溝と前記第２溝とに残留する液体を蒸散させる乾燥工程と、を含む、
ことを特徴とする微小部品の配列方法。
【請求項６】
前記液体が水であることを特徴とする請求項5に記載の微小部品の配列方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小部品の配列板および微小部品の配列方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品は製造技術の発達と共に急激な小型化が進んできている。部品の小型化によって、組み込まれる例えば回路基板も相対的に小型化され、その結果、従来の組立て装置であっても一度に多くの製品の同時加工が可能となってきている。
【０００３】
しかし、回路基板への部品組立てでは部品の取り付け位置は勿論のこと、組立て方向も正確に制御されなければならない。そのため、従来からの画像処理装置を備えたロボット装置により１個もしくは数個を整列配置させる方法では、多数個を整列させるためには時間をかけるか、複数台のロボット装置を同時作動させるなどの方法になり、大きなコストアップとなってしまう。
【０００４】
このような大掛かりな装置を必要しない、部品自体が自己整列し、微小部品を短時間に多数個を基板上に正確に並べるプロセスとして、部品形状に合わせて凹部に揮発性の液体を充填し、当該液体の表面張力によって部品を所定の位置に誘導し、当該液体が揮発することで凹部に部品を載置する。すなわち、配列方向を規制する凹部形状内に部品が収容されることで部品を整列することが開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０９３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の特許文献１であっても、凹部内に充填された液体が例えば外部からの微振動などで揺れが生じ、それにより部品に揺れや傾きが生じてしまう。その状態で液体が揮発し、凹部内に部品が収納される際に、揺れによる部品傾きが修正されずに収納されてしまい、正確に部品を整列させることが困難であった。
【０００７】
そこで、外乱があってもバランス良く部品を保持し、なお且つ大量の微小部品を整列させることが出来る配列板および配列方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【０００９】
〔適用例１〕本適用例の微小部品の配列板は、複数の部品を所定の方向に整列載置する配列板であって、基板のどちらか一方の基板面に、略平行に形成された２本の第１溝と、前記２本の第１溝に挟まれた領域に前記第１溝にほぼ直交するように形成された１以上の第２溝と、を備え、前記第２溝と前記第１溝とが連接し形成される部品載置領域を複数備えることを特徴とする。
【００１０】
上述の適用例によれば、複数の第１溝と第２溝とが連接していることにより、溝に導入される液体によって微小部品を保持した際に、各溝での液面は同じに保たれ且つ均等に表面張力による部品吸着力をバランス良くすることが出来る。さらに、外乱によって配列板が振動しても第１、第２溝のそれぞれの溝内での液体の揺らぎは極わずかに抑制され、よって部品の傾きが発生しないため、正確な配列位置に部品を載置することができる。
【００１１】
〔適用例２〕上述の適用例において、少なくとも前記配列板の前記第１溝と前記第２溝とを除く、前記基板の前記部品載置領域の形成面が撥水性を有していることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、第１、第２溝以外には、溝に導入される液体が滞留することなく除去されるため、部品載置領域に確実に微小部品を誘導することが出来る。
【００１３】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記第１溝と前記第２溝とが親水性を有していることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、第１、第２溝に液体を確実に滞留させることができるため、部品載置領域に確実に微小部品を誘導することが出来る。
【００１５】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記基板がシリコン基板であることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、配列板への正確な溝形成と多数個の部品載置領域の形成を容易行うことができる。また、撥液性能を有しているので、撥液性能を付与するための工程を必要としないため、製造工程を短くすることが出来る。
【００１７】
〔適用例５〕本適用例の微小部品の配列方法は、基板のどちらか一方の基板面に平行して形成された２本の第１溝と、前記２本の第１溝に挟まれた領域に形成された１以上の第２溝とを備え、前記第２溝と前記第１溝とが連接し形成される部品載置領域を複数備える微小部品の配列板を用いた微小部品の配列方法であって、前記配列板の前記部品載置領域に液体を供給し、前記第１溝および前記第２溝とを除く前記基板面上の前記液体を除去する液体供給工程と、前記液体が充填された前記第１溝および前記第２溝上に配列部品を載置する部品載置工程と、前記配列部品が載置された前記配列板を振動させる配列板振動工程と、前記配列板振動工程の後に前記第１溝と前記第２溝とに残留する液体を蒸散させる乾燥工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、配列板に振動を与えることで、溝内部に有って部品を支持する液体の表面張力による部品吸着力の最もバランスの良い位置、すなわち均衡が取れる位置まで微小な表面張力でも作用させることが出来る。
【００１９】
〔適用例６〕上述の適用例において、前記液体が水であることを特徴とする。
【００２０】
安全性が確保でき、環境負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態を示す、（ａ）は模式的に示した平面図、（ｂ）は部分斜視図。
【図２】実施形態を示す、（ａ）は部分平面図、（ｂ）（ｃ）は断面図。
【図３】実施形態の製造工程を示すフローチャート。
【図４】実施形態の製造方法を示す断面図。
【図５】実施形態の部品配列工程を示すフローチャート。
【図６】実施形態の部品配列方法を示す断面図および平面図。
【図７】実施形態の部品配列方法を示す断面図および平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係る配列板の実施形態を説明する。
【００２３】
（実施形態）
図１（ａ）は本実施形態の配列板の模式的な平面図を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ部を拡大した部品載置領域１００ａの概略斜視図を示す。配列板１００は基板２０に溝１０を備える部品載置領域１００ａを複数備えている。部品載置領域１００ａに形成されている溝１０は、配列する図示しない部品が所定の方向を向き、所定の位置に配列されるよう形成されている。配列板１００の基板２０の外形形状は特に図示するような矩形に限定はされず、例えば円形であっても良い。
【００２４】
図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ実施形態の平面図を示す図２（ａ）におけるＬ−Ｌ’断面、Ｍ−Ｍ’断面を示す。第１溝１１ａ、１１ｂは、互いにほぼ平行に形成されている。また、第２溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは第１溝１１ａ、１１ｂに直交する方向に形成され、その両端は第１溝１１ａ、１１ｂと接続している。すなわち、第１溝１１ａ、１１ｂと第２溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとにより連続した溝１０が形成され、溝１０に囲まれる凸部３０ａ、３０ｂ、３０ｃが形成される。
【００２５】
第２溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの溝数は、整列させる部品形態により最適な溝数に設計され、図２に示す４本に限定されるものではない。しかし、部品をバランス良く保持させるために、第２溝（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は２本以上であることが好ましい。
【００２６】
基板２０の溝１０が形成される基板面２０ａの表面は、撥水膜４０がコーティングされている。撥水膜４０は、溝１０形成前に予め基板面２０ａの表面に施すことで、凸部３０ａ、３０ｂ、３０ｃの表面に撥水膜４０が残存する。撥水膜４０は例えばハイレックス（ＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社製）、エス・エス・コート（新昭和コート株式会社製）、フッ素系コート材が好適に使用される。また、配列板１００の基板２０に撥水性を有する材料を使用することで、撥水膜４０のコーティングを省略することも可能である。
【００２７】
また、図２（ｄ）の溝１０部の拡大図に示すように、溝１０の内部の壁１０ａおよび底部１０ｂには親水膜６０をコーティングすることが好ましい。親水膜６０により、溝１０内部への液体の導入と保持を確実に行い、部品保持のための液体量を確保することができる。親水膜６０には、例えばハイドロテクト（ＴＯＴＯ株式会社製）やポリシラザン材料からなるコーティング剤が好適に適用できる。
【００２８】
〔配列板製造方法〕
次に、配列板１００の製造方法について説明する。図３は、配列板１００の製造工程を示すフローチャート、図４は配列板１００の製造方法を説明する断面図である。
【００２９】
（撥水処理工程）
先ず撥水処理工程（Ｓ１０１）に入る。予め両面を整面された基板２０を準備する。基板２０の材料には特に限定は無いが、後述する溝形成工程においてエッチングにより精密加工を行うことが好適な加工方法であるため、シリコン基板を用いることが好ましい。ここでは、シリコン基板を用いた製造方法を説明する。
【００３０】
撥水処理工程（Ｓ１０１）は、図４（ａ）に示すように準備されたシリコン製の基板２０の一方の基板面２０ａに撥水膜４０を形成する。撥水膜は、例えばハイレックス（ＮＴＴアドバンステクノロジ株式会社製）、エス・エス・コート（新昭和コート株式会社製）、フッ素系コート材などが用いられ、撥水剤基材を溶剤等で希釈し使用する。
溶剤で希釈された撥水剤溶液をスピンコート法、スプレー法等により基板２０の基板面２０ａに均一に塗布し、乾燥、定着させる。
【００３１】
（マスク形成工程）
次に、エッチングマスク形成工程（Ｓ１０２）に移行する。上述の撥水膜４０が形成された基板２０の撥水膜４０上に、図４（ｂ）に示すように感光性樹脂膜を均一に塗布し、フォトリソグラフィーにより溝形成部に対応する開口部５０ａを形成し、エッチングマスク５０を形成する。
【００３２】
（溝形成工程）
次に、溝形成工程（Ｓ１０３）へ移行する。溝形成工程（Ｓ１０３）は図４（ｃ）に示すように、エッチングマスク形成工程（Ｓ１０２）において形成されたエッチングマスク５０の開口部５０ａより露出している撥水膜４０を含む基板２０をエッチング液により食刻し、溝１０を形成する。
【００３３】
（親水処理工程）
次に、親水処理工程（Ｓ１０４）に移行する。図４（ｄ）に示すように、上述のエッチングマスク５０の上から、親水膜６０の基材を塗布する。親水膜６０の基材としては、例えばハイドロテクト（ＴＯＴＯ株式会社製）やポリシラザン材料からなるコーティング剤を溶剤で希釈した溶液を使用する。この親水剤溶液をスプレー法等により、溝１０の内部の壁１０ａおよび底部１０ｂに均一に塗布する。その他の部位、例えばエッチングマスク５０の表面には親水膜６０が形成されなくても良い。
【００３４】
（エッチングマスク除去工程）
次に、エッチングマスク除去工程（Ｓ１０５）に移行する。エッチングマスク除去工程（Ｓ１０５）では、基板２０の基板面２０ａに形成されている撥水膜４０を残して、エッチングマスク５０を除去する。エッチングマスク５０が除去され、図４（ｅ）に示す配列板１００を得ることが出来る。
【００３５】
〔部品配列方法〕
次に、上述の実施形態の配列板１００を用いて、部品を配列する方法について説明する。図５は部品配列工程を示すフローチャート、図６、図７は各工程を示す平面図および断面図である。
【００３６】
（液体供給工程）
先ず、図６（ａ）に示すように、予め洗浄された配列板１００の部品載置領域１００ａを覆うように、微小な固形物（ごみ）をろ過し除去した液体２００を図示しない供給装置より供給する、液体供給工程（Ｓ２０１）から始まる。供給方法は、特に限定されないが例えばディスペンサー、スプレー等により供給される。また、配列板１００全体を液槽に全浸漬し基板面２０ａを上方にして引き上げることでも、液体供給工程（Ｓ２０１）の目的は達成できる。供給された液体２００は、配列板１００の上面に液滴として部品載置領域１００ａを覆う。
【００３７】
使用する液体は、水もしくは揮発性溶剤を用いることが好ましいが、純水を用いることで部品への影響が少なく環境にも影響が無いためより好ましく適用できる。本実施形態では液体２００に純水を適用した場合について説明する（以下、液体２００を純水２００として説明する）。
【００３８】
基板面２０ａ表面には撥水膜４０により撥水性能が付与されているので、上述の供給された純水２００は図６（ｂ）に示すように、第１溝１１ａ、１１ｂ、第２溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄには純水２００が残留し残留水２００ａ、他の部分では付与された撥水性能により純水２００の表面張力で球形の水粒２００ｂとなる。球形の水粒２００ｂは、配列板１００の撥水皮膜４０上で、いわゆる転がり易くなり、容易に配列板１００から除去できる。なお、微圧の圧縮空気により水粒２００ｂを吹き飛ばすことも可能ではあるが、残留水２００ａも同時に除去されない圧力（風量）に制御されなければならない。
【００３９】
（部品載置工程）
次に、部品載置工程（Ｓ２０２）に移行する。配列される部品３００を図６（ｃ）に示すように、第１溝１１ａ、１１ｂ、第２溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに残った残留水２００ａの上に載置する。残留水２００ａは、表面張力によって基板面２０ａより上面が円柱状（シリンダー状）になる。この円柱状の頂部２００ｃにより部品３００が支持される。
【００４０】
部品３００を残留水２００ａの上に載置する時は、正確な位置を見付けて載置する必要は無い。すなわち、図６（ｄ）に示す平面図のように、溝１０に対して相対的なズレがあっても良い。従って、簡単な部品移動装置あるいはハンドワークによって部品３００を配列板１００の残留水２００ａ上に載せるだけでよい。
【００４１】
（配列板振動工程）
上述の部品載置工程（Ｓ２０２）により、位置がずれた状態で配列板１００に載置された部品３００を、所定の位置に誘導するために、配列板１００に振動を与える配列板振動工程（Ｓ２０３）へ移行する。載置された部品３００には、残留水２００ａの表面張力が部品３００を引寄せるように作用する。この表面張力の作用を起こさせるために、図７（ｅ）に示すように振動装置４００により振動Ｆを配列板１００に与える。振動Ｆは微小な振幅でよく、超音波振動が好適である。
【００４２】
振動Ｆにより、部品３００は残留水２００ａ上を移動し、残留水２００ａの表面張力のバランスがとれた所、すなわち部品３００の正確な配列位置に部品３００が誘導される。図７（ｆ）に示す平面図のように、部品３００を正確な載置位置である第１溝１１ａ、１１ｂ、第２溝１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄで構成される溝１０の中央となるように誘導される。
【００４３】
（乾燥工程）
次に乾燥工程（Ｓ２０４）に移行する。配列板振動工程（Ｓ２０３）により、正確な位置に配置された部品３００を含む配列板１００を、図示しない乾燥装置に入れ、残留水２００ａを蒸散させる。微量の残留水２００ａの乾燥であり、乾燥温度約５０°Ｃで約６０ｓｅｃ間の加熱で蒸散は可能である。なお、揮発性液体を使用した場合には、使用液体に最適な乾燥温度、時間を設定する。
【００４４】
乾燥により図７（ｇ）に示すように、配列板１００に部品３００が所定の位置、方向に配列される。この後、部品３００を含む配列板１００を、図示しない部品３００の組立装置に搬送し、所定の部品組立てを行う。
【００４５】
部品３００を含む配列板１００を搬送する場合には、部品３００が搬送中に所定の配列位置から動いてずれないよう、図示しないが、例えば配列板１００に吸引装置を備えることが好ましい。また、搬送後の組立て等の装置への部品３００の供給には、配列板１００に載置された部品３００を吸引装置等で同時に取り上げて、組立て等の装置に供給する搬送装置を用いることが好ましい。すなわち、部品３００を取り上げる際に配列板１００に外乱（振動等）が加わり、取り上げ前の部品３００の配列位置がずれてしまう虞があるため同時取り上げが好ましい。
【００４６】
上述の説明の通り、本実施形態において、大量の微小部品を短時間に正確に方向・位置を定めて配列板上に載置することができる。また、使用する液体が水（純水）であっても十分に効果を発揮できることから、従来の揮発性溶剤を用いなければならない配列方法に比べ、安全性、環境負荷の高い対応性能を有するものである。
【符号の説明】
【００４７】
１０…溝、２０…基板、１００…配列板、１００ａ…部品載置領域。
【図１】
2011146456.tif 000003
【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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