(57)【要約】【課題】安価にして各構成部材が高精度に位置決めされた組立体と当該組立体の組立方法を提供する。【解決手段】透光性材料をもって形成されたマイクロレンズアレイ３にアライメント用の凹部６を形成する。基板２にアライメント用の薄膜パターンを形成する。制御部１５は、基板ステージ１１を上下させて基板２の上面にフォーカスし、カメラ１４から取り込まれた薄膜パターン４の画像を画像処理して、薄膜パターン４の重心位置を算出する。また、制御部１５は、基板ステージ１１を上下させて凹部６の底面にデフォーカスし、カメラ１４から取り込まれた凹部６の画像を画像処理して、凹部６の重心位置を算出する。次いで、制御部１５は、レンズホルダ１２の駆動部１３を適宜の方向に駆動し、白点の重心位置と黒点の重心位置とを合致させ、両部材を一体に組み立てる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに合わせ面同士を突き合わせることによって組み立てられる複数の部材の組立体であって、
前記複数の部材のうちの少なくともいずれか１つが透光性材料をもって形成された透光性部材であり、
前記透光性部材における他の部材との合わせ面側に１乃至複数個のアライメント用の凹部を形成すると共に、
前記凹部が形成されていない他の部材の前記透光性部材と対向する面に、前記凹部の配列に対応する配列を有する１乃至複数個のアライメント用の薄膜パターンを形成したことを特徴とする組立体。
【請求項２】
前記アライメント用の凹部は、平面形状が円形で、断面形状が円弧形であることを特徴とする請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
前記アライメント用の薄膜パターンは、少なくとも表面部分が、光反射性の材料をもって形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の組立体。
【請求項４】
前記アライメント用の薄膜パターンの表面部分を金にて形成したことを特徴とする請求項３に記載の組立体。
【請求項５】
透光性材料をもって形成され、第２部材の合わせ面側に１乃至複数個のアライメント用の凹部が形成された第１部材を用意する工程と、
前記凹部が形成されていない部材であって、前記第１部材との合わせ面側に１乃至複数個のアライメント用の薄膜パターンが前記凹部の配列に対応する配列で形成された第２部材を用意する工程と、
前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせた状態で、前記第１部材の外側から組立装置に備えられたカメラにて前記凹部と前記薄膜パターンとを観察し、前記カメラの撮像データから前記薄膜パターンの重心位置を前記組立装置に備えられた演算部にて算出する工程と、
前記カメラのフォーカスを前記凹部の底部に変更して、前記底部の像を観察し、前記カメラの撮像データから前記底部の重心位置を前記演算部にて算出する工程と、
前記組立装置に備えられた可動部を駆動し、前記算出された各重心位置が互いに合致するように、前記第１部材及び前記第２部材を相対的に移動する工程とを含むことを特徴とする組立体の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば基板と当該基板に搭載される部品などの互いに合わせ面同士を突き合わせることによって組み立てられる複数の部材の組立体と、その組立方法とに係り、特に、アライメント用のマークの構成と、カメラによる当該マークの観察方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、構成部材の一方が透光性の材料をもって形成された組立体の組立方法として、透光性の材料をもって形成された部材及び他方の部材の合わせ面に、それぞれフォトリソグラフィ技術を応用することによってアライメント用の薄膜パターン（アライメントマーク）を形成し、透光性の材料をもって形成された部材の外側から組立装置に備えられたカメラにて各部材に形成された薄膜パターンを観察し、各部材に形成された各薄膜パターンが重なり合う方向に各部材を相対的に移動して、互いに組み立てられる各部材間の位置決めを行うという技術が知られている。また、薄膜パターンの形成方法として、フォトリソグラフィ技術に代えてマイクロスタンプ技術を応用したものも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−８６５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述の各従来技術のうち、フォトリソグラフィ技術を応用したものは、ステッパー等の高価な装置を必要とすると共に、薄膜パターンを形成するための工程が複雑であるので、製品である組立体の製造コストが高価になるという問題がある。一方、マイクロスタンプ技術を応用したものは、比較的簡便かつ安価な装置で薄膜パターンを安価に形成することができるが、薄膜パターンの形成精度が温度等の影響を受けやすいので、薄膜パターンの形成精度を安定に保つことが難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、安価にして各構成部材が高精度に位置決めされた組立体を提供すること、及び安価に実施できて各構成部材を高精度に位置決め可能な組立体の組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するため、組立体に関して第１に、互いに合わせ面同士を突き合わせることによって組み立てられる複数の部材の組立体であって、前記複数の部材のうちの少なくともいずれか１つが透光性材料をもって形成された透光性部材であり、前記透光性部材における他の部材との合わせ面側に１乃至複数個のアライメント用の凹部を形成すると共に、前記凹部が形成されていない他の部材の前記透光性部材と対向する面に、前記凹部の配列に対応する配列を有する１乃至複数個のアライメント用の薄膜パターンを形成するという構成にした。
【０００６】
アライメント用の凹部は、成形金型に対応する凸部を形成することにより、当該凹部が備えられる部材の成形と同時に形成することができるので、凹部の形成にはほとんどコストがかからない。また、凹部が形成された透光性部材の外面から入射され、凹部に垂直に照射された光は、凹部によって拡散されるので、透光性部材の外面からカメラで凹部を観察したとき、黒点として観察される。さらに、カメラを凹部の形成面（他の部材の合わせ面）から凹部の底部にデフォーカスすることにより、微小な黒点となる。したがって、凹部をアライメントマークとして利用することができ、凹部を形成する透光性部材についての薄膜パターンの形成を省略できるので、組立体の低コスト化と組立の高精度化を図ることができる。
【０００７】
また、本発明は、組立体に関して第２に、前記アライメント用の凹部は、平面形状が円形で、断面形状が円弧形であるという構成した。かかる構成によると、アライメントマーク（黒点）の重心位置を算出するためのプログラムを最も簡略なものにできるので、組立体の組立の迅速化を図ることができる。
【０００８】
また、本発明は、組立体に関して第３に、前記アライメント用の薄膜パターンは、少なくとも表面部分が、光反射性の材料をもって形成されているという構成にした。かかる構成によると、カメラによる薄膜パターンの検出を高精度に行うことができるので、部材の位置決めを容易かつ迅速に行うことができる。
【０００９】
また、本発明は、組立体に関して第４に、前記アライメント用の薄膜パターンの表面部分を金にて形成するという構成にした。金は可視光の反射率が高く、かつ反射率の経時的な劣化が少ないので、カメラによる薄膜パターンの検出を高精度に行うことができ、部材の位置決めを容易かつ迅速に行うことができる。
【００１０】
一方、本発明は、組立体の組立方法に関して、透光性材料をもって形成され、第２部材の合わせ面側に１乃至複数個のアライメント用の凹部が形成された第１部材を用意する工程と、前記凹部が形成されていない部材であって、前記第１部材との合わせ面側に１乃至複数個のアライメント用の薄膜パターンが前記凹部の配列に対応する配列で形成された第２部材を用意する工程と、前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせた状態で、前記第１部材の外側から組立装置に備えられたカメラにて前記凹部と前記薄膜パターンとを観察し、前記カメラの撮像データから前記薄膜パターンの重心位置を前記組立装置に備えられた演算部にて算出する工程と、前記カメラのフォーカスを前記凹部の底部に変更して、前記底部の像を観察し、前記カメラの撮像データから前記底部の重心位置を前記演算部にて算出する工程と、前記組立装置に備えられた可動部を駆動し、前記算出された各重心位置が互いに合致するように、前記第１部材及び前記第２部材を相対的に移動する工程とを含むという構成にした。かかる構成により、組立体を構成する各部材を高精度に位置決めすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の組立体は、透光性部材における他の部材との合わせ面に１乃至複数個のアライメント用の凹部を形成すると共に、凹部が形成されていない他の部材における凹部が形成された部材との合わせ面に、凹部の配列に対応する配列を有する１乃至複数個のアライメント用の薄膜パターンを形成したので、組立体の低コスト化と各部材間の位置決めの高精度化を図ることができる。
【００１２】
本発明の組立体の組立方法は、アライメント用の凹部が形成された第１部材とアライメント用の薄膜パターンが形成された第２部材とを重ね合わせた状態で、第１部材の外側から組立装置に備えられたカメラにて凹部と薄膜パターンとを観察し、カメラの撮像データから薄膜パターンの重心位置を算出すると共に、カメラのフォーカスを凹部の底部に変更して底部の像を観察し、カメラの撮像データから底部の重心位置を算出するので、各部材を高精度に位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る組立体及びその組立方法の実施形態を、図１乃至図５を用いて説明する。図１は実施形態に係る組立体を構成する基板とマイクロレンズアレイの分解斜視図、図２は実施形態に係るマイクロレンズアレイの断面図、図３はマイクロレンズアレイの凹部形成面にフォーカスしたときのカメラ画像と凹部の底部にフォーカスしたときのカメラ画像とを比較して示す説明図、図４は実施形態に係る組立体の組立装置の構成図、図５は実施形態に係る組立体の組立方法を示すフローチャートである。
【００１４】
図１に示すように、本例の組立体１は、窒化アルミニウム製の可視光に対して不透明な基板（第２部材）２と、透明プラスチック製の可視光に対して透明なマイクロレンズアレイ（第１部材）３とからなる。
【００１５】
基板２におけるマイクロレンズアレイの合わせ面には、複数個（図１の例では４個）のアライメント用の薄膜パターン４が形成されている。薄膜パターン４の平面形状は、円形、輪形、矩形、十文字形など任意の形状に形成できるが、薄膜パターン４の重心位置をコンピュータを用いた画像処理により算出する場合に、画像処理用のプログラムを最も簡単なものにできることから、円形とすることが特に好ましい。薄膜パターン３の形成方法としては、フォトリソグラフィ技術又はマイクロスタンプ技術を応用することができる。
【００１６】
薄膜パターン４は、カメラによる検出を高精度に行うため、可視光に対して高い反射率を有する材料をもって形成することが望ましく、特に金は可視光に対する反射率が高くかつ経時的に反射率が劣化しないので好ましい。なお、薄膜パターン３は、その表面部分が金などの可視光に対する反射率が高い材料をもって形成されていれば足りるのであって、例えば銅箔などからなる本体部分の表面に金などの可視光に対する反射率が高い材料からなる反射膜を被覆しても良い。
【００１７】
マイクロレンズアレイ３は、図２に示すように、断面が下向きコの字形に形成されており、基板２の合わせ面側に設けられた段部の底面には、微小な凹面状のマイクロレンズ５とアライメント用の凹部６とが形成されている。アライメント用の凹部６は、アライメント用の薄膜パターン４と同一の数だけ、それと同一の配列で形成される。マイクロレンズアレイ３は、可視光に対して透明なプラスチック材料を射出成形することによって形成されており、マイクロレンズ５及び凹部６は、マイクロレンズアレイ３の成形用金型に形成された凸部を転写することによって成形される。
【００１８】
マイクロレンズ５及びアライメント用の凹部６は、マイクロレンズアレイ３の外面側、即ち、マイクロレンズ５及び凹部６の形成面と対向する面側からカメラで観察したとき、マイクロレンズアレイ３の外面側から入射され、マイクロレンズ５及び凹部６に垂直に照射された光が、これらマイクロレンズ５及び凹部６によって拡散されるので、図３（ａ）に示すように、黒点として観察される。カメラをマイクロレンズ５及び凹部６の形成面にフォーカスした場合には、図３（ｂ）に示すように、黒点の直径は、ほぼ凹部６の開口側の直径と等しいものになる。これに対して、カメラを凹部６の底部側にデフォーカスすると、図３（ｃ）に示すように、凹部６の開口側の直径よりも小さくなる。
【００１９】
一方、薄膜パターン４は、可視光を反射するので、カメラを基板２の表面にフォーカスしたとき、図３（ｃ）に示すように、白点として観察される。したがって、薄膜パターン４の形成中心である白点の重心位置と凹部６の形成中心である黒点の重心位置とを画像処理によって求め、これらの各重心位置を合致させることにより、基板２とマイクロレンズアレイ３とを高精度に位置決めすることができる。
【００２０】
以下、実施形態に係る組立体の組立装置と、これを用いた組立体の組立方法とについて説明する。
【００２１】
図４に示すように、本例の組立装置は、基板２を載置する基板テーブル１１と、マイクロレンズアレイ３を保持し、基板テーブル１１の上方に配置されたレンズホルダ１２と、レンズホルダ１２の駆動部１３と、マイクロレンズアレイ３の上方に配置されたカメラ１４と、駆動部１３の駆動信号及びカメラ１４の駆動信号を出力する制御部１５とから構成されている。制御部１５は、カメラ１４を所定の手順で操作し、カメラ１４の撮像データを入力する。また、入力された撮像データから前記白点及び黒点の重心位置を算出し、これら白点及び黒点の重心位置を合致させるように駆動部１３を駆動する。なお、レンズホルダ１２の駆動部１３は、ｘ，ｙ，ｚの３方向に移動でき、かつｚ軸を中心として回転できるように構成されている。
【００２２】
基板２とマイクロレンズアレイ３の組立は、図５の手順にしたがって行われる。まず、制御部１５は、基板ステージ１１を駆動し、カメラ１４を基板２の上面にフォーカスする（手順Ｓ１）。次いで、カメラ１４から取り込まれた薄膜パターン４の画像（図３（ｃ）に示す白点）を制御部１５内に記憶されたプログラムにしたがって画像処理し、薄膜パターン４である白点の重心位置を算出する（手順Ｓ２）。次いで、制御部１５は、基板ステージ１１を駆動し、カメラ１４をマイクロレンズアレイ３における凹部６の形成面にデフォーカスする（手順Ｓ３）。次いで、カメラ１４から取り込まれた凹部６の画像（図３（ｃ）に示す黒点）を制御部１５内に記憶されたプログラムにしたがって画像処理し、凹部６である黒点の重心位置を算出する（手順Ｓ４）。次いで、制御部１５は、レンズホルダ１２の駆動部１３を適宜の方向に駆動し、白点の重心位置と黒点の重心位置とを合致させる。最後に、基板２とマイクロレンズアレイ３の合わせ面同士を突き合わせ、接着などの手段でこれら両部材を一体化する（手順Ｓ５）。
【００２３】
本例の組立体１及びその組立方法は、互いに合わせ面同士を突き合わせることによって組み立てられる基板２とマイクロレンズアレイ３との組立体１について、透光性材料をもって形成されたマイクロレンズアレイ３にアライメント用の凹部６を形成したので、この部材についての薄膜パターン４の形成を省略できるので、組立体１の低コスト化と組立の高精度化を図ることができる。
【００２４】
なお、前記実施形態においては、マイクロレンズアレイ３を可視光に対して透明なプラスチック材料にて形成したが、可視光以外の波長の光を照射する照明装置がカメラ１４に付属して備えられる場合には、この照明光に対して透明なプラスチック材料をもってマイクロレンズアレイ３が形成される。
【００２５】
また、前記実施形態においては、基板２とマイクロレンズアレイ３との組立体１を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、他の部材同士の組立体にも勿論応用することができる。
【００２６】
さらに、前記実施形態においては、薄膜パターン４の数及び凹部６の数をそれぞれ４個としたが、１個とすることもできるし、４個以外の複数個とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係る組立体を構成する基板とマイクロレンズアレイの分解斜視図である。
【図２】実施形態に係るマイクロレンズアレイの断面図である。
【図３】マイクロレンズアレイの凹部形成面にフォーカスしたときのカメラ画像と凹部の底部にフォーカスしたときのカメラ画像とを比較して示す説明図である。
【図４】実施形態に係る組立体の組立装置の構成図である。
【図５】実施形態に係る組立体の組立方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１    組立体
２    基板（第２部材）
３    マイクロレンズアレイ
４    薄膜パターン
５    マイクロレンズ
６    アライメント用の凹部
１４    カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007334049.tif 000005
【図４】
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【図５】
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