説明

実装装置

【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。

【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

【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。

【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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【公開番号】特開2011−44484(P2011−44484A)
【公開日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−190266(P2009−190266)
【出願日】平成21年8月19日(2009.8.19)
【出願人】(000000376)オリンパス株式会社 (11,466)
【Fターム(参考)】