把持装置

【課題】基板上に実装されるワークを把持する把持装置において、接合に熱を必要とする接合部材を用いる場合の、基板とワークとの加熱による接合を可能とする。
【解決手段】ワーク３０を把持する把持部材２０ａ、２０ｂに、供給された光のエネルギーを熱エネルギーに変換する光熱変換部２５ａ、２５ｂを設け、把持部材に供給された光のエネルギーを熱エネルギーに変換することで、接合に必要な熱を接合部材４３ａ、４３ｂへ与える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上へ実装されるワークを把持する把持部材を有する把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の把持装置としては、例えば、図１１に示す、特許文献１（特開平２−２４０８５号公報）記載のワーク把持フィンガーが挙げられる。図１１は、従来の把持装置としての把持フィンガーの構成を示す斜視図である。図１１に示すように、特許文献１記載のワーク把持フィンガー４００は、ワークを把持するベース部材４０２が紫外光に透明な部材で形成されており、このベース部材４０２の紫外光入射部４０４以外を金属蒸着膜４０６で覆い、紫外光入射部４０４へは紫外光伝送用ファイバケーブル４０８が接続され、紫外光照射部４１０より紫外光を出射することでワークと被接着部材とを接合することを目的としている。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２４０８５号公報
【発明の開示】
【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記載のワーク把持フィンガー４００では、ワークと被接着部材との接合において、紫外光接着固定を目的としているため、接合に熱を必要とする接合部材（例えば、熱硬化型接着剤、半田、など）を用いる場合が考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上述の問題点を考慮してなされたものであり、ワークを把持する把持部材に供給された光のエネルギーを熱エネルギーに変換する光熱変換部を設けることにより、把持部材に供給された光のエネルギーを熱エネルギーに変換することで接合に必要な熱を接合部材へ与えることを可能とし、接合に熱を必要とする接合部材を用いる場合の基板とワークとの接合において、加熱による接合を可能とする把持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、本発明の把持装置は、基板上に実装されるワークを把持する把持装置において、ワークと接触し、供給された光のエネルギーを熱エネルギーに変換する光熱変換部を有する把持部材を備えたことを特徴としている。
【０００７】
本発明の把持装置は、光の出射端を有し、その出射端は、把持部材の少なくとも一部と対向していることが好ましい。
【０００８】
本発明の把持装置において、光の出射端は、把持部材に設けられた光熱変換部の少なくとも一部と対向していることが好ましい。
【０００９】
本発明の把持装置において、把持部材は、出射端から出射された光を光熱変換部へ伝搬させる光供給部材を備えていてもよい。
【００１０】
本発明の把持装置において、上記光は、レーザ光であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる把持装置は、ワークを把持する把持部材に供給された光のエネルギーを熱エネルギーに変換する光熱変換部を設け、把持部材に供給された光のエネルギーを熱エネルギーに変換することで接合に必要な熱を接合部材へ与え、基板とワークとの接合において加熱による接合を可能とする把持装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる把持装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１から図６を参照しつつ、第１の実施形態に係る把持装置について説明する。図１は把持装置１０の概観構成を示す斜視図である。
【００１３】
把持装置１０はワーク３０と接触する把持部材２０ａ、２０ｂと、把持部材を駆動する把持部材駆動部１１と、により構成されている。把持部材２０ａ、２０ｂは把持部材駆動部１１により開閉が可能な構成となっている。把持部材２０ａ、２０ｂの形状は四角柱状、棒状などであってもよい。また、把持部材２０ａ、２０ｂの材質例としては、リン青銅、タングステン、ステンレス鋼などが挙げられる。さらに、把持部材２０ａ、２０ｂの開閉方式については、例えば、一方の把持部材が固定された開閉方式、把持部材２０ａ、２０ｂが図示しない支点を中心に開閉する開閉方式、把持部材２０ａ、２０ｂが把持装置１０の中心軸に対して並行に移動開閉する開閉方式などが挙げられる。
【００１４】
また、把持部材２０ａ、２０ｂには光熱変換部２５ａ、２５ｂが設けられている。この光熱変換部２５ａ、２５ｂには、把持部材２０ａ、２０ｂとは別個に設けられた、レーザ光供給部材としてのレーザ光源５０ａ、５０ｂの出射端から出射されるレーザ光５２ａ、５２ｂが照射される。すなわち、レーザ光５２ａ、５２ｂの出射端が、少なくとも、把持部材２０ａ、２０ｂのうちの光熱変換部２５ａ、２５ｂに対向している。
【００１５】
図２は把持部材２０ａの構成を示す斜視図、図３は把持部材２０ａの構成を示す側面図である。図４は、黒体処理した光熱変換部２６ａを備えた把持部材２０ａの構成を示す斜視図、図５は、黒体処理した光熱変換部２６ａを備えた把持部材２０ａの構成を示す側面図である。
【００１６】
光熱変換部２５ａ、２５ｂは、レーザ光５２ａ、５２ｂの光波長に対して高い光吸収率を有しており、光熱変換部２５ａ、２５ｂにレーザ光５２ａ、５２ｂが照射されると光熱変換部２５ａ、２５ｂの光吸収が行われるとともに、吸収した光エネルギーにより光熱変換部２５ａ、２５ｂ周辺の原子運動が活発になることで、光エネルギーが熱エネルギーに変換され、把持部材２０ａ、２０ｂの温度が上昇する。
【００１７】
光熱変換部２５ａ、２５ｂは、例えば、黒体処理を施した光熱変換部とすると、光吸収率をさらに向上させることができる。黒体処理は耐熱性を有する黒色の塗料を塗布するなどにより形成される。光熱変換部２５ａに黒体処理を施した光熱変換部２６ａ（図４、図５）では、供給した光エネルギーをより効率的に熱エネルギーに変換することができる。光熱変換部２５ａは、把持部材２０ａの少なくとも一部に形成されているが、把持部材２０ａ全体が光熱変換機能を有しても構わない。なお、把持部材２０ｂにおける光熱変換部２５ｂも、光熱変換部２６ａと同様に、黒体処理した光熱変換部とすることができる。
【００１８】
図６は把持装置を用いたワーク実装の様子を示した斜視図である。基板４０上には電極４２ａ、４２ｂが設けられ、さらに、電極４２ａ、４２ｂ上には、ワーク３０と電極４２ａ、４２ｂとを接合する接合部材４３ａ、４３ｂが設けられている。
【００１９】
基板４０としては、例えば、ガラスエポキシ基板をはじめとする樹脂基板、セラミック基板、Ｓｉ基板、ガラス基板などが挙げられる。電極４２ａ、４２ｂとしては、例えば、アルミ、銅、金などの材質が用いられる。また、接合部材４３ａ、４３ｂとしては例えば熱硬化型接着剤や半田などが挙げられる。
【００２０】
ワーク３０は、把持部材駆動部１１により駆動された把持部材２０ａ、２０ｂの開閉動作により把持され、接合部材４３ａ、４３ｂ上に搭載される。その後、光熱変換部２５ａ、２５ｂにレーザ光５２ａ、５２ｂが照射されるとレーザ光の光エネルギーが熱エネルギーに変換され、把持部材２０ａ、２０ｂの温度が上昇する。この温度上昇に伴い、把持部材２０ａ、２０ｂからワーク３０を介して熱が接合部材４３ａ、４３ｂへ伝わり、接合部材４３ａ、４３ｂが溶融、あるいは、硬化することによりワーク３０が基板４０に接合される。
【００２１】
第１の実施形態に係る把持装置１０によれば、接合に、熱を必要とする接合部材として熱硬化型接着剤や半田などを用いた、基板４０とワーク３０との加熱接合が可能となる。さらに、把持部材２０ａ、２０ｂが照射するレーザ光５２ａ、５２ｂに対する光吸収率を有しているため、レーザ光５２ａ、５２ｂの光エネルギーを効率よく熱エネルギーに変換することが可能となる。したがって、基板上に実装されるワークを把持する把持装置において、把持装置にはワークと接触する把持部材が設けられ、把持部材は光熱変換機能を備えた光熱変換部を有することから、把持部材のうち、光熱変換部に照射されたレーザ光の光エネルギーが熱エネルギーに変換されることにより把持部材の温度を上昇させることが可能となる。これにより、接合に熱を必要とする接合部材として熱硬化型接着剤や半田などを用いた、基板とワークとの加熱接合が可能となる。
【００２２】
（第２の実施形態）
次に、図７、図８を参照しつつ、第２の実施形態に係る把持装置１１０について説明する。図７は、第２の実施形態に係る把持装置１１０の把持部材１２０ａの構成を示す斜視図である。図８は、把持装置１１０の把持部材１２０ａの構成を示す側面図である。
【００２３】
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態のレーザ光源５０ａ、５０ｂに代えて、光ファイバを備えた点が異なる。なお、第１の実施形態に係る把持装置１０と同様に、第２の実施形態に係る把持装置１１０も一対の把持部材を備える。また、第１の実施形態に係る把持部材２０ａ、２０ｂのように、把持装置１１０の把持部材においても一対の把持部材は互いに略対称な構成となっている。また、１１０では、第１実施形態のレーザ光源５０ａ、５０ｂと同様に、一対の把持部材のそれぞれに対応するように、光ファイバが設けられている。このため、以下の説明では一方の把持部材１２０ａ及び光ファイバ１５０ａについて説明し、他方の把持部材及び光ファイバについての説明は省略する。
【００２４】
把持部材１２０ａには凹形状が２段となっている凹部１２６ａが形成されている。この凹部１２６ａは、把持部材１２０ａの表面から凹設されている第１凹部１２７ａと、第１凹部１２７ａからさらに凹設されている第２凹部１２８ａと、により構成されている。
【００２５】
第２凹部１２８ａの底面には、光熱変換部１２５ａが設けられている。凹部１２６ａは、レーザ光供給部材としての光ファイバ１５０ａのレーザ光出射端１５１ａが接続可能な構成となっており、光ファイバ１５０ａは第１凹部１２７ａにより位置決めされるとともに、光ファイバ１５０ａが第１凹部１２７ａ底面に突き当たる構成となっている。すなわち、光ファイバ１５０ａのレーザ光出射端１５１ａが、少なくとも、把持部材１２０ａのうちの光熱変換部１２５ａに対向している。
【００２６】
また、光ファイバ１５０ａの開口数（ＮＡ値）から、光ファイバ１５０ａのレーザ光出射端１５１ａと光熱変換部１２５ａとの距離を設定することにより、光ファイバ１５０ａから出射されるレーザ光１５２ａにおいて、第２凹部１２８ａの底面の光熱変換部１２５ａへ到達したときのレーザ光１５２ａの断面積が光熱変換部１２５ａの面積よりも小さい構成としている。
【００２７】
第２の実施形態に係る把持装置１１０によれば、光ファイバ１５０ａから出射されるレーザ光１５２ａにおいて、第２凹部１２８ａの底面へ到達したときのレーザ光１５２ａの断面積が光熱変換部１２５ａの面積よりも小さい構成となっているため、光ファイバ１５０ａのレーザ光出射端１５１ａから出射されたレーザ光１５２ａの全てが光熱変換部１２５ａに照射される。
【００２８】
したがって、第２の実施形態に係る把持装置１１０によれば、接合に熱を必要とする接合部材として熱硬化型接着剤や半田などを用いた、基板４０とワーク３０との加熱接合が可能となる。さらに、第２凹部１２８ａの底面へ到達したときのレーザ光１５２ａの断面積を光熱変換部１２５ａの面積よりも小さい構成としている。これにより、光ファイバ１５０ａのレーザ光出射端１５１ａから出射されたレーザ光１５２ａの全てが光熱変換部１２５ａに照射されるため、レーザ光１５２ａの光エネルギーを効率よく熱に変換することが可能となる。したがって、本実施形態に係る把持装置は、レーザ光の出射端を有し、この出射端は、光熱変換機能を有する把持部材の少なくとも一部と対向しているため、レーザ光出射端から出射されたレーザ光が光熱変換部を有する把持部材に照射することが可能となる。これにより、接合に熱を必要とする接合部材として熱硬化型接着剤や半田などを用いた、基板とワークとの加熱接合が可能となるとともに、レーザ光を効率よく熱に変換することが可能となる。
【００２９】
（第３の実施形態）
つづいて、図９、図１０を参照しつつ、第３の実施形態に係る把持装置２１０について説明する。図９は、第３の実施形態に係る把持装置２１０の把持部材２２０ａの構成を示す斜視図である。図１０は、把持装置２１０の把持部材２２０ａの構成を示す側面図である。
【００３０】
本発明の第３の実施形態は、第１の実施形態のレーザ光源５０ａ又は第２の実施形態の光ファイバ１５０ａに代えて、レーザダイオード２５０ａが設けられている点が異なる。なお、第１の実施形態に係る把持装置１０と同様に、第３の実施形態に係る把持装置２１０も一対の把持部材を備える。また、第１の実施形態に係る把持部材２０ａ、２０ｂのように、把持装置２１０の把持部材においても一対の把持部材は互いに略対称な構成となっている。また、第１実施形態のレーザ光源５０ａ、５０ｂと同様に、一対の把持部材のそれぞれに対応するように、レーザダイオードが設けられている。このため、以下の説明では一方の把持部材２２０ａ及びレーザダイオード２５０ａについて説明し、他方の把持部材及びレーザダイオードについての説明は省略する。
【００３１】
把持部材２２０ａには、第２の実施形態に係る把持部材１２０ａと同様に、凹形状が２段となっている凹部２２６ａが形成されている。この凹部２２６ａは、把持部材２２０ａの表面から凹設されている第１凹部２２７ａと、第１凹部２２７ａからさらに凹設されている第２凹部２２８ａと、により構成されている。
【００３２】
第２凹部２２８ａの底面には、光熱変換部２２５ａが設けられている。凹部２２６ａの第１凹部２２７ａ内には、第２凹部２２８ａ側にレーザ光出射端としての下面が向くように、レーザダイオード２５０ａが配置されている。この構成により、レーザダイオード２５０ａから出射されるレーザ光２５２ａが光熱変換部２２５ａへ照射される。すなわち、把持部材２２０ａは、レーザ光供給部材としてレーザダイオード２５０ａを備えており、レーザダイオード２５０ａのレーザ光出射端が、少なくとも、把持部材２２０ａのうちの光熱変換部２２５ａに対向している。
【００３３】
また、レーザダイオード２５０ａから出射されるレーザ光２５２ａは、第２凹部２２８ａの底面へ到達したときの断面積が光熱変換部２２５ａの断面積よりも小さい構成となっており、レーザ光２５２ａの全てが光熱変換部２２５ａに照射される。
【００３４】
なお、レーザダイオード２５０ａはベアチップを用いてもよいし、パッケージ等に封止された状態のものを用いてもよい。また、レーザダイオード２５０ａは、ガラスエポキシ基板などに一度実装した状態で配置してもよい。
【００３５】
第３の実施形態の把持装置２１０によれば、レーザダイオード２５０ａから出射されるレーザ光２５２ａの全てが光熱変換部２２５ａに照射される構成となっているため、光ファイバなどの光伝播部材を用いることなくレーザ光２５２ａを光熱変換部２２５ａへ照射することが可能となる。したがって、接合に熱を必要とする接合部材として熱硬化型接着剤や半田などを用いた、基板４０とワーク３０との加熱接合が可能となるとともに、光ファイバなどの光伝播部材を用いる必要がないので把持装置２１０を安価に作製することが可能となる。したがって、本実施形態の把持装置において、把持部材は光供給部材を有することにより、光ファイバなどの光伝播部材を用いることなくレーザ光を光熱変換部へ照射することが可能となる。これにより、接合に熱を必要とする接合部材として熱硬化型接着剤や半田などを用いた、基板とワークとの加熱接合が可能となるとともに、把持装置を安価に作製することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかる把持装置は、基板上に微小なワークを接合する際に有用であり、接合に熱を必要とする接合部材として熱硬化型接着剤や半田などを用いた、基板とワークとの加熱接合が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施形態に係る把持装置の概観構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る把持部材の構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る把持部材の構成を示す側面図である。
【図４】黒体処理した光熱変換部を備えた把持部材の構成を示す斜視図である。
【図５】黒体処理した光熱変換部を備えた把持部材の構成を示す側面図である。
【図６】第１の実施形態に係る把持装置を用いたワーク実装の様子を示した斜視図である。
【図７】第２の実施形態に係る把持装置の把持部材の構成を示す斜視図である。
【図８】第２の実施形態に係る把持装置の把持部材の構成を示す側面図である。
【図９】第３の実施形態に係る把持装置の把持部材の構成を示す斜視図である。
【図１０】第３の実施形態に係る把持装置の把持部材の構成を示す側面図である。
【図１１】従来の把持装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０把持装置
１１把持部材駆動部
２０ａ把持部材
２０ｂ把持部材
２５ａ光熱変換部
２５ｂ光熱変換部
３０ワーク
４０基板
４２ａ電極
４２ｂ電極
４３ａ接合部材
４３ｂ接合部材
５０ａレーザ光源（光供給部材）
５０ｂレーザ光源（光供給部材）
５２ａレーザ光
５２ｂレーザ光
１１０把持装置
１２０ａ把持部材
１２５ａ光熱変換部
１２６ａ凹部
１２７ａ第１凹部
１２８ａ第２凹部
１５０ａ光ファイバ（光供給部材）
１５１ａレーザ光出射端（光供給部材）
２１０把持装置
２２０ａ把持部材
２２５ａ光熱変換部
２２６ａ凹部
２２７ａ第１凹部
２２８ａ第２凹部
２５０ａレーザダイオード（光供給部材）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に実装されるワークを把持する把持装置において、
前記ワークと接触し、供給された光のエネルギーを熱エネルギーに変換する光熱変換部を有する把持部材を備えたことを特徴とする把持装置。
【請求項２】
前記光の出射端を有し、前記出射端は、前記把持部材の少なくとも一部と対向していることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【請求項３】
前記出射端は、前記把持部材に設けられた前記光熱変換部の少なくとも一部と対向していることを特徴とする請求項２に記載の把持装置。
【請求項４】
前記把持部材は、前記出射端から出射された光を前記光熱変換部へ伝搬させる光供給部材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の把持装置。
【請求項５】
前記光はレーザ光であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の把持装置。

【図１】