説明

溶着力評価装置、溶着力評価方法、及びそのコンピュータプログラム

【課題】多層配線板のずれが、仮溶着の溶着力不足に起因するものであるか否かを判別可能とする。
【解決手段】多層配線板を構成する各配線板201a、201bには、複数のマークが設けられている。仮溶着後、本溶着の前と後に、複数のマークの位置を測定し、本溶着前後のマークの位置ずれを求める。本溶着前後のマークの位置ずれが所定レベル以上で(ステップS6;Yes)、ほぼ等量で同一方向の場合(ステップS9;Yes)に、仮溶着の溶着力が不足していると判別し、仮溶着力を増大する(ステップS10)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶着力評価装置、溶着力評価方法、及びそのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
ICチップ、抵抗、コンデンサ等の電子部品を実装する配線板は、電子部品の小型化・高密度実装化に伴い、多層化されて使用されることが多い。多層配線板は、配線パターンが形成された配線板とプリプレグとを順次積層し、加熱加圧してプリプレグを硬化させ、これらを一体化することにより製造される。
【0003】
各配線板の配線パターンは、それぞれ対応する位置に配置されている必要がある。そのため、特許文献1に開示されているように、各配線板を位置合わせして積層した後、予め配線板とプリプレグの外周を部分的に溶着して仮固定を行って位置ずれを防止した後、全体の本溶着を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−335544号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
各配線板の外周にはアライメントマークが設けられており、アライメントマークを調芯用カメラにて読み取ることで、各配線板の位置合わせを行う。その後、各配線板の仮固定、本溶着が行われる。しかし、本溶着後の多層配線板において、各配線板の位置、つまり各配線板のアライメントマークの位置にずれが生じている場合がある。その原因として、仮溶着の溶着力不足に起因するものと、配線板自体に起因するものが考えられる。
【0006】
しかし、従来の溶着力評価装置や溶着力評価方法では、配線板の位置ずれを検出することしかできず、ずれの原因が、仮溶着の溶着力不足に起因するものであるか、配線板自体に起因するものであるか、を判断することは困難であった。
【0007】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、配線板のずれが、仮溶着の溶着力不足に起因するものであるか否かを判断することができる溶着力評価装置、溶着力評価方法、及びそのコンピュータプログラム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】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶着力評価装置は、
複数の配線板とプリプレグとが積層された多層配線板を仮溶着し、その後、本溶着を行う溶着装置の溶着力評価装置であって、
各配線板には、位置測定用の複数のマークが設けられており、
本溶着前と本溶着後の前記複数のマークの位置を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された本溶着前後の各マークの位置を照合し、位置ずれを判別する位置ずれ判別手段と、
前記位置ずれ判別手段によって判別された位置ずれに基づいて仮溶着を評価する評価手段と、を備える。
【0009】
例えば、前記位置ずれ判別手段は、前記マークの本溶着前後の位置ずれの方向と大きさを判別し、
前記評価手段は、前記位置ずれ判別手段によって判別された位置ずれの方向と大きさに基づいて仮溶着を評価する。
【0010】
前記評価手段は、例えば、前記マークの位置ずれが、同一の方向、同一の大きさであると判別した場合に、仮溶着の溶着力が不十分であると評価する。
【0011】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶着力評価方法は、
複数のマークが設けられている複数の配線板とプリプレグとが積層され、仮溶着後本溶着された配線板の仮溶着を評価する溶着力評価方法であって、
仮溶着後、本溶着前に、前記複数のマークの位置を計測する工程と、
本溶着後、前記複数のマークの位置を計測する工程と、
本溶着前と本溶着後の前記複数のマークの位置を照合し、位置のずれを判別する判別工程と、
前記判別工程において判別された位置のずれに基づいて仮溶着を評価する評価工程と、を有することを特徴とする。
【0012】
上記目的を達成するため、本発明に係るコンピュータプログラムは、
コンピュータに、
複数のマークが設けられている複数の配線板の仮溶着後、本溶着前に、前記複数のマークの位置を計測するための処理と、
本溶着後、前記複数のマークの位置を計測ための処理と、
本溶着前と本溶着後の前記複数のマークの位置を照合し、位置のずれを判別する処理と、
判別された位置のずれに基づいて仮溶着を評価する処理と、を実行させる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、仮溶着後、本溶着の前と後にマークの位置を計測、及び比較することによって、多層配線板を構成する配線板の位置ずれに基づいて仮溶着を評価することができ、例えば、位置ずれが仮溶着の溶着力不足に起因するものであるか否かを判断すること等も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施の形態に係る溶着システムの概略全体図である。
【図2】図1に示す仮溶着部の機構を示す断面図である。
【図3】図2に示す検査部機の構成を示す側面図である。
【図4】仮溶着前の多層配線板を示す概略図である。
【図5】溶着及び評価手順を示す工程図である。
【図6】(a)と(b)は、それぞれ、本溶着前後の配線板上のマークの位置を重ねて示す図であり、(a)は位置ずれがほぼ存在しない配線板の例を示す図、(b)は、全てのマークについて位置ずれがほぼ等力同一方向に発生した配線板の例を示す図である。
【図7】(a)と(b)は、それぞれ、本溶着前後の配線板上のマークの位置を重ねて示す図であり、位置ずれが発生しているが、ずれ量と方向が場所によって異なっている配線板の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態にかかる溶着力評価能力を備える溶着システム100を説明する。
前提として溶着システム100によって溶着され且つ溶着力評価の対象となる多層配線板200について説明する。
【0016】
多層配線板200は、図4に示すように、プリプレグ202を間に挟んで配線板201aと201bを積層して形成されたものである。各配線板201aと201bの両面には、配線パターンが形成されている。プリプレグ202は、板状の絶縁性層間接着剤であり、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が含浸されたガラス繊維等から構成される。なお、多層配線板200は、溶着システム100による溶着前には各配線板201a,201bとプリプレグ202とが積層されているだけであり、相互に固定・固着されてはいない。
【0017】
各配線板201a,201bの両面には、アライメントマーク211、4隅評価マーク212、溶着位置評価マーク213がそれぞれ設けられている。アライメントマーク211は、各配線板201a,201bの外周部に2カ所ずつ、両面計4カ所設けられている。4隅評価マーク212は各配線板201a,201bの4隅に1つずつ設けられている。溶着位置評価マーク213は、後述する溶着ヘッド部32の溶着面321a,322aと各配線板201a,201bとが接する位置に設けられている。
【0018】
アライメントマーク211、4隅評価マーク212、溶着位置評価マーク213は、それぞれ設けられている面によって区別できるように形状・サイズが設定されている。
【0019】
次に、本実施の形態にかかる溶着システム100について図面を参照して説明する。
溶着システム100は、図1に示すように、搬送部2と、仮溶着部3と、検査部4と、本溶着部5と、評価部6と、制御部7とから構成されている。
【0020】
搬送部2は、X方向に伸びる一対のガイドレール21a,21bと、搬送台22とを備え、搬送台22は、フレーム状に形成され、多層配線板200の周縁部を載置する。搬送台22は、制御部7によって制御される駆動機構により駆動され、ガイドレール21a,21bに沿って移動し、多層配線板200を、載置位置23,仮溶着部3、検査部4、待機位置24の順に搬送する。なお、ガイドレール21a,21bの伸びる方向をX方向、X方向に垂直で水平な方向をY方向、鉛直方向をZ方向とする。
搬送部2は、さらに、検査部4で検査された多層配線板200を本溶着部5に搬送し、本溶着部5により本溶着された多層配線板200を評価部6に搬送し、評価部6から多層配線板200を搬出するための図示せぬ搬送ロボットを備える。
【0021】
仮溶着部3は図2に示すように、架台31、溶着ヘッド部32、調芯用カメラ33、基板吸着機構34、調芯機構35、から構成されている。
【0022】
架台31は、搬送部2の両側部に配置され、制御部7によって制御される駆動機構により図1におけるX方向及びY方向に移動する。架台31の所定位置には、3対の溶着ヘッド部32が配置されている。
【0023】
各溶着ヘッド部32は、上側溶着ヘッド321と下側溶着ヘッド322とから構成されている。上側溶着ヘッド321と下側溶着ヘッド322は、それぞれ一端が架台31に取り付けられており、他端部に円形の溶着面321a,322aが形成されている。上側溶着ヘッド321と下側溶着ヘッド322の他端部にはヒータが内蔵されており、溶着面321a,322aは所定の温度に加熱されている。上側溶着ヘッド部321と下側溶着ヘッド322は、駆動機構等により駆動され、Z方向に移動し、多層配線板200を挟み込むように溶着面321a,322aを多層配線板200に押しあて、多層配線板200を仮溶着する。
【0024】
調芯用カメラ33は、2組の上側調芯用カメラ33aと2組の下側調芯用カメラ33bとが、多層配線板200を挟んで対向する位置に設けられている。上側調芯用カメラ33aと下側調芯用カメラ33bとは、多層配線板200の上面及び下面のアライメントマーク211を撮像する。
【0025】
基板吸着機構34は、Z方向に移動可能かつZ軸周りに回動可能に構成されており、Z方向に移動して、配線板201aを吸着して持ち上げ、プリプレグ202及び配線板201bから分離した状態で配線板201aを保持し、また、配線板201aを保持したままZ軸周り方向に回動させる。
【0026】
調芯機構35は、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動可能に構成されており、Z軸方向に移動して、配線板201bを吸着し、吸着した状態でX方向、Y方向へ移動させ、基板吸着機構34とともに配線板201a,201b同士の位置調節を行う。
【0027】
検査部4は、図1及び図3に示すように、X線源41、X線カメラ42、X線カメラ移動機構43を備える。
【0028】
X線源41は、X線カメラ42に向かってX線を照射する。
X線カメラ42は、X線源41で発生させたX線を検出することによって、アライメントマーク201、4隅評価マーク202及び溶着位置評価マーク203の位置を計測する。
【0029】
X線カメラ移動機構43は、X方向に伸びる一対のレール431と、Y方向に伸びる一対のレール432とを備えている。X線カメラ移動機構43は、制御部7によって制御される駆動機構によって、レール431,432上に載置されているX線源41及びX線カメラ42を、X方向、Y方向に移動させる。
【0030】
図1に示す本溶着部5は、上下2枚のホットプレート51,52を備える。各ホットプレート51,52は内蔵されているヒータによって加熱される。各ホットプレート51,52の間には、仮溶着された多層配線板200が配置され、ヒータによってホットプレート51,52を加熱しながら、多層配線板200を加圧する。
【0031】
評価部6は、検査部4と実施的に同一の構成を有する。
【0032】
制御部7は、コンピュータを備え、上記各部の動作を制御するためのプログラムを記憶し、コンピュータが該プログラムを実行することにより、上記各部の溶着動作及び溶着評価動作を制御する。また、制御部7は、仮溶着の際に、ヒータに供給するエネルギー量を制御するための設定データを記憶している。
【0033】
次に、溶着システム100により配線板200を溶着する溶着工程及び溶着力評価工程について、図5を参照しつつ説明する。
【0034】
まず、配線板201a,201bとプリプレグ202とが積層されている未溶着の多層配線板200を、搬送部2の載置位置23に位置する搬送台22に載置する。制御部7は、駆動機構を介して搬送台22を駆動し、ガイドレール21a,21bに沿って多層配線板200を仮溶着部3へ搬送する。
【0035】
多層配線板200を仮溶着部3に搬送すると、制御部7は、調芯用カメラ33aと33bによって、各配線板201aと201bの外表面のアライメントマーク201の位置をそれぞれ計測する。次に、基板吸着機構34によって配線板201aを吸着して上方(+Z軸方向)に持ち上げる。一方、調芯機構35は、配線板201bを吸着し、上方に押し上げて、搬送台22から分離させる。続いて、基板吸着機構34と調芯機構35は、アライメントマーク211が一致するように、配線板201aを回転させ、配線板201bをX軸方向及びY軸方向にそれぞれ移動する。位置調整後、基板吸着機構34と調芯機構35とは、配線板201aと配線板201bとをプリプレグ202を介して押圧し、調芯用カメラ33a、33bによる位置測定を実行する。制御部7は、配線板201aと201bのアライメントマーク211の位置のずれが所定の許容値内に収まるまで、上記の計測、位置調節を繰り返すように、基板吸着機構34、調芯機構35、調芯用カメラ33aと33bを制御する。
【0036】
各配線板201aと201bのアライメントマーク211の位置のずれが所定の許容値内に収まったら、制御部7は、溶着ヘッド部32に内蔵されたヒータに予め設定されている所定量のエネルギーを供給することにより、溶着面321aと322aを加熱する。さらに制御部7は、上側及び下側溶着ヘッド321と322をZ方向に駆動して、溶着面321aと322aとを多層配線板200を挟み込むように押し当てる。
【0037】
プリプレグ202に含浸されたエポキシ樹脂は、溶着ヘッド部32の溶着面321a,322aに対応する部分が溶融され、溶融したエポキシ樹脂が冷却固化することによりプリプレグ202と配線板201a,201bとが、6つの溶着位置評価マーク213の位置で仮溶着される(ステップS1)。
【0038】
次に、上側及び下側溶着ヘッド部321,322の溶着面321a,322aを、Z方向にそれぞれ移動させ、多層配線板200から離す。続いて、仮溶着された多層配線板200を搬送台22の上に戻す。
【0039】
その後、多層配線板200を、搬送部2によって検査部4に搬送する。そして、X線源41とX線カメラ42をX線カメラ移動機構43によって移動させつつ、アライメントマーク211、4隅評価マーク212、溶着位置評価マーク213の位置をそれぞれ計測し、制御部7内のメモリに記録する(ステップS2)。
【0040】
その後、搬送部2は、多層配線板200を待機位置24まで搬送する。
搬送部2の図示せぬ搬送ロボットは、仮溶着された多層配線板200を本溶着部5に搬送する。そして、多層配線板200をホットプレート51と52の間に載置し、ホットプレート51,52で加熱・加圧し、多層配線板200を本溶着する(ステップS3)。即ち、加熱によりプリプレグ202に浸漬されたエポキシ樹脂を全面に渡って溶融しその後冷却・固化することにより、配線板201aとプリプレグ202を、プリプレグ202と配線板201bとを固着する。
【0041】
本溶着後、多層配線板200を搬送部2によって評価部6に搬送し、X線カメラによってアライメントマーク211、4隅評価マーク212、溶着位置評価マーク213の位置をそれぞれ計測し、制御部7内のメモリに記録する(ステップS4)。
【0042】
制御部7は、メモリに記録した本溶着前と本溶着後のアライメントマーク211、4隅評価マーク212、溶着位置評価マーク213の位置ずれ量とずれ方向を配線板201a,201b毎に判定する(ステップS5)。
【0043】
例えば、制御部7は、配線板201b上のアライメントマーク211、4隅評価マーク212、溶着位置評価マーク213の位置を基準として、配線板201b及び201aのアライメントマーク211、4隅評価マーク212、溶着位置評価マーク213のずれ量とずれ方向を判定する。
【0044】
例えば、本溶着前後の、配線板201a及び201bの溶着位置評価マーク213の位置のずれ量が許容範囲内で(ステップS6;Yes)、かつ、アライメントマーク211と4隅評価マーク212の位置のずれ量も、それぞれ、所定の許容範囲内の場合(ステップS7;Yes)、仮溶着及び本溶着が正常に完了しているので、溶着工程を終了し、多層配線板200を、搬送機構によって図示しない溶着済み多層配線板置き場に搬送する(ステップS8)。
【0045】
一方、いずれかの配線板の本溶着前と後の溶着位置評価マーク213の位置のずれ量が許容範囲より大きいと判別された場合(ステップS6;No)、位置のずれが同じ方向で同じ大きさであるか否かを判別する(ステップS9)。位置ずれが同じ方向で同じ大きさであると判別された場合(ステップS9;Yes)、仮溶着の溶着力が不充分であったため、本溶着の際に、一方の配線板が他方の配線板に対して動いてしまったことが原因であると考えられる。
そこで、仮溶着の溶着力を高めるため、ヒータに供給するエネルギーを大きくするように設定を補正する(ステップS10)。
例えば、溶着ヘッド部32の溶着面321a,322aの温度を高くするように、ヒータに流す電流の電流供給時間を現在の設定値よりも大きい値に補正する、或いはヒータに流す電流の値をより大きい値に補正する。その後、配線板200を廃棄させる(ステップS11)。
【0046】
一方、ステップS7でNoと判別された場合及びステップS9でNoと判別された場合には、仮溶着の溶着力自体に問題は無く、他の原因で位置ずれが発生していると考えられる。そこで、仮溶着の溶着力に問題が無いことを報知し(ステップS12)、その後、ステップS11に進み、配線板200を廃棄する。
【0047】
上述の評価動作を図6(a)〜図7(b)を参照して、具体的に説明する。
図6(a)は、本溶着前の各マークの位置を実線で、本溶着後のマークの位置を破線で示す。この図の例では、本溶着前の前後で各マークの位置はほとんど変化していない。全ての配線板でこのようなずれならば、ステップS6及びS7で、Yesとなり、その配線板200は、正常と判別される。
【0048】
一方、図6(b)は、他の例であり、配線板201bを基準にしたときに、配線板201aの各マークの本溶着前の位置を実線で、本溶着後のマークの位置を破線で示す。この図の例では、本溶着後で各マークが、同じ方向でほぼ同一量だけずれている。従って、ステップS9で、Yesと判別され、仮溶着力が増強される(ステップS10)。
【0049】
また、いずれか1つの配線板201の各マークの本溶着前後の位置が図7(a)、(b)に示す位置関係の場合、ステップS9ではNoと判別される。この場合、位置ずれの原因は、仮溶着の強度不足ではなく、配線板の膨張であると考えられる。そこで、ステップS12では、位置ずれの原因は、仮溶着の強度不足以外である旨が報知される。
【0050】
このように本実施形態では、本溶着前と本溶着後のアライメントマーク201、4隅評価マーク202、溶着位置評価マーク203の位置を照合し、位置のずれの大きさ、方向を判別することで、仮溶着の溶着力が充分であるか否かを判断することができる。多層配線板200の位置のずれの原因を容易に判断することができるため、即座に適切な対応を取ることが可能となり、多層配線板200の製品品質の安定化、及び生産性の向上を図ることができる。
【0051】
以上、一実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、その応用及び変形等は任意である。
例えば、上記実施の形態では、搬送部2と仮溶着部3と検査部4とを一体構成とし、本溶着部5と評価部6を別体としたが、構成自体は任意である。例えば、各部を別体で構成してもよい。また、検査部4と評価部6と、1台で共用してもよい。
【0052】
上記実施の形態では、検査部4においてX線源41とX線カメラ42を移動させて、多層配線板200上のマーク201、202、203の位置を計測している。しかし、これに限定されず、X線源41とX線カメラ42を固定とし、多層配線板200を移動させて計測を行ってもよい。
【0053】
上記実施の形態では、調芯用カメラ42、43としてCCDカメラを使用したが、X線カメラを使用することも可能である。
【0054】
また、上記の実施の形態では、仮溶着の溶着力が不充分であると判断された場合、溶着機1の仮溶着工程3において仮溶着力を高める制御が行われている。しかし、警告音等により作業員に仮溶着の溶着力が不充分であることを報知するようにしてもよい。
【0055】
上記実施の形態では、プリプレグ202には熱硬化性のエポキシ樹脂が含浸されているが、加熱により溶融し、配線板同士を溶着(接着)可能な樹脂であれば使用可能である。用途に応じて、ポリイミドやBT樹脂等の耐熱樹脂を使用することもできる。
【0056】
上記実施の形態では、配線板を2枚積層する例で、本願発明を説明したが、積層される配線板の数は任意である。この場合も、各配線板の間には、プリプレグが配置される。この場合、所定の配線板(例えば、最下層の配線板)を基準として、他の配線板のマーク群が同一方向にほぼ同一量だけずれていれば、仮溶着力が不足であると判断される。
【符号の説明】
【0057】
2 搬送部
3 仮溶着部
4 検査部
5 本溶着部
6 評価部
7 制御部
21a、21b ガイドレール
22 搬送台
23 載置位置
24 待機位置
31 架台
32 溶着ヘッド部
33 調芯用カメラ
34 基板吸着機構
35 調芯機構
41 X線源
42 X線カメラ
43 X線カメラ移動機構
51,52 ホットプレート
100 溶着システム
200 多層配線板
201a、201b 配線板
202 プリプレグ
211 アライメントマーク
212 4隅評価マーク
213 溶着位置評価マーク

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の配線板とプリプレグとが積層された多層配線板を仮溶着し、その後、本溶着を行う溶着装置の溶着力評価装置であって、
各配線板には、位置測定用の複数のマークが設けられており、
本溶着前と本溶着後の前記複数のマークの位置を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された本溶着前後の各マークの位置を照合し、位置ずれを判別する位置ずれ判別手段と、
前記位置ずれ判別手段によって判別された位置ずれに基づいて仮溶着を評価する評価手段と、を備えることを特徴とする溶着力評価装置。
【請求項2】
前記位置ずれ判別手段は、前記マークの本溶着前後の位置ずれの方向と大きさを判別し、
前記評価手段は、前記位置ずれ判別手段によって判別された位置ずれの方向と大きさに基づいて仮溶着を評価する、ことを特徴とする請求項1に記載の溶着力評価装置。
【請求項3】
前記評価手段は、前記マークの位置ずれが、同一の方向、同一の大きさであると判別した場合に、仮溶着の溶着力が不十分であると評価する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の溶着力評価装置。
【請求項4】
複数のマークが設けられている複数の配線板とプリプレグとが積層され、仮溶着後本溶着された配線板の仮溶着を評価する溶着力評価方法であって、
仮溶着後、本溶着前に、前記複数のマークの位置を計測する工程と、
本溶着後、前記複数のマークの位置を計測する工程と、
本溶着前と本溶着後の前記複数のマークの位置を照合し、位置のずれを判別する判別工程と、
前記判別工程において判別された位置のずれに基づいて仮溶着を評価する評価工程と、を有することを特徴とする溶着力評価方法。
【請求項5】
コンピュータに、
複数のマークが設けられている複数の配線板の仮溶着後、本溶着前に、前記複数のマークの位置を計測するための処理と、
本溶着後、前記複数のマークの位置を計測ための処理と、
本溶着前と本溶着後の前記複数のマークの位置を照合し、位置のずれを判別する処理と、
判別された位置のずれに基づいて仮溶着を評価する処理と、を実行させるコンピュータプログラム。

【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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【公開番号】特開2013−21236(P2013−21236A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−155153(P2011−155153)
【出願日】平成23年7月13日(2011.7.13)
【出願人】(396004981)セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Fターム(参考)】