JP2016152407A - 基板装置の製造方法及び光学装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板における部品がはんだ付けされる部分を変形させずに基板に部品をはんだ付けする基板装置の製造方法に比べて、部品のはんだ付けによって基板に局所的に大きい反りが発生し難い基板装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板装置の製造方法は、基板における金属層が形成されている部分であって一方の面に部品がはんだ付けされる該部分を、該一方の面から他方の面に向けて変形させる第1工程と、該第1工程後、該部分における該一方の面に該部品をはんだ付けする第2工程と、該第2工程後、該部分における該他方の面に複数の素子を実装する第3工程と、を含む。【選択図】図6
Description
本発明は、基板装置の製造方法及び光学装置の製造方法に関する。
特許文献1には、表面に長手方向に沿って複数の発光素子アレイが千鳥状に実装された長尺な第1のプリント配線基板と、裏面に該プリント配線基板と第2のプリント配線基板とを接続する接続部材と、を備えた発光基板装置が開示されている。
基板に部品をはんだ付けすると、基板における部品をはんだ付けした部分に局所的に大きい反りが発生する虞がある。
本発明は、基板における部品がはんだ付けされる部分を変形させずに、基板に部品をはんだ付けする基板装置の製造方法に比べて、部品のはんだ付けによって基板に局所的に大きい反りが発生し難い基板装置の製造方法の提供を目的とする。
請求項1の基板装置の製造方法は、基板における金属層が形成されている部分であって一方の面に部品がはんだ付けされる該部分を、該一方の面から他方の面に向けて変形させる第1工程と、該第1工程後、該部分における該一方の面に該部品をはんだ付けする第2工程と、該第2工程後、該部分における該他方の面に複数の素子を実装する第3工程と、を含む。
請求項2の基板装置の製造方法は、請求項1記載の基板装置の製造方法において、前記第1工程では、前記部分を前記一方の面から前記他方の面に向けて変形させた後、前記部分にはんだを塗布し、前記第2工程では、前記第1工程ではんだを塗布した前記部分に前記部品をはんだ付けする。
請求項3の光学装置の製造方法は、請求項1又は2に記載の方法で製造した基板装置に実装されている前記複数の素子と、光学部品とを対向させて、前記基板装置及び前記光学部品を筐体に固定する。
請求項1の基板装置の製造方法によれば、基板における部品がはんだ付けされる部分を変形させずに、基板に部品をはんだ付けする基板装置の製造方法に比べて、部品のはんだ付けによって基板に局所的に大きい反りが発生し難い。
請求項2の基板装置の製造方法によれば、塗布したはんだに邪魔されることなく、部品がはんだ付けされる部分を一方の面から他方の面に向けて変形させることができる。
請求項3の露光装置の製造方法によれば、基板における部品がはんだ付けされる部分を変形させずに、基板に部品をはんだ付けして製造した基板装置を用いた光学装置の製造方法に比べて、基板に発生した局所的に大きい反りに起因する複数の素子の光軸のばらつきが抑制される。
<概要>
以下、本実施形態(基板装置の一例である発光基板20の製造方法及び光学装置の一例である露光装置の製造方法)について説明する。以下の説明では、まず、露光装置10の構成について説明し、次いで、露光装置10の製造方法について説明する。なお、発光基板20は露光装置10の構成要素であることから(図1及び図2参照)、発光基板20の構成の説明は露光装置10の構成の説明の中で行い、発光基板20の製造方法の説明は露光装置10の製造方法の説明の中で行う。
以下、本実施形態(基板装置の一例である発光基板20の製造方法及び光学装置の一例である露光装置の製造方法)について説明する。以下の説明では、まず、露光装置10の構成について説明し、次いで、露光装置10の製造方法について説明する。なお、発光基板20は露光装置10の構成要素であることから(図1及び図2参照)、発光基板20の構成の説明は露光装置10の構成の説明の中で行い、発光基板20の製造方法の説明は露光装置10の製造方法の説明の中で行う。
<露光装置>
以下、露光装置10について、図面を参照しつつ説明する。露光装置10は、電子写真方式の画像形成装置(図示省略)が備える感光体ドラムPD(図2参照)に露光光LB2を照射し、感光体ドラムPDを感光させて、潜像を形成する機能を有する。
以下、露光装置10について、図面を参照しつつ説明する。露光装置10は、電子写真方式の画像形成装置(図示省略)が備える感光体ドラムPD(図2参照)に露光光LB2を照射し、感光体ドラムPDを感光させて、潜像を形成する機能を有する。
露光装置10は、図1及び図2に示されるように、発光基板20と、レンズアレイ30と、筐体40と、を含んで構成されている。
[発光基板]
発光基板20は、画像形成装置が備える制御装置(図示省略)から送られる画像データに応じて、後述する複数のLEDアレイ62からレンズアレイ30に向けて光LB1を照射する機能を有する(図2参照)。ここで、LEDアレイ62は、素子の一例である。
発光基板20は、画像形成装置が備える制御装置(図示省略)から送られる画像データに応じて、後述する複数のLEDアレイ62からレンズアレイ30に向けて光LB1を照射する機能を有する(図2参照)。ここで、LEDアレイ62は、素子の一例である。
発光基板20は、図2及び図3に示されるように、プリント配線基板50(以下、基板50という。)と、複数のLEDアレイ62と、コネクタ64と、複数のLEDアレイ62及びコネクタ64以外の電子部品(図示省略)と、を含んで構成されている。ここで、コネクタ64は、部品の一例である。また、以下の説明では、複数のLEDアレイ62及びコネクタ64以外の電子部品を、ドライバIC等という。ドライバIC等には、ドライバIC、コンデンサその他本実施形態の基板50にはんだ付けされる電子部品が含まれる。
〔プリント配線基板〕
基板50は、図3に示されるように、長尺の板とされている。そして、発光基板20の上面50A(感光体ドラムPDに向く側の面)には、図2及び図3に示されるように、長手方向の一端側から他端側に亘りかつ短手方向の中央の部分に、長尺な金属膜52が形成されている。ここで、金属膜52は、金属層の一例である。上面50Aは、基板50における他方の面の一例である。なお、基板50には、金属膜52に複数のLEDアレイ62が配置された状態で、複数のLEDアレイ62が実装されている。
基板50は、図3に示されるように、長尺の板とされている。そして、発光基板20の上面50A(感光体ドラムPDに向く側の面)には、図2及び図3に示されるように、長手方向の一端側から他端側に亘りかつ短手方向の中央の部分に、長尺な金属膜52が形成されている。ここで、金属膜52は、金属層の一例である。上面50Aは、基板50における他方の面の一例である。なお、基板50には、金属膜52に複数のLEDアレイ62が配置された状態で、複数のLEDアレイ62が実装されている。
また、上面50Aには、長手方向の一端側から他端側に亘りかつ短手方向の両端側の部分に、長尺な金属製の配線54が形成されている。ここで、金属製の配線54は、金属層の他の一例である。
また、本実施形態の基板50は、一例として多層基板とされている。そして、基板50の上面50A側から1枚目の要素基板と2枚目の要素基板との間には、長手方向の一端側から他端側に亘りかつ短手方向の中央の部分に、長尺な金属膜56が形成されている。ここで、金属膜56は、金属層の他の一例である。なお、金属膜56は、1枚目の要素基板に形成されているビア(図示省略)に連結されているパッド(図示省略)が画像形成装置のフレーム(図示省略)に接地されることで、露光装置10のノイズを低減させる機能を有する。
また、基板50の下面50Bには、コネクタ64をはんだ付けするための複数のパッド58(図4参照)及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッド(図示省略)が形成されている。複数のパッド58は、図4に示されるように、基板50の長手方向一端側に形成されている。なお、図3における一点鎖線で囲まれた部分は、複数のパッド58にコネクタ64の端子(図示省略)がはんだ付けされた状態で、下面50Bにおけるコネクタ64が対向している部分(以下、コネクタ部分64A)を示している。また、コネクタ部分64Aは、基板50の厚み方向(基板50の長手方向及び短手方向に直交する方向)から見て長尺とされており、その長手方向が基板50の長手方向に沿っている。ここで、下面50Bは、基板50における一方の面の一例である。
以上のとおり、基板50におけるコネクタ部分64Aの長手方向一端から他端までの範囲には、金属膜52(の一部)、金属製の配線54(の一部)、金属膜56(の一部)及び複数のパッド58が形成されている。以下の説明において、基板50におけるコネクタ部分64Aの長手方向一端から他端までの範囲を、金属層部分50Cという。ここで、金属層部分50Cは、金属層(金属膜52、金属製の配線54及び金属膜56の一部)が形成されている部分であって一方の面(下面50B)に部品(コネクタ64)がはんだ付けされる部分の一例である。
以上のとおり、基板50には金属膜52、配線54、金属膜56及び複数のパッド58が形成されていることを説明したが、本実施形態の基板50のベースとなる部分は、ガラスエポキシ製樹脂(一例としてFR4)とされている。
〔LEDアレイ(発光素子)〕
前述のとおり、複数のLEDアレイ62は、基板50の上面50Aにおける金属膜52に実装されている。具体的には、複数のLEDアレイ62は、図3に示されるように、金属膜52の長手方向の一端側から他端側に亘りかつ短手方向の中央の部分に、基板50の長手方向に沿って千鳥状に実装されている。また、各LEDアレイ62には、基板50(LEDアレイ62)の長手方向に沿って、複数のLED62Aが配列されている。
前述のとおり、複数のLEDアレイ62は、基板50の上面50Aにおける金属膜52に実装されている。具体的には、複数のLEDアレイ62は、図3に示されるように、金属膜52の長手方向の一端側から他端側に亘りかつ短手方向の中央の部分に、基板50の長手方向に沿って千鳥状に実装されている。また、各LEDアレイ62には、基板50(LEDアレイ62)の長手方向に沿って、複数のLED62Aが配列されている。
〔コネクタ〕
コネクタ64は、制御装置から送られる信号を受け取る機能を有する。コネクタ64は、図3に示されるとおり、基板50の下面50Bにおける、長手方向の一端側かつ短手方向の中央の部分に対向してはんだ付けされている。そして、コネクタ64は、図3に示されるように、基板50の板厚方向から見ると、基板50の金属膜52が形成されている部分に対し重なっている。また、コネクタ64は、基板50の板厚方向から見ると、基板50の短手方向における両端側の金属製の配線54に挟まれている。また、コネクタ64は、基板50の板厚方向から見ると、金属膜56が形成されている部分に対し重なっている。
コネクタ64は、制御装置から送られる信号を受け取る機能を有する。コネクタ64は、図3に示されるとおり、基板50の下面50Bにおける、長手方向の一端側かつ短手方向の中央の部分に対向してはんだ付けされている。そして、コネクタ64は、図3に示されるように、基板50の板厚方向から見ると、基板50の金属膜52が形成されている部分に対し重なっている。また、コネクタ64は、基板50の板厚方向から見ると、基板50の短手方向における両端側の金属製の配線54に挟まれている。また、コネクタ64は、基板50の板厚方向から見ると、金属膜56が形成されている部分に対し重なっている。
[レンズアレイ]
レンズアレイ30は、複数のLEDアレイ62が照射する光LB1を屈折させて光LB1を露光光LB2とし、感光体ドラムPDで結像させる機能を有する。レンズアレイ30は、図2に示されるように、画像形成装置において、発光基板20と感光体ドラムPDとの間に配置されている。なお、レンズアレイ30における光LB1が照射される側は、複数のLEDアレイ62と対向している。ここで、レンズアレイ30は、光学部品の一例である。
レンズアレイ30は、複数のLEDアレイ62が照射する光LB1を屈折させて光LB1を露光光LB2とし、感光体ドラムPDで結像させる機能を有する。レンズアレイ30は、図2に示されるように、画像形成装置において、発光基板20と感光体ドラムPDとの間に配置されている。なお、レンズアレイ30における光LB1が照射される側は、複数のLEDアレイ62と対向している。ここで、レンズアレイ30は、光学部品の一例である。
[筐体]
筐体40は、図1及び図2に示されるように、発光基板20の複数のLEDアレイ62とレンズアレイ30とが対向するように、発光基板20及びレンズアレイ30を固定する機能を有する。
筐体40は、図1及び図2に示されるように、発光基板20の複数のLEDアレイ62とレンズアレイ30とが対向するように、発光基板20及びレンズアレイ30を固定する機能を有する。
筐体40は、長尺であって、その長手方向が感光体ドラムPDの軸方向に沿うように、配置されている。筐体40には、感光体ドラムPDに向く長尺の貫通穴42が感光体ドラムPDの軸方向に沿って形成されている。そして、筐体40は、レンズアレイ30の長手方向が感光体ドラムPDの軸方向に沿うように、長尺の貫通穴42における感光体ドラムPD側の開口部周縁でレンズアレイ30を接着剤(図示省略)により固定している。また、筐体40は、発光基板20の長手方向がレンズアレイ30の長手方向に沿うように、長尺の貫通穴42における感光体ドラムPD側と反対側の開口部周縁で発光基板20を接着剤(図示省略)により固定している。
以上が、露光装置10の構成についての説明である。
<露光装置の製造方法>
次に、露光装置10の製造方法について図面を参照しつつ説明する。露光装置10の製造方法は、後述するA工程、B工程、C工程、D工程及びE工程を含んでいる。また、露光装置10の製造方法は、A工程、B工程、C工程、D工程及びE工程の記載順で行われる。
次に、露光装置10の製造方法について図面を参照しつつ説明する。露光装置10の製造方法は、後述するA工程、B工程、C工程、D工程及びE工程を含んでいる。また、露光装置10の製造方法は、A工程、B工程、C工程、D工程及びE工程の記載順で行われる。
[A工程]
A工程は、B工程の前工程であって、基板群100を準備し、基板群100(基板50)を変形させ、基板50にはんだを塗布する工程である。
A工程は、B工程の前工程であって、基板群100を準備し、基板群100(基板50)を変形させ、基板50にはんだを塗布する工程である。
A工程は、後述するA1工程、A2工程及びA3工程を含んでいる。また、A工程は、A1工程、A2工程及びA3工程の記載順で行われる。
〔A1工程〕
A1工程は、基板群100を準備する工程である。
A1工程は、基板群100を準備する工程である。
ここで、A1工程で準備する基板群100について、図4及び図5を参照しつつ説明する。基板群100は、複数の基板50と、複数の連結片102と、捨て基板104と、を含んで構成されている。本実施形態では、複数の基板50の枚数は、一例として10枚とされている。
基板群100では、10枚の基板50が基板50の短手方向に並んでいる。そして、各基板50は、隣に並ぶ他の基板50と複数の連結片102によって連結されている。10枚の基板50のうち基板50の短手方向両端の基板50の更に外側には、捨て基板104が配置されている。そして、10枚の基板50のうち基板50の短手方向両端の各基板50は、それぞれ隣に配置されている捨て基板104と複数の連結片102によって連結されている。各捨て基板104には複数の貫通穴106が形成されており、複数の貫通穴106は、A3工程並びにB工程、C工程及びD工程において、基板群100を位置決めするために用いられる。
〔A2工程〕
A2工程は、基板50における金属層部分50C(コネクタ部分64A)を、基板50の下面50Bから上面50Aに向けて変形させる工程である。ここで、A2工程は、第1工程の一例である。具体的に、A2工程は、図6に示されるように、曲げ装置110を用いて行われる。
A2工程は、基板50における金属層部分50C(コネクタ部分64A)を、基板50の下面50Bから上面50Aに向けて変形させる工程である。ここで、A2工程は、第1工程の一例である。具体的に、A2工程は、図6に示されるように、曲げ装置110を用いて行われる。
ここで、曲げ装置110について説明する。曲げ装置110は、把持部材112と、移動部114と、を含んで構成されている。
把持部材112は、基板50の下面50Bに接触する第1部材112Aと、上面50Aに接触する第2部材112Bと、を備えている。第1部材112Aは、2つの突起112A1を有している。基板群100を構成する基板50の並び方向における2つの突起112A1の長さは、基板群100の短手方向の幅に相当する長さとされている。2つの突起112A1は、互いに沿った状態で、コネクタ部分64Aの長手方向の幅よりも基板50の長手方向に離れて対向している。第1部材112Aは、移動部114に支持されている。移動部114は、第1部材112Aを上下方向に移動させるようになっている。また、第2部材112Bは、第1部材112Aの下側であって、2つの突起112A1に挟まれた位置で曲げ装置110の筐体(図示省略)に固定されている。第2部材112Bは、基板群100を構成する基板50の並び方向の幅に相当する長さの突起を有している。別言すると、基板群100を構成する基板50の並び方向における第2部材112Bの長さは、基板群100の短手方向の幅に相当する長さとされている。
A2工程では、コネクタ部分64Aの長手方向両端に隣接する部分に2つの突起112A1を接触させるとともにコネクタ部分64Aの下側に第2部材112Bの突起を接触させた状態で、移動部114により第1部材112Aを下側に移動させる。第1部材112Aが下側に移動すると、基板群100は、下側で接触する第2部材112Bとの接触部分を支点とし、上側で当該接触部分を基板50の長手方向で挟んで接触する2つの突起112A1により押圧されて、前記接触部分が上側に凸状に屈曲するように変形する。
次いで、A2工程では、基板群100における把持部材112に把持されている側と反対側の端部が下側に約20mm移動したところで、移動部114による第1部材112Aの下側への移動を停止させ、定められた期間把持部材112に基板群100を把持させる状態を維持する。次いで、A2工程では、移動部114を上側に移動させ、基板群100を把持部材112から取り外す。その結果、A2工程を行う前の各基板50(図9参照)は、A2工程により、金属層部分50Cが上面50Aから下面50Bに向けて局所的に凸状に屈曲した状態となるまで変形される(図13参照)。別の見方をすれば、A2工程の後、把持部材112から取り外された後の各基板50の金属層部分50Aは局所的に凸状に屈曲した状態であることから、各基板50は、塑性変形されている。
次いで、A2工程では、基板群100における把持部材112に把持されている側と反対側の端部が下側に約20mm移動したところで、移動部114による第1部材112Aの下側への移動を停止させ、定められた期間把持部材112に基板群100を把持させる状態を維持する。次いで、A2工程では、移動部114を上側に移動させ、基板群100を把持部材112から取り外す。その結果、A2工程を行う前の各基板50(図9参照)は、A2工程により、金属層部分50Cが上面50Aから下面50Bに向けて局所的に凸状に屈曲した状態となるまで変形される(図13参照)。別の見方をすれば、A2工程の後、把持部材112から取り外された後の各基板50の金属層部分50Aは局所的に凸状に屈曲した状態であることから、各基板50は、塑性変形されている。
〔A3工程〕
A3工程は、基板50の下面50Bにおけるコネクタ64をはんだ付けするための複数のパッド58(図4参照)及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッド(図示省略)にはんだを塗布する工程である。具体的に、A3工程では、基板50の下面50Bが上側を向いた状態で、基板群100の複数の貫通穴106に固定台(図示省略)の位置決めピン(図示省略)を嵌め込んで固定台に基板群100を固定し、塗布装置(図示省略)で複数のパッド58及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッドにはんだを塗布する。なお、A3工程で塗布されるはんだは、いわゆるクリームはんだとされている。
A3工程は、基板50の下面50Bにおけるコネクタ64をはんだ付けするための複数のパッド58(図4参照)及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッド(図示省略)にはんだを塗布する工程である。具体的に、A3工程では、基板50の下面50Bが上側を向いた状態で、基板群100の複数の貫通穴106に固定台(図示省略)の位置決めピン(図示省略)を嵌め込んで固定台に基板群100を固定し、塗布装置(図示省略)で複数のパッド58及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッドにはんだを塗布する。なお、A3工程で塗布されるはんだは、いわゆるクリームはんだとされている。
[B工程]
B工程は、A工程におけるA3工程ではんだを塗布した複数のパッド58及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッドに、それぞれコネクタ64及びドライバIC等をはんだ付けする工程である。ここで、B工程は、第2工程の一例である。
B工程は、A工程におけるA3工程ではんだを塗布した複数のパッド58及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッドに、それぞれコネクタ64及びドライバIC等をはんだ付けする工程である。ここで、B工程は、第2工程の一例である。
具体的に、B工程では、図7に示されるように、A3工程ではんだを塗布した複数のパッド58及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッドに、コネクタ64の端子(図示省略)及びドライバIC等の端子(図示省略)が対向するように、コネクタ64及びドライバIC等を配置する。次いで、コネクタ64及びドライバIC等が配置された基板群100を240〜270℃に加熱し、塗布されたはんだを溶融する。さらに、基板群100の温度をはんだの固化温度(溶融したはんだが固化する温度)とされる210〜230℃にし(強制的に冷却し)、基板50にコネクタ64及びドライバIC等をはんだ付けする(リフロー工程)。その後、基板群100を自然冷却し常温にして、B工程が終了する。B工程が終了すると、基板群100を構成する各基板50には、図7(A)及び(B)に示されるように、コネクタ64及びドライバIC等がはんだ付けされる。なお、基板群100(基板50)ベースとなる部分とされるガラスエポキシ製樹脂のガラス転移点(ガラス転移温度)Tgは、約140℃とされている。
[C工程]
C工程は、基板群100を構成する各基板50の金属膜52に、各基板50の長手方向一端側から他端側に亘りかつ短手方向の中央の部分に、各基板50の長手方向に沿って複数のLEDアレイ62を千鳥状に実装する工程である。ここで、C工程は、第3工程の一例である。
C工程は、基板群100を構成する各基板50の金属膜52に、各基板50の長手方向一端側から他端側に亘りかつ短手方向の中央の部分に、各基板50の長手方向に沿って複数のLEDアレイ62を千鳥状に実装する工程である。ここで、C工程は、第3工程の一例である。
具体的に、C工程では、基板50の上面50Aが上側を向いた状態で、基板群100の複数の貫通穴106に固定台(図示省略)の位置決めピン(図示省略)を嵌め込んで固定台に基板群100を固定し、塗布装置(図示省略)で金属膜52上に銀ペーストを千鳥状に塗布する。次いで、銀ペーストが塗布された部分が、各LEDアレイ62の接合部(図示省略)と対向するように、配置装置(図示省略)により各LEDアレイ62を配置する。次いで、複数のLEDアレイ62が配置された基板群100を銀ペーストの溶融温度(140℃未満)まで加熱し、基板群100の温度を銀ペーストの固化温度(溶融した銀ペーストが固化する温度)とされる約110℃に冷却して銀ペーストが固化させる。さらに、各LEDアレイ62と配線54に連結されているパッド(図示省略)とを、ワイヤボンディング装置(図示省略)でボンディングワイヤ(図示省略)によって接続(ワイヤボンディング)する。以上により、C工程が終了する。C工程が終了すると、基板群100を構成する各基板50には、図8(A)及び(B)に示されるように、複数のLEDアレイ62が実装される。なお、図8(B)に示されるように、各基板50に実装された複数のLEDアレイ62のうち一部のLEDアレイ62は、基板50の金属層部分50Cに実装される。また、銀ペーストは約110℃で固化することから、C工程では、基板50を構成するガラスエポキシ製樹脂のガラス転移点Tg(約140℃)よりも低い温度で複数のLEDアレイ62を固化している。
[D工程]
D工程は、基板群100のすべての連結片102を切断する工程である。
D工程は、基板群100のすべての連結片102を切断する工程である。
具体的に、D工程では、各基板50の長手方向に対して一列をなす複数の連結片102(又は、複数の連結片102の間に形成されるスリット)に沿って、カッター(図示省略)を移動させて、すべての連結片102を切断する。そして、D工程が終了すると、10枚の発光基板20と2枚の捨て基板104とがばらされて、10枚の発光基板20(図3参照)が製造される。
[E工程]
E工程は、図1及び図2に示されるように、A〜D工程を経て製造された発光基板20の複数のLEDアレイ62とレンズアレイ30とが対向するように、発光基板20及びレンズアレイ30を、筐体40に固定する工程である。
E工程は、図1及び図2に示されるように、A〜D工程を経て製造された発光基板20の複数のLEDアレイ62とレンズアレイ30とが対向するように、発光基板20及びレンズアレイ30を、筐体40に固定する工程である。
具体的に、E工程では、筐体40の長尺の貫通穴42における感光体ドラムPD側の開口部周縁の複数箇所に接着剤(図示省略)を塗布して、レンズアレイ30の長手方向が筐体40の長手方向に沿った状態で、レンズアレイ30を筐体40に固定する。また、E工程では、基板50の上面50Aの複数箇所に接着剤(図示省略)を塗布して、基板50の長手方向がレンズアレイ30の長手方向に沿った状態で、発光基板20を筐体40に固定する。以上により、E工程が終了する。そして、E工程が終了すると、露光装置10が製造される。
以上が、露光装置10の製造方法についての説明である。
<作用>
次に、本実施形態の発光基板20の製造方法及び露光装置10の製造方法の作用について、図面を参照しつつ説明する。
次に、本実施形態の発光基板20の製造方法及び露光装置10の製造方法の作用について、図面を参照しつつ説明する。
[第1の作用]
本実施形態の第1の作用について、本実施形態を以下に説明する第1比較形態と比較して行う。なお、第1比較形態において、本実施形態で用いた部品等を用いる場合又は本実施形態で行う工程を行う場合、その部品、工程等の符号、名称等をそのまま用いるものとする。
本実施形態の第1の作用について、本実施形態を以下に説明する第1比較形態と比較して行う。なお、第1比較形態において、本実施形態で用いた部品等を用いる場合又は本実施形態で行う工程を行う場合、その部品、工程等の符号、名称等をそのまま用いるものとする。
第1比較形態の露光装置10の製造方法(以下、第1比較方法という。)では、本実施形態の露光装置10の製造方法のA工程においてA2工程を行わない。第1比較方法は、本実施形態の露光装置10の製造方法との関係において、A2工程を行わない点以外は、同様の工程で構成されている。
第1比較方法では、A2工程を行わないA工程の終了後、各基板50にコネクタ64をはんだ付けするB工程を行う。そして、第1比較方法でB工程を行うと、基板50におけるコネクタ64がはんだ付けされた部分に、局所的に大きい反りが発生する(図10参照)。
ここで、図9は、A工程のA1工程で準備した基板群100に負荷を与えない状態(自然状態)で測定した、基板群100を構成する複数の基板50のうち3枚の基板50(B、K及びF)の長手方向の反りを示すグラフである。図9のグラフにおけるB、K及びFは、それぞれ基板群100を構成する複数の基板50のうち短手方向一端側から2番目、6番目及び10番目の基板50を示している(以下、図10、図13及び図14の場合も同じ)。図9に示されるとおり、B工程以降の工程を行う前の基板50の自然状態での反り幅は、最大20μm程度であることが分かる。
また、図10は、第1比較方法によりC工程を行った後、基板群100を構成する各基板50の短手方向の両端側を押さえ付けた状態で測定した、基板群100を構成する複数の基板50のうち3枚の基板50(B、K及びF)の長手方向の反りを示すグラフである。図10のグラフにおいて、コネクタ64は、横軸の190〜220mmとされる部分にはんだ付けされている。第1比較方法の場合、C工程を行った後の各基板50における金属層部分50Cには、図10に示されるように、局所的に大きい反りが発生していることが分かる。
そして、第1比較方法の場合、配置装置により各基板50の金属層部分50Cにおける上面50Aに配置される複数のLEDアレイ62は、局所的に大きく反った部分に配置されることになる。その結果、金属層部分50Cに配置された複数のLEDアレイ62は、許容値を超えて光軸が傾いた状態で実装される、すなわち、複数のLEDアレイ62の光軸がばらつく虞がある。
ここで、第1比較方法において、各基板50におけるコネクタ部分64Aに、局所的に大きい反りが発生するメカニズムについて説明する。
各基板50に各コネクタ64をはんだ付けするB工程において、はんだは、240℃〜270℃で溶融された後、210〜230℃(はんだの固化温度)で固化される。一方、基板50のガラスエポキシ製樹脂は、図11に示されるように、上記固化温度がガラス転移点Tg(約140℃)を超えることにより動的粘弾性が低くなる。ガラスエポキシ製樹脂は、ガラス転移温度Tgを超えて動的粘弾性が低いと、柔らかいゴム状態となる。そして、コネクタ64は、210℃以上の基板50に対して、柔らかいゴム状態であって伸びた状態の基板50に配置されている。その後、基板50が冷却されて基板50の温度がガラスエポキシ製樹脂のガラス転移点Tg以下になると、動的粘弾性特性を有するガラスエポキシ製樹脂は、図11に示されるように、柔らかいゴム状態から硬い状態に変化し始める。さらに、基板50の温度が100℃近くまで下がると、ガラスエポキシ製樹脂にかかる力は、その線膨張係数に起因して発生する圧縮力が支配的になる。そして、基板50の温度が100℃近く又はそれ以下の温度において、図12に示されるとおり、基板50はコネクタ64に比べて縮む量が大きいが、基板50におけるコネクタ部分64Aは、コネクタ64により基板50の長手方向に引っ張られる。一方、基板50におけるコネクタ部分64Aの短手方向両側の部分は、コネクタ64により引っ張られ難い。すなわち、基板50におけるコネクタ部分64Aと、コネクタ部分64Aの短手方向両側の部分とでは、コネクタ64が配置されているか否かの違いに起因して、その収縮量に差が生じる。このため、基板50がさらに冷却されると、基板50におけるコネクタ部分64Aにはコネクタ部分64Aの短手方向両側の部分に比べて大きい圧縮応力がかかった状態となってしまう。その結果、第1比較方法で製造した発光基板20のコネクタ部分64Aには局所的な大きい反りが発生すると推定される。
これに対して、本実施形態では、第1比較方法と異なり、A工程において曲げ装置110により基板50における金属層部分50Cが塑性変形するまで基板50の下面50Bから上面50Aに向けて変形させるA2工程を行った後、コネクタ64をはんだ付けするB工程を行う。
ここで、図13は、A工程のA2工程で変形した基板群100に負荷を与えない状態(自然状態)で測定した、基板群100を構成する複数の基板50のうち3枚の基板50(B、K及びF)の長手方向の反りを示すグラフである。図9及び図13を比較すると、A2工程を行った後の自然状態の各基板50は、金属層部分50Cが塑性変形して、金属層部分50Cが上面50Aから下面50Bに向けて局所的に凸状に屈曲していることが分かる。そして、本実施形態では、B工程において、図13のように各基板50における塑性変形して局所的に凸状に屈曲している各金属層部分50Cに各コネクタ64をはんだ付けする。
ここで、図14は、C工程を行った後、基板群100を構成する各基板50の短手方向の両端側を押さえ付けた状態で測定した、基板群100を構成する複数の基板50のうち3枚の基板50(B、K及びF)の長手方向の反りを示すグラフである。図10及び図14を比較すると、本実施形態によりC工程が行われた後の各基板50は、第1比較方法によりC工程が行われた後の各基板50に比べて、金属層部分50Cに局所的に大きい反りが発生していない。
したがって、本実施形態の発光基板20の製造方法によれば、基板50における金属層部分50Cを変形させずに、基板50にコネクタ64をはんだ付けする発光基板20の製造方法に比べて、コネクタ64のはんだ付けによって基板50に局所的に大きい反りが発生し難い。また、本実施形態の露光装置10の製造方法によれば、基板50における金属層部分50Cを変形させずに、基板50にコネクタ64をはんだ付けして製造した発光基板20を用いた露光装置の製造方法に比べて、基板50に発生した局所的な大きい反りに起因する複数のLEDアレイ62の光軸のばらつきが抑制される。
[第2の作用]
本実施形態の第2の作用について、本実施形態を以下に説明する第2比較形態と比較して行う。なお、第2比較形態において、本実施形態で用いた部品等を用いる場合又は本実施形態で行う工程を行う場合、その部品、工程等の符号、名称等をそのまま用いるものとする。
本実施形態の第2の作用について、本実施形態を以下に説明する第2比較形態と比較して行う。なお、第2比較形態において、本実施形態で用いた部品等を用いる場合又は本実施形態で行う工程を行う場合、その部品、工程等の符号、名称等をそのまま用いるものとする。
第2比較形態の露光装置10の製造方法(以下、第2比較方法という。)では、本実施形態の露光装置10の製造方法のA工程においてA3工程の後にA2工程を行う。第2比較方法は、本実施形態の露光装置10の製造方法との関係において、A3工程の後にA2工程を行う点、すなわち、A2工程とA3工程との工程順が逆である点以外は、同様の工程で構成されている。なお、第2比較形態は、本発明の技術的範囲に属する。
第2比較形態の場合、基板50の下面50Bにおけるコネクタ64をはんだ付けするための複数のパッド58及びドライバIC等をはんだ付けするための複数のパッド(図示省略)にはんだを塗布した後、各基板50における金属層部分50Cを変形させる。なお、各基板50におけるはんだを塗布した部分には曲げ装置110を接触させることができない。つまり、A2工程を行う観点では、各基板50におけるはんだを塗布した部分は邪魔になる。
これに対して、本実施形態の場合、A2工程の後A3工程を行う。したがって、本実施形態の発光基板20の製造方法によれば、A3工程で塗布したはんだに邪魔されることなく、金属層部分50Cを下面50Bから上面50Aに向けて変形させることができる。
以上のとおり、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。
例えば、本実施形態の説明では、工程Aで基板群100を準備したうえで発光基板20を製造するとした。しかしながら、基板50を単体の状態で準備したうえで、D工程(連結片102を切断する工程)を除くその後工程を行って、発光基板20を製造してもよい。すなわち、基板50が単体の状態で、A2工程(基板50を変形させる工程)を行うようにしてもよい。
また、本実施形態の説明では、金属膜52、金属製の配線54及び金属膜56をそれぞれ金属層の一例として説明した。しかしながら、A2工程において基板における変形される部分に金属層が形成されていれば、この基板を用いてA2工程を行う発光基板の製造方法は、本発明の技術的範囲に含まれる。すなわち、本発明の技術的範囲に含まれる発光基板の製造方法で用いられる基板には、一例として基板における変形される部分に金属膜52、金属製の配線54及び金属膜56の何れか1つが形成されていればよい。
また、本実施形態の説明では、A2工程において、曲げ装置110を用いて基板群100を変形させるとして説明した。しかしながら、曲げ装置110は、基板群100を構成する各基板50の金属層部分50Cを変形させる装置の一例であり、異なる構成の装置で金属層部分50Cを変形させてもよい。
また、本実施形態の説明では、露光装置10を光学装置の一例として説明した。しかしながら、本実施形態の発光基板20の製造方法において、発光素子(LEDアレイ62)を受光素子に変更すれば、密着イメージセンサ(Contact Image Sensor)の画像読取装置で使用される受光基板を製造することが可能である。すなわち、上記受光基板を基板装置の一例、上記受光素子を素子の一例とすれば、本発明の基板装置の製造方法には、上記受光基板の製造方法が含まれる。また、上記受光基板の製造方法により製造した受光基板(に実装されている受光素子)と、光学部品とを対向させて、受光基板及び光学部品を筐体に固定することで、上記画像読取装置を製造することが可能である。すなわち、上記画像読取装置を光学装置の一例とすれば、本発明の光学装置の製造方法には、上記画像読取装置の製造方法が含まれる。なお、画像読取装置は、光源LEDと組み合わされて密着イメージセンサを構成するものとされる。
また、本実施形態の説明では、レンズアレイ30を光学部品の一例として説明した。しかしながら、本実施形態の発光基板20の製造方法で製造された発光基板20を用いて、発光基板20と光学部品とを対向させて、発光基板20と光学部品とを筐体に固定して製造する光学装置であれば、光学部品はレンズアレイ30でなくてもよい。例えば、光学部品は、発光基板20が照射する光LB1を透過するガラス、レンズその他の光学部品であってもよい。この場合の光学装置の一例としては、スキャナ、媒体上の画像のレジスト等を検査する検査装置(インラインセンサ)等が含まれる。
10 露光装置(光学装置の一例)
20 発光基板(基板装置の一例)
30 レンズアレイ(光学部品の一例)
40 筐体
50 プリント配線基板(基板の一例)
50A 上面(他方の面の一例)
50B 下面(一方の面の一例)
50C 金属層部分(基板における金属層が形成されている部分の一例、部品がはんだ付けされる部分の一例)
52 金属膜(金属層の一例)
54 金属製の配線(金属層の一例)
56 金属膜(金属層の一例)
62 LEDアレイ(素子の一例)
64 コネクタ(部品の一例)
20 発光基板(基板装置の一例)
30 レンズアレイ(光学部品の一例)
40 筐体
50 プリント配線基板(基板の一例)
50A 上面(他方の面の一例)
50B 下面(一方の面の一例)
50C 金属層部分(基板における金属層が形成されている部分の一例、部品がはんだ付けされる部分の一例)
52 金属膜(金属層の一例)
54 金属製の配線(金属層の一例)
56 金属膜(金属層の一例)
62 LEDアレイ(素子の一例)
64 コネクタ(部品の一例)
Claims (3)
- 基板における金属層が形成されている部分であって一方の面に部品がはんだ付けされる該部分を、該一方の面から他方の面に向けて変形させる第1工程と、
該第1工程後、該部分における該一方の面に該部品をはんだ付けする第2工程と、
該第2工程後、該部分における該他方の面に複数の素子を実装する第3工程と、
を含む基板装置の製造方法。 - 前記第1工程では、前記部分を前記一方の面から前記他方の面に向けて変形させた後、前記部分にはんだを塗布し、
前記第2工程では、前記第1工程ではんだを塗布した前記部分に前記部品をはんだ付けする、
請求項1に記載の基板装置の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の方法で製造した基板装置に実装されている前記複数の素子と、光学部品とを対向させて、前記基板装置及び前記光学部品を筐体に固定する、
光学装置の製造方法。
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- 2015-02-19 JP JP2015030996A patent/JP2016152407A/ja active Pending
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