JP2017050470A - 素子実装装置及び素子実装方法 - Google Patents

素子実装装置及び素子実装方法 Download PDF

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理恵 甲把
武司 小宮山
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武司 小宮山
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Abstract

【課題】発光素子及び受光素子を高い精度で位置合わせをして実装することができ、高い歩留まりで光モジュールを製造することのできる素子実装装置を提供する。
【解決手段】基板が設置されるテーブルと、基板に実装される素子を搬送する搭載ヘッドと、前記テーブルと前記搭載ヘッドが搬送する前記素子との間に配置可能であり、前記テーブル側を撮像する第１の撮像部と、前記素子側を撮像する第２の撮像部と、を備える第１のカメラと、前記テーブル側より前記基板に実装されている第１の素子を撮像する第３の撮像部と、前記第３の撮像部により撮像された前記第１の素子の位置に基づき、前記基板に実装される第２の素子の位置合わせの制御を行う制御部と、を有することを特徴とする素子実装装置を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、素子実装装置及び素子実装方法に関する。
光通信等の分野においては、発光素子や受光素子が光導波路に実装されている光モジュールが用いられている。このような光モジュールは、スーパーコンピュータ、ハイエンドサーバー等の高速インターフェースの信号高速化に対応する光通信において用いられている。
光モジュールの中には、ミラーが形成されている光導波路の上に、レンズシート、発光素子及び受光素子が実装されたフレキシブル基板を順に積層することにより形成されたものがある。このような光モジュールでは、発光素子からの光が光導波路に入射するように、また、光導波路からの光が受光素子に入射するように、発光素子及び受光素子と光導波路との位置合わせがなされる。
特開２００９−６９３６０号公報
ところで、フレキシブル基板に発光素子及び受光素子を実装する際には、発光素子及び受光素子のうちの一方をフレキシブル基板に実装した後、他方をフレキシブル基板に実装する。発光素子及び受光素子は、僅かなずれであっても、発光素子より出射される光、又は、受光素子に入射する光の損失を招くため、精度の高い位置合わせが求められている。しかしながら、現状の素子実装方法では、精度の高い位置合わせを行うことが困難であり、所望の位置とは若干ずれた位置に、発光素子や受光素子が実装される場合がある。この場合、若干の位置ずれであっても、光モジュールにおける特性の低下や、歩留まりの低下を招く場合がある。
このため、発光素子及び受光素子を高い精度で位置合わせをして実装することのできる素子実装装置が求められている。
本実施の形態の一観点によれば、基板が設置されるテーブルと、基板に実装される素子を搬送する搭載ヘッドと、前記テーブルと前記搭載ヘッドが搬送する前記素子との間に配置可能であり、前記テーブル側を撮像する第１の撮像部と、前記素子側を撮像する第２の撮像部と、を備える第１のカメラと、前記テーブル側より前記基板に実装されている第１の素子を撮像する第３の撮像部と、前記第３の撮像部により撮像された前記第１の素子の位置に基づき、前記基板に実装される第２の素子の位置合わせの制御を行う制御部と、を有することを特徴とする。
開示の素子実装装置によれば、発光素子及び受光素子を高い精度で位置合わせをして実装することができ、歩留まりを向上させることができる。
光モジュールの上面図 光モジュールの断面図 素子実装方法の工程図（１） 素子実装方法の工程図（２） 発光素子及び受光素子とフレキシブル基板の貫通穴との関係を示す上面図 第１の実施の形態における素子実装装置の構造図 第１の実施の形態における素子実装方法の工程図（１） 第１の実施の形態における素子実装方法の工程図（２） 第２の実施の形態における素子実装装置の説明図 第３の実施の形態における素子実装装置の説明図 第４の実施の形態における素子実装装置の説明図 第５の実施の形態における素子実装装置の説明図 第６の実施の形態における素子実装方法の工程図（１） 第６の実施の形態における素子実装方法の工程図（２） 第６の実施の形態における素子実装方法の工程図（３） 第６の実施の形態における素子実装方法のフローチャート
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
（光モジュール）
最初に、本実施の形態における素子実装装置及び光モジュールについて説明する。図１は光モジュールの上面図であり、図２は光モジュールの概略の断面図である。この光モジュールは、シート状の光導波路２０の上に、レンズシート３０、フレキシブル基板４０を積層することにより形成されている。光導波路２０は、中央部分のコア２１ａが、両面に設けられたクラッド２１ｂにより挟まれ周囲が覆われている構造のものであり、光導波路２０の一方の端部には、レンズ付きフェルール２２が接続されており、他方の端部近傍には、ミラー２３が形成されている。レンズシート３０には、一方の面３０ａに複数のレンズ３１が形成されており、光導波路２０の一方の面２０ａとレンズシート３０の他方の面３０ｂとは、粘着シート９１により接着されている。
フレキシブル基板４０には不図示の配線が形成されており、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａには、発光素子５０、受光素子６０、ドライバ７０、ＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）８０等が実装されている。発光素子５０は、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）であり、受光素子６０はフォトダイオード等である。ドライバ７０は、発光素子５０を駆動するためのＩＣ（Integrated Circuit）であり、ＴＩＡ８０は、受光素子６０において検出された光により生じた電流を電圧に変換するＩＣである。尚、本願においては、発光素子５０あるいは受光素子６０の一方を第１の素子、他方を第２の素子と記載する場合がある。
フレキシブル基板４０において、発光素子５０より出射された光及び受光素子６０に入射する光の光路となる部分には各々貫通穴４１が設けられており、レンズシート３０の一方の面３０ａとフレキシブル基板４０の他方の面４０ｂとが、粘着シート９２により接着されている。フレキシブル基板４０の一方の面４０ａに実装されている発光素子５０、受光素子６０、ドライバ７０、ＴＩＡ８０は、バンプ４２を介してフレキシブル基板４０に形成されている配線と接続されている。また、バンプ４２と各素子との間は、樹脂材料４３により埋められている。尚、バンプ４２は、金等の材料により形成されている。
この光モジュールは、発光素子５０及び受光素子６０、フレキシブル基板４０の貫通穴４１、レンズシート３０のレンズ３１、光導波路２０に形成されたミラー２３の位置合わせがなされた状態で接合されている。具体的には、発光素子５０から出射された光がフレキシブル基板４０に設けられた貫通穴４１を通り、レンズ３１を介してミラー２３により反射され、光導波路２０のコア２１ａ内を伝播するように、また、コア２１ａ内を伝播している光がミラー２３により反射され、レンズ３１を介して貫通穴４１を通り受光素子６０に入射するように、各部の位置合わせがなされて接合されている。
このような光モジュールを製造する際には、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａに金等により複数のバンプ４２を形成し、形成されているバンプ４２の上に、発光素子５０、受光素子６０、ドライバ７０、ＴＩＡ８０を位置合わせして載置し、超音波フリップチップ実装により接合する。この後、バンプ４２と各部との間に熱硬化樹脂を充填し、熱硬化させる。
一方、これとは別に、光導波路２０の一方の端部にレンズ付きフェルール２２を取り付けるとともに、光導波路２０の一方の面２０ａに粘着シート９１を張り付け、この粘着シート９１の上に、レンズシート３０の他方の面３０ｂを張り付ける。レンズシート３０を張り付ける際には、光導波路２０のミラー２３とレンズシート３０のレンズ３１との位置合わせがなされる。
次に、レンズシート３０の一方の面３０ａに粘着シート９２を張り付け、この粘着シート９２の上に、フレキシブル基板４０の他方の面４０ｂを張り付ける。フレキシブル基板４０を張り付ける際には、レンズシート３０のレンズ３１とフレキシブル基板４０に設けられた貫通穴４１、発光素子５０及び受光素子６０との位置合わせがなされる。
上述した光モジュールの製造において、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａに、発光素子５０、受光素子６０等を超音波フリップチップ実装する工程について、より詳細に説明する。
フレキシブル基板４０の一方の面４０ａに、発光素子５０、受光素子６０等を超音波フリップチップ実装により接合する際には、図３及び図４に示されるフリップチップボンディング装置が用いられる。フリップチップボンディング装置は、フレキシブル基板４０が設置されるテーブル９１０、発光素子５０及び受光素子６０を搬送するための搭載ヘッド９２０、図３図示上下両面の画像を撮像することのできる両面カメラ９３０が設けられている。
両面カメラ９３０の一方の面には第１の撮像部９３１が設けられており、他方の面には第２の撮像部９３２が設けられている。第１の撮像部９３１の破線矢印Ａで示される撮像方向と、第２の撮像部９３２の破線矢印Ｂで示される撮像方向とは、１８０°反対方向である。よって、第１の撮像部９３１により、テーブル９１０に設置されているフレキシブル基板４０を撮像することができ、第２の撮像部９３２により、搭載ヘッド９２０に吸着されている発光素子５０や受光素子６０を撮像することができる。
最初に、図３（ａ）に示すように、搭載ヘッド９２０で発光素子５０を吸着し、搭載ヘッド９２０に吸着されている発光素子５０とフレキシブル基板４０に形成されている貫通穴４１ａとの位置合わせを行う。尚、複数の貫通穴４１のうち、貫通穴４１ａは、フレキシブル基板４０の発光素子５０が実装される領域に形成されており、貫通穴４１ｂは、フレキシブル基板４０の受光素子６０が実装される領域に形成されている。また、貫通穴４１ａの周囲には、発光素子５０を実装するためのバンプが形成される。
テーブル９１０上のフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド９２０に吸着されている発光素子５０との間に両面カメラ９３０を入れて、第１の撮像部９３１により破線矢印Ａに示す−Ｚ方向におけるフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第２の撮像部９３２により破線矢印Ｂに示す＋Ｚ方向における搭載ヘッド９２０に吸着されている発光素子５０を撮像する。第１の撮像部９３１により撮像された貫通穴４１ａの位置と、第２の撮像部９３２により撮像された発光素子５０における発光部５１の位置より、発光素子５０の発光部５１が貫通穴４１ａの所望の位置に来るように搭載ヘッド９２０を動かして、発光素子５０と貫通穴４１ａとの位置合わせを行う。
次に、図３（ｂ）に示すように、両面カメラ９３０を＋Ｘ軸方向、図において右方向に動かし、発光素子５０の下に存在していない状態にした後、搭載ヘッド９２０を−Ｚ軸方向、図において下方向に動かし、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａの上に発光素子５０を載置して、フリップチップ実装により発光素子５０をフレキシブル基板４０に接合し実装する。
次に、図４（ａ）に示すように、搭載ヘッド９２０で受光素子６０を吸着し、搭載ヘッド９２０に吸着されている受光素子６０とフレキシブル基板４０に形成されている貫通穴４１ｂとの位置合わせを行う。尚、貫通穴４１ｂの周囲には、受光素子６０を実装するためのバンプが形成されている。
テーブル９１０上のフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド９２０に吸着されている受光素子６０との間に両面カメラ９３０を入れて、第１の撮像部９３１により破線矢印Ａに示す方向でフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第２の撮像部９３２により破線矢印Ｂに示す方向で搭載ヘッド９２０に吸着されている受光素子６０を撮像する。第１の撮像部９３１により撮像された貫通穴４１ｂの位置と、第２の撮像部９３２により撮像された受光素子６０の受光部６１の位置より、受光部６１が、貫通穴４１ａの所望の位置に来るように搭載ヘッド９２０を動かして、受光素子６０と貫通穴４１ａとの位置合わせを行う。
次に、図４（ｂ）に示すように、両面カメラ９３０を＋Ｘ軸方向、図において右方向に動かした後、搭載ヘッド９２０を−Ｚ軸方向、図において下方向に動かし、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａの上に受光素子６０を載置し、フリップチップ実装により受光素子６０をフレキシブル基板４０に接合し実装する。
これにより、フレキシブル基板４０に発光素子５０及び受光素子６０を実装することができる。尚、図３及び図４においては、便宜上、発光素子５０の発光部、受光素子６０の受光部はそれぞれ一つのみを図示している。
図５は、４つの発光部５１を有する発光素子５０と４つの受光部６１を有する受光素子６０が、フレキシブル基板４０にフリップチップボンディングにより接合されている状態を示す。尚、図５においては、発光素子５０の４つの発光部５１を結ぶ線と、受光素子６０の４つの受光部６１を結ぶ線を一点鎖線で示す。
理想的には、図５（ａ）に示されるように、フレキシブル基板４０に形成されている４つの貫通穴４１ａの各々の中心に発光素子５０の各々の発光部５１が位置し、４つの貫通穴４１ｂの各々の中心に受光素子６０の各々の受光部６１が位置するように接合されていることが好ましい。この状態が光損失が少ないからである。図５（ａ）の状態では、発光素子５０の各々の発光部５１と、受光素子６０の各々の受光部６１は、同一線上に位置している。
しかしながら、フレキシブル基板４０に発光素子５０及び受光素子６０を接合する際には、貫通穴４１ａと発光部５１との位置合わせを行い接合する工程と、貫通穴４１ｂと受光部６１との位置合わせを行い接合する工程とは、各々独立に行われる。このため、図５（ｂ）に示されるように、４つの貫通穴４１ａの各々の中心と発光素子５０の各々の発光部５１との位置がずれて接合され、４つの貫通穴４１ｂの各々の中心と受光素子６０の各々の受光部６１との位置もずれて接合される場合がある。図５（ｂ）に示されるように、発光素子５０の各々の発光部５１と、受光素子６０の各々の受光部６１とが、同一線上に存在していない状態では、この後に接合されるレンズシート３０の各々のレンズ３１と発光部５１・受光部６１との間で位置ずれが生じるため、光損失が生じてしまう。
一方、フレキシブル基板４０の貫通穴４１ａの各々の中心と発光素子５０の各々の発光部５１とがずれており、４つの貫通穴４１ｂの各々の中心と受光素子６０の各々の受光部６１とがずれていても、図５（ｃ）に示されるように、発光素子５０の各々の発光部５１と受光素子６０の各々の受光部６１とが同一線上に存在していれば、この後に接合されるレンズシート３０を適切に位置合わせすることにより、発光素子５０の各々の発光部５１及び受光素子６０の各々の受光部６１と、対応するレンズシート３０の各々のレンズ３１とを光損失が少ない状態で接合することができる。
〔第１の実施の形態〕
次に、第１の実施の形態について説明する。本実施の形態は、光モジュールを製造する際、発光素子５０の各々の発光部５１と、受光素子６０の各々の受光部６１とが、同一線上に存在するようにフレキシブル基板４０に接合することのできる素子実装装置及び素子実装方法である。
図６は、本実施の形態における素子実装装置となるフリップチップボンディング装置を示す。本実施の形態における素子実装装置は、フレキシブル基板４０が設置されるテーブル１１０、発光素子５０及び受光素子６０を搬送するための搭載ヘッド１２０、図示上下両面を撮像することのできる両面カメラである第１のカメラ１３０、テーブル１１０に埋め込まれた第２のカメラ１４０、第１のカメラ１３０及び第２のカメラ１４０が撮像した画像に基づき搭載ヘッド１２０の位置の制御を行う制御部１５０を有している。制御部１５０は素子実装装置の全体の制御を行う。
第１のカメラ１３０は、一方の面には第１の撮像部１３１が設けられており、他方の面には第２の撮像部１３２が設けられている。
第１のカメラ１３０の、第１の撮像部１３１による撮像方向（破線矢印Ａ）と、第２の撮像部１３２による撮像方向（破線矢印Ｂ）とは、１８０°反対方向である。よって、第１の撮像部１３１によりテーブル１１０に設置されているフレキシブル基板４０を撮像することができ、第２の撮像部１３２により搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０や受光素子６０を撮像することができる。
本実施の形態における素子実装装置には、第３の撮像部となる第２のカメラ１４０が設けられている。第２のカメラ１４０は、テーブル１１０に埋め込まれており、テーブル１１０側からフレキシブル基板４０に実装された発光素子５０を撮像することができる。
次に、本実施の形態における素子実装方法について、図７及び図８に基づき説明する。尚、便宜上、図７及び図８においては、発光素子５０の発光部、受光素子６０の受光部は１つのみ図示する。
最初に、図７（ａ）に示すように、搭載ヘッド１２０で発光素子５０を吸着して、発光素子５０とフレキシブル基板４０に形成されている貫通穴４１ａとの位置合わせを行う。尚、貫通穴４１のうち、貫通穴４１ａはフレキシブル基板４０の発光素子５０が実装される領域に形成されており、貫通穴４１ｂはフレキシブル基板４０の受光素子６０が実装される領域に形成されている。また、貫通穴４１ａの周囲には、発光素子５０を実装するための不図示のバンプが形成されている。具体的には、テーブル１１０の上に置かれているフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０との間に、第１のカメラ１３０を入れて、第１のカメラ１３０の一方の面に設けられた第１の撮像部１３１により破線矢印Ａに示す−Ｚ方向におけるフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第１のカメラ１３０の他方の面に設けられた第２の撮像部１３２により破線矢印Ｂに示す＋Ｚ方向における搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０を撮像する。これにより、第１のカメラ１３０の第１の撮像部１３１により撮像された貫通穴４１ａの位置と、第２の撮像部１３２により撮像された発光素子５０における発光部５１の位置より、発光素子５０における発光部５１が、フレキシブル基板４０の貫通穴４１ａ内において所望の位置となるように動かし位置合わせを行う。
次に、図７（ｂ）に示すように、第１のカメラ１３０を＋Ｘ軸方向、図において右方向に動かした後、搭載ヘッド１２０を−Ｚ軸方向、図において下方向に動かし、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａの上に発光素子５０を載置し、フリップチップ実装により発光素子５０をフレキシブル基板４０に接合し実装する。本実施の形態においては、発光素子５０を接合する前に、第２のカメラ１４０により発光素子５０を撮像し、発光素子５０が所望の位置となるように搭載ヘッド１２０を動かして発光素子５０の位置を調整してもよい。
次に、図８（ａ）に示すように、搭載ヘッド１２０に受光素子６０を吸着し、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０とフレキシブル基板４０に形成されている貫通穴４１ｂとの位置合わせを行う。尚、貫通穴４１ｂの周囲には、受光素子６０を実装するためのバンプが形成されている。テーブル１１０の上に置かれているフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０との間に第１のカメラ１３０を入れて、第１の撮像部１３１によりフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第２の撮像部１３２により搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０を撮像する。第１のカメラ１３０の第１の撮像部１３１により撮像された貫通穴４１ｂの位置と、第２の撮像部１３２により撮像された受光素子６０の受光部６１の位置より、受光部６１の位置合わせを行うことができる。更に、本実施の形態においては、第２のカメラ１４０によりフレキシブル基板４０に搭載されている発光素子５０を撮像し、撮像された発光素子５０の位置を基準に発光素子５０の発光部５１の位置と受光素子６０の受光部６１の位置とが同一線上に存在するように受光素子６０の位置を動かして、受光素子６０の位置合わせを行う。
次に、図８（ｂ）に示すように、第１のカメラ１３０を＋Ｘ軸方向、図において右方向に動かした後、搭載ヘッド１２０を−Ｚ軸方向、図において下方向に動かし、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａの上に受光素子６０を載置し、フリップチップ実装により受光素子６０をフレキシブル基板４０に接合し実装する。
このように、本実施の形態においては、フレキシブル基板４０に接合される受光素子６０は、既にフレキシブル基板４０に接合されている発光素子５０の接合位置を基準に位置合わせされるため、図５（ａ）または図５（ｃ）に示されるように、発光素子５０の各々の発光部５１と、受光素子６０の各々の受光部６１とを同一線上に配置することが可能となる。従って、この後に接合されるレンズシート３０の位置合わせを適切に行うことにより、発光素子５０の各々の発光部５１及び受光素子６０の各々の受光部６１と、対応するレンズシート３０の各々のレンズ３１とを光損失の少ない状態で接合することが可能となり、歩留まりを向上させることができる。
尚、上記においては発光部５１及び受光部６１の位置を基準とする場合について説明したが、発光部５１及び受光部６１の位置を基準とする以外にも、発光素子５０及び受光素子６０に基準マークを設け、この基準マークを基準に発光素子５０及び受光素子６０の位置合わせを行ってもよい。
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。図９に示す本実施の形態における素子実装装置は、テーブル２１０が、テーブル本体部２１１と、テーブル本体部２１１の上に置かれた透明基板２１２により形成されている。フレキシブル基板４０は、テーブル２１０の透明基板２１２の上に置かれる。第３の撮像部となる第２のカメラ１４０は、透明基板２１２の下、フレキシブル基板４０が設置される側とは反対側のテーブル本体部２１１に設置されている。フレキシブル基板４０に搭載されている発光素子５０は、第２のカメラ１４０により透明基板２１２を介して撮像される。本実施の形態においては、第２のカメラ１４０をテーブル２１０に埋め込むことなく設置することが可能であるため、第２のカメラ１４０を容易に設置することができる。
透明基板２１２としては、例えば、強化ガラスが挙げられる。また、テーブル本体部２１１の一部に空間を設け、第２のカメラ１４０を移動可能な状態で設置してもよい。尚、便宜上、図９においては、発光素子５０は１つの発光部を有し、受光素子６０は１つの受光部を有している場合を示している。
上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態における素子実装装置は、図１０に示されるように、テーブル３１０は透明な材料により形成されており、テーブル３１０内には、テーブル３１０の面内方向に沿って進行する光を垂直方向に向けて反射するミラー３１１が設けられている。テーブル３１０の側面には、第３の撮像部となる第２のカメラ３４０が設けられており、テーブル３１０の側面より破線矢印Ｄに示される−Ｘ方向を撮像することにより、ミラー３１１において反射された発光部５１の像を撮像することができる。即ち、本実施の形態においては、発光素子５０の発光部５１の像が、破線矢印Ｅで示されるように、ミラー３１１において反射され、テーブル３１０を進行し、第２のカメラ３４０に入射し撮像されるように設置されている。尚、便宜上、図１０においては、発光素子５０は１つの発光部を有し、受光素子６０は１つの受光部を有している場合を示している。
上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態における素子実装装置は、図１１に示すように、第３の実施の形態における第１のカメラ１３０と第２のカメラ３４０とを１つのカメラ４４０で兼用した構造の素子実装装置である。カメラ４４０は、３方向の画像を撮像することができるものである。尚、便宜上、図１１においては、発光素子５０の発光部、受光素子６０の受光部ともに１つのみを図示している。
カメラ４４０の一方の面には破線矢印Ａに示す−Ｚ方向を撮像する第１の撮像部４４１が、他方の面には破線矢印Ｂに示す＋Ｚ方向を撮像する第２の撮像部４４２が設けられている。更に、カメラ４４０の側面には破線矢印Ｆに示される−Ｘ方向を撮像する第３の撮像部４４３が設けられている。
第１の撮像部４４１による撮像方向（破線矢印Ａ）と、第２の撮像部４４２による撮像方向（破線矢印Ｂ）とは、１８０°反対方向である。また、第３の撮像部４４３の撮像方向（破線矢印Ｆ）は、第１の撮像部４４１の撮像方向及び第２の撮像部４４２の撮像方向とのなす角が９０°であり、透明な材料に形成されたテーブル３１０の側面より、テーブル３１０に設けられたミラー３１１により反射された発光素子５０の像を撮像することができる。
本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、第１の撮像部４４１と第２の撮像部４４２を用いて、フレキシブル基板４０に発光素子５０を接合する。次に、図１１（ａ）に示すように、カメラ４４０をテーブル３１０の側面に移動させて、第３の撮像部４４３により、ミラー３１１で反射された発光素子５０の発光部５１の像を撮像する。撮像された画像は制御部１５０に送信され、発光部５１の位置が確認される。
次に、図１１（ｂ）に示すように、カメラ４４０をテーブル１１０の上に置かれているフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０との間入れ、この状態で第１の撮像部４４１によりフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第２の撮像部４４２により搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０を撮像する。第１の撮像部４４１により撮像された貫通穴４１ａの位置と、第２の撮像部４４２により撮像された受光素子６０の受光部６１の位置とに基づいて、受光素子６０の位置合わせを行う。この際、図１１（ａ）にて第３の撮像部４４３により撮像された発光素子５０の画像を基準として、受光素子６０の位置合わせを行う。これにより、フレキシブル基板４０に搭載されている発光素子５０の位置を基準に発光部５１と受光部６１とが同一線上に存在するように、受光素子６０の位置合わせを行う。
〔第５の実施の形態〕
次に、第５の実施の形態について説明する。図１２に示す本実施の形態における素子実装装置は、テーブル５１０が光を透過する材料により形成されており、テーブル５１０内には、テーブル５１０内を面内方向に沿って進行する光を垂直方向に反射する第１のミラー５１１及び第２のミラー５１２が設けられている。本実施の形態では、第２のカメラは設けられていない。
本実施の形態における素子実装方法について図１２に基づき説明する。尚、図１２においては、便宜上、発光素子５０の発光部と受光素子６０の受光部はそれぞれ１つのみ図示する。
最初に、図１２（ａ）に示すように、搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０とフレキシブル基板４０に形成されている貫通穴４１ａとの位置合わせを行う。具体的には、テーブル１１０の上に置かれているフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０との間に第１のカメラ１３０を入れて、第１の撮像部１３１によりフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第２の撮像部１３２により搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０を撮像する。第１の撮像部１３１により撮像された貫通穴４１ａの画像と、第２の撮像部１３２により撮像された発光素子５０の発光部５１の画像とにより、発光部５１が貫通穴４１ａの所望の位置となるように搭載ヘッド１２０を動かす。この後、フレキシブル基板４０に発光素子５０を載置して接合し実装する。
次に、図１２（ｂ）に示すように、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０とフレキシブル基板４０に形成されている貫通穴４１ｂとの位置合わせを行う。具体的には、テーブル１１０の上に置かれているフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０との間に第１のカメラ１３０を入れて、第１の撮像部１３１によりフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第２の撮像部１３２により搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０を撮像する。第１の撮像部１３１により撮像された貫通穴４１ｂの画像と第２の撮像部１３２により撮像された受光部６１の画像とを用いて、受光部６１が貫通穴４１ｂ内に来るように搭載ヘッド１２０を動かす。
この際、第１の撮像部１３１は、図１２（ｂ）に示すように、テーブル５１０内に設置された第１のミラー５１１及び第２のミラー５１２により反射された発光素子５０の像を撮像する。発光部５１の像は、破線矢印Ｇに示すようにテーブル５１０の表面に略垂直に入射した後、第１のミラー５１１で反射され、テーブル５１０内を進行した後、第２のミラー５１２で反射され、テーブル５１０の表面に略垂直に出射し、貫通穴４１ｂより第１の撮像部１３１に入射する。このようにして、発光部５１が第１の撮像部１３１により撮像される。
これにより、第１の撮像部１３１により、発光部５１の位置、貫通穴４１ｂの位置、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０の受光部６１の位置を検出することができ、フレキシブル基板４０に搭載済みの発光素子５０の位置を基準に、発光素子５０の発光部５１と受光素子６０の受光部６１とが同一線上に存在するように、受光素子６０の位置合わせを行う。この後、フレキシブル基板４０に受光素子６０を載置して接合し実装する。
〔第６の実施の形態〕
次に、第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、素子実装装置を用いて光モジュールを製造するための素子実装方法である。本実施の形態においては、図１３〜図１５に示されるように、素子実装装置には、両面を撮像することのできる両面カメラ６３０が設けられている。両面カメラ６３０の一方の面には第１の撮像部６３１が設けられており、他方の面には第２の撮像部６３２が設けられている。
第１の撮像部６３１の撮像方向（破線矢印Ａ）と、第２の撮像部６３２の撮像方向（破線矢印Ｂ）とは、１８０°反対方向である。
本実施の形態における素子実装方法について、図１６に基づき説明する。
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）に示すように、両面カメラ６３０により、発光素子５０の撮像及び搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０とフレキシブル基板４０の貫通穴４１ａとの位置合わせを行う。即ち、テーブル１１０の上に置かれているフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０との間に、両面カメラ６３０を入れて、第１の撮像部６３１によりフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第２の撮像部６３２により搭載ヘッド１２０に吸着されている発光素子５０を撮像する。第１の撮像部６３１により撮像された貫通穴４１ａの位置と、第２の撮像部６３２により撮像された発光素子５０における発光部５１の位置より、発光素子５０の発光部５１が貫通穴４１ａの所望の位置となるように搭載ヘッド１２０を動かして発光素子５０と貫通穴４１ａとの位置合わせを行う。この際、第２の撮像部６３２により撮像された発光素子５０の画像より、発光素子５０の外形と発光素子５０の基準マークや発光部５１の位置を測定する。
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）に示すように、フレキシブル基板４０に発光素子５０を実装する。具体的には、図１３（ｂ）に示すように、両面カメラ６３０を図において右方向に動かした後、搭載ヘッド１２０を図において下方向に動かし、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａの上に発光素子５０を載置し、フリップチップ実装により発光素子５０をフレキシブル基板４０に接合し実装する。
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）に示すように、フレキシブル基板４０に実装された発光素子５０の外形を撮像する。具体的には、図１４（ａ）に示すように、両面カメラ６３０を図において左方向に動かし、フレキシブル基板４０に実装された発光素子５０の上まで移動させた後、第１の撮像部６３１によりフレキシブル基板４０に実装された発光素子５０を撮像する。これにより、フレキシブル基板４０に実装された発光素子５０を撮像し、発光素子５０の外形より、発光素子５０に設けられた発光部５１または基準マークの位置を推測し、制御部１５０に設けられた記憶部に座標として記憶する。
次に、ステップ１０８（１０８）に示すように、受光素子６０を撮像し、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０とフレキシブル基板４０に形成されている貫通穴４１ｂとの位置合わせを行う。即ち、テーブル１１０の上に置かれているフレキシブル基板４０と、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０との間に両面カメラ６３０を入れて、第１の撮像部６３１によりフレキシブル基板４０の一方の面４０ａを撮像し、第２の撮像部６３２により搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０を撮像する。この際、第２の撮像部６３２により撮像された受光素子６０の画像より、受光素子６０の外形と受光素子６０における基準マークや受光部６１の位置を測定する。
次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）に示すように、搭載ヘッド１２０に吸着されている受光素子６０の位置合わせを行う。具体的には、ステップ１０６において撮像された発光素子５０の外形や、発光部５１の位置等を基準にして、受光素子６０の受光部６１の位置が所望の位置となるように搭載ヘッド１２０を動かして受光素子６０と貫通穴４１ｂとの位置合わせを行う。
次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）に示すように、フレキシブル基板４０に受光素子６０を実装する。具体的には、図１５に示すように、両面カメラ６３０をＸ軸方向に動かした後、搭載ヘッド１２０をＺ軸方向に動かし、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａの上に受光素子６０を載置し、フリップチップ実装により受光素子６０をフレキシブル基板４０に接合し実装する。
これにより、フレキシブル基板４０の一方の面４０ａに、発光素子５０及び受光素子６０を発光素子５０の各々の発光部５１と、受光素子６０の各々の受光部６１とが、同一線上に存在している状態で実装することができる。
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
２０ 光導波路
２１ａ コア
２１ｂ クラッド
２２ レンズ付きフェルール
２３ ミラー
３０ レンズシート
３１ レンズ
４０ フレキシブル基板
４１、４１ａ、４１ｂ 貫通穴
５０ 発光素子
５１ 発光部
６０ 受光素子
６１ 受光部
７０ ドライバ
８０ ＴＩＡ
９１、９２ 粘着シート
１１０ テーブル
１２０ 搭載ヘッド
１３０ 第１のカメラ
１３１ 第１の撮像部
１３２ 第２の撮像部
１４０ 第２のカメラ
１５０ 制御部

Claims (7)

  1. 基板が設置されるテーブルと、
    基板に実装される素子を搬送する搭載ヘッドと、
    前記テーブルと前記搭載ヘッドが搬送する前記素子との間に配置可能であり、前記テーブル側を撮像する第１の撮像部と、前記素子側を撮像する第２の撮像部と、を備える第１のカメラと、
    前記テーブル側より前記基板に実装されている第１の素子を撮像する第３の撮像部と、
    前記第３の撮像部により撮像された前記第１の素子の位置に基づき、前記基板に実装される第２の素子の位置合わせの制御を行う制御部と、
    を有することを特徴とする素子実装装置。
  2. 前記第３の撮像部は、前記テーブルに設置されていることを特徴とする請求項１に記載の素子実装装置。
  3. 前記テーブルは透明基板を有しており、
    前記第３の撮像部は、前記テーブルの前記基板が設置される側とは反対側に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の素子実装装置。
  4. 前記テーブルは、ミラーが設けられた透明な材料により形成されており、
    前記第３の撮像部は、前記ミラーにより映し出された前記第１の素子を撮像するものであることを特徴とする請求項１に記載の素子実装装置。
  5. 基板が設置される透明な材料により形成され、ミラーが形成されているテーブルと、
    前記基板に実装される素子を搬送する搭載ヘッドと、
    前記テーブルと前記搭載ヘッドにより搬送される前記素子との間に入れられ、前記テーブル側を撮像する第１の撮像部と、前記搭載ヘッドにより搬送される前記素子側を撮像する第２の撮像部と、を備えるカメラと、
    前記搭載ヘッドの制御を行う制御部と、
    を有し、
    前記第１の撮像部は、前記基板に実装されている第１の素子の像を前記ミラーを介して撮像するとともに、前記テーブルに搭載されている基板を撮像し、
    前記第２の撮像部は、前記搭載ヘッドにより搬送され、前記基板に実装される第２の素子を撮像し、
    前記制御部は、前記第１の撮像部により撮像された前記第１の素子の位置と前記基板の位置、及び前記第２の撮像部により撮像された前記第２の素子の位置とに基づき、前記第２の素子の位置合わせを行うことを特徴とする素子実装装置。
  6. 基板の上に素子を実装する素子実装方法において、
    前記基板に実装されている第１の素子を、両面カメラの第１の撮像部により撮像して前記第１の素子の位置を判別し、
    前記基板と、搭載ヘッドにより搬送され前記基板に実装される第２の素子との間に前記両面カメラを配置し、前記第１の撮像部により前記基板を撮像するとともに、前記両面カメラの第２の撮像部により前記搭載ヘッドにより搬送される前記第２の素子を撮像し、
    前記第１の素子の位置に基づき、前記第２の素子の位置合わせを行い、
    位置合わせのなされた前記第２の素子を前記基板に実装する、
    ことを特徴とする素子実装方法。
  7. 基板に素子を実装する素子実装方法において、
    前記基板が設置されるテーブルに設けられている第３の撮像部により、前記基板に実装されている第１の素子を撮像し、
    前記基板と、搭載ヘッドにより搬送される、前記基板に実装される第２の素子との間に、２方向の撮像が可能な第１のカメラを配置し、前記第１のカメラの第１の撮像部により前記基板を撮像するとともに、前記第１のカメラの第２の撮像部により前記搭載ヘッドが搬送する前記第２の素子を撮像し、
    前記第３の撮像部により撮像された前記第１の素子の位置と、前記第１のカメラにより撮像された前記基板および前記第２の素子の位置とに基づき、前記第２の素子の位置合わせを行い、
    前記第２の素子を前記基板に実装することを特徴とする素子実装方法。
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