JP2022181332A - 厚み測定装置及びこれを用いた積層装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書および特許請求の範囲の記載において、各用語を以下のように定義する。「積層」とは、複数枚(2枚も含む)の貼り合わせを示す。「積層体」とは、複数枚(2枚も含む)のワークWを貼り合わせたものを示す。本明細書の記載において、「上方」及び「下方」とは、図面におけるZ軸方向の「プラス側」及び「マイナス側」を示す。本明細書の記載において、「前方」及び「後方」とは、図面におけるY軸方向の「プラス側」及び「マイナス側」を示す。本明細書の記載において、「第1条件」及び「第2条件」とは、「可動ステージが水平状態にある場合」及び「可動ステージが傾斜状態にある場合」を示す。
積層装置100は、電子部品を構成する薄化された複数のワークWを高精度かつ高速に積層するものである。図1には、積層装置100の一部が示されており、積層装置100は、投入ユニット10と、厚み測定ユニット(厚み測定装置)20と、剥離ユニット50と、排出ユニット60と、を備える。以下、それらを順に説明する。なお、積層装置100は、投入ユニット10、厚み測定ユニット20、剥離ユニット50、及び排出ユニット60を制御する制御装置70(図4参照)をさらに備える。
投入ユニット10は、X軸方向(矢印I方向)及びZ軸方向(矢印II方向)へと移動可能である投入ユニット駆動機構(不図示)と、投入ユニット駆動機構に吊り下げ支持され、ワークWを吸着保持する投入ワーク保持機構(不図示)と、を備える。
厚み測定ユニット20は、可動ステージ30と、可動ステージ30のX軸方向(矢印III方向:投入位置A、厚み測定位置B、剥離・排出位置C)への移動を行う可動ステージ駆動機構77(図4参照)と、厚み測定手段40と、厚み測定手段40のZ軸方向(矢印IV方向)への移動を行う厚み測定手段駆動機構78(図4参照)と、を備える。厚み測定ユニット20は、詳細は後述するが、厚み測定手段40を、ワークWを載置した可動ステージ30に対して押し付ける測定動作を実行することにより、ワークWの厚みを計測する。
剥離ユニット50は、図1に示すように、Y軸方向(矢印VI方向)及びZ軸方向(矢印VIII方向)へと移動可能である剥離ユニット駆動機構(不図示)と、剥離ユニット駆動機構に吊り下げ支持され、ワークWに設けられるフィルムを保持する剥離ヘッド(不図示)と、を備える。
排出ユニット60は、X軸方向(矢印VII方向)及びZ軸方向(矢印VIII方向)へと移動可能である排出ユニット駆動機構(不図示)と、排出ユニット駆動機構に吊り下げ支持され、ワークWを吸着保持する排出ワーク保持機構(不図示)と、を備える。
図1及び図2を用いて、積層装置100におけるワークWに対する各処理工程を順に説明する。
ワーク載置領域Waに多孔質シート31のみが固定されている可動ステージ30が、厚み測定位置Bへと、X軸方向(矢印III方向)に移動する。また、厚み測定手段40が、Z軸方向の下方(矢印IV方向)へと移動する。これにより、厚み測定手段40が、可動ステージ30に押し付けられることにより、補正用の測定が行われる。その後、厚み測定手段40が、Z軸方向の上方(矢印IV方向)へと移動する。
まず、図2に示すように、多孔質シート31のみが固定されている可動ステージ30が、投入位置Aへと、X軸方向(矢印III方向)に移動する。また、投入ユニット10が、待機位置(不図示)から投入位置Aへと、X軸方向(矢印I方向)に移動した後、Z軸方向の下方(矢印II方向)へと移動する。これにより、ワークWが、多孔質シート31の上面に当接される。そして、ワークWを多孔質シート31の上面に吸着固定させた後、ワークWへの吸着固定が解除される。その後、投入ユニット10が、Z軸方向の上方(矢印II方向)に移動した後、投入位置Aから待機位置へと、X軸方向(矢印I方向)に移動する。
多孔質シート31の上面にワークWを載置した可動ステージ30が、厚み測定位置Bへと、X軸方向(矢印III方向)に移動する。また、厚み測定手段40が、Z軸方向の下方(矢印IV方向)へと移動する。これにより、厚み測定手段40が、ワークWに押し付けられることにより、ワークWの厚み計測が行われる。その後、厚み測定手段40が、Z軸方向の上方(矢印IV方向)へと移動する。
多孔質シート31の上面にワークWを載置した可動ステージ30が、厚み測定位置Bから剥離・排出位置Cへと、X軸方向(矢印III方向)に移動する。また、剥離ユニット50が、ワークWの外周部の上方位置へと、Y軸方向の前方(矢印VI方向)に移動した後、Z軸方向の下方(矢印VIII方向)へと移動する。これにより、ワークWに設けられたフィルムの外周部の一部が、剥離ヘッドに把持される。さらに、剥離ユニット50が、Y軸方向の前方(矢印VI方向)及びZ軸方向の上方(矢印VIII方向)に移動する。これにより、ワークWからフィルムが剥離された後、剥離ヘッドを解放することにより、フィルムが回収箱(不図示)に回収される。その後、剥離ユニット50が、Y軸方向の後方(矢印VI方向)に移動して、待機状態となる。
排出ユニット60が、ワークWを吸着固定させていない状態で、待機位置(不図示)から剥離・排出位置Cへと、X軸方向(矢印VII方向)に移動した後、Z軸方向の下方(矢印VIII方向)へと移動する。これにより、排出ユニット60は、ワークWの上面に当接する。そして、ワークWを排出ワーク保持機構に吸着固定させた後、多孔質シート31によるワークWへの吸着固定が解除される。その後、排出ユニット60が、Z軸方向の上方(矢印VIII方向)に移動した後、剥離・排出位置Cからアライメント位置(不図示)や積層位置(不図示)などへと、X軸方向(矢印VII方向)に移動する。
図3及び図4を用いて、厚み測定ユニット20の詳細構成を説明する。
次に、図4を用いて、図3に示される厚み測定ユニット20の制御系の構成を説明する。
まず、図5及び図6を用いて、厚み測定ユニット20の事前測定工程における動作説明を行い、続いて、図7及び図8を用いて、厚み測定ユニット20の厚み測定工程における動作説明を行う。ここで、厚み測定ユニット20の事前測定工程における動作は、可動ステージ30の傾斜により生じる問題を解消しつつ、各ワーク厚み測定用センサ42の取り付け誤差等により生じる問題を解消するために行われる。一方、厚み測定ユニット20の厚み測定工程における動作は、可動ステージ30の傾斜により生じる問題を解消しつつ、高い精度のワークWの厚みを取得するために行われる。なお、厚み測定ユニット20の駆動は、制御装置70を主体とし、制御装置70からの指示により実行される。また、図中の可動ステージ30は、便宜的に水平状態として示されているが、実際には、水平面に対して傾斜状態となっている。
ここから、厚み測定ユニット20の事前測定工程における動作説明について説明する。なお、初期状態として、可動ステージ30は、ワーク載置領域Waに多孔質シート31のみが固定された状態で、剥離・排出位置Cで停止している。
ここから、厚み測定ユニット20の厚み測定工程における動作を説明する。なお、初期状態として、可動ステージ30は、多孔質シート31の上面にワークWを載置した状態で、投入位置Aで停止している。ここで、厚み測定ユニット20の厚み測定工程は、前述の厚み測定ユニット20の事前測定工程と、可動ステージ30にワークWが載置されている点で主に相違するが、その他は同一構成となっている。
ワーク厚みの補正原理の説明は、まず、図9及び図10を用いて、計測条件を単純化した、可動ステージ30が水平状態にある第1条件について行い、次に、図11及び図12を用いて、可動ステージが傾斜状態にある第2条件について行う。なお、本実施形態においては、3個の補正用センサ43、及び、5個のワーク厚み測定用センサ42を用いるものであるが、以下においては、2個の補正用センサ43(図中のC1,C2参照)、及び、1個のワーク厚み測定用センサ42(図中のP1参照)を代表して用いて説明する。また、図中において、ワーク厚み測定用センサ42の下端部P1が、各補正用センサ43の下端部C1,C2が形成する同一水平面(各図中のl参照)に対して、取り付け誤差等を有してずれていることが誇張されている。
第1条件(可動ステージ30が水平状態にある場合)について、各ワーク厚み測定用センサ42の取り付け誤差等を補正する補正値の算出過程、ワークWの厚みの算出過程の順に説明する。
図9(a)から図9(c)を用いて、各ワーク厚み測定用センサ42の取り付け誤差等を補正する補正値の算出過程を説明する。
図10(a)及び図10(b)を用いて、ワークWの厚みの算出過程を説明する。ここで、ワークWの厚みの算出過程は、前述の補正値の算出過程と比べ、ワークWが可動ステージ30に載置された状態で行われる点で主に相違するが、その他は略同様の算出過程となっている。
第2条件(可動ステージ30が傾斜状態にある場合)について、各ワーク厚み測定用センサ42の取り付け誤差等を補正する補正値の算出過程、ワークWの厚みの算出過程の順に説明する。ここで、第2条件は、前述の第1条件と比べ、可動ステージ30が、XZ平面内の水平軸に対して角度αを有した傾斜状態にある点で相違するのみで、補正値の算出過程及びワークWの厚みの算出過程は、全て同一である。
図11(a)及び図11(b)を用いて、各ワーク厚み測定用センサ42の取り付け誤差等を補正する補正値の算出過程を説明する。
図12(a)及び図12(b)を用いて、ワークWの厚みの算出過程を説明する。
本発明の第1の実施の態様は、ワークを載置可能なワーク載置領域及びワーク載置領域と重複しない領域にある基準位置を有する可動ステージと、可動ステージのワーク載置領域に対する変位を検出するワーク厚み測定用センサ、及び、可動ステージの基準位置に対する変位を検出する複数の補正用センサを備える厚み測定手段と、可動ステージの水平方向への移動を実行、及び、厚み測定手段の垂直方向への移動を実行するとともに、厚み測定手段を可動ステージに対して近接させる測定動作を実行する制御手段と、ワークの厚みを算出する演算手段と、を備え、演算手段は、ワークが可動ステージに載置された状態での測定動作において、複数の補正用センサが検出した基準位置へのそれぞれの第1の補正変位量に基づき、可動ステージ上面に一致する計測補正用平面を算出するともに、計測補正用平面、ワーク厚み測定用センサが検出したワークへの第1の測定変位量、及び、補正用センサが検出した第1の補正変位量に基づき、ワークの厚みを算出する、厚み測定装置である。
10 投入ユニット
20 厚み測定ユニット(厚み測定装置)
30 可動ステージ
30a 可動ステージ上面
31 多孔質シート
40 厚み測定手段
41 支持部材
41a 挿通孔
42 ワーク厚み測定用センサ
43 補正用センサ
44 メカストッパ
45 ワーク押さえ機構
45a ワーク押さえ板
45b スライド軸
45b1 上側係止部
45b2 下側係止部
45c 付勢部材
45d 貫通孔
50 剥離ユニット
60 排出ユニット
70 制御装置
71 制御部(制御手段)
72 記憶部
73 演算部(演算手段)
74 バス
75 駆動制御部
76 A/D変換部
77 可動ステージ駆動機構
78 厚み測定手段駆動機構
A 投入位置
B 厚み測定位置
C 剥離・排出位置
Cla,Cla’ 校正用平面
Clm,Clm’ 計測補正用平面
P1au~P5au,P1au’~P5au’ 補正量
Rp 基準位置
W ワーク
Wa ワーク載置領域
Wtp1~Wtp5,Wtp1’~Wtp5’ ワーク厚み
Claims (8)
- ワークを載置可能なワーク載置領域及び前記ワーク載置領域と重複しない領域にある基準位置を有する可動ステージと、
前記可動ステージの前記ワーク載置領域に対する変位を検出するワーク厚み測定用センサ、及び、前記可動ステージの前記基準位置に対する変位を検出する複数の補正用センサを備える厚み測定手段と、
前記可動ステージの水平方向への移動を実行、及び、前記厚み測定手段の垂直方向への移動を実行するとともに、前記厚み測定手段を前記可動ステージに対して近接させる測定動作を実行する制御手段と、
前記ワークの厚みを算出する演算手段と、
を備え、
前記演算手段は、前記ワークが前記可動ステージに載置された状態での前記測定動作において、前記複数の補正用センサが検出した前記基準位置へのそれぞれの第1の補正変位量に基づき、前記可動ステージの上面に一致する計測補正用平面を算出するともに、前記計測補正用平面、前記ワーク厚み測定用センサが検出した前記ワークへの第1の測定変位量、及び、前記補正用センサが検出した前記第1の補正変位量に基づき、前記ワークの厚みを算出する、厚み測定装置。 - 前記演算手段は、前記ワーク厚み測定用センサが検出した前記第1の測定変位量に基づく変位ベクトル、及び、前記補正用センサが検出した前記第1の補正変位量に基づく変位ベクトルにおける前記計測補正用平面の垂直方向成分の差分を、前記ワークの厚みとして算出する、請求項1に記載の厚み測定装置。
- 前記演算手段は、前記ワークが前記可動ステージに載置されていない状態での前記測定動作において、前記複数の補正用センサが検出した前記基準位置へのそれぞれの第2の補正変位量に基づき、前記可動ステージの上面に一致する校正用平面を算出するともに、前記校正用平面、前記ワーク厚み測定用センサが検出した前記ワーク載置領域への第2の測定変位量、及び、前記補正用センサが検出した前記第2の補正変位量に基づき、前記ワーク厚み測定用センサの補正値を算出し、
前記演算手段は、前記計測補正用平面、前記ワーク厚み測定用センサが検出した前記第1の測定変位量、前記補正用センサが検出した前記第1の補正変位量、及び、前記補正値に基づき、前記ワークの厚みを算出する、請求項1又は請求項2に記載の厚み測定装置。 - 前記演算手段は、前記ワーク厚み測定用センサが検出した前記第2の測定変位量に基づく変位ベクトル、及び、前記補正用センサが検出した前記第2の補正変位量に基づく変位ベクトルにおける前記校正用平面の垂直方向成分の差分を、前記補正値として算出し、前記ワーク厚み測定用センサが検出した前記第1の測定変位量に基づく変位ベクトル、及び、前記補正用センサが検出した前記第1の補正変位量に基づく変位ベクトルにおける前記計測補正用平面の垂直方向成分の差分から、前記補正値を減算した値を、前記ワークの厚みとして算出する、請求項3に記載の厚み測定装置。
- 前記可動ステージのワーク載置領域には、多孔質シートが配置されている、請求項3又は請求項4に記載の厚み測定装置。
- 前記複数の補正用センサの下端部が同一水平面上に配置される、請求項1から5のいずれか一項に記載の厚み測定装置。
- 前記厚み測定手段は、付勢部材、及び、前記付勢部材により付勢されるワーク押さえ板からなるワーク押え手段をさらに備え、
前記ワークが前記可動ステージに載置された状態での前記測定動作において、前記ワーク押さえ板が、前記可動ステージに載置された前記ワークを覆いながら、前記付勢部材により前記ワークを前記可動ステージに押圧する、請求項1から6のいずれか一項に記載の厚み測定装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の厚み測定装置が用いられる積層装置であって、
前記可動ステージは、前記ワークが前記可動ステージに投入される投入位置、前記測定動作が行われる厚み測定位置、及び、前記ワークが前記可動ステージから排出される排出位置に移動可能であり、
前記演算手段は、前記可動ステージが前記排出位置から前記投入位置へと移動する際の前記厚み測定位置において、前記ワーク厚み測定用センサの前記補正値を算出するとともに、前記可動ステージが前記投入位置から前記排出位置へと移動する際の前記厚み測定位置において、前記ワークの厚みを算出する、積層装置。
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WO2013051382A1 (ja) * | 2011-10-04 | 2013-04-11 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 形状測定装置及び形状測定方法 |
JP2016155204A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 株式会社東京精密 | 研削加工装置 |
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