JP6507374B2 - 部品圧着装置及び部品圧着方法 - Google Patents

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Description

本発明は、部品を加熱しながらピックアップし、そのピックアップした部品を基板の端子部に押圧して圧着する部品圧着装置及び部品圧着方法に関するものである。
液晶パネルの製造等において用いられる部品圧着装置は従来、基板保持テーブルにより保持した基板の端子部の下面側をバックアップ部により支持しておき、圧着ヘッドによってピックアップした部品を基板の端子部に押圧して圧着する構成となっている。基板の端子部にはＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ（ＡＣＦ）と呼ばれる熱硬化の性樹脂テープが貼り付けられており、端子部に部品を押圧する際には、この樹脂テープを加熱して熱硬化させる。このため圧着ヘッドにはヒータが設けられており、圧着ヘッドはヒータによって加熱されることで部品を介して樹脂テープを加熱するようになっている（下記の特許文献１）。
特許第３９９７８３８号公報
しかしながら、基板に圧着される対象が熱膨脹係数の大きいフィルム状の部品（例えばフレキシブル基板）等である場合には、加熱された圧着ヘッドによって基板に押圧された際に急激な熱膨脹を起こして伸びが生じてしまう。このような伸びは部品のサイズが小さければさほど問題とならないが、部品のサイズが大型である場合には伸び量が過大となって基板への取付け精度が低下するおそれがあるという問題点があった。
そこで本発明は、部品を基板に押圧した際に部品が急激に熱膨脹して伸びが過大になることを防止して部品の基板への取付け精度を向上させることができる部品圧着装置及び部品圧着方法を提供することを目的とする。
本発明の部品圧着装置は、基板を保持する基板保持テーブルと、前記基板保持テーブルにより保持された前記基板の端子部の下面側を支持するバックアップ部と、前記端子部に圧着される部品が載置される部品載置部と、前記部品載置部に載置された前記部品を加熱しながらピックアップする圧着ヘッドと、前記部品が押し付けられる部品押付け部と、前記圧着ヘッドが前記部品をピックアップした後、前記部品を前記部品押付け部に所定の押圧力で押し付けてから前記端子部に押圧するように圧着ヘッドの動作を制御する制御手段とを備え、前記所定の押圧力は前記部品のサイズに応じて設定される。
本発明の部品圧着方法は、基板保持テーブルにより基板を保持する基板保持工程と、前記基板保持テーブルにより保持した前記基板の端子部の下面側をバックアップ部により支持するバックアップ工程と、部品載置部に載置された部品を圧着ヘッドにより加熱しながらピックアップするピックアップ工程と、前記部品をピックアップした後、前記圧着ヘッドにより前記部品を部品押付け部に所定の押圧力で押し付ける部品押付け工程と、前記部品押付け部に前記所定の押圧力で押し付けた前記部品を前記圧着ヘッドにより前記端子部に押圧する押圧工程とを含み、前記所定の押圧力は前記部品のサイズに応じて設定される。
本発明によれば、部品を基板に押圧した際に部品が急激に熱膨脹して伸びが過大になるようなことがなく、部品の基板への取付け精度を向上させることができる。
本発明の一実施の形態における部品圧着装置の斜視図 本発明の一実施の形態における部品圧着装置の側面図 本発明の一実施の形態における部品圧着装置により基板に圧着される部品を基板とともに示す斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品圧着装置が備える載置テーブルをカメラとともに示す斜視図 本発明の一実施の形態における部品圧着装置の制御系統を示すブロック図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品圧着装置の動作説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品圧着装置の動作説明図 本発明の一実施の形態における部品圧着装置が備える圧着ヘッドにより部品を押付けテーブルに押し付けて部品を引き伸ばしている状態を示す斜視図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品圧着装置の動作説明図 本発明の一実施の形態における部品圧着装置が圧着ヘッドにより部品を基板に押圧している状態を示す斜視図
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２に示す部品圧着装置１は、液晶パネル基板製造ラインの一部を構成する装置であり、図３に示す長方形のパネル状の基板２の四辺のうちの一辺の端部の上面に設けられた端子部（基板側端子部２ａ）に、基板側端子部２ａを覆って貼り付けられたＡＣＦ等の熱硬化性樹脂テープ３を介してフィルム状の部品４を圧着（いわゆる仮圧着）する装置である。ここで「フィルム状の部品４」とは、例えばフレキシブル基板のようなフィルム状の部品をいい、下面側に基板側端子部２ａと接合される端子部（部品側端子部４ａ）を有している。以下の説明では、作業者ＯＰから見た左右方向をＸ軸方向とする。また、作業者ＯＰから見た前後方向をＹ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする。
図１及び図２において、部品圧着装置１は、基台１１上に基板保持テーブル１２、バックアップ部１３、部品供給テーブル１４、載置テーブル１５、カメラ１６、押付けテーブル１７及び圧着ヘッド１８を備えている。
図１において、基板保持テーブル１２は、上面に載置された基板２を真空吸引等によって保持する。基板保持テーブル１２は基台１１上に設けられた基板保持テーブル移動機構１２Ｍに連結されており、基板保持テーブル移動機構１２Ｍは基板保持テーブル１２をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＺ軸回り方向に移動させる。バックアップ部１３は基板保持テーブル１２の後方に設けられている。バックアップ部１３はＸ軸方向に細長く延びた上面を有している。
図１において、部品供給テーブル１４は複数の部品４を整列状態で保持している。部品供給テーブル１４は供給テーブル移動機構１４Ｍに連結されており、供給テーブル移動機構１４Ｍは部品供給テーブル１４をＸ方向に移動させる。
図１において、載置テーブル１５は基板側端子部２ａに圧着される部品４が載置される部品載置部であり、部品供給テーブル１４により供給された部品４が一時的に載置（仮置き）される。載置テーブル１５はバックアップ部１３と部品供給テーブル１４の間に設けられた載置テーブル移動機構１５Ｍに連結されている。載置テーブル移動機構１５Ｍは載置テーブル１５をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸回り方向に移動させる。
図１において、カメラ１６はカメラ移動機構１６Ｍに連結されており、カメラ移動機構１６Ｍはカメラ１６をＸ軸方向に移動させる。カメラ１６は撮像視野を下方に向けており、カメラ移動機構１６ＭによってＸ軸方向に移動されながら所定の撮像領域１６Ｒを撮像する（図４（ａ））。このため、カメラ１６の撮像領域１６Ｒ内に２つの部品マーク４ｍが位置するように部品４が載置テーブル１５上に載置されると、その２つの部品マーク４ｍをカメラ１６によって撮像することができるようになる（図４（ｂ））。
図１において、押付けテーブル１７は、基台１１上の載置テーブル１５とバックアップ部１３の間に固定して設けられている。押付けテーブル１７はＸ軸方向に細長く延びた上面を有しており、この上面に部品４が加熱された状態で押し付けられて引き伸ばされる（後述）。
図２において、圧着ヘッド１８は、下端に部品４を吸着する部品吸着部１８Ｋを備えている。圧着ヘッド１８は圧着ヘッド移動機構１８Ｍに連結されており、圧着ヘッド移動機構１８Ｍは圧着ヘッド１８をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。このため圧着ヘッド１８は、載置テーブル１５の上方領域とバックアップ部１３の上方領域との間で移動することができる。圧着ヘッド１８にはヒータ１８Ｈが内蔵されており（図２）、ヒータ１８Ｈがオンにされるとヒータ１８Ｈは発熱し、圧着ヘッド１８は加熱されて昇温する。
図５において、部品圧着装置１が備える制御装置２０の動作制御部２０ａは、基板保持テーブル移動機構１２Ｍによる基板保持テーブル１２のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＺ軸回り方向への移動と、供給テーブル移動機構１４Ｍによる部品供給テーブル１４のＸ軸方向への移動、載置テーブル移動機構１５Ｍによる載置テーブル１５のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸回り方向への移動の各制御を行う。また、制御装置２０の動作制御部２０ａは、カメラ移動機構１６Ｍによるカメラ１６のＸ軸方向への移動、圧着ヘッド移動機構１８Ｍによる圧着ヘッド１８のＹ軸方向及びＺ軸方向への移動の各動作制御を行う。
図５において、制御装置２０の動作制御部２０ａはカメラ１６の撮像制御を行い、カメラ１６の撮像によって得られた画像情報は制御装置２０に送られる。制御装置２０にはタッチパネル等の入出力装置２１が接続されており、作業者ＯＰは入出力装置２１を通して部品圧着装置１に所要の入力を行うことができる。また作業者ＯＰは、入出力装置２１を通じて部品圧着装置１に関する各種情報を得ることができる。
部品圧着装置１により基板２に部品４を圧着するときは、先ず、外部から供給された基板２を基板保持テーブル１２により保持する（基板保持工程）。そして、基板側端子部２ａ（熱硬化性樹脂テープ３）が基板２の後縁側に位置するように姿勢を整えて、基板側端子部２ａの下面がバックアップ部１３によって支持されるようにする（図６（ａ）。バックアップ工程）。そして、圧着ヘッド１８が部品供給テーブル１４の上方に移動し、そこから下降して部品４を吸着してピックアップする（図６（ａ））。
圧着ヘッド１８は、部品４をピックアップしたら載置テーブル１５の上方に移動し、そこから下降して部品４を載置テーブル１５に載置する（図６（ｂ））。このとき圧着ヘッド１８は、部品４がその長手方向（Ｘ軸方向）に並んで備える２つの部品マーク４ｍが所定の位置に位置するように部品４を載置テーブル１５上に載置する。ここで上記「所定の位置」とは、部品４が備える２つの部品マーク４ｍがカメラ１６の撮像領域１６Ｒ内に位置する位置のことである。
圧着ヘッド１８は部品４を載置テーブル１５に載置したら上方へ移動し、そこから前方へ移動して、載置テーブル１５の上方領域（カメラ１６による撮像領域）から退避する（図６（ｃ））。圧着ヘッド１８が載置テーブル１５の上方領域から退避したら、カメラ１６はカメラ移動機構１６ＭによってＸ軸方向に移動されながら撮像領域１６Ｒを撮像し、部品４が備える部品マーク４ｍを上方から撮像する（図６（ｃ））。カメラ１６は撮像によって得られた２つの部品マーク４ｍの画像情報を制御装置２０に送り、制御装置２０はカメラ１６から送られた２つの部品マーク４ｍの画像情報から載置テーブル１５上での部品４の位置を把握する。
制御装置２０はまた、２つの部品マーク４ｍの間隔から、その部品４のサイズ（ここでは長手方向、すなわちＸ軸方向のサイズ）を検知する（サイズ検知工程）。そして、制御装置２０は、押付け時間設定部２０ｂ（図５）において押付け時間を部品４のサイズに応じて設定するとともに（押付け時間設定工程）、押圧力設定部２０ｃ（図５）において、押圧力を部品４のサイズに応じて設定する（押圧力設定工程）。
ここで、カメラ１６は、部品４のサイズを検知するサイズ検知手段となっている。また、制御装置２０の押付け時間設定部２０ｂは、部品４の押付け時間を部品４のサイズに応じて（例えば、サイズ検知手段により検知された部品４のサイズに応じて）設定する押付け時間設定手段となっている。更に、制御装置２０の押圧力設定部２０ｃは、圧着ヘッド１８が部品４を基板２に押圧する押圧力を部品４のサイズに応じて（例えば、サイズ検知手段により検知された部品４のサイズに応じて）設定する押圧力設定手段となっている。
押付け時間設定部２０ｂにより設定される押付け時間とは、ヒータ１８Ｈによって加熱された圧着ヘッド１８によりピックアップした部品４を押付けテーブル１７に押し付けた状態を継続させる時間のことである。押付け時間は、圧着ヘッド１８によって加熱された部品４が熱膨脹によってＸ軸方向に十分に伸びきる時間を基準にして設定され、部品４のサイズが大きいときほど長い時間が設定される。従って、部品４のサイズが大小の２通りであれば、サイズが大のときはサイズが小のときよりも長い押付け時間が設定される。部品４のサイズに応じた押付け時間の設定は、部品４のサイズと押付け時間との対応関係のデータを予め記憶しておいてそこから読み出すようにしてもよいし、計算式を用いてその都度（部品４のサイズを検知するごとに）計算して求めるようにしてもよい。
また、押圧力設定部２０ｃにより設定される押圧力とは、圧着ヘッド１８が部品４を基板２に押圧するときの押付け力のことである。押圧力は、部品４が基板２に押圧されたときに部品４が基板２にしっかりと圧着される押付け力を基準にして設定され、部品４のサイズが大きいときほど大きい値が設定される。従って、部品４のサイズが大小の２通りであれば、サイズが大のときはサイズが小のときよりも大きい押圧力が設定される。部品４のサイズと押圧力の対応は、対応のデータを予め記憶しておいてそこから読み出すようにしてもよいし、計算式を用いてその都度（部品４のサイズを算出するごとに）計算して求めるようにしてもよい。
制御装置２０の動作制御部２０ａは、載置テーブル１５上での部品４の位置を把握したら、部品４の位置の矯正を行う、部品４の位置の矯正は、載置テーブル移動機構１５Ｍを作動させて載置テーブル１５を水平面内で移動させることにより行う。この部品４の位置の矯正により、圧着ヘッド１８は後述するピックアップ工程において、部品４の正規の吸着位置を吸着し得るようになる。
部品４の位置が矯正されたら、圧着ヘッド１８は載置テーブル１５の上方に移動してそこから下降し、部品４を吸着してピックアップする（図７（ａ）。ピックアップ工程）。このピックアップ工程では、圧着ヘッド１８が備えるヒータ１８Ｈは制御装置２０によってオンにされ、圧着ヘッド１８は部品４を加熱しながらピックアップする。これにより圧着ヘッド１８に吸着された部品４も加熱され、昇温して面内方向に熱膨脹する。
圧着ヘッド１８は部品４を吸着したら上昇し、そこから前方に移動した後、部品側端子部４ａを押付けテーブル１７の上方に位置させる（図７（ｂ））。そして、圧着ヘッド１８は、そこから下降して、部品４を押付けテーブル１７の上面に上方から押し付ける（図７（ｃ）。部品押付け工程）。図８は、圧着ヘッド１８によって部品４を押付けテーブル１７に押し付けることにより、部品４を引き伸ばしている状態を示している。
制御装置２０は、圧着ヘッド１８による部品４の押付けテーブル１７への押付けを開始したらタイマ２０ｄ（図５）をオンにし、部品４が押付けテーブル１７に押し付けられている時間を計測する。そして、タイマ２０ｄによって計測される時間が押付け時間設定部２０ｂで設定した押付け時間に達し、部品４が十分に引き伸ばされたら圧着ヘッド１８は上昇し（図９（ａ））、そこから前方に移動して、部品側端子部４ａを基板側端子部２ａの上方に位置させる（図９（ｂ））。そして、そこから圧着ヘッド１８は下降し、ピックアップした部品４を基板側端子部２ａ（熱硬化性樹脂テープ３）に押圧する（図９（ｃ）。押圧工程）。このとき圧着ヘッド１８は、押圧力設定部２０ｃで設定された押圧力で部品４を基板側端子部２ａに押圧する。図１０は、バックアップ部１３により下面側を支持された基板側端子部２ａに、圧着ヘッド１８によって部品４を押圧している状態を示している。
このように、本実施の形態において、制御装置２０の動作制御部２０ａは、圧着ヘッド１８が部品４をピックアップした後、部品４を押付けテーブル１７に押し付けて引き延ばしてから基板側端子部２ａに押圧するように圧着ヘッド１８の動作を制御する制御手段となっている。また、制御手段としての制御装置２０の動作制御部２０ａは、圧着ヘッド１８が部品４を押付け時間設定部２０ｂにより設定された押付け時間の間継続して押付けテーブル１７に押し付けるように圧着ヘッド１８の動作を制御するようになっている。更に、制御手段としての制御装置２０の動作制御部２０ａは、圧着ヘッド１８が押圧力設定部２０ｃにより設定された押圧力で部品４を基板２に押圧するように圧着ヘッド１８の動作を制御するようにもなっている。
圧着ヘッド１８は部品４の基板２への押圧を、予め定められた押圧継続時間だけ継続したら、部品４の吸着を解除して上昇する。これにより部品４の１枚当たりの基板２への圧着動作が終了する。部品４の基板２への圧着が終了したら、基板保持テーブル移動機構１２Ｍが基板保持テーブル１２を移動させ、部品圧着装置１の外部に基板２を搬出する。
以上説明したように、本実施の形態における部品圧着装置１（部品圧着方法）では、基板保持テーブル１２により保持した基板２の基板側端子部２ａの下面側をバックアップ部１３により支持し、載置テーブル１５に載置された部品４を圧着ヘッド１８により加熱しながらピックアップした後、部品４を部品押付け部である押付けテーブル１７に押し付けてから基板側端子部２ａに押圧するようになっている。このため、部品４を基板２に押圧する前に十分に引き伸ばしておくことができ、部品４を基板２に押圧した際に部品４が急激に熱膨脹して伸びが過大になることを防止して、部品４の基板２への取付け精度を向上させることができる。
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に示したものに限定されない。例えば、前述の実施の形態では、カメラ１６が部品４に設けられた２つの部品マーク４ｍを撮像することで部品４のサイズを検知するようになっていたが、その他の方法で部品４のサイズを検知するようになっていてもよい。従って、部品４のサイズに対応するマークを部品４に刻印等しておき、これを別途設けたカメラで読み取ること等によって部品４のサイズを検知するようにしてもよい。また、前述の実施の形態では、押付けテーブル１７は、基台１１上の載置テーブル１５とバックアップ部１３の間に固定して設けられているとしていたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、押付けテーブル１７は圧着ヘッド１８の可動範囲内に設けられていればよい。
また、前述の実施の形態では載置テーブル１５が基板側端子部２ａに圧着される部品４が載置される部品載置部であるとして説明したが、部品圧着装置１が部品４を一時的に載置（仮置き）するための載置テーブル１５を備えていない場合には、部品供給テーブル１４が部品載置部となることもあり得る。
なお、前述の実施の形態において、圧着ヘッド１８によりピックアップした部品４を基板側端子部２ａに押圧する押圧力の調整は、基台１１に対して固定されたバックアップ部１３に対して圧着ヘッド１８を下降させる距離で調整するほか、バックアップ部１３を基台１１に対して昇降自在な構成とし、バックアップ部１３の上方に位置させた圧着ヘッド１８に対して（すなわち部品４）に対してバックアップ部１３を上昇させる距離で調節するようにしてもよい。
部品を基板に押圧した際に部品が急激に熱膨脹して伸びが過大になることを防止して部品の基板への取付け精度を向上させることができる部品圧着装置及び部品圧着方法を提供する。
１ 部品圧着装置
２ 基板
２ａ 基板側端子部（端子部）
４ 部品
１２ 基板保持テーブル
１３ バックアップ部
１５ 載置テーブル（部品載置部）
１７ 押付けテーブル（部品押付け部）
１８ 圧着ヘッド
２０ａ 動作制御部（制御手段）
２０ｂ 押付け時間設定部（押付け時間設定手段）
２０ｃ 押圧力設定部（押圧力設定手段）

Claims (16)

  1. 基板を保持する基板保持テーブルと、
    前記基板保持テーブルにより保持された前記基板の端子部の下面側を支持するバックアップ部と、
    前記端子部に圧着される部品が載置される部品載置部と、
    前記部品載置部に載置された前記部品を加熱しながらピックアップする圧着ヘッドと、
    前記部品が押し付けられる部品押付け部と、
    前記圧着ヘッドが前記部品をピックアップした後、前記部品を前記部品押付け部に所定の押圧力で押し付けてから前記端子部に押圧するように圧着ヘッドの動作を制御する制御手段とを備え、
    前記所定の押圧力は前記部品のサイズに応じて設定されることを特徴とする部品圧着装置。
  2. 前記部品を前記押付け部に押し付けた状態を継続させる押付け時間を前記部品のサイズに応じて設定する押付け時間設定手段を備え、前記制御手段は、前記圧着ヘッドが前記部品を前記押付け時間設定手段により設定された前記押付け時間の間継続して前記部品押付け部に押し付けるように前記圧着ヘッドの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の部品圧着装置。
  3. 前記圧着ヘッドが前記部品を前記基板に押圧する前記所定の押圧力を前記部品のサイズに応じて設定する押圧力設定手段を備え、前記制御手段は、前記圧着ヘッドが前記押圧力設定手段により設定された前記所定の押圧力で前記部品を前記基板に押圧するように前記圧着ヘッドの動作を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の部品圧着装置。
  4. 前記部品押付け部は前記部品載置部と前記バックアップ部の間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の部品圧着装置。
  5. 前記部品はフィルム状の部品から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の部品圧着装置。
  6. 前記所定の押圧力は前記部品のサイズが大きいほど大きい値に設定される請求項１〜５のいずれかに記載の部品圧着装置。
  7. 前記押付け時間は、前記圧着ヘッドによって加熱された前記部品が伸びきる時間を基準にして設定され、前記部品のサイズが大きいときほど長い時間が設定される請求項２に記載の部品圧着装置。
  8. 前記所定の押圧力は、前記部品が前記基板に押圧されたときに前記部品が前記基板にしっかり圧着される押付け力を基準にして設定され、前記部品のサイズが大きいときほど大きい値が設定される請求項１に記載の部品圧着装置。
  9. 基板保持テーブルにより基板を保持する基板保持工程と、
    前記基板保持テーブルにより保持した前記基板の端子部の下面側をバックアップ部により支持するバックアップ工程と、
    部品載置部に載置された部品を圧着ヘッドにより加熱しながらピックアップするピックアップ工程と、
    前記部品をピックアップした後、前記圧着ヘッドにより前記部品を部品押付け部に所定の押圧力で押し付ける部品押付け工程と、
    前記部品押付け部に前記所定の押圧力で押し付けた前記部品を前記圧着ヘッドにより前記端子部に押圧する押圧工程とを含み、
    前記所定の押圧力は前記部品のサイズに応じて設定されることを特徴とする部品圧着方法。
  10. 前記部品のサイズに応じて前記部品を前記部品押付け部に押し付けた状態を継続させる押付け時間を設定する押付け時間設定工程とを含み、前記部品押付け工程において、前記部品を前記押付け時間設定工程で設定した前記押付け時間の間継続して前記部品押付け部に押し付けることを特徴とする請求項９に記載の部品圧着方法。
  11. 前記部品を前記基板に押圧する前記所定の押圧力を前記部品のサイズに応じて設定する押圧力設定工程を含み、前記押圧工程において、前記押圧力設定工程で設定した前記所定の押圧力で前記部品を前記圧着ヘッドにより前記基板に押圧することを特徴とする請求項９又は１０に記載の部品圧着方法。
  12. 前記部品押付け部は前記部品載置部と前記バックアップ部の間に設けられていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の部品圧着方法。
  13. 前記部品はフィルム状の部品から成ることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の部品圧着方法。
  14. 前記所定の押圧力は前記部品のサイズが大きいほど大きい値に設定される請求項９〜１３のいずれかに記載の部品圧着方法。
  15. 前記押付け時間は、前記圧着ヘッドによって加熱された前記部品が伸びきる時間を基準にして設定され、前記部品のサイズが大きいときほど長い時間が設定される請求項１０に記載の部品圧着方法。
  16. 前記所定の押圧力は、前記部品が前記基板に押圧されたときに前記部品が前記基板にしっかり圧着される押付け力を基準にして設定され、前記部品のサイズが大きいときほど大きい値が設定される請求項９に記載の部品圧着方法。
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