发光部件安装装置以及发光部件安装方法与流程

本发明涉及一种将led等的发光部件安装于基板的发光部件安装装置以及发光部件安装方法。

背景技术：

作为照明装置，将led等发光部件安装于基板的方式的照明基板被广泛使用。由于发光部件是单体并且光量较小，因此一般使用安装多个发光部件、并且在部件安装面配置一体成型有多个聚光元件的光学阵列并形成照明基板的结构。由于led具有发出的光的指向性较强的特性，因此在这种结构的照明基板中，为了提高光的利用效率，最好使发光部件的光轴与聚光元件的光轴极力一致。

但是，在发光部件中，相当于发光部的光轴的发光中心由于制造过程中的各种误差要因而偏离。以极力消除这种发光中心的差别所导致的故障为目的，提出在发光部件的安装之前光学地识别发光部的位置(例如参照jp特开2015-119134号公报)。在该专利文献例所示的先行技术中，记载了与发光元件的位置共同地，检测发光元件中的发光部的位置偏移，在发光元件的安装中仅偏移位置偏移部分从而进行对位。

但是，在上述专利文献例中，由于以检测到的发光部的中心为基准位置来安装发光元件，隐蔽不必保证发光中心正确地对位于聚光元件，上述的课题就保持未被解决。因此，需要正确地检测发光中心从而能够对位于基板的方法。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种能够正确地检测发光部件的发光中心并对位于基板的发光部件安装装置以及发光部件安装方法。

本发明的发光部件安装装置通过安装头来保持设置有发光部的发光部件并安装于基板，具备亮度分布测定部、头移动机构和部件安装处理部。亮度分布测定部使发光部发光并对发光部的亮度分布进行测定，根据测定的亮度分布的结果来检测发光部中的亮度分布中心的位置。头移动机构使安装头进行移动。部件安装处理部基于检测的亮度分布中心的位置来控制头移动机构。

本发明的发光部件安装方法通过安装头来保持设置有发光部的发光部件并安装于基板，包含亮度分布测定工序和头移动工序。在亮度分布测定工序中，使发光部发光并对发光部的亮度分布进行测定，根据测定的亮度分布的结果来检测发光部中的亮度分布中心的位置。在头移动工序中，使保持有发光部件的安装头进行移动。在头移动工序中，基于检测的亮度分布中心的位置来使安装头进行移动。

根据本发明，能够正确地检测发光部件的发光中心并对位于基板。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的发光部件安装装置的俯视图。

图2是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的发光部件的亮度分布测定中使用的测定工作台的结构说明图。

图3a是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的发光部件的下表面的俯视图。

图3b是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的测定工作台上面的俯视图。

图4a是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的发光部件的亮度分布中心检测的说明图。

图4b是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的发光部件的亮度分布中心检测的说明图。

图4c是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的发光部件的亮度分布中心检测的说明图。

图5a是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的发光部件的对位的说明图。

图5b是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的发光部件的对位的说明图。

图5c是本发明的一实施方式的发光部件安装装置中的发光部件的对位的说明图。

图6是表示本发明的一实施方式的发光部件安装装置的控制系统的结构的框图。

图7是表示本发明的一实施方式的发光部件安装方法中的部件安装动作的流程图。

图8a是表示本发明的一实施方式的发光部件安装方法中的部件安装动作的流程图。

图8b是表示本发明的一实施方式的发光部件安装方法中的部件安装动作的流程图。

图9a是本发明的一实施方式的发光部件安装方法中的发光部件与测定工作台的对位的说明图。

图9b是本发明的一实施方式的发光部件安装方法中的发光部件与测定工作台的对位的说明图。

具体实施方式

接下来，参照附图来对本发明的实施方式进行说明。首先，参照图1，对发光部件安装装置1的结构进行说明。发光部件安装装置1具有通过安装头来保持设置有将led等设为光源的发光部的发光部件并安装于基板的功能。在图1中，在基台1a的上表面，基板输送部2被设置于x方向(基板输送方向)。基板输送部2对从上游侧装置交接的基板3进行输送，将基板3定位并保持于基于以下说明的安装头9的安装作业位置。

在基板输送部2的一侧的侧方，配置对被安装于基板3的发光部件20(参照图2)进行提供的部件提供部4。在部件提供部4，并排设置多个带式馈送器5。带式馈送器5通过对收纳有发光部件20的载带进行间距馈送，从而将发光部件20提供到基于安装头9的部件取出位置。

在基台1a的上表面，y轴移动机构6被立设于y方向的两端部，x轴移动机构7被在y方向自由移动地架设于y轴移动机构6。具备喷嘴单元10的安装头9被在x方向自由移动地安装于x轴移动机构7。此外，在x轴移动机构7的下表面，配置与安装头9一体地移动的基板识别照相机11。通过驱动y轴移动机构6以及x轴移动机构7，从而安装头9与基板识别照相机11一起，自由移动到带式馈送器5以及基板3的上方的任意位置。y轴移动机构6以及x轴移动机构7构成使安装头9移动的头移动机构8。

通过安装头9移动到基板3的上方，从而利用基板识别照相机11，拍摄被设定于基板3的上表面的基板识别标记3c(参照图5a)等识别对象。此外，通过安装头9向部件提供部4的上方移动，能够从带式馈送器5取出发光部件20。由此，可执行将发光部件20安装于被定位保持于基板输送部2的基板3的部件安装动作。

在基板输送部2与部件提供部4之间配置部件识别照相机12以及测定工作台13。在本实施方式中，通过安装头9而被从部件提供部4取出的发光部件20首先被载置于测定工作台13。在从测定工作台13向发光部件20通电并使发光部件20发光的状态下，通过向测定工作台13的上方移动的基板识别照相机11来从上面拍摄发光部件20，从而对发光部件20的发光部的亮度分布进行测定。基板识别照相机11为从上方拍摄发光部件20的第1拍摄部。

在对亮度分布测定后的发光部件20进行保持的安装头9向基板3移动的移动过程中，安装头9向部件识别照相机12的上方移动。部件识别照相机12为从下方拍摄被保持于安装头9的发光部件20的第2拍摄部。在基于安装头9的发光部件20向基板3的安装动作中，根据对基于基板识别照相机11的基板3的拍摄结果和基于部件识别照相机12的发光部件20的拍摄结果进行识别处理的识别结果，进行发光部件20与基板3的对位。

参照图2、图3a、图3b，对基于作为第1拍摄部的基板识别照相机11的发光部件20的亮度分布测定进行说明。图2表示在测定工作台13的载置面13a载置测定对象的发光部件20、使基板识别照相机11位于其上方的状态。图3a、图3b分别表示图2中的a-a向视、b-b向视。

发光部件20是具有平坦的底面的矩形部件，具备由荧光树脂(省略图示)覆盖led22的结构的发光部21。在发光部件20的底面的两端部，如图3a所示，设置用于向led22通电的电极20a。在测定工作台13的载置面13a，如图3b所示，与发光部件20的电极20a对应地设置一对通电端子17。各个通电端子17分别与dc电源部23的正极侧、负极侧连接。

dc电源部23具有开关功能，通过利用控制部30(参照图6)来控制dc电源部23，从而能够经由通电端子17来接通/断开向发光部件20的通电。即，在通电接通的状态下，从dc电源部23经由通电端子17、电极20a来向led22通电dc电力，led22发光。因此，dc电源部23、载置有发光部件20的测定工作台13、形成于测定工作台13的载置面13a的通电端子17构成向发光部件20进行通电的通电部25(参照图6)。

进一步地，在测定工作台13，用于通过真空吸附来保持发光部件20的吸引孔13b向载置面13a开口而被设置。吸引孔13b与真空吸引部24连接。真空吸引部24具有接通/断开控制功能，通过利用控制部30(参照图6)来控制真空吸引部24，能够控制来自吸引孔13b的真空吸引。

由此，能够在所希望的定时通过真空吸附来将发光部件20保持于载置面13a。因此，吸引孔13b以及真空吸引部24成为在测定工作台13吸附发光部件20的吸附部26(参照图6)。另外，作为吸附部26，也可以通过静电吸附等真空吸引以外的单元来对发光部件20进行吸附保持。

发光部件20的亮度分布测定通过这样将发光部件20吸附于测定工作台13的载置面13a，对led22进行通电并使其发光的状态下，利用基板识别照相机11来从上方拍摄发光部件20来进行。基板识别照相机11为在内置有cmos设备等拍摄元件14a的照相机主体部14的下部安装光学系统15的结构。

在本实施方式中，通过拍摄元件14a来受光来自对led22进行通电并使其发光的状态的发光部21的光并进行拍摄。然后通过利用亮度分布中心检测部33来处理该拍摄结果，从而对来自发光部21的光的亮度分布中心进行检测。在光学系统15的周围，安装环状的照明部16，能够根据拍摄对象来向拍摄物照射照明光。在本实施方式中，在后述的用于部件外形检测的拍摄时，使照明部16进行工作。

接下来，参照图4a、图4b、图4c，对本实施方式中的亮度分布中心检测的例子进行说明。图4a表示通过拍摄元件14a来受光来自发光部21的光而获取的拍摄画面14b。在图4a中，x1、x2、y1、y2是表示发光部21的轮廓位置的坐标值。在拍摄画面14b中，在发光部21所对应的图像区域内，分布有构成拍摄元件14a的、通过各受光元件受光而获取亮度的亮度点14c。亮度点14c表示根据发光部21的发光状态而不同的亮度值。这里，由坐标(xp、yp)所示的亮度点14c对应于赋予最高的亮度值的亮度峰值位置。

图4b表示y＝yp的剖面处的x方向的亮度分布，同样地，图4c表示x＝xp的剖面处的y方向的亮度分布。如该亮度分布所示，在坐标(xp，yp)处，亮度值最高。在本实施方式中，将由坐标(xp，yp)所示的亮度峰值位置视为发光部21中的亮度分布中心lc。亮度分布中心lc的位置通过从发光部中心21c起的偏移值即δx1、δy1来确定。然后，在基于亮度分布中心lc的位置的对位时，这些偏移值被用作为位置修正数据。

另外，发光部21中的亮度分布的图案各种各样，并不必局限于如这里所示那样，具有能够唯一确定亮度分布中心的明确的峰值。例如，存在具有多个峰值的图案、不存在峰值的梯形形状的图案等。在这种情况下，基于由亮度点14c的各点处的亮度值构成的三维亮度曲面来求出亮度分布中心。例如，求出被亮度曲面包围的三维体的重心位置，基于该重心位置的平面坐标来设为亮度分布中心。

接下来，对基板3的结构以及发光部件20向基板3的对位进行说明。如图5a所示，在基板3，与用于位置识别的基板识别标记3c一起地，设定安装发光部件20的多个部件安装位置3a。在各部件安装位置3a形成一对焊盘3b，在焊盘3b接合发光部件20的电极20a。

如图5b所示，在各部件安装位置3a，设定覆盖发光部件20而被安装的聚光元件的光轴位置所对应的光轴基准点op。光轴基准点op与理想状态下的发光部21的亮度分布中心lc、即发光部21的中心位置对应地设定。光轴基准点op具有作为表示各部件安装位置3a处的发光部件20的正规状态下的安装位置的基准安装位置的含义。

如图4a、图4b、图4c中说明那样，实际的发光部件20的亮度分布中心lc的位置偏移，不必与发光部21的中心位置一致。因此，在本实施方式中，将发光部件20相对于基板3进行对位，以使得针对被安装于部件安装位置3a的发光部件20而检测的亮度分布中心lc与光轴基准点op一致。由此，能够通过聚光元件来高效地照射来自发光部21的照明光。

接下来，参照图6，对发光部件安装装置1的控制系统的结构进行说明。控制部30是具备存储功能的运算处理装置。在发光部件安装装置1中，控制部30作为内部处理功能，具备部件安装处理部31、基板识别处理部32、亮度分布中心检测部33、部件外形检测部34、部件位置偏移检测部35、部件安装坐标运算部36的各部。

进一步地，控制部30内置有对基板信息38、部件信息39进行存储的存储部37。基板信息38、部件信息39分别是作为安装作业对象的基板3、发光部件20的设计信息，通过这些信息，表示基板3中的焊盘3b、光轴基准点op的位置坐标、光轴基准点op与基板识别标记3c的位置关系、发光部件20的形状等。此外，在控制部30连接基板输送部2、部件提供部4、安装头9、头移动机构8、基板识别照相机11、部件识别照相机12、通电部25以及吸附部26。

部件安装处理部31通过对基板输送部2、部件提供部4、安装头9、头移动机构8进行控制，从而执行从部件提供部4取出发光部件20并安装于基板3的部件安装处理。在该部件安装处理中，参照由以下说明的部件安装坐标运算部36执行的部件安装坐标运算结果。

基板识别处理部32通过对利用基板识别照相机11来拍摄形成于基板3的基板识别标记3c(参照图5a)的拍摄结果进行识别处理，从而对基板3中的发光部件20的光轴基准点op(参照图5b)的位置进行检测。亮度分布中心检测部33通过对作为第1拍摄部的基板识别照相机11的拍摄结果进行识别处理，从而进行求取亮度分布中心lc(参照图4a)的位置的处理。

在本实施方式中，对发光部件20进行通电的通电部25、从上方拍摄发光部件20的作为第1拍摄部的基板识别照相机11、上述的亮度分布中心检测部33构成使发光部21发光来测定发光部21的亮度分布、根据该测定结果来检测发光部21中的亮度分布中心lc的位置的亮度分布测定部。在基于控制部30所具备的部件安装处理部31的部件安装处理中，基于由该亮度分布测定部检测的亮度分布中心lc的位置来控制头移动机构8。

部件外形检测部34通过对基于基板识别照相机11(第1拍摄部)的识别结果进行识别处理，进行检测发光部件20的外形的处理。在基于控制部30所具备的部件安装处理部31的部件安装处理中，参考部件外形检测部34的检测结果来控制头移动机构8。

部件位置偏移检测部35通过对基于从下方拍摄被保持于安装头9的发光部件20的部件识别照相机12(第2拍摄部)的拍摄结果进行识别处理，从而进行检测发光部件20的安装头9中的位置偏移的处理。在基于控制部30所具备的部件安装处理部31的部件安装处理中，参考部件位置偏移检测部35的检测结果，来控制头移动机构8。

部件安装坐标运算部36进行基于基板识别处理部32、亮度分布中心检测部33、部件外形检测部34的识别处理结果，来对用于将保持于安装头9的发光部件20的亮度分布中心lc对位于基板3的光轴基准点op的部件安装坐标进行运算的处理。然后，基于被运算的部件安装坐标，部件安装处理部31控制头移动机构8，从而使保持发光部件20的安装头9的吸附喷嘴10a(参照图9a)相对于基板3相对地移动。然后，将发光部21的亮度分布中心lc对位于基板3的部件安装位置3a的光轴基准点op。

接下来，根据图7的流程来对通过安装头9来保持设置有发光部21的发光部件20并安装于基板3的发光部件安装方法中的部件安装动作进行说明。另外，这里，并排表示由安装头9执行的动作(左列)和测定工作台13中的处理(右列)。首先，执行基于安装头9的部件吸附(st1)。即，通过安装头9来从部件提供部4吸附并取出发光部件20。

接下来，进行用于将发光部件20载置于测定工作台13的部件识别(st2)。即，如图9a所示，使在吸附喷嘴10a的下端部吸附有发光部件20的喷嘴单元10向部件识别照相机12的上方移动。然后，通过利用部件识别照相机12来从下表面侧拍摄该状态的发光部件20，可识别发光部件20的下表面的电极20a。

接下来，通过吸附喷嘴10a来使保持发光部件20的安装头9向配置位置移动(st3)。即，使安装头9位于测定工作台13的上方，使吸附喷嘴10a下降(st4)。由此，如图9b所示，发光部件20被载置于测定工作台13的上表面，电极20a与测定工作台13的通电端子17抵接。

然后，通过测定工作台13来设为部件吸引接通(st5)。即，通过从吸引孔13b进行真空吸引，从而将发光部件20位置保持于载置面13a。然后，将基于吸附喷嘴10a的发光部件20的吸附设为断开后(st6)，使吸附喷嘴10a上升。由此，载置有发光部件20的测定工作台13的上方成为空闲的状态。

接下来，使基板识别照相机11向测定工作台13的上方的测定位置移动(st7)。与此同时地，在测定工作台13使通电部25进行工作并将向发光部件20的通电设为接通状态(st8)。由此，测定对象的发光部件20的发光部21进行发光。

然后，通过利用基板识别照相机11来拍摄发光部件20，从而进行发光部21中的亮度分布测定(st9)。接下来，基于亮度分布测定的结果来检测亮度分布中心lc(图4a所示的亮度分布中心lc的位置)(st10)。即，这里，使发光部21发光并测定发光部21的亮度分布，根据该测定结果来检测发光部21中的亮度分布中心lc的位置(亮度分布测定工序)。

然后，在测定工作台13使向发光部件20的通电断开(st11)，使安装头9向测定工作台13的上方的取出位置移动(st12)。然后，使吸附喷嘴10a下降(st13)，将基于吸附喷嘴10a的部件吸附设为接通(st14)。接下来，在测定工作台13将部件吸引设为断开(st15)。由此，解除测定工作台13中的发光部件20的保持，能够进行基于安装头9的发光部件20的取出。

然后，使保持有发光部件20的安装头9向基板3的上方移动(头移动工序)，进行部件安装(st16)。在该头移动工序中，基于亮度分布测定工序中检测到的亮度分布中心lc的位置来使安装头9移动。即，如图5c所示，将发光部件20相对于基板3进行对位，以使得亮度分布中心lc与光轴基准点op一致。

另外，图7所示的部件安装动作的流程表示基本动作，也可以对该基本动作附加图8a所示的第1追加识别步骤[r1]、进一步附加图8b所示的第2追加识别步骤[r2]。

对第1追加识别步骤[r1]进行说明。在图8a中，在测定工作台13使向发光部件20的通电断开(st11)之后，将基板识别照相机11的照明部16(参照图2)设为接通(st21)。接下来，对测定工作台13上的发光部件20的外形进行识别(st22)。即，通过基板识别照相机11来拍摄发光部件20，通过部件外形检测部34来对该拍摄结果进行识别处理，从而检测发光部件20的外形。然后，将基板识别照相机11的照明部16断开(st23)，结束第1追加识别步骤[r1]。

然后移至(st12)，返回到图7所示的流程。然后，在(st16)的部件安装中，通过控制部30所具备的部件安装处理部31，来参考部件外形检测部34的检测结果并控制头移动机构8，使保持有发光部件20的安装头9移动来进行发光部件20的对位。

即，首先根据外形的检测结果来求出基于发光部件20的外形的部件中心(外形中心)。然后求出该外形中心相对于正规的部件中心的位置偏移(外形位置偏移)，参考该外形位置偏移来将发光部件20相对于基板3进行对位。通过该外形位置偏移的添加，能够抑制将多个发光部件20安装于狭窄间隔的狭窄相邻安装中的与相邻部件的干扰的产生。

但是，在该情况下，不能避免将亮度分布中心lc正确地对位于光轴基准点op时的对位精度的降低。因此，需要考虑与相邻部件的干扰所导致的故障的防止、和基于将亮度分布中心lc对位于光轴基准点op的效果的平衡，来确定发光部件20的对位方式。

接下来，对第2追加识别步骤[r2]进行说明。在图8b中，在测定工作台13将部件吸引断开(st15)后，使保持有发光部件20的吸附喷嘴10a向部件识别照相机12的上方移动。接下来，对发光部件20进行部件识别(st31)。即，利用部件识别照相机12来从下方拍摄被吸附保持于吸附喷嘴10a的发光部件20(与图9a所示的例子相同)，通过部件位置偏移检测部35，对该拍摄结果进行识别处理，从而对发光部件20的安装头9中的位置偏移进行检测。由此，结束第2追加识别步骤[r2]。

然后，移至(st16)，返回到图7所示的流程。然后，在(st16)的部件安装中，通过控制部30所具备的部件安装处理部31，参考部件位置偏移检测部35的检测结果来控制头移动机构8。即，部件位置偏移检测部35通过对从下方拍摄被保持于安装头9的发光部件20而得到的拍摄结果进行识别处理，从而进行检测发光部件20的安装头9中的位置偏移的处理。

由此，能够检测在测定工作台13通过(st15)中设为部件吸引断开而产生的发光部件20的位置偏移。并且，在基于控制部30所具备的部件安装处理部31的部件安装处理中，通过参考上述的位置偏移来控制头移动机构8，从而在修正了上述的位置偏移的基础上，将发光部件20相对于基板3进行对位。

如上述说明那样，在本实施方式所示的发光装置安装装置以及发光装置安装方法中，在通过安装头9来保持设置有发光部21的发光部件20并安装于基板3的发光部件安装中，使发光部21发光并测定发光部21的亮度分布。进行根据该测定结果来检测发光部21中的亮度分布中心lc的位置的亮度分布测定。并且，在通过头移动机构8来使安装头9移动时，基于被检测的亮度分布中心lc的位置来控制头移动机构8。由此，能够正确地检测发光部件20的发光中心即亮度分布中心lc并对位于基板3。

本发明的发光部件安装装置以及发光部件安装方法具有能够正确地检测发光部件的发光中心并对位于基板的效果，在将led等的发光体安装于基板来制造照明基板的领域中有用。