JP2003023296A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タクトタイムを短縮して生産性を向上させる
ことができる電子部品実装装置および電子部品実装方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 部品供給部から移載ヘッド９によって電
子部品Ｐをピックアップして基板に移送搭載する電子部
品実装装置において、Ｘ軸テーブル７によって移動する
移動ブロック８に、複数の吸着ノズル９ａを備えた移載
ヘッド９および吸着ノズル９ａの配置に対応して画像取
込領域１０ａが設けられたカメラ１０を配設し、移載ヘ
ッド９とカメラ１０を一体的に移動させる。この移動途
中において、部品供給部と基板との間にパーツフィーダ
の配列範囲を含んだ配置幅で配置された反射部１１のミ
ラー１１ａ，１１ｂによって電子部品Ｐからの反射光を
カメラ１０に入射させて画像を取り込み、電子部品Ｐを
認識する。これにより、各実装ターンにおいて移載ヘッ
ド９を最短経路で移動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップなど
の電子部品を基板に実装する電子部品実装装置および電
子部品実装方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップなどの電子部品を基板に実
装する際の所要位置精度の高度化に伴い、実装時の電子
部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法
が広く用いられるようになっている。この方法は、電子
部品の実装に先立って基板や移載ヘッドに保持された状
態の電子部品をカメラで撮像して基板や電子部品を認識
し、この認識により得られた位置検出結果に基づいて部
品搭載時の位置補正を行うものである。このため移載ヘ
ッドの移動経路には、移載ヘッドによって保持された電
子部品を下方から撮像するためのカメラが配置され、部
品供給部から電子部品をピックアップした後の移載ヘッ
ドがこのカメラ上を通過する際に、部品認識が行われて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の部品認識においては、電子部品を基板へ移送搭載す
る移載ヘッドは、部品供給部と基板との間を往復する各
実装ターン毎に、必ず固定位置に配置されたカメラの上
方を通過する必要があった。このため実装ターンにおけ
る移載ヘッドの移動距離が長くなり、タクトタイムの短
縮が阻害されて生産性の向上に限界があるという問題点
があった。

【０００４】そこで本発明は、タクトタイムを短縮して
生産性を向上させることができる電子部品実装装置およ
び電子部品実装方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
実装装置は、複数のパーツフィーダが並設された部品供
給部から移載ヘッドによって電子部品をピックアップし
て位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電子
部品実装装置であって、電子部品を吸着して保持する複
数の吸着ノズルを備えた移載ヘッドと、この移載ヘッド
を前記部品供給部におけるパーツフィーダの配列方向に
移動させる移動ビームと、移載ヘッドの前記移動ビーム
側に隣接して撮像面を下方にして配設され移載ヘッドと
一体的に移動するカメラと、このカメラに前記吸着ノズ
ルの配列に対応して配置された複数の画像取り込み部
と、前記部品供給部と基板位置決め部との間に前記パー
ツフィーダの配列範囲を含んだ配置幅で配置され前記吸
着ノズル位置周囲の撮像対象からの反射光を反射して前
記カメラの画像取り込み部に入射させる反射部と、前記
カメラによって取り込まれた画像データを画像処理する
ことにより電子部品を認識する認識処理手段とを備え
た。

【０００６】請求項２記載の電子部品実装方法は、複数
のパーツフィーダが並設された部品供給部から移載ヘッ
ドによって電子部品をピックアップして位置決め部に位
置決めされた基板に移送搭載する電子部品実装方法であ
って、前記移載ヘッドに備えられた複数の吸着ノズルに
電子部品を吸着して保持するピックアップ工程と、電子
部品を保持した移載ヘッドを部品供給部から基板位置決
め部に移動させる部品移送工程と、部品移送途中におい
て前記移載ヘッドに隣接して撮像面を下方にして配設さ
れ移載ヘッドと一体的に移動するカメラによって吸着ノ
ズルに保持された電子部品の画像を取り込む画像取り込
み工程と、取り込まれた画像データを画像処理すること
により電子部品の画像認識を行う認識処理工程と、認識
処理結果に基づいて移載ヘッドを基板に対して移動させ
ることにより電子部品を基板に搭載する部品搭載工程と
を含み、前記画像取り込み工程において、前記部品供給
部と基板位置決め部との間に前記パーツフィーダの配列
範囲を含んだ配置幅で配置された反射部によって前記吸
着ノズルに保持された電子部品からの反射光を反射し
て、前記カメラに前記吸着ノズルの配列に対応して配置
された複数の画像取り込み部に入射させる。

【０００７】請求項３記載の電子部品実装方法は、請求
項２記載の電子部品実装方法であって、前記部品搭載後
に移載ヘッドが部品供給部へ移動する移載ヘッド戻り工
程において、前記反射部によって前記吸着ノズルの下端
部からの反射光を反射して前記カメラの画像取り込み部
に入射させることにより吸着ノズルの下端部を撮像し、
電子部品の有無を検出する。

【０００８】本発明によれば、移載ヘッドに隣接して撮
像面を下方にして移載ヘッドと一体的に移動可能に配設
され吸着ノズルの配列に対応して配置された複数の画像
取り込み部を有するカメラと、部品供給部と基板位置決
め部との間にパーツフィーダの配列範囲を含んだ配置幅
で配置され吸着ノズルを含む撮像範囲からの反射光を反
射してカメラの画像取り込み部に入射させる反射部とを
備え、移載ヘッドが反射部上を通過する際に部品認識を
行うことにより、各実装ターンにおいて移載ヘッドを最
短経路で移動させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の平面図、図２（ａ）は本発明の一実施の
形態の電子部品実装装置の移載ヘッドおよびカメラの側
面図、図２（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品実
装装置の移載ヘッドおよびカメラの下面図、図３は本発
明の一実施の形態の電子部品実装装置のカメラの構成を
示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部
品実装装置における部品撮像動作の説明図、図５は本発
明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面図であ
る。

【００１０】まず図１を参照して電子部品実装装置の構
造を説明する。図１において、基台１の中央部にはＸ方
向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬
送し所定位置において基板３を位置決めする。したがっ
て搬送路２は基板位置決め部となっている。搬送路２の
両側には、電子部品を供給する部品供給部４が配置され
ている。それぞれの部品供給部４には、多数のパーツフ
ィーダ５がＸ方向に配列されている。パーツフィーダ５
は電子部品を収蔵し、以下に説明する移載ヘッドに電子
部品を供給する。

【００１１】基台１上面の両側端部には２基のＹ軸テー
ブル６Ａ，６Ｂが平行に配設されており、Ｙ軸テーブル
６Ａ，６Ｂには移動ブロック８が装着されたＸ軸テーブ
ル７が架設されている。Ｘ軸テーブル７は、Ｙ軸テーブ
ル６Ａ，６Ｂによって移動する移動ビームであり、移動
ブロック８には移載ヘッド９およびカメラ１０が装着さ
れている。

【００１２】Ｙ軸テーブル６Ａ，６ＢおよびＸ軸テーブ
ル７を駆動することにより移動ブロック８は水平移動
し、移載ヘッド９によって部品供給部４に配列されたパ
ーツフィーダ５のピックアップ位置から電子部品Ｐをピ
ックアップして基板３上へ移送搭載する。部品供給部４
と搬送路２との間には、反射部１１がパーツフィーダ５
の配列範囲を含んだ配置幅で配置されており、移載ヘッ
ド９によって電子部品Ｐをピックアップした移動ブロッ
ク８が、搬送路２に位置決めされた基板３の上方へ移動
する際に反射部１１を通過することにより、移載ヘッド
９に保持された電子部品Ｐをカメラ１０によって撮像す
る。

【００１３】次に図２を参照して、移載ヘッド９および
カメラ１０について説明する。図２において移動ブロッ
ク８には、移載ヘッド９およびカメラ１０が配設されて
いる。移載ヘッド９は、Ｘ軸テーブル７によって部品供
給部４におけるパーツフィーダ５の配列方向（Ｘ方向）
に移動し、移載ヘッド９が備えた複数の吸着ノズル９ａ
によって電子部品Ｐを吸着して保持する。

【００１４】移載ヘッド９のＸ軸テーブル７側に隣接し
て、撮像面を下方にして配設され移載ヘッド９と一体的
に移動するカメラ１０が配設されている。カメラ１０に
は、後述するように画像取り込み領域が任意に設定可能
なＣＭＯＳ型のエリアセンサが用いられており、カメラ
１０の撮像部には図２（ｂ）の下面図（図２（ａ）のＡ
−Ａ矢視）に示すように、吸着ノズル９ａの配列に対応
して配置された複数の画像取り込み領域１０ａが設定さ
れている。

【００１５】部品供給部４で電子部品Ｐをピックアップ
した移載ヘッド９が基板３の上方に移動する際には、図
２（ａ）に示すように反射部１１の上方を通過する。こ
のとき、吸着ノズル９ａに保持された撮像対象である電
子部品Ｐからの反射光は、下方の反射部１１の２つのミ
ラー１１ａ，１１ｂによって２回反射されることにより
上方に導光されてカメラ１０に入射する。これにより、
移載ヘッド９と一体的に移動するカメラ１０によって、
移載ヘッド９に保持された電子部品Ｐを撮像することが
できる。ここで反射部１１のミラー１１ａ，１１ｂは、
それぞれが鉛直面に対して（＋４５）度および（−４
５）度だけ傾斜して配置されており、鉛直上方からの反
射光を、鉛直上方に反射できるようになっている。

【００１６】ここで図３を参照して、カメラ１０の構成
について説明する。図３においてカメラ１０は、受光部
１２、画素選択回路１３およびカメラ制御部１４より構
成される。受光部１２には複数の画素１２ａが格子状に
配列されている。この受光部１２上に、吸着ノズル９ａ
の配置に応じて配列された光学系（図示せず）によって
撮像対象の光学画像を結像させ、各画素に蓄積される電
荷を画像信号として出力させることにより、撮像対象の
画像を読み取る。読み取られた画像データは、認識処理
手段である画像認識部１５に送られ、ここで画像データ
を画像処理することにより、撮像された電子部品Ｐが認
識される。

【００１７】画素選択回路１３は、カメラ制御部１４に
よって制御され、処理・演算部１６から送られる画素選
択信号にしたがって、受光部１２に配列された複数の画
素１２ａのうち、画像取込領域として設定された特定範
囲内の画素１２ａのみから画像信号を出力させる。画素
選択信号は、記憶部１７に記憶された取込領域設定プロ
グラム１７ａを処理・演算部１６が実行することにより
生成される。この画素選択信号の生成は、記憶部１７に
記憶された部品データや実装シーケンスデータなどの実
装データ１７ｂに基づいて行われる。

【００１８】すなわち、移載ヘッド９による実装動作に
おいて、各実装ターンごとの電子部品Ｐが特定される
と、当該電子部品Ｐを対象とした画像取込領域１０ａ
が、カメラ１０の撮像部に設定される。これにより、各
実装ターンにおいて吸着ノズル９ａが保持する電子部品
の種類が異なる場合にあっても、当該電子部品の大きさ
に応じた画像取込領域１０ａがその都度設定される。

【００１９】なお、本実施の形態では、カメラ１０とし
て画像取込領域が任意に設定可能なＣＭＯＳ型のエリア
センサを用いる例を示しているが、これ以外のカメラ、
例えば撮像範囲が固定されたエリアセンサ（画像取り込
み部）を、吸着ノズル９ａの配置に応じて固定的に配列
したものや、画像取込領域に対応した複数のＣＭＯＳ型
のエリアセンサを用いてもよい。

【００２０】次に本実施の形態の電子部品実装方法にお
ける撮像動作について、図４を参照して説明する。図４
（ａ）は、反射照明による画像取り込みの例を示してい
る。部品供給部４のパーツフィーダ５から複数の吸着ノ
ズル９ａによって電子部品Ｐを吸着して保持したピック
アップ工程後の移載ヘッド９は、搬送路２上に位置決め
された基板３に向かって移動する（部品移送工程）。こ
の部品移送途中において、移動ブロック８はＹ方向に移
動し反射部１１の上方を通過する。

【００２１】反射部１１は、上方へ照明光を照射する照
明部１８を備えており、移載ヘッド９に保持された電子
部品Ｐに照射された照明光は先ずミラー１１ａによって
水平方向に反射される。そしてこの反射光がミラー１１
ｂによって上方に反射されてカメラ１０に入射すること
により、電子部品Ｐが撮像され画像が取り込まれる（画
像取り込み工程）。

【００２２】そしてこの撮像により得られた画像データ
を画像認識部１５によって認識処理することにより、電
子部品Ｐが認識され、位置ずれが検出される（認識処理
工程）。また移動ブロック８が基板３上に移動すると
き、カメラ１０は基板３を認識し、基板３の位置ずれを
検出する。そして移載ヘッド９によって電子部品Ｐを基
板３に搭載する部品搭載工程においては、前述の電子部
品Ｐの位置ずれ検出結果と基板３の位置ずれ検出結果と
に基づいて、移載ヘッド９の位置が補正される。

【００２３】また図４（ｂ）は、透過照明による画像取
り込みの例を示している。この例では、移載ヘッド９に
は吸着ノズル９ａの上方に透過照明部１９が装備され、
電子部品Ｐの背後から下方へ向けて照明光が照射され
る。移動ブロック８が反射部１１の上方を通過する際に
は、この下方への透過照明光が前述の場合と同様に反射
部１１によって上方に反射され、カメラ１０に入射す
る。これにより、透過照明光による電子部品Ｐの画像が
取り込まれ、同様に認識処理が行われる。

【００２４】上記電子部品実装動作において、電子部品
Ｐを保持した移載ヘッド９は、従来の固定配置されたカ
メラによる認識を行う場合のように電子部品の認識のた
めに特定経路をたどって移動する必要がない。このため
部品供給部４のいずれのパーツフィーダ５から電子部品
ピックアップを行った場合においても、移載ヘッド９は
最短経路で基板３上へ移動することができ、各実装ター
ンにおいて移載ヘッド９の移動時間を短縮して、タクト
タイムを短縮することができる。

【００２５】またこの実装動作において、移動ブロック
８における移載ヘッド９とカメラ１０の位置関係は、カ
メラ１０が移載ヘッド９のＸ軸テーブル７側に隣接した
配置となっていることから、図５に示すように部品供給
部４の最側端部に配列されたパーツフィーダ５を対象と
して部品ピックアップを行う場合にあっても、カメラ１
０が部品供給部４の幅方向にはみ出すことがない。した
がって、部品供給部４の配列幅Ｂ１に対してＸ軸テーブ
ル７のストローク幅Ｂ２のマージンを大きく取る必要が
なく、装置のコンパクト化が実現される。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、移載ヘッドに隣接して
撮像面を下方にして移載ヘッドと一体的に移動可能に配
設され吸着ノズルの配列に対応して配置された複数の画
像取り込み部を有するカメラと、部品供給部と基板位置
決め部との間にパーツフィーダの配列範囲を含んだ配置
幅で配置され吸着ノズルを含む撮像範囲からの反射光を
反射してカメラの画像取り込み部に入射させる反射部と
を備え、移載ヘッドが反射部上を通過する際に部品認識
を行うようにしたので、各実装ターンにおいて移載ヘッ
ドを最短経路で移動させることができ、タクトタイムを
短縮して生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平
面図

【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装
置の移載ヘッドおよびカメラの側面図 （ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載
ヘッドおよびカメラの下面図

【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカ
メラの構成を示すブロック図

【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置にお
ける部品撮像動作の説明図

【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部
分平面図

【符号の説明】

３ 基板 ４ 部品供給部 ５ パーツフィーダ ７ Ｘ軸テーブル ８ 移動ブロック ９ 移載ヘッド ９ａ 吸着ノズル １０ カメラ １０ａ 画像取り込み領域 １５ 画像認識部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 和彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 矢野 啓司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 向島 仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 佐藤 聖一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 畑瀬 貴之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 仲道 正恭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA03 CC03 CC04 EE02 EE03 EE24 EE25 FF24 FF28 FG01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のパーツフィーダが並設された部品供
   給部から移載ヘッドによって電子部品をピックアップし
   て位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電子
   部品実装装置であって、電子部品を吸着して保持する複
   数の吸着ノズルを備えた移載ヘッドと、この移載ヘッド
   を前記部品供給部におけるパーツフィーダの配列方向に
   移動させる移動ビームと、移載ヘッドの前記移動ビーム
   側に隣接して撮像面を下方にして配設され移載ヘッドと
   一体的に移動するカメラと、このカメラに前記吸着ノズ
   ルの配列に対応して配置された複数の画像取り込み部
   と、前記部品供給部と基板位置決め部との間に前記パー
   ツフィーダの配列範囲を含んだ配置幅で配置され前記吸
   着ノズル位置周囲の撮像対象からの反射光を反射して前
   記カメラの画像取り込み部に入射させる反射部と、前記
   カメラによって取り込まれた画像データを画像処理する
   ことにより電子部品を認識する認識処理手段とを備えた
   ことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 【請求項２】複数のパーツフィーダが並設された部品供
   給部から移載ヘッドによって電子部品をピックアップし
   て位置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電子
   部品実装方法であって、前記移載ヘッドに備えられた複
   数の吸着ノズルに電子部品を吸着して保持するピックア
   ップ工程と、電子部品を保持した移載ヘッドを部品供給
   部から基板位置決め部に移動させる部品移送工程と、部
   品移送途中において前記移載ヘッドに隣接して撮像面を
   下方にして配設され移載ヘッドと一体的に移動するカメ
   ラによって吸着ノズルに保持された電子部品の画像を取
   り込む画像取り込み工程と、取り込まれた画像データを
   画像処理することにより電子部品の画像認識を行う認識
   処理工程と、認識処理結果に基づいて移載ヘッドを基板
   に対して移動させることにより電子部品を基板に搭載す
   る部品搭載工程とを含み、前記画像取り込み工程におい
   て、前記部品供給部と基板位置決め部との間に前記パー
   ツフィーダの配列範囲を含んだ配置幅で配置された反射
   部によって前記吸着ノズルに保持された電子部品からの
   反射光を反射して、前記カメラに前記吸着ノズルの配列
   に対応して配置された複数の画像取り込み部に入射させ
   ることを特徴とする電子部品実装方法。
3. 【請求項３】前記部品搭載後に移載ヘッドが部品供給部
   へ移動する移載ヘッド戻り工程において、前記反射部に
   よって前記吸着ノズルの下端部からの反射光を反射して
   前記カメラの画像取り込み部に入射させることにより吸
   着ノズルの下端部を撮像し、電子部品の有無を検出する
   ことを特徴とする請求項２記載の電子部品実装方法。