JP2003051700A - オフセット測定方法及びそれに用いる測定治具 - Google Patents
オフセット測定方法及びそれに用いる測定治具Info
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Abstract
部品実装装置の保有する機能を利用して、装着位置オフ
セットを自動で計測、登録できるオフセット測定方法及
びそれに用いる測定治具を提供する。 【解決手段】 電子部品実装装置に基板治具75を搬入
し、電子部品実装装置によって基板治具75に小割治具
73を実装し、電子部品実装装置に搭載される認識カメ
ラ50によって、基板治具75に付された小割治具73
の位置を示す個別マークd3,d4を認識して目標位置
として取得し、認識カメラ50によって、基板治具75
に実装された小割治具73に付されている装着位置オフ
セット測定用マーク79a,79bを認識して実際に実
装した位置として取得し、目標位置と実際に実装した位
置との差分を装着位置オフセットとして求める。
Description
板に自動的に実装する電子部品実装装置に好適に用いら
れるオフセット測定方法及びそれに用いる測定治具に関
する。
10に示す。この電子部品実装装置1は、回路基板3を
設備内に搬入するローダ5と、テーピングされたチップ
状の電子部品を供給するリール7と、トレイ9にSOP
やQFP等の電子部品を収容して所要の電子部品を供給
位置に配置するトレイフィーダを備えた部品供給部11
と、上記した部品供給リール7又は部品供給部11から
吸着ノズル13によって電子部品を吸着して所定の実装
位置に位置決めされた回路基板3に電子部品を装着する
装着ヘッド15と、この装着ヘッド15をXY平面上で
自在移動させるXYロボット17と、実装が終了した回
路基板3を設備外に搬出するアンローダ19とを備えて
構成されている。
ロボット17によって自在に移動して、部品供給リール
7又は部品供給部11から所要の電子部品を吸着ノズル
13に吸着し、所定位置に位置決めされた回路基板3に
電子部品を装着する。そして、吸着ノズル13に吸着さ
れた電子部品は、部品認識カメラ20により吸着姿勢が
認識され、姿勢補正がなされることによって正確に所定
実装位置に装着される。
は、電子部品実装前に装着位置オフセットが測定されて
いた。装着位置オフセットとは、電子部品を実装した場
合における、目標位置と、実際に実装された電子部品の
位置との差分をいう。従来、この装着位置オフセットの
測定は、模擬的な電子部品の治具を基板上に実装し、専
用の計測装置を使用することで測定を行っていた。
た従来のオフセット測定方法は、専用の計測装置を必要
としていたため、例えば、装着ヘッドの改造や、部品認
識カメラの取り替えなどハード的な変化があった場合、
設備の幾何形状が変化してしまうため、装着位置オフセ
ット量にも影響の及ぶ可能性があった。また、専用の計
測装置を必要としていたため、当該装置のあるところで
しか装着位置オフセットの測定ができず、仮に当該装置
をそれぞれの被計測対象である電子部品実装装置の設置
場所に移送して計測を行っても、調整作業が困難であ
り、その調整誤差から正確な電子部品の実装ができなく
なる場合があった。
で、専用の計測装置を必要とせずに、既存の電子部品実
装装置の保有する機能を利用して、装着位置オフセット
を自動で計測、登録できるオフセット測定方法及びそれ
に用いる測定治具を提供し、もって、高精度な装着位置
オフセットを加味した実装の実現による電子部品実装品
質の向上を図ることを目的とする。
の本発明に係る請求項1記載のオフセット測定方法は、
電子部品実装装置に基板治具を搬入し、前記電子部品実
装装置によって該基板治具に小割治具を実装し、前記電
子部品実装装置に搭載される認識カメラによって、前記
基板治具に付された小割治具の位置を示す個別マークを
認識して目標位置として取得し、前記認識カメラによっ
て、前記基板治具に実装された小割治具に付されている
装着位置オフセット測定用マークを認識して実際に実装
した位置として取得し、前記目標位置と該実際に実装し
た位置との差分を装着位置オフセットとして求めること
を特徴とする。
装装置に基板治具が搬入され、この基板治具に小割治具
が実装され、基板治具に付された個別マークが目標位置
として得られる一方、小割治具に付されている装着位置
オフセット測定用マークが実際に実装した位置として得
られる。これにより、この目標位置と実際に実装した位
置との差分が装着位置オフセットとして得られる。従っ
て、既存の電子部品実装装置の保有する機能を利用し
て、装着位置オフセットが自動で計測、登録可能にな
る。
記基板治具に基板マークを付し、基板治具搬入位置にお
ける該基板マークの位置を予め登録しておき、該基板マ
ークを前記認識カメラによって認識し、前記登録された
基板マークの位置と、該認識した基板マークの位置との
差を補正値として取得し、該補正値によって、前記認識
カメラで認識した個別マークの位置及び装着位置オフセ
ット測定用マークの位置を補正することを特徴とする。
基板マークが付され、この基板マークが、基板治具搬入
位置における基板マーク位置として予め登録される。従
って、基板マークを認識カメラによって認識することに
より、登録された基板マークの位置と、認識した基板マ
ークの位置との差が補正値として得られるようになる。
そして、この補正値を用いることによって、認識カメラ
で認識した個別マークの位置及び装着位置オフセット測
定用マークの位置が高精度に補正可能となる。
記基板治具に、前記小割治具の実装される複数の部品実
装位置を形成し、それぞれの該部品実装位置に前記小割
治具を実装し、実装された該小割治具ごとに、前記目標
位置と前記実際に実装した位置との差分を装着位置オフ
セットとして求めることを特徴とする。
に、小割治具の実装される複数の部品実装位置が形成さ
れ、それぞれの部品実装位置に小割治具が実装される。
即ち、電子部品実装装置の実装領域ごとの装着位置オフ
セットが測定可能になり、実装領域ごとに異なる装着位
置オフセットがきめ細かに補正可能となって、実装精度
の向上が可能になる。
装置に搬入される基板治具と、前記電子部品実装装置に
よって該基板治具に実装される小割治具とからなり、前
記基板治具には、前記小割治具の位置を示す個別マーク
が付され、前記小割治具には、実装される小割治具自身
の位置を示す装着位置オフセット測定用マークが付さ
れ、前記小割治具には、前記個別マークを透視可能な透
孔が穿設されていることを特徴とする。
実装装置に搬入される基板治具と、この基板治具に実装
される小割治具とで構成され、基板治具には小割治具の
位置を示す個別マークが付され、小割治具には実装され
る小割治具自身の位置を示す装着位置オフセット測定用
マークが付されている。従って、基板治具に付された個
別マークと、小割治具に付された装着位置オフセット測
定用マークとの差によって、その小割治具を実装した電
子部品実装装置の実装誤差が容易に得られることにな
る。
には、基板治具自身の位置を認識するための基板マーク
が付されていることを特徴とする。
板マークが認識され、この認識結果と、登録された基板
マークの位置との差から補正値が得られる。従って、こ
の補正値によって個別マークや装着位置オフセット測定
用マークが補正されることで、基板治具の位置決めによ
り生じる誤差が吸収され、各マークの位置精度が高めら
れる。
定方法及びそれに用いる測定治具の好適な実施の形態に
ついて図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に
係るオフセット測定方法を実施する測定治具の平面図、
図2は本発明に係るオフセット測定方法を実施する電子
部品実装装置の構成の概略を示した平面図、図3は図1
の電子部品実装装置におけるステージ移動状態を説明す
る平面図である。
用いられる電子部品実装装置31は、回路基板33を設
備内に搬入、規正、搬出するステージ35,37と、テ
ーピングされたチップ状の電子部品を供給するリール3
9と、トレイ43にSOPやQFP等の電子部品を収容
して所要の電子部品を供給位置に配置するトレイフィー
ダを備えた部品供給部41と、部品供給部41からシャ
トルコンベア57まで電子部品を配置する移載ヘッド5
5と、前記部品供給リール39又は部品供給部41又は
シャトルコンベア57から吸着ノズル53によって電子
部品を吸着して所定の実装位置に位置決めされた回路基
板33に電子部品を装着する装着ヘッド45と、この装
着ヘッド45をXY平面上で自在移動させるXYロボッ
ト47とを備えて構成されている。
ロボット47によってXY平面上を自在に移動して部品
供給リール39又は部品供給部41から所要の電子部品
を吸着ノズル53に吸着し、所定位置に位置決めされた
回路基板33に電子部品を装着する。吸着ノズル53に
吸着された電子部品は、部品認識カメラ49,51のい
ずれかに吸着姿勢が認識され、姿勢補正がなされること
によって正確に所定実装位置に装着される。また、回路
基板との位置合わせ用として装着ヘッド45には認識カ
メラ50が搭載されている。
電子部品を実装するとき、図2中のステージ35、37
が、図3に示すようにステージ35とステージ37とが
別れてそれぞれの電子部品供給位置に近い位置に移動し
て、各装着ヘッド45、45がそれぞれ実装を行う。
いて説明する。図4は装着位置オフセットを説明する
図、図5は小割治具の分解状態を(a)、組み立て状態
を(b)で示した説明図、図6は基板治具の平面図、図
7は装着位置オフセットの算出例を示す説明図である。
sであり、上記したように電子部品を実装した場合にお
ける目標位置と、実際に実装された電子部品の位置との
差分をいう。本実施の形態によるオフセット測定方法
は、このofsを電子部品実装装置31によって計測、
登録し、そのofsを加味して電子部品を回路基板上に
実装することによって、電子部品を正確な位置に実装
し、実装品質を向上させることを目的としている。
の測定治具71は、図5に示す小割治具73と、図6に
示す基板治具75によって構成される。小割治具73
は、図5(a)に示すようにカバープレート73aと、
ベースプレート73bからなる。カバープレート73a
は電子部品を模擬して形成される。カバープレート73
aの四隅には透孔77a,77b,77c,77dが穿
設されている。一方、ベースプレート73bには、一つ
の対角線上に一対の装着位置オフセット測定用マーク7
9a,79bが付されている。また、他の対角線上には
一対の透孔81a,81bが穿設されている。このベー
スプレート73bにも電子部品を模擬した規則的なパタ
ーンが付けられている。
ート73bとは、図5(b)に示すように、重ね合わさ
れて一つの治具として使用される。この際、一体に組み
立てられた小割治具73は、ベースプレート73bに付
された装着位置オフセット測定用マーク79a,79b
が、カバープレート73aの透孔77b,77dから視
認可能となり、かつ双方の透孔77d,77bと、透孔
81a,81bとが一致している。このように、小割治
具73の装着位置オフセット測定用マーク79a,79
bは、透孔77a,77cを介して視認されるようにな
っている。
すように、この基板治具75自身の傾き、ズレ補正に使
用する対角線上一対の基板マークdl,d2が付されて
いる。また、基板治具75の上面は複数の実装位置に区
画されている。本実施の形態では、15個の実装位置P
1〜P15に区画されているが、これらの実装位置は任
意の数で区画できるものである。また、各実装位置P1
〜P15には、さらに治具を正確に装着するための個別
マークd3、d4がそれぞれに付けられている。
実装すると、図5(b)に示した小割治具73の透孔8
1a,81bから基板治具75上の個別マークd3,d
4が視認できるようになる。この基板治具75及び小割
治具73の実装は、電子部品実装装置31において、通
常の回路基板及び電子部品と同様にして行われる。
置オフセット測定時には、基板治具75に小割治具73
をそれぞれ実装し、実装された小割治具73の透孔81
a,81bから個別マークd3,d4の位置、及び装着
位置オフセット測定用マーク79a,79bの位置を認
識カメラ50により撮像して認識する。これにより装着
位置オフセットを求めている。この装着位置オフセット
は、図6に示す各実装位置P1〜P15にそれぞれ適用
されることになる。装着位置オフセットは、個別マーク
d3,d4の位置を結ぶ線分の中点(図7のe1)を基
準位置とし、また、装着位置オフセット測定用マーク7
9a,79bの位置を結ぶ線分の中点(図7のe2)を
実装位置として、その位置の差に基づいて決定される。
本実施の形態によるオフセット測定方法においては、こ
のような基本動作を、実装した小割治具73の個数分
(本実施形態では15個分)行なうことで装着位置オフ
セットの測定がなされる。
方法の詳細な手順を図8、図9を参照しながら説明す
る。図8、図9は本発明に係る実施形態によるオフセッ
ト測定方法の手順を示す説明図である。装着位置オフセ
ット測定を行う場合、電子部品実装装置31には基板治
具75が搬入され、この基板治具75の複数の区画位置
に小割治具73が順次実装される。従って、測定終了の
後には基板治具75の区画位置の全てに小割治具73が
実装された状態となる。
治具の個別マークd3の位置(X1- 1 ,Y1-1)・・・
(X15-1 ,Y15-1),d4の位置(X1-2 ,Y1-2)・
・・(X15-2 ,Y15-2)、各治具の装着位置オフセッ
ト測定用マーク79aの位置(Xs1-1 ,Ys1-1)・・
・(Xs15-1 ,Ys15-1),79bの位置(Xs1-2 ,Y
s1-2)・・・(Xs15-2 ,Ys15-2)は、基板情報が保
存される基板データ等に保存されている。
は、全て図2に示した部品認識カメラ50を用い、図2
の装着ヘッド45が基板データから得られる指定位置に
移動して撮像することで行われる。まず、図8に示すス
テップ1において、部品認識カメラ50が基板マークd
l,d2の位置を撮像して認識する。これにより、基板
治具75の位置ずれを測定する。基板マーク認識による
位置ずれの補正値は(X0,Y0,θ0)として表し、以
降の位置決め処理に対して、基板治具75の位置決め誤
差による影響を吸収させる。
位置(X1-1 ,Y1-1)・・・(X1 5-1 ,Y15-1)、及
び個別マークd4の位置(X1-2 ,Y1-2)・・・(X
15-2,Y15-2)を電子部品実装装置31に登録する(ス
テップ2)。そして、小割治具73の装着位置オフセッ
ト測定用マーク79aの位置(Xs1-1 ,Ys1-1)・・
・(Xs15-1 ,Ys15-1)と装着位置オフセット測定用
マーク79bの位置(Xs1-2 ,Ys1-2)・・・(X
s15-2 ,Ys15-2)を同様に登録する(ステップ3)。
置オフセット測定用マーク79a,79bの位置に、基
板マークd1,d2の認識結果による補正値(X0,
Y0,θ 0)を反映させる。そして、基板マークd1,d
2による補正値が反映された各実装位置P1〜P15
に、XYロボット47により装着ヘッド45を順次移動
させ、それぞれの実装位置に小割治具73を実装する
(ステップ4)。
割治具73の個別マークd3、d4の位置に移動させる
(ステップ5)。そして、実装位置P1の小割治具73
に対する個別マークd3,d4の認識を行う(ステップ
6)。即ち、図5(b)に示す小割治具73の透孔81
a,81bを通して基板治具75上の個別マークd3,
d4を撮像し、これら個別マークd3,d4の位置を認
識する。そして、得られた実装位置P1の小割治具73
に対する個別マークd3の認識位置(Xk1-1,Yk1-1)
と、個別マークd4の認識位置(Xk1-2 ,Yk1-2)と
を結ぶ線分の中点(XM1 ,YM1)を求める。この中点
の位置を目標実装位置(図7のe1であり図4の目標位
置)とする。
る装着位置オフセット測定用マーク79a,79bの位
置に装着ヘッド45を移動させる(ステップ7)。ここ
では、前記同様に、装着位置オフセット測定用マーク7
9a,79bを撮像し、これらマーク79a,79b位
置の認識を行う(ステップ8)。そして、得られた実装
位置P1の小割治具73に対する装着位置オフセット測
定用マーク79aの認識位置(Xu1-1 ,Yu1-1)と、
79bの認識位置(Xu1-2 ,Yu1-2)とを結ぶ線分の
中点(XT1 ,YT1)を求める。この中点の位置が実際
に実装された位置(図7のe2であり、図4の実際に実
装した位置)となる。以上の動作を、残りの実装位置P
2からP15までの小割治具73に対して行い、測定動
作を終了する。
装された位置とから装着位置オフセット(Xofs1 ,Y
ofs1),…,(Xofs15 ,Yofs15)をそれぞれ計算す
る(ステップ9)。装着位置オフセットの算出式は以下
の通りである。 上式により実装位置P1〜P15の小割治具73それぞ
れに対する装着位置オフセットを全て算出することがで
きる。
セット測定方法によれば、基板治具75に付された個別
マークd3、d4を目標位置として取得し、小割治具7
3に付されている装着位置オフセット測定用マーク79
a,79bを実際に実装した位置として取得し、この目
標位置と実際に実装した位置との差分を装着位置オフセ
ットとして求めるので、装置に付加機能を追加すること
なく、既存の電子部品実装装置31の保有する機能を利
用して装着位置オフセットを自動で計測、登録すること
ができる。
を、実装される電子部品の実装位置が記録された実装デ
ータに反映することにより、回路基板上の任意の実装位
置に電子部品を正確に実装することができる。この反映
の方法としては、例えば各実装位置P1〜P15の領域
内に含まれる電子部品に対し、それぞれの実装位置P1
〜P15の装着位置オフセット値をその装着位置データ
に加算することで変更する方法、或いは、実装位置P1
〜P15の装着位置オフセットを基板面全体に補間処理
することで連続的なオフセット値分布を求め、この補間
処理されたオフセット値分布を用いて装着位置データを
変更する方法等がある。前者の方法によれば、各実装位
置P1〜P15の領域毎に一括して装着位置が変更され
るため、簡単な処理で電子部品の実装位置を補正でき処
理時間の短縮化が可能となる。後者の方法によれば、電
子部品を一層正確に所定の実装位置へ実装することが可
能となる。
5が15個の領域に区画され、15個の小割治具73を
各領域に実装した場合を例に説明したが、本発明に係る
オフセット測定方法及びそれに使用される測定治具71
は、その区画数が、それより小さい又は大きい任意の数
であってもよい。また、本実施形態の電子部品実装装置
31には二つの装着ヘッド45が備えられるが、上記の
測定治具71を、各装着ヘッド45それぞれで使用する
ことにより、装着ヘッドの数が増加しても本発明のオフ
セット測定方法を適用できる。
ば、電子部品実装装置に基板治具を搬入し、この基板治
具に小割治具を実装し、基板治具に付された個別マーク
を目標位置として取得し、小割治具に付されている装着
位置オフセット測定用マークを実際に実装した位置とし
て取得し、この目標位置と実際に実装した位置との差分
を装着位置オフセットとして求めるので、既存の電子部
品実装装置の保有する機能を利用して、装着位置オフセ
ットを自動で計測、登録できる。この結果、専用の計測
装置を用いることなく、容易に装着位置オフセットが得
られるようになり、電子部品実装品質の向上を図ること
ができる。
測定治具によれば、電子部品実装装置に搬入される基板
治具と、この基板治具に実装される小割治具とで構成
し、基板治具には小割治具の位置を示す個別マークを付
し、小割治具には、実装される小割治具自身の位置を示
す装着位置オフセット測定用マークを付したので、電子
部品実装装置の実装動作に含まれている実装誤差を、個
別マークと装着位置オフセット測定用マークとの差によ
って容易に得ることができる。
定治具の平面図である。
子部品実装装置の構成の概略を示した平面図である。
状態を説明する平面図である。
(b)で示した説明図である。
る。
方法の手順を示す説明図である。
方法の手順を示す説明図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 電子部品実装装置に基板治具を搬入し、
前記電子部品実装装置によって該基板治具に小割治具を
実装し、前記電子部品実装装置に搭載される認識カメラ
によって、前記基板治具に付された小割治具の位置を示
す個別マークを認識して目標位置として取得し、 前記認識カメラによって、前記基板治具に実装された小
割治具に付されている装着位置オフセット測定用マーク
を認識して実際に実装した位置として取得し、 前記目標位置と該実際に実装した位置との差分を装着位
置オフセットとして求めることを特徴とするオフセット
測定方法。 - 【請求項2】 前記基板治具に基板マークを付し、 基板治具搬入位置における該基板マークの位置を予め登
録しておき、 該基板マークを前記認識カメラによって認識し、 前記登録された基板マークの位置と、該認識した基板マ
ークの位置との差を補正値として取得し、 該補正値によって、前記認識カメラで認識した個別マー
クの位置及び装着位置オフセット測定用マークの位置を
補正することを特徴とする請求項1記載のオフセット測
定方法。 - 【請求項3】 前記基板治具に、前記小割治具の実装さ
れる複数の部品実装位置を形成し、 それぞれの該部品実装位置に前記小割治具を実装し、 実装された該小割治具ごとに、前記目標位置と前記実際
に実装した位置との差分を装着位置オフセットとして求
めることを特徴とする請求項1記載のオフセット測定方
法。 - 【請求項4】 電子部品実装装置に搬入される基板治具
と、 前記電子部品実装装置によって該基板治具に実装される
小割治具とからなり、 前記基板治具には、前記小割治具の位置を示す個別マー
クが付され、 前記小割治具には、実装される小割治具自身の位置を示
す装着位置オフセット測定用マークが付され、 前記小割治具には、前記個別マークを透視可能な透孔が
穿設されていることを特徴とする測定治具。 - 【請求項5】 前記基板治具には、基板治具自身の位置
を認識するための基板マークが付されていることを特徴
とする請求項4記載の測定治具。
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