JP2007158054A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装装置自体の変形に起因する電子部品の厚み検出誤差を解消して不良基板の発生の抑制に寄与する電子部品実装装置を提供する。
【解決手段】ロータリーユニットに環状配列されたノズルユニットのノズルヘッド１５に搭載された複数のノズル１４のうち１つのノズル１４に交換して搭載した治具ノズル４０の基準高さを所定の時間をおいてラインセンサ３６で検出することによりノズルユニットとラインセンサ３６の相対的な高さ変化量を検出し、この高さ変化量に基づいて電子部品の厚みを補正する。これにより、実装装置自体の変形に起因するノズルユニットとラインセンサ３６の相対的な高さ変化による影響を排除して精度良く部品厚を検出することが可能となり、実装品質が向上して不良基板の発生の抑制に寄与する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品を基板に連続的に実装するタレット型実装装置に関するものである。

電子部品を基板に実装する装置として、ノズルユニットを円周上に均等配列したロータリーユニットを備え、各ノズルユニットに設けられた各ノズルにより電子部品の吸着及び実装を行うタレット型実装装置が知られている。タレット型実装装置においては、ロータリーユニットに配列された各ノズルが円周上を一回転する間に、ノズルに電子部品を供給する電子部品供給ステージと基板の所定の実装位置に電子部品を実装する電子部品実装ステージに繰り返し移動して電子部品の実装を行うようになっており、電子部品の連続的な実装を可能にして実装効率の向上を図っている。電子部品の実装に際しては、各ノズルユニットに設けられた各ノズルを所定の実装高さまで下降させて電子部品を基板に適度に押圧して電子部品と基板とを接合している。このとき、各ノズル間の実装高さにバラツキ生じないように、電子部品を吸着していない状態で各ノズルの下端部の高さを測定した後に実装ステージにおける実装高さに反映することで実装品質を確保している（特許文献１参照）。
特許第２８１４６６１号公報

ところで、タレット型実装装置においては、各駆動系の駆動による温度変化や経年劣化に起因したフレーム等の変形によりノズルユニットと厚み検出ステージの相対的な高さに変化が生じることがあり、厚み検出ステージにおいて検出される電子部品の厚みに変形による誤差が含まれることがあった。一方、近年の電子機器の小型化・軽量化に伴い、これに搭載される電子部品の微小化が益々進展している。微小化した電子部品は、ノズルに正常吸着された場合の厚みと異常吸着された場合の厚みの間に僅かな差しかないため、厚み検出ステージにおいて検出される電子部品の厚みに誤差が含まれると、吸着姿勢の誤判断により異常吸着された状態で基板に実装されたり、正常に吸着されているのも関わらず吸着異常と判断されたりする等の不具合が生じる。また、電子部品の本来の厚みに応じた最適な実装高さを設定することができないので実装品質が低下する恐れがある。

このような課題を解決するために、各ノズルの下端部の高さを定期的に測定することにより電子部品の厚みを補正することも可能であるが、測定中は実装動作が中断するので実装効率の低下を招くおそれがある。また、ノズルは通常は実装に使用されており、荷重や衝撃が加わることによる曲がりや欠けが発生することがあり、また先端に塵等の異物が付着して下端部を誤検出することもある。

そこで本発明は、実装装置自体の変形に起因する電子部品の厚み検出誤差を解消して不良基板の発生の抑制に寄与する電子部品実装装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、電子部品を吸着してピックアップする複数のノズルと、前記各ノズルを環状に配列したヘッドと、前記ヘッドを前記各ノズルが形成する環の中心を回転軸として回転させる回転駆動手段からなる複数のノズルユニットを環状に均等配列したロータリーユニットと、前記ノズルに電子部品を供給する部品供給ステージと、前記ノズルに吸着された電子部品の厚みを検出する部品厚検出ステージと、前記ノズルに吸着された電子部品を基板の所定の実装箇所に実装する部品実装ステージと、前記ロータリーユニットを前記各ノズルユニットが形成する環の中心を回転軸としてインデックス回転させて前記ノズルを前記部品供給ステージ、前記部品厚検出ステージ、前記部品実装ステージの順に移動させるインデックス回転駆動手段とを備えた電子部品実装装置であって、前記部品厚検出ステージに備えられた高さ検知手段と、前記ノズルの少なくとも１つに替えて装着された治具とを更に備え、前記高さ検知手段により検出された前記治具の基準箇所の高さと前記基準箇所の高さを検出した時点から所定の時間を経過した時点において検出された前記治具の基準箇所の高さとの差により前記部品厚検出ステージにおいて検出される電子部品の厚みを補正する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基準箇所における高さの差が所定の閾値を超えているか否かを判定する判定手段を更に備え、前記基準箇所における高さの差が所定の閾値を超えていないと判定された場合に、前記基準箇所における高さの差により前記部品厚検出ステージにおいて検出される電子部品の厚みを補正する。

本発明によれば、ノズルユニットに装着された治具の基準箇所の高さを部品厚検出ステージに備えられた高さ検知手段により所定の時間をおいて検出し、検出された基準箇所における高さの差により部品厚検出ステージにおいて検出される電子部品の厚みを補正するので、実装装置自体の変形に起因する電子部品の厚み検出誤差を解消して不良基板の発生を抑制することができる。

図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置を示す全体構成図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置を示す平面図、図３（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する部品検知ステージにおける撮像の様子を示す説明図、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電子部品の厚みの補正方法を示す説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する電子部品の位置の補正方法を示す説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する実装動作を示すフローチャート、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する電子部品の位置の補正方法を示す説明図、図８（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する電子部品の位置の補正方法を示す説明図である。

図１において、電子部品実装装置には、電子部品Ｐの供給を行う電子部品供給手段１と、電子部品が実装される被実装体となる基板Ｗを所定の位置で保持する基板保持手段２と、電子部品供給手段１により供給される電子部品Ｐをピックアップして基板Ｗへの実装を行う電子部品実装手段３が備えられている。電子部品供給手段１は、可動テーブル４の上部に並設された複数のテープフィーダ５から構成されており、可動テーブル４をＸ方向に水平移動させるテーブル駆動手段６により任意のテープフィーダ５の電子部品供給位置５ａをピックアップ位置に位置合わせする。テープフィーダ５は、電子部品を等ピッチで収納したテープをピッチ送りすることにより電子部品供給位置５ａに順次電子部品を供給する。各テープフィーダ５にそれぞれ異なる品種の電子部品を収納しておくことにより多品種の電子部品の供給が可能となる。

基板保持手段２は、電子部品供給手段１の側方に配設されており、基板Ｗを下方から支持する支持台と、支持台を水平面内で移動可能にする移動手段となるＸ軸駆動手段８及びＹ軸駆動手段９から構成されている。なお、基板Ｗは図外の基板搬送手段により支持台に対して搬入されるとともに支持台から搬出される。本発明においては、基板Ｗの搬送方向をＸ方向とし、これに水平面内で直交する方向をＹ方向とする。支持台には、搬入された基板ＷをＹ方向からクランプして保持する保持手段７が備えられている。保持手段７により基板Ｗを支持台上に保持した状態でＸ軸駆動手段８及びＹ軸駆動手段９を駆動することにより基板Ｗを所定の位置に位置決めすることができる。なお、本実施の形態において基板Ｗは、電子部品が実装される実装面に予め所定のパターンで半田が印刷された半田プリント基板である。

電子部品実装手段３は、ロータリーユニット１０と、ロータリーユニット１０をインデックス回転させるインデックス回転手段１１から構成されている。ロータリーユニット１０は、円柱状の回転体１２の外周に複数のノズルユニット１３を均等配列した状態で装着している。各ノズルユニット１３の下端には、ピックアップする電子部品の品種に対応した複数のノズル１４を環状に配列して搭載したノズルヘッド１５となっている（図２においては、６個のノズルを環状に均等配列したノズルヘッドを例示している）。各ノズル１４は図外の吸引手段と接続されており、ノズル１４の下端に電子部品を真空吸着してピックアップを行う。ノズルヘッド１５はノズルユニット１３に内蔵された昇降駆動手段により昇降可能になっており、テープフィーダ５の電子部品供給位置５ａに供給された電子部品の上面に下降させたノズル１４の下端を当接された状態で吸引することにより電子部品のピックアップを行う。ピックアップ後は一端上昇し、基板Ｗの所定の実装箇所の上方に電子部品を位置合わせした後に再度下降して実装を行う。また、ノズルヘッド１５は、図２に示すように、ノズルユニット１３に内蔵された回転駆動手段により各ノズル１４が形成する環１６の中心を軸としてＺ軸周りに回転可能になっており、ノズル１４にピックアップされた電子部品の位置や姿勢を変更することができる。

インデックス回転手段１１は、回転駆動手段２０の駆動力がシャフト２１及び減速機２２を介してインデックス変換手段２３に伝達するように構成されており、Ｘ軸周りのシャフト２１の連続回転が回転体１２のＺ軸周りのインデックス回転に変換される。図２に示すように、ロータリーユニット１０は、各ノズルユニット１３が形成する環１７の中心を軸としてＺ軸周りにインデックス回転可能になっている。

図１において、テープフィーダ５、テーブル駆動手段６、Ｘ軸駆動手段８、Ｙ軸駆動手段９、ノズルユニット１３に内蔵されたノズルヘッド１５の昇降駆動手段及び回転駆動手段、ノズル１４の吸引手段、回転駆動手段２０は制御手段２４との間で通信可能に接続されており、制御手段２４からの制御指令に基づいて所定の動作を行う。電子部品供給手段１により供給される電子部品の品種や順序、基板保持手段３に保持された基板Ｗにおける所定の実装箇所は制御手段２４に含まれる記憶領域に予め記憶された制御プログラムに設定されており、電子部品実装装置における一連の実装動作は制御プログラムに従って制御される。

次に、電子部品実装装置に配設された各ステージについて説明する。図２において、各ノズルユニット１３はインデックス回転により、部品供給ステージ３０及び部品厚検出ステージ３１、部品認識ステージ３２、部品実装ステージ３３、部品検知ステージ３４、部品廃棄ステージ３５、ノズル選択ステージ４１の順に環１７上を時計回りに順次移動する。

部品供給ステージ３０においては、ノズルユニット１３に対して電子部品の供給が行われる。ノズルユニット１３に供給された電子部品は、電子部品の品種に対応したノズル１４に吸着されてピックアップされる。

部品厚検出ステージ３１においては、ノズル１４に吸着された電子部品の厚みの検出が行われる。電子部品の厚みの検出は、電子部品を吸着したノズル１４が高さ検知手段を構成する透過型のラインセンサ３６を通過した際の遮光長の変化を検知することにより行われる。遮光長の変化による電気信号は、制御手段２４に送出され、電子部品を未吸着の状態のノズル１４による遮光長との差から電子部品の厚みが検出される。制御手段２４は、検出された電子部品の厚みに基づいてノズル１４の下降ストロークを調整し、後の部品実装ステージ３３において電子部品が過不足ない押圧力で基板に実装されるように実装高さを調整する。また、検出された電子部品の厚みが正常吸着時における厚みと異なる場合には、立ち姿勢や斜め姿勢等の異常吸着、又は電子部品の未吸着等の吸着不良が発生していると判断し、吸着不良と判断されたノズル１４による実装を中止して不良基板の発生を防止する。

部品認識ステージ３２においては、ノズル１４に吸着された電子部品の認識が行われる。電子部品の認識は、位置認識手段を構成する撮像手段としてのカメラ３７の上方に停止したノズル１４に吸着された電子部品を下方から撮像して画像データとして取り込み、認識手段２５において画像データを解析して電子部品の位置や姿勢を検出することにより行われる。制御手段２４は、認識手段２５において検出された電子部品の位置や姿勢等の検出結果に基づいてノズル１４に吸着された電子部品の角度補正を行うとともに基板Ｗの実装箇所の位置決め補正を行う。この補正により、電子部品の電極やリード等を基板Ｗの実装面にパターン印刷された半田に精度良く搭載することが可能となって実装品質が向上する。

部品実装ステージ３３においては、各ノズル１４に吸着された電子部品が基板Ｗに予め設定された実装箇所に所定の実装姿勢で実装される。部品実装ステージ３３には、基板Ｗが配設されており、基板認識手段を構成するカメラ３８により基板Ｗを撮像した画像データを認識手段２５において解析して基板Ｗの位置を認識し、制御手段２４が認識結果に基づいて基板Ｗの所定の実装箇所の位置決めを行う。各ノズル１４に吸着された電子部品は、部品厚検知ステージ３１及び部品認識ステージ３２における検出結果に基づいて角度補正や実装高さの調整がなされており、部品認識ステージ３２における検出結果に基づいて位置決め補正された基板Ｗの所定の実装箇所に実装される。このとき、電子部品毎に予め設定された実装姿勢に基づいて基板Ｗに対して所定の角度で実装が行われる。そのため、ノズルヘッド１５を回転させてノズル１４に吸着保持された電子部品の姿勢を変更している。

なお、基板Ｗの所定の実装箇所は、１つの電子部品につき１箇所設定されており、基板Ｗの実装面には複数の実装箇所が設定されている。それぞれの実装箇所における実装順序や実装される電子部品の品種、実装姿勢等は予め制御プログラムとして設定されており、この制御プログラムに基づいて制御手段２４により電子部品実装装置の各動作が制御される。また、図１において、基板撮像カメラ３８は制御手段２４を介して表示手段２６と接続されており、基板Ｗの実装面の任意の箇所の画像を表示手段２６に可視的に画像表示することが可能になっている。

部品検知ステージ３４においては、先の部品実装ステージ３３において実装を終えたノズル１４に電子部品が残存しているか否かの検知が行われる。先の部品実装ステージ３３において電子部品の実装を行ったノズル１４又は当該ノズル１４が搭載されたノズルヘッド１５の他のノズル１４には部品供給ステージ３０において新たな電子部品の供給が行われるが、部品実装ステージ３３において電子部品が基板に実装されずにノズル１４に残存するいわゆる電子部品の持ち帰りが発生している場合には新たな電子部品の吸着の際に障害となる。そのため、部品検知ステージ３４にはノズル先端撮像手段を構成するカメラ３９が備えられており、ノズル１４の側方、すなわちロータリーユニット１０のインデックス回転面方向からノズル１４の先端部を含む所定の領域を撮像して電子部品の有無を確認する。図３（ａ）、（ｂ）において、カメラ３９は光学系カメラであり、固有の被写界深度ｆ及び視野角α（図中斜線Ａで示す）に含まれる範囲を撮像可能範囲としている。

従って、部品実装ステージ３３において電子部品の実装を終えたノズル１４は、部品検知ステージ３４において斜線Ａで示される撮像可能範囲内に位置するよう位置制御が行われる。上述したように、部品供給ステージ３０においてノズル１４に吸着保持された電子部品は、所定の実装姿勢となるようにノズルヘッド１５を回転させて姿勢変更されている。そのため、部品実装ステージ３３において電子部品の実装を行うノズル１４は、図２に示す環１６上の任意の位置に位置していることになる。電子部品の実装が終了すると、実装を終えたノズル１４が部品検知ステージ３４の撮像可能範囲（図３において斜線Ａで示す）内に移動するようにノズルヘッド１５の回転駆動手段の駆動量が制御される。このノズル１４の移動は、次の部品検知ステージ３４に移動する間の極めて短時間で行う必要があるため、ノズル１４を撮像可能範囲内に移動させるための回転角度が小さくてすむ方向にノズルヘッド１５の回転方向を選択する。なお、何れの回転方向によってもノズル１４の移動が間に合わない場合は、回転駆動手段２０の駆動量を調整してロータリーユニット１０の回転速度を低速に変更する。

図１において、カメラ３９は認識手段２５と通信可能に接続されており、カメラ３９により取り込まれたノズル１４の先端部を含む所定の領域の画像データは認識手段２５に送信される。認識手段２５は、受信した画像データを解析してノズル１４の先端部に電子部品が残存しているか否かの判断を行い、電子部品の残存が確認されると制御手段２４にエラー信号を送信する。

このように、部品検知ステージ３４においては、ノズル１４の先端部を含む所定の領域を撮像して電子部品が残存しているか否かの検知を行うようになっているので、空圧系の変化により判断する方法に比べ検知の安定性及び信頼性が高い。これにより、電子部品の持ち帰りの判断の信頼性が向上して不良基板の発生の抑制に寄与することができる。

部品廃棄ステージ３５においては、ノズル１４に残存した電子部品の強制的な廃棄が行われる。ノズル１４の先端部に電子部品が残存していると、当該ノズル１４に他の電子部品を吸着することができないばかりでなく、同じノズルユニット１３のノズルヘッド１５に搭載された他のノズル１４にも電子部品を吸着する際の障害となる。そのため、電子部品の残存が確認されたノズル１４においては、ノズル１４内のブローや先端部のブラッシング等により電子部品の強制的な廃棄が行われる。

ノズル選択ステージ４１においては、ノズルヘッド１５に搭載された複数本のノズル１４のうち、実装に使用するノズル１４の選択が行われる。選択されたノズル１４は、図３（ａ）に示すようにノズルヘッド１５から下方に突出し、他のノズル１４は、選択されたノズル１４による吸着や実装動作を妨げないようにノズルヘッド１５側に退避した状態となる。

このように、多数の駆動系により構成される電子部品実装装置は、複数の電子部品を連続的に実装するために高速で長時間の稼動を行うので、稼働中の温度変化に起因した熱変形が生じることがある。その結果、時間の経過とともにノズルユニット１３とラインセンサ３６やカメラ３７との相対的な高さや位置関係に変化が生じ、電子部品の厚みや位置に熱変形による誤差が生じることがある。そのため、本実施の形態における電子部品実装装置においては、部品厚検出ステージ３１で検出される電子部品の厚み及び部品認識ステージ３２で認識される電子部品の位置を補正して熱変形による影響を排除するようにしている。

まず、部品厚検出ステージ３１において検出される電子部品の厚みの補正について説明する。本実施の形態においては、ノズルヘッド１５に搭載される複数のノズル１４のうちの１つのノズル１４が治具ノズル４０と交換されており、治具ノズル４０の所定の基準箇所の高さ（基準高さ）をラインセンサ３６で検出することによりノズルユニット１３とラインセンサ３６の相対的な高さ変化量を把握するようになっている。

図４は、治具ノズル４０とラインセンサ３６の高さ原点との位置関係を示している。破線ａは、ある時点における基準高さ検出時のラインセンサ３６の高さ原点ラインを例示している。この破線ａから治具ノズル４０の先端部までの距離ｈ１が第１の基準高さｈ１として制御手段２４に含まれた記憶領域に記憶される。実線ｂは、先の基準高さ検出時から所定時間を経過した時点における第２の基準高さ検出時のラインセンサ３６の高さ原点ラインを例示している。

このように、所定時間経過の間における熱変形により治具ノズル４０とラインセンサ３６の相対的な高さに変化が生じると、同じ品種の電子部品であっても検出される厚みに誤差が生じることになる。この誤差は、第１の基準高さｈ１と第２の基準高さｈ２との差、すなわちノズルユニット１３とラインセンサ３６の相対的な高さ変化量ｈ３として演算される。この変化量ｈ３を部品厚検出ステージ３１において検出される電子部品の厚みの補正量とすることにより、熱変形の影響を排除した電子部品の厚みを把握することが可能となる。

このように、治具ノズル４０の基準高さを検出し、検出結果により電子部品の厚みを補正することにより、熱変形による影響を排除して精度の高い部品厚の検出が可能になるので、近年の電子機器の小型化・軽量化に伴って微小化が進展する電子部品のようにノズル１４に正常吸着された場合の厚みと異常吸着された場合の厚みの間に僅かな差しかない場合であっても、吸着姿勢の誤判断により異常吸着された状態で基板に実装されたり、正常に吸着されているのも関わらず吸着異常と判断されたりする等の不具合の発生を防止できる。また、電子部品の本来の厚みに応じた最適な実装高さを設定することができるので、実装品質が向上する。

なお、基準高さの検出は短いタイムスパンで定期的に行うことにより検出時期による補正値のばらつきを抑えることが可能になるので、本実施の形態においては、所定時間毎、例えば５分毎に行うようにしている。このように所定時間毎に検出される基準高さは制御手段２４の記憶領域に記憶され、次回の基準高さ検出までの間は前回の基準高さに基づいて補正が行われる。検出の対象が予めノズルヘッド１５に搭載された専用の治具ノズル４０であるため、実装動作を停止してノズル１４を調整用の治具に取り替える必要もなく、また、通常の実装動作の際に治具ノズル４０を検出することが可能であり、検出のための特別な動作を必要としない。そのため、例えば５分毎という短いタイムスパンで検出を行ってもタクトロスはほとんど発生することはなく、実装効率を低下させることがない。

また、補正に際しては、基準高さの検出ミス等の要因により異常な数値が検出されることがあるので、本実施の形態における電子部品実装装置においては、制御手段２４の記憶領域に予め記憶された閾値と第１の基準高さと第２の基準高さとの差による変位量との比較を行い、変位量が閾値を超えていないと判定された場合にのみ、この変位量を用いて電子部品の厚みを補正するようにしている。

次に、部品認識ステージ３２において認識される電子部品の位置の補正について説明する。本実施の形態においては、ノズルヘッド１５に搭載される複数のノズル１４のうちの１つのノズル１４が治具ノズル４０と交換されており、治具ノズル４０の所定の基準箇所の位置（基準位置）をカメラ３７で認識することによりノズルユニット１３と部品認識カメラ３７の相対的な位置変化を把握するようになっている。

図５は、図８（ａ）に示す方法により治具ノズル４０の下面をカメラ３７で撮像した画像を示したものであり、治具ノズル４０の下面とカメラ３７の撮像中心との位置関係を示している。破線で囲まれた領域ｃは、ある時点における基準位置認識時のカメラ３７の撮像範囲を例示している。この領域ｃの撮像中心ｄに対する治具ノズル４０の位置（ベクトルｅ）が第１の基準位置として認識される。実線で囲まれた領域ｇは、先の基準位置認識時から所定時間を経過した時点における第２の基準位置認識時のカメラ３７の撮像範囲を例示している。この領域ｇの撮像中心ｈに対する治具ノズル４０の位置（ベクトルｉ）が第２の基準位置として認識される。

これらの第１の基準位置と第２の基準位置を比較してベクトルｅとベクトルｉの差から、治具ノズル４０とカメラ３７の相対的な位置の変位であるベクトルｊが演算される。この変位に基づいて部品認識ステージ３２において認識される電子部品の位置を補正することにより、熱変形の影響を排除した電子部品の位置を把握することが可能となる。

ノズルユニット１３のノズルヘッド１５には、治具ノズル４０の他に複数のノズル１４（本実施の形態では５本）が搭載されている。そのため、治具ノズル４０の認識を行う際には、ノズル選択ステージ４１において治具ノズル４０を突出させる。治具ノズル４０の認識を終えると、治具ノズル４０をノズルヘッド１５側に退避させて実装に使用するノズル１４を突出させ、電子部品の吸着や実装を行う。

この場合、部品認識ステージ３２においてノズル１４吸着された電子部品をメラ３７により撮像すると、撮像領域に治具ノズル４０の下面が含まれることがある。特に、図７及び図８（ｂ）に示すように、ノズルヘッド１５に搭載された大型ノズル１４ｇにより大型部品Ｐａ（例えばＱＦＰ）を吸着保持した場合、治具ノズル４０の下方に大型部品Ｐａの電極やリードＰｂが張り出すと、両者の識別が困難となることがある。従って、カメラ３７により撮像されて取り込まれた画像データを認識手段２５において解析する際に、治具ノズル４０の下面と電子部品の電極やリード等の高輝度の撮像対象物を明確に区別できるようにしておく必要がある。

そのため、本実施の形態においては、治具ノズル４０の基準箇所となる下面の輝度を背景となるノズルヘッド１５の下面より高くするとともに電子部品の電極やリードより低く設定して他の撮像対象物の輝度と差を設けている。また、ノズル１４の下端（部品の吸着面）も電子部品の電極等と誤認識しないように背景と同様に低輝度に設定している。これにより、電子部品の電極やリードと治具ノズル４０のコントラストが明確になり、認識手段２５において両者を取り違える等の認識ミスを防止することができる。また、両者のコントラストをより明確にするために、カメラ３７による撮像領域を照射する光量を通常の電子部品認識時における光量より多くしている。

このように、治具ノズル４０の基準位置を認識し、認識結果により電子部品の位置を補正することにより、熱変形による影響を排除して精度の高い位置認識が可能になるので、近年の電子機器の小型化・軽量化に伴って微小化や狭隣接化が進展する電子部品の実装分野においても電子部品を基板の実装箇所に対して正確に実装することが可能となって実装品質が向上する。

なお、基準位置の検出は短いタイムスパンで定期的に行うことにより認識時期による補正値のばらつきを抑えることが可能になるので、本実施の形態においては５分毎に行うようにしている。５分毎に認識される基準位置は制御手段２４の記憶領域に記憶され、次回の基準位置認識までの間は前回認識の基準位置に基づいて補正が行われる。認識の対象が予めノズルヘッド１５に搭載された専用の治具ノズル４０であるため、実装動作を停止してノズル１４を調整用の治具に取り替える必要もなく、また、通常の実装動作の際に治具ノズル４０を認識することが可能であり、認識のための特別な動作を必要としない。そのため、５分毎という短いタイムスパンで認識を行ってもタクトロスはほとんど発生することはなく、実装効率を低下させることがない。

また、補正に際しては、基準位置の認識ミス等の要因により異常な数値が検出されることがあるので、本実施の形態における電子部品実装装置においては、制御手段２４の記憶領域に予め記憶された閾値と第１の基準位置と第２の基準位置の変位との比較を行い、変位が閾値を超えていないと判定された場合にのみ、この変位を用いて電子部品の位置を補正するようにしている。

次に、電子部品実装装置における電子部品の実装動作について説明する。図６は実装動作を工程順に示したフローチャートである。なお、電子部品実装装置には複数のノズルユニット１３のそれぞれにノズル１４が搭載されており、各ノズル１４は独立して実装動作を行うようになっている。以下の説明においては、任意のノズル１４が各ステージを順次移動して行う実装動作を工程順に示している。

実装動作が開始されると最初に部品供給ステージ３０において電子部品の供給が行われる（部品供給工程・・・ＳＴ１）。供給された電子部品はノズル１４に吸着されてピックアップされ、部品厚検出ステージ３１において電子部品の厚みが検出される（部品厚検出工程・・・ＳＴ２）。更に、部品認識ステージ３２において電子部品の位置及び姿勢が検出される（部品認識工程・・・ＳＴ３）。

これらの部品厚検出工程及び部品認識工程における補正値に基づいて電子部品と基板の所定の実装箇所の位置合わせを行うとともに実装高さの調整を行い、部品実装ステージ３３において電子部品を基板の所定の実装箇所に実装する（部品実装工程・・・ＳＴ４）。

次に、部品検知ステージ３４において電子部品の持ち帰りが発生しているか否かの検知を行う（部品検知工程・・・ＳＴ５）。電子部品の持ち帰りが発生していない場合には、上述したＳＴ１乃至ＳＴ５の工程を繰り返して行い、基板Ｗの所定の実装箇所に電子部品を順次実装する。一方、電子部品の持ち帰りが発生している場合には、以下の３通りのエラー修復モードから選択したモードによりエラー修復が行われる。

なお、部品検知工程（ＳＴ５）において電子部品の持ち帰りが検知されると、持ち帰りが発生したノズル１４と、持ち帰りにより欠品が発生した実装箇所（欠品発生箇所）と、持ち帰り電子部品の品種が記憶領域に記憶される（ＳＴ６）。これらはエラー情報のデータベースとして蓄積され（ＳＴ７）、エラー傾向の分析や対策に使用することができる。

エラー修復は欠品発生箇所に再度電子部品を実装することにより行われるが、半田プリント基板は実装面に予め所定のパターンで半田がプリントされているので、持ち帰られた電子部品が半田に衝突等してこれを破損している場合がある。そのためエラー修復を行う際には、実装面の半田パターンに欠けや不足等による不具合がないかを観察して再実装が可能であるか否かの判定を行う。

本実施の形態においては、この判定方法として、オペレータ等の目視により不具合を観察して判定を行うマニュアルモードと、半田パターンの画像をデータ処理することにより判定を行う自動モードが制御プログラムに設定されている。更に、電子部品実装装置ではエラー修復を行わず、欠品発生箇所をそのままの状態で基板を搬出し、搬出先で電子部品の再実装を行うスキップモードが制御プログラムに設定されている。これらの３通りのエラー修復モードは、入力手段２７により選択可能になっており、選択されたエラー修復モードが設定された制御プログラムに基づいて制御が行われる。

マニュアルモードにおいては、部品検知工程（ＳＴ５）において電子部品の持ち帰りが検知された場合に、表示手段２６に基板Ｗの実装面の欠品発生箇所における半田状態を画像表示するとともに電子部品の再実装を行うか否かを選択可能に画像表示する。オペレータは、表示手段２６に画像表示された基板Ｗの実装面を目視して欠品発生箇所に電子部品を再実装することが可能であるか否かの選択を行う。

すなわち、マニュアルモードを選択すると、欠品発生箇所が基板認識カメラ３８の視野に入るように基板Ｗが移動し、表示手段２６に欠品発生箇所の画像が表示される（ＳＴ８）。オペレータは画像により欠品発生箇所の半田状態を目視で確認し（ＳＴ９）、再実装が可能である場合には入力手段２７により再実装を選択する（選択工程・・・ＳＴ１０）。

再実装が選択されると、まず、持ち帰り電子部品を部品廃棄ステージ３５において強制廃棄する（部品廃棄工程・・・ＳＴ１１）。次に、電子部品がノズル１４から確実に廃棄されたことを確認するため、部品厚検出工程（ＳＴ２）において電子部品の厚みの検出を行うか、部品認識工程（ＳＴ３）において電子部品の認識を行い（ＳＴ１２）、ノズル１４から電子部品が廃棄されたか否かを判定する（判定工程）。部品厚が検出されないか電子部品が認識されなければ電子部品が廃棄されたと判定し、持ち帰られた電子部品と同品種の電子部品を当該ノズル１４に吸着して欠品発生箇所に再実装する（再実装工程・・・ＳＴ１３）。

その後は、上述した一連の実装動作を繰り返し行って基板Ｗの所定の実装箇所に順次電子部品を実装する。一方、判定工程において部品厚が検出されるか電子部品が認識されて電子部品が廃棄されていないと判定された場合には、部品廃棄工程（ＳＴ１１）において再度電子部品の強制廃棄を行う。

一方、半田に欠けや不足等の不具合がある場合には再実装が不可能であるので、入力手段２７により再実装を行わない選択を行う。これにより基板Ｗが基板支持手段２から搬出されて新たな基板Ｗが搬入される（ＳＴ１４）。以後、新たに搬入された基板Ｗに対して実装が行われる。なお、基板Ｗの搬出（ＳＴ１４）においては、欠品発生箇所にのみ実装をスキップして他の実装箇所に電子部品を実装した後の基板Ｗを搬出するようにしてもよい。

このように、マニュアルモードにおいては、オペレータが実装面の半田状態を目視で確認しているが、自動モードにおいては半田状態の画像をデータ処理することにより再実装を行うか否かの判定を自動で行う（ＳＴ１５）。すなわち、自動モードにおいては、マニュアルモードにおける欠品発生箇所の画像表示（ＳＴ８）及び半田状態の目視による確認（ＳＴ９）、再実装を行うか否かの選択（ＳＴ１０、ＳＴ１４）の工程が全て自動化されている。

以上のマニュアルモード及び自動モードにおいては、電子部品実装装置における実装動作の途中でエラー修復を行うようになっているが、スキップモードにおいては、欠品発生箇所への再実装をスキップして他の実装箇所への実装に移行する。すなわち、スキップモードを選択すると、部品検知工程（ＳＴ５）において電子部品の持ち帰りが検知された場合であっても、欠品発生箇所への再実装を行うことなくスキップし（ＳＴ１６）、欠品発生箇所の情報を当該基板Ｗの搬出先に送信する（ＳＴ１７）。この基板Ｗの搬出先において欠品発生箇所に電子部品を実装する（ＳＴ１８）。

本発明の電子部品実装装置によれば、ノズルユニットに装着された治具の基準箇所の高さを部品厚検出ステージに備えられた高さ検知手段により所定の時間をおいて検出し、検出された基準箇所における高さの差により部品厚検出ステージにおいて検出される電子部品の厚みを補正するので、実装装置自体の変形に起因する電子部品の厚み検出誤差を解消して不良基板の発生を抑制することができるという利点を有し、電子部品を基板に連続的に実装するタレット型実装装置を使用した実装分野において有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置を示す全体構成図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置を示す平面図 （ａ）、（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する部品検知ステージにおける撮像の様子を示す説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における電子部品の厚みの補正方法を示す説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する電子部品の位置の補正方法を示す説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する実装動作を示すフローチャート 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する電子部品の位置の補正方法を示す説明図 （ａ）、（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に関連する電子部品の位置の補正方法を示す説明図

符号の説明

１０ ロータリーユニット
１１ インデックス回転手段
１３ ノズルユニット
１４ ノズル
１５ ヘッド
１６、１７ 環
２４ 制御手段（判定手段）
３０ 部品供給ステージ
３１ 部品厚検出ステージ
３３ 部品実装ステージ
３６ ラインセンサ（高さ検知手段）
Ｗ 基板

Claims (2)

1. 電子部品を吸着してピックアップする複数のノズルと、前記各ノズルを環状に配列したヘッドと、前記ヘッドを前記各ノズルが形成する環の中心を回転軸として回転させる回転駆動手段からなる複数のノズルユニットを環状に均等配列したロータリーユニットと、前記ノズルに電子部品を供給する部品供給ステージと、前記ノズルに吸着された電子部品の厚みを検出する部品厚検出ステージと、前記ノズルに吸着された電子部品を基板の所定の実装箇所に実装する部品実装ステージと、前記ロータリーユニットを前記各ノズルユニットが形成する環の中心を回転軸としてインデックス回転させて前記ノズルを前記部品供給ステージ、前記部品厚検出ステージ、前記部品実装ステージの順に移動させるインデックス回転駆動手段とを備えた電子部品実装装置であって、
   前記部品厚検出ステージに備えられた高さ検知手段と、前記ノズルの少なくとも１つに替えて装着された治具とを更に備え、前記高さ検知手段により検出された前記治具の基準箇所の高さと前記基準箇所の高さを検出した時点から所定の時間を経過した時点において検出された前記治具の基準箇所の高さとの差により前記部品厚検出ステージにおいて検出される電子部品の厚みを補正することを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記基準箇所における高さの差が所定の閾値を超えているか否かを判定する判定手段を更に備え、前記基準箇所における高さの差が所定の閾値を超えていないと判定された場合に、前記基準箇所における高さの差により前記部品厚検出ステージにおいて検出される電子部品の厚みを補正することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。