JP2010153716A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２以上のキャリアテープから同じ位置で吸着した電子部品を実装する場合に、電子部品を収納するキャリアテープが変更されたことによる実装品質の低下を防止することができる電子部品実装装置を提供する。
【解決手段】一のキャリアテープ７から取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量と、スプライシングテープ４０、４１によって接続された他のキャリアテープ７１から取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量とを比較し、キャリアテープ７１から取り出した電子部品の位置ずれ量が増大した場合には、実装を中断することで、キャリアテープの変更に起因する実装品質の低下を防止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、２以上のキャリアテープから取り出した電子部品を基板に実装する電子部品実装装置に関するものである。

テープフィーダを用いて電子部品の供給を行う電子部品実装装置では、電子部品を途切れることなく供給し続けるため、最初に装着されているリールに巻かれたキャリアテープを使いきる前に、このキャリアテープの終端に次のリールに巻かれたキャリアテープの始端を継いでから最初のリールを次のリールと交換することを繰り返すことで、電子部品の連続した供給体制を確立している（特許文献１参照）。

また、リールの交換のように電子部品の供給媒体を交換する場合に、新たに供給される電子部品が以前の電子部品と同一種類ではないが互換性のある電子部品（互換部品）である場合がある（特許文献２参照）。
特開平１０−３４１０９６号公報 特開平６−１２５１９６号公報

供給しようとする電子部品が互換部品である場合、部品の寸法に差異があるだけでなく、部品の供給媒体であるキャリアテープについても最初のリールに巻かれていたキャリアテープと種類が異なるため、部品を収納するキャビティを始めとして各所の寸法が微妙に異なってくることがある。このような寸法の違いにより、キャリアテープの交換に関係なく同じ位置で部品の吸着を行うノズルに対する部品の位置ずれがキャリアテープ交換の前後において異なる傾向を示すことがある。場合によっては交換後に位置ずれが顕著になることがあり、適切な対策をとらないと、部品が不安定な姿勢で吸着されたり、吸着ミスを起こしたりするなどして実装品質が確保されない事態を招来することになる。

本発明は、２以上のキャリアテープから同じ位置で吸着した電子部品を実装する場合に、キャリアテープが変わったことによる実装品質の低下を防止することができ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に記載の電子部品実装装置は、２以上のキャリアテープから取り出した電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、電子部品を同じ位置で吸着してキャリアテープから取り出すノズルと、吸着された電子部品のノズルに対する位置ずれ量を測定する手段と、一のキャリアテープから取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量と、他のキャリアテープから取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量とを比較する手段を備えた。

請求項２に記載の電子部品実装装置は、請求項１に記載の電子部品実装装置であって、一のキャリアテープから取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量が、他のキャリアテープから取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量と同等もしくは減少している場合には、一のキャリアテープから取り出された電子部品の実装を継続して行い、増大している場合には、一のキャリアテープから取り出された電子部品の実装を中断する。

請求項３に記載の電子部品実装装置は、前記ノズルを複数備えた多連ノズルによって複数の前記キャリアテープから一括して取り出した電子部品を基板に実装する請求項１に記載の電子部品実装装置であって、少なくとも１つのノズルにおいて、一のキャリアテープから取り出された電子部品の前記ノズルに対する位置ずれ量が、他のキャリアテープから取り出された電子部品の前記ノズルに対する位置ずれ量より大きい場合には、電子部品を一のキャリアテープから一括ではなく個別に取り出して実装を行う。

変更前後のキャリアテープから取り出した電子部品のノズルに対する位置ずれ量を比較し、変更後の位置ずれ量が増大した場合には実装を中断することで、キャリアテープの変更に起因する実装品質の低下を防止することができる。

添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成を示す図、図２は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示す図、図３はスプライシング前後のキャリアテープに収納されている電子部品とノズルとの位置関係を示す図、図４はスプライシング前後の位置ずれ量を示すグラフ、図５は多連ノズルによる吸着位置とテープフィーダに収納されている電子部品との位置関係を示す図、図６は本発明の実施の形態の電子部品実装装置における実装動作制御の処理フローチャートである。

最初に図１と図２を参照しながら本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成について説明する。図１において電子部品実装装置１は、テープフィーダ２から供給される電子部品３をノズル４を用いて基板５に搭載する動作を行う装置である。テープフィーダ２は、リール６に巻かれたキャリアテープ７を引き出しながら一方向に等ピッチで送り動作を行い、キャリアテープ７に等ピッチで収納されている複数の電子部品を順に取り出し口８に搬送する。ノズル４は搭載ヘッド９の下端に取り付けられており、搭載ヘッド９に対して上下動および水平面内での回転が可能である。搭載ヘッド９は直動装置１０によって水平移動が可能である。テープフィーダ２と基板５の間に備えられた認識カメラ１１は、キャリアテープ７から電子部品３を吸着して取り出したノズル４が基板５の上方に移動するときに下方から電子部品３を撮像する。

図２において電子部品実装装置１の制御系２０は、電子部品実装装置１の全体動作制御を司る搭載制御部２１と、テープフィーダ２と搭載ヘッド９と直動装置１０に所定の動作を実行させる駆動部２２と、認識カメラ１１が撮像した電子部品３の画像の解析を行い、ノズル４に吸着された電子部品３のノズル４に対する位置ずれ量を測定する認識部２３、搭載制御部２１が司る制御に用いるデータを予め記憶している搭載データ記憶部２４、認識部２３が測定した位置ずれ量を記憶する部品データ記憶部２５で構成される。

搭載データ記憶部２４は、ノズル４による電子部品３の吸着位置を三次元座標値（ＸＹＺ座標値）で記憶しており、この三次元座標値に基づいてノズル４を所定の吸着位置の鉛直上方に位置決めし、この吸着位置で下降させたノズル４の先端を電子部品３の上面に接触させる。その後、ノズル４の真空吸引によって電子部品３を吸着し、そのままノズル４を鉛直上方に持ち上げて電子部品３をキャリアテープ７から取り出す。

次に図３を参照しながらノズルとキャリアテープに収納されている電子部品との位置関係について説明する。キャリアテープ７には複数のキャビティ７ａが送り方向に等ピッチで形成されており、それぞれのキャビティ７ａに一個ずつ電子部品３が収納されている。矩形の電子部品３はその形状中心が重心と一致しているので、電子部品３を取り出す際にはノズル４が形状中心Ｃ１を吸着することが重量バランスの上で理想的である。従って、
ノズル４の吸着位置を定める三次元座標値のうち水平成分のＸＹ座標値は、この形状中心Ｃ１と鉛直方向において重なる位置となるように決定される。

これに対してテープフィーダ２の側でも、ノズル４の吸着位置となるＸＹ座標値に電子部品３の形状中心Ｃ１が停止するようにキャリアテープ７の送り動作を制御しているが、設計精度や組み付け精度などテープフィーダ自体に起因する誤差やキャリアテープ自体に起因する誤差、さらに後に述べるキャビティ内での電子部品の移動が影響し、吸着位置は必ずしも電子部品３の形状中心Ｃ１となるとは限らず、結果として実際の吸着位置Ｐ１と形状中心Ｃ１との間には若干の位置ずれが生じることが多い。

この位置ずれの量および方向は、ノズル４に吸着された電子部品３を認識カメラ１１が撮像した画像を認識部２３で解析することによって簡単に認識することができる。電子部品３を基板５に搭載するときには、認識部２３で認識された位置ずれの量および方向に基づいてノズル３の位置補正を行うので、若干の位置ずれが生じていたとしても電子部品３を設計上の位置に正しく搭載することができる。

キャリアテープ７はスプライシングテープ４０、４１を用いて他のキャリアテープ７１と接続されている。一のキャリアテープ７と他のキャリアテープ７１を接続する場合、収納する電子部品３は同じものであってもキャリアテープ７１がキャリアテープ７と同じものではないことがある。また、電子部品３の代替部品を使用する場合には他のキャリアテープ７１は当然ながら一のキャリアテープ７と同じものではない。

この場合でも、送り動作に直接的に関係する部分（例えばスプロケット孔７１ｂの径やピッチ、テープ幅など）については、キャリアテープ７１はキャリアテープ７と同等であるが、キャビティ７１ａの寸法については必ずしも同等ではない。ここでは、スプライシング後のキャビティ７１ａはスプライシング前のキャビティ７ａに比べて空間が大きくなっている。キャビティ７１ａに収納された電子部品３１は、キャビティ７ａに収納された電子部品３に比べて搬送中の振動等によってキャビティ内を移動する範囲が大きく、位置が定まりにくい傾向にある。ノズル４はテープスプライシング前後において同じ吸着位置Ｐ１で電子部品を吸着するのであるから、キャビティ７１ａ内での移動範囲が大きい電子部品３１は電子部品３に比べて形状中心Ｃ２と吸着位置Ｐ１とのずれ量が大きくなってしまう。

図４の折れ線グラフは、電子部品の形状中心に対して実際にノズルが吸着した箇所がキャリアテープの送り方向においてどれだけずれていたかを示したものである。スプライシング前の電子部品３は比較的小さいキャビティ７ａに収納され、キャビティ内での移動の自由が制限されるため、その形状中心Ｃ１とノズルの吸着位置Ｐ１との間に生じる位置ずれ量は比較的少ない範囲Ｒ１に収まっている。これに対し、スプライシング後の電子部品３１が収納されているキャビティ７１ａはキャビティ７ａより広く、電子部品３１のキャビティ内での移動の自由度が高まるので、その形状中心Ｃ２とノズルの吸着位置Ｐ１との間に生じる位置ずれ量の範囲は範囲Ｒ１より広い範囲Ｒ２となっている。

このように広い範囲Ｒ２で位置ずれが生じる電子部品３１についてスプライシング前と同様の吸着位置Ｐ１で吸着を行うと、電子部品３１が形状中心Ｃ２を大きく外れた箇所で吸着されることになるので、吸着ミスが多発したり、基板５への移動中にバランスを崩してノズル４から落下したりするなどの不具合が起りやすくなる。なお当然のことではあるが、スプライシング後のキャリアテープの種類によっては逆にキャビティが小さくなることがある。この場合には位置ずれ量の範囲がスプライシング前より狭くなり、より安定して吸着することが可能になる。

スプライシング前後における電子部品の位置ずれ量の変化は、前述した吸着安定性を始めとする電子部品の実装品質に大きな影響を与えることになる。従って電子部品実装装置１は、スプライシング後のキャリアテープ７１から最初に取り出された電子部品３１について認識した位置ずれ量と、スプライシング前のキャリアテープ７から取り出した複数の電子部品３について記憶した位置ずれ量とを比較し、これらが同等か、もしくはスプライシング後に小さくなった場合には、実装品質を低下させることがないと判断し、実装動作を継続する。なお、突発的な要因を除く必要があれば、スプライシング後の一定期間の位置ずれ量に基づいて判断するようにしてもよい。

次に図５を参照しながら多連ノズルを用いた電子部品の実装方法について説明する。図５において、多連ノズルとは、搭載ヘッド５０に並列に装着された複数のノズル４のことであり、同じく並列に配置された複数のテープフィーダ（図示せず）によって送られるキャリアテープ５１〜５４から一括して電子部品３を取り出し、基板まで移動させることができるので、多連ノズルを用いることで、１個のノズルを用いて何度も往復して実装を行う場合に比べて実装効率が向上するという利点がある。

多連ノズルを用いて複数の電子部品の一括吸着を行う場合、各ノズル４の吸着位置Ｐ１は搭載ヘッド５０の位置によって必然的に位置決めされ、個別のノズル毎に位置決めすることができない。従って、各キャリアテープ５１〜５４において取り出し口に搬送される電子部品３の位置にばらつきがあるような場合には、全ての電子部品をバランスよく吸着することができるように搭載ヘッド５０の位置決めを行うことは非常に困難である。このような電子部品の位置のばらつきは、各キャリアテープ５１〜５４において無秩序にテープスプライシングが行われることによって起きることが多い。

このように複数の電子部品の位置にばらつきが生じたような場合には、電子部品実装装置１の実装動作制御を一括吸着モードから個別吸着モードに変更することで対応することになる。個別吸着モードは、一個のノズルについて位置決めを行い、その後に電子部品を吸着するという個別吸着動作を全てのノズルについて行うもので、一括吸着動作に比べると時間を要するが、吸着位置の精度が向上するという利点がある。

次に図６を参照しながら電子部品実装装置における実装動作制御の処理フローについて説明する。電子部品３をキャリアテープ７から取り出す度に、ノズル４に吸着された電子部品３のノズル４に対する位置ずれ量を測定し（ＳＴ１）、部品データ記憶部２５に認識ログを作成する（ＳＴ２）。次に、スプライシングの有無を確認する（ＳＴ３）。スプライシングには図３に示したようにスプライシングテープ４０、４１を用いられているので、例えば１ピッチ毎に設けられているスプロケット孔７ｂがスプライシングテープ４１によって塞がれていることを透過型センサ等を用いて確認することで、スプライシングの有無やその位置を認識することができる。スプライシングが確認されない間はキャリアテープ７から電子部品３を取り出す度に部品データ記憶部２５の認識ログが累積されてく。

スプライシングが確認されると、新たなキャリアテープ７１から最初に取り出された電子部品３１についてＳＴ１と同様に位置ずれ量を測定する（ＳＴ４）。次に、測定した位置ずれ量と認識ログとして記憶された位置ずれ量とを比較し、スプライシング前後における位置ずれ量の変化を確認する（ＳＴ５）。位置ずれ量に変化がないか、もしくはスプライシング後に減少した場合には、スプライシング前と同様の実装動作制御を継続する。

スプライシング後に許容できる範囲を超えて位置ずれ量が増大した場合には、多連ノズルを用いて一括吸着モードで実装動作を行っているかどうかを確認する（ＳＴ６）。これが確認できた場合には、吸着モードを個別吸着モードに変更する（ＳＴ７）。これに対し、スプライシング後に位置ずれ量が増大した場合であって、一個のノズルのみを使用して
いる場合や、多連ノズルを個別吸着モードで使用している場合には、スプライシング前と同等の実装動作制御を継続することは実装品質の低下につながりかねないので、オペレータ等による対策を促すために警告を行う（ＳＴ８）。

なお、テープフィーダ２においては、上述したように異なる品種のキャリアテープを接続するスプライシングの他、実装動作の一時的な中断を伴うが、リール自体を交換することでキャリアテープを補充する方法もある。この場合は、スプライシング確認（ＳＴ３）に変えて、リール交換の確認をもってキャリアテープの品種変更を確認することになる。

本発明は複数品種のキャリアテープを用いて電子部品の供給を行う実装分野において有用である。

本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成を示す図 本発明の実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示す図 スプライシング前後のキャリアテープに収納されている電子部品とノズルとの位置関係を示す図 スプライシング前後の位置ずれ量を示すグラフ 多連ノズルによる吸着位置とテープフィーダに収納されている電子部品との位置関係を示す図 本発明の実施の形態の電子部品実装装置における実装動作制御の処理フローチャート

符号の説明

１ 電子部品実装装置
３、３１ 電子部品
７、７１ キャリアテープ
１１ 認識カメラ
２１ 搭載制御部
２３ 認識部

Claims (3)

1. ２以上のキャリアテープから取り出した電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、
   電子部品を同じ位置で吸着してキャリアテープから取り出すノズルと、
   吸着された電子部品のノズルに対する位置ずれ量を測定する手段と、
   一のキャリアテープから取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量と、他のキャリアテープから取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量とを比較する手段を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 一のキャリアテープから取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量が、他のキャリアテープから取り出された電子部品のノズルに対する位置ずれ量と同等もしくは減少している場合には、一のキャリアテープから取り出された電子部品の実装を継続して行い、増大している場合には、一のキャリアテープから取り出された電子部品の実装を中断することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
3. 前記ノズルを複数備えた多連ノズルによって複数の前記キャリアテープから一括して取り出した電子部品を基板に実装する請求項１に記載の電子部品実装装置であって、
   少なくとも１つのノズルにおいて、一のキャリアテープから取り出された電子部品の前記ノズルに対する位置ずれ量が、他のキャリアテープから取り出された電子部品の前記ノズルに対する位置ずれ量より大きい場合には、電子部品を一のキャリアテープから一括ではなく個別に取り出して実装を行うことを特徴とする電子部品実装装置。

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