JP2012114239A

JP2012114239A - 部品実装装置及び部品実装方法

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Publication number: JP2012114239A
Application number: JP2010261962A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Narisei; 康浩成清; Tomoaki Nakanishi; 智昭中西
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-06-14

Abstract

【課題】部品装着前の位置合わせに必要な装置誤差のデータを正確に取得して部品を高精度で基板に装着することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】装着ヘッド１５のツール（部品用ツール２０又は治具用ツール２０Ｊ）の加熱を行うヘッド側加熱ヒータＨ１のほか、治具部品ＪＧが載置される治具部品載置部ＡＲ２の加熱を行う載置部側加熱ヒータＨ２を備え、治具部品載置部ＡＲ２の温度がヘッド側加熱ヒータＨ１によって加熱された治具用ツール２０Ｊの温度とほぼ同じ温度になるように載置部側加熱ヒータＨ２の制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、装着ヘッドによりピックアップした部品を基板保持部により保持した基板に装着する部品実装装置及び部品実装方法に関するものである。

半導体組立工程で使用されるフリップチップボンダー等の部品実装装置は、基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板に対して相対移動自在に設けられ、ツールの下端に吸着させてピックアップした部品（電子部品）を基板保持部に保持された基板上の部品装着部位に装着する装着ヘッドを備えている。

このような部品実装装置では、部品の装着前に部品と部品装着部位との位置合わせがなされるが、この部品装着前の位置合わせは、撮像視野を下方に向けた下方撮像カメラによって基板上の部品装着部位を部品装着部位の上方から撮像するとともに、撮像視野を上方に向けた上方撮像カメラによって装着ヘッドによりピックアップした部品を部品の下方から撮像し、得られた両撮像画像中における部品と部品装着部位の位置ずれに基づいて部品を（装着ヘッドを）基板に対して相対移動させることによって行われる。

ここで、下方撮像カメラによって撮像される画像中の部品装着部位の位置と上方撮像カメラによって撮像される画像中の部品の位置には下方撮像カメラ及び上方撮像カメラの光軸のずれや装置各部の組み立て精度等に基づく誤差（以下、装置誤差と称する）が含まれるが、この装置誤差のデータは、基板保持部上の治具部品載置部に載置された治具部品を治具部品の上方から下方撮像カメラにより撮像するとともに、装着ヘッドによって治具部品載置部上からピックアップした治具部品を治具部品の下方から上方撮像カメラにより撮像し、得られた両撮像画像中の治具部品の位置ずれ量を検出することによって得られる（例えば、特許文献１）。

なお、このような装置誤差のデータは、部品実装装置による部品実装作業が進行して部品実装装置の構成部材間に熱歪み等が生じると変化してしまうことから、部品実装作業を開始する前だけでなく、部品実装作業の実行中にも随時上記装置誤差を検出する作業（以下、装置誤差の検出作業と称する）を行ってデータの更新をする必要がある。

特開平１１−１６８２９９号公報

しかしながら、部品は加熱状態で基板に装着する必要があることから、装着ヘッドのツールは装着ヘッドに設けられたヒータによって加熱されて高温状態が保持される一方、治具部品が載置される治具部品載置部は常温環境下にあるため、装置誤差の検出作業を行おうとして装着ヘッドにより治具部品をピックアップすると治具部品は温度の上昇によって熱変形してしまい、部品装着前の位置合わせに必要な装置誤差のデータを正確に取得することができなくなって、部品の装着精度が低下するおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、部品装着前の位置合わせに必要な装置誤差のデータを正確に取得して部品を高精度で基板に装着することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装装置は、基板を保持する基板保持部と、ツールの下端に吸着させてピックアップした部品を基板保持部に保持された基板上の部品装着部位に装着する装着ヘッドと、装着ヘッドのツールの加熱を行うヘッド側加熱手段と、治具部品が載置される治具部品載置部と、治具部品載置部の加熱を行う載置部側加熱手段と、治具部品載置部の温度がヘッド側加熱手段によって加熱された装着ヘッドのツールの温度とほぼ同じ温度になるように載置部側加熱手段の制御を行う温度調節手段と、撮像視野を下方に向けた下方撮像手段と、撮像視野を上方に向けた上方撮像手段と、温度調節手段による温度調節がなされた治具部品載置部上の治具部品を治具部品の上方から下方撮像手段により撮像して第１の撮像画像を取得するとともに、ヘッド側加熱手段によってツールが加熱された装着ヘッドにより治具部品載置部上からピックアップした治具部品を治具部品の下方から上方撮像手段により撮像して第２の撮像画像を取得する部品装着前画像取得手段と、部品装着前画像取得手段により取得された第１の撮像画像中の治具部品及び第２の撮像画像中の治具部品との位置ずれ量から装置誤差（下方撮像カメラ及び上方撮像カメラの光軸のずれや装置各部の組み立て精度等に基づく誤差）を検出する装置誤差検出手段と、装着ヘッドにピックアップされた部品が装着される基板上の部品装着部位を部品装着部位の上方から下方撮像手段により撮像して第３の撮像画像を取得するとともに、装着ヘッドにピックアップされた部品を部品の下方から上方撮像手段により撮像して第４の撮像画像を取得する部品装着時画像取得手段と、部品装着時画像取得手段によって取得された第３の撮像画像における部品装着部位と第４の撮像画像における部品との位置ずれ量及び装置誤差検出手段において検出された装置誤差に基づいて装着ヘッドにピックアップされた部品の部品装着部位に対する位置合わせを行い、そのうえで装着ヘッドを下降させて部品を部品装着部位に装着する装着ヘッド作動手段とを備えた。

請求項２に記載の部品実装方法は、基板を保持する基板保持部と、ツールの下端に吸着させてピックアップした部品を基板保持部に保持された基板上の部品装着部位に装着する装着ヘッドと、装着ヘッドのツールの加熱を行うヘッド側加熱手段と、治具部品が載置される治具部品載置部と、治具部品載置部の加熱を行う載置部側加熱手段と、治具部品載置部の温度がヘッド側加熱手段によって加熱された装着ヘッドのツールの温度とほぼ同じ温度になるように載置部側加熱手段の制御を行う温度調節手段と、撮像視野を下方に向けた下方撮像手段と、撮像視野を上方に向けた上方撮像手段とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、温度調節手段による温度調節がなされた治具部品載置部上の治具部品を治具部品の上方から下方撮像手段により撮像して第１の撮像画像を取得するとともに、ヘッド側加熱手段によってツールが加熱された装着ヘッドにより治具部品載置部上からピックアップした治具部品を治具部品の下方から上方撮像手段により撮像して第２の撮像画像を取得する工程と、取得した第１の撮像画像中の治具部品及び第２の撮像画像中の治具部品との位置ずれ量から装置誤差を検出する工程と、装着ヘッドによりピックアップした部品が装着される基板上の部品装着部位を部品装着部位の上方から下方撮像手段により撮像して第３の撮像画像を取得するとともに、装着ヘッドによりピックアップした部品を部品の下方から上方撮像手段により撮像して第４の撮像画像を取得する工程と、取得した第３の撮像画像における部品装着部位と第４の撮像画像における部品との位置ずれ量及び検出した装置誤差に基づいて装着ヘッドによりピックアップした部品の部品装着部位に対する位置合わせを行い、そのうえで装着ヘッドを下降させて部品を部品装着部位に装着する工程とを含む。

本発明では、装着ヘッドのツールの加熱を行うヘッド側加熱手段のほか、治具部品が載置される治具部品載置部の加熱を行う載置部側加熱手段を備え、治具部品載置部の温度がヘッド側加熱手段によって加熱された装着ヘッドのツールの温度とほぼ同じ温度になるように載置部側加熱手段の制御がなされるようになっているので、治具部品が装着ヘッドによりピックアップされても治具部品の温度が上昇して熱変形することはなく、部品装着前の位置合わせに必要な装置誤差のデータを正確に取得して部品を高精度で基板に装着することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の簡略構成図本発明の一実施の形態における部品実装装置の部分斜視図本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるヘッド側加熱ヒータ及び載置部側加熱ヒータの取り付け位置を示す図本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える撮像カメラの構成図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える撮像カメラの簡略側面図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える撮像カメラの移動動作の説明図本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系統を示すブロック図本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する装置誤差の検出作業の手順を示すフローチャート（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装装置の動作説明図本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える下方撮像カメラによる撮像画像と上方撮像カメラによる撮像画像を同方向から見た状態に重ねて表した図本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する部品装着作業の手順を示すフローチャート（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装装置の動作説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品実装装置１は、基板２上の部品装着部位２ａに部品（電子部品）３を表裏（上下）反転させて装着するフリップチップボンダーであり、基台１１上に基板位置決め部１２、部品供給部１３、反転ヘッド１４、装着ヘッド１５及び撮像カメラ１６を備えている。

図１及び図２において、基板位置決め部１２は、基板２を保持する基板保持部としてのテーブル状の基板保持台１２ａと基板保持台１２ａを水平面内方向に移動させる基板保持台移動機構１２ｂから成り、基板２が載置された基板保持台１２ａを基板保持台移動機構１２ｂにより移動させることによって基板２の位置決めを行う。基板保持台１２ａは、基板保持台１２ａ上に画定された基板保持領域ＡＲ１内で基板２を保持する。

図１において、部品供給部１３は複数の部品３が収容されたパレット１３ａと、パレット１３ａを保持するテーブル状のパレット保持部１３ｂから成る。

図１において、反転ヘッド１４は水平方向移動と上下方向移動及び図１の紙面に垂直な回転軸Ｒ回りの回転（上下反転）が自在であり、吸着ノズル（反転ノズル１４ａ）を下方に向けた状態で部品供給部１３より供給される部品３を真空吸着によりピックアップした後（図１中に実線で示す反転ヘッド１４参照）、回転軸Ｒ回りに１８０度回転して部品３の表裏を反転させ、更にその状態で水平方向に移動することによって（図１中に示す矢印Ａ）、表裏を反転させた部品３を装着ヘッド１５に受け渡す（図１中に一点鎖線で示す反転ヘッド１４参照）。

図１及び図２において、装着ヘッド１５は水平移動が自在であり、下方に延びたツール保持部１５ａを昇降自在に備えている。ツール保持部１５ａの下端には部品３のピックアップ用の部品用ツール２０又は後述する治具部品ＪＧのピックアップ用の治具用ツール２０Ｊが着脱自在に取り付けられる。図２において、基板保持台１２ａの外縁部には部品用ツール２０を収容する部品用ツール収容部１２ｃと治具用ツール２０Ｊを収容する治具用ツール収容部１２ｄが設けられている。

図２及び図３において、装着ヘッド１５のツール保持部１５ａの下端にはヘッド側加熱手段としてのヘッド側加熱ヒータＨ１が設けられており、ツール保持部１５ａに取り付けられた部品用ツール２０又は治具用ツール２０Ｊはヘッド側加熱ヒータＨ１によって加熱される。

装着ヘッド１５は、反転ヘッド１４が表裏を反転させて供給する部品３をツール保持部１５ａの下端に取り付けた部品用ツール２０を介して真空吸着によりピックアップした後（図１中に示す矢印Ｂ１）、基板位置決め部１２によって位置決めされた基板２の上方に移動し、撮像カメラ１６を用いた基板２上の部品装着部位２ａと部品３との位置合わせを行ったうえで、ツール保持部１５ａを下降させて（図１中に示す矢印Ｂ２）、部品３を部品装着部位２ａに装着する。

すなわち本実施の形態において装着ヘッド１５は、基板保持部としての基板保持台１２ａに保持された基板２に対して相対移動自在に設けられ、ツール保持部１５ａの下端に吸着させてピックアップした部品３を基板保持台１２ａに保持された基板２上の部品装着部位２ａに装着するものとなっている。なお、部品用ツール２０は前述のようにヘッド側加熱ヒータＨ１によって加熱されるので、部品用ツール２０を介して装着ヘッド１５にピックアップされた部品３は部品用ツール２０と同じ温度に加熱された状態で基板２上の部品装着部位２ａに装着される。

図４において、撮像カメラ１６は基板保持領域ＡＲ１の上方への進退移動が自在であり、上面及び下面に開口部（下側開口部２１ａ及び上側開口部２１ｂ）を有した筐体２１内にプリズム２２と上下のシャッター（下側シャッター２５ａ及び上側シャッター２５ｂ）を備えている。プリズム２２は下側開口部２１ａと上側開口部２１ｂの間に設けられており、下側シャッター２５ａ及び上側シャッター２５ｂはシャッター移動機構２６の作動により筐体２１内を水平面内方向に移動して下側開口部２１ａ及び上側開口部２１ｂを開閉する（図４中に示す矢印Ｃ１及び矢印Ｃ２）。

図４において、下側シャッター２５ａが下側開口部２１ａを開放して上側シャッター２５ｂが上側開口部２１ｂを閉止すると、筐体２１の下側から下側開口部２１ａ内に入射した光ＬＴ１がレンズ２３を介してＣＣＤカメラ２４に受光されるので、下側開口部２１ａの下方に位置する物体が撮像カメラ１６によって撮像される。一方、下側シャッター２５ａが下側開口部２１ａを閉止して上側シャッター２５ｂが上側開口部２１ｂを開放すると、筐体２１の上側から上側開口部２１ｂ内に入射した光ＬＴ２がレンズ２３を介してＣＣＤカメラ２４に受光されるので、上側開口部２１ｂの上方に位置する物体が撮像カメラ１６によって撮像される。

このように撮像カメラ１６では、下側シャッター２５ａ及び上側シャッター２５ｂの作動により、撮像方向を下方又は上方に切り替えて選択的に撮像を行うことができる。すなわち本実施の形態において、撮像カメラ１６は、撮像視野を下方に向けて下方に位置する物体を物体の上方から撮像する下方撮像手段としての下方撮像カメラ１６ａ（撮像方向を下方に切り替えた撮像カメラ１６。図５（ａ））と、撮像視野を上方に向けて上方に位置する物体を物体の下方から撮像する上方撮像手段としての上方撮像カメラ１６ｂ（撮像方向を上方に切り替えた撮像カメラ１６。図５（ｂ））を併せ持ったものとなっている。

撮像カメラ１６は、基板位置決め部１２の上方から退避させた「待機位置」（図６（ａ））と、この待機位置から水平面内方向に移動して基板位置決め部１２の上方に進出した「撮像位置」（図６（ｂ）又は図６（ｃ））との間で移動させることができる。

図２において、基板保持台１２ａ上において基板２を保持する基板保持領域ＡＲ１の外側には、治具部品ＪＧが載置される治具部品載置部ＡＲ２が設けられている。基板保持台１２ａには治具部品ＪＧが載置される治具部品載置部ＡＲ２の加熱を行う載置部側加熱手段としての載置部側加熱ヒータＨ２が設けられている（図３）。

治具部品ＪＧは上面と下面が平行に形成されたブロック状の部材から成り、その中心部には画像認識用の認識マークＭが設けられている（図２中の拡大図参照）。治具部品ＪＧは透明度の高いガラス材料から形成されており、治具部品ＪＧの上方及び下方の双方から認識マークＭを認識することができるようになっている。

基板位置決め部１２が備える基板保持台１２ａの水平面内方向への移動動作（すなわち基板２の位置決め動作）は、部品実装装置１が備える制御装置３０（図７）の作業実行部３０ａ（図７）が基板保持台移動機構１２ｂの作動制御を行うことによってなされる。

反転ヘッド１４の水平方向移動及び上下方向移動は、制御装置３０の作業実行部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る反転ヘッド移動機構３１（図７）の作動制御を行うことによってなされ、反転ヘッド１４による部品３のピックアップ（吸着）動作は、制御装置３０の作業実行部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る反転ヘッド吸着機構３２（図７）の作動制御を行うことによってなされる。また、反転ヘッド１４の上下反転動作は、制御装置３０の作業実行部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る反転ヘッド反転機構３３（図７）の作動制御を行うことによってなされる。

装着ヘッド１５の水平面内方向への移動動作は、制御装置３０の作業実行部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る装着ヘッド移動機構３４（図７）の作動制御を行うことによってなされ、装着ヘッド１５が備えるツール保持部１５ａの昇降動作は、制御装置３０の作業実行部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成るツール保持部昇降機構３５（図７）の作動制御を行うことによってなされる。また、装着ヘッド１５が備えるツール保持部１５ａによる部品３の吸着及び離脱動作は、制御装置３０の作業実行部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る装着ヘッド吸着機構３６（図７）の作動制御を行うことによってなされる。

撮像カメラ１６の撮像方向の上下の切り替え（下方撮像カメラ１６ａと上方撮像カメラ１６ｂの切り替え）は、制御装置３０の作業実行部３０ａが前述のシャッター移動機構２６の作動制御を行うことよってなされ、撮像カメラ１６による撮像動作は、制御装置３０の作業実行部３０ａがＣＣＤカメラ駆動機構３７（図７）の作動制御を行うことによってなされる。また、撮像カメラ１６の待機位置と撮像位置との間の移動動作は、制御装置３０の作業実行部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る撮像カメラ移動機構３８（図７）の作動制御を行うことによってなされる。

ＣＣＤカメラ２４の撮像によって得られた画像データは制御装置３０に入力され、制御装置３０の画像認識部３０ｂ（図７）において画像認識される。

ツール（部品用ツール２０又は治具用ツール２０Ｊ）の加熱を行うヘッド側加熱ヒータＨ１の作動制御及び治具部品載置部ＡＲ２の加熱を行う載置部側加熱ヒータＨ２の作動制御は制御装置３０の温度調節部３０ｃ（図７）によってなされる（図３も参照）。

制御装置３０の温度調節部３０ｃは、ツール保持部１５ａの下端に設けられたヘッド側温度センサＳ１（図３）によって検出されるツール（部品用ツール２０又は治具用ツール２０Ｊ）の温度情報に基づいて、ツールの温度が規定の温度に保持されるようにヘッド側加熱ヒータＨ１の制御を行う。また、制御装置３０の温度調節部３０ｃは、治具部品載置部ＡＲ２の近傍位置に設けられた載置部側温度センサＳ２（図３）によって検出される治具部品載置部ＡＲ２の温度情報に基づいて、治具部品載置部ＡＲ２の温度がヘッド側加熱ヒータＨ１によって加熱された治具用ツール２０Ｊの温度とほぼ同じ温度になるように、載置部側加熱ヒータＨ２の制御を行う。

すなわち本実施の形態において、制御装置３０の温度調節部３０ｃは、治具部品載置部ＡＲ２の温度がヘッド側加熱ヒータＨ１によって加熱された治具用ツール２０Ｊの温度とほぼ同じ温度になるように載置部側加熱ヒータＨ２の制御を行う温度調節手段として機能する。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、装着ヘッド１５により反転ヘッド１４からピックアップした部品３を基板保持台１２ａの基板保持領域ＡＲ１に保持された基板２上の部品装着部位２ａに装着するときは、予め部品３と部品装着部位２ａとの位置合わせ（部品装着前の位置合わせ）を行う。

この部品装着前の位置合わせは、下方撮像カメラ１６ａによって基板２上の部品装着部位２ａを部品装着部位２ａの上方から撮像するとともに、上方撮像カメラ１６ｂによって装着ヘッド１５によりピックアップした部品３を部品３の下方から撮像し、得られた両撮像画像中における部品３と部品装着部位２ａの位置ずれに基づいて部品３を（装着ヘッド１５を）基板２に対して相対移動させることによって行うが、下方撮像カメラ１６ａによって撮像される撮像画像中の部品装着部位２ａの位置と上方撮像カメラによって撮像される撮像画像中の部品３の位置には下方撮像カメラ１６ａ及び上方撮像カメラ１６ｂの光軸のずれや部品実装装置１の各部の組み立て精度等に基づく誤差（装置誤差）が含まれることから、このような装置誤差を予め検出しておく必要があり、以下、その検出手順を図８のフローチャート、図９及び図１０の説明図を用いて説明する。

装置誤差の検出では、制御装置３０の作業実行部３０ａは先ず、治具用ツール２０Ｊを取り付けた装着ヘッド１５を治具部品載置部ＡＲ２の上方に移動させたうえで（図８に示すステップＳＴ１の装着ヘッド移動工程）、撮像カメラ１６を治具部品載置部ＡＲ２の上方の撮像位置に進出させる（図９（ａ）中に示す矢印Ｄ１。図８に示すステップＳＴ２の撮像カメラ進出工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、撮像カメラ１６を治具部品載置部ＡＲ２の上方の撮像位置に進出させたら、治具部品載置部ＡＲ２上に載置された治具部品ＪＧの直上に撮像カメラ１６の下側開口部２１ａが位置するようにし、下方撮像カメラ１６ａによって治具部品載置部ＡＲ２上の治具部品ＪＧを治具部品ＪＧの上方から撮像して第１の撮像画像を取得する（図９（ａ）。図８に示すステップＳＴ３の第１の撮像画像取得工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは第１の撮像画像を取得したら、撮像カメラ１６を待機位置に退避させる（図９（ｂ）中に示す矢印Ｄ２。図８に示すステップＳＴ４の撮像カメラ退避工程）。そして装着ヘッド１５を下降させ（図９（ｂ）中に示す矢印Ｅ１）、治具用ツール２０Ｊに治具部品ＪＧを吸着させた後（図９（ｂ））、装着ヘッド１５を撮像カメラ１６よりも上方の規定の位置まで上昇させることによって（図９（ｃ）中に示す矢印Ｅ２）、装着ヘッド１５による治具部品ＪＧのピックアップを行う（図８に示すステップＳＴ５の治具部品ピックアップ工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、装着ヘッド１５により治具部品ＪＧのピックアップを行ったら、撮像カメラ１６を治具部品載置部ＡＲ２の上方の撮像位置に進出させ（図９（ｃ）中に示す矢印Ｄ３。図８に示すステップＳＴ６の撮像カメラ進出工程）、装着ヘッド１５によりピックアップした治具部品ＪＧの直下に撮像カメラ１６の上側開口部２１ｂが位置するようにする。なお、このとき撮像カメラ１６は、下方撮像カメラ１６ａによって治具部品ＪＧを撮像したときと同じ位置に位置させるようにする。そして、制御装置３０の作業実行部３０ａは、上方撮像カメラ１６ｂによって治具部品ＪＧを治具部品ＪＧの下方から撮像して第２の撮像画像を取得する（図９（ｃ）。図８に示すステップＳＴ７の第２の撮像画像取得工程）。

このように本実施の形態において、制御装置３０の作業実行部３０ａは、温度調節手段である制御装置３０の温度調節部３０ｃによる温度調節がなされた治具部品載置部ＡＲ２上の治具部品ＪＧを治具部品ＪＧの上方から下方撮像カメラ１６ａにより撮像して第１の撮像画像を取得するとともに、ヘッド側加熱ヒータＨ１によって治具用ツール２０Ｊが加熱された装着ヘッド１５により治具部品載置部ＡＲ２上からピックアップした治具部品ＪＧを治具部品ＪＧの下方から上方撮像カメラ１６ｂにより撮像して第２の撮像画像を取得する部品装着前画像取得手段として機能する。

制御装置３０の作業実行部３０ａは第２の撮像画像を取得したら、撮像カメラ１６を撮像位置から待機位置に退避させる（図８に示すステップＳＴ８の撮像カメラ退避工程）。

撮像カメラ１６を待機位置に退避させたら、制御装置３０の装置誤差検出部３０ｄ（図７）は、ステップＳＴ３で得られて画像認識部３０ｂにおいて画像認識された第１の撮像画像（装着ヘッド１５によりピックアップする前の治具部品ＪＧを上方から下方撮像カメラ１６ａにより撮像して得られた画像）と、ステップＳＴ７で得られて画像認識部３０ｂにおいて画像認識された第２の撮像画像（装着ヘッド１５によりピックアップした後の治具部品ＪＧを下方から上方撮像カメラ１６ｂにより撮像して得られた画像）より、第１の撮像画像中の治具部品ＪＧと第２の撮像画像中の治具部品ＪＧとの相対位置を把握し（図８に示すステップＳＴ９の相対位置把握工程）、その把握した相対位置から、第１の撮像画像中の治具部品ＪＧと第２の撮像画像中の治具部品ＪＧとの位置ずれ量を装置誤差として算出（検出）する（図８に示すステップＳＴ１０の装置誤差算出工程）。

すなわち本実施の形態において、制御装置３０の装置誤差検出部３０ｄは、部品装着前画像取得手段としての制御装置３０の作業実行部３０ａにより取得された第１の撮像画像中の治具部品ＪＧ及び第２の撮像画像中の治具部品ＪＧとの位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段として機能する。

図１０に示す画像ＳＧは、下方撮像カメラ１６ａの撮像によって取得された第１の撮像画像と、上方撮像カメラ１６ｂの撮像によって取得された第２の撮像画像を同方向から見た状態に重ねて表したものであり、符号Ｍ１で示す黒丸は下方撮像カメラ１６ａを介して視認される治具部品ＪＧ内の認識マークＭ、符号Ｍ２で示す白丸は上方撮像カメラ１６ｂを介して視認される治具部品ＪＧ内の認識マークＭを表している。この場合、部品３の基板２への装着時に、下方撮像カメラ１６ａで撮像した基板２上の部品装着部位２ａと上方撮像カメラ１６ｂで撮像した部品３（装着ヘッド１５によりピックアップした部品３）との位置ずれ量が、部品実装装置１の装置誤差のデータとして求められる。

なお、上記のようにして検出される装置誤差のデータは部品実装作業の進行に従って経時的に変化するものであり、部品実装作業の開始時だけでなく、部品実装作業の実行中も折に触れて頻繁に行う必要がある。

ここで、前述のように、制御装置３０の温度調節部３０ｃによって、治具部品載置部ＡＲ２の温度はヘッド側加熱ヒータＨ１によって加熱された治具用ツール２０Ｊの温度とほぼ同じ温度になるように調節されているので、治具部品ＪＧが装着ヘッド１５によりピックアップされても治具部品ＪＧの温度が上昇して熱変形することはなく、部品装着前の位置合わせに必要な装置誤差のデータを正確に取得することができる。

次に、図１１のフローチャート及び図１２の動作説明図を用いて本実施の形態における部品実装装置１による部品実装作業の実行手順を説明する。部品実装作業では、制御装置３０の作業実行部３０ａは先ず、前述の手順によって装置誤差の検出を行う（図１１に示すステップＳＴ２１の装置誤差検出工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、ステップＳＴ２１の装置誤差検出工程が終了したら、ツール保持部１５ａの下端に取り付けられていた治具用ツール２０Ｊが部品用ツール２０に交換されるように装着ヘッド１５を作動させたうえで、図示しない基板移載装置によって基板２を基板位置決め部１２に移載する（図１１に示すステップＳＴ２２の基板移載工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、ステップＳＴ２２の基板移載工程が終了したら、反転ヘッド１４によりパレット１３ａ内の部品３をピックアップし、反転ヘッド１４を回転軸Ｒ回りに回転させて部品３を表裏反転させて、装着ヘッド１５の側へ移動させる（図１１に示すステップＳＴ２３の部品のピックアップ、反転及び移動工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、部品３を表裏反転させた反転ヘッド１４を装着ヘッド１５の側へ移動させたら、反転ヘッド１４が表裏反転させている部品３の直上に装着ヘッド１５を移動させたうえで、装着ヘッド１５によりその部品３をピックアップする（図１１に示すステップＳＴ２４の部品のピックアップ工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、装着ヘッド１５により部品３をピックアップしたら、装着ヘッド１５を基板位置決め部１２の上方に位置させたうえで撮像カメラ１６を部品装着部位２ａの上方の撮像位置に進出させ（図１２（ａ）中に示す矢印Ｆ１）、下方撮像カメラ１６ａによって基板２上の部品装着部位２ａを部品装着部位２ａの上方から撮像して第３の撮像画像を取得するとともに（図１２（ａ）。図１１に示すステップＳＴ２５の第３の撮像画像取得工程）、上方撮像カメラ１６ｂによって装着ヘッド１５によりピックアップした部品３を部品３の下方から撮像して第４の撮像画像を取得する（図１２（ｂ）。図１１に示すステップＳＴ２６の第４の撮像画像取得工程）。

このように、本実施の形態における制御装置３０の作業実行部３０ａは、装着ヘッド１５にピックアップされた部品３が装着される基板２上の部品装着部位２ａを部品装着部位２ａの上方から下方撮像カメラ１６ａにより撮像して第３の撮像画像を取得するとともに、装着ヘッド１５にピックアップされた部品３を部品３の下方から上方撮像カメラ１６ｂにより撮像して第４の撮像画像を取得する部品装着時画像取得手段として機能する。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、ステップＳＴ２５で第３の撮像画像を取得するとともに、ステップＳＴ２６で第４の撮像画像を取得したら、第３の撮像画像における部品装着部位２ａと第４の撮像画像における部品３との位置ずれ量と、ステップＳＴ２１で検出（算出）した装置誤差に基づいて（部品装着部位２ａと部品３との位置ずれ量から装置誤差を差し引いて）、装着ヘッド１５によりピックアップした部品３の基板２上の部品装着部位２ａに対する位置合わせ（部品装着前の位置合わせ）を行う（図１１に示すステップＳＴ２７の位置合わせ工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、ステップＳＴ２７の位置合わせ工程が終了したら、撮像カメラ１６を撮像位置から待機位置に退避させたうえで（図１２（ｃ）中に示す矢印Ｆ２）、装着ヘッド１５を下降させ（図１２（ｃ）中に示す矢印Ｇ）、装着ヘッド１５に吸着した部品３を基板２の部品装着部位２ａ上に装着する（図１２（ｃ）。図１１に示すステップＳＴ２８の部品装着工程）。これにより、装着ヘッド１５に吸着させた部品３は、基板２上の部品装着部位２ａ上に正確に装着される。

このように、本実施の形態において、制御装置３０の作業実行部３０ａは、取得した第３の撮像画像における部品装着部位２ａと第４の撮像画像における部品との位置ずれ量及び装置誤差検出部３０ｄにおいて検出された装置誤差に基づいて装着ヘッド１５にピックアップされた部品３の部品装着部位２ａに対する位置合わせを行い、そのうえで装着ヘッド１５を下降させて部品３を部品装着部位２ａに装着する装着ヘッド作動手段として機能する。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、ステップＳＴ２８の部品装着工程が終了したら、現在、部品３の装着対象となっている基板２に装着すべき部品３を全て装着したかどうかの判断を行う（図１１に示すステップＳＴ２９の部品装着判断工程）。そして、制御装置３０の作業実行部３０ａは、基板２に装着すべき部品３を全て装着していなかった場合には、ステップＳＴ２３に戻って反転ヘッド１４によるパレット１３ａ内の部品３のピックアップ、表裏反転及び移動を行い、基板２に装着すべき部品３を全て装着していた場合には、前述の図示しない基板移載装置によって基板２を部品実装装置１の外部に移載する（図１１に示すステップＳＴ３０の基板搬出工程）。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、基板２を部品実装装置１の外部に搬出したら、まだ部品３の装着を行うべき基板２が残っているかどうかの判断を行う（図１１に示すステップＳＴ３１の基板有無判断工程）。そして、まだ部品３の装着を行うべき基板２が残っていた場合には、更に、ステップＳＴ２１の装置誤差検出工程を実行する必要があるか否かの判断を行う（図１１に示すステップＳＴ３２の装置誤差検出実行判断工程）。このステップＳＴ３２では、例えば、部品実装作業を開始した後、一定時間が経過し、或いは一定作業量を実行していた場合には、ステップＳＴ２１の装置誤差検出工程を実行する判断を行う。

制御装置３０の作業実行部３０ａは、ステップＳＴ３２でステップＳＴ２１の装置誤差検出工程を実行する必要はないと判断したときには、ステップＳＴ２２に戻って基板２の基板保持台１２ａへの新たな移載を行い、装置誤差検出工程を実行する必要があると判断したときにはステップＳＴ２１に戻って装置誤差検出工程を実行する。また、制御装置３０の作業実行部３０ａは、ステップＳＴ３１で、部品３の装着を行うべき基板２がないと判断した場合には、一連の部品実装作業を終了する。

このように本実施の形態における部品実装方法は、上記部品実装装置１による部品実装方法であり、温度調節手段（制御装置３０の温度調節部３０ｃ）による温度調節がなされた治具部品載置部ＡＲ２上の治具部品ＪＧを治具部品ＪＧの上方から下方撮像カメラ１６ａにより撮像して第１の撮像画像を取得するとともに（ステップＳＴ３の第１の撮像画像取得工程）、ヘッド側加熱ヒータＨ１によって治具用ツール２０Ｊが加熱された装着ヘッド１５により治具部品載置部ＡＲ２上からピックアップした治具部品ＪＧを治具部品ＪＧの下方から上方撮像カメラ１６ｂにより撮像して第２の撮像画像を取得する工程（ステップＳＴ７の第２の撮像画像取得工程）と、取得した第１の撮像画像中の治具部品ＪＧ及び第２の撮像画像中の治具部品ＪＧとの位置ずれ量から装置誤差を検出する工程（ステップＳＴ１０の装置誤差算出工程）と、装着ヘッド１５によりピックアップした部品３が装着される基板２上の部品装着部位２ａを部品装着部位２ａの上方から下方撮像カメラ１６ａにより撮像して第３の撮像画像を取得するとともに（ステップＳＴ２５の第３の撮像画像取得工程）、装着ヘッド１５によりピックアップした部品３を部品３の下方から上方撮像カメラ１６ｂにより撮像して第４の撮像画像を取得する工程（ステップＳＴ２６の第４の撮像画像取得工程）と、取得した第３の撮像画像における部品装着部位２ａと第４の撮像画像における部品３との位置ずれ量及び検出した装置誤差に基づいて装着ヘッド１５によりピックアップした部品３の部品装着部位２ａに対する位置合わせを行い、そのうえで装着ヘッド１５を下降させて部品３を部品装着部位２ａに装着する工程（ステップＳＴ２８の部品装着工程）を含むものとなっている。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１及び部品実装装置１による部品実装方法では、装着ヘッド１５のツール（部品用ツール２０又は治具用ツール２０Ｊ）の加熱を行うヘッド側加熱ヒータＨ１のほか、治具部品ＪＧが載置される治具部品載置部ＡＲ２の加熱を行う載置部側加熱ヒータＨ２を備え、治具部品載置部ＡＲ２の温度がヘッド側加熱ヒータＨ１によって加熱された装着ヘッドのツール（治具用ツール２０Ｊ）の温度とほぼ同じ温度になるように載置部側加熱ヒータＨ２の制御がなされるようになっているので、治具部品ＪＧが装着ヘッド１５によりピックアップされても治具部品ＪＧの温度が上昇して熱変形することはなく、部品装着前の位置合わせに必要な装置誤差のデータを正確に取得して部品３を高精度で基板２に装着することができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、下方撮像カメラ１６ａと上方撮像カメラ１６ｂは一体となった構成となっていたが、下方撮像カメラ１６ａと上方撮像カメラ１６ｂは必ずしも一体となっていなくてもよい。

また、上述の実施の形態では、部品３のピックアップ用のツール（部品用ツール２０）のほかに治具部品ＪＧのピックアップ用のツール（治具用ツール２０Ｊ）を用いる構成となっていたが、部品用ツール２０によって治具部品ＪＧをピックアップできるのであれば、治具用ツール２０Ｊを別途用意する必要はない。

また、温度変化による変形の少ないガラス材料で治具部品ＪＧを構成した例を挙げたが、本実施の形態では装置誤差検出工程において治具部品ＪＧの温度変化を排除することができるので、治具部品を比較的安価な金属製のものとすることも可能である。

また、上述の実施の形態では、本発明が適用される部品実装装置１は部品３を表裏（上下）反転させて基板２に装着するフリップチップボンダーであったが、本発明はフリップチップ型ではないダイボンダーのほか、表面実装型の部品実装装置等に対しても適用することができる。

部品装着前の位置合わせに必要な装置誤差のデータを正確に取得して部品を高精度で基板に装着することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供する。

１部品実装装置
２基板
２ａ部品装着部位
３部品
１２ａ基板保持台（基板保持部）
１５装着ヘッド
１６ａ下方撮像カメラ（下方撮像手段）
１６ｂ上方撮像カメラ（上方撮像手段）
２０Ｊ治具用ツール（ツール）
３０ａ作業実行部（部品装着前画像取得手段、部品装着時画像取得手段、装着ヘッド作動手段）
３０ｃ温度調節部（温度調節手段）
３０ｄ装置誤差検出部（装置誤差検出手段）
Ｈ１ヘッド側加熱ヒータ（ヘッド側加熱手段）
Ｈ２載置部側加熱ヒータ（載置部側加熱手段）
ＡＲ２治具部品載置部
ＪＧ治具部品

Claims

基板を保持する基板保持部と、
ツールの下端に吸着させてピックアップした部品を基板保持部に保持された基板上の部品装着部位に装着する装着ヘッドと、
装着ヘッドのツールの加熱を行うヘッド側加熱手段と、
治具部品が載置される治具部品載置部と、
治具部品載置部の加熱を行う載置部側加熱手段と、
治具部品載置部の温度がヘッド側加熱手段によって加熱された装着ヘッドのツールの温度とほぼ同じ温度になるように載置部側加熱手段の制御を行う温度調節手段と、
撮像視野を下方に向けた下方撮像手段と、
撮像視野を上方に向けた上方撮像手段と、
温度調節手段による温度調節がなされた治具部品載置部上の治具部品を治具部品の上方から下方撮像手段により撮像して第１の撮像画像を取得するとともに、ヘッド側加熱手段によってツールが加熱された装着ヘッドにより治具部品載置部上からピックアップした治具部品を治具部品の下方から上方撮像手段により撮像して第２の撮像画像を取得する部品装着前画像取得手段と、
部品装着前画像取得手段により取得された第１の撮像画像中の治具部品及び第２の撮像画像中の治具部品との位置ずれ量から装置誤差を検出する装置誤差検出手段と、
装着ヘッドにピックアップされた部品が装着される基板上の部品装着部位を部品装着部位の上方から下方撮像手段により撮像して第３の撮像画像を取得するとともに、装着ヘッドにピックアップされた部品を部品の下方から上方撮像手段により撮像して第４の撮像画像を取得する部品装着時画像取得手段と、
部品装着時画像取得手段によって取得された第３の撮像画像における部品装着部位と第４の撮像画像における部品との位置ずれ量及び装置誤差検出手段において検出された装置誤差に基づいて装着ヘッドにピックアップされた部品の部品装着部位に対する位置合わせを行い、そのうえで装着ヘッドを下降させて部品を部品装着部位に装着する装着ヘッド作動手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
基板を保持する基板保持部と、ツールの下端に吸着させてピックアップした部品を基板保持部に保持された基板上の部品装着部位に装着する装着ヘッドと、装着ヘッドのツールの加熱を行うヘッド側加熱手段と、治具部品が載置される治具部品載置部と、治具部品載置部の加熱を行う載置部側加熱手段と、治具部品載置部の温度がヘッド側加熱手段によって加熱された装着ヘッドのツールの温度とほぼ同じ温度になるように載置部側加熱手段の制御を行う温度調節手段と、撮像視野を下方に向けた下方撮像手段と、撮像視野を上方に向けた上方撮像手段とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、
温度調節手段による温度調節がなされた治具部品載置部上の治具部品を治具部品の上方から下方撮像手段により撮像して第１の撮像画像を取得するとともに、ヘッド側加熱手段によってツールが加熱された装着ヘッドにより治具部品載置部上からピックアップした治具部品を治具部品の下方から上方撮像手段により撮像して第２の撮像画像を取得する工程と、
取得した第１の撮像画像中の治具部品及び第２の撮像画像中の治具部品との位置ずれ量から装置誤差を検出する工程と、
装着ヘッドによりピックアップした部品が装着される基板上の部品装着部位を部品装着部位の上方から下方撮像手段により撮像して第３の撮像画像を取得するとともに、装着ヘッドによりピックアップした部品を部品の下方から上方撮像手段により撮像して第４の撮像画像を取得する工程と、
取得した第３の撮像画像における部品装着部位と第４の撮像画像における部品との位置ずれ量及び検出した装置誤差に基づいて装着ヘッドによりピックアップした部品の部品装着部位に対する位置合わせを行い、そのうえで装着ヘッドを下降させて部品を部品装着部位に装着する工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。