JP2023039021A - 部品実装システムおよび部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に実装される多様な部品に対して良好な実装精度を得ることができる部品実装システムおよび部品実装方法を提供する。
【解決手段】部品実装方法は、ノズルに保持された部品を撮像し、撮像された画像に基づいてノズルに対する部品の第１位置ずれ情報を取得し（ＳＴ２）、第１位置ずれ情報に基づいて、基板に部品を実装し（ＳＴ３）、第１位置ずれ情報に基づいて、実装時における補正値の使用の適否を判断し（ＳＴ６，ＳＴ７）、補正値を使用すると判断された場合は、基板に実装された部品の第２位置ずれ情報に基づいて、補正値を算出し（ＳＴ８）、その後、第１位置ずれ情報と補正値とに基づいて、基板に部品を実装する（ＳＴ１０）。
【選択図】図１１

Description

本発明は、基板に部品を実装する部品実装システムおよび部品実装方法に関する。

基板に部品を実装する部品実装システムとして、部品実装装置が基板に実装した部品の位置ずれなどの実装状態を検査する検査装置を備え、検査装置の検査結果に基づいて部品を基板に実装する際の補正値を算出し、部品実装装置が補正値に基づいて基板に部品を実装するものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のシステムは、検査結果と補正値に基づいて、補正後の評価値と、補正がなかったと仮定した場合の評価値とを比較することが可能なように表示することで、検査結果のフィードバックによる補正効果を把握することが開示されている。

特開２０１７－１３９３６４号公報

ところで、部品の形状や外形のばらつきなどに起因して、検査結果から補正値をフィードバックして部品実装を行うと、逆に実装状態が安定しなくなる部品が知られている。そのため、基板に実装される多様な部品に対して良好な実装精度を得るには更なる改善の余地があった。

そこで本発明は、基板に実装される多様な部品に対して良好な実装精度を得ることができる部品実装システムおよび部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装システムは、部品を保持するノズルと、前記ノズルに保持された前記部品を撮像する撮像部と、撮像された画像に基づいて前記ノズルに対する前記部品の第１位置ずれ情報を取得する取得部と、基板に実装された前記部品の第２位置ずれ情報を少なくとも含む基板検査情報に基づいて、前記部品を前記基板に実装する際の補正値を算出する補正値算出部と、前記第１の位置ずれ情報と前記補正値とに基づいて、前記ノズルに保持された前記部品を基板に実装する部品実装部と、前記第１位置ずれ情報に基づいて、実装時における前記補正値の使用の適否を判断する判断部と、を備える。

本発明の部品実装方法は、ノズルに保持された部品を撮像し、撮像された画像に基づいて前記ノズルに対する前記部品の第１位置ずれ情報を取得し、前記第１位置ずれ情報に基づいて、基板に前記部品を実装し、前記第１位置ずれ情報に基づいて、実装時における補正値の使用の適否を判断し、前記補正値を使用すると判断された場合は、前記基板に実装された前記部品の第２位置ずれ情報に基づいて、前記補正値を算出し、その後、前記第１位置ずれ情報と前記補正値とに基づいて、前記基板に前記部品を実装する。

本発明によれば、基板に実装される多様な部品に対して良好な実装精度を得ることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムが備える部品実装装置の要部の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の要部の構成を示す側面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の実装ヘッドおよび部品供給部の要部の構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の検査装置において取得される部品の実装位置ずれ量の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置において取得される部品の吸着位置ずれ量の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における実装時の吸着位置ずれ量と補正値の関係の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおいて取得された吸着位置ずれ量の分布が（ａ）正規分布の例の説明図（ｂ）正規分布ではないが尖度が高い例の説明図（ｃ）正規分布ではなくて尖度も低い例の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおいて算出された補正値を使用すると位置ずれが大きくなる可能性がある部品の例を示す（ａ）吸着位置の撮像時の説明図（ｂ）基板に実装された状態を示す平面図（ｃ）基板に実装された状態を示す側面図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける部品実装方法のフロー図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装システム、管理コンピュータ、部品実装装置、検査装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図２、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸として、基板搬送方向のＸ軸（図２における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ軸（図２における上下方向）が示される。図３、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ軸（図３における上下方向）が示される。図４、及び後述する一部では、Ｚ軸を回転軸とする回転の方向であるθ方向が示される。

まず図１を参照して、部品実装システム１の構成を説明する。部品実装システム１は、基板に部品を実装して実装基板を生産する機能を有する。部品実装システム１は、半田印刷装置Ｍ１、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３および検査装置Ｍ４を備えている。これらの装置は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続されている。なお、部品実装システム１が備える部品実装装置Ｍ２，Ｍ３は２台に限定されることはなく、１台でも３台以上でも良い。

半田印刷装置Ｍ１は、実装対象の基板に部品接合用のクリーム半田をスクリーン印刷する。部品実装装置Ｍ２，Ｍ３は、部品接合用のクリーム半田が印刷された基板６に部品実装部１２が部品供給部７から部品を取り出して移送搭載する部品実装動作を行う（図２参照）。検査装置Ｍ４は、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３によって部品が実装された基板６における部品の実装状態を検査カメラ３２（図５参照）で検査して、部品の正規位置からの実装位置ずれ情報などを取得し、実装基板の良否を判断する。管理コンピュータ３は、ライン管理機能と併せて、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３によって取得された部品の吸着位置ずれ情報に基づいて、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３における補正値の使用の適否を判断する機能を有している。

次に図２、図３を参照して、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の構成を説明する。図３は、図２における部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の一部を模式的に示している。部品実装装置Ｍ２，Ｍ３は、部品供給部７から供給された部品を基板６に実装する実装作業を実行する機能を有する。図２において、基台４の中央には、基板搬送機構５がＸ軸に沿って配置されている。基板搬送機構５は、上流から搬送された基板６を、実装作業位置に搬入して位置決めして保持する。また、基板搬送機構５は、部品実装作業が完了した基板６を下流に搬出する。

基板搬送機構５の両側方（フロント側、リア側）には、部品供給部７が配置されている。それぞれの部品供給部７には、複数のテープフィーダ８がＸ軸に沿って配置されている。テープフィーダ８は、部品を収納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部７の外側から基板搬送機構５に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、部品実装部１２の実装ヘッド１１が部品を吸着する部品吸着位置に部品を供給する。

図２、図３において、基台４上面においてＸ軸における両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル９がＹ軸に沿って配置されている。Ｙ軸テーブル９には、同様にリニア駆動機構を備えた２基（フロント側、リア側）のビーム１０が、Ｙ軸に沿って移動自在に結合されている。ビーム１０はＸ軸に沿って配置されている。２基のビーム１０には、それぞれ実装ヘッド１１がＸ軸に沿って移動自在に装着されている。実装ヘッド１１は、部品Ｄを吸着して保持し、昇降可能な複数（ここでは、８つ）の吸着ユニット１１ａを備える。吸着ユニット１１ａの下端部には、それぞれ部品Ｄを吸着保持するノズル１１ｂが装着されている。

図２において、Ｙ軸テーブル９、ビーム１０を駆動することにより、実装ヘッド１１は水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動する。これにより２つの実装ヘッド１１は、それぞれ対応した部品供給部７に配置されたテープフィーダ８の部品吸着位置から部品Ｄをノズル１１ｂによって吸着して取り出して、基板搬送機構５に位置決めされた基板６の実装点に装着する。すなわち、Ｙ軸テーブル９、ビーム１０および実装ヘッド１１は、部品Ｄを基板６に実装する部品実装部１２を構成する。

図２、図３において、部品供給部７と基板搬送機構５との間には、部品認識カメラ１３が配置されている。部品供給部７から部品Ｄを取り出した実装ヘッド１１が部品認識カメラ１３の上方を移動する際に、部品認識カメラ１３はノズル１１ｂに保持された部品Ｄを撮像する。すなわち、部品認識カメラ１３は、ノズル１１ｂに保持された部品Ｄを撮像する撮像部である。撮像結果からは、ノズル１１ｂに対する部品Ｄの吸着位置ずれ情報が取得される。実装ヘッド１１が取り付けられたプレート１０ａにはヘッドカメラ１４が取り付けられている。ヘッドカメラ１４は、実装ヘッド１１と一体的に移動する。

実装ヘッド１１が移動することにより、ヘッドカメラ１４は基板搬送機構５に位置決めされた基板６の上方に移動し、基板６に設けられた基板マーク（図示省略）を撮像する。撮像結果からは、基板６の位置が認識される。また、ヘッドカメラ１４はテープフィーダ８の部品吸着位置の上方に移動し、部品吸着位置付近のキャリアテープに収容された部品Ｄを撮像する。撮像結果からは、供給された部品Ｄの状態が取得される。実装ヘッド１１による基板６への部品実装動作では、部品認識カメラ１３による部品Ｄの撮像結果と、ヘッドカメラ１４による基板位置の撮像結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図２において、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の前側と後側で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１５がそれぞれ設置されている。タッチパネル１５は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の操作を行う。

図３において、部品供給部７にはフィーダベース１６ａに予め複数のテープフィーダ８が装着された状態の台車１６がセットされる。フィーダベース１６ａには、テープフィーダ８を装着する複数のスロットが形成されている。台車１６に装着されたテープフィーダ８は、装着されたスロットの位置と、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３に装着された台車１６の位置（前側、後側）に基づいて管理される。台車１６には、部品Ｄを保持したキャリアテープ１７を巻回状態で収納するテープリール１８が保持されている。テープリール１８から引き出されたキャリアテープ１７は、テープフィーダ８が内蔵するテープ送り機構（図示省略）によって部品吸着位置までピッチ送りされる。

次に図４を参照して、実装ヘッド１１の構成を説明する。実装ヘッド１１は複数の吸着ユニット１１ａを備えており、各吸着ユニット１１ａは駆動機構（図示省略）を備えている。駆動機構を駆動することにより、下端部にノズル１１ｂが装着されたシャフト１１ｃが昇降する（矢印ａ）とともに、シャフト１１ｃが回転してノズル１１ｂがノズル軸ＡＮを回転軸としてθ方向に回転する（矢印ｂ）。

次に図５を参照して、部品実装システム１の制御系の構成を説明する。ここでは、部品実装システム１が有する機能のうち、ノズル１１ｂに保持された部品Ｄの吸着位置ずれ情報（第１位置ずれ情報）に基づいて、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３における補正値の使用の適否を判断する機能を中心に説明する。管理コンピュータ３、部品実装装置Ｍ２、Ｍ３および検査装置Ｍ４は、通信ネットワーク２を介して相互に接続されている。部品実装装置Ｍ２、Ｍ３は、実装制御装置２０、基板搬送機構５、テープフィーダ８、部品実装部１２、部品認識カメラ１３、ヘッドカメラ１４、タッチパネル１５を備えている。実装制御装置２０は、実装記憶部２１、取得部２２、実装制御部２３、実装通信部２４を備えている。

実装通信部２４は、通信ネットワーク２を介して検査装置Ｍ４、管理コンピュータ３との間でデータの送受信を行う。実装記憶部２１は記憶装置であり、実装データ２１ａ、補正値情報２１ｂ、補正適否情報２１ｃ、吸着ずれ情報２１ｄなどが記憶されている。実装データ２１ａには、実装基板の生産機種名（基板名）、基板６に実装される部品Ｄの種類（部品名）、実装位置（ＸＹ座標）、実装方向（θ方向）、部品Ｄを供給するテープフィーダ８の装着位置、ノズル１１ｂの装着位置などの情報が含まれている。

補正値情報２１ｂには、検査装置Ｍ４が基板６に実装された部品Ｄを撮像して算出した部品Ｄを基板６に実装する際の補正値が、検査装置Ｍ４から送信されて記憶されている。補正適否情報２１ｃには、部品Ｄを基板６に実装する際に補正値を使用するか否かの適否情報が部品Ｄの種類毎に記憶されている。取得部２２は、部品実装部１２による実装時に部品認識カメラ１３（撮像部）によって撮像されたノズル１１ｂに保持された部品Ｄの撮像画像に基づいて、ノズル１１ｂに対する部品Ｄの吸着位置ずれ情報（吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ）を取得する。取得された吸着位置ずれ情報（第１位置ずれ情報）は、吸着ずれ情報２１ｄとして実装記憶部２１に記憶される。また、取得された吸着位置ずれ情報は管理コンピュータ３に送信され、吸着ずれ情報４１ｃとして管理記憶部４１に記憶される。

ここで図７を参照して、部品認識カメラ１３（撮像部）によって撮像されたノズル１１ｂに保持された部品Ｄの撮像画像１３ａに基づいて、取得部２２によって取得されたノズル１１ｂに対する部品Ｄの吸着位置ずれ情報（第１位置ずれ情報）について説明する。撮像画像１３ａには、Ｘ軸方向の中心線１３ｘとＹ軸方向の中心線１３ｙが重ねて表示されている。Ｘ軸方向の中心線１３ｘとＹ軸方向の中心線１３ｙの交点が、撮像画像１３ａの中心１３ｃである。撮像時には、撮像画像１３ａの中心１３ｃとノズル１１ｂの中心Ｑとが一致するように制御される。すなわち、撮像画像１３ａの中心１３ｃ（ノズル１１ｂの中心Ｑ）が、本来の吸着目標位置である。

取得部２２は、撮像画像１３ａの部品Ｄの外形から部品Ｄの中心Ｃｂを検出する。さらに、取得部２２は、撮像画像１３ａの中心１３ｃと部品Ｄの中心Ｃｂの位置からＸ軸方向の吸着位置ずれ量ＸｂとＹ軸方向の吸着位置ずれ量Ｙｂを算出する。以下、Ｘ軸方向の吸着位置ずれ量ＸｂとＹ軸方向の吸着位置ずれ量Ｙｂを「吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ」と称する。撮像画像１３ａには、部品Ｄの下面Ｄｂが写る（図１０（ａ）参照）。そのため、撮像画像１３ａの部品Ｄの中心Ｃｂは、部品Ｄの下面Ｄｂの中心Ｃｂである。

図５において、実装制御部２３は、実装データ２１ａに含まれる実装位置や実装方向、補正値情報２１ｂに含まれる補正値、補正適否情報２１ｃに含まれる補正値の適否情報、吸着ずれ情報２１ｄに含まれる吸着位置ずれ情報（第１位置ずれ情報）などに基づいて、テープフィーダ８、部品実装部１２、部品認識カメラ１３、ヘッドカメラ１４を制御して、部品Ｄを基板６に実装させる。すなわち、部品実装部１２は、ヘッドカメラ１４が撮像した基板６の位置、吸着位置ずれ情報の他、補正値情報２１ｂに含まれる補正値に基づいて、実装ヘッド１１の位置を補正して部品Ｄを基板６に実装する。その際、部品実装部１２は、補正適否情報２１ｃに含まれる適否情報において「適」と指定されている部品Ｄには補正値を使用し、「不適」と指定されている部品Ｄには補正値を使用せずに、部品Ｄを基板６に実装する。

図５において、検査装置Ｍ４は、検査制御装置３０、基板搬送機構３１、検査カメラ３２、検査カメラ移動機構３３を備えている。検査制御装置３０は、検査記憶部３４、検査制御部３５、認識処理部３６、補正値算出部３７、検査通信部３８を備えている。検査通信部３８は、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ２，Ｍ３、管理コンピュータ３との間でデータの送受信を行う。検査記憶部３４は記憶装置であり、検査データ３４ａなどが記憶されている。検査データ３４ａは、実装基板の生産機種名（基板名）、基板６に実装された部品の種類（部品名）、実装位置（ＸＹ座標）、実装方向（θ方向）、不良判定値などが含まれている。

検査制御部３５は、基板搬送機構３１を制御して、上流の部品実装装置Ｍ３から搬送された実装済みの基板６を検査作業位置に搬入させて位置決めして保持させ、検査作業が完了した基板６を下流に搬出させる。また、検査制御部３５は、検査データ３４ａに基づいて、検査カメラ移動機構３３を制御して、検査カメラ３２を検査作業位置に保持された基板６の実装位置の上方に順に移動させ、検査カメラ３２で基板６に実装された部品Ｄを撮像させる。

図５において、認識処理部３６は、検査カメラ３２による撮像画像を認識処理して、基板６に実装された部品Ｄの正規の実装位置Ｎからの実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθ（図６参照）を算出する。また、認識処理部３６は、算出した実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθが検査データ３４ａに含まれる不良判定値を超えると当該部品Ｄを実装不良と判断する。また、認識処理部３６は、基板６に実装された部品Ｄの第２位置ずれ情報（実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθ）と実装基板の良否判定結果を含む基板検査情報４１ｂを基板６毎に作成し、管理コンピュータ３に送信する。管理コンピュータ３の管理処理装置４０は、受信した基板検査情報４１ｂを管理記憶部４１に記憶させる。

ここで図６を参照して、認識処理部３６による、基板６に実装された部品Ｄの正規の実装位置Ｎからの実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθ（第２位置ずれ情報）の算出方法の一例について説明する。検査制御部３５は、検査カメラ３２の撮像中心が部品Ｄの正規の実装位置Ｎと一致する位置で基板６に実装された部品Ｄを撮像させる。認識処理部３６は、撮像画像を認識処理することで、実装された部品Ｄの中心Ｃを検出する。

そして、認識処理部３６は、中心Ｃ（ΔＸ，ΔＹ）と実装位置Ｎ（０，０）の差からＸ軸方向の位置ずれ量ΔＸとＹ軸方向の位置ずれ量ΔＹを算出する。さらに、認識処理部３６は、部品Ｄのθ方向の傾きを位置ずれ量Δθとして算出する。検査カメラ３２による撮像画像には、部品Ｄの上面Ｄａが写る（図１０（ｂ）、図１０（ｃ）参照）。そのため、認識処理部３６によって認識される中心Ｃ（ΔＸ，ΔＹ）は、部品Ｄの上面Ｄａの中心Ｃである。

図５において、補正値算出部３７は、認識処理部３６によって算出された部品Ｄの実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθ（第２位置ずれ情報）に基づいて、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３が部品Ｄを基板６に実装する際に使用する補正値を算出する。また、補正値算出部３７は、算出した補正値を含む補正値情報を作成し、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３に送信する。部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の実装制御装置２０は、受信した補正値情報を補正値情報２１ｂとして実装記憶部２１に記憶させる。

ここで、図８を参照して、補正値算出部３７による補正値ΔＣｎの算出方法について説明する。まず、補正値算出部３７は、補正値ΔＣｎを使用せずに部品Ｄを実装した基板６の基板検査情報４１ｂに含まれる所定枚数分（例えば、３０枚）の実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθから、部品Ｄの平均中心位置Ｃｎ（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出する。平均中心位置Ｃｎ（Ｘｎ，Ｙｎ）は、部品実装においてノズル１１ｂが保持する部品Ｄの吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂと、基板位置の基板位置ずれを加味して実装位置を補正しても解消できない要素に起因する位置ずれ量に相当する。そこで、補正値算出部３７は、部品Ｄの中心を実装位置Ｎ（０，０）に一致させる（矢印ｃ）ように、平均中心位置Ｃｎ（Ｘｎ，Ｙｎ）から補正値ΔＣｎ（Ｘｃ（Ｘｃ＝－Ｘｎ），Ｙｃ（Ｙｃ＝－Ｙｎ））を算出する。

なお、補正値算出部３７は、補正値ΔＣｎ１（Ｘｃ１，Ｙｃ１）を使用した基板６の基板検査情報４１ｂから最新の補正値ΔＣｎ（Ｘｃ，Ｙｃ）を算出する場合は、使用した補正値ΔＣｎ１（Ｘｃ１，Ｙｃ１）と基板検査情報４１ｂから算出した平均中心位置Ｃｎ（Ｘｎ，Ｙｎ）から最新の補正値ΔＣｎ（Ｘｃ（Ｘｃ＝Ｘｃ１－Ｘｎ），Ｙｃ（Ｙｃ＝Ｙｃ１－Ｙｎ））を算出する。このように、補正値算出部３７は、基板６に実装された部品Ｄの第２位置ずれ情報（実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ，Δθ）を少なくとも含む基板検査情報４１ｂに基づいて、部品Ｄを基板６に実装する際の補正値ΔＣｎ（Ｘｃ，Ｙｃ）を算出する。

次に、図８を参照して、部品実装部１２による実装時の各種の位置ずれの補正について説明する。なお、図８では、簡略化のために、基板位置の位置ずれはゼロとしている。実装時にノズル１１ｂが保持した部品Ｄの中心Ｃｂは（Ｘｂ，Ｙｂ）である。補正値ΔＣｎを使用しない場合、部品実装部１２は吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ（第１位置ずれ情報）に基づいて、第１補正量ΔＣｂ１（－Ｘｂ，－Ｙｂ）だけノズル１１ｂの位置を補正（矢印ｄ）して部品Ｄを基板６に実装する。しかし、吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ（第１位置ずれ情報）を補正しても解消できない要因に起因して、部品Ｄの中心Ｃは平均中心位置Ｃｎに実装されてしまう（矢印ｅ）。

そこで、部品Ｄが正規の実装位置Ｎ（０，０）に実装されるように、実装目標位置Ｐを実装位置Ｎ（０，０）から補正値ΔＣｎだけ移動（矢印ｆ）させた（Ｘｃ（－Ｘｎ），Ｙｃ（－Ｙｎ））に設定する。すなわち、補正値ΔＣｎを使用する場合、部品実装部１２は吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ（第１位置ずれ情報）と補正値ΔＣｎ（Ｘｃ，Ｙｃ）に基づいて、第２補正量ΔＣｂ２（－Ｘｂ＋Ｘｃ，－Ｙｂ＋Ｙｃ）だけノズル１１ｂの位置を補正（矢印ｇ）して部品Ｄを基板６に実装する。これにより、基板６に実装された部品Ｄの中心Ｃが正規の実装位置Ｎ（０，０）に一致することが期待できる。このように、部品実装部１２は、補正値ΔＣｎに基づいて部品Ｄを基板６に実装する。

図５において、管理コンピュータ３の管理処理装置４０は、管理記憶部４１、判断部４２、設定部４３、入力部４４、表示部４５、管理通信部４６を備えている。入力部４４は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時などに用いられる。表示部４５は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部４４による操作のための操作画面などの各種画面などの各種情報を表示する。管理通信部４６は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ２，Ｍ３、検査装置Ｍ４との間で信号、データの授受を行う。

管理記憶部４１は記憶装置であり、生産データ４１ａ、基板検査情報４１ｂ、吸着ずれ情報４１ｃなどを記憶する。生産データ４１ａには、実装基板の生産機種名（基板名）、基板６に実装される部品Ｄの種類（部品名）、部品Ｄのサイズ、実装位置（ＸＹ座標）、実装方向（θ方向）、部品Ｄを実装する部品実装装置Ｍ２，Ｍ３（部品実装部１２）を特定する情報、部品Ｄを供給するテープフィーダ８の装着位置、ノズル１１ｂの装着位置などの情報が含まれている。

図５において、判断部４２は、吸着ずれ情報４１ｃに含まれる吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ（第１位置ずれ情報）である、Ｘ軸方向の吸着位置ずれ量ＸｂとＹ軸方向の吸着位置ずれ量Ｙｂに基づいて、実装時における補正値ΔＣｎの使用の適否を判断する。具体的には、判断部４２は、吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ（第１位置ずれ情報）に係るデータの分布の正規分布からのずれ具合に基づいて、補正値ΔＣｎの使用の適否を判断する。

ここで、図９（ａ）～（ｃ）を参照して、データの分布と判断部４２による補正値ΔＣｎの使用の適否判断の例について説明する。図９（ａ）～（ｃ）に示すグラフは、Ｘ軸方向の吸着位置ずれ量ＸｂまたはＹ軸方向の吸着位置ずれ量Ｙｂに係るデータをヒストグラムで表した例である。判断部４２は、Ｘ軸方向の吸着位置ずれ量ＸｂとＹ軸方向の吸着位置ずれ量Ｙｂのそれぞれで補正値ΔＣｎの使用の適否判断を判断する。そして、いずれも「適」の場合に補正値ΔＣｎを使用すると判断し、いずれかが「不適」の場合は補正値ΔＣｎを使用しないと判断する。

図９（ａ）は、データの分布が正規分布Ｇに従う例である。例えば、判断部４２は、尖度の検定、歪度の検定、シャピロ‐ウィクル検定、コルモゴロフ‐スミルノフ検定など方法によりデータの分布が正規分布Ｇに従うと判断すると、補正値ΔＣｎを使用すると判断する。また、判断部４２は、データの分布が正規分布に従わない場合は、データの分布の尖度に基づいて、補正値ΔＣｎの使用の適否を判断する。例えば、判断部４２は、データの分布の尖度が所定値（例えば、５）以上の場合は、補正値ΔＣｎを使用すると判断する。また、判断部４２は、データの分布の歪度と尖度の組み合わせに基づいて、補正値ΔＣｎの使用の適否を判断してもよい。例えば、判断部４２は、歪度の絶対値が１以下で、かつ、尖度が－０．２以上の場合は、補正値ΔＣｎを使用すると判断する。

図９（ｂ）は尖度が所定値以上の例、図９（ｃ）は尖度が所定値より小さい例を示している。尖度は、データの分布の尖り具合、もしくは、データの裾野の広がり具合を示す数値である。すなわち、尖度が大きいとデータの分布の尖りが大きく（裾野が狭く）、尖度が小さいとデータの分布の尖りが小さい（裾野が広い）ことを表す。そこで、判断部４２は、データの分布が正規分布に従わない場合でも、データの分布の尖度が大きくてデータの分布の裾野が狭い場合は、補正値ΔＣｎを使用すると判断する。

ここで、図１０を参照して、吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ（第１位置ずれ情報）に係るデータの分布が、正規分布Ｇからずれる可能性がある部品Ｄ１の例について説明する。図１０（ａ）は、ノズル１１ｂに保持された部品Ｄ１を部品認識カメラ１３で撮像している状態を横から見た概略図である。図１０（ｂ）は、基板６に実装された部品Ｄ１を上から見た概略図である。図１０（ｃ）は、基板６に実装された部品Ｄ１を横から見た概略図である。部品Ｄ１は、上面Ｄａの中心Ｃと下面Ｄｂの中心Ｃｂとがずれているチップ部品である。すなわち、部品Ｄ１は平行四辺形の断面形状を有し、上面Ｄａの中心Ｃと下面Ｄｂの中心Ｃｂは、水平方向に誤差Ｅだけずれている。

部品認識カメラ１３の撮像画像から取得される吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ（第１位置ずれ情報）は、部品Ｄ１の下面Ｄｂの中心Ｃｂから取得される。また、検査カメラ３２の撮像画像から取得される実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ（第２位置ずれ情報）は、部品Ｄ１の上面Ｄａの中心Ｃから取得される。平行四辺形の断面形状を有する部品Ｄ１がキャリアテープ１７のポケットに側面Ｄｄと側面Ｄｄの方向が不規則に収容されている場合は、部品Ｄ１は側面Ｄｄと側面Ｄｄの方向が不規則にノズル１１ｂに保持されることになる。

このような部品Ｄ１では、各々の部品Ｄ１で誤差Ｅの量や誤差Ｅの方向が異なるためノズル１１ｂに保持された部品Ｄ１の中心Ｃｂの位置の繰り返し再現性が低く、補正値算出部３７によって算出される補正値ΔＣｎは、必ずしも実装時のずれを正しい方向に補正するものとはならない。そのため、実装時に補正値ΔＣｎを使用することで部品Ｄ１の実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹが収束しない可能性もある。部品Ｄの形状に起因する誤差Ｅは部品Ｄの種類や部品Ｄを製造するメーカ毎に異なるため、判断部４２は、部品Ｄの種類毎、部品Ｄのメーカ毎に、補正値ΔＣｎの使用の適否を判断する。

図５において、設定部４３は、判断部４２によって補正値ΔＣｎの使用は適すると判断された場合に、部品実装部１２が補正値ΔＣｎを使用するように設定する。また、設定部４３は、判断部４２によって補正値ΔＣｎの使用は適しない（不適）と判断された場合に、部品実装部１２が補正値ΔＣｎを使用しないように設定する。具体的には、設定部４３は、補正値ΔＣｎの適否を変更する部品Ｄを実装する部品実装装置Ｍ２，Ｍ３が記憶している補正適否情報２１ｃの「適」「不適」の情報を変更（設定）する。

これにより、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の部品実装部１２は、変更後の補正適否情報２１ｃの設定に従って、補正値ΔＣｎを使用する第２補正量ΔＣｂ２、または、補正値ΔＣｎを使用しない第１補正量ΔＣｂ１で部品Ｄを基板６に実装する。すなわち、設定部４３は、部品実装部１２による実装時に補正値ΔＣｎを使用するか否かを設定する。

次に図１１のフローに沿って、部品実装システム１がノズル１１ｂに保持された部品Ｄの吸着位置ずれ情報（第１位置ずれ情報）に基づいて、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３における補正値ΔＣｎの使用の適否を判断する部品実装方法について説明する。まず、部品実装システム１において実装基板の生産が開始されると（ＳＴ１）、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３は、所定枚数分（例えば、３０枚）の第１位置ずれ情報（吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ）と第２位置ずれ情報（実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ）が取得されるまで（ＳＴ４においてＮｏ）、補正値ΔＣｎを使用せずに基板６に部品Ｄを実装する部品実装作業を実行する（ＳＴ３）。

すなわち、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３において、部品認識カメラ１３（撮像部）がノズル１１ｂに保持された部品Ｄを撮像し、撮像された画像に基づいて所定枚数分の第１位置ずれ情報（吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ）が取得される（ＳＴ２）。そして、部品実装部１２は、第１基板への部品実装を開始して所定枚数までは補正値ΔＣｎを使用しない第１補正量ΔＣｂ１で部品Ｄを第１基板に実装する（ＳＴ３）。

所定枚数分の第１位置ずれ情報（吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ）が取得されると（ＳＴ４において、Ｙｅｓ）、判断部４２は、第１位置ずれ情報に係るデータの分布を解析する（ＳＴ５：データ解析工程）。データ解析工程（ＳＴ５）における解析の結果が、データの分布が正規分布に従う場合（ＳＴ６においてＹｅｓ）と、正規分布には従わないが（ＳＴ６においてＮｏ）、データの分布の尖度が所定値以上の場合（ＳＴ７においてＹｅｓ）は、判断部４２は、補正値ΔＣｎを使用する（適）と判断する。

図１１において、次いで補正値算出部３７は、（ＳＴ３）において取得された所定枚数分の部品の第２位置ずれ情報（実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ）に基づいて、補正値ΔＣｎを算出する（ＳＴ８：補正値算出工程）。次いで設定部４３は、「適」と判断された部品Ｄを実装する部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の補正適否情報２１ｃの当該部品Ｄの適否情報を「適」に設定（変更）する（ＳＴ９）。

データ解析工程（ＳＴ５）における解析の結果が、データの分布が正規分布には従わず（ＳＴ６においてＮｏ）、データの分布の尖度が所定値より小さい場合（ＳＴ７においてＮｏ）は、判断部４２は、補正値ΔＣｎを使用しない（不適）と判断する。この場合、設定部４３は、「不適」と判断された部品Ｄを実装する部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の補正適否情報２１ｃの当該部品Ｄの適否情報を変更しない（「不適」に設定する）。このように、判断部４２は、所定枚数の第１基板の第１位置ずれ情報（吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ）に基づいて、補正値ΔＣｎの使用の適否を判断する（ＳＴ６，ＳＴ７）。

図１１において、次いで部品実装装置Ｍ２，Ｍ３では、変更された補正適否情報２１ｃに基づいて、基板６に部品Ｄを実装する部品実装作業が実行される（ＳＴ１０）。すなわち、（ＳＴ６，ＳＴ７）において「不適」と判断された部品Ｄでは補正値ΔＣｎを使用しない第１補正量ΔＣｂ１で部品実装作業が継続され、「適」と判断された部品Ｄでは補正値ΔＣｎを使用する第２補正量ΔＣｂ２で部品実装作業が実行される。このように、部品Ｄ毎に繰り返し再現性の程度に応じて補正値ΔＣｎの適否を判断し、適切な部品実装方法を適用している。これによって、基板６に実装される多様な部品Ｄに対して良好な実装精度を得ることができる。

なお、（ＳＴ１０）において部品実装作業が実行されている時に、基板６に実装される部品Ｄが他のメーカ製の部品Ｄなどに変更されると、その部品Ｄに対して（ＳＴ２）～（ＳＴ９）の工程が実行される。すなわち、第１基板への部品実装中に部品Ｄが変更されると、判断部４２は、２度目の（ＳＴ２）～（ＳＴ４）で取得された部品Ｄの変更後の所定枚数の第１位置ずれ情報（吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ）に基づいて、補正値ΔＣｎの使用の適否を判断する（２度目のＳＴ６，ＳＴ７）。その後、設定部４３は、「適」と判断された場合は、当該部品Ｄを実装する部品実装装置Ｍ２，Ｍ３の補正適否情報２１ｃの当該部品Ｄの適否情報を「適」に設定する（２度目のＳＴ９）。

このように、本実施の形態の部品実装方法は、ノズル１１ｂに保持された部品Ｄを撮像し、撮像された画像に基づいてノズル１１ｂに対する部品Ｄの第１位置ずれ情報（吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ）を取得し（ＳＴ２）、第１位置ずれ情報に基づいて、基板６に部品Ｄを実装する（ＳＴ３）。そして、第１位置ずれ情報に基づいて、実装時における補正値ΔＣｎの使用の適否を判断し（ＳＴ６，ＳＴ７）、補正値ΔＣｎを使用すると判断された場合は（ＳＴ６においてＹｅｓ、または、ＳＴ６においてＮｏでＳＴ７においてＹｅｓ）、基板６に実装された部品Ｄの第２位置ずれ情報に基づいて、補正値ΔＣｎを算出する（ＳＴ８）。その後は、第１位置ずれ情報と補正値ΔＣｎに基づいて、部品Ｄを基板６に実装する（ＳＴ１０）。

上記説明したように、本実施の形態の部品実装システム１は、部品Ｄを保持するノズル１１ｂと、ノズル１１ｂに保持された部品Ｄを撮像する撮像部（部品認識カメラ１３）と、撮像された画像に基づいてノズル１１ｂに対する部品Ｄの第１位置ずれ情報（吸着位置ずれ量Ｘｂ，Ｙｂ）を取得する取得部２２と、基板６に実装された部品Ｄの第２位置ずれ情報（実装位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ）を少なくとも含む基板検査情報４１ｂに基づいて、部品Ｄを基板６に実装する際の補正値ΔＣｎを算出する補正値算出部３７と、第１位置ずれ情報と補正値ΔＣｎに基づいて、ノズル１１ｂに保持された部品Ｄを基板６に実装する部品実装部１２と、第１位置ずれ情報に基づいて、実装時における補正値ΔＣｎの使用の適否を判断する判断部４２と、を備える。

これによって、部品Ｄ毎に繰り返し再現性の程度に応じた補正値ΔＣｎの適否を判断するでき、基板６に実装される多様な部品Ｄに対して良好な実装精度を得ることができる。

なお、上記の実施の形態では、検査装置Ｍ４が補正値ΔＣｎを算出する構成であったが、本実施の形態の部品実装システム１は、この構成に限定されることはない。例えば、管理コンピュータ３が補正値算出部３７を備え、基板検査情報４１ｂに基づいて補正値を算出して部品実装装置Ｍ２，Ｍ３に送信するようにしてもよい。また、部品実装装置Ｍ２，Ｍ３がそれぞれ補正値算出部３７を備え、検査装置Ｍ４から基板検査情報４１ｂを取得して補正値ΔＣｎを算出するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、補正値ΔＣｎの使用の適否に関する情報を実装データ２１ａとは別の補正適否情報２１ｃとして実装記憶部２１に記憶する構成であったが、補正値ΔＣｎの使用の適否に関する情報の記憶先はこの構成に限定されることはない。例えば、補正値ΔＣｎの使用の適否に関する情報を、実装データ２１ａの部品Ｄに関する情報として記憶してもよいし、実装データ２１ａとは別に部品Ｄに関する部品データとして記憶する構成であってもよい。また、取得された部品Ｄ毎の補正値ΔＣｎの使用の適否に関する情報は、異なる実装基板の部品実装作業に援用してもよい。

本発明の部品実装システムおよび部品実装方法は、基板に実装される多様な部品に対して良好な実装精度を得ることができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

１ 部品実装システム
６ 基板
１１ｂ ノズル
１２ 部品実装部
１３ 部品認識カメラ（撮像部）
Ｄ，Ｄ１ 部品
Ｇ 正規分布
Ｍ２，Ｍ３ 部品実装装置
Ｘｂ，Ｙｂ 吸着位置ずれ量（第１位置ずれ情報）
ΔＣｎ 補正値
ΔＸ，ΔＹ 基板位置ずれ量（第２位置ずれ情報）

Claims (10)

1. 部品を保持するノズルと、
   前記ノズルに保持された前記部品を撮像する撮像部と、
   撮像された画像に基づいて前記ノズルに対する前記部品の第１位置ずれ情報を取得する取得部と、
   基板に実装された前記部品の第２位置ずれ情報を少なくとも含む基板検査情報に基づいて、前記部品を前記基板に実装する際の補正値を算出する補正値算出部と、
   前記第１の位置ずれ情報と前記補正値とに基づいて、前記ノズルに保持された前記部品を基板に実装する部品実装部と、
   前記第１位置ずれ情報に基づいて、実装時における前記補正値の使用の適否を判断する判断部と、を備える、部品実装システム。
2. 前記判断部は、前記第１位置ずれ情報に係るデータの分布の正規分布からのずれ具合に基づいて、前記補正値の使用の適否を判断する、請求項１に記載の部品実装システム。
3. 前記判断部は、前記第１位置ずれ情報に係るデータの分布が正規分布に従う場合は、前記補正値を使用すると判断する、請求項１に記載の部品実装システム。
4. 前記判断部は、前記第１位置ずれ情報に係るデータの分布が正規分布に従わない場合は、前記データの尖度に基づいて、前記補正値の使用の適否を判断する、請求項１に記載の部品実装システム。
5. 前記判断部は、前記データの分布の尖度が所定値以上の場合は、前記補正値を使用すると判断する、請求項４に記載の部品実装システム。
6. 前記判断部は、部品の種類毎に、前記補正値の使用の適否を判断する、請求項１から５のいずれか１項に記載の部品実装システム。
7. 前記判断部は、部品の種類毎かつ部品のメーカ毎に、前記補正値の使用の適否を判断する、請求項１から５のいずれか１項に記載の部品実装システム。
8. 前記部品実装部は、第１基板への部品実装を開始して所定枚数までは前記補正値を使用せずに前記部品を前記第１基板に実装し、
   前記判断部は、前記所定枚数の前記第１位置ずれ情報に基づいて、前記補正値の使用の適否を判断する、請求項１から７のいずれか１項に記載の部品実装システム。
9. 第１基板への部品実装中に部品が変更されると、
   前記判断部は、前記部品の変更後の所定枚数の前記第１位置ずれ情報に基づいて、前記補正値の使用の適否を判断する、請求項１から７のいずれか１項に記載の部品実装システム。
10. ノズルに保持された部品を撮像し、
    撮像された画像に基づいて前記ノズルに対する前記部品の第１位置ずれ情報を取得し、
    前記第１位置ずれ情報に基づいて、基板に前記部品を実装し、
    前記第１位置ずれ情報に基づいて、実装時における補正値の使用の適否を判断し、
    前記補正値を使用すると判断された場合は、前記基板に実装された前記部品の第２位置ずれ情報に基づいて、前記補正値を算出し、
    その後、前記第１位置ずれ情報と前記補正値とに基づいて、前記基板に前記部品を実装する、部品実装方法。

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