JP3301432B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移載ヘッドに複数
本備えられたノズルによりパーツフィーダの電子部品を
ピックアップして基板に移送搭載する電子部品実装方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品（以下、「チップ」という）を
基板に移送搭載する電子部品実装装置として、移載ヘッ
ドを移動テーブルによりＸ方向やＹ方向へ水平移動させ
ながら、パーツフィーダに備えられたチップを移載ヘッ
ドのノズルの下端部に真空吸着してピックアップし、基
板の所定の座標位置に移送搭載するようにしたものが広
く実施されている。

【０００３】またこの種電子部品実装装置として、ピッ
チをおいて並設された複数個のパーツフィーダのチップ
を、移載ヘッドにピッチをおいて横一列に備えられた複
数本のノズルにより同時に真空吸着してピックアップし
（本明細書では同時ピックアップと称する）、基板に移
送搭載するようにしたものが提案されている（特公平３
−７０９２０号公報）。この方式の電子部品実装装置
は、複数本のノズルにより複数個の電子部品を一括して
同時にピックアップするので、実装能率が大巾に向上す
るという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、複数本のノ
ズルで複数個のパーツフィーダのチップを同時にピック
アップする方式の電子部品実装装置は、１本のノズルで
１個のパーツフィーダのチップをピックアップする方式
の電子部品実装装置と比較して、チップのピックアップ
ミスの発生率が高い。その原因は、主として以下に述べ
る理由による。

【０００５】すなわち、この種電子部品実装装置は、複
数本のノズルで複数個のパーツフィーダのチップを同時
にピックアップできるように、複数本のノズルのピッチ
はパーツフィーダのピッチの整数倍に設定される。とこ
ろが移載ヘッドへのノズルの組付け誤差やパーツフィー
ダの組立誤差や並設誤差などの様々な誤差のために、ノ
ズルのピッチはパーツフィーダのピッチ（正確には、パ
ーツフィーダのチップのピックアップ位置のピッチ）の
厳密な整数倍にはならず、若干のピッチ誤差が生じるの
は避けられない。そしてこのピッチ誤差のために、複数
本のすべてのノズルはパーツフィーダのチップを同時に
ピックアップできず、ピックアップミスを発生しやすい
ものであった。

【０００６】したがって本発明は、複数本のノズルによ
り複数個のパーツフィーダのチップをピックアップする
ようにした電子部品実装装置において、チップのピック
アップミスを解消できる電子部品実装方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
複数本のノズルのうちの何れかのノズルを基準ノズルに
選択し、この基準ノズルを電子部品のピックアップ位置
に正しく位置合わせしたときに、この基準ノズル以外の
他のノズルが電子部品を同時ピックアップできるかどう
かを制御部により判断し、同時ピックアップできると判
断された場合にはすべてのノズルにより電子部品を同時
ピックアップしてこれらの電子部品を基板に移送搭載
し、また同時ピックアップできないと判断された場合に
は、次に他のノズルを基準ノズルに選択して前記判断を
行ない、他のノズルを基準ノズルに選択しても同時ピッ
クアップが不能と判断された場合には、これらのノズル
によりパーツフィーダの電子部品を前後して分散ピック
アップして基板に移送搭載する工程と、を含む。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記判断は、前記複数本のノズルが、ピックアップ
位置における所定の範囲内にそれぞれ位置しているかど
うかで行う。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記所定の範囲は、電子部品のサイズに基づいて決
定する。

【００１０】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
実施の形態１の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発
明の実施の形態１の電子部品実装装置の正面図、図３は
本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の制御系のブ
ロック図、図４は本発明の実施の形態１の電子部品実装
装置のパーツフィーダの先端部の平面図、図５、図６、
図７は本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノズ
ルのピックアップ動作を示す正面図、図８は本発明の実
施の形態１の電子部品実装装置のパーツフィーダの先端
部の平面図、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、
図１４は本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノ
ズルのピックアップ動作を示す正面図、図１５は本発明
の実施の形態１の電子部品実装装置のチップのピックア
ップ動作のフローチャートである。

【００１１】まず、図１および図２を参照して、電子部
品実装装置の全体構造を説明する。基台１の上面中央に
はガイドレール２が２本設けられている。基板３はガイ
ドレール２に沿って搬送され、またガイドレール２によ
って所定の位置に位置決めされる。すなわちガイドレー
ル２は基板３の位置決め部となっている。ガイドレール
２の両側部には、パーツフィーダ４が横一列に多数並設
されている。各パーツフィーダ４には、様々な品種のチ
ップ（電子部品）が備えられている。またガイドレール
２とパーツフィーダ４の間には、第１のカメラ５が設け
られている。第１のカメラ５は、後述するように移載ヘ
ッドのノズルを観察してその位置を検出したり、各ノズ
ルに吸着されたチップの位置検出を行う。

【００１２】図１において、基台１の両側部にはＹテー
ブル６Ａ，６Ｂが設置されており、Ｙテーブル６Ａ，６
Ｂ上にはＸテーブル７が架設されている。Ｘテーブル７
には移載ヘッド８が装着されている。移載ヘッド８は複
数個（本例では３個）のヘッド（第１ヘッド８Ａ、第２
ヘッド８Ｂ、第３ヘッド８Ｃ）を横一列に組付けて構成
されており、それぞれ第１ノズル９ａ、第２ノズル９
ｂ、第３ノズル９ｃを備えている。また第２のカメラ１
０が移載ヘッド９に一体的に組付けられている。Ｙテー
ブル６Ａ，６ＢとＸテーブル７は移載ヘッド８をＸ方向
やＹ方向に水平移動させる移動テーブルとなっている。
また後述するように、第２のカメラ１０は移載ヘッド８
と一体的に水平移動し、パーツフィーダ４に備えられた
チップもしくはこのチップを収納するテープのポケット
を観察してチップのピックアップ位置を検出する。以
下、本実施の形態ではチップの位置を観察してピックア
ップ位置を検出する場合を例にして説明を行う。また第
２のカメラ１０は基板の位置を検出する場合にも使用さ
れる。なお本発明では、ガイドレール２による基板の搬
送方向をＸ方向とする。

【００１３】図３において、１１は制御部であり、以下
の要素が接続されている。１２は第１の認識ユニットで
あり、第１のカメラ５に接続されている。第１の認識ユ
ニット１２は、第１のカメラ５で入手されたノズルやチ
ップの画像データのデータ処理を行う。そして制御部１
１はこれに基づいてノズルやチップの位置を計算して求
める。１３は第２の認識ユニットであり、第２のカメラ
１０に接続されている。第２の認識ユニット１３は、第
２のカメラ１０で入手された基板の位置マークやパーツ
フィーダ４のピックアップ位置のチップの画像データの
データ処理を行う。そして制御部１１は、これに基づい
て基板３の位置やピックアップ位置を計算して求める。
１４は移載ヘッド駆動部であり、第１ヘッド８Ａ、第２
ヘッド８Ｂ、第３ヘッド８Ｃに接続されている。移載ヘ
ッド駆動部１４は、第１ノズル９ａ、第２ノズル９ｂ、
第３ノズル９ｃの上下動作の駆動などを行う。

【００１４】ＮＣデータ記憶部１５は、チップの実装順
序、実装位置などのプログラムデータなどが登録され
る。チップ寸法記憶部は、チップのタテヨコ寸法を記憶
する。係数記憶部１７は、ピックアップの許容範囲（後
述）を計算するための係数を記憶する。ピックアップ位
置記憶部１８は、パーツフィーダ４のチップのピックア
ップ位置を記憶する。ノズル位置記憶部１９は、第１の
カメラ５で検出された第１ノズル９ａ、第２ノズル９
ｂ、第３ノズル９ｃの位置を記憶する。記憶部２０は、
同時ピックアップが予定されているパーツフィーダ４の
組合せやチップの実装に必要なその他の様々なデータを
記憶する。当然ながら同時ピックアップが予定されてい
るパーツフィーダ４は、同時ピックアップを考慮した位
置に配置されている。制御部１１は、様々な演算や判断
などを行い、また各要素の制御を行う。

【００１５】この電子部品実装装置は上記のような構成
より成り、次に動作を説明する。図１５は同時ピックア
ップが可能か否かの確認処理のフローチャート、すなわ
ち移載ヘッド８の３本のノズル９ａ〜９ｃでパーツフィ
ーダ４のチップを同時にピックアップするか、あるいは
分散してピックアップするかの判断処理のフローチャー
トを示している。

【００１６】まずステップ１で、移載ヘッド８を第１の
カメラ５の上方へ移動させ、３本のノズル９ａ〜９ｃを
観察してそれぞれのノズル９ａ〜９ｃの位置を検出す
る。そして検出されたノズル９ａ〜９ｃの位置データ
は、ノズル位置記憶部１９（図３）に登録する。

【００１７】次にステップ２で、第２のカメラ１０を各
パーツフィーダ４の上方へ移動させ、各パーツフィーダ
４の先頭位置（ピックアップ位置）のチップを観察する
ことにより、各パーツフィーダ４のチップのピックアッ
プ位置を検出する。なおパーツフィーダ４は、例えば特
開平５−７５２９４号公報に示されるように、電子部品
（チップ）収納用のテープを備え、このテープのポケッ
トにチップが収納されている。そしてテープをスプロケ
ットなどのピッチ送り手段でピッチ送りしながら、移載
ヘッドのノズルに上下動作を行わせて、先頭のチップを
ノズルの下端部に真空吸着してピックアップするように
なっている。そこで本発明では、移載ヘッド８の各ノズ
ル９ａ〜９ｃによりパーツフィーダ４のチップをピック
アップするのに先立って、すべてのパーツフィーダ４の
先頭のチップを第２のカメラ１０で観察し、チップのピ
ックアップ位置を検出するものである。そして検出され
たピックアップ位置のデータは、ピックアップ位置記憶
部１８（図３）に登録される。ステップ１およびステッ
プ２の工程は、チップの実装を開始する前、パーツフィ
ーダ４の交換・配置換えやノズル９ａ〜９ｃの交換など
を行ったときなどのピックアップ条件の変化があった場
合に行う。

【００１８】ステップ１およびステップ２において前準
備が終了したならば、ステップ３以下の動作に移行す
る。まず、ステップ３では、３本のノズル９ａ〜９ｃの
うちの何れかのノズル（本例では第１ノズル９ａ）を基
準ノズルに選択し、このノズル９ａを同時ピックアップ
が予定されているパーツフィーダ４のピックアップ位置
に合わせたときの他のノズル（本例では第２ノズル９
ｂ，第３ノズル９ｃ）の位置を計算する。なおステップ
３〜ステップ６には、関連する図の番号を付記してい
る。図４は、ステップ３の説明図である。図４におい
て、第１ノズル９ａをパーツフィーダ４Ａのピックアッ
プ位置ＰＡに合わせたと仮定する。なお図４において、
４Ａ，４Ｂ，４Ｃは各ノズル９ａ，９ｂ，９ｃがチップ
をピックアップするパーツフィーダであり、またＡ，
Ｂ，Ｃは各パーツフィーダ４Ａ〜４Ｃの先頭のチップ
（すなわちピックアップの対象となるチップ）である。
またＬＡ１，ＷＡ１，ＬＢ１，ＷＢ１，ＬＣ１，ＷＣ１
は、それぞれのチップのタテ寸法とヨコ寸法であり、チ
ップ寸法記憶部１６（図３）に予めチップデータとして
登録されている。図４に示すように、３本のノズル９
ａ，９ｂ，９ｃのピッチＰ１は、パーツフィーダ４のピ
ッチＰ２の整数倍（本例では２倍）に設定されている。
ところが、発明が解消しようとする課題の項で述べたよ
うに、このピッチＰ１，Ｐ２には誤差があり、したがっ
て３本のノズル９ａ〜９ｃがパーツフィーダ４Ａ〜４Ｃ
のチップを同時に真空吸着してピックアップできるとは
限らないものである。

【００１９】図４において、ハッチングを付したチップ
の内部の矩形枠は、許容範囲Ｋを示している。この許容
範囲Ｋは、ノズルがその内部に着地すればチップをピッ
クアップでき、これからはみ出せばチップをピックアッ
プできない範囲である。チップＢとチップＣの許容範囲
Ｋのタテヨコの寸法は、それぞれ次式から決定される。
すなわち、 ＬＢ２＝ｆ１×ＬＢ１，ＷＢ２＝ｆ２×ＷＢ１，ＬＣ２
＝ｆ３×ＬＣ１，ＷＣ２＝ｆ４×ＷＣ１ ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４は係数であって、実験結果や経
験などに基づいて求められ、係数記憶部１８（図３）に
登録される。

【００２０】さて、図４に示すステップ３において、第
１ノズル９ａをチップＡのピックアップ位置（チップＡ
のセンター）ＰＡに合わせたと仮定して、第２ノズル９
ｂと第３ノズル９ｃの位置を計算し、次いでステップ４
において、他のノズル（すなわち第２ノズル９ｂと第３
ノズル９ｃ）は許容範囲Ｋ内にあるかどうかを判断す
る。図４に示す例では、図示するように第２ノズル９
ｂ、第３ノズル９ｃは共に許容範囲Ｋ内にある。この場
合はＹｅｓであって、同時ピックアップの予定を変更し
ない（ステップ５）。従ってチップを実装するときは、
すべてのノズル９ａ〜９ｃに上下動作を行わせて、それ
ぞれチップＡ，チップＢ，チップＣを同時に真空吸着し
てピックアップする。図５〜図７は、同時ピックアップ
の場合のピックアップ動作を示している。

【００２１】図８は、ステップ４でＮｏの場合を示して
いる。すなわち、図８に示すように、第１ノズル９ａを
ピックアップ位置（チップＡのセンター）ＰＡに合わせ
たと仮定した場合、第３ノズル９ｃは許容範囲Ｋ内にあ
るが、第２ノズル９ｂは許容範囲Ｋからはみ出してい
る。したがってこの状態ですべてのノズル９ａ〜９ｃに
同時にピックアップ動作を行わせても、第２ノズル９ｂ
はチップＢのピックアップに失敗すると予想される。そ
こでこの場合には、同時ピックアップの予定を変更して
分散ピックアップに変更する（ステップ６）。分散ピッ
クアップは、図９〜図１１に示すように第１ノズル９ａ
と第３ノズル９ｃのみに先行して上下動作を行わせてそ
れぞれチップＡ，Ｃをピックアップし、第２ノズル９ｂ
によるチップＢのピックアップは中止する。そしてその
後、図１２において第２ノズル９ｂを許容範囲Ｋ内に移
動させてピックアップ位置ＰＢに合わせたうえで（矢印
Ｎ）、図１３および図１４に示すように第２ノズル９ｂ
のみに上下動作を行わせ、チップＢをピックアップす
る。

【００２２】図９〜図１４は分散ピックアップの動作を
示しており、このように３本のノズル９ａ〜９ｃで同時
にチップＡ〜Ｃをピックアップせず、前後複数回（本例
では、第１ノズル９ａと第３ノズル９ｃによる第１回目
のピックアップと、第２ノズル９ｂによる第２回目のピ
ックアップ、すなわち前後２回のピックアップ）に分散
してチップをピックアップすることを本発明では分散ピ
ックアップと称する。勿論、ステップ４において、第２
ノズル９ｂと第３ノズル９ｃが共に許容範囲Ｋ外にある
ときは、３つのノズル９ａ〜９ｃは１本のノズル毎に分
散ピックアップする。

【００２３】以上のように同時ピックアップが予定され
ている全てのパーツフィーダ４に対してステップ３〜ス
テップ６の処理が行われ、予定変更の情報は記憶部２０
に記憶される。そして実際にチップを基板３に実装する
場合は記憶部２０の情報を参照しながら行う。

【００２４】（実施の形態２）図１６は本発明の実施の
形態２の電子部品実装装置のパーツフィーダの先端部の
平面図、図１７および図１８は本発明の実施の形態２の
電子部品実装装置のチップのピックアップ動作のフロー
チャートである。

【００２５】実施の形態１では、３本のノズル９ａ〜９
ｃのうち、１本のノズル（第１ノズル９ａ）を基準ノズ
ルに選択し、ステップ３（図１５）以下のフローを行っ
たものである。これに対し以下に述べる実施の形態２で
は、すべてのノズル９ａ〜９ｃについて（すなわち、第
２ノズル９ｂおよび第３ノズル９ｃについても）図１５
のステップ３以下と同様のフローを行うものである。以
下、図１６および図１７を参照して、動作の説明を行
う。

【００２６】図１７のステップ１〜ステップ５は、図４
〜図７に示す図１５のステップ１〜ステップ５と同じで
あるから詳細な説明は省略する。さてステップ４でＮｏ
の場合には、ステップ６へ移行する。図１８のステップ
６では、第２ノズル９ｂを基準ノズルに選択し、第２ノ
ズル９ｂをパーツフィーダ４のチップのピックアップ位
置に合わせたときの他のノズル９ａ，９ｃの位置を計算
する。そしてステップ７で他のノズル９ａ，９ｃはチッ
プのピックアップ可能位置にあるかどうかを判定し、Ｙ
ｅｓであればステップ８で同時ピックアップの予定は変
更せず基準ノズルの変更のみ行う。またステップ７でＮ
ｏの場合は、ステップ９へ移行し、第３ノズル９ｃを基
準ノズルに選択し、第３ノズル９ｃをパーツフィーダ４
のチップのピックアップ位置に合わせたときの他のノズ
ル９ａ，９ｂの位置を計算する（図１６参照）。そして
ステップ１０で他のノズル９ａ，９ｂはチップのピック
アップ可能な位置にあるかどうかを判定し、Ｙｅｓであ
ればステップ１１で同時ピックアップの予定は変更せず
基準ノズルの変更のみ行い、Ｎｏであれば、ステップ１
２で分散ピックアップに予定を変更する。以上のように
同時ピックアップが予定されている全てのパーツフィー
ダ４に対してステップ３〜ステップ１２の処理が行われ
実施の形態１と同様に実装が行われる。

【００２７】実施の形態２は、まず第１ノズル９ａを基
準ノズルに選択して３本のノズル９ａ〜９ｃによる同時
ピックアップが可能であるか否かを判断し（ステップ
４）、Ｎｏであれば次に他の第２ノズル９ｂを基準ノズ
ルに選択して同様の判定を行い（ステップ７）、Ｎｏで
あれば更に他の第３ノズル９ｃを基準ノズルに選択して
同様の判定を行うものである（ステップ１０）。そして
何れのノズル９ａ〜９ｃを基準ノズルに選択した場合で
も、同時ピックアップが不能と判断した場合には分散ピ
ックアップを行うものである（ステップ１２）。したが
って実施の形態２は、実施の形態１よりも同時ピックア
ップを行える確率が高くなり、タクトタイムが長くなる
分散ピックアップを極力回避して実装能率を上げること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、複数本のノズルで複数個のパ
ーツフィーダから同時にチップをピックアップする電子
部品実装方法において、複数本のノズルを基準ノズルに
選択して複数個のパーツフィーダのチップを同時ピック
アップできるかどうかを事前に判断し、Ｙｅｓの場合は
同時ピックアップを行い、Ｎｏの場合は分散ピックアッ
プを行うようにしているので、電子部品の実装能率をあ
げるとともに、ピックアップミスの発生を未然に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の斜
視図

【図２】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の正
面図

【図３】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の制
御系のブロック図

【図４】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のパ
ーツフィーダの先端部の平面図

【図５】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノ
ズルのピックアップ動作を示す正面図

【図６】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノ
ズルのピックアップ動作を示す正面図

【図７】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノ
ズルのピックアップ動作を示す正面図

【図８】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のパ
ーツフィーダの先端部の平面図

【図９】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置のノ
ズルのピックアップ動作を示す正面図

【図１０】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の
ノズルのピックアップ動作を示す正面図

【図１１】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の
ノズルのピックアップ動作を示す正面図

【図１２】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の
ノズルのピックアップ動作を示す正面図

【図１３】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の
ノズルのピックアップ動作を示す正面図

【図１４】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の
ノズルのピックアップ動作を示す正面図

【図１５】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の
チップのピックアップ動作のフローチャート

【図１６】本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の
パーツフィーダの先端部の平面図

【図１７】本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の
チップのピックアップ動作のフローチャート

【図１８】本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の
チップのピックアップ動作のフローチャート

【符号の説明】

２ ガイドレール ３ 基板 ４ パーツフィーダ ５ 第１のカメラ ８ 移載ヘッド ９ａ 第１ノズル ９ｂ 第２ノズル ９ｃ 第３ノズル １０ 第２のカメラ １６ チップ寸法記憶部 １７ 係数記憶部 １９ ノズル位置記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−297593（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−193397（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−71693（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−56499（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パーツフィーダをピッチをおいて並設し、
   また移載ヘッドに前記ピッチの整数倍のピッチをおいて
   複数本のノズルを備え、移載ヘッドを移動テーブルによ
   り水平方向へ移動させながら、複数本のノズルにより複
   数個のパーツフィーダの電子部品をピックアップして位
   置決め部に位置決めされた基板に移送搭載する電子部品
   実装方法であって、 前記複数本のノズルのうちの何れかのノズルを基準ノズ
   ルに選択し、この基準ノズルを電子部品のピックアップ
   位置に正しく位置合わせしたときに、この基準ノズル以
   外の他のノズルが電子部品を同時ピックアップできるか
   どうかを制御部により判断し、同時ピックアップできる
   と判断された場合には前記複数本のノズルにより電子部
   品を同時ピックアップしてこれらの電子部品を基板に移
   送搭載し、また同時ピックアップできないと判断された
   場合には、次に他のノズルを基準ノズルに選択して前記
   判断を行ない、他のノズルを基準ノズルに選択しても同
   時ピックアップが不能と判断された場合には、これらの
   ノズルによりパーツフィーダの電子部品を前後して分散
   ピックアップして基板に移送搭載する工程と、を含むこ
   とを特徴とする電子部品実装方法。
2. 【請求項２】前記判断は、前記複数本のノズルが、ピッ
   クアップ位置における所定の範囲内にそれぞれ位置して
   いるかどうかで行うことを特徴とする請求項１記載の電
   子部品実装方法。
3. 【請求項３】前記所定の範囲は、電子部品のサイズに基
   づいて決定することを特徴とする請求項２記載の電子部
   品実装方法。