JP3445681B2 - チップマウンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップマウンタ、特に
マイクロチップ等のチップ部品を基板上に搬送し装着す
るためのチップマウンタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６、図７は従来のチップマウンタ及び
そのヘッド部を示し、１は各構成部品を固定保持する筺
体フレーム部、２はチップ部品、３はこのチップ部品２
のフィーダ、４はチップ部品２を搭載する基板、５は基
板搬送部、６はヘッド部、７はこのヘッド部６のＸ方向
移動部、８はＹ方向移動部、９はチップ部品２を吸着す
るための吸着ノズル、１０はチップ部品２の吸着された
状態での角度及び位置を規制するための位置決め爪、１
１は上記吸着ノズル９を回転させるためのモータ、１２
は上記吸着ノズル９を上下させるためのモータである。

【０００３】通常フィーダ３上のチップ部品２を吸着ノ
ズル９により吸着した場合には、正常状態に対するチッ
プ部品の位置、角度のズレが大きく、基板４に搭載でき
なくなる。近年チップ部品は小型、精密化が進み、搭載
時には、±０．１ｍｍ以下の搭載精度が要求されつつあ
る。上記のような従来のチップマウンタにおいては、チ
ップ部品２の位置決め爪１０が吸着ノズル９に向かって
移動し、吸着ノズル９で保持されているチップ部品２の
位置を調節してその中心が吸着ノズル９の中心にくるよ
うにチップ部品２の位置を補正している。

【０００４】従来の他の例においては、チップ部品２の
位置決めは、吸着ノズル９に吸着された状態のチップ部
品２を位置決め爪１０により位置決めする代りに図８、
図９に示すように、吸着ノズル９に吸着された状態のチ
ップ部品２の位置と角度を上記筺体フレーム部１に固定
したカメラ１３で読みとり、位置のズレは、Ｘ，Ｙ方向
移動部７、８でヘッド部６を移動して補正し角度につい
てはモータ１１で、吸着ノズル９を回転することにより
補正している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図６、図
７に示すようにチップ部品の位置決めとして位置規制爪
１０を用いるものにおいては、次のような問題がある。

【０００６】（１）位置決めの際機械的にチップ部品を
動かし、はさみつけるため、チップ部品に衝撃を与え、
品質の信頼性を低下させる恐れがある。

【０００７】（２）位置決めの際チップ部品が吸着ノズ
ル先端を摩擦するため、吸着ノズルの先端が摩耗する。

【０００８】（３）位置規制爪の４個の運動部品を同時
に動かす必要があるため、ヘッド部の機構が複雑となり
ヘッド部の重量が増加し、故障率の増加を招く。

【０００９】既述の通り、ヘッド部はＸＹ方向移動部に
より高速移動されるため、重量が増加すれば、駆動モー
タとして動力性能の高いものが必要となるばかりでな
く、ヘッドの支持部の剛性増加等の考慮が必要となる。

【００１０】（４）搭載チップ部品が四角形状でないと
位置決めできない。また、ＩＣ等大型部品の位置決めに
限界が生じる。

【００１１】一方図８、図９のようにカメラを用いるも
のでは、上記問題点は解決されるが、ヘッドはフィーダ
部から移動軌跡から離れた固定のカメラ部に移動してそ
こで停止し撮像後基板へと移動するため、即ち、ヘッド
は必ず固定のカメラ部上に停止し撮像しなければなら
ず、図６、図７のようなヘッド移動中に、部品位置決め
ができる方法に比べ移動時間がかかるようになる。通常
基板には、少ないものでも数１０点から、多いものでは
数百点に及ぶチップ部品が搭載されるため、このような
移動時間の増加は、基板の生産性を大きく低下させる。

【００１２】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたもので、搭載部品を高速にしかも信頼性よく基
板上に搭載することができるチップマウンタを提供する
ことを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、チップマウンタにおいて、基板上に搭載すべき部
品を吸着するヘッドと、このヘッドによって吸着された
部品の姿勢を認識するカメラと、ヘッドがカメラ上部に
きたことを検知するセンサと、カメラにより認識された
部品の姿勢に応じた補正データにより基板に対するヘッ
ドに吸着された部品の姿勢を補正する手段と、部品を吸
着したヘッドをカメラ上を経て基板上の所定位置に移動
させる手段と、 ヘッドがカメラ上を移動するときの移動
速度による認識誤差を補正する手段とからなり、ヘッド
がカメラ上を停止することなく移動し、前記センサによ
りヘッドがカメラ上部にきたことが検知された時点で、
部品の姿勢が撮像され、ヘッドがカメラ位置を移動中に
部品の姿勢が認識され、前記認識誤差を補正する手段に
より、ヘッドがカメラ上を移動するときの移動速度によ
る認識誤差が補正されることを特徴とする。

【００１４】

【作用】このような構成のチップマウンタにおいては、
カメラは所定位置、例えばフィーダと基板搬送部の間の
位置に固定して配置される。ヘッドがフィーダからチッ
プ部品を受け取って基板上のチップ搭載位置に移動する
とき、ヘッドはカメラの所で静止することなく所定速度
でカメラ上を通過するようにその移動が制御される。こ
のヘッドがカメラ上を通過するときにカメラによりチッ
プ部品の姿勢が撮像され、正しい姿勢との間のズレが認
識され、ヘッドが基板上に移動する間にチップ部品はそ
のズレ量が補正されて、基板上に正しい姿勢で搭載され
るようになる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。各図において、図６〜図９に示したものと同様な
装置ないし部材には同一の符号を付し、その説明は省略
する。

【００１６】本発明においては、図１および図２に示す
ようにヘッドの吸着ノズルによって吸着されたチップ部
品の位置、角度を読み取るカメラ１３が用いられ、この
カメラ１３は、チップ部品２を保持してフィーダ３によ
る部品移動開始位置と基板４間を移動する移動軌跡Ｐ1
〜Ｐ2上の所定箇所、例えばフィーダ３と基板搬送部５
間で基板４の近傍に固定される。ヘッドの移動軌跡１４
は、たえずカメラ１３上を停止することなく通過する自
由曲線の軌跡になるようにヘッドの移動が制御される。
このカメラ１３によってヘッドの吸着ノズル９によって
吸着されたチップ部品２はヘッドが移動軌跡１４を通過
中にカメラの位置で停止することなく撮像されその姿勢
が認識される。この認識の結果に基づいてチップ部品２
の姿勢が補正されるようになる。

【００１７】図２は、基板４の両側にチップ部品２のフ
ィーダを配置した場合の実施例を示し、この例では基板
４と、その両側のフィーダ（図示せず）間に夫々カメラ
１３、１３を配置する。図２において各カメラ１３は、
基板搬送部５に固定された保持台１６に保持される。

【００１８】図３は、ヘッド部６とこれをＸ軸，Ｙ軸方
向に移動させる駆動装置を示し、２４はヘッド回転のた
めのベルト、２５はヘッド回転モータ、２６はＣＰＵ、
２７はメモリ、２８はヘッド回転モータドライバ、２９
はＸ軸移動モータドライバ、２９’はＹ軸移動モータド
ライバである。

【００１９】これら各ドライバ２８，２９、２９’には
メモリ２７に保持されているデータに基づいて上記ＣＰ
Ｕ２６から移動指令が出され、一方、ＣＰＵ２６にはヘ
ッド回転モータ２５の指令パルスに対する実移動量の差
分パルス数（たまりパルス数）がたまりパルスカウンタ
３０を介してフィードバックされモータ２５を規定量回
転させる。同様に、ＣＰＵ２６はＸ軸、Ｙ軸モータドラ
イバ２９、２９’に移動指令を出力し、Ｘ、Ｙ方向移動
部７、８を移動させる。Ｘ，Ｙ方向移動に関する差分パ
ルス数の回路は図示していないが、同様に、各差分パル
スがＣＰＵ２６にフィードバックされ、ヘッド部６を規
定量Ｘ、Ｙ方向に移動させる。更にカメラ１３により撮
像されたチップ部品２のビデオ信号がビデオ信号入，出
力回路３１を介してＣＰＵ２６に入力される。

【００２０】本発明のチップマウンタは、例えば図４の
フローチャートに示すようなステップ１〜９に従って作
動される。即ち先ず、図１のＰ1点へヘッドが移動し、
ヘッドはフィーダ３によりチップ部品２を受け取る（ス
テップＳ１）。

【００２１】次に、ＣＰＵ２６はヘッドを図１に示すチ
ップ部品搭載点Ｐ2へ矢印Ａに示す方向に移動させると
き、ＣＰＵ２６からＸ，Ｙ方向移動部７、８にＸ軸、Ｙ
軸モータドライバ２９、２９’を介して移動指令が出力
される。このときヘッド部６がカメラ１３上を停止する
ことなく通過するように移動が制御される（ステップＳ
２）。

【００２２】ヘッド部がカメラ１３の上部にきたことを
センサで検知し（図示せず）、その時点でカメラ１３
は、チップ部品２の姿勢を撮像する（ステップＳ３）。
続いて、ＣＰＵ２６がカメラ１３の中心に対するチップ
部品重心の位置及び傾き角を演算する（ステップＳ
４）。

【００２３】次に、ＣＰＵ２６が傾き角に応じた指令を
ヘッド回転モータ２５に与え、傾き角を補正する（ステ
ップＳ５）。同時に、カメラ中心とチップ部品の重心位
置のズレの差から実際の吸着ノズル中心に対するチップ
部品の重心位置のずれを算出し、ＣＰＵ２６からこのず
れを補正する補正データをＸ，Ｙ軸モータドライバ２
９、２９’に送る。このずれは、ヘッド部が基板搬送部
にＸ，Ｙ方向に移動する間に補正され、チップ部品は、
搭載位置Ｐ2において正しい姿勢で基板に搭載される
（ステップＳ６）。

【００２４】更に基板上に搭載すべきチップ部品がある
か否かが判断される（ステップＳ７）。次の搭載チップ
部品のある場合はフィーダヘッドが移動し上記ステップ
Ｓ１〜ステップＳ７を繰り返す（ステップＳ８）。次の
搭載チップ部品の無いことがステップＳ７で判断された
あとで処理が終了する（ステップＳ９）。

【００２５】なお、ステップＳ３において、部品がカメ
ラ１３により認識されるとき、部品はカメラ１３上を所
定速度で移動しているので、この移動に基づく認識誤差
が発生する場合には、その誤差ないしずれを補正するよ
うにする。

【００２６】カメラによる部品の認識においては、図５
に示すように、ヘッドの１部３４に標識や光源等の基準
マーク３５を設け、この基準マーク３５とチップ部品重
心の位置関係をカメラ１３で測定することにより吸着ノ
ズル９とチップ部品２の重心位置ズレを演算してもよ
い。また、この場合基準マークは複数個設けることもで
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のチップマ
ウンタによれば、部品を吸着したヘッドがカメラ上を経
て基板上の所定位置に移動され、その場合、ヘッドがカ
メラ上を停止することなく移動し、またセンサによりヘ
ッドがカメラ上部にきたことが検知された時点で部品の
姿勢が撮像されて、ヘッドがカメラ位置を移動中に部品
の姿勢が認識され、ヘッドがカメラ上を移動するときの
移動速度による認識誤差が補正されるので、部品を高速
にしかも信頼性よく正しい姿勢で基板上に搭載させるこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチップマウンタの構成を示す平面図で
ある。

【図２】チップマウンタのカメラ近傍の構成を示す斜視
図である。

【図３】チップマウンタのヘッド部とカメラの駆動装置
の構成を説明する説明図である。

【図４】本発明のチップマウンタの動作を示すフローチ
ャートである。

【図５】チップ部品の姿勢のズレを検出する一つの方法
を説明する説明図である。

【図６】従来のチップマウンタの斜視図である。

【図７】そのヘッド部の斜視図である。

【図８】従来の他のチップマウンタの斜視図である。

【図９】そのヘッド部とカメラの斜視図である。

【符号の説明】

２ チップ部品 ３ フィーダ ４ 基板 ５ 基板搬送部 ６ ヘッド部 ７ Ｘ方向移動部 ８ Ｙ方向移動部 ９ 吸着ノズル １３ カメラ １４ 軌跡 １６ 保持台 ２５ ヘッド回転モータ ２６ ＣＰＵ ２７ メモリ ２９ Ｘ，Ｙ軸モータドライバ ３５ 基準マーク

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に搭載すべき部品を吸着するヘッ
   ドと、 このヘッドによって吸着された部品の姿勢を認識するカ
   メラと、 ヘッドがカメラ上部にきたことを検知するセンサと、 カメラにより認識された部品の姿勢に応じた補正データ
   により基板に対するヘッドに吸着された部品の姿勢を補
   正する手段と、 部品を吸着したヘッドをカメラ上を経て基板上の所定位
   置に移動させる手段と、 ヘッドがカメラ上を移動するときの移動速度による認識
   誤差を補正する手段と からなり、 ヘッドがカメラ上を停止することなく移動し、 前記センサによりヘッドがカメラ上部にきたことが検知
   された時点で、部品の姿勢が撮像され、ヘッドがカメラ
   位置を移動中に部品の姿勢が認識され、前記認識誤差を
   補正する手段により、ヘッドがカメラ上を移動するとき
   の移動速度による認識誤差が補正されることを特徴とす
   るチップマウンタ。
2. 【請求項２】 前記カメラによって認識されるヘッド部
   分に基準マークが設けられており、カメラによって認識
   された前記基準マークと前記部品の重心位置間の距離か
   らヘッドに対する部品の位置ズレを計算し、部品搭載位
   置を補正することを特徴とする請求項１に記載のチップ
   マウンタ。