JP3538211B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を移載ヘッド
により基板の上方へ移送して基板に搭載する電子部品実
装装置および電子部品実装方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子部品を基板に搭載する電子部
品実装装置として、電子部品供給部に備えられた電子部
品を移載ヘッドのノズルに真空吸着してピックアップ
し、テーブル上に位置決めされた基板に移送搭載するも
のが広く実施されている。この種の電子部品実装装置に
おいては、電子部品のリードを基板の電極に正確に位置
合わせして電子部品を基板に搭載する必要がある。以
下、従来の電子部品実装装置について説明する。

【０００３】図５は従来の電子部品実装装置の全体構成
図である。図中、１は電子部品供給部であって、電子部
品が備えられたトレイ２が載置されている。４はテーブ
ルであって、Ｘテーブル４ａとＹテーブル４ｂから成っ
ており、Ｘテーブル４ａ上には基板５が位置決めされて
いる。Ｘテーブル４ａのモータ６が駆動すると基板５は
Ｘ方向へ水平移動し、Ｙテーブル４ｂのモータ７が駆動
すると基板５はＹ方向に水平移動する。

【０００４】８は移載ヘッドであって、電子部品Ｐを真
空吸着するノズル９を有している。移載ヘッド８は移動
テーブル１０に保持されており、移動テーブル１０のモ
ータ１１が駆動すると、移載ヘッド８は電子部品供給部
１と基板５の間をＹ方向に水平移動する。移載ヘッド８
の移動路の下方には、移載ヘッド８に移送される電子部
品ＰのリードＬを観察する第１のカメラ１２が設けられ
ており、また基板５の上方には基板５の上面に形成され
た電極を観察する第２のカメラ１３が設けられている。

【０００５】従来の電子部品実装装置は上記のように構
成されており、次に動作を説明する。移動テーブル１０
のモータ１１が駆動することにより、移載ヘッド８はト
レイ２の上方へ移動し、そこでノズル９が上下動作をす
ることにより、トレイ２に備えられた電子部品Ｐを真空
吸着してピックアップする。

【０００６】次に移載ヘッド８は基板５の上方へ移動す
るが、その途中の第１のカメラ１２の上方で一旦停止す
る。そこで第１のカメラ１２でリードＬを観察し、その
位置を検出する。またその際中に、第２のカメラ１３で
基板５の電極を観察し、その位置を検出する。次に基板
５は鎖線位置まで移動し、また移載ヘッド８は基板５の
上方へ移動し、電子部品Ｐを基板５に搭載する。この場
合、第１のカメラ１２と第２のカメラ１３で検出された
リードＬと基板５の電極の位置に基づいて、両者のＸＹ
θ方向の相対的な位置ずれをコンピュータ（図外）で演
算して求め、求められた位置ずれを補正したうえで、リ
ードＬを基板５の電極に合致させて電子部品Ｐを基板５
に搭載する。なおＸ方向やＹ方向の位置ずれは、例えば
Ｘテーブル４ａやＹテーブル４ｂを駆動して基板５をＸ
方向やＹ方向に水平移動させることにより補正し、また
θ方向（回転方向）の位置ずれはノズル９をその軸心を
中心に回転させることにより補正する。

【０００７】図６は他の従来の電子部品実装装置の全体
構成図である。図５に示す従来例と同一のものには同一
符号を付すことによりその説明は省略する。移載ヘッド
８は回転シャフト１４を有しており、その下端部に回転
アーム１５が結合されている。ノズル９はこの回転アー
ム１５の先端部に装着されている。基板５の上方には第
２のカメラ１３が設けられているが、図５に示す第１の
カメラ１２は備えられていない。

【０００８】次に動作を説明する。回転シャフト１４が
回転することにより回転アーム１５は水平回転し、ノズ
ル９はトレイ２の上方へ移動する。そこでノズル９が上
下動作をすることにより、トレイ２の電子部品Ｐを真空
吸着してピックアップする。次に回転アーム１５が１８
０°水平回転することにより、ノズル９に真空吸着され
た電子部品Ｐは基板５の上方へ移動し、電子部品Ｐを基
板５の上方に仮位置決めする。そしてその状態で第２の
カメラ１３によりリードＬと基板５の電極を観察し、両
者の相対的な位置ずれを検出する。図７は第２のカメラ
１３で観察した検査エリアＡの画像図を示している。図
中、Ｅは基板５の電極であり、この画像データからリー
ドＬと電極Ｅの相対的な位置ずれが求められる。次にこ
の位置ずれを上記方法と同様の手法により補正したうえ
で、電子部品Ｐを基板５に搭載する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】次に図５に示す従来例
の問題点を説明する。この従来例では、リードＬの位置
を検出するための第１のカメラ１２と、基板５の電極の
位置を検出するための第２のカメラ１３が備えられてお
り、リードＬと基板５の電極Ｅの位置をそれぞれ別個に
検出して両者の相対的な位置ずれを求めた後、基板５を
水平方向に移動させて位置ずれを補正するようになって
いる。しかしながらこのような構成では、リードＬの位
置を第１のカメラ１２で検出した後、移載ヘッド８を基
板５の上方まで移動させて停止させるため、この移載ヘ
ッド８の移動誤差が新たに生じ、また第２のカメラ１３
で基板５の電極Ｅの位置を検出した後、基板５を図５の
鎖線位置まで大距離移動させるため、これにも移動誤差
が生じる。このようにこの従来例では、第１のカメラ１
２や第２のカメラ１３で所定の観察を行った後、移載ヘ
ッド８や基板５を大距離移動させることから、移動誤差
が新たな誤差として発生するため、電子部品Ｐの基板５
への搭載位置精度が低下するという問題点があった。

【００１０】次に図６に示す従来例の問題点を説明す
る。このものは、図に示すように電子部品Ｐを基板５の
上方に仮位置決めしてリードＬと電極Ｅの相対的な位置
ずれを補正するので、図５に示す従来例が有する問題点
はない。しかしながらこのものは、リードＬと電極Ｅを
観察する際に、電極Ｅの一部がリードＬの下方に隠れる
ので、電極Ｅの正確な位置を求めにくく、その結果、電
子部品Ｐの基板５に対する搭載位置精度も悪くなるとい
う問題点があった。またリードＬと電極Ｅの輝度が近似
している場合、第２のカメラ１３は両者を区別できず、
両者のそれぞれの位置を正確に検出できないので、この
ことからも、電子部品Ｐの基板５に対する搭載位置精度
が低下するという問題点があった。

【００１１】そこで本発明は、上記従来例の問題点を解
消し、電子部品のリードや基板の電極の位置を正確に検
出して、電子部品を高い位置精度で基板に搭載できる電
子部品実装装置および電子部品実装方法を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このために本発明の電子
部品実装装置は、基板が位置決めされるテーブルと、電
子部品供給部と、この電子部品供給部に備えられた電子
部品を真空吸着して基板に移送搭載する移載ヘッドと、
この移載ヘッドを水平方向に移動させる移動テーブル
と、移載ヘッドの側方に設けられたカメラと、カメラの
下部に接続され且つ先端部にミラーを設けた鏡筒と、カ
メラを水平移動させることにより、このカメラによる検
査エリアを電極とリードの先端部を含むと予想される複
数のエリアに設定する可動テーブルとを備え、検査エリ
ア内において、カメラの焦点を、基板の電極と、この電
極の上方にあって、移載ヘッドに真空吸着されてこの電
極に搭載される電子部品のリードに選択的に切替える焦
点切替手段であるカメラの上下動手段を設けたものであ
る。

【００１３】

【作用】上記構成において、電子部品を基板の上方に位
置させ、その状態で焦点を切替えることにより、電子部
品のリードと基板の電極の位置をそれぞれ別個に正確に
検出できる。そしてこの検出された位置に基づいて両者
の相対的な位置ずれを求め、この位置ずれを補正するこ
とにより、電子部品を高精度で基板に搭載できる。

【００１４】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例における電子部品
実装装置の全体構成図である。図５に示す従来例と同一
のものには同一符号を付すことによりその説明は省略す
る。２０は可動テーブルであって、Ｘテーブル２１ａと
Ｙテーブル２１ｂから成っている。２２はＸテーブル２
１ａの駆動用モータ、２３はＹテーブル２１ｂの駆動用
モータである。Ｙテーブル２１ｂの下面にはボックス２
４が装着されている。図２は図１の要部側面図である。
ボックス２４の前面にはカメラ２５が設けられている。
カメラ２５はブラケット２６に装着されている。ブラケ
ット２６の背面にはスライダ２７が装着されており、ス
ライダ２７はボックス２４の前面に設けられたＺ方向の
ガイドレール２８にスライド自在に嵌合している。

【００１６】ブラケット２６の背面にはアーム２９が結
合されている。アーム２９はボックス２４の内部に挿入
されており、その後端部にはローラ３０が装着されてい
る。ローラ３０は偏心カム３１に当接している。３２は
偏心カム３１を回転させるモータ、３３はローラ３０を
偏心カム３１に弾接させるためにアーム２９を下方へ付
勢するコイルばねである。モータ３２が駆動して偏心カ
ム３１が回転すると、カメラ２５はガイドレール２８に
沿って上下動する。

【００１７】カメラ２５の下部には鏡筒３４が連結され
ている。この鏡筒３４は基板５の上方に延出しており、
その先端部にはミラー３５が設けられ、中央部にはハー
フミラー３６が設けられている。３７は鏡筒３４の後端
部に設けられた光源である。したがって図中矢印で示す
ように、カメラ２５により電子部品ＰのリードＬや基板
５の電極Ｅを観察できる。

【００１８】このカメラ２５は焦点深度が浅いものであ
り、図２において実線で示すようにカメラ２５を下降さ
せると、その焦点は電極Ｅに合致し、また鎖線で示すよ
うにカメラ２５を上昇させると、その焦点はリードＬに
合致する。すなわち焦点を切替えるためのカメラ２５の
上下動ストロークは、電極ＥとリードＬの高低差Ｈに等
しい。カメラ２５の上下動作は、モータ３２を駆動する
ことにより行われる。すなわちローラ３０、カム３１、
モータ３２などは、カメラ２５の焦点を切替える焦点切
替手段としてのカメラ２５の上下動手段となっている。
また図１においてＸテーブル２１ａやＹテーブル２１ｂ
が駆動することにより、カメラ２５などの光学系はＸ方
向やＹ方向に水平移動する。

【００１９】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１において、移動テ
ーブル１０のモータ１１が駆動することにより、移載ヘ
ッド８はトレイ２の上方へ移動し、そこでノズル９が上
下動作をすることにより、トレイ２に備えられた電子部
品Ｐを真空吸着してピックアップする。

【００２０】次に移載ヘッド８は基板５の上方へ移動
し、電子部品Ｐを基板５の所定の電極Ｅの上方に位置さ
せる。図２はこのときの状態を示している。図示するよ
うに、基板５を移動させるテーブル４やカメラ２５を移
動させる可動テーブル２０が駆動することにより、電子
部品ＰのリードＬが搭載される基板５の電極Ｅは鏡筒３
４のミラー３５の下方に移動している。この電極Ｅの位
置は、装置全体を制御するコンピュータ（図外）のプロ
グラムデータから既知であり、したがって電子部品Ｐの
リードＬやカメラ２５が電極Ｅの上方に位置するよう
に、各モータ６，７，１１，２２，２３は制御される。

【００２１】さて、図２において光源３７を点灯し、カ
メラ２５により画像データが入手される。図３は、カメ
ラ２５により観察中の電子部品Ｐの平面図、Ａはカメラ
２５の視野内に設定された検査エリアである。可動テー
ブル２０の駆動用のモータ２２，２３を駆動してカメラ
２５をＸ方向やＹ方向に水平移動させることにより、複
数の検査エリアＡの画像データが入手される。図示する
ように、検査エリアＡは電極ＥとリードＬの先端部を含
むと予想されるエリアに設定される。

【００２２】検査エリアＡ内の画像データを入手する場
合、まず図２において実線で示すように、カメラ２５な
どの光学系を下降させ、カメラ２５の焦点を基板５の電
極Ｅに合致させる。図４（ａ）はこのときのカメラ２５
の検査エリアの画像図を示している。カメラ２５の焦点
深度は浅く、かつ焦点を電極Ｅに合致させているので、
電極Ｅの上方に位置するリードＬはぼやけ、電極Ｅのみ
が明瞭に観察される。すなわち、電極Ｅの上方に存在す
るリードＬは電極Ｅの観察の障害にはならず、電極Ｅの
位置を正確に検出できる。

【００２３】次に図２において鎖線で示すように、カメ
ラ２５などの光学系を上昇させ、カメラ２５の焦点をリ
ードＬに合致させる。図４（ｂ）はこのときのカメラ２
５の検査エリアの画像図を示している。この場合、リー
ドＬのみが明瞭に観察され、電極Ｅはぼやける。したが
って電極Ｅの輝度がリードＬの輝度に近似していても、
電極ＥがリードＬの観察の障害になることはなく、リー
ドＬの位置を正確に検出できる。なお本実施例では、基
板５の電極Ｅを観察した後、電子部品ＰのリードＬを観
察しているが、これとは逆に、電子部品ＰのリードＬを
観察した後、基板５の電極Ｅを観察してもよい。

【００２４】以上のようにして検出された電極Ｅとリー
ドＬの位置に基いて両者の相対的なＸＹθ方向の位置ず
れを求め、この位置ずれを補正したうえで、ノズル９を
下降させて電子部品Ｐを基板５に搭載する。ここで、Ｘ
方向やＹ方向の位置ずれは、基板５を電子部品Ｐに対し
て相対的にＸ方向やＹ方向に移動させることにより補正
されるが、この移動量はわずかであり、移動誤差はほと
んど生じないので、リードＬを電極Ｅに正しく位置合わ
せして高い位置精度で搭載される。なおθ方向の位置ず
れは、電子部品Ｐを基板５に対して相対的に水平回転さ
せることにより補正する。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子部品のリードを基板の電極の上方に位置させた状態
で、カメラの焦点を切替えるという簡単な動作により、
リードと電極をそれぞれ明瞭に観察して両者の相対的な
位置ずれを正確に求めることができるので、電子部品を
基板に高い位置精度で搭載することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
全体構成図

【図２】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
要部側面図

【図３】本発明の一実施例における電子部品実装装置の
カメラによる観察中の電子部品の平面図

【図４】（ａ）本発明の一実施例における電子部品実装
装置のカメラの検査エリアの画像図 （ｂ）本発明の一実施例における電子部品実装装置のカ
メラの検査エリアの画像図

【図５】従来の電子部品実装装置の全体構成図

【図６】他の従来の電子部品実装装置の全体構成図

【図７】従来のカメラの検査エリアの画像図

【符号の説明】

１ 電子部品供給部 ４ テーブル ５ 基板 ８ 移載ヘッド ９ ノズル １０ 移動テーブル ２５ カメラ ３０ ローラ（焦点切替手段） ３１ 偏心カム（焦点切替手段） ３２ モータ（焦点切替手段） Ｅ 電極 Ｌ リード Ｐ 電子部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−50002（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51600（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−150100（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−332200（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−37191（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/04 H05K 13/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板が位置決めされるテーブルと、電子部
   品供給部と、この電子部品供給部に備えられた電子部品
   を真空吸着して前記基板に移送搭載する移載ヘッドと、
   この移載ヘッドを水平方向に移動させる移動テーブル
   と、前記移載ヘッドの側方に設けられたカメラと、カメ
   ラの下部に接続され且つ先端部にミラーを設けた鏡筒
   と、カメラを水平移動させることにより、このカメラに
   よる検査エリアを前記電極と前記リードの先端部を含む
   と予想される複数のエリアに設定する可動テーブルとを
   備え、前記検査エリア内において、前記カメラの焦点
   を、前記基板の電極と、この電極の上方にあって前記移
   載ヘッドに真空吸着されてこの電極に搭載される電子部
   品のリードに選択的に切替える焦点切替手段である前記
   カメラの上下動手段を設けたことを特徴とする電子部品
   実装装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電子部品実装装置を用いる
   電子部品実装方法であって、電子部品供給部に備えられ
   た電子部品を移載ヘッドのノズルに真空吸着してピック
   アップする工程と、前記移載ヘッドをテーブル上に位置
   決めされた基板の上方へ移動させ、前記電子部品のリー
   ドを前記基板の電極の上方に位置させる工程と、カメラ
   を水平移動させて、このカメラによる検査エリアを前記
   電極と前記リードの先端部を含むと予想されるエリアに
   設定する工程と、 前記検査エリア内においてカメラの焦
   点を前記基板の電極に合致させてこの電極の位置を検出
   する工程と、前記カメラを上昇させてこのカメラの焦点
   を前記検査エリアに位置する前記電子部品のリードに合
   致させ、このリードの位置を検出する工程と、前記２つ
   の工程により検出された基板の電極と電子部品のリード
   の位置に基いてこの電極とリードの相対的な位置ずれを
   求め、この位置ずれを補正したうえで前記電子部品を前
   記基板に搭載する工程と、を含むことを特徴とする電子
   部品実装方法。