JP3555488B2 - 電子部品の実装装置および実装方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに電子部品を実装する電子部品の実装装置および実装方法に関するするものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装工程で用いられる実装装置として、電子部品をピックアップして基板に搭載する搭載ヘッドとともに基板認識用のカメラを備えたタイプの実装装置が知られている。従来この実装装置では基板認識用のカメラは搭載ヘッドと一体的に移動するようになっており、電子部品の実装に際してはまず基板に設けられた認識マークをカメラで認識することにより基板の位置検出が行われていた。そしてこの位置検出結果に基づいて実装点の座標を算出し、搭載ヘッドを実装点に移動させて電子部品を搭載するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実装精度が要求される電子部品に対しては前述のように単に基板の認識マークを認識するのみでは精度的に十分でなく、個々の実装点を直接カメラで撮像して実装点の位置を検出する必要がある。しかしながらカメラと搭載ヘッドが一体的に移動する従来の実装装置では、個々の実装点の撮像動作と電子部品の搭載動作を直列的に行うこととなるために生産性が大幅に低下する。このため、カメラによる実装点の撮像動作と搭載ヘッドによる電子部品の搭載動作を同時並行的に行わせて生産性を向上させるため、カメラと搭載ヘッドを別体としてそれぞれを専用の移動手段で移動させることが検討されている。
【０００４】
ところが、カメラと搭載ヘッドを個別に移動させる場合には、カメラの撮像画面上の光学座標系と搭載ヘッドが搭載動作を行う際の基板上での搭載位置を示す搭載点との相対的位置関係が常に変動するため、カメラによる認識結果に基づいて搭載ヘッドを制御して電子部品を実装する際の実装精度がばらつく。カメラと搭載ヘッドが同一移動手段によって一体的に移動する場合には両者の相対的位置関係は常に固定されているが、カメラと搭載ヘッドが個別の移動手段によって移動する場合には、移動手段を構成する送りねじやガイド部材などの機構部の誤差や変形などにより、基板上の位置によってカメラと搭載ヘッドの相対的位置関係がばらついているからである。このため従来の電子部品の実装装置は、搭載ヘッドとカメラを個別に移動させて電子部品の実装を行う場合に、高精度の実装を効率よく行うことが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、高い生産性で高精度の実装を可能とする電子部品の実装装置および実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品の実装装置は、ワーク位置決め部に位置決めされたワーク上に搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載して実装する電子部品の実装装置であって、前記搭載ヘッドを前記ワーク位置決め部に移動させる移動テーブルと、ワークを撮像するカメラと、このカメラを前記ワーク位置決め部に移動させるカメラ移動テーブルと、前記カメラで撮像したワークの画像データに基づいてワーク上の電子部品の実装点の位置ずれを認識する認識手段と、ワークの上面における前記ノズルの中心点を示す搭載点と前記カメラの撮像画面上の光学座標系との相対的な位置関係を記憶する記憶手段と、前記認識手段で認識したワークの実装点の位置ずれと前記記憶部に記憶された前記相対的位置関係のデータに基づいて移動テーブルを制御して搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めする位置決め制御手段とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の電子部品の実装装置は、請求項１記載の電子部品の実装装置であって、前記搭載ヘッドに保持した打刻用のツールによって前記ワーク上に印加されたマークを前記カメラで撮像して得られた撮像結果を認識手段で認識することにより、前記相対的位置関係のデータを求めるようにした。
【０００９】
請求項３記載の電子部品の実装装置は、請求項１記載の電子部品の実装装置であって、前記実装装置の運転開始からの経過時間または実装装置の所定点における温度に対応して求められたものであり、前記位置決め制御手段は前記経過時間または前記所定点における温度によって異るデータを用いるようにした。
【００１０】
請求項４記載の電子部品の実装方法は、ワーク位置決め部に位置決めされたワーク上に、搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載して実装する電子部品の実装方法であって、搭載ヘッドを前記ワーク位置決め部に移動させる移動テーブルと、カメラを前記ワーク位置決め部に移動させるカメラ移動テーブルとがあり、ワークの上面における前記ノズルの中心点を示す搭載点と前記ワークを撮像するカメラの撮像画面上の光学座標系との相対的位置関係のデータを予め記憶手段に記憶させておき、電子部品の実装時には、前記カメラによって撮像されたワークの画像を認識手段によって認識することにより得られたワーク上の電子部品の実装点の位置ずれと前記相対的位置関係のデータに基づき、位置決め制御手段によって前記搭載ヘッドをワークに対して移動させる前記移動テーブルを制御して、前記搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めするようにした。
【００１１】
請求項５記載の電子部品の実装方法は、請求項４記載の電子部品の実装方法であって、前記搭載ヘッドに保持した打刻用のツールによって前記ワーク上に印加されたマークを前記カメラで撮像して得られた撮像結果を認識手段で認識することにより、前記相対的位置関係のデータを求めるようにした。
【００１３】
請求項６記載の電子部品の実装方法は、請求項４記載の電子部品の実装方法であって、前記相対的位置関係のデータは、前記実装装置の運転開始からの経過時間または実装装置の所定点における温度に対応して求められたものであり、前記位置決め制御手段は前記経過時間または前記所定点における温度によって異るデータを用いるようにした。
【００１４】
本発明によれば、ワークを撮像するカメラの光学座標系と搭載ヘッドの搭載点との相対的位置関係のデータを予め記憶手段に記憶させておき、電子部品の実装時にはカメラによって撮像されたワークの画像を認識手段によって認識することにより得られたワーク上の実装点の位置ずれと、相対的位置関係のデータに基づいて搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めすることにより、カメラが搭載ヘッドと個別に移動することによる誤差を補正することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の斜視図、図２は同実装対象基板の実装点の斜視図、図３は同電子部品の実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は同電子部品の実装装置の処理機能を示す機能ブロック図、図５は同基板認識カメラ位置ずれ計測処理のフロー図、図６は同電子部品の実装装置の部分斜視図、図７は同電子部品の実装装置の基板認識カメラ位置ずれデータの説明図、図８は同部品実装動作のフロー図、図９は同基板認識カメラ位置ずれデータ抽出処理のフロー図、図１０（ａ），（ｂ）は同電子部品の実装装置の画像図である。
【００１６】
まず図１を参照して電子部品の実装装置の構造を説明する。図１において供給部１は載置テーブル２を備えており、載置テーブル２には電子部品であるチップ４が多数形成されたウェハ３が載置されている。ウェハ３上のチップ４はチップ供給ヘッド５によってピックアップされ、チップ供給ステージ６上に搭載される。
【００１７】
供給部１の側方には基板位置決め部８が配設されている。基板位置決め部８はＸ軸モータ１７によって駆動される基板ステージ移動テーブル１６上に基板ステージ１８を装着して構成されており、基板ステージ１８上には基板９が載置される。基板位置決め部８の上方にはヘッド移動モータ１１を備えた移動テーブル１０が配設されており、移動テーブル１０にはノズル昇降モータ１６を備えた搭載ヘッド１２が装着されている。ヘッド移動モータ１１を駆動することにより、搭載ヘッド１２は水平移動し、ノズル昇降モータ１６を駆動することにより搭載ヘッド１２のノズル１２ａは昇降動作を行う。搭載ヘッド１２はノズル１２ａによってチップ供給ステージ６上のチップ４をピックアップして保持し、基板９上に実装する。すなわち移動テーブル１０および基板ステージ移動テーブル１６は、第１の移動手段となっている。
【００１８】
チップ供給ステージ６と基板位置決め部８の間の搭載ヘッド１２の移動経路には、チップ認識カメラ７が配設されている。チップ認識カメラ７は、搭載ヘッド１２によって保持されたチップ４を下方から撮像する。また移動テーブル１０の上方にはカメラ移動モータ１４を備えたカメラ移動テーブル１３が配設されている。カメラ移動テーブル１３には基板認識用のカメラ１５が装着されており、カメラ移動モータ１４を駆動することによりカメラ１５はＹ方向に水平移動し基板ステージ１８上の基板９に設けられた実装点を撮像する。カメラ移動テーブル１３は、第２の移動手段となっている。
【００１９】
次に図２を参照して基板９の実装点について説明する。図２に示すように基板９には凹部９ａが多数設けられており、凹部９ａ内には複数のランド２１が形成されている。これらのランド２１をカメラ１５で撮像することにより各ランド２１の位置を認識し、これらのランド２１の代表点としての実装点２２を検出する。チップ４は凹部９ａ内に実装され、搭載時にはチップ４は実装点２２に位置合わせされる。
【００２０】
次に図３を参照して制御系の構成について説明する。図３において、チップ認識用のカメラ７は第１の画像処理ユニット３０に接続されており、カメラ７によって得られたチップ４の画像は第１の画像処理ユニット３０によって画像認識され、図１０（ａ）に示すようにチップ４の位置ずれ量ΔｘＴ，ΔｙＴが検出される。第１の画像処理ユニット３０は、電子部品の位置を認識する電子部品認識手段となっている。基板認識用のカメラ１５は、第２の画像処理ユニット３１に接続されており、カメラ１５によって得られた基板９上の凹部９ａの画像は第２の画像処理ユニット３１によって画像認識され、図１０（ｂ）に示すように各凹部９ａ内の実装点２２の位置ずれ量ΔｘＢ，ΔｙＢが検出される。従ってカメラ１５および第２の画像処理ユニット３１はワーク認識手段となっている。基板ステージ移動用のＸ軸モータ１７、基板認識用のカメラ移動モータ１４、ヘッド移動モータ１１およびノズル昇降モータ１６はそれぞれ第１のモータコントローラ３２、第２のモータコントローラ３３および第４のモータコントローラ３５に接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ３６は全体制御部であり、プログラム記憶部３７に記憶されている各種プログラムに従って実装装置各部の動作を制御する。データ記憶部３８は基板９上の実装点の位置データや、位置補正演算によって求められた補正値などのデータを記憶する。操作・入力部３９はキーボードやマウスなどの入力手段であり、操作時やデータ入力時の入力操作を行う。表示部４０はモニタであり、カメラ７やカメラ１５で撮像された画像の表示や、操作・入力時の画面表示を行う。
【００２２】
次に図４を参照して電子部品の実装装置の処理機能について説明する。図４において最終移動位置演算部４１、基板認識カメラ位置ずれデータ抽出部４３、制御部４４は図３に示すＣＰＵ３６によって行われる処理機能に対応しており、基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２、チップ実装位置記憶部４５はデータ記憶部３８に対応するものである。
【００２３】
図４において、第１の画像処理ユニット３０は、カメラ７によってチップ４を撮像することにより得られた画像データを画像処理してチップ４の位置ずれを検出する。求められたチップ４の位置ずれデータΔｘＴ，ΔｙＴは、最終移動位置演算部４１に伝達される。最終移動位置演算部４１は、チップの搭載時に搭載ヘッド１２を基板９に対して相対的に移動させる目標位置である最終移動位置の座標を求め、搭載ヘッド１２の基板９に対する相対的移動量を求める演算を行う。演算結果は第１のモータコントローラ３２、第３のモータコントローラ３４に出力される。
【００２４】
第２の画像処理ユニット３１は、カメラ１５によって撮像された基板９の画像データを画像処理して実装点の位置を検出する。これにより求められた位置ずれ量ΔｘＢ，ΔｙＢは、最終移動位置演算部４１に伝達され、前述の最終移動位置の座標算出演算に用いられる。また第２の画像処理ユニット３１は、基板９上に搭載ヘッド１２によって印加されたマークをカメラ１５で撮像することにより、基板認識用のカメラ１５の撮像画面上の光学座標系と搭載ヘッド１２の搭載点との相対的位置関係を示す位置ずれ量を計測する。
【００２５】
そしてこのカメラ１５の撮像画面上の光学座標系と搭載ヘッド１２の搭載点との相対的位置関係を示すデータは基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２に伝達され記憶される。したがって、基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２は、搭載点とカメラの光学座標系の相対的な位置関係を記憶する記憶手段となっている。第２の画像処理ユニット３１からのデータ伝達先の切り換えは、切り換え部４６を制御部４４によって制御して行われる。なお、この基板認識カメラ位置ずれ計測および位置ずれデータについては後で詳述する。また、基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２には後述するように複数種類のデータ群が記憶され、これらの複数種類のデータ群から適用すべきデータを抽出する処理が、制御部４４からの指令により基板認識カメラ位置ずれデータ抽出部４３によって行われる。
【００２６】
チップ実装位置記憶部４５にはチップ４の基板９上での実装点の座標データが記憶されており、制御部４４はこの実装点の座標データを読みとって最終移動位置演算部４１に出力し前述の相対移動量を求める演算処理を行わせるほか、第１のモータコントローラ３２、第２のモータコントローラ３３、第３のモータコントローラ３４、第４のモータコントローラ３５を制御することにより、基板９のＸ方向移動、カメラ１６のＹ方向移動、搭載ヘッド１２のＹ方向移動、搭載ヘッド１２のノズル昇降、の各動作を制御する。搭載ヘッド１２による基板９へのチップ搭載時には、最終移動位置演算部４１の演算結果に基づいて第１のモータコントローラ３２、第３のモータコントローラ３４が制御され、搭載ヘッド１２は基板９の各実装点に対して位置決めされる。従って制御部４４および最終移動位置演算部４１は、位置決め制御手段となっている。
【００２７】
次に基板認識カメラ位置ずれ計測について、図６、図７を参照して図５のフローに沿って説明する。まず図６を参照してカメラ１５の撮像画面上の光学座標系に対する搭載ヘッド１２の搭載点の相対的位置関係について説明する。図６に示す軌跡線ｌ１は、搭載ヘッド１２が基板９に対して下降してノズル１２ａの保持した電子部品を基板９上に搭載動作を行う際の搭載点、すなわちノズル１２ａの中心線と基板９の表面との交点を、搭載ヘッド１２をＹ方向に移動させながら求めた軌跡である。これに対し軌跡線ｌ２は、カメラ１５の撮像画面上に設定される光学座標系の原点の軌跡であり、カメラ１５をＹ方向に移動させたときの原点の軌跡を仮想的に描いたものである。
【００２８】
図６では軌跡線ｌ１は略直線状に描いているが、実際には必ずしも厳密な直線とはならない。ノズル１２ａの中心線と基板９表面との交点（以下、ノズル１２ａの中心点と略称する）は、移動テーブル１０の機械誤差によりＹ位置によってＸ方向およびＹ方向に姿勢や位置がばらつくからである。このため、制御データ上で指示される基板９表面上でのノズル１２ａの中心点と、実際にノズル１２ａを下降させたときの中心点とは、Ｘ方向およびＹ方向にばらつき分だけそれぞれずれたものとなる。同様にカメラ１５の光学座標系の原点もＸ方向およびＹ方向へのばらつきを示すが、基板９に対してカメラ１５は搭載ヘッド１２よりも上方に位置しているため、同程度の機械誤差による姿勢の傾きを有する場合においても、基板９表面での位置ずれとして表われるばらつきは、搭載ヘッド１２と比較してより大きく表われる。
【００２９】
図６中に示す拡大部分は、制御データ上で吸着ノズル１２ａの中心点と光学座標系の原点とを一致させた状態を示すものであり、ｌ１上の点Ｐ１は吸着ノズル１２ａの中心点を、ｌ２上の点Ｐ２は光学座標系の原点を示している。本来機械誤差が全く無い理想状態では制御データに従って点Ｐ１，Ｐ２は一致するが、実際には上述の理由により必ずしも一致せず、Ｘ方向Ｙ方向にそれぞれΔｘｇ，Δｙｇのずれ量を示す。
【００３０】
すなわち、基板９上での位置補正を目的としてカメラ１５で基板９上を撮像し、この画像データに基づいて位置ずれ量を検出しても、検出結果は当初からΔｘｇ，Δｙｇだけの誤差を含んだものとなる。そしてΔｘｇ，ΔｙｇはＹ方向位置に依存しており一定でないため、前記誤差もＹ方向位置によって異ったものとなる。
【００３１】
前述の基板認識カメラ位置ずれデータは、搭載ヘッド１２による基板９上面への搭載点とカメラ１５の撮像画面上の光学座標系との相対的位置関係のばらつきを、搭載ヘッド１２、カメラ１５の移動方向、すなわちＹ方向の各位置ごとに予め求めたものであり、最終移動位置演算部４１によって電子部品搭載時の搭載ヘッド１２の基板９に対する相対移動量を求める際に、この位置ずれデータを加味した演算が行われる。
【００３２】
次に図５のフローに則して基板認識カメラ位置ずれ計測について説明する。まずインデックスとしてのカウンタ値ｉ，ｊを０にセットする（ＳＴ１）。ｉ，ｊはそれぞれ搭載ヘッド１２、カメラ１５について設定される計測ポイントに対応している。次いでカウンタ値ｉに１を加算し（ＳＴ２）、搭載ヘッド１２の制御データ上の停止位置、すなわちノズル１２ａを下降させて搭載点に相当する基板９表面上の位置にマークを印加するための位置として設定された停止位置Ｙ（ｉ）を読み取り（ＳＴ３）、搭載ヘッド１２をこの停止位置へ移動させる（ＳＴ４）。
【００３３】
次にノズル８ａを下降させて停止位置におけるノズル１２ａの中心点を示すマークを基板９上に印加する（ＳＴ５）。このマーク印加方法として本実施の形態では、搭載ヘッド１２にマーク打刻用のツールを保持させ、ツールによって基板９表面に打痕を残す方法を用いる。この打刻による方法以外にも、インクジェットによる方法やマーカーにより捺印する方法などを用いることもできる。この後、カウント値が所定のポイント数Ｎに到達したか否かが判断され（ＳＴ６）、所定数Ｎに到達するまでＳＴ２〜ＳＴ５の処理が反復される。
【００３４】
所定数のＹ方向の各ポイントにマークが印加されたならば、すなわち図６に示す軌跡線ｌ１が基板９上に設けられたならば、搭載ヘッド１２をチップ供給ステージ６上へ移動させて退避させ（ＳＴ７）、以後カメラ１５による基板９上の撮像が行われる。まずカウンタ値ｊに１を加算し（ＳＴ８）、カメラ１５のＹ方向の停止位置、すなわち前述の搭載ヘッドの停止位置にカメラ１５の光学座標系の制御データ上での原点が一致するように設定された停止位置（ｊ）を読み取り（ＳＴ９）、基板認識用のカメラ１５をこの停止位置に移動させる（ＳＴ１０）。
【００３５】
この後、カメラ１５によって基板９を撮像することにより、マークＭの位置ずれ量Δｘｇ，Δｙｇ（図７参照）を検出する（ＳＴ１１）。そして位置ずれデータを基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２に記憶する（ＳＴ１２）。次にカウント値ｊが所定数Ｎに到達したか否かが判断され（ＳＴ１３）、所定数Ｎに到達するまでＳＴ８〜ＳＴ１２の処理が反復される。このようにして取得されたカメラ位置ずれデータは、図７に示すように各Ｙ方向位置に位置ずれ量Δｘｇ，Δｙｇを対応させたデータテーブル形式で整理される。
【００３６】
ここで取得される基板認識カメラ位置ずれデータは、一種類のみのデータではなく、データ採取条件が異る複数種類のデータが採取される。すなわち、実装装置の起動後の経過時間によって複数種類のデータ群が準備され、時間Ｔ１経過以前のデータを第１のデータ群としてＴａｂ．１に格納し、時間Ｔ１経過後時間Ｔ２経過以前のデータを第２のデータ群、時間Ｔ２経過後のデータを第３のデータ群としてそれぞれＴａｂ．２，Ｔａｂ．３に格納する。
【００３７】
このようにしてカメラ位置ずれデータとして複数のデータ群を準備するのは、起動後の運転経過時間によって搭載ヘッド１２やカメラ１５を移動させる機械系の温度条件が変化することにより、前述の搭載ヘッド１２とカメラ１５の光学座標系との相対的位置関係のばらつきの状態も変化することによる。このような運転経過時間に対応した複数のデータ群を準備することにより、実装時の位置補正にはほぼ同一条件で取得されたカメラ位置ずれデータを用いて最終移動位置演算を行うことができ、補正精度を向上させることができる。
【００３８】
この電子部品の実装装置は上記のように構成されており、以下実装動作について図８、図９のフローに沿って説明する。図８において、チップ実装位置記憶部４５より、チップ実装点の座標（ｘｐ，ｙｐ）を読み取る（ＳＴ２０）。次に供給部１よりチップ４をピックアップし、チップ供給ステージ６上にチップ４を供給する（ＳＴ２１）。次いで基板ステージ１８をチップ実装位置に移動させ（ＳＴ２２）、搭載ヘッド１２によってチップ供給ステージ６上のチップ４をピックアップする（ＳＴ２３）。この動作と並行して基板認識用のカメラ１５を基板９上の実装点上に移動させ（ＳＴ２４）、実装点を認識し位置ずれ量（Δｘｇ，Δｙｇ）を求める（ＳＴ２５）。またこの基板認識と並行して、搭載ヘッド１２によりピックアップされたチップ４を認識し、位置ずれ量（ΔｘＴ，ΔｙＴ）を求める（ＳＴ２６）。
【００３９】
次に、基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２に記憶されたカメラ位置ずれ量（Δｘｇ，Δｙｇ）のデータ抽出処理を行う（ＳＴ２７）。この処理については後述する。次いで実装点の位置ずれ量（ΔｘＢ，ΔｙＢ）、チップの位置ずれ量（ΔｘＴ，ΔｙＴ）およびカメラ位置ずれ量（Δｘｇ，Δｙｇ）のデータに基づいて、基板ステージ１８と搭載ヘッド１２の最終移動位置（Ｘｍ，Ｙｍ）を算出する（ＳＴ２８）。そして基板ステージ１８と搭載ヘッド１２を最終移動位置へ移動させ、チップ４を実装点２２上に実装する（ＳＴ３０）。そして次チップの実装を行うか否かを判断し（ＳＴ３１）、次チップ実装を行う場合にはＳＴ２０に戻って同様の実装動作を反復し、次チップ実装無しを確認することにより実装動作を終了する。
【００４０】
次に図９のフローを参照してＳＴ２７の位置ずれデータ抽出処理について説明する。この処理は、図４に示す基板カメラ位置ずれデータ抽出部４３によって行われる。図９において、当該時点における運転開始からの経過時間が、時間Ｔ１を経過しているか否かを判断し（ＳＴ４０）、既に経過していれば更に経過時間が時間Ｔ２を既に経過しているかを判断する（ＳＴ４２）。そしてここで時間Ｔ２を経過していれば、図７に示す第３のデータ群より基板認識カメラ位置ずれデータを抽出する（ＳＴ４４）。
【００４１】
ＳＴ４２にて時間Ｔ２が未経過であれば、第２のデータ群より、またＳＴ４０にて時間Ｔ１未経過であれば、第１のデータ群より、それぞれ基板認識カメラ位置ずれデータを抽出する（ＳＴ４１，ＳＴ４３）。すなわち、実装動作時には当該時点における運転開始からの経過時間に対応した条件で取得されたデータ群を抽出して最終移動位置演算に用いる。これにより、運転開始後の温度上昇過程にあって機構部分の温度が収束していない状態においても、温度条件の違いによるカメラ位置ずれ状態の変動による影響を最小限に抑制することができる。
【００４２】
なお本実施の形態では、運転開始からの経過時間をパラメータとして複数のデータ群を準備して使い分けを行う例を示しているが、搭載ヘッド１２やカメラ１５の相対的位置ずれに最も影響を及ぼす部位、例えば移動テーブルの送りねじ部などを所定点としての温度計測点として選定し、この温度計測点の温度をパラメータとして複数のデータ群を準備するようにしてもよい。すなわち、このような温度計測点の温度上昇と、運転開始後の経過時間はほぼ同様の傾向を示すと考えてよいことから、前述の経過時間の替りに温度計測点における測定温度を用いることにより、同様の補正精度向上の効果を得ることができる。
【００４３】
なお本実施の形態では、カメラ位置ずれデータを求めるためのマーク位置検出方法として、カメラ１５によって撮像した基板９の画像データを第２の画像処理ユニット３１で画像認識する例を示しているが、カメラ１５の撮像画面上で基板９のマーク位置を手動のティーチング操作により求めるようにしてもよい。
【００４４】
また本発明は、複数個のワークをキャリアにセットし、キャリアごとのワークの搬送や位置決めを行って各ワークに電子部品を実装する場合にも適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークを撮像するカメラの光学座標系と搭載ヘッドの搭載点との相対的位置関係のデータを予め記憶手段に記憶させておき、電子部品の実装時にはカメラによって撮像されたワークの画像を認識手段によって認識することにより得られたワーク上の実装点の位置ずれと、相対的位置関係のデータに基づいて搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めするようにしたので、カメラが搭載ヘッドと個別に移動することによる光学座標系と搭載ヘッドの搭載点の相対的位置関係のばらつきを補正して高精度の実装を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の実装対象基板の実装点の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の基板認識カメラ位置ずれ計測処理のフロー図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の部分斜視図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の基板認識カメラ位置ずれデータの説明図
【図８】本発明の一実施の形態の部品実装動作のフロー図
【図９】本発明の一実施の形態の基板認識カメラ位置ずれデータ抽出処理のフロー図
【図１０】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の画像図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の画像図
【符号の説明】
４ チップ
７ カメラ
８ 基板位置決め部
９ 基板
１０ 移動テーブル
１２ 搭載ヘッド
１２ａ ノズル
１３ カメラ移動テーブル
１５ カメラ
１８ 基板ステージ
３０ 第１の画像処理ユニット
３１ 第２の画像処理ユニット
４１ 最終移動位置演算部
４２ 基板認識カメラ位置ずれ記憶部
４４ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークに電子部品を実装する電子部品の実装装置および実装方法に関するするものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装工程で用いられる実装装置として、電子部品をピックアップして基板に搭載する搭載ヘッドとともに基板認識用のカメラを備えたタイプの実装装置が知られている。従来この実装装置では基板認識用のカメラは搭載ヘッドと一体的に移動するようになっており、電子部品の実装に際してはまず基板に設けられた認識マークをカメラで認識することにより基板の位置検出が行われていた。そしてこの位置検出結果に基づいて実装点の座標を算出し、搭載ヘッドを実装点に移動させて電子部品を搭載するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実装精度が要求される電子部品に対しては前述のように単に基板の認識マークを認識するのみでは精度的に十分でなく、個々の実装点を直接カメラで撮像して実装点の位置を検出する必要がある。しかしながらカメラと搭載ヘッドが一体的に移動する従来の実装装置では、個々の実装点の撮像動作と電子部品の搭載動作を直列的に行うこととなるために生産性が大幅に低下する。このため、カメラによる実装点の撮像動作と搭載ヘッドによる電子部品の搭載動作を同時並行的に行わせて生産性を向上させるため、カメラと搭載ヘッドを別体としてそれぞれを専用の移動手段で移動させることが検討されている。
【０００４】
ところが、カメラと搭載ヘッドを個別に移動させる場合には、カメラの撮像画面上の光学座標系と搭載ヘッドが搭載動作を行う際の基板上での搭載位置を示す搭載点との相対的位置関係が常に変動するため、カメラによる認識結果に基づいて搭載ヘッドを制御して電子部品を実装する際の実装精度がばらつく。カメラと搭載ヘッドが同一移動手段によって一体的に移動する場合には両者の相対的位置関係は常に固定されているが、カメラと搭載ヘッドが個別の移動手段によって移動する場合には、移動手段を構成する送りねじやガイド部材などの機構部の誤差や変形などにより、基板上の位置によってカメラと搭載ヘッドの相対的位置関係がばらついているからである。このため従来の電子部品の実装装置は、搭載ヘッドとカメラを個別に移動させて電子部品の実装を行う場合に、高精度の実装を効率よく行うことが困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、高い生産性で高精度の実装を可能とする電子部品の実装装置および実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品の実装装置は、ワーク位置決め部に位置決めされたワーク上に搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載して実装する電子部品の実装装置であって、前記搭載ヘッドを前記ワーク位置決め部に移動させる移動テーブルと、ワークを撮像するカメラと、このカメラを前記ワーク位置決め部に移動させるカメラ移動テーブルと、前記カメラで撮像したワークの画像データに基づいてワーク上の電子部品の実装点の位置ずれを認識する認識手段と、ワークの上面における前記ノズルの中心点を示す搭載点と前記カメラの撮像画面上の光学座標系との相対的な位置関係を記憶する記憶手段と、前記認識手段で認識したワークの実装点の位置ずれと前記記憶部に記憶された前記相対的位置関係のデータに基づいて移動テーブルを制御して搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めする位置決め制御手段とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の電子部品の実装装置は、請求項１記載の電子部品の実装装置であって、前記搭載ヘッドに保持した打刻用のツールによって前記ワーク上に印加されたマークを前記カメラで撮像して得られた撮像結果を認識手段で認識することにより、前記相対的位置関係のデータを求めるようにした。
【０００９】
請求項３記載の電子部品の実装装置は、請求項１記載の電子部品の実装装置であって、前記実装装置の運転開始からの経過時間または実装装置の所定点における温度に対応して求められたものであり、前記位置決め制御手段は前記経過時間または前記所定点における温度によって異るデータを用いるようにした。
【００１０】
請求項４記載の電子部品の実装方法は、ワーク位置決め部に位置決めされたワーク上に、搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載して実装する電子部品の実装方法であって、搭載ヘッドを前記ワーク位置決め部に移動させる移動テーブルと、カメラを前記ワーク位置決め部に移動させるカメラ移動テーブルとがあり、ワークの上面における前記ノズルの中心点を示す搭載点と前記ワークを撮像するカメラの撮像画面上の光学座標系との相対的位置関係のデータを予め記憶手段に記憶させておき、電子部品の実装時には、前記カメラによって撮像されたワークの画像を認識手段によって認識することにより得られたワーク上の電子部品の実装点の位置ずれと前記相対的位置関係のデータに基づき、位置決め制御手段によって前記搭載ヘッドをワークに対して移動させる前記移動テーブルを制御して、前記搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めするようにした。
【００１１】
請求項５記載の電子部品の実装方法は、請求項４記載の電子部品の実装方法であって、前記搭載ヘッドに保持した打刻用のツールによって前記ワーク上に印加されたマークを前記カメラで撮像して得られた撮像結果を認識手段で認識することにより、前記相対的位置関係のデータを求めるようにした。
【００１３】
請求項６記載の電子部品の実装方法は、請求項４記載の電子部品の実装方法であって、前記相対的位置関係のデータは、前記実装装置の運転開始からの経過時間または実装装置の所定点における温度に対応して求められたものであり、前記位置決め制御手段は前記経過時間または前記所定点における温度によって異るデータを用いるようにした。
【００１４】
本発明によれば、ワークを撮像するカメラの光学座標系と搭載ヘッドの搭載点との相対的位置関係のデータを予め記憶手段に記憶させておき、電子部品の実装時にはカメラによって撮像されたワークの画像を認識手段によって認識することにより得られたワーク上の実装点の位置ずれと、相対的位置関係のデータに基づいて搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めすることにより、カメラが搭載ヘッドと個別に移動することによる誤差を補正することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の斜視図、図２は同実装対象基板の実装点の斜視図、図３は同電子部品の実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図４は同電子部品の実装装置の処理機能を示す機能ブロック図、図５は同基板認識カメラ位置ずれ計測処理のフロー図、図６は同電子部品の実装装置の部分斜視図、図７は同電子部品の実装装置の基板認識カメラ位置ずれデータの説明図、図８は同部品実装動作のフロー図、図９は同基板認識カメラ位置ずれデータ抽出処理のフロー図、図１０（ａ），（ｂ）は同電子部品の実装装置の画像図である。
【００１６】
まず図１を参照して電子部品の実装装置の構造を説明する。図１において供給部１は載置テーブル２を備えており、載置テーブル２には電子部品であるチップ４が多数形成されたウェハ３が載置されている。ウェハ３上のチップ４はチップ供給ヘッド５によってピックアップされ、チップ供給ステージ６上に搭載される。
【００１７】
供給部１の側方には基板位置決め部８が配設されている。基板位置決め部８はＸ軸モータ１７によって駆動される基板ステージ移動テーブル１６上に基板ステージ１８を装着して構成されており、基板ステージ１８上には基板９が載置される。基板位置決め部８の上方にはヘッド移動モータ１１を備えた移動テーブル１０が配設されており、移動テーブル１０にはノズル昇降モータ１６を備えた搭載ヘッド１２が装着されている。ヘッド移動モータ１１を駆動することにより、搭載ヘッド１２は水平移動し、ノズル昇降モータ１６を駆動することにより搭載ヘッド１２のノズル１２ａは昇降動作を行う。搭載ヘッド１２はノズル１２ａによってチップ供給ステージ６上のチップ４をピックアップして保持し、基板９上に実装する。すなわち移動テーブル１０および基板ステージ移動テーブル１６は、第１の移動手段となっている。
【００１８】
チップ供給ステージ６と基板位置決め部８の間の搭載ヘッド１２の移動経路には、チップ認識カメラ７が配設されている。チップ認識カメラ７は、搭載ヘッド１２によって保持されたチップ４を下方から撮像する。また移動テーブル１０の上方にはカメラ移動モータ１４を備えたカメラ移動テーブル１３が配設されている。カメラ移動テーブル１３には基板認識用のカメラ１５が装着されており、カメラ移動モータ１４を駆動することによりカメラ１５はＹ方向に水平移動し基板ステージ１８上の基板９に設けられた実装点を撮像する。カメラ移動テーブル１３は、第２の移動手段となっている。
【００１９】
次に図２を参照して基板９の実装点について説明する。図２に示すように基板９には凹部９ａが多数設けられており、凹部９ａ内には複数のランド２１が形成されている。これらのランド２１をカメラ１５で撮像することにより各ランド２１の位置を認識し、これらのランド２１の代表点としての実装点２２を検出する。チップ４は凹部９ａ内に実装され、搭載時にはチップ４は実装点２２に位置合わせされる。
【００２０】
次に図３を参照して制御系の構成について説明する。図３において、チップ認識用のカメラ７は第１の画像処理ユニット３０に接続されており、カメラ７によって得られたチップ４の画像は第１の画像処理ユニット３０によって画像認識され、図１０（ａ）に示すようにチップ４の位置ずれ量ΔｘＴ，ΔｙＴが検出される。第１の画像処理ユニット３０は、電子部品の位置を認識する電子部品認識手段となっている。基板認識用のカメラ１５は、第２の画像処理ユニット３１に接続されており、カメラ１５によって得られた基板９上の凹部９ａの画像は第２の画像処理ユニット３１によって画像認識され、図１０（ｂ）に示すように各凹部９ａ内の実装点２２の位置ずれ量ΔｘＢ，ΔｙＢが検出される。従ってカメラ１５および第２の画像処理ユニット３１はワーク認識手段となっている。基板ステージ移動用のＸ軸モータ１７、基板認識用のカメラ移動モータ１４、ヘッド移動モータ１１およびノズル昇降モータ１６はそれぞれ第１のモータコントローラ３２、第２のモータコントローラ３３および第４のモータコントローラ３５に接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ３６は全体制御部であり、プログラム記憶部３７に記憶されている各種プログラムに従って実装装置各部の動作を制御する。データ記憶部３８は基板９上の実装点の位置データや、位置補正演算によって求められた補正値などのデータを記憶する。操作・入力部３９はキーボードやマウスなどの入力手段であり、操作時やデータ入力時の入力操作を行う。表示部４０はモニタであり、カメラ７やカメラ１５で撮像された画像の表示や、操作・入力時の画面表示を行う。
【００２２】
次に図４を参照して電子部品の実装装置の処理機能について説明する。図４において最終移動位置演算部４１、基板認識カメラ位置ずれデータ抽出部４３、制御部４４は図３に示すＣＰＵ３６によって行われる処理機能に対応しており、基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２、チップ実装位置記憶部４５はデータ記憶部３８に対応するものである。
【００２３】
図４において、第１の画像処理ユニット３０は、カメラ７によってチップ４を撮像することにより得られた画像データを画像処理してチップ４の位置ずれを検出する。求められたチップ４の位置ずれデータΔｘＴ，ΔｙＴは、最終移動位置演算部４１に伝達される。最終移動位置演算部４１は、チップの搭載時に搭載ヘッド１２を基板９に対して相対的に移動させる目標位置である最終移動位置の座標を求め、搭載ヘッド１２の基板９に対する相対的移動量を求める演算を行う。演算結果は第１のモータコントローラ３２、第３のモータコントローラ３４に出力される。
【００２４】
第２の画像処理ユニット３１は、カメラ１５によって撮像された基板９の画像データを画像処理して実装点の位置を検出する。これにより求められた位置ずれ量ΔｘＢ，ΔｙＢは、最終移動位置演算部４１に伝達され、前述の最終移動位置の座標算出演算に用いられる。また第２の画像処理ユニット３１は、基板９上に搭載ヘッド１２によって印加されたマークをカメラ１５で撮像することにより、基板認識用のカメラ１５の撮像画面上の光学座標系と搭載ヘッド１２の搭載点との相対的位置関係を示す位置ずれ量を計測する。
【００２５】
そしてこのカメラ１５の撮像画面上の光学座標系と搭載ヘッド１２の搭載点との相対的位置関係を示すデータは基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２に伝達され記憶される。したがって、基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２は、搭載点とカメラの光学座標系の相対的な位置関係を記憶する記憶手段となっている。第２の画像処理ユニット３１からのデータ伝達先の切り換えは、切り換え部４６を制御部４４によって制御して行われる。なお、この基板認識カメラ位置ずれ計測および位置ずれデータについては後で詳述する。また、基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２には後述するように複数種類のデータ群が記憶され、これらの複数種類のデータ群から適用すべきデータを抽出する処理が、制御部４４からの指令により基板認識カメラ位置ずれデータ抽出部４３によって行われる。
【００２６】
チップ実装位置記憶部４５にはチップ４の基板９上での実装点の座標データが記憶されており、制御部４４はこの実装点の座標データを読みとって最終移動位置演算部４１に出力し前述の相対移動量を求める演算処理を行わせるほか、第１のモータコントローラ３２、第２のモータコントローラ３３、第３のモータコントローラ３４、第４のモータコントローラ３５を制御することにより、基板９のＸ方向移動、カメラ１６のＹ方向移動、搭載ヘッド１２のＹ方向移動、搭載ヘッド１２のノズル昇降、の各動作を制御する。搭載ヘッド１２による基板９へのチップ搭載時には、最終移動位置演算部４１の演算結果に基づいて第１のモータコントローラ３２、第３のモータコントローラ３４が制御され、搭載ヘッド１２は基板９の各実装点に対して位置決めされる。従って制御部４４および最終移動位置演算部４１は、位置決め制御手段となっている。
【００２７】
次に基板認識カメラ位置ずれ計測について、図６、図７を参照して図５のフローに沿って説明する。まず図６を参照してカメラ１５の撮像画面上の光学座標系に対する搭載ヘッド１２の搭載点の相対的位置関係について説明する。図６に示す軌跡線ｌ１は、搭載ヘッド１２が基板９に対して下降してノズル１２ａの保持した電子部品を基板９上に搭載動作を行う際の搭載点、すなわちノズル１２ａの中心線と基板９の表面との交点を、搭載ヘッド１２をＹ方向に移動させながら求めた軌跡である。これに対し軌跡線ｌ２は、カメラ１５の撮像画面上に設定される光学座標系の原点の軌跡であり、カメラ１５をＹ方向に移動させたときの原点の軌跡を仮想的に描いたものである。
【００２８】
図６では軌跡線ｌ１は略直線状に描いているが、実際には必ずしも厳密な直線とはならない。ノズル１２ａの中心線と基板９表面との交点（以下、ノズル１２ａの中心点と略称する）は、移動テーブル１０の機械誤差によりＹ位置によってＸ方向およびＹ方向に姿勢や位置がばらつくからである。このため、制御データ上で指示される基板９表面上でのノズル１２ａの中心点と、実際にノズル１２ａを下降させたときの中心点とは、Ｘ方向およびＹ方向にばらつき分だけそれぞれずれたものとなる。同様にカメラ１５の光学座標系の原点もＸ方向およびＹ方向へのばらつきを示すが、基板９に対してカメラ１５は搭載ヘッド１２よりも上方に位置しているため、同程度の機械誤差による姿勢の傾きを有する場合においても、基板９表面での位置ずれとして表われるばらつきは、搭載ヘッド１２と比較してより大きく表われる。
【００２９】
図６中に示す拡大部分は、制御データ上で吸着ノズル１２ａの中心点と光学座標系の原点とを一致させた状態を示すものであり、ｌ１上の点Ｐ１は吸着ノズル１２ａの中心点を、ｌ２上の点Ｐ２は光学座標系の原点を示している。本来機械誤差が全く無い理想状態では制御データに従って点Ｐ１，Ｐ２は一致するが、実際には上述の理由により必ずしも一致せず、Ｘ方向Ｙ方向にそれぞれΔｘｇ，Δｙｇのずれ量を示す。
【００３０】
すなわち、基板９上での位置補正を目的としてカメラ１５で基板９上を撮像し、この画像データに基づいて位置ずれ量を検出しても、検出結果は当初からΔｘｇ，Δｙｇだけの誤差を含んだものとなる。そしてΔｘｇ，ΔｙｇはＹ方向位置に依存しており一定でないため、前記誤差もＹ方向位置によって異ったものとなる。
【００３１】
前述の基板認識カメラ位置ずれデータは、搭載ヘッド１２による基板９上面への搭載点とカメラ１５の撮像画面上の光学座標系との相対的位置関係のばらつきを、搭載ヘッド１２、カメラ１５の移動方向、すなわちＹ方向の各位置ごとに予め求めたものであり、最終移動位置演算部４１によって電子部品搭載時の搭載ヘッド１２の基板９に対する相対移動量を求める際に、この位置ずれデータを加味した演算が行われる。
【００３２】
次に図５のフローに則して基板認識カメラ位置ずれ計測について説明する。まずインデックスとしてのカウンタ値ｉ，ｊを０にセットする（ＳＴ１）。ｉ，ｊはそれぞれ搭載ヘッド１２、カメラ１５について設定される計測ポイントに対応している。次いでカウンタ値ｉに１を加算し（ＳＴ２）、搭載ヘッド１２の制御データ上の停止位置、すなわちノズル１２ａを下降させて搭載点に相当する基板９表面上の位置にマークを印加するための位置として設定された停止位置Ｙ（ｉ）を読み取り（ＳＴ３）、搭載ヘッド１２をこの停止位置へ移動させる（ＳＴ４）。
【００３３】
次にノズル８ａを下降させて停止位置におけるノズル１２ａの中心点を示すマークを基板９上に印加する（ＳＴ５）。このマーク印加方法として本実施の形態では、搭載ヘッド１２にマーク打刻用のツールを保持させ、ツールによって基板９表面に打痕を残す方法を用いる。この打刻による方法以外にも、インクジェットによる方法やマーカーにより捺印する方法などを用いることもできる。この後、カウント値が所定のポイント数Ｎに到達したか否かが判断され（ＳＴ６）、所定数Ｎに到達するまでＳＴ２〜ＳＴ５の処理が反復される。
【００３４】
所定数のＹ方向の各ポイントにマークが印加されたならば、すなわち図６に示す軌跡線ｌ１が基板９上に設けられたならば、搭載ヘッド１２をチップ供給ステージ６上へ移動させて退避させ（ＳＴ７）、以後カメラ１５による基板９上の撮像が行われる。まずカウンタ値ｊに１を加算し（ＳＴ８）、カメラ１５のＹ方向の停止位置、すなわち前述の搭載ヘッドの停止位置にカメラ１５の光学座標系の制御データ上での原点が一致するように設定された停止位置（ｊ）を読み取り（ＳＴ９）、基板認識用のカメラ１５をこの停止位置に移動させる（ＳＴ１０）。
【００３５】
この後、カメラ１５によって基板９を撮像することにより、マークＭの位置ずれ量Δｘｇ，Δｙｇ（図７参照）を検出する（ＳＴ１１）。そして位置ずれデータを基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２に記憶する（ＳＴ１２）。次にカウント値ｊが所定数Ｎに到達したか否かが判断され（ＳＴ１３）、所定数Ｎに到達するまでＳＴ８〜ＳＴ１２の処理が反復される。このようにして取得されたカメラ位置ずれデータは、図７に示すように各Ｙ方向位置に位置ずれ量Δｘｇ，Δｙｇを対応させたデータテーブル形式で整理される。
【００３６】
ここで取得される基板認識カメラ位置ずれデータは、一種類のみのデータではなく、データ採取条件が異る複数種類のデータが採取される。すなわち、実装装置の起動後の経過時間によって複数種類のデータ群が準備され、時間Ｔ１経過以前のデータを第１のデータ群としてＴａｂ．１に格納し、時間Ｔ１経過後時間Ｔ２経過以前のデータを第２のデータ群、時間Ｔ２経過後のデータを第３のデータ群としてそれぞれＴａｂ．２，Ｔａｂ．３に格納する。
【００３７】
このようにしてカメラ位置ずれデータとして複数のデータ群を準備するのは、起動後の運転経過時間によって搭載ヘッド１２やカメラ１５を移動させる機械系の温度条件が変化することにより、前述の搭載ヘッド１２とカメラ１５の光学座標系との相対的位置関係のばらつきの状態も変化することによる。このような運転経過時間に対応した複数のデータ群を準備することにより、実装時の位置補正にはほぼ同一条件で取得されたカメラ位置ずれデータを用いて最終移動位置演算を行うことができ、補正精度を向上させることができる。
【００３８】
この電子部品の実装装置は上記のように構成されており、以下実装動作について図８、図９のフローに沿って説明する。図８において、チップ実装位置記憶部４５より、チップ実装点の座標（ｘｐ，ｙｐ）を読み取る（ＳＴ２０）。次に供給部１よりチップ４をピックアップし、チップ供給ステージ６上にチップ４を供給する（ＳＴ２１）。次いで基板ステージ１８をチップ実装位置に移動させ（ＳＴ２２）、搭載ヘッド１２によってチップ供給ステージ６上のチップ４をピックアップする（ＳＴ２３）。この動作と並行して基板認識用のカメラ１５を基板９上の実装点上に移動させ（ＳＴ２４）、実装点を認識し位置ずれ量（Δｘｇ，Δｙｇ）を求める（ＳＴ２５）。またこの基板認識と並行して、搭載ヘッド１２によりピックアップされたチップ４を認識し、位置ずれ量（ΔｘＴ，ΔｙＴ）を求める（ＳＴ２６）。
【００３９】
次に、基板認識カメラ位置ずれ記憶部４２に記憶されたカメラ位置ずれ量（Δｘｇ，Δｙｇ）のデータ抽出処理を行う（ＳＴ２７）。この処理については後述する。次いで実装点の位置ずれ量（ΔｘＢ，ΔｙＢ）、チップの位置ずれ量（ΔｘＴ，ΔｙＴ）およびカメラ位置ずれ量（Δｘｇ，Δｙｇ）のデータに基づいて、基板ステージ１８と搭載ヘッド１２の最終移動位置（Ｘｍ，Ｙｍ）を算出する（ＳＴ２８）。そして基板ステージ１８と搭載ヘッド１２を最終移動位置へ移動させ、チップ４を実装点２２上に実装する（ＳＴ３０）。そして次チップの実装を行うか否かを判断し（ＳＴ３１）、次チップ実装を行う場合にはＳＴ２０に戻って同様の実装動作を反復し、次チップ実装無しを確認することにより実装動作を終了する。
【００４０】
次に図９のフローを参照してＳＴ２７の位置ずれデータ抽出処理について説明する。この処理は、図４に示す基板カメラ位置ずれデータ抽出部４３によって行われる。図９において、当該時点における運転開始からの経過時間が、時間Ｔ１を経過しているか否かを判断し（ＳＴ４０）、既に経過していれば更に経過時間が時間Ｔ２を既に経過しているかを判断する（ＳＴ４２）。そしてここで時間Ｔ２を経過していれば、図７に示す第３のデータ群より基板認識カメラ位置ずれデータを抽出する（ＳＴ４４）。
【００４１】
ＳＴ４２にて時間Ｔ２が未経過であれば、第２のデータ群より、またＳＴ４０にて時間Ｔ１未経過であれば、第１のデータ群より、それぞれ基板認識カメラ位置ずれデータを抽出する（ＳＴ４１，ＳＴ４３）。すなわち、実装動作時には当該時点における運転開始からの経過時間に対応した条件で取得されたデータ群を抽出して最終移動位置演算に用いる。これにより、運転開始後の温度上昇過程にあって機構部分の温度が収束していない状態においても、温度条件の違いによるカメラ位置ずれ状態の変動による影響を最小限に抑制することができる。
【００４２】
なお本実施の形態では、運転開始からの経過時間をパラメータとして複数のデータ群を準備して使い分けを行う例を示しているが、搭載ヘッド１２やカメラ１５の相対的位置ずれに最も影響を及ぼす部位、例えば移動テーブルの送りねじ部などを所定点としての温度計測点として選定し、この温度計測点の温度をパラメータとして複数のデータ群を準備するようにしてもよい。すなわち、このような温度計測点の温度上昇と、運転開始後の経過時間はほぼ同様の傾向を示すと考えてよいことから、前述の経過時間の替りに温度計測点における測定温度を用いることにより、同様の補正精度向上の効果を得ることができる。
【００４３】
なお本実施の形態では、カメラ位置ずれデータを求めるためのマーク位置検出方法として、カメラ１５によって撮像した基板９の画像データを第２の画像処理ユニット３１で画像認識する例を示しているが、カメラ１５の撮像画面上で基板９のマーク位置を手動のティーチング操作により求めるようにしてもよい。
【００４４】
また本発明は、複数個のワークをキャリアにセットし、キャリアごとのワークの搬送や位置決めを行って各ワークに電子部品を実装する場合にも適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークを撮像するカメラの光学座標系と搭載ヘッドの搭載点との相対的位置関係のデータを予め記憶手段に記憶させておき、電子部品の実装時にはカメラによって撮像されたワークの画像を認識手段によって認識することにより得られたワーク上の実装点の位置ずれと、相対的位置関係のデータに基づいて搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めするようにしたので、カメラが搭載ヘッドと個別に移動することによる光学座標系と搭載ヘッドの搭載点の相対的位置関係のばらつきを補正して高精度の実装を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の実装対象基板の実装点の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の基板認識カメラ位置ずれ計測処理のフロー図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の部分斜視図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の基板認識カメラ位置ずれデータの説明図
【図８】本発明の一実施の形態の部品実装動作のフロー図
【図９】本発明の一実施の形態の基板認識カメラ位置ずれデータ抽出処理のフロー図
【図１０】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の画像図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品の実装装置の画像図
【符号の説明】
４ チップ
７ カメラ
８ 基板位置決め部
９ 基板
１０ 移動テーブル
１２ 搭載ヘッド
１２ａ ノズル
１３ カメラ移動テーブル
１５ カメラ
１８ 基板ステージ
３０ 第１の画像処理ユニット
３１ 第２の画像処理ユニット
４１ 最終移動位置演算部
４２ 基板認識カメラ位置ずれ記憶部
４４ 制御部
Claims (6)
- ワーク位置決め部に位置決めされたワーク上に搭載ヘッドのノズルに保持された電子部品を搭載して実装する電子部品の実装装置であって、前記搭載ヘッドを前記ワーク位置決め部に移動させる移動テーブルと、ワークを撮像するカメラと、このカメラを前記ワーク位置決め部に移動させるカメラ移動テーブルと、前記カメラで撮像したワークの画像データに基づいてワーク上の電子部品の実装点の位置ずれを認識する認識手段と、ワークの上面における前記ノズルの中心点を示す搭載点と前記カメラの撮像画面上の光学座標系との相対的な位置関係を記憶する記憶手段と、前記認識手段で認識したワークの実装点の位置ずれと前記記憶部に記憶された前記相対的位置関係のデータに基づいて移動テーブルを制御して搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めする位置決め制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
- 前記搭載ヘッドに保持した打刻用のツールによって前記ワーク上に印加されたマークを前記カメラで撮像して得られた撮像結果を認識手段で認識することにより、前記相対的位置関係のデータを求めることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
- 前記相対的位置関係のデータは、前記実装装置の運転開始からの経過時間または実装装置の所定点における温度に対応して求められたものであり、前記位置決め制御手段は前記経過時間または前記所定点における温度によって異るデータを用いることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
- ワーク位置決め部に位置決めされたワーク上に、搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載して実装する電子部品の実装方法であって、搭載ヘッドを前記ワーク位置決め部に移動させる移動テーブルと、カメラを前記ワーク位置決め部に移動させるカメラ移動テーブルとがあり、ワークの上面における前記ノズルの中心点を示す搭載点と前記ワークを撮像するカメラの撮像画面上の光学座標系との相対的位置関係のデータを予め記憶手段に記憶させておき、電子部品の実装時には、前記カメラによって撮像されたワークの画像を認識手段によって認識することにより得られたワーク上の電子部品の実装点の位置ずれと前記相対的位置関係のデータに基づき、位置決め制御手段によって前記搭載ヘッドをワークに対して移動させる前記移動テーブルを制御して、前記搭載ヘッドをワークの実装点に対して位置決めすることを特徴とする電子部品の実装方法。
- 前記搭載ヘッドに保持した打刻用のツールによって前記ワーク上に印加されたマークを前記カメラで撮像して得られた撮像結果を認識手段で認識することにより、前記相対的位置関係のデータを求めることを特徴とする請求項４記載の電子部品の実装方
法。 - 前記相対的位置関係のデータは、前記実装装置の運転開始からの経過時間または実装装置の所定点における温度に対応して求められたものであり、前記位置決め制御手段は前記経過時間または前記所定点における温度によって異るデータを用いることを特徴とする請求項４記載の電子部品の実装方法。
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