JP3800987B2 - 電子部品実装装置及び電子部品実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に移送搭載する電子部品実装装置及び電子部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品実装装置における部品供給方法としてテープフィーダが多用されている。テープフィーダによる部品供給では、電子部品はテープに形成された凹部内に収容された状態で供給され、このテープを順次送給することにより電子部品を移載ヘッドによるピックアップ位置に供給する。電子部品のピックアップ動作においては、凹部内に位置する電子部品の上面に対して吸着ノズルを下降させ、吸着ノズルから真空吸引することにより、電子部品は凹部から取り出される。
【0003】
ところで電子機器の小型化に伴って使用される電子部品の微小化が進展し、1mmを下回るサイズの微小チップが多数用いられるようになっている。このためこのような微小部品を保持するテープには、部品に対応した微小サイズの凹部を形成しなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら部品サイズやテープサイズの微小化に伴って、これらのサイズに対する実物寸法の誤差との割合を示す相対誤差は大きくなる。したがって、電子部品をテープの凹部内に収容した状態における電子部品外面と凹部内面との間のクリアランスのばらつきは、従来の通常サイズの電子部品の場合と比較して大きくなる。この結果、同一のテープに保持された多数の電子部品を順次ピックアップする際に、クリアランスが大きすぎる場合には凹部内での電子部品の位置や姿勢が安定せずに実装時の位置ずれによって実装ミスを発生したり、またクリアランスが過小の場合には吸着ノズルによる吸着時の吸着ミスの原因となっていた。
【0005】
そこで本発明は、テープで供給される微小サイズの電子部品の実装において、実装ミスを減少させることができる電子部品実装装置及び電子部品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記載の電子部品実装装置は、テープに形成された凹部内の電子部品を移載ヘッドのノズルによってピックアップし基板に実装する電子部品実装装置であって、前記テープを送給することにより電子部品を前記移載ヘッドによるピックアップ位置に供給するテープフィーダと、前記ピックアップ位置の上流において前記凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測する隙間計測手段と、この隙間計測手段による計測結果に基づいて前記テープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御する制御手段とを備えた。
【0007】
請求項2記載の電子部品実装方法は、テープに形成された凹部内の電子部品を移載ヘッドのノズルによってピックアップし基板に実装する電子部品実装方法であって、前記移載ヘッドによる電子部品のピックアップに先立って前記凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測し、この隙間計測結果に基づいて前記テープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御する。
【0008】
本発明によれば、移載ヘッドによる電子部品のピックアップに先立って凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測し、この隙間計測結果に基づいてテープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御することにより、凹部内での電子部品の状態に応じた適正なピックアップ動作を実現して、実装ミスの発生を減少させることができる。
【0009】
【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実装装置の平面図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の電子部品供給用テープの平面図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図5は本発明の一実施の形態の部品隙間計測装置の側面図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の電子部品供給用テープの平面図である。
【0010】
まず図1を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図1において、電子部品を供給する部品供給部3にはテープフィーダ4が多数個並設されている。テープフィーダ4は電子部品を保持したテープを収納しており、このテープを送給することにより電子部品を供給する。テープフィーダ4は図外のフィーダベースに装着され、送りねじ5を回転駆動してフィーダ移動テーブル3a(図2参照)を移動させることにより、テープフィーダ4は水平方向へ移動する。
【0011】
部品供給部3の手前側にはロータリヘッド6が配設されている。ロータリヘッド6は回動軸Oの廻りでインデックス回転し、その円周上には複数基の移載ヘッド7が備えられている。移載ヘッド7は複数の吸着ノズル7a(図2参照)を備えている。ピックアップステーションのピックアップ位置Pに位置している状態で移載ヘッド7が昇降動作を行うことにより、テープフィーダ4から電子部品をピックアップする。このとき、送りねじ5によりテープフィーダ4を横移動させることにより、所望の電子部品をピックアップすることができる。
【0012】
ピックアップ位置Pに近接して、カメラ12が撮像面を下方に向けて配設されている(図2も参照)。カメラ12はピックアップ位置の上流側においてテープフィーダ4上をピッチ送りされるテープTを撮像する。そして、得られた画像を認識処理することにより、図3に示すようにテープTのエンボス部(凹部)E内に収容された電子部品14とエンボス部Eの内側面との隙間が計測される。カメラ12は、ピックアップ位置の上流において電子部品14と凹部Eとの隙間を計測する隙間計測手段となっている。
【0013】
テープTは微小サイズ部品用であり、エンボス部Eの形状・寸法は微小サイズの電子部品14に対応したものとなっている。サイズの微小化に伴い、電子部品14の外形寸法や、エンボス部Eの内部寸法の相対精度が低下していることから、エンボス部E内に電子部品14を収容した状態における隙間のばらつき程度は、従来の通常サイズの部品を対象とする場合と比較して大きくなっている。図3の(1)は、電子部品14、エンボス部Eのサイズが正常で、隙間が適正に保たれている場合を示しており、これに対し(2)、(3)はそれぞれ隙間が過小、過大の場合を示している。
【0014】
このようにエンボス部E内における隙間が適正でない電子部品14を吸着ノズル7aによってピックアップする際に各種の不具合が発生しやすいため、本実施の形態の電子部品実装装置においては、この隙間を予め計測して隙間の状態を検出し、隙間状態に応じて適切な対応動作が選択できるようになっている。
【0015】
移載ヘッド7はロータリヘッド6の回動軸Oを中心とする円周上に配設されており、移載ヘッド7は後述する自転機構によってその自転軸廻りに自転する。この自転により移載ヘッド7に設けられた複数の吸着ノズル7aの選択や、吸着ノズル7aに保持された電子部品14の水平回転方向の角度設定などを行う。
【0016】
ピックアップ位置Pでピックアップされた電子部品14は、ロータリヘッド6のインデックス回転により矢印a方向に順次移動する。移動途中には高さ計測ステーション8が設けられている。高さ計測ステーション8では、移載ヘッド7に保持された状態の電子部品の高さを計測する。
【0017】
高さ計測ステーション8に隣接して部品認識ステーション9が設けられている。移載ヘッド7の吸着ノズルに保持された電子部品14は、部品認識ステーション9において図示しないカメラによって下方から撮像される。そしてこの撮像結果を画像処理することにより、電子部品14の平面視した寸法、すなわち長さや幅寸法が検出される。
【0018】
ロータリヘッド6の手前側にはXYテーブル11が配設されている。XYテーブル11は基板1を水平方向に位置決めする。したがって、XYテーブル11は、基板1を移載ヘッド7に対して相対的に位置決めする位置決め手段となっている。部品認識ステーション9から移動した移載ヘッド7が基板1上に位置する実装ステーションの実装位置Mに到達し、そこで昇降動作を行うことにより、電子部品を基板1に実装する。
【0019】
XYテーブル11に隣接してカメラ13が配設されている。XYテーブル11を駆動して基板1をカメラ13の下方まで移動させ、任意の認識点をカメラ13の下方に位置させて認識点を撮像することにより、認識対象の位置や形状を検出することができる。すなわち、基板1に形成された認識マークの位置や電子部品14が接合される電極の位置が検出される。
【0020】
次に図2を参照してロータリヘッド6の構造を説明する。図2は図1のII断面(部品供給部3のピックアップ位置PおよびXYテーブル11の搭載位置Mを含む断面)を示しており、ロータリヘッド6は図示しないフレーム構造に固定された固定部20の下部に、インデックス駆動部(図外)によってインデックス回転するロータ部21を配置した構造となっている。ロータ部21の外周には、図1に示す移載ヘッド7の配設位置に、垂直の取付基部23が設けられており、取付基部23には複数のスライドガイド24が固着されている。
【0021】
スライドガイド24には垂直な昇降レール25が昇降自在に嵌合しており、昇降レール25の上部に固定されたブラケット26には、上下2つのカムフォロア27が配設されている。固定部20の外周面には、外周方向に突出し固定部20の円周方向に沿って所定のカム曲面を有するカム部材22が突設されており、カムフォロア27はカム部材22の上下両面に当接している。したがってロータ部21がインデックス回転することにより、昇降レール25はカム部材22のカム曲面に追従して昇降動作を行う。
【0022】
昇降レール25の外側面には、ヘッド機構部28が昇降自在に配設されており、ヘッド機構部28の下端部には移載ヘッド7が自転可能に保持されている。部品供給部3において移載ヘッド7が昇降することにより、移載ヘッド7の吸着ノズル7aはテープフィーダ4から電子部品14を真空吸着してピックアップする。そしてロータリヘッド6がインデックス回転することにより、移載ヘッド7はXYテーブル11上に移動し、ここで移載ヘッド7が昇降することにより吸着ノズル7aに保持した電子部品14を基板1に実装する。
【0023】
この移載ヘッド7の昇降動作において、下降パターンを任意に設定できるようになっている。すなわち、下降速度や、下降限における吸着ノズル7aと電子部品上面との隙間をその都度変更できる。これによりピックアップ対象の電子部品の状態に応じて、種々の下降パターンを選択できるようになっている。
【0024】
次に図4を参照して、電子部品実装装置の制御系の構成を説明する。制御部30は全体制御部であり以下の各部を含む装置全体の動作や処理を制御する。プログラム記憶部31は、実装動作などの各種動作プログラムや、画像認識処理、隙間判定処理などの各種処理プログラムを記憶する。データ記憶部32は、実装データや隙間判定に用いられるしきい値データなどの各種データを記憶する。認識処理部33はカメラ12による隙間計測や、カメラ13による基板認識などの認識処理を行う。
【0025】
隙間判定部34は、認識処理によって計測された凹部内の電子部品と凹部との隙間計測値をしきい値と比較し、予め設定された動作パターンから適切な対処動作を選択する。機構制御部35は、部品供給部3におけるテープフィーダ4の横移動や、テープ送り動作、ロータリヘッド6の動作を制御する。隙間判定部34の判定結果に基づいて、機構制御部35がテープフィーダ4やロータリヘッド6の移載ヘッド7の動作を制御することにより、エンボス部E内の隙間状態に応じて、適切な動作パターンが選択できるようになっている。したがって、制御部30、隙間判定部34、機構制御部35は、隙間計測手段による計測結果に基づいてテープフィーダ4及びまたは移載ヘッド7の動作を制御する制御手段となっている。
【0026】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下実装動作における隙間計測結果に基づく実装動作選択について説明する。実装動作においては、前述のようにテープフィーダ4上のピックアップ位置Pの上流側において、カメラ12によってテープTを撮像する。撮像結果は認識処理部33によって認識処理され、これにより電子部品14とエンボス部Eの内側面との間の隙間が計測され、隙間判定部34において計測値を隙間しきい値と比較することにより、隙間が適正であるか、もしくは過小・過大であるかが判定される。
【0027】
このとき、隙間が適正(図3(1)参照)であると判定されたならば、通常の実装動作にしたがって、移載ヘッド7による部品吸着が行われる。また隙間が過小(図3(2)参照)であると判定されたならば、ピックアップ時における吸着ノズル7aの下降パターンを選定し、吸着ノズル7aの下端部が電子部品14の上面に密着した状態で吸着を行うようにする。これにより、電子部品14をエンボス部Eから取り出す際に、吸着ノズル7aよって十分な保持力で電子部品14を保持することができ、エンボス部E内において電子部品14が内側面と接触状態にあって、取り出し抵抗が増大することによるピックアップ不具合を防止することができる。
【0028】
これに対し隙間が過大(図3(3)参照)であると判定されたならば、機構制御部35によってテープフィーダ4の駆動を制御し、テープ送り速度を低速に変更する。これにより、テープTのピッチ送り時の電子部品14に対する衝撃が緩和され、エンボス部E内における電子部品14の姿勢の乱れが低減される。したがって、ピックアップ位置Pにおいて吸着ノズル7aによって電子部品14をピックアップする際の位置ずれや姿勢不良を防止することができる。
【0029】
なお、上記隙間の過大・過小の判定において、過大・過小の程度が著しいような場合(隙間しきい値からのばらつきが大きい)には、ピックアップミス発生の確率が高いと判断して、当該エンボス部Eからの部品ピックアップを取りやめるような動作パターンの選択肢を設けてもよい。
【0030】
上記実施の形態は、隙間計測を電子部品実装装置によるテープ供給動作時に行う例を示しているが、以下に示すようにテープTを部品供給部3のテープフィーダ4に装着する前に隙間計測を行ってもよい。すなわち、電子部品実装に用いられるテープは、予め図5に示す隙間計測装置40によって各エンボス部Eについて隙間計測が行われる。隙間計測装置40は、テープ送り部41と、テープ供給リール42、テープ巻き取りリール43を備えており、テープ供給リール42から引き出されたテープTは、テープ送り部41の上面に沿って送給される。
【0031】
テープ送り部41の上方には、隙間計測部44及びマーク印加部45が配設されている。隙間計測部は44、テープ送り部41上のテープTを撮像することによりエンボス部E内における電子部品14とエンボス部Eの内側面との隙間を計測する。隙間計測部44によって計測された計測値は隙間判定部46に送られ、隙間判定部46は、計測された隙間が適正であるか、あるいは過大・過小であるかを判定する。
【0032】
マーク印加部45は、この判定結果に基づいて当該エンボス部Eの近傍に判定結果を示すマークを印加する。すなわち、テープTにおいて、電子部品14,エンボス部Eのサイズが正常で、隙間が適正に保たれている場合(図6(1))には、マーク印加は行われず、これに対し隙間が過小、過大の場合(図6(2)、(3))はそれぞれ隙間過小マークM1、隙間過大マークM2が印加される。
【0033】
そして電子部品実装装置においては、テープフィーダ4上でカメラ12によって各エンボス部E近傍のマークを認識し識別する。吸着ノズル7aによるピックアップ動作に際しては、この識別結果に基づいて前述と同様に動作パターンの選択が行われる。これにより前述の例と同様に実装動作時の不具合防止が実現できるとともに、電子部品実装動作において画像認識による隙間検出処理を行う必要がなく短時間で識別可能なことから、処理時間が増加することによるタクトタイムの遅延を防止することができる。
【0034】
またこのような事前隙間計測を行うことにより、不良度合いが高いテープは予め使用排除することができ、実装不良や実装装置におけるマシン停止などのトラブル発生を防止できるとともに、このような隙間データを蓄積することにより品質管理上のデータとして有効活用することができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、移載ヘッドによる電子部品のピックアップに先立って凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測し、この隙間計測結果に基づいてテープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御することにより、凹部内での電子部品の状態に応じた適正なピックアップ動作を実現して、実装ミスの発生を減少させることができる。
【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実装装置の平面図
【図2】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図
【図3】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の電子部品供給用テープの平面図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図5】本発明の一実施の形態の部品隙間計測装置の側面図
【図6】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の電子部品供給用テープの平面図
【符号の説明】
1 基板
3 部品供給部
4 テープフィーダ
6 ロータリヘッド
7 移載ヘッド
7a 吸着ノズル
12 カメラ
14 電子部品
30 制御部
33 認識処理部
34 隙間判定部
35 機構制御部
E エンボス部
T テープ
Claims (2)
- テープに形成された凹部内の電子部品を移載ヘッドのノズルによってピックアップし基板に実装する電子部品実装装置であって、前記テープを送給することにより電子部品を前記移載ヘッドによるピックアップ位置に供給するテープフィーダと、前記ピックアップ位置の上流において前記凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測する隙間計測手段と、この隙間計測手段による計測結果に基づいて前記テープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
- テープに形成された凹部内の電子部品を移載ヘッドのノズルによってピックアップし基板に実装する電子部品実装方法であって、前記移載ヘッドによる電子部品のピックアップに先立って前記凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測し、この隙間計測結果に基づいて前記テープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御することを特徴とする電子部品実装方法。
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