JP3839061B2 - 基板に構成部材を配置する方法及びこの方法を実施するための構成部材配置機械 - Google Patents

Description

本発明は、構成部材がロボットのアームに固着された配置ヘッドにより摘まみ上げられた後に、構成部材が備え付けの第１イメージングデバイスのイメージ領域内に移動し、構成部材の像が創られ、ロボットの前記アームに固着された第２イメージングデバイスが基板のマークの像を創り、その後構成部材の位置とこの構成部材を基板上に配置すべき位置とが、結果的に生じるイメージデータから計算され、続いて配置ヘッドが基板上の構成部材を所望の位置に配置する、構成部材を基板上に配置する方法に関するものである。
このような方法は、米国特許明細書５０８４９５９により知られている。この既知の方法においては、第２イメージングデバイスに対する構成部材の位置は、構成部材のイメージが第１イメージングデバイスより創られた後に計算される。これが可能であるのは、配置ヘッドの基準点が常に第１イメージングデバイスのイメージ領域内の固定された位置に移動し、配置ヘッドの基準点と第２イメージングデバイスの基準点との間の距離が既知だからである。しかしながら、実際にはこの距離は、常に一定である訳ではなく、これにより基板上の構成部材の配置が不正確なものとなる。この距離が一定ではないという事実は、特に温度差により生じる。しかしながら、不所望の振動のような他の影響によっても、誤った測定が生じる。
本発明の目的は、基板上の所望の位置に高い精度で構成部材を配置することにある。
本発明はこのような目的を達成するために、第１イメージングデバイスが構成部材のイメージを創っている間に、第１イメージングデバイスが基準プレートに位置する少なくとも１個の第１マークの像をも創り、同時に第２イメージングデバイスが基準プレートに位置する他のマークの像をも創り、その後第２イメージングデバイスに対する構成部材の位置が、結果的に生じるイメージデータから計算されることを特徴とする。
この方法の利点は、第２イメージングデバイスに対する、配置ヘッドにより摘まみ上げられた構成部材の位置が、基板上に各構成部材を配置する工程中に決定できることである。構成部材を基板上に配置すべき所望の位置は第２イメージングデバイスにより決定される。これら２つの位置のデータにより、ロボットは構成部材を配置するように構成部材を有する配置ヘッドを所望の位置に正確に指向できる。
好適には、構成部材の像を創るために、構成部材は第１マークとほぼ同じイメージ距離に位置する。
本発明は又、フレームと、ロボットと、基板を運ぶための輸送システムと、ロボットのアームに固着された、構成部材を基板に配置するための配置ヘッドと、フレームに固着された、構成部材の位置を決定するための第１イメージングデバイスと、配置ヘッドと共に移動して基板のマークを検出するための第２イメージングデバイスとに関するものでもある。
構成部材を基板上の所望の位置に高い精度で配置するために、この配置機械は、当該配置機械が、少なくとも第１マーク及び第２マークを有する基準プレートを具え、これらのマークが互いに決まった位置に配置され、第１イメージングデバイスが構成部材の像を創っている間に第１マークが第１イメージングデバイスのイメージ領域内に配置される一方、同時に第２マークが第２イメージングデバイスのイメージ領域内に配置されることを特徴とする。
基準プレートが、配置ヘッドにより摘まみ上げられた構成部材が通ることの可能な開口を有し、この基準プレートが開口近傍に少なくとも１個の第１マークを有するのが好適である。これにより構成部材、特にはその構成部材の接触するフェース(face)或いはピンが、基準プレートのマークが位置するイメージ平面と同じイメージングデバイスのイメージ平面に配置されるように、位置することができるように構成部材が開口内に位置することができる。
更に、基準プレートは好適には基板とほぼ同じレベルで配置される。これにより、イメージングの精度が増し、従って構成部材の配置精度が増す。
本発明を図面に示した実施例によってより詳細に示す。
図１の構成部材配置機械には、ｘ−ｙロボット２を具える機械フレーム１を設ける。このロボット２は、スライド３により形成され、フレームの２個の平行なガイドメンバ４に亘るＹ方向において移動可能で、且つアーム５によりＸ方向にはスライド３に沿って移動可能である。アーム５に構成部材配置ヘッド６を具える。この機械は、基板７、例えば機械を通過する印刷されたサーキットボードの輸送用の輸送メカニズムを有する。コンベアベルト８だけがこの輸送メカニズムに示されている。構成部材配置ヘッド６に吸引ノズル９を具え、吸引ノズル９により構成部材１０を構成部材フィーダ１１から摘まみ上げる。構成部材１０は続いて基板７に配置される。吸引ノズル９はＺ方向及びφ方向（図２参照）に駆動できる。φ方向の手段においては、ノズル９がその長手方向軸線に関して角回転を遂行できることを意味する。基板上の所望の位置に非常に正確に構成部材を配置するために、この機械のフレーム１にしっかりと固着された第１イメージングデバイス１２と、配置ヘッド６の近傍にてロボット２のアーム５に固着された第２イメージングデバイス１３とを設ける。この機械に更に基準プレート１４を設ける。この基準プレート１４は開口１５を有する。この開口１５は非常に大きいので構成部材１０はこの開口１５を通ることが可能である。このとき基準プレート１４は開口１５付近に、本例では４個の第１マーク１６を有する。基準プレート１４は開口１５から若干の距離に第２マーク１７を有する。第２マーク１７は第１マーク１６に対して非常に正確な既知の位置を有する。備え付けの第１イメージングデバイス１２は基準プレート１４の開口１５の下方に配置される。開口１５とこの開口１５を取り巻く第１マーク１６の双方は第１イメージングデバイス１２のイメージ領域１８内に配置される。好適には基準プレート１４は透明材料で構成される。構成部材１０を基板７に配置する方法は、図２及び図３により以下に示す。
ロボット２は、構成部材フィーダ１１に先ず指向され、そこで配置ヘッド６の吸引ノズル９が部分的に真空であることにより構成部材１０を摘まみ上げる。配置ヘッド６は、次に基準プレート１４上に配置され、構成部材１０は基準プレート１４の開口１５内に移動する。この瞬間には第２マーク１７は第２イメージングデバイス１３のイメージ領域１９内にある。第１イメージングデバイス１２は構成部材１０とその構成部材１０を取り巻く第１マーク１６との像を創り、第２イメージングデバイス１３は第２マーク１７の像を創る。これらの像は同時に創られるのが好適である。イメージデータはイメージプロセッサ２０に適用され、イメージプロセッサ２０は第２イメージングデバイスに対する構成部材１０の位置を即座に計算する。続いて、ロボットは基板７のマーク２１上に第２イメージングデバイス１３を位置付ける。構成部材１０が基板７上に配置される位置に対するマーク２１の位置は正確に知られ、イメージプロセッサ内に記憶されている。更に第２イメージングデバイス１３は基板７上のマーク２１の像を創り、その結果生じるイメージデータをイメージプロセッサ２０に適用する。このイメージプロセッサ２０は、構成部材１０を基板７上に配置すべき位置に対する第２イメージングデバイス１３の位置を計算する。第２イメージングデバイス１３に対する構成部材１０の位置も又知られているので、構成部材１０を基板７上に配置すべき位置に対する構成部材１０の相対的な位置も又、Ｘ、Ｙ及びＺ方向及びφ方向について正確に把握される。このデータにより配置ヘッド６は基板７上に構成部材１０を配置するように所望の位置に正確に指向され得る。実際には、構成部材１０の位置は、構成部材１０の接触ピン２２の位置により通常は規定され、この接触ピン２２が接触すべき基板７の位置は、接触パッド２３の位置により規定される。第２イメージングデバイス１３に対する構成部材１０の位置を決定するために、このデバイスは基準点２４を有する。
基準プレートは構成部材の像を創るための開口を必要としない。しかしながら、開口の利点は構成部材が開口内に位置し、その結果構成部材及び基準プレートのマークがほぼ同じレベルで配置され、従ってイメージングデバイスから同じイメージ距離で配置されることである。これにより、測定の精度が増す。好適には、基準プレートは基板と同じレベルで配置される。
上記イメージング手順は本質的なものではない。例えば、基板のマークの像が創られ、続いて構成部材の像が創られることも可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による方法を使用するための構成部材配置機械を示したものである。
図２は、基準プレートと基板の平面図を示したものである。
図３は、イメージングの位置における配置ヘッドとイメージングデバイスとの側面図を示したものである。

Claims (5)

1. 構成部材がロボットのアームに固着された配置ヘッドにより摘まみ上げられた後に、構成部材が備え付けの第１イメージングデバイスのイメージ領域内に移動して構成部材の像が創られ、ロボットの前記アームに固着された第２イメージングデバイスが基板のマークの像を創り、その後構成部材の位置とこの構成部材を基板上に配置すべき位置とが、結果的に生じるイメージデータから計算され、続いて配置ヘッドが基板上の構成部材を所望の位置に配置する、構成部材を基板上に配置する方法において、
   第１イメージングデバイスが構成部材のイメージを創っている間に、第１イメージングデバイスが基準プレートに位置する少なくとも１個の第１マークの像をも創り、同時に第２イメージングデバイスが基準プレートに位置する少なくとも１個の他のマークの像をも創り、
   その後第２イメージングデバイスに対する構成部材の位置が、結果的に生じるイメージデータから計算されることを特徴とする、構成部材を基板上に配置する方法。
2. 構成部材の像を創るために、この構成部材が第１マークとほぼ同じイメージ距離に位置することを特徴とする、請求項１に記載の構成部材を基板上に配置する方法。
3. フレームと、ロボットと、基板を運ぶための輸送システムと、構成部材を基板に配置するための、ロボットのアームに固着された配置ヘッドと、構成部材の位置を決定するための、フレームに固着された第１イメージングデバイスと、配置ヘッドと共に移動して基板のマークを検出するための第２イメージングデバイスと、を含む構成部材配置機械において、
   配置機械に、少なくとも第１マーク及び第２マークを有する基準プレートを具え、
   これら第１マーク及び第２マークが互いに決まった位置に配置され、
   第１イメージングデバイスが構成部材の像を創っている間に第１マークが第１イメージングデバイスのイメージ領域内に配置される一方、同時に第２マークが第２イメージングデバイスのイメージ領域内に配置されることを特徴とする、構成部材配置機械。
4. 基準プレートが、配置ヘッドにより摘まみ上げられた構成部材が通ることの可能な開口を有し、この基準プレートが開口近傍に少なくとも１個の第１マークを有することを特徴とする、請求項３に記載の構成部材配置機械。
5. 基準プレートが基板とほぼ同じレベルで配置されることを特徴とする、請求項３に記載の構成部材配置機械。

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