JP3879680B2 - 電子部品搭載装置および電子部品搭載方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板に搭載する電子部品搭載装置および電子部品搭載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に搭載する際の所要位置精度の高度化に伴い、搭載時の電子部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法が広く用いられるようになっている。このような電子部品搭載装置として、供給部から電子部品を取出して表裏反転し所定の受取り位置に位置させる表裏反転装置と、この表裏反転された電子部品を受け取って基板に搭載する搭載ヘッドを備え、表裏反転された電子部品をカメラで認識した上で搭載ヘッドがこの電子部品を受け取るプリセンタ認識機能を有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、バンプが形成された電子部品を表裏反転させて、高い位置精度で基板に搭載することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−６０８４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年電子部品業界においては生産技術の進歩が著しく、生産性向上がさらに求められるようになってきている。しかしながら、上述の先行技術では、受取り位置でプリセンタ認識を行っていたためために搭載ヘッドが受取り位置から退避して待つ必要があり、搭載ヘッドの受取り位置への移動において減速または停止動作のための加減速によってロスタイムが発生する場合があった。このためタクトタイムの短縮には限界があり、更なる高能率の電子部品搭載装置が求められていた。
【０００５】
そこで本発明は、タクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる電子部品搭載装置および電子部品搭載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記載の電子部品搭載装置は、取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取出し移送ヘッドに対して電子部品を相対的に位置決めする第１の位置決め手段と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送手段と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め手段と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて前記取出し移送ヘッドから受け取って基板に搭載する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を下方から撮像する搭載ヘッド撮像手段と、この搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め手段とを備え、前記第２の位置決め手段は、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像する取出し移送ヘッド撮像手段と、この取出し移送ヘッド撮像手段の撮像結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して位置合わせする位置決め制御手段とを含む。
【０００８】
請求項２記載の電子部品搭載装置は、取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取出し移送ヘッドに対して電子部品を相対的に位置決めする第１の位置決め手段と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移動動作を行う取出し移送手段と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め手段と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて前記取出し移送ヘッドから受け取って基板に搭載する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を下方から撮像する搭載ヘッド撮像手段と、この搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め手段とを備え、前記取出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドに保持された電子部品を正規位置に位置合わせするプリセンタ手段である。
【０００９】
請求項３記載の電子部品搭載方法は、供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給部の電子部品を供給部撮像手段によって撮像して電子部品の位置を認識する供給部認識工程と、この供給部認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて電子部品を前記取出し移送ヘッドに対して相対的に位置決めする第１の位置決め工程と、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め工程と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて搭載ヘッドによって前記取出し移送ヘッドから受け取る部品受取り工程と、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載ヘッド撮像手段によって下方から撮像してこの電子部品の位置を認識する搭載ヘッド認識工程と、この搭載ヘッド認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め工程と、位置決めされた電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含み、前記第２の位置決め工程において、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像し、この撮像結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して位置合わせする。
【００１１】
請求項４記載の電子部品搭載方法は、供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給部の電子部品を供給部撮像手段によって撮像して電子部品の位置を認識する供給部認識工程と、この供給部認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて電子部品を前記取出し移送ヘッドに対して相対的に位置決めする第１の位置決め工程と、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め工程と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて搭載ヘッドによって前記取出し移送ヘッドから受け取る部品受取り工程と、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載ヘッド撮像手段によって下方から撮像してこの電子部品の位置を認識する搭載ヘッド認識工程と、この搭載ヘッド認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め工程と、位置決めされた電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含み、前記第２の位置決め工程において、前記取出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドに保持された電子部品をプリセンタ手段によって正規位置に位置合わせする。
【００１２】
本発明によれば、取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して受取り位置まで移送する取出し移送動作の途中において、取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像して搭載ヘッドが電子部品を受け取るための位置認識を予め行うことにより、または取出し移送動作の途中において、取出し移送ヘッドに保持された電子部品を正規位置に位置合わせするプリセンタ動作を行うことにより、搭載ヘッドがプリセンタ認識のために受取位置から退避する必要がなく、タクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる。
【００１３】
【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搭載装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のチップ搭載動作のフロー図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ取出し動作のフロー図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ取出し動作の動作説明図、図９（ａ）は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のチップ取出し移送機構の部分正面図、図９（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるプリセンタ動作の説明図である。
【００１４】
まず図１、図２を参照して電子部品搭載装置の構成を説明する。図１においてベース部１の上面には供給部２が配設されている。供給部２は、直動テーブルを組み合わせた構造のチップ保持部移動テーブル３の上面に、チップ保持部４を装着して構成されている。チップ保持部４には、部品（電子部品）であるチップ６が多数貼着されたウェハシート５が保持されている。
【００１５】
チップ６は外部接続用のバンプが形成されたバンプ付きチップであり、バンプ形成面を上向きにした姿勢で、下面側をウェハシート５に貼着されている。チップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、チップ保持部４はウェハシート５に貼着されたチップ６とともに水平面内で移動する。
【００１６】
ベース部１上の供給部２に隣接した位置には、基台７が配置されており、基台７のトッププレート７ａ上には、基板保持部移動テーブル８が配設されている。基板保持部移動テーブル８は直動テーブルを組み合わせた構成となっており、上面にはチップ６が搭載される基板１０を保持する基板保持部９が装着されている。基板保持部移動テーブル８を駆動することにより、基板保持部９は保持した基板１０とともに水平面内で移動する。
【００１７】
供給部２の上方には、トッププレート７ａに保持されたチップ取出し移送機構１５（取出し移送手段）が、チップ保持部４の上方に張り出した形で配設されている。チップ取出し移送機構１５は、複数（ここでは３つ）の取出し移送ヘッド１６を、水平な回動軸廻りに放射状に配列して回動自在にしたロータリ式のチップ取出しユニットである。供給部２は、所定の供給位置にてこれらの取出し移送ヘッド１６にバンプ形成面を上向きにした姿勢のチップ６を供給する。
【００１８】
すなわちチップ取出し移送機構１５は、下向き姿勢の取出し移送ヘッド１６によって供給部２の供給位置から取出したチップ６を、以下に説明する搭載ヘッド１４による受取り位置まで移送するとともに、この移送過程において、取出し移送ヘッド１６が回動軸廻りに回動することにより、チップ６の姿勢を表裏反転してバンプ形成面を下向きにする。
【００１９】
供給部２の背後側および基台７上には、側フレーム１１ａ、１１ｂがそれぞれ立設されており、側フレーム１１ａ、１１ｂの上部は天板１１ｃによって連結されている。側フレーム１１ａおよび側フレーム１１ｂの間には、搭載ヘッド１４を備えた搭載機構１２が設けられており、搭載ヘッド１４は、側フレーム１１ａ、１１ｂの間に架設された搭載ヘッド移動テーブル１３によって水平移動し、搭載ヘッド回転機構１４ａによって垂直軸廻りのθ方向に回転する。
【００２０】
供給部２から取出し移送ヘッド１６によって取出され、前述の受取り位置まで移送されるとともに表裏反転されたチップ６は、バンプ形成面を下向きにしたフェイスダウン姿勢で搭載ヘッド１４によって受け取られる。そして、チップ６を受け取った搭載ヘッド１４が基板保持部９に保持された基板１０上に移動し、そこで搭載ヘッド１４が搭載動作を行うことにより、チップ６は基板１０にフェイスダウン姿勢で搭載される。
【００２１】
側フレーム１１ａには部品撮像部１７がチップ取出し移送機構１５の側面まで延出して設けられており、後述するように、供給部２から取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出す際には、また取出されたチップ６が搭載ヘッド１４によって受け取られた後には、部品撮像部１７によってそれぞれチップ６を撮像し、位置を認識する。
【００２２】
次に、図２，図３、図４を参照して各部の詳細構造を説明する。まずチップ取出し移送機構１５の構造を説明する。図３に示すように、トッププレート７ａの上面には、ブラケット１９を介して取出し移送ヘッドベース２０が回転軸２０ａ廻りに回転自在に保持されている。取出し移送ヘッドベース２０は、取出し移送ヘッドベース回転機構（図示省略）によって、所定の割り出し位置での停止や回転停止位置の微調整を含む任意の動作パターンで回転可能となっている。
【００２３】
取出し移送ヘッドベース２０には、３つの取出し移送ヘッド１６が回転軸２０ａを中心にして放射状に３等配位置に配置されている。取出し移送ヘッド１６は、取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａによって、それぞれのヘッド軸方向（取出し移送ヘッドベース２０の法線方向）に進退するとともに、ヘッド軸廻りに回転できるようになっている。それぞれの取出し移送ヘッド１６は、先端部に吸着ノズルを備えており、この吸着ノズルによってチップ６を吸着して保持する。
【００２４】
図２，図３に示すように、取出し移送ヘッド１６が垂直下向き方向に位置した状態では、取出し移送ヘッド１６は供給部２に設定された所定の供給位置［Ａ］に位置し、この状態で取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａによって取出し移送ヘッド１６を下降させるとともに、吸着ノズルから真空吸引することにより、取出し移送ヘッド１６はウェハシート５上のチップ６のバンプ形成面を真空吸着により保持する。そしてこの状態で取出し移送ヘッド１６を上昇させることにより、チップ６は供給部２から取出される。
【００２５】
このようにしてチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６を、反時計回りに６０度回動させることにより、取出し移送ヘッド１６はチップ有無検出位置［Ｂ］に移動する。チップ有無検出位置［Ｂ］の外側にはチップ有無検出センサ２６が配設されており、チップ有無検出センサ２６は取出し移送ヘッド１６の吸着ノズルにおけるチップ６の有無を検出する。
【００２６】
チップ有無検出位置［Ｂ］からさらに６０度反時計廻りに回動した位置は、プリセンタ認識位置［Ｃ］となっている。プリセンタ認識位置［Ｃ］の外側にはプリセンタ認識カメラ２３が配設されており（図４も参照）、プリセンタ認識カメラ２３は取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を撮像する。すなわちプリセンタ認識カメラ２３は、取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を撮像する取出しヘッド撮像手段となっている。そしてこの撮像結果を認識処理することにより、取出し移送ヘッド１６に保持された状態のチップ６の位置が認識される。
【００２７】
プリセンタ認識位置［Ｃ］からさらに反時計廻りに６０度回動した位置、すなわち垂直上方向の位置は、搭載ヘッド１４が取出し移送ヘッド１６からチップ６を受け取る受取り位置［Ｄ］となっており、チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６が上向きに位置した状態で、取出し移送ヘッド１６を昇降させることにより、搭載ヘッド１４は取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６をフェイスダウン姿勢で受け取る。なお、搭載ヘッド１４を昇降させることによってチップ６を受け取ってもよい。
【００２８】
この搭載ヘッド１４によるチップ受取り動作においては、プリセンタ認識位置［Ｃ］におけるチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ取出し移送機構１５、搭載ヘッド駆動機構（搭載ヘッド移動テーブル１３および搭載ヘッド回転機構１４ａ）を制御することにより、チップ６と搭載ヘッド１４との相対的な位置決めが行われる。すなわち、Ｘ方向については取出し移送ヘッドベース２０の回転停止位置の微調整によって、Ｙ方向については搭載ヘッド移動テーブル１３による搭載ヘッド１４の移動によって、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構１４ａによって、それぞれの方向についての位置合わせが行われる。
【００２９】
次に部品撮像部１７について説明する。図４に示すように、部品撮像部１７には供給部認識カメラ２１、搭載ヘッド認識カメラ２２が撮像光軸を水平にした姿勢で配置されており、供給部認識カメラ２１、搭載ヘッド認識カメラ２２は、それぞれ取出し移送ヘッドベース２０の側面まで水平方向に延出した供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａを備えている。供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａはともに撮像口からの撮像光軸を直角に屈折させる機能を有したＬ型の撮像光学系である。
【００３０】
供給部撮像光学系２１ａの撮像口（供給部撮像口２１ｂ）は供給位置［Ａ］の垂直上方に位置しており、供給位置［Ａ］からの撮像光を供給部認識カメラ２１に入射させる。これにより供給部認識カメラ２１は、供給部２のウェハシート５において供給位置［Ａ］に位置したチップ６を上方から撮像する。供給部認識カメラ２１および供給部撮像光学系２１ａは、供給部２のチップ６を撮像する供給部撮像手段を構成する。そしてこの供給部撮像手段による供給位置のチップ６の撮像は、３つの取出し移送ヘッド１６がいずれもが供給位置［Ａ］から外れた位置を回動している状態、すなわち供給部撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
【００３１】
また搭載ヘッド撮像光学系２２ａの撮像口（搭載ヘッド撮像口２２ｂ）は、受取り位置［Ｄ］の垂直下方に位置しており、受取り位置［Ｄ］からの撮像光を搭載ヘッド認識カメラ２２に入射させる。これにより搭載ヘッド認識カメラ２２は、受取り位置［Ｄ］において搭載ヘッド１４に保持された状態のチップ６を撮像する。搭載ヘッド認識カメラ２２および搭載ヘッド撮像光学系２２ａは、搭載ヘッド撮像手段を構成する。そしてこの搭載ヘッド撮像手段によるチップ６の撮像は、３つの取出し移送ヘッド１６がいずれもが受取り位置［Ｄ］から外れた位置を回動している状態、すなわち搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
【００３２】
そして上記構成において、供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａは、供給位置［Ａ］と受取り位置［Ｄ］が同一垂直線上に位置していることから、上下に重なった位置にある。すなわち、供給部撮像手段および搭載ヘッド撮像手段は、それぞれの撮像視野が上下方向に重なるように配置されている。換言すれば、供給部撮像手段および搭載ヘッド撮像手段は、それぞれの撮像口が上下方向に重なるように配置されている。これにより、チップ６を２つの異なる位置において認識するための２つの認識手段を上下に重ねて配置することを可能としており、２つの認識手段を並列配置していた従来装置と比較して、装置のコンパクト化が実現される。
【００３３】
次に搭載ヘッド１４について説明する。図４に示すように、搭載ヘッド移動テーブル１３によって水平移動する移動ベース１３ａには、搭載ヘッド１４および基板認識カメラ２４が一体移動可能に配置されている。搭載ヘッド１４は搭載ヘッド回転機構１４ａによってヘッド軸廻りの回転が可能となっている。また搭載ヘッド１４は、搭載ヘッド回転機構１４ａに設けられたガイド（図示省略）によって垂直方向に設けられたバネ（図示省略）によって上方に付勢されている。
【００３４】
さらに、搭載ヘッド１４は後述する搭載ヘッド押圧機構２５に上方から押されることによって下降する。したがって搭載ヘッド１４は搭載ヘッド回転機構１４ａに設けられたバネおよび搭載ヘッド押圧機構２５によって垂直なヘッド軸方向の昇降が可能となっている。なお搭載ヘッド回転機構１４ａに搭載ヘッド１４を昇降させる機構を設けてもよい。受取り位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６からチップ６を受け取った搭載ヘッド１４は、搭載ヘッド移動テーブル１３によって基板保持部９に保持された基板１０上に移動し、ここで保持したチップ６を基板１０に搭載する。
【００３５】
移動ベース１３ａに配設された基板認識カメラ２４は水平方向に延出した基板撮像光学系２４ａを備えており、搭載ヘッド１４が受取り位置［Ｄ］に位置した状態において、基板撮像光学系２４ａは基板１０上に位置するようになっている。この状態で基板認識カメラ２４によって基板１０を撮像することにより、基板１０におけるチップ６の搭載点［Ｅ］が撮像され、この撮像結果を認識処理することにより、搭載点［Ｅ］の位置が認識される。なお、基板認識カメラ２４を固定配置し、基板保持部移動テーブル８によって基板１０を基板認識カメラ２４による撮像位置まで移動させるようにしてもよい。
【００３６】
搭載ヘッド１４によるチップ６の基板１０への搭載動作においては、このようにして求められた基板１０の搭載点［Ｅ］の位置認識結果と、搭載ヘッド認識カメラ２２によってチップ６を撮像することにより求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ６が基板１０に対して相対的に位置決めされる。この位置決めは、ＸＹ方向については、基板保持部移動テーブル８によって基板１０を移動させて、搭載点［Ｅ］を搭載ヘッド１４による搭載位置の直下まで移動させることにより、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構１４ａによって搭載ヘッド１４をθ回転させることにより行われる。
【００３７】
そして搭載ヘッド１４を下降させて保持したチップ６を基板１０に着地させて搭載する際には、天板１１ｃの下面側の固定位置に配設された搭載ヘッド押圧機構２５によって搭載ヘッド１４に下向きの荷重を伝達し、チップ６を搭載ヘッド１４を介して基板１０に対して押圧する。このように搭載ヘッド押圧機構２５を搭載ヘッド１４から分離して固定配置することにより、搭載ヘッド１４を軽量化して高速動作を可能にするとともに、搭載ヘッド押圧機構２５を対象とするチップの実装荷重に応じて交換することができるという利点がある。
【００３８】
次に図５を参照して、電子部品搭載装置の制御系の処理機能について説明する。供給部認識カメラ２１、プリセンタ認識カメラ２３、搭載ヘッド認識カメラ２２、基板認識カメラ２４は、それぞれ第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４に接続されている。第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４は、それぞれ供給部認識カメラ２１、プリセンタ認識カメラ２３、搭載ヘッド認識カメラ２２、基板認識カメラ２４によって得られた撮像データを画像処理することにより、撮像対象の位置を認識する。
【００３９】
第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４によって得られた認識結果は、制御部３０に送られる。制御部３０にはこれらの認識結果を受けて各駆動機構に必要な位置決め指令を出力するための制御プログラムが備えられており、これらの制御プログラムを実行することにより、以下に説明する位置決め制御が行われる。
【００４０】
以下認識対象項目毎に個別に説明する。第１の部品認識部６によるウェハシート５上のチップ６の認識結果は、第１の位置決め制御手段３５に送られる。第１の位置決め制御手段３５は、供給位置［Ａ］にあるチップ６の認識結果に基づいてチップ６を取出し移送ヘッド１６に対して相対的に位置決めする際の移動量（Ｘ１）、（Ｙ１）、（θ１）を算出する。
【００４１】
これらの移動量のうち、（Ｘ１）、（Ｙ１）は駆動回路４１に出力される。そして駆動回路４１がこの移動量（Ｘ１）、（Ｙ１）と制御部３０からの制御指令に基づいてチップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、ＸＹ方向の位置合わせが行われる。また移動量（θ１）は駆動回路４２に出力される。そして駆動回路４２が、移動量（θ１）と制御部３０からの制御指令に基づいて、取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａを駆動することにより、必要に応じてθ方向の位置合わせが行われる。なおθ方向の位置合わせは、チップ保持部移動テーブル３を駆動して行ってもよいし、またθ方向の位置合わせを行わないようにしてもよい。
【００４２】
すなわち、第１の位置決め制御手段３５およびチップ保持部移動テーブル３は、供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、取出し移送ヘッド１６に対してチップ６を相対的に位置決めする取出し位置決め手段を構成する。
【００４３】
第２の部品認識部３２による認識結果は、第２の位置決め制御手段３６に送られる。第２の位置決め制御手段３６は、プリセンタ認識位置［Ｃ］における取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６の位置ずれ量を示すデータに基づき、受取り位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６に保持された状態にあるチップ６を搭載ヘッド１４に相対的に位置決めする際の移動量（Ｘ２）、（Ｙ２）、（θ２）を示すデータを出力する。
【００４４】
これらのデータのうち、移動量（Ｘ２）は駆動回路４３に送られ、移動量（Ｙ２）は駆動回路４５に出力され、さらに移動量（θ２）は駆動回路４６に出力される。駆動回路４３が移動量（Ｘ２）と制御部３０からの制御指令に基づいて取出し移送ヘッドベース回転機構１８を駆動することにより、取出し移送ヘッドベース２０の回転停止位置が位置ずれ量に応じて微調整され、これによりＸ方向の位置合わせが行われる。そして駆動回路４５，４６がそれぞれ移動量（Ｙ２）、（θ２）に基づいて搭載ヘッド移動テーブル１３、搭載ヘッド回転機構１４ａを駆動することにより、Ｙ方向、θ方向の位置合わせが行われる。
【００４５】
したがって、第２の位置決め制御手段３６、取出し移送ヘッドベース回転機構１８、搭載ヘッド移動テーブル１３および搭載ヘッド回転機構１４ａは、取出しヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて搭載ヘッド駆動機構およびまたは取出し移送手段を制御することにより、受取り位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４を取出しヘッド１６に保持されたチップ６に対して相対的に位置合わせするプリセンタ位置決め手段を構成する。
【００４６】
次に、第３の部品認識部３３の認識結果は、第３の位置決め制御手段３８に送られる。第３の位置決め制御手段３８には、基板認識部３４からも基板１０の搭載点［Ｅ］の認識結果が送られる。第３の位置決め制御手段３８では、搭載ヘッド１４に対するチップ６の位置ずれと、基板１０の搭載点［Ｅ］の位置ずれを加え合わせて、搭載ヘッド１４がチップ６を基板１０に搭載する際の移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）、（θ３）のデータを出力する。
【００４７】
Ｘ方向、Ｙ方向の移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）は駆動回路４４に送られ、この移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）のデータと制御部３０からの制御指令に基づいて基板保持部移動テーブル８が駆動される。またθ方向の移動量（θ３）は駆動回路４６に出力され、この移動量（θ３）のデータと制御部３０からの制御指令に基づいて搭載ヘッド回転機構１４ａが駆動される。
【００４８】
したがって第３の位置決め制御手段３８、基板保持部移動テーブル８および搭載ヘッド回転機構１４ａは、搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、搭載ヘッド１４に保持されたチップ６を、基板保持部９に保持された基板１０に対して相対的に位置決めする搭載位置決め手段を構成する。
【００４９】
搭載ヘッド認識カメラ２２は、搭載ヘッド１４に保持されたチップ６の下面の画像データをバンプ検査部３７に対して出力する。バンプ検査部３７はこの画像データを画像処理することにより、チップ６のバンプ形成面におけるバンプの有無、バンプサイズ、バンプのキズなどの検査が行われる。また制御部３０からの制御指令は駆動回路４７に出力され、この駆動指令に従って搭載ヘッド押圧機構２５が駆動されることにより、搭載ヘッド１４によるチップ６の搭載動作時に、搭載ヘッド１４にはチップ６の実装荷重に応じた押圧荷重が伝達される。
【００５０】
この電子部品搭載装置は上記のように構成されており、以下動作について図６、図７、図８を参照して説明する。まず図６を参照して、チップ６を供給部２から取出して基板１０に搭載する搭載動作について説明する。ここに示す一連の動作は、供給部２の供給位置［Ａ］から取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出して受取り位置［Ｄ］まで移送し、このチップ６を搭載ヘッド１４によって受け取って基板１０に搭載する電子部品搭載方法を示している。
【００５１】
まず最初に、ウェハシート５に貼着されているチップ６のうち、当該搭載動作で搭載対象となるチップ６を供給位置［Ａ］へ移動する（ＳＴ１）。次に、供給部認識カメラ２１で供給位置［Ａ］のチップ６を撮像し、第１の部品認識部３１によってチップ６の位置を認識する（ＳＴ２）（供給部認識工程）。この供給部認識工程においては、供給部認識カメラ２１による撮像は、取出し移送ヘッド１６を供給位置［Ａ］から供給部撮像手段による撮像を妨げない位置に移動させた状態で行われる。
【００５２】
次いで当該動作において用いられる取出し移送ヘッド１６を供給位置［Ａ］に対応したチップ取出し位置へ回転移動させる（ＳＴ３）。このとき供給部認識工程で求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、チップ６を供給位置［Ａ］において取出し移送ヘッド１６に対して相対的に位置決めする（取出し位置決め工程）。
【００５３】
そして取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出し（ＳＴ４）（部品（チップ）取出し工程）、受取り位置［Ｄ］までこのチップ６を移送する取出し移送工程が行われる。すなわち取出し移送ヘッドベース２０を６０度（１／６回転）づつ間欠回転させることにより、まずチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６をチップ有無検出位置［Ｂ］へ回転移動させ（ＳＴ５）、チップ有無検出センサ２６によってチップ６の有無を検出する（ＳＴ６）（部品（チップ）有無検出工程）。ここでチップ６が検出されない場合には、当該取出し移送ヘッド１６については以下に説明する動作を行うことなく、次の取出し移送ヘッド１６を対象としてチップ有無検出および以下の動作を継続する。
【００５４】
この後チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６はプリセンタ認識位置［Ｃ］へ回転移動する（ＳＴ７）。そしてここでプリセンタ認識カメラ２３によってチップ６を撮像し、第２の部品認識部３２によってチップ６の位置を認識して搭載ヘッド１４とチップ６とを相対的に位置決めする準備を行う（ＳＴ８）（プリセンタ準備工程）。そして取出し移送ヘッド１６を受取り位置［Ｄ］へ回転移動させ、搭載ヘッド１４とチップ６とを相対的に位置決めし（ＳＴ９）（プリセンタ位置決め工程）、搭載ヘッド１４でチップ６を受け取る（ＳＴ１０）（部品（チップ）受取り工程）。
【００５５】
この第２の位置決め工程（プリセンタ位置決め工程）においては、前述のように取出し移送ヘッド撮像手段であるプリセンタ認識カメラ２３の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、搭載ヘッド駆動機構およびまたは取出し移送手段を制御することにより、受取り位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４を取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６に対して相対的に位置決めする。
【００５６】
このように、受取り位置［Ｄ］まで移送される途中で予めチップ６の位置認識を行うことにより、従来装置のように受取り位置［Ｄ］においてプリセンタ認識を行う必要がない。したがって、搭載ヘッド１４はプリセンタ認識のために受取り位置「Ｄ」から退避する必要がなく、取出し移送ヘッド１６が受取り位置［Ｄ］に到達したならば直ちにチップ６を受け取ることができる。
【００５７】
搭載ヘッド１４がチップ６を受取ったならば、このチップ６を搭載ヘッド認識カメラ２２によって撮像し、第３の部品認識部３３によってチップ６の位置を認識する（ＳＴ１１）（搭載ヘッド認識工程）。この搭載ヘッド認識工程での搭載ヘッド認識カメラ２２による撮像は、取出し移送ヘッド１６を回動させて受取り位置［Ｄ］から搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動させた状態で行われる。このチップ６の位置認識と並行して、基板認識カメラ２４によって基板１０を撮像し、基板認識部３４によって搭載点［Ｅ］の位置を認識する（ＳＴ１２）。
【００５８】
チップ６を受け取った搭載ヘッド１４は、チップ６の撮像を終えると基板１０上の搭載位置まで停止することなく直行する。そしてチップ６の位置認識結果と、搭載点［Ｅ］の位置認識結果とに基づいて、チップ６と基板１０とを相対的に位置決めし（ＳＴ１３）（第３の位置決め工程）、搭載ヘッド１４を下降させて搭載ヘッド押圧機構２５によって押圧することにより、チップ６を基板１０に搭載する（部品（チップ）搭載工程）。
【００５９】
上述のフローは、１つの取出し移送ヘッド１６によって行われるチップ６の取出し動作を順序を追って示したものであり、実際の装置稼動状態においては、チップ取出し移送機構１５に備えられた３つの取出し移送ヘッド１６によって、供給部２からのチップ６の取出しおよび搭載ヘッド１４によるチップ６の受取りが連続的に実行される。この連続動作について、図７，図８を参照して説明する。
【００６０】
図７は、３つの取出し移送ヘッド１６を、第１の取出し移送ヘッド１６Ａ、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂ、第３の取出し移送ヘッド１６Ｃとして区別し、同一タイミングにおいて各取出し移送ヘッドで実行される工程動作を並列させて示している。以下、各タイミング毎に説明する。図８は、各タイミングにおける各取出し移送ヘッドの動作を示している。
【００６１】
タイミング（ａ）においては、第１の取出し移送ヘッド１６Ａ、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂ、第３の取出し移送ヘッド１６Ｃのそれぞれについて、以下の各工程動作が実行されている。すなわち、図８（ａ）に示すように、第１の取出し移送ヘッド１６Ａについては、供給部２のチップ６を供給部認識カメラ２１によって撮像して位置認識する供給部認識工程が実行されており、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂについては、チップ６の有無をチップ有無検出センサ２６によって検出するチップ有無検出工程が、また第３の取出し移送ヘッド１６Ｃについては、保持したチップ６を搭載ヘッド１４に受け渡すチップ受取り工程が実行されている。
【００６２】
そして取出し移送ヘッドベース２０が反時計回りに１／６回転した後のタイミング（ｂ）においては、第１の取出し移送ヘッド１６Ａ、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂ、第３の取出し移送ヘッド１６Ｃのそれぞれについて、以下の各工程動作が実行されている。すなわち、図８（ｂ）に示すように、第１の取出し移送ヘッド１６Ａについては、供給部２のチップ６を取出すチップ取出し工程が実行されており、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂについては、プリセンタ認識カメラ２３によってチップ６を撮像して位置を認識するプリセンタ準備工程が、また第３の取出し移送ヘッド１６Ｃについては、搭載ヘッド１４に保持したチップ６を搭載ヘッド認識カメラ２２によって撮像して位置を認識する搭載ヘッド認識工程が実行されている。
【００６３】
そして後続のタイミング（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）においては、上述のタイミング（ａ）、（ｂ）と同様の工程動作が、第１の取出し移送ヘッド１６Ａ、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂ、第３の取出し移送ヘッド１６Ｃについて、対象ヘッドを反時計回りの輪環順に入れ替えて順次実行される。
【００６４】
これにより、３つの取出し移送ヘッド１６を等配位置に放射状に配置したロータリ式のチップ取出し移送機構１５によって、供給部２からのチップ６の取出し、チップ６の表裏反転および搭載ヘッド１４による受取り位置［Ｄ］までの移送の各動作が、チップ６の持ち換えを行うことなく取出し移送ヘッド１６のみの動作によって、連続動作で効率よく行われる。
【００６５】
そしてロータリ式のチップ取出し移送機構１５において、受取り位置［Ｄ］の直下に搭載ヘッド撮像手段を配置する構成を採用していることから、搭載ヘッド１４がチップ６を受け取った後、取出し移送ヘッド１６が受取り位置［Ｄ］から搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動したならば、直ちにチップ６の認識を行うことができる。これにより、前述のようにチップ受け取り後の搭載ヘッド１４の一旦停止を不要にして、タクトタイム短縮を可能としている。
【００６６】
また供給位置［Ａ］においてチップ６を認識するための供給部撮像手段の撮像視野と、搭載ヘッド撮像手段の撮像手段の撮像視野とが上下に重なるような配置を採用することにより、搭載ヘッド撮像手段および供給部撮像手段の２種類の撮像手段を、取出し移送機構１５に極めてコンパクトに組み込むことが可能となっている。
【００６７】
さらに取出し移送ヘッド１６が供給位置［Ａ］から受取り位置［Ｄ］へ回転移動する回動経路において設定される複数の回転停止位置を、チップ有無検出位置［Ｂ］、プリセンタ認識位置［Ｃ］として利用することにより、コンパクト・高機能の電子部品搭載装置が実現される。
【００６８】
なお上記実施の形態においては、搭載ヘッド１４が取出し移送ヘッド１６からチップ６を受け取る際のプリセンタ位置決め、すなわちチップ６と搭載ヘッド１４との相対的な位置決めを、プリセンタ認識位置［Ｃ］にてチップ６を撮像して得られた位置認識結果に基づいて、取出し移送手段と搭載ヘッド駆動機構とを制御することにより行う例を示しているが、図９に示すような機械的なアライメント方法によって、プリセンタ位置決めを行うようにしてもよい。なお、図９においてチップ６のバンプの図示は省略している。
【００６９】
図９（ａ）において、チップ取出し移送機構１５の取出し移送ヘッドベース２０に設定されたプリセンタ位置［Ｃ’］（図３，図４に示すプリセンタ認識位置［Ｃ］と同じ位置）の外周側には、プリセンタ手段であるチップアライメント機構５０が配設されている。チップアライメント機構５０は、内テーパ状のアライメント面５１ａを備えたアライメントツール５１を進退機構５２によって法線方向に進退可能にした構成となっており、プリセンタ位置［Ｃ’］における取出し移送ヘッド１６の軸線Ｌ１に、アライメントツール５１のアライメント中心線Ｌ２が一致するように配置されている。
【００７０】
チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６がプリセンタ位置［Ｃ’］に停止すると、図９（ｂ）に示すように、アライメントツール５１が進退機構５２によって取出し移送ヘッド１６に対して進出し、アライメント面５１ａがチップ６の端面に接触する。これにより、チップ６は取出し移送ヘッド１６に保持されたままアライメント面５１ａにならって移動する。この結果、チップ６が取出し移送ヘッド１６に対して位置ずれしている場合にあっても、チップ６の中心がアライメント中心線Ｌ２に一致し、チップ６は取出し移送ヘッド１６の軸線Ｌ１、すなわち正規位置に位置合わせされる。
【００７１】
したがって、このチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６が受取り位置［Ｄ］に移動してチップ６を搭載ヘッド１４に渡す際には、搭載ヘッド１４は常に一定の正規位置においてチップ６を受け取ることができる。すなわち図９に示す例では、チップ６の取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を正規位置に位置合わせするチップアライメント機構５０（プリセンタ手段）が、チップ６を搭載ヘッド１４に対して相対的に位置決めする第２の位置決め手段となっている。
【００７２】
この例においても、受取り位置［Ｄ］まで移送される途中で、予めチップ６を取出し移送ヘッド１６の正規位置に位置合わせするプリセンタ動作を行うことにより、取出し移送ヘッド１６が受取り位置［Ｄ］に到達したならば、直ちに搭載ヘッド１４によって正規位置に位置決めされた状態のチップ６を受け取ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して受取り位置まで移送する取出し移送動作の途中において、取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像して搭載ヘッドが電子部品を受け取るための位置認識を予め行うことにより、または取出し移送動作の途中において、取出し移送ヘッドに保持された電子部品を正規位置に位置合わせするプリセンタ動作を行うことにより、プリセンタ認識のために搭載ヘッドを受取位置から退避させる必要がなく、タクトタイムを短縮して生産性を向上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搭載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の正面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のチップ搭載動作のフロー図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ取出し動作のフロー図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ取出し動作の動作説明図
【図９】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のチップ取出し移送機構の部分正面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるプリセンタ動作の説明図
【符号の説明】
２ 供給部
６ チップ
９ 基板保持部
１０ 基板
１２ 搭載機構
１４ 搭載ヘッド
１５ チップ取出し移送機構
１６ 取出し移送ヘッド
１７ 部品撮像部
２１ 供給部認識カメラ
２１ａ 供給部撮像光学系
２２ 搭載ヘッド認識カメラ
２２ａ 搭載ヘッド撮像光学系
２３ プリセンタ認識カメラ
２４ 基板認識カメラ
５０ チップアライメント機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板に搭載する電子部品搭載装置および電子部品搭載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に搭載する際の所要位置精度の高度化に伴い、搭載時の電子部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法が広く用いられるようになっている。このような電子部品搭載装置として、供給部から電子部品を取出して表裏反転し所定の受取り位置に位置させる表裏反転装置と、この表裏反転された電子部品を受け取って基板に搭載する搭載ヘッドを備え、表裏反転された電子部品をカメラで認識した上で搭載ヘッドがこの電子部品を受け取るプリセンタ認識機能を有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、バンプが形成された電子部品を表裏反転させて、高い位置精度で基板に搭載することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−６０８４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年電子部品業界においては生産技術の進歩が著しく、生産性向上がさらに求められるようになってきている。しかしながら、上述の先行技術では、受取り位置でプリセンタ認識を行っていたためために搭載ヘッドが受取り位置から退避して待つ必要があり、搭載ヘッドの受取り位置への移動において減速または停止動作のための加減速によってロスタイムが発生する場合があった。このためタクトタイムの短縮には限界があり、更なる高能率の電子部品搭載装置が求められていた。
【０００５】
そこで本発明は、タクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる電子部品搭載装置および電子部品搭載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記載の電子部品搭載装置は、取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取出し移送ヘッドに対して電子部品を相対的に位置決めする第１の位置決め手段と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送手段と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め手段と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて前記取出し移送ヘッドから受け取って基板に搭載する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を下方から撮像する搭載ヘッド撮像手段と、この搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め手段とを備え、前記第２の位置決め手段は、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像する取出し移送ヘッド撮像手段と、この取出し移送ヘッド撮像手段の撮像結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して位置合わせする位置決め制御手段とを含む。
【０００８】
請求項２記載の電子部品搭載装置は、取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取出し移送ヘッドに対して電子部品を相対的に位置決めする第１の位置決め手段と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移動動作を行う取出し移送手段と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め手段と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて前記取出し移送ヘッドから受け取って基板に搭載する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を下方から撮像する搭載ヘッド撮像手段と、この搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め手段とを備え、前記取出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドに保持された電子部品を正規位置に位置合わせするプリセンタ手段である。
【０００９】
請求項３記載の電子部品搭載方法は、供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給部の電子部品を供給部撮像手段によって撮像して電子部品の位置を認識する供給部認識工程と、この供給部認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて電子部品を前記取出し移送ヘッドに対して相対的に位置決めする第１の位置決め工程と、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め工程と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて搭載ヘッドによって前記取出し移送ヘッドから受け取る部品受取り工程と、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載ヘッド撮像手段によって下方から撮像してこの電子部品の位置を認識する搭載ヘッド認識工程と、この搭載ヘッド認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め工程と、位置決めされた電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含み、前記第２の位置決め工程において、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像し、この撮像結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して位置合わせする。
【００１１】
請求項４記載の電子部品搭載方法は、供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給部の電子部品を供給部撮像手段によって撮像して電子部品の位置を認識する供給部認識工程と、この供給部認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて電子部品を前記取出し移送ヘッドに対して相対的に位置決めする第１の位置決め工程と、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め工程と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて搭載ヘッドによって前記取出し移送ヘッドから受け取る部品受取り工程と、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載ヘッド撮像手段によって下方から撮像してこの電子部品の位置を認識する搭載ヘッド認識工程と、この搭載ヘッド認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め工程と、位置決めされた電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含み、前記第２の位置決め工程において、前記取出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドに保持された電子部品をプリセンタ手段によって正規位置に位置合わせする。
【００１２】
本発明によれば、取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して受取り位置まで移送する取出し移送動作の途中において、取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像して搭載ヘッドが電子部品を受け取るための位置認識を予め行うことにより、または取出し移送動作の途中において、取出し移送ヘッドに保持された電子部品を正規位置に位置合わせするプリセンタ動作を行うことにより、搭載ヘッドがプリセンタ認識のために受取位置から退避する必要がなく、タクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる。
【００１３】
【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搭載装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のチップ搭載動作のフロー図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ取出し動作のフロー図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ取出し動作の動作説明図、図９（ａ）は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のチップ取出し移送機構の部分正面図、図９（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるプリセンタ動作の説明図である。
【００１４】
まず図１、図２を参照して電子部品搭載装置の構成を説明する。図１においてベース部１の上面には供給部２が配設されている。供給部２は、直動テーブルを組み合わせた構造のチップ保持部移動テーブル３の上面に、チップ保持部４を装着して構成されている。チップ保持部４には、部品（電子部品）であるチップ６が多数貼着されたウェハシート５が保持されている。
【００１５】
チップ６は外部接続用のバンプが形成されたバンプ付きチップであり、バンプ形成面を上向きにした姿勢で、下面側をウェハシート５に貼着されている。チップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、チップ保持部４はウェハシート５に貼着されたチップ６とともに水平面内で移動する。
【００１６】
ベース部１上の供給部２に隣接した位置には、基台７が配置されており、基台７のトッププレート７ａ上には、基板保持部移動テーブル８が配設されている。基板保持部移動テーブル８は直動テーブルを組み合わせた構成となっており、上面にはチップ６が搭載される基板１０を保持する基板保持部９が装着されている。基板保持部移動テーブル８を駆動することにより、基板保持部９は保持した基板１０とともに水平面内で移動する。
【００１７】
供給部２の上方には、トッププレート７ａに保持されたチップ取出し移送機構１５（取出し移送手段）が、チップ保持部４の上方に張り出した形で配設されている。チップ取出し移送機構１５は、複数（ここでは３つ）の取出し移送ヘッド１６を、水平な回動軸廻りに放射状に配列して回動自在にしたロータリ式のチップ取出しユニットである。供給部２は、所定の供給位置にてこれらの取出し移送ヘッド１６にバンプ形成面を上向きにした姿勢のチップ６を供給する。
【００１８】
すなわちチップ取出し移送機構１５は、下向き姿勢の取出し移送ヘッド１６によって供給部２の供給位置から取出したチップ６を、以下に説明する搭載ヘッド１４による受取り位置まで移送するとともに、この移送過程において、取出し移送ヘッド１６が回動軸廻りに回動することにより、チップ６の姿勢を表裏反転してバンプ形成面を下向きにする。
【００１９】
供給部２の背後側および基台７上には、側フレーム１１ａ、１１ｂがそれぞれ立設されており、側フレーム１１ａ、１１ｂの上部は天板１１ｃによって連結されている。側フレーム１１ａおよび側フレーム１１ｂの間には、搭載ヘッド１４を備えた搭載機構１２が設けられており、搭載ヘッド１４は、側フレーム１１ａ、１１ｂの間に架設された搭載ヘッド移動テーブル１３によって水平移動し、搭載ヘッド回転機構１４ａによって垂直軸廻りのθ方向に回転する。
【００２０】
供給部２から取出し移送ヘッド１６によって取出され、前述の受取り位置まで移送されるとともに表裏反転されたチップ６は、バンプ形成面を下向きにしたフェイスダウン姿勢で搭載ヘッド１４によって受け取られる。そして、チップ６を受け取った搭載ヘッド１４が基板保持部９に保持された基板１０上に移動し、そこで搭載ヘッド１４が搭載動作を行うことにより、チップ６は基板１０にフェイスダウン姿勢で搭載される。
【００２１】
側フレーム１１ａには部品撮像部１７がチップ取出し移送機構１５の側面まで延出して設けられており、後述するように、供給部２から取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出す際には、また取出されたチップ６が搭載ヘッド１４によって受け取られた後には、部品撮像部１７によってそれぞれチップ６を撮像し、位置を認識する。
【００２２】
次に、図２，図３、図４を参照して各部の詳細構造を説明する。まずチップ取出し移送機構１５の構造を説明する。図３に示すように、トッププレート７ａの上面には、ブラケット１９を介して取出し移送ヘッドベース２０が回転軸２０ａ廻りに回転自在に保持されている。取出し移送ヘッドベース２０は、取出し移送ヘッドベース回転機構（図示省略）によって、所定の割り出し位置での停止や回転停止位置の微調整を含む任意の動作パターンで回転可能となっている。
【００２３】
取出し移送ヘッドベース２０には、３つの取出し移送ヘッド１６が回転軸２０ａを中心にして放射状に３等配位置に配置されている。取出し移送ヘッド１６は、取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａによって、それぞれのヘッド軸方向（取出し移送ヘッドベース２０の法線方向）に進退するとともに、ヘッド軸廻りに回転できるようになっている。それぞれの取出し移送ヘッド１６は、先端部に吸着ノズルを備えており、この吸着ノズルによってチップ６を吸着して保持する。
【００２４】
図２，図３に示すように、取出し移送ヘッド１６が垂直下向き方向に位置した状態では、取出し移送ヘッド１６は供給部２に設定された所定の供給位置［Ａ］に位置し、この状態で取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａによって取出し移送ヘッド１６を下降させるとともに、吸着ノズルから真空吸引することにより、取出し移送ヘッド１６はウェハシート５上のチップ６のバンプ形成面を真空吸着により保持する。そしてこの状態で取出し移送ヘッド１６を上昇させることにより、チップ６は供給部２から取出される。
【００２５】
このようにしてチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６を、反時計回りに６０度回動させることにより、取出し移送ヘッド１６はチップ有無検出位置［Ｂ］に移動する。チップ有無検出位置［Ｂ］の外側にはチップ有無検出センサ２６が配設されており、チップ有無検出センサ２６は取出し移送ヘッド１６の吸着ノズルにおけるチップ６の有無を検出する。
【００２６】
チップ有無検出位置［Ｂ］からさらに６０度反時計廻りに回動した位置は、プリセンタ認識位置［Ｃ］となっている。プリセンタ認識位置［Ｃ］の外側にはプリセンタ認識カメラ２３が配設されており（図４も参照）、プリセンタ認識カメラ２３は取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を撮像する。すなわちプリセンタ認識カメラ２３は、取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を撮像する取出しヘッド撮像手段となっている。そしてこの撮像結果を認識処理することにより、取出し移送ヘッド１６に保持された状態のチップ６の位置が認識される。
【００２７】
プリセンタ認識位置［Ｃ］からさらに反時計廻りに６０度回動した位置、すなわち垂直上方向の位置は、搭載ヘッド１４が取出し移送ヘッド１６からチップ６を受け取る受取り位置［Ｄ］となっており、チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６が上向きに位置した状態で、取出し移送ヘッド１６を昇降させることにより、搭載ヘッド１４は取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６をフェイスダウン姿勢で受け取る。なお、搭載ヘッド１４を昇降させることによってチップ６を受け取ってもよい。
【００２８】
この搭載ヘッド１４によるチップ受取り動作においては、プリセンタ認識位置［Ｃ］におけるチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ取出し移送機構１５、搭載ヘッド駆動機構（搭載ヘッド移動テーブル１３および搭載ヘッド回転機構１４ａ）を制御することにより、チップ６と搭載ヘッド１４との相対的な位置決めが行われる。すなわち、Ｘ方向については取出し移送ヘッドベース２０の回転停止位置の微調整によって、Ｙ方向については搭載ヘッド移動テーブル１３による搭載ヘッド１４の移動によって、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構１４ａによって、それぞれの方向についての位置合わせが行われる。
【００２９】
次に部品撮像部１７について説明する。図４に示すように、部品撮像部１７には供給部認識カメラ２１、搭載ヘッド認識カメラ２２が撮像光軸を水平にした姿勢で配置されており、供給部認識カメラ２１、搭載ヘッド認識カメラ２２は、それぞれ取出し移送ヘッドベース２０の側面まで水平方向に延出した供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａを備えている。供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａはともに撮像口からの撮像光軸を直角に屈折させる機能を有したＬ型の撮像光学系である。
【００３０】
供給部撮像光学系２１ａの撮像口（供給部撮像口２１ｂ）は供給位置［Ａ］の垂直上方に位置しており、供給位置［Ａ］からの撮像光を供給部認識カメラ２１に入射させる。これにより供給部認識カメラ２１は、供給部２のウェハシート５において供給位置［Ａ］に位置したチップ６を上方から撮像する。供給部認識カメラ２１および供給部撮像光学系２１ａは、供給部２のチップ６を撮像する供給部撮像手段を構成する。そしてこの供給部撮像手段による供給位置のチップ６の撮像は、３つの取出し移送ヘッド１６がいずれもが供給位置［Ａ］から外れた位置を回動している状態、すなわち供給部撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
【００３１】
また搭載ヘッド撮像光学系２２ａの撮像口（搭載ヘッド撮像口２２ｂ）は、受取り位置［Ｄ］の垂直下方に位置しており、受取り位置［Ｄ］からの撮像光を搭載ヘッド認識カメラ２２に入射させる。これにより搭載ヘッド認識カメラ２２は、受取り位置［Ｄ］において搭載ヘッド１４に保持された状態のチップ６を撮像する。搭載ヘッド認識カメラ２２および搭載ヘッド撮像光学系２２ａは、搭載ヘッド撮像手段を構成する。そしてこの搭載ヘッド撮像手段によるチップ６の撮像は、３つの取出し移送ヘッド１６がいずれもが受取り位置［Ｄ］から外れた位置を回動している状態、すなわち搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
【００３２】
そして上記構成において、供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａは、供給位置［Ａ］と受取り位置［Ｄ］が同一垂直線上に位置していることから、上下に重なった位置にある。すなわち、供給部撮像手段および搭載ヘッド撮像手段は、それぞれの撮像視野が上下方向に重なるように配置されている。換言すれば、供給部撮像手段および搭載ヘッド撮像手段は、それぞれの撮像口が上下方向に重なるように配置されている。これにより、チップ６を２つの異なる位置において認識するための２つの認識手段を上下に重ねて配置することを可能としており、２つの認識手段を並列配置していた従来装置と比較して、装置のコンパクト化が実現される。
【００３３】
次に搭載ヘッド１４について説明する。図４に示すように、搭載ヘッド移動テーブル１３によって水平移動する移動ベース１３ａには、搭載ヘッド１４および基板認識カメラ２４が一体移動可能に配置されている。搭載ヘッド１４は搭載ヘッド回転機構１４ａによってヘッド軸廻りの回転が可能となっている。また搭載ヘッド１４は、搭載ヘッド回転機構１４ａに設けられたガイド（図示省略）によって垂直方向に設けられたバネ（図示省略）によって上方に付勢されている。
【００３４】
さらに、搭載ヘッド１４は後述する搭載ヘッド押圧機構２５に上方から押されることによって下降する。したがって搭載ヘッド１４は搭載ヘッド回転機構１４ａに設けられたバネおよび搭載ヘッド押圧機構２５によって垂直なヘッド軸方向の昇降が可能となっている。なお搭載ヘッド回転機構１４ａに搭載ヘッド１４を昇降させる機構を設けてもよい。受取り位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６からチップ６を受け取った搭載ヘッド１４は、搭載ヘッド移動テーブル１３によって基板保持部９に保持された基板１０上に移動し、ここで保持したチップ６を基板１０に搭載する。
【００３５】
移動ベース１３ａに配設された基板認識カメラ２４は水平方向に延出した基板撮像光学系２４ａを備えており、搭載ヘッド１４が受取り位置［Ｄ］に位置した状態において、基板撮像光学系２４ａは基板１０上に位置するようになっている。この状態で基板認識カメラ２４によって基板１０を撮像することにより、基板１０におけるチップ６の搭載点［Ｅ］が撮像され、この撮像結果を認識処理することにより、搭載点［Ｅ］の位置が認識される。なお、基板認識カメラ２４を固定配置し、基板保持部移動テーブル８によって基板１０を基板認識カメラ２４による撮像位置まで移動させるようにしてもよい。
【００３６】
搭載ヘッド１４によるチップ６の基板１０への搭載動作においては、このようにして求められた基板１０の搭載点［Ｅ］の位置認識結果と、搭載ヘッド認識カメラ２２によってチップ６を撮像することにより求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ６が基板１０に対して相対的に位置決めされる。この位置決めは、ＸＹ方向については、基板保持部移動テーブル８によって基板１０を移動させて、搭載点［Ｅ］を搭載ヘッド１４による搭載位置の直下まで移動させることにより、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構１４ａによって搭載ヘッド１４をθ回転させることにより行われる。
【００３７】
そして搭載ヘッド１４を下降させて保持したチップ６を基板１０に着地させて搭載する際には、天板１１ｃの下面側の固定位置に配設された搭載ヘッド押圧機構２５によって搭載ヘッド１４に下向きの荷重を伝達し、チップ６を搭載ヘッド１４を介して基板１０に対して押圧する。このように搭載ヘッド押圧機構２５を搭載ヘッド１４から分離して固定配置することにより、搭載ヘッド１４を軽量化して高速動作を可能にするとともに、搭載ヘッド押圧機構２５を対象とするチップの実装荷重に応じて交換することができるという利点がある。
【００３８】
次に図５を参照して、電子部品搭載装置の制御系の処理機能について説明する。供給部認識カメラ２１、プリセンタ認識カメラ２３、搭載ヘッド認識カメラ２２、基板認識カメラ２４は、それぞれ第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４に接続されている。第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４は、それぞれ供給部認識カメラ２１、プリセンタ認識カメラ２３、搭載ヘッド認識カメラ２２、基板認識カメラ２４によって得られた撮像データを画像処理することにより、撮像対象の位置を認識する。
【００３９】
第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４によって得られた認識結果は、制御部３０に送られる。制御部３０にはこれらの認識結果を受けて各駆動機構に必要な位置決め指令を出力するための制御プログラムが備えられており、これらの制御プログラムを実行することにより、以下に説明する位置決め制御が行われる。
【００４０】
以下認識対象項目毎に個別に説明する。第１の部品認識部６によるウェハシート５上のチップ６の認識結果は、第１の位置決め制御手段３５に送られる。第１の位置決め制御手段３５は、供給位置［Ａ］にあるチップ６の認識結果に基づいてチップ６を取出し移送ヘッド１６に対して相対的に位置決めする際の移動量（Ｘ１）、（Ｙ１）、（θ１）を算出する。
【００４１】
これらの移動量のうち、（Ｘ１）、（Ｙ１）は駆動回路４１に出力される。そして駆動回路４１がこの移動量（Ｘ１）、（Ｙ１）と制御部３０からの制御指令に基づいてチップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、ＸＹ方向の位置合わせが行われる。また移動量（θ１）は駆動回路４２に出力される。そして駆動回路４２が、移動量（θ１）と制御部３０からの制御指令に基づいて、取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａを駆動することにより、必要に応じてθ方向の位置合わせが行われる。なおθ方向の位置合わせは、チップ保持部移動テーブル３を駆動して行ってもよいし、またθ方向の位置合わせを行わないようにしてもよい。
【００４２】
すなわち、第１の位置決め制御手段３５およびチップ保持部移動テーブル３は、供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、取出し移送ヘッド１６に対してチップ６を相対的に位置決めする取出し位置決め手段を構成する。
【００４３】
第２の部品認識部３２による認識結果は、第２の位置決め制御手段３６に送られる。第２の位置決め制御手段３６は、プリセンタ認識位置［Ｃ］における取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６の位置ずれ量を示すデータに基づき、受取り位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６に保持された状態にあるチップ６を搭載ヘッド１４に相対的に位置決めする際の移動量（Ｘ２）、（Ｙ２）、（θ２）を示すデータを出力する。
【００４４】
これらのデータのうち、移動量（Ｘ２）は駆動回路４３に送られ、移動量（Ｙ２）は駆動回路４５に出力され、さらに移動量（θ２）は駆動回路４６に出力される。駆動回路４３が移動量（Ｘ２）と制御部３０からの制御指令に基づいて取出し移送ヘッドベース回転機構１８を駆動することにより、取出し移送ヘッドベース２０の回転停止位置が位置ずれ量に応じて微調整され、これによりＸ方向の位置合わせが行われる。そして駆動回路４５，４６がそれぞれ移動量（Ｙ２）、（θ２）に基づいて搭載ヘッド移動テーブル１３、搭載ヘッド回転機構１４ａを駆動することにより、Ｙ方向、θ方向の位置合わせが行われる。
【００４５】
したがって、第２の位置決め制御手段３６、取出し移送ヘッドベース回転機構１８、搭載ヘッド移動テーブル１３および搭載ヘッド回転機構１４ａは、取出しヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて搭載ヘッド駆動機構およびまたは取出し移送手段を制御することにより、受取り位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４を取出しヘッド１６に保持されたチップ６に対して相対的に位置合わせするプリセンタ位置決め手段を構成する。
【００４６】
次に、第３の部品認識部３３の認識結果は、第３の位置決め制御手段３８に送られる。第３の位置決め制御手段３８には、基板認識部３４からも基板１０の搭載点［Ｅ］の認識結果が送られる。第３の位置決め制御手段３８では、搭載ヘッド１４に対するチップ６の位置ずれと、基板１０の搭載点［Ｅ］の位置ずれを加え合わせて、搭載ヘッド１４がチップ６を基板１０に搭載する際の移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）、（θ３）のデータを出力する。
【００４７】
Ｘ方向、Ｙ方向の移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）は駆動回路４４に送られ、この移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）のデータと制御部３０からの制御指令に基づいて基板保持部移動テーブル８が駆動される。またθ方向の移動量（θ３）は駆動回路４６に出力され、この移動量（θ３）のデータと制御部３０からの制御指令に基づいて搭載ヘッド回転機構１４ａが駆動される。
【００４８】
したがって第３の位置決め制御手段３８、基板保持部移動テーブル８および搭載ヘッド回転機構１４ａは、搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、搭載ヘッド１４に保持されたチップ６を、基板保持部９に保持された基板１０に対して相対的に位置決めする搭載位置決め手段を構成する。
【００４９】
搭載ヘッド認識カメラ２２は、搭載ヘッド１４に保持されたチップ６の下面の画像データをバンプ検査部３７に対して出力する。バンプ検査部３７はこの画像データを画像処理することにより、チップ６のバンプ形成面におけるバンプの有無、バンプサイズ、バンプのキズなどの検査が行われる。また制御部３０からの制御指令は駆動回路４７に出力され、この駆動指令に従って搭載ヘッド押圧機構２５が駆動されることにより、搭載ヘッド１４によるチップ６の搭載動作時に、搭載ヘッド１４にはチップ６の実装荷重に応じた押圧荷重が伝達される。
【００５０】
この電子部品搭載装置は上記のように構成されており、以下動作について図６、図７、図８を参照して説明する。まず図６を参照して、チップ６を供給部２から取出して基板１０に搭載する搭載動作について説明する。ここに示す一連の動作は、供給部２の供給位置［Ａ］から取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出して受取り位置［Ｄ］まで移送し、このチップ６を搭載ヘッド１４によって受け取って基板１０に搭載する電子部品搭載方法を示している。
【００５１】
まず最初に、ウェハシート５に貼着されているチップ６のうち、当該搭載動作で搭載対象となるチップ６を供給位置［Ａ］へ移動する（ＳＴ１）。次に、供給部認識カメラ２１で供給位置［Ａ］のチップ６を撮像し、第１の部品認識部３１によってチップ６の位置を認識する（ＳＴ２）（供給部認識工程）。この供給部認識工程においては、供給部認識カメラ２１による撮像は、取出し移送ヘッド１６を供給位置［Ａ］から供給部撮像手段による撮像を妨げない位置に移動させた状態で行われる。
【００５２】
次いで当該動作において用いられる取出し移送ヘッド１６を供給位置［Ａ］に対応したチップ取出し位置へ回転移動させる（ＳＴ３）。このとき供給部認識工程で求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、チップ６を供給位置［Ａ］において取出し移送ヘッド１６に対して相対的に位置決めする（取出し位置決め工程）。
【００５３】
そして取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出し（ＳＴ４）（部品（チップ）取出し工程）、受取り位置［Ｄ］までこのチップ６を移送する取出し移送工程が行われる。すなわち取出し移送ヘッドベース２０を６０度（１／６回転）づつ間欠回転させることにより、まずチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６をチップ有無検出位置［Ｂ］へ回転移動させ（ＳＴ５）、チップ有無検出センサ２６によってチップ６の有無を検出する（ＳＴ６）（部品（チップ）有無検出工程）。ここでチップ６が検出されない場合には、当該取出し移送ヘッド１６については以下に説明する動作を行うことなく、次の取出し移送ヘッド１６を対象としてチップ有無検出および以下の動作を継続する。
【００５４】
この後チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６はプリセンタ認識位置［Ｃ］へ回転移動する（ＳＴ７）。そしてここでプリセンタ認識カメラ２３によってチップ６を撮像し、第２の部品認識部３２によってチップ６の位置を認識して搭載ヘッド１４とチップ６とを相対的に位置決めする準備を行う（ＳＴ８）（プリセンタ準備工程）。そして取出し移送ヘッド１６を受取り位置［Ｄ］へ回転移動させ、搭載ヘッド１４とチップ６とを相対的に位置決めし（ＳＴ９）（プリセンタ位置決め工程）、搭載ヘッド１４でチップ６を受け取る（ＳＴ１０）（部品（チップ）受取り工程）。
【００５５】
この第２の位置決め工程（プリセンタ位置決め工程）においては、前述のように取出し移送ヘッド撮像手段であるプリセンタ認識カメラ２３の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、搭載ヘッド駆動機構およびまたは取出し移送手段を制御することにより、受取り位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４を取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６に対して相対的に位置決めする。
【００５６】
このように、受取り位置［Ｄ］まで移送される途中で予めチップ６の位置認識を行うことにより、従来装置のように受取り位置［Ｄ］においてプリセンタ認識を行う必要がない。したがって、搭載ヘッド１４はプリセンタ認識のために受取り位置「Ｄ」から退避する必要がなく、取出し移送ヘッド１６が受取り位置［Ｄ］に到達したならば直ちにチップ６を受け取ることができる。
【００５７】
搭載ヘッド１４がチップ６を受取ったならば、このチップ６を搭載ヘッド認識カメラ２２によって撮像し、第３の部品認識部３３によってチップ６の位置を認識する（ＳＴ１１）（搭載ヘッド認識工程）。この搭載ヘッド認識工程での搭載ヘッド認識カメラ２２による撮像は、取出し移送ヘッド１６を回動させて受取り位置［Ｄ］から搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動させた状態で行われる。このチップ６の位置認識と並行して、基板認識カメラ２４によって基板１０を撮像し、基板認識部３４によって搭載点［Ｅ］の位置を認識する（ＳＴ１２）。
【００５８】
チップ６を受け取った搭載ヘッド１４は、チップ６の撮像を終えると基板１０上の搭載位置まで停止することなく直行する。そしてチップ６の位置認識結果と、搭載点［Ｅ］の位置認識結果とに基づいて、チップ６と基板１０とを相対的に位置決めし（ＳＴ１３）（第３の位置決め工程）、搭載ヘッド１４を下降させて搭載ヘッド押圧機構２５によって押圧することにより、チップ６を基板１０に搭載する（部品（チップ）搭載工程）。
【００５９】
上述のフローは、１つの取出し移送ヘッド１６によって行われるチップ６の取出し動作を順序を追って示したものであり、実際の装置稼動状態においては、チップ取出し移送機構１５に備えられた３つの取出し移送ヘッド１６によって、供給部２からのチップ６の取出しおよび搭載ヘッド１４によるチップ６の受取りが連続的に実行される。この連続動作について、図７，図８を参照して説明する。
【００６０】
図７は、３つの取出し移送ヘッド１６を、第１の取出し移送ヘッド１６Ａ、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂ、第３の取出し移送ヘッド１６Ｃとして区別し、同一タイミングにおいて各取出し移送ヘッドで実行される工程動作を並列させて示している。以下、各タイミング毎に説明する。図８は、各タイミングにおける各取出し移送ヘッドの動作を示している。
【００６１】
タイミング（ａ）においては、第１の取出し移送ヘッド１６Ａ、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂ、第３の取出し移送ヘッド１６Ｃのそれぞれについて、以下の各工程動作が実行されている。すなわち、図８（ａ）に示すように、第１の取出し移送ヘッド１６Ａについては、供給部２のチップ６を供給部認識カメラ２１によって撮像して位置認識する供給部認識工程が実行されており、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂについては、チップ６の有無をチップ有無検出センサ２６によって検出するチップ有無検出工程が、また第３の取出し移送ヘッド１６Ｃについては、保持したチップ６を搭載ヘッド１４に受け渡すチップ受取り工程が実行されている。
【００６２】
そして取出し移送ヘッドベース２０が反時計回りに１／６回転した後のタイミング（ｂ）においては、第１の取出し移送ヘッド１６Ａ、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂ、第３の取出し移送ヘッド１６Ｃのそれぞれについて、以下の各工程動作が実行されている。すなわち、図８（ｂ）に示すように、第１の取出し移送ヘッド１６Ａについては、供給部２のチップ６を取出すチップ取出し工程が実行されており、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂについては、プリセンタ認識カメラ２３によってチップ６を撮像して位置を認識するプリセンタ準備工程が、また第３の取出し移送ヘッド１６Ｃについては、搭載ヘッド１４に保持したチップ６を搭載ヘッド認識カメラ２２によって撮像して位置を認識する搭載ヘッド認識工程が実行されている。
【００６３】
そして後続のタイミング（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）においては、上述のタイミング（ａ）、（ｂ）と同様の工程動作が、第１の取出し移送ヘッド１６Ａ、第２の取出し移送ヘッド１６Ｂ、第３の取出し移送ヘッド１６Ｃについて、対象ヘッドを反時計回りの輪環順に入れ替えて順次実行される。
【００６４】
これにより、３つの取出し移送ヘッド１６を等配位置に放射状に配置したロータリ式のチップ取出し移送機構１５によって、供給部２からのチップ６の取出し、チップ６の表裏反転および搭載ヘッド１４による受取り位置［Ｄ］までの移送の各動作が、チップ６の持ち換えを行うことなく取出し移送ヘッド１６のみの動作によって、連続動作で効率よく行われる。
【００６５】
そしてロータリ式のチップ取出し移送機構１５において、受取り位置［Ｄ］の直下に搭載ヘッド撮像手段を配置する構成を採用していることから、搭載ヘッド１４がチップ６を受け取った後、取出し移送ヘッド１６が受取り位置［Ｄ］から搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動したならば、直ちにチップ６の認識を行うことができる。これにより、前述のようにチップ受け取り後の搭載ヘッド１４の一旦停止を不要にして、タクトタイム短縮を可能としている。
【００６６】
また供給位置［Ａ］においてチップ６を認識するための供給部撮像手段の撮像視野と、搭載ヘッド撮像手段の撮像手段の撮像視野とが上下に重なるような配置を採用することにより、搭載ヘッド撮像手段および供給部撮像手段の２種類の撮像手段を、取出し移送機構１５に極めてコンパクトに組み込むことが可能となっている。
【００６７】
さらに取出し移送ヘッド１６が供給位置［Ａ］から受取り位置［Ｄ］へ回転移動する回動経路において設定される複数の回転停止位置を、チップ有無検出位置［Ｂ］、プリセンタ認識位置［Ｃ］として利用することにより、コンパクト・高機能の電子部品搭載装置が実現される。
【００６８】
なお上記実施の形態においては、搭載ヘッド１４が取出し移送ヘッド１６からチップ６を受け取る際のプリセンタ位置決め、すなわちチップ６と搭載ヘッド１４との相対的な位置決めを、プリセンタ認識位置［Ｃ］にてチップ６を撮像して得られた位置認識結果に基づいて、取出し移送手段と搭載ヘッド駆動機構とを制御することにより行う例を示しているが、図９に示すような機械的なアライメント方法によって、プリセンタ位置決めを行うようにしてもよい。なお、図９においてチップ６のバンプの図示は省略している。
【００６９】
図９（ａ）において、チップ取出し移送機構１５の取出し移送ヘッドベース２０に設定されたプリセンタ位置［Ｃ’］（図３，図４に示すプリセンタ認識位置［Ｃ］と同じ位置）の外周側には、プリセンタ手段であるチップアライメント機構５０が配設されている。チップアライメント機構５０は、内テーパ状のアライメント面５１ａを備えたアライメントツール５１を進退機構５２によって法線方向に進退可能にした構成となっており、プリセンタ位置［Ｃ’］における取出し移送ヘッド１６の軸線Ｌ１に、アライメントツール５１のアライメント中心線Ｌ２が一致するように配置されている。
【００７０】
チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６がプリセンタ位置［Ｃ’］に停止すると、図９（ｂ）に示すように、アライメントツール５１が進退機構５２によって取出し移送ヘッド１６に対して進出し、アライメント面５１ａがチップ６の端面に接触する。これにより、チップ６は取出し移送ヘッド１６に保持されたままアライメント面５１ａにならって移動する。この結果、チップ６が取出し移送ヘッド１６に対して位置ずれしている場合にあっても、チップ６の中心がアライメント中心線Ｌ２に一致し、チップ６は取出し移送ヘッド１６の軸線Ｌ１、すなわち正規位置に位置合わせされる。
【００７１】
したがって、このチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６が受取り位置［Ｄ］に移動してチップ６を搭載ヘッド１４に渡す際には、搭載ヘッド１４は常に一定の正規位置においてチップ６を受け取ることができる。すなわち図９に示す例では、チップ６の取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を正規位置に位置合わせするチップアライメント機構５０（プリセンタ手段）が、チップ６を搭載ヘッド１４に対して相対的に位置決めする第２の位置決め手段となっている。
【００７２】
この例においても、受取り位置［Ｄ］まで移送される途中で、予めチップ６を取出し移送ヘッド１６の正規位置に位置合わせするプリセンタ動作を行うことにより、取出し移送ヘッド１６が受取り位置［Ｄ］に到達したならば、直ちに搭載ヘッド１４によって正規位置に位置決めされた状態のチップ６を受け取ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して受取り位置まで移送する取出し移送動作の途中において、取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像して搭載ヘッドが電子部品を受け取るための位置認識を予め行うことにより、または取出し移送動作の途中において、取出し移送ヘッドに保持された電子部品を正規位置に位置合わせするプリセンタ動作を行うことにより、プリセンタ認識のために搭載ヘッドを受取位置から退避させる必要がなく、タクトタイムを短縮して生産性を向上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搭載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の正面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のチップ搭載動作のフロー図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ取出し動作のフロー図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ取出し動作の動作説明図
【図９】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のチップ取出し移送機構の部分正面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるプリセンタ動作の説明図
【符号の説明】
２ 供給部
６ チップ
９ 基板保持部
１０ 基板
１２ 搭載機構
１４ 搭載ヘッド
１５ チップ取出し移送機構
１６ 取出し移送ヘッド
１７ 部品撮像部
２１ 供給部認識カメラ
２１ａ 供給部撮像光学系
２２ 搭載ヘッド認識カメラ
２２ａ 搭載ヘッド撮像光学系
２３ プリセンタ認識カメラ
２４ 基板認識カメラ
５０ チップアライメント機構
Claims (4)
- 取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取出し移送ヘッドに対して電子部品を相対的に位置決めする第１の位置決め手段と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送手段と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め手段と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて前記取出し移送ヘッドから受け取って基板に搭載する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を下方から撮像する搭載ヘッド撮像手段と、この搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め手段とを備え、前記第２の位置決め手段は、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像する取出し移送ヘッド撮像手段と、この取出し移送ヘッド撮像手段の撮像結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して位置合わせする位置決め制御手段とを含むことを特徴とする電子部品搭載装置。
- 取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取出し移送ヘッドに対して電子部品を相対的に位置決めする第１の位置決め手段と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移動動作を行う取出し移送手段と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め手段と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて前記取出し移送ヘッドから受け取って基板に搭載する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を下方から撮像する搭載ヘッド撮像手段と、この搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め手段とを備え、前記第２の位置決め手段は、前記取出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドに保持された電子部品を正規位置に位置合わせするプリセンタ手段であることを特徴とする電子部品搭載装置。
- 供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給部の電子部品を供給部撮像手段によって撮像して電子部品の位置を認識する供給部認識工程と、この供給部認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて電子部品を前記取出し移送ヘッドに対して相対的に位置決めする第１の位置決め工程と、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め工程と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて搭載ヘッドによって前記取出し移送ヘッドから受け取る部品受取り工程と、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載ヘッド撮像手段によって下方から撮像してこの電子部品の位置を認識する搭載ヘッド認識工程と、この搭載ヘッド認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め工程と、位置決めされた電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含み、前記第２の位置決め工程において、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像し、この撮像結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して位置合わせすることを特徴とする電子部品搭載方法。
- 供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給部の電子部品を供給部撮像手段によって撮像して電子部品の位置を認識する供給部認識工程と、この供給部認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて電子部品を前記取出し移送ヘッドに対して相対的に位置決めする第１の位置決め工程と、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、取出された電子部品を前記搭載ヘッドに対して相対的に位置決めする第２の位置決め工程と、相対的に位置決めされた電子部品を前記受取り位置にて搭載ヘッドによって前記取出し移送ヘッドから受け取る部品受取り工程と、前記搭載ヘッドに保持された電子部品を搭載ヘッド撮像手段によって下方から撮像してこの電子部品の位置を認識する搭載ヘッド認識工程と、この搭載ヘッド認識工程における電子部品の位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して相対的に位置決めする第３の位置決め工程と、位置決めされた電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含み、前記第２の位置決め工程において、前記取出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドに保持された電子部品をプリセンタ手段によって正規位置に位置合わせすることを特徴とする電子部品搭載方法。
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