JP3899867B2 - 電子部品実装装置およ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、フリップチップなどの電子部品を基板に実装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】
半導体チップを基板に実装する方式として、フリップチップなど電子部品の下面に設けられた突出電極であるバンプを介して電子部品を基板に導通させる方式が広く用いられるようになっている。この方式においては、移載ヘッドによって電子部品を基板に搭載する際に基板の電極と電子部品のバンプとを高精度で位置合わせする必要があることから、一般に基板と電子部品のバンプとをカメラで撮像することにより基板とバンプを認識して位置ずれを検出し、搭載動作時にこの位置ずれを補正した上でバンプを電極上に搭載する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の実装装置では、基板上でのカメラによる撮像動作と移載ヘッドによる実装動作とを同一サイクル内で行うことからタクトタイムが遅延する傾向にあり、特に1枚の基板内に多数の単位基板が作り込まれた多数枚取り基板では、単位基板毎に位置検出を行う必要があることから撮像や認識処理に要する時間が長く、実装効率の向上を図る上で大きな障害となっていた。
【0004】
そこで本発明は、電子部品を効率よく基板に実装することが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。
【0005】
【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、電子部品を移載ヘッドによって基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記電子部品を供給する部品供給部と、前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記電子部品を吸着して保持する吸着ノズルを複数備えた前記移載ヘッドを前記部品供給部と基板位置決め部との間で移動させるとともに部品供給部における電子部品の取り出し時および基板位置決め部における電子部品の搭載時に移載ヘッドの位置合わせ動作を行うヘッド移動手段と、基板位置決め部に対して進退可能に配設され基板位置決め部の基板上に進出した時に前記基板を撮像して電子部品の実装点である電極を認識する基板認識カメラとを備え、前記ヘッド移動手段は、X方向に配設された搬送路と直交するY方向に配設されたY軸テーブルと、Y軸テーブルに架設され移載ヘッドが装着された第1のX軸テーブルから成り、移載ヘッドはXY方向に水平移動し、位置決めされた基板に対して進退するものであり、また前記基板認識カメラは、X方向に配設された搬送路と直交するY方向に配設されたY軸テーブルと、Y軸テーブルに架設され基板認識カメラが装着された第2のX軸テーブルとによりXY方向に水平移動し、位置決めされた基板に対して進退するものであり、前記第1のX軸テーブルは前記基板位置決め部を挟んで前記部品供給部側に設けられており、また前記第2のX軸テーブルは前記基板位置決め部を挟んで前記部品供給部の反対側に設けられている。
【0006】
請求項2記載の電子部品実装方法は、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、前記基板認識カメラを前記基板位置決め部の基板上に進出させて前記基板を撮像し、電子部品の実装点である電極を認識する撮像工程と、前記移載ヘッドによって部品供給部から電子部品を取り出す部品取り出し工程と、前記実装点である電極の認識結果に基づいて前記ヘッド移動手段を制御することにより移載ヘッドを基板位置決め部に位置決めされた基板上に移動させて電子部品を基板の実装点である電極に搭載する部品搭載工程とを含み、基板位置決め部における前記撮像工程と部品供給部における前記部品取り出し工程とを同時並行的に行う。
【0007】
請求項3記載の電子部品実装方法は、請求項2記載の電子部品実装方法であって、前記基板は複数の単位基板が作り込まれた多数枚取り基板であり、前記撮像工程において単位基板ごとに撮像する。
【0008】
請求項4記載の電子部品実装方法は、請求項2記載の電子部品実装方法であって、電子部品搭載後の基板を前記基板認識カメラによって撮像することにより、実装状態検査を行う。
【0009】
本発明によれば、移載ヘッドや基板認識カメラをXY方向へ移動させる第1、第2のX軸テーブル、Y軸テーブル等を上記のように配設したことにより、基板位置決め部における基板の電子部品の実装点である電極の位置検出のための撮像動作と、部品供給部における移載ヘッドによる電子部品の取り出し動作とを同時並行的に行うことによりタクトタイムを短縮することができ、電子部品を効率よく基板に実装することができる。
【0010】
【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(a)は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる基板の平面図、図2(b)は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる単位基板の平面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における実装動作のフロー図、図5、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図である。
【0011】
まず図1を参照して電子部品実装装置の全体構造について説明する。図1において、X方向に配設された搬送路1には、電子部品の実装対象となる基板2が載置されている。搬送路1は上流側から搬入される基板2を受け取り、電子部品実装位置に位置決めする。したがって搬送路1は基板2を位置決めする基板位置決め部となっている。
【0012】
搬送路1の手前側には電子部品を供給する部品供給部3が配設されている。部品供給部3には、トレイフィーダ4及びテープフィーダ6が併設されており、トレイフィーダ4は下面にバンプが形成されたフリップチップなどのバンプ付きの電子部品5を収容し、またテープフィーダ6は各種のチップ型の電子部品(図示せず)をテープに保持された状態で収容する。
【0013】
搬送路1の上方には、搬送路1と直交するY方向に2つのY軸テーブル7A,7Bが基板位置決め部を挟んで配設されており、Y軸テーブル7A,7Bには、第1のX軸テーブル8及び第2のX軸テーブル14が架設されている。第1のX軸テーブル8には複数の吸着ノズル10を備えた移載ヘッド9が装着されており、第2のX軸テーブル14には基板認識カメラ15が装着されている。図1に示すように、第1のX軸テーブル8は、搬送路(基板位置決め部)1を挟んで部品供給部3側に設けられており、また第2のX軸テーブル14は搬送路(基板位置決め部)1を挟んで部品供給部3の反対側に設けられている。
【0014】
Y軸テーブル7A、第1のX軸テーブル8を駆動することにより、移載ヘッド9は部品供給部3と基板位置決め部(搬送路1)上の基板2との間を往復移動する。そして部品供給部3のトレイフィーダ4からバンプ付きの電子部品5を、またテープフィーダ6からは各種のチップ型の電子部品をピックアップし、基板2に移送し、位置合わせを行った後基板2上の実装点に搭載する。したがってY軸テーブル7A、第1のX軸テーブル8は、ヘッド移動手段となっている。
【0015】
Y軸テーブル7B、第2のX軸テーブル14を駆動することにより、基板認識カメラ15はXY方向に水平移動し、搬送路1に位置決めされた基板2に対して進退する。そして基板認識カメラ15が基板2の上方の任意位置に進出した状態において、下方の基板2の任意位置を撮像する。なお移載ヘッド9には移載ヘッドと一体的に移動するヘッド付属カメラ11が装着されており、ヘッド付属カメラ11と基板認識カメラ15によって同一対象を撮像することにより、移載ヘッド9から独立して移動する基板認識カメラ15の座標系と、移載ヘッド9の駆動座標系とのキャリブレーションを行えるようになっている。
【0016】
部品供給部3と搬送路1との間の移載ヘッド9の移動経路には、部品認識カメラ13及びフラックス転写部12が設けられている。部品供給部3にてフリップチップなどの電子部品5を取り出した移載ヘッド9が部品認識カメラ13上を通過する際に、部品認識カメラ13は吸着ノズル10に保持された状態のこれらの電子部品5を下方から撮像する。これにより、電子部品5が認識され電子部品5の識別や位置の検出が行われる。そしてこの後移載ヘッド9がフラックス転写部12に移動し、ここで保持した電子部品5をフラックス転写部12の塗布面に対して昇降させることにより、電子部品5のバンプやチップ型部品の接合用端子には半田接合用のフラックスが塗布される。
【0017】
次に図2を参照して、実装対象の基板2について説明する。図2(a)に示すように、基板2は単位基板2aが同一基板に複数個作り込まれた多数枚取り基板で有る。基板2の対角位置には、基板2全体の位置認識用の認識マークA,Bが形成されており、基板認識カメラ15によって認識マークA,Bを撮像し、位置認識することにより基板2の位置が検出される。
【0018】
図2(b)は、単位基板2aを示している。各単位基板2aには、電子部品5のバンプが接合される電極16aやチップ部品が接合される電極16bなどの各種の接合用電極が形成されている。また単位基板2aの隅部には、当該単位基板2aが使用不能の不良品であるか否かを示すNGマーク(図中ではX印で示す)のマーク印加位置17が設定されている。前工程での検査において、単位基板2aに何らかの不良が検出された場合には、マーク印加位置17にNGマークが印加される。そして電子部品実装装置において、基板認識時にNGマークが検出された単位基板2aはNG基板と判断されて、実装対象から除外される。
【0019】
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、CPU20は全体制御部であり、以下に説明する各部を統括して制御する。プログラム記憶部21は、移載ヘッド9による実装動作を実行するための動作プログラムやや基板認識・部品認識などの認識処理のための処理プログラムなど各種のプログラムを記憶する。データ記憶部22は、実装データなどの各種データを記憶する。
【0020】
画像認識部23は、ヘッド付属カメラ11、部品認識カメラ13や基板認識カメラ15の撮像によって得られた画像データを認識処理する。これにより、基板認識カメラ15と移載ヘッド9の座標系相互のキャリブレーションや、移載ヘッド9に保持された状態の電子部品の位置検出、搬送路1上の基板2の位置検出などの各種認識処理が行われる。したがって画像認識部23は、基板2の位置を検出する位置検出手段となっている。
【0021】
機構駆動部24は、CPU20によって制御され以下の各機構を駆動する。基板搬送機構25は、搬送路1における基板2の搬送機構である。ヘッド移動機構26(ヘッド移動手段)は、Y軸テーブル7A及び第1のX軸テーブル8によって移載ヘッド9を移動させる。カメラ移動機構27は、Y軸テーブル7B及び第2のX軸テーブル14によって基板認識カメラ15を移動させる。CPU20がヘッド移動手段26を制御する際には、画像認識部23の位置検出結果に基づいて、移載ヘッド9を基板2に対して位置合わせする。
【0022】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装動作について、図4のフロー図に沿って図5、図6を参照しながら説明する。図4のフローでは、実装動作のうち、基板2上において行われる動作について示している。先ず実装対象の基板2が搬送路1上を上流側から搬送され、基板位置決め部に位置決めされる(ST1)。次いで、カメラ移動機構27によって基板認識カメラ15を移動させ、図5(a)に示すように基板2の認識マークAを撮像して位置を認識し、次いで図5(b)に示すように認識マークBを撮像して位置を認識する(ST2)。これにより、基板2の全体位置が検出される。
【0023】
この後、各単位基板2aを対象とした処理が行われる。すなわち、基板2の各単位基板2aを撮像し、先ずマーク印加位置17(図2(a)参照)内のNGマークの有無を認識することにより、前工程で不良と判定されたNG単位基板を検出する(ST3)。ここで検出されたNG単位基板は電子部品実装対象から除外され、以下のステップは、NG単位基板以外の良品基板のみが対象となる。良品であると判断された単位基板2aは、基板認識カメラ15によって撮像され、単位基板2a内の実装点認識が行われる(ST4)。これにより、図2(b)に示す電極16a,16bの位置が認識される。
【0024】
また上記(ST2)、(ST3)、(ST4)の動作と並行して、図5(a)、(b)に示すように、移載ヘッド9はトレイフィーダ4から電子部品5を、またテープフィーダ6からチップ型の電子部品を吸着ノズル10によって取り出し、次いで移載ヘッド9は部品認識カメラ13上へ移動する。そしてここで吸着ノズル10によって保持された状態の電子部品5が下方から撮像され、電子部品の識別や位置検出が行われる。この後、図6(a)に示すように移載ヘッド9はフラックス転写部12上に移動し、ここで電子部品5のバンプやチップ型部品の接合用端子へのフラックス塗布が行われる。
【0025】
この後、電子部品実装が行われる(ST5)。すなわち、移載ヘッド9は基板2上に移動し、ここで保持した電子部品5を実装対象の単位基板2aの実装点に搭載する。この搭載動作において、(ST4)の実装点認識によって求められた電極16a,16bの位置ずれと、部品認識カメラ13による部品認識によって求められた位置ずれが補正され、高い実装位置精度が確保される。
【0026】
この後、未実装の単位基板2aが存在するか否かを判断し(ST6)、未実装の単位基板がある場合には、(ST3)に戻って次の単位基板2aを対象としたNG単位基板検出(ST3)、実装点認識(ST4)及び電子部品実装(ST5)を実行する。そして(ST6)にて未実装の単位基板2aが存在しないならば、実装動作を終了する。
【0027】
上記実施の形態に示す電子部品実装方法は、搬送路1に対して進退可能に配設された基板認識カメラ15を基板2上に進出させて基板2を撮像する撮像工程と、この撮像により得られた画像データに基づいて基板2の認識マークA,Bや単位基板2aの各実装点の位置を検出する位置検出工程と、移載ヘッド9によって部品供給部3から電子部品5を取り出す部品取り出し工程と、この移載ヘッド9を基板2上に移動させ、位置検出結果に基づいて電子部品5を基板2に搭載する部品搭載工程とを含んだものとなっている。
【0028】
そして、上記各工程を実行する際に、基板認識カメラ15による撮像工程と移載ヘッド9による部品取り出し工程とを同時並行的に行い、撮像結果に基づいて位置検出直ち部品搭載工程に移行できるようになっている。また上記実施の形態においては、撮像工程において単位基板ごとに撮像が行われ、実装直前の状態で単位基板2aが撮像されることから、キャリアテープのような変形しやすい基板を対象とする場合にあっても、位置精度に優れた実装品質を確保することができる。
【0029】
なおここでは基板認識カメラ15の撮像によって基板2の位置検出のみを行う例を示したが、各単位基板を順次撮像する過程において、既に電子部品が搭載された実装後の単位基板を併せて撮像し、この撮像結果に基づいて電子部品5の有無や位置ずれを検出し実装状態検査を行うようにしてもよい。このように、基板認識カメラ15を移載ヘッド9と独立して設けることにより、目的の異なる用途に基板認識用カメラ15を使用することができ、よりフレキシブルな実装方法を実現することが可能となっている。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、移載ヘッドや基板認識カメラをXY方向へ移動させる第1、第2のX軸テーブル、Y軸テーブル等を上記のように配設したことにより、基板位置決め部における基板の電子部品の実装点である電極の位置認識のための撮像動作と、部品供給部における移載ヘッドによる電子部品の取り出し動作とを同時並行的に行うようにしたので、タクトタイムを短縮して電子部品を効率よく基板に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図2】(a)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる基板の平面図
(b)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる単位基板の平面図
【図3】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4】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における実装動作のフロー図
【図5】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図6】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【符号の説明】
1 搬送路
2 基板
2a 単位基板
3 部品供給部
9 移載ヘッド
10 吸着ノズル
13 部品認識カメラ
15 基板認識カメラ
20 CPU
23 画像認識部
26 ヘッド移動機構
27 カメラ移動機構
Claims (4)
- 電子部品を移載ヘッドによって基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記電子部品を供給する部品供給部と、前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記電子部品を吸着して保持する吸着ノズルを複数備えた前記移載ヘッドを前記部品供給部と基板位置決め部との間で移動させるとともに部品供給部における電子部品の取り出し時および基板位置決め部における電子部品の搭載時に移載ヘッドの位置合わせ動作を行うヘッド移動手段と、基板位置決め部に対して進退可能に配設され基板位置決め部の基板上に進出した時に前記基板を撮像して電子部品の実装点である電極を認識する基板認識カメラとを備え、前記ヘッド移動手段は、X方向に配設された搬送路と直交するY方向に配設されたY軸テーブルと、Y軸テーブルに架設され移載ヘッドが装着された第1のX軸テーブルから成り、移載ヘッドはXY方向に水平移動し、位置決めされた基板に対して進退するものであり、また前記基板認識カメラは、X方向に配設された搬送路と直交するY方向に配設されたY軸テーブルと、Y軸テーブルに架設され基板認識カメラが装着された第2のX軸テーブルとによりXY方向に水平移動し、位置決めされた基板に対して進退するものであり、前記第1のX軸テーブルは前記基板位置決め部を挟んで前記部品供給部側に設けられており、また前記第2のX軸テーブルは前記基板位置決め部を挟んで前記部品供給部の反対側に設けられていることを特徴とする電子部品実装装置。
- 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、前記基板認識カメラを前記基板位置決め部の基板上に進出させて前記基板を撮像し、電子部品の実装点である電極を認識する撮像工程と、前記移載ヘッドによって部品供給部から電子部品を取り出す部品取り出し工程と、前記実装点である電極の認識結果に基づいて前記ヘッド移動手段を制御することにより移載ヘッドを基板位置決め部に位置決めされた基板上に移動させて電子部品を基板の実装点である電極に搭載する部品搭載工程とを含み、基板位置決め部における前記撮像工程と部品供給部における前記部品取り出し工程とを同時並行的に行うことを特徴とする電子部品実装方法。
- 前記基板は複数の単位基板が作り込まれた多数枚取り基板であり、前記撮像工程において単位基板ごとに撮像することを特徴とする請求項2記載の電子部品実装方法。
- 電子部品搭載後の基板を前記基板認識カメラによって撮像することにより、実装状態検査を行うことを特徴とする請求項2記載の電子部品実装方法。
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