JP4394822B2 - 部品実装装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路基板等の回路形成体に、電子部品等の部品を実装する部品実装装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、バンプ(突起電極)付きIC(半導体集積回路)を回路が形成された基板に実装するのに、部品実装装置が用いられている。図11は、従来の部品実装装置の一例の斜視図であり、図12は図11の要部を示す斜視図である。部品供給部110には、エキスパンド板112により分割されて保持されている多数のIC111が供給されている。これらIC111は、供給部認識カメラ113により認識され、その認識情報に基いて制御装置170の制御により、次に実装すべき部品111aが所定位置に位置決めされる。
【0003】
次に、部品受け渡しヘッド120が部品111aの直上まで移動し、下降して部品111aを吸着した後に上昇して矢印114に示すようにX軸右方向に向けて部品受け渡し位置まで移動する。その後、部品受け渡しヘッド120は、矢印121に示すように上下反転し、吸着した部品111aを表裏逆向きにして保持する。これは、部品供給部110に供給されるIC111は、バンプを上向きにして保持されているため、後の実装に備えて接合される面を下方に向けた状態で、部品実装ヘッド130に受け渡すためである。部品実装ヘッド130が下降してIC111aに対してその上方から接近し、IC111aを吸着した後、X軸右方向の部品実装位置に向けて移動する。
【0004】
一方、IC111aの受け渡しを完了した部品受け渡しヘッド120は、X軸左方向に移動し、次の部品吸着動作に入る。なお、図12では、部品受け渡しヘッド120は、部品受け渡し位置にて部品実装ヘッド130に対向した状態を示している。
【0005】
前記の動作が行なわれている間、回路形成体保持部150には、回路形成体151が供給されて所定位置に位置決めされており、回路形成体151に対向する位置に移動してきた回路形成体認識カメラ160によって回路形成体151に形成された基準位置が認識され、その情報は、制御装置170に送られる。なお、図12に示すように、回路形成体認識カメラ160は、部品認識カメラ140と共に、認識光学ヘッド180に装着されている。
【0006】
回路形成体151の基準位置認識を終えた認識光学ヘッド180は、その後がX軸左方向に移動し、前記のX軸右方向に移動中の部品実装ヘッド130に接近して相互に対向する位置で両者が停止する。
【0007】
その停止した位置において、部品実装ヘッド130に吸着保持された部品111aの保持状態が認識光学ヘッド180に装着された部品認識カメラ140で認識され、認識された情報は制御装置170に送られる。この際、部品111aを吸着した部品実装ヘッド130のノズルは、部品認識カメラ140と干渉せず、かつ吸着された部品111aが部品認識カメラ140の撮像視野内に入るように、Z軸方向上側に引き上げられている。
【0008】
前記の認識動作が完了すると、部品111aを吸着した部品実装ヘッド130は、部品実装位置に向けて再度X軸右方向へ移動を開始する。この移動の間に、制御装置170は、部品111aの保持状態の認識情報、及び回路形成体151の基準位置の認識情報に基づいて、部品111aを回路形成体151の所定位置に実装するために必要な部品実装ヘッド130のX軸方向の移動距離、部品111aを保持するノズルのZ軸を中心とするθ回転量、及び回路形成体151の規正された位置の補正量を演算する。
【0009】
移動中の部品実装ヘッド130は、前記演算結果に基づく制御装置170の指令によりY軸方向に位置補正を加えた回路形成体と対向する所定位置まできて停止する。次に、部品実装ヘッドは、部品111aを保持したノズルを下降させ、回路形成体151の所定位置に部品111aを実装する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような部品実装装置には、以下のような問題があった。前記のような装置では、部品認識カメラ140により、部品111aに形成された基準位置が認識され、回路形成体認識カメラ160によって回路形成体151に形成された基準位置が認識されることになる。この場合、これら基準位置の正規位置からのずれ量を算出するためには、部品の場合を例にとると、部品認識カメラ140の基準位置例えばカメラ中心と、部品の基準位置との間の位置関係を認識し、この位置関係と、部品の基準位置が正規位置にある場合のカメラ中心と、部品の基準位置との間の位置関係とを比較して、部品の基準位置が正規の位置からどれだけずれているかを算出する。
【0011】
部品認識カメラ140のカメラ中心が不動であれば、前記のようなずれ量は正確に算出することができるが、部品認識カメラ140を支える支持部が装置内の温度変化により熱膨張(収縮)したり、経時変化するので、部品認識カメラ140のカメラ中心を不動点とするのは困難であった。
【0012】
例えばカメラ中心がX軸方向にΔxだけずれると、部品の基準位置が正規位置にあったとしても、カメラ中心と、部品の基準位置との間の位置関係の認識の際に、このΔxが加算されてしまうので、部品の基準位置がΔxだけずれたものとして算出されてしまう。このように算出されると、余分な補正を行なうことになり、部品を回路形成体に精度よく実装することができないという問題があった。
【0013】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、反射部を設けることにより、部品の実装を精度よく行なうことができる部品実装装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第1番目の部品実装装置は、部品供給ヘッドの吸着面に保持された部品を、基板上まで搬送し、前記部品を前記基板に実装する部品実装装置であって、
前記部品供給ヘッドの前記吸着面側の像を認識する部品認識手段と、前記部品認識手段と逆方向の視野を認識できるように配置され前記基板側の像を認識する基板認識手段と、入射する光束を反射させて、前記光束を入射方向と逆の方向に射出させる反射部とを備え、
前記基板認識手段は、前記反射部を介して、前記部品供給ヘッドの前記吸着面側の像を認識できることを特徴とする。
【0015】
前記のような部品実装装置によれば、反射部を有することにより、部品認識手段と基板認識手段のいずれについても、部品供給ヘッド上の同一の基準点を認識することができるので、部品認識手段、及び基板認識手段の位置ずれ量を精度よく算出でき、この算出データを用いれば、生産工程における部品、及び基板の補正量も精度よく算出できる。
【0016】
前記部品実装装置においては、前記部品認識手段が認識した認識情報と前記基板認識手段が認識した認識情報とを演算処理する制御部をさらに備え、前記部品を前記基板に実装する生産工程の前において、
前記部品供給ヘッドと前記部品認識手段とが対向する状態で、前記部品認識手段は、前記部品供給ヘッド上の基準位置を認識し、
前記部品供給ヘッドと前記反射部の入射部とが対向し、かつ前記基板認識手段と前記反射部の射出部とが対向する状態で、前記基板認識手段は、前記反射部を介して前記部品供給ヘッド上の前記基準位置を認識し、
前記制御部は、前記部品供給ヘッド上の基準位置と前記部品認識手段の基準位置との間のずれ量のデータΔC1と、前記部品供給ヘッド上の基準位置と前記基板認識手段の基準位置との間のずれ量のデータΔC2とを算出することが好ましい。前記のような部品実装装置によれば、各認識手段のずれ量を生産工程に移行する前に得ることができる。
【0017】
また、前記部品を前記基板に実装する生産工程において、前記部品を保持した前記部品供給ヘッドと前記部品認識手段とが対向する状態で、前記部品認識手段は、前記部品の基準位置を認識し、
前記基板認識手段と前記基板とが対向する状態で、前記基板認識手段は、前記基板の基準位置を認識し、
前記制御部は、前記認識した部品の基準位置のデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記部品の基準位置のデータ、及び前記ずれ量のデータΔC1を用いて、前記部品の位置の補正量を算出し、前記認識した基板の基準位置のデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基板の基準位置のデータ、及び前記ずれ量のデータΔC2を用いて、前記基板の位置の補正量を算出することが好ましい。前記のような部品実装装置によれば、補正量には各認識手段のずれ量が加味されているので、正確な補正量を算出できる。
【0018】
また、水平方向の軸をX軸、前記X軸に対して垂直な方向の軸をY軸とし、前記ずれ量のデータΔC1のうち、X軸方向のデータをΔx1、Y軸方向のデータをΔy1、前記ずれ量のデータΔC2のうち、X軸方向のデータをΔx2、Y軸方向のデータをΔy2とすると、前記制御部は、Δx1−Δx2の値、及びΔy1−Δy2の値を算出することが好ましい。
【0019】
また、前記制御部は、前記認識した部品の前記基準位置のX軸方向におけるデータ、前記認識した基板の前記基準位置のX軸方向におけるデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記部品の前記基準位置のX軸方向におけるデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基板の前記基準位置のX軸方向におけるデータ、及び前記Δx1−Δx2の値を用いて前記基板と前記部品との間におけるX軸方向における相対的な補正量を算出し、
前記認識した部品の前記基準位置のY軸方向におけるデータ、前記認識した基板の前記基準位置のY軸方向におけるデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記部品の前記基準位置のY軸方向におけるデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基板の前記基準位置のY軸方向におけるデータ、及び前記Δy1−Δy2の値を用いて前記基板と前記部品との間におけるY軸方向における相対的な補正量を算出することが好ましい。
【0020】
また、前記部品供給ヘッド上の基準位置は、前記部品供給ヘッドを回転させながら前記部品供給ヘッド上の所定の点の軌跡を求め、この軌跡から算出した前記部品供給ヘッドの回転中心であることが好ましい。
【0021】
次に、本発明の第2番目の部品実装装置は、部品供給ヘッドに保持された部品を、基板上まで搬送し、前記部品を前記基板に実装する部品実装装置であって、前記基板側の像を認識する認識手段と、入射する光束を反射させて、前記光束を入射方向と逆の方向に射出させる反射部とを備え、
前記認識手段は、前記反射部を介して、前記部品供給ヘッド側の像を認識できることを特徴とする。前記のような部品実装装置によれば、反射部を有することにより、1つの認識手段で基板及び部品供給ヘッド上の部品の双方を認識することができるので、低コストになる。また、認識手段を複数必要としないので、認識手段が2個の場合のような認識手段相互間の中心のずれを考慮する必要がなく、生産工程の前における認識手段のずれ量の算出も不要になる。
【0022】
前記第2番目の部品実装装置においては、前記認識手段が認識した認識情報を演算処理する制御部をさらに備え、前記部品を前記基板に実装する生産工程において、前記認識手段と前記基板とが対向する状態で、前記認識手段は、前記基板の基準位置を認識し、
前記部品供給ヘッドと前記反射部の入射部とが対向し、かつ前記認識手段と前記反射部の射出部とが対向する状態で、前記認識手段は、前記反射部を介して前記部品供給ヘッドに保持された部品の基準位置を認識し、
前記制御部は、前記認識した部品の基準位置のデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記基準位置のデータを用いて、前記部品の位置の補正量を算出し、前記認識した基板の基準位置のデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基準位置のデータを用いて、前記基板の位置の補正量を算出することが好ましい。
【0023】
また、前記各部品実装装置においては、前記反射部は、入射した光束を反射させる第1の反射面と、前記第1の反射面で反射された光束をさらに反射させて前記光束を前記入射方向と逆の方向に反射させる第2の反射面とを有することが好ましい。
【0024】
また、前記第1の反射面は、一方向から入射した光束を反射させ、前記一方向と逆の方向から入射した光束を透過させる偏向板の片面であり、前記第1の反射面の反対側に光源を有し、前記光源からの光束を前記第1の反射面を透過させて、前記入射部側の物体を照射できることが好ましい。前記のような部品実装装置によれば、撮像対象物を明瞭に認識できる。
【0025】
また、前記光源は光ファイバを経由した光束を射出させることが好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
【0027】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る部品実装装置の斜視図である。図2は、図1に示した装置の要部斜視図である。図1、2を用いて、装置の概略を説明する。部品供給部1に配置されているIC2は、受け渡しヘッド3によって搬送され、部品実装ヘッド4に受け渡される。部品実装ヘッド4は、真空引きによる吸着等により、IC2をツール4aの吸着面4bに保持することができる。部品実装ヘッド4は、ボールねじ36を介してヘッド支持部39に取り付けられており、駆動源であるモータ40により、X軸方向に移動することができる。
【0028】
部品実装ヘッド4が、矢印a方向に移動すると、上側に視野を有するように配置された部品認識手段である部品認識カメラ5上を通過することになる。すなわち、部品認識カメラ5は、部品実装ヘッド4のヘッド吸着面4bと対向できるように配置されており、部品実装ヘッド4の吸着面側を撮像することができる。部品認識カメラ5は、内部にCCD(電荷結合素子)を有しており、カメラ内に取り込まれた像を撮像できる。
【0029】
部品実装部6において、基板7は、基板保持部8によって挟み込まれて保持されており、この状態でステージ9上に載置されている。基板7には、IC2に対応する回路が形成されている。ステージ9は駆動源であるモータ10により、Y軸方向に移動することができる。また、ステージ9上には、後に詳細を説明する反射部11が取り付けられており、ステージ9のY軸方向の移動と一体となって移動する。
【0030】
ステージ9の上側には、基板認識手段である基板認識カメラ12が、下側に視野を有するように配置されている。基板認識カメラ12は、内部にCCDを有しており、カメラ内に取り込まれた像を撮像できる。このため、ステージ9を基板認識カメラ12と対向するように移動させれば、基板認識カメラ12は、基板7を撮像できる。
【0031】
次に、生産工程に移行する前の撮像工程について説明する。以下の説明において、X軸方向のうち、部品供給部1から部品実装部6に向かう方向をX軸の正方向、Y軸方向のうち基板7から反射部11に向かう方向をY軸の正方向という。撮像工程は、実際にICを基板に実装する生産工程の前の工程であり、この工程において、部品認識カメラ5と基板認識カメラ12との間の相対的な位置関係のずれを見出す工程である。なお、生産工程の前とは、生産工程において生産を中断し、次の生産工程に移行するまでの間も含む。
【0032】
まず、図2において、部品実装ヘッド4はX軸の正方向に移動し、部品実装ヘッド4と部品認識カメラ5とが対向する位置で停止する。この状態を示したのが、図3(a)である。上側に視野を有する部品認識カメラ5は、ツール4aの吸着面4bを撮像することができる。ツール4aは、駆動源であるモータ(図示せず)により、Z軸方向の中心軸を中心として回転可能であり、撮像は、ツール4aを回転させながら行う。
【0033】
このような撮像によれば、ツール4aの吸着面4bの回転中心を求めることができる。図4(a)は、ツール4aを90°ずつ回転させた場合の、ツール4aの吸着面4bに形成されている基準点14の軌跡を示している。本図において円30内が撮像領域であり、カメラ中心13は部品認識カメラ5の中心であり、既知の値である。14a〜14dは、それぞれツール4aを回転させた場合において、角度が0°、90°、180°、及び270°における基準点14の撮像画像を示している。なお、角度は図4(a)の状態において、水平線15を基準として、時計反対方向を正とした。
【0034】
各角度における撮像情報は、制御部29(図1)に送られ演算処理が行なわれることになる。図4に示したように、基準点14の4点の軌跡を認識しているので、演算により、ツール4aの吸着面4bの回転中心37を求めることができる。制御部29では、さらに回転中心37のデータと既知のカメラ中心13のデータとを比較し、回転中心37とカメラ中心13との位置のずれ量を算出する。X軸方向のずれをΔx1、Y軸方向のずれをΔy1とすると、このずれ量のデータは、ΔC1=(Δx1、Δy1)となる。カメラ中心13とツール4aの回転中心37とが一致するように設定していた場合は、このずれ量は、温度変化、経時変化等による部品認識カメラ5のずれ量に相当する。
【0035】
次に、部品実装ヘッド4はさらにX軸の正方向に移動する。この移動中の状態を示したのが、図3(b)である。本図の状態では、基板認識カメラ12の撮像側と、反射部11の射出部16とが対向するように位置調整が行なわれている。このような位置調整は、駆動源であるモータ18により、基板認識カメラ12をX軸方向に、反射部11が取り付けられているステージ9を、駆動源であるモータ10により、Y軸方向に移動させることにより可能である。
【0036】
この状態から、部品実装ヘッド4をさらにX軸の正方向(矢印b)に移動させ、部品実装ヘッド4の吸着面4bと反射部11の入射部17とを対向させる。このときの、部品実装ヘッド4のX軸方向における位置は、生産工程における部品実装位置に相当する。また、基板認識カメラ12のX軸方向における位置は、生産工程における基板認識の位置に相当する。
【0037】
図5(a)は、反射部11の入射部17、射出部16に、それぞれ部品実装ヘッド4のツール4a、基板認識カメラ12が対向した状態における斜視図であり、図5(b)は、図5(a)に示した構成を側面図として示したものである。両図において、図示を分かり易くするために、反射部11の内部の構成は実線で図示している。反射部11内には、ツール4a側から基板認識カメラ12側に向かって順に、第1の反射面19、レンズ20、第2の反射面21が配置されている。
【0038】
入射部17から入射したツール4aの吸着面4bの像の光束は、入射部17に入射し、第1の反射面19で反射され、レンズ20を経て、第2の反射面21に投影される。さらに、第2の反射面21で反射され、射出部16を経て、2点鎖線部22で結像することになる。
【0039】
この結像した像は、基板認識カメラ12によって撮像される。レンズ20により倍率が調整されており、入射部17から入射した像の光束は1倍の倍率で射出部16から射出することになる。このため、基板認識カメラ12側の倍率調整は不要になる。このように、反射部11を有することにより、基板認識カメラ12では直接撮像することができない像を撮像できることになる。
【0040】
なお、温度変化により、反射部11が熱膨張(収縮)し、反射面19、21の位置が変動する場合もあるが、この場合であっても、結像した像の位置は変動しないので、撮像の精度には影響を与えない。また、撮像画像の倍率調整は、基板認識カメラ12側でも可能であるので、レンズ20を設けない構成としてもよい。
【0041】
基板認識カメラ12によって、図4(a)の場合と同様にして、基板認識カメラ12の中心と、ツール4aの回転中心との位置ずれ量を算出する。すなわち、撮像はツール4aをZ軸方向の中心軸を中心として回転させながら行う。
【0042】
このような撮像によれば、ツール4aの吸着面4bの回転中心を求めることができる。図4(b)は、ツール4aを90°ずつ回転させた場合の、ツール4aの吸着面4bに形成されている基準点14の軌跡を示している。本図において、円31内が撮像領域であり、上下左右の位置は、図4(a)と同じになるように図示している。カメラ中心23は基板認識カメラ12の中心であり、既知の値である。14e〜14hは、それぞれツール4aを回転させた場合において、角度が0°、90°、180°、及び270°における基準点14の撮像画像を示している。角度設定は図4(a)の場合と同様である。
【0043】
各角度における撮像情報は、制御部29に送られ演算処理が行なわれることになる。図4(b)に示したように、基準点14の4点の軌跡を認識しているので、演算により、ツール4aの吸着面4bの回転中心37を求めることができる。制御部29では、さらに回転中心37のデータと既知のカメラ中心23のデータとを比較し、回転中心37とカメラ中心23との位置のずれ量を算出する。X軸方向のずれをΔx2、Y軸方向のずれをΔy2とすると、このずれ量のデータは、ΔC2=(Δx2、Δy2)となる。カメラ中心23とツール4aの回転中心37とが一致するように設定していた場合は、このずれ量は、温度変化等による基板認識カメラ12のずれ量に相当する。
【0044】
以上のような工程を経て、制御部29は、部品認識カメラ5のカメラ中心13と吸着面4bの回転中心37とのずれ量ΔC1=(Δx1、Δy1)のデータ、及び基板認識カメラ12のカメラ中心23と吸着面4bの回転中心37とのずれ量ΔC2=(Δx2、Δy2)のデータを有していることになる。ΔC1、ΔC2はいずれも同一の基準点である吸着面4bの回転中心37を基準として測定して得られたデータであるので、基準点のずれは考慮する必要はない。
【0045】
ここで、図6を用いて生産工程における部品認識カメラ5のICの認識について説明する。円24内が撮像領域であり、25はICの撮像画像の輪郭を示しており、26はIC上に形成されている基準点の像である。図6(a)は、吸着面4bの回転中心37と部品認識カメラ5のカメラ中心13とが一致している場合を示している。この例では、カメラ中心13を原点(0、0)とすると、基準点26が正規位置にある場合の座標が(A、B)であればICは吸着面4b上の正規の位置に吸着されていることになる。
【0046】
図6(b)は、前記のようにカメラ中心13が回転中心37に対して、(Δx1、Δy1)だけずれている状態を示している。この状態においても、基準点26は、回転中心37に対して座標(A、B)の位置にあり、ICは吸着面4b上の正規の位置に吸着されていることになる。しかしながら、実際には基準点26の位置は、カメラ中心13を基準として算出されるため、基準点26の位置は、座標(A1、B1)として認識されてしまう。すなわち、ICは正規位置にあるにもかかわらず、(Δx1、Δy1)だけずれたものとして認識されてしまう。
【0047】
本実施形態では、前記のように生産工程の前の撮像工程においてカメラ中心13のずれ量ΔC1=(Δx1、Δy1)のデータを算出しているので、生産工程のおいては、求めた基準点26の座標(A1、B1)から、基準座標(A、B)を差し引きし、さらにずれ量(Δx1、Δy1)を差し引きすれば、基準点26の補正量を算出することができる。すなわち、X軸方向の補正量Δx3は、下記の式(1)で、Y軸方向の補正量Δy3は、下記の式(2)で表される。
【0048】
式(1)Δx3=A1―A―Δx1
式(2)Δy3=B1―B―Δy1
図6(b)の場合は、Δx3=0、Δy3=0となり、補正が不要であることを示す。
【0049】
このことは、基板認識についても同様であり、生産工程のおいて求めた基板上の基準点の座標(C1、D1)から、基準点の基準座標(C、D)を差し引きし、さらに前記のように撮像工程ですでに求めている基板認識カメラ12のカメラ中心23のずれ量(Δx2、Δy2)を差し引きすれば、補正量を算出することができる。すなわち、X軸方向の補正量Δx4は、下記の式(3)で、Y軸方向の補正量Δy4は、下記の式(4)で表される。
【0050】
式(3)Δx4=C1―C―Δx2
式(4)Δy4=D1―D―Δy2
このように、生産工程においては、見かけ上のずれ量を補正した上で、さらに、撮像工程で求めたずれ量を加味することになる。本実施形態のような装置では、部品実装ヘッド4、ステージ9をそれぞれ個別にX、Y軸方向に移動させるものではなく、X軸方向における補正は、部品実装ヘッド4のX軸方向の移動により、Y軸方向における補正は、ステージ9のY軸方向の移動により行うことになる。したがって、補正量はX、Y軸方向のそれぞれについてICと基板との間の相対的な移動量が分かればよいことになる。すなわち、部品実装ヘッド4のX軸方向の補正量Δx5は(Δx3−Δx4)となり、下記の式(5)で表され、ステージ9のY軸方向の補正量Δy5は(Δy3−Δy4)となり、下記の式(6)で表される。
【0051】
式(5)Δx5=(A1―A)―(C1―C)−(Δx1―Δx2)
式(6)Δy5=(B1―B)―(D1―D)−(Δy1―Δy2)
ここで、Δx=Δx1―Δx2、Δy=Δy1―Δy2とし、ΔC=(Δx、Δy)とすると、生産工程においては、各カメラで算出した見かけ上の補正量から、それぞれΔC分の補正量を差し引きした量だけ、部品実装ヘッド4、及びステージ9を移動させればよいことになる。
【0052】
前記のような撮像工程が完了すれば、生産工程に移行することになる。以下、生産工程について説明する。図1、2において、部品供給部1には、エキスパンド板27により分割されて保持されている多数のIC2が供給されている。これらIC2は、供給部認識カメラ28により認識され、その認識情報に基いて制御部29の制御により、次に実装すべきIC2が所定位置に位置決めされる。
【0053】
次に、部品受け渡しヘッド3がIC2の直上まで移動し、下降してIC2を吸着した後に上昇して矢印cに示すようにX軸正方向に向けて部品受け渡し位置まで移動する。その後、部品受け渡しヘッド3は、矢印dに示すように上下反転し、吸着したIC2を表裏逆向きにして保持する。これは、部品供給部1に供給されるIC2は、バンプが上向きになって保持されているため、後の実装に備えて接合される面を下方に向けた状態で、すなわちバンプが下向きになった状態で、IC2を部品実装ヘッド4に受け渡すためである。
【0054】
部品実装ヘッド4が下降してIC2に対してその上方から接近し、IC2を吸着した後、部品実装部6に向けてX軸正方向に移動する。一方、IC2の受け渡しを完了した部品受け渡しヘッド3は、X軸負方向に移動し、次の部品吸着動作に入る。
【0055】
部品実装ヘッド4は、図3(a)に示したように、部品実装ヘッド4と部品認識カメラ5とが対向する位置で停止する。この状態で、部品認識カメラ5は、IC2上の異なる位置に形成されている2つの基準点を認識する。2つの基準点を認識するのは、X軸方向、Y軸方向のIC2のずれのみならず、XY平面におけるIC2の角度のずれも算出するためである。認識した基準位置の情報は、制御部29に送られる。制御部29は、認識された2点の基準位置についてカメラ中心13からの位置のデータ(A1、B1)、(A2、B2)を求める。さらに基準点データ(A1、B1)値からこの基準点が正規位置にある場合の基準データ(A、B)を差し引きすれば、IC2の見かけ上の補正量(A1−A、B1−B)が求まる。
【0056】
前記の動作が行なわれている間、基板保持部8には、基板7が供給されて所定位置に位置決めされており、基板7に対向する位置に移動してきた基板認識カメラ12によって基板7に形成された基準位置が認識され、その情報は、制御部29に送られる。制御部29は、認識された基準位置についてカメラ中心23とのずれ量のデータ(C1、D1)を求める。
【0057】
さらにこの値から基板7の基準点が正規位置にある場合の基準データ(C、D)を差し引きすれば、基板7の見かけ上の補正量(C1−C、D1−D)が求まる。この時点で、前記式(5)、(6)において、Δx5、Δy5を算出するためのデータが得られているので、制御部29は補正量(Δx5、Δy5)を算出する。
【0058】
また、IC2において、2点の基準位置についてすでに求めているカメラ中心13からの位置のデータ(A1、B1)、(A2、B2)のそれぞれから、撮像工程で求めたカメラ中心13のずれ量(Δx1、Δy1)を差し引きすれば、2点の基準位置の吸着面4bの回転中心37を基準とした座標データが求まる。この座標データと、2点の基準位置が正規位置にある場合の各基準データ(A、B)、(A′、B′)を用いれば、2点の基準位置の変動量が分かるので、Z軸を中心とした角度の補正量Δθを算出することができる。
【0059】
基板7の基準位置認識の完了後は、ステージ9はY軸負方向に所定量移動し、実装位置で停止する。この所定量とは、IC2及び基板7のずれ量がゼロの場合の実装位置に移動するための移動量から補正量Δy5を差し引いた量である。一方、IC2の基準位置認識を終えた部品実装ヘッド4は、X軸正方向に所定量移動し、基板7と対向する実装位置で停止する。この状態を示したのが図7(a)である。前記の部品実装ヘッド4の所定量とは、IC2及び基板7のずれ量がゼロの場合の実装位置に移動するための移動量から補正量Δx5を差し引いた量である。また、ツール4aについてZ軸を中心として、前記のように求めた補正量Δθだけ回転させることにより、角度のずれも補正できる。
【0060】
次に、図7(a)に示したように、部品実装ヘッド4を下降(矢印e)させてIC2を基板7に仮接合させる。仮接合後は、部品実装ヘッド4はX軸負方向に退避し、本接合ヘッド38がX軸負方向に移動し、図7(b)に示したように、本接合ヘッド38と基板7上のIC2とが対向する位置で停止する。この状態で、矢印f方向に移動してIC2を基板7に本接合させ、IC2の基板7へ実装が完了する。
【0061】
なお、吸着面4bの回転中心37を求める際の基準点を吸着面4b上に形成されている基準点14としたが、これを吸着させた部品、治具等の吸着物上に形成された基準点としてもよい。この場合であっても、吸着物は吸着面4bと一体となって回転するので、ツール4aを回転させながら、吸着物上の基準点の軌跡を認識することにより、吸着面4bの回転中心37を求めることができる。
【0062】
また、認識カメラ側の基準点をカメラ中心としたが、これに限るものではなく、既知の基準点を用いればよい。
【0063】
(実施の形態2)
本実施形態は、反射部の構成に関するものである。図8(a)、(b)は、基板認識カメラ32が反射部11を介して、ツール4aの吸着面4bを撮像している状態の側面図を示している。両図において、図示を分かり易くするために、反射部11内部の構成は実線で図示している。
【0064】
図8(a)に示した反射部11の内部の反射面19は、一方向から入射した光束を反射させ、これと逆の方向から入射した光束を透過させる偏向板の片面である。本図に示したような反射面19の配置では、点線で示したように反射面19の上側から入射した光束は、反射面19で反射し、反射面19の下側から入射した光束は、矢印で示したように、反射面19を透過する。本図の反射部11は、反射面19の下側にLED等の光源33が配置されており、光源33からの光束は反射面19を透過し吸着面4bを照射することになる。このため、基板認識カメラ32は、撮像対象物を明瞭に認識できることになる。
【0065】
図8(b)に示した反射部11についても、反射面19の構成は図8(a)の場合と同様であり、反射面19の下側から入射した光束を、矢印で示したように、透過させることができる。本図の例では、反射面19を透過する光束は、光源34の光束が光ファイバ35を経由したものである。この例においても、反射面19を透過した光束を用いて吸着面4bを照射することができ、基板認識カメラ32は、撮像対象物を明瞭に認識できる。
【0066】
(実施の形態3)
前記実施形態1では、部品認識のために部品認識カメラを、基板認識のための基板認識カメラをそれぞれ専用に備えた構成であったが、本実施形態は、部品の認識、及び基板の認識を一つのカメラで行なうものである。
【0067】
図9は、実施形態3に係る装置の要部斜視図である。本図に示した構成は、図2に示した部品認識カメラ5を有していない点が実施形態1と異なる。すなわち、実施の形態3は、認識カメラ12′を用いて部品認識と基板認識の双方を行なうものである。
【0068】
まず、生産工程から説明する。生産工程における基板認識は、図10(a)に示したように、ステージ9をY軸方向に移動させて、基板7と認識カメラ12′の撮像側とが対向する状態で行なう。以下の説明において、カメラ中心のXY平面における座標を原点(0、0)とし、基板7が正規位置にある場合の基板7上の基準点の座標を(E、F)とする。カメラ中心は、図4(b)のカメラ中心23に相当するものである。図10(a)に示した状態で、認識カメラ12′は、基板7を撮像し、基準点の座標を算出する。この基準点の座標が(E1、F1)であれば、補正量は(E1−E、F1−F)となる。
【0069】
基板認識が完了すると、部品認識に移行する。図10(b)は、部品認識の状態を示している。ステージ9は、図10(a)の状態からさらにY軸負方向(図の左側)に移動しており、認識カメラ12′と反射部11の射出部16とが対向している。また、部品受け渡しヘッド3からICが受け渡されている部品実装ヘッド4が、X軸正方向に移動し、ツール4aの吸着面4bと反射部11の入射部17とが対向する位置で停止している。この部品実装ヘッド4の位置は、IC2及び基板7のずれ量がゼロの場合の実装位置における位置である。この状態では、認識カメラ12′は、吸着面4bに吸着されているICを、反射部11を介して認識することができる。
【0070】
本実施形態においても、ICの角度のずれを算出するために、IC上に形成されている異なる2つの基準点を算出する。XY方向の補正量は、2つの基準点のうち、一方の基準点のデータから算出することができる。ICが正規位置にある場合のIC上の一方の基準点の座標を(G、H)とすると、認識カメラ12′が撮像したこの基準点の座標が(G1、H1)であれば、補正量は(G1−G、H1−H)となる。
【0071】
本実施形態では、部品実装ヘッド4、ステージ9をそれぞれ個別にX、Y軸方向に移動させるものではなく、X軸方向における補正は、部品実装ヘッド4のX軸方向の移動により、Y軸方向における補正は、ステージ9のY軸方向の移動により行うことになる。したがって、補正量はX、Y軸方向のそれぞれについてICと基板との間の相対的な移動量が分かればよいことになる。すなわち、部品実装ヘッド4のX軸方向の補正量Δx6、ステージ9のY軸方向の補正量Δy6はぞれぞれ下記の式(7)、(8)で表される。
【0072】
式(7)Δx6=(E1−E)−(G1−G)
式(8)Δy6=(F1−F)−(H1−H)
部品認識の完了後は、ステージ9はY軸正方向(図の右側)に所定量移動し、実装位置で停止する。この状態を示したのが、図10(c)であり、基板7と吸着面4bとが対向している。前記の所定量とは、IC2及び基板7のずれ量がゼロの場合の実装位置に移動するための移動量から補正量Δy6を差し引いた量である。
【0073】
また、前記のように、部品実装ヘッド4は、IC2及び基板7のずれ量がゼロの場合の実装位置における位置で停止しているので、この状態からΔx6だけ移動させれば、X軸方向の補正が完了する。
【0074】
ここで、本実施形態では、実施形態1のような撮像工程は不要となる。これは、認識カメラが1個であるので、認識カメラが2個の場合のようなカメラ相互間のカメラ中心のずれを考慮する必要がないからである。仮に撮像工程を実施したとすれば、図10(b)に示したような位置関係において、吸着面4bの回転中心と認識カメラ12′のカメラ中心とのずれ量(Δx7、Δy7)を算出することができる。補正量算出のためには、このずれ量(Δx7、Δy7)を、生産工程における基板、及びICの基準点の実測値から差し引くことになる。
したがって、本実施形態の場合、基板7の補正量は(E1−E−Δx7、F1−F−Δy7)となり、IC2の補正量は(G1−G−Δx7、H1−H−Δy7)となる。
【0075】
前記のように、補正量はX、Y軸方向のそれぞれについて相対的な移動量が分かればよいので、前記式(5)、(6)を求めたのと同様の方法により、部品実装ヘッド4のX軸方向の補正量Δx8、ステージ9のY軸方向の補正Δy8はぞれぞれ下記の式(9)、(10)で表される。
【0076】
式(9) Δx8=(E1−E−Δx7)−(G1−G−Δx7)
式(10)Δy8=(F1−F−Δy7)−(H1−H−Δy7)
式(9)、(10)を整理すれば、以下の式(9′)、(10′)となり、結局各ずれ量Δx7、Δy7は、打ち消されてしまい、ずれ量を考慮しない式(7)、(8)と同じ結果になる。
【0077】
式(9′) Δx8=(E1−E)−(G1−G)
式(10′)Δy8=(F1−F)−(H1−H)
以上のように、実施形態3によれば、IC及び基板の認識を一つのカメラで行なうことができ、実施形態1と比べるとコスト面で有利になる。また、生産前の撮像工程も不要になるので、この点でも有利になる。しかしながら、生産工程同士を比べると、実施形態1では、IC及び基板の認識を同時に行なうことができるのに対して、実施形態1では個別に認識する必要がある。
【0078】
例えば、実施形態3では、反射部11と、ツール4a及び認識カメラ12′とが対向するようにステージ9を移動させた後、図10(c)に示したように、基板7とツール4aとが対向するように、ステージ9を逆方向に移動させる必要があるが、実施形態1ではこのような動作は不要となる。したがって、生産効率の面では、実施形態1の方が有利となる。このようなことから、何を重視するかによって、実施形態1、3の選択をすればよい。
【0079】
なお、前記各実施形態において部品実装ヘッドが保持する部品がICの例で説明したが、これに限るものではなく、実装する側と位置合わせを必要する部品に本発明は有用である。また、基板は回路形成体の例で説明したが、これに限るものではなく、部品実装ヘッドが保持した部品が接合、接着、又は嵌合等される基板を含む部品を用いることができる。
【0080】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば反射部を有することにより、反射部を有することにより、部品認識手段と基板認識手段のいずれについても、部品供給ヘッド上の同一の基準点を認識することができるので、部品認識手段、及び基板認識手段の位置ずれ量を精度よく算出でき、この算出データを用いれば、生産工程における部品、及び基板の補正量も精度よく算出できる。
【0081】
また、1つの認識手段で基板及び部品供給ヘッド上の部品の双方を認識することにより、認識手段の数が削減でき、低コストになる。また、この場合は、認識手段を複数必要としないので、認識手段が2個の場合のような認識手段相互間の中心のずれを考慮する必要がなく、生産工程の前における認識手段のずれ量の算出も不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る部品実装装置の斜視図
【図2】図1に示した部品実装装置の要部斜視図
【図3】(a)本発明の実施形態1に係る部品実装ヘッドと部品認識カメラとが対向した状態における斜視図
(b)本発明の実施形態1に係る部品実装ヘッドが反射部側に移動中における斜視図
【図4】(a)本発明の実施形態1に係る部品認識カメラの部品実装ヘッドの吸着面の認識状態を示す図
(b)基板認識カメラの部品実装ヘッドの吸着面の認識状態を示す図
【図5】本発明の実施形態1に係る反射部の入射部、射出部にそれぞれ部品実装ヘッドのツール、基板認識カメラが対向した状態における斜視図
【図6】生産工程におけるIC認識を示す図
【図7】本発明の実施形態1に係る部品実装を示す斜視図
【図8】本発明の実施形態2に係る反射部を示す側面図
【図9】本発明の実施形態3に係る部品実装装置の要部斜視図
【図10】本発明の実施形態3に係る部品実装装置の生産工程の一部を示す図
【図11】従来の部品実装装置の一例の斜視図
【図12】図11に示した部品実装装置の要部斜視図
【符号の説明】
2 IC
4 部品実装ヘッド
4a ツール
4b 吸着面
5 部品認識カメラ
6 部品実装部
7 基板
9 ステージ
11 反射部
12 基板認識カメラ
12′ 認識カメラ
13,23 カメラ中心
16 射出部
17 入射部
19 第1の反射面
21 第2の反射面
29 制御部
37 回転中心
Claims (6)
- 部品供給ヘッドの吸着面に保持された部品を、基板上まで搬送し、前記部品を前記基板に実装する部品実装装置であって、
前記部品供給ヘッドの前記吸着面側の像を認識する部品認識手段と、前記部品認識手段と逆方向の視野を認識できるように配置され前記基板側の像を認識する基板認識手段と、入射する光束を反射させて、前記光束を入射方向と逆の方向に射出させる反射部とを備え、
前記基板認識手段は、前記反射部を介して、前記部品供給ヘッドの前記吸着面側の像を認識できることを特徴とする部品実装装置。 - 前記部品認識手段が認識した認識情報と前記基板認識手段が認識した認識情報とを演算処理する制御部をさらに備え、前記部品を前記基板に実装する生産工程の前において、
前記部品供給ヘッドと前記部品認識手段とが対向する状態で、前記部品認識手段は、前記部品供給ヘッド上の基準位置を認識し、
前記部品供給ヘッドと前記反射部の入射部とが対向し、かつ前記基板認識手段と前記反射部の射出部とが対向する状態で、前記基板認識手段は、前記反射部を介して前記部品供給ヘッド上の前記基準位置を認識し、
前記制御部は、前記部品供給ヘッド上の基準位置と前記部品認識手段の基準位置との間のずれ量のデータΔC1と、前記部品供給ヘッド上の基準位置と前記基板認識手段の基準位置との間のずれ量のデータΔC2とを算出する請求項1に記載の部品実装装置。 - 前記部品を前記基板に実装する生産工程において、前記部品を保持した前記部品供給ヘッドと前記部品認識手段とが対向する状態で、前記部品認識手段は、前記部品の基準位置を認識し、
前記基板認識手段と前記基板とが対向する状態で、前記基板認識手段は、前記基板の基準位置を認識し、
前記制御部は、前記認識した部品の基準位置のデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記部品の基準位置のデータ、及び前記ずれ量のデータΔC1を用いて、前記部品の位置の補正量を算出し、前記認識した基板の基準位置のデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基板の基準位置のデータ、及び前記ずれ量のデータΔC2を用いて、前記基板の位置の補正量を算出する請求項2に記載の部品実装装置。 - 水平方向の軸をX軸、前記X軸に対して垂直な方向の軸をY軸とし、前記ずれ量のデータΔC1のうち、X軸方向のデータをΔx1、Y軸方向のデータをΔy1、前記ずれ量のデータΔC2のうち、X軸方向のデータをΔx2、Y軸方向のデータをΔy2とすると、前記制御部は、Δx1−Δx2の値、及びΔy1−Δy2の値を算出する請求項2に記載の部品実装装置。
- 前記制御部は、前記認識した部品の前記基準位置のX軸方向におけるデータ、前記認識した基板の前記基準位置のX軸方向におけるデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記部品の前記基準位置のX軸方向におけるデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基板の前記基準位置のX軸方向におけるデータ、及び前記Δx1−Δx2の値を用いて前記基板と前記部品との間におけるX軸方向における相対的な補正量を算出し、
前記認識した部品の前記基準位置のY軸方向におけるデータ、前記認識した基板の前記基準位置のY軸方向におけるデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記部品の前記基準位置のY軸方向におけるデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基板の前記基準位置のY軸方向におけるデータ、及び前記Δy1−Δy2の値を用いて前記基板と前記部品との間におけるY軸方向における相対的な補正量を算出する請求項4に記載の部品実装装置。 - 前記部品供給ヘッド上の基準位置は、前記部品供給ヘッドを回転させながら前記部品供給ヘッド上の所定の点の軌跡を求め、この軌跡から算出した前記部品供給ヘッドの回転中心である請求項2から5のいずれかに記載の部品実装装置。
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