JP4561506B2

JP4561506B2 - 電子部品の実装装置

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Publication number: JP4561506B2
Application number: JP2005199876A
Authority: JP
Inventors: 正宜日吉; 秀浩佐保; 登山崎; 忠士遠藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: CN101218861A; JP2007019296A; CN101218861B

Description

本発明は、電子部品供給部からノズルにより電子部品をピックアップして基板等の実装対象に実装する電子部品の実装装置に関するものである。

電子部品供給部からノズルにより電子部品をピックアップして基板等の実装対象に実装する電子部品の実装分野においては、電子部品を基板等の実装対象に正確に実装するため、ノズルによりピックアップされた電子部品の高さを認識し、電子部品の厚さや吸着姿勢等を確認している。これにより、実装の際のノズルの高さ位置を補正したり、電子部品の異常吸着（電子部品が装着面を下方に向けた姿勢で吸着される以外の姿勢で吸着されること）を確認し、電子部品が不完全な状態で基板等に実装される実装不良を未然に防いでいる。

この高さを認識する手段としては、光電センサを用いたものが知られている（例えば特許文献１参照）。これは、離間して配置された投光器と受光器の間に、電子部品を吸着しない状態のノズルと、電子部品を吸着した状態のノズルを下降させ、ノズルの先端部と電子部品の下端部が投光器と受光器の間の光線軸を通過して遮光した時点を受光器の受光量の変化によって検知して電子部品の高さを検出するものである。
特開平１１−２９８１９６号公報

光電センサの投光器と受光器には、それぞれ光の送受を行う投光スポットと受光スポットがあり、そのスポット径は一般に直径１．０〜１．２ｍｍ程度である。近年、電子機器の小型軽量化がますます進展しており、これに伴って、電子機器に搭載される電子部品も小型化し、例えば０４０２チップのような微小部品をノズルに吸着して基板等に正確に実装することが求められている。

しかしながら、０４０２チップのような微小部品は、その縦横厚さ寸法が０．２〜０．４ｍｍ程度と従来の光電センサのスポット径と比べて非常に小さい。このため、微小部品に遮光されて減少する受光量の変化は微小なものとなり、この受光量の変化を精確に検知することは困難である。また、微小部品の端部で回折した光が受光されるため、遮光された時点を精確に検知することができないという問題があった。なお、ＣＣＤカメラを備えたラインセンサによれば、微小部品も比較的精確に検知することが可能であるが、光電センサに比べ非常に高価でありコスト面での問題がある。

そこで、本発明は、微小部品の高さを安価な光電センサにより精確に検出することができる電子部品の実装装置を提供することをも目的とする。

請求項１記載の発明は、電子部品供給部からノズルによりピックアップされた電子部品の高さをセンサにより検出して基板等の実装対象に実装する電子部品の実装装置であって、前記センサが、投光スポットからレーザ光を投光する投光器と、この投光器と対向して配置されてこの投光器から投光されるレーザ光を受光スポットに受光する受光器と、この受光器の受光感度を調整可能な増幅装置と、を備え、前記投光スポットから投光されるレーザ光の光軸を狭めるためのオリフィスを前記投光器に設けるとともに前記受光スポットを狭めるためのオリフィスを前記受光器に設け、さらに前記受光器の受光感度を向上させ
た。

請求項２記載の発明は、テープフィーダのテープをピックアップ位置にピッチ送りし、このテープに格納された電子部品を移載ヘッドに高さ制御可能に備えられたノズルによりピックアップして実装対象に実装する電子部品の実装装置であって、前記ノズルによりピッアップされた電子部品の高さを検出するセンサと、前記テープ変更前後の電子部品の高さの差を算出する演算手段と、前記テープ変更前後の電子部品の同一性を確認する照合手段と、前記照合手段によりテープ変更前の電子部品との同一性が確認された前記テープ変更後の電子部品を実装する際の前記ノズルの高さ制御量を前記演算手段により算出された高さの差に基づいて補正するノズル高さ制御手段と、を備え、前記センサが、投光スポットからレーザ光を投光する投光器と、この投光器と対向して配置されてこの投光器から投光されるレーザ光を受光スポットに受光する受光器と、この受光器の受光感度を調整可能な増幅装置と、を備え、前記投光スポットから投光されるレーザ光の光軸を狭めるためのオリフィスを前記投光器に設けるとともに前記受光スポットを狭めるためのオリフィスを前記受光器に設け、さらに前記受光器の受光感度を向上させた。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記受光器に設けられたオリフィスの径が、検出対象の電子部品のうち最小の電子部品の検出箇所より小さい。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、前記投光器に設けられたオリフィスの径が、前記受光器に設けられたオリフィスの径より大きい。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、前記増幅装置には少なくともオペアンプと複数の可変抵抗が備えられており、この可変抵抗の抵抗値を変更することにより前記受光器の受光感度を向上させる。

本発明によれば、レーザ光の回折の影響を低減することができるとともに、遮光による受光量の変化を明確に検知することができるので、微小部品であっても部品高さを精確に検出することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の平面図、図２（ａ）は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の移載ヘッドの平面図、図２（ｂ）は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の移載ヘッドの正面図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサの構成図、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサのオリフィス径と微小部品との関係を示した側面図、（ｃ）は同平面図、図４は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサの遮光長と受光量の関係を示すグラフ、図５は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の部品特性検出部の構成図、図６（ａ）は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサと部品特性検出部の配置を示す平面図、図６（ｂ）は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサと部品特性検出部の配置を示す側面図、図７は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の電気的構成図、図８は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の動作を示すフローチャート、図９は本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサの増幅装置の電気的構成図、図１０は本発明の他の実施の形態における電子部品の実装装置の部品特性検出部の検出子の配置図である。

まず、電子部品の実装装置の全体構成について説明する。図１において、基台１上の略中央には搬送ガイド２が配設されている。搬送ガイド２は、実装対象としての基板３を搬
送して所定位置に位置決めする基板位置決め手段となっている。なお、本発明においては、基板３の搬送方向をＸ方向とし、これに水平面内で直交する方向をＹ方向とする。

搬送ガイド２のＹ方向における両側方には部品供給部４が配設されており、複数個のテープフィーダ５が着脱自在に並設されている。基台１のＸ方向における両端部には一対のＹテーブル６が配設されている。これらのＹテーブル６上にはＸテーブル７が架設されており、Ｙテーブル６の駆動によりＹ方向に移動する。Ｘテーブル７の側部には移載ヘッド８が配設されており、Ｘテーブル７の駆動によりＸ方向に移動する。Ｙテーブル６及びＸテーブル７は、移載ヘッド８を基台１上でＸ方向及びＹ方向に水平移動させる水平移動手段となっている。

図２（ａ）において、移載ヘッド８には複数のノズルユニット１０が並設されている（本実施の形態では、４個のノズルユニットをＸ方向に配列したノズルユニット列をＹ方向に２列配列している）。図２（ｂ）において、各ノズルユニット１０の下端部には部品Ｐを吸着するノズル１１が装着されている。各ノズルユニット１０には、ノズル１１を昇降させるＺ軸駆動部１２と、ノズル１１を回転させるθ軸駆動部１３が備えられている（図７参照）。ノズル１１の昇降及び回転動作により、ノズル１１に吸着された部品Ｐの吸着姿勢を補正することができる。

図１において、搬送ガイド２と部品供給部４の間にはラインカメラ１４等からなる部品認識部が配設されており、ノズル１１に吸着されてピックアップされた部品Ｐを下方から認識する。

これにより、テープフィーダ５から供給される部品は、ピックアップ位置においてノズル１１に吸着されてピックアップされ、ラインカメラ１４により認識された吸着姿勢を補正した後に基板３に実装される。この実装動作を繰り返し行う最中にテープフィーダ５から供給される部品がなくなると、同品種の部品を格納した新たなテープに交換して部品を補充する。テープの交換には、新たなテープを巻回したテープリールごと交換する方法、テープフィーダごと交換する方法、新たなテープを継ぎ合わせる方法（スプライシング）等があり、これらの方法を適宜選択してテープ交換が行われる。

図１において、ラインカメラ１４の側方には、部品の高さを検出するセンサ２０と、部品の電気的特性を検出する部品特性検出部３０が一体的に配設されている。

次に、センサ２０について、図３及び図４を参照して説明する。図３（ａ）において、センサ２０は、離間して対向配置された投光器２１及び受光器２２と、投光器２１及び受光器２２と電気的に接続されたセンサ制御部２３及び増幅装置２５から構成される。投光器２１と受光器２２の対向する面には、それぞれ投光側オリフィス２１ａと受光側オリフィス２２ａが設けられており、投光側オリフィス２１ａを介して投光器２１から水平に投光されるレーザ光が受光側オリフィス２２ａを介して受光器２２により受光される。受光器２２に受光されるレーザ光の受光量は電圧として表され、電圧の増減により受光量の増減が検出される。この電圧は増幅装置２５で増幅されてセンサ制御部２３に出力される。増幅装置２５には、オペアンプ２６と複数の可変抵抗（本実施の形態では２個の可変抵抗Ｒ１、Ｒ２を示している）が備えられており、この可変抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を増減することにより受光器２２の受光感度を調整することができる。

なお、投光側オリフィス２１ａと受光側オリフィス２２ａは、言うまでもなく光軸２４上に対向して設けてあるが、説明の便宜上、図３においては、投光側オリフィス２１ａと受光側オリフィス２２ａが設けられた面を前面に振った状態を図示している。

図４において実線及び破線で示した線図は、センサ２０における遮光長と受光量の関係を示したグラフであり、破線は従来技術における遮光長と受光量の関係を示し、実線は本発明における遮光長と受光量の関係を示している。ノズル１１に吸着された部品Ｐが光軸２４に向かって下降すると、部品Ｐが光軸２４と交差してレーザ光が遮光される。ノズル１１の下降に伴いレーザ光が鉛直方向に遮光される長さすなわち遮光長が大きくなり、受光器２２に到達するレーザ光の光量すなわち受光量が減少する。ノズル１１の下降により部品Ｐの下端と受光側オリフィス２２ａの下端の高さが揃うと、受光器２２に到達するレーザ光の光量がゼロとなる完全遮光領域になる（実際には部品Ｐの端部でレーザ光が回折して僅かに受光されるため受光量はゼロにはならない）。

センサ２０においては受光量にある閾値βを設定し、受光量が閾値βに到達したときのノズル１１の高さと、部品Ｐを未吸着のノズル１１に遮光されて受光量が閾値βに到達したときのノズル１１の高さから部品Ｐの高さを測定する。

図３（ａ）において、センサ制御部２３はＺ軸エンコーダ１５と電気的に接続されている。Ｚ軸エンコーダ１５は、ノズル１１の昇降を司るＺ軸駆動部１３の駆動量をエンコーダ値として検出する。受光量が閾値βに到達すると、センサ制御部２３からＺ軸エンコーダ１５にｏｎ信号が発せられ、その時点のエンコーダ値を取得する。従って、センサ２０においては、ノズル１１に遮光されて受光量が閾値βになったときのエンコーダ値とノズル１１に吸着された部品Ｐに遮光されて受光量が閾値βになったときのエンコーダ値を取得し、これらのエンコーダ値の差から部品Ｐの高さに相当するエンコーダ値を算出し、既知のエンコーダ値と高さの相関から部品Ｐの高さを算出する。このように、センサ制御部２３とＺ軸エンコーダ１５との間でｏｎ／ｏｆｆ信号が送信されることにより、部品Ｐの高さが検知される。

図３（ｂ）は、微小部品Ｐ１の部品高さと投光側オリフィス２１ａと受光側オリフィス２２ａの大きさの関係を示している。微小部品Ｐ１は実装装置において取り扱われる部品のうち最小の部品であり、例えば０４０２チップ部品の場合、縦辺が約０．４ｍｍ、横辺が約０．２ｍｍ、厚さが約０．２ｍｍと、一般的な投光器及び受光器による投受光スポットの径１ｍｍに比べて小さい。従って、遮光長と受光量の関係が図４に示す線図のような相関にならず、受光量に明確な変化が表れないため、微小部品Ｐ１の部品高さを測定することはできない。

このような微小部品Ｐ１の部品高さを測定するため、図３（ｂ）に示すように、部品の検出箇所より小さい径ｄの受光側オリフィス２２ａを受光器２２に設けて受光スポットを狭めることにより、遮光長の増加に伴って受光量が減少するようにしている。なお、検出箇所とは、レーザ光を遮光する面である微小部品Ｐ１の高さｈと部品の幅ｗ、更にはノズルの外径Ａを示す。

これにより、ノズル１１に吸着保持される微小部品Ｐ１の位置が少々ずれていても、レーザ光の回折（部品側面の反射光による遮光幅の影響を示す）による受光の影響を少なくし、検出精度を高めることができる。

なお、投光器２１の投光側オリフィス２１ａをできるだけ小径にして光軸２４を狭めることが望ましいが、あまり小径になると光軸調整が困難になるため、受光側オリフィス２２ａの径ｄより若干大きな径Ｄに形成している。例えば、投光側オリフィス２１ａの径Ｄを０．３ｍｍ、受光側オリフィス２２ａの径ｄを０．１ｍｍ程度にすると、回折光の影響を小さく抑えることができるとともに光軸調整の作業性を確保することができる。

受光器２２に小径の受光側オリフィス２２ａを設けたことにより、受光量が減少するい
わゆる光量不足が生じ、遮光による受光量の変化が明確にならなくなるという不具合が生じる。そのため、受光器２２の受光感度を向上させて受光量の変化を明確に検知できるようにしている。受光感度の向上は、増幅装置２５に備えられた受光器出力電圧増幅回路である可変抵抗２６の抵抗値を変更することにより行われる。受光感度を向上させると、受光器２２からセンサ制御部２３に出力される電圧が増幅されるので、受光量の微小な変化をより明確に検知できる。

なお、微小部品Ｐ１の高さを検出する際には、長辺で光軸２４を遮光することでより精確な検出を行うことができる。例えば０４０２チップ部品は、横辺Ｌ（０．２ｍｍ）で光軸２４を遮光するよりも縦辺Ｗ（０．４ｍｍ）で遮光する方が検出精度が高い。従って、微小部品Ｐ１を吸着したノズル１１を回転させて向きを変更して検出を行うことが望ましい。

図４において実線で示した線図は、受光感度を向上させた場合の遮光長と受光量の関係を示したグラフである。完全遮光状態となる遮光長の直前までは受光量が飽和状態を保ち受光量が減少しないが、これを超えて遮光が進むと受光量が急激に減少する。このため、完全遮光状態となる遮光長近辺における線図の傾きα１は急勾配である。一方、従来の受光感度を向上させていない状態の遮光長と受光量の関係を示す破線図における傾きα２は緩勾配となっている。

このため、閾値β近辺においては、同じ遮光長ａに対する受光量の変化量が、受光感度を向上させた場合（図中ｃで表示）のほうが従来（図中ｂで表示）より大きい。従って、周囲温度等の周辺環境による外乱により受光量に変動が生じた場合、受光感度を向上させていると遮光長の変化量を小さく抑えることができる。これにより、受光量が閾値βに到達した際のノズル１１の高さを外乱に極力影響されずに検出することができ、微小部品Ｐ１の高さの精確な測定が実現できる。

なお、閾値βは任意に設定することができるが、回折による受光の影響を回避するため、回折による受光量（ｅ）の領域を避け、また、受光量が飽和状態（ｄ）から減少し始める部分も周辺環境によりばらつきが生じるので、この領域も避ける。従って、両領域の略中央の実線図の傾きα２が略一定となるｃの領域に設定するのが望ましい。上記受光側オリフィス２２ａの径を０．１ｍｍに設定すると、受光量の飽和状態は０．１ｍｍの略半分程度の遮光長まで維持され、それ以降の遮光長において勾配α１が生じる。

次に、部品特性検出部３０について、図５参照して説明する。図５において、部品特性検出部３０は、３個の検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、この３個の検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃと選択的に電気的接続される電気的特性検出部３２から構成されている。

検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃは銅等の良導電性の薄板を長尺に成形したものであり、検出台３３の上面に装着されている。これら３個の検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれの長手方向の一方の端部３１ｄを互いに接触しない程度に近接させ、他方の端部３１ｅに向けて漸次離間するように配置されている。

図５において、検出子３１ａ、３１ｂの端部３１ｄには微小部品Ｐ１が載置されており、その両端に形成された電極Ｐ１ａがそれぞれ検出子３１ａ、３１ｂに当接している。微小部品Ｐ１が例えば０４０２チップの場合、端部３１ｄの離間距離は０．２ｍｍ程度となる。一方、検出子３１ａ、３１ｃの端部３１ｅには部品Ｐ２が載置されており、その両端に形成された電極Ｐ２ａがそれぞれ検出子３１ａ、３１ｃに正確に当接している。部品Ｐ２は実装装置で扱う部品のうち最大の部品であり、検出子３１ａ、３１ｃの端部３１ｅは、この最大の部品Ｐ２に対応した位置に離間されている。また、部品Ｐ３はトランジスタ
であり、３個の電極Ｐ３ａをそれぞれ検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃに当接させている。

このように配置される検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃによれば、実装装置で扱う様々な部品の電極に適宜検出子を当接させることができる。なお、トランジスタを扱わない実装装置であれば検出子は２個でよく、この場合、中央の検出子３１ｂを省くことができる。

電気的特性検出部３２には、部品の種類に対応した電気的特性を検出する複数の検出部が設けられている。例えば、部品がトランジスタである場合に極性を検出するトランジスタ極性検出部３４、部品がダイオードである場合に極性を検出するダイオード極性検出部３５、コイル部品である場合にインダクタンスを検出するインダクタンス検出部３６、部品がコンデンサである場合に静電容量を検出する静電容量検出部３７、抵抗部品である場合に抵抗値を検出する抵抗値検出部３８が電気的特性検出部３２に設けられている。

ダイオード極性検出部３５及びインダクタンス検出部３６、静電容量検出部３７、抵抗値検出部３８にはそれぞれ２個の端子３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａが備えられている。また、トランジスタ極性検出部３４には３個の端子３４ａ、３４ｂが備えられている。検出子３１ａ、３１ｃはケーブル３９、４０によりそれぞれリレー４１、４２と電気的に接続されている。リレー４１、４２は、端子３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａと選択的に電気的接続が可能となっており、部品Ｐ２の種類に対応した電気的特性を検出できるようになっている。また、検出子３１ｂはケーブル４３によりリレー４４と電気的に接続されている。リレー４４は、端子３４ｂ及びケーブル３９、３９と選択的に電気的接続が可能となっている。リレー４４がケーブル４０と電気的接続されることにより、部品Ｐ１の電気的特性を検出することができる。なお、リレー４４をケーブル３９と電気的接続させることにより、部品Ｐ１の電気的特性を検出子３１ｂ、３１ｃによって検出することも可能である。また、リレー４４を端子３４ｂと電気的接続させるとともにリレー４１、４２を端子３４ａに電気的接続させると、部品Ｐ３のトランジスタ極性を検出することができる。

なお、図５においては３個の部品Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃに載置している状態を図示しているが、実際の電気的特性の検出の際には、検出対象となる１個の部品のみを載置する。

上記のセンサ２０の投光器２１及び受光器２２と部品特性検出部３０の検出台３３は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように一体的に配置することができる。検出台３３の両側の上方に投光器２１と受光器２２をそれぞれ配置することにより、ノズル１１に吸着された部品Ｐを光軸に向けて下降させて部品高さを検出した後、そのまま下降を続けて検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ上に部品Ｐを載置することができる。これにより、部品高さの検出と電気的特性の検出が一連の動作において実行できるようになり、効率的で省スペース性の高い実装装置が実現できる。

検出子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ上に載置されて電気的特性の検出が終了した部品Ｐは次工程に搬出されるので、ノズル１１に吸着された状態のままで電気的特性の検出作業が行われることが効率的であるが、通常、ノズル１１は鉄材等の導電体で構成されているため、検出の際には一旦吸着を止めてノズル１１と部品Ｐを離間させることが望ましい。

センサ２０による部品高さの検出と部品特性検出部３０による電気的特性値の検出は、テープフィーダ５に当初収納されたテープに格納された部品と、部品切れに伴いその都度交換されるテープに格納された部品について行う。検出された部品高さ及び電気的特性値は、後述するデータ記憶部６３に記憶される。

次に、電子部品の実装装置の電気的構成について、図７を参照して説明する。制御部５０は、搬送ガイド２、テープフィーダ５、Ｙテーブル６、Ｘテーブル７、Ｚ軸駆動部１２、θ軸駆動部１３、ラインカメラ１４、センサ２０、部品特性検出部３０と、バス５１により通電されており、ＮＣプログラム５４に基づいてこれらの駆動を制御する。ＮＣプログラム５４はデータベース部５２に予め記憶されており、このデータベース部５２には、他に部品ライブラリ５３、基板データ５５、ノズルデータ５６、受光量閾値データ５７が記憶されている。

データ記憶部６３には、センサ２０において検出された部品高さデータや電気的特性検出部３２において検出された部品の電気的特性値データが記憶される。この部品高さデータはデータ処理部６４において演算処理され、この処理結果を基にノズル１１の高さ制御量を補正する。すなわち、テープ変更前後における部品高さの差を演算し、テープ交換前後の部品高さに変化がある場合には、ノズルユニット１０のＺ軸駆動部１２の駆動量を調節してノズル１１の移動量を補正する。テープ交換後の部品高さの方が大きい場合には、ノズル１１の下降移動量を部品高さの差に基づいて減少させ、ノズル１１の下端に吸着された部品が基板に強く押圧されて衝撃が加わらないようにする。また、テープ交換後の部品高さの方が小さい場合には、ノズル１１の下降移動量を部品高さの差に基づいて増大させ、ノズル１１の下端に吸着された部品に加わる押圧力が不足して接合不良等の問題が生じないようにする。

データ処理部６４は、テープ交換前後の部品の高さの差を算出する演算手段であり、また、交換後の部品を実装する際のノズル１１高さ制御量をテープ交換前後の部品の高さの差に基づいて補正するノズル高さ制御手段となっている。これにより、テープ交換前後において部品高さが変化した場合であっても、交換後の部品を適切な圧力で実装することができ、実装精度や実装品質を確保することができる。

また、データ処理部６４は、データ記憶部６３に記憶されたテープ交換前後の部品の電気的特性値を比較・照合し、テープ交換前後の部品の同一性を確認する。なお、部品の品種毎の電気的特性値の許容値が予め部品ライブラリ５３に記憶されており、部品の同一性の確認の際にはこの許容値を参照する。このように、テープ交換前後における部品の同一性の確認において、実際に部品の電気的特性を検出して比較・照合することにより、正確な判断が可能になる。部品特性検出部３０及びデータ処理部６４は、テープ交換前後の部品の電気的特性の比較によりテープ変更前後における部品の同一性を確認する照合手段となっている。

操作入力部６５は、キーボードやデータドライブ等の入力手段からなり、実装装置の動作を手動にて制御したり、データベース部５２に予めデータを入力したりする。表示部６６は、液晶パネルやＣＲＴ等の表示手段からなり、実装装置の動作等に関する各種の情報等を可視的に表示する。

電子部品の実装装置は以上のように構成され、次に電子部品の実装装置の動作について説明する。まず、実装装置の動作をスタートさせると、ノズル１１を備えた移載ヘッド８がテープフィーダ５のピックアップ位置の上方に移動する。このとき、テープフィーダ５も駆動を開始しており、部品を格納したテープをピックアップ位置にピッチ送りする。ピックアップ位置においてノズル１１が下降し、テープに格納された部品を吸着する（ＳＴ１）。部品を吸着したノズル１１はラインカメラ１４の上方に移動し、ラインカメラ１４により部品の吸着の有無や吸着姿勢を認識する（ＳＴ２）。部品を吸着していないと認識されたノズル１１については実装動作を行わないようにして不良基板の発生を回避する。また、吸着姿勢が正常でない部品については、θ軸駆動部１３の駆動により部品を回転させて正常姿勢に補正する。

次に、ノズル１１に吸着された部品の部品高さを検出する（ＳＴ３）。検出された部品高さは、データ記憶部６３に記憶されるとともに、次工程における部品特性検出（ＳＴ４）の際のノズル１１の高さ制御量に反映される。すなわち、ノズル１１の吸着面に吸着された部品の電極を検出子に当接させる際に、電極の下面が検出子の上面に過不足のない圧力で当接するように、部品高さを考慮してノズル１１の高さ制御量を補正し、ノズル１１の下降移動量を調節する（Ｒ１）。検出された部品特性はデータ記憶部６３に記憶される。

部品供給部４において部品切れが発生すると、新たな部品を格納したテープに交換する（ＳＴ５）。その後、交換後のテープに格納された部品について、上記ＳＴ１〜ＳＴ４の動作を行い、テープ交換後の部品の部品高さ及び部品特性を検出する（ＳＴ６）。

ＳＴ６で検出されたテープ交換後の部品の部品高さ及び部品特性と、ＳＴ３、ＳＴ４で検出されたテープ交換前の部品の部品高さ及び部品特性とを比較して、テープ交換前後における部品を照合する（ＳＴ７）。テープ交換前後における部品の同一性が確認されると、交換後のテープに格納された部品を順次基板に実装する（ＳＴ８）。このとき、テープ交換前後の部品高さに変化がある場合には、テープ交換後の部品の実装の際に両者の部品高さの差をノズル１１の高さ制御量に反映させる。すなわち、ノズル１１の吸着面に吸着された部品を基板に実装する際に、部品の装着面が基板の上面に過不足のない圧力で押圧されるように、部品高さを考慮してノズル１１の高さ制御量を補正し、ノズル１１の下降移動量を調節する（Ｒ２）。

一方、テープ交換前後における部品の同一性が確認されない場合は実装動作を停止する（ＳＴ１０）。これにより、適合しない部品を誤って基板に実装して基板不良が発生することを未然に防止する。なお、部品高さ検出動作（ＳＴ３）と部品特性検出動作（ＳＴ４）は、部品供給部４において部品切れが発生してテープ交換が行われる都度、交換後のテープに格納された部品について一回行う。

なお、上記の説明では、ラインカメラ１４による部品認識工程（ＳＴ２）後に部品高さ検出工程（ＳＴ３）及び部品特性検出工程（ＳＴ４）を行うとしているが、部品の電極と検出子との位置合わせ精度が不要な部品については、ラインカメラ１４による部品認識工程（ＳＴ２）を省くことができる。

また、テープ交換前後の部品の電気的特性値を照合して部品の同一性を判断するとしたが、部品高さ寸法と電気特性の両方を加味して確認することが最適な実装をする為には望ましい。電子部品は同一メーカの同一電気特性の部品であっても生産ロットの違いで微妙に外形寸法が異なり、この違いはメーカの違いにより更に拡大するからである。

また、部品の同一性を確認する照合手段として電気的特性検出部３２に設けられる検出部は、上記のトランジスタ極性検出部３４、ダイオード極性検出部３５、インダクタンス検出部３６、静電容量検出部３７、抵抗値検出部３８に限られるものではなく、実装装置において扱われる部品の品種に対応した電気的特性を検出する検出部を設けることができる。

また、部品供給部４にテープフィーダ５を装着したものを例にとり説明を行ったが、本発明における部品供給部はこれに限定されるものではなく、トレイフィーダやバルクフィーダ等の種々の形態のパーツフィーダを使用することが可能である。

また、オリフィスは通常は流路を絞るための孔の開いた円板を意味するが、ここでは小
孔の意味で用いており、丸孔、四角孔等形状を問わない。従って、オリフィスの径とは、直径の他に鉛直方向におけるオリフィスの高さを含む概念である。

また、図７において受光量閾値データ５７はデータベース部５２に付属すると示したが、センサ２０に付属させて検出部機能を一体化すると効率的な構成となる。

また、検出された部品高さと電気的特性値は、テープフィーダ５に備えられた認識票等の情報記憶部に記憶させることもできる。

また、図５に示した検出子３１ａ、３１ｃは、一方の端部を離間させた逆ハ字状にしているが、図１０に示すように、検出子３１ａと３１ｂを一直線上に配置することも可能である。

本発明の電子部品の実装装置によれば、微小部品の高さを安価な光電センサにより精確に検出することができるという利点があり、電子部品供給部からノズルにより電子部品をピックアップして基板等の実装対象に実装する電子部品の実装分野に有用である。

本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の平面図（ａ）本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の移載ヘッドの平面図（ｂ）本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の移載ヘッドの正面図（ａ）本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサの構成図（ｂ）本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサのオリフィス径と微小部品との関係を示した側面図（ｃ）本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサのオリフィス径と微小部品との関係を示した平面図本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサの遮光長と受光量の関係及び従来技術におけるセンサの遮光長と受光量の関係を示すグラフ本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の部品特性検出部の構成図（ａ）本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサと部品特性検出部の配置を示す平面図（ｂ）本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサと部品特性検出部の配置を示す側面図本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の電気的構成図本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置の動作を示すフローチャート本発明の一実施の形態における電子部品の実装装置のセンサの増幅装置の電気的構成図本発明の他の実施の形態における電子部品の実装装置の部品特性検出部の検出子の配置図

符号の説明

３基板
５テープフィーダ
８移載ヘッド
１１ノズル
１２Ｚ軸駆動部
１５Ｚ軸エンコーダ
２０センサ
２１投光器
２１ａ投光側オリフィス
２２受光器
２２ａ受光側オリフィス
２３センサ制御部
２４光軸
２５増幅装置
３０部品特性検出部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ検出子
３２電気的特性検出部

Claims

電子部品供給部からノズルによりピックアップされた電子部品の高さをセンサにより検出して基板等の実装対象に実装する電子部品の実装装置であって、
前記センサが、投光スポットからレーザ光を投光する投光器と、この投光器と対向して配置されてこの投光器から投光されるレーザ光を受光スポットに受光する受光器と、この受光器の受光感度を調整可能な増幅装置と、を備え、
前記投光スポットから投光されるレーザ光の光軸を狭めるためのオリフィスを前記投光器に設けるとともに前記受光スポットを狭めるためのオリフィスを前記受光器に設け、さらに前記受光器の受光感度を向上させたことを特徴とする電子部品の実装装置。
テープフィーダのテープをピックアップ位置にピッチ送りし、このテープに格納された電子部品を移載ヘッドに高さ制御可能に備えられたノズルによりピックアップして実装対象に実装する電子部品の実装装置であって、
前記ノズルによりピッアップされた電子部品の高さを検出するセンサと、前記テープ変更前後の電子部品の高さの差を算出する演算手段と、前記テープ変更前後の電子部品の同一性を確認する照合手段と、前記照合手段によりテープ変更前の電子部品との同一性が確認された前記テープ変更後の電子部品を実装する際の前記ノズルの高さ制御量を前記演算手段により算出された高さの差に基づいて補正するノズル高さ制御手段と、を備え、
前記センサが、投光スポットからレーザ光を投光する投光器と、この投光器と対向して配置されてこの投光器から投光されるレーザ光を受光スポットに受光する受光器と、この受光器の受光感度を調整可能な増幅装置と、を備え、
前記投光スポットから投光されるレーザ光の光軸を狭めるためのオリフィスを前記投光器に設けるとともに前記受光スポットを狭めるためのオリフィスを前記受光器に設け、さらに前記受光器の受光感度を向上させたことを特徴とする電子部品の実装装置。
前記受光器に設けられたオリフィスの径が、検出対象の電子部品のうち最小の電子部品の検出箇所より小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品の実装装置。
前記投光器に設けられたオリフィスの径が、前記受光器に設けられたオリフィスの径より大きいことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電子部品の実装装置。
前記増幅装置には少なくともオペアンプと複数の可変抵抗が備えられており、この可変抵抗の抵抗値を変更することにより前記受光器の受光感度を向上させることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電子部品の実装装置。