JP5510342B2 - Electronic component mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate.
部品供給部から電子部品を実装ヘッドによってピックアップして基板に実装する電子部品実装装置は一般に基板認識用のカメラを備えており、このカメラによって基板を撮像することにより基板の位置を検出し、位置検出結果に基づいて部品搭載時の位置合わせが行われる。この基板認識用のカメラの光学系座標の位置は必ずしも制御データ上で示される位置にあるとは限らず、種々の要因により位置ずれを生じる。そしてこの位置ずれはカメラを移動させる移動機構の機構誤差によって必ずしも一様ではなく、電子部品実装の対象となる実装エリア内の各位置で固有の位置ずれ量を示す。このため、電子部品実装装置としてこれらの固有の位置ずれ量を実装エリアの各位置毎に求めるいわゆる面補正を行う機能を備えたものが知られている(例えば特許文献1参照)。 An electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component from a component supply unit with a mounting head and mounts the electronic component on a substrate generally includes a camera for substrate recognition, and detects the position of the substrate by imaging the substrate with this camera. Based on the detection result, alignment at the time of component mounting is performed. The position of the optical system coordinates of the substrate recognition camera is not necessarily at the position indicated on the control data, and a positional shift occurs due to various factors. This positional deviation is not necessarily uniform due to the mechanism error of the moving mechanism for moving the camera, and indicates a specific positional deviation amount at each position in the mounting area to be mounted with the electronic component. For this reason, there is known an electronic component mounting apparatus having a function of performing so-called surface correction for obtaining these specific positional deviation amounts for each position in the mounting area (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献に示す先行技術では、面補正のためのキャリブレーションの方法として、計測点が格子状に設けられたキャリブレーション用基板を用いるようにしており、予め各計測点毎に位置ずれ量を固有の位置誤差として求めておき、実装動作時に各実装点について固有の位置誤差分だけ位置補正を行うようにしている。 In the prior art disclosed in this patent document, as a calibration method for surface correction, a calibration substrate in which measurement points are provided in a lattice shape is used, and a positional deviation amount is previously measured for each measurement point. The position error is obtained as a unique position error, and the position correction is performed by the position error unique to each mounting point during the mounting operation.
しかしながら、上述の特許文献例を含め、先行技術においては面補正のためのキャリブレーションの実行タイミングに起因して、以下に説明するような不都合が生じていた。すなわち電子部品実装装置において実装ヘッドやカメラを移動させる移動機構にはリニアモータやボールねじ駆動などの精密駆動機構が用いられており、これらの精密駆動機構には、モータなどの発熱による機構部の温度変化によって複雑な駆動誤差が生じる。このため特定時点においてキャリブレーションを実行して面補正データを取得しても、装置稼働状態の経時的な変化によって温度変動が生じた場合にはもはや面補正データは適正ではなく、有効な位置補正効果を得ることが困難であった。 However, in the prior art including the above-mentioned patent document examples, the following problems have occurred due to the calibration execution timing for surface correction. That is, a precision driving mechanism such as a linear motor or a ball screw drive is used as a moving mechanism for moving a mounting head or a camera in an electronic component mounting apparatus. A complicated driving error is caused by the temperature change. For this reason, even if calibration is performed at a specific point in time and surface correction data is acquired, if temperature fluctuations occur due to changes in the operating state of the device over time, the surface correction data is no longer appropriate and effective position correction is performed. It was difficult to obtain an effect.
そこで本発明は、装置稼働状態の経時的な変化によって温度変動が生じた場合にあっても、常に適正な面補正データを用いて有効な位置補正効果を得ることができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an electronic component mounting method that can always obtain an effective position correction effect using appropriate surface correction data even when temperature fluctuations occur due to changes in the operating state of the apparatus over time. The purpose is to do.
本発明の電子部品実装方法は、基板保持部に位置決め保持された基板を基板認識用のカメラで撮像して位置認識し、ヘッド移動機構により実装ヘッドを移動させて部品供給部から電子部品を取り出し、前記位置認識の結果に基づいて前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めして電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、前記実装ヘッドを前記部品供給部と前記基板との間で往復移動させる模擬動作を反復実行するエージング動作の過程において、予め設定されたタイミングにおいて複数回反復実行され、複数の計測点が格子状に形成された面補正用基板を前記基板保持部に保持させ、前記ヘッド移動機構により前記カメラを移動させて前記複数の計測点および前記基板保持部との位置関係が固定された位置基準点を順次撮像して位置を計測し、計測基準時点における位置からの変位量を示す個別変位データを、前記ヘッド移動機構を構成する駆動軸毎に取得する位置計測工程と、前記エージング動作の過程において、前記駆動軸の当該時点における温度状態を代表的に示す代表温度として前記駆動軸毎に計測される軸温度と当該時点において取得された前記個別変位データとを関連づけ、変位・温度相関データとして前記位置基準点および複数の計測点毎に記憶部に記憶させる変位・温度相関データ記憶工程と、前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めする過程において、前記変位・温度相関データに基づいて実装ヘッドの位置補正量を演算する位置補正演算工程と、前記位置認識の結果に前記位置補正量を加味して前記ヘッド移動機構を制御することにより、前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めして電子部品を実装する実装実行工程とを含み、前記計測基準時点が、前記エージング動作によって前記軸温度が上昇する前に前記位置計測工程が行われた時点である。 In the electronic component mounting method of the present invention, the substrate positioned and held by the substrate holding unit is imaged with a substrate recognition camera to recognize the position, and the mounting head is moved by the head moving mechanism to take out the electronic component from the component supply unit. An electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate by positioning the mounting head with respect to the substrate based on a result of the position recognition, wherein the mounting head is disposed between the component supply unit and the substrate. In the process of the aging operation in which the simulated operation of reciprocating is repeatedly performed, the surface correction substrate in which a plurality of measurement points are formed in a lattice shape is held in the substrate holding unit by being repeatedly executed at a preset timing. Then, the camera is moved by the head moving mechanism to sequentially capture the position reference points in which the positional relationship between the plurality of measurement points and the substrate holding unit is fixed. Position measuring the Te, the individual displacement data indicating the displacement from the position in the measurement reference point, a position measurement step of acquiring each drive shaft constituting the head moving mechanism, in the course of the aging operation, before hear A shaft temperature measured for each drive shaft as a representative temperature representatively indicating a temperature state at the time of the dynamic axis is associated with the individual displacement data acquired at the time, and the position reference is used as displacement / temperature correlation data. In a displacement / temperature correlation data storing step for storing each point and a plurality of measurement points in the storage unit, and in the process of positioning the mounting head with respect to the substrate, position correction of the mounting head based on the displacement / temperature correlation data A position correction calculation step for calculating the amount; and by controlling the head moving mechanism by adding the position correction amount to the position recognition result. Look including a mounting execution step of mounting an electronic component by positioning the mounting head to the substrate, the measurement reference point, the position measurement step is performed before said shaft temperature rises by the aging operation It is the time .
本発明によれば、面補正用基板の複数の計測点毎および位置基準点をカメラで認識して面補正用データを作成するに際し、基板を認識するカメラおよび実装ヘッドを移動させるヘッド移動機構の駆動軸の当該時点における代表温度として駆動軸毎に計測される軸温度と当該時点において取得された位置基準点および複数の計測点の個別変位データとを関連づけ、変位・温度相関データとして位置基準点および複数の計測点毎に記憶部に記憶させておき、部品実装作業時に実装ヘッドを基板に対して位置決めする過程において、変位・温度相関データに基づいて実装ヘッドの位置補正量を演算することにより、装置稼働状態の経時的な変化によって温度変動が生じた場合にあっても、常に適正な面補正データを用いて有効な位置補正効果を得ることができる。 According to the present invention, a camera for recognizing a substrate and a head moving mechanism for moving a mounting head when generating surface correction data by recognizing a plurality of measurement points and position reference points of the surface correction substrate with a camera. As a representative temperature at the time of the drive shaft, the shaft temperature measured for each drive shaft is associated with the position reference point acquired at the time and the individual displacement data of a plurality of measurement points, and the position reference point is obtained as displacement / temperature correlation data. And by storing the position correction amount of the mounting head on the basis of the displacement / temperature correlation data in the process of positioning the mounting head with respect to the substrate during component mounting work by storing in the storage unit for each of a plurality of measurement points. Even when temperature fluctuations occur due to changes over time in the operating state of the device, an effective position correction effect is always obtained using appropriate surface correction data. Door can be.
まず図1、図2を参照して電子部品実装装置1の構造を説明する。図1において基台1aの中央には、X方向(基板搬送方向)に基板搬送機構2が配設されている。基板搬送機構2は上流側装置から受け渡された基板4を搬送し、搬送経路に設けられた基板保持部3にて基板4を実装位置に位置決めして保持する。基板搬送機構2の両側方には部品供給部5が配置されており、部品供給部5には複数のテープフィーダ6が並設されている。テープフィーダ6は実装対象の電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによる取り出し位置に電子部品を供給する。
First, the structure of the electronic
基台1a上面の両端部上にはそれぞれY軸移動テーブル7が配設されており、Y軸移動テーブル7にはそれぞれの部品供給部5に対応して2基のX軸移動テーブル8が架設されている。それぞれのX軸移動テーブル8には、実装ヘッド10および実装ヘッド10と一体的に移動する基板認識カメラ12が装着されている。Y軸移動テーブル7およびX軸移動テーブル8はヘッド移動機構9を構成し、ヘッド移動機構9を駆動することにより実装ヘッド10および基板認識カメラ12はX方向、Y方向に水平移動する。
A Y-axis movement table 7 is provided on each of both ends of the upper surface of the base 1a, and two X-axis movement tables 8 are installed on the Y-axis movement table 7 so as to correspond to the respective component supply units 5. Has been. Each X-axis moving table 8 is equipped with a mounting
図2に示すように、実装ヘッド10は1つの電子部品Pを保持する単位移載ヘッド11を複数備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位移載ヘッド11には電子部品Pを真空吸着により保持する吸着ノズル11aが設けられている。各単位移載ヘッド11に内蔵されたノズル昇降機構(図示省略)を駆動することにより吸着ノズル11aは個別に昇降する。また実装ヘッド10に共通に設けられたノズルθ軸モータ10aを駆動することにより、各単位移載ヘッド11の回転機構を駆動して、各吸着ノズル11aをノズル軸廻りに回転させることができる。
As shown in FIG. 2, the
ヘッド移動機構9を駆動することにより、実装ヘッド10は各単位移載ヘッド11の吸着ノズル11aによって、部品供給部5のテープフィーダ6から電子部品Pを吸着して取り出し、図2(b)(ロ)に示すように、電子部品Pを基板4の上面の実装点に実装する。また実装ヘッド10を基板搬送機構2の上方に移動させることにより基板認識カメラ12も実装ヘッド10とともに移動し、基板認識カメラ12によって基板4の上面および基板4の近傍に設定されたマークポスト15を撮像して位置検出することができる。これにより、図2(b)(イ)に示すように、撮像視野12aの光学原点OPと位置検出対象のマークM(図3に示す計測点41や位置基準点15a参照)との位置ずれ量ΔX、ΔYを検出することが可能となっている。
By driving the head moving mechanism 9, the
基板搬送機構2と部品供給部5との間には、部品認識カメラ13およびノズルストッカ14が配設されている。部品供給部5から単位移載ヘッド11によって電子部品を取り出した実装ヘッド10が部品認識カメラ13の上方を移動することにより、部品認識カメラ13は単位移載ヘッド11に保持された状態の電子部品Pを下方から撮像する。基板認識カメラ12および部品認識カメラ13の撮像結果は、認識処理部25(図4参照)によって認識処理され、これにより基板4における部品実装点の位置認識や実装ヘッド10に保持された状態における電子部品Pの位置認識が行われ、電子部品Pの基板4への部品搭載動作においては、これらの位置認識結果に基づいて部品搭載時の位置補正が行われる。ノズルストッカ14には、単位移載ヘッド11に装着される吸着ノズル11aが複数の部品種類に対応して収納保持されている。部品実装作業において、実装ヘッド10をノズルストッカ14に対してアクセスさせてノズル交換動作を実行させることにより、単位移載ヘッド11に装着される吸着ノズル11aを、実装対象の部品種類に応じて交換することができる。
A
次に図3を参照して、電子部品実装装置1が備えた面補正データ取得機能について説明する。基板認識カメラ12による基板認識においては、ヘッド移動機構9を構成する駆動軸であるY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の温度変化による駆動誤差に起因して撮像時の基板認識カメラ12の位置ずれが生じ、位置認識結果に誤差が生じる。そしてこの誤差はヘッド移動機構9による基板認識カメラ12の移動領域内で必ずしも一様ではなく、領域内の各位置で固有の位置誤差を示す。そしてこのような位置誤差は、駆動軸の温度変化による各駆動機構部の熱伸縮に起因することから時系列的にも一様ではなく、経時的な温度変化によっても異なった挙動を示す。
Next, a surface correction data acquisition function provided in the electronic
このため本実施の形態に示す電子部品実装装置1では、このようなヘッド移動機構9による移動領域内の各位置における基板認識カメラ12の撮像時の固有の位置誤差を補正するいわゆる面補正のためのデータを、ヘッド移動機構9を構成する各駆動軸の経時的な温度変化に対応した形で取得するようにしている。以下、このような経時的な温度変化に対応した面補正データを取得するために電子部品実装装置1が備える構成について説明する。
For this reason, in the electronic
図3に示すように、ヘッド移動機構9を構成する駆動軸であるY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8はそれぞれ駆動用のモータ7M、8Mを備えている。Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8を継続的に駆動する作業動作時には、モータ7M、8M自体の発熱や軸駆動機構の摩擦熱など各種の熱上昇要因により、Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8は稼働時間の経過とともに昇温する。そしてこの温度変化による軸駆動機構の熱変形によって、基板認識カメラ12の水平移動における位置精度に誤差が生じる。さらに、熱変形は基板認識カメラ12の装着姿勢の精度にも影響を及ぼし、本来垂直状態にあるべき基板認識カメラ12の撮像光軸が、垂直軸から幾分傾いた状態に変化する傾向にある。このため、撮像対象の基板4の上面における基板認識カメラ12の撮像光軸の位置が、本来あるべき位置から傾斜分だけ位置ずれした状態となり、撮像による位置認識に誤差を生じる。
As shown in FIG. 3, the Y-axis moving table 7 and the X-axis moving table 8 which are drive shafts constituting the head moving mechanism 9 include driving
これらの基板認識カメラ12の水平移動における位置精度や撮像光軸の傾斜による位置認識結果の誤差は、本来Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の経時的な温度変化に起因することから、本実施の形態においては、従来技術においては固定的に取得されていた面補正データを、Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の経時的な温度変化と関連づけた形で取得可能なように、電子部品実装装置1を構成している。
The error in the position recognition result due to the positional accuracy in the horizontal movement of the
すなわち電子部品実装装置1においては、ヘッド移動機構9を構成するY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8のモータ7M、8Mの近傍に温度計測点7a、8aを設定して、それぞれにX軸テーブル温度センサS1,Y軸テーブル温度センサS2を配設し、任意のタイミングにおいて温度計測点7a、8aの温度データをY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の軸温度として取得可能なようにしている。X軸テーブル温度センサS1,Y軸テーブル温度センサS2による温度計測結果は、ヘッド移動機構9を構成する駆動軸であるY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の温度状態を代表的に示す代表温度(軸温度)としての性格を有するものである。
That is, in the electronic
なおX軸テーブル温度センサS1,Y軸テーブル温度センサS2を配設する温度計測点7a、8aは、ここではモータ7M、8Mの近傍に設定されているが、駆動軸の温度状態を代表的に示す代表温度の計測点として適切と判断される位置であれば、他の位置に温度計測点7a、8aを適宜選定するようにしてもよい。もちろん、複数箇所にて計測した温度に基づき、平均温度を求めるなどの演算処理によって代表温度を定義するようにしてもよい。そしてこのようにして計測された軸温度と、以下に説明する個別変位データとを関連づけた形で、面補正データが取得される。
The
ここで、面補正データ取得に用いられる面補正用基板40について説明する。図3(b)に示すように、面補正用基板40は部品実装の対象となる基板4のダミーとして用いられるダミー基板であり、基板4と同様の外径形状を有している。面補正用基板40の上面には、位置ずれ量を計測する対象となる計測点41が、X方向、Y方向にそれぞれピッチpx、pyの格子配列で形成されている。面補正データ取得時には、図3(a)に示すように、面補正用基板40は基板搬送機構2の基板保持部3に保持され、この状態で基板認識カメラ12を面補正用基板40上に移動させて、各計測点41を順次基板認識カメラ12によって撮像する。
Here, the
このとき、基板搬送機構2の一方の外側近傍に、基板保持部3に対する位置関係が固定されて基台1aに設けられたマークポスト15の位置基準点15aも、計測点41とともに基板認識カメラ12によって撮像される。マークポスト15は、電子部品実装装置1において水平方向の絶対位置が固定されており、位置基準点15aは部品実装作業の過程において水平位置に変化のない位置基準点として用いられる。
At this time, the
次に図4を参照して、制御系の構成を説明する。制御部20は演算装置であり、記憶部21に記憶された各種のプログラムやデータを実行することにより、以下に説明する各部を制御して、部品実装作業や各種の演算処理を実行させる。記憶部21は、各部に部品実装作業を実行させるために必要な実装座標データなどの実装データ22や、変位・温度相関データ23を記憶する。変位・温度相関データ23は、Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の経時的な温度変化に起因して生じる基板認識カメラ12の位置検出誤差を補正するための面補正データであり、面補正用基板40を対象として所定タイミングで実行される位置計測結果を、Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の軸温度と関連づけることによって作成される。部品実装作業においては、制御部20が変位・温度相関データ23を参照することにより、実装ヘッド10を基板4に対して位置合わせする際の位置補正量を算出する演算が行われる。
Next, the configuration of the control system will be described with reference to FIG. The
機構駆動部24は、制御部20に制御されることにより、基板搬送機構2、X軸移動テーブル8、Y軸移動テーブル7、実装ヘッド10を駆動する。これにより、基板4を搬送位置決めする基板搬送動作や、部品供給部5から取り出した電子部品Pを基板4に実装する部品実装動作が実行される。認識処理部25は、部品認識カメラ13、基板認識カメラ12による撮像結果を認識処理する。これにより、基板4の部品実装点の位置認識や、実装ヘッド10に保持された状態における電子部品Pの位置認識が行われる。変位検出部26は、基板認識カメラ12によって面補正用基板40の計測点41やマークポスト15の位置基準点15aを撮像した撮像結果より計測点41や位置基準点15aの位置を検出し、計測開始に際して設定される計測基準時点からの位置の変位量を示す個別変位データを求める処理を行う。
The
軸温度検出部27は、X軸テーブル温度センサS1、Y軸テーブル温度センサS2の計測出力データから、Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の軸温度を検出する。面補正データ作成処理部28は、軸温度検出部27によって検出された軸温度と、変位検出部26によって検出された個別変位データ、すなわち面補正用基板40の計測点41やマークポスト15の位置基準点15aの計測基準時点からの変位量とを関連づけることにより、変位・温度相関データを作成する処理を行う。作成された変位・温度相関データ23は記憶部21に記憶される。
The shaft temperature detector 27 detects the shaft temperatures of the Y-axis movement table 7 and the X-axis movement table 8 from the measurement output data of the X-axis table temperature sensor S1 and the Y-axis table temperature sensor S2. The surface correction data creation processing unit 28 includes the shaft temperature detected by the shaft temperature detection unit 27 and the individual displacement data detected by the displacement detection unit 26, that is, the positions of the measurement points 41 and the mark posts 15 on the
図5を参照して、記憶部21に記憶される変位・温度相関データ23の具体例について説明する。この変位・温度相関データは、電子部品実装装置1において実際に部品を基板に実装することなく、ヘッド移動機構9によって実装ヘッド10を部品供給部5と基板4との間で往復移動させる模擬動作を反復実行するエージング動作の過程において取得される。すなわちこの過程において、Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の温度状態を示す軸温度は徐々に上昇し、この温度変化に伴って基板認識カメラ12が移動する到達位置もわずかに変動する。そしてこの到達位置の変動により、基板認識カメラ12によって計測点41や位置基準点15aを撮像して位置認識した結果にも位置ずれが生じる。そしてこの位置ずれ量は、Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の温度状態の依存すると考えられることから、前述の模擬動作を反復実行するエージング動作において、変位検出部26による変位量の検出と軸温度検出部27による軸温度検出とを、所定インターバルで同期して実行する。そして同期して得られた軸温度と変位量とを面補正データ作成処理部28によって関連づけることにより、変位・温度相関データ23が作成される。
A specific example of the displacement /
図5はこのようにして得られた変位・温度相関データ23をグラフ表示したデータテーブルDTを示している。ここでは、横軸に軸温度(℃)、縦軸に変位量ΔX、ΔY(計測基準時点からの変位量μm)を取り、X軸方向の変位量ΔXとX軸テーブル軸温度(X軸テーブル温度センサS1によって検出された温度計測点7aの温度)との相関を示すグラフを実線の曲線L(X)で、またY軸方向の変位量ΔYとY軸テーブル軸温度(Y軸テーブル温度センサS2によって検出された温度計測点8aの温度)との相関を示すグラフを破線の曲線L(Y)でそれぞれ示している。
FIG. 5 shows a data table DT in which the displacement /
この変位・温度相関データ23を示すグラフにおいて、軸温度を指定することにより、Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の温度がその軸温度に昇温した状態における基板認識カメラ12による位置認識の位置ずれ量を推定することができる。また変位量を指定することにより、基板認識カメラ12による位置認識の変位量が当該変位量となった状態におけるY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の軸温度を推定することができる。
In the graph showing the displacement /
次に図6を参照して、本発明の部品実装方法における電子部品実装処理フローについて説明する。この部品実装方法は、基板保持部3に位置決め保持された基板4を基板認識カメラ12で撮像して位置認識し、ヘッド移動機構9により実装ヘッド10を移動させて部品供給部5から電子部品Pを取り出し、基板認識カメラ12による位置認識の結果に基づいて実装ヘッド10を基板4に対して位置決めして電子部品Pを基板4に実装するものである。
Next, the electronic component mounting process flow in the component mounting method of the present invention will be described with reference to FIG. In this component mounting method, the
図6において、まず複数の計測点41が格子状に形成された面補正用基板40を基板保持部3に保持させる(ST1)。次いでヘッド移動機構9により基板認識カメラ12を基板4およびマークポスト15の上方へ移動させて、図7(a)、(b)に示すように、複数の計測点41および基板保持部3との位置関係が固定されたマークポスト15上の位置基準点15aを順次撮像する(ST2)(矢印a,b,c,d,eに示す撮像順序参照)。そして変位検出部26によってこれらの計測点41、位置基準点15aの位置を計測し、計測基準時点における位置からの変位量を示す個別変位データを、ヘッド移動機構9を構成する駆動軸であるY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8毎に取得する(ST3)(位置計測工程)。
In FIG. 6, first, the
上述の位置計測工程は、実装ヘッド10を部品供給部5と基板4との間で往復移動させる模擬動作を反復実行するエージング動作の過程において、予め設定されたタイミングにおいて複数回反復実行される。そしてこの過程において、駆動軸毎に当該駆動軸の軸温度と当該時点において取得された個別変位データとを関連づけ、変位・温度相関データを求める(ST4)。ここでは軸温度検出部27によって当該駆動軸の当該時点における温度状態を代表的に示す代表温度として計測される軸温度と、変位検出部26によって当該時点において取得された個別変位データとを、面補正データ作成処理部28によって関連づけることにより面補正データを作成し、位置基準点15aおよび複数の計測点41毎に記憶部21に記憶させる(ST5)(変位・温度相関データ記憶工程)。
The above-described position measurement process is repeatedly performed a plurality of times at a preset timing in the process of an aging operation in which a simulation operation for reciprocating the mounting
すなわち図8に示すように、面補正用基板40に設定された各計測点41について、計測点41(1)、(2)、(3)・・・(i)・・・のそれぞれに対応したデータテーブルDT(1)、(2)、(3)・・・(i)・・・を、図5に示す変位・温度相関データ23のデータテーブルDTと同様に作成し、さらにマークポスト15上面の位置基準点15aに対応したデータテーブルDT(BP)を同様に作成する。
That is, as shown in FIG. 8, each
この後、部品実装作業が開始されると、実装ヘッド10をヘッド移動機構9によって部品供給部5と基板4との間を移動させて、部品供給部5から取り出した電子部品Pを基板4に実装する部品実装動作が反復実行される。この部品実装動作においては、ヘッド移動機構9によって実装ヘッド10とともに基板認識カメラ12を一体的に移動させることにより基板4の部品実装点を位置認識し、この位置認識結果に基づいて実装ヘッド10を基板4に対して位置決めする。このため、部品実装動作においてはヘッド移動機構9を構成するY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の温度状態の経時変化によって位置認識結果に誤差が生じる。
Thereafter, when the component mounting operation is started, the mounting
この誤差を補正するため、実装ヘッド10を基板4に対して位置決めする過程において、記憶部21に記憶された変位・温度相関データ23に基づいて実装ヘッド10の位置補正量を演算する(ST6)(位置補正演算工程)。そして基板認識カメラ12による位置認識の結果に、変位・温度相関データ23に基づく位置補正量を加味してヘッド移動機構9を制御することにより、実装ヘッド10を基板4に対して位置決めして電子部品Pを実装する(ST7)(実装実行工程)。
In order to correct this error, in the process of positioning the mounting
次に、図9,図10を参照して、上述の位置補正演算工程の詳細について説明する。位置補正演算工程においては、まず位置基準点15aを基板認識カメラ12によって撮像して当該時点における位置基準点15aの個別変位データを求める(ST11)。すなわち図10(a)に示すように、基板認識カメラ12をマークポスト15の上方に移動させ、位置基準点15aを撮像した撮像結果を、変位検出部26によって検出処理することにより、当該時点における位置基準点15aの計測基準時点からの変位量ΔX*、ΔY*を求める。
Next, the details of the above-described position correction calculation process will be described with reference to FIGS. In the position correction calculation step, first, the
次いで求められた個別変位データである変位量ΔX*、ΔY*に対応する軸温度を、駆動軸毎に変位・温度相関データ23から求める。すなわち、図10(b)に示すように、位置基準点15aについての変位・温度相関データ23であるデータテーブルDT(BP)において、変位量ΔX*、ΔY*にそれぞれ対応する軸温度Tx,Tyを、曲線L(X)、L(Y)から求める。そしてこのような軸温度Tx,Tyに対応する位置補正量を求めるために、記憶部21に記憶された変位・温度相関データ23のうち、当該部品実装動作で対象となる基板4の実装点MPに、部品実装領域におけるXY座標位置が最も近接した計測点41(i)に対応するデータテーブルDT(i)を参照する。
Next, the shaft temperatures corresponding to the displacement amounts ΔX * and ΔY *, which are individual displacement data obtained, are obtained from the displacement /
すなわち図10(c)に示すように、当該データテーブルDT(i)において、軸温度Tx,Tyに対応する変位量ΔX(i)、ΔY(i)を、変位・温度相関データ23によって示される曲線L(X)、L(Y)から求める。そして求められた変位量ΔX(i)、ΔY(i)を、実装点MPを対象とする部品実装動作における位置補正量とする。これにより、ヘッド移動機構9を構成するY軸移動テーブル7、X軸移動テーブル8の温度状態が経時的に変動している場合にあっても、部品実装動作を実行する時点における温度状態に応じた適正な位置補正量を加味して、実装ヘッド10の基板4への位置合わせを行うことができる。
That is, as shown in FIG. 10C, in the data table DT (i), displacement amounts ΔX (i) and ΔY (i) corresponding to the shaft temperatures Tx and Ty are indicated by the displacement /
なお上記例では、部品実装作業の実行過程において、位置基準点15aの位置を基板認識カメラ12によって認識することにより、変位・温度相関データ23に含まれるデータテーブルDT(BP)を介して軸温度Tx,Tyを推測するようにしているが、温度計測点7a、8aに配設されたX軸テーブル温度センサS1、Y軸テーブル温度センサS2によって軸温度を直接求め、この軸温度に対応した変位量ΔX(i)、ΔY(i)を位置補正量とするようにしてもよい。
In the above example, in the process of performing the component mounting operation, the position of the
上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装方法は、面補正用基板40の複数の計測点41毎および位置基準点15aを基板認識カメラ12で認識して面補正用データを作成するに際し、基板4を認識する基板認識カメラ12および実装ヘッド10を移動させるヘッド移動機構9の駆動軸毎に当該駆動軸の当該時点における温度状態を代表的に示す代表温度として計測される軸温度と、当該時点において計測点41毎および位置基準点15aについて取得された個別変位データとを関連づけ、変位・温度相関データ23として位置基準点15aおよび計測点41毎に記憶部21に記憶させておき、部品実装作業時に実装ヘッド10を基板4に対して位置決めする過程において、変位・温度相関データ23に基づいて実装ヘッド10の位置補正量を演算する方式を採用したものである。これにより、装置稼働状態の経時的な変化によって温度変動が生じた場合にあっても、常に適正な面補正データを用いて有効な位置補正効果を得ることができる。
As described above, the component mounting method shown in the present embodiment creates surface correction data by recognizing the measurement points 41 and the
本発明の電子部品実装方法は、装置稼働状態の経時的な変化によって温度変動が生じた場合にあっても、常に適正な面補正データを用いて有効な位置補正効果を得ることができるという効果を有し、実装ヘッドによって部品を基板に移送搭載する分野に利用可能である。 The electronic component mounting method of the present invention has an effect that an effective position correction effect can always be obtained using appropriate surface correction data even when a temperature variation occurs due to a change in the operating state of the apparatus over time. And can be used in a field where a component is transferred and mounted on a substrate by a mounting head.
1 電子部品実装装置
3 基板保持部
4 基板
5 部品供給部
7 Y軸移動テーブル
7a、8a 温度計測点
8 X軸移動テーブル
9 ヘッド移動機構
10 実装ヘッド
11a 吸着ノズル
12 基板認識カメラ
15a 位置基準点
40 面補正用基板
41 計測点
M マーク
MP 実装点
DT データテーブル
ΔX、ΔY 変位量
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記実装ヘッドを前記部品供給部と前記基板との間で往復移動させる模擬動作を反復実行するエージング動作の過程において、予め設定されたタイミングにおいて複数回反復実行され、
複数の計測点が格子状に形成された面補正用基板を前記基板保持部に保持させ、前記ヘッド移動機構により前記カメラを移動させて前記複数の計測点および前記基板保持部との位置関係が固定された位置基準点を順次撮像して位置を計測し、計測基準時点における位置からの変位量を示す個別変位データを、前記ヘッド移動機構を構成する駆動軸毎に取得する位置計測工程と、
前記エージング動作の過程において、前記駆動軸の当該時点における温度状態を代表的に示す代表温度として前記駆動軸毎に計測される軸温度と当該時点において取得された前記個別変位データとを関連づけ、変位・温度相関データとして前記位置基準点および複数の計測点毎に記憶部に記憶させる変位・温度相関データ記憶工程と、
前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めする過程において、前記変位・温度相関データに基づいて実装ヘッドの位置補正量を演算する位置補正演算工程と、
前記位置認識の結果に前記位置補正量を加味して前記ヘッド移動機構を制御することにより、前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めして電子部品を実装する実装実行工程とを含み、
前記計測基準時点が、前記エージング動作によって前記軸温度が上昇する前に前記位置計測工程が行われた時点であることを特徴とする電子部品実装方法。 Based on the result of the position recognition, the board positioned and held on the board holding part is imaged with a camera for board recognition to recognize the position, the mounting head is moved by the head moving mechanism and the electronic component is taken out from the component supply part. An electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate by positioning the mounting head with respect to the substrate,
In the course of an aging operation that repeatedly executes a simulated operation of reciprocating the mounting head between the component supply unit and the substrate, the mounting head is repeatedly executed a plurality of times at a preset timing,
A substrate for surface correction in which a plurality of measurement points are formed in a lattice shape is held by the substrate holding unit, and the camera is moved by the head moving mechanism so that the positional relationship between the plurality of measurement points and the substrate holding unit is A position measuring step of sequentially imaging fixed position reference points to measure the position, and acquiring individual displacement data indicating the amount of displacement from the position at the measurement reference time for each drive axis constituting the head moving mechanism;
In the course of the aging operation, prior association with the individual displacement data obtained in the axial temperature and the time it is measured for each of the drive shaft the temperature state as a representative temperature shown typically at the time of shaft listen A displacement / temperature correlation data storage step for storing the position reference point and a plurality of measurement points in the storage unit as displacement / temperature correlation data;
In the process of positioning the mounting head with respect to the substrate, a position correction calculation step of calculating a position correction amount of the mounting head based on the displacement / temperature correlation data;
By controlling the head moving mechanism in consideration of the position correction amount of the result of the position recognition, seen including a mounting execution step of mounting an electronic component by positioning the mounting head to the substrate,
The electronic component mounting method according to claim 1, wherein the measurement reference time point is a time point when the position measurement step is performed before the shaft temperature rises due to the aging operation .
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