JP5927490B2

JP5927490B2 - 電子部品搭載方法

Info

Publication number: JP5927490B2
Application number: JP2012037103A
Authority: JP
Inventors: 優次宮崎; 利彦永冶; 岡本　健二; 健二岡本; 山本　邦雄; 邦雄山本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: CN103298328A; JP2013172130A; CN103298328B

Description

本発明は、基板に設けられたキャビティ内に電子部品を搭載する電子部品搭載システムによる電子部品搭載方法に関するものである。

従来、プリント基板の中には２層以上の複数配線を縦方向（厚さ方向）に積み重ねた多層配線構造を有する多層基板が知られており、このような多層基板の製造には、電子部品が搭載される複数のキャビティ（凹状部）を備えた基板（キャビティ基板）が用いられる（例えば、特許文献１参照）。キャビティ基板は電子部品が搭載される前は１枚の大きな基板から成り、各キャビティに電子部品が搭載された後、最終製品の大きさに分割される。

このようなキャビティ基板への電子部品の搭載作業に用いられる電子部品搭載システムは通常、一又は複数の作業機が連結されて成り、隣接する作業機間で基板搬送コンベアによる基板の受け渡しと作業位置への位置決めを行いつつ、塗布ヘッドを備えた作業機によって各キャビティ内への接着剤の塗布を行い、搭載ヘッドを備えた作業機によって、接着剤が塗布された各キャビティ内への電子部品の搭載を行うようになっている。

ここで搭載ヘッドを備えた作業機は、基板搬送コンベアによって作業位置に位置決めした基板に設けられた複数の基準マークを搭載ヘッドが備える基板認識カメラにより認識することによって、搭載ヘッドの移動軸を基準とした座標系（搭載ヘッド移動軸基準座標系）での各基準マークの位置を算出し、その算出した各基準マークの位置と、予め基板情報として与えられた、基準マークと各キャビティの中心位置との相対的な位置関係のデータ（基板設計データ）に基づいて搭載ヘッド移動軸基準座標系での各キャビティの中心位置（設計データ上の中心位置）を求め、その求めた各キャビティの設計データ上の中心位置を電子部品の搭載位置に設定して電子部品を搭載するようになっている。

特許第３２３８９６６号公報

しかしながら、キャビティ基板は生産性の向上と最終製品の小型化から年々大型化・薄型化していて変形し易くなっていることから、電子部品の搭載時において各キャビティの実際の中心位置は設計データ上の中心位置からずれていることがあり、このため電子部品をキャビティ内に搭載し損なう場合があるという問題点があった。

そこで本発明は、基板が変形しているような場合であっても各キャビティ内に確実に電子部品を搭載することができるようにした電子部品搭載方法を提供すること目的とする。

請求項１に記載の電子部品搭載方法は、検査カメラを備えた検査ヘッド及び基板認識カメラを備えた搭載ヘッドを用いて基板に設けられた複数のキャビティそれぞれの内部に電子部品を搭載する電子部品搭載システムによる電子部品搭載方法であって、前記検査ヘッドが備える前記検査カメラによって前記基板に設けられた複数の基準マーク及び前記複数のキャビティそれぞれの四隅の位置を認識して前記基準マークと前記各キャビティの中心位置との相対的な位置関係を算出する中心位置算出工程と、前記中心位置算出工程で認識した前記各キャビティの四隅の位置に基づいて各キャビティの内形寸法を算出するキャビティ内径寸法算出工程と、前記搭載ヘッドが備える前記基板認識カメラによって前記基板に設けられた前記複数の基準マークを認識して前記搭載ヘッドの移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系での前記各基準マークの位置を算出し、その算出した前記各基準マークの位置と前記中心位置算出工程で算出した前記相対的な位置関係とに基づいて前記搭載ヘッド移動軸基準座標系での前記各キャビティの中心位置を求め、その求めた前記各キャビティの中心位置を電子部品の搭載位置に設定する電子部品搭載位置設定工程と、前記電子部品の外形寸法を前記キャビティ内径寸法算出工程で算出したキャビティの内形寸法と比較し、前記電子部品が対応する前記キャビティ内に搭載可能であると判断した場合に、前記搭載ヘッドにより、前記電子部品搭載位置設定工程で設定した前記電子部品の搭載位置に前記電子部品を搭載する電子部品搭載工程とを含む。

請求項２に記載の電子部品搭載方法は、検査カメラを備えた検査ヘッド、第１の基板認識カメラを備えた塗布ヘッド及び第２の基板認識カメラを備えた搭載ヘッドを用いて基板に設けられた複数のキャビティそれぞれの内部に電子部品を搭載する電子部品搭載システムによる電子部品搭載方法であって、前記検査ヘッドが備える前記検査カメラによって前記基板に設けられた複数の基準マーク及び前記複数のキャビティそれぞれの四隅の位置を認識して前記基準マークと前記各キャビティの中心位置との相対的な位置関係を算出する中心位置算出工程と、前記中心位置算出工程で認識した前記各キャビティの四隅の位置に基づいて各キャビティの内形寸法を算出するキャビティ内径寸法算出工程と、前記塗布ヘッドが備える前記第１の基板認識カメラによって前記基板に設けられた前記複数の基準マークを認識して前記塗布ヘッドの移動軸を基準とした塗布ヘッド移動軸基準座標系での前記各基準マークの位置を算出し、その算出した前記各基準マークの位置と前記中心位置算出工程で算出した前記相対的な位置関係とに基づいて前記塗布ヘッド移動軸基準座標系での前記各キャビティの中心位置を求め、その求めた前記各キャビティの中心位置を接着剤の塗布位置に設定する接着剤塗布位置設定工程と、前記塗布ヘッドにより、前記接着剤塗布位置設定工程で設定した前記接着剤塗布位置に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤塗布工程の後、前記搭載ヘッドが備える前記第２の基板認識カメラによって前記基板に設けられた前記複数の基準マークを認識して前記搭載ヘッドの移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系での前記各基準マークの位置を算出し、その算出した前記各基準マークの位置と前記中心位置算出工程で算出した前記相対的な位置関係とに基づいて前記搭載ヘッド移動軸基準座標系での前記各キャビティの中心位置を求め、その求めた前記各キャビティの中心位置を電子部品の搭載位置として設定する電子部品搭載位置設定工程と、前記電子部品の外形寸法を前記キャビティ内径寸法算出工程で算出したキャビティの内形寸法と比較し、前記電子部品が対応する前記キャビティ内に搭載可能であると判断した場合に、前記搭載ヘッドにより、前記電子部品搭載位置設定工程で設定した前記電子部品の搭載位置に電子部品を搭載する電子部品搭載工程とを含む。

請求項３に記載の電子部品搭載方法は、請求項２に記載の電子部品搭載方法であって、前記塗布ヘッドは、接着剤を下端に付着させて転写する転写ピンを備えて成り、前記転写ピンの先端を前記各キャビティの内部に挿入して接着剤を塗布する。

請求項４に記載の電子部品搭載方法は、請求項２に記載の電子部品搭載方法であって、前記塗布ヘッドは、接着剤を吐出する吐出ノズルを備えて成り、前記吐出ノズルの先端を前記各キャビティの内部に挿入して接着剤を塗布する。

本発明では、電子部品の搭載位置の設定に用いる基準マークと各キャビティの中心位置との相対的な位置関係を、各キャビティを実際に認識して求めるようになっているので、基板が変形しており、電子部品の搭載時において各キャビティの実際の中心位置が設計データ上の中心位置からずれている場合であっても各キャビティ内に確実に電子部品を搭載することができる。

本発明の第１実施形態における電子部品搭載システムの平面図本発明の第１実施形態における電子部品搭載システムが電子部品の搭載を行う基板をキャリヤ及び電子部品とともに示す斜視図本発明の第１実施形態における電子部品搭載システムが電子部品の搭載を行う基板の部分拡大平面図本発明の第１実施形態における電子部品搭載システムが電子部品の搭載を行う基板のキャビティ内に接着剤を塗布した状態を示す図本発明の第１実施形態における電子部品搭載システムの制御系統を示すブロック図本発明の第１実施形態における電子部品搭載システムが実行する検査工程の手順を示すフローチャート本発明の第１実施形態における電子部品搭載システムが実行する搭載工程の手順を示すフローチャート（ａ）（ｂ）本発明の第１実施形態における電子部品搭載システムが実行する搭載工程の手順を説明する図本発明の第２実施形態における電子部品搭載システムの平面図本発明の第２実施形態における電子部品搭載システムの制御系統を示すブロック図本発明の第２実施形態における電子部品搭載システムが実行する塗布工程の手順を示すフローチャート本発明の第３実施形態における電子部品搭載システムの簡略構成図

（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示す電子部品搭載システム１Ａは基板２を水平方向（Ｘ軸方向とする）に搬送しつつ、基板２に設けられた複数のキャビティ３（図２中に示す拡大図参照）それぞれの内部に電子部品４を搭載するものであり、接着剤塗布装置１１とその下流工程側に配置された電子部品搭載装置１２から構成されている。この第１実施形態では、基板２は平板状の部材から成るキャリヤＣｒの上面に貼り付けられた状態で電子部品搭載システム１Ａに供給されるようになっているが、キャリヤＣｒに貼り付けられることなく、基板２単体で供給されるのであってもよい。基板２に設けられた各キャビティ３の内形は平面視において矩形形状を有しており、各電子部品４の外形はその電子部品４が搭載される対象となるキャビティ３よりもひと回り小さい矩形形状を有している。

図１において、接着剤塗布装置１１は基台２１上にＸ軸方向に基板２を搬送する基板搬送コンベア２２と、Ｘ軸方向と直交する方向（Ｙ軸方向とする）に延びて設けられた一対のＹ軸テーブル２３ａ、Ｘ軸方向に延びて一対のＹ軸テーブル２３ａ上をＹ軸方向に移動するＸ軸テーブル２３ｂ及びＸ軸テーブル２３ｂ上をＸ軸方向に移動する移動ステージ２３ｃから成るヘッド移動機構２３を備えており、ヘッド移動機構２３の移動ステージ２３ｃには塗布ヘッド２４が取り付けられている。

塗布ヘッド２４は下方に延びた転写ピン２４ａと撮像視野を下方に向けた第１基板認識カメラ２５を備えており、ヘッド移動機構２３の動作（Ｙ軸テーブル２３ａに対するＸ軸テーブル２３ｂの移動動作及びＸ軸テーブル２３ｂに対する移動ステージ２３ｃの移動動作の組み合わせ）によって、塗布ヘッド２４の移動軸を基準とした塗布ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）で移動自在になっている。

基台２１上には転写ユニット２６が設けられている。この転写ユニット２６は、転写皿２６ａ内の接着剤Ｂに対してスキージ２６ｂを水平方向に移動させることによって接着剤Ｂの厚さを一定に保持する。

この接着剤塗布装置１１が備える制御装置（図示せず）は、上流工程側の他の装置から基板２が投入されたことを検知したら、基板搬送コンベア２２の作動制御を行って、その基板２を基台２１の中央の作業位置まで搬送して位置決めする。そして、塗布ヘッド２４を基板２の上方に移動させ、第１基板認識カメラ２５によって基板２の対角位置に設けられた２つの基準マーク２ｍ（図１及び図２）の撮像を行い、各基準マーク２ｍの画像認識を行うことによって、その位置を算出する。

接着剤塗布装置１１の制御装置は、各基準マーク２ｍの位置を算出したら、その算出した各基準マーク２ｍの位置と、予め基板情報として与えられた、基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係に基づいて、上記塗布ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）での各キャビティ３の中心位置（設計データ上の中心位置）を求める。ここで、上記基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係は、例えば、２つの基準マーク２ｍを基準とした基板固定座標系（ここでは、一方の基準マーク２ｍと他方の基準マーク２ｍとを結ぶ線が偏角φとなる直交するε軸及びη軸から成るεη座標系。図２及び図３参照）での各キャビティ３の中心位置Ｐ０の座標（ε０，η０）のデータ（基板設計データ）として与えられる。

接着剤塗布装置１１の制御装置は、上記のようにして塗布ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）での各キャビティ３の中心位置（設計データ上の中心位置）を求めたら、その求めた各キャビティ３の設計データ上の中心位置を接着剤Ｂの塗布位置として接着剤Ｂを塗布する。

この接着剤Ｂの塗布は、具体的には、制御装置が塗布ヘッド２４を移動させて転写ピン２４ａを転写皿２６ａ内で一定厚さに保持された接着剤Ｂに上方から差し込み、これにより転写ピン２４ａの下端部に付着させた接着剤Ｂをキャビティ３の底面に接触（転写）させることによって行う（図４）。制御装置は、各キャビティ３内への接着剤Ｂの塗布が終了したら、基板搬送コンベア２２を作動させて基板２を下流工程側の電子部品搭載装置１２に搬出する。

図１において、電子部品搭載装置１２は基台３１上にＸ軸方向に基板２を搬送する基板搬送コンベア３２、Ｙ軸方向に延びて設けられた一対のＹ軸テーブル３３ａ、Ｘ軸方向に延びて一対のＹ軸テーブル３３ａ上をＹ軸方向に移動する２つのＸ軸テーブル３３ｂ及び各Ｘ軸テーブル３３ｂ上をＸ軸方向に移動する移動ステージ３３ｃから成るヘッド移動機構３３を有し、ヘッド移動機構３３の一方の移動ステージ３３ｃには検査ヘッド３４が取り付けられており、他方の移動ステージ３３ｃには搭載ヘッド３５が取り付けられている。基台３１上のＹ軸方向に対向する両端部の一端側には電子部品４を供給する複数のパーツフィーダ３６が取り付けられており、これらパーツフィーダ３６と基板搬送コンベア３２の間には撮像視野を上方に向けた部品認識カメラ３７が設けられている。

検査ヘッド３４は撮像視野を下方に向けた検査カメラ３４ａを備えており、搭載ヘッド３５は下方に延びて真空圧により電子部品４を吸着保持する複数の吸着ノズル３５ａと撮像視野を下方に向けた第２基板認識カメラ３８を備えている。検査ヘッド３４はヘッド移動機構３３の動作（Ｙ軸テーブル３３ａに対するＸ軸テーブル３３ｂの移動動作及びＸ軸テーブル３３ｂに対する移動ステージ３３ｃの移動動作の組み合わせ）によって、検査ヘッド３４の移動軸を基準とした検査ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）で移動自在になっている。また同様に、搭載ヘッド３５は、ヘッド移動機構３３の動作によって、搭載ヘッド３５の移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）で移動自在になっている。

図５において、基板搬送コンベア３２による基板２の搬送及び位置決め動作、ヘッド移動機構３３による検査ヘッド３４と搭載ヘッド３５の移動動作、検査ヘッド３４が備える検査カメラ３４ａの撮像動作、第２基板認識カメラ３８の撮像動作、各吸着ノズル３５ａによる電子部品４の吸着を行わせる搭載ヘッド３５内に設けられた吸着機構３９の動作及び部品認識カメラ３７の撮像動作の各制御は、電子部品搭載装置１２が備える制御装置４０によって行われる。

電子部品搭載装置１２の制御装置４０は、上流工程側の接着剤塗布装置１１から基板２が送られてきたことを検知したら、基板搬送コンベア３２の作動制御を行ってその基板２を基台３１の中央の作業位置まで搬送して位置決めしたうえで、図６のフローチャートに示す検査工程を実行する。

検査工程では、制御装置４０は、先ず、検査ヘッド３４を基板２の上方に移動させ、検査カメラ３４ａによって基板２に設けられた２つの基準マーク２ｍの撮像を行い、得られた画像データに基づいて、基板認識部４０ａ（図５）において、各基準マーク２ｍの位置の位置を算出する（図６に示すステップＳＴ１）。

また制御装置４０は、検査カメラ３４ａによって基板２に設けられた複数のキャビティ３それぞれを撮像し、得られた画像データに基づいて、キャビティ認識部４０ｂ（図５）において、各キャビティ３の四隅の位置を算出する（図６に示すステップＳＴ２）。そして、算出した各キャビティ３の四隅の位置に基づいて（四隅の位置の座標値の平均することによって）、各キャビティ３の中心位置を算出する（図６に示すステップＳＴ３）。

なお、ステップＳＴ２で算出される２つの基準マーク２ｍの位置、同じくステップＳＴ２で算出される各キャビティ３の四隅の位置及びステップＳＴ３で算出される各キャビティ３の中心位置は、検査ヘッド３４の移動軸を基準とした検査ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）を基準として算出される。

制御装置４０は、上記ステップＳＴ３が終了したら、ステップＳＴ１で算出した２つの基準マーク２ｍの位置と、ステップＳＴ３で算出した各キャビティ３の中心位置に基づいて、基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係を算出し、その算出した相対的な位置関係のデータを、制御装置４０に繋がる記憶装置４１の相対的位置関係記憶部４１ａ（図５）に記憶する（図６に示すステップＳＴ４）。

ここで、上記ステップＳＴ４で相対的位置関係記憶部４１ａに記憶する相対的な位置関係は、図３に示すように、ステップＳＴ１で求めた２つの基準マーク２ｍを基準とした基板固定座標系（εη座標系）での座標Ｐ１（ε１，η１）であってもよいし、予め基板情報として与えられて記憶装置４１の基板情報記憶部４１ｂ（図５）に記憶された、基板設計データとしての各キャビティ３の中心位置Ｐ０の座標（ε０，η０）と、この中心位置Ｐ０（ε０，η０）からのずれ量ΔＰ（Δε，Δη）との組み合わせ（ε０＋Δε，η０＋Δη）のデータであってもよい。

制御装置４０は、ステップＳＴ４が終了したら（或いはステップＳＴ４と並行して）、ステップＳＴ２で算出した各キャビティ３の四隅の位置に基づいて各キャビティ３のε軸方向の最小寸法ｄε及びη軸方向の最小寸法ｄη（図３）を求め、これらの寸法から各キャビティ３の内形寸法を算出して記憶装置４１のキャビティ内形寸法記憶部４１ｃ（図５）に記憶する（図６に示すステップＳＴ５）。これにより検査工程は終了する。

電子部品搭載装置１２の制御装置４０は、上記の検査工程が終了したら、図７のフローチャートに示す搭載工程を実行する。搭載工程では、制御装置４０は、搭載ヘッド３５を基板２の上方に移動させ、第２基板認識カメラ３８によって基板２に設けられた一対の基準マーク２ｍの撮像を行い、得られた画像データに基づいて、各基準マーク２ｍの位置を算出する（図７に示すステップＳＴ１１）。そして、その算出した各基準マーク２ｍの位置と、前述のステップＳＴ４で算出した、基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係とに基づいて、搭載ヘッド３５の移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）での各キャビティ３の中心位置Ｐを算出し（図７に示すステップＳＴ１２）、その算出した各キャビティ３の中心位置Ｐを電子部品４の搭載位置に設定して記憶装置４１の電子部品搭載位置記憶部４１ｄ（図５）に記憶する（図７に示すステップＳＴ１３）。

制御装置４０は、上記のようにして電子部品４の搭載位置を設定したら、ヘッド移動機構３３の作動制御を行って搭載ヘッド３５を移動させ、パーツフィーダ３６が供給する電子部品４を吸着ノズル３５ａに吸着させて保持する（図７に示すステップＳＴ１４）。そして、その保持した電子部品４が部品認識カメラ３７の上方を通過するように搭載ヘッド３５を移動させ、部品認識カメラ３７によって搭載ヘッド３５により保持した（吸着ノズル３５ａに吸着させた）電子部品４の撮像を行った後、部品認識部４０ｃ（図５）において部品認識を実行することにより（図８（ａ））、各キャビティ３内に搭載しようとする電子部品４の外形寸法（Ｄｘ，Ｄｙ）の情報を取得する（図７に示すステップＳＴ１５）。また、このとき吸着ノズル３５ａに対する電子部品４の位置ずれを検出する。

なお、この電子部品４の外形寸法の情報の取得は、認識した電子部品４の画像データから電子部品４の外形寸法を算出し、或いは記憶装置４１の電子部品寸法データ記憶部４１ｅ（図５）に記憶された外形寸法（Ｄｘ，Ｄｙ）のデータを読み出すことによって行う。

制御装置４０は、ステップＳＴ１５で電子部品４の外形寸法を取得したら、判断部４０ｄ（図５）において、ステップＳＴ１５で取得した電子部品４の外形寸法をステップＳＴ５で算出したキャビティ３の内形寸法と比較して、電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能か否かの判断を行う（図７に示すステップＳＴ１６）。

ここで、制御装置４０の判断部４０ｄは、ステップＳＴ１５で取得した電子部品４の外形寸法に所定の余裕値を加えた寸法がステップＳＴ５で算出したキャビティ３の内形寸法以下であるときにその電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能であると判断する。例えば、図８（ｂ）において、電子部品４の一辺の寸法Ｄｘの値にＤｘの方向における余裕値（δｘ１＋δｘ２）を加えた寸法がキャビティ３の一辺の最小寸法ｄε以下であり、かつ、電子部品４のもう一辺の寸法Ｄｙの値にＤｙの方向における余裕値（δｙ１＋δｙ２））を加えた寸法がキャビティ３のもう一辺の最小寸法ｄη以下であるときに、その電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能であると判断する。

制御装置４０は、上記ステップＳＴ１６において、判断部４０ｄが、搭載ヘッド３５により保持した電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能であると判断した場合には、ステップＳＴ１５で検出した吸着ノズル３５ａに対する電子部品４の位置ずれが修正されるようにしつつ、その電子部品４をステップＳＴ１２で設定した電子部品４の搭載位置（キャビティ３内）へ搭載し、搭載ヘッド３５により保持した電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能でないと判断した場合には、その電子部品４のキャビティ３内への搭載を中止して基台３１上に設けられた廃棄ボックス４２（図１）に廃棄する（図７に示すステップＳＴ１７）。

制御装置４０は、ステップＳＴ１７が終わったら、基板２に搭載予定の全ての電子部品４についてステップＳＴ１４〜ステップＳＴ１７の処置が完了したか否かの判断を行う（図７に示すステップＳＴ１８）。そして、その結果、基板２に搭載予定の全ての電子部品４について上記処置が完了していなかった場合にはステップＳＴ１４に戻ってまだ処置を行っていない電子部品４について処置を行い、全ての電子部品４について上記処置が完了していた場合には一連の搭載工程を終了し、基板搬送コンベア３２を作動させて基板２を下流工程側に搬出する。

このように、第１実施形態における電子部品搭載システム１Ａによる電子部品搭載方法は、検査カメラ３４ａを備えた検査ヘッド３４及び基板認識カメラ（第２基板認識カメラ３８）を備えた搭載ヘッド３５を用いて基板２に設けられた複数のキャビティ３それぞれの内部に電子部品４を搭載する電子部品搭載方法であり、検査ヘッド３４が備える検査カメラ３４ａによって基板２に設けられた複数（ここでは２つ）の基準マーク２ｍ及び複数のキャビティ３それぞれを認識して基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係を算出する中心位置算出工程（ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４）、搭載ヘッド３５が備える基板認識カメラ（第２基板認識カメラ３８）によって基板２に設けられた複数の基準マーク２ｍを認識して搭載ヘッド３５の移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）での各基準マーク２ｍの位置を算出し、その算出した各基準マーク２ｍの位置と中心位置算出工程で算出した相対的な位置関係とに基づいて搭載ヘッド移動軸基準座標系での各キャビティ３の中心位置を求め、その求めた各キャビティ３の中心位置を電子部品４の搭載位置に設定する電子部品搭載位置設定工程（ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３）及び搭載ヘッド３５により電子部品４を保持し、その保持した電子部品４を電子部品搭載位置設定工程で設定した電子部品４の搭載位置に搭載する電子部品搭載工程（ステップＳＴ１４〜ステップＳＴ１７）を含むものとなっている。

第１実施形態における電子部品搭載方法では、電子部品４の搭載位置の設定に用いる基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係を、各キャビティ３を実際に認識して求めるようになっているので、基板２が変形しており、電子部品４の搭載時において各キャビティ３の実際の中心位置が設計データ上の中心位置からずれている場合であっても各キャビティ３内に確実に電子部品４を搭載することができる。

なお、上述の例では、塗布ヘッド２４は転写ピン２４ａを備え、その先端部を各キャビティ３の内部に挿入して接着剤Ｂを塗布するようになっていたが、このような構成に替えて、塗布ヘッド２４が接着剤Ｂを吐出する吐出ノズル（図示せず）を備えて成るものとし、その吐出ノズルの先端を各キャビティ３の内部に挿入して接着剤Ｂを塗布するようにしてもよい。

（第２実施形態）
図９は本発明の第２実施形態における電子部品搭載システム１Ｂを示している。この電子部品搭載システム１Ｂは、第１実施形態における電子部品搭載システム１Ａと同様、基板２を水平方向（Ｘ軸方向）に搬送しつつ、基板２に設けられた複数のキャビティ３それぞれの内部に電子部品４を搭載するものであり、ひとつの電子部品搭載装置５０から構成されている。

電子部品搭載装置５０は、基台５１上にＸ軸方向に基板２を搬送する基板搬送コンベア５２と、第１実施形態と同様のヘッド移動機構３３が上流側と下流側に１基ずつ設けられている。上流側のヘッド移動機構３３の一方の移動ステージ３３ｃには第１実施形態の塗布ヘッド２４と同様に下方に延びた転写ピン５３ａを備えた塗布ヘッド５３が取り付けられており、他方の移動ステージ３３ｃには第１実施形態と同様の検査ヘッド３４が取り付けられている。また、下流側のヘッド移動機構３３の２つの移動ステージ３３ｃのそれぞれには第１実施形態と同様の構成の搭載ヘッド３５が取り付けられている。

塗布ヘッド５３は第１実施形態の第１基板認識カメラ２５と同様の撮像視野を下方に向けた第１基板認識カメラ５４を備えており、ヘッド移動機構３３の動作によって、塗布ヘッド５３の移動軸を基準とした塗布ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）で移動自在になっている。

基台５１上には第１実施形態と同様の構成の転写ユニット２６が設けられており、基台５１上の下流側半分のＹ軸方向に対向する端部の両端部には第１実施形態と同様のパーツフィーダ３６が取り付けられている。これらパーツフィーダ３６と基板搬送コンベア５２の間には第１実施形態と同様の部品認識カメラ３７が設けられている。

検査ヘッド３４は第１実施形態と同様に撮像視野を下方に向けた検査カメラ３４ａを備えており、搭載ヘッド３５は第１実施形態と同様に下方に延びて真空圧により電子部品４を吸着保持する吸着ノズル３５ａと撮像視野を下方に向けた第２基板認識カメラ３８を備えている。

検査ヘッド３４は上流側のヘッド移動機構３３の動作によって、検査ヘッド３４の移動軸を基準とした検査ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）で移動自在になっている。同様に、２つの搭載ヘッド３５はそれぞれ、下流側のヘッド移動機構３３の動作によって、搭載ヘッド３５の移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）で移動自在になっている。

図１０において、基板搬送コンベア５２による基板２の搬送及び位置決め動作、２つのヘッド移動機構３３による塗布ヘッド５３、検査ヘッド３４及び２つの搭載ヘッド３５の移動動作、検査ヘッド３４が備える検査カメラ３４ａの撮像動作、第１基板認識カメラ５４の撮像動作、２つの第２基板認識カメラ３８の撮像動作、各吸着ノズル３５ａによる電子部品４の吸着を行わせる各搭載ヘッド３５内に設けられた吸着機構３９の動作及び２つの部品認識カメラ３７の撮像動作の各制御は、電子部品搭載装置５０が備える制御装置６０によって行われる。

制御装置６０は、上流工程側の他の装置から基板２が投入されたことを検知したら、基板搬送コンベア５２の作動制御を行って、その基板２を基台５１の上流側半分の領域の中央の作業位置まで搬送して位置決めする。そして、検査ヘッド３４を用いて、第１実施形態の場合と同様の検査工程を行う。

すなわち制御装置６０は、検査ヘッド３４を作業位置に位置決めした基板２の上方に移動させ、検査カメラ３４ａによって基板２に設けられた２つの基準マーク２ｍを撮像し、得られた画像データに基づいて、基板認識部６０ａ（図１０）において、各基準マーク２ｍの位置を算出する（図６に示すステップＳＴ１）。また制御装置６０は、検査カメラ３４ａによって基板２に設けられた複数のキャビティ３それぞれを撮像し、得られた画像データに基づいて、キャビティ認識部６０ｂ（図１０）において、各キャビティ３の四隅の位置を算出する（図６に示すステップＳＴ２）。そして、算出した各キャビティ３の四隅の位置に基づいて、各キャビティ３の中心位置を算出する（図６に示すステップＳＴ３）。

なお、ここでも、ステップＳＴ２で算出される２つの基準マーク２ｍの位置および各キャビティ３の四隅の位置と、ステップＳＴ３で算出される各キャビティ３の中心位置は、検査ヘッド３４の移動軸を基準とした検査ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）を基準として求められる。

制御装置６０は、上記ステップＳＴ３が終了したら、ステップＳＴ１で算出した２つの基準マーク２ｍの位置と、ステップＳＴ３で算出した各キャビティ３の中心位置に基づいて、基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係を算出して制御装置６０に繋がる記憶装置６１の相対的位置関係記憶部６１ａ（図１０）に記憶する（図６に示すステップＳＴ４）。

ここで、上記ステップＳＴ４で相対的位置関係記憶部６１ａに記憶する相対的位置関係は、ステップＳＴ１で求めた２つの基準マーク２ｍを基準とした基板固定座標系（εη座標系）での座標Ｐ１（ε１，η１）であってもよいし、予め基板情報として与えられて記憶装置６１の基板情報記憶部６１ｂ（図１０）に記憶された、基板設計データとしての各キャビティ３の中心位置Ｐ０の座標（ε０，η０）と、この中心位置Ｐ０（ε０，η０）からのずれ量ΔＰ（Δε，Δη）との組み合わせ（ε０＋Δε，η０＋Δη）のデータであってもよい。

制御装置６０は、ステップＳＴ４が終了したら（或いはステップＳＴ４と並行して）、ステップＳＴ２で算出した各キャビティ３の四隅の位置に基づいてε軸方向の最小寸法ｄε及びη軸方向の最小寸法ｄηを求め、これらの寸法から各キャビティ３の内形寸法を算出して記憶装置６１のキャビティ内形寸法記憶部６１ｃに記憶する（図６に示すステップＳＴ５）。これにより検査工程は終了する。

制御装置６０は、上記の検査工程が終了したら、図１１のフローチャートに示す塗布工程を実行する。塗布工程では、制御装置６０は、塗布ヘッド５３を基板２の上方に移動させ、第１基板認識カメラ５４によって基板２に設けられた２つの基準マーク２ｍの撮像を行い、得られた画像データに基づいて、基板認識部６０ａにおいて、各基準マーク２ｍの位置の位置を算出する（図１１に示すステップＳＴ２１）。そして、その算出した各基準マーク２ｍの位置と、検査工程のステップＳＴ４で算出した、基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係とに基づいて、塗布ヘッド５３の移動軸を基準とした塗布ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）での各キャビティ３の中心位置Ｐを算出し（図１１に示すステップＳＴ２２）、その算出した各キャビティ３の中心位置Ｐを接着剤Ｂの塗布位置に設定して記憶装置６１の塗布位置記憶部６１ｄ（図１０）に記憶する（図１１に示すステップＳＴ２３）。

制御装置６０は、上記のようにして接着剤Ｂの塗布位置を設定したら、上流側のヘッド移動機構３３の作動制御を行って塗布ヘッド５３を移動させ、設定した接着剤Ｂの塗布位置に、第１実施形態の場合と同様の要領で転写ピン５３ａを用いて接着剤Ｂを塗布する（図１１に示すステップＳＴ２４）。これにより塗布工程が終了する。

制御装置６０は、上記塗布工程が終了したら、基板搬送コンベア５２を作動させて、基板２を下流側半分の領域の中央の作業位置に移動させて位置決めする。そして、２つの搭載ヘッド３５を用いて、第１実施形態の場合と同様の搭載工程を行う。

すなわち制御装置６０は、下流側のヘッド移動機構３３の作動制御を行って搭載ヘッド３５を基板２の上方に移動させ、第２基板認識カメラ３８によって基板２に設けられた２つの基準マーク２ｍの撮像を行い、得られた画像データに基づいて、基板認識部６０ａにおいて、各基準マーク２ｍの位置の位置を算出する（図７に示すステップＳＴ１１）。そして、その算出した各基準マーク２ｍの位置と、ステップＳＴ４で算出した、基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係とに基づいて、搭載ヘッド３５の移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）での各キャビティ３の中心位置Ｐを算出し（図７に示すステップＳＴ１２）、その算出した各キャビティ３の中心位置Ｐを電子部品４の搭載位置に設定して記憶装置６１の電子部品搭載位置記憶部６１ｅ（図１０）に記憶する（図７に示すステップＳＴ１３）。

制御装置６０は、上記のようにして電子部品４の搭載位置を設定したら搭載ヘッド３５を移動させ、パーツフィーダ３６が供給する電子部品４を吸着ノズル３５ａに吸着させて保持する（図７に示すステップＳＴ１４）。そして、その保持した電子部品４が部品認識カメラ３７の上方を通過するように搭載ヘッド３５を移動させ、部品認識カメラ３７によって搭載ヘッド３５により保持した電子部品４の撮像を行った後、部品認識部６０ｃ（図１０）において部品認識を実行することにより、各キャビティ３内に搭載しようとする電子部品４の外形寸法（Ｄｘ，Ｄｙ）の情報を取得する（図７に示すステップＳＴ１５）。なお、この場合も電子部品４の外形寸法の情報の取得は、認識した電子部品４の画像データから電子部品４の外形寸法を算出し、或いは記憶装置４１の電子部品寸法データ記憶部６１ｆ（図１０）に記憶された外形寸法（Ｄｘ，Ｄｙ）のデータを読み出すことによって行う。

制御装置６０は、ステップＳＴ１５で電子部品４の外形寸法を取得したら、判断部６０ｄ（図１０）において、ステップＳＴ１５で算出した電子部品４の外形寸法をその電子部品４に対応するキャビティ３の内形寸法と比較して、電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能か否かの判断を行う（図７に示すステップＳＴ１６）。

なお、ここでも、制御装置６０の判断部６０ｄは、ステップＳＴ１５で取得した電子部品４の外形寸法に所定の余裕値を加えた寸法が、ステップＳＴ５で算出したキャビティ３の内形寸法以下であるときにその電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能であると判断する。

制御装置６０は、ステップＳＴ１６において、判断部６０ｄが、搭載ヘッド３５により保持した電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能であると判断した場合には、その電子部品４をステップＳＴ１２で設定した電子部品４の搭載位置へ搭載し、搭載ヘッド３５により保持した電子部品４が対応するキャビティ３内に搭載可能でないと判断した場合には、その電子部品４のキャビティ３内への搭載を中止して基台３１上に設けられた廃棄ボックス４２（図９）に廃棄する（図７に示すステップＳＴ１７）。

制御装置６０は、ステップＳＴ１７が終わったら、基板２に搭載予定の全ての電子部品４についてステップＳＴ１４〜ステップＳＴ１７の処置が完了したかの判断を行う（図７に示すステップＳＴ１８）。そして、その結果、基板２に搭載予定の全ての電子部品４について上記処置が完了していなかった場合にはステップＳＴ１４に戻ってまだ処置を行っていない電子部品４について処置を行い、全ての電子部品４について上記処置が完了していた場合には一連の搭載工程を終了し、基板搬送コンベア５２を作動させて基板２を下流工程側に搬出する。

このように、第２実施形態における電子部品搭載システム１Ｂによる電子部品搭載方法は、検査カメラ３４ａを備えた検査ヘッド３４、第１基板認識カメラ５４を備えた塗布ヘッド５３及び第２基板認識カメラ３８を備えた搭載ヘッド３５を用いて基板２に設けられた複数のキャビティ３それぞれの内部に電子部品４を搭載する電子部品搭載方法であり、検査ヘッド３４が備える検査カメラ３４ａによって基板２に設けられた複数（ここでは２つ）の基準マーク２ｍ及び複数のキャビティ３それぞれを認識して基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係を算出する中心位置算出工程（ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４）、塗布ヘッド５３が備える第１基板認識カメラ５４によって基板２に設けられた複数の基準マーク２ｍを認識して塗布ヘッド５３の移動軸を基準とした塗布ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）での各基準マーク２ｍの位置を算出し、その算出した各基準マーク２ｍの位置と中心位置算出工程で算出した相対的な位置関係とに基づいて塗布ヘッド移動軸基準座標系での各キャビティ３の中心位置を求め、その求めた各キャビティ３の中心位置を接着剤Ｂの塗布位置に設定する接着剤塗布位置設定工程（ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２３）、塗布ヘッド５３により、接着剤塗布位置設定工程で設定した接着剤塗布位置に接着剤Ｂを塗布する接着剤塗布工程（ステップＳＴ２４）、接着剤塗布工程の後、搭載ヘッド３５が備える第２基板認識カメラ３８によって基板２に設けられた複数の基準マーク２ｍを認識して搭載ヘッド３５の移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系（ＸＹ座標系）での各基準マーク２ｍの位置を算出し、その算出した各基準マーク２ｍの位置と中心位置算出工程で算出した相対的な位置関係とに基づいて搭載ヘッド移動軸基準座標系での各キャビティ３の中心位置を求め、その求めた各キャビティ３の中心位置を電子部品４の搭載位置として設定する電子部品搭載位置設定工程（ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３）及び搭載ヘッド３５により、電子部品搭載位置設定工程で設定した電子部品４の搭載位置に電子部品４を搭載する電子部品搭載工程（ステップＳＴ１４〜ステップＳＴ１７）を含むものとなっている。

第２実施形態における電子部品搭載方法においても、電子部品４の搭載位置の設定に用いる基準マーク２ｍと各キャビティ３の中心位置との相対的な位置関係を、各キャビティ３を実際に認識して求めるようになっているので、第１実施形態の場合と同様の効果が得られるほか、接着剤Ｂを常に実際のキャビティ３の中心位置に塗布することができるようになっていることから、基板２が変形しており、電子部品４の搭載時において各キャビティ３の実際の中心位置が設計データ上の中心位置からずれている場合であっても各キャビティ３内に確実に接着剤Ｂを塗布することができるという更なる効果が得られる。

（第３実施形態）
第３実施形態における電子部品搭載システム１Ｃは、図１２に示すように、接着剤塗布装置７０Ａ、検査装置７０Ｂ及び電子部品搭載装置７０Ｃがこの順で上流工程側から下流工程側に並べられたものとなっている。ここで接着剤塗布装置７０Ａは第１実施形態における接着剤塗布装置１１と同様の塗布ヘッド２４を備えて基板２の各キャビティ３に接着剤Ｂを塗布する装置である。検査装置７０Ｂは、第１実施形態における電子部品搭載装置１２或いは第２実施形態における電子部品搭載装置５０と同様の検査ヘッド３４を備え、前述の検査工程における中心位置算出工程（ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４）とキャビティ内形寸法算出工程（ステップＳＴ２及びステップＳＴ５）を実行する装置である。また、電子部品搭載装置７０Ｃは、第１実施形態における電子部品搭載装置１２或いは第２実施形態における電子部品搭載装置５０と同様の搭載ヘッド３５を備え、前述の搭載工程における電子部品搭載位置設定工程（ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３）と電子部品搭載工程（ステップＳＴ１４〜ステップＳＴ１７）を実行する装置である。

第１実施形態及び第２実施形態では、中心位置算出工程を実行する装置と電子部品搭載位置設定工程及び電子部品搭載工程を実行する装置は同一の装置から成っていた（第１実施形態では電子部品搭載装置１２、第２実施形態では電子部品搭載装置５０）が、このように中心位置算出工程を実行する装置（検査装置７０Ｂ）と電子部品搭載位置設定工程及び電子部品搭載工程を実行する装置（電子部品搭載装置７０Ｃ）が別々の装置であっても、本発明の電子部品搭載方法を実施して第１実施形態、第２実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。

なお、この場合には、検査装置７０Ｂが中心位置算出工程（ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４）を実行することによって算出した各キャビティ３の中心位置のデータと、キャビティ内形寸法算出工程（ステップＳＴ２及びステップＳＴ５）を実行することによって算出した各キャビティ３の内形寸法のデータを電子部品搭載装置７０Ｃに受け渡す必要があることから、図１２に示すように、検査装置７０Ｂと電子部品搭載装置７０Ｃとの双方と繋がる上位コンピュータＣＰを設けて上記データの受け渡しをさせるようになっている。或いは、このような上位コンピュータＣＰを介さず、検査装置７０Ｂから電子部品搭載装置７０Ｃに直接上記データを送信するようにしてもよい。

本発明は、基板が変形しているような場合であっても各キャビティ内に確実に電子部品を搭載することができるようにした電子部品搭載方法を提供する。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ電子部品搭載システム
２基板
２ｍ基準マーク
３キャビティ
４電子部品
３４検査ヘッド
３４ａ検査カメラ
３５搭載ヘッド
３８第２基板認識カメラ（基板認識カメラ、第２の基板認識カメラ）
５３塗布ヘッド
５３ａ転写ピン
５４第１基板認識カメラ（第１の基板認識カメラ）

Claims

検査カメラを備えた検査ヘッド及び基板認識カメラを備えた搭載ヘッドを用いて基板に設けられた複数のキャビティそれぞれの内部に電子部品を搭載する電子部品搭載システムによる電子部品搭載方法であって、
前記検査ヘッドが備える前記検査カメラによって前記基板に設けられた複数の基準マーク及び前記複数のキャビティそれぞれの四隅の位置を認識して前記基準マークと前記各キャビティの中心位置との相対的な位置関係を算出する中心位置算出工程と、
前記中心位置算出工程で認識した前記各キャビティの四隅の位置に基づいて各キャビティの内形寸法を算出するキャビティ内径寸法算出工程と、
前記搭載ヘッドが備える前記基板認識カメラによって前記基板に設けられた前記複数の基準マークを認識して前記搭載ヘッドの移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系での前記各基準マークの位置を算出し、その算出した前記各基準マークの位置と前記中心位置算出工程で算出した前記相対的な位置関係とに基づいて前記搭載ヘッド移動軸基準座標系での前記各キャビティの中心位置を求め、その求めた前記各キャビティの中心位置を電子部品の搭載位置に設定する電子部品搭載位置設定工程と、
前記電子部品の外形寸法を前記キャビティ内径寸法算出工程で算出したキャビティの内形寸法と比較し、前記電子部品が対応する前記キャビティ内に搭載可能であると判断した場合に、前記搭載ヘッドにより、前記電子部品搭載位置設定工程で設定した前記電子部品の搭載位置に前記電子部品を搭載する電子部品搭載工程とを含むことを特徴とする電子部品搭載方法。
検査カメラを備えた検査ヘッド、第１の基板認識カメラを備えた塗布ヘッド及び第２の基板認識カメラを備えた搭載ヘッドを用いて基板に設けられた複数のキャビティそれぞれの内部に電子部品を搭載する電子部品搭載システムによる電子部品搭載方法であって、
前記検査ヘッドが備える前記検査カメラによって前記基板に設けられた複数の基準マーク及び前記複数のキャビティそれぞれの四隅の位置を認識して前記基準マークと前記各キャビティの中心位置との相対的な位置関係を算出する中心位置算出工程と、
前記中心位置算出工程で認識した前記各キャビティの四隅の位置に基づいて各キャビティの内形寸法を算出するキャビティ内径寸法算出工程と、
前記塗布ヘッドが備える前記第１の基板認識カメラによって前記基板に設けられた前記複数の基準マークを認識して前記塗布ヘッドの移動軸を基準とした塗布ヘッド移動軸基準座標系での前記各基準マークの位置を算出し、その算出した前記各基準マークの位置と前記中心位置算出工程で算出した前記相対的な位置関係とに基づいて前記塗布ヘッド移動軸基準座標系での前記各キャビティの中心位置を求め、その求めた前記各キャビティの中心位置を接着剤の塗布位置に設定する接着剤塗布位置設定工程と、
前記塗布ヘッドにより、前記接着剤塗布位置設定工程で設定した前記接着剤塗布位置に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記接着剤塗布工程の後、前記搭載ヘッドが備える前記第２の基板認識カメラによって前記基板に設けられた前記複数の基準マークを認識して前記搭載ヘッドの移動軸を基準とした搭載ヘッド移動軸基準座標系での前記各基準マークの位置を算出し、その算出した前記各基準マークの位置と前記中心位置算出工程で算出した前記相対的な位置関係とに基づいて前記搭載ヘッド移動軸基準座標系での前記各キャビティの中心位置を求め、その求めた前記各キャビティの中心位置を電子部品の搭載位置として設定する電子部品搭載位置設定工程と、
前記電子部品の外形寸法を前記キャビティ内径寸法算出工程で算出したキャビティの内形寸法と比較し、前記電子部品が対応する前記キャビティ内に搭載可能であると判断した場合に、前記搭載ヘッドにより、前記電子部品搭載位置設定工程で設定した前記電子部品の搭載位置に電子部品を搭載する電子部品搭載工程とを含むことを特徴とする電子部品搭載方法。
前記塗布ヘッドは、接着剤を下端に付着させて転写する転写ピンを備えて成り、前記転写ピンの先端を前記各キャビティの内部に挿入して接着剤を塗布することを特徴とする請求項２に記載の電子部品搭載方法。
前記塗布ヘッドは、接着剤を吐出する吐出ノズルを備えて成り、前記吐出ノズルの先端を前記各キャビティの内部に挿入して接着剤を塗布することを特徴とする請求項２に記載の電子部品搭載方法。