JP5984284B2 - 部品実装装置及び基板の製造方法 - Google Patents

Description

本技術は、電子部品を基板に実装する部品実装装置及び基板の製造方法に関する。

特許文献１に記載の電子部品実装機は、基板への電子部品の実装時において、基板のそりの発生を防止するバックアップユニットを備えている。電子部品実装機では、ヘッドが電子部品を保持してこれを基板へ実装する時に、その電子部品を基板へ押し付けるようにヘッドが動作する。バックアップユニットは、その時に加えられる基板への押圧力による基板のそりの発生を抑制する（例えば、特許文献１の明細書段落[００１４]参照）。

特開平５−３３５７８２号公報

部品実装装置は、支持体の昇降移動中は、部品の実装動作を中断している。したがって、部品実装装置による作業時間を短縮して製品の生産性を高めるためには、バックアップ装置の動作の効率化が必要になる。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、製品の生産性を向上させることができる部品実装装置及び基板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術に係る部品実装装置は、基板保持ユニットと、バックアップユニットと、距離センサと、ヘッドとを具備する。
前記基板保持ユニットは、基板を保持する。
前記バックアップユニットは、前記基板保持ユニットにより保持された前記基板を支持する支持体と、前記支持体の高さ位置を変化させる変位機構とを有する。
前記距離センサは、部品実装装置内の任意の位置から、前記変位機構により決定される前記支持体の位置までの距離を測定する。
前記ヘッドは、部品を保持し、前記保持した部品を、前記基板保持ユニットにより保持され前記支持体に支持された前記基板に実装する。

距離センサの測定対象となる距離の方向での距離センサの位置が設定されていれば、部品実装装置は、支持体の部品実装装置内の位置を認識することができる。したがって、部品実装装置が支持体の位置を認識する時の支持体の基準位置を、バックアップユニットに設ける必要がなく、つまり、支持体が基準位置まで移動する工程を省くことができる。これにより、部品実装装置による作業時間が短くなり、製品の生産性を向上させることができる。

前記部品実装装置は、ヘッド保持ユニットと、移動機構とをさらに具備してもよい。
前記ヘッド保持ユニットは、前記距離センサが取り付けられ、前記ヘッドを保持する。
前記移動機構は、前記ヘッド保持ユニットを、前記基板保持ユニットにより保持された前記基板の実装面に沿った少なくとも１軸方向で、前記基板と相対的に移動させる。

ヘッド保持ユニットに距離センサが取り付けられることにより、移動機構は、実装処理のためにヘッドを実装領域上に移動させる動作を利用して、距離センサをバックアップユニットの支持体上に位置させることができる。これにより、部品実装装置における作業時間を短縮することができる。

前記部品実装装置は、ヘッド保持ユニットと、昇降ユニットとをさらに具備してもよい。
前記ヘッド保持ユニットは、前記ヘッドを保持する。
前記昇降ユニットは、前記ヘッド及び前記距離センサが取り付けられた可動部を有し、前記ヘッド保持ユニットに設けられた、前記可動部を昇降させる。

昇降ユニットに距離センサが取り付けられることにより、距離センサを昇降させることができる。したがって、距離センサの基準高さ位置を可変に調整することができる。

前記変位機構は、駆動源と、前記駆動源に接続され、水平方向に沿った駆動力を発生する水平駆動部と、前記支持体に接続され、前記水平駆動部による前記駆動力を、垂直方向に沿った駆動力に変換する変換機構とを有してもよい。

前記部品実装装置は、制御ユニットをさらに具備してもよい。制御ユニットは、前記距離センサの位置から前記支持体の位置までの目標となる目標距離の情報を記憶し、前記目標距離と、前記距離センサにより検出された、前記距離センサの位置から前記支持体の位置までの距離とに基づき、前記支持体の、現在の高さ位置から目標の高さ位置までの移動距離を算出する。

制御ユニットにより目的高さ位置が算出されれば、バックアップユニットの変位機構は支持体をその目的高さ位置まで移動させることができる。

前記部品実装装置は、基板を搬送する搬送ユニットをさらに具備し、前記基板保持ユニットは、前記搬送ユニットの一部の構成を含んでもよい。

前記距離センサは、例えば、レーザ式変位センサ、超音波式変位センサ、渦電流式変位センサ及び接触式変位センサのうちいずれか１つであってもよい。

本技術に係る基板の製造方法は、基板を支持する支持体と、前記支持体の高さ位置を変化させる変位機構とを有するバックアップユニットを備えた部品実装装置による基板の製造方法である。
基板保持ユニットにより基板が保持される。
前記部品実装装置内の任意の位置から、前記変位機構により決定される前記支持体の位置までの距離が距離センサにより測定される。
前記距離センサの測定により得られた前記距離の情報に基づき、前記変位機構による前記支持体の目的高さ位置に前記支持体が移動させられることで、前記基板保持ユニットにより保持された基板が前記支持体により支持される。
部品を保持するヘッドにより、前記保持した部品が、前記支持体に支持された前記基板に実装される。

これにより、部品実装装置が支持体の位置を認識する時の支持体の基準位置を、バックアップユニットに設ける必要がなく、つまり、支持体がその基準位置まで移動する工程を省くことができる。これにより、部品実装装置による作業時間が短くなり、製品の生産性を向上させることができる。

以上、本技術によれば、部品実装装置による作業時間を短縮できるので、製品の生産性を向上させることができる。

図１は、本技術の第１の実施形態に係る部品実装装置を示す模式的な正面図である。 図２は、その部品実装装置を示す平面図である。 図３はその部品実装装置を示す側面図である。 図４は、部品実装装置において、主に機械的な駆動機構の制御システムの構成を示すブロック図である。 図５は、バックアッププレートの動作時の主制御部（または軸制御部）の処理を示すフローチャートである。 図６は、距離センサ及びバックアップユニットの動作を順に示す図である。 図７は、参考例に係るバックアッププレートの昇降の方法を説明するための図である。 図８は、本技術の第２の実施形態に係る部品実装装置を示す側面図である。 図９は、本技術の第３の実施形態に係る部品実装装置の制御システムの構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。

[第１の実施形態]

（部品実装装置の構成）
図１は、本技術の第１の実施形態に係る部品実装装置を示す模式的な正面図である。図２は、その部品実装装置を示す平面図であり、図３はその側面図である。

部品実装装置１００は、下部に配置されたベース１１と、このベース１１に固定されたフレーム１２と、フレーム１２に接続された実装ユニット３０と、テープフィーダ９０が搭載されるテープフィーダ搭載部２０と、搬送ユニット４０（図２参照）とを備える。

図１及び３に示すように、実装ユニット３０は、ヘッドユニット３１０と、回路基板Ｗの実装面に沿ったＸ軸、それに直交するＹ軸に沿ってそのヘッドユニット３１０を移動させるＸ軸移動ユニット３６及びＹ軸移動ユニット３５を有する。また、実装ユニット３０は、ヘッドユニット３１０を昇降させるヘッド昇降ユニット３７を有する。

Ｙ軸移動ユニット３５は、Ｙ軸方向に沿って設けられたＹフレーム３１と、このＹフレーム３１にスライド可能に接続された移動体３２とを有する。Ｙフレーム３１は、フレーム１２の上部に取り付けられている。Ｙ軸移動ユニット３５は、このＹフレーム３１にスライド可能に接続された移動体３２を移動させることが可能に構成されている。この移動体３２に、Ｘ軸移動ユニット３６が接続されている。

Ｘ軸移動ユニット３６は、Ｘ軸方向に沿って設けられた、上記移動体３２に接続されたＸフレーム３３を有する。Ｘ軸移動ユニット３６は、このＸフレーム３３に沿って、ヘッドユニット３１０（ヘッド）及びヘッド保持ユニット３４を一体的に移動させることが可能に構成されている。ヘッド保持ユニット３４には、ヘッドユニット３１０を垂直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降させるヘッド昇降ユニット３７が設けられ、ヘッド保持ユニット３４はこのヘッド昇降ユニット３７を介してヘッドユニット３１０を保持する。

Ｙ軸移動ユニット３５、Ｘ軸移動ユニット３６及びヘッド昇降ユニット３７をそれぞれ実現する移動機構としては、典型的にはボールネジ駆動機構により構成される。この移動機構は、その他、ベルト駆動機構、ラックアンドピニオン駆動機構、あるいは流体圧シリンダ駆動機構等であってもよい。

生産性向上のために、少なくとも２つのヘッドユニット３１０が設けられ、これらが独立してＸ、Ｙ及びＺ軸方向に移動するように構成されていてもよい。

図２に示すように、テープフィーダ搭載部２０は、部品実装装置１００の前部側（図２中下側）及び後部側（図２中上側）の両方に配置されている。図２中、Ｙ軸方向が部品実装装置１００の前後方向となる。テープフィーダ搭載部２０には、Ｘ軸方向に沿ってテープフィーダ９０が複数配列されて搭載されるようになっている。例えば４０〜７０個のテープフィーダ９０がこのテープフィーダ搭載部２０に搭載可能である。本実施形態では、前部及び後部側でそれぞれ５８個、合計１１６個のテープフィーダ９０が搭載可能とされている。

なお、テープフィーダ搭載部２０が、部品実装装置１００の前部側及び後部側の両方に設けられる構成としたが、これは、前部側及び後部側のいずれかに一方に設けられる構成であってもよい。

テープフィーダ９０は、Ｙ軸方向に長く形成されている。テープフィーダ９０の詳細は図示しないが、リールを備え、コンデンサ、抵抗、ＬＥＤ、ＩＣチップパッケージ等の電子部品を収納したキャリアテープがそのリールに巻き付けられている。また、テープフィーダ９０は、このキャリアテープをステップ送りで送り出すための機構を備えており、そのステップ送りごとに電子部品が１つずつ供給される。図２に示すように、テープフィーダ９０のカセットの端部の上面には供給窓９１が形成され、この供給窓９１を介して電子部品が供給される。複数のテープフィーダ９０が配列されることによってＸ軸方向に沿って形成される、複数の供給窓９１が配列された領域が、電子部品の供給領域Ｓとなる。

なお、１つのテープフィーダ９０のキャリアテープには、多数の同じ電子部品が収納される。テープフィーダ搭載部２０に搭載されるテープフィーダ９０のうち、複数のテープフィーダ９０にまたがって同じ電子部品が収容される場合もある。

部品実装装置１００のＹ軸方向での中央部に上記搬送ユニット４０が設けられている。この搬送ユニット４０はＸ軸方向に沿って回路基板Ｗを搬送する。回路基板を以下、単に基板という。例えば、図２に示すように、搬送ユニット４０上の、Ｘ軸方向におけるほぼ中央位置で搬送ユニット４０に支持されている基板Ｗ上の領域が、ヘッドユニット３１０によりアクセスされて電子部品の実装が行われる実装領域Ｍとなる。

ヘッドユニット３１０は、ヘッド昇降ユニット３７に接続されたベース体３０５（ベースフレーム）と、ベース体３０５に基軸３０１を介して支持されたターレット３０２と、ターレット３０２の周囲に設けられた複数の吸着ノズル３０３とを有する。基軸３０１は、ベース体３０５に斜め下方向に延びるように設けられ、その基軸３０１の下端部にターレット３０２が接続されている。なお、ベース体３０５には、図示しないが、基板Ｗのアライメントマークを撮影する基板カメラ、及び、吸着ノズル３０３により保持された電子部品を撮影する部品カメラ等が取り付けられている。

吸着ノズル３０３は、真空吸着の作用により、キャリアテープから電子部品を取り出して保持する。吸着ノズル３０３は、ノズル昇降モータ３２６（図４参照）の駆動によって、電子部品を基板Ｗに実装するために上下動可能となっている。吸着ノズル３０３は、例えば１２本設けられている。ノズル昇降モータ３２６は、例えばベース体３０５に、図示しない取付部材によって取り付けられている。

ヘッドユニット３１０は、上述のようにＸ及びＹ軸方向に移動可能とされている。したがって、吸着ノズル３０３は、供給領域Ｓと実装領域Ｍとの間で移動し、また、実装領域Ｍ内で実装を実行するために実装領域Ｍ内でＸ及びＹ軸方向に移動する。

ターレット３０２は、その斜め方向の基軸３０１を回転の中心軸として回転（自転）可能となっている。図４に示すように、基軸３０１及びターレット３０２は、ベース体３０５に設けられたターレットモータ３２４により駆動される。

複数の吸着ノズル３０３のうち、その吸着ノズル３０３の長さ方向がＺ軸方向に沿って配置されたものが、基板Ｗに電子部品を実装するために選択された吸着ノズルである。ターレット３０２の回転により任意の１つの吸着ノズル３０３が選択される。選択された吸着ノズル３０３がテープフィーダ９０の供給窓９１にアクセスして電子部品を吸着して保持し、実装領域Ｍまで移動して下降することにより、電子部品が基板Ｗに実装される。

ヘッドユニット３１０は、ターレット３０２を回転させながら、複数の吸着ノズル３０３に、１工程で連続して複数の電子部品をそれぞれ保持させる。また、複数の吸着ノズル３０３に吸着された電子部品は、１工程で連続して１つの基板Ｗに実装される。

実装のために選択された吸着ノズル３０３は、ベース体３０５に設けられたノズル回転モータ３２５によって回転（自転）するように駆動可能とされている。ノズル回転モータ３２５は、吸着ノズル３０３を自転させることによって、Ｘ−Ｙ平面内において、吸着ノズル３０３が保持した電子部品のの姿勢を所期の姿勢に補正する。

ヘッド保持ユニット３４には、距離センサ１０が取り付けられている。距離センサ１０は、任意の位置、ここでは距離センサ１０が配置される位置から、搬送ユニット４０に設けられた後述のバックアップユニット５０におけるバックアッププレート５６の上面までの距離を測定する。距離センサ１０としては、典型的には、レーザ式変位センサが用いられる。すなわち、距離センサ１０は、赤外線や可視光の波長領域を有するレーザ光を出射し、バックアッププレート５６で反射されたそのレーザ光を受けることによりその距離を測定することができる。

搬送ユニット４０は、典型的にはベルトタイプのコンベヤ４１と、ガイドレール４２とを備えている。コンベヤ４１には、図示しない昇降機構が接続されている。コンベヤ４１のベルト部に基板Ｗが載置され、その状態で、実装領域Ｍにおいてコンベヤ４１が上昇することで、基板Ｗがそのベルト部とガイドレール４２との間に挟まれるようにして保持される。この場合、コンベヤ４１のベルト部及びガイドレール４２は基板保持ユニットとして機能する。つまり、基板保持ユニットは、搬送ユニットの一部の構成を含む。

搬送ユニット４０の下部には、上述したバックアップユニット５０が配置されている。バックアップユニット５０は、バックアッププレート５６と、このバックアッププレート５６上に立設された複数の支持ピン５７と、バックアッププレート５６の下部に設けられ、このバックアッププレート５６の高さ位置を変化させる変位機構とを有する。

バックアッププレート５６及び支持ピン５７により支持体が形成される。バックアッププレート５６は、例えばＺ軸方向で見て矩形状であり、基板Ｗとほぼ同程度のサイズで形成されている。複数の支持ピン５７は、Ｘ及びＹ軸に沿って２次元的に配置されている。各支持ピン５７は、主に金属、樹脂、またはゴム等により形成されている。Ｚ軸方向で見て、バックアッププレート５６の中心位置が、実装領域Ｍにおける基板Ｗの中心位置と概略一致するように、バックアップユニット５０が搬送ユニット４０の下部に配置されている。

変位機構は、駆動源であるモータ５１と、モータ５１に接続されたボールネジ５２と、このボールネジ５２の回転によってバックアッププレート５６を昇降させるための楔機構５５とを有する。楔機構５５は、ボールネジ５２をスライドするようにボールネジ５２に接続されたスライド部材５３と、このスライド部材５３のスライドによって昇降する昇降部材５４とを有する。

ボールネジ５２は、水平方向に沿った駆動力を発生する水平駆動部として機能する。また、楔機構５５は、その水平の駆動力を垂直方向に沿った駆動力に変換する変換機構として機能する。このような変換機構を用いた変位機構によれば、変位機構のＺ軸方向での薄型化を実現することができる。

図４は、部品実装装置１００において、主に機械的な駆動機構の制御システムの構成を示すブロック図である。

この制御システムは、主制御部６０及びこれに電気的に接続された軸制御部６１を有する。主制御部６０及び軸制御部６１は、互いに双方向で通信可能に構成されている。主制御部６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のハードウェア、及び、必要なソフトウェアを備えており、部品実装装置１００を統括して制御する。主制御部６０及び軸制御部６１は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ（Programmable Logic Device）、あるいは、その他ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスにより実現されてもよい。

実装ユニット３０は、上記Ｘ軸移動ユニット３６、Ｙ軸移動ユニット３５及びヘッド昇降ユニット３７の駆動源として、Ｘモータ３２２、Ｙモータ３２１及びＺモータ３２３を備える。搬送ユニット４０は、基板Ｗの搬送のためにコンベヤ４１を駆動する搬送モータ４５を備えている。また、搬送ユニット４０は、処理対象となる基板ＷのＹ軸方向の幅に合わせて、コンベヤ４１及びガイドレール４２のＹ軸方向の幅を調整するための図示しない調整機構を有する、

これら、Ｘモータ３２２、Ｙモータ３２１、Ｚモータ３２３、ターレットモータ３２４、ノズル回転モータ３２５、ノズル昇降モータ３２６、搬送モータ４５、モータ５１は、軸制御部６１に電気的に接続されており、軸制御部６１は、これらの各モータの駆動を制御する。また、軸制御部６１は、距離センサ１０で得られた信号を受信する。

（部品実装装置の動作）
処理対象となる基板Ｗが外部から部品実装装置１００内に搬入される前に、主制御部６０は、その処理対象となる基板Ｗのサイズ及び電子部品の種類等の情報をメモリ等から抽出する。主制御部６０は、その情報に基づいて軸制御部６１に制御情報を出力する。軸制御部６１は、入力された制御情報に応じて各部を駆動する。例えば軸制御部６１は、搬送ユニット４０におけるコンベヤ４１及びガイドレール４２の幅調整のための駆動を行う。

次に、基板Ｗが、搬送ユニット４０により所定位置で位置決めされ、また、その搬送ユニット４０のコンベヤ４１のベルト部及びガイドレール４２で挟持されることにより保持される。これにより、実装領域Ｍが設定される。

また、バックアップユニット５０によりその基板Ｗがその裏面側から支持される。バックアップユニット５０による支持動作及びそれに関連する動作については、後で詳細に説明する。

そして、実装ユニット３０のヘッドユニット３１０により電子部品がテープフィーダにより取り出され、基板Ｗにその電子部品が実装される。

複数の電子部品の実装が終了すると、搬送ユニット４０による基板Ｗの保持及びバックアップユニット５０による基板Ｗの支持が解除される。そして、基板Ｗは搬送ユニット４０により部品実装装置１００の外部へ搬出される。

（バックアップユニットの動作時の主制御部の処理）
以下、バックアップユニット５０の動作及びそれに関連する動作時における主制御部６０の処理を説明する。図５は、バックアッププレート５６の動作時の主制御部６０（または軸制御部６１）の処理を示すフローチャートである。図６は、距離センサ１０及びバックアップユニット５０の動作を順に示す図である。

例えば、図５に示す処理は、部品実装装置１００が第１の種類の基板Ｗへの実装処理を終え、次にそれとは異なる第２の種類の基板Ｗへの実装処理を開始する前に実行される処理である。異なる種類の基板とは、例えば異なる基板製品、あるいは異なるサイズの基板を意味する。あるいは、図５に示す処理は、部品実装装置１００の電源が落とされ、再度電源が部品実装装置１００が投入された後に実行される処理である。

搬送ユニット４０による処理対象となる基板Ｗの搬入前に、図６Ａに示すように、軸制御部６１は、Ｘモータ３２２及びＹモータ３２１を駆動して、距離センサ１０がバックアッププレート５６の直上位置へ位置するように、ヘッドユニット３１０を移動させる（ステップ１０１）。図６Ａにおいて、距離センサ１０の予め設定された高さ位置をh0（以下、基準高さ）とする。

距離センサ１０は、ヘッドユニット３１０を保持するヘッド保持ユニット３４に取り付けられている。したがって、基準高さh0は、距離センサ１０のヘッド保持ユニット３４への取り付け位置によって決定される。

バックアッププレート５６の直上位置とは、次のような位置である。つまりそれは、距離センサ１０が出射したレーザビームが、バックアッププレート５６の表面（上面）で反射し、距離センサ１０がその反射されたレーザビームを受光することができる位置である。

距離センサ１０からのレーザビームが入射されるバックアッププレート５６上の位置（測定位置）は、Ｚ軸方向で見て、バックアッププレート５６の中心または周縁部等、予め設定されている。距離センサ１０による距離の測定回数は複数回であってもよく、その場合、それらの測定位置はバックアッププレート５６内でそれぞれ異なる位置であってもよい。

レーザビームのバックアッププレート５６への入射角は、基本的には０°であり、すなわちレーザビームが垂直にバックアッププレート５６に入射する。しかし、その入射角は０°より大きくてもよい。レーザビームのバックアッププレート５６上への入射位置及び角度は、距離センサ１０の配置、あるいは、距離センサ１０が持つ、レーザビームの発光部及び受光部の構造及び配置等にもよる。

次に、主制御部６０は、距離センサ１０を用いて、距離センサ１０からバックアッププレート５６の表面までの距離（現在の距離）を測定する（ステップ１０２）。主制御部６０は、所定回数（１回以上）の距離測定が完了した場合（ステップ１０３のＹＥＳ）、次へのステップへ進む。

複数回距離が測定される場合、主制御部６０は、その平均値や中央値を算出し、算出された距離を、現在の距離としてメモリに記憶すればよい。図６Ａに示すように、現在の距離はh0-h1（=例えば60mmなど）である。

例えば、図６Ｂに示すように、処理対象となる基板Ｗの種類に応じて、目標高さ位置h2（または目標距離h0-h2）が予め設定されている。もちろん、基板Ｗの種類が異なる場合でも、目標高さ位置h2が同じである場合もある。主制御部６０は、この目標高さ位置h2または目標距離h0-h2の情報をメモリに記憶している。目標距離h0-h2は、例えば30mmあるいは40mm等に設定されている。

主制御部６０は、メモリに記憶した上記の目標高さ位置h2（または目標距離h0-h2）の情報と、距離センサ１０により得られた現在の高さ位置h1（またはh0-h1）の情報とに基づき、バックアッププレート５６の移動すべき距離h2-h1を算出する（ステップ１０４）。

基板Ｗが所定の位置に位置決めされた後、図６Ｃに示すように軸制御部６１は、その算出された情報に基づき、バックアッププレート５６の高さ位置が、現在高さ位置h1から、目標高さ位置h2になるようにモータ５１を駆動させる（ステップ１０５）。モータの回転数（回転角度変位）に応じてバックアッププレート５６の高さ方向の変位が決まるので、軸制御部６１はその変位情報をモータに与えることにより、バックプレートが目標高さ位置h2に位置させることができる。

ステップ１０４及び１０５では、主制御部６０及び軸制御部６１は、制御ユニットとして機能する。

図６Ｃにおいて、バックアッププレート５６の上昇とともに、上述したコンベヤ４１の昇降機構によりコンベヤ４１が上昇する。あるいは、バックアッププレート５６の上昇タイミングとコンベヤ４１の上昇タイミングの順序は問わず、どちらが先でもよい。

図６Ｃに示す動作により、コンベヤ４１の上面の高さと、支持ピン５７の上端の高さとが概略同じ高さh3になる。このようにして、基板Ｗが搬送ユニット４０により保持され、かつ、バックアップユニット５０により支持される。

ここで、参考例に係るバックアッププレート５６の昇降の方法を説明する。図７Ａ〜Ｃは、その方法を説明するための図である。

図７Ａに示すように、この参考例に係るバックアップ装置１５０は、原点センサ１５８を備えている。原点センサ１５８は、楔機構１５５のうち、モータ１５１により回転するボールネジ１５２にスライド可能に接続されたスライド部材１５３の水平位置を検出する。原点センサ１５８は、例えば光センサにより構成される。スライド部材１５３が原点センサ１５８により検出されている時の、スライド部材１５３の位置が原点位置であり、その時のバックアッププレート５６の高さ位置が、基準高さ位置となる。

図７Ａに示すように、現在のバックアッププレート５６の高さ位置が、基準高さ位置より高く、かつ、目標高さ位置h4より低い位置にあるとする。バックアップ装置１５０は、バックアッププレート５６を目標高さ位置まで移動させるために、現在位置から図７Ｂに示すように、一旦、バックアッププレート５６が基準高さ位置h5に位置するようにモータ１５１を駆動する。その後、このバックアップ装置１５０は、その基準高さ位置h5から、目標高さ位置h4までバックアッププレート５６を上昇させる。

このようにバックアップ装置１５０が動く理由は、図７Ａの時点で、バックアップ装置１５０は、バックアッププレート５６の正確な位置を認識できないからである。このような場合、バックアップ装置１５０の動きに無駄があり、部品実装装置による作業時間が長くなる。

この問題を解決するために、このバックアップ装置１５０の駆動系に絶対位置エンコーダを設けることも考えられる。しかしながら、絶対位置エンコーダを設けるとコスト高になり、また、絶対位置エンコーダからの出力信号の処理を含む、駆動系の制御が複雑になる。

これに対して、本実施形態に係る部品実装装置１００は、距離センサ１０を用いて、その距離センサ１０の高さ位置を基準としたバックアッププレート５６の高さ位置を測定する。すなわち、部品実装装置１００は、バックアップユニット５０の駆動系を介さないで、任意の位置から直接、バックアッププレート５６の部品実装装置１００内の位置を認識することができる。したがって、参考例のように、バックアッププレート５６の基準高さ位置を設ける必要がなく、バックアッププレート５６がその基準高さ位置まで移動する工程を省くことができる。これにより、部品実装装置１００による作業時間が短くなり、製品の生産性を向上させることができる。

また、一般的には絶対位置エンコーダに比べ、距離センサ１０の方が安価であり、コストを削減できる。また、本実施形態に係るバックアップユニット５０の駆動系の制御が複雑になることもない。

特に、ヘッド保持ユニット３４に距離センサ１０が取り付けられることにより、次のようなメリットもある。すなわち、Ｘ軸移動ユニット３６等の移動機構は、実装処理のためにヘッドユニット３１０を実装領域Ｍ上に移動させる動作を利用して、距離センサ１０をバックアッププレート５６上に位置させることができる。これにより、部品実装装置１００における作業時間を短縮することができる。

[第２の実施形態]

図８は、本技術の第２の実施形態に係る部品実装装置を示す側面図である。

この第２の実施形態と上記第１の実施形態とで異なる点は、距離センサ１０の配置である。本実施形態では、距離センサ１０が、バックアッププレート５６の下部の任意の位置に配置され得る。この場合、距離センサ１０は、その距離センサ１０の高さ位置が固定されるように、ベース１１やその他の構造体に取り付けられればよい。

本実施形態の場合、複数の距離センサ１０がバックアッププレート５６の下部に配置されていてもよい。

[第３の実施形態]

図９は、本技術の第３の実施形態に係る部品実装装置の制御システムの構成を示すブロック図である。

この第３の実施形態に係る制御システムの、上記図４に示した制御システムと異なる点は、距離センサ１０からの出力信号の入力先である。上記第１の実施形態では、その入力先が軸制御部６１であったが、第３の実施形態では、主制御部６０が、距離センサ１０からの出力信号の情報を直接取得する。このような構成によっても、上記第１の実施形態と同様の処理を行うことができ、同様の作用効果が得られる。

[距離センサによる他のメリット]

上記第１〜３の実施形態等の違いに関わらず、距離センサ１０が設けられることにより、以下のようなメリットもある。

例えば、この距離センサ１０により、基板Ｗの反りや撓みを検出することができる。基板Ｗに反りや撓みが発生してる場合、その基板Ｗの実装面の高さ位置は、それら反りや撓みが発生していない所期の基板の実装面の高さ位置とは異なる。距離センサ１０によりその高さ位置の違いを検出することができる。

あるいは、距離センサ１０は、実装領域Ｍ内に基板Ｗが存在するか否かを検出することもできる。つまり、距離センサ１０は基板カメラとして機能することができる。

あるいは、搬送ユニット４０のコンベヤ４１の幅調整が行われる場合、距離センサ１０がそのコンベヤ４１のガイドレール４２やベルト部の位置の変位を検出することができる。

[その他の実施形態]

本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

上記距離センサ１０としてレーザ式変位センサが用いられたが、これに代えて、音波式変位センサ、渦電流式変位センサ、及び、接触式変位センサ（例えばリニアゲージ等）のうちいずれか１つが用いられてもよい。これらのセンサも、上記レーザ式変位センサと同様に、種々の取り付け位置が設定され得る。

距離センサ１０の配置は、上記各実施形態に限られず、例えば移動体３２、Ｘフレーム３３、あるいは、ヘッドユニット３１０のベース体３０５（可動部）などに取り付けられてもよい。特に、距離センサ１０が昇降可能なベース体３０５に取り付けられることにより、距離センサ１０を昇降させることができ、例えば距離センサ１０の基準高さ位置を可変に調整することができる。

上記実施形態では、距離センサ１０によって、バックアッププレート５６の高さ位置が測定されたが、支持ピン５７の上端の高さ位置が測定されてもよい。

上記実施形態では、基板保持ユニットとして、搬送ユニット４０のコンベヤ４１のベルト部及びガイドレール４２が用いられた。しかし、基板保持ユニットは、真空吸着等、別の機構によって基板Ｗを保持してもよい。搬送ユニット４０としては、ベルト式のコンベヤ４１に限られず、ローラタイプ、あるいは、基板Ｗを支持する支持機構がスライドして移動するタイプの搬送ユニット４０が用いられてもよい。

上記実施形態に係るバックアップユニット５０は、バックアッププレート５６をＺ軸方向に沿って移動させたが、斜め方向に移動させることによりそれを昇降させてもよい。

上記ヘッドユニット３１０は、Ｘ、Ｙ及びＺ軸の３次元で移動可能に構成された。しかし、ヘッドユニット３１０は、Ｘ及びＹのうち少なくとも一方の軸に沿って移動可能に構成されていてもよい。ヘッドユニット３１０が、Ｘ及びＹのうちいずれか１軸（例えばＹ軸）に沿って移動可能に構成される場合、基板Ｗを保持する基板保持ユニットが、それと異なる１軸（例えばＸ軸）に沿って移動可能に構成されていればよい。これにより、電子部品の実装時には、ヘッドユニット３１０は、基板Ｗに相対的に２次元内で動くことが可能となる。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）基板を保持する基板保持ユニットと、
前記基板保持ユニットにより保持された前記基板を支持する支持体と、前記支持体の高さ位置を変化させる変位機構とを有するバックアップユニットと、
部品実装装置内の任意の位置から、前記変位機構により決定される前記支持体の位置までの距離を測定する距離センサと、
部品を保持し、前記保持した部品を、前記基板保持ユニットにより保持され前記支持体に支持された前記基板に実装するヘッドと
を具備する部品実装装置。
（２）（１）に記載の部品実装装置であって、
前記距離センサが取り付けられ、前記ヘッドを保持するヘッド保持ユニットと、
前記ヘッド保持ユニットを、前記基板保持ユニットにより保持された前記基板の実装面に沿った少なくとも１軸方向で、前記基板と相対的に移動させる移動機構と
をさらに具備する部品実装装置。
（３）（１）に記載の部品実装装置であって、
前記ヘッドを保持するヘッド保持ユニットと、
前記ヘッド及び前記距離センサが取り付けられた可動部を有し、前記ヘッド保持ユニットに設けられた、前記可動部を昇降させる昇降ユニットと
をさらに具備する部品実装装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の部品実装装置であって、
前記変位機構は、駆動源と、前記駆動源に接続され、水平方向に沿った駆動力を発生する水平駆動部と、前記支持体に接続され、前記水平駆動部による前記駆動力を、垂直方向に沿った駆動力に変換する変換機構とを有する
部品実装装置。
（５）（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の部品実装装置であって、
前記距離センサの位置から前記支持体の位置までの目標となる目標距離の情報を記憶し、前記目標距離と、前記距離センサにより検出された、前記距離センサの位置から前記支持体の位置までの距離とに基づき、前記支持体の、現在の高さ位置から目標の高さ位置までの移動距離を算出する制御ユニットをさらに具備する
部品実装装置。
（６）（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の部品実装装置であって、
基板を搬送する搬送ユニットをさらに具備し、
前記基板保持ユニットは、前記搬送ユニットの一部の構成を含む
部品実装装置。
（７）（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の部品実装装置であって、
前記距離センサは、レーザ式変位センサ、超音波式変位センサ、渦電流式変位センサ及び接触式変位センサのうちいずれか１つである
部品実装装置。
（８）基板を支持する支持体と、前記支持体の高さ位置を変化させる変位機構とを有するバックアップユニットを備えた部品実装装置による基板の製造方法であって、
基板保持ユニットにより基板を保持し、
前記部品実装装置内の任意の位置から、前記変位機構により決定される前記支持体の位置までの距離を距離センサにより測定し、
前記距離センサの測定により得られた前記距離の情報に基づき、前記変位機構による前記支持体の目的高さ位置に前記支持体を移動させることで、前記基板保持ユニットにより保持された基板を前記支持体により支持し、
部品を保持するヘッドにより、前記保持した部品を、前記支持体に支持された前記基板に実装する
基板の製造方法。

１０…距離センサ
３０…実装ユニット
３５…Ｙ軸移動ユニット
３６…Ｘ軸移動ユニット
３７…ヘッド昇降ユニット
４０…搬送ユニット
５０…バックアップユニット
５１…モータ
５２…ボールネジ
５３…スライド部材
５４…昇降部材
５５…楔機構
５６…バックアッププレート
５７…支持ピン
６０…主制御部
６１…軸制御部
１００…部品実装装置
３１０…ヘッドユニット

Claims (8)

1. 基板を保持する基板保持ユニットと、
   前記基板保持ユニットにより保持された前記基板を支持する支持体と、前記支持体の高さ位置を変化させる変位機構とを有するバックアップユニットと、
   部品実装装置内の任意の位置から、前記変位機構により決定される前記支持体の位置までの距離を測定する距離センサと、
   部品を保持し、前記保持した部品を、前記基板保持ユニットにより保持され前記支持体に支持された前記基板に実装するヘッドと、
   前記距離センサの位置から前記支持体の位置までの目標となる目標距離の情報を記憶し、前記目標距離と、前記距離センサにより検出された、前記距離センサの位置から前記支持体の位置までの距離とに基づき、前記支持体の、現在の高さ位置から目標の高さ位置までの移動すべき距離を算出する制御ユニットと
   を具備する部品実装装置。
2. 請求項１に記載の部品実装装置であって、
   前記距離センサが取り付けられ、前記ヘッドを保持するヘッド保持ユニットと、
   前記ヘッド保持ユニットを、前記基板保持ユニットにより保持された前記基板の実装面に沿った少なくとも１軸方向で、前記基板と相対的に移動させる移動機構と
   をさらに具備する部品実装装置。
3. 請求項１に記載の部品実装装置であって、
   前記ヘッドを保持するヘッド保持ユニットと、
   前記ヘッド及び前記距離センサが取り付けられた可動部を有し、前記ヘッド保持ユニットに設けられた、前記可動部を昇降させる昇降ユニットと
   をさらに具備する部品実装装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか１項に記載の部品実装装置であって、
   前記変位機構は、駆動源と、前記駆動源に接続され、水平方向に沿った駆動力を発生する水平駆動部と、前記支持体に接続され、前記水平駆動部による前記駆動力を、垂直方向に沿った駆動力に変換する変換機構とを有する
   部品実装装置。
5. 請求項１から４のうちいずれか１項に記載の部品実装装置であって、
   基板を搬送する搬送ユニットをさらに具備し、
   前記基板保持ユニットは、前記搬送ユニットの一部の構成を含む
   部品実装装置。
6. 請求項１から５のうちいずれか１項に記載の部品実装装置であって、
   前記距離センサは、レーザ式変位センサ、超音波式変位センサ、渦電流式変位センサ及び接触式変位センサのうちいずれか１つである
   部品実装装置。
7. 基板を保持する基板保持ユニットと、
   前記基板保持ユニットにより保持された前記基板を支持する支持体と、前記支持体の高さ位置を変化させる変位機構とを有するバックアップユニットと、
   部品実装装置内の任意の位置から、前記変位機構により決定される前記支持体の位置までの距離を測定する距離センサと、
   部品を保持し、前記保持した部品を、前記基板保持ユニットにより保持され前記支持体に支持された前記基板に実装するヘッドとを具備し、
   前記変位機構は、駆動源と、前記駆動源に接続され、水平方向に沿った駆動力を発生する水平駆動部と、前記支持体に接続され、前記水平駆動部による前記駆動力を、垂直方向に沿った駆動力に変換する変換機構とを有する
   部品実装装置。
8. 基板を支持する支持体と、前記支持体の高さ位置を変化させる変位機構とを有するバックアップユニットを備えた部品実装装置による基板の製造方法であって、
   前記変位機構は、駆動源と、前記駆動源に接続され、水平方向に沿った駆動力を発生する水平駆動部と、前記支持体に接続され、前記水平駆動部による前記駆動力を、垂直方向に沿った駆動力に変換する変換機構とを有し、
   基板保持ユニットにより基板を保持し、
   前記部品実装装置内の任意の位置から、前記変位機構により決定される前記支持体の位置までの距離を距離センサにより測定し、
   前記距離センサの測定により得られた前記距離の情報に基づき、前記変位機構による前記支持体の目標の高さ位置に前記支持体を移動させることで、前記基板保持ユニットにより保持された基板を前記支持体により支持し、
   部品を保持するヘッドにより、前記保持した部品を、前記支持体に支持された前記基板に実装する
   基板の製造方法。

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