JP6040490B2

JP6040490B2 - 電子部品の取り出し移送装置

Info

Publication number: JP6040490B2
Application number: JP2012071793A
Authority: JP
Inventors: 畑瀬　貴之; 貴之畑瀬
Original assignee: Hanwha Techwin Co Ltd
Current assignee: Hanwha Vision Co Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP2013206964A; KR101994283B1; KR20130109910A

Description

本発明は、供給部の電子部品を取り出し移送ヘッドにより取り出して受け取り位置まで移送する電子部品の取り出し移送装置に関する。

かかる電子部品の取り出し移送装置としては、電子部品の取り出し精度の高精度化の要求に伴い、供給部の電子部品を供給部撮像手段により撮像し、その撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて取り出し移送ヘッドに対して供給部の電子部品を相対的に位置決めする位置決め手段を備えたものが広く用いられるようになっている（特許文献１）。

ところが前記特許文献１において、供給部撮像手段の照明装置は、供給部の電子部品を鉛直上方から同軸照明として照明するものであり、電子部品を高精度で位置認識する照明方法としては十分でない。すなわち、同軸照明は、シリコンの研磨面のような鏡面を認識する際には有効であるが、フォトリソグラフィーにより製作された周期的なパターンやワイヤーボンディングのパッド等の凹凸面を認識する際には有効ではなく、この場合、斜光照明が有効である。しかもできるだけ、同軸照明とは異なる角度での斜光照明が好ましく、また前記のパターンは一般的に直交して形成されているので、リング状あるいは直交する４方向から対称に照明するのが好ましい。

前記特許文献１において単純に４方向から斜光照明を行おうとすると、取り出し移送ヘッドを構成するリング状の取り出し移送ヘッドベースを挟んで照明装置の光源を配置することになる。すなわち、照明装置の光源を、取り出し移送ヘッドベースの一側面側（正面側）と他側面側（背面側）の両方に配置する必要があり、そうすると、照明装置の光源への配線が複雑かつ長くなるという問題が生じる。照明装置の光源は、全て同じ側に配置した方が、配線が簡単で小型化も望める。

一方、特許文献２には、同軸照明と斜光照明の両方を行える撮像手段が開示されている。しかし、特許文献２では、斜光照明は同軸照明とほぼ同じ位置から照明を行っているため、同軸照明に近い角度の斜光照明である。したがって、パターン等の認識には有効ではない。

特許文献３には、リング状に配置された斜光照明の光源を有し、同軸照明とはかなり異なる角度の斜光照明を行えるようにした撮像手段が開示されている。しかし、特許文献３の撮像手段では、照明装置がノズルを装備した移動体に装着されており、移動体と一緒に照明装置を移動させる必要があり、タクトが遅くなってしまうし、配線も複雑になる。

特開２００４−２６５９５３号公報特開２０００−１９６３００号公報特許第４２５８７７０号公報

本発明が解決しようとする課題は、電子部品のパターン等を高精度で認識できる斜光照明を行うことができ、しかも斜光照明装置の配線が簡単で小型化が可能な撮像手段を備えた電子部品の取り出し移送装置を提供することにある。

本発明の電子部品の取り出し移送装置は、供給部の電子部品を取り出し移送ヘッドにより取り出して受け取り位置まで移送する電子部品の取り出し移送装置であって、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取り出し移送ヘッドに対して前記供給部の電子部品を相対的に位置決めする位置決め手段とを備え、前記取り出し移送ヘッドは、前記供給部の電子部品の表面に対し略平行な回転軸を有すると共に、この回転軸の半径方向に放射状に伸び、かつ前記回転軸の回転方向に等間隔に配置された複数のアームと、前記複数のアームのそれぞれの先端に取り付けられ前記供給部の電子部品を略垂直方向から取り出す複数のノズルとを有し、前記回転軸周りに一方向にのみ回転することにより電子部品を受け取り位置まで移送し、前記供給部撮像手段は、前記供給部の電子部品を複数方向かつ斜め方向から斜光照明として照明する斜光照明装置を備え、この斜光照明装置の発光位置は、前記ノズルを挟んで略対称に配置され、前記発光位置のうち少なくとも一つは反射板であり、この反射板を光らせる光源は、当該反射板とノズルを挟んで略対称に配置された前記発光位置としての光源と同じ側に配置されており、前記反射板は、前記複数のアームにおいて前記取り出し移送ヘッドの回転方向に隣接するアーム同士の間にそれぞれ配置されて前記取り出し移送ヘッドに固定されており、前記供給部撮像手段において前記斜光照明装置が配置されている後端部は、前記複数のノズルによって囲まれる空間内に差し込まれて位置していることを特徴とするものである。

また、前記供給部撮像手段は、前記複数のノズルのうち一つのノズルが電子部品を取り出して受け取り位置まで移送する途中において、次のノズルが電子部品を取り出す取り出し位置に到達する前に前記供給部の電子部品を撮像するようにすることができる。

更に、前記供給部撮像手段は、前記供給部の電子部品を鉛直上方から同軸照明として照明する同軸照明装置を更に備えるものとすることができる。

本発明では、ノズルを挟んで略対称に配置した斜光照明装置の発光位置のうち少なくとも一つを反射板とし、この反射板を光らせる光源を、当該反射板とノズルを挟んで略対称に配置された発光位置としての光源と同じ側に配置したので、電子部品のパターン等を高精度で認識できると共に、照明装置の配線が簡単となり、小型化も可能である。

本発明の電子部品の取り出し移送装置の全体構成を示す斜視図である。図１の電子部品の取り出し移送装置において供給部を省略した斜視図である。図１の実施形態における取り出し移送ヘッド及び供給部撮像手段の組み立て状態を示す側面図である。図１の実施形態における取り出し移送ヘッドの要部を単独で示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。図１の実施形態における供給部撮像手段の要部を単独で示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は背面図である。供給部撮像手段の参考形態を示す要部の斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の電子部品の取り出し移送装置の全体構成を示す斜視図、図２は、図１の電子部品の取り出し移送装置において供給部を省略した斜視図である。

本発明の電子部品の取り出し移送装置は、所定の位置にて電子部品Ｗを取り出し移送ヘッド３０に供給する供給部１０と、供給部１０の電子部品Ｗを取り出して受け取り位置まで移送する取り出し移送ヘッド３０と、供給部１０の電子部品Ｗを撮像する供給部撮像手段５０とを備えてなる。なお、図１及び図２において、供給部撮像手段５０は簡略化して示している。

供給部１０は、ベース１１に設けられたＹレール１１ａに沿って移動可能なＹテーブル１２と、Ｙテーブル１２に設けられたＸレール１２ａに沿って移動可能なＸテーブル１３と、Ｘテーブル１３上に設けられ垂直軸（Ｚ軸）周りに回転可能なＲテーブル１４とを備え、Ｒテーブル１４上に電子部品Ｗが配置される。本実施形態において電子部品Ｗはウエハであり、ウエハ基板をダイシングして得られる。図２には便宜上、１枚のウエハのみを示すが、実際には、供給部１０のＲテーブル１４上には、前述のウエハ基板単位で複数のウエハが配置される。以下、電子部品ＷをウエハＷと表記して説明する。

ウエハＷは、Ｒテーブル１４の動作により、垂直軸周りのＲ方向の向きが整えられ、更にＹテーブル１２及びＸテーブル１３の動作の組合せにより、水平面内（ＸＹ方向）において所定位置に位置決めされる。この水平面内（ＸＹ方向）における位置決めは、供給部撮像手段５０の撮像結果を認識処理して求められたウエハＷの位置認識結果に基づいて行われる。つまり、Ｙテーブル１２及びＸテーブル１３が、本発明でいう位置決め手段を構成する。なお、ウエハＷのＲ方向の位置決めは、前述のウエハ基板単位で最初に行われ、その後は、ＸＹ方向の位置決めのみが行われる。

取り出し移送ヘッド３０の詳細な構成は後述するが、取り出し移送ヘッド３０は供給部１０のウエハＷの表面に対し略平行な回転軸を有すると共に、この回転軸の半径方向に放射状に取り付けられ、図２のＡ位置にて供給部１０のウエハＷを略垂直方向から取り出すノズル３１を複数（本実施形態では４個）有し、前記回転軸周りに回転することによりウエハＷを受け取り位置（図２のＢ位置）まで移送する。

前記受け取り位置まで移送されたウエハＷは、搬送ヘッド７０のノズル７１によって受け取られる。ノズル７１は、搬送ヘッド７０の本体に対してＺ方向に上下動可能に設けられており、ウエハＷが取り出し移送ヘッド３０により前記受け取り位置まで移送されて来た時に下方向に移動してウエハＷを受け取り、受け取り後、上方向に移動する。搬送ヘッド７０は、一対の側フレーム７２ａ，７２ｂ間にＹ方向に架け渡された天フレーム７２ｃに設けられたレール７３に沿って移動可能に設けられている。また、搬送ヘッド７０は、モータ７４に連結されたスクリューシャフト７５に螺合している。したがって、モータ７４を駆動させてスクリューシャフト７５を回転させることにより、搬送ヘッド７０はレール７３に沿ってＹ方向に移動する。なお、前記一対の側フレーム７２ａ，７２ｂは、図示しない基台に固定されている。

搬送ヘッド７０は、ノズル７１によってウエハＷを受け取った後、Ｙ方向の一側又は他側に移動し、そのＹ方向の一側又は他側の所定位置においてノズル７１によるウエハＷの吸着を解除し、ウエハＷを前記所定位置に載置する。前記所定位置に載置されたウエハＷは次工程に供される。

次に、取り出し移送ヘッド３０及び供給部撮像手段５０の詳細構成を説明する。図３は、本実施形態における取り出し移送ヘッド３０及び供給部撮像手段５０の組み立て状態を示す側面図である。図４は、本実施形態における取り出し移送ヘッド３０の要部を単独で示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。図５は、本実施形態における供給部撮像手段５０の要部を単独で示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は背面図である。

まず、図３及び図４を参照して取り出し移送ヘッド３０の構成を説明する。取り出し移送ヘッド３０は、供給部１０のウエハＷの表面に対し略平行な回転軸３２を有する。回転軸３２は、減速ギア３３、ベルト３４及び駆動ギア３５を介してモータ３６の回転軸に接続されている。したがって、モータ３６を駆動させることにより、回転軸３２は、その軸線周りに回転する。

回転軸３２には、その半径方向に放射状（本実施形態では十字状）に伸びるアーム３７が取り付けられており、各アーム３７の先端にそれぞれノズル３１が取り付けられている。各ノズル３１は、各アーム３７に対してその長手方向（回転軸３２の半径方向）に移動可能に取り付けられており、常時は、図示しないバネ部材により、各アーム３１の基端側（回転軸３２の軸線側）に向けて付勢されている。そして、回転軸３２の回転によりノズル３１が供給部１０のウエハＷの取り出し位置（図３のＡ位置）に来た時に、そのノズル３１が、直動モータ３８の駆動によって上下動する係合部材３９と係合し、垂直下方に移動する。このように、図３のＡ位置に来たノズル３１が供給部１０のウエハＷを略垂直方向から吸着して取り出す。そして、ウエハＷを吸着したノズル３１は、回転軸３２の回転に伴い、そのウエハＷを受け取り位置（図３のＢ位置）まで移送する。

なお、本実施形態においては、十字状に伸びる４本のアーム３７同士の間の間隙（移送ヘッド３０の回転方向における間隙）に、それぞれ反射板５３ｂが配置されている。これらの反射板５３ｂは、後述する供給部撮像手段５０の斜光照明装置の発光位置の一つとなる。なお、各反射板５３ｂは、図４（ｂ）に示すように、取り付け部材４０によって隣接するアーム３７を跨ぐように取り付けられるが、図４（ｂ）以外の図面においては、取り付け部材４０を省略して示している。

次に、図３及び図５を参照して供給部撮像手段５０の構成を説明する。供給部撮像手段５０は、前述した取り出し移送ヘッド３０のノズル３１がウエハＷの取り出し位置（図３のＡ位置）から、その回転方向に４５度ずれた位置において供給部１０のウエハＷを撮像する。

図５に示すように供給部撮像手段５０は、カメラ５１及び照明装置を備えてなる。本実施形態において供給部撮像手段５０の照明装置は、供給部のウエハＷを鉛直上方から同軸照明として照明する同軸照明装置５２と、供給部のウエハＷを４方向かつ斜め方向から斜光照明として照明する斜光照明装置５３とからなる。

同軸照明装置５２はＬＥＤ光源からなり、前述のとおり供給部のウエハＷを鉛直上方から同軸照明として照明する。

斜光照明装置５３は、供給部のウエハＷを正面、背面及び両側面の４方向から斜光照明するために、４箇所の発光位置５３ａ〜５３ｄを有する。これらの発光位置５３ａ〜５３ｄはノズル３１（図３参照）を挟んで略対称に配置される。すなわち、供給部撮像手段５０の後端部分は、図３に示すように、取り出し移送ヘッド３０の４個のノズル３１によって囲まれる空間内に差し込まれて位置しており、これにより、前記の発光位置５３ａ〜５３ｄがノズル３１を挟んで略対称に配置される。

前記の発光位置５３ａ〜５３ｄのうち、供給部のウエハＷを正面から斜光照明するための発光位置５３ａ、及び両側面から斜光照明するための発光位置５３ｃ，５３はいずれもＬＥＤ光源からなる。一方、供給部のウエハＷを背面から斜光照明するための発光位置５３ｂは、図４で説明した反射板からなる。そして、この反射板（発光位置）５３ｂを光らせる光源５４は、反射板５３ｂとノズル３１を挟んで略対称に配置された発光位置５３ａとしての光源と同じ側に配置されている。

なお、各光源５２，５３ａ，５３ｃ，５３ｄ，５４の前方には拡散板５５が配置され、光源５４の下方には遮光板５６が配置されている。遮光板５６は、光源５４からの光が、直接ウエハＷに当たらないようにするために配置される。

以上説明したように、供給部のウエハＷは、同軸照明装置５２により鉛直上方から同軸照明され、かつ斜光照明装置５３により４方向から斜光照明される、そして、ウエハＷの像は、ハーフミラー５７で反射し、レンズ５８を経由してカメラ５１で認識される。

次に、本実施形態の電子部品の取り出し移送装置の動作を説明する。先に説明したように、取り出し移送ヘッド３０の４個のノズル３１は、回転軸３２周りに回転し、あるノズル３１がウエハＷの取り出し位置（図３のＡ位置）の手前４５度の位置に来たときに、供給部撮像手段５０が供給部のウエハＷを撮像する。この撮像時に反射板５３ｂが図５に示した位置（ノズル３１を挟んで光源５３ａと対称となる位置）に来る。

次いで、供給部撮像手段５０の撮像結果を認識処理して求められたウエハＷの位置認識結果に基づいて、図１で説明した位置決め手段（Ｙテーブル１２及びＸテーブル１３）が、取り出し移送ヘッド３０に対して供給部１０のウエハＷを相対的に位置決めする。その後、ノズル３１がウエハＷの取り出し位置（図３のＡ位置）に到達し、そのノズル３１によってウエハＷを取り出し、そのままウエハＷを受け取り位置（図３のＢ位置）に向けて移送する。その移送の途中において、次のノズル３１がウエハＷの取り出し位置（図３のＡ位置）の手前４５度の位置に到達し、その時点で、供給部撮像手段５０が供給部１０の次のウエハＷを撮像し、前記の位置決め手段がそのウエハＷを取り出し移送ヘッド３０に対して相対的に位置決めする。その後、ノズル３１がウエハＷの取り出し位置（図３のＡ位置）に到達し、そのノズル３１によってウエハＷを取り出し、そのままウエハＷを受け取り位置（図３のＢ位置）に向けて移送する。この動作を繰り返すことで、４個のノズル３１により、供給部１０のウエハＷを順次取り出して、受け取り位置まで移送する。

図６は、供給部撮像手段５０の参考形態を示す。先の実施形態では、反射板５３ｂを移送ヘッド３０に取り付け、移送ヘッド３０と共に回転移動するようにしたが、本実施形態では、反射板５３ｅを供給部撮像手段５０側に固定している。この場合、反射板５３ｅは、移送ヘッド３０の回転移動を妨げないように配置する必要がある。

なお、本発明において、供給部撮像手段５０の斜光照明装置の発光位置は、ノズル３１を挟んで対称に配置することが好ましいが、装置構成の制約上、完全に対称に配置することができないことがある。したがって、本発明では、供給部撮像手段５０の斜光照明装置の発光位置は、ノズル３１を挟んで略対称に配置することを要件とし、完全対称の関係から、３度程度のずれは許容することとしている。

１０供給部
１１ベース
１１ａＹレール
１２Ｙテーブル
１２ａＸレール
１３Ｘテーブル
１４Ｒテーブル
３０取り出し移送ヘッド
３１ノズル
３２回転軸
３３減速ギア
３４ベルト
３５駆動ギア
３６モータ
３７アーム
３８直動モータ
３９係合部材
４０取り付け部材
５０供給部撮像手段
５１カメラ
５２同軸照明装置
５３斜光照明装置
５３ａ発光位置（光源）
５３ｂ発光位置（反射板）
５３ｃ，５３ｄ発光位置（光源）
５３ｅ発光位置（反射板）
５４光源
５５拡散板
５６遮光板
５７ハーフミラー
５８レンズ
７０搬送ヘッド
７１ノズル
７２ａ，７２ｂ側フレーム
７２ｃフレーム
７３レール
７４モータ
７５スクリューシャフト
Ｗウエハ（電子部品）

Claims

供給部の電子部品を取り出し移送ヘッドにより取り出して受け取り位置まで移送する電子部品の取り出し移送装置であって、
前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取り出し移送ヘッドに対して前記供給部の電子部品を相対的に位置決めする位置決め手段とを備え、
前記取り出し移送ヘッドは、前記供給部の電子部品の表面に対し略平行な回転軸を有すると共に、この回転軸の半径方向に放射状に伸び、かつ前記回転軸の回転方向に等間隔に配置された複数のアームと、前記複数のアームのそれぞれの先端に取り付けられ前記供給部の電子部品を略垂直方向から取り出す複数のノズルとを有し、前記回転軸周りに一方向にのみ回転することにより電子部品を受け取り位置まで移送し、
前記供給部撮像手段は、前記供給部の電子部品を複数方向かつ斜め方向から斜光照明として照明する斜光照明装置を備え、この斜光照明装置の発光位置は、前記ノズルを挟んで略対称に配置され、前記発光位置のうち少なくとも一つは反射板であり、この反射板を光らせる光源は、当該反射板とノズルを挟んで略対称に配置された前記発光位置としての光源と同じ側に配置されており、
前記反射板は、前記複数のアームにおいて前記取り出し移送ヘッドの回転方向に隣接するアーム同士の間にそれぞれ配置されて前記取り出し移送ヘッドに固定されており、
前記供給部撮像手段において前記斜光照明装置が配置されている後端部は、前記複数のノズルによって囲まれる空間内に差し込まれて位置している、電子部品の取り出し移送装置。
前記供給部撮像手段は、前記複数のノズルのうち一つのノズルが電子部品を取り出して受け取り位置まで移送する途中において、次のノズルが電子部品を取り出す取り出し位置に到達する前に前記供給部の電子部品を撮像する請求項１に記載の電子部品の取り出し移送装置。
前記供給部撮像手段は、前記供給部の電子部品を鉛直上方から同軸照明として照明する同軸照明装置を更に備える請求項１又は２に記載の電子部品の取り出し移送装置。