JP6049734B2

JP6049734B2 - 部品実装装置

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Publication number: JP6049734B2
Application number: JP2014532721A
Authority: JP
Inventors: 友則岩瀬
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2032-09-03
Also published as: JPWO2014033961A1; WO2014033961A1

Description

本発明は、ウエハを部品単位でカットしたウエハカット部品をピン部材で突き上げ吸着ノズルで吸着して基板上に装着する部品実装装置に関する。

複数のウエハカット部品が形成されたウエハは、粘着シートに貼着され、レーザカッタ等により部品単位にカットされる。そして、粘着シートが放射方向に拡大され、複数のウエハカット部品が互いに分離される。この状態のウエハは、部品供給装置に収納され、部品供給位置に供給される。そして、各ウエハカット部品は、ピン部材により突上げられて粘着シートから剥離され、吸着ノズルで吸着可能な位置に供給される。供給される各ウエハカット部品は、吸着ノズルで吸着されて基板上に装着される。

ウエハカット部品を基板上に高精度に装着するためには、吸着ノズルの中心位置とピン部材の中心位置とを合致させる必要がある。例えば、特許文献１には、吸着ノズルおよびピン部材の中心位置合わせ方法が記載されている。この方法は、先ず、吸着ノズルで吸着したウエハカット部品をピン部材の上部を覆うキャップ上に載置する。そして、キャップ上のウエハカット部品をカメラで撮像してウエハカット部品の中心位置を吸着ノズルの中心位置として求める。次に、ウエハカット部品をキャップ上から除去し、ピン部材をカメラで撮像してピン部材の中心位置を求める。そして、求めた吸着ノズルの中心位置とピン部材の中心位置とのずれ量を求め、このずれ量に基づいて吸着ノズルの中心位置とピン部材の中心位置とを合致させる。

特開平６−１６３６１１号公報

特許文献１に記載の中心位置合わせ方法では、ウエハカット部品の中心位置を吸着ノズルの中心位置と仮定し、吸着ノズルの中心位置とピン部材の中心位置とのずれ量を求めている。すなわち、吸着ノズルの中心位置でウエハカット部品の中心位置を吸着することを前提としているが、ウエハカット部品には寸法および保持位置にばらつきがあるので吸着位置がずれることがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸着ノズルでウエハカット部品を吸着するときの吸着精度を向上させることができる部品実装装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数のウエハカット部品にカットされたウエハをウエハ形状を保持した状態で供給するウエハ供給装置と、前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハカット部品を吸着ノズルで吸着し、部品装着位置に搬送された基板上に装着する部品採取ヘッドと、上端面を有するピン部材を昇降装置で昇降させて、前記ウエハカット部品を前記吸着ノズルが吸着するときに前記ピン部材の上端部で下方から突上げる部品突上げ装置と、前記部品採取ヘッドと共に移動可能に取付けられ、前記部品装着位置に搬送された前記基板、前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハカット部品および前記ピン部材を上方から所定領域を撮像可能なカメラと、を備えた部品実装装置であって、前記吸着ノズルで吸着可能で当該吸着ノズルの中心位置を測定するために備えられ、前記吸着ノズルでの吸着時にノズル先端が倣ってノズル中心が治具中心と一致可能なように円錐台形状の凹部が中心部に形成されている治具と、前記カメラで撮像した前記治具の画像に基づいて、前記吸着ノズルの中心位置と前記カメラの中心位置とのノズルずれ量を演算するノズルずれ量演算手段と、前記カメラで撮像した前記ピン部材の画像に基づいて、前記ピン部材の中心位置と前記カメラの中心位置とのピンずれ量を演算するピンずれ量演算手段と、前記カメラで撮像した前記ウエハカット部品の画像に基づいて、前記ウエハカット部品の保持位置のずれ量を求め、前記ノズルずれ量、前記ピンずれ量および前記ウエハカット部品の保持位置のずれ量に基づいて、前記吸着ノズルの中心位置および前記ピン部材の中心位置を前記ウエハカット部品の中心位置に位置決めする位置決め手段と、を備えることである。

請求項２に係る発明は、請求項１の部品実装装置であって、前記部品実装装置は、前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハにおける所定の複数の位置において前記ピン部材の画像を前記カメラでそれぞれ取得するピン画像取得手段を備え、前記ピンずれ量演算手段は、前記複数のピン部材の画像に基づいて、前記ピン部材の中心位置と前記カメラの中心位置とのピンずれ量をそれぞれ演算し、前記複数のピンずれ量に基づいて補間演算を行い、複数の前記ウエハカット部品に対する前記ピンずれ量をそれぞれ求めることである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２の部品実装装置であって、前記部品実装装置は、前記吸着ノズルのノズル先端が前記治具の凹部の底部に達したときに吸着を開始する治具吸着手段を備えることである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項の部品実装装置であって、前記吸着ノズルは、所定の円周上を等角度間隔で配置された複数本のノズル群で構成され、前記ノズルずれ量演算手段は、前記複数本のノズル群の各中心位置に基づいて前記吸着ノズルの中心位置を求め、当該吸着ノズルの中心位置と前記カメラの中心位置とのノズルずれ量を演算することである。
請求項５に係る発明は、複数のウエハカット部品にカットされたウエハをウエハ形状を保持した状態で供給するウエハ供給装置と、前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハカット部品を、所定の円周上を等角度間隔で配置された複数本のノズル群で構成される吸着ノズルで吸着し、部品装着位置に搬送された基板上に装着する部品採取ヘッドと、上端面を有するピン部材を昇降装置で昇降させて、前記ウエハカット部品を前記吸着ノズルが吸着するときに前記ピン部材の上端部で下方から突上げる部品突上げ装置と、前記部品採取ヘッドと共に移動可能に取付けられ、前記部品装着位置に搬送された前記基板、前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハカット部品および前記ピン部材を上方から所定領域を撮像可能なカメラと、を備えた部品実装装置であって、前記吸着ノズルで吸着可能で当該吸着ノズルの中心位置を測定するための治具と、前記複数本のノズル群の各中心位置に基づいて前記吸着ノズルの中心位置を求め、前記カメラで撮像した前記治具の画像に基づいて、前記吸着ノズルの中心位置と前記カメラの中心位置とのノズルずれ量を演算するノズルずれ量演算手段と、前記カメラで撮像した前記ピン部材の画像に基づいて、前記ピン部材の中心位置と前記カメラの中心位置とのピンずれ量を演算するピンずれ量演算手段と、前記カメラで撮像した前記ウエハカット部品の画像に基づいて、前記ウエハカット部品の保持位置のずれ量を求め、前記ノズルずれ量、前記ピンずれ量および前記ウエハカット部品の保持位置のずれ量に基づいて、前記吸着ノズルの中心位置および前記ピン部材の中心位置を前記ウエハカット部品の中心位置に位置決めする位置決め手段と、を備えることである。

請求項１に係る発明によれば、吸着ノズルのノズル先端が治具の凹部に倣って下降するので、ノズル中心を治具中心に高精度に一致させることができる。そして、吸着ノズルの中心位置を治具により測定しているので、吸着ノズルの中心位置とピン部材の中心位置とのずれ量を高精度に求めることができる。これにより、吸着ノズルでウエハカット部品を高精度に吸着することができ、基板上へのウエハカット部品の装着精度を高めることができる。

請求項２に係る発明によれば、ウエハ内における複数のウエハカット部品に対するピンずれ量をそれぞれ求めているので、ウエハの搬送による誤差を補正することができ、ウエハ内における全てのウエハカット部品を高精度に吸着することができる。

請求項３に係る発明によれば、吸着ノズルのノズル先端が治具の凹部の底部に達したときに吸着を開始するので、吸着ノズルを治具から離間させた後の治具中心はノズル中心と一致することになる。よって、取得した治具の画像から吸着ノズルの中心位置とカメラの中心位置とのノズルずれ量を高精度に求めることができる。

請求項４に係る発明によれば、複数本のノズル群で構成された吸着ノズルであっても、各ノズルでウエハカット部品を高精度に吸着することができるので、基板上へのウエハカット部品の高精度な装着を効率よく行うことができる。
請求項５に係る発明によれば、複数本のノズル群で構成された吸着ノズルであっても、吸着ノズルの中心位置を治具により測定しているので、吸着ノズルの中心位置とピン部材の中心位置とのずれ量を高精度に求めることができる。これにより、吸着ノズルでウエハカット部品を高精度に吸着することができ、基板上へのウエハカット部品の装着精度を高めることができる。そして、各ノズルでウエハカット部品を高精度に吸着することができるので、基板上へのウエハカット部品の高精度な装着を効率よく行うことができる。

本発明に係る部品実装装置の一実施の形態を示す斜視図である。図１の部品実装装置の部品供給装置を示す側面図である。（Ａ）は、図２の部品供給装置のウエハ供給装置を示す平面図、（Ｂ）は、図２の部品供給装置の部品突上げ装置を示す平面図である。（Ａ）は、部品突上げ装置の昇降装置がステーションに保持された状態を示す図、（Ｂ）は、部品突上げ装置の昇降装置がＸ軸スライドに保持された状態を示す図、（Ｃ）は、部品突上げ装置の昇降装置のピン部材がＸ軸スライドにより突出された状態を示す図である。吸着ノズルの中心位置を測定するための治具を示す斜視図である。（ａ）は、治具を吸着ノズルで吸着する前の状態を示す図、（ｂ）は、治具を吸着ノズルで吸着する途中の状態を示す図、（ｃ）は、治具を吸着ノズルで吸着した直後の状態を示す図である。部品採取ヘッドの４本の吸着ノズルの中心位置と部品突上げ装置の４本のピン部材の中心位置との位置合わせ動作を説明するためのフローチャートである。（ａ）は、４本の吸着ノズルで４つの治具をそれぞれ吸着させた状態を示す図、（ｂ）は、４本の吸着ノズルに吸着されている４つの治具を治具載置台の上面に載置した状態を示す図、（ｃ）は、基板認識用カメラで治具載置台の上面に載置されている４つの治具を撮像する状態を示す図である。４本の吸着ノズルの中心位置と基板認識用カメラの中心位置とのノズルずれ量の演算処理を説明するための図である。４本のピン部材の中心位置と基板認識用カメラの中心位置とのピンずれ量の演算処理を説明するための図である。吸着用の吸着ノズルの中心位置および４本のピン部材の中心位置をウエハカット部品の中心位置に位置決めする処理を説明するための図である。ウエハにおける所定の複数の位置において求めた複数のピンずれ量に基づいて補間演算を行い、複数のウエハカット部品に対するピンずれ量をそれぞれ求める処理を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態の部品実装装置を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、基板の搬送方向をＸ軸方向と称し、水平面内においてＸ軸方向に直角な方向をＹ軸方向と称し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直角な方向をＺ軸方向と称する。図１に示すように、部品実装装置１０は、部品供給装置２０および部品装着装置３０を備えて構成される。部品実装装置１０は、Ｘ軸方向に複数台直列に配置され基板搬送装置１００により連結される。

図１〜３に示すように、部品供給装置２０は、ウエハマガジン５０と、このウエハマガジン５０に隣接配置された基台１１上に設けられたウエハ供給装置６０と、このウエハ供給装置６０の下方の基台１１内に設けられた部品突上げ装置７０とを備えて構成される。

ウエハマガジン５０には、ハウジング５１内で昇降可能なウエハストッカ５２が設けられている。ウエハストッカ５２には、複数枚のパレット５３が一枚ずつ抜き差し可能に段積みされて収納される。パレット５３には、ウエハカット部品Ｐをウエハ形状を保持した状態で保持するエキスパンド台５４が載置される。エキスパンド台５４は、ウエハＵの直径より大径の内径および外径を有するリング状に形成されている。エキスパンド台５４においては、ウエハＵを貼着した半透明もしくは透明の粘着シートＳが放射方向に拡大され、複数のウエハカット部品Ｐが互いに分離された状態で保持される。

ハウジング５１上部には、新しいウエハＵを保持したエキスパンド台５４を搬入するエキスパンド台搬入装置５５が設けられ、ハウジング５１下部には、空になったエキスパンド台５４を排出するエキスパンド台排出装置５６が設けられている。また、基板搬送装置１００側となるハウジング５１前部には、ウエハＵを保持したエキスパンド台５４をウエハストッカ５２と部品供給位置Ａとの間で搬送するウエハ供給装置６０が設けられている。

ウエハ供給装置６０には、ウエハＵを保持したエキスパンド台５４を固定するウエハテーブル６１が備えられている。ウエハテーブル６１は、基台１１上に設けられたＹ軸方向に延びる一対のガイドレール６２に沿って、サーボモータ６３の出力軸に連結されたボールねじ６４を有するボールねじ機構によって移動可能に支持されている。ウエハテーブル６１には、ウエハストッカ５２に対しエキスパンド台５４を引出しおよび差入れ可能な図略のフックを有するエキスパンド台移動装置が設けられている。また、ウエハテーブル６１には、エキスパンド台５４の外径よりも若干小径の貫通穴６１ａが穿設されている。また、基台１１の上面における部品供給位置Ａには、ウエハテーブル６１の貫通穴６１ａと連通可能な開口部１１ａが設けられている。ウエハテーブル６１の貫通穴６１ａおよび基台１１の開口部１１ａは、後述するウエハカット部品Ｐに対する部品突上げ装置７０のピン部材９３による下方からの突上げを行うために設けられている。

部品突上げ装置７０は、ＸＹロボット７１からなり、ＸＹロボット７１は、基台１１内におけるウエハ供給装置６０の下方に配設され、ガイドレール７２に沿ってＹ軸方向に移動可能なＹ軸スライド７３を備えている。Ｙ軸スライド７３は、Ｙ軸サーボモータ７４の出力軸に連結されたボールねじ７５を有するボールねじ機構によってＹ軸方向に移動される。Ｙ軸スライド７３には、Ｘ軸スライド７６がＹ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内されている。Ｙ軸スライド７３にはＸ軸サーボモータ７７が設置され、このＸ軸サーボモータ７７の出力軸に回転連結されＹ軸スライド７３に回転可能に軸承されたボールねじ７８がＸ軸スライド７５に固定されたボールナット７９と螺合することによってＸ軸スライド７６がＸ軸方向に移動される。

Ｘ軸スライド７６には、一対の爪部材７６ａ，７６ｂがＺ軸方向に所定幅をあけてＹ軸方向に突設されている。上側の爪部材７６ａは固定され、下側の爪部材７６ｂはＸ軸スライド７６に内蔵された図略のサーボモータによりＺ軸方向に移動可能に構成されている。これにより、一対の爪部材７６ａ，７６ｂは、ピン部材９３を昇降させる昇降装置９０を挟持可能となっている。

図４に示すように、昇降装置９０は、本体９１と、一対の爪部材９２ａ，９２ｂと、４本のピン部材９３と、４本のバネ部材９４等とを備えて構成される。本体９１は、両端面が閉塞された中空円筒状に形成され、本体９１の周面には、後述するステーション１１０に着脱可能に装着するための装着穴部９１ａが穿設されている。一対の爪部材９２ａ，９２ｂは、Ｘ軸スライド７６の一対の爪部材７６ａ，７６ｂにより挟持可能なように、本体９１の周面にＺ軸方向に所定幅をあけてＹ軸方向に突設されている。上側の爪部材９２ａは固定され、下側の爪部材９２ｂはＺ軸方向に移動可能に構成されている。

ピン部材９３は、上端部９３ａでエキスパンド台５４に保持されたウエハカット部品Ｐを下方から突上げて粘着シートＳから剥離するためのものである。４本のピン部材９３は、垂直方向に平行に且つ上端部が所定の円周上に等角度間隔（９０度間隔）となるように配置されて本体９１に内蔵され、各ピン部材９３の下端部は爪部材９２ｂに固定され、各ピン部材９３の上端部９３ａは本体９１の上端面に穿孔されている４つのピン穴９１ｂから突出可能に配置されている。４本のバネ部材９４は、圧縮コイルスプリングであり、４本のピン部材９３にそれぞれ挿通されている。

昇降装置９０は、ステーション１１０に保持された状態（図４（Ａ）参照）から、一対の爪部材９２ａ，９２ｂがＸ軸スライド７６の一対の爪部材７６ａ，７６ｂに挟持されて引張られることにより、ステーション１１０から離脱する（図４（Ｂ）参照）。そして、Ｘ軸スライド７６の爪部材７６ｂがＺ軸方向上向きに移動すると、爪部材９２ｂがＺ軸方向上向きに移動するので、４本のピン部材９３は４つのピン穴９１ｂから同時に突出する（図４（Ｃ）参照）。そして、Ｘ軸スライド７６の爪部材７６ｂがＺ軸方向下向きに移動すると、バネ部材９４の伸長により爪部材９２ｂがＺ軸方向下向きに移動するので、４本のピン部材９３はピン穴９１ｂに引込む。

図３に示すように、ステーション１１０は、ＸＹロボット７１に並設されており、複数種類のウエハカット部品Ｐにそれぞれ対応した複数個（本例では、７個）の昇降装置９０を着脱可能に構成されている。すなわち、ステーション１１０のＸ軸スライド７６側の側部には、円柱状の昇降装置９０が収納可能な半円柱状の収納部１１１が設けられている。そして、各収納部１１１の内周面には、昇降装置９０の装着穴部９１ａに嵌合可能な突設部１１２が突設されている。

この部品供給装置２０では、先ず、ウエハマガジン５０へのウエハＵの収納が行われる。すなわち、ウエハカット部品Ｐをウエハ形状を保持した状態で保持しているエキスパンド台５４がパレット５３に載置されてエキスパンド台搬入装置５５に搬入されると、ウエハストッカ５２が上昇しエキスパンド台５４がパレット５３と共にウエハストッカ５２の最上段である一時収納段に移載される。そして、ウエハストッカ５２が下降しパレット５３がウエハテーブル６１の高さに位置決めされ、エキスパンド台移動装置によりエキスパンド台５４がウエハストッカ５２の一時収納段のパレット５３上からウエハテーブル６１上に引出される。

そして、ウエハストッカ５２が上昇し所定の収納段のパレット５３がウエハテーブル６１の高さに位置決めされ、エキスパンド台移動装置によりエキスパンド台５４がウエハテーブル６１上からウエハストッカ５２の所定の収納段のパレット５３上に差入れられる。以下、同様にしてウエハストッカ５２の各収納段にはウエハカット部品Ｐをウエハ形状を保持した状態で保持しているエキスパンド台５４がパレット５３と共に収納される。

そして、ウエハ供給装置６０によるウエハＵの搬送、および部品突上げ装置７０によるウエハカット部品Ｐの供給が行われる。すなわち、ウエハテーブル６１がウエハマガジン５０に近接した位置に移動され位置決めされる。ウエハストッカ５２が上昇もしくは下降し、実装されるウエハカット部品Ｐを保持したエキスパンド台５４が載置されたパレット５３がウエハテーブル６１の高さに位置決めされる。そして、エキスパンド台移動装置により当該エキスパンド台５４がパレット５３上からウエハテーブル６１上に引出される。その後、ウエハテーブル６１が部品供給位置Ａに移動され位置決めされる。

そして、昇降装置９０が実装すべきウエハカット部品Ｐに移動され位置決めされ、４本のピン部材９３がＺ軸方向上向きに突出される。これにより、ウエハカット部品Ｐは、Ｚ軸方向上向きに突上げられて粘着シートＳから剥離され、部品装着装置３０の部品採取ヘッド３８により採取可能な位置に供給される。

図１に示すように、部品装着装置３０は、ＸＹロボット３１からなり、ＸＹロボット３１は、基台１１上に装架されて基板搬送装置１００および部品供給装置２０の上方に配設され、ガイドレール３２に沿ってＹ軸方向に移動可能なＹ軸スライド３３を備えている。Ｙ軸スライド３３は、Ｙ軸サーボモータ３４の出力軸に連結されたボールねじ３５を有するボールねじ機構によってＹ軸方向に移動される。Ｙ軸スライド３３には、Ｘ軸スライド３６がＹ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内されている。Ｙ軸スライド３３にはＸ軸サーボモータ３７が設置され、このＸ軸サーボモータ３７の出力軸に回転連結されＹ軸スライド３３に回転可能に軸承された図略のボールねじがＸ軸スライド３６に固定された図略のボールナットと螺合することによってＸ軸スライド３６がＸ軸方向に移動される。

Ｘ軸スライド３６上には、部品採取ヘッド３８および基板認識用カメラ３９（「カメラ」に相当する）が設けられている。部品採取ヘッド３８には、Ｚ軸方向に移動可能且つＺ軸回りに回転可能なノズルホルダ４２が設けられている。このノズルホルダ４２には、回転軸を中心とした所定の円周上を等角度間隔（本例では、９０度）で配置されたウエハカット部品Ｐを吸着する複数本（本例では、４本）の吸着ノズル４１が着脱可能に保持されている。基板認識用カメラ３９は、部品実装位置に搬送された基板Ｂ、部品供給位置に搬送されたウエハＵのウエハカット部品Ｐ、昇降装置９０の４本のピン部材９３、および後述する治具載置台４４に載置された４つの治具４５を上方から撮像可能に設けられている。

また、基台１１上のウエハ供給装置６０と基板搬送装置１００との間には、部品認識用カメラ４３および治具載置台４４が固定されている。部品認識用カメラ４３は、吸着ノズル４１に吸着されたウエハカット部品Ｐを下方から撮像可能に設けられている。治具載置台４４の上面は、４本の吸着ノズル４１に吸着された４つの治具４５を載置し、詳細は後述するが、各吸着ノズル４１の中心位置から求める４本の吸着ノズル４１の略中央の中心位置（以下、４本の吸着ノズル４１の中心位置という）を測定する測定位置として設けられている。４つの治具４５は、４本の吸着ノズル４１の中心位置を測定するための治具である。

図５に示すように、治具４５は、円筒状に形成され、上面部には円錐台形状の凹部４５ａが形成されている。この凹部４５ａの底面４５ｂの直径は、吸着ノズル４１の先端部の直径より若干大きく形成されている。そして、凹部４５ａの底面４５ｂの中心には、カメラ３９で検出可能なマーク４５ｍが標されている。ここで、吸着ノズル４１で治具４５を吸着するときの動作を図６を参照して説明する。吸着ノズル４１を治具４５の上方に移動させて降下させるとき、吸着ノズル４１の軸方向の中心線Ｌａが治具４５の軸方向の中心線Ｌｂとずれている場合を考える（図６（ａ）参照）。このような場合、吸着ノズル４１の先端部は治具４５の凹部４４ａの周面４５ｃに当接するが（図６（ｂ）参照）、吸着ノズル４１の降下に伴って治具４５は水平方向に押されて移動する。これにより、最終的に吸着ノズル４１の先端は治具４５の凹部４５ａの底面４５ｂに達して当接するので、このとき吸着ノズル４１で治具４５を吸着することにより、吸着ノズル４１の軸方向の中心線Ｌａを治具４５の軸方向の中心線Ｌｂと一致させることができる（図６（ｃ）参照）。

この部品装着装置３０では、部品実装位置に位置決めされた基板Ｂ上に設けられた基板マークが、基板認識用カメラ３９により検出される。そして、この基板マークの位置に基づいて部品採取ヘッド３８がＸＹ方向に位置補正される。また、吸着ノズル４１に吸着されたウエハカット部品Ｐは、部品認識用カメラ４３により部品供給装置２０の部品供給位置Ａから基板Ｂ上の所定位置に移動する途中で撮像され、ウエハカット部品Ｐの吸着状態が認識され、またウエハカット部品Ｐが所定の装着角度で装着される場合は当該装着角度に回転される。

図１に示すように、基板搬送装置１００は、基台１１上に図略の一対のガイドレールを互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設し、一対のガイドレールにより案内される基板Ｂを支持して搬送する図略の一対のコンベアベルトを互いに対向させて並設して構成されている。また、基板搬送装置１００には、部品実装位置に搬送された基板Ｂを持ち上げてクランプする図略のクランプ装置が設けられている。

この基板搬送装置１００では、ウエハカット部品Ｐを実装する基板Ｂは、ガイドレールにより案内されつつコンベアベルトによりＸ軸方向に部品実装位置まで搬送される。部品実装位置に搬送された基板Ｂは、クランプ装置によって部品装着位置に位置決めクランプされる。

次に、部品採取ヘッド３８の４本の吸着ノズル４１の中心位置と部品突上げ装置７０の４本のピン部材９３の中心位置との位置合わせ動作について図７のフローチャートを参照して説明する。ここで、４本のピン部材９３の中心位置は、４本の吸着ノズル４１の中心位置と同様に、各ピン部材９３の中心位置から求める４本のピン部材９３の略中央の中心位置である。なお、４つの治具４５は、治具載置台４４上に予めランダムに並べられて用意されているものとする。

部品実装装置１０を動作制御する制御装置は、ステップＳ１において、部品採取ヘッド３８のノズルホルダ４２を治具載置台４４の上方に移動し、ノズルホルダ４２を回転、降下および上昇させて４本の吸着ノズル４１で４つの治具４５をそれぞれ吸着させる。この吸着は、吸着ノズル４１の先端が治具４５の凹部４５ａの底部４５ｂに達したときに開始する（図８（ａ）参照、「治具吸着手段」に相当する）。そして、改めてノズルホルダ４２を降下させて４本の吸着ノズル４１に吸着されている４つの治具４５を治具載置台４４の上面に載置する（図８（ｂ）参照、「治具配置手段」に相当する）。そして、ステップＳ２において、部品採取ヘッド３８の基板認識用カメラ３９を治具載置台４４の上方に移動し、治具載置台４４の上面に載置されている４つの治具４５を撮像する（図８（ｃ）参照、「治具画像取得手段」に相当する）。

制御装置は、ステップＳ３において、取得した４つの治具４５のマーク４５ｍの画像に基づいて、４本の吸着ノズル４１の中心位置と基板認識用カメラ３９の中心位置とのノズルずれ量を演算する（「ノズルずれ量演算手段」に相当する）。なお、基板認識用カメラ３９の中心位置は、設計上の既知の値である。

具体的には、図９に示すように、黒丸で示す設計上の各吸着ノズル４１の中心位置ａ１〜ａ４のうち、対向する中心位置ａ１とａ３、ａ２とａ４を結ぶ２本の一点鎖線ｂ１、ｂ２の交点を設計上の４本の吸着ノズル４１の中心位置ｃａとする。そして、この設計上の４本の吸着ノズル４１の中心位置ｃａに基板認識用カメラ３９の中心位置ｃｃを一致させる。

次に、黒丸で示す設計上の各吸着ノズル４１の中心位置ａ１〜ａ４に基づいて、白丸で示す各治具４５の中心位置ｄ１〜ｄ４を求める。そして、対向する中心位置ｄ１とｄ３、ｄ２とｄ４を結ぶ２本の一点鎖線ｅ１、ｅ２の交点を４つの治具４５の中心位置、すなわち実際の４本の吸着ノズル４１の中心位置ｃｄとして求める。そして、この実際の４本の吸着ノズル４１の中心位置ｃｄと基板認識用カメラ３９の中心位置ｃａ（ｃｃ）とのノズルずれ量ΔＮを求める。

制御装置は、ステップＳ４において、部品採取ヘッド３８の基板認識用カメラ３９を昇降装置９０の上方に移動し、部品突上げ装置７０の４本のピン部材９３を撮像する（「ピン画像取得手段」に相当する）。そして、ステップＳ５において、取得した４本のピン部材９３の画像に基づいて、４本のピン部材９３の中心位置と基板認識用カメラ３９の中心位置とのピンずれ量を演算する（「ピンずれ量演算手段」に相当する）。

具体的には、図１０に示すように、黒丸で示す設計上の各ピン部材９３の中心位置ｆ１〜ｆ４のうち、対向する中心位置ｆ１とｆ３、ｆ２とｆ４を結ぶ２本の一点鎖線ｇ１、ｇ２の交点を設計上の４本のピン部材９３の中心位置ｃｆとする。そして、この設計上の４本のピン部材９３の中心位置ｃｆに基板認識用カメラ３９の中心位置ｃｃを一致させる。

次に、黒丸で示す設計上の各ピン部材９３の中心位置ｆ１〜ｆ４に基づいて、白丸で示す実際の各ピン部材９３の中心位置ｈ１〜ｈ４を求める。そして、対向する中心位置ｈ１とｈ３、ｈ２とｈ４を結ぶ２本の一点鎖線ｉ１、ｉ２の交点を実際の４本のピン部材９３の中心位置ｃｈとして求める。そして、この実際の４本のピン部材９３の中心位置ｃｈと基板認識用カメラ３９の中心位置ｃｆ（ｃｃ）とのピンずれ量ΔＭを求める。

制御装置は、ステップＳ６において、部品採取ヘッド３８の基板認識用カメラ３９を部品供給位置Ａに位置決めされているウエハテーブル６１の上方に移動し、ウエハテーブル６１上に載置されているウエハＵの所定のウエハカット部品Ｐを撮像する（「部品画像取得手段」に相当する）。そして、ステップＳ７およびＳ８において、取得したウエハカット部品Ｐの画像に基づいて、吸着ノズル４１によるウエハカット部品Ｐの吸着位置のずれ量を求める。そして、ノズルずれ量、ピンずれ量およびウエハカット部品Ｐの保持位置のずれ量に基づいて、４本の吸着ノズル４１の中心位置および４本のピン部材９３の中心位置をウエハカット部品Ｐの中心位置に位置決めする（「位置決め手段」に相当する）。そして、ウエハカット部品Ｐをピン部材９３で突き上げ、吸着ノズル４１で吸着して基板Ｂ上に装着する。

具体的には、図１１に示すように、ウエハカット部品Ｐの既知の寸法から、４本の吸着ノズル４１のうち任意の吸着ノズル４１、例えば中心位置ｄ１の吸着ノズル４１によるウエハカット部品Ｐの吸着位置ずれ量ΔＤを求める。そして、ノズルずれ量ΔＮおよび吸着位置ずれ量ΔＤを考慮して４本の吸着ノズル４１の中心位置ｃｄをウエハカット部品Ｐの中心位置ｃｐに位置決めし、吸着ノズル４１の中心位置ｄ１をウエハカット部品Ｐの中心位置ｃｐに位置決めする。また、ピンずれ量ΔＭを考慮して４本のピン部材９３の中心位置ｃｈをウエハカット部品Ｐの中心位置ｃｐに位置決めする。以上により、ウエハカット部品Ｐをピン部材９３で高精度に突き上げ、吸着ノズル４１で高精度に吸着して基板Ｂ上に高精度に装着することができる。

また、別の方法として、部品供給位置Ａに搬送されたウエハＵにおける所定の複数の位置において、４本のピン部材９３の画像を基板認識用カメラ３９でそれぞれ取得する（「ピン画像取得手段」に相当する）。そして、複数の位置における４本のピン部材９３の画像に基づいて、４本のピン部材９３の中心位置と基板認識用カメラ３９の中心位置とのピンずれ量をそれぞれ演算する（「ピンずれ量演算手段」に相当する）。そして、演算した複数のピンずれ量に基づいて補間演算を行い、複数のウエハカット部品Ｐに対するピンずれ量をそれぞれ求めるようにしてもよい。

具体的には、図１２に示すように、部品供給位置Ａに搬送されたウエハＵにおいて、例えばウエハＵの最外周に位置する複数のウエハカット部品Ｐのうち、ウエハＵの中心位置ｃｕを通るＸ，Ｙ軸線上に位置する４つのウエハカット部品Ｐ１〜Ｐ４の位置を選択する。そして、４つのウエハカット部品Ｐ１〜Ｐ４の位置において、４本のピン部材９３の画像を基板認識用カメラ３９でそれぞれ取得し、当該画像に基づいて４本のピン部材９３の中心位置と基板認識用カメラ３９の中心位置とのピンずれ量をそれぞれ演算する。そして、演算した４つのウエハカット部品Ｐ１〜Ｐ４の位置におけるピンずれ量に基づいて、例えばウエハカット部品Ｐのサイズを考慮して補間演算を行い、ウエハＵ内における全てのウエハカット部品Ｐに対するピンずれ量をそれぞれ求める。これにより、ウエハＵにおける全てのウエハカット部品Ｐに対するピンずれ量をそれぞれ求めているので、ウエハＵの搬送による誤差を補正することができ、ウエハＵ内における全てのウエハカット部品Ｐを高精度に吸着して基板Ｂ上に高精度に装着することができる。

以上のように、本実施形態の部品実装装置１０によれば、４本の吸着ノズル４１の中心位置を治具４５により測定しているので、４本の吸着ノズル４１の中心位置と４本のピン部材９３の中心位置とのずれ量を高精度に求めることができる。特に、吸着ノズル４１のノズル先端が治具４５の凹部４５ａに倣って下降するので、ノズル中心を治具中心に高精度に一致させることができる。そして、吸着ノズル４１のノズル先端が治具４５の凹部４５ａの底部４５ｂに達したときに吸着を開始するので、吸着ノズル４１を治具４５から離間させた後の治具中心はノズル中心と一致することになる。よって、取得した治具４５の画像から４本の吸着ノズル４１の中心位置と基板認識用カメラ３９の中心位置とのノズルずれ量を高精度に求めることができる。これにより、吸着ノズル４１でウエハカット部品Ｐを高精度に吸着することができ、基板Ｂ上へのウエハカット部品Ｐの装着精度を高めることができる。

上述した実施形態では、４本の吸着ノズル４１を備えたノズルホルダ４２について説明したが、１本もしくは任意の数の吸着ノズル４１を備えたノズルホルダ４２であっても同様の効果を奏する。

本発明の部品実装装置は、ウエハ内のウエハカット部品をピン部材で突き上げ吸着ノズルで吸着して基板上に装着する場合に適用可能である。

１０・・・部品実装装置、２０・・・部品供給装置、３０・・・部品装着装置、３８・・・部品採取ヘッド、３９・・・基板認識用カメラ、４１・・・吸着ノズル、４４・・・治具載置台、４５・・・治具、４５ａ・・・凹部、６０・・・ウエハ供給装置、７０・・・部品突上げ装置、９３・・・ピン部材、１００・・・基板搬送装置、Ｕ・・・ウエハ、Ｐ・・・ウエハカット部品、Ｂ・・・基板。

Claims

複数のウエハカット部品にカットされたウエハをウエハ形状を保持した状態で供給するウエハ供給装置と、
前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハカット部品を吸着ノズルで吸着し、部品装着位置に搬送された基板上に装着する部品採取ヘッドと、
上端面を有するピン部材を昇降装置で昇降させて、前記ウエハカット部品を前記吸着ノズルが吸着するときに前記ピン部材の上端部で下方から突上げる部品突上げ装置と、
前記部品採取ヘッドと共に移動可能に取付けられ、前記部品装着位置に搬送された前記基板、前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハカット部品および前記ピン部材を上方から所定領域を撮像可能なカメラと、を備えた部品実装装置であって、
前記吸着ノズルで吸着可能で当該吸着ノズルの中心位置を測定するために備えられ、前記吸着ノズルでの吸着時にノズル先端が倣ってノズル中心が治具中心と一致可能なように円錐台形状の凹部が中心部に形成されている治具と、
前記カメラで撮像した前記治具の画像に基づいて、前記吸着ノズルの中心位置と前記カメラの中心位置とのノズルずれ量を演算するノズルずれ量演算手段と、
前記カメラで撮像した前記ピン部材の画像に基づいて、前記ピン部材の中心位置と前記カメラの中心位置とのピンずれ量を演算するピンずれ量演算手段と、
前記カメラで撮像した前記ウエハカット部品の画像に基づいて、前記ウエハカット部品の保持位置のずれ量を求め、前記ノズルずれ量、前記ピンずれ量および前記ウエハカット部品の保持位置のずれ量に基づいて、前記吸着ノズルの中心位置および前記ピン部材の中心位置を前記ウエハカット部品の中心位置に位置決めする位置決め手段と、を備える部品実装装置。
前記部品実装装置は、前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハにおける所定の複数の位置において前記ピン部材の画像を前記カメラでそれぞれ取得するピン画像取得手段を備え、
前記ピンずれ量演算手段は、前記複数のピン部材の画像に基づいて、前記ピン部材の中心位置と前記カメラの中心位置とのピンずれ量をそれぞれ演算し、前記複数のピンずれ量に基づいて補間演算を行い、複数の前記ウエハカット部品に対する前記ピンずれ量をそれぞれ求める請求項１の部品実装装置。
前記部品実装装置は、前記吸着ノズルのノズル先端が前記治具の凹部の底部に達したときに吸着を開始する治具吸着手段を備える請求項１又は２の部品実装装置。
前記吸着ノズルは、所定の円周上を等角度間隔で配置された複数本のノズル群で構成され、
前記ノズルずれ量演算手段は、前記複数本のノズル群の各中心位置に基づいて前記吸着ノズルの中心位置を求め、当該吸着ノズルの中心位置と前記カメラの中心位置とのノズルずれ量を演算する請求項１〜３の何れか一項の部品実装装置。
複数のウエハカット部品にカットされたウエハをウエハ形状を保持した状態で供給するウエハ供給装置と、
前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハカット部品を、所定の円周上を等角度間隔で配置された複数本のノズル群で構成される吸着ノズルで吸着し、部品装着位置に搬送された基板上に装着する部品採取ヘッドと、
上端面を有するピン部材を昇降装置で昇降させて、前記ウエハカット部品を前記吸着ノズルが吸着するときに前記ピン部材の上端部で下方から突上げる部品突上げ装置と、
前記部品採取ヘッドと共に移動可能に取付けられ、前記部品装着位置に搬送された前記基板、前記ウエハ供給装置により供給された前記ウエハカット部品および前記ピン部材を上方から所定領域を撮像可能なカメラと、を備えた部品実装装置であって、
前記吸着ノズルで吸着可能で当該吸着ノズルの中心位置を測定するための治具と、
前記複数本のノズル群の各中心位置に基づいて前記吸着ノズルの中心位置を求め、前記カメラで撮像した前記治具の画像に基づいて、前記吸着ノズルの中心位置と前記カメラの中心位置とのノズルずれ量を演算するノズルずれ量演算手段と、
前記カメラで撮像した前記ピン部材の画像に基づいて、前記ピン部材の中心位置と前記カメラの中心位置とのピンずれ量を演算するピンずれ量演算手段と、
前記カメラで撮像した前記ウエハカット部品の画像に基づいて、前記ウエハカット部品の保持位置のずれ量を求め、前記ノズルずれ量、前記ピンずれ量および前記ウエハカット部品の保持位置のずれ量に基づいて、前記吸着ノズルの中心位置および前記ピン部材の中心位置を前記ウエハカット部品の中心位置に位置決めする位置決め手段と、を備える部品実装装置。