JP6435508B2 - 部品実装方法及び部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の表裏をなす２面のうち、既に部品が実装された第１の面の反対面である第２の面に部品を実装する部品実装方法及び部品実装装置に関するものである。

実装分野においては、搬送コンベアを有する基板搬送機構によって搬送されて所定の停止範囲に停止した基板の上面に部品を実装する部品実装装置が知られている。基板搬送機構としては、例えば、搬送コンベア上を基板が搬送される過程で、基板の端部をセンサによって検出することにより、停止範囲に基板を停止させるよう搬送コンベアの駆動を制御するセンサ方式が用いられている。また、停止範囲に停止した基板を下面側から支持する方式としては、例えば、下受けピンによって基板を下受け支持する下受けピン方式が用いられている（例えば特許文献１を参照）。

特許文献１に示す例では、複数の下受ピンが立設された下受けベース部を基板に対して上昇させ、基板の下面に下受けピンを当接させる。これにより、下受けピンによって基板が下受け支持された状態となる。そして、この状態でさらに下受けベース部を上昇させて基板を持ち上げ、基板の上方に設けられた押さえ部材で基板の両端部を押し当てることによって基板の位置が固定される。このように基板の位置が固定された状態で、基板の上面に部品が実装される。

下受けピン方式において、基板の裏面側に前工程にて実装された部品（以下、「実装済み部品」と称する）がある場合は、実装済み部品との位置的な干渉を生じないように下受けピンの配置を決定する必要がある。しかしながらその一方で、高密度実装の要求に伴い、実装済み部品と隣接する位置に下受けピンを配置せざるを得ないという実情がある。そこで特許文献１に示す例では、実装済み部品の形状・配置を示す基板画像と、下受けピンの配置画像を重ね合わせた合成画像を表示装置に表示させ、この合成画像に基づいて下受ピンと実装済み部品との干渉発生の有無を判断しながら下受ピンの配置を決定するようにしている。これにより、基板の下面に複数の部品が高密度で実装されている場合でも、これらの部品との干渉を生じないように下受けピンの配置を決定することができる。

特開２０１４−１４６７２８号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では次のような問題があった。すなわち、センサ方式を用いた基板搬送機構によって基板を搬送する形態下では、基板搬送方向における基板の停止位置のばらつきが避けられない。そのため、基板の停止位置次第では、実装済み部品に下受けピンが干渉し、この状態で下受けピンがさらに上昇して実装済み部品を突き上げることに起因して基板に反り変形（上に凸の状態）が生じる場合がある。このような状況は、基板の下面に部品が高密度に実装されているほど顕著になる。そして、基板に反り変形が生じた状態で実装作業を実行すると、下受けピンによって実装済みの部品が基板に突き付けられて損傷し、また、下受ピンによって突き上げられた実装済み部品が部品実装時の荷重により損傷する等、実装高さに起因して実装不良が発生するおそれがあった。このように従来技術では、下受けピンによる実装済み部品の突き上げに起因して実装品質が低下するという問題があった。

そこで本発明は、下受けピンによる実装済み部品の突き上げに起因した実装品質の低下を抑制することができる部品実装方法及び部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装方法は、基板の表裏をなす２面のうち、既に部品が実装された第１の面の反対面である第２の面に部品を実装する部品実装方法であって、前記第１の面を下向きにした姿勢の前記基板を搬送して所定の停止範囲に基板を停止させる基板停止工程と、前記停止範囲に停止した前記基板に対して昇降自在な下受けピンによって下方から前記基板を下受け支持する基板支持工程と、前記下受けピンによって下受け支持された状態における前記基板の前記第２の面に設定された、基板反りを測定するための基板反り用測定箇所及び前記第１の面に既に実装された部品が前記下受けピンによって突き上げられていないかを確認するための部品突き上げ確認用測定箇所の高さを測定する測定工程と、前記基板反り用測定箇所における測定結果に基づいて、前記部品突き上げ確認用測定箇所の仮想高さを算出する仮想高さ算出工程と、前記部品突き上げ確認用測定箇所の仮想高さと、前記測定工程において前記部品突き上げ確認用測定箇所を実際に測定して得られた実測高さとの差が所定以上あるか否かを判定する判定工程と、前記判定工程において、前記仮想高さと前記実測高さとの差が所定以上あると判定された場合は、前記下受けピンによる前記基板の下受け支持を解除する下受け支持解除工程と、を含む。

本発明の部品実装装置は、基板の表裏をなす２面のうち、既に部品が実装された第１の面の反対面である第２の面に部品を実装する部品実装装置であって、前記第１の面を下向きにした姿勢の前記基板を搬送する基板搬送機構と、前記基板搬送機構によって搬送されて所定の停止範囲に停止した前記基板に対して昇降自在な下受けピンによって下方から前記基板を下受け支持する基板支持機構と、前記下受けピンによって下受け支持された状態における前記基板の前記第２の面に設定された、基板反りを測定するための基板反り用測定箇所及び前記第１の面に既に実装された部品が前記下受けピンによって突き上げられていないかを確認するための部品突き上げ確認用測定箇所の高さを測定する高さ測定手段と、前記基板反り用測定箇所における測定結果に基づいて、前記部品突き上げ確認用測定箇所の仮想高さを算出する仮想高さ算出部と、前記部品突き上げ確認用測定箇所の仮想高さと、前記高さ測定手段によって前記部品突き上げ確認用測定箇所を実際に測定して得られた実測高さとの差が所定以上あるか否かを判定する判定部とを備え、前記判定部が前記仮想高さと前記実測高さとの差が所定以上あると判定した場合は、前記下受けピンによる前記基板の下受け支持を解除する。

本発明によれば、下受けピンによる実装済み部品の突き上げに起因した実装品質の低下を抑制することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える実装ヘッドの構造説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置を構成する基板搬送機構の構造説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置を構成する基板搬送機構と基板支持機構の構造説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置を構成する基板搬送機構と基板支持機構の構造説明図 本発明の一実施の形態における基板の平面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における基板に実装された部品３と下受けピンとの干渉の有無を示す説明図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における基板データの説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える高さセンサによって基板の上面の高さを測定する動作の説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における近似曲面を示す説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における基板の反り変形状態を示す説明図（ｂ）本実施の形態における近似曲面を示す説明図 本発明の一実施の形態における部品実装方法のフローチャート （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）本発明の一実施の形態における基板搬送動作の説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における基板の高さの測定動作の説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装動作の説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における基板の下受け支持解除動作の説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における撮像動作の説明図 本発明の一実施の形態における部品実装方法の変形例を示すフローチャート

まず図１を参照して、本発明の一実施の形態における部品実装装置について説明する。部品実装装置１は基板２に部品３（図２）を実装する機能を有し、通信ネットワーク４を介して接続される他装置（図示せず）やホストコンピュータ５とともに部品実装システムを構成する。以下、基板２の搬送方向をＸ方向、Ｘ方向と水平面内において直交する方向をＹ方向、水平面内に対して直交する方向をＺ方向と定義する。また、図１において紙面左側を上流、紙面右側を下流と定義する。

基台６の略中央には、基板搬送機構７が配置されている。基板搬送機構７はＸ方向に並行して延びた１対の搬送レール８を備えており、実装対象となる基板２を上流側から受け取り、Ｘ方向に搬送して所定の実装作業位置に位置決めする。搬送レール８の上部には押さえ部材９が設けられている。押さえ部材９は、後述する基板支持機構２８によって持ち上げられた基板２の相対向する２辺の側端部を上方から押さえる。

基板搬送機構７のＹ方向における両側には、それぞれ部品供給部１０が配置されている。部品供給部１０には、複数のテープフィーダ１１がＸ方向に並列して配置されている。テープフィーダ１１は、キャリアテープに保持された部品３を間欠送りして、後述する実装ヘッド１４による部品取り出し位置まで供給する。

基台６のＸ方向における一端部にはＹ軸ビーム１２が設けられており、Ｙ軸ビーム１２には２基のＸ軸ビーム１３がＹ方向に移動自在に結合されている。２基のＸ軸ビーム１３には、実装ヘッド１４がＸ方向へ移動自在に装着されている。実装ヘッド１４は、Ｙ軸ビーム１２とＸ軸ビーム１３の駆動により水平方向に移動する。

図２において、実装ヘッド１４は複数の単位実装ヘッド１４ａを備えている。単位実装ヘッド１４ａは、下端部に部品３を吸着可能な吸着ノズル１５を有している。吸着ノズル１５は、その上方に設けられたノズル昇降機構１６の駆動によって昇降する。実装ヘッド１４は、テープフィーダ１１から供給される部品３を吸着ノズル１５によって吸着して取り出し、実装作業位置に位置決めされた基板２に実装する。

実装ヘッド１４には高さセンサ１７が取り付けられている。高さセンサ１７は、レーザ変位系など計測軸方向の変位を非接触で測定可能な計測器であり、実装ヘッド１４と一体となって水平移動することができる。高さセンサ１７は、実装作業位置に基板２が位置決めされた状態において、基板２の上面にレーザ光を投射し、その反射光（矢印ａ）を受光する。これにより、高さセンサ１７は、基板２にレーザ光が入射した位置の高さ（Ｚ方向における位置）を測定する。測定結果は、基板２の上面の反りを測定する際に用いられる。

図１において、Ｘ軸ビーム１３の下面には、実装ヘッド１４と一体となって移動する基板認識カメラ１８が設けられている。基板認識カメラ１８は、実装作業位置に位置決めされた基板２のマーク（図示せず）を撮像する。基板搬送機構７と部品供給部１０の間には部品認識カメラ１９が配設されている。部品供給部１０から部品３を取り出した実装ヘッド１４が部品認識カメラ１９の上方に移動することで、部品認識カメラ１９は吸着ノズル１５に吸着された部品３を下方から撮像する。

次に図３を参照して、基板搬送機構７の構造について説明する。図３（ａ）において、基板搬送機構７は前述した１対の搬送レール８と、搬送レール８の内側において基板２の搬送方向に沿って設けられた搬送ベルト２０を含んで構成される。図３（ｂ）において、搬送ベルト２０は搬送レール８の両端部に配置された２つのプーリ２１と、モータ２２の駆動プーリ２３に調帯されている。搬送ベルト２０は、モータ２２の駆動によって搬送レール８に沿って移動する。これにより、搬送ベルト２０上に載置された基板２は下流に向けて搬送される。なお、図３では押さえ部材９の図示を省略している。

図４（ａ）において、搬送ベルト２０の内側には上下方向に延伸したクランプ部２４が昇降自在に設けられている。クランプ部２４は、押さえ部材９によって基板２の両側部を上方から押さえる際、基板２の両側部に下方から当接する。これにより、基板２の両側部は押さえ部材９とクランプ部２４でクランプされる。

図３（ａ）において、基板搬送機構７による基板２の搬送経路には、実装ヘッド１４の移動可能な範囲に対応して実装ステージ［Ｓ］が設定されている。基板２は、実装ステージ［Ｓ］に搬入された後、停止範囲［Ｒ］にその前端面２ａが入るように搬送・位置決めされる。搬送レール８には、停止範囲［Ｒ］の上流端の位置に第１の基板停止センサ２５が配置され、停止範囲［Ｒ］の下流端の位置に第２の基板停止センサ２６が配置されている。目標停止位置Ｅは、停止範囲［Ｒ］の略中央位置に設定されている。さらに、搬送レール８には、第１の基板停止センサ２５の上流側に基板減速センサ２７が配置されている。

基板減速センサ２７、第１の基板停止センサ２５、第２の基板停止センサ２６は、何れも透過型の光学センサである。各センサ２５〜２７は、各々から投射される検査光軸（矢印ｂ１，ｂ２，ｂ３）が搬送ベルト２０上を搬送される基板２に入射するように、搬送レール８に埋め込まれている。搬送ベルト２０上を搬送される基板２の前端面２ａが、基板減速センサ２７、第１の基板停止センサ２５、第２の基板停止センサ２６から投射される検査光軸を通過することで、各センサ２５〜２７は基板２の前端面２ａを検出する。各センサ２５〜２７による検出信号は、部品実装装置１が備える制御部４０（図７）に送信される。

基板減速センサ２７が基板２の前端面２ａを検出すると、制御部４０はモータ２２に減速指令を発し、これにより基板２の搬送速度が減速される。第１の基板停止センサ２５が前端面２ａを検出すると、制御部４０はモータ２２に停止命令を発し、これにより基板２が停止する。第２の基板停止センサ２６が前端面２ａを検出すると、制御部４０は基板２がオーバーランして停止範囲［Ｒ］を超えたと判断する。

このように、光学センサ方式を用いて基板２を搬送する形態下では、搬送ベルト２０の汚れや経時的な劣化等に起因して、搬送方向における基板２の停止位置のばらつきが避けられない。そのため、目標停止位置Ｅを基準に搬送方向における所定の誤差を許容した停止範囲［Ｒ］が設定される。制御部４０は、第１の基板停止センサ２５が前端面２ａを検出し、かつ、第２の基板停止センサ２６が前端面２ａを検出しない場合は、基板２は停止範囲［Ｒ］に停止したと判断する。

基板搬送機構７の略中央であって、実装ステージ［Ｓ］に対応する位置には、図３（ｂ）及び図４に示す基板支持機構２８が設けられている。基板支持機構２８は、水平な板状の下受けベース部２９と、下受けベース部２９を昇降させるベース部昇降機構３０を含んで構成される。下受けベース部２９の上面は、銅板等の磁性体により被覆されている。

下受けベース部２９の上面には、基板２に下方から当接して下受け支持する複数の下受けピン３１が着脱自在に立設されている。図３（ｂ）において、下受けピン３１は、下受けベース部２９に当接する基部３２と、基部３２の上方に延出した軸部３３と、軸部３３の上端部に設けられ横方向に延出した円形の鍔部３４と、鍔部３４の上方に延出したピン形状の当接部３５を含んで構成される。基部３２はマグネット部材３６を内蔵しており、このマグネット部材３６の引磁力によって基部３２は下受けベース部２９に固定される。

基板２が停止範囲［Ｒ］に停止した状態で、下受けベース部２９が上昇することで（図４（ｂ）に示す矢印ｃ）、下受けピン３１の当接部３５が基板２に当接する。そして、下受けベース部２９がさらに上昇することで、基板２の両側部が押さえ部材９の下面に接触する。また、下受けベース部２９が上昇する過程で、クランプ部２４は下受けベース部２９によって押し上げられ、基板２に下方から当接する。これにより、基板２は実装作業位置において押さえ部材９とクランプ部２４によってクランプされるとともに、下受けピン３１によって下受け支持された状態となる。このように、基板支持機構２８は、基板搬送機構７によって搬送されて所定の停止範囲［Ｒ］内に停止した基板２に対して昇降自在な下受けピン３１によって下方から基板２を下受け支持する。

本実施の形態では、下受け支持対象の基板２として、基板２の表裏をなす第１の面２ｂ、第２の面２ｃのうち、一方の面に部品３が実装された実装基板が含まれる。本実施の形態では、第１の面２ｂを下受けピン３１によって下受け支持される下受け面、第２の面２ｃを実装対象面として説明する。

図５は、下受け面に複数の種類の部品３（ＤＩＰ型部品３ａ、チップ型部品３ｂ）が実装された基板２の平面図を示している。前工程において下受け面に複数の部品３が実装された基板２の実装対象面に部品３を実装する場合、実装済みの部品３との干渉が生じないように下受けピン３１の配置を決定する必要がある。すなわち、オペレータは実装済みの部品３を避けた基板２の所定の部位に当接部３５が当接するように、下受けベース部２９に対する下受けピン３１の位置を決定する。なお、下受けピン３１の配置は、基板２が目標停止位置Ｅに正確に停止した状態を前提として決定される。

また、オペレータは、基板２を安定して下受け支持できるように、下受けピン３１を下受けベース部２９に適切に配置する必要がある。しかしながら、図５に示す基板２のように、複数の部品３が高密度で実装されている場合、一部の下受けピン３１（３１Ａ）は実装済みの部品３と隣接する位置に配置せざるを得ない。そのため、基板２が停止範囲［Ｒ］内に停止しても、基板２の前端面２ａが目標停止位置Ｅからずれた位置で停止した場合、基板２を下受けピン３１によって下受け支持すると、次のような問題が生じる。

図６を参照して、基板２が目標停止位置Ｅに正確に停止した場合と、そうでない場合とに分けて説明する。便宜上、基板２に実装されている部品３を「実装済み部品」と称する。図６（ａ）は、目標停止位置Ｅに正確に停止した基板２を示している。この位置で停止した基板２に対して、図６（ｂ）に示すように下受けピン３１が上昇すると（矢印ｄ）、当接部３５は実装済み部品３＊に干渉せず下受け面に当接する。

図６（ｃ）は、前端面２ａが目標停止位置Ｅに対して上流側に所定量ｘ１だけずれているが、停止範囲［Ｒ］内に停止した基板２を示している。この位置で停止した基板２に対して、図６（ｄ）に示すように下受けピン３１が上昇すると（矢印ｅ）、当接部３５が実装済み部品３＊に干渉する。そして、この状態で下受けベース部２９がさらに上昇すると、下受けピン３１は実装済み部品３＊を介して基板２を突き上げる。この突き上げ時の荷重により、実装済み部品３＊は損傷するおそれがある。また、基板２の両側部は押さえ部材９とクランプ部２４によってクランプされているので、基板２は上に凸の反り変形が生じる。

このように、上に凸の反り変形を生じた基板２に対して実装動作を実行すると、吸着ノズル１５に保持された部品３が基板２に押しつけられて損傷するおそれがある。また、実装対象面における実装対象となる部品３の実装点が下受け面における実装済み部品３＊の上方に位置する場合、下受けピン３１によって突き上げられた実装済み部品３＊が部品実装時の荷重により損傷するおそれがある。本実施の形態における部品実装装置１は、実装済み部品３＊が下受けピン３１によって突き上げられた状態のまま実装動作が実行される事態を未然に防ぐことを目的の一つとしている。

次に図７を参照して、制御系の構成について説明する。部品実装装置１が備える制御部４０は、記憶部４１、機構駆動部４２、認識処理部４３、反り測定部４４、仮想高さ算出部４５、判定部４６を含んで構成される。また、制御部４０は、基板搬送機構７、Ｙ軸ビーム１２、Ｘ軸ビーム１３、実装ヘッド１４、ノズル昇降機構１６、高さセンサ１７、基板認識カメラ１８、部品認識カメラ１９、ベース部昇降機構３０、表示部４７と接続されている。

記憶部４１は、実装データ４８、部品データ４９、高さ測定データ５０、下受けピン配置データ５１等を記憶する。実装データ４８は、基板２に部品３を実装するためのデータであり、例えば、部品３の実装点のＸＹ座標、部品３の実装角度等の情報を含む。部品データ４９は、部品３に関する情報を含むデータであり、例えば、部品３のサイズ、形状、吸着ノズル１５が下降して基板２に部品３を搭載する際の下降ストローク、すなわち部品３の実装高さに関する情報を含む。

高さ測定データ５０は、図８（ａ）に示すように、基板２の実装対象面に設定された基板反りを測定するための基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９のＸＹ座標、下受け面（第１の面２ｂ）に既に実装された部品３（実装済み部品３＊）が下受けピン３１によって突き上げられていないかを確認するための部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４のＸＹ座標を含む。基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９は、基板２の上面の反りを測定するために設定された箇所である。高さセンサ１７は、基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９にレーザ光を投射し、その反射光を受光することで基板２の高さを測定する。

部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４は、基板２が下受けピン３１によって下受け支持された状態において、下受け面に実装された部品３（実装済み部品３＊）が下受けピン３１によって突き上げられていないかを確認するために設定された箇所である。高さセンサ１７は、基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９に加えて、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の基板２の高さも測定する。高さセンサ１７は、下受けピン３１によって下受け支持された状態における基板２の実装対象面（第１の面２ｂ）に設定された基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９と、下受けピン３１による部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の基板２の高さを測定する高さ測定手段となっている。

次に、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４を設定する一例について説明する。図８（ｂ）は、基板２の下受け面に実装された部品３（ＤＩＰ型部品３ａ、チップ型部品３ｂ）と、下受けピン３１と、測定箇所Ｓ１〜Ｓ９、Ｔ１〜Ｔ４の位置関係を示す。例えば、部品３ｂ１は、下受けピン３１Ａ（厳密には当接部３５）ときわめて接近した位置に実装されている。前端面２ａが停止範囲［Ｒ］内であっても、目標停止位置Ｅからずれて停止した基板２を下受けピン３１Ａによって下受け支持した時、このような部品３ｂ１は、当該下受けピン３１Ａと干渉して突き上げられるおそれがある。オペレータは、この部品３ｂ１のように、下受けピン３１Ａによって突き上げられるおそれがある部品３の実装位置に対応する実装対象面上に部品突き上げ確認用測定箇所を設定する。このように、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４は、下受け面としての第１の面２ｂに実装された部品３に下受けピン３１が干渉するおそれがある箇所に設定される。また、下受けピン３１によって突き上げられるおそれがある実装済みの部品３であるか否かは、実装済みの部品３と下受けピン３１（当接部３５）との隣接距離に基づいて判断する。

なお、基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９は、実装済みの部品３と下受けピン３１との干渉が発生しないと想定される箇所、言い換えれば実装済みの部品３と下受けピン３１の隣接距離が大きい箇所を選択することが好ましい。これにより、基板２を下受け支持した際に実装済みの部品３と下受けピン３１が干渉している場合であっても、その影響を極力抑えて基板２の反りをより正確に測定することができる。

下受けピン配置データ５１は、下受けベース部２９に対する個々の下受けピン３１の位置情報を示すデータであり、基板２の品種ごとに準備される。

機構駆動部４２は、制御部４０によって制御されて、基板搬送機構７、Ｙ軸ビーム１２、Ｘ軸ビーム１３、実装ヘッド１４、ノズル昇降機構１６、ベース部昇降機構３０を駆動する。これにより、基板２を搬送して停止範囲［Ｒ］内に停止させる搬送・停止作業、基板２に部品３を実装する実装作業が実行される。

認識処理部４３は、基板認識カメラ１８と部品認識カメラ１９により取得した撮像データを認識処理することで基板２のマークと部品３を検出する。基板２のマークと部品３の検出結果は、基板２に対して実装ヘッド１４を位置合わせする際に用いられる。

反り測定部４４は、基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９の高さの測定結果に基づいて基板２の上面の反りを測定する。より具体的に説明すると、図９（ａ）に示すように、反り測定部４４は、高さセンサ１７によって測定された基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９の基板２の高さを演算処理することで、個々の基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９における基準面２ｄからのＺ方向における変位量ｈを求める。基準面２ｄとは、反りや変形のない平坦な基板２が搬送ベルト２０上を搬送される状態における基板２の実装対象面をさす。そして、反り測定部４４は基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９における変位量ｈに基づいて、基板２の上面の形状を近似する近似曲面５２を算出する（図９（ｂ））。

図９（ｂ）において、近似曲面５２は、基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９における基準面２ｄからの変位量ｈに基づいて、基板２の上面の全体の反りや変形の傾向を解析して数式化したものである。近似曲面５２は、全ての箇所がＸＹＺ座標系により表されるようになっている。

仮想高さ算出部４５は、近似曲面５２を参照して部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の仮想高さを算出する。図９（ｂ）を用いて部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１を例に挙げると、仮想高さ算出部４５は当該箇所Ｔ１に対応する実装対象面のＸＹ座標（ｘｔ１，ｙｔ１）から、近似曲面５２のＸＹ座標における変位量ｈであるＺ座標（ｚｔ１）を算出する。このＺ座標（ｚｔ１）が、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１の仮想高さの値となる。このように、基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ６の測定結果に基づいて算出された近似曲面５２を用いることで、個々の部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の仮想高さを算出することができる。すなわち、仮想高さ算出部４５は基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ６における測定結果に基づいて、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の仮想高さを算出する。

判定部４６は、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の仮想高さと、高さセンサ１７によって実際に測定して得られた高さである実測高さとの差に基づいて、下受けピン３１が実装済み部品３＊に干渉しているか否か、言い換えれば実装済み部品３＊が下受けピン３１によって突き上げられているか否かを判定する。

ここで図１０を参照して、判定部４６による判定方法の詳細を説明する。図１０（ａ）は、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１に対応する下受け面の所定の位置に実装された実装済み部品３＊が下受けピン３１に干渉した状態を示す。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す基板２の近似曲面５２である。図１０（ａ），（ｂ）に示すように、高さセンサ１７によって部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１を実際に測定して得られた高さである実測高さ（基準面２ｄからのＺ方向における変位量ｈ１）と、近似曲面５２に基づいて算出される仮想高さ（基準面２ｄからのＺ方向における変位量ｈ２）との間には、下受けピン３１による突き上げに起因した差ｈａが生じる。判定部４６は、この差ｈａが所定以上あるか否かに基づいて下受けピン３１の干渉の有無を判定する。この差ｈａが所定以上ある場合に、制御部４０は下受けピン３１が実装済み部品３＊に干渉していると判断する。このように、判定部４６は、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の仮想高さと、高さ測定手段によって部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４を実際に測定して得られた高さである実測高さとの差が所定以上あるか否かを判定する。

表示部４７はモニタなどの表示装置であり、部品３が実装された基板２を生産するために必要な案内画面や、生産中に何らかのエラーが発生した場合にオペレータに対してエラー報知するための画面等を表示する。

本実施の形態における部品実装装置１は以上のように構成される。次に図１１のフローチャートと図１２〜１４に示す動作説明図を参照して、基板２の表裏をなす２面のうち、既に部品３が実装された第１の面２ｂの反対面である第２の面２ｃに部品３を実装する部品実装方法について説明する。まず、図１２（ａ）に示すように、基板搬送機構７は基板２を上流側から搬入する。そして、基板搬送機構７は第１の面２ｂを下向きにした姿勢の基板２を下流側へ搬送する（矢印ｆ）（ＳＴ１：搬送工程）。

次いで、制御部４０は基板搬送機構７を制御して、基板２を停止範囲［Ｒ］内に停止させるための停止動作を実行する（ＳＴ２：基板停止工程）。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、基板２が継続して下流側へ搬送される過程において（矢印ｇ）、基板減速センサ２７が基板２の前端面２ａを検出したならば、制御部４０はモータ２２を制御して、基板２の搬送速度を予め設定された停止用速度に減速する。次いで図１２（ｃ）に示すように、基板２が継続して下流側へ搬送される過程において（矢印ｉ）、第１の基板停止センサ２５が基板２の前端面２ａを検出したならば、制御部４０はモータ２２の駆動を停止させる。すなわち、この工程（ＳＴ２）では、第１の面２ｂを下向きにした姿勢の基板２を搬送して所定の停止範囲［Ｒ］内に入るように基板２を停止させる。

モータ２２の駆動を停止させた後、制御部４０は、第１の基板停止センサ２５と第２の基板停止センサ２６による基板２の前端面２ａの検出の有無に基づいて、基板２の実際の停止位置が停止範囲［Ｒ］内か否かを判定する（ＳＴ３：第１の判定工程）。すなわち、図１２（ｄ）に示すように、第１の基板停止センサ２５が基板２の前端面２ａを検出し、かつ、第２の基板停止センサ２６が基板２の前端面２ａを検出しないとき、制御部４０は基板２の実際の停止位置が停止範囲［Ｒ］内であると判断する。また、図１２（ｅ）に示すように、第２の基板停止センサ２６が基板２の前端面２ａを検出したとき、制御部４０は基板２の実際の停止位置が停止範囲［Ｒ］を超えたと判断する。なお、基板２は前端面２ａが停止範囲［Ｒ］に入る前に停止してしまう場合もあり得る。すなわち、第１の基板停止センサ２５が基板２の前端面２ａを検出しないとき、制御部４０は基板２の実際の停止位置が停止範囲［Ｒ］でないと判断する。

（ＳＴ３）で停止範囲［Ｒ］内でないと判定したとき、基板２の停止位置の調整動作が実行される（ＳＴ４：停止位置調整工程）。すなわち、図１２（ｆ）に示すように、制御部４０はモータ２２を駆動させ、前端面２ａが基板減速センサ２７よりも上流側に位置するように基板２を戻す（矢印ｊ）。次いで、基板搬送機構７は基板２を下流側へ再び搬送する。そして、制御部４０は前述のとおり、基板減速センサ２７、基板停止センサ２５による基板２の前端面２ａの検出結果に基づいて基板２の停止動作を実行する。その後、（ＳＴ３）に戻って、制御部４０は基板２の実際の停止位置が停止範囲［Ｒ］内か否かを判定する。

（ＳＴ３）で基板２の実際の停止位置が停止範囲［Ｒ］内であると判定したとき、基板支持機構２８によって基板２の下受け支持が実行される（ＳＴ５：下受け支持工程）。すなわち、下受けベース部２９は基板２に対して上昇する。そして、下受けベース部２９が上昇する過程で、基板２の下受け面（第１の面２ｂ）が下受けピン３１によって下受け支持されるとともに、基板２の両側部が押さえ部材９とクランプ部２４によってクランプされる。すなわち、この工程（ＳＴ５）では、停止範囲［Ｒ］内に停止した基板２に対して昇降自在な下受けピン３１によって下方から基板２を下受け支持する。

次いで図１３（ａ）に示すように、高さセンサ１７は、下受けピン３１によって下受け支持された状態における基板２の実装対象面（第２の面２ｃ）に設定された基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９と、部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の基板２の高さを測定する（ＳＴ６：測定工程）。基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９と部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の測定順序は任意である。また、高さセンサ１７は基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９と部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４を区別することなく、実際に測定した測定箇所に近い測定箇所を適宜選択して測定してもよい。図８（ａ）に示す基板２を例に挙げると、高さセンサ１７はＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｔ２，Ｓ６，Ｓ５，Ｔ１，Ｓ４，Ｓ７，Ｔ３，Ｓ８，Ｔ４，Ｓ９の順で測定してもよい。これにより、高さ測定の作業タクトが向上する。

次いで、反り測定部４４は、基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９の高さの測定結果に基づいて、近似曲面５２を算出する（ＳＴ７：近似曲面算出工程）。次いで、仮想高さ算出部４５は近似曲面５２を参照して、個々の部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ５に対応するＺ座標を算出する。すなわち、この工程（ＳＴ８）では、基板反り用測定箇所Ｓ１〜Ｓ９の高さの測定結果に基づいて部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ５の仮想高さを算出する。

次いで、判定部４６は仮想高さ算出工程（ＳＴ８）において算出された部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４の仮想高さと、測定工程（ＳＴ６）において部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４を実際に測定して得られた実測高さとの差が所定以上あるか否かを判定する（ＳＴ９：第２の判定工程）。ここでは、個々の部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４ごとに判定する。

（ＳＴ９）で仮想高さと実測高さとの差が所定以上ないと判定した場合、制御部４０は下受けピン３１による実装済み部品３＊の突き上げがないものと判断する。次いで、実装ヘッド１４による部品実装動作が実行される（ＳＴ１０：実装工程）。すなわち、実装ヘッド１４はテープフィーダ１１から部品３を取り出した後、基板２の上方まで移動する。次いで図１３（ｂ）に示すように、吸着ノズル１５は基板２に対して下降し（矢印ｋ）、基板２の実装対象面に部品３を実装する。このとき、制御部４０は近似曲面５２を参照して部品３の実装高さの補正量を算出し、その補正量に基づいてノズル昇降機構１６の駆動を制御する。このように（ＳＴ１０）では、第２の判定工程（ＳＴ９）における判定の結果、仮想高さと実測高さとの差が所定以上ない場合、基板２に部品３を実装する。

また、（ＳＴ９）で仮想高さと実測高さとの差が所定以上あると判定した場合、基板２の下受け支持を解除するための動作が実行される（ＳＴ１１：下受け支持解除工程）。すなわち、図１４（ａ）に示すように、下受けベース部２９は基板２に対して下降する（矢印ｌ）。そして、下受けベース部２９が下降する過程で、押さえ部材９とクランプ部２４による基板２の両側部のクランプが解除され、次いで搬送ベルト２０上に基板２が載置される。その後、下受けベース部２９がさらに下降することで、基板２の下受け面から下受けピン３１の当接部３５が離れる。すなわち、この工程（ＳＴ１１）では、第２の判定工程（ＳＴ９）において、仮想高さと実測高さとの差が所定以上あると判定された場合は、下受けピン３１による基板２の下受け支持を解除する。これにより、下受けピン３１と実装済み部品３＊が干渉した状態で部品３が基板２に実装される事態を回避して、実装品質の低下を抑制することができる。

次いで、制御部４０は特定の基板２を対象として下受け支持を解除した回数が所定回数に達したか否かを判断する（ＳＴ１２：第３の判定工程）。解除した回数が所定回数に達していない場合は、（ＳＴ４）に戻って基板２の停止位置の調整動作が再び実行される。具体的な動作は前述のとおりであるため説明を省略する。すなわち、停止位置調整工程（ＳＴ４）では、下受け支持解除工程（ＳＴ１１）において基板２の下受け支持を解除した後、基板２の停止位置を調整する。

また、下受け支持解除工程（ＳＴ１１）において特定の基板２の下受け支持を解除した回数が所定回数に達した場合、制御部４０は表示部４７を介してエラー報知する（ＳＴ１３：報知工程）。解除回数が所定回数以上発生した場合、下受けベース部２９に対する下受けピン３１の位置がずれていること等が想定される。したがって、エラー報知を承けたオペレータは生産を中断させ、下受けピン３１の位置がずれていないか等を検査する。このように、制御部４０と表示部４７は、オペレータにエラー報知する報知手段としても機能する。なお、エラー報知の構成は上記に限られず、例えば警告灯を点灯させるようにしてもよい。

次に図１５のフローチャートを参照して、部品実装方法の変形例について説明する。なお、既に説明した工程については同じステップナンバーを付し、詳細な説明を省略する。本実施の形態で説明した部品実装方法と、以下に説明する変形例とでは、エラー報知（ＳＴ１３）を行う前に以下の工程が新たに加わる点で相違する。すなわち、（ＳＴ１２）において、基板２の受け支持を解除した回数が所定回数に達したと判定された後、図１４（ｂ）に示すように、基板搬送機構７によって基板２を上流側に予め戻した状態で、基板認識カメラ１８が仮想高さと実装高さとの差が所定以上あると判定された部品突き上げ確認用測定箇所Ｔ１〜Ｔ４に対応する下受けピン３１を撮像する（ＳＴ１４：撮像工程）。次いで、認識処理部４３は撮像データを認識処理することにより、下受けピン３１の位置を特定する。そして、制御部４０は下受けピン配置データ５１に基づいて、特定した下受けピン３１が下受けベース部２９に対して位置ずれを起こしていないかを判定する（ＳＴ１５：第４の判定工程）。その後、制御部４０は表示部４７を介してエラー報知するとともに、判定結果を表示する（ＳＴ１３）。これにより、オペレータは下受けピン３１が実装済み部品３＊に干渉した原因を容易に究明することができる。

本発明はこれまで説明した実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、反り測定部４４、仮想高さ算出部４５、判定部４６の機能をホストコンピュータ５に備えさせてもよい。また、ホストコンピュータ５が備える記憶部に実装データ４８等の各種データを記憶させておき、必要に応じて部品実装装置１が各種データを読み込むようにしてもよい。さらに、下受けピン３１は鍔部３４を省略する等して簡素化した構造でもよい。

本発明によれば、実装品質の低下を抑制することができるという効果を有し、電子部品実装分野において有用である。

１ 部品実装装置
２ 基板
２ｂ 第１の面
２ｃ 第２の面
３ 部品
７ 基板搬送機構
１７ 高さセンサ
２８ 基板支持機構
２９ 下受けベース部
３０ ベース部昇降機構
３１ 下受けピン
４５ 仮想高さ算出部
４６ 判定部
Ｒ 停止範囲
Ｓ１〜Ｓ９ 基板反り用測定箇所
Ｔ１〜Ｔ４ 部品突き上げ確認用測定箇所

Claims (4)

1. 基板の表裏をなす２面のうち、既に部品が実装された第１の面の反対面である第２の面に部品を実装する部品実装方法であって、
   前記第１の面を下向きにした姿勢の前記基板を搬送して所定の停止範囲に基板を停止させる基板停止工程と、
   前記停止範囲に停止した前記基板に対して昇降自在な下受けピンによって下方から前記基板を下受け支持する基板支持工程と、
   前記下受けピンによって下受け支持された状態における前記基板の前記第２の面に設定された、基板反りを測定するための基板反り用測定箇所及び前記第１の面に既に実装された部品が前記下受けピンによって突き上げられていないかを確認するための部品突き上げ確認用測定箇所の高さを測定する測定工程と、
   前記基板反り用測定箇所における測定結果に基づいて、前記部品突き上げ確認用測定箇所の仮想高さを算出する仮想高さ算出工程と、
   前記部品突き上げ確認用測定箇所の仮想高さと、前記測定工程において前記部品突き上げ確認用測定箇所を実際に測定して得られた実測高さとの差が所定以上あるか否かを判定する判定工程と、
   前記判定工程において、前記仮想高さと前記実測高さとの差が所定以上あると判定された場合は、前記下受けピンによる前記基板の下受け支持を解除する下受け支持解除工程と、
   を含む部品実装方法。
2. 前記下受け支持解除工程において前記基板の下受け支持を解除した後、前記基板の停止位置を調整する停止位置調整工程をさらに含む請求項１に記載の部品実装方法。
3. 前記下受け支持解除工程において前記基板の下受け支持を解除した回数が所定回数に達した場合はエラー報知する報知工程をさらに含む請求項１又は２に記載の部品実装方法。
4. 基板の表裏をなす２面のうち、既に部品が実装された第１の面の反対面である第２の面に部品を実装する部品実装装置であって、
   前記第１の面を下向きにした姿勢の前記基板を搬送する基板搬送機構と、
   前記基板搬送機構によって搬送されて所定の停止範囲に停止した前記基板に対して昇降自在な下受けピンによって下方から前記基板を下受け支持する基板支持機構と、
   前記下受けピンによって下受け支持された状態における前記基板の前記第２の面に設定された、基板反りを測定するための基板反り用測定箇所及び前記第１の面に既に実装された部品が前記下受けピンによって突き上げられていないかを確認するための部品突き上げ確認用測定箇所の高さを測定する高さ測定手段と、
   前記基板反り用測定箇所における測定結果に基づいて、前記部品突き上げ確認用測定箇所の仮想高さを算出する仮想高さ算出部と、
   前記部品突き上げ確認用測定箇所の仮想高さと、前記高さ測定手段によって前記部品突き上げ確認用測定箇所を実際に測定して得られた実測高さとの差が所定以上あるか否かを判定する判定部とを備え、
   前記判定部が前記仮想高さと前記実測高さとの差が所定以上あると判定した場合は、前記下受けピンによる前記基板の下受け支持を解除する、部品実装装置。

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