JP6582239B2 - 電子部品実装方法および電子部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装方法および電子部品実装装置に関するものである。

反り変形が生じた基板に対して、電子部品（以下、単に「部品」と称す。）を保持した吸着ノズルを予め設定した高さ位置まで下降させると、部品が基板に押し付けられて損傷し、また、部品の実装位置がずれて実装不良が発生するおそれがある。そこで、実装品質の観点から、高さセンサによって基板上に設定された複数の計測箇所の高さを計測し、基板の反り変形を近似する曲面モデルを導出し、その曲面モデルに基づいて基板に対する部品の実装高さ（吸着ノズルの下降高さ位置）を補正して部品を実装する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。高さセンサは、基板の上面（表面）にレーザ光を投射して基板の表面で反射して戻ってくる反射光を受光することにより基板までの高さを計測している。

国際公開第２００７／０６３７６３号

ところで、基板の表面の状態は基板の材質、基板製造時の表面処理の方法によって異なっている。基板表面にある微小な凹凸の間隔が粗く、ざらつき感のある基板を高さセンサによって高さ計測する場合、次のような問題があった。すなわち、基板の表面が粗い場合、高さセンサから照射されたレーザ光が基板の表面の凹凸で乱反射する成分が増えるため、高さの計測結果にばらつきが生じて部品の実装高さの補正が困難になるという問題があった。

そこで本発明は、表面が粗い基板でも電子部品の実装高さを補正することができる電子部品実装方法および電子部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装方法は、基板を基板保持部に位置決め保持し、ヘッド移動機構により実装ヘッドを移動させて部品供給部から電子部品を取り出し、前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めして電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、前記実装ヘッドに前記基板保持部に位置決め保持された基板の表面の高さを計測する高さセンサを備え、前記基板の表面の粗さを判定する粗さ判定工程と、前記基板の表面に設けられた複数の計測領域の高さを前記高さセンサによって計測する高さ計測工程と、前記高さ計測結果に基づいて、前記複数の計測領域のそれぞれを代表する高さの代表値を順次導出し、前記代表値の基板面内分布である前記基板の反りデータを取得する反りデータ取得工程と、前記反りデータに基づいて、実装高さを補正して前記電子部品を前記基板に実装する実装実行工程とを含み、前記粗さ判定工程において、前記基板の表面が粗いと判定された場合、前記高さ計測工程における前記高さ計測が各計測領域内の互いに近接する複数の計測点に対して行われるとともに、前記反りデータ取得工程における各計測領域の代表値がこれら複数の計測点の計測値から導出される。

本発明の電子部品実装装置は、基板を基板保持部に位置決め保持し、ヘッド移動機構により実装ヘッドを移動させて部品供給部から電子部品を取り出し、前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めして電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、前記実装ヘッドに備えられ、前記基板保持部に位置決め保持された基板の表面の高さを計測する高さセンサと、前記基板の表面の粗さを判定する粗さ判定部と、前記基板の表面に設けられた複数の計測領域の高さを前記高さセンサによって計測する高さ計測部と、前記高さ計測結果に基づいて、前記複数の計測領域のそれぞれを代表する高さの代表値を順次導出し、前記代表値の基板面内分布である前記基板の反りデータを取得する反りデータ取得部と、前記反りデータに基づいて、実装高さを補正して前記電子部品を前記基板に実装する実装実行部とを備え、前記粗さ判定部が前記基板の表面が粗いと判定した場合、前記高さ計測部が前記高さ計測を各計測領域内の互いに近接する複数の計測点に対して行うとともに、前記反りデータ取得部が各計測領域の代表値をこれら複数の計測点の計測値から導出する。

本発明によれば、表面が粗い基板でも電子部品の実装高さを補正することができる。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置によって電子部品が実装される基板に設けられた複数の計測領域の例を説明する平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置によって電子部品が実装される基板の表面の粗さの説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置が備える高さセンサによる多点高さ計測における計測領域内の計測点の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による粗さ計測判定における計測点の説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における高さセンサにより基板に設定された計測点の高さを計測する動作の説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における曲面モデルの説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による電子部品実装方法の第１実施例の動作フローを示す図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による粗さ判定処理の第１実施例の動作フローを示す図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による粗さ判定処理の第２実施例の動作フローを示す図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による電子部品実装方法の第２実施例の動作フローを示す図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による粗さ計測判定処理の第１実施例の動作フローを示す図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による粗さ計測判定処理の第２実施例の動作フローを示す図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、電子部品実装装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図２における上下方向）が示される。Ｚ方向は、電子部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向または直交方向である。

まず図１，２を参照して、電子部品実装装置１の構成を説明する。電子部品実装装置１は、電子部品（以下、単に「部品Ｐ」と称す。）を基板に移送して実装する機能を有する。図１において、基台２の上面には、基板搬送機構３がＸ方向に配設されている。基板搬送機構３は、部品実装対象となる基板４を搬送して、以下に説明する実装ヘッドによる作業位置に位置決め保持する。基板搬送機構３の両側方には、基板４に実装される部品Ｐを供給する部品供給部５が配設されている。部品供給部５には、複数のテープフィーダ６がＸ方向に並列して配置されている。テープフィーダ６は、部品Ｐを保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより実装ヘッドに部品Ｐを供給する。

基台２の上面においてＸ方向の一方側の端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸ビーム７が配設されている。Ｙ軸ビーム７には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸ビーム８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８には、それぞれ実装ヘッド９がＸ方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド９は、複数（ここでは４基）の保持ヘッド１０を備えた多連型ヘッドである。図２において、それぞれの保持ヘッド１０の下端部には部品Ｐを吸着する吸着ノズル１１が装着されている。各保持ヘッド１０は、ノズル昇降機構１２によって吸着ノズル１１をＺ方向（上下方向）の所定の実装高さに下降させて（矢印ａ）、吸着ノズル１１の下端の吸着面１１ａに吸着する部品Ｐを基板４の上面４ａに実装する。

Ｙ軸ビーム７、Ｘ軸ビーム８を駆動することにより、実装ヘッド９はＸ方向、Ｙ方向に移動する。すなわち、Ｙ軸ビーム７およびＸ軸ビーム８は、実装ヘッド９を水平面内で移動させて位置決めするヘッド移動機構１３を構成する。これにより２つの実装ヘッド９は、それぞれ対応した部品供給部５のテープフィーダ６の部品吸着位置から部品Ｐを吸着ノズル１１によって取り出して、基板搬送機構３に位置決め保持された基板４の実装点に移送搭載する。

次に図２を参照して、基板搬送機構３の詳細な構成について説明する。基板搬送機構３は、Ｘ方向に延伸する一対の板状部材１４（図１も参照）の内側に、一対の搬送コンベア１５が配設されている。搬送コンベア１５は、図示省略するモータで駆動される搬送ベルトによって、基板４の両端を下方から支持してＸ方向に搬送する。一対の板状部材１４の上端には、それぞれ搬送コンベア１５の上方に張り出す押え板１６が配設されている（図１も参照）。押え板１６の下面と搬送コンベア１５の上面との間隔は、搬送コンベア１５によって搬送される基板４の厚さより広くなっている。

作業位置における基板４の下方には、シリンダ１７によって昇降する（矢印ｂ）下受け部材１８が配設されている。基板搬送機構３は、基板４を作業位置に位置決めして下受け部材１８を上昇させ、基板４を搬送コンベア１５から持ち上げて基板４の両縁部を押え板１６の下面で上から押さえ込むことによって、基板４を作業位置に位置決め保持する（図２に示す状態）。すなわち、基板搬送機構３は、基板４を作業位置に位置決め保持する基板保持部となる。また、基板搬送機構３は、基板４を搬送する際は、下受け部材１８を基板４の下面と干渉しない位置まで下降させる。

このように、電子部品実装装置１は、基板４を基板搬送機構３（基板保持部）に位置決め保持し、ヘッド移動機構１３により実装ヘッド９を移動させて部品供給部５から部品Ｐ（電子部品）を取り出し、実装ヘッド９を基板４に対して位置決めして部品Ｐ（電子部品）を基板４に実装する機能を有している。

図１において、部品供給部５と基板搬送機構３との間には、部品認識カメラ１９が配設されている。部品供給部５から部品Ｐを取り出した実装ヘッド９が部品認識カメラ１９の上方の視野内を移動する際に、部品認識カメラ１９は吸着ノズル１１の下端の吸着面１１ａに保持された部品Ｐを撮像する。これにより、実装ヘッド９に保持された部品Ｐの識別や位置認識が行われる。

実装ヘッド９にはＸ軸ビーム８の下面側に位置して、実装ヘッド９と一体的に移動する基板認識カメラ２０及び照明部（図示省略）が装着されている。照明部はＬＥＤなどの光源を備えており、光源から照明光を投射して基板認識カメラ２０が撮像する領域を照明する。実装ヘッド９が移動することにより、基板認識カメラ２０は基板搬送機構３に位置決め保持された基板４の上方に移動して基板４を撮像する。これにより、基板４の位置認識及び基板４の表面状態の確認が行われる。すなわち、実装ヘッド９は、基板４の表面（上面４ａ）を撮像する基板認識カメラ２０（カメラ）を備えている。

図２において、実装ヘッド９の一側方には、実装ヘッド９と一体的に移動するレーザ変位センサなどの高さセンサ２１が配設されている。高さセンサ２１は、レーザ光を下方に向けて投射するレーザ光源と、レーザ光源が投射したレーザ光の反射光を受光する受光素子を含んで構成される。高さセンサ２１は、高さ計測部３４（図６参照）により制御されてレーザ光の投射・受光を行い、三角測量の原理で計測対象の高さを導出する。高さセンサ２１は、基板４が基板搬送機構３によって作業位置に位置決め保持された状態において、基板４の表面（上面４ａ）までの距離（以下、「基板高さＨｓ」と称す。）を計測する。

図３に示すように、基板４の上面４ａには、基板４の反りを算出するために基板高さＨｓを計測する複数の計測領域Ａｎ（ｎ＝１，２，・・・９）が設定されている。ヘッド移動機構１３によって計測領域Ａｎの上方に移動した高さセンサ２１は、計測領域Ａｎに向けてレーザ光を投射して基板高さＨｓを計測する。このように、高さセンサ２１は、実装ヘッド９に備えられ、基板搬送機構３（基板保持部）に位置決め保持された基板４の基板高さＨｓ（基板の表面の高さ）を計測する。

ここで図４を参照して、基板４の表面の粗さについて説明する。縦軸は基板４の表面の高さ（Ｚ方向）、横軸は水平面内の任意の直線上（ここではＸ方向）である。粗さ曲線は、基板４の表面（上面４ａ）の微小な高低差を示している。平均線は、基板４の表面の平均的な高さを示している。粗さ曲線は、平均線と間隔不定に交差する。交差点間の間隔は基板４の表面の凹凸の間隔（Ｓｍ１，Ｓｍ２，Ｓｍ３，・・・）であり、所定範囲内の凹凸の間隔の平均値をここでは「基板の表面の凹凸の平均間隔」（以下、「凹凸平均間隔Ｓｍ」と称す。）」と定義する。

凹凸平均間隔Ｓｍが小さいと基板４の表面は滑らかとなり、逆に凹凸平均間隔Ｓｍが大きくなるに従って基板４の表面が粗くなる。すなわち凹凸平均間隔Ｓｍは、基板４の表面の粗さを示す指標となる。凹凸平均間隔Ｓｍが大きくなるに従って、基板４に投射された照明光やレーザ光などが基板４の表面で乱反射する割合が多くなる。

基板認識カメラ２０によって基板４の表面を撮像すると、照明部が基板４を照明した照明光は基板４の表面で反射および乱反射されて基板認識カメラ２０によって撮像される。基板４の表面で照明光が乱反射される具合は凹凸平均間隔Ｓｍに依存し、基板認識カメラ２０によって撮像される基板４の表面の輝度ＬＢも凹凸平均間隔Ｓｍに依存して変化する。すなわち、基板認識カメラ２０によって撮像された基板４の表面の輝度ＬＢを基に、基板４の表面の粗さ（凹凸平均間隔Ｓｍ）を知ることができる。

また、凹凸平均間隔Ｓｍが大きくなり、高さセンサ２１から投射されるレーザ光の基板４の表面でのビーム径（以下、「ビーム直径ＢＤ」と称す。）に近づくに従って、レーザ光の基板４の表面での乱反射によって高さセンサ２１が計測する基板高さＨｓの計測結果のばらつきが大きくなる。すなわち、高さセンサ２１によって計測された基板高さＨｓの計測結果のばらつきを基に、基板４の表面の粗さ（凹凸平均間隔Ｓｍ）を知ることができる。

レーザ光の乱反射によって基板高さＨｓの計測結果がばらつく場合、計測領域Ａｎ内に互いに近接する複数の計測点Ｓｎを設定し、高さセンサ２１によって計測する多点高さ計測処理を実行することで、基板高さＨｓの計測誤差を低減することができる。ここで図５を参照して、多点高さ計測処理について説明する。この例では、計測領域Ａ１内に５点の計測点Ｓ１（ｉ）（ｉ＝１，２，・・・５）が設定されている。各計測点Ｓ１（１）〜Ｓ１（５）は高さセンサ２１より投射されるレーザ光の中心の位置を、ビーム領域Ｂ１（１）〜Ｂ１（５）はレーザ光の広がりを示しており、ビーム領域Ｂ１（１）〜Ｂ１（５）の直径がビーム直径ＢＤ（基板４の表面でのビーム径）となる。

各計測点Ｓ１（１）〜Ｓ１（５）は、隣接する計測点Ｓ１（１）〜Ｓ１（５）のビーム領域Ｂ１（１）〜Ｂ１（５）の一部が互いにが重なるように設定される。すなわち多点高さ計測処理では、基板高さＨｓ（基板の表面の高さ）が計測される計測領域Ａ１内の互いに近接する複数の計測点Ｓ１（１）〜Ｓ１（５）のうち、隣接する計測点Ｓ１（１）〜Ｓ１（５）間の距離は高さセンサ２１から投射されるレーザ光のビーム直径ＢＤ（基板の表面でのビーム径）より短い。

このように、ビーム領域Ｂ１（１）〜Ｂ１（５）が重なる複数の計測点Ｓ１（１）〜Ｓ１（５）の計測結果を、平均などの演算処理をして計測領域Ａ１の基板高さＨｓとすることで、表面が粗い基板４であっても基板高さＨｓの測定誤差を低減することができる。なお、計測領域Ａｎ内の計測点Ｓｎは５つに限定されることなく、基板４の表面の粗さ（凹凸平均間隔Ｓｍ）やビーム直径ＢＤなどに基づいて任意に設定することができる。

次に図６を参照して、電子部品実装装置１の制御系の構成について説明する。
電子部品実装装置１が備える制御装置３０は、機構制御部３１、画像処理部３２、輝度算出部３３、高さ計測部３４、粗さ判定部３５、粗さ計測判定部３６、反りデータ取得部３７、実装実行部３８、表示処理部３９及び記憶部４０を備えている。表示処理部３９は、電子部品実装装置１の操作に必要な情報などを制御装置３０に繋がるモニタ等の画像表示装置４１に表示させる。記憶部４０は、基板情報ＢＩ、ビーム直径ＢＤ、高さ計測結果ＭＨ、基板高さ範囲ＲＳ、規定ばらつき範囲ＲＶ、規定輝度範囲ＲＢ、高さ計測モードＭ、反りデータＷＤなどを記憶する。

基板情報ＢＩには、部品Ｐが実装される基板４の種類毎に、多点高さ計測処理が必要か否かの情報、凹凸平均間隔Ｓｍ（基板の表面の凹凸の平均間隔）などが含まれている。すなわち、記憶部４０は基板の情報（基板情報ＢＩ）を記憶し、基板の情報は凹凸平均間隔Ｓｍ（基板の表面の凹凸の平均間隔）を含んでいる。高さ計測モードＭは、高さセンサ２１による基板高さＨｓの計測が、計測領域Ａｎ内の複数の計測点Ｓｎを計測する多点高さ計測処理を実行する多点高さ計測モードＭｍであるか、計測領域Ａｎ内の１点の計測点Ｓｎを計測する単点高さ計測処理を実行する単点高さ計測モードＭｓであるかを示している。

機構制御部３１は、搬送コンベア１５とシリンダ１７の作動制御を行って基板４の搬送及び下受け部材１８の昇降を行い、ヘッド移動機構１３の作動制御を行って実装ヘッド９を移動させる。また、機構制御部３１は実装ヘッド９のノズル昇降機構１２の作動制御を行って吸着ノズル１１をテープフィーダ６の部品吸着位置に対して昇降させ、実装ヘッド９に内蔵された吸着機構（不図示）の作動制御を行って吸着ノズル１１にテープフィーダ６により供給させた部品Ｐを吸着させる。

また、機構制御部３１は実装ヘッド９のノズル昇降機構１２の作動制御を行って吸着ノズル１１を基板４の上面４ａに対して昇降させ、実装ヘッド９に内蔵された吸着機構（不図示）の作動制御を行って、吸着ノズル１１に吸着させた部品Ｐを基板４の上面４ａの実装点ｍに実装させる。さらに、機構制御部３１は部品認識カメラ１９及び基板認識カメラ２０の撮像動作制御を行い、各カメラの撮像動作によって得られた画像データは画像処理部３２に入力されて画像認識処理がなされる。

輝度算出部３３は、照明部によって照明された基板４の表面（上面４ａ）を基板認識カメラ２０によって撮像し、画像処理部３２によって画像認識処理がされた基板４の表面の画像を演算処理して、基板４の表面の輝度ＬＢを算出する。前述のように、撮像画像における基板４の表面の輝度ＬＢは、基板４の表面の粗さ（凹凸平均間隔Ｓｍ）に依存する。多点高さ計測処理を実行する必要がない基板４の表面の粗さに対応する基板４の表面の輝度ＬＢの範囲が、規定輝度範囲ＲＢとして記憶部４０に記憶されている。

高さ計測部３４は高さセンサ２１の作動制御を行って、基板搬送機構３に位置決め保持された基板４の表面（上面４ａ）に設けられた複数の計測領域Ａｎの基板高さＨｓ（高さ）を高さセンサ２１によって計測する。高さ計測部３４は、高さ計測モードＭが単点高さ計測モードＭｓの場合は単点高さ計測処理によって、多点高さ計測モードＭｍの場合は多点高さ計測処理によって基板４の基板高さＨｓを計測する。計測された基板高さＨｓは、高さ計測結果ＭＨとして記憶部４０に記憶される。

基板４の反りの実績から想定される基板高さＨｓの計測結果の範囲が、基板高さ範囲ＲＳとして記憶部４０に記憶されている。また前述のように、基板高さＨｓの計測結果のばらつきは、基板４の表面の粗さ（凹凸平均間隔Ｓｍ）に依存する。多点高さ計測処理を実行する必要がない基板４の表面の粗さに対応する計測される基板高さＨｓの計測結果のばらつきの範囲が、規定ばらつき範囲ＲＶとして記憶部４０に記憶されている。

図６において、粗さ判定部３５は、基板４の表面の粗さが粗いか否かを判定する。より具体的に粗さ判定部３５は、基板搬送機構３（基板保持部）に位置決め保持された基板４の記憶された基板情報ＢＩに含まれる情報を基に、基板の表面の粗さ（多点高さ計測処理が必要なほど粗いか否か）を判定する。また粗さ判定部３５は、基板情報ＢＩに含まれる凹凸平均間隔Ｓｍ（基板の表面の凹凸の平均間隔）と高さセンサ２１から投射されるレーザ光のビーム直径ＢＤ（基板の表面でのビーム径）を基に、凹凸平均間隔Ｓｍとビーム直径ＢＤとを比較して基板４の表面の粗さを判定する。

また粗さ判定部３５は、高さ計測部３４が計測した高さ計測結果ＭＨが基板高さ範囲ＲＳ（規定範囲）を外れた場合に、基板４の表面が粗いと判定する。そして、粗さ判定部３５は、基板４の表面が粗いと判定した場合は高さ計測モードＭを多点高さ計測モードＭｍに、粗くないと判定した場合は高さ計測モードＭを単点高さ計測モードＭｓに設定する。

粗さ計測判定部３６は、基板４の表面の粗さを計測して粗いか否かを判定する。より具体的に粗さ計測判定部３６は、基板４の表面（上面４ａ）に設けられた互いに近接する複数の計測点Ｓｎの基板高さＨｓを高さセンサ２１によって計測し、これら複数の計測点Ｓｎの計測値のばらつきが規定ばらつき範囲ＲＶ（所定の閾値）よりも大きい場合に、基板４の表面が粗いと判断する。粗さ計測判定部３６によって計測される互いに近接する複数の計測点Ｓｎのうち、隣接する計測点Ｓｎ間の距離は、高さセンサ２１から投射されるレーザ光のビーム直径ＢＤ（基板の表面でのビーム径）より長くなるように設定される（図７参照）。

また粗さ計測判定部３６は、基板認識カメラ２０（カメラ）によって撮像された基板４の表面の輝度ＬＢを基に、基板４の表面の粗さを判定する。なお、基板４の表面の撮像画像による基板４の表面の粗さの判定の基準は輝度ＬＢに限定されず、基板４の表面に映り込む照射部の広がり具合を基準に判定してもよい。例えば、基板４の表面に映り込んだ照射部が、基板４の表面において乱反射して所定範囲より広がっている場合に基板４の表面が粗いと判定するようにしてもよい。

反りデータ取得部３７は、計測点Ｓｎの高さ計測結果ＭＨに基づいて、基板４の上面４ａの形状を近似した曲面モデルＷＭ（図８（ｂ）参照）を算出する。より具体的には図８（ａ）に示すように、まず反りデータ取得部３７は、反りや変形のない平坦な基板４が基板搬送機構３に位置決め保持された状態の基板４の上面４ａからの変位量ｈを、各計測点Ｓｎについて求める。多点高さ計測処理によって基板高さＨｓが計測されている場合、反りデータ取得部３７は、各計測領域Ａｎの計測点Ｓｎの基板高さＨｓから代表値を決定して計測領域Ａｎの変位量ｈとする。代表値としては、計測領域Ａｎ内の計測点Ｓｎの平均値、中央値、最大値と最小値を排除した平均値などが使用される。

次いで反りデータ取得部３７は、各計測領域Ａｎの変位量ｈ（代表値）に基づいて曲面モデルＷＭを算出する。算出された曲面モデルＷＭは、反りデータＷＤとして記憶部４０に記憶される。このように、反りデータ取得部３７は、高さ計測結果ＭＨに基づいて、複数の計測領域Ａｎのそれぞれを代表する基板高さＨｓの代表値（変位量ｈ）を順次導出し、代表値（変位量ｈ）の基板面内分布である基板４の反りデータＷＤを取得する。

実装実行部３８はヘッド移動機構１３、実装ヘッド９を制御して、基板搬送機構３に位置決め保持された基板４の上面４ａの実装点ｍに部品Ｐを実装する。その際、実装実行部３８は、曲面モデルＷＭに基づいて実装点ｍ（ｘｍ，ｙｍ）における変位量ｈ（ｚｍ）を算出し（図８（ｂ）参照）、算出された変位量ｈに基づいて実装高さ（ノズル昇降機構１２の下降量）を補正して部品Ｐを実装する。すなわち実装実行部３８は、反りデータＷＤに基づいて、実装高さを補正して部品Ｐ（電子部品）を基板４に実装する。

本発明の電子部品実装装置１は上記のように構成され、次に図９〜１１のフローに則して、基板４の表面の粗さに適した基板高さＨｓの計測処理を選択して実行し、実装高さを補正して部品Ｐを基板４に実装する電子部品実装方法の第１実施例について説明する。基板搬送機構３（基板保持部）に基板４が位置決め保持されている状態からのフローを説明する。図９において、まず粗さ判定部３５は、基板搬送機構３に位置決め保持されている基板４の表面の粗さを判定する粗さ判定処理を実行する（ＳＴ１：粗さ判定工程）。粗さ判定処理により、高さ計測モードＭとして多点高さ計測モードＭｍ、または、単点高さ計測モードＭｓが設定される。

ここで図１０を参照して、粗さ判定処理の第１実施例について説明する。粗さ判定部３５は、部品Ｐが実装される基板４の基板情報ＢＩに含まれる、表面が粗くて多点高さ計測処理が必要か否かの情報を参照し、高さ計測モードＭを判定する（ＳＴ１１）。多点高さ計測処理が必要な場合（ＳＴ１１においてＹｅｓ）、粗さ判定部３５は、高さ計測モードＭを多点高さ計測モードＭｍに設定する（ＳＴ１２：多点高さ計測モード設定工程）。

多点高さ計測処理が必要でない場合（ＳＴ１１においてＮｏ）、粗さ判定部３５は、高さ計測モードＭを単点高さ計測モードＭｓに設定する（ＳＴ１３：単点高さ計測モード設定工程）。このように粗さ判定工程（ＳＴ１）において、粗さ判定部３５は、基板搬送機構３（基板保持部）に位置決め保持された基板４の情報（基板情報ＢＩ）を基に、基板４の表面の粗さを判定して高さ計測モードＭを設定する。

次に図１１を参照して、粗さ判定処理の第２実施例について説明する。粗さ判定処理の第２実施例は、基板情報ＢＩに含まれる凹凸平均間隔Ｓｍに基づいて高さ計測モードＭを決定するところが粗さ判定処理の第１実施例と異なる。以下、粗さ判定処理の第１実施例と同じ工程には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。粗さ判定部３５は、基板情報ＢＩに含まれる部品Ｐが実装される基板４の凹凸平均間隔Ｓｍが、高さセンサ２１から投射されるレーザ光のビーム直径ＢＤ以上か否かを判定する（ＳＴ２１）。凹凸平均間隔Ｓｍがビーム直径ＢＤ以上の場合（ＳＴ２１においてＹｅｓ）、粗さ判定部３５は多点高さ計測モード設定工程（ＳＴ１２）を実行して、高さ計測モードＭに多点高さ計測モードＭｍを設定する。

凹凸平均間隔Ｓｍがビーム直径ＢＤより小さい場合（ＳＴ２１においてＮｏ）、粗さ判定部３５は単点高さ計測モード設定工程（ＳＴ１３）を実行して、高さ計測モードＭに単点高さ計測モードＭｓを設定する。すなわち、粗さ判定工程（ＳＴ１）において、粗さ判定部３５は、凹凸平均間隔Ｓｍ（基板の表面の凹凸の平均間隔）と高さセンサ２１から投射されるレーザ光のビーム直径ＢＤ（基板の表面でのビーム径）を基に、基板４の表面の粗さを判定して高さ計測モードＭを設定する。なお、（ＳＴ２１）における凹凸平均間隔Ｓｍとビーム直径ＢＤの比較では、例えば凹凸平均間隔Ｓｍがビーム直径ＢＤの１．５倍以上であるかなど、実験や経験に基づいて比較する比率を変更してもよい。

図９において、粗さ判定工程（ＳＴ１）において設定された高さ計測モードＭが多点高さ計測モードＭｍの場合（ＳＴ２においてＹｅｓ）、高さ計測部３４は多点高さ計測処理によって、基板４の表面（上面４ａ）に設けられた複数の計測領域Ａｎの基板高さＨｓを高さセンサ２１によって計測する（ＳＴ３：第１多点高さ計測工程）。高さ計測モードＭが単点高さ計測モードＭｓの場合（ＳＴ２においてＮｏ）、高さ計測部３４は単点高さ計測処理によって、基板４の表面（上面４ａ）に設けられた複数の計測領域Ａｎの基板高さＨｓを高さセンサ２１によって計測する（ＳＴ４：単点高さ計測工程）。

次いで粗さ判定部３５は、単点高さ計測工程（ＳＴ４）における高さ計測結果ＭＨの各計測領域Ａｎにおける基板高さＨｓが、基板高さ範囲ＲＳを外れているか否かを判定する（ＳＴ５）。基板高さ範囲ＲＳを外れている場合（ＳＴ５においてＹｅｓ）、粗さ判定部３５は基板４の表面が粗いと判定し、高さ計測部３４は多点高さ計測処理によって、複数の計測領域Ａｎの基板高さＨｓを再度計測する（ＳＴ６：第２多点高さ計測工程）。このように、高さ計測部３４は、単点高さ計測工程（ＳＴ４）における高さ計測結果ＭＨが基板高さ範囲ＲＳ（規定範囲）を外れた場合に基板４の表面が粗いと判定し、高さ計測部３４は多点高さ計測処理を行う。

第１多点高さ計測工程（ＳＴ３）、第２多点高さ計測工程（ＳＴ６）、または（ＳＴ５）においてＮｏと判定された単点高さ計測工程（ＳＴ４）において複数の計測領域Ａｎの基板高さＨｓが計測されると、反りデータ取得部３７は、高さ計測結果ＭＨを基に反りデータＷＤを算出する（ＳＴ７：反りデータ取得工程）。より具体的に反りデータ取得部３７は、多点高さ計測モードＭｍの場合は各計測領域Ａｎの計測点Ｓｎから代表値を決定し、単点高さ計測モードＭｓの場合は各計測領域Ａｎで計測された１点の計測点Ｓｎの基板高さＨｓを代表値として、曲面モデルＷＭを算出する。

すなわち、反りデータ取得工程（ＳＴ７）において反りデータ取得部３７は、高さ計測結果ＭＨに基づいて、複数の計測領域Ａｎのそれぞれを代表する基板高さＨｓの代表値を順次導出し、代表値の基板面内分布である基板４の反りデータＷＤを取得する。

このように、粗さ判定工程（ＳＴ１）において基板４の表面が粗いと判定された場合（ＳＴ２においてＹｅｓ）、第１多点高さ計測工程（ＳＴ３）における高さ計測が各計測領域Ａｎ内の互いに近接する複数の計測点Ｓｎに対して行われるとともに、反りデータ取得工程（ＳＴ７）における各計測領域Ａｎの代表値がこれら複数の計測点Ｓｎの高さ計測結果ＭＨ（計測値）から導出される。次いで実装実行部３８は、反りデータＷＤに基づいて、実装高さを補正して部品Ｐ（電子部品）を基板４に実装する（ＳＴ８：実装実行工程）。

上記説明したように、電子部品実装装置１は、実装ヘッド９に基板搬送機構３（基板保持部）に位置決め保持された基板４の表面（上面４ａ）の高さ（基板高さＨｓ）を計測する高さセンサ２１を備えている。そして電子部品実装装置１は、基板４の表面の粗さを判定し、基板４の表面に設けられた複数の計測領域Ａｎの基板高さＨｓを高さセンサ２１によって計測し、高さ計測結果ＭＨに基づいて、複数の計測領域Ａｎのそれぞれを代表する基板高さＨｓの代表値を順次導出して基板４の反りデータＷＤを取得し、反りデータＷＤに基づいて、実装高さを補正して部品Ｐ（電子部品）を基板４に実装している。

そして電子部品実装装置１は、基板４の表面が粗い場合、各計測領域Ａｎ内の互いに近接する複数の計測点Ｓｎに対して基板高さＨｓを計測し、複数の計測点Ｓｎの高さ計測結果ＭＨ（計測値）から各計測領域Ａｎの代表値を導出して基板４の反りデータＷＤを取得している。これによって、表面が粗い基板４でも部品Ｐ（電子部品）の実装高さを適正に補正して基板４に実装することができる。また、表面が粗くない基板４の場合は単点高さ計測モードＭｓによって反りデータＷＤを取得することで、計測時間を短縮して実装基板の生産効率を向上することができる。

次に図１２〜１４のフローに則して、基板４の表面の粗さに適した基板高さＨｓの計測処理を選択して実行し、実装高さを補正して部品Ｐを基板４に実装する電子部品実装方法の第２実施例について説明する。電子部品実装方法の第２実施例は、粗さ計測判定処理によって高さ計測モードＭを選択しているところが電子部品実装方法の第１実施例と異なる。以下、電子部品実装方法の第１実施例と同じ工程には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。

基板搬送機構３（基板保持部）に基板４が位置決め保持されている状態からのフローを説明する。図１２において、まず粗さ判定部３５は、基板搬送機構３に位置決め保持されている基板４の表面の粗さを計測して判定する粗さ計測判定処理を実行する（ＳＴ３１：粗さ計測判定工程）。粗さ計測判定処理により、高さ計測モードＭとして多点高さ計測モードＭｍ、または、単点高さ計測モードＭｓが設定される。

ここで図１３を参照して、粗さ計測判定処理の第１実施例について説明する。以下、粗さ判定処理の第１実施例と同じ工程には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。粗さ計測判定部３６は、基板４の表面（上面４ａ）に設けられた互いに近接する複数の計測点Ｓｎの基板高さＨｓを高さセンサ２１によって計測する（ＳＴ４１）。互いに近接する複数の計測点Ｓｎのうち、隣接する計測点Ｓｎ間の距離は高さセンサ２１から投射されるレーザ光のビーム直径ＢＤ（基板の表面でのビーム径）より長くなるように設定する（図７参照）。次いで粗さ計測判定部３６は、計測された複数の計測点Ｓｎの基板高さＨｓのばらつきが規定ばらつき範囲ＲＶ（所定の閾値）よりも大きいか否かを判定する（ＳＴ４２）。

基板高さＨｓのばらつきが規定ばらつき範囲ＲＶよりも大きい場合（ＳＴ４２においてＹｅｓ）、粗さ計測判定部３６は基板４の表面が粗いと判断して多点高さ計測モード設定工程（ＳＴ１２）を実行して、高さ計測モードＭに多点高さ計測モードＭｍを設定する。すなわち、粗さ計測判定部３６は、基板４の表面に設けられた互いに近接する複数の計測点Ｓｎの基板高さＨｓを高さセンサ２１によって計測し、これら複数の計測点Ｓｎの高さ計測結果ＭＨ（計測値）のばらつきが規定ばらつき範囲ＲＶ（所定の閾値）よりも大きい場合に、基板４の表面が粗いと判断して多点高さ計測モードＭｍを設定する。

基板高さＨｓのばらつきが規定ばらつき範囲ＲＶよりも小さい場合（ＳＴ４２においてＮｏ）、粗さ計測判定部３６は基板４の表面が粗くないと判断して単点高さ計測モード設定工程（ＳＴ１３）を実行して、高さ計測モードＭに単点高さ計測モードＭｓを設定する。

次に図１４を参照して、粗さ計測判定処理の第２実施例について説明する。粗さ計測判定処理の第２実施例は、基板認識カメラ２０による基板４の表面の撮像画像に基づいて高さ計測モードＭを決定するところが粗さ計測判定処理の第１実施例と異なる。以下、粗さ判定処理の第１実施例と同じ工程には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。機構制御部３１はヘッド移動機構１３と基板認識カメラ２０を制御して、照明部によって照明されている基板４の表面（上面４ａ）を撮像し、画像処理部３２によって画像処理された画像を基に、輝度算出部３３が基板４の表面の輝度ＬＢを算出する（ＳＴ５１）。

粗さ計測判定部３６は、算出された基板４の表面の輝度ＬＢが規定輝度範囲ＲＢ外にあるか否かを判定する（ＳＴ５２）。基板４の表面の輝度ＬＢが規定輝度範囲ＲＢ外にある場合（ＳＴ５２においてＹｅｓ）、粗さ計測判定部３６は基板４の表面が粗いと判断して多点高さ計測モード設定工程（ＳＴ１２）を実行して、高さ計測モードＭに多点高さ計測モードＭｍを設定する。基板４の表面の輝度ＬＢが規定輝度範囲ＲＢ内にある場合（ＳＴ５２においてＮｏ）、粗さ計測判定部３６は基板４の表面が粗くないと判断して単点高さ計測モード設定工程（ＳＴ１３）を実行して、高さ計測モードＭに単点高さ計測モードＭｓを設定する。すなわち、粗さ計測判定部３６は、基板認識カメラ２０（カメラ）によって撮像された基板４の表面の輝度ＬＢを基に、基板４の表面の粗さを判定している。

図１２において、粗さ計測判定工程（ＳＴ３１）において設定された高さ計測モードＭが多点高さ計測モードＭｍの場合（ＳＴ２においてＹｅｓ）、第１多点高さ計測工程（ＳＴ３）が実行される。高さ計測モードＭが単点高さ計測モードＭｓの場合（ＳＴ２においてＮｏ）、単点高さ計測工程（ＳＴ４）が実行される。次いで単点高さ計測工程（ＳＴ４）における高さ計測結果ＭＨが基板高さ範囲ＲＳを外れているか否かが判定され（ＳＴ５）、基板高さ範囲ＲＳを外れている場合（ＳＴ５においてＹｅｓ）、第２多点高さ計測工程（ＳＴ６）が実行される。

第１多点高さ計測工程（ＳＴ３）、第２多点高さ計測工程（ＳＴ６）、または（ＳＴ５）においてＮｏと判定された単点高さ計測工程（ＳＴ４）において複数の計測領域Ａｎの基板高さＨｓが計測されると、反りデータ取得工程（ＳＴ７）が実行される。次いで取得された反りデータＷＤに基づいて、実装実行工程（ＳＴ８）が実行される。このように、粗さ計測判定工程（ＳＴ３１）において基板４の表面が粗いと判定された場合（ＳＴ２においてＹｅｓ）、第１多点高さ計測工程（ＳＴ３）における高さ計測が各計測領域Ａｎ内の互いに近接する複数の計測点Ｓｎに対して行われるとともに、反りデータ取得工程（ＳＴ７）における各計測領域Ａｎの代表値がこれら複数の計測点Ｓｎの高さ計測結果ＭＨ（計測値）から導出される。

上記説明したように、電子部品実装装置１は、基板４の表面（上面４ａ）の粗さを計測して判定し、基板４の表面に設けられた複数の計測領域Ａｎの基板高さＨｓを高さセンサ２１によって計測し、高さ計測結果ＭＨに基づいて、複数の計測領域Ａｎのそれぞれを代表する基板高さＨｓの代表値を順次導出して基板４の反りデータＷＤを取得し、反りデータＷＤに基づいて、実装高さを補正して部品Ｐ（電子部品）を基板４に実装している。

そして電子部品実装装置１は、基板４の表面が粗い場合、各計測領域Ａｎ内の互いに近接する複数の計測点Ｓｎに対して基板高さＨｓを計測し、複数の計測点Ｓｎの高さ計測結果ＭＨ（計測値）から各計測領域Ａｎの代表値を導出して基板４の反りデータＷＤを取得している。これによって、凹凸平均間隔Ｓｍ（基板の表面の凹凸の平均間隔）などの基板情報ＢＩがない場合であっても、表面が粗い基板４であるかを計測して判定し、部品Ｐ（電子部品）の実装高さを適正に補正して基板４に実装することができる。

本発明の電子部品実装方法および電子部品実装装置は、表面が粗い基板でも電子部品の実装高さを補正することができるという効果を有し、電子部品を基板に実装する部品実装分野において有用である。

１ 電子部品実装装置
３ 基板搬送機構（基板保持部）
４ 基板
４ａ 上面（表面）
５ 部品供給部
９ 実装ヘッド
１３ ヘッド移動機構
２１ 高さセンサ
Ａ１〜Ａ９ 計測領域
ＢＤ ビーム直径（基板の表面でのビーム径）
Ｈｓ 基板高さ（基板の表面の高さ）
Ｐ 部品（電子部品）
Ｓ１（１）〜Ｓ１（５） 計測点

Claims (8)

1. 基板を基板保持部に位置決め保持し、ヘッド移動機構により実装ヘッドを移動させて部品供給部から電子部品を取り出し、前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めして電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、
   前記実装ヘッドに前記基板保持部に位置決め保持された基板の表面の高さを計測する高さセンサを備え、
   前記基板の表面の粗さを判定する粗さ判定工程と、
   前記基板の表面に設けられた複数の計測領域の高さを前記高さセンサによって計測する高さ計測工程と、
   前記高さ計測結果に基づいて、前記複数の計測領域のそれぞれを代表する高さの代表値を順次導出し、前記代表値の基板面内分布である前記基板の反りデータを取得する反りデータ取得工程と、
   前記反りデータに基づいて、実装高さを補正して前記電子部品を前記基板に実装する実装実行工程とを含み、
   前記粗さ判定工程において、前記基板の表面が粗いと判定された場合、前記高さ計測工程における前記高さ計測が各計測領域内の互いに近接する複数の計測点に対して行われるとともに、前記反りデータ取得工程における各計測領域の代表値がこれら複数の計測点の計測値から導出される、電子部品実装方法。
2. 前記粗さ判定工程において、前記基板保持部に位置決め保持された基板の情報を基に、前記基板の表面の粗さを判定する、請求項１に記載の電子部品実装方法。
3. 前記基板の情報は、前記基板の表面の凹凸の平均間隔を含み、
   前記粗さ判定工程において、前記凹凸の平均間隔と前記高さセンサから投射されるレーザ光の前記基板の表面でのビーム径を基に、前記基板の表面の粗さを判定する、請求項２に記載の電子部品実装方法。
4. 前記高さ計測工程における前記高さ計測結果が規定範囲を外れた場合に、前記基板の表面が粗いと判定する、請求項１から３のいずれかに記載の電子部品実装方法。
5. 基板を基板保持部に位置決め保持し、ヘッド移動機構により実装ヘッドを移動させて部品供給部から電子部品を取り出し、前記実装ヘッドを前記基板に対して位置決めして電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、
   前記実装ヘッドに備えられ、前記基板保持部に位置決め保持された基板の表面の高さを計測する高さセンサと、
   前記基板の表面の粗さを判定する粗さ判定部と、
   前記基板の表面に設けられた複数の計測領域の高さを前記高さセンサによって計測する高さ計測部と、
   前記高さ計測結果に基づいて、前記複数の計測領域のそれぞれを代表する高さの代表値を順次導出し、前記代表値の基板面内分布である前記基板の反りデータを取得する反りデータ取得部と、
   前記反りデータに基づいて、実装高さを補正して前記電子部品を前記基板に実装する実装実行部とを備え、
   前記粗さ判定部が前記基板の表面が粗いと判定した場合、前記高さ計測部が前記高さ計測を各計測領域内の互いに近接する複数の計測点に対して行うとともに、前記反りデータ取得部が各計測領域の代表値をこれら複数の計測点の計測値から導出する、電子部品実装装置。
6. 前記基板の情報を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記粗さ判定部は、前記基板保持部に位置決め保持された基板の前記記憶された情報を基に、前記基板の表面の粗さを判定する、請求項５に記載の電子部品実装装置。
7. 前記基板の情報は、前記基板の表面の凹凸の平均間隔を含み、
   前記粗さ判定部は、前記凹凸の平均間隔と前記高さセンサから投射されるレーザ光の前記基板の表面でのビーム径を基に、前記基板の表面の粗さを判定する、請求項６に記載の電子部品実装装置。
8. 前記粗さ判定部は、前記高さ計測部が計測した前記高さ計測結果が規定範囲を外れた場合に、前記基板の表面が粗いと判定する、請求項５から７のいずれかに記載の電子部品実装装置。

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