JP6804905B2 - 基板作業装置 - Google Patents

Description

この発明は、基板作業装置に関し、特に、基板全体の反り状態を取得する基板作業装置に関する。

従来、基板全体の反り状態を取得する基板作業装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、実装ヘッドと、実装ヘッドとともに移動して、複数の測定点の各々における基板の高さ位置を測定するレーザ変位計と、レーザ変位計により測定された複数の測定点の各々の位置における基板の高さ位置に基づいて、基板全体の反り状態を取得する反り変形算出部とを備える部品実装装置（基板作業装置）が開示されている。

特許５６８８５６４号

しかしながら、上記特許文献１に記載の部品実装装置では、基板全体の反り状態を取得するために、多くの測定点を測定する必要があるため、レーザ変位計による測定点の測定動作に時間がかかると考えられる。このため、生産性が低下するという問題点が生じると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、基板全体の反り状態を取得する作業の作業時間を短縮して、生産性を向上させることが可能な基板作業装置を提供することである。

この発明の一の局面による基板作業装置は、部品が実装される基板において、複数の測定点の各々における基板の高さ位置を測定する高さ位置測定部と、基板に付された高さ位置取得用途とは異なる用途を有する複数のマークの各々を撮像するマーク撮像部と、高さ位置測定部による複数の測定点の測定結果に基づいて、複数の測定点の各々の位置における基板の高さ位置を取得するとともに、マーク撮像部による複数のマークの撮像画像の、前記マークを認識可能な程度の軽度のボケに基づいて、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を取得し、複数の測定点の各々の位置における基板の高さ位置と、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置とに基づいて、基板全体の反り状態を取得する制御部と、を備える。

この発明の一の局面による基板作業装置では、高さ位置測定部による複数の測定点の測定結果に基づいて、複数の測定点の各々の位置における基板の高さ位置を取得するとともに、マーク撮像部による複数のマークの撮像画像の、前記マークを認識可能な程度の軽度のボケに基づいて、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を取得し、複数の測定点の各々の位置における基板の高さ位置と、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置とに基づいて、基板全体の反り状態を取得する制御部を設ける。これにより、マーク撮像部による、たとえば基板の位置の認識用途などの高さ位置取得用途とは異なる用途のための撮像動作において取得された、高さ位置取得用途とは異なる用途を有する複数のマークの撮像画像に基づいて、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を取得する分だけ、新たな高さ位置測定作業時間を生じさせることなく、高さ位置測定部により測定される測定点の数を減らすことができる。その結果、新たな高さ測定作業時間を生じさせることなく、高さ位置測定部による測定点の測定動作に要する時間を短縮することができるので、その分、基板全体の反り状態を取得する作業の作業時間を短縮して、生産性を向上させることができる。
また、上記一の局面による基板作業装置では、好ましくは、制御部は、マーク撮像部によるマークの撮像画像のボケの度合いか、または、マークの撮像画像と、基板の高さ位置と関連付けられて予め記憶されているマークの基準ボケ画像とのパターンマッチングに基づいて、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を取得するように構成されている。

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、複数のマークは、基板の位置を認識するための複数の基板位置認識マークを含み、制御部は、マーク撮像部による複数の基板位置認識マークの撮像画像に基づいて、複数の基板位置認識マークの各々の位置における基板の高さ位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、基板の位置を認識するための撮像動作において取得された撮像画像を利用して、新たな高さ位置測定作業時間を生じさせることなく、複数の基板位置認識マークの各々の位置における基板の高さ位置を取得することができる。また、基板の位置を認識するために基板に必ず付されている基板位置認識マークの撮像画像を利用することにより、基板によっては付されていないマークの撮像画像を利用する場合と異なり、撮像画像に基づく基板の高さ位置を確実に取得することができる。その結果、高さ位置測定部により測定される測定点の数を確実に減らすことができる。

この場合、好ましくは、複数のマークは、基板上において部品を実装する位置を認識するための複数の部品位置認識マークを含み、制御部は、複数の基板位置認識マークの各々の位置における基板の高さ位置に加えて、マーク撮像部による複数の部品位置認識マークの撮像画像に基づいて、複数の部品位置認識マークの各々の位置における基板の高さ位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、複数の基板位置認識マークの各々の位置における基板の高さ位置のみが取得される場合に比べて、高さ位置測定部により測定される測定点の数を大幅に減らすことができる。その結果、高さ位置測定部による測定点の測定動作に要する時間をより短縮することができる。

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、高さ位置測定部およびマーク撮像部が取り付けられ、基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットをさらに備え、制御部は、ヘッドユニットを基板に対して相対的に移動させて、マーク撮像部により複数のマークの撮像動作を行わせた後に、ヘッドユニットを基板に対して相対的に移動させて、高さ位置測定部により複数の測定点の測定動作を行わせるように構成されている。このように構成すれば、マーク撮像部による複数のマークの撮像動作と、高さ位置測定部による複数の測定点の測定動作とを別個に独立して行うことができる。その結果、制御部による撮像動作および測定動作の各々の制御を簡素化することができる。

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、高さ位置測定部およびマーク撮像部が取り付けられ、基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットをさらに備え、制御部は、基板における複数のマークの各々の位置と、基板における複数の測定点の各々の位置とに基づいて、基板における高さ位置取得経路を決定するとともに、決定された高さ位置取得経路に従って、ヘッドユニットを基板に対して相対的に移動させて、複数の測定点の測定動作および複数のマークの撮像動作を、それぞれ、高さ位置測定部およびマーク撮像部により、順次、行わせるように構成されている。このように構成すれば、高さ位置取得経路に従って、ヘッドユニットを基板に対して相対的に移動させることにより、マーク撮像部による複数のマークの撮像動作と高さ位置測定部による複数の測定点の測定動作とを別個に独立して行う場合に比べて、ヘッドユニットの移動経路を短くすることができる。その結果、基板の高さ位置を取得することに要する時間を短縮することができるので、生産性をさらに向上させることができる。

この場合、好ましくは、制御部は、基板における複数のマークの各々の位置と、基板における複数の測定点の各々の位置とに基づいて、最短経路となるように、高さ位置取得経路を決定するように構成されている。このように構成すれば、基板の高さ位置を取得することに要する時間をより短縮することができるので、生産性をより一層向上させることができる。

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、制御部は、マーク撮像部により撮像される複数のマークのうちの一部のマークの近傍の基板の高さ位置を、高さ位置測定部により測定させるとともに、高さ位置測定部による一部のマークの近傍の測定結果に基づいて取得される一部のマークの近傍の基板の高さ位置に基づいて、マーク撮像部による複数のマークの撮像画像に基づいて取得される、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を補正するように構成されている。このように構成すれば、測定精度が高い高さ位置測定部によるマークの近傍の測定結果に基づく基板の高さ位置に基づいて、マーク撮像部によるマークの撮像画像に基づく基板の高さ位置の精度を向上させることができる。その結果、基板全体の反り状態をより精度良く取得することができる。また、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を補正するために、一部のマークの近傍の基板の高さ位置を高さ位置測定部により測定させるだけでよく、全部のマークの近傍における基板の高さ位置を高さ位置測定部により測定させる必要がない。その結果、高さ位置測定部によるマークの近傍の測定動作に要する時間が増加することを抑制しながら、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を補正することができる。

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、制御部は、複数のマークの各々の単一の撮像画像に基づいて、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、複数の撮像画像に基づいてマークの位置における基板の高さ位置を取得する場合に比べて、マークの位置における基板の高さ位置を容易に取得することができる。

本発明によれば、上記のように、基板全体の反り状態を取得する作業の作業時間を短縮して、生産性を向上させることが可能な基板作業装置を提供することができる。

本発明の第１および第２実施形態による基板作業装置の全体構成を示す図である。 第１および第２実施形態の基板作業装置の制御的な構成を示すブロック図である。 第１実施形態の基板作業装置による基板全体の反り状態の取得を説明するための図である。 第１実施形態の基板作業装置による基板作業処理を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の変形例の基板作業装置による基板全体の反り状態の取得を説明するための図である。 第１実施形態の変形例の基板作業装置による基板作業処理を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態の基板作業装置による基板全体の反り状態の取得を説明するための図である。 第２実施形態の基板作業装置によるマークの撮像画像に基づく高さ位置の補正を説明するための図である。 第２実施形態の基板作業装置による基板作業処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、基板Ｐの搬送方向をＸ方向とし、水平面内でＸ方向と直交する方向をＹ方向とし、水平面と直交する上下方向をＺ方向とする。

［第１実施形態］
（基板作業装置の構成）
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による基板作業装置１００の構成について説明する。

基板作業装置１００は、図１に示すように、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの部品Ｅ（電子部品）を、プリント基板などの基板Ｐに実装する基板作業を行う部品実装装置である。

また、基板作業装置１００は、基台１と、基板搬送部２と、ヘッドユニット３と、支持部４と、レール部５と、部品撮像部６と、マーク撮像部７と、高さ位置測定部８と、制御部９（図２参照）とを備えている。

基台１は、基板作業装置１００において各構成要素を配置する基礎となる台である。基台１上には、基板搬送部２、レール部５および部品撮像部６が設けられている。また、基台１内には、制御部９が設けられている。また、基台１には、Ｙ方向の両側（Ｙ１側およびＹ２側）に、複数のテープフィーダ１０を配置可能なフィーダ配置部１ａがそれぞれ設けられている。

テープフィーダ１０は、基板Ｐに実装される部品Ｅを供給する装置である。テープフィーダ１０は、複数の部品Ｅを保持した部品供給テープが巻き回されたリール（図示せず）を保持している。また、テープフィーダ１０は、ヘッドユニット３による部品Ｅの取出しのための吸着動作に応じて、保持されたリールを回転させて部品供給テープを送出することにより、部品Ｅを供給するように構成されている。

基板搬送部２は、基板作業装置１００外から実装前の基板Ｐを搬入し、基板Ｐを搬送方向（Ｘ方向）に搬送し、基板作業装置１００外に実装後の基板Ｐを搬出するように構成されている。基板搬送部２は、一対のコンベア２ａを有しており、一対のコンベア２ａにより、基板Ｐを搬送方向に搬送するように構成されている。また、基板搬送部２は、搬入された基板Ｐを基板作業位置Ａまで搬送し、クランプ機構などの基板固定機構（図示せず）により、基板作業位置Ａで停止させた基板Ｐを固定するように構成されている。

ヘッドユニット３は、テープフィーダ１０から供給される部品Ｅを吸着するとともに、吸着された部品Ｅを基板作業位置Ａにおいて固定された基板Ｐに実装するように構成されている。ヘッドユニット３は、複数（５つ）のヘッド（実装ヘッド）３１と、複数のヘッド３１に対応してそれぞれ設けられた複数（５つ）のＺ軸モータ３２（図２参照）と、複数のヘッド３１に対応してそれぞれ設けられた複数（５つ）のＲ軸モータ３３（図２参照）とを含んでいる。

複数のヘッド３１の各々は、真空発生装置（図示せず）に接続されており、真空発生装置から供給される負圧によって、先端に装着されたノズル（図示せず）に部品Ｅを吸着可能に構成されている。複数のＺ軸モータ３２の各々は、複数のヘッド３１の各々を上下方向（Ｚ方向）に昇降させるように構成されている。これにより、複数のヘッド３１の各々は、部品Ｅの吸着や実装（装着）などを行う際の下降した状態の位置と、部品Ｅの搬送などを行う際の上昇した状態の位置との間で昇降可能に構成されている。複数のＲ軸モータ３３の各々は、複数のヘッド３１の各々を、ヘッド３１に装着されたノズルの中心軸回りに回転させるように構成されている。これにより、複数のヘッド３１の各々は、ノズルに吸着された部品Ｅの回転姿勢を調整可能に構成されている。

また、図１に示すように、ヘッドユニット３は、基板Ｐの上方において、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能に構成されている。また、ヘッドユニット３には、マーク撮像部７および高さ位置測定部８が取り付けられている。マーク撮像部７および高さ位置測定部８は、ヘッドユニット３とともに移動することによって、基板Ｐの上方において、水平方向に、基板Ｐに対して相対的に移動可能に構成されている。

支持部４は、搬送方向（Ｘ方向）に移動可能に、ヘッドユニット３を支持するように構成されている。具体的には、支持部４は、搬送方向に延びるボールネジ軸４１と、ボールネジ軸４１を回転させるＸ軸モータ４２とを含んでいる。ヘッドユニット３には、支持部４のボールネジ軸４１と係合するボールナット３４が設けられている。ヘッドユニット３は、Ｘ軸モータ４２によりボールネジ軸４１が回転されることにより、ボールネジ軸４１と係合するボールナット３４とともに、支持部４に沿って搬送方向に移動可能に構成されている。

一対のレール部５は、Ｙ方向に移動可能に、支持部４を支持するように構成されている。具体的には、レール部５は、支持部４のＸ方向の両端部をＹ方向に移動可能に支持する一対のガイドレール５１と、Ｙ方向に延びるボールネジ軸５２と、ボールネジ軸５２を回転させるＹ軸モータ５３とを含んでいる。支持部４には、レール部５のボールネジ軸５２と係合するボールナット４３が設けられている。支持部４は、Ｙ軸モータ５３によりボールネジ軸５２が回転されることにより、ボールネジ軸５２と係合するボールナット４３とともに、一対のレール部５に沿ってＹ方向に移動可能に構成されている。

このような構成により、ヘッドユニット３は、基台１上を水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能に構成されている。これにより、ヘッドユニット３は、テープフィーダ１０の上方に移動して、テープフィーダ１０から供給される部品Ｅを吸着するとともに、基板作業位置Ａにおいて固定された基板Ｐの上方に移動して、吸着された部品Ｅを基板Ｐに実装することが可能である。

部品撮像部６は、基板Ｐに対する部品Ｅの実装作業に先立ってヘッド３１に吸着された部品Ｅを撮像する部品認識用のカメラである。部品撮像部６は、基台１の上面上に固定されており、ヘッド３１に吸着された部品Ｅを、部品Ｅの下方（Ｚ２方向）から撮像するように構成されている。部品撮像部６による部品Ｅの撮像画像に基づいて、制御部９は、部品Ｅの吸着状態（回転姿勢およびヘッド３１に対する吸着位置）を取得（認識）するように構成されている。

マーク撮像部７は、基板Ｐに対する部品Ｅの実装作業に先立って基板Ｐの上面に付された複数（６つ）のマークＭ（図３参照）を撮像するマーク認識用のカメラである。マーク撮像部７は、ヘッドユニット３とともに撮像対象のマークＭの上方に移動して、撮像対象のマークＭを上方（Ｚ１方向）から撮像するように構成されている。複数のマークＭは、後述する高さ位置取得用途とは異なる用途を有しており、複数（２つ）の基板位置認識マークＭ１と、複数（４つ）の部品位置認識マークＭ２とを含んでいる。

基板位置認識マークＭ１は、基板Ｐの位置を認識するためのマークである。基板位置認識マークＭ１は、基板Ｐが基板固定機構により固定された状態で、マーク撮像部７により撮像される。そして、マーク撮像部７による基板位置認識マークＭ１の撮像画像に基づいて、制御部９は、基板固定機構により固定された基板Ｐの正確な位置および姿勢（回転角度）を取得（認識）するように構成されている。

部品位置認識マークＭ２は、基板Ｐ上において、高い実装精度を要する部品Ｅを実装する位置を認識するためのマークであり、基板Ｐ上において、高い実装精度を要する部品Ｅを実装する位置近傍に設けられている。部品位置認識マークＭ２は、基板Ｐが基板固定機構により固定された状態で、マーク撮像部７により撮像される。そして、マーク撮像部７による部品位置認識マークＭ２の撮像画像に基づいて、制御部９は、基板固定機構により固定された基板Ｐ上において、高い実装精度を要する部品Ｅを実装する位置および回転角度を正確に取得（認識）するように構成されている。

高さ位置測定部８は、基板Ｐに対する部品Ｅの実装作業に先立って、予め設定されている複数の測定点Ｂ（図３参照）の各々の位置における基板Ｐの高さ位置を測定するレーザ変位計である。高さ位置測定部８は、測定対象の測定点Ｂにレーザ光を照射するとともに、測定対象の測定点Ｂから反射されたレーザ光を受光することにより、測定対象の測定点Ｂの位置における基板Ｐの高さ位置を測定するように構成されている。また、高さ位置測定部８は、ヘッドユニット３とともに測定対象の測定点Ｂの上方に移動して、測定対象の測定点Ｂを上方（Ｚ１方向）から測定するように構成されている。なお、本明細書において、「高さ位置」は、基板作業装置１００において基準となる高さ位置に対する高さ位置である。

図２に示すように、制御部９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含み、基板作業装置１００の動作を制御する制御回路である。制御部９は、基板搬送部２、Ｘ軸モータ４２、Ｙ軸モータ５３、Ｚ軸モータ３２およびＲ軸モータ３３などを生産プログラムに従って制御することにより、テープフィーダ１０から供給される部品Ｅの吸着を行うとともに、基板Ｐに部品Ｅの実装を行うように構成されている。

（基板全体の反り状態の取得）
制御部９は、基板Ｐに対する部品Ｅの実装作業に先立って、基板Ｐ全体の反り状態を取得するように構成されている。

ここで、第１実施形態では、制御部９は、図３に示すように、高さ位置測定部８による複数の測定点Ｂ（後述するＢ２）の測定結果に基づいて取得される、複数の測定点Ｂ（Ｂ２）の各々の位置における基板Ｐの高さ位置と、マーク撮像部７による複数のマークＭ（基板位置認識マークＭ１および部品位置認識マークＭ２）の撮像画像に基づいて取得される、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置とに基づいて、基板Ｐ全体の反り状態を取得するように構成されている。

〈マークの撮像画像に基づく基板の高さ位置の取得〉
制御部９は、ヘッドユニット３を移動させることにより、複数のマークＭの各々の上方にマーク撮像部７を順次移動させて、複数のマークＭの各々を順次撮像させるように構成されている。

この際、制御部９は、マーク撮像部７により複数のマークＭの各々を１回だけ撮像させるとともに、複数のマークＭの各々の単一の撮像画像を取得するように構成されている。また、制御部９は、取得された複数のマークＭの各々の単一の撮像画像に基づいて、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得するように構成されている。

また、制御部９は、マークＭの撮像画像におけるマークＭのボケに基づいて、基板Ｐの高さ位置を取得するように構成されている。たとえば、制御部９は、マークＭの撮像画像に基づいて、マークＭのピント指数（ボケの度合いを示す指数）を取得するとともに、取得されたピント指数と、基板Ｐの高さ位置と関連付けられて予め記憶されている基準ピント指数とを比較することによって、基板Ｐの高さ位置を取得することが可能である。あるいは、制御部９は、マークＭの撮像画像と、基板Ｐの高さ位置と関連付けられて予め記憶されているマークＭの基準ボケ画像とをパターンマッチングすることによって、基板Ｐの高さ位置を取得することが可能である。なお、マークＭの撮像画像におけるマークＭのボケは、マークＭを認識可能な程度の軽度のボケである。

また、第１実施形態では、制御部９は、マーク撮像部７による複数の基板位置認識マークＭ１の撮像画像に基づいて、基板Ｐの位置を取得（認識）するだけでなく、複数の基板位置認識マークＭ１の各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得するように構成されている。

また、制御部９は、マーク撮像部７による複数の部品位置認識マークＭ２の撮像画像に基づいて、基板Ｐ上において部品Ｅを実装する位置を取得（認識）するだけでなく、複数の部品位置認識マークＭ２の各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得するように構成されている。

なお、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像動作は、たとえば基板Ｐの位置の認識用途などの高さ位置取得用途とは異なる用途のために行われる動作である。したがって、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像画像に基づいて、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得しても、新たな高さ測定作業時間は生じない。

〈測定点の測定結果に基づく基板の高さ位置の取得〉

制御部９は、ヘッドユニット３を移動させることにより、複数の測定点Ｂの各々の上方に高さ位置測定部８を順次移動させて、複数の測定点Ｂの各々を順次測定させるように構成されている。

この際、制御部９は、予め設定されている複数の測定点Ｂのうち、マーク撮像部７によるマークＭの撮像時の撮像視野Ｖに含まれる測定点Ｂ１を、高さ位置測定部８により測定させないように構成されている。言い換えると、制御部９は、予め設定されている複数の測定点Ｂのうち、マーク撮像部７によるマークＭの撮像時の撮像視野Ｖに含まれない測定点Ｂ２のみを、高さ位置測定部８により測定させるように構成されている。

また、制御部９は、マーク撮像部７によるマークＭの撮像時の撮像視野Ｖに含まれない複数の測定点Ｂ２の測定結果に基づいて、複数の測定点Ｂ２の各々の位置における基板の高さ位置を取得するように構成されている。

また、第１実施形態では、制御部９は、ヘッドユニット３を基板Ｐに対して相対的に移動させて、マーク撮像部７により複数のマークＭの撮像動作を行わせた後に、ヘッドユニット３を基板Ｐに対して相対的に移動させて、高さ位置測定部８により複数の測定点Ｂの測定動作を行わせるように構成されている。

（基板作業処理）
次に、図４を参照して、第１実施形態の基板作業装置１００による基板作業処理をフローチャートに基づいて説明する。フローチャートの各処理は、制御部９により行われる。

図４に示すように、まず、ステップＳ１において、基板搬送部２により、基板作業装置１００外から基板Ｐが搬入され、基板作業位置Ａに搬送され、基板作業位置Ａにおいて固定される。

そして、ステップＳ２において、ヘッドユニット３とともにマーク撮像部７が複数のマークＭ（基板位置認識マークＭ１および部品位置認識マークＭ２）の各々の上方に順次移動されて、マーク撮像部７により複数のマークＭの各々が順次撮像される。また、ステップＳ２では、マーク撮像部７による複数の基板位置認識マークＭ１の撮像画像に基づいて、基板Ｐの正確な位置が取得されるとともに、複数の基板位置認識マークＭ１の各々の位置における基板Ｐの高さ位置が取得される。また、ステップＳ２では、マーク撮像部７による複数の部品位置認識マークＭ２の撮像画像に基づいて、基板Ｐ上において部品Ｅを実装する正確な位置が取得されるとともに、複数の部品位置認識マークＭ２の各々の位置における基板Ｐの高さ位置が取得される。

そして、ステップＳ３において、次に測定される測定点Ｂが、マーク撮像部７によるマークＭの撮像時の撮像視野Ｖに含まれるか否かが判断される。次に測定される測定点Ｂが、マーク撮像部７によるマークＭの撮像時の撮像視野Ｖに含まれると判断される場合（測定点Ｂ１である場合）には、その測定点Ｂの測定を省略して、ステップＳ３を繰り返す。

また、ステップＳ３において、次に測定される測定点Ｂが、マーク撮像部７によるマークＭの撮像時の撮像視野Ｖに含まれないと判断される場合（測定点Ｂ２である場合）には、ステップＳ４に進む。

そして、ステップＳ４において、ヘッドユニット３とともに高さ位置測定部８が測定される測定点Ｂ２の上方に移動されて、高さ位置測定部８により測定点Ｂ２が測定される。また、ステップＳ４では、高さ位置測定部８による測定点Ｂ２の測定結果に基づいて、測定された測定点Ｂ２の位置における基板Ｐの高さ位置が取得される。

そして、ステップＳ５において、予め設定されている複数の測定点Ｂのうちに、測定されない測定点Ｂ１を除いて、未測定の測定点Ｂがあるか否かが判断される。未測定の測定点Ｂがあると判断される場合には、ステップＳ３に進む。また、未測定の測定点Ｂがないと判断される場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ３〜Ｓ５の処理が繰り返されることにより、高さ位置測定部８により複数の測定点Ｂ２が測定されるとともに、複数の測定点Ｂ２の測定結果に基づいて、複数の測定点Ｂ２の各々の位置における基板の高さ位置が取得される。

そして、ステップＳ６において、ステップＳ４において取得された複数の測定点Ｂ２の各々の位置における基板Ｐの高さ位置と、ステップＳ２において取得された複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置とに基づいて、基板Ｐ全体の反り状態が取得される。

そして、ステップＳ７において、ヘッドユニット３による基板Ｐに対する部品Ｅの実装作業が行われる。ステップＳ７では、ステップＳ６において取得された基板Ｐ全体の反り状態に基づいて、実装作業時におけるヘッドユニット３のヘッド３１の下降高さ位置が補正された状態で、ヘッドユニット３による基板Ｐに対する部品Ｅの実装作業が行われる。

そして、基板Ｐに対する部品Ｅの実装作業が完了すると、基板作業位置Ａにおける基板搬送部２による基板Ｐの固定が解除される。そして、ステップＳ８において、基板搬送部２により、基板Ｐが基板作業位置Ａから搬送され、基板作業装置１００外に搬出される。そして、基板作業処理が終了される。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、高さ位置測定部８による複数の測定点Ｂ２の測定結果に基づいて取得される、複数の測定点Ｂ２の各々の位置における基板Ｐの高さ位置と、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像画像に基づいて取得される、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置とに基づいて、基板Ｐ全体の反り状態を取得する制御部９を設ける。これにより、マーク撮像部７による、たとえば基板Ｐの位置の認識用途などの高さ位置取得用途とは異なる用途のための撮像動作において取得された、高さ位置取得用途とは異なる用途を有する複数のマークＭの撮像画像に基づいて、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得する分（測定点Ｂ１の分）だけ、新たな高さ測定作業時間を生じさせることなく、高さ位置測定部８により測定される測定点Ｂ２の数を減らすことができる。その結果、新たな高さ位置測定作業時間を生じさせることなく、高さ位置測定部８による測定点Ｂ２の測定動作に要する時間を短縮することができるので、その分、基板Ｐ全体の反り状態を取得する作業の作業時間を短縮して、生産性を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、マーク撮像部７による複数の基板位置認識マークＭ１の撮像画像に基づいて、複数の基板位置認識マークＭ１の各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得するように制御部９を構成する。これにより、基板Ｐの位置を認識するための撮像動作において取得された撮像画像を利用して、新たな高さ位置測定作業時間を生じさせることなく、複数の基板位置認識マークＭ１の各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得することができる。また、基板Ｐの位置を認識するために基板Ｐに必ず付されている基板位置認識マークＭ１の撮像画像を利用することにより、基板Ｐによっては付されていないマークＭの撮像画像を利用する場合と異なり、撮像画像に基づく基板Ｐの高さ位置を確実に取得することができる。その結果、高さ位置測定部８により測定される測定点Ｂ２の数を確実に減らすことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、複数の基板位置認識マークＭ１の各々の位置における基板Ｐの高さ位置に加えて、マーク撮像部７による複数の部品位置認識マークＭ２の撮像画像に基づいて、複数の部品位置認識マークＭ２の各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得するように制御部９を構成する。これにより、複数の基板位置認識マークＭ１の各々の位置における基板Ｐの高さ位置のみが取得される場合に比べて、高さ位置測定部８により測定される測定点Ｂ２の数を大幅に減らすことができる。その結果、高さ位置測定部８による測定点Ｂ２の測定動作に要する時間をより短縮することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、高さ位置測定部８およびマーク撮像部７が取り付けられ、基板Ｐに対して相対的に移動可能なヘッドユニット３を設ける。そして、ヘッドユニット３を基板Ｐに対して相対的に移動させて、マーク撮像部７により複数のマークＭの撮像動作を行わせた後に、ヘッドユニット３を基板Ｐに対して相対的に移動させて、高さ位置測定部８により複数の測定点Ｂ２の測定動作を行わせるように制御部９を構成する。これにより、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像動作と、高さ位置測定部８による複数の測定点Ｂ２の測定動作とを別個に独立して行うことができる。その結果、制御部９による撮像動作および測定動作の各々の制御を簡素化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、複数のマークＭの各々の単一の撮像画像に基づいて、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置を取得するように制御部９を構成する。これにより、複数の撮像画像に基づいてマークＭの位置における基板Ｐの高さ位置を取得する場合に比べて、マークＭの位置における基板Ｐの高さ位置を容易に取得することができる。

（第１実施形態の変形例）
次に、図１、図２、図５および図６を参照して、第１実施形態の変形例について説明する。

第１実施形態の変形例による基板作業装置１００ａ（図１参照）は、図２に示すように、制御部９ａを備える点で、上記第１実施形態の基板作業装置１００と相違する。

第１実施形態の変形例では、制御部９ａは、図５に示すように、高さ位置測定部８による複数の測定点Ｂ２の測定動作およびマーク撮像部７による複数のマークＭ（基板位置認識マークＭ１および部品位置認識マークＭ２）の撮像動作に先立って、基板Ｐにおける高さ位置取得経路Ｒを決定するように構成されている。具体的には、制御部９ａは、基板Ｐにおける複数のマークＭの各々の位置と、基板Ｐにおける複数の測定点Ｂ２の各々の位置とに基づいて、最短経路となるように、基板Ｐにおける高さ位置取得経路Ｒを決定するように構成されている。また、制御部９ａは、決定された高さ位置取得経路Ｒに従って、ヘッドユニット３を基板Ｐに対して相対的に移動させて、複数の測定点Ｂ２の測定動作および複数のマークＭの撮像動作を、それぞれ、高さ位置測定部８およびマーク撮像部７により、順次、行わせるように構成されている。

次に、図６を参照して、第１実施形態の変形例の基板作業装置１００ａによる基板作業処理をフローチャートに基づいて説明する。フローチャートの各処理は、制御部９ａにより行われる。なお、上記第１実施形態と同様の処理には、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。

図６に示すように、ステップＳ１の処理が行われた後、ステップＳ１１において、基板Ｐにおける複数のマークＭ（基板位置認識マークＭ１および部品位置認識マークＭ２）の各々の位置と、基板Ｐにおける複数の測定点Ｂ２の各々の位置とに基づいて、最短経路となるように、基板Ｐにおける高さ位置取得経路Ｒが決定される。

そして、ステップＳ１２において、ステップＳ１１において決定された高さ位置取得経路Ｒに従って、測定対象の測定点Ｂ２の上方および撮像対象のマークＭの上方に、ヘッドユニット３とともに高さ位置測定部８およびマーク撮像部７が順次移動される。ステップＳ１２では、マーク撮像部７がマークＭの上方に移動された場合には、マーク撮像部７によりマークＭが撮像される。また、ステップＳ１２では、高さ位置測定部８が測定点Ｂ２の上方に移動された場合には、高さ位置測定部８により測定点Ｂ２が測定される。また、ステップＳ１２では、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像画像に基づいて、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置が取得されるとともに、高さ位置測定部８による複数の測定点Ｂ２の測定結果に基づいて、複数の測定点Ｂ２の各々の位置における基板Ｐの高さ位置が取得される。その後、上記第１実施形態と同様に、ステップＳ６〜Ｓ８の処理が行われて、基板作業処理が終了される。

（第１実施形態の変形例の効果）
第１実施形態の変形例では、上記のように、高さ位置測定部８およびマーク撮像部７が取り付けられ、基板Ｐに対して相対的に移動可能なヘッドユニット３を設ける。そして、基板Ｐにおける複数のマークＭの各々の位置と、基板Ｐにおける複数の測定点Ｂ２の各々の位置とに基づいて、基板Ｐにおける高さ位置取得経路Ｒを決定するように制御部９ａを構成する。そして、決定された高さ位置取得経路Ｒに従って、ヘッドユニット３を基板Ｐに対して相対的に移動させて、複数の測定点Ｂ２の測定動作および複数のマークＭの撮像動作を、それぞれ、高さ位置測定部８およびマーク撮像部７により、順次、行わせるように制御部９を構成する。これにより、高さ位置取得経路Ｒに従って、ヘッドユニット３を基板Ｐに対して相対的に移動させることにより、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像動作と高さ位置測定部８による複数の測定点Ｂ２の測定動作とを別個に独立して行う場合に比べて、ヘッドユニット３の移動経路を短くすることができる。その結果、基板Ｐの高さ位置を取得することに要する時間を短縮することができるので、生産性をさらに向上させることができる。

また、第１実施形態の変形例では、上記のように、基板Ｐにおける複数のマークＭの各々の位置と、基板Ｐにおける複数の測定点Ｂ２の各々の位置とに基づいて、最短経路となるように、高さ位置取得経路Ｒを決定するように制御部９ａを構成する。これにより、基板Ｐの高さ位置を取得することに要する時間をより短縮することができるので、生産性をより一層向上させることができる。

なお、第１実施形態の変形例のその他の構成および効果は、上記第１実施形態と同様である。

［第２実施形態］
次に、図１、図２、図７〜図９を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、マークの撮像画像に基づいて取得された基板の高さ位置を補正する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。

（基板作業装置の構成）
本発明の第２実施形態による基板作業装置２００（図１参照）は、図２に示すように、制御部１０９を備える点で、上記第１実施形態の基板作業装置１００と相違する。

第２実施形態では、制御部１０９は、図７に示すように、マーク撮像部７により撮像される複数のマークＭのうちの１つのマークＭ（図７では、Ｘ２方向側の基板位置認識マークＭ１。以下、「補正用マークＭ３」という）の位置の基板Ｐの高さ位置を、高さ位置測定部８により測定させるように構成されている。

また、制御部１０９は、高さ位置測定部８による補正用マークＭ３の測定結果に基づいて、補正用マークＭ３の位置における基板Ｐの高さ位置を取得するように構成されている。また、制御部１０９は、取得された補正用マークＭ３の位置における基板Ｐの高さ位置に基づいて、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像画像に基づいて取得される、複数のマークＭの各々（全部）の位置における基板Ｐの高さ位置を補正するように構成されている。

具体的には、制御部１０９は、図８に示すように、マーク撮像部７による補正用マークＭ３（基板位置認識マークＭ１）の撮像画像に基づいて取得される、補正用マークＭ３の位置における基板Ｐの高さ位置Ｈ１と、高さ位置測定部８による補正用マークＭ３の測定結果に基づいて取得される、補正用マークＭ３の位置における基板Ｐの高さ位置Ｈ２との差分ΔＨを取得するように構成されている。また、制御部１０９は、取得された差分ΔＨを、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像画像に基づいて取得される、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置に加算することによって、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置を補正するように構成されている。

次に、図９を参照して、第２実施形態の基板作業装置２００による基板作業処理をフローチャートに基づいて説明する。フローチャートの各処理は、制御部１０９により行われる。なお、上記第１実施形態と同様の処理には、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。

図９に示すように、ステップＳ１〜Ｓ５の処理が行われた後、ステップＳ２１において、高さ位置測定部８により、マーク撮像部７により撮像される複数のマークＭのうちの１つのマークＭ（補正用マークＭ３）の位置における基板Ｐの高さ位置が測定される。また、ステップＳ２１では、高さ位置測定部８による補正用マークＭ３の測定結果に基づいて、補正用マークＭ３の位置における基板Ｐの高さ位置が取得される。

そして、ステップＳ２２において、ステップＳ２１において取得された補正用マークＭ３の位置における基板Ｐの高さ位置に基づいて、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像画像に基づいて取得される、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置が補正される。その後、上記第１実施形態と同様に、ステップＳ６〜Ｓ８の処理が行われて、基板作業処理が終了される。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、マーク撮像部７により撮像される複数のマークＭのうちの一部（１つ）のマークＭ（補正用マークＭ３）の位置の基板Ｐの高さ位置を、高さ位置測定部８により測定させるように制御部１０９を構成する。そして、高さ位置測定部８による一部（１つ）のマークＭの位置の測定結果に基づいて取得される一部（１つ）のマークＭの位置の基板Ｐの高さ位置に基づいて、マーク撮像部７による複数のマークＭの撮像画像に基づいて取得される、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置を補正するように制御部１０９を構成する。これにより、測定精度が高い高さ位置測定部８によるマークＭの位置の測定結果に基づく基板Ｐの高さ位置に基づいて、マーク撮像部７によるマークＭの撮像画像に基づく基板Ｐの高さ位置の精度を向上させることができる。その結果、基板Ｐ全体の反り状態をより精度良く取得することができる。また、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置を補正するために、一部（１つ）のマークＭの位置の基板Ｐの高さ位置を高さ位置測定部８により測定させるだけでよく、全部のマークＭの位置における基板Ｐの高さ位置を高さ位置測定部８により測定させる必要がない。その結果、高さ位置測定部８によるマークＭの位置の測定動作に要する時間が増加することを抑制しながら、複数のマークＭの各々の位置における基板Ｐの高さ位置を補正することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの部品（いわゆる、パッケージ部品）を実装する部品実装装置としての基板作業装置に本発明が適用された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、ダイシングされたウエハからベアチップを取り出して実装する部品実装装置としての基板作業装置に適用されてもよい。また、本発明は、基板に部品を接合するために、はんだなどの接合材を基板に塗布する接合材塗布装置としての基板作業装置などに適用されてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、本発明の高さ位置測定部として、レーザ変位計を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、本発明の高さ位置測定部として、レーザ変位計以外を用いてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、本発明のマークとして、基板位置認識マークおよび部品位置認識マークの両方を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、本発明のマークとして、基板位置認識マークまたは部品位置認識マークのいずれか一方のみを用いてもよい。また、本発明では、本発明のマークとして、基板位置認識マークおよび部品位置認識マークの以外のマークを用いてもよい。たとえば、本発明のマークとして、複数の個片基板を含む多面取り基板に付された、複数の個片基板の各々の良否を判断するための良否判定マークを用いてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、基板高さ位置測定部およびマーク撮像部が、ヘッドユニットに取り付けられるとともに、ヘッドユニットともに移動する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、基板高さ位置測定部およびマーク撮像部が、それぞれ、独立して基板に対して相対的に移動可能に構成されていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、制御部が、最短経路となるように、高さ位置取得経路を決定する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、マーク撮像部により複数のマークの撮像動作と高さ位置測定部により複数の測定点の測定動作とを別個に独立して行う場合に比べて、ヘッドユニットの移動経路が短くなれば、最短経路となるように、高さ位置取得経路を決定しなくてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、制御部が、複数のマークの各々の単一の撮像画像に基づいて、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部が、複数のマークの各々の複数の撮像画像に基づいて、複数のマークの各々の位置における基板の高さ位置を取得してもよい。

また、上記第２実施形態では、マーク撮像部により撮像される複数のマークのうちの１つのマークの位置の基板の高さ位置を、高さ位置測定部により測定させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、マーク撮像部により撮像される複数のマークの全部でなければ、マーク撮像部により撮像される複数のマークのうちの２つ以上のマークの位置の基板の高さ位置を、高さ位置測定部により測定させてもよい。また、マークの位置の近傍であれば、マークの位置ではなく、マークの位置の周辺の基板の高さ位置を、高さ位置測定部により測定させてもよい。

また、上記第２実施形態では、制御部が、１つの補正用マークの位置における基板の高さ位置に基づいて、マーク撮像部による複数のマークの撮像画像に基づいて取得される、複数のマークの全部の位置における基板の高さ位置を補正する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部が、１または複数の補正用マークの位置における基板の高さ位置に基づいて、マーク撮像部による複数のマークの撮像画像に基づいて取得される、複数のマークの一部の位置における基板の高さ位置を補正してもよい。

上記実施形態では、説明の便宜上、制御部の処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

３ ヘッドユニット
７ マーク撮像部
８ 高さ位置測定部
９、９ａ、１０９ 制御部
１００、１００ａ、２００ 基板作業装置
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２ 測定点
Ｅ 部品
Ｍ マーク
Ｍ１ 基板位置認識マーク
Ｍ２ 部品位置認識マーク
Ｐ 基板

Claims (9)

1. 部品が実装される基板において、複数の測定点の各々における前記基板の高さ位置を測定する高さ位置測定部と、
   前記基板に付された高さ位置取得用途とは異なる用途を有する複数のマークの各々を撮像するマーク撮像部と、
   前記高さ位置測定部による前記複数の測定点の測定結果に基づいて、前記複数の測定点の各々の位置における前記基板の高さ位置を取得するとともに、前記マーク撮像部による前記複数のマークの撮像画像の、前記マークを認識可能な程度の軽度のボケに基づいて、前記複数のマークの各々の位置における前記基板の高さ位置を取得し、前記複数の測定点の各々の位置における前記基板の高さ位置と、前記複数のマークの各々の位置における前記基板の高さ位置とに基づいて、前記基板全体の反り状態を取得する制御部と、を備える、基板作業装置。
2. 前記制御部は、前記マーク撮像部による前記マークの撮像画像のボケの度合いか、または、前記マークの撮像画像と、前記基板の高さ位置と関連付けられて予め記憶されている前記マークの基準ボケ画像とのパターンマッチングに基づいて、前記複数のマークの各々の位置における前記基板の高さ位置を取得するように構成されている、請求項１に記載の基板作業装置。
3. 前記複数のマークは、前記基板の位置を認識するための複数の基板位置認識マークを含み、
   前記制御部は、前記マーク撮像部による前記複数の基板位置認識マークの撮像画像に基づいて、前記複数の基板位置認識マークの各々の位置における前記基板の高さ位置を取得するように構成されている、請求項１または２に記載の基板作業装置。
4. 前記複数のマークは、前記基板上において前記部品を実装する位置を認識するための複数の部品位置認識マークを含み、
   前記制御部は、前記複数の基板位置認識マークの各々の位置における前記基板の高さ位置に加えて、前記マーク撮像部による前記複数の部品位置認識マークの撮像画像に基づいて、前記複数の部品位置認識マークの各々の位置における前記基板の高さ位置を取得するように構成されている、請求項３に記載の基板作業装置。
5. 前記高さ位置測定部および前記マーク撮像部が取り付けられ、前記基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットをさらに備え、
   前記制御部は、前記ヘッドユニットを前記基板に対して相対的に移動させて、前記マーク撮像部により前記複数のマークの撮像動作を行わせた後に、前記ヘッドユニットを前記基板に対して相対的に移動させて、前記高さ位置測定部により前記複数の測定点の測定動作を行わせるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板作業装置。
6. 前記高さ位置測定部および前記マーク撮像部が取り付けられ、前記基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットをさらに備え、
   前記制御部は、前記基板における前記複数のマークの各々の位置と、前記基板における前記複数の測定点の各々の位置とに基づいて、前記基板における高さ位置取得経路を決定するとともに、決定された前記高さ位置取得経路に従って、前記ヘッドユニットを前記基板に対して相対的に移動させて、前記複数の測定点の測定動作および前記複数のマークの撮像動作を、それぞれ、前記高さ位置測定部および前記マーク撮像部により、順次、行わせるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板作業装置。
7. 前記制御部は、前記基板における前記複数のマークの各々の位置と、前記基板における前記複数の測定点の各々の位置とに基づいて、最短経路となるように、前記高さ位置取得経路を決定するように構成されている、請求項６に記載の基板作業装置。
8. 前記制御部は、前記マーク撮像部により撮像される前記複数のマークのうちの一部のマークの近傍の前記基板の高さ位置を、前記高さ位置測定部により測定させるとともに、前記高さ位置測定部による前記一部のマークの近傍の測定結果に基づいて取得される前記一部のマークの近傍の前記基板の高さ位置に基づいて、前記マーク撮像部による前記複数のマークの撮像画像に基づいて取得される、前記複数のマークの各々の位置における前記基板の高さ位置を補正するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板作業装置。
9. 前記制御部は、前記複数のマークの各々の単一の撮像画像に基づいて、前記複数のマークの各々の位置における前記基板の高さ位置を取得するように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の基板作業装置。

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