JP6902633B2 - 装着精度測定用チップおよび装着精度測定用キット - Google Patents

Description

本明細書には、装着装置の装着精度を測定するために使用される装着精度測定用チップ、および、その装着精度測定用チップを含んで構成される装着精度測定用キットを開示する。

下記特許文献１および２には、装着部材を被装着基材に装着する装着装置が記載されている。装着装置においては、被装着基材上の設定された箇所に、装着部材を精度よく装着するために、従来から種々の方法が用いられている。そして、引用文献１および２には、装着装置の装着精度を向上させるために、その装着装置の装着位置の誤差を検出することが記載されている。その装着位置誤差は、装着装置によって検査用のチップを基材に装着し、その装着された検査用のチップをカメラで撮像し、その撮像結果と基準位置とを比較することで測定される。

引用文献１ないし引用文献４には、その検査用のチップ、つまり、装着装置の装着精度を測定するために使用される装着精度測定用チップが記載されている。また、引用文献１には、その装着精度測定用チップと、そのチップを装着精度の測定時に載置させる載置部とを含んで構成される装着精度測定用キットが記載されている。

特開２００８−２０５１３４号公報 特開２００１−１３６０００号公報 特開平１１−５４９９９号公報 特開平１１−２２０３００号公報

解決しようとする課題

装着装置の装着精度の測定は、当然に、その測定精度が高いことが望ましい。また、上述のような装着精度測定用キットにおいては、載置部に粘着性があり、装着精度測定用チップが貼着させられるようになっており、装着精度の測定後には、そのチップを載置部から剥がす必要がある。しかしながら、チップの下面全体が載置部に貼着させられると、容易に剥がし難いという問題がある。そのような問題に対処することにより、装着精度測定用チップおよび装着精度測定用キットの実用性を向上させ得ると考えられる。本出願は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い装着精度測定用チップおよび装着精度測定用キットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本明細書には、チップ本体部と、そのチップ本体部の装着側の面に設けられてそのチップ本体部の装着側の面からシフトした位置において装着されるものに接触する接触面を形成する１以上の突出部とを有し、その１以上の突出部が、チップ本体部の装着側の面に、その面の重心を中心として、その重心から外縁までの距離で最も長い距離の半分の長さを半径とする円形状の範囲にしか配置されていない装着精度測定用チップを開示する。また、本明細書には、上記の装着精度測定用チップと、その装着精度測定用チップが載置可能とされてその装着精度測定用チップの接触面を貼着させる粘着性のある載置部とを備えた装着精度測定用キットを開示する。

効果

装着精度測定用チップが、下面側に突出部がなく下面全体が接地するような場合、例えば、基材に装着させる際にチップと基材とが平行でないと、チップの外縁が最初に接地するため、装着位置の誤差を生じさせる要因となっていた。それに対して、本明細書に開示された装着精度測定用チップは、チップ本体部の装着側の面に１以上の突出部が設けられ、その１以上の突出部がチップ本体部の重心付近にしか存在しないものとなっている。つまり、本明細書に開示された装着精度測定用チップは、装着装置によって基材に装着される際に、チップ本体部が基材に接地せず、１以上の突出部のみが接地することになるのである。したがって、本明細書に開示された装着精度測定用チップによれば、装着精度測定時における測定精度を向上させることが可能である。

また、本明細書に開示された装着精度測定用キットは、上述の装着精度測定用チップが載置部に載置された場合に、そのチップの突出部のみが載置部に貼着することになるため、測定後に、チップを載置部から容易に取り外すことが可能となる。例えば、装着装置を、載置部に載置された装着精度測定用チップを回収して、検査前の位置に戻すように構成することが可能となる。

本実施例の装置精度測定用キットを備えた部品装着機を概略的に示す平面図である。 本実施例の装着精度測定用キットを示す(a)平面図と(b)側面図である。 本実施例の装着精度測定用チップの斜視図である。 本実施例の装着精度測定用チップの(a)平面図と(b)側面図である。 本実施例の装着精度測定用チップと比較例のチップとが、装着精度測定用キットの載置部に接地する時の状態を概略的に示す側面図である。

以下、一実施例である装着精度測定用チップおよび装着精度測定用キットを、図を参照しつつ説明する。なお、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。

＜部品装着機の構成＞
本実施例の装着精度測定用キットを備えた部品装着機１０を、図１に示す。その部品装着機は、(a) ベース１２と、(b)ベース１２上に配設され、回路基板Ｓ（以下、単に「基板Ｓ」という場合がある）の搬入・搬出を行うとともに、その基板を定められた位置に固定する基板搬送固定装置１４と、(c) その基板搬送固定装置１４を挟んでベース１２上に配設されたフィーダ型部品供給装置１６およびトレイ型部品供給装置１８と、(d) それら部品供給装置１６，１８の各々から供給される電子部品（以下、単に「部品」という場合がある）を基板搬送固定装置１４によって固定された基板Ｓに装着する部品装着装置２０とを含んで構成されている。また、ベース１２には、２つの部品カメラ２２が設けられている。それら２つの部品カメラ２２の各々は、フィーダ型部品供給装置１６と基板搬送固定装置１４との間、および、トレイ型部品供給装置１８と基板搬送固定装置１４との間に、基板搬送方向に平行に移動可能に設けられている。ちなみに、以下の説明において、図において矢印で示すように、基板Ｓの搬送方向（図１における左右方向）をＸ方向，基板搬送方向に直交する方向をＹ方向と呼ぶ場合がある。

部品装着装置２０は、部品を保持してその部品を装着するための部品装着ヘッド３０と、その部品装着ヘッド３０を移動させるヘッド移動装置３２とを含んで構成される。そのヘッド移動装置３２は、部品装着ヘッド３０が脱着可能に取り付けられるヘッド取付体４０と、そのヘッド取付体４０を部品供給装置１６，１８と基板Ｓとにわたって移動させるＹ方向移動機構４２と、そのＹ方向移動機構４２をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構４４とを含んで構成されている。また、図示を省略するが、ヘッド取付体４０は、ヘッド昇降装置を含んで構成されており、そのヘッド昇降装置によって、部品装着ヘッド３０が昇降させられるようになっている。また、ヘッド取付体４０には、基板Ｓの表面の基準マーク４６を撮像するためのマークカメラ４８が固定されている。部品装着ヘッド３０は、詳しい説明は省略するが、吸着ノズルを備えており、その吸着ノズルが、負圧の供給によって、部品を吸着保持し、負圧の供給の停止により、吸着保持した部品を離脱させる。また、吸着ノズルは軸線周りに回転可能とされており、部品装着時時に回転位置も調整されるようになっている。

＜部品装着機による部品装着作業の概要＞
本実施例の部品装着機１０による部品装着作業について説明すれば、まず、基板搬送固定装置１４によって、作業に供される基板Ｓが、上流側から搬入され、所定の作業位置にて固定される。次いで、マークカメラ４８がヘッド移動装置３２によって移動させられ、基板Ｓの上面に付された基準マーク４６が撮像される。その撮像によって得られた撮像データに基づき、装着位置の基準となる座標系が決定される。

続いて、ヘッド移動装置３２によって、部品装着ヘッド３０が複数のフィーダ型部品供給装置１６あるいはトレイ型部品供給装置１８の上方に位置させられ、吸着ノズルの各々において部品が保持される。部品装着ヘッド３０が基板Ｓの上方に移動させられる際中に、部品カメラ２２の上方を通過し、吸着ノズルに保持された部品が、部品カメラ２２によって撮像される。その撮像データに基づき、部品のノズル軸線に対する位置ずれ量や回転位置ずれ量が把握される。続いて、部品装着ヘッド３０が、基板Ｓの上方に移動させられ、上記ずれ量に基づく補正を行いつつ、各部品が、順次、装着プログラムによって定められた設定位置に装着される。装着プログラムによって定められた回数、部品供給装置１６，１８と基板Ｓとの間を部品装着ヘッド３０が往復させられ、部品装着ヘッド３０による部品の保持・装着が、上記のように繰り返されて、部品装着機１０による部品装着作業が完了する。

＜装着精度測定用チップおよび装着精度測定用キット＞
本実施例の部品装着機１０においては、部品装着装置２０の装着精度の検査をすることが可能とされている。そして、上述した部品の回路基板Ｓへの装着作業が、その検査結果である装着位置の誤差に基づく補正を行いつつ行われ、精度よく行われるようになっているのである。

部品装着機１０には、部品装着装置２０の装着位置誤差の測定を行うために、本実施例の装着精度測定用キット６０（以下、単に「測定用キット６０」と呼ぶ場合がある。）が設けられている。詳しくは、本測定用キット６０は、図１に示すように、基板搬送固定装置１４にそれの外側に位置するように固定されている。本測定用キット６０は、図２および図３に示すように、測定台６２と、本実施例の装着精度測定用チップ６４（以下、単に「測定用チップ６４」と呼ぶ場合がある。）とを含んで構成される。

本測定用チップ６４は、図３に示すように、概して正方形状をなし、それら四辺の各々から複数ずつのリードが延び出させられたような電子回路部品の形象７０が表された形象表示チップである。本測定用チップ６４は、ステンレス等の金属，セラミック，合成樹脂等、特に材質は限定されないが、熱膨張係数の小さい材料からなるものであることが望ましいため、本実施例においては、無色透明のガラス製とされている。また、本測定用チップ６４は、比較的大きい電子回路部品に対応する大きさで、例えば、７ｍｍ〜１０ｍｍ四方のものである。

本測定用チップ６４に形成された形象７０は、例えば、アルミ蒸着により形成されて銀色とされ、不透明となっている。そして、その測定用チップ６４の形象７０が形成された部分には、４つの透視窓７２が形成されている。それら４つの透視窓７４の各々は、正円形の透明な部分である。つまり、それら４つの透視窓７２を残して、不透明な形象７０が形成されているのである。なお、それら４つの透視窓７２は、隣り合う２つのものが、本測定用チップ６４の外縁の辺と平行に並び、それら隣り合う２つのものの間隔が、いずれも等しくなるように設けられている。

また、本測定用チップ６４は、上述した概して正方形状をなすチップ本体部８０に対して、そのチップ本体部８０の装着側の面に、４つの突出部である第１突出部８１，第２突出部８２，第３突出部８３，第４突出部８４が設けられている。それら４つの突出部８１，８２，８３，８４の各々は、樹脂がスクリーン印刷によって正円形に印刷されたものである。それら４つの突出部８１，８２，８３，８４の各々の厚み、換言すれば、突出代は、比較的大きな本測定用チップ６４においては、２０μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましく、例えば、４０μｍとされている。

４つの突出部８１，８２，８３，８４の各々は、４つの透視窓７２のうちの隣り合う２つのものの間に設けられている。したがって、本測定用チップ６４においては、４つの突出部８１，８２，８３，８４の各々は、第１突出部８１および第２突出部８２が第３突出部８３および第４突出部８４を結ぶ線分に対して互いに対称な位置で、かつ、第３突出部８３および第４突出部８４が第１突出部８１および第２突出部８２を結ぶ線分に対して互いに対称な位置となるように、設けられているのである。

また、４つの突出部８１，８２，８３，８４は、チップ本体部８０の中心付近にのみ配置されている。具体的には、４つの突出部８１，８２，８３，８４が、チップ本体部８０の装着側の面の重心Ｇを中心として、その重心Ｇから外縁までの距離で最も長い距離Ｌ_１の半分の長さを半径とする円形状の範囲（図４(ａ)に示す点線の範囲）内にしか配置されていないのである。さらに言えば、本測定用チップ６４においては、４つの突出部８１，８２，８３，８４の各々が、重心から外縁までの中間位置より重心側に配置されている。

一方、測定台６２は、上記の測定用チップ６４より僅かに大きな大きさで、測定用チップ６４の厚さより深さのある収容部９０を有している。そして、その収容部９０に、上記の測定用チップ６４が、それの４つの突出部８１，８２，８３，８４が形成された側が下側となるように収容される。なお、測定台６２は、説明は省略するが、上記の収容部９０の他に、２つの収容部９２，９４を有しており、他の検査・測定用のチップ９６，９８をも収容可能となっている。

また、測定台６２は、装着精度の測定時において、回路基板の部品装着箇所とみなして上記の測定用チップ６４，９６，９８が載置される載置部１００を有している。その載置部１００は、粘着性のあるものとされており、測定用チップ６４，９６，９８が貼着させられるようになっている。また、その載置部１００には、２つの検査用基準マーク１０２，１０４が設けられている。それら２つの検査用基準マーク１０２，１０４は、本測定用チップ６４の透視窓７２の直径より小さな直径の円形をなすものである。それら２つの検査用基準マーク１０２，１０４は、Ｘ軸方向に並んで設けられている。そして、それら２つの検査用基準マーク１０２，１０４の中心の距離が、隣り合う２つの透視窓７２の中心の距離と等しくされている。つまり、本測定用チップ６４が載置部１００に載置された場合に、透視窓７２を通して検査用基準マーク１０２，１０４を視認することが可能となっている。

＜装着精度測定方法＞
次に、部品装着装置２０の装着精度の測定方法について説明するが、例えば、前述の特許文献１等に詳細な測定方法が記載されているため、簡単に説明することとする。まず、部品装着ヘッド３０が、ヘッド移動装置３２によって装着精度測定用キット６０の本測定用チップ６４の上方に移動させられるとともに下降させられて、測定用チップ６４を、吸着ノズルによって吸着保持して収容部９０から取り出す。次に、部品装着ヘッド３０が、部品カメラ２２の上方に移動させられ、測定用チップ６４が部品カメラ２２によって撮像される。その撮像データに基づいて、吸着ノズルとそれが保持している本測定用チップ６４との位置関係が把握される。

そして、部品装着ヘッド３０が、再び装着精度測定用キット６０に向かって移動させられ、上述した吸着ノズルと本測定用チップ６４との位置関係に基づいて、測定用チップ６４の２つの透視窓７２が載置部１００の２つの検査用基準マーク１０２，１０４と一致するように、測定用チップ６４が載置部１００に載置される（図２に二点鎖線で示している）。

なお、測定用チップに本測定用チップ６４のように突出部８１，８２，８３，８４が設けられていない場合には、測定用チップを載置部１００に載置する際、それら測定用チップと載置部１００とが水平でないと、測定用チップの外縁から載置部１００に接地してしまい、装着位置誤差の測定精度が悪化するという問題がある。それに対して、本測定用チップ６４は、４つの突出部８１，８２，８３，８４がチップ本体部８０の中心付近にのみ設けられて、それら４つの突出部８１，８２，８３，８４によって本測定用チップ６４の接触面が形成されている。つまり、本測定用チップ６４は、図５に示すように、載置部１００と水平でなくても、４つの突出部８１，８２，８３，８４のいずれかが最初に接地し、チップ本体部８０が接地しないようになっている。したがって、本測定用チップ６４によれば、装着位置誤差の測定精度を向上させることができるのである。

次いで、ヘッド移動装置６２によってマークカメラ４８が、載置部１００の上方に移動させられ、載置された測定用チップ６４が撮像される。その撮像データから、各検査用基準マーク１０２，１０４に対する透視窓７２の位置ずれ量が算出される。そして、部品装着ヘッド３０は、測定用チップ６４を再度保持して吸着ノズルを軸線周りに９０度回転させた後再び載置部１００に載置して、マークカメラ４８により撮像する工程が繰り返し行われる。そして、それらの撮像データに基づいて、部品装着時の位置ずれ量や回転位置ずれ量が算出されるのである。最後に、測定用チップ６４が、収容部９０に戻されて、部品装着装置２０の装着精度の測定が終了する。

以上述べたように、装着精度の測定を行う際には、測定用チップ６４を載置部１００に対して繰り返し、貼着・離脱を行う必要がある。本測定用チップ６４は、上述したように、載置部１００に貼着するのは４つの突出部８１，８２，８３，８４のみであるため、下面全体が載置部１００に貼着する測定用チップに比較して、容易に載置部１００から離脱可能となっている。

なお、本実施例の測定用チップ６４は、突出部が４つ設けられていたが、その数であることに限定されない。載置部１００に貼着する面積が最低限確保されていれば、突出部は１つであってもよい。また、複数の突出部を設ける場合には、３つ以上とすれば、載置部１００に安定して載置させることができる。さらに言えば、それら複数の突出部によって形成される接触面の重心位置を、チップ本体部の接触側の面の重心位置と一致させることが望ましい。

また、本実施例の測定用チップ６４は、突出部８１，８２，８３，８４がスクリーン印刷されて平板状に形成されていたが、突出部を３つ以上とする場合には、それらの突出部を、例えば半球状のような突起としてもよい。突出部をそのような突起とすれば、載置部１００に貼着する面積がさらに小さくなるため、載置部１００からの離脱を、さらに容易に行うことが可能となる。

１０：部品装着機 １２：ベース １４：基板搬送固定装置 １６：フィーダ型部品供給装置 １８：トレイ型部品供給装置 ２０：部品装着装置〔装着装置〕 ２２：部品カメラ ３０：部品装着ヘッド ３２：ヘッド移動装置 ４８：マークカメラ ６０：装着精度測定用キット ６２：測定台 ６４：装着精度測定用チップ ７０：形象 ７２：透視窓 ８０：チップ本体部 ８１：第１突出部 ８２：第２突出部 ８３：第３突出部 ８４：第４突出部 ９０：収容部 １００：載置部 １００，１０２：検査用基準マーク

Claims (4)

1. 装着部材を被装着基材に装着する装着装置の装着精度を測定するために使用される装着精度測定用チップであって、
   チップ本体部と、そのチップ本体部の装着側の面に設けられてそのチップ本体部の装着側の面からシフトした位置において装着されるものに接触する接触面を形成する１以上の突出部とを有し、
   前記１以上の突出部が、
   前記チップ本体部の装着側の面に、その面の重心を中心として、その重心から外縁までの距離で最も長い距離の半分の長さを半径とする円形状の範囲にしか配置されていない装着精度測定用チップ。
2. 当該装着精度測定用チップが、複数の突出部を有する請求項１に記載の装着精度測定用チップ。
3. 当該装着精度測定用チップが、
   第１突出部，第２突出部，第３突出部および第４突出部の４つの突出部を有し、前記第１突出部および前記第２突出部が前記第３突出部および前記第４突出部を結ぶ線分に対して互いに対称な位置で、かつ、前記第３突出部および前記第４突出部が前記第１突出部および前記第２突出部を結ぶ線分に対して互いに対称な位置となるように、それら４つの突出部が設けられた請求項２に記載の装着精度測定用チップ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の装着精度測定用チップと、その装着精度測定用チップが載置可能とされてその装着精度測定用チップの前記接触面を貼着させる粘着性のある載置部とを備えた装着精度測定用キット。

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