JP7426555B2 - 部品実装装置および実装基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、機能部を備える電子部品を基板に実装する部品実装装置および実装基板の製造方法に関する。

近年、表面実装用のチップＬＥＤなどの発光素子を基板に実装した照明基板が広く用いられるようになっている。照明基板は、発光素子を部品実装装置によって基板上に実装し、はんだ接合により基板に接合する方法により製造される。発光素子は、発光素子の上面に形成された機能部である発光部の位置を、基板上の所定の実装位置に高い精度で位置合わせして実装することが求められる。そのため、発光素子を供給する部品供給位置において各発光素子に対して毎回上方から発光部の位置を認識し、その認識結果に基づいて実装する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１５－１１９１３４号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、１つの発光素子を実装する毎に、上方からの認識作業が必要となり、１つの発光素子を実装するのに必要な時間が長くなってしまうという問題点があった。

そこで本発明は、基板に対する機能部の位置合わせ精度を維持しつつ、効率良く電子部品を基板に実装することができる部品実装装置および実装基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、機能部を備える電子部品を基板に実装する部品実装装置であって、前記電子部品を供給する部品供給手段と、ノズルで前記電子部品を保持して前記基板に実装する部品実装手段と、前記電子部品に対する相対的な前記機能部の位置を認識する第１の認識手段と、前記ノズルに保持された前記電子部品の前記ノズルに対する相対的な位置を認識する第２の認識手段と、前記第１の認識手段の認識結果と、前記第２の認識手段の認識結果とから前記機能部の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、を備え、所定個数の複数の前記電子部品の前記位置ずれ量から算出された位置ずれ量の範囲が所定の値よりも小さい場合、前記位置ずれ量算出部は、前記複数の前記位置ずれ量に基づいて代表位置ずれ量を算出し、前記部品実装手段は、前記代表位置ずれ量と前記第２の認識手段の認識結果とに基づき前記電子部品を前記基板に実装する。

本発明の実装基板の製造方法は、機能部を備える電子部品を部品実装手段により保持して基板に実装する部品実装装置を用いた実装基板の製造方法であって、前記電子部品に対する相対的な前記機能部の位置を認識し、ノズルに保持された前記電子部品の前記ノズルに対する相対的な位置を認識し、前記機能部の位置と前記電子部品の位置から前記機能部の位置ずれ量を算出し、認識された前記機能部の位置と前記電子部品の位置とに基づき前記電子部品を前記基板に実装し、所定個数の複数の前記電子部品の前記位置ずれ量から算出された位置ずれ量の範囲が所定の値よりも小さい場合、前記複数の前記位置ずれ量に基づいて代表位置ずれ量を算出し、以降は前記機能部の位置を認識せずに、前記代表位置ずれ量と認識された前記電子部品の位置とに基づき前記電子部品を前記基板に実装する。

本発明によれば、基板に対する機能部の位置合わせ精度を維持しつつ、効率良く電子部品を基板に実装することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の部分断面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置によって基板に実装される発光素子の（ａ）平面図（ｂ）底面図（ｃ）側面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備えるテープフィーダの部品供給位置にピッチ送りされた（ａ）ポケットを基板認識カメラによって撮像する説明図（ｂ）キャリヤテープの構造説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置が備えるテープフィーダが供給する発光素子の発光部がポケット撮像画像の中心から（ａ）位置ずれしていない例を示す図（ｂ）位置ずれしている例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置における（ａ）部品認識の説明図（ｂ）部品認識画像の例を示す図 本発明の一実施の形態の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部品実装装置によって算出された（ａ）発光部位置ずれ量の例を示す図（ｂ）電極位置の例を示す図（ｃ）発光部の位置ずれ量の例を示す図 本発明の一実施の形態の部品実装装置によって基板に実装される発光素子の発光部の位置ずれの説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置による実装基板の製造方法のフロー図

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、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。図６では、Ｚ方向の軸（Ｚ軸）を回転軸とする回転の方向であるθ方向が示される。

まず図１、図２を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。なお図２は、図１におけるＡ－Ａ断面を部分的に示している。部品実装装置１は、部品供給部から供給された電子部品を基板に実装する部品実装作業を実行する機能を有する。基台１ａの中央には、基板搬送機構２がＸ方向に配設されている。基板搬送機構２は、上流側から搬送された基板３を、実装作業位置に搬入して位置決め保持する。また、基板搬送機構２は、部品実装作業が完了した基板３を下流側に搬出する。

基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４が配置されている。それぞれの部品供給部４には、複数のテープフィーダ５が並列に装着されている。テープフィーダ５は、電子部品を収納するポケットが形成されたキャリヤテープを部品供給部４の外側から基板搬送機構２に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによって電子部品が取り出される部品供給位置５ａ（図２参照）に電子部品を供給する。すなわち、テープフィーダ５は、電子部品を供給する部品供給手段となる。

基台１ａ上面においてＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸ビーム６がＹ方向に沿って配設されている。Ｙ軸ビーム６には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸ビーム７が、Ｙ方向に移動自在に結合されている。Ｘ軸ビーム７はＸ方向に沿って配設されている。２基のＸ軸ビーム７には、それぞれ実装ヘッド８がＸ方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド８は、電子部品を吸着保持して昇降可能な複数の吸着ユニット８ａを備える。吸着ユニット８ａのそれぞれの下端部には、電子部品を吸着保持する吸着ノズル８ｂ（図２参照）が装着されている。

図１において、Ｙ軸ビーム６、Ｘ軸ビーム７を駆動することにより、実装ヘッド８はＸ方向、Ｙ方向に移動する。これにより２つの実装ヘッド８は、それぞれ対応した部品供給部４に配置されたテープフィーダ５の部品供給位置５ａから電子部品を吸着ノズル８ｂによって吸着して取り出して、基板搬送機構２に位置決めされた基板３の実装点に装着する。すなわち、Ｙ軸ビーム６、Ｘ軸ビーム７および実装ヘッド８は、吸着ノズル８ｂによってテープフィーダ５（部品供給手段）の部品供給位置５ａから電子部品を吸着して基板３に実装する部品実装手段９を構成する。

部品供給部４と基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１０が配設されている。部品供給部４から電子部品を取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ１０の上方を移動する際に、部品認識カメラ１０は実装ヘッド８に保持された状態の電子部品を撮像して電子部品の保持姿勢を認識する。実装ヘッド８が取り付けられたプレート７ａには基板認識カメラ１１が取り付けられている。基板認識カメラ１１は、実装ヘッド８と一体的に移動する。すなわち、基板認識カメラ１１（第１の認識手段）は、部品実装手段９とともに移動可能である。

実装ヘッド８が移動することにより、基板認識カメラ１１は基板搬送機構２に位置決めされた基板３の上方に移動し、基板３に設けられた基板マーク（図示せず）を撮像して基板３の位置を認識する。また、基板認識カメラ１１はテープフィーダ５の部品供給位置５ａの上方に移動し、部品供給位置５ａ付近のキャリヤテープの状態を認識する。実装ヘッド８による基板３への部品実装動作においては、部品認識カメラ１０による電子部品の認識結果と、基板認識カメラ１１による電子部品の認識結果、基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図２に示すように、部品供給部４にはフィーダベース１２ａに予め複数のテープフィーダ５が装着された状態の台車１２がセットされる。台車１２には、電子部品を保持したキャリヤテープ１３を巻回状態で収納するテープリール１４が保持されている。テープリール１４から引き出されたキャリヤテープ１３は、テープフィーダ５によって部品供給位置５ａまでピッチ送りされる。

次に図３を参照して、基板３に実装される電子部品である表面実装用のチップＬＥＤなどの発光素子Ｄの構造について説明する。図３（ａ）、図３（ｃ）において、発光素子Ｄの本体部Ｄｍの上面Ｄｕの一部には、発光部Ｓが形成されている。図３（ｂ）、図３（ｃ）において、発光素子Ｄの本体部Ｄｍの裏面Ｄｄには、電極Ｅ１、電極Ｅ２が形成されている。発光部Ｓは、電極Ｅ１と電極Ｅ２の間に電圧を加えると光を発する機能部である。発光素子Ｄを製造する際は、発光部ＳのＬＥＤチップと電極Ｅ１、電極Ｅ２を導線で接続した後、型に樹脂を流し込んで本体部Ｄｍを形成する。そのため、発光部Ｓと電極Ｅ１，Ｅ２の相対位置の製造ばらつきは、本体部Ｄｍにおける発光部Ｓの相対位置の製造ばらつきよりも小さい（図９参照）。

このように、発光素子Ｄは上面Ｄｕ（第１の面）に形成された機能部と、裏面Ｄｄ（第１の面とは反対に位置する第２の面）に形成された電極Ｅ１，Ｅ２を備える電子部品となる。以下、テープフィーダ５（部品供給手段）によって供給され、部品実装手段９による部品実装動作によって基板３に実装される電子部品の例として、発光素子Ｄを用いて説明する。

次に図４（ａ）、図４（ｂ）を参照して、基板認識カメラ１１による部品供給位置５ａに供給された発光素子Ｄの認識動作について説明する。図４（ａ）において、テープフィーダ５の上部には、キャリヤテープ１３を上方からガイドする押え部材１５が配設されている。押え部材１５には、部品供給位置５ａに位置して開口部１５ａが設けられている。

図４（ｂ）は、部品供給位置５ａ付近のキャリヤテープ１３を上方から見た状態を示しており、押え部材１５は図示省略している。キャリヤテープ１３のベーステープ１３ａには、発光素子Ｄを収納する凹形状のポケット１３ｂと、キャリヤテープ１３をピッチ送りするスプロケット（図示省略）が係合する送り穴１３ｃが等間隔に形成されている。発光素子Ｄを収納したポケット１３ｂの上面には、カバーテープ１３ｄが貼着されている。

図４（ａ）において、カバーテープ１３ｄは開口部１５ａの縁部１５ｂで剥離されて折り返される。これによって、部品供給位置５ａを含む下流側（図４（ａ）の右側）のポケット１３ｂの上方が開放される。以下、部品供給位置５ａにピッチ送りされたポケット１３ｂを「対象ポケット１３ｂ＊」と称する。基板認識カメラ１１は、Ｙ軸ビーム６、Ｘ軸ビーム７を駆動することによって部品供給位置５ａの上方に移動して（矢印ａ）、開口部１５ａを通して部品供給位置５ａの対象ポケット１３ｂ＊を撮像する。

次に、図５を参照して、基板認識カメラ１１によって撮像された対象ポケット１３ｂ＊のポケット認識画像１１ａの一例を説明する。基板認識カメラ１１は、発光素子Ｄの発光部Ｓを選択的に認識できるように対象ポケット１３ｂ＊を撮像する。図５（ａ）には、対象ポケット１３ｂ＊、発光素子Ｄ、発光部Ｓ、基板認識カメラ１１に相対的な位置ずれがない例が示されている。ポケット認識画像１１ａでは、対象ポケット１３ｂ＊と発光素子Ｄの本体部Ｄｍは認識されないが、便宜上、図中に対象ポケット１３ｂ＊と発光素子Ｄの本体部Ｄｍの位置を点線で示している。

図５（ａ）において、部品供給位置５ａの上方に移動した基板認識カメラ１１の撮像視野１１ｂ（図４（ｂ）も参照）の中心１１ｃは、点線で示す対象ポケット１３ｂ＊のポケット中心Ｃｐ、点線で示す発光素子Ｄの部品中心Ｃｄと一致している。ポケット認識画像１１ａには、Ｘ方向の中心線１１ｘとＹ方向の中心線１１ｙが重ねて表示されている。また、ポケット認識画像１１ａより認識された発光部Ｓの発光中心Ｃｓが機能部の位置であり、黒丸で表示されている。この発光部Ｓの発光中心Ｃｓを、発光部Ｓの目標発光中心Ｃｓ０と定義する。

図５（ｂ）には、発光部Ｓの発光中心Ｃｓが目標発光中心Ｃｓ０から位置ずれしているポケット認識画像１１ａの例が示されている。発光部Ｓの発光中心Ｃｓが目標発光中心Ｃｓ０から位置ずれする原因は、発光素子Ｄが対象ポケット１３ｂ＊の中で移動する他、本体部Ｄｍにおける発光部Ｓの位置の製造ばらつきもある（図９参照）。ポケット認識画像１１ａを認識処理部３１（図７参照）によって認識処理することにより、発光部Ｓの発光中心Ｃｓの目標発光中心Ｃｓ０からのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を示す発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓが算出される。このように、基板認識カメラ１１と認識処理部３１は、発光部Ｓの発光中心Ｃｓ（機能部の位置）を認識する第１の認識手段となる。

次に、図６を参照して、部品認識カメラ１０による部品認識について説明する。実装ヘッド８による部品実装動作では、図６（ａ）に示すように、吸着ノズル８ｂによって発光素子Ｄを吸着保持した実装ヘッド８が部品認識カメラ１０の上方を所定方向に移動する際に、発光素子Ｄの画像が取得される。部品認識カメラ１０は、発光素子Ｄの裏面Ｄｄに形成された電極Ｅ１，Ｅ２および本体部Ｄｍを撮像する。

図６（ｂ）に、吸着ノズル８ｂのノズル中心Ｃｎが、部品認識画像１０ａの中心１０ｃと一致するように実装ヘッド８を移動させて撮像した部品認識画像１０ａの一例を示す。発光素子Ｄは、ノズル中心Ｃｎが発光部Ｓの発光中心Ｃｓと一致するように吸着ノズル８ｂによって吸着保持されている。部品認識画像１０ａには、Ｘ方向の中心線１０ｘとＹ方向の中心線１０ｙが重ねて表示されており、Ｘ方向の中心線１０ｘとＹ方向の中心線１０ｙの交点が部品認識画像１０ａの中心１０ｃとなる。

部品認識画像１０ａを認識処理部３１によって認識処理することにより、発光素子Ｄの電極Ｅ１，Ｅ２または本体部Ｄｍの位置が認識される。この例では、認識処理部３１は、電極Ｅ１と電極Ｅ２の中間の位置（電極Ｅ１と電極Ｅ２の対向する側辺の中間の位置）である電極中心Ｃｅを電極の位置として抽出する。また、認識処理部３１は、本体部Ｄｍの外形形状の中心である外形中心Ｃｆを電子部品の外形位置として抽出する。このように、部品認識カメラ１０と認識処理部３１は、部品実装手段９に保持された電子部品の位置（発光素子Ｄの電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆ）を認識する第２の認識手段である。

さらに認識処理部３１は、部品認識画像１０ａの中心１０ｃからの電極中心ＣｅのＸ方向、Ｙ方向、θ方向の位置を示す電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅを算出する。また、認識処理部３１は、部品認識画像１０ａの中心１０ｃからの外形中心ＣｆのＸ方向、Ｙ方向、θ方向の位置を示す外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ（図示省略）を算出する。

電極中心Ｃｅは、吸着ノズル８ｂ、発光素子Ｄ、発光部Ｓ、電極Ｅ１，Ｅ２、部品認識カメラ１０に相対的な位置ずれがない場合の目標電極中心Ｃｅ０（図示省略）から、次の原因によってずれることがある。すなわち、電極中心Ｃｅの位置ずれの原因として、対象ポケット１３ｂ＊内の発光素子Ｄの位置や姿勢のばらつき、吸着ノズル８ｂが発光素子Ｄを吸着する際の吸着位置のばらつきの他、発光部Ｓと電極Ｅ１，Ｅ２（または本体部Ｄｍ）の相対位置の製造ばらつきもある（図９参照）。

次に図７を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１は、制御部３０、基板搬送機構２、テープフィーダ５、部品実装手段９、部品認識カメラ１０、基板認識カメラ１１、入力部３６、表示部３７を備えている。制御部３０は、認識処理部３１、補正部３２、位置ずれ量算出部３３、実装動作処理部３４、実装記憶部３５を備えている。実装記憶部３５は記憶装置であり、実装データ記憶部４０、認識結果記憶部４１、補正値記憶部４２、位置ずれ量記憶部４３、代表位置ずれ量記憶部４４を備えている。入力部３６は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時に用いられる。表示部３７は液晶パネルなどの表示装置であり、各種データの他、部品認識画像１０ａ、ポケット認識画像１１ａなどを表示する。

実装データ記憶部４０は、基板３に実装される発光素子Ｄの発光部Ｓ（機能部）の実装位置などのデータを生産対象の基板３の種類ごとに記憶する。認識処理部３１は、基板認識カメラ１１が撮像したポケット認識画像１１ａを認識処理して、発光部Ｓの位置ずれ量である発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓを算出する。発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓは、発光素子Ｄ毎に算出されて認識結果記憶部４１に記憶される。図８（ａ）に、１０個の発光素子Ｄにおいて算出されたＸ方向の発光部位置ずれ量ΔＸｓの例を示す。

また、認識処理部３１は、部品認識カメラ１０が撮像した部品認識画像１０ａを認識処理して、電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆを抽出し、電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅまたは外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆを算出する。電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅと外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆは、発光素子Ｄ毎に算出されて認識結果記憶部４１に記憶される。図８（ｂ）に、１５個の発光素子Ｄにおいて算出されたＸ方向の電極中心位置Ｘｅの例を示す。なお、認識処理部３１は、発光素子Ｄ毎に電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅと外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆの両方を算出してもよいし、いずれか一方のみを算出してもよい。

図７において、補正部３２は、実装データ記憶部４０に記憶されている発光部Ｓの実装位置と認識結果記憶部４１に記憶されている発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓに基づいて、発光素子Ｄ（電子部品）を吸着する際の第１の補正値を算出して補正値記憶部４２に記憶させる。すなわち、補正部３２は、基板認識カメラ１１と認識処理部３１（第１の認識手段）の認識結果に基づいて、発光素子Ｄ（電子部品）を吸着する際の第１の補正値を算出する。実装動作処理部３４は、補正値記憶部４２に記憶されている第１の補正値に基づいて部品実装手段９を制御して、吸着位置を補正して吸着ノズル８ｂによって発光素子Ｄを吸着する。

図７において、位置ずれ量算出部３３は、認識結果記憶部４１に記憶されている発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓと電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅ（または、外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）に基づいて、電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅ（または、外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）を基点とする発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅを算出して、位置ずれ量記憶部４３に記憶させる。すなわち、位置ずれ量算出部３３は、第１の認識手段（基板認識カメラ１１と認識処理部３１）の認識結果と、第２の認識手段（部品認識カメラ１０と認識処理部３１）の認識結果とから発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅ（機能部の位置ずれ量）を算出する。図８（ｃ）に、１０個の発光素子Ｄにおいて算出されたＸ方向の発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅの例を示す。

ここで図９を参照して、発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅについて説明する。図９には、発光部Ｓ側（上面Ｄｕ側）から見た発光素子Ｄに、裏面Ｄｄの電極Ｅ１と電極Ｅ２の位置を点線で示している。また図９には、電極中心Ｃｅに対して位置ずれがない基準の発光部Ｓ＊と発光中心Ｃｓ＊を二点鎖線で示している。この基準の発光部Ｓ＊の発光中心Ｃｓ＊からの実際の発光部Ｓの発光中心Ｃｓまでの距離が発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅとなる。

位置ずれ量算出部３３は、発光素子Ｄを吸着ノズル８ｂで吸着する際に発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓに基づいて第１の補正値で吸着位置を補正する場合、電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅ（または外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）に基づいてθ方向を補正して発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅを算出する。位置ずれ量算出部３３は、吸着位置を補正せずに対象ポケット１３ｂ＊の中心などの所定の位置を吸着する場合（第１の補正値で吸着位置を補正しない場合）、発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓと電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅ（または外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）に基づいて発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅを算出する。

このように、位置ずれ量算出部３３は、発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓ（第１の認識手段の認識結果）と電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅまたは外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ（第２の認識手段の認識結果）とから相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅ（機能部の位置ずれ量）を算出する。位置ずれ量算出部３３は、１０個の発光素子ＤのＸ方向の発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅからＸ方向の位置ずれ量の範囲Ｒｘを算出する。また同様に、位置ずれ量算出部３３は、１０個の発光素子ＤのＹ方向の発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＹｓｅからＹ方向の位置ずれ量の範囲Ｒｙを算出する。以下、Ｘ方向の位置ずれ量の範囲ＲｘとＹ方向の位置ずれ量の範囲Ｒｙを合わせて、位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙと称す。

なお図８（ｃ）には、位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙとして、１０個の発光素子Ｄの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅの最大値と最小値の差（レンジ）を表示してあるがこれに限定されることはない。位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙは、最大値と最小値を除いた２番目に大きな値と２番目に小さな値の差であってもよい。位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙの算出方法は、適宜選択される。

位置ずれ量算出部３３は、算出した位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙが所定の判定範囲Ｒ０ｘ，Ｒ０ｙより小さい場合、１０個の発光素子ＤのＸ方向の発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅよりＸ方向の代表位置ずれ量Ｘｓｅを、Ｙ方向の発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＹｓｅよりＹ方向の代表位置ずれ量Ｙｓｅをそれぞれ算出する。以下、Ｘ方向の代表位置ずれ量ＸｓｅとＹ方向の代表位置ずれ量Ｙｓｅを合わせて、代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅと称す。算出された代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅは、代表位置ずれ量記憶部４４に記憶される。

このように、位置ずれ量算出部３３は、所定個数の複数の発光素子Ｄ（電子部品）の発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅ（機能部の位置ずれ量）から算出された位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙが判定範囲Ｒ０ｘ，Ｒ０ｙ（所定の値）よりも小さい場合、複数の相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅに基づいて代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅを算出する。なお、図８（ｃ）では位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙを判定する発光素子Ｄの所定個数として１０個の例を示しているが、所定個数は発光素子Ｄの種類に応じて適宜設定される。

また、位置ずれ量算出部３３が算出する代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅは、複数の発光素子Ｄの発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅの平均値でも、中央値でもよい。代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅは、発光素子Ｄの製造に起因する発光部Ｓと電極Ｅ１，Ｅ２（または、発光素子Ｄの本体部Ｄｍ）との位置ずれ量の代表値となる。代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅが算出された後は、発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓは算出されない。すなわち、第１の認識手段による発光部Ｓの撮像と補正部３２による第１の補正値の算出は省略され、実装動作処理部３４は代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅに基づいて部品実装手段９を制御して、部品供給位置５ａにある発光素子Ｄを吸着させる。

代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅが得られると、電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅ（または、外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）に基づいて発光部Ｓの発光中心Ｃｓの予想位置を算出して、実装位置を補正して発光素子Ｄを基板３に実装する。具体的には、補正部３２は、代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅと第２の認識手段（部品認識カメラ１０と認識処理部３１）の認識結果とから第２の補正値を算出する。算出された第２の補正値は、補正値記憶部４２に記憶される。

そして、実装動作処理部３４は、補正値記憶部４２に記憶されている第２の補正値に基づいて部品実装手段９を制御して、実装位置を補正して発光素子Ｄを基板３に実装させる。すなわち、部品実装手段９は、第２の補正値（代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅと第２の認識手段の認識結果）に基づき、発光部Ｓが基板３の所定の位置に位置するように発光素子Ｄ（電子部品）を基板３に実装する。これによって、基板認識カメラ１１による対象ポケット１３ｂ＊の撮像工程を省略することができ、基板３に対する発光部Ｓの位置合わせ精度を維持しつつ、効率良く発光素子Ｄを基板３に実装することができる。

発光部Ｓの位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙが判定範囲Ｒ０ｘ，Ｒ０ｙ（所定の値）よりも大きい場合、第１の認識手段による発光部Ｓの撮像、認識処理部３１による発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓの算出、補正部３２による第１の補正値の算出は継続され、実装動作処理部３４は第１の補正値に基づいて部品実装手段９を制御して、部品供給位置５ａにある発光素子Ｄを吸着させる。

そして、実装動作処理部３４は発光部位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓと第２の認識手段の認識結果に基づいて部品実装手段９を制御して、発光部Ｓが基板３の所定の位置に位置するように発光素子Ｄ（電子部品）を基板３に実装させる。すなわち、部品実装手段９は、第１の認識手段（基板認識カメラ１１と認識処理部３１）の認識結果と第２の認識手段（部品認識カメラ１０と認識処理部３１）の認識結果とに基づき電子部品（発光素子Ｄ）を実装する。

次に、図１０のフローに沿って、図８を参照しながら部品実装装置１を用いた実装基板の製造方法について説明する。以下、発光素子Ｄを部品実装手段９により保持して基板３に実装する工程について主に説明する。基板搬送機構２により基板３を実装作業位置に搬入する工程、基板３を位置決め保持する工程、発光素子Ｄが実装された基板３を下流側に搬出する工程については説明を省略する。これらの工程は、基板３に所定の発光素子Ｄが実装されると順次実行される。すなわち、以下に説明する実装基板の製造方法では、発光素子Ｄの実装作業の途中で実装対象の基板３が交換されることがあるが、基板３の交換についての説明は省略する。

まず、基板認識カメラ１１と認識処理部３１（第１の認識手段）は、テープフィーダ５の部品供給位置５ａに供給された発光素子Ｄ（電子部品）の上面Ｄｕ（第１の面）に形成された発光部Ｓの発光中心Ｃｓ（機能部の位置）を認識する（ＳＴ１：発光部認識工程）。次いで認識処理部３１が発光位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓを算出し、補正部３２が第１の補正値を算出する。次いで実装動作処理部３４は算出された第１の補正値（認識された機能部の位置）に基づいて部品実装手段９を制御して、部品供給位置５ａにある発光素子Ｄを吸着する（ＳＴ２）。

次いで部品認識カメラ１０と認識処理部３１（第２の認識手段）は、部品実装手段９に保持された電子部品の位置（電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆ）を認識する（ＳＴ３：第１の電子部品認識工程）。次いで第２の認識手段は、電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅまたは発光素子Ｄの外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆを算出する。

図１０において、次いで位置ずれ量算出部３３は、認識された機能部の位置（発光中心Ｃｓ）と電子部品の位置（電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆ）から発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅを算出する（ＳＴ４）。すなわち、位置ずれ量算出部３３は、発光位置ずれ量ΔＸｓ，ΔＹｓと電極中心位置Ｘｅ，Ｙｅ，θｅ（または外形中心位置Ｘｆ，Ｙｆ，θｆ）から相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅを算出する。算出された相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅは、位置ずれ量記憶部４３に記憶される。

次いで実装動作処理部３４は部品実装手段９を制御して、第１の認識手段の認識結果と第２の認識手段の認識結果に基づき発光素子Ｄを基板３に実装する（ＳＴ５）。このように、部品実装手段９は、認識された機能部の位置（発光部Ｓの発光中心Ｃｓ）と電子部品の位置（電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆ）とに基づき電子部品（発光素子Ｄ）を基板３に実装する（ＳＴ１～ＳＴ５）。

図１０において、次いで位置ずれ量算出部３３は、所定個数の発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅが取得されたか否かを判断する（ＳＴ６）。所定個数が取得できていない場合（ＳＴ６においてＮｏ）、発光部認識工程（ＳＴ１）に戻って、次に実装される発光素子Ｄの発光部Ｓの位置を認識する。所定個数が取得された場合（ＳＴ６においてＹｅｓ）（図８（ｃ）において１０個目）、位置ずれ量算出部３３は、記憶されている（取得された）位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙが判定範囲Ｒ０ｘ，Ｒ０ｙ（所定の値）よりも小さいか否かを判断する（ＳＴ７）。

所定個数の複数の発光素子Ｄ（電子部品）の相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅから算出された位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙが判定範囲Ｒ０ｘ，Ｒ０ｙ（所定の値）より大きい（小さくない）場合（ＳＴ７においてＮｏ）は、発光部認識工程（ＳＴ１）に戻る。そして、実装動作処理部３４は部品実装手段９を制御して、引き続き認識された機能部の位置（発光部Ｓの発光中心Ｃｓ）と電子部品の位置（電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆ）とに基づいて電子部品（発光素子Ｄ）を実装する（ＳＴ１～ＳＴ５）。

図１０において、位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙが判定範囲Ｒ０ｘ，Ｒ０ｙよりも小さい場合（ＳＴ７においてＹｅｓ）、位置ずれ量算出部３３は、複数の相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅに基づいて代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅを算出する。次いで実装動作処理部３４は代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅに基づいて部品実装手段９を制御して、部品供給位置５ａにある発光素子Ｄを吸着する（ＳＴ９）。次いで第１の電子部品認識工程（ＳＴ３）と同様に、部品認識カメラ１０と認識処理部３１（第２の認識手段）は、部品実装手段９に保持された発光素子Ｄの電子部品の位置（電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆ）を認識する（ＳＴ１０：第２の電子部品認識工程）。

次いで補正部３２は、算出された代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅと認識された電子部品の位置に基づいて第２の補正値を算出する。次いで実装動作処理部３４は第２の補正値に基づき部品実装手段９を制御して、発光素子Ｄを基板３に実装する（ＳＴ１１）。次いで（ＳＴ９）に戻って、次に基板３に実装する発光素子Ｄを吸着する。

このように、代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅが算出されると（ＳＴ８）、以降は機能部の位置（発光中心Ｃｓ）を認識せずに、代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅと認識された電子部品の位置（電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆ）とに基づき電子部品（発光素子Ｄ）が基板３に実装される（ＳＴ１１）。これによって、基板３に対する発光部Ｓの位置合わせ精度を維持しつつ、発光部認識工程（ＳＴ１）を省略して効率良く発光素子Ｄを基板３に実装することができる。

なお、発光素子Ｄの基板３への実装が継続して実行されている時にテープフィーダ５から供給されている発光素子Ｄのロットが切り替わると、新しいロットに対応した代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅが算出される。すなわち、発光部認識工程（ＳＴ１）に戻って、新しいロットの発光素子Ｄの発光部Ｓの位置が認識され、所定個数の発光部Ｓの相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅを取得し、新しいロットに対応する代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅが算出される。これによって、ロットが替わっても基板３に対する発光部Ｓの位置合わせ精度を維持することができる。また、発光素子Ｄの実装作業が一定時間以上停止した場合も、発光素子Ｄのロットが切り替わった場合と同様に、作業再開後に代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅを再度取得するようにしてもよい。

上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、電子部品（発光素子Ｄ）を供給する部品供給手段（テープフィーダ５）と、機能部（発光部Ｓ）の位置（発光中心Ｃｓ）を認識する第１の認識手段（基板認識カメラ１１と認識処理部３１）と、電子部品の位置（電極中心Ｃｅまたは外形中心Ｃｆ）を認識する第２の認識手段（部品認識カメラ１０と認識処理部３１）と、第１の認識手段の認識結果と、第２の認識手段の認識結果とから機能部の位置ずれ量（発光部の相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅ）を算出する位置ずれ量算出部３３と、第１の認識手段の認識結果と第２の認識手段の認識結果との少なくとも一方に基づき電子部品を基板３に実装する部品実装手段９と、を備えている。

そして、所定個数の複数の電子部品の相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅから算出された位置ずれ量の範囲Ｒｘ，Ｒｙが所定の値（判定範囲Ｒ０ｘ，Ｒ０ｙ）よりも小さい場合、位置ずれ量算出部３３は、複数の相対位置ずれ量ΔＸｓｅ，ΔＹｓｅに基づいて代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅを算出し、部品実装手段９は、代表位置ずれ量Ｘｓｅ，Ｙｓｅと第２の認識手段の認識結果に基づき電子部品を基板３に実装する。これによって、基板３に対する機能部（発光部Ｓ）の位置合わせ精度を維持しつつ、効率良く電子部品（発光素子Ｄ）を基板３に実装することができる。

なお、上記は機能部を備える電子部品として、発光部Ｓを備える発光素子Ｄを例に説明したが、電子部品は発光素子Ｄに限定されることはない。例えば、電子部品は、上面に画像撮像用のセンサ領域（機能部）を備えるイメージセンサ（電子部品）であってもよい。

本発明の部品実装装置および実装基板の製造方法は、基板に対する機能部の位置合わせ精度を維持しつつ、効率良く電子部品を基板に実装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分野において有用である。

１ 部品実装装置
３ 基板
５ テープフィーダ（部品供給手段）
９ 部品実装手段
１０ 部品認識カメラ（第２の認識手段）
１１ 基板認識カメラ（第１の認識手段）
Ｃｓ 発光中心（機能部の位置）
Ｃｅ 電極中心（電子部品の位置）
Ｃｆ 外形中心（電子部品の位置）
Ｄ 発光素子（電子部品）
Ｄｕ 上面（第１の面）
Ｄｄ 裏面（第２の面）
Ｅ１，Ｅ２ 電極
Ｒ０ｘ 判定範囲（所定の値）
Ｒｘ 位置ずれ量の範囲
Ｓ 発光部（機能部）
Ｘｓｅ 代表位置ずれ量
ΔＸｓｅ 相対位置ずれ量（機能部の位置ずれ量）

Claims (16)

1. 機能部を備える電子部品を基板に実装する部品実装装置であって、
   前記電子部品を供給する部品供給手段と、
   ノズルで前記電子部品を保持して前記基板に実装する部品実装手段と、
   前記電子部品に対する相対的な前記機能部の位置を認識する第１の認識手段と、
   前記ノズルに保持された前記電子部品の前記ノズルに対する相対的な位置を認識する第２の認識手段と、
   前記第１の認識手段の認識結果と、前記第２の認識手段の認識結果とから前記機能部の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、を備え、
   所定個数の複数の前記電子部品の前記位置ずれ量から算出された位置ずれ量の範囲が所定の値よりも小さい場合、
   前記位置ずれ量算出部は、前記複数の前記位置ずれ量に基づいて代表位置ずれ量を算出し、
   前記部品実装手段は、前記代表位置ずれ量と前記第２の認識手段の認識結果とに基づき前記電子部品を前記基板に実装する、部品実装装置。
2. 供給している前記電子部品のロットが切り替わると、前記ロットに対応した前記代表位置ずれ量を算出する、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記位置ずれ量の範囲が所定の値よりも大きい場合、
   前記部品実装手段は、前記第１の認識手段の認識結果と前記第２の認識手段の認識結果とに基づき前記電子部品を実装する、請求項１に記載の部品実装装置。
4. 前記第１の認識手段は、前記部品実装手段とともに移動可能であり、
   前記第１の認識手段は、前記電子部品の第１の面に形成された前記機能部を認識する、請求項１に記載の部品実装装置。
5. 前記第２の認識手段は、前記部品実装手段に保持された前記電子部品の前記第１の面とは反対に位置する第２の面を認識する、請求項４に記載の部品実装装置。
6. 前記電子部品は発光素子であり、前記機能部は発光部である、請求項１に記載の部品実装装置。
7. 前記部品実装手段は、前記発光部が前記基板の所定の位置に位置するように前記電子部品を前記基板に実装する、請求項６に記載の部品実装装置。
8. 前記電子部品の位置は、前記電子部品に形成された電極の位置または前記電子部品の外形位置である、請求項７に記載の部品実装装置。
9. 機能部を備える電子部品を部品実装手段により保持して基板に実装する部品実装装置を用いた実装基板の製造方法であって、
   前記電子部品に対する相対的な前記機能部の位置を認識し、
   ノズルに保持された前記電子部品の前記ノズルに対する相対的な位置を認識し、
   前記機能部の位置と前記電子部品の位置から前記機能部の位置ずれ量を算出し、
   認識された前記機能部の位置と前記電子部品の位置とに基づき前記電子部品を前記基板に実装し、
   所定個数の複数の前記電子部品の前記位置ずれ量から算出された位置ずれ量の範囲が所定の値よりも小さい場合、
   前記複数の前記位置ずれ量に基づいて代表位置ずれ量を算出し、
   以降は前記機能部の位置を認識せずに、前記代表位置ずれ量と認識された前記電子部品の位置とに基づき前記電子部品を前記基板に実装する、実装基板の製造方法。
10. 供給されている前記電子部品のロットが切り替わると、前記ロットに対応した前記代表位置ずれ量を算出する、請求項９に記載の実装基板の製造方法。
11. 前記位置ずれ量の範囲が所定の値よりも大きい場合、
    引き続き認識された前記機能部の位置と前記電子部品の位置に基づいて前記電子部品を実装する、請求項９に記載の実装基板の製造方法。
12. 前記機能部の位置は、前記部品実装手段とともに移動可能な第１の認識手段により認識し、
    前記第１の認識手段は、前記電子部品の第１の面に形成された前記機能部を認識する、請求項９に記載の実装基板の製造方法。
13. 前記電子部品の位置は、前記部品実装手段に保持された前記電子部品の前記第１の面とは反対に位置する第２の面を認識する第２の認識手段により認識する、請求項１２に記載の実装基板の製造方法。
14. 前記電子部品は発光素子であり、前記機能部は発光部である、請求項９に記載の実装基板の製造方法。
15. 前記発光部の位置に基づいて、前記発光部が前記基板の所定の位置に位置するように前記電子部品を実装する、請求項１４に記載の実装基板の製造方法。
16. 前記電子部品の位置は、前記電子部品に形成された電極の位置または前記電子部品の外形位置である、請求項１５に記載の実装基板の製造方法。

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