JPH0637489A - チップマウンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特にチップ部品をプリント基板に搭載する場
合に、チップ部品の非接触なポジショニングによってワ
ークの損傷を防止できる上、複雑な数値演算処理の低減
によるポジショニング時間の短縮が可能なチップマウン
タを提供する。 【構成】 ワークを被搭載物の所定の位置に搭載するチ
ップマウンタであって、チップマウンタのヘッドアセン
ブリ１内に回転および上下動可能に設けられ、チップコ
ンデンサ２の吸着および搭載用の真空吸着可能な吸着ビ
ット３と、この吸着ビット３と一体に連動し、吸着ビッ
ト３に吸着されるチップコンデンサ２に対してＸ方向お
よびＹ方向に設けられるレーザ変位センサ４，５とから
構成されている。そして、レーザ変位センサ４，５によ
る測定およびこの測定値による演算処理によりチップコ
ンデンサ２のＸ方向、Ｙ方向および回転方向の補正が行
われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップマウンタに関
し、特にチップ形電子部品をプリント基板に搭載するた
めのワークポジショニングにおいて、非接触によるワー
クの損傷防止およびポジショニング時間の短縮が可能と
されるチップマウンタに適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンデンサ、抵抗や半導体集積
回路などのパッケージＩＣなどの電子部品でチップ形に
形成されたチップ部品は、チップマウンタの真空吸着可
能に上下動する吸着ビットなどによって吸着され、プリ
ント基板などに自動的に搭載される場合に、基板上の所
定の位置にポジショニングされて装着される。

【０００３】たとえば、このような装着技術に用いられ
るチップマウンタとしては、チップ部品を自動的かつ正
確に吸着および搭載するために、直交方向の２方向に水
平往復運動可能な２対のポジショナ部材が設けられ、こ
のポジショナ部材が吸着ビットの中心方向にイコライジ
ングされて移動し、チップ部品を吸着ビットの中心に４
方向から挟持するような状態でポジショニングする構造
のものがある。

【０００４】また、他のポジショニング方法としては、
吸着ビットに吸着されたチップ部品をカメラで撮像して
吸着ビットの所定の適正位置に吸着されているか否かを
画像処理システムによって画像認識し、チップ部品が吸
着ビットの所定の適正位置に吸着されていない場合に
は、その画像処理システムの画像認識に基づいてチップ
部品を搭載する時に位置決めが修正される構造となって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な従来技術において、たとえば水平往復運動可能な２対
のポジショナ部材を用いてポジショニングする方法で
は、チップ部品を４方向から挟持する場合にポジショナ
部材がチップ部品に接触するために、チップ部品に傷な
どの損傷が生じ易いという欠点がある。

【０００６】一方、画像処理システムを用いる場合に
は、チップ部品を撮像した位置および形状などに基づい
てチップ部品の搭載位置を修正するために、データの数
値演算処理が複雑になると同時に、外乱光などの影響を
受け易いという欠点がある。

【０００７】従って、従来の機構的および画像的なポジ
ショニング方法においては、いずれもチップ部品の損傷
による信頼性の問題、またはデータ処理時間によるポジ
ショニング時間の問題が生じている。

【０００８】そこで、本発明の目的は、特にチップ形電
子部品をプリント基板に搭載する場合に、チップ形電子
部品を非接触でポジショニングし、ワークの損傷を防止
することができる上、複雑な数値演算処理の低減によっ
てポジショニング時間を短縮することができるチップマ
ウンタを提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１１】すなわち、本発明によるチップマウンタ
は、吸着ビットに吸着されたワークを被搭載物の所定の
位置にポジショニングして搭載するチップマウンタであ
って、吸着ビットと一体に連動し、この吸着ビットに吸
着されたワークの一側面に対してレーザ光を照射してス
キャンニングし、反射したレーザ光を検出するレーザ変
位センサを備えるものである。

【００１２】また、本発明による他のチップマウンタ
は、吸着ビットと一体に連動し、この吸着ビットに吸着
されたワークの一側面に対して照射された平行スリット
光によるシルエットを検出するリニアイメージセンサを
備えるものである。

【００１３】この場合に、前記レーザ変位センサまたは
前記リニアイメージセンサをワークに対してＸ方向およ
びＹ方向に設けるようにしたものである。

【００１４】

【作用】前記した本発明のチップマウンタによれば、レ
ーザ変位センサが備えられることにより、レーザ変位セ
ンサの測定値の数値レベルでワークの回転（θ）方向の
補正を行い、被搭載物の所定の位置にポジショニングす
ることができる。すなわち、レーザ変位センサのレーザ
光がワークに対して直角に照射される場合に測定値が最
大となることを利用し、この最大となる位置にワークを
設定することにより回転方向の補正を行うことができ
る。

【００１５】この場合に、２組のレーザ変位センサが設
けられることにより、たとえば基板に搭載されるチップ
部品の回転方向の補正に加えて、一方のレーザ変位セン
サの測定値に応じた比較による数値演算処理によりチッ
プ部品のＸ方向の補正を行うことができ、かつ他方のレ
ーザ変位センサの測定値に応じた比較による数値演算処
理によりＹ方向の補正を行うことができる。

【００１６】前記した本発明の他のチップマウンタによ
れば、リニアイメージセンサが備えられることにより、
リニアイメージセンサのシルエット長の数値レベルでワ
ークの回転（θ）方向の補正を行い、被搭載物の所定の
位置にポジショニングすることができる。すなわち、リ
ニアイメージセンサのシルエット長がワークに対して直
角に照射される場合に最小となることを利用し、この最
小となる位置にワークを設定することにより回転方向の
補正を行うことができる。

【００１７】この場合に、２組のリニアイメージセンサ
が設けられることにより、たとえば基板に搭載されるチ
ップ部品の回転方向の補正に加えて、一方のリニアイメ
ージセンサのシルエット長に応じた比較による数値演算
処理によりチップ部品のＸ方向の補正を行うことがで
き、かつ他方のリニアイメージセンサのシルエット長に
応じた比較による数値演算処理によりＹ方向の補正を行
うことができる。

【００１８】これにより、回転方向の補正を数値演算処
理なしに行うことができ、かつＸ方向およびＹ方向の補
正の複雑な演算をなくすことによってワークの搭載に要
する時間を大幅に短縮し、作業時間の短縮および作業効
率の向上が可能となる。

【００１９】

【実施例１】図１は本発明の一実施例であるチップマウ
ンタの要部を示す断面図、図２は本実施例のチップマウ
ンタにおけるポジショニングにおいて、レーザ変位セン
サによりＸ方向およびＹ方向を位置決めする場合を示す
平面図および側面図、図３はレーザ変位センサにより回
転方向を位置決めする場合を示す平面図、図４はその位
置決め時の補正方法を説明する特性図である。

【００２０】まず、図１により本実施例のチップマウン
タの要部構成を説明する。

【００２１】本実施例のチップマウンタは、たとえばワ
ークを被搭載物の所定の位置にポジショニングして搭載
するチップマウンタとされ、チップマウンタのヘッドア
センブリ１内に回転および上下動可能に設けられ、たと
えばチップ部品であるチップコンデンサ（ワーク）２の
吸着および搭載用の真空吸着可能な吸着ビット３と、こ
の吸着ビット３と一体に連動し、吸着ビット３に吸着さ
れるチップコンデンサ２に対してＸ方向に設けられるレ
ーザ変位センサ４と、Ｙ方向に設けられるレーザ変位セ
ンサ５とから構成されている。

【００２２】吸着ビット３は、その中心部に吸引孔３ａ
が形成され、この吸引孔３ａを通じて図示しない真空圧
源による真空吸引力によりチップコンデンサ２を吸着
し、また吸着ビット３の回転運動および上下方向への移
動は、たとえば図示しない回転および上下動可能なエア
シリンダなどにより行われている。

【００２３】レーザ変位センサ４，５は、吸着ビット３
に吸着されたチップコンデンサ２の一側面に対してレー
ザ光を照射してスキャンニングし、反射したレーザ光を
検出するものであり、この場合の測定およびこの測定値
による演算処理は吸着ビット３によるチップコンデンサ
２の吸着位置から搭載位置への移動中に行われ、レーザ
光の測定値に応じてチップコンデンサ２のＸ方向、Ｙ方
向および回転方向の補正が行われるようになっている。

【００２４】たとえば、図２に示すようにＸ方向および
Ｙ方向にレーザ変位センサ４，５が設けられ、Ｘ方向に
設けられたレーザ変位センサ４は、チップコンデンサ２
の短手方向の側面をスキャンニングし、またＹ方向に設
けられたレーザ変位センサ５は長手方向の側面をスキャ
ンニングし、この場合の測定値に応じて図示しない処理
装置の比較による数値演算処理により、吸着ビット３に
対するチップコンデンサ２のＸ方向およびＹ方向の補正
量が演算される。

【００２５】また、チップコンデンサ２の回転方向の補
正は、図３に示すようにスキャンニング長の長いＹ方向
に設けられたレーザ変位センサ５が使用され、レーザ光
がチップコンデンサ２に対して直角に照射される場合に
測定値が最大となることを利用し、この最大値となる位
置にチップコンデンサ２の回転方向、すなわち、図３の
θ方向への揺動量が設定されるようになっている。

【００２６】次に、本実施例の作用について、実際にチ
ップコンデンサ２を吸着してプリント基板（被搭載物）
６に搭載するまでの手順を説明する。

【００２７】始めに、図１のように上限状態にある吸着
ビット３を下降させてチップコンデンサ２を吸着し、そ
の後吸着ビット３を上昇させ、吸着ビット３のプリント
基板６までの移動中にレーザ変位センサ４，５による測
定、およびこの測定値によるＸ方向およびＹ方向の補正
のための数値演算処理を行う。

【００２８】まず、図３に示すようにＹ方向に設けられ
たレーザ変位センサ５を使用し、吸着ビット３に吸着さ
れたチップコンデンサ２を回転させながらレーザ変位セ
ンサ５でスキャンニングし、チップコンデンサ２の回転
方向のずれを補正する。

【００２９】この場合に、図４に示すような回転角
（θ）に対応する測定電圧値（Ｖ）の特性曲線が得ら
れ、レーザ光がチップコンデンサ２に対して直角に照射
される場合に測定値が最大となることを利用し、この電
圧値（Ｖ）が最大となる回転角（θ）の位置にチップコ
ンデンサ２を補正して設定する。

【００３０】続いて、チップコンデンサ２の回転補正に
よる設定と同時に、Ｘ方向に設けられたレーザ変位セン
サ４およびＹ方向に設けられたレーザ変位センサ５を使
用し、Ｘ方向に設けられたレーザ変位センサ４によりチ
ップコンデンサ２の短手方向の側面をスキャンニング
し、測定値に応じて簡単な数値演算処理を行い、チップ
コンデンサ２のＸ方向のずれによる補正量（ΔＸ）を求
める。

【００３１】同時に、Ｙ方向に設けられたレーザ変位セ
ンサ５によりチップコンデンサ２の長手方向の側面をス
キャンニングし、測定値に応じた簡単な数値演算処理に
よりチップコンデンサ２のＹ方向のずれによる補正量
（ΔＹ）を、以下のようにして求めることができる。

【００３２】たとえば、図２のように吸着ビット３の外
径（Ｄ）、チップコンデンサ２の長さ（Ｌ）、チップコ
ンデンサ２の幅（Ｂ）とし、レーザ変位センサ４，５に
よるＸ方向の測定値をｄＸ、Ｙ方向の測定値をｄＹとす
ると、 ΔＸ＝ｄＸ−（Ｌ−Ｄ）／２ ΔＹ＝ｄＹ−（Ｂ−Ｄ）／２ として、Ｘ方向のずれ補正量（ｄＸ）およびＹ方向のず
れ補正量（ｄＹ）を算出することができる。

【００３３】なお、この場合に、吸着ビット３の外径
（Ｄ）、チップコンデンサ２の長さ（Ｌ）および幅
（Ｂ）は、吸着ビット３の交換後に、チップコンデンサ
２の測定と同様に吸着ビット３の外径をＸ方向およびＹ
方向にセンシングし、この測定値による寸法を予めデー
タとして入力しておく。

【００３４】さらに、Ｘ方向およびＹ方向の補正量を算
出した後に、この補正量に基づいてＸ方向およびＹ方向
を補正した搭載位置に吸着ビット３を下降させ、チップ
コンデンサ２をプリント基板６の所定の位置に搭載す
る。このような一連のチップコンデンサ２の吸着から搭
載までの処理を、全てのチップコンデンサ２の搭載が完
了するまで繰り返して行う。

【００３５】従って、本実施例のチップマウンタによれ
ば、従来のようなチップコンデンサ２への接触による補
正をなくし、一方のレーザ変位センサ５による測定電圧
値の最大値の位置にチップコンデンサ２を設定すること
により、数値演算処理がないので高速で回転方向のずれ
を補正することができ、その上両方のレーザ変位センサ
４，５による測定値を用いた比較による数値演算処理に
より、Ｘ方向およびＹ方向のずれによる補正量を素早く
算出し、この補正量に基づいて吸着ビット３の搭載位置
を補正してチップコンデンサ２をプリント基板６の所定
の位置に搭載することができる。

【００３６】また、レーザ変位センサ４，５による測定
およびこの測定値による数値演算処理がチップコンデン
サ２の吸着位置から搭載位置への移動中に行われるの
で、回転方向、Ｘ方向およびＹ方向の補正の高速化によ
る時間短縮に加えて、さらにチップコンデンサ２の搭載
までの時間を短縮することができるので、従来の画像処
理方法に比べて作業時間を大幅に低減することが可能と
なる。

【００３７】

【実施例２】図５は本発明の他の実施例であるチップマ
ウンタにおけるポジショニングにおいて、リニアイメー
ジセンサにより回転方向、Ｘ方向およびＹ方向を位置決
めする場合を示す平面図である。

【００３８】本実施例のチップマウンタは、実施例１と
同様にワークを被搭載物の所定の位置にポジショニング
して搭載するチップマウンタとされ、実施例１との相違
点はレーザ変位センサ４，５に代えてリニアイメージセ
ンサを用い、ワークのシルエットを検出する点である。

【００３９】すなわち、本実施例のチップマウンタは、
図５に示すようにチップコンデンサ（ワーク）２の吸着
および搭載用の真空吸着可能な吸着ビット３と、この吸
着ビット３と一体に連動し、吸着ビット３に吸着される
チップコンデンサ２に対してＸ方向およびＹ方向に設け
られる２組の平行光源７，８およびリニアイメージセン
サ９，１０とから構成されている。

【００４０】平行光源７，８は、たとえば赤色のＬＥＤ
７ａ，８ａなどが用いられ、このＬＥＤ７ａ，８ａによ
る照射光が投光レンズ７ｂ，８ｂを介して平行スリット
光としてチップコンデンサ２の一側面に対してそれぞれ
照射される。

【００４１】リニアイメージセンサ９，１０は、たとえ
ばＣＣＤなどのイメージセンサが用いられ、平行光源
７，８によるチップコンデンサ２のシルエットが検出さ
れ、シルエット長に応じてチップコンデンサ２のＸ方
向、Ｙ方向および回転方向（θ方向）の補正が行われ
る。

【００４２】たとえば、Ｘ方向およびＹ方向に設けられ
たリニアイメージセンサ９，１０により、チップコンデ
ンサ２のシルエットに応じた簡単な比較演算処理によっ
て吸着ビット３に対するチップコンデンサ２のＸ方向お
よびＹ方向の補正量が演算され、また回転方向の補正
は、シルエット長が最小となる位置にチップコンデンサ
２が設定されるようになっている。

【００４３】従って、本実施例のチップコンデンサによ
れば、吸着ビット３と一体に連動する２組の平行光源
７，８およびリニアイメージセンサ９，１０が設けられ
ることにより、一方のリニアイメージセンサ１０による
シルエット長の最小値の位置にチップコンデンサ２を設
定することによって回転方向のずれを補正することがで
き、その上両方のリニアイメージセンサ９，１０による
シルエット長を用いた比較演算処理によってＸ方向およ
びＹ方向のずれによる補正量を算出し、この補正量に基
づいて吸着ビット３の搭載位置を補正してチップコンデ
ンサ２をプリント基板６の所定の位置に高速に搭載する
ことができる。

【００４４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例１および２に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００４５】たとえば、前記実施例のチップマウンタに
ついては、ワークの一例としてチップコンデンサ２をプ
リント基板６に搭載する場合について説明したが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなく、抵抗、半導
体集積回路のパッケージＩＣなど、特にワークの側面に
外部接続用リード端子が突出されていないチップ部品に
ついても広く適用可能である。

【００４６】また、チップコンデンサ２の回転方向の補
正については、Ｙ方向に設けられたレーザ変位センサ５
またはリニアイメージセンサ１０に代えて、Ｘ方向に設
けられたレーザ変位センサ４またはリニアイメージセン
サ９により測定することも可能である。

【００４７】さらに、実施例２の平行光源７，８につい
ては、ＬＥＤ７ａ，８ａと投光レンズ７ｂ，８ｂとの組
み合せに限定されるものではなく、平行スリット光が照
射可能な他のものが適用できることはいうまでもない。

【００４８】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野である電子部品などのチ
ップ部品に用いられるチップマウンタに適用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、他
のチップ形の任意のチップ部についても広く適用可能で
ある。

【００４９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００５０】(1).吸着ビットと一体に連動し、この吸着
ビットに吸着されたワークの一側面に対してレーザ光を
照射してスキャンニングし、反射したレーザ光を検出す
るレーザ変位センサを備えることにより、レーザ変位セ
ンサの測定値の数値レベルでワークの回転方向の補正を
行い、被搭載物の所定の位置にポジショニングすること
ができるので、回転方向の補正を数値演算処理なしに可
能となり、これによってワークの搭載に要する時間を大
幅に短縮することができる。

【００５１】(2).吸着ビットと一体に連動し、この吸着
ビットに吸着されたワークの一側面に対して照射された
平行スリット光によるシルエットを検出するリニアイメ
ージセンサを備えることにより、リニアイメージセンサ
のシルエット長の数値レベルでワークの回転方向の補正
を行うことができるので、前記(1) と同様にワークの搭
載時間の短縮が可能となる。

【００５２】(3).レーザ変位センサまたはリニアイメー
ジセンサをワークに対してＸ方向およびＹ方向に設ける
ことにより、一方のレーザ変位センサの測定値またはリ
ニアイメージセンサのシルエット長に応じた比較による
数値演算処理によりワークのＸ方向の補正を行うことが
でき、かつ他方のセンサによる測定値またはシルエット
長に応じてＹ方向の補正を行うことができるので、Ｘ方
向およびＹ方向の補正の複雑な演算をなくすことがで
き、これによって演算処理時間を短縮し、より一層ワー
ク搭載時間の短縮を図ることができる。

【００５３】(4).前記(1) 〜(3) により、従来の画像処
理方法のような複雑な演算処理が不要となるので、ワー
クの補正時間を大幅に短縮し、作業時間の短縮および作
業効率の向上が可能とされるチップマウンタを得ること
ができる。

【００５４】(5).前記(1) 〜(3) により、従来の４方向
から挟持する場合のようにワークに接触して補正する必
要がないので、ワークの損傷防止による信頼性の高いワ
ーク搭載が可能とされるチップマウンタを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１であるチップマウンタの要部
を示す断面図である。

【図２】実施例１のチップマウンタにおけるポジショニ
ングにおいて、レーザ変位センサによりＸ方向およびＹ
方向を位置決めする場合を示す平面図および側面図であ
る。

【図３】実施例１のチップマウンタにおいて、レーザ変
位センサにより回転方向を位置決めする場合を示す平面
図である。

【図４】実施例１のチップマウンタにおいて、回転方向
の位置決め時の補正方法を説明する特性図である。

【図５】本発明の実施例２であるチップマウンタにおけ
るポジショニングにおいて、リニアイメージセンサによ
り回転方向、Ｘ方向およびＹ方向を位置決めする場合を
示す平面図である。

【符号の説明】

１ ヘッドアセンブリ ２ チップコンデンサ（ワーク） ３ 吸着ビット ３ａ 吸引孔 ４，５ レーザ変位センサ ６ プリント基板（被搭載物） ７，８ 平行光源 ７ａ，８ａ ＬＥＤ ７ｂ、８ｂ 投光レンズ ９，１０ リニアイメージセンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着ビットに吸着されたワークを被搭載
   物の所定の位置にポジショニングして搭載するチップマ
   ウンタであって、前記吸着ビットと一体に連動し、該吸
   着ビットに吸着された前記ワークの一側面に対してレー
   ザ光を照射してスキャンニングし、反射したレーザ光を
   検出するレーザ変位センサを備え、該レーザ変位センサ
   の測定値の数値レベルで前記ワークの回転方向の補正を
   行い、前記被搭載物の所定の位置にポジショニングする
   ことを特徴とするチップマウンタ。
2. 【請求項２】 吸着ビットに吸着されたワークを被搭載
   物の所定の位置にポジショニングして搭載するチップマ
   ウンタであって、前記吸着ビットと一体に連動し、該吸
   着ビットに吸着された前記ワークの一側面に対して照射
   された平行スリット光によるシルエットを検出するリニ
   アイメージセンサを備え、該リニアイメージセンサのシ
   ルエット長の数値レベルで前記ワークの回転方向の補正
   を行い、前記被搭載物の所定の位置にポジショニングす
   ることを特徴とするチップマウンタ。
3. 【請求項３】 前記レーザ変位センサまたは前記リニア
   イメージセンサを前記ワークに対してＸ方向およびＹ方
   向に設け、前記ワークの回転方向の補正に加えて、前記
   レーザ変位センサまたは前記リニアイメージセンサの一
   方で測定値またはシルエット長に応じた比較による数値
   演算処理により前記ワークのＸ方向の補正を行い、かつ
   前記レーザ変位センサまたは前記リニアイメージセンサ
   の他方で測定値またはシルエット長に応じた比較による
   数値演算処理により前記ワークのＹ方向の補正を行うこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のチップマウン
   タ。