(57)【要約】      （修正有）【課題】１個の吸着アームを備えると共に、実装速度の向上と実装位置精度の向上により生産性を高める部品実装装置を提供する。【解決手段】基板２０１の所定位置に部品供給部５００の部品を実装する部品実装装置において、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸回りの回転軸に自由度を有し、所定領域の作業エリア上に位置決め制御される前記基板２０１を搭載する実装ステージ２００及び前記部品を取得するアライメントステージ３００と、シングル吸着アーム８００と、次に実装すべき前記部品Pを前記アライメントステージ３００に搭載された部品受け部３００１に供給する部品供給部５００と、前記アライメントステージ３００上の次に実装すべき前記部品Pの状態を撮影するパターン認識カメラ７００、を備え、前記シングル吸着アーム８００が次に実装すべき前記部品Pを吸着取得した後に、前記実装ステージ２００に搭載された前記基板２０１の所定位置に、前記部品Pを実装する。【選択図】図１
2010287599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の所定位置に部品供給部より取得した部品を実装する部品実装装置において、
Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸回りの回転軸に自由度を有し、所定領域の作業エリア上に位置決め制御されると共に互いに所定距離を隔てて対峙する、前記基板を搭載する実装ステージ及び前記部品を取得するアライメントステージと、
前記作業エリア上に形成された部品受け渡しスポットの上方に固定配置され、Ｚ軸方向に部品吸着アームが制御されるシングル吸着アームと、
次に実装すべき前記部品を取り出して、待機位置にある前記アライメントステージに搭載された部品受け部に供給する部品供給部と、
前記アライメントステージの上方に固定配置され、前記部品受け部に供給された次に実装すべき前記部品の状態を撮影するパターン認識カメラと、
を備え、
前記部品受け渡しスポット位置に移動した前記アライメントステージより前記シングル吸着アームが次に実装すべき前記部品を吸着取得した後に、前記前記部品受け渡しスポット位置に移動した前記実装ステージに搭載された前記基板の所定位置に、前記シングル吸着アームが取得している次に実装すべき前記部品を実装することを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記パターン認識カメラにより撮像された次に実装すべき前記部品のパターン情報に基づき、前記部品受け渡しスポット位置に対する位置情報及び部品の回転情報の補正量が算出され、この補正量に基づいて前記アライメントステージの前記部品受け渡しスポットへの位置及び回転が制御されることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記アライメントステージは、前記部品受け渡しスポット位置に移動して前記シングル吸着アームに次に実装すべき前記部品を渡した後に、前記待機位置に戻り、更に次に実装すべき部品を前記部品供給部より取得することを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記実装ステージは、前記部品受け渡しスポット位置に移動して前記シングル吸着アームより次に実装すべき前記部品を実装された後に、所定の初期位置に戻り待機することを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項５】
前記実装ステージ、前記アライメントステージ、前記部品供給部を制御する部品供給制御部、前記シングル吸着アーム、前記パターン認識カメラと通信し、これらを所定のシーケンスで制御する実装制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の部品実装装置。
【請求項６】
前記シングル吸着アームによる次に実装すべき前記部品の前記基板への実装前に、実装位置に接着塗布剤を滴下する、前記実装制御部によりＺ軸方向に制御されるディスペンスアームを供えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の部品実装装置。
【請求項７】
前記実装ステージ及び前記アライメントステージは、リニアモータにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の所定位置に部品供給部より取得した部品を実装する部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の部品実装装置の構成例を示す機能ブロック図である。所定位置に位置制御されてセットされた基板１０に、リールやトレイに並べられたチップ部品等の部品Ａを実装する場合、ステップ（Ａ１）では、固定配置されたカメラ２０の撮像情報により部品Ａの実装点が認識される。
【０００３】
ステップ（Ａ２）では、搬送用レール３０上に配置された塗布アーム４０の移動とＺ方向の操作により、基板１０上の実装点位置に部品Ａ用の塗布剤が滴下される。
【０００４】
ステップ（Ａ３）では、ＸＹＺ方向に移動可能な吸着アーム５０が部品供給場所に部品Ａを取りに行き、搬送用レール３０上に乗り実装位置に固定された基板１０上の実装位置まで移動し、Ｚ方向の操作により予めプログラミングした指定位置に部品Ａを実装する。
【０００５】
部品Ｂの実装に関しても、部品Ａの実装ステップ（Ａ１），（Ａ２），（Ａ３）と同様なステップ（Ｂ１），（Ｂ２），（Ｂ３）により基板１０上の予めプログラミングした指定位置に部品Ｂを実装する。
【０００６】
このように、従来の部品実装の基本的な手法は、実装位置に固定配置された基板に対して塗布アーム４０や吸着アーム５０のツールが移動制御されて塗布剤の滴下や部品の搬送
と実装を実行するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ＭＤ（モーションダイナミックス）総合カタログ」            ２００３年７月横河電機（株）発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来手法による部品実装装置の構成では、次のような問題がある。
（１）吸着アームの大型化に伴う実装速度の制限：
吸着アームを複数装備し、同時に処理することにより高速実装する装置が提案されている。しかし、搭載位置精度を向上するための機構（例えばカメラや高さセンサ）が必要となり、可動部分の重量が増大するために、吸着アームを移動するための駆動部分も大型となり移動速度が制限されるために、実装速度が制限される。
【０００９】
（２）実装部品移動距離の増加に伴う搭載位置精度の制限：
多品種の実装部品を扱えるように、リール部品やＩＣトレイ、ダイシングした状態のウェハを供給するための機構が提案されている。しかし、連続的に大量に実装作業を行うためには多量の実装部品を用意しておかなければならない。このため、部品ラックが大型化し、被実装部からの距離が大きくなり搭載位置精度が制限される。
【００１０】
（３）装置振動による設置場所の制限：
周辺の環境（例えば顕微鏡）に対して実装機械が発生する振動を軽減するために、装置の堅牢化や振動を伝えにくい床構造が提案されている。上記のように吸着アームの大型化や移動距離増加と移動速度の増加に伴い、更に振動が増加することにより、装置の設置場所が制限される。
【００１１】
本発明の目的は、固定配置された１個の吸着アームを備えると共に、実装速度の向上と実装位置精度の向上により生産性を高めることを可能とする部品実装装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）基板の所定位置に部品供給部より取得した部品を実装する部品実装装置において、
Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸回りの回転軸に自由度を有し、所定領域の作業エリア上に位置決め制御されると共に互いに所定距離を隔てて対峙する、前記基板を搭載する実装ステージ及び前記部品を取得するアライメントステージと、
前記作業エリア上に形成された部品受け渡しスポットの上方に固定配置され、Ｚ軸方向に部品吸着アームが制御されるシングル吸着アームと、
次に実装すべき前記部品を取り出して、待機位置にある前記アライメントステージに搭載された部品受け部に供給する部品供給部と、
前記アライメントステージの上方に固定配置され、前記部品受け部に供給された次に実装すべき前記部品の状態を撮影するパターン認識カメラと、
を備え、
前記部品受け渡しスポット位置に移動した前記アライメントステージより前記シングル吸着アームが次に実装すべき前記部品を吸着取得した後に、前記前記部品受け渡しスポット位置に移動した前記実装ステージに搭載された前記基板の所定位置に、前記シングル吸着アームが取得している次に実装すべき前記部品を実装することを特徴とする部品実装装置。
【００１３】
（２）前記パターン認識カメラにより撮像された次に実装すべき前記部品のパターン情報に基づき、前記部品受け渡しスポット位置に対する位置情報及び部品の回転情報の補正量が算出され、この補正量に基づいて前記アライメントステージの前記部品受け渡しスポットへの位置及び回転が制御されることを特徴とする（１）に記載の部品実装装置。
【００１４】
（３）前記アライメントステージは、前記部品受け渡しスポット位置に移動して前記シングル吸着アームに次に実装すべき前記部品を渡した後に、前記待機位置に戻り、更に次に実装すべき部品を前記部品供給部より取得することを特徴とする（１）に記載の部品実装装置。
【００１５】
（４）前記実装ステージは、前記部品受け渡しスポット位置に移動して前記シングル吸着アームより次に実装すべき前記部品を実装された後に、所定の初期位置に戻り待機することを特徴とする（１）に記載の部品実装装置。
【００１６】
（５）前記実装ステージ、前記アライメントステージ、前記部品供給部を制御する部品供給制御部、前記シングル吸着アーム、前記パターン認識カメラと通信し、これらを所定のシーケンスで制御する実装制御部を備えることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の部品実装装置。
【００１７】
（６）前記シングル吸着アームによる次に実装すべき前記部品の前記基板への実装前に、実装位置に接着塗布剤を滴下する、前記実装制御部によりＺ軸方向に制御されるディスペンスアームを供えることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の部品実装装置。
【００１８】
（７）前記実装ステージ及び前記アライメントステージは、リニアモータにより構成されていることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の部品実装装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）吸着アームの大型化に伴う実装速度の制限の回避：。
実装精度を維持するために一番大きくなる吸着アームは、本体に固定した一個のみとなり、吸着ノズルの移動範囲は最低限に制限されるため実装速度が向上する。これは、実装ステージの重量は吸着アームより軽量に作ることができるので、移動速度を高めることができるためである。
【００２０】
（２）実装部品移動距離の増加に伴う搭載位置精度の制限：
位置精度を要求する移動距離が従来に比べて短くなる。部品ラックからアライメントステージまでの部品移動は、アライメントステージの移動後に位置及び回転の補正を行うため、精度を要求しない。アライメントステージから実装位置までの移動距離が短くなることで位置精度を上げることができるためである。
【００２１】
（３）装置振動による設置場所の制限：
重量のある物体を動かし始める場合と止める場合に振動が発生する。上記のように移動する部分の重量を軽減し、移動距離を短くすることで振動を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用した部品実装装置の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】部品供給部の動作を説明する機能ブロック図である。
【図３】本発明を適用した部品実装装置の他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図４】リニアモータによる、周知のＸＹ−θステージの構成を示す斜視図である。
【図５】従来の部品実装装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した部品実装装置の一実施例を示す機能ブロック図である。図１の実施例の説明に先立ち、本発明のキーデバイスとなるＸＹ−θステージの概要を説明する。
【００２４】
図４は、非特許文献に開示されている、リニアモータによる周知のＸＹ−θステージの構成を示す斜視図である。ガラススケールによるエンコーダを内蔵するＸ軸リニアモータ１により直動制御されるＹベース２上には、同じくガラススケールによるエンコーダを内蔵するＹ軸リニアモータ３がＸ軸と直交する方向に搭載されている。
【００２５】
Ｙ軸リニアモータ３で直動制御されるθベース４上には、光学式または磁気式エンコーダを内蔵する回転型のＤＤ（Direct Drive）モータ５が搭載されている。市販されているこのようなＸＹ−θステージにより、ＸＹ位置は１μｍ以下の精度で位置制御でき、回転角θは±１５秒の絶対精度で角度制御することが可能である。
【００２６】
本発明の部品実装装置は、市販品として入手可能なＸＹ−θステージをキーデバイスとして使用する構成を特徴とする。
【００２７】
図１において、所定領域の作業エリア１００上に配置される実装ステージ２００は、図５に示したようにＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸回りの回転軸に自由度を有し、θステージ上のＤＤモータ中心位置が、作業エリア１００上に位置決め制御される。
【００２８】
ＤＤモータ上面には、部品が実装される基板２０１が図示されていない機構により搬送されて位置制御されて配置される。従って、基板２０１における部品実装の指定位置は、実装ステージ２００のＸ，Ｙ，θ位置で制御される。
【００２９】
更に、作業エリア１００上には、実装ステージ２００に対して所定距離を隔てて同一構成のアライメントステージ３００が対峙して配置されている。アライメントステージ３００の構成は、実装ステージ２００と同一であり、ＤＤモータ上面には、部品受け部３０１が搭載されている。
【００３０】
このアライメントステージ３００の待機位置（図示位置）において、部品供給部５００は、基板２０１に次に実装すべき部品Ｐをパーツフィーダ４００より取り出して部品受け部３０１に渡す。この部品供給部５００は、部品供給制御部６００により所定のシーケンスで制御される。
【００３１】
アライメントステージ３００が待機位置より所定距離Ｘ軸方向に移動した位置の上方には、パターン認識カメラ７００が固定配置され、部品受け部３０１に供給された次に実装すべき部品Ｐの状態を撮影する。撮像情報Ｆは、後述の実装制御部９００に渡される。
【００３２】
作業エリア１００上において、実装ステージ２００とアライメントステージ３００との中間部に仮想的に形成された部品受け渡しスポットＳが設定される。このスポットＳの上方には、シングル吸着アーム８００が固定配置され、その部品吸着アーム８００ａがＺ軸方向に往復制御される。
【００３３】
システム全体を管理する実装制御部９００は、実装ステージ２００、アライメントステージ３００、前記部品供給部５００を制御する部品供給制御部６００、パターン認識カメラ７００、シングル吸着アーム８００と通信し、これらを所定のシーケンスで制御する。
【００３４】
シーケンス制御の基本的な操作を説明する。まず次に実装する部品Ｐを搭載したアライメントステージ３００が部品受け渡しスポットＳ位置に移動制御される（矢印Ｌ１）。次に、シングル吸着アーム８００の部品吸着アーム８００ａがＺ方向に往復操作され、部品Ｐを吸着取得する（矢印Ｌ２、Ｌ３）。
【００３５】
アライメントステージ３００は、シングル吸着アーム８００に部品Ｐを渡した後に、図示の待機位置に戻る（矢印Ｌ４）。同時に実装ステージ２００がプログラミングされた実装すべき位置が、部品吸着しているシングル吸着アームの直下のスポットＳ位置となるようにＸＹ−θ制御で移動制御される（矢印Ｌ５）。
【００３６】
シングル吸着アーム８００は、搭載位置の高さ情報を計測しながら部品吸着アーム８００ａをＺ方向に下降操作し、部品受け渡しスポット位置Ｓに移動した実装ステージ２００に搭載された基板２０１の指定位置に、吸着取得している次に実装すべき部品Ｐを適切な荷重で実装（矢印Ｌ６）し、待機位置に戻る（矢印Ｌ７）。
【００３７】
実装ステージ２００は、基板２０１に部品Ｐを取得し、図示の待機位置に戻り（矢印Ｌ８）、１個の部品の実装シーケンスを終了する。以下、実装制御部９００は、プログラムに従い、Ｌ１〜Ｌ８で示したシーケンスを繰り返し実行し、基板２０１へ複数の部品を順次実装する。
【００３８】
アライメントステージ３００がパターン認識カメラ７００の直下に移動したとき、パターン認識カメラ７００により撮像された次に実装すべき部品のパターン情報Ｆは、実装制御部９００に渡され、部品受け渡しスポット位置Ｐに対する位置情報及び部品の回転情報の補正量が算出される。
【００３９】
実装制御部９００は、算出された補正量に基づいてアライメントステージ３００の部品受け渡しスポットＰへの位置及び回転を補正制御する。この補正制御により、部品Ｐは正確な位置と姿勢を維持して部品吸着アーム８００ａに吸着されるので、実装ステージ２００上の基板２０１の指定位置に正しく実装される。
【００４０】
次に部品供給部５００のシーケンス制御について説明する。図２は、部品供給部の動作を説明する機能ブロック図である。部品供給部５００は、部品供給制御部６００で制御されるＺ軸ピックアップアームＺ１、Ｚ軸往復アームＺ２、Ｚ軸供給アームＺ３の機能を備える。
【００４１】
位置制御されるＸＹテーブル５０１上のＩＣウエーハ５０２、ＩＣトレー５０３、または、図１に示したチップ部品等の供給形態に合わせたパーツフィーダ４００やＩＣピックアップツール等から、払い出されようとする次に実装すべき部品Ｐは、その払い出された位置に、アライメントステージ３００が移動し、部品Ｐを受取る。
【００４２】
その時、受取る位置において、部品情報（形状、品名等）が部品供給制御部６００で確認されて実装制御部９００に通知される。実装制御部９００は、この部品情報及びパターン認識カメラ７００の撮像情報Ｆに基づいてアライメントステージ３００、シングル吸着アーム８００、実装ステージ２００をシーケンス制御する。
【００４３】
図３は、本発明を適用した部品実装装置の他の実施例を示す機能ブロック図である。この実施例の特徴部は、図１の構成要素に追加して実装制御部９００でシーケンス制御されるディスペンスアーム１０００を設けた構成にある。
【００４４】
このディスペンスアームのＺ軸方向の往復操作により、基板２０１への部品搭載の前に必要な接着剤塗布機能も、Ｚ軸のみのシングルアームで付加することが可能であり、アームの個数増加を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００  作業エリア
２００  実装ステージ
２０１  基板
３００  アライメントステージ
３０１  部品受け部
４００  パーツフィーダ
５００  部品供給部
６００  部品供給制御部
７００  パターン認識カメラ
８００  シングル吸着アーム
８００ａ  部品吸着アーム
９００  実装制御部
【図２】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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