(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移載ヘッドがパーツフィーダに備えられたリード付きの電子部品をノズルでチャックしてピックアップし、次にラインセンサを備えた第１認識部の上方を一方向に直線的に移動することによりこの電子部品のＸＹθ方向の位置ずれを検出し、次に電子部品の位置ずれを補正しないまま前記移載ヘッドをそのまま下流へ移動させることにより第２認識部であるレーザユニットから成る高さ測定器の上方に位置させ、そこで前記第１認識部による前記位置ずれの検出結果に基いて前記レーザユニットから照射されたレーザスポット光がリードに命中するように前記移載ヘッドをＸ方向やＹ方向へ水平方向に移動させながら前記電子部品から突出するリードの先端部を横切る方向にレーザスポット光をスキャンニングさせてリードの下面に照射してリードの浮きを認識し、次に前記第２認識部の認識結果に基づいて前記移載ヘッドを位置決め部に位置決めされた基板の上方へ移動させて前記電子部品を基板に搭載する工程と、を含むことを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多品種の電子部品を移載ヘッドのノズルにチャックして基板に移送搭載する電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板に実装される電子部品は多品種あり、品種によって要求される実装精度は異っている。具体的には、抵抗チップやチップ型コンデンサなどは要求される実装精度は比較的低いのに対し、リード付きの電子部品やバンプ付きの電子部品の場合は、リードやバンプを基板の微小な電極に正確に位置合わせしなければならないので要求される実装精度は高い。またリード付きの電子部品は、水平方向（ＸＹθ方向）の位置ずれだけでなく、リードの浮きも正確に判定したうえで、基板に実装しなければならない。
【０００３】
以上のように、電子部品はその品種に応じて様々な位置ずれの測定が行われるものであり、このため電子部品実装装置には、カメラ、ラインセンサ、レーザユニットなどの様々な測定器が備えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の電子部品実装装置は、カメラ、ラインセンサ、レーザユニットなどの測定器は互いにバラバラに配設されていたため、多品種の電子部品の様々な位置認識を作業性よく高精度で行いにくく、ひいては実装速度もあがらないという問題点があった。
【０００５】
したがって本発明は、リード付きの電子部品の電子部品の位置認識を作業性よく高精度で行って、高速度で基板に移送搭載できる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このために本発明は、移載ヘッドがパーツフィーダに備えられたリード付きの電子部品をノズルでチャックしてピックアップし、次にラインセンサを備えた第１認識部の上方を一方向に直線的に移動することによりこの電子部品のＸＹθ方向の位置ずれを検出し、次に電子部品の位置ずれを補正しないまま前記移載ヘッドをそのまま下流へ移動させることにより第２認識部であるレーザユニットから成る高さ測定器の上方に位置させ、そこで前記第１認識部による前記位置ずれの検出結果に基いて前記レーザユニットから照射されたレーザスポット光がリードに命中するように前記移載ヘッドをＸ方向やＹ方向へ水平方向に移動させながら前記電子部品から突出するリードの先端部を横切る方向にレーザスポット光をスキャンニングさせてリードの下面に照射してリードの浮きを認識し、次に前記第２認識部の認識結果に基づいて前記移載ヘッドを位置決め部に位置決めされた基板の上方へ移動させて前記電子部品を基板に搭載する工程とから電子部品実装方法を構成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記構成によれば、リード付きの電子部品のリードのＸＹθ方向の位置ずれおよび浮きをそれぞれ作業性よく高精度で測定し、基板に高速度で実装することができる。
【０００８】
次に、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に備えられた移載ヘッドと測定系の斜視図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装措置のリード付きの電子部品の位置ずれ検出方法の説明図である。
【０００９】
図１および図２において、基台１の上面には、基板２の位置決め部としてのガイドレール３が設けられている。基板２はガイドレール３に沿って搬送され、かつ所定の位置にクランプして位置決めされる。ガイドレール３の両側方にはパーツフィーダ４が多数個並設されている。各々のパーツフィーダ４は、様々な品種の電子部品を備えている。一般に、リード付きの電子部品やバンプ付きの電子部品は、トレイタイプのパーツフィーダに備えられるが、本実施の形態では、図面が繁雑になるので、すべての電子部品はカセットタイプのパーツフィーダ４に備えていることとする。
【００１０】
ガイドレール３とパーツフィーダ４の間には、ラインセンサを内蔵した第１撮像部５、エリアカメラから成る第２撮像部６、レーザユニットから成る高さ測定器７が配設されている。図３において、第１撮像部５は、ケース５１の内部にラインセンサ５２を内蔵し、またケース５１の両側部に上方へ照明光を照射する光源５３を配設して構成されている。ケース５１の上面には、ラインセンサ５２の長手方向（Ｙ方向）に横長のスリット５４が開孔されている。
【００１１】
電子部品９は、ラインセンサ５２の長手方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）へ移送される。ラインセンサ５２は広い視野を有し、大型の電子部品９の全体画像を撮像できるので１００５（イチマルマルゴ）と呼ばれる微小な角形の電子部品からリード付の電子部品９まで幅広く対応できるという長所を備えている。本実施の形態では第１撮像部５が第１認識部を構成している。
【００１２】
また高さ測定器７は、本体７１の凹入部にレーザ発光部７２とレーザ受光部７３を設けている。レーザ発光部７２は上方の電子部品９のリードＬの下面にレーザスポット光を照射し、その反射光をレーザ受光部７３で受光することにより、リードＬの高さ（浮き）を測定する。またレーザ受光部７３で得られる反射光の強弱波形からリードの水平方向の位置を精度よく検出でき、これに基づいて電子部品９の正確な位置ずれを求めることができる。第２撮像部６は、高倍率のエリアカメラを備えており、電子部品の特徴部を部分的に拡大して撮像することによりその位置をラインセンサ５２よりも精度よく検出できる。従って電子部品の位置ずれを精度よく検出して高い精度で基板２に実装することができる。なお上述した電子部品の特徴部とは認識マーク、電子部品の輪郭形状、リード、バンプ、配線パターン等、電子部品の位置を正確に特定することができるものを言う。従って高さ測定器７や第２撮像部６は、電子部品の特徴部を検出する第２認識部を構成している。
【００１３】
図１および図２において、基台１の両側部にはＹテーブル１１が設置されている。Ｙテーブル１１の内部には、Ｙ方向の送りねじ１２およびレール１３が設けられている。１４は送りねじ１２を回転させるＹ軸モータである。またＹテーブル１１上にはＸテーブル１５が架設されている。Ｘテーブル１５の内部には、Ｘ方向の送りねじ１６とレール１７が設けられている。１８は送りねじ１６を回転させるＸ軸モータである。
【００１４】
Ｘテーブル１５には移載ヘッド２０が保持されている。Ｙ軸モータ１４が駆動すると、Ｘテーブル１５は送りねじ１２に沿ってＹ方向へ移動する。またＸ軸モータ１８が駆動すると、移載ヘッド２０は送りねじ１６に沿ってＸ方向へ移動する。これにより、移載ヘッド２０はＸ方向やＹ方向へ水平移動する。
【００１５】
図３において、移載ヘッド２０はノズル２１を有している。ノズル２１にはバックプレート２２が装着されている。バックプレート２２は、ノズル２１の下端部に真空吸着してチャックされた電子部品９を第１撮像部５や第２撮像部６で観察するときの光拡散板となる。２３はコの字形のブラケットであり、その上面にはＺ軸モータ２４が装着されている。２５はＺ軸モータ２４に駆動される垂直な送りねじであって、ナット２６が装着されている。ノズル２１と一体のノズルシャフト２７はナット２６に結合されている。したがってＺ軸モータ２４が駆動して送りねじ２５が回転すると、ナット２６は送りねじ２５に沿って上下動し、ノズル２１も上下動する。
【００１６】
２８はθモータであって、その出力軸とノズルシャフト２７に装着されたプーリ２９にはベルト３０が調帯されている。したがってθモータ２８が駆動すると、ノズル２１はその軸心を中心に回転し、これによりノズル２１の下端部に真空吸着された電子部品９の回転方向の角度を補正する。
【００１７】
この電子部品実装装置は上記のような構成より成り、次にパーツフィーダ４に備えられた電子部品を基板２に移送搭載する動作について説明する。まず、リード付きの電子部品９の実装方法について説明する。図１および図２において、Ｘ軸モータ１８とＹ軸モータ１４が駆動することにより、移載ヘッド２０はパーツフィーダ４の上方へ移動する。そこでＺ軸モータ２４が駆動することにより、ノズル２１は下降・上昇動作を行って、パーツフィーダ４に備えられた電子部品９を真空吸着してピックアップする。
【００１８】
次に移載ヘッド２０は第１撮像部５の上方へ移動し、図３に示すようにＸ方向へ直線的に移動し、ラインセンサ５２により電子部品９の全体画像を入手する。このとき移載ヘッド２０は、第１撮像部５から見て第２撮像部６や高さ測定器７が位置する側とは反対側の位置（図２においてポイント（イ））から第１撮像部５上へ向かって直線的に移動する。すなわち第２撮像部６や高さ測定器７を、第１撮像部５により電子部品の位置ずれを検出する際の移載ヘッド２０の移動方向における第１撮像部５よりも下流位置に配置しておくことにより、移載ヘッド２０で移送される電子部品の位置ずれを第１撮像部５で検出しつつ移載ヘッド２０を第２撮像部６や高さ測定器７側へ移動させることができるので、移載ヘッド２０が第１撮像部５から第２撮像部６や高さ測定器７へ移動する時間を大幅に短縮し、電子部品の実装速度を高速化することができる。
【００１９】
図４において実線で示す電子部品９は、ラインセンサ５２で入手された画像を示しており、また鎖線は回転誤差Δθのない電子部品９、若しくは回転誤差Δθを補正後の電子部品９を示している。
【００２０】
図示するように、移載ヘッド２０のノズル２１は電子部品９のセンターからかなりずれた位置を真空吸着しており、このためもあって電子部品９のリードＬはＸ方向とＹ方向にかなり大きな位置ずれを有している。また電子部品９は水平方向に回転して回転誤差Δθを有している。リード付きの電子部品９のリードＬは基板２の電極に着地させて搭載しなければならないものであり、したがってリードＬの浮きや正確な位置ずれを高さ測定器７により測定する。しかしながら図４において実線で示すように電子部品９が大きく位置ずれしていると、高さ測定器７においてレーザ発光部７２から照射されたレーザスポット光をリードＬに命中させることはできない。
【００２１】
そこでまず、図４に示すように第１撮像部５により電子部品９の大まかな位置を認識し、この認識結果に基いて電子部品９を高さ測定器７の上方へ移動させ、レーザスポット光がリードＬに命中するように電子部品９をＸ方向やＹ方向へ移動させてリードＬの浮きや正確な位置ずれを測定する。図４において、矢印Ｑ，Ｑ’はレーザスポット光のスキャンニング方向を示している。図示するように、レーザスポット光はリードＬの先端部を横切る方向にスキャンニングする。この場合、電子部品９の位置ずれを補正しないまま、図４においてＸ軸モータ１８とＹ軸モータ１４を駆動して、矢印Ｑ方向にレーザスポット光をスキャンニングするように電子部品９を水平移動させてリードＬの浮きを測定してもよく、あるいは図４において鎖線にて示すように電子部品９の位置ずれを補正したうえで、リードＬの先端部を横切るように矢印Ｑ’方向へレーザスポット光をスキャンニングしてリードＬの浮きを測定してもよい。なお電子部品９のＸ方向とＹ方向の位置ずれはＸ軸モータ１８とＹ軸モータ１４を駆動して電子部品をＸ方向やＹ方向へ移動させることにより補正し、また回転方向の位置ずれ（回転誤差Δθ）はθモータ２８を駆動して電子部品９を水平回転させることにより補正する。
【００２２】
以上のようにして電子部品９のリードＬの位置ずれや浮きを測定したならば、移載ヘッド２０を基板２の上方へ移動させ、そこでノズル２１に上下動作を行わせることにより、電子部品９のリードＬを基板２の所定の座標位置の電極に精度よく着地させて搭載する。なおリードＬの浮きが許容値以上の場合には、リードＬを電極に着地させることはできないので、その電子部品９の基板２への搭載は中止され、この電子部品９は回収部（図外）に回収される。
【００２３】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、たとえば高さ測定器７として複数の光線を横切る向きにリードＬを移動させ、リードによって光線がしゃ光されるタイミングを計測してリードＬの位置ずれや浮きを検出するものを使用してもよい。またラフな実装精度で基板２に電子部品を搭載する場合は、必ずしも第２撮像部６や高さ測定器７による認識を行わなくてもよく、第２撮像部６と高さ測定器７のどちらか一方のみを第２認識部としてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、リード付きの電子部品のリードのＸＹθ方向の位置ずれおよび浮きをそれぞれ作業性よく高精度で測定し、基板に高速度で実装することができる。特に、第１撮像部により電子部品の大まかな位置を認識し、この認識結果に基いて電子部品を高さ測定器の上方へ移動させ、そこで第１認識部による位置ずれの検出結果に基いてレーザユニットから照射されたレーザスポット光がリードに命中するようにレーザスポット光をリードに照射するようにしているので、レーザスポット光を確実にリードに命中させてその浮きを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置に備えられた移載ヘッドと測定系の斜視図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のリード付きの電子部品の位置ずれ検出方法の説明図
【符号の説明】
２  基板
３  ガイドレール
４  パーツフィーダ
５  第１撮像部
６  第２撮像部
７  高さ測定器
９  リード付きの電子部品
１０  バンプ付きの電子部品
２０  移載ヘッド
２１  ノズル
Ｂ  バンプ
Ｋ  認識マーク
Ｌ  リード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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