(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状の収容部内に保持されたワークの位置決めを行うワークの位置決め装置であって、前記収容部が設けられた保持体を支持する保持体支持手段と、前記収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けする下受け部と、この下受け部の上方に配設され、下受け部によって下受けされたワークを水平方向に位置決めする位置決め手段とを備え、前記位置決め手段は、前記ワークを上面側から保持する保持ツールと、この保持ツールを前記下受け部に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させる移動手段と、前記ワークを撮像してこのワークの位置を認識する認識手段と、この位置認識結果に基づいて前記移動手段を制御することによりワークの位置を補正する制御手段とを備えたことを特徴とするワークの位置決め装置。
【請求項２】
凹状の収容部内に保持されたワークの位置決めを行うワークの位置決め装置であって、前記収容部が設けられた保持体を支持する保持体支持手段と、前記収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けする下受け部と、この下受け部の上方に配設され、下受け部によって下受けされたワークを水平方向に位置決めする位置決め手段とを備え、前記位置決め手段は、前記ワークを包含する大きさの矩形枠を有するアライメントツールと、このアライメントツールを前記下受け部に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させる移動手段と、前記アライメントツールがワークに対して下降した状態で前記移動手段を制御しこのアライメントツールに水平面内で所定のアライメント動作を行わせるアライメント動作制御手段とを備え、前記矩形枠をワークの外面に当接させることによりワークの位置を補正することを特徴とするワークの位置決め装置。
【請求項３】
保持部に設けられた凹状の収容部内に保持されたワークの位置決めを所定位置において行うワークの位置決め方法であって、前記保持部によって位置決め対象のワークを前記所定位置まで搬送する搬送工程と、前記収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けする下受け工程と、下受け部によって下受けされたワー
クを前記所定位置の上方に配設された位置決め手段によって水平方向に位置決めする位置決め工程とを含み、前記位置決め工程において、前記ワークを撮像してこのワークの位置を認識し、この位置認識結果に基づいて前記ワークを上面側から保持する保持ツールを移動させて前記ワークを正しい姿勢で保持し、保持されたワークを再度下受け部に保持させることによりワークの位置を補正することを特徴とするワークの位置決め方法。
【請求項４】
保持部に設けられた凹状の収容部内に保持されたワークの位置決めを所定位置において行うワークの位置決め方法であって、前記保持部によって位置決め対象のワークを前記所定位置まで搬送する搬送工程と、前記収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けする下受け工程と、下受け部によって下受けされたワークを前記所定位置の上方に配設された位置決め手段によって水平方向に位置決めする位置決め工程とを含み、前記位置決め工程において前記ワークを包含する大きさの矩形枠を有するアライメントツールをワークに対して下降させ、このアライメントツールに水平面内で所定のアライメント動作を行わせて前記矩形枠をワークの外面に当接させることによりワークの位置を補正することを特徴とするワークの位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置においてキャリアなどに保持された状態のワークを位置決めするワークの位置決め装置および位置決め方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップなどの電子部品が実装される小型パッケージなどのワークは、通常複数のワークをキャリアに設けられた凹状の収容部に保持させた状態で取り扱われる。電子部品を各ワークに実装する実装位置においては、ワークは収容部内に設けられた開口部を介して下受け部によって下受けされ、下受け部に設けられた吸着孔によって真空吸着されることにより位置が保持される。そしてこのように位置保持された状態で、ワークに対して電子部品が実装される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ワークの種類によっては、部分的に開口が設けられていたり、また真空吸着に適さない部位が存在する。このようなワークを対象とする場合には、下受け部に設けられるワーク保持用の吸着孔の位置は、上記の開口や吸着不適位置を避けて配置されるため位置が限定される。
【０００４】
このため、キャリアに設けられた収容部内におけるワークの位置ずれの程度によっては、下受け部によって下受けする際に、吸着孔がワークの適切な吸着位置からはずれ良好な吸着保持が行えない場合が発生する。さらに収容部の形状とワークの形状によっては、収容部内でのワークの位置ずれのために下受け自体ができないような場合が発生する。
【０００５】
そこで本発明は、位置ずれを防止して安定した状態でワークの位置決めを行うことができるワークの位置決め装置および位置決め方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のワークの位置決め装置は、凹状の収容部内に保持されたワークの位置決めを行うワークの位置決め装置であって、前記収容部が設けられた保持体を支持する保持体支持手段と、前記収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けする下受け部と、この下受け部の上方に配設され、下受け部によって下受けされたワークを水平方向に位置決めする位置決め手段とを備え、前記位置決め手段は、前記ワークを上面側から保持する保持ツールと、この保持ツールを前記下受け部に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させる移動手段と、前記ワークを撮像してこのワークの位置を認識する認識手段と、この位置認識結果に基づいて前記移動手段を制御することによりワークの位置を補正する制御手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載のワークの位置決め装置は、凹状の収容部内に保持されたワークの位置決めを行うワークの位置決め装置であって、前記収容部が設けられた保持体を支持する保持体支持手段と、前記収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けする下受け部と、この下受け部の上方に配設され、下受け部によって下受けされたワークを水平方向に位置決めする位置決め手段とを備え、前記位置決め手段は、前記ワークを包含する大きさの矩形枠を有するアライメントツールと、このアライメントツールを前記下受け部に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させる移動手段と、前記アライメントツールがワークに対して下降した状態で前記移動手段を制御しこのアライメントツールに水平面内で所定のアライメント動作を行わせるアライメント動作制御手段とを備え、前記矩形枠をワークの外面に当接させることによりワークの位置を補正する。
【００１０】
請求項３記載のワークの位置決め方法は、保持部に設けられた凹状の収容部内に保持されたワークの位置決めを所定位置において行うワークの位置決め方法であって、前記保持部によって位置決め対象のワークを前記所定位置まで搬送する搬送工程と、前記収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けする下受け工程と、下受け部によって下受けされたワークを前記所定位置の上方に配設された位置決め手段によって水平方向に位置決めする位置決め工程とを含み、前記位置決め工程において、前記ワークを撮像してこのワークの位置を認識し、この位置認識結果に基づいて前記ワークを上面側から保持する保持ツールを移動させて前記ワークを正しい姿勢で保持し、保持されたワークを再度下受け部に保持させることによりワークの位置を補正する。
【００１１】
請求項４記載のワークの位置決め方法は、保持部に設けられた凹状の収容部内に保持されたワークの位置決めを所定位置において行うワークの位置決め方法であって、前記保持部によって位置決め対象のワークを前記所定位置まで搬送する搬送工程と、前記収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けする下受け工程と、下受け部によって下受けされたワークを前記所定位置の上方に配設された位置決め手段によって水平方向に位置決めする位置決め工程とを含み、前記位置決め工程において、前記ワークを包含する大きさの矩形枠を有するアライメントツールをワークに対して下降させ、このアライメントツールに水平面内で所定のアライメント動作を行わせて前記矩形枠をワークの外面に当接させることによりワークの位置を補正する。
【００１２】
本発明によれば、凹状の収容部が設けられた保持体を支持した状態で、収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けし、下受け部の上方に配設された位置決め手段によってワークを水平方向に位置決めすることにより、収容部内でのワークの位置ずれを防止して、安定した状態でワークの位置決めを行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の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部分斜視図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による実装動作の説明図、図４，図５，図６，図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板位置決め動作の説明図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による実装動作の説明図である。
【００１４】
まず図１、図２を参照して電子部品実装装置１について説明する。図１において、キャリア搬送部２は１対の搬送路３を備えており、搬送路３にはワークである基板５を保持する保持体である基板搬送キャリア４（以下、単に「キャリア」４と略記。）が支持されている。キャリア４には、基板５を収容するための凹状の収容部４ａが複数設けられており、収容部４ａには矩形の開口部５ａを有する基板５が保持される。
【００１５】
搬送路３の下方には、基板下受け部８（下受け部）が配設されている。基板下受け部８は、上面に凸部９ａが設けられた下受け部材９を保持ブロック１０を介して加熱ブロック１３上に装着し、加熱ブロック１３をＸＹＺテーブル１４によって移動可能に保持させた構成となっている。テーブル駆動部１６によってＸＹＺテーブル１４を駆動することにより、下受け部材９はキャリア４に対して水平方向に位置合わせされる。
【００１６】
基板下受け部８の上方は部品実装位置となっており、搬送部３の上方には実装ヘッド７が配設されている。実装ヘッド７はヘッド駆動機構１５によって昇降動作、およびθ方向の回転を行い、実装ヘッド７の下面には、実装ツール７ａなどの各種の作業ツールが交換自在に装着できるようになっている。
【００１７】
基板５には、実装ヘッド７の実装ツール７ａによって電子部品６が実装される。この実装動作時には、キャリア４は搬送路３によって実装位置に支持される。したがって搬送路３は、保持体であるキャリア４を支持する保持体支持手段となっている。そして基板下受け部８および搬送路３は、ワークの位置決め装置を構成する。
【００１８】
実装ヘッド７の側方には、上下両方向の撮像が可能な光学系を備えたカメラ２０が進退自在に配設されている。カメラ２０は搬送路３上に進出してキャリア４に保持された基板５および実装ヘッド７に保持された電子部品６を撮像する。そしてこの撮像結果を画像認識部２０ａで認識処理することにより、収容部４ａ内における基板５の位置および実装ヘッド７に保持された電子部品６の位置が認識される。これらの認識結果は、制御部１７に伝達される。
【００１９】
後述するように、実装ヘッド７による実装動作時においては、制御部１７がこの位置認識結果に基づいて、ヘッド駆動機構１５およびテーブル駆動部１６を制御することにより、収容部４ａ内における基板５の位置および電子部品６の基板５に対する相対位置が補正される。
【００２０】
図２に示すように、キャリア４の収容部４ａは、矩形の凹状部の底面に開口部４ｂを設けた構成となっている。キャリア４は、異なるサイズの矩形の開口が設けられた板部材を２枚張り合わせることによって製作されている。基板５には上下方向に貫通する開口部５ａが設けられており、開口部５ａの断面は下面側の方が大きく開口された段差形状となっている。基板５が収容部４ａ内に保持された状態では、基板５下面の縁部５ｂが収容部４ａの底面によって支持される。
【００２１】
下受け部材９に設けられた凸部９ａの上面の縁部には、２列の吸着溝９ｂが設けられている。吸着溝９ｂは、下受け部材９の内部に設けられた吸引孔９ｃに連通しており、図１に示すように、吸引孔９ｃは真空チューブ１１を介して真空吸引手段１２と接続されている。下受け部材９がキャリア４に対して上昇した状態では、図２（ｂ）に示すように凸部９ａは収容部４ａの開口部４ｂ内に下方から貫入し、凸部９ａの上面が基板５下面の縁部５ｂに当接する。すなわち、下受け部材９は、収容部４ａ内の基板５を開口部４ｂを介して下方から下受けする。
【００２２】
そしてこの状態で真空吸引手段１２を駆動することにより、吸着溝９ｂによって基板５下面の縁部５ｂが真空吸着され、基板５が下受け部材９によって吸着保持されて下受けされる。これにより、実装ヘッド７による電子部品６の実装時の荷重は、下受け部材９によって支持される。ＸＹＺテーブル１４は、下受け部材９をキャリア４に対して相対的に昇降させる昇降手段となっている。またヒータ１３ａを駆動することにより加熱ブロック１３が加熱され、これにより下受け部材９を介して基板５に熱が伝達される。
【００２３】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、次に図３を参照して実装動作について説明する。図３（ａ）は、収容部４ａ内に基板５を保持したキャリア４がキャリア搬送部２によって基板下受け部８上に搬入された状態を示している。この後、ＸＹＺテーブル１４を駆動して下受け部材９を上昇させることにより、図３（ｂ）に示すように、凸部９ａが開口部４ｂ内に下方から挿通して基板５の下面に当接する。この状態で真空チューブ１１を介して真空吸引することにより、吸着溝９ｂから真空吸引する。これにより、基板５は凸部９ａの上面に吸着保持される。そして基板５の上面の実装位置には、ディスペンサ２１によって導電性接着材２２が塗布される。
【００２４】
そして図３（ｃ）に示すように、凸部９ａによって下面を支持された基板５の上面に、実装ヘッド７の実装ツール７ａに保持された電子部品６が導電性接着材２２を介して実装される。実装が完了したならば、まず実装ヘッド７が上昇し、次いで基板５の真空吸着状態が解除された後、図３（ｄ）に示すように下受け部材９が下降する。そしてこの後、キャリア４がキャリア搬送部２によって搬出され、実装動作が完了する。
【００２５】
次に、上述の実装動作における基板５の位置決めについて、図４，図５を参照して説明する。基板５には前述のように段差形状の開口部５ａが設けられていることから、基板５を下受け部材９の凸部９ａによって下受けする際には、基板５下面の縁部５ｂの範囲を下受け・真空吸着する必要がある。
【００２６】
しかしながら、キャリア４の収容部４ａは基板５に対して遊び代を確保したサイズとなっていることから、収容部４ａ内における基板５の水平面内における姿勢は一定せず、キャリア４によって位置決め対象の基板５を部品実装位置まで搬送する搬送工程においては、基板５は、図４（ａ）に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向にランダムに位置ずれした状態となる。
【００２７】
そしてこの状態で収容部４ａ内の基板５を開口部４ｂを介して下受け部材９によって下方から下受けすると（下受け工程）、吸着溝９ｂが縁部５ｂから外れて正常な吸着保持ができない。そこで、本実施の形態に示す電子部品実装装置１では、以下に説明する方法で収容部４ａ内の基板５を位置決めするようにしている。
【００２８】
図４（ｂ）に示すように、キャリア４の収容部４ａの上方にカメラ２０が進出し、凸部９ａによって下受けされた状態の基板５を撮像する。そして画像認識部２０ａ（図１）によって基板５の対角位置を認識することにより、基板５の水平方向位置（Ｘ、Ｙ、θ方向位置）が認識される。
【００２９】
次いで図４（ｃ）に示すように、この基板５の位置認識結果に基づいて、実装ヘッド７と基板下受け部８に保持された基板５との相対位置を合わせる。すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向の位置合わせはＸＹＺテーブル１４を駆動することによって、またθ方向についてはヘッド移動機構１５を駆動することによって行う。このとき、実装ヘッド７には、電子部品６の実装用の実装ツール７ａに替えて、予め基板５の上面を吸着保持するための吸着溝２３ｂが設けられた専用の吸着ツール２３が装着されている。
【００３０】
そしてこの状態で実装ヘッド７を下降させて、吸着ツール２３によって凸部９ａ上の基板５を吸着保持する。そして実装ヘッド７を上昇させた後に、図５（ａ）に示すように、実装ヘッド７をθ方向の正規位置に位置合わせする。この後、図５（ｂ）に示すように実装ヘッド７を昇降させて、基板５を収容部４ａ内の凸部９ａ上に載置する。これにより、基板５は収容部４ａ内おいて正しい位置に位置決めされ保持される（位置決め工程）。この後、図３（ｂ）〜（ｄ）に示す実装動作が行われ、図５（ｃ）に示すように、正しく位置決めされた基板５上に電子部品６が実装される。
【００３１】
すなわち、この位置決め工程においては、基板５を撮像して位置を認識し、この位置認識結果に基づいて実装ヘッド７を下受け部８に対して相対的に移動させて基板５を正しい姿勢で保持し、保持された基板５を再度下受け部８に保持させることにより基板５の位置を補正する。
なお、上記位置決め方法において、カメラ２０によってキャリア４上の基板５を撮像して基板５の位置認識を行う代わりに、実装ヘッド７によって吸着保持された状態の基板５を下方からカメラ２０によって撮像し、この状態の基板５の位置を検出するようにしても良い。この場合には、実装ヘッド７による基板５の載置時に、位置ずれが補正され位置決めが行われる。
【００３２】
上述の動作説明に示すように、電子部品実装装置１は、基板下受け部８の上方に配設され、基板下受け部８によって下受けされた基板５を水平方向に位置決めする位置決め手段を備えている。そしてこの位置決め手段は、基板５を上面側から保持する保持ツールとしての実装ツール７と、実装ツール７を基板下受け部８に対して相対的に水平方向および上下方向に移動させる移動手段（ＸＹＺテーブル１４，ヘッド移動機構１５）と、キャリア４上の基板５または実装ヘッド７に保持された基板５を撮像してこの基板５の位置を認識する認識手段（カメラ２０，画像認識部２０ａ）と、この位置認識結果に基づいて移動手段を制御することにより基板５の位置を補正する制御手段（制御部１７）とを備えている。
【００３３】
なお、位置決め手段として、上述のように基板５を撮像して画像認識することにより位置決めを行う手段に替えて、図６，図７に示すようなアライメントツールを用いて機械的に位置決めを行っても良い。図６（ａ）は、図５（ａ）と同様にキャリア４の収容部４ａ内で基板４が位置ずれを生じた状態を示している。この基板５に対して、図６（ｂ）に示すように、アライメントツール２４を装着した実装ツール７を下降させる。アライメントツール２４は、下面に基板５の外形平面形状に応じたアライメント面を有するアライメント枠２４ａが設けられた作業用ツールである。
【００３４】
アライメントツール２４のアライメント面内に基板５を位置させた状態で、ＸＹＺテーブル１４を駆動してアライメント動作を行わせる。そしてこの後、図６（ｃ）に示すように実装ヘッド７を上昇させると、基板５は凸部９ａ上で正しい位置に位置決めされた状態となる。
【００３５】
このアライメント動作について、図７を参照して説明する。アライメントツール２４は、矩形の外形平面形状の基板５に対応したアライメント面、すなわち基板５を包含する大きさの矩形枠を備えている。図７（ａ）は、図６（ａ）に示す凸部９ａ上で位置ずれした基板５に対して、この矩形枠を下降させた状態を示している。
【００３６】
この後図７（ｂ）に示すように、アライメント枠２４ａを凸部９ａに対して相対的に右斜め下対角方向に所定移動量だけ移動させる。これにより、基板５の外面はアライメント枠２４ａの内面の左上側のアライメント面に当接してならった状態でともに移動する。これにより基板５のθ方向の位置あわせが行われる。
【００３７】
そして図７（ｃ）に示すように、アライメント枠２４ａを左斜め上対角方向に所定移動量だけ移動させる。これにより、基板５の外面はアライメント枠２４ａの右下側のアライメント面に当接してならった状態でともに対角方向に移動する。そしてこの後、アライメント枠２４ａが当初の原位置に戻ることにより当初の位置ずれが補正され、基板５は正規位置に位置決めされる。なお、アライメント動作は上記例に限られず、要は基板５の外面にアライメント枠２４ａの内面を当接させて移動することにより、基板５を正規位置に位置決めする動作であればよい。
【００３８】
すなわち、この位置決め工程においては、基板５の外形平面形状に応じたアライメント面を有するアライメントツール２４を基板５に対して下降させ、このアライメントツール２４に水平面内で所定のアライメント動作を行わせて、アライメント面を基板５の外面に当接させることにより、基板５の位置を補正する。
【００３９】
そして上記位置決め動作を行う位置決め手段の構成において、ＸＹＺテーブル１４およびヘッド駆動機構１５は、アライメントツール２４を水平方向および上下方向に移動させる移動手段となっており、制御部１７は、この移動手段を制御してアライメント動作を行わせるアライメント動作制御手段として機能している。
【００４０】
なお、上記実施の形態においては、基板５下面の縁部５ｂに凸部９ａの上面が当接することによって基板５を下受けする例を示しているが、図８に示すような形状の下受け部材１９による下受け形態においても、本発明を適用することができる。すなわち、この例では、図８に示すように、下受け部材１９の凸部１９ａの上面には、さらに凸部１９ｃが設けられており、基板５の下受け状態では凸部１９ｃが基板５の開口部５ａ内の段差面まで貫入し、凸部１９ｃによって基板５を支持する。
【００４１】
このような下受け形態では、図８（ｃ）に示すように、凸部１９ｃと開口部５ａとの位置ずれが生じた場合には、凸部１９ｃの一方側の端部が開口部５ａの段差面からはずれて、基板５の下受け自体が正常に行えない。このような下受け形態を対象とする場合あっても、本発明の下受け方法を適用することにより、基板５を収容部４ａ内で正しく位置決めすることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、凹状の収容部が設けられた保持体を支持した状態で、収容部内のワークを収容部に設けられた開口部を介して下方から下受けし、下受け部の上方に配設された位置決め手段によってワークを水平方向に位置決めすることにより、収容部内でのワークの位置ずれを防止して、安定した状態でワークの位置決めを行うことができる。
【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部分斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による実装動作の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板位置決め動作の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板位置決め動作の説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板位置決め動作の説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板位置決め動作の説明図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による実装動作の説明図
【符号の説明】
１  電子部品実装装置
２  キャリア搬送部
３  搬送路
４  キャリア
４ａ  収容部
５  基板
６  電子部品
７  実装ヘッド
８  基板下受け部
９  下受け部材
１２  真空吸引手段
１４  ＸＹＺテーブル
２０  カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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