(57)【要約】【課題】多機種の電子部品実装装置を対象として簡略な構成で部品厚みの自動計測を可能にする電子部品実装装置における部品厚み計測治具および部品厚み計測方法を提供することを目的とする。【解決手段】複数のパーツフィーダ５が配列された部品供給部４から電子部品を搭載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装装置において、テープフィーダ５と互換性を有する形態で装着可能な治具本体部２５ａに、電子部品を保持した搭載ヘッドがアクセスすることによりこの電子部品の厚みを計測するための厚み計測用情報を取得する検出センサ２６を設けた構成の部品厚み計測治具２５を、部品供給部の配列ベース部２１にテープフィーダに並列して装着する。これにより多機種の電子部品実装装置を対象として簡略な構成で部品厚みの計測を自動的に行うことができる。【選択図】図６
2006339495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパーツフィーダが配列された部品供給部から電子部品を搭載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装装置において、前記電子部品の厚みを計測するために前記部品供給部に装着される電子部品実装装置における部品厚み計測治具であって、
前記部品供給部において前記パーツフィーダが装着される配列ベース部に前記パーツフィーダと互換性を有する形態で装着可能な治具本体部と、前記治具本体部に配設され前記電子部品を保持する搭載ヘッドがアクセスすることによりこの電子部品の厚みを計測するための厚み計測用情報を取得する計測部とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置における部品厚み計測治具。
【請求項２】
複数のパーツフィーダが配列された部品供給部から電子部品を搭載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装装置において前記電子部品の厚みを計測する電子部品実装装置における部品厚み計測方法であって、
前記部品供給部において前記パーツフィーダが装着される配列ベース部に前記パーツフィーダと互換性を有する形態で装着可能な治具本体部と、電子部品の厚みを計測するための厚み計測用情報を取得する計測部とを備えた部品厚み計測治具を前記配列ベース部に装着する工程と、前記電子部品を保持する搭載ヘッドを前記計測部にアクセスさせて前記厚み計測用情報を取得する工程とを含むことを特徴とする電子部品実装装置における部品厚み計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置において電子部品の厚みを計測するために用いられる電子部品実装装置における部品厚み計測治具および部品厚み計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器のファインピッチ化・高密度化の進展に伴い、電子部品を搭載ヘッドのノズルによって保持して基板に実装する際に必要とされる実装精度が高度化している。このため、電子部品を基板に搭載する際の平面的な位置精度に加えて、電子部品を基板に着地させる際の高さ方向の位置を高精度に制御することが求められている。例えば、半田印刷後の基板に電子部品を実装する例では、部品着地時のノズル下降停止高さが低すぎる場合には電子部品の押しつけ過剰となり、電子部品の下面から半田がはみ出す。またノズル下降高さが高すぎて押し付け過小であれば、必要な範囲全体に半田が廻らず、いずれの場合もリフローにおいて接合不良を招く原因となる。
【０００３】
このように実装時の高さ方向位置精度を高精度に保つためには、電子部品自体の厚み寸法もしくは搭載ヘッドによって保持された状態における電子部品の高さ位置を高精度で把握することが求められる。しかしながら一般に電子部品の寸法は同一種類の部品であってもメーカや製造ロットによってばらつきがあり、部品ライブラリデータによって提供される厚みデータをそのまま用いることができない。このため近年電子部品実装装置には、搭載ヘッドによって取り出された後の電子部品の高さ位置を自動的に計測する機能を備えたものが用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献例では、部品供給部から取り出された電子部品が回転テーブル機構によって基板へ移送される途中の経路に設けられた部品検出ステーションにおいて、電子部品の下端部の高さ位置を検出するようになっている。これにより、電子部品の厚みにばらつきがある場合にあっても、部品搭載時の着地高さを高精度に制御することができる。
【特許文献１】特開２００１−１０２７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現用されている電子部品実装装置には新旧取り混ぜて種々の機種があり、製造ラインによっては上述の電子部品の高さ位置検出機能を備えていない機種も用いられている。そしてこのような機種を用いて部品実装作業を行う場合には、生産品種や部品ロットが変更される都度、対象となる電子部品の厚みをオペレータが計測し、その計測結果に基づいて搭載ヘッドの下降動作の制御パラメータの変更を行うなど、手間と労力を要する調整作業を余儀なくされていた。このため従来より、多機種の電子部品実装装置を対象として簡略な構成で部品厚みの計測を自動的に行える部品厚み計測治具が望まれていた。
【０００６】
そこで本発明は、多機種の電子部品実装装置を対象として簡略な構成で部品厚みの自動計測を可能にする電子部品実装装置における部品厚み計測治具および部品厚み計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子部品実装装置における部品厚み計測治具は、複数のパーツフィーダが配列された部品供給部から電子部品を搭載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装装置において、前記電子部品の厚みを計測するために前記部品供給部に装着される電
子部品実装装置における部品厚み計測治具であって、前記部品供給部において前記パーツフィーダが装着される配列ベース部に前記パーツフィーダと互換性を有する形態で装着可能な治具本体部と、前記治具本体部に配設され前記電子部品を保持する搭載ヘッドがアクセスすることによりこの電子部品の厚みを計測するための厚み計測用情報を取得する計測部とを備えた。
【０００８】
本発明の電子部品実装装置における部品厚み計測方法は、複数のパーツフィーダが配列された部品供給部から電子部品を搭載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装装置において前記電子部品の厚みを計測する電子部品実装装置における部品厚み計測方法であって、前記部品供給部において前記パーツフィーダが装着される配列ベース部に前記パーツフィーダと互換性を有する形態で装着可能な治具本体部と、電子部品の厚みを計測するための厚み計測用情報を取得する計測部とを備えた部品厚み計測治具を前記配列ベース部に装着する工程と、前記電子部品を保持する搭載ヘッドを前記計測部にアクセスさせて前記厚み計測用情報を取得する工程とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パーツフィーダと互換性を有する治具本体部に電子部品の厚みを計測するための厚み計測用情報を取得する計測部を設けた部品厚み計測治具を部品供給部の配列ベース部に装着する構成とすることにより、多機種の電子部品実装装置を対象として簡略な構成で部品厚みの計測を自動的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における搭載ヘッドの正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図、図４、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品供給部へのフィーダ装着状態の説明図、図６は本発明の一実施の形態の部品厚み計測治具の構成説明図、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部品厚み計測方法の説明図、図８は本発明の一実施の形態の部品厚み計測治具の構成説明図である。
【００１１】
まず図１、図２、図３を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図３は、図１におけるＡ−Ａ断面を部分的に示している。図１において基台１の中央にはＸ方向（基板搬送方向）に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側から搬入された基板３を搬送し実装ステージに位置決めする。搬送路２の両側方には部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４にはパーツフィーダであるテープフィーダ５が複数配列されている。テープフィーダ５は電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。
【００１２】
基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ搭載ヘッド８および搭載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。
【００１３】
Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより搭載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品をノズル１４（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３を撮像して認識する。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１１およびノズ
ルストッカ１２が配設されている。
【００１４】
部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド８が実装ステージに位置決めされた基板３へ移動する際に、ノズル１４に保持された電子部品を部品認識カメラ１１の上方でＸ方向に移動させることにより、部品認識カメラ１１はノズル１４に保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識処理部（図示省略）によって認識処理することにより、ノズル１４に保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品の種類が識別される。ノズルストッカ１２は、複数の電子部品吸着用のノズル１４を収納する。搭載ヘッド８がノズルストッカ１２にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、搭載ヘッド８において対象とする電子部品の種類に応じてノズル交換が行われる。
【００１５】
次に図２を参照して搭載ヘッド８について説明する。図２に示すように、搭載ヘッドはマルチタイプであり、単位搭載ヘッド８ａを複数個備えた構成となっている。これらの単位搭載ヘッド８ａはそれぞれ下部に電子部品を吸着して保持するノズル１４を着脱自在に装着するための装着部１０を備えており、電子部品の種類に応じてノズル１４を交換することができる。また搭載ヘッド８は、共通のθ軸モータ１３を備え、ノズル軸廻りの回転が可能となっている。
【００１６】
単位搭載ヘッド８ａはそれぞれノズル昇降用のＺ軸モータ１５を備えており、ノズル１４を個別に昇降させることができる。Ｚ軸モータ１５はエンコーダ１５ａを備えており、エンコーダ１５ａのカウント値は高さ検出部１６へ送られる。後述する部品厚み計測治具２５から送られる検出タイミング信号に従って高さ検出部１６がエンコーダ１５ａのカウント値を取り込むことにより、当該検出タイミングにおけるノズル１４の下端部の高さ位置を検出することができるようになっている。
【００１７】
高さ検出部１６による高さ位置の検出結果は、部品厚み演算部１７に送られる。部品厚み演算部１７は、何も保持していない状態におけるノズル１４の高さ位置と、電子部品を保持した状態におけるノズル１４の下端部の高さ位置との差を求めることにより、ノズル１４に保持されている電子部品の厚み寸法を演算する。そして実装動作制御部１８は、このようにして求められた電子部品の厚み寸法に基づいて、ノズル１４をＺ軸モータ１５によって下降させて電子部品を基板３に搭載する搭載動作時のノズル下降高さを制御する。
【００１８】
次に図３を参照して、部品供給部４の構造を説明する。テープフィーダ５はフィーダ台車２０に設けられた配列ベース部２１に複数が装着され、配列ベース部２１をクランプ機構２２によって部品供給部４に固定配置された固定ベース部４ａにクランプして位置固定することにより、複数のテープフィーダ５が部品供給部４に一括装着される。フィーダ台車２０には各テープフィーダ５ごとにテープリール２４がセットされており、テープリール２４から引き出されたキャリアテープ２３はテープフィーダ５内に引き込まれる。引き込まれたキャリアテープ２３は、テープフィーダ５に内蔵されたテープ送り機構によって搭載ヘッド８によるピックアップ位置５ｃまでピッチ送りされる。
【００１９】
次に、図４，図５を参照して、部品供給部４に装着されるテープフィーダ５および部品厚み計測治具２５の装着状態について説明する。ファインピッチ化・高密度化した実装基板を対象とする部品実装動作においては、実装時の高さ方向位置精度を高精度に保つことが求められる。一般に電子部品の寸法は同一種類の部品であってもメーカ・製造ロットなどによってばらつきがあるため、実装対象となる電子部品の厚み寸法をロット毎の抜き取り計測などによって予め把握するか、または搭載ヘッドによって取り出された後の電子部品の高さ位置を計測するかのいずれかの方策を講じる必要がある。
【００２０】
このため、近年電子部品実装装置には搭載ヘッドによって取り出された後の電子部品の
高さ位置を自動的に計測する機能を備えたものが採用される場合が多い。しかしながら、現用されている電子部品実装装置にはこのような電子部品の高さ計測機能を備えていないタイプのものも多く、このような場合には、部品厚み寸法のばらつきに起因する不具合を防止するため、部品製造ロット毎に電子部品を抜き取って手作業によって厚み寸法を実測する部品厚み計測作業が必要とされる。
【００２１】
本実施の形態においては、このようなタイプの電子部品実装装置に部品厚み自動計測機能を簡便な構成で付与することを目的として、以下に説明するように、電子部品の厚みを計測するための専用治具である部品厚み計測治具２５を、各部品供給部４に、必要に応じてテープフィーダ５とともに配置するようにしている。
【００２２】
図４に示すように、部品厚み計測治具２５は、フィーダ台車２０の配列ベース部２１に装着される治具本体部２５ａに、部品厚み計測に使用される検出センサ２６を配置した構成となっている。治具本体部２５ａは、テープフィーダ５のフィーダ本体部５ａと外形が類似形状に設計されており、治具本体部２５ａの下面には、配列ベース部２１に着脱自在に装着するための装着部２５ｂが設けられている。装着部２５ｂはフィーダ本体部５ａの下面側に設けられた装着部５ｂと同一構造であり、部品厚み計測治具２５はテープフィーダ５との装着互換性を有している。
【００２３】
すなわち部品厚み計測治具２５は、部品供給部４においてテープフィーダ５が配列される配列ベース部２１に、テープフィーダ５と互換性を有する形態で装着可能となっており、図５に示すように、配列ベース部２１の任意のフィーダ位置に部品厚み計測治具２５を装着することができる。部品厚み計測治具２５を配列ベース部２１に装着した状態では、検出センサ２６はピックアップ位置５ｃに対して整列位置にあり、ピックアップ位置５ｃから電子部品をピックアップして取り出した搭載ヘッド８が最短距離でアクセスできるようになっている。
【００２４】
次に図６を参照して、部品厚み計測治具２５の構成を説明する。図６は、部品厚み計測治具２５が配列ベース部２１に装着されたフィーダ台車２０を、電子部品実装装置の部品供給部４にセットし、検出センサ２６に対して搭載ヘッド８をアクセスさせた状態を示している。
【００２５】
検出センサ２６は投光部２６ａ、受光部２６ｂおよびアンプ２６ｃより成る遮光型の光学センサであり、投光部２６ａから光軸ａに沿って照射された光が受光部２６ｂによって受光されるか否かにより、光軸ａの位置における検出対象の物体の存否を検出するものである。受光部２６ｂの受光信号は、アンプ２６ｃを介して計測処理部２７に送られる。計測処理部２７は検出対象物を光軸ａとクロスする方向に移動させながら行われる高さ検出動作において、検出対象物の下端部が光軸ａを通過したタイミングを検出タイミング信号として高さ検出部１６に対して出力する（図２参照）。そして高さ検出部１６は、エンコーダ１５ａのカウント値により当該タイミングにおけるノズル１４の下端部の高さ位置を検出する。
【００２６】
すなわち図７（ａ）に示すように、検出センサ２６に搭載ヘッド８をアクセスさせてノズル１４を下降させる過程において、検出センサ２６はノズル１４の下端部が光軸ａを通過したタイミングを、第１の検出タイミング信号として高さ検出部１６に出力する。高さ検出部１６は、第１の検出タイミング信号受信時におけるエンコーダ１５ａのカウント値に対応する高さ位置を第１の高さ位置データとして求める。
【００２７】
また図７（ｂ）に示すように、部品ピックアップ後の搭載ヘッド８を検出センサ２６にアクセスさせて、電子部品Ｐを保持したノズル１４を下降させる過程において、検出セン
サ２６はノズル１４に保持された電子部品Ｐの下端部が光軸ａを通過したタイミングを、第２の検出タイミング信号として高さ検出部１６に出力する。高さ検出部１６は、第２の検出タイミング信号受信時におけるエンコーダ１５ａのカウント値に対応する高さ位置を第２の高さ位置データとして求める。
【００２８】
第１の高さ位置データおよび第２の高さ位置データは、図２に示す部品厚み演算部１７に送られ、部品厚み演算部１７は第１の高さ位置データおよび第２の高さ位置データの差を演算することにより、電子部品Ｐの厚み寸法を演算する。そしてこのようにして求められた電子部品の厚みデータは実装動作制御部１８に送られ、ノズル１４を下降させて電子部品を実装する際のノズル下降動作制御に反映される。
【００２９】
上述の構成において、第１の高さ位置データおよび第２の高さ位置データを求めるための第１の検出タイミング信号および第２の検出タイミング信号は、電子部品を保持した搭載ヘッド８がアクセスすることによりこの電子部品の厚みを計測するための厚み計測用情報であり、検出センサ２６はこのような厚み計測用情報を取得するために治具本体部２５ａに配設された計測部となっている。
【００３０】
電子部品の高さ計測機能を備えていないタイプの電子部品実装装置によって部品実装作業を行う際には、フィーダ台車２０にテープフィーダ５を装着するフィーダ配列作業において、予め指定された配列ベース部２１の所定位置に検出センサ２６を備えた部品厚み計測治具２５を装着する。そして搭載ヘッド８による部品実装動作に際しては、予め設定された所定タイミングにて電子部品を保持する搭載ヘッド８を検出センサ２６にアクセスさせて、図７（ａ）、（ｂ）に示す部品高さ計測動作を搭載ヘッド８に行わせ、電子部品の厚み寸法を取得するための厚み計測用情報を得る。
【００３１】
本実施の形態に示す搭載ヘッド８のように、複数のノズル１４を備えた多連型の搭載ヘッドの場合には、この高さ計測動作は各単位搭載ヘッド８ａのノズル１４について反復して実行される。すなわち、それぞれの単位搭載ヘッド８ａを検出センサ２６に対して順次アクセスさせて、それぞれのノズル１４を検出センサ２６に対して下降させ、第１の高さ位置データを各単位搭載ヘッド８ａごとに求める。同様に、各単位搭載ヘッド８ａのノズル１４によって電子部品を保持した後、それぞれの単位搭載ヘッド８ａを検出センサ２６に対して順次アクセスさせてそれぞれのノズル１４を検出センサ２６に対して下降させ、第２の高さ位置データを各単位搭載ヘッド８ａごとに求める。
【００３２】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装装置における部品厚み計測治具は、テープフィーダ５と互換性を有する治具本体部２５ａに電子部品の厚みを計測するための厚み計測用情報を取得する計測部２６を設けた部品厚み計測治具２５を、部品供給部４の配列ベース部２１に装着する構成を採用している。これにより、電子部品の高さ位置検出機能を備えていないタイプの機種を含む多機種の電子部品実装装置を対象として、簡略な構成で部品厚みの計測を自動的に行うことができる。そして部品厚み計測治具２５は、一般のテープフィーダ５と装着互換性を有していることから、少数の部品厚み計測治具２５を準備することにより、多数台の電子部品実装装置に必要に応じて装着して使用することができ、設備費用の低減が可能となっている。
【００３３】
なお上記実施の形態においては、遮光型の光学センサを用いた検出センサ２６によって厚み計測用情報を取得するようにしているが、遮光型の光学センサ以外にも、非接触で検出対象物の位置を検出するレーザ変位計や接触式の変位計など、各種の計測手段によって電子部品の厚み寸法を求めるための厚み計測用情報を取得することが可能である。図８は、ＣＣＤを用いた高さ検出センサ２８によってノズル１４の下端部やノズル１４に保持された電子部品の下端部の高さ位置を直接計測する例を示している。
【００３４】
高さ検出センサ２８は、光を照射する投光部２８ａ、ＣＣＤエリアセンサ２８ｄによって検出対象物の像を取得する受光部２８ｂおよび撮像制御部２８ｃより成る。受光部２８ｂによって取得された画像は撮像制御部２８ｃを介して高さ計測部２９に送られる。高さ計測部２９は、受光部２８ｂによって取得された画像に基づき、検出対象物の下端部の高さ位置を計測する。
【００３５】
すなわち、この構成では、検出対象物が図８（ｂ）に示すＣＣＤセンサ２８ｄの高さ方向範囲Ｈ内に位置する限りにおいては、検出対象物の高さ位置を画像から直接求めることができる。これにより、ノズル１４の下面の高さ位置を示す第１の高さ位置データと、ノズル１４に保持された電子部品の下面の高さ位置を示す第２の高さ位置データが求められ、同様にこれらの差を求めることにより、対象とする電子部品の厚み寸法を演算することができる。この方法によれば、電子部品実装装置に備えられた搭載ヘッド８のノズル昇降用モータのＺ軸モータ１５による高さ検出機能を用いることなく、電子部品の厚み計測が行えるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の電子部品実装装置における部品厚み計測治具および部品厚み計測方法は、多機種の電子部品実装装置を対象として簡略な構成で部品厚みの自動計測を可能にするという効果を有し、複数のパーツフィーダが配列された部品供給部から電子部品を取り出して基板に実装する用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における搭載ヘッドの正面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図
【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部品供給部へのフィーダ装着状態の説明図
【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部品供給部へのフィーダ装着状態の説明図
【図６】本発明の一実施の形態の部品厚み計測治具の構成説明図
【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部品厚み計測方法の説明図
【図８】本発明の一実施の形態の部品厚み計測治具の構成説明図
【符号の説明】
【００３８】
３  基板
４  部品供給部
５  テープフィーダ
８  搭載ヘッド
１４  ノズル
２１  配列ベース部
２５  部品厚み計測治具
２５ａ  治具本体部
２６  検出センサ
２８  高さ検出センサ
【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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