(57)【要約】【課題】基板がフィルム状の部材から成る場合であっても、基板に設けられたマークを明瞭に認識して作業を行うことができる部品実装用装置を提供することを目的とする。【解決手段】基板２の透明な端部領域２Ｒに設けられたマーク２ｍを認識したうえで、基板２に対して部品実装関連の作業を行う部品圧着装置１において、撮像光軸ＣＸを下方に向けて設けられた撮像カメラ３５と、マーク２ｍが撮像カメラ３５の撮像視野内に位置した状態で、基板２の上方から端部領域２Ｒに向けて照明光を照射する光照射器３６と、撮像カメラ３５の下方に設けられ、光照射器３６が照射して端部領域２Ｒを下方に透過した照明光を端部領域２Ｒに向けて反射する光反射部材３７を備える。撮像カメラ３５は、光反射部材３７により反射され、端部領域２Ｒを上方に透過した照明光の下でマーク２ｍを撮像する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の透明な端部領域に設けられたマークを認識したうえで、前記基板に対して部品実装関連の作業を行う部品実装用装置であって、
撮像光軸を下方に向けて設けられた撮像カメラと、
前記マークが前記撮像カメラの撮像視野内に位置した状態で、前記基板の上方から前記端部領域に向けて照明光を照射する光照射器と、
前記撮像カメラの下方に設けられ、前記光照射器が照射して前記端部領域を下方に透過した照明光を前記端部領域に向けて反射する光反射部材とを備え、
前記撮像カメラは、前記光反射部材により反射され、前記端部領域を上方に透過した照明光の下で前記マークを撮像することを特徴とする部品実装用装置。
【請求項２】
前記光反射部材は再帰反射機能を有することを特徴とする請求項１に記載の部品実装用装置。
【請求項３】
前記基板はフィルム状部材から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装用装置。
【請求項４】
前記光照射器の照明光の照射光軸と前記撮像カメラの前記撮像光軸は、平行かつ非同軸であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の部品実装用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対して部品実装関連の作業を行う部品実装用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等の製造ラインでは、基板の端部領域に部品接合用の接合テープを貼着するテープ貼着工程、基板に貼着した接合テープを介して基板に部品を搭載する部品搭載工程及び基板に搭載した部品を基板に押圧して圧着する部品圧着作業を順次実行する。このような製造ラインでテープ貼着作業を実行するテープ貼着装置や部品圧着工程を実行する部品圧着装置等の部品実装用装置では、基板に作業を施す前に、基板の端部領域に設けられたマークを撮像カメラによって上方から撮像して認識するようにしている（下記の特許文献１参照）。マークの撮像の際には、通常、撮像カメラの近傍に設けた光照射器からマークに（下方に）向けて照明光を照射し、撮像カメラはマークの表面で反射した反射照明光の下でマークの撮像を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５０３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フレキシブル基板のように基板がフィルム状の部材から成っている場合には、マークが設けられた基板の端部領域にしわや反り等の変形が生じていることがあり、このような状態で撮像カメラが反射照明光の下でマークの撮像を行おうとすると、マークの表面で反射した照明光は撮像カメラに入射しにくく、マークの画像が不明瞭になって認識エラーが生じるおそれがあるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、基板がフィルム状の部材から成る場合であっても、基板に設けられたマークを明瞭に認識して作業を行うことができる部品実装用装置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】
【０００６】
本発明の部品実装用装置は、基板の透明な端部領域に設けられたマークを認識したうえで、前記基板に対して部品実装関連の作業を行う部品実装用装置であって、撮像光軸を下方に向けて設けられた撮像カメラと、前記マークが前記撮像カメラの撮像視野内に位置した状態で、前記基板の上方から前記端部領域に向けて照明光を照射する光照射器と、前記撮像カメラの下方に設けられ、前記光照射器が照射して前記端部領域を下方に透過した照明光を前記端部領域に向けて反射する光反射部材とを備え、前記撮像カメラは、前記光反射部材により反射され、前記端部領域を上方に透過した照明光の下で前記マークを撮像する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板がフィルム状の部材から成る場合であっても、基板に設けられたマークを明瞭に認識して作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態における部品圧着装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態における部品圧着装置の平面図
【図３】本発明の一実施の形態における部品圧着装置の側面図
【図４】本発明の一実施の形態における部品圧着装置が備えるバックアップステージの斜視図
【図５】本発明の一実施の形態における部品圧着装置の制御系統を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態における部品圧着装置が基板のマークを撮像している状態を示す斜視図
【図７】本発明の一実施の形態における部品圧着装置が基板のマークを撮像している状態を示す側面図
【図８】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品圧着装置が基板のマークを撮像している状態を示す正面図
【図９】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品圧着装置が備える撮像カメラにより基板のマークを撮像して得られる画像の一例を示す図
【図１０】本発明の一実施の形態における部品圧着装置が基板をバックアップステージに支持させた状態を示す斜視図
【図１１】本発明の一実施の形態における部品圧着装置が基板をバックアップステージに支持させた状態を示す側面図
【図１２】本発明の一実施の形態における部品圧着装置が部品を基板に押圧している状態を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１、図２及び図３は本発明の部品実装用装置の一実施の形態としての部品圧着装置１であり、基板２の端部領域２Ｒに図示しないＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）等の部品接合用の接合テープ介して搭載（仮圧着）された部品３を基板２に押圧して圧着（本圧着）する装置である。以下の説明では、作業者ＯＰから見た部品圧着装置１の左右方向をＸ軸方向とし、作業者ＯＰから見た部品圧着装置１の前後方向をＹ軸方向とする。また、部品圧着装置１の上下方向をＺ軸方向とする。
【００１０】
図１、図２及び図３において、部品圧着装置１は基台１１上に基板移動部１２と部品圧着部１３を備えている。基板移動部１２は基台１１の前方（作業者ＯＰの手前側）の領域に設けられている。部品圧着部１３は基板移動部１２の後方の領域に設けられている。
【００１１】
基板２は矩形形状のフィルム状部材から成っている。基板２のうち少なくとも端部領域２Ｒは透明であり、その端部領域２Ｒには２つのマーク２ｍが設けられている。これら２つのマーク２ｍは、端部領域２Ｒに搭載された部品３をＸ軸方向の両側から挟む位置に位置している（図１及び図２）。部品圧着装置１は、基板２のマーク２ｍを認識したうえで、基板２に対して部品実装関連の作業（具体的には、部品３を基板２に圧着する作業）を行う。
【００１２】
図１、図２及び図３において、基板移動部１２は基板２を保持する基板保持テーブル２１と、基板保持テーブル２１を移動させるテーブル移動機構２２を備えている。基板保持テーブル２１は上面に設けられた吸着孔（図示せず）において基板２の中央部２Ｃの下面を吸着して保持する。基板保持テーブル２１が基板２を保持した状態では、基板２の端部領域２Ｒは基板保持テーブル２１の後縁から後方に突出した状態となる。テーブル移動機構２２は基板保持テーブル２１を作動させて、基板保持テーブル２１が保持した基板２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。
【００１３】
図１、図２及び図３において、部品圧着部１３は、基台１１上に設けられた門型のベース部３１と、ベース部３１のＸ軸方向に延びた横架部３１ａに取り付けられた押圧部３２と、押圧部３２の下方に設けられたバックアップステージ３３を備えている。ベース部３１の横架部３１ａにはブラケット３４を介して撮像カメラ３５と光照射器３６が設けられており、撮像カメラ３５及び光照射器３６の下方の基台１１上には、光反射部材３７が設けられている。
【００１４】
図１及び図３において、押圧部３２は、横架部３１ａに取り付けられてピストンロッド４１Ｒを下方に向けた押圧シリンダ４１と、押圧シリンダ４１のピストンロッド４１Ｒの下端に取り付けられた押圧ツール４２を備えている。押圧ツール４２はＸ軸方向に延びた形状を有している。
【００１５】
図１及び図３において、撮像カメラ３５は撮像光軸ＣＸを下方に向けた状態でブラケット３４に取り付けられている。撮像カメラ３５の撮像光軸ＣＸはバックアップステージ３３よりも前方の位置を通っており、撮像カメラ３５の高さ位置は、基板保持テーブル２１に保持された基板２の上面の高さ（すなわちマーク２ｍの高さ）に合焦するように設定されている。このため撮像カメラ３５は、バックアップステージ３３よりも前方の所定の位置（撮像カメラ３５の撮像光軸ＣＸ上或いはその近傍の位置であって、基板２の上面の高さの位置）に、基板保持テーブル２１に保持された基板２が備えるマーク２ｍが位置された場合には、そのマーク２ｍを合焦状態で撮像することができる。
【００１６】
光照射器３６は撮像カメラ３５の近傍に設けられており、照明光を下方に向けて照射する。光照射器３６が照射する照明光の照射光軸ＨＸは撮像カメラ３５の撮像光軸ＣＸとほぼ平行ではあるが（図１参照）、同軸ではない（非同軸である）。光照射器３６は、基板２を保持した基板保持テーブル２１がテーブル移動機構２２によって移動される（すなわち、基板２が撮像カメラ３５に対して相対移動される）ことによって、マーク２ｍが撮像カメラ３５の撮像視野内に位置した状態で、基板２の上方から端部領域２Ｒに向けて（詳細にはマーク２ｍの近傍領域に向けて）、照明光を下方に照射する。このため光照射器３６が照射する照明光は、撮像カメラ３５の合焦領域（或いはその近傍領域）を下方に通過することになる。
【００１７】
図１、図２及び図３において、光反射部材３７は、撮像カメラ３５の下方の位置の基台１１上に設けられている。光反射部材３７は、光照射器３６が基板２の上方から照射して基板２の透明な端部領域２Ｒを下方に透過した照明光を、基板２の端部領域２Ｒに向けて（撮像カメラ３５に向けて）反射する。ここで、光反射部材３７が再帰反射機能を有するものであれば、光反射部材３７に入射した光はその入射方向とほぼ平行な方向に反射されることになるので、反射した照明光を確実に撮像カメラ３５に入射させることができ、好ましい。
【００１８】
図４において、バックアップステージ３３の上部には、多孔質材から成るブロック状の多孔質材料部３３Ｔが設けられている（図３も参照）。多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓは、基板保持テーブル２１が中央部２Ｃを保持した基板２の端部領域２Ｒの下面を支持する支持面となっている。
【００１９】
図４において、バックアップステージ３３には、多孔質材料部３３Ｔに繋がる吸引管路５１が接続されている。吸引管路５１はバックアップステージ３３の外部を延びて吸引制御バルブ５２に接続されている。吸引制御バルブ５２は部品圧着装置１の外部に設けられた真空源ＶＣに繋がっている。
【００２０】
吸引制御バルブ５２が作動して真空源ＶＣが送給する真空圧を吸引管路５１に供給すると、多孔質材料部３３Ｔを構成する多孔質材料の細孔を通じて、多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓに吸引力が発生する。バックアップステージ３３により基板２の端部領域２Ｒが支持されている状態で多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓに吸引力を発生させると、基板２の端部領域２Ｒは多孔質材料部３３Ｔ側に吸引されて、多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓに密着する。
【００２１】
図５において、部品圧着装置１が備える制御部６０は、テーブル移動機構２２による基板保持テーブル２１の（すなわち基板２の）移動、撮像カメラ３５による撮像、押圧シリンダ４１による押圧ツール４２の昇降及び吸引制御バルブ５２による多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓへの吸引力の発生の各動作の制御を行う。撮像カメラ３５の撮像によって得られた画像データは制御部６０に送られ、画像認識処理がなされる。
【００２２】
次に、部品圧着装置１により基板２に部品３を圧着する部品圧着作業の実行手順を説明する。部品圧着作業では先ず、基板保持テーブル２１が上流工程側から送られてきた基板２（端部領域２Ｒに部品３が搭載された基板２）を受け取り、その基板２の中央部２Ｃを吸着保持する（図１、図２及び図３）。
【００２３】
基板保持テーブル２１が基板２の中央部２Ｃを吸着保持したら、テーブル移動機構２２が作動して基板保持テーブル２１を移動させ、基板２が有する２つのマーク２ｍを撮像カメラ３５の撮像視野内に順次位置させて、撮像カメラ３５に２つのマーク２ｍを撮像させ、認識させる（図６、図７及び図８（ａ））。
【００２４】
撮像カメラ３５の撮像視野内に位置されたマーク２ｍを撮像カメラ３５が撮像するときには、光照射器３６が下方に（詳細には、端部領域２Ｒ内のマーク２ｍに向けて）照明光を照射する。光照射器３６が照射した照明光は基板２の端部領域２Ｒを下方に透過し、光反射部材３７において上方に反射される。そして、今度は基板２の端部領域２Ｒを上方に透過して、撮像カメラ３５に至る。撮像カメラ３５はこの状態でマーク２ｍの撮像を行う。
【００２５】
撮像カメラ３５は上記のような状況でマーク２ｍの撮像を行うが、撮像カメラ３５の撮像視野内には、あたかも基板２の下方から照射された透過照明光によって照明されたマーク２ｍが映じることとなり、マーク２ｍの画像は明瞭なものとなる（図９（ａ）参照）。このため制御部６０は、基板２の端部領域２Ｒに仮にしわや反り等の変形が生じていた場合であっても、そのようなしわや反り等の変形の影響をほとんど受けることなく、明瞭にマーク２ｍを認識することができる。なお、反射照明光の下で撮像カメラ３５によってマーク２ｍを撮像したとした場合には、基板２の端部領域２Ｒにしわや反り等の変形が生じていると、マーク２ｍの表面で反射した光が撮像カメラ３５に入射しにくくなるので、マーク２ｍの画像は不明瞭なものとなる（図９（ｂ））。
【００２６】
このように本実施の形態における部品圧着装置１では、撮像カメラ３５は、光照射器３６が照射して基板２の端部領域２Ｒを下方に透過し、光反射部材３７により反射された後、基板２の端部領域を上方に透過した照明光の下で基板２のマーク２ｍを撮像するようになっている。このため、フィルム状の部材から成る基板２のマーク２ｍの近傍領域（端部領域２Ｒ）にしわや反り等の変形が生じていたような場合であっても十分な光量の照明光の下でマーク２ｍを撮像することができ、マーク２ｍを正確に認識することができる。
【００２７】
上記のようにして基板２が備える２つのマーク２ｍのうちの一方のマーク２ｍの撮像及び認識を行ったら、制御部６０はテーブル移動機構２２によって基板保持テーブル２１をＸ軸方向に移動させ、もう一方のマーク２ｍを撮像カメラ３５に撮像視野内に位置させる（図８（ｂ））。そして、同様の手順によってマーク２ｍの撮像を行い、得られた画像に基づいてそのマーク２ｍを認識する。
【００２８】
上記のようにして撮像カメラ３５の撮像によって２つのマーク２ｍを認識したら、制御部６０はテーブル移動機構２２を作動させて基板保持テーブル２１を移動させ、基板２の端部領域２Ｒの下面をバックアップステージ３３の上面（多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓ）に支持させる（図１０及び図１１）。このとき、撮像カメラ３５による撮像を介して認識した２つのマーク２ｍの認識結果に基づいて、バックアップステージ３３に対する基板２の位置決めを行う。
【００２９】
基板２の端部領域２Ｒの下面がバックアップステージ３３によって支持されたら、制御部６０は吸引制御バルブ５２を作動させ、多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓに吸引力を発生させる。これにより基板２の端部領域２Ｒは多孔質材料部３３Ｔの上面側に吸引され、多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓに密着されるので、基板２の端部領域２Ｒにしわや反り等の変形が生じていた場合であっても、その変形は矯正され、端部領域２Ｒは平らに延ばされた状態となる。
【００３０】
ここで、基板２の端部領域２Ｒは多孔質材料部３３Ｔの上面３３Ｓに密着した状態で多孔質材料部３３Ｔの細孔の内部側に吸引されることになるが、多孔質材料部３３Ｔの細孔はその孔径がおよそ６０μ程度であり、基板２の厚さに比較して十分に大きいことから、基板２の表面が細孔の内部に引っ張り込まれることはない。また、基板２にボイドが発生したりすることもない。
【００３１】
基板２の端部領域２Ｒが多孔質材料部３３Ｔを通じて吸引されて平らに延ばされたら、制御部６０は押圧シリンダ４１を作動させて押圧ツール４２を下降させ（図１２中に示す矢印Ｐ）、押圧ツール４２によって部品３を基板２とともにバックアップステージ３３に押し付ける。これにより基板２の端部領域２Ｒに部品３が押圧され、圧着される（図１２）。
【００３２】
部品３が基板２の端部領域２Ｒに圧着されたら、制御部６０は押圧シリンダ４１を作動させて押圧ツール４２を上昇させる。押圧ツール４２が上昇したら、制御部６０は吸引制御バルブ５２を作動させて基板２の吸引を解除する。そして、制御部６０は、テーブル移動機構２２を作動させて基板保持テーブル２１を手前側に移動させ、基板２を下流工程側への受け渡す所定の受渡し位置に位置させる。これにより部品圧着作業が終了する。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態における部品圧着装置１では、基板２の端部領域２Ｒに設けられたマーク２ｍを撮像カメラ３５によって撮像して認識するにおいて、撮像カメラ３５は、基板２の上方から光照射器３６によって照射されて基板２の端部領域２Ｒを下方に透過し、光反射部材３７により反射されて端部領域２Ｒを上方に透過した照明光の下で（すなわち、透過照明光によりマーク２ｍが照明されているのと同様の状況下で）マーク２ｍを撮像するようになっている。このため本実施の形態における部品圧着装置１によれば、基板２がフィルム状の部材から成る場合であっても、基板２に設けられたマーク２ｍを明瞭に認識して基板２に対する作業（バックアップステージ３３に対する基板２の位置決め作業、更には基板２に部品３を圧着する部品圧着作業）を行うことができる。
【００３４】
透過照明光の下でのマーク２ｍの撮像は、基板２の下方から上方に向けて照明光を照射する光照射器を撮像カメラ３５の下方に設置することによっても実現できるが、本実施の形態における部品圧着装置１のように、基板２を保持した基板保持テーブル２１を移動させることによって撮像カメラ３５の撮像視野内にマークを位置させるようになっている構成では、そのような光照射器を撮像カメラ３５の下方に設置することができない場合がある。本実施の形態のような構成は、このような状況下においてもマーク２ｍを明瞭に撮像することができ、その効果は大きい。
【００３５】
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、光照射器３６の照明光の照射光軸ＨＸは撮像カメラ３５の撮像光軸ＣＸと非同軸であったが、光照射器３６の照明光の照射光軸ＨＸと撮像カメラ３５の撮像光軸ＣＸが同軸となる構成を採用することもできる。しかし、照射光軸ＨＸと撮像光軸ＣＸが非同軸である場合の方が、同軸である場合よりも、撮像によって得られるマーク２ｍの画像が明瞭になる傾向にあるので、この点からすると、照射光軸ＨＸと撮像光軸ＣＸとはほぼ平行ではあるが同軸ではない、すなわち、平行かつ非同軸であることが好ましい。なお、上述の実施の形態において基板２は透明であるとして説明していたが、「透明」の意味するところは「光透過性を有する」ということであり、光照射器３６が照射した照明光及びその反射光（光反射部材３７が反射した照明光）をともに基板２が透過させるということである。よって基板２が外見上、いわゆる「半透明」等であっても、基板２が上記機能を満たす限り、本発明ではその基板２は「透明」である。
【００３６】
また、上述の実施の形態では、部品実装用装置が基板２に対して部品３を圧着する作業を行う部品圧着装置１であるとしていたが、部品実装用装置は、基板２に対して部品実装関連の作業を行う装置であればよい。従って部品実装用装置は、例えば、液晶パネル等の製造ラインにおいて、基板２の端部領域２Ｒに部品接合用の接合テープを貼着するテープ貼着工程において用いられるテープ貼着装置等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
基板がフィルム状の部材から成る場合であっても、基板に設けられたマークを明瞭に認識して作業を行うことができる部品実装用装置を提供する。
【符号の説明】
【００３８】
１  部品圧着装置（部品実装用装置）
２  基板
２Ｒ  端部領域
２ｍ  マーク
３５  撮像カメラ
３６  光照射器
３７  光反射部材
ＨＸ  照射光軸
ＣＸ  撮像光軸
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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