(57)【要約】【課題】実装精度を確保しつつタクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる電子部品搭載装置および電子部品搭載方法を提供すること。【解決手段】取出し移送ヘッド１６を複数備えたロータリ式のチップ取り出し移送機構１５によって供給部２から取出したチップ６を搭載ヘッド１４に受渡して基板１０に搭載する電子部品搭載装置において、取り出し位置［Ａ］および受渡し位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６を昇降させる昇降手段を備え、受渡し位置［Ｄ］において搭載ヘッド１４へチップ６を受渡す際に、取出し移送ヘッド１６を昇降させる。これにより、搭載ヘッド１４の必要昇降ストロークを小さく設定することが可能となり、搭載ヘッドの軽量化によって位置精度の確保と高速動作を両立させることができ、実装精度を確保しつつタクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる。【選択図】  図４
2004327586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドに受渡して基板に搭載する電子部品搭載装置であって、部品供給レベルの高さに設定された所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、前記所定の供給位置において取出し移送ヘッドを昇降させる取出し昇降手段と、電子部品が搭載される基板を部品供給レベルよりも高い基板保持レベルの高さで保持する基板保持部と、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取出し移送ヘッドに対して電子部品を相対的に位置決めする取出し位置決め手段と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して前記部品供給レベルよりも高い部品受渡しレベルの高さに設定された受渡し位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する移送反転手段と、前記受渡し位置において前記取出し移送ヘッドを昇降させる受渡し昇降手段と、反転された電子部品を前記受渡し位置にて前記取出し移送ヘッドから受渡された搭載ヘッドを前記基板保持部へ移動させる搭載ヘッド移動機構とを備えたことを特徴とする電子部品搭載装置。
【請求項２】
前記取出し昇降手段と前記受渡し昇降手段は、同一の駆動源により駆動されることを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。
【請求項３】
前記供給部撮像手段の撮像口が、前記供給位置および受渡し位置と上下方向に重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。
【請求項４】
部品供給レベルの高さに設定された所定の供給位置にて供給部から電子部品を取出し移送ヘッドによって取出し、前記部品供給レベルよりも高い部品受渡しレベルの高さに設定された受渡し位置にて前記電子部品を取出し移送ヘッドから搭載ヘッドに受渡し、前記部品供給レベルよりも高い基板保持レベルに保持された基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給部において電子部品を供給部撮像手段によって撮像して電子部品の位置を認識する供給部認識工程と、この供給部認識工程で求められた電子部品の位置認識結果に基づいて電子部品を前記取出し移送ヘッドに対して相対的に位置決めする取出し位置決め工程と、前記供給位置において前記取出し移送ヘッドを昇降させることにより取出し移送ヘッドによって電子部品を取出す部品取出し工程と、取り出された電子部品を取出し移送ヘッドによって前記受渡し位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する移送反転工程と、前記受渡し位置において前記取出し移送ヘッドを昇降させることにより電子部品を取出し移送ヘッドから搭載ヘッドに受渡す部品受渡し工程と、前記搭載ヘッドを移動させて搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板に搭載する部品搭載工程とを含むことを特徴とする電子部品搭載方法。
【請求項５】
前記部品取出し工程および部品受渡し工程において、取出し移送ヘッドを同一の駆動源によって駆動することを特徴とする請求項４記載の電子部品搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板に搭載する電子部品搭載装置および電子部品搭載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に搭載する際の所要位置精度の高度化に伴い、搭載時の電子部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法が広く用いられるようになっている。このような電子部品搭載装置として、フリップチップなどのバンプが形成された電子部品を対象として、供給部から電子部品を取出して表裏反転し所定の受渡し位置に位置させる表裏反転装置と、表裏反転された電子部品を受け取って基板に移送搭載する搭載ヘッドを備えた構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、フリップチップを高速で作業性よく基板に搭載することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７２５７０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなフリップチップを対象とした電子部品搭載装置では、装置設計上の様々な制約により、供給部から取り出された電子部品を搭載ヘッドに受け渡す部品受渡しレベルよりもかなり高い位置に基板への部品搭載レベルを設定せざるを得ない場合がある。
【０００５】
このような場合に、レベル差を全て搭載ヘッドの上下動によってカバーしようとすると、搭載ヘッドを昇降駆動するＺ軸駆動機構のストロークが長くなり、軸振れなどによって実装精度の低下を招く場合あった。またこのような不具合を防止することを目的としてＺ軸駆動機構の剛性をアップすると、搭載ヘッド全体の重量増加によって高速動作・短時間静定が困難になり、タクトタイムを遅延させる場合があった。
【０００６】
そこで本発明は、実装精度を確保しつつタクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる電子部品搭載装置および電子部品搭載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記載の電子部品搭載装置は、取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドに受渡して基板に搭載する電子部品搭載装置であって、部品供給レベルの高さに設定された所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、前記所定の供給位置において取出し移送ヘッドを昇降させる取出し昇降手段と、電子部品が搭載される基板を部品供給レベルよりも高い基板保持レベルの高さで保持する基板保持部と、前記供給部の電子部品を撮像する供給部撮像手段と、この供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められた電子部品の位置認識結果に基づいて前記取出し移送ヘッドに対して電子部品を相対的に位置決めする取出し位置決め手段と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して前記部品供給レベルよりも高い部品受渡しレベルの高さに設定された受渡し位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する移送反転手段と、前記受渡し位置において前記取出し移送ヘッドを昇降させる受渡し昇降手段と、反転された電子部品を前記受渡し位置にて前記取出し移送ヘッドから受渡された搭載ヘッドを前記基板保持部へ移動させる搭載ヘッド移動機構とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の電子部品搭載装置は、請求項１記載の電子部品搭載装置であって、前記取出し昇降手段と前記受渡し昇降手段は、同一の駆動源により駆動される。
【０００９】
請求項３記載の電子部品搭載装置は、請求項１記載の電子部品搭載装置であって、前記供給部撮像手段の撮像口が、前記供給位置および受渡し位置と上下方向に重なる位置に配置されている。
【００１０】
請求項４記載の電子部品搭載方法は、部品供給レベルの高さに設定された所定の供給位置にて供給部から電子部品を取出し移送ヘッドによって取出し、前記部品供給レベルよりも高い部品受渡しレベルの高さに設定された受渡し位置にて前記電子部品を取出し移送ヘッドから搭載ヘッドに受渡し、前記部品供給レベルよりも高い基板保持レベルに保持された基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給部において電子部品を供給部撮像手段によって撮像して電子部品の位置を認識する供給部認識工程と、この供給部認識工程で求められた電子部品の位置認識結果に基づいて電子部品を前記取出し移送ヘッドに対して相対的に位置決めする取出し位置決め工程と、前記供給位置において前記取出し移送ヘッドを昇降させることにより取出し移送ヘッドによって電子部品を取出す部品取出し工程と、取り出された電子部品を取出し移送ヘッドによって前記受渡し位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する移送反転工程と、前記受渡し位置において前記取出し移送ヘッドを昇降させることにより電子部品を取出し移送ヘッドから搭載ヘッドに受渡す部品受渡し工程と、前記搭載ヘッドを移動させて搭載ヘッドに保持された電子部品を前記基板に搭載する部品搭載工程とを含む。
【００１１】
請求項５記載の電子部品搭載方法は、請求項４記載の電子部品搭載方法であって、前記部品取出し工程および部品受渡し工程において、取出し移送ヘッドを同一の駆動源によって駆動する。
【００１２】
本発明によれば、受渡し位置において搭載ヘッドによって取出し移送ヘッドから電子部品を受け取る際に取出し移送ヘッドを昇降させる構成を採用することにより、搭載ヘッドの必要昇降ストロークを小さく設定することが可能となる。したがって搭載ヘッドの軽量化によって位置精度の確保と高速動作を両立させることができ、実装精度を確保しつつタクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる。
【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搭載装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の駆動系の部分斜視図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の取出し移送ヘッド昇降機構のカム機構部の部分斜視図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ搭載動作のフロー図である。
【００１４】
まず図１、図２を参照して電子部品搭載装置の構成を説明する。図１においてベース部１の上面には供給部２が配設されている。供給部２は、直動テーブルを組み合わせた構造のチップ保持部移動テーブル３の上面に、チップ保持部４を装着して構成されている。チップ保持部４には、電子部品であるチップ６が多数貼着されたウェハシート５が、部品供給レベルの高さに保持されている。
【００１５】
チップ６は外部接続用のバンプが形成されたバンプ付きチップであり、バンプ形成面を上向きにした姿勢で、下面側をウェハシート５に貼着されている。チップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、チップ保持部４はウェハシート５に貼着されたチップ６とともに水平面内で移動する。
【００１６】
ベース部１上の供給部２に隣接した位置には、基台７が配置されており、基台７のトッププレート７ａ上には、基板保持部移動テーブル８が配設されている。基板保持部移動テーブル８は直動テーブルを組み合わせた構成となっており、上面にはチップ６が搭載される基板１０を基板保持レベルの高さで保持する基板保持部９が装着されている。ここで基板保持レベルは、前述の部品供給レベルよりも高く設定されている。基板保持部移動テーブル８を駆動することにより、基板保持部９は保持した基板１０とともに水平面内で移動する。
【００１７】
供給部２の上方には、トッププレート７ａに保持されたチップ取出し移送機構１５が、チップ保持部４の上方に張り出した形で配設されている。チップ取出し移送機構１５は、複数（ここでは３つ）の取出し移送ヘッド１６を、水平な回動軸廻りに放射状に配列して回動自在にしたロータリ式のチップ取出しユニットである。供給部２は、部品供給レベルの高さに設定された所定の供給位置にて、これらの取出し移送ヘッド１６にバンプ形成面を上向きにした姿勢のチップ６を供給する。
【００１８】
すなわちチップ取出し移送機構１５は、下向き姿勢の取出し移送ヘッド１６によって供給部２の供給位置から取出したチップ６を、以下に説明する搭載ヘッド１４による受渡し位置、すなわち部品供給レベルよりも高い部品受渡しレベルの高さに設定された受渡し位置まで移送するとともに、この移送過程において、取出し移送ヘッド１６が回動軸廻りに回動することにより、チップ６の姿勢を表裏反転してバンプ形成面を下向きにする。チップ取出し移送機構１５は、供給位置からチップ６を取出し移送ヘッド１６によって取出して受渡し位置まで移送するとともに、この移送過程においてチップ６を表裏反転する移送反転手段となっている。
【００１９】
供給部２の背後側および基台７上には、側フレーム１１ａ、１１ｂがそれぞれ立設されており、側フレーム１１ａ、１１ｂの上部は天板１１ｃによって連結されている。側フレーム１１ａおよび側フレーム１１ｂの間には、搭載ヘッド１４を備えた搭載機構１２が設けられており、搭載ヘッド１４は、側フレーム１１ａ、１１ｂの間に架設された搭載ヘッド移動テーブル１３によって水平移動し、搭載ヘッド回転機構１４ａによって垂直軸廻りのθ方向に回転する。搭載ヘッド移動テーブル１３および搭載ヘッド回転機構１４ａは、搭載ヘッド移動機構を構成する。
【００２０】
供給部２から取出し移送ヘッド１６によって取出され、前述の受渡し位置まで移送されるとともに表裏反転されたチップ６は、バンプ形成面を下向きにしたフェイスダウン姿勢で搭載ヘッド１４に受渡される。そして、チップ６を受渡された搭載ヘッド１４が基板保持部９に保持された基板１０上に移動し、そこで搭載ヘッド１４が搭載動作を行うことにより、チップ６は基板１０にフェイスダウン姿勢で搭載される。すなわち上述の搭載ヘッド移動機構は、反転されたチップ６を受渡し位置にて取出し移送ヘッド１６から受渡された搭載ヘッド１４を基板保持部へ移動させる。
【００２１】
側フレーム１１ａには部品撮像部１７がチップ取出し移送機構１５の側面まで延出して設けられており、後述するように、供給部２から取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出す際には、また取出されたチップ６が搭載ヘッド１４によって受渡された後には、部品撮像部１７によってそれぞれチップ６を撮像し、位置を認識する。
【００２２】
次に、図２，図３、図４を参照して各部の詳細構造を説明する。まずチップ取出し移送機構１５の構造を説明する。図３に示すように、トッププレート７ａの上面には、ブラケット１９を介して取出し移送ヘッドベース２０が回転軸２０ａ廻りに回転自在に保持されている。取出し移送ヘッドベース２０は、後述する取出し移送ヘッドベース回転機構によって、所定の割り出し位置での停止や回転停止位置の微調整を含む任意の動作パターンで回転可能となっている。
【００２３】
取出し移送ヘッドベース２０には、３つの取出し移送ヘッド１６が回転軸２０ａを中心にして放射状に３等配位置に配置されている。取出し移送ヘッド１６は、ヘッド保持部１６ａによってそれぞれのヘッド軸方向（取出し移送ヘッドベース２０の法線方向）に進退自在に保持され（図６も参照）、所定位置（取出し位置および受渡し位置）において後述する昇降手段によってそれぞれ昇降するようになっている。それぞれの取出し移送ヘッド１６は、先端部に吸着ノズルを備えており、この吸着ノズルによってチップ６を吸着して保持する。
【００２４】
図２，図３に示すように、取出し移送ヘッド１６が垂直下向き方向に位置した状態では、取出し移送ヘッド１６は供給部２に設定された所定の供給位置［Ａ］に位置し、この状態で後述する取出し昇降手段によって取出し移送ヘッド１６を下降させるとともに、吸着ノズルから真空吸引することにより、取出し移送ヘッド１６はウェハシート５上のチップ６のバンプ形成面を真空吸着により保持する。そしてこの状態で取出し移送ヘッド１６を上昇させることにより、チップ６は供給部２から取出される。
【００２５】
このようにしてチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６を、反時計回りに６０度回動させることにより、取出し移送ヘッド１６はチップ有無検出位置［Ｂ］に移動する。チップ有無検出位置［Ｂ］の外側にはチップ有無検出センサ２６が配設されており、チップ有無検出センサ２６は取出し移送ヘッド１６の吸着ノズルにおけるチップ６の有無を検出する。
【００２６】
チップ有無検出位置［Ｂ］からさらに６０度反時計廻りに回動した位置は、プリセンタ認識位置［Ｃ］となっている。プリセンタ認識位置［Ｃ］の外側にはプリセンタ認識カメラ２３が配設されており（図４も参照）、プリセンタ認識カメラ２３は取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を撮像する。すなわちプリセンタ認識カメラ２３は、取出し移送動作の途中において取出しヘッド１６に保持されたチップ６を撮像する取出しヘッド撮像手段となっている。そしてこの撮像結果を認識処理することにより、取出し移送ヘッド１６に保持された状態のチップ６の位置が認識される。
【００２７】
プリセンタ認識位置［Ｃ］からさらに反時計廻りに６０度回動した位置、すなわち垂直上方向の位置は、取出し移送ヘッド１６からチップ６を搭載ヘッド１４へ受渡す受渡し位置［Ｄ］となっており、チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６が上向きに位置した状態で、後述する受渡し昇降手段によって取出し移送ヘッド１６を昇降させることにより、取出し移送ヘッド１６は保持したチップ６をフェイスダウン姿勢で搭載ヘッド１４へ受渡す。
【００２８】
この搭載ヘッド１４へのチップ受渡し動作においては、プリセンタ認識位置［Ｃ］におけるチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ取出し移送機構１５、搭載ヘッド移動機構（搭載ヘッド移動テーブル１３および搭載ヘッド回転機構１４ａ）を制御することにより、チップ６と搭載ヘッド１４との相対的な位置決めが行われる。すなわち、Ｘ方向については取出し移送ヘッドベース２０の回転停止位置の微調整によって、Ｙ方向については搭載ヘッド移動テーブル１３による搭載ヘッド１４の移動によって、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構１４ａによって、それぞれの方向についての位置合わせが行われる。
【００２９】
次に部品撮像部１７について説明する。図４に示すように、部品撮像部１７には供給部認識カメラ２１、搭載ヘッド認識カメラ２２が撮像光軸を水平にした姿勢で配置されており、供給部認識カメラ２１、搭載ヘッド認識カメラ２２は、それぞれ取出し移送ヘッドベース２０の側面まで水平方向に延出した供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａを備えている。供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａはともに撮像口からの撮像光軸を直角に屈折させる機能を有したＬ型の撮像光学系である。
【００３０】
供給部撮像光学系２１ａの撮像口２１ｂは供給位置［Ａ］の垂直上方に位置しており、供給位置［Ａ］からの撮像光を供給部認識カメラ２１に入射させる。これにより供給部認識カメラ２１は、供給部２のウェハシート５において供給位置［Ａ］に位置したチップ６を上方から撮像する。供給部認識カメラ２１および供給部撮像光学系２１ａは、供給部２のチップ６を撮像する供給部撮像手段を構成する。そしてこの供給部撮像手段による供給位置のチップ６の撮像は、３つの取出し移送ヘッド１６がいずれもが供給位置［Ａ］から外れた位置を回動している状態、すなわち供給部撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
【００３１】
また搭載ヘッド撮像光学系２２ａの撮像口２２ｂは、受渡し位置［Ｄ］の垂直下方に位置しており、受渡し位置［Ｄ］からの撮像光を搭載ヘッド認識カメラ２２に入射させる。これにより搭載ヘッド認識カメラ２２は、受渡し位置［Ｄ］において搭載ヘッド１４に保持された状態のチップ６を撮像する。搭載ヘッド認識カメラ２２および搭載ヘッド撮像光学系２２ａは、搭載ヘッド撮像手段を構成する。そしてこの搭載ヘッド撮像手段によるチップ６の撮像は、３つの取出し移送ヘッド１６がいずれもが受渡し位置［Ｄ］から外れた位置を回動している状態、すなわち搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
【００３２】
そして上記構成において、供給部撮像光学系２１ａは、供給位置［Ａ］と受渡し位置［Ｄ］が同一垂直線上に位置していることから、これらの位置と上下に重なった位置にある。すなわち、供給部撮像手段の撮像口２１ｂは、供給位置［Ａ］と受渡し位置［Ｄ］と上下方向に重なる位置に配置されている。言い換えれば、供給部撮像手段の撮像口２１ｂは、供給位置［Ａ］と受渡し位置［Ｄ］との間に配置されている。これにより、供給部撮像手段の撮像口を受渡し位置の上方に配置する場合と比較して、装置のコンパクト化が実現される。
【００３３】
さらに上記構成において、供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａは、供給位置［Ａ］と受渡し位置［Ｄ］が同一垂直線上に位置していることから、上下に重なった位置にある。すなわち、供給部撮像手段および搭載ヘッド撮像手段は、それぞれの撮像口が上下方向に重なるように配置されている。これにより、チップ６を２つの異なる位置において認識するための２つの認識手段を上下に重ねて配置することを可能としており、２つの認識手段を並列配置する場合と比較して、装置のコンパクト化が実現される。
【００３４】
次に搭載ヘッド１４について説明する。図４に示すように、搭載ヘッド移動テーブル１３によって水平移動する移動ベース１３ａには、搭載ヘッド１４および基板認識カメラ２４が一体移動可能に配置されている。搭載ヘッド１４は搭載ヘッド回転機構１４ａによって垂直なヘッド軸方向の昇降およびヘッド軸廻りの回転が可能となっている。受渡し位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６からチップ６を受渡された搭載ヘッド１４は、搭載ヘッド移動テーブル１３によって基板保持部９に保持された基板１０上に移動し、ここで保持したチップ６を基板１０に搭載する。
【００３５】
移動ベース１３ａに配設された基板認識カメラ２４は水平方向に延出した基板撮像光学系２４ａを備えており、搭載ヘッド１４が受渡し位置［Ｄ］に位置した状態において、基板撮像光学系２４ａは基板１０上に位置するようになっている。この状態で基板認識カメラ２４によって基板１０を撮像することにより、基板１０におけるチップ６の搭載点［Ｅ］が撮像され、この撮像結果を認識処理することにより、搭載点［Ｅ］の位置が認識される。なお、基板認識カメラ２４を固定配置し、基板保持部移動テーブル８によって基板１０を基板認識カメラ２４による撮像位置まで移動させるようにしてもよい。
【００３６】
搭載ヘッド１４によるチップ６の基板１０への搭載動作においては、このようにして求められた基板１０の搭載点［Ｅ］の位置認識結果と、搭載ヘッド認識カメラ２２によってチップ６を撮像することにより求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ６が基板１０に対して相対的に位置決めされる。この位置決めは、ＸＹ方向については、基板保持部移動テーブル８によって基板１０を移動させて、搭載点［Ｅ］を搭載ヘッド１４による搭載位置の直下まで移動させることにより、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構１４ａによって搭載ヘッド１０をθ回転させることにより行われる。
【００３７】
そして搭載ヘッド１４を下降させて保持したチップ６を基板１０に着地させて搭載する際には、天板１１ｃの下面側の固定位置に配設された搭載ヘッド押圧機構２５によって搭載ヘッド１４に下向きの荷重を伝達し、チップ６を搭載ヘッド１４を介して基板１０に対して押圧する。このように搭載ヘッド押圧機構２５を搭載ヘッド１４から分離して固定配置することにより、搭載ヘッド１４を軽量化して高速動作を可能にするとともに、搭載ヘッド押圧機構２５を対象とするチップの実装荷重に応じて交換することができるという利点がある。
【００３８】
次に図５、図６を参照して、電子部品搭載装置の取出し移送ヘッド回転ベース駆動機構１８および取出し移送ヘッド昇降機構４８について説明する。図５において、５２は取出し移送ヘッドベース２０（図２〜図４参照）の回転軸２０ａ（図３参照）と同軸に結合された第１のプーリであり、取出し移送ヘッドベース２０は結合機構（図示省略）を介して第１のプーリ５２と一体的に回転する。第１のプーリ５２はモータ５０によってベルト５１を介して回転駆動される。モータ５０の回転パターンを制御することにより、取出し移送ヘッドベース２０を所定の割り出し位置での停止や回転停止位置の微調整を含む任意の動作パターンで回転させることができる。
【００３９】
次に取出し移送ヘッド昇降機構４８について説明する。図５において第１のプーリ５２の下方には、第２のプーリ５５，第３のプーリ５６および第１の円板カム５７が同軸結合で配設されており、第１のプーリ５２の上方には、第４のプーリ５９，第２の円板カム６０が同軸結合で配設されている。第１の円板カム５７、第２の円板カム６０の位置は、図６に示すように、供給位置［Ａ］、受渡し位置［Ｄ］の位置に対応している。第１の円板カム５７、第２の円板カム６０は、特定位相おいて所定ストロークで往復動するようなカム特性となっている。
【００４０】
第２のプーリ５５は、ベルト５４を介してモータ５３によって回転駆動される。第３のプーリ５６および第４のプーリ５９には、ベルト５８が第１のプーリ５２を迂回して調帯されており、モータ５３を駆動することにより、第１の円板カム５７および第２の円板カム６０が同期して回転する。
【００４１】
図６に示すように取出し移送ヘッド１６は、取出し移送ヘッドベース２０に装着されたヘッド保持部１６ａに、軸部１６ｂを挿通させて進退自在に保持されている。軸部１６ｂの内側（取出し移送ヘッド回転ベース２０の内径側）の端部には、カムフォロア１６ｄが装着されたプレート１６ｃが結合されている。カムフォロア１６ｄの回転軸２０ａを中心とする径方向位置は、第１の円板カム５７の下端面、第２の円板カム６０の上端面と当接する位置となっている。
【００４２】
モータ５０を駆動することにより、取出し移送ヘッド１６は回転軸２０ａ廻りに間欠回動し、供給位置［Ａ］、受渡し位置［Ｄ］に到達すると一旦停止する。この停止状態において、カムフォロア１６ｄは第１の円板カム５７、第２の円板カム６０にそれぞれ当接する位置にある。
【００４３】
この状態でモータ５３が回転することにより、第１の円板カム５７、第２の円板カム６０がそれぞれ回転し、これによりカムフォロア１６ｄはカム特性に応じた所定タイミングで、所定ストロークの上下方向の往復動を行う。従って、プレート１６ｃ、軸部１６ｂを介してカムフォロア１６ｄに結合された取出し移送ヘッド１６は、所定ストロークで昇降動作を行う。
【００４４】
すなわち、カムフォロア１６ｄ、第１の円板カム５７，モータ５３は、供給位置［Ａ］において取出し移送ヘッド１６を昇降させる取出し昇降手段となっており、この昇降により取出し移送ヘッド１６は供給部２からチップ６を取り出す。またカムフォロア１６ｄ、第２の円板カム６０，モータ５３は、受渡し位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６を昇降させる受渡し昇降手段となっており、この昇降により取出し移送ヘッド１６は保持したチップ６を搭載ヘッド１４に受け渡す。そしてこれらの取出し昇降手段、受渡し昇降手段は、同一の駆動源であるモータ５３によって駆動される。
【００４５】
次に図７を参照して、電子部品搭載装置の制御系の処理機能について説明する。供給部認識カメラ２１、プリセンタ認識カメラ２３、搭載ヘッド認識カメラ２２、基板認識カメラ２４は、それぞれ第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４に接続されている。第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４は、それぞれ供給部認識カメラ２１、プリセンタ認識カメラ２３、搭載ヘッド認識カメラ２２、基板認識カメラ２４によって得られた撮像データを画像処理することにより、撮像対象の位置を認識する。
【００４６】
第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４によって得られた認識結果は、制御部３０に送られる。制御部３０にはこれらの認識結果を受けて各駆動機構に必要な位置決め指令を出力するための制御プログラムが備えられており、これらの制御プログラムを実行することにより、以下に説明する位置決め制御が行われる。
【００４７】
以下認識対象項目毎に個別に説明する。第１の部品認識部６によるウェハシート５上のチップ６の認識結果は、第１の位置決め制御手段３５に送られる。第１の位置決め制御手段３５は、供給位置［Ａ］にあるチップ６の認識結果に基づいてチップ６を取出し移送ヘッド１６に対して相対的に位置決めする際の移動量（Ｘ１）、（Ｙ１）を算出する。
【００４８】
これらの移動量のうち、（Ｘ１）、（Ｙ１）は駆動回路４１に出力される。そして駆動回路４１がこの移動量（Ｘ１）、（Ｙ１）と制御部３０からの制御指令に基づいてチップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、ＸＹ方向の位置合わせが行われる。そして駆動回路４２が、制御部３０からの制御指令に基づいて、取出し移送ヘッド昇降機構４８を駆動することにより、取出し移送ヘッド１６の昇降動作が行われる。
【００４９】
すなわち、第１の位置決め制御手段３５およびチップ保持部移動テーブル３は、供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、取出し移送ヘッド１６に対してチップ６を相対的に位置決めする取出し位置決め手段を構成する。
【００５０】
第２の部品認識部３２による認識結果は、第２の位置決め制御手段３６に送られる。第２の位置決め制御手段３６は、プリセンタ認識位置［Ｃ］における取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６の位置ずれ量を示すデータに基づき、受渡し位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６に保持された状態にあるチップ６を搭載ヘッド１４に相対的に位置決めする際の移動量（Ｘ２）、（Ｙ２）、（θ２）を示すデータを出力する。
【００５１】
これらのデータのうち、移動量（Ｘ２）は駆動回路４３に送られ、移動量（Ｙ２）は駆動回路４５に出力され、さらに移動量（θ２）は駆動回路４６に出力される。駆動回路４３が移動量（Ｘ２）と制御部３０からの制御指令に基づいて取出し移送ヘッドベース回転機構１８を駆動することにより、取出し移送ヘッドベース２０の回転停止位置が位置ずれ量に応じて微調整され、これによりＸ方向の位置合わせが行われる。そして駆動回路４５，４６がそれぞれ移動量（Ｙ２）、（θ２）に基づいて搭載ヘッド移動テーブル１３、搭載ヘッド回転機構１４ａを駆動することにより、Ｙ方向、θ方向の位置合わせが行われる。
【００５２】
したがって、第２の位置決め制御手段３６、取出し移送ヘッドベース回転機構１８、搭載ヘッド移動テーブル１３および搭載ヘッド回転機構１４ａは、取出しヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて搭載ヘッド駆動機構およびまたは取出し移送手段を制御することにより、受渡し位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４を取出しヘッド１６に保持されたチップ６に対して相対的に位置合わせするプリセンタ位置決め手段を構成する。
【００５３】
次に、第３の部品認識部３３の認識結果は、第３の位置決め制御手段３８に送られる。第３の位置決め制御手段３８には、基板認識部３４からも基板１０の搭載点［Ｅ］の認識結果が送られる。第３の位置決め制御手段３８では、搭載ヘッド１４に対するチップ６の位置ずれと、基板１０の搭載点［Ｅ］の位置ずれを加え合わせて、搭載ヘッド１４がチップ６を基板１０に搭載する際の移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）、（θ３）のデータを出力する。
【００５４】
Ｘ方向、Ｙ方向の移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）は駆動回路４４に送られ、この移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）のデータと制御部３０からの制御指令に基づいて基板保持部移動テーブル８が駆動される。またθ方向の移動量（θ３）は駆動回路４６に出力され、この移動量（θ３）のデータと制御部３０からの制御指令に基づいて搭載ヘッド回転機構１４ａが駆動される。
【００５５】
したがって第３の位置決め制御手段３８、基板保持部移動テーブル８および搭載ヘッド回転機構１４ａは、搭載ヘッド撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、搭載ヘッド１４に保持されたチップ６を、基板保持部９に保持された基板１０に対して相対的に位置決めする搭載位置決め手段を構成する。
【００５６】
搭載ヘッド認識カメラ２２は、搭載ヘッド１４に保持されたチップ６の下面の画像データをバンプ検査部３７に対して出力する。バンプ検査部３７はこの画像データを画像処理することにより、チップ６のバンプ形成面におけるバンプの有無、バンプサイズ、バンプのキズなどの検査を行うことができる。また制御部３０からの制御指令は駆動回路４７に出力され、この駆動指令に従って搭載ヘッド押圧機構２５が駆動されることにより、搭載ヘッド１４によるチップ６の搭載動作時に、搭載ヘッド１４にはチップ６の実装荷重に応じた押圧荷重が伝達される。
【００５７】
この電子部品搭載装置は上記のように構成されており、次にチップ６を供給部２から取出して基板１０に搭載する搭載動作について図８を参照して説明する。ここに示す一連の動作は、部品供給レベルの高さに設定された供給位置［Ａ］にて、供給部２からチップ６を取出し移送ヘッド１６によって取出し、部品供給レベルよりも高い部品受渡しレベルの高さに設定された受渡し位置［Ｄ］にて、チップ６を取出し移送ヘッド１６から搭載ヘッド１４に受渡し、部品供給レベルよりも高い基板保持レベルに保持された基板１０に搭載する電子部品搭載方法を示している。
【００５８】
まず最初に、ウェハシート５に貼着されているチップ６のうち、当該搭載動作で搭載対象となるチップ６を供給位置［Ａ］へ移動する（ＳＴ１）。次に、供給部認識カメラ２１で供給位置［Ａ］のチップ６を撮像し、第１の部品認識部３１によってチップ６の位置を認識する（ＳＴ２）（供給部認識工程）。この供給部認識工程においては、供給部認識カメラ２１による撮像は、取出し移送ヘッド１６を供給位置［Ａ］から供給部撮像手段による撮像を妨げない位置に移動させた状態で行われる。
【００５９】
次いで当該動作において用いられる取出し移送ヘッド１６を供給位置［Ａ］に対応したチップ取出し位置へ回転移動させる（ＳＴ３）。このとき供給部認識工程で求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、チップ６を供給位置［Ａ］において取出し移送ヘッド１６に対して相対的に位置決めする（取出し位置決め工程）。
【００６０】
また供給部撮像手段の撮像口２１ｂを、供給位置［Ａ］および受渡し位置［Ｄ］と上下方向に重なる位置に配置したので、装置のコンパクト化が可能となっている。
【００６１】
さらに供給位置［Ａ］において取出し移送ヘッド１６を昇降させることにより、取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出し（ＳＴ４）（部品取出し工程）、取り出されたチップ６を取出し移送ヘッド１６によって受渡し位置［Ｄ］まで移送するとともに、この移送過程においてチップ６を表裏反転する（移送反転工程）。
【００６２】
すなわち取出し移送ヘッドベース２０を６０度（１／６回転）づつ間欠回転させることにより、まずチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６をチップ有無検出位置［Ｂ］へ回転移動させ（ＳＴ５）、チップ有無検出センサ２６によってチップ６の有無を検出する（ＳＴ６）。ここでチップ６が検出されない場合には、当該取出し移送ヘッド１６については以下に説明する動作を行うことなく、次の取出し移送ヘッド１６を対象としてチップ有無検出および以下の動作を継続する。
【００６３】
この後チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６はプリセンタ認識位置［Ｃ］へ回転移動する（ＳＴ７）。そしてここでプリセンタ認識カメラ２３によってチップ６を撮像し、第２の部品認識部３２によってチップ６の位置を認識する（ＳＴ８）。そして取出し移送ヘッド１６を受渡し位置［Ｄ］へ回転移動させ、表裏反転されたチップ６と搭載ヘッド１４とを相対的に位置決めし（ＳＴ９）、搭載ヘッド１４でチップ６を受取る（ＳＴ１０）（部品受渡し工程）。
【００６４】
（ＳＴ９）の位置決めにおいては、前述のように取出しヘッド撮像手段であるプリセンタ認識カメラ２３の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、搭載ヘッド移動機構４８および取出し移送手段を制御することにより、受渡し位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４を取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６に対して相対的に位置決めする。そして（ＳＴ１０）の部品受渡しは、チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６を前述の受渡し昇降手段によって昇降させることにより行われる。
【００６５】
搭載ヘッド１４がチップ６を受渡されたならば、このチップ６を搭載ヘッド認識カメラ２２によって撮像し、第３の部品認識部３３によってチップ６の位置を認識する（ＳＴ１１）。このチップ６の認識における搭載ヘッド認識カメラ２２による撮像は、取出し移送ヘッド１６を回動させて受渡し位置［Ｄ］から搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動させた状態で行われる。このチップ６の位置認識と並行して、基板認識カメラ２４によって基板１０を撮像し、基板認識部３４によって搭載点［Ｅ］の位置を認識する（ＳＴ１２）。
【００６６】
チップ６を受け取った搭載ヘッド１４は、チップ６の撮像を終えると基板１０上の搭載位置まで停止することなく直行する。そしてチップ６の位置認識結果と、搭載点［Ｅ］の位置認識結果とに基づいて、チップ６と基板１０とを相対的に位置決めし（ＳＴ１３）、搭載ヘッド１４を下降させて搭載ヘッド押圧機構２５によって押圧することにより、チップ６を基板１０に搭載する（部品搭載工程）。
【００６７】
上述の電子部品方法における部品受渡し工程においては、前述のようにチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６を昇降させるようにしている。これにより、搭載ヘッド１４の昇降ストロークを極力小さくして搭載ヘッド１４の軽量化を図ることができ、搭載ヘッド１４の高速動作・短時間静定が実現される。これにより、取り出し移送ヘッドが昇降しない従来技術においては実現が困難であった課題、すなわち実装精度を確保しつつタクトタイムを短縮して、生産性を向上させることが可能となっている。
【００６８】
そして上述の構成により、３つの取出し移送ヘッド１６を等配位置に放射状に配置したロータリ式のチップ取出し移送機構１５によって、供給部２からのチップ６の取出し、チップ６の表裏反転および搭載ヘッド１４へのチップ６の受渡しの各動作が、チップ６の持ち換えを行うことなく取出し移送ヘッド１６のみの動作によって、連続動作で効率よく行われる。
【００６９】
そしてロータリ式のチップ取出し移送機構１５において、受渡し位置［Ｄ］の直下に搭載ヘッド撮像手段を配置する構成を採用していることから、搭載ヘッド１４がチップ６を受け取った後、取出し移送ヘッド１６が受渡し位置［Ｄ］から搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動したならば、直ちにチップ６の認識を行うことができる。これにより、前述のようにチップ受渡し後の搭載ヘッド１４の一旦停止を不要にして、タクトタイム短縮を可能としている。
【００７０】
また供給位置［Ａ］においてチップ６を認識するための供給部撮像手段の撮像口と、搭載ヘッド撮像手段の撮像手段の撮像口とが上下に重なるような配置を採用することにより、搭載ヘッド撮像手段および供給部撮像手段の２種類の撮像手段を、取出し移送機構１５に極めてコンパクトに組み込むことが可能となっている。
【００７１】
さらに取出し移送ヘッド１６が供給位置［Ａ］から受渡し位置［Ｄ］へ回転移動する回動経路において設定される複数の回転停止位置を、チップ有無検出位置［Ｂ］、プリセンタ認識位置［Ｃ］として利用することにより、コンパクト・高機能の電子部品搭載装置が実現される。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、受渡し位置において搭載ヘッドによって取出し移送ヘッドから電子部品を受け取る際に取出し移送ヘッドを昇降させる構成を採用することにより、搭載ヘッドの必要昇降ストロークを小さく設定することが可能となる。したがって搭載ヘッドの軽量化によって位置精度の確保と高速動作を両立させることができ、実装精度を確保しつつタクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる。
【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搭載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の正面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の駆動系の部分斜視図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の取出し移送ヘッド昇降機構のカム機構部の部分斜視図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置によるチップ搭載動作のフロー図
【符号の説明】
２  供給部
６  チップ
９  基板保持部
１０  基板
１２  搭載機構
１４  搭載ヘッド
１５  チップ取出し移送機構
１６  取出し移送ヘッド
１６ａ  ヘッド保持部
１６ｄ  カムフォロア
１７  部品撮像部
２１  供給部認識カメラ
２１ａ  供給部撮像光学系
２２  搭載ヘッド認識カメラ
２２ａ  搭載ヘッド撮像光学系
２３  プリセンタ認識カメラ
２４  基板認識カメラ
５３  モータ
５７  第１の円板カム
６０  第２の円板カム
【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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