(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部品を被実装基板に実装する実装方法であって、
前記実装部品を前記被実装基板の上方の所定の位置に位置決めするステップと、
前記実装部品と前記被実装基板との間の空間部に認識装置を配置し、該認識装置により、該実装部品の下面に設けられた２個のアライメントマーク及び該被実装基板の上面に設けられた複数個のアライメントマークのうちの指定された２個のアライメントマークを認識するステップと、
前記認識装置により認識された実装部品のアライメントマークに基づいて座標系を設定し、該座標系を用いて前記被実装基板に前記実装部品を実装する際の実装位置を教示し、該教示された実装位置に基づいて、該実装部品を前記所定の位置から該実装位置に位置合わせするための補正量を算出するステップと、
前記算出された補正量に基づいて、前記座標系を用いて、前記実装部品を向き補正装置により回転させるとともに、前記被実装基板をステージにより平行移動させて、該実装部品の向き及び該被実装基板の位置を前記実装位置に一致させるように補正するステップと、
前記補正された実装部品を、前記向き補正装置により、前記被実装基板の所定の位置から前記被実装基板の実装位置上に載置して実装するステップとを有し、
前記補正量を算出するステップにおいて前記座標系を設定するときには、
該座標系は、２次元直交座標系とし、該２次元直交座標系の原点座標は、前記認識された実装部品の２個のアライメントマークの位置の間の中心位置とし、該２次元直交座標系の一方の座標軸は、該認識された実装部品の２個のアライメントマークを含む直線とし、該２次元直交座標系の他方の座標軸は、該一方の座標軸に対して直交し該原点座標を通る直線として、該座標系を設定し、
前記補正量を算出するステップにおいて前記実装位置を教示するときには、
前記認識された被実装基板の２個のアライメントマークの位置の間の中心位置の前記２次元直交座標系における座標値と、該認識された被実装基板の２個のアライメントマークを含む直線及び前記２次元直交座標系の一方の座標軸の成す角とを、前記実装位置として教示する実装方法。
【請求項２】
実装部品を被実装基板に実装する実装機能を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なプログラム格納媒体であって、
前記実装部品を前記被実装基板の上方の所定の位置に位置決めするステップと、
前記実装部品と前記被実装基板との間の空間部に認識装置を配置し、該認識装置により、該実装部品の下面に設けられた２個のアライメントマーク及び該被実装基板の上面に設けられた複数個のアライメントマークのうちの指定された２個のアライメントマークを認識するステップと、
前記認識装置により認識された実装部品のアライメントマークに基づいて座標系を設定し、該座標系を用いて前記被実装基板に前記実装部品を実装する際の実装位置を教示し、該教示された実装位置に基づいて、該実装部品を前記所定の位置から該実装位置に位置合わせするための補正量を算出するステップと、
前記算出された補正量に基づいて、前記座標系を用いて、前記実装部品を向き補正装置により回転させるとともに、前記被実装基板をステージにより平行移動させて、該実装部品の向き及び該被実装基板の位置を前記実装位置に一致させるように補正するステップと、
前記補正された実装部品を、前記向き補正装置により、前記被実装基板の所定の位置から前記被実装基板の実装位置上に載置して実装するステップとを有し、
前記補正量を算出するステップにおいて前記座標系を設定するときには、
該座標系は、２次元直交座標系とし、該２次元直交座標系の原点座標は、前記認識された実装部品の２個のアライメントマークの位置の間の中心位置とし、該２次元直交座標系の一方の座標軸は、該認識された実装部品の２個のアライメントマークを含む直線とし、該２次元直交座標系の他方の座標軸は、該一方の座標軸に対して直交し該原点座標を通る直線として、該座標系を設定し、
前記補正量を算出するステップにおいて前記実装位置を教示するときには、
前記認識された被実装基板の２個のアライメントマークの位置の間の中心位置の前記２次元直交座標系における座標値と、該認識された被実装基板の２個のアライメントマークを含む直線及び前記２次元直交座標系の一方の座標軸の成す角とを、前記実装位置として教示する実装機能を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なプログラム格納媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装部品を被実装基板に実装する実装方法及び実装機能を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なプログラム格納媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の高機能化に伴い、電子機器に内蔵される電子部品（以下「部品」という）の数が多くなっており、基板にはこれらの電子部品が多数搭載されるようになっている。この基板に電子部品を実装するには、実装装置が用いられている。従来の実装装置では、以下に示すように位置決めをして部品を基板に実装する。
【０００３】
図１０は、従来の実装装置における実装方法の一例を示すフローチャートであり、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、それぞれ従来の実装装置における動作例を示す図である。
部品５及び基板３には、それぞれ２個のアライメントマークが設けられている。このアライメントマークは、部品５及び基板３それぞれの位置や向きを判別するためのマークである。これらのアライメントマークは、図１１（Ｂ）の認識装置２によって検出されるようになっている。この認識装置２は、所定の光学系及びカメラを備えており、部品５及び基板３における２個のアライメントマークをそれぞれ検出し、これらの位置や向きを認識することができる。
【０００４】
基板３に部品５を実装する際には、まず教示データが作成されている必要がある。すなわちこの教示データとは、基板３に対して部品５を実装する配置位置に関するデータである。この教示データを作成するためには、例えば手動にて基板３に対して部品５を実装すべき位置に配置した状態にして、基板３及び部品５における各２個のアライメントマークの座標値を、認識装置２等の手段により実装装置に固定された座標系において取得する。
【０００５】
例えば、実装装置に固定された上記座標系を２次元の直交座標系とした場合、基板３の２個のアライメントマークの位置の教示データは、それぞれＸ座標値及びＹ座標値の２個の数値を用いて（Ｐ１ｏｘ，Ｐ１ｏｙ），（Ｐ１ａｘ，Ｐ１ａｙ）と計４個の数値として取得される。同様に、部品５の２個のアライメントマークの位置の教示データは、（Ｐ２ｏｘ，Ｐ２ｏｙ），（Ｐ２ａｘ，Ｐ２ａｙ）と計４個の数値として取得される。結局、上記８個の数値から成る教示データによって、基板３に対する部品５の実装位置は正確に教示される。
【０００６】
以上のように教示されたデータに基づき実際に実装を行う手順を図１０及び図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に従いながら以下に説明する。まず、図１０のステップＳＴ１０１においては、上記教示データに基づいて、図１１（Ａ）に示す部品５及び基板３の粗位置決めが行われる。すなわち、ストッパ６によって実装装置に対しておおよその位置に位置決めされた基板３に対して、図１１（Ａ）に示すノズル４によって吸着、把持された部品５は、教示データに基づいて図１１（Ｂ）に示すようにノズル４の中心軸の位置が上記した部品５の２個のアライメントマークの例えば中点の位置となるように、おおよそ実装位置に搬送される。
【０００７】
次にステップＳＴ１０２においては、教示された正確な位置に基板３及び部品５を補正するために、それぞれ位置決めされている基板３及び部品５のアライメントマーク位置を認識装置２によって読みとる。この認識装置２は、その下方部及び上方部の画像認識が可能な機構となっている。具体的には、認識装置２は、まず図示しない所定の待機位置より水平に移動して基板３と部品５の間の空間に配置する。これにより、認識装置２は、基板３の上面に設けられている２個のアライメントマーク及び部品５の下面に設けられている２個のアライメントマークの位置を、実装装置に固定された直交座標系を用いてそれぞれ読み込むことが可能である。
【０００８】
例えば、上記の教示データ取得のときと同様に実装装置に固定された直交座標系を用いて、基板３における２個のアライメントマークの位置についてはそれぞれ（ｈ１ｏｘ，ｈ１ｏｙ），（ｈ１ａｘ，ｈ１ａｙ）、また部品５における２個のアライメントマークの位置についてはそれぞれ（ｈ２ｏｘ，ｈ２ｏｙ），（ｈ２ａｘ，ｈ２ａｙ）と取得される（図１１（Ｂ））。認識装置２は、上記した認識作業終了後、図１１（Ｃ）に示すように所定の待機位置に戻る。
【０００９】
次にステップＳＴ１０３においては、以上のようにして求められた粗位置決めでのアライメントマークの位置と上記教示データを用いて、基板３及び部品５を教示された正確な位置に位置合わせするための補正量が計算される。この計算に当たっては、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示すベクトル図をモデルに計算を行う。
【００１０】
すなわち、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、実装装置に固定された直交座標系において、基板３に設けられた２個のアライメントマークをベクトルを用いて表したものである。尚、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、それぞれ補正の際の基板３における２個のアライメントマークの位置を示すベクトルの動きを模式的に示している。
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）では、それぞれ基板３の当初目標としていたアライメントマークの位置を示すベクトルの頭文字を「ｐ」とし、実際に基板３が実装されるアライメントマークの位置を示すベクトルの頭文字を「ｈ」とし、このベクトルを回転補正した後の基板３のアライメントマークの位置を示すベクトルの頭文字を「ｑ」としている。
【００１１】
例えば、図１２（Ｂ）に示すように基板３の回転（向き）についての補正量△ψ分回転中心ｇを中心として基板３を回転させた後に、図１２（Ｃ）に示すように基板３の平行移動（位置ずれ）についての補正量△ｒ分基板３を平行移動させることで補正しようとした場合には、上記基板３の回転についての補正量△ψ分及び平行移動についての補正量△ｒは、それぞれ以下のように求められる。
【００１２】
まず、回転についての補正量△ψは、式（１）で示される両式を満たす値となる。尚、−１８０゜＜△ψ≦１８０゜である。
【数１】
0004706107.tif 000002
また、図１２（Ｃ）の平行移動についての補正量△ｒは、式（２）、式（３）及び式（４）より、式（５）のように求められる。
【数２】
0004706107.tif 000003
【数３】
0004706107.tif 000004
【数４】
0004706107.tif 000005
【００１３】
【数５】
0004706107.tif 000006
以上のようにして基板３の補正量△ψ，△ｒが求められる。また、部品５の補正量についても同様に補正量が求められる。
【００１４】
次に、ステップＳＴ１０４においては、以上のようにして求められた回転及び平行移動についての補正量△ψ，△ｒにより、図１１（Ｃ）に示すように基板３及び部品５それぞれを回転或いは平行移動させ、教示させた位置に基板３及び部品５を一致させる。
【００１５】
最後にステップＳＴ１０５においては、図１１（Ｄ）に示すように基板３上に部品５を載置し、一連の作業を完了する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の実装装置は、このように部品５を基板３に載置しようとすると、実装装置に固定された上記座標系において、部品５及び基板３それぞれについて４つずつ合計８つのデータを取り扱う必要がある。従って、従来の実装装置では、基板３に載置する部品５が多くなると、その処理に負担がかかるばかりでなく、部品５及び基板３の座標値を記憶するための記憶部の記憶容量が不足するおそれがあった。
【００１７】
そこで本発明は上記課題を解消し、実装部品及び被実装基板の配置関係を座標系のとり方によらず、少ないデータ量で実装部品を被実装基板に位置決めして実装することができる実装方法及び実装機能を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なプログラム格納媒体を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明にあっては、実装部品を被実装基板に実装する実装方法であって、前記実装部品を前記被実装基板の上方の所定の位置に位置決めするステップと、前記実装部品と前記被実装基板との間の空間部に認識装置を配置し、該認識装置により、該実装部品の下面に設けられた２個のアライメントマーク及び該被実装基板の上面に設けられた複数個のアライメントマークのうちの指定された２個のアライメントマークを認識するステップと、前記認識装置により認識された実装部品のアライメントマークに基づいて座標系を設定し、該座標系を用いて前記被実装基板に前記実装部品を実装する際の実装位置を教示し、該教示された実装位置に基づいて、該実装部品を前記所定の位置から該実装位置に位置合わせするための補正量を算出するステップと、前記算出された補正量に基づいて、前記座標系を用いて、前記実装部品を向き補正装置により回転させるとともに、前記被実装基板をステージにより平行移動させて、該実装部品の向き及び該被実装基板の位置を前記実装位置に一致させるように補正するステップと、前記補正された実装部品を、前記向き補正装置により、前記被実装基板の所定の位置から前記被実装基板の実装位置上に載置して実装するステップとを有し、前記補正量を算出するステップにおいて前記座標系を設定するときには、該座標系は、２次元直交座標系とし、該２次元直交座標系の原点座標は、前記認識された実装部品の２個のアライメントマークの位置の間の中心位置とし、該２次元直交座標系の一方の座標軸は、該認識された実装部品の２個のアライメントマークを含む直線とし、該２次元直交座標系の他方の座標軸は、該一方の座標軸に対して直交し該原点座標を通る直線として、該座標系を設定し、前記補正量を算出するステップにおいて前記実装位置を教示するときには、前記認識された被実装基板の２個のアライメントマークの位置の間の中心位置の前記２次元直交座標系における座標値と、該認識された被実装基板の２個のアライメントマークを含む直線及び前記２次元直交座標系の一方の座標軸の成す角とを、前記実装位置として教示する。請求項１の構成によれば、実装部品を被実装基板に実装する際には、実装部品及び被実装基板の両方の位置を示す実装位置を取り扱わなくても良く、設定された座標系における実装部品或いは被実装基板のいずれか一方の実装位置を取り扱えば良いことになる。このため、実装部品を被実装基板に実装する際には、実装部品及び被実装基板の配置関係を示すデータ数を減らすことができる。
【００１９】
また、請求項１の構成によれば、上述した作用に加えて、２次元直交座標系の原点座標が２個のアライメントマークの位置の間の中心位置であるので、仮に２個のアライメントマークの位置のばらつき、或いは実装部品又は被実装基板の歪みによる２個のアライメントマークの位置のばらつき等が存在しても、これらのばらつき等は平均化される。従って、この実装部品は、自ら或いは被実装基板の歪みの影響を受けずに、再現性良く正確な位置に実装されるようになる。
【００２０】
更に、請求項１の構成によれば、上述した作用に加えて、実装部品及び被実装基板の位置関係は、２次元直交座標系における座標値と、指定された２個のアライメントマークを含む直線と前記２次元直交座標系の一方の座標系との成す角とで表されるので、実装部品及び被実装基板両方の配置位置を取り扱う必要がなく、実装部品及び被実装基板の配置関係を示すデータ数を減らすことができる。
【００２１】
上記目的は、請求項２の発明にあっては、実装部品を被実装基板に実装する実装機能を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なプログラム格納媒体であって、前記実装部品を前記被実装基板の上方の所定の位置に位置決めするステップと、前記実装部品と前記被実装基板との間の空間部に認識装置を配置し、該認識装置により、該実装部品の下面に設けられた２個のアライメントマーク及び該被実装基板の上面に設けられた複数個のアライメントマークのうちの指定された２個のアライメントマークを認識するステップと、前記認識装置により認識された実装部品のアライメントマークに基づいて座標系を設定し、該座標系を用いて前記被実装基板に前記実装部品を実装する際の実装位置を教示し、該教示された実装位置に基づいて、該実装部品を前記所定の位置から該実装位置に位置合わせするための補正量を算出するステップと、前記算出された補正量に基づいて、前記座標系を用いて、前記実装部品を向き補正装置により回転させるとともに、前記被実装基板をステージにより平行移動させて、該実装部品の向き及び該被実装基板の位置を前記実装位置に一致させるように補正するステップと、前記補正された実装部品を、前記向き補正装置により、前記被実装基板の所定の位置から前記被実装基板の実装位置上に載置して実装するステップとを有し、前記補正量を算出するステップにおいて前記座標系を設定するときには、該座標系は、２次元直交座標系とし、該２次元直交座標系の原点座標は、前記認識された実装部品の２個のアライメントマークの位置の間の中心位置とし、該２次元直交座標系の一方の座標軸は、該認識された実装部品の２個のアライメントマークを含む直線とし、該２次元直交座標系の他方の座標軸は、該一方の座標軸に対して直交し該原点座標を通る直線として、該座標系を設定し、前記補正量を算出するステップにおいて前記実装位置を教示するときには、前記認識された被実装基板の２個のアライメントマークの位置の間の中心位置の前記２次元直交座標系における座標値と、該認識された被実装基板の２個のアライメントマークを含む直線及び前記２次元直交座標系の一方の座標軸の成す角とを、前記実装位置として教示する。請求項２の構成によれば、実装部品を被実装基板に実装する際には、実装部品及び被実装基板の両方の位置を示す実装位置を取り扱わなくても良く、設定された座標系における実装部品或いは被実装基板のいずれか一方の実装位置を取り扱えば良いことになる。このため、実装部品を被実装基板に実装する際には、実装部品及び被実装基板の配置関係を示すデータ数を減らすことができる。
【００２２】
また、請求項２の構成によれば、上述した作用に加えて、２次元直交座標系の原点座標が２個のアライメントマークの位置の間の中心位置であるので、仮に２個のアライメントマークの位置のばらつき、或いは実装部品又は被実装基板の歪みによる２個のアライメントマークの位置のばらつき等が存在しても、これらのばらつき等は平均化される。従って、この実装部品は、自ら或いは被実装基板の歪みの影響を受けずに、再現性良く正確な位置に実装されるようになる。
【００２３】
更に、請求項２の構成によれば、上述した作用に加えて、実装部品及び被実装基板の位置関係は、２次元直交座標系における座標値と、指定された２個のアライメントマークを含む直線と前記２次元直交座標系の一方の座標系との成す角とで表されるので、実装部品及び被実装基板両方の配置位置を取り扱う必要がなく、実装部品及び被実装基板の配置関係を示すデータ数を減らすことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２５】
図１は、本発明の好ましい実施形態としての実装方法を使用する実装装置１の構成例を示す図である。
実装装置１は、基板３に部品５を実装する機能を有し、ＸＹステージ２１、ＸＹステージ２０、認識装置２、制御部１８及び向き補正装置２３を有する。
部品５は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の電子部品であり、所定の電極端子を有する。基板３は、所定の電極端子が設けられており、部品５を実装すると両者の電極端子が当接して部品５と電気的に導通する。これらの部品５及び基板３の表面には、それぞれ例えば２個のアライメントマークを有する。
【００２６】
ＸＹステージ２１及びＸＹステージ２０は、それぞれＸ方向及び、Ｘ方向に垂直（紙面に垂直）なＹ方向に動作するようになっている。ＸＹステージ２０は、認識装置２をＸ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。認識装置２は、部品５及び基板３それぞれに設けられたアライメントマークの位置を画像処理等により認識することができるようになっている。一方、ＸＹステージ２１は、基板３をＸ方向及びＹ方向に平面状に移動することができる。
【００２７】
向き補正装置２３は、先端にノズル４が設けられており、このノズル４が部品５を吸着したり吸着状態を開放することで、部品５を保持等する。また、向き補正装置２３は、ノズル４を含む部分がＲ１方向に回転するようになっている。このようにノズル４を含む部分が回転すると、部品５は基板３に対する向きが変更されることになる。また、制御部１８は、ＸＹステージ２０，２１及び向き補正装置２３を制御している。制御部１８は、シーケンサ等のコンピュータであり、基板３に部品５を実装する実装方法を実現する実装プログラムを有する。
【００２８】
実装装置１は以上のような構成であり、次に図１を参照しつつ実装方法について説明する。
図２は、実装装置１による実装方法の一例を示すフローチャートであり、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は、それぞれ実装装置１の動作の様子の一例を示す平面図である。
【００２９】
以下の実装方法では、一例として部品５を回転して向きを補正し、基板３を平行移動して位置を補正するものとして説明する。尚、この実装方法では、部品５を平行移動して位置を補正し、基板３を回転して向きを補正しても良いことは言うまでもない。
【００３０】
教示データの作成（ティーチング時）
まず、部品５及び基板３を従来技術の場合と同様に、例えば手動にて基板３に対して部品５を実装すべき位置に配置した状態にして、図４に示す基板３における２個の個別アライメントマーク３３ｏ，３３ａ及び部品５における２個の部品アライメントマーク５ｏ，５ａの座標値を、認識装置２により実装装置に固定された座標系において取得する。なおここで、基板３のアライメントマークとしては、以下の説明の便宜上、部品５の近傍に設けられた個別アライメントマーク３３ｏ，３３ａを用いることにするが、基板アライメントマーク３ｏ，３ａを用いても本発明の作用効果としては原理的な違いはない。
【００３１】
図５は、基板３に対して部品５を実装位置に位置合わせしたときの部品５の近傍における基板３の個別アライメントマーク３３ｏ，３３ａ及び部品５の部品アライメントマーク５ｏ，５ａの様子を示している。
実装装置に固定された座標系を用いて上記認識装置２により取得される各アライメントマーク３３ｏ等の座標値は、それぞれＸ座標値及びＹ座標値の２個の数値によって表される。ここでは簡素化のために、これらの座標値はベクトル表現を用いて、基板３の個別アライメントマーク３３ｏ，３３ａについてはそれぞれベクトルＰ１ｏ，Ｐ１ａと表し、部品５の部品アライメントマーク５ｏ，５ａについてはそれぞれベクトルＰ２ｏ，Ｐ２ａと表すこととする。
【００３２】
なおここで、座標値を表すベクトル及び数値の表記については、以下の説明において理解が容易となるように、「教示」に関連したベクトル及び数値については「Ｐ」を頭文字とした符号を用い、後で説明する「測定」に関連したベクトル及び数値については「Ｈ」を頭文字とした符号を用い、「補正後」に関連したベクトル及び数値については「Ｑ」を頭文字とした符号を用いることとする。また、これらのベクトルや数値に付された添え字は、「１」が基板を示し、「２」が部品を示すものとする。
【００３３】
以下、本発明の好ましい実施形態における教示データの教示方法について説明する。
まず、上記した従来例において実装位置の教示データとしては、実装装置に固定された座標系におけるアライメントマークの座標値としていた。しかしながら基板３に対する部品５の実装配置位置については、図５から理解されるように実装装置に固定された座標系における部品５及び基板３の絶対的な上記座標値が必要となる訳ではなく、２組のアライメントマークの相対的な配置関係を示す情報が与えられていれば良いことが分かる。
【００３４】
そこで本発明の教示データにおいては、２組のアライメントマークの相対的な配置関係を示すだけの情報を上記絶対的な座標値から抽出することにより、教示すべきデータの個数を減らしている。以下、この教示すべきデータを「教示データ」と呼ぶ。すなわち、この教示データは、基板３及び部品５の一方のアライメントマークの組に対する他方のアライメントマークの組の相対的な位置を示す座標値及び相対的方向（傾き）によって、基板３及び部品５の配置位置を教示する。ここで、以下の説明では、基板３及び部品５の位置それぞれをアライメントマークの組により表すことで代表させる点を「代表点」と呼び、基板３及び部品５の代表点同士を結ぶベクトルを「代表点間ベクトル」と呼ぶ。
【００３５】
図５には、実装装置に固定された絶対座標値Ｐ１ｏ，Ｐ１ａ，Ｐ２ｏ，Ｐ２ａと、本発明の一実施形態における代表点間ベクトルＰｍ及び相対的方向θとの関係の一例を示している。ここで、上記部品５及び基板３におけるアライメントマークの各組間の相対的な位置を表わす代表点間ベクトルＰｍについては、一例として、部品アライメントマーク５ｏ，５ａ間の例えば中心位置（重心位置等）を示す代表点ベクトルＰ１ｍ及び、個別アライメントマーク３３ｏ，３３ａ間の例えば中心位置（重心位置等）を示す代表点ベクトルＰ２ｍにより代表させ、これらの差分としての代表点ベクトルＰ２ｍ−Ｐ１ｍを上記相対位置の代表点間ベクトルＰｍとして教示する。尚、代表点ベクトルＰ１ｍは（Ｐ１ａ＋Ｐ１ｏ）／２で表されるベクトルであり、代表点ベクトルＰ２ｍは（Ｐ２ａ＋Ｐ２ｏ）／２である。
【００３６】
実装装置に固定された座標系における代表点間ベクトルＰｍ（Ｐｍｘ，Ｐｍｙ）は、式（６）のように、
【数６】
0004706107.tif 000007
と表される。
【００３７】
一方、上記のアライメントマークの各組の間の相対的方向（傾き）θについては、それぞれの２個のアライメントマークを結ぶアライメント間ベクトルＰ１（＝Ｐ１ａ−Ｐ１ｏ）及びアライメント間ベクトルＰ２（＝Ｐ２ａ−Ｐ２ｏ）が成す角度として教示する。
【００３８】
なお、ここで座標値Ｐｍを求める際に、基板３及び部品５の代表点として各２個のアライメントマークの中心位置（重心位置）を例示したが、原理的には、この代表点には、２個のアライメントマークのうちいずれか一方のアライメントマークそれ自体の座標位置を用いても良いし、或いは２個のアライメントマークの座標値から合成される座標位置であっても良い。上記のように２個のアライメントマークの中心位置を代表点とすると、基板３及び部品５へのアライメントマークの形成、製造時に生じるアライメントマーク位置のばらつき、或いは部品５や基板３の歪みによるアライメントマーク位置のばらつき等が、平均化される。従って、部品５は、部品５或いは基板３の歪みの影響を受けずに、再現性良く正確な位置に実装されるようになる。
【００３９】
以上に説明した代表点間ベクトルＰｍ及び相対的方向θによって、部品及び基板それぞれのアライメントマークの相対的な配置関係を示す情報が教示される。このとき問題となるのは、代表点間ベクトルＰｍの具体的なＸ座標値及びＹ座標値をどの座標系において表示すべきかという点である。
【００４０】
従来技術の通り実装装置に固定された座標系による座標値を用いて表すと、実装装置に対する部品５或いは基板３の傾きによって代表点間ベクトルＰｍが異なった値となってしまうので、実装装置に固定された座標系では、代表点間ベクトルＰｍのＸ座標値及びＹ座標値を表示することはできない。また、このような問題を解消するために、教示データを教示したときの部品５及び基板３の傾き及び位置をさらに教示データのひとつに加えると教示データの量が増大するという不都合が生じる。
【００４１】
そこで本発明の好ましい実施形態においては、部品５或いは基板３に設けられた複数個のアライメントマークに基づいて形成された、部品５或いは基板３に固定された座標系を用いて代表点間ベクトルＰｍのＸ座標値及びＹ座標値を教示する。以下の説明では、従来からの実装装置に固定された座標系に対して、上述のように部品５或いは基板３に固定された座標系を「局所座標系」と呼ぶ。このように局所座標系をとることによって、部品５或いは基板３の実装装置に対する傾き及び位置には関係なく、また教示データの量を増やすことなく代表点間ベクトルＰｍを教示することが可能となる。
【００４２】
すなわち、この局所座標系は、図６に示すように部品５に固定された例えば直交２次元座標系とすることとする。具体的には、局所座標系の原点座標は例えば代表点ベクトルＰ１ｍで示される座標値の位置とし、Ｘ軸はアライメントベクトルＰ１ｏ，Ｐ１ａを通る直線とし、Ｙ軸はＸ軸に直交しかつ代表点ベクトルＰ１ｍで示される上記座標値の位置を通る直線とする。このようにして、局所座標系は、部品５に設けられた２個の部品アライメントマーク５ｏ，５ａのアライメントベクトルＰ１ｏ，Ｐ１ａ等から形成される。
【００４３】
なおここで、新しい局所座標系の原点座標としては、以下の説明の便宜上、図６に示す座標値Ｐ１ｍを用いることにするが、ベクトルＰ１上のいずれかの点を用いても本発明の作用効果としては原理的な違いはない。
【００４４】
ここで、上記局所座標系における代表点間ベクトルは、実装装置に固定された座標系によって座標表示された代表点間ベクトルＰｍと区別するために、局所座標系代表点間ベクトルＴ（Ｔｘ，Ｔｙ）と表記することにする。すると、局所座標系代表点間ベクトルＴ（Ｔｘ，Ｔｙ）は、実装装置に固定された座標系の座標値を用いることにより、局所座標系代表点間ベクトルＴのＸ座標値Ｔｘについては、図６より式（７）に示すようになる。
【数７】
0004706107.tif 000008
【００４５】
また、そのＹ座標値Ｔｙについては、図６より式（８）に示すようになる。
【数８】
0004706107.tif 000009
【００４６】
更に局所座標系代表点間ベクトルＴを、扱いが便利なように行列を用い表記すると、式（９）に示すように表すことができる。
【００４７】
【数９】
0004706107.tif 000010
【００４８】
一方、相対的方向（傾き）θについては、図５より式（１０）に示すように教示することが可能となり、式（１０）の両式を満たす値となる。尚、−１８０゜＜△θ≦１８０゜である。
【数１０】
0004706107.tif 000011
【００４９】
以上のように、教示データは、実装装置に固定された座標系を用いた代表点間ベクトルＰｍ及び相対的方向θを取得した後に上述ように計算されることで、局所座標系を用いた局所座標系代表点間ベクトルＴ及び相対的方向θとして取得される。
【００５０】
実装ステップ
まず、図２のステップＳＴ１においては、部品５及び基板３の粗位置決めが行われる。この粗位置決めとしては、様々な方法を採用することができる。例えばステップＳＴ１では、手動によって基板３に対して部品５を所定の開始位置に粗く位置決めしても良い。またこのような手動により位置決めする代わりに、ステップＳＴ１では、基板３に対する部品５の位置を粗く位置決めするための座標データとしての式（１１）に示す粗アライメントベクトルＲＡに基づいて、基板３に対して部品５を所定の開始位置に粗く位置決めしても良い。
【００５１】
【数１１】
0004706107.tif 000012
【００５２】
さらに、このような粗アライメントベクトルＲＡを用いる代わりに、ステップＳＴ１では、部品５がデフォルトの位置に配置されている状態で部品５及び基板３のそれぞれのアライメントマークの組の位置を示す座標値を取得するような装置構成、例えば認識装置２として広い視野を持つ認識装置を用いて粗位置決めを省いても良い。
【００５３】
以上のようにステップＳＴ１では様々な方法が採用できるが、この実施形態では一例としてステップＳＴ１では、粗アライメントベクトルＲＡに基づいて粗位置決めを行う。つまり、図３（Ａ）に示すストッパ６によって実装装置に対しておおよその位置に位置決めされた基板３に対して、ノズル４によって吸着、把持された部品５は、図３（Ｂ）に示すようにノズル４の中心軸の位置が上記部品５における２個のアライメントマーク間の例えば中点の位置となるように、おおよその実装位置に搬送される。
【００５４】
次にステップＳＴ２においては、図３（Ｂ）に示すように基板３及び部品５を教示された正確な位置に補正するために、それぞれ粗く位置決めされている基板３及び部品５における２個のアライメントマークの組の位置が認識装置２によって読み取られる。この認識装置２は、その下方部及び上方部の画像認識が可能な機構となっている。
【００５５】
具体的には、まず、この認識装置２は、図示しない所定の待機位置より水平に移動して基板３と部品５の間の空間に配置される。このような状態で、認識装置２は、基板３の上面に設けられている２個のアライメントマーク及び部品５の下面に設けられている２個のアライメントマークの位置を、実装装置に固定された座標系を用いてそれぞれ読み込むことが可能である。この状態での部品５及び基板３のアライメントマークは、例えば図７に示すように位置しているものとする。
【００５６】
例えば、上記教示データを取得するときと同様に、実装装置に固定された座標系を用いて、基板３における２個の個別アライメントマーク３３ｏ，３３ａの位置については、それぞれアライメントベクトルＨ１ｏ（Ｈ１ｏｘ，Ｈ１ｏｙ），アライメントベクトルＨ１ａ（Ｈ１ａｘ，Ｈ１ａｙ）と取得され、また部品５における２個の部品アライメントマーク５ｏ，５ａの位置については、それぞれアライメントベクトルＨ２ｏ（Ｈ２ｏｘ，Ｈ２ｏｙ），アライメントベクトルＨ２ａ（Ｈ２ａｘ，Ｈ２ａｙ）と取得される。そして、図３（Ｃ）に示すように認識装置２は、上記した認識作業終了後、所定の待機位置に戻る。
【００５７】
次に図２のステップＳＴ３においては、以上のようにして取得された、図７に示すように粗く位置決めされたアライメントマーク３３ｏ等の位置及び上記教示データを用いて、教示された正確な位置に基板３及び部品５を位置合わせするために、それらの補正量を次のように計算する。尚、以下の説明では、一例として部品５が基板３に対して配置されるものとする。
【００５８】
まず、基板３に対する部品５の相対的方向θHが式（１２）の両式を満たす値となる。尚、−１８０゜＜△θ≦１８０゜である。
【数１２】
0004706107.tif 000013
【００５９】
ここで、図７に示す基板３上の２個の個別アライメントマーク３３ｏ，３３ａを結ぶアライメント間ベクトルＨ１は、ベクトルＨ１ａ−ベクトルＨ１ｏを示しており、部品５上の２個の部品アライメントマーク５ｏ，５ａを結ぶアライメント間ベクトルＨ２は、ベクトルＨ２ａ−ベクトルＨ２ｏを示している。
【００６０】
次に、基板３に対する部品５の相対的方向θHが本来あるべき図５に示す相対的方向θとなるように補正するため、以下の説明では部品５を図７に示す相対的方向θHから図８に示すように△θ分回転補正することを考える。
まず、この部品５を△θ分回転補正した場合における部品アライメントマーク５ｏ，５ａの位置を示すベクトルＱ２ｏ，Ｑ２ａは、式（１３）により求めることができる。
【００６１】
【数１３】
0004706107.tif 000014
【００６２】
尚、式（１３）におけるベクトルＧは回転中心の座標値を示すベクトルであり、式（１３）における回転行列Ｍは式（１４）により示される。
【数１４】
0004706107.tif 000015
【００６３】
以上が部品５の向きを回転して補正する場合であり、次に以下の説明では、図９に示すように基板３を移動ベクトル△Ｒ分平行移動することによって部品５に対する基板３の位置を補正することを考える。
【００６４】
まず、これは平行移動であるので、移動後の個別アライメントマーク３３ｏ，３３ａを結ぶアライメント間ベクトルＱ１は式（１５）に示されるようになる。
【数１５】
0004706107.tif 000016
【００６５】
そして、図９に示す移動後の基板３の代表点ベクトルＱ１ｍ及び部品５の代表点ベクトルＱ２ｍを結ぶ代表点間ベクトルＱｍは、式（１６）のように示される。
【数１６】
0004706107.tif 000017
【００６６】
ここで、図９に示す移動前の基板３の代表点ベクトルＨ１ｍ及び部品５の代表点ベクトルＱ２ｍを結ぶ代表点間ベクトルＨｍを式（１７）のようにおくと、
【数１７】
0004706107.tif 000018
【００６７】
式（１６）は、式（１８）に示すように変形される。
【数１８】
0004706107.tif 000019
【００６８】
ここで、この局所座標系における代表点間ベクトルは、実装装置に固定された座標系によって座標表示された代表点間ベクトルＱｍと区別するために、局所座標系代表点間ベクトルＳと表記することにする。実装装置に固定された座標系によって表現された代表点間ベクトルＱｍを局所座標系を用いて表した局所座標系代表点間ベクトルＳは式（１９）に示すようになる。
【００６９】
【数１９】
0004706107.tif 000020
【００７０】
この局所座標系代表点間ベクトルＳは、上記局所座標系を用いて基板３及び部品５の相対的な配置位置を表していることになる。尚、式（１９）では、図９の代表点間ベクトルＱｍを（Ｑｍｘ，Ｑｍｙ）と表し、移動ベクトル△Ｒを（△Ｒｘ，△Ｒｙ）と表し、アライメント間ベクトルＨ１を（Ｈ１ｘ，Ｈ１ｙ）と表し、代表点間ベクトルＨｍを（Ｈｍｘ，Ｈｍｙ）と表している。
【００７１】
次に、基板３を移動ベクトル△Ｒ分移動させ位置補正すると、局所座標系代表点間ベクトルＳが局所座標系代表点間ベクトルＴと等しくなるとの関係から式（２０）が成立する。
【数２０】
0004706107.tif 000021
【００７２】
最後に、位置補正ベクトル△Ｒ（Ｒｘ，Ｒｙ）は、この式（２０）を展開して式（２１）に示すように計算される。
【００７３】
【数２１】
0004706107.tif 000022
【００７４】
以上のようにして上記局所座標系を用いて基板３及び部品５を教示された正確な位置に位置合わせするための補正量△θ，△Ｒが計算される。
【００７５】
次に、図２のステップＳＴ４においては、このように求められた回転及び平行移動についての補正量△θ，△Ｒに基づいて、上記局所座標系を用いて図３（Ｃ）に示すように基板３及び部品５のそれぞれを△θ分回転或いは△Ｒ分平行移動させ、教示させた位置に基板３及び部品５を一致させる。
最後にステップＳＴ５においては、図３（Ｄ）に示すように基板３上に部品５を載置し、一連の作業を完了する。
【００７６】
本発明の好ましい実施形態によれば、部品５や基板３のそれぞれの位置や向きは、各々に設けられた２個のアライメントマークを結ぶベクトル（有向成分）によって相対的に表現されており、部品５及び基板３の位置や向きが、例えば実装装置に固定した座標系のような絶対的な座標系の取り方によらず表現することができる。また、この実装方法によれば、従来のように部品５及び基板３について合計８個のデータを取り扱う必要がなく、向きと位置の３個のデータを取り扱えばよい。
従って、この実装方法は、１枚の基板３に数多くの部品５を搭載する場合にもデータ数がそれほど多くならないので、部品５や基板３の位置や向きを補正しながら実装することに適している。つまり、この実装方法では、１枚の基板３に多くの部品５を設ける場合であっても、両者の位置関係を示すデータ量は小さくすることができるので、これらのデータを記憶する記憶容量は小さく済むようになる。
また、この実装方法では、一例として部品５及び基板３のアライメントマークの位置の間の中点を代表点として補正しているので、この部品５や基板３の位置を代表する代表点同士の距離が短くなる。従って、この実装方法では、基板３が等方的な変形（伸縮）を生じた場合であっても、基板３に対する部品５の実装位置や向きが誤差を生ずることが少なく、基板３等の変形による影響を受けにくくなる。
【００７７】
ところで本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、部品５を基板３に実装する場合に適用するように説明しているがこれに限らず、この実装方法は２個の物体を位置合わせする場合にも適用することができる。また、上記実施形態では、この実装方法は、平面状において位置合わせを行っているがこれに限らず、３次元等において位置合わせする場合にも適用することができる。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
上述した一連の処理を実行する基板３に対する部品５の位置や向きを補正する機能を有する実装プログラムをコンピュータにインストールし、コンピュータによって実行可能な状態とするために用いられるプログラム格納媒体としては、例えばフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  ＲｅａｄＯｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などのパッケージメディアのみならず、プログラムが一時的もしくは永続的に格納される半導体メモリや磁気ディスクなどで実現しても良い。これらプログラム格納媒体にプログラムを格納する手段としては、ローカルエリアネットワークやインターネット、デジタル衛星放送などの有線及び無線通信媒体を利用しても良く、ルーターやモデム等の各種通信インターフェースを介在させて格納するようにしてもよい。また、上述した実装装置１は、上記プログラム格納媒体の情報を少なくとも読み取ることができるドライブ装置を備えていても良いことはいうまでもない。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、座標系のとり方によらず、少ないデータ量で実装部品を被実装基板に位置決めして実装することができる実装方法及び実装機能を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なプログラム格納媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態としての実装方法を使用する実装装置の構成例を示す図。
【図２】実装装置による実装方法の一例を示すフローチャート。
【図３】実装装置の動作の様子の一例を示す平面図。
【図４】基板に対する理想的な部品の配置関係を示す平面図。
【図５】実装装置に固定された絶対座標値と、本発明の好ましい実施形態における代表点間ベクトル及び相対的方向との関係の一例を示すベクトル図。
【図６】図５の中点間ベクトルを示す図。
【図７】実際に部品を基板に配置した場合における基板に対する部品及びは位置関係の一例をベクトルを用いて示したベクトル図。
【図８】基板を固定した状態で部品を回転した様子の一例をベクトルを用いて表現したベクトル図。
【図９】部品を固定した状態で基板を移動した様子の一例をベクトルを用いて表現したベクトル図。
【図１０】従来の実装装置における実装方法の一例を示すフローチャート。
【図１１】従来の実装装置における動作例を示す図。
【図１２】実装装置に固定された直交座標系において、基板に設けられた２個のアライメントマークをベクトルを用いて表した図。
【符号の説明】
１・・・実装装置、３・・・基板（被実装基板）、３ｏ，３ａ・・・基板アライメントマーク、５・・・部品（実装部品）、５ｏ，５ａ・・・部品アライメントマーク、１８・・・制御部、３３ｏ，３３ａ・・・個別アライメントマーク
【図１】
0004706107.tif 000023
【図２】
0004706107.tif 000024
【図３】
0004706107.tif 000025
【図４】
0004706107.tif 000026
【図５】
0004706107.tif 000027
【図６】
0004706107.tif 000028
【図７】
0004706107.tif 000029
【図８】
0004706107.tif 000030
【図９】
0004706107.tif 000031
【図１０】
0004706107.tif 000032
【図１１】
0004706107.tif 000033
【図１２】
0004706107.tif 000034