(57)【要約】【課題】  振動によって基板の保持位置及び部品の吸着位置の所定位置からの位置ずれ検出に検出誤差が発生することを防止する部品実装方法及びその装置を提供する。【解決手段】  位置ずれ検出位置に位置決めされた装着ヘッド８の移動位置を計測し、予め振動に基づいて設定された補正係数により計測値を補正し、この補正値により基板６上の部品装着位置に移動した吸着ノズル３の位置ずれ検出に基づく位置決め補正動作を修正する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持部に保持された基板の位置ずれを検出すると共に、部品供給部から部品を吸着して基板上の部品装着位置に装着する吸着ノズルが吸着した部品の位置ずれを検出し、前記部品装着位置上に移動した吸着ノズルの位置を前記基板の位置ずれ検出値及び部品の位置ずれ検出値によって補正した後、吸着ノズルにより部品を基板に装着する部品実装方法において、
前記補正するときに吸着ノズルの移動位置を計測し、これらの計測値を装置稼動に影響する振動から導き出した補正係数により補正し、この補正値により前記部品装着位置に移動した吸着ノズルの位置ずれ補正動作を制御することを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】
補正係数は、複数軸に存在する吸着ノズルの移動機構それぞれの動作状態に応じて複数の補正係数が予め用意され、位置ずれ検出時の他軸の動作状態に応じて補正係数が選択切り替えられる請求項１に記載の部品実装方法。
【請求項３】
補正係数は、他軸の停止状態と移動状態とによって切り替えられる請求項１又は２に記載の部品実装方法。
【請求項４】
補正係数は、他軸の移動方向によって切り替えられる請求項１又は２に記載の部品実装方法。
【請求項５】
基板保持部に保持された基板の位置ずれを検出すると共に、部品供給部から部品を吸着して基板上の部品装着位置に装着する吸着ノズルが吸着した部品の位置ずれを検出し、前記部品装着位置上に移動した吸着ノズルの位置を前記基板の位置ずれ検出値及び部品の位置ずれ検出値によって補正した後、吸着ノズルにより部品を基板に装着する部品実装装置において、
前記補正するときに吸着ノズルの移動位置を計測する移動位置計測手段と、この移動位置計測手段による計測値を装置稼動に影響する振動から導き出した補正係数により補正し、この補正値により前記部品装着位置に移動した吸着ノズルの位置ずれ補正動作を制御する補正演算部とを備えてなることを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部品を基板に順次装着して回路基板を製造する部品実装方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置はＸＹロボットなどにより吸着ノズルを備えた装着ヘッドを移動制御し、部品供給部に移動させた装着ヘッドの吸着ノズルにより部品を吸着し、この装着ヘッドを基板保持部に移動させて吸着ノズルに吸着した部品を基板上に指定された部品装着位置に装着する動作を繰り返すことにより、基板上に複数の部品を装着する。このような部品実装装置において、所定の部品を基板の所定位置に正確に装着するために、吸着ノズルに吸着された部品の吸着位置の所定位置からの位置ずれを検出すると共に、基板保持部に保持された基板の所定位置からの位置ずれを検出し、それぞれの位置ずれ量に応じてＸＹロボットによる装着ヘッドの移動量を補正する補正制御がなされる（特許文献１参照）。
【０００３】
吸着ノズルに吸着された部品の所定吸着位置からの位置ずれは、図２に示すように、ＸＹロボット４により装着ヘッド８を部品供給部２に移動させて吸着ノズル３により部品１を吸着した後、吸着ノズル３を部品認識カメラ５上に移動させ、部品認識カメラ５により吸着ノズル３に吸着された部品１を撮像し、吸着ノズル３に吸着された部品１の所定吸着位置からの位置ずれを検出する。この検出された位置ずれ量に基づいてＸＹロボット４により装着ヘッド８を基板６上へ移動させたときの吸着ノズル３の部品装着位置に対する位置決め量が補正されるので、吸着ノズル３に吸着された部品１は位置ずれを補正されて基板の所定装着位置に装着される。
【０００４】
また、基板保持部７に保持された基板６の所定保持位置からの位置ずれは、装着ヘッド８に設けられた基板認識カメラ（図示せず）により基板６の所定位置にマーキングされた基板マークを計測することにより検出することができ、計測データに基づいてＸＹロボット４による装着ヘッド８の基板６上への移動量が補正されるので、吸着ノズル３に吸着された部品１は基板の所定装着位置に装着される。
【特許文献１】特開２００２−７６６９３号公報（第３〜５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯電子機器などの小型化、高機能化の進展に伴なって、それに適用される回路基板も小型化され、微小化された部品を高密度に装着することが要求されている。例えば、サイズが０．６×０．３ｍｍのチップ部品や電極間隔が０．４ｍｍの集積回路部品を用いる部品実装では、従来の部品実装装置の装着精度では装置の振動などの影響により計測結果に誤差が生じて装着不良が発生する課題があった。
【０００６】
また、生産性を向上させるために、図２に示すように、１台の部品実装装置で複数の基板６に並行して部品を装着することができるように、ＸＹロボット４や装着ヘッド８、部品認識カメラ５などを複数組に装備したものでは、一方のＸＹロボット４が同時に高速動作することによって発生する振動が他方で位置ずれ検出を行う際に影響し、計測誤差を発生させる課題があった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、装置稼動に伴なう振動により発生する計測誤差を補正する機能を設けて高精度に位置決めすることを可能にした部品実装方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本願第１発明は、基板保持部に保持された基板の位置ずれを検出すると共に、部品供給部から部品を吸着して基板上の部品装着位置に装着する吸着ノズルが吸着した部品の位置ずれを検出し、前記部品装着位置上に移動した吸着ノズルの位置を前記基板の位置ずれ検出値及び部品の位置ずれ検出値によって補正した後、吸着ノズルにより部品を基板に装着する部品実装方法において、前記補正するときに吸着ノズルの移動位置を計測し、これらの計測値を装置稼動に影響する振動から導き出した補正係数により補正し、この補正値により前記部品装着位置に移動した吸着ノズルの位置ずれ補正動作を制御することを特徴とする。
【０００９】
上記部品実装方法によれば、基板の位置ずれや吸着ノズルに吸着された部品の位置ずれを検出する際に、振動の影響により位置ずれ検出に誤差が生じないように、振動による影響を補正する補正係数により部品装着位置上に移動した吸着ノズルの位置ずれ補正動作が修正されるので、高精度の部品実装を実施することができる。
【００１０】
上記部品実装方法において、補正係数は、複数軸に存在する吸着ノズルの移動機構それぞれの動作状態に応じて複数の補正係数が予め用意され、位置ずれ検出時の他軸の動作状態に応じて補正係数が選択切り替えることが望ましく、動作状態によって変化する振動に対応して位置決めの補正を行うことができる。この補正係数の切り替えは、他軸の停止状態と移動状態とによって切り替え、他軸の移動方向によって切り替えるようにすると、より正確な位置決め補正を行うことができる。
【００１１】
また、本願第２発明は、基板保持部に保持された基板の位置ずれを検出すると共に、部品供給部から部品を吸着して基板上の部品装着位置に装着する吸着ノズルが吸着した部品の位置ずれを検出し、前記部品装着位置上に移動した吸着ノズルの位置を前記基板の位置ずれ検出値及び部品の位置ずれ検出値によって補正した後、吸着ノズルにより部品を基板に装着する部品実装装置において、前記補正するときに吸着ノズルの移動位置を計測する移動位置計測手段と、この移動位置計測手段による計測値を装置稼動に影響する振動から導き出した補正係数により補正し、この補正値により前記部品装着位置に移動した吸着ノズルの位置ずれ補正動作を制御する補正演算部とを備えてなることを特徴とする部品実装装置。
【００１２】
上記部品実装装置によれば、基板の位置ずれや吸着ノズルに吸着された部品の位置ずれを検出する際に、振動の影響により位置ずれ検出に誤差が生じないように、振動による影響を補正する補正係数により移動位置検出手段によって計測された計測値が補正され、部品装着位置上に移動した吸着ノズルの位置ずれ補正動作が修正されるので、高精度の部品実装を実施することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、装置稼動に伴なう振動や装置設置環境の振動によって位置ずれ検出時の検出誤差を補正することができるので、部品の装着位置に高精度が要求される回路基板の生産に対応させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１及び図２は、実施形態に係る部品実装装置の主要構成要素を模式的に示すもので、複数種類の部品をその種類毎に部品供給位置に供給する部品供給部２と、装置外から搬入されてきた基板６を部品実装位置に保持する基板保持部７と、複数の吸着ノズル３を備えた装着ヘッド８をＸ−Ｙ軸方向に移動させるＸＹロボット４と、前記吸着ノズル３が吸着した部品１の吸着位置を計測する部品認識カメラ５とを備えて構成されている。
【００１５】
図３は、前記装着ヘッド８の具体例を示すもので、装着ヘッド８はＸ軸レール４ａにＸ軸方向に自在移動できるように取り付けられており、複数の吸着ノズル３をそれぞれ個別にＺ軸方向に昇降駆動すると共にＺ軸回りに回動させる昇降回動機構を備え、基板６の位置を認識するための基板認識カメラ９を備えて構成されている。
【００１６】
前記ＸＹロボット４は、Ｙ軸方向に配置されたＹ軸レール４ｂに対してＸ軸レール４ａがＹ軸方向に自在移動できるように構成され、前述のようにＸ軸レール４ａ上を装着ヘッド８がＸ軸方向に自在移動することにより、装着ヘッド８は所定範囲のＸ−Ｙ平面の任意位置に自在移動することができる。このＸＹロボット４及び装着ヘッド８の移動、各吸着ノズル３の昇降及び回動の制御は、制御部１０によって制御される。また、図１に示すように、Ｘ軸レール４ａ及びＹ軸レール４ｂには、それぞれリニアスケール１１ａ（移動位置計測手段）が設けられ、Ｙ軸レール４ｂに対するＸ軸レール４ａのＹ軸方向の移動量及びＸ軸レール４ａに対する装着ヘッド８のＸ軸方向の移動量が読取ヘッド１１ｂ（移動位置計測手段）に検出されて制御部（補正演算部）１０にフィードバックされる。
【００１７】
また、本実施形態に係る部品実装装置では、図２に示すように、２枚の基板６に対して同時に実装動作を実施して生産性の向上を図る構成がなされており、基板保持部７は２枚の基板６を２箇所の所定位置に位置決めすることができ、各基板６に対して同時に部品実装ができるように、ＸＹロボット４など前述の構成が２組配設されている。
【００１８】
上記構成において、装置内に基板６が搬入されてくると、基板保持部７は予め設定された所定位置に基板６を位置決め保持する。基板６の所定位置には基板マークがマーキングされており、基板６が基板保持部７に位置決めされると、制御部１０は装着ヘッド８が備える基板認識カメラ９が基板６上に移動するようにＸＹロボット４及び装着ヘッド８を移動制御する。基板６上に装着ヘッド８が移動すると、基板認識カメラ９は前記基板マークのマーキング位置を撮像するので、その画像から制御部１０は位置決めされた基板６の所定位置からの位置ずれ量及び位置ずれ方向を認識して記憶する。
【００１９】
制御部１０は予め設定された実装プログラムに基づいて各部を制御する。まず、所定の吸着ノズル３が実装順序となる部品１が供給されている部品供給部２の部品供給位置に移動するようにＸＹロボット４及び装着ヘッド８を移動制御する。部品供給位置に移動した吸着ノズル３は下降動作により部品供給部２から部品１を吸着して上昇する。次いで、部品１を吸着した吸着ノズル３は部品認識カメラ５上に移動するように移動制御され、部品認識カメラ５は移動してきた吸着ノズル３とそれに吸着された部品１を撮像するので、撮像データは制御部１０に入力されて吸着ノズル３に吸着された部品１の所定吸着位置からの位置ずれ量及び位置ずれ方向が認識される。
【００２０】
制御部１０は部品１を吸着した吸着ノズル３を基板６の所定装着位置の座標上に移動するように移動制御すると共に、基板６の所定位置からの位置ずれ及び吸着ノズル３による部品吸着位置の位置ずれを補正する制御を実行する。Ｘ−Ｙ方向の位置ずれはＸＹロボット４及び装着ヘッド８の移動量により補正され、回転方向の位置ずれは吸着ノズル３の回動制御によって補正されるので、基板６の所定装着位置上に移動した吸着ノズル３を下降動作させて部品１の吸着保持を解放することにより、部品１は基板６の所定装着位置に装着される。
【００２１】
上記動作により比較的大型の基板６に比較的大型の部品１を装着する場合においては精度の高い部品実装を行うことができるが、前述したように小型化が要求される最近の回路基板では、微小なチップ部品や電極間隔が微小な集積回路部品を高密度に実装することになるため、部品１の装着位置を高精度に制御する必要がある。しかし、装置が稼動することに伴なう振動や装置が設置された場所の振動が部品吸着位置の位置ずれ検出や基板保持位置の位置ずれ検出に影響を及ぼすことが避けられない。特に、本実施形態に示す部品実装装置のように、複数の基板６に対して並行して部品装着動作が実行されるように構成されている場合には、一方の部品実装機構の動作に伴なう振動が他の部品実装機構の位置検出の計測結果に誤差を発生させることになる。
【００２２】
そこで、本実施形態においては、予測できる部品実装装置の振動から導き出される補正係数を予め制御部１０に記憶させておき、計測結果を補正係数を用いて補正することで振動の影響を排除する。例えば、ＸＹロボット４及び装着ヘッド８の移動により部品１を吸着した吸着ノズル３を部品認識カメラ５上に位置決めし、部品認識カメラ５によって吸着ノズル３及び部品１が撮像されたとき、吸着ノズル３の移動位置はＸＹロボット４に設けられたリニアスケール１１ａを読取ヘッド１１ｂで読み取ることによって知ることができるので、制御部１０は移動位置の計測値を補正係数により補正し、部品認識カメラ５によって計測された部品１の吸着位置を補正された位置情報によって修正する。
【００２３】
前記補正係数は、ＸＹロボット４、装着ヘッド８及び吸着ノズル３の機械的な剛性から得られるもので、剛性の計算に基づいて決定することができ、装置の製造時の検査によって決定することもできる。また、本実施形態に示した部品実装装置のように２組の装置が構成されている場合においては、一方の吸着ノズル３が部品認識カメラ５上に位置決めする動作中に、他方のＸＹロボット４が動作している場合には、補正係数を変更したり、装着ヘッド８の移動の補正に関して、２軸移動中補正係数と、１軸単独移動中の補正係数を予め保有して、それを切りかえるとよい。また軸上での移動方向により、補正係数を変え、それを切り替えて使用するとさらによい。
【００２４】
また、振動による位置ずれ検出の誤差発生は、基板６の保持位置の位置ずれ検出時にも生じるので、基板マークの検出のために所定位置に移動した装着ヘッド８の移動位置を読取ヘッド１１ｂで計測し、部品の吸着位置の位置ずれ検出時と同様に補正係数により補正する。
【００２５】
また、補正係数は、データの蓄積及び解析により随時最適の値に変更できるようにする。
【００２６】
尚、上記実施形態の構成においては、装着ヘッド８の移動位置の計測はリニアスケール１１ａと読取ヘッド１１ｂとによって構成しているが、回転型のエンコーダを用いても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上の説明の通り本発明によれば、基板に対する部品の装着位置を高精度に制御することができるので、小型化や高機能化の進展に伴なって部品の小型化や高密度実装が要求される回路基板の生産に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態に係る部品実装装置の構成を側面から見た模式図。
【図２】実施形態に係る部品実装装置の構成を示す斜視図。
【図３】装着ヘッドの構成例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２９】
１  部品
２  部品供給部
３  吸着ノズル
４  ＸＹロボット
５  部品認識カメラ
６  基板
７  基板保持部
８  装着ヘッド
９  基板認識カメラ
１０  制御部（補正演算部）
１１ａ  リニアスケール（移動位置計測手段）
１１ｂ  読取ヘッド（移動位置計測手段）
【図１】
2005243668.tif 000003
【図２】
2005243668.tif 000004
【図３】
2005243668.tif 000005