(57)【要約】  【課題】  基板に形成されている認識マークや基板穴の位置をより正確に認識すると共に、装置自体の小型化を図ることができる部品搭載装置を提供する。  【解決手段】  部品搭載装置のステージ部１００は、部品１０１の実装時において基板１０２が載置されると共に、照射口１０５からの光を基板１０２側に反射するサンドブラスト加工面１０３ａが側面に形成されているガラスブロック１０３、当該ガラスブロック１０３を下受けプレート１０６に固定するための部材である金属プレート１０４、ガラスブロック１０３に光を照射する照射口１０５、及びガラスブロック１０３を固定する部材である下受けプレート１０６を備える。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を基板に搭載する部品搭載装置であって、
光源と、
前記光源から照射された光を前記基板側へ反射させる光反射手段と、
前記基板を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像結果に基づいて前記部品と前記基板とを相対的に位置決めする位置決め手段とを備え、
前記基板は、前記光反射手段の上に載置される
ことを特徴とする部品搭載装置。
【請求項２】
前記光反射手段は、光を透過する透過性材料から成り、
前記光反射手段には、前記光源から照射された光を前記基板側に反射する光反射用斜面が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項３】
前記光反射用斜面は粗面化処理されている
ことを特徴とする請求項２記載の部品搭載装置。
【請求項４】
前記基板には、前記位置決め手段における位置決めのための貫通孔である基板穴が形成され、
前記撮像手段は、前記光反射手段からの光により前記基板穴を撮像する
ことを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項５】
前記光源は、前記光反射手段よりも上部に配置され、
前記光反射手段は、当該光源からの光を少なくとも１回反射させることにより、当該光反射手段に載置されている前記基板を下方から照射する
ことを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項６】
前記部品搭載装置は、さらに、
真空吸着するための吸着手段を備え、
前記光反射手段には、前記吸着手段からの吸着により前記基板を固定するための吸引孔が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項７】
前記部品搭載装置は、さらに、
前記光反射手段とは別部材として、前記基板を支持する基板支持手段を備え、
前記光反射手段は、前記基板支持手段に隣接して配置される
ことを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項８】
前記部品搭載装置は、さらに、
前記光反射手段を加熱するための加熱手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載の部品搭載装置。
【請求項９】
前記光反射手段は、直方体形状に切欠き部を設けた形状であり、
前記光反射用斜面は、前記直方体形状の側面に少なくとも１つ以上設けられている前記切欠き部である
ことを特徴とする請求項２記載の部品搭載装置。
【請求項１０】
前記光反射用斜面には、前記光源からの光を前記基板側に全反射するミラーが装着されている
ことを特徴とする請求項２記載の部品搭載装置。
【請求項１１】
前記透過性材料は耐熱性のガラスである
ことを特徴とする請求項２記載の部品搭載装置。
【請求項１２】
部品を基板に搭載する部品搭載装置において使用され、前記基板を支持する基板支持部材であって、
前記基板支持部材は、光を透過する透過性材料から成り、
前記基板支持部材には、光源から照射された光を前記基板側に反射する光反射用斜面が形成されている
ことを特徴とする基板支持部材。
【請求項１３】
前記透過性材料は耐熱性のガラスであり、
前記光反射用斜面は粗面化処理されている
ことを特徴とする請求項１２記載の基板支持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に部品を搭載する部品搭載装置に関し、特に、基板上に形成されている認識マークをカメラを用いて認識して部品の実装位置を特定する部品搭載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フリップチップボンダ等の部品実装機において、基板上に形成されている認識マークを認識する際においては、基板の上方より同軸照明もしくは斜方照明により基板上を照射し、基板上に設けられた基板穴や認識マークを位置認識カメラで認識して位置決めを行った後に部品の実装を行っている。
【０００３】
ところが、基板上に形成された認識マークや基板穴を、上方からの光を用いて認識する場合には、基板の下受けの材質や表面状態、光の反射の具合、基板が厚い場合等においては斜方照明により生じる影の影響等により認識マークや基板穴の位置を正確に把握できないという問題がある。
【０００４】
図９は、従来の基板上に形成されている基板穴を基板上方からの光源を用いて認識する場合における問題点を説明するための説明図である。
図９（ａ）は、基板９０１とステージ等の下受け部９０２に反射した光の波長や偏向成分が同一となる場合の位置関係を示す図である。この場合、位置認識カメラ９０４が正確に基板穴９０３の位置の認識ができなくなる。
【０００５】
また、図９（ｂ）は、光の入射方向と基板９０１の厚みにより生じた影９０５により位置認識カメラ９０４が基板穴９０３の形状を正しく認識できない場合を示している。影９０５の部分が生じるために、カメラは基板穴９０３の位置を誤認してしまい、部品の実装位置にずれが生じる。
【０００６】
さらに、図９（ｃ）は、基板９０１に形成されている基板穴９０３の形状により、基板穴９０３の近辺で光源からの光が乱反射してしまい位置認識カメラ９０４にて基板穴９０３の形状を正確に認識できない場合を示している。
【０００７】
そして、図９（ｄ）は、基板９０１の基板穴９０３を含む表面にフィルム９０６が貼られているため、光源からの光がフィルム９０６上で反射してしまい、位置認識カメラ９０４が基板穴９０３の位置を正しく認識できない場合を示している。
【０００８】
従って、このような従来の部品搭載装置においては、光源からの光を基板上方から照射しているので、光の反射具合等により、位置認識カメラにおいて基板上に形成されている認識マークや基板穴を正確に認識することができない。そして、このために、部品の実装位置にずれが生じるという問題がある。
【０００９】
このような問題を解決するために、基板上に形成されている認識マークや基板穴を認識するために、基板の下方に照明装置を配置する実装状態認識装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−９９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に示す実装状態認識装置は、基板の真下に、直接的に基板穴を照らす照明装置を有するために、装置自体が大型化してしまう。特に、近年の装置の小型化が要求されている状況下において、装置が鉛直方向に大型化するために、部品搭載装置のメンテナンス作業性の向上等において問題が生じる。
【００１１】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、装置の小型化を図りつつ、基板上に形成されている認識マークや基板穴をより確実に認識することができる部品搭載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】
【００１２】
以上の課題を解決するために、本発明は部品を基板に搭載する部品搭載装置であって、光源と、前記光源から出た光を前記基板側へ反射させる光反射手段と、前記基板を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による撮像結果に基づいて前記部品と前記基板とを相対的に位置決めする位置決め手段とを備え、前記基板は、前記光反射手段の上に載置されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は部品を基板に搭載する部品搭載装置において使用され、前記基板を支持する基板支持部材であって、前記基板支持部材は、光を透過する透過性材料から成り、前記基板支持部材には、前記基板を照射するための光源からの光を前記基板側に反射する光反射用斜面が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る部品搭載装置は、基板上に形成される認識マークや基板穴を下方から照射するために、位置認識カメラにおいて、より正確に基板穴の位置を認識して、部品の基板上へ実装効率を高めることができる。
【００１５】
また、部品搭載装置が備える光源は基板の真下以外に配置されるために、装置自体の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る部品搭載装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における部品搭載装置の全体構成を示す構成図である。
【００１７】
本実施の形態の部品搭載装置は、フリップチップ実装方法によりＩＣチップ等の部品１０１を基板１０２上の所定の実装位置に実装するものであって、部品１０１を保持してその部品１０１を基板１０２上の実装位置に押圧する押圧部１１０と、基板１０２上の実装部位を上方から撮像する認識カメラ４０１と、基板１０２が載置されるステージ部１００と、ステージ部１００を実装位置に移動させる基板ＸＹθテーブル１１６とを備えている。
【００１８】
押圧部１１０は、先端の部品保持部１１５に部品１０１を吸着して保持するボンディングヘッド１１１と、ヘッドシャフト１１２と、ヘッドシャフト１１２にボンディングヘッド１１１を取り付けるためのヘッドホルダー１１３と、ヘッドシャフト１１２を駆動することによりボンディングヘッド１１１を上下方向に昇降させるヘッド昇降部１１４とを備えている。
【００１９】
本発明は、後述において詳細に説明するように、斜線で示すステージ部１００に特徴を有するものであり、ステージ部１００にガラスブロックを用いることより、図１の矢印で示すように基板１０２の下方から上方に光を照射させる。
【００２０】
図２は、本実施の形態に係る部品搭載装置のステージ部１００の構成を説明するための分解斜視図を示す。なお、図２に示される部品１０１は基板１０２上に実装されるＩＣチップ等の部品であり、また、基板１０２には位置認識用の貫通穴である基板穴１０２ａが設けられている。
【００２１】
部品搭載装置のステージ部１００は、部品１０１の基板１０２上への実装処理が行われるステージであり、ガラスブロック１０３、金属プレート１０４、照射口１０５、及び下受けプレート１０６を備えている。
【００２２】
光反射手段であるガラスブロック１０３は、基板下受け用のブロック部材であり、例えば３０〜５０ｍｍ角の大きさであり、部品１０１の実装時において基板１０２を支持すると共に、照射口１０５からの光を基板１０２側に反射する。このガラスブロック１０３の材質は、高温に加熱できる耐熱性のガラス等である。これは、基板実装時において基板が高温に加熱されることを考慮したからである。また、ガラスは、断熱特性にも優れているために、ガラスブロック１０３には、基板１０２条への部品１０１の搭載時にボンディングヘッド１１１側の熱がステージ部１００側に逃げることを防止し、過熱効率を向上させる効果もある。なお、ブロック部材は、光を透過する透過性材料であれば良く、ガラス以外の透明な部材、例えば透過性のある耐熱性樹脂やプリズム等であってもよい。
【００２３】
このガラスブロック１０３には、光源からの光を基板１０２側に反射する光反射用斜面であるサンドブラスト加工面１０３ａが形成されている。このサンドブラスト加工面１０３ａは、光の乱反射を生じるように、荒らし加工により粗面化処理がなされている。また、このガラスブロック１０３には、後述の図４において説明するように、部品実装時において基板１０２を吸着して固定するための、基板用吸引孔１０７ａに繋がる基板吸着用溝が上部に形成されている。
【００２４】
なお、本部品搭載装置に用いられるブロック部材としては、基板１０２の大きさや基板穴１０２ａの位置に応じて、実装時において交換可能となるように、大きさやサンドブラスト加工面の位置が異なる複数の種類が準備されている。
【００２５】
金属プレート１０４は、ステンレス等の金属で形成されており、その中央には、ガラスブロック１０３の大きさに対応する開口部が形成されている。この金属プレート１０４には、後述する照射口１０５からの照射された光が通過する貫通孔が必要に応じて形成されており、本実施例では、側部の４ヶ所に形成されている。照射口１０５から照射された光によって、ガラスブロック１０３は側面から照射される。
【００２６】
照射口１０５は、本発明における光源としての機能を有するものである。ＬＥＤ、ハロゲンランプ等の光発生部１０９（図４参照）によって発生した光が、光ファイバ等の光伝達手段によって伝達された後、照射口１０５から照射される。
【００２７】
下受けプレート１０６は、部品実装時にかかる加圧等に抗してガラスブロック１０３を固定する部材であり、金属やセラミック等で構成される。また、下受けプレート１０６には、基板１０２を真空吸引するためのバキューム装置（本発明の吸着手段）に接続される基板用吸引部１０７、及びガラスブロック１０３を真空吸引するためのバキューム装置に接続されるブロック用吸引部１０８が形成され、基板用吸引部１０７は基板用吸引孔１０７ａに、ガラスブロック用吸引部１０８はブロック用吸引孔１０８ａに接続されている。なお、後述するように下受けプレート１０６に、部品実装時においてガラスブロック１０３を加熱するヒータ等を設けることも可能である。
【００２８】
部品１０１は、フリップチップボンダ等の部品実装機においては、部品保持部１１５において吸着保持されて基板１０２上の所定位置に装着される。
図３は、本実施の形態に係る部品搭載装置のステージ部１００の斜視図及び上面図を示す。
【００２９】
図３（ａ）は、上述した図２に示すガラスブロック１０３、金属プレート１０４、照射口１０５、及び下受けプレート１０６を組み合わせたステージ部１００の斜視図である。
図３（ｂ）は、ガラスブロック１０３が明るく光る部分を示す上面図である。ガラスブロック１０３を上側から観察すると、４箇所の斜線部分が特に明るく光って見える。
【００３０】
図４は、本実施の形態に係る部品搭載装置のステージ部１００の側面断面図及び上面図を示す。なお、矢印は光発生部１０９において発生し、照射口１０５から照射される光の進行方向を示し、照射口１０５からの光はガラスブロック１０３に形成されているサンドブラスト加工面１０３ａにおいて基板１０２側に反射され、基板穴１０２ａの下方から上方に光が照射される。
【００３１】
撮像手段である認識カメラ４０１はこの光によって、基板１０２に形成されている基板穴１０２ａを撮像し、その位置を正確に認識することができる。
ガラスブロック１０３には、図４（ａ）において示すように、部品の実装時において基板を吸引するための基板吸着用溝１０３ｂが上部に形成され、内部に吸引孔１０３ｃが形成される。また、下受けプレート１０６には、基板用吸引部１０７に接続される基板用吸引孔１０７ａ、及びガラスブロック用吸引部１０８に接続されるガラスブロック用吸引孔１０８ａが内部に形成されている。そして、基板用吸引孔１０７ａは、吸引孔１０３ｃを介して基板吸着用溝１０３ｂに接続される。
【００３２】
なお、図４（ａ）に示すように、下受けプレート１０６にはガラスブロック１０３を加熱する加熱手段であるヒータ４０２を設けることができる。このヒータ４０２を用いてガラスブロック１０３を加熱することにより、部品１０１の基板１０２上への実装時において、より効率的に基板１０２を加熱して部品１０１の実装効率を向上することができる。
【００３３】
図４（ｂ）は、ステージ部１００に基板１０２が載置された場合の上面図を示す。基板１０２は、ガラスブロック１０３の発光部と基板穴１０２ａとが対応する位置に搬送され、基板吸着用溝１０３ｂにおいて基板１０２を吸着する。
【００３４】
図５は、本実施の形態に係る部品搭載装置における部品実装時の動作手順を示すフローチャートである。なお、部品１０１を基板１０２上に実装する部品実装動作については従来と同様となる。
【００３５】
最初に、基板１０２の種類、基板１０２上に形成されている基板穴１０２ａの位置を特定する（Ｓ５０１）。そして、基板１０２の種類に合わせてガラスブロック１０３の種類を特定してステージ部１００に装着する（Ｓ５０２）。
【００３６】
次に、照射口１０５からの光が導入され、照射口１０５からの光がサンドブラスト加工面１０３ａにおいて乱反射され、光が基板１０２の下方から上方に照射される（Ｓ５０３）。
【００３７】
そして、以下は従来と同様の部品１０１の基板１０２上への実装処理となるが、搬送アーム等を用いてガラスブロック１０３上の所定位置に基板１０２が搬送され（Ｓ５０４）、ガラスブロック１０３が光り、認識カメラ４０１を用いて基板１０２上に形成されている基板穴１０２ａの位置を撮像する（Ｓ５０５）。
【００３８】
次に、この撮像結果に基づいて位置決め手段としての基板ＸＹθテーブル１１６において基板１０２と部品１０１との相対的な位置決めを行い（Ｓ５０６）、部品保持部１１５に保持されている部品１０１を加熱した後に基板１０２上に実装し（Ｓ５０７）、部品搭載装置における一連の部品実装処理を終了する。
【００３９】
以上の説明のように、本発明に係る部品搭載装置におけるステージ部１００を構成するガラスブロック１０３の側面には所定の角度を有し、すりガラス状の加工面であるサンドブラスト加工面１０３ａが形成されている。そして、照射口１０５からの光をサンドブラスト加工面１０３ａにおいて乱反射させることにより、ガラスブロック１０３の上面を発光させる。本実施例においては、ガラスブロック１０３そのものが発光するわけではないが、基板１０２の下面からの光の照射と同様の効果を有する。従って、認識カメラ４０１においてより正確に基板１０２上に形成されている基板穴１０２ａを撮像することができ、位置決め手段において部品１０１と基板１０２との正確な位置決めを実行することが可能となる。
【００４０】
また、照射口１０５はガラスブロック１０３の側部に配置されているために、部品搭載装置が鉛直方向に大きくなることがなく、装置自体の小型化を図ることが可能となる。
さらに、部品搭載装置は、照射口１０５からの光を、サンドブラスト加工面１０３ａにおける乱反射光を利用して位置認識を行うために、光の指向性がなく、認識カメラ４０１は下方からの照射光を用いて、基板１０２上に形成されている基板穴１０２ａをあらゆる角度から認識することが可能となる。
【００４１】
またさらに、ガラスブロック１０３は、耐熱性のガラスであるために、従来通り、部品１０１の基板１０２上への実装時において基板１０２を加熱することができる。
そして、基板１０２の種類に応じてガラスブロック１０３の種類や大きさを変更できるために、様々な種類の基板１０２に対する部品実装処理を行うことが可能となる。
【００４２】
なお、本実施の形態の説明において、照射口１０５はガラスブロック１０３の側面のみに配置されるものとして説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来と同様に基板１０２を上側から照らす照明と併用することも考え得る。
【００４３】
以下、本発明に係る部品搭載装置に用いるガラスブロック１０３及びステージ部１００の構成の変形例を示す。
図６は、本発明に係る部品搭載装置の変形例に係るステージ部の構成を示す側面断面図である。図６に示す変形例において、ステージ部は、他の基板支持手段である基板下受け部材６０２とガラスブロック６０１を分離して構成される。これは、ガラスブロック１０３自体が高価であるため、安価な金属やセラミック材料からなる基板下受け部材６０２を効率的に用いることにより、本発明における効果を維持しつつ、より安価な部品搭載装置を実現することができる。なお、基板下受け部材６０２には、基板１０２及びガラスブロック６０１を真空吸着するための吸引孔６０２ａ及び６０２ｂが設けられている。
【００４４】
図７は、他の変形例に係るステージ部の構成を示す側面断面図である。ここでは、ガラスブロックに形成されているサンドブラスト加工面を照射する光源の配置に関する変形例が示されている。
【００４５】
図７（ａ）は、部品搭載装置のスペースの問題上、上述した図３に示すように照射口１０５をガラスブロック１０３の側面の４ヶ所に配置することが無理な場合において、ガラスブロック７０１にサンドブラスト面７０１ａを１箇所設け、照射口１０５の位置を側面の１箇所にした場合のステージ部の側面断面図である。照射口１０５からの光は図中の矢印のように進行するために、認識カメラにおいて基板１０２上に形成されている基板穴１０２ａの認識を行うことが可能となる。なお、サンドブラスト面７０１ａ以外に、切欠き部にミラーを装着して照射口１０５からの光を反射させることも可能である。
【００４６】
図７（ｂ）は、部品搭載装置のスペースの問題上、側面に照射口１０５を配置できない場合に適したステージ部の側面断面図である。この場合においては、例えば、照射口１０５はガラスブロック７０２の側方かつ上方に配置されている。矢印は光の進む方向を示している。この場合においても、基板１０２に設けられる基板穴１０２ａを照射口１０５からの光を用いて、下方から上方への光により撮像することが可能となる。なお、図７に示す以外に、照射口１０５やサンドブラスト加工面１０３ａの配置を様々に変更できることは言うまでもない。
【００４７】
図８は、本発明に係る部品搭載装置に用いる各種変形例に係るガラスブロックの外観図である。図８（ａ）は、直方体形状の側面に光反射用斜面としての機能を有する切欠き部を２箇所設けた断面台形状のガラスブロック８０１、図８（ｂ）は、形成される切欠き部の角度を大きくした断面略三角形状のガラスブロック８０２、図８（ｃ）は、切欠き部を一部分にのみ設けたガラスブロック８０３、図８（ｄ）は、基板１０２上に形成される基板穴の位置に応じて切欠き部を内側に形成したガラスブロック８０４を示す。このように、形成される切欠き部の角度を急峻にすることにより、ガラスブロックの表面の照射面積を大きくすることが可能となる。なお、ガラスブロックに形成される切欠き部の位置は、本図に示す位置以外の様々な箇所に設けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、基板に部品を搭載するに係る部品搭載装置、及び部品搭載装置において基板を支持する基板支持部材として、特に、基板上に形成される認識マークや基板穴により認識カメラを用いて部品と基板の位置決めを行い、部品の実装を行う部品搭載装置等として、例えば、ダイボンダ、ワイヤボンダ、フリップチップボンダ等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る部品搭載装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】部品搭載装置のステージ部の構成を説明するための分解斜視図である。
【図３】部品搭載装置のステージ部の斜視図及び上面図である。
【図４】部品搭載装置のステージ部の側面断面図及び上面図である。
【図５】部品搭載装置における部品実装時の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】部品搭載装置に用いる他のステージ部１の構成を示す側面断面図である。
【図７】ガラスブロックに形成されているサンドブラスト面を照射する光源の配置の変形した場合の側面断面図である。
【図８】部品搭載装置に用いるガラスブロックの他の形状を示す外観図である。
【図９】従来の基板上に形成されている基板穴を基板上方からの光源を用いて認識する場合における問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１  部品
１０２  基板
１０２ａ  基板穴
１０３  ガラスブロック
１０３ａ  サンドブラスト加工面
１０３ｂ  基板吸着用溝
１０４  金属プレート
１０５  照射口
１０６  下受けプレート
１０７  基板用吸引部
１０７ａ  基板用吸引孔
１０８  ブロック用吸引部
１０８ａ  ブロック用吸引孔
１０９  光発生部
４０１  認識カメラ
４０２  ヒータ
６０１、７０１、７０２  ガラスブロック
６０２  基板下受け部材
８０１〜８０４  ガラスブロック
【図１】
2005347718.tif 000003
【図２】
2005347718.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005347718.tif 000008
【図７】
2005347718.tif 000009
【図８】
2005347718.tif 000010
【図９】
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