(57)【要約】【課題】部品を高密度で正確に実装できる部品の実装方法及び部品実装装置を得ること。【解決手段】本発明の一実施形態の部品の実装方法は、配線基板上へ部品を実装する場合において、個々の部品を実装する際に、それぞれの部品の搭載位置近傍の状態を部品実装装置が画像認識し、その搭載位置に搭載する部品を画像認識した前記搭載位置に最適な姿勢に制御して搭載し、実装することを特徴とする。【選択図】        図１
2005005330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々の部品を配線基板上の所定の位置に搭載する際に、前記各部品の搭載位置近傍の状態を画像認識し、該搭載位置に搭載する部品を画像認識した前記搭載位置に最適な姿勢に制御して搭載することを特徴とする部品の実装方法。
【請求項２】
同一配線基板上に部品を粗く搭載する低密度部分と部品を密に搭載する高密度部分が形成されている場合に、前記低密度実装部分では部品を粗く搭載する部品の実装方法を採り、前記高密度実装部分では請求項１に記載の部品の搭載方法を採ることを特徴とする部品の実装方法。
【請求項３】
配線基板を保持する基板保持手段と、
上下方向に移動する回動軸を備え、搭載しようとする部品を保持するマウントヘッド手段と、
前記基板保持手段の位置及び前記マウントヘッド手段の回動角を調整する調整手段と、
前記配線基板の種類、該配線基板に搭載する各部品の位置情報、搭載済み部品の画像認識の領域を予め記憶する記憶手段と、
前記個々の部品を前記基板保持手段に保持された配線基板上に搭載する際に、前記個々の部品の搭載位置近傍の前記配線基板状態を撮影する第１カメラ手段と、
該第１カメラ手段で撮影した画像データを前記記憶手段に予め記憶されている各データと比較する画像認識手段と、
該画像認識手段の結果に基づいて得られた制御データで前記基板保持手段の位置及び又はマウントヘッド手段の回動角を調整する前記調整手段を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気部品の配線基板への実装方法に関わり、特に高密度に各種部品を実装できる部品の実装方法及びその部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、従来の技術の部品実装方法を図を参照しながら説明する。
【０００３】
図６は配線基板上に複数個の部品が理想的に実装された状態を示した一部平面図、図７は配線基板上に複数個の部品が好ましくない姿勢で実装された状態を説明するための一部平面図、そして図８は従来技術の部品の実装方法を説明するための従来技術の配線基板の平面図である。
【０００４】
なお、図には部品として抵抗器、コンデンサなど、両端に電極が形成されているチップ型部品として図示しているが、この他、複数の外部接続端子がパッケージの外部に導出されている半導体装置であってもよい。本明細書においては、以下、両端に電極が形成されているチップ型部品（以下、「部品」と記す）を採り上げ、図示して説明することを予め断っておく。
【０００５】
元来、配線基板上に複数の部品を搭載する場合には、配線基板の予め定められた位置に正確に搭載されなければならない。図６に示したように、複数個の、この図示の場合は４個の部品Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が配線基板Ｂの予め定められた位置に予め定められた平行な配列姿勢で理想的に搭載された状態で示されている。部品Ｐ１は両端部に電極Ｐ１ａ、Ｐ１ｂを、部品Ｐ２は電極Ｐ２ａ、Ｐ２ｂを、部品Ｐ３は電極Ｐ３ａ、Ｐ３ｂを、そして部品Ｐ４は電極Ｐ４ａ、Ｐ４ｂをそれぞれ備えている。そして配線基板Ｂには、それぞれの部品Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が搭載される位置の両端部分の前記電極Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、電極Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、電極Ｐ３ａ、Ｐ３ｂ、及び電極Ｐ４ａ、Ｐ４ｂが位置する部分に半田ペーストＳが予め塗布されている。
【０００６】
このような状態で部品Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が搭載された配線基板Ｂをリフロー炉（不図示）に投入、加熱し、冷却した後、リフロー炉から取り出せば、それぞれの電極Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、電極Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、電極Ｐ３ａ、Ｐ３ｂ、及び電極Ｐ４ａ、Ｐ４ｂが半田付けされて部品Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が理想的に固定された配線基板Ｂが得られる。
【０００７】
従来、配線基板Ｂ上へ部品を搭載するためには、図８に示したように、配線基板Ｂの斜めの対向するコーナに付されている認識マークＭａ、Ｍｂをカメラで認識し、配線基板ＢのＸ、Ｙ方向のずれ、回転などの姿勢を部品実装装置が判別し、そこから搭載すべき位置を計算して、予め決められた位置に、予め決められた部品を、予め決められた姿勢のまま搭載する。
【０００８】
しかし、一般に、図７に示したように、半田ペーストＳの印刷がずれたり、直前に搭載した部品Ｐ２、Ｐ４のＸＹ方向位置及び姿勢がずれるなどの現象が起きるのが一般的である。
【０００９】
このような場合でも、従来の実装方法では、これから搭載しようとする部品Ｐ３は予め決められた姿勢のまま搭載するので、位置ずれした周囲の部品Ｐ２のコーナＣや部品Ｐ４のコーナＣに部品Ｐ３が当接し、当接した部品Ｐ２、Ｐ４の何れか或いは双方の部品は、所定の位置から弾き飛ばされ、結局、部品が欠品するなどの製造上、不具合が生じた。
【００１０】
従って、この課題を回避するために、個々の部品間隔を大きく離し、低密度で部品を搭載する実装方法が採られていた。
【００１１】
またこのような技術の延長線にあって、配線基板Ｂ上へ部品を精密に搭載するためには、例えば、特開平１１−１６８２９７では、図８に示したように、部品を搭載する位置の周辺にマークＭｃを付し、このマークＭｃと部品Ｅとを同一の視野Ｆに入るカメラで撮影し、マークＭｃの中心Ｃ０  と部品Ｅとのずれ△Ｄをコンピュータで演算し、部品実装装置を制御して所定の位置に精密に部品Ｅを実装する部品の実装方法を提案している。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−１６８２９７（第４〜５頁、図３〜図５）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、低密度で部品を搭載する実装方法の場合は、前記のような実装方法でもよいが、部品を、それも微小な部品を高密度に実装する場合には、前記の公開発明に記載されているようなマークＭｃを配線基板に付して実装することは出来ない。従って、小型の電子機器を実現するには、これらの課題は大きな障害となっている。
【００１３】
本発明はこのような課題を解決しようとするものであって、部品を高密度で正確に実装できる部品の実装方法及び部品実装装置を得ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
それ故、前記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の部品の実装方法では、個々の部品を配線基板上の所定の位置に搭載する際に、前記各部品の搭載位置近傍の状態を画像認識し、該搭載位置に搭載する部品を画像認識した前記搭載位置に最適な姿勢に制御して搭載することを特徴とする。
【００１５】
そして請求項２に記載の本発明の部品の実装方法では、同一配線基板上に部品を粗く搭載する低密度部分と部品を密に搭載する高密度部分が形成されている場合に、前記低密度実装部分では部品を粗く搭載する部品の実装方法を採り、前記高密度実装部分では請求項１に記載の部品の搭載方法を採ることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載の本発明の部品実装装置では、配線基板を保持する基板保持手段と、上下方向に移動する回動軸を備え、搭載しようとする部品を保持するマウントヘッド手段と、前記基板保持手段の位置及び前記マウントヘッド手段の回動角を調整する調整手段と、前記配線基板の種類、該配線基板に搭載する各部品の位置情報、搭載済み部品の画像認識の領域を予め記憶する記憶手段と、前記個々の部品を前記基板保持手段に保持された配線基板上に搭載する際に、前記個々の部品の搭載位置近傍の前記配線基板状態を撮影する第１カメラ手段と、該第１カメラ手段で撮影した画像データを前記記憶手段に予め記憶されている各データと比較する画像認識手段と、該画像認識手段の結果に基づいて得られた制御データで前記基板保持手段の位置及び又はマウントヘッド手段の回動角を調整する前記調整手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
それ故、請求項１に記載の本発明によれば、搭載しようとする部品の配線基板上の搭載位置周辺の状態に応じて、これから搭載しようとする部品の姿勢を調整して前記搭載位置に搭載できるため、部品同士が干渉することなく、安定して搭載でき、部品の高密度搭載を行うことが出来る。
【００１８】
そして請求項２に記載の本発明によれば、配線基板上に部品を粗く搭載してよい領域には低密度搭載方法で、高密度搭載しなければならない領域は前記本発明の高密度搭載方法で部品の搭載を行うことから、効率よく部品搭載時間を短縮することが出来る。
【００１９】
また、請求項３に記載の本発明によれば、部品同士が干渉することなく、安定して高密度で搭載でき、部品実装基板を製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の一実施形態の部品の実装方法及び部品実装装置を説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態の部品実装装置を概略的に示した構成図、図２は部品を実装しようとする配線基板の平面図、図３は図２に示した配線基板に部品を搭載しようとする場合の本発明の部品の実装方法を説明するための一部部品が搭載されている配線基板の平面図、図４は本発明の部品実装装置へのティーチングのフローチャート、そして図５は図１に示した本発明の部品実装装置の動作フローチャートである。
【００２２】
先ず、図１を用いて本発明の一実施形態の部品実装装置の構成を説明する。
【００２３】
図１において、符号１は全体として本発明の部品実装装置を指す。この部品実装装置１は、カメラ２、カメラ３、マウントヘッド４、ＸＹテーブル５、マウントステージ６、そして制御装置１０などから構成されている。制御装置１０は更に画像認識処理部１１、ＣＰＵ（中央演算装置）１２、制御部１３、駆動部１４、そして電源部１５などから構成されている。なお、これらの手段は図示していないフレームに固定或いは支持されている。
【００２４】
カメラ２は図２に示した配線基板Ｂ上の認識マークＭａ、Ｍｂを判別し、そしてその配線基板Ｂ上にこれから搭載しようとする部品Ｐ３の位置の隣接部に既に搭載されている部品Ｐ２、Ｐ４のＸＹ方向位置や姿勢を検知するカメラである。カメラ３は搭載しようとする部品Ｐ３を確認するカメラである。マウントヘッド４はこれらか搭載しようとする部品Ｐ３を部品供給部（不図示）から真空吸着して保持し、その部品Ｐ３の姿勢を回動（θ）させ、配線基板Ｂへ搭載する装置である。ＸＹテーブル５はカメラ２やマウントヘッド４を所定の位置に移動させるための装置である。マウントステージ６は基板搬送装置（不図示）により搬入された配線基板ＢをＸＹ方向に移動する装置である。
【００２５】
制御装置１０の画像認識処理部１１は、カメラ２が撮影した配線基板Ｂ上の搭載位置周辺の画像を記憶すると共にデータ化し、また、カメラ３が撮影した、これから搭載しようとする部品Ｐ３の姿勢の画像を記憶すると共にデータ化し、そしてそれらの画像データをＣＰＵ１２へ伝送し、ＣＰＵ１２で部品Ｐ３が前記搭載位置に搭載できるか、搭載できるとしたら部品Ｐ３をどの程度にどの方向に回動すべきか、また、部品Ｐ３を搭載するために配線基板ＢをＸ軸方向或いはＹ軸方向にどの程度移動させるべきかを演算させる。またＣＰＵ１２で演算された結果のデータは画像認識処理部１１にフィードバックされ、そのデータを基に制御部１３で所望の制御信号を生成する。制御装置９は画像認識処理部１１からのデータで駆動部１４のモータを駆動し、マウントヘッド４を回動させ、そして必要に応じてマウントステージ６をＸ軸方向或いはＹ軸方向への移動を制御する。制御装置１０は以上のような機能を果たす。なお、制御装置１０には電源部１５を備えており、本部品実装装置１の電源を供給するものである。
【００２６】
次に、図２乃至図５をも参照しながら本発明の部品実装装置１の動作を説明する。
【００２７】
先ず、部品実装装置１に図４に示したような諸データをティーチングする。制御装置１０内のＣＰＵ１２に配線基板Ｂ上の認識マークＭａ、Ｍｂの座標を入力する（ステップＳ１）。続いて配線基板Ｂ上に搭載する各部品の搭載座標を入力する（ステップＳ２）。次に、搭載済み部品画像認識の領域を入力する。
【００２８】
部品実装装置１への前記ティーチングが終了すると、先ず、基板搬送装置により部品実装装置１内のマウントステージ６に配線基板Ｂを載置し、所定の位置に配線基板Ｂを移動させ、固定する（ステップＳ１１）。なお、配線基板Ｂは、その位置を予め認識させるために認識マークＭａ、Ｍｂが配線基板Ｂの対角線位置の２箇所のコーナ部分に設けられている。また、必要な配線が予め形成されてあり、そしてそれらの配線上に半田ペーストが別工程にて既に印刷されているものとする。
【００２９】
次に、配線基板Ｂ上の認識マークＭａ、Ｍｂを認識するために、ＸＹテーブル５を移動させ、カメラ２を認識マークＭａ、Ｍｂの撮影位置に移動させる（ステップＳ１２）。
【００３０】
そのカメラ２で配線基板Ｂ上の認識マークＭａ、Ｍｂを撮影した画像を画像認識処理部１１で記憶し、ＣＰＵ１２が予めティーチングされている認識マークＭａ、Ｍｂからの撮影した認識マークＭａ、Ｍｂのずれ量を計算する（ステップＳ１３）。
【００３１】
次に、そのずれ量に応じて補正した部品の搭載位置を計算する（ステップＳ１４）。例えば、認識マークＭａと認識マークＭｂとの中心点を座標（０、０）として、これから搭載する部品は（１１９、１１０）の位置であるなどと計算する。
【００３２】
次いで、そのずれ量を補正した配線基板Ｂの部品搭載位置に部品を搭載する（ステップＳ１５）。
【００３３】
次に、ＸＹテーブル５を移動させ、同じカメラ２を、既に部品Ｐ１、Ｐ２、Ｐ４が搭載されている部分の領域に移動させる（ステップＳ１６）。
【００３４】
そして、そのカメラ２が既に部品が搭載されている領域のこれらか搭載しようとする部分位置の部品Ｐ２、Ｐ４のずれ、傾きθが図３に示したように搭載されている場合は、これらを画像認識し、搭載しようとする部品Ｐ３がこれらの部品Ｐ２、Ｐ４にぶつからない位置や角度θをＣＰＵ１２で計算し、予めプログラムされていた搭載位置や姿勢に補正を加える（ステップＳ１７）。
【００３５】
次のステップＳ１８で、このＣＰＵ１２の計算に基づき、これから搭載しようとする部品Ｐ３の位置、傾斜θの補正が可能か否かを判断する。この場合カメラ２は部品Ｐ２のコーナＣｂと部品Ｐ４のコーナＣａの座標位置を計算する。また、搭載しようとする部品Ｐ３を駆動部１４でマウントヘッド４をθ度回動し、また、駆動部１４でマウントステージ６をＸ軸方向及び又はＹ軸方向に調整する。
【００３６】
次に、この補正値に基づいて、部品Ｐ３の搭載位置、傾斜θなどを補正通りになっているか否かをカメラ３で撮影し、その部品Ｐ３の画像を画像認識処理部１１及びＣＰＵ１２で画像認識し、補正値内に収まらない不可の場合は配線基板Ｂを排出するか部品実装装置１にエラー表示を行わせる。
【００３７】
補正が可である場合は、その補正値に従ってマウントヘッド４に吸着されている部品Ｐ３をθ度回動させ、搭載位置を補正して降下させ、配線基板Ｂ上の所定の位置に、その部品Ｐ３を搭載する（ステップＳ１９）。
【００３８】
この一連の作業を全ての配線基板Ｂへの部品の搭載が終了するまで続け、全ての配線基板Ｂへの部品の搭載が終了すれば、部品実装装置１を停止し、部品の実装は終了する（ステップＳ２０）。
【００３９】
その後、この配線基板Ｂはリフロー炉へ移送され、半田ペーストを溶融し、そして冷却させると、完成品となる。
【００４０】
なお、部品はマウント位置が多少ずれていても、この図３程度のずれならば、リフロー時のセルフアライメントによって、リフロー後に正常の位置（図６）に戻る。
【００４１】
以上、本発明によれば、部品を搭載する際に毎回、周辺の部品を確認し、予め部品実装装置１に記憶させられていた位置や姿勢を基に、その搭載すべき部品に対して部品同士がぶつからないように、最適な位置や姿勢を修正することから、製造上の不具合は起き難くくなる。
【００４２】
また、同一の配線基板上に前記のように部品を高密度実装しなければならない部分と部品を比較的粗く実装してもよい部分とがある場合には、高密度実装部分は本発明の部品の実装方法を用いて部品を実装し、低密度実装部分での部品の実装には、個々の部品間隔を粗く離し、実装しようとする隣接する部品がぶつからないで実装できる低密度の部品の実装方法を採れば、その配線基板への部品の実装精度を高度に維持しながら部品の実装時間を短縮でき、配線基板の製造を効率よく行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、
１．隣接する部品を互いにぶつからないように、搭載しようとする部品や配線基板の姿勢や位置を修正できることから、製造上の不具合は置きにくくなる
２．部品を配線基板上に高密度で搭載することができる
３．従って、部品実装基板を小さくでき、それだけ電子機器を小型化することができる
４．高密度実装部分と低密度実装部分とが同居している配線基板上への部品の搭載に際し、高密度実装部分には本発明の部品の実装方法を、低密度実装部分には従来技術の部品の実装方法を用いることにより、配線基板の製造を効率よく行うことができる
など、本発明は数々の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の部品実装装置を概略的に示した構成図で有る。
【図２】部品を実装しようとする配線基板の平面図である。
【図３】図２に示した配線基板に部品を搭載しようとする場合の本発明の部品の実装方法を説明するための一部部品が搭載されている配線基板の平面図で有る。
【図４】本発明の部品実装装置へのティーチングのフローチャートである。
【図５】図１に示した本発明の部品実装装置の動作フローチャートである。
【図６】配線基板上に複数個の部品が理想的に実装された状態を示した一部平面図である。
【図７】配線基板上に複数個の部品が好ましくない姿勢で実装された状態を説明するための一部平面図である。
【図８】従来技術の部品の実装方法を説明するための従来技術の配線基板の平面図である。
【符号の説明】
１…本発明の一実施形態の部品実装装置、２，３…カメラ、４…マウントヘッド、５…ＸＹテーブル、６…マウントステージ、１０…制御装置、１１…画像認識処理部、１２…ＣＰＵ、１３…制御部、１４…駆動部、１５…電源部、Ｂ…配線基板、Ｍａ，Ｍｂ…認識マーク、Ｓ…半田ペースト、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…部品
【図１】
2005005330.tif 000003
【図２】
2005005330.tif 000004
【図３】
2005005330.tif 000005
【図４】
2005005330.tif 000006
【図５】
2005005330.tif 000007
【図６】
2005005330.tif 000008
【図７】
2005005330.tif 000009
【図８】
2005005330.tif 000010