(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の位置決めを行う基板位置決め部と、
基板位置決め部に位置決めされた基板に対して相対移動自在に設けられ、下端に着脱自在に取り付けられた吸着ツールを介して部品を吸着し、その吸着した部品を基板位置決め部に位置決めされた基板上の部品装着部位に装着するヘッド部と、
撮像視野を下方に向けた下方撮像手段と、
撮像視野を上方に向けた上方撮像手段と、
所定の吸着ツール載置部に載置された吸着ツールの上面の第１の認識対象部位を下方撮像手段により上方から撮像して得られる第１の画像及び前記吸着ツール載置部に載置された吸着ツールをヘッド部に取り付けて上昇させた状態でその吸着ツールの下面の第２の認識対象部位を上方撮像手段により下方から撮像して得られる第２の画像より求められる第１の認識対象部位と第２の認識対象部位の相対位置から、下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係を検出する位置関係検出手段と、
位置関係検出手段において検出された下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係に基づいて部品装着部位に対するヘッド部に吸着された部品の位置合わせを行い、そのうえでヘッド部を下降させて部品を部品装着部位に装着する部品装着手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
第１の認識対象部位及び第２の認識対象部位は吸着ツールに設けられた貫通孔の上端開口部と下端開口部であることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記貫通孔は部品の吸着管路であることを特徴とする請求項２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
下方撮像手段及び上方撮像手段は基板位置決め部とその上方に位置したヘッド部との間の領域に進退可能であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の部品実装装置。
【請求項５】
基板の位置決めを行う基板位置決め部と、基板位置決め部に位置決めされた基板に対して相対移動自在に設けられ、下端に着脱自在に取り付けられた吸着ツールを介して部品を吸着し、その吸着した部品を基板位置決め部に位置決めされた基板上の部品装着部位に装着するヘッド部とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、
所定の吸着ツール載置部に載置された吸着ツールの上面の第１の認識対象部位を、撮像視野を下方に向けた下方撮像手段により上方から撮像して第１の画像を得る工程と、
前記吸着ツール載置部に載置された吸着ツールをヘッド部に取り付けて上昇させた状態でその吸着ツールの下面の第２の認識対象部位を、撮像視野を上方に向けた上方撮像手段により下方から撮像して第２の画像を得る工程と、
得られた第１の画像及び第２の画像より求められる第１の認識対象部位と第２の認識対象部位の相対位置から、下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係を検出する工程と、
検出した下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係に基づいて部品装着部位に対するヘッド部に吸着された部品の位置合わせを行い、そのうえでヘッド部を下降させて部品を部品装着部位に装着する工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
【請求項６】
第１の認識対象部位及び第２の認識対象部位は吸着ツールに設けられた貫通孔の上端開口部と下端開口部であることを特徴とする請求項５に記載の部品実装方法。
【請求項７】
前記貫通孔は部品の吸着管路であることを特徴とする請求項６に記載の部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装装置及び部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体組立工程で使用されるフリップチップボンダー等の部品実装装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、下端に着脱自在に取り付けられた吸着ツールを介して部品（電子部品）を吸着するヘッド部とを備え、基板位置決め部に位置決めされた基板に対してヘッド部を相対移動させ、基板上の部品装着部位に対する装着ヘッドに吸着された部品の位置合わせを行った後、ヘッド部を下降させて部品を基板に装着するようになっている。
【０００３】
上記部品装着前の位置合わせは、撮像視野を下方に向けた下方撮像カメラによって基板上の部品装着部位を撮像しつつ、撮像視野を上方に向けた上方撮像カメラによってヘッド部に吸着された部品を撮像し、下方撮像カメラにより撮像される基板上の部品装着部位と、上方撮像カメラにより撮像されるヘッド部に吸着された部品とが所定の位置関係になるように部品を（ヘッド部を）移動させることによって行われる。
【０００４】
ここで、上記位置合わせの基準となる「所定の位置関係」は、所定の治具載置部に載置された治具部品を下方撮像カメラにより上方から撮像するとともに、治具載置部に載置された治具部品をヘッド部に取り付けて上昇させた状態でその治具部品を上方撮像手段により下方から撮像し、得られた両画像より求められる両治具部品の相対位置から、下方撮像カメラにより撮像される物体と上方撮像カメラにより撮像される物体の相対位置関係（撮像物体の相対位置関係）を検出して求められる（例えば、特許文献１）。そして、基板上の部品装着部位と装着ヘッドに吸着された部品とが上記位置関係になるように位置合わせされたうえで装着ヘッドが下降されれば、部品は正確に部品装着部位に装着されることになる。
【０００５】
このような基板上の部品装着部位とヘッド部に吸着された部品との位置合わせを行うときの基準となる上記位置関係（撮像物体の相対位置関係）は、部品実装装置による部品実装工程が進行して部品実装装置の構成部材間に熱歪み等が生じると変化してしまうことから、部品実装工程を開始する前だけでなく、部品実装工程の実行中にも随時上記位置関係を検出する作業を行ってデータの更新をする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１６８２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、部品を吸着するためのツールは部品のサイズに応じて大小さまざまな大きさのものがあることから、撮像物体の相対位置関係を求める作業を行う際にはその都度治具部品専用の吸着ツールをヘッド部に取り付ける（付け替える）必要があり、このため時間的ロスが大きくなって基板の生産性が低下するおそれがあるという問題点があった。
【０００８】
そこで本発明は、部品装着前の基板と部品の位置合わせ時に必要な撮像物体の相対位置関係（下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係）を簡易な工程で検出することができる部品実装装置及び部品実装方法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】
【０００９】
請求項１に記載の部品実装装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、基板位置決め部に位置決めされた基板に対して相対移動自在に設けられ、下端に着脱自在に取り付けられた吸着ツールを介して部品を吸着し、その吸着した部品を基板位置決め部に位置決めされた基板上の部品装着部位に装着するヘッド部と、撮像視野を下方に向けた下方撮像手段と、撮像視野を上方に向けた上方撮像手段と、所定の吸着ツール載置部に載置された吸着ツールの上面の第１の認識対象部位を下方撮像手段により上方から撮像して得られる第１の画像及び前記吸着ツール載置部に載置された吸着ツールをヘッド部に取り付けて上昇させた状態でその吸着ツールの下面の第２の認識対象部位を上方撮像手段により下方から撮像して得られる第２の画像より求められる第１の認識対象部位と第２の認識対象部位の相対位置から、下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係を検出する位置関係検出手段と、位置関係検出手段において検出された下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係に基づいて部品装着部位に対するヘッド部に吸着された部品の位置合わせを行い、そのうえでヘッド部を下降させて部品を部品装着部位に装着する部品装着手段とを備えた。
【００１０】
請求項２に記載の部品実装装置は、請求項１に記載の部品実装装置であって、第１の認識対象部位及び第２の認識対象部位は吸着ツールに設けられた貫通孔の上端開口部と下端開口部である。
【００１１】
請求項３に記載の部品実装装置は、請求項２に記載の部品実装装置であって、前記貫通孔は部品の吸着管路である。
【００１２】
請求項４に記載の部品実装装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の部品実装装置であって、下方撮像手段及び上方撮像手段は基板位置決め部とその上方に位置したヘッド部との間の領域に進退可能である。
【００１３】
請求項５に記載の部品実装方法は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、基板位置決め部に位置決めされた基板に対して相対移動自在に設けられ、下端に着脱自在に取り付けられた吸着ツールを介して部品を吸着し、その吸着した部品を基板位置決め部に位置決めされた基板上の部品装着部位に装着するヘッド部とを備えた部品実装装置による部品実装方法であって、所定の吸着ツール載置部に載置された吸着ツールの上面の第１の認識対象部位を、撮像視野を下方に向けた下方撮像手段により上方から撮像して第１の画像を得る工程と、前記吸着ツール載置部に載置された吸着ツールをヘッド部に取り付けて上昇させた状態でその吸着ツールの下面の第２の認識対象部位を、撮像視野を上方に向けた上方撮像手段により下方から撮像して第２の画像を得る工程と、得られた第１の画像及び第２の画像より求められる第１の認識対象部位と第２の認識対象部位の相対位置から、下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係を検出する工程と、検出した下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係に基づいて部品装着部位に対するヘッド部に吸着された部品の位置合わせを行い、そのうえでヘッド部を下降させて部品を部品装着部位に装着する工程とを含む。
【００１４】
請求項６に記載の部品実装方法は、請求項５に記載の部品実装方法であって、第１の認識対象部位及び第２の認識対象部位は吸着ツールに設けられた貫通孔の上端開口部と下端開口部である。
【００１５】
請求項７に記載の部品実装方法は、請求項６に記載の部品実装方法であって、前記貫通孔は部品の吸着管路である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、部品装着前の基板と部品の位置合わせ時に必要な撮像物体の相対位置関係（下方撮像手段により撮像される物体と上方撮像手段により撮像される物体の相対位置関係）を、もともとヘッド部に取り付けられる部材である吸着ツールを治具部品として検出するようになっているので、従来のように撮像物体の相対位置関係を求めるための専用の治具を必要とせず、したがって治具を吸着するための専用の吸着ツールをヘッド部に取り付ける（付け替える）必要がないので、撮像物体の相対位置関係を非常に簡易な工程で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーの構成を示す簡略側面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーの一部の斜視図
【図３】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが備える装着ヘッドの拡大一部断面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが備える撮像部の構成を示す簡略側面図
【図５】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが備える撮像部の簡略側面図
【図６】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが備える撮像部の移動動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーの制御系統を示すブロック図
【図８】本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが実行する撮像物体の相対位置関係の検出工程の手順を示すフローチャート
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが行う部品装着工程の説明図
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが行う部品装着工程の説明図
【図１１】本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが備える下方撮像カメラによる撮像画像と上方撮像カメラによる撮像画像を同方向から見た状態で重ねて表した図
【図１２】本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが備える吸着ツールの側断面図
【図１３】本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが実行する部品装着工程の手順を示すフローチャート
【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが実行する部品装着工程の説明図
【図１５】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが実行する部品装着工程の説明図
【図１６】（ａ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが備える吸着ツールの上方斜視図（ｂ）本発明の一実施の形態におけるフリップチップボンダーが備える吸着ツールの下方斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１において、本発明に係る部品実装装置の一実施の形態としてのフリップチップボンダー１は、基板２に部品（電子部品）３を装着する部品装着工程を繰り返し実行するものであり、基台１１上に基板搬送路１２、基板移載ヘッド１３、基板位置決め部１４、部品供給部１５、反転ヘッド１６、装着ヘッド１７及び撮像部１８を備えている。
【００１９】
図１において、基板搬送路１２は、紙面に垂直な方向に対向する一対のベルトコンベア機構から成り、外部より供給される基板２を水平面内方向に搬送して所定の位置に供給する。
【００２０】
図１において、基板移載ヘッド１３は水平面内方向に移動でき、下方に延びる昇降自在な吸着ノズル１３ａを備えている。基板移載ヘッド１３は、基板搬送路１２により所定の位置に供給された基板２の上方に移動した上で吸着ノズル１３ａを下降させ（矢印Ａ１）、吸着ノズル１３ａを基板２の上面に接触させて基板２を吸着した後上昇し、基板位置決め部１４の上方に移動する。そして、吸着ノズル１３ａを下降させて（矢印Ａ２）、基板２を基板位置決め部１４に移載する。
【００２１】
図１及び図２において、基板位置決め部１４は基板２の位置決めを行うものであり、テーブル状の基板載置台１４ａと基板載置台１４ａに連結された基板載置台移動機構１４ｂを備えている。基板載置台１４ａには基板移載ヘッド１３により基板搬送路１２から移載された基板２が載置される。基板位置決め部１４は、基板載置台移動機構１４ｂが駆動されることによって基板載置台１４ａが水平面内方向に移動し、基板２上の部品装着部位２ａ（図２）を所定の位置に位置決めする。
【００２２】
図１において、部品供給部１５はテーブル状のパレット載置台１５ａとパレット載置台１５ａに連結されたパレット載置台移動機構１５ｂを備えており、パレット載置台１５ａには複数の部品３を収容したパレット１５ｃが載置される。部品供給部１５は、パレット載置台移動機構１５ｂが駆動されることによってパレット載置台１５ａが水平面内方向に移動し、パレット１５ｃ内の部品３を所定の位置に位置決めする。
【００２３】
図１において、反転ヘッド１６は水平面内方向に移動でき、下方に延びた昇降自在な吸着ノズル１６ａを備えている。反転ヘッド１６は水平面内方向（図１では紙面に垂直な方向）に延びた回転軸Ｊ回りに回転して吸着ノズル１６ａの向きを上下反対にし、吸着ノズル１６ａを下方に向けた状態（図１中に実線で示す反転ヘッド１６参照）から上方に向けた状態（図１中に一点鎖線で示す反転ヘッド１６参照）に切り替える。
【００２４】
反転ヘッド１６は、部品供給部１５により所定の位置に位置決めされた部品３を吸着ノズル１６ａによって真空吸着した後、回転軸Ｊ回りに回転されて部品３の表裏を反転させ、その状態で水平面内方向に移動することによって（図１中に示す矢印Ｂ）、表裏を反転させた部品３を装着ヘッド１７に受け渡す。
【００２５】
図１及び図２において、装着ヘッド１７は水平面内方向に移動でき、下方に延びた昇降自在な吸着ノズル１７ａを備えている。装着ノズル１７ａの下端には部品３の上面と接触する吸着ツール２０（図２も参照）が着脱自在に取り付けられている。
【００２６】
図３（ａ），（ｂ）において、装着ヘッド１７の吸着ノズル１７ａ内には、吸着ノズル１７ａの軸中心部を下方に開口して延びる部品吸着用管路１７ｂと部品吸着用管路１７ｂの周辺領域を下方に開口して延びる複数の吸着ツール取り付け用管路１７ｃが設けられている。吸着ノズル１７ａの下端に吸着ツール２０を接触させた状態で吸着ツール取り付け用管路１７ｃ内に真空圧が供給されると、吸着ノズル１７ａの下面に吸着ツール２０が取り付けられ、その真空圧の供給が解除されると、吸着ノズル１７ａの下端から吸着ツール２０が離脱する。
【００２７】
図３（ａ），（ｂ）において、吸着ツール２０の内部には上下方向の貫通孔である吸着ツール内管路２０ａが設けられており、吸着ツール２０の上面には上端開口部２０ｂが開口し、吸着ツール２０の下面には下端開口部２０ｃが開口している。この吸着ツール内管路２０ａは、吸着ツール２０が吸着ノズル１７ａの下端に取り付けられた状態で、吸着ノズル１７ａの部品吸着用管路１７ｂと連通する。
【００２８】
吸着ノズル１７ａの下端に吸着ツール２０を取り付け、吸着ツール２０の下面に部品３を接触させた状態で吸着ノズル１７ａの部品吸着用管路１７ｂ（及び吸着ツール内管路２０ａ）内に真空圧が供給されると吸着ツール２０の下面に部品３が吸着され、その真空圧の供給が解除されると、吸着ツール２０の下面から部品３が離脱する。
【００２９】
すなわち本実施の形態におけるフリップチップボンダー１が備える装着ヘッド１７は、基板位置決め部１４によって位置決めされた基板２に対して相対移動自在に設けられ、下端に着脱自在に取り付けられた吸着ツール２０を介して部品３を吸着するヘッド部となっている。
【００３０】
装着ヘッド１７は、反転ヘッド１６が供給する部品３の上方に吸着ノズル１７ａを位置させた上で吸着ノズル１７ａを下降させ（図１中に示す矢印Ｃ１）、吸着ツール２０を部品３の上面に接触させて部品３を吸着した後上昇し、基板位置決め部１４によって位置決めされた基板２の上方に移動する。そして、後述する撮像部１８を用いた基板２上の部品装着部位２ａと部品３との位置合わせがなされた後、吸着ノズル１７ａを下降させて（図１中に示す矢印Ｃ２）、吸着ノズル１７ａにより吸着した部品３を部品装着部位２ａに上方から装着する。
【００３１】
撮像部１８は、図２及び図４に示すように、水平面内方向に広がって延びるとともに上面及び下面に開口部（下側開口部２１ａ及び上側開口部２１ｂ）を有した筐体２１内にプリズム２２を備えている。プリズム２２は下側開口部２１ａと上側開口部２１ｂの間に設けられており、筐体２１の下側開口部２１ａを介してプリズム２２に入った光ＬＴ１と上側開口部２１ｂを介してプリズム２２に入った光ＬＴ２はいずれも筐体２１と結合された拡大レンズ２３を通ってＣＣＤカメラ２４に入射される。
【００３２】
筐体２１内には上下のシャッター（下側シャッター２５ａ及び上側シャッター２５ｂ）が設けられている。下側シャッター２５ａは下側シャッター移動機構２６ａの作動により筐体２１内を水平面内方向に移動して（図４中に示す矢印Ｄ１）、下側開口部２１ａを開閉する。また、上側シャッター２５ｂは上側シャッター移動機構２６ｂの作動により筐体２１内を水平面内方向に移動して（図４中に示す矢印Ｄ２）、上側開口部２１ｂを開閉する。
【００３３】
下側シャッター２５ａが下側開口部２１ａを開放して上側シャッター２５ｂが上側開口部２１ｂを閉止すると、筐体２１の下側から下側開口部２１ａ内に入射した光ＬＴ１がＣＣＤカメラ２４に受光されるので、下側開口部２１ａの下方に位置する物体が撮像部１８によって撮像される。一方、下側シャッター２５ａが下側開口部２１ａを閉止して上側シャッター２５ｂが上側開口部２１ｂを開放すると、筐体２１の上側から上側開口部２１ｂ内に入射した光ＬＴ２がＣＣＤカメラ２４に受光されるので、上側開口部２１ｂの上方に位置する物体が撮像部１８によって撮像される。
【００３４】
このように撮像部１８では、下側シャッター２５ａ及び上側シャッター２５ｂの作動により、撮像方向を下方又は上方に切り替えて選択的に撮像を行うことができる。すなわち本実施の形態において、撮像部１８は、撮像視野を下方に向けて下方に位置する撮像対象（例えば、基板位置決め部１４によって位置決めされた基板２上の部品装着部位２ａ）を上方から撮像する下方撮像手段としての下方撮像カメラ１８ａ（撮像方向を下方に切り替えた撮像部１８。図５（ａ））と、撮像視野を上方に向けて上方に位置する撮像対象（例えば、吸着ツール２０を介して装着ヘッド１７に吸着された部品３）を下方から撮像する上方撮像手段としての上方撮像カメラ１８ｂ（撮像方向を上方に切り替えた撮像部１８。図５（ｂ））を併せ持ったものとなっている。
【００３５】
撮像部１８は撮像部移動機構２７（図２）によって水平面内方向に移動自在であり、撮像部１８を基板位置決め部１４の上方から退避させた「待機位置」（図６（ａ））と、この待機位置から水平面内方向に移動して（図６（ａ）及び図２中に示す矢印Ｅ）、基板位置決め部１４の上方に進出した「撮像位置」（図６（ｂ））との間で移動させることができる。
【００３６】
すなわち本実施の形態におけるフリップチップボンダー１では、下方撮像カメラ１８ａ及び上方撮像カメラ１８ｂは基板位置決め部１４とその上方に位置した装着ヘッド１７との間の領域（撮像位置）に進退可能になっている。
【００３７】
基板搬送路１２による基板２の搬送動作は、フリップチップボンダー１が備える制御装置３０（図７）の作業実行制御部３０ａ（図７）が図示しないアクチュエータ等から成る基板搬送路駆動部３１（図７）の作動制御を行うことよってなされる。
【００３８】
基板移載ヘッド１３が備える吸着ノズル１３ａの昇降動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータから成る基板移載ヘッド吸着ノズル昇降部３２（図７）の作動制御を行うことによってなされ、基板移載ヘッド１３の水平面内方向への移動動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る基板移載ヘッド移動部３３（図７）の作動制御を行うことによってなされる。また、基板移載ヘッド１３が備える吸着ノズル１３ａによる基板２の吸着及び離脱動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る基板移載ヘッド吸着部３４（図７）の作動制御を行うことによってなされる。
【００３９】
基板位置決め部１４が備える基板載置台１４ａの水平面内方向への移動動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが基板載置台移動機構１４ｂを駆動するアクチュエータから成る基板載置台移動機構駆動部３５（図７）の作動制御を行うことによってなされる。
【００４０】
部品供給部１５による部品３の供給動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａがパレット載置台移動機構１５ｂを駆動するアクチュエータ等から成るパレット載置台移動機構駆動部３６（図７）の作動制御を行うことによってなされる。
【００４１】
反転ヘッド１６が備える吸着ノズル１６ａの昇降動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが備える図示しないアクチュエータ等から成る反転ヘッド吸着ノズル昇降部３７（図７）の作動制御を行うことによってなされ、反転ヘッド１６による部品３の吸着動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る反転ヘッド吸着部３８（図７）の作動制御を行うことによってなされる。また、反転ヘッド１６の上下反転動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る反転ヘッド反転部３９（図７）の作動制御を行うことによってなされ、反転ヘッド１６の水平面内方向への移動動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る反転ヘッド移動部４０（図７）の作動制御を行ことによってなされる。
【００４２】
装着ヘッド１７が備える吸着ノズル１７ａの昇降動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る装着ヘッド吸着ノズル昇降部４１（図７）の作動制御を行うことによってなされ、装着ヘッド１７の水平面内方向への移動動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る装着ヘッド移動部４２（図７）の作動制御を行うことによってなされる。また、装着ヘッド１７が備える吸着ノズル１７ａによる部品３の吸着及び離脱動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが図示しないアクチュエータ等から成る装着ヘッド吸着部４３（図７）の作動制御を行うことによってなされる。
【００４３】
撮像部１８の撮像方向の切り替え（下方撮像カメラ１８ａと上方撮像カメラ１８ｂの切り替え）は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが前述の下側シャッター移動機構２６ａ及び上側シャッター移動機構２６ｂを駆動するアクチュエータ等から成るシャッター移動機構駆動部４４（図７及び図４）の作動制御を行うことよってなされ、撮像部１８による撮像は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａがＣＣＤカメラ駆動部４５（図７）の作動制御を行うことによってなされる。なお、ＣＣＤカメラ２４の撮像によって得られた画像データは制御装置３０に入力されて、制御装置３０の画像認識部３０ｂ（図７）において画像認識される。また、撮像部１８の待機位置と撮像位置との間の移動動作は、制御装置３０の作業実行制御部３０ａが前述の撮像部移動機構２７を駆動するアクチュエータ等から成る撮像部移動機構駆動部４６（図７）の作動制御を行うことによってなされる。
【００４４】
制御装置３０の作業実行制御部３０ａは、反転ヘッド１６から部品３を受け取った装着ヘッド１７により、その部品３を基板２に装着するときは、基板位置決め部１４（基板載置台１４ａ）上に載置した基板２の部品装着部位２ａと装着ヘッド１７により吸着した部品３との位置合わせ（部品装着前の位置合わせ）を行う。この部品装着前の位置合わせは、下方撮像カメラ１８ａにより基板２上の部品装着部位２ａを上方から撮像するとともに、上方撮像カメラ１８ｂにより装着ヘッド１７に吸着された部品３を下方から撮像し、下方撮像カメラ１８ａにより撮像される（下方撮像カメラ１８ａの撮像視野内に映じている）基板２上の部品装着部位２ａと上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される（上方撮像カメラ１８ｂの撮像視野内に映じている）装着ヘッド１７に吸着された部品３が、そのまま部品３を（装着ヘッド１７を）下降したときに部品３が部品装着部位２ａに装着されることとなる位置関係になるように部品３を（装着ヘッド１７を）移動させることによって行う。このため、下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係（以下、撮像物体の相対位置関係と称する）を予め（部品実装工程の開始前に）検出しておく必要があり、以下、撮像物体の相対位置関係の検出工程の実行手順を、図８のフローチャート及び図９〜図１１の説明図を参照しながら説明する。
【００４５】
撮像物体の相対位置関係の検出では、制御装置３０は先ず、装着ヘッド１７を下降させ、装着ヘッド１７に取り付けられている吸着ツール２０を基板位置決め部１４の基板載置台１４ａ上で取り外して基板載置台１４ａ上に載置する（図９（ａ）。図８に示すステップＳＴ１の吸着ツール載置工程）。
【００４６】
制御装置３０は、吸着ツール２０を基板載置台１４ａ上に載置したら、撮像部１８を吸着ツール２０と装着ヘッド１７の間の撮像位置に進出させて（図９（ａ）中に示す矢印Ｆ１。図８に示すステップＳＴ２の撮像部進出工程）、基板載置台１４ａ上に載置された吸着ツール２０の直上に筐体２１の下側開口部２１ａが位置するようにする。そして、制御装置３０の作業実行制御部３０ａは、撮像部１８の撮像方向を下方に切り替えたうえで（図８に示すステップＳＴ３の撮像方向切り替え工程）、吸着ツール内管路２０ａの上端開口部２０ｂを吸着ツール２０の上面の認識対象部位（第１の認識対象部位）としてこれを含む領域を下方撮像カメラ１８ａによって撮像する（図９（ｂ）。図８に示すステップＳＴ４の吸着ツール上面撮像工程）。
【００４７】
制御装置３０の作業実行制御部３０ａは、下方撮像カメラ１８ａにより吸着ツール２０の上端開口部２０ｂを含む領域を撮像したら、撮像部１８を基板位置決め部１４上と装着ヘッド１７の間の撮像位置から移動させて待機位置に退避させる（図９（ｃ）中に示す矢印Ｆ２。図８に示すステップＳＴ５の撮像部退避工程）。そして、装着ヘッド１７を下降させ（図１０（ａ）中に示す矢印Ｇ１）、装着ヘッド１７に吸着ツール２０を吸着させて取り付ける（図１０（ａ）。図８に示すステップＳＴ６の吸着ツール取り付け工程）。
【００４８】
制御装置３０の作業実行制御部３０ａは、装着ヘッド１７に吸着ツール２０を取り付けたら、装着ヘッド１７を上昇させて（図１０（ｂ）中に示す矢印Ｇ２）、装着ヘッド１７を撮像部１８よりも上方の規定位置に位置させる（図１０（ｂ）。図８に示すステップＳＴ７の装着ヘッド上昇工程）。
【００４９】
制御装置３０の作業実行制御部３０ａは、吸着ツール２０を取り付けた装着ヘッド１７を上昇させたら、撮像部１８を吸着ツール２０と装着ヘッド１７の間の撮像位置に撮像部１８を進出させ（図１０（ｃ）中に示す矢印Ｆ３。図８に示すステップＳＴ８の撮像部進出工程）、装着ヘッド１７に取り付けた吸着ツール２０の直下に筐体２１の上側開口部２１ｂが位置するようにする。なお、このとき撮像部１８は、下方撮像カメラ１８ａにより吸着ツール２０の上面の上端開口部２０ｂを撮像したときと同じ位置に位置させるようにする。そして、制御装置３０の作業実行制御部３０ａは、撮像部１８の撮像方向を上方に切り替えたうえで（図８に示すステップＳＴ９の撮像方向切り替え工程）、吸着ツール内管路２０ａの下端開口部２０ｃを吸着ツール２０の下面の認識対象部位（第２の認識対象部位）としてこれを含む領域を撮像する（図１０（ｃ）。図８に示すステップＳＴ１０の吸着ツール下面撮像工程）。
【００５０】
制御装置３０の作業実行制御部３０ａは、上方撮像カメラ１８ｂにより吸着ツール２０の下端開口部２０ｃを含む領域を撮像したら、撮像部１８を基板位置決め部１４と装着ヘッド１７の間の撮像位置から待機位置に退避させる（図８に示すステップＳＴ１１の撮像部退避工程）。
【００５１】
制御装置３０の位置関係検出部３０ｃ（図７）は、撮像部１８を待機位置に退避させたら、ステップＳＴ４で得られた画像、すなわち装着ヘッド１７に取り付けられる前の吸着ツール２０の上端開口部２０ｂを含む領域を下方撮像カメラ１８ａにより撮像して得られた画像（第１の画像とする）と、ステップＳＴ１０で得られた画像、すなわち装着ヘッド１７に取り付けられた後の吸着ツール２０の下端開口部２０ｃを上方撮像カメラ１８ｂにより撮像して得られた画像（第２の画像とする）より上端開口部２０ｂと下端開口部２０ｃの相対位置を把握し、その相対位置から、下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係（撮像物体の相対位置関係）を検出する（図８に示すステップＳＴ１２の相対位置関係検出工程）。
【００５２】
図１１に示す画像ＳＧは、下方撮像カメラ１８ａによる撮像画像と、上方撮像カメラ１８ｂによる撮像画像を同方向から見た状態で重ねて表したものであり、符号Ｐ１で示す黒丸は下方撮像カメラ１８ａで視認した吸着ツール２０の上面の上端開口部２０ｂ、符号Ｐ２で示す白丸は上方撮像カメラ１８ｂで視認した吸着ツール２０の下面の下端開口部２０ｃを表している。この場合、部品装着時に、下方撮像カメラ１８ａで撮像した基板２上の部品装着部位２ａと上方撮像カメラ１８ｂで撮像した装着ヘッド１７に装着された部品３との位置関係が、図１１における黒丸Ｐ１と白丸Ｐ２の位置関係となるように基板２に対する装着ヘッド１７の位置を調整すれば、その後装着ヘッド１７を下降したときに、装着ヘッド１７に吸着させた部品３が基板２上の部品装着部位２ａに正確に装着されることになる。
【００５３】
なお、このようにして検出される撮像物体の相対位置関係は部品実装工程の進行に従って経時的に変化するものであり、部品実装工程の開示時だけでなく、部品実装工程の実行中も折に触れて頻繁に行う必要がある。
【００５４】
また、図１２に示すように、吸着ツール２０に設けられた吸着ツール内管路２０ａの中心軸Ｓが上下軸Ｗと平行でない（上下軸Ｗに対して傾いている）場合には、吸着ツール内管路２０ａの下端開口部２０ｃにおける吸着ツール２０の下面に沿った方向（水平面内方向）のオフセット量δ１と、吸着ツール内管路２０ａの上端開口部２０ｂにおける吸着ツール２０の上面に沿った方向（水平面内方向）のオフセット量δ２とを予め取得して制御装置３０の記憶部３０ｄ（図７）に記憶させておき、これらオフセット量δ１，δ２のデータをステップＳＴ１２において呼び出して用いるようにすることにより、吸着ツール内管路２０ａの中心軸Ｓが上下軸Ｗと平行でない場合の影響をなくすことができる。
【００５５】
次に、本実施の形態におけるフリップチップボンダー１による部品実装工程の手順について、図１３のフローチャート及び図１４、図１５の説明図を用いて説明する。これには制御装置３０は先ず、前述の手順によって下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係（撮像物体の相対位置関係）の検出を行う（図１３に示すステップＳＴ２１の撮像物体位置関係検出工程）。
【００５６】
制御装置３０は、ステップＳＴ２１の撮像物体位置関係の検出工程が終了したら、基板搬送路１２によって基板２を搬送して所定の位置に供給する（図１３に示すステップＳＴ２２の基板供給工程）。そして、制御装置３０は、基板搬送路１２によって供給された基板２を基板移載ヘッド１３により吸着し、基板位置決め部１４に移載する（図１３に示すステップＳＴ２３の基板移載工程）。
【００５７】
制御装置３０は、ステップＳＴ２３の基板移載工程が終了したら、部品供給部１５によってパレット１５ｃ内の部品３を所定の位置に位置決めする（図１３に示すステップＳＴ２４の部品位置決め工程）。そして、反転ヘッド１６によりパレット１５ｃ内の部品３を吸着し、反転ヘッド１６を回転軸Ｊ回りに回転させて部品３を上下に反転させたうえで、反転ヘッド１６を装着ヘッド１７の側へ移動させる（図１３に示すステップＳＴ２５の部品吸着・反転・移動工程）。
【００５８】
制御装置３０は、部品３を吸着した反転ヘッド１６を装着ヘッド１７の側へ移動させたら、反転ヘッド１６が吸着している部品３の直上に装着ヘッド１７を移動させたうえで、装着ヘッド１７によりその部品３を吸着して装着ヘッド１７に部品３を受け取らせる（図１３に示すステップＳＴ２６の部品受け取り工程）。
【００５９】
制御装置３０は、装着ヘッド１７に部品３を受け取らせたら、装着ヘッド１７を基板位置決め部１４の上方に位置させる。そして、撮像部１８を基板位置決め部１４と装着ヘッド１７の間の撮像位置に進出させて（図１４（ａ）→図１４（ｂ）。図１４（ａ）中に示す矢印Ｈ１）、下方撮像カメラ１８ａによる基板２上の部品装着部位２ａの撮像を行うとともに（図１４（ｃ））、上方撮像カメラ１８ｂによる装着ヘッド１７に吸着された部品３の撮像を行う（図１５（ａ））。そして、制御装置３０は、ステップＳＴ２１で検出した下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係（撮像物体の相対位置関係）に基づいて、基板２上の部品装着部位２ａに対する装着ヘッド１７に吸着された部品３の位置合わせ（部品装着前の位置合わせ）を行う（図１３に示すステップＳＴ２７の位置合わせ工程）。
【００６０】
このステップＳＴ２７の位置合わせ工程では、前述のように、基板２上の部品装着部位２ａと装着ヘッド１７に吸着された部品３との位置関係が、ステップＳＴ２１で検出した撮像物体の相対位置関係、すなわち、下方撮像カメラ１８ａの視野内に映し出された上端開口部２０ｂの位置と上方撮像カメラ１８ｂの視野内に映し出された下端開口部２０ｃの位置との位置関係と同じになるように、装着ヘッド１７の位置を調整する。
【００６１】
制御装置３０は、ステップＳＴ２７の位置合わせ工程が終了したら、撮像部１８を基板位置決め部１４と装着ヘッド１７の間の撮像位置から待機位置に退避させたうえで（図１５（ｂ）。図中に示す矢印Ｈ２）、装着ヘッド１７を下降させ（図１５（ｃ）。図中に示す矢印Ｋ）、装着ヘッド１７に吸着した部品３を基板２の部品装着部位２ａ上に装着する（図１３に示すステップＳＴ２８の部品装着工程）。これにより、装着ヘッド１７に吸着させた部品３は、基板２上の部品装着部位２ａ上に正確に装着される。
【００６２】
制御装置３０は、ステップＳＴ２８の部品装着工程が終了したら、現在部品３の装着対象となっている基板２に装着すべき部品３を全て装着したかどうかの判断を行う（図１３に示すステップＳＴ２９の部品装着判断工程）。そして、制御装置３０は、基板２に装着すべき部品３を全て装着していなかった場合には、ステップＳＴ２４に戻って部品供給部１５による部品３の位置決めを新たに行い、基板２に装着すべき部品３を全て装着していた場合には、基板移載ヘッド１３により基板２を基板搬送路１２に移載したうえで（図１３に示すステップＳＴ３０の基板移載工程）、その基板２を基板搬送路１２によってフリップチップボンダー１の外部に搬出する（図１３に示すステップＳＴ３１の基板搬出工程）。
【００６３】
制御装置３０は、基板２をフリップチップボンダー１の外部に搬出したら、まだ部品３の装着を行うべき基板２が残っているかどうかの判断を行う（図１３に示すステップＳＴ３２の基板有無判断工程）。そして、まだ部品３の装着を行うべき基板２が残っていた場合には、更に、ステップＳＴ２１の撮像物体位置関係検出工程を実行する必要があるか否かの判断を行う（図１３に示すステップＳＴ３３の位置関係検出実行判断工程）。このステップＳＴ３３では、例えば、部品実装工程を開始した後、一定時間が経過し、或いは一定作業量を実行していた場合には、ステップＳＴ２１の撮像物体位置関係検出工程を実行する判断を行う。
【００６４】
制御装置３０は、ステップＳＴ３３でステップＳＴ２１の撮像物体位置関係検出工程を実行する必要はないと判断したときには、ステップＳＴ２２に戻って基板搬送路１２による基板２の供給を新たに行い、ステップＳＴ２１の撮像物体位置関係検出工程を実行する必要があると判断したときには、ステップＳＴ２１に戻って撮像物体位置関係検出工程を実行する。
【００６５】
このステップＳＴ２１に戻って行う撮像物体位置関係検出工程では、吸着ツール２０を一旦装着ヘッド１７から取り外して基板位置決め部１４の基板載置台１４ａ上に載置する必要はあるものの、装着ヘッド１７から吸着ノズル１７ａを取り外す必要はない。このため、吸着ノズル１７ａについては部品実装工程の実行中における状態のまま、すなわち、吸着ノズル１７ａに熱歪み等がある場合には、その熱歪み等の影響を加味した状態で撮像物体の相対位置関係の検出を行うことができる。
【００６６】
制御装置３０は、ステップＳＴ３２で、部品３の装着を行うべき基板２がないと判断した場合には、一連の部品実装工程を終了する。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置としてのフリップチップボンダー１は、基板２の位置決めを行う基板位置決め部１４と、基板位置決め部１４に位置決めされた基板２に対して相対移動自在に設けられ、下端に着脱自在に取り付けられた吸着ツール２０を介して部品３を吸着し、その吸着した部品３を基板位置決め部１４に位置決めされた基板２上の部品装着部位２ａに装着するヘッド部としての装着ヘッド１７を備えるほか、撮像視野を下方に向けた下方撮像手段としての下方撮像カメラ１８ａと、撮像視野を上方に向けた上方撮像手段としての上方撮像カメラ１８ｂと、所定の吸着ツール載置部（基板載置台１４ａ）に載置された吸着ツール２０の上面の上端開口部２０ｂ（第１の認識対象部位）を下方撮像カメラ１８ａにより上方から撮像して得られる第１の画像及び上記吸着ツール載置部（基板載置台１４ａ）に載置された吸着ツール２０を装着ヘッド１７に取り付けて上昇させた状態でその吸着ツール２０の下面の下端開口部２０ｃ（第２の認識対象部位）を上方撮像カメラ１８ｂにより下方から撮像して得られる第２の画像より求められる吸着ツール２０の上端開口部２０ｂ（第１の認識対象部位）と吸着ツール２０の下端開口部２０ｃ（第２の認識対象部位）の相対位置から、下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係（撮像物体の相対位置関係）を検出する位置関係検出手段としての制御装置３０の位置関係検出部３０ｃと、位置関係検出部３０ｃにおいて検出された下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係に基づいて部品装着部位２ａに対する装着ヘッド１７に吸着された部品３の位置合わせを行い、そのうえで装着ヘッド１７を下降させて部品３を部品装着部位２ａに装着する部品装着手段としての制御装置３０の作業実行制御部３０ａを備えたものとなっている。
【００６８】
また、本実施の形態における部品実装方法は、本実施の形態におけるフリップチップボンダー１による部品実装方法であり、所定の吸着ツール載置部（基板載置台１４ａ）に載置された吸着ツール２０の上面の上端開口部２０ｂ（第１の認識対象部位）を、撮像視野を下方に向けた下方撮像カメラ１８ａにより上方から撮像して第１の画像を得る工程（ステップＳＴ４の吸着ツール上面撮像工程）と、上記吸着ツール載置部（基板載置台１４ａ）に載置された吸着ツール２０を装着ヘッド１７に取り付けて上昇させた状態でその吸着ツール２０の下面の下端開口部２０ｃ（第２の認識対象部位）を、撮像視野を上方に向けた上方撮像カメラ１８ｂにより下方から撮像して第２の画像を得る工程（ステップＳＴ１０の吸着ツール下面撮像工程）と、得られた第１の画像及び第２の画像より求められる上端開口部２０ｂと下端開口部２０ｃの相対位置から、下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係（撮像物体の相対位置関係）を検出する工程（ステップＳＴ１２の相対位置関係検出工程）と、検出した下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係に基づいて部品装着部位２ａに対する装着ヘッド１７に吸着された部品３の位置合わせを行い、そのうえで装着ヘッド１７を下降させて部品３を部品装着部位に装着する工程（ステップＳＴ２８の部品装着工程）を含むものとなっている。
【００６９】
本実施の形態におけるフリップチップボンダー１及びこれを用いた部品実装方法では、部品装着前の基板２と部品３の位置合わせ時に必要な撮像物体の相対位置関係（下方撮像カメラ１８ａにより撮像される物体と上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される物体の相対位置関係）を、もともと装着ヘッド１７に取り付けられる部材である吸着ツール２０を治具部品として検出するようになっているので、従来のように撮像物体の相対位置関係を求めるための専用の治具を必要とせず、したがって治具を吸着するための専用の吸着ツールをヘッド部に取り付ける（付け替える）必要がないので、撮像物体の相対位置関係を非常に簡易な工程で検出することができる。
【００７０】
また、本実施の形態におけるフリップチップボンダー１及びこれを用いた部品実装方法では、下方撮像カメラ１８ａにより撮像される吸着ツール２０の上面の第１の認識対象部位及び上方撮像カメラ１８ｂにより撮像される吸着ツール２０の下面の第２の認識対象部位は吸着ツール２０に設けられた貫通孔（吸着ツール内管路２０ａ）の上端開口部２０ｂと下端開口部２０ｃであるので、第１の認識対象部位と第２の認識対象部位の形成が容易である。更には、貫通孔は吸着ツール２０に必ず設けられる部品３の吸着管路の吸着ツール内管路２０ａから成るので、第１の認識対象部位と第２の認識対象部位を別途設ける必要がない。
【００７１】
なお、吸着ツール２０の上面の第１の認識対象部位及び吸着ツール２０の下面の第２の認識対象部位は、必ずしも吸着ツール２０に設けられた部品３の吸着管路（吸着ツール内管路２０ａ）の上端開口部２０ｂと下端開口部２０ｃである必要はなく、吸着ツール２０上の位置を把握できるのであれば、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、部品３の吸着管路（吸着ツール内管路２０ａ）とは別個に設けた貫通孔２０ｐの上端開口部２０ｓ及び下端開口部２０ｔとしてもよい。
【００７２】
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、下方撮像カメラ１８ａと上方撮像カメラ１８ｂは一体となった構成となっていたが、下方撮像カメラ１８ａと上方撮像カメラ１８ｂは必ずしも一体となっていなければならないわけではない。
【００７３】
また、上述の実施の形態では、本発明が適用される部品実装装置がフリップチップボンダー１であったが、これは一例であり、本発明は、フリップチップ型ではないダイボンダーや、表面実装型の部品実装装置等に対しても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
部品装着前の基板と部品の位置合わせ時に必要な撮像物体の相対位置関係を簡易な工程で検出することができる部品実装装置及び部品実装方法を提供する。
【符号の説明】
【００７５】
１  フリップチップボンダー（部品実装装置）
２  基板
２ａ  部品装着部位
３  部品
１４  基板位置決め部
１４ａ  基板載置台（吸着ツール載置部）
１７  装着ヘッド（ヘッド部）
１８ａ  下方撮像カメラ（下方撮像手段）
１８ｂ  上方撮像カメラ（上方撮像手段）
２０  吸着ツール
２０ａ  吸着ツール内管路（貫通孔、吸着管路）
２０ｂ  上端開口部（第１の認識対象部位）
２０ｃ  下端開口部（第２の認識対象部位）
３０ａ  作業実行制御部（部品装着手段）
３０ｃ  位置関係検出部（位置関係検出手段）
【図１】
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【図２】
0005353840.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005353840.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005353840.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005353840.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005353840.tif 000014
【図１４】
0005353840.tif 000015
【図１５】
0005353840.tif 000016
【図１６】
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