(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着対象物を装着ステージ上に搭載し、装着ヘッドに保持されて装着対象物の上方に搬送されてきた電子部品を、装着対象物に装着するよう構成するとともに、装着ヘッドに保持された電子部品および装着ステージ上の装着対象物の位置情報を取り込む撮像手段と、取り込んだ位置情報に基づいて電子部品および装着対象物の相対位置を修正する制御手段を備えた電子部品装着装置において、
前記撮像手段による撮像行程において前記装着対象物の上方を覆う透明部材と、
前記透明部材の上方に空気を強制流動させる送風装置とを備えてあることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項２】
前記撮像手段を、波長の異なる色成分の複数の位置情報を得るよう構成するとともに、この複数の位置情報を平均化処理して電子部品および装着対象物の位置を割り出す演算手段を備えてある請求項１記載の電子部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品などの電子部品を基板やパッケージなどの装着対象物に実装するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、従来のこの種部品装着装置の一例が示されている。この部品装着装置は、部品供給部３１の部品３２を装着ヘッド３３の吸着ノズル３４で保持して装着ステージ３５の上方にまで搬送し、装着ヘッド３３と装着ステージ３５の間に、プリズムやハーフミラーなどの反射部材３６およびカメラ３７などからなる撮像手段３８を進入させ、装着ヘッド３３に保持された部品３２および装着ステージ３５上の装着対象物３９の位置をそれぞれ撮像して、それぞれの位置情報を取り込み、撮像手段３８を後退移動させた後、取り込んだ位置情報に基づいて部品３２および装着対象物３９の位置ずれを修正し、その後、装着ヘッド３３を下降させて、装着ステージ３５に載置された装着対象物３９に部品３２を押圧装着するように構成されている。
【０００３】
また、図１１に示すように、部品供給部３１から装着ヘッド３３が部品を取出して搬送している間に、装着ステージ３５上の装着対象物３９をカメラ４０で撮像するとともに、装着ヘッド３３に保持された部品３２を下方からカメラ４１で撮像して、それぞれの位置情報を取り込むよう構成したものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来装置では、装着対象物３９の撮像において空気の揺らぎが原因で正確な撮像情報（位置、姿勢、形状など）が得られないことがあり、高精度の位置補正が困難となることがあった。特に、部品３２を装着対象物３９に熱圧着する形態では、装着対象物３９を加熱するためのヒータが装着ステージ３５に内蔵されるので、ステージ上方での空気の揺らぎが発生しやすく、上記不具合が一層顕著になるものであった。また、装着ステージ３５の上方に空気を吹き付けて揺らぎによる撮像誤差を小さくすることも提案されているが、装着対象物３９の温度を低下させてしまうという新たな不具合がもたらされるものであった。
【０００５】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、装着ステージ上方の空気の揺らぎに起因する上記不具合を解消して、精度の高い位置情報を取り込むことができるようにすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【０００７】
すなわち、請求項１に係る発明の電子部品装着装置は、装着対象物を装着ステージ上に搭載し、装着ヘッドに保持されて装着対象物の上方に搬送されてきた電子部品を、装着対象物に装着するよう構成するとともに、装着ヘッドに保持された電子部品および装着ステージ上の装着対象物の位置情報を取り込む撮像手段と、取り込んだ位置情報に基づいて電子部品および装着対象物の相対位置を修正する制御手段を備えた電子部品装着装置において、前記撮像手段による撮像行程において前記装着対象物の上方を覆う透明部材と、前記透明部材の上方に空気を強制流動させる送風装置とを備えてあることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明の電子部品装着装置は、請求項１の発明において、前記撮像手段を、波長の異なる色成分の複数の位置情報を得るよう構成するとともに、この複数の位置情報を平均化処理して電子部品および装着対象物の位置を割り出す演算手段を備えてある。
【００１１】
〔作用〕
請求項１に係る発明の構成によると、透明部材によって気流を遮断するので、撮像光路での空気の揺らぎを抑制することができる。
また、輻射熱などによって透明部材の上方で発生する空気の揺らぎを吹き飛ばすことができ、しかも、吹き付けた空気は装着対象物や装着ステージに及ばないので、装着対象物の温度が低下することはない。
【００１４】
請求項２に係る発明の構成によると、屈折率の異なる色成分の複数の画像を比較演算することで、屈折前の位置情報を割り出すことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る電子部品装着装置の概略構成を示す斜視図、また、図２は、概略構成を示す正面図である。この電子部品装着装置における装置フレーム１の上面には、装着対象物の一例であるパッケージ２を搭載支持する左右２台の装着ステージ３、および、チップ部品などの部品４を整列収容した部品供給部５が装備されるとともに、装置フレーム１の上方には、部品搬送手段としての部品搬送ステージ６、部品供給部５から取出した部品４を部品搬送ステージ６に供給する部品供給ユニット７、部品搬送ステージ６に供給された部品４を受取って装着ステージ３上のパッケージ２に装着する装着ヘッド８、装着前の部品４とパッケージ２の位置情報（位置、姿勢、形状など）を取り込むための撮像機構９、などが配備された構造となっており、各部の詳細な構成および機能を以下に説明する。
【００１８】
２台の各装着ステージ３には、パッケージ２を整列装填したトレイ１０が脱着可能に搭載されるとともに、そのトレイ搭載部位にはヒータ１１が内蔵されており、トレイ１０を介してパッケージ２が適度に加熱されるようになっている。
【００１９】
そして、各装着ステージ３は、制御装置３０からの指令によって作動する図示しない駆動手段に接続されており、装着ヘッド８の下方の装着エリアと、これから左右に外れた待機位置とにわたって左右移動可能、かつ、前後方向にも移動可能に、構成されている。
【００２０】
図２に示すように、トレイ１０は、加熱によって反ることがないように、その上面に配備されたトレイ押さえ部材１２によって適度の荷重で装着ステージ３に押圧されている。トレイ押さえ部材１２はステンレス鋼板からなり、パッケージ２を露出させる開口１３が形成されるとともに、トレイ押さえ部材１２の下面の適所には多数の突起１４が設けられ、トレイ１０を複数箇所において点接触状態で押圧している。このようにトレイ１０を点接触状態で押圧することで、トレイ押さえ部材１２自体が加熱によって反り返り変形するのを抑制し、もって、トレイ１０が装着ステージ３に全面的に密着されて、ヒータ１１からの熱が効率よくトレイ１０に伝達されて、各パッケージ２が均一に加熱されるようになっている。
【００２１】
部品供給ユニット７は、制御装置３０に接続された図示しない駆動手段によって上下および水平移動可能であり、部品供給部５に整列収容された部品４を吸着ノズル１５で１個づつ吸着保持して搬出し、部品搬送ステージ６の上面に供給するよう構成されている。
【００２２】
部品搬送ステージ６も、制御装置３０からの指令によって作動する図示しない駆動手段に接続されており、部品供給ユニット７によって供給された部品４を装着ヘッド８の上下移動軌跡内に搬入して、装着ヘッド８に受け渡すよう上下および左右に移動可能に構成されている。また、部品搬送ステージ６の側部には、撮像機構９の一部を構成する反射部材１６（プリズム、反射鏡、ハーフミラーなど）が備えられている。
【００２３】
前記装着ヘッド８は、部品搬送ステージ６によって上下移動軌跡内に搬入された部品４を受取る吸着ノズルなどの部品保持部１７を備え、上方の待機位置と下方の装着位置とに亘って上下移動可能に構成されるとともに、保持した部品４の角度を変更するために部品保持部１７が縦軸心周りに回転制御可能に構成されている。
【００２４】
撮像機構９は、装着ヘッド８の部品保持部１７に保持された部品４と、トレイ１０上のパッケージ２を、部品搬送ステージ６に備えた反射部材１６および位置固定の反射部材１８を介して撮像する部品用のカメラ１９とパッケージ用のカメラ２０とで構成されている。
【００２５】
本発明に係る電子部品装着装置の基本的な構成は以上のようであり、次にその部品装着作動を図４〜図９に基づいて行程順に説明する。
【００２６】
（１）図４に示すように、パケージ２への部品４の装着が完了したことが確認されると、同図中の仮想線で示すように、装着ヘッド８が上昇を開始するとともに、部品搬送ステージ６が装着ヘッド８の移動経路に向けて進出する。
【００２７】
（２）図５に示すように、装着ヘッド８が上昇すると、装着ステージ３は水平方向にピッチ移動して、次に装着するパッケージ２を装着ヘッド８の直下位置にセットする。
【００２８】
（３）装着ヘッド８が或る高さまで上昇すると、部品４を保持して水平方向に移動してきた部品搬送ステージ６が上昇中の装着ヘッド８の直下にもぐり込みながら上昇作動する。
【００２９】
（４）ここで、制御装置３０を作動させて、装着ヘッド８の上昇速度の減速制御、あるいは、部品搬送ステージ６の上昇速度の増速制御、の少なくともいずれかを行うことで、装着ヘッド８と部品搬送ステージ６との上昇速度差を次第に少なくし、図６に示すように、装着ヘッド８の上昇作動中に装着ヘッド８に部品搬送ステージ６を追いつかせることで、部品４を装着ヘッド８の部品保持部１７に受け渡す。部品４の受け渡し終了後、部品搬送ステージ６は、下降作動を開始する。
【００３０】
（５）図７に示すように、部品受け渡しが行われて装着ヘッド８が上方待機位置に到達する一方、部品搬送ステージ６は下降しながら横移動し、装着ヘッド８に保持された部品４と、その直下に位置するパッケージ２との間に反射部材１６を位置させ、部品用カメラ１９とパッケージ用カメラ２０によって部品４およびパッケージ２をそれぞれ撮像する。
【００３１】
この場合、部品４から部品用カメラ１９までの光路の長さと、パッケージ２からパッケージ用カメラ２０までの光路の長さとが等しくなる位置で撮像することが望ましい。
【００３２】
また、この撮像行程に入ると、常時は退避していた透明板２１が水平に進出移動されてパッケージ４を上方から覆い、パッケージ加熱用の熱で暖められた空気の揺らぎによる撮像誤差を抑制する。また、パッケージ２を覆った透明板２１の上方に送風装置２２からの風を吹き付けて、透明板２１の上方での空気の揺らぎを除去することで、一層撮像誤差を少なくすることができる。この場合、送風装置２２からの風は透明板２１で遮られて直接にパッケージ２に吹き付けられることがないので、パッケージ２の温度が低下することはない。
【００３３】
そして、上記撮像は複数回行われ、その撮像データを制御装置３０内に記憶設定された所定の手順によって平均化処理することで、更に位置情報の精度の向上が図られる。なお、演算手段は制御装置３０に備えられている。
【００３４】
（６）得られた位置情報は制御装置３０内で演算解析されて、部品４とパッケージ２との位置ずれが割り出される。そのずれ量に基づいて、装着ヘッド８における部品保持部１７の回転、および、装着ステージ３の水平方向での二次元移動によってその位置ずれが修正される。
【００３５】
（７）位置修正が完了すると、図８に示すように、部品搬送ステージ６は部品供給を受ける待機位置まで水平復帰移動するとともに、装着ヘッド８は下降作動して、加熱されているパッケージ２に部品４が押圧装着される。
【００３６】
（８）以上で１回の部品装着処理が完了し、以後上記作動を繰り返す。
【００３７】
（９）一方の装着ステージ３での部品装着処理が行われている間、他方の装着ステージ３においては次に処理されるパッケージ２の予備加熱が行われる。
【００３８】
（１０）そして、一方の装着ステージ３での部品装着処理が完了すると、図９に示すように、その装着ステージ３は装着ヘッド下方の装着エリアから外れた待機位置に移動するとともに、予備過熱処理を行いながら待機していた他方の装着ステージ３が装着エリアに進出移動され、他方の装着ステージ３に搭載されたパッケージ群への部品装着処理が上記手順で行われる。
【００３９】
（１１）そして、装着エリアから待機位置に退避移動した装着ステージ３においては、部品装着処理の済んだトレイ１０の搬出と、新しいパッケージ２を搭載したトレイ１０の装填が行われる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
【００４１】
（１）  波長が長く屈折率の低い赤外線あるいは赤色光を部品４とパッケージ２に照射して撮影、または、赤外線あるいは赤色光をと透過させるフィルタを介して撮影すると、空気の揺らぎの影響を受けること少なく精度の高い位置情報を得ることができる。そして、上記実施の形態のように、部品および装着対象物の撮像を複数回行い、取り込んだ位置情報を統計的に処理して部品および装着対象物の位置を割り出す演算手段を備えるものと併用すると、後の発明の効果でも説明するように、一層撮像誤差の少ない位置情報を得ることができる。
【００４２】
（２）  異なった色相のフィルターを介して撮像して、波長の異なる色成分の複数の位置情報を得るよう構成するとともに、この複数の位置情報を統計的に処理することによっても、精度の高い位置情報を得ることができる。
【００４３】
（３）  本発明は、装着ステージ３に内蔵したヒータで装着対象物（パッケージ）を加熱する熱圧着形態において特に有効に利用できるが、装着ステージ３の上方の空気はステージ駆動手段を構成するモータなどからの熱によっても暖められて揺らぎが発生することがあるので、熱圧着形態でない部品装着を行う場合にも本発明を適用することができる。また、部品装着にきわめて微小な位置精度が要求される場合の撮像時において加熱等を原因としない揺らぎに対しても適用することができる。
【００４４】
（４）  装着対象物（パッケージ）を上方から覆う透明部材としては、上記のように透明板を利用する他に、透明フィルムを利用することもできる。
【００４５】
（５）  先に説明した図１１に示す形態で撮像を行う場合に本発明を適用することもできる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下に示すような効果が期待できる。
【００４７】
請求項１に係る発明の電子部品装着装置によれば、空気の揺らぎによる影響を受けること少なく撮像誤差の小さい位置情報を得ることができ、精度の高い部品装着を行うことが可能となる。
また、装着対象物の温度低下をもたらさないので、装着精度を向上するとともに信頼性の高い部品装着を行うことができる。
【００５０】
請求項２に係る発明の電子部品装着装置によれば、空気の揺らぎによる影響を受けること少なく撮像誤差の小さい位置情報を得ることができ、精度の高い部品装着を行うことが可能となる。さらに、請求項１の発明と組み合わせると、一層撮像誤差の小さい位置情報を得ることができ、請求項１の発明の効果を助長する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品装着装置の概略構成を示す斜視図
【図２】本発明に係る電子部品装着装置の概略構成を示す正面図
【図３】トレイ押え部材の裏面側から見た斜視図
【図４】部品装着行程を示す正面図
【図５】部品装着行程を示す正面図
【図６】部品装着行程を示す正面図
【図７】部品装着行程を示す正面図
【図８】部品装着行程を示す正面図
【図９】部品装着行程を示す正面図
【図１０】従来例の概略構成を示す正面図
【図１１】他の従来例の概略構成を示す正面図
【符号の説明】
２            装着対象物（パッケージ）
３            装着ステージ
４            部品
６            部品搬送手段（部品搬送ステージ）
９            撮像手段
２１          透明部材
２２          送風装置
【図１】
0004506027.tif 000002
【図２】
0004506027.tif 000003
【図３】
0004506027.tif 000004
【図４】
0004506027.tif 000005
【図５】
0004506027.tif 000006
【図６】
0004506027.tif 000007
【図７】
0004506027.tif 000008
【図８】
0004506027.tif 000009
【図９】
0004506027.tif 000010
【図１０】
0004506027.tif 000011
【図１１】
0004506027.tif 000012