(57)【要約】回路基板の基板面の形状を近似して曲面モデルを想定する際に、基板面に測定箇所の他に補助測定箇所を設定し、これらの作業基準面からの変位量の差に応じて曲面モデルを想定する際のサンプリング変位量としての適格性を判断し、適格性がないと判断された場合には新たな測定箇所を設定し直す。これにより、基板面の不連続面による局所的な変位量の増減が曲面モデルの想定に影響を与えることがなく、実際の基板面の形状により近似した曲面モデルが想定され、作業高さが適正な高さに調節されて作業品質の向上につながる。
2007063763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の作業面に設定された少なくとも３つの測定箇所および上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つ設定された複数の補助測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定する測定手段と、
上記測定手段により測定された上記測定箇所と当該測定箇所の近傍に設定された上記補助測定箇所とにおける上記作業基準面からの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定された上記それぞれの測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算する演算手段と、
上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さの補正を行う補正手段とを備える、回路基板に対する作業装置。
【請求項２】
上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定することで、上記曲面モデルが適合していると判断する適合性判定手段をさらに備える、請求項１に記載の回路基板に対する作業装置。
【請求項３】
上記演算手段は、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、請求項１に記載の回路基板に対する作業装置。
【請求項４】
回路基板の作業面に少なくとも３つの測定箇所を設定し、
上記設定されたそれぞれの測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定し、
上記測定された測定箇所についての上記測定変位量が、サンプリング変位量として適格であるかどうかを判定し、
上記適格でないと判定された場合には、上記適格でないと判定された上記測定箇所に代えて新たな上記測定箇所を設定して、上記測定変位量を測定して、新たな上記測定変位量についての適格性の判定を行い、一方、上記適格であると判定された場合には、上記測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算し、
上記演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さを補正して、上記回路基板に対する作業を行う、回路基板に対する作業方法。
【請求項５】
上記測定箇所の設定において、上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つの補助測定箇所を設定し、
上記測定変位量の測定において、上記それぞれの補助測定箇所についての上記測定変位量の測定を行い、
上記測定変位量の適格性の判定において、上記各々の測定箇所について、当該測定箇所とその近傍に設定された上記補助測定箇所の上記それぞれの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下である場合に、適格であると判定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項６】
上記曲面モデルが想定された後、上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面とが適合するかどうかを判定し、
適合しないと判定された場合には、上記測定箇所の設定において、新たな上記測定箇所を追加設定して、新たな上記曲面モデルを想定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項７】
上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面との適合性の判定において、上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となっていることでもって適合していると判定する、請求項６に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項８】
上記曲面モデルの想定において、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電子部品が実装される回路基板に電子部品の実装に関係する所定の作業を施す回路基板に対する作業装置及び作業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  電子部品の実装工程においては、回路基板の作業面（以下、基板面という）に導電性ペーストや半田クリームの塗布・印刷を行う工程、導電性ペースト等が塗布・印刷された回路基板の基板面に電子部品を搭載する工程、熱圧着やリフローにより電子部品を機械的及び電気的に回路基板に接合する工程、回路基板が多数個取り基板である場合には個々の回路基板にダイシングする工程等により回路基板に種々の作業（あるいは加工処理）が行われる。これらの工程において電子部品の実装品質を向上させるためには、回路基板に作業を施す際の作業高さ（加工高さ）管理が重要であり、高精度な作業高さ管理を実現するものとして例えば特開２０００−２９９５９７号公報（文献１）に開示された電子部品装着装置が知られている。【０００３】  この文献１に開示されたものによれば、電子部品が実装される基板面の実装基準面からのずれ（変位量）を測定し、このずれを用いて基板面の反りの近似を行い、基板面に電子部品を装着する際の装着高さの補正量を演算し、この補正量に基づいて装着高さを補正することにより、電子部品の装着面を基板面に過不足なく押接させて実装することができるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、上記の文献１に開示された電子部品装着装置においては、基板面の任意箇所における作業基準面からの変位量に基づいて基板面全体の反り形状を仮想しているので、対象となる回路基板に段差やスリット、切欠き等の影響による不連続面が存在する場合、局所的な変位量の増減が影響して実際の基板面の面形状と隔たった反り形状が仮想されるおそれがある。このように仮想された反り形状により演算される補正量に基づいて装着高さが補正されると、電子部品の装着面を基板面に過不足なく押接させることができず実装品質が低下するという問題が生じる。そして、この実装品質の低下の問題は、回路基板に種々の作業を施す際の作業の品質についても同様である。【０００５】  従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、電子部品が実装される回路基板に電子部品の実装に関係する所定の作業を施す回路基板に対する作業において、対象となる回路基板に段差やスリット、切欠き等の影響による不連続面が存在する場合であっても回路基板に対する作業の品質を低下させることなく、維持することができる回路基板に対する作業装置及び作業方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【０００７】  本発明の第１態様によれば、回路基板の作業面に設定された少なくとも３つの測定箇所および上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つ設定された複数の補助測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定する測定手段と、
上記測定手段により測定された上記測定箇所と当該測定箇所の近傍に設定された上記補助測定箇所とにおける上記作業基準面からの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定された上記それぞれの測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算する演算手段と、
上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さの補正を行う補正手段とを備える、回路基板に対する作業装置を提供する。【０００８】  本発明の第２態様によれば、上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定することで、上記曲面モデルが適合していると判断する適合性判定手段をさらに備える、第１態様に記載の回路基板に対する作業装置を提供する。【０００９】  本発明の第３態様によれば、上記演算手段は、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、第１態様に記載の回路基板に対する作業装置を提供する。【００１０】  本発明の第４態様によれば、回路基板の作業面に少なくとも３つの測定箇所を設定し、
上記設定されたそれぞれの測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定し、
上記測定された測定箇所についての上記測定変位量が、サンプリング変位量として適格であるかどうかを判定し、
上記適格でないと判定された場合には、上記適格でないと判定された上記測定箇所に代えて新たな上記測定箇所を設定して、上記測定変位量を測定して、新たな上記測定変位量についての適格性の判定を行い、一方、上記適格であると判定された場合には、上記測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算し、
上記演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さを補正して、上記回路基板に対する作業を行う、回路基板に対する作業方法を提供する。【００１１】  本発明の第５態様によれば、上記測定箇所の設定において、上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つの補助測定箇所を設定し、
上記測定変位量の測定において、上記それぞれの補助測定箇所についての上記測定変位量の測定を行い、
上記測定変位量の適格性の判定において、上記各々の測定箇所について、当該測定箇所とその近傍に設定された上記補助測定箇所の上記それぞれの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下である場合に、適格であると判定する、第４態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。【００１２】  本発明の第６態様によれば、上記曲面モデルが想定された後、上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面とが適合するかどうかを判定し、
適合しないと判定された場合には、上記測定箇所の設定において、新たな上記測定箇所を追加設定して、新たな上記曲面モデルを想定する、第４態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。【００１３】  本発明の第７態様によれば、上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面との適合性の判定において、上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となっていることでもって適合していると判定する、第６態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。【００１４】  本発明の第８態様によれば、上記曲面モデルの想定において、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、第４態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】  本発明によれば、回路基板において作業が施される基板面の形状により近似した曲面モデルを想定して作業高さを精度良く補正することができるので、対象となる回路基板に段差やスリット、切欠き等の影響による不連続面が存在する場合であっても回路基板に対する作業の品質を低下させることなく、維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】  本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装装置の模式平面図であり、
【図２】図２は、上記第１実施形態の電子部品実装装置の部分模式側面図であり、
【図３Ａ】図３Ａは、上記第１実施形態の電子部品実装装置における実装高さを示す説明図であって、回路基板の端部が下方に向けて変位した状態を示す図であり、
【図３Ｂ】図３Ｂは、上記第１実施形態の電子部品実装装置における実装高さを示す説明図であって、回路基板の端部が上方に向けて変位した状態を示す図であり、
【図４】図４は、上記第１実施形態の電子部品の実装における実装高さの補正動作を示すフローチャートであり、
【図５Ａ】図５Ａは、上記第１実施形態の基板面に設定された測定箇所を示す部分模式平面図であり、
【図５Ｂ】図５Ｂは、上記第１実施形態の基板面に設定された補助測定箇所を示す部分模式平面図であり、
【図６】図６は、上記第１実施形態における回路基板の曲面モデルを示す模式斜視図であり、
【図７】図７は、上記第１実施形態における電子部品の実装の様子を示す模式側面図であり、
【図８】図８は、上記第１実施形態の電子部品実装装置を含む基板加工システムの構成を示す説明図であり、
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第２実施形態にかかる回路基板に対する作業装置にて取り扱われるスリットが形成された回路基板を示す模式平面図であり、
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの回路基板における基板面を複数の領域に区画した様子を示す模式平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。【００１８】  （第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる回路基板に対する作業装置の一例である電子部品実装装置１０１の模式平面図を図１に示し、その部分模式側面図を図２に示す。【００１９】  まず、図１及び図２を参照しながら、本第１実施形態の電子部品実装装置１０１の全体構成について説明する。なお、本発明において回路基板に対する作業装置とは、作業高さ（あるいは加工高さ）の管理を行いながら回路基板の作業面（以下、基板面という）に種々の作業（あるいは加工処理）を施す装置をいい、本第１実施形態においては、回路基板の基板面と作業ツール（あるいは作業ツールに保持された電子部品）との間の高さ距離である実装高さの管理を行いながら基板面に電子部品を実装する電子部品実装装置を例にとって説明する。【００２０】  図１の電子部品実装装置１０１において、基台１上の略中央には搬送ガイド２が配設されている。搬送ガイド２は、電子部品が実装される回路基板３を搬送して所定位置に位置決めする基板位置決め手段として機能する。なお、本第１実施形態においては、回路基板３の搬送方向をＸ方向とし、これに水平面内で直交する方向をＹ方向とする。搬送ガイド２のＹ方向における両側方には部品供給部４が配設されており、複数個のパーツフィーダ５が着脱自在に並設されている。基台１のＸ方向における両端部には一対のＹテーブル６が配設されている。これらのＹテーブル６上にはＸテーブル７が架設されており、Ｙテーブル６の駆動によりＹ方向に移動する。Ｘテーブル７の側部には移載ヘッド８が配設されており、Ｘテーブル７の駆動によりＸ方向に移動する。移載ヘッド８の側方には、カメラ９と高さ検知センサ１０が配設されている。カメラ９は、下方を撮像して電子部品や回路基板３の位置、すなわちＸＹ平面内における位置を認識する認識手段として機能する。Ｙテーブル６及びＸテーブル７は、移載ヘッド８及びカメラ９、高さ検知センサ１０を基台１上の任意の位置に水平移動させる水平移動手段として機能する。搬送ガイド２と部品供給部４の間にはラインカメラ１１が配設されている。【００２１】  図２において、移載ヘッド８には複数のノズルユニット１２が並設されている（本第１実施形態では、例えば３個のノズルユニット１２を一列に配列している）。各ノズルユニット１２の下端部には、パーツフィーダ５から電子部品Ｐを吸着してピックアップするノズル１３が装着されている。本第１実施形態においては、それぞれのノズル１３が回路基板３に対して電子部品の実装という作業を行う作業ツールの一例となっている。各ノズルユニット１０には、ノズル１３をＺ方向に昇降させる昇降装置１２ａが備えられており、ノズル１３を下降させて電子部品Ｐの下面を基板面３ａに押接させることにより電子部品Ｐを基板３に実装するようになっている。なお、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向である。【００２２】  高さ検知センサ１０は、基板面３ａ上の測定箇所ｓにレーザ光を投射して反射光を受光することにより基板面３ａの高さ、すなわちＺ方向における位置を検知する。高さ検知センサ１０による検知結果は演算部１４において演算処理され、測定箇所ｓの作業基準面３ｂからの変位量（以下、変位量という）ｄが測定される。このように、���さ検知センサ１０及び演算部１４は、測定箇所ｓの作業基準面３ｂからの変位量を測定する測定手段として機能する。なお、作業基準面３ｂとは、反りや変形がないフラットな回路基板３が搬送レール２により位置決めされた状態における基板面３ａのことであり、この作業基準面３ｂに電子部品Ｐを過不足なく押接して実装することができるようにノズル１３の下降ストローク、すなわち実装高さが設定される。従って、回路基板３に反りや変形が生じている場合には基板面３ａと作業基準面３ｂは一致しないので、回路基板３に電子部品Ｐを実装する際には実装高さの補正を行う必要がある。例えば、図３Ａの説明図に示すように、回路基板３における基板面３ａが作業基準面３ｂに対して凸状に変形、すなわち、回路基板３の端部が下方に位置されるように湾曲変形している場合は、上方への変位量ｄ１が実装高さの補正量となり、作業基準面３ｂに対応して設定された実装高さから減算する。一方、図３Ｂの説明図に示すように、基板面３ａが作業基準面３ｂに対して凹状に変形、すなわち、回路基板３の端部が上方に位置されるように湾曲変形している場合は、下方への変位量ｄ２が実装高さの補正量となり、作業基準面３ｂに対応して設定された実装高さに加算する。このように、実装高さの補正に際しては基板面３ａの作業基準面３ｂからの変位量を測定する必要がある。従って、本第１実施形態においては、回路基板３における基板面３ａの形状を近似する曲面モデルを想定し、この曲面モデルにおける作業基準面３ｂからの変位量に基づいて実装高さの補正を行う。【００２３】  図２において、制御部１５は、記憶部１７に記憶された曲面モデルの作業基準面３ｂからの変位量に基づいて実装高さの補正を行う補正手段として機能し、昇降装置１２ａの駆動を制御することによりノズル１３の下降ストロークを調整して実装高さの補正を行う。記憶部１７は、曲面モデルの他に種々のデータや制御プログラム等が記憶された記憶領域を備えている。入力部１６は、制御部１５への制御信号の入力、及び記憶部１７に記憶させるデータやプログラムの入力を行う。【００２４】  次に、曲面モデルを想定して実装高さの補正を行う手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。曲面モデルの想定に際しては、まず、回路基板３の基板面３ａに複数の測定箇所を設定する（ステップＳＴ１）。回路基板３における基板面３ａの部分模式平面図である図５Ａに示すように、測定箇所（ｓ１〜ｓ４を例示している）は、入力部１６により基板面３ａにＸＹ座標値で設定することもできるし、記憶部１７に予め記憶された配置パターンから選択するようにしてもよい。また、回路基板３のサイズや品種、測定箇所の数等を入力部１６により入力すると最適な配置パターンが選択されるようにすることもできる。なお、このような測定箇所としては、後述するように曲面モデルを想定するためには、少なくとも３点以上の同一直線上に位置されない点を設定することが好ましく、例えば回路基板３における４つの角部近傍とその中間地点等に設けることがより好ましい。【００２５】  次に、ステップＳＴ１で設定された各々の測定箇所の近傍に少なくとも一つの補助測定箇所を設定する（ステップＳＴ２）���補助測定箇所は、ステップＳＴ１で設定された測定箇所毎に設定される。すなわち補助測定箇所は、１つの測定箇所に関連付けられてその近傍に設定される。基板面３ａの部分模式平面図である図５Ｂにおいては、図５Ａに示す測定箇所（ｓ１〜ｓ４を例示）のうちの１つの測定箇所ｓ１の近傍に補助測定箇所を設定した例を示している。補助測定箇所は、測定箇所ｓ１を中心としてＸ方向にｓｘ１、ｓｘ２、Ｙ方向にｓｙ１、ｓｙ２の合計４箇所に設定されている。補助測定箇所の数や配置は適宜選択して設定することができるが、本第１実施形態にように、測定箇所の４方向にそれぞれ設定することがより好ましい。補助測定箇所は、入力部１６によりＸＹ座標値で設定することもできるし、記憶部１７に予め記憶された配置パターンから選択するようにしてもよい。また、入力部１６により補助測定箇所の数や配置を入力すると適合する配置パターンが選択されるようにすることもできる。なお、図５Ｂにおいては図示しないが、その他の測定箇所ｓ２、ｓ３、及びｓ４についても、４点ずつの補助測定箇所がその近傍において設定される。【００２６】  次に、ステップＳＴ１及びＳＴ２において設定された測定箇所及び補助測定箇所について変位量を測定する（ステップＳＴ３）。変位量の測定は、上述したように高さ検知センサ１０による検知結果を演算部１４で演算処理することにより行われ、測定された変位量は、測定箇所と当該測定箇所毎に設定された補助測定箇所における変位量を１つのグループにセットにして記憶部１７に一時的に記憶される。図５Ｂに示す例では、１つの測定箇所ｓ１とこの測定箇所ｓ１に関連付けられた４つの補助測定箇所ｓｘ１、ｓｘ２、ｓｙ１、ｓｙ２における合計５つの変位量が１つのグループにセットされて記憶される。他の測定箇所ｓ２、ｓ３、ｓ４についても同様に、ステップＳＴ２において測定箇所毎に設定された補助測定箇所における変位量とセットにされて記憶される。【００２７】  次に、ステップＳＴ３において測定された変位量のサンプリング変位量としての適格性についての判定を行う（ステップＳＴ４）。この判定は、記憶部１７に記憶された変位量のグループ毎に最大の変位量と最小の変位量の差を演算し、この最大の変位量と最小の変位量の差を所定の閾値と比較することにより行う。所定の閾値は予め記憶部１７に記憶されており、本第１実施形態においては例えば０．３ｍｍに設定している。各々の変位量のグループ内の最大の変位量と最小の変位量の差が所定の閾値以下であると、このグループに含まれた測定箇所における変位量はサンプリング変位量として適格であると判定され、当該測定箇所における変位量が、曲面モデルを想定する際のサンプリング変位量として選択される（ステップＳＴ５）。【００２８】  変位量のグループ内の最大の変位量と最小の変位量の差が所定の閾値より大きいと、このグループに含まれた測定箇所における変位量はサンプリング変位量として不適格であると判定される。すなわち、グループ内の最大の変位量と最小の変位量の差が所定の閾値より大きいということは、測定箇所とその近傍の補助測定箇所の間に局所的な段差やスリット、切欠き等の不連続面が存在している可能性が高いということであり、���のような測定箇所における変位量を曲面モデルの想定におけるサンプリング変位量として選択すると、局所的な変動が基板面の形状の近似に反映されてしまい、現実の基板面の形状とかけ離れた曲面モデルが想定されるおそれがある。そのため、グループ内の最大の変位量と最小の変位量の差が所定の閾値より大きいと、このセットに含まれた測定箇所を無効にして当該測定箇所の近傍に新たな測定箇所を設定する（ステップＳＴ６）。【００２９】  新たな測定箇所の設定においても、ステップＳＴ１における設定と同様に入力部１６により基板面３ａ上にＸＹ座標値で設定することもできるし、記憶部１７に予め記憶された配置パターンから自動で設定するようにしてもよい。新たに設定された測定箇所についても補助測定箇所の設定（ステップＳＴ２）及び変位量の測定（ステップＳＴ３）、適格性についての判定（ステップＳＴ４）が行われる。ステップＳＴ４において、新たな測定箇所における変位量がサンプリング変位量として適格であると判定されると、当該新たな測定箇所における変位量がサンプリング変位量として選択される（ステップＳＴ５）。【００３０】  このように、基板面３ａの局所的な段差やスリット、切欠き等の不連続面における変位量は曲面モデル想定するためのサンプリング変位量としないようにしているので、局所的な変位量の増減が曲面モデルの想定に影響を与えないようになっている。これにより、実際の基板面３ａの形状により近似した曲面モデルが想定され、曲面モデルの作業基準面３ｂからの変位量に基づいて補正される装着高さが適正な高さに調節されて実装品質の向上につながる。【００３１】  次に、ステップＳＴ５においてサンプリング変位量として採用された変位量に基づいて曲面モデルを想定する（ステップＳＴ７）。曲面モデルは、サンプリング変位量を基に基板面３ａ全体の反りや変形の傾向を解析して数式化することより想定される。図６において、作業基準面３ｂに対して凸状に反り変形が生じた基板面３ａを想定した曲面モデル２０を示している。曲面モデル２０は数式化されて記憶部１７に記憶されており、曲面モデル２０上の全ての箇所がＸＹＺ座標系により表されるようになっている。演算部１４は、曲面モデル２０の作業基準面３ｂからの変位量を演算する演算手段として機能し、曲面モデル２０の全ての箇所について作業基準面３ｂからの変位量を演算することができる。例えば、回路基板３上の任意の実装箇所ｍのＸＹ座標値（ｘｍ，ｙｍ）から、曲面モデル２０のＸＹ座標値（ｘｍ，ｙｍ）における変位量であるＺ座標値ｚｍが演算される。このＺ座標値ｚｍを基板面３ａに実装する際の補正量として実装高さの補正を行う。【００３２】  このような曲面モデルの想定は、具体的には、演算部１４において曲面の方程式ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）に回路基板３における各測定箇所のＸＹ座標（ｘ，ｙ）とその変位量（測定変位量）ｚとを代入して演算を行うことにより行われる。比較的簡単な例として、Ｙ方向において変位が生じる曲面モデルを想定するような場合には、曲面の方程式を２次関数ｚ＝ａｙ２＋ｂｙ＋ｃで表すことができ、少なくとも３つの測定箇所のデータを入力することで、３つの未知数（ａ，ｂ，ｃ）を求めることができる。��らに、Ｘ方向においても変位が生じるような曲面モデルを想定するような場合には、それに応じた曲面の方程式を用いることで、曲面モデルを想定することができる。なお、このように具体的に演算を行って、曲面モデルを表す方程式を算出することも可能であるが、より効率的な演算を行うために、予め想定される曲面の方程式を複数種類準備しておき（例えば、記憶部１７に予め記憶させておく）、演算結果に一番近い近似的な曲面の方程式を選択して、曲面モデルの想定を行うような場合であってもよい。【００３３】  次に、曲面モデル２０と基板面３ａの適合性についての判定を行う（ステップＳＴ８）。この判断は、ステップＳＴ７において想定された曲面モデル２０と基板面３ｂの間にどの程度のずれがあるかについて、サンプリング変位量として採用された複数の測定箇所における変位量（実測値（測定変位量））と、当該測定箇所のＸＹ座標値から演算された曲面モデル２０における変位量（計算値（演算変位量））との差に基づいて行われる。【００３４】  全ての実測値（測定変位量）について計算値（演算変位量）の差が所定の閾値以下であると判定されると、曲面モデル２０は基板面３ａと適合すると判断され、曲面モデル２０の変位量（演算変位量）に基づいて実装高さの補正が行われる（ステップＳＴ９）。なお、所定の閾値は予め記憶部１７に記憶されており、本第１実施形態においては例えば０．３ｍｍに設定している。一方、実測値（測定変位量）と計算値（演算変位量）の差が所定の閾値より大きいと、曲面モデル２０は基板面３ｂに適合しないと判定される。そのような場合には、計算値との差が所定の閾値を超える実測値の測定箇所の近傍に更に新たな測定箇所を追加設定し（ステップＳＴ１０）、測定箇所の個数を増加させてより詳細なサンプルデータを取得することにより、基板面３ａの形状により適合した曲面モデル２０を想定し直す。なお、新たに追加設定された測定箇所については、ステップＳＴ２において補助測定箇所を設定し、ステップＳＴ３においてそれぞれの変位量を測定した後、ステップＳＴ４において測定された変位量がサンプリング変位量として適合しているかどうかの判断が行われる。曲面モデル２０が想定された後、再びステップＳＴ８において、新たに想定された曲面モデル２０が基板面３ａに適合すると判断されると曲面モデル２０の想定が完了し、新たに想定された曲面モデル２０の変位量に基づいて実装高さの補正が行われる（ステップＳＴ９）。なお、このような適合性の判定は演算部１４において行われ、演算部１４が適合性判定手段として機能する。【００３５】  電子部品を回路基板３の実装位置に実装する様子を示す模式図である図７において、基板面３ａの任意の実装箇所ｍに電子部品Ｐを実装する場合の実装高さはｈ３となっている。従って、図６に示すように実装箇所ｍのＸＹ座標値（ｘｍ，ｙｍ）から曲面モデル２０の変位量ｚｍを演算することにより補正量ｈ２を算出し、作業基準面３ｂに対して調整された実装高さｈ１から補正量ｈ２を減算する補正を行うことにより実装高さｈ３が算出される。回路基板３の実装位置においては、このように補正された実装高さｈ３だけ電子部品Ｐを吸着保持するノズル１３を昇降装置１��ａにより下降させて、接合材料（例えば半田材料）を介して電子部品Ｐを回路基板３に押圧することで、電子部品Ｐを回路基板３に高精度に実装することができる。【００３６】  従って、このように、想定された曲面モデル２０と基板面３ｂとの適合性を検査することにより、実際の基板面３ａの形状により近似した曲面モデル２０が想定され、曲面モデル２０の作業基準面３ｂからの変位量に基づいて補正される装着高さが適正な高さに調節されて実装品質の向上につながる。また、想定作業開始時には測定箇所の数を抑えて効率化を図りつつ、適合しない場合にのみ測定箇所を追加設定してより精密な曲面モデル２０の想定を行うことができるので、より少ないサンプル数で効率的かつ精度良く補正することができる。【００３７】  なお、ステップＳＴ４及びステップＳＴ８において所定の閾値を０．３ｍｍに設定しているのは、昇降装置１２ａの駆動により電子部品の実装のために下降されるノズル１３による回路基板への電子部品の押し込み量（押圧の際に押し込む量）として０．３ｍｍ程度必要であるため、基板面３ａの変位量について０．３ｍｍ程度の誤差は許容されるからである。従って、ノズル１３の押し込み量に応じた所定の閾値を随時設定することが実装品質の向上を図るうえで好ましい。【００３８】  次に、本第１実施形態の電子部品実装装置１０１に代表されるような回路基板に対する作業装置（以降、基板作業装置とする）が複数台備えられて構成される基板作業処理システムについて、図８に示す模式説明図を用いて説明する。図８において、基板作業処理システムは、複数の基板作業装置を工程順に配設して構成されている。工程の最上流に位置する基板作業装置３０には、高さ検知センサ１０、演算部１４、制御部１５、記憶部１７が備えられており、記憶部１７に記憶された数式化された曲面モデルの作業基準面からの変位量を演算部１４において演算し、この変位量に基づいて制御部１５により作業高さの補正を行って基板面に所定の作業処理を施すように構成されている。基板作業装置３０の記憶部１７は、工程の下流側に配設された基板作業装置３１、３２、３３に備えられた演算部１４及び制御部１５からなる制御系と通信可能に接続されている。基板作業装置３１、３２、３３は、基板作業装置３０の記憶部１７に記憶された数式化された曲面モデルの作業基準面からの変位量を各演算部１４において演算し、この変位量に基づいて各制御部１５により作業高さの補正を行って基板面に所定の作業を施すように構成されている。【００３９】  このように、基板に所定の作業処理を施す基板作業装置を複数備えた基板作業処理システムにおいて、少なくとも工程の最上流に位置する基板作業装置において想定された曲面モデルに基づいて他の基板作業装置における作業高さの補正を行うことにより、一個の基板に種々の作業を施す全ての工程において同一の曲面モデルにより装着高さの補正がなされ作業品質の向上につながる。また、高さ検知センサ１０等の測定手段を少なくとも最上流の基板作業装置のみに設けるだけでよいので経済的である。さらに、工程毎に基板面の測定を行う必要がないので各装置における作業時間を短縮することが可能となり効率的である。【００４０】  （第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９Ａは本第２実施形態の回路基板に対する作業装置において取り扱われる回路基板を示す模式平面図であり、図９Ｂは図９Ａの回路基板における基板面を複数の領域に区画した様子を示す平面図である。上記第１実施形態においては、回路基板３の基板面３ａ全体を１つの曲面モデル２０により想定しているが、本第２実施形態においては、回路基板５３の基板面５３ａを任意の領域に区画した区画面毎の形状を曲面モデルにより想定し、これらの複数の曲面モデルを用いて基板面５３ａ全体の形状を想定するようにしている点で異なっている。以下、上記第１実施形態と異なる点のみを説明する。【００４１】  図９Ａは複数の開口部であるスリット５３ｃが形成された回路基板５３を示している。スリット５３ｃのような不連続面が存在する基板面５３ａの曲面モデルを想定する際には、スリット５３ｃが形成されている位置を区画線５３ｄの一部として基板面５３ａを複数の領域に区画し、図９Ｂに示すように、基板面５３ａを例えば３つの区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇに区画する。各区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇについて、上記第１実施形態における基板面の曲面モデルの想定と同様にして各区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇの曲面モデルの想定を行う。区画線５３ｄは、入力部１６によりＸＹ座標値で設定することもできるし、記憶部１７に予め記憶された区画パターンから選択するようにしてもよい。【００４２】  このように、１つの基板面５３ｂを複数の区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇに区画して想定した各曲面モデルを組み合わせることにより、不連続な反り形状や複雑な曲面を有する反り形状を想定することができ、段差やスリット、切り欠き等の影響による不連続面が存在する基板面５３ａにより適合した曲面モデルを想定することができる。なお、各々の区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇにおいては、少なくとも３点以上の測定箇所を設定、より好ましくは、それぞれの角部近傍と中間位置等の測定箇所を設定して変位量の測定及び曲面モデルの想定を行うことが好ましい。【００４３】  本発明において「補助測定箇所」とは、「測定箇所」において測定される変位量がサンプリング変位量として適格なものであるかどうかを判定することを目的として、測定箇所の近傍において設定される補助的な測定箇所のことである。従って、上記適格性の判定のために使用され、曲面モデルの想定には使用されない。【００４４】  回路基板においては、一般的にレジスト形成部分や電極形成部分が含まれており、これらそれぞれの部分においては光の反射率等が異なり、高さ位置検知センサによって検出される高さデータが異なる場合も考えられる。さらに、回路基板においてクリーム半田等の接合材料が配置された部分においても反射率が異なる場合がある。そのため、測定箇所の周囲近傍に補助測定箇所を設定して、測定箇所にて測定された変位量が適格なものであるかを判定するものである。このような観点からは、補助測定箇所は、測定箇所に近づき過ぎても、離れすぎても好ましくないと言うことができる。【００４５】  近づく限度としては、回路基板に形成される最小の電極の形成幅、例えば０．３ｍｍ以上であることが好ましい。このような電��は、回路基板上において形成される凹凸部の中で最小のものであるからである。離れる限度としては、離れすぎると、測定箇所の測定値を補うという本来の目的を達成することができなくなるため、例えば、５ｍｍ以内、最大でも１０ｍｍ以内に設定することが好ましい。【００４６】  また、上記第１実施形態の電子部品実装装置１０１において、同種類の回路基板に対して連続的に電子部品の実装を行うような場合にあっては、最初に搬入された回路基板に対して、上記第１実施形態にて説明したように、測定箇所と補助測定箇所とを設定して曲面モデルの想定を行い、２枚目以降の回路基板に対しては、最初の回路基板に設定された測定箇所と同じ位置に測定箇所の設定を行い、補助測定箇所の設定を行わずに曲面モデルの想定を行うこともできる。最初の回路基板において、測定箇所のサンプリング変位量としての適格性を判定しておけば、後の回路基板において同じ位置に測定箇所を設定することで、上記適格性の判定のステップを飛ばすことができるからである。このような場合にあっては、曲面モデルの想定を効率的に行うことができる。【００４７】  また、上記それぞれの実施形態においては、回路基板に対する作業装置が、電子部品実装装置であるような場合を例として説明したが、このような作業装置は、回路基板の作業面に半田クリームの塗布・印刷を行う塗布・印刷装置、熱圧着やリフローにより電子部品を機械的及び電気的に回路基板に接合する接合装置、さらに回路基板が多数個取り基板である場合には個々の回路基板にダイシングを行うダイシング装置などにも適用することが可能である。【００４８】  次に、上記それぞれの実施形態の回路基板に対する作業方法に組み合わせて実施することで有用な工夫点について以下に説明する。【００４９】  回路基板が例えば比較的軟らかい材料にて形成され、その反り量が大きくなってしまうと、回路基板の搬送経路やその保持位置の上方において配置されている、あるいは動作する他の構成部材と回路基板とが干渉するような場合が考えられる。このような問題を未然に防止するために、曲面モデルの想定した後、回路基板の反り量を予め設定された閾値と比較して判定することで、他の構成部材と干渉する恐れがある程その反り量が大きな回路基板を特定して、作業処理のエラー表示を出力する。その結果、このような反り量が大きな回路基板に対する作業処理を中止して、他の構成部材との干渉が実際に生じることを防止することができる。【００５０】  また、レーザ光を投射することにより測定箇所の高さを検知する高さ検知センサによる高さ検出精度をさらに向上させる方法を、上記それぞれの実施形態に組み合わせて行うことができる。具体的には、電子部品を吸着保持するためのノズルの真空吸引の経路に真空センサを設け、ある高さに位置されたノズルにおいて、真空吸引を行いながら徐々に下降させる。その後、真空吸引の経路における真空圧が著しく上昇したタイミングを真空センサにより検出して、このタイミングにおけるノズルの昇降装置におけるエンコーダの値を取得する。このようなタイミングは、ノズルの先端が回路基板の基板面に当接したタイミングであり、エンコーダの値を用いて、ノズル当接時点における回路基���の基板面の高さ位置を検出することができる。次に、回路基板上における同じ位置にて、高さ検知センサにより基板面の高さ位置を検出する。次に、ノズルの真空センサを用いて検出した高さ位置を基準として、高さ検知センサによる検出値との差を、オフセット補正量として算出して記憶する。このようなオフセット補正量を用いて、生産データ（オリジナルデータ）自体を補正することで、高さ検知センサによる測定値を補正して、高精度に曲面モデルを想定することができる。例えば、高さ検知センサによる検出高さが１．５ｍｍであり、ノズルにより検出された高さ位置が１．７ｍｍである場合には、オフセット補正量が＋０．２ｍｍとなり、その後高さ検知センサにより取得された高さ位置に＋０．２ｍｍが加算された値が、補正後の高さ位置データとして取り扱われる。なお、ノズルが基板面に当接するタイミングを検出するセンサが真空センサ（圧力センサ）である場合に代えて、真空吸引量を検出する流量センサが用いられるような場合であってもよい。【００５１】  なお、このようなオフセット補正量を用いた補正は、上述のように生産データ（オリジナルデータ）自体を直接的に補正してしまう場合だけでなく、このような場合に代えて、回路基板の生産ロット（同種の回路基板の生産グループ）毎にノズルを用いた高さ位置の検出を行って、生産データの補正を行うような場合であってもよい。【００５２】  また、ノズルを用いた高さ位置の検出は、回路基板の基板面において、測定箇所とその補助測定箇所のそれぞれのグループのうちの一番平坦な面のグループにて行うか、あるいは、回路基板において予め設定されている計測基準点にて行うことが好ましい。【００５３】  なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。【００５４】  本発明によれば、回路基板の基板面の形状により近似した曲面モデルを想定して作業高さを精度良く補正することができるので、対象となる回路基板に段差やスリット、切欠き等の影響による不連続面が存在する場合であっても回路基板に対する作業の品質を低下させることなく、良好に維持することができるという利点を有し、回路基板に所定の作業を施して電子部品を実装する分野において有用である。【００５５】  本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。【００５６】  ２００５年１１月２９日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２００５−３４３２７２号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
【図１】
2007063763.tif 000003
【図２】
2007063763.tif 000004
【図３Ａ】
2007063763.tif 000005
【図３Ｂ】
2007063763.tif 000006
【図４】
2007063763.tif 000007
【図５Ａ】
2007063763.tif 000008
【図５Ｂ】
2007063763.tif 000009
【図６】
2007063763.tif 000010
【図７】
2007063763.tif 000011
【図８】
2007063763.tif 000012
【図９Ａ】
2007063763.tif 000013
【図９Ｂ】
2007063763.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月26日(2007.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の作業面に設定された少なくとも３つの測定箇所および上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つ設定された複数の補助測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定する測定手段と、
上記測定手段により測定された上記測定箇所と当該測定箇所の近傍に設定された上記補助測定箇所とにおける上記作業基準面からの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定された上記それぞれの測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算する演算手段と、
上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さの補正を行う補正手段とを備える、回路基板に対する作業装置。
【請求項２】
上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定することで、上記曲面モデルが適合していると判断する適合性判定手段をさらに備える、請求項１に記載の回路基板に対する作業装置。
【請求項３】
上記演算手段は、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、請求項１に記載の回路基板に対する作業装置。
【請求項４】
回路基板の作業面に少なくとも３つの測定箇所を設定し、
上記設定されたそれぞれの測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定し、
上記測定された測定箇所についての上記測定変位量が、サンプリング変位量として適格であるかどうかを判定し、
上記適格でないと判定された場合には、上記適格でないと判定された上記測定箇所に代えて新たな上記測定箇所を設定して、上記測定変位量を測定して、新たな上記測定変位量についての適格性の判定を行い、一方、上記適格であると判定された場合には、上記測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算し、
上記演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さを補正して、上記回路基板に対する作業を行う、回路基板に対する作業方法。
【請求項５】
上記測定箇所の設定において、上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つの補助測定箇所を設定し、
上記測定変位量の測定において、上記それぞれの補助測定箇所についての上記測定変位量の測定を行い、
上記測定変位量の適格性の判定において、上記各々の測定箇所について、当該測定箇所とその近傍に設定された上記補助測定箇所の上記それぞれの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下である場合に、適格であると判定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項６】
上記曲面モデルが想定された後、上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面とが適合するかどうかを判定し、
適合しないと判定された場合には、上記測定箇所の設定において、新たな上記測定箇所を追加設定して、新たな上記曲面モデルを想定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項７】
上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面との適合性の判定において、上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となっていることでもって適合していると判定する、請求項６に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項８】
上記曲面モデルの想定において、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品が実装される回路基板に電子部品の実装に関係する所定の作業を施す回路基板に対する作業装置及び作業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の実装工程においては、回路基板の作業面（以下、基板面という）に導電性ペーストや半田クリームの塗布・印刷を行う工程、導電性ペースト等が塗布・印刷された回路基板の基板面に電子部品を搭載する工程、熱圧着やリフローにより電子部品を機械的及び電気的に回路基板に接合する工程、回路基板が多数個取り基板である場合には個々の回路基板にダイシングする工程等により回路基板に種々の作業（あるいは加工処理）が行われる。これらの工程において電子部品の実装品質を向上させるためには、回路基板に作業を施す際の作業高さ（加工高さ）管理が重要であり、高精度な作業高さ管理を実現するものとして例えば特許文献１に開示された電子部品装着装置が知られている。
【０００３】
この特許文献１に開示されたものによれば、電子部品が実装される基板面の実装基準面からのずれ（変位量）を測定し、このずれを用いて基板面の反りの近似を行い、基板面に電子部品を装着する際の装着高さの補正量を演算し、この補正量に基づいて装着高さを補正することにより、電子部品の装着面を基板面に過不足なく押接させて実装することができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９９５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された電子部品装着装置においては、基板面の任意箇所における作業基準面からの変位量に基づいて基板面全体の反り形状を仮想しているので、対象となる回路基板に段差やスリット、切欠き等の影響による不連続面が存在する場合、局所的な変位量の増減が影響して実際の基板面の面形状と隔たった反り形状が仮想されるおそれがある。このように仮想された反り形状により演算される補正量に基づいて装着高さが補正されると、電子部品の装着面を基板面に過不足なく押接させることができず実装品質が低下するという問題が生じる。そして、この実装品質の低下の問題は、回路基板に種々の作業を施す際の作業の品質についても同様である。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、電子部品が実装される回路基板に電子部品の実装に関係する所定の作業を施す回路基板に対する作業において、対象となる回路基板に段差やスリット、切欠き等の影響による不連続面が存在する場合であっても回路基板に対する作業の品質を低下させることなく、維持することができる回路基板に対する作業装置及び作業方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、回路基板の作業面に設定された少なくとも３つの測定箇所および上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つ設定された複数の補助測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定する測定手段と、
上記測定手段により測定された上記測定箇所と当該測定箇所の近傍に設定された上記補助測定箇所とにおける上記作業基準面からの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定された上記それぞれの測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算する演算手段と、
上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さの補正を行う補正手段とを備える、回路基板に対する作業装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２態様によれば、上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定することで、上記曲面モデルが適合していると判断する適合性判定手段をさらに備える、第１態様に記載の回路基板に対する作業装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３態様によれば、上記演算手段は、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、第１態様に記載の回路基板に対する作業装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４態様によれば、回路基板の作業面に少なくとも３つの測定箇所を設定し、
上記設定されたそれぞれの測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定し、
上記測定された測定箇所についての上記測定変位量が、サンプリング変位量として適格であるかどうかを判定し、
上記適格でないと判定された場合には、上記適格でないと判定された上記測定箇所に代えて新たな上記測定箇所を設定して、上記測定変位量を測定して、新たな上記測定変位量についての適格性の判定を行い、一方、上記適格であると判定された場合には、上記測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算し、
上記演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さを補正して、上記回路基板に対する作業を行う、回路基板に対する作業方法を提供する。
【００１２】
本発明の第５態様によれば、上記測定箇所の設定において、上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つの補助測定箇所を設定し、
上記測定変位量の測定において、上記それぞれの補助測定箇所についての上記測定変位量の測定を行い、
上記測定変位量の適格性の判定において、上記各々の測定箇所について、当該測定箇所とその近傍に設定された上記補助測定箇所の上記それぞれの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下である場合に、適格であると判定する、第４態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。
【００１３】
本発明の第６態様によれば、上記曲面モデルが想定された後、上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面とが適合するかどうかを判定し、
適合しないと判定された場合には、上記測定箇所の設定において、新たな上記測定箇所を追加設定して、新たな上記曲面モデルを想定する、第４態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。
【００１４】
本発明の第７態様によれば、上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面との適合性の判定において、上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となっていることでもって適合していると判定する、第６態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。
【００１５】
本発明の第８態様によれば、上記曲面モデルの想定において、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、第４態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回路基板において作業が施される基板面の形状により近似した曲面モデルを想定して作業高さを精度良く補正することができるので、対象となる回路基板に段差やスリット、切欠き等の影響による不連続面が存在する場合であっても回路基板に対する作業の品質を低下させることなく、維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる回路基板に対する作業装置の一例である電子部品実装装置１０１の模式平面図を図１に示し、その部分模式側面図を図２に示す。
【００１９】
まず、図１及び図２を参照しながら、本第１実施形態の電子部品実装装置１０１の全体構成について説明する。なお、本発明において回路基板に対する作業装置とは、作業高さ（あるいは加工高さ）の管理を行いながら回路基板の作業面（以下、基板面という）に種々の作業（あるいは加工処理）を施す装置をいい、本第１実施形態においては、回路基板の基板面と作業ツール（あるいは作業ツールに保持された電子部品）との間の高さ距離である実装高さの管理を行いながら基板面に電子部品を実装する電子部品実装装置を例にとって説明する。
【００２０】
図１の電子部品実装装置１０１において、基台１上の略中央には搬送ガイド２が配設されている。搬送ガイド２は、電子部品が実装される回路基板３を搬送して所定位置に位置決めする基板位置決め手段として機能する。なお、本第１実施形態においては、回路基板３の搬送方向をＸ方向とし、これに水平面内で直交する方向をＹ方向とする。搬送ガイド２のＹ方向における両側方には部品供給部４が配設されており、複数個のパーツフィーダ５が着脱自在に並設されている。基台１のＸ方向における両端部には一対のＹテーブル６が配設されている。これらのＹテーブル６上にはＸテーブル７が架設されており、Ｙテーブル６の駆動によりＹ方向に移動する。Ｘテーブル７の側部には移載ヘッド８が配設されており、Ｘテーブル７の駆動によりＸ方向に移動する。移載ヘッド８の側方には、カメラ９と高さ検知センサ１０が配設されている。カメラ９は、下方を撮像して電子部品や回路基板３の位置、すなわちＸＹ平面内における位置を認識する認識手段として機能する。Ｙテーブル６及びＸテーブル７は、移載ヘッド８及びカメラ９、高さ検知センサ１０を基台１上の任意の位置に水平移動させる水平移動手段として機能する。搬送ガイド２と部品供給部４の間にはラインカメラ１１が配設されている。
【００２１】
図２において、移載ヘッド８には複数のノズルユニット１２が並設されている（本第１実施形態では、例えば３個のノズルユニット１２を一列に配列している）。各ノズルユニット１２の下端部には、パーツフィーダ５から電子部品Ｐを吸着してピックアップするノズル１３が装着されている。本第１実施形態においては、それぞれのノズル１３が回路基板３に対して電子部品の実装という作業を行う作業ツールの一例となっている。各ノズルユニット１０には、ノズル１３をＺ方向に昇降させる昇降装置１２ａが備えられており、ノズル１３を下降させて電子部品Ｐの下面を基板面３ａに押接させることにより電子部品Ｐを基板３に実装するようになっている。なお、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向である。
【００２２】
高さ検知センサ１０は、基板面３ａ上の測定箇所ｓにレーザ光を投射して反射光を受光することにより基板面３ａの高さ、すなわちＺ方向における位置を検知する。高さ検知センサ１０による検知結果は演算部１４において演算処理され、測定箇所ｓの作業基準面３ｂからの変位量（以下、変位量という）ｄが測定される。このように、高さ検知センサ１０及び演算部１４は、測定箇所ｓの作業基準面３ｂからの変位量を測定する測定手段として機能する。なお、作業基準面３ｂとは、反りや変形がないフラットな回路基板３が搬送レール２により位置決めされた状態における基板面３ａのことであり、この作業基準面３ｂに電子部品Ｐを過不足なく押接して実装することができるようにノズル１３の下降ストローク、すなわち実装高さが設定される。従って、回路基板３に反りや変形が生じている場合には基板面３ａと作業基準面３ｂは一致しないので、回路基板３に電子部品Ｐを実装する際には実装高さの補正を行う必要がある。例えば、図３Ａの説明図に示すように、回路基板３における基板面３ａが作業基準面３ｂに対して凸状に変形、すなわち、回路基板３の端部が下方に位置されるように湾曲変形している場合は、上方への変位量ｄ１が実装高さの補正量となり、作業基準面３ｂに対応して設定された実装高さから減算する。一方、図３Ｂの説明図に示すように、基板面３ａが作業基準面３ｂに対して凹状に変形、すなわち、回路基板３の端部が上方に位置されるように湾曲変形している場合は、下方への変位量ｄ２が実装高さの補正量となり、作業基準面３ｂに対応して設定された実装高さに加算する。このように、実装高さの補正に際しては基板面３ａの作業基準面３ｂからの変位量を測定する必要がある。従って、本第１実施形態においては、回路基板３における基板面３ａの形状を近似する曲面モデルを想定し、この曲面モデルにおける作業基準面３ｂからの変位量に基づいて実装高さの補正を行う。
【００２３】
図２において、制御部１５は、記憶部１７に記憶された曲面モデルの作業基準面３ｂからの変位量に基づいて実装高さの補正を行う補正手段として機能し、昇降装置１２ａの駆動を制御することによりノズル１３の下降ストロークを調整して実装高さの補正を行う。記憶部１７は、曲面モデルの他に種々のデータや制御プログラム等が記憶された記憶領域を備えている。入力部１６は、制御部１５への制御信号の入力、及び記憶部１７に記憶させるデータやプログラムの入力を行う。
【００２４】
次に、曲面モデルを想定して実装高さの補正を行う手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。曲面モデルの想定に際しては、まず、回路基板３の基板面３ａに複数の測定箇所を設定する（ステップＳＴ１）。回路基板３における基板面３ａの部分模式平面図である図５Ａに示すように、測定箇所（ｓ１〜ｓ４を例示している）は、入力部１６により基板面３ａにＸＹ座標値で設定することもできるし、記憶部１７に予め記憶された配置パターンから選択するようにしてもよい。また、回路基板３のサイズや品種、測定箇所の数等を入力部１６により入力すると最適な配置パターンが選択されるようにすることもできる。なお、このような測定箇所としては、後述するように曲面モデルを想定するためには、少なくとも３点以上の同一直線上に位置されない点を設定することが好ましく、例えば回路基板３における４つの角部近傍とその中間地点等に設けることがより好ましい。
【００２５】
次に、ステップＳＴ１で設定された各々の測定箇所の近傍に少なくとも一つの補助測定箇所を設定する（ステップＳＴ２）。補助測定箇所は、ステップＳＴ１で設定された測定箇所毎に設定される。すなわち補助測定箇所は、１つの測定箇所に関連付けられてその近傍に設定される。基板面３ａの部分模式平面図である図５Ｂにおいては、図５Ａに示す測定箇所（ｓ１〜ｓ４を例示）のうちの１つの測定箇所ｓ１の近傍に補助測定箇所を設定した例を示している。補助測定箇所は、測定箇所ｓ１を中心としてＸ方向にｓｘ１、ｓｘ２、Ｙ方向にｓｙ１、ｓｙ２の合計４箇所に設定されている。補助測定箇所の数や配置は適宜選択して設定することができるが、本第１実施形態にように、測定箇所の４方向にそれぞれ設定することがより好ましい。補助測定箇所は、入力部１６によりＸＹ座標値で設定することもできるし、記憶部１７に予め記憶された配置パターンから選択するようにしてもよい。また、入力部１６により補助測定箇所の数や配置を入力すると適合する配置パターンが選択されるようにすることもできる。なお、図５Ｂにおいては図示しないが、その他の測定箇所ｓ２、ｓ３、及びｓ４についても、４点ずつの補助測定箇所がその近傍において設定される。
【００２６】
次に、ステップＳＴ１及びＳＴ２において設定された測定箇所及び補助測定箇所について変位量を測定する（ステップＳＴ３）。変位量の測定は、上述したように高さ検知センサ１０による検知結果を演算部１４で演算処理することにより行われ、測定された変位量は、測定箇所と当該測定箇所毎に設定された補助測定箇所における変位量を１つのグループにセットにして記憶部１７に一時的に記憶される。図５Ｂに示す例では、１つの測定箇所ｓ１とこの測定箇所ｓ１に関連付けられた４つの補助測定箇所ｓｘ１、ｓｘ２、ｓｙ１、ｓｙ２における合計５つの変位量が１つのグループにセットされて記憶される。他の測定箇所ｓ２、ｓ３、ｓ４についても同様に、ステップＳＴ２において測定箇所毎に設定された補助測定箇所における変位量とセットにされて記憶される。
【００２７】
次に、ステップＳＴ３において測定された変位量のサンプリング変位量としての適格性についての判定を行う（ステップＳＴ４）。この判定は、記憶部１７に記憶された変位量のグループ毎に最大の変位量と最小の変位量の差を演算し、この最大の変位量と最小の変位量の差を所定の閾値と比較することにより行う。所定の閾値は予め記憶部１７に記憶されており、本第１実施形態においては例えば０．３ｍｍに設定している。各々の変位量のグループ内の最大の変位量と最小の変位量の差が所定の閾値以下であると、このグループに含まれた測定箇所における変位量はサンプリング変位量として適格であると判定され、当該測定箇所における変位量が、曲面モデルを想定する際のサンプリング変位量として選択される（ステップＳＴ５）。
【００２８】
変位量のグループ内の最大の変位量と最小の変位量の差が所定の閾値より大きいと、このグループに含まれた測定箇所における変位量はサンプリング変位量として不適格であると判定される。すなわち、グループ内の最大の変位量と最小の変位量の差が所定の閾値より大きいということは、測定箇所とその近傍の補助測定箇所の間に局所的な段差やスリット、切欠き等の不連続面が存在している可能性が高いということであり、このような測定箇所における変位量を曲面モデルの想定におけるサンプリング変位量として選択すると、局所的な変動が基板面の形状の近似に反映されてしまい、現実の基板面の形状とかけ離れた曲面モデルが想定されるおそれがある。そのため、グループ内の最大の変位量と最小の変位量の差が所定の閾値より大きいと、このセットに含まれた測定箇所を無効にして当該測定箇所の近傍に新たな測定箇所を設定する（ステップＳＴ６）。
【００２９】
新たな測定箇所の設定においても、ステップＳＴ１における設定と同様に入力部１６により基板面３ａ上にＸＹ座標値で設定することもできるし、記憶部１７に予め記憶された配置パターンから自動で設定するようにしてもよい。新たに設定された測定箇所についても補助測定箇所の設定（ステップＳＴ２）及び変位量の測定（ステップＳＴ３）、適格性についての判定（ステップＳＴ４）が行われる。ステップＳＴ４において、新たな測定箇所における変位量がサンプリング変位量として適格であると判定されると、当該新たな測定箇所における変位量がサンプリング変位量として選択される（ステップＳＴ５）。
【００３０】
このように、基板面３ａの局所的な段差やスリット、切欠き等の不連続面における変位量は曲面モデル想定するためのサンプリング変位量としないようにしているので、局所的な変位量の増減が曲面モデルの想定に影響を与えないようになっている。これにより、実際の基板面３ａの形状により近似した曲面モデルが想定され、曲面モデルの作業基準面３ｂからの変位量に基づいて補正される装着高さが適正な高さに調節されて実装品質の向上につながる。
【００３１】
次に、ステップＳＴ５においてサンプリング変位量として採用された変位量に基づいて曲面モデルを想定する（ステップＳＴ７）。曲面モデルは、サンプリング変位量を基に基板面３ａ全体の反りや変形の傾向を解析して数式化することより想定される。図６において、作業基準面３ｂに対して凸状に反り変形が生じた基板面３ａを想定した曲面モデル２０を示している。曲面モデル２０は数式化されて記憶部１７に記憶されており、曲面モデル２０上の全ての箇所がＸＹＺ座標系により表されるようになっている。演算部１４は、曲面モデル２０の作業基準面３ｂからの変位量を演算する演算手段として機能し、曲面モデル２０の全ての箇所について作業基準面３ｂからの変位量を演算することができる。例えば、回路基板３上の任意の実装箇所ｍのＸＹ座標値（ｘｍ，ｙｍ）から、曲面モデル２０のＸＹ座標値（ｘｍ，ｙｍ）における変位量であるＺ座標値ｚｍが演算される。このＺ座標値ｚｍを基板面３ａに実装する際の補正量として実装高さの補正を行う。
【００３２】
このような曲面モデルの想定は、具体的には、演算部１４において曲面の方程式ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）に回路基板３における各測定箇所のＸＹ座標（ｘ，ｙ）とその変位量（測定変位量）ｚとを代入して演算を行うことにより行われる。比較的簡単な例として、Ｙ方向において変位が生じる曲面モデルを想定するような場合には、曲面の方程式を２次関数ｚ＝ａｙ２＋ｂｙ＋ｃで表すことができ、少なくとも３つの測定箇所のデータを入力することで、３つの未知数（ａ，ｂ，ｃ）を求めることができる。さらに、Ｘ方向においても変位が生じるような曲面モデルを想定するような場合には、それに応じた曲面の方程式を用いることで、曲面モデルを想定することができる。なお、このように具体的に演算を行って、曲面モデルを表す方程式を算出することも可能であるが、より効率的な演算を行うために、予め想定される曲面の方程式を複数種類準備しておき（例えば、記憶部１７に予め記憶させておく）、演算結果に一番近い近似的な曲面の方程式を選択して、曲面モデルの想定を行うような場合であってもよい。
【００３３】
次に、曲面モデル２０と基板面３ａの適合性についての判定を行う（ステップＳＴ８）。この判断は、ステップＳＴ７において想定された曲面モデル２０と基板面３ｂの間にどの程度のずれがあるかについて、サンプリング変位量として採用された複数の測定箇所における変位量（実測値（測定変位量））と、当該測定箇所のＸＹ座標値から演算された曲面モデル２０における変位量（計算値（演算変位量））との差に基づいて行われる。
【００３４】
全ての実測値（測定変位量）について計算値（演算変位量）の差が所定の閾値以下であると判定されると、曲面モデル２０は基板面３ａと適合すると判断され、曲面モデル２０の変位量（演算変位量）に基づいて実装高さの補正が行われる（ステップＳＴ９）。なお、所定の閾値は予め記憶部１７に記憶されており、本第１実施形態においては例えば０．３ｍｍに設定している。一方、実測値（測定変位量）と計算値（演算変位量）の差が所定の閾値より大きいと、曲面モデル２０は基板面３ｂに適合しないと判定される。そのような場合には、計算値との差が所定の閾値を超える実測値の測定箇所の近傍に更に新たな測定箇所を追加設定し（ステップＳＴ１０）、測定箇所の個数を増加させてより詳細なサンプルデータを取得することにより、基板面３ａの形状により適合した曲面モデル２０を想定し直す。なお、新たに追加設定された測定箇所については、ステップＳＴ２において補助測定箇所を設定し、ステップＳＴ３においてそれぞれの変位量を測定した後、ステップＳＴ４において測定された変位量がサンプリング変位量として適合しているかどうかの判断が行われる。曲面モデル２０が想定された後、再びステップＳＴ８において、新たに想定された曲面モデル２０が基板面３ａに適合すると判断されると曲面モデル２０の想定が完了し、新たに想定された曲面モデル２０の変位量に基づいて実装高さの補正が行われる（ステップＳＴ９）。なお、このような適合性の判定は演算部１４において行われ、演算部１４が適合性判定手段として機能する。
【００３５】
電子部品を回路基板３の実装位置に実装する様子を示す模式図である図７において、基板面３ａの任意の実装箇所ｍに電子部品Ｐを実装する場合の実装高さはｈ３となっている。従って、図６に示すように実装箇所ｍのＸＹ座標値（ｘｍ，ｙｍ）から曲面モデル２０の変位量ｚｍを演算することにより補正量ｈ２を算出し、作業基準面３ｂに対して調整された実装高さｈ１から補正量ｈ２を減算する補正を行うことにより実装高さｈ３が算出される。回路基板３の実装位置においては、このように補正された実装高さｈ３だけ電子部品Ｐを吸着保持するノズル１３を昇降装置１２ａにより下降させて、接合材料（例えば半田材料）を介して電子部品Ｐを回路基板３に押圧することで、電子部品Ｐを回路基板３に高精度に実装することができる。
【００３６】
従って、このように、想定された曲面モデル２０と基板面３ｂとの適合性を検査することにより、実際の基板面３ａの形状により近似した曲面モデル２０が想定され、曲面モデル２０の作業基準面３ｂからの変位量に基づいて補正される装着高さが適正な高さに調節されて実装品質の向上につながる。また、想定作業開始時には測定箇所の数を抑えて効率化を図りつつ、適合しない場合にのみ測定箇所を追加設定してより精密な曲面モデル２０の想定を行うことができるので、より少ないサンプル数で効率的かつ精度良く補正することができる。
【００３７】
なお、ステップＳＴ４及びステップＳＴ８において所定の閾値を０．３ｍｍに設定しているのは、昇降装置１２ａの駆動により電子部品の実装のために下降されるノズル１３による回路基板への電子部品の押し込み量（押圧の際に押し込む量）として０．３ｍｍ程度必要であるため、基板面３ａの変位量について０．３ｍｍ程度の誤差は許容されるからである。従って、ノズル１３の押し込み量に応じた所定の閾値を随時設定することが実装品質の向上を図るうえで好ましい。
【００３８】
次に、本第１実施形態の電子部品実装装置１０１に代表されるような回路基板に対する作業装置（以降、基板作業装置とする）が複数台備えられて構成される基板作業処理システムについて、図８に示す模式説明図を用いて説明する。図８において、基板作業処理システムは、複数の基板作業装置を工程順に配設して構成されている。工程の最上流に位置する基板作業装置３０には、高さ検知センサ１０、演算部１４、制御部１５、記憶部１７が備えられており、記憶部１７に記憶された数式化された曲面モデルの作業基準面からの変位量を演算部１４において演算し、この変位量に基づいて制御部１５により作業高さの補正を行って基板面に所定の作業処理を施すように構成されている。基板作業装置３０の記憶部１７は、工程の下流側に配設された基板作業装置３１、３２、３３に備えられた演算部１４及び制御部１５からなる制御系と通信可能に接続されている。基板作業装置３１、３２、３３は、基板作業装置３０の記憶部１７に記憶された数式化された曲面モデルの作業基準面からの変位量を各演算部１４において演算し、この変位量に基づいて各制御部１５により作業高さの補正を行って基板面に所定の作業を施すように構成されている。
【００３９】
このように、基板に所定の作業処理を施す基板作業装置を複数備えた基板作業処理システムにおいて、少なくとも工程の最上流に位置する基板作業装置において想定された曲面モデルに基づいて他の基板作業装置における作業高さの補正を行うことにより、一個の基板に種々の作業を施す全ての工程において同一の曲面モデルにより装着高さの補正がなされ作業品質の向上につながる。また、高さ検知センサ１０等の測定手段を少なくとも最上流の基板作業装置のみに設けるだけでよいので経済的である。さらに、工程毎に基板面の測定を行う必要がないので各装置における作業時間を短縮することが可能となり効率的である。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９Ａは本第２実施形態の回路基板に対する作業装置において取り扱われる回路基板を示す模式平面図であり、図９Ｂは図９Ａの回路基板における基板面を複数の領域に区画した様子を示す平面図である。上記第１実施形態においては、回路基板３の基板面３ａ全体を１つの曲面モデル２０により想定しているが、本第２実施形態においては、回路基板５３の基板面５３ａを任意の領域に区画した区画面毎の形状を曲面モデルにより想定し、これらの複数の曲面モデルを用いて基板面５３ａ全体の形状を想定するようにしている点で異なっている。以下、上記第１実施形態と異なる点のみを説明する。
【００４１】
図９Ａは複数の開口部であるスリット５３ｃが形成された回路基板５３を示している。スリット５３ｃのような不連続面が存在する基板面５３ａの曲面モデルを想定する際には、スリット５３ｃが形成されている位置を区画線５３ｄの一部として基板面５３ａを複数の領域に区画し、図９Ｂに示すように、基板面５３ａを例えば３つの区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇに区画する。各区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇについて、上記第１実施形態における基板面の曲面モデルの想定と同様にして各区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇの曲面モデルの想定を行う。区画線５３ｄは、入力部１６によりＸＹ座標値で設定することもできるし、記憶部１７に予め記憶された区画パターンから選択するようにしてもよい。
【００４２】
このように、１つの基板面５３ｂを複数の区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇに区画して想定した各曲面モデルを組み合わせることにより、不連続な反り形状や複雑な曲面を有する反り形状を想定することができ、段差やスリット、切り欠き等の影響による不連続面が存在する基板面５３ａにより適合した曲面モデルを想定することができる。なお、各々の区画面５３ｅ、５３ｆ、５３ｇにおいては、少なくとも３点以上の測定箇所を設定、より好ましくは、それぞれの角部近傍と中間位置等の測定箇所を設定して変位量の測定及び曲面モデルの想定を行うことが好ましい。
【００４３】
本発明において「補助測定箇所」とは、「測定箇所」において測定される変位量がサンプリング変位量として適格なものであるかどうかを判定することを目的として、測定箇所の近傍において設定される補助的な測定箇所のことである。従って、上記適格性の判定のために使用され、曲面モデルの想定には使用されない。
【００４４】
回路基板においては、一般的にレジスト形成部分や電極形成部分が含まれており、これらそれぞれの部分においては光の反射率等が異なり、高さ位置検知センサによって検出される高さデータが異なる場合も考えられる。さらに、回路基板においてクリーム半田等の接合材料が配置された部分においても反射率が異なる場合がある。そのため、測定箇所の周囲近傍に補助測定箇所を設定して、測定箇所にて測定された変位量が適格なものであるかを判定するものである。このような観点からは、補助測定箇所は、測定箇所に近づき過ぎても、離れすぎても好ましくないと言うことができる。
【００４５】
近づく限度としては、回路基板に形成される最小の電極の形成幅、例えば０．３ｍｍ以上であることが好ましい。このような電極は、回路基板上において形成される凹凸部の中で最小のものであるからである。離れる限度としては、離れすぎると、測定箇所の測定値を補うという本来の目的を達成することができなくなるため、例えば、５ｍｍ以内、最大でも１０ｍｍ以内に設定することが好ましい。
【００４６】
また、上記第１実施形態の電子部品実装装置１０１において、同種類の回路基板に対して連続的に電子部品の実装を行うような場合にあっては、最初に搬入された回路基板に対して、上記第１実施形態にて説明したように、測定箇所と補助測定箇所とを設定して曲面モデルの想定を行い、２枚目以降の回路基板に対しては、最初の回路基板に設定された測定箇所と同じ位置に測定箇所の設定を行い、補助測定箇所の設定を行わずに曲面モデルの想定を行うこともできる。最初の回路基板において、測定箇所のサンプリング変位量としての適格性を判定しておけば、後の回路基板において同じ位置に測定箇所を設定することで、上記適格性の判定のステップを飛ばすことができるからである。このような場合にあっては、曲面モデルの想定を効率的に行うことができる。
【００４７】
また、上記それぞれの実施形態においては、回路基板に対する作業装置が、電子部品実装装置であるような場合を例として説明したが、このような作業装置は、回路基板の作業面に半田クリームの塗布・印刷を行う塗布・印刷装置、熱圧着やリフローにより電子部品を機械的及び電気的に回路基板に接合する接合装置、さらに回路基板が多数個取り基板である場合には個々の回路基板にダイシングを行うダイシング装置などにも適用することが可能である。
【００４８】
次に、上記それぞれの実施形態の回路基板に対する作業方法に組み合わせて実施することで有用な工夫点について以下に説明する。
【００４９】
回路基板が例えば比較的軟らかい材料にて形成され、その反り量が大きくなってしまうと、回路基板の搬送経路やその保持位置の上方において配置されている、あるいは動作する他の構成部材と回路基板とが干渉するような場合が考えられる。このような問題を未然に防止するために、曲面モデルの想定した後、回路基板の反り量を予め設定された閾値と比較して判定することで、他の構成部材と干渉する恐れがある程その反り量が大きな回路基板を特定して、作業処理のエラー表示を出力する。その結果、このような反り量が大きな回路基板に対する作業処理を中止して、他の構成部材との干渉が実際に生じることを防止することができる。
【００５０】
また、レーザ光を投射することにより測定箇所の高さを検知する高さ検知センサによる高さ検出精度をさらに向上させる方法を、上記それぞれの実施形態に組み合わせて行うことができる。具体的には、電子部品を吸着保持するためのノズルの真空吸引の経路に真空センサを設け、ある高さに位置されたノズルにおいて、真空吸引を行いながら徐々に下降させる。その後、真空吸引の経路における真空圧が著しく上昇したタイミングを真空センサにより検出して、このタイミングにおけるノズルの昇降装置におけるエンコーダの値を取得する。このようなタイミングは、ノズルの先端が回路基板の基板面に当接したタイミングであり、エンコーダの値を用いて、ノズル当接時点における回路基板の基板面の高さ位置を検出することができる。次に、回路基板上における同じ位置にて、高さ検知センサにより基板面の高さ位置を検出する。次に、ノズルの真空センサを用いて検出した高さ位置を基準として、高さ検知センサによる検出値との差を、オフセット補正量として算出して記憶する。このようなオフセット補正量を用いて、生産データ（オリジナルデータ）自体を補正することで、高さ検知センサによる測定値を補正して、高精度に曲面モデルを想定することができる。例えば、高さ検知センサによる検出高さが１．５ｍｍであり、ノズルにより検出された高さ位置が１．７ｍｍである場合には、オフセット補正量が＋０．２ｍｍとなり、その後高さ検知センサにより取得された高さ位置に＋０．２ｍｍが加算された値が、補正後の高さ位置データとして取り扱われる。なお、ノズルが基板面に当接するタイミングを検出するセンサが真空センサ（圧力センサ）である場合に代えて、真空吸引量を検出する流量センサが用いられるような場合であってもよい。
【００５１】
なお、このようなオフセット補正量を用いた補正は、上述のように生産データ（オリジナルデータ）自体を直接的に補正してしまう場合だけでなく、このような場合に代えて、回路基板の生産ロット（同種の回路基板の生産グループ）毎にノズルを用いた高さ位置の検出を行って、生産データの補正を行うような場合であってもよい。
【００５２】
また、ノズルを用いた高さ位置の検出は、回路基板の基板面において、測定箇所とその補助測定箇所のそれぞれのグループのうちの一番平坦な面のグループにて行うか、あるいは、回路基板において予め設定されている計測基準点にて行うことが好ましい。
【００５３】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００５４】
本発明によれば、回路基板の基板面の形状により近似した曲面モデルを想定して作業高さを精度良く補正することができるので、対象となる回路基板に段差やスリット、切欠き等の影響による不連続面が存在する場合であっても回路基板に対する作業の品質を低下させることなく、良好に維持することができるという利点を有し、回路基板に所定の作業を施して電子部品を実装する分野において有用である。
【００５５】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【００５６】
２００５年１１月２９日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２００５−３４３２７２号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装装置の模式平面図である。
【図２】図２は、上記第１実施形態の電子部品実装装置の部分模式側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、上記第１実施形態の電子部品実装装置における実装高さを示す説明図であって、回路基板の端部が下方に向けて変位した状態を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、上記第１実施形態の電子部品実装装置における実装高さを示す説明図であって、回路基板の端部が上方に向けて変位した状態を示す図である。
【図４】図４は、上記第１実施形態の電子部品の実装における実装高さの補正動作を示すフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、上記第１実施形態の基板面に設定された測定箇所を示す部分模式平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、上記第１実施形態の基板面に設定された補助測定箇所を示す部分模式平面図である。
【図６】図６は、上記第１実施形態における回路基板の曲面モデルを示す模式斜視図である。
【図７】図７は、上記第１実施形態における電子部品の実装の様子を示す模式側面図である。
【図８】図８は、上記第１実施形態の電子部品実装装置を含む基板加工システムの構成を示す説明図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第２実施形態にかかる回路基板に対する作業装置にて取り扱われるスリットが形成された回路基板を示す模式平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの回路基板における基板面を複数の領域に区画した様子を示す模式平面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007063763.tif 000015
【図２】
2007063763.tif 000016
【図３Ａ】
2007063763.tif 000017
【図３Ｂ】
2007063763.tif 000018
【図４】
2007063763.tif 000019
【図５Ａ】
2007063763.tif 000020
【図５Ｂ】
2007063763.tif 000021
【図６】
2007063763.tif 000022
【図７】
2007063763.tif 000023
【図８】
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【図９Ａ】
2007063763.tif 000025
【図９Ｂ】
2007063763.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月10日(2008.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の作業面に設定された少なくとも３つの測定箇所および上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つ設定された複数の補助測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定する測定手段と、
上記測定手段により測定された上記測定箇所と当該測定箇所の近傍に設定された上記補助測定箇所とにおける上記作業基準面からの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定された上記それぞれの測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算する演算手段と、
上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さの補正を行う補正手段とを備える、回路基板に対する作業装置。
【請求項２】
上記演算手段により演算された上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となるかを判定し、上記閾値以下であると判定することで、上記曲面モデルが適合していると判断する適合性判定手段をさらに備える、請求項１に記載の回路基板に対する作業装置。
【請求項３】
上記演算手段は、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、請求項１に記載の回路基板に対する作業装置。
【請求項４】
回路基板の作業面に少なくとも３つの測定箇所を設定し、
上記設定されたそれぞれの測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定し、
上記測定された測定箇所についての上記測定変位量が、サンプリング変位量として適格であるかどうかを判定し、
適格でないと判定された測定箇所が存在する場合には、上記適格でないと判定された測定箇所に代えて新たな測定箇所を設定して、上記新たな測定箇所についての上記測定変位量を測定して、上記測定変位量がサンプリング変位量として適格であるかどうかを判定し、
全ての上記測定箇所について適格であると判定された場合には、適格であると判定された上記測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算し、
上記演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さを補正して、上記回路基板に対する作業を行う、回路基板に対する作業方法。
【請求項５】
上記少なくとも３つの測定箇所を設定する際に、上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つの補助測定箇所を設定し、
上記それぞれの測定変位量を測定する際に、上記それぞれの補助測定箇所についての上記測定変位量の測定を行い、
上記測定変位量の適格性を判定する際に、上記各々の測定箇所について、当該測定箇所とその近傍に設定された上記補助測定箇所の上記それぞれの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下である場合に、適格であると判定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項６】
上記曲面モデルが想定された後、上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面とが適合するかどうかを判定し、
適合しないと判定された場合には、上記少なくとも３つの測定箇所に追加して、新たな測定箇所を設定して、それぞれの上記測定箇所を用いて新たな上記曲面モデルを想定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項７】
上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面との適合性の判定において、上記曲面モデルの上記各々の測定箇所における上記演算変位量と、上記各々の測定箇所における上記測定変位量とを比較して、両者の差が閾値以下となっていることでもって適合していると判定する、請求項６に記載の回路基板に対する作業方法。
【請求項８】
上記曲面モデルの想定において、上記回路基板の上記作業面を複数の領域に区画した区画作業面毎に、上記測定変位量に基づいて上記区画作業面の形状を上記曲面モデルにより想定する、請求項４に記載の回路基板に対する作業方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第４態様によれば、回路基板の作業面に少なくとも３つの測定箇所を設定し、
上記設定されたそれぞれの測定箇所について、上記回路基板の作業基準面からの測定変位量を測定し、
上記測定された測定箇所についての上記測定変位量が、サンプリング変位量として適格であるかどうかを判定し、
適格でないと判定された測定箇所が存在する場合には、上記適格でないと判定された測定箇所に代えて新たな測定箇所を設定して、上記新たな測定箇所についての上記測定変位量を測定して、上記測定変位量がサンプリング変位量として適格であるかどうかを判定し、
全ての上記測定箇所について適格であると判定された場合には、適格であると判定された上記測定箇所についての上記測定変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面の形状を曲面モデルにより想定して、上記作業基準面からの上記曲面モデルの演算変位量を演算し、
上記演算された上記曲面モデルの上記演算変位量に基づいて、上記回路基板の上記作業面に作業を施す際の作業高さを補正して、上記回路基板に対する作業を行う、回路基板に対する作業方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第５態様によれば、上記少なくとも３つの測定箇所を設定する際に、上記各々の測定箇所の近傍に少なくとも１つの補助測定箇所を設定し、
上記それぞれの測定変位量を測定する際に、上記それぞれの補助測定箇所についての上記測定変位量の測定を行い、
上記測定変位量の適格性を判定する際に、上記各々の測定箇所について、当該測定箇所とその近傍に設定された上記補助測定箇所の上記それぞれの測定変位量のうちの最大値と最小値との差が閾値以下である場合に、適格であると判定する、第４態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第６態様によれば、上記曲面モデルが想定された後、上記想定された曲面モデルと上記回路基板の上記作業面とが適合するかどうかを判定し、
適合しないと判定された場合には、上記少なくとも３つの測定箇所に追加して、新たな測定箇所を設定して、それぞれの上記測定箇所を用いて新たな上記曲面モデルを想定する、第４態様に記載の回路基板に対する作業方法を提供する。
【国際調査報告】
2007063763.tif 000027
2007063763.tif 000028
2007063763.tif 000029