(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品吸着位置で吸着ノズルにて電子部品を吸着し、部品認識位置で前記吸着ノズルに吸着した電子部品を画像認識し前記電子部品の前記吸着ノズルの中央部に対する位置ずれ量を求め、部品装着位置で前記位置ずれ量にもとづき回路基板を移動し前記吸着ノズルの下降により前記電子部品を前記部品装着部に実装する電子部品の実装方法において、
前記画像認識を行う前に修正位置で、
位置修正ユニットを移動し前記吸着ノズルの中心線と前記位置修正ユニット上の一対の修正部材の中心線とを合わせ、
前記吸着ノズルに吸着されている電子部品を前記一対の修正部材の間に載置し前記一対の修正部材を互いに近接させ前記吸着ノズルで吸着した電子部品の位置を修正することを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項２】
位置修正ユニットは電子部品が載置される修正ステージと修正ステージ上に移動可能に設けられた一対の修正部材とを有し、前記吸着ノズルの中心線と位置修正ユニット上の一対の修正部材の中心線との位置合わせは、修正ステージの移動により行うことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装方法。
【請求項３】
前記吸着ノズルに吸着されている電子部品を前記一対の修正部材の間に載置した後に前記吸着ノズルの吸引を停止し、
前記一対の修正部材を互いに近接させ前記吸着ノズルで吸着した電子部品の位置を修正した後に前記吸着ノズルの吸引を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品や半導体などの種々の電子部品を吸着ノズルで吸着して回路基板の所定の部品装着部に自動的に実装する電子部品の実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品の実装装置では、回路基板に実装すべき電子部品が増加するのに伴って実装動作の高速化が要望されており、これに対応するために、各駆動部の作動速度を上げることによって実装速度の高速化が図られてきた。例えば、電子部品の供給に際しては、保持テープの長さ方向に一定間隔で配設された格納凹部に電子部品を格納し、且つ保持テープの上面に貼ったカバーテープにより電子部品の脱落を防止してなるキャリアテープを用いて、規則的に配列された電子部品を連続供給するようにしている。また、キャリアテープから供給される電子部品を吸着して回路基板に実装するに際しては、図５（ａ）の平面図および同図（ｂ）の斜視図にそれぞれ示すように、下端部に吸着ノズル２を備えた複数個（図では１６個を例示）のノズルヘッド３を回転ドラム４の周囲の同心円上に等間隔に配設されてなるロータリー方式の実装ヘッド１を用いて、以下のような手順で電子部品を吸着して回路基板に実装するようにしている。
【０００３】
すなわち、回転ドラム４は吸着ノズル２の間隔に相当する角度ずつ間欠回転されて、各吸着ノズル２は（ａ）に示す各位置Ｐ１〜Ｐ１６に順次位置決め停止されていく。ここで、部品吸着位置Ｐ１の吸着ノズル２は、ノズルヘッド３の上下動によりキャリアテープの取出位置の電子部品７を同図（ｂ），（ｃ）に示すように吸着して取り出す。この吸着された電子部品７は、回転ドラム４の間欠回転に伴い移送されて吸着ノズル２が認識位置Ｐ５に位置決め停止されたときに、認識カメラ８により撮像される。図示しない制御部は、認識カメラ８の画像信号に基づく計測により、吸着ノズル２の中央部に対する電子部品７の位置ずれ量を算出する。
【０００４】
続いて、制御部は、吸着ノズル２が部品装着位置Ｐ９に位置決め停止されたときに、同図（ｂ）に示すように上面に回路基板９が位置決め固定された基板保持テーブル１０をＸ方向ｘおよびＹ方向ｙに所定距離だけ移動するよう制御して、回路基板９の所要の部品装着部を吸着ノズル２に吸着保持されている電子部品７の真下に位置させる。この回路基板９の位置制御は、回路基板９の所要の部品装着部に実装すべき装着位置データを上述の画像認識から算出した電子部品７の位置ずれ量だけ補正した補正位置を算出して行われる。そして、図６（ａ）に示すように、回路基板９における半田が塗着された所定の部品装着部１１が吸着ノズル２に吸着保持されている電子部品７の真下に位置決めされると、同図（ｂ）に示すように、ノズルヘッド３が下降して吸着ノズル２に吸着していた電子部品７が回路基板９の装着位置に実装される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の電子機器は小型軽量化が一層促進される傾向にあり、それに伴って回路基板９の軽薄短小化が益々すすんでいる。これにより、回路基板９には電子部品７が必然的に高密度に実装されることになり、隣接する電子部品７間の実装間隔は非常に狭くなってきている。例えば、図６の図示例では、回路基板９の中央の部品装着部１１がこれの両側の部品装着部１１に実装済みの電子部品７に対しこれらの間に吸着ノズル２が何とか入り込める程度の相対位置に設定されている。このような場合であっても、同図（ａ）に示すように、電子部品７が吸着ノズル２に対し互いの中央部が合致する所定位置に正しく吸着されていれば、同図（ｂ）に示すように吸着ノズル２に吸着保持した電子部品７を支障なく回路基板９に実装することができる。
【０００６】
しかしながら、図７（ａ）に示すように、電子部品７が吸着ノズル２に対し一方側（この場合は右側）にずれて吸着保持されたような場合、制御部は、電子部品７の吸着ノズル２に対する位置ずれ量を認識カメラ８による画像信号に基づき認識して、同図（ｂ）に示すように、回路基板９の電子部品７を実装すべき部品装着部１１が吸着ノズル２に吸着保持された電子部品７の真下に位置するように位置補正して回路基板９を位置決めするので、吸着ノズル２が電子部品７を実装すべき部品装着部１１に対し偏位した位置に配置されてしまう。そのため、ノズルヘッド３が下降するときに、吸着ノズル２の端部が実装済みの電子部品７に当接して、同図（ｃ）に示すように、実装済みの電子部品７が剥がれるといった実装不良が発生することがある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、電子部品を回路基板に高密度に実装する場合において、吸着ノズルに対し位置ずれして吸着された電子部品であっても、隣接する実装済みの電子部品に実装不良が生じることなく確実に実装することのできる電子部品の実装方法および実装装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子部品の実装方法は、部品吸着位置で吸着ノズルにて電子部品を吸着し、部品認識位置で前記吸着ノズルに吸着した電子部品を画像認識し前記電子部品の前記吸着ノズルの中央部に対する位置ずれ量を求め、部品装着位置で前記位置ずれ量にもとづき回路基板を移動し  前記吸着ノズルの下降により前記電子部品を前記部品装着部に実装する電子部品の実装方法において、前記画像認識を行う前に修正位置で、位置修正ユニットを移動し前記吸着ノズルの中心線と前記位置修正ユニット上の一対の修正部材の中心線とを合わせ、前記吸着ノズルに吸着されている電子部品を前記一対の修正部材の間に載置し前記一対の修正部材を互いに近接させ前記吸着ノズルで吸着した電子部品の位置を修正することを特徴とする。
【０００９】
この電子部品の実装方法では、吸着ノズルが認識位置に移動したときに、吸着ノズルの中央部に対する電子部品の位置ずれ量が画像認識により求められるが、画像認識前に電子部品の吸着ノズルとの相対位置が修正されているので、位置ずれが殆ど無い。したがって、吸着ノズルが部品装着位置に移動されたときに、回路基板の部品装着部は、電子部品の吸着ノズルに対する位置ずれが無いことから、位置ずれによる補正をされることなく予め設定された装着位置データに基づく位置に位置決めされる。これにより、電子部品とこれを吸着保持する吸着ノズルとが共に回路基板の部品装着部に対し正確に相対向するよう位置決めされるので、電子部品が高密度に実装される場合においても、次に吸着ノズルが下降してこれに吸着している電子部品が回路基板の部品装着部に実装されるときに、この部品装着部に隣接する部品装着部に実装済みの電子部品に吸着ノズルの端部が当接するといったことは生じることがない。そのため、この電子部品の実装方法では、電子部品の実装不良を確実に防止しながら電子部品を高密度に実装することができる。
【００１１】
また本発明によれば、電子部品の吸着ノズルに対する位置修正工程を、位置修正ユニットの一対の修正部材が、互いに近接する方向に移動して電子部品を吸着ノズルに対し互いの中央部が合致する正しい相対位置になるよう位置修正しているので、その位置修正を確実に行うことができる。
【００１３】
さらに本発明によれば、位置修正ユニットを移動し吸着ノズルの中心線と位置修正ユニット上の一対の修正部材の中心線とを合わせているので、各吸着ノズルの修正位置での停止位置のばらつきや、実装すべき電子部品の種類が変わる毎にその電子部品に適応する吸着ノズルに交換されたときの吸着ノズルの種類によるばらつきに拘わらず、位置修正ユニットの一対の修正部材の中心線を常に吸着ノズルの中心線に合致する位置に正確に位置決めできる利点がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の参考例および好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の参考例および実施の形態に共通の電子部品の実装装置の全体の外観を示す斜視図である。同図において、この電子部品の実装装置は、部品装着機構部１２とこれの後方に配置された部品供給機構部１３とにより構成されている。部品装着機構部１２は、電子部品７を実装すべき回路基板９を供給する基板供給手段１４と、供給された回路基板９を所定の部品実装位置に位置決めするＸ−Ｙテーブルからなる基板保持テーブル１０と、部品供給機構部１３から供給された電子部品７を取り出して位置決め状態の回路基板９に実装するロータリー方式の実装ヘッド１と、電子部品７を実装済みの回路基板９を排出する基板排出手段１７とを備えている。
【００１５】
上記ロータリ方式の実装ヘッド１は、図２（ｂ）に示すように、下端部に吸着ノズル２を備えた複数個（この例では１６個）のノズルヘッド３が回転ドラム４の周囲の同心円上に等間隔に配置されて上下動自在に設けられた構成になっている。回転ドラム４は吸着ノズル２の間隔に相当する角度ずつ間欠回転されて、各吸着ノズル２は（ａ）に示す各位置Ｐ１〜Ｐ１６に順次位置決め停止されていく。すなわち、実装ヘッド１は図５に示した従来のものと同一である。さらに、吸着ノズル２の認識位置Ｐ５には従来と同様に認識カメラ８が配置されている。従来の実装装置と相違する点は、（ａ）に示す吸着ノズル２で電子部品７を吸着する部品吸着位置Ｐ１と認識位置Ｐ５との間に修正位置Ｐ３を設定して、この修正位置Ｐ３に、（ｂ）に示すような位置修正ユニット１８が配置された構成のみである。
【００１６】
この位置修正ユニット１８は、吸着ノズル２に吸着された電子部品７の吸着ノズル２に対する位置関係を正しく修正するものであって、修正ステージ１９上に一対のガイド部材２０，２１が所定の間隔で互いに平行に相対向して配置されており、一対の位置修正部材２２，２３が、両ガイド部材２０，２１に摺動することにより、互いに接離する方向に位置規制されながら移動するよう設けられているとともに、図示しない作動機構により互いに連動して近接方向または離間方向に移動される構成になっている。この位置修正ユニット１８による電子部品７の位置修正の詳細については後述する。また、基板供給手段１４により供給された回路基板９は、従来と同様に、（ｂ）に示すＸ方向ｘおよびＹ方向ｙにそれぞれ移動自在に設けられた基板保持テーブル１０上に位置決め固定される。
【００１７】
図１において、部品供給機構部１３は、テーブル状の二つの部品供給部２４，２７が、同一のガイドレール（図示せず）に沿いながら各々独立して図示の矢印方向に移動可能に配設されている。各部品供給部２４，２７には、例えばキャリアテープに規則的に配列された電子部品７を連続供給できる周知の部品供給ユニットが並列配置で複数収納されている。この部品供給部２４，２７は、何れか一方が択一的に選択されて部品装着機構部１２の所定の部品供給エリアに移動され、この部品供給部２４または２７に搭載されている部品供給ユニットのうちの任意のものの部品取出位置が部品吸着位置Ｐ１の吸着ノズル２に相対向するよう位置決めされる。この部品供給による実装の間に、退避している部品供給部２７または２４に対して部品供給ユニットの交換などの段取り替えが行われる。上述の種々の制御は制御部２８が一括して担当する。
【００１８】
つぎに、上記電子部品の実装装置を用いた本発明の参考例に係る電子部品７の実装方法について、図３（ａ）〜（ｄ）の工程図を参照しながら説明する。図２の実装ヘッド１において、回転ドラム４は吸着ノズル２の間隔に相当する角度ずつ間欠回転され、この回転ドラム４により回動される各吸着ノズル２は、図２（ａ）に示す各位置Ｐ１〜Ｐ１６に達した時点で順次位置決め停止されながら回動していく。
【００１９】
部品吸着位置Ｐ１に位置決めされた吸着ノズル２は、ノズルヘッド３の上下動により供給ユニットにおける部品取出位置の電子部品７を図３に示す吸着ノズル２の吸着孔２９を通じての真空吸引により吸着して取り出す。この吸着された電子部品７は、回転ドラム４の間欠回転により移送されて、吸着ノズル２が修正位置Ｐ３に位置決め停止されたときに、図３（ａ）に示すように、位置修正ユニット１８の上方に位置する。この例では、電子部品７が吸着ノズル２に対し一方に片寄って位置ずれした相対位置で吸着されている。ここで、吸着ノズル２は、位置修正ユニット１８における修正ステージ１９に対し互いの中央部が合致する所定の位置関係で相対向するよう位置決め停止される。一方、互いに接離方向に移動自在に設けられた両位置修正部材２２，２３は、共に位置修正ステージ１９の中央部に対し等距離だけ離れた位置であって、吸着ノズル２に対し吸着可能な範囲内で最大限に位置ずれした電子部品７に対しこれの両側の真下に位置するよう離間した位置に退避している。
【００２０】
つぎに、図３（ｂ）に示すように、修正位置Ｐ３に位置決めされた吸着ノズル２は、ノズルヘッド３の下降に伴って吸着している電子部品７を修正ステージ１９上における両位置修正部材２２，２３の間の箇所に載置する。そののちに、吸着孔２９を通じての真空吸引が一時的に停止される。これにより、電子部品７は、修正ステージ１９と吸着ノズル２とにより上下から挟まれて水平方向に移動可能に保持され、この状態において、両位置修正部材２２，２３が矢印で示すように互いに近接する方向に連動しながら移動される。
【００２１】
このとき、両位置修正部材２２，２３は、共に位置修正ステージ１９の中央部に対し等距離だけ離れた位置から互いに連動して近接方向に移動するから、同図（ｃ）に示すように、電子部品７が偏位している側の位置修正部材２３が電子部品７に対し当接したのちに、これを押しながら一体的に移動して、電子部品７を吸着ノズル２に対し互いの中央部が合致する正しい位置関係で相対向するように位置修正し、且つその修正位置に両側から挟み込んで保持する。続いて、同図（ｄ）に示すように、位置修正された電子部品７は、吸着孔２９を通じての真空吸引により吸着ノズル２に再び吸着されたのちに、吸着ノズル２と共に上昇する。
【００２２】
このとき同時に、両位置修正部材２２，２３は、互いに連動して離間方向に移動されて、所定位置に退避して次の電子部品７の位置修正に備える。
【００２３】
つぎに、吸着ノズル２が認識位置Ｐ５に位置決め停止されたときに、認識カメラ８により撮像される。図１の制御部２８は、認識カメラ８の画像信号に基づく計測により電子部品７の吸着ノズル２の中央部からの位置ずれ量を算出するが、既に、電子部品７の吸着ノズル２との相対位置が修正位置Ｐ３において位置修正ユニット１８により正して修正されているので、位置ずれは殆ど無く、あったとしても微小である。
【００２４】
続いて、制御部２８は、吸着ノズル２が部品装着位置Ｐ９に位置決め停止されたときに、上面に回路基板９が位置決め固定された基板保持テーブル１０をＸ方向ｘおよびＹ方向ｙに所定距離だけ移動するよう制御して、回路基板９における電子部品７を実装すべき部品装着部を認識カメラ８で認識した電子部品７の真下の実装位置に位置させる。ここで、電子部品７の吸着ノズル２に対する位置ずれ量は、存在したとしても極めて微小であるから、吸着ノズル２は、電子部品７と同様に回路基板９の部品装着部に対しほぼ正確に相対向する位置関係に位置決めされる。すなわち、吸着ノズル２は、従来のように電子部品７の大きな位置ずれ量に対応して回路基板９の部品装着部に対し一方に片寄った位置に位置決めされることはない。したがって、次にノズルヘッド３が下降して吸着ノズル２に吸着していた電子部品７が回路基板９の部品装着部に実装されるときに、電子部品を高密度実装する回路基板９であっても、この部品装着部に隣接する部品装着部に実装済みの電子部品７に吸着ノズル２の端部が当接するといったことは生じない。
【００２５】
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態に係る電子部品７の実装方法の工程図を示す。この実装方法を具現化した位置修正ユニット３０は、図３の位置修正ユニット１８と同一の構成を備えるとともに、これの修正ステージ１９が、例えばエアシリンダなどのステージ駆動部３１の駆動シャフト３２の先端に設けられた受板部３３上に固定された構成になっている。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、部品吸着位置Ｐ１で電子部品７を吸着した吸着ノズル２は、修正位置Ｐ３に停止されたときに、位置修正ユニット３０に対し位置ずれしていることがある。すなわち、吸着ノズル２はその中心線ｓが位置修正ユニット３０の中心線Ｓに対しずれた相対位置で停止することがある。また、この例では、電子部品７が吸着ノズル２に対し一方に片寄って位置ずれした相対配置で吸着されている。吸着ノズル２が修正位置Ｐ３に停止すると、ステージ駆動部３１は、駆動シャフト３２を延出させるよう駆動して、修正ステージ１９を矢印で示すように吸着ノズル２に対する位置ずれを解消する方向に移動させ、同図（ｂ）に示すように、修正ステージ１９をその中心線Ｓが吸着ノズル２の中心線ｓに合致するよう位置決めする。このとき、互いに接離方向に移動自在に設けられた両位置修正部材２２，２３は、共に位置修正ステージ１９の中央部に対し等距離だけ離れた位置であって、吸着ノズル２に対し吸着可能な範囲内で最大限に位置ずれした電子部品７の両端外方の真下に位置するよう離間した位置に退避している。
【００２７】
つぎに、同図（ｃ）に示すように、修正位置Ｐ３の吸着ノズル２は、ノズルヘッド３の下降に伴って吸着している電子部品７を修正ステージ１９上における両位置修正部材２２，２３の間の箇所に載置する。そののちに、吸着孔２９を通じての真空吸引が一時的に停止される。これにより、電子部品７は、修正ステージ１９と吸着ノズル２とにより上下から挟まれて水平方向に移動可能に保持され、この状態において、両位置修正部材２２，２３が矢印で示すように互いに近接する方向に連動しながら移動される。
【００２８】
このとき、両位置修正部材２２，２３は、共に位置修正ステージ１９の中央部に対し等距離だけ離れた位置から互いに連動して近接方向に移動するから、同図（ｄ）に示すように、電子部品７が偏位している側の位置修正部材２３が電子部品７に対し当接したのちに押しながら一体的に移動して、電子部品７を吸着ノズル２に対しその中央部に正しく相対向するように位置修正し、且つその修正位置に両側から挟み込んで保持する。続いて、同図（ｅ）に示すように、位置修正された電子部品７は、吸着孔２９を通じての真空吸引により吸着ノズル２に再び吸着されたのちに、吸着ノズル２と共に上昇する。このとき同時に、両位置修正部材２２，２３は、互いに連動して離間方向に移動されて、所定位置に退避して次の電子部品７の位置修正に備える。
【００２９】
この吸着ノズル２が認識位置Ｐ５および部品装着位置Ｐ９に位置決め停止されたときの作用は、図３に説明した通りである。この位置修正ユニット３０による電子部品７の実装方法では、図３の場合と同様に、ノズルヘッド３が下降して吸着ノズル２に吸着していた電子部品７が回路基板９の装着位置に実装されるときに、この装着位置に隣接する装着位置に実装済みの電子部品７に吸着ノズル２の端部が当接するといったことは生じない効果を得ることができる。それに加えて、この位置修正ユニット３０では、各吸着ノズル２の修正位置Ｐ３での停止位置のばらつきや、実装すべき電子部品７の種類が変わる毎にその電子部品７に適応する吸着ノズル２に交換されたときの吸着ノズル２の種類によるばらつきに対して、修正ステージ１９を吸着ノズル２に所定の相対位置に正確に位置決めできる利点がある。
【００３０】
なお、修正位置Ｐ３は、部品吸着位置Ｐ１と認識位置Ｐ５との間に設定すればよく、例えば、Ｐ１の位置またはＰ４の位置に設定してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電子部品の実装方法によれば、吸着ノズルに吸着保持されている電子部品を、画像認識前に、吸着ノズルに対し互いの中央部が合致する相対位置になるよう強制的に位置修正するようにしたので、吸着ノズルが部品装着位置に移動されたときに、回路基板の部品装着部は、電子部品の吸着ノズルに対する位置ずれが無いことから、位置ずれによる補正をされることなく予め設定された装着位置データに基づく位置に位置決めされるので、電子部品とこれを吸着保持する吸着ノズルとを共に回路基板の部品装着部に対し正確に相対向するよう位置決めできる。このため、電子部品が高密度に実装される場合においても、吸着ノズルが下降してこれに吸着している電子部品を回路基板の部品装着部に実装するときに、この部品装着部に隣接する部品装着部に実装済みの電子部品に吸着ノズルの端部が当接するといったことは生じることがないので、電子部品の実装不良を防止しながら電子部品を高密度に実装することができる。
【００３２】
さらに本発明によれば、位置修正ユニットを移動し吸着ノズルの中心線と位置修正ユニット上の一対の修正部材の中心線とを合わせているので、各吸着ノズルの修正位置での停止位置のばらつきや、実装すべき電子部品の種類が変わる毎にその電子部品に適応する吸着ノズルに交換されたときの吸着ノズルの種類によるばらつきに拘わらず、位置修正ユニットの一対の修正部材の中心線を常に吸着ノズルの中心部に合致する位置に正確に位置決めできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電子部品の実装装置の外観を示す斜視図。
【図２】  同上電子部品の実装装置における実装ヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は一部の拡大図。
【図３】  （ａ）〜（ｄ）は本発明の参考例に係る電子部品の実装方法を示す工程図。
【図４】  （ａ）〜（ｅ）は本発明の電子部品の実装方法の実施の形態に係る電子電部品の実装方法を示す工程図。
【図５】  従来の電子部品の実装装置における実装ヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は一部の拡大図。
【図６】  （ａ），（ｂ）は、同上実装ヘッドを用いた従来の電子部品の実装方法における実装不良を生じることなく電子部品が実装された状態を示す工程図。
【図７】  （ａ）〜（ｃ）は同上実装ヘッドを用いた従来の電子部品の実装方法における電子部品に実装不良が生じた場合を示す工程図。
【符号の説明】
２  吸着ノズル
７  電子部品
９  回路基板
１８  位置修正ユニット
１９  修正ステージ
２２，２３  位置修正部材
３０  位置修正ユニット
３１  ステージ駆動部
３３  受板部
Ｐ１  部品吸着位置
Ｐ３  修正位置
Ｐ５  認識位置
Ｐ９  部品装着位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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