(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成され、同一品種であり、同一位置に同一の電子部品が実装される複数の単位基板に複数の実装ステージにおいて順次電子部品を搭載する電子部品実装方法であって、第１番目の実装ステージにおいて前記基板に形成された全体認識マークおよび各単位基板にそれぞれ形成された個別認識マークを認識することにより前記基板の全体認識マークに対する各単位基板の個別認識マークの相対位置データを取得して、各単位基板の位置ずれを検出し、この位置ずれを補正して各単位基板に電子部品を搭載する工程と、第２番目以降の実装ステージにおいて前記全体認識マークのみを認識することにより前記基板の全体位置を検出し、この検出された全体位置と前記相対位置データとに基づいて前記第２番目以降の実装ステージにおける各単位基板の位置ずれを検出する工程と、前記位置ずれを補正して電子部品を前記各単位基板に搭載する工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
基板に形成され、同一品種であり、同一位置に同一の電子部品が実装される複数の単位基板に複数の実装ステージにおいて順次電子部品を搭載する電子部品実装方法であって、特定の実装ステージにおいて前記基板に形成された全体認識マークと、この特定の実装ステージおよびこの特定の実装ステージよりも下流側の所定の実装ステージにおいて実装対象となる各単位基板の個別認識マークとを認識することにより、前記基板に形成された全体認識マークに対する各単位基板の個別認識マークの相対位置データを取得して、各単位基板の位置ずれを検出し、この位置ずれを補正して前記実装対象となる各単位基板に電子部品を搭載する工程と、前記特定の実装ステージよりも下流側の前記所定の実装ステージにおいて前記全体認識マークのみを認識することにより前記基板の全体位置を検出し、この検出された全体位置と前記相対位置データとに基づいて前記所定の実装ステージにおける各単位基板の位置ずれを検出する工程と、前記位置ずれを補正して電子部品を前記各単位基板に搭載する工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の基板への実装においては、実装位置精度を確保する目的で、光学的な方法で検出された基板の位置検出結果に基づいて電子部品実装点の位置補正を行うことが行われる。このため電子部品が実装される基板には、位置認識用の認識マークが設けられている。そして電子部品の実装ステージにおいてこれらの認識マークを認識して求められた位置ずれを、移載ヘッドによって電子部品を移送搭載する際に補正する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子部品が実装される基板には、１つの基板内に多数の基板ブロック（単位基板）が形成されたいわゆる多数個取り基板がある。この多数個取り基板は、実装工程などの製造段階においては単一の基板として扱われ、完成後に分割されて複数の製品となる。このような多数個取り基板に電子部品の実装を行う場合には、同一基板内の各基板ブロック相互の相対位置精度は必ずしも確保されていないため、各基板ブロックごとに上述の認識マークが設けられる。そして複数の実装ステージにて複数の電子部品を順次実装する実装形態の場合には、従来各実装ステージにてその都度各基板ブロックごとに認識マークを撮像するようにしていたため、同一の認識マークを多数回認識することとなり、この結果全体の位置認識時間が長くなって実装効率の向上が阻害されていた。
【０００４】
そこで本発明は、基板の位置認識に要する時間を短縮し、実装効率を向上させることができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装方法は、基板に形成され、同一品種であり、同一位置に同一の電子部品が実装される複数の単位基板に複数の実装ステージにおいて順次電子部品を搭載する電子部品実装方法であって、第１番目の実装ステージにおいて前記基板に形成された全体認識マークおよび各単位基板にそれぞれ形成された個別認識マークを認識することにより前記基板の全体認識マークに対する各単位基板の個別認識マークの相対位置データを取得して、各単位基板の位置ずれを検出し、この位置ずれを補正して各単位基板に電子部品を搭載する工程と、第２番目以降の実装ステージにおいて前記全体認識マークのみを認識することにより前記基板の全体位置を検出し、この検出された全体位置と前記相対位置データとに基づいて前記第２番目以降の実装ステージにおける各単位基板の位置ずれを検出する工程と、前記位置ずれを補正して電子部品を前記各単位基板に搭載する工程とを含む。
【０００６】
請求項２記載の電子部品実装方法は、基板に形成され、同一品種であり、同一位置に同一の電子部品が実装される複数の単位基板に複数の実装ステージにおいて順次電子部品を搭載する電子部品実装方法であって、特定の実装ステージにおいて前記基板に形成された全体認識マークと、この特定の実装ステージおよびこの特定の実装ステージよりも下流側の所定の実装ステージにおいて実装対象となる各単位基板の個別認識マークとを認識することにより、前記基板に形成された全体認識マークに対する各単位基板の個別認識マークの相対位置データを取得して、各単位基板の位置ずれを検出し、この位置ずれを補正して前記実装対象となる各単位基板に電子部品を搭載する工程と、前記特定の実装ステージよりも下流側の前記所定の実装ステージにおいて前記全体認識マークのみを認識することにより前記基板の全体位置を検出し、この検出された全体位置と前記相対位置データとに基づいて前記所定の実装ステージにおける各単位基板の位置ずれを検出する工程と、前記位置ずれを補正して電子部品を前記各単位基板に搭載する工程とを含む。
【０００７】
本発明によれば、複数の単位基板が形成された同一基板に対して複数の実装ステージにおいて順次電子部品を実装する際に、上流側の実装ステージにおいて特定認識点と下流側の所定の実装ステージで実装対象となる単位基板の認識点とを認識して特定認識点に対する当該単位基板内の各認識点の相対位置データを取得し、下流側の実装ステージでは特定認識点のみを認識して基板の全体位置を検出し、この全体位置と前記相対位置データとに基づいて前記実装ステージにおける単位基板の位置ずれを検出することにより、同一認識点を重複して位置認識することを排除して、全体の位置認識時間を短縮することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装基板の平面図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図６、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図である。
【０００９】
まず、図１、図２、図３を参照して電子部品実装装置の全体構成を説明する。図１において、電子部品実装装置１は、３台の単位電子部品実装装置２を横一列に並設して構成されている。最上流の単位電子部品実装装置２の側面には搬入口４が設けられており、実装対象の基板３は搬入口４を介して搬送路５上に搬入される。図２に示すように各単位電子部品実装装置２の基台６上に配設された搬送路５は連結されて縦通した１つの搬送路５を構成している。搬送路５の両側には、各単位電子部品実装装置２ごとに４基の電子部品の供給部１３が左右対称に配設されている。
【００１０】
各単位電子部品実装装置２は、各電子部品の供給部１３に対応して４個のＸＹテーブル機構を備えており、それぞれのＸＹテーブルには移載ヘッドが装着されている。図３の断面図ではそれらのうちの２個の移載ヘッド１０を示している。これらの移載ヘッド１０はそれぞれ基板認識カメラ１５を備えている。ＸＹテーブルを駆動して移載ヘッド１０を移動させることにより、搬送路５上の基板３を基板認識カメラ１５により認識して基板３の位置を検出する。
【００１１】
移載ヘッド１０は、それぞれの側の電子部品の供給部１３に配置されたテープフィーダ１４からノズル１１により電子部品をピックアップする。そして供給部１３と搬送路５の間に配設された部品認識カメラ１２上を通過して電子部品を認識した後、搬送路５上に位置決めされた基板３上に電子部品を実装する。この実装動作においては、基板認識カメラ１５によって検出された基板３の位置ずれおよび部品認識カメラ１２によって検出された電子部品の位置ずれが補正される。
【００１２】
すなわち、搬送路５は基板３を載置して電子部品を実装する実装ステージとなっており、１つの単位電子部品実装装置２はそれぞれ２つの移載ヘッド１０を備えた２つの実装ステージを有している。これらの実装ステージにおいては、実装ステージ上の基板３に対して、搬送路５をはさんで配置された２つの移載ヘッド１０によって両側から実装動作が実行される。電子部品実装装置１全体では６つの実装ステージを連結した形となっており、基板３がこれらの実装ステージを順次通過することにより、所定の実装作業が完了する。なお、図２においては、これらの６つの実装ステージのうち、上流側の４つの実装ステージ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄのみを図示している。
【００１３】
次に図４を参照して電子部品が実装される基板３について説明する。図４に示すように、基板３には複数の基板ブロック（単位基板）３ａが形成されている。各基板ブロック３ａは同一品種であり、同一位置に同一の電子部品が実装される。すなわち基板３は電子部品実装装置１の搬送路５上を搬送され、この搬送途中で同一基板である基板３に形成された複数の基板ブロック３ａに、複数の実装ステージにおいて順次電子部品が搭載される。
【００１４】
基板３には、対角位置に全体位置決め用の特定認識点としての全体認識マークＭＡ，ＭＢが設けられており、各基板ブロック３ａの対角位置には個別位置認識用の認識点としての個別認識マークｍａ，ｍｂが設けられている。基板３の全体認識マークＭＡ，ＭＢをカメラで撮像して位置を認識することにより、基板３の全体位置を検出することができる。また、個別認識マークｍａ，ｍｂをカメラで撮像することにより、各基板ブロック３ａの位置を個別に検出することができる。
【００１５】
次に図５を参照して電子部品の実装装置の制御系の構成を説明する。図５において、制御部２０はＣＰＵであり、各種の演算処理を行うほか、以下に説明する各部全体を統括して制御する。画像認識部２１は部品認識カメラ１２により電子部品の位置ずれの認識を行い、また基板認識カメラ１５により基板３に設けられた認識マークの位置認識を行う。位置認識結果は後述の認識マーク位置記憶部２８に記憶される。モータ制御部２２は、移載ヘッド１０の水平移動、昇降、回転動作を行うＸ軸モータ２３、Ｙ軸モータ２４、Ｚ軸モータ２５およびθ軸モータ２６の動作を制御する。
【００１６】
座標記憶部２７は基板３に実装される電子部品の実装位置座標データを記憶する。認識マーク位置記憶部２８は基板認識カメラ１５によって撮像され位置認識された全体認識マークＭＡ，ＭＢおよび各個別認識マークｍａ，ｍｂの相対位置データを記憶する。認識実行データ記憶部２９は、全体認識マークＭＡ，ＭＢ、各基板ブロック３ａの個別認識マークｍａ，ｍｂの認識実行データ、すなわち各実装ステージにて撮像され認識される認識マークの区分を記憶する。認識実行データは各基板３の品種ごとに予め作成・入力される。プログラム記憶部３０は実装動作の制御や上記演算処理に必要な各種プログラムを記憶する。
【００１７】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装方法について図６を参照して説明する。図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、電子部品実装装置１の上流側４つの実装ステージ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにおける動作を工程順に示すものである。
【００１８】
まず、図６（ａ）に示すように、第１番目の実装ステージ７Ａにおいて基板３の位置認識が行われる。ここでは、認識実行データ記憶部２９に記憶された認識実行データに基づき、全認識点すなわち基板３の両対角位置に形成された全体認識マークＭＡ，ＭＢおよび各基板ブロック３ａにそれぞれ形成された個別認識マークｍａ，ｍｂを含む全ての認識マークを認識する。すなわちこの例では、全認識点を第１番目の実装ステージで認識するように認識実行データが設定されている。
【００１９】
これにより、基板３の全体認識マークＭＡ，ＭＢに対する各基板ブロック３ａの個別認識マークｍａ，ｍｂの相対位置が認識される。認識結果は認識マーク位置記憶部２８に記憶される。そしてこの第１番目の実装ステージ７Ａでは、これらの認識結果に基づいて各基板ブロック３ａの位置ずれが検出され、実装動作においては電子部品Ｐ１をピックアップした移載ヘッド１０の位置を制御してこの位置ずれを補正しながら各基板ブロック３ａの実装点に電子部品Ｐ１を搭載する。
【００２０】
次いで、図６（ｂ）に示すように、第２番目の実装ステージ７Ｂにおいて各基板ブロック３ａに電子部品Ｐ２の実装が行われる。ここでは、基板認識動作は特定認識点のみ、すなわち基板３の全体認識マークＭＡ，ＭＢのみを認識する。そしてこの認識により求められた基板３の全体位置と、既に前実装ステージにおいて認識され記憶されている全体認識マークＭＡ，ＭＢに対する個別認識マークｍａ，ｍｂの相対位置データに基づいて各基板ブロック３ａの位置ずれを検出する。そして同様にこの位置ずれを補正しながら、移載ヘッド１０によって電子部品Ｐ２を各基板ブロック３ａの実装点に搭載する。
【００２１】
この後、後続の実装ステージ７Ｃ，７Ｄ・・においても同様の処理が行われる。すなわち、各実装ステージにおいては、特定認識点としての全体認識マークＭＡ，ＭＢのみを認識し、これにより求められた基板３の全体位置と、既に認識され記憶されている前記相対位置データとに基づいて各基板ブロック３ａの位置ずれを検出する。そして同様にこの位置ずれを補正しながら、移載ヘッド１０によって電子部品Ｐ３，Ｐ４・・を各基板ブロック３ａの実装点に搭載する。
【００２２】
このように、第１番目の実装ステージにおいて基板３に形成された全体認識マークＭＡ，ＭＢを認識して基板３内の各認識マークの相対位置データを取得しておくことにより、第２番目以降の実装ステージにおいては特定認識点としての全体認識マークＭＡ，ＭＢのみを認識することにより各基板ブロック３ａの位置ずれを検出することが可能となる。したがって、各実装ステージにおいて同一認識点を重複して位置認識することを排除して、全体の位置認識時間を短縮することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、第１番目の実装ステージにて全認識点を認識する例を示したが、同一の基板３に形成される基板ブロック３ａの数が多く、第１番目の実装ステージにおいて全認識点を認識するとこの実装ステージにおける認識負荷が過大となるような場合には、認識実行データの設定を変更することにより図７に示すような方法を用いてもよい。
【００２４】
すなわち、この方法では認識負荷の集中を防ぐため、認識実行動作が複数の実装ステージに分散されるように認識実行データが設定される。以下、図７に沿って説明する。図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図６と同様に電子部品実装装置１の上流側４つの実装ステージ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにおける動作を工程順に示すものである。
【００２５】
まず、図７（ａ）に示すように、第１番目の実装ステージ７Ａにおいて基板３の位置認識が行われる。ここでは、認識実行データ記憶部２９に記憶された認識実行データに基づき、全体認識マークＭＡ，ＭＢおよび基板ブロック３ａのうち左側２つの基板ブロック３ａの個別認識マークｍａ，ｍｂを認識する。すなわちこの例では、特定の実装ステージとしての第１番目の実装ステージ７Ａおよびこの下流に位置する所定の実装ステージとしての第２番目の実装ステージ７Ｂにおいて実装対象となる基板ブロック３ａのみを認識する。
【００２６】
これにより、基板３の全体認識マークＭＡ，ＭＢに対する２つの基板ブロック３ａの個別認識マークｍａ，ｍｂの相対位置が認識される。認識結果は認識マーク位置記憶部２８に記憶される。そしてこの第１番目の実装ステージ７Ａでは、これらの認識結果に基づいて各基板ブロック３ａの位置ずれが検出され、実装動作においては電子部品Ｐ１，Ｐ２をピックアップした移載ヘッド１０の位置を制御してこの位置ずれを補正しながら前記２つの基板ブロック３ａの実装点に電子部品Ｐ１，Ｐ２を搭載する。
【００２７】
次いで、図７（ｂ）に示すように、第２番目の実装ステージ７Ｂにおいて前記２つの基板ブロック３ａに対して電子部品Ｐ３，Ｐ４の実装が行われる。ここでは、基板認識動作は特定認識点のみ、すなわち基板３の全体認識マークＭＡ，ＭＢのみを認識する。そしてこの認識により求められた基板３の全体位置と、既に前実装ステージにおいて認識され記憶されている全体認識マークＭＡ，ＭＢに対する個別認識マークｍａ，ｍｂの相対位置データに基づいて基板ブロック３ａの位置ずれを検出する。そして同様にこの位置ずれを補正しながら、移載ヘッド１０によって電子部品Ｐ３，Ｐ４を各基板ブロック３ａの実装点に搭載する。
【００２８】
次に、第３番目の実装ステージ７Ｃにおいて認識動作が実行される。ここでは、認識実行データ記憶部２９に記憶された認識実行データに基づき、全体認識マークＭＡ，ＭＢおよび基板ブロック３ａのうち右側２つの基板ブロック３ａの個別認識マークｍａ，ｍｂを認識する。すなわち、特定の実装ステージとしての第３番目の実装ステージ７Ｃおよびこの下流に位置する所定の実装ステージとしての第４番目の実装ステージ７Ｄにおいて実装対象となる基板ブロック３ａのみを認識する。
【００２９】
これにより、基板３の全体認識マークＭＡ，ＭＢに対する右側２つの基板ブロック３ａの個別認識マークｍａ，ｍｂの相対位置が認識される。認識結果は認識マーク位置記憶部２８に記憶される。そしてこの第３番目の実装ステージ７Ｃでは、これらの認識結果に基づいて基板ブロック３ａの位置ずれが検出され、実装動作においては電子部品Ｐ１，Ｐ２をピックアップした移載ヘッド１０の位置を制御してこの位置ずれを補正しながら前記２つの基板ブロック３ａの実装点に電子部品Ｐ１，Ｐ２を搭載する。
【００３０】
次いで、図７（ｄ）に示すように、第４番目の実装ステージ７Ｄにおいて前記右側２つの基板ブロック３ａに対して電子部品Ｐ３，Ｐ４の実装が行われる。ここでは全体認識マークＭＡ，ＭＢのみを認識し、この認識により求められた基板３の全体位置と、記憶されている全体認識マークＭＡ，ＭＢに対する個別認識マークｍａ，ｍｂの相対位置データに基づいて基板ブロック３ａの位置ずれを検出する。そして同様にこの位置ずれを補正しながら、移載ヘッド１０によって電子部品Ｐ３，Ｐ４を各基板ブロック３ａの実装点に搭載する。
【００３１】
すなわちこの方法では、まず基板ブロック３ａの認識を実行する実装ステージを決定する。そして実装作業においては、この特定の実装ステージにおいて基板３の全体位置決めに用いられる特定認識点と当該実装ステージおよび当該実装ステージよりも下流側の所定の実装ステージにおいて実装対象となる基板ブロック３ａの認識点のみを認識し、これにより特定認識点に対する当該基板ブロック３ａ内の各認識点の相対位置データを取得する。
【００３２】
そして、当該実装ステージ以降の実装ステージにおいては、前述の実施の形態にて説明したように特定認識点のみを認識することにより前記基板の全体位置を検出し、この全体位置と前記相対位置データとに基づいて当該実装ステージにおいて実装対象となる基板ブロック３ａの位置ずれを検出する。そして電子部品の実装動作においてこの位置ずれを補正して電子部品を実装点に搭載する。
【００３３】
この方法によっても、各実装ステージにおける同一認識点の重複認識を排除することができ、全体の認識時間を短縮することができる。さらにこの方法によれば、同一実装ステージに認識負荷が集中することを防止して、認識負荷の分散を図ることが可能となり、ラインバランスのとれた実装作業を行うことができる。
【００３４】
なお上記実施の形態においては、基板の全体位置決め用の特定認識点として、基板ブロックの外側に独立して設けられた全体認識マークＭＡ，ＭＢを用いる例を示したが、全体認識マークＭＡ，ＭＢを設けずに特定位置の個別認識マークｍａ，ｍｂ（たとえば基板の対角位置に相当する位置にある個別認識マークｍａ，ｍｂ）を特定認識点として用いるようにしてもよい。さらに、位置認識専用の個別認識マークｍａ，ｍｂを設けずに、各基板ブロック３ａに形成された電極など所定位置に形成された特徴部を認識して位置を検出するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の単位基板が形成された同一基板に対して複数の実装ステージにおいて順次電子部品を実装する際に、上流側の実装ステージにおいて特定認識点と下流側の所定の実装ステージで実装対象となる単位基板の認識点とを認識して特定認識点に対する当該単位基板内の各認識点の相対位置データを取得し、下流側の実装ステージでは特定認識点のみを認識して基板の全体位置を検出し、この全体位置と前記相対位置データとに基づいて前記実装ステージにおける単位基板の位置ずれを検出するようにしたので、同一認識点の重複認識を排除して、全体の位置認識時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装基板の平面図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【符号の説明】
２  単位電子部品実装装置
３  基板
３ａ  基板ブロック
５  搬送路
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ  実装ステージ
１０  移載ヘッド
１２  部品認識カメラ
１３  供給部
１５  基板認識カメラ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  電子部品
ＭＡ，ＭＢ  全体認識マーク
ｍａ，ｍｂ  個別認識マーク
【図１】
0004004702.tif 000002
【図２】
0004004702.tif 000003
【図３】
0004004702.tif 000004
【図４】
0004004702.tif 000005
【図５】
0004004702.tif 000006
【図６】
0004004702.tif 000007
【図７】
0004004702.tif 000008