(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置において、前記電子部品を吸着保持した吸着ノズルを前記基板に対して上下動させて電子部品を基板に搭載する搭載動作後になお吸着ノズルに保持された状態で存在する持ち帰り部品を検出する電子部品実装装置における持ち帰り部品の検出方法であって、前記搭載動作において前記吸着ノズルからの真空吸着を解除し、前記移載ヘッドを上昇させた後、再び前記吸着ノズルから真空吸引した状態で、前記吸着ノズルと真空吸引源とを接続する真空吸引回路に介設された流量センサによって前記吸着ノズルから吸引されて真空吸引回路内を通過する空気の流量を計測する流量計測工程と、この流量計測結果と予め設定された電子部品無し、電子部品吸着状態異常、電子部品正常吸着の各状態における前記真空吸引回路内を通過する空気の流量に基づいて吸着ノズル下端部の電子部品の有無を判定する判定工程とを含むことを特徴とする電子部品実装装置における持ち帰り部品の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置において搭載動作後に吸着ノズルに保持された状態で存在する持ち帰り部品を検出する電子部品実装装置における持ち帰り部品の検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を基板に実装する電子部品実装装置において電子部品を保持する方法として、真空吸着による方法が用いられる。この方法は、下端部に吸着孔が設けられた吸着ノズルを電子部品の上面に当接させた状態で吸着孔から真空吸引することにより発生する負圧を利用して電子部品を保持するものであり、真空吸引をオンオフすることのみによって保持状態を制御できるという利点がある反面、真空吸引状態は種々の要因によって変化することから保持状態は必ずしも安定せず、確実な電子部品の保持・保持解除が保証されないという欠点がある。
【０００３】
このため、吸着ノズルを用いた電子部品実装装置では、実装動作の所定のタイミング、例えば電子部品を保持した吸着ノズルを基板に対して上下動させる搭載動作後に、搭載ミスなく電子部品が確実に基板に搭載されたか否か、すなわち吸着ノズルの下端部に電子部品が存在するか否かを判定する持ち帰り部品の検出が行われる。この電子部品の有無検出方法として従来は、真空吸引回路の真空度を検出する方法や、吸着ノズルの下端部における電子部品の有無を、光センサによる物体検出やカメラを用いた画像認識によって判定する方法が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記方法による電子部品の有無判定には、次のような難点がある。まず、吸着ノズル内の真空度を検出する方法では、微小部品を対象とする場合には吸着孔径が小さい細径ノズルを用いることに起因して、吸着状態の判定が困難になっている。すなわち、細径ノズルでは真空吸引時の圧力損失が大きいため、チップを吸着した状態での吸着ノズル内の真空度と、チップが吸着されていない場合の真空度との間に大きな差が生じない。吸着ノズルを真空吸引する吸引手段の吸引容量との対比においては、部品がない状態で細径の吸着孔から吸引される吸引空気量と、電子部品が吸着保持された状態で電子部品と吸着ノズルとの間のリークによって吸引される吸引空気量との間に大きな差が存在しないからである。
【０００５】
また、光学センサで電子部品を検出する方法では、電子部品裏面の表面性状によっては吸着ノズルと電子部品の区別がつき難く正確な部品検出が困難であり、画像認識を利用した電子部品有無判定を行おうとすれば、検査の都度吸着ノズルをカメラによる撮像位置まで移動させなければならず、移載ヘッドの移動時間が増大して動作効率向上の要請に反することとなる。このように、従来の電子部品実装装置における持ち帰り部品の検出には、正確な検査を効率よく行うことが困難であるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、持ち帰り部品を正確に効率よく検出することができる電子部品実装装置における持ち帰り部品の検出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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装置における持ち帰り部品の検出方法は、部品供給部から移載ヘッドの吸着ノズルによって電子部品を真空吸着によりピックアップして基板に実装する電子部品実装装置において、前記電子部品を吸着保持した吸着ノズルを前記基板に対して上下動させて電子部品を基板に搭載する搭載動作後になお吸着ノズルに保持された状態で存在する持ち帰り部品を検出する電子部品実装装置における持ち帰り部品の検出方法であって、前記搭載動作において前記吸着ノズルからの真空吸着を解除し、前記移載ヘッドを上昇させた後、再び前記吸着ノズルから真空吸引した状態で、前記吸着ノズルと真空吸引源とを接続する真空吸引回路に介設された流量センサによって前記吸着ノズルから吸引されて真空吸引回路内を通過する空気の流量を計測する流量計測工程と、この流量計測結果と予め設定された電子部品無し、電子部品吸着状態異常、電子部品正常吸着の各状態における前記真空吸引回路内を通過する空気の流量に基づいて吸着ノズル下端部の電子部
品の有無を判定する判定工程とを含む。
【０００８】
本発明によれば、搭載動作後に吸着ノズルから吸引されて真空吸引回路内を通過する空気の流量を計測し、この流量計測結果に基づいて吸着ノズル下端部の電子部品の有無を判定することにより、持ち帰り部品を正確に効率よく検出することができる。
【０００９】
【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平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の真空吸引・制御系の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における真空吸引回路の流量データの説明図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における持ち帰り部品の検出処理のフロー図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の流量パターンを示すグラフである。
【００１０】
まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には多数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。
【００１１】
基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ移載ヘッド８および移載ヘッド８と一体的に移動するカメラ９が装着されている。
【００１２】
Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ、Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより移載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品を吸着ノズル１０（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。基板３上に移動したカメラ９は、基板３を撮像して認識する。また基板３上部品供給部４から搬送路２に至る経路には、ラインカメラ１９が配設されている。ラインカメラ１９は、それぞれの移載ヘッド８に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。
【００１３】
次に図２を参照して移載ヘッド８について説明する。図２に示すように、移載ヘッドはマルチタイプであり、部品保持手段としての単位移載ヘッド８ａを８個備えた構成となっている。これらの単位移載ヘッド８ａはそれぞれ下端部に電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１０を備え、個別に昇降動作が可能となっている。ここで吸着ノズル１０は単位移載ヘッド８ａの下部に設けられた装着部８ｂ（図３参照）に着脱自在に装着され、電子部品の種類に応じて交換されるようになっている。
【００１４】
ここで図３を参照して、吸着ノズル１０から真空吸引する真空吸引・制御系の構成について説明する。図３に示すように、単位移載ヘッド８ａにおいて吸着ノズル１０が装着される装着部８ｂには真空バルブ１１が接続されており、真空バルブ１１は真空吸引源である真空ポンプ１３に接続されている。装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態で真空ポンプ１３を駆動し、真空バルブ１１を開状態にすることにより、吸着ノズル１０の下端部の吸着面に設けられた吸着孔１０ａより真空吸引する。吸着ノズル１０から真空ポンプ１３に至る回路は、真空吸引時に空気が通過する真空吸引回路となっている。装着部８ｂには、フィルタ１８が内蔵されており、吸着ノズル１０から吸引された空気がフィルタ１８を通過することにより、真空吸引時に空気とともに吸引された異物がフィルタ１８によって捕集される。
【００１５】
真空バルブ１１と真空ポンプ１３の間の真空吸引回路には、流量センサ１２が介設されている。流量センサ１２は、内部を流れる流体の温度差を検出することにより、真空吸引によって単位時間当たりに真空吸引回路内を流れる空気の量を、流量の経時的な変化を示す流量パターン（図７参照）として計測する。流量センサ１２の計測結果は、判定部１４に送られる。
【００１６】
判定部１４は、流量センサ１２の流量計測結果を記憶部１６に記憶されている流量データと比較することにより、吸着ノズル１０の下端部における電子部品の有無や吸着状態などの、真空吸引系の状態の判定を行う。判定結果は制御部１５に送られ、制御部１５は判定結果に基づいて報知部１７を制御することにより、ピックアップミスや持ち帰り部品検出などの報知を行う。
【００１７】
次に図４を参照して、吸着ノズル１０から真空ポンプ１３によって真空吸引を行う真空吸引回路の流量データについて説明する。図４は、流量センサ１２によって計測される流量と、真空吸引系の状態、すなわち電子部品実装装置の保守点検時や稼動状態において真空吸引系に発生しうる各種の状態と、真空吸引回路の流量との対応関係を示したものである。流量軸上に設定されたｆ０〜ｆ５は、各状態を判定するしきい値として設定される流量データであり、各状態を実際に再現した上で流量センサ１２で得られる実測データに基づいて設定される。
【００１８】
ここで真空吸引系の状態として、［吸着ノズル無し］、［フィルタ目詰まり］、［吸着ノズル装着異常］、［部品無し］、［部品吸着状態異常］、［部品正常吸着］および［吸着面当接］の７つの状態が想定されている。以下、各状態と流量データとの対応について説明する。
【００１９】
［吸着ノズル無し］は、装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着されていない状態を示しており、この状態では装着部８ｂ内の内部孔が開放されたままとなることから、真空吸引回路内を流れる流量は最も大きくなる。ここでは、流量計測結果がノズル無し流量ｆ０以上であれば、吸着ノズル無しと判定される。この［吸着ノズル無し］から、以下に説明する各状態の順に、真空吸引回路の開度は減少して閉状態の度合いが大きくなり、それぞれのしきい値の値も低下する。
【００２０】
［フィルタ目詰まり］は、装着部８ｂ内のフィルタ１８に捕集された異物量が増加し、真空吸引時の圧力損失がフィルタ１８の交換もしくは清掃を必要とする程度まで増大したことを示している。ここでは装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着されていない状態での流量計測結果がフィルタ目詰まり流量ｆ１以下であれば、フィルタ目詰まりと判定される。
【００２１】
［吸着ノズル装着異常］は、装着部８ｂの吸着ノズル１０が装着されているものの、装着孔周囲への異物の噛み込みなどの不具合によって、リークを生じている状態を示す。装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態での流量計測結果がノズル異常流量ｆ２以上であれば、吸着ノズル装着異常と判定される。
【００２２】
［部品無し］は、真空吸引回路が吸引状態にあるにもかかわらず吸着ノズル１０の吸着面に電子部品が存在しない状態を示している。同様に装着部８ｂに吸着ノズル１０が装着された状態での流量計測結果が部品無し流量ｆ３以上であれば、部品無しと判定される。
【００２３】
［部品吸着状態異常］は、吸着ノズル１０の吸着面に電子部品が存在するものの、吸着位置や姿勢が正常でなく吸着孔１０ａからの過度のリークが生じている状態を示している。吸着ノズル１０が装着され部品吸着状態における流量計測結果が吸着異常流量ｆ４以上であれば、部品吸着状態異常と判定される。
【００２４】
［部品正常吸着］は、吸着ノズル１０によって電子部品が正常に吸着保持されている状態を示しており、同様に部品吸着状態における流量計測結果が吸着異常流量ｆ４に満たなければ、部品正常吸着と判定される。そして、［吸着面当接］は、単位移載ヘッド８ａを下降させ、吸着ノズル１０の吸着面を基板上面などの平坦な個体面に当接させて押圧し、吸着面の吸着孔１０ａが塞がれている状態を示している。流量計測結果が吸着面当接流量ｆ５以下であれば、吸着面当接であると判定する。この判定は、吸着ノズル１０の吸着高さ検出や基板上面高さ検出に用いられる。そして、流量零は、真空吸引回路が完全閉塞されている状態に対応している。
【００２５】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下実装動作について説明する。実装動作が開始されると、移載ヘッド８は部品供給部４上へ移動し、単位移載ヘッド８ａをテープフィーダのピックアップ位置に対して下降させることにより、図５（ａ）に示すように、吸着ノズル１０によって電子部品Ｐを吸着保持する。この後、移載ヘッド８はラインカメラ１９上を移動して部品認識を行った後に、基板３上へ移動する。
【００２６】
そして図５（ｂ）に示すように、単位移載ヘッド８ａを吸着ノズル１０を基板に対して上下動させて吸着ノズル１０に保持した電子部品Ｐを基板３に搭載する搭載動作を行う。この搭載動作において吸着ノズル１０からの真空吸着を解除した後に単位移載ヘッド８ａを上昇させることにより、図５（ｃ）（イ）に示すように電子部品Ｐは基板３の実装位置に搭載されるが、何らかの不具合により、図５（ｃ）（ロ）に示すように、単位移載ヘッド８ａを上昇させた後においてもなお吸着ノズル１０に保持された状態のまま吸着ノズル１０の下端部に付着した電子部品Ｐ、すなわち持ち帰り部品が発生する場合がある。
【００２７】
次に図６を参照して、上述の持ち帰り部品を検出するために、実装動作の過程で行われる持ち帰り部品検出処理について説明する。この持ち帰り部品検出処理においては、一旦真空吸着を解除して単位移載ヘッド８ａを上昇させた後に、再び真空バルブ１１を開状態にして（ＳＴ１）、吸着ノズル１０から真空吸引する（ＳＴ２）。
【００２８】
そしてこのときの真空吸引回路内のエア流量を流量センサ１２によって計測する（ＳＴ３）。この流量計測結果は判定部１４に送られ、判定部１４はこの流量計測結果を記憶部１６に記憶された流量データと比較することにより、吸着ノズル１０の下端部における電子部品の有無を判定する（ＳＴ４）（判定工程）。
【００２９】
すなわち、図７（ａ）の流量パターンに示すように、流量計測結果によって計測開始から所定時間経過後に到達した流量レベルが、部品無しの判定のための部品無し流量ｆ３以上であれば、吸着ノズル１０の吸着面は吸着孔１０ａが塞がれていない開放状態であり、持ち帰り部品が存在しないと判断する（図５（ｃ）（イ）参照）。そして次回の実装ターンのための実装動作を継続する（ＳＴ７）。
【００３０】
これに対し、図７（ｂ）に示すように、所定時間経過後の流量レベルが部品無し流量ｆ３に満たない場合には、吸着孔１０ａが何らかの異物で塞がれた状態であり、持ち帰り部品が存在する（またはその可能性が高い）と判断し（図５（ｃ）（ロ）参照）、実装動作を一旦停止するとともに報知部１７によってその旨の報知を行う（ＳＴ５）。ここで、流量レベルが、部品無し流量ｆ３と吸着異常流量ｆ４との間である場合には、電子部品が位置ずれなどの不正常な状態で持ち帰り部品として存在していることを示している。
【００３１】
持ち帰り部品有りと判定された場合には、移載ヘッド８は図示しない部品廃棄部上に移動し、ここで吸着ノズル１０からエアブローすることにより下端部に付着した状態の電子部品Ｐを強制的に離脱させて持ち帰り部品を廃棄する（ＳＴ６）。そして、再度真空吸引を行って流量計測を実行し当該吸着ノズル１０の持ち帰り部品が排除されたことを確認した後に、次回実装ターンのための動作に復帰する。次回の実装ターンにおいては、搭載ミスが発生して持ち帰り部品となった電子部品Ｐを補充実装するリカバリ処理が行われる。
【００３２】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装においては、単位移載ヘッド８ａによる搭載動作後に、真空吸引回路に介設された流量センサ１２によって、吸着ノズル１０から吸引されて真空吸引回路内を通過する空気の流量を計測し、この流量計測結果に基づいて吸着ノズル１０下端部の電子部品の有無を判定するようにしている。このとき、流量の経時的変化を流量パターンとして求め、この流量パターンにおける流量レベルをしきい値としての流量データと比較するようにしていることから、流量計測値にノイズ成分が存在する場合においても、持ち帰り部品を確実に検出することができる。
【００３３】
また、流量センサ１２は常に流量を監視していることから、持ち帰り部品検出に際して余分に時間を要する検出動作を必要としない。したがって画像認識によって電子部品の有無を検出する従来の検査方法と異なり、検査の都度吸着ノズルをカメラによる撮像位置まで移動させる必要がなく、無駄時間を発生させることなく効率よく持ち帰り部品の検出を行うことが可能となっている。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、搭載動作後に吸着ノズルと真空吸引源とを接続する真空吸引回路に介設された流量センサによって、吸着ノズルから吸引されて真空吸引回路内を通過する空気の流量を計測し、この流量計測結果に基づいて吸着ノズル下端部の電子部品の有無を判定することにより、持ち帰り部品を正確に効率よく検出することができる。
【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平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載ヘッドの構成を示す図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の真空吸引・制御系の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における真空吸引回路の流量データの説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における持ち帰り部品の検出処理のフロー図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の流量パターンを示すグラフ
【符号の説明】
１  基台
３  基板
４  部品供給部
８  移載ヘッド
８ａ  単位移載ヘッド
８ｂ  装着部
１０  吸着ノズル
１２  流量センサ
１３  真空ポンプ
１４  判定部
１５  制御部
１６  記憶部
Ｐ  電子部品
【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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