(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープに形成された凹部内の電子部品を移載ヘッドのノズルによってピックアップし基板に実装する電子部品実装装置であって、前記テープを送給することにより電子部品を前記移載ヘッドによるピックアップ位置に供給するテープフィーダと、前記ピックアップ位置の上流において前記凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測する隙間計測手段と、この隙間計測手段による計測結果に基づいて前記テープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
テープに形成された凹部内の電子部品を移載ヘッドのノズルによってピックアップし基板に実装する電子部品実装方法であって、前記移載ヘッドによる電子部品のピックアップに先立って前記凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測し、この隙間計測結果に基づいて前記テープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御する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、電子部品を基板に移送搭載する電子部品実装装置及び電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置における部品供給方法としてテープフィーダが多用されている。テープフィーダによる部品供給では、電子部品はテープに形成された凹部内に収容された状態で供給され、このテープを順次送給することにより電子部品を移載ヘッドによるピックアップ位置に供給する。電子部品のピックアップ動作においては、凹部内に位置する電子部品の上面に対して吸着ノズルを下降させ、吸着ノズルから真空吸引することにより、電子部品は凹部から取り出される。
【０００３】
ところで電子機器の小型化に伴って使用される電子部品の微小化が進展し、１ｍｍを下回るサイズの微小チップが多数用いられるようになっている。このためこのような微小部品を保持するテープには、部品に対応した微小サイズの凹部を形成しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら部品サイズやテープサイズの微小化に伴って、これらのサイズに対する実物寸法の誤差との割合を示す相対誤差は大きくなる。したがって、電子部品をテープの凹部内に収容した状態における電子部品外面と凹部内面との間のクリアランスのばらつきは、従来の通常サイズの電子部品の場合と比較して大きくなる。この結果、同一のテープに保持された多数の電子部品を順次ピックアップする際に、クリアランスが大きすぎる場合には凹部内での電子部品の位置や姿勢が安定せずに実装時の位置ずれによって実装ミスを発生したり、またクリアランスが過小の場合には吸着ノズルによる吸着時の吸着ミスの原因となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、テープで供給される微小サイズの電子部品の実装において、実装ミスを減少させることができる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【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は、テープに形成された凹部内の電子部品を移載ヘッドのノズルによってピックアップし基板に実装する電子部品実装装置であって、前記テープを送給することにより電子部品を前記移載ヘッドによるピックアップ位置に供給するテープフィーダと、前記ピックアップ位置の上流において前記凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測する隙間計測手段と、この隙間計測手段による計測結果に基づいて前記テープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御する制御手段とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の電子部品実装方法は、テープに形成された凹部内の電子部品を移載ヘッドのノズルによってピックアップし基板に実装する電子部品実装方法であって、前記移載ヘッドによる電子部品のピックアップに先立って前記凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測し、この隙間計測結果に基づいて前記テープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御する。
【０００８】
本発明によれば、移載ヘッドによる電子部品のピックアップに先立って凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測し、この隙間計測結果に基づいてテープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御することにより、凹部内での電子部品の状態に応じた適正なピックアップ動作を実現して、実装ミスの発生を減少させることができる。
【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断面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の電子部品供給用テープの平面図、図４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５は本発明の一実施の形態の部品隙間計測装置の側面図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の電子部品供給用テープの平面図である。
【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、電子部品を供給する部品供給部３にはテープフィーダ４が多数個並設されている。テープフィーダ４は電子部品を保持したテープを収納しており、このテープを送給することにより電子部品を供給する。テープフィーダ４は図外のフィーダベースに装着され、送りねじ５を回転駆動してフィーダ移動テーブル３ａ（図２参照）を移動させることにより、テープフィーダ４は水平方向へ移動する。
【００１１】
部品供給部３の手前側にはロータリヘッド６が配設されている。ロータリヘッド６は回動軸Ｏの廻りでインデックス回転し、その円周上には複数基の移載ヘッド７が備えられている。移載ヘッド７は複数の吸着ノズル７ａ（図２参照）を備えている。ピックアップステーションのピックアップ位置Ｐに位置している状態で移載ヘッド７が昇降動作を行うことにより、テープフィーダ４から電子部品をピックアップする。このとき、送りねじ５によりテープフィーダ４を横移動させることにより、所望の電子部品をピックアップすることができる。
【００１２】
ピックアップ位置Ｐに近接して、カメラ１２が撮像面を下方に向けて配設されている（図２も参照）。カメラ１２はピックアップ位置の上流側においてテープフィーダ４上をピッチ送りされるテープＴを撮像する。そして、得られた画像を認識処理することにより、図３に示すようにテープＴのエンボス部（凹部）Ｅ内に収容された電子部品１４とエンボス部Ｅの内側面との隙間が計測される。カメラ１２は、ピックアップ位置の上流において電子部品１４と凹部Ｅとの隙間を計測する隙間計測手段となっている。
【００１３】
テープＴは微小サイズ部品用であり、エンボス部Ｅの形状・寸法は微小サイズの電子部品１４に対応したものとなっている。サイズの微小化に伴い、電子部品１４の外形寸法や、エンボス部Ｅの内部寸法の相対精度が低下していることから、エンボス部Ｅ内に電子部品１４を収容した状態における隙間のばらつき程度は、従来の通常サイズの部品を対象とする場合と比較して大きくなっている。図３の（１）は、電子部品１４、エンボス部Ｅのサイズが正常で、隙間が適正に保たれている場合を示しており、これに対し（２）、（３）はそれぞれ隙間が過小、過大の場合を示している。
【００１４】
このようにエンボス部Ｅ内における隙間が適正でない電子部品１４を吸着ノズル７ａによってピックアップする際に各種の不具合が発生しやすいため、本実施の形態の電子部品実装装置においては、この隙間を予め計測して隙間の状態を検出し、隙間状態に応じて適切な対応動作が選択できるようになっている。
【００１５】
移載ヘッド７はロータリヘッド６の回動軸Ｏを中心とする円周上に配設されており、移載ヘッド７は後述する自転機構によってその自転軸廻りに自転する。この自転により移載ヘッド７に設けられた複数の吸着ノズル７ａの選択や、吸着ノズル７ａに保持された電子部品１４の水平回転方向の角度設定などを行う。
【００１６】
ピックアップ位置Ｐでピックアップされた電子部品１４は、ロータリヘッド６のインデックス回転により矢印ａ方向に順次移動する。移動途中には高さ計測ステーション８が設けられている。高さ計測ステーション８では、移載ヘッド７に保持された状態の電子部品の高さを計測する。
【００１７】
高さ計測ステーション８に隣接して部品認識ステーション９が設けられている。移載ヘッド７の吸着ノズルに保持された電子部品１４は、部品認識ステーション９において図示しないカメラによって下方から撮像される。そしてこの撮像結果を画像処理することにより、電子部品１４の平面視した寸法、すなわち長さや幅寸法が検出される。
【００１８】
ロータリヘッド６の手前側にはＸＹテーブル１１が配設されている。ＸＹテーブル１１は基板１を水平方向に位置決めする。したがって、ＸＹテーブル１１は、基板１を移載ヘッド７に対して相対的に位置決めする位置決め手段となっている。部品認識ステーション９から移動した移載ヘッド７が基板１上に位置する実装ステーションの実装位置Ｍに到達し、そこで昇降動作を行うことにより、電子部品を基板１に実装する。
【００１９】
ＸＹテーブル１１に隣接してカメラ１３が配設されている。ＸＹテーブル１１を駆動して基板１をカメラ１３の下方まで移動させ、任意の認識点をカメラ１３の下方に位置させて認識点を撮像することにより、認識対象の位置や形状を検出することができる。すなわち、基板１に形成された認識マークの位置や電子部品１４が接合される電極の位置が検出される。
【００２０】
次に図２を参照してロータリヘッド６の構造を説明する。図２は図１のＩＩ断面（部品供給部３のピックアップ位置ＰおよびＸＹテーブル１１の搭載位置Ｍを含む断面）を示しており、ロータリヘッド６は図示しないフレーム構造に固定された固定部２０の下部に、インデックス駆動部（図外）によってインデックス回転するロータ部２１を配置した構造となっている。ロータ部２１の外周には、図１に示す移載ヘッド７の配設位置に、垂直の取付基部２３が設けられており、取付基部２３には複数のスライドガイド２４が固着されている。
【００２１】
スライドガイド２４には垂直な昇降レール２５が昇降自在に嵌合しており、昇降レール２５の上部に固定されたブラケット２６には、上下２つのカムフォロア２７が配設されている。固定部２０の外周面には、外周方向に突出し固定部２０の円周方向に沿って所定のカム曲面を有するカム部材２２が突設されており、カムフォロア２７はカム部材２２の上下両面に当接している。したがってロータ部２１がインデックス回転することにより、昇降レール２５はカム部材２２のカム曲面に追従して昇降動作を行う。
【００２２】
昇降レール２５の外側面には、ヘッド機構部２８が昇降自在に配設されており、ヘッド機構部２８の下端部には移載ヘッド７が自転可能に保持されている。部品供給部３において移載ヘッド７が昇降することにより、移載ヘッド７の吸着ノズル７ａはテープフィーダ４から電子部品１４を真空吸着してピックアップする。そしてロータリヘッド６がインデックス回転することにより、移載ヘッド７はＸＹテーブル１１上に移動し、ここで移載ヘッド７が昇降することにより吸着ノズル７ａに保持した電子部品１４を基板１に実装する。
【００２３】
この移載ヘッド７の昇降動作において、下降パターンを任意に設定できるようになっている。すなわち、下降速度や、下降限における吸着ノズル７ａと電子部品上面との隙間をその都度変更できる。これによりピックアップ対象の電子部品の状態に応じて、種々の下降パターンを選択できるようになっている。
【００２４】
次に図４を参照して、電子部品実装装置の制御系の構成を説明する。制御部３０は全体制御部であり以下の各部を含む装置全体の動作や処理を制御する。プログラム記憶部３１は、実装動作などの各種動作プログラムや、画像認識処理、隙間判定処理などの各種処理プログラムを記憶する。データ記憶部３２は、実装データや隙間判定に用いられるしきい値データなどの各種データを記憶する。認識処理部３３はカメラ１２による隙間計測や、カメラ１３による基板認識などの認識処理を行う。
【００２５】
隙間判定部３４は、認識処理によって計測された凹部内の電子部品と凹部との隙間計測値をしきい値と比較し、予め設定された動作パターンから適切な対処動作を選択する。機構制御部３５は、部品供給部３におけるテープフィーダ４の横移動や、テープ送り動作、ロータリヘッド６の動作を制御する。隙間判定部３４の判定結果に基づいて、機構制御部３５がテープフィーダ４やロータリヘッド６の移載ヘッド７の動作を制御することにより、エンボス部Ｅ内の隙間状態に応じて、適切な動作パターンが選択できるようになっている。したがって、制御部３０、隙間判定部３４、機構制御部３５は、隙間計測手段による計測結果に基づいてテープフィーダ４及びまたは移載ヘッド７の動作を制御する制御手段となっている。
【００２６】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下実装動作における隙間計測結果に基づく実装動作選択について説明する。実装動作においては、前述のようにテープフィーダ４上のピックアップ位置Ｐの上流側において、カメラ１２によってテープＴを撮像する。撮像結果は認識処理部３３によって認識処理され、これにより電子部品１４とエンボス部Ｅの内側面との間の隙間が計測され、隙間判定部３４において計測値を隙間しきい値と比較することにより、隙間が適正であるか、もしくは過小・過大であるかが判定される。
【００２７】
このとき、隙間が適正（図３（１）参照）であると判定されたならば、通常の実装動作にしたがって、移載ヘッド７による部品吸着が行われる。また隙間が過小（図３（２）参照）であると判定されたならば、ピックアップ時における吸着ノズル７ａの下降パターンを選定し、吸着ノズル７ａの下端部が電子部品１４の上面に密着した状態で吸着を行うようにする。これにより、電子部品１４をエンボス部Ｅから取り出す際に、吸着ノズル７ａよって十分な保持力で電子部品１４を保持することができ、エンボス部Ｅ内において電子部品１４が内側面と接触状態にあって、取り出し抵抗が増大することによるピックアップ不具合を防止することができる。
【００２８】
これに対し隙間が過大（図３（３）参照）であると判定されたならば、機構制御部３５によってテープフィーダ４の駆動を制御し、テープ送り速度を低速に変更する。これにより、テープＴのピッチ送り時の電子部品１４に対する衝撃が緩和され、エンボス部Ｅ内における電子部品１４の姿勢の乱れが低減される。したがって、ピックアップ位置Ｐにおいて吸着ノズル７ａによって電子部品１４をピックアップする際の位置ずれや姿勢不良を防止することができる。
【００２９】
なお、上記隙間の過大・過小の判定において、過大・過小の程度が著しいような場合（隙間しきい値からのばらつきが大きい）には、ピックアップミス発生の確率が高いと判断して、当該エンボス部Ｅからの部品ピックアップを取りやめるような動作パターンの選択肢を設けてもよい。
【００３０】
上記実施の形態は、隙間計測を電子部品実装装置によるテープ供給動作時に行う例を示しているが、以下に示すようにテープＴを部品供給部３のテープフィーダ４に装着する前に隙間計測を行ってもよい。すなわち、電子部品実装に用いられるテープは、予め図５に示す隙間計測装置４０によって各エンボス部Ｅについて隙間計測が行われる。隙間計測装置４０は、テープ送り部４１と、テープ供給リール４２、テープ巻き取りリール４３を備えており、テープ供給リール４２から引き出されたテープＴは、テープ送り部４１の上面に沿って送給される。
【００３１】
テープ送り部４１の上方には、隙間計測部４４及びマーク印加部４５が配設されている。隙間計測部は４４、テープ送り部４１上のテープＴを撮像することによりエンボス部Ｅ内における電子部品１４とエンボス部Ｅの内側面との隙間を計測する。隙間計測部４４によって計測された計測値は隙間判定部４６に送られ、隙間判定部４６は、計測された隙間が適正であるか、あるいは過大・過小であるかを判定する。
【００３２】
マーク印加部４５は、この判定結果に基づいて当該エンボス部Ｅの近傍に判定結果を示すマークを印加する。すなわち、テープＴにおいて、電子部品１４，エンボス部Ｅのサイズが正常で、隙間が適正に保たれている場合（図６（１））には、マーク印加は行われず、これに対し隙間が過小、過大の場合（図６（２）、（３））はそれぞれ隙間過小マークＭ１、隙間過大マークＭ２が印加される。
【００３３】
そして電子部品実装装置においては、テープフィーダ４上でカメラ１２によって各エンボス部Ｅ近傍のマークを認識し識別する。吸着ノズル７ａによるピックアップ動作に際しては、この識別結果に基づいて前述と同様に動作パターンの選択が行われる。これにより前述の例と同様に実装動作時の不具合防止が実現できるとともに、電子部品実装動作において画像認識による隙間検出処理を行う必要がなく短時間で識別可能なことから、処理時間が増加することによるタクトタイムの遅延を防止することができる。
【００３４】
またこのような事前隙間計測を行うことにより、不良度合いが高いテープは予め使用排除することができ、実装不良や実装装置におけるマシン停止などのトラブル発生を防止できるとともに、このような隙間データを蓄積することにより品質管理上のデータとして有効活用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、移載ヘッドによる電子部品のピックアップに先立って凹部内に収容された電子部品と凹部との隙間を計測し、この隙間計測結果に基づいてテープフィーダ及びまたは移載ヘッドの動作を制御することにより、凹部内での電子部品の状態に応じた適正なピックアップ動作を実現して、実装ミスの発生を減少させることができる。
【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断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の電子部品供給用テープの平面図
【図４】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５】本発明の一実施の形態の部品隙間計測装置の側面図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の電子部品供給用テープの平面図
【符号の説明】
１  基板
３  部品供給部
４  テープフィーダ
６  ロータリヘッド
７  移載ヘッド
７ａ  吸着ノズル
１２  カメラ
１４  電子部品
３０  制御部
３３  認識処理部
３４  隙間判定部
３５  機構制御部
Ｅ  エンボス部
Ｔ  テープ
【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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