JP2822448B2 - 電子部品の実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、環境温度の変化による機械の膨張収縮やノ
ズルの撓み等に起因するノズルの位置ずれを自動的に検
出し、かつ補正して電子部品を精度よく基板に実装する
電子部品の実装方法に関するものである。

（従来の技術） 第５図は従来の電子部品実装装置により電子部品を基
板に実装している状態の平面図を示すものである。101,
102はXY方向移動装置、103はＹ方向移動装置102に設け
られた移載ヘッド、104はそのノズル、OAはノズル104の
移動原点、OBはノズル104のセンター、105は電子部品Ｐ
の位置ずれを観察する観察装置、106,107はそのステー
ジ及びカメラ、OCはカメラ107の光軸、ODはステージ106
に載置された電子部品Ｐのセンター、108は基板であ
る。

次にその動作を説明する。まず図示しない手段によ
り、トイレなどに備えられた電子部品Ｐをステージ106
上に移送し、カメラ107により、上記光軸OC、すなわち
電子部品Ｐの位置ずれの基準点となるカメラ107側の座
標原点からのセンターODの位置ずれ△x,△ｙを観察す
る。次にXY方向移動装置101,102を駆動して、ノズル104
のセンターOBを電子部品ＰのセンターODに一致させて、
このノズル104の下端部を電子部品Ｐの上面に着地さ
せ、この電子部品Ｐをテイクアップして基板108の所定
位置に移送搭載する。

この場合、移動原点OAに対する光軸OCの座標位置XC,Y
Cは予め既知である。したがって上記位置ずれ△x,△ｙ
を加えた指令値（XC±△x,YC±△ｙ）によりノズル104
をXY方向に移動させることにより、ノズル104のセンタ
ーOBを電子部品ＰのセンターODに一致させてこてをテイ
クアップするようになっている。

ところが環境温度の変化による機械の膨脹収縮，ノズ
ル104の撓み、或いは長時間の運転にともなう組み付け
のがた等により、ノズル104のセンターOBに位置ずれを
生じる。このため上記指令値（XC±△ｘ），（YC±△
ｙ）を発してXY方向移動装置101,102を駆動しても、ノ
ズル104のセンターOBは電子部品ＰのセンターODに正し
く一致せず、センターODからずれた位置に着地してテイ
クアップし、そのまま基板108に移送搭載するため、実
装位置にXY方向の誤差を生じ、実装精度が低下すること
となる。

従来、かかるノズル104の位置ずれを自動的に検出
し、かつ補正する装置はなかったため、以下のような作
業が行われていた。すなわち、電子部品Ｐが実装された
基板108を時々抽出し、これを作業者が顕微鏡などによ
り観察する。そこで多数の電子部品に同一傾向の位置ず
れ（定誤差）が観察された場合には、この位置ずれはノ
ズル104の位置ずれに基づく機械的誤差と判断し、この
位置ずれが解消されるように、装置全体を調整し直して
いた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来手段は、きわめて多大な手間と
時間を要するものであった。

したがって本発明は、ノズルの位置ずれを自動的に検
出し、かつ補正して、電子部品を精度よく基板に実装で
きる手段を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） このために本発明は、電子部品の供給部に備えられた
電子部品を、サブ移載ヘッドにより観察装置のステージ
上に移送して、この観察装置に設けられたカメラにより
この電子部品のセンターを検出し、次いで移載ヘッドを
XY方向移動装置の駆動によりこの電子部品の上方へ移動
させ、この移載ヘッドのノズルのセンターを上記電子部
品のセンターに一致させてこの電子部品をテイクアップ
し、次いでこの電子部品を位置決め部に位置決めされた
基板に移送搭載するようにした電子部品の実装工程中
に、次のようなノズルの位置ずれ補正工程、すなわち （ｉ）上記ステージ上にサンプルを載せて、このサンプ
ルをこのステージに設けられたカメラにより観察し、こ
のサンプルのセンターの座標を検出する作業 （ii）次に上記移載ヘッドのノズルのセンターを、上記
サンプルのセンターに一致させるべく、上記XY方向移動
装置を駆動して、このサンプルをこのノズルによりテイ
クアップする作業 （iii）次に上記移載ヘッドに設けられたモータにより
ノズルをその軸心を中心に一定角度回転させたうえで、
サンプルを再度上記ステージ上に載せ、そのセンターの
座標を再度検出する作業 （iv）上記のようにして２回検出されたサンプルのセン
ターの座標から、ノズルのセンターの位置ずれを算出す
る作業 から成るノズルの位置ずれ検出工程、 を介入するようにしたものである。

（作用） 移載ヘッドにより、ステージ上の電子部品を基板に繰
り返し実装する工程中に、上記（ｉ）〜（iv）から成る
ノズルの位置ずれ検出工程を介入することにより、ノズ
ルの位置ずれを検出し、以後はこの位置ずれが補正され
るように、XY方向移動装置を駆動して、電子部品を基板
に実装する。

（実施例） 次に、図面を参照しながら本発明の実施例の説明を行
う。

第１図は電子部品の実装装置を示すものであって、１
はテーブルであり、その上部両側部には、マガジン２か
ら成る第１の電子部品Ｐの供給部３と、テープユニット
４から成る第２の電子部品の供給部５が配設されてお
り、両供給部3,5の間に、クランプ手段から成る基板６
の位置決め部７が設けられている。８は基板６を位置決
め部７に搬入し、またこれから搬出するコンベヤ、９は
マガジン２に装備された電子部品Ｐの収納用トイレであ
る。

12はテーブル１の側部に立設された駆動ボックスであ
って、その上部にXY方向移動装置13,14が配設されてい
る。15,16はその駆動用モータである。17はXY方向移動
装置13の下面に装着された装着部、18,19はこの装着部1
7に一体的に組み付けられたカメラと移載ヘッド、20は
そのノズル、21は装着部17の前部に取り付けられたLED
面発光体から成る光源である。

22はモータ22a,ベルト22bから成るθ方向駆動装置で
あって、ノズル20を軸心を中心に回転させることによ
り、ノズル20の下端部に吸着された電子部品のθ方向の
位置ずれの補正を行う。30は供給部３と位置決め部７の
間に設けられた電子部品Ｐの観察位置、26はトレイ９の
電子部品Ｐをこの観察装置30に移送するサブ移載ヘッド
である。27,28はサブ移載ヘッド26をXY方向に移動させ
るための駆動用モータとけん引用ワイヤであり、サブ移
載ヘッド26のXY方向移動装置を構成している。

第２図は観察装置30の詳細を示すものであって、この
観察装置30は、電子部品Ｐが載置されるステージ30a
と、ステージ30a上の電子部品Ｐの位置ずれを観察する
カメラ30bを備えている。ステージ30aには、電子部品Ｐ
が載置されるガラス板のような透光性のステージ板31の
下方に反射板32が斜設されており、その側方にカメラ30
bが配設されている。34はステージ板31の直下に配設さ
れた透光板であって、両板31,34の間には空間部35が確
保されている。またステージ板31の中央部には吸気孔36
が形成されており、吸引孔37から図示しないポンプなど
により空間部35の空気を吸入することにより、負圧によ
って着座38上に電子部品Ｐをステージ板31上に固定し、
その状態で上記光源21がステージ30aの上方に移動して
下方に光を照射することにより、電子部品Ｐをシルエッ
トとしてカメラ30bで観察し、電子部品ＰのXYθ方向の
位置ずれを検出する。

40は観察装置30上に、これと一体的に設けられた電子
部品のサンプルＳの載置部である。このサンプルＳは、
後に詳述するように、これをステージ30a上に移送して
カメラ30bで観察しながら、ノズル20のXY方向の位置ず
れを補正するものである。サンプルＳとしては、例えば
外観形状の良い電子部品が選択される。なおノズル20の
位置ずれの補正にそれ程高い精度が要求されないなら
ば、この載置部40は設けずに、トレイ９内の任意電子部
品Ｐをサンプルとして選択して、この電子部品Ｐをステ
ージ30a上に移送載置してもよい。

本装置は上記のような構成より成り、次に実装作業の
説明を行う。

まずXY方向移動装置13,14を駆動して、カメラ18を基
板６の上方に移送し、このカメラ18により基板６に印刷
された印刷パターンを観察して、そのXYθ方向の位置ず
れを検出する。またサブ移載ヘッド26は、トレイ９の電
子部品Ｐを観察装置30のステージ30aに移送し、カメラ3
0bによりこの電子部品ＰのXYθ方向の位置ずれを認識し
ておく。

第３図はその様子を示すものであって、OAはノズル20
の移動原点、Ｐはステージ30a上に置かれた電子部品、O
Cはカメラ30bの光軸、ODは電子部品Ｐのセンター、XC,Y
Cは移動原点OAの座標系における光軸OCの座標位置であ
り、部分拡大図に示すように、電子部品ＰはXYθ方向
に、△x,△y,△θの位置ずれを生じている。なおこの電
子部品Ｐは、４方向にリードＬを有するQFPであり、高
い実装精度が要求される。

次に上記位置ずれ△x,△ｙを加えた指令値（XC±△
ｘ），（YC±△ｙ）により、XY方向移動装置13,14を駆
動して、ノズル20のセンターOBを位置ずれした電子部品
ＰのセンターODに着地させてテイクアップすることによ
り、電子部品Ｐの位置ずれ△x,△ｙを補正する。以上の
ような△x,△ｙの補正手段は、第５図を参照しながら説
明した従来手段と同様である。

次にノズル20によりステージ30a上の電子部品Ｐをテ
イクアップして基板６に移送する途中において、モータ
22aを駆動してノズル20を軸心線を中心に回転させるこ
とにより、上記電子部品Ｐ及び基板６の印刷パターンの
θ方向の位置ずれの補正を行い、更に上記のようにして
検出された基板６の印刷パターンのXY方向の位置ずれを
補整すべくXY方向移動装置13,14を駆動して、電子部品
Ｐを基板６に実装する。なお各モータ15,16,22a等の制
御は、図示しないコンピュータのような制御装置により
行われる。またテープユニット４の電子部品Ｐは、上記
手段と別の手段で基板６に実装されるが、その説明は省
略する。

ところで、上述のように上記手段は、まずカメラ30b
によりステージ30a上の電子部品ＰのXYθ方向の位置ず
れを観察し、次いで電子部品ＰのセンターODにノズル20
のセンターOBを一致させてノズル20により電子部品Ｐを
テイクアップすることにより、電子部品ＰのXY方向の位
置ずれを補正するものである。したがってこの手段に
は、XY方向移動装置13,14によるノズル20の移動原点OA
を原点とする第１の座標系と、カメラ30bの光軸OCを原
点とする第２の座標系が存在している。そして原点OAに
対する光軸OCの座標値XC,YC（第３図参照）、すなわち
第１の座標系と第２の座標系の位置関係は既知であり、
したがって上述のように、この座標値XC,YCに上記位置
ずれ△x,△ｙを加えた指令値（XC±△ｘ），（YC±△
ｙ）によりXY方向移動装置13,14を駆動すれば、ノズル2
0のセンターOBを電子部品ＰのセンターODに一致させる
ことができる。ところが、環境温度の変化による部材の
膨脹収縮、ノズル20の撓み、長時間の運転にともなう装
置の組み付けのがた等の原因により、ノズル20に位置ず
れを生じやすい。かくなると、上記指令値によりノズル
20をXY方向に移動させても、そのセンターOBは電子部品
ＰのセンターODに一致しないようになる。

そこで本手段においては、上述のようにステージ30a
上の電子部品Ｐを基板６に繰り返し移送搭載する工程が
繰り返される途中に、以下に述べるノズル20の位置ずれ
検出工程を適宜介入する。

すなわち、まず移載ヘッド19により載置部40のサンプ
ルＳをステージ30aに移送し、第４図に示すように、カ
メラ30bによりそのセンターOS1の座標（△x1,△y1）を
検出する。次いで、ノズル20のセンターOBをこのセンタ
ーOS1に一致させるべく、XY方向移動装置13,14を駆動し
て、このサンプルＳをノズル20によりテイクアップす
る。次にモータ22aを駆動して、ノズル20を任意角度
（例えば180゜）その軸心を中心に回転させる。次に再
度このサンプルＳをステージ30aに載せて、カメラ30bに
よりそのセンターOS2の座標（△x2,△y2）を再度検出す
る（同図鎖線参照）。

ここで、第１回目のセンターOS1と、第２回目のセン
ターOS2が一致したならば、ノズル20に位置ずれはない
ものと判断される。しかしながら第４図に示すように、
180゜回転させることにより、センターがOS1からOS2に
移動するならば、ノズル20は位置ずれを生じており、そ
のセンターOBは、第１回目のセンターOS1の座標（△x1,
△y1）と、第２回目のセンターOS2の座標（△x2,△y2）
の中間点に存在していることとなる。したがってこれか
らノズル20のセンターOBのの座標 を算出するとともに、センターOBの位置ずれ を算出する。そしてこれ以後は、この位置ずれの補正を
加えてXY方向移動装置13,14を駆動することにより、ノ
ズル20のセンターOBを電子部品ＰのセンターODに一致さ
せてテイクアップし、基板６の移送搭載する。

このように本手段によれば、電子部品の実装工程中
に、上記のようなノズル20の位置ずれ検出工程を適宜介
入させて、ノズル20の位置ずれを検出し、これを補正す
るようXY方向移動装置13,14を駆動することにより、実
装精度の低下を防止することができる。

なお、上記のようにしてセンターOBの位置ずれ を算出したならば、この位置ずれの補正を加えてノズル
20によりサンプルＳをテイクアップし、180゜回転させ
てそのセンターが移動しないことを確認することによ
り、位置ずれの検出と補正が正しく行われたことを確認
することが望ましい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、環境温度の変化
による機械の膨張収縮やノズルの撓みあるいは長時間の
運転にともなう組み付けのがた等に起因するノズルの位
置ずれを検出してこれを補正し、電子部品を精度よく基
板に実装することができる。また本発明は、ノズルの位
置ずれを検出したり、検収された位置ずれを補正するた
めの格別の位置はなくてもよく、コンピュータのソウト
処理により簡単に対応できる長所を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであって、第１図は電子
部品実装装置の斜視図、第２図は観察装置の断面図、第
３図は観察中の平面図、第４図は補正中の平面図、第５
図は従来手段の平面図である。 ３……電子部品の供給部 ６……基板 ７……位置決め部 13,14……移載ヘッドのXY方向移動装置 18……カメラ 19……移載ヘッド 20……ノズル 22a……モータ 30……観察装置 30a……ステージ 30b……カメラ Ｐ……電子部品 Ｓ……サンプル OB……ノズルのセンター OD……電子部品のセンター OS1……第１回目のサンプルのセンター座標 OS2……第２回目のサンプルのセンター座標

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品の供給部に備えられた電子部品
   を、サブ移載ヘッドにより観察装置のステージ上に移送
   して、この観察装置に設けられたカメラによりこの電子
   部品のセンターを検出し、次いで移載ヘッドをXY方向移
   動装置の駆動によりこの電子部品の上方へ移動させ、こ
   の移載ヘッドのノズルのセンターを上記電子部品のセン
   ターに一致させてこの電子部品をテイクアップし、次い
   でこの電子部品を位置決め部に位置決めされた基板に移
   送搭載するようにした電子部品の実装工程中に、次のよ
   うなノズルの位置ずれ検出工程、すなわち （ｉ）上記ステージ上にサンプルを載せて、このサンプ
   ルをこのステージに設けられたカメラにより観察し、こ
   のサンプルのセンターの座標を検出する作業 （ii）次に上記移載ヘッドのノズルのセンターを、上記
   サンプルのセンターに一致させるべく、上記XY方向移動
   装置を駆動して、このサンプルをこのノズルによりテイ
   クアップする作業 （iii）次に上記移載ヘッドに設けられたモータにより
   ノズルをその軸心を中心に一定角度回転させたうえで、
   サンプルを再度上記ステージ上に載せ、そのセンターの
   座標を再度検出する作業 （iv）上記のようにして２回検出されたサンプルのセン
   ターの座標から、ノズルのセンターの位置ずれを算出す
   る作業 から成るノズルの位置ずれ検出工程、 を介入することを特徴とする電子部品の実装方法。