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【発明の名称】 部品実装装置
【発明者】 【氏名】上野 康晴

【氏名】南谷 昌三

【氏名】仕田 智

【氏名】金山 真司

【氏名】左海 一司
【要約】 【課題】反射部を設けることにより、部品の実装を精度よく行なうことができる部品実装装置を提供する。

【解決手段】部品供給ヘッド４側の像を認識する部品認識手段５と、部品認識手段５と逆方向の視野を認識でき基板７側の像を認識する基板認識手段１２と、入射する光束を反射させて、光束を入射方向と逆の方向に射出させる反射部１１とを備え、基板認識手段１２は、反射部１１を介して、部品供給ヘッド４側の像を認識できる。反射部１１を有することにより、部品認識手段５と基板認識手段１２のいずれについても、部品供給ヘッド４上の同一の基準点を認識することができるので、部品認識手段５、及び基板認識手段１２の位置ずれ量を精度よく算出でき、この算出データを用いれば、生産工程における部品２、及び基板７の補正量も精度よく算出できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 部品供給ヘッドに保持された部品を、基板上まで搬送し、前記部品を前記基板に実装する部品実装装置であって、前記部品供給ヘッド側の像を認識する部品認識手段と、前記部品認識手段と逆方向の視野を認識できるように配置され前記基板側の像を認識する基板認識手段と、入射する光束を反射させて、前記光束を入射方向と逆の方向に射出させる反射部とを備え、前記基板認識手段は、前記反射部を介して、前記部品供給ヘッド側の像を認識できることを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】 前記部品認識手段が認識した認識情報と前記基板認識手段が認識した認識情報とを演算処理する制御部をさらに備え、前記部品を前記基板に実装する生産工程の前において、前記部品供給ヘッドと前記部品認識手段とが対向する状態で、前記部品認識手段は、前記部品供給ヘッド上の基準位置を認識し、前記部品供給ヘッドと前記反射部の入射部とが対向し、かつ前記基板認識手段と前記反射部の射出部とが対向する状態で、前記基板認識手段は、前記反射部を介して前記部品供給ヘッド上の前記基準位置を認識し、前記制御部は、前記部品供給ヘッド上の基準位置と前記部品認識手段の基準位置との間のずれ量のデータΔＣ１と、前記部品供給ヘッド上の基準位置と前記基板認識手段の基準位置との間のずれ量のデータΔＣ２とを算出する請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】 前記部品を前記基板に実装する生産工程において、前記部品を保持した前記部品供給ヘッドと前記部品認識手段とが対向する状態で、前記部品認識手段は、前記部品の基準位置を認識し、前記基板認識手段と前記基板とが対向する状態で、前記基板認識手段は、前記基板の基準位置を認識し、前記制御部は、前記認識した部品の基準位置のデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記基準位置のデータ、及び前記ずれ量のデータΔＣ１を用いて、前記部品の位置の補正量を算出し、前記認識した基板の基準位置のデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基準位置のデータ、及び前記ずれ量のデータΔＣ２を用いて、前記基板の位置の補正量を算出する請求項２に記載の部品実装装置。
【請求項４】 水平方向の軸をＸ軸、垂直方向の軸をＹ軸とし、前記ずれ量のデータΔＣ１のうち、Ｘ軸方向のデータをΔｘ１、Ｙ軸方向のデータをΔｙ１、前記ずれ量のデータΔＣ２のうち、Ｘ軸方向のデータをΔｘ２、Ｙ軸方向のデータをΔｙ２とすると、前記前制御部は、Δｘ１−Δｘ２の値、及びΔｙ１−Δｙ２の値を算出する請求項２に記載の部品実装装置。
【請求項５】 前記制御部は、前記認識した部品及び基板の前記各基準位置のＸ軸方向におけるデータ、前記部品及び基板が正規位置にある場合の前記各基準位置のＸ軸方向におけるデータ、及び前記Δｘ１−Δｘ２の値を用いて前記基板と前記部品との間におけるＸ軸方向における相対的な補正量を算出し、前記認識した部品及び基板の前記各基準位置のＹ軸方向におけるデータ、前記部品及び基板が正規位置にある場合の前記各基準位置のＹ軸方向におけるデータ、及び前記Δｙ１−Δｙ２の値を用いて前記基板と前記部品との間におけるＹ軸方向における相対的な補正量を算出する請求項４に記載の部品実装装置。
【請求項６】 前記部品供給ヘッド上の基準位置は、前記部品供給ヘッドを回転させながら前記部品供給ヘッド上の所定の点の軌跡を求め、この軌跡から算出した前記部品供給ヘッドの回転中心である請求項２から５のいずれかに記載の部品実装装置。
【請求項７】 部品供給ヘッドに保持された部品を、基板上まで搬送し、前記部品を前記基板に実装する部品実装装置であって、前記基板側の像を認識する認識手段と、入射する光束を反射させて、前記光束を入射方向と逆の方向に射出させる反射部とを備え、前記認識手段は、前記反射部を介して、前記部品供給ヘッド側の像を認識できることを特徴とする部品実装装置。
【請求項８】 前記認識手段が認識した認識情報を演算処理する制御部をさらに備え、前記部品を前記基板に実装する生産工程において、前記認識手段と前記基板とが対向する状態で、前記認識手段は、前記基板の基準位置を認識し、前記部品供給ヘッドと前記反射部の入射部とが対向し、かつ前記認識手段と前記反射部の射出部とが対向する状態で、前記認識手段は、前記反射部を介して前記部品供給ヘッドに保持された部品の基準位置を認識し、前記制御部は、前記認識した部品の基準位置のデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記基準位置のデータを用いて、前記部品の位置の補正量を算出し、前記認識した基板の基準位置のデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基準位置のデータを用いて、前記基板の位置の補正量を算出する請求項７に記載の部品実装装置。
【請求項９】 前記反射部は、入射した光束を反射させる第１の反射面と、前記第１の反射面で反射された光束をさらに反射させて前記光束を前記入射方向と逆の方向に反射させる第２の反射面とを有する請求項１から８のいずれかに記載の部品実装装置。
【請求項１０】 前記第１の反射面は、一方向から入射した光束を反射させ、前記一方向と逆の方向から入射した光束を透過させる偏向板の片面であり、前記第１の反射面の反対側に光源を有し、前記光源からの光束を前記第１の反射面を透過させて、前記入射部側の物体を照射できる請求項９に記載の部品実装装置。
【請求項１１】 前記光源は光ファイバを経由した光束を射出させる請求項１０に記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路基板等の回路形成体に、電子部品等の部品を実装する部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、バンプ（突起電極）付きＩＣ（半導体集積回路）を回路が形成された基板に実装するのに、部品実装装置が用いられている。図１１は、従来の部品実装装置の一例の斜視図であり、図１２は図１１の要部を示す斜視図である。部品供給部１１０には、エキスパンド板１１２により分割されて保持されている多数のＩＣ１１１が供給されている。これらＩＣ１１１は、供給部認識カメラ１１３により認識され、その認識情報に基いて制御装置１７０の制御により、次に実装すべき部品１１１ａが所定位置に位置決めされる。
【０００３】次に、部品受け渡しヘッド１２０が部品１１１ａの直上まで移動し、下降して部品１１１ａを吸着した後に上昇して矢印１１４に示すようにＸ軸右方向に向けて部品受け渡し位置まで移動する。その後、部品受け渡しヘッド１２０は、矢印１２１に示すように上下反転し、吸着した部品１１１ａを表裏逆向きにして保持する。これは、部品供給部１１０に供給されるＩＣ１１１は、バンプを上向きにして保持されているため、後の実装に備えて接合される面を下方に向けた状態で、部品実装ヘッド１３０に受け渡すためである。部品実装ヘッド１３０が下降してＩＣ１１１ａに対してその上方から接近し、ＩＣ１１１ａを吸着した後、Ｘ軸右方向の部品実装位置に向けて移動する。
【０００４】一方、ＩＣ１１１ａの受け渡しを完了した部品受け渡しヘッド１２０は、Ｘ軸左方向に移動し、次の部品吸着動作に入る。なお、図１２では、部品受け渡しヘッド１２０は、部品受け渡し位置にて部品実装ヘッド１３０に対向した状態を示している。
【０００５】前記の動作が行なわれている間、回路形成体保持部１５０には、回路形成体１５１が供給されて所定位置に位置決めされており、回路形成体１５１に対向する位置に移動してきた回路形成体認識カメラ１６０によって回路形成体１５１に形成された基準位置が認識され、その情報は、制御装置１７０に送られる。なお、図１２に示すように、回路形成体認識カメラ１６０は、部品認識カメラ１４０と共に、認識光学ヘッド１８０に装着されている。
【０００６】回路形成体１５１の基準位置認識を終えた認識光学ヘッド１８０は、その後がＸ軸左方向に移動し、前記のＸ軸右方向に移動中の部品実装ヘッド１３０に接近して相互に対向する位置で両者が停止する。
【０００７】その停止した位置において、部品実装ヘッド１３０に吸着保持された部品１１１ａの保持状態が認識光学ヘッド１８０に装着された部品認識カメラ１４０で認識され、認識された情報は制御装置１７０に送られる。この際、部品１１１ａを吸着した部品実装ヘッド１３０のノズルは、部品認識カメラ１４０と干渉せず、かつ吸着された部品１１１ａが部品認識カメラ１４０の撮像視野内に入るように、Ｚ軸方向上側に引き上げられている。
【０００８】前記の認識動作が完了すると、部品１１１ａを吸着した部品実装ヘッド１３０は、部品実装位置に向けて再度Ｘ軸右方向へ移動を開始する。この移動の間に、制御装置１７０は、部品１１１ａの保持状態の認識情報、及び回路形成体１５１の基準位置の認識情報に基づいて、部品１１１ａを回路形成体１５１の所定位置に実装するために必要な部品実装ヘッド１３０のＸ軸方向の移動距離、部品１１１ａを保持するノズルのＺ軸を中心とするθ回転量、及び回路形成体１５１の規正された位置の補正量を演算する。
【０００９】移動中の部品実装ヘッド１３０は、前記演算結果に基づく制御装置１７０の指令によりＹ軸方向に位置補正を加えた回路形成体と対向する所定位置まできて停止する。次に、部品実装ヘッドは、部品１１１ａを保持したノズルを下降させ、回路形成体１５１の所定位置に部品１１１ａを実装する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記のような部品実装装置には、以下のような問題があった。前記のような装置では、部品認識カメラ１４０により、部品１１１ａに形成された基準位置が認識され、回路形成体認識カメラ１６０によって回路形成体１５１に形成された基準位置が認識されることになる。この場合、これら基準位置の正規位置からのずれ量を算出するためには、部品の場合を例にとると、部品認識カメラ１４０の基準位置例えばカメラ中心と、部品の基準位置との間の位置関係を認識し、この位置関係と、部品の基準位置が正規位置にある場合のカメラ中心と、部品の基準位置との間の位置関係とを比較して、部品の基準位置が正規の位置からどれだけずれているかを算出する。
【００１１】部品認識カメラ１４０のカメラ中心が不動であれば、前記のようなずれ量は正確に算出することができるが、部品認識カメラ１４０を支える支持部が装置内の温度変化により熱膨張（収縮）したり、経時変化するので、部品認識カメラ１４０のカメラ中心を不動点とするのは困難であった。
【００１２】例えばカメラ中心がＸ軸方向にΔｘだけずれると、部品の基準位置が正規位置にあったとしても、カメラ中心と、部品の基準位置との間の位置関係の認識の際に、このΔｘが加算されてしまうので、部品の基準位置がΔｘだけずれたものとして算出されてしまう。このように算出されると、余分な補正を行なうことになり、部品を回路形成体に精度よく実装することができないという問題があった。
【００１３】本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、反射部を設けることにより、部品の実装を精度よく行なうことができる部品実装装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明の第１番目の部品実装装置は、部品供給ヘッドに保持された部品を、基板上まで搬送し、前記部品を前記基板に実装する部品実装装置であって、前記部品供給ヘッド側の像を認識する部品認識手段と、前記部品認識手段と逆方向の視野を認識できるように配置され前記基板側の像を認識する基板認識手段と、入射する光束を反射させて、前記光束を入射方向と逆の方向に射出させる反射部とを備え、前記基板認識手段は、前記反射部を介して、前記部品供給ヘッド側の像を認識できることを特徴とする。
【００１５】前記のような部品実装装置によれば、反射部を有することにより、部品認識手段と基板認識手段のいずれについても、部品供給ヘッド上の同一の基準点を認識することができるので、部品認識手段、及び基板認識手段の位置ずれ量を精度よく算出でき、この算出データを用いれば、生産工程における部品、及び基板の補正量も精度よく算出できる。
【００１６】前記部品実装装置においては、前記部品認識手段が認識した認識情報と前記基板認識手段が認識した認識情報とを演算処理する制御部をさらに備え、前記部品を前記基板に実装する生産工程の前において、前記部品供給ヘッドと前記部品認識手段とが対向する状態で、前記部品認識手段は、前記部品供給ヘッド上の基準位置を認識し、前記部品供給ヘッドと前記反射部の入射部とが対向し、かつ前記基板認識手段と前記反射部の射出部とが対向する状態で、前記基板認識手段は、前記反射部を介して前記部品供給ヘッド上の前記基準位置を認識し、前記制御部は、前記部品供給ヘッド上の基準位置と前記部品認識手段の基準位置との間のずれ量のデータΔＣ１と、前記部品供給ヘッド上の基準位置と前記基板認識手段の基準位置との間のずれ量のデータΔＣ２とを算出することが好ましい。前記のような部品実装装置によれば、各認識手段のずれ量を生産工程に移行する前に得ることができる。
【００１７】また、前記部品を前記基板に実装する生産工程において、前記部品を保持した前記部品供給ヘッドと前記部品認識手段とが対向する状態で、前記部品認識手段は、前記部品の基準位置を認識し、前記基板認識手段と前記基板とが対向する状態で、前記基板認識手段は、前記基板の基準位置を認識し、前記制御部は、前記認識した部品の基準位置のデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記基準位置のデータ、及び前記ずれ量のデータΔＣ１を用いて、前記部品の位置の補正量を算出し、前記認識した基板の基準位置のデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基準位置のデータ、及び前記ずれ量のデータΔＣ２を用いて、前記基板の位置の補正量を算出することが好ましい。前記のような部品実装装置によれば、補正量には各認識手段のずれ量が加味されているので、正確な補正量を算出できる。
【００１８】また、水平方向の軸をＸ軸、垂直方向の軸をＹ軸とし、前記ずれ量のデータΔＣ１のうち、Ｘ軸方向のデータをΔｘ１、Ｙ軸方向のデータをΔｙ１、前記ずれ量のデータΔＣ２のうち、Ｘ軸方向のデータをΔｘ２、Ｙ軸方向のデータをΔｙ２とすると、前記前制御部は、Δｘ１−Δｘ２の値、及びΔｙ１−Δｙ２の値を算出することが好ましい。
【００１９】また、前記制御部は、前記認識した部品及び基板の前記各基準位置のＸ軸方向におけるデータ、前記部品及び基板が正規位置にある場合の前記各基準位置のＸ軸方向におけるデータ、及び前記Δｘ１−Δｘ２の値を用いて前記基板と前記部品との間におけるＸ軸方向における相対的な補正量を算出し、前記認識した部品及び基板の前記各基準位置のＹ軸方向におけるデータ、前記部品及び基板が正規位置にある場合の前記各基準位置のＹ軸方向におけるデータ、及び前記Δｙ１−Δｙ２の値を用いて前記基板と前記部品との間におけるＹ軸方向における相対的な補正量を算出することが好ましい。
【００２０】また、前記部品供給ヘッド上の基準位置は、前記部品供給ヘッドを回転させながら前記部品供給ヘッド上の所定の点の軌跡を求め、この軌跡から算出した前記部品供給ヘッドの回転中心であることが好ましい。
【００２１】次に、本発明の第２番目の部品実装装置は、部品供給ヘッドに保持された部品を、基板上まで搬送し、前記部品を前記基板に実装する部品実装装置であって、前記基板側の像を認識する認識手段と、入射する光束を反射させて、前記光束を入射方向と逆の方向に射出させる反射部とを備え、前記認識手段は、前記反射部を介して、前記部品供給ヘッド側の像を認識できることを特徴とする。前記のような部品実装装置によれば、反射部を有することにより、１つの認識手段で基板及び部品供給ヘッド上の部品の双方を認識することができるので、低コストになる。また、認識手段を複数必要としないので、認識手段が２個の場合のような認識手段相互間の中心のずれを考慮する必要がなく、生産工程の前における認識手段のずれ量の算出も不要になる。
【００２２】前記第２番目の部品実装装置においては、前記認識手段が認識した認識情報を演算処理する制御部をさらに備え、前記部品を前記基板に実装する生産工程において、前記認識手段と前記基板とが対向する状態で、前記認識手段は、前記基板の基準位置を認識し、前記部品供給ヘッドと前記反射部の入射部とが対向し、かつ前記認識手段と前記反射部の射出部とが対向する状態で、前記認識手段は、前記反射部を介して前記部品供給ヘッドに保持された部品の基準位置を認識し、前記制御部は、前記認識した部品の基準位置のデータ、前記部品が正規位置にある場合の前記基準位置のデータを用いて、前記部品の位置の補正量を算出し、前記認識した基板の基準位置のデータ、前記基板が正規位置にある場合の前記基準位置のデータを用いて、前記基板の位置の補正量を算出することが好ましい。
【００２３】また、前記各部品実装装置においては、前記反射部は、入射した光束を反射させる第１の反射面と、前記第１の反射面で反射された光束をさらに反射させて前記光束を前記入射方向と逆の方向に反射させる第２の反射面とを有することが好ましい。
【００２４】また、前記第１の反射面は、一方向から入射した光束を反射させ、前記一方向と逆の方向から入射した光束を透過させる偏向板の片面であり、前記第１の反射面の反対側に光源を有し、前記光源からの光束を前記第１の反射面を透過させて、前記入射部側の物体を照射できることが好ましい。前記のような部品実装装置によれば、撮像対象物を明瞭に認識できる。
【００２５】また、前記光源は光ファイバを経由した光束を射出させることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２７】(実施の形態１)図１は、本発明の実施形態１に係る部品実装装置の斜視図である。図２は、図１に示した装置の要部斜視図である。図１、２を用いて、装置の概略を説明する。部品供給部１に配置されているＩＣ２は、受け渡しヘッド３によって搬送され、部品実装ヘッド４に受け渡される。部品実装ヘッド４は、真空引きによる吸着等により、ＩＣ２をツール４ａの吸着面４ｂに保持することができる。部品実装ヘッド４は、ボールねじ３６を介してヘッド支持部３９に取り付けられており、駆動源であるモータ４０により、Ｘ軸方向に移動することができる。
【００２８】部品実装ヘッド４が、矢印ａ方向に移動すると、上側に視野を有するように配置された部品認識手段である部品認識カメラ５上を通過することになる。すなわち、部品認識カメラ５は、部品実装ヘッド４のヘッド吸着面４ｂと対向できるように配置されており、部品実装ヘッド４の吸着面側を撮像することができる。部品認識カメラ５は、内部にＣＣＤ（電荷結合素子）を有しており、カメラ内に取り込まれた像を撮像できる。
【００２９】部品実装部６において、基板７は、基板保持部８によって挟み込まれて保持されており、この状態でステージ９上に載置されている。基板７には、ＩＣ２に対応する回路が形成されている。ステージ９は駆動源であるモータ１０により、Ｙ軸方向に移動することができる。また、ステージ９上には、後に詳細を説明する反射部１１が取り付けられており、ステージ９のＹ軸方向の移動と一体となって移動する。
【００３０】ステージ９の上側には、基板認識手段である基板認識カメラ１２が、下側に視野を有するように配置されている。基板認識カメラ１２は、内部にＣＣＤを有しており、カメラ内に取り込まれた像を撮像できる。このため、ステージ９を基板認識カメラ１２と対向するように移動させれば、基板認識カメラ１２は、基板７を撮像できる。
【００３１】次に、生産工程に移行する前の撮像工程について説明する。以下の説明において、Ｘ軸方向のうち、部品供給部１から部品実装部６に向かう方向をＸ軸の正方向、Ｙ軸方向のうち基板７から反射部１１に向かう方向をＹ軸の正方向という。撮像工程は、実際にＩＣを基板に実装する生産工程の前の工程であり、この工程において、部品認識カメラ５と基板認識カメラ１２との間の相対的な位置関係のずれを見出す工程である。なお、生産工程の前とは、生産工程において生産を中断し、次の生産工程に移行するまでの間も含む。
【００３２】まず、図２において、部品実装ヘッド４はＸ軸の正方向に移動し、部品実装ヘッド４と部品認識カメラ５とが対向する位置で停止する。この状態を示したのが、図３（ａ）である。上側に視野を有する部品認識カメラ５は、ツール４ａの吸着面４ｂを撮像することができる。ツール４ａは、駆動源であるモータ（図示せず）により、Ｚ軸方向の中心軸を中心として回転可能であり、撮像は、ツール４ａを回転させながら行う。
【００３３】このような撮像によれば、ツール４ａの吸着面４ｂの回転中心を求めることができる。図４（ａ）は、ツール４ａを９０°ずつ回転させた場合の、ツール４ａの吸着面４ｂに形成されている基準点１４の軌跡を示している。本図において円３０内が撮像領域であり、カメラ中心１３は部品認識カメラ５の中心であり、既知の値である。１４ａ〜１４ｄは、それぞれツール４ａを回転させた場合において、角度が０°、９０°、１８０°、及び２７０°における基準点１４の撮像画像を示している。なお、角度は図４（ａ）の状態において、水平線１５を基準として、時計反対方向を正とした。
【００３４】各角度における撮像情報は、制御部２９（図１）に送られ演算処理が行なわれることになる。図４に示したように、基準点１４の４点の軌跡を認識しているので、演算により、ツール４ａの吸着面４ｂの回転中心３７を求めることができる。制御部２９では、さらに回転中心３７のデータと既知のカメラ中心１３のデータとを比較し、回転中心３７とカメラ中心１３との位置のずれ量を算出する。Ｘ軸方向のずれをΔｘ１、Ｙ軸方向のずれをΔｙ１とすると、このずれ量のデータは、ΔＣ１＝（Δｘ１、Δｙ１）となる。カメラ中心１３とツール４ａの回転中心３７とが一致するように設定していた場合は、このずれ量は、温度変化、経時変化等による部品認識カメラ５のずれ量に相当する。
【００３５】次に、部品実装ヘッド４はさらにＸ軸の正方向に移動する。この移動中の状態を示したのが、図３（ｂ）である。本図の状態では、基板認識カメラ１２の撮像側と、反射部１１の射出部１６とが対向するように位置調整が行なわれている。このような位置調整は、駆動源であるモータ１８により、基板認識カメラ１２をＸ軸方向に、反射部１１が取り付けられているステージ９を、駆動源であるモータ１０により、Ｙ軸方向に移動させることにより可能である。
【００３６】この状態から、部品実装ヘッド４をさらにＸ軸の正方向（矢印ｂ）に移動させ、部品実装ヘッド４の吸着面４ｂと反射部１１の入射部１７とを対向させる。このときの、部品実装ヘッド４のＸ軸方向における位置は、生産工程における部品実装位置に相当する。また、基板認識カメラ１２のＸ軸方向における位置は、生産工程における基板認識の位置に相当する。
【００３７】図５（ａ）は、反射部１１の入射部１７、射出部１６に、それぞれ部品実装ヘッド４のツール４ａ、基板認識カメラ１２が対向した状態における斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した構成を側面図として示したものである。両図において、図示を分かり易くするために、反射部１１の内部の構成は実線で図示している。反射部１１内には、ツール４ａ側から基板認識カメラ１２側に向かって順に、第１の反射面１９、レンズ２０、第２の反射面２１が配置されている。
【００３８】入射部１７から入射したツール４ａの吸着面４ｂの像の光束は、入射部１７に入射し、第１の反射面１９で反射され、レンズ２０を経て、第２の反射面２１に投影される。さらに、第２の反射面２１で反射され、射出部１６を経て、２点鎖線部２２で結像することになる。
【００３９】この結像した像は、基板認識カメラ１２によって撮像される。レンズ２０により倍率が調整されており、入射部１７から入射した像の光束は１倍の倍率で射出部１６から射出することになる。このため、基板認識カメラ１２側の倍率調整は不要になる。このように、反射部１１を有することにより、基板認識カメラ１２では直接撮像することができない像を撮像できることになる。
【００４０】なお、温度変化により、反射部１１が熱膨張（収縮）し、反射面１９、２１の位置が変動する場合もあるが、この場合であっても、結像した像の位置は変動しないので、撮像の精度には影響を与えない。また、撮像画像の倍率調整は、基板認識カメラ１２側でも可能であるので、レンズ２０を設けない構成としてもよい。
【００４１】基板認識カメラ１２によって、図４（ａ）の場合と同様にして、基板認識カメラ１２の中心と、ツール４ａの回転中心との位置ずれ量を算出する。すなわち、撮像はツール４ａをＺ軸方向の中心軸を中心として回転させながら行う。
【００４２】このような撮像によれば、ツール４ａの吸着面４ｂの回転中心を求めることができる。図４（ｂ）は、ツール４ａを９０°ずつ回転させた場合の、ツール４ａの吸着面４ｂに形成されている基準点１４の軌跡を示している。本図において、円３１内が撮像領域であり、上下左右の位置は、図４（ａ）と同じになるように図示している。カメラ中心２３は基板認識カメラ１２の中心であり、既知の値である。１４ｅ〜１４ｈは、それぞれツール４ａを回転させた場合において、角度が０°、９０°、１８０°、及び２７０°における基準点１４の撮像画像を示している。角度設定は図４（ａ）の場合と同様である。
【００４３】各角度における撮像情報は、制御部２９に送られ演算処理が行なわれることになる。図４（ｂ）に示したように、基準点１４の４点の軌跡を認識しているので、演算により、ツール４ａの吸着面４ｂの回転中心３７を求めることができる。制御部２９では、さらに回転中心３７のデータと既知のカメラ中心２３のデータとを比較し、回転中心３７とカメラ中心２３との位置のずれ量を算出する。Ｘ軸方向のずれをΔｘ２、Ｙ軸方向のずれをΔｙ２とすると、このずれ量のデータは、ΔＣ２＝（Δｘ２、Δｙ２）となる。カメラ中心２３とツール４ａの回転中心３７とが一致するように設定していた場合は、このずれ量は、温度変化等による基板認識カメラ１２のずれ量に相当する。
【００４４】以上のような工程を経て、制御部２９は、部品認識カメラ５のカメラ中心１３と吸着面４ｂの回転中心３７とのずれ量ΔＣ１＝（Δｘ１、Δｙ１）のデータ、及び基板認識カメラ１２のカメラ中心２３と吸着面４ｂの回転中心３７とのずれ量ΔＣ２＝（Δｘ２、Δｙ２）のデータを有していることになる。ΔＣ１、ΔＣ２はいずれも同一の基準点である吸着面４ｂの回転中心３７を基準として測定して得られたデータであるので、基準点のずれは考慮する必要はない。
【００４５】ここで、図６を用いて生産工程における部品認識カメラ５のＩＣの認識について説明する。円２４内が撮像領域であり、２５はＩＣの撮像画像の輪郭を示しており、２６はＩＣ上に形成されている基準点の像である。図６（ａ）は、吸着面４ｂの回転中心３７と部品認識カメラ５のカメラ中心１３とが一致している場合を示している。この例では、カメラ中心１３を原点（０、０）とすると、基準点２６が正規位置にある場合の座標が（Ａ、Ｂ）であればＩＣは吸着面４ｂ上の正規の位置に吸着されていることになる。
【００４６】図６（ｂ）は、前記のようにカメラ中心１３が回転中心３７に対して、（Δｘ１、Δｙ１）だけずれている状態を示している。この状態においても、基準点２６は、回転中心３７に対して座標（Ａ、Ｂ）の位置にあり、ＩＣは吸着面４ｂ上の正規の位置に吸着されていることになる。しかしながら、実際には基準点２６の位置は、カメラ中心１３を基準として算出されるため、基準点２６の位置は、座標（Ａ１、Ｂ１）として認識されてしまう。すなわち、ＩＣは正規位置にあるにもかかわらず、（Δｘ１、Δｙ１）だけずれたものとして認識されてしまう。
【００４７】本実施形態では、前記のように生産工程の前の撮像工程においてカメラ中心１３のずれ量ΔＣ１＝（Δｘ１、Δｙ１）のデータを算出しているので、生産工程のおいては、求めた基準点２６の座標（Ａ１、Ｂ１）から、基準座標（Ａ、Ｂ）を差し引きし、さらにずれ量（Δｘ１、Δｙ１）を差し引きすれば、基準点２６の補正量を算出することができる。すなわち、Ｘ軸方向の補正量Δｘ３は、下記の式（１）で、Ｙ軸方向の補正量Δｙ３は、下記の式（２）で表される。
【００４８】式（１）Δｘ３＝Ａ１―Ａ―Δｘ１式（２）Δｙ３＝Ｂ１―Ｂ―Δｙ１図６（ｂ）の場合は、Δｘ３＝０、Δｙ３＝０となり、補正が不要であることを示す。
【００４９】このことは、基板認識についても同様であり、生産工程のおいて求めた基板上の基準点の座標（Ｃ１、Ｄ１）から、基準点の基準座標（Ｃ、Ｄ）を差し引きし、さらに前記のように撮像工程ですでに求めている基板認識カメラ１２のカメラ中心２３のずれ量（Δｘ２、Δｙ２）を差し引きすれば、補正量を算出することができる。すなわち、Ｘ軸方向の補正量Δｘ４は、下記の式（３）で、Ｙ軸方向の補正量Δｙ４は、下記の式（４）で表される。
【００５０】式（３）Δｘ４＝Ｃ１―Ｃ―Δｘ２式（４）Δｙ４＝Ｄ１―Ｄ―Δｙ２このように、生産工程においては、見かけ上のずれ量を補正した上で、さらに、撮像工程で求めたずれ量を加味することになる。本実施形態のような装置では、部品実装ヘッド４、ステージ９をそれぞれ個別にＸ、Ｙ軸方向に移動させるものではなく、Ｘ軸方向における補正は、部品実装ヘッド４のＸ軸方向の移動により、Ｙ軸方向における補正は、ステージ９のＹ軸方向の移動により行うことになる。したがって、補正量はＸ、Ｙ軸方向のそれぞれについてＩＣと基板との間の相対的な移動量が分かればよいことになる。すなわち、部品実装ヘッド４のＸ軸方向の補正量Δｘ５は（Δｘ３−Δｘ４）となり、下記の式（５）で表され、ステージ９のＹ軸方向の補正量Δｙ５は（Δｙ３−Δｙ４）となり、下記の式（６）で表される。
【００５１】式（５）Δｘ５＝（Ａ１―Ａ）―（Ｃ１―Ｃ）−（Δｘ１―Δｘ２）
式（６）Δｙ５＝（Ｂ１―Ｂ）―（Ｄ１―Ｄ）−（Δｙ１―Δｙ２）
ここで、Δｘ＝Δｘ１―Δｘ２、Δｙ＝Δｙ１―Δｙ２とし、ΔＣ＝（Δｘ、Δｙ）とすると、生産工程においては、各カメラで算出した見かけ上の補正量から、それぞれΔＣ分の補正量を差し引きした量だけ、部品実装ヘッド４、及びステージ９を移動させればよいことになる。
【００５２】前記のような撮像工程が完了すれば、生産工程に移行することになる。以下、生産工程について説明する。図１、２において、部品供給部１には、エキスパンド板２７により分割されて保持されている多数のＩＣ２が供給されている。これらＩＣ２は、供給部認識カメラ２８により認識され、その認識情報に基いて制御部２９の制御により、次に実装すべきＩＣ２が所定位置に位置決めされる。
【００５３】次に、部品受け渡しヘッド３がＩＣ２の直上まで移動し、下降してＩＣ２を吸着した後に上昇して矢印ｃに示すようにＸ軸正方向に向けて部品受け渡し位置まで移動する。その後、部品受け渡しヘッド３は、矢印ｄに示すように上下反転し、吸着したＩＣ２を表裏逆向きにして保持する。これは、部品供給部１に供給されるＩＣ２は、バンプが上向きになって保持されているため、後の実装に備えて接合される面を下方に向けた状態で、すなわちバンプが下向きになった状態で、ＩＣ２を部品実装ヘッド４に受け渡すためである。
【００５４】部品実装ヘッド４が下降してＩＣ２に対してその上方から接近し、ＩＣ２を吸着した後、部品実装部６に向けてＸ軸正方向に移動する。一方、ＩＣ２の受け渡しを完了した部品受け渡しヘッド３は、Ｘ軸負方向に移動し、次の部品吸着動作に入る。
【００５５】部品実装ヘッド４は、図３（ａ）に示したように、部品実装ヘッド４と部品認識カメラ５とが対向する位置で停止する。この状態で、部品認識カメラ５は、ＩＣ２上の異なる位置に形成されている２つの基準点を認識する。２つの基準点を認識するのは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のＩＣ２のずれのみならず、ＸＹ平面におけるＩＣ２の角度のずれも算出するためである。認識した基準位置の情報は、制御部２９に送られる。制御部２９は、認識された２点の基準位置についてカメラ中心１３からの位置のデータ（Ａ１、Ｂ１）、（Ａ２、Ｂ２）を求める。さらに基準点データ（Ａ１、Ｂ１）値からこの基準点が正規位置にある場合の基準データ（Ａ、Ｂ）を差し引きすれば、ＩＣ２の見かけ上の補正量（Ａ１−Ａ、Ｂ１−Ｂ）が求まる。
【００５６】前記の動作が行なわれている間、基板保持部８には、基板７が供給されて所定位置に位置決めされており、基板７に対向する位置に移動してきた基板認識カメラ１２によって基板７に形成された基準位置が認識され、その情報は、制御部２９に送られる。制御部２９は、認識された基準位置についてカメラ中心２３とのずれ量のデータ（Ｃ１、Ｄ１）を求める。
【００５７】さらにこの値から基板７の基準点が正規位置にある場合の基準データ（Ｃ、Ｄ）を差し引きすれば、基板７の見かけ上の補正量（Ｃ１−Ｃ、Ｄ１−Ｄ）が求まる。この時点で、前記式（５）、（６）において、Δｘ５、Δｙ５を算出するためのデータが得られているので、制御部２９は補正量（Δｘ５、Δｙ５）を算出する。
【００５８】また、ＩＣ２において、２点の基準位置についてすでに求めているカメラ中心１３からの位置のデータ（Ａ１、Ｂ１）、（Ａ２、Ｂ２）のそれぞれから、撮像工程で求めたカメラ中心１３のずれ量（Δｘ１、Δｙ１）を差し引きすれば、２点の基準位置の吸着面４ｂの回転中心３７を基準とした座標データが求まる。この座標データと、２点の基準位置が正規位置にある場合の各基準データ（Ａ、Ｂ）、（Ａ′、Ｂ′）を用いれば、２点の基準位置の変動量が分かるので、Ｚ軸を中心とした角度の補正量Δθを算出することができる。
【００５９】基板７の基準位置認識の完了後は、ステージ９はＹ軸負方向に所定量移動し、実装位置で停止する。この所定量とは、ＩＣ２及び基板７のずれ量がゼロの場合の実装位置に移動するための移動量から補正量Δｙ５を差し引いた量である。一方、ＩＣ２の基準位置認識を終えた部品実装ヘッド４は、Ｘ軸正方向に所定量移動し、基板７と対向する実装位置で停止する。この状態を示したのが図７（ａ）である。前記の部品実装ヘッド４の所定量とは、ＩＣ２及び基板７のずれ量がゼロの場合の実装位置に移動するための移動量から補正量Δｘ５を差し引いた量である。また、ツール４ａについてＺ軸を中心として、前記のように求めた補正量Δθだけ回転させることにより、角度のずれも補正できる。
【００６０】次に、図７（ａ）に示したように、部品実装ヘッド４を下降（矢印ｅ）させてＩＣ２を基板７に仮接合させる。仮接合後は、部品実装ヘッド４はＸ軸負方向に退避し、本接合ヘッド３８がＸ軸負方向に移動し、図７（ｂ）に示したように、本接合ヘッド３８と基板７上のＩＣ２とが対向する位置で停止する。この状態で、矢印ｆ方向に移動してＩＣ２を基板７に本接合させ、ＩＣ２の基板７へ実装が完了する。
【００６１】なお、吸着面４ｂの回転中心３７を求める際の基準点を吸着面４ｂ上に形成されている基準点１４としたが、これを吸着させた部品、治具等の吸着物上に形成された基準点としてもよい。この場合であっても、吸着物は吸着面４ｂと一体となって回転するので、ツール４ａを回転させながら、吸着物上の基準点の軌跡を認識することにより、吸着面４ｂの回転中心３７を求めることができる。
【００６２】また、認識カメラ側の基準点をカメラ中心としたが、これに限るものではなく、既知の基準点を用いればよい。
【００６３】（実施の形態２）本実施形態は、反射部の構成に関するものである。図８（ａ）、（ｂ）は、基板認識カメラ３２が反射部１１を介して、ツール４ａの吸着面４ｂを撮像している状態の側面図を示している。両図において、図示を分かり易くするために、反射部１１内部の構成は実線で図示している。
【００６４】図８（ａ）に示した反射部１１の内部の反射面１９は、一方向から入射した光束を反射させ、これと逆の方向から入射した光束を透過させる偏向板の片面である。本図に示したような反射面１９の配置では、点線で示したように反射面１９の上側から入射した光束は、反射面１９で反射し、反射面１９の下側から入射した光束は、矢印で示したように、反射面１９を透過する。本図の反射部１１は、反射面１９の下側にＬＥＤ等の光源３３が配置されており、光源３３からの光束は反射面１９を透過し吸着面４ｂを照射することになる。このため、基板認識カメラ３２は、撮像対象物を明瞭に認識できることになる。
【００６５】図８（ｂ）に示した反射部１１についても、反射面１９の構成は図８（ａ）の場合と同様であり、反射面１９の下側から入射した光束を、矢印で示したように、透過させることができる。本図の例では、反射面１９を透過する光束は、光源３４の光束が光ファイバ３５を経由したものである。この例においても、反射面１９を透過した光束を用いて吸着面４ｂを照射することができ、基板認識カメラ３２は、撮像対象物を明瞭に認識できる。
【００６６】（実施の形態３）前記実施形態１では、部品認識のために部品認識カメラを、基板認識のための基板認識カメラをそれぞれ専用に備えた構成であったが、本実施形態は、部品の認識、及び基板の認識を一つのカメラで行なうものである。
【００６７】図９は、実施形態３に係る装置の要部斜視図である。本図に示した構成は、図２に示した部品認識カメラ５を有していない点が実施形態１と異なる。すなわち、実施の形態３は、認識カメラ１２′を用いて部品認識と基板認識の双方を行なうものである。
【００６８】まず、生産工程から説明する。生産工程における基板認識は、図１０（ａ）に示したように、ステージ９をＹ軸方向に移動させて、基板７と認識カメラ１２′の撮像側とが対向する状態で行なう。以下の説明において、カメラ中心のＸＹ平面における座標を原点（０、０）とし、基板７が正規位置にある場合の基板７上の基準点の座標を（Ｅ、Ｆ）とする。カメラ中心は、図４（ｂ）のカメラ中心２３に相当するものである。図１０（ａ）に示した状態で、認識カメラ１２′は、基板７を撮像し、基準点の座標を算出する。この基準点の座標が（Ｅ１、Ｆ１）であれば、補正量は（Ｅ１−Ｅ、Ｆ１−Ｆ）となる。
【００６９】基板認識が完了すると、部品認識に移行する。図１０（ｂ）は、部品認識の状態を示している。ステージ９は、図１０（ａ）の状態からさらにＹ軸負方向（図の左側）に移動しており、認識カメラ１２′と反射部１１の射出部１６とが対向している。また、部品受け渡しヘッド３からＩＣが受け渡されている部品実装ヘッド４が、Ｘ軸正方向に移動し、ツール４ａの吸着面４ｂと反射部１１の入射部１７とが対向する位置で停止している。この部品実装ヘッド４の位置は、ＩＣ２及び基板７のずれ量がゼロの場合の実装位置における位置である。この状態では、認識カメラ１２′は、吸着面４ｂに吸着されているＩＣを、反射部１１を介して認識することができる。
【００７０】本実施形態においても、ＩＣの角度のずれを算出するために、ＩＣ上に形成されている異なる２つの基準点を算出する。ＸＹ方向の補正量は、２つの基準点のうち、一方の基準点のデータから算出することができる。ＩＣが正規位置にある場合のＩＣ上の一方の基準点の座標を（Ｇ、Ｈ）とすると、認識カメラ１２′が撮像したこの基準点の座標が（Ｇ１、Ｈ１）であれば、補正量は（Ｇ１−Ｇ、Ｈ１−Ｈ）となる。
【００７１】本実施形態では、部品実装ヘッド４、ステージ９をそれぞれ個別にＸ、Ｙ軸方向に移動させるものではなく、Ｘ軸方向における補正は、部品実装ヘッド４のＸ軸方向の移動により、Ｙ軸方向における補正は、ステージ９のＹ軸方向の移動により行うことになる。したがって、補正量はＸ、Ｙ軸方向のそれぞれについてＩＣと基板との間の相対的な移動量が分かればよいことになる。すなわち、部品実装ヘッド４のＸ軸方向の補正量Δｘ６、ステージ９のＹ軸方向の補正量Δｙ６はぞれぞれ下記の式（７）、（８）で表される。
【００７２】
式（７）Δｘ６＝（Ｅ１−Ｅ）−（Ｇ１−Ｇ）
式（８）Δｙ６＝（Ｆ１−Ｆ）−（Ｈ１−Ｈ）
部品認識の完了後は、ステージ９はＹ軸正方向（図の右側）に所定量移動し、実装位置で停止する。この状態を示したのが、図１０（ｃ）であり、基板７と吸着面４ｂとが対向している。前記の所定量とは、ＩＣ２及び基板７のずれ量がゼロの場合の実装位置に移動するための移動量から補正量Δｙ６を差し引いた量である。
【００７３】また、前記のように、部品実装ヘッド４は、ＩＣ２及び基板７のずれ量がゼロの場合の実装位置における位置で停止しているので、この状態からΔｘ６だけ移動させれば、Ｘ軸方向の補正が完了する。
【００７４】ここで、本実施形態では、実施形態１のような撮像工程は不要となる。これは、認識カメラが１個であるので、認識カメラが２個の場合のようなカメラ相互間のカメラ中心のずれを考慮する必要がないからである。仮に撮像工程を実施したとすれば、図１０（ｂ）に示したような位置関係において、吸着面４ｂの回転中心と認識カメラ１２′のカメラ中心とのずれ量（Δｘ７、Δｙ７）を算出することができる。補正量算出のためには、このずれ量（Δｘ７、Δｙ７）を、生産工程における基板、及びＩＣの基準点の実測値から差し引くことになる。したがって、本実施形態の場合、基板７の補正量は（Ｅ１−Ｅ−Δｘ７、Ｆ１−Ｆ−Δｙ７）となり、ＩＣ２の補正量は（Ｇ１−Ｇ−Δｘ７、Ｈ１−Ｈ−Δｙ７）となる。
【００７５】前記のように、補正量はＸ、Ｙ軸方向のそれぞれについて相対的な移動量が分かればよいので、前記式（５）、（６）を求めたのと同様の方法により、部品実装ヘッド４のＸ軸方向の補正量Δｘ８、ステージ９のＹ軸方向の補正Δｙ８はぞれぞれ下記の式（９）、（１０）で表される。
【００７６】式（９） Δｘ８＝（Ｅ１−Ｅ−Δｘ７）−（Ｇ１−Ｇ−Δｘ７）
式（１０）Δｙ８＝（Ｆ１−Ｆ−Δｙ７）−（Ｈ１−Ｈ−Δｙ７）
式（９）、（１０）を整理すれば、以下の式（９′）、（１０′）となり、結局各ずれ量Δｘ７、Δｙ７は、打ち消されてしまい、ずれ量を考慮しない式（７）、（８）と同じ結果になる。
【００７７】
式（９′） Δｘ８＝（Ｅ１−Ｅ）−（Ｇ１−Ｇ）
式（１０′）Δｙ８＝（Ｆ１−Ｆ）−（Ｈ１−Ｈ）
以上のように、実施形態３によれば、ＩＣ及び基板の認識を一つのカメラで行なうことができ、実施形態１と比べるとコスト面で有利になる。また、生産前の撮像工程も不要になるので、この点でも有利になる。しかしながら、生産工程同士を比べると、実施形態１では、ＩＣ及び基板の認識を同時に行なうことができるのに対して、実施形態１では個別に認識する必要がある。
【００７８】例えば、実施形態３では、反射部１１と、ツール４ａ及び認識カメラ１２′とが対向するようにステージ９を移動させた後、図１０（ｃ）に示したように、基板７とツール４ａとが対向するように、ステージ９を逆方向に移動させる必要があるが、実施形態１ではこのような動作は不要となる。したがって、生産効率の面では、実施形態１の方が有利となる。このようなことから、何を重視するかによって、実施形態１、３の選択をすればよい。
【００７９】なお、前記各実施形態において部品実装ヘッドが保持する部品がＩＣの例で説明したが、これに限るものではなく、実装する側と位置合わせを必要する部品に本発明は有用である。また、基板は回路形成体の例で説明したが、これに限るものではなく、部品実装ヘッドが保持した部品が接合、接着、又は嵌合等される基板を含む部品を用いることができる。
【００８０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば反射部を有することにより、反射部を有することにより、部品認識手段と基板認識手段のいずれについても、部品供給ヘッド上の同一の基準点を認識することができるので、部品認識手段、及び基板認識手段の位置ずれ量を精度よく算出でき、この算出データを用いれば、生産工程における部品、及び基板の補正量も精度よく算出できる。
【００８１】また、１つの認識手段で基板及び部品供給ヘッド上の部品の双方を認識することにより、認識手段の数が削減でき、低コストになる。また、この場合は、認識手段を複数必要としないので、認識手段が２個の場合のような認識手段相互間の中心のずれを考慮する必要がなく、生産工程の前における認識手段のずれ量の算出も不要になる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１２年１２月５日（２０００．１２．５）
【代理人】 【識別番号】１０００９５５５５
【弁理士】
【氏名又は名称】池内 寛幸 （外５名）
【公開番号】 特開２００２−１７６２９５（Ｐ２００２−１７６２９５Ａ）
【公開日】 平成１４年６月２１日（２００２．６．２１）
【出願番号】 特願２０００−３７０１２４（Ｐ２０００−３７０１２４）