装着精度測定方法

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【発明の名称】	装着精度測定方法
【発明者】	【氏名】牧野洋一【住所又は居所】大阪府門真市松葉町２番７号パナソニックファクトリーソリューションズ株式会社内【氏名】高野健【住所又は居所】大阪府門真市松葉町２番７号パナソニックファクトリーソリューションズ株式会社内【氏名】壁下朗【住所又は居所】大阪府門真市松葉町２番７号パナソニックファクトリーソリューションズ株式会社内
【要約】	【課題】部品実装機の装着精度測定方法において、ＸＹロボットの精度に影響を受けることなく、より高精度な装着精度測定を可能とする。【解決手段】透明なガラス字具基板１０２上にガラス冶具ワーク１０１を装着する。装着後において、基板カメラは、基板側マーク及び冶具ワーク側マークが同一視野内に入る位置に設定され、１回目カメラ視野及び２回目カメラ視野内において撮像される。そして、１回目カメラ視野と２回目カメラ視野で取得されたデータを用いてＸ方向でのズレ量であるΔＸ、Ｙ方向でのズレ量であるΔＹ、回転方向でのズレ量であるΔθを算出する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品実装機において、冶具ワークの冶具基板上への装着後における前記冶具ワークと前記冶具基板との間の装着誤差を測定する装着精度測定方法であって、
前記部品実装機は、
前記冶具ワークを吸着して前記冶具基板上の所定位置に装着する装着ヘッドと、
前記装着ヘッドのＸ方向及びＹ方向の位置決めを行うＸＹロボットと、
前記冶具基板及び前記冶具ワークを特定の視点位置から撮像する基板カメラとを備え、
前記冶具ワークは、透明な部材から構成され、
前記装着精度測定方法には、
前記基板カメラが前記冶具ワーク上に形成されている前記ワーク側マーク及び冶具基板上に形成されている基板側マークが同一視野内に入る前記視点位置を取得する視点取得ステップと、
前記視点取得ステップにおいて取得した視点位置から前記基板カメラが撮像した画像に基づいて前記基板側マーク及び前記ワーク側マークの位置関係を取得する位置取得ステップと、
前記位置関係に基づいて前記装着位置の誤差を測定する誤差測定ステップとを含む
ことを特徴とする装着精度測定方法。
【請求項２】
前記視点取得ステップにおいて、前記基板カメラは、前記冶具基板上に形成されている基板側マークを基準位置として前記視点位置を取得する
ことを特徴とする請求項１記載の装着精度測定方法。
【請求項３】
前記視点取得ステップにおいて、前記基板カメラは少なくとも２箇所以上の視点位置を取得し、
前記位置取得ステップにおいては、少なくとも２つ以上の前記基板側マークと前記ワーク側マークの位置関係を取得し、
前記誤差測定ステップにおいては、少なくとも２つ以上の前記位置関係を用いて前記装着位置の誤差を測定する
ことを特徴とする請求項１記載の装着精度測定方法。
【請求項４】
前記位置取得ステップにおいては、さらに、装着誤差がない場合の理論的にずれ量がなく装着された理論装着位置を取得し、
前記装着精度測定方法は、さらに、
前記位置取得ステップにおいて取得される前記基板側マーク、前記ワーク側マーク、及び前記理論装着位置を用いて、前記冶具ワークの前記冶具基板への装着後における理論位置からＸ方向でのズレ量を示すΔＸ、Ｙ方向でのズレ量を示すΔＹ、及び回転方向でのズレ量を示すΔθを算出する誤差算出ステップを含む
ことを特徴とする請求項１記載の装着精度測定方法。
【請求項５】
前記位置取得ステップにおいて、前記基板カメラの撮像に基づいて前記ＸＹロボットに用いるロボット座標系で測った基板座標系の傾きであるθ、２箇所における基板側マークから実際に装着されたワーク側マークへのロボット座標系でのベクトルであるＲ１、Ｒ２を取得し、
前記誤差算出ステップにおいては、前記θ、前記Ｒ１及び前記Ｒ２から、下記の数１及び数２を用いることにより、前記ΔＸ、及び前記ΔＹを算出する
ことを特徴とする請求項４記載の装着精度測定方法。
但し、ｒ１、ｒ２は、前記基板側マークから実際に装着された前記ワーク側マークへの基板座標系でのベクトルを示し、［―θ］は回転行列を示し、ｐ１、ｐ２は、前記基板側マークから理論的にずれがない状態で装着された前記ワーク側マークへの基板座標系でのベクトルを示す。
【数１】

【数２】

【請求項６】
前記誤差算出ステップにおいては、さらに、前記位置取得ステップにおいて取得される前記θ、前記Ｒ１、前記Ｒ２から、下記の数３、数４及び数５を用いて前記Δθを算出する
ことを特徴とする請求項５記載の装着精度測定方法。
但し、ｍは、前記基板側マークから他の基板側マークへの基板座標系でのベクトルを示し、ｒ１、ｒ２は、前記基板側マークから実際に装着された前記ワーク側マークへの基板座標系でのベクトルを示し、ｐ１、ｐ２は、前記基板側マークから理論的にずれがない状態で装着された前記ワーク側マークへの基板座標系でのベクトルを示す。
【数３】

【数４】

【数５】

【請求項７】
前記装着精度測定方法は、さらに、
前記誤差算出ステップにおいて算出された前記ΔＸ、前記ΔＹ、及び前記Δθに基づいて前記冶具ワークの前記冶具基板上への装着位置の補正を行う位置補正ステップを含む
ことを特徴とする請求項４記載の装着精度測定方法。
【請求項８】
前記冶具基板は、透明な部材から構成されている
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の装着精度測定方法。
【請求項９】
前記冶具ワークには、前記冶具ワークの対角線上に少なくとも２箇所に対向する位置に前記ワーク側マークが形成され、
前記冶具基板には、前記冶具ワークが装着される位置に、前記基板側マークが形成され、
前記ワーク側マーク及び前記基板側マークは、前記基板カメラの撮像において同一視野内に入る位置に形成される
ことを特徴とする請求項１記載の装着精度測定方法。
【請求項１０】
前記冶具ワークには、さらに、対象部品形状が前記ワーク側マークと同じ重心上に形成されている
ことを特徴とする請求項９記載の装着精度測定方法。
【請求項１１】
前記誤差測定ステップにおいては、さらに、前記治具基板側を表面として前記ΔＸ、前記ΔＹ、及び前記Δθの測定が可能である
ことを特徴とする請求項４記載の装着精度測定方法。
【請求項１２】
前記透明な部材はガラスである
ことを特徴とする請求項１又は８記載の装着精度測定方法。
【請求項１３】
冶具ワークの冶具基板上への装着後における前記冶具ワークと前記冶具基板との間の装着誤差を測定する装着精度測定装置であって、
前記冶具ワークを吸着して前記冶具基板上の所定位置に装着する装着ヘッドと、
前記装着ヘッドのＸ方向及びＹ方向の位置決めを行うＸＹロボットと、
前記冶具基板及び前記冶具ワークを特定の視点位置から撮像する基板カメラとを備え、
前記基板カメラが前記冶具ワーク上に形成されている前記ワーク側マーク及び冶具基板上に形成されている基板側マークが同一視野内に入る前記視点位置を取得する視点取得手段と、
前記視点取得手段において取得した視点位置から前記基板カメラが撮像した画像に基づいて前記基板側マーク及び前記ワーク側マークの位置関係を取得する位置取得手段と、
前記位置関係に基づいて前記装着位置の誤差を測定する誤差測定手段とを備え、
前記冶具ワークは、透明な部材から構成される
ことを特徴とする装着精度測定装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装着精度測定装置を備える
ことを特徴とする部品実装機。
【請求項１５】
部品実装機において、冶具ワークの冶具基板上への装着後における前記冶具ワークと前記冶具基板との間の装着誤差を測定する装着精度測定方法に用いられるプログラムであって、
前記部品実装機は、
前記冶具ワークを吸着して前記冶具基板上の所定位置に装着する装着ヘッドと、
前記装着ヘッドのＸ方向及びＹ方向の位置決めを行うＸＹロボットと、
前記冶具基板及び前記冶具ワークを特定の視点位置から撮像する基板カメラとを備え、
前記冶具ワーク及び前記冶具基板は、透明な部材から構成され、
前記プログラムは、
前記基板カメラが前記冶具ワーク上に形成されている前記ワーク側マーク及び冶具基板上に形成されている基板側マークが同一視野内に入る前記視点位置を取得する視点取得ステップと、
前記視点取得ステップにおいて取得した視点位置から前記基板カメラが撮像した画像に基づいて前記基板側マーク及び前記ワーク側マークの位置関係を取得する位置取得ステップと、
前記位置関係に基づいて前記装着位置の誤差を測定する誤差測定ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
部品実装機において、装着される部品と基板との間の装着精度を測定するために用いる冶具ワークであって、
前記冶具ワークはガラスで構成されている
ことを特徴とする冶具ワーク。
【請求項１７】
部品実装機において、装着される部品と基板との間の装着精度を測定するために用いる冶具基板であって、
前記冶具基板はガラスで構成されている
ことを特徴とする冶具基板。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を基板上に実装する部品実装機において部品の基板上への装着精度を測定するために用いる装着精度測定方法及びそれに用いる測定冶具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品実装機におけるＩＣ等の電子部品の実装動作においては、部品供給部から装着ヘッド部に備えられる吸着ノズルで電子部品を吸着保持して、部品認識カメラにより吸着姿勢が認識され、ＸＹロボットによってＸ方向及びＹ方向の位置決めを行って、回転方向であるθ方向の補正を装着ヘッド部で行い、所定位置に位置決めされた回路基板上に電子部品を装着する。
【０００３】
そして、このような部品実装機においては、電子部品実装前に装着精度の誤差が測定されている。この装着位置の誤差とは、電子部品を実装した場合における目標位置と、実際に実装された電子部品の位置との差分である。
【０００４】
また、従来、フリップチップボンダ等の部品実装機においては、装着精度の向上のために様々な装着精度測定方法が提案されており、例えば、部品実装機のオフライン中に、模擬的な電子部品の冶具を用いて基板上に実装して誤差を測定することにより行う。
【０００５】
ところで、専用の計測装置を必要とせずに、既存の部品実装機の保有する機能を利用して、装着位置の誤差となる装着位置オフセットを自動で計測、登録できるオフセット測定方法及びそれに用いる測定冶具が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この装着精度測定方法及びそれに用いる測定冶具においては、部品実装機に基板冶具を搬入し、部品実装機によって基板冶具に小割冶具を実装し、部品実装機に搭載される認識カメラによって、基板冶具に付された小割冶具の位置を示す個別マークを認識して目標位置として取得し、認識カメラによって基板冶具に実装された小割冶具に付されている装着位置装着精度測定用マークを認識して実際に実装した位置の差分を装着位置オフセットとして求める。
【特許文献１】特開２００３－５１７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の装着精度測定方法においては、基板カメラ側若しくは基板側がＸＹロボットと共に移動して測定を行うために、ＸＹロボットの位置決めの精度の悪さが装着誤差の測定精度に少なからず影響してくるという問題がある。
【０００８】
図１２を用いてＸＹロボットの装着精度についての説明を行う。図１２は、部品実装機におけるＸＹロボットの装着時において自己発熱により生じるズレ量の実測値の一例を示す参考図である。
【０００９】
図１２において、例えば、マッピング測定用ガラス基板１２０１を用いて測定を行う。この基板１２０１には、Ｘ方向に２０ｍｍピッチ×１５点、Ｙ方向に２０ｍｍピッチ×１１点が形成されている。そして、これらのピッチに従って部品実装処理を行う。尚、図１２においては、ズレ量のみを１０００倍にしてプロットしているために、１マスずれた場合においてはズレ量が２０μｍになることを示している。
【００１０】
そして、四角形状の点は実装目標位置、円形状の点は実際の実装位置を示している。すなわち、円形状と四角形状の２つの点が重なっている実装位置においては正確に実装されている一方、円形状と四角形状の２つの点が離れて実装されている箇所においては実装目標位置から離れて実装されていることを示している。
【００１１】
図１２においては、ＸＹロボットの真直度については、１０μｍ以下を達成しているものの、進行方向であるＸ方向のズレ量が最大１５μｍ程となり、また、Ｘ方向での両端でのズレ量の変化量が小さいことから、中央部分においてＸ軸方向に大きく装着ズレが生じていることが解かる。
【００１２】
このように、フリップチップボンダ等の大型の部品実装機におけるＸＹロボットは、組み立て時において正確に直角度、真直度を出したとしても、実装動作の自己発熱によってＸＹロボットが熱伸びを起こしてしまい、直角度や真直度に歪が発生してしまうことが解かる。
【００１３】
従って、温度伸び等を原因として真直度や直角度等において位置ずれが生じ、このため部品の基板上への装着精度に影響を与えているのみでなく、このＸＹロボットを用いる装着精度測定においても、上述したような温度歪が問題となり、装着精度の測定に少なからず影響を与えている。
【００１４】
そして、従来、ＳＭＴ（Surface Mount Technology）等の部品実装機においては装着精度は数十μｍから数百μｍのオーダが要求されているのに対して、特に、近年の半導体等の部品実装機においてはより高精度となる数μｍオーダの実装精度が要求されている。従って、より精密な装着精度測定方法の実現も要求されている。
【００１５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、部品実装機において、ＸＹロボットの装着精度に影響されることなく、より正確に装着精度測定を行うことができる装着精度測定方法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】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明に係る装着精度測定方法は、［請求項１］。
このため、本発明においては、透明な冶具ワーク及び冶具基板を用いて、ワーク側マーク及び基板側マークを同一視野内に入れて、その相対的な位置関係より装着精度の測定を行うことができるために、ＸＹロボットの移動精度に影響されることなく装着精度測定を行うことが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る装着精度測定方法は、［請求項４］。
従って、位置取得ステップにおいて取得する基板側マーク、ワーク側マーク、及び理論装着位置を用いて、誤差算出ステップにおいてＸ方向、Ｙ方向、回転方向の装着ずれを算出することが可能となる。
【００１８】
尚、前記目的を達成するために、本発明は、装着精度測定方法の特徴的な構成ステップを手段とする装着精度測定装置としたり、この装着精度測定方法に用いる冶具ワーク、治具基板、前記装着精度測定装置を備える部品実装機、又は装着精度測定方法の備えるステップをコンピュータに実行させることが可能なプログラムとすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る装着精度測定方法においては、透明なガラス冶具基板及びガラス冶具ワークを用い、基板カメラを用いて基板側マークを基準としてＸＹロボットの位置決めを行い３方向での装着誤差を測定するために、ＸＹロボットの精度に影響を受けない装着精度測定方法とすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る装着精度測定方法について図面を参照しながら説明を行う。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係るオフセット測定方法を用いる部品実装機１００の外観図である。
【００２１】
部品実装機１００は冶具ワーク１０１をガラス冶具基板１０２上に装着する処理を行うのみでなく、冶具ワーク１０１の装着後において装着位置の精度測定を行うことを特徴とする。
【００２２】
部品実装機１００は、部品実装時においては、冶具ワーク１０１、ガラス冶具基板１０２、装着ヘッド１０３、基板カメラ１０４、部品認識カメラ１０５、搬送レール１０６、ＸＹロボット１０７、ワッフルトレイ１０８を備える。
【００２３】
冶具ワーク１０１は、ガラス等の透明な材質から構成されたガラスチップ部品であり、例えばダミーＩＣの模様が形成されており、ガラス冶具基板１０２の所定位置に装着ヘッド１０３に吸着保持された状態から実装される。尚、本発明における実装には、透明性の高い両面テープ等を用いて装着を行う。
【００２４】
ガラス冶具基板１０２は、冶具ワーク１０１が透明性の高い両面テープを用いて装着される装着精度測定用の基板であり、透明なガラスで構成されている。尚、冶具基板１０２はガラスに限定されるものではなく、エッジング処理を行うことができる透明な材質であれば良い。
【００２５】
装着ヘッド１０３は、ＸＹロボット１０７により部品供給部であるワッフルトレイ１０８上に移動して、装着ヘッド１０３に設けられている吸着ノズルを用いて冶具ワーク１０１を吸着保持すると共に、部品認識カメラ１０５により吸着保持した冶具ワーク１０１の姿勢の認識を行い、この認識結果に基づいてＸ方向、Ｙ方向、及び回転方向であるθ方向の補正を行った後に冶具基板１０２上に冶具ワーク１０１を装着する。
【００２６】
基板カメラ１０４は、基板の認識を行うために基板の隅に形成されているマークや、装着位置の認識を行う基板側マークのターゲットマークの認識に使用される。また、基板カメラ１０４の視野は例えば４ｍｍ角となる。
【００２７】
部品認識カメラ１０５は、装着ヘッド１０３に吸着保持された状態の冶具ワーク１０１のズレ量を認識し、このズレ量に基づいてＸＹロボット１０７はＸ方向及びＹ方向、装着ヘッド１０３は回転方向であるθ方向の補正を行う。
【００２８】
搬送レール１０６は、例えば搬送ベルトや搬送アームを用いてガラス冶具基板１０２を実装処理を行うための位置に搬送する場合においてはガイド手段となる。
ＸＹロボット１０７は、平面移動ロボットであり、例えばメモリ部に記録されている実装プログラムに基づいて駆動される。また、ＸＹロボット１０７は、装着ヘッドをワッフルトレイ１０８に移動させる動作を行う。
【００２９】
ワッフルトレイ１０８は、部品供給部に設置されるものであり、冶具ワーク１０１が配列される。
図２は、本発明に係る装着精度測定方法に用いるガラス冶具ワーク１０１の説明図である。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、治具ガラス２０１を同じパターンにカッティングして複数の冶具ワーク１０１を作成する。従って、治具ワーク１０１の精度は極めて正確に作成される。また、冶具ワーク１０１は、例えば８ｍｍ角に正確にカッティングされ、中心部にはダミーＩＣの模様が形成される。
【００３１】
図２（ｂ）には、ガラス冶具ワーク１０１の上面図を示し、８ｍｍ角のガラス冶具ワーク１０１に、３ｍｍ角のＩＣチップのダミー部分１０１ｂ、及び直径１ｍｍの治具ワーク側マーク１０１ａが対角線上に配置して形成されている。
【００３２】
図３は、本発明に係る装着精度測定方法に用いる他のガラス冶具基板３０１の平面図である。尚、ガラス治具基板３０１には一部の装着位置において治具ワーク１０１が装着されている。
【００３３】
そして、ガラス冶具基板３０１には、冶具ワーク１０１の装着の際にターゲットとなる十字形状の中心位置のターゲットマーク３０４と、治具基板３０１の搬送時の装着ズレ量を測定するため４隅に設けられるマーク３０２と、装着精度測定において基準位置となる基板側マーク３０３が形成されている。尚、ガラス治具基板３０１はガラス等の透明の部材から構成されている。
【００３４】
図４は、本実施の形態１に係る装着精度測定方法を説明するための概略図である。
冶具ワーク１０１は８ｍｍ角で形成され、表面には３ｍｍ角のダミーＩＣ部分１０１ｂと、２箇所に直径が１ｍｍである冶具側ワーク１０１ａが形成されている。
【００３５】
ガラス冶具基板１０２は、図４においては例えば１０ｃｍ角の透明な基板であり、冶具ワーク１０１が装着されるターゲット位置１０２ａと、５ｍｍ間隔で直径０，５ｍｍの基板側マークが対角線上に２箇所において形成されている。
【００３６】
そして、基板カメラ１０４は、実装処理後において、基板側マーク及び治具ワーク側マークが同一視野内に入る位置に１回目及び２回目のカメラ視野位置を設定する。この視野位置の設定には、例えばガラス冶具基板１０２上に正確に形成されている基板側マークを用いて視野位置を決定する。従って、ＸＹロボット１０７が移動する距離に影響されることなく、Ｘ方向、Ｙ方向、及びθ方向の装着誤差を測定できる。
【００３７】
図５は、本実施の形態１に係る装着精度測定においてＸ方向、Ｙ方向、θ方向の装着ズレ量であるΔＸ、ΔＹ、及びΔθを示す平面図である。
基板側マーク３０２間を結ぶ線分の中点を基準位置５０１とし、また、装着位置装着精度測定用マーク１０１ａ間を結ぶ線分の中点を実装位置５０２として、その位置のＸ方向及びＹ方向の差分に基づいて図５に示すようなΔＸ、ΔＹが決定される。
【００３８】
また、回転方向の差分Δθは、ロボット座標系と、基板座標系のなす角度に基づいて算出される。
そして、本発明においては、冶具ワーク及び冶具基板が共に透明に構成されているために、装着後の精度を視覚的に認識することが可能となり、基板カメラを用いて装着位置の装着精度測定を行うことが可能となる。
【００３９】
次に、装着精度測定の前に冶具ワークをガラス冶具基板上に装着する際の動作手順について説明する。
図６は、本実施の形態１に係る部品実装機１００の基板装着までの動作手順を示すフローチャートである。尚、部品実装機１００は、Ｘ軸テーブルとＹ軸テーブルとを備えたＸＹロボット１０７によってＸＹ平面を自在に移動する装着ヘッド１０３により、部品供給部であるワッフルトレイ１０８から保持した冶具ワーク１０１を回路基板の所定位置に装着できるように構成される。
【００４０】
最初に、装着ヘッド１０３は、ワッフルトレイ１０８に移動し、吸着ノズルが下降して冶具ワーク１０１を吸着保持し（Ｓ６０１）、装着ヘッド１０３を部品認識カメラ１０５上に移動させることによって保持位置の所定位置からの位置ずれ量が検出される（Ｓ６０２）。
【００４１】
冶具ワーク１０１を基板１０２に装着するときには、部品認識カメラ１０５によって検出されたＸＹ方向の位置ずれは、ＸＹロボット１０７による装着ヘッド１０３のＸＹ方向への移動動作によって補正され、回転方向であるθ方向での位置ずれは吸着ノズルの回転動作によって補正される（Ｓ６０３）。
【００４２】
また、ガラス冶具基板１０２は搬送レール１０６を介して部品実装機１００に搬入されて所定位置に位置決め固定されるが、そのときの所定位置からの位置ずれはガラス冶具基板１０２に設けられた４隅のマークを装着ヘッド１０３に搭載された基板カメラ１０４で認識して位置ずれ量が検出され、冶具ワーク１０１の装着時の装着位置補正に反映される。
【００４３】
図７は、本発明に係る装着精度測定方法を用いる部品実装機１００の動作手順を示すフローチャートである。
最初に、上述の図６において説明された動作手順に従って冶具基板１０２上に装着された冶具ワーク１０１から装着精度測定の対象となる１つの冶具ワーク１０１を選択して、基板カメラ１０４は、冶具基板側マーク及びワーク側マークが同一の視野内に入るような視野位置を取得する（Ｓ７０２）。
【００４４】
次に、ガラス冶具基板１０２側に形成されている基板側マークを視野の基準位置として取得して（Ｓ７０３）、冶具ワーク側マークと基板側マークの相対位置が認識できる画像の撮像を行う（Ｓ７０４）。尚、１回目のカメラ視野及び２回目のカメラ視野の撮像においては、ループとなるＳ７０２からＳ７０４までの処理を繰り返すこととなる。
【００４５】
このように、冶具ワーク１０１の装着後において、本発明に係る装着精度測定方法を用いて、冶具ワーク１０１及びガラス冶具基板１０２の正規の装着位置からの誤差を測定するが、従来のようにメモリ部に記憶されている位置情報に基づいてＸＹロボットの位置を移動するのではなく、基板カメラ１０４を有する装着ヘッド１０３をＸＹロボット１０７により基板ストッパに最も近い冶具基板１０２に装着されている１つの冶具ワーク１０１のワーク側マーク及び冶具側マークを同時に認識できる視点位置まで移動させるために、従来のようにＸＹロボット１０７の精度に影響されることなく、装着位置の精度測定を行うことが可能となる。
【００４６】
図８は、本発明に係る装着精度測定方法を説明するための参考図である。本発明の装着精度測定方法は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びθ方向の装着誤差ΔＸ、ΔＹ、及びΔθを求める方法である。尚、図８においてロボット座標系とは、部品実装機１００のＸＹロボット１０７における座標系であり、基板座標系とは、装着された冶具ワーク１０１の直交する２辺をＸ方向及びＹ方向とする座標系となる。
【００４７】
図８における説明において、θは、ロボット座標系で測った基板座標系の傾きを示し、ｐ１、ｐ２は、基板側マーク８０１ａ、８０１ｂから理論的にずれがない状態で装着された部品マーク８０２ａ、８０２ｂへの基板座標系でのベクトルを示し、ｍは、基板側マーク８０１ａから基板側マーク８０１ｂへの基板座標系でのベクトルを示し、ｒ１、ｒ２は、基板側マーク８０１ａ、８０１ｂから実際に装着された部品マーク８０３ａ、８０３ｂへの基板座標系でのベクトルを示し、Ｒ１，Ｒ２は、基板側マーク８０１ａ、８０１ｂから実際に装着された部品マーク８０３ａ、８０３ｂへのロボット座標系でのベクトルを示している。
【００４８】
尚、ｐ１、ｐ２、ｍはＣＡＤデータから得ることができ、θ、Ｒ１、Ｒ２は基板カメラ１０４にて計測することができる。そして、計測結果から下記に説明するｒ１、ｒ２を計算し、最後に装着ズレであるΔＸ、ΔＹ、及びΔθを求める。
【００４９】
そして、装着精度測定方法におけるΔＸ、ΔＹ、及びΔθを求める計算手順についての説明を行うと、最初に、装着後の計測結果を下記の数１の計算式を用いてロボット座標系から基板座標系に変換する。
【００５０】
【数１】

【００５１】
尚、ここで、［―θ］は回転行列を示している。
そして、Ｘ方向及びＹ方向の装着ズレは、ｐ１、ｐ２とｒ１、ｒ２との差の平均値となるために、下記の数２を用いて算出する。
【００５２】
【数２】

【００５３】
次に、回転方向のズレ量Δθの算出法を説明すると、理論上の部品マークの基板座標に対する傾きθcadを求めるために、部品マーク８０３ａから部品マーク８０３ｂへのベクトル（－ｐ１＋ｍ＋ｐ２）のｘ成分、ｙ成分から数３を用いてarctanを計算する。
【００５４】
【数３】

【００５５】
また、同様に実際に装着された部品マークの基板座標に対する傾きθrealを求めるために、部品マーク８０３ａから部品マーク８０３ｂへのベクトル（－ｒ１＋ｍ＋ｒ２）のｘ成分及びｙ成分から数４を用いてarctanを計算する。
【００５６】
【数４】

【００５７】
そして、数５に示すように、θrealからθcadを引いた値を角度ズレΔθとして求めることができる。
【００５８】
【数５】

【００５９】
図９は、本発明に係る装着精度側手方法における動作手順を示すフローチャートである。
最初に、実装処理後の透明なガラス冶具基板１０２と冶具ワーク１０１により、基板カメラ１０４を用いてＲ１、Ｒ２、θの計測を行う（Ｓ９０１）。
【００６０】
次に上述した数式を用いて部品実装機１００に備わる演算部において３軸方向のズレ量であるΔＸ、ΔＹ、Δθを算出して（Ｓ９０２）、これらを用いて誤差の補正処理を行うことにより（Ｓ９０３）、部品実装機１００はＸＹロボット１０７のプログラム上の動作位置を補正して、より高精度の部品実装を行うことができる。
【００６１】
図１０は、本発明の装着精度測定方法に用いる他のガラス冶具基板１００１の平面図である。
このガラス冶具基板１００１には、上述した図３に示すガラス冶具基板３０１とは異なり、装着位置にダミーＩＣとなるＩＣマーク１００２が形成されている。尚、部品認識においてターゲットとなる基板側マーク１００３が形成されているのは図３におけるガラス冶具基板３０１と同様である。
【００６２】
以上の説明のように、本発明に係る装着精度測定方法は、透明なガラス冶具基板１０２及びガラス冶具ワーク１０１を用いて実装処理を行い、基板カメラ１０４を用いて基板側マークと冶具ワーク側マークが同一の視野内に入るように視点位置を特定し、これを１つの冶具ワークに対して２箇所において撮像を行う。
【００６３】
そして、基板カメラ１０４は２箇所を撮像するためにＸＹロボット１０７によって移動するが、その際においては、ガラス冶具基板１０２に正確に位置形成されている基板側マークを基準に、その相対位置として冶具ワーク側マークを計測して装着精度の誤差を測定するために、精度測定の際において温度伸び等の影響を受けるＸＹロボット１０７の精度の影響を受けることがなく、より高精度な装着精度測定が可能となる。
【００６４】
また、本発明に係る装着精度測定方法は、ガラス冶具ワーク１０１及びガラス冶具基板１０２を用いることで行うことができるために、部品実装機１００の顧客先、納入先等において簡便に装着精度の測定を行うことが可能となる。
【００６５】
さらに、ガラス冶具基板１０２及びガラス冶具ワーク１０１が共に透明な部材で構成されているために、表面からのみでなく、裏面である冶具基板１０２マーク側から見たワーク側マーク位置を測定することも可能となる。
【００６６】
そして、部品実装機１００に備えられている基板カメラ１０４を用いてＸ方向、Ｙ方向、θ方向の誤差の測定及び演算処理を行って、補正の結果を実装データのプログラム上に反映させ、より容易に装着精度測定方法の結果を用いて装着位置の補正処理を行って、より高精度の部品実装を行うことが可能となる。
【００６７】
また、本発明に係る装着精度測定方法により誤差の補正を行うことにより、装着誤差を数μｍの範囲とする部品実装機を提供することが可能となる。
尚、本発明に係る装着精度測定方法は、上述したようなフリップチップボンダのような電子部品を基板に実装する際に装着ヘッド及びＸＹロボットを用いて実装対象となる基板の上面から実装する部品実装機のみでなく、装着ヘッドを固定して、装着される基板側を移動させて実装処理を行うロータリ型の部品実装機においても用いることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２についての説明を行う。本実施の形態２においては、ガラス冶具ワークとガラス冶具基板に同様の模様が形成され、納入先で容易に装着精度を評価可能とする装着精度測定方法を提供する。
【００６９】
図１１は、本実施の形態２に係る装着精度測定方法を説明するため、冶具基板及び冶具ワークに形成されるマークのみを示す上面図である。尚、装着精度測定に使用する部品実装機は図１と同様であるため説明は省略する。
【００７０】
図１１においては、ガラス冶具ワークとガラス冶具基板には同じパターンのマークが形成されている。
図１１（ａ）は、ガラス冶具基板上に形成されているオリジナルパターンを示している。また、図１１（ｂ）は、Ｘ方向及びＹ方向に正確に＋０．５ｍｍずらして装着した場合の図を示し、図１１（ｃ）には、冶具ワークがθ方向にずれて装着された場合の図を示し、図１１（ｄ）は、冶具ワークがＸ方向、Ｙ方向、θ方向にずれて装着された場合の図を示している。
【００７１】
次に、装着誤差測定方法における冶具ワークの装着動作について説明を行う。
最初に、冶具ワークのパターン面を下面にしてトレイ上にセットする。
次に、基板カメラにて冶具ワークの吸着位置を事前認識して、装着ヘッドにおいて吸着処理を行う。この際における認識は、フリップチップボンダにおいては、ガラス冶具ワークに形成されている４．８ｍｍ角の２隅のマーク１１０４を分けて認識することで行うこととなる。また、ダイボンダにおいては、３ｍｍ角のダミーＩＣとなる２隅エッジを分けて認識処理を行う。
【００７２】
そして、個別マーク補正して、Ｘ方向及びＹ方向に＋０．５ｍｍずらして装着処理を行う。尚、この際には、ガラス冶具基板上に透明性の高い両面テープを貼り付けることにより冶具ワークを基板上に装着させる。
【００７３】
そして、本実施の形態２に係る装着精度測定においては、視野位置として例えばガラス基板側マークが中心にくる位置にて２隅の丸マーク２個を同時に撮像する。基板側カメラは２隅を撮像する際にＸＹロボットによって移動するが、あくまで固定側の正確に位置形成されている冶具ガラス基板側マークを基準に、その相対位置としてワーク側マークを計測しているために、上述した実施の形態１と同様に、ＸＹロボットの移動距離精度の影響を全く受けない装着精度測定方法とすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明に係る装着精度測定方法は、フリップチップボンダ、ダイボンダ等の部品実装機の装着精度測定方法に用いることができ、特に、数μｍオーダの高精度実装が要求される半導体実装等を行う部品実装機に用いる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るオフセット測定方法を用いる部品実装機の外観図である。
【図２】本発明に係る装着精度測定方法に用いるガラス冶具ワークの説明図である。
【図３】本発明に係る装着精度測定方法に用いる他のガラス冶具基板の平面図である。
【図４】実施の形態１に係る装着精度測定方法を説明するための概略図である。
【図５】実施の形態１に係る装着精度測定においてＸ方向、Ｙ方向、θ方向の装着ズレ量であるΔＸ、ΔＹ、及びΔθを示す平面図である。
【図６】実施の形態１に係る部品実装機の基板装着までの動作手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る装着精度測定方法を用いる部品実装機の動作手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る装着精度測定方法を説明するための参考図である。
【図９】本発明に係る装着精度側手方法における動作手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の装着精度測定方法に用いる他のガラス冶具基板の平面図である。
【図１１】本実施の形態２に係る装着精度測定方法を説明するため、冶具基板及び冶具ワークに形成されるマークのみを示す上面図である。
【図１２】部品実装機におけるＸＹロボットの装着時におけるズレ量の実測値の一例を示す参考図である。
【符号の説明】
【００７６】
１００部品実装機
１０１冶具ワーク
１０１ａ冶具ワーク側マーク
１０１ｂダミーＩＣ
１０２ガラス冶具基板
１０３装着ヘッド
１０４基板カメラ
１０５部品認識カメラ
１０６搬送レール
１０７ＸＹロボット
１０８ワッフルトレイ
２０１冶具ガラス
３０１ガラス冶具基板
３０３ガラス基板側マーク
３０４ターゲット位置
１００１ガラス冶具基板

【出願人】	【識別番号】０００００５８２１【氏名又は名称】松下電器産業株式会社【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
【出願日】	平成１６年４月２８日（２００４．４．２８）
【代理人】	【識別番号】１００１０９２１０【弁理士】【氏名又は名称】新居広守
【公開番号】	特開２００５－３１７８０６（Ｐ２００５－３１７８０６Ａ）
【公開日】	平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願番号】	特願２００４－１３４５８７（Ｐ２００４－１３４５８７）