JP2009117780A - 電子部品の実装方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着保持された電子部品が基板上の望外の場所に落下することを、簡単な構成で容易に防止することができる電子部品の実装方法および装置を提供する。
【解決手段】電子部品９０を吸着して基板７０へ実装するための実装ヘッド１０と、前記実装ヘッド１０により吸着された電子部品９０の吸着姿勢を検査する画像処理部４０とを備え、前記画像処理部４０の検査にて吸着姿勢が良であると判定された電子部品９０が基板７０に対して実装される電子部品実装装置１であって、前記実装ヘッド１０に振動を印加する加振装置を備え、電子部品９０を吸着した状態の実装ヘッド１０を、前記加振装置により振動させた後、前記画像処理部４０による電子部品９０の吸着姿勢の検査が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、実装ヘッドにより吸着した電子部品の吸着姿勢を検査し、その結果吸着姿勢が良であると判定された電子部品を基板に対して実装する、電子部品の実装方法および装置に関する。

従来から、吸着ノズルを搭載した実装ヘッドをＸＹ平面上に移動可能に設けて、吸着ノズルにより部品供給部から電子部品を吸着保持して基板上に搬送し、基板の所定位置に実装するように構成された電子部品の実装装置が知られている。
この実装装置における吸着ノズルは、下端部に吸着孔が形成されており、この吸着孔を電子部品の上面に当接させた状態で真空吸引することにより発生する負圧を利用して、電子部品を吸着保持するように構成されている。
このように、電子部品を吸着ノズルにより吸着保持して搬送するように構成された実装装置としては、例えば特許文献１に記載された実装装置がある。

前述のように、電子部品を吸着ノズルにより吸着保持して搬送するように構成された実装装置では、電子部品の吸着ノズルによる吸着姿勢がずれていると、電子部品を基板の適正な位置に実装することができなかったり、吸着状態が不安定になって実装時に電子部品が基板上の望外の個所に落下したりすることがある。
電子部品が基板上の望外の個所に落下すると、他の実装部品と干渉したり、回路の短絡を引き起こしたりする等、基板に不良が生じる原因となる。
従って、従来の実装装置では、基板への実装を行う前に電子部品の吸着姿勢を画像認識により確認して、吸着姿勢がずれている等の吸着姿勢不良の電子部品を廃棄し、吸着姿勢が正常な電子部品のみを実装するようにしている。

例えば、特許文献１に示す実装装置では、実装ヘッドを部品供給部に移動させ、吸着ノズルにより電子部品を吸着保持した後、実装ヘッドを部品認識位置へ移動させて、電子部品の吸着姿勢を認識する。
認識の結果、電子部品の吸着姿勢（位置ずれや傾き等）が良であるか不良であるかを判定し、不良であると判定すると、実装ヘッドを部品廃棄位置へ移動させ、吸着ノズルにより吸着保持していた電子部品を部品廃棄位置へ落下させる。
この場合、吸着ノズルによる吸引を停止するとともに、吸着ノズルを加振することで、電子部品が確実に落下するように構成している。

一方、吸着位置の認識の結果、吸着姿勢が良であると判定した場合には、実装ヘッドを基板上に移動させて電子部品の実装を行う。
電子部品の実装を行う際には、電子部品が基板上に塗布されているはんだペーストに接触するまで吸着ノズルを下降させたうえで吸着ノズルによる吸引を停止する。この場合、吸引を停止した後に吸引ノズルを加振して、電子部品の実装が確実に行われるようにしている。

このように、特許文献１に記載の実装装置では、実装前に電子部品の吸着姿勢を確認し、吸着姿勢が良と判定された正常な吸着保持状態の電子部品だけを基板上に搬送して実装するように構成しており、吸着姿勢が不良で不安定な保持状態の電子部品が、基板上における望外の個所（実装箇所以外の個所）に落下してしまうことを防止している。
特開２００６−２０３０８１号公報

前述のように、特許文献１に記載の実装装置においては、電子部品の吸着姿勢を画像認識して吸着姿勢の良および不良を判定することにより、電子部品が基板上の望外の場所に落下することを防止している。
しかし、吸着ノズルに吸着保持される電子部品の吸着姿勢が正常であったとしても、吸着ノズルに詰まりが生じたり、電子部品の吸着面に汚れや異物の付着があったりして吸着力が低下していた場合には、実装ヘッドを移動させての電子部品の搬送時に生じる慣性力等によって落下する恐れがある。
つまり、電子部品の吸着姿勢を画像認識して吸着姿勢の良および不良を判定するだけでは、電子部品が基板上に落下することを十分に防止することが困難である。

また、吸着ノズルの詰まりによる吸着力の低下は、電子部品の吸着時における吸着ノズル先端部の負圧の大きさを測定することで検出することが可能であると考えられるが、詰まり部よりも電子部品側の負圧の大きさを確実に測定することが必要であるので、現実的には困難である。さらに、電子部品の落下が発生する負圧の大きさを一義的に決定することは難しく、吸着ノズル先端部の負圧の大きさを測定することにより、吸着保持される電子部品の落下を防止することは困難である。

また、電子部品の吸着面への汚れや異物の付着による吸着力の低下は、電子部品の吸着面を画像認識して得られた汚れや異物の大きさ等に基づいて検出することが考えられるが、付着している汚れや異物の種類によっても吸着力の低下度合いが異なる等するため、認識画像から得られる情報に基づいて電子部品の表面状態を定量化し、電子部品の落下発生の閾値を一義的に決定することは困難である。

そこで、本発明においては、吸着保持された電子部品が基板上の望外の場所に落下することを、簡単な構成で容易に防止することができる電子部品の実装方法および装置を提供するものである。

上記課題を解決する電子部品の実装方法および装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、実装ヘッドにより電子部品を吸着する吸着工程と、実装ヘッドにより吸着された電子部品の吸着姿勢を検査する姿勢検査工程と、姿勢検査工程にて吸着姿勢が良であると判定された電子部品を基板に対して実装する実装工程とを備えた電子部品の実装方法であって、前記姿勢検査工程の実施前に、前記実装ヘッドを振動させて吸着状態が不安定な電子部品を落下させる加振工程が実施される。
これにより、姿勢検査工程では検出できない、実装ヘッドの部品吸着部である吸着ノズルの詰まり、および電子部品における吸着面の汚れや異物の付着等により吸着状態が不安定となっている電子部品が前記加振工程にてスクリーニングされることとなるので、加振工程を設けるだけの簡単な構成で、実装時に電子部品が基板上の望外の個所に落下することを容易に防止できる。
また、実装ヘッドへの加振を実施した後に前記姿勢検査工程を実施することで、実装ヘッドの振動により吸着姿勢不良となった電子部品を検出することができ、実装ミスの発生を防止できる。

また、請求項２記載の如く、前記加振工程では、前記実装ヘッドの移動動作により電子部品に生じる最大の慣性力よりも大きな慣性力が電子部品に生じるだけの振動を、前記実装ヘッドに印加する。
これにより、加振工程で落下しなかった電子部品が、その後の実装ヘッドの移動動作により落下することを防止することがなくなり、吸着状態が不安定な電子部品のスクリーニングを確実に行うことが可能となる。

また、請求項３記載の如く、電子部品を吸着して基板へ実装するための実装ヘッドと、前記実装ヘッドにより吸着された電子部品の吸着姿勢を検査する姿勢検査装置とを備え、前記姿勢検査装置の検査にて吸着姿勢が良であると判定された電子部品が基板に対して実装される電子部品の実装装置であって、前記実装ヘッドに振動を印加する加振装置を備え、電子部品を吸着した状態の実装ヘッドを、前記加振装置により振動させた後、前記姿勢検査装置による電子部品の吸着姿勢の検査が行われる。
これにより、姿勢検査装置では検出できない、実装ヘッドの部品吸着部である吸着ノズルの詰まり、および電子部品における吸着面の汚れや異物の付着等により吸着状態が不安定となっている電子部品が、前記加振装置による実装ヘッドへの加振によりスクリーニングされることとなるので、加振装置を設けるだけの簡単な構成で、実装時に電子部品が基板上の望外の個所に落下することを容易に防止できる。
また、加振装置により実装ヘッドへの加振を実施した後に、姿勢検査装置による電子部品の姿勢検査を行うことで、実装ヘッドの振動により吸着姿勢不良となった電子部品を検出することができ、実装ミスの発生を防止できる。

また、請求項４記載の如く、前記加振装置は、前記実装ヘッドの移動動作により電子部品に生じる最大の慣性力よりも大きな慣性力が電子部品に生じるだけの振動を、前記実装ヘッドに印加する。
これにより、加振装置による加振で落下しなかった電子部品が、その後の実装ヘッドの移動動作により落下することを防止することがなくなり、吸着状態が不安定な電子部品のスクリーニングを確実に行うことが可能となる。

本発明によれば、加振装置を設けるだけの簡単な構成で、実装時に電子部品が基板上の望外の個所に落下することを容易に防止できる。
また、実装ヘッドへの加振を実施した後に電子部品の姿勢検査を行うことで、実装ヘッドの振動により吸着姿勢不良となった電子部品を検出することができ、実装ミスの発生を防止できる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１に示す電子部品の実装装置１は、電子部品９０を吸着保持して基板７０上に搬送し、基板７０の所定位置に実装するものであり、基板７０に実装される電子部品９０がストックされる部品供給部２０と、前記部品供給部２０にストックされる電子部品９０を吸着保持して搬送する実装ヘッド１０と、吸着保持状態が不安定な電子部品９０を実装ヘッド１０の加振により回収するための吸着不安定部品回収部３０と、実装ヘッド１０に吸着保持された電子部品９０の吸着姿勢を画像認識して検査し、その良・不良を判定する姿勢検査装置としての画像処理部４０と、前記画像処理部４０にて吸着姿勢が不良であると判定された電子部品９０を回収する画像処理不良部品回収部５０と、電子部品９０が実装される基板７０が搬送される実装部６０とを、備えている。
前記基板７０は、多数の電子部品９０が実装されることにより、例えば車載用のＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を構成する実装基板に適用することができる。

前記部品供給部２０は、多数の電子部品９０を収納している部品カセット２１ａと、前記部品カセット２１ａから電子部品９０が順次繰り出され、前記実装ヘッド１０により電子部品９０の吸着が行われる部品吸着部２１ｂとを有する部品供給ユニット２１を、複数並設して構成されている。

図２に示すように、前記実装ヘッド１０は複数の吸着ノズル１１・１１・・・を備えており、該複数の吸着ノズル１１・１１・・・は円板状部材の下面に取り付けられ、該下面の円周方向に略等間隔に配置されている。
また、前記実装ヘッド１０は、前記円板状部材を支持する支持軸１０ａを中心に回転可能に構成されている。

また、前記実装ヘッド１０には加振装置１２が接続されており、該加振装置１２により実装ヘッド１０に振動を付与することが可能となっている。
この場合、前記加振装置１２は、実装ヘッド１０の全体に（つまり、全ての吸着ノズル１１・１１・・・に対して一律に）振動を付与するように構成することも可能であり、各吸着ノズル１１・１１・・・に対して個別に振動を付与するように構成することも可能である。

前記吸着ノズル１１には、該吸着ノズル１１の下端面に開口する吸着孔１１ａが形成されており、前記吸着ノズル１１の下端面に電子部品９０を当接させた状態で前記吸着孔１１ａ内を真空吸引することで、前記吸着ノズル１１により電子部品９０を吸着保持することが可能となっている。
このように構成される実装ヘッド１０はＸＹ平面上を移動可能に構成されており、前記部品供給部２０、吸着不安定部品回収部３０、画像処理部４０、画像処理不良部品回収部５０、および実装部６０の各部へ移動することが可能となっている。
なお、図１においては、左右方向がＸ軸方向、上下方向がＹ軸方向に設定されている。

前記画像処理部４０には、カメラ等の撮像器４１が備えられており、該撮像器４１により実装ヘッド１０の各吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品９０を撮像するとともに、前記撮像器４１に接続された処理装置４２により、撮像した電子部品９０の基準位置からの位置ずれや傾き等といった吸着姿勢を認識して、認識した吸着姿勢に基づいて、該電子部品９０の吸着姿勢の良・不良を判定するように構成されている。

前記実装部６０には、所定の間隔を隔てて並行に配置される一対の搬送レール６１・６１が備えられており、前記基板７０がこの搬送レール６１・６１上を一方（図１における右方）から他方（図１における左方）へ向けて搬送されるように構成されている。
搬送される基板７０は、実装部６０における実装エリア（図１において点線で囲まれた範囲）６０ａに達すると一旦停止し、前記実装ヘッド１０に吸着保持された電子部品９０が必要に応じて実装される。

このように構成される電子部品の実装装置１において、電子部品９０を基板７０へ実装する際の手順について、図３により説明する。
まず、前記実装ヘッド１０が前記部品供給部２０へ移動して、該部品供給部２０の部品吸着部２１ｂにセットされている電子部品９０を吸着ノズル１１・１１・・・にて吸着保持する（Ｓ０１）。

この場合、実装ヘッド１０は、回転しながら各吸着ノズル１１・１１・・・に順次電子部品９０を吸着保持させていく。
また、各吸着ノズル１１・１１・・・により電子部品９０を吸着するときには、電子部品９０がセットされている部品供給ユニット２１の部品吸着部２１ｂに実装ヘッド１０が適宜移動して電子部品９０の吸着動作を行う。

次に、吸着ノズル１１・１１・・・に電子部品９０を吸着保持した状態の実装ヘッド１０を加振装置１２により加振し、吸着状態が不安定な電子部品９０を吸着ノズル１１から落下させてスクリーニングする（Ｓ０２）。

つまり、吸着ノズル１１による電子部品９０の吸着保持を行う場合、図４に示すように、吸着ノズル１１に対する電子部品９０の吸着位置がずれていた場合には、吸着ノズル１１による吸着状態が不安定となる。
また、吸着ノズル１１による吸着姿勢が正常であったとしても、吸着ノズル１１に詰まりが生じていたり、電子部品９０の吸着面に汚れや異物が付着していたりした場合には、吸着ノズル１１による吸着状態が不安定となる。

そこで、前述の手順Ｓ０２では、各吸着ノズル１１・１１・・・による電子部品９０の吸着保持を行った後に、前記実装ヘッド１０を前記吸着不安定部品回収部３０まで移動させ、図５に示すように、該吸着不安定部品回収部３０に位置する実装ヘッド１０に振動を加える（加振する）ようにしている。
なお、本例における加振は、全ての吸着ノズル１１・１１・・・を含む実装ヘッド１０を全体的に一括して振動させるようにしている。

このように、実装ヘッド１０を加振することにより、吸着状態が不安定な（つまり吸着ノズル１１による吸着力が弱い）電子部品９０が振り落とされ、前記吸着不安定部品回収部３０に落下して回収されることとなる。
つまり、実装ヘッド１０を加振すると、電子部品９０に作用する吸着ノズル１１の吸着力よりも、加振により生じる該電子部品９０の重量による慣性力の方が打ち勝って、電子部品９０は吸着保持状態を維持できずに落下することとなる。

この場合、実装ヘッド１０には、実装ヘッド１０の移動動作により電子部品９０に生じる最大の慣性力よりも大きな慣性力が電子部品９０に生じるだけの振動を印加するようにしている。
これにより、吸着不安定部品回収部３０での加振により落下しなかった電子部品９０が、その後の実装ヘッド１０の移動動作により落下することを防止することができ、吸着状態が不安定な電子部品９０のスクリーニングを確実に行うことが可能となっている。

なお、本例では実装ヘッド１０を全体的に加振するように構成しているが、図６に示すように、各吸着ノズル１１・１１・・・に対して個別的に振動を加えるように構成することもできる。
前述のように実装ヘッド１０を全体的に加振する場合は、手順Ｓ０２にて吸着状態が不安定な電子部品９０をスクリーニングするときに、実装ヘッド１０を部品供給部２０から吸着不安定部品回収部３０へ移動させる必要があるとともに、該吸着不安定部品回収部３０を吸着ノズル１１・１１・・・が配置されている範囲の全てをカバーできるだけの大きさに構成する必要がある。

しかし、各吸着ノズル１１・１１・・・を個別的に加振するように構成した場合は、部品供給部２０と吸着不安定部品回収部３０とを近くに配置しておくことで、実装ヘッド１０を移動させることなく、吸着ノズル１１により部品供給部２０の電子部品９０を吸着する動作と、吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品９０を吸着不安定部品回収部３０にてスクリーニングする動作とを同時に行うことができ、電子部品９０の基板７０への実装サイクルを短縮化することが可能となる。

例えば、図１に示す実装装置１においては、図１において実装ヘッド１０の下端に位置している吸着ノズル１１に電子部品９０の吸着動作をさせると同時に、実装ヘッド１０の上端に位置している吸着ノズル１１を加振してスクリーニング動作をさせることが可能となる。
また、吸着不安定部品回収部３０の最小限必要な大きさとしては、加振されている吸着ノズル１１をカバーできるだけの大きさでよいので、省スペース化を図ることが可能となる。

前述のように、手順Ｓ０２にて吸着状態が不安定な電子部品９０のスクリーニングを実施した後、図７に示すように、実装ヘッド１０は前記画像処理部４０まで移動する。
画像処理部４０まで実装ヘッド１０が移動すると、各吸着ノズル１１・１１・・・に吸着保持される電子部品９０は、該画像処理部４０により画像認識されて、その吸着姿勢が検査されて良否判定が行われる（Ｓ０３）。
なお、本例では、画像処理部４０による吸着姿勢の検査は、各吸着ノズル１１について実装ヘッド１０が回転しながら順次行われる。

全ての吸着ノズル１１・１１・・・について前記画像処理部４０での吸着姿勢の検査が終了すると、実装ヘッド１０は画像処理不良部品回収部５０へ移動して、吸着姿勢が不良の電子部品９０を回収する（Ｓ０４）。
つまり、前記画像処理部４０での吸着姿勢の良比判定の結果、吸着姿勢が不良であると判定された電子部品９０が存在した場合には、吸着姿勢が不良である電子部品９０を吸着保持している吸着ノズル１１を画像処理不良部品回収部５０に位置させ、前記吸着孔１１ａ内の真空吸引を停止する。

真空吸引を停止すると、吸着ノズル１１による電子部品９０の吸着保持状態が解除され、吸着姿勢が不良である電子部品９０が落下して画像処理不良部品回収部５０に回収されることとなる。
この電子部品９０の画像処理不良部品回収部５０への回収は、画像処理部４０にて吸着姿勢が不良であると判定された電子部品９０を吸着保持している全ての吸着ノズル１１・１１・・・について行われる。

画像処理不良部品回収部５０にて吸着姿勢が不良の電子部品９０を回収した後、実装ヘッド１０は実装部６０へ移動し、各吸着ノズル１１・１１・・・に吸着保持されている吸着姿勢が正常な電子部品９０を基板７０に対して実装する（Ｓ０５）。
この場合、吸着姿勢が不良である電子部品９０は前記画像処理不良部品回収部５０にて全て回収されているので、正常な吸着姿勢の電子部品９０のみが実装されることとなるため、実装位置がずれたり傾いたりする実装ミスの発生が防止できる。

また、実装部６０での実装前には、吸着不安定部品回収部３０にて実装ヘッド１０を振動させて吸着状態が不安定な電子部品９０をスクリーニングしているので、画像処理部４０での画像認識では検出できない、吸着ノズル１１の詰まり、および電子部品９０における吸着面の汚れや異物の付着等により吸着状態が不安定となっていて潜在的な吸着不良が生じている電子部品９０が、実装部６０の実装エリア６０ａの上方に搬送されることがないので、該実装エリア６０ａの基板７０上に電子部品９０が落下することがない。

また、本実装装置１においては、吸着不安定部品回収部３０にて実装ヘッド１０を振動させる工程を、画像処理部４０で電子部品９０を画像認識する工程よりも前の工程で実施するように構成しているが、これには次のような利点がある。
つまり、吸着不安定部品回収部３０にて実装ヘッド１０を振動させた際には、吸着状態が不安定な電子部品９０が落下するのに加えて、吸着状態が正常な電子部品９０の吸着姿勢がずれてしまう可能性があるが、実装ヘッド１０への加振を実施した後に画像処理部４０での電子部品９０の画像認識を行うことで、実装ヘッド１０の振動により吸着姿勢不良となった電子部品９０を検出することができ、実装ミスの発生を防止できる。

また、実装ヘッド１０の加振による電子部品９０の実装姿勢のずれが僅かであった場合には、その後に電子部品９０の実装姿勢を画像処理部４０にて画像認識することで、実装部６０での実装時に吸着姿勢を補正して電子部品９０の実装を行うことが可能となる。

さらに、吸着不安定部品回収部３０にて実装ヘッド１０への加振により吸着が不安定な電子部品９０のスクリーニングを行った後に、画像処理部４０での画像認識が行われなければ、吸着不安定部品回収部３０でのスクリーニング時に電子部品９０が落下した吸着ノズル１１の存在を認識することができず、実装部６０で電子部品９０を吸着保持していない吸着ノズル１１による実装動作が行われてしまい、基板７０に「未実装」の不良が生じてしまう。

しかし、本実装装置１のように、加振装置１２の実装ヘッド１０に対する加振により、吸着が不安定な電子部品９０のスクリーニングを行った後に、画像処理部４０での画像認識による電子部品９０の姿勢検査を行うことで、電子部品９０が落下して既に吸着保持されていない吸着ノズル１１を認識することができるので、実装部６０では電子部品９０を吸着保持している吸着ノズル１１のみに実装動作を行わせることができ、基板７０に不良が発生することを防止できる。

電子部品の実装装置を示す平面図である。 実装ヘッドを示す斜視図である。 実装装置による電子部品の実装手順を示す図である。 吸着ノズルによる電子部品の吸着状態を示す側面図である。 実装ヘッドに全体的に振動を加えることにより、吸着が不安定な電子部品が落下する様子を示す側面図である。 吸着が不安定な電子部品を吸着保持している吸着ノズルに振動を加えることにより、当該電子部品が落下する様子を示す側面図である。 実装ヘッドが画像処理部へ移動した状態の電子部品の実装装置を示す平面図である。

符号の説明

１ 実装装置
１０ 実装ヘッド
１１ 吸着ノズル
１２ 加振装置
２０ 部品供給部
２１ 部品供給ユニット
３０ 吸着不安定部品回収部
４０ 画像処理部
４１ 撮像器
４２ 処理装置
５０ 画像処理不良部品回収部
６０ 実装部
６０ａ 実装エリア
７０ 基板

Claims (4)

1. 実装ヘッドにより電子部品を吸着する吸着工程と、
   実装ヘッドにより吸着された電子部品の吸着姿勢を検査する姿勢検査工程と、
   姿勢検査工程にて吸着姿勢が良であると判定された電子部品を基板に対して実装する実装工程とを備えた電子部品の実装方法であって、
   前記姿勢検査工程の実施前に、前記実装ヘッドを振動させて吸着状態が不安定な電子部品を落下させる加振工程が実施される、
   ことを特徴とする電子部品の実装方法。
2. 前記加振工程では、前記実装ヘッドの移動動作により電子部品に生じる最大の慣性力よりも大きな慣性力が電子部品に生じるだけの振動を、前記実装ヘッドに印加する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装方法。
3. 電子部品を吸着して基板へ実装するための実装ヘッドと、前記実装ヘッドにより吸着された電子部品の吸着姿勢を検査する姿勢検査装置とを備え、
   前記姿勢検査装置の検査にて吸着姿勢が良であると判定された電子部品が基板に対して実装される電子部品の実装装置であって、
   前記実装ヘッドに振動を印加する加振装置を備え、
   電子部品を吸着した状態の実装ヘッドを、前記加振装置により振動させた後、
   前記姿勢検査装置による電子部品の吸着姿勢の検査が行われる、
   ことを特徴とする電子部品の実装装置。
4. 前記加振装置は、前記実装ヘッドの移動動作により電子部品に生じる最大の慣性力よりも大きな慣性力が電子部品に生じるだけの振動を、前記実装ヘッドに印加する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電子部品の実装装置。
   

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