JP3185641B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

電子部品実装装置および電子部品実装方法

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JP3185641B2 JP31050095A JP31050095A JP3185641B2 JP 3185641 B2 JP3185641 B2 JP 3185641B2 JP 31050095 A JP31050095 A JP 31050095A JP 31050095 A JP31050095 A JP 31050095A JP 3185641 B2 JP3185641 B2 JP 3185641B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板の
所定の座標位置に搭載する電子部品実装装置および電子
部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】IC電子部品やベアチップなどの電子部
品をプリント基板やリードフレームなどの基板に搭載す
る電子部品実装装置は、電子部品供給部に備えられた電
子部品をヘッドのノズルに真空吸着してピックアップ
し、位置決め部に位置決めされた基板の所定の座標位置
に搭載するようになっている。この場合、ノズルに真空
吸着された電子部品はX方向、Y方向、θ方向(回転方
向)の位置ずれを有しており、したがって電子部品を基
板に搭載する前に、電子部品をカメラなどの観察装置に
より観察してその位置ずれを検出し、かつ検出された位
置ずれを補正したうえで、基板に搭載するようになって
いる。以下、従来の電子部品実装装置のノズルの回転中
心の検出方法について説明する。
【0003】図4は、従来の電子部品実装装置の斜視
図、図5および図6は同電子部品のθ方向の位置ずれ補
正方法の説明図である。10はヘッドであり、その下部
にはノズル部11が装着されている。20は可動テーブ
ルであって、Xテーブル21とYテーブル22から成っ
ている。ヘッド10はYテーブル22に保持されてお
り、Xテーブル21とYテーブル22が駆動することに
より、ヘッド10はX方向やY方向へ水平移動する。
【0004】23は基板であり、ガイドレール24にク
ランプして位置決めされている。すなわちガイドレール
24は基板23の位置決め部である。ガイドレール24
の側方には、観察装置としてのカメラ25、ノズルスト
ッカ26、電子部品供給部27が設けられている。電子
部品供給部27にはパーツフィーダ28が多数個備えら
れている。各々のパーツフィーダ28には、様々な品種
の電子部品が備えられている。ノズルストッカ26に
は、ノズル13と治具29が備えられている。治具29
は、ノズル13の軸心線を検出するためのものである。
【0005】上記構成において、Xテーブル21とYテ
ーブル22が駆動することにより、ヘッド10はパーツ
フィーダ28の上方へ移動して電子部品9をピックアッ
プする。次にヘッド10はカメラ25の上方へ移動し、
カメラ25で電子部品9を下方から観察してそのX方
向、Y方向、θ方向の位置ずれを検出する。次いでヘッ
ド10は基板23の上方へ移動し、電子部品9を基板2
3に搭載するが、この搭載に先立って上記カメラ25で
検出されたX方向、Y方向、θ方向の位置ずれを補正す
る。
【0006】さて、電子部品9のセンターとノズル13
の回転中心(軸心線)にずれがあると、θ補正にともな
ってX方向の位置ずれΔxとY方向の位置ずれΔyが新
たに生じる。このことを、図5および図6を参照して説
明する。図5は、カメラ25によりノズル13に真空吸
着された電子部品9を観察してそのθ方向(回転方向)
の位置ずれθを検出し、ノズル13をその軸心線(回転
中心)NAを中心に回転させて、θ補正を行う様子を示
している。図中、実線で示す電子部品9はθ補正前、鎖
線で示す電子部品9はθ補正後である。図5に示すよう
に、電子部品9をθ回転させたことにより、電子部品9
のセンターはAからBへ移動する。
【0007】図6は下面のセンターの移動を拡大して示
したものである。矢印イで示すように、下面のセンター
がAからBへ移動したことにより、電子部品9にはX方
向の位置ずれΔxとY方向の位置ずれΔyが新たに生じ
る。このようにθ補正を行うことにより、Δx,Δyの
位置ずれが新たに生じるため、基板23に対する実装精
度があがらないことになる。
【0008】電子部品9のセンターAの座標と位置ずれ
θは周知画像処理技術により簡単に求めることができる
ので、この新たな位置ずれΔx,Δyは、軸心線NAの
座標が判れば、コンピュータで簡単に演算して求めるこ
とができる。そしてこのΔx,Δyは、ヘッド10のX
方向とY方向の移動ストロークを加減することにより補
正でき、これにより電子部品9を高精度で基板23に搭
載できる。したがってノズル13の軸心線(回転中心)
NAを常時正確に把握しておけば、新たな位置ずれΔ
x,Δyを演算して求め、かつこれを補正して電子部品
9を基板に高精度で搭載できる。
【0009】そこで従来は、時折、ノズル13に替えて
治具29をヘッド10に装着し、ヘッド10をカメラ2
5の上方へ移動させて治具29を観察することにより、
ノズル13の軸心線NAを検出していた。なお治具29
にはカメラ25で観察するためのターゲットが設けられ
ており、このターゲットを観察することによりノズル1
3の軸心線を検出する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
方法では、ノズルストッカ26に専用の治具29を備
え、この治具29をノズル13に替えてヘッド10に装
着してノズル13の軸心線の検出を行い、検出が終了し
たならば再びヘッド10をノズルストッカ26の上方へ
移動させて治具29をノズルストッカ26に回収させね
ばならないため、かなりの作業時間を要するという問題
点があった。因みに、ノズル13の軸心線の検出は頻繁
に行う必要があるので、ノズル13の軸心線検出に要す
る時間はできるだけ短縮したいものである。
【0011】したがって本発明は、ノズルの軸心線(回
転中心)を簡単に求めることができる電子部品実装装置
および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、基
板の位置決め部と、電子部品供給部と、ノズルストッカ
と、基板の位置決め部と電子部品供給部の間を移動して
電子部品供給部に備えられた電子部品を基板に搭載する
ヘッドと、ヘッドの移動路の下方にあってヘッドを下方
から観察する観察装置とを備えた電子部品実装装置であ
って、前記ヘッドがノズルホルダと、このノズルホルダ
の下部に着脱自在に装着されるノズルと、ノズルホルダ
をその軸心線を中心に回転させる回転手段とを備え、ノ
ズルホルダの軸心線から偏位した位置に前記観察装置が
観察するターゲットをこのノズルホルダに設けた。
【0013】また電子部品供給部と基板の間をヘッドを
移動させて、電子部品供給部に備えられた電子部品を基
板に搭載する電子部品実装方法であって、前記ヘッドの
ノズル部のノズルホルダに装着されたノズルをノズルホ
ルダから取りはずした状態で、ヘッドを観察装置の上方
へ移動させ、そこでノズルホルダを回転手段の駆動によ
り軸心線を中心に回転させながら、ノズルホルダに設け
られたターゲットを観察装置により観察してターゲット
の座標を複数回求め、これらの座標の平均値を求めるこ
とにより、ノズルの回転中心の座標を求めるようにし
た。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明によれば、ノズル交換時な
どにおいてノズルをノズルホルダから取りはずした状態
で、ターゲットを観察装置で観察することにより、ノズ
ルホルダの軸心線(ノズルの回転中心)を簡単、確実に
求めることができる。
【0015】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
ながら説明する。図1は本発明の一実施の形態による電
子部品実装装置の斜視図、図2は同ノズル部の断面図、
図3は同ノズルの軸心線の検出方法の説明図である。
【0016】図1において、10はヘッドであり、その
下部にはノズル部11が装着されている。20は可動テ
ーブルであって、互いに直交するXテーブル21とYテ
ーブル22から成っている。ヘッド10はYテーブル2
2に保持されており、Xテーブル21とYテーブル22
が駆動することにより、ヘッド10はX方向やY方向へ
水平移動する。
【0017】23は基板であり、ガイドレール24にク
ランプして位置決めされている。すなわちガイドレール
24は基板23の位置決め部である。ガイドレール24
の側方には、観察装置としてのカメラ25、ノズルスト
ッカ26、電子部品供給部27が設けられている。電子
部品供給部27にはパーツフィーダ28が多数個備えら
れている。各々のパーツフィーダ28には、様々な品種
の電子部品が備えられている。なお本実施例の電子部品
はIC電子部品であってパーツフィーダ28に備えられ
ているが、ベアチップの場合はウエハホルダやトレイに
備えられており、電子部品の供給形態はその品種によっ
て異る。
【0018】次に、図2を参照してノズル部11の構造
を説明する。ノズル部11は、ヘッド10の下部に装着
されたノズルホルダ12と、ノズルホルダ12の下部に
着脱自在に装着されるノズル13から成っている。ノズ
ル13は、その下端部に電子部品9を真空吸着する。ノ
ズルホルダ12の側部にはクランパ14が複数個設けら
れている。クランパ14はリングバネ15により内方へ
弾発されている。ノズル13の上部には膨大部16が形
成されており、クランパ14の下端部の突起14aがリ
ングバネ15のバネ力により膨大部16の溝部17に嵌
着することにより、ノズル13はノズルホルダ12に抜
き差し自在に装着されている。図2において、鎖線で示
す下方のノズル13はノズルホルダ12から取りはずし
た状態を示している。
【0019】図1において、各々のパーツフィーダ28
には形状や寸法の異る様々な品種の電子部品9が備えら
れている。またノズルストッカ26には、電子部品9の
品種に対応できるように様々な形状寸法のノズル13が
ストックされており、電子部品9の品種変更の場合は、
ヘッド10はノズルストッカ26の上方へ移動し、そこ
で上下動作を行うことにより、ノズル交換が行われる。
【0020】図2において、ノズルホルダ12の上部に
はプーリ31が設けられている。プーリ31とプーリ3
2にはベルト33が調帯されており、モータ34が駆動
してプーリ32が回転すると、ノズルホルダ12はその
垂直な軸心線NAを中心に回転する。すなわちモータ3
4は、ノズルホルダ12の回転手段となっている。また
ノズルホルダ12の内部には、ピン状のターゲット18
が垂直に設けられている。このターゲット18は、ノズ
ルホルダ12を軸心線NAを中心に回転させながらこれ
をカメラ25で観察する際に、大きく偏位させて観察で
きるようにノズルホルダ12の軸心線NAから偏位した
位置(偏心距離E)に垂設されている。ノズル13がノ
ズルホルダ12に保持された状態では、このターゲット
18をカメラ25で観察することはできないが、ノズル
13を取りはずすと、カメラ25で観察することができ
る。
【0021】この電子部品実装装置は上記のような構成
より成り、次に電子部品の実装方法を説明する。図1に
おいて、Xテーブル21とYテーブル22が駆動するこ
とにより、ヘッド10はパーツフィーダ28の上方へ移
動し、そこでノズル部11が上下動作を行うことによ
り、ノズル13の下端部に電子部品9を真空吸着してピ
ックアップする。
【0022】次にヘッド10はカメラ25の上方へ移動
し、カメラ25で電子部品9を下方から観察してそのX
方向、Y方向、θ方向の位置ずれを検出する。次いでヘ
ッド10は基板23の上方へ移動し、電子部品9を基板
23に搭載するが、この搭載に先立って上記カメラ25
で検出されたX方向、Y方向、θ方向の位置ずれを補正
する。ここで、X方向およびY方向の位置ずれは、Xテ
ーブル21とYテーブル22の駆動によるヘッド10の
X方向とY方向の移動ストロークを加減することにより
補正する。またθ方向の位置ずれは、モータ34を駆動
してノズル13を軸心線NAを中心に回転させることに
より補正する。
【0023】さて、図5および図6を参照して説明した
ように、電子部品9のセンターとノズル13の軸心線N
Aにずれがあると、θ補正にともなってX方向の位置ず
れΔxとY方向の位置ずれΔyが新たに生じる。したが
ってノズル13の軸心線(回転中心)NAを常時正確に
把握しておくことにより、上記新たな位置ずれΔx,Δ
yを補正しなければならない。
【0024】次に図3を参照して、軸心線NAの座標の
検出方法を説明する。図3において、Kはカメラ25の
視野である。まずモータ34を駆動してターゲット18
を軸心線NAを中心にピッチ回転させ、複数箇所(本例
では90°毎の4箇所)におけるターゲット18のセン
ター座標(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)
(x4,y4)を複数回(本例では4回)求め、次にそ
の平均値xm=(x1+x2+x3+x4)÷4および
ym=(y1+y2+y3+y4)÷4を求めれば、軸
心線NAの座標(xm,ym)が求められる。このよう
な軸心線NAの座標の検出は電子部品実装装置の運転
中、定期的に行なわれる。
【0025】本方法によれば、ノズルホルダ12に設け
られたターゲット18を観察するので、ノズルの品種に
関係なく軸心線NAの座標(xm,ym)を求めること
ができる。したがって電子部品のθ補正にともなって生
じる位置ずれΔx,Δyを演算して求め、これを補正し
た上で基板に高精度で搭載できる。なおターゲット18
を観察する時期はいつでもよいが、ノズル13の交換時
においてノズル13がノズルホルダ12に装着されてい
ないときに行うことが望ましい。またターゲット18を
設ける位置はノズルホルダ12のどの位置でもよいもの
であるが、軸心線NAからの偏心距離Eが大きすぎる
と、図3においてターゲット18の回転半径が大きくな
り、ターゲット18はカメラ25の視野Kの外へ出てし
まう。したがって上記実施の形態のようにターゲット1
8はノズルホルダ12の内部に設け、かつ偏心距離Eは
ターゲット18を軸心線NAを中心に回転させても、視
野Kから出ない大きさに設定することが望ましい。
【0026】
【発明の効果】本発明は、ノズルホルダにターゲットを
設け、このターゲットを観察装置で観察することにより
ノズルの軸心線(回転中心)を求めるようにしているの
で、従来方法のようにノズルをいちいち治具に交換して
軸心線を求める必要がなく、したがって治具への交換に
要する時間を削減し、電子部品を作業能率よくかつ位置
精度よく基板に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による電子部品実装装置
の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態による電子部品実装装置
のノズル部の断面図
【図3】本発明の一実施の形態による電子部品実装装置
のノズルの軸心線の検出方法の説明図
【図4】従来の電子部品実装装置の斜視図
【図5】従来の電子部品のθ方向の位置ずれ補正方法の
説明図
【図6】従来の電子部品のθ方向の位置ずれ補正方法の
説明図
【符号の説明】
9 電子部品 10 ヘッド 11 ノズル部 12 ノズルホルダ 13 ノズル 18 ターゲット 20 可動テーブル 21 Xテーブル 22 Yテーブル 23 基板 24 ガイドレール 25 カメラ 26 ノズルストッカ 27 電子部品供給部 28 パーツフィーダ 34 モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 13/04 H05K 13/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の位置決め部と、電子部品供給部と、
    ノズルストッカと、基板の位置決め部と電子部品供給部
    の間を移動して電子部品供給部に備えられた電子部品を
    基板に搭載するヘッドと、ヘッドの移動路の下方にあっ
    てヘッドを下方から観察する観察装置とを備えた電子部
    品実装装置であって、前記ヘッドがノズルホルダと、こ
    のノズルホルダの下部に着脱自在に装着されるノズル
    と、ノズルホルダをその軸心線を中心に回転させる回転
    手段とを備え、ノズルホルダの軸心線から偏位した位置
    に前記観察装置が観察するターゲットをこのノズルホル
    ダに設けたことを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 【請求項2】電子部品供給部と基板の間をヘッドを移動
    させて、電子部品供給部に備えられた電子部品を基板に
    搭載する電子部品実装方法であって、前記ヘッドのノズ
    ル部のノズルホルダに装着されたノズルをノズルホルダ
    から取りはずした状態で、ヘッドを観察装置の上方へ移
    動させ、そこでノズルホルダを回転手段の駆動により軸
    心線を中心に回転させながら、ノズルホルダに設けられ
    たターゲットを観察装置により観察してターゲットの座
    標を複数回求め、これらの座標の平均値を求めることに
    より、ノズルの回転中心の座標を求めることを特徴とす
    る電子部品実装方法。
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JP4921346B2 (ja) * 2007-12-28 2012-04-25 ヤマハ発動機株式会社 部品実装装置における吸着位置補正方法
JP4909255B2 (ja) * 2007-12-28 2012-04-04 ヤマハ発動機株式会社 部品実装装置におけるヘッド移動位置補正方法及び同装置
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