JP6405522B2 - 部品実装装置及び部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に部品を圧着によって実装する部品実装装置及び部品実装方法に関するものである。

液晶パネル等の基板を製造する部品実装装置として、基板に設けられた部品実装位置に接着部材としてのテープ状のＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を貼着するＡＣＦ貼着作業部、ＡＣＦが貼着された基板上の位置に部品を搭載（仮圧着）する部品搭載作業部、基板に搭載された部品を圧着する部品圧着作業部、部品圧着後の基板に対する部品の位置ズレを含む部品の圧着状態を検査する検査部を直列に配設し、且つ各作業部間での基板の搬送を行う基板搬送部を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

各作業部は、基板を保持する基板保持ステージを有しており、各作業部に搬送された基板は基板保持ステージに保持された状態で所定の作業位置まで移送される。部品実装装置は基板保持ステージに対して基板が保持されるべき正規位置を示す情報を記憶している。基板保持ステージは基板が正規位置に保持されていることを前提として所定の方向に移動し、基板を所定の作業位置に位置決めする。

特許文献１に示す部品実装装置は、基板を吸着等によって保持（ハンドリング）可能なアーム形状の基板搬送部を備える。基板搬送部は、基板を保持して各作業部の基板保持ステージに基板を搬送する。より具体的には、基板搬送部は、各作業部で所定の作業が行われた基板保持ステージ上の基板を吸着して基板保持ステージ上から取り出し、基板を吸着した状態で次工程の作業部に設けられた基板保持テーブル上まで移動させる。そして、基板搬送部は、基板の吸着状態を解除することによって基板保持テーブル上に基板を移載する。

特開２００７−１９１３９号公報

しかしながら上記従来技術では、圧着後の部品の状態を検査する検査部を本圧着部と別途独立させて設けている。そのため、部品実装装置が大型化したり、装置コストが高くなったりするといった問題がある。また、検査対象の基板を検査部に移送するための専用の機構が必要となる。

そこで本発明は、装置のコンパクト化及び装置コストの低廉化を実現できる部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、基板を保持する基板保持ステージと、前記基板保持ステージを移動させ所定の位置に前記基板を位置決めするステージ移動機構と、前記ステージ移動機構によって部品搭載位置まで移送された前記基板に対して部品を搭載する部品搭載部と、前記ステージ移動機構によって部品圧着位置まで移送された部品搭載後の前記基板に搭載された部品を前記基板に圧着する部品圧着部と、前記ステージ移動機構による前記基板の移動領域内で前記基板上の圧着後の部品の圧着状態を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取得された第１の撮像データに基づいて前記部品の圧着位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する部品状態認識部と、を備えた。

本発明の部品実装方法は、所定の部品搭載位置において基板保持ステージ上の基板に部品を搭載する部品搭載工程と、前記基板保持ステージ上に保持された部品搭載後の基板を前記部品搭載位置から部品圧着位置へ移送する基板移送工程と、前記部品圧着位置において前記基板に搭載された部品を前記基板に圧着する部品圧着工程と、前記部品が圧着された前記基板を前記基板保持ステージの移動領域内の所定の位置に移動させ、前記基板上の圧着後の部品の圧着状態を撮像する第１の撮像工程と、前記第１の撮像工程で取得された第１の撮像データに基づいて前記部品の圧着位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する部品圧着状態認識工程と、を含む。

本発明によれば、装置のコンパクト化及び装置コストの低廉化を実現できる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の平面図 （ａ）本発明の一実施の形態における基板の平面図（ｂ）本発明の一実施の形態における基板と部品の部分平面図 （ａ）本発明の一実施の形態におけるステージ移動機構及び部品搭載部の斜視図（ｂ）本発明の一実施の形態における搭載ツールの構造説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるステージ移動機構及び部品圧着部の斜視図 本発明の一実施の形態におけるバックアップ部及び撮像ユニットの正面図 本発明の一実施の形態における基板移送機構の部分斜視図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態における認識処理部による部品状態の認識方法の説明図 本発明の一実施の形態における部品実装動作のフローチャート （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における部品実装動作を示す図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装動作を示す図 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）本発明の一実施の形態における部品実装動作を示す図

まず図１を参照して、本発明の一実施の形態における部品実装装置の全体構成を説明する。部品実装装置１は、異方性導電フィルムをテープ状にしたＡＣＦテープ等を介して部品を基板に圧着して実装基板を製造する機能を有する。部品の一例としては、フィルム状の部分を有するＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）が挙げられる。以後、基板搬送方向をＸ方向とし、Ｘ方向と水平面内において直交する方向をＹ方向とする。さらに、ＸＹ平面に対して垂直な方向をＺ方向とする。

図２（ａ）において、基板２はガラス等の透明な材質によって製作され、縁部２ａには部品５と接続される複数の電極部３が形成されている。図２（ｂ）において、基板２には電極部３を両側から挟むようにして一対の基板マークＭＡ（ＭＡ１，ＭＡ２）がピッチＰＴで形成されている。また、部品５の端部には、基板マークＭＡ１，ＭＡ２と同じピッチＰＴで部品マークＭＢ（ＭＢ１，ＭＢ２）が形成されている。これらは、基板２と部品５を位置合わせする際の位置認識用のマークである。部品５は、基板マークＭＡ１，ＭＡ２の中心Ａと、部品マークＭＢ１，ＭＢ２の中心Ｂを上下方向に一致させた状態で基板２に実装される。

図１において、部品実装装置１はＸ方向に基台１ａ，１ｂ，１ｃを整列させ、基台１ａに基板搬入部６、基台１ｂにテープ貼付け部１０、部品搭載部３０、第１の部品圧着部５０Ａ、第２の部品圧着部５０Ｂ、基台１ｃに基板搬出部６０の各作業部を配設し、且つ各作業部よりも前方側（Ｙ１方向側）の領域に基板移送機構部６２を配設して構成される。以下、基板搬入部６の配設側を上流側（紙面左側）とし、基板搬出部６０の配設側を下流側（紙面右側）とする。

図１において、基板搬入部６はＸ方向に並列した複数（ここでは２つ）の基板保持ステージ７を備えている。基板保持ステージ７は、部品実装装置１よりもさらに上流側の設備から搬入された基板２を受け取って保持する。基板保持ステージ７に保持された基板２は、基板移送機構部６２によってテープ貼付け部１０に移送される。

テープ貼付け部１０は、基板搬入部６から移送された基板２の電極部３に対して、ＡＣＦテープを所定の長さに切断した個片テープ４（図３（ａ））を貼付ける作業部である。このテープ貼付け部１０は、ステージ移動機構１１と複数（ここでは２つ）のテープ貼付け機構１２を含んで構成される。

ステージ移動機構１１はＸ軸テーブル１３とＹ軸テーブル１４を段積みして構成される。Ｙ軸テーブル１４には基板保持ステージ１５が装着されている。Ｘ軸テーブル１３及びＹ軸テーブル１４を駆動することで、基板保持ステージ１５はＸＹ方向に移動する。基板保持ステージ１５には、基板２を載置可能な複数（ここでは２つ）の基板載置部１６がＸ方向に並列して設けられている。基板載置部１６に基板２が載置されることで、基板保持ステージ１５は基板２を保持する。

テープ貼付け機構１２はステージ移動機構１１の上方に配設されている。テープ貼付け機構１２は、ステージ移動機構１１によってテープ貼付け位置に位置決めされた基板２の上方に個片テープ４を送給し、圧着ツールによって個片テープ４を電極部３に押付ける。これにより、基板２に個片テープ４が貼付けられる。

部品搭載部３０はテープ貼付け部１０よりも下流であって、且つ第１の部品圧着部５０Ａと第２の部品圧着部５０Ｂとの間に位置している。すなわち、基台１ｂには上流側から順に第１の部品圧着部５０Ａ、部品搭載部３０、第２の部品圧着部５０Ｂが配設されている。部品搭載部３０は、テープ貼付け後の基板２に部品５を搭載（仮圧着）する作業部である。部品圧着部５０Ａ，５０Ｂは、基板２に搭載された部品５を圧着（本圧着）する作業部である。これら３つの作業部には、共通のステージ移動機構２０を介して基板２が移送される。

次に図１及び図３を参照して、ステージ移動機構２０について説明する。ステージ移動機構２０はリニア駆動機構を備えたＸ軸テーブル２１を有している。図１に示すように、Ｘ軸テーブル２１は、基台１ｂ上において第１の部品圧着部５０Ａ、部品搭載部３０、第２の部品圧着部５０Ｂの前方側の領域に亘ってＸ方向に延びて配設されている。このＸ軸テーブル２１には、同様にリニア駆動機構を備えた複数（ここでは２つ）のＹ軸テーブル２２Ａ，２２ＢがＸ方向に移動自在に配設されている。Ｙ軸テーブル２２Ａ，２２Ｂには、それぞれ基板保持部としての基板保持ステージ２３Ａ，２３ＢがＹ方向に移動自在に装着されている。

基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂには、基板２を載置可能な複数の基板載置部２４がＸ方向に並列して設けられている。基板載置部２４に基板２が載置されることにより、基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂは基板２を保持する。図３（ａ）に示すように、基板載置部２４には、後方側（Ｙ２方向側）においてＸ方向に延びた当接部２５ａを有する枠状部材２５が設けられている。枠状部材２５は、部品搭載時に部品５のフィルム状部分５ａ（図３（ｂ））を当接部２５ａに当接させて下方から支持する。

Ｘ軸テーブル２１及びＹ軸テーブル２２Ａ，２２Ｂを駆動することにより、基板保持ステージ２３Ａ，２３ＢはＸＹ方向に移動する。これにより、基板保持ステージ２３Ａに保持された基板２を部品搭載部３０、第１の部品圧着部５０Ａにおける所定の位置まで移送・位置決めすることができる。同様に、基板保持ステージ２３Ｂに保持された基板２を部品搭載部３０、第２の部品圧着部５０Ｂにおける所定の位置まで移送・位置決めすることができる。このように、本実施の形態においては、基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂから基板２を取り出す動作、若しくは基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂへ基板２を受け渡す動作（「ハンドリング操作」と称する）を行わずに、部品搭載部３０と部品圧着部５０Ａ，５０Ｂとの間で基板２を移送することが可能となっている。ステージ移動機構２０は、基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂを水平方向に移動させ所定の位置に基板２を位置決めする水平移動手段となっている。

次に図１及び図３を参照して、部品搭載部３０について説明する。図１において、部品搭載部３０は一対のＹ軸テーブル３１を備えており、Ｙ軸テーブル３１にはＸ軸テーブル３２がＹ方向に移動自在に架設されている。図３（ａ）において、Ｘ軸テーブル３２には搭載ヘッド３３がＸ方向に移動自在に装着されている。Ｙ軸テーブル３１及びＸ軸テーブル３２は、搭載ヘッド３３をＸＹ方向に水平移動させるヘッド移動機構を構成する。

搭載ヘッド３３の下方には搭載ツール３４が装着されている。図３（ｂ）において、搭載ツール３４は、基板２の電極部３と接続される部品５の接続部位５ｂが当接する当接部３４ａと、当接部３４ａの下面と同一高さに設定された吸着面を有する吸着ノズル３４ｂを有する。搭載ツール３４は、接続部位５ｂを当接部３４ａに当接させた状態で吸着ノズル３４ｂによって部品５を吸着する。搭載ヘッド３３の上方にはツール昇降機構３５が配設されており、ツール昇降機構３５が有するロッド３５ａに搭載ツール３４が結合している。ツール昇降機構３５を駆動することでロッド３５ａは突没し、これにより搭載ツール３４が昇降する。

図１において、部品搭載部３０の後方側には、搭載ヘッド３３に部品５を供給する部品供給部としてのトレイフィーダ３６が配設されている。トレイフィーダ３６は、複数の部品５を格納したトレイ３７を段積みして収納するトレイマガジン３８を備えている。トレイマガジン３８から一対のＹ軸テーブル３１の間にかけてはＹ軸テーブル３９が配設されており、Ｙ軸テーブル３９にはトレイ３７を保持するためのトレイ保持テーブル（図示省略）がＹ方向に移動自在に装着されている。Ｙ軸テーブル３９を駆動することにより、トレイ保持テーブルは搭載ヘッド３３の移動領域内に移動する。これにより、トレイ保持テーブル上のトレイ３７に格納された部品５を搭載ヘッド３３に供給することができる。

図１及び図３（ａ）において、ステージ移動機構２０よりも後方側であって、搭載ヘッド３３の移動領域内における所定の位置には、Ｘ方向に延びた水平面を有するバックアップステージ４０が配設されている。バックアップステージ４０は「門」形状のフレーム部材を主体とし、略中央部分を切り抜いた箇所に透明な下受け部材４０ａを装着して構成される。

基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂに保持された基板２の縁部２ａをバックアップステージ４０によって下受けすることにより、基板２は部品搭載作業が行われる部品搭載位置に位置決めされる。このように位置決めされた基板２に対して部品５を保持した搭載ツール３４が昇降することにより、基板２に部品５が搭載される。このように、部品搭載部３０はステージ移動機構２０によって部品搭載位置まで移送された基板２に対して部品５を搭載する。また、バックアップステージ４０は部品搭載位置において基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂ上の基板２を下方から下受けする（第１の）バックアップ部となっている。

次に図１及び図４を参照して、部品圧着部５０Ａ，５０Ｂについて説明するが、各部は配設位置以外の構造が同一であるため第１の部品圧着部５０Ａに限定して説明する。第１の部品圧着部５０Ａは、Ｘ方向に並列した状態でプレート部材５１に取り付けられた複数（ここでは２つ）の圧着ヘッド５２を備えている。圧着ヘッド５２の下方には圧着ツール５３が装着されている。圧着ヘッド５２の上方にはツール昇降機構５４が配設されており、ツール昇降機構５４が有するロッド５４ａに圧着ツール５３が結合している。ツール昇降機構５４を駆動することでロッド５４ａは突没し、これにより圧着ツール５３が昇降する。

複数の圧着ツール５３の下方の位置には、Ｘ方向に延びた水平面を有するバックアップステージ５５がそれぞれ配設されている。基板保持ステージ２３Ａに保持された基板２の縁部２ａをバックアップステージ５５によって下受けすることにより、基板２は部品圧着作業が行われる部品圧着位置に位置決めされる。このとき、図４（ｂ）に示すように、基板保持ステージ２３Ａに保持された複数の基板２を各圧着ツール５３による部品圧着位置に同時に位置決めすることができる。

部品圧着位置に位置決めされた基板２に対して圧着ツール５３が昇降することにより、基板２に部品５が圧着される。このように、部品圧着部５０Ａ，５０Ｂは、ステージ移動機構２０によって部品圧着位置まで移送された部品搭載後の基板２に搭載された部品５を基板２に圧着する。また、バックアップステージ５５は、部品圧着位置において基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂ上の基板２を下方から下受けする（第２の）バックアップ部となっている。

上述したように、基板２は基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂから取り出されることなく、ステージ移動機構２０によって部品搭載部３０における部品搭載位置及び部品圧着部５０Ａ，５０Ｂにおける部品圧着位置まで移送・位置決めされる。すなわち、ハンドリング操作なしで部品圧着後の基板２を部品搭載部３０に再び移送することができる。このように、ステージ移動機構２０は、基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂを部品搭載部３０と部品圧着部５０Ａ，５０Ｂとの間で水平方向に移動させ、所定の位置（部品搭載位置、部品圧着位置）に基板２を位置決めする。

次に図５を参照して、部品搭載部３０のバックアップステージ４０の下方に配設された撮像ユニット４２について説明する。撮像ユニット４２は、撮像面を互いに向き合わせた姿勢で配設された一対の認識カメラ４３Ａ，４３Ｂを備えている。バックアップステージ４０は基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂによって保持された基板２の縁部２ａを下受けするものであるため、認識カメラ４３Ａ，４３Ｂはステージ移動機構２０による基板２の移動領域内に位置することとなる。

下受け部材４０ａの下方であって、認識カメラ４３Ａの光軸ａ１上には、反射面をＸＹ平面に対して所定角度だけ傾斜させた姿勢でミラー部材４４Ａが配設されている。同様に、下受け部材４０ａの下方であって、認識カメラ４３Ｂの光軸ａ２上には、反射面をＸＹ平面に対して所定角度だけ傾斜させた姿勢でミラー部材４４Ｂが配設されている。本実施の形態では、角度は４５度である。

ミラー部材４４Ａ，４４Ｂは、下受け部材４０ａの上方に存在する撮像対象からの光ｂ１，ｂ２を認識カメラ４３Ａ，４３Ｂに反射する。これにより、認識カメラ４３Ａ，４３Ｂは撮像対象を撮像する。撮像対象としては、基板２を部品搭載位置に位置決めした状態において、下受け部材４０ａの上方に存在する基板マークＭＡや、搭載ヘッド３３に保持された部品５の部品マークＭＢがある。なお、基板２は透明部材によって製作されているため、電極部３に搭載された部品５を下方から撮像することができる。このように、認識カメラ４３Ａ，４３Ｂは、バックアップ部の下方であって、部品搭載位置に位置決めされた基板２上の部品５を撮像可能な位置に設けられる撮像手段となっている。また、撮像手段は、部品搭載位置に位置決めされた基板２の基板マークＭＡを撮像する。

さらに本実施の形態においては、部品圧着後の基板２をバックアップステージ４０によって下受けすることにより、基板マークＭＡと部品マークＭＢの位置を通じて部品５の圧着状態を認識カメラ４３Ａ，４３Ｂによって撮像することができる。すなわち撮像手段は、ステージ移動機構２０による基板２の移動領域内で、基板２上の圧着後の部品５の圧着状態を撮像する。認識カメラ４３Ａ，４３Ｂによって取得した撮像データは、部品実装装置１が備える制御部７０（図８）に出力され、認識処理部７７によって認識される（詳細は後述する）。

ミラー部材４４Ａ，４４Ｂは、図示しない直動機構によって個別にＸ方向に移動する（矢印ｃ）。これにより、基板マークＭＡ、部品マークＭＢのピッチＰＴに合わせてミラー部材４４Ａ，４４Ｂの位置を調整することができる。なお、撮像面を上方に向けた姿勢で認識カメラ４３Ａ，４３Ｂを下受け部材４０ａの下方に配設し、認識対象物からの光を直接受光するようにしてもよい。

図１において、基板搬出部６０はＸ方向に並列した複数（ここでは２つ）の基板保持ステージ６１を備えている。複数の基板保持ステージ６１は、部品５が圧着された基板２を受け取って保持する。基板保持ステージ６１に保持された基板２は、部品実装装置１よりも下流側に配設された設備に搬出される。

図１及び図６において、基板移送機構部６２は作業部間での基板２の移送（受け渡し）を行う移送作業部であり、基台１ａ，１ｂ，１ｃの前方側の領域に亘ってＸ方向に伸びたＸ軸テーブル６３を有する。Ｘ軸テーブル６３には、上流側から順に第１の基板移送機構６４Ａ、第２の基板移送機構６４Ｂ、第３の基板移送機構６４ＣがＸ方向に移動自在に設けられている。Ｘ軸テーブル６３を駆動することにより、基板移送機構６４Ａ〜６４ＣはＸ方向に移動する。

図６において、基板移送機構６４Ａ〜６４Ｃは、Ｘ軸テーブル６３に対してＸ方向に移動自在に装着された基部６５と、基部６５上においてＸ方向に並列して設けられた複数（ここでは２つ）のアームユニット６６を有する。アームユニット６６は、基部６５に固定されたアームベース６７と、アームベース６７から後方側に伸びた一対のアーム６８を備えている。アーム６８には吸着面を下方に向けた複数（ここでは２つ）の吸着パッド６９が設けられており、一対のアーム６８の計４個の吸着パッド６９によって一枚の基板２が吸着される。

図７において、第１の基板移送機構６４Ａは、基板搬入部６の前方側である第１の位置Ｐ１と、テープ貼付け部１０の前方側である第２の位置Ｐ２の間を移動することで、基板搬入部６の基板保持ステージ７（受け渡し位置Ｑ１）と、テープ貼付け部１０の前方の基板受け渡し位置（受け渡し位置Ｑ２）に位置した基板保持ステージ１５との間で基板２を移送する。第２の基板移送機構６４Ｂは、第２の位置Ｐ２と、部品搭載部３０の前方側である第３の位置Ｐ３の間を移動することで、テープ貼付け部１０の前方の基板受け渡し位置（受け渡し位置Ｑ２）に位置した基板保持ステージ１５と、部品搭載部３０の前方の受け渡し位置（受け渡し位置Ｑ３）に位置した基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂとの間で基板２を移送する。第３の基板移送機構６４Ｃは、第３の位置Ｐ３と、基板搬出部６０の前方側である第４の位置Ｐ４の間を移動することで、部品搭載部３０の前方の受け渡し位置（受け渡し位置Ｑ３）に位置した基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂと、基板搬出部６０の基板保持ステージ６１（受け渡し位置Ｑ４）との間で基板２を移送する。このように、部品搭載部３０と部品圧着部５０Ａ，５０Ｂとの間を除き、作業部間での基板２の移送はハンドリング操作によって行われる。

次に図８を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１に備えられた制御部７０は、記憶部７１、ステージ移動制御部７２、テープ貼付け制御部７３、部品搭載制御部７４、部品圧着制御部７５、基板移送制御部７６、認識処理部７７及びフィードバック部７８から構成される。また、制御部７０はテープ貼付け部１０、ステージ移動機構１１，２０、部品搭載部３０、部品圧着部５０Ａ，５０Ｂ及び基板移送機構部６２と接続されている。

記憶部７１は、各作業部において基板２に所定の作業を行うためのプログラムの他、第１の撮像データ７１ａ、第２の撮像データ７１ｂを記憶する。第１の撮像データ７１ａは、認識カメラ４３Ａ，４３Ｂによって部品圧着後の基板２を撮像して取得したデータである。第２の撮像データ７１ｂは、認識カメラ４３Ａ，４３Ｂによって部品搭載後の基板２を撮像して取得したデータである。

ステージ移動制御部７２は、ステージ移動機構１１を制御することにより基板保持ステージ１５を移動させ、基板２を所定のテープ貼り付け位置に位置決めする。また、ステージ移動機構２０を制御することにより基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂを移動させ、基板２を所定の部品搭載位置、部品圧着位置に位置決めする。

テープ貼付け制御部７３は、テープ貼付け機構１２を制御することにより、テープ貼付け位置に位置決めされた基板２に個片テープ４を貼付ける。部品搭載制御部７４は、部品搭載部３０の各機構を制御することにより、部品搭載位置に位置決めされた基板２に部品５を搭載する。部品圧着制御部７５は、部品圧着部５０Ａ，５０Ｂの各機構を制御することにより、部品圧着位置に位置決めされた基板２に部品５を圧着する。基板移送制御部７６は、基板移送機構６４Ａ〜６４Ｃを制御することにより作業部間（部品搭載部３０と部品圧着部５０Ａ，５０Ｂとの間を除く）で基板２を移送する。

認識処理部７７は、第１の撮像データ７１ａ、第２の撮像データ７１ｂに基づいて、基板２に搭載若しくは圧着された後の部品５の状態（部品状態）を認識する。ここでいう部品状態とは、部品５が基板２に対して正規位置からどの程度ずれて搭載若しくは圧着されているかを意味する。

ここで図９を参照して、部品状態の認識方法について説明する。まず、認識処理部７７は第１の撮像データ７１ａに基づいて基板マークＭＡ１，ＭＡ２と部品マークＭＢ１，ＭＢ２を検出する。次いで、基板マークＭＡ１，ＭＡ２を直線Ｌ１で結んだ際の中点Ｃと、部品マークＭＢ１，ＭＢ２を直線Ｌ２で結んだ際の中点Ｄを特定する。そして直線Ｌ１，Ｌ２及び中点Ｃ，Ｄに基づいて、認識処理部７７は基板２に対する部品５のＸ方向、Ｙ方向、水平面内における角度のずれ量（Δｘ，Δｙ，θ）を求める。これにより、基板２に圧着されるべき正規位置からの部品５の位置ずれ状態を認識する。また、第２の撮像データ７１ｂを同様の方法で認識することにより、基板２に搭載されるべき正規位置からの部品５の位置ずれ状態を認識する。

このように、認識処理部７７は撮像手段により取得された第１の撮像データ７１ａに基づいて、部品５の圧着位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する部品状態認識部として機能する。また、部品状態認識部は撮像手段により取得された第２の撮像データ７１ｂに基づいて、部品５の搭載位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する。さらに、認識処理部７７及び撮像手段（認識カメラ４３Ａ，４３Ｂ）は、部品搭載位置に位置決めされた基板２の基板マークＭＡ１，ＭＢ１を認識するための認識手段として機能する。

フィードバック部７８は、認識処理部７７によって求められた部品５の圧着位置のずれ量（Δｘ，Δｙ，θ）に基づいて、次回以降の生産対象となる基板２をバックアップステージ４０によって下受けする際の基板２の位置を修正するための情報（修正データ）を作成する。作成した修正データは部品搭載制御部７４にフィードバックされる。部品搭載制御部７４は、フィードバックされた修正データに基づいて、次回以降の生産対象となる基板２をバックアップステージ４０によって下受けする際の基板２の位置を修正する。このように、フィードバック部７８は、部品状態認識部において認識された位置ずれ状態に基づいて、部品搭載部３０における基板２の位置決め位置を修正するための情報をフィードバックする。

本発明の部品実装装置１は以上のような構成から成り、次に図１０のフローチャートを参照して部品搭載部３０及び部品圧着部５０Ａ，５０Ｂにおける部品実装動作について説明する。ここでは、第２の基板移送機構６４Ｂから基板保持ステージ２３Ａに受け渡された基板２を実装対象として説明する。

まず、部品搭載部３０において部品５の搭載を行う（ＳＴ１：部品搭載工程）。図１１を参照してこの工程を詳しく説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、基板保持ステージ２３Ａは部品搭載部３０まで移動し、基板２の縁部２ａをバックアップステージ４０によって下受けする。これにより、基板２は部品搭載位置に位置決めされる。次いで、認識カメラ４３Ａ，４３Ｂは下受け部材４０ａを介して基板マークＭＡ１，ＭＡ２をそれぞれ撮像する。認識処理部７７は取得した撮像データを認識処理することにより、基板２の位置を検出する。

次いで図１１（ｂ）に示すように、基板保持ステージ２３Ａは前方側（紙面左側）へ移動し、基板２をバックアップステージ４０から一旦退避させる。これとともに、搭載ツール３４は部品５を保持した状態でバックアップステージ４０に向かって下降し、認識カメラ４３Ａ、４３Ｂによって部品５を撮像可能な高さ位置で停止する。次いで、認識カメラ４３Ａ，４３Ｂは下受け部材４０ａを介して部品マークＭＢ１，ＭＢ２をそれぞれ撮像する。認識処理部７７は取得した撮像データを認識処理することにより、部品５の位置を検出する。

次いで図１１（ｃ）に示すように、搭載ツール３４は所定の高さ位置まで上昇し、その後に基板保持ステージ２３Ａは後方側（紙面右側）へ移動して基板２を部品搭載位置に再び位置決めする。このとき、部品搭載制御部７４は基板２と部品５の位置検出結果に基づいて算出した位置ずれ量を加味したうえで基板２の位置を補正する。次いで図１１（ｄ）に示すように、搭載ツール３４が基板２に向けて下降することにより、個片テープ４を介して部品５が基板２に搭載される。このとき、部品５のフィルム状部分５ａは、枠状部材２５が有する当接部２５ａによって下方から支持される。このように部品搭載工程では、所定の部品搭載位置において基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂ上の基板２に部品５を搭載する。

次いで、部品５の搭載状態（部品搭載後の基板２）を撮像する（ＳＴ２：部品搭載状態撮像工程）。すなわち、後述する部品圧着工程（ＳＴ５）よりも前に、部品搭載工程（ＳＴ１）によって部品５の搭載が行われた基板２上の部品５の搭載状態を認識カメラ４３Ａ，４３Ｂによって撮像する。これにより、第２の撮像データ７１ｂが取得される。この工程は、部品搭載後の基板２を部品搭載位置に位置決めした状態のまま行うことができる。

次いで、部品５の搭載状態の認識を行う（ＳＴ３：部品搭載状態認識工程）。すなわち、認識処理部７７は第２の撮像データ７１ｂに基づいて部品５の搭載位置のずれ量（Δｘ，Δｙ，θ）を求めることにより、部品５が基板２に対してどの程度ずれて搭載されているかを認識する。そしてこの認識結果に基づき、部品搭載制御部７４は搭載不良の有無を含む基板２の検査を行う。このように、部品搭載状態認識工程（ＳＴ３）では、部品搭載状態撮像工程（ＳＴ２）によって得られた第２の撮像データ７１ｂに基づいて、部品５の搭載位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する。

次いで、部品搭載後の基板２を第１の部品圧着部５０Ａへ移送する（ＳＴ４：第１の基板移送工程）。すなわち、図１２（ａ）に示すように、基板保持ステージ２３Ａは基板２を保持した状態のまま第１の部品圧着部５０Ａまで移動し、基板２の縁部２ａをバックアップステージ５５によって下受けする。これにより、基板２は部品圧着位置に位置決めされる。部品圧着位置への位置決めは、部品搭載位置への位置決めのために認識カメラ４３Ａ，４３Ｂにより認識され、検出された基板２の位置の情報に基づいてなされる。このように、第１の基板移送工程（ＳＴ４）では、基板保持ステージ２３Ａ上に保持された部品搭載後の基板２を部品搭載位置から部品圧着位置へ移送する。

次いで、第１の部品圧着部５０Ａにおいて部品５の圧着を行う（ＳＴ５：部品圧着工程）。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、圧着ツール５３は基板２に搭載された部品５に向けて下降し、部品５を所定時間だけ押圧する。このように、部品圧着工程（ＳＴ５）では、部品圧着位置において基板２に搭載された部品５を基板２に圧着する。その後、図１２（ｃ）に示すように、圧着ツール５３は上昇する。

次いで、部品圧着後の基板２を部品搭載部３０へ再び移送する（ＳＴ６：第２の基板移送工程）。すなわち、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、基板保持ステージ２３Ａは基板２を保持した状態のまま第１の部品圧着部５０Ａから部品搭載部３０へ移動する（矢印ｄ）。そして、基板保持ステージ２３Ａはバックアップステージ４０の配設方向へ移動し（矢印ｅ）、複数の基板載置部２４に載置された基板２のうち一の基板２（ここでは紙面左側）の縁部２ａをバックアップステージ４０によって下受けする。これにより、基板２は部品搭載位置に再び位置決めされる。このときの位置決めは、部品搭載位置への位置決めのために認識カメラ４３Ａ，４３Ｂにより認識され、検出された基板２の位置の情報に基づいてなされる。このように第２の基板移送工程（ＳＴ６）では、基板保持ステージ２３Ａ上に保持された部品圧着後の基板２を部品圧着位置から部品搭載位置へ移送する。

次いで、部品５の圧着状態（部品圧着後の基板２）を撮像する（ＳＴ７：部品圧着状態撮像工程）。すなわち、部品５が圧着された基板２を基板保持ステージ２３Ａの移動領域内の所定の位置（ここでは部品搭載位置）に移動させ、基板２上の圧着後の部品５の圧着状態を認識カメラ４３Ａ，４３Ｂによって撮像する。これにより、第１の撮像データ７１ａが取得される。なお、一の基板２を撮像したならば、基板保持ステージ２３ＡをＸ方向にスライドさせて他方の基板２（ここでは紙面右側）の縁部２ａをバックアップステージ４０によって下受けする。この状態で、他方の基板２を撮像する。

次いで、部品５の圧着状態の認識を行う（ＳＴ８：部品圧着状態認識工程）。すなわち、認識処理部７７は第１の撮像データ７１ａに基づいて部品５の圧着位置のずれ量（Δｘ，Δｙ，θ）を求めることにより、部品５が基板２に対してどの程度ずれて圧着されているかを認識する。このときの、ずれ量（Δｘ，Δｙ，θ）の算出は、図９にて説明した方法と同様に行う。そしてこの認識結果に基づき、部品圧着制御部７５は圧着不良の有無を含む基板２の検査を行う。このように、部品圧着状態認識工程（ＳＴ３）では、部品圧着状態撮像工程（ＳＴ７）によって得られた第１の撮像データ７１ａに基づいて、部品５の圧着位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する。

次いで、修正データのフィードバックを行う（ＳＴ９：フィードバック工程）。すなわち、フィードバック部７８は、部品圧着状態認識工程（ＳＴ８）において認識された位置ずれ状態に基づいて、部品搭載部３０における基板２の位置決め位置を修正するための情報（修正データ）をフィードバックする。この修正データに基づいて、部品搭載部３０における基板２の位置決め位置（部品搭載位置）を修正することにより、次回以降の生産対象となる基板２に圧着される部品５の位置ずれが抑制される。

その後、図１３（ｄ）に示すように、基板保持ステージ２３Ａは基板２の受け渡しが可能な第５の位置Ｐ５まで移動する（矢印ｆ）。そして、第３の基板移送機構６４Ｃは基板保持ステージ２３Ａから基板２を受け取り、基板搬出部６０に移送する。基板搬出部６０に移送された基板２は、その後に下流側の設備に搬出される。

なお、実装開始前の調整時に第２の撮像データ７１ｂから認識される部品搭載後の部品５の正規位置に対する位置ずれを認識することで、部品圧着部の調整作業の指標とすることができ、より精度の高い部品の実装を実現できる。また、第１の撮像データ７１ａと第２の撮像データ７１ｂとを比較することにより、部品搭載工程後の基板２に対する部品５の位置ずれ状態と部品圧着工程後の基板２に対する部品５の位置ずれ状態とを比較することができる。これにより、最終的な部品圧着工程後の部品５の位置ずれの要因がどの工程に起因するものなのかをより詳細に分析することが可能となる。すなわち、第１の撮像データ７１ａと第２の撮像データ７１ｂとで部品５の位置ずれ状態に大きな違いがない場合は、部品の位置ずれは部品搭載工程以前の工程に起因するものと考えることができ、一方、第１の撮像データ７１ａと第２の撮像データ７１ｂとで部品５の位置ずれ状態に大きな違いが有る場合は、部品５の位置ずれは部品搭載工程よりも後の工程に起因するものと考えることができる。これにより、位置ずれの要因の修正を行いやすくなり、より精度の高い部品５の実装を実現できる。

このように、本実施の形態における部品実装装置１においては、部品搭載部３０に配設された認識カメラ４３Ａ，４３Ｂを転用して部品５の圧着状態を認識するようにしている。したがって、部品５の圧着状態を検査するための専用の装置を独立して設ける必要がなく、装置をコンパクトにでき、装置コストを低くできる。また、基板２を検査用の装置に移動させるための移動機構を別途設ける必要もないため、装置コストをさらに抑えることができる。さらに、本実施の形態においては、部品圧着後の基板２をハンドリング操作なしで部品５の圧着状態を認識するための位置（部品搭載位置）まで移送することができる。したがって、ハンドリング操作時に発生する精度誤差に起因した基板２の位置ずれをなくすことができるので、部品状態を精度良く認識することができる。加えて、位置ずれの要因も特定しやすくなる。

本発明はこれまで説明した実施の形態に限定されるものではない。例えば、部品圧着後の基板２を撮像するための撮像手段は、ステージ移動機構２０による基板２の移動領域内に設けられていればよい。つまり、部品搭載部３０に設けられた撮像手段を転用して部品圧着後の基板２を撮像する構成は必須ではなく、撮像手段を所定の位置に別途設けるようにしてもよい。この場合、部品５が圧着された基板２を基板保持ステージ２３Ａ，２３Ｂの移動領域内の所定の位置に移動させた後に、基板２上の圧着後の部品５の圧着状態を撮像手段によって撮像する。

本発明は、装置のコンパクト化及び装置コストの低廉化を図ることができ、電子部品実装分野において特に有用である。

１ 部品実装装置
２ 基板
５ 部品
２０ ステージ移動機構
３０ 部品搭載部
４０ バックアップステージ
４３Ａ，４３Ｂ 認識カメラ
５０Ａ 第１の部品圧着部
５０Ｂ 第２の部品圧着部
７１ａ 第１の撮像データ
７１ｂ 第２の撮像データ
７７ 認識処理部
７８ フィードバック部
ＭＡ１，ＭＡ２ 基板マーク

Claims (13)

1. 基板を保持する基板保持ステージと、
   前記基板保持ステージを移動させ所定の位置に前記基板を位置決めするステージ移動機構と、
   前記ステージ移動機構によって部品搭載位置まで移送された前記基板に対して部品を搭載する部品搭載部と、
   前記ステージ移動機構によって部品圧着位置まで移送された部品搭載後の前記基板に搭載された部品を前記基板に圧着する部品圧着部と、
   前記ステージ移動機構による前記基板の移動領域内で前記基板上の圧着後の部品の圧着状態を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により取得された第１の撮像データに基づいて前記部品の圧着位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する部品状態認識部と、を備えた部品実装装置。
2. 前記撮像手段は、前記部品搭載位置に位置決めされた基板上の部品を撮像可能な位置に設けられる請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記撮像手段は、前記部品搭載位置に位置決めされた基板の基板マークを認識する認識手段である請求項２に記載の部品実装装置。
4. 前記部品搭載位置において前記基板保持ステージ上の前記基板を下方から下受けするバックアップ部をさらに備え、
   前記撮像手段は前記バックアップ部の下方に設けられる請求項３に記載の部品実装装置。
5. 前記部品状態認識部によって認識された位置ずれ状態に基づいて、前記部品搭載部における前記基板の位置決め位置を修正するための情報をフィードバックするフィードバック部をさらに備える請求項１に記載の部品実装装置。
6. 前記撮像手段は、前記部品圧着部における部品の圧着よりも前に前記部品搭載部において前記基板へ搭載された前記部品の搭載状態を撮像し、
   前記部品状態認識部は、前記部品圧着部における部品の圧着よりも前に前記部品搭載部において前記基板へ搭載された前記部品の搭載状態の撮像によって得られた第２の撮像データに基づいて前記部品の搭載位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する請求項１に記載の部品実装装置。
7. 所定の部品搭載位置において基板保持ステージ上の基板に部品を搭載する部品搭載工程と、
   前記基板保持ステージ上に保持された部品搭載後の基板を前記部品搭載位置から部品圧着位置へ移送する基板移送工程と、
   前記部品圧着位置において前記基板に搭載された部品を前記基板に圧着する部品圧着工程と、
   前記部品が圧着された前記基板を前記基板保持ステージの移動領域内の所定の位置に移動させ、前記基板上の圧着後の部品の圧着状態を撮像する第１の撮像工程と、
   前記第１の撮像工程で取得された第１の撮像データに基づいて前記部品の圧着位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する部品圧着状態認識工程と、を含む部品実装方法。
8. 前記部品搭載工程、前記部品圧着工程、前記第１の撮像工程における作業は前記基板保持ステージに前記基板を保持した状態のままで行われる請求項７に記載の部品実装方法。
9. 前記撮像手段は、前記部品搭載位置に位置決めされた基板上の部品を撮像可能な位置に設けられる請求項７又は８に記載の部品実装方法。
10. 前記撮像手段は、前記部品搭載位置に位置決めされた基板の基板マークを認識する認識手段である請求項９に記載の部品実装方法。
11. 前記部品搭載位置において前記基板保持ステージ上の前記基板を下方から下受けするバックアップ部をさらに備え、
    前記撮像手段は前記バックアップ部の下方に設けられる請求項１０に記載の部品実装方法。
12. 前記部品圧着状態認識工程において認識された位置ずれ状態に基づいて、前記部品搭載部における前記基板の位置決め位置を修正するための情報をフィードバックするフィードバック工程をさらに備える請求項７に記載の部品実装方法。
13. 前記部品圧着工程よりも前に前記部品搭載工程によって部品の搭載が行われた前記基板上の部品の搭載状態を撮像する第２の撮像工程と、
    前記第２の撮像工程によって得られた第２の撮像データに基づいて前記部品の搭載位置の正規位置に対する位置ずれ状態を認識する部品搭載状態認識工程をさらに備える請求項７に記載の部品実装方法。

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