特許 5904438 ３次元実装システム、ＣＡＤ装置、実装装置、３次元実装方法及びそのプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5904438

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】３次元実装システム、ＣＡＤ装置、実装装置、３次元実装方法及びそのプログラム

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20160331BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 B

   H05K13/04 Z

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-11976(P2012-11976)

(22)【出願日】2012年1月24日

(65)【公開番号】特開2013-152999(P2013-152999A)

(43)【公開日】2013年8月8日

【審査請求日】2014年10月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】598015084

【氏名又は名称】学校法人福岡大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】富士機械製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099634

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 安雄

(72)【発明者】

【氏名】友景 肇

(72)【発明者】

【氏名】服部 友彦

【審査官】 飯星 潤耶

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３０７２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１５４７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０６０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３７５２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／３０

Ｈ０５Ｋ １３／００−１３／０８

Ｂ２３Ｐ １９／００−１９／０２

Ｂ２３Ｐ １９／０４−１９／０８

Ｂ２３Ｐ ２１／００

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

Ｇ０６Ｆ １７／５０

Ｈ０１Ｌ ２１／４４７−２１／４４９

Ｈ０１Ｌ ２１／６０−２１／６０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップを実装する対象となる任意形状の３次元対象物に関する情報を管理するＣＡＤ装置と、前記３次元対象物にチップを実装する実装装置とを備える３次元実装システムであって、
前記ＣＡＤ装置が、
前記３次元対象物の設計情報を記憶する設計情報記憶手段と、
前記設計情報から、前記３次元対象物にチップを実装する場合の配置点を示す配置点座標を特定する配置点特定手段と、
前記配置点座標の周辺で、且つ、前記３次元対象物の表面に位置し、前記配置点との関係で直線上にない少なくとも２つの補助点、又は、直線上にない少なくとも３つの補助点を補助点座標として特定する補助点特定手段と、
前記補助点を含む微小平面を設定する微小平面設定手段と、
前記微小平面を通り、当該微小平面に垂直な垂線の位置及び方向を特定する垂線特定手段と、
前記チップが実装される位置に対応する前記３次元対象物の表面の曲率を算出する曲率算出手段と、
前記曲率の値に応じて、前記チップの実装の可否を判定する実装判定手段とを備え、
前記実装装置が、
前記ＣＡＤ装置の仮想空間と当該実装装置の実空間との座標変換式に基づいて、仮想空間における前記垂線の位置及び方向を、実空間における座標に変換する座標変換手段と、
変換された座標に基づいて、前記実装装置のヘッドの位置及び方向を制御するヘッド制御手段とを備えることを特徴とする３次元実装システム。

【請求項2】

請求項１に記載の３次元実装システムにおいて、
前記座標変換手段が、前記垂線を中心軸とした場合のヘッドの回転角度を、前記ヘッドに設置されたチップの状態と前記補助点の位置とに基づいて算出することを特徴とする３次元実装システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の３次元実装システムにおいて、
前記実装装置が、
前記３次元対象物に記されたマーカを取得するマーカ取得手段と、
前記設計情報に記憶されているマーカの位置と前記マーカ取得手段が取得したマーカの位置とから、前記座標変換式を導出する座標変換式導出手段とを備えることを特徴とする３次元実装システム。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれかに記載の３次元実装システムにおいて、
前記補助点特定手段が、前記チップの少なくとも３つの頂点位置に対応する前記３次元対象物上の点を補助点として特定することを特徴とする３次元実装システム。

【請求項5】

チップを実装する対象となる任意形状の３次元対象物に関する情報を管理し、前記チップを実装する場合の実装装置のヘッドの位置及び方向に関する情報を前記実装装置に提供するＣＡＤ装置であって、
前記３次元対象物の設計情報を記憶する設計情報記憶手段と、
前記設計情報から、前記３次元対象物にチップを実装する場合の配置点を示す配置点座標を特定する配置点特定手段と、
前記配置点座標の周辺で、且つ、前記３次元対象物の表面に位置し、前記配置点座標との関係で直線上にない少なくとも２つの補助点を補助点座標として特定する補助点特定手段と、
前記配置点及び前記補助点を含む微小平面を設定する微小平面設定手段と、
微小平面を通り、当該微小平面に垂直な垂線の位置及び方向を特定する垂線特定手段と、
前記チップが実装される位置に対応する前記３次元対象物の表面の曲率を算出する曲率算出手段と、
前記曲率の値に応じて、前記チップの実装の可否を判定する実装判定手段と、
演算結果の情報を前記実装装置に出力する出力手段とを備えることを特徴とするＣＡＤ装置。

【請求項6】

コンピュータが、
チップを実装する対象となる任意形状の３次元対象物の設計情報を記憶し、記憶された前記設計情報から、前記３次元対象物にチップを実装する場合の配置点を示す配置点座標を特定する配置点特定ステップと、
前記配置点座標の周辺で、且つ、前記３次元対象物の表面に位置し、前記配置点座標との関係で直線上にない少なくとも２つの補助点を補助点座標として特定する補助点特定ステップと、
前記配置点及び前記補助点を含む微小平面を設定する微小平面設定ステップと、
微小平面を通り、当該微小平面に垂直な垂線の位置及び方向を特定する垂線特定ステップと、
前記チップが実装される位置に対応する前記３次元対象物の表面の曲率を算出する曲率算出ステップと、
前記曲率の値に応じて、前記チップの実装の可否を判定する実装判定ステップと、
仮想空間と実空間との座標変換式に基づいて、仮想空間における前記垂線の位置及び方向を、実空間における座標に変換する座標変換ステップと、
変換された座標に基づいて、実装装置のヘッドの位置及び方向を制御するヘッド制御ステップとを実行することを特徴とする３次元実装方法。

【請求項7】

コンピュータを、
チップを実装する対象となる任意形状の３次元対象物の設計情報を記憶する設計情報記憶手段、
前記設計情報から、前記３次元対象物にチップを実装する場合の配置点を示す配置点座標を特定する配置点特定手段、
前記配置点座標の周辺で、且つ、前記３次元対象物の表面に位置し、前記配置点座標との関係で直線上にない少なくとも２つの補助点を補助点座標として特定する補助点特定手段、
前記配置点及び前記補助点を含む微小平面を設定する微小平面設定手段、
微小平面を通り、当該微小平面に垂直な垂線の位置及び方向を特定する垂線特定手段、
前記チップが実装される位置に対応する前記３次元対象物の表面の曲率を算出する曲率算出手段、
前記曲率の値に応じて、前記チップの実装の可否を判定する実装判定手段、
仮想空間と実空間との座標変換式に基づいて、仮想空間における前記垂線の位置及び方向を、実空間における座標に変換する座標変換手段、
変換された座標に基づいて、実装装置のヘッドの位置及び方向を制御するヘッド制御手段として機能させることを特徴とする３次元実装プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３次元対象物にチップを実装する３次元実装システムに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、任意形状の３次元対象物における任意の位置に、チップを実装する技術が望まれている。３次元対象物において、特に曲率が０より大きい曲面の領域にフリップチップ等の技術でチップを実装する際には、実装する３次元対象物の曲面に対して垂直（略垂直）な方向にチップの面を設置しないと、チップが破損等してしまい、実装することができないという問題がある。

【0003】

曲面に対して部品を実装する技術として、例えば特許文献１に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、高密度実装及び筐体の小型化に対応して、回路が形成された筺体壁面における水平面以外の面、例えば曲面や鉛直面等にも、ワークの装着が可能なマウンタに関する技術であり、マウンタは、多軸ロボットと、電子部品供給装置と、Ｘ−Ｙテーブルと、マウンタ全体を制御する制御部とから構成され、ヘッドアセンブリの先端部に配設されたＸ軸サーボモータアームや吸着ノズルホルダ等を駆動することによって、吸着ノズルに吸着保持されたＱＦＰを、電子機器筺体の内周面に装着するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−３０７２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に示す技術は、実装ヘッドの位置決めをどのようにして実施するのかといった具体的な技術内容が開示されておらず、実装の正確性や精度について保証されるものではない。

【0006】

本発明は、任意形状の３次元対象物における曲面の領域であっても、チップを破損することなく正確な位置に高精度に実装することができる３次元実装システム等を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る３次元実装システムは、チップを実装する対象となる任意形状の３次元対象物に関する情報を管理するＣＡＤ装置と、前記３次元対象物にチップを実装する実装装置とを備える３次元実装システムであって、前記ＣＡＤ装置が、前記３次元対象物の設計情報を記憶する設計情報記憶手段と、前記設計情報から、前記３次元対象物にチップを実装する場合の配置点を示す配置点座標を特定する配置点特定手段と、前記配置点座標の周辺で、且つ、前記３次元対象物の表面に位置し、前記配置点との関係で直線上にない少なくとも２つの補助点、又は、直線上にない少なくとも３つの補助点を補助点座標として特定する補助点特定手段と、前記補助点を含む微小平面を設定する微小平面設定手段と、前記微小平面を通り、当該微小平面に垂直な垂線の位置及び方向を特定する垂線特定手段とを備え、前記実装装置が、前記ＣＡＤ装置の仮想空間と当該実装装置の実空間との座標変換式に基づいて、仮想空間における前記垂線の位置及び方向を、実空間における座標に変換する座標変換手段と、変換された座標に基づいて、前記実装装置のヘッドの位置及び方向を制御するヘッド制御手段とを備えるものである。

【0008】

このように、本発明に係る３次元実装システムにおいては、ＣＡＤ装置の仮想空間上でチップを実装する面に対する垂線の位置及び方向を特定し、特定された情報を実空間の座標に変換し、変換された座標にしたがって実装装置のヘッドの位置及び方向を制御するため、例えば、３次元対象物上の任意の曲率である曲面や、複数の面で形成される曲折部分を有するような形状の領域であっても、略垂直方向を仮想空間上で正確に特定することで、チップを破損することなく、正確な位置に高精度に実装することができるという効果を奏する。

【0009】

補助点特定手段により補助点が２つ特定される場合は、当該２つの補助点と配置点の計３つの点に基づいて、微小平面が設定されるようにしてもよい。また、補助点特定手段により補助点が３つ以上特定される場合は、当該補助点に基づいて微小平面が設定されるようにしてもよい。

【0010】

本発明に係る３次元実装システムは、前記座標変換手段が、前記垂線を中心軸とした場合のヘッドの回転角度を、前記ヘッドに設置されたチップの状態と前記補助点の位置とに基づいて算出するものである。

【0011】

このように、本発明に係る３次元実装システムにおいては、垂線を中心軸とした場合のヘッドの回転角度を、ヘッドに設置されたチップの状態と補助点の位置とに基づいて算出するため、ヘッドの位置及び方向に加えて、回転方向も正確に制御することが可能となり、チップを正確な位置に高精度に実装することができるという効果を奏する。

【0012】

本発明に係る３次元実装システムは、前記実装装置が、前記３次元対象物に記されたマーカを取得するマーカ取得手段と、前記設計情報に記憶されているマーカの位置と前記マーカ取得手段が取得したマーカの位置とから、前記座標変換式を導出する座標変換式導出手段とを備えるものである。

【0013】

このように、本発明に係る３次元実装システムにおいては、実装装置が、３次元対象物に記されたマーカを取得し、設計情報に記憶されているマーカの位置と取得したマーカの位置とから座標変換式を導出するため、３次元対象物を任意の配置位置や配置方向に設置した場合であっても、ＣＡＤ装置上の仮想空間の座標と実装装置上の実空間の座標とを正確に対応付けることができ、チップを正確な位置に高精度に実装することができるという効果を奏する。

【0014】

本発明に係る３次元実装システムは、前記補助点特定手段が、前記チップの少なくとも３つの頂点位置に対応する前記３次元対象物上の点を補助点として特定するものである。

【0015】

このように、本発明に係る３次元実装システムにおいては、チップの少なくとも３つの頂点位置に対応する３次元対象物上の点を補助点として特定するため、３次元対象物に対するチップの面の角度と、後段の処理で特定される微小平面の角度を正確に設定することができ、チップを垂直に設置する際に正確に実行することができるという効果を奏する。

【0016】

本発明に係る３次元実装システムは、前記ＣＡＤ装置が、前記チップが実装される位置に対応する前記３次元対象物の表面の曲率を算出する曲率算出手段と、前記曲率の値に応じて、前記チップの実装の可否を判定する実装判定手段とを備えるものである。

【0017】

このように、本発明に係る３次元実装システムにおいては、３次元対象物の表面の曲率に応じてチップの実装の可否を判定するため、ＣＡＤ装置上で実装の可否を予め判断することができ、無駄な実装操作を行うことなく、作業を効率的に行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施形態に係る３次元実装システムの処理概要を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る３次元実装システムにおけるＣＡＤ装置のハードウェア構成図である。

【図3】第１の実施形態に係る３次元実装システムにおける実装装置のハードウェア構成図である。

【図4】第１の実施形態に係る３次元実装システムの機能ブロック図である。

【図5】第１の実施形態に係る３次元実装システムの処理を示す第１の図である。

【図6】第１の実施形態に係る３次元実装システムの処理を示す第２の図である。

【図7】第１の実施形態に係る３次元実装システムの処理を示す第３の図である。

【図8】第１の実施形態に係る３次元実装システムの処理を示す第４の図である。

【図9】第１の実施形態に係る３次元実装システムの処理を示す第５の図である。

【図10】第１の実施形態に係る３次元実装システムにおけるＣＡＤ装置の動作を示すフローチャートである。

【図11】第１の実施形態に係る３次元実装システムにおける実装装置の動作を示すフローチャートである。

【図12】第２の実施形態に係る３次元実装システムにおけるＣＡＤ装置の機能ブロック図である。

【図13】第２の実施形態に係る３次元実装システムにおけるＣＡＤ装置の処理を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

【0020】

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る３次元実装システムについて、図１ないし図１１を用いて説明する。本実施形態に係る３次元実装システムは、ＣＡＤ装置と実装装置とからなり、ＣＡＤ装置にて演算された情報を用いて実装装置でチップを実装するものである。

【0021】

図１に３次元実装システム１の処理概要を示す。ＣＡＤ装置１０では、チップ２を実装する対象となる３次元対象物３の設計情報が管理されている。ＣＡＤ装置１０の仮想空間（座標Ａに基づいて特定される仮想空間）において、チップ２を実装する配置点４が特定され、当該配置点４に基づく微小平面５を設定し、設定された微小平面５から垂線６を特定する。実装装置２０では、ＣＡＤ装置１０から実装に必要な情報を取得し、それらの情報に基づいて実際にチップ２を実装する。ＣＡＤ装置１０から取得する情報は、仮想空間で演算されたものであるため、実空間（座標Ｂに基づいて特定される実空間）の座標に変換される。変換された座標に基づいて、ヘッド２８をθ，φ，ρの方向にそれぞれ駆動制御すると共に、所定の位置に駆動制御する。位置及び方向が制御された後は、実際に３次元対象物３にチップ２をフリップチップ実装する。

【0022】

図２及び図３にＣＡＤ装置１０及び実装装置２０のハードウェア構成を示す。図２は、ＣＡＤ装置１０のハードウェア構成であり、図３は、実装装置２０の制御機能に関連する部分のハードウェア構成である。図２において、ＣＡＤ装置１０のコンピュータは、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、ハードディスク（ＨＤとする）１４、通信Ｉ／Ｆ１５、及び入出力Ｉ／Ｆ１６を備える。ＲＯＭ１３やＨＤ１４には、オペレーティングシステムや各種プログラムが格納されており、必要に応じてＲＡＭ１２に読み出され、ＣＰＵ１１により各プログラムが実行される。

【0023】

通信Ｉ／Ｆ１５は、他の装置間（例えば、実装装置、サーバ等）の通信を行うためのインタフェースである。入出力Ｉ／Ｆ１６は、キーボードやマウス等の入力機器からの入力を受け付けたり、プリンタやモニタ等にデータを出力するためのインタフェースである。この入出力Ｉ／Ｆ１６は、必要に応じて光磁気ディスク、フロッピーディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等のリムーバブルディスク等に対応したドライブを接続することができる。各処理部はバスを介して接続され、情報のやり取りを行う。

【0024】

図３において、実装装置２０の制御機能に関するハードウェア構成は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３、ハードディスク（ＨＤとする）２４、通信Ｉ／Ｆ２５、入出力Ｉ／Ｆ２６、カメラ２７、及びヘッド２８を備える。ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３、ハードディスク（ＨＤとする）２４、通信Ｉ／Ｆ２５、及び入出力Ｉ／Ｆ２６については、ＣＡＤ装置１０の構成と同じである。なお、入出力Ｉ／Ｆ２６は、キーボードやマウス等の入力機器からの入力を受け付けてもよいし、スイッチ、パネル等の入力機器からの入力を受け付けてもよい。

【0025】

カメラ２７は、実装装置２０のワークに設置された３次元対象物３を撮像し、マーカを取得するものである。ヘッド２８は、先端部にチップ２を設置して、３次元対象物３の所定の位置にフリップチップ実装する。

【0026】

図４は、本実施形態に係る３次元実装システム１を構成するＣＡＤ装置１０及び実装装置２０の機能ブロック図である。ＣＡＤ装置１０は、３次元対象物３の設計情報を記憶する設計情報記憶部４１と、設計情報からチップ２を配置する配置点４の座標を特定する配置点特定部４２と、配置点４の周辺領域で３次元対象物３の表面に複数の補助点４ａ，４ｂ，・・を特定する補助点特定部４３と、特定された補助点４ａ等を含む微小平面５を設定する微小平面設定部４４と、微小平面５を通り当該微小平面５に垂直な垂線６の位置及び方向を特定する垂線特定部４５と、実装装置２０との間で情報を入出力する第１入出力部４６とを備える。

【0027】

実装装置２０は、ワークに設置された３次元対象物３を撮像し、３次元対象物３に記されているマーカの実空間における位置を取得するマーカ取得部５１と、取得したマーカの位置と設計情報記憶部４１に記憶されている仮想空間におけるマーカの位置とに基づいて、仮想空間の座標を実空間の座標に変換する座標変換式を導出する座標変換式導出部５２と、座標変換式に基づいてＣＡＤ装置１０の仮想空間における座標を、実装装置の実空間における座標に変換する座標変換部５３と、変換された座標に応じてヘッド２８を駆動制御するヘッド制御部５４と、ＣＡＤ装置１０との間で情報を入出力する第２入出力部５６とを備える。

【0028】

各処理部の処理について、図５ないし図９を用いて具体的に説明する。図５（Ａ）は、まず、配置点特定部４２が、設計情報記憶部４１に記憶されている設計情報から対象となる３次元対象物３の情報を読み出し、チップ２を実装する配置点４を特定する。なお、この配置点４は、例えば、（１）実装するチップ２のチップ面における中心点に対応する３次元対象物３上の点であってもよいし、（２）実装するチップ２のいずれかの頂点に対応する３次元対象物３上の点であってもよいし、（３）実装するチップの重心点であってもよい。ここでは、仮に、配置点４が（１）で特定されているとする。

【0029】

特定された配置点４に基づいてチップ２が実装された場合に、当該チップ２のチップ面の頂点の位置に対応する３次元対象物３上の点を補助点として特定する（補助点４ａ〜４ｃ）。なお、この補助点４ａ〜４ｃは、少なくとも２点特定されればよい。１つの微小平面５を設定するためには、少なくとも直線上にない３つの点を特定する必要がある。すなわち、（１）配置点４に加えて、２つの補助点（補助点４ａ，４ｂ、又は補助点４ｂ，４ｃ）を特定してもよいし（図５（Ｂ）の場合に相当）、（２）配置点４を含めずに、３つの補助点（補助点４ａ，４ｂ，４ｃ）を特定してもよい（図５（Ａ）の場合に相当）。ここでは、仮に、補助点が（２）で特定されているとする。また、このとき、補助点４ａ〜４ｃの位置は、実装されるチップ２のチップ面における頂点の位置、又はチップ２が矩形ではない場合は、チップ面の外周上における中心からの距離が大きい点の位置に特定されるのが望ましい。さらに、補助点は、実装されるチップ２のチップ面の外周上にある程度の間隔を空けて特定されるのが望ましい。そうすることで、後段の処理における微小平面５が正確に設定されることとなる。

【0030】

３つの点（配置点４＋２つの補助点又は３つの補助点）が特定されると、図６に示すように、微小平面設定部４４が、この３つの点を含む微小平面５を設定する。微小平面５が設定されると、垂線特定部４５が、微小平面５を通り当該微小平面５に垂直な垂線６の方向及び位置を特定する。なお、垂線６の位置は、配置点４を通る位置又は補助点４ａ〜４ｃのいずれかを通る位置に特定されるのが望ましいが、より好ましくは、配置点４の位置に特定されるのがよい。ここでは、仮に、垂線６が配置点４を通る位置に特定されているとする。設計情報記憶部４１の設計情報の一部、配置点特定部４２が特定した配置点４の情報、補助点特定部４３が特定した補助点４ａ〜４ｃの情報、並びに垂線特定部４５が特定した垂線の方向及び位置の情報は、第１入出力部４６を介して実装装置２０に送られる。

【0031】

ここまでの処理が、ＣＡＤ装置１０の処理である。すなわち、各処理の演算は仮想空間を特定する座標Ａに基づいて行われ、得られた情報も座標Ａに基づくものである。

【0032】

ＣＡＤ装置１０において上記のような処理が行われると、得られた情報に基づいて実装装置２０が実際にチップ２を３次元対象物３に実装する。この場合、ＣＡＤ装置１０における仮想空間を特定する座標Ａを、実装装置２０における実空間を特定する座標Ｂに変換する必要がある。座標を変換するための座標変換式は、予め定められたものを用いるようにしてもよい。その場合、３次元対象物３が実装装置２０のワークにしっかりと決まった態様で固定されることが前提となる。しかしながら、チップ２は非常に微細なものであり、僅かなずれであっても、３次元対象物３の正確な位置に実装できなくなってしまう。つまり、３次元対象物３に作り込まれている配線パターンに合わせた正確な実装を行うためには、厳密な座標変換が必要となる。

【0033】

本実施形態においては、３次元対象物３に記されたマーカを読むことで、座標変換式を導出する。図７において、ワーク上に３次元対象物３を固定して設置し、マーカ取得部５１が、カメラ２７により撮像された３次元対象物３の画像を取得する。その際、少なくとも２つのマーカ７１，７２が３次元対象物３に記されており、これらが画像内に写るように撮像が行われる。得られた画像から実空間における座標Ｂに基づくマーカ７１，７２の位置を特定する。そして、座標変換式導出部５２が、特定された実空間におけるマーカ７１，７２の位置と、ＣＡＤ装置から取得した設計情報に記憶されている仮想空間におけるマーカ７１，７２の位置とから、仮想空間の座標Ａを実空間の座標Ｂに変換する座標変換式を導出する。なお、このとき、３次元対象物３がｘ−ｙ平面に固定されることで、ｚの値が必然的に決定される構成とすることが望ましい。

【0034】

座標変換式が導出されると、座標変換部５３が、配置点４、補助点４ａ〜４ｃ並びに垂線６の方向及び位置等を仮想空間から実空間の座標に変換する。そして、図８（Ａ）に示すように、変換された座標に基づいて、ヘッド制御部５４がヘッド２８の方向（θ，φの角度）を調整すると共に、位置（ヘッド２８の中心軸が配置点４を通る位置）を調整して、駆動制御する。また、このとき、ヘッド２８にセットされているチップ２の態様と補助点４ａ〜４ｃとを対応付けることで、ρの回転角度を調整する。

【0035】

図８（Ｂ）は、ヘッド２８にセットされているチップ２の態様を示す図である。予めヘッド２８に設定されている周方向の角度（０°〜３６０°）とチップ２の位置とが対応付けられてセットされている。すなわち、図８（Ｂ）の場合は、４５°、１３５°、２２５°及び３１５°の位置にチップ２の頂点が対応するようにチップ２がセットされており、且つ、１３５°、２２５°及び３１５°の位置に対応する頂点が、補助点４ａ〜４ｃに対応している。したがって、ヘッド２８の回転角度を調整して制御することが可能となる。

【0036】

ヘッド２８が駆動制御されると、チップ２がセットされている位置と３次元対象物３との距離を演算し、実際にフリップチップ実装を行う。一旦座標変換式が導出された後は、当該導出された座標変換式に基づいて、図９に示すように、複数のチップ２を連続的に実装することが可能となる。

【0037】

次に、本実施形態に係る３次元実装システムの動作について説明する。図１０は、ＣＡＤ装置１０の動作を示すフローチャート、図１１は、実装装置２０の動作を示すフローチャートである。まず、配置点特定部４２が、設計情報記憶部４１に記憶された設計情報に基づいて、チップ２を実装する配置点４を特定する（Ｓ１１）。補助点特定部４３が、チップ２の頂点の位置に対応する３次元対象物３上の２以上の点を補助点４ａ，４ｂ，・・として特定する（Ｓ１２）。このとき、配置点４と２つの補助点４ａ，４ｂ、又は、３つの補助点４ａ〜４ｃは、直線上にない点とする。微小平面特定部４４が、配置点４と２つの補助点４ａ，４ｂ、又は、３つの補助点４ａ〜４ｃを通る微小平面５を特定する（Ｓ１３）。垂線特定部４５が、微小平面５を通り、当該微小平面５に垂直な垂線の位置及び方向を特定する（Ｓ１４）。なお、このとき、配置点４を通る垂線の位置を特定することが望ましい。第１入出力部４６が、上記各処理における演算結果の情報を実装装置２０に出力する（Ｓ１５）。

【0038】

実装装置２０においては、第２入出力部５６が、ＣＡＤ装置１０から出力された情報を入力する。この入力のタイミングは、座標変換式を導出する前であればいつでもよい。図１１において、３次元対象物３がワークに設置されると、カメラ２７が３次元対象物に記されたマーカ７１，７２と共に、３次元対象物３を撮像する。マーカ取得部５１が、撮像された画像からマーカ７１，７２の位置を取得する（Ｓ２１）。座標変換式導出部５２が、設計情報から得られたマーカ７１，７２の座標と、画像から取得したマーカ７１，７２の位置とから、仮想空間から実空間に座標変換する座標変換式を導出する（Ｓ２２）。座標変換部５３が、導出された座標変換式に基づいて、ＣＡＤ装置１０から得られた情報を実空間の座標に変換する（Ｓ２３）。ヘッド制御部５４が、変換された実空間の座標に基づいて、ヘッド２８を駆動制御し（Ｓ２４）、チップ２をフリップチップ実装して（Ｓ２５）、処理を終了する。

【0039】

（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る３次元実装システムについて、図１２及び図１３を用いて説明する。本実施形態に係る３次元実装システムは、前記第１の実施形態に係る３次元実装システムにＣＡＤ装置１０の機能を拡張したものである。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。

【0040】

図１２は、本実施形態に係る３次元実装システムにおけるＣＡＤ装置１０の機能ブロック図である。図４に示したＣＡＤ装置１０との違いは、曲率算出部４７と実装判定部４８とを備えることである。利用者から入力されたチップ配置情報３１（チップ２の配置点、配置方向、サイズ等を含む配置情報）に基づいて、３次元対象物３上のチップ２が配置される面の曲率を算出する。実装判定部４８は、算出された曲率の値を閾値判定して、その配置点にチップ２を実装可能かどうかを判定し、判定結果を表示部３２に表示する。

【0041】

図１３は、実装判定部４８の処理を示す図である。図１３（Ａ）は、チップ２を実装する３次元対象物３上の面の曲率が、予め設定されている閾値（チップ２を実装してもチップ２に破損が生じない値）を超えている場合であり、この場合は、チップ２を実装できない旨の警告を表示部３２に表示する。図１３（Ｂ）は、チップ２を実装する３次元対象物３上の面の曲率が、予め設定されている閾値未満の場合であり、この場合は、チップ２の配置が設計情報に正式に登録された旨の通知が表示部３２に表示される。このように、ＣＡＤ装置１０上で、チップ２を所望の位置に配置可能かどうかを予め判定することが可能となる。

【0042】

なお、曲率算出部４７は、チップ２の一方の端部に対応する３次元対象物３上の点から他方の端部に対応する３次元対象物３上の点における曲率の平均値を求めるようにしてもよいし、最大値を求めるようにしてもよい。

【0043】

また、表示部３２には、チップ２を実装できない場合にのみ警告を通知し、実装可能な場合には、特に通知を行わないようにしてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１ ３次元実装システム
２ チップ
３ ３次元対象物
４ 配置点
４ａ，４ｂ，・・・ 補助点
５ 微小平面
６ 垂線
１０ ＣＡＤ装置
１１，２１ ＣＰＵ
１２，２２ ＲＡＭ
１３，２３ ＲＯＭ
１４，２４ ＨＤ
１５，２５ 通信Ｉ／Ｆ
１６，２６ 入出力Ｉ／Ｆ
２７ カメラ
２８ ヘッド
３１ チップ配置情報
３２ 表示部
４１ 設計情報記憶部
４２ 配置点特定部
４３ 補助点特定部
４４ 微小平面設定部
４５ 垂線特定部
４６ 第１入出力部
４７ 曲率算出部
４８ 実装判定部
５１ マーカ取得部
５２ 座標変換式導出部
５３ 座標変換部
５４ ヘッド制御部
５６ 第２入出力部
７１，７２ マーカ

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図1】