特開 2024-174737 部品実装装置および部品実装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024174737

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】部品実装装置および部品実装方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20241210BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092728

(22)【出願日】2023-06-05

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】溝上 大輔

(72)【発明者】

【氏名】加藤 秀明

(72)【発明者】

【氏名】本山 隆敏

(72)【発明者】

【氏名】山本 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】舟塚 誠

(72)【発明者】

【氏名】石川 智士

【テーマコード（参考）】

5E353

【Ｆターム（参考）】

5E353EE41

5E353EE62

5E353HH51

5E353JJ02

5E353KK03

5E353KK11

5E353MM03

5E353MM08

5E353QQ12

(57)【要約】

【課題】電子部品を基板に高精度に装着する。
【解決手段】部品実装装置は、部品供給部から部品を取り出して、部品の下面に形成された複数の電極に転写材料を転写させて、基板に部品を装着する装着機構と、装着機構で取り出された部品を下方から撮像して第１の画像を取得すると共に電極に転写材料が転写された部品を下方から撮像して第２の画像を取得する部品撮像カメラと、プロセッサと、を備え、プロセッサは、第１の画像から部品の外形と電極とを認識して第１の認識結果を取得すると共に第２の画像から部品の外形を認識して第２の認識結果を取得し、第１の認識結果から電極の部品の外形に対する角度を含む相対座標を算出し、相対座標と第２の認識結果に基づいて、部品を基板に装着するための角度を含む補正量を算出し、補正量を用いて部品を基板に装着する。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品供給部から部品を取り出して、前記部品の下面に形成された複数の電極に転写材料を転写させて、基板に前記部品を装着する装着機構と、
前記装着機構で取り出された前記部品を下方から撮像して第１の画像を取得すると共に前記電極に前記転写材料が転写された前記部品を下方から撮像して第２の画像を取得する部品撮像カメラと、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
前記第１の画像から前記部品の外形と前記電極とを認識して第１の認識結果を取得すると共に前記第２の画像から前記部品の外形を認識して第２の認識結果を取得し、
前記第１の認識結果から前記電極の前記部品の外形に対する角度を含む相対座標を算出し、
前記相対座標と前記第２の認識結果に基づいて、前記部品を前記基板に装着するための角度を含む補正量を算出し、
前記補正量を用いて前記部品を前記基板に装着する、
部品実装装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記第１の画像から前記部品の外形の第１の中心位置と前記複数の電極のそれぞれの位置座標の平均位置とを算出し、前記第１の中心位置と前記平均位置とから角度を含む前記相対座標を算出する、
請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記第２の認識結果から前記部品の外形の第２の中心位置を算出し、前記相対座標と前記第２の中心位置と基づいて、前記部品を前記基板に装着するための角度を含む補正量を算出する、
請求項２に記載の部品実装装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、
前記第１の画像の外周の所定の一辺に沿って設定される第１ベクトルと、前記部品の外形の所定の一辺に沿って設定される第２ベクトルとのなす角度を前記部品の外形の第１角度として算出し、
前記複数の電極を含む四角形を前記第１の画像に設定し、
前記第１ベクトルと前記四角形の外周の所定の一辺に沿って設定される第３ベクトルとの角度を前記電極の第２角度として算出し、
前記第１角度と前記第２角度とから前記部品と前記電極との相対角度を算出し、
前記相対角度を含む相対座標を算出する、
請求項１に記載の部品実装装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、
前記第２の認識結果に基づいて、前記第１ベクトルと前記部品の外形の所定の一辺に沿って設定される第４ベクトルとの角度を第３角度として算出し、
前記相対角度と前記第３角度とから前記部品を前記基板に装着する際の補正角度を算出する、
請求項４に記載の部品実装装置。

【請求項6】

部品供給部から部品を取り出して、前記部品の下面に形成された複数の電極に転写材料を転写させて、基板に前記部品を装着し、
取り出された前記部品を下方から撮像して第１の画像を取得すると共に前記電極に前記転写材料が転写された前記部品を下方から撮像して第２の画像を取得し、
前記第１の画像から前記部品の外形と前記電極とを認識して第１の認識結果を取得すると共に前記第２の画像から前記部品の外形を認識して第２の認識結果を取得し、
前記第１の認識結果から前記電極の前記部品の外形に対する角度を含む相対座標を算出し、
前記相対座標と前記第２の認識結果に基づいて、前記部品を前記基板に装着するための角度を含む補正量を算出し、
前記補正量を用いて前記部品を前記基板に装着する、
部品実装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、部品実装装置および部品実装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、吸着ノズルに吸着保持され下面に電極が形成された電子部品をプリント基板上に装着する電子部品装着方法が開示されている。電子部品装着方法は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を撮像する認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて電子部品の電極および外形を認識処理装置により認識処理する。また、電子部品装着方法は、認識処理結果に基づいて電子部品の外形認識結果と電極認識結果との差分を算出装置により算出する。その後、電子部品装着装置は、フラックス転写装置により電子部品の電極にフラックスが塗布された後に認識カメラにより撮像された電子部品の画像に基づいて認識処理装置により認識された電子部品の外形認識結果と差分とに基づいて電子部品の電極の位置を求める。電子部品装着方法は、求めた電極の位置に基づいてプリント基板上のランド上に電極が位置するように吸着ノズルを補正移動させプリント基板上に電子部品を装着するように制御装置が制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２６６３３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、電子部品装着装置は、Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ（以下、「ＢＧＡ」と称する）の外形中心位置に対する突起電極群の中心位置の差分を算出し、この差分を用いてＢＧＡの吸着ノズルに対する位置ずれを補正する。しかしながら、ＢＧＡが吸着ノズルに対して回転方向にずれた場合、ＢＧＡのプリント基板への装着の精度が低下してしまう可能性がある。

【0005】

本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、電子部品を基板に高精度に装着することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、部品供給部から部品を取り出して、前記部品の下面に形成された複数の電極に転写材料を転写させて、基板に前記部品を装着する装着機構と、前記装着機構で取り出された前記部品を下方から撮像して第１の画像を取得すると共に前記電極に前記転写材料が転写された前記部品を下方から撮像して第２の画像を取得する部品撮像カメラと、プロセッサと、を備え、前記プロセッサは、前記第１の画像から前記部品の外形と前記電極とを認識して第１の認識結果を取得すると共に前記第２の画像から前記部品の外形を認識して第２の認識結果を取得し、前記第１の認識結果から前記電極の前記部品の外形に対する角度を含む相対座標を算出し、前記相対座標と前記第２の認識結果に基づいて、前記部品を前記基板に装着するための角度を含む補正量を算出し、前記補正量を用いて前記部品を前記基板に装着する、部品実装装置を提供する。

【0007】

また、本開示は、部品供給部から部品を取り出して、前記部品の下面に形成された複数の電極に転写材料を転写させて、基板に前記部品を装着し、取り出された前記部品を下方から撮像して第１の画像を取得すると共に前記電極に前記転写材料が転写された前記部品を下方から撮像して第２の画像を取得し、前記第１の画像から前記部品の外形と前記電極とを認識して第１の認識結果を取得すると共に前記第２の画像から前記部品の外形を認識して第２の認識結果を取得し、前記第１の認識結果から前記電極の前記部品の外形に対する角度を含む相対座標を算出し、前記相対座標と前記第２の認識結果に基づいて、前記部品を前記基板に装着するための角度を含む補正量を算出し、前記補正量を用いて前記部品を前記基板に装着する、部品実装方法を提供する。

【0008】

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、電子部品を基板に高精度に装着することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図

【図2】本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるフラックス供給ユニットの斜視図

【図3A】本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるフラックス供給ユニットの第１の機能説明図

【図3B】本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるフラックス供給ユニットの第２の機能説明図

【図4】本発明の一実施の形態の部品実装装置における認識ユニットの構成説明図

【図5】部品実装装置の制御部の機能的構成を例示するブロック図

【図6A】フラックス転写前のバンプ付電子部品の撮像画像を示す図

【図6B】フラックス転写後のバンプ付電子部品の撮像画像を示す図

【図7】フラックス転写後に認識する場合のバンプ付電子部品の実装処理のフローチャート

【図8】フラックス転写前に認識する場合のバンプ付電子部品の実装処理のフローチャート

【図9】フラックス転写前およびフラックス転写後に認識する場合のバンプ付電子部品の実装処理のフローチャート

【図10】本実施の形態に係る部品実装装置の装着位置補正量の算出方法を示す図

【図11】角度の定義の一例を示す図

【図12】本実施の形態に係る部品の実装動作の処理を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を適宜参照して、本開示に係る部品実装装置および部品実装方法を具体的に開示した実施の形態について、詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の記載の主題を限定することは意図されていない。

【0012】

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、本実施の形態の部品実装装置について説明する。図１は、本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図である。部品実装装置１はＢＧＡ等の複数のバンプを有するバンプ付電子部品Ｐ（図２、図３Ａ、図３Ｂ参照。）を基板２に搭載する機能を有するものである。部品実装装置１の基台１ａには、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構３が配設されている。基板搬送機構３は実装対象となる基板２をＸ方向に搬送し、所定の搭載作業位置に位置決めする。

【0013】

基板搬送機構３の両側には部品供給部４Ａ，４Ｂが配設されている。一方側の部品供給部４Ａには、トレイ５ａに格納されたバンプ付電子部品Ｐを供給するトレイフィーダ５とフラックス供給ユニット６がＸ方向に並列して装着されている。したがって部品供給部４Ａは、バンプ付電子部品Ｐを供給するバンプ付電子部品供給部となっている。他方側の部品供給部４Ｂには、キャリアテープに保持されたチップ部品等の小型の部品を供給する複数のテープフィーダ７がセットされている。

【0014】

図２において、フラックス供給ユニット６は後述する搭載ヘッド１１Ａに保持されたバンプ付電子部品Ｐの複数のバンプＰａ（図３参照）に転写される転写材料であるフラックス８を塗膜の状態で供給する機能を有する。フラックス８は、バンプＰａ（図３Ａ）の表面や、部品実装時にバンプＰａと接続される基板２の電極の表面に付着する酸化膜を除去する作用を有する粘性流体である。

【0015】

図１において、基台１ａのＸ方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたＹ軸移動機構９がＸ方向と水平面内において直交するＹ方向に配設されている。Ｙ軸移動機構９には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸移動機構１０Ａ，１０ＢがＹ方向に移動自在に結合されている。Ｘ軸移動機構１０Ａ，１０Ｂには、搭載ヘッド１１Ａ，１１ＢがＸ方向に移動自在に装着されている。Ｙ軸移動機構９およびＸ軸移動機構１０Ａを駆動することにより、搭載ヘッド１１ＡはＸＹ方向に水平移動する。同様に、Ｙ軸移動機構９およびＸ軸移動機構１０Ｂを駆動することにより、搭載ヘッド１１ＢはＸＹ方向に水平移動する。

【0016】

図１、図２において、搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂは、複数の部品保持ヘッド１１ａを備えている。部品保持ヘッド１１ａは下端部にバンプ付電子部品Ｐを吸着可能な吸着ノズル１２を備えており、吸着ノズル１２はノズル昇降機構（図示省略）によって個別に上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。搭載ヘッド１１Ａは、バンプ付電子部品供給部である部品供給部４Ａのトレイフィーダ５から供給されるバンプ付電子部品Ｐを吸着ノズル１２により吸着して取り出し、実装作業位置に位置決めされた基板２に搭載する機能を有する。搭載ヘッド１１Ｂは、テープフィーダ７から供給される部品を吸着ノズル１２により吸着し、実装作業位置に位置決めされた基板２に搭載する機能を有する。上記構成において、Ｙ軸移動機構９、Ｘ軸移動機構１０Ａ，１０Ｂ、搭載ヘッド１１Ａ、１１Ｂは、部品供給部４Ａ，４Ｂからバンプ付電子部品Ｐやチップ部品を取り出して基板２へ移送搭載する部品実装機構を構成する。

【0017】

図１において、搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂには基板認識カメラ１４が撮像方向を下方に向けて配設されている。基板認識カメラ１４は搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂと一体的に移動し、基板２を上方から撮像する。また、基台１ａにおいて部品供給部４Ａ，４Ｂと基板搬送機構３との間には、認識ユニット１５が配設されている。認識ユニット１５は、その上方を移動する搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂに保持されたバンプ付電子部品Ｐやチップ部品等の部品を下方から撮像する。

【0018】

次に図２，図３Ａおよび図３Ｂを参照して、フラックス供給ユニット６の構造および機能について説明する。図２は、本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるフラックス供給ユニットの斜視図である。図３Ａは、本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるフラックス供給ユニットの第１の機能説明図である。図３Ｂは、本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるフラックス供給ユニットの第２の機能説明図である。フラックス供給ユニット６は、搭載ヘッド１１Ａに保持されたバンプ付電子部品Ｐの複数のバンプＰａに転写される転写材料としてのフラックス８を成膜した状態で供給する転写材料供給装置であり、長尺形状のベース部２０に、以下に説明する各部を設けて構成される。なお転写材料としては、フラックス８以外にも、金属粒子入りのフラックスや接着材を用いてもよい。

【0019】

ベース部２０は、部品供給部４Ａに設けられたフィーダベース（図示省略）にＹ方向に長手方向を合わせて、矢印ａで示す搭載ヘッド１１Ａのアクセス方向の反対側から着脱自在に装着される。本明細書においては、搭載ヘッド１１Ａがフラックス供給ユニット６にアクセスする側を前側とし、その反対方向を後側と定義する。フラックス供給ユニット６には、フィーダベースに係合してベース部２０を固定する係合部２０ａが設けられており、さらに係合部２０ａから後方にはハンドル２１が突出して設けられている。フラックス供給ユニット６をフィーダベースに装着する際には、ベース部２０の下面側をフィーダベースの上面に沿わせてハンドル２１を把持して前方に押し込む。これにより、係合部２０ａがフィーダベースの後端部に係合して、ベース部２０は所定位置に装着される。

【0020】

ベース部２０の上面にはガイドレール２２によって長手方向の往復動がガイドされたステージ２４が配設されている。ステージ２４は、モータ２５、送りねじ２６およびステージ２４の下面に結合されて送りねじ２６が螺合するナット部材（図示省略）より成るステージ駆動機構を備えており、モータ２５を正逆駆動することによりステージ２４は長手方向（Ｙ方向）に往復動する。ステージ２４は矩形状部材の上面側に底面が平滑な凹部を形成した構造であり、この凹部の底面は、フラックス８の塗膜を形成するための塗膜形成面２４ａとなっている（図３Ａ参照）。

【0021】

ベース部２０の上面には、ステージ２４を跨ぐ形で門形のブラケット２７が配置されており、ブラケット２７にはスキージユニット２８が保持されている。図３Ａに示すように、スキージユニット２８は下方に延出して下端部が塗膜形成面２４ａとの間に塗膜形成隙間ｇを保って配設されたスキージ２８ａを備えている。塗膜形成面２４ａにフラックス８が供給された状態で、図３Ａに示すように、ステージ２４を成膜動作方向（矢印ｂ）に移動させることにより、塗膜形成面２４ａには塗膜形成隙間ｇに応じた塗膜厚のフラックス８の塗膜が成膜される。スキージユニット２８のステージ２４に対する高さ位置は可変となっており、形成されるフラックス８の塗膜厚を所望の厚みに調整することができるようになっている。

【0022】

スキージユニット２８の後方には掻取り部２９が配置されており、掻取り部２９は下方に延出して下端部が塗膜形成面２４ａに当接したスクレーパ２９ａを備えている。スクレーパ２９ａは塗膜形成面２４ａに付勢されて、常に塗膜形成面２４ａに当接した状態にある。スクレーパ２９ａがステージ２４に当接した状態でステージ２４を移動させることにより、塗膜形成面２４ａ上のフラックス８はスクレーパ２９ａによって一方側へかき寄せられる。スキージユニット２８と掻取り部２９との間には、シリンジ３０から供給されるフラックス８を塗膜形成面２４ａに導く供給ニードル３０ａが挿入配置されている。

【0023】

部品供給部４Ａのトレイフィーダ５のトレイ５ａからバンプ付電子部品Ｐを取り出した搭載ヘッド１１Ａが認識ユニット１５の上方へ移動する途中において、搭載ヘッド１１Ａはフラックス供給ユニット６に移動する。そして図３Ａに示すように、フラックス８が成膜されたステージ２４に対して、部品保持ヘッド１１ａの吸着ノズル１２に保持されたバンプ付電子部品Ｐを下降させる（矢印ｃ）。次いでバンプ付電子部品ＰのバンプＰａをフラックス８に接触させた後に部品保持ヘッド１１ａを上昇させると（矢印ｄ）、図３Ｂに示すように、バンプ付電子部品ＰのバンプＰａにはフラックス８が転写された状態となる。

【0024】

このようにしてバンプＰａにフラックス８が転写された後のバンプ付電子部品Ｐを保持した部品保持ヘッド１１ａは、認識ユニット１５の上方へ移動する。そしてここでバンプ付電子部品Ｐは認識ユニット１５によって撮像され、撮像によって取得された画像を制御部４０（図５参照）によって認識処理することにより、バンプ付電子部品Ｐにおけるフラックス８の転写状態の検査が行われる。この転写状態の検査では、予め設定された判定基準（例えばバンプ付電子部品Ｐに転写されたフラックス８の転写面積が基準値以上であるか、また転写位置の偏りが許容範囲以内であるか、など）に基づいて良否判定が行われる。

【0025】

図４は、この転写状態の検査に用いられる認識ユニット１５の構成を示している。図４は、本発明の一実施の形態の部品実装装置における認識ユニットの構成説明図である。認識ユニット１５の撮像部１５ａは、照明部３１、ハーフミラー３２、部品認識カメラ３３を備えており、この構成により上方に位置する部品保持ヘッド１１ａの吸着ノズル１２に保持されたバンプ付電子部品ＰのバンプＰａを撮像する。部品認識カメラ３３は、上方から入射する撮像光を受光し、レンズ３３ａによって結像された光学画像を撮像素子３３ｂによってデジタル画像データとして取得する。取得された画像は制御部４０の撮像処理部４９による認識処理の対象となる。部品認識カメラ３３は、部品撮像カメラと読み替えられる。

【0026】

照明部３１は撮像対象のバンプ付電子部品Ｐに対して照明用の光を照射する。ここで照明部３１は、それぞれ異なる方向から光を照射するバックライト用照明３１ａ、側方照明３１ｂ、同軸照明３１ｃより構成される。バックライト用照明３１ａは、吸着ノズル１２の鍔部１２ａの下面に設けられた背景面１２ｂに対して光を照射し、その反射光が撮像対象であるバンプ付電子部品Ｐの背面から下方に透過した光を撮像光として部品認識カメラ３３によって受光する。側方照明３１ｂは、撮像対象であるバンプ付電子部品Ｐの下面に対して光を斜め下方から照射し、その反射光を撮像光として部品認識カメラ３３が受光する。

【0027】

また同軸照明３１ｃは、部品認識カメラ３３の上方に斜め姿勢で配置されたハーフミラー３２に対して横方向から照明光を照射する。この照明光はハーフミラー３２によって上方に反射されて、部品認識カメラ３３の光軸と同軸方向からバンプ付電子部品Ｐの下面に入射する。そしてこの照明光が下方に反射された反射光を、ハーフミラー３２を透過させて部品認識カメラ３３によって撮像光として受光する。なお本実施の形態に示す転写状態の検査のための撮像においては、側方照明３１ｂ、同軸照明３１ｃのみを用いて検査用画像を取得する例を示している。

【0028】

次に、図５を参照して、部品実装装置の制御部のソフトウェア構成（機能的構成）について説明する。図５は、部品実装装置の制御部の機能的構成を例示するブロック図である。

【0029】

部品実装装置１の制御部４０は、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ ＭｅｍｏｒｙおよびＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙに代表される記憶装置と、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔに代表される演算装置とを備える汎用のコンピュータにより構成されてよい。演算装置は、記憶装置に保持されるコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、図６に示すソフトウェア構成（機能的構成）を実現する。すなわち、図６の制御部４０内に図示する各ブロックは、ソフトウェアにより実現される機能を表す。ただし、ブロックとして表現される機能の少なくとも一部は、ソフトウェアに限られず、「装置」の物理的構成（ハードウェア）によって実現されてもよい。

【0030】

制御部４０は、記憶部４１と、機構駆動部４６と、相対座標算出部４７と、補正量算出部４８と、撮像処理部４９と、を含む。機構駆動部４６は、Ｙ軸移動機構９、Ｘ軸移動機構１０Ａ，１０Ｂ、１１Ａ，１１Ｂの駆動を制御する。例えば、機構駆動部４６は、フラックス供給ユニット６、基板搬送機構３、部品実装機構１６およびテープ送り機構１３の駆動を制御し、フラックス供給ユニット６、基板搬送機構３、部品実装機構１６およびテープ送り機構１３を協調動作させる。なお、部品実装機構１６は装着機構と読み替えられる。また、制御部４０は、プロセッサと読み替えられる。

【0031】

記憶部４１は、実装データ４２と、部品データ４３と、相対座標情報４４と、補正量情報４５と、を少なくとも保持する。実装データ４２は、基板２のそれぞれに実装されるべきバンプ付電子部品Ｐの種類、その基板２上のバンプ付電子部品Ｐの取付位置および取付姿勢（例えば向き）、バンプ付電子部品Ｐの実装順序およびバンプ付電子部品Ｐの実装タイミング、などの情報を含む。部品データ４３は、バンプ付電子部品Ｐの種類ごとの外形、サイズおよびバンプＰａの有無またはその本数などの情報を含んでよい。

【0032】

相対座標情報４４は、相対座標算出部４７によって算出されたバンプ付電子部品Ｐの外形とバンプ付電子部品Ｐに含まれるバンプＰａとの相対座標の情報を保存する。

【0033】

補正量情報４５は、補正量算出部４８によって算出された補正量の情報を保存する。補正量とは、フラックス転写した後のバンプ付電子部品Ｐを基板２に装着する際の位置の補正量である。以下、フラックス転写した後のバンプ付電子部品Ｐを基板２に装着する際の位置の補正量のことを装着位置補正量と称する。

【0034】

相対座標算出部４７は、バンプ付電子部品Ｐの外形とバンプ付電子部品Ｐに含まれる電極位置との相対座標を算出する。相対座標の具体的な算出方法については図１０で説明する。

【0035】

補正量算出部４８は、装着位置補正量を算出する。装着位置補正量の具体的な算出方法については図１０で説明する。

【0036】

撮像処理部４９は、カメラ制御部５０と部品外形・電極認識部５１とを含む。部品認識カメラ３３は、撮像処理部４９によって制御される。

【0037】

カメラ制御部５０は、部品認識カメラ３３の撮像と、その撮像タイミングにおける照明部３１の発光と、を制御する。

【0038】

部品外形・電極認識部５１は、部品認識カメラ３３で撮像されたバンプ付電子部品Ｐの外形と含まれるバンプＰａの位置および数とを認識する。

【0039】

次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照してバンプ付電子部品の撮像画像について説明する。図６Ａは、フラックス転写前のバンプ付電子部品の撮像画像を示す図である。図６Ｂは、フラックス転写後のバンプ付電子部品の撮像画像を示す図である。

【0040】

画像ＩＭ１は、吸着ノズル１２に吸着されたフラックス転写前のバンプ付電子部品Ｐが部品認識カメラ３３によって撮像された画像である。バンプ付電子部品Ｐには複数のバンプＰａが配置されている。なお、バンプＰａの位置および数は一例であり図６Ａおよび図６Ｂに示す例に限られない。バンプＰａは、必ずしも等間隔でバンプ付電子部品Ｐに配置される必要はなく、図６Ａに示すように、ランダムな位置に配置されてもよい。

【0041】

画像ＩＭ２は、吸着ノズル１２吸着されたフラックス転写後のバンプ付電子部品Ｐが部品認識カメラ３３によって撮像された画像である。フラックス転写前のバンプ付電子部品Ｐを示す画像ＩＭ１と比較して、フラックス転写後のバンプ付電子部品Ｐは、バンプＰａが黒く（例えば、バンプ付電子部品Ｐと同系色）なる。このため、部品外形・電極認識部５１は、フラックス転写後のバンプ付電子部品Ｐの撮像画像（つまり画像ＩＭ２）からバンプＰａを精度良く認識するのが困難となる。

【0042】

次に、図７，８，９を参照して、バンプ付電子部品を認識するタイミングについて説明する。図７は、フラックス転写後に認識する場合のバンプ付電子部品の実装処理のフローチャートである。図８は、フラックス転写前に認識する場合のバンプ付電子部品の実装処理のフローチャートである。図９は、フラックス転写前およびフラックス転写後に認識する場合のバンプ付電子部品の実装処理のフローチャートである。

【0043】

まず、図７のフローチャートを用いてフラックス後に認識する場合のバンプ付電子部品Ｐの実装処理について説明する。部品実装装置１は、まず吸着ノズル１２でバンプ付電子部品Ｐを吸着する吸着動作を実行する（ステップＳｔ１００）。

【0044】

部品実装装置１は、搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂをフラックス供給ユニット６の情報へ移動させる。部品実装装置１は、搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂをフラックス８が成膜されたステージ２４に対して下降させバンプ付電子部品Ｐに含まれるバンプＰａにフラックスを転写する。これにより、部品実装装置１は、転写動作を完了する（ステップＳｔ１０１）。

【0045】

部品実装装置１は、ステップＳｔ１０１の処理の転写動作が完了した後、搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂを認識ユニット１５の上方に異動させバンプ付電子部品Ｐを部品認識カメラ３３によって撮像する。部品実装装置１の部品外形・電極認識部５１は、部品認識カメラ３３によって撮像された撮像画像を用いてバンプ付電子部品Ｐを認識する認識動作を実行する（ステップＳｔ１０２）。

【0046】

部品実装装置１は、ステップＳｔ１０２の処理の後、基板２にバンプ付電子部品Ｐを実装する実装動作を実行する（ステップＳｔ１０３）。

【0047】

このようなフラックス転写後の認識では、部品実装装置１は、フラックス転写後にバンプ付電子部品Ｐの基板２に実装する際の補正量を取得することができる利点があるが、フラックス（つまり転写材）によってバンプＰａを認識することができずバンプ付電子部品Ｐの外形から補正量を求めるため、実装動作の精度が低下してしまうという課題がある。

【0048】

次に、図８のフローチャートを用いてフラックス転写前に認識する場合のバンプ付電子部品Ｐの実装処理について説明する。なお、以下、吸着動作、認識動作、転写動作および実装動作の詳しい処理の内容は図７のフローチャートで説明した処理と同様のため説明を省略する。

【0049】

部品実装装置１は、吸着動作（ステップＳｔ２００）の後に認識動作（ステップＳｔ２０１）を実行する。部品実装装置１は、認識動作の後に転写動作（ステップＳｔ２０２）を実行し、その後実装動作（ステップＳｔ２０３）を実行する。

【0050】

このようなフラックス転写前の認識では、部品実装装置１は、フラックス（つまり転写材）がバンプＰａに付いていない状態で認識動作を実行できるためバンプＰａを認識することが可能となる。これにより、部品実装装置１は、バンプＰａの欠け等の異常を認識することが可能である。しかしながら、部品実装装置１は、フラックス転写後に認識動作を行わないため、フラックス転写後にバンプ付電子部品Ｐの位置がずれた場合に位置の補正をすることができずバンプ付電子部品Ｐの基板２への実装の精度が低下するという課題がある。

【0051】

次に、図９のフローチャートを用いてフラックス転写前およびフラックス転写後に認識する場合のバンプ付電子部品Ｐの実装処理について説明する。

【0052】

部品実装装置１は、吸着動作（ステップＳｔ３００）の後に認識動作（ステップＳｔ３０１）を行い、その後転写動作（ステップＳｔ３０２）を実行する。部品実装装置１は転写動作の後再び認識動作（ステップＳｔ３０３）を実行し、その後実装動作（ステップＳｔ３０４）を実行する。

【0053】

これにより、部品実装装置１は、フラックス転写前のバンプＰａの状態を認識し異常を検出し、かつフラックス転写後のバンプ付電子部品Ｐの外形位置からバンプ付電子部品Ｐの基板２に実装する際の補正量を取得することができる。しかしながら、フラックスによってバンプＰａを認識することはできないため、バンプＰａの位置を用いた補正ができず実装動作の精度が低下してしまうという課題がある。

【0054】

このような状況から、フラックス転写後のバンプＰａの位置からバンプ付電子部品Ｐを基板２に実装する際の補正量を算出し精度良く実装動作を行いたいというニーズがある。

【0055】

次に、図１０および図１１を参照して、本実施の形態に係る部品実装装置の装着位置補正量の算出方法について説明する。図１０は、本実施の形態に係る部品実装装置の装着位置補正量の算出方法を示す図である。なお、図１０に示す、吸着動作および転写動作の詳しい処理は、図７で説明した内容と同様であるため説明を省略する。図１１は、角度の定義の一例を示す図である。

【0056】

部品実装装置１は、吸着動作の後、バンプ付電子部品ＰのバンプＰａにフラックス転写する前の認識動作である転写前認識動作を実行する。転写前認識動作としてまず、部品実装装置１は、搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂを認識ユニット１５の上方に移動させ吸着ノズル１２に吸着しているバンプ付電子部品Ｐを部品認識カメラ３３によって撮像する。部品認識カメラ３３は、撮像画像を部品外形・電極認識部５１に出力する。部品外形・電極認識部５１は、バンプ付電子部品Ｐの外形を認識する。部品外形・電極認識部５１は、認識した結果を相対座標算出部４７に出力する。相対座標算出部４７は、認識したバンプ付電子部品Ｐの外形からバンプ付電子部品Ｐの中心位置Ｐｃの座標を算出する。中心位置Ｐｃは例えばＸＹ座標で表される。ＸＹ座標は、撮像画像に対して設定される座標であり、例えば、撮像画像の任意の頂点を（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）とした場合の座標である。なお、ＸＹ座標の設定方法は任意であり上述した例に限られない。以下、中心位置Ｐｃは（ｘ_ｍ１，ｙ_ｍ１）とする。中心位置Ｐｃは、第１の中心位置と読み替えられる。

【0057】

次に、部品外形・電極認識部５１は、バンプ付電子部品Ｐに含まれる全てのバンプＰａの位置を認識する。部品外形・電極認識部５１は、認識した全てのバンプＰａの位置を相対座標算出部４７に算出する。相対座標算出部４７は、認識した全てのバンプＰａの各位置の平均位置Ｐａｃを求める。平均位置Ｐａｃは、全てのバンプＰａのＸ座標およびＹ座標をそれぞれ足し合わせ、バンプＰａの数で足し合わせたＸ座標およびＹ座標をそれぞれ割ることによって求められる。平均位置Ｐａｃは、（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ）とする。

【0058】

相対座標算出部４７は、平均位置Ｐａｃを中心として、バンプＰａの個数に応じたサイズの仮想的なバンプＰａの外形であるバンプ外形ＰａＦを算出する。相対座標算出部４７は、バンプ外形ＰａＦを、複数のバンプＰａが含まれる四角形を算出し撮像画像内に設定する。

【0059】

相対座標算出部４７は、バンプ付電子部品Ｐの所定の方向に対する角度θ_ｍ１を算出する。所定の方向とは、例えば、撮像画像のある一辺に沿って設定され、辺の端点（第１端点と称する）からもう一方の端点へ向かうベクトル（第１ベクトルと称する）で表される。第１端点は、例えば、図１１に示される撮像画像ＩＭ３の頂点の１つである点Ｐ１である。第１ベクトルは、例えば、図１１に示されるベクトルＶ１である。角度θ_ｍ１は、第１ベクトルとバンプ付電子部品Ｐの所定の一辺に沿って設定されるベクトル（第２ベクトルと称する）とのなす角で表される。第２ベクトルは、例えば、図１１に示されるベクトルＶ２である。なお、角度θ_ｍ１の定義は任意に設定可能であり、上述した例に限られない。例えば、撮像画像内に設定された任意のベクトルに対する角度を角度θ_ｍ１としてもよい。角度θ_ｍ１は、第１角度と読み替えられる。

【0060】

相対座標算出部４７は、θ_ｍ１が０（ゼロ）度となるように変換する。相対座標算出部４７は、角度θ_ｍ１が０度となるように変換した後、平均位置Ｐａｃの角度θ_ｅを算出する。角度θ_ｅは、角度θ_ｍ１を算出する際に設定されたベクトル（例えば、第１ベクトル）を用いて算出される。角度θ_ｅは、例えば、第１ベクトルとバンプ外形ＰａＦの所定の一辺に沿って設定されるベクトル（第３ベクトルと称する）とのなす角で表される。第３ベクトルは、例えば、図１１に示されるベクトルＶ３である。なお、角度θ_ｅの定義は任意に設定可能であり、上述した例に限られない。角度θ_ｅは、第２角度と読み替えられる。

【0061】

相対座標算出部４７は、バンプ付電子部品Ｐの角度θ_ｍ１が０度の場合の中心位置Ｐｃ（ｘ_ｍ１，ｙ_ｍ１，θ_ｍ１）とバンプＰａの平均位置Ｐａｃ（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ，θ_ｅ）との相対座標を、式（１）を用いて算出する。

【0062】

【数1】

【0063】

相対座標算出部４７は、相対座標（ｘ_ｅ－ｍ，ｙ_ｅ－ｍ，θ_ｅ－ｍ）を相対座標情報４４に保存する。角度θ_ｅ－ｍは、相対角度と読み替えられる。

【0064】

部品実装装置１は、転写前認識動作の後、転写動作を実行する。

【0065】

部品実装装置１は、転写動作の後、フラックス転写した後の転写後認識動作を実行する。転写後認識動作として、まず部品実装装置１は、搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂを認識ユニット１５の上方に移動させ吸着ノズル１２に吸着しているフラックス転写後のバンプ付電子部品Ｐを部品認識カメラ３３によって撮像する。部品認識カメラ３３は、撮像画像を部品外形・電極認識部５１に出力する。

【0066】

部品外形・電極認識部５１は、バンプ付電子部品Ｐの外形を認識する。部品外形・電極認識部５１は、認識した結果を相対座標算出部４７に出力する。

【0067】

相対座標算出部４７は、バンプ付電子部品Ｐの外形の４辺（辺Ｓ）の情報から中心位置Ｐｃ２の座標を算出する。なお、中心位置Ｐｃ２の座標の算出方法は、バンプ付電子部品Ｐの外形の４辺の情報を用いる方法に限られず、バンプ付電子部品Ｐの４つの頂点の座標から算出する等でもよい。中心位置Ｐｃ２の座標を（ｘ_ｍ２，ｙ_ｍ２，θ_ｍ２）とする。中心位置Ｐｃ２は、第２の中心位置と読み替えられる。

【0068】

相対座標算出部４７は、転写前認識動作において算出した相対座標（ｘ_ｅ－ｍ，ｙ_ｅ－ｍ，θ_ｅ－ｍ）を相対座標情報４４から取得する。相対座標算出部４７は、相対座標（ｘ_ｅ－ｍ，ｙ_ｅ－ｍ，θ_ｅ－ｍ）を用いて式（２）に基づき装着位置補正量（ｘ，ｙ，θ）を算出する。

【0069】

【数2】

【0070】

相対座標算出部４７は、算出した装着位置補正量（ｘ，ｙ，θ）を補正量情報４５に保存する。角度θは、補正角度と読み替えられる。

【0071】

転写後認識動作の後、実装動作として、機構駆動部４６は、補正量情報４５から装着位置補正量（ｘ，ｙ，θ）に基づきバンプ付電子部品Ｐの位置を補正して部品実装機構１６を制御しバンプ付電子部品Ｐを基板２に実装する。

【0072】

以上により、部品実装装置１は、転写動作前にバンプ付電子部品Ｐの外形の情報（つまり、バンプ付電子部品Ｐの外形から算出されるバンプ付電子部品Ｐの中心位置）とバンプＰａの平均位置の情報とが紐づいた相対座標を算出する。部品実装装置１は、当該相対座標を用いて転写動作後のバンプ付電子部品Ｐの装着位置補正量を算出することで、転写動作後においてもバンプＰａの位置の情報を用いた装着位置補正量を算出することができる。つまり、部品実装装置１は、転写動作後にバンプＰａの位置の情報を含んだ相対座標を用いて算出した装着位置補正量からバンプ付電子部品Ｐの位置を補正して実装動作を行うことで、基板２にバンプ付電子部品Ｐを高精度に装着することができる。

【0073】

また、部品実装装置１は、バンプ付電子部品Ｐの位置のずれを回転方向も含めて補正量を算出することができる。これにより、部品実装装置１は、バンプ付電子部品ＰのずれをＸＹ座標上の平行移動量だけでなく回転量も含めて補正することができ、基板２にバンプ付電子部品Ｐを高精度に装着することができる。

【0074】

また、部品実装装置１は、転写動作の前にバンプＰａを検出することで、バンプＰａの欠け等の異常を検出することができる。また、部品実装装置１は、転写動作後のバンプ付電子部品Ｐを撮像することで転写材の転写量を検出することができる。

【0075】

次に、図１２を参照して、本実施の形態に係る部品の実装動作の処理について説明する。図１２は、本実施の形態に係る部品の実装動作の処理を示すフローチャートである。

【0076】

機構駆動部４６は、部品実装機構１６の搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂを制御し部品（例えば、バンプ付電子部品Ｐ）を吸着する（ステップＳｔ４００）。

【0077】

機構駆動部４６は、搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂを認識ユニット１５の上方に移動させる。カメラ制御部５０は、部品認識カメラ３３に部品を撮像させる（ステップＳｔ４０１）。ステップＳｔ４０１の処理で撮像した画像は第１の画像と読み替えられる。

【0078】

部品外形・電極認識部５１は部品認識カメラ３３から受信した撮像画像から部品の外形と電極（例えば、バンプＰａ）とを認識する（ステップＳｔ４０２）。部品外形・電極認識部５１は、ステップＳｔ４０２の処理で認識した結果を相対座標算出部４７に出力する。

【0079】

相対座標算出部４７は、ステップＳｔ４０２の処理の認識結果を用いて相対座標を算出する。相対座標算出部４７は、算出した相対座標の結果を相対座標情報４４に出力し保存する（ステップＳｔ４０３）。

【0080】

機構駆動部４６は、搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂをフラックス供給ユニット６の上方に移動させ部品をフラックスにつけフラックス転写を実行する（ステップＳｔ４０４）。

【0081】

機構駆動部４６は、搭載ヘッド１１Ａまたは搭載ヘッド１１Ｂを認識ユニット１５の上方に移動させる。カメラ制御部５０は、部品認識カメラ３３に部品を撮像させる（ステップＳｔ４０５）。部品認識カメラ３３は、撮像画像を部品外形・電極認識部５１に出力する。ステップＳｔ４０５の処理で撮像した画像は、第２の画像と読み替えられる。

【0082】

部品外形・電極認識部５１は、部品の外形を認識する（ステップＳｔ４０６）。部品外形・電極認識部５１は、ステップＳｔ４０６の処理で認識した結果を補正量算出部４８に出力する。

【0083】

補正量算出部４８は、相対座標情報４４から相対座標の情報を取得する。補正量算出部４８は、ステップＳｔ４０６の処理の認識結果と相対座標との情報から補正量（つまり、装着位置補正量）を算出する。補正量算出部４８は、補正量情報４５に補正量の情報を出力し保存する（ステップＳｔ４０７）。

【0084】

機構駆動部４６は、補正量情報４５から補正量を取得する。機構駆動部４６は、部品実装機構１６を駆動して補正量に基づき部品を基板に装着する（ステップＳｔ４０８）。

【0085】

（本実施の形態のまとめ）
以上の本実施の形態の記載により、下記技術が開示される。

【0086】

＜技術１＞
本実施の形態に係る部品実装装置は、部品供給部から部品を取り出して、部品の下面に形成された複数の電極に転写材料を転写させて、基板に部品を装着する装着機構と、装着機構で取り出された部品を下方から撮像して第１の画像を取得すると共に電極に転写材料が転写された部品を下方から撮像して第２の画像を取得する部品撮像カメラと、プロセッサと、を備え、プロセッサは、第１の画像から部品の外形と電極とを認識して第１の認識結果を取得すると共に第２の画像から部品の外形を認識して第２の認識結果を取得し、第１の認識結果から電極の部品の外形に対する角度を含む相対座標を算出し、相対座標と第２の認識結果に基づいて、部品を基板に装着するための角度を含む補正量を算出し、補正量を用いて部品を基板に装着する。

【0087】

これにより、本実施の形態に係る部品実装装置は、転写材料を電極に転写する前に部品の外形と電極との位置の情報が紐づいた角度を含む相対座標を算出し、相対座標を基に部品を基板に装着する際の角度を含む補正量を算出することができる。これにより、部品実装装置は、転写材料を転写した後に電極の位置の情報を含む補正量を用いて部品を基板に装着することができるため、部品を基板に高精度に装着することができる。また、部品実装装置は、角度の情報を含む補正量を算出するため、部品の回転方向のずれも補正し部品を基板に高精度に装着することができる。

【0088】

＜技術２＞
技術１に記載の部品実装装置において、プロセッサは、第１の画像から部品の外形の第１の中心位置と複数の電極のそれぞれの位置座標の平均位置とを算出し、第１の中心位置と平均位置とから角度を含む相対座標を算出する。

【0089】

これにより、本実施の形態に係る部品実装装置は、部品の外形と電極との位置情報が紐づいた相対座標を算出することができる。

【0090】

＜技術３＞
技術１または技術２に記載の部品実装装置において、プロセッサは、第２の認識結果から部品の外形の第２の中心位置を算出し、相対座標と第２の中心位置と基づいて、部品を基板に装着するための角度を含む補正量を算出する。

【0091】

これにより、本実施の形態に係る部品実装装置は、相対座標を用いて補正量を算出することで、電極の位置に基づく補正量を得ることができる。つまり、部品実装装置は、転写材料が転写された後の部品の撮像画像からは電極の位置を精度よく認識することは難しいが、相対座標を用いることで電極の位置に基づいた補正量を得ることができる。これにより、部品実装装置は、部品を基板に高精度に装着することができる。

【0092】

＜技術４＞
技術１から技術３のいずれか１つに記載の部品実装装置において、プロセッサは、第１の画像の外周の所定の一辺に沿って設定される第１ベクトルと、部品の外形の所定の一辺に沿って設定される第２ベクトルとのなす角度を部品の外形の第１角度として算出し、複数の電極を含む四角形を第１の画像に設定し、第１ベクトルと四角形の外周の所定の一辺に沿って設定される第３ベクトルとの角度を電極の第２角度として算出し、第１角度と第２角度とから部品と電極との相対角度を算出し、相対角度を含む相対座標を算出する。

【0093】

これにより、本実施の形態に係る部品実装装置は、部品の回転方向のずれも高精度に補正して基板に装着することができる。

【0094】

＜技術５＞
技術１から技術４のいずれか１つに記載の部品実装装置において、プロセッサは、第２の認識結果に基づいて、第１ベクトルと部品の外形の所定の一辺に沿って設定される第４ベクトルとの角度を第３角度として算出し、相対角度と第３角度とから部品を基板に装着する際の補正角度を算出する。

【0095】

これにより、本実施の形態に係る部品実装装置は、部品の２次元平面内の平行移動のずれだけでなく部品の回転方向のずれも補正して高精度に基板に装着することができる。

【0096】

以上、添付図面を参照しながら実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0097】

本開示の技術は、電子部品を基板に高精度に装着する部品実装装置および部品実装方法として有用である。

【符号の説明】

【0098】

１ 部品実装装置
２ 基板
３ 基板搬送機構
４Ａ 部品供給部
６ フラックス供給ユニット
８ フラックス
１３ テープ送り機構
１４ 基板認識カメラ１４
１５ 認識ユニット
１６ 部品実装機構
１１Ａ 搭載ヘッド
３１ 照明部
３３ 部品認識カメラ
３４ａ 転写前画像
３４ｂ 転写後画像
４０ 制御部
４１ 記憶部
４２ 実装データ
４３ 部品データ
４４ 相対座標情報
４５ 補正量情報
４６ 機構駆動部
４７ 相対座標算出部
４８ 補正量算出部
４９ 撮像処理部
５０ カメラ制御部
５１ 部品外形・電極認識部
Ｐ バンプ付電子部品
Ｐａ バンプ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】