JP6522650B2 - 電子部品装着機 - Google Patents

Description

本明細書は、回路基板に電子部品を装着する電子部品装着機に関する。

特開２０１３−１４３５３８号公報に、電子部品装着機が記載されている。この電子部品装着機では、電子部品を装着しているときに何らかの異常（エラー）が生じた場合、異常個所の復旧を行っている間に、本来であれば次工程で行う作業の一部を先行して行う。その結果、異常個所が復旧した後に行う次工程の作業時間が短くしている。特開２０１３−１４３５３８号公報では、異常の例として、部品切れエラー、マーク認識エラー、部品吸着エラー、部品認識エラー等が挙げられている。

上記した電子部品装着機では、異常個所の復旧を行っている間に次工程の作業の一部を行うことにより、異常が発生した後に即座に電子部品装着機を停止するよりは生産性を向上させることができる。しかしながら、異常個所の復旧には長時間を要することがある。その復旧の間に行うことができる次工程の作業は限定的である。そのため、異常個所を復旧している間、電子部品装着機が停止することは避けられない。本明細書は、従来よりも生産性の高い電子部品装着機を提供することを目的とする。

本明細書で開示する電子部品装着機は、回路基板に電子部品を装着する。この電子部品装着機は、対象物の画像を取得し、取得した画像に基づいて対象物の検査を行う複数の検査装置を備えている。この電子部品装着機では、複数の検査装置のうちの第１検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着を停止し、複数の検査装置のうちの第２検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着を継続することが可能である。

上記した電子部品装着機では、第１検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着を停止する。しかしながら、第２検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着を継続する。すなわち、第１検査装置に不具合が生じたときは第１検査装置の復旧を行うものの、第２検査装置に不具合が生じたときは第２検査装置の復旧を行わずに電子部品の装着を継続することができる。特定の検査装置（第２検査装置）に不具合が生じても生産（電子部品の装着）を継続することにより、電子部品装着機の生産性を従来よりも向上させることができる。

電子部品装着機の外観を示す。 吸着ヘッドと、吸着ヘッドに取り付けられているカメラを示す。 電子部品装着機が実行する処理のフローチャートを示す（第１実施例）。 電子部品装着機が実行する処理のフローチャートを示す（第２実施例）。

以下、本明細書で開示する電子部品装着機の技術的特徴の幾つかを記す。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。

電子部品装着機は、回路基板に電子部品を装着（実装）する。電子部品装着機は、対象物の画像を取得し、取得した画像に基づいて対象物の検査を行う複数の検査装置を備えていてよい。電子部品装着機は、複数の検査装置のうちの第１検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着を停止し、複数の検査装置のうちの第２検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着を継続することが可能であってよい。

第１検査装置は、電子部品を回路基板に装着した後の電子部品の状態を検査してよい。この場合、第２検査装置は、電子部品を回路基板に装着する前の電子部品の状態を検査してよい。回路基板に装着する前の電子部品の状態を検査することができなくても、電子部品を回路基板に装着した後の電子部品（以下、実装後の電子部品という）の状態を検査することにより、実装後の回路基板が良品であるか否かを判断することができる。第１検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着が停止するので、第１検査装置の検査を受けていない製品が次工程あるいは最終製品として流通することを防止することができる。

電子部品装着機が備える複数の検査装置には、電子部品を回路基板に装着するための必須の検査を実行する検査装置（必須検査装置）と、電子部品をより精度よく回路基板に装着するための検査であって、電子部品を回路基板に装着するために必須ではない検査を実行する検査装置（付加的検査装置）が存在する。第１検査装置が必須検査装置であり、第２検査装置が付加的検査装置であってよい。この場合、電子部品装着機は、少なくとも第１検査装置で合格と判定された実装後の回路基板のみを最終合格とすることが好ましい。換言すると、電子部品装着機は、第１検査装置の検査及び第２検査装置の検査の双方に合格した回路基板（実装後の回路基板）と、第１検査装置の検査に合格し、第２検査装置の検査に不合格である回路基板とを最終合格とすることが好ましい。

第１検査装置が必須検査装置であり、第２検査装置が付加的検査装置である場合、第１検査装置は電子部品を回路基板に装着した後の電子部品（実装後の電子部品）の状態を検査し、第２検査装置は電子部品を回路基板に装着する前の電子部品（実装前の電子部品）の状態を検査してよい。なお、第１検査装置は、電子部品を実装する前の工程と、電子部品を実装した後の工程の双方に設けられていてもよい。

第１検査装置は、電子部品及び回路基板の位置情報を検査するものであってよい。以下に、第１検査装置の具体例を幾つか記す。第１検査装置として、電子部品が吸着ノズルに吸着されているときに、吸着ノズルと吸着ノズルに吸着された電子部品の水平方向における相対的な位置を検査するカメラが挙げられる。なお、吸着ノズルとは、実装前の電子部品を吸着し、フィーダから取り上げる装置のことをいう。第１検査装置は、吸着ノズルと吸着ノズルに吸着された電子部品の水平方向における相対的な位置を検査することにより、吸着ノズルと電子部品の相対的なずれ量を検査してもよい。また、第１検査装置として、電子部品の吸着ノズルに対する吸着状態の良否を判定するカメラも挙げられる。第１検査装置として、基板搬送装置上に位置決めされた回路基板の、水平方向における位置を検査するカメラも挙げられる。

第２検査装置は、電子部品の形状・位置等を検査するものであってよい。以下に、第２検査装置の具体例を幾つか記す。第２検査装置として、次のタイプの側面カメラが挙げられる。吸着ノズルに吸着された状態の電子部品の側面を検査する側面カメラ、吸着ノズルが電子部品を吸着しているか否かを側面から検査する側面カメラ、吸着ノズルが電子部品の吸着すべき面を吸着しているか否かを検査する側面カメラ、吸着ノズルに吸着された電子部品の電極の高さを側面から検査するための側面カメラ、吸着ノズルが電子部品を吸着している状態の吸着ノズルと電子部品の形状を側面から検査するカメラが挙げられる。また、第２検査装置として、吸着ノズルに吸着された状態の電子部品の底面の状態（平坦度等）を検査する底面カメラ、鉛直方向下側から吸着ノズルの形状を検査するカメラ、フィーダ（実装前の電子部品を収容する装置）内の電子部品の位置を検査するためのカメラが挙げられる。

電子部品装着機は、第１検査装置に不具合が生じたとき、及び／又は、第２検査装置に不具合が生じたときに、不具合が生じていることを報知する報知部を備えていてよい。報知部は、ブザー、警告灯、画面への文字情報、及びこれらの複合であってよい。

電子部品装着機は、第２検査装置に不具合が生じたときに、電子部品の装着を継続するか否かを選択する選択モードを備えていてよい。選択モードは、第２検査装置に不具合が生じたときに、ユーザーが操作するタイプであってよい。あるいは、選択モードは、電子部品装着機を駆動する前に操作するタイプであってもよい。電子部品装着機を駆動する前に選択モードを操作するタイプの場合、電子部品装着機は、ユーザーが選択モードの操作を行うための入力部を備えていてよい。また、電子部品装着機を駆動する前に選択モードを操作するタイプの場合、ユーザーによる選択モードの操作は行うことができず、電子部品装着機の製造者が選択モードの操作を行うタイプであってよい。なお、電子部品装着機は、選択モードを備えておらず、第２検査装置に不具合が生じても電子部品の装着を継続するように予めプログラムされたものであってもよい。

図１及び図２を参照し、電子部品装着機１００について説明する。電子部品装着機１００は、回路基板に電子部品を実装（装着）する装置である。電子部品装着機１００は、表面実装機又はチップマウンタとも称される。電子部品装着機１００では、２個の電子部品装着機１０ａ、１０ｂが、システムベース１２に固定されている。以下、電子部品装着機１０ａ、１０ｂが並ぶ方向をＸ方向とし、それに垂直な水平方向なＹ方向とする。

電子部品装着機１０ａ及び１０ｂは、実質的に同じ構造を有している。そのため、以下の説明では電子部品装着機１０ａを説明し、電子部品装着機１０ｂの説明を省略する。電子部品装着機１０ａは、フレーム２０と、フレーム２０に固定された複数の第１フィーダ３０を備えている。複数の第１フィーダ３０は、フレーム２０に着脱可能に取り付けられている。各々の第１フィーダ３０は、複数の電子部品を収容している。第１フィーダ３０は、装着ヘッド２２へ電子部品を供給する。第１フィーダ３０は、複数の電子部品をキャリアテープに収容するテープ式フィーダである。

電子部品装着機１０ａは、２個の基板搬送装置２６を備えている。各々の基板搬送装置２６は、回路基板（図示省略）をＸ方向へ搬送する。各々の基板搬送装置２６は、電子部品装着機１０ｂの基板搬送装置２６と一連に接続される。電子部品装着機１０ａは、装着ヘッド２２と、装着ヘッド２２をＸ方向及びＹ方向に移動させるヘッド移動装置２４を備えている。吸着ヘッド２２は、固定具４０に取り付けられており、回路基板の水平方向における位置を検査する基板撮像装置（カメラ）４２も固定具４０に取り付けられている。ヘッド移動装置２４は、複数の第１フィーダ３０及び基板搬送装置２６上の回路基板に対して、装着ヘッド２２を所定の順序で移動させる。カメラ４２は、装着ヘッド２２とともに移動する。すなわち、ヘッド移動装置２４が、カメラ４２をＸ方向及びＹ方向に移動させる。基板搬送装置２６が回路基板を所定の位置に配置した後、カメラ４２が回路基板に設けられているマーク画像を撮影することにより、上記所定の位置に対して実際に回路基板が配置されている位置の誤差を検査することができる。カメラ４２は、第１検査装置の一例である。なお、装着ヘッド２２には、他の目的のカメラ（電子部品の画像を撮影するカメラ）等も取り付けられている（図示省略）。

電子部品装着機１０ａは、部品撮像装置（カメラ）２８も備えている。カメラ２８は、装着ヘッド２２がカメラ２８の上方を通過するときに、装着ヘッド２２に取り付けられている吸着ノズルの画像、及び、吸着ノズルに保持されている電子部品の形状を撮像する。吸着ノズルは、第１フィーダ３０から電子部品を取り上げて保持し、基板搬送装置２６上の回路基板へ搬送して装着する。基板搬送装置２６は、電子部品の装着が完了した回路基板を、電子部品装着機１０ｂの基板搬送装置に送り出す。なお、部品撮像装置２８には、他の目的のカメラ（吸着ノズルを側方から撮影する側面カメラ）等も取り付けられている（図示省略）。電子部品装着機１０ｂの上部にコントローラ３２が設けられている。電子部品装着機１０ａ，１０ｂに対する各種設定は、コントローラ３２に入力することができる。また、コントローラ３２には、後述する第１検査装置，第２検査装置に不具合が生じたときに、異常を報知する報知画面、ブザーが設けられている。

各々の電子部品装着機１０ａは、対象物の画像を取得し、取得した画像に基づいて対象物の検査を行う検査装置を備えている。複数の検査装置は、次のように、第１検査装置と第２検査装置に分類される。第１検査装置は、電子部品を回路基板に装着する上で必須の検査項目を実行する装置である。また、第２検査装置は、電子部品を回路基板に高精度に装着するための検査項目を実行する装置である。具体的には、電子部品装着機１０ａは、第１検査装置として、吸着ノズルと吸着ノズルに吸着された電子部品の水平方向における相対的な位置を検査するカメラ、基板搬送装置上に位置決めされた回路基板の水平方向における位置を検査するカメラを備えている。カメラ２８は、吸着ノズルと吸着ノズルに吸着された電子部品の水平方向における相対的な位置を検査するカメラの一例である。カメラ４２は、基板搬送装置上に位置決めされた回路基板の水平方向における位置を検査するカメラの一例である。また、電子部品装着機１０ａは、第２検査装置として、吸着ノズルが電子部品を吸着しているか否かを側面から検査する側面カメラ、吸着ノズルが電子部品の吸着すべき面を吸着しているか否かを検査する側面カメラ、吸着ノズルに吸着された電子部品の電極の高さを側面から検査するための側面カメラ、吸着ノズルが電子部品を吸着している状態の吸着ノズルと電子部品の形状を側面から検査するカメラ、吸着ノズルに吸着された状態の電子部品の底面の状態を検査する底面カメラ、鉛直方向下側から吸着ノズルの形状を検査するカメラ、フィーダ内の電子部品の位置を検査するためのカメラを備えている。

電子部品装着機１００ａの動作について簡単に説明する。基板搬送装置２６により回路基板が電子部品装着機１００ａに搬入され、所定の位置で回路基板が停止する。回路基板が停止すると、吸着ヘッド２２に取り付けられたカメラ４２（第１検査装置）が、回路基板に設けられているマーク画像を撮影する。電子部品装着機１００ａの制御装置に設けられている画像処理装置が、撮影されたマーク画像に基づいて演算・処理を行うことにより、回路基板の水平方向の座標（Ｘ，Ｙ座標）を認識する。すなわち、電子部品装着機１００ａは、回路基板が所定の位置に停止しているか否か、回路基板が所定の位置からずれて停止している場合はそのずれ量を検出する。なお、画像処理装置は、電子部品装着機１００ａの制御装置ではなく、カメラ４２内に設けてもよい。

次に、吸着ヘッド２２が第１フィーダ３０に設けられている電子部品を吸着する。このときに、吸着ヘッド２２に取り付けられているカメラ（第２検査装置：図示省略）が、第１フィーダ３０のテープのキャビティ内における電子部品を撮影する。電子部品装着機１００ａの制御装置に設けられている画像処理装置が、撮影された電子部品の画像に基づいて演算・処理を行うことにより、キャビティ内における電子部品の水平方向の座標（Ｘ，Ｙ座標）を認識する。キャビティ内における電子部品の水平方向の位置を認識することにより、吸着ノズルは、電子部品の吸着すべき最適の位置（典型的に、電子部品の中央）を吸着することができる。

なお、電子部品は、キャビティ内の所定の位置に配置されており、電子部品装着機１００ａの制御装置は、電子部品が配置される位置を記憶している。そのため、理論的には、キャビティ内における電子部品の水平方向の位置（Ｘ，Ｙ座標）を認識する必要はない。しかしながら、実際には、キャビティ内における電子部品の位置の誤差，テープの引き出し長さの誤差により、電子部品が配置される位置にずれが生じる。キャビティ内における電子部品を撮影することにより、電子部品が配置されている位置のずれを補償し、吸着ノズルが電子部品の吸着すべき最適の位置を吸着することができる（少なくとも、吸着位置のずれを低減することができる）。

次に、部品撮像装置２８に取り付けられている側面カメラ（第２検査装置：図示省略）を用いて、吸着ノズルを撮影する。これにより、吸着ノズルが電子部品を吸着しているか否か、吸着ノズルが電子部品の吸着すべき面を吸着しているか否か（吸着異常が生じているか否か）を検出することができる。なお、側面カメラにより、吸着ノズルに吸着されている電子部品の電極の高さを検査することもできる。

吸着ノズルが電子部品を吸着した後、ヘッド移動装置２４は、装着ヘッド２２を回路基板の上方まで移動させる。装着ヘッド２２は、電子部品を吸着した位置から回路基板に移動する途中で部品撮像装置（カメラ：第１検査装置）２８の上方に移動する。カメラ２８は、電子部品の下方から、吸着ノズルに吸着された電子部品を撮影する。電子部品装着機１００ａの制御装置に設けられている画像処理装置が、撮影された吸着ノズルと、電子部品の画像に基づいて演算・処理を行うことにより、吸着ノズルと吸着ノズルに吸着された電子部品の水平方向における相対的な位置を検査することができる。吸着ノズルと電子部品の水平方向における相対的な位置を検査することにより、吸着ノズルと電子部品の相対的なずれ量を検査することができ、電子部品を回路基板の適切な位置に装着することができる。なお、画像処理装置は、電子部品装着機１００ａの制御装置ではなく、部品撮像装置（カメラ）２８内に設けてもよい。

部品撮像装置２８は、鉛直方向下側から吸着ノズルの形状を検査するカメラ、吸着ノズルに吸着された状態の電子部品の底面の状態，電子部品の形状を検査する底面カメラを兼ねることもできる。電子部品の形状を検査することにより、電子部品の吸着の有無、適切な電子部品を吸着しているか否か、電子部品の適切な面を吸着しているか否か、を検査することができる。なお、上記したように、鉛直方向下側から吸着ノズルの形状を検査するカメラ、電子部品の底面の状態，電子部品の形状を検査する底面カメラは、第２検査装置に該当する。すなわち、部品撮像装置２８は、第１検査装置と第２検査装置を兼ねることができる。

部品撮像装置２８で電子部品の画像を撮影した後、吸着ヘッド２２が回路基板上に移動し、吸着ノズルで吸着している電子部品を回路基板に装着する。その後、上記した部品撮像装置２８に取り付けられている側面カメラ（第２検査装置）を用いて、吸着ノズルを撮影する。これにより、電子部品が回路基板に装着されずに、吸着ノズルに吸着されているという不具合を検出することができる。

（第１実施例）
図３を参照し、電子部品装着機１００が実行する処理について説明する。本実施例では、電子部品装着機１００が動作を開始する前に、第２検査装置が不具合を起こしても生産を継続するか否かが予め選択されている場合の処理について説明する。

検査装置に不具合が発生したことを検知すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、不具合が発生した検査装置が第１検査装置であるか否かを判定する（Ｓ４）。不具合が発生した検査装置が第１検査装置の場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、第１検査装置に不具合が発生したことを報知部で報知し（Ｓ６）、電子部品を回路基板に装着することを停止する（Ｓ８）。この場合、第１検査装置の復旧を行った後に、電子部品装着機１００の駆動を再開する。

不具合が発生した検査装置が第１検査装置ではない場合（Ｓ４：ＮＯ）、不具合が発生した検査装置が第２検査装置であるか否かを判定する（Ｓ１０）。第２検査装置が不具合を起こしていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ２に戻り、検査装置に不具合が生じているか否かをあらためて判定する。第２検査装置に不具合が発生している場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、第２検査装置が不具合を起こしても生産を継続するモード（継続モード）が選択されているか否かを判定する（Ｓ１２）。継続モードが選択されていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、第２検査装置に不具合が発生したことを報知部で報知し（Ｓ１４）、電子部品を回路基板に装着することを停止する（Ｓ１６）。継続モードが選択されている場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、第２検査装置に不具合が発生したことを報知部で報知し（Ｓ１８）、生産は継続する。

上記の処置を実行する電子部品装着機１００によると、工程内の歩留まりを向上させることを優先する場合は、継続モードをＯＦＦにすればよい。第２検査装置に不具合が発生したときに電子部品装着機１００の駆動が停止し、第２検査装置を復旧した後に生産を再開することができる。常に第２検査装置による検査に合格した状態で、電子部品を回路基板に装着することができる。また、生産スピードを優先する場合は、継続モードをＯＮにすればよい。第２検査装置が停止しても、電子部品を基板に装着し続けるので、生産が中断されることを防止することができる。なお、継続モードがＯＮであっても、第１検査装置が不具合を起こした場合は生産を中断し、第１検査装置を復帰させる。電子部品を実装した回路基板は、常に第１検査装置による検査を合格している。そのため、継続モードがＯＮであっても、工程内の歩留まりが大幅に低下することは抑制することができる。

なお、上記実施例において、第２検査装置が不具合を起こしても生産を継続するか否かの選択は、電子部品装着機１００の駆動前にユーザーが選択してもよいし、電子部品装着機１００の製造者が予めプログラムしていてもよい。

（第２実施例）
図４を参照し、電子部品装着機１００が実行する処理の他の形態について説明する。本実施例では、第２検査装置が不具合を起こしたときに、ユーザーが生産を継続するか否かの選択を行う場合の処理について説明する。なお、本実施例において、ステップＳ２からＳ１０までは第１実施例と同一のため説明を省略する。

第２検査装置に不具合が発生している場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）第２検査装置に不具合が発生したことを報知部で報知し（Ｓ３０）、電子部品を回路基板に装着することを停止する（Ｓ３２）。その後、ユーザーがコントローラ３２を操作し、継続モードをＯＮするか否かを決定する（Ｓ３４）。ユーザーは、第２検査装置の不具合を解消することなく生産を継続したい場合は継続モードＯＮを選択し、第２検査装置の不具合を解消したい場合は継続モードＯＦＦを選択する（あるいは、継続モードＯＮを選択しないでそのままにしておく）。継続モードＯＮを選択した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、電子部品装着機１００は電子部品を回路基板に装着する動作を再開する（Ｓ３８）。継続モードＯＦＦを選択した場合（Ｓ３４：ＮＯ）、電子部品装着機１００は停止したままである。

上記の処置を実行する電子部品装着機１００によると、第２検査装置に不具合が生じた時点で、継続モードのＯＮ・ＯＦＦを選択することができる。第２検査装置に不具合が生じたときに電子部品装着機１００が停止する（Ｓ３２）ものの、継続モードＯＮを選択することにより生産を継続することができる。生産計画と生産実績に応じて、工程内の歩留まりを向上させることを優先する（すなわち、第２検査装置の復旧を行う）か、生産スピードを優先する（すなわち、第２検査装置の復旧を行わない）か、を選択することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０ａ：電子部品装着機
１０ｂ：電子部品装着機
２２：装着ヘッド
２４：ヘッド移動装置
２６：基板搬送装置
３２：コントローラ
１００：電子部品装着機

Claims (3)

1. 回路基板に電子部品を装着する電子部品装着機であって、
   対象物の画像を取得し、取得した画像に基づいて対象物の検査を行う複数の検査装置を備えており、
   前記複数の検査装置は、電子部品を回路基板に装着した後の電子部品の状態を検査する第１検査装置と、電子部品を回路基板に装着する前の電子部品の状態を検査する第２検査装置を含み、
   第１検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着を停止し、
   第２検査装置に不具合が生じたときは電子部品の装着を継続することが可能である、電子部品装着機。
2. 第１検査装置の検査及び第２検査装置の検査の双方に合格した回路基板と、
   第１検査装置の検査に合格し、第２検査装置の検査に不合格である回路基板と、を最終合格とする請求項１に記載の電子部品装着機。
3. 第１検査装置は、電子部品の位置情報を検査し、
   第２検査装置は、電子部品の形状を検査する、請求項１または２に記載の電子部品装着機。
   

Images