JP7780740B2 - 部品装着装置およびツール確認方法 - Google Patents

Description

本発明は、装着ヘッドに取り付けられたツールで部品を保持して基板に装着する部品装着装置および部品装着装置におけるツール確認方法に関する。

従来、部品装着装置の一種として、部品を基板に押し付けて装着するダイボンダが知られている。更にはダイボンダの一種として、超音波ホーンにノズルから成るボンディングツール（以下、「ツール」）を取り付け、ツールにより吸着した部品に超音波ホーンから超音波振動を加えながらツールを基板に近接させて部品を装着するものも知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。この場合、ツールは部品の形状や大きさに応じたサイズのものが用いられ、作業者によって手作業で装着ヘッドに取り付けられ、あるいは交換される。

特開２００５－２３５８１７号公報

しかしながら、上記の超音波ホーンを用いたダイボンダのように、装着ヘッドにツールを手作業で取り付けるようになっている場合には、作業者が誤って本来取り付けられるべきツールとは異なるツールを取り付けてしまう事態が起こり得る。本来取り付けられるべきツールとは異なるツールが装着ヘッドに取り付けられた状態で部品装着作業が行われると、部品は正しく基板に装着されず、不良品が生産されてしまうおそれがある。

そこで本発明は、本来取り付けられるべきツールとは異なるツールが装着ヘッドに取り付けられた状態で部品装着作業が行われる事態を防止できる部品装着装置およびツール確認方法を提供することを目的とする。

本発明の部品装着装置は、装着ヘッドに取り付けられたノズルから成り吸着孔を有するツールで部品を保持して基板に装着する部品装着装置であって、前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールのサイズと前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールの吸着孔に対応した形状を有するパターンマッチング用のテンプレートを生成するための生成データとが記憶された記憶部と、前記装着ヘッドにツールが取り付けられる場合に、前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールのサイズと前記生成データとを前記記憶部から読み出す読出し部と、前記装着ヘッドに取り付けられたツールを撮像してそのツールの画像を取得する撮像部と、前記生成データから前記テンプレートを生成し前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出されるか否かを調べるパターンマッチングを実行するパターンマッチング実行部と、前記パターンマッチング実行部によって前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出されなかった場合に前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一でないと判定する判定部と、前記パターンマッチング実行部によって前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出された場合に前記画像に基づいて前記装着ヘッドに取り付けられたツールのサイズを計測する計測部と、を備え、前記判定部は、前記計測部によって計測されたツールのサイズと前記読出し部によって読み出されたツールのサイズとに基づいて、前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一であるか否かを判定する、を備えた。

本発明のツール確認方法は、装着ヘッドに取り付けられたノズルから成り吸着孔を有するツールで部品を保持して基板に装着する部品装着装置におけるツール確認方法であって、前記装着ヘッドにツールが取り付けられる場合に、前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールのサイズと前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールの吸着孔に対応した形状を有するパターンマッチング用のテンプレートを生成するための生成データとをこれが記憶された記憶部から読み出す読出し工程と、前記装着ヘッドに取り付けられたツールを撮像してそのツールの画像を取得する画像取得工程と、前記生成データから前記テンプレートを生成し前記テンプレートと一致する部分が前記画像取得工程で取得したツールの画像の中に検出されるか否かを調べるパターンマッチングを実行するパターンマッチング実行工程と、前記パターンマッチング実行工程で前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出されなかった場合に前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一でないと判定する第１判定工程と、前記パターンマッチング実行工程で前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出された場合に前記画像に基づいて前記装着ヘッドに取り付けられたツールのサイズを計測する計測工程と、前記計測工程で計測したツールのサイズと前記読出し工程で読み出したツールのサイズとに基づいて、前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一であるか否かを判定する第２判定工程と、を有する。

本発明によれば、本来取り付けられるべきツールとは異なるツールが取り付けられた状態で部品装着作業が行われる事態を防止できる。

本発明の一実施の形態における部品装着装置の斜視図 本発明の一実施の形態における部品装着装置の側面図 本発明の一実施の形態における部品装着装置の一部の側面図 本発明の一実施の形態にける部品装着装置が備えるツールの下方斜視図 本発明の一実施の形態における部品装着装置の制御系統を示すブロック図 本発明の一実施の形態における部品装着装置が備える記憶部に記憶された登録ツールサイズの一例を示す図 本発明の一実施の形態における部品装着装置の一部の側面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品装着装置に取り付けられたツールのサイズを計測する手順を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品装着装置に取り付けられたツールのサイズを計測する手順を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品装着装置に取り付けられたツールのサイズを計測する手順を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品装着装置に取り付けられたツールのサイズを計測する手順を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品装着装置に取り付けられたツールのサイズを計測する手順を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品装着装置に取り付けられたツールのサイズを計測する手順を説明する図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品装着装置が備える判定部が行う判断結果の一例を示す図 本発明の一実施の形態における部品装着装置によるツール確認方法の流れを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１および図２は本発明の実施の形態における部品装着装置１を示している。部品装着装置１は、搬入した基板ＫＢに部品ＢＨをフリップチップにより装着するダイボンダ（フリップチップボンダ）である。ここでは説明の便宜上、基板ＫＢが搬送される水平方向をＸ方向（作業者ＯＰから見た左右方向）とし、Ｘ方向と直交する水平方向をＹ方向（作業者ＯＰから見た前後方向）とする。また、上下方向をＺ方向とする。

図１および図２において、基台１１上の作業者ＯＰから見た右側の領域には、Ｙ方向に延びたビーム部材１２が設けられている。ビーム部材１２はＹ方向に並んだ２本の支柱１３によって支持されている。基台１１上の後側（作業者ＯＰから見た奥側）の領域には基板供給ステージ１４が設けられている。基板供給ステージ１４の上面には、基板ＫＢをＸ方向に搬送する搬送コンベア１５が設けられている。

基台１１上の前側（作業者ＯＰから見た手前側）の領域には部品供給ステージ１６が設けられている。部品供給ステージ１６はＺ方向に延びた複数の支持柱１７によって水平姿勢に支持されている。支持柱１７は、ＸＹテーブルから成る部品供給ステージ移動機構１８に取り付けられたベーステーブル１９上に立設されている。このため部品供給ステージ１６は部品供給ステージ移動機構１８によってＸＹ面内（水平面内）方向に移動自在である。

部品供給ステージ１６には、粘着性のシート状部材２０を介して、半導体ウエハＷｆが格子状に裁断された多数の部品ＢＨが保持されている。シート状部材２０の下方には、上下方向に移動自在な突上げピン２１Ｐを上方に向けたエジェクタ２１が設けられている（図２）。

図１および図２において、部品供給ステージ１６の上方には、第１カメラ２２が撮像視野を下方に向けた姿勢で設けられている。第１カメラ２２の撮像光軸ＬＪは、エジェクタ２１の突上げピン２１Ｐの駆動方向（Ｚ方向）に延びた軸線と一致している（図２）。

図１および図２において、基板供給ステージ１４と部品供給ステージ１６との間の領域には、第２カメラ設置テーブル２３がＸ方向に延びて設けられている。第２カメラ設置テーブル２３には、第２カメラ２４が撮像視野を上方に向けた姿勢で設けられている。

図１において、ビーム部材１２の下方にはピックアップヘッド移動機構２５が設けられている。ピックアップヘッド移動機構２５はＸ方向（左方）に突出して延びたピックアップヘッド保持アーム２６を備えており、ピックアップヘッド保持アーム２６の先端（左端）にはピックアップヘッド２７が設けられている。ピックアップヘッド２７にはノズル２８が取り付けられている。

図１および図２において、ピックアップヘッド移動機構２５は、ピックアップヘッド保持アーム２６をＹ方向およびＺ方向に移動させる。またピックアップヘッド移動機構２５は、ピックアップヘッド保持アーム２６をＸ方向に沿った軸（Ｘ軸）まわりに回転させてピックアップヘッド２７を（すなわちノズル２８を）上下反転させる。

図１および図２において、ビーム部材１２の左面にはスライドプレート３１が設けられている。スライドプレート３１はビーム部材１２の左面に設けられたスライドプレート移動機構３２によってビーム部材１２に沿って（すなわちＹ方向に）移動される。スライドプレート３１には装着ヘッド昇降機構３３を介して装着ヘッド３４が取り付けられている。装着ヘッド３４は、装着ヘッド昇降機構３３によってＺ方向に移動（昇降）自在となっている。

図３において、装着ヘッド３４の下部にはホルダ３５を介して超音波ホーン４０が設けられている。超音波ホーン４０は側部に超音波振動子４１を有しており、下面には下方に延びたボンディングツール（ツール４２）を備えている。ツール４２は超音波振動子４１に対して着脱自在である。

ツール４２は先端部（超音波ホーン４０に取り付けられた状態で下端部）の端面（以下、「ツール端面４２Ｔ」と称する）が矩形形状を有するノズルから成り、中央には円形の吸着孔４２Ｈを有している（図４）。ツール４２は作業者ＯＰによって手作業で超音波ホーン４０に取り付けられる。超音波ホーン４０に取り付けられたツール４２は、図４に示すように、ツール端面４２Ｔの矩形の四辺がＸ方向またはＹ方向に沿って延びた状態となる。

図３において、超音波ホーン４０の内部には、吸着孔４２Ｈに繋がる内部管路４３が形成されている。内部管路４３は超音波ホーン４０の外部を延びる外部管路４４を介して切替え弁４５に接続されている。切替え弁４５は負圧源４６と正圧原４７に繋がっている。超音波振動子４１は駆動ドライバ４８によって駆動される。駆動ドライバ４８は制御装置５０に接続されている。

図５において、制御装置５０は、搬送コンベア１５の搬送動作を制御して基板ＫＢを搬送し、所定の位置に位置決めする。制御装置５０は、部品供給ステージ移動機構１８を制御して、部品供給ステージ１６を（すなわち部品ＢＨを）ＸＹ面内方向に移動させる。制御装置５０は、エジェクタ２１を制御する。エジェクタ２１は制御装置５０に制御されて突上げピン２１Ｐを上方に移動させる。

制御装置５０はまた、ピックアップヘッド移動機構２５を制御してピックアップヘッド保持アーム２６をＸ方向およびＺ方向に移動させ、Ｘ軸まわりに回転させる。制御装置５０は、スライドプレート移動機構３２を制御してスライドプレート３１を（すなわち装着ヘッド３４を）Ｙ方向に移動させる。制御装置５０は装着ヘッド昇降機構３３を制御して装着ヘッド３４を昇降させる。

制御装置５０は切替え弁４５を制御することで、ノズル２８とツール４２に負圧または正圧を発生させる。負圧はノズル２８またはツール４２が部品ＢＨを吸着する部品吸着力として作用し、正圧はノズル２８またはツール４２が吸着した部品ＢＨを離脱させるブロー圧として作用する。

制御装置５０は駆動ドライバ４８を制御して超音波振動子４１を駆動する。超音波振動子４１が駆動されると、超音波ホーン４０に取り付けられたツール４２が超音波振動する。

制御装置５０は第１カメラ２２の撮像動作を制御する。第１カメラ２２は部品供給ステージ１６上の部品ＢＨを上方から撮像する。制御装置５０は第１カメラ２２によって撮像された画像を処理することによって部品ＢＨを認識する。

制御装置５０は、第２カメラ２４の撮像動作を制御する。第２カメラ２４は装着ヘッド３４が超音波ホーン４０に取り付けられたツール４２を介して吸着した部品ＢＨを下方から撮像するほか、装着ヘッド３４に取り付けられた超音波ホーン４０を下方から撮像する。制御装置５０は第２カメラ２４によって撮像された画像を処理することによって部品ＢＨを認識し、あるいはツール４２の確認を行う。ここで「ツール４２の確認」とは、装着ヘッド３４に（直接的には超音波ホーン４０に）取り付けられたツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２であるか否かの確認のことをいう（後述）。

部品装着装置１において基板ＫＢに部品ＢＨを装着する場合には、制御装置５０は先ず、部品供給ステージ移動機構１８を制御し、部品供給ステージ１６をＸＹ面内で移動させることによって、基板ＫＢに装着しようとする部品ＢＨを、第１カメラ２２の撮像光軸ＬＪ上（エジェクタ２１の上方でもある）に位置させる。この段階では、部品供給ステージ１６上の部品ＢＨは回路形成面を上に向けている。

制御装置５０は、部品ＢＨを第１カメラ２２の撮像光軸ＬＪ上に位置させたら、第１カメラ２２に部品ＢＨに部品ＢＨを撮像させて、部品ＢＨを認識する。制御装置５０は、部品ＢＨを認識したらエジェクタ２１を制御して突上げピン２１Ｐを上方に移動させる。これにより部品供給ステージ１６上の部品ＢＨは突上げピン２１Ｐによって突き上げられ、シート状部材２０から分離される。

エジェクタ２１によって部品ＢＨが突き上げられたら、制御装置５０はピックアップヘッド移動機構２５を作動させて、ピックアップヘッド２７のノズル２８を部品ＢＨの上方に位置させる（図２中に示す矢印Ａ）。そして、ノズル２８に負圧（吸着力）を与えることによって、部品ＢＨをピックアップさせる。

ピックアップヘッド２７によって部品ＢＨがピックアップされたら、制御装置５０はピックアップヘッド２７をＸ軸まわりに回転させて（図２中に示す矢印Ｂ）、部品ＢＨの上下を反転させる。これにより部品ＢＨは回路形成面が下に向いた姿勢となる。部品ＢＨの上下が反転されたら、制御装置５０はスライドプレート移動機構３２と装着ヘッド昇降機構３３を制御して、装着ヘッド３４をピックアップヘッド２７の上方（すなわち部品ＢＨの上方）に位置させる（図２中に示す矢印Ｃ）。

装着ヘッド３４がピックアップヘッド２７の上方に位置したら、制御装置５０は、ピックアップヘッド２７のノズル２８へ負圧の供給を解除しつつ、超音波ホーン４０のツール４２に負圧を与えて部品ＢＨを吸着させる。これにより部品ＢＨがピックアップヘッド２７から装着ヘッド３４に受け渡される。

部品ＢＨがピックアップヘッド２７から装着ヘッド３４に受け渡されたら、制御装置５０は装着ヘッド３４を移動させて、ツール４２に吸着させた部品ＢＨを第２カメラ２４の上方に位置させる。そして、第２カメラ２４に部品ＢＨを下方から撮像させ、その撮像によって取得された部品ＢＨの画像に基づいて部品ＢＨを認識する。

制御装置５０は、ツール４２に吸着された部品ＢＨを認識したら、装着ヘッド３４を基板ＫＢの上方に移動させる（図２中に示す矢印Ｄ）。装着ヘッド３４が基板ＫＢの上方に移動したらツール４２（超音波ヘッド４０）を下降させ、ツール４２にブロー圧を与えつつ部品ＢＨを基板ＫＢに押し付けることによって、部品ＢＨを基板ＫＢに装着する。

制御装置５０は、上記のような部品ＢＨのピックアップから基板ＫＢへの装着までの一連の流れを繰り返す。そして、基板ＫＢに装着すべき全ての部品ＢＨを基板ＫＢに装着したら搬送コンベア１５を作動させて、基板ＫＢを部品装着装置１の外部に搬出する。これにより基板ＫＢの１枚当たりの部品装着作業が終了する。

本実施の形態における部品装着装置１では、部品装着作業が開始される前の段取り作業において、適切なツール４２が作業者ＯＰによって超音波ホーン４０に取り付けられる。作業者ＯＰが装着ヘッド３４に取り付けるべきツール４２は、それから実行される生産プログラムに基づいて予め定められており、タッチパネル５８を通じて作業者ＯＰに示される。

作業者ＯＰは、タッチパネル５８を通じて示されたツール４２を超音波ホーン４０に取り付ける。このとき作業者ＯＰによって取り付けられるツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２、すなわちタッチパネル５８を通じて作業者ＯＰに示されたツール４２とは異なるツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられた状態で部品装着作業が行われると、部品ＢＨは正しく基板に装着されず、不良品が生産されてしまうおそれがある。

このため本実施の形態における部品装着装置１では、作業者ＯＰが取り付けたツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２であるかどうかを確認するツール確認を行うことができるようになっている。以下にその機能の説明を行う。

図５に示すように、制御装置５０には記憶部５１、読出し部５２、撮像実行部５３、パターンマッチング実行部５４、計測部５５、判定部５６および報知制御部５７が設けられている。制御装置５０には入出力装置としてのタッチパネル５８が接続されている。

記憶部５１には、装着ヘッド３４に取り付けられる可能性のある複数のツール４２が予め登録（記憶）されている。記憶部５１にはまた、これら登録された複数のツール４２それぞれのサイズのデータが「登録ツールサイズ」として記憶されている。

登録ツールサイズには、少なくともツール端面４２Ｔの矩形形状の横辺長さｘと縦辺長さｙが含まれている。ここで、ツール端面４２Ｔの横辺長さｘとは、ツール４２が装着ヘッド３４に（超音波ホーン４０）に取り付けられた状態でＸ方向に沿う辺の長さをいう。また、ツール端面４２Ｔの縦辺長さｙとは、ツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられた状態でＹ方向に沿う辺の長さをいう（図４）。

登録ツールサイズは例えば、図６に示すように、ツール番号＃１，＃２，＃３，・・・に対応する複数のツール４２について、図４に示す横辺長さｘの登録ツールサイズ（登録値）であるｘｒ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，・・・）と、縦辺長さｙの登録ツールサイズ（登録値）であるｙｒ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，・・・）が記憶されている（図６）。また記憶部５１には、登録されている４種のツール４２の端面（ツール端面４２Ｔ）に開口した吸着孔４２Ｈに対応した円孔形状を有するパターンマッチング用のテンプレートを生成するためのデータである生成データ（ここでは吸着孔４２Ｈの内径Ｒｒ（ｎ）（ｎ＝１，２，３，・・・）も記憶されている。

読出し部５２は、装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２がタッチパネル５８に表示される等して作業者ＯＰに示された後、そのツール４２の吸着孔４２Ｈに対応したテンプレートの生成データと、登録ツールサイズを読み出す。例えば図６の例では、ツール番号＃１，＃２，＃３，・・・のうちのいずれかのツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２として作業者ＯＰに示された後、そのツール４２のテンプレートの生成データと登録ツールサイズが読出し部５２によって読み出される。

撮像実行部５３は、作業者ＯＰによって装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２が第２カメラ２４の上方に位置するようにしたうえで（図７）、第２カメラ２４にツール４２を下方から撮像させることによって、そのツールのツール端面４２Ｔの画像（以下、「ツール画像ＧＺ」と称する。図８（ａ））を取得する。本実施の形態では、第２カメラ２４によるツール４２の撮像によって、図８（ａ）に示すように、ツール端面４２Ｔは明るく、その周りの背景は暗くなるツール画像ＧＺが得られるものとする。このように本実施の形態において、第２カメラ２４と制御装置５０の撮像実行部５３は、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２を撮像してそのツール４２の画像（ツール画像ＧＺ）を取得する撮像部６１となっている（図５）。

パターンマッチング実行部５４は、読出し部５２によって読み出された生成データ（内径Ｒｒ）から円形状のテンプレートを生成した後、そのテンプレートを用いてツール画像ＧＺの全体に対してパターンマッチングを実行する。そして、ツール画像ＧＺの中にテンプレートと一致（マッチ）する大きさの円形状部分を検出した場合には、その検出した円形状部分の中心位置ＣＴ（図８（ａ））を求めたうえで、計測部５５に計測指示（計測を実行する指示）を行う。一方、パターンマッチング実行部５４は、ツール画像ＧＺの中にテンプレートと一致する部分を検出しなかった場合には、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２は装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２とは異なっているとして、計測部５５に計測指示を行わない。

計測部５５は、パターンマッチング実行部５４から計測指示を受けた場合には、ツール画像ＧＺに基づいて、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２の矩形形状の外形寸法を計測する。具体的には、図８（ａ）に示すように、ツール端面４２Ｔの矩形形状の四辺それぞれの長さ、すなわち、ツール画像ＧＺの上側をＸ方向に延びる辺（「上辺ｘ１」と称する）の長さｘ１Ｓ、下側をＸ方向に延びる辺（「下辺ｘ２」と称する）の長さｘ２Ｓ、右側をＹ方向に延びる辺（「右辺ｙ１」と称する）の長さｙ１Ｓおよび左側をＹ方向に延びる辺（「左辺ｙ２」と称する）の長さｙ２Ｓを計測する。以下、ツール画像ＧＺに基づいて計測されたこれらツール４２の上辺ｘ１の長さｘ１Ｓ、下辺ｘ２の長さｘ２Ｓ、右辺ｙ１の長さｙ１Ｓおよび左辺ｙ２の長さｙ２Ｓを「計測値」と称する。

計測部５５は例えば、次の手順によってツール端面４２Ｔの四辺、すなわちツール端面４２Ｔの上辺ｘ１の長さｘ１Ｓ、下辺ｘ２の長さｘ２Ｓ、右辺ｙ１の長さｙ１Ｓおよび左辺ｙ２の長さｙ２Ｓを計測する。すなわち計測部５５は先ず、ツール画像ＧＺの中に特定されるテンプレートの円形状の中心位置ＣＴを基準にして、ツール４２の矩形形状の上辺ｘ１の一部を含むと予想される領域に上辺検出領域Ｒ１を設定し、ツール４２の矩形形状の下辺ｘ２の一部を含むと予想される領域に下辺検出領域Ｒ２を設定する（図８（ｂ））。また計測部５５は、ツール画像ＧＺの中に特定されるテンプレートの円形状の中心位置ＣＴを基準にして、ツール４２の矩形形状の右辺ｙ１の一部を含むと予想される領域に右辺検出領域Ｒ３を設定し、ツール４２の矩形形状の左辺ｙ２の一部を含むと予想される領域に左辺検出領域Ｒ４を設定する（図８（ｂ））。

図９（ａ）において、上辺検出領域Ｒ１はＸ方向に細分化された複数の短冊状の領域ＴＲから成る。計測部５５は、設定した上辺検出領域Ｒ１を構成する各短冊状の領域ＴＲについて、ツール端面４２Ｔの外方から内方に向かう方向（図９（ａ）では紙面の上から下に向かう方向。図中矢印Ｓ１参照）に画素の明るさを検査し、画素の明るさが暗色から明色に切り替わる位置を明暗切替わり点ＰＴとして検出する（図９（ａ））。このようにして上辺検出領域Ｒ１内の全ての短冊状の領域ＴＲにおける明暗切替わり点ＰＴを検出したら、それら検出した全ての明暗切替わり点ＰＴに対して直線回帰を実行して、ツール端面４２Ｔの上辺ｘ１に対応する直線ｘ１Ｌを得る（図９（ｂ））。

図１０（ａ）において、下辺検出領域Ｒ２はＸ方向に細分化された複数の短冊状の領域ＴＲから成る。計測部５５は、設定した下辺検出領域Ｒ２を構成する各短冊状の領域ＴＲについて、ツール端面４２Ｔの外方から内方に向かう方向（図１０（ａ）では紙面の下から上に向かう方向。図中矢印Ｓ２参照）に画素の明るさを検査し、画素の明るさが暗色から明色に切り替わる位置を明暗切替わり点ＰＴとして検出する（図１０（ａ））。このようにして下辺検出領域Ｒ２内の全ての短冊状の領域ＴＲにおける明暗切替わり点ＰＴを検出したら、それら検出した全ての明暗切替わり点ＰＴに対して直線回帰を実行して、ツール端面４２Ｔの下辺ｘ２に対応する直線ｘ２Ｌを得る（図１０（ｂ））。

図１１（ａ）において、右辺検出領域Ｒ３はＹ方向に細分化された複数の短冊状の領域ＴＲから成る。計測部５５は、設定した右辺検出領域Ｒ３を構成する各短冊状の領域ＴＲについて、ツール端面４２Ｔの外方から内方に向かう方向（図１１（ａ）では紙面の右から左に向かう方向。図中矢印Ｓ３参照）に画素の明るさを検査し、画素の明るさが暗色から明色に切り替わる位置を明暗切替わり点ＰＴとして検出する（図１１（ａ））。このようにして右辺検出領域Ｒ３内の全ての短冊状の領域ＴＲにおける明暗切替わり点ＰＴを検出したら、それら検出した全ての明暗切替わり点ＰＴに対して直線回帰を実行して、ツール端面４２Ｔの右辺ｙ１に対応する直線ｙ１Ｌを得る（図１１（ｂ））。

図１２（ａ）において、左辺検出領域Ｒ４はＹ方向に細分化された複数の短冊状の領域ＴＲから成る。計測部５５は、設定した左辺検出領域Ｒ４を構成する各短冊状の領域ＴＲについて、ツール端面４２Ｔの外方から内方に向かう方向（図１２（ａ）では紙面の左から右に向かう方向。図中矢印Ｓ４参照）に画素の明るさを検査し、画素の明るさが暗色から明色に切り替わる位置を明暗切替わり点ＰＴとして検出する（図１２（ａ））。このようにして左辺検出領域Ｒ４内の全ての短冊状の領域ＴＲにおける明暗切替わり点ＰＴを検出したら、それら検出した全ての明暗切替わり点ＰＴに対して直線回帰を実行して、ツール端面４２Ｔの左辺ｙ２に対応する直線ｙ２Ｌを得る（図１２（ｂ））。

上記のようにして４つの直線ｘ１Ｌ，ｘ２Ｌ，ｙ１Ｌ，ｙ２Ｌが得られたら（図１３（ａ））、これら４つの直線ｘ１Ｌ，ｘ２Ｌ，ｙ１Ｌ，ｙ２Ｌによって囲まれる（４つの直線ｘ１Ｌ，ｘ２Ｌ，ｙ１Ｌ，ｙ２Ｌを四辺とする）矩形形状が有する４つの頂点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４それぞれの座標を求める。ここで、頂点Ｐ１は直線ｘ１Ｌと直線ｙ１Ｌの交点であり、頂点Ｐ２は直線ｘ１Ｌと直線ｙ２Ｌの交点である。頂点Ｐ３は直線ｘ２Ｌと直線ｙ１Ｌの交点であり、頂点Ｐ４は直線ｘ２Ｌと直線ｙ２Ｌの交点である。

計測部５５は、４つの頂点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４それぞれの座標を求めたら、２つの頂点Ｐ１－Ｐ２間の距離（ｘ１Ｓ）を上辺ｘ１の計測値（ｘ１Ｓ）とし、２つの頂点Ｐ３－Ｐ４間の距離（ｘ２Ｓ）を下辺ｘ２の計測値（ｘ２Ｓ）とする。また、２つの頂点Ｐ１－Ｐ３間の距離（ｙ１Ｓ）を右辺ｙ１の計測値（ｙ１Ｓ）とし、２つの頂点Ｐ２－Ｐ４間の距離（ｙ２Ｓ）を左辺ｙ２の計測値（ｙ２Ｓ）とする（図１３（ｂ））。

計測部５５によって上辺ｘ１の計測値（ｘ１Ｓ），下辺ｘ２の計測値（ｘ２Ｓ）、右辺ｙ１の計測値（ｙ１Ｓ）および左辺ｙ２の計測値（ｙ２Ｓ）が求められたら、判定部５６は、これら計測値（ｘ１Ｓ，ｘ２Ｓ，ｙ１Ｓ，ｙ２Ｓ）と、読出し部５２によって読み出された登録値（ｘｒ，ｙｒ）に基づいて、登録値に対する計測値の割合Ｗ（ｘ１Ｓ／ｘｒ（＝Ｗ１），ｘ２Ｓ／ｘｒ（＝Ｗ２），ｙ１Ｓ／ｙｒ（＝Ｗ３），ｙ２Ｓ／ｙｒ（＝Ｗ４））を求める（図１４（ａ），（ｂ））。そして、登録値に対する計測値の割合Ｗを求めたら、更に、計測値の割合Ｗを１から差し引くことによって、登録値に対する計測値の差分の割合Ｈ（Ｈ１（＝１－Ｗ１），Ｈ２（＝１－Ｗ２），Ｈ３（＝１－Ｗ３），Ｈ４（＝１－Ｗ４））を求める（図１４（ａ），（ｂ））。

上記のようにして４つの辺それぞれについて登録値に対する計測値の差分の割合Ｈを求めたら、それら差分の割合Ｈがそれぞれ予め定められた許容値（例えば１０％）以下であるかどうかを判断する。その結果、差分の割合Ｈが許容値以下である場合には計測値は登録値と一致していると判断（「一致」と判断）し、差分の割合Ｈが許容値を上回っている場合には計測値は登録値と一致していないと判断（「不一致」と判断）する。

図１４（ａ）は上辺ｘ１、下辺ｘ２、右辺ｙ１、左辺ｙ２のいずれもが「一致」と判断された場合の例を示している。一方、図１４（ｂ）は、右辺ｙ１と左辺ｙ２は「一致」と判断されたが、上辺ｘ１と下辺ｘ２は「不一致」と判断された場合の例を示している。なお、登録値と計測値が完全に一致（差分の割合ＨがＨ＝０）する場合だけでなく、差分の割合Ｈが許容値以下であれば「一致」と判断するようにしているのは、辺の長さを画像（ツール画像ＧＺ）に基づいて計測する以上、或る程度の誤差（真の値からの誤差）の発生はやむを得ないと考えられるからである。

判定部５６は、上記のように、ツール端面４２Ｔの４つの辺それぞれについて計測値が登録値に一致するか否かを判断した結果、４つの辺全てについて計測値が登録値に一致していると判断した場合には、装着ヘッド３４に取り付けられているツール４２は装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２と同一である（取り付けられるべきツール４２が取り付けられている）として「ＯＫ」の判定をする。一方、判定部５６は、４つの辺のうち少なくとも１つについて計測値が登録値に一致しない（不一致である）と判断した場合には、装着ヘッド３４に取り付けられているツール４２は装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２と同一でない（取り付けられるべきツール４２が取り付けられていない）として「ＮＧ」の判定をする。

報知制御部５７は、判定部５６が判定した結果、すなわち「ＯＫ」または「ＮＧ」の判定結果をタッチパネル５８に表示することによって、判定部５６による判定結果を作業者ＯＰに報知する。このように本実施の形態において、報知制御部５７とタッチパネル５８は、判定部５６が判定した判定結果を報知する報知手段６２となっている（図５）。

次に、図１５のフローチャートを参照して、作業者ＯＰが装着ヘッド３４にツール４２を取り付けた場合におけるツール確認の手順（ツール確認方法）を説明する。ツール確認では先ず、制御装置５０は、部品装着作業を実行している生産プログラム等に基づいて、装着ヘッド３４に（超音波ホーン４０に）取り付けられるべきツール４２をタッチパネル５８に表示する（ステップＳＴ１）。

制御装置５０は、装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２をタッチパネル５８に表示したら、装着ヘッド３４にツール４２を取り付けた作業者ＯＰによってタッチパネル５８から所定の操作（取り付け終了操作）が行われるのを待つ（ステップＳＴ２）。そして、作業者ＯＰによる取り付け終了操作が行われたことを検知したら、読出し部５２は、装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２（タッチパネル５８に表示されたツール４２）の登録ツールサイズを記憶部５１から読み出す（ステップＳＴ３の読出し工程）。

読出し部５２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２の登録ツールサイズを読み出したら、制御装置５０は装着ヘッド３４を移動させることによって、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２を第２カメラ２４の上方に位置させる（図７）。ツール４２が第２カメラ２４の上方に位置したら、撮像実行部５３は第２カメラ２４に撮像を行わせて、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２の画像（ツール画像ＧＺ）を取得する（ステップＳＴ４の画像取得工程）。

第２カメラ２４がツール４２を撮像することによってツール画像ＧＺが取得されたら、パターンマッチング実行部５４はツール画像ＧＺに対してパターンマッチングを実行する（ステップＳＴ５のパターンマッチング実行工程）。パターンマッチングでは、読出し部５２が記憶部５１から読み出した生成データに基づいて、装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２の吸着孔４２Ｈの形状に対応するテンプレートを生成し、その生成したテンプレートと一致する部分がツール画像ＧＺの中に検出されるか否かを調べる（ステップＳＴ６）。

パターンマッチング実行部５４がパターンマッチングを実行した結果、テンプレートと一致する部分がツール画像ＧＺの中に検出された（含まれていた）場合には、計測部５５はツール画像ＧＺに基づいて、前述の要領により、ツール画像ＧＺの中のツール端面４２Ｔの各辺（四辺それぞれ）の長さを計測する（ステップＳＴ７の計測工程）。

計測部５５がツール端面４２Ｔの各辺の長さを計測したら、判定部５６は各辺の計測値と読出し部５２が読み得出した各辺の登録値とに基づき、前述の要領によって、各辺についての登録値に対する計測値の差分の割合Ｈ（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）を算出する（ステップＳＴ８）。そして、各辺について、登録値に対する計測値の差分の割合Ｈが予め定められた許容値以下であるかどうかに基づいて、各辺が登録ツールサイズと一致する否かを判断する（ステップＳＴ９）。

判定部５６は上記判断の結果、四辺の計測値の全てが登録ツールサイズと一致していた場合には「ＯＫ」の判定をする（ステップＳＴ１０）。一方、四辺の計測値うち少なくとも１つが登録ツールサイズと一致しなかった（不一致であった）場合には「ＮＧ」の判定をする（ステップＳＴ１１）。なお、前述のステップＳＴ６において、読出し部５２が読み出した生成データから生成されるテンプレートと一致する部分がツール画像ＧＺの中に検出されなかった場合においても、判定部５６は「ＮＧ」の判定をする。

このように本実施の形態において、判定部５６は、計測部５５によって計測されたツール４２の端面（ツール端面４２Ｔ）の辺の長さと読出し部５２によって読み出されたツール端面４２Ｔの辺の長さとに基づいて、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２と同一であるか否かを判定するようになっている（ステップＳＴ９～ステップＳＴ１１の判定工程）。より詳細には、判定部５６は、計測部５５によって計測されたツール端面４２Ｔの辺の長さの読出し部５２によって読み出されたツール端面４２Ｔの辺の長さ（登録ツールサイズに含まれるツール端面４２Ｔの辺の長さ）に対する差分の割合Ｈに基づいて、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２と同一であるか否かを判定するようになっている。

判定部５６がステップＳＴ１０において「ＯＫ」の判定を行い、或いはステップＳＴ１１において「ＮＧ」の判定を行ったら、報知制御部５７は、タッチパネル５８を通じて、判定部５６の判定結果を作業者ＯＰに報知する（ステップＳＴ１２）。これにより作業者ＯＰは、装着ヘッド３４に正しいツール４２が取り付けられているかどうかを知ることができ、取り付けたツール４２を取り外して正しいツール４２（装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２）を改めて取り付けるなど、部品装着作業を実行される前に適切な処置をとることができる。

以上説明したように、本実施の形態における部品装着装置１（ツール確認方法）では、装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２のサイズ（登録ツールサイズ）をこれが記憶された記憶部５１から読み出し（ステップＳＴ３の読出し工程）、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２を撮像してその画像であるツール画像ＧＺを取得する（ステップＳＴ４の画像取得工程）。そして、取得したツール画像ＧＺに基づいて装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２のサイズを計測し（ステップＳＴ７の計測工程）、計測したツール４２のサイズと読み出した登録ツールサイズとに基づいて、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２と同一であるか否かを判定するようになっている（ステップＳＴ９～ステップＳＴ１１の判定工程）。

このため作業者ＯＰは、装着ヘッド３４に取り付けるべきツール４２と異なるツール４２を誤って装着ヘッド３４に取り付けてしまったとしても部品装着作業が開始される前にそのことに気づくことができ、本来取り付けられるべきツール４２とは異なるツール４２が取り付けられた状態で部品装着作業が行われてしまうことを防止できる。また、これにより、ツール４２の取り付け間違いに起因して不良品が生産されてしまう事態も防止することができる。

また、本実施の形態では、前述したように、判定部５６は、装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２の吸着孔４２Ｈに対応するテンプレートの生成データが記憶部５１から読み出された後、撮像部６１により取得されたツール４２の画像（ツール画像ＧＺ）の中に生成データから生成されるテンプレートと一致する形状部分を有する部分を検出するパターンマッチングを行うようになっており（ステップＳＴ５のパターンマッチング実行工程）、パターンマッチングでツール画像ＧＺ内にテンプレートと一致する形状部分が検出される（含まれている）場合にのみ、四辺の長さの計測を行って判定を行うようになっている。

パターンマッチングにおいてツール画像ＧＺ内に吸着孔４２Ｈのテンプレートと一致する部分が検出されない場合には、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２は取り付けられるべきツール４２と同一でないことは明らかであるので、四辺の長さの計測を行うまでもなく、その時点で判定結果（ＮＧ判定）を下すことができる。このため本実施の形態における部品装着装置１（ツール確認方法）によれば、判定結果がＮＧとなる場合のツール確認作業に要する時間を短縮することができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されず、種々の変形等が可能である。例えば、上述の実施の形態において、判定部５６は、計測部５５によって計測されたツール４２のサイズと読出し部５２によって読み出された登録ツールサイズとに基づいて、装着ヘッド３４に取り付けられたツール４２が装着ヘッド３４に取り付けられるべきツール４２と同一であるか否かを判定するようになっていればよく、その手順は上述したものと異なっていてもよい。また、上述の実施の形態では、装着ヘッド３４に取り付けられるツール４２はボンディングツール（更に詳細にはＵＳツール）であったが、ツール４２は装着ヘッド３４に取り付けられた状態で部品ＢＨを保持して基板ＫＢに装着する機能を有していればよく、必ずしもボンディングツールでなくてもよい。

本来取り付けられるべきツールとは異なるツールが装着ヘッドに取り付けられた状態で部品装着作業が行われる事態を防止できる部品装着装置およびツール確認方法を提供する。

１ 部品装着装置
１４ 基板供給ステージ
１６ 部品供給ステージ
２２ 第１カメラ
２４ 第２カメラ
３４ 装着ヘッド
４０ 超音波ホーン
４２ ツール
４２Ｔ ツール端面
５０ 制御装置
５１ 記憶部
５２ 読出し部
５３ 撮像実行部
５４ パターンマッチング実行部
５５ 計測部
５６ 判定部
５７ 報知制御部
５８ タッチパネル
６１ 撮像部
６２ 報知手段
ＧＺ ツール画像
ＰＴ 明暗切替わり点
Ｈ 差分の割合
ＢＨ 部品
ＫＢ 基板

Claims (6)

1. 装着ヘッドに取り付けられたノズルから成り吸着孔を有するツールで部品を保持して基板に装着する部品装着装置であって、
   前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールのサイズと前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールの吸着孔に対応した形状を有するパターンマッチング用のテンプレートを生成するための生成データとが記憶された記憶部と、
   前記装着ヘッドにツールが取り付けられる場合に、前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールのサイズと前記生成データとを前記記憶部から読み出す読出し部と、
   前記装着ヘッドに取り付けられたツールを撮像してそのツールの画像を取得する撮像部と、
   前記生成データから前記テンプレートを生成し前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出されるか否かを調べるパターンマッチングを実行するパターンマッチング実行部と、
   前記パターンマッチング実行部によって前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出されなかった場合に前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一でないと判定する判定部と、
   前記パターンマッチング実行部によって前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出された場合に前記画像に基づいて前記装着ヘッドに取り付けられたツールのサイズを計測する計測部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記計測部によって計測されたツールのサイズと前記読出し部によって読み出されたツールのサイズとに基づいて、前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一であるか否かを判定する、
   部品装着装置。
2. 前記判定部が判定した結果を報知する報知手段を備えた、請求項１に記載の部品装着装置。
3. 前記装着ヘッドに取り付けられるツールはボンディングツールである、請求項１または２に記載の部品装着装置。
4. ツールの先端部の端面であるツール端面は矩形形状を有し、前記読出し部によって読み出されたツールのサイズにはツール端面の辺の長さが含まれており、前記計測部は前記撮像部によって取得されたツールの画像に基づいてツール端面の辺の長さを計測し、前記判定部は、前記計測部によって計測されたツール端面の辺の長さと前記読出し部によって読み出されたツール端面の辺の長さとに基づいて、前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一であるか否かを判定する、請求項１～３のいずれかに記載の部品装着装置。
5. 前記判定部は、前記計測部によって計測されたツール端面の辺の長さの前記読出し部によって読み出されたツール端面の辺の長さに対する差分の割合に基づいて、前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一であるか否かを判定する、請求項４に記載の部品装着装置。
6. 装着ヘッドに取り付けられたノズルから成り吸着孔を有するツールで部品を保持して基板に装着する部品装着装置におけるツール確認方法であって、
   前記装着ヘッドにツールが取り付けられる場合に、前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールのサイズと前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールの吸着孔に対応した形状を有するパターンマッチング用のテンプレートを生成するための生成データとをこれが記憶された記憶部から読み出す読出し工程と、
   前記装着ヘッドに取り付けられたツールを撮像してそのツールの画像を取得する画像取得工程と、
   前記生成データから前記テンプレートを生成し前記テンプレートと一致する部分が前記画像取得工程で取得したツールの画像の中に検出されるか否かを調べるパターンマッチングを実行するパターンマッチング実行工程と、
   前記パターンマッチング実行工程で前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出されなかった場合に前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一でないと判定する第１判定工程と、
   前記パターンマッチング実行工程で前記テンプレートと一致する部分が前記画像の中に検出された場合に前記画像に基づいて前記装着ヘッドに取り付けられたツールのサイズを計測する計測工程と、
   前記計測工程で計測したツールのサイズと前記読出し工程で読み出したツールのサイズとに基づいて、前記装着ヘッドに取り付けられたツールが前記装着ヘッドに取り付けられるべきツールと同一であるか否かを判定する第２判定工程と、
   を有するツール確認方法。