JPH0410599A - チップ部品装着装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、チップ部品装着装置及び方法、更に詳細には
、チップ部品を吸着したノズルを基板上の所定位置に移
動させ装着させるチップ部品装着装置及び方法に関する
。

［従来技術］ 従来このようなチップ部品装着装置は、チップ部品とし
て形成された微小な回路素子を回路基板上の所定位置に
マウントするのに用いられている。この場合、チップ部
品は主としてチーブリミノ ル内に包装されで供給されいる。このようなテープリー
ルは、フィーダと称する部品供給機構に装着され、チッ
プ部品装着装置は、フィーダから１個ずつチップ部品を
真空ノズルにより吸着し、あうかしめ与えられた回路基
板の所定位置にこのチップ部品を装着している。このチ
ップ部品はテープリール内では方向が反転したり裏返っ
たりしない程度の余裕のある空間内に収納されているの
で、チップ部品をノズルで吸着しｔ：場合は、ノズルの
中心とチップ部品の縦、横方向及び角度方向はかなりの
ズレがある。

方基板にこのチップ部品を搭載する場合には回路基板の
所定位置に対し、縦、横方向でプラスマイナス０．１ｍ
ｍ〜プラスマイナス０．２ｍｍ、角度ではプラスマイナ
ス１°程度の誤差内に搭載することが必要となる。そこ
で従来においてはチップ部品をフィーダより吸着し、基
板上に搭載する間に、ノズル先端部に対して水平方向に
設けられたツメまたはセンタリングチャックとよばれる
２対の部品によりチップ部品をノズル中心位置に移動さ
セている。第９図はこのような一対のセンタリングチャ
ックの状態を示したもので、同図において、１はチップ
部品、２は吸着ノズル、３はセンタリングチャックを示
す。センタリングチャック３は図中矢印ＡおよびＢの方
向へ同時に動きチップ１をノズルの身中央に移動する。

また図示されていないが図紙面と垂直方向にも通常もう
一対のセンタリングチャックが設けられでおり、四方向
から同時に、チップ部品ｌを移動し、センタリングを行
なっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしこのような方法でチップ部品をノズルセンタに移
動するためには次のような問題点がある。

イ）センタリングチャ・ンクによってチップ部品をはさ
みつけるため、チップ部品に衝撃を与えるので、チップ
部品に割れまたはクラックを生しさせチップ部品の信頼
性を低下させる。

口）チップ部品はセラミックを素材とすることが多く、
センタリングチャックでデツプ部品がノズル先端部を移
動するとノズルが磨耗してしまう。

ハ）チップ部品装着装置は搭載する時間が短時間である
ことが必要であり、できる限りヘッド部を高速移動させ
る必要性がある。しかし４つのセンタリングチャック等
の運動部品が同時に動くような機構は複雑で重量増加を
招き、高速移動が困難になる。また、複雑な機構となる
ので、ヘッド機構の故障率増加にもなっている。

従って、本発明は、このような問題点を解決するために
なされたもので、ノズルのチップ部品の吸着位置に関係
なくチップ部品を回路基板の所定位置に装着可能なチッ
プ部品装着装置及び方法を提供することをその課題どす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、この課題を解決するために、チップ部品を吸
着したノズルを基板上の所定位置に移動させ装着させる
チップ部品装着装置において、前記ノズルを回転させる
手段と、前記ノズルから所定距離隔てて配置されノズル
に吸着されたチップ部品の側面までの距離を−り定する
測距センサと、前記ノズルを回転さぜることにより測距
センサから得られたチップ部品の距離データからノズル
の中心とノズルに装着されたチップ部品の中心の位置ず
れを演算する手段とを設け、前記演算された位置ずれに
従ってノズルの移動量を補正しチップ部品を装着する構
成を採用しｔ：。

また、本発明によれば、チップ部品を吸着したノズルを
基板上の所定位置に移動させ装着させるチップ部品装着
方法において、チップ部品の移動時にノズルを回転させ
、前記ノズルから所定距離隔てて配置された測距センサ
によりノズルに吸着されたチップ部品の側面までの距離
を測定し、前記測定された距離データからノズルの中心
とノズルに装着されたチップ部品の中心の位置ずれを演
算し、演算された位置ずれに従ってノズルの移動量を補
正しチップ部品を装着する構成も採用している。

［作用］ このような構成では、ノズルによりチ・ンブ部品を吸着
しチップ部品を移動する時にノズルを回転させるように
する。ノズルから所定距離熱てて測距センサが配置され
でおり、この測距センサによりノズルに吸着されたチッ
プ部品の側面までの距離を測定する。この場合、ノズル
は回転されるので、チップ部品の全側面と測距センサま
での距離データが得られる。ノズルの中心とノズルに装
置されたチップ部品の中心の位置ずれがある場合には、
距離データに均等性がないので、この量を演算をするこ
とにより位置ずれを求める。この演算された位置ずれに
従ってノズルの移動量を補正しチップ部品を回路基板の
所定位置に装着する。

［実施例］ 以下図面に示す実施例に従い、本発明の詳細な説明する
。

第１図には、チップ部品装着装置のヘッド機構が図示さ
れている。このヘッド機構は、フィーダより供給される
チップ部品１をノズル２により吸着し不図示のＸＹ移動
機構により回路基板の所定位置にチップ部品をマウント
するものである。

第１図において、４はノズル２を回転するためのモータ
、５はモータ４の回転運動をノズルに伝達するタイミン
グベルト、６はノズル２をＦ下させるモータ、７はモー
タ６の回転運動をラック８に直線運動として伝達するた
めのビニオン、９はこの一■−下運動を支持するリニア
ガイドである。

４〜９についてはセンタリングチャック機構を仙するヘ
ッド機構においても必要な機構である。

１０は７ノズル２の上昇時チップ部品の側面の距離デー
タを計測するための測距センサ、１１は上述した部材２
〜１０を支持する支持部材である。

ここで測距センサ１０は、レーザ光とリニアラインセン
サから構成され、三角法の原理で距離を検出するもので
、１０分の数ミクロン−数ミクロンの分解能をもつ。第
２図に図示したように距離測定のためのレーザ発光面］
Ｏａから出るレーザ光はチップ部品１の側面に当たるよ
う距離センサは位置決めされている。チップ部品１の端
面で反射されたレーザ光は測距センサ１０の受光面１０
ｂで受光され、チップ部品１の側面までの距離を測定す
る。

測距センサ１０からの信号は、第３図に図示したように
Ｉ１０ポート１３を介しでＣＰＵＩＩに入力される。チ
ップ部品装着装置は、このＣＰＬＪｌｌを介して種々の
制御を行ない、モータードライバー１２を介してモータ
４．６またＸ方向Ｙ方向駆動モータを制御する。また、
部品を吸着、搭載するデータ等を保持するメモリ１４を
有する。

第４図には、ＣＰＵＩＩで行なわれる機能をブロックと
して図示した構成が図示されている。ＣＰＵＩＩは、ノ
ズル２にチップ部品１を吸着するのを制御する制御部２
２、ノズルに吸着されたチップ部品を測距センサｌＯの
高さ位置に設定する設定部２３、チップ部品を回路基板
の所定位置に移動するのを制御する制御部２４を有し、
さらにノズルを回転させる回転制御部２５を有する。

この回転制御部２５は、θドライバ３１　（第３図のド
ライバ１２に対応）を介してノズルを回転させるモータ
４を駆動させる。Ｘ、Ｙドライバ３２．３３は第１図の
ヘッド機構全体をＸ、Ｙ方向に移動させるモータを駆動
するドライバであり、またＺドライバ３４は、ヘッド機
構をＺ方向、すなわち上下方向に移動させるためのモー
タ６を駆動するドライバである。

第４図のメモリ１４には、チップ部品の高さデータ設定
部２１からのデータ、測距センサ１０から得られたチッ
プ部品の側面までの距離データ等が入力される。ヘッド
の移動位置判別器２８は、メモリ１４から得られる目標
位置と制御部２４から得られる実際の移動量を比較し、
チップ部品を目標位置に移動させる。この場合、後述す
るようにノズル２とチップ部品ｌの中心位置のずれが補
正量演算部２７で演算され、それにより補正設定部２９
でその補正量に応した設定が行なわれる。この補正の設
定により各ドライバ３２〜３４並びに装着制御部３０を
介してチップ部品が回路基板の補正された目標位置に装
着される。なお、第４図の２５．２７〜３０の各ブロッ
クもＣＦｕｌｌによりその機能が実現される。

次にこのように構成されたチップ部品装着装置の動作を
説明する。

まずステップＳｌで示したように、高さデータ設定部２
１を介して吸着するチップ部品ｌの高さデータを読み込
みメモリ１４に記憶する。ステップＳ２で、チップ吸着
制御部２２によりヘッドを部品吸着位置まで移動しチッ
プ部品ｌを吸着する。次に補正高さ位置設定部２３によ
りノズル上下動モータ６を駆動し、チップ部品のチップ
側面中央に測距センサｌＯからのレーザ光がほぼ当たる
ようノズル２を上昇させる（ステップＳ３）。

続いて、ステップＳ４に示したようにヘッドを部品搭載
位置まで移動させる。この移動は、移動制御部２４でＸ
、Ｙドライバ３２．３３を介してＸ、Ｙモータを駆動す
ることにより行なわれる。

この場合実際の移動量を位置判別器２８で判別すること
によりチップ部品をメモリ１４から出力される目標位置
に移動させる。ヘッドが移動している間ノズル回転モー
タ４がドライバ３１を介して回転制御部２５により駆動
され、ノズル２が回転され、同時に測距センサ１０によ
り距離データが計測されメモリ１４に格納される（ステ
ップＳ５、Ｓ６）。

上述したステップＳ５において、チップ部品１を吸着し
たノズル２を３６０回転したときの測距センサｌＯの出
力状態が第６図に図示されている。第６図においてＸ軸
は回転角度、ｙ軸は測定された距離である。吸着時、チ
ップ部品の長平方向がほぼ測距センサｌＯの発光軸と一
致している場合、回転をはじめるとその前後に２つのピ
ーク（Ａ点、Ｂ点）が出る。これはチップ部品の長手方
向の角部の計測を意味する（第７図（Ａ））。

回転を続けると距離は徐々に遠くなりピークＲとなり、
また近づいていき２つのピークＣＤを記録する。ここで
ＣＤは残りの２点、Ｒはチップ部品の長手方向側面の中
央をあられす（第７図（Ｂ））　　更に回転を続けると
ピークＳが記録され、３６０°付近でＡ点を再計測する
。

第６図において、Ａ点とＢ点の中央の谷間の点Ｐと０点
とＤ点の谷間の点Ｑとの距離の差ｘＯは、第８図に示す
回転中心であるノズル中心とチップ中心のＸ方向のズレ
量の２倍となる。また、Ｒ点、８点との距離の差ｙＯは
第８図におけるＸ方向のズレ量の２倍を表す。更に、（
Ｐ点−０°）、（Ｒ点−９０°）、（０点−１８０°）
、（８点−２７０°）はほぼ等しく、これはチップ部品
のノズル基準角度のずれ（第８図におけるθ０）を表す
。このように測距センサ１０でチップ部品ｌの側面を回
転させて計測すると、回転中心であるノズル中心２ａに
対するチップ部品の中心１ａのＸ方向、Ｙ方向、角度の
各ずれを一度に知ることができる。

この原理に従い、ステップＳ７において補正量演算部２
７は、メモリ１４に格納されたブラタよりずれ量ｘＯ１
ｙＯ１θ０を演算する。ヘッドが部品装着位置まで移動
完了したら（ステップＳ８）、補正設定部２９によりチ
ップ部品のずれ量（ｘＯ／２、ｙ口／２）を補正しくス
テップＳ９）、またノズル回転モータ４で角度ずれ（θ
０）を補正する（ステップ５１０）。続いてノズル上下
モータ６を駆動しチップ部品を搭載する（ステップ５ｌ
１）。

このような方法では、チップ部品とそれを吸着するノズ
ルの中心位置がずれている場合でも測距センサによる測
定データを用いてその位置ずれを演算により簡単に求め
られるので、その位置ずれ量に応じて目標位置を補正し
、チップ部品を回路基板上の所定位置に装着することが
可能になる。

また、以上説明した方法では、従来負圧力を検知するセ
ンサで行なっていたチップ吸着ミスの検出を距離センサ
で検出することも可能になる。

またチップ部品を３６０回転させると各ずれの検出能力
は実ずれ量の２倍として表れるため、検出精度を高くす
ることができる。

なお、上述した実施例では、測距センサを１つ使用した
が、２つの測距センサを対向させることにより１８０の
回転角でデータを得ることが可能になる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、チップ部品に＃！械
的衝撃を与えないためチップ部品に割れやクラックを発
生させることがなく、チップ部品の信頼性を向上させる
ことができる。またチップ部品をセンタリングさせる機
構が省略できるので、その弁構造が簡素化しヘッドの軽
量化、高速移動化が図れるとともに故障率の低下が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、チップ部品装着装置のヘッド機構の構成を示
す斜視図、第２図は、チップ部品の測距センサによる距
離測定を示す斜視図、第３図は、第１図のヘッド機構を
駆動させる機構のブロック図、第４図は、チップ部品装
着装置の制御ブロック図、第５図は、チップ部品装着時
の制御の流れを示す流れ図、第６図は、チップ部品を３
６０゜回転させたときの距離データの特性図、第７図（
Ａ）、（Ｂ）は、測距センサに対するチップ部品の位置
を説明した説明図、第８図は、補正量を演算するための
チップ部品とノズルの位置を示した説明図、第９図は、
従来装置のチップ部品のセンタリングを行なう機構を示
した側面図である。 ■・・・チップ部品 ２−・−ノズル １０−・−測距センサ １１・・・ＣＰＵ １４−メモリ へ７）楼跡すの海棹疹□□□ 第１図 第５図 第３図 １０子ｎ°ξへちど５フ ｒ両 ２Ｉス１し ／ イ尼ｆ−はンフリ；り木＆月１と３．４イρｌａｅ第９
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）チップ部品を吸着したノズルを基板上の所定位置に
   移動させ装着させるチップ部品装着装置において、 前記ノズルを回転させる手段と、 前記ノズルから所定距離隔てて配置されノズルに吸着さ
   れたチップ部品の側面までの距離を測定する測距センサ
   と、 前記ノズルを回転させることにより測距センサから得ら
   れたチップ部品の距離データからノズルの中心とノズル
   に装着されたチップ部品の中心の位置ずれを演算する手
   段とを設け、 前記演算された位置ずれに従ってノズルの移動量を補正
   しチップ部品を装着することを特徴とするチップ部品装
   着装置。 ２）チップ部品を吸着したノズルを基板上の所定位置に
   移動させ装着させるチップ部品装着方法において、 チップ部品の移動時にノズルを回転させ、 前記ノズルから所定距離隔てて配置された測距センサに
   よりノズルに吸着されたチップ部品の側面までの距離を
   測定し、 前記測定された距離データからノズルの中心とノズルに
   装着されたチップ部品の中心の位置ずれを演算し、 演算された位置ずれに従ってノズルの移動量を補正しチ
   ップ部品を装着することを特徴とするチップ部品装着方
   法。