部件安裝裝置的頭位置的校正方法及虛設噴嘴的製作方法

2023-11-01 22:41:57

專利名稱：部件安裝裝置的頭位置的校正方法及虛設噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及部件安裝裝置的頭位置的校正方法及適合於進行該校正時使用的虛設(dummy)噴嘴。
背景技術：
例如在專利文獻1中公開了用於將IC、LSI、倒裝片、電阻片、片狀電容器等電子部件安裝在基板的預定位置的部件安裝裝置。該部件安裝裝置具有頭，所述頭具有真空吸附這些部件的噴嘴，組合該頭(具體講，為保持該頭的保持器)在X-Y方向(水平驅動)和Z軸方向(鉛直驅動)的移動以及該頭自身的繞Z軸旋轉(θ驅動)組合，並將提供給加零件機(partsfeeder)的部件安裝在基板上，在這種部件安裝裝置中，若控制裝置所識別的X-Y平面上的噴嘴位置與實際的噴嘴位置偏離，則固然會使部件在基板上的安裝精度受損。頭(噴嘴)的位置可以根據一起安裝在搭載有該頭的保持器(保持架)上的基板識別用的照相機(本發明中的第二照相機)的攝像結果進行判斷，而該基板識別用的照相機和實際的頭之間存在預定距離(偏移量offset)，所以若因保持器自身的熱膨脹等導致該偏移量從預先假設的設定值發生變化，則作為結果，在控制裝置所識別的頭位置與實際的頭位置之間產生偏離。
因此，在該專利文獻1的部件安裝裝置中，以如下方式對該偏移量進行校正。首先，可進退移動地構成形成於安裝裝置的基座側的標記，與晶片識別用照相機(本發明中的第一照相機)的中心對齊。然後，使基板識別用的照相機從X-Y平面的原點移動能夠預測為進入基板識別用照相機的視場的設計上的預定值X1、Y1，用該基板識別用照相機進行拍攝，得到標記的實際的初始位置MX0、MY0。接著，還用晶片識別用照相機觀察該標記，檢測初始位置MCX0、MCY0。之後，使標記從晶片識別用照相機的視場退避，並將要校正的頭從原點移動設計上的預定值X2、Y2，引導到晶片識別用照相機，得到噴嘴在晶片識別用照相機上的初始位置NX0、NY0。
進行校正時，進行與上述相同的操作，根據基板識別用照相機所得到的當前位置MX1、MY1和晶片識別用照相機所得到的當前位置NX1、NY1，得到各自的差ΔX1＝MX1-MX0、ΔX2＝NX1-NX0、ΔY1＝MY1-MY0、ΔY2＝NY1-NY0。ΔX＝ΔX1+ΔX2、ΔY＝ΔY1+ΔY2為所求得的校正量。
另外，在該專利文獻1中作為其它的實施方式還公開了如下的結構觀察位於當初晶片識別用照相機中心的標記在進行了操作的判斷時偏離了多少(MCX0→MCX1)，將該變動量(記載為「氣缸動作的偏差引起的位置偏離」)附加到基板識別用照相機所觀察到的所述偏移ΔX、ΔY的運算中。
專利文獻1日本特許第3129134號但是，在上述的專利文獻1的部件安裝裝置的頭位置的校正方法中，要考慮的位置關係的種類非常多，而且，對於任何位置關係，都要構成為通過觀察該時間變動的操作來判斷校正量，所以其結果，操作前和判斷時的雙方需要多種類的2組的信息，存在用於判斷的步驟複雜的問題。
而且，利用晶片識別用的照相機觀察頭的噴嘴時，實際上準確識別噴嘴的中心的做法是極其困難的操作，就從這一點來看，也不能說能夠檢測出準確的頭(的軸心)位置。

發明內容
本發明是為了解決現有問題而提出的，本發明的課題是提供以簡單的步驟直接且準確地識別基板識別用的照相機與實際的頭位置的偏移量，從而能夠進行合適的校正的頭位置的校正方法以及在該校正方法中使用的虛設噴嘴。
本發明的部件安裝裝置的頭位置的校正方法，所述部件安裝裝置利用裝配於在基座上沿X-Y方向可移動的頭上的噴嘴來吸附部件，將該部件配置在基板上，所述部件安裝裝置具有配置在所述基座上的第一照相機和與所述頭一起在所述基座上可移動地裝配的第二照相機，所述校正方法包括第一步驟(步驟54)，在所述頭上裝配所述噴嘴的虛設物即所述X-Y方向的自身的中心被標記的檢查用夾具(虛設噴嘴)；第二步驟(步驟56)，利用所述第二照相機識別所述第一照相機的中心位置；第三步驟(步驟64)，考慮所述第二照相機與要校正的所述頭之間的設計上的偏移量，將該頭移動到所述第二步驟中識別出的第一照相機的中心位置；以及第四步驟(步驟76)，利用所述第一照相機拍攝移動後的位置上的所述檢查用夾具的所述標記，從而將移動後的該頭與所述第一照相機的中心的偏移檢測為所述第二照相機與所述頭之間的設計上的偏移量的校正量，由此解決上述問題。
在本發明中，將最先標記有自身的中心的檢查用夾具作為虛設噴嘴準備。這是因為，能夠更加準確地掌握頭(噴嘴)的中心。接著，利用與頭一起在所述基座上可移動地裝配的第二照相機(後述的基板識別用照相機相當於OCC照相機)確認配置於基座側的第一照相機(後述的晶片識別用照相機相當於VCS照相機)在該時刻的中心位置。然後，考慮第二照相機與作為校正對象的頭之間的(已知)設計上的偏移量，將該頭移動到上述的步驟中識別出的第一照相機的中心位置。即，為了使作為校正對象的頭剛好來到第一照相機的中心，第二照相機移動到根據該第二照相機自身所實際掌握的第一照相機的中心位置返算了設計上的偏移量的位置。第二照相機利用自身的鏡頭準確地「實測」第一照相機的存在位置。因此，利用第一照相機拍攝虛設噴嘴時，若該虛設噴嘴的標記從第一照相機的攝像中心偏離時，該偏離可以理解為實際偏移量相對於第二照相機與該頭之間的設計上的偏移量產生了偏離。因此，通過將該偏離檢測為校正量，能夠直接且準確地識別第二照相機與頭在當前時刻的偏移量。
能夠以簡單的步驟直接且準確地識別基板識別用的照相機與實際的頭位置的偏移量，能夠進行適當的校正。


圖1是示出本發明的實施方式的一例的安裝裝置的頭位置的校正方法的控制流程的流程圖。
圖2是示出適用了上述校正方法的安裝裝置A的主要部分的概要方框圖。
圖3是實施上述校正方法時使用的虛設噴嘴的概要正視圖和仰視圖。
圖4是示出為了執行上述校正方法的校正而確定觸發的控制流程的流程圖。
圖5是示出圖4的局部的改變例的主要部分控制流程的流程圖。
具體實施例方式
下面根據附圖詳細說明本發明的實施方式的一例。
如圖2所示，本發明所應用的電子部件的安裝裝置A具有所謂臺架(gantry)型的XY驅動機構，所述XY驅動機構具有X軸2、Y軸4，在基座10中保持器(保持架)12可在X-Y方向移動。在保持器12上安裝有頭14(14-1、…14-4)，利用安裝在頭14上的噴嘴16(16-1、…16-4)吸附部件(未圖示)，能夠將該部件配置在承載於基座10以上的基板18上的預定位置。在該實施方式中，在一個保持器12上安裝有4個頭14-1～14-4。為了方便起見，將作為校正對象的頭表示為14n、噴嘴表示為16n。
在安裝裝置A的基座10上設置有用於檢測部件的吸附狀態的VCS照相機(晶片識別用的照相機第一照相機)20、噴嘴更換單元22以及校準塊24。並且，在保持器12上除了所述頭14之外還安裝有OCC照相機(基板識別用照相機第二照相機)26。在所述VCS照相機20上標記有用於使OCC照相機26確認所述VCS照相機20的位置的照相機標記(VCS標記)20a、20b。
在本實施方式中，在安裝裝置啟動時，利用OCC照相機26拍攝設置於校準塊(省略圖示)上的標記(計測點)，比較該拍攝所檢測出的各標記的X-Y位置和預定的位置數據，從而求出該安裝裝置A的固有的位置偏離，存儲到未圖示的控制裝置中。對於利用了校準塊的標記的位置識別本身，利用現有公知的方法。
通過使用了該校準塊的標記的、由OCC照相機26進行的識別操作，對保持器12相對於安裝在基座10上的各種單元(例如，VCS照相機20、噴嘴更換單元22等)的X-Y坐標進行校正。並且，用相同的OCC照相機26拍攝在應承載的基板18上描繪的標記18a、18b，從而校正保持器12相對於安裝坐標的X-Y坐標。從OCC照相機26看到的各個頭14的旋轉中心的(設計上的)相對距離(各頭14-1、…14-4相對於OCC照相機26的設計上的偏移量O1、…O4)被作為組裝時的參數預先取得，在將各頭14n(14-1～14-4中的任意一個)定位於目標坐標的情況下，將所使用的頭14n相對於該OCC照相機26的偏移量On與OCC照相機基準的X-Y坐標值相加。然後，在後述的適當時期，通過圖1所示的步驟，進行該偏移量On的校正。
此處，將在該校正中使用的虛設噴嘴(檢查用夾具)32示於圖3。
該虛設噴嘴32構成為與頭14n之間的拾取部(裝配機構)34與通常的噴嘴(省略圖示)的形狀相同，可採用與通常的噴嘴完全相同的方式裝配在頭14n上。但是，為了充分發揮作為夾具的作用，替代吸附口，在相當於自身的X-Y方向的中心(即，頭14n的軸心)的位置描繪有鮮明的標記36。並且，例如在其Z軸方向中央附近具有塗彩成綠色的簷部38，進一步提高標記36的視覺辨認性。通常，噴嘴在吸附部件這一功能上，難以明確地確定其中心。未裝配噴嘴狀態的頭14n更難以確定其軸心。因此，在本發明中，特意將作為專用的夾具的虛設噴嘴32裝配在頭14n上，利用標記36能夠容易地確定其中心。
接著，使用圖1詳細說明偏移量的校正步驟。
首先，在步驟52(圖1中表示為S52，下面相同)，將保持器12移動到存儲有噴嘴更換單元22的位置，此處將在此之前裝配在(要校正的)頭14n上的噴嘴卸下，從噴嘴更換單元22取出圖3所示的作為夾具的虛設噴嘴32進行更換、裝配(步驟54)。該更換採用與通常的噴嘴更換相同的方式，根據來自未圖示的控制裝置的指示，自動進行。
裝配了虛設噴嘴32之後，利用保持器12上的OCC照相機26識別形成於VCS照相機20上的照相機標記(VCS標記)20a、20b的位置(步驟56)。在該安裝裝置A中，VCS照相機20的對角線上的2個位置分別標記有VCS標記20a、20b，所以OCC照相機26識別這2個VCS標記20a、20b的位置，利用該中間點來識別、確定VCS照相機20的中心位置20c。接著，進入步驟58，考慮設計上的偏移量On，將要校正的頭14n移動到步驟56中識別的VCS照相機20的中心位置20c(步驟58)。
移動後，在步驟60中，使頭14n沿Z軸(頭14n的軸心)下降，設定成能夠拍攝虛設噴嘴32的標記36的高度。下降結束後，驅動頭14n的θ軸，使其旋轉到0度的位置(步驟62)，利用VCS照相機20拍攝虛設噴嘴32的標記36(步驟64)。然後，在步驟66～76中，在每隔90度，旋轉/停止頭14n的θ軸，在各個位置利用VCS照相機20拍攝標記36。其結果，得到共計4張圖像，因此進入步驟78，根據對標記36得到的軌跡，運算頭14n的旋轉中心(頭14n的實軸心)。其結果，即使在虛設噴嘴32裝配成相對於頭14n的實軸心稍微偏斜，也能夠可靠地求出頭14n的實軸心(步驟76)。
此處，OCC照相機26根據自身的攝像數據識別、確定VCS照相機20的實際的位置，將用於保持OCC照相機26的保持器12移動到相對於該確定的位置偏離了設計上已知的、OCC照相機26與頭14n之間的偏移量On的位置，所以可以說所求出的實軸心與VCS照相機20的中心的偏離直接反應了與該(已知的)設計上的偏移量On的實際偏離。因此，在步驟90中，該偏離ΔOn為偏移量On的校正量，將On+ΔOn取得為實際偏移量OnR。
但是，本校正為了維持高的準確性(校正精度)，在頭14n上裝配作為專用夾具的虛設噴嘴32。因此，用於校正的測定，需要在不對生產造成防礙時以儘可能少的定時進行。從這一觀點出發，安裝裝置A除了在基板搬送中以外始終在頭14n上裝配預定的噴嘴，所以用於校正的測定在基板搬送中進行，優選儘可能在基板搬送中結束測定。但是，有時會在基板搬送中發生原本的噴嘴更換，所以很難一定都是在基板搬送中結束測定。所以，不是在每次搬送基板時每次都進行測定，而是將按照特定的間隔所設定的從基準時起的經過時間、上次的測定時起的基板的生產張數(處理張數)、上次的測定時的特定位置或部件的溫度變化中的至少一個作為參數，在這些參數達到設定值以上時，執行用於校正的所述程序。對於將哪個參數作為基準開始該程序，可以由用戶預先進行設定。
圖4示出用於決定進行該校正的測定定時的控制流程。在步驟100中，確認到特定的基板的生產結束時，開始下一基板的搬送(步驟102)。與此同時，控制流程進入步驟104，此處，判斷用戶所設定的基準參數是否為「時間」。為時間基準時，進入步驟106，判斷從基準時起的經過時間是否超過了設定值，在判斷為超過了設定值的時刻，進入步驟108，取得頭14n的實際偏移量OnR。
另一方面，用戶所設定的基準參數為「生產張數」時，從步驟104進入步驟112，在步驟114判斷生產張數是否達到了設定值。在達到設定值之前，重複此前的流程，在達到了設定值的階段，進入步驟116，取得頭14n的實際偏移量OnR。另外，在步驟118中，清除生產張數的計數。
用戶所設定的基準參數為特定的位置或部件的「溫度」時，通過步驟104、112，進入步驟120，此處判斷為溫度變化超過了設定值時，在步驟122取得頭14n的實際偏移量OnR。並且，在步驟124保存取得實際偏移量時的溫度。另外，將基準參數設定為「溫度」時，在因某種理由溫度下降時，可以在相同溫度條件時再利用事先在特定的溫度下得到的偏移量。
圖5示出適用了該再利用的其它實施方式的例子。
圖5是進一步考慮實用性，將圖4的步驟108、116、122的部分(圖4的框A1的部分)改變成框A2，框A1→框A2以外大部分與圖4的各步驟相同。因此，對實質上與圖4的步驟相同的步驟賦予相同的步驟號。
在圖5的控制流程中，在步驟120判斷了溫度變化超過了設定值時(即，判斷為溫度變化相關的條件成立時)，並不立即進入偏離的檢測(實際偏移量OnR的取得)，而首先，在步驟170中，判斷對於偏離是否存在在相同條件下已經取得的已檢測值。
不存在已檢測值時，在步驟122中，取得頭14n的實際偏移量OnR，並且，確認到此時的溫度在實用溫度範圍內(步驟172)，然後將所取得(檢測)的實際偏移量OnR作為該溫度的實際偏移量OnR的已檢測值進行存儲(步驟174)。
其結果，在步驟170中，判斷為存在相同溫度條件下的已檢測值時，不進行再次的實際偏移量OnR的檢測，可再利用該已檢測值(跳過步驟122、172、174)。
另一方面，在步驟106判斷為從基準時起的經過時間超過了設定值時、以及在步驟114中判斷為生產張數達到了設定值時，採用與先前的實施方式相同的方式，分別進入步驟108、116，取得頭14n的實際偏移量OnR。但是，在該實施方式中，確認到此時的溫度在實用溫度範圍內(更新時為此次取得的實際偏移量OnR和該溫度下已取得的實際偏移量OnR(已檢測值)之差在正常範圍)之後(步驟180、182)，將所取得的實際偏移量OnR作為該溫度下的偏離的已檢測值而進行新存儲或更新(重寫)。
通過進行這種控制流程，在每次認為妥當的條件下取得實際偏移量OnR時，數據作為該溫度下的已檢測值存儲或更新，能夠逐漸減少實際進行偏離檢測的頻度。其結果，能夠逐漸減少對生產性的影響，並且，將數據本身依次替換成有很好的可靠性的最接近的數據。
另外，在該實施方式中，如步驟172、180、182所示，將所取得的實際偏移量OnR作為已檢測值存儲、保存時，將此時的溫度在實用溫度範圍內作為條件。並且，更新(重寫)已檢測值時，將此次所取得的實際偏移量OnR和在該溫度下已經取得的實際偏移量OnR(已檢測值)之差在正常範圍內作為條件。這是因為，防止因暫時的幹擾的影響而導致的保存「不合適的已檢測值」。但是，該確認的步驟(S172、S180、S182)不是一定要設置的步驟。特別是在操作開始後、已檢測值的存儲數量較少時，可以自由省略這些步驟，或放寬用於判斷正常範圍的閾值。
另外，在上述的實施方式中，使虛設噴嘴繞頭的軸心旋轉，求出該中心，從而即使在該虛設噴嘴被傾斜裝配時，也能夠準確地求出頭1的軸心，但在本發明中，該步驟不是一定必要的，也可以不使虛設噴嘴旋轉，而直接讀取該標記。並且，即使在旋轉的情況下，也無需每90度進行讀取，只要在120度以下(3次以上)時，就可以進行排出傾斜裝配的影響的確定頭14n的旋轉軸心。另外，自不必說，攝像次數越多，越能夠得到準確的信息。
進一步，在上述實施方式中，對於在什麼樣的條件齊備時進行實際偏移量的測定，採用了用戶適當選擇的結構，而對於如何設定為進行該校正用的測定的觸發，本發明沒有特別限定。也可以根據上述參數以外的參數設定觸發，還可以結合上述參數進行設定，例如設定為處理張數為預定值以上且溫度變化超過了設定值時這樣的觸發。
能夠適用於為安裝各種部件用的安裝裝置的第二照相機與頭的偏移量的校正。並且，虛設噴嘴不限於本校正方法，在需要準確地測定頭(噴嘴)的中心的情況下，隨時都可利用。
權利要求
1.一種部件安裝裝置的頭位置的校正方法，所述部件安裝裝置利用裝配於在基座上沿X-Y方向可移動的頭上的噴嘴來吸附部件，將該部件配置在基板上，所述部件安裝裝置具有配置在所述基座上的第一照相機和與所述頭一起在所述基座上可移動地裝配的第二照相機，所述部件安裝裝置的頭位置的校正方法的特徵在於，所述校正方法包括第一步驟，在所述頭上裝配所述噴嘴的虛設物即所述X-Y方向的自身的中心被標記的檢查用夾具；第二步驟，利用所述第二照相機識別所述第一照相機的中心位置；第三步驟，考慮所述第二照相機與要校正的所述頭之間的設計上的偏移量，將該頭移動到所述第二步驟中識別出的第一照相機的中心位置；以及第四步驟，利用所述第一照相機拍攝移動後的位置上的所述檢查用夾具的所述標記，從而將移動後的該頭的從所述第一照相機的中心起的偏離檢測為所述第二照相機與所述頭之間的設計上的偏移量的校正量。
2.如權利要求1所述的部件安裝裝置的頭位置的校正方法，其中，所述第四步驟中，使所述頭繞其軸心旋轉，並沿圓周方向至少拍攝3次所述檢查用夾具的所述標記，由根據該3次以上的攝像結果所得到的該標記的軸心，檢測所述偏離。
3.如權利要求2所述的部件安裝裝置的頭位置的校正方法，其中，在圓周方向上每隔90度共計進行4次所述圓周方向上的攝像。
4.如權利要求1所述的部件安裝裝置的頭位置的校正方法，其特徵在於，將所述基板的生產張數、從基準時起的經過時間、上次的測定時的特定的位置或部件的溫度變化之中的至少一個作為參數，在這些參數達到設定值以上的條件成立時，進行所述偏離檢測。
5.如權利要求1～4中的任意一項所述的部件安裝裝置的頭位置的校正方法，其特徵在於，至少上次的測定時的特定的位置或部件的溫度變化達到設定值以上的條件成立時，進行所述偏離檢測，並且，該溫度變化相關的條件成立而進行所述偏離檢測時，將該檢測出的偏離作為該溫度下的偏離的已檢測值進行存儲，在之後的溫度條件相同時，不再次進行偏離檢測，而再利用該已檢測值。
6.如權利要求5所述的部件安裝裝置的頭位置的校正方法，其特徵在於，安裝了在所述特定的位置或部件的溫度變化達到設定值以上的條件以外的預定條件成立時也進行所述偏離檢測的程序，並在該預定條件成立時，無論所述已檢測值的存在與否，都進行偏離檢測，並且該預定條件成立而進行了所述偏離檢測時，將該檢測出的偏離作為該溫度下的偏離的已檢測值進行新存儲，或用該檢測出的偏離更新已存儲的已檢測值。
7.如權利要求5所述的部件安裝裝置的頭位置的校正方法，其特徵在於，此時的溫度在實用溫度範圍內的條件或已存儲的已檢測值和此次所取得的檢測值之差控制在預定值以內的條件之中的至少一方成立時，進行所述已檢測值的存儲。
8.如權利要求6所述的部件安裝裝置的頭位置的校正方法，其特徵在於，此時的溫度在實用溫度範圍內的條件或已存儲的已檢測值和此次所取得的檢測值之差控制在預定值以內的條件之中的至少一方成立時，進行所述已檢測值的存儲或更新。
9.一種虛設噴嘴，所述虛設噴嘴用於權利要求1的校正方法，所述虛設噴嘴的特徵在於，所述虛設噴嘴可安裝在部件安裝裝置的頭上，所述部件安裝裝置利用裝配於在基座上沿X-Y方向可移動的所述頭上的噴嘴來吸附部件，將該部件配置在基板上，所述虛設噴嘴具有表示自身在所述X-Y方向上的中心的標記，並且具有作為用於識別所述頭在所述X-Y方向上的位置的檢查用夾具的功能。
全文摘要
本發明提供部件安裝裝置的頭位置的校正方法及虛設噴嘴，能以簡單的步驟準確地識別基板識別用照相機與頭位置的實際偏移量，進行適當的校正。在頭(14n)上裝配虛設噴嘴(32)，用安裝有頭(14n)的保持器(12)所具備的OCC照相機(第二照相機)(26)識別基座(10)側所具備的VCS照相機(第一照相機)(20)的位置，根據OCC照相機(26)與頭(14n)的設計上的偏移量(On)，將該頭(14n)移動到所識別的VCS照相機(20)的位置，用VCS照相機(20)拍攝移動後的位置的虛設噴嘴(32)的標記(36)，從而將移動後的該頭(14n)從VCS照相機(20)的中心起的偏離(OnR)作為偏移量校正量求出。
文檔編號H05K13/00GK1960622SQ20061014279
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月31日 優先權日2005年10月31日
發明者粟野元一郎 申請人:重機公司