专利名称：元件安装方法、元件安装装置及元件安装系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用通过元件安装用头部单元从元件供给部取出元件并将其安装在印刷基板等基板上的元件安装装置的元件安装方法以及该装置等。
背景技术：
以往已知的元件安装装置，通过可移动的元件安装用头部单元，从元件供给部吸附IC、晶体管(transistor)等芯片状元件并将其安装在印刷基板上。在这种元件安装装置中，为了确保相对于基板的安装精度，在头部单元中设置与其一体移动的摄像机(camera)，通过该摄像机识别基板上的标记，从而确认头部单元和基板的相对位置关系(基板上的被安装部分的位置偏差)。
另外，一般认为在这种元件安装装置中，因头部单元高速移动，其机构部分因滑动摩擦等而发生热膨胀，随之产生的头部单元的移动误差导致安装偏差(安装误差)的发生。为此，还提出了一种检测伴随上述热膨胀等产生的头部单元的移动误差并进行修正的元件安装装置(例如日本专利公开公报特开平8-18289号(以下称作“专利文献1”))。该装置使用上述摄像机定期对固定设置在装置主体上的一对标记进行图像识别，根据这些标记的图像间隔的变化，求出伴随上述热膨胀等产生的头部单元的移动误差，并求得对应于该误差的修正数据，然后驱动控制头部单元。
对于这种元件安装装置，近年来，伴随着基板的高密度化，需要在一块基板上安装更多元件，而且，随着基板的小型化，需要处理包含形成相同电路的多个区域的多联基板。因此，基板上带有多个标记的基板也并不少见，对这种基板进行安装作业时，需要通过摄像机对多个标记进行拍摄、识别。
另一方面，希望元件安装装置的安装速度进一步提高，近年来，人们考虑开发一种对多个头部单元分别进行驱动的双头型装置。具体而言，该装置由不同的头部单元交替地从元件供给部吸附元件和向基板上安装元件，从而高效地进行安装作业。在这种装置中，由于各头部单元分别具有各自的驱动机构，因此需要对各个头部单元进行标记识别，以检测因热膨胀等引起的头部的移动误差。
即，对于上述双头型元件安装装置，以多联基板等含有多个标记的基板为对象时，需要对各个头部单元进行以检测头部单元的移动误差为目的的标记识别和基板上带有的多个标记的识别，因此，一块基板的安装处理过程中的标记识别处理时间增加。这成为高效进行安装处理过程中需要解决的一个课题。
发明内容
本发明的目的在于，使分别驱动多个头部单元将元件安装在基板上的元件安装装置等，可更高效且以更高的精度进行元件的安装处理。
为了解决上述课题，本发明的用于具有多个分别予以驱动的元件安装用头部单元，通过这些头部单元分别从元件供给部取出元件并将其安装在基板上的元件安装装置的元件安装方法，其包括，相关数据生成工序，以上述头部单元中的某一头部单元为第一头部单元、其他头部单元为第二头部单元，通过执行由安装在这些头部单元中的摄像装置分别拍摄共同的基准标记的基准标记识别实测处理，求出对应于第一头部单元和第二头部单元的移动误差的相关数据；基板标记实测位置获取工序，通过执行由上述第一头部单元的摄像装置，拍摄停在规定位置的基板所带有的基板标记中至少包含由两个头部单元进行元件安装时共用的标记的多个标记的基板标记识别实测处理，获得该标记的实测位置数据；修正数据生成工序，根据上述基板标记的实测位置数据，求出对应于上述基板被安装部分中由第一头部单元安装元件的部分的位置偏差的修正数据，并且根据上述基板标记的实测位置数据以及上述相关数据，求出对应于由第二头部单元安装元件的被安装部分的位置偏差的修正数据；元件安装工序，根据上述修正数据，驱动上述第一及第二头部单元，从而向基板的被安装部分安装元件；该元件安装方法，针对各块被安装基板通过上述各工序进行元件安装(技术方案1)。
采用上述元件安装方法，针对各块被安装基板，可根据由安装在各头部单元的摄像装置拍摄共同的基准标记的基准标记识别实测处理，求出对应于头部单元之间的移动误差例如由驱动系统的安装误差或作业过程中的热膨胀等而引起的头部单元之间的移动误差的相关数据。而且，通过安装在第一头部单元的摄像装置进行基板标记识别实测处理，对于第一头部单元，利用根据该基板标记识别实测处理而求得的修正数据，以良好的精度进行对应于基板被安装部分的位置偏差的元件安装位置修正。另一方面，对于第二头部单元，省略对第一头部单元安装处理中共用的基板标记进行的基板标记识别实测处理，根据利用第一头部单元的摄像装置进行的上述基板标记识别实测处理而求得的基板标记的实测位置数据和上述相关数据，求出修正数据，根据该修正数据，进行对应于基板被安装部分的位置偏差的元件安装位置修正。即，通过省略一部分或全部第二头部单元的基板标记识别实测处理(装置基座上固定设置基准标记时为全部)，从而缩短基板标记识别实测处理所需要的时间。关于根据该省略的基板标记的第二头部单元的修正数据，根据各基板每次求得的(被更新的)相关数据和利用第一头部单元的摄像装置进行的基板标记识别实测处理，求得该修正数据，从而确保第二头部单元的元件安装位置的修正精度。
另外，在上述元件安装方法中，较为理想的是，当设定上述第一头部单元的实际的移动坐标系为第一坐标系、第二头部单元的实际的移动坐标系为第二坐标系时，在上述相关数据生成工序中，求出坐标变换数据作为上述相关数据，所述坐标变换数据将利用第一头部单元的上述摄像装置进行的基板标记识别实测处理所获得的第一坐标系上的标记的实测位置变换为第二坐标系上的位置，在上述修正数据生成工序中，根据上述坐标变换数据，变换利用第一头部单元的摄像装置进行的基板标记识别实测处理而求得的基板标记的实测位置，根据通过上述变换求得的基板标记的位置，求出对应于第二头部单元进行元件安装的被安装部分的位置偏差的修正数据(技术方案2)。
采用上述元件安装方法，能更精确地求出(近似求出)在利用第二头部单元中装备的摄像装置进行的基板标记识别实测处理中所省略的基板标记的位置，并能提高与第二头部单元相关的上述修正数据的可靠性。
另外，在上述元件安装方法中，较为理想的是，将上述基板标记实测位置获取工序作为第一标记实测位置获取工序时，还包括第二标记实测位置获取工序，通过执行由第二头部单元的摄像装置拍摄第一标记实测位置获取工序中由第一头部单元的摄像装置拍摄的多个基板标记中的至少一对基板标记的基板标记识别实测处理，获得该标记的实测位置数据，在上述相关数据生成工序之前，实施第一、第二标记实测位置获取工序，在上述相关数据生成工序中，将上述第一、第二标记实测位置获取工序中获得的上述至少一对基板标记作为上述基准标记，根据该标记的实测位置，求出上述相关数据(技术方案3)。
采用上述元件安装方法，将基板上带有的基板标记兼作基准标记使用，因而能以合理的方法求出相关数据。
另外，在上述元件安装方法中，当上述基板带有的基板标记中存在仅涉及上述第二头部单元进行元件安装的被安装部分使用的固有基板标记时，通过在上述第二标记实测位置获取工序中，执行拍摄该固有基板标记的基板标记识别实测处理，获得该固有标记的实测位置数据，在上述修正数据生成工序中，对于第二头部单元进行元件安装的被安装部分中使用上述固有标记的部分，根据上述固有标记的实测位置数据，求出上述修正数据(技术方案4)。
如上所述，根据利用第二头部单元的摄像装置进行的基板标记识别实测处理，求出固有标记的实测位置，则使用该固有标记的部分的上述修正数据的可靠性提高，由此可以提高安装精度。
另外，即使如上所述存在固有的基板标记，也可以通过在上述第一标记实测位置获取工序中进行的拍摄该固有基板标记的基板标记识别实测处理，获得该固有标记的实测位置数据，在上述修正数据生成工序中，根据在第一标记实测位置获取工序中获得的上述固有标记的实测位置数据和上述相关数据，求出第二头部单元进行元件安装的被安装部分中使用上述固有标记的部分的修正数据(技术方案5)。
这样，即可在第一标记实测位置获取工序中进行大部分的基板标记的实测处理。
另一方面，本发明所涉及的元件安装装置，具有分别予以驱动的元件安装用第一及第二头部单元，通过这些头部单元从元件供给部取出元件并将其安装在基板上，其包括，摄像装置，分别安装于上述头部单元，与各头部单元一体移动，用于识别标记；相关数据生成装置，根据通过上述各头部单元的摄像装置分别拍摄共同的基准标记的基准标记识别实测处理，生成对应于第一头部单元和第二头部单元的移动误差的相关数据，并且通过对各块被安装基板进行上述基准标记识别实测处理，对各块基板进行上述相关数据的更新；基板标记实测位置获取装置，通过执行由上述第一头部单元的摄像装置拍摄被搬入并停在规定位置的基板所带有的多个基板标记中至少包含由两个头部单元进行元件安装时共用的标记的多个标记的基板标记识别实测处理，获得该标记的实测位置数据；修正数据生成装置，根据上述基板标记的实测位置数据，求出对应于上述基板被安装部分中由第一头部单元安装元件的部分的位置偏差的修正数据，并且根据上述基板标记的实测位置数据以及上述相关数据，求出对应于由第二头部单元安装元件的被安装部分的位置偏差的修正数据；驱动控制装置，根据上述修正数据，分别驱动第一及第二头部单元，从而向基板的被安装部分安装元件(技术方案6)。
采用上述元件安装装置，可以在具有元件安装用第一及第二头部单元的元件安装装置中实施技术方案1～5所涉及的元件安装方法。
另外，本发明的另一元件安装方法，用于具备串联连接的多台元件安装装置、且各元件安装装置分别具有从元件供给部取出元件并将其安装在基板上的元件安装用头部单元的元件安装系统，其使上述多台元件安装装置中位于最前端的装置，通过执行由上述摄像装置拍摄停在规定位置的基板所带有的基板标记中该最前端装置使用的标记的基板标记识别实测处理，获得该标记的实测位置数据，将该实测位置数据传送至最前端装置以外的后续装置，并且根据该实测位置数据，求出对应于上述基板被安装部分中由该最前端装置安装元件的部分的位置偏差的修正数据，根据该修正数据，驱动上述头部单元，通过该最前端装置进行元件的安装，然后，在上述最前端装置以外的后续装置中，执行由上述摄像装置拍摄停在规定位置的基板的上述基板标记中在最前端装置中获得实测位置数据的基板标记中的一部分的基板标记识别实测处理，根据该基板标记的实测位置数据和与该数据对应的最前端装置的上述实测位置数据，求出对应于后续装置的头部单元和最前端装置的头部单元的移动误差的相关数据，根据从最前端装置传来的上述实测位置数据中被该后续装置所共用的基板标记的实测位置数据和上述相关数据，求出对应于上述基板的被安装部分中后续装置进行元件安装的部分的位置偏差的修正数据，根据该修正数据，驱动上述头部单元，通过该后续装置进行元件的安装(技术方案7)。
采用上述元件安装方法，在最前端装置中，利用通过使用安装于头部单元的摄像装置进行的基板标记识别实测处理中求得的修正数据，以较高的精度进行对应于基板被安装部分的位置偏差的元件安装位置修正。另一方面，在后续装置中，可省略一部分基板标记识别实测处理，具体而言，可省略最前端装置中共用的基板标记的识别实测处理，由此缩短基板标记识别实测处理所需要的时间。而且，关于根据该被省略的基板标记的修正数据，可根据上述相关数据和在最前端装置中获得的基板标记的实测位置数据，求得该修正数据，从而确保后续装置的元件安装位置的修正精度。
另一方面，本发明涉及的元件安装系统，具备串联连接的多台元件安装装置、且各元件安装装置分别具有从元件供给部取出元件并将其安装在基板上的元件安装用头部单元和与该头部单元一体移动并拍摄基板上带有的基板标记的摄像装置，上述多台元件安装装置中位于最前端装置具有传送装置，该传送装置将通过执行由上述摄像装置拍摄基板标记的标记识别实测处理而获得的基板标记的实测位置数据传送至上述最前端装置以外的后续装置，各后续装置包括，相关数据生成装置，通过执行由上述摄像装置拍摄上述基板标记中在最前端装置中获得实测位置数据的基板标记的一部分的基板标记识别实测处理，根据该基板标记的实测位置数据和从最前端装置传来的传送数据中对应于该实测位置数据的实测位置数据，求出对应于后续装置的头部单元和最前端装置的头部单元的移动误差的相关数据；修正数据生成装置，根据上述相关数据和上述传送数据中包含的实测位置数据，求出对应于上述基板被安装部分中通过后续装置安装元件的部分的位置偏差的修正数据；驱动控制装置，根据上述修正数据，驱动上述头部单元，通过该后续装置进行元件的安装(技术方案8)。
采用上述元件安装装置，可在具备串联连接的多台元件安装装置的元件安装系统中实施技术方案7所涉及的元件安装方法。
采用本发明的元件安装方法以及元件安装装置，对各块被安装基板，求出对应于第一头部单元和第二头部单元的移动误差的相关数据，对于第一头部单元，根据由安装在该头部单元的摄像装置进行的基板标记识别实测处理，求出修正数据，从而以良好的精度进行对应于基板被安装部分的位置偏差的元件安装位置修正，另一方面，对于第二头部单元，利用上述基板标记识别实测处理的结果，根据该结果和上述相关数据，求出该修正数据，从而确保元件安装位置的修正精度，由此可减少基板标记识别实测处理的总时间并高效地进行元件的安装处理，而且，各头部单元能以良好的精度进行元件的安装处理。
图1表示本发明涉及的元件安装装置(适用本发明涉及的元件安装方法的元件安装装置)一个例子的俯视图。
图2表示元件安装装置的正视图。
图3表示元件安装装置控制器的方框图。
图4表示控制器中含有的演算处理部的功能结构的方框图。
图5表示被安装基板的一个例子的俯视图。
图6表示通过控制器控制元件安装的一个例子的流程图(主程序)。
图7表示通过控制器控制元件安装(标记识别处理)的一个例子的流程图(子程序)。
图8表示元件安装系统的一个例子的模式图。
具体实施例方式
通过附图对本发明的具体实施方式
进行说明。
图1、图2所示为本发明涉及的元件安装装置(采用本发明涉及的元件安装方法的元件安装装置)的概略示意图。上述图中，在元件安装装置的基座1上，设置有用于搬送基板的搬送带(conveyer)2，印刷基板P(以下简称基板P)通过该搬送带2予以搬送并停止在规定的安装作业位置。另外，在以下的说明中，必要时，以搬送带2的搬送方向为X轴方向、以在水平面中与X轴方向垂直的方向为Y轴方向，以与X轴及Y轴垂直的方向为Z轴方向进行说明。
上述搬送带2，具体包括沿着X轴方向排列的入口侧搬送带2A、作业用搬送带2B以及出口侧搬送带2C，作业用搬送带2B作为上述安装作业位置，在该安装作业位置，基板P在由未图示的夹持机构夹持的状态下进行元件的安装处理。
关于作业用搬送带2B，在图中虽未详示，其与以伺服电动机(servomotor)18为驱动源的Y轴方向的驱动机构连接，进行元件的安装处理时，在承载基板P的状态下受到Y轴方向的驱动，通过后述头部单元5A、5B和该作业用搬送带2B的移动，从而可以在基板P上的任意位置安装元件。
在上述搬送带2的Y轴方向两侧，设有元件供给部4A、4B，以提供被安装用元件。在上述元件供给部4A、4B中，沿着X轴方向设置有多列带式送料器(tape feeder)，还设置有未图示的盘式送料器(trayfeeder)。各带式送料器中，装卸可能地设置有卷绕有储存IC、晶体管、电容器(condenser)等小片状芯片元件的带子的卷轴(reel)，从该卷轴向送料器顶端的元件取出部间歇地送出上述带子的同时，通过后述安装用头部20取出带子内的元件。此外，盘式送料器主要是将封装元件等元件在盘上排列成矩阵(matrix)状后送出。
在上述基座1的上方还设有一对元件安装用头部单元5A、5B(称为第一单元5A、第二单元5B)。
上述头部单元5A、5B在一定区域内可分别沿X轴方向和Y轴方向移动，X轴方向的移动各自独立进行，Y轴方向的移动则一体进行。即，基座1上设置有一对沿Y轴方向延伸的固定导轨7和通过Y轴伺服电动机9予以转动驱动的滚珠丝杠8，在上述固定导轨7上设置有头部单元支撑部件11，设置于该支撑部件11的螺母12与上述滚珠丝杠8螺合。而且，在上述支撑部件11的Y轴方向两侧(图1中为上下两侧)分别设置沿X轴方向延伸且相互平行的引导部件13A、13B和通过X轴伺服电动机15A、15B予以驱动的滚珠丝杠14A、14B，在上述各引导部件13A、13B上分别移动可能地安装有头部单元5A、5B，并且，分别设在各头部单元5A、5B上的未图示的螺母与上述滚珠丝杠14A、14B分别螺合。而且，伴随Y轴伺服电动机9的运作而引起的滚珠丝杠8的转动，支撑部件11沿Y轴方向移动，该移动使各头部单元5A、5B沿Y轴方向一体移动，另一方面，伴随各X轴伺服电动机15A、15B的运作而引起的滚珠丝杠14A、14B的转动，各头部单元5A、5B相对于支撑部件11分别独立地沿X轴方向移动。
上述头部单元5A、5B中分别搭载多根用于吸附元件并将其安装在基板P上的安装用头部20(以下简称头部20)，在本实施例中，8根头部20以沿X轴方向排成一列的状态予以搭载。
这些头部20分别与以Z轴伺服电动机24(参照图3)为驱动源的升降机构以及以R轴伺服电动机25(参照图3)为驱动源的转动机构连接，通过这些机构而相对于头部单元5A、5B沿上下方向(Z轴方向)以及围绕轴心(R轴方向)分别予以驱动。
在各头部20的顶端设有用于吸附元件的吸嘴(nozzle)21。各吸嘴21通过未图示的阀(valve)等与负压供给装置连接，在安装作业过程中，根据需要向吸嘴顶端供给负压，利用此负压进行元件的吸附。
各头部单元5A、5B中还安装有由CCD区域传感器(area sensor)等构成的基板识别用摄像机23A、23B(称为第一基板摄像机23A、第二基板摄像机23B)。上述摄像机23A、23B拍摄位于上述安装作业位置的基板P所带有的各种标记，因此相对于各头部单元5A、5B向下、即拍摄方向朝下地固定安装。
此外，基座上设有元件识别用摄像机17(称为元件摄像机17)，其由用于拍摄各头部20吸附元件的CCD线传感器(line sensor)等构成。该元件摄像机17分别设置在各元件供给部4A、4B上，当上述头部单元5A、5B通过上述摄像机17上方时，从各头部20的吸附元件的下侧分别对其进行拍摄。
图3表示进行来自上述各摄像机17、23A、23B的信号处理以及各种驱动部的控制等的控制器(controller)30的结构。
该图中，控制器30，包括，由CPU等构成的演算处理部3 1、存储安装程序的安装程序存储部32、存储与基板搬送、元件安装等相关的各种数据的数据存储部33、控制驱动头部单元5A、5B以及头部20的X轴、Y轴、Z轴、R轴的各电动机15A、15B、9、24、25的电动机控制部34、外部输入输出部35、图像处理部36和数据通信部37等。
上述电动机控制部34，根据从设在各电动机15A、15B、9、24、25上的编码器(encoder)得到的信号和从演算处理部31得到的目标值，对15A、15B、9、24、25进行控制。上述外部输入输出部35，作为输入单元，连接有如检测基板P的搬入和搬出的传感器等各种传感器类27，作为输出单元，连接有上述夹持驱动部28等。此外，外部输入输出部35上还连接有未图示的搬送用驱动机构和搬送带间隔调节用驱动机构等。
上述图像处理部36与第一基板摄像机23A、第二基板摄像机23B以及元件摄像机17连接，从这些摄像机得到的图像信号输入图像处理部36，实施了规定的图像处理后，其图像数据传送至演算处理部31。
演算处理部31通过外部输入输出部35，对用于基板P的搬入和搬出的搬送带2等、用于驱动基板搬入时和搬出时夹持运作的夹持驱动部28进行控制等，并且在安装作业时，通过电动机控制部34对驱动各头部单元5A、5B以及头部20的各15A、15B、9、24、25进行控制。此外，如图4所示，作为相关数据生成装置、基板标记实测位置数据生成装置(相当于本发明涉及的基板标记实测位置获取装置)以及修正数据生成装置，求出对应于基板P被安装部分位置偏差的元件安装位置的修正数据，并且根据该修正数据，控制各头部单元5A、5B的运作。
下面，对演算处理部31的上述各装置的功能进行说明。
<基板标记实测位置数据生成装置>
演算处理部31根据通过执行由基板摄像机23A、23B分别实际拍摄基板P上带有的后述各种标记的标记识别实测处理而获得的图像数据，求出各标记的位置(实测位置数据)。
<相关数据生成装置>
演算处理部31利用基板摄像机23A、23B分别拍摄基板P所带有的共同的两个基准标记、具体为后述基板基准标记(fiducial mark)M1，根据得到的该标记M1的实测位置数据，生成对应于第一头部单元5A和第二头部单元5B之间的移动误差的坐标变换数据(本发明涉及的相关数据)。具体而言，根据下述数式1，求出坐标变换参数K、θ、ΔX、ΔY，由此可生成数式2的坐标变换(式)数据，即当假设第一头部单元5A实际移动的坐标系为第一坐标系、第二头部单元5B实际移动的坐标系为第二坐标系时，将第一基板摄像机23A拍摄的第一坐标系上的标记实测位置变换为第二坐标系上的位置的坐标系变换式。
B·X1B·Y1=Kcosθ-sinθsinθcosθA·X1A·Y1+ΔXΔY]]>B·X2B·Y2=Kcosθ-sinθsinθcosθA·X2A·Y2+ΔXΔY]]>其中，K比例θ转动角度ΔXX轴方向的位移ΔYY轴方向的位移另外，(A·X1，A·Y1)、(A·X2、A·X2)分别为根据用第一基板摄像机23A拍摄上述两个基板基准标记M1的标记识别实测处理而求得的该标记M1的实测位置(坐标)，(B·X1，B·Y1)、(X2b、X2b)为根据用第二基板摄像机23B拍摄该标记M1的标记识别实测处理而求得的该标记M1的实测位置(坐标)。
VB·xVB·y=Kcosθ-sinθsinθcosθRA·xRA·yΔxΔy]]>其中，(RA·x，RA·y)为通过执行用第一基板摄像机23A进行的标记识别实测处理并根据其图像数据而求得的该标记的实测位置(坐标)，(VB·x，VB·y)为上述实测位置(RA·x，RA·y)变换后的值。
<修正数据生成装置>
演算处理部31，根据基板P所带有的标记中用第一基板摄像机23A进行的标记识别实测处理而求得的标记的实测位置数据和预先输入安装程序的标记的理论位置数据，求出对应于基板P被安装部分中由第一头部单元5A负责的部分(进行元件安装的部分)的位置偏差的修正数据。
此外，演算处理部31还求出对应于基板P被安装部分中由第二头部单元5B负责的部分(进行元件安装的部分)的位置偏差的修正数据。
在此，演算处理部31对于被安装部分中使用共同标记(即两个头部单元5A、5B进行元件安装时共用的标记)的部分的修正数据，首先，根据通过用第一基板摄像机23A进行的标记识别实测处理而求得的标记实测位置数据和上述相关数据，求出该共同标记的变换位置，根据该变换位置数据和该标记的理论位置数据，求出对应于该被安装部分的位置偏差的修正数据。此外，对于被安装部分中使用固有标记(即仅第二头部单元5B安装元件时使用的标记)的部分的修正数据，根据用第二基板摄像机23B进行的标记识别实测处理而求得的标记实测位置数据和该标记的理论位置数据，求出对应于该被安装部分的位置偏差的修正数据。
下面，通过图5对通过上述元件安装装置进行元件安装处理的基板P及其带有的标记的一个例子进行说明。
同图所示为多联基板(以下，除必要外，称为基板P)。该基板P为包含形成同一电路的多块区域的基板P(图示的例子中为4块区域A～D)，整体作为一块基板，实施元件的安装处理后，切分成区域A～D，分别使用。在该基板P的角部形成一对用于识别基板位置的基板基准标记M1(称为BFID标记M1)。此外，在各区域A～D的角部分别形成一对用于识别各区域位置的局部基准标记(local fiducial mark)M2(称为LFID标记M2)，同时在被安装部分中对安装精度有特殊要求的部分的附近，形成点基准标记(point fiducial mark)(PFID标记M3)。
另外，上述标记M1～M3中，BFID标记M1和LFID标记M2是头部单元5A、5B双方进行元件安装时为求出上述修正数据所必需的标记，在本实施例中，BFID标记M1相当于上述基准标记，LFID标记M2相当于上述共同标记。另一方面，关于PFID标记M3，取决于对使用(利用)该标记M3的被安装部分由头部单元5A、5B中哪一方进行元件安装，在本实施例中，由第二头部单元5B负责该部分的元件安装。因此，该PFID标记M3相当于上述固有标记。
接着，用图6和图7的流程图对上述控制器30执行的安装动作控制的一个例子进行说明。
根据图6，控制器30首先驱动搬送带2，将基板P搬入作为安装作业位置的作业用搬送带2B，搬入后，控制夹持驱动部28，将基板P通过夹持定位于作业用搬送带2B(步骤S1)。此时，作业用搬送带2B设置在与入口侧搬送带2A以及出口侧搬送带2C一起沿X轴方向排成一列的规定的基准位置。
接着，作业用搬送带2B静止在该基准位置，通过依次驱动头部单元5A、5B，执行基板P上带有的标记的识别处理(步骤S3)。该标记识别处理按照图7的子程序(subroutine)进行。另外，在以下说明中为方便起见，以被安装基板是图5所示的基板P的情况为例，进行说明。
参照图7，首先，控制器30判断与第一头部单元5A负责的被安装部分相关的标记识别处理是否已经结束(步骤S10)，当判断为NO时，将第一头部单元5A移动至基板P上，通过第一基板摄像机23A依次拍摄基板P的一对BFID标记M1(步骤S12)。并且，根据BFID标记M1的理论位置数据和实测位置数据，求出对应于基板P的位置偏差的修正数据、即对应于第一头部单元5A负责的被安装部分中使用该BFID标记M1部分的位置偏差的修正数据(步骤S14)。而且，存储BFID标记M1的实测位置数据(步骤S16)。
接着，判断与第一头部单元5A负责的被安装部分相关的标记中是否还存在其他要识别的标记(步骤S18)。当判断为YES时，移动第一头部单元5A，通过第一基板摄像机23A依次拍摄该标记，根据该标记的理论位置数据和实测位置数据，求出对应于第一头部单元5A负责的被安装部分中使用该标记的位置偏差的修正数据(步骤S20、S22)。存储该标记的实测位置数据(步骤S24)。具体而言，以图5所示的基板P为例，通过步骤S20、22的处理，进行LFID标记M2的标记识别实测处理，根据由此得到的实测位置数据和LFID标记M2的理论位置数据，求出对应于被安装部分中使用该LFID标记M2部分的位置偏差的修正数据。
与此相对，当步骤S10中判断为YES时，将第二头部单元5B移动至基板P上，通过第二基板摄像机23B依次拍摄上述一对BFID标记M1，根据该BFID标记M1的理论位置数据和实测位置数据，求出对应于基板P的位置偏差的修正数据、即对应于第二头部单元5B负责的被安装部分中使用该BFID标记M1部分的位置偏差的修正数据，然后存储BFID标记M1的实测位置数据(步骤S28～S32)。
接着，判断与第一头部单元5A负责的被安装部分相关的标记中是否存在其他要识别的标记(步骤S34)，当判断为YES时，进一步判断该标记中是否存在头部单元5A、5B进行元件安装处理时共用的标记(共同标记)(步骤S36)。
以图5所示的基板P为例，如上所述，LFID标记M2相当于共同标记，因此在此判断为YES。此时，不对LFID标记M2进行标记识别实测处理，从已有的数据中近似求出LFID标记M2的位置。
即，读取通过由基板摄像机23A、23B进行的标记识别实测处理而分别求得的BFID标记M1的实测位置数据(步骤S16、S32中存储的数据)，根据这些实测位置数据，生成上述坐标变换数据(参照数2)，在该坐标变换数据中代入根据第一基板摄像机23A的标记识别实测处理求得的LFID标记M2的实测位置数据(步骤S24中存储的数据)，求出该实测位置数据的变换值(步骤S42～S48)。因此，不需要通过第二基板摄像机23B对LFID标记M2进行实际拍摄，而是求出LFID标记M2的位置的近似值。
根据步骤S48求得的位置数据即LFID标记M2的变换位置数据(近似值)和LFID标记M2的理论位置数据，求出对应于第二头部单元5B负责的被安装部分中使用该LFID标记M2部分的位置偏差的修正数据(步骤S50)。
接着，判断与第二头部单元5B负责的被安装部分相关的标记中是否存在其他要识别的标记(步骤S52)，当判断为YES时，转移到步骤S38，当判断为NO时，转移到步骤S26。
另一方面，当步骤S36中判断为NO时，即存在仅第二头部单元5B负责的被安装部分使用的标记(上述固有标记)，移动第二头部单元5B，利用第二基板摄像机23B依次拍摄该标记，根据该标记的理论位置数据和实测位置数据，求出对应于第二头部单元5B负责的被安装部分中使用该标记部分的位置偏差的修正数据(步骤S38，S40)。具体而言，以图5所示的基板P为例，因PFID标记M3相当于固有标记，进行PFID标记M3的标记识别实测处理，根据由此得到的实测位置数据和理论位置数据，求出对应于被安装部分中使用该PFID标记M3部分的位置偏差的修正数据。
这样，当最终判断标记识别处理已结束时(步骤S26为YES)，结束由上述子程序进行的处理，转移到图6的步骤S4，进行元件的安装处理。
关于元件的安装处理，例如，将第一头部单元5A移动至元件供给部4A的上方，通过各头部20从带式送料器或盘式送料器取出元件，然后将第一头部单元5A移动至元件摄像机17的上方，拍摄各头部20的吸附元件，对其吸附状态进行分析后，依次将第一头部单元5A移动至基板P的规定的被安装部分，同时安装元件。在上述安装过程中，仅在X轴方向驱动第一头部单元5A，通过在Y轴方向驱动作业用搬送带2B来进行头部20与被安装部分在Y轴方向的定位。此时，根据通过标记识别处理求得的修正数据(图7的步骤S14，S22中求得的修正数据)和通过元件摄像机17的元件识别求得的元件吸附状态，驱动控制第一头部单元5A以及作业用搬送带2B，从而使第一头部单元5A以良好的精度进行元件的安装。
另外，在第一头部单元5A进行元件的安装处理期间，第二头部单元5B配置于元件供给部4的上方。因此，利用第一头部单元5A进行元件安装处理的时间，第二头部单元5B从元件供给部4B取出元件，当第一头部单元5A结束元件的安装处理时，如上所述，将第二头部单元5B依次向基板P的规定的被安装部分移动，同时安装元件。此时，根据通过标记识别处理求得的修正数据(图7的步骤S30，S40，S50中求得的修正数据)和通过元件摄像机17的元件识别求得的元件吸附状态，驱动控制第二头部单元5B以及作业用搬送带2B，从而使第二头部单元5B以良好的精度进行元件的安装。
这之后，通过头部单元5A、5B交替向基板P进行元件安装处理，当该基板P上的全部元件的安装结束时，作业用搬送带2B返回至上述基准位置，通过驱动搬送带2，将该基板P搬送至下一步工序(步骤S5)。
判断是否还有要进行安装处理的基板P(步骤S6)，当判断为YES时，返回到步骤S1，将下一块基板P搬入装置内，当判断为NO时，对基板P进行的一系列的元件安装处理结束。
根据上述元件安装装置(元件安装方法)，关于第一头部单元5A的元件安装处理，通过安装在该头部单元5A的第一基板摄像机23A，进行基板P的标记识别实测处理，根据该标记识别实测处理求得的修正数据(图7的步骤S14，S22求得的修正数据)，驱动第一头部单元5A等，从而能以良好的精度进行对应于基板P的被安装部分中第一头部单元5A负责的部分的位置偏差的元件安装位置修正。
另一方面，关于第二头部单元5B的元件安装处理，对第一头部单元5A的安装处理之间所共用的标记(图5的例子中为LFID标记M2)省略标记识别实测处理，执行由第一基板摄像机23A进行的标记识别实测处理，利用获得的实测位置数据，求出修正数据(图7的步骤S42～步骤S50)，根据该修正数据，驱动控制第二头部单元5B等。因此，可以缩短基板P的标记识别实测处理所需要的时间。
关于省略了标记识别实测处理的标记，利用根据用第一及第二的各基板摄像机23A、23B拍摄共同标记(图5的例子中为BFID标记M1)的标记识别实测处理而求得的坐标变换(式)数据，通过该坐标变换数据，变换第一基板摄像机23A的标记识别实测处理的结果(实测位置数据)，求出其位置的近似值，根据该近似值，生成修正数据，因此，即使是对于根据省略了标记识别实测处理的标记的修正数据，也可以生成具有可靠性的数据。特别是对于坐标变换数据，并不将其作为固定值而持续使用，而是对各块被安装基板进行求取(更新)，因此，最终求得的修正数据的可靠性高，从而还可以良好地确保第二头部单元5B的元件安装位置的修正精度。即，当持续实施元件安装处理时，考虑到驱动头部单元5A、5B的机构部分的经时变化、例如因热膨胀等使两个头部单元5A、5B的移动误差发生经时性变化，在上述情况下，若将坐标变换数据作为固定值持续使用，则实测位置和变换数据(近似值)的差将变大，所求得的修正数据的可靠性会经时降低。但在上述装置中，如上所述对各块被安装基板进行坐标变换数据的更新，因此当求算根据省略了标记识别实测处理的标记的修正数据时，如上所述，加入了头部单元5A、5B的移动误差的变化量，从而可以持续地确保修正数据的可靠性。
因此，根据该元件安装装置，如上所述，利用一对头部单元5A、5B进行元件的安装处理，同时可以减少每块基板的标记识别实测处理的总时间而高效地进行元件的安装处理，此外，各头部单元5A、5B能以良好的精度进行元件的安装处理。
本实施例中，通过执行由第一及第二的各基板摄像机23A、23B分别拍摄共同的基准标记的基准标记识别实测处理，即使第一头部单元5A的移动误差和第二头部单元5B的移动误差之间存在差异，也可以消除该差异产生的影响，实现正确的安装位置。此外，也可无需对第一头部单元5A的移动误差和第二头部单元5B的移动误差分别进行单独实测。
上述元件安装装置是本发明涉及的元件安装装置(使用本发明涉及的元件安装方法的元件安装装置)的一个具体实施例，但只要不脱离本发明的宗旨，其具体的结构和元件安装方法等可以适当变更。例如，也可以采用下述结构和方法等。
(1)实施例中以图5所示的基板P为例，根据该基板P带有的标记中一对BFID标记M1的标记识别实测处理结果求出坐标变换(式)数据(图7的步骤S42，S44)，当然，这只是示例，也可以根据其他的标记求出坐标变换数据。但考虑到机构部分的热膨胀引起的头部单元5A、5B的位移变化，优选根据基板P带有的标记中间隔最宽的BFID标记来求坐标变换数据。
(2)实施例中作为对应于第一头部单元5A和第二头部单元5B的移动误差的相关数据，如上所述，求出坐标变换(式)数据，但是也可以将头部单元5A，5B间在X轴方向以及Y轴方向的移动误差作为相关数据求算。此时，可以根据用两个基板摄像机23A、23B进行的共同的同一标记的标记识别实测处理而求出相关数据，因此，可以用更简单的方法求出相关数据，还可以缩短为求算相关数据所需的标记识别实测处理的时间。
(3)实施例中根据基板P带有的一对标记的识别实测处理求出坐标变换(式)数据，但是也可以在基座上固定设置专用的标记(基准标记)，根据该固定标记的标记识别实测处理求出坐标变换数据。此时，对各块被处理基板，在该基板P被搬入安装作业位置(作业用搬送带2B)之前，可以通过两个基板摄像机23A、23B事先进行固定标记的标记识别实测处理。此时，关于标记识别处理(参照图7)，例如可以省略步骤S28～S32的处理，在步骤S42，S44的处理中，根据上述固定标记的标记识别实测处理结果生成坐标变换数据。因此，此时，如没有固有标记，对于第二头部单元5B来说，可以不对基板P上的标记进行任何标记识别实测处理即可进行元件安装处理。
(4)实施例中进行标记识别处理时(参照图7)，通过第一基板摄像机23A进行基板P的标记识别实测处理时(图7中步骤S12～步骤S24的处理)，仅拍摄基板P被安装部分中第一头部单元5A负责的部分所使用的标记，关于该第一基板摄像机23A进行的标记识别实测处理，也可以同时对第二头部单元5B负责的部分所使用的上述固有标记进行识别实测处理，根据该固有标记的实测位置数据和坐标变换数据求出该固有标记的位置(近似值)。
上述实施例是安装有一对头部单元5A，5B的元件安装装置的例子，作为其他例子，本发明也可以适用于将分别安装有头部单元的多台元件安装装置连接的元件安装系统。即如图8所示，关于将相同结构的多台单位装置50A～50D串联连接的元件安装系统，将通过最前端的单位装置50A(称为最前端装置50A)实施的标记识别实测处理的结果传送到后续的单位装置50B～50D(称为后续装置50B～50D)并加以利用，从而可以省略一部分由后续装置50B～50D进行的标记识别实测处理。下面，以图5所示的基板P为被安装基板时的情况为例，对此时各装置50A～50D的具体运作控制进行说明。
(a)最前端装置50A将基板P搬入规定的安装作业位置并定位后，利用安装在头部单元的基板摄像机，对基板P带有的标记M1～M3中该最前端装置50A所使用的标记(本例中为BFID标记M1和LFID标记M2)进行标记识别实测处理，并且将其结果传送到后续装置50B～50D。
根据该实测位置数据，求出对应于被安装部分的位置偏差的修正数据，根据该修正数据，驱动头部单元，从而对由该最前端装置50A负责的被安装部分进行元件的安装。
(b)后续装置50B(50C，50D)将基板搬入规定的安装作业位置并定位后，利用头部单元中装备的基板摄像机，对基板P带有的标记M1～M3中对应于后续装置50B的标记进行标记识别实测处理。此时，除BFID标记M1外，对最前端装置50A之间共用的标记(LFID标记M2)省略标记识别实测处理。
根据经标记识别实测处理的BFID标记M1以及PFID标记M3的实测位置数据，求出对应于使用该标记M1，M3的被安装部分的位置偏差的修正数据。
另外，根据BFID标记M1的实测位置数据和从最前端装置50A传来的传送数据中包含的BFID标记M1的实测位置数据，生成对应于最前端装置50A的头部单元和后续装置50B的头部单元的移动误差的相关数据(例如，与上述实施例相同的坐标变换(式)数据)，根据该坐标变换数据和从最前端位置50A传来的传送数据，求出对应于使用LFID标记M2的被安装部分的位置偏差的修正数据。
而且根据各修正数据，驱动头部单元，从而对该后续装置50B负责的被安装部分进行元件的安装。
即，虽未特别图示，该元件安装系统具有将基板标记的实测位置数据从最前端装置50A向后续装置50B～50D传送的传送装置，而且，各后续装置50B～50D包括相关数据生成装置，即生成坐标变换数据等相关数据；修正数据生成装置，即根据上述相关数据，求出对应于被安装部分中由后续装置50B～50D安装元件的部分的位置偏差的修正数据；驱动控制装置，即根据上述修正数据，驱动头部单元，从而进行元件的安装。
根据上述元件安装系统(元件安装方法)，关于基板P带有的标记M1～M3中各装置50A～50D共用的标记(本例中为LFID标记M2)，因在后续装置50B～50D中省略该标记的标记识别实测处理，从而可以缩短元件安装系统中标记识别实测处理的总时间并高效地进行元件的安装处理。本例中，关于在后续装置50B(～50D)中省略标记识别实测处理的标记(LFID标记M2)，利用根据通过各装置50A～50D的基板摄像机拍摄基板P上共同的标记(BFID标记M1)的标记识别实测处理而求得的坐标变换数据，变换最前端装置50A的标记识别实测处理的结果(实测位置数据)，从而近似求出其位置，根据该近似值生成修正数据，因此，即使对于根据省略了标记识别实测处理的修正数据，也可以生成具有一定程度可靠性的数据，从而可以良好地确保后续装置50B～50D的元件安装位置的修正精度。
权利要求
1.一种元件安装方法，用于具有多个分别予以驱动的元件安装用头部单元，通过这些头部单元分别从元件供给部取出元件并将其安装在基板上的元件安装装置，其特征在于包括，相关数据生成工序，以上述头部单元中的某一头部单元为第一头部单元、其他头部单元为第二头部单元，通过执行由安装在这些头部单元中的摄像装置分别拍摄共同的基准标记的基准标记识别实测处理，求出对应于第一头部单元和第二头部单元的移动误差的相关数据；基板标记实测位置获取工序，通过执行由上述第一头部单元的摄像装置，拍摄停在规定位置的基板所带有的基板标记中至少包含由两个头部单元进行元件安装时共用的标记的多个标记的基板标记识别实测处理，获得该标记的实测位置数据；修正数据生成工序，根据上述基板标记的实测位置数据，求出对应于上述基板被安装部分中由第一头部单元安装元件的部分的位置偏差的修正数据，并且根据上述基板标记的实测位置数据和上述相关数据，求出对应于由第二头部单元安装元件的被安装部分的位置偏差的修正数据；元件安装工序，根据上述修正数据，驱动上述第一及第二头部单元，从而向基板的被安装部分安装元件；该元件安装方法，针对各块被安装基板通过上述各工序进行元件安装。
2.根据权利要求1所述的元件安装方法，其特征在于当设定上述第一头部单元的实际的移动坐标系为第一坐标系、第二头部单元的实际的移动坐标系为第二坐标系时，在上述相关数据生成工序中，求出坐标变换数据作为上述相关数据，所述坐标变换数据将利用第一头部单元的上述摄像装置进行的基板标记识别实测处理所获得的第一坐标系中的标记的实测位置变换为第二坐标系中的位置，在上述修正数据生成工序中，根据上述坐标变换数据，变换利用第一头部单元的摄像装置进行的基板标记识别实测处理而求得的基板标记的实测位置，根据通过上述变换求得的基板标记的位置，求出对应于第二头部单元进行元件安装的被安装部分的位置偏差的修正数据。
3.根据权利要求2所述的元件安装方法，其特征在于将上述基板标记实测位置获取工序作为第一标记实测位置获取工序时，还包括第二标记实测位置获取工序，通过执行由第二头部单元的摄像装置拍摄在第一标记实测位置获取工序中由第一头部单元的摄像装置拍摄的多个基板标记中至少一对基板标记的基板标记识别实测处理，获得该标记的实测位置数据，在上述相关数据生成工序之前，实施第一、第二标记实测位置获取工序，在上述相关数据生成工序中，将上述第一、第二标记实测位置获取工序中获得的上述至少一对基板标记作为上述基准标记，根据该标记的实测位置，求出上述相关数据。
4.根据权利要求3所述的元件安装方法，其特征在于通过在上述第二标记实测位置获取工序中，执行拍摄上述基板所带有的基板标记中仅涉及上述第二头部单元进行元件安装的被安装部分而使用的固有基板标记的基板标记识别实测处理，获得该固有标记的实测位置数据，在上述修正数据生成工序中，对于第二头部单元进行元件安装的被安装部分中使用上述固有标记的部分，根据上述固有标记的实测位置数据，求出上述修正数据。
5.根据权利要求3所述的元件安装方法，其特征在于通过在上述第一标记实测位置获取工序中，执行拍摄上述基板所带有的基板标记中仅涉及上述第二头部单元进行元件安装的被安装部分而使用的固有基板标记的基板标记识别实测处理，获得该固有标记的实测位置数据，在上述修正数据生成工序中，根据在第一标记实测位置获取工序中获得的上述固有标记的实测位置数据和上述相关数据，求出第二头部单元进行元件安装的被安装部分中使用上述固有标记的部分的修正数据。
6.一种元件安装装置，具有分别予以驱动的元件安装用第一及第二头部单元，通过这些头部单元从元件供给部取出元件并将其安装在基板上，其特征在于包括，摄像装置，分别安装于上述头部单元，与各头部单元一体移动，用于识别标记；相关数据生成装置，根据通过上述各头部单元的摄像装置分别拍摄共同的基准标记的基准标记识别实测处理，生成对应于第一头部单元和第二头部单元的移动误差的相关数据，并且通过对各块被安装基板进行上述基准标记识别实测处理，对各块基板进行上述相关数据的更新；基板标记实测位置获取装置，通过执行由上述第一头部单元的摄像装置拍摄被搬入并停在规定位置的基板所带有的多个基板标记中至少包含由两个头部单元进行元件安装时共用的标记的多个标记的基板标记识别实测处理，获得该标记的实测位置数据；修正数据生成装置，根据上述基板标记的实测位置数据，求出对应于上述基板被安装部分中由第一头部单元安装元件的部分的位置偏差的修正数据，并且根据上述基板标记的实测位置数据以及上述相关数据，求出对应于由第二头部单元安装元件的被安装部分的位置偏差的修正数据；驱动控制装置，根据上述修正数据，分别驱动第一及第二头部单元，从而向基板的被安装部分安装元件。
7.一种元件安装方法，用于具备串联连接的多台元件安装装置，且各元件安装装置分别具有从元件供给部取出元件并将其安装在基板上的元件安装用头部单元的元件安装系统，其特征在于使上述多台元件安装装置中位于最前端的装置，通过执行由上述摄像装置拍摄停在规定位置的基板所带有的基板标记中该最前端装置使用的标记的基板标记识别实测处理，获得该标记的实测位置数据，将该实测位置数据传送至最前端装置以外的后续装置，并且根据该实测位置数据，求出对应于上述基板被安装部分中由该最前端装置安装元件的部分的位置偏差的修正数据，根据该修正数据，驱动上述头部单元，从而通过该最前端装置进行元件的安装，然后，使上述最前端装置以外的后续装置，执行由上述摄像装置拍摄停在规定位置的基板的上述基板标记中在最前端装置中获得实测位置数据的基板标记的一部分的基板标记识别实测处理，根据该基板标记的实测位置数据和与该数据对应的最前端装置的上述实测位置数据，求出对应于后续装置的头部单元和最前端装置的头部单元的移动误差的相关数据，根据从最前端装置传来的上述实测位置数据中被该后续装置所共用的基板标记的实测位置数据和上述相关数据，求出对应于上述基板的被安装部分中由后续装置进行元件安装的部分的位置偏差的修正数据，根据该修正数据，驱动上述头部单元，从而通过该后续装置进行元件的安装。
8.一种元件安装系统，具备串联连接的多台元件安装装置，且各元件安装装置分别具有从元件供给部取出元件并将其安装在基板上的元件安装用头部单元和与该头部单元一体移动并拍摄基板所带有的基板标记的摄像装置，其特征在于上述多台元件安装装置中位于最前端的装置具有传送装置，该传送装置将通过执行由上述摄像装置拍摄基板标记的标记识别实测处理而获得的基板标记的实测位置数据传送至该最前端装置以外的后续装置，各后续装置，包括，相关数据生成装置，通过执行由上述摄像装置拍摄上述基板标记中在最前端装置中获得实测位置数据的基板标记的一部分的基板标记识别实测处理，根据该基板标记的实测位置数据和从最前端装置传来的传送数据中对应于该实测位置数据的实测位置数据，求出对应于后续装置的头部单元和最前端装置的头部单元的移动误差的相关数据；修正数据生成装置，根据上述相关数据和上述传送数据中包含的实测位置数据，求出对应于上述基板被安装部分中由后续装置安装元件的部分的位置偏差的修正数据；驱动控制装置，根据上述修正数据，驱动上述头部单元，从而通过该后续装置进行元件的安装。
全文摘要
本发明的元件安装方法，包括，利用安装在头部单元(5A、5B)的第一及第二基板摄像机(23A、23B)，拍摄基板(P)上的共同的标记，求出两个头部单元(5A、5B)之间的坐标变化数据的工序；利用第一摄像机(23A)至少对基板(P)的标记中由两个头部单元(5A、5B)进行元件安装所共用的标记进行拍摄、识别的工序；根据标记实测位置数据，求出基板(P)的被安装部分中第一头部单元(5A)负责的部分的修正数据，并且根据标记实测位置数据以及坐标变换数据，求出第二头部单元(5B)负责的部分的修正数据的工序；通过驱动两个头部单元(5A、5B)来安装元件的工序；各块被安装基板通过上述各个工序实现元件安装。采用本发明，可高效地进行元件安装处理并确保较高的安装精度。
文档编号H05K13/08GK101072495SQ20071010084
公开日2007年11月14日 申请日期2007年4月20日 优先权日2006年5月11日
发明者山积宏二, 松下大辅 申请人:雅马哈发动机株式会社