专利名称：部件安装装置的头位置的校正方法及虚设喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及部件安装装置的头位置的校正方法及适合于进行该校正时使用的虚设(dummy)喷嘴。
背景技术：
例如在专利文献1中公开了用于将IC、LSI、倒装片、电阻片、片状电容器等电子部件安装在基板的预定位置的部件安装装置。该部件安装装置具有头，所述头具有真空吸附这些部件的喷嘴，组合该头(具体讲，为保持该头的保持器)在X-Y方向(水平驱动)和Z轴方向(铅直驱动)的移动以及该头自身的绕Z轴旋转(θ驱动)组合，并将提供给加零件机(partsfeeder)的部件安装在基板上，在这种部件安装装置中，若控制装置所识别的X-Y平面上的喷嘴位置与实际的喷嘴位置偏离，则固然会使部件在基板上的安装精度受损。头(喷嘴)的位置可以根据一起安装在搭载有该头的保持器(保持架)上的基板识别用的照相机(本发明中的第二照相机)的摄像结果进行判断，而该基板识别用的照相机和实际的头之间存在预定距离(偏移量offset)，所以若因保持器自身的热膨胀等导致该偏移量从预先假设的设定值发生变化，则作为结果，在控制装置所识别的头位置与实际的头位置之间产生偏离。
因此，在该专利文献1的部件安装装置中，以如下方式对该偏移量进行校正。首先，可进退移动地构成形成于安装装置的基座侧的标记，与芯片识别用照相机(本发明中的第一照相机)的中心对齐。然后，使基板识别用的照相机从X-Y平面的原点移动能够预测为进入基板识别用照相机的视场的设计上的预定值X1、Y1，用该基板识别用照相机进行拍摄，得到标记的实际的初始位置MX0、MY0。接着，还用芯片识别用照相机观察该标记，检测初始位置MCX0、MCY0。之后，使标记从芯片识别用照相机的视场退避，并将要校正的头从原点移动设计上的预定值X2、Y2，引导到芯片识别用照相机，得到喷嘴在芯片识别用照相机上的初始位置NX0、NY0。
进行校正时，进行与上述相同的操作，根据基板识别用照相机所得到的当前位置MX1、MY1和芯片识别用照相机所得到的当前位置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为所求得的校正量。
另外，在该专利文献1中作为其它的实施方式还公开了如下的结构观察位于当初芯片识别用照相机中心的标记在进行了操作的判断时偏离了多少(MCX0→MCX1)，将该变动量(记载为“气缸动作的偏差引起的位置偏离”)附加到基板识别用照相机所观察到的所述偏移ΔX、ΔY的运算中。
专利文献1日本特许第3129134号但是，在上述的专利文献1的部件安装装置的头位置的校正方法中，要考虑的位置关系的种类非常多，而且，对于任何位置关系，都要构成为通过观察该时间变动的操作来判断校正量，所以其结果，操作前和判断时的双方需要多种类的2组的信息，存在用于判断的步骤复杂的问题。
而且，利用芯片识别用的照相机观察头的喷嘴时，实际上准确识别喷嘴的中心的做法是极其困难的操作，就从这一点来看，也不能说能够检测出准确的头(的轴心)位置。
发明内容
本发明是为了解决现有问题而提出的，本发明的课题是提供以简单的步骤直接且准确地识别基板识别用的照相机与实际的头位置的偏移量，从而能够进行合适的校正的头位置的校正方法以及在该校正方法中使用的虚设喷嘴。
本发明的部件安装装置的头位置的校正方法，所述部件安装装置利用装配于在基座上沿X-Y方向可移动的头上的喷嘴来吸附部件，将该部件配置在基板上，所述部件安装装置具有配置在所述基座上的第一照相机和与所述头一起在所述基座上可移动地装配的第二照相机，所述校正方法包括第一步骤(步骤54)，在所述头上装配所述喷嘴的虚设物即所述X-Y方向的自身的中心被标记的检查用夹具(虚设喷嘴)；第二步骤(步骤56)，利用所述第二照相机识别所述第一照相机的中心位置；第三步骤(步骤64)，考虑所述第二照相机与要校正的所述头之间的设计上的偏移量，将该头移动到所述第二步骤中识别出的第一照相机的中心位置；以及第四步骤(步骤76)，利用所述第一照相机拍摄移动后的位置上的所述检查用夹具的所述标记，从而将移动后的该头与所述第一照相机的中心的偏移检测为所述第二照相机与所述头之间的设计上的偏移量的校正量，由此解决上述问题。
在本发明中，将最先标记有自身的中心的检查用夹具作为虚设喷嘴准备。这是因为，能够更加准确地掌握头(喷嘴)的中心。接着，利用与头一起在所述基座上可移动地装配的第二照相机(后述的基板识别用照相机相当于OCC照相机)确认配置于基座侧的第一照相机(后述的芯片识别用照相机相当于VCS照相机)在该时刻的中心位置。然后，考虑第二照相机与作为校正对象的头之间的(已知)设计上的偏移量，将该头移动到上述的步骤中识别出的第一照相机的中心位置。即，为了使作为校正对象的头刚好来到第一照相机的中心，第二照相机移动到根据该第二照相机自身所实际掌握的第一照相机的中心位置返算了设计上的偏移量的位置。第二照相机利用自身的镜头准确地“实测”第一照相机的存在位置。因此，利用第一照相机拍摄虚设喷嘴时，若该虚设喷嘴的标记从第一照相机的摄像中心偏离时，该偏离可以理解为实际偏移量相对于第二照相机与该头之间的设计上的偏移量产生了偏离。因此，通过将该偏离检测为校正量，能够直接且准确地识别第二照相机与头在当前时刻的偏移量。
能够以简单的步骤直接且准确地识别基板识别用的照相机与实际的头位置的偏移量，能够进行适当的校正。
图1是示出本发明的实施方式的一例的安装装置的头位置的校正方法的控制流程的流程图。
图2是示出适用了上述校正方法的安装装置A的主要部分的概要方框图。
图3是实施上述校正方法时使用的虚设喷嘴的概要正视图和仰视图。
图4是示出为了执行上述校正方法的校正而确定触发的控制流程的流程图。
图5是示出图4的局部的改变例的主要部分控制流程的流程图。
具体实施例方式
下面根据附图详细说明本发明的实施方式的一例。
如图2所示，本发明所应用的电子部件的安装装置A具有所谓台架(gantry)型的XY驱动机构，所述XY驱动机构具有X轴2、Y轴4，在基座10中保持器(保持架)12可在X-Y方向移动。在保持器12上安装有头14(14-1、…14-4)，利用安装在头14上的喷嘴16(16-1、…16-4)吸附部件(未图示)，能够将该部件配置在承载于基座10以上的基板18上的预定位置。在该实施方式中，在一个保持器12上安装有4个头14-1～14-4。为了方便起见，将作为校正对象的头表示为14n、喷嘴表示为16n。
在安装装置A的基座10上设置有用于检测部件的吸附状态的VCS照相机(芯片识别用的照相机第一照相机)20、喷嘴更换单元22以及校准块24。并且，在保持器12上除了所述头14之外还安装有OCC照相机(基板识别用照相机第二照相机)26。在所述VCS照相机20上标记有用于使OCC照相机26确认所述VCS照相机20的位置的照相机标记(VCS标记)20a、20b。
在本实施方式中，在安装装置启动时，利用OCC照相机26拍摄设置于校准块(省略图示)上的标记(计测点)，比较该拍摄所检测出的各标记的X-Y位置和预定的位置数据，从而求出该安装装置A的固有的位置偏离，存储到未图示的控制装置中。对于利用了校准块的标记的位置识别本身，利用现有公知的方法。
通过使用了该校准块的标记的、由OCC照相机26进行的识别操作，对保持器12相对于安装在基座10上的各种单元(例如，VCS照相机20、喷嘴更换单元22等)的X-Y坐标进行校正。并且，用相同的OCC照相机26拍摄在应承载的基板18上描绘的标记18a、18b，从而校正保持器12相对于安装坐标的X-Y坐标。从OCC照相机26看到的各个头14的旋转中心的(设计上的)相对距离(各头14-1、…14-4相对于OCC照相机26的设计上的偏移量O1、…O4)被作为组装时的参数预先取得，在将各头14n(14-1～14-4中的任意一个)定位于目标坐标的情况下，将所使用的头14n相对于该OCC照相机26的偏移量On与OCC照相机基准的X-Y坐标值相加。然后，在后述的适当时期，通过图1所示的步骤，进行该偏移量On的校正。
此处，将在该校正中使用的虚设喷嘴(检查用夹具)32示于图3。
该虚设喷嘴32构成为与头14n之间的拾取部(装配机构)34与通常的喷嘴(省略图示)的形状相同，可采用与通常的喷嘴完全相同的方式装配在头14n上。但是，为了充分发挥作为夹具的作用，替代吸附口，在相当于自身的X-Y方向的中心(即，头14n的轴心)的位置描绘有鲜明的标记36。并且，例如在其Z轴方向中央附近具有涂彩成绿色的檐部38，进一步提高标记36的视觉辨认性。通常，喷嘴在吸附部件这一功能上，难以明确地确定其中心。未装配喷嘴状态的头14n更难以确定其轴心。因此，在本发明中，特意将作为专用的夹具的虚设喷嘴32装配在头14n上，利用标记36能够容易地确定其中心。
接着，使用图1详细说明偏移量的校正步骤。
首先，在步骤52(图1中表示为S52，下面相同)，将保持器12移动到存储有喷嘴更换单元22的位置，此处将在此之前装配在(要校正的)头14n上的喷嘴卸下，从喷嘴更换单元22取出图3所示的作为夹具的虚设喷嘴32进行更换、装配(步骤54)。该更换采用与通常的喷嘴更换相同的方式，根据来自未图示的控制装置的指示，自动进行。
装配了虚设喷嘴32之后，利用保持器12上的OCC照相机26识别形成于VCS照相机20上的照相机标记(VCS标记)20a、20b的位置(步骤56)。在该安装装置A中，VCS照相机20的对角线上的2个位置分别标记有VCS标记20a、20b，所以OCC照相机26识别这2个VCS标记20a、20b的位置，利用该中间点来识别、确定VCS照相机20的中心位置20c。接着，进入步骤58，考虑设计上的偏移量On，将要校正的头14n移动到步骤56中识别的VCS照相机20的中心位置20c(步骤58)。
移动后，在步骤60中，使头14n沿Z轴(头14n的轴心)下降，设定成能够拍摄虚设喷嘴32的标记36的高度。下降结束后，驱动头14n的θ轴，使其旋转到0度的位置(步骤62)，利用VCS照相机20拍摄虚设喷嘴32的标记36(步骤64)。然后，在步骤66～76中，在每隔90度，旋转/停止头14n的θ轴，在各个位置利用VCS照相机20拍摄标记36。其结果，得到共计4张图像，因此进入步骤78，根据对标记36得到的轨迹，运算头14n的旋转中心(头14n的实轴心)。其结果，即使在虚设喷嘴32装配成相对于头14n的实轴心稍微偏斜，也能够可靠地求出头14n的实轴心(步骤76)。
此处，OCC照相机26根据自身的摄像数据识别、确定VCS照相机20的实际的位置，将用于保持OCC照相机26的保持器12移动到相对于该确定的位置偏离了设计上已知的、OCC照相机26与头14n之间的偏移量On的位置，所以可以说所求出的实轴心与VCS照相机20的中心的偏离直接反应了与该(已知的)设计上的偏移量On的实际偏离。因此，在步骤90中，该偏离ΔOn为偏移量On的校正量，将On+ΔOn取得为实际偏移量OnR。
但是，本校正为了维持高的准确性(校正精度)，在头14n上装配作为专用夹具的虚设喷嘴32。因此，用于校正的测定，需要在不对生产造成防碍时以尽可能少的定时进行。从这一观点出发，安装装置A除了在基板搬送中以外始终在头14n上装配预定的喷嘴，所以用于校正的测定在基板搬送中进行，优选尽可能在基板搬送中结束测定。但是，有时会在基板搬送中发生原本的喷嘴更换，所以很难一定都是在基板搬送中结束测定。所以，不是在每次搬送基板时每次都进行测定，而是将按照特定的间隔所设定的从基准时起的经过时间、上次的测定时起的基板的生产张数(处理张数)、上次的测定时的特定位置或部件的温度变化中的至少一个作为参数，在这些参数达到设定值以上时，执行用于校正的所述程序。对于将哪个参数作为基准开始该程序，可以由用户预先进行设定。
图4示出用于决定进行该校正的测定定时的控制流程。在步骤100中，确认到特定的基板的生产结束时，开始下一基板的搬送(步骤102)。与此同时，控制流程进入步骤104，此处，判断用户所设定的基准参数是否为“时间”。为时间基准时，进入步骤106，判断从基准时起的经过时间是否超过了设定值，在判断为超过了设定值的时刻，进入步骤108，取得头14n的实际偏移量OnR。
另一方面，用户所设定的基准参数为“生产张数”时，从步骤104进入步骤112，在步骤114判断生产张数是否达到了设定值。在达到设定值之前，重复此前的流程，在达到了设定值的阶段，进入步骤116，取得头14n的实际偏移量OnR。另外，在步骤118中，清除生产张数的计数。
用户所设定的基准参数为特定的位置或部件的“温度”时，通过步骤104、112，进入步骤120，此处判断为温度变化超过了设定值时，在步骤122取得头14n的实际偏移量OnR。并且，在步骤124保存取得实际偏移量时的温度。另外，将基准参数设定为“温度”时，在因某种理由温度下降时，可以在相同温度条件时再利用事先在特定的温度下得到的偏移量。
图5示出适用了该再利用的其它实施方式的例子。
图5是进一步考虑实用性，将图4的步骤108、116、122的部分(图4的框A1的部分)改变成框A2，框A1→框A2以外大部分与图4的各步骤相同。因此，对实质上与图4的步骤相同的步骤赋予相同的步骤号。
在图5的控制流程中，在步骤120判断了温度变化超过了设定值时(即，判断为温度变化相关的条件成立时)，并不立即进入偏离的检测(实际偏移量OnR的取得)，而首先，在步骤170中，判断对于偏离是否存在在相同条件下已经取得的已检测值。
不存在已检测值时，在步骤122中，取得头14n的实际偏移量OnR，并且，确认到此时的温度在实用温度范围内(步骤172)，然后将所取得(检测)的实际偏移量OnR作为该温度的实际偏移量OnR的已检测值进行存储(步骤174)。
其结果，在步骤170中，判断为存在相同温度条件下的已检测值时，不进行再次的实际偏移量OnR的检测，可再利用该已检测值(跳过步骤122、172、174)。
另一方面，在步骤106判断为从基准时起的经过时间超过了设定值时、以及在步骤114中判断为生产张数达到了设定值时，采用与先前的实施方式相同的方式，分别进入步骤108、116，取得头14n的实际偏移量OnR。但是，在该实施方式中，确认到此时的温度在实用温度范围内(更新时为此次取得的实际偏移量OnR和该温度下已取得的实际偏移量OnR(已检测值)之差在正常范围)之后(步骤180、182)，将所取得的实际偏移量OnR作为该温度下的偏离的已检测值而进行新存储或更新(重写)。
通过进行这种控制流程，在每次认为妥当的条件下取得实际偏移量OnR时，数据作为该温度下的已检测值存储或更新，能够逐渐减少实际进行偏离检测的频度。其结果，能够逐渐减少对生产性的影响，并且，将数据本身依次替换成有很好的可靠性的最接近的数据。
另外，在该实施方式中，如步骤172、180、182所示，将所取得的实际偏移量OnR作为已检测值存储、保存时，将此时的温度在实用温度范围内作为条件。并且，更新(重写)已检测值时，将此次所取得的实际偏移量OnR和在该温度下已经取得的实际偏移量OnR(已检测值)之差在正常范围内作为条件。这是因为，防止因暂时的干扰的影响而导致的保存“不合适的已检测值”。但是，该确认的步骤(S172、S180、S182)不是一定要设置的步骤。特别是在操作开始后、已检测值的存储数量较少时，可以自由省略这些步骤，或放宽用于判断正常范围的阈值。
另外，在上述的实施方式中，使虚设喷嘴绕头的轴心旋转，求出该中心，从而即使在该虚设喷嘴被倾斜装配时，也能够准确地求出头1的轴心，但在本发明中，该步骤不是一定必要的，也可以不使虚设喷嘴旋转，而直接读取该标记。并且，即使在旋转的情况下，也无需每90度进行读取，只要在120度以下(3次以上)时，就可以进行排出倾斜装配的影响的确定头14n的旋转轴心。另外，自不必说，摄像次数越多，越能够得到准确的信息。
进一步，在上述实施方式中，对于在什么样的条件齐备时进行实际偏移量的测定，采用了用户适当选择的结构，而对于如何设定为进行该校正用的测定的触发，本发明没有特别限定。也可以根据上述参数以外的参数设定触发，还可以结合上述参数进行设定，例如设定为处理张数为预定值以上且温度变化超过了设定值时这样的触发。
能够适用于为安装各种部件用的安装装置的第二照相机与头的偏移量的校正。并且，虚设喷嘴不限于本校正方法，在需要准确地测定头(喷嘴)的中心的情况下，随时都可利用。
权利要求
1.一种部件安装装置的头位置的校正方法，所述部件安装装置利用装配于在基座上沿X-Y方向可移动的头上的喷嘴来吸附部件，将该部件配置在基板上，所述部件安装装置具有配置在所述基座上的第一照相机和与所述头一起在所述基座上可移动地装配的第二照相机，所述部件安装装置的头位置的校正方法的特征在于，所述校正方法包括第一步骤，在所述头上装配所述喷嘴的虚设物即所述X-Y方向的自身的中心被标记的检查用夹具；第二步骤，利用所述第二照相机识别所述第一照相机的中心位置；第三步骤，考虑所述第二照相机与要校正的所述头之间的设计上的偏移量，将该头移动到所述第二步骤中识别出的第一照相机的中心位置；以及第四步骤，利用所述第一照相机拍摄移动后的位置上的所述检查用夹具的所述标记，从而将移动后的该头的从所述第一照相机的中心起的偏离检测为所述第二照相机与所述头之间的设计上的偏移量的校正量。
2.如权利要求1所述的部件安装装置的头位置的校正方法，其中，所述第四步骤中，使所述头绕其轴心旋转，并沿圆周方向至少拍摄3次所述检查用夹具的所述标记，由根据该3次以上的摄像结果所得到的该标记的轴心，检测所述偏离。
3.如权利要求2所述的部件安装装置的头位置的校正方法，其中，在圆周方向上每隔90度共计进行4次所述圆周方向上的摄像。
4.如权利要求1所述的部件安装装置的头位置的校正方法，其特征在于，将所述基板的生产张数、从基准时起的经过时间、上次的测定时的特定的位置或部件的温度变化之中的至少一个作为参数，在这些参数达到设定值以上的条件成立时，进行所述偏离检测。
5.如权利要求1～4中的任意一项所述的部件安装装置的头位置的校正方法，其特征在于，至少上次的测定时的特定的位置或部件的温度变化达到设定值以上的条件成立时，进行所述偏离检测，并且，该温度变化相关的条件成立而进行所述偏离检测时，将该检测出的偏离作为该温度下的偏离的已检测值进行存储，在之后的温度条件相同时，不再次进行偏离检测，而再利用该已检测值。
6.如权利要求5所述的部件安装装置的头位置的校正方法，其特征在于，安装了在所述特定的位置或部件的温度变化达到设定值以上的条件以外的预定条件成立时也进行所述偏离检测的程序，并在该预定条件成立时，无论所述已检测值的存在与否，都进行偏离检测，并且该预定条件成立而进行了所述偏离检测时，将该检测出的偏离作为该温度下的偏离的已检测值进行新存储，或用该检测出的偏离更新已存储的已检测值。
7.如权利要求5所述的部件安装装置的头位置的校正方法，其特征在于，此时的温度在实用温度范围内的条件或已存储的已检测值和此次所取得的检测值之差控制在预定值以内的条件之中的至少一方成立时，进行所述已检测值的存储。
8.如权利要求6所述的部件安装装置的头位置的校正方法，其特征在于，此时的温度在实用温度范围内的条件或已存储的已检测值和此次所取得的检测值之差控制在预定值以内的条件之中的至少一方成立时，进行所述已检测值的存储或更新。
9.一种虚设喷嘴，所述虚设喷嘴用于权利要求1的校正方法，所述虚设喷嘴的特征在于，所述虚设喷嘴可安装在部件安装装置的头上，所述部件安装装置利用装配于在基座上沿X-Y方向可移动的所述头上的喷嘴来吸附部件，将该部件配置在基板上，所述虚设喷嘴具有表示自身在所述X-Y方向上的中心的标记，并且具有作为用于识别所述头在所述X-Y方向上的位置的检查用夹具的功能。
全文摘要
本发明提供部件安装装置的头位置的校正方法及虚设喷嘴，能以简单的步骤准确地识别基板识别用照相机与头位置的实际偏移量，进行适当的校正。在头(14n)上装配虚设喷嘴(32)，用安装有头(14n)的保持器(12)所具备的OCC照相机(第二照相机)(26)识别基座(10)侧所具备的VCS照相机(第一照相机)(20)的位置，根据OCC照相机(26)与头(14n)的设计上的偏移量(On)，将该头(14n)移动到所识别的VCS照相机(20)的位置，用VCS照相机(20)拍摄移动后的位置的虚设喷嘴(32)的标记(36)，从而将移动后的该头(14n)从VCS照相机(20)的中心起的偏离(OnR)作为偏移量校正量求出。
文档编号H05K13/00GK1960622SQ20061014279
公开日2007年5月9日 申请日期2006年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者粟野元一郎 申请人:重机公司