JP7164365B2 - 電子部品搬送装置及び電子部品搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は電子部品搬送装置及び電子部品搬送方法、特に半導体チップ等の電子部品をノズルに吸着して搬送する搬送装置及び搬送方法に関する。

従来の電子部品等の製造では、半導体チップ等の電子部品をノズルに吸着して搬送することが行われる。

図５に、例えばエンボステーピング装置での電子部品の搬送が示されており、図５のピックアップノズル１と搬送ノズル２は、バキュームポンプ（吸引装置）に接続される。図５（Ａ）のように、ピックアップノズル１は、ダイシング済のウェハー３から個片化された電子部品（例えば半導体チップ）４を先端に吸着してピックアップすると、図５（Ｂ）のように、下向きから上向きに反転した後、電子部品４は上方から下降した搬送ノズル２に受け渡される。
そして、図５（Ｃ）のように、搬送ノズル２に吸着保持された電子部品４は、エンボスキャリアテープのポケット５まで搬送され、その中に挿入される。

特許６２６１１６３号公報 特開平１１－１０２９３６号公報 特開２０１７－１５７７６６号公報

ところで、従来の電子部品搬送において、図５（Ｂ）のように、ピックアップノズル１に保持した電子部品４を搬送ノズル２に受け渡しする際に、搬送ノズル２が下降する移動量（下降の高さ）が適切に設定される必要がある。

例えば、図６（Ａ）に示されるように、搬送ノズル２の下降の移動量が適切な量より大きい場合は電子部品４が破損したり、電子部品４にダメージを与えたりし、図６（Ｂ）に示されるように、搬送ノズル２の下降の移動量が小さい場合は電子部品４が落下したりして受け渡しミスが発生するという問題があった。

一方、従来の電子部品搬送での搬送ノズル２の下降の高さは、予め計測により決定されており、例えばバキュームポンプ側に吸引量を検知するバキュームセンサーを設け、受け渡し時にこのバキュームセンサーで所定の吸引力（吸着に必要な力）が検知される位置に設定される。

図７には、ノズル下降の高さの自動調整方法の様子が示されており、この自動調整方法は、搬送ノズル２を１パルスずつ下降させて、バキュームセンサーが所定の吸引力を検知（ＯＮ）したときに、下降の高さを自動的に確定するようになっている。

また、その他には、ノズル下降の高さを拡大鏡等を用いて目視の確認で決めたり、受け渡し時に電子部品に掛かる荷重をノズルにより検知して決めたりすることが行われる。

しかしながら、上記の下降の高さの決定方法では、搬送する電子部品４の厚みのバラツキやノズル１，２の摩耗に追従することができず、下降の高さの調整を頻繁にする必要が生じる。しかも、この調整には時間がかかるという問題がある。

また、図７で説明したような、ノズル２を１パルスずつ下降させる自動調整を電子部品２の搬送毎に行うことも可能であるが、この自動調整には、１電子部品の搬送につき数秒～数十秒かかるため、装置の能力、生産能力が低下することになる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子部品の厚みのバラツキやノズルの摩耗に追従した適切な移動量でノズルを移動させて電子部品を吸着することができ、また電子部品に対するノズルの適切なノズル－部品間距離を短時間に測定して高い生産能力を実現する電子部品搬送装置及び電子部品搬送方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電子部品をノズルに吸着して搬送する電子部品搬送装置において、上記ノズル及び電子部品を側面方向から撮影するカメラと、このカメラで撮影された画像の上記電子部品の面積を測定すると共に、撮影画像に基づき上記ノズルの先端から上記電子部品の吸着部までのノズル－部品間距離を測定する計測部と、上記電子部品又はカメラの位置を調整し、かつ上記ノズルの移動量を制御する制御部と、を設け、上記計測部及び制御部は、測定された上記電子部品の面積が最小となるように上記電子部品又はカメラの位置を調整すると共に、この調整後の撮影画像に基づき上記ノズル－部品間距離を測定し、このノズル－部品間距離に基づいて上記ノズルの移動量を制御することを特徴とする。
請求項２の発明に係る電子部品搬送装置は、上記計測部では、上記電子部品の１搬送毎又は複数搬送毎に上記ノズル－部品間距離を測定し、上記制御部では１搬送毎又は複数搬送毎に得られたノズル－部品間距離にて上記ノズルの移動量を調整することを特徴とする。
請求項３の発明に係る電子部品搬送装置は、上記カメラによる撮影時に上記ノズル及び電子部品を照らす照明装置を設け、上記計測部では、撮影された画像の上記ノズル若しくは電子部品のエッジ強度又は上記ノズル若しくは電子部品と背景のコントラストを測定し、上記コントラスト又はエッジ強度が所定の状態になるように上記照明装置の照度を調整することを特徴とする。
請求項４の発明に係る電子部品搬送装置は、上記カメラで撮影した二値化した画像により、上記計測部でノズル－部品間距離の測定を行うことを特徴とする。

請求項５の発明は、電子部品をノズルに吸着して搬送する電子部品搬送方法において、カメラで上記ノズル及び電子部品を側面方向から撮影し、撮影された画像の上記電子部品の面積を測定し、この面積が最小となるように上記電子部品又はカメラの位置を調整した後、撮影画像に基づき上記ノズルの先端から上記電子部品の吸着部までのノズル－部品間距離を上記電子部品の１搬送毎又は複数搬送毎に測定し、測定されたノズル－部品間距離に基づいて上記ノズルの移動量を制御することを特徴とする。

上記の構成によれば、カメラ画像に基づきノズルの先端から電子部品の吸着部までのノズル－部品間距離が測定され、このノズル－部品間距離に基づいてノズルの移動量が制御されるので、ノズルによる電子部品の吸着・保持が短時間かつ簡単に行われる。
しかも、このノズル－部品間距離の測定を立上げ時だけでなく、電子部品の１搬送毎又は複数搬送毎に行うことで、より正確なノズル動作が可能となる。

また、立ち上げ時又は調整時に、カメラ画像の電子部品の面積を測定し、この面積が最小となるように電子部品又はカメラの位置を調整するので、電子部品の吸着面の位置を側面方向から正確に撮影することができ、ノズル－部品間距離の測定精度の低下がなくなる。
また、照明装置にてノズル及び電子部品を照らすようにすれば、明暗のある画像を撮影でき、更には撮影した画像を二値化することによって、ノズル及び電子部品の陰影やエッジが明確となる。この照明においては、ノズル又は電子部品のエッジ強度やノズル又は電子部品と背景のコントラスト（明るさの差）によって、照度を調節することにより、ノズル－部品間距離の測定精度を向上させることができる。

本発明によれば、電子部品の厚さのバラツキやノズルの摩耗に追従した適切な移動量でノズルを移動させ、電子部品を確実に吸着することができるので、電子部品にダメージを与えることがなく、電子部品の受け渡しミスの発生も防止することが可能となる。
また、電子部品に対するノズルの適切なノズル－部品間距離を短時間に測定することができ、装置の能力を高め、かつ高い生産能力を実現することが可能となる。

本発明の実施例に係る電子部品搬送装置の構成を示す図である。 実施例の電子部品及びノズルとカメラの配置［図（Ａ）］、電子部品の受け渡し時の様子［図（Ｂ）］を示す図である。 実施例の電子部品搬送装置で得られる二値化画像を示す図である。 実施例の電子部品搬送装置の動作を示す説明図である。 従来の搬送装置での電子部品の搬送の様子を示す説明図である。 従来の搬送装置での電子部品の受渡し時の様子を示す説明図である。 従来の搬送装置での搬送ノズルの下降の高さを決めるときの動作を示す説明図である。

図１に、実施例の電子部品搬送装置の構成が示されており、図の符号の１は第１ノズル（ピックアップノズル）、２は第２ノズル（搬送ノズル）、４は電子部品で、この図１では、図５で説明したように、第１ノズル１が吸着した電子部品４を反転させ、第２ノズル２にて電子部品４を受け渡すときの状態を示している。

図１において、符号の６は第１及び第２ノズル１，２及び電子部品４を側面（第２ノズル２が下降する軌道に垂直な方向）から撮影するカメラ、７は計測部であり、上記カメラ６は、電子的な画像データを得る撮像素子（イメージセンサ）等を用いて構成される。上記計測部７は、カメラ６で撮像された画像に基づき、詳細は後述するが、ノズル－部品間距離、電子部品４の面積、第１及び第２ノズル１，２や電子部品４のエッジ強度、ノズル１，２や電子部品４と背景のコントラスト等を画像処理により測定する。

符号の８，９は、第１ノズル１、第２ノズル２を駆動する駆動部であり、駆動部８により第１ノズル１は、例えば先端に電子部品４を吸着して１８０度反転し、カメラ６を設置した受け渡しを行う位置に移動する。一方、駆動部９により、第２ノズル２は第１ノズル１から電子部品４を受け取り、エンボステープまで移動する。また、これら駆動部８，９にはバキュームポンプ等からなる吸引装置が含まれ、これによって第１ノズル１、第２ノズル２の先端部にて電子部品４を吸着し保持できるようになっている。

図１の符号の１０は、第１ノズル１、第２ノズル２及び電子部品４を側面から照らす照明装置で、面発光となるエッジライト型照明、ダイレクト型に拡散板を組み合わせた照明、有機ＥＬ照明等が使用される。そして、制御部１２は、第１ノズル１、第２ノズル２の駆動制御、照明装置１０の制御、計測部７で得られた測定データに基づく各種の制御を実行する。或いはさらに、カメラ６の位置を制御するように構成してもよい。

実施例は以上の構成からなり、以下にその動作を説明する。
図２（Ａ）に、第１ノズル１で電子部品４を反転させたときの状態が示されており、このときの状態はその側面からカメラ６にて撮影される。
このときの第１ノズル１、第２ノズル２及び電子部品４は、カメラ６の反対側に配置した照明装置１０で照らされており、これによって各部材の輪郭（エッジ）を明確に写し出せるようになっている。

図３には、カメラ６で得られる白黒の２値化画像を示しており、第１及び第２ノズル１，２及び電子部品４の陰影やエッジを明瞭にした上で、各種の測定を行うことができる。
上述のように、カメラ６で撮影された画像（データ）を入力した計測部７は、電子部品４の上面（吸着面）と第２ノズル２の先端との距離（ノズル－部品間距離）Ｌを測定し、この距離Ｌのデータを制御部１２へ供給することにより、制御部１２では下降すべき移動量（距離、下降の高さ）にて、図２（Ｂ）のように第２ノズル２を下降させ、電子部品４を吸着する。

実施例では、このようなノズル－部品間距離Ｌの測定を１つの電子部品の１搬送毎に行っており、１搬送毎に得られた距離データに基づいて第２ノズル２の下降距離（下降の高さ）を制御・駆動することで、電子部品４の受け渡しミス等をなくすことができる。
カメラ６にイメージセンサを用いた場合、１電子部品の搬送につき、数十ｍｓｅｃの時間で測定が可能であり、１搬送毎の計測でも装置の能力を低下させることはない。なお、このノズル－部品間距離Ｌの計測は、電子部品４の所定数の搬送毎に実行するようにしてもよい。

次に、計測の精度を向上・維持させるために、装置の立上げ時又は調整時に行う動作を図４に基づいて説明する。
図４（Ａ）は、カメラ６で得られた画像から電子部品４の面積を測定し、この電子部品４の面積が最小となるように第１ノズル１を上下移動させ、電子部品４の位置を調整するものである。図４（Ａ）の左側のように電子部品４が傾いて表示される場合は、カメラ６が電子部品４の斜め上方から撮影している状態となっている。そこで、第１ノズル１を上方へ移動させ、図４（Ａ）の右側のように表示されるように調整する。なお、第１ノズル１の移動の代わりに、カメラ６を上下移動可能に構成してカメラ６側を移動させるようにしてもよい。

図４（Ｂ）は、カメラ６で得られた画像の第１ノズル１、電子部品４等のエッジ強度を測定し、このエッジ強度が所定の状態になるように照明装置１０の照度を調整するものである。図４（Ｂ）の左側のように、第１ノズル１、電子部品４のエッジが不鮮明の場合には、図４（Ｂ）の右側のようにエッジが鮮明となる。
図４（Ｃ）は、カメラ６で得られた画像の第１ノズル１、電子部品４等と背景のコントラストを測定し、コントラスト（明るさの差）が良好となる所定の値となるように照明装置１０の照度を調整するものである。図４（Ｂ）の左側のように、第１ノズル１、電子部品４のコントラストが低い場合でも、図４（Ｂ）の右側のようにコントラストが高くなる。

図４（Ｄ）は、治具を使って画像の寸法の確からしさを検証する状態を示している。図４（Ｄ）のように、第２ノズル２等に校正寸法を有する治具１４を装着し、得られた画像の治具１４の寸法Ｒを測定し、実際の治具寸法との相関を確認することができる。これにより、計測されるノズル－部品間距離Ｌの確からしさを検証し、校正・調整することが可能となる。

図４（Ｅ）は、第２ノズル２等を移動させて画像の寸法の確からしさを検証する状態が示されており、図４（Ｅ）のように、第２ノズル２を予め決められた距離だけ移動させ、得られた画像から測定された距離Ｌ_０と実際の距離との相関を確認する。これによっても、計測されるノズル－部品間距離Ｌの確からしさを検証し、校正・調整することが可能となる。

図３では、画像を２値化画像として計測を行うことを説明したが、通常の画像でノズル－部品間距離等の測定を行ってもよい。

１…第１ノズル（又はピックアップノズル）、
２…第２ノズル（又は搬送ノズル）、
４…電子部品、 ６…カメラ、
７…計測部、 ８，９…駆動部、
１０…照明装置、 １２…制御部、
１４…治具。

Claims (5)

1. 電子部品をノズルに吸着して搬送する電子部品搬送装置において、
   上記ノズル及び電子部品を側面方向から撮影するカメラと、
   このカメラで撮影された画像の上記電子部品の面積を測定すると共に、撮影画像に基づき上記ノズルの先端から上記電子部品の吸着部までのノズル－部品間距離を測定する計測部と、
   上記電子部品又はカメラの位置を調整し、かつ上記ノズルの移動量を制御する制御部と、を設け、
   上記計測部及び制御部は、測定された上記電子部品の面積が最小となるように上記電子部品又はカメラの位置を調整すると共に、この調整後の撮影画像に基づき上記ノズル－部品間距離を測定し、このノズル－部品間距離に基づいて上記ノズルの移動量を制御することを特徴とする電子部品搬送装置。
2. 上記計測部は、上記電子部品の１搬送毎又は複数搬送毎に上記ノズル－部品間距離を測定し、上記制御部では１搬送毎又は複数搬送毎に得られたノズル－部品間距離にて上記ノズルの移動量を調整することを特徴とする請求項１記載の電子部品搬送装置。
3. 上記カメラによる撮影時に上記ノズル及び電子部品を照らす照明装置を設け、
   上記計測部では、撮影された画像の上記ノズル若しくは電子部品のエッジ強度又は上記ノズル若しくは電子部品と背景のコントラストを測定し、上記コントラスト又はエッジ強度が所定の状態になるように上記照明装置の照度を調整することを特徴とする請求項１記載の電子部品搬送装置。
4. 上記カメラで撮影した二値化した画像により、上記計測部でノズル－部品間距離の測定を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品搬送装置。
5. 電子部品をノズルに吸着して搬送する電子部品搬送方法において、
   カメラで上記ノズル及び電子部品を側面方向から撮影し、
   撮影された画像の上記電子部品の面積を測定し、この面積が最小となるように上記電子部品又はカメラの位置を調整した後、撮影画像に基づき上記ノズルの先端から上記電子部品の吸着部までのノズル－部品間距離を上記電子部品の１搬送毎又は複数搬送毎に測定し、
   測定されたノズル－部品間距離に基づいて上記ノズルの移動量を制御することを特徴とする電子部品搬送方法。
   

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