基板製造用装置
【課題】作業用ヘッドによる作業を効率的に行い、さらにその信頼性を高めること。
【解決手段】ディスペンサ装置は、基板Ｐに対して相対的に移動可能なディスペンスヘッド３０を備え、このヘッド３０により基板Ｐ上に塗布液を塗布する。ディスペンスヘッド３０は、塗布液を塗布するためのヘッド本体３１と、塗布ポイントの高さを測定するためのレーザー変位計４０とを備える。レーザー変位計４０は、照射部４２ａ及び受光部４２ｂを有し、塗布ポイントに照射した光の反射光を受光することにより塗布ポイントの高さを測定可能に構成されるもので、塗布ポイントの直上にヘッド本体３１が位置するようにディスペンスヘッド３０を配置した状態で、塗布ポイントの高さを測定可能に設けられている。
【解決手段】ディスペンサ装置は、基板Ｐに対して相対的に移動可能なディスペンスヘッド３０を備え、このヘッド３０により基板Ｐ上に塗布液を塗布する。ディスペンスヘッド３０は、塗布液を塗布するためのヘッド本体３１と、塗布ポイントの高さを測定するためのレーザー変位計４０とを備える。レーザー変位計４０は、照射部４２ａ及び受光部４２ｂを有し、塗布ポイントに照射した光の反射光を受光することにより塗布ポイントの高さを測定可能に構成されるもので、塗布ポイントの直上にヘッド本体３１が位置するようにディスペンスヘッド３０を配置した状態で、塗布ポイントの高さを測定可能に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路板等の部品実装基板の製造用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント回路板（PCB；Printed Circuit Board）の製造用装置として、電子部品の実装に先立ちプリント配線板（PWB；Printed wiring board）上に半田や接着剤等の塗布液を塗布するディスペンス装置や、基板上の塗布液の位置や塗布状態、あるいはその塗布液を介して基板上に実装（搭載）された電子部品の位置や実装状態を画像認識に基づき検査する基板検査装置等が広く知られている。また、ディスペンス装置に基板検査機能を組み込んだ装置も広く知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−３３７４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ディスペンス装置では、ヘッドユニットに搭載されたディスペンスヘッドを昇降させることによって基板上に塗布液を塗布するが、このように基板上に直接塗布液を塗布する以外に、例えば多重実装の為に、実装部品上に塗布液を塗布する場合もあり、従って、ディスペンスヘッドの下降端高さ位置を必要に応じて切り換えることが求められる。この場合、塗布液を精度良く塗布するには被塗布面の高さを検知した上でディスペンスヘッドを制御するのが確実であり、例えばヘッドユニットに光学式（レーザー式）変位センサを搭載して被塗布面の高さを計測することが行われている。
【０００４】
ところが、この種のセンサは、通常ディスペンスヘッド対して横並びに配置されるため、作業時には、まずセンサで被塗布面の高さ測定を行った後、当該被塗布面上にディスペンスヘッドが位置するようにヘッドユニットを移動させて塗布液を塗布するというように、基板に沿ってその面内でヘッドユニットを移動させながら各作業を行う必要がある。そのため、塗布ポイントが多い場合には、効率が悪いという問題がある。また、測定時と作業時のヘッドユニットの位置が異なるため、測定結果を、塗布作業のヘッド昇降駆動制御にそのまま反映させるのでは、作業の信頼性の上でも問題がある。
【０００５】
他方、基板検査装置では、一般に、ヘッドユニットに搭載されたカメラで実装部品の平面画像を撮像して当該画像に基づき実装状態を検査するが、部品やリード浮き等の検出が求められるものではヘッドユニットに光学式変位センサを搭載して部品やリードの高さを測定することが行われる。この場合も、通常は部品認識用のカメラとセンサとが横並びに配置され、基板に沿ってヘッドユニットを移動させながら実装部品の撮像と高さ測定とが行われており、上記ディスペンス装置と同様の問題がある。従って、この点を解決する事が望まれる。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、プリント回路板等の製造装置において、作業効率を高めると共に当該作業の信頼性を高めることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、位置決めされた基板に対して相対的に移動可能な作業用ヘッドを備え、この作業用ヘッドにより所定の作業を行うことにより部品実装基板の製造工程の一部を負担する基板製造用装置であって、前記作業用ヘッドは、前記所定の作業として第１の作業を行うためのヘッド本体と、同所定の作業として第２の作業を行うための光学式変位センサとを備え、前記第１の作業は、前記基板に対して行うものであり、第２の作業は、前記第１の作業を行う基板対象部分の高さを測定するものであり、前記光学式変位センサは、光の照射部及び受光部を有し、前記照射部から前記基板対象部分に照射した光の反射光を前記受光部で受光することによって所定の測定基準面より前記基板対象部分の高さを測定可能に構成されると共に、前記基板対象部分の直上に前記ヘッド本体が位置するように前記作業用ヘッドを配置した状態で、前記測定基準面より前記基板対象部分の高さを測定可能に設けられているものである。
【０００８】
このような構成によれば、基板対象部分の直上にヘッド本体を配置した状態で、光学式変位センサにより所定の測定基準面に基づき当該基板対象部分の高さを測定することができる。そのため、光学式変位センサによる基板対象部分の高さ測定（第２の作業）と当該基板対象部分に対するヘッド本体による第１の作業とを、基板の面内の同じ位置に作業用ヘッドを配置した状態で実施することが可能となる。
【０００９】
この構成において、光学式変位センサは、照射部から受光部に至る光路上に光路制御のために補助ミラー等を介在させたものであってもよいが、より精度よく高さ測定を行う上では、前記照射部及び受光部を、前記ヘッド本体の両側の位置であって、前記照射部から基板対象部分に対して光を直接照射し、その反射光を前記受光部で直接受光するように配置した構成とするのが好適である。
【００１０】
なお、具体的な構成として、前記第１の作業は、前記基板に塗布液を塗布するものであり、前記ヘッド本体は、前記塗布液を基板上に塗布するためのノズル部材を含み、このノズル部材と一体に昇降することにより基板上に塗布液を塗布するように構成される。
【００１１】
つまりこれは、基板製造用装置がいわゆるディスペンス装置である場合の構成である。この構成によれば、光学式変位センサによる被塗布面（基板対象部分）の高さ測定（第２の作業）と当該被塗布面に対するノズル部材による塗布液の塗布作業（第１の作業）とを、基板の面内の同じ位置に作業用ヘッドを配置した状態で実施することが可能となる。
【００１２】
この場合、光学式変位センサは、前記被塗布面（基板対象部分）であってノズル部材の略中心軸上の位置に前記照射部により光を照射してその反射光を前記受光部により受光し得るように構成されているのが好適である。
【００１３】
この構成によれば、ノズル部材による塗布液の塗布ポイントの高さを正確に測定することが可能となる。従って、ヘッド本体の昇降駆動に反映させる上で、測定結果の信頼性が高いものとなる。
【００１４】
また、他の具体的な構成として、前記第１の作業は、前記基板対象部分を撮像してその状態を検査するものであり、前記ヘッド本体は、前記基板対象部分を撮像するための撮像手段として構成される。
【００１５】
これは、基板製造用装置がいわゆる基板検査装置である場合の構成である。この構成によれば、光学式変位センサによる部品等の高さ測定（第２の作業）と当該部品等の撮像手段による撮像作業（第１の作業）とを、基板面内の同じ位置に作業用ヘッドを配置した状態で実施することが可能となる。
【００１６】
この場合、光学式変位センサは、前記基板対象部分であって撮像手段の略光軸上の位置に前記照射部により光を照射してその反射光を前記受光部により受光し得るように構成されているのが好適である。
【００１７】
この構成によれば、撮像される部品等の高さを測定することが可能となるため、測定結果の信頼性がより高いものになると共に、目視検査等の際の利便性も向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、光学式変位センサによる基板対象部分の高さ測定（第２の作業）と当該基板対象部分に対するヘッド本体による第１の作業とを、基板面内の同じ位置に作業用ヘッドを配置した状態で実施することが可能となる。従って、基板面内で作業用ヘッドを移動させながら高さ測定と所定の作業とを実施する必要がある従来構成に比べると、プリント回路板等を製造するための作業を効率的に行うことが可能になる。また、前記測定結果を用いてヘッド本体により第１の作業を行う場合の信頼性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る基板製造用装置であるディスペンス装置の概略を平面図で示している。なお、この図を含め本説明で使用する図面には、方向関係を明確にするためにＸＹＺ直角座標軸が示してある。
【００２１】
同図に示すように、ディスペンス装置の基台１上には、基板搬送機構として一対のベルトコンベアからなるコンベア対２が配置されており、これらコンベア対２によりプリント配線板（ＰＷＢ；以下、単に基板Ｐという）がＸ軸方向右側から左側に搬送されて所定の固定位置（同図に示す基板Ｐの位置）に搬入されるようになっている。
【００２２】
コンベア対２は、同図に示すように、搬入部２Ａ、作業部２Ｂ及び搬出部２Ｃからなる三分割構造を有しており、真ん中の作業部２Ｂが上記固定位置とされている。この作業部２Ｂには、上記ベルトコンベアと共に、基板Ｐをバックアップピンにより持ち上げて支持する基板支持装置等（図示省略）が装備されている。
【００２３】
作業部２Ｂは、所定領域内でＹ軸方向（コンベア対２による基板Ｐの搬送方向と直交する方法）に移動可能に構成されている。すなわち、基台１上には、Ｙ軸方向に延びる固定レール３が設けられ、前記作業部２Ｂがこの固定レール３に移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ４により駆動されるボールねじ軸５が固定レール３に沿って設けられ、このボールねじ軸５が作業部２Ｂの図外のナット部分に螺合挿入されている。この構成により、作業部２Ｂが、搬入部２Ａ及び搬出部２Ｃと一列に並んで基板Ｐの搬送路を形成する位置（図示の位置）と、後記ヘッドユニット１０の可動領域下方の位置とに亘ってＹ軸方向に移動可能となっている。
【００２４】
前記コンベア対２の側方（同図では上側）であって基台１の上方にはヘッドユニット１０が設けられている。このヘッドユニット１０は、基板Ｐ上に所定の塗布液を塗布するものであり、所定領域内でＸ軸方向（コンベア対２による基板Ｐの搬送方向）に移動可能に構成されている。すなわち、基台１の上方には、Ｘ軸方向に延びる高架の支持ビーム１１が設けられ、ヘッドユニット１０が、この支持ビーム１１に固定された固定レール１３に移動可能に支持されている。そして、Ｘ軸サーボモータ１４により駆動されるボールねじ軸１５が固定レール１３に沿って設けられ、このボールねじ軸１５が前記ヘッドユニット１０の図外のナット部分に螺合挿入されている。この構成によりヘッドユニット１０がＸ軸方向に移動可能となっている。
【００２５】
図２及び図３は、ヘッドユニット１０の構成を示しており、図２は正面図で、図３は縦断面図でそれぞれヘッドユニット１０の構成を示している。
【００２６】
これらの図に示すように、ヘッドユニット１０には、ディスペンスヘッド３０（本発明に係る作業用ヘッドに相当する）、このディスペンスヘッド３０の移動機構、及び基板Ｐ上の所定位置の高さを測定するためのレーザー変位計４０（本発明に係る光学式変位センサに相当する）等が搭載されている。
【００２７】
ディスペンスヘッド３０は、塗布液を吐出させるためのノズル３１ａ（本発明に係るノズル部材に相当する）を有するヘッド本体３１と、塗布液を貯留するタンクであるシリンジ３２と、シリンジ３２内の塗布液をヘッド本体３１に送液する送液管（図示省略）等を含んでおり、図外のエア供給源から開閉バルブ及びレギュレータ等を介して前記シリンジ３２内に供給されるエアの圧力により当該シリンジ３２内の塗布液を前記圧力に応じた所定量だけ前記ヘッド本体３１のノズル３１ａの先端に押し出す（吐出させる）ように構成されている。
【００２８】
なお、塗布液は、当例では半田パウダとフラックスとからなる半田ペーストが用いられている。但し、塗布液の種類は、半田ペーストに限定されるものではなく、銀パウダとエポキシ樹脂からなる銀ペーストや接着剤等、各種塗布液が適用可能である。
【００２９】
ディスペンスヘッド３０は、前記ヘッドユニット１０において所定範囲内でＺ軸方向（上下方向）及びＹ軸方向に移動可能に設けられている。すなわち、ヘッドユニット１０は、支持ビーム１１（固定レール１３）に沿って移動するメインフレーム２０ａと、このメインフレーム２０ａに対してＹ軸方向に変位可能に支持されるサブフレーム２０ｂとを有しており、このサブフレーム２０ｂがボールねじ軸２３及びナット部材２４を介してサーボモータ２２によりＹ軸方向に駆動される構成となっている。また、このサブフレーム２０ｂに固定レール３４が設けられ、可動フレーム３３がこの固定レール３４に沿ってＺ軸方向に移動可能に支持されると共に、この可動フレーム３３がボールねじ軸３６及びナット部材３７を介してＺ軸サーボモータ３５により駆動される構成となっている。そして、この可動フレーム３３に対して前記ディスペンスヘッド３０が一体に組み付けられることにより、前記サーボモータ２２，３５の作動によりディスペンスヘッド３０が、ヘッドユニット１０においてＺ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となっている。
【００３０】
レーザー変位計４０は、基板Ｐ上の被塗布面（基板対象部分）の高さを測定し、また、必要に応じて基板Ｐ上に塗布された塗布液の高さを測定するものである。
【００３１】
このレーザー変位計４０は、レーザー光Ｌの発光素子を有する照射部４２ａと光位置検出素子（PSD；Position Sensitive Detector）を有する受光部４２ｂとを有し、照射部４２ａから照射され、被塗布面で反射されたレーザー光Ｌを受光部４２ｂで受光することにより、前記光位置検出素子における受光位置に対応した信号を出力するように構成されている。
【００３２】
照射部４２ａ及び受光部４２ｂは、図２に示すように、ディスペンスヘッド３０に一体に組付けられている。具体的には、照射部４２ａ及び受光部４２ｂは、図４に概略的に示すように、ヘッド本体３１を挟んでその両側に固定されており、被塗布面直上の所定の高さ位置（つまり測定高さ位置）にヘッド本体３１（ディスペンスヘッド３０）を配置することで、予め定められた測定基準面上であって、かつノズル３１ａの中心を通るＺ軸線上にレーザー光Ｌを照射するように配置されている。この測定基準面は、前記基板支持装置に支持された基板Ｐの設計上（理論上）の表面とされている。つまり、図５に示すように、この測定基準面上においてレーザー光の入射角θと等しい角度の反射角θ（光の反射の法則）で反射したレーザー光Ｌの光位置検出素子上における受光位置を基準位置として、この基準位置と被測定面Ｂ（基板対象部分）上で反射した同光位置検出素子上における受光位置との差λに基づき被測定面Ｂの高さｈを三角測量の計算式を応用して、
（式）ｈ＝λ／２÷ｔａｎθ
により求めることで、前記被測定面Ｂの高さが検出されるようになっている。
【００３３】
ここで、前記被測定面Ｂ上は、前記測定基準面上を照射するレーザー光Ｌと同じレーザー光Ｌで照射されるため、前記被測定面Ｂ上を反射するレーザー光Ｌの反射角θは前記測定基準面上の反射角θと同一となる。
【００３４】
以上の説明において前記測定基準面は、基板Ｐの設計上（理論上）の表面とされたが、その他に測定基準面を、基台１の何れかの部位における設計上（理論上）の上面としてもよい。
【００３５】
なお、照射部４２ａ及び受光部４２ｂは、図４に概略的に示すように、ホルダ４３に固定されており、これによって互いに一定の位置関係を保った状態でヘッド本体３１に一体的に組付けられている。
【００３６】
上記のようなディスペンス装置において、基板Ｐへの塗布液の塗布作業は次のようにして実施される。
【００３７】
まず、図１に示すようにコンベア対２（作業部２Ｂ）が配置された状態で、基板Ｐが作業部２Ｂの位置まで搬送され、前記基板支持装置によって当該作業部２Ｂの所定位置に基板Ｐが位置決め固定される。
【００３８】
位置決め後、Ｙ軸サーボモータ４の作動により作業部２Ｂがヘッドユニット１０の可動領域内に配置され、当該作業部２ＢのＹ軸方向の移動、及びヘッドユニット１０のＸ軸方向の移動により、ディスペンスヘッド３０が、基板Ｐの塗布ポイント直上に配置される。詳しくは、ノズル３１ａの中心と塗布ポイント中心とが同一軸（Ｚ軸）線上に位置するように基板Ｐ及びディスペンスヘッド３０が互いに位置決めされる。この際、ディスペンスヘッド３０は、Ｚ軸サーボモータ３５の駆動により予め前記測定高さ位置にされている。また、必要に応じてサーボモータ２２によりサブフレーム２０ｂが駆動されることによって、ディスペンスヘッド３０の位置がＹ軸方向に微調整される。
【００３９】
塗布ポイント直上にディスペンスヘッド３０が配置されると、レーザー変位計４０の前記照射部４２ａから塗布ポイントにレーザー光Ｌが照射され、その反射光が受光部４２ｂで受光されることにより当該塗布ポイントの高さ位置が測定される。
【００４０】
そして、塗布ポイントの高さ測定が終了すると、Ｚ軸サーボモータ３５の駆動によりディスペンスヘッド３０が下降し、所定の塗布高さ位置に配置される。この際、上述した塗布ポイントの高さ位置測定結果に基づきＺ軸サーボモータ３５が駆動制御されることにより、ノズル３１ａの先端と塗布ポイント（塗布面）との間隔が最適値に保たれる。つまり、基板Ｐの反りや変形等の個体差、あるいは基板支持装置による基板Ｐの支持状態によって実際の塗布ポイントの高さ位置と設計値（理論値）との間に誤差が生じる場合があるが、レーザー変位計４０による測定結果に基づいてディスペンスヘッド３０の高さ位置（下降端高さ位置）が制御されることで、ノズル３１ａの先端と基板Ｐとの干渉等を伴うことなく、塗布作業に最適な隙間がノズル先端と塗布ポイント（塗布面）との間に確保される。
【００４１】
そして、このディスペンスヘッド３０の昇降動作に同期して前記シリンジ３２からヘッド本体３１に塗布液が圧送されることにより、ノズル３１ａの先端に押し出された塗布液が塗布ポイント上に塗布される。
【００４２】
こうして塗布液が塗布ポイントに塗布されると、再度照射部４２ａから塗布ポイントにレーザー光Ｌが照射され、その反射光が受光部４２ｂで受光されることにより、当該塗布ポイントに塗布された塗布液の表面高さが測定される。これによって塗布状態の検査が行われる。つまり、塗布液表面の高さとその塗布量にはある程度相関関係があり、塗布液の塗布後、上記のように塗布液の表面高さを測定することにより塗布量の検査が行われる。なおこの場合、必要に応じてサブフレーム２０ｂがＹ軸方向に駆動されることにより、レーザー光Ｌにより塗布液表面が走査され、複数地点の高さが求められる。このように複数地点の高さを求めることにより塗布量の他、塗布状態を検査することも可能となる。
【００４３】
こうして一つの塗布ポイントについて塗布液が塗布されると、作業部２Ｂ及びヘッドユニット１０の駆動に応じてディスペンスヘッド３０が次の塗布ポイント直上に位置決めされ、同様に当該塗布ポイントに塗布液が塗布される。そして、全ての塗布ポイントに対して塗布液が塗布されると、作業部２Ｂが図１に示す状態にリセットされ、基板Ｐの固定状態が解除された後、コンベア対２の作動により当該基板Ｐが搬出されることとなる。
【００４４】
以上のように、このディスペンス装置では、照射部４２ａ及び受光部４２ｂをディスペンスヘッド３０のヘッド本体３１の両側に振り分けて各々配置した状態でレーザー変位計４０をディスペンスヘッド３０に組込み、塗布ポイント直上にヘッド本体３１（ノズル３１ａ）を配置した状態で、当該塗布ポイントの高さを測定し得るように構成したので、上記の通り、塗布ポイントの高さ測定と当該ポイントに対する塗布液の塗布作業を、基板Ｐの面内の同じ位置にディスペンスヘッド３０を配置した状態で（つまり、ディスペンスヘッド３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることなく）実施することができる。
【００４５】
従って、従来のこの種の装置、すなわち基板の面内でディスペンスヘッドを移動させながら塗布ポイントの高さ測定と塗布液の塗布作業とを行う必要がある従来装置に比べると、ディスペンスヘッド３０の移動が不要となる分、効率的に作業を進めることが可能となる。特に、このディスペンス装置では、塗布作業後、塗布液の塗布量等を検査するために塗布液表面の高さをレーザー変位計４０により測定するが、当該測定についても、塗布作業後、基板Ｐの面内でディスペンスヘッド３０を移動させることなく実施することができる。従って、塗布前の塗布ポイントの高さ測定、塗布作業、及び塗布状態の検査といった一連の作業を効率良く行うことができる。
【００４６】
また、このようにディスペンスヘッド３０を移動させることなく高さ測定と塗布作業を行うことができる結果、塗布作業の信頼性が向上するという利点もある。つまり、ディスペンスヘッド３０の位置が異なると、レーザー変位計４０の配置（高さ）にも多少の誤差が生じることが考えられ、塗布ポイントの高さ測定後、ディスペンスヘッドを移動させて塗布作業を行う従来装置では、塗布作業時、測定結果をそのまま用いてディスペンスヘッドの昇降動作を制御すると、上記誤差分だけ昇降動作に誤差が生じることとなる。この点、上記実施形態のディスペンス装置では、ディスペンスヘッド３０を移動させることなく高さ測定と塗布作業を行うため、測定結果をそのまま用いても、上記のような誤差を伴うことなくディスペンスヘッド３０を昇降させることができる。従って、塗布作業時には、塗布ポイント（塗布面）とノズル３１ａの先端との間に適切な隙間をより確実に確保することが可能になり、塗布作業の信頼性が向上するという利点がある。
【００４７】
なお、以上説明したディスペンス装置は、本発明に係る基板製造用装置であるディスペンス装置の一実施形態であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４８】
例えば、上記のディスペンス装置では、コンベア対２の作業部２ＢをＹ軸方向に、ヘッドユニット１０をＸ軸方向にそれぞれ移動させることにより、基板Ｐ上に対してヘッドユニット１０をＸ−Ｙ平面内で二次元的に移動させる構成となっているが、勿論、コンベア対２上に基板Ｐを固定的に配置しておき、ヘッドユニット１０のみをＸ軸及びＹ軸の両方向に移動させるように構成してもよい。
【００４９】
また、実施形態では、ヘッドユニット１０は、単一のディスペンスヘッド３０を搭載した構成となっているが、勿論、複数のディスペンスヘッド３０を搭載した構成であっても構わない。この場合には、複数のディスペンスヘッド３０のノズル３１ａ毎にレーザー変位計４０を組付けるように構成すればよい。
【００５０】
また、ディスペンスヘッド３０は、液切り性能を高めるために、ヘッド本体３１がノズル軸回りに回転駆動される構成のものであってもよい。この場合には、ヘッド本体３１を回転可能に支持する支持部分に、前記ホルダ４３を介してレーザー変位計４０を固定することによりヘッド本体３１を挟んでその両側に照射部４２ａ及び受光部４２ｂを配置する構成とすればよい。
【００５１】
また、実施形態では、レーザー変位計４０は、ディスペンスヘッド３０を挟んでその両側に照射部４２ａ及び受光部４２ｂを配置した構成となっているが、例えば光路上に補助ミラー等を介在させて、上記以外の配置で照射部４２ａ及び受光部４２ｂをディスペンスヘッド３０に組付けるようにしてもよい。
【００５２】
また、実施形態では、本発明の適用例としてディスペンス装置について説明したが、これ以外の基板製造用装置についても本発明は適用可能である。
【００５３】
例えば図５は、基板Ｐに実装された部品Ｃの実装状態を画像認識に基づき検査する基板検査装置に本発明を適用した例を示している。この装置は、ヘッドユニットの構成が異なる以外、基本的には上述したディスペンス装置と共通の構成を有している。従って、同図では、主にヘッドユニット１０の部分のみを示しており、また、ディスペンス装置と共通する部分には同一符合が付してある。この図に示す装置は、ヘッドユニット１０に、部品撮像用カメラ５０（撮像手段）とレーザー変位計４０とが搭載されており、同図に示すように、カメラ５０で部品Ｃの平面画像を撮像し、その画像に基づき部品Ｃの位置ずれ等を検査すると共に、レーザー変位計４０により部品Ｃの表面高さを測定することで部品Ｃの浮きを検査する構成となっている。レーザー変位計４０の照射部４２ａ及び受光部４２ｂは、カメラ５０を挟んでその両側に固定されており、部品Ｃ直上の所定の部品撮像位置にカメラ５０を配置することで、予め定められた測定基準面上であってカメラ５０の光軸上（つまり、視野の中心位置）にレーザー光Ｌを照射するように配置されている。
【００５４】
このような基板検査装置によれば、部品Ｃの高さ測定（浮き検査）と部品Ｃの位置認識（位置ずれ検査）を、基板面内の同じ位置にヘッドユニット１０（この例では、ヘッドユニット１０が本発明に係る作業用ヘッドに相当する）を配置した状態で実施することができる。従って、両検査を効率的に行うことができるという利点がある。
【００５５】
また、このような基板検査装置以外にも、電子部品を吸着して基板上に実装する実装装置についても本発明は適用可能である。図示を省略するが、例えば、部品吸着用のノズルを先端（下端）に備えた実装用ヘッドをヘッドユニットに対して昇降及び回転可能に搭載し、基板に対して前記ヘッドユニットを相対的に移動させながら前記実装用ヘッドにより部品を吸着して基板上に実装する実装装置において、ヘッドユニットのうち実装用ヘッドを昇降及び回転可能に支持する部分にレーザー変位計を組付けることにより、当該レーザー変位計の照射部及び受光部を、前記実装用ヘッドを挟んでその両側に配置した構成とする。このような実装装置によれば、部品吸着後、実装ポイント直上に実装用ヘッドを配置して実装ポイントの高さ位置を測定した後、この測定結果に基づき実装用ヘッドを昇降駆動制御することで、部品と基板との衝突を回避しつつ実装作業を進めることが可能となる。そしてこの場合にも、実装ポイントの高さ測定と部品の実装作業とを、基板面内の同じ位置にヘッドユニットを配置した状態で実施することができ、従って、両作業を効率的に行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るディスペンス装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】ヘッドユニットの概略構成を示す正面図である。
【図３】ヘッドユニットの概略構成を示す縦断面図である。
【図４】レーザー変位計の取付け構造を示す平面模式図である。
【図５】基板上の塗布状態を示す拡大正面図である。
【図６】本発明を基板検査装置に適用した例を示す同装置のヘッドユニットの正面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ ヘッドユニット
３０ ディスペンスヘッド（作業用ヘッド）
３１ ヘッド本体
３１ａ ノズル（ノズル部材）
３２ シリンジ
４０ レーザー変位計（光学式変位センサ）
４２ａ 照射部
４２ｂ 受光部
Ｌ レーザー光
Ｐ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路板等の部品実装基板の製造用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント回路板（PCB；Printed Circuit Board）の製造用装置として、電子部品の実装に先立ちプリント配線板（PWB；Printed wiring board）上に半田や接着剤等の塗布液を塗布するディスペンス装置や、基板上の塗布液の位置や塗布状態、あるいはその塗布液を介して基板上に実装（搭載）された電子部品の位置や実装状態を画像認識に基づき検査する基板検査装置等が広く知られている。また、ディスペンス装置に基板検査機能を組み込んだ装置も広く知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−３３７４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ディスペンス装置では、ヘッドユニットに搭載されたディスペンスヘッドを昇降させることによって基板上に塗布液を塗布するが、このように基板上に直接塗布液を塗布する以外に、例えば多重実装の為に、実装部品上に塗布液を塗布する場合もあり、従って、ディスペンスヘッドの下降端高さ位置を必要に応じて切り換えることが求められる。この場合、塗布液を精度良く塗布するには被塗布面の高さを検知した上でディスペンスヘッドを制御するのが確実であり、例えばヘッドユニットに光学式（レーザー式）変位センサを搭載して被塗布面の高さを計測することが行われている。
【０００４】
ところが、この種のセンサは、通常ディスペンスヘッド対して横並びに配置されるため、作業時には、まずセンサで被塗布面の高さ測定を行った後、当該被塗布面上にディスペンスヘッドが位置するようにヘッドユニットを移動させて塗布液を塗布するというように、基板に沿ってその面内でヘッドユニットを移動させながら各作業を行う必要がある。そのため、塗布ポイントが多い場合には、効率が悪いという問題がある。また、測定時と作業時のヘッドユニットの位置が異なるため、測定結果を、塗布作業のヘッド昇降駆動制御にそのまま反映させるのでは、作業の信頼性の上でも問題がある。
【０００５】
他方、基板検査装置では、一般に、ヘッドユニットに搭載されたカメラで実装部品の平面画像を撮像して当該画像に基づき実装状態を検査するが、部品やリード浮き等の検出が求められるものではヘッドユニットに光学式変位センサを搭載して部品やリードの高さを測定することが行われる。この場合も、通常は部品認識用のカメラとセンサとが横並びに配置され、基板に沿ってヘッドユニットを移動させながら実装部品の撮像と高さ測定とが行われており、上記ディスペンス装置と同様の問題がある。従って、この点を解決する事が望まれる。
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、プリント回路板等の製造装置において、作業効率を高めると共に当該作業の信頼性を高めることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、位置決めされた基板に対して相対的に移動可能な作業用ヘッドを備え、この作業用ヘッドにより所定の作業を行うことにより部品実装基板の製造工程の一部を負担する基板製造用装置であって、前記作業用ヘッドは、前記所定の作業として第１の作業を行うためのヘッド本体と、同所定の作業として第２の作業を行うための光学式変位センサとを備え、前記第１の作業は、前記基板に対して行うものであり、第２の作業は、前記第１の作業を行う基板対象部分の高さを測定するものであり、前記光学式変位センサは、光の照射部及び受光部を有し、前記照射部から前記基板対象部分に照射した光の反射光を前記受光部で受光することによって所定の測定基準面より前記基板対象部分の高さを測定可能に構成されると共に、前記基板対象部分の直上に前記ヘッド本体が位置するように前記作業用ヘッドを配置した状態で、前記測定基準面より前記基板対象部分の高さを測定可能に設けられているものである。
【０００８】
このような構成によれば、基板対象部分の直上にヘッド本体を配置した状態で、光学式変位センサにより所定の測定基準面に基づき当該基板対象部分の高さを測定することができる。そのため、光学式変位センサによる基板対象部分の高さ測定（第２の作業）と当該基板対象部分に対するヘッド本体による第１の作業とを、基板の面内の同じ位置に作業用ヘッドを配置した状態で実施することが可能となる。
【０００９】
この構成において、光学式変位センサは、照射部から受光部に至る光路上に光路制御のために補助ミラー等を介在させたものであってもよいが、より精度よく高さ測定を行う上では、前記照射部及び受光部を、前記ヘッド本体の両側の位置であって、前記照射部から基板対象部分に対して光を直接照射し、その反射光を前記受光部で直接受光するように配置した構成とするのが好適である。
【００１０】
なお、具体的な構成として、前記第１の作業は、前記基板に塗布液を塗布するものであり、前記ヘッド本体は、前記塗布液を基板上に塗布するためのノズル部材を含み、このノズル部材と一体に昇降することにより基板上に塗布液を塗布するように構成される。
【００１１】
つまりこれは、基板製造用装置がいわゆるディスペンス装置である場合の構成である。この構成によれば、光学式変位センサによる被塗布面（基板対象部分）の高さ測定（第２の作業）と当該被塗布面に対するノズル部材による塗布液の塗布作業（第１の作業）とを、基板の面内の同じ位置に作業用ヘッドを配置した状態で実施することが可能となる。
【００１２】
この場合、光学式変位センサは、前記被塗布面（基板対象部分）であってノズル部材の略中心軸上の位置に前記照射部により光を照射してその反射光を前記受光部により受光し得るように構成されているのが好適である。
【００１３】
この構成によれば、ノズル部材による塗布液の塗布ポイントの高さを正確に測定することが可能となる。従って、ヘッド本体の昇降駆動に反映させる上で、測定結果の信頼性が高いものとなる。
【００１４】
また、他の具体的な構成として、前記第１の作業は、前記基板対象部分を撮像してその状態を検査するものであり、前記ヘッド本体は、前記基板対象部分を撮像するための撮像手段として構成される。
【００１５】
これは、基板製造用装置がいわゆる基板検査装置である場合の構成である。この構成によれば、光学式変位センサによる部品等の高さ測定（第２の作業）と当該部品等の撮像手段による撮像作業（第１の作業）とを、基板面内の同じ位置に作業用ヘッドを配置した状態で実施することが可能となる。
【００１６】
この場合、光学式変位センサは、前記基板対象部分であって撮像手段の略光軸上の位置に前記照射部により光を照射してその反射光を前記受光部により受光し得るように構成されているのが好適である。
【００１７】
この構成によれば、撮像される部品等の高さを測定することが可能となるため、測定結果の信頼性がより高いものになると共に、目視検査等の際の利便性も向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、光学式変位センサによる基板対象部分の高さ測定（第２の作業）と当該基板対象部分に対するヘッド本体による第１の作業とを、基板面内の同じ位置に作業用ヘッドを配置した状態で実施することが可能となる。従って、基板面内で作業用ヘッドを移動させながら高さ測定と所定の作業とを実施する必要がある従来構成に比べると、プリント回路板等を製造するための作業を効率的に行うことが可能になる。また、前記測定結果を用いてヘッド本体により第１の作業を行う場合の信頼性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る基板製造用装置であるディスペンス装置の概略を平面図で示している。なお、この図を含め本説明で使用する図面には、方向関係を明確にするためにＸＹＺ直角座標軸が示してある。
【００２１】
同図に示すように、ディスペンス装置の基台１上には、基板搬送機構として一対のベルトコンベアからなるコンベア対２が配置されており、これらコンベア対２によりプリント配線板（ＰＷＢ；以下、単に基板Ｐという）がＸ軸方向右側から左側に搬送されて所定の固定位置（同図に示す基板Ｐの位置）に搬入されるようになっている。
【００２２】
コンベア対２は、同図に示すように、搬入部２Ａ、作業部２Ｂ及び搬出部２Ｃからなる三分割構造を有しており、真ん中の作業部２Ｂが上記固定位置とされている。この作業部２Ｂには、上記ベルトコンベアと共に、基板Ｐをバックアップピンにより持ち上げて支持する基板支持装置等（図示省略）が装備されている。
【００２３】
作業部２Ｂは、所定領域内でＹ軸方向（コンベア対２による基板Ｐの搬送方向と直交する方法）に移動可能に構成されている。すなわち、基台１上には、Ｙ軸方向に延びる固定レール３が設けられ、前記作業部２Ｂがこの固定レール３に移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ４により駆動されるボールねじ軸５が固定レール３に沿って設けられ、このボールねじ軸５が作業部２Ｂの図外のナット部分に螺合挿入されている。この構成により、作業部２Ｂが、搬入部２Ａ及び搬出部２Ｃと一列に並んで基板Ｐの搬送路を形成する位置（図示の位置）と、後記ヘッドユニット１０の可動領域下方の位置とに亘ってＹ軸方向に移動可能となっている。
【００２４】
前記コンベア対２の側方（同図では上側）であって基台１の上方にはヘッドユニット１０が設けられている。このヘッドユニット１０は、基板Ｐ上に所定の塗布液を塗布するものであり、所定領域内でＸ軸方向（コンベア対２による基板Ｐの搬送方向）に移動可能に構成されている。すなわち、基台１の上方には、Ｘ軸方向に延びる高架の支持ビーム１１が設けられ、ヘッドユニット１０が、この支持ビーム１１に固定された固定レール１３に移動可能に支持されている。そして、Ｘ軸サーボモータ１４により駆動されるボールねじ軸１５が固定レール１３に沿って設けられ、このボールねじ軸１５が前記ヘッドユニット１０の図外のナット部分に螺合挿入されている。この構成によりヘッドユニット１０がＸ軸方向に移動可能となっている。
【００２５】
図２及び図３は、ヘッドユニット１０の構成を示しており、図２は正面図で、図３は縦断面図でそれぞれヘッドユニット１０の構成を示している。
【００２６】
これらの図に示すように、ヘッドユニット１０には、ディスペンスヘッド３０（本発明に係る作業用ヘッドに相当する）、このディスペンスヘッド３０の移動機構、及び基板Ｐ上の所定位置の高さを測定するためのレーザー変位計４０（本発明に係る光学式変位センサに相当する）等が搭載されている。
【００２７】
ディスペンスヘッド３０は、塗布液を吐出させるためのノズル３１ａ（本発明に係るノズル部材に相当する）を有するヘッド本体３１と、塗布液を貯留するタンクであるシリンジ３２と、シリンジ３２内の塗布液をヘッド本体３１に送液する送液管（図示省略）等を含んでおり、図外のエア供給源から開閉バルブ及びレギュレータ等を介して前記シリンジ３２内に供給されるエアの圧力により当該シリンジ３２内の塗布液を前記圧力に応じた所定量だけ前記ヘッド本体３１のノズル３１ａの先端に押し出す（吐出させる）ように構成されている。
【００２８】
なお、塗布液は、当例では半田パウダとフラックスとからなる半田ペーストが用いられている。但し、塗布液の種類は、半田ペーストに限定されるものではなく、銀パウダとエポキシ樹脂からなる銀ペーストや接着剤等、各種塗布液が適用可能である。
【００２９】
ディスペンスヘッド３０は、前記ヘッドユニット１０において所定範囲内でＺ軸方向（上下方向）及びＹ軸方向に移動可能に設けられている。すなわち、ヘッドユニット１０は、支持ビーム１１（固定レール１３）に沿って移動するメインフレーム２０ａと、このメインフレーム２０ａに対してＹ軸方向に変位可能に支持されるサブフレーム２０ｂとを有しており、このサブフレーム２０ｂがボールねじ軸２３及びナット部材２４を介してサーボモータ２２によりＹ軸方向に駆動される構成となっている。また、このサブフレーム２０ｂに固定レール３４が設けられ、可動フレーム３３がこの固定レール３４に沿ってＺ軸方向に移動可能に支持されると共に、この可動フレーム３３がボールねじ軸３６及びナット部材３７を介してＺ軸サーボモータ３５により駆動される構成となっている。そして、この可動フレーム３３に対して前記ディスペンスヘッド３０が一体に組み付けられることにより、前記サーボモータ２２，３５の作動によりディスペンスヘッド３０が、ヘッドユニット１０においてＺ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となっている。
【００３０】
レーザー変位計４０は、基板Ｐ上の被塗布面（基板対象部分）の高さを測定し、また、必要に応じて基板Ｐ上に塗布された塗布液の高さを測定するものである。
【００３１】
このレーザー変位計４０は、レーザー光Ｌの発光素子を有する照射部４２ａと光位置検出素子（PSD；Position Sensitive Detector）を有する受光部４２ｂとを有し、照射部４２ａから照射され、被塗布面で反射されたレーザー光Ｌを受光部４２ｂで受光することにより、前記光位置検出素子における受光位置に対応した信号を出力するように構成されている。
【００３２】
照射部４２ａ及び受光部４２ｂは、図２に示すように、ディスペンスヘッド３０に一体に組付けられている。具体的には、照射部４２ａ及び受光部４２ｂは、図４に概略的に示すように、ヘッド本体３１を挟んでその両側に固定されており、被塗布面直上の所定の高さ位置（つまり測定高さ位置）にヘッド本体３１（ディスペンスヘッド３０）を配置することで、予め定められた測定基準面上であって、かつノズル３１ａの中心を通るＺ軸線上にレーザー光Ｌを照射するように配置されている。この測定基準面は、前記基板支持装置に支持された基板Ｐの設計上（理論上）の表面とされている。つまり、図５に示すように、この測定基準面上においてレーザー光の入射角θと等しい角度の反射角θ（光の反射の法則）で反射したレーザー光Ｌの光位置検出素子上における受光位置を基準位置として、この基準位置と被測定面Ｂ（基板対象部分）上で反射した同光位置検出素子上における受光位置との差λに基づき被測定面Ｂの高さｈを三角測量の計算式を応用して、
（式）ｈ＝λ／２÷ｔａｎθ
により求めることで、前記被測定面Ｂの高さが検出されるようになっている。
【００３３】
ここで、前記被測定面Ｂ上は、前記測定基準面上を照射するレーザー光Ｌと同じレーザー光Ｌで照射されるため、前記被測定面Ｂ上を反射するレーザー光Ｌの反射角θは前記測定基準面上の反射角θと同一となる。
【００３４】
以上の説明において前記測定基準面は、基板Ｐの設計上（理論上）の表面とされたが、その他に測定基準面を、基台１の何れかの部位における設計上（理論上）の上面としてもよい。
【００３５】
なお、照射部４２ａ及び受光部４２ｂは、図４に概略的に示すように、ホルダ４３に固定されており、これによって互いに一定の位置関係を保った状態でヘッド本体３１に一体的に組付けられている。
【００３６】
上記のようなディスペンス装置において、基板Ｐへの塗布液の塗布作業は次のようにして実施される。
【００３７】
まず、図１に示すようにコンベア対２（作業部２Ｂ）が配置された状態で、基板Ｐが作業部２Ｂの位置まで搬送され、前記基板支持装置によって当該作業部２Ｂの所定位置に基板Ｐが位置決め固定される。
【００３８】
位置決め後、Ｙ軸サーボモータ４の作動により作業部２Ｂがヘッドユニット１０の可動領域内に配置され、当該作業部２ＢのＹ軸方向の移動、及びヘッドユニット１０のＸ軸方向の移動により、ディスペンスヘッド３０が、基板Ｐの塗布ポイント直上に配置される。詳しくは、ノズル３１ａの中心と塗布ポイント中心とが同一軸（Ｚ軸）線上に位置するように基板Ｐ及びディスペンスヘッド３０が互いに位置決めされる。この際、ディスペンスヘッド３０は、Ｚ軸サーボモータ３５の駆動により予め前記測定高さ位置にされている。また、必要に応じてサーボモータ２２によりサブフレーム２０ｂが駆動されることによって、ディスペンスヘッド３０の位置がＹ軸方向に微調整される。
【００３９】
塗布ポイント直上にディスペンスヘッド３０が配置されると、レーザー変位計４０の前記照射部４２ａから塗布ポイントにレーザー光Ｌが照射され、その反射光が受光部４２ｂで受光されることにより当該塗布ポイントの高さ位置が測定される。
【００４０】
そして、塗布ポイントの高さ測定が終了すると、Ｚ軸サーボモータ３５の駆動によりディスペンスヘッド３０が下降し、所定の塗布高さ位置に配置される。この際、上述した塗布ポイントの高さ位置測定結果に基づきＺ軸サーボモータ３５が駆動制御されることにより、ノズル３１ａの先端と塗布ポイント（塗布面）との間隔が最適値に保たれる。つまり、基板Ｐの反りや変形等の個体差、あるいは基板支持装置による基板Ｐの支持状態によって実際の塗布ポイントの高さ位置と設計値（理論値）との間に誤差が生じる場合があるが、レーザー変位計４０による測定結果に基づいてディスペンスヘッド３０の高さ位置（下降端高さ位置）が制御されることで、ノズル３１ａの先端と基板Ｐとの干渉等を伴うことなく、塗布作業に最適な隙間がノズル先端と塗布ポイント（塗布面）との間に確保される。
【００４１】
そして、このディスペンスヘッド３０の昇降動作に同期して前記シリンジ３２からヘッド本体３１に塗布液が圧送されることにより、ノズル３１ａの先端に押し出された塗布液が塗布ポイント上に塗布される。
【００４２】
こうして塗布液が塗布ポイントに塗布されると、再度照射部４２ａから塗布ポイントにレーザー光Ｌが照射され、その反射光が受光部４２ｂで受光されることにより、当該塗布ポイントに塗布された塗布液の表面高さが測定される。これによって塗布状態の検査が行われる。つまり、塗布液表面の高さとその塗布量にはある程度相関関係があり、塗布液の塗布後、上記のように塗布液の表面高さを測定することにより塗布量の検査が行われる。なおこの場合、必要に応じてサブフレーム２０ｂがＹ軸方向に駆動されることにより、レーザー光Ｌにより塗布液表面が走査され、複数地点の高さが求められる。このように複数地点の高さを求めることにより塗布量の他、塗布状態を検査することも可能となる。
【００４３】
こうして一つの塗布ポイントについて塗布液が塗布されると、作業部２Ｂ及びヘッドユニット１０の駆動に応じてディスペンスヘッド３０が次の塗布ポイント直上に位置決めされ、同様に当該塗布ポイントに塗布液が塗布される。そして、全ての塗布ポイントに対して塗布液が塗布されると、作業部２Ｂが図１に示す状態にリセットされ、基板Ｐの固定状態が解除された後、コンベア対２の作動により当該基板Ｐが搬出されることとなる。
【００４４】
以上のように、このディスペンス装置では、照射部４２ａ及び受光部４２ｂをディスペンスヘッド３０のヘッド本体３１の両側に振り分けて各々配置した状態でレーザー変位計４０をディスペンスヘッド３０に組込み、塗布ポイント直上にヘッド本体３１（ノズル３１ａ）を配置した状態で、当該塗布ポイントの高さを測定し得るように構成したので、上記の通り、塗布ポイントの高さ測定と当該ポイントに対する塗布液の塗布作業を、基板Ｐの面内の同じ位置にディスペンスヘッド３０を配置した状態で（つまり、ディスペンスヘッド３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることなく）実施することができる。
【００４５】
従って、従来のこの種の装置、すなわち基板の面内でディスペンスヘッドを移動させながら塗布ポイントの高さ測定と塗布液の塗布作業とを行う必要がある従来装置に比べると、ディスペンスヘッド３０の移動が不要となる分、効率的に作業を進めることが可能となる。特に、このディスペンス装置では、塗布作業後、塗布液の塗布量等を検査するために塗布液表面の高さをレーザー変位計４０により測定するが、当該測定についても、塗布作業後、基板Ｐの面内でディスペンスヘッド３０を移動させることなく実施することができる。従って、塗布前の塗布ポイントの高さ測定、塗布作業、及び塗布状態の検査といった一連の作業を効率良く行うことができる。
【００４６】
また、このようにディスペンスヘッド３０を移動させることなく高さ測定と塗布作業を行うことができる結果、塗布作業の信頼性が向上するという利点もある。つまり、ディスペンスヘッド３０の位置が異なると、レーザー変位計４０の配置（高さ）にも多少の誤差が生じることが考えられ、塗布ポイントの高さ測定後、ディスペンスヘッドを移動させて塗布作業を行う従来装置では、塗布作業時、測定結果をそのまま用いてディスペンスヘッドの昇降動作を制御すると、上記誤差分だけ昇降動作に誤差が生じることとなる。この点、上記実施形態のディスペンス装置では、ディスペンスヘッド３０を移動させることなく高さ測定と塗布作業を行うため、測定結果をそのまま用いても、上記のような誤差を伴うことなくディスペンスヘッド３０を昇降させることができる。従って、塗布作業時には、塗布ポイント（塗布面）とノズル３１ａの先端との間に適切な隙間をより確実に確保することが可能になり、塗布作業の信頼性が向上するという利点がある。
【００４７】
なお、以上説明したディスペンス装置は、本発明に係る基板製造用装置であるディスペンス装置の一実施形態であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４８】
例えば、上記のディスペンス装置では、コンベア対２の作業部２ＢをＹ軸方向に、ヘッドユニット１０をＸ軸方向にそれぞれ移動させることにより、基板Ｐ上に対してヘッドユニット１０をＸ−Ｙ平面内で二次元的に移動させる構成となっているが、勿論、コンベア対２上に基板Ｐを固定的に配置しておき、ヘッドユニット１０のみをＸ軸及びＹ軸の両方向に移動させるように構成してもよい。
【００４９】
また、実施形態では、ヘッドユニット１０は、単一のディスペンスヘッド３０を搭載した構成となっているが、勿論、複数のディスペンスヘッド３０を搭載した構成であっても構わない。この場合には、複数のディスペンスヘッド３０のノズル３１ａ毎にレーザー変位計４０を組付けるように構成すればよい。
【００５０】
また、ディスペンスヘッド３０は、液切り性能を高めるために、ヘッド本体３１がノズル軸回りに回転駆動される構成のものであってもよい。この場合には、ヘッド本体３１を回転可能に支持する支持部分に、前記ホルダ４３を介してレーザー変位計４０を固定することによりヘッド本体３１を挟んでその両側に照射部４２ａ及び受光部４２ｂを配置する構成とすればよい。
【００５１】
また、実施形態では、レーザー変位計４０は、ディスペンスヘッド３０を挟んでその両側に照射部４２ａ及び受光部４２ｂを配置した構成となっているが、例えば光路上に補助ミラー等を介在させて、上記以外の配置で照射部４２ａ及び受光部４２ｂをディスペンスヘッド３０に組付けるようにしてもよい。
【００５２】
また、実施形態では、本発明の適用例としてディスペンス装置について説明したが、これ以外の基板製造用装置についても本発明は適用可能である。
【００５３】
例えば図５は、基板Ｐに実装された部品Ｃの実装状態を画像認識に基づき検査する基板検査装置に本発明を適用した例を示している。この装置は、ヘッドユニットの構成が異なる以外、基本的には上述したディスペンス装置と共通の構成を有している。従って、同図では、主にヘッドユニット１０の部分のみを示しており、また、ディスペンス装置と共通する部分には同一符合が付してある。この図に示す装置は、ヘッドユニット１０に、部品撮像用カメラ５０（撮像手段）とレーザー変位計４０とが搭載されており、同図に示すように、カメラ５０で部品Ｃの平面画像を撮像し、その画像に基づき部品Ｃの位置ずれ等を検査すると共に、レーザー変位計４０により部品Ｃの表面高さを測定することで部品Ｃの浮きを検査する構成となっている。レーザー変位計４０の照射部４２ａ及び受光部４２ｂは、カメラ５０を挟んでその両側に固定されており、部品Ｃ直上の所定の部品撮像位置にカメラ５０を配置することで、予め定められた測定基準面上であってカメラ５０の光軸上（つまり、視野の中心位置）にレーザー光Ｌを照射するように配置されている。
【００５４】
このような基板検査装置によれば、部品Ｃの高さ測定（浮き検査）と部品Ｃの位置認識（位置ずれ検査）を、基板面内の同じ位置にヘッドユニット１０（この例では、ヘッドユニット１０が本発明に係る作業用ヘッドに相当する）を配置した状態で実施することができる。従って、両検査を効率的に行うことができるという利点がある。
【００５５】
また、このような基板検査装置以外にも、電子部品を吸着して基板上に実装する実装装置についても本発明は適用可能である。図示を省略するが、例えば、部品吸着用のノズルを先端（下端）に備えた実装用ヘッドをヘッドユニットに対して昇降及び回転可能に搭載し、基板に対して前記ヘッドユニットを相対的に移動させながら前記実装用ヘッドにより部品を吸着して基板上に実装する実装装置において、ヘッドユニットのうち実装用ヘッドを昇降及び回転可能に支持する部分にレーザー変位計を組付けることにより、当該レーザー変位計の照射部及び受光部を、前記実装用ヘッドを挟んでその両側に配置した構成とする。このような実装装置によれば、部品吸着後、実装ポイント直上に実装用ヘッドを配置して実装ポイントの高さ位置を測定した後、この測定結果に基づき実装用ヘッドを昇降駆動制御することで、部品と基板との衝突を回避しつつ実装作業を進めることが可能となる。そしてこの場合にも、実装ポイントの高さ測定と部品の実装作業とを、基板面内の同じ位置にヘッドユニットを配置した状態で実施することができ、従って、両作業を効率的に行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るディスペンス装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】ヘッドユニットの概略構成を示す正面図である。
【図３】ヘッドユニットの概略構成を示す縦断面図である。
【図４】レーザー変位計の取付け構造を示す平面模式図である。
【図５】基板上の塗布状態を示す拡大正面図である。
【図６】本発明を基板検査装置に適用した例を示す同装置のヘッドユニットの正面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ ヘッドユニット
３０ ディスペンスヘッド（作業用ヘッド）
３１ ヘッド本体
３１ａ ノズル（ノズル部材）
３２ シリンジ
４０ レーザー変位計（光学式変位センサ）
４２ａ 照射部
４２ｂ 受光部
Ｌ レーザー光
Ｐ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決めされた基板に対して相対的に移動可能な作業用ヘッドを備え、この作業用ヘッドにより所定の作業を行うことにより部品実装基板の製造工程の一部を負担する基板製造用装置であって、
前記作業用ヘッドは、前記所定の作業として第１の作業を行うためのヘッド本体と、同所定の作業として第２の作業を行うための光学式変位センサとを備え、
前記第１の作業は、前記基板に対して行うものであり、前記第２の作業は、前記第１の作業を行う基板対象部分の高さを測定するものであり、
前記光学式変位センサは、光の照射部及び受光部を有し、前記照射部から前記基板対象部分に照射した光の反射光を前記受光部で受光することによって所定の測定基準面より前記基板対象部分の高さを測定可能に構成されると共に、前記基板対象部分の直上に前記ヘッド本体が位置するように前記作業用ヘッドを配置した状態で、前記測定基準面より前記基板対象部分の高さを測定可能に設けられていることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板製造用装置において、
前記照射部及び受光部は、前記ヘッド本体の両側の位置にそれぞれ振り分け配置され、前記照射部から前記基板対象部分に対して光を直接照射し、その反射光を前記受光部で直接受光するように配置されていることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基板製造用装置において、
前記第１の作業は、前記基板対象部分に塗布液を塗布するものであり、前記ヘッド本体は、前記塗布液を基板上に塗布するためのノズル部材を含み、このノズル部材と一体に昇降することにより基板上に塗布液を塗布することを特徴とする基板製造用装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板製造用装置において、
前記光学式変位センサは、前記基板対象部分であって前記ノズル部材の略中心軸上の位置に前記照射部により光を照射してその反射光を前記受光部により受光し得るように構成されていることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の基板製造用装置において、
前記第１の作業は、前記基板対象部分を撮像してその状態を検査するものであり、前記ヘッド本体は、前記基板対象部分を撮像するための撮像手段であることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の基板製造用装置において、
前記光学式変位センサは、前記基板対象部分であって撮像手段の略光軸上の位置に前記照射部により光を照射してその反射光を前記受光部により受光し得るように構成されていることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項１】
位置決めされた基板に対して相対的に移動可能な作業用ヘッドを備え、この作業用ヘッドにより所定の作業を行うことにより部品実装基板の製造工程の一部を負担する基板製造用装置であって、
前記作業用ヘッドは、前記所定の作業として第１の作業を行うためのヘッド本体と、同所定の作業として第２の作業を行うための光学式変位センサとを備え、
前記第１の作業は、前記基板に対して行うものであり、前記第２の作業は、前記第１の作業を行う基板対象部分の高さを測定するものであり、
前記光学式変位センサは、光の照射部及び受光部を有し、前記照射部から前記基板対象部分に照射した光の反射光を前記受光部で受光することによって所定の測定基準面より前記基板対象部分の高さを測定可能に構成されると共に、前記基板対象部分の直上に前記ヘッド本体が位置するように前記作業用ヘッドを配置した状態で、前記測定基準面より前記基板対象部分の高さを測定可能に設けられていることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板製造用装置において、
前記照射部及び受光部は、前記ヘッド本体の両側の位置にそれぞれ振り分け配置され、前記照射部から前記基板対象部分に対して光を直接照射し、その反射光を前記受光部で直接受光するように配置されていることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基板製造用装置において、
前記第１の作業は、前記基板対象部分に塗布液を塗布するものであり、前記ヘッド本体は、前記塗布液を基板上に塗布するためのノズル部材を含み、このノズル部材と一体に昇降することにより基板上に塗布液を塗布することを特徴とする基板製造用装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板製造用装置において、
前記光学式変位センサは、前記基板対象部分であって前記ノズル部材の略中心軸上の位置に前記照射部により光を照射してその反射光を前記受光部により受光し得るように構成されていることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の基板製造用装置において、
前記第１の作業は、前記基板対象部分を撮像してその状態を検査するものであり、前記ヘッド本体は、前記基板対象部分を撮像するための撮像手段であることを特徴とする基板製造用装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の基板製造用装置において、
前記光学式変位センサは、前記基板対象部分であって撮像手段の略光軸上の位置に前記照射部により光を照射してその反射光を前記受光部により受光し得るように構成されていることを特徴とする基板製造用装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１６０９０（Ｐ２０１０−１６０９０Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７３３１７（Ｐ２００８−１７３３１７）
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（５００２２０１８６）アイパルス株式会社 (86)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（５００２２０１８６）アイパルス株式会社 (86)
【Ｆターム（参考）】
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