JP2000341000A

JP2000341000A - 電子部品装着精度評価用治具および電子部品装着精度評価方法

Info

Publication number: JP2000341000A
Application number: JP11147610A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 洋志伊藤; Shinichi Okazaki; 真一岡嵜
Original assignee: Tenryu Technics Co Ltd
Current assignee: Tenryu Technics Co Ltd
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】半田バンプ部を有する電子部品の装着を行う表
面実装部品装着機の装着精度の評価を簡単かつ確実に行
うことができる電子部品装着精度評価用治具および電子
部品装着精度評価方法を提供する。【解決手段】可透性を有する電子部品ｂの載置部を設け
た評価基板２を、表面実装部品装着機Ｗにおけるプリン
ト基板ｃの定められた取付位置へ、該プリント基板ｃに
代って着脱自在に設置させ、該評価基板２の上面におけ
る基準表示体６の位置へ、装着ヘッド９に吸着保持され
た電子部品ｂを装着し、この状態で、該評価基板２の背
面より、基準表示体６と半田バンプ部ｂ１のボール形状
部分との位置を比較して、該電子部品ｂの装着精度であ
る縦方向および横方向のズレを計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板への電子
部品の装着精度を向上させることができる電子部品装着
精度評価用治具および電子部品装着精度評価方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子部品をプリント基板上の所定位置へ
装着する表面実装部品装着機にあっては、この表面実装
部品装着機のもつ装着精度を事前に計測して、その精度
が許容範囲を外れているときは、該表面実装部品装着機
側を調整して希望する装着精度の範囲内に納まるように
管理している。すなわち、電子部品を吸着保持する装着
ヘッドのＸ・Ｙ軸方向およびθ軸方向のそれぞれの移動
値が、あらかじめ定められた装着する基準値に対して許
容範囲内に正しく移動させたり、プリント基板への載置
においてその姿勢等の妄動が許容範囲にあることが必要
となる。

【０００３】しかしながら、前記の精度管理にあって、
従来、半田バンプ部がボール形状により構成されている
パッケージ型電子部品、例えば、ＣＳＰやＢＧＡ等は、
プリント基板上へ装着された後では、その半田バンプ部
がベース基板の下面に設けられているため、プリント基
板に対する半田バンプ部の装着位置が外部からの視覚検
査では認識できず、表面実装部品装着機における電子部
品の装着精度を評価することができないものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記した問題
点を解決するためになされたもので、可透性を有する電
子部品の載置部を設けた評価基板を、表面実装部品装着
機におけるプリント基板の定められた取付位置へ、該プ
リント基板に代って着脱自在に設置させ、該評価基板の
上面における基準表示体の位置へ、装着ヘッドに吸着保
持された電子部品を装着し、この状態で、該評価基板の
背面より、基準表示体と前記半田バンプ部のボール形状
部分との位置を比較して、該電子部品の装着精度である
縦方向および横方向のズレを計測することにより、半田
バンプ部を有する電子部品の装着を行う表面実装部品装
着機の装着精度の評価を簡単かつ確実に行うことができ
る電子部品装着精度評価用治具および電子部品装着精度
評価方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段は、半田バンプ部を有する電子部品
をプリント基板上の所定位置へ装着する表面実装部品装
着機において、装着ヘッドに吸着保持された前記電子部
品を前記プリント基板上の所定位置に装着する際の、電
子部品装着精度を評価する電子部品装着精度評価用治具
にあって、可透性を有する前記電子部品の載置部を設け
た評価基板を、前記表面実装部品装着機における前記プ
リント基板の定められた取付位置へ、該プリント基板に
代って設置させた電子部品装着精度評価用治具の構成に
ある。

【０００６】また、評価基板は、電子部品の載置部を設
けた装着位置に、基準表示体を設ける。評価基板は、電
子部品の載置部を設けた装着位置に、装着された該電子
部品の離脱を防止する保持手段を設ける。

【０００７】そして、半田バンプ部を有する電子部品を
プリント基板上の所定位置へ装着する表面実装部品装着
機において、装着ヘッドに吸着保持された前記電子部品
を前記プリント基板上の所定位置に装着する際の、電子
部品装着精度を評価する電子部品装着精度評価用治具に
あって、可透性を有する前記電子部品の載置部を設けた
評価基板を、前記表面実装部品装着機における前記プリ
ント基板の定められた取付位置へ、該プリント基板に代
って設置させ、該評価基板の上面における基準表示体の
位置へ、前記装着ヘッドに吸着保持された前記電子部品
を装着し、この状態で、該評価基板の背面より、前記基
準表示体と前記半田バンプ部のボール形状部分との位置
を比較して、該電子部品の装着精度である縦方向および
横方向のズレを計測する電子部品装着精度評価方法にあ
る。

【０００８】また、電子部品の装着精度の計測は、検出
手段による画像処理によって行う。

【０００９】

【実施例】次に、本発明に関する電子部品装着精度評価
用治具および電子部品装着精度評価方法の実施の一例を
図面に基づいて説明する。図１および図２においてＡは
電子部品装着精度評価用治具で、表面実装部品装着機Ｗ
において、パッケージ型電子部品ｂ、例えば、図４に示
すような、ＣＳＰやＢＧＡ等の半田バンプ部ｂ１がボー
ル形状若しくは略ボール形状により構成されている電子
部品ｂを、装着部ｎにおけるプリント基板ｃ上へ装着す
る際の、表面実装部品装着機Ｗの装着精度を評価する際
に用いるもので、可透性を有する電子部品ｂの載置部１
を設けた評価基板２によって構成される。

【００１０】この評価基板２は、表裏を有する薄板状に
形成して、その平面精度が良好な透明または表面から裏
面まで可視できる、いわゆる、可透性（可視性）を有す
るガラス板を用いる。また、該評価基板２の外周部に
は、表面実装部品装着機Ｗの装着部ｎを横断した搬送手
段３における移送レール４に支承される枠体５を装着し
てあって、装着部ｎにおいてあらかじめ定められた正し
い位置に、プリント基板ｃを設置する際と同様の操作
で、基準ピン，リアクランプ，サイドクランプ，メイン
クランプおよび押し上げピン等（図示せず）によって設
置される。

【００１１】更に、この治具Ａにおける評価基板２は、
電子部品ｂの載置部１を設けた装着位置に、基準表示体
６が設けられているもので、印刷等により所定ピッチに
形成された多数の格子群からなるものであり、治具Ａの
評価基板２に対しての絶対的な正確な位置が設定されて
いる。この基準表示体６は、例えば、０．１ｍｍの線太
さで、形成される格子のピッチが、０．８ｍｍ，０．７
５ｍｍ，０．６５ｍｍあるいは０．５ｍｍ等のように複
数ピッチのものがあるもので、この異なる格子ピッチ群
の基準表示体６は、一枚の評価基板２に全てあるいは所
定組数設けたり、希望する格子ピッチのものを設けたり
する。

【００１２】また、この基準表示体６の周りには、該基
準表示体６と位置的な相対関係があるフィデューシャル
マーク等の標識６ａを複数箇所に、好ましくは、基準表
示体６の周辺の４ケ所に設けてあって、電子部品ｂの装
着に際しての原点として用いる。

【００１３】更に、該評価基板２は、電子部品ｂの載置
部１を設けた装着位置に、装着された該電子部品ｂの離
脱を防止する保持手段７が設けられているもので、易剥
離性を有する粘着部材が用いられる。具体的には、透明
あるいは可透性（可視性）を有する両面テープ等が良好
で、表面実装部品装着機Ｗにおいて後記する装着ヘッド
９の吸着ノズル１０に吸着保持された電子部品ｂは、そ
の下面の半田バンプ部ｂ１がこの保持手段７における粘
着部材面に圧接される。

【００１４】なお、前記した表面実装部品装着機Ｗは、
慣用のコンピュータ等による制御手段８へ入力したあら
かじめ定められたプログラムにしたがって、装着部ｎに
おける電子部品ｂの装着位置等が得られるもので、図３
に示すように、Ｘ軸およびＹ軸方向へ任意に移動する装
着ヘッド９を備えており、該装着ヘッド９は、Ｚ軸方向
へ任意に移動し、かつ、任意のθ角（回転角）が得られ
る電子部品ｂの保持部材である吸着ノズル１０を備えて
いる。

【００１５】なお、表面実装部品装着機Ｗにあっては、
この機体１１に設けられた電子部品ｂの供給部ｍを有し
ていて、図３に示すように、トレイに多数の電子部品ｂ
が載置されたものや、所定の位置に多数並べ設けたテー
プフィーダ等が用いられるものである。

【００１６】そして、その詳細な構成は、機体１１へ取
り付けて進退手段１２により前後方向（Ｙ軸）へ任意に
移動する進退体１３と、この進退体１３に取り付けて移
動手段１４により左右方向（Ｘ軸）へ任意に移動する可
動体１５と、この可動体１５へ係合した装着ヘッド９へ
昇降手段（図示せず）により昇降自在に吸着ノズル１０
を取り付けてあると共に、回転手段（図示せず）により
縦軸方向を中心として任意のθ角（回転角）を回転自在
としてあるもので、それぞれの駆動のための各手段は数
値制御可能なサーボモータ等により高精度で作動され
る。

【００１７】したがって、本発明に係る電子部品装着精
度評価用治具Ａおよび電子部品装着精度評価方法の一実
施例の作用は以下の通りである。表面実装部品装着機Ｗ
において、半田バンプ部ｂ１を有する電子部品ｂは供給
部ｍにあらかじめ用意されているもので、プリント基板
ｃへの装着にあっては、該表面実装部品装着機Ｗの装着
精度を試験して、その得られた結果に対して所定の評価
を行う。

【００１８】すなわち、図１および図２に示すような治
具Ａを、図３に示すような、表面実装部品装着機Ｗにお
いて、プリント基板ｃに代えて該プリント基板ｃと同一
の位置へ、いわゆる、電子部品ｂの装着部ｎへ位置決め
して取り付ける。

【００１９】この状態で、表面実装部品装着機Ｗを稼働
させて、供給部ｍから所定の電子部品ｂをその装着ヘッ
ド９の吸着ノズル１０により吸着保持させて、装着部ｎ
まで運ぶ。このとき、装着ヘッド９の動きは、あらかじ
め制御手段８にその作動情報が入力されているもので、
これに基づいて行われる。

【００２０】この装着ヘッド９の作動により、吸着保持
された電子部品ｂは装着部ｎにおける治具Ａの評価基板
２における載置部１に移動し、下降して評価基板２面に
装着される。すると、その半田バンプ部ｂ１は、図２に
おいて仮想線で示すように、保持手段７に接着保持され
て、該電子部品ｂは容易に妄動しない状態となると共
に、該治具Ａを裏返ししたときの電子部品ｂの脱落が防
止される。

【００２１】そして、この治具Ａを装着部ｎから取り外
し、該治具Ａにおける評価基板２の裏側から、図５に示
すように、装着され保持されている電子部品ｂを、該可
透性（可視性）を有する評価基板２越しに観察する。こ
の観察にあっては、半田バンプ部ｂ１と格子状の基準表
示体６との位置比較により行われるもので、基準表示体
６からの半田バンプ部ｂ１のはみ出し量を拡大鏡などを
用いて目視により確認する。

【００２２】例えば、半田バンプ部ｂ１のボール径が
０．３ｍｍで、ボールピッチ０．５ｍｍの電子部品ｂを
用いての装着精度の評価は、±０．１１０ｍｍであるた
め、目視の判定許容基準は、±０．１０ｍｍ以内とされ
る。また、θズレの目視の判定許容基準は、±０．６度
以内とされる。すなわち、電子部品ｂ（ＣＳＰ）の半田
バンプ部ｂ１形状では、セルフアライメント効果が大き
いために、印刷したクリーム半田サイズを無視しても、
バンプｂ１の先端が前記クリーム半田に触れれば、良好
な接合が期待できる。

【００２３】更に詳述すると、図６（ａ）および（ｂ）
に示すように、半田バンプ部ｂ１のボール部分と格子状
の基準表示体６との重なり部において、該ボール部が、
該基準表示体６の二本の線からはみ出しているはみ出し
部ｂ２を４ケ所有していることが目視によって確認でき
れば、電子部品ｂの装着にあって、Ｘ・Ｙ軸方向への装
着ズレ量が、±０．１０ｍｍ以内に入っていると判定し
て、良好（ＯＫ）とする。このとき、基準表示体６の線
の太さが０．１ｍｍで、評価に使用する電子部品ｂにお
ける半田バンプ部ｂ１のボール径が０．３ｍｍであるた
め、理想的なボールのはみ出し量は、各はみ出し部ｂ２
において０．１ｍｍとなる。（図６（ａ）参照）なお、
このはみ出し量は、図５に示すように、電子部品ｂにお
ける半田バンプ部ｂ１のボール全てに適合していなけれ
ばならない。

【００２４】しかし、図６（ｃ）に示すように、格子状
の基準表示体６の二本の線からはみ出している半田バン
プ部ｂ１のボール部分のはみ出し部ｂ２が、４ケ所な
い、例えば、２ケ所の場合は、不良（ＮＧ）として判定
されるもので、このときのはみ出し量は、０．２ｍｍと
なって、±０．１０ｍｍ以内とされる目視の判定基準を
大きく越えたことになる。

【００２５】また、θ装着ズレの良否判定の場合は、図
５に示すような、半田バンプ部ｂ１のボールが８個並び
の電子部品ｂでは、その端と端のボールのはみ出し量を
目視により計測して確認するもので、この装着ズレ量か
ら計算した角度が、±０．６度以内に入っていれば良好
（ＯＫ）とするものであって、図７（ａ）に示す場合
は、ズレ０度、図７（ｂ）に示す場合は、ズレ０．５５
度であるため、共に良好（ＯＫ）と判定される。

【００２６】しかし、図７（ｃ）に示す場合は、ズレ
１．０９度となって、基準許容角度内の、±０．６度を
越え、更に、図７（ｄ）に示す場合は、ズレ２．１８度
となって、基準許容角度内の、±０．６度を大きく越え
ることになって、共に不良（ＮＧ）として判定される。

【００２７】次に、電子部品ｂの装着精度の計測を、検
出手段２０による画像処理によって行う例を説明する。
装着部ｎへの治具Ａの取り付けは前記した例と同様に行
われるもので、この例にあって異なる点は、半田バンプ
部ｂ１のボールと基準表示体６とのズレ量を、前記した
実施例が人間の目視により認識していたのに対して、本
実施例は、ＣＣＤ等からなるカメラセンサーなどの撮像
手段２２と取付台２５とからなる検出手段２０を用いて
行う点である。

【００２８】この検出手段２０は、例えば、図３および
図９に示すように、表面実装部品装着機Ｗとは別の位置
あるいはその適所において設けられているもので、ＸＹ
軸方向に対して、モータ２３，２４の数値作動によって
高精度の位置決めがなされるＸＹテーブル状に構成され
た取付台２５上へ、把持手段２６により治具Ａが裏返し
されて取り付けられ、その裏返しされた面、すなわち、
半田バンプ部ｂ１のボール面が上に向いた状態を撮像す
る照明手段を有する撮像手段２２が対設されている。ま
た、撮像手段２２にはＣＲＴを接続させた制御手段８に
おける画像処理装置２７が連係され、また、モータ２
３，２４には制御手段８における軸制御手段２８が連係
されている。

【００２９】また、この表面実装部品装着機Ｗには、装
着前の電子部品ｂの吸着保持状態を検出する撮像手段２
１が、例えば、図３に示すように、可動体１５や装着ヘ
ッド９に取り付けられて、該装着ヘッド９と一体的に移
動し、かつ、この装着ヘッド９の吸着ノズル１０に吸着
保持された電子部品ｂの下側を走行移動して、該電子部
品ｂの保持状態を検出できるように構成される。

【００３０】まず、検出手段２０において、その取付台
２５上の位置決めされた箇所に設置した治具Ａにおける
評価基板２の標識６ａを、少なくとも２か所以上撮像
し、この検出結果を画像処理装置２７へ送信して、画像
処理する。これによって、治具Ａあるいは該治具Ａにお
ける評価基板２の中心位置と角度とが求められる。

【００３１】次に、装着部ｎへ治具Ａを据え付けて、電
子部品ｂを装着ヘッド９の吸着ノズル１０により吸着保
持し、撮像手段２１により、吸着ノズル１０に吸着保持
された電子部品ｂを撮像して画像処理装置２７へ送信
し、画像処理して、電子部品ｂの中心位置と角度を求め
る。その後、当該電子部品ｂの中心が標識６ａから一定
の位置になるように、治具Ａの載置部１へ該電子部品ｂ
を装着する。

【００３２】この治具Ａの載置部１には保持手段７が施
されていて、装着された電子部品ｂの妄動や治具Ａを裏
返しした時の該電子部品ｂの脱落が防止されるもので、
この治具Ａを装着部ｎから取り外し、検出手段２０のそ
の位置決めされた箇所の取付台２５へ、治具Ａが裏向き
となるように据え付ける。

【００３３】次に、検出手段２０における撮像手段２２
であるカメラ視野の中心が、前記操作で得られた計算上
の標識６ａの中心位置へ合致するように移動して画像を
撮像し、標識６ａの中心を求める。この標識６ａの位置
検出を少なくとも２か所以上行って、評価基板２の位置
と角度を求める。すなわち、図８に示すように、計算上
の標識６ａの中心位置からのズレ量を「距離Ａ」，「距
離Ｂ」としたとき、中心位置ズレ量＝（距離Ａ＋距離Ｂ）÷２角度＝角度Ａ−角度Ｂである。なお、計算上の標識６ａの中心位置とは、治具
Ａを検出手段２０の取付台２５に設置して、位置ズレ誤
差がないと仮定した場合の標識６ａの位置である。

【００３４】更に、図１０に示すように、検出手段２０
における撮像手段２２であるカメラ視野の中心が、前記
操作で得られた計算上の電子部品ｂにおける半田バンプ
部ｂ１の中心に移動して画像を撮像し、半田バンプ部ｂ
１の中心を求める。同様に全ての半田バンプ部ｂ１の中
心位置検出を行って、電子部品ｂの中心位置と角度を求
めるもので、全ての半田バンプ部ｂ１の中心位置と、撮
像手段２２であるカメラ視野の中心とのズレ量の平均値
が、電子部品ｂの中心位置のズレ量となる。なお、計算
上の電子部品ｂにおける半田バンプ部ｂ１の中心位置と
は、治具Ａを検出手段２０の取付台２５に設置して、位
置ズレ誤差がないと仮定した場合の所定の半田バンプ部
ｂ１の中心位置から、あらかじめ計算されたそれぞれの
半田バンプ部ｂ１までの距離をオフセットした位置であ
る。

【００３５】更に、検出手段２０による電子部品ｂの角
度を求める方法にあって、図１１（ａ）に示す電子部品
ｂにおいて、同図（ｂ）に示すように、あらかじめ、半
田バンプ部ｂ１の並びで縦方向のグループを１ラインご
とに作成し、横方向のグループを１ラインごとに作成す
る。

【００３６】各グループ内にある半田バンプ部ｂ１の中
心位置座標は、図１１（ｂ）に示すように、点群で現わ
され、この点群の並びを、図１１（ｃ）に示すように、
直線近似する。直線近似の方法は、慣用の「２乗誤差最
小化法」を使用する。全てのグループで点群を近似した
直線の角度の平均値が電子部品ｂの角度となる。

【００３７】こうして、評価基板２の中心位置と角度か
ら、電子部品ｂの中心位置と角度を引いた値が、表面実
装部品装着機Ｗの装着精度となるもので、あらかじめ定
められたズレの判定基準の範囲内にあれば良好（ＯＫ）
とし、この範囲を超えたズレであれば不良（ＮＧ）の評
価が判定される。

【００３８】

【発明の効果】前述したように本発明の電子部品装着精
度評価用治具および電子部品装着精度評価方法は、半田
バンプ部がボール形状により構成される電子部品を、プ
リント基板上の所定位置へ装着する際の装着精度の評価
を、簡単かつ確実に行うことができて、プリント基板へ
の電子部品の装着精度の向上を図ることができる。

【００３９】評価基板は、電子部品の載置部を設けた装
着位置に、基準表示体を設けることにより、この基準表
示体と半田バンプ部とのズレ量を目視により確認でき
る。

【００４０】評価基板は、電子部品の載置部を設けた装
着位置に、装着された該電子部品の離脱を防止する保持
手段を設けることにより、治具への電子部品の装着時
や、表面実装部品装着機における装着部からの治具の取
り外しにあって、電子部品の妄動や脱落が防止される。
等の格別な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する電子部品装着精度評価方法を採
用した電子部品装着精度評価用治具の一実施例を示す斜
視図である。

【図２】図１における断面図である。

【図３】図１における電子部品装着精度評価用治具を使
用する表面実装部品装着機を示す概略の平面図である。

【図４】図１における電子部品装着精度評価用治具に使
用する電子部品を示す斜視図である。

【図５】本発明に関する一実施例の電子部品装着精度評
価方法の治具を裏面から見た要部を示す説明図である。

【図６】図１における電子部品装着精度評価方法の目視
によるＸＹズレの評価の方法を示す説明図である。

【図７】図１における電子部品装着精度評価方法の目視
による角度ズレの評価の方法を示す説明図である。

【図８】図１における電子部品装着精度評価方法の検出
手段による角度ズレの評価の方法を示す説明図である。

【図９】図１における電子部品装着精度評価方法の検出
手段を示す説明図である。

【図１０】図１における電子部品装着精度評価方法の検
出手段によるＸＹズレの評価の方法を示す説明図であ
る。

【図１１】図１における電子部品装着精度評価方法の検
出手段による角度ズレの評価の方法を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ａ電子部品装着精度評価用治具Ｗ表面実装部品装着機ｂ電子部品ｂ１半田バンプ部ｃプリント基板１載置部２評価基板６基準表示体７保持手段９装着ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5B057 AA03 BA02 BA19 CA12 CA16 DA07 DB02 DC05 DC08 5E313 AA02 AA03 AA11 AA15 AA23 AA31 CC03 CC04 CC05 DD13 EE03 EE24 EE35 EE37 EE50 FF12 FF24 FF26 FF28 FF32 FF34 FG08 FG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半田バンプ部を有する電子部品をプリン
ト基板上の所定位置へ装着する表面実装部品装着機にお
いて、装着ヘッドに吸着保持された前記電子部品を前記
プリント基板上の所定位置に装着する際の、電子部品装
着精度を評価する電子部品装着精度評価用治具にあっ
て、可透性を有する前記電子部品の載置部を設けた評価基板
を、前記表面実装部品装着機における前記プリント基板
の定められた取付位置へ、該プリント基板に代って設置
させたことを特徴とする電子部品装着精度評価用治具。
【請求項２】評価基板は、電子部品の載置部における
装着位置に、基準表示体を設けたことを特徴とする請求
項１記載の電子部品装着精度評価用治具。
【請求項３】評価基板は、電子部品の載置部における
装着位置に、装着された該電子部品の離脱を防止する保
持手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載
の電子部品装着精度評価用治具。
【請求項４】半田バンプ部を有する電子部品をプリン
ト基板上の所定位置へ装着する表面実装部品装着機にお
いて、装着ヘッドに吸着保持された前記電子部品を前記
プリント基板上の所定位置に装着する際の、電子部品装
着精度を評価する電子部品装着精度評価方法にあって、可透性を有する前記電子部品の載置部を設けた評価基板
を、前記表面実装部品装着機における前記プリント基板
の定められた取付位置へ、該プリント基板に代って設置
させ、該評価基板の上面における基準表示体の位置へ、前記装
着ヘッドに吸着保持された前記電子部品を装着し、この
状態で、該評価基板の背面より、前記基準表示体と前記
半田バンプ部のボール形状部分との位置を比較して、該
電子部品の装着精度である縦方向および横方向のズレを
計測することを特徴とする電子部品装着精度評価方法。
【請求項５】電子部品の装着精度の計測は、検出手段
による画像処理によって行うことを特徴とする請求項４
記載の電子部品装着精度評価方法。