JP2003198195A

JP2003198195A - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP2003198195A
Application number: JP2001398996A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Fukuzawa; 英浩福沢
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品を均一に照明し、部品の認識精度を
向上させることが可能な電子部品実装装置を提供する。【解決手段】光源２４、２５からの光がレンズアレイ
で構成されるホモジナイザ２６により均一な照明光にさ
れ、この照明光により電子部品２０の底面が同軸落射照
明される。電子部品は、下方に配置されライン状のＣＣ
Ｄセンサで構成された撮像装置１０により撮像される。
撮像装置又は電子部品を移動させることにより電子部品
の底部の画像が取り込まれる。このような構成では、電
子部品を均一に同軸落射照明することができるので、電
子部品の吸着姿勢を良好に認識でき、高精度で部品実装
することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装装
置、さらに詳細には、ヘッド部に吸着された電子部品を
部品認識装置で認識した後、吸着姿勢を補正して基板上
の所定位置に実装する電子部品実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面実装装置（マウンタ）では、部品供
給部から供給される電子部品をヘッド部の吸着ノズルで
吸着して、搬送されてくる回路基板上に実装している。
その場合、部品は必ずしも正しい姿勢で吸着されるわけ
ではないので、１次元あるいは２次元のＣＣＤカメラな
どで構成される撮像装置で、部品を撮像し、吸着姿勢、
すなわち、吸着中心と部品中心のずれ、吸着角度のずれ
などを算出し、吸着姿勢を補正して回路基板上の所定位
置に正しい姿勢で実装している。撮像装置として、１次
元のラインセンサを用いる場合には、このラインセンサ
をヘッド部に搭載し、ラインセンサを部品の底部下方を
移動させて、底部の画像を取り込んで、吸着姿勢を認識
している。

【０００３】この場合、ＱＦＰ、ＳＯＰなどリード部品
を認識する場合には、照明部の照明光源は、リード端子
を光らせるように、垂直下方に設置され、またＢＧＡの
ようなボール電極を有する部品の場合には、斜め下方な
いし横方向から部品を照明している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リード
部品のリード端子を光らせるように垂直に近い角度に光
源が設置される場合には、撮像装置の撮像方向と照明方
向が同軸上にはないため均一な照明を得ることができ
ず、認識エラー、搭載精度不良の発生原因となってい
た。

【０００５】また、従来の認識装置では照明部に設置さ
れる光源はＱＦＰ、ＳＯＰなどリード部品のリード端子
を光らせるように垂直に近い角度に設置されているた
め、ＢＧＡなどのボール端子を正確に認識することがで
きず、認識エラー、搭載精度不良の発生原因となってい
た。

【０００６】したがって、本発明は、このような問題点
を解決するためになされたもので、電子部品を均一に照
明し、部品の認識精度を向上させることが可能な電子部
品実装装置を提供することをその課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、ヘッド部に吸着された電子部品の
画像を撮像装置で取り込み、吸着姿勢を補正して電子部
品を基板上の所定位置に実装する電子部品実装装置にお
いて、均一な照明光により電子部品の底部を同軸落射照
明する照明手段と、同軸落射照明された電子部品の底部
を撮像する撮像装置とを有し、撮像装置又は電子部品を
移動させて電子部品の底部の画像を取り込む構成を採用
した。

【０００８】このような構成では、電子部品と撮像装置
を相対的に移動させて、電子部品の画像を取り込む場
合、電子部品を均一に同軸落射照明することができるの
で、電子部品の位置を良好に認識でき、高精度で部品実
装することが可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面に示す実施の形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。

【００１０】図１は、電子部品実装装置（マウンタ）の
概要図であり、図２はその制御構成を示すブロック図で
ある。電子部品実装装置は、フィーダ８より供給される
電子部品２０を吸着する吸着ノズル３ａを備えたヘッド
部３を有しており、このヘッド部３は、ＸＹ駆動部１８
を構成するＸ軸モータ４とＹ軸モータ５により制御部１
２により駆動され、Ｘ軸モータ４が駆動されると、ヘッ
ド部３は、Ｘ軸１に沿って移動し、またＹ軸モータ５が
駆動されると、Ｘ軸１がＹ軸２、２’に沿って移動でき
るようになっており、それによりヘッド部３は、フィー
ダ８あるいは基板６に向けてＸＹ平面内でＸ軸並びにＹ
軸方向に移動する。

【００１１】また、ヘッド部３には、制御部１２により
それぞれ駆動可能なＺ軸モータ１３、θ軸モータ１４、
真空発生装置１５が搭載されており、Ｚ軸モータ１３が
駆動されると、吸着ノズル３ａはＺ軸方向に駆動されて
昇降し、またθ軸モータ１４が駆動されると、吸着ノズ
ル３ａはノズル軸を中心に回転できるように構成されて
いる。また、真空発生装置１５が駆動されると、吸着ノ
ズル３ａに真空が発生し、フィーダから供給される部品
２０が吸着ノズル３ａにより真空吸着される。また、ヘ
ッド部３には、撮像装置１０が搭載され、この撮像装置
はＣＣＤからなるラインセンサとして構成され、同様に
ヘッド部３に搭載された駆動モータ９によりＸ軸方向に
移動される。

【００１２】撮像装置１０は、図３に示されたように、
駆動モータ９により回転されるスクリューねじ２２に取
り付けられた支持体２３に固定されており、この支持体
２３には、照明光源２４、２５が取り付けられる。照明
光源２４、２５からの光は、拡散板、あるいはレンズア
レイで構成されるホモジナイザなどの矩形あるいは円形
の光学素子２６により均一な照明光に形成され、ハーフ
ミラー２７により反射されて吸着ノズル３ａに吸着され
た部品２０の底部の所定領域を均一に照明する。照明さ
れた電子部品２０の底部からの反射光はハーフミラー２
７を透過して撮像装置１０に入射する。光源２４、２
５、光学素子２６、ハーフミラー２７は、均一な照明光
により電子部品を照明する照明手段となっており、この
照明手段の照明方向と、撮像装置１０の撮像方向は同軸
となるように、照明手段と撮像装置が配置され、これに
より同軸落射照明が実現される。また、支持体２３の上
部には、電子部品２０の底部を斜め下方から照明する照
明光源２９、３０が取り付けられている。なお、２８は
ハーフミラー２７を透過した光源２４、２５からの光を
吸収するラシャペーパーである。

【００１３】駆動モータ９は制御部１２により駆動さ
れ、スクリューねじ２２を回転させることにより支持体
２３を図３で２重矢印線で示した方向に移動させ、これ
により撮像装置、照明手段は、電子部品２０の下方をＸ
軸にそって移動する。また、照明光源２４、２５、２
９、３０は、制御部１２により点灯ないし消灯される。

【００１４】制御部１２は、部品実装の全過程を制御す
るＣＰＵ１２ａ、制御プログラム、各種データを格納し
たＲＯＭ１２ｂ、ワークエリアを提供するＲＡＭ１２ｃ
などから構成される。

【００１５】このような構成において、部品実装を行う
とき、ヘッド部３がＸＹ駆動部１８により駆動されて、
フィーダ８の位置に移動し、Ｚ軸モータ１３が駆動され
て吸着ノズル３ａがフィーダ８から供給される部品２０
上に移動する。このとき、真空発生装置１５が駆動さ
れ、それにより部品２０が吸着ノズル３ａにより吸着さ
れる。

【００１６】部品吸着後、吸着ノズル３ａは上昇し、ヘ
ッド部３は、ＸＹ駆動部１８により駆動されて基板６に
向けて移動する。この移動中に、電子部品の吸着姿勢が
認識される。ＱＦＰ、ＳＯＰなどリード端子を持つ部品
２０に対しては、制御部１２により光源２４、２５が点
灯され、光学素子２６によって均一な照明光が形成され
る。照明光は、ハーフミラー２７によって電子部品２０
を垂直方向に同軸落射照明し、電子部品２０の底部を均
一に照明する。このときハーフミラー２７を透過した光
源２４、２５からの照明光はラシャペーパー２８によっ
て吸収され、漏光が発生しないようになっている。

【００１７】一方、ＢＧＡなどボール端子を持つ部品に
対しては、光源２９、３０が点灯され、電子部品２０
は、横方向あるいは斜め下方から照明され、ボール端子
が照明される。

【００１８】このように電子部品が照明されるとき、制
御部１２は、駆動モータ９を駆動し、支持体２３を移動
させ、照明手段並びに撮像装置１０が電子部品２０の底
部を移動し、撮像装置１０は、同軸落射照明された端子
部を含む電子部品の画像を順次取り込む。撮像装置１０
からの画像は、制御部１２のＣＰＵ１２ａにおいて画像
処理され、部品中心と吸着中心のずれ、吸着角度ずれな
ど吸着姿勢が認識される。この吸着姿勢は、Ｘ軸モータ
４、Ｙ軸モータ５、θ軸モータ１４を制御することによ
り補正され、電子部品２０が基板６上に正しい姿勢で実
装される。

【００１９】上述した実施形態において、光学素子２６
として、オパールガラス板、すりガラス板、乳白色のプ
ラスチック板等の拡散板ではなく、マイクロレンズアレ
イで構成されたホモジナイザを使用すると、電子部品の
所定の領域をさらに均一に照明することができる。近年
はプラスチックシート製のホモジナイザが販売されてお
り、光学素子２６を安価に構成することができる。

【００２０】撮像装置１０は、ＣＣＤラインセンサとし
て構成されており、移動しながら電子部品２０の底面を
撮像するので、撮像時のボケを最小限に抑えるために、
電子シャッタ時間を極めて短い時間とする必要があり、
そのため照明光量の不足が問題となる。しかしながら、
光源２４、２５、ホモジナイザとして構成された光学素
子２６、ハーフミラー２７により効率の良い同軸落射照
明手段が得られるので、良好な撮像が可能となる。ま
た、同軸落射の陰影を生じる場合には、補助的に光源２
９、３０も使用して、電子部品２０を斜め下方から照明
して陰影を減少ないし除去するようにする。

【００２１】また、一般にＣＣＤカメラは人間の視感度
（人間の眼の感度）に近い分光感度特性をもたせる為に
ＧａＡｓＰフォトダイオードを使用したり、Ｓｉフォト
ダイオードに光学フィルタを使用したりしているため
に、Ｓｉフォトダイオードに比して感度を犠牲にしてい
るといえる。人間の視感度が最も高いのは波長５５０ｎ
ｍの緑色であるが、ＣＣＤラインセンサとしてＧａＡｓ
Ｐフォトダイオードが使用されるときは、図４で４０で
示したように、波長６３０ｎｍの橙色に近い波長で感度
が最大になる。従って、光源２４、２５として６３０ｎ
ｍの橙色の波長の光を発光する発光ダイオードが最適照
明光源となる。なお、４２は、ＧａＰフォトダイオード
の感度である。

【００２２】また、実際には、ＣＣＤラインセンサから
取り込まれた画像の処理が良好であるかが重要であり、
人間の視感度は重要ではないので、ＣＣＤカメラの受光
素子にＳｉフォトダイオードを使い、光学フィルタは挿
入せず、Ｓｉフォトダイオードの感度特性４１を生かす
ために８００〜１０００ｎｍの近赤外光を発生する光源
を使用すれば、極めて良好な撮像を行うことができる。
前記波長範囲での撮像を行うために、８８０ｎｍないし
は９５０ｎｍの発光ダイオードを光源として使用する。

【００２３】このように、ＣＣＤセンサの受光素子（フ
ォトダイオード）の材料の分光感度特性に適した波長の
照明光を発生する光源（発光ダイオード）を使用するこ
とにより、電子部品を効率よく同軸落射照明することが
でき、部品認識精度を高めることができる。

【００２４】また、均一照明には、光源２４、２５の数
も重要になるので、底部照明面積に応じて、光源の数を
増減させたり、その配置を変えるようにする。

【００２５】なお他の実施形態として、駆動モータ９、
撮像装置１０、照明光源２４、２５及び照明光源２９、
３０からなる撮像部を基板６とフィーダ８の間に載置し
てもよい。

【００２６】なお、上述した実施形態では、表面実装装
置のＸ、Ｙ軸を移動させるよりも、軽量な撮像装置を移
動させたほうが、合理的なために撮像装置を移動しなが
ら、停止した電子部品２０を撮像するようにしたが、撮
像装置を固定して電子部品を移動させても同様の効果を
得ることができる。

【００２７】また、撮像装置の撮像素子にライン状のＣ
ＣＤを使用したが、２次元の広がりをもつエリアＣＣＤ
を使用してもよい。なお、この場合、インターレースの
エリアＣＣＤを使用する場合には、画像のボケにより、
精度を得ることが困難であるので、ノンインターレース
のエリアＣＣＤを使用するようにする。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、電子
部品と撮像装置を相対的に移動させて、電子部品の画像
を取り込む場合、電子部品を均一に同軸落射照明するこ
とができるので、電子部品の位置を良好に認識でき、高
精度な部品実装が可能になる。

【００２９】また、本発明では、電子部品を斜め下方か
ら照明する照明手段も設けられるので、ボール電極を有
する電子部品も有効に照明でき、またこの照明手段を補
助的に利用して、同軸落射照明で生じる陰影を減少ない
し除去することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子部品実装装置の概略構成を示す上面図であ
る。

【図２】電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】電子部品を照明し、撮像する部分の構成を示し
た正面図である。

【図４】撮像装置の撮像素子の分光感度特性を示す線図
である。

【符号の説明】

３ヘッド部３ａ吸着ノズル４Ｘ軸モータ５Ｙ軸モータ９駆動モータ１０撮像装置２４、２５照明光源２６光学素子２７ハーフミラー２９、３０照明光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヘッド部に吸着された電子部品の画像を
撮像装置で取り込み、吸着姿勢を補正して電子部品を基
板上の所定位置に実装する電子部品実装装置において、均一な照明光により電子部品の底部を同軸落射照明する
照明手段と、同軸落射照明された電子部品の底部を撮像する撮像装置
とを有し、撮像装置又は電子部品を移動させて電子部品の底部の画
像を取り込むことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】前記照明手段が、照明光源と、照明光源
からの光を均一な照明光に形成するレンズアレイで構成
されたホモジナイザを有することを特徴とする請求項１
に記載の電子部品実装装置。
【請求項３】電子部品を斜め下方より補助的に照明す
る補助照明手段が設けられることを特徴とする請求項１
又は２に記載の電子部品実装装置。
【請求項４】撮像装置の受光素子材料の分光感度特性
に適した波長の照明光により電子部品が同軸落射照明さ
れることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に
記載の電子部品実装装置。
【請求項５】撮像装置の受光素子材料がシリコンフォ
トダイオードであり、前記シリコンフォトダイオードの
分光感度特性に適した照明光の波長が、８８０ｎｍ、な
いしは９５０ｎｍの近赤外線であることを特徴とする請
求項４に記載の電子部品実装装置。