【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品位置合わせ方法およびその装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、特定の第１の部品と、別の第２の部品との位置合わせする技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路の高密度化、高集積度化に伴い、電子部品をフェイスダウンしてプリント回路基板に接合するフリップチップ実装技術が開発されている。フリップチップ実装では、電子部品の裏面に多数のバンプ（ボールグッドアレイ／端子電極）を形成し、これらをプリント回路基板の表面に形成された多数の接続端子に位置合わせし、次いで電子部品を移動してプリント回路基板の所定位置に装着し、その後、はんだ付け処理によって、一括してバンプと接続端子とを溶融接合する。
【０００３】
従来、このような部品位置合わせ装置として、例えば図８に示すような装置が知られている。
【０００４】
図８に示すように、従来の部品位置合わせ装置１００は、プリント回路基板１０１を保持し、水平面内（ＸＹθ方向）で移動可能な基板保持テーブル１０２と、電子部品１０３を真空吸着する吸着ノズル１０４と、基板保持テーブル１０２と吸着ノズル１０４との間に進入退出可能に配置され、プリント回路基板１０１の表面に形成された多数の接続端子１０１ａと、電子部品１０３の裏面に形成された多数のバンプ１０３ａとを、光学系を介して１台の白黒カメラ（撮像部）１０５により撮像する光学ユニット１０６と、白黒カメラ１０５により撮像された画像を表示する図示しない白黒モニタとを備えている。
【０００５】
光学ユニット１０６は、先端部の上下面に開口部が形成された筒形状のケーシング１０８と、ケーシング１０８の上下の開口部間に配置された半透過反射板の一種としてのハーフミラー１０９と、ケーシング１０８の先端板の内面に固定されたミラー１１０と、ケーシング１０８の元部に収納された１台の白黒カメラ１０５とを有している。
【０００６】
プリント回路基板１０１の表面の像は、ハーフミラー１０９の表面（上面）からケーシング１０８の先端方向に反射し、その後、この像はミラー１１０によりケーシング１０８の元部方向に反射し、次いでハーフミラー１０９を透過して白黒カメラ１０５に入射する。これと同時に、電子部品１０３の裏面の像はハーフミラー１０９の裏面（下面）からケーシング１０８の元部方向に反射し、同じ白黒カメラ１０５に入射する。その結果、白黒モニタにはプリント回路基板１０１の表面の像と、電子部品１０３の裏面の像とが重なった結像が表示される。
【０００７】
この結像は、白黒モニタの画面に白黒画像として表示され、その後、オペレータが白黒モニタの画面を視認しながら、基板保持テーブル１０２を水平面内で微小位置調整することにより、プリント回路基板１０１の所定の接続端子１０１ａに、電子部品１０３の対応するバンプ１０３ａをそれぞれ完全に重ね合わせる。この状態であれば、対応する両端子１０１ａ，１０３ａはＺ方向に離間はしているが、水平面内では合致している。そのため、位置合わせ後は、光学ユニット１０６を吸着ノズル１０４の真下から側方に退出し、吸着ノズル１０４を降下させることで、電子部品１０３がプリント回路基板１０１に表面実装される。表面実装されたプリント回路基板１０１は、その後、はんだ付け処理され、接続端子１０１ａとバンプ１０３ａとが溶融接合されることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の部品位置合わせ装置１００にあっては、このように白黒モニタが白黒画面であったので、プリント回路基板１０１の接続端子１０１ａと電子部品１０３のバンプ１０３ａとの識別が困難であった。これにより、位置合わせに長い時間を要し、それにもかかわらず両者を正確に位置合わせすることができなかった。
【０００９】
本発明は、両部品の位置合わせに熟練を要さず、第１の部品と第２の部品とを短時間で高精度に重ね合わせることができる部品位置合わせ方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、設備コストが廉価な部品位置合わせ装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明にかかる部品位置合わせ方法は、第１の部品と、第２の部品とを位置合わせする部品位置合わせ方法において、前記第１の部品の画像と、前記第２の部品の画像とを、１つのカラーモニタの画面上で異なる表示色により表示し、その後、この画面上で前記第１の部品の画像と第２の部品の画像とを重ね合わせることで位置合わせするようにしている。
【００１２】
したがって、カラーモニタの画面上で、第１の部品の画像と第２の部品の画像とを位置合わせする際、それぞれの画像が異なる表示色で表示されているため、第１の部品の画像と第２の部品の画像との識別が容易になる。その結果、両部品の位置合わせに熟練を要さず、両部品の画像を短時間で高精度に重ね合わせることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の部品位置合わせ方法において、前記第１の部品の表示色は赤、緑、青のうちの何れか１つで、前記第２の部品の表示色は赤、緑、青のうちの他の１つであるようにしている。
【００１４】
したがって、例えば第１の部品の表示色を赤とした場合、第２の部品の表示色を緑または青とする。同様に、第１の部品の表示色を緑とした場合には、第２の部品の表示色は赤または青となり、さらに第１の部品の表示色を青とした場合には、第２の部品の表示色は赤または緑となる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２の部品位置合わせ方法において、前記第１の部品がプリント回路基板で、前記第２の部品がこのプリント回路基板に表面実装される電子部品で、前記プリント回路基板の複数の接続端子と、前記電子部品の端子電極とを位置合わせするようにしている。
【００１６】
したがって、カラーモニタの画面上で、プリント回路基板の接続端子の画像と、電子部品の端子電極の画像とを位置合わせする際、それぞれの画像が異なる表示色で表示されているため、接続端子と端子電極との識別が容易になる。その結果、接続端子と端子電極とを短時間で高精度に重ね合わせることができる。
【００１７】
さらに、請求項４記載の発明にかかる部品位置合わせ装置は、第１の部品と、第２の部品とを位置合わせする部品位置合わせ装置において、前記第１の部品および第２の部品を撮像する撮像部と、該撮像部により撮像された第１の部品の画像と第２の部品の画像とを表示する１つのカラーモニタと、前記撮像部により撮像された第１の部品の画像と第２の部品の画像とを異なる表示色に変更する色変更手段と、前記第１の部品と第２の部品とを相対的に移動させる移動手段とを備えるようにしている。
【００１８】
したがって、撮像部により撮像した第１の部品の画像と第２の部品の画像とをカラーモニタに表示し、このカラーモニタの画面上で、第１の部品の画像と第２の部品の画像とを位置合わせする際、色変更手段によって、それぞれの画像が異なる表示色で表示される。そのため、第１の部品の画像と第２の部品の画像との識別が容易になる。これにより、これらの画像同士を短時間で高精度に重ね合わせることができる。
【００１９】
さらにまた、請求項５記載の発明は、請求項４記載の部品位置合わせ装置において、前記撮像部が、前記第１の部品を撮像する第１のＣＣＤカメラと、前記第２の部品を撮像する第２のＣＣＤカメラとを有し、前記色変更手段が、前記第１のＣＣＤカメラのレンズに装着された第１の色フィルタと、前記第２のＣＣＤカメラのレンズに装着され、前記第１の色フィルタの色とは異なる色の第２の色フィルタであるようにしている。
【００２０】
したがって、第１の部品の像は第１のＣＣＤカメラに入射する前に第１の色フィルタにより所定の表示色に変更される一方、第２の部品の像は第２のＣＣＤカメラに入射する前に別の表示色に変更される。これにより、カラーモニタの画面上では、第１の部品の画像と第２の部品の画像とが異なる表示色で表示される。
【００２１】
そして、請求項６記載の発明は、請求項４記載の部品位置合わせ装置において、前記撮像部が、前記第１の部品を撮像する第１のＣＣＤカメラと、前記第２の部品を撮像する第２のＣＣＤカメラとを有し、前記色変更手段が、前記第１のＣＣＤカメラにより撮像された画像の表示色と、前記第２のＣＣＤカメラにより撮像された画像の表示色とを、対応するＣＣＤカメラからの画像を異なる３色で表示するシステムである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１〜図４に、本発明の部品位置合わせ方法およびその装置の一実施形態を説明する。
【００２４】
この部品位置合わせ装置１０は、プリント回路基板１１の表面に形成された多数の接続端子１１ａに、電子部品１２の裏面に形成された多数のバンプ（端子電極）１２ａを位置合わせする装置である。部品位置合わせ装置１０は、プリント回路基板１１の接続端子１１ａを撮像する第１の白黒カメラ（第１のＣＣＤカメラ／撮像部）１３と、電子部品１２のバンプ１２ａを撮像する第２の白黒カメラ（第２のＣＣＤカメラ／撮像部）１４と、両白黒カメラ１３，１４により撮像された２つの画像をそれぞれ異なる単一色で表示可能とする手段例えばＲＧＢ入力端子を有するカラーモニタ１５と、プリント回路基板１１を水平面内でＸＹθ方向に移動させる基板保持テーブル（移動手段）１７とを備えている。以下、これらの構成を詳細に説明する。
【００２５】
部品位置合わせ装置１０は、縦長な架台１８を有している。この架台１８の下部付近には、基板認識用の第１の白黒カメラ１３をＸＹＺθ方向に移動可能な第１のカメラ位置調整機構２０が設けられている。第１の白黒カメラ１３のレンズは、Ｘ方向の一方（前方）を向いている。また、第１のカメラ位置調整機構２０より上方の架台１８の部分には、部品回転インデックスユニット２１のＸ方向に延びる回動軸２２が、図示しない駆動部により１８０度ごとに間欠回動可能に軸支されている。回動軸２２の先端面の下端部には、４５度に傾斜したミラー２３の元部が固着されている。この回動軸２２の先端面の上端部には、ノズル昇降機構２４が取り付けられている。ノズル昇降機構２４は、ＬＭガイドを介して、電子部品１２の吸着ノズル２５をＺ方向に移動（昇降）させる機構である。電子部品１２は、この吸着ノズル２５のセンターに角度０で吸着される。これらの部品１３，２０，２３により光学ユニットが構成される。ミラー２３および吸着ノズル２５の各センターは、光学ユニットの垂直な光軸上にそれぞれ配置されている。
【００２６】
架台１８の前方には、基板保持テーブル１７をＸＹＺθ方向に移動可能な基板位置調整機構（移動手段）２７が並設されている。基板保持テーブル１７の上面には、プリント回路基板１１が両面テープを介して着脱自在に固定される。この架台１８の上端部には、部品認識用の第２の白黒カメラ１４をＸＹＺθ方向に移動させる第２のカメラ位置調整機構２９が立設されている。第２の白黒カメラ１４は、この第２のカメラ位置調整機構２９の前方に、レンズを下向きにして垂設されている。第２のカメラ位置調整機構２９の前面下部には、ボールジョイント３０を介して、液晶タイプの前記カラーモニタ１５が首振り可能に取り付けられている。
【００２７】
また、第１の白黒カメラ１３および第２の白黒カメラ１４はカラーモニター１５に接続されている。
【００２８】
図２に示すように、第１の白黒カメラ１３はカラーモニター１５のＧ信号（緑色）を入力するＧ端子に接続する。第２の白黒カメラ１４はカラーモニター１５のＲ信号（赤色）を入力するＲ端子に接続する。ＲＧＢの３原色のうちの青色はこの実施形態では使用しない。白黒カメラ１３の水平ドライブ信号および垂直ドライブ信号を、白黒カメラ１４とカラーモニター１５に接続することにより、第１の白黒カメラ１３からの映像が緑に、第２の白黒カメラ１４からの映像が赤に表示される（図３参照）。
【００２９】
次に、この一実施形態の部品位置合わせ装置１０の動作を説明する。
【００３０】
まず、第１の白黒カメラ１３と第２の白黒カメラ１４とのモニタ表示サイズを同じに調整し、同一視野のカメラとする。
【００３１】
それから、吸着ノズル２５のセンターに、電子部品１２の表面を吸着させる（角度０）。次いで、第２の白黒カメラ１４から取り込まれた電子部品１２の裏面の像のピントと位置を、第２のカメラ位置調整機構２９の図示しないＺ軸調整部により調整して合わせる。それから、第２のカメラ位置調整機構２９により第２の白黒カメラ１４の位置を水平面内で移動させ、電子部品１２をカラーモニタ１５のセンターに、電子部品１２の４辺を画面の縦横に合わせて映るようにセットする。このとき、電子部品１２の裏面の多数のバンプ１２ａの画像は、第２の白黒カメラ１４からの画像信号がカラーモニター１５のＲ端子（赤入力部）に入力されることで赤に表示される。
【００３２】
一方、基板保持テーブル１７の上面に、プリント回路基板１１が両面テープを介して着脱自在に固定される。各接続端子１１ａの表面には所定量のクリームはんだが塗布されている。その後、ミラー２３を介して、プリント回路基板１１の表面の像を第１の白黒カメラ１３により撮像する。ピントと位置の調整は、第１のカメラ位置調整機構２０により行う。このとき、プリント回路基板１１の多数の接続端子１１ａの画像は、第１の白黒カメラ１３からの画像信号がカラーモニター１５のＧ端子（緑入力部）に入力されることで緑に表示される（図４（ａ））。
【００３３】
次に、これらの接続端子１１ａとバンプ１２ａとの位置合わせ時には、作業者がカラーモニタ１５を視認しながら、基板位置調整機構２７により基板保持テーブル１７を、両端子１１ａ，１２ａの結像方向に水平面内で微小位置調整し、各接続端子１１ａに対応するバンプ１２ａを正確に重ね合わせて結像させる（図４（ｂ））。
【００３４】
その後、部品回転インデックスユニット２１を回動軸２２を中心にして垂直面内で１８０度回動させ、それからノズル昇降機構２４により吸着ノズル２５を下降させることで、電子部品１２をプリント回路基板１１の所定位置に載置して吸着ノズル２５の負圧力を解除する。続いて、プリント回路基板１１を基板保持テーブル１７から外し、その後、このプリント回路基板１１を図示しないリフロー装置に搬入し、はんだ付け処理により、一括して接続端子１１ａとバンプ１２ａとを溶融接合する。
【００３５】
このように、接続端子１１ａの画像とバンプ１２ａの画像とを、１台のカラーモニタ１５の画面上で赤と緑という異なる色で表示するので、この位置合わせ時に、接続端子１１ａとバンプ１２ａとの識別が容易になる。これにより、熟練者でなくても両端子１１ａ，１２ａの画像を短時間で高精度に重ね合わせることができる。
【００３６】
次に、図５に他の実施形態を示す。この実施形態の部品位置合わせ装置４０は、部品回転インデックスユニット２１を使用せず、第１の白黒カメラ１３をプリント回路基板１１の真上で、レンズを下向きに配置するとともに、第２の白黒カメラ１４による電子部品１２の撮像位置を側方に変更した例である。
【００３７】
第２の白黒カメラ１４は、そのレンズを部品保持テーブル１７側に向けて水平配置されている。また、ノズル口が下向きの吸着ノズル２５に吸着された電子部品１２のバンプ１２ａの像を撮像可能なように、第２の白黒カメラ１４のレンズの前方には、４５度に傾斜したミラー２３が配置されている。これにより、バンプ１２ａは鏡像となって第２の白黒カメラ１４に映り、カラーモニター１５のＲ端子に、また接続端子１１ａは第１の白黒カメラ１３に映りカラーモニター１５のＧ端子にそれぞれ入力され、カラーモニタ１５に赤と緑との異なる色で表示される。その後、電子部品１２が、図５に示す移載軌跡ａに沿ってプリント回路基板１１に表面実装される。カメラの視野、位置を合わせることで正確に実装可能である。
【００３８】
その他の構成、作用および効果は、一実施形態から推測できる範囲であるので説明を省略する。
【００３９】
次に、図６にまた別の実施形態を示す。この実施形態の部品位置合わせ装置５０は、第１の白黒カメラ１３によるプリント回路基板１１の撮像ステージと、第２の白黒カメラ１４による電子部品１２の撮像ステージとを、それぞれ独立して水平に離間配置した例である。
【００４０】
すなわち、基板保持テーブル１７Ａの基板位置調整機構２７の側方に、電子部品１２を保持する部品保持テーブル１７Ａの部品位置調整機構（移動手段）２７Ａが配置されている。第１の白黒カメラ１３のレンズおよび第２の白黒カメラ１４のレンズは、それぞれ下向きに配置されている。
【００４１】
部品位置調整機構２７Ａにより、部品保持テーブル１７Ａを水平面内で微小位置調整し、電子部品１２の画像をカラーモニタ１５のセンターに、電子部品１２の４辺を画面の縦横に合わせて映るようにセットする。プリント回路基板１１側においても、基板位置調整機構２７により、基板保持テーブル１７を水平面内で微小位置調整し、カラーモニタ１５の画面上で、対応するバンプ１２ａに接続端子１１ａを位置合わせする。電子部品１２は、吸着ノズル２５に吸着され、その後、図６に示す移載軌跡ｂに沿ってプリント回路基板１１に表面実装される。
【００４２】
その他の構成、作用および効果は、一実施形態から推測できる範囲であるので説明を省略する。
【００４３】
次に、図７にさらに別の実施形態を示す。この実施形態の部品位置合わせ装置６０は、１台のカラーカメラ６１が組み込まれた光学ユニット６２を有する例である。
【００４４】
部品位置合わせ装置６０は、基板保持テーブル１７と吸着ノズル２５との間に進入退出可能に配置され、プリント回路基板１１の接続端子１１ａと、電子部品１２のバンプ１２ａとを、光学系を介して１台のカラーカメラ（撮像部）６１により撮像する光学ユニット６２とを備えている。
【００４５】
光学ユニット６２は、先端部の上下面に開口部が形成された筒形状のケーシング６３と、ケーシング６３の上側の開口部に取り付けられた緑フィルタＦ１と、ケーシング６３の下側の開口部に取り付けられた赤フィルタＦ２と、ケーシング６３の上下の開口部間に配置された半透過反射板の一種としてのハーフミラー６４と、ケーシング６３の先端板の内面に固定されたミラー６５と、ケーシング６３の元部に収納された１台の前記カラーカメラ６１とを有している。
【００４６】
プリント回路基板１１の表面の像は、赤フィルタＦ２を透過した後、ハーフミラー６４の表面からケーシング６３の先端方向に反射し、その後、この像はミラー６５によりケーシング６３の元部方向に反射し、次いでハーフミラー６４を透過してカラーカメラ６１に入射する。これと同時に、電子部品１２の裏面の像は緑フィルタＦ１を透過した後、ハーフミラー６４の裏面からケーシング６３の元部方向に反射し、同じカラーカメラ６１に入射する。その結果、カラーモニタ１５にはプリント回路基板１１の表面の赤色の像と、電子部品１２の裏面の緑色の像とが重なった結像が表示される。その後、カラーモニタ１５を視認しながら基板保持テーブル１７を水平面内で微小位置移動させ、接続端子１１ａとバンプ１２ａとを重ね合わせる。
【００４７】
その他の構成、作用および効果は、一実施形態から推測できる範囲であるので説明を省略する。
【００４８】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、第１の部品はプリント回路基板の接続端子に限らず、第２の部品も電子部品のバンプに限定されない。また、第１の部品と第２の部品との表示色は限定されない。例えば、第１の部品を青、第２の部品を緑に表示してもよいし、第１の部品を白黒、第２の部品を３原色の何れかに表示してもよい。さらに、第１の部品と第２の部品とを位置合わせする際に移動させるのは、第１の部品だけでもよいし、第２の部品だけでもよい。さらには、両方の部品を移動させてもよい。本実施形態では、作業者の手動により位置合わせしたが、基板位置調整機構をコンピュータ制御して自動化を図ることもできる。この場合でも、例えば実装に先駆けた初期のカメラ調整を行うときや、高精度な実装が行われているかの確認に利用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の部品位置合わせ方法では、第１の部品の画像と第２の部品の画像とを、１つのカラーモニタの画面上で異なる表示色により表示し、次にこの画面上で第１の部品の画像と第２の部品の画像とを重ね合わせるので、第１の部品の画像と第２の部品の画像との識別が容易になり、両部品の画像を短時間で高精度に重ね合わせることができる。
【００５０】
複雑な形状で直接処理できないような部品は、フィデシャルマークなどの代わりマークで位置調整するが、今回の方法は直接肉眼で行うため、フィデシャルマークなどを使用する必要がなく、高精度の組み立てが可能である。
【００５１】
また、請求項３記載の部品位置合わせ方法のように、カラーモニタの画面上で、プリント回路基板の接続端子の画像と、電子部品の端子電極の画像とを異なる表示色で表示するので、接続端子と端子電極との識別が容易になる。その結果、接続端子と端子電極とを短時間で高精度に重ね合わせることができる。
【００５２】
さらに、請求項４記載の部品位置合わせ装置では、第１の部品および第２の部品を撮像する撮像部と、カラーモニタと、撮像部により撮像された第１の部品の画像と第２の部品の画像とを異なる表示色に変更する色変更手段と、第１の部品と第２の部品とを相対的に移動させる移動手段とを備えたので、色変更手段によって、それぞれの画像を異なる表示色で表示することができる。これにより、第１の部品の画像と第２の部品の画像との識別が容易になる。その結果、これらの画像同士を短時間で高精度に重ね合わせることができる。
【００５３】
さらにまた、請求項５記載の部品位置合わせ装置のように、第１のＣＣＤカメラに第１の色フィルタを装着し、第２のＣＣＤカメラに第１の色フィルタの色とは異なる色の第２の色フィルタを装着したので、カラーモニタの画面上では、第１の部品の画像と第２の部品の画像とが異なる表示色で表示される。その結果、両画像の識別が容易になり、これらの画像同士を短時間で高精度に重ね合わせることができる。
【００５４】
そして、請求項６記載の部品位置合わせ装置のように、撮像部が、第１のＣＣＤカメラにより撮像された画像の表示色と、第２のＣＣＤカメラにより撮像された画像の表示色とを、対応するＣＣＤカメラからの画像データを処理することで異ならせる色変更回路であるようにしている。これにより、両画像の位置合わせに作業者の熟練を要しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品位置合わせ装置を示す側面図である。
【図２】撮像部と色変更手段との関係を示すブロック図である。
【図３】画像信号および同期信号の波形を示すグラフである。
【図４】（ａ）は位置合わせする前のモニタ画面の概略図である。
（ｂ）は位置合わせ後のモニタ画面の概略図である。
【図５】部品位置合わせ装置の他の実施形態を示す側面図である。
【図６】部品位置合わせ装置のまた別の実施形態を示す側面図である。
【図７】部品位置合わせ装置のさらに別の実施形態を示す側面図である。
【図８】従来手段の部品位置合わせ装置の側面図である。
【符号の説明】
１０，４０，５０，６０ 部品位置合わせ装置
１１ プリント回路基板（第１の部品）
１１ａ 接続端子
１２ 電子部品（第２の部品）
１２ａ バンプ（端子電極）
１３ 第１の白黒カメラ（第１のＣＣＤカメラ／撮像部）
１４ 第２の白黒カメラ（第２のＣＣＤカメラ／撮像部）
１５ カラーモニタ
２７ 基板位置調整機構（移動手段）
２７Ａ 部品位置調整機構（移動手段）
６１ カラーカメラ（撮像部）
Ｆ１ 緑フィルタ（色変更手段）
Ｆ２ 赤フィルタ（色変更手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for aligning parts. More specifically, the present invention relates to an improvement in a technique for aligning a specific first part with another second part.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art With the increase in density and integration of electronic circuits, flip-chip mounting technology for face-down bonding of electronic components to a printed circuit board has been developed. In flip-chip mounting, a large number of bumps (ball good array / terminal electrodes) are formed on the back surface of an electronic component, these are aligned with a large number of connection terminals formed on the surface of a printed circuit board, and then the electronic component is moved. Then, the bumps and the connection terminals are collectively melt-bonded to each other by soldering at a predetermined position on the printed circuit board.
[0003]
Conventionally, as such a component positioning device, for example, a device as shown in FIG. 8 is known.
[0004]
As shown in FIG. 8, a conventional component positioning apparatus 100 holds a printed circuit board 101 and is capable of moving in a horizontal plane (XYθ directions), and a suction nozzle 104 for vacuum suction of an electronic component 103. And a large number of connection terminals 101 a formed on the front surface of the printed circuit board 101, and a large number of bumps formed on the back surface of the electronic component 103. An optical unit 106 that captures the image 103a with a single monochrome camera (imaging unit) 105 via an optical system, and a monochrome monitor (not shown) that displays an image captured by the monochrome camera 105 are provided.
[0005]
The optical unit 106 includes a cylindrical casing 108 having openings formed on the upper and lower surfaces of the distal end, a half mirror 109 as a type of semi-transmissive reflection plate disposed between upper and lower openings of the casing 108, and a casing. It has a mirror 110 fixed to the inner surface of the tip plate 108 and one black-and-white camera 105 housed in the base of the casing 108.
[0006]
The image of the surface of the printed circuit board 101 is reflected from the surface (upper surface) of the half mirror 109 toward the tip of the casing 108, and then this image is reflected by the mirror 110 toward the base of the casing 108, and then the half mirror 109 Is transmitted to the monochrome camera 105. At the same time, the image on the back surface of the electronic component 103 is reflected from the back surface (lower surface) of the half mirror 109 toward the base of the casing 108 and enters the same monochrome camera 105. As a result, an image in which the image of the front surface of the printed circuit board 101 and the image of the back surface of the electronic component 103 overlap each other is displayed on the monochrome monitor.
[0007]
This image is displayed as a black-and-white image on the screen of the black-and-white monitor, and thereafter, while the operator visually recognizes the screen of the black-and-white monitor, minutely adjusts the position of the board holding table 102 in the horizontal plane to thereby determine the predetermined position of the printed circuit board 101. The corresponding bumps 103a of the electronic component 103 are completely overlapped with the connection terminals 101a. In this state, the corresponding terminals 101a and 103a are separated from each other in the Z direction, but coincide with each other in the horizontal plane. Therefore, after the alignment, the electronic unit 103 is surface-mounted on the printed circuit board 101 by retracting the optical unit 106 to the side from directly below the suction nozzle 104 and lowering the suction nozzle 104. Thereafter, the surface-mounted printed circuit board 101 is subjected to a soldering process, and the connection terminals 101a and the bumps 103a are melt-bonded.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional component positioning apparatus 100, since the black-and-white monitor has a black-and-white screen, it is difficult to distinguish between the connection terminals 101a of the printed circuit board 101 and the bumps 103a of the electronic component 103. . As a result, a long time was required for positioning, and nevertheless, the two could not be accurately positioned.
[0009]
An object of the present invention is to provide a component positioning method and a device capable of superimposing a first component and a second component in a short time with high accuracy without requiring skill in positioning the two components. Aim.
[0010]
Further, another object of the present invention is to provide a component positioning apparatus with low equipment cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a component positioning method for positioning a first component and a second component. Displaying the image of the second component on the screen of one color monitor in different display colors, and then superimposing the image of the first component and the image of the second component on this screen It is trying to align by doing.
[0012]
Therefore, when the image of the first component and the image of the second component are aligned on the screen of the color monitor, the respective images are displayed in different display colors. It is easy to distinguish the second component from the image. As a result, it is possible to superimpose the images of both parts in a short time and with high accuracy, without requiring skill in positioning the two parts.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the component positioning method according to the first aspect, the display color of the first component is any one of red, green, and blue, and the display color of the second component is The display color is one of red, green, and blue.
[0014]
Therefore, for example, when the display color of the first component is red, the display color of the second component is green or blue. Similarly, when the display color of the first component is green, the display color of the second component is red or blue, and when the display color of the first component is blue, the second color is The display color of the component is red or green.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the component positioning method according to the first or second aspect, the first component is a printed circuit board, and the second component is surface-mounted on the printed circuit board. Thus, the plurality of connection terminals of the printed circuit board are aligned with the terminal electrodes of the electronic component.
[0016]
Therefore, when the image of the connection terminal of the printed circuit board and the image of the terminal electrode of the electronic component are aligned on the screen of the color monitor, each image is displayed in a different display color. It is easy to identify the terminal electrode. As a result, the connection terminal and the terminal electrode can be overlapped with high accuracy in a short time.
[0017]
Further, in the component positioning apparatus according to the invention of claim 4, in the component positioning apparatus for positioning the first component and the second component, the first component and the second component are imaged. An imaging unit, one color monitor that displays an image of the first component and an image of the second component captured by the imaging unit, and an image of the first component captured by the imaging unit and a second color monitor. Color changing means for changing the image of the component to a different display color, and moving means for relatively moving the first component and the second component.
[0018]
Therefore, the image of the first component and the image of the second component captured by the imaging unit are displayed on the color monitor, and the image of the first component and the image of the second component are displayed on the screen of the color monitor. When aligning the images, the respective images are displayed in different display colors by the color changing means. Therefore, it is easy to distinguish the image of the first component from the image of the second component. Thereby, these images can be superimposed with high accuracy in a short time.
[0019]
Further, according to a fifth aspect of the present invention, in the component positioning device according to the fourth aspect, the imaging unit captures an image of the first CCD camera and an image of the second component. A second CCD camera, wherein the color changing means is mounted on a lens of the first CCD camera and a first color filter mounted on a lens of the second CCD camera; Is a second color filter having a color different from the color of the color filter.
[0020]
Therefore, the image of the first part is changed to a predetermined display color by the first color filter before being incident on the first CCD camera, while the image of the second part is incident on the second CCD camera. It is changed to another display color before. Thus, on the screen of the color monitor, the image of the first component and the image of the second component are displayed in different display colors.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, in the component positioning apparatus according to the fourth aspect, the imaging section includes a first CCD camera that captures an image of the first component and a second CCD that captures an image of the second component. A second CCD camera, wherein the color changing means corresponds to a display color of an image taken by the first CCD camera and a display color of an image taken by the second CCD camera. This is a system that displays images from a CCD camera in three different colors.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings.
[0023]
1 to 4 illustrate one embodiment of a component positioning method and apparatus according to the present invention.
[0024]
The component positioning device 10 is a device that positions a large number of bumps (terminal electrodes) 12 a formed on the back surface of the electronic component 12 with a large number of connection terminals 11 a formed on the front surface of the printed circuit board 11. The component alignment device 10 includes a first monochrome camera (first CCD camera / imaging unit) 13 for imaging the connection terminal 11a of the printed circuit board 11, and a second monochrome camera for imaging the bump 12a of the electronic component 12. (Second CCD camera / imaging unit) 14, means for enabling display of two images captured by both monochrome cameras 13, 14 in different single colors, for example, a color monitor 15 having an RGB input terminal, and a printed circuit A substrate holding table (moving means) 17 for moving the substrate 11 in the XYθ directions in a horizontal plane. Hereinafter, these configurations will be described in detail.
[0025]
The component positioning device 10 has a vertically long base 18. In the vicinity of the lower part of the gantry 18, a first camera position adjusting mechanism 20 capable of moving the first black and white camera 13 for substrate recognition in the XYZθ directions is provided. The lens of the first black-and-white camera 13 faces one side (front) in the X direction. A rotation shaft 22 extending in the X direction of the component rotation index unit 21 is intermittently rotatable every 180 degrees by a drive unit (not shown) on a portion of the gantry 18 above the first camera position adjustment mechanism 20. It is pivoted. A base of a mirror 23 inclined at 45 degrees is fixed to the lower end of the tip end surface of the rotating shaft 22. A nozzle elevating mechanism 24 is attached to the upper end of the tip surface of the rotating shaft 22. The nozzle elevating mechanism 24 is a mechanism that moves (elevates) the suction nozzle 25 of the electronic component 12 in the Z direction via the LM guide. The electronic component 12 is sucked at an angle of 0 at the center of the suction nozzle 25. These components 13, 20, and 23 constitute an optical unit. The centers of the mirror 23 and the suction nozzle 25 are respectively arranged on a vertical optical axis of the optical unit.
[0026]
A board position adjusting mechanism (moving means) 27 capable of moving the board holding table 17 in the XYZθ directions is provided in front of the gantry 18. The printed circuit board 11 is detachably fixed to the upper surface of the board holding table 17 via a double-sided tape. A second camera position adjusting mechanism 29 that moves the second monochrome camera 14 for component recognition in the XYZθ directions is provided upright at the upper end of the gantry 18. The second black-and-white camera 14 is vertically provided with the lens facing downward in front of the second camera position adjusting mechanism 29. The liquid crystal type color monitor 15 is attached to the lower part of the front surface of the second camera position adjusting mechanism 29 via a ball joint 30 so as to be able to swing.
[0027]
The first black-and-white camera 13 and the second black-and-white camera 14 are connected to a color monitor 15.
[0028]
As shown in FIG. 2, the first black-and-white camera 13 is connected to a G terminal of the color monitor 15 for inputting a G signal (green). The second black-and-white camera 14 is connected to an R terminal of a color monitor 15 for inputting an R signal (red). Blue of the three primary colors RGB is not used in this embodiment. By connecting the horizontal drive signal and the vertical drive signal of the monochrome camera 13 to the monochrome camera 14 and the color monitor 15, the image from the first monochrome camera 13 becomes green and the image from the second monochrome camera 14 becomes red. (See FIG. 3).
[0029]
Next, the operation of the component positioning device 10 according to the embodiment will be described.
[0030]
First, the monitor display sizes of the first black-and-white camera 13 and the second black-and-white camera 14 are adjusted to be the same, so that the cameras have the same field of view.
[0031]
Then, the surface of the electronic component 12 is suctioned to the center of the suction nozzle 25 (angle 0). Next, the focus and position of the image on the back surface of the electronic component 12 captured from the second monochrome camera 14 are adjusted and adjusted by a Z-axis adjustment unit (not shown) of the second camera position adjustment mechanism 29. Then, the position of the second black-and-white camera 14 is moved in the horizontal plane by the second camera position adjusting mechanism 29 so that the electronic component 12 is aligned with the center of the color monitor 15 and the four sides of the electronic component 12 are aligned vertically and horizontally on the screen. Set to reflect. At this time, images of a large number of bumps 12a on the back surface of the electronic component 12 are displayed in red when an image signal from the second monochrome camera 14 is input to the R terminal (red input section) of the color monitor 15. .
[0032]
On the other hand, the printed circuit board 11 is detachably fixed to the upper surface of the board holding table 17 via a double-sided tape. A predetermined amount of cream solder is applied to the surface of each connection terminal 11a. Thereafter, an image of the surface of the printed circuit board 11 is captured by the first monochrome camera 13 via the mirror 23. The focus and the position are adjusted by the first camera position adjusting mechanism 20. At this time, images of a large number of connection terminals 11a of the printed circuit board 11 are displayed in green when an image signal from the first monochrome camera 13 is input to the G terminal (green input section) of the color monitor 15. (FIG. 4 (a)).
[0033]
Next, when the connection terminals 11a and the bumps 12a are aligned, the operator visually checks the color monitor 15 and moves the substrate holding table 17 by the substrate position adjustment mechanism 27 in the image forming direction of the terminals 11a and 12a. The minute position is adjusted in the horizontal plane, and the bumps 12a corresponding to the respective connection terminals 11a are accurately overlapped to form an image (FIG. 4B).
[0034]
After that, the component rotation index unit 21 is rotated by 180 degrees about a rotation axis 22 in a vertical plane, and then the suction nozzle 25 is lowered by the nozzle raising / lowering mechanism 24, so that the electronic component 12 is mounted on the printed circuit board 11. The negative pressure of the suction nozzle 25 is released after being placed at a predetermined position. Subsequently, the printed circuit board 11 is removed from the board holding table 17, and then the printed circuit board 11 is carried into a reflow device (not shown), and the connection terminals 11a and the bumps 12a are collectively melt-bonded by soldering. .
[0035]
As described above, the image of the connection terminal 11a and the image of the bump 12a are displayed on the screen of one color monitor 15 in different colors of red and green. Can be easily identified. Thereby, even if it is not a skilled person, the images of both terminals 11a and 12a can be superimposed with high accuracy in a short time.
[0036]
Next, another embodiment is shown in FIG. The component alignment device 40 of this embodiment does not use the component rotation index unit 21 and disposes the first black-and-white camera 13 directly above the printed circuit board 11 with the lens facing downward. This is an example in which the imaging position of the electronic component 12 by the side 14 is changed to the side.
[0037]
The second monochrome camera 14 is horizontally arranged with its lens facing the component holding table 17 side. In addition, a mirror 23 inclined at 45 degrees is provided in front of the lens of the second black-and-white camera 14 so that an image of the bump 12a of the electronic component 12 sucked by the suction nozzle 25 whose nozzle opening faces downward can be captured. Are located. As a result, the bump 12a is reflected as a mirror image on the second monochrome camera 14, and is input to the R terminal of the color monitor 15, and the connection terminal 11a is reflected on the first monochrome camera 13 and input to the G terminal of the color monitor 15. Are displayed on the color monitor 15 in different colors of red and green. Thereafter, the electronic component 12 is surface-mounted on the printed circuit board 11 along the transfer locus a shown in FIG. It can be mounted accurately by adjusting the field of view and position of the camera.
[0038]
Other configurations, operations, and effects are within the range that can be inferred from one embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0039]
Next, another embodiment is shown in FIG. The component alignment device 50 of this embodiment separately and horizontally separates the imaging stage of the printed circuit board 11 by the first monochrome camera 13 and the imaging stage of the electronic component 12 by the second monochrome camera 14. This is an example of arrangement.
[0040]
That is, the component position adjusting mechanism (moving means) 27A of the component holding table 17A that holds the electronic component 12 is arranged on the side of the substrate position adjusting mechanism 27 of the substrate holding table 17A. The lens of the first black-and-white camera 13 and the lens of the second black-and-white camera 14 are respectively arranged facing downward.
[0041]
The component holding table 17A is finely adjusted in the horizontal plane by the component position adjusting mechanism 27A, and the image of the electronic component 12 is set at the center of the color monitor 15 so that the four sides of the electronic component 12 are aligned vertically and horizontally on the screen. I do. Also on the printed circuit board 11 side, the board holding table 17 is finely adjusted in a horizontal plane by the board position adjusting mechanism 27, and the connection terminals 11a are aligned with the corresponding bumps 12a on the screen of the color monitor 15. The electronic component 12 is sucked by the suction nozzle 25, and thereafter, is surface-mounted on the printed circuit board 11 along the transfer locus b shown in FIG.
[0042]
Other configurations, operations, and effects are within the range that can be inferred from one embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0043]
Next, still another embodiment is shown in FIG. The component positioning device 60 of this embodiment is an example having an optical unit 62 in which one color camera 61 is incorporated.
[0044]
The component alignment device 60 is disposed between the substrate holding table 17 and the suction nozzle 25 so as to be able to enter and exit, and connects the connection terminal 11a of the printed circuit board 11 and the bump 12a of the electronic component 12 via an optical system. An optical unit 62 for taking an image with one color camera (imaging unit) 61 is provided.
[0045]
The optical unit 62 includes a cylindrical casing 63 having an opening formed on the upper and lower surfaces of the distal end, a green filter F1 attached to an upper opening of the casing 63, and an optical unit 62 attached to a lower opening of the casing 63. Red mirror F2, a half mirror 64 as a kind of semi-transmissive reflection plate disposed between upper and lower openings of the casing 63, a mirror 65 fixed to the inner surface of the end plate of the casing 63, And one color camera 61 housed in the base.
[0046]
The image on the surface of the printed circuit board 11 is transmitted through the red filter F2 and then reflected from the surface of the half mirror 64 toward the distal end of the casing 63. Thereafter, the image is reflected by the mirror 65 toward the base of the casing 63. Then, the light passes through the half mirror 64 and enters the color camera 61. At the same time, the image on the back surface of the electronic component 12 is transmitted through the green filter F1, then reflected from the back surface of the half mirror 64 toward the base of the casing 63, and enters the same color camera 61. As a result, the color monitor 15 displays an image in which the red image on the front surface of the printed circuit board 11 and the green image on the back surface of the electronic component 12 overlap each other. Thereafter, while visually checking the color monitor 15, the substrate holding table 17 is minutely moved in a horizontal plane, and the connection terminals 11a and the bumps 12a are overlapped.
[0047]
Other configurations, operations, and effects are within the range that can be inferred from one embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0048]
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the first component is not limited to the connection terminal of the printed circuit board, and the second component is not limited to the bump of the electronic component. Further, the display colors of the first component and the second component are not limited. For example, the first component may be displayed in blue and the second component in green, the first component may be displayed in black and white, and the second component may be displayed in one of three primary colors. Further, when the first component and the second component are aligned, only the first component may be moved, or only the second component may be moved. Further, both parts may be moved. In this embodiment, the alignment is manually performed by the operator, but the substrate position adjustment mechanism may be computer-controlled to achieve automation. Even in this case, it can be used, for example, when performing initial camera adjustment prior to mounting, or for confirming whether high-precision mounting has been performed.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, in the component positioning method according to the first aspect, the image of the first component and the image of the second component are displayed in different display colors on the screen of one color monitor. Since the image of the first component and the image of the second component are superimposed on this screen, the image of the first component and the image of the second component can be easily distinguished, and the images of both components can be shortened. It can be superimposed with high accuracy in time.
[0050]
Parts that cannot be processed directly with complex shapes are adjusted with marks instead of fiducial marks.However, since this method is performed directly with the naked eye, there is no need to use fiducial marks, etc., and high-precision assembly Is possible.
[0051]
Also, the image of the connection terminal of the printed circuit board and the image of the terminal electrode of the electronic component are displayed in different display colors on the screen of the color monitor as in the component positioning method according to the third aspect. The terminal and the terminal electrode can be easily identified. As a result, the connection terminal and the terminal electrode can be overlapped with high accuracy in a short time.
[0052]
Further, in the component positioning device according to the fourth aspect, an imaging unit that captures an image of the first component and the second component, a color monitor, and an image of the first component captured by the imaging unit and the second component. And a moving means for relatively moving the first component and the second component, so that each image is displayed differently by the color changing means. Can be displayed in color. This facilitates identification of the image of the first component and the image of the second component. As a result, these images can be superimposed with high accuracy in a short time.
[0053]
Furthermore, a first color filter is mounted on the first CCD camera and a second color camera having a color different from the color of the first color filter is mounted on the second CCD camera. Since the two color filters are mounted, the image of the first component and the image of the second component are displayed in different display colors on the screen of the color monitor. As a result, the two images can be easily identified, and these images can be superimposed with high accuracy in a short time.
[0054]
Then, as in the component positioning device according to the sixth aspect, the image pickup unit changes the display color of the image picked up by the first CCD camera and the display color of the image picked up by the second CCD camera. The color changing circuit is configured to change the image data by processing the image data from the corresponding CCD camera. Thus, the skill of the operator is not required to align the two images.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a component positioning device of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a relationship between an imaging unit and a color changing unit.
FIG. 3 is a graph showing waveforms of an image signal and a synchronization signal.
FIG. 4A is a schematic view of a monitor screen before alignment.
(B) is a schematic diagram of a monitor screen after alignment.
FIG. 5 is a side view showing another embodiment of the component positioning device.
FIG. 6 is a side view showing another embodiment of the component positioning device.
FIG. 7 is a side view showing still another embodiment of the component positioning device.
FIG. 8 is a side view of a conventional component positioning device.
[Explanation of symbols]
10, 40, 50, 60 Component alignment device 11 Printed circuit board (first component)
11a Connection terminal 12 Electronic component (second component)
12a Bump (terminal electrode)
13. First black-and-white camera (first CCD camera / imaging unit)
14. Second black-and-white camera (second CCD camera / imaging unit)
15 color monitor 27 substrate position adjustment mechanism (moving means)
27A Component position adjustment mechanism (moving means)
61 Color Camera (Imaging Unit)
F1 Green filter (color changing means)
F2 red filter (color changing means)
