JP2004301620A

JP2004301620A - Inspection method for automatic part mounting device

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Publication number: JP2004301620A
Application number: JP2003094144A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Fujiwara; 義範藤原; Tadao Yamane; 忠男山根
Original assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP4263519B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection device which can precisely inspect the accuracy of mounting position of a mounting device during actual PCB production. <P>SOLUTION: Solder is applied on an inspection substrate (S1), and then an inspection part is mounted on a solder position of the inspection substrate using a mounting device to be inspected (S2). A high-speed camera takes an image of an imaging area in which the part of the substrate is included (S3). Based on the image taken, the amount of displacement of the actual mounting position and the ideal mounting position of the part is detected (S4). The detection result is input into the inspection device (S5) and the accuracy of mounting position of the mounting device is inspected (S6). As the inspection part is mounted with the same procedure as the actual PCB production process, this method allows grasping the accuracy of mounting position under the circumstance similar to the actual production circumstance. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板（以下、「ＰＣＢ」という。）上にコンデンサチップ、ＩＣなどの実装部品をマウントする自動部品マウント装置のマウント位置精度を検査する検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＣＢの生産分野においては、一般に、実装部品の電極が位置するＰＣＢ上の所定箇所に設けられた電極パッド上にペースト状のはんだ（以下、「ペーストはんだ」という。）を印刷し、その上に実装部品をマウントした後、リフロー炉等でペーストはんだを溶解して冷却する工程を実行する。この一連の工程により、実装部品がＰＣＢ上の所定位置に実装される。この一連の工程は、各工程を自動的に行う機械を導入することで自動化することが可能であり、実装部品をマウントする工程は、自動部品マウント装置（以下、「マウンタ」という。）を用いることで、人的作業の必要なく自動化することができる。近年、ＰＣＢ上の実装部品は、小型化、高密度化し、実装部品のマウント位置には非常に高い精度が要求されている。そのため、ＰＣＢの生産ラインでは、マウンタによる実装部品のマウント位置精度が、常に高い精度に維持されるように、そのマウント位置精度を検査することが重要である。
【０００３】
このような検査を行う方法では、特許文献１等に開示されているような外観検査装置を利用することができる。外観検査装置は、部品を実装した基板の画像を撮像して、その撮像画像データに基づいて部品の実装状態やはんだの印刷状態などの良否を検査するものである。このような外観検査装置をマウンタのマウント位置精度の検査に適用する場合、検査対象のマウンタにより実装部品がマウントされたＰＣＢの撮像画像データと、正規のマウント位置（特定位置）に実装部品がマウントされた検査基準となるＰＣＢの撮像画像データとを比較すればよい。そして、この比較結果により、検査対象のマウンタによるマウント位置が正規のマウント位置からズレていることが判明した場合、そのズレを補正すべく、そのマウンタを調節する作業を行う。このような調整を行うことにより、マウンタは、常に高いマウント位置精度でマウント作業を行うことができる状態に維持される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１０７１２６号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような外観検査装置を用いた従来の検査方法は、一般に、部品を実装した後、すなわち、リフロー炉等でペーストはんだを溶解して冷却した後のＰＣＢに対して検査を行うものである。このような検査方法では、マウンタのマウント位置精度を正確に検査することができない。なぜなら、マウンタによりマウントされた実装部品は、溶解したはんだの流動により当初のマウント位置から移動する結果、マウンタによるマウント時の実装部品の位置と、検査時（リフロー後）における実装部品の位置とは必ずしも一致しないからである。しかも、マウンタによって実装部品が正規のマウント位置から多少ズレた位置にマウントされたとしても、その実装部品は、通常、溶解したはんだの流動によって正規のマウント位置に向かって移動する。よって、リフロー後のＰＣＢに対して外観検査装置を用いた検査を行っても、マウンタのマウント位置精度を正確に検査することができない。
【０００６】
一方、従来、アクリルやガラス等からなる基板の表面に両面テープを貼り付けたものを検査用基板として用い、この検査用基板に対してマウンタにより部品をマウントさせた後に、外観検査装置を用いてマウント位置精度を検査する検査方法が知られている。この方法によれば、両面テープの粘着力により、マウンタによってマウントされた部品がそのマウント位置に正確に位置決めされた状態で検査用基板上に保持される。よって、マウンタによってマウントされた実装部品の位置と、検査時の実装部品の位置とが一致するため、リフロー後のＰＣＢについて検査を行う上記方法に比べて、マウンタのマウント位置精度を正確に検査することが可能である。
【０００７】
ところが、この検査方法においては、部品を検査用基板上の両面テープにマウントしたものについて検査を行う。このように部品を検査用基板上の両面テープに部品を粘着させる場合、マウンタによってマウントされる部品は、両面テープに接触した瞬間に粘着力によってしっかりと位置決めされる。これに対し、実際のＰＣＢ生産時では、マウンタを用いてＰＣＢ上に印刷されたペーストはんだの上に実装部品をマウントする。この場合、マウンタによってマウントされる部品は、ペーストはんだに接触しただけでは位置決めされず、その部品との接触によりペーストはんだが変形した後にＰＣＢ上に位置決めされる。そのため、部品を検査用基板上の両面テープにマウントしたときのマウント位置は、実際のＰＣＢ生産時におけるマウント位置とは必ずしも一致しない。そのため、部品を検査用基板上の両面テープにマウントして検査を行う上記検査方法では、実際のＰＣＢ生産時におけるマウンタのマウント位置精度を正確に検査することはできないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、実際のＰＣＢ生産時におけるマウンタのマウント位置精度を正確に検査することが可能な自動部品マウント装置の検査方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、プリント基板上に付着したペースト状のはんだ部分に実装部品の電極が位置するように実装部品をマウントする自動部品マウント装置を用いて、実装部品をプリント基板上の特定位置にマウントするときのマウント位置精度を検査する自動部品マウント装置の検査方法において、検査用基板上の特定位置にマウントされる検査用部品の電極が位置する検査用基板上の箇所に、ペースト状のはんだを付着させるはんだ付着工程と、上記自動部品マウント装置を用いて、該検査用基板上の特定位置に検査用部品をマウントするマウント工程と、該検査用基板上の検査用部品を含む撮像領域を撮像手段によって撮像する撮像工程と、該撮像工程により得た撮像画像データに基づいて、該マウント工程でマウントされた検査用部品のマウント位置と上記特定位置とのズレを検出する検出工程とを有することを特徴とするものである。
この検査方法においては、検査用基板上にペースト状のはんだを付着させた後、その検査用基板上のはんだ付着箇所に、検査対象となる自動部品マウント装置（マウンタ）を用いて検査用部品をマウントする。そして、その検査用基板上の検査用部品を含む撮像領域を撮像手段によって撮像して得た撮像画像データに基づいて、その検査用部品の実際のマウント位置と、この検査用部品が本来マウントされるべき特定位置とのズレを検出する。本検査方法では、実際のＰＣＢ生産時と同様に、検査用基板上のはんだ上にマウントされた検査用部品を撮像して検査する。よって、実際のＰＣＢ生産時と同様の状況でマウントされた検査用部品のマウント位置に基づいて、マウンタのマウント位置精度を検査することができる。
また、請求項２の発明は、請求項１の自動部品マウント装置の検査方法において、上記検出工程では、上記マウント位置と上記特定位置とのズレ分に相当する撮像画像データの画素数に基づいて、該マウント位置と該特定位置とのズレ量を検出することを特徴とするものである。
この検査方法においては、撮像画像データの画素数に基づいて、マウント工程でマウントされた検査用部品のマウント位置と、本来マウントされるべき特定位置とのズレ量を検出する。よって、この検出結果から、マウンタのマウント位置精度がどのくらい悪いのかを、具体的なズレ量として把握することができる。例えば、マウンタにより実際にマウントされるマウント位置が、本来マウントされるべき特定位置から何ミリズレている等を把握することができる。このような具体的なズレ量の情報が得られることで、マウンタを調節してズレを補正する作業が容易になる。
また、請求項３の発明は、請求項２の自動部品マウント装置の検査方法において、上記はんだ付着工程及び上記マウント工程では、単一の検査用基板上に複数の検査用部品をマウントするように処理し、上記撮像工程では、該複数の検査用部品を撮像し、上記検出工程では、該複数の検査用部品についてそれぞれ上記マウント位置と上記特定位置とのズレ量を検出することを特徴とするものである。
この検査方法においては、単一の検査用基板上に複数の検査用部品をマウントし、各検査用部品のズレ量を検出する。よって、マウンタによるマウント位置のズレを、検査用基板上の位置ごと、マウントする部品の種類ごとに、より具体的に把握することができる。これにより、ズレの発生原因やマウンタの調節方法などを的確に予測することが可能となり、ズレを補正する作業が容易になる。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の自動部品マウント装置の検査方法において、上記検査用基板として、上記自動部品マウント装置を用いて実装部品が実際に実装されるプリント基板と同じプリント基板を用い、上記検査用部品として、上記自動部品マウント装置を用いて該プリント基板に実際に実装される実装部品と同じ実装部品を用いることを特徴とするものである。
この検査方法においては、より実際のＰＣＢ生産時に近い状況でマウントされた検査用部品のマウント位置に基づいて、マウンタのマウント位置精度を検査することができる。
また、請求項５の発明は、請求項４の自動部品マウント装置の検査方法において、上記はんだ付着工程では、上記撮像手段による撮像画像データ中における、プリント基板上に設けられた電極パッドに対応する画像部分と、上記マウント工程により実装部品がマウントされたときの該実装部品の電極に対応する画像部分との間に、上記ペースト状のはんだに対応する画像が介在しない部分が存在するように、該プリント基板の電極パッド上に該ペースト状のはんだを付着させ、上記検出工程では、該電極パッドに対応する画像部分と該実装部品の電極に対応する画像部分との境界を、該実装部品のマウント位置として認識することを特徴とするものである。
実際のＰＣＢ生産時においては、ＰＣＢ上の電極パッドの大部分を覆うようにペーストはんだを付着させるので、上記はんだ付着工程でもこれと同じようにペーストはんだを付着させる方が、より実際のＰＣＢ生産時に近い状況で検査を行うことが可能である。しかし、上記検出工程では、撮像画像データから、検査用基板として用いるＰＣＢ上に存在する検査用部品として用いる実装部品、はんだペースト、ＰＣＢの表面等を認識した上で、その実装部品のマウント位置を把握する必要がある。しかし、実装部品のマウント位置を実装部品の電極縁部を基準として把握する場合、実装部品のマウント位置を誤って把握してしまうおそれがある。これは、一般に、実装部品の電極の色とペーストはんだの色は互いに類似していることから、例えば撮像画像データの色成分に基づいてＰＣＢ上の実装部品等を認識するときには、実装部品の電極とペーストはんだとの境界を認識することが困難となり、これを誤認識してしまうことが原因である。そこで、本検査方法においては、撮像画像データ中に、検査用部品として用いる実装部品の電極の画像部分と検査用基板として用いるＰＣＢ上の電極パッドの画像部分との間にペーストはんだの画像が介在しないように、その電極パッド上にペースト状のはんだを付着させる。これにより、電極パッドに対応する画像部分と、実装部品の電極に対応する画像部分との境界を、その実装部品のマウント位置として認識することができる。一般に、実装部品の電極の色と電極パッドの色は互いに類似しないため、撮像画像データの色成分に基づいてその境界を精度よく認識するが可能となり、これを誤認識してしまう可能性が少なくなる。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の自動部品マウント装置の検査方法において、上記検出工程により検出された検出結果を、該検出工程を実行する検出装置から、ネットワークを通じて、該検出結果に基づいて上記自動部品マウント装置のマウント位置精度を検査するためのコンピュータに出力する出力工程を有することを特徴とするものである。
この検査方法においては、検出工程の検出結果をネットワークを通じてマウント位置精度を検査するためのコンピュータに出力できるため、マウンタが設置されている場所から離れた遠隔地であっても、そのマウンタのマウント位置精度を検査することが可能となる。よって、マウンタが設置された工場等の場所に、そのマウンタのマウント位置精度を調節できる専門家がいなくても、専門家によるマウンタのマウント位置精度を検査することが可能となる。したがって、例えば、検査対象のマウンタが設置された工場等が互いに遠く離れた場所に点在している場合であっても、これを専門家がいる場所で一括して検査することができる。その結果、専門家から各工場等の作業員に適切な指示を与えたり、その専門家がマウント位置精度の悪いマウンタが設置された工場等に出向いたりして、マウンタを適切に調節することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ＰＣＢ上の特定位置にコンデンサチップ、ＩＣなどのＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）を自動的にマウントする自動部品マウント装置のマウント位置精度を検査する検査方法に適用した実施形態について説明する。なお、本実施形態では、ＰＣＢ生産ラインに含まれる後述の外観検査装置を利用して検査を行う場合について説明する。
【００１１】
まず、本検査方法の検査対象である自動部品マウント装置としてのチップマウンタを含むＰＣＢ生産ラインについて説明する。
図２は、生産ラインの一部を構成する主要な設備の一例を示す配置図である。この生産ラインは、主に、はんだ印刷機２０、自動部品マウント装置としてのチップマウンタ３０、ＱＦＰ（ｑｕａｄｆｉａｔｐａｃｋａｇｅ）マウンタ４０、リフロー炉５０及び外観検査装置６０から構成されている。この生産ラインでは、外観検査装置６０での外観検査処理に１人の作業員が配置されるだけで、残りの処理は各装置によって自動的に行われる。この生産ラインにおいて、まず、部品が実装されていない状態のＰＣＢがはんだ印刷機２０内に搬送され、そのＰＣＢ上の電極パッドが設けられた箇所にはんだ印刷機２０でペーストはんだを印刷する。このようにしてペーストはんだが印刷されたＰＣＢは、チップマウンタ３０及びＱＦＰマウンタ４０に順次搬送され、コンデンサやＩＣ等の実装部品がそれぞれＰＣＢ上の特定位置にマウントされる。その後、そのＰＣＢはリフロー炉５０内に搬送されて加熱処理される。これにより、はんだ印刷機２０によって印刷されたはんだが溶解し、冷却されることで、実装部品がＰＣＢ上に実装される。このようにして実装部品が実装されたＰＣＢは、その後、ベルトコンベア等の搬送手段によって、又は作業員による手作業によって、外観検査装置６０内に搬入される。この外観検査装置６０では、はんだ付けの良否が光学的に判定される。
【００１２】
次に、上記外観検査装置６０の構成及び生産ライン稼働中の動作について説明する。
図３は、外観検査装置６０の概略構成図である。この外観検査装置６０は、ＳＭＤの１つである実装部品５が実装されたＰＣＢ４に光を照射する３つの光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからなる２組の光源セットを備えている。よって、本外観検査装置では、合計６つの光源を備えている。また、本外観検査装置は、これらの光源から照射された光を受光して撮像する撮像手段としての高速カメラ２を備えている。この高速カメラ２は、１０万分の１秒程度の高速シャッタで撮像可能なものであり、例えばＣＣＤなどの撮像素子で構成されたものを用いることができる。本実施形態では、高速カメラ２を図示のように検査領域の真上に配置される。
【００１３】
このほか、本外観検査装置には、その高速カメラ２に対して相対移動するように載置台に載置したＰＣＢ４を水平方向に２次元的に移動させる駆動手段としてのＸＹステージ３、制御手段としての制御部１０なども備えている。ＸＹステージ３は、ＰＣＢ４を水平に支持している。制御部１０は、図示しないＣＰＵ、記憶部、インターフェース部などを備え、高速カメラ２のシャッタを制御したり、ステージ駆動部３ａを介してＸＹステージ３を駆動制御したり、良否判断処理を行ったりする。
【００１４】
図４は、実装部品５の電極５ａをＰＣＢ４上の電極パッド４ａに接続するはんだフィレット６の拡大図である。上記光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、鉛直方向に対して一番小さな照射角度で光を照射する赤色光源１Ｒと、一番大きな照射角度で光を照射する青色光源１Ｂと、これらの中間の照射角度で光を照射する緑色光源１Ｂとから構成されている。これらの光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光ＢをＰＣＢ４上に照射すると、高速カメラ２によってＲ、Ｇ、Ｂの３色に色分けされた画像が撮像される。この３色の色分布により、はんだ付け状態すなわちはんだフィレット８の外形を観察することができる。なお、各光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには、カラーフィルタを張り付けたインバータ制御のリング状の蛍光灯や、各色の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）などを利用することができる。
【００１５】
上記高速カメラ２の撮像領域（検査領域）は、ＰＣＢ４に比べて狭いため、高速カメラ２によって撮像する際には、ＸＹステージ３上のＰＣＢ４を水平方向に滑らかに連続して移動させながら撮像する。具体的には、撮像領域内に収まる１又は２以上のＳＭＤごとに、順次、ＰＣＢ４を撮像し、各ＳＭＤのはんだフィレット６の外形を把握する。
【００１６】
実装部品５のはんだ付けの良否判断を行う方法は次の通りである。
外観検査装置６０内にＰＣＢ４が搬送され、これがＸＹテーブル３上にセットされたら、外観検査装置６０は、まず、ＸＹテーブル３を駆動制御して、高速カメラ２の撮像領域内にＰＣＢ４上の実装部品５を移動させる。そして、光源１Ｒ、１Ｇ、１ＢからＰＣＢ４に対して照射される各色の光の反射光を高速カメラ２によって撮像する。これにより、その撮像データに基づいて、図６（ａ）及び（ｂ）に示すような画像を得ることができる。このとき、図５（ａ）に示すように、実装部品５における２つの電極５ａに対して正常にはんだフィレット６が形成されていれば、図６（ａ）に示したように、そのはんだフィレット６は青色で示され、実装部品５の電極５ａは赤色で示される。これに対し、図５（ｂ）に示すように、実装部品５が傾いてその一端がＰＣＢ４上のパッド４ａから浮いた状態であると、実装部品５の図中右側においては、正常なはんだフィレット６が示す青色が現れない。この違いにより、外観検査装置６０は、はんだ付けの良否を判断する。
【００１７】
また、本実施形態では、上記外観検査装置６０に、データ修正処理手段としての修正端末６１が接続されている。この修正端末６１としては、汎用のパーソナルコンピュータを用いることができる。この修正端末６１は、その内部に、外観検査装置６０から出力される判定結果データを書き込み及びその書き込まれたデータを読み出すデータ入出力手段を備えている。この修正端末６１は、外観検査装置６０による良否判定結果が正しいか否かをオペレータが目視で再検査し、検査結果に誤りがあったときに検査結果データを修正するためのものである。本実施形態では、ＰＣＢ上に個別のバーコードが形成されており、そのバーコード情報を図示しないバーコード自動読取装置で読み取る。このバーコード自動読取装置で読み取ったバーコード情報及び外観検査装置６０の判定結果データは、シリアル通信ケーブルを通して修正端末６１に送信され、保存される。この保存された判定結果データは、修正端末６１の表示手段であるディスプレイ６１ａに映し出される。そして、オペレータは、不良と判定された判定結果がディスプレイ６１ａに映し出されたら、実際のプリント基板を目視で確認し、本当に不良品であるかを確認する。その結果、不良品でないと判断したら、オペレータは、修正端末６１の図示しないキーボード等のデータ修正入力手段によって修正入力を行う。
【００１８】
なお、本実施形態の修正端末６１は、外観検査装置６０に接続されたスタンドアローン型のコンピュータで構成されているが、外観検査装置６０に対してＬＡＮ等のネットワークで接続したものであってもよい。
【００１９】
次に、本発明の特徴部分であるチップマウンタ３０のマウント位置精度の検査方法について説明する。
本実施形態では、上記外観検査装置６０を利用して、チップマウンタ３０のマウント位置精度を検査する。また、本実施形態では、上述した生産ラインによって実際に生産されるＰＣＢの部品実装前のものと同じものを検査用基板として用い、その生産ラインによって実際に生産されるＰＣＢに実装される実装部品と同じものを検査用部品として用いる。これにより、このＰＣＢの生産ラインにおけるチップマウンタ３０のマウント位置精度を正確に検査することが可能となる。なお、実際に生産されるときの基板及び部品とは異なるものを検査用基板及び検査用部品として用いてもよい。例えば、チップマウンタ３０のマウント位置精度の検査に特化した検査専用の基板及び部品を予め用意しておき、これらを用いて後述する検査を行ってもよい。この場合、チップマウンタ３０のマウント位置精度を、常に一定の基準で、検査することができるという利点がある。よって、例えば、上述した生産ラインを複数有する場合には、各生産ラインのチップマウンタ３０について、それぞれ統一された基準により、そのマウント位置精度を検査することができ、複数の生産ラインの管理を容易かつ的確に行うことが可能となる。
【００２０】
図１は、本実施形態における検査方法の流れを示すフローチャートである。
本実施形態では、チップマウンタ３０のマウント位置精度を検査する際、まず、上記生産ラインのはんだ印刷機２０を用いて、ＰＣＢ４上の電極パッド（特定位置）４ａ上に、ペーストはんだを印刷する（Ｓ１）。実際の生産時には、１０００個を越える実装部品がＰＣＢ４上に実装されるので、本検査においても、実際の生産時と同じく、１０００個を越える実装部品に対応するようにペーストはんだを印刷する。本実施形態では、はんだ印刷機２０で用いる検査用の印刷マスクには、生産ラインにおいて実際に使用する印刷マスクを用いる。なお、生産ラインで実際に使用する印刷マスクとは異なるものを検査用の印刷マスクとして用いてもよい。この検査用マスクとしては、例えば、その印刷孔が実際の生産時に用いる印刷マスクの印刷孔よりも小さく形成されたものを用いることができる。これにより、実際の生産時には電極パッド４ａの大部分を覆うようにペーストはんだが印刷されるのに対し、検査においては、電極パッド４ａのほぼ中央部分にだけペーストはんだが印刷される。
【００２１】
このようにしてペーストはんだが印刷されたＰＣＢ４は、実際の生産時と同じように、そのままチップマウンタ３０内に搬送される。そして、実際の生産時と同じように、１０００個を越える実装部品が、それぞれ、そのＰＣＢ４上の特定位置にマウントされる（Ｓ２）。具体的には、各実装部品の電極がＰＣＢ４上の各電極パッド４ａ上に印刷されたペーストはんだの上にそれぞれ適切に載置されるように、実装部品をマウントする。
【００２２】
このようにして実装部品がマウントされたＰＣＢ４は、次に、実際の生産時にはＱＦＰマウンタ４０に自動的に搬送され、リフロー炉５０にてペーストはんだを加熱し、冷却する工程を経ることになるが、本検査では、作業員によりチップマウンタ３０から取り外される。そして、作業員は、取り出したＰＣＢ４を上記外観検査装置６０にセットする。その後、作業員は、外観検査装置６０を用いて、上述したはんだ付けの良否判定と同様に、ＰＣＢ４上の各実装部品について、高速カメラ２によってＲ、Ｇ、Ｂの３色に色分けされた画像を撮像する（Ｓ３）。このようにして撮像された撮像画像データは、外観検査装置６０の内部に設けられた記憶装置に保存される。
【００２３】
すべての実装部品について撮影を終了したら、外観検査装置６０によって、その撮像画像データに基づき、チップマウンタ３０でマウントされた実装部品のマウント位置と、その実装部品が本来マウントされるべき正規のマウント位置（特定位置）とのズレを検出する工程を行う（Ｓ４）。具体的には、まず、作業員は、外観検査装置６０の表示部に表示される撮像画像を見ながら、外観検査装置６０の図示しない操作部を操作して、撮像画像中におけるＰＣＢ４の色、電極パッド４ａの色、実装部品の色を、それぞれ指定する。この指定により、外観検査装置６０の制御部１０は、撮像画像データ中の色成分に基づいて、ＰＣＢ４に対応する画像部分、電極パッド４ａに対応する画像部分及び実装部品に対応する画像部分をそれぞれ認識することができる。
【００２４】
ここで、マウント位置精度の正確な検査を行うには、撮像画像データから各実装部品の位置を正確に認識する必要がある。本検査では、実装部品５のマウント位置を、その２つの電極５ａが対向する方向（以下、「左右方向」という。）については、その実装部品の電極５ａにおける左右縁部と電極パッド４ａとの境界を基準として認識するようになっている。具体的に説明すると、本検査では、上述したはんだ付着工程（Ｓ１）において、図７に示すように、電極パッド４ａのほぼ中央部分にペーストはんだ６ａが印刷される。よって、図中破線で示すように、実装部品５がマウントされたとき、その実装部品５を真上（高速カメラ２の撮像方向）から見ると、その実装部品５の電極５ａの左右縁部は、はんだペースト６及び電極パッド４ａと隣接する。このとき、高速カメラ２で撮像された撮像画像中においては、実装部品５の電極５ａの色とペーストはんだ６ａの色は、互いに類似したものとなる。そのため、外観検査装置６０の制御部１０が、撮像画像データの色成分に基づき、実装部品５の電極５ａとペーストはんだ６ａとの境界を認識する演算処理の過程で、その境界を誤認識してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、実装部品５の電極５ａと電極パッド４ａとの境界を、撮像画像データの色成分に基づいて認識し、その境界の位置を基準にして実装部品のマウント位置を認識することとしている。実装部品５の電極５ａの色と電極パッド４ａの色は互いに類似せず、外観検査装置６０の制御部１０が、その境界を誤認識する可能性は少ない。よって、本実施形態によれば、２つの電極５ａが対向する方向における実装部品５のマウント位置を正確に認識することができる。
【００２５】
一方、２つの電極５ａが対向する方向に対して直交する方向（以下、「上下方向」という。）における実装部品５のマウント位置は、その実装部品の電極の上下縁部とＰＣＢ４との境界を基準として認識するようになっている。その認識方法は、２つの電極５ａが対向する方向における実装部品５のマウント位置を認識する方法と同様である。
【００２６】
また、このようにして、各実装部品５のマウント位置をそれぞれ認識した外観検査装置６０は、制御部１０により、各実装部品５のマウント位置に関するデータと、本検査を開始する前から予め記憶されている各実装部品５の正規のマウント位置に関するデータとを比較し、ズレを検出する処理を行う（Ｓ４）。この検出処理の内容は、取得したい情報によって異なってくるが、以下、その例を２つだけ挙げて説明する。
【００２７】
図８（ａ）及び（ｂ）は、実装部品５がズレてマウントされたときの撮像画像を示す説明図である。なお、図中左上りの斜線で示す部分は実装部品５の電極５ａに対応する画像部分であり、図中横線で示す部分はＰＣＢ４上の電極パッド４ａに対応する画像部分であり、図中右上りの斜線で示す部分はＰＣＢ４に対応する画像部分である。
【００２８】
図８（ａ）において、実装部品５が正規のマウント位置に位置する場合、その実装部品５の電極５ａの左右縁部は、それぞれ各電極パッド４ａの図中横方向中央に位置することになる。よって、図８（ａ）に示す例では、実装部品５が図中左側にズレてマウントされているのがわかる。
外観検査装置６０の制御部１０は、まず、実装部品５の電極５ａと電極パッド４ａとの境界Ｔ_１を、撮像画像データの色成分に基づいて認識する。また、制御部１０は、電極パッド４ａとＰＣＢ４との境界Ｔ_２も、撮像画像データの色成分に基づいて認識する。この境界Ｔ_１及び境界Ｔ_２から、電極パッド４ａに対する実装部品５の左右方向の相対位置を認識することができる。なお、本例では、実装部品５のＰＣＢ４上における絶対位置を用いた検査を行わないが、このような検査を行う場合には、実装部品５のＰＣＢ４上における絶対位置を認識するようにしてもよい。この場合、例えば、電極パッド４ａのＰＣＢ４上の絶対位置をＰＣＢ上に設けられた基準点に基づいて把握し、この結果から実装部品５のＰＣＢ４上における絶対位置を認識することができる。
【００２９】
電極パッド４ａに対する実装部品５の左右方向の相対位置は、電極パッド４ａ及びＰＣＢ４の境界Ｔ_２と、実装部品５の電極５ａ及び電極パッド４ａの境界Ｔ_１との間の画素数βとして、制御部１０に取得される。そして、制御部１０は、この画素数βを、その実装部品５のズレ量として記憶する。なお、この画素数βが電極パッド４ａの幅に相当する画素数αの何％に相当するかを計算し、その計算結果を実装部品５のズレ量として記憶するなど、他の値をズレ量として記憶するようにしてもよい。また、ここでは、実装部品５の片方の電極５ａについてのみ説明したが、他方の電極５ａについても同様の処理を行い、これら両方の処理結果の平均を実装部品５のズレ量として記憶してもよい。また、本実施形態においては、撮像画像データ中の１画素がＰＣＢ４上で０．０１ｍｍに相当するので、画素数の代わりに実際のＰＣＢ上の長さを算出するようにしてもよい。
【００３０】
また、図８（ｂ）において、実装部品５が正規のマウント位置に位置する場合、その実装部品５の電極５ａの上下縁部は、それぞれ電極パッド４ａの図中上下縁部と同位置に位置することになる。よって、図８（ｂ）に示す例では、実装部品５が図中上側にズレてマウントされているのがわかる。
外観検査装置６０の制御部１０は、まず、実装部品５の電極５ａとＰＣＢ４との境界Ｔ_３を、撮像画像データの色成分に基づいて認識する。また、制御部１０は、電極パッド４ａとＰＣＢ４との境界Ｔ_４も、撮像画像データの色成分に基づいて認識する。この境界Ｔ_３及び境界Ｔ_４から、電極パッド４ａに対する実装部品５の上下方向の相対位置を認識することができる。なお、本例でも、実装部品５のＰＣＢ４上における絶対位置を認識することができる。
【００３１】
電極パッド４ａに対する実装部品５の上下方向の相対位置は、電極パッド４ａ及びＰＣＢ４の境界Ｔ_４と、実装部品５の電極５ａ及びＰＣＢ４の境界Ｔ_３との間の画素数γとして、制御部１０に取得される。そして、制御部１０は、この画素数γを、その実装部品５のズレ量として記憶する。なお、他の値をズレ量として記憶するようにしてもよい。また、ここでは、実装部品５の片方の電極５ａについてのみ説明したが、他方の電極５ａについても同様の処理を行い、これら両方の処理結果の平均を実装部品５のズレ量として記憶してもよい。また、画素数の代わりに実際のＰＣＢ上の長さを算出するようにしてもよい。
【００３２】
このようにして、各実装部品５のズレ量を記憶したら、その記憶データ（検出データ）は、外観検査装置６０から、これにネットワーク介して接続された修正端末６１に向けて出力される（Ｓ５）。外観検査載置６０から出力された検出データは、修正端末６１のデータ入出力手段を介して、修正端末６１内部のハードディスク等の記憶手段に記憶される。そして、この修正端末６１を用いて、作業員は、外観検査装置６０の検出データに基づいて検査工程を行う（Ｓ６）。外観検査装置６０の検出データには、チップマウンタ３０によってマウントされた各実装部品５のマウント位置について、左右方向のズレ量と上下方向のズレ量のデータが含まれている。この検査工程では、各実装部品が正規のマウント位置にマウントされるようにチップマウンタ３０の動作等を調節すべく、これらのデータに基づいて、その調節に役立つ情報を取得するための検査を行う。以下、その検査工程の一例について説明する。
【００３３】
本実施形態の検査工程では、左右方向及び上下方向のそれぞれについて、すべての実装部品５のズレ量を図９に示すようにグラフ化し、このグラフを修正端末６１の表示部に表示する。本実施形態では、図示ように、実装部品５のズレ量が３画素を越えるものについて管理限界を設け、この管理限界に入った実装部品５の点数が規定数を越えたときに、作業員は、チップマウンタ３０の調節を行う。
【００３４】
なお、本実施形態では、チップマウンタ３０を調節するか否かの判断基準を、管理限界に入った実装部品５の点数とした場合について説明したが、他の判断基準であってもよい。例えば、全実装部品のズレ量の標準偏差を算出し、算出した標準偏差が規定値以上になったときに、チップマウンタ３０を調節するようにしてもよい。
また、管理限界に入った実装部品５の点数が規定数を越えたか否かを修正端末６１の制御部で判断し、越えたと判断されたときに、修正端末からブザーを鳴らすなど、作業員に報知するようにしてもよい。
また、外観検査装置から出力される検出データに含まれるズレ量を、その実装部品ごとに把握できるようにしておけば、修正端末６１は、管理限界に入った実装部品を特定することができる。よって、管理限界に入った実装部品のマウント位置精度に関わるチップマウンタ３０の部品や制御動作について、個別に調節することも可能となる。また、このようにズレ量を実装部品ごとに把握できれば、チップマウンタ３０のどの箇所を調節すればよいかを作業員が予測しやすくなる。
また、本実施形態では、外観検査装置６０の近くに配置された修正端末６１を利用して、外観検査装置６０の検出データに基づくマウント位置精度の検査を行ったが、外観検査装置６０又はこれに接続された修正端末６１等の装置に、モデム等の通信機器を接続し、インターネット等のネットワークを通じて、遠隔地にあるコンピュータにより、検査を行うようにしてもよい。この場合、上述した生産ラインが、例えば外国にある工場に設置されている場合でも、その生産ラインのチップマウンタ３０のマウント位置精度を日本において検査することができる。この場合、外国の工場に検査の専門家を配置する必要がなくなるので、人的コストを大幅に減らすことができる。
また、上述した修正端末６１における検査結果に基づき、例えば、チップマウンタ３０がどのくらいの数のＰＣＢに対してマウント作業を行うと、管理限界に入った実装部品５の点数が規定数を越えるのかという統計を取ることもできる。このような統計を取れば、例えば、チップマウンタ３０のメンテナンス周期を適切に把握することができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１乃至６の発明によれば、実際のＰＣＢ生産時におけるマウンタのマウント位置精度を正確に検査することが可能となるという優れた効果がある。これにより、マウンタを適切に調節して、常に高いマウント位置精度でマウント作業を行うことができる状態に維持することが可能となる。その結果、そのマウンタを含む生産ラインによって生産されるＰＣＢの品質の向上を図ることが可能となる。
また、請求項２及び３の発明によれば、マウンタを調節してマウント位置のズレを補正する作業が容易になり、調節作業を行う作業員の作業時間を短縮し、またその作業負担を軽減することができるという優れた効果がある。
また、請求項４の発明によれば、より実際のＰＣＢ生産時の状況に近いマウント位置精度を検査することができ、より適切にマウンタを調節することができるという優れた効果がある。
また、請求項５の発明によれば、マウンタによる実装部品のマウント位置を精度よく把握することが可能となり、マウント位置精度をより正確に検査することが可能となるという優れた効果がある。
また、請求項６の発明によれば、複数の生産ラインにおけるマウンタの調節作業に必要な人的コストを減らすことが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態におけるチップマウンタのマウント位置精度の検査方法の流れを示すフローチャート。
【図２】ＰＣＢの生産ラインの一部を構成する主要な設備の一例を示す配置図。
【図３】同生産ラインを構成する外観検査装置の概略構成図。
【図４】実装部品の電極をＰＣＢ上の電極パッドに接続するはんだフィレットの拡大図。
【図５】（ａ）は、はんだ付けの良否判定を行う実装部品が正常に装着された状態の拡大図。（ｂ）は、同良否判定を行う実装部品の一端が浮いた状態の拡大図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）をそれぞれＣＣＤカメラで撮像した画像の説明図。
【図７】同検査方法におけるはんだ印刷工程により、ＰＣＢの電極パッド上にはんだが印刷された状態を示す説明図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、同検査方法におけるマウント工程により、実装部品がズレてマウントされたときの撮像画像を示す説明図。
【図９】同検査方法における検出工程により得られた検出データを基にして作成された全実装部品のズレ量の分布を示すグラフ。
【符号の説明】
１Ｒ赤色光源
１Ｇ緑色光源
１Ｂ青色光源
２高速カメラ
３ＸＹステージ
４ＰＣＢ
５実装部品
５ａ電極
６はんだフィレット
６ａペーストはんだ
１０制御部
１１ステージ駆動部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inspection method for inspecting a mounting position accuracy of an automatic component mounting apparatus for mounting a mounting component such as a capacitor chip and an IC on a printed circuit board (hereinafter, referred to as “PCB”).
[0002]
[Prior art]
In the field of PCB production, generally, paste-like solder (hereinafter, referred to as "paste solder") is printed on electrode pads provided at predetermined locations on the PCB where electrodes of mounted components are located, and then printed thereon. After mounting the mounted components, a step of melting and cooling the paste solder in a reflow furnace or the like is performed. Through this series of steps, the mounted components are mounted at predetermined positions on the PCB. This series of steps can be automated by introducing a machine that automatically performs each step, and the step of mounting the mounted components uses an automatic component mounting device (hereinafter, referred to as “mounter”). This allows automation without the need for human work. In recent years, mounting components on PCBs have been reduced in size and density, and very high precision has been required for mounting positions of mounting components. Therefore, in the PCB production line, it is important to inspect the mounting position accuracy of the mounting component by the mounter so that the mounting position accuracy is always maintained at a high accuracy.
[0003]
In the method for performing such an inspection, an appearance inspection device as disclosed in Patent Document 1 or the like can be used. The visual inspection apparatus captures an image of a board on which components are mounted, and inspects the quality of a component mounting state, a solder printing state, and the like based on the captured image data. When such an appearance inspection apparatus is applied to the inspection of the mounting position accuracy of the mounter, the image pickup image data of the PCB on which the mounted component is mounted by the mounter to be inspected, and the mounted component is mounted at a regular mounting position (specific position). What is necessary is just to compare the obtained inspection image data of the PCB as the inspection reference. Then, if it is found from the comparison result that the mount position of the mounter to be inspected is shifted from the normal mount position, an operation of adjusting the mounter is performed to correct the shift. By performing such an adjustment, the mounter is always maintained in a state where the mounting operation can be performed with high mounting position accuracy.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-107126
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional inspection method using such an appearance inspection apparatus generally inspects a PCB after mounting components, that is, after melting and cooling paste solder in a reflow furnace or the like. With such an inspection method, the mounting position accuracy of the mounter cannot be accurately inspected. Because the mounted component mounted by the mounter moves from the initial mounting position due to the flow of the melted solder, the position of the mounted component at the time of mounting by the mounter and the position of the mounted component at the time of inspection (after reflow) are This is because they do not always match. Moreover, even if the mounted component is mounted at a position slightly shifted from the proper mounting position by the mounter, the mounted component usually moves toward the proper mounting position due to the flow of the molten solder. Therefore, even if an inspection using a visual inspection apparatus is performed on the PCB after the reflow, the mounting position accuracy of the mounter cannot be accurately inspected.
[0006]
On the other hand, conventionally, a double-sided tape is attached to the surface of a substrate made of acrylic, glass, or the like, and used as an inspection substrate. After mounting components on the inspection substrate with a mounter, using an appearance inspection device. An inspection method for inspecting the mounting position accuracy is known. According to this method, the component mounted by the mounter is held on the inspection substrate in a state of being accurately positioned at the mounting position by the adhesive force of the double-sided tape. Therefore, since the position of the mounted component mounted by the mounter matches the position of the mounted component at the time of inspection, the mounting position accuracy of the mounter is accurately inspected as compared with the above method of inspecting the PCB after reflow. It is possible.
[0007]
However, in this inspection method, inspection is performed on a component mounted on a double-sided tape on an inspection substrate. When the component is adhered to the double-sided tape on the inspection substrate in this way, the component mounted by the mounter is firmly positioned by the adhesive force at the moment when the component comes into contact with the double-sided tape. On the other hand, at the time of actual PCB production, a mounted component is mounted on paste solder printed on the PCB using a mounter. In this case, the component mounted by the mounter is not positioned only by contacting the paste solder, but is positioned on the PCB after the paste solder is deformed by the contact with the component. Therefore, the mounting position when the component is mounted on the double-sided tape on the inspection board does not always coincide with the mounting position at the time of actual PCB production. Therefore, in the above-described inspection method in which components are mounted on a double-sided tape on an inspection substrate and inspection is performed, there is a problem that the mounting position accuracy of the mounter during actual PCB production cannot be accurately inspected.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an inspection method of an automatic component mounting apparatus capable of accurately inspecting the mounting position accuracy of a mounter during actual PCB production. It is to be.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 uses an automatic component mounting apparatus that mounts a mounted component such that an electrode of the mounted component is positioned on a paste-like solder portion attached to a printed circuit board. In an inspection method of an automatic component mounting device for inspecting mounting position accuracy when mounting a component at a specific position on a printed circuit board, an inspection substrate on which an electrode of the inspection component to be mounted at a specific position on the inspection substrate is located A solder attaching step of attaching a paste-like solder to the upper part, a mounting step of mounting an inspection component at a specific position on the inspection substrate using the automatic component mounting device, An imaging step of imaging the imaging area including the inspection component by the imaging means, and the mounting step based on the captured image data obtained in the imaging step. It is characterized in that it has a detection step of detecting a deviation between the mounting position and the specific position of the mounted component inspection.
In this inspection method, after a paste-like solder is applied on an inspection substrate, the inspection component is attached to the solder attachment location on the inspection substrate using an automatic component mounting device (mounter) to be inspected. Mount. The actual mounting position of the inspection component and the actual mounting position of the inspection component are determined based on the captured image data obtained by imaging the imaging region including the inspection component on the inspection substrate by the imaging unit. A deviation from a specific position to be detected is detected. In the present inspection method, as in the case of actual PCB production, an inspection component mounted on solder on an inspection substrate is imaged and inspected. Therefore, the mounting position accuracy of the mounter can be inspected based on the mounting position of the inspection component mounted in the same situation as in the actual PCB production.
According to a second aspect of the present invention, in the inspection method of the automatic component mounting apparatus according to the first aspect, in the detecting step, based on the number of pixels of the captured image data corresponding to a deviation between the mounting position and the specific position. And detecting a shift amount between the mount position and the specific position.
In this inspection method, a deviation amount between a mounting position of the inspection component mounted in the mounting process and a specific position to be originally mounted is detected based on the number of pixels of the captured image data. Therefore, from this detection result, it is possible to grasp how bad the mounting position accuracy of the mounter is as a specific deviation amount. For example, it is possible to know how many millimeters the mount position actually mounted by the mounter is shifted from a specific position to be mounted. Obtaining such specific information on the amount of deviation facilitates the work of adjusting the mounter and correcting the deviation.
According to a third aspect of the present invention, in the inspection method of the automatic component mounting apparatus of the second aspect, in the solder attaching step and the mounting step, a plurality of inspection components are mounted on a single inspection substrate. Processing, in the imaging step, the plurality of inspection components are imaged, and in the detection step, the amount of deviation between the mount position and the specific position is detected for each of the plurality of inspection components. Things.
In this inspection method, a plurality of inspection components are mounted on a single inspection substrate, and a deviation amount of each inspection component is detected. Therefore, the displacement of the mounting position by the mounter can be grasped more specifically for each position on the inspection board and for each type of component to be mounted. This makes it possible to accurately predict the cause of the deviation and the method of adjusting the mounter, thereby facilitating the operation of correcting the deviation.
According to a fourth aspect of the present invention, in the inspection method of the automatic component mounting apparatus according to the first, second, or third aspect, the printed circuit board on which the mounted component is actually mounted using the automatic component mounting apparatus as the inspection board. Wherein the same mounting components as those actually mounted on the printed circuit board using the automatic component mounting apparatus are used as the inspection components.
In this inspection method, the mounting position accuracy of the mounter can be inspected based on the mounting position of the inspection component mounted in a situation closer to the time of actual PCB production.
According to a fifth aspect of the present invention, in the inspection method of the automatic component mounting apparatus of the fourth aspect, the solder attaching step corresponds to an electrode pad provided on a printed board in image data taken by the imaging means. Between the image portion and the image portion corresponding to the electrode of the mounted component when the mounted component is mounted in the mounting step, so that there is a portion where the image corresponding to the paste solder is not interposed. The paste-like solder is adhered onto the electrode pads of the printed circuit board, and in the detection step, a boundary between an image portion corresponding to the electrode pads and an image portion corresponding to the electrodes of the mounted component is formed. It is characterized in that it is recognized as a mount position.
At the time of actual PCB production, paste solder is applied so as to cover most of the electrode pads on the PCB. Therefore, it is better to apply paste solder in the above solder application step in the same manner as in actual PCB production. Inspections can be performed in situations that are close at times. However, in the above detection step, the mounting position of the mounting component, the solder paste, the surface of the PCB, etc., which is used as the inspection component existing on the PCB used as the inspection substrate, is recognized from the captured image data, and the mounting position of the mounting component is determined. You need to figure it out. However, when the mounting position of the mounted component is determined based on the electrode edge of the mounted component, the mounting position of the mounted component may be erroneously determined. This is because the color of the electrode of the mounted component and the color of the paste solder are generally similar to each other. Therefore, for example, when recognizing the mounted component or the like on the PCB based on the color component of the captured image data, the electrode of the mounted component is used. This is because it is difficult to recognize the boundary between the solder paste and the paste solder, and this is erroneously recognized. Therefore, in this inspection method, the image of the paste solder is interposed between the image portion of the electrode of the mounted component used as the inspection component and the image portion of the electrode pad on the PCB used as the inspection substrate in the captured image data. A paste-like solder is adhered on the electrode pad so as not to cause the problem. Thereby, the boundary between the image portion corresponding to the electrode pad and the image portion corresponding to the electrode of the mounted component can be recognized as the mounting position of the mounted component. In general, the color of the electrode of the mounted component and the color of the electrode pad are not similar to each other, so that it is possible to accurately recognize the boundary based on the color component of the captured image data, and the possibility of erroneously recognizing the boundary is small. Become.
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for inspecting an automatic component mounting apparatus according to the first, second, third, fourth, or fifth aspect, the detection result detected in the detection step is obtained from a detection apparatus that executes the detection step. And an output step of outputting to a computer for inspecting the mounting position accuracy of the automatic component mounting apparatus based on the detection result via a network.
In this inspection method, since the detection result of the detection process can be output to a computer for inspecting the mounting position accuracy through a network, the mounting position of the mounter can be remote even from a place where the mounter is installed. It is possible to check the accuracy. Therefore, even if there is no expert who can adjust the mounting position accuracy of the mounter at a place where the mounter is installed, it becomes possible to inspect the mounting position accuracy of the mounter by an expert. Therefore, for example, even when factories or the like where the mounters to be inspected are installed are scattered in places far apart from each other, they can be inspected collectively in a place where a specialist is present. As a result, it is possible to appropriately adjust the mounter by giving appropriate instructions from specialists to workers at each factory, or by visiting the factory where a mounter with poor mounting position accuracy is installed. It becomes possible.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an inspection method for inspecting the mounting position accuracy of an automatic component mounting device that automatically mounts an SMD (Surface Mount Device) such as a capacitor chip or an IC at a specific position on a PCB will be described. I do. In the present embodiment, a case will be described in which an inspection is performed using a visual inspection device described later included in a PCB production line.
[0011]
First, a PCB production line including a chip mounter as an automatic component mounting device to be inspected by the present inspection method will be described.
FIG. 2 is a layout diagram showing an example of main equipment constituting a part of the production line. This production line mainly includes a solder printing machine 20, a chip mounter 30 as an automatic component mounting device, a QFP (quad fit package) mounter 40, a reflow furnace 50, and a visual inspection device 60. In this production line, only one worker is arranged for the appearance inspection processing by the appearance inspection apparatus 60, and the remaining processing is automatically performed by each apparatus. In this production line, first, a PCB on which components are not mounted is transported into the solder printer 20, and paste solder is printed by the solder printer 20 on a portion of the PCB where electrode pads are provided. The PCB on which the paste solder is printed in this way is sequentially conveyed to the chip mounter 30 and the QFP mounter 40, and mounted components such as capacitors and ICs are respectively mounted at specific positions on the PCB. Thereafter, the PCB is transferred into the reflow furnace 50 and subjected to a heat treatment. As a result, the solder printed by the solder printer 20 is melted and cooled, so that the mounted component is mounted on the PCB. The PCB on which the mounted components are mounted in this manner is then carried into the visual inspection device 60 by a transporting means such as a belt conveyor or manually by an operator. In this appearance inspection device 60, the quality of soldering is optically determined.
[0012]
Next, the configuration of the appearance inspection device 60 and the operation during operation of the production line will be described.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the visual inspection device 60. The visual inspection device 60 includes two light source sets including three light sources 1R, 1G, and 1B that irradiate light to the PCB 4 on which the mounting component 5, which is one of the SMDs, is mounted. Therefore, the present visual inspection apparatus has a total of six light sources. Further, the present appearance inspection apparatus includes a high-speed camera 2 as an imaging unit that receives light emitted from these light sources and captures an image. The high-speed camera 2 is capable of capturing an image with a high-speed shutter of about 1 / 100,000 second, and for example, a high-speed camera including an image sensor such as a CCD can be used. In the present embodiment, the high-speed camera 2 is arranged right above the inspection area as illustrated.
[0013]
In addition, the present appearance inspection apparatus includes an XY stage 3 as a driving unit for horizontally moving a PCB 4 mounted on a mounting table so as to relatively move with respect to the high-speed camera 2, and a control unit as a control unit. Is also provided. The XY stage 3 supports the PCB 4 horizontally. The control unit 10 includes a CPU (not shown), a storage unit, an interface unit, and the like, controls the shutter of the high-speed camera 2, controls the drive of the XY stage 3 via the stage driving unit 3a, and performs pass / fail judgment processing. I do.
[0014]
FIG. 4 is an enlarged view of the solder fillet 6 that connects the electrode 5a of the mounting component 5 to the electrode pad 4a on the PCB 4. The light sources 1R, 1G, and 1B are a red light source 1R that irradiates light at the smallest irradiation angle with respect to the vertical direction, a blue light source 1B that irradiates light at the largest irradiation angle, and an irradiation angle between these. And a green light source 1B for emitting light. When the red light R, the green light G, and the blue light B from these light sources 1R, 1G, and 1B are irradiated on the PCB 4, the high-speed camera 2 captures images that are color-coded into three colors of R, G, and B. With the three color distributions, the soldering state, that is, the outer shape of the solder fillet 8 can be observed. In addition, as each of the light sources 1R, 1G, and 1B, an inverter-controlled ring-shaped fluorescent lamp to which a color filter is attached, a light emitting diode (LED) that emits light of each color, or the like can be used.
[0015]
Since the imaging area (inspection area) of the high-speed camera 2 is narrower than the PCB 4, when imaging with the high-speed camera 2, the imaging is performed while moving the PCB 4 on the XY stage 3 smoothly and continuously in the horizontal direction. . More specifically, the PCB 4 is sequentially imaged for each of one or more SMDs that fall within the imaging region, and the outer shape of the solder fillet 6 of each SMD is grasped.
[0016]
A method for determining the quality of soldering of the mounted component 5 is as follows.
When the PCB 4 is conveyed into the visual inspection device 60 and is set on the XY table 3, the visual inspection device 60 first controls the driving of the XY table 3 and mounts the PCB 4 on the imaging area of the high-speed camera 2. The part 5 is moved. Then, the high-speed camera 2 captures an image of reflected light of each color emitted from the light sources 1R, 1G, and 1B to the PCB 4. Thus, images as shown in FIGS. 6A and 6B can be obtained based on the image data. At this time, as shown in FIG. 5A, if the solder fillet 6 is normally formed on the two electrodes 5a of the mounted component 5, the solder fillet is formed as shown in FIG. 6 is shown in blue, and the electrodes 5a of the mounted component 5 are shown in red. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the mounted component 5 is inclined and one end thereof is floating from the pad 4a on the PCB 4, a normal solder fillet is displayed on the right side of the mounted component 5 in the drawing. The blue color indicated by 6 does not appear. Based on this difference, the appearance inspection device 60 determines the quality of the soldering.
[0017]
In this embodiment, a correction terminal 61 as data correction processing means is connected to the visual inspection device 60. As the correction terminal 61, a general-purpose personal computer can be used. The correction terminal 61 includes therein a data input / output unit for writing the determination result data output from the visual inspection device 60 and reading the written data. The correction terminal 61 is used by the operator to visually inspect again whether the result of the pass / fail judgment by the visual inspection device 60 is correct, and to correct the inspection result data when there is an error in the inspection result. In the present embodiment, individual bar codes are formed on the PCB, and the bar code information is read by a bar code automatic reading device (not shown). The barcode information read by the automatic barcode reader and the determination result data of the visual inspection device 60 are transmitted to the correction terminal 61 through a serial communication cable and stored. The stored determination result data is displayed on a display 61a which is a display means of the correction terminal 61. Then, when the determination result determined to be defective is displayed on the display 61a, the operator visually checks the actual printed circuit board to confirm whether or not it is really defective. As a result, if it is determined that the product is not defective, the operator performs a correction input using data correction input means such as a keyboard (not shown) of the correction terminal 61.
[0018]
Although the correction terminal 61 of the present embodiment is constituted by a stand-alone computer connected to the visual inspection device 60, the correction terminal 61 may be connected to the visual inspection device 60 via a network such as a LAN. Good.
[0019]
Next, a method for inspecting the mounting position accuracy of the chip mounter 30, which is a feature of the present invention, will be described.
In the present embodiment, the mounting position accuracy of the chip mounter 30 is inspected using the visual inspection device 60 described above. Further, in this embodiment, the same components as those before mounting the components of the PCB actually produced by the production line described above are used as the inspection board, and the mounting components mounted on the PCB actually produced by the production line are used. The same parts as above are used as inspection parts. This makes it possible to accurately inspect the mounting position accuracy of the chip mounter 30 on the PCB production line. In addition, what is different from the board and component at the time of actual production may be used as the board and component for inspection. For example, an inspection-specific board and components specialized for the inspection of the mounting position accuracy of the chip mounter 30 may be prepared in advance, and an inspection described later may be performed using these. In this case, there is an advantage that the mounting position accuracy of the chip mounter 30 can always be inspected with a fixed reference. Therefore, for example, when there are a plurality of production lines described above, the mounting position accuracy of the chip mounter 30 of each production line can be inspected according to a unified standard, and management of the plurality of production lines can be easily performed. It can be performed accurately.
[0020]
FIG. 1 is a flowchart illustrating the flow of the inspection method according to the present embodiment.
In the present embodiment, when inspecting the mounting position accuracy of the chip mounter 30, first, paste solder is printed on the electrode pad (specific position) 4a on the PCB 4 using the solder printing machine 20 of the production line ( S1). At the time of actual production, more than 1000 mounted components are mounted on the PCB 4. Therefore, in this inspection, paste solder is printed so as to correspond to more than 1000 mounted components as at the time of actual production. In the present embodiment, a print mask actually used in a production line is used as a print mask for inspection used in the solder printing machine 20. Note that a print mask different from the print mask actually used in the production line may be used as the print mask for inspection. As the inspection mask, for example, a mask whose printing holes are formed smaller than the printing holes of the printing mask used in actual production can be used. Thus, during actual production, the paste solder is printed so as to cover most of the electrode pads 4a, whereas in the inspection, the paste solder is printed almost only at the center of the electrode pads 4a.
[0021]
The PCB 4 on which the paste solder has been printed in this manner is directly transported into the chip mounter 30 as in the actual production. Then, as in actual production, more than 1000 mounted components are mounted at specific positions on the PCB 4 (S2). Specifically, the mounted components are mounted such that the electrodes of the mounted components are appropriately placed on the paste solder printed on the electrode pads 4a on the PCB 4, respectively.
[0022]
Next, the PCB 4 on which the mounted components are mounted is automatically transported to the QFP mounter 40 during actual production, and undergoes a process of heating and cooling the paste solder in the reflow furnace 50. In this inspection, the operator removes the chip mounter 30 from the chip mounter 30. Then, the worker sets the taken-out PCB 4 in the visual inspection device 60. After that, the worker uses the visual inspection device 60 to perform an image in which each mounted component on the PCB 4 is color-coded into three colors of R, G, and B by the high-speed camera 2 in the same manner as the above-described determination of the quality of the soldering. Is imaged (S3). The captured image data captured in this manner is stored in a storage device provided inside the appearance inspection device 60.
[0023]
When the photographing of all the mounted components is completed, the mounting position of the mounted component mounted by the chip mounter 30 and the regular mounting position where the mounted component should be originally mounted are determined by the visual inspection device 60 based on the captured image data. A step of detecting a deviation from the (specific position) is performed (S4). Specifically, first, the operator operates the operation unit (not shown) of the appearance inspection device 60 while viewing the captured image displayed on the display unit of the appearance inspection device 60, and determines the color of the PCB 4 in the captured image, The color of the electrode pad 4a and the color of the mounted component are specified. With this designation, the control unit 10 of the visual inspection apparatus 60 determines the image part corresponding to the PCB 4, the image part corresponding to the electrode pad 4a, and the image part corresponding to the mounted component based on the color components in the captured image data. Can be recognized.
[0024]
Here, in order to perform an accurate inspection of the mounting position accuracy, it is necessary to accurately recognize the position of each mounted component from the captured image data. In the present inspection, the mounting position of the mounted component 5 is defined as a direction in which the two electrodes 5a face each other (hereinafter, referred to as a “left-right direction”) between the left and right edges of the electrode 5a of the mounted component and the electrode pad 4a. Recognition is performed based on boundaries. More specifically, in this inspection, paste solder 6a is printed substantially at the center of the electrode pad 4a in the above-described solder attachment step (S1), as shown in FIG. Therefore, as shown by the broken line in the figure, when the mounted component 5 is mounted, when the mounted component 5 is viewed from directly above (the imaging direction of the high-speed camera 2), the left and right edges of the electrode 5a of the mounted component 5 are , The solder paste 6 and the electrode pad 4a. At this time, in the image captured by the high-speed camera 2, the color of the electrode 5a of the mounted component 5 and the color of the paste solder 6a are similar to each other. For this reason, the control unit 10 of the appearance inspection device 60 erroneously recognizes the boundary between the electrodes 5a of the mounted component 5 and the paste solder 6a in the process of calculating the boundary based on the color components of the captured image data. There is a possibility that it will. Therefore, in the present embodiment, the boundary between the electrode 5a and the electrode pad 4a of the mounted component 5 is recognized based on the color component of the captured image data, and the mount position of the mounted component is recognized based on the position of the boundary. I'm supposed to. The color of the electrode 5a of the mounted component 5 and the color of the electrode pad 4a are not similar to each other, and there is little possibility that the control unit 10 of the visual inspection device 60 erroneously recognizes the boundary. Therefore, according to the present embodiment, the mounting position of the mounting component 5 in the direction in which the two electrodes 5a face each other can be accurately recognized.
[0025]
On the other hand, the mounting position of the mounting component 5 in a direction orthogonal to the direction in which the two electrodes 5a face each other (hereinafter, referred to as “vertical direction”) is defined by the boundary between the upper and lower edges of the mounting component electrode and the PCB 4. It is to be recognized as a reference. The recognition method is the same as the method of recognizing the mounting position of the mounting component 5 in the direction in which the two electrodes 5a face each other.
[0026]
In this way, the visual inspection device 60, which has recognized the mounting position of each mounted component 5 in this manner, is stored in advance by the control unit 10 with data on the mounting position of each mounted component 5 and before the main inspection is started. Then, a process for detecting a deviation is performed by comparing the data with the data on the normal mounting position of each mounted component 5 (S4). The content of this detection processing differs depending on the information to be acquired. Hereinafter, only two examples will be described.
[0027]
FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing captured images when the mounted component 5 is displaced and mounted. The hatched portion in the figure is the image portion corresponding to the electrode 5a of the mounted component 5, the portion indicated by the horizontal line in the diagram is the image portion corresponding to the electrode pad 4a on the PCB 4, and the right portion in the diagram is shown. The portion indicated by the upward hatching is an image portion corresponding to PCB4.
[0028]
In FIG. 8A, when the mounted component 5 is located at a regular mounting position, the left and right edges of the electrode 5a of the mounted component 5 are respectively located at the center of each electrode pad 4a in the horizontal direction in the drawing. . Therefore, in the example shown in FIG. 8A, it can be seen that the mounted component 5 is mounted shifted to the left in the figure.
First, the control unit 10 of the visual inspection device 60 first determines the boundary T between the electrode 5a of the mounted component 5 and the electrode pad 4a. ₁ Is recognized based on the color components of the captured image data. In addition, the control unit 10 controls the boundary T between the electrode pad 4a and the PCB4. ₂ Is also recognized based on the color components of the captured image data. This boundary T ₁ And the boundary T ₂ Thus, the relative position of the mounted component 5 in the left-right direction with respect to the electrode pad 4a can be recognized. In this example, the inspection using the absolute position of the mounted component 5 on the PCB 4 is not performed. However, when such an inspection is performed, the absolute position of the mounted component 5 on the PCB 4 may be recognized. Good. In this case, for example, the absolute position of the electrode pad 4a on the PCB 4 can be grasped based on a reference point provided on the PCB, and from this result, the absolute position of the mounting component 5 on the PCB 4 can be recognized.
[0029]
The relative position of the mounted component 5 in the left-right direction with respect to the electrode pad 4a is determined by the boundary T between the electrode pad 4a and the PCB 4. ₂ And the boundary T between the electrode 5a and the electrode pad 4a of the mounted component 5. ₁ Is obtained by the control unit 10 as the number of pixels β. Then, the control unit 10 stores the number of pixels β as the displacement amount of the mounted component 5. It should be noted that the value of the number of pixels β is calculated as a percentage of the number of pixels α corresponding to the width of the electrode pad 4a, and the calculated result is stored as the amount of deviation of the mounted component 5, and other values are used as the amount of deviation. You may make it memorize as. Although only one electrode 5a of the mounted component 5 has been described here, the same processing is performed on the other electrode 5a, and the average of both processing results may be stored as the amount of displacement of the mounted component 5. Good. Further, in the present embodiment, since one pixel in the captured image data corresponds to 0.01 mm on the PCB 4, the actual length on the PCB may be calculated instead of the number of pixels.
[0030]
8B, when the mounted component 5 is located at the regular mounting position, the upper and lower edges of the electrode 5a of the mounted component 5 are located at the same positions as the upper and lower edges of the electrode pad 4a in the drawing. Will do. Therefore, in the example shown in FIG. 8B, it can be seen that the mounted component 5 is mounted with being shifted upward in the figure.
The control unit 10 of the visual inspection device 60 firstly sets the boundary T between the electrode 5 a of the mounted component 5 and the PCB 4. ₃ Is recognized based on the color components of the captured image data. In addition, the control unit 10 controls the boundary T between the electrode pad 4a and the PCB 4 ₄ Is also recognized based on the color components of the captured image data. This boundary T ₃ And the boundary T ₄ Accordingly, the vertical position of the mounted component 5 with respect to the electrode pad 4a can be recognized. Also in this example, the absolute position of the mounting component 5 on the PCB 4 can be recognized.
[0031]
The vertical position of the mounting component 5 with respect to the electrode pad 4a is determined by the boundary T between the electrode pad 4a and the PCB 4. ₄ And the boundary T between the electrode 5a of the mounted component 5 and the PCB 4 ₃ Are obtained by the control unit 10 as the number of pixels γ between. Then, the control unit 10 stores the number of pixels γ as the displacement amount of the mounted component 5. Note that another value may be stored as the deviation amount. Although only one electrode 5a of the mounted component 5 has been described here, the same processing is performed on the other electrode 5a, and the average of both processing results may be stored as the amount of displacement of the mounted component 5. Good. Further, instead of the number of pixels, the actual length on the PCB may be calculated.
[0032]
After the displacement amount of each mounted component 5 is stored in this way, the stored data (detection data) is output from the visual inspection device 60 to the correction terminal 61 connected thereto via a network (S5). ). The detection data output from the appearance inspection mounting 60 is stored in a storage unit such as a hard disk inside the correction terminal 61 via the data input / output unit of the correction terminal 61. Then, using the correction terminal 61, the worker performs an inspection process based on the detection data of the visual inspection device 60 (S6). The detection data of the visual inspection device 60 includes data on the amount of displacement in the left-right direction and the amount of displacement in the up-down direction for the mounting position of each mounted component 5 mounted by the chip mounter 30. In this inspection step, based on these data, an inspection for obtaining information useful for the adjustment is performed in order to adjust the operation and the like of the chip mounter 30 so that each mounted component is mounted at a proper mounting position. . Hereinafter, an example of the inspection process will be described.
[0033]
In the inspection process of the present embodiment, the displacement amounts of all the mounted components 5 are graphed as shown in FIG. 9 in each of the horizontal direction and the vertical direction, and this graph is displayed on the display unit of the correction terminal 61. In the present embodiment, as shown in the figure, a management limit is provided for a component whose displacement amount exceeds 3 pixels, and when the score of the mounted component 5 that falls within the management limit exceeds a specified number, the worker can , The tip mounter 30 is adjusted.
[0034]
In the present embodiment, a case has been described where the criteria for determining whether or not to adjust the chip mounter 30 is the score of the mounted component 5 that has entered the management limit. However, other criteria may be used. For example, the standard deviation of the shift amounts of all the mounted components may be calculated, and the chip mounter 30 may be adjusted when the calculated standard deviation is equal to or more than a specified value.
In addition, the control unit of the correction terminal 61 determines whether or not the number of the mounted components 5 that have entered the management limit has exceeded a prescribed number. The notification may be made.
In addition, if the deviation amount included in the detection data output from the visual inspection device can be grasped for each mounted component, the correction terminal 61 can specify a mounted component that has entered the management limit. Therefore, it is also possible to individually adjust the components of the chip mounter 30 and the control operation relating to the mounting position accuracy of the mounted component that has entered the management limit. In addition, if the deviation amount can be grasped for each mounted component in this manner, it becomes easier for the operator to predict which part of the chip mounter 30 should be adjusted.
Also, in the present embodiment, the inspection of the mounting position accuracy based on the detection data of the appearance inspection device 60 was performed using the correction terminal 61 arranged near the appearance inspection device 60. A communication device such as a modem may be connected to a device such as the correction terminal 61 connected to the device, and an inspection may be performed by a computer at a remote place through a network such as the Internet. In this case, even if the above-mentioned production line is installed in a factory in a foreign country, for example, the mounting position accuracy of the chip mounter 30 of the production line can be inspected in Japan. In this case, there is no need to assign inspection specialists to foreign factories, so that human costs can be significantly reduced.
Further, based on the inspection result of the correction terminal 61 described above, for example, how many PCBs are mounted by the chip mounter 30 to determine whether the number of the mounted components 5 that have entered the management limit exceeds the specified number. Statistics can also be taken. By taking such statistics, for example, the maintenance cycle of the chip mounter 30 can be properly grasped.
[0035]
【The invention's effect】
According to the first to sixth aspects of the present invention, there is an excellent effect that the mounting position accuracy of the mounter at the time of actual PCB production can be accurately inspected. This makes it possible to adjust the mounter appropriately and maintain a state where the mounting operation can always be performed with high mounting position accuracy. As a result, it is possible to improve the quality of the PCB produced by the production line including the mounter.
According to the second and third aspects of the present invention, the work of adjusting the mounter to correct the displacement of the mounting position is facilitated, the work time of the worker performing the adjustment work is reduced, and the work load is reduced. There is an excellent effect that can be done.
Further, according to the invention of claim 4, there is an excellent effect that the mounting position accuracy closer to the situation at the time of actual PCB production can be inspected and the mounter can be adjusted more appropriately.
Further, according to the fifth aspect of the present invention, the mounting position of the mounted component by the mounter can be accurately grasped, and there is an excellent effect that the mounting position accuracy can be more accurately inspected.
Further, according to the invention of claim 6, there is an excellent effect that it is possible to reduce the human cost required for the operation of adjusting the mounter in a plurality of production lines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing the flow of a method for inspecting the mounting position accuracy of a chip mounter in an embodiment.
FIG. 2 is a layout diagram showing an example of main equipment constituting a part of a PCB production line.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a visual inspection device constituting the production line.
FIG. 4 is an enlarged view of a solder fillet for connecting electrodes of a mounted component to electrode pads on a PCB.
FIG. 5A is an enlarged view of a state in which a mounted component for determining the quality of soldering is normally mounted. (B) is an enlarged view of a state where one end of the mounted component for which the quality is determined is floating.
FIGS. 6 (a) and (b) are explanatory diagrams of images captured by the CCD camera in FIGS. 5 (a) and 5 (b), respectively.
FIG. 7 is an explanatory view showing a state in which solder is printed on an electrode pad of a PCB by a solder printing step in the inspection method.
FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing captured images when mounted components are displaced and mounted in a mounting step in the inspection method. FIGS.
FIG. 9 is a graph showing a distribution of deviation amounts of all mounted components created based on detection data obtained in a detection step in the inspection method.
[Explanation of symbols]
1R red light source
1G green light source
1B Blue light source
2 High-speed camera
3 XY stage
4 PCB
5 mounted components
5a electrode
6 Solder fillet
6a Paste solder
10 control unit
11 Stage drive unit

Claims

Mounting position when mounting components to a specific position on the printed circuit board using an automatic component mounting device that mounts the mounted components so that the electrodes of the mounted components are positioned on the paste-like solder attached to the printed circuit board In the inspection method of the automatic component mounting device that inspects the accuracy,
A solder attachment step of attaching a paste-like solder to a location on the inspection board where the electrode of the inspection component mounted at a specific position on the inspection board is located;
Using the automatic component mounting device, a mounting step of mounting the inspection component at a specific position on the inspection substrate,
An imaging step of imaging an imaging area including an inspection component on the inspection board by an imaging unit;
An automatic component mounting apparatus comprising: a detection step of detecting a deviation between a mounting position of the inspection component mounted in the mounting step and the specific position based on the captured image data obtained in the imaging step. Inspection method.

The inspection method of the automatic component mounting device according to claim 1,
In the detecting step, based on the number of pixels of the captured image data corresponding to the deviation between the mount position and the specific position, an amount of deviation between the mount position and the specific position is detected. Inspection method for mounting device.

In the inspection method of the automatic component mounting device according to claim 2,
In the solder attachment step and the mounting step, processing to mount a plurality of inspection components on a single inspection substrate,
In the imaging step, the plurality of inspection components are imaged,
In the above detecting step, an inspection method of an automatic component mounting apparatus, wherein a deviation amount between the mounting position and the specific position is detected for each of the plurality of inspection components.

In the inspection method of the automatic component mounting device according to claim 1, 2, or 3,
As the inspection board, using the same printed board as the printed board on which the mounted components are actually mounted using the automatic component mounting apparatus,
A method for inspecting an automatic component mounting apparatus, characterized in that the same component to be actually mounted on a printed circuit board using the automatic component mounting apparatus is used as the inspection component.

In the inspection method of the automatic component mounting device according to claim 4,
In the solder attachment step, in the image data captured by the imaging unit, an image portion corresponding to an electrode pad provided on a printed board, and an electrode of the mounted component when the mounted component is mounted in the mounting step. Between the corresponding image portion, so that there is a portion where the image corresponding to the paste-like solder is not interposed, to adhere the paste-like solder on the electrode pads of the printed circuit board,
In the above detecting step, an inspection method of an automatic component mounting apparatus, wherein a boundary between an image portion corresponding to the electrode pad and an image portion corresponding to an electrode of the mounted component is recognized as a mounting position of the mounted component. .

The inspection method of the automatic component mounting device according to claim 1, 2, 3, 4, or 5,
An output step of outputting a detection result detected in the detection step from a detection apparatus that executes the detection step to a computer for inspecting the mounting position accuracy of the automatic component mounting apparatus based on the detection result via a network. An inspection method for an automatic component mounting apparatus, comprising: