(第1の実施の形態)
まず図1を参照して、本発明の部品実装検査装置を含んだ部品実装システムについて説明する。この部品実装システムを形成する部品実装ライン1は、基板2上に設定された複数の部品実装位置としての電極3のそれぞれに、部品としての電子部品4を実装した部品実装済み基板5(以下、「実装基板」と称する)を製造・検査するための各装置を連結して成る。
図1に示すように、部品実装ライン1は上流側(図1において左側)から印刷装置M1、印刷状態検査装置M2、複数の部品実装装置M3〜M5、及び実装部品検査装置M6の各装置を、基板搬送方向であるX方向に連結して構成されている。印刷装置M1は、基板2上に設定された複数の電極3上に接合材料としてのクリーム半田を印刷する機能を有する。印刷状態検査装置M2は、電極3上にクリーム半田が印刷された基板2の印刷状態を検査する機能を有する。部品実装装置M3〜M5は、クリーム半田が印刷された基板2上に電子部品4を実装する機能を有する。実装部品検査装置M6は、電子部品4が実装された実装基板5を対象として電子部品4の実装状態の検査を行う機能を有する。これらの各装置は通信ネットワーク6を介して管理コンピュータ7に接続され、管理コンピュータ7は部品実装ライン1の各装置による実装・検査作業を統括して制御する。
また図1に示すように、本実施の形態における印刷状態検査装置M2、部品実装装置M3〜M5、実装部品検査装置M6は、それぞれ後述する一対の搬送コンベアを各装置の前側、後側にそれぞれ備えており、各装置の前側(図1における下側)において一の搬送コンベアが連結して形成される第1搬送ラインL1、各装置の後側(図1における上側)において他の搬送コンベアが連結して形成される第2搬送ラインL2上で各装置における所定の作業が同時並行的に行うことができるようになっている。このような構成を採用することで、実装基板の生産性を向上させることができる。
次に、図1を用いて印刷装置M1について説明する。図1において、基台10の上面にはそれぞれ個別に制御され独立して印刷動作が可能な第1の印刷機構11A、第2の印刷機構11Bが、基板2の搬送方向であるX方向と直交するY方向に並んで配置されている。各印刷機構11A,11Bは主としてマスクプレート12と、マスクプレート12の上方に配設され対向する2つのスキージ部材を備えたスキージヘッド(不図示)から成っている。マスクプレート12上にはクリーム半田供給装置(不図示)によってクリーム半田(不図示)が供給される。また、基台10の上面であって各印刷機構11A,11Bの下方には、基板2をX方向に搬送する一対の基板搬送コンベア13がX,Y方向に対して移動自在に設けられている。
印刷装置M1の上流側に設けられた一対の基板搬送コンベア14によって搬入される基板2は基板搬送コンベア13に受け渡された後、所定の印刷位置まで搬送される。所定の印刷位置まで搬送された基板2は、基板保持部(不図示)が基板2の下方から上昇することによって当該基板保持部の上面にて下受け保持され、さらに基板保持部が上昇することによって基板2の上面がマスクプレート12の下面に接触し、この状態でクリーム半田が供給されたマスクプレート12上でスキージ部材がY方向に摺動することより、マスクプレート12に形成されたパターン孔(不図示)を介して基板2上の各電極3にはクリーム半田が転写(印刷)される。各電極3にクリーム半田が転写されたら、基板保持部がマスクプレート12に対して下降することによって基板2がマスクプレート12から離版する。各電極3上にクリーム半田が印刷された基板2は、印刷装置M1の下流側に設けられた一対の基板搬送コンベア15に受け渡され、下流の印刷状態検査装置M2に搬送される。
次に、図1を用いて印刷状態検査装置M2について説明する。印刷状態検査装置M2は基台20上にY軸方向に延びたY軸移動テーブル21と、Y軸移動テーブル21に対してY方向に移動自在な2つのX軸移動テーブル22と、X軸移動テーブル22に対してX軸方向に移動自在な2つのプレート23から成るヘッド移動機構を有し、このヘッド移動機構の各プレート23には、撮像視野を下方に向けた検査カメラを備えた印刷状態検査ヘッド24がそれぞれ設けられている。また基台20の上面の中央には、第1搬送ラインL1、第2搬送ラインL2の一部を構成して印刷装置M1から受け渡された基板2を基板搬送方向(X方向)に搬送する一対の基板搬送コンベア25が、印刷状態検査装置M2の前後にそれぞれ設けられている。
印刷状態検査装置M2は、上流側の印刷装置M1から受け渡された基板2を基板搬送コンベア25によって搬送して位置決めし、ヘッド移動機構によって検査カメラを移動させて基板2上の各電極3を上方から撮像する。そして、撮像された各電極3の画像に基づいて画像認識を行い、各電極3にクリーム半田が正常に印刷されているか否かの印刷状態検査を行う。
次に、図2〜図5を参照して部品実装装置M3〜M5の構成を説明する。なお、部品実装装置M3〜M5は同一構造であるので、代表して部品実装装置M3について説明する。図2、図3において、基台30の上面の中央には、第1搬送ラインL1、第2搬送ラインL2を構成してX方向に延びた一対の基板搬送コンベア31が部品実装装置M3の前側・後側にそれぞれ設けられている。一対の基板搬送コンベア31は、基台30上にてY軸方向に対向して設けられた一対のコンベア支持部材32によって支持されている。各コンベア支持部材32の上端には、基板搬送コンベア31の上方に張り出して位置する一対の基板端部押え部材32aが設けられている。
図3に示すように、一対の基板搬送コンベア31上に基板2が保持された状態において、当該基板2の下方には基板支持機構33が配設されている。基板支持機構33は、昇降駆動部34によって昇降する下受け基部35に複数の下受けピン36を垂直姿勢で立設させた構成となっている。この下受けピン36は下受け基部35に対して着脱自在となっている。
図3において、昇降駆動部34を駆動して下受け基部35を基板2に対して下方から上昇させると(矢印a)、複数の下受けピン36の上端部に基板2の下面2aが当接し、さらに下受け基部35を上昇させると、基板2はその上面が基板端部押え部材32aの下面に当接した位置で停止する。これにより基板2は実装作業高さ位置に保持される。
図2において、基台30上にはY軸方向に延びたY軸移動テーブル37と、Y軸移動テーブル37に対してY方向に移動自在な2つのX軸移動テーブル38と、X軸移動テーブル38に対してX軸方向に移動自在な2つのプレート39から成るヘッド移動機構40が配設されており、2つのプレート39のそれぞれには実装ヘッド41が装着されている。
図2、図3において実装ヘッド41は複数の保持ヘッドを備えた多連型ヘッドであり、それぞれの保持ヘッドの下端部には電子部品4を吸着して保持し個別に昇降可能な吸着ノズル42が装着されている。また、実装ヘッド41にはX軸移動テーブル38の下面側に位置して一体的に移動し上方から基板を撮像する基板認識カメラ43が装着されている。
図2、図4において、部品実装装置M3の両側にはそれぞれ部品供給部としての複数のテープフィーダ44が装着されており、その先端部には開口部44aが設けられている。このテープフィーダ44は、電子部品4を保持したキャリアテープ45をピッチ送りすることにより電子部品4を開口部44aに供給する機能を有する。紙面と直交する方向からみて開口部44aの中心位置は、吸着ノズル42によって電子部品4をピックアップするピックアップ位置Qとなっており、部品実装装置M3を基準として定められている。
図4(a)において、テープフィーダ44内にはキャリアテープ45をピッチ送りするためのスプロケット46が配設されており、スプロケット46には送りピン46aが定ピッチで設けられている。このスプロケット46は送りモータ47を駆動することによって回転する。
図4(b)に示すように、電子部品4はキャリアテープ45内に設けられた凹状の収納部45a内に収納されており、キャリアテープ45の側部には送りピン46aに嵌合する送り孔45bが定ピッチで設けられている。送りピン46aが送り孔45bに嵌合した状態でスプロケット46を送りモータ47によって回転駆動することにより、キャリアテープ45はピッチ送りされる。このピッチ送りにおいては、キャリアテープ45は図5(b)において紙面と直交する方向からみて収納部45a内の中心Rがピックアップ位置Qに位置するように制御部49(図6参照)によって制御される。なお、収納部45aの縦及び横方向の寸法は電子部品4の縦及び横方向の寸法よりも長く設定されているため、ピッチ送り時の振動等により電子部品4はその中心Sが収納部45aの中心Rから位置ずれした状態でピックアップ位置Qまでピッチ送りされるのが通常である。これに伴い、実際にはピックアップ位置Qと電子部品4の中心Sは一致しない。図5(b)、図10(a)においては便宜上、ピックアップ位置Qと電子部品4の中心Sが一致した状態を示している。
次に、吸着ノズル42について説明する。図5(a)において、吸着ノズル42の下面42aは矩形状となっており、その中心位置には真空吸引源(不図示)と接続されたH形状の吸引孔42bが形成されている。図5(b)において、実装ヘッド41は紙面と直交する方向からみて吸着ノズル42の下面42aの中心Tがピックアップ位置Qに位置するように制御部49によって移動制御される。ピックアップ位置Qに送られた電子部品4は、上方から吸着ノズル42が下降(図4(b)の矢印b)することによってピックアップされ、その後、基板2上の所定の部品実装位置に実装される(図4(c)参照)。なお、吸着ノズル42の下面42a及び吸引孔42bは上述した形状に限られるものではない。
図2において、テープフィーダ44と基板搬送コンベア31との間には部品認識カメラ48が設けられている。部品認識カメラ48は、吸着ノズル42にピックアップされた電子部品4を撮像して認識し、電子部品4の吸着ノズル42に対する位置ずれを検出するために用いられる。
次に図6を参照して、制御系の構成を説明する。部品実装装置M3に備えられた制御部49は部品実装装置M3をそれぞれ構成する以下の各部を制御する。制御部49がヘッド移動機構40、実装ヘッド41、テープフィーダ44、及び基板搬送コンベア31を制御することにより、ピックアップ位置Qでの吸着ノズル42による電子部品4のピックアップ作業、及び基板2への電子部品4の実装作業が実行される。また、制御部49が基板支持機構33を制御することにより、下受けピン36を上昇させて基板2を下面から下受け支持する基板支持作業が実行される。
制御部49には通信部50、入出力部としてのタッチパネル51及び記憶部52が接続されている。通信部50は図1に示す通信ネットワーク6を介して他装置との間で制御信号やデータの授受を行う。タッチパネル51は装置稼働のための操作入力や生産データ等の入力に用いられ、また制御部49からの出力情報を表示する。記憶部52は基板搬送動作や部品実装動作を実行するための必要な実装プログラムや生産情報を記憶する。
次に、部品実装装置M3における動作について説明する。制御部49は上流側の装置から基板2が搬送されてきたことを検知すると、基板搬送コンベア31を動作させて基板2を受け取って搬送し、所定の実装作業位置に基板2を位置決めする。次いで、制御部49は昇降駆動部34を駆動して下受けピン36が装着された下受け基部35を基板2に対して下方から上昇させることで、基板2の下面2aに下受けピン36の上端を当接させる。この状態でさらに下受け基部35が上昇すると、基板2は下受けピン36により下面2aを支持された状態のままその上面が基板端部押え部材32aの下面に当接した位置で停止する。基板2の上面が基板端部押え部材32aの下面に当接した位置で停止したならば、制御部49はヘッド移動機構40を駆動することにより基板認識カメラ43を基板2の上方に移動させて基板2を撮像し、基板2の位置ずれを検出する。
基板2の撮像後、制御部49は実装ヘッド41を開口部44a上に移動させ、ピックアップ位置Qに送られてきた電子部品4を吸着ノズル42によりピックアップする。次いで制御部49は、電子部品4をピックアップした実装ヘッド41を部品認識カメラ48の上方に移動させ、部品認識カメラ48にてピックアップされた電子部品4を撮像して認識し、電子部品4の吸着ノズル42に対する位置ずれを検出する。
位置ずれ検出後、制御部49は実装ヘッド41を基板2の上方に移動させ、吸着ノズル42を基板2に対して下降させて電子部品4を基板2に実装する。このとき、制御部49は部品認識カメラ48による電子部品4の認識結果と、基板認識カメラ43による基板2の認識結果とを加味した実装位置補正を行って電子部品4を基板2の電極3上に実装する。部品実装装置M3〜M5のうち最下流に配設された部品実装装置M5にて実装作業を終えた実装基板5は、下流の実装部品検査装置M6に搬送される。即ち、上記構成において本実施の形態における部品実装装置M3〜M5は、吸着ノズルにより部品供給部から部品をピックアップして基板上に設定された複数の部品実装位置に部品の実装を行う機能を有する。
次に、実装部品検査装置M6について、図7〜図15を用いて説明する。図7、図8において、実装部品検査装置M6は、基台60と、基台60に設けられ電子部品4が実装された実装基板5の搬送及び実装基板5を検査位置に位置決めする一対の基板搬送コンベア61と、基台60に設けられたヘッド移動機構62と、ヘッド移動機構62によって移動される実装状態検査ヘッド63を備えて成る。また、基台60には入出力装置としてのタッチパネル64が備えられている。
一対の基板搬送コンベア61はX方向に延びた状態で実装部品検査装置M6の前側・後側にそれぞれ設けられており、各基板搬送コンベア61はそれぞれ第1搬送ラインL1、第2搬送ラインL2の一部を構成している。ヘッド移動機構62は基台60上にY軸方向に延びたY軸移動テーブル65と、Y軸移動テーブル65に対してY方向に移動自在な2つのX軸移動テーブル66と、X軸移動テーブル66に対してX軸方向に移動自在な2つのプレート67から成る。実装状態検査ヘッド63は各プレート67に取り付けられており、また撮像視野を下方に向けた検査カメラ63aを備えている。このため実装状態検査ヘッド63は、ヘッド移動機構62を構成するY軸移動テーブル65に対するX軸移動テーブル66のY方向への移動動作と、X軸移動テーブル66に対するプレート67のX方向への移動動作とを組み合わせることによって水平面内で移動させることができる。
基板搬送コンベア61による実装基板5の搬送動作は、実装部品検査装置M6が備える制御部68が有する機構制御部69が図示しないアクチュエータ等から成る基板搬送コンベア駆動部の作動制御を行うことによってなされ、また実装状態検査ヘッド63の移動動作は、同じく機構制御部69が前述のヘッド移動機構62の作動制御を行うことによってなされる。
次に図8を参照して、実装部品検査装置M6の制御系の構成について説明する。制御部68は機構制御部69、検査処理部70、記憶部71を有している。検査処理部70は画像処理部70a、良否検査部70b、カウント部70c、統計処理部70d、判断部70e、表示処理部70fから構成されている。また記憶部71はプログラム記憶部72、検査用データ記憶部73、検査済実装基板目標枚数記憶部74、実装不良累積データ記憶部75、実装不良判定割合しきい値記憶部76から構成されている。
制御部68には前述のタッチパネル64が接続されており、タッチパネル64からの入力信号が制御部68に入力され、タッチパネル64には制御部68からの出力情報が表示される。即ち、タッチパネル64の出力動作は制御部68によって制御される。
次に、記憶部71について説明する。プログラム記憶部72には、ヘッド移動機構62、実装状態検査ヘッド63による検査動作のための処理プログラムが記憶されている。検査用データ記憶部73には部品実装位置データ73a、実装部品データ73b、及び検査しきい値データ73cが記憶されている。部品実装位置データ73aは、基板2において電子部品4が実装される部品実装位置の基板2における座標位置を示すデータである。実装部品データ73bは、各部品実装位置に実装される電子部品4の種類を示すデータである。検査しきい値データ73cは、電子部品4の正規位置に対する許容位置ずれ量を定めたデータである。検査済実装基板目標枚数記憶部74は、後述する実装不良判定割合の算出に必要な検査済み実装基板5の目標となる枚数を記憶する。実装不良累積データ記憶部75は、統計処理部70dにて統計処理された各部品実装位置における実装不良累積データを記憶する。実装不良判定割合しきい値記憶部76は、後述する実装不良詳細画像83にて推定不良要因を表示するか否かのしきい値を記憶する。
次に、機構制御部69について説明する。機構制御部69は、基板搬送コンベア61、ヘッド移動機構62、検査カメラ63aを含む実装状態検査ヘッド63、及び実装状態検査ヘッド63の撮像制御を行うCCU(カメラコントロールユニット)77の検査処理実行に供する機構部78を制御する。
次に、検査処理部70について説明する。画像処理部70aはCCU77を介して実装状態検査ヘッド63によって撮像された実装基板5の画像データを受信し、所定の部品実装位置に対する電子部品4の位置ずれ検出等の所定の画像処理を行う。良否検査部70bは画像処理部70aによって処理された画像処理結果と、検査用データ記憶部73に記憶された各データとを比較することによって電極3に電子部品4が正常に実装されているか否かの部品実装状態の良否を判定し、判定結果を統計処理部70dに出力する。具体的には、電子部品4の所定の部品実装位置に対するずれ量が検査しきい値データ73cに記憶されているしきい値を超えている場合には実装不良と判定する。即ち、画像処理部70a及び良否検査部70bは、撮像手段による撮像結果に基づいて実装状態の良否を判定して判定結果を出力する判定手段となっている。
この判定手段による判定結果の出力に際しては実装不良の判定のみならず、実装不良の種類も併せて出力する。具体的には、判定手段は電子部品4の実装位置が正規位置から外れた場合には「部品位置ずれNG」と判定し、部品実装位置に電子部品4が実装されていない場合には「部品無しNG」と判定し、電子部品4が表裏反転して実装された場合には「反転NG」と判定し、電子部品4の実装方向が誤った状態で実装された場合には「極性NG」と判定し、部品実装位置に異物が混入している場合には「異物NG」と判定する。
カウント部70cは、判定手段によって実装状態の良否の判定を終えた検査済み実装基板5の枚数をカウントし、検査済み実装基板5の枚数が検査済実装基板目標枚数記憶部74に記憶された枚数に達したと判断した場合、統計処理部70dに対して後述する実装不良判定割合を算出するよう指令を出す。
統計処理部70dは判定手段による実装基板5毎の判定結果を累積集計し、所定の統計処理を行う。具体的には、部品実装位置毎に実装不良と判定された回数をカウントするとともに、各部品実装位置における実装不良の種類の発生比率を算出する。さらに統計処理部70dは、カウント部70cからの指令を受けて統計処理結果を実装不良累積データ記憶部75に出力するとともに、各部品実装位置において実装不良と判定された割合を算出し、算出結果を実装不良累積データ記憶部75に出力する。実装不良の判定割合は、各部品実装位置において実装不良と判定された回数から検査を終えた実装基板5の枚数を除算することによって算出される。即ち、統計処理部70dは判定手段において実装不良と判定された割合を部品実装位置毎に算出する実装不良判定割合算出手段となっている。
判断部70eは、統計処理部70dによって算出された各部品実装位置における実装不良の判定割合が、実装不良判定割合しきい値記憶部76に記憶されたしきい値を超えているか否かを判断する。そして、実装不良判定割合がしきい値を超えたと判断した場合、しきい値を超えたと判断された部品実装位置に対して後述する推定不良要因の表示処理を行うよう表示処理部70fに指令を出す。即ち、判断部70eは判定手段により実装不良と判定された割合が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断する判断手段となっている。
表示処理部70fは、検査を受けた実装基板5の部品実装位置を示す画像をタッチパネル64に表示する。また、実装不良累積データ記憶部75に記憶された各部品実装位置における統計処理データを表示処理し、タッチパネル64に出力する。さらに、判断部70eによって実装不良判定割合が所定のしきい値を超えたと判断された部品実装位置に対して、後述する推定不良要因の表示処理を行う。
図9は、実装不良累積データ記憶部75に記憶された各部品実装位置における統計処理データを表示処理部70fによって表示処理してタッチパネル64に表示した画像を示している。タッチパネル64に表示される画像には基板2上にて実装不良と判定された箇所を部品実装位置毎に表示する部品実装位置マップ79が含まれている。
制御部68が行う部品実装位置マップ79における実装不良判定箇所の表示方法について詳しく説明する。図9において、タッチパネル64に表示された累積表示ボタン80を作業員が指で触れる等して操作すると、表示処理部70fは部品実装位置マップ79に表示された実装基板5の画像上において、実装不良と判定された部品実装位置に対して実装不良判定データを表示する。本実施の形態では実装不良判定データの表示方法として、部品実装位置マップ79にて実装不良と判定された部品実装位置にプロットマークPを用いて表示し、且つ実装不良の判定割合に応じてプロットマークPの色を異ならしめている。プロットマークPの色の割り当ては、タッチパネル64に表示されるカラー参照欄81によって確認することができる。これにより作業員は、部品実装位置マップ79上に表示されたプロットマークPの色をカラー参照欄81と対比することにより、実装不良の判定割合を視覚的に知ることができる。
なお、実装不良の判定割合に応じて割り当てられるプロットマークPの色、プロットマークPの色を割り当てる数値の範囲等は任意に設定可能である。そして制御部68は、作業員によってタッチパネル64に表示された累積リセットボタン82が操作された場合には、記憶した実装不良累積データをリセットし、その時点から判定結果の累積記憶を新たに開始する。
上記構成において、実装不良累積データ記憶部75は、判定結果を複数の実装基板5について部品実装位置毎に累積記憶する記憶手段となっており、表示処理部70f及びタッチパネル64は、実装基板5における部品実装位置を部品実装位置マップ79として視覚的に画像表示する部品実装位置マップ表示手段となっている。また統計処理部70d及び表示処理部70fは、部品実装位置マップ79上において部品実装位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示手段を構成する。
部品実装位置マップ79上にて表示されるプロットマークPを作業員が選択すると、制御部68は当該プロットマークPにおける実装不良の詳細な情報を表示する実装不良詳細画像83をタッチパネル64に表示する。実装不良詳細画像83には、部品実装位置マップ79に表示された検査対象である実装基板5の品種を示す「基板No.」、多面取り基板の場合には、当該部品実装位置が属するパターンを示す「パターンNo.」、選択した部品実装位置において実装された電子部品4の基板2における実装順序を示す「ブロックNo.」、選択した部品実装位置において電子部品4の実装作業を行った部品実装装置M3〜M5を示す「実装マシンNo.」、前記「実装マシンNo.」にて示された部品実装装置M3〜M5に備えられた複数の吸着ノズル42のうち、選択した部品実装位置に実装された電子部品4の実装作業に用いられた吸着ノズル42を示す「使用ノズルNo.」、選択した部品実装位置に実装された電子部品4を供給したテープフィーダ44を示す「供給フィーダNo.」、選択した部品実装位置における電子部品4の位置ずれや部品無し等、実装不良の具体的な内容を示す「不良内容」、及び「推定不良要因:吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置のずれ」という文言が含まれる。
上述した実装不良詳細画像83のうち「不良内容」については、選択した部品実装位置における実装不良の内容は単位実装基板毎に異なる場合があるので、「部品位置ずれNG」、「部品無しNG」、「反転NG」、「極性NG」、「異物混入NG」の発生比率が円グラフとして表示される。これにより、各部品実装位置における実装不良の詳細を容易に把握することができる。また「推定不良要因:吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置のずれ」の文言は、プロットマークPが表示された部品実装位置のうち、実装不良と判定された割合が実装不良判定割合しきい値記憶部76に記憶されたしきい値を超えたと判断部70eが判断した部品実装位置に対して表示される。例えば、ある部品実装位置における実装不良の判定割合がしきい値である40%を超えたと判断部70eが判断した場合、判断部70eはその判断結果を表示処理部70fに出力し、表示処理部70fが当該判断結果に基づきタッチパネル64に上記文言の表示処理を行う。なお、しきい値は作業員が任意に設定するようにしてもよい。
上述のように、基板2に電子部品4を実装して実装基板5を製造する電子部品実装においては、複数の部品実装位置にて実装不良が発生し得る。また、部品実装位置毎における実装不良の判定割合や実装不良の種類も様々である。このような実装不良の発生は実装基板5の品質に重大な影響を及ぼすので、実装不良の判定割合が高い部品実装位置が発生した場合、作業員はその原因をつきとめて迅速な対策をとる必要がある。ここで、制御部68によって実装不良詳細画像83に推定不良要因が表示されるのは、実装不良と判定された原因の一つとして電子部品4に対する吸着ノズル42のピックアップ位置のずれが考えられるものの、経験の浅い作業員はその原因を容易に理解することができず、具体的な対策を講じることができない傾向にあり、上記文言の表示に接した作業者は速やかにキャリアテープ45のピッチ送り量の調整や実装ヘッド41の位置補正を行うことによって当該ピックアップ位置のずれを是正する措置をとることができる。以下、吸着ノズル42の電子部品4に対するピックアップ位置のずれによって発生し得る実装不良の内容とその対策方法について説明する。
図10(a)に示すように、通常のピックアップ動作においては、収納部45aの中心Rと吸着ノズル42の下面42aの中心Tがピックアップ位置Qにて一致した状態で電子部品4がピックアップされる(なお、上述のとおり電子部品4の中心Sは収納部45aの中心Rから位置ずれした状態でピッチ送りされるのが通常であるから、実際はピックアップ位置Qと電子部品4の中心Sは殆ど一致しない)。このような場合(電子部品4が収納部45a内で位置ずれした状態でのピックアップも含めて)には、少なくとも実装動作時に隣り合う(隣接する)実装済みの電子部品4Aに対して吸着ノズル42が干渉することはない(図10(b),(c)参照)。
しかしながら、経時変化等によってピックアップ位置Qに対して収納部45aの中心Rがずれた状態でキャリアテープ45がピッチ送りされ、またピックアップ位置Qに対して吸着ノズル42の下面42aの中心Tがずれた状態で実装ヘッド41が位置合わせされる場合がある。その結果、図11(a)に示すように、収納部45aの中心Rと吸着ノズル42の下面42aの中心Tが一致しない状態で電子部品4のピックアップ動作が行われる事態が発生し得る。このように、吸着ノズル42の電子部品4に対するピックアップの位置がずれた状態でピックアップした電子部品4を電極3上に正しく実装しようとすると、図11(b)、(c)に示すように、吸着ノズル42の一端が隣接する実装済みの電子部品4Aに干渉し、その干渉時の衝撃により電子部品4Aが部品実装位置からずれてしまう事態が発生し得る(図11(c)の矢印c)。このような事態は電子部品4,4Aの隣り合う距離(隣接距離)Wが狭小である場合に顕著にあらわれる。
制御部68によって実装不良詳細画像83に「推定不具合要因:吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置のずれ」の表示がなされたら、作業員は実装不良詳細画像83の「実装マシンNo.」、「使用ノズルNo.」、「供給フィーダNo.」等に表示される内容に基づいてピックアップ位置のずれの指摘を受けている吸着ノズル42や実装不良と判定された電子部品4を収納したキャリアテープ45を特定し、制御部49より出力されるキャリアテープ45のピッチ送り指令値に対する実際のピッチ送り量にずれが生じていないか確認する。そしてキャリアテープ45のピッチ送り量にずれが生じていた場合、作業員は収納部45aの中心Rがピックアップ位置Qと一致するようキャリアテープ45のピッチ送り量を調整する。
また、制御部49より出力される実装ヘッド41の移動指令値に対する実際の実装ヘッド41の移動位置にずれが生じていないか確認し、ずれが生じていた場合、作業員は吸着ノズル42の下面42aの中心Tがピックアップ位置Qと一致するよう実装ヘッド41の位置補正を行う。これにより、図10(a)に示すように収納部45aの中心Rと吸着ノズル42の下面42aの中心Tが一致した状態で電子部品4をピックアップすることができ、実装作業時における吸着ノズル42と隣接する実装済みの電子部品4Aとの干渉を抑制することができる。
上記構成において、タッチパネル64及びその制御を行う制御部68は、判断手段において実装不良と判定された割合が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、当該部品実装位置に対して実装作業を行った吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置を確認する旨の報知を行う報知手段となっている。
次に、実装部品検査の実行フローについて図12、図13を用いて説明する。まず、制御部68は実装不良の判定割合を算出するために必要となる所定枚数分の実装基板5の検査データを取得する(ST1)。この実装基板5の検査データ取得のための実行フローについて、図13を用いて説明する。
図13において、機構制御部69が基板搬送コンベア61を制御することにより実装基板5を実装部品検査装置M6に搬入する(ST11)。次いで、機構制御部69はヘッド移動機構62を駆動して実装状態検査ヘッド63を実装基板5上に移動させ、検査カメラ63aによって検査対象となる1つあるいは検査カメラの撮像範囲に含まれる複数の部品実装位置を撮像することで実装基板5の実装部品画像を取得する(ST12)。即ち、実装状態検査ヘッド63は部品実装後の基板において部品実装位置を撮像する撮像手段となっている。この実装部品画像を画像処理部70aによって画像処理し、この処理結果に基づいて良否検査部70bによって部品実装位置における実装状態の良否検査を行う(ST13)。
そして、良否検査部70bによって部品実装位置の実装状態の良否を判定し(ST14)、実装不良と判定した場合、良否検査部70bは当該部品実装位置及び実装不良の種類を含めた実装基板5の検査データを統計処理部70dに出力する(ST15)。そして、制御部68は1枚の実装基板5における全ての部品実装位置についての良否検査が終了したか否かを判断し(ST16)、全ての部品実装位置についての良否検査が終了していなければ、(ST12)に戻って未だ良否検査を行っていない他の部品実装位置における実装部品画像を取得して同様の処理を実行する。そして、制御部68は全ての部品実装位置の検査についての良否検査が終了したと判断した場合、実装基板5を実装部品検査装置M6から搬出する(ST17)。搬出された実装基板5はカウント部70cによってカウントされ、検査済実装基板目標枚数記憶部74に記憶された所定枚数分の実装基板5についての検査データを統計処理部70dが取得したか否かが判断される(ST18)。所定枚数分に達していなければ(ST11)に戻って実装基板5の検査を続行する。このように実装基板5の検査処理を反復実行することで、統計処理部70dは所定枚数分の実装基板の検査データを取得する。
図12において、カウント部70cは所定枚数分の実装基板5についての検査データを統計処理部70dが取得したと判断したならば、統計処理部70dに対して実装基板5の各部品実装位置における実装不良の判定割合を算出するよう指令を出す。この指令を受けて統計処理部70dは実装不良の判定割合を算出し(ST2)、算出した各部品実装位置における実装不良の判定割合、各部品実装位置の実装不良回数、各部品実装位置における実装不良の種類の発生比率を含め、統計処理した実装不良の累積データを実装不良累積データ記憶部75に出力し、実装不良累積データ記憶部75はこれを記憶する。そして、表示処理部70fは実装不良累積データ記憶部75に記憶されたデータに基づいて、部品実装位置を含めた実装基板5の画像を部品実装位置マップ79上に表示する。
そして作業員がタッチパネル64上に表示される累積表示ボタン80を操作すると、表示処理部70fは実装不良累積データ記憶部75に記憶されたデータを、プロットマークPを用いて部品実装位置マップ79上に表示処理する。そして作業員が部品実装位置マップ79上に表示されたプロットマークPを操作すると、上述した実装不良詳細画像83が表示処理部70fによってタッチパネル64上に表示処理される。
この表示処理部70fによる実装不良詳細画像83の表示処理に際しては、判断部70eによってプロットマークPが表示された部品実装位置における実装不良の判定割合が所定のしきい値を超えているか否かが部品実装位置毎に判断され(ST3)、判断部70eがしきい値を超えていると判断した場合、判断結果は表示処理部70fに出力される。そして、表示処理部70fはこの判断結果を受けて実装不良詳細画像83にて推定不良要因を表示する処理を行う(ST4)。
実装不良詳細画像83上で上記文言の報知がなされたら、作業員は指摘を受けている吸着ノズル42の電子部品4に対するピックアップ位置を確認し、ピックアップ位置のずれが確認された場合には上述した調整作業を行う。実装部品検査を終え、不良が検出されなかった実装基板5は下流側に接続されたリフロー装置84(図1参照)に搬入され、ここで実装基板5を加熱することにより基板2と電子部品4は半田接合される。
即ち、吸着ノズルにより部品供給部から部品をピックアップして基板上に設定された複数の部品実装位置に部品の実装を行う部品実装装置で実装された部品実装済み基板を対象として実装状態の検査を行う実装部品検査方法においては、部品実装後の基板において部品実装位置を撮像する撮像工程と、撮像工程における撮像結果に基づいて実装状態の良否を判定して判定結果を出力する判定手段と、判定結果を複数の基板について部品実装位置毎に累積記憶する記憶工程と、基板における部品実装位置を部品実装位置マップとして視覚的に画像表示する部品実装位置マップ表示工程と、部品実装位置マップ上において部品実装位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示工程と、判定工程により実装不良と判定された割合が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断する判断工程と、判断工程において実装不良と判定された割合が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、当該部品実装位置に対して実装作業を行った吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置を確認する旨の報知を行う報知工程を含む形態となっている。
これにより、部品実装分野での経験が浅い作業員でも実装不良の原因が吸着ノズル42の電子部品4に対するピックアップ位置のずれによるものであることを容易且つ迅速に理解し、キャリアテープ45のピッチ送り量や実装へッド41の移動量を調整する等の措置を速やかにとることができる。その結果、実装不良基板の発生を抑制して実装基板の生産性を向上せさることができる。
(第2の実装の形態)
次に、図14、図15を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構成要素には同一の符号を用い、その説明は省略する。図14において、本発明の第2の実施の形態では検査処理部70に隣接距離算出部70g、隣接距離判定部70hを新たに追加し、また記憶部71に隣接距離しきい値記憶部85を新たに追加している。
第2の実施の形態において、実装不良判定割合しきい値記憶部76Aは各部品実装位置において算出された実装不良判定割合に基づいて後述する隣り合う部品間の距離(隣接距離)を演算するか否かの実装不良判定割合のしきい値を記憶する。隣接距離しきい値記憶部85は、後述する隣接距離算出部70gで算出された隣接距離に基づいて、実装不良の判定がなされた部品実装位置における実装不良詳細画像83上で推定不良要因を表示するか否かの隣接部品間の距離のしきい値を記憶する。
判断部70eAは、統計処理部70dによって算出された各部品実装位置における実装不良の判定割合が、実装不良判定割合しきい値記憶部76に記憶されているしきい値を超えているか否かを判断する。そして、実装不良判定割合がしきい値を超えたと判断した場合、隣接距離算出部70gに対して後述する隣接距離を算出するよう指令を出す。
次に、隣接距離算出部70gと隣接距離判定部70hについて、図15を用いて説明する。隣接距離算出部70gは判断部70eAからの指令を受けて、実装不良の判定割合が所定のしきい値を超えたと判断された部品実装位置に実装された電子部品(以下、「不良部品4B」と称す)の正規の実装位置と、この電子部品4に隣接して実装された電子部品(以下、「隣接部品4C1〜4C4」と称す)の正規の実装位置との外縁同士の最短距離(隣接距離W1〜W4)を算出する。この隣接距離W1〜W4の算出に際しては、検査用データ記憶部73を参照することにより隣接部品4C1〜4C4を特定するとともに、不良部品4B及び隣接部品4C1〜4C4の正規の実装位置を特定し、これらのデータに基づいて不良部品4Bと隣接部品4C1〜4C4の隣接距離W1〜W4を算出する。即ち、隣接距離算出部70gは判定手段により実装不良と判定された割合が所定の条件を満たした部品実装位置に実装されるべき部品とこの部品に隣接して実装されるべき他の部品との隣接距離を算出する隣接距離算出手段となっている。
隣接距離判定部70hは、隣接距離算出部70gによって算出された不良部品4Bと隣接部品4C1〜4C4の隣接距離W1〜W4が隣接距離しきい値記憶部85に記憶されているしきい値の範囲内か否かを判定する。隣接距離W1〜W4のうち何れか一つでもしきい値の範囲内にあると判定した場合、隣接距離判定部70hは当該判断結果を表示処理部70fAに出力する。即ち、隣接距離判定部70hは隣接距離算出手段により算出された隣接距離が所定の数値の範囲内にあるか否かを判定する隣接距離判定手段となっている。
表示処理部70fAは、検査を受けた実装基板5の部品実装位置を示す画像をタッチパネル64に表示し、また実装不良累積データ記憶部75に記憶された各部品実装位置における統計処理データを表示処理し、タッチパネル64に出力する。さらに、隣接距離算出部70gによって算出した隣接距離W1〜W4のうち何れか一つでも所定のしきい値の範囲内にあると隣接距離判定部70gが判定した場合、隣接距離判定部70gによる当該判定結果の出力を受けて、不良部品4Bが実装された部品実装位置における実装不良詳細画像83で「推定不具合要因:吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置のずれ」の表示を行う。ここで、隣接距離W1〜W4が所定のしきい値の範囲内にあるということは、実装された状態における不良部品4Bと隣接部品4C1〜4C4の距離が狭小であることを意味する。
即ち、本発明の第2の実施の形態において推定不良要因は、プロットマークPが表示された部品実装位置のうち、実装不良と判定された割合が実装不良判定割合しきい値記憶部76Aに記憶されているしきい値を超えたと判断部70eAが判断した部品実装位置であって、且つ隣接する電子部品4との距離が隣接距離しきい値記憶部85に記憶されているしきい値の範囲内にあると隣接距離判定部70hが判定した部品実装位置に対して表示される。なお、しきい値は作業員が任意に設定するようにしてもよい。
推定不良要因の表示条件をこのように設定することで、実装不良の原因が当該実装不良と判定された部品実装位置に実装された電子部品4とこれに隣接して実装された電子部品4の距離が狭小であって、且つ電子部品4が吸着ノズル42に対して位置ずれを起こした状態でピックアップされたことによって、部品実装時に吸着ノズル42の一端が実装不良と判定された電子部品4に干渉したことに起因するものであろうとの可能性を一層高めることができる。
上記構成において、本発明の第2の実施の形態において報知手段は、隣接距離判定手段において隣接距離算出手段により算出された隣接距離が所定の数値の範囲内にあると判定された場合に、実装不良と判定された割合が所定の条件を満たした部品実装位置に部品の実装を行った吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置を確認する旨の報知を行うようにしている。
上述した第1、第2の実施の形態では、実装不良詳細画像83における推定不良要因の表示は、プロットマークPが表示された部品実装位置において実装不良と判定された割合に基づいて行うようにしているが、実装不良と判定された回数が所定の条件(回数)を満たした場合に行うようにしてもよい。つまり第1の実施の形態では、検査済み実装基板5の枚数が所定の枚数に達したとカウント部70cが判断したならば、統計処理部70dによって統計処理された各部品実装位置における実装不良と判定された回数が所定のしきい値を超えているか否かを判断部70eが判断し、所定のしきい値を超えていると判断したならば、表示処理部70fは実装不良詳細画像83にて上記推定不良要因を表示する処理を行うようにしてもよい。即ち、第1の実施の形態において、判定手段(判定工程)は、実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断するよう構成され、また報知手段(報知工程)は、判断手段(判断工程)において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、当該部品実装位置に対して実装作業を行った吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置を確認する旨の報知を行うよう構成される。
また第2の実装の形態では、検査済み実装基板5の枚数が所定の枚数に達したとカウント部70cが判断したならば、統計処理部70dによって統計処理された各部品実装位置における実装不良と判定された回数が所定のしきい値を超えているか否かを判断部70eAが判断し、所定のしきい値を超えていると判断したならば、隣接距離算出部70gは実装不良と判定された回数が所定のしきい値を超えたと判断された部品実装位置に実装された電子部品4の正規の実装位置と、この電子部品4に隣接して実装された他の電子部品の正規の実装位置との隣接距離Wを算出し、隣接距離判定部70hは、隣接距離算出部70gによって算出された電子部品間の隣接距離Wが所定のしきい値の範囲内にあるか否かを判定し、この判定結果に基づいて表示処理部70fが実装不良詳細画像83上で推定不具合要因の表示を行うようにするようにしてもよい。即ち、第2の形態において、隣接距離算出手段は判定手段により実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たした部品実装位置に実装されるべき部品とこの部品に隣接して実装されるべき他の部品との隣接距離を算出するよう構成される。また、報知手段は隣接距離算出手段により算出された隣接距離が所定の数値の範囲内にあると判定された場合に、実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たした部品実装位置に部品の実装を行った吸着ノズルの部品に対するピックアップ位置を確認する旨の報知を行うよう構成される。