JP2018098404A - 判定装置、及び、表面実装機 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、全ての電極の接合部が部品本体の下面より上に同程度浮いてしまっている場合は、浮きの影響を受けて回帰平面の位置も上がってしまうことにより、いずれの接合部も回帰平面からの距離が基準値未満となってしまう。このため異常と判定することができないという問題がある。
実施形態1を図1ないし図9によって説明する。以降の説明では図1に示す左右方向をX軸方向、前後方向をY軸方向、紙面に垂直な方向(上下方向)をZ軸方向という。また、以降の説明では図1に示す右側を上流側、左側を下流側という。また、以降の説明では同一の構成部材には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。
図1を参照して、実施形態1に係る表面実装機1の全体構成について説明する。表面実装機1は図示しないプリント基板(基板の一例)に部品を実装するものであり、基台10、搬送コンベア11、図示しないバックアップ機構、4つの部品供給装置12、ヘッドユニット13、ヘッド搬送部14、2台の部品撮像カメラ15、制御部31(図4参照)などを備えている。
搬送コンベア11はプリント基板をX軸方向の上流側から作業位置Aに搬入し、作業位置Aで部品が実装されたプリント基板を下流側に搬出するものである。搬送コンベア11はX軸方向に循環駆動する一対のコンベアベルト11A及び11Bと、コンベアベルト11A及び11Bを駆動するコンベア駆動モータ43(図4参照)とを備えている。なお、搬送コンベア11はプリント基板を下流側から上流側に搬送することもできる。
部品供給装置12は搬送コンベア11のY軸方向の両側においてX軸方向に並んで2箇所ずつ、計4箇所に配されている。これらの部品供給装置12には複数のフィーダ16がX軸方向に横並び状に整列して取り付けられている。
また、屈折レンズ24と部品Eとの間には、平面状屈曲光をY軸方向にのみ拡散させるディフューザ25が配設されている。各平面状屈曲光はディフューザ25によって部品E側へ向かうにつれてY軸方向で扇状に広がり、Y軸方向において略均一な明るさとなる。
鉛直方向ライトL1からの光は部品Eによって下方へ反射した後に鉛直方向カメラC1によって受光される。また、ミラー26によって反射された光は斜め方向カメラC2によって受光される。鉛直方向カメラC1及び斜め方向カメラC2はいずれも多数のCCD素子をY方向に沿って並べたラインセンサを光電変換素子として備えており、部品EをX軸方向に搬送しながら時系列で撮像することによって部品E全体が撮像される。
図4に示すように、表面実装機1は制御部31及び操作部32を備えている。制御部31は演算処理部33、モータ制御部34、記憶部35、画像処理部36、外部入出力部37、フィーダ通信部38などを備えている。
モータ制御部34は演算処理部33の制御の下でX軸サーボモータ39、Y軸サーボモータ40、Z軸サーボモータ41、R軸サーボモータ42、コンベア駆動モータ43などの各モータを回転させる。
外部入出力部37はいわゆるインターフェースであり、表面実装機1の本体に設けられる各種センサ類44から出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部37は演算処理部33から出力される制御信号に基づいて各種アクチュエータ類45に対する動作制御を行うように構成されている。
操作部32は液晶ディスプレイなどの表示装置、タッチパネル、キーボード、マウスなどの入力装置を備えており、オペレータから各種の操作を受け付ける。
次に、図5及び図6を参照して、部品Eの一例について説明する。部品Eは半導体パッケージの一種であるSOPであり、平面視略矩形の部品本体50と、部品本体50の側面から延出している複数のリード51(電極の一例)とを備えている。なお、図6では部品本体50の下面50Aが水平面に対して傾いている場合を示しているが、ここでは傾いていないと仮定して説明する。
ここで、本実施形態では表面実装機1の上流側に図示しない塗布装置が配置されており、プリント基板において接合部51Cが接合される位置には塗布装置によって半田が塗布される。このため、表面実装機1によって部品Eがプリント基板に搭載されると接合部51C(より具体的には接合部51Cの下面53)が半田によってプリント基板に接合される。
ここでは先ず、図6、図7及び図8を参照して、接合部51Cの平坦度(所謂コプラナリティ)の良否及び接合部51Cの浮きの有無を判定する処理(以下、単に「平坦度及び浮き判定処理」という)の概略について説明する。
図6に示す部品Eは、傾いてはいるものの、部品本体50の下面50Aに直交する方向(図6に示すH方向)における各接合部51Cの位置はほぼ同じである。このため、当該方向における各接合部51Cの位置のばらつきは小さい。本実施形態では部品本体50の下面50Aに直交する方向(H方向)における各接合部51Cの位置のばらつきを接合部51Cの平坦度といい、ばらつきが小さい場合を平坦度が良好であるという。
そこで、制御部31は、吸着ノズル19によって部品Eを吸着してプリント基板に搭載するとき、吸着した部品Eを部品撮像カメラ15の上方に搬送し、部品撮像カメラ15によって部品Eを撮像する。そして、制御部31は部品Eを撮像して生成した画像に基づいて接合部51Cの平坦度の良否を判定し、平坦度が不良の部品Eについては不良部品として廃棄ボックスに廃棄するなどの所定のエラー処理を実行する。
これに対し、図8に示すように、平坦度は良好であるものの(すなわち部品本体50の下面50Aに直交する方向における各接合部51Cの位置のばらつきは小さいものの)、全てのリード51の接合部51Cが部品本体50の下面50Aより上に同程度浮いてしまっている場合もある。接合部51Cが浮いているとプリント基板に十分に接触せず、接合不良が生じる虞がある。
S102では、制御部31は、リード51毎に、鉛直画像に基づいて接合部51Cの下面53の中心点53A(図5参照)のXY座標を検出する。以降の説明では接合部51Cの下面53の中心点53Aのことを浮き判定点という。
例えば、接合部51Cの下面53の最下端の点を浮き判定点とした場合、図7に示すように接合部51Cの下面53が右上がりに傾斜している場合は接合部51Cの下面53の左辺上にある点53B(例えば左辺の中心点)が浮き判定点となる。これに対し、図では示していないが、接合部51Cの下面53が右下がりに傾斜している場合は接合部51Cの下面53の右辺上にある点53C(例えば右辺の中心点)が浮き判定点となる。
また、接合部51Cの下面53の最下端の点を浮き判定点とした場合は接合部51Cの下面53が少しでも部品本体50の下面50Aより下にあれば浮きが無いと判定されることになる。
これに対し、接合部51Cの下面53の最上端の点を浮き判定点とした場合は、接合部51Cの下面53全体が部品本体50の下面50Aより下になければ浮きが無いとは判定されないことになる。
S104では、制御部31は斜め方向カメラC2によって部品Eを撮像し、部品Eを表す画像(以下「斜め画像」という)を生成する。なお、斜め方向カメラC2による撮像は前述したS101において鉛直方向カメラC1による撮像と同時に行われてもよい。
S106では、制御部31は、マーク52毎に、斜め画像に基づいて中心点のXY座標を検出する。
具体的には、制御部31は、鉛直画像及び斜め画像の2つの画像に関し、浮き判定点53Aについての2つの画像における相対的なズレ量と、鉛直方向カメラC1と斜め方向カメラC2との相対角度の正接(本実施形態ではtan(90°−40°))とから、各浮き判定点53AのZ座標を算出する。これにより各リード51の浮き判定点53AのXYZ座標(3次元座標の一例)が検出される。
上述したS101、S103、S104、S106及びS109は設定処理の一例である。
ここで、本実施形態では、浮き判定点53Aが鉛直方向において基準平面56より上側にある場合は算出した距離に負号(すなわちマイナス)を付すものとする。つまり、本実施形態でいうところの距離にはプラスの距離とマイナスの距離とがあるものとする。
具体的には、制御部31はS110でリード51毎に算出した距離の最大値と最小値との差(=|最大値−最小値|)が閾値より大きいか否か(言い換えると部品本体50の下面50Aに直交する方向における各接合部51Cの位置のばらつきが大きいか否か)を判断する。制御部31は、差が閾値以下である場合(すなわち各接合部51Cの位置のばらつきが小さい場合)は平坦度が良好であると判定し、差が閾値より大きい場合(すなわち各接合部51Cの位置のばらつきが大きい場合)は平坦度が不良であると判定する。
S113では、制御部31は浮き判定点53AのXYZ座標と基準平面56との相対位置に基づいて接合部51Cの浮きの有無を判定する。具体的には、制御部31はS110でリード51毎に算出した距離の中にマイナスの距離が一つでもある場合は少なくとも一つの接合部51Cに浮きが有ると判定し、全てプラスの距離である場合はいずれの接合部51Cも浮きが無いと判定する。
以上説明した実施形態1に係る判定装置によると、接合部51C間の相対関係ではなく、部品本体50の下面50Aに対する接合部51Cの絶対的な位置(ここでは浮き判定点53Aと基準平面56との距離)によって接合部51Cの浮きの有無を判定することができる。このため、全てのリード51の接合部51Cが部品本体50の下面50Aより上に同程度浮いてしまっている場合は全ての接合部51Cについて浮きが有ると判定されることになる。よって判定装置によると、全てのリード51の接合部51Cが部品本体50の下面50Aより上に同程度浮いてしまっていても接合部51Cの浮きの有無を判定することができる。
次に、本発明の実施形態2を図10ないし図12によって説明する。
図10に示すように、実施形態2に係る部品Eは部品本体50の下面50Aにマーク52が付されていない。このため、図10及び図11に示すように、実施形態2に係る制御部31は、少なくとも3つのリード51の基端部51Aの下面60の中心点61(図10参照)の3次元座標から基準平面65(図11参照)を設定する。基端部51Aの下面60は「部品の接合部以外の部分であって部品本体に対する位置が接合部の浮きの有無によらず略一定である部分」の一例である。
図11に示すように、実施形態2では基準平面65と部品本体50の下面50Aとが一致しない。そこで、図12に示すように、制御部31は、S109で基準平面65を設定した後、S110の前に、S109で設定した基準平面65が部品本体50の下面50Aと一致するように基準平面65を当該基準平面65に直交する方向に所定距離だけ平行移動させる(S201)。
なお、ここでは基準平面65を平行移動させる場合を例に説明したが、基準平面65を平行移動させるのではなく、各浮き判定点について基準平面65との距離を算出し、算出した距離にそれぞれ上述した所定距離を加算した距離を浮き判定点と部品本体50の下面50Aとの距離として浮きの有無を判定してもよい。
実施形態2はその他の点において実施形態1と実質的に同一である。
本明細書で開示される技術は上記既述及び図面によって説明した各実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような各実施形態も技術的範囲に含まれる。
Claims (4)
- 部品本体と、前記部品本体の側面から延出している複数の電極であってそれぞれ基板に接合される接合部を有する複数の電極とを備える部品の前記部品本体の下面に対する前記接合部の浮きの有無を判定する判定装置であって、
前記部品上の点の3次元座標を検出する検出部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記部品の前記接合部以外の部分であって前記部品本体に対する位置が前記接合部の浮きの有無によらず略一定である部分上の3以上の点の3次元座標を前記検出部によって検出し、検出した3次元座標に基づいて、前記部品本体の下面に略平行な基準平面を設定する設定処理と、
前記電極毎に前記接合部上の点の3次元座標を前記検出部によって検出し、検出した3次元座標と前記基準平面との相対位置に基づいて前記接合部の浮きの有無を判定する判定処理と、
を実行する、判定装置。 - 前記部品本体の下面に3以上のマークが付されており、
前記3以上の点はそれぞれ互いに異なる前記マーク上の点である、請求項1に記載の判定装置。 - 前記3以上の点はそれぞれ互いに異なる前記電極の前記接合部以外の部分上の点である、請求項1に記載の判定装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の判定装置を備える表面実装機。
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