JP3215754B2 - リード異常検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップ部品吸着用のノ
ズル部材を備えたヘッドユニットによりＩＣ等のチップ
部品をプリント基板に実装する実装機において、特に、
チップ部品をプリント基板に実装する際に、ＩＣ等のリ
ード異常を検知するリード異常検査装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】チップ部品には、フラットパッケージＩ
Ｃ（以下、ＩＣと略す）等のように、パッケージの側辺
に多数本のリードを並設したリード列を備えるものが良
く知られている。このようなＩＣにおいては、リードの
変形によって、一部のリードが他のリードより浮いてい
たり、あるいは隣設されるリードとのピッチが狭く（広
く）なっている場合があり、このようなリード異常が生
じたＩＣを基板に装着すると、リードの未接続や短絡が
生じて導通不良を招く原因となる。

【０００３】そこで、係る不都合を防止すべく、基板へ
の実装前に各ＩＣのリードの状態を検査して、上記のよ
うな不都合を招く虞があるＩＣを事前に選別するように
している。

【０００４】上記のような、リードの検査装置としては
種々提案されており、例えば、ＣＣＤカメラ等の撮像機
を用いてリードを撮影し、撮影された画像を処理装置に
おいて画像処理することでリードの浮きやリード間ピッ
チを認識するような装置、あるいは、投光部からの平行
光束をリード側面から照射し、リードを通過して受光部
で受光される平行光束の受光量を、適正状態のリードに
対する基準受光量と比較することによってリードの浮き
を検出するような装置等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなリード検査装置によって検査を行った後、チップ
部品をプリント基板に装着すると、検査時にはリード異
常が認められなかったのに、実際にプリント基板に実装
するとリードの未接続や短絡が生じてるといった事態が
度々発生している。

【０００６】すなわち、上記の検査装置は、いずれもチ
ップ部品を空中に保持した状態でリード検査を行なうも
のなので、実際にプリント基板に載置した際にしか判別
できないようなリード異常を検出することができないか
らである。例えば、リードに亀裂等が生じていて、装着
時の押圧力等によって折れるような場合、あるいはプリ
ント基板に対するリードの接触面積が足りていないよう
な場合等はその一例である。

【０００７】従って、より高い精度でリードの異常を検
出するためには、チップ部品をプリント基板に装着した
状態とより近い状態でリード検査を行うことが望まれ
る。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、実装時に近い状態でチップ部品のリー
ド検査を行うことで、より高い精度でリードの異常を検
出することができるリード異常検査装置を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
基台の上方に移動可能に装備したヘッドユニットに、チ
ップ部品吸着用のノズル部材を昇降可能に装備し、この
ヘッドユニットによりチップ部品を部品供給側から部品
装着側へ運ぶように構成された実装機において、上記基
台上に検出部を有し、この検出部にチップ部品が押し付
けられたときの検出部に対するチップ部品の接触部分に
応じた情報を出力する圧力変換手段と、上記ノズル部材
に吸着されたチップ部品を所定の押圧力で上記圧力変換
手段の検出部に押圧すべく、上記ヘッドユニット及びノ
ズル部材の駆動を制御する駆動制御手段と、上記圧力変
換手段から出力される情報に基づいてチップ部品のリー
ド異常を判別する判別手段とを備えたものである。

【００１０】請求項２に係る発明は、上記圧力変換手段
が、チップ部品の検出部への接触に応じてチップ部品の
接触部分像を表示する圧力変換表示手段と、この圧力変
換表示手段により表示されるチップ部品の接触部分像を
撮像する撮像手段とからなるものである。

【００１１】

【作用】上記請求項１記載の発明によれば、ノズル部材
により吸着、ピックアップされたチップ部品は、圧力変
換手段の検出部上に載置されるとともに、所定の力で、
この検出部に押圧される。このようにチップ部品が検出
部に押圧すると、圧力変換手段からは、検出部における
圧力変動に応じた電気信号が出力される。つまり、チッ
プ部品の検出部に対する接触部分は、リードの接続部で
あるため、上記の圧力変動に応じて出力された信号に所
定の処理を施すことによってチップ部品のリード数、リ
ード間ピッチ等のリード状態を演算し、判別手段では、
求められたチップ部品のリード状態が適正であるか否か
を判断し、この判断結果に基づいてチップ部品の良否判
定を行う。

【００１２】上記請求項２記載の発明によれば、ノズル
部材によりピックアップされたチップ部品は、圧力変換
表示手段の検出部に載置され、所定の力で押圧される。
このようにチップ部品が検出部に押圧すると、圧力変換
表示手段には、検出部に対するチップ部品の接触部分
像、すなわちリードの接続部を示す画像が表示され、こ
の画像が撮像手段によって取り込まれ、画像信号として
出力される。

【００１３】

【実施例】本発明のリード異常検査装置が適用される実
装機について図面を用いて説明する。図２乃至図４は、
本発明のリード異常検査装置が適用されるチップ部品実
装機の構造を示している。同図に示すように、チップ部
品実装機（以下、実装機と略する）の基台１上には、プ
リント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基
板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の装着作業位
置で停止されるようになっている。

【００１４】上記コンベア２の側方には、部品供給部４
が配置されている。この部品供給部４は、多数列のテー
プフィーダ４ａを備えており、各テープフィーダ４ａは
それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状
のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープが
リールから導出されるようにするとともに、テープ繰り
出し端にはラチェット式の送り機構を具備し、後述のヘ
ッドユニット５によりチップ部品がピックアップされる
につれてテープが間欠的に繰り出されるようになってい
る。

【００１５】また、上記基台１の上方には、部品装着用
のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニ
ット５は、Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向
（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動可能になって
いる。

【００１６】すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に
延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９によ
り回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固
定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置され
て、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上
記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材
１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サ
ーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが
配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移
動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられた
ナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合
している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボ
ールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に
移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動により
ボールねじ軸１４が回転して、ヘッドユニット５が支持
部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになってい
る。

【００１７】また、上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サ
ーボモータ１５には、それぞれエンコーダからなる位置
検出装置１０，１６が設けられており、これによって上
記ヘッドユニット５の移動位置検出がなされるようにな
っている。

【００１８】上記ヘッドユニット５には、チップ部品吸
着用のノズル部材２０が設けられ、図示の実施例では３
つのノズル部材２０が設けられている。各ノズル部材２
０は、それぞれ、ヘッドユニット５のフレームに対して
昇降（Ｚ軸方向の移動）及びノズル中心軸（Ｒ軸）回り
の回転が可能とされ、Ｚ軸サーボモータ１７及びＲ軸サ
ーボモータ１８により作動されるようになっている。ま
た、上記各サーボモータ１７，１８にはそれぞれ位置検
出装置２１，２２が設けられるとともに、圧力検出装置
１９（図１に示す）が設けられ、これによって上記ノズ
ル部材２０の移動位置検出がなされるとともに、プリン
ト基板３及び後述の圧力変換表示装置２４に対するチッ
プ部品の押圧力管理がなされるようになっている。

【００１９】そして、上記部品供給部４の側方には、チ
ップ部品のリード検査を行うための圧力変換装置２３
（圧力変換手段）が配設されている。この圧力変換装置
２３は、圧力変換表示装置２４と、その下方に配設され
るカメラ２５とから構成されている。

【００２０】上記圧力変換表示装置２４は、図４に示す
ように、検出部２４ａと表示部２４ｂが表裏一体に備え
られたもので、上記検出部２４ａを上方に向けた水平状
態で上記基台１上に支持されている。上記検出部２４ａ
は多数の圧電変換素子から構成されており、該検出部２
４ａに被検出物が接触されることによって、接触部分の
圧力変動に応じた電気信号を出力するようになってい
る。一方、上記表示部２４ｂは例えば液晶ディスプレ等
からなり、上記検出部２４ａからの出力信号に応じた画
像表示を行うようになっている。

【００２１】上記圧力変換装置２３では、上記圧力変換
表示装置２４の検出部２４ａに被検査物、すなわちチッ
プ部品が所定の力で押圧されることによって、検出部２
４ａに対するチップ部品の接触部分像を上記表示部２４
ｂにおいて画像表示し、この表示画像を上記カメラ２５
によって撮像して画像信号として出力するようになって
いる。

【００２２】次に、上記構成の実装機の制御系について
図１を用いて説明する。図１は、上記実装機の制御系の
一実施例を示すブロック図である。

【００２３】同図において、Ｙ軸サーボモータ９、Ｘ軸
サーボモータ１５、ヘッドユニット５のノズル部材２０
に対するＺ軸サーボモータ１７及びこれらのサーボモー
タに設けられた位置検出装置１０，１６，２１は、主制
御器３０のモータ制御装置３１（駆動制御手段）に電気
的に接続されている。また、圧力変換装置２３は、演算
装置３３に電気的に接続され、この演算装置３３は、主
制御器３０の主演算装置３２（判別手段）に接続されて
いる。さらに、主演算装置３２には圧力検出装置１９が
接続されている。

【００２４】ここで、上記演算装置３３は、上記圧力変
換装置２３のカメラ２５から出力される画像信号に所定
の処理を施すことによってチップ部品のリード数、リー
ド間ピッチ及び各リードの接触面積等を演算し、その演
算結果を上記主演算装置３２に出力するものである。

【００２５】上記主演算装置３２は、実装動作の際に、
チップ部品の吸，装着作業を自動的に行わせるととも
に、部品検査時には、吸着されたチップ部品を上記圧力
変換装置２３の検出部２４ａに移送し、所定の力でチッ
プ部品を検出部２４ａに押圧するべく上記モータ制御装
置３１を介して各サーボモータ９，１５，１７の動作を
コントロールする。また、チップ部品の検査時には、上
記演算装置３３での処理結果、すなわち演算装置３３で
演算されたチップ部品のリード数、リード間ピッチ及び
各リードの接触面積等を、予め記憶されている適正値と
比較するこによってチップ部品のリード異常の判別を行
い、この判別結果に基づいてチップ部品の良否判定を行
う。さらに、良否判定がなされた後は、その判定結果に
基づいて、当該チップ部品の選別を行うべく、上記各サ
ーボモータ９，１５，１７の動作をコントロールするよ
うになっている。

【００２６】次に、上記実装機におけるチップ部品のリ
ード検査について、図６乃至図８を参照しつつ、図５の
フローチャートによって説明する。なお、本実施例にお
いては、被検査チップ部品として、図４中に略図で示す
ような、パッケージの４側面に複数のリード４１が設け
られたＩＣ４０が適用された例について説明する。

【００２７】先ず、ノズル部材２０が部品供給部４から
ＩＣ４０を吸着してピックアップすると、ヘッドユニッ
ト５及びノズル部材２０が駆動されて、図４に示すよう
に、ＩＣ４０が圧力変換装置２３の所定の検査位置、す
なわち圧力変換表示装置２４の検出部２４ａに載置され
る（ステップＳ１〜ステップＳ３）。この際、ノズル部
材２０の昇降動作は、上記圧力検出装置１９からの出力
値によって管理されており、上記ＩＣ４０は所定の力で
検出部２４ａに押圧されるようになっている（ステップ
Ｓ４）。

【００２８】上述のように圧力変換表示装置２４の検出
部２４ａにＩＣ４０が押圧されると、上記表示部２４ｂ
には、検出部２４ａに対するＩＣ４０の接触部分像が表
示される。すなわち、上記ＩＣ４０においては、プリン
ト基板３への装着面となるリード４１の接続部４２が検
出部２４ａへの接触部分となり、表示部２４ｂには、例
えば図６に示すように、各リード４１の接続部４２を表
す画像が表示され、この画像がカメラ２５に取り込まれ
て上記演算装置３３へと出力される。

【００２９】上記演算装置３３では、図７（ａ）に示す
ように処理画面上にＩＣ４０の接続部画像Ｗを表示し、
この処理画面上の矢印４３方向に上下に所定の間隔で走
査を行う。そして、この走査に基づいて、各リード列４
５ａ〜４５ｄ両端部の画像のエッジ、例えばリード列４
５ａでは、図７（ａ）に示すように上左部の接続部４７
のエッジＡ及び上右部の接続部４７のエッジＢが検出さ
れる。そしてさらに、各リード列４５ａ〜４５ｄにおい
て、これらのエッジを通過する直線を結ぶことによって
ＩＣ４０の輪郭（破線４６に示す）が認識される（ステ
ップＳ５）。

【００３０】上記のようにＩＣ４０の輪郭が認識される
と、次いで、リード列４５ａの輪郭を示す直線を所定量
だけ内側にオフセットした直線４４を走査ラインとして
走査が行われ、この走査によって、図７（ｂ）に示すよ
うな走査ライン４４に沿う画像濃度分布が得られる。

【００３１】そして、上記演算装置３３では、上記のよ
うにして得られた画像濃度分布データを、例えば所定の
画像濃度値Ｔｈ１をしきい値として２値化し（図７
（ｃ）に示す）、この処理におけるハイレベル信号を計
数して上記主演算装置３２に出力する。主演算装置３２
では、この計数値が予め設定された値、すなわちリード
列４５ａのリード数と一致するか否かを判断する（ステ
ップＳ６）。このような処理は、他のリード列４５ｂ〜
４５ｄに対しても同様に行われ、その結果、全てのリー
ド列４５ａ〜４５ｄにおいて、上記の計数値と設定値と
が一致する場合（ステップＳ６でＯＫ）には、上記主演
算装置３２では、リード数が適正であり、当該ＩＣ４０
にはリード浮き等の異常は生じていないと判断する。そ
して、この場合にはステップＳ７に移行し、当該ＩＣ４
０をプリント基板３の所定の実装位置に実装すべく、上
記モータ制御装置３１が制御される。一方、いずれかの
リード列４５ａ〜４５ｄにおいて、上記計数値が上記設
定値と異なる場合（ステップＳ６でＮＧ）には、上記主
演算装置３２では、リードの浮き、あるいは欠落等のリ
ード異常が当該ＩＣ４０に発生していると判断する。そ
してこの場合には、ステップＳ８に移行して、当該ＩＣ
４０を所定の返却トレイ等に返却、あるいは廃棄するべ
く上記モータ制御装置３１が制御されるようになってい
る。

【００３２】また、上記ステップＳ５及びステップＳ６
の処理と併せて、またはこれらの処理に代えて、ステッ
プＳ９〜ステップＳ１２（図５の破線で囲んだ部分）を
行うことも可能である。

【００３３】ステップＳ９では、上記圧力変換装置２３
から演算装置３３に入力された信号に基づいて、ｘアド
レスとｙアドレスで定められた処理画面上にＩＣ４０の
接続部４２を示す画像が表示され、この画像に所定の処
理を施すことによって各接続部４２の面積が演算され
る。例えば、処理画面上に表示された接続部画像の境界
画素中心を次々と追跡し、その追跡方向を順次コード化
し、このコードによって定められた所定の演算に基づい
て接続部４２の面積を演算するようになっている。そし
て、表示された全ての接続部４２の面積が演算装置３３
において演算されると、これらの演算値が上記主演算装
置３２に出力される。

【００３４】主演算装置３２では、これらの演算値が予
め設定された値、すなわち接続部４２の所定の面積値と
同一、あるいはその設定値の許容範囲内であるか否かの
判別をし、上記許容範囲内である場合には（ステップＳ
１０でＯＫ）、当該ＩＣ４０の各リード４１の接続部４
２の面積は適正であるとしてステップＳ１１に移行す
る。一方、いずれかの接続部４２の面積が上記許容範囲
外の場合には、接続部４２のプリント基板３に対する接
触面積が不足していて導通不良等を招く虞があるので、
当該ＩＣ４０のリード４１に異常が生じているとして、
当該ＩＣを返却、あるいは廃棄するべくステップＳ８に
移行する。

【００３５】ステップＳ１１に移行されると、ここで、
上記表示画像から、各接続部４２の重心位置が演算され
る。この際、各接続部４２の重心位置も、上記面積値演
算と同様に、上記追跡コードによって定まる所定の演算
に基づいて求められ、例えば、図８に示すような各接続
部画像の重心位置４７が求められる。そして、上記演算
装置３３では各リード列４５ａ〜４５ｄの各接続部画像
の重心位置４７の間隔Ｐを演算し、この演算値を上記主
演算装置３２に出力する。

【００３６】主演算装置３２では、各リード列４５ａ〜
４５ｄ毎に、接続部４２の重心位置４７の間隔Ｐと予め
設定されている値、すなわちＩＣ４０の適正リード間ピ
ッチとを比較し、各重心位置４７の間隔Ｐが上記設定値
の許容範囲内にあるか否かの判別を行う（ステップＳ１
２）。そして、接続部４２の重心位置４７の間隔Ｐが上
記範囲外にあるような場合には、当該ＩＣ４０のリード
間ピッチに異常が生じているとして、当該ＩＣを返却、
あるいは廃棄するべくステップＳ８に移行する一方、重
心位置４７の間隔Ｐがいずれも上記範囲内にある場合に
は、当該ＩＣ４０のリード間ピッチは正常であるとし
て、当該ＩＣ４０をプリント基板３の所定の実装位置に
実装すべくステップＳ７に移行する。

【００３７】そして、ステップＳ７、あるいはステップ
Ｓ８において当該ＩＣ４０の処理が終了すると、ステッ
プＳ１にリターンされて、新たなＩＣがノズル部材２０
によって吸着されてリード検査が行われることになる。

【００３８】このように、上記の実装機では、実装機の
基台１上に圧力変換装置２３を配置し、チップ部品を圧
力変換装置２３の圧力変換表示装置２４における検出部
２４ａに所定の力で押圧し、この際の検出部２４ａに対
するチップ部品のリード接触部像を表示部２４ｂに表示
するとともに、この表示画像をカメラ２５で取り込み、
この画像に所定の処理を施すことでチップ部品のリード
異常を検出するようにしているので、実装時により近い
状態でチップ部品のリード検査を行うことが可能でる。
従って、チップ部品を空中に保持した状態でリード検査
を行なう従来の装置と比較すると、実際にプリント基板
３に載置した際にしか判別できないようなリード異常を
も検出することが可能であり、より高い精度でリードの
異常を検出することができる。

【００３９】なお、リード検出の具体的処理は上記実施
例以外にも種々考えられる。例えば、上記圧力変換装置
２３からの情報に基づいて上記ステップＳ９〜ステップ
Ｓ１２の処理を行う一方、上記圧力変換装置２３とは別
に、通常の画像認識カメラを装備しておいて、輪郭認識
及びリード本数確認の処理（ステップＳ５，ステップＳ
６）はこのカメラでの撮像に基づいて行ってもよい。

【００４０】また、上記実施例の圧力変換装置２３は、
検出部２４ａと表示部２４ｂとを備えた圧力変換表示装
置２４と、カメラ２５とから構成されているが、圧力変
換装置２３の構成は、これに限られるものではなく、例
えば上記検出部２４ａのみから圧力変換装置２３を構成
してもよい。すなわち、チップ部品を検出部２４ａに載
置、押圧した際の、圧力変動による電気信号を直接演算
装置３３に出力して演算処理を施すように構成しても構
わない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ノズル
部材により吸着、ピックアップされたチップ部品を、圧
力変換手段の検出部上に載置するとともに、所定の力
で、この検出部にチップ部品を押圧し、この検出部にお
ける圧力変動に応じて出力される情報に基づきリード状
態を検知して、このリード状態が適正であるか否かを判
別手段で判断することで、チップ部品の良否判定を行う
ようにしたので、実装時により近い状態でチップ部品の
リード検査を行うことが可能である。従って、チップ部
品を空中に保持した状態でリード検査を行なう従来の装
置と比較すると、実際にプリント基板に載置した際にし
か判別できないようなリード異常をも検出することが可
能であり、より高い精度でリードの異常を検出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリード異常検査装置を備えた実装機の
制御系を示すブロック図である。

【図２】本発明のリード異常検査装置を備えた実装機の
一例を示す概略平面図である。

【図３】同実装機の平面図である。

【図４】図２の要部拡大図である。

【図５】実装機におけるリード検査手順を示すフローチ
ャートである。

【図６】圧力変換表示装置における一表示内容を示す概
略図である。

【図７】（ａ）は図５のステップＳ５における処理画面
の一例を示す略図、（ｂ）濃度分布データを示す略図、
（ｃ）は、（ｂ）を２値化した状態を示す略図である。

【図８】図５のステップＳ１１における処理画面の一例
を示す略図である。

【符号の説明】

５ ヘッドユニット ２０ ノズル部材 ２３ 圧力変換装置 ２４ 圧力変換表示装置 ２４ａ 検出部 ２４ｂ 表示部 ３１ モータ制御装置 ３２ 主演算装置 ３３ 演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01B 21/00 - 21/32 G01N 21/84 - 21/958 H01L 21/66 H05K 13/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台の上方に移動可能に装備したヘッド
   ユニットに、チップ部品吸着用のノズル部材を昇降可能
   に装備し、このヘッドユニットによりチップ部品を部品
   供給側から部品装着側へ運ぶように構成された実装機に
   おいて、上記基台上に検出部を有し、この検出部にチッ
   プ部品が押し付けられたときの検出部に対するチップ部
   品の接触部分に応じた情報を出力する圧力変換手段と、
   上記ノズル部材に吸着されたチップ部品を所定の押圧力
   で上記圧力変換手段の検出部に押圧すべく、上記ヘッド
   ユニット及びノズル部材の駆動を制御する駆動制御手段
   と、上記圧力変換手段から出力される情報に基づいてチ
   ップ部品のリード異常を判別する判別手段とを備えたこ
   とを特徴とするリード異常検査装置。
2. 【請求項２】 上記圧力変換手段は、チップ部品の検出
   部への接触に応じてチップ部品の接触部分像を表示する
   圧力変換表示手段と、この圧力変換表示手段により表示
   されるチップ部品の接触部分像を撮像する撮像手段とか
   らなることを特徴とする上記請求項１記載のリード異常
   検査装置。