JP3247920B2 - 電子部品実装装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品実装装置の制御
方法、特に吸着ノズルにより吸着した電子部品の吸着位
置あるいは角度を光学的に検出する光学検出機構を有す
る電子部品実装装置の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、チップマウンタなどの実装装
置において、回路基板にＩＣなどの方形の電子部品を実
装するに際し、ＣＣＤカメラを用いて取得した画像に対
して画像認識処理を行なうことにより電子部品の位置決
めを非接触で行なう手法が知られている。

【０００３】このような装置では、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に沿っ
た３次元方向に移動可能な吸着ノズルにより、供給され
た部品を負圧により吸着し、その部品を吸着ノズルの中
心を基準として、基板上の指定された位置に正確に搬送
しなければならない。

【０００４】このために、吸着ノズルにより吸着した部
品の基準軸線（ＸまたはＹ軸）に対する傾きおよび位置
を正確に測定して、規定の向きに対する傾きおよび吸着
ノズルの中心と部品の中心の位置ずれを補正する必要が
ある。

【０００５】図４は、電子部品の位置決め装置の構成を
示している。図において、符号５は位置決めすべき電子
部品、４は吸着ノズルである。

【０００６】吸着ノズル４に吸着された電子部品５の回
転角度、吸着ノズル４に対する吸着位置を検出するた
め、レーザーダイオード１の光をコリメータレンズ２に
より平行光に変換し、電子部品５を照明するようになっ
ている。この平行光束６は電子部品５を照明し、電子部
品５により遮光されなかったものがラインセンサアレイ
３により受光される。吸着ノズル４および上記の光学検
出機構は、不図示のチップマウンタのヘッド機構に装着
される。

【０００７】このレーザ光による平行光束６の幅および
ラインセンサアレイ３の有効検出長を電子部品５の対角
線の長さより大きくしておけば、電子部品５の回転によ
ってラインセンサアレイ３で検出される影の幅Ｗが変化
し、電子部品５の対向する平行光束６の光軸Ｌｃと平行
になった時、図５に示すように影Ｗの幅が極小になる。
この影Ｗの幅は、図４に示すようにラインセンサアレイ
３を構成する受光素子３ａのうち、受光出力がスレッシ
ョルドレベルＶｓ以下の素子数、すなわち２値化した出
力が０のビット数を計数することにより得られる。

【０００８】すなわち、影Ｗの幅が極小となった時点ま
での電子部品５の回転角度すなわち吸着ノズル４の回転
角度θ１（図５）が平行光束６の光軸Ｌｃあるいはこれ
に直交する方向に対する電子部品５の傾き角度に対応
し、この時の影の中心位置、すなわちラインセンサアレ
イ３の出力がスレッショルドレベルＶｓ以下の受光素子
３ａのうち中央の素子の位置を電子部品５の光軸に直交
する方向の中心位置として検出することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来方式では、
光学検出機構が電子部品を側方から検出するために、検
出した左右の端部間の長さが、ｘないしｙ軸方向の中心
の位置を決定するために使用される。

【００１０】つまり、ＱＦＰ型のＩＣを例にとると、図
６のＸｕ方向の中心を決定するために、寸法Ａ（あるい
はパッケージ端部〜端部）を測定している。

【００１１】Ｘｕ方向の中心を決定するのは、最終的に
は、Ｘｕ方向に並んだＩＣの足の中心位置を決定するこ
とが目的であるが、上記の従来方式では、Ｘｕ方向に並
んだＩＣの足の中心位置をＹｕ方向に並んだＩＣの足の
長さに基づいて決定しており、Ｙｕ方向に並んだＩＣの
寸法、特にＢ1、Ｂ2寸法の精度がバラついている場合に
は、当然Ｘｕ方向の中心を正確に決定することができな
い。

【００１２】本発明の課題は、以上の問題を解決し、吸
着した電子部品の平面方向の中心を求めるのに、その方
向に配設された部材を直接検出して、正確に電子部品の
中心あるいは角度を求めることができる電子部品実装装
置の制御方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、垂直方向に配置された吸着ノ
ズルにより吸着した電子部品の吸着位置あるいは角度を
光学的に検出する光学検出手段を有する電子部品実装装
置の制御方法において、水平面に対して前記光学検出手
段の光軸を傾斜させて配置し、検出すべき電子部品を吸
着ノズルの吸着点を中心として回転させ、電子部品の投
影幅が最小となった状態において、吸着した電子部品の
水平方向に配列された部材の位置を前記光学検出手段に
より直接検出し、検出された前記部材の位置に基づき該
電子部品の前記部材の配列方向に関する中心を検出する
構成を採用した。

【００１４】

【作用】以上の構成によれば、垂直方向に配置された吸
着ノズルの軸方向に関して光学検出手段の光軸を傾斜さ
せて配置することにより、検出すべき電子部品の水平方
向に配設された部材と光学検出手段の光軸を交差させ、
検出すべき電子部品を吸着ノズルの吸着点を中心として
回転させ、電子部品の投影幅が最小となった状態におい
て、電子部品の水平方向に配設された部材の位置を直接
検出し、検出された前記部材の位置に基づき該電子部品
の前記部材の配列方向に関する中心を検出することがで
きる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を
詳細に説明する。

【００１６】図１に本発明を採用した電子部品実装装置
の要部の構成を示す。図１において、吸着ノズル４は真
空吸引機構などからなる吸着部１４により駆動され、ま
たＺ軸回りの回転角度はθモータ１５により制御され
る。θモータ１５は、モータドライバ１７を介してマイ
クロコンピュータ１８により制御される。吸着ノズル４
のＺ軸回りの回転角度はエンコーダ１６により検出さ
れ、後述のセンサ制御モジュール１２、ないしモータド
ライバ１７さらにマイクロコンピュータ１８にフィード
バックされる。

【００１７】チップマウンタの所定位置には、吸着ノズ
ル４により吸着した電子部品の回転角度を検出するため
の測定位置が確保され、この測定位置には、レーザ光源
ユニット１０およびセンサユニット１１が対向配置され
る。

【００１８】θモータ１５の回転軸、吸着ノズル４はＺ
軸と並行であるが、レーザ光源ユニット１０およびセン
サユニット１１は、後述のように、Ｚ軸に関して角度θ
だけ傾けて配置される。

【００１９】レーザ光源ユニット１０およびセンサユニ
ット１１には、それぞれ図６に示したレーザーダイオー
ド１、コリメータレンズ２、およびラインセンサアレイ
３が収納されている。

【００２０】レーザ光源ユニット１０の駆動およびセン
サユニット１１による光検出は、センサ制御モジュール
１２により行なわれる。センサ制御モジュール１２は、
レーザ光源ユニット１０の駆動およびセンサユニット１
１による光検出に必要な駆動回路、およびマイクロコン
ピュータ１８から与えられた制御データをこの駆動回路
で扱えるよう変換する処理回路などから成る。

【００２１】本実施例では、レーザ光源ユニット１０、
センサユニット１１は、角度θだけＺ軸に対して傾斜し
て配置されている。図２は、この構造を側方から示して
おり、これにより、光軸Ｌｃは角度θだけｘｙ平面から
傾斜することになる。

【００２２】このような構成では、レーザ光源ユニット
１０、センサユニット１１に対する電子部品５の吸着高
さを調節することにより、従来は不可能であったｘない
しｙ軸方向の中心を求めるのに、その方向に配設された
ＩＣの足を直接検出して、正確に電子部品の中心を求め
ることができるようになる。

【００２３】すなわち、図３のＸｕ方向の中心を決定す
るのに、この方向に配列されたＩＣの足１〜ｎを直接検
出することにより、その中心を決定することができ、従
来よりも正確に部品の中心を決定することができる。特
に、ＩＣの足の配列方向のピッチは、かなり高精度に規
定されており、この足を直接検出することにより従来と
比較にならない程正確に部品の中心（あるいは現在の角
度）を決定することができる。

【００２４】この場合、吸着した電子部品５のサイズは
あらかじめ判っているから、吸着ノズル４を上下させ
て、ＩＣの足のレーザ光源ユニット１０、センサユニッ
ト１１の検出範囲を出入りさせ足の端部を検出した時点
から、足の主要部を検出できる点まで多少吸着ノズル４
の高さを調節し、そこで足の配列を検出すればよい。こ
のとき、検出した各々の足のピッチを平均することなど
により、各々の足の位置を決定することができ、その位
置から、部品の中心（ないし角度）を求めることができ
る。部品の中心は、ｘおよびｙ軸方向の中心をそれぞれ
求めることにより決定できる。

【００２５】なお、各々の足の位置の検出は、ＩＣとレ
ーザ光源ユニット１０、センサユニット１１が平行とな
った状態で行なうのが好ましいが、この平行状態を形成
するには、従来と同様に、電子部品５の影の幅の最小値
を検出することにより行なえばよい。

【００２６】また、以上の構成によれば、図２のレーザ
光源ユニット１０、センサユニット１１の角度θを検出
すべき部品のサイズに合せて適宜設定しておき、吸着ノ
ズル４を上下させて電子部品５の吸着高さを調節するこ
とにより、ＩＣの足の直接検出のみならず、従来と同様
にＩＣの幅を検出したり、足が実装面方向に向って設け
られた部品の幅を検出したりすることもでき、構成を複
雑にすることなく、簡単安価に実施できる利点がある。

【００２７】なお、レーザ光源ユニット１０、センサユ
ニット１１の傾斜角度を調節する機構を追加することに
より、種々の形状、サイズを有する電子部品について本
発明の検出処理を実施できるようになる。この調節機構
はレーザ光源ユニット１０、センサユニット１１を揺動
支持し、適当な位置でネジ止めするような機構でも良い
し、モータなどを用いて傾斜角度をアクティブ制御して
もよい。

【００２８】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、垂直方向に配置された吸着ノズルの軸方向に関して
光学検出手段の光軸を傾斜させて配置することにより、
検出すべき電子部品の水平方向に配設された部材と光学
検出手段の光軸を交差させ、検出すべき電子部品を吸着
ノズルの吸着点を中心として回転させ、電子部品の投影
幅が最小となった状態において、電子部品の水平方向に
配設された部材の位置を直接検出し、検出された前記部
材の位置に基づき該電子部品の前記部材の配列方向に関
する中心を正確に検出することができる優れた電子部品
実装装置の制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を採用した電子部品実装装置の要部の構
成を示した説明図である。

【図２】図１のレーザ光源ユニット、センサユニットの
配置を示した説明図である。

【図３】図１の装置における検出処理を示した説明図で
ある。

【図４】従来方式における電子部品の角度ないし中心の
検出処理機構の概要を示した説明図である。

【図５】従来方式における電子部品の角度ないし中心の
検出処理を示した説明図である。

【図６】従来方式における問題点を示した説明図であ
る。

【符号の説明】

３ ラインセンサアレイ ４ 吸着ノズル ５ 電子部品 ６ 平行光束 １０ レーザ光源ユニット １１ センサユニット １２ センサ制御モジュール １５ θモータ １６ エンコーダ １７ モータドライバ １８ マイクロコンピュータ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直方向に配置された吸着ノズルにより
   吸着した電子部品の吸着位置あるいは角度を光学的に検
   出する光学検出手段を有する電子部品実装装置の制御方
   法において、 水平面に対して前記光学検出手段の光軸を傾斜させて配
   置し、 検出すべき電子部品を吸着ノズルの吸着点を中心として
   回転させ、電子部品の投影幅が最小となった状態におい
   て、吸着した電子部品の水平方向に配列された部材の位
   置を前記光学検出手段により直接検出し、検出された前
   記部材の位置に基づき該電子部品の前記部材の配列方向
   に関する中心を検出することを特徴とする電子部品実装
   装置の制御方法。
2. 【請求項２】 前記光学検出手段の光軸の傾斜角度が調
   節可能であることを特徴とする請求項１に記載の電子部
   品実装装置の制御方法。
3. 【請求項３】 電子部品を吸着した吸着ノズルを上下動
   させ、電子部品を前記光学検出手段の検出範囲を出入り
   させ、電子部品の水平方向に配列された部材を検出した
   時点から、既知の電子部品のサイズに応じて前記部材の
   主要部を検出するまで吸着ノズルの高さを調節した上、
   前記部材の位置を前記光学検出手段により直接検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置の
   制御方法。