JP3398821B2 - 電子部品のリード端子浮き検出方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品のリード端子
浮き検出方法及び装置に係り、とくに電子部品本体（ボ
ディー）から側方に直線的に伸びた複数のリード端子を
有する電子部品やＱＦＰやＳＯＩＣ等の多数の面装着用
リード端子を有する電子部品のリード端子の浮き上がり
を検出するのに好適な電子部品のリード端子浮き検出方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、面装着電子部品が年々増え続ける
中、それら部品の形状やリード端子（電極）の形状が複
雑になってきている。その中でもＱＦＰ，ＳＯＩＣ，そ
の他類似の形状でリード端子が本体の外周に出ているも
のについては、リード端子の数が増加するとか、相互の
間隔が狭まるとか、あるいは特殊な形状になってきてい
る。

【０００３】これら電子部品を供給部から吸着ノズルで
保持してプリント基板上に載置する電子部品装着機にお
いては、プリント基板上へ正確に載置するように、吸着
ノズルで保持した状態で当該ノズルの軸方向から電子部
品を平面的にＴＶカメラで撮像し、吸着ノズルによる電
子部品の吸着姿勢を画像認識してプリント基板上の部品
装着位置を補正することが行われている。

【０００４】一方、電子部品のリード端子に不良がある
場合には、その不良を予め検出しておき、プリント基板
に装着しないようにすることも従来提案されている。

【０００５】電子部品のリード端子の不良を検出するた
めの従来技術としては以下に挙げるものがある。

【０００６】特開昭６３−５２４３号の「ＩＣリード曲
がり検出方法」は、ＩＣの平面画像からリード端子の配
列方向に平行な直線でリード端子を横切る部分のデータ
を抽出してリード曲がりの検出を行う。このリード曲が
り検出は、リード端子配列面内の横方向の曲がりに有効
なものである。

【０００７】特開平２−１９９９００号の「電子部品実
装装置」は、リード端子の先端部が位置すべき一平面と
交差する方向にレーザ光を発し各先端部に当て、その反
射光で位置ずれを無接触で検出するものである。この場
合、リード端子配列面に垂直な方向の曲がり、すなわち
リード端子の浮き上がりがあると、レーザ光を反射する
位置が異なり、これによってリード端子の浮き上がりを
検出する。

【０００８】特開平３−９９２４９号の「電子部品のリ
ード検査方法及びその装置」は、実装ヘッドに吸着され
たＩＣのリード端子の先端に（横から）スポット光を照
射しリード端子の浮上がりは反射が欠落することで判定
するものである。

【０００９】特開平３−２１７０９６号の「部品装着方
法」は、フラットパッケージＩＣを把持したハンドを移
動させるとともにＴＶカメラの光軸を水平に配置し、リ
ード端を斜め下方からスリット光で照明することでリー
ド端子の位置ずれを検出し１つのＴＶカメラでリードピ
ッチ、浮き、欠損、リードずれを一括して検査する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＴＶカメラ
等の画像処理手段を備えていて、電子部品の吸着姿勢を
平面画像により画像認識してプリント基板上の部品装着
位置を補正する機能を持つ装着機において、吸着ノズル
で保持された電子部品の吸着姿勢を平面画像によって画
像認識する際に、電子部品の持つリード端子の不良も同
時に検出できれば好都合であると考えられる。その際に
リード端子の配列方向の曲がり（リード端子配列面内の
曲がり）については容易に認識可能だが、リード端子配
列面に直交する方向（平面画像に直交する方向）の曲が
り（いわゆる浮き）の認識は不可能であり、上記列挙し
た先行技術にあるごとく専用の検出装置等を必要とし余
分なスペースと費用と動作時間を要する。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑み、電子部品のリ
ード端子を平面的にＴＶカメラ等の撮像手段で撮像し、
従来の部品装着位置補正のための画像認識と共にリード
端子の浮きをも認識可能とし、ひいては構成の簡略化、
動作時間の短縮化、コスト低減を図った電子部品のリー
ド端子浮き検出方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願請求項１に係る発明の電子部品のリード端子浮
き検出方法は、電子部品のリード端子配列面の背後にバ
ックライト照明手段を配し、前記リード端子配列面の前
方にフロントライト照明手段及び撮像手段を配し、 前記
バックライト照明手段のみの照明のときに被写体となる
リード端子の影像を前記撮像手段で撮像し、 電子部品が
有する各リード端子の影像による当該電子部品の外形が
正常範囲内であると画像認識された電子部品についての
み、前記フロントライト照明手段のみで前記リード端子
配列面に垂直な方向から平行乃至近似的に平行な光線に
よって前記リード端子を照明することにより前記リード
端子の反射光像を前記撮像手段で撮像し、前記リード端
子の影像と反射光像との比較により前記リード端子の前
記リード端子配列面に垂直な方向の曲がりを検出するこ
とを特徴としている。

【００１３】

【００１４】本願請求項２に係る発明の電子部品のリー
ド端子浮き検出装置は、電子部品保持手段と、該電子部
品保持手段で保持された電子部品のリード端子配列面の
背後に配設されるバックライト照明手段と、前記リード
端子配列面の前方に配設されていて前記リード端子配列
面に垂直な方向から平行乃至近似的に平行な光線によっ
て前記リード端子を照明可能なフロントライト照明手段
と、前記リード端子配列面の前方に配設された撮像手段
とを備えるとともに、前記バックライト照明手段のみの
照明のときに被写体となるリード端子を前記撮像手段で
撮像した影像と、前記フロントライト照明手段のみの照
明のときに前記リード端子を前記撮像手段で撮像した反
射光像とを比較する画像処理手段とを備え、 前記画像処
理手段は、電子部品が有する各リード端子の影像による
当該電子部品の外形が正常範囲内であると画像認識され
たときのみ、前記影像と前記反射光像とを比較して前記
リード端子の前記リード端子配列面に垂直な方向の曲が
りを検出することを特徴としている。

【００１５】

【作用】電子部品のリード端子配列面に垂直な方向から
平行乃至近似的に平行な光線によって被写体となるリー
ド端子を照明しかつ同方向から撮像する場合、リード端
子に浮きがなければ、撮像して得られる認識画像中のリ
ード端子の反射光像は、所定の明るさのスライスレベル
を越えた均一な明るさを持ち、反射光像の長さは実際の
リード端子の長さ（すなわち、正規のリード端子の長
さ）に略一致する。リード端子にリード端子配列面に垂
直な方向の曲がり、すなわち浮きが存在していれば、リ
ード端子の浮いた部分の反射光は照明手段と同じ方向か
ら撮像している撮像手段からそれ、反射光像の明るさは
大きく低下する。反射光像の明るさが所定のスライスレ
ベル以上となっている部分の長さを求めれば、当該長さ
は実際のリード端子の長さ（すなわち、正規のリード端
子の長さ）よりもかなり短く検出され、これによりリー
ド端子の浮きを検出することができる。

【００１６】また、本願請求項１乃至２に係る発明の電
子部品のリード端子浮き検出方法及び装置においては、
バックライト照明手段のみの照明のときに被写体となる
リード端子の影像を撮像手段で撮像し、リード端子配列
面に垂直な方向から平行乃至近似的に平行な光線によっ
て前記リード端子を照明するフロントライト照明手段の
みの照明のときに前記リード端子の反射光像を前記撮像
手段で撮像している。このとき、前記リード端子に浮き
がなければ、前記リード端子の影像と反射光像とを比較
したときに両者の長さは実質的に一致し、共に実際のリ
ード端子の長さ（すなわち、正規のリード端子の長さ）
に略一致する。逆に、浮きが存在していれば、バックラ
イト照明のときの前記リード端子の影像の長さの変化量
は少ないのに対し、フロントライト照明のときの反射光
像のリード端子浮き上がり部分の明るさは大きく低下
し、所定のスライスレベル以上となっている部分の長さ
をリード端子の反射光像の長さとして求めれば、当該長
さは実際のリード端子の長さ（すなわち、正規のリード
端子の長さ）よりもかなり短く検出され、前記リード端
子の影像と反射光像との比較結果は大いに相違すること
になり、これによりリード端子の浮きを検出することが
できる。なお、電子部品が有する各リード端子の影像に
よる当該電子部品の外形が正常範囲内であると画像認識
された電子部品についてのみ、前記リード端子の影像と
反射光像との比較により前記リード端子の前記リード端
子配列面に垂直な方向の曲がりを検出するようにすれ
ば、電子部品のリード端子不良検出を効率的に実行でき
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る電子部品のリード端子浮
き検出方法及び装置の実施例を図面に従って説明する。

【００１８】図１及び図２は本発明の第１実施例を示
す。この図において、１は電子部品装着機の装着ヘッド
が有している部品保持手段としての吸着ノズルであり、
この吸着ノズル１は前記装着ヘッドの動きに伴い電子部
品装着機の電子部品供給部から電子部品２を吸着保持し
てプリント基板上の部品装着位置に装着するためのもの
である。また、吸着ノズル１は、撮像手段としてのＴＶ
カメラ３の上方（前方）の部品認識位置で図１及び図２
に図示の如く電子部品２を保持して停止できるようにな
っている。

【００１９】ここで、電子部品２としては、平板状リー
ド端子２Ａを偏平直方体状の電子部品本体２Ｂの側方に
真直ぐに突出させたものを例示しており、各リード端子
２Ａの下面（プリント基板等への装着面）の幅広面は正
規の状態（浮きの無い状態）ではリード端子配列面に一
致している。また、ＴＶカメラ３の光学系の光軸Ｚと吸
着ノズル１及び電子部品２の軸方向とは一致もしくは平
行であり、ＴＶカメラ３は、吸着ノズル１及び電子部品
２の軸方向に直交する平面（リード端子配列面）を撮像
可能なものである。

【００２０】前記吸着ノズル１を有する装着ヘッド側、
すなわち電子部品２の背後位置に（リード端子配列面の
背後位置に）バックライト照明手段（バックライト光
源）４が配設されている。該バックライト照明手段４
は、例えば発光ダイオードを面状に配列し、それらの光
照射方向に拡散板を設けて光を均一化したものである。
このバックライト照明手段４は、照明オフ状態で電子部
品２の背後の暗い背景となり得る。

【００２１】前記電子部品２より見て、その前方（リー
ド端子配列面の前方）に前記ＴＶカメラ３が設置されて
いるが、これと同じ側にフロントライト照明手段（フロ
ントライト光源）５が配設されている。このフロントラ
イト照明手段５は、ＴＶカメラ３の視野を遮らないよう
なリング光源であり、この光源からの光が直接ＴＶカメ
ラ３に入らないような位置（例えばカメラ周縁部）に設
けられており、電子部品２のリード端子配列面に垂直な
方向から近似的に平行な光線によって前記リード端子２
Ａを照明可能なように例えば発光ダイオードを面状に配
列したものである。

【００２２】前記ＴＶカメラ３の画像信号は画像処理手
段としての画像処理装置１０に出力される。この画像処
理装置１０は、影像検出部１１と、反射光像検出部１２
と、比較部１３とを具備している。これらの動作は後述
する。

【００２３】なお、図示しない切り換え手段によって、
バックライト照明手段４とフロントライト照明手段５の
照明動作が切り換え可能となっている。すなわち、バッ
クライト照明手段４が点灯して照明オンとなっていると
きは、フロントライト照明手段５は消灯して照明オフと
なっており、逆にフロントライト照明手段５が点灯して
照明オンとなっているときは、バックライト照明手段４
は消灯して照明オフとなっている。

【００２４】この第１実施例の構成において、まず図１
のようにバックライト照明手段４の照明をオン、フロン
トライト照明手段５の照明をオフとして、バックライト
照明で電子部品２の背後を均一に明るくし、電子部品２
及びそのリード端子２Ａが暗部となり背景が明部となっ
た平面画像をＴＶカメラ３で撮像し、画像処理装置１０
内の影像検出部１１でリード端子２Ａの影像を認識して
当該リード端子２Ａの位置データと共にリード端子２Ａ
の投影長さ寸法を記憶する。この動作は電子部品２が有
する各リード端子２Ａについて行われ、各リード端子２
Ａの位置データ及び投影長さから当該電子部品のリード
端子を含む外形が正常範囲内かどうかを予め記憶してあ
るデータと比較して検査し、その結果を外形検出出力と
して出すとともに、電子部品外形が正常範囲内（例え
ば、リード端子の欠損無し、リード端子の配列ピッチが
正常範囲内、リード端子の配列面内での曲がりが正常範
囲内である等）であれば各リード端子２Ａの位置データ
から吸着ノズル１に対する電子部品２の吸着姿勢（位置
ずれ及び回転方向のずれ）を認識し、プリント基板の部
品装着位置に電子部品２を装着する際の位置補正情報と
して出力する。リード端子２Ａの投影長さは後述するよ
うにリード端子２Ａの浮き検出のための情報として有用
なものである。

【００２５】上記影像による画像認識で電子部品外形が
正常範囲内であると判断された場合には、次に、バック
ライト照明手段４の照明をオフ、フロントライト照明手
段５の照明をオンに切り換えて、電子部品２のリード端
子配列面に垂直な前方向から近似的に平行な光線によっ
て前記リード端子２Ａを照明する。この場合、ＴＶカメ
ラ３では、照明オフ状態のバックライト照明手段４が暗
い背景をなし、リード端子２Ａが反射光で明るく光った
平面画像が撮像されることになり、その画像中のリード
端子２Ａの反射光像が画像処理装置１０内の反射光像検
出部１２で認識される。

【００２６】ここで、図３のように、電子部品２のリー
ド端子２Ａが真直ぐであって、浮き上がりが無いもので
あれば、リード端子２Ａの幅広下面の全面がリード端子
配列面に一致していてフロントライト照明光に対し実質
的に垂直面をなしている。このため、リード端子２Ａの
全長にわたってフロントライト照明光が反射されてＴＶ
カメラ３に入射することになり、リード端子２Ａの長さ
方向を横軸、明るさを縦軸にとった明るさプロファイル
は図４のようになって、リード端子２Ａの全長にわたっ
て明るさが均一で所定のスライスレベルを充分に上回っ
ている。また、ＴＶカメラ３の撮像画像は、図５のよう
になり、リード端子２Ａの反射光像２０の長さ寸法Ｌは
正規のリード端子２Ａの長さと実質的に一致する。この
リード端子２Ａの反射光像２０の長さ寸法Ｌは前記反射
光像検出部１２で検出されて記憶される。

【００２７】画像処理装置１０内の比較部１３は、影像
検出部１１によるリード端子２Ａの影像の長さ寸法と反
射光像検出部１２によるリード端子２Ａの反射光像の長
さ寸法とを比較し、リード端子２Ａに浮きがあるかどう
かを判定、検出するものであり、リード端子２Ａが真直
ぐであって、浮き上がりが無いものであれば、上述した
結果より、リード端子２Ａの影像の長さと、リード端子
２Ａの反射光像の長さとは概ね一致することから、比較
部１３はリード端子２Ａの浮きが無い旨の検出信号を出
力する。

【００２８】一方、図６のように、電子部品２のリード
端子２Ａに浮きがあり、上下方向に曲がっていると、リ
ード端子２Ａの幅広下面の浮き上がり部分はリード端子
配列面に対して傾いていてフロントライト照明光に対し
非垂直な傾斜面をなしている。このため、リード端子２
Ａの浮き上がり部分はフロントライト照明光の反射光が
ＴＶカメラ３からそれる（外れる）ことになり、リード
端子２Ａの長さ方向を横軸、明るさを縦軸にとった明る
さプロファイルは図７のようになって、リード端子２Ａ
の浮きのある部分は明るさがかなり低下して所定のスラ
イスレベルを下回る。このようにリード端子２Ａの基端
からリード端子の反射光の明るさが大きく変化する位置
までの長さを求めて反射光像２０の検出長さとすること
ができる。また、ＴＶカメラ３の撮像画像は、図８のよ
うになり、リード端子２Ａの反射光像２０の長さ寸法Ｌ
は正規のリード端子２Ａの長さよりもかなり短く映る。
このリード端子２Ａの反射光像２０の長さは前記反射光
像検出部１２で検出されて記憶される。そして、前記比
較部１３は、影像検出部１１によるリード端子２Ａの影
像の長さと反射光像検出部１２によるリード端子２Ａの
反射光像の長さとを比較するのであるが、リード端子２
Ａの影像の長さは多少の浮きがあってもその長さの変化
は僅かであるのに対し、リード端子２Ａの反射光像の長
さは浮きがあることによりかなり短くなるため、比較部
１３はリード端子２Ａの浮きがあると判断して浮き有り
の検出信号を出力する。

【００２９】なお、リード端子２Ａの影像及び反射光像
の長さ検出、両者の比較は電子部品２が有する各リード
端子２Ａについてそれぞれ実行される。

【００３０】また、前記影像検出部１１で各リード端子
２Ａの影像を画像認識した結果、電子部品外形が正常範
囲外（例えば、リード端子の欠損有り、リード端子の配
列ピッチが正常範囲外、リード端子の配列面内での曲が
りが正常範囲外である等）であると判断された場合は、
以後のフロントライト照明によるリード端子２Ａの反射
光像の画像処理過程は実行しない（新規の電子部品を受
け入れる。）。このことは、電子部品のリード端子の不
良検出を効率的に行う上で有益である。

【００３１】この第１実施例によれば、以下の効果を得
ることができる。

【００３２】(1) 吸着ノズル１に保持された電子部品
２の姿勢を撮像して平面画像で認識するためのＴＶカメ
ラ３でリード端子２Ａの浮き検出に必要な画像を得るこ
とが可能で、しかも、リード端子２Ａのわずかな浮き
（上下の曲がり）も検出可能である。このため、浮き検
出用のレーザ光による測定を行う装置等の浮き検出専用
の装置を必要としない。すなわち、余分な装置や配置ス
ペースや動作（及び動作時間）を必要とせず、安価な装
置で高品質のプリント基板への電子部品の搭載が可能に
なるという優れた効果が得られる。

【００３３】(2) 図示した平板状リード端子、ＱＦ
Ｐ、ＳＯＩＣ等の面装着用リード端子は勿論のこと、非
対称リード端子、電子部品本体内リード端子（電子部品
本体の側方に突出しておらず本体輪郭の内側に位置して
いるリード端子）等でも平面画像で大概は認識可能であ
り（装着端子面が見えるので）、従来の浮き検出で困難
乃至不可能な異形部品のリード端子も浮き検出可能にな
る。

【００３４】図９は本発明の第２実施例を示す。この場
合、ＴＶカメラ３の周縁に配設されたリング光源である
フロントライト照明手段５の代わりに、プロジェクター
のような平行光発生器３０と平面ハーフミラー３１との
組み合わせをフロントライト照明手段として用いてい
る。すなわち、平面ハーフミラー３１を、吸着ノズル１
で吸着保持された電子部品２とＴＶカメラ３との中間に
ＴＶカメラ３の光学系の光軸Ｚに対し４５°傾斜させて
配置し、前記ＴＶカメラ３の光軸に直交する向きの平行
光線が前記ハーフミラー３１に入射するように前記平行
光発生器３０を配置している。なお、その他の構成は前
述の第１実施例と同様であり、同一もくしは相当部分に
同じ符号を付して説明を省略する（画像処理装置１０の
図示省略）。

【００３５】この第２実施例では、バックライト照明手
段４によるバックライト照明のときの動作は前述の第１
実施例と同様にして実行できる。また、平行光発生器３
０の動作をオンとするフロントライト照明の場合は、平
行光発生器３０からの平行光線がハーフミラー３１で反
射されて電子部品２のリード端子配列面に垂直に入射す
る平行光線となって前記リード端子２Ａを照明する。こ
の結果、リード端子２Ａの反射光像をより一層高精度に
検出できる利点がある。その他の作用効果は前述の第１
実施例と同様である。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】以上本発明の実施例について説明してきた
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子部品のリード端子を平面的に撮像手段で撮像し、従
来の部品装着位置補正のための画像認識と共にリード端
子の浮きをも平面画像で認識可能であり、リード端子の
浮き検出専用の装置やそのための検出動作を必要とせ
ず、構成の簡略化、動作時間の短縮化、コスト低減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品のリード端子浮き検出方
法及び装置の第１実施例であって、バックライト照明を
行っている場合の構成図である。

【図２】同じくフロントライト照明を行っている場合の
構成図である。

【図３】リード端子が真直ぐで浮きの無い状態を示す部
分斜視図である。

【図４】リード端子が真直ぐで浮きの無い場合の明るさ
プロファイルを示す説明図である。

【図５】リード端子が真直ぐで浮きの無い場合の反射光
像の説明図である。

【図６】リード端子に浮きがある状態を示す部分斜視図
である。

【図７】リード端子に浮きがある場合の明るさプロファ
イルを示す説明図である。

【図８】リード端子に浮きがある場合の反射光像の説明
図である。

【図９】本発明の第２実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 吸着ノズル ２ 電子部品 ２Ａ リード端子 ２Ｂ 電子部品本体 ３ ＴＶカメラ ４ バックライト照明手段 ５ フロントライト照明手段 １０ 画像処理装置 １１ 影像検出部 １２ 反射光像検出部 １３ 比較部 ２０ 反射光像 ３０ 平行光発生器 ３１ ハーフミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−288757（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−326660（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−21694（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−74915（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−299899（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−54000（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−32295（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/08 H05K 13/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品のリード端子配列面の背後にバ
   ックライト照明手段を配し、前記リード端子配列面の前
   方にフロントライト照明手段及び撮像手段を配し、 前記バックライト照明手段のみの照明のときに被写体と
   なるリード端子の影像を前記撮像手段で撮像し、電子部品が有する各リード端子の影像による当該電子部
   品の外形が正常範囲内であると画像認識された電子部品
   についてのみ、前記フロントライト照明手段のみで 前記
   リード端子配列面に垂直な方向から平行乃至近似的に平
   行な光線によって前記リード端子を照明することにより
   前記リード端子の反射光像を前記撮像手段で撮像し、前
   記リード端子の影像と反射光像との比較により前記リー
   ド端子の前記リード端子配列面に垂直な方向の曲がりを
   検出することを特徴とする電子部品のリード端子浮き検
   出方法。
2. 【請求項２】 電子部品保持手段と、該電子部品保持手
   段で保持された電子部品のリード端子配列面の背後に配
   設されるバックライト照明手段と、前記リード端子配列
   面の前方に配設されていて前記リード端子配列面に垂直
   な方向から平行乃至近似的に平行な光線によって前記リ
   ード端子を照明可能なフロントライト照明手段と、前記
   リード端子配列面の前方に配設された撮像手段とを備え
   るとともに、 前記バックライト照明手段のみの照明のときに被写体と
   なるリード端子を前記撮像手段で撮像した影像と、前記
   フロントライト照明手段のみの照明のときに前記リード
   端子を前記撮像手段で撮像した反射光像とを比較する画
   像処理手段とを備え、 前記画像処理手段は、電子部品が有する各リード端子の
   影像による当該電子部品の外形が正常範囲内であると画
   像認識されたときのみ、前記影像と前記反射光像とを比
   較して前記リード端子の前記リード端子配列面に垂直な
   方向の曲がりを検出する ことを特徴とする電子部品のリ
   ード端子浮き検出装置。