JP3411354B2 - 表面実装機の部品位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部品位置検出装置、特
に半導体チップの実装に用いるチップマウンタ等に適用
して好適な、部品位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体チップを基板等に実装す
るためのチップマウンタでは、該チップを所定位置に正
確に取付けなければならないため、その取付前に該チッ
プの位置（中心及び基準方向からの傾き）を検出する必
要がある。

【０００３】図６は、チップマウンタで、透過形の部品
位置検出装置により、４方向周囲にピンが配設されてい
るＱＦＰ（Ｑuad Ｆlat Ｐackage）形の半導体チップ
（部品）１０の位置を検出している様子を示す要部正面
図であり、ここでは、チップ１０の上方から、多数の発
光ダイオードＬＤが付設されたランプ（照明）１２によ
り光を照射すると共に、該チップ１０の下方に配され
た、ＣＣＤカメラ（撮像手段）１４によりピン間を透過
した光を受光し、そのときの受光信号に基づいてチップ
１０の位置を検出している。なお、図中符号１５は、チ
ップ１０を支持するためのガラス板である。

【０００４】又、上記チップ１０の位置を検出する装置
には、図７に要部構成を示すような反射形もある。この
装置では、図７（Ａ）に示すように、バキュームノズル
（吸着ノズル）１６で背面を保持したチップ１０の下方
に、同図（Ｂ）の平面図で示すような中心に孔があるラ
ンプ１２を配し、該ランプ１２の孔の下の方からカメラ
１４でチップ１０からの反射光を捕らえるようにしたも
のである。なお、図７（Ａ）に示したランプ１２は、同
図（Ｂ）のＡ−Ａ断面に相当する。

【０００５】上述した透過形と反射形の検出装置による
検出原理は基本的に同一であるので、透過形の検出装置
についてチップ１０の位置検出方法を説明する。

【０００６】図８は、上記カメラ１４で寸法が大きいチ
ップ１０をとらえた場合の視野１８と、該チップ１０と
の関係を示したものであり、図中Ａ線の位置を透過した
光の受光信号を、図９に概念的に示した。この図９にお
いて、上段には、図８の破線円Ｂの部分を拡大して示
し、下段にはカメラ１４の受光レベルの最大値（ＭＡ
Ｘ）及び最小値（ＭＩＮ）と、実際に検出された波形状
の受光信号とを示し、又、受光レベルの最大値を示す線
には太線でピンＰに対応する幅とピン間隔とを示してあ
る。

【０００７】従来は、上記図９の受光信号からピン位置
を検知する際、図中破線で示す一定の閾値Ｔhを設定
し、該閾値Ｔh以上の受光信号の強度からピンの位置を
検出している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の部品位置検出装置では、光源（ランプ）による照度
を一定とし、且つ閾値Ｔh を一定に設定していたので、
以下の問題があった。

【０００９】即ち、図１０に視野１８とチップ１０との
関係示したように、図８の場合のチップ１０とほぼピン
幅、ピン間隔が同じで小型のチップ１０の場合は、図１
１に示すように受光信号の最小値が上がってしまい、信
号の最大値と最小値のレベル差が小さくなる。これは、
チップ１０が小さいために照射光が、カメラ１４に入射
する光量が全体的に増大していることが原因と考えられ
る。

【００１０】従来は、閾値Ｔh が一定であるので、前記
図８に示した大きなチップ１０に合せて前記図９のよう
に受光信号の振幅の中間値付近に設定しておくと、同一
条件の下で小型のチップ１０を検出すると、図１１のよ
うに受光信号のレベル差のマージンが小さくなり、しか
も閾値Ｔh が受光信号の振幅の下方に位置することにな
るため、検出精度が低下することになる。

【００１１】逆にチップの大きさが図８の場合と同じ
で、ピン幅、ピン間隔が小さい場合には、図１２に示す
ように、受光信号レベルが全体的に下がるため、閾値Ｔ
h が振幅の上方に位置することになる。これは図１３に
示した、ピンピッチ（ピン幅＋ピン間隔）に相当する受
光信号の空間周波数と、カメラ１４に実際に入力された
信号の入力レベルとの関係から分かるように、ピンピッ
チ０．６５mm（幅０．３２mm、間隔０．３３mm）とピン
ピッチ０．５０mm（幅０．２０mm、間隔０．３０mm）に
相当する周波数域で比較すると、周波数が高いピンピッ
チ０．５０mmの方が入力レベルが低くなり、透過光量が
減少することに起因していると考えられる。

【００１２】従って、透過形の検出装置でチップ１０を
検出する場合には、従来のように照度と閾値Ｔh とを一
定値に固定して検出する場合には、閾値Ｔh が受光信号
の振幅に対して適切な範囲から外れる場合が生じるた
め、寸法形状やピン幅、ピン間隔が異なるチップの場合
には正確にその位置検出ができない場合が生じるという
問題がある。

【００１３】一方、反射形検出装置の場合には、チップ
の大小による受光レベルの変化は小さいものの、図１４
にピン幅、ピン間隔が大きい場合、図１５にこの両者共
小さい場合の受光信号を示すように、ピン幅、ピン間隔
の大小によって受光レベルが変化するため、同様の問題
がある。

【００１４】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、半導体チップ等の多数のピンが配設
されたチップが、その寸法形状や、ピン幅及びピン間隔
が異なっている場合でも、該チップの位置を正確に検出
することができる部品位置検出装置を提供することを課
題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面実装機の
部品位置検出装置において、吸着ノズルにより、多数の
ピンが配設された部品を吸着して、該部品を基板の所定
位置に装着する表面実装機において、上記吸着ノズルに
吸着された部品を撮像する撮像手段と、撮像時に上記部
品に対して光を照射する照明と、上記撮像手段により撮
像した画像から部品の位置を検出する画像処理手段と、
上記照明の光量を、部品の寸法形状、ピン幅及びピン間
隔を含む部品の種類に応じて、変化させる照度調整手段
とを備えていると共に、部品の寸法形状、ピン幅及びピ
ン間隔により特定される部品の種類別に、上記照明の適
切な照度に関する情報を格納する格納手段を備え、上記
照度調整手段は吸着ノズルに吸着された部品の種類に応
じて上記格納手段から読み出した照度に関する情報に基
づいて上記照明の照度を制御することにより、前記課題
を解決したものである。 本発明は、又、光源から多数の
ピンが配設された部品に光を照射したときの、該部品の
ピン部分における透過光を撮像手段で受光し、その受光
信号に基づいて部品の位置を検出する表面実装機の部品
位置検出装置において、部品の寸法形状が基準よりも小
さい場合には、照射光の照度を下げる照度調整手段を設
けたことにより、同様に前記課題を解決したものであ
る。

【００１６】本発明は、又、光源から多数のピンが配設
された部品に光を照射したときの、該部品のピン部分に
おける透過光又は反射光を撮像手段で受光し、その受光
信号に基づいて部品の位置を検出する表面実装機の部品
位置検出装置において、透過光を受光する場合のピン間
隔又は反射光を受光する場合のピン幅が基準よりも小さ
い場合には、照射光の照度を上げる照度調整手段を設け
たことにより、同様に前記課題を解決したものである。

【００１７】

【作用】本発明においては、チップ（部品）の寸法形状
が基準より小さい場合には、照射光の照度を下げる照度
調整手段を設けたので、多数のピンが配設された部品に
光を照射し、そのときの透過光を受光手段で受光し、そ
の受光信号に基づいて部品の位置を検出する際に、チッ
プの寸法形状等が基準以下であるために検出誤差が生じ
る受光信号を、検出に適したレベルに調整することが可
能となるため、該チップの位置検出精度を向上すること
が可能となる。

【００１８】又、本発明においては、透過光を受光する
場合のピン間隔又は反射光を受光する場合のピン幅が基
準よりも小さい場合には、照射光の照度を上げる照度調
整手段を設けたので、透過光を検出する場合はピン間隔
が、又、反射光を検出する場合はピン幅が、基準以下で
あるために検出誤差が生じる検出信号を、適切な受光レ
ベルにすることができるため同様に高精度の位置検出が
可能となる。

【００１９】なお、本発明において、チップの寸法形状
の基準やピン幅又はピン間隔の基準は、予め種々のチッ
プ毎に検出し、得られた実測データに基づいて決定して
おく。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る第１実施例の位置検
出装置が適用されたチップマウンタ（表面実装機）の概
略構成を示すブロック図である。

【００２２】本実施例の検出装置は、前記図６に示した
透過形と同一であり、該検出装置は、ＣＣＤカメラ（撮
像手段）１４に接続された制御装置（画像処理手段）２
０と、該制御装置２０にデータの送受信が可能に接続さ
れたホストコンピュータ（格納手段）２２と、制御装置
２０から入力される情報に基づいてランプ（照明）１２
による照度を調整するための照度切換装置（照度調整手
段）２４とを備えている。上記ホストコンピュータ２２
には、所定の閾値と、その閾値について基準のチップサ
イズ、ピン幅、ピン間隔と、基準以下のチップ（部品）
に対して設定する照度（照度情報値）等の情報が格納さ
れている。

【００２３】上記制御装置２０では、内蔵されているＣ
ＰＵ（中央演算処理装置）により、カメラ１４から入力
される受光信号に基づいてチップ１０の位置を演算する
と共に、検出された位置情報を元にチップ１０を所定位
置に搬送し、実装する動作や、ホストコンピュータ２２
から入力されるチップ１０の種類に応じた情報に基づい
て、ランプ１２による照射光の照度が適切に設定される
ように、照度切換装置２４に対する切換信号を出力する
動作等を制御できるようになっている。

【００２４】図２は、前記照度切換装置２４に内蔵され
ている回路構成と、ランプ１２に取付けられているn 個
の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤn の関係を示した回路図
である。

【００２５】ここでは、トランジスタＴに、Ｒ、２Ｒ及
び４Ｒの３種類の抵抗がそれぞれリレーにより並列に接
続可能になっており、リレー開閉用の電磁コイルＲＹ
１、ＲＹ２、ＲＹ３を制御装置２０からの入力信号に基
づいて起動させ、上記抵抗を所望の組合せにすることに
より、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤn に印加される電圧
を調整し、所望の照度に切換えられるようになってい
る。

【００２６】本実施例においては、チップ１０の位置を
検出する場合、ホストコンピュータ２２から入力される
チップの寸法形状やピン幅及びピン間隔等の部品の種類
を特定する情報に基づいて、該チップ１０に適した照度
に調整できるので、その位置（中心及び傾き等）を正確
に検出することができる。

【００２７】即ち、前記図９に示した受光信号の振幅の
ほぼ中間値に合せて閾値Ｔh が設定されている場合を基
準として説明すると、前記図１０に示した小型のチップ
の場合は、ランプ１２による照度を下げることにより、
図３に示すように、図１１に示した受光レベルに比較し
て、低レベル値を一層下げることができるので、信号振
幅の下限を閾値Ｔh より十分低いレベルに合わせること
ができるため、検出精度を上げることが可能となる。

【００２８】又、図１２に示したピン幅、ピン間隔が小
さい同じ大きさのチップの場合は、逆に図９の場合より
照度を上げることにより、受光レベルを図４に示すよう
に全体に上げることができるため、同様に検出精度を向
上できる。

【００２９】以上詳述した如く、本実施例によれば、半
導体チップ１０の寸法形状、ピン幅及びピン間隔に応じ
て適切に照度を切換えることができるので、チップ１０
の位置検出を正確に行うことが可能となり、該チップ１
０の実装精度を向上することが可能となる。

【００３０】次に、本発明に係る第２実施例について説
明する。

【００３１】本実施例は、前記図１に示したチップマウ
ンタに対して、透過形検出装置に代えて、前記図７に示
した反射形検出装置を適用した以外は前記第１実施例と
実質的に同一である。

【００３２】本実施例によれば、閾値Ｔh が前記図１４
に示した値に設定してあるとすると、照度を適切に上げ
てやることにより、図５に示すように、前記図１５に示
した受光信号の高レベル値を上げることはできるので、
前記第１実施例の場合と同様に検出精度を向上できる。

【００３３】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

【００３４】例えば、照度調整手段は、前記図２に示し
た回路構成からなるものに限られるものでなく、発光ダ
イオードに印加する電圧を調整できるものであれば制限
されず、又、発光体は発光ダイオードに限定されない。

【００３５】又、前記実施例では部品がＱＦＰ形チップ
である場合を示したが、２方向にピンが配設された、い
わゆるＳＯＰ（Ｓmall Ｏutline Ｐackage）形チップ
であっても、又、多数のピンが配設されているものであ
れば任意の部品であってもよい。

【００３６】更に、前記実施例では、半導体チップの各
種類毎に予め決められている照度に設定する場合を示し
たが、これに限られず、固定されている閾値が受光信号
の振幅のほぼ中間値に一致するように照度が自動的に制
御されるようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
半導体チップ等の多数のピンが配設された部品が、その
寸法形状、ピン幅及びピン間隔が異なっている場合で
も、該部品の位置を正確に検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の部品位置検出装置が
適用されたチップマウンタの概略構成を示すブロック図

【図２】照度切換装置に内蔵されている回路の構成を示
す回路図

【図３】透過形検出装置により小型チップを照度を下げ
て検出した受光信号を示す線図

【図４】透過形検出装置によりピンピッチが小さい大型
チップを照度を上げて検出したの受光信号を示す線図

【図５】反射形検出装置によりピン幅が狭いチップを照
度を上げて検出した受光信号を示す線図

【図６】透過形部品位置検出装置の要部構成を示す概略
正面図

【図７】反射形部品位置検出装置の要部構成を示す正面
図及びランプの平面図

【図８】カメラの視野と大型チップの関係を示す説明図

【図９】ピンピッチが小さい大型チップを従来法で検出
した受光信号を示す線図

【図１０】カメラの視野と小型チップの関係を示す説明
図

【図１１】ピンピッチが小さい小型部品を従来法で検出
した受光信号を示す線図

【図１２】ピンピッチが更に小さい大型チップを従来法
で検出した受光信号を示す線図

【図１３】受光信号の空間周波数とカメラ入力信号レベ
ルの関係を示す線図

【図１４】ピンピッチが大きい大型チップを従来の反射
形装置で検出した受光信号を示す線図

【図１５】ピンピッチが小さい大型チップを従来の反射
形装置で検出した受光信号を示す線図

【符号の説明】

１０…半導体チップ １２…ランプ １４…ＣＣＤカメラ １６…バキュームノズル １８…視野 ２０…制御装置 ２２…ホストコンピュータ ２４…照度切換装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸着ノズルにより、多数のピンが配設され
   た部品を吸着して、該部品を基板の所定位置に装着する
   表面実装機において、上記吸着ノズルに吸着された部品
   を撮像する撮像手段と、撮像時に上記部品に対して光を
   照射する照明と、上記撮像手段により撮像した画像から
   部品の位置を検出する画像処理手段と、上記照明の光量
   を、部品の寸法形状、ピン幅及びピン間隔を含む部品の
   種類に応じて、変化させる照度調整手段とを備えている
   と共に、部品の寸法形状、ピン幅及びピン間隔により特
   定される部品の種類別に、上記照明の適切な照度に関す
   る情報を格納する格納手段を備え、上記照度調整手段は
   吸着ノズルに吸着された部品の種類に応じて上記格納手
   段から読み出した照度に関する情報に基づいて上記照明
   の照度を制御するようになっていることを特徴とする表
   面実装機の部品位置検出装置。
2. 【請求項２】光源から多数のピンが配設された部品に光
   を照射したときの、該部品のピン部分における透過光を
   撮像手段で受光し、その受光信号に基づいて部品の位置
   を検出する表面実装機の部品位置検出装置において、 部品の寸法形状が基準よりも小さい場合には、照射光の
   照度を下げる照度調整手段を設けたことを特徴とする表
   面実装機の部品位置検出装置。
3. 【請求項３】光源から多数のピンが配設された部品に光
   を照射したときの、該部品のピン部分における透過光又
   は反射光を撮像手段で受光し、その受光信号に基づいて
   部品の位置を検出する表面実装機の部品位置検出装置に
   おいて、 透過光を受光する場合のピン間隔又は反射光を受光する
   場合のピン幅が基準よりも小さい場合には、照射光の照
   度を上げる照度調整手段を設けたことを特徴とする表面
   実装機の部品位置検出装置。