JP3617311B2 - 基板検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業ラインに配設されて導電性ボールが搭載された基板の検査を行う基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品組立ラインにおいて、実装基板などのワークはコンベアなどの搬送手段によって所定の搬送経路を搬送され、この搬送経路に設けられた作業ステージにて各種の作業がワークに対して行われる。これらの作業を行う装置のタクトタイムは、各作業ステージでの実際に作業が行われる作業時間と、ワーク搬送時間、すなわちワークを作業ステージに搬入し、また搬出するのに要する時間との和によって構成される。したがって、装置全体のタクトタイムを短縮するためには、作業時間を短縮するとともに、ワーク搬送時間を短縮することが求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のワーク搬送装置では、ワーク搬送中には作業ステージは空いたままであり、ワークに対して何ら作業は行われない場合が多かった。すなわち、ワーク搬送中は、ワーク搬送装置が組み込まれた装置の本来的作業機能は発揮されておらず、単に手待ち時間として機能休止状態となっていた。そして、正味の作業時間が比較的短い作業内容の装置、例えば画像認識による検査装置などのようにカメラによる撮像が作業内容であるような場合には、全タクトタイム中に占める搬送時間の割合が相対的に大きいものとなっていた。
【０００４】
したがって、このような装置でタクトタイムを短縮するためにはワーク搬送時間の短縮が求められていたが、ワーク搬送時間の短縮にはワークの大きさや種類によって一定の限度があり、搬送の高速化などによるタクトタイムの大幅な短縮は実際上困難な場合が多かった。このため結果的に、全タクトタイム中に占める搬送時間の割合が相対的に大きい装置では、装置の稼働効率が非常に低いという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、作業ラインにおける装置の稼働効率を向上させることができる基板検査装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板検査装置は、導電性ボールが搭載された基板を所定の搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、前記搬送経路に設けられ下面に基板が押し当てられるマスクプレートを備えた複数の検査ステージと、前記検査ステージに設けられ前記搬送経路上の基板を持ち上げるとともに前記マスクプレートの下面に押し当てる持ち上げ手段と、前記複数の検査ステージへの基板の搬入・搬出を制御する制御手段とを備え、この制御手段が、前記搬送経路の上流側からの基板の接近を検出する検知手段と、前記各検査ステージでの基板の有無を記憶する搬入状態記憶手段と、前記検知手段で検出した基板が搬送される検査ステージを前記搬入状態記憶手段に記憶されている情報に基づいて決定する搬送先決定手段と、各検査ステージでの基板の搬入・搬出制御処理を行う搬入・搬出制御手段とを有し、且つ前記マスクプレートに押し当てられた基板を撮像するカメラと、前記カメラによって撮像した基板の画像を画像処理して検査結果を出力する検査部を備えた。
【０００７】
本発明によれば、搬送経路に複数の検査ステージを設け、これらの検査ステージに搬送経路上の基板を持ち上げる持ち上げ手段と、基板の検査ステージへの搬入・搬出を制御する制御手段を設けることにより、１つの検査ステージにて作業が行われている時間中にも他の検査ステージでの基板の搬入、搬出を行うことができ、したがって基板搬送による作業の待ち時間を解消して装置の稼働効率を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の基板検査装置の正断面図、図２（ａ），（ｂ）は同基板検査装置の側断面図、図３は同基板検査装置のシステム構成を示すブロック図、図４は同基板検査装置の機能ブロック図、図５は同基板検査装置の基板搬送先決定処理のフロー図、図６、図７は同基板検査装置の検査ステージへの基板搬入処理のフロー図、図８、図９は同基板検査装置の検査ステージからの基板搬出処理のフロー図である。
【０００９】
まず図１、図２を参照して基板検査装置の構造を説明する。図１において、１はワークである基板を搬送する基板搬送装置であり、基板搬送装置１と撮像部２および後述の検査部とで基板検査装置を構成している。基板搬送装置１は、２枚のサイドフレーム３を搬送方向に縦通させた構造となっており（図２）、サイドフレーム３に配設された搬送手段によって、半田ボール４が搭載された基板５を、所定の搬送経路に沿って搬送する。この搬送経路には、基板５の上面を撮像して検査を行う２つの作業ステージとしての検査ステージＡ，Ｂが設けられており、検査ステージＡ，Ｂは基板５を搬送経路から持ち上げる持ち上げ手段（後述）を備えている。
【００１０】
まず搬送手段について説明する。図１において、サイドプレート３の基板搬送ラインＰＬ以下の範囲には、サイドプレート３の外縁に沿って多数のガイドプーリ１０が配設されている。サイドプレート３の下部にはモータＭ１が配設されており、モータＭ１の回転軸には駆動プーリ１１が結合されている。また、サイドプレート３には、検査ステージＡ，Ｂのそれぞれの位置に対応して、図２に示すように上下方向の切欠部３ａが設けられている。切欠部３ａの周囲には同様にガイドプーリ１３が配設されており、プーリ１０、駆動プーリ１１およびガイドプーリ１３には、これら全体を周回してベルト１２が調帯されている。したがって、ベルト１２は切欠部３ａを横切ることなく配置されており、切欠部３ａ内での他部材の昇降動作を妨げない。
【００１１】
モータＭ１を駆動することにより、ベルト１２は所定の搬送経路である基板搬送ラインＰＬの位置を矢印方向に送行し、ベルト１２上に載置された基板５を所定の搬送経路に沿って搬送する。基板搬送ラインＰＬに沿って３つのストッパｆ，ａ，ｂが配設されている。ストッパｆ，ａ，ｂはそれぞれシリンダＣＦ，ＣＡ，ＣＢに駆動されて上下動し、それぞれのシリンダが突出したときに基板搬送ラインＰＬ上に突出してベルト１２上を搬送される基板５を停止させる。
【００１２】
ストッパｆ，ａ，ｂよりわずか上流側の位置には、検知手段であるセンサＳＦ，ＳＡ，ＳＢがそれぞれ配設されている。センサＳＦ，ＳＡ，ＳＢは光センサや近接センサなどであり、基板５が各ストッパｆ，ａ，ｂの位置に存在しているか否かを検出する。すなわち、センサＳＦは他装置より上流側から基板搬送装置１に接近してくる基板５を検出し、センサＳＡ，ＳＢは検査ステージＡ，Ｂに位置する基板５を検出する。
【００１３】
次に基板５の持ち上げ手段について説明する。図２（ａ），（ｂ）は図１の断面イおよび断面ロ、すなわちサイドフレーム３の切欠部３ａ位置での断面を示している。図２（ａ），（ｂ）において、サイドフレーム３の両側方の検査ステージＡ，Ｂに対応する位置には、シリンダＤＡ，ＤＢがそれぞれ１対づつ配設されている。シリンダＤＡ，ＤＢの各対のロッド１７は、それぞれ連結部材１８に結合されており、連結部材１８の上面には、下受け部材１９が装着されている。基板５がベルト１２上の検査ステージＡ，Ｂに対応する位置にある状態で、シリンダＤＡ，ＤＢのロッド１７が突出することにより、下受け部材１９は基板５の下面に当接して上昇する。
【００１４】
これにより、基板５はブラケット１５上に立設されたガイドプレート１６に基板５の端面をガイドされて持ち上げられ、マスクプレート２０の下面に押し当てられる。この状態で、撮像部２に設けられた可動テーブル２３によってカメラ２２を基板５の上方に位置させ、カメラ２２によって基板５上の半田ボール４を撮像することにより、基板５の検査が行われる。
【００１５】
このとき、基板５が持ち上げられた状態にある検査ステージでは、ベルト１２上には何ら障害物がなく、他の基板５を自由に下流側へ搬送することができる。すなわち、上流側の検査ステージＡに基板５が存在する場合においても、下流側の検査ステージＢにて新たな基板５を搬入し、また搬出することができる。
【００１６】
次に図３を参照して基板検査装置のシステム構成を説明する。図３において、入力部３０には、センサＳＦ，ＳＡ，ＳＢが接続されており、搬送経路上の各位置での基板５、すなわち上流側から接近する基板５，および検査ステージＡ，Ｂに位置する基板５の検出信号が入力される。ＣＰＵ３１は、基板検査装置全体の制御や、後述する基板５の搬送先決定処理、各検査ステージでの基板５の搬入・搬出制御のための演算を行う。
【００１７】
ＲＡＭ３２は基板搬入状態記憶手段であり、検査ステージＡ，Ｂにおける基板搬入状態がリアルタイムで記憶される。プログラム記憶部３３には、基板搬送動作や検査処理動作などのプログラムが記憶される。シリンダ駆動部３４は、ストッパ駆動シリンダＣＦ，ＣＡ，ＣＢおよび下受け部材昇降シリンダＤＡ，ＤＢを駆動する。モータ駆動部３５は、搬送路６の駆動モータＭ１、カメラ２２の移動用のモータＭ２を駆動する。検査部３６はカメラ２２によって撮像した基板５の画像データに基づき、画像処理を行って検査結果を出力する。検査結果記憶部３７は出力された検査結果を記憶する。
【００１８】
次に図４を参照して基板検査装置１の制御処理を説明する。まずセンサＳＦによって、上流側から送られる基板５の接近が検出されたならば、搬送先決定手段としての基板搬送先決定処理部４０によって、複数の検査ステージＡ，Ｂのいずれに基板５を搬送すべきかを決定する処理が行われる。ここでは、基板搬入状態記憶部４１であるＲＡＭ３２にリアルタイムで記憶された検査ステージＡ，Ｂでの基板５の有無を示すデータ（情報）に基づいて決定がなされる。
【００１９】
この決定により基板が搬送されるべき検査ステージが決定されると、それぞれの検査ステージでの具体的な搬入・搬出動作の制御処理が行われる。すなわち、検査ステージＡ基板搬入処理部４３、検査ステージＢ基板搬入処理部４５は、排他制御処理部４２に搬入の可否の問合せを行い、予め設定された所与の条件がすべて満たされており基板５の搬入に何ら支障がないと排他制御処理部４２にて判断された場合にのみ、搬入可の許可信号を受け取る。そしてこの信号に基づいて実際の搬入動作の制御指令信号が出され、搬入が完了したことを確認した後に、検査処理部４７に対して検査実行指令信号が出される。
【００２０】
その後検査完了を以て検査完了信号が出されると、基板５をそれぞれの検査ステージＡ，Ｂから搬出する処理が行われる。すなわち、排他制御処理部４２に基板搬出の可否の問合せを行う。そして排他制御処理部４２が基板搬出に何ら支障がないと判断して搬出可の許可信号を出し、検査ステージＡ基板搬出処理部４４、検査ステージＢ基板搬出処理部４６がこの許可信号を受け取ったならば、搬出動作の実行指令信号を出力するとともに、基板搬入状態記憶部４１の記憶内容を更新する。上記説明のように、検査ステージＡ基板搬入処理部４３、検査ステージＢ基板搬入処理部４５、検査ステージＡ基板搬出処理部４４、検査ステージＢ基板搬出処理部４６は、搬入・搬出制御手段となっている。
【００２１】
次に基板検査装置の動作を図５〜図９のフローに沿って説明する。まず図５を参照して、基板搬送先決定処理について説明する。基板５が上流側の他装置から送られ、基板検査装置１の搬送経路に到達したことがセンサＳＦによって検出されたか否かが判断される（ＳＴ１）。検出されなければ常に同様の検出監視を継続し、検出されたならば、基板搬入状態記憶部４７の記憶内容に基づいて、検査ステージＡに基板５が無いか否かが判断される（ＳＴ２）。ここで、基板無しと判断されたならば、検査ステージＡの基板搬入状態を“有”に更新する（ＳＴ３）とともに、検査ステージＡへの基板搬入処理実行指令信号を出力する（ＳＴ４）。そして、新たな基板の検出監視のためＳＴ１に戻る。
【００２２】
またＳＴ２にて基板“有”と判断されたならば、検査ステージＢに基板が無いか否かが判断される（ＳＴ５）。ここで基板“無し”と判断されたならば、検査ステージＢの基板搬入状態を“有”に更新する（ＳＴ６）とともに、検査ステージＢ基板搬入処理実行信号を出力する（ＳＴ７）。ＳＴ５にて基板“有”と判断されたならば、ＳＴ２に戻って同様に検査ステージＡについての前述の判断を繰り返す。
【００２３】
次に検査ステージＡ，Ｂへの基板搬入処理について図６、図７のフローに沿って説明する。図６は検査ステージＡを、図７は検査ステージＢを対象としたフローを示すものである。基板搬送先決定処理部４０から基板搬入実行指令が送信されると、まず基板搬入動作の実行可否の判断を行う（ＳＴ１１Ａ，１１Ｂ）。この判断は、排他制御処理部４２からの許可信号の有無により行われ、許可信号を受けた時点にのみ以下の搬入動作に移行する。許可信号を受けた後、ストッパｆを解除し（ＳＴ１２Ａ，１２Ｂ）、次いでモータＭ１を駆動する（ＳＴ１３Ａ，１３Ｂ）。これにより、ストッパｆの位置で停止していた基板５は下流側へ搬送され、ストッパａに当接して停止する。
【００２４】
そしてこの状態となった基板５をセンサＳＡで検出したか否かを判断し（ＳＴ１４Ａ，１４Ｂ）、検出されたならば、モータＭ１を停止させて（ＳＴ１５Ａ，１５Ｂ）、搬送を停止する。この後、次の基板が検査ステージＡに誤って搬入されるのを防止するために直ちにストッパｆを上昇させ（ＳＴ１６Ａ，１６Ｂ）、次いでシリンダＤＡ，ＤＢを駆動して、基板の下受け部材１９を上昇させる（ＳＴ１７Ａ，１７Ｂ）。これにより、基板５はマスクプレート２０の下面に押し当てられ、検査ステージＡ，Ｂでの検査実行準備が完了する。この後、検査部３６に対して検査実行指令が出力される（ＳＴ１８Ａ，１８Ｂ）。
【００２５】
これにより、基板５の導電性ボール４の状態がカメラ２２により撮像され、撮像結果は検査部３６によって検査処理される。検査結果は検査結果記憶部３７に記憶され、所定の形で出力される。
【００２６】
次に図８、図９を参照して検査ステージＡ，Ｂからの基板搬出処理について説明する。図８は検査ステージＡを、図９は検査ステージＢを対象としたフローを示すものである。まず、検査処理部４７から検査完了信号が送信されると、基板搬出動作の実行可否の判断を行う（ＳＴ２１Ａ，２１Ｂ）。この判断も搬入動作と同様に、排他制御処理部４２からの許可信号に基づくものである。許可信号を受けたならば、シリンダＤＡ，ＤＢを駆動して下受け部材１９を下降させる（ＳＴ２２Ａ，２２Ｂ）。これにより検査後の基板５は搬送経路のベルト１２上に載置される。次いでモータＭ１を駆動し（ＳＴ２３Ａ，２３Ｂ）、ストッパａ，ｂを解除する（ＳＴ２４Ａ，２４Ｂ）。これにより、基板５はベルト１２によって下流側へ搬送される。そして、基板５がストッパａ，ｂを通過するのに必要な所定時間の経過を待って（ＳＴ２５Ａ，２５Ｂ）、再びストッパａ，ｂを上昇させる（ＳＴ２６Ａ，２６Ｂ）。そして、基板搬入状態記憶部４１に記憶された基板ステージＡ，Ｂの基板搬入状態を“無し”に更新する（ＳＴ２７Ａ，２７Ｂ）。
【００２７】
以上説明したように、基板検査装置のように正味の作業時間が短く、全体のタクトタイムに占める基板の搬送時間が長いような場合において、搬送経路に沿って複数の検査ステージを設け、これらの検査ステージに搬送経路上の基板を持ち上げる持ち上げ手段を設けることにより、１つの検査ステージにて検査が行われている間に、他の検査ステージでの基板の搬入・搬出を行わせることができる。これにより、基板の搬送動作中においても、いずれかの検査ステージでは検査作業が行われることとなり、検査装置としての本来の機能を休止することなく、搬送待ちによる休止時間を排除して稼働効率を大幅に向上させることができる。
【００２８】
また、搬送経路上での基板を検出するとともに、各検査ステージでの基板の有無のデータを常に記憶させ、そのデータに基づいて基板が搬送される搬送先を決定し、さらに各検査ステージでの基板の搬入・搬出をリアルタイムに更新される前記データに基づいて制御することにより、手待ちによるタイムロスを省いて効率的な基板の搬送を行うことができ、したがって装置全体のタクトタイムを短縮することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、搬送経路に複数の検査ステージを設け、これらの検査ステージに搬送経路上の基板を持ち上げる持ち上げ手段を設けたので、１つの検査ステージにて検査が行われている時間中にも他の検査ステージでの基板の搬入、搬出を行うことができ、また基板の検査ステージへの搬入・搬出を制御する制御手段を設けたので、基板の搬送を効率よく行うことができる。したがって基板搬送による作業の待ち時間を解消して装置の稼働効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の基板検査装置の正断面図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の基板検査装置の側断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の基板検査装置の側断面図
【図３】本発明の一実施の形態の基板検査装置のシステム構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の基板検査装置の機能ブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の基板検査装置の基板搬送先決定処理のフロー図
【図６】本発明の一実施の形態の基板検査装置の検査ステージへの基板搬入処理のフロー図
【図７】本発明の一実施の形態の基板検査装置の検査ステージへの基板搬入処理のフロー図
【図８】本発明の一実施の形態の基板検査装置の検査ステージからの基板搬出処理のフロー図
【図９】本発明の一実施の形態の基板検査装置の検査ステージからの基板搬出処理のフロー図
【符号の説明】
１ 基板検査装置
２ 撮像部
５ 基板
１２ ベルト
１９ 下受け部材
４０ 基板搬送先決定処理部
４１ 基板搬入状態記憶部
４３ 検査ステージＡ基板搬入処理部
４４ 検査ステージＡ基板搬出処理部
４５ 検査ステージＢ基板搬入処理部
４６ 検査ステージＢ基板搬出処理部
４７ 検査処理部
Ａ，Ｂ 検査ステージ
ＤＡ、ＤＢ シリンダ
Ｍ１、Ｍ２ モータ
ＰＬ 基板搬送ライン
ＳＦ、ＳＡ、ＳＢ センサ

Claims (1)

1. 導電性ボールが搭載された基板を所定の搬送経路に沿って搬送する搬送手段と、前記搬送経路に設けられ下面に基板が押し当てられるマスクプレートを備えた複数の検査ステージと、前記検査ステージに設けられ前記搬送経路上の基板を持ち上げるとともに前記マスクプレートの下面に押し当てる持ち上げ手段と、前記複数の検査ステージへの基板の搬入・搬出を制御する制御手段とを備え、この制御手段が、前記搬送経路の上流側からの基板の接近を検出する検知手段と、前記各検査ステージでの基板の有無を記憶する搬入状態記憶手段と、前記検知手段で検出した基板が搬送される検査ステージを前記搬入状態記憶手段に記憶されている情報に基づいて決定する搬送先決定手段と、各検査ステージでの基板の搬入・搬出制御処理を行う搬入・搬出制御手段とを有し、且つ前記マスクプレートに押し当てられた基板を撮像するカメラと、前記カメラによって撮像した基板の画像を画像処理して検査結果を出力する検査部を備えたことを特徴とする基板検査装置。

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