JP3648660B2 - 半田ボールマウント装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、基板へ半田ボールを搭載するに際して、半田ボール搭載前の基板の画像認識による位置決め及びボール搭載後の検査、及び半田ボールの残量の確認やフラックスの残量の確認等の付随検査をも同一の画像認識カメラにより行いうる半田ボールマウント装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の半田ボールマウント装置では、半田ボール搭載前に基板のターゲットマーク等を認識し、XYテーブルにて位置補正をし、その後、半田ボール搭載を行っていた。更に、半田ボール搭載後は別ステーション、あるいは全く別のユニットにて画像処理による半田ボール搭載検査を行っていた。
【0003】
従って従来の半田ボールマウント装置では、基板認識用の画像認識カメラと半田ボール塔載検査用の画像認識カメラの2台のカメラと各々のコントローラが必要であった。更に、ターゲットマーク等が無い基板における半田ボール搭載検査では、基板自体が移動しているため相対位置しか見えずランド(基板上のボール搭載位置)に対する位置ずれは検査できなかった。
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、1台の画像認識カメラにより、半田ボール搭載前の基板の画像認識による位置決め及び半田ボール搭載後の検査、更には半田ボール残量確認やフラックス残量確認といった付随検査をも行いうるだけでなく、基板の位置あわせと半田ボール塔載検査を同じ場所で行いうるようにして、ターゲットマーク等が無い場合でも絶対位置を検出でき、正確なる半田ボール塔載検査が可能な半田ボールマウント装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボールマウント装置において、画像認識カメラを半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体にて保持し、該同一の画像認識カメラにより、基板上のターゲットマークの位置または半田ボールが搭載されるランド位置の確認と、半田ボールの残量の確認と、基板に半田ボールが適正に搭載されたかどうかの確認とを行うことを特徴とする半田ボールマウント装置を提供する。
上記画像認識カメラでの確認事項中半田ボールの残量の確認の代わりにフラックス残量の確認を行うもの、更には両残量を確認するものも同時に提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき第1実施例とともに説明する。半田ボールマウント装置は、図2に示されるマウントステージ1と図3に示されるマウントヘッド群2を有する。図2に示されるようにマウントステージ1には、主たる要素として半田ボール搭載対象となる基板3及び基板3の固定載置される基板ステージ6、半田ボール供給トレイ4、フラックス供給トレイ5が配置されている。
【0007】
更に、マウントステージ1には、基板3を搬入搬出するインプットコンベア7及びアウトプットコンベア8が配置されており、その付近に基板3をインプットコンベア7から基板ステージ6に搬送し、半田ボールをマウントした後の基板3をアウトプットコンベア8に搬出する基板搬送ユニット9、10が配置されている。尚、図2中11はミッシングボール検出用光源であり、12は、フラックススキージである。そして、ミッシングボール検出用光源11、半田ボール供給トレイ4、基板ステージ6、フラックス供給トレイ5は、この順番で等間隔に配置されている。
【0008】
他方、マウントヘッド群2は、図3の正面図に示されるように、半田ボール吸着ヘッド13、フラックス転写ヘッド14、画像認識カメラ15が同一のヘッドベース16に固着されている。ヘッドベース16が、請求項記載の保持体に該当する。半田ボール吸着ヘッド13及び画像認識カメラ15、フラックス転写ヘッド14は、各々半田ボール供給トレイ4、基板3、フラックス供給トレイ5に対応した位置及び間隔で配置されている。
【0009】
ヘッドベース16はXY軸駆動機構20により、X軸方向(図3中左右方向)及びY軸方向(図3中前後方向)への移動を制御することにより、半田ボール吸着ヘッド13、フラックス転写ヘッド14、画像認識カメラ15のXY方向の位置制御を行っている。図中21がX軸駆動モータで、22がY軸駆動モータである。
【0010】
半田ボール吸着ヘッド13,フラックス転写ヘッド14、画像認識カメラ15は、ベース16と一体としてXY軸方向に移動可能なだけでなく、独立にZ軸駆動機構(図3中上下方向の移動)を有し、Θ駆動機構(水平方向の回転)については半田ボール吸着ヘッド13とフラックス転写ヘッド14が該機構を有している。図4は、半田ボール吸着ヘッド13のZ軸駆動機構23とΘ駆動機構24を現したものであるが、フラックス転写ヘッド14のZ軸駆動機構、Θ駆動機構及び画像認識カメラ15のZ軸駆動機構もほぼ同様の構成をしている。図中25がZ軸駆動モータであり、26がΘ駆動モータである。画像認識カメラ15は、下方とレンズ先端部に画像認識カメラ用光源17、18を装備している。画像認識カメラ用光源17、18は画像認識カメラ15とは独立にZ軸駆動機構を有してもよい。
【0011】
以下図1に示す動作説明図に従って、動作手順を説明する。先ず図1Aが基板の認識状態であるが、この状態に至る前の動作として、基板3をインプットコンベア7によりマウントステージ1に導入し、インプットコンベア7から基板搬送ユニット9にて基板ステージ6に搬送され、マウントポジションに位置決め固定される。
【0012】
ここで画像認識カメラ15と画像認識カメラ用光源18により基板3の位置認識が行われる。基板3の位置認識は、基板3上のターゲットマークの位置または基板3の半田ボールが搭載されるランドの位置の認識により行われる。この結果に従って、XY軸駆動機構20によるXY位置補正及び半田ボール吸着ヘッド13、フラックス転写ヘッド14の回転によるΘ補正が行われる。その後、図1Bに示されるように、半田ボール吸着ヘッド13及びフラックス転写ヘッド14が下降し、半田ボールの吸着及びフラックス供給を行う。
【0013】
次に、XY軸駆動機構20によりマウントヘッド群2は、図1Cに示されるようにフラックス転写ヘッド14が基板3上方に位置するよう移動し、その後下降して基板3にフラックスを転写する。このとき画像認識カメラ15は、半田ボール供給トレイ4の上方に位置するので、画像認識カメラ用光源18を同17に切り替えて半田ボールの残量確認が行われる。同時に、半田ボール吸着ヘッド13はミッシングボール検出用光源11の上方にあるため半田ボール吸着検査が行われる。
【0014】
半田ボールの残量確認は、画像認識カメラ用光源17により照射して、画像認識カメラ15で上方から半田ボール供給トレイ4内の半田ボールの残量を確認することにより行われる。半田ボール供給トレイ4内側の底面及び側面を黒色に塗っておくと、半田ボールは銀色なので、半田ボールがボール供給トレイ4内に十分あれば明るく、画像処理装置の2値化処理により明の部分が多いと判断されることにより検知できるのである。
【0015】
次に、図1Dに示されるように、XY軸駆動機構20により半田ボール吸着ヘッド13が基板3上方にへ移動し、その後下降して半田ボールを基板3に搭載する。このとき画像認識カメラ15は、フラックス供給トレイ5上方にあり、フラックス残量の確認を行っている。
【0016】
フラックス残量の確認は、画像認識カメラ用光源17により照射して、画像認識カメラ15で上方からフラックス供給トレイ5上のフラックスの残量を確認するが、フラックス供給トレイ5はステンレス製のものを利用するため内側底面は銀色であり、フラックスは通常有色であるのでフラックス残量が少なくなってくるとフラックス層の厚さが薄くなり、次第に底面の銀色が現れ、明るくなり、画像処理装置の2値化処理による明の部分の領域によりフラックス残量の検知ができるのである。尚、フラックスの色によってはフラックス供給トレイ5の内側底面を黒色にしてもよい。
【0017】
その後、図1Eに示されるようにXY軸駆動機構20により、画像認識カメラ15は、最初の基板3上方のカメラポジションへ移動し、画像認識カメラ15による半田ボール搭載検査を行う。基板3上に搭載された半田ボールの確認は、半田ボール搭載漏れ、半田ボール搭載位置不良、半田ボール過搭載、半田ボールのサイズ不良、半田ボールの外観不良等の確認がなされる。確認後の基板3は、基板搬送ユニット10によりアウトプットコンベア8へ移され、搬出される。
【0018】
本実施例でのXYΘ方向への駆動は、マウントヘッド群2の駆動機構により行っているが、XYテーブル上のΘテーブルにマウントステージを形成し、基板3側の駆動機構により駆動させてもよい。また、基板ステージ6にXY軸方向の駆動機構を設け、Θ駆動機構のみをマウントヘッド群2の半田ボール吸着ヘッド13及びフラックス転写ヘッド14に持たせることとしてもよい。
【0019】
以上の実施例はフラックス転写ヘッド14を別個装備する半田ボールマウント装置に関しての例であるが、フラックス転写ピンを必要としない場合、フラックス転写ヘッド14は不必要であり、半田ボール吸着ヘッド13の動作によりフラックスを半田ボールに直接転写する方法でもよい。
【0020】
この場合の動作が図5及び図6に示されている。図5の例では、先ず画像認識カメラ15が基板3を認識し(図5A)、次に半田ボールを吸着し(図5B)、半田ボールにフラックスを付着させ(図5C)、基板3に半田ボールを搭載する(図5D)。その後、フラックス残量を確認し(図5E)、半田ボール搭載を確認し(図5F)、基板3を搬出するとともに半田ボール残量を確認する(図5G)という動作手順となる。
【0021】
図6に示される第3実施例では、半田ボール吸着ヘッド13と画像認識カメラ15の位置関係が、基板3とフラックス供給トレイ5の位置関係と同じ条件に設定されたマウントヘッド群2を利用したものであって、先ず画像認識カメラ15が基板3を認識し(図6A)、次に半田ボールを吸着し(図6B)、半田ボールにフラックスを付着させ(図6C)、次に基板3に半田ボールを搭載するが、その時同時に、フラックス残量を確認し(図6D)、半田ボール搭載を確認する(図6E)。その後に基板3を搬送するとともに半田ボール残量を確認する(図6F)という動作手順となる。
【0022】
以上の第1実施例より第3実施例まではともに図2のマウントステージ1を利用したものであるが、マウントステージ1はこれに限定されるものではなく、図7に示すようなマウントステージ1においても利用できる。この場合にも図8に示すように前例と同じマウントヘッド群2を利用することが可能である。
【0023】
図7のマウントステージ1での動作手順の一例を示せば、基板3を導入して、基板3をマウントポジションに移動し、クランプして位置決めを行う。この時、フラックス転写ヘッド14及び半田ボール吸着ヘッド13は、同時にフラックス供給及び半田ボール吸着を行う。半田ボール吸着ヘッド13は、ミッシングボール検出用光源11を受け、ミッシング検査及びダブルボール検査を行う。この検査で不合格の場合、吸着された半田ボールは、半田ボール排出ボックス27に戻される。
【0024】
マウントヘッド群2のXY軸駆動機構20により、画像認識カメラ15は、カメラポジションである基板3上方へ移動し、画像認識カメラ15により基板3の位置を認識し、その結果に従ってXY軸駆動機構20によるXY位置補正を行う。該位置補正は、半田ボール吸着ヘッド13、フラックス転写ヘッド14の回転によるΘ補正でも行われる。尚、ここで行われる位置認識は、第1実施例の場合と同様である。
【0025】
続いてXY軸駆動機構20により、フラックス転写ヘッド14は、基板3のフラックスポジションへ移動し、フラックスを転写する。更に、XY軸駆動機構20により半田ボール吸着ヘッド13は、基板3のボールポジションへ移動し、半田ボールを基板3に搭載する。そして、XY軸駆動機構20により、画像認識カメラ15は、上記カメラポジションへ移動し、基板3上の半田ボール搭載検査を行う。
【0026】
その後、XY軸駆動機構20により画像認識カメラ15が、ボールトレイポジションである半田ボール供給トレイ4へ移動し、画像認識カメラ15による半田ボールの残量の確認を行い、更に画像認識カメラ15をフラックストレイポジションであるフラックス供給トレイ5へ移動し、画像認識カメラ15によりフラックスの残量の確認を行う。
【0027】
以上で1サイクルの動作が完了し、XY軸駆動機構20により原点に戻る。続いて、マウント箇所に対応した回数のフラックス供給ボール吸着の工程からの工程を繰り返すこととなる。
【0028】
【発明の効果】
本発明は以下のような効果を発揮する。
第1に画像認識カメラが半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体に保持されるものであるため、独立の駆動機構を設けることなく、マウントステージ上の半田ボール供給トレイやフラックス供給トレイ上に移動することが容易であり、一台の画像認識カメラにより請求項1の発明では、半田ボール残量の確認を行うことができ、請求項2の発明ではフラックス残量の確認を行うことができ、請求項3の発明では両残量の確認を行うことができるものとなった。
【0029】
第2に、各種駆動を半田ボール吸着ヘッド及び画像認識カメラ側で行うこととすれば、基板の認識及びそれにともなう位置補正、半田ボール搭載後の検査とも基板を動かさないで行えるのでターゲットマークが無い基板であっても絶対的位置が検出でき、正確なる半田ボール塔載検査が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施例の動作説明図
【図2】マウントステージの平面図
【図3】マウントヘッド群の正面図
【図4】半田ボール吸着ヘッドの側面図
【図5】本発明の第2実施例の動作説明図
【図6】本発明の第3実施例の動作説明図
【図7】マウントステージの他の例を示す平面図
【図8】同ステージとマウントヘッド群との関係を示す平面図
【符号の説明】
1 マウントステージ
2 マウントヘッド群
3 基板
4 半田ボール供給トレイ
5 フラックス供給トレイ
6 基板ステージ
7 インプットコンベア
8 アウトプットコンベア
9、10 基板搬送ユニット
11 ミッシングボール検出用光源
12 フラックススキージ
13 半田ボール吸着ヘッド
14 フラックス転写ヘッド
15 画像認識カメラ
16 ヘッドベース
17、18 画像認識カメラ用光源
20 XY軸駆動機構
21 X軸駆動モータ
22 Y軸駆動モータ
23 Z軸駆動機構
24 Θ駆動機構
25 Z軸駆動モータ
26 Θ駆動モータ
27 半田ボール排出ボックス
Claims (3)
- 半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボールマウント装置において、画像認識カメラを半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体にて保持し、該同一の画像認識カメラにより、基板上のターゲットマークの位置または半田ボールが搭載されるランド位置の確認と、半田ボールの残量の確認と、基板に半田ボールが適正に搭載されたかどうかの確認とを行うことを特徴とする半田ボールマウント装置。
- 半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボールマウント装置において、画像認識カメラを半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体にて保持し、該同一の画像認識カメラにより、基板上のターゲットマークの位置または半田ボールが搭載されるランド位置の確認と、フラックスの残量の確認と、基板に半田ボールが適正に搭載されたかどうかの確認とを行うことを特徴とする半田ボールマウント装置。
- 半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボールマウント装置において、画像認識カメラを半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体にて保持し、該同一の画像認識カメラにより、基板上のターゲットマークの位置または半田ボールが搭載されるランド位置の確認と、半田ボールの残量の確認と、フラックスの残量の確認と、基板に半田ボールが適正に搭載されたかどうかの確認とを行うことを特徴とする半田ボールマウント装置。
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