JP3851851B2

JP3851851B2 - Component mounting equipment

Info

Publication number: JP3851851B2
Application number: JP2002213041A
Authority: JP
Inventors: 真人渡邉
Original assignee: Yamagata Casio Co Ltd
Current assignee: Yamagata Casio Co Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP2004055925A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板に電子部品を実装する部品実装技術に関し、特に部品供給フィーダから供給される電子部品を吸着する部品吸着ノズルに特徴を有する部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、電子機器等に使用されるプリント基板上に構成される、例えば、抵抗、コンデンサ、トランジスタ、或いはＩＣ等のような、年々小型化する電子部品を、当該プリント基板上へ実装する装置として、マウンタと呼ばれる部品実装装置が知られている。
【０００３】
図３は、そのような部品実装装置の内部機構を透視した斜視図である。同図に示されているようにこの部品実装装置３００は、外部からプリント基板を取り込むコンベアベルト３０２を有し、取り込まれたプリント基板をコンピュータ制御のもと電子部品の実装領域に固定する。また、このプリント基板上の電子部品の実装位置へ該当する電子部品を移動するための機構として、同図に示される鉛直軸αの方向への伸縮が所定範囲内において可能な筒型の吸着シャフト３０４と、その吸着シャフトをプリント基板の平面に沿って平行移動させる移動装置３０６、３０８とが構成されている。
【０００４】
同図に示される部品実装装置の例では、吸着シャフト３０４を並列に２つ並べ、２つの吸着シャフト３０４が一体となってプリント基板平面状を平行移動する一体ヘッド３１０が構成され、この一体ヘッド３１０及び２つの吸着シャフト３０４が部品実装装置３００の四隅に一つずつ配置されている。この移動装置３０６、３０８は、同図に示されるように、一体ヘッド３１０及び２つの吸着シャフト３０４をＸ軸βの方向とＹ軸γの方向に移動させる各移動装置３０６、３０８からなり、モータによって動力を得て一体ヘッド３１０及び２つの吸着シャフト３０４を移動させる。このように構成される上記機構は部品実装装置３００に組み込まれたコンピュータによる制御のもと稼動され、吸着シャフト３０４の下端は許容される空間内の任意の位置に移動するよう制御される。
【０００５】
同図に示すように、吸着シャフト３０４の下端には電子部品を直接吸着するための部品吸着ノズル（以下、ノズルとする。）３１２が装着されている。吸着シャフト３０４は、筒の中心に空気道があり、この空気道を真空にして吸着シャフト３０４の下端に物体を吸い寄せる吸着方法がとられており、この下端に装着されるノズル３１２も上記同様に空気道を有し、ノズル３１２の先端で上記吸着方法に基づいて電子部品を直接吸着する。
【０００６】
また、図４に、図３の実線部分の構造を抜き出し、電子部品を収容する数ある部品供給フィーダのうちの一つとして数えられるテープフィーダを加えて示す。なお、同図に示されるテープフィーダ４００は、同図のプリント基板４０２に供給する電子部品をテープ上に設けた等間隔の凹部に一つ一つ収容し、電子部品の落下による紛失や破損等を防止するためにテープ上に透明シートを張り合わせ、これを渦巻状に巻き取り保持し、ノズル３１２に電子部品を供給する際は巻き取り保持している端部から順に電子部品を吸着される位置に送り出し、透明シートを剥がしながら電子部品を一つずつノズル３１２に供給していく機構を備えるものである。
【０００７】
同図に示されているように、部品実装装置には電子部品をノズル３１２に供給するための上述したテープフィーダ４００が装着されている。このテープフィーダ４００の装着は、同図のように部品実装装置の装着台４０４になされ、プリント基板４０２に実装される電子部品の種類や数に応じて複数装着させて運用されることが多い。そして、装着台４０４へテープフィーダ４００を装着させる位置も、部品実装装置に組み込まれたコンピュータに記憶される位置に装着させることが必要で、その位置で供給される電子部品がこのコンピュータによる制御に基づいて移動してくる吸着シャフト３０４のノズル先端３１２に吸着される。
【０００８】
また、部品実装装置には、上記説明の機構に基づくプリント基板上４０２への電子部品の実装を、より正確に行なわせるために、テープフィーダ４００から供給された電子部品を吸着する位置とプリント基板４０２上の実装位置との吸着シャフト３０４の移動経路途中に、同図に示されるように、撮影カメラ４０６が配置されている。テープフィーダ４００から供給され、ノズル３１２で吸着された電子部品は、プリント基板４０２上の実装位置に運ばれる前にここの撮影カメラ４０６によって下方向から撮影される。撮影された電子部品の画像は部品実装装置に記録された当該電子部品の画像とマッチング処理が図られ、例えば電子部品無しなどの部品吸着不良の判定結果であれば部品実装装置に構成されたモニタから警告を発するようにコンピュータ制御が図られ、電子部品の姿勢が鉛直軸と直交する平面内でズレていれば電子部品が正常な姿勢になるよう吸着シャフト３０４を鉛直軸中心に自転させて電子部品を正しい姿勢に調整するようにコンピュータ制御が図られる。このようにして、テープフィーダ４００から電子部品が供給されずに部品実装装置での実装処理が続けられたり、テープフィーダ４００から所定の姿勢とは異なる姿勢で供給された電子部品をその姿勢で吸着したまま部品実装装置で実装処理が続けられたりすることを事前に防止し、電子部品の欠品や実装ズレによる不良基盤の発生を抑止している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のノズルの先端の形状は、電子部品を安定した姿勢で吸着できる形状で、集積度が高いプリント基板上への電子部品の配置に関しては配置の際に隣に配置された電子部品とぶつからないような形状がとられており、そのことが上述した撮影カメラで撮影した画像の画像認識に不都合を生じさせていた。すなわち、以下に図を用いて説明する通りである。
【００１０】
図５は、図４に示す従来のノズル３１２と電子部品の関係を示している。
この図５の（ａ）は、図４に示すテープフィーダ４００のテープに収容される電子部品の一つ一つをノズル３１２で吸着する様子を斜め上方から見た図である。図５の（ａ）に示すように、テープ５００の凹部５０２に収容された電子部品５０４の一つ一つが吸着シャフト３０４の下端に装着したノズル３１２の先端に吸着される。従来の電子部品の形状はまちまちで、同図に示すものと形状は異なるがノズル先端の端面（吸着面）の形状に円形のものも多く使用されていた。
【００１１】
図５の（ｂ）は、電子部品の一例としてＩＣチップの下面を図示したものである。同図のように、ＩＣチップは略矩形の形状を有し、ＩＣチップの下面は光沢部材で形成されている。なお、図には示されていないが、ＩＣチップの上面は光沢のない部材が使用されている。
【００１２】
電子部品の小型化と共にプリント基板への実装の集積化も度合いを高め、他のチップも同様に考えられるが略矩形形状の上記ＩＣチップで整列させた実装を行なう場合、上述したような円形形状をノズル先端の吸着面に使用すると、電子部品をプリント基板に配置する際にその曲線の膨らみ部分が隣の電子部品にぶつかるなどの障害が生じるようになり、吸着面に矩形形状のものが使用されるようになった。
【００１３】
図５の（ｃ）は、図５の（ａ）に示すノズル３１２の先端の形状を下方から図示した吸着面の図である。ノズル３１２の先端の形状を下方から見た吸着面は、同図に示すような矩形の形状と中央に丸で示される空気道５０６を有した構成がとられている。この形状は、ＩＣチップとの接触面積を増やし、ＩＣチップが中央からずれてもＩＣチップの安定した吸着を可能とし、ＩＣチップ等で集積化されたプリント基板の実装の際の隣接する電子部品との衝突の回避に適している。
【００１４】
同図に示されるノズル３１２の先端の吸着面にＩＣチップ５０４が吸着されると、ノズル先端に吸着されたＩＣチップ５０４が図４に示す撮影カメラ４０６によって下方から撮影される。この撮影された画像は、例えばパターンマッチング法と称される画像認識方法などに基づき、矩形のアルゴリズム処理が施され、部品実装装置に予め記憶されたＩＣチップの画像との一致度が判断される。
【００１５】
この時、電子部品５０４が正常な姿勢でノズル３１２の先端に吸着されている場合には問題は生じない。しかし、ノズル３１２の先端にＩＣチップ５０４を吸着していない状態で上記画像認識を施したり、ノズル３１２の先端にＩＣチップ５０４が部品立ちした状態、すなわち、図６にノズル３１２がＩＣチップ５０４を部品立ちの状態で吸着する場合の様子が真横から示されているように、ノズル３１２の中心軸を中心に構成される同図の破線の空気道５０６にＩＣチップ５０４の面ではなくコーナーが吸引され、ＩＣチップ５０４が斜めに立ってしまう状態、で上記画像認識を施したりした場合は、ノズル３１２の先端が図５の（ｃ）に示す矩形形状をしていることや部品立ちした状態を真下から撮影した画像も矩形形状をしているために、その矩形形状の画像がＩＣチップを正常な姿勢で吸着した画像のものと誤認識されてしまうという障害が発生していた。このことは、他のチップ状の電子部品においても同様に言えることであり、特に、１００５サイズの電子部品やそれ以下の電子部品にあっては電子部品の形状がノズル３１２の先端の吸着面の形状に近似しているため、上記障害が頻発していた。
【００１６】
また、ＩＣチップの上面が上になって吸着されているかまたは下面が上になって吸着されているかを判断させるために、フォトマイクロセンサを図４に示す撮影カメラ４０６における撮影方向から照射して、ＩＣチップ５０４の下面を構成する光沢部材による反射を利用する方法もあるが、この場合でも、繰り返しの実装処理によりノズル３１２の先端の吸着面に付着する光沢物質が上記光沢部材による反射を構成してしまい、ＩＣチップ５０４が正常な状態で吸着されていると誤認識されてしまう。当然、チップ状の他の電子部品においても同様である。
【００１７】
そこで本発明は、ノズル先端に吸着されるチップ状の電子部品、例えば抵抗、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣなど、が部品立ちしている状態やノズル先端にチップ状の電子部品が吸着されていない状態を画像認識に基づいてエラーと判断できるような部品実装装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために以下のように構成する。
すなわち本発明の態様の一つは、ノズルの先端に形成される吸着面に電子部品を吸着する動作を行い、該動作後に吸着面側から検知した画像を基に該電子部品を基盤の所定位置に実装するか否かの判断をする、部品実装装置であって、前記ノズルの先端に形成される吸着面の形状は、外形形状がチップの形状に近似する矩形形状から一部を切り落とした形状かつ真円以外の形状である、ように構成する。
【００１９】
また、本発明のその他の態様の一つとして、ノズルの先端に形成される吸着面に電子部品を吸着する動作を行い、該動作後に吸着面側から検知した画像を基に該電子部品を基盤の所定位置に実装するか否かの判断をする、部品実装装置であって、前記ノズルの先端に形成される吸着面の形状は、外形形状がチップの形状に近似する矩形形状の少なくとも中心から長手方向となる部分を残して一部を切り落とした形状である、ように構成する。
【００２０】
また、本発明のその他の態様の一つとして、ノズルの先端に形成される吸着面に電子部品を吸着する動作を行い、該動作後に吸着面側から検知した画像を基に該電子部品を基盤の所定位置に実装するか否かの判断をする、部品実装装置であって、前記ノズルの先端に形成される吸着面の形状は、外形形状がチップの形状に近似する矩形形状の少なくとも中心から縁までの距離の最短距離よりも長い部分を残して一部を切り落とした形状である、ように構成する。
【００２１】
また、本発明のその他の態様の一つとして、ノズルの先端に形成される吸着面に電子部品を吸着する動作を行い、該動作後に吸着面側から検知した画像を基に該電子部品を基盤の所定位置に実装するか否かの判断をする、部品実装装置であって、前記ノズルの先端に形成される吸着面の形状は、放射状の複数の突き出た部分、例えば十字部分またはＸ字部分が少なくとも構成されているなど、または外形形状がチップの形状に近似する矩形形状の縁から中心までの距離が最短となる該縁上の点を含む一辺から前記中心方向に切り込みを入れた形状で構成される、ようにする。
【００２２】
また、本発明のその他の態様の一つとして、ノズルの先端に形成される吸着面に電子部品を吸着する動作を行い、該動作後に吸着面側から検知した画像を基に該電子部品を基盤の所定位置に実装するか否かの判断をする、部品実装装置であって、前記ノズルの先端に形成される吸着面の形状は放射状の複数の突き出た部分、例えば十字部分またはＸ字部分が少なくとも構成されているなど、で構成され、前記吸着面に吸着するチップの形状と近似する矩形形状と前記吸着面との中心を合わせた時に、前記突き出た部分の各先端は前記矩形形状の外周縁に一致する、または前記吸着面は前記チップの面内に納まる、ように構成する。
【００２３】
このように構成することによって、前記ノズルの先端は、矩形形状のチップと外形形状を異にすることが可能になる。
なお、以上に示した本発明の態様の全てにおいて、前記吸着面側から画像を検知する奥行き方向の画像検知範囲においては、前記ノズルの先端に形成される吸着面の形状を維持して該ノズルを構成する、こともできる。
【００２４】
このように構成することによって、前記吸着面側から画像を検知する奥行き方向の画像検知範囲に渡って矩形形状のチップと外形形状を異にすることが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、部品実装装置の構成及び動作の説明は、「従来の技術」の説明と重複するため、その説明を「従来の技術」に譲るものとし、以降は、本発明の部品実装装置の中で特徴的なノズルについて図面を用いて詳しく説明する。
【００２６】
図１は、本発明の部品実装装置に構成されるノズルの一例を示した図である。図１の（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）は、図５の（ｃ）に図示された従来のノズルの先端の吸着面と本発明の部品実装装置に構成されるノズルの先端の吸着面の一例とを比較させて表示したもので、同図の破線で示される矩形形状が従来のノズルの先端の吸着面を表し、同図の実線で囲まれる部分が本発明の部品実装装置に構成されるノズルの先端の吸着面の一例を表している。図１の（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）に示す実線部分は、順に、Ｘ字形状の吸着面１００、十字形状の吸着面１０２、Ｘ字形状を含んだ形状の吸着面１０４で示されており、これらは、従来のノズルの先端の吸着面（同図の破線で囲まれる矩形形状）に切り込みを入れ、吸着面の中心から長手方向部分を残しつつ切り込みを入れた個所を落とした形状に形成されている。なお、各吸着面の中心に実線で示された丸は言うまでもないが空気道を示している。
【００２７】
図１の（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）は、図１の（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）に示した吸着面を有するノズルを斜視図で表したものである。（ｅ）は、（ｄ）に対応して、Ｘ字形状の吸着面を有したノズル１０６であり、（ｇ）は、（ｆ）に対応して、十字形状の吸着面を有したノズル１０８であり、（ｉ）は、（ｈ）に対応して、Ｘ字形状を含んだ形状の吸着面を有したノズル１１０である。これらのノズルと吸着シャフトとの装着形態は各種あるが、本例では、図示されていない吸着シャフトが有する突き出た２つの鍵状部分が各ノズル１０６、１０８、１１０に形成される同図の２箇所の凹部分１１２に引っ掛けられて上記吸着シャフトに装着される形態のものを取り上げた。なお、この装着方法や装着部分の形状について、ここでは詳しく説明しないが、従来から使用されている方法や形状によるものとする。
【００２８】
さて、本例の特徴的な部分である、ノズル先端にあっては、図１の（ｄ）（ｆ）、（ｈ）に夫々実線で示した吸着面１００、１０２、１０４をこの順番で各ノズル１０６、１０８、１１０が有し、その形状が維持されたまま所定の高さを有した突起部分１１４が構成されている。この突起部分１１４を含め、各ノズル１０６、１０８、１１０は破線で示す空気道１１６を有している。
【００２９】
なお、従来技術で説明した部品実装装置の図４に示す撮影カメラ４０６で本例にあげた各ノズル１０６、１０８、１１０を吸着面側から撮影する場合、撮影カメラ４０６では所定の奥行きを持った範囲（この距離はカメラの性能により所定の範囲を有する）にピントを合わせ、その範囲の画像から画像認識処理が行なわれるので、図１の（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）の実線で示す形状は上記範囲で維持されればよい。
【００３０】
よって、例えば、図１の（ｋ）に示すような構成も考えられる。
この図１の（ｋ）に示す構成は、図１の（ｅ）のＸ字形状の吸着面を有したノズル１０６で示される突起部分１１４の先の部分１１８のみをＸ字形状で維持して構成し、その他の突起部分１２０を、矩形形状で維持して構成している。この図（ｋ）の突起部分１１８、１２０を吸着面側から図示すると、図１の（ｊ）のように示される。図１の（ｊ）においては、他の突起部分１２０が外枠の実線で示される矩形形状で示され、突起の先の部分１１８が図１の（ｄ）と同様にＸ字形状で示される。なお、矩形形状で構成した部分はこの形状に限る必要はなく、他の形状で構成してもよい。また、図１の（ｋ）及びこの図に対応する（ｊ）には、Ｘ字形状の吸着面を有したノズルの場合について示したが、その他に、十字形状の吸着面を有したノズルやＸ字形状を含んだ形状の吸着面を有したノズルなどの場合において、適用してもよい。
【００３１】
また、本実施の形態においては、吸着面の形状を上記３種類の形状（Ｘ字形状、十字形状、Ｘ字形状を含んだ形状）について説明したが、その他にも、上記Ｘ字形状と十字形状とを組み合わせた形状や、図１の（ｄ）に示す破線を境界に中心の空気道から放射状に突き出た部分（例えば、Ｘ字形状の吸着面１００においては矩形形状の四隅に向けて中心の空気道から突き出た四つの部分、十字形状の吸着面１０２においては矩形形状の各辺に平行に中心の空気道から上下左右に突き出た四つの部分、Ｘ字形状を含んだ形状の吸着面１０４においては中心の空気道から矩形形状の四つ角に向けて突き出た四つの部分と上下に突き出た二つの部分からなる六つの突き出た部分）を多数有するような形状や、矩形形状の縁からその形状の中心までの距離が最短となる該縁上の点を含む一辺からその中心方向に切り込みを入れた形状や、前記突き出た部分が曲線からなる形状や、さらには空気道の形状も丸以外の形状で構成するなどしてもよい。
【００３２】
ここで、上述した丸以外の空気道の形状及び矩形形状の縁からその形状の中心までの距離が最短となる該縁上の点を含む一辺からその中心方向に切り込みを入れた形状について以下に例を挙げる。
図２は、丸以外の空気道の形状を有するノズル先端の吸着面の図の一例である。
【００３３】
図２の（ｏ）には、空気道が斜線で示されており、図のように砂時計を横に倒した形状の空気道が吸着面内に示されている。この空気道は、両端に同一形状の大きめの空気道（角が取れた三角形）が設けられ、中心付近では互いを繋ぐ程度に空気道が絞り込まれて形成されている。
【００３４】
そして、この形状の空気道を有する吸着面の形状においては、矩形形状の縁からその形状の中心までの距離が最短となる該縁上の点を含む一辺からその中心方向に切り込みを入れた形状が好適で、その一例として従来のノズルの先端の吸着面（図１の（ｄ）、（ｆ）、または（ｇ）の破線で囲まれる矩形形状）の上方と下方を、この空気道の形状に合わせてその中心に向かって切り込んだ形状をさせている。
【００３５】
この吸着面の形状は、図１に示した吸着面よりも左右に広くスペースを設けることが可能になるため、図２に示すように、この左右のスペースに空気道を確保することが容易となる。
また、図２の（ｐ）は、図２の（ｏ）に示した空気道の変形例である。
【００３６】
同図には図２の（ｏ）と同様な吸着面の形状が示され、同図の斜線で示された空気道の形状は中心線ｍを境に左右対称に分割されたくの字の形状で示されている。
また、図２の（ｑ）も図２の（ｐ）と同様に、図２の（ｏ）に示した空気道の変形例である。
【００３７】
同図には図２の（ｏ）と同様な吸着面の形状が示され、同図の斜線で示された空気道の形状は中心線ｍを境に左右対称に分割されたＴの字を横に寝かせた形状で示されている。
このように、二分割した空気道または広めの孔を二つ有した一体成形の空気道を構成することも可能である。そして、この形状であれば、従来のように一つの空気道で電子部品を吸い上げる必要はなく、片側の空気道または孔だけでは電子部品を吸着できないように構成することができる。こうすることによって、一つの空気道または孔に電子部品のコーナーが吸着されて生ずる部品立ちがなくなり、二つの空気道または孔によって所定の吸着面積が確保されて初めて電子部品が平面で吸着されるようになる。特に、空気道の形状がくの字やＴ字のように狭く構成されている場合は、電子部品のコーナーが空気道に入りにくくなるため、より確実に部品立ちを無くすことができる。部品立ちを無くす効果だけを考えると吸着面の形状は従来の矩形形状でも良いが、本例のように、矩形形状の縁からその形状の中心までの距離が最短となる該縁上の点を含む一辺からその中心方向に切り込みを入れた形状にすることで、部品立ちを無くし、さらに、部品無しであるにもかかわらず正常に電子部品が吸着されていると画像認識側でご認識されることを防ぐことが可能となる。
【００３８】
なお、この空気道または孔について本例では二つまでの例を示したが、三つ以上としてもよいし、形状は任意に設計できる。
また、特に図示されてはいないが、本例の吸着面のノズルの形状は、図１で説明した要領で同様に構成すればよい。
【００３９】
また、ノズル内部の空気道を一つとし、吸着面のみ複数の空気道を設けてもよいし、ノズル内部の空気道と吸着面の空気孔を１対１で構成してもよい。
また、図１及び図２に示す吸着面は、上述したような面に限られず、縁を高くしたり、吸着部分に窪みを持たせるなど、使用されるチップ状の電子部品に応じて適宜設計できる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては、例えば抵抗、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣ等の矩形形状であるチップ状の電子部品の形状と、それを吸着する吸着面の形状とは全く異なり、撮影カメラで撮影される互いの画像をパターンマッチング法等で比較しても、形状が同一であるという誤認識が生じなくなる。
【００４１】
さらに、吸着面が矩形形状である従来のノズルの長手方向部分を残すため、上記電子部品を吸着した際に多少吸着位置が中央からずれても、従来と同様に傾くことなく安定して電子部品を吸着できる。
また、ノズル先端の吸着面の空気孔を複数設ければ、電子部品を吸着する際の部品立ちを防ぐことも容易となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、部品実装装置において、部品吸着ノズルの先端に吸着されるチップ状の電子部品が部品立ちしている状態や部品吸着ノズルの先端にチップ状の電子部品が吸着されていない状態を画像認識に基づいてエラーと判断できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品実装装置に構成されるノズルの一例を示した図である。
【図２】丸以外の空気道の形状を有するノズル先端の吸着面の一例である。
【図３】部品実装装置の内部機構を透視した斜視図である。
【図４】内部機構及びテープフィーダを示した図である。
【図５】従来のノズルと電子部品との関係を示した図である。
【図６】部品立ちの状態を示すノズル先端の図である。
【符号の説明】
１００Ｘ字形状の吸着面
１０２十字形状の吸着面
１０４Ｘ字形状を含んだ形状の吸着面
１０６Ｘ字形状の吸着面を有したノズル
１０８十字形状の吸着面を有したノズル
１１０Ｘ字形状を含んだ形状の吸着面を有したノズル
１１２凹部分
１１４突起部分
１１６空気道[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a component mounting technique for mounting an electronic component on a printed circuit board, and more particularly to a component mounting apparatus characterized by a component suction nozzle that sucks an electronic component supplied from a component supply feeder.
[0002]
[Prior art]
Generally, an apparatus for mounting electronic components that are configured on a printed circuit board used for electronic devices and the like, which are reduced in size year by year, such as resistors, capacitors, transistors, or ICs, on the printed circuit board. A component mounting apparatus called a mounter is known.
[0003]
FIG. 3 is a perspective view seen through the internal mechanism of such a component mounting apparatus. As shown in the figure, the component mounting apparatus 300 includes a conveyor belt 302 that takes in a printed circuit board from the outside, and fixes the captured printed circuit board to an electronic component mounting area under computer control. Further, as a mechanism for moving the corresponding electronic component to the mounting position of the electronic component on the printed circuit board, a cylindrical suction shaft capable of expanding and contracting in the direction of the vertical axis α shown in the figure within a predetermined range 304 and moving devices 306 and 308 that translate the suction shaft along the plane of the printed circuit board are configured.
[0004]
In the example of the component mounting apparatus shown in the figure, two suction shafts 304 are arranged in parallel, and the two suction shafts 304 are integrated to form an integrated head 310 that translates in the plane of the printed circuit board. 310 and two suction shafts 304 are arranged one by one at the four corners of the component mounting apparatus 300. As shown in the figure, the moving devices 306 and 308 include moving devices 306 and 308 that move the integrated head 310 and the two suction shafts 304 in the X-axis β direction and the Y-axis γ direction. Power is obtained by moving the integrated head 310 and the two suction shafts 304. The mechanism configured as described above is operated under the control of a computer incorporated in the component mounting apparatus 300, and the lower end of the suction shaft 304 is controlled to move to an arbitrary position in an allowable space.
[0005]
As shown in the figure, a component suction nozzle (hereinafter referred to as a nozzle) 312 for directly sucking an electronic component is attached to the lower end of the suction shaft 304. The suction shaft 304 has an air passage at the center of the cylinder, and a suction method is adopted in which the air passage is evacuated to suck an object to the lower end of the suction shaft 304, and the nozzle 312 attached to the lower end is the same as described above. The electronic component is directly adsorbed at the tip of the nozzle 312 based on the adsorbing method.
[0006]
Also, FIG. 4 shows the structure of the solid line portion of FIG. 3 with the addition of a tape feeder that is counted as one of a number of component supply feeders that accommodate electronic components. Note that the tape feeder 400 shown in the figure stores electronic components supplied to the printed circuit board 402 shown in the drawing one by one in the equally spaced recesses provided on the tape, and the electronic components are lost or damaged due to dropping. In order to prevent this, the transparent sheet is laminated on the tape, wound and held in a spiral shape, and when the electronic component is supplied to the nozzle 312, the electronic component is picked up sequentially from the end that is wound and held. And a mechanism for supplying the electronic components one by one to the nozzle 312 while peeling off the transparent sheet.
[0007]
As shown in the figure, the above-described tape feeder 400 for supplying electronic components to the nozzle 312 is mounted on the component mounting apparatus. The tape feeder 400 is mounted on the mounting base 404 of the component mounting apparatus as shown in the figure, and is often used by mounting a plurality of tape feeders according to the type and number of electronic components mounted on the printed circuit board 402. The position at which the tape feeder 400 is mounted on the mounting base 404 must also be mounted at a position stored in a computer incorporated in the component mounting apparatus, and the electronic components supplied at that position can be controlled by this computer. It is adsorbed by the nozzle tip 312 of the adsorbing shaft 304 that moves based on it.
[0008]
In addition, in the component mounting apparatus, in order to more accurately mount the electronic component on the printed circuit board 402 based on the mechanism described above, the position on which the electronic component supplied from the tape feeder 400 is adsorbed and the printed circuit board. A photographing camera 406 is arranged in the middle of the movement path of the suction shaft 304 with respect to the mounting position 402 as shown in FIG. The electronic component supplied from the tape feeder 400 and sucked by the nozzle 312 is photographed from below by the photographing camera 406 before being carried to the mounting position on the printed circuit board 402. The captured image of the electronic component is subjected to matching processing with the image of the electronic component recorded in the component mounting apparatus. For example, if the determination result is a component adsorption failure such as no electronic component, the monitor configured in the component mounting apparatus If the computer is controlled so as to issue a warning, and the posture of the electronic component is shifted in a plane perpendicular to the vertical axis, the suction shaft 304 is rotated about the vertical axis so that the electronic component is in a normal posture. Computer control is attempted to adjust the part to the correct posture. In this way, mounting processing in the component mounting apparatus is continued without supplying electronic components from the tape feeder 400, or electronic components supplied from the tape feeder 400 in a posture different from a predetermined posture are sucked in that posture. In this way, it is possible to prevent the mounting process from being continued in the component mounting apparatus in advance, and to suppress the occurrence of a defective substrate due to a shortage of electronic components or mounting displacement.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the shape of the tip of the conventional nozzle is a shape that can adsorb electronic components in a stable posture. Regarding the arrangement of electronic components on a highly integrated printed circuit board, The shape which does not collide is taken, and this has caused inconvenience in the image recognition of the image photographed with the above-mentioned photographing camera. That is, as described below with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 5 shows the relationship between the conventional nozzle 312 shown in FIG. 4 and electronic components.
FIG. 5A is a view of the state in which each electronic component housed in the tape of the tape feeder 400 shown in FIG. As shown in FIG. 5A, each electronic component 504 accommodated in the recess 502 of the tape 500 is attracted to the tip of the nozzle 312 attached to the lower end of the suction shaft 304. The shape of the conventional electronic component varies, and although the shape is different from that shown in the figure, a circular shape is often used for the end surface (suction surface) of the nozzle tip.
[0011]
FIG. 5B illustrates the lower surface of an IC chip as an example of an electronic component. As shown in the figure, the IC chip has a substantially rectangular shape, and the lower surface of the IC chip is formed of a glossy member. Although not shown in the drawing, a non-glossy member is used on the upper surface of the IC chip.
[0012]
In addition to miniaturization of electronic components, the degree of integration of mounting on a printed circuit board is also increased, and other chips can be considered in the same manner. However, when mounting is performed with the above-described IC chip having a substantially rectangular shape, the circular shape as described above is used. Is used for the suction surface at the tip of the nozzle, when the electronic component is placed on the printed circuit board, the bulge of the curve will hit the next electronic component, causing a problem such as a rectangular shape on the suction surface. It came to be.
[0013]
FIG. 5C is a drawing of the suction surface illustrating the shape of the tip of the nozzle 312 shown in FIG. The suction surface of the tip of the nozzle 312 as viewed from below is configured to have a rectangular shape as shown in the figure and an air passage 506 indicated by a circle at the center. This shape increases the contact area with the IC chip, enables stable suction of the IC chip even when the IC chip is displaced from the center, and adjacent electronic components when mounting a printed circuit board integrated with the IC chip or the like Suitable for avoiding collisions.
[0014]
When the IC chip 504 is attracted to the suction surface at the tip of the nozzle 312 shown in the figure, the IC chip 504 sucked at the tip of the nozzle is photographed from below by the photographing camera 406 shown in FIG. The captured image is subjected to rectangular algorithm processing based on, for example, an image recognition method called a pattern matching method, and the degree of coincidence with an IC chip image stored in advance in the component mounting apparatus is determined. .
[0015]
At this time, no problem occurs when the electronic component 504 is adsorbed to the tip of the nozzle 312 in a normal posture. However, the image recognition is performed in a state where the IC chip 504 is not attracted to the tip of the nozzle 312, or the IC chip 504 stands up at the tip of the nozzle 312, that is, the nozzle 312 places the IC chip 504 in FIG. 6. As shown in the side view of the suction when the component is standing, the corner of the IC chip 504 rather than the surface is sucked into the broken air passage 506 of FIG. When the image recognition is performed in a state where the IC chip 504 stands diagonally, the tip of the nozzle 312 has a rectangular shape as shown in FIG. Since the image photographed from directly below is also rectangular, the rectangular image may be mistakenly recognized as an image obtained by attracting the IC chip in a normal posture. There has been generated. This is also true for other chip-shaped electronic components. In particular, in the case of a 1005-size electronic component or smaller electronic component, the shape of the electronic component is the same as that of the suction surface at the tip of the nozzle 312. Since the shape approximates, the above-mentioned obstacles frequently occurred.
[0016]
Further, in order to determine whether the upper surface of the IC chip is attracted upward or whether the lower surface is attracted upward, the photomicrosensor is irradiated from the photographing direction in the photographing camera 406 shown in FIG. There is also a method using the reflection by the glossy member constituting the lower surface of the IC chip 504, but even in this case, the glossy material adhering to the suction surface at the tip of the nozzle 312 by the repeated mounting process constitutes the reflection by the glossy member. As a result, the IC chip 504 is erroneously recognized as being sucked in a normal state. Of course, the same applies to other electronic components in the form of chips.
[0017]
In view of this, the present invention provides a state in which chip-shaped electronic components such as resistors, capacitors, transistors, and ICs that are attracted to the tip of the nozzle are standing or a state in which the chip-shaped electronic component is not attracted to the nozzle tip. An object of the present invention is to provide a component mounting apparatus that can determine an error based on image recognition.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
That is, according to one aspect of the present invention, an electronic component is sucked to the suction surface formed at the tip of the nozzle, and the electronic component is placed at a predetermined position on the base based on an image detected from the suction surface side after the operation. In the component mounting apparatus for determining whether or not to be mounted on the nozzle, the shape of the suction surface formed at the tip of the nozzle is a shape obtained by partially cutting off the rectangular shape whose outer shape approximates the shape of the chip And it is comprised so that it may be shapes other than a perfect circle.
[0019]
As another aspect of the present invention, the electronic component is sucked to the suction surface formed at the tip of the nozzle, and the electronic component is based on the image detected from the suction surface side after the operation. In the component mounting apparatus, the shape of the suction surface formed at the tip of the nozzle is determined from at least the center of the rectangular shape whose outer shape approximates the shape of the chip. The configuration is such that a part of the longitudinal direction is cut off while leaving a part in the longitudinal direction.
[0020]
As another aspect of the present invention, the electronic component is sucked to the suction surface formed at the tip of the nozzle, and the electronic component is based on the image detected from the suction surface side after the operation. In the component mounting apparatus, the shape of the suction surface formed at the tip of the nozzle is determined from at least the center of the rectangular shape whose outer shape approximates the shape of the chip. The configuration is such that a part longer than the shortest distance to the edge is left off.
[0021]
As another aspect of the present invention, the electronic component is sucked to the suction surface formed at the tip of the nozzle, and the electronic component is based on the image detected from the suction surface side after the operation. The component mounting apparatus determines whether or not to mount at a predetermined position of the nozzle, and the shape of the suction surface formed at the tip of the nozzle is a plurality of radially protruding portions, for example, a cross portion or an X-shaped portion Is formed at least from the side including the point on the edge where the distance from the edge of the rectangular shape whose outer shape approximates to the shape of the chip is the shortest to the center. To be configured.
[0022]
As another aspect of the present invention, the electronic component is sucked to the suction surface formed at the tip of the nozzle, and the electronic component is based on the image detected from the suction surface side after the operation. The component mounting apparatus determines whether or not to mount at a predetermined position of the nozzle, and the shape of the suction surface formed at the tip of the nozzle is a plurality of radially protruding portions, for example, a cross portion or an X-shaped portion. Each tip of the protruding portion is outside the rectangular shape when the center of the suction surface and the rectangular shape approximate to the shape of the chip sucked on the suction surface are aligned. It is configured such that it coincides with a peripheral edge or the suction surface falls within the surface of the chip.
[0023]
With this configuration, the tip of the nozzle can have a different external shape from the rectangular tip.
In all of the embodiments of the present invention described above, in the image detection range in the depth direction in which an image is detected from the suction surface side, the shape of the suction surface formed at the tip of the nozzle is maintained and the nozzle is maintained. Can also be configured.
[0024]
With this configuration, it is possible to make the outer shape of the rectangular chip different from that of the rectangular chip over the image detection range in the depth direction in which an image is detected from the suction surface side.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Since the description of the configuration and operation of the component mounting apparatus overlaps with the description of the “conventional technology”, the description will be transferred to the “conventional technology”. The characteristic nozzle will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a view showing an example of a nozzle configured in the component mounting apparatus of the present invention. (D), (f), and (h) in FIG. 1 are suction surfaces of the conventional nozzle tip shown in FIG. 5 (c) and the tip of the nozzle configured in the component mounting apparatus of the present invention. The rectangular shape shown by the broken line in the figure represents the suction surface at the tip of the conventional nozzle, and the part surrounded by the solid line in the figure is the component mounting apparatus of the present invention. An example of the suction surface at the tip of the nozzle is shown. The solid line portions shown in (d), (f), and (h) of FIG. 1 are sequentially shown as an X-shaped suction surface 100, a cross-shaped suction surface 102, and a suction surface 104 that includes an X-shape. These were cut into the suction surface (rectangular shape surrounded by the broken line in the same figure) at the tip of the conventional nozzle, and the part where the cut was made from the center of the suction surface while leaving the longitudinal portion was dropped. It is formed into a shape. Needless to say, a circle indicated by a solid line at the center of each suction surface indicates an air passage.
[0027]
(E), (g), and (i) of FIG. 1 are perspective views of the nozzle having the suction surface shown in (d), (f), and (h) of FIG. (E) is a nozzle 106 having an X-shaped suction surface corresponding to (d), and (g) is a nozzle 108 having a cross-shaped suction surface corresponding to (f). (I) is the nozzle 110 having a suction surface including an X-shape corresponding to (h). There are various mounting forms of these nozzles and suction shafts. In this example, two protruding key-like portions of a suction shaft (not shown) are formed in each nozzle 106, 108, 110 in FIG. The thing of the form attached to the said suction shaft by being hooked in the recessed part 112 of the location was taken up. Note that the mounting method and the shape of the mounting portion are not described in detail here, but are based on a conventionally used method and shape.
[0028]
Now, at the nozzle tip, which is a characteristic part of this example, the suction surfaces 100, 102, 104 shown by solid lines in FIGS. 1D, 1F, and 1H are respectively arranged in this order. The nozzles 106, 108, 110 are provided, and a protruding portion 114 having a predetermined height is formed while maintaining the shape thereof. Each nozzle 106, 108, 110 including the protruding portion 114 has an air passage 116 indicated by a broken line.
[0029]
When the nozzles 106, 108, and 110 shown in this example are photographed from the suction surface side with the photographing camera 406 shown in FIG. 4 of the component mounting apparatus described in the related art, the photographing camera 406 has a predetermined depth. Since the range (this distance has a predetermined range depending on the performance of the camera) is focused and image recognition processing is performed from the image in that range, the solid lines in (d), (f), and (h) in FIG. The shape shown should just be maintained in the said range.
[0030]
Therefore, for example, a configuration as shown in FIG.
In the configuration shown in FIG. 1 (k), only the tip portion 118 of the protruding portion 114 indicated by the nozzle 106 having the X-shaped suction surface in FIG. 1 (e) is maintained in the X shape. The other protrusions 120 are configured to be maintained in a rectangular shape. When the protrusions 118 and 120 in FIG. (K) are illustrated from the suction surface side, they are shown as (j) in FIG. In FIG. 1 (j), the other protruding portion 120 is indicated by a rectangular shape indicated by a solid line of the outer frame, and the tip portion 118 of the protrusion is indicated by an X-shape as in FIG. 1 (d). . In addition, the part comprised by the rectangular shape does not need to be restricted to this shape, You may comprise by another shape. Further, (k) in FIG. 1 and (j) corresponding to this figure show the case of a nozzle having an X-shaped suction surface, but in addition to the nozzle having a cross-shaped suction surface, The present invention may be applied in the case of a nozzle having an adsorption surface including an X shape.
[0031]
In the present embodiment, the shape of the suction surface has been described for the above three types of shapes (an X shape, a cross shape, and a shape including an X shape). 1 or a portion protruding radially from the central airway with the broken line shown in FIG. 1D as a boundary (for example, the X-shaped suction surface 100 is centered toward the four corners of the rectangular shape) Four portions projecting from the air passage, the cross-shaped suction surface 102, four portions projecting from the central air passage in the vertical and horizontal directions parallel to each side of the rectangular shape, and the suction surface including the X-shape 104, a shape having a large number of four protruding portions from the central air passage toward the four corners of the rectangular shape and two protruding portions that protrude vertically, and from the edge of the rectangular shape To the center of the shape The shape that is cut in the center direction from one side including the point on the edge where the separation is shortest, the shape where the protruding portion is a curve, and the shape of the airway are also configured in a shape other than a circle Etc.
[0032]
Here, the shape of the airway other than the circle described above and the shape incised in the center direction from one side including the point on the edge where the distance from the edge of the rectangular shape to the center of the shape is the shortest are as follows. Give an example.
FIG. 2 is an example of a drawing of a suction surface at the tip of a nozzle having an airway shape other than a circle.
[0033]
In FIG. 2 (o), the airway is indicated by diagonal lines, and the airway having a shape in which the hourglass is tilted sideways as shown in the figure is shown in the adsorption surface. This air passage is formed with large air passages having the same shape at both ends (triangular triangles), and the air passages are narrowed so as to connect each other in the vicinity of the center.
[0034]
And in the shape of the suction surface having the air passage of this shape, a shape that is cut from one side including the point on the edge where the distance from the edge of the rectangular shape to the center of the shape is the shortest in the center direction As an example, the shape of the air passage is above and below the suction surface (the rectangular shape surrounded by the broken line in FIG. 1D, FIG. 1F, or FIG. 1G). The shape cut into the center is made to match.
[0035]
Since the suction surface can be provided with a wider space on the left and right than the suction surface shown in FIG. 1, it is easy to secure an air passage in the left and right spaces as shown in FIG. Become.
Moreover, (p) of FIG. 2 is a modified example of the air passage shown in (o) of FIG.
[0036]
The figure shows the shape of the suction surface similar to (o) of FIG. 2, and the shape of the airway indicated by the diagonal lines in FIG. 2 is the shape of a dogleg divided symmetrically about the center line m. It is shown in
Also, (q) in FIG. 2 is a modification of the airway shown in (o) of FIG. 2, as in (p) of FIG.
[0037]
In the same figure, the shape of the suction surface similar to (o) of FIG. 2 is shown, and the shape of the airway indicated by the slanted line in FIG. 2 is a letter T divided symmetrically with respect to the center line m. It is shown in the shape laid sideways.
In this way, it is also possible to construct a two-divided air passage or an integrally formed air passage having two wide holes. And if it is this shape, it is not necessary to suck up an electronic component by one air passage like the past, and it can comprise so that an electronic component cannot be adsorbed only by the air passage or hole of one side. By doing so, there is no part standing when the corner of the electronic component is adsorbed in one air passage or hole, and the electronic component is adsorbed in a plane only after a predetermined adsorption area is secured by the two air passages or holes. It becomes like this. In particular, when the shape of the air passage is narrow, such as a U-shape or a T-shape, the corners of the electronic components are less likely to enter the air passage, so that the standing of the components can be more reliably eliminated. Considering only the effect of eliminating the part standing, the shape of the suction surface may be a conventional rectangular shape, but as in this example, the point on the edge where the distance from the edge of the rectangular shape to the center of the shape is the shortest By making a shape with a cut in the center direction from one side to the other, there is no part standing, and even if there is no part, it is recognized by the image recognition side that the electronic part is normally sucked It becomes possible to prevent this.
[0038]
In this example, up to two examples of this air passage or hole are shown, but three or more may be used, and the shape can be arbitrarily designed.
Further, although not particularly illustrated, the shape of the nozzle of the suction surface of this example may be configured similarly in the manner described in FIG.
[0039]
Further, there may be one air passage inside the nozzle, and a plurality of air passages may be provided only on the suction surface, or the air passage inside the nozzle and the air hole on the suction surface may be configured on a one-to-one basis.
Further, the suction surface shown in FIGS. 1 and 2 is not limited to the above-described surface, and is appropriately designed according to the chip-shaped electronic component to be used, such as increasing the edge or providing a recess in the suction portion. it can.
[0040]
As described above, in the present embodiment, for example, the shape of a chip-shaped electronic component that is a rectangular shape such as a resistor, a capacitor, a transistor, or an IC is completely different from the shape of the suction surface that sucks it, and the photographing camera Even if the images captured in step 1 are compared by the pattern matching method or the like, erroneous recognition that the shapes are the same does not occur.
[0041]
In addition, since the longitudinal direction portion of the conventional nozzle having a rectangular suction surface is left, even if the suction position is slightly deviated from the center when the electronic component is sucked, the electronic component is stably tilted as in the conventional case. Can be adsorbed.
In addition, if a plurality of air holes on the suction surface at the tip of the nozzle are provided, it is easy to prevent the component from standing when the electronic component is sucked.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the component mounting apparatus, the chip-like electronic component that is sucked at the tip of the component suction nozzle is standing or the tip-like electronic component is at the tip of the component suction nozzle. It is possible to determine that an unabsorbed state is an error based on image recognition.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a nozzle configured in a component mounting apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an example of a suction surface at the tip of a nozzle having an airway shape other than a circle.
FIG. 3 is a perspective view seen through an internal mechanism of the component mounting apparatus.
FIG. 4 is a view showing an internal mechanism and a tape feeder.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a conventional nozzle and an electronic component.
FIG. 6 is a view of a nozzle tip showing a part standing state.
[Explanation of symbols]
100 X-shaped adsorption surface 102 Cross-shaped adsorption surface 104 X-shaped adsorption surface 106 Nozzle with X-shaped adsorption surface 108 Nozzle with cross-shaped adsorption surface 110 X-shaped Nozzle 112 having a suction surface including a concave portion 114 a protruding portion 116 an air passage

Claims

A component mounting apparatus for photographing an electronic component adsorbed on a suction surface at the tip of a nozzle from the suction surface side with a photographing camera, and determining a suction state of the electronic component based on the photographed image ,
The shape of the suction surface of the distal end of the nozzle, Ri shape and shape der other than a perfect circle cut off a portion from a rectangular shape similar to the shape of the chip,
The tip of the suction nozzle is kept in the same shape as the suction surface up to a predetermined depth range in which image recognition processing can be performed by an image taken by the photographing camera provided in the component mounting apparatus.
A component mounting apparatus characterized by that.

The shape of the suction surface at the tip of the nozzle is a shape obtained by cutting off a part of the rectangular shape that approximates the shape of the chip, leaving at least a portion in the longitudinal direction.
The component mounting apparatus according to claim 1 .

The shape of the suction surface at the tip of the nozzle is a shape obtained by cutting off a part of the rectangular shape that approximates the shape of the chip, leaving at least a portion longer than the shortest distance from the center to the edge,
The component mounting apparatus according to claim 1 .

The shape of the suction surface of the distal end of the nozzle includes a point on said edge where the distance from the edge of the rectangular shape similar to the shape or chip shape made of a plurality of protruding portions of the radial distance from the center is the shortest It is a shape that is cut from one side to the central direction ,
The component mounting apparatus according to claim 1 .

The shape of the suction surface at the tip of the nozzle is composed of a plurality of radially protruding portions , and each tip of the protruding portion when the center of the rectangular shape and the suction surface is aligned is the rectangular shape. Coincides with or fits within the outer periphery ,
The component mounting apparatus according to claim 1 .

The plurality of radial protruding portions are configured with at least cross portions or X-shaped portions,
The component mounting apparatus according to claim 4, wherein the component mounting apparatus is a component mounting apparatus.

Two or more air passages for sucking electronic components are formed on the suction surface,
The component mounting apparatus according to claim 1, wherein the component mounting apparatus is a component mounting apparatus.