JP3960138B2

JP3960138B2 - Mounting position accuracy evaluation method, position accuracy evaluation jig and dedicated board for electronic component mounting apparatus

Info

Publication number: JP3960138B2
Application number: JP2002176852A
Authority: JP
Inventors: 惠介藤代; 明仲島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: JP2004022866A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置において、制御データ上の目標搭載位置と搭載ヘッドによる実際の搭載位置との位置ずれ状態を検出・評価する電子部品実装装置における実装位置精度評価方法および位置精度評価用の治具ならびに専用基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置では、部品供給部から電子部品をピックアップした搭載ヘッドを実装対象の基板上まで移動させて搭載を行う。電子部品実装装置は一般に部品認識用のカメラを備えており、このカメラによって電子部品を撮像することにより電子部品の位置を検出し、この位置検出結果に基づいて電子部品搭載時の位置合わせが行われる。
【０００３】
ところが、実際の電子部品を搭載ヘッドによってピックアップして基板に搭載する場合には、電子部品のリードなどの接合部が基板の電極上に正しく搭載されるとは限らず、種々の要因により位置ずれを生じる場合が多い。例えばこのような位置ずれの要因としては、基板の位置決め誤差、部品認識カメラの認識誤差、搭載ヘッドを移動させるヘッド移動機構の機構誤差など各種の要因が存在する。このため、実装装置の立ち上げ時、搭載ヘッドやカメラ取り付け部分の分解・再装着時などには、実装装置に実際に搭載動作を行わせて位置ずれ量を実際に測定し、必要な実装位置精度が確保されているか否かを評価する実装位置精度評価が行われる。
【０００４】
この実装位置精度においては、従来より位置精度評価用に製作された治具を搭載ヘッドに保持させ、基板へ搭載した後に設計データ上の目標搭載位置と実際の搭載位置との位置ずれを拡大して観察することにより、位置ずれ量を求めている。位置精度評価用の治具としては、従来より板状の金属を高精度に機械加工して評価対象となる電子部品の平面形状を模したものが一般に用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の治具には、以下に述べるように種々の不都合があった。まず、このような治具は高精度の機械加工を要するため、製作に費用と時間を要していた。また、部品小型化に伴ってリード幅など部品各部の寸法が微細化していることから、治具として必要な剛性を確保することが難しく、繰り返し使用時における形状精度の確保が困難であった。
【０００６】
さらには、このように機械加工によって製作された治具を用いる場合には、治具の金属表面の発錆など表面性状の経時劣化によって照明光の反射状態が安定しないことから、搭載ヘッドに保持された状態の治具を下方から部品認識カメラによって認識する場合には、治具の上方に位置している反射板によって反射された光を受光して治具のシルエットを認識する透過照明による認識方法を用いざるを得なかった。このため、治具を用いた場合の認識結果と実機における反射照明による認識結果との間に誤差を生じ、実装位置精度評価の正確さを欠く要因となっていた。このように、従来の実装位置精度評価方法には、位置精度評価用の治具の構造に起因して、精度と耐久性を確保することが困難で、しかも実機と同じ反射照明による認識方法を用いることができないという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明は、高精度で耐久性に優れ、しかも実機と同じ反射照明による認識方法を用いることができる電子部品実装装置における実装位置精度評価方法および位置精度評価用の治具ならびに専用基板を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置における実装位置精度評価方法は、電子部品を搭載ヘッドによってピックアップして基板に搭載する電子部品実装装置において、制御データ上の目標搭載位置と前記搭載ヘッドによる実際の搭載位置との位置ずれ状態を観察することにより当該電子部品実装装置による実装位置精度を評価する電子部品実装装置における実装位置精度評価方法であって、前記搭載ヘッドによって位置精度評価用の治具を保持する治具保持工程と、搭載ヘッドに保持された前記治具を反射照明条件下で下方から撮像する撮像工程と、この撮像により取得した画像を認識処理することにより前記治具の位置を認識する位置認識工程と、この位置認識結果に基づいて前記搭載ヘッドを移動させて保持した治具を位置精度評価用の専用基板に設定された目標搭載位置に搭載する搭載工程と、治具が搭載された前記専用基板を観察することにより前記目標搭載位置と実際の搭載位置との位置ずれを検出する位置ずれ検出工程とを含み、前記精度評価用の治具として、透明な板部材と、この板部材の下面に評価対象の電子部品の形状に対応して正方形状に形成され前記電子部品の形状特徴部であるリードの平面形状に該当する範囲のみ透光を許容する光透過パターンと、前記板部材の上面に前記光透過パターンの範囲に対応して形成され前記板部材の下面側から入射した照明光を拡散反射する拡散反射層と、前記板部材の下面に形成され前記位置ずれ検出工程において前記専用基板上の搭載位置参照部との位置ずれを検出するために用いられる前記光透過パターンの外側に形成されたスケールパターンとを備えた治具を用いる。
【０００９】
請求項２記載の位置精度評価用の治具は、電子部品を搭載ヘッドによってピックアップして基板に搭載する電子部品実装装置において、制御データ上の目標搭載位置と前記搭載ヘッドによる実際の搭載位置との位置ずれ状態を観察することにより当該電子部品実装装置による実装位置精度を評価する実装位置精度評価において位置精度評価用の専用基板とともに用いられる位置精度評価用の治具であって、透明な板部材と、この板部材の下面に評価対象の電子部品の形状に対応して正方形状に形成され前記電子部品の形状特徴部であるリードの平面形状に該当する範囲のみ透光を許容する光透過パターンと、前記板部材の上面に前記光透過パターンの範囲に対応して形成され前記板部材の下面側から入射した照明光を拡散反射する拡散反射層と、前記板部材の下面に形成され前記専用基板への搭載後に搭載位置参照部との位置ずれを検出するために用いられる前記光透過パターンの外側に形成されたスケールパターンとを備えた。
【００１０】
請求項３記載の位置精度評価用の専用基板は、電子部品を搭載ヘッドによってピックアップして基板に搭載する電子部品実装装置において、制御データ上の目標搭載位置と前記搭載ヘッドによる実際の搭載位置との位置ずれ状態を観察することにより当該電子部品実装装置による実装位置精度を評価する実装位置精度評価において、透明な板部材と、この板部材の下面に評価対象の電子部品の形状に対応して正方形状に形成され前記電子部品の形状特徴部であるリードの平面形状に該当する範囲のみ透光を許容する光透過パターンと、前記板部材の上面に前記光透過パターンの範囲に対応して形成され前記板部材の下面側から入射した照明光を拡散反射する拡散反射層と、前記板部材の下面の前記光透過パターンの外側に形成されたスケールパターンとを備えた位置精度評価用の治具とともに用いられる位置精度評価用の専用基板であって、前記スケールパターンに対応して形成され前記治具の搭載後に前記スケールパターンの位置ずれを検出するために参照される搭載位置参照部が設けられている。
【００１１】
各本発明によれば、透明な板部材の下面に評価対象の電子部品に対応して形成され電子部品の形状特徴部に該当する範囲のみ透光を許容する光透過パターンと、板部材の上面に光透過パターンの範囲に対応して形成され板部材の下面側から入射した照明光を拡散反射する拡散反射層と、板部材の下面に形成され専用基板への搭載後に搭載位置参照点との位置ずれを検出するために用いられるスケールパターンとを備えた治具を用いることにより、高精度で耐久性に優れ、しかも実機と同じ反射照明による認識方法を用いることができる。
【００１２】
【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電子部品実装装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態の実装位置精度評価対象となる電子部品の説明図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態の位置精度評価用の治具の側面図、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態の位置精度評価用の治具の下面図、図４は本発明の一実施の形態の位置精度評価用の治具を対象とする撮像の説明図、図５、図６は本発明の一実施の形態の位置精度評価用の専用基板の平面図、図７は本発明の一実施の形態の実装位置精度評価方法における位置ずれ検出の説明図である。
【００１３】
まず図１を参照して電子部品実装装置について説明する。図１において、電子部品実装装置１は、移動テーブル２によって移動する搭載ヘッド３を備えている。移動テーブル２および搭載ヘッド３はヘッド駆動部１７によって駆動される。搭載ヘッド３はノズル３ａによって部品トレイ４から電子部品５をピックアップし、基板保持部６によって位置決めされた基板７Ａ上に電子部品５を実装する。図２に示すように、電子部品５はＱＦＰ型のＩＣ部品であり、封止樹脂の外縁部から半田接合用のリード５ａが延出した形状となっている。リード５ａは、後述する電子部品５の画像認識において、位置検出のための形状特徴部として用いられる。
【００１４】
部品トレイ４から基板保持部６に至る移動経路にはカメラ８が配設されており、ノズル３ａに保持された電子部品５がカメラ８の上方を通過することにより、電子部品５がカメラ８によって撮像される。この撮像に際しては、電子部品５に対して照明部９によって斜め下方から照明光が照射され、電子部品５からの反射光がカメラ８に入射することにより、電子部品５の撮像が行われる。
【００１５】
この撮像によって取得された画像データは画像認識部１５に送られ、ここで画像認識処理することにより、電子部品５が認識される。認識結果は制御部１６に送られ、搭載ヘッド３によって電子部品５を基板７に搭載する際には、この認識結果に基づいて制御部１６がヘッド駆動部１７を制御することにより、電子部品５の基板７Ａへの位置合わせが行われる。
【００１６】
次に図３を参照して、電子部品実装装置１による実装位置精度の評価に用いられる治具について説明する。この治具は後述するように位置精度評価のための試し実装においてにおいて専用基板に搭載され、搭載状態で制御データ上の目標搭載位置と搭載ヘッド３による実際の治具１０の搭載位置との位置ずれ状態が観察される。そしてこの観察結果に基づいて、当該電子部品実装装置による実装位置精度が評価される。
【００１７】
図３において、治具１０は透明な樹脂やガラスで製作された板部材１１を主体としており、板部材１１の下面には評価対象となる電子部品５の形状に対応した正方形状の形状パターン１３が形成されている。形状パターン１３は、光を反射せずまた光が透過しないクローム皮膜などで形成されており、電子部品５のリード５ａの平面形状に対応した部分だけが除去されて切り抜き部１３ａを形成した形状となっている。形状パターン１３に下面側から光を照射すると、切り抜き部１３ａの部分のみ光の透過が許容される。すなわち、形状パターン１３は、板部材１３の下面に評価対象の電子部品に対応して形成され、電子部品５の形状特徴部に該当する範囲のみ透光を許容する光透過パターンとなっている。
【００１８】
板部材１１の上面には、白色反射紙１２が貼着されている。白色反射紙１２は、形状パターン１３の少なくとも切り抜き部１３ａを含んだ範囲に貼着されており、板部材１１の下面側から入射した光は白色反射紙１２の下面によって下方に拡散反射される。白色反射紙１２は、板部材１１の上面に光透過パターンの範囲に対応して形成され、板部材１１の下面側から入射した照明光を拡散反射する拡散反射層となっている。
【００１９】
板部材１１の下面の形状パターン１３の外側には、スケールパターン１４が形成されている。スケールパターン１４は、形状パターン１３の形成過程において同時に形成され、形状パターン１３における各辺の切り抜き部１３ａを各辺毎にそれぞれ外側方向に平行移動させた配置となっている。このスケールパターン１４は、以下に説明する専用基板に治具１０を搭載した後において、専用基板に設けられた搭載位置参照部との移載位置ずれを検出するために設けられている。
【００２０】
図４は、搭載ヘッド３のノズル３ａに保持させた治具１０を、カメラ８によって下方から撮像する状態を示している。図４（ａ）に示すように、治具１０をカメラ８の上方に位置させた状態で照明部９を点灯すると、照明部９から照射される照明光は治具１０の中心に対して略斜め下方から入射する。これらの照明光のうち、形状パターン１３の膜部分に入射した光はクローム被膜によって吸収され下方へは反射されない。また、形状パターン１３の外側の板部材１１に入射した光は、透明な板部材１１を透過した後上方に配置された搭載ヘッド３の反射板によって吸収され、同様に下方へは反射されない。
【００２１】
これに対し、形状パターン１３の切り抜き部１３ａに入射した光は、板部材１１を透過した後白色反射板１２の下面によって拡散反射され、この拡散反射光は切り抜き部１３ａを介して下方に反射される（矢印ａ参照）。そしてこの反射光をカメラ８が受光することにより、図４（ｂ）に示すように、切り抜き部１３ａの部分のみが明色で現れ、その他の範囲が暗色で現れる画像を取得することができる。前述のように切り抜き部１３ａは電子部品５のリード５ａの平面形状に対応していることから、図４（ｂ）に示す画像は、電子部品５を反射照明によって下方から撮像して得られる画像、すなわち金属光沢面を有するリード５ａの部分のみが、下方からの照明光により明色で現れる画像と等価な画像となっている。
【００２２】
次に位置精度評価用の専用基板について説明する。この専用基板は治具１０を用いた実装位置精度評価において治具１０とともに用いられる検査用の基板であり、検査時に基板７Ａの代わりに基板保持部６上に載置して用いられる。図５に示すように、専用基板７には、電子部品５のリード５ａに対応したダミー電極７ａが設けられている。ダミー電極７ａは、位置精度評価用の実装動作において、搭載ヘッド３が治具１０を搭載する際の目標位置を示すものである。すなわち、搭載動作に先立って、基板認識用のカメラ（図示省略）によって専用基板７上のダミー電極７ａを撮像することにより、目標搭載位置が認識される。
【００２３】
ダミー電極７ａの周囲には、スケール電極７ｂが設けられている。スケール電極７ｂは、治具１０におけるスケールパターン１４の配列位置に対応して設けられており、治具１０をダミー電極７ａに合わせて搭載した後の状態において、スケールパターン１４とスケール電極７ａとの位置ずれ状態を顕微鏡などの観察手段で観察することにより、治具１０の目標搭載位置に対する位置ずれを検出することができる。スケール電極７ｂは、治具１０の搭載後にスケールパターン１４の位置ずれを検出するために参照される搭載位置参照部となっている。
【００２４】
次に、電子部品実装装置１を用いて電子部品５を対象として行われる実装位置精度評価方法について説明する。この実装位置精度評価は、ダミー部品としての治具１０を専用基板７に搭載する実装動作を電子部品実装装置１に行わせ、制御データ上における目標搭載位置と、搭載ヘッド３による実際の搭載位置との位置ずれ状態を観察することにより、電子部品実装装置１による実装位置精度を評価するものである。
【００２５】
まず、図１に示す部品トレイ４に位置精度評価用の治具１０を載置し、次いで搭載ヘッド３にピックアップ動作を行わせて治具１０をノズル３ａで保持する（治具保持工程）。次いで、搭載ヘッド３をカメラ８上に移動させ、ノズル３ａに保持された治具１０を、照明部９によって照射された反射照明条件下でカメラ８によって下方から撮像する（撮像工程）。そしてこの撮像により取得した画像を、画像認識部１５によって認識処理することにより、治具１０の位置を認識する（位置認識工程）。
【００２６】
この後、この位置認識結果に基づいて搭載ヘッド３を専用基板７を保持した基板保持部６上に移動させて、保持した治具１０を専用基板７に設定された目標搭載位置に搭載する（搭載工程）。この目標搭載位置の設定は、前述のように基板認識用のカメラで専用基板７のダミー電極７ａの位置を認識することにより行ってもよく、またダミー電極７ａの専用基板７における位置が正確な数値データで示された専用基板７を用いる場合には、基板保持部６上において専用基板７を機械的に位置合わせすることにより、前記数値データそのものを目標搭載位置として用いてもよい。
【００２７】
次いで、治具１０が搭載された専用基板７を観察することにより、専用基板７上に予め設定された目標搭載位置と、搭載ヘッド３によって搭載された治具１０の実際の搭載位置との位置ずれを検出する（位置ずれ検出工程）。この位置ずれ検出は、治具１０が搭載された専用基板７（図６参照）を、顕微鏡を用いて観察することによって行われる。
【００２８】
この位置ずれ検出について、図６，図７を参照して説明する。ここでは、治具１０が専用基板７において矢印ｂ方向にわずかに位置ずれした状態における位置ずれ検出の例を説明する。図６に示すように治具１０を搭載した状態では、ダミー電極７ａは板部材１１の上面に貼着された白色反射紙１２によって覆われており、ダミー電極７ａ自体を観察して位置ずれ状態を検出することができない。このため本実施の形態では、専用基板７に設けられたスケール電極７ｂと治具１０に設けられたスケールパターン１４とを対比観察することにより、位置ずれを検出するようにしている。
【００２９】
すなわち図７に示すように、スケール電極７ｂとスケールパターン１４との
位置ずれを顕微鏡によって観察する。図７（ａ）、（ｂ）は、図６中Ａ，Ｂで示す範囲の拡大図である。前述のように治具１０が位置ずれしている結果、図７（ａ）に示すように、範囲Ａ内の各スケールパターン１４はスケール電極７ｂに対して長手方向に、それぞれｄ１，ｄ２，ｄ３だけ位置ずれしている。また図７（ｂ）に示すように、範囲Ｂ内の各スケールパターン１４はスケール電極７ｂに対して幅方向に、それぞれｄ４，ｄ５，ｄ６だけ位置ずれしている。これらの位置ずれは、顕微鏡の撮像視野内に並置した測寸用の目盛りと比較することによって読み取られる。
【００３０】
位置ずれ検出においては、全てのスケールパターン１４について位置ずれ量の測定を行うようにしてもよく、また位置ずれ測定用に予め設定された特定位置においてのみ、位置ずれ量を検出するようにしてもよい。そして、読み取られた位置ずれ量データを判定用データと対比することにより、実装位置精度が評価される。
【００３１】
上記説明したように、本実施の形態に示す位置精度評価用の治具は、板部材１１に形状パターン１３やスケールパターン１４を形成し、これに白色反射紙１２を貼着しただけの簡単な構成であることから、高精度の機械加工を要する従来の治具と比較して、極めて簡便・安価に製作することができる。また、部品小型化に伴って部品各部の寸法が微細化した電子部品を対象とする場合においても、リード幅が小さいことは形状パターンを形成する上で何ら障害とはならないことから、治具として必要な剛性が容易に確保され、繰り返し使用時における形状精度の劣化などの問題が生じない。
【００３２】
さらには、従来の機械加工によって製作された治具を用いる場合には、治具表面の発錆など表面性状の経時によって照明光の反射状態が安定しないことから、搭載ヘッドに保持された状態の治具を下方から部品認識カメラによって認識する場合には、治具の上方に位置している反射板によって反射された光を受光して治具のシルエットを認識する透過照明による認識方法を用いざるを得なかった。これに対し本実施の形態に示す治具では、反射照明によって得られる画像と等価な画像を得ることができるため、実機における反射照明による認識結果との間に誤差を生じることがなく、正確な実装位置精度評価が行えるという利点がある。なお、上記例では電子部品５のリード５ａに１対１で対応したスケールパターン１４を設け、このスケールパターン１４とスケール電極７ｂとの位置ずれを観察する例を示しているが、必ずしもスケールパターン１４をリード５ａに１対１対応させる必要はなく、電子部品５の形状特徴点として特定されたリード５ａのみに対応させたスケールパターンを設けるようにしてもよい。また、上記例では搭載後の状態を顕微鏡で目視観察することにより位置ずれを検出する例を示しているが、もちろん搭載後の状態をカメラで観察して、画像認識などの光学的手法によって位置ずれを自動的に検出するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、透明な板部材の下面に評価対象の電子部品に対応して形成され電子部品の形状特徴部に該当する範囲のみ透光を許容する光透過パターンと、板部材の上面に光透過パターンの範囲に対応して形成され板部材の下面側から入射した照明光を拡散反射する拡散反射層と、板部材の下面に形成され専用基板への搭載後に搭載位置参照点との位置ずれを検出するために用いられるスケールパターンとを備えた治具を用いるようにしたので、高精度で耐久性に優れ、しかも実機と同じ反射照明による認識方法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態の実装位置精度評価対象となる電子部品の説明図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の位置精度評価用の治具の側面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の位置精度評価用の治具の下面図
【図４】本発明の一実施の形態の位置精度評価用の治具を対象とした撮像の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の位置精度評価用の専用基板の平面図
【図６】本発明の一実施の形態の位置精度評価用の専用基板の平面図
【図７】本発明の一実施の形態の実装位置精度評価方法における位置ずれ検出の説明図
【符号の説明】
１電子部品実装装置
３搭載ヘッド
５電子部品
５ａリード
７専用基板
７ａダミー電極
７ｂスケール電極
８カメラ
９照明部
１０治具
１１板部材
１２白色反射紙
１３形状パターン
１４スケールパターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting apparatus that mounts electronic components on a substrate, and mounting position accuracy in the electronic component mounting apparatus that detects and evaluates the misalignment state between the target mounting position on the control data and the actual mounting position by the mounting head. The present invention relates to an evaluation method, a jig for position accuracy evaluation, and a dedicated substrate.
[0002]
[Prior art]
In the electronic component mounting apparatus, mounting is performed by moving a mounting head that picks up an electronic component from a component supply unit onto a substrate to be mounted. An electronic component mounting apparatus generally includes a camera for component recognition. The position of the electronic component is detected by imaging the electronic component with this camera, and alignment is performed when the electronic component is mounted based on the position detection result. Is called.
[0003]
However, when an actual electronic component is picked up by the mounting head and mounted on the substrate, the joints such as the lead of the electronic component are not always correctly mounted on the electrode of the substrate, and the position shifts due to various factors. Often occurs. For example, there are various factors such as a positional error of the substrate, a recognition error of the component recognition camera, and a mechanism error of a head moving mechanism that moves the mounting head as the cause of such a positional deviation. For this reason, when starting up the mounting device, or when disassembling or remounting the mounting head or camera mounting part, the mounting device actually performs the mounting operation to actually measure the misalignment, and the required mounting position. Mounting position accuracy evaluation is performed to evaluate whether or not accuracy is ensured.
[0004]
With regard to this mounting position accuracy, a jig manufactured for position accuracy evaluation from the past is held on the mounting head, and after mounting on the board, the displacement between the target mounting position on the design data and the actual mounting position is increased. The amount of positional deviation is obtained by observing. Conventionally, as a jig for position accuracy evaluation, a plate-like metal machined with high accuracy is used to simulate the planar shape of an electronic component to be evaluated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional jig has various disadvantages as described below. First, since such a jig requires high-precision machining, it requires cost and time to manufacture. In addition, since the dimensions of each part of the component such as the lead width are miniaturized along with the miniaturization of the component, it is difficult to ensure the rigidity necessary for the jig, and it is difficult to ensure the shape accuracy during repeated use.
[0006]
Furthermore, when using a jig manufactured by machining in this way, the reflected state of the illumination light is not stable due to deterioration of the surface properties such as rusting on the metal surface of the jig, so it is held by the mounting head. When recognizing the jig in the state from below using the component recognition camera, the light reflected by the reflector located above the jig is received to recognize the jig silhouette. I had to use the method. For this reason, an error is generated between the recognition result when the jig is used and the recognition result by the reflected illumination in the actual machine, which is a cause of lack of accuracy of the mounting position accuracy evaluation. As described above, the conventional mounting position accuracy evaluation method is difficult to ensure the accuracy and durability due to the structure of the jig for position accuracy evaluation. There was a problem that it could not be used.
[0007]
Therefore, the present invention provides a mounting position accuracy evaluation method, a position accuracy evaluation jig, and a dedicated substrate in an electronic component mounting apparatus that can use the same recognition method using reflected illumination as that of a real machine with high accuracy and durability. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The mounting position accuracy evaluation method for an electronic component mounting apparatus according to claim 1 is an electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component by a mounting head and mounts the electronic component on a substrate. A mounting position accuracy evaluation method in an electronic component mounting apparatus that evaluates the mounting position accuracy of the electronic component mounting apparatus by observing a misalignment state with respect to the mounting position, wherein a mounting accuracy evaluation jig is provided by the mounting head. A jig holding process for holding, an imaging process for imaging the jig held by the mounting head from below under reflected illumination conditions, and a position of the jig by recognizing an image acquired by this imaging A position recognition step and a jig for moving and holding the mounting head based on the position recognition result for position accuracy evaluation A mounting step for mounting at a target mounting position set on the plate, and a positional deviation detection step for detecting a positional deviation between the target mounting position and the actual mounting position by observing the dedicated substrate on which a jig is mounted; A transparent plate member as the accuracy evaluation jig , and a lead that is formed in a square shape corresponding to the shape of the electronic component to be evaluated on the lower surface of the plate member and is a shape feature of the electronic component A light transmission pattern that allows light transmission only in a range corresponding to the planar shape of the light, and diffused reflection of illumination light formed on the upper surface of the plate member corresponding to the range of the light transmission pattern and incident from the lower surface side of the plate member diffuse reflection layer and, outside the formation of the light transmitting pattern used to detect the positional deviation of the mounting position reference portion on the dedicated substrate at said position displacement detecting step is formed on the lower surface of the plate member It was used a jig that includes a scale pattern.
[0009]
The jig for position accuracy evaluation according to claim 2 is an electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component by a mounting head and mounts the electronic component on a substrate, and includes a target mounting position on control data and an actual mounting position by the mounting head. A jig for position accuracy evaluation used together with a dedicated substrate for position accuracy evaluation in mounting position accuracy evaluation for evaluating mounting position accuracy by the electronic component mounting apparatus by observing the position deviation state of the transparent component, Light transmission that allows light transmission only in a range corresponding to the planar shape of the member and the shape of the electronic component formed on the lower surface of the plate member in a square shape corresponding to the shape of the electronic component to be evaluated A diffuse reflection layer that diffuses and reflects illumination light that is formed on the upper surface of the plate member corresponding to the range of the light transmission pattern and that is incident from the lower surface side of the plate member , And a scale pattern formed on the outside of the light transmitting pattern used to detect the positional deviation of the mounting position reference portion after being formed on the lower surface of the plate member mounted to the dedicated substrate.
[0010]
The dedicated substrate for position accuracy evaluation according to claim 3 is an electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component by a mounting head and mounts the electronic component on the substrate, and includes a target mounting position on control data and an actual mounting position by the mounting head. In the mounting position accuracy evaluation that evaluates the mounting position accuracy by the electronic component mounting apparatus by observing the misalignment state of the transparent plate member, the lower surface of the plate member corresponds to the shape of the electronic component to be evaluated. A light-transmitting pattern that is formed in a square shape and allows light transmission only in a range corresponding to the planar shape of the lead that is a shape feature of the electronic component, and formed on the upper surface of the plate member corresponding to the range of the light-transmitting pattern and diffuse reflection layer diffuses and reflects the illumination light incident from the lower surface of said plate member is, scale formed on the outside of the light transmitting pattern of the lower surface of the plate member A dedicated substrate for position accuracy evaluation used together with a position accuracy evaluation jig provided with a turn, which is formed corresponding to the scale pattern, and detects a displacement of the scale pattern after the jig is mounted. Therefore, a mounting position reference section to be referred to is provided.
[0011]
According to each of the present invention, a light transmission pattern formed on the lower surface of the transparent plate member corresponding to the electronic component to be evaluated and allowing light transmission only in a range corresponding to the shape feature of the electronic component, and the upper surface of the plate member And a diffuse reflection layer that diffuses and reflects illumination light incident from the lower surface side of the plate member formed corresponding to the range of the light transmission pattern, and a mounting position reference point that is formed on the lower surface of the plate member and mounted on the dedicated substrate. By using a jig provided with a scale pattern used to detect misalignment, it is possible to use the same recognition method using reflected illumination as that of a real machine with high accuracy and excellent durability.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of an electronic component to be evaluated for mounting position accuracy according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3B is a bottom view of a position accuracy evaluation jig according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view of one embodiment of the present invention. FIG. 5 and FIG. 6 are plan views of a dedicated substrate for position accuracy evaluation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is the present invention. It is explanatory drawing of the position shift detection in the mounting position accuracy evaluation method of one embodiment.
[0013]
First, an electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the electronic component mounting apparatus 1 includes a mounting head 3 that is moved by a moving table 2. The moving table 2 and the mounting head 3 are driven by a head driving unit 17. The mounting head 3 picks up the electronic component 5 from the component tray 4 by the nozzle 3 a and mounts the electronic component 5 on the substrate 7 </ b> A positioned by the substrate holding unit 6. As shown in FIG. 2, the electronic component 5 is a QFP-type IC component, and has a shape in which a lead 5a for solder bonding extends from the outer edge portion of the sealing resin. The lead 5a is used as a shape feature for position detection in image recognition of the electronic component 5 described later.
[0014]
A camera 8 is disposed on the movement path from the component tray 4 to the substrate holding unit 6, and the electronic component 5 held by the nozzle 3 a passes above the camera 8, so that the electronic component 5 is moved by the camera 8. Imaged. At the time of this imaging, the electronic component 5 is irradiated with illumination light from obliquely below by the illumination unit 9, and reflected light from the electronic component 5 enters the camera 8, whereby the electronic component 5 is imaged.
[0015]
The image data acquired by this imaging is sent to the image recognition unit 15 where the electronic component 5 is recognized by performing image recognition processing. The recognition result is sent to the control unit 16, and when the electronic component 5 is mounted on the substrate 7 by the mounting head 3, the control unit 16 controls the head driving unit 17 based on the recognition result, thereby the electronic component 5. Is aligned with the substrate 7A.
[0016]
Next, with reference to FIG. 3, the jig | tool used for evaluation of the mounting position accuracy by the electronic component mounting apparatus 1 is demonstrated. As will be described later, this jig is mounted on a dedicated substrate in trial mounting for evaluating position accuracy, and the position between the target mounting position on the control data and the actual mounting position of the jig 10 by the mounting head 3 in the mounted state. A shift state is observed. Based on the observation result, the mounting position accuracy by the electronic component mounting apparatus is evaluated.
[0017]
In FIG. 3, a jig 10 mainly includes a plate member 11 made of transparent resin or glass, and a square shape pattern 13 corresponding to the shape of the electronic component 5 to be evaluated is formed on the lower surface of the plate member 11. Is formed. The shape pattern 13 is formed of a chrome film that does not reflect light and does not transmit light, and has a shape in which only a portion corresponding to the planar shape of the lead 5a of the electronic component 5 is removed to form a cutout portion 13a. It has become. When the shape pattern 13 is irradiated with light from the lower surface side, only the cutout portion 13a is allowed to transmit light. That is, the shape pattern 13 is formed on the lower surface of the plate member 13 so as to correspond to the electronic component to be evaluated, and is a light transmission pattern that allows light transmission only in a range corresponding to the shape feature of the electronic component 5.
[0018]
White reflective paper 12 is attached to the upper surface of the plate member 11. The white reflective paper 12 is stuck in a range including at least the cutout portion 13 a of the shape pattern 13, and light incident from the lower surface side of the plate member 11 is diffusely reflected downward by the lower surface of the white reflective paper 12. The white reflective paper 12 is formed on the upper surface of the plate member 11 corresponding to the range of the light transmission pattern, and serves as a diffuse reflection layer that diffusely reflects illumination light incident from the lower surface side of the plate member 11.
[0019]
A scale pattern 14 is formed outside the shape pattern 13 on the lower surface of the plate member 11. The scale pattern 14 is formed at the same time in the formation process of the shape pattern 13 and is arranged by translating the cutout portions 13a of each side of the shape pattern 13 in the outward direction for each side. The scale pattern 14 is provided to detect a transfer position deviation from the mounting position reference portion provided on the dedicated substrate after the jig 10 is mounted on the dedicated substrate described below.
[0020]
FIG. 4 shows a state in which the jig 10 held by the nozzle 3 a of the mounting head 3 is imaged from below by the camera 8. As shown in FIG. 4A, when the illumination unit 9 is turned on with the jig 10 positioned above the camera 8, the illumination light emitted from the illumination unit 9 is approximately the center of the jig 10. Incident from below. Of these illumination lights, light incident on the film portion of the shape pattern 13 is absorbed by the chrome film and is not reflected downward. Further, the light incident on the plate member 11 outside the shape pattern 13 is absorbed by the reflection plate of the mounting head 3 disposed above after passing through the transparent plate member 11 and is not reflected downward as well.
[0021]
On the other hand, the light incident on the cutout portion 13a of the shape pattern 13 is diffused and reflected by the lower surface of the white reflector 12 after passing through the plate member 11, and this diffusely reflected light is reflected downward through the cutout portion 13a. (See arrow a). Then, when the reflected light is received by the camera 8, as shown in FIG. 4B, it is possible to obtain an image in which only the cutout portion 13a appears in a light color and the other range appears in a dark color. Since the cutout portion 13a corresponds to the planar shape of the lead 5a of the electronic component 5 as described above, the image shown in FIG. 4B is an image obtained by capturing the electronic component 5 from below with reflected illumination. That is, only the portion of the lead 5a having a metallic gloss surface is an image equivalent to an image appearing in a bright color by illumination light from below.
[0022]
Next, a dedicated substrate for evaluating position accuracy will be described. This dedicated substrate is an inspection substrate used together with the jig 10 in the mounting position accuracy evaluation using the jig 10, and is used by being placed on the substrate holding portion 6 instead of the substrate 7A at the time of inspection. As shown in FIG. 5, the dedicated substrate 7 is provided with dummy electrodes 7 a corresponding to the leads 5 a of the electronic component 5. The dummy electrode 7a indicates a target position when the mounting head 3 mounts the jig 10 in the mounting operation for evaluating position accuracy. That is, prior to the mounting operation, the target mounting position is recognized by imaging the dummy electrode 7a on the dedicated substrate 7 by a substrate recognition camera (not shown).
[0023]
A scale electrode 7b is provided around the dummy electrode 7a. The scale electrode 7b is provided corresponding to the arrangement position of the scale pattern 14 in the jig 10, and in a state after the jig 10 is mounted on the dummy electrode 7a, the scale pattern 14 and the scale electrode 7a are arranged. By observing the misalignment state with an observation means such as a microscope, it is possible to detect misalignment with respect to the target mounting position of the jig 10. The scale electrode 7 b serves as a mounting position reference portion that is referred to in order to detect a positional shift of the scale pattern 14 after the jig 10 is mounted.
[0024]
Next, a mounting position accuracy evaluation method performed for the electronic component 5 using the electronic component mounting apparatus 1 will be described. This mounting position accuracy evaluation is performed by causing the electronic component mounting apparatus 1 to perform a mounting operation for mounting the jig 10 as a dummy component on the dedicated substrate 7, and the target mounting position on the control data and the actual mounting position by the mounting head 3. The position accuracy of the electronic component mounting apparatus 1 is evaluated by observing the positional deviation state.
[0025]
First, the jig 10 for position accuracy evaluation is placed on the component tray 4 shown in FIG. 1, and then the mounting head 3 performs a pickup operation to hold the jig 10 with the nozzle 3a (jig holding process). Next, the mounting head 3 is moved onto the camera 8, and the jig 10 held by the nozzle 3a is imaged from below by the camera 8 under the reflected illumination condition irradiated by the illumination unit 9 (imaging process). The image acquired by this imaging is recognized by the image recognition unit 15 to recognize the position of the jig 10 (position recognition step).
[0026]
Thereafter, the mounting head 3 is moved onto the substrate holding portion 6 holding the dedicated substrate 7 based on the position recognition result, and the held jig 10 is mounted at the target mounting position set on the dedicated substrate 7 ( Mounting process). The target mounting position may be set by recognizing the position of the dummy electrode 7a of the dedicated substrate 7 with the substrate recognition camera as described above, and the position of the dummy electrode 7a on the dedicated substrate 7 is accurate. When the dedicated substrate 7 indicated by the numerical data is used, the numerical data itself may be used as the target mounting position by mechanically aligning the dedicated substrate 7 on the substrate holding unit 6.
[0027]
Next, by observing the dedicated substrate 7 on which the jig 10 is mounted, the position between the target mounting position set in advance on the dedicated substrate 7 and the actual mounting position of the jig 10 mounted by the mounting head 3. Deviation is detected (position deviation detection step). This displacement detection is performed by observing the dedicated substrate 7 (see FIG. 6) on which the jig 10 is mounted using a microscope.
[0028]
This misalignment detection will be described with reference to FIGS. Here, an example of misalignment detection in a state where the jig 10 is slightly misaligned in the direction of the arrow b on the dedicated substrate 7 will be described. In the state where the jig 10 is mounted as shown in FIG. 6, the dummy electrode 7a is covered with the white reflective paper 12 stuck on the upper surface of the plate member 11, and the dummy electrode 7a itself is observed to be displaced. Cannot be detected. For this reason, in the present embodiment, the positional deviation is detected by comparing and observing the scale electrode 7b provided on the dedicated substrate 7 and the scale pattern 14 provided on the jig 10.
[0029]
That is, as shown in FIG. 7, the positional deviation between the scale electrode 7b and the scale pattern 14 is observed with a microscope. 7A and 7B are enlarged views of a range indicated by A and B in FIG. As a result of the displacement of the jig 10 as described above, as shown in FIG. 7A, each scale pattern 14 in the range A is d1, d2, d3 in the longitudinal direction with respect to the scale electrode 7b, respectively. Is just misaligned. Further, as shown in FIG. 7B, each scale pattern 14 in the range B is displaced by d4, d5, and d6 in the width direction with respect to the scale electrode 7b. These positional deviations are read by comparing with a scale for measuring in parallel in the imaging field of view of the microscope.
[0030]
In the positional deviation detection, the positional deviation amount may be measured for all the scale patterns 14, and the positional deviation amount may be detected only at a specific position preset for the positional deviation measurement. Good. Then, the mounting position accuracy is evaluated by comparing the read positional deviation amount data with the determination data.
[0031]
As described above, the position accuracy evaluation jig shown in the present embodiment is a simple structure in which the shape pattern 13 and the scale pattern 14 are formed on the plate member 11 and the white reflective paper 12 is adhered thereto. Since it is a structure, it can manufacture very simply and cheaply compared with the conventional jig | tool which requires a highly accurate machining. In addition, even when targeting electronic parts whose dimensions are miniaturized due to the downsizing of the parts, the small lead width does not pose any obstacle to the formation of the shape pattern. Necessary rigidity is easily secured, and problems such as deterioration of shape accuracy during repeated use do not occur.
[0032]
Furthermore, when using a jig manufactured by conventional machining, the reflected state of the illumination light is not stable over time due to surface texture such as rusting on the jig surface. When recognizing a jig from below with a component recognition camera, a recognition method using transmitted illumination that receives light reflected by a reflector located above the jig and recognizes the silhouette of the jig must be used. Did not get. On the other hand, the jig shown in the present embodiment can obtain an image equivalent to the image obtained by the reflected illumination, so there is no error between the recognition result by the reflected illumination in the actual machine, and the accurate There is an advantage that mounting position accuracy can be evaluated. In the above example, the scale pattern 14 corresponding to the lead 5a of the electronic component 5 is provided on a one-to-one basis, and the positional deviation between the scale pattern 14 and the scale electrode 7b is observed. It is not necessary to have a one-to-one correspondence with the lead 5a, and a scale pattern corresponding to only the lead 5a specified as the shape feature point of the electronic component 5 may be provided. In the above example, the position deviation is detected by visually observing the state after mounting with a microscope. Of course, the state after mounting is observed by a camera, and the position is detected by an optical method such as image recognition. The shift may be automatically detected.
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, a light transmission pattern is formed on the lower surface of a transparent plate member corresponding to the electronic component to be evaluated and allows light transmission only in a range corresponding to the shape feature of the electronic component, and on the upper surface of the plate member. Position of the diffuse reflection layer that diffuses and reflects the illumination light incident from the lower surface side of the plate member formed corresponding to the range of the light transmission pattern, and the mounting position reference point after mounting on the dedicated substrate on the lower surface of the plate member Since a jig provided with a scale pattern used for detecting the deviation is used, it is possible to use the same recognition method using reflected illumination as that of the actual machine with high accuracy and excellent durability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of an electronic component that is a mounting position accuracy evaluation target according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a side view of a jig for position accuracy evaluation according to an embodiment of the present invention. FIG. 4B is a bottom view of the jig for position accuracy evaluation according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of a dedicated substrate for position accuracy evaluation according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view of a dedicated substrate for position accuracy evaluation according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view of a dedicated substrate for evaluating position accuracy. FIG. 7 is an explanatory view of detecting a displacement in a mounting position accuracy evaluation method according to an embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic component mounting apparatus 3 Mounting head 5 Electronic component 5a Lead 7 Dedicated board | substrate 7a Dummy electrode 7b Scale electrode 8 Camera 9 Illumination part 10 Jig 11 Plate member 12 White reflective paper 13 Shape pattern 14 Scale pattern

Claims

In an electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component by a mounting head and mounts the electronic component on a substrate, the electronic component mounting apparatus is observed by observing a positional shift state between a target mounting position on control data and an actual mounting position by the mounting head. A mounting position accuracy evaluation method in an electronic component mounting apparatus for evaluating mounting position accuracy by a jig holding step of holding a jig for position accuracy evaluation by the mounting head, and the jig held by the mounting head An imaging process for imaging from below under reflected illumination conditions, a position recognition process for recognizing the position of the jig by recognizing an image acquired by the imaging, and the mounting head based on the position recognition result A mounting process for mounting the moved and held jig on the target mounting position set on the dedicated substrate for position accuracy evaluation, and mounting the jig A displacement detecting step of detecting a displacement between the target mounting position and the actual mounting position by observing the dedicated substrate, and a transparent plate member as the accuracy evaluation jig, and the plate A light transmission pattern that is formed in a square shape corresponding to the shape of the electronic component to be evaluated on the lower surface of the member, and allows light transmission only in a range corresponding to the planar shape of the lead that is a shape feature of the electronic component; and the plate In the displacement detection step formed on the upper surface of the member corresponding to the range of the light transmission pattern and diffusely reflecting the illumination light incident from the lower surface side of the plate member, and formed on the lower surface of the plate member electrons which is characterized by using a jig that includes a scale pattern formed on the outside of the light transmitting pattern used to detect the positional deviation of the mounting position reference portion on the dedicated substrate Mounting position accuracy evaluation method in the article mounting unit.

In an electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component by a mounting head and mounts the electronic component on a substrate, the electronic component mounting apparatus is observed by observing a positional shift state between a target mounting position on control data and an actual mounting position by the mounting head. This is a position accuracy evaluation jig used together with a dedicated substrate for position accuracy evaluation in mounting position accuracy evaluation by a transparent plate member and an electronic component to be evaluated on the lower surface of the plate member A light transmission pattern that is formed in a square shape corresponding to the shape of the electronic component and allows light transmission only in a range corresponding to the planar shape of the lead that is a shape feature of the electronic component, and the light transmission pattern on the upper surface of the plate member. A diffuse reflection layer that diffuses and reflects illumination light that is formed corresponding to the range and is incident from the lower surface side of the plate member, and is formed on the lower surface of the plate member. Jig for position accuracy evaluation, characterized in that a scale pattern formed on the outside of the light transmitting pattern used to detect the positional deviation of the mounting position reference unit after mounting of the plate.

In an electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component by a mounting head and mounts the electronic component on a substrate, the electronic component mounting apparatus is observed by observing a positional shift state between a target mounting position on control data and an actual mounting position by the mounting head. in the mounting position accuracy evaluation to assess the mounting position accuracy of a transparent plate member, this bottom surface of the plate member rating corresponding to the shape of the electronic component of the target is formed in a square shape is the shape feature of the electronic component A light transmission pattern that allows light transmission only in a range corresponding to the planar shape of the lead, and diffuses illumination light that is formed on the upper surface of the plate member corresponding to the range of the light transmission pattern and is incident from the lower surface side of the plate member and diffuse reflection layer that reflects, the plate member of the lower surface of the jig for position accuracy evaluation that includes a scale pattern formed on the outside of the light transmitting pattern and preparative A dedicated substrate for position accuracy evaluation used in the above-described method is provided with a mounting position reference portion that is formed corresponding to the scale pattern and is referred to for detecting a positional shift of the scale pattern after the jig is mounted. A special substrate for position accuracy evaluation.