JP4011228B2 - Electronic component mounting method - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子部品の基板上への装着にあって、保持部材に吸着保持された電子部品の検出を迅速かつ高精度に行って、装着のタクト時間を短縮させることができる電子部品装着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子部品装着装置により電子部品をプリント基板上に装着する際には、装着ヘッドの吸着ノズルが吸着保持している電子部品の姿勢を、プリント基板の装着部へ移動する間に、例えば、電子シャッター機構を有するCCD等のカメラにより撮像して画像情報を得て、この画像情報に基づいて、あらかじめ定められたデータ通りにこの電子部品の姿勢を補正することで、該電子部品はプリント基板上の定められた位置へ正確に装着される。
【0003】
しかしながら、この電子部品の撮像にあって、電子シャッター機構を有するCCDカメラ(フルフレームシャッターカメラ)は、一定の固定解像度での撮像しか行えないと共に、比較的高価でかつ該カメラを取り扱う周辺回路が複雑となって装置全体がコストアップとなってしまう問題点を有するものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記した問題点を解決するためになされたもので、電子部品を装着ヘッドの保持部材によって吸着保持して基板へ移送する過程において、ラインセンサーカメラからなる検出手段を連続的に移動させて電子部品を撮像した後、基板へ電子部品を装着する方法にあって、保持部材に吸着保持された電子部品の検出を迅速かつ高精度に行って、電子部品の装着のタクト時間を短縮させることができる電子部品装着方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するための本発明の手段は、電子部品を複数の保持部材によって吸着保持して基板へ移送する過程において、ラインセンサーカメラからなる検出手段を連続的に移動させて前記電子部品を撮像した後、前記基板へ前記電子部品を装着する方法にあって、前記検出手段による前記電子部品の撮像は照明手段による照明時に行われ、該照明手段の照明は、前記基板へ装着する電子部品に応じて、その照射される光量を制御して行い、前記検出手段による前記電子部品の撮像は、前記基板へ装着する前記電子部品に応じて、撮像視野のみを前記ラインセンサーカメラの走行速度を変えて変更する場合、解像度のみをデータの読み出し画素数と読み出し位置を変えて変更する場合、前記ラインセンサーカメラの走行速度を変えて変更する撮像視野とデータの読み出し画素数と読み出し位置を変えて変更する解像度とを共に変更する場合のいずれか一つを電気回路の切換により選択して行われる電子部品装着方法にある。
【0006】
【実施例】
次に、本発明に関する電子部品装着方法の実施の一例を図面に基づいて説明する。図1〜図2においてAは、本発明実施例の電子部品装着方法を採用した電子部品装着装置で、チップ部品やIC部品等の電子部品bを、その供給部mより受け取って装着部nへ移送し、該装着部nにおけるプリント基板c上に対して所定箇所へ所定の電子部品bを装着する。
【0007】
その装着位置は、慣用のコンピュータ等による制御手段1へ入力したあらかじめ定められたプログラムにしたがって得られるもので、X軸およびY軸方向へ任意に移動する装着ヘッド2を備えており、その装着ヘッド2は、Z軸方向へ任意に移動し、かつ、任意のθ角(回転角)が得られる電子部品の保持部材である吸着ノズル3を備えている。
【0008】
なお、前記した電子部品bの供給部mは、図1に示すように、トレーに多数の電子部品bが載置されたものや、同図において仮想線で示すように、所定の位置に多数並べ設けたテープフィーダM等が用いられるもので、これらが機体4に設けられる。
【0009】
そして、その詳細な構成は、機体4へ取り付けて進退手段5により前後方向(Y軸)へ任意に移動する進退体6と、この進退体6に取り付けて移動手段7により左右方向(X軸)へ任意に移動する可動体8と、この可動体8へ係合した装着ヘッド2へ昇降手段9により昇降自在に吸着ノズル3を取り付けてあると共に、回転手段10により縦軸方向を中心として任意のθ角(回転角)を回転自在としてあるもので、それぞれの駆動のための手段5および7,9,10は数値制御可能なサーボモータ等により高精度で作動される。
【0010】
なお、この装着ヘッド2は、電子部品bの上面を吸着する吸着ノズル式や、その外周を把持するチャッキング式等が付設されているもので、単ヘッドであってもかまわないが、図1に示すように、複数ヘッドに構成すれば、電子部品bの装着効率等が向上する。
【0011】
そして、可動体8または装着ヘッド2には、検出手段11が設けられているもので、この検出手段11は撮像手段12および照明手段13からなる。また、複数の装着ヘッド2,2…を備えている場合は、一方向(往復も含む)へ、すなわち、可動体8に対して、数値制御可能なサーボモータ等により制御される走行駆動手段14により、取付体15を介して装着ヘッド2の並列方向に平行移動可能に取り付けられている。
【0012】
この検出手段11における撮像手段12は、装着ヘッド2により、機体4における供給部mから取り出された電子部品bの形状および吸着姿勢を撮像・計測するもので、ラインセンサカメラ16と、光像入射手段17とにより構成される。
【0013】
このうち、ラインセンサカメラ16は、取付体15の一側に取り付けられ、装着ヘッド2に保持された電子部品bに対して側方に配設されるもので、光映像信号を電気信号に変換し、電子部品bの画像情報を得るものであって、この得られた画像信号は、制御手段1に接続された画像処理手段1aに送られて、あらかじめ入力された定められた数値と比較演算されて、電子部品bの所望の認識がなされる。
【0014】
なお、前記した画像認識にあっては、吸着ノズル3に吸着保持された電子部品bの全体のサイズや全体の前後左右方向の位置,電子部品bの回転角(θ角),リードピッチ,リード曲がり,リード本数等の各チェックを行うもので、位置補正の結果、制御手段1により電子部品bが定められた正しい位置に合致するようにする。
【0015】
前記した光像入射手段17は、ラインセンサカメラ16に対応して取付体15の他側に配設され、装着ヘッド2の電子部品bの真下において、この取付体15の移動軌跡上に取り付けられているもので、プリズムや表面蒸着ミラーを用いるものであり、該光射面は、ラインセンサカメラ16と吸着ノズル3に吸着された電子部品bの下面へそれぞれ対応している。この光像入射手段17によって間接的に映し出される電子部品bの画像を撮像することにより、撮像手段12の高さ方向の寸法を短くすることができて、電子部品装着装置Aの全体をコンパクトに製作できる。
【0016】
この光像入射手段17において、表面蒸着ミラーを用いた場合には、プリズムに比べて安価で場所を取らない利点があり、プリズムを用いた場合には、表面蒸着ミラーより反射率が高くより鮮明な画質が得られる。また、該光像入射手段17は、図3(a)に示すように、一個設けることでラインセンサカメラ16の露光方向は水平となり、図3(b)に示すように、二個設けることでラインセンサカメラ16の露光方向は垂直となる。
【0017】
前記した検出手段11における照明手段13は、停止状態または移動状態にある電子部品bを照明して、撮像手段12による電子部品bの撮像精度を可及的に向上させるもので、一個または多数個群からなる発光ダイオード13aを用いるものであって、撮像手段12における光像入射手段17の上部へ取付体15により固着してある。
【0018】
この照明手段13にあって、発光ダイオード13aは時間的に点滅を繰り返すパルス点灯(ダイナミック点灯、図4参照)をしているもので、すなわち、点滅間隔が短いことで見掛け上連続点灯しているように見える作用を応用する。撮像手段12におけるラインセンサカメラ16での撮像にあっては、この点滅のチラツキを防止するためには、点滅の基本周波数を1KHz以上にする必要がある。
【0019】
更に詳述すれば、図5(a)に示すように、発光ダイオード13aの点灯時間と消灯時間とが略等しいときは、発光ダイオード13aの点灯時の光量の約半分の平均光量が得られる。当然、図5(b)に示すように、消灯時間が長くなると平均光量が少なくなる。また、電流値と電圧値は一定であって、この点灯時間と消灯時間のデューティ比(1サイクル中の信号期間の比率)を変えることにより、平均光量を制御することができる。
【0020】
なお、デューティ比は、デューティ比=点灯時間/(点灯時間+消灯時間)=パルス幅f/繰り返し周期g (図5(a)参照)により表されるもので、デューティ比が小さくなるにつれて光量が少なくなるものである。
【0021】
また、この照明手段13にあって、複数に設けた発光ダイオード13aは、図6に示すように、複数段で複数個を配してあり、かつ、各段ごとにその照射方向r1,r2,r3,rnとその角度を変えて設けてある。
【0022】
なお、前記した照明手段13における発光ダイオード13aは、青色や赤色,緑色,橙色,白色等に発光するものを用いるものであって、このうち、特に、青色および赤色が撮像手段12の照明用に好ましい。この照明手段13の構成は、青色の発光ダイオード13aのみからなる場合、更に、青色の発光ダイオード13aと前記したその他の複数色からなる発光ダイオードとの組み合わせによる場合とがあるもので、発光ダイオード13aの色の選択は、例えば、画像処理する電子部品bの種類によるものである。
【0023】
例えば、電子部品bがBGAやμBGAの場合は電極部が銀色で、インタポーザ表面部にある配線パターン色は金色またはオレンジ色であって赤色波長に近いため、この電子部品bの撮像照明に、赤色発光ダイオード13aを使用すると、前記電子部品bの配線部も反射し、測定したい前記電極部の画像と配線部の画像とが混在し、電子部品bの位置決め計測に支障を来す。
【0024】
しかし、赤色と補色関係にある青色の発光ダイオード13aを使用して電子部品bを照射することで、配線部がこの青色を吸収して反射しないから、光を反射する電極部の画像情報の高精度な取得が可能となる。
【0025】
また、基部の地が黒色でその適所に金色の端子を植設させてある電子部品bの場合の撮像の照明に、青色発光ダイオード13aを使用すると、基部の地と端子部ともに照射された光が吸収されて検出不良となるため、赤色の発光ダイオード13aを使用して照射することで、該端子部で光が反射され画像を認識することができる。
【0026】
また、この検出手段11は、吸着ノズル3に吸着保持された電子部品bの下側を、前記した走行駆動手段14によって高速に走行するもので、該走行駆動手段14は、横ガイド20に沿って移動する走行体21へ取付体15を取り付けてあって、この走行体21を数値制御可能なサーボモータ等からなる駆動部材(図示せず)により駆動するものであり、この駆動部材の制御によって、走行体21の任意の走行速度が得られる。
【0027】
なお、前記した制御手段1は、撮像手段12の検出信号を受けて、あらかじめ定められたデータに基づいて演算し、前記各手段5,7,9,10、あるいは走行駆動手段14を個別に任意に制御するもので、慣用のコンピュータが用いられる。
【0028】
また、撮像手段12の撮像位置および照明手段13の照射位置(撮像位置と同位置)を規制する位置検出部材22が設けられているものであって、例えば、光電管や近接スイッチ等の適宜なものが使用されるもので、可動体8へ、各装着ヘッド2に対応させて、それぞれ撮像手段12の撮像位置すなわち照明手段13の照射位置に検出子23を取り付け、この検出子23に対応する検出体24を取付体15に設けてある。
【0029】
なお、撮像手段12は、図7のブロック図に示される画像処理手段1aに沿って作動されるもので、まず、外部からのクロック発生回路から供給されるクロックを元に、カウンター回路では、いろいろなタイミングのパルス信号を発生させる。これを受けて、スタートパルス発生回路はラインセンサーが1ラインをスキャン開始するためのスタートパルスを発生させる。駆動クロック発生回路は、ラインセンサーの駆動に必要なパルス信号を発生させる。ラインセンサーは、スタートパルスが入力された時点から駆動クロックに同期したアナログビデオ信号をパルス出力する。ピークホールド回路では、パルス出力されたアナログビデオ信号を1パルス時間の中でのピーク電圧でホールドする。サンプルホールド回路では、ピークホールドされたパルス出力のアナログビデオ信号をクロックに同期したタイミングでサンプリングした電圧で連続波形を出力する。ビデオ信号増幅回路では、微弱な電圧を増幅して出力する。A/Dコンバータでは、ラインセンサーカメラから出力されたアナログビデオ信号をデジタルビデオ信号に変換させる。メモリアドレス発生回路では、デジタルビデオ信号をメモリに書き込むためのアドレス信号を発生させる。
【0030】
したがって、前記のように構成される本発明実施例の電子部品装着方法は、以下に述べる作用を奏する。まず、図8の例を説明すると、図8に示すように、6本の装着ヘッド2を有していて、それぞれの保持部材である吸着ノズル3には、3種類の異なる電子部品bが供給部mから受け取られて吸着保持されている。
【0031】
また、照明手段13には、図6および図8に示すように、3段の発光ダイオード群13a1,13a2,13a3からなる多数の発光ダイオード13aにおいて、それぞれの発光ダイオード群13a1,13a2,13a3の照射方向がそれぞれr1,r2,r3と、異なる角度になるように発光ダイオード群13a1,13a2,13a3を取り付けてある。更に、これらそれぞれの発光ダイオード群13a1,13a2,13a3に対して、個別に光量を制御できるようにしてある。
【0032】
検出手段11は、走行駆動手段14の操作によって、図8において矢印pに示す方向へ移動するもので、丸1の吸着ノズル3に保持された電子部品bから順に、丸2,丸3,丸4,丸5,丸6とそれぞれの吸着ノズル3に保持された電子部品bの下側を移動して次々とその保持状態を検出して行く。
【0033】
このとき、あらかじめ制御手段1には、6本の吸着ノズル3,3…が保持した電子部品b,b…の検出時に照射する照明手段13におけるそれぞれの発光ダイオード群13a1,13a2,13a3には、各3種類の異なる電子部品bに対するその光量が制御されている、すなわち、図8に示すように、吸着ノズル丸1,丸4に保持されている電子部品bには光量を少なく、吸着ノズル丸2,丸5に保持されている電子部品bには中位に、吸着ノズル丸3,丸6に保持されている電子部品bにはやや多くなるように調整されている。
【0034】
このとき、照明手段13は、前記したように、各電子部品bごとに照射する光量を制御しているため、光量の過剰や過小に起因する不良画像を検出することなく、その電子部品bの種類,特性に合った最も良好の画像が得られる光量を照射するので、各電子部品bの全ての形状および吸着姿勢の情報を正確に読み取り、制御手段1による補正処理をより高い精度で行うことができて、プリント基板cの定められた位置へ全ての電子部品bが正確に装着される。
【0035】
次に、図9の例を説明すると、図9(a)に示すように、装着ヘッド2の吸着ノズル3には、電子部品bが供給部mから受け取られて吸着保持されている。
【0036】
ここで、検出手段11は、走行駆動手段14の操作によって、図9(a)において矢印pに示す方向へ移動するもので、照明手段13の点灯と共に撮像手段12が吸着ノズル3に保持された電子部品bの下側を移動してその保持状態を検出して行く。
【0037】
今、図9(b)に示すように、走行駆動手段14の走行速度を、図9(a)に示す場合より早く作動させると(w1:図9(a)における走行駆動手段14の走行速度<w2:図9(b)における走行駆動手段14の走行速度)、撮像手段12が撮像した電子部品bの画像は、図9(b)において丸2に示すように、走行方向pの解像度が低くなる。
【0038】
また、図9(c)に示すように、走行駆動手段14の走行速度を、図9(a)に示す場合より遅く作動させると(w1:図9(a)における走行駆動手段14の走行速度>w3:図9(c)における走行駆動手段14の走行速度)、撮像手段12が撮像した電子部品bの画像は、図9(c)において丸3に示すように、走行方向pの解像度が高くなる。
【0039】
したがって、各電子部品bに対する検出手段11の走行速度を、各電子部品bの種類,特性に合った最も良好の画像が得られる速度に調整することで、電子部品bの形状および吸着姿勢の情報を正確に読み取り、制御手段1による補正処理をより高い精度で行うことができて、プリント基板cの定められた位置へ電子部品bが正確に装着される。また、電子部品bの種類によって処理速度を変えることができるので、装着効率を向上させることができる。
【0040】
次に、図10の例を説明すると、図10(a)に示すように、装着ヘッド2の吸着ノズル3には、電子部品bが供給部mから受け取られて吸着保持されている。
【0041】
また、照明手段13には、図6および図8に示すように、3段の発光ダイオード群13a1,13a2,13a3からなる多数の発光ダイオード13aにおいて照射方向が、それぞれの発光ダイオード群13a1,13a2,13a3の照射方向がそれぞれr1,r2,r3と、異なる角度になるように発光ダイオード群13a1,13a2,13a3を取り付けてある。更に、これらそれぞれの発光ダイオード群13a1,13a2,13a3に対して、個別に光量を制御できるようにしてある。
【0042】
ここで、検出手段11は、走行駆動手段14の操作によって一方向へ移動するもので、照明手段13の点灯と共に撮像手段12が吸着ノズル3に保持された電子部品bの下側を移動してその保持状態を検出して行く。
【0043】
今、図10(a)に示すように、吸着ノズル3が、電極部がJリード形状のSOJやPLCCなどの電子部品bを吸着保持しているときは、それぞれの発光ダイオード群13a1,13a2,13a3の全てを用いて照射する。
【0044】
前記したJリード電子部品bのリード表面は粗く、リードの曲面形状の精度がラフなものが多いために、一方向からだけの照射では正確に画像を撮像することができないものであるが、発光ダイオード群13a1,13a2,13a3の照射角度の異なる光源を組み合わせることによって、拡散光を作り出して、Jリード部を均一に照射して撮像することができ、ハレーションなどによる画像の劣化を防止することができる。また、Jリード電子部品bでは、モールド部が黒色なので、照射角度の違う光源を組み合わせた拡散光で照射してもモールド部が写ることがない。
【0045】
また、図10(b)に示すように、吸着ノズル3が、バンプ部がボール形状のBGAやCSPなどの電子部品bを吸着保持しているときは、このバンプ部がボール形状の電子部品bでは、モールド部に配線パターンなどがあり、図10(a)に示すように、照射角度の違う光源を組み合わせた拡散光で照射すると、ボール以外の部分も光ってしまうが、照明手段13において、図10(b)に示すように、横方向の発光ダイオード群13a1のみを用いて、ボール部だけを光らせることによって、該電子部品bの形状および吸着姿勢の情報を正確に読み取り、制御手段1による補正処理をより高い精度で行うことができて、プリント基板cの定められた位置へ電子部品bが正確に装着される。
【0046】
次に、図11の例を説明すると、この発明の実施例は、検出手段11による電子部品bの撮像は、プリント基板cへ装着する電子部品bに応じて、(1)撮像視野のみを変更する場合、(2)解像度のみを変更する場合、(3)撮像視野と解像度とを共に変更する場合のいずれか一つを選択して行われる。まず、図11(a)に示す場合は、撮像手段12において1024画素のラインセンサーを使用して、1024画素の中から部分的な連続した位置の512画素のデータだけを読み出してメモリに書き込む。これを「ケースA」とする。また、図11(b)に示す場合は、撮像手段12において1024画素のラインセンサーを使用して、1024画素の中から1画素おきに、512画素のデータだけを読み出してメモリに書き込む。ラインセンサーの走行速度は「ケースA」の2倍にする。これを「ケースB」とする。また、図11(c)に示す場合は、撮像手段12において1024画素のラインセンサーを使用して、1024画素のデータ全てを読み出してメモリに書き込む。ラインセンサーの走行速度は「ケースA」の1/2にする。これを「ケースC」とする。
【0047】
そして、前記した「ケースA」を基準としたとき、「ケースB」の場合は、解像度は1/2で撮像視野が2倍となり、「ケースC」の場合は、解像度は同じで撮像視野が2倍となる。
【0048】
前記した「ケースB」を基準としたとき、「ケースA」の場合は、解像度は2倍で撮像視野が1/2となり、「ケースC」の場合は、解像度は2倍で撮像視野は同じとなる。
【0049】
更に、前記した「ケースC」を基準としたとき、「ケースA」の場合は、解像度は同じで撮像視野が1/2となり、「ケースB」の場合は、解像度は1/2で撮像視野は同じとなる。
【0050】
このように、ラインセンサーの走行速度と、データの読み出し画素数と読み出し位置を変えることで、電子部品bの形状および吸着姿勢の情報を正確に読み取り、制御手段1による補正処理をより高い精度で行うことができて、プリント基板cの定められた位置へ全ての電子部品bが正確に装着される。
【0051】
この例にあって、図16(a)に示すように、「ケースA」の場合には、高い位置決め精度が必要とされる狭いピッチの小さいサイズのQFPなど、また、図16(b)に示すように、「ケースB」の場合には、高い位置決め精度を必要としない粗いピッチの大きなサイズのQFPなど、更に、図16(c)に示すように、「ケースC」の場合には、高い位置決め精度が必要とされる狭いピッチの大きなサイズのQFPなどの画像処理に適し、電子部品bの種類によって処理速度を変えることにより、作業効率を向上させることができる。
【0052】
次に、他の例の説明にあっては、前記した図11の例の説明の組み合わせになるもので、(1)撮像視野のみを変更する場合、(2)解像度のみを変更する場合、(3)撮像視野と解像度とを共に変更する場合のいずれか一つを選択して行われるとき、その変更を電気的回路の切換により行う。
【0053】
この電気的回路の切換は、A/Dコンバータを通ってデジタル信号に変換したビデオ信号データを、フレームメモリに書き込むための水平方向と垂直方向のアドレスをコントロールすると、画像視野や解像度を変えることができる。このアドレスを作る回路がカウンタ:Cとカウンタ:Fである。(図7および図12参照)ちなみに、駆動クロックと、スタートパルスと、ビデオ信号のタイミングチャートは、図13に示される。
【0054】
今、水平方向アドレスをコントロールするときは、図12および図14(a)に示すように、まず、駆動クロック:Aと、イネーブル信号:Bとによって作られる論理積回路A・Bの出力を、水平方向のアドレスを発生するカウンタ:Cへ入力する。
【0055】
図14(a)に示すように、「ケースA」と「ケースB」と「ケースC」とで別々のイネーブル信号を使用することで、論理積回路A・Bの出力信号が、図14(b)に示すように、変化する。このように、論理積回路A・Bの出力信号をカウントした値で、フレームメモリに書き込むための水平方向のアドレスを作るもので、このアドレスをコントロールすることで画像視野や解像度を変えることができる。
【0056】
次に、垂直方向アドレスをコントロールするときは、図12および図15(a)に示すように、まず、スタートパルス信号:Dと、イネーブル信号:Eとによって作られる論理積回路D・Eの出力を、垂直方向のアドレスを発生するカウンタ:Fへ入力する。
【0057】
図15(a)に示すように、「ケースA」と「ケースB」と「ケースC」とで別々のイネーブル信号を使用することで、論理積回路D・Eの出力信号が、図15(b)に示すように、変化する。このように、論理積回路D・Eの出力信号をカウントした値で、フレームメモリに書き込むための垂直方向のアドレスを作るもので、このアドレスをコントロールすることで画像視野や解像度を変えることができる。
【0058】
【発明の効果】
前述したように、本発明の電子部品装着方法によると、検出手段における照明手段の照明用電子回路を簡単なものにすることができ、しかも、電子部品の種類によって、検出手段の画像取り込み速度と撮像視野と解像度とをコントロールしながら撮像可能な光量を制御する効率的な照明ができるため、検出手段が高速走行しながら正確な画像取り込みを行うことが可能となる。そのため、電子部品の更なる装着タクトタイムの短縮化と電子部品の装着精度の向上が図れ、かつ、低コストによる装置の提供が可能となる等の格別な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関する電子部品装着方法の一実施例を概略的に示す電子部品装着装置の平面図である。
【図2】図1における電子部品装着装置の要部を示す側面図である。
【図3】図1における検出手段の例を示す説明図である。
【図4】図1における電子部品装着装置の照明手段におけるダイナミック駆動例を示す回路図である。
【図5】図1における電子部品装着装置の照明手段における点灯状態を示す説明図である。
【図6】図1における電子部品装着装置の検出手段を拡大して示す概略的な側面図である。
【図7】図1における電子部品装着装置の検出手段を示すブロック図である。
【図8】図1における電子部品装着装置の検出手段の作動状態を示す説明図である。
【図9】図1における電子部品装着装置の検出手段の他の例の作動状態を示す説明図である。
【図10】図1における電子部品装着装置の検出手段の更に他の例の作動状態を示す説明図である。
【図11】図1における電子部品装着装置の検出手段の更にまた他の例の作動状態を示す説明図である。
【図12】図1における電子部品装着装置の検出手段の撮像視野と解像度を変更する回路を示すブロック図である。
【図13】図12における回路におけるダイナミックチャート図である。
【図14】図13における回路の作動状態を示す説明図である。
【図15】図13における回路の他の作動状態を示す説明図である。
【図16】 図11における各ケースに適する電子部品の各例を示す説明図である。
【符号の説明】
b 電子部品
c 基板
2 装着ヘッド
3 保持部材(吸着ノズル)
11 検出手段
12 撮像手段
13 照明手段
14 走行駆動手段
16 ラインセンサーカメラ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electronic component mounting method for mounting electronic components on a substrate, capable of detecting electronic components sucked and held by a holding member quickly and with high accuracy, and shortening the mounting tact time. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when an electronic component is mounted on a printed circuit board by an electronic component mounting apparatus, while moving the posture of the electronic component held by the suction nozzle of the mounting head to the mounting portion of the printed circuit board, for example, Image information is obtained by imaging with a camera such as a CCD having an electronic shutter mechanism, and the electronic component is corrected on the basis of the image information according to predetermined data. It is mounted correctly in the above defined position.
[0003]
However, in the imaging of electronic parts, a CCD camera (full frame shutter camera) having an electronic shutter mechanism can only perform imaging at a fixed resolution, and is relatively expensive and has a peripheral circuit for handling the camera. There is a problem that the entire apparatus becomes complicated and the cost increases.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems. In the process of sucking and holding the electronic component by the holding member of the mounting head and transferring it to the substrate, the detection means including the line sensor camera is continuously moved. In this method, the electronic component is mounted on the substrate after imaging the electronic component, and the electronic component sucked and held by the holding member is detected quickly and with high accuracy to shorten the tact time for mounting the electronic component. It is an object of the present invention to provide an electronic component mounting method that can be used.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The means of the present invention for achieving the above-described object is the electronic component in which the electronic component is continuously moved by moving the detection means including a line sensor camera in the process of sucking and holding the electronic component by a plurality of holding members and transferring it to the substrate. In the method of mounting the electronic component on the substrate after imaging, the imaging of the electronic component by the detection unit is performed at the time of illumination by the illumination unit, and the illumination of the illumination unit is an electron mounted on the substrate Depending on the part, control the amount of light I said By detection means Said The imaging of electronic components Said Attaching to the board Said Depending on the electronic component, only the imaging field of view Change the traveling speed of the line sensor camera When changing, only the resolution Change the number of readout pixels and the readout position If you change it, Change the travel speed of the line sensor camera Imaging field of view Change by changing the number of read pixels and the read position If you want to change both resolution and By switching electrical circuits The electronic component mounting method is performed by selection.
[0006]
【Example】
Next, an example of an electronic component mounting method according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 2, A is an electronic component mounting apparatus that employs the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention. An electronic component b such as a chip component or an IC component is received from the supply unit m and is transferred to the mounting unit n. The predetermined electronic component b is mounted at a predetermined position on the printed circuit board c in the mounting portion n.
[0007]
The mounting position is obtained in accordance with a predetermined program input to the control means 1 by a conventional computer or the like, and includes a
[0008]
In addition, as shown in FIG. 1, the supply part m of the above-described electronic component b has a large number of electronic components b placed on a tray, or many at predetermined positions as indicated by virtual lines in the figure. The tape feeders M and the like provided side by side are used, and these are provided in the
[0009]
The detailed structure is as follows. The advancing / retracting
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
The image pickup means 12 in the detection means 11 picks up and measures the shape and suction posture of the electronic component b taken out from the supply unit m in the
[0013]
Among these, the
[0014]
In the image recognition described above, the overall size of the electronic component b attracted and held by the
[0015]
The above-described light image incident means 17 is disposed on the other side of the
[0016]
In this light image incident means 17, when a surface vapor deposition mirror is used, there is an advantage that it is cheaper and does not take up space compared to a prism. When a prism is used, the reflectance is higher and clearer than the surface vapor deposition mirror. Image quality can be obtained. Further, as shown in FIG. 3 (a), the light image incident means 17 is provided as one, so that the exposure direction of the
[0017]
Detection means described above 11 The illumination means 13 in FIG. 1 illuminates the electronic component b in the stopped state or the moving state, and improves the imaging accuracy of the electronic component b by the imaging means 12 as much as possible, and is a light emitting diode consisting of one or many groups. 13 a, which is fixed to the upper part of the light image incident means 17 in the imaging means 12 by the
[0018]
In this illumination means 13, the light-emitting
[0019]
More specifically, as shown in FIG. 5A, when the lighting time of the
[0020]
The duty ratio is expressed by duty ratio = lighting time / (lighting time + light-out time) = pulse width f / repetition period g (see FIG. 5A), and the amount of light decreases as the duty ratio decreases. It will be less.
[0021]
Further, in the illumination means 13, a plurality of
[0022]
The
[0023]
For example, when the electronic component b is BGA or μBGA, the electrode portion is silver and the wiring pattern color on the surface of the interposer is gold or orange and close to the red wavelength. When the
[0024]
However, by irradiating the electronic component b using the blue
[0025]
In addition, when the blue
[0026]
The detection means 11 travels at a high speed below the electronic component b held by the
[0027]
The control means 1 receives the detection signal of the image pickup means 12 and calculates based on predetermined data, and arbitrarily sets each of the
[0028]
In addition, a
[0029]
The image pickup means 12 is operated along the image processing means 1a shown in the block diagram of FIG. 7. First, based on a clock supplied from an external clock generation circuit, various types of counter circuits are used. A pulse signal with a proper timing is generated. In response, the start pulse generation circuit generates a start pulse for the line sensor to start scanning one line. The drive clock generation circuit generates a pulse signal necessary for driving the line sensor. The line sensor outputs an analog video signal synchronized with the drive clock from the time when the start pulse is input. The peak hold circuit holds the pulsed analog video signal at the peak voltage in one pulse time. The sample hold circuit outputs a continuous waveform with a voltage obtained by sampling the analog video signal of the pulse output that has been peak-held in synchronization with the clock. The video signal amplifier circuit amplifies and outputs a weak voltage. The A / D converter converts the analog video signal output from the line sensor camera into a digital video signal. The memory address generation circuit generates an address signal for writing the digital video signal into the memory.
[0030]
Therefore, the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention configured as described above has the following effects. First, Of FIG. For example, as shown in FIG. 8, the mounting
[0031]
In addition, as shown in FIGS. 6 and 8, the illumination means 13 is irradiated with each of the light emitting diode groups 13a1, 13a2, and 13a3 in a number of
[0032]
The detection means 11 is moved in the direction indicated by the arrow p in FIG. 8 by the operation of the travel drive means 14, and in order from the electronic component b held by the
[0033]
At this time, the
[0034]
At this time, as described above, the
[0035]
next, Of FIG. For example, as shown in FIG. 9A, the electronic component b is received from the supply unit m and held by suction on the
[0036]
Here, the detection means 11 is moved in the direction indicated by the arrow p in FIG. 9A by the operation of the travel drive means 14, and the imaging means 12 is held by the
[0037]
Now, as shown in FIG. 9B, when the traveling speed of the traveling drive means 14 is operated faster than the case shown in FIG. 9A (w1: traveling speed of the traveling drive means 14 in FIG. 9A). <W2: The traveling speed of the traveling
[0038]
Further, as shown in FIG. 9C, when the travel speed of the travel drive means 14 is operated slower than the case shown in FIG. 9A (w1: travel speed of the travel drive means 14 in FIG. 9A). > W3: The traveling speed of the traveling
[0039]
Therefore, by adjusting the traveling speed of the detection means 11 for each electronic component b to the speed at which the best image matching the type and characteristics of each electronic component b is obtained, information on the shape and suction posture of the electronic component b is obtained. And the correction processing by the control means 1 can be performed with higher accuracy, and the electronic component b is accurately mounted at a predetermined position on the printed circuit board c. Further, since the processing speed can be changed depending on the type of the electronic component b, the mounting efficiency can be improved.
[0040]
next, Of FIG. For example, as shown in FIG. 10A, the electronic component b is received and held by the
[0041]
In addition, as shown in FIGS. 6 and 8, the illumination means 13 has a plurality of light emitting diode groups 13a1, 13a2 and 13a3, and the light emitting diodes 13a1, 13a2 The light emitting diode groups 13a1, 13a2, and 13a3 are attached so that the irradiation direction of 13a3 is different from r1, r2, and r3, respectively. Further, the amount of light can be individually controlled for each of the light emitting diode groups 13a1, 13a2, and 13a3.
[0042]
Here, the detection means 11 moves in one direction by the operation of the travel drive means 14, and when the illumination means 13 is turned on, the imaging means 12 moves below the electronic component b held by the
[0043]
Now, as shown in FIG. 10A, when the
[0044]
Since the lead surface of the above-described J lead electronic component b is rough and the accuracy of the curved surface shape of the lead is often rough, an image cannot be accurately captured by irradiation from only one direction. By combining light sources with different irradiation angles of the diode groups 13a1, 13a2, and 13a3, diffused light can be generated and the J lead portion can be uniformly irradiated and imaged, and image deterioration due to halation or the like can be prevented. it can. In the J lead electronic component b, since the mold part is black, the mold part does not appear even if it is irradiated with diffused light combining light sources having different irradiation angles.
[0045]
Further, as shown in FIG. 10B, when the
[0046]
next, Of FIG. Explaining an example, in the embodiment of the present invention, the imaging of the electronic component b by the detecting means 11 is (1) when only the imaging field of view is changed according to the electronic component b mounted on the printed circuit board c, (2) When changing only the resolution, it is performed by selecting any one of (3) changing both the imaging field of view and the resolution. First, in the case shown in FIG. 11 (a), using the 1024 pixel line sensor in the imaging means 12, only 512 pixel data at partially continuous positions are read from the 1024 pixels and written to the memory. This is referred to as “Case A”. Also, in the case shown in FIG. 11B, using the 1024-pixel line sensor in the image pickup means 12, only 512-pixel data is read out and written into the memory every other pixel out of the 1024 pixels. The running speed of the line sensor is double that of “Case A”. This is referred to as “Case B”. In the case shown in FIG. 11 (c), the image pickup means 12 uses a 1024 pixel line sensor to read out all the 1024 pixel data and writes it in the memory. The running speed of the line sensor is set to 1/2 of “Case A”. This is referred to as “Case C”.
[0047]
When “Case A” is used as a reference, in “Case B”, the resolution is ½ and the imaging field is doubled. In “Case C”, the resolution is the same and the imaging field is Doubled.
[0048]
When “Case B” is used as a reference, in “Case A”, the resolution is doubled and the field of view is halved, and in “Case C”, the resolution is twice and the field of view is the same. It becomes.
[0049]
Furthermore, when “Case C” is used as a reference, in “Case A”, the resolution is the same and the field of view is halved. B ”, The resolution is ½ and the imaging field of view is the same.
[0050]
In this way, by changing the running speed of the line sensor, the number of read pixels and the reading position of the data, the information on the shape and the suction posture of the electronic component b is read accurately, and the correction process by the control means 1 is performed with higher accuracy. All the electronic components b can be accurately mounted at predetermined positions on the printed circuit board c.
[0051]
In this example, as shown in FIG. 16A, in the case of “Case A”, a small size QFP with a narrow pitch that requires high positioning accuracy, and the like in FIG. 16B. As shown in FIG. 16C, in the case of “Case B”, a large size QFP with a coarse pitch that does not require high positioning accuracy, and in the case of “Case C”, It is suitable for image processing such as a large-size QFP with a narrow pitch that requires high positioning accuracy, and the work efficiency can be improved by changing the processing speed depending on the type of the electronic component b.
[0052]
Next, other Example In the explanation of Of FIG. Any one of (1) changing only the imaging field of view, (2) changing only the resolution, and (3) changing both the imaging field of view and resolution. When selected, the change is made by switching electrical circuits.
[0053]
This switching of the electrical circuit can change the image field of view and resolution by controlling the horizontal and vertical addresses for writing the video signal data converted into digital signals through the A / D converter to the frame memory. it can. The circuit that creates this address is counter: C and counter: F. (See FIGS. 7 and 12) Incidentally, a timing chart of the drive clock, the start pulse, and the video signal is shown in FIG.
[0054]
Now, when controlling the horizontal address, as shown in FIG. 12 and FIG. 14A, first, the outputs of the AND circuits A and B generated by the drive clock A and the enable signal B are A counter for generating a horizontal address is input to C.
[0055]
As shown in FIG. 14A, by using different enable signals for “Case A”, “Case B”, and “Case C”, the output signals of the AND circuits A and B are changed to those shown in FIG. As shown in b). In this way, the horizontal direction address for writing to the frame memory is created by the value obtained by counting the output signals of the AND circuits A and B, and the image field of view and resolution can be changed by controlling this address. .
[0056]
Next, when controlling the vertical address, as shown in FIG. 12 and FIG. 15A, first, the output of the AND circuit D · E generated by the start pulse signal: D and the enable signal: E Is input to a counter F that generates a vertical address.
[0057]
As shown in FIG. 15A, by using different enable signals for “Case A”, “Case B”, and “Case C”, the output signal of the AND circuit D · E is changed to FIG. As shown in b). As described above, the vertical address for writing to the frame memory is created by the value obtained by counting the output signals of the logical product circuits D and E, and the image field of view and resolution can be changed by controlling this address. .
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the electronic component mounting method of the present invention, the illumination electronic circuit of the illuminating means in the detecting means can be simplified, and the image capturing speed of the detecting means depends on the type of the electronic component. Since it is possible to perform efficient illumination that controls the amount of light that can be imaged while controlling the field of view and resolution, it is possible for the detection means to capture an accurate image while traveling at high speed. For this reason, it is possible to further shorten the mounting tact time of the electronic component, improve the mounting accuracy of the electronic component, and provide special effects such as providing a low-cost device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an electronic component mounting apparatus schematically showing an embodiment of an electronic component mounting method according to the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a main part of the electronic component mounting apparatus in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of detection means in FIG. 1;
4 is a circuit diagram showing an example of dynamic drive in the illumination means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1. FIG.
5 is an explanatory view showing a lighting state in the illumination means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1. FIG.
6 is an enlarged schematic side view showing detection means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1; FIG.
7 is a block diagram showing detection means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1. FIG.
8 is an explanatory view showing an operating state of detection means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1; FIG.
FIG. 9 is an explanatory view showing an operating state of another example of the detecting means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1;
10 is an explanatory view showing an operating state of still another example of the detecting means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1. FIG.
11 is an explanatory view showing an operating state of still another example of the detecting means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1; FIG.
12 is a block diagram showing a circuit for changing the imaging field of view and resolution of the detection means of the electronic component mounting apparatus in FIG. 1; FIG.
13 is a dynamic chart diagram of the circuit in FIG.
14 is an explanatory diagram showing an operating state of the circuit in FIG. 13;
15 is an explanatory diagram showing another operating state of the circuit in FIG. 13;
16 is an explanatory view showing each example of electronic components suitable for each case in FIG. 11. FIG.
[Explanation of symbols]
b Electronic components
c Substrate
2 Mounting head
3 Holding member (Suction nozzle)
11 Detection means
12 Imaging means
13 Illumination means
14 Traveling drive means
16 Line sensor camera
Claims (1)
前記検出手段による前記電子部品の撮像は照明手段による照明時に行われ、該照明手段の照明は、前記基板へ装着する電子部品に応じて、その照射される光量を制御して行い、
前記検出手段による前記電子部品の撮像は、前記基板へ装着する前記電子部品に応じて、撮像視野のみを前記ラインセンサーカメラの走行速度を変えて変更する場合、解像度のみをデータの読み出し画素数と読み出し位置を変えて変更する場合、前記ラインセンサーカメラの走行速度を変えて変更する撮像視野とデータの読み出し画素数と読み出し位置を変えて変更する解像度とを共に変更する場合のいずれか一つを電気回路の切換により選択して行われることを特徴とする電子部品装着方法。In the process of attracting and holding the electronic component by a plurality of holding members and transferring it to the substrate, the detection unit comprising a line sensor camera is continuously moved to image the electronic component, and then the electronic component is mounted on the substrate. In the way,
The imaging of the electronic component by the detecting means is performed during illumination by the illumination means, the illumination of the illumination means in accordance with the electronic component to be mounted to the substrate, it has rows by controlling the amount of light that illuminated,
Imaging of the electronic component by the detection means, in response to the electronic component to be mounted to the substrate, when changing only the imaging field of view by changing the running speed of the line sensor camera, the number of read pixels of the resolution only data and When changing by changing the reading position , any one of changing the imaging field of view to be changed by changing the traveling speed of the line sensor camera, the number of read pixels of data, and the resolution to be changed by changing the reading position is changed. A method for mounting an electronic component, wherein the electronic component mounting method is performed by selecting an electric circuit .
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