JP4224268B2 - Electronic circuit component mounting machine, and mounting position accuracy inspection method and apparatus for the same - Google Patents

Electronic circuit component mounting machine, and mounting position accuracy inspection method and apparatus for the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保持ヘッドにより電子回路部品(以下、特に必要がない限り、部品と略称する)を保持して回路基板に装着する電子回路部品装着機に関するものであり、特に、部品の回路基板への装着位置の精度検査に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子回路部品装着機は、部品を供給する部品供給装置と、回路基板を保持する基板保持装置と、保持ヘッドにより部品供給装置から部品を受け取り、回路基板保持装置に保持された回路基板に装着する部品装着装置とを含むように構成される。この電子回路部品装着機の装着位置精度、すなわち、部品の回路基板への装着位置の精度を検査するために、例えば、特開2001−136000号公報に記載されているように、複数の装着位置基準マークを設けた検査基板が用いられている。通常、検査基板には複数の装着位置が設定され、各装着位置の近傍には複数ずつの装着位置基準マークが設けられる。検査基板への検査チップの装着位置の精度は、装着された検査チップの、複数ずつの装着位置基準マークに対する相対的な位置に基づいて検出される。
【0003】
その際、従来は、検査基板に装着された検査チップの表面を撮像装置により撮像し、その結果得られた検査チップの像の装着位置基準マークに対する相対位置が検出されていた。検査チップの側面が、検査基板の表面に対して正確に直角である場合には、それで差し支えないのであるが、実際には、正確に直角を成すとは限らない。検査チップの側面と検査基板の表面とが、鋭角を成したり鈍角を成したりするのである。その結果、検査チップの表面の外形線と裏面の外形線とが、検査基板の表面に平行な方向に互いにずれる場合がある。検査チップとして、実際の部品が使用される場合に特にその可能性が高い。このような場合には、検査チップの表面像の装着位置基準マークに対する相対位置が検出されることは望ましくない場合が多い。
【0004】
例えば、検査チップが検査基板に装着される際には、保持ヘッドに保持された検査チップの位置誤差が補正されることが多い。検査チップが保持ヘッドに保持された状態で、その検査チップの裏面が撮像装置により撮像され、その裏面の像に基づいて検査チップの保持ヘッドによる保持位置の誤差が検出され、その保持位置誤差が補正されて回路基板に装着されるのである。この場合に、検査チップの表面の外形線と裏面の外形線とが互いにずれていれば、裏面の像の位置は正確であるにもかかわらず、表面の像の位置に基づく装着位置精度の検査では精度が不良であると判定され、あるいは精度が不良であるにもかかわらず、良好であると判定されたりすることとなってしまう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果】
本発明は、以上の事情を背景とし、電子回路部品装着機の装着位置精度検査の精度を向上させることを課題としてなされたものであり、本発明によって、電子回路部品装着機によって検査チップを検査基板に装着し、その装着位置を検出することによって、電子回路部品装着機の装着位置精度を検査する方法であって、検査基板として光透過材料製を使用し、検査チップの上向きの表面を吸着ノズルに吸着させて保持させ、その保持された検査チップの裏面を撮像することによって、検査チップの吸着ノズルによる保持位置の誤差を取得し、取得した部品保持位置誤差を補正して上向きの検査基板の表面に装着し、その後、その検査基板を表裏反転させ、上方から検査基板を通して検査チップの裏面と検査基板の前記表面に設けた複数の装着位置基準マークとを撮像して検査チップの検査基板への装着位置を検出することによって電子回路部品装着機の装着位置精度を検査する電子回路部品装着機の装着位置精度検査方法が得られる。
また、本発明によって、 (a) 電子回路部品を供給する部品供給装置と、 (b) 回路基板を保持する基板保持装置と、 (c) 部品供給装置から吸着ノズルにより電子回路部品の表面を吸着して受け取り、基板保持装置に保持された回路基板の上向きの表面に装着する部品装着装置と、 (d) 回路基板に設けられた基板基準マークを撮像する基板基準マーク撮像装置と、 (e) 吸着ノズルに吸着された電子回路部品の裏面を撮像する部品撮像装置と、 (f) 基板基準マーク撮像装置の撮像結果に基づいて基板保持装置による回路基板の保持位置誤差である回路基板保持位置誤差を取得するとともに、部品撮像装置の撮像結果に基づいて電子回路部品の吸着ノズルによる保持位置誤差である部品保持位置誤差を取得し、それら回路基板保持位置誤差と部品保持位置誤差とを補正して部品装着装置に電子回路部品を回路基板に装着させる制御装置とを含む電子回路部品装着機の装着位置精度を検査する方法であって、 (i) 光透過材料製で平板状をなし、表面に複数の装着予定位置が設定されるとともに、それら装着予定位置毎に複数ずつの装着位置基準マークが前記表面に設けられた検査基板を、基板保持装置に、検査基板の表面を上向きにして保持させる一方、吸着ノズルに検査チップを保持させ、回路基板保持位置誤差に相当する検査基板保持位置誤差と、部品保持位置誤差に相当する検査チップ保持位置誤差とを補正して部品装着装置に検査基板の複数の装着予定位置の各々に装着させる検査チップ装着工程と、 (ii) その検査チップが装着された検査基板を表裏反転させてその検査基板の上向きの裏面側からその検査基板を通して装着位置基準マークを撮像させるとともに、検査チップの裏面を撮像させ、その撮像の結果に基づいて電子回路部品装着機の装着位置精度を取得する装着位置精度取得工程とを含む電子回路部品装着機の装着位置精度検査方法が得られる。
本発明によって、 (a) 電子回路部品を供給する部品供給装置と、 (b) 回路基板を保持する基板保持装置と、 (c) 部品供給装置から吸着ノズルにより電子回路部品の表面を吸着して受け取り、基板保持装置に保持された回路基板の上向きの表面に装着する部品装着装置と、 (d) 回路基板に設けられた基板基準マークを撮像する基板基準マーク撮像装置と、 (e) 吸着ノズルに吸着された電子回路部品の裏面を撮像する部品撮像装置と、 (f) 基板基準マーク撮像装置の撮像結果に基づいて基板保持装置による回路基板の保持位置誤差である回路基板保持位置誤差を取得するとともに、部品撮像装置の撮像結果に基づいて電子回路部品の吸着ノズルによる保持位置誤差である部品保持位置誤差を取得し、それら回路基板保持位置誤差と部品保持位置誤差とを補正して部品装着装置に電子回路部品を回路基板に装着させる制御装置とを含む電子回路部品装着機であって、光透過材料製で平板状をなし、複数の装着予定位置が設定されるとともに、それら装着予定位置毎に複数ずつの装着位置基準マークが設けられ、基板保持装置により表面を上向きにして保持可能な検査基板を含むとともに、前記制御装置が、 (i) 吸着ノズルに検査チップを保持させ、回路基板保持位置誤差に相当する検査基板保持位置誤差と、部品保持位置誤差に相当する検査チップ保持位置誤差とを補正して部品装着装置に検査基板の前記複数の装着予定位置の各々に装着させる検査チップ装着制御部と、 (ii) その検査チップが装着された検査基板が表裏反転させられて基板保持装置に保持された状態で、その検査基板の上向きの裏面側からその検査基板 を通して基板基準マーク撮像装置に装着位置基準マークを撮像させるとともに、検査チップの裏面を撮像させ、その撮像の結果に基づいて電子回路部品装着機の装着位置精度を取得する装着位置精度取得部とを含む電子回路部品装着機が得られる。
さらに、本発明によって、電子回路部品装着機によって検査チップを検査基板に装着し、その装着位置を検出することによって、電子回路部品装着機の装着位置精度を検査するための装置であって、 (i) 光透過材料製の平板であって、表面に複数の装着予定位置が設定されるとともに、それら装着予定位置毎に複数ずつの装着位置基準マークが設けられた検査基板と、 (ii) その検査基板の表面の前記複数の装着予定位置に検査チップが装着された検査基板を表裏反転させ、裏面を上向きにして保持する基板保持装置と、 (iii) その基板保持装置に保持された検査チップの裏面と前記複数ずつの装着位置基準マークとを、検査基板の裏面側から撮像可能な撮像装置と、 (iv) その撮像装置に装着位置基準マークを撮像させるとともに、検査チップの裏面を撮像させ、その撮像の結果に基づいて電子回路部品装着機の装着位置精度を取得する装着位置精度取得部とを含む電子回路部品装着機の装着位置精度検査装置が得られる。
これら本発明に係る「電子回路部品装着機の装着位置精度検査方法」,「電子回路部品装着機」および「電子回路部品装着機の装着位置精度検査装置」においては、検査チップの検査基板への装着位置が、検査チップの裏面の位置で検出されるため、従来のように表面の位置で検出する場合に比較して、電子回路部品装着機の装着位置精度を正当に評価できる効果が得られる。しかも、検査チップの検査基板への装着は、電子回路部品装着機により通常の電子回路部品の回路基板への装着と全く同じ方法で行われる一方、装着位置の検出は、検査基板を表裏反転させ、上方から検査基板を通して検査チップの裏面と検査基板の前記表面に設けた複数の装着位置基準マークとを撮像して行われるため、装着位置の検出を容易に行うことができる効果が得られる。
本発明によれば、さらに、下記各態様の電子回路部品装着機の装着位置精度検査方法,装着位置精度検査装置および電子回路部品装着機が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能なのである。
【0006】
なお、以下の各項の中には、補正により、特許請求の範囲に記載の発明でも、特許請求の範囲に記載の発明の下位概念の発明でもなくなったものも存在するが、特許請求の範囲に記載の発明の理解に役立つ記載が多いため、そのまま残すこととする。
【0007】
(1)電子回路部品装着機によって検査チップを検査基板に装着し、その装着位置を検出することによって、電子回路部品装着機の装着位置精度を検査する方法であって、
前記検査チップの前記検査基板への装着位置を、検査チップの裏面の位置で検出することを特徴とする電子回路部品装着機の装着位置精度検査方法。
検査チップの検査基板への装着位置を、検査チップの裏面の位置で検出すれば、従来のように表面の位置で検出する場合に比較して、電子回路部品装着機の装着位置精度を正当に評価できる場合が多い。
(2)前記検査チップとして市販の電子回路部品を使用する (1)項に記載の装着位置精度検査方法。
電子回路部品装着機の装着位置精度を検査するために、市販の部品を検査チップとして利用すれば、専用の検査チップを準備する必要がなく、検査コストを低減し得る。しかし、市販の部品は、表面の外形線と裏面の外形線とが、検査基板の表面に平行な方向に互いにずれる形状を有することが多い。そのため、本発明を適用することの効果が特に大きい。
(3)前記検査チップを保持ヘッドに保持させ、その検査チップを撮像することによって検査チップの前記保持ヘッドによる保持位置の誤差を取得し、取得した保持位置誤差を補正して前記検査基板に装着する (1)項または (2)項に記載の装着位置精度検査方法。
保持ヘッドが部品を正確に位置決めして保持するものである場合には不可欠ではないが、検査チップの位置誤差を取得し、補正して検査基板に装着すれば、装着位置検出の精度を高めることができる。
(4)前記保持位置誤差取得のための前記検査チップの撮像を、検査チップの裏面について行う (3)項に記載の装着位置精度検査方法。
検査チップの裏面を撮像して保持位置誤差が取得され、補正して検査基板に装着される場合に、本発明に従って、装着された検査チップの裏面の撮像により装着位置を検出すれば、電子回路部品装着機の精度検査を特に良好に行うことができる。
(5)前記保持位置誤差取得のための前記検査チップの裏面の撮像を、その裏面を照明装置により照明しつつ行う (4)項に記載の装着位置精度検査方法。
検査チップの裏面を照明してその裏面を撮像すれば、裏面の位置を特に正確に検出することができる。
(6)前記検査基板における前記検査チップの装着予定位置の近傍に複数の装着位置基準マークを設け、それら装着位置基準マークを基準として検査チップの位置を検出する (1)項ないし (5)項のいずれかに記載の装着位置精度検査方法。
撮像装置の撮像面の基準点を基準として検査チップの位置を検出することも可能である。しかし、その場合には、検出結果が、撮像装置と検査基板とを検査基板の表面に平行な方向に相対移動させる相対移動装置の送り誤差の影響を受けることを避け得ない。それに対して、装着位置基準マークを基準として検査チップの位置を検出すれば、相対移動装置の送り誤差の影響を排除することができる。検査基板に複数の装着位置基準マークを正確な相対位置に形成することは比較的容易であり、装着位置を正確に検出することできるのである。
(7)前記装着予定位置を、前記検査基板の表面上において互いに直交する2方向に規則的に並ぶ状態で設定し、それら複数の装着予定位置に対して前記装着位置基準マークを複数ずつ設ける (6)項に記載の装着位置精度検査方法。
装着予定位置の設定は1個所でもよいが、複数設定する方が検査の信頼性を高めることができる。特に、本項におけるように、検査基板の表面上において互いに直交する2方向に規則的に並ぶ状態で設定すれば、電子回路部品装着機の全体にわたって装着位置精度を検査することができる。検査基板は、ガラス基板とする等、熱膨張の小さいものとすることが望ましい。
(8)装着時には、検査基板全体の位置を検出するために検査基板に設けた基板基準マークの位置を検出し、その検出した位置に基づいて検査基板の位置誤差を取得し、取得した検査基板の位置誤差を補正しつつ前記検査チップを装着する (1)項ないし (7)項のいずれかに記載の装着位置精度検査方法。
例えば、検査基板の位置を正確に規定し得る場合や、複数の装着予定位置における検査チップの位置誤差同士の比較により装着位置精度が検査される場合等には不可欠ではないが、基板基準マークの位置に基づく検査基板の位置誤差の補正を行えば、検査精度が向上し、あるいは、検査が容易となる効果が得られる。
(9)前記検査基板を光透過材料製とし、その検査基板の表面に検査チップを装着し、その検査チップを検査基板の裏面側から撮像することにより、検査チップの裏面の位置を検出する (1)項ないし (8)項のいずれかに記載の装着位置精度検査方法。
検査基板を光透過材料製とし、その検査基板の裏面側から検査チップを撮像すれば、検査チップの検査基板に対する相対位置を検査チップの裏面の位置で検出することが容易となる。光透過材料は、透明材料は勿論、半透明材料も含む。検査基板を通して検査チップを撮像し得る程度の光透過性を有する材料であればよいのである。
(10)前記検査基板に両面粘着シートを貼っておき、その両面粘着シートにより前記検査チップを検査基板に固定する (1)項ないし (9)項に記載の装着位置精度検査方法。
検査基板に検査チップを装着する際、検査チップを単に検査基板上に載置したり、接着剤,クリーム状半田等の仮止め剤で仮り止めしたりすることも可能である。しかし、両面粘着シートを利用すれば、一旦検査基板に装着された検査チップがずれることを良好に回避することができ、あるいは、仮止め剤が検査チップと検査基板との隙間からはみ出して、検査チップの正確な位置の検出が妨げられることを回避し得る。
(11)前記両面粘着シートとして光透過性を有するものを使用する(10)項に記載の装着位置精度検査方法。
部品の裏面より小さい両面粘着シートを使用する場合には、両面粘着シートを光透過性を有するものとする必要はない。しかし、光透過性を有するものとすれば、両面粘着シートを部品テープの裏面より大きなものとすることが可能となり、両面粘着シートを検査基板に貼る作業が容易となる。例えば、両面粘着シートを検査基板の装着予定位置が設定されている領域全体に一挙に貼り付けることもできるのである。両面粘着シートも透明であることが望ましい。シートもその両面に塗布される粘着剤も共にできる限り透明度の高いものであることが望ましいのであるが、検査基板および両面粘着シートを通して検査チップを撮像し得る程度の光透過性を有する材料であればよい。
(12)前記検査基板に対する前記検査チップの装着を検査基板の表面を上にした状態で行い、その後、検査基板を表裏反転させることにより、上方から検査基板を通して前記検査チップの裏面を撮像する(10)項または(11)項に記載の装着位置精度検査方法。
検査基板への検査チップの装着は、検査基板の表面を上にして行うのが便利であり、検査チップの裏面の撮像も上方から行うことが便利な場合が多い。後述の(18)項の態様がその一例である。
(13)前記検査基板における前記検査チップの装着予定位置の近傍に複数の装着位置基準マークを設け、それら複数の装着位置基準マークに対して相対的に定められた装着位置に前記検査チップを装着し、その後、前記複数の装着位置基準マークの各々に正対する位置に撮像装置を位置決めして各装着位置基準マークを撮像することにより各装着位置基準マークの位置を取得し、それら複数の装着位置基準マークの位置に基づいて決まる装着位置に正対する位置に撮像装置を位置決めして前記検査チップを撮像する (9)項ないし(12)項のいずれかに記載の装着位置精度検査方法。
複数の装着基準マークと検査チップとを撮像装置により同時に撮像し、画面上におけるそれらの相対位置に基づいて複数の装着位置基準マークと検査チップとの相対位置を検出することも可能であり、その態様も本発明の一実施形態である。しかし、その場合に、検査チップが画面上の中央に位置するようにすれば、複数の装着位置基準マークは画面の周辺部に位置することとなり、斜めの方向から撮像されることになるとともに、レンズの収差の影響を受け、装着位置基準マークの位置の検出精度が低下することを避け得ない。それに対して、本項の方法を採用すれば、複数の装着位置基準マークの各々と検査チップとをいずれも画面のほぼ中央に位置する状態で撮像し得るため、複数の装着位置基準マークと検査チップとの相対位置の検出精度を高めることができる。
(14)前記各装着位置基準マークの撮像時には落射照明により各装着位置基準マークを照明する(13)項に記載の装着位置精度検査方法。
装着位置基準マークが鏡面とみなし得る場合等、装着位置基準マークが明るい像として取得される場合に、それを落射照明により撮像すれば、装着位置基準マークを十分なコントラストを有する像として取得でき、それの位置を精度良く検出することができる。
(15)前記検査チップの撮像には前記検査基板の表面に対して傾斜した方向から検査チップを照明する(14)項に記載の装着位置精度検査方法。
装着位置基準マークが鏡面とみなし得る場合に、検査基板の表面に対して傾斜した方向から照明すれば、装着位置基準マークによる反射光は殆ど撮像装置には入光せず、装着位置基準マークの像は暗くなるのに対し、検査チップの裏面により乱反射された光は撮像装置に入光し、検査チップの裏面の像が明るい像として取得される。検査チップの位置を検出する際に、装着位置基準マークからの反射光自体の存在、あるいは装着位置基準マークの像の存在が邪魔になることを回避できるのである。
(16)前記検査基板の表面に前記検査チップを装着する際に、検査基板をその検査基板の表面が上になる状態で基板保持装置に保持させる (9)項ないし(15)項のいずれかに記載の装着位置精度検査方法。
(17)前記検査チップを裏面側から撮像する際に、前記検査基板を前記基板保持装置に前記表面が下になる状態で保持させて上方から撮像する(16)項に記載の装着位置精度検査方法。
(18)前記検査基板の表面に前記検査チップを装着する際に、前記検査基板に設けた少なくとも1つの基板基準マークを撮像装置により上方から撮像して検査基板の位置誤差を取得し、その位置誤差を補正して前記検査チップを検査基板に装着し、その検査基板を表裏反転させた状態で前記基板保持装置に保持させ、前記撮像装置により前記検査チップの裏面を前記検査基板を通して撮像することにより検査チップの位置を検出する(17)項に記載の装着位置精度検査方法。
同じ撮像装置を、基板基準マークの撮像と検査チップの裏面の撮像との両方に使用することができ、装置コストを低減し得るとともに装着位置検査の精度を高めることが容易となる。
(19)前記検査基板を表裏反転させた状態で前記基板保持装置に保持させる際、検査基板と基板保持部材との間に保持治具を介在させ、その保持治具として、前記撮像装置の焦点が、前記基板基準マークの撮像時にも前記検査チップの撮像時にも前記検査基板の表面上に位置する状態に前記検査基板を保持するものを使用する(18)項に記載の装着位置精度検査方法。
保持治具の使用により、検査基板の表面側に設けられている基板基準マークの撮像時と、検査基板の裏面側からの検査チップの撮像時との両方において、撮像装置の焦点を正確に撮像目標物に合わせることができ、共に良好な像を得ることができる。撮像装置の焦点は、厳密には、基板基準マークの撮像時には検査基板の表面上に位置し、検査チップの裏面の撮像時には検査チップの裏面上に位置するようにすることが望ましい。検査チップの裏面が検査基板の表面に密着している場合には両者は一致するが、検査チップが両面粘着シートにより検査基板に固定される場合には、両面粘着シートの厚さ分だけ異なる。しかし、ここでは両面粘着シートの厚さは無視して、後者の場合でも、撮像装置の焦点が基板基準マークの撮像時にも検査チップの撮像時にも検査基板の表面上に位置すればよいものとする。
(20)電子回路部品装着機によって検査チップを検査基板に装着し、その装着位置を検出することによって、電子回路部品装着機の装着位置精度を検査するための装置であって、
光透過材料製の平板であって、表面に複数の装着予定位置が設定されるとともに、それら装着予定位置毎に複数ずつの装着位置基準マークが設けられた検査基板と、
その検査基板の表面の前記装着予定位置に装着された検査チップの裏面と前記複数ずつの装着位置基準マークとを、前記検査基板の裏面側から撮像可能な撮像装置と、
その撮像装置に前記装着位置基準マークを撮像させるととともに、前記検査チップを撮像させ、その撮像の結果に基づいて前記電子回路部品装着機の装着位置精度を取得する装着位置精度取得部と
を含むことを特徴とする電子回路部品装着機の装着位置精度検査装置。
本項に記載の装着位置精度検査装置は、前記 (1)項の方法発明の実施に好適なものである。前記 (2)項ないし (5)項,(7)項ないし(19)項の各々に記載された各特徴は、本項の装着位置精度検査装置にも適用可能である。
(21)電子回路部品を供給する部品供給装置と、
回路基板を保持する基板保持装置と、
保持ヘッドにより前記部品供給装置から電子回路部品を受け取り、前記回路基板保持装置に保持された回路基板に装着する部品装着装置と、
前記回路基板に設けられた基板基準マークを撮像する撮像装置と
を含む電子回路部品装着機であって、
平板状をなし、複数の装着予定位置が設定されるとともに、それら装着予定位置毎に複数ずつの装着位置基準マークが設けられ、前記回路基板保持装置に保持される検査基板と、
前記保持ヘッドに検査チップを保持させ、前記装着予定位置の各々に装着させる検査チップ装着制御部と、
その検査チップが装着された検査基板が表裏反転して前記回路基板保持装置に保持された状態で、その検査基板の裏面側からその検査基板を通して前記撮像装置に前記装着位置基準マークを撮像させるととともに、その検査基板に装着された前記検査チップの裏面を撮像させ、その撮像の結果に基づいて当該電子回路部品装着機の装着位置精度を取得する装着位置精度取得部と
を含むことを特徴とする電子回路部品装着機。
本項の電子回路部品装着機においては、回路基板に設けられた基板基準マークを撮像するための撮像装置が、検査基板の装着位置基準マークおよび検査チップ裏面の撮像にも利用されるため、その分、装置の構成が単純で済み、装置コストを低減させることができる。前記 (2)項ないし (5)項, (7)項ないし(11)項,(13)項ないし(15)項,(19)項の各々に記載された各特徴は、本項の電子回路部品装着機にも適用可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である電子回路部品装着機10を図1ないし図5に示す。この電子回路部品装着機10は、例えば、特許第2824378号公報等において既に知られており、簡単に説明する。
【0009】
図1において12は電子回路部品装着機10の機械本体としてのベースである。ベース12上には、回路基板の一種であるプリント配線板14をX軸方向(図1においては左右方向)に搬送する配線板コンベヤ16,プリント配線板14を保持する基板保持装置たるプリント配線板保持装置18,プリント配線板14に電子回路部品20(図3参照。以下、部品20と略称する)を装着する部品装着装置22および部品装着装置22に部品20を供給する部品供給装置24等が設けられている。
【0010】
プリント配線板14は一対のコンベヤベルト上に水平に載置され、コンベヤベルトが周回させられることにより、一対のガイドレール26,28により案内されつつ搬送される。一方のガイドレール26は、位置固定に設けられた固定ガイドレールとされ、他方のガイドレール28は、固定ガイドレールに対して接近,離間可能に設けられた可動ガイドレールとされている。以後、ガイドレール26を固定ガイドレール26と称し、ガイドレール28を可動ガイドレール28と称する。可動ガイドレール28は、図示を省略する接近・離間装置ないしコンベヤ幅変更装置によりY軸方向(搬送方向に直角な方向)に移動させられ、固定ガイドレール26との間の間隔がプリント配線板12の幅に合わせて調節される。
【0011】
プリント配線板14は、予め定められた作業位置において停止させられるとともに、ベース12の作業位置に対応する部分に設けられたプリント配線板保持装置18により保持される。配線板コンベヤ16に隣接する位置に、部品供給装置24が静止して設けられている。本実施形態においては、部品供給装置24は、フィーダ型部品供給装置とされている。
【0012】
部品供給装置24は、多数のフィーダ30がフィーダ支持テーブル32上に、各部品供給部が一線上、例えばX軸方向に平行な一直線上に並ぶ状態で配列されて成る部品供給テーブル34を有する。各フィーダ30は、部品20をキャリヤテープに保持させ、テープ化電子回路部品としたものから部品20を供給する。
【0013】
部品装着装置22は、図3に示す部品保持ヘッド60が互いに直交するX軸方向およびY軸方向の成分を有する方向に平行移動して部品20を搬送し、プリント配線板14の上面に装着するものとされている。そのため、図1に示すように、部品装着装置22は、X軸スライド66とそのX軸スライド66を移動させるX軸スライド移動装置68とを備え、X軸スライド66がX軸に平行な方向の任意の位置へ移動させられる。X軸スライド移動装置68は駆動源としてのX軸スライド駆動用モータ70を備え、そのX軸スライド駆動用モータ70の回転によりボールねじ64が回転させられてX軸スライド66が移動させられる。X軸スライド66は、図1に示すように、部品供給装置24から配線板コンベヤ16を越える長さを有する。
【0014】
X軸スライド66上には、Y軸スライド82がY軸方向に相対移動可能に設けられており、Y軸スライド移動装置84によりY軸方向の任意の位置に移動可能とされている。Y軸スライド移動装置84は、駆動源たるY軸スライド駆動用モータ86を備え、そのモータ86の回転がギヤ88,90を介してボールねじ92に伝達されることにより、Y軸スライド82を移動させる。これらX軸スライド66,X軸スライド移動装置68,Y軸スライド82およびY軸スライド移動装置84がXY移動装置96を構成しており、部品保持ヘッド60は、XY移動装置96により、XY座標面に平行な平面である水平面内の任意の位置へ移動させられる。
【0015】
Y軸スライド82に設けられた支持部102には、図3に示すように、部品保持ヘッド60,部品保持ヘッド60を昇降させるヘッド軸方向移動装置たるヘッド昇降装置104,部品保持ヘッド60をその軸線まわりに回転させるヘッド回転装置106が設けられており、これら部品保持ヘッド60等が部品装着ユニット108を構成している。本実施形態の部品装着ユニット108は、特許第3093339号公報に記載の部品装着ユニットと同様に構成されており、簡単に説明する。支持部102には、軸110がZ軸方向に平行な方向に移動可能かつ軸線まわりに回転可能に設けられ、その下端部に設けられたホルダ112によって吸着ノズル114が着脱可能に保持される。本実施形態においては、軸110およびホルダ112が部品保持ヘッド60を構成している。
【0016】
吸着ノズル114は部品20を負圧により吸着し、プリント配線板14に装着する。そのため、吸着ノズル114は、図示を省略する負圧源,正圧源および大気に接続されており、電磁方向切換弁装置(図示省略)の切換えにより、負圧源,正圧源および大気に択一的に連通させられる。
【0017】
Y軸スライド82にはまた、プリント配線板14に設けられた複数の基準マーク150を撮像する撮像装置たる基準マークカメラ152(図1参照)が固定されている。基準マークカメラ152は、本実施形態においては、面撮像装置の一種であるCCDカメラにより構成されている。基準マークカメラ152の周囲に、図4に示すようにリング状の照明装置154が設けられており、基準マーク150およびその周辺を照明する。
【0018】
本実施形態においては、さらに、基準マークカメラ152の光軸とほぼ平行な照明光で撮像対象物を照明する落射照明装置158が設けられている。基準マークカメラ152の下方には、ハーフミラー160が基準マークカメラ152の光軸に対して45度傾斜して設けられている。ハーフミラー160には水平に配設されたハロゲンランプ162から光が照射される。ハロゲンランプ20のハーフミラー160とは反対側には凹面鏡166が配設されており、ハロゲンランプ162からハーフミラー160とは反対側へ放射された光がハーフミラー160に向かって反射されるようになっている。ハロゲンランプ162および凹面鏡166が共同して、凹面鏡166のハーフミラー160に対向する面全体からほぼ均一でかつ基準マークカメラ152の光軸にほぼ直角な光を放射する光源170を構成しているのである。
【0019】
光源170からハーフミラー160へ照射された光の一部は入射方向とは軸対称の方向、すなわち垂直に下方へ反射されるが、残りはハーフミラー160を透過する。ハーフミラー160に対してハロゲンランプ162とは反対側には透過光吸収部材としての無反射紙174が垂直に設けられており、ハーフミラー160を透過した光を吸収する。無反射紙174は表面の反射率が特に低くされた黒色の紙であり、これらハーフミラー160,光源170および無反射紙174が落射照明装置158を構成している。
【0020】
上記基準マークカメラ152,照明装置154および落射照明装置158が撮像システムを構成しており、プリント配線板14や装着された部品20等を撮像する際には、照明装置154と落射照明装置158とのいずれかが選択的に点灯されて撮像作業を実施する。
【0021】
X軸スライド66には、部品供給装置24とプリント配線板14との間であって、ちょうどX軸スライド66を移動させるボールねじ64に対応する位置に、部品撮像装置180が移動不能に取り付けられている。部品撮像装置180は、図3に示すように、部品20を撮像する部品カメラ182および導光装置184を備え、導光装置184は、反射装置としての反射鏡186,188を有している。本実施形態においては、部品カメラ182は、前記基準マークカメラ152と同様にCCDカメラとされている。
【0022】
吸着ノズル114のY軸方向の移動経路の真下であって、導光装置184の近傍には、照明装置198が設けられている。照明装置198は、紫外線を照射するストロボ200と、紫外線を吸収して可視光線を放射する発光板202とを備え、部品カメラ182は、部品20の投影像を撮像する。照明装置198は、さらに、可視光線を照射する別のストロボ204を備え、部品20の底面からの反射光により、部品カメラ182は部品20の正面像を撮像する。上記撮像装置180,導光装置184および照明装置198が撮像システムを構成している。
【0023】
本電子回路部品装着機10は、制御手段として、図5に示す制御装置250を備えている。制御装置250は、CPU252,ROM254,RAM256およびそれらを接続するバスを備えるコンピュータ260を主体として構成されている。バスには、さらに、入出力インターフェース262が接続されており、駆動回路264を介してX軸スライド駆動用モータ70,Y軸スライド駆動用モータ86,ヘッド昇降装置104,ヘッド回転装置106などが接続されている。制御装置250には、画像処理コンピュータ266,基準マークカメラ152および部品カメラ182が接続されている。制御装置250には、さらに、キーボード等の入力装置268が接続されるとともに、制御回路272を介して表示装置たるディスプレイ274も接続されている。
【0024】
なお、X軸スライド駆動用モータ70,Y軸スライド駆動用モータ86,ヘッド昇降装置104およびヘッド回転装置106の各駆動源たるモータ等は、いずれもサーボモータにより構成され、その回転角度がエンコーダ276により検出されてコンピュータ260に入力される。図5には、X軸スライド駆動用モータ70に設けられたエンコーダ276を代表的に示す。また、制御装置250のROM254およびRAM256には、メインルーチン,電子回路部品装着ルーチン等を始めとする種々のプログラムと、それらプログラムの実行に必要なデータ等が記憶させられている。さらに、コンピュータ260には部品20の各種データ(部品情報と略称する)が格納されたデータベースであるパーツデータジェネレータ(PDG)278が接続されている。
【0025】
次に作動を説明する。部品20をプリント配線板14に装着する装着作業は、前記特許第2824378号公報等に記載されているため、簡単に説明し、その後に装着位置精度検査作業について詳細に説明する。前記電子回路部品装着ルーチンには、部品保持ヘッド60がフィーダ30から部品20を受け取るべき位置である部品受取り位置のデータと、部品20をプリント配線板14に装着すべき位置である部品装着位置のデータと、パーツデータジェネレータ(PDG)278から供給された各部品20の部品情報とが含まれている。
【0026】
まず、プリント配線板14が配線板コンベヤ16により部品20が装着される作業位置(ないし装着スペース)まで搬送されて、プリント配線板保持装置18により位置決め保持される。XY移動装置96により部品装着ユニット108とともに基準マークカメラ152が、プリント配線板14に設けられた基準マーク150を撮像する基準マーク撮像位置に位置決めされ、2個の基準マーク150がそれぞれ撮像される。その結果取得された基準マーク150の画像処理により、プリント配線板14の位置誤差が取得される。
【0027】
次に、部品保持ヘッド60は、XY移動装置96によりフィーダ30から部品20を受け取る部品受取り位置へ移動させられる。部品保持ヘッド60が部品受取り位置に到達すれば、部品保持ヘッド60がヘッド昇降装置104により昇降させられ、吸着ノズル114に負圧が供給されることにより部品20が吸着される。
【0028】
部品20を保持した部品保持ヘッド60は、部品受取り位置から、プリント配線板14上に予め設定されている部品装着点に対向する部品装着位置へ移動させられるのであるが、この際、X軸スライド66の部品受取り位置と部品装着位置との間の位置に固定されている導光装置184上を通過する。部品受取り位置および部品装着位置が部品供給装置24およびプリント配線板14のいずれの位置にあっても、部品保持ヘッド60が部品受取り位置から部品装着位置へ移動するためには必ず、X軸スライド66上をY軸方向へ移動して部品供給装置24とプリント配線板14との間の部分を通る。したがって、部品保持ヘッド60は、X軸スライド66の部品受取り位置と部品装着位置との間に位置する部分に固定されている導光装置184上を必ず通り、部品カメラ182により部品20が撮像される。部品保持ヘッド60が導光装置184上に位置し、部品カメラ182によって撮像される位置を部品保持位置検出位置ないし撮像位置と称する。
【0029】
部品20の回転位置が吸着時と装着時とで異なる場合には、吸着後、部品保持位置検出位置に到達するまでの間に部品保持ヘッド60がヘッド回転装置106により回転させられ、部品20が回転させられて装着時の回転位置に変更される。そして、部品保持ヘッド60が部品保持位置検出位置に到達すれば、部品20が撮像される。撮像装置180およびストロボ200,204はX軸スライド66上に設けられているため、部品保持ヘッド60は、Y軸方向においてはその移動を停止させられるが、X軸方向においては移動させられたままの状態で部品20が撮像される。撮像された像のデータは画像処理コンピュータ266において保持位置誤差のない正規の像のデータと比較され、保持位置誤差、すなわち予め定められた基準点の平行移動位置誤差(多くの場合中心位置誤差)および回転位置誤差が算出される。
【0030】
部品保持ヘッド60が部品装着位置へ移動するまでの間に、部品保持ヘッド60がヘッド回転装置106により回転させられて回転位置誤差が打ち消されるとともに、前記プリント配線板14の位置誤差と部品20の平行移動位置誤差(回転位置誤差の打消しに伴って生じる平行移動位置誤差を含む)が打ち消されるように、部品装着位置の座標が補正され、部品20はプリント配線板14の正確な装着点に正しい回転位置で装着される。以上で1サイクルの装着作業が終了する。
【0031】
次に装着位置精度検査作業について説明する。検査作業には専用の検査基板が用いられる。
図6に示すように、検査基板300は無色透明のガラス製でプリント配線板14とほぼ同じ形状に形成され、表側の部品装着面の多数の格子点上に円マーク302が形状および位置が精度よく形成されている。この検査基板300の互いに隣接する4個の円マーク302に囲まれた位置に、上述の装着作業と同様にして部品20が装着され、その後、検査基板300の裏表が反転させられて検査基板300を通して部品20の裏面が撮像され、部品20の装着位置精度が検出される。以下、詳細に説明する。
【0032】
まず、検査基板300が配線板コンベヤ16により装着スペースまで搬送されて、プリント配線板保持装置18により位置決め保持される。次に、基準マークカメラ152により、一部の円マーク302が撮像されることにより検査基板300の位置が取得される。検査基板300には、前記基準マーク150に対応する専用のマークが設けられていないので、2つの対角線上にそれぞれ2個ずつ位置する4隅の円マーク302がそれぞれ撮像され、各円マーク302の像の中心たるマーク中心の位置が取得されて、それら4つのマーク中心の中心を基準点とみなして、検査基板300の保持位置が取得される。
【0033】
円マーク302は、検査基板300の表面がエッチングされるとともに、ごく薄い金属メッキが施されて鏡面とされたものである。そのため、図8に示すように、基準マークカメラ152が円マーク302の真上に位置する状態で、落射照明装置158により真上から照明すれば、円マーク302の部分が全反射して周囲より明るい像として撮像することができる。基準マークカメラ152により4つの円マーク302がそれぞれ真上から落射照明により撮像されて、各円マークの中心である基準点の位置が取得され、それら基準点の位置に基づいて、検査基板300の位置が取得される。なお、検査基板300の余白などに、円マーク302とは別に基準マークを設けてもよい。
【0034】
次に検査基板300上に部品20が装着される。検査作業専用の検査チップを用いてもよいが、本実施形態においては、市販の電子回路部品である部品20を装着して検査作業が実施される。装着作業と同様にして、部品保持ヘッド60が部品供給位置においてフィーダ30から部品20を受け取り、XY移動装置96により部品装着位置に向かって移動させられる。その途中で導光装置184上を通過する際に、部品20の裏面が部品カメラ182により撮像される。可視光線を放射するストロボ204が点灯させられて、部品20の裏面の反射像が撮像されるのである。部品保持ヘッド60が部品装着位置に到達するまでに、画像処理が実行されて部品保持位置が取得され、検査基板300の保持位置誤差と部品20の保持位置誤差等とが解消されるように装着位置が補正されて、検査基板300上に部品20が装着される。以上で1サイクルの装着作業が終了する。なお、検査基板300の部品装着面全体に、予め無色透明の両面粘着テープ(図示省略)が貼り付けられており、吸着ノズル114により保持された部品20が検査基板300上に載置されれば、その粘着テープにより固定される。以下の説明においては、両面粘着テープの厚さは無視できるものとする。
【0035】
部品20は、図7に示すように、検査基板300の多数の円マーク302のうち互いに隣接する4個ずつの円マーク302から等距離の各位置に予め設定された多数の装着予定位置に、上述の装着作業時と同様にして部品20が装着される。部品20は、検査基板300の装着領域、すなわち円マーク302が設けられた領域全体に装着される。図7においては、部品20が全てフィーダ30から供給されたままの回転位置で装着された状態が記載されているが、部品20がフィーダ30から供給されたままの回転位置と、その回転位置から90度回転させられた回転位置とで交互に装着されるようにしても、また、90度ずつ回転させられた4つの回転位置に繰り返し位置させられて装着されるようにしてもよい。さらに、検査基板300の複数の装着予定位置にフィーダ30から供給されたままの回転位置で全ての部品20が装着され、別の検査基板300の複数の装着予定位置に90度回転させられた回転位置で、さらに別の検査基板300の複数の装着予定位置にはさらに90度回転させられた回転位置でというように、種々の回転位置で装着が行われるようにすることも可能である。
【0036】
全ての部品20が装着されれば、作業者により検査基板300の裏表が反転させられて配線板保持装置18にセットされ、基準マークカメラ152により検査基板300を通して部品20の裏面が撮像され、部品20の装着位置の検出が行われる。まず、部品20の装着作業が終了した旨が作業者に報知されるとともに、配線板保持装置18による検査基板300の保持が解放される。作業者は作業終了情報に基づいて、検査基板300を取り出して裏表を反転させるとともに、基板治具304に取り付ける。
【0037】
基板治具304は、図9および図10に示すように、概して平板状を成すものであって、検査基板300を下方から支持するとともにそれの両側面に接触または近接して水平方向位置を規定する。基板治具304は、検査基板300の部品装着面を下側にして検査基板300を支持するので、その部品装着面に既に装着された部品20と干渉しないように、検査基板300の下面の縁辺部に接触して支持する支持面306を残して、円マーク302が形成された領域に対向する部分が一定の深さで(例えば5mm)くぼまされている。検査基板300は、この基板治具304を介して配線板保持装置18に保持される。なお、基板治具304は、検査基板300が基板治具304を介して配線板保持装置18に保持された状態において、部品装着面すなわち部品20の裏面の高さが基準マークカメラ152の焦点に一致する高さに検査基板300を保持するようにされている。具体的には、例えば、検査基板300の厚さがtであってガラスの屈折率が1.5であると仮定すると、ガラス内部では焦点距離が1.5倍に伸びるので、図10に示すように、部品装着時の部品装着面の高さhに対して、厚さtの3分の1倍だけ低い位置に部品装着面が位置するように検査基板300を保持するようにされているのである。検査基板300は部品20の装着時に、部品装着面が高さ規定面308に押し付けられて保持されるため、基板治具304の上面が高さ規定面308に押し付けられて保持された際、検査基板300の部品装着面が高さ規定面308から、検査基板300の厚さtの3分の1倍だけ低くなるようにされる。
【0038】
基板治具304は、検査基板300より幅が広いため、配線板コンベヤ16の幅が基板治具304に合わせて調節される。すなわち、可動ガイドレール28と固定ガイドレール26との間隔が基板治具304の幅に合うまで、可動ガイドレール28が固定ガイドレール26から離間する向きに移動させられ、ここには図示しない配線板保持装置18(図1,2)によって基板治具304が保持可能な状態にされる。その後、作業者により、検査基板300が検査治具304を介して配線板保持装置18に載置されれば、その旨が作業者により入力装置268を介して制御装置250に伝達される。この情報に基づいて、制御装置250により配線板保持装置18が検査治具304を固定的に保持した状態とされ、その結果、検査基板300が検査治具304を介して固定的に保持される。
【0039】
次に、部品20の裏面が撮像されることにより、部品20の装着位置が検出される。本実施形態においては、部品20の各装着位置について、周囲の4個の円マーク302の位置が取得され、それら円マーク302と部品20との相対位置に基づいて装着位置ずれが検出される。
【0040】
以下、1つの部品20の装着位置精度検査作業について説明する。
まず、その部品20の周囲の4つの円マーク302が順に撮像される。具体的には、基準マークカメラ152が今回撮像すべき円マーク302の真上に位置するはずの位置に位置決めされ、基準マークカメラ152と同軸の落射照明装置158により円マーク302が照明されて、反射像が撮像される。落射照明装置158により照明されて取得される画像を図12に例示するが、この画像は通常とは異なり撮像中心に円マーク302ではなく部品20が位置するように撮像されている。これは、照明装置154により斜め方向から照明されて取得された画像である図13と比較しやすくするためであり、本実施形態においては、通常、円マーク302が撮像中心に位置するように撮像される。円マーク302の部分はほぼ全反射して比較的明るい像となるのに対して、部品20の裏面は照明光を乱反射して比較的暗い像となる。また、円マーク302および部品20以外の部分(背景と称する)はさらに暗い像となる。したがって、円マーク302の像は明、部品20および背景は暗となるように設定したしきい値により二値化すれば、円マーク302の像のみを明るい像として取得することができ、円マーク302の位置検出を容易に行うことができる。本実施形態においては、基準マークカメラ152が各円マーク302と順に正対させられて撮像が行われ、円マーク302の中心の予定位置(本実施形態においては、基準マークカメラ152の撮像面の中心)からの外れの方向および距離が位置ずれとして検出される。
【0041】
図14に示すように、撮像により得られた画像において、円マーク302の像が存在すべき位置の近傍に複数のシークライン310が予め設定されており、それぞれのシークライン310について明部と暗部との境界位置が取得される。その境界位置が円マーク302の外形線の位置なのであり、それらシークライン310上の複数の境界位置の中心が円マーク302の中心たるマーク中心位置として算出される。
【0042】
次に、基準マークカメラ152が上記4つのマーク中心位置の中心、すなわち、4つのマーク中心位置から等距離の位置に位置決めされる。前述のように、部品20の装着予定位置が4つのマーク中心から等距離の位置に設定されているので、基準マークカメラ152がその装着予定位置の真上に位置決めされて撮像が行われるのである。部品20が撮像される場合には、図11に示すように、落射照明装置244が消灯されて照明装置154が点灯させられ、撮像が実施される。部品20の裏面に対して斜め方向から照明することにより、部品20が比較的明るい像として取得されるが、実質的に鏡面となっている円マーク302の部分の反射光は基準マークカメラ152にほとんど入光しないので、図13に示すように、円マーク302の部分が比較的暗くなる。したがって、適切に設定されたしきい値により二値化されれば、部品20の裏面の像のみが明るい像として取得される。この画像データに画像処理が実施され、撮像面内における位置ずれに基づいて部品20の水平方向位置ずれが取得される。また、上記4つのマーク中心位置に基づいて検査基板300の傾きも算出され、検査基板300の傾きと部品20の傾きとに基づいて部品20の回転方向位置ずれも取得される。以上で、1サイクルの装着位置精度検査作業が終了する。なお、検査基板300の傾きは、検査基板300が検査治具304を介して配線板保持装置18に保持された後、多数の円マーク402のうち、検査基板300の二隅あるいは四隅の円マーク302の位置が検出され、その検出結果に基づいて算出されてもよい。
【0043】
図15および図16に、同一の検査基板300を裏面側から撮像した場合の検出結果(図15(a),(b))と、表面(部品装着面)側から撮像した場合の検出結果(図16(a),(b))とを比較して示す。図15(a)および図16(a)において、部品20の装着位置の水平方向位置ずれの検出結果を装着方向ごとに分けて示す。図15(b)および図16(b)の棒グラフは、それら装着位置のばらつきである3σをX軸方向とY軸方向とに分けて示している。
【0044】
この図から明らかなように、同じ検査基板300の装着精度を検出する場合に、裏面側から撮像する方が表面(部品装着面)から撮像する場合に比較してばらつきが小さく、検出精度が高いことが解る。
本実施形態においては、部品20の装着時に、部品20の裏面の反射像に基づいて部品保持位置が取得され、装着後に再び部品20の裏面が撮像されて装着位置が検出されるので、裏面側から撮像する方が表面から撮像する場合に比較して装着精度をより正当に評価することができる。
【0045】
なお、検査基板300の裏表を反転させる作業が、電子回路部品装着機10から排出された検査基板300に対して行われるようにしてもよい。具体的には、例えば、検査基板300に全ての部品20が装着されれば、プリント配線板14と同様にして配線板コンベヤ16より下流へ搬送され、一旦電子回路部品装着機10から排出される。その検査基板300が作業者により基板治具304に取り付けられて、配線板コンベヤ16の幅が調節された後に電子回路部品装着機10の上流側にセットされれば、再び配線板コンベヤ16により装着スペースまで搬送されて位置決めされる。また、基板治具304の使用も不可欠ではなく、使用されない場合には、電子回路部品装着機10から配線板コンベヤ16より一旦排出された後、表裏反転装置により表裏反転させられ、再び電子回路部品装着機10の作業位置へ搬入されるようにすることも可能であって、装着位置検査の完全自動化も可能となる。
【0046】
また、前記実施形態においては、部品装着機がXYロボット型とされていたが、部品装着機は他の態様であってもよく、例えば、複数の部品保持ヘッドを間欠回転体に保持させて部品を装着するいわゆるインデックステーブル型の部品装着機であってもよい。
【0047】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である電子回路部品装着機を示す平面図である。
【図2】上記電子回路部品装着機を示す側面図である。
【図3】上記電子回路部品装着機の要部を拡大して示す側面図(一部断面)である。
【図4】上記電子回路部品装着機の落射照明装置を示す側面図である。
【図5】上記電子回路部品装着機を制御する制御装置を示すブロック図である。
【図6】部品装着精度検査を実施するための検査基板を示す(a)平面図および(b)正面図である。
【図7】上記検査基板に部品を装着した様子を示す平面図である。
【図8】上記検査基板の円マークを撮像する様子を示す正面図である。
【図9】上記検査基板を保持する基板治具を示す平面図である。
【図10】上記基板治具を示す正面図である。
【図11】上記検査基板に装着された部品の裏面を撮像する様子を示す正面図である。
【図12】落射照明により検査基板を撮像した画像を示す図である。
【図13】斜め方向からの照明により検査基板を撮像した画像を示す図である。
【図14】画像処理を説明するための図である。
【図15】装着精度の検出結果を示すグラフであって、検査基板の裏面側から撮像して検出した場合のグラフである。
【図16】装着精度の検出結果を示すグラフであって、検査基板の部品装着面側から撮像して検出した場合のグラフである。
【符号の説明】
10:電子回路部品装着機 14:プリント配線板 16:配線板コンベヤ 18:プリント配線板保持装置 20:電子回路部品 22:部品装着装置 24:部品供給装置 30:フィーダ 60:部品保持ヘッド 96:XY移動装置 114:吸着ノズル 150:基準マーク 152:基準マークカメラ 154:照明装置158:落射照明装置 160:ハーフミラー 162:ハロゲンランプ 166:凹面鏡 170:光源 174:無反射紙180:部品撮像装置 182:部品カメラ 184:導光装置 198:照明装置 250:制御装置 252:CPU 254:ROM 256:RAM 260:コンピュータ 262:入出力インタフェース 264:駆動回路 266:画像処理コンピュータ 300:検査基板 302:円マーク 304:基板治具 306:支持面 308:高さ規定面 310:シークライン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic circuit component mounting machine that holds an electronic circuit component (hereinafter, abbreviated as a component unless otherwise required) by a holding head and mounts the electronic circuit component on a circuit board. The present invention relates to the accuracy inspection of the mounting position of the.
[0002]
[Prior art]
The electronic circuit component mounting machine receives a component from the component supply device by a component supply device that supplies the component, a substrate holding device that holds the circuit board, and a holding head, and mounts the component on the circuit board held by the circuit board holding device. And a component mounting device. In order to inspect the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine, that is, the accuracy of the mounting position of the component on the circuit board, for example, as described in JP-A-2001-136000, a plurality of mounting positions are used. An inspection board provided with a reference mark is used. Usually, a plurality of mounting positions are set on the inspection substrate, and a plurality of mounting position reference marks are provided in the vicinity of each mounting position. The accuracy of the mounting position of the inspection chip on the inspection substrate is detected based on the relative position of the mounted inspection chip with respect to the plurality of mounting position reference marks.
[0003]
At that time, conventionally, the surface of the inspection chip mounted on the inspection substrate is imaged by an imaging device, and the relative position of the image of the inspection chip obtained as a result with respect to the mounting position reference mark is detected. If the side surface of the inspection chip is exactly perpendicular to the surface of the inspection substrate, it does not matter, but in practice, it does not always form an exact right angle. The side surface of the inspection chip and the surface of the inspection substrate form an acute angle or an obtuse angle. As a result, the outer contour line on the front surface of the inspection chip and the outer contour line on the back surface may deviate from each other in a direction parallel to the surface of the inspection substrate. The possibility is particularly high when an actual part is used as the inspection chip. In such a case, it is often undesirable to detect the relative position of the surface image of the inspection chip with respect to the mounting position reference mark.
[0004]
For example, when the inspection chip is mounted on the inspection substrate, the position error of the inspection chip held by the holding head is often corrected. With the inspection chip held by the holding head, the back surface of the inspection chip is imaged by the imaging device, and the error of the holding position by the holding head of the inspection chip is detected based on the image of the back surface, and the holding position error is It is corrected and mounted on the circuit board. In this case, if the contour line on the front surface of the inspection chip and the contour line on the back surface are shifted from each other, the position of the image on the back surface is accurate, but the inspection of the mounting position accuracy based on the position of the image on the front surface is performed. In this case, the accuracy is determined to be poor, or the accuracy is determined to be good although the accuracy is poor.
[0005]
[Problems to be solved by the invention, means for solving problems and effects]
  The present invention was made with the background of the above situation as an object to improve the accuracy of the mounting position accuracy inspection of the electronic circuit component mounting machine.A method of inspecting the mounting position accuracy of an electronic circuit component mounting machine by mounting an inspection chip on an inspection substrate by an electronic circuit component mounting machine and detecting the mounting position, using a light-transmitting material made as the inspection substrate Then, the upward surface of the inspection chip is attracted and held by the suction nozzle, and the back surface of the held inspection chip is imaged to acquire the error in the holding position of the inspection chip by the suction nozzle, and the acquired component holding A plurality of mounting position reference marks provided on the back surface of the inspection chip and the front surface of the inspection substrate through the inspection substrate from above, by reversing the inspection substrate and then mounting the inspection substrate on the surface of the inspection substrate with the position error corrected Electronic circuit component mounting that inspects the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine by detecting the mounting position of the inspection chip on the inspection board Mounting positional accuracy inspection method is obtained.
  Also, according to the present invention, (a) A component supply device for supplying electronic circuit components; (b) A substrate holding device for holding a circuit board; (c) A component mounting device that sucks and receives the surface of an electronic circuit component from a component supply device by a suction nozzle, and mounts it on the upward surface of the circuit board held by the substrate holding device; (d) A board reference mark imaging device for imaging a board reference mark provided on a circuit board; (e) A component imaging device for imaging the back surface of the electronic circuit component adsorbed by the adsorption nozzle; (f) A circuit board holding position error, which is a holding position error of the circuit board by the board holding device, is acquired based on the imaging result of the board reference mark imaging device, and the electronic circuit component is held by the suction nozzle based on the imaging result of the component imaging device. Electronic circuit component mounting including a component holding position error that is a position error, correcting the circuit board holding position error and the component holding position error, and causing the component mounting apparatus to mount the electronic circuit component on the circuit board A method for inspecting the mounting position accuracy of a machine, (i) A substrate holding device that is formed of a light transmitting material, has a flat plate shape, and a plurality of mounting positions are set on the surface, and a plurality of mounting position reference marks are provided on the surface for each of the mounting positions. In addition, while holding the inspection board surface upward, the suction nozzle holds the inspection chip, the inspection board holding position error corresponding to the circuit board holding position error, and the inspection chip holding position error corresponding to the component holding position error. And an inspection chip mounting process in which the component mounting device is mounted at each of a plurality of mounting positions on the inspection board, (ii) Based on the result of the imaging, the inspection board on which the inspection chip is mounted is turned upside down so that the mounting position reference mark is imaged through the inspection substrate from the upper back side of the inspection board. Thus, there is obtained a mounting position accuracy inspection method for an electronic circuit component mounting machine including a mounting position accuracy acquisition step for acquiring mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine.
  According to the present invention, (a) A component supply device for supplying electronic circuit components; (b) A substrate holding device for holding a circuit board; (c) A component mounting device that sucks and receives the surface of an electronic circuit component from a component supply device by a suction nozzle, and mounts it on the upward surface of the circuit board held by the substrate holding device; (d) A board reference mark imaging device for imaging a board reference mark provided on a circuit board; (e) A component imaging device for imaging the back surface of the electronic circuit component adsorbed by the adsorption nozzle; (f) A circuit board holding position error, which is a holding position error of the circuit board by the board holding device, is acquired based on the imaging result of the board reference mark imaging device, and the electronic circuit component is held by the suction nozzle based on the imaging result of the component imaging device. Electronic circuit component mounting including a component holding position error that is a position error, correcting the circuit board holding position error and the component holding position error, and causing the component mounting apparatus to mount the electronic circuit component on the circuit board This machine is made of light-transmitting material and has a flat plate shape. A plurality of mounting positions are set, and a plurality of mounting position reference marks are provided for each of the mounting positions. And a control board that can be held as (i) The inspection chip is held by the suction nozzle, and the inspection board holding position error corresponding to the circuit board holding position error and the inspection chip holding position error corresponding to the component holding position error are corrected, and the plurality of inspection boards in the component mounting apparatus are corrected. A test chip mounting control unit to be mounted at each of the planned mounting positions, (ii) The inspection board on which the inspection chip is mounted is turned upside down and held by the substrate holding device, and the inspection board is viewed from the upper back side of the inspection board. A mounting position accuracy acquisition unit that causes the board reference mark imaging device to image the mounting position reference mark through the back surface of the inspection chip and acquires the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine based on the imaging result. An electronic circuit component mounting machine is obtained.
  Furthermore, according to the present invention, an apparatus for inspecting the mounting position accuracy of an electronic circuit component mounting machine by mounting an inspection chip on an inspection board by an electronic circuit component mounting machine and detecting the mounting position thereof, (i) A flat plate made of a light-transmitting material, a plurality of mounting positions are set on the surface, and a plurality of mounting position reference marks are provided for each of the mounting positions, (ii) A substrate holding device for reversing the inspection substrate with the inspection chip mounted at the plurality of planned mounting positions on the surface of the inspection substrate and holding the back surface upward; (iii) An imaging device capable of imaging the back surface of the inspection chip held by the substrate holding device and the plurality of mounting position reference marks from the back surface side of the inspection substrate; (iv) An electronic circuit including a mounting position reference mark that causes the imaging device to capture an image of the mounting position reference mark, captures the back surface of the inspection chip, and acquires the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine based on the imaging result. A mounting position accuracy inspection device for a component mounting machine is obtained.
  In these “electronic circuit component mounting machine mounting position accuracy inspection method”, “electronic circuit component mounting machine” and “electronic circuit component mounting machine mounting position accuracy inspection apparatus” according to the present invention, an inspection chip is attached to an inspection substrate. Since the mounting position is detected at the position of the back surface of the inspection chip, an effect can be obtained that can accurately evaluate the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine as compared with the case where the mounting position is detected as in the prior art. . Moreover, the mounting of the inspection chip to the inspection board is performed by the electronic circuit component mounting machine in exactly the same manner as the mounting of the normal electronic circuit component to the circuit board, while the detection of the mounting position is reversed by turning the inspection board upside down. Since the image is taken by imaging the back surface of the inspection chip and the plurality of mounting position reference marks provided on the front surface of the inspection substrate through the inspection substrate from above, it is possible to easily detect the mounting position.
  According to the invention,A mounting position accuracy inspection method, a mounting position accuracy inspection apparatus, and an electronic circuit component mounting machine for electronic circuit component mounting machines according to the following embodiments are obtained. As with the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and is described in a form that cites the numbers of other sections as necessary. This is for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the technical features described in the present specification and the combinations thereof to those described in the following sections. . In addition, when a plurality of items are described in one section, it is not always necessary to employ the plurality of items together. It is also possible to select and employ only some items.
[0006]
  In addition, some of the following paragraphs are no longer the invention described in the claims or the subordinate concept of the invention described in the claims due to the amendment. Since there are many descriptions useful for understanding the invention described in (1), it is left as it is.
[0007]
(1) A method of inspecting the mounting position accuracy of an electronic circuit component mounting machine by mounting an inspection chip on an inspection substrate by an electronic circuit component mounting machine and detecting the mounting position;
A mounting position accuracy inspection method for an electronic circuit component mounting machine, wherein the mounting position of the inspection chip on the inspection substrate is detected from the position of the back surface of the inspection chip.
If the mounting position of the inspection chip on the inspection substrate is detected at the position of the back surface of the inspection chip, the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine is legitimately compared to the case of detecting at the front surface position as in the past. There are many cases that can be evaluated.
(2) The mounting position accuracy inspection method according to (1), wherein a commercially available electronic circuit component is used as the inspection chip.
If a commercially available component is used as an inspection chip to inspect the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine, it is not necessary to prepare a dedicated inspection chip, and the inspection cost can be reduced. However, commercially available parts often have a shape in which the outer contour line on the front surface and the outer contour line on the back surface are displaced from each other in a direction parallel to the surface of the inspection board. Therefore, the effect of applying the present invention is particularly great.
(3) The inspection chip is held by a holding head, and an error of the holding position of the inspection chip by the holding head is acquired by imaging the inspection chip, and the acquired holding position error is corrected and attached to the inspection board. Yes The mounting position accuracy inspection method according to (1) or (2).
Although it is not indispensable when the holding head accurately positions and holds the component, it is possible to improve the accuracy of mounting position detection by acquiring the inspection chip position error, correcting it, and mounting it on the inspection board. Can do.
(4) The mounting position accuracy inspection method according to (3), wherein the inspection chip for acquiring the holding position error is imaged on the back surface of the inspection chip.
If the holding position error is acquired by imaging the back surface of the inspection chip, corrected and mounted on the inspection substrate, the electronic circuit can be detected by detecting the mounting position by imaging the back surface of the mounted inspection chip according to the present invention. The accuracy inspection of the component mounting machine can be performed particularly well.
(5) The mounting position accuracy inspection method according to item (4), in which imaging of the back surface of the inspection chip for obtaining the holding position error is performed while illuminating the back surface with an illumination device.
If the back surface of the inspection chip is illuminated and the back surface is imaged, the position of the back surface can be detected particularly accurately.
(6) A plurality of mounting position reference marks are provided in the vicinity of the planned mounting position of the inspection chip on the inspection substrate, and the position of the inspection chip is detected with reference to the mounting position reference marks (1) to (5) The mounting position accuracy inspection method according to any one of the above.
It is also possible to detect the position of the inspection chip with reference to the reference point on the imaging surface of the imaging device. However, in that case, it is inevitable that the detection result is affected by a feed error of a relative movement device that relatively moves the imaging device and the inspection substrate in a direction parallel to the surface of the inspection substrate. On the other hand, if the position of the inspection chip is detected based on the mounting position reference mark, the influence of the feed error of the relative movement device can be eliminated. It is relatively easy to form a plurality of mounting position reference marks on the inspection board at an accurate relative position, and the mounting position can be accurately detected.
(7) The mounting position is set in a state regularly arranged in two directions orthogonal to each other on the surface of the inspection board, and a plurality of mounting position reference marks are provided for the plurality of mounting positions. The mounting position accuracy inspection method according to item 6).
The setting of the planned mounting position may be one, but setting a plurality of positions can improve the reliability of the inspection. In particular, as described in this section, if setting is performed in a state where they are regularly arranged in two directions orthogonal to each other on the surface of the inspection board, the mounting position accuracy can be inspected over the entire electronic circuit component mounting machine. It is desirable that the inspection substrate has a small thermal expansion, such as a glass substrate.
(8) At the time of mounting, the position of the substrate reference mark provided on the inspection substrate is detected in order to detect the position of the entire inspection substrate, the position error of the inspection substrate is acquired based on the detected position, and the acquired inspection substrate The mounting position accuracy inspection method according to any one of (1) to (7), wherein the inspection chip is mounted while correcting the position error.
For example, it is not indispensable when the position of the inspection board can be accurately defined, or when the mounting position accuracy is inspected by comparing the position errors of the inspection chips at a plurality of planned mounting positions. If the position error of the inspection board is corrected based on the position, the inspection accuracy can be improved or the inspection can be easily performed.
(9) The inspection board is made of a light transmitting material, the inspection chip is mounted on the surface of the inspection board, and the inspection chip is imaged from the back side of the inspection board, thereby detecting the position of the back surface of the inspection chip. The mounting position accuracy inspection method according to any one of items 1) to (8).
If the inspection substrate is made of a light transmitting material and the inspection chip is imaged from the back surface side of the inspection substrate, it becomes easy to detect the relative position of the inspection chip with respect to the inspection substrate at the position of the back surface of the inspection chip. The light transmissive material includes a translucent material as well as a transparent material. Any material may be used as long as it has a light transmission property that allows the inspection chip to be imaged through the inspection substrate.
(10) The mounting position accuracy inspection method according to any one of (1) to (9), wherein a double-sided PSA sheet is pasted on the inspection substrate, and the inspection chip is fixed to the inspection substrate with the double-sided PSA sheet.
When mounting the inspection chip on the inspection substrate, the inspection chip can be simply placed on the inspection substrate or temporarily fixed with a temporary fixing agent such as an adhesive or cream solder. However, if a double-sided PSA sheet is used, it is possible to satisfactorily avoid the inspection chip once mounted on the inspection substrate from being displaced, or the temporary fixing agent protrudes from the gap between the inspection chip and the inspection substrate. It can be avoided that detection of the exact position of the chip is hindered.
(11) The mounting position accuracy inspection method according to item (10), wherein the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet has a light-transmitting property.
When using a double-sided pressure-sensitive adhesive sheet that is smaller than the back surface of the component, the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet does not have to be light transmissive. However, if it has optical transparency, it is possible to make the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet larger than the back surface of the component tape, and the work of sticking the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet to the inspection substrate becomes easy. For example, the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet can be attached all at once to the entire area where the planned mounting position of the inspection board is set. It is desirable that the double-sided PSA sheet is also transparent. It is desirable that both the sheet and the pressure-sensitive adhesive applied on both sides thereof be as transparent as possible. However, any material having such a light transmissivity that can image the inspection chip through the inspection substrate and the double-sided adhesive sheet is desirable. That's fine.
(12) The inspection chip is mounted on the inspection substrate with the surface of the inspection substrate facing up, and then the inspection substrate is turned upside down to image the back surface of the inspection chip from above through the inspection substrate ( The mounting position accuracy inspection method according to item 10) or (11).
It is convenient to mount the inspection chip on the inspection substrate with the front surface of the inspection substrate facing up, and it is often convenient to perform imaging of the back surface of the inspection chip from above. An example is an embodiment described later in (18).
(13) A plurality of mounting position reference marks are provided in the vicinity of the planned mounting position of the inspection chip on the inspection substrate, and the inspection chip is mounted at a mounting position relatively defined with respect to the plurality of mounting position reference marks. Then, the position of each mounting position reference mark is obtained by positioning the imaging device at a position directly facing each of the plurality of mounting position reference marks and imaging each mounting position reference mark, and the plurality of mounting positions. The mounting position accuracy inspection method according to any one of (9) to (12), wherein the imaging device is positioned at a position facing a mounting position determined based on a position of the reference mark and the inspection chip is imaged.
It is also possible to simultaneously image a plurality of mounting reference marks and an inspection chip with an imaging device and detect the relative positions of the plurality of mounting position reference marks and the inspection chip based on their relative positions on the screen. Aspect is also an embodiment of the present invention. However, in that case, if the inspection chip is positioned at the center on the screen, the plurality of mounting position reference marks will be located at the periphery of the screen and will be imaged from an oblique direction, It is inevitable that the detection accuracy of the position of the mounting position reference mark is lowered due to the influence of the aberration of the lens. On the other hand, if the method of this section is adopted, each of the plurality of mounting position reference marks and the inspection chip can be imaged in a state in which they are located substantially in the center of the screen. The detection accuracy of the relative position with respect to the chip can be increased.
(14) The mounting position accuracy inspection method according to (13), wherein each mounting position reference mark is illuminated by epi-illumination when each of the mounting position reference marks is imaged.
When the mounting position reference mark is acquired as a bright image, such as when the mounting position reference mark can be regarded as a mirror surface, if the image is captured with epi-illumination, the mounting position reference mark can be acquired as an image having sufficient contrast, Its position can be detected with high accuracy.
(15) The mounting position accuracy inspection method according to (14), wherein the inspection chip is illuminated from a direction inclined with respect to the surface of the inspection substrate for imaging the inspection chip.
When the mounting position reference mark can be regarded as a mirror surface, if the illumination is performed from a direction inclined with respect to the surface of the inspection board, the reflected light from the mounting position reference mark hardly enters the imaging device, and the mounting position reference mark While the image becomes dark, the light irregularly reflected by the back surface of the inspection chip enters the imaging device, and the image on the back surface of the inspection chip is acquired as a bright image. When detecting the position of the inspection chip, it is possible to avoid the presence of reflected light from the mounting position reference mark itself or the presence of the image of the mounting position reference mark.
(16) When the inspection chip is mounted on the surface of the inspection substrate, the inspection substrate is held by the substrate holding device with the surface of the inspection substrate facing up. The mounting position accuracy inspection method described in 1.
(17) The mounting position accuracy inspection according to (16), wherein when the inspection chip is imaged from the back surface side, the inspection substrate is imaged from above while the substrate holding device is held with the front surface down. Method.
(18) When mounting the inspection chip on the surface of the inspection substrate, at least one substrate reference mark provided on the inspection substrate is imaged from above by an imaging device to obtain a position error of the inspection substrate, and the position Correcting the error, mounting the inspection chip on the inspection substrate, holding the inspection substrate in an inverted state, holding the substrate on the substrate holding device, and imaging the back surface of the inspection chip through the inspection substrate with the imaging device The mounting position accuracy inspection method according to item (17), wherein the position of the inspection chip is detected by:
The same imaging device can be used for both imaging of the substrate reference mark and imaging of the back surface of the inspection chip, so that the device cost can be reduced and the accuracy of the mounting position inspection can be easily increased.
(19) When the inspection substrate is held by the substrate holding device in an inverted state, a holding jig is interposed between the inspection substrate and the substrate holding member, and the focus of the imaging device is used as the holding jig. However, the mounting position accuracy inspection method according to (18), wherein the inspection substrate is held on the surface of the inspection substrate both when the substrate reference mark is imaged and when the inspection chip is imaged. .
By using the holding jig, the focus of the imaging device is accurately imaged both when imaging the substrate reference mark provided on the front side of the inspection board and when imaging the inspection chip from the back side of the inspection board. It can be adjusted to the target, and a good image can be obtained together. Strictly speaking, it is desirable that the focal point of the imaging device be positioned on the surface of the inspection substrate when imaging the substrate reference mark, and positioned on the back surface of the inspection chip when imaging the back surface of the inspection chip. When the back surface of the inspection chip is in close contact with the surface of the inspection substrate, the two match, but when the inspection chip is fixed to the inspection substrate with the double-sided adhesive sheet, the thickness differs by the thickness of the double-sided adhesive sheet. However, the thickness of the double-sided PSA sheet is ignored here, and even in the latter case, the focal point of the imaging device only needs to be positioned on the surface of the inspection substrate when imaging the substrate reference mark and when imaging the inspection chip. To do.
(20) An apparatus for inspecting the mounting position accuracy of an electronic circuit component mounting machine by mounting an inspection chip on an inspection board by an electronic circuit component mounting machine and detecting the mounting position;
A flat plate made of a light-transmitting material, a plurality of mounting positions are set on the surface, and a plurality of mounting position reference marks are provided for each of the mounting positions,
An imaging device capable of imaging the back surface of the inspection chip mounted at the mounting position on the surface of the inspection substrate and the plurality of mounting position reference marks from the back surface side of the inspection substrate;
A mounting position accuracy acquisition unit that causes the imaging device to image the mounting position reference mark, images the inspection chip, and acquires the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine based on a result of the imaging;
A mounting position accuracy inspection apparatus for an electronic circuit component mounting machine, comprising:
The mounting position accuracy inspection apparatus described in this section is suitable for carrying out the method invention described in (1) above. Each feature described in each of the items (2) to (5) and (7) to (19) can be applied to the mounting position accuracy inspection device of this item.
(21) a component supply device for supplying electronic circuit components;
A substrate holding device for holding a circuit board;
A component mounting device for receiving an electronic circuit component from the component supply device by a holding head and mounting the electronic circuit component on a circuit board held by the circuit board holding device;
An imaging device for imaging a board reference mark provided on the circuit board;
An electronic circuit component mounting machine including:
It has a flat plate shape, and a plurality of planned mounting positions are set, and a plurality of mounting position reference marks are provided for each of the planned mounting positions, and an inspection board held by the circuit board holding device;
An inspection chip mounting control unit that holds the inspection chip on the holding head and mounts the inspection chip on each of the planned mounting positions;
When the inspection board on which the inspection chip is mounted is reversed and held on the circuit board holding device, the image pickup device picks up the mounting position reference mark through the inspection board from the back side of the inspection board. And a mounting position accuracy acquisition unit that images the back surface of the inspection chip mounted on the inspection board and acquires the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine based on the imaging result.
An electronic circuit component mounting machine comprising:
In the electronic circuit component mounting machine of this section, the imaging device for imaging the board reference mark provided on the circuit board is also used for imaging the mounting position reference mark on the inspection board and the back surface of the inspection chip. Therefore, the configuration of the apparatus is simple, and the apparatus cost can be reduced. Each feature described in each of the items (2) to (5), (7) to (11), (13) to (15), and (19) is the electronic circuit of this item. It can also be applied to a component mounting machine.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 5 show an electronic circuit component mounting machine 10 according to an embodiment of the present invention. This electronic circuit component mounting machine 10 is already known, for example, in Japanese Patent No. 2824378, and will be described briefly.
[0009]
In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a base as a machine body of the electronic circuit component mounting machine 10. On the base 12, a wiring board conveyor 16 that conveys a printed wiring board 14 that is a kind of circuit board in the X-axis direction (left and right in FIG. 1), and a printed wiring board that is a board holding device that holds the printed wiring board 14 A component mounting device 22 for mounting an electronic circuit component 20 (see FIG. 3; hereinafter abbreviated as component 20) to the holding device 18 and the printed wiring board 14; a component supply device 24 for supplying the component 20 to the component mounting device 22; Is provided.
[0010]
The printed wiring board 14 is horizontally placed on a pair of conveyor belts, and is conveyed while being guided by the pair of guide rails 26 and 28 as the conveyor belt circulates. One guide rail 26 is a fixed guide rail provided to fix the position, and the other guide rail 28 is a movable guide rail provided so as to be able to approach and separate from the fixed guide rail. Hereinafter, the guide rail 26 is referred to as a fixed guide rail 26, and the guide rail 28 is referred to as a movable guide rail 28. The movable guide rail 28 is moved in the Y-axis direction (direction perpendicular to the conveying direction) by an approach / separation device (not shown) or a conveyor width changing device (not shown), and the distance between the movable guide rail 28 and the fixed guide rail 26 is set to the printed wiring board 12. It is adjusted to the width of
[0011]
The printed wiring board 14 is stopped at a predetermined work position and held by a printed wiring board holding device 18 provided at a portion corresponding to the work position of the base 12. A component supply device 24 is stationary at a position adjacent to the wiring board conveyor 16. In the present embodiment, the component supply device 24 is a feeder-type component supply device.
[0012]
The component supply device 24 includes a component supply table 34 in which a large number of feeders 30 are arranged on a feeder support table 32 and each component supply unit is arranged in a line, for example, on a straight line parallel to the X-axis direction. Each feeder 30 holds the component 20 on a carrier tape, and supplies the component 20 from what was made into the taped electronic circuit component.
[0013]
In the component mounting apparatus 22, the component holding head 60 shown in FIG. 3 moves in parallel in directions having components in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to each other, transports the component 20, and mounts it on the upper surface of the printed wiring board 14. It is supposed to be. Therefore, as shown in FIG. 1, the component mounting device 22 includes an X-axis slide 66 and an X-axis slide moving device 68 that moves the X-axis slide 66, and the X-axis slide 66 is in a direction parallel to the X-axis. It can be moved to any position. The X-axis slide moving device 68 includes an X-axis slide drive motor 70 as a drive source, and the X-axis slide 66 is moved by rotating the ball screw 64 by the rotation of the X-axis slide drive motor 70. As shown in FIG. 1, the X-axis slide 66 has a length exceeding the wiring board conveyor 16 from the component supply device 24.
[0014]
A Y-axis slide 82 is provided on the X-axis slide 66 so as to be relatively movable in the Y-axis direction, and can be moved to an arbitrary position in the Y-axis direction by a Y-axis slide moving device 84. The Y-axis slide moving device 84 includes a Y-axis slide drive motor 86 as a drive source, and the rotation of the motor 86 is transmitted to the ball screw 92 via gears 88 and 90 to move the Y-axis slide 82. Let The X-axis slide 66, the X-axis slide moving device 68, the Y-axis slide 82, and the Y-axis slide moving device 84 constitute an XY moving device 96. The component holding head 60 is moved to the XY coordinate plane by the XY moving device 96. Is moved to an arbitrary position in a horizontal plane that is a plane parallel to.
[0015]
As shown in FIG. 3, the support unit 102 provided on the Y-axis slide 82 includes a component holding head 60, a head lifting / lowering device 104 that is a head axial movement device that lifts and lowers the component holding head 60, and the component holding head 60. A head rotating device 106 that rotates around the axis is provided, and the component holding head 60 and the like constitute a component mounting unit 108. The component mounting unit 108 of this embodiment is configured in the same manner as the component mounting unit described in Japanese Patent No. 3093339, and will be described briefly. The support portion 102 is provided with a shaft 110 that can move in a direction parallel to the Z-axis direction and that can rotate around the axis. A suction nozzle 114 is detachably held by a holder 112 provided at the lower end portion of the support portion 102. In the present embodiment, the shaft 110 and the holder 112 constitute the component holding head 60.
[0016]
The suction nozzle 114 sucks the component 20 with a negative pressure and attaches it to the printed wiring board 14. For this reason, the suction nozzle 114 is connected to a negative pressure source, a positive pressure source, and the atmosphere (not shown), and is selected as a negative pressure source, a positive pressure source, and the atmosphere by switching an electromagnetic direction switching valve device (not shown). You can communicate with each other.
[0017]
Also fixed to the Y-axis slide 82 is a reference mark camera 152 (see FIG. 1), which is an imaging device that images a plurality of reference marks 150 provided on the printed wiring board 14. In this embodiment, the reference mark camera 152 is constituted by a CCD camera which is a kind of surface imaging device. A ring-shaped illumination device 154 is provided around the reference mark camera 152 as shown in FIG. 4 to illuminate the reference mark 150 and its surroundings.
[0018]
In the present embodiment, there is further provided an epi-illumination device 158 that illuminates the imaging object with illumination light substantially parallel to the optical axis of the reference mark camera 152. Below the reference mark camera 152, a half mirror 160 is provided with an inclination of 45 degrees with respect to the optical axis of the reference mark camera 152. The half mirror 160 is irradiated with light from a halogen lamp 162 disposed horizontally. A concave mirror 166 is disposed on the opposite side of the halogen lamp 20 from the half mirror 160 so that light emitted from the halogen lamp 162 to the opposite side of the half mirror 160 is reflected toward the half mirror 160. It has become. The halogen lamp 162 and the concave mirror 166 jointly constitute a light source 170 that emits light that is substantially uniform and substantially perpendicular to the optical axis of the reference mark camera 152 from the entire surface of the concave mirror 166 facing the half mirror 160. is there.
[0019]
A part of the light emitted from the light source 170 to the half mirror 160 is reflected in a direction that is axially symmetric with respect to the incident direction, that is, perpendicularly downward, but the rest is transmitted through the half mirror 160. On the opposite side of the half mirror 160 from the halogen lamp 162, a non-reflective paper 174 as a transmitted light absorbing member is provided vertically to absorb the light transmitted through the half mirror 160. The non-reflective paper 174 is a black paper having a particularly low surface reflectance, and the half mirror 160, the light source 170, and the non-reflective paper 174 constitute an epi-illumination device 158.
[0020]
The fiducial mark camera 152, the illumination device 154, and the epi-illumination device 158 constitute an imaging system. When the printed wiring board 14, the mounted component 20 and the like are imaged, the illumination device 154, the epi-illumination device 158, Any one of these is selectively turned on to perform the imaging operation.
[0021]
On the X-axis slide 66, the component imaging device 180 is immovably attached at a position between the component supply device 24 and the printed wiring board 14 and corresponding to the ball screw 64 that moves the X-axis slide 66. ing. As illustrated in FIG. 3, the component imaging device 180 includes a component camera 182 that images the component 20 and a light guide device 184, and the light guide device 184 includes reflecting mirrors 186 and 188 as reflection devices. In the present embodiment, the component camera 182 is a CCD camera similar to the reference mark camera 152.
[0022]
An illumination device 198 is provided immediately below the movement path of the suction nozzle 114 in the Y-axis direction and in the vicinity of the light guide device 184. The illumination device 198 includes a strobe 200 that irradiates ultraviolet rays and a light emitting plate 202 that absorbs ultraviolet rays and emits visible light, and the component camera 182 captures a projected image of the component 20. The illumination device 198 further includes another strobe light 204 that emits visible light, and the component camera 182 captures a front image of the component 20 by reflected light from the bottom surface of the component 20. The imaging device 180, the light guide device 184, and the illumination device 198 constitute an imaging system.
[0023]
The electronic circuit component mounting machine 10 includes a control device 250 shown in FIG. 5 as control means. The control device 250 is mainly configured by a CPU 252, a ROM 254, a RAM 256 and a computer 260 having a bus connecting them. Further, an input / output interface 262 is connected to the bus, and an X-axis slide drive motor 70, a Y-axis slide drive motor 86, a head lifting device 104, a head rotation device 106, and the like are connected via a drive circuit 264. Has been. An image processing computer 266, a reference mark camera 152 and a component camera 182 are connected to the control device 250. Further, an input device 268 such as a keyboard is connected to the control device 250, and a display 274, which is a display device, is also connected via the control circuit 272.
[0024]
The X-axis slide drive motor 70, the Y-axis slide drive motor 86, the motors serving as the drive sources of the head lifting device 104 and the head rotation device 106 are all constituted by servo motors, and the rotation angle thereof is the encoder 276. Is input to the computer 260. FIG. 5 representatively shows an encoder 276 provided in the X-axis slide drive motor 70. The ROM 254 and the RAM 256 of the control device 250 store various programs including a main routine, an electronic circuit component mounting routine, and the like, data necessary for executing these programs, and the like. Further, a part data generator (PDG) 278 which is a database storing various data of parts 20 (abbreviated as part information) is connected to the computer 260.
[0025]
Next, the operation will be described. Since the mounting operation for mounting the component 20 on the printed wiring board 14 is described in Japanese Patent No. 2824378 and the like, it will be briefly described, and then the mounting position accuracy inspection operation will be described in detail. In the electronic circuit component mounting routine, the component receiving position data, which is the position where the component holding head 60 should receive the component 20 from the feeder 30, and the component mounting position, which is the position where the component 20 should be mounted on the printed wiring board 14, are displayed. Data and part information of each part 20 supplied from the parts data generator (PDG) 278 are included.
[0026]
First, the printed wiring board 14 is transported to a work position (or mounting space) where the component 20 is mounted by the wiring board conveyor 16 and is positioned and held by the printed wiring board holding device 18. The reference mark camera 152 together with the component mounting unit 108 is positioned at the reference mark imaging position for imaging the reference mark 150 provided on the printed wiring board 14 by the XY moving device 96, and the two reference marks 150 are respectively imaged. As a result, the position error of the printed wiring board 14 is acquired by the image processing of the reference mark 150 acquired as a result.
[0027]
Next, the component holding head 60 is moved to the component receiving position for receiving the component 20 from the feeder 30 by the XY moving device 96. When the component holding head 60 reaches the component receiving position, the component holding head 60 is moved up and down by the head lifting / lowering device 104, and negative pressure is supplied to the suction nozzle 114 to suck the component 20.
[0028]
The component holding head 60 that holds the component 20 is moved from the component receiving position to a component mounting position that faces a component mounting point that is set in advance on the printed wiring board 14. The light guide device 184 is fixed to a position between the component receiving position 66 and the component mounting position. Regardless of the position of the component receiving position and the component mounting position of the component supply device 24 and the printed wiring board 14, the X-axis slide 66 is always used in order for the component holding head 60 to move from the component receiving position to the component mounting position. It moves upward in the Y-axis direction and passes through a portion between the component supply device 24 and the printed wiring board 14. Therefore, the component holding head 60 always passes over the light guide device 184 fixed to a portion located between the component receiving position and the component mounting position of the X-axis slide 66, and the component 20 is imaged by the component camera 182. The A position where the component holding head 60 is positioned on the light guide device 184 and is imaged by the component camera 182 is referred to as a component holding position detection position or an imaging position.
[0029]
If the rotation position of the component 20 is different between the time of suction and the time of mounting, the component holding head 60 is rotated by the head rotating device 106 until the component holding position detection position is reached after suction, and the component 20 is It is rotated and changed to the rotation position at the time of mounting. When the component holding head 60 reaches the component holding position detection position, the component 20 is imaged. Since the imaging device 180 and the strobes 200 and 204 are provided on the X-axis slide 66, the movement of the component holding head 60 is stopped in the Y-axis direction, but remains moved in the X-axis direction. In this state, the part 20 is imaged. The captured image data is compared with normal image data having no holding position error in the image processing computer 266, and holding position error, that is, a translation position error of a predetermined reference point (in many cases, a center position error). And the rotational position error is calculated.
[0030]
Before the component holding head 60 moves to the component mounting position, the component holding head 60 is rotated by the head rotating device 106 to cancel the rotational position error, and the positional error of the printed wiring board 14 and the component 20 The coordinates of the component mounting position are corrected so that the translational position error (including the translational position error caused by the cancellation of the rotational position error) is cancelled, and the component 20 becomes an accurate mounting point of the printed wiring board 14. Mounted in the correct rotational position. This completes one cycle of mounting work.
[0031]
Next, the mounting position accuracy inspection work will be described. A dedicated inspection board is used for the inspection work.
As shown in FIG. 6, the inspection board 300 is made of colorless and transparent glass and is formed in almost the same shape as the printed wiring board 14, and the circular mark 302 has a precise shape and position on a large number of lattice points on the front component mounting surface. Well formed. The component 20 is mounted at the position surrounded by the four circle marks 302 adjacent to each other on the inspection board 300 in the same manner as the above-described mounting operation, and then the front and back of the inspection board 300 are reversed to inspect the inspection board 300. The back surface of the component 20 is imaged through and the mounting position accuracy of the component 20 is detected. This will be described in detail below.
[0032]
First, the inspection board 300 is conveyed to the mounting space by the wiring board conveyor 16 and is positioned and held by the printed wiring board holding device 18. Next, the position of the inspection substrate 300 is acquired by imaging some of the circular marks 302 by the reference mark camera 152. Since the inspection board 300 is not provided with a dedicated mark corresponding to the reference mark 150, four circle marks 302 that are respectively located on two diagonal lines are imaged, and each of the circle marks 302 is captured. The position of the mark center that is the center of the image is acquired, and the holding position of the inspection substrate 300 is acquired by regarding the center of the four mark centers as a reference point.
[0033]
The circle mark 302 is a mirror surface obtained by etching the surface of the inspection substrate 300 and applying a very thin metal plating. Therefore, as shown in FIG. 8, when the reference mark camera 152 is positioned directly above the circle mark 302 and illuminated from directly above by the epi-illumination device 158, the portion of the circle mark 302 is totally reflected from the surroundings. It can be picked up as a bright image. The reference mark camera 152 captures the four circle marks 302 from above, respectively, by epi-illumination, and the position of the reference point that is the center of each circle mark is acquired. Based on the position of these reference points, the inspection board 300 The position is obtained. Note that a reference mark may be provided in the margin of the inspection substrate 300 in addition to the circle mark 302.
[0034]
Next, the component 20 is mounted on the inspection board 300. Although an inspection chip dedicated to the inspection work may be used, in this embodiment, the inspection work is performed by mounting the component 20 which is a commercially available electronic circuit component. Similar to the mounting operation, the component holding head 60 receives the component 20 from the feeder 30 at the component supply position and is moved toward the component mounting position by the XY moving device 96. The back surface of the component 20 is imaged by the component camera 182 when passing over the light guide device 184 on the way. The strobe light 204 that emits visible light is turned on, and a reflection image of the back surface of the component 20 is captured. By the time the component holding head 60 reaches the component mounting position, image processing is executed to acquire the component holding position, and mounting is performed so that the holding position error of the inspection board 300 and the holding position error of the component 20 are eliminated. The position is corrected, and the component 20 is mounted on the inspection board 300. This completes one cycle of mounting work. Note that a colorless and transparent double-sided adhesive tape (not shown) is previously attached to the entire component mounting surface of the inspection board 300, and the component 20 held by the suction nozzle 114 is placed on the inspection board 300. It is fixed with the adhesive tape. In the following description, the thickness of the double-sided adhesive tape is negligible.
[0035]
As shown in FIG. 7, the component 20 is placed at a plurality of planned mounting positions set in advance at respective positions equidistant from the four circle marks 302 adjacent to each other among the many circle marks 302 of the inspection substrate 300. The component 20 is mounted in the same manner as in the mounting operation described above. The component 20 is mounted on the mounting region of the inspection board 300, that is, the entire region where the circle mark 302 is provided. In FIG. 7, a state in which the parts 20 are all mounted at the rotational position as supplied from the feeder 30 is described, but from the rotational position where the parts 20 are supplied from the feeder 30 and the rotational position. It may be mounted alternately at the rotational position rotated by 90 degrees, or may be mounted by being repeatedly positioned at four rotational positions rotated by 90 degrees. Further, all the components 20 are mounted at the rotation positions supplied from the feeder 30 to the plurality of planned mounting positions of the inspection board 300, and rotated by 90 degrees to the plurality of planned mounting positions of another inspection board 300. It is also possible to perform mounting at various rotational positions, such as at a rotational position that is further rotated 90 degrees to a plurality of planned mounting positions of still another inspection substrate 300.
[0036]
When all the components 20 are mounted, the front and back of the inspection board 300 are reversed by the operator and set on the wiring board holding device 18, and the back surface of the component 20 is imaged through the inspection board 300 by the reference mark camera 152. Detection of 20 mounting positions is performed. First, the operator is notified that the mounting operation of the component 20 has been completed, and the holding of the inspection board 300 by the wiring board holding device 18 is released. Based on the work completion information, the operator takes out the inspection substrate 300 and inverts the front and back and attaches it to the substrate jig 304.
[0037]
As shown in FIGS. 9 and 10, the substrate jig 304 has a generally flat plate shape, and supports the inspection substrate 300 from below and defines a horizontal position in contact with or close to both side surfaces thereof. To do. Since the substrate jig 304 supports the inspection substrate 300 with the component mounting surface of the inspection substrate 300 facing down, the edge of the lower surface of the inspection substrate 300 is prevented from interfering with the component 20 already mounted on the component mounting surface. A portion facing the region where the circular mark 302 is formed is recessed at a certain depth (for example, 5 mm), leaving the support surface 306 that supports the portion in contact with the portion. The inspection board 300 is held by the wiring board holding device 18 via the board jig 304. The substrate jig 304 is such that the height of the component mounting surface, that is, the back surface of the component 20 is the focus of the reference mark camera 152 in a state where the inspection substrate 300 is held by the wiring board holding device 18 via the substrate jig 304. The inspection substrate 300 is held at a matching height. Specifically, for example, assuming that the thickness of the inspection substrate 300 is t and the refractive index of the glass is 1.5, the focal length extends 1.5 times inside the glass, and therefore, as shown in FIG. As described above, the inspection board 300 is held such that the component mounting surface is positioned at a position lower by a third of the thickness t than the height h of the component mounting surface during component mounting. It is. When the component 20 is mounted, since the component mounting surface is pressed against the height defining surface 308 and held, the inspection board 300 is inspected when the upper surface of the substrate jig 304 is pressed against the height defining surface 308 and held. The component mounting surface of the substrate 300 is lowered from the height defining surface 308 by one third of the thickness t of the inspection substrate 300.
[0038]
Since the board jig 304 is wider than the inspection board 300, the width of the wiring board conveyor 16 is adjusted in accordance with the board jig 304. That is, the movable guide rail 28 is moved away from the fixed guide rail 26 until the distance between the movable guide rail 28 and the fixed guide rail 26 matches the width of the board jig 304, and here, a wiring board (not shown) is shown. The substrate jig 304 can be held by the holding device 18 (FIGS. 1 and 2). Thereafter, when the inspection board 300 is placed on the wiring board holding device 18 via the inspection jig 304 by the operator, the fact is transmitted to the control device 250 via the input device 268 by the operator. Based on this information, the control device 250 causes the wiring board holding device 18 to hold the inspection jig 304 in a fixed state. As a result, the inspection board 300 is fixedly held through the inspection jig 304. .
[0039]
Next, the mounting position of the component 20 is detected by imaging the back surface of the component 20. In the present embodiment, the positions of the four surrounding circle marks 302 are acquired for each mounting position of the component 20, and a mounting position shift is detected based on the relative positions of the circle marks 302 and the component 20.
[0040]
Hereinafter, the mounting position accuracy inspection work of one component 20 will be described.
First, four circle marks 302 around the component 20 are imaged in order. Specifically, the reference mark camera 152 is positioned at a position that should be located immediately above the circular mark 302 to be imaged this time, and the circular mark 302 is illuminated by the epi-illumination device 158 coaxial with the reference mark camera 152. A reflected image is captured. An image obtained by being illuminated by the epi-illumination device 158 is illustrated in FIG. 12, but this image is picked up so that the component 20 is positioned at the center of image pickup, not the circle mark 302, unlike the normal case. This is for the sake of easy comparison with FIG. 13 which is an image obtained by being illuminated from an oblique direction by the illumination device 154. In the present embodiment, imaging is usually performed so that the circle mark 302 is positioned at the imaging center. Is done. The portion of the circle mark 302 is almost totally reflected to form a relatively bright image, whereas the back surface of the component 20 diffuses the illumination light and forms a relatively dark image. Further, a portion other than the circle mark 302 and the component 20 (referred to as a background) becomes a darker image. Therefore, if the image of the circle mark 302 is binarized by a threshold value set so that the image of the circle mark 302 is bright and the component 20 and the background are dark, only the image of the circle mark 302 can be obtained as a bright image. The position of 302 can be easily detected. In the present embodiment, the reference mark camera 152 is faced to each circle mark 302 in order, and imaging is performed, and the planned position at the center of the circle mark 302 (in this embodiment, the imaging surface of the reference mark camera 152). The direction and distance from the center) are detected as misalignment.
[0041]
As shown in FIG. 14, in the image obtained by imaging, a plurality of seek lines 310 are set in the vicinity of the position where the image of the circle mark 302 should exist, and a bright part and a dark part are set for each seek line 310. The boundary position is acquired. The boundary position is the position of the outline of the circle mark 302, and the center of the plurality of boundary positions on the seek line 310 is calculated as the mark center position that is the center of the circle mark 302.
[0042]
Next, the reference mark camera 152 is positioned at the center of the four mark center positions, that is, at a position equidistant from the four mark center positions. As described above, since the mounting position of the component 20 is set at a position equidistant from the center of the four marks, the reference mark camera 152 is positioned immediately above the planned mounting position and imaging is performed. . When the component 20 is imaged, as shown in FIG. 11, the epi-illumination device 244 is turned off, the illumination device 154 is turned on, and imaging is performed. By illuminating the back surface of the component 20 from an oblique direction, the component 20 is acquired as a relatively bright image, but the reflected light of the portion of the circle mark 302 that is substantially a mirror surface is transmitted to the reference mark camera 152. Since almost no light enters, the circle mark 302 becomes relatively dark as shown in FIG. Therefore, if binarization is performed with an appropriately set threshold value, only the image of the back surface of the component 20 is acquired as a bright image. Image processing is performed on the image data, and the horizontal position shift of the component 20 is acquired based on the position shift in the imaging surface. In addition, the inclination of the inspection board 300 is also calculated based on the four mark center positions, and the rotational position displacement of the component 20 is also acquired based on the inclination of the inspection board 300 and the inclination of the component 20. Thus, the mounting position accuracy inspection work for one cycle is completed. Note that the inclination of the inspection substrate 300 is such that, after the inspection substrate 300 is held by the wiring board holding device 18 via the inspection jig 304, the circle mark 402 at the two corners or the four corners of the inspection substrate 300 among the many circle marks 402. The position 302 may be detected and calculated based on the detection result.
[0043]
FIGS. 15 and 16 show detection results when the same inspection board 300 is imaged from the back side (FIGS. 15A and 15B), and detection results when the image is taken from the front surface (component mounting surface) side ( FIG. 16A and FIG. 16B are shown in comparison. 15A and 16A, the detection results of the horizontal displacement of the mounting position of the component 20 are shown separately for each mounting direction. The bar graphs of FIG. 15B and FIG. 16B show 3σ, which is a variation in the mounting position, divided into the X-axis direction and the Y-axis direction.
[0044]
As is apparent from this figure, when detecting the mounting accuracy of the same inspection board 300, the image picked up from the back side has less variation and the detection accuracy is higher than the image picked up from the front surface (component mounting surface). I understand that.
In the present embodiment, when the component 20 is mounted, the component holding position is acquired based on the reflection image of the back surface of the component 20, and the back surface of the component 20 is imaged again after mounting and the mounting position is detected. As compared with the case where the image is taken from the surface, the mounting accuracy can be more properly evaluated.
[0045]
The work of inverting the front and back of the inspection board 300 may be performed on the inspection board 300 discharged from the electronic circuit component mounting machine 10. Specifically, for example, if all the components 20 are mounted on the inspection board 300, the components are conveyed downstream from the wiring board conveyor 16 in the same manner as the printed wiring board 14, and are once discharged from the electronic circuit component mounting machine 10. . If the inspection board 300 is attached to the board jig 304 by an operator and the width of the wiring board conveyor 16 is adjusted and then set on the upstream side of the electronic circuit component mounting machine 10, the inspection board 300 is mounted again by the wiring board conveyor 16. It is transported to the space and positioned. Further, the use of the substrate jig 304 is not indispensable. When the substrate jig 304 is not used, the substrate jig 304 is once discharged from the wiring board conveyor 16 from the electronic circuit component mounting machine 10, and then reversed by the front / back reversing device, and again the electronic circuit component. It is possible to carry in the work position of the mounting machine 10, and the mounting position inspection can be completely automated.
[0046]
Moreover, in the said embodiment, although the component mounting machine was made into the XY robot type, the component mounting machine may be another aspect, for example, a component is held by holding a plurality of component holding heads on an intermittent rotating body. A so-called index table type component mounting machine may be used.
[0047]
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these are only illustrations, and this invention is the aspect described in the above-mentioned section of [the subject which invention intends to solve, a problem-solving means, and an effect]. First, the present invention can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an electronic circuit component mounting machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the electronic circuit component mounting machine.
FIG. 3 is an enlarged side view (partial cross-sectional view) showing a main part of the electronic circuit component mounting machine.
FIG. 4 is a side view showing an epi-illumination device of the electronic circuit component mounting machine.
FIG. 5 is a block diagram showing a control device for controlling the electronic circuit component mounting machine.
6A is a plan view and FIG. 6B is a front view showing an inspection board for performing a component mounting accuracy inspection. FIG.
FIG. 7 is a plan view showing a state in which components are mounted on the inspection board.
FIG. 8 is a front view showing a state where a circle mark of the inspection board is imaged.
FIG. 9 is a plan view showing a substrate jig for holding the inspection substrate.
FIG. 10 is a front view showing the substrate jig.
FIG. 11 is a front view showing a state in which a back surface of a component mounted on the inspection board is imaged.
FIG. 12 is a diagram illustrating an image obtained by capturing an inspection board by epi-illumination.
FIG. 13 is a diagram showing an image obtained by capturing an inspection board by illumination from an oblique direction.
FIG. 14 is a diagram for explaining image processing;
FIG. 15 is a graph showing a detection result of the mounting accuracy when the image is detected from the back side of the inspection board.
FIG. 16 is a graph showing the detection result of the mounting accuracy when the image is detected from the component mounting surface side of the inspection board.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Electronic circuit component mounting machine 14: Printed wiring board 16: Wiring board conveyor 18: Printed wiring board holding device 20: Electronic circuit component 22: Component mounting device 24: Component supply device 30: Feeder 60: Component holding head 96: XY Moving device 114: Suction nozzle 150: Reference mark 152: Reference mark camera 154: Illumination device 158: Epi-illumination device 160: Half mirror 162: Halogen lamp 166: Concave mirror 170: Light source 174: Non-reflective paper 180: Component imaging device 182: Component camera 184: Light guide device 198: Illumination device 250: Control device 252: CPU 254: ROM 256: RAM 260: Computer 262: Input / output interface 64: drive circuit 266: image processing computer 300: test board 302: backslash 304: substrate jig 306: bearing surface 308: Height defining surface 310: seek line

Claims (7)

電子回路部品装着機によって検査チップを検査基板に装着し、その装着位置を検出することによって、電子回路部品装着機の装着位置精度を検査する方法であって、
前記検査基板として光透過材料製を使用し、前記検査チップの上向きの表面を吸着ノズルに吸着させて保持させ、その保持された検査チップの裏面を撮像することによって、検査チップの吸着ノズルによる保持位置の誤差を取得し、取得した部品保持位置誤差を補正して上向きの前記検査基板の表面に装着し、その後、その検査基板を表裏反転させ、上方から検査基板を通して検査チップの裏面と検査基板の前記表面に設けた複数の装着位置基準マークとを撮像して検査チップの検査基板への装着位置を検出することによって電子回路部品装着機の装着位置精度を検査することを特徴とする電子回路部品装着機の装着位置精度検査方法。
A method of inspecting the mounting position accuracy of an electronic circuit component mounting machine by mounting an inspection chip on an inspection board by an electronic circuit component mounting machine and detecting the mounting position,
The inspection substrate is made of a light-transmitting material, the upward surface of the inspection chip is adsorbed and held by an adsorption nozzle, and the back side of the held inspection chip is imaged, whereby the inspection chip is held by the adsorption nozzle Acquire the position error, correct the acquired component holding position error and mount it on the surface of the inspection board facing upward, then reverse the inspection board, and reverse the inspection chip from above and the inspection board through the inspection board electrons, characterized in that to check the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine by detecting the mounting position of the detection査基plate of the plurality of imaging a mounting position reference mark test chip provided on the surface Mounting position accuracy inspection method for circuit component mounting machines.
電子回路部品を供給する部品供給装置と、A component supply device for supplying electronic circuit components;
回路基板を保持する基板保持装置と、A substrate holding device for holding a circuit board;
前記部品供給装置から吸着ノズルにより電子回路部品の表面を吸着して受け取り、前記基板保持装置に保持された回路基板の上向きの表面に装着する部品装着装置と、A component mounting device that sucks and receives the surface of an electronic circuit component from the component supply device by a suction nozzle, and mounts it on the upward surface of the circuit board held by the substrate holding device;
前記回路基板に設けられた基板基準マークを撮像する基板基準マーク撮像装置と、A board reference mark imaging device for imaging a board reference mark provided on the circuit board;
前記吸着ノズルに吸着された電子回路部品の裏面を撮像する部品撮像装置と、A component imaging device that images the back surface of the electronic circuit component sucked by the suction nozzle;
前記基板基準マーク撮像装置の撮像結果に基づいて前記基板保持装置による回路基板の保持位置誤差である回路基板保持位置誤差を取得するとともに、前記部品撮像装置の撮像結果に基づいて電子回路部品の前記吸着ノズルによる保持位置誤差である部品保持位置誤差を取得し、それら回路基板保持位置誤差と部品保持位置誤差とを補正して前記部品装着装置に電子回路部品を回路基板に装着させる制御装置とA circuit board holding position error, which is a holding position error of the circuit board by the board holding device, is acquired based on the imaging result of the board reference mark imaging device, and the electronic circuit component of the electronic circuit component is acquired based on the imaging result of the component imaging device. A control device for acquiring a component holding position error which is a holding position error by the suction nozzle, correcting the circuit board holding position error and the component holding position error, and mounting the electronic circuit component on the circuit board by the component mounting device;
を含む電子回路部品装着機の装着位置精度を検査する方法であって、A method for inspecting the mounting position accuracy of an electronic circuit component mounting machine including:
光透過材料製で平板状をなし、表面に複数の装着予定位置が設定されるとともに、それら装着予定位置毎に複数ずつの装着位置基準マークが前記表面に設けられた検査基板を、前記基板保持装置に、前記表面を上向きにして保持させる一方、前記吸着ノズルに検査チップを保持させ、前記回路基板保持位置誤差に相当する検査基板保持位置誤差と、前記部品保持位置誤差に相当する検査チップ保持位置誤差とを補正して前記部品装着装置に前記検査基板の前記複数の装着予定位置の各々に装着させる検査チップ装着工程と、It is made of a light transmitting material, has a flat plate shape, a plurality of mounting positions are set on the surface, and a plurality of mounting position reference marks are provided on the surface for each of the mounting positions. The apparatus holds the surface facing upward, while holding the inspection chip on the suction nozzle, holds the inspection substrate holding position error corresponding to the circuit board holding position error, and the inspection chip holding corresponding to the component holding position error. A test chip mounting step for correcting a position error and mounting the component mounting device on each of the plurality of mounting planned positions of the test board;
その検査チップが装着された検査基板を表裏反転させてその検査基板の上向きの裏面側からその検査基板を通して前記装着位置基準マークを撮像させるとともに、前記検査チップの裏面を撮像させ、その撮像の結果に基づいて前記電子回路部品装着機の装着位置精度を取得する装着位置精度取得工程とThe inspection board on which the inspection chip is mounted is turned upside down so that the mounting position reference mark is imaged through the inspection substrate from the upward rear surface side of the inspection board, and the back surface of the inspection chip is imaged, and the imaging result A mounting position accuracy acquisition step of acquiring mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine based on
を含むことを特徴とする電子回路部品装着機の装着位置精度検査方法。A mounting position accuracy inspection method for an electronic circuit component mounting machine, comprising:
前記検査基板に光透過性を有する両面粘着シートを貼っておき、その両面粘着シートにより前記検査チップを検査基板に固定する請求項1または2に記載の装着位置精度検査方法。The mounting position accuracy inspection method according to claim 1 or 2 , wherein a light-transmitting double-sided pressure-sensitive adhesive sheet is pasted on the inspection substrate, and the inspection chip is fixed to the inspection substrate by the double-sided pressure-sensitive adhesive sheet. 前記検査基板保持位置誤差の取得時に、前記複数の装着位置基準マークの一部のものを前記基板基準マークとして使用する請求項2に記載の装着位置精度検査方法。The mounting position accuracy inspection method according to claim 2, wherein a part of the plurality of mounting position reference marks is used as the substrate reference mark when acquiring the inspection substrate holding position error. 電子回路部品を供給する部品供給装置と、
回路基板を保持する基板保持装置と、
前記部品供給装置から吸着ノズルにより電子回路部品の表面を吸着して受け取り、前記基板保持装置に保持された回路基板の上向きの表面に装着する部品装着装置と、
前記回路基板に設けられた基板基準マークを撮像する基板基準マーク撮像装置と、
前記吸着ノズルに吸着された電子回路部品の裏面を撮像する部品撮像装置と、
前記基板基準マーク撮像装置の撮像結果に基づいて前記基板保持装置による回路基板の保持位置誤差である回路基板保持位置誤差を取得するとともに、前記部品撮像装置の撮像結果に基づいて電子回路部品の前記吸着ノズルによる保持位置誤差である部品保持位置誤 差を取得し、それら回路基板保持位置誤差と部品保持位置誤差とを補正して前記部品装着装置に電子回路部品を回路基板に装着させる制御装置と
を含む電子回路部品装着機であって、
光透過材料製で平板状をなし、複数の装着予定位置が設定されるとともに、それら装着予定位置毎に複数ずつの装着位置基準マークが設けられ、前記基板保持装置により表面を上向きにして保持可能な検査基板を含むとともに、前記制御装置が、
前記吸着ノズルに検査チップを保持させ、前記回路基板保持位置誤差に相当する検査基板保持位置誤差と、前記部品保持位置誤差に相当する検査チップ保持位置誤差とを補正して前記部品装着装置に前記検査基板の前記複数の装着予定位置の各々に装着させる検査チップ装着制御部と、
その検査チップが装着された検査基板が表裏反転させられて前記基板保持装置に保持された状態で、その検査基板の上向きの裏面側からその検査基板を通して前記基板基準マーク撮像装置に前記装着位置基準マークを撮像させるとともに、前記検査チップの裏面を撮像させ、その撮像の結果に基づいて前記電子回路部品装着機の装着位置精度を取得する装着位置精度取得部と
を含む電子回路部品装着機。
A component supply device for supplying electronic circuit components;
A substrate holding device for holding a circuit board;
A component mounting apparatus for mounting the component receiving from a supply device to adsorb the surface of the electronic circuit component by the suction nozzle, the upward surface of the circuit board which is held before Kimoto board holding device,
A board reference mark imaging device for imaging a board reference mark provided on the circuit board;
A component imaging device that images the back surface of the electronic circuit component sucked by the suction nozzle;
A circuit board holding position error, which is a holding position error of the circuit board by the board holding device, is acquired based on the imaging result of the board reference mark imaging device, and the electronic circuit component of the electronic circuit component is acquired based on the imaging result of the component imaging device. get the difference erroneous component holding position is held position error by the suction nozzle, a control device to correct the their circuit board holding position error and the component holding position error is mounted electronic circuit components on the circuit board to the component mounting device An electronic circuit component mounting machine including:
A flat plate-like made of a light transmissive material, with a plurality of mounting scheduled position is set, they will be fitted mounting position reference marks by a plurality is provided for each position, the upward more surfaces prior Kimoto board holding device And an inspection board that can be held, and the control device
The suction nozzle holds the inspection chip, corrects the inspection substrate holding position error corresponding to the circuit board holding position error and the inspection chip holding position error corresponding to the component holding position error, and causes the component mounting apparatus to An inspection chip mounting control unit to be mounted on each of the plurality of mounting planned positions of the inspection board ;
In a state where the test board which the inspection chip is mounted is held on the base plate holding device is allowed to reversing, the mounting position from the upward back surface side of the test board to the substrate reference mark imaging device through the test board causes image the reference mark, is the imaging of the back surface of the test chip, the electronic circuit component mounting machine including a mounting position accuracy acquiring unit that acquires the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine on the basis of the result of the imaging.
前記基板保持装置と前記検査基板との間に介在させられ、前記基板基準マークの撮像時と前記検査チップの前記裏面の撮像時とにおいて、前記基準マーク撮像装置の焦点が前記検査基板の前記表面上に位置する状態に検査基板を保持する保持治具を含む請求項5に記載の電子回路部品装着機。The reference mark imaging device is interposed between the substrate holding device and the inspection substrate and focuses the front surface of the inspection substrate when imaging the substrate reference mark and when imaging the back surface of the inspection chip. The electronic circuit component mounting machine according to claim 5, further comprising a holding jig that holds the inspection board in a state of being positioned above. 電子回路部品装着機によって検査チップを検査基板に装着し、その装着位置を検出することによって、電子回路部品装着機の装着位置精度を検査するための装置であって、An apparatus for inspecting the mounting position accuracy of an electronic circuit component mounting machine by mounting an inspection chip on an inspection board by an electronic circuit component mounting machine and detecting the mounting position,
光透過材料製の平板であって、表面に複数の装着予定位置が設定されるとともに、それら装着予定位置毎に複数ずつの装着位置基準マークが設けられた検査基板と、A flat plate made of a light-transmitting material, a plurality of mounting positions are set on the surface, and a plurality of mounting position reference marks are provided for each of the mounting positions,
その検査基板の表面の前記複数の装着予定位置に前記検査チップが装着された前記検査基板を表裏反転させ、裏面を上向きにして保持する基板保持装置と、A substrate holding device for reversing the inspection substrate on which the inspection chip is mounted at the plurality of planned mounting positions on the surface of the inspection substrate and holding the back surface upward;
その基板保持装置に保持された前記検査チップの裏面と前記複数ずつの装着位置基準マークとを、前記検査基板の裏面側から撮像可能な撮像装置と、An imaging device capable of imaging the back surface of the inspection chip and the plurality of mounting position reference marks held by the substrate holding device from the back surface side of the inspection substrate;
その撮像装置に前記装着位置基準マークを撮像させるとともに、前記検査チップの前記裏面を撮像させ、その撮像の結果に基づいて前記電子回路部品装着機の装着位置精度を取得する装着位置精度取得部とA mounting position accuracy acquisition unit that causes the imaging device to image the mounting position reference mark, images the back surface of the inspection chip, and acquires the mounting position accuracy of the electronic circuit component mounting machine based on a result of the imaging;
を含むことを特徴とする電子回路部品装着機の装着位置精度検査装置。A mounting position accuracy inspection apparatus for an electronic circuit component mounting machine, comprising:
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