JP4722741B2

JP4722741B2 - 電子部品装着方法及び電子部品装着装置

Info

Publication number: JP4722741B2
Application number: JP2006080092A
Authority: JP
Inventors: 秀明福島; 勝幸瀬戸; 章青木; 秀樹土屋; 弘一泉原; 俊明和田
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: JP2007258398A

Description

本発明は、フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着方法及び電子部品装着装置に関する。

このような電子部品装着方法及び電子部品装着装置は、例えば特許文献１などに開示されている。
特許第３５８３３１９号公報

しかし、電子部品の突起電極に転写されたフラックスが不十分であると、この電子部品が装着されたプリント基板は不良品となる。

そこで本発明は、電子部品の突起電極に転写されたフラックスが適切な場合にのみ、プリント基板にこの電子部品を装着する電子部品装着方法及び電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため請求項１の発明は、フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
フラックスが転写される前の前記突起電極の径を記憶し、
前記吸着ノズルが移動して該吸着ノズルに保持された電子部品の突起電極にフラックスを転写し、
このフラックスが転写された前記電子部品の突起電極を認識カメラが撮像した画像を認識処理し、
この認識処理結果に基づいてフラックスが転写された前記突起電極の径を算出した算出結果を記憶し、
このフラックスの転写後の電極の径と転写前の径とを比較し、
この比較結果に基づいて前記吸着ノズルに保持された電子部品をプリント基板上に装着するか否かを判断する
ことを特徴とする

第２の発明は、フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
前記突起電極の標準径及び前記突起電極の径のばらつきを記憶し、
部品供給装置から前記吸着ノズルにより取出した前記電子部品の突起電極にフラックスを転写し、
このフラックスが転写された前記電子部品の突起電極を認識カメラが撮像した画像を認識処理し、
この認識処理結果に基づいてフラックスが転写された前記突起電極の径を算出した算出結果を記憶し、
このフラックスの転写後の突起電極の径と前記標準径及び前記ばらつきの和とを比較し、
この比較結果に基づいて前記吸着ノズルに保持された電子部品をプリント基板上に装着するか否かを判断する
ことを特徴とする。

第３の発明は、フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、フラックスが転写される前の前記突起電極の径を記憶する第１記憶装置と、前記吸着ノズルが移動して該吸着ノズルに保持された電子部品の突起電極にフラックスが転写された前記電子部品の突起電極を撮像する認識カメラと、この認識カメラが撮像した画像を認識処理する認識処理装置と、この認識処理装置の認識処理結果に基づいてフラックスが転写された前記突起電極の径を算出する算出手段と、この算出手段が算出した算出結果を格納する第２記憶装置と、このフラックスの転写後の突起電極の径と転写前の径とを比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に基づいて前記吸着ノズルに保持された電子部品をプリント基板上に装着するか否かを判断する判断手段とを設けたことを特徴とする。

第４の発明は、フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記突起電極の標準径及び前記突起電極の径のばらつきを格納する第１記憶装置と、部品供給装置から前記吸着ノズルにより取出され電子部品の前記フラックスが転写された突起電極を撮像する認識カメラと、この認識カメラが撮像した画像を認識処理する認識処理装置と、この認識処理装置の認識処理結果に基づいてフラックスが転写された前記突起電極の径を算出する算出手段と、この算出手段が算出した算出結果を格納する第２記憶装置と、このフラックスの転写後の突起電極の径と前記標準径及び前記ばらつきの和とを比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に基づいて前記吸着ノズルに保持された電子部品をプリント基板上に装着するか否かを判断する判断手段とを設けたことを特徴とする。

本発明は、電子部品の突起電極に転写されたフラックスが適切な場合にのみ、プリント基板にこの電子部品を装着するようにしたから、この不良品のプリント基板を生産することが防止できる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る電子部品装着装置について図面を参照しながら説明する。図１は電子部品装着装置の平面図であり、図２及び図３は前記電子部品装着装置に搭載されるフラックス転写装置の側面図及び平面図である。

図１において、電子部品装着装置１の基台２上にＡビーム３及びＢビーム４のＹ方向への移動を案内する一対のレール５が配置されている。前記Ａビーム３及びＢビーム４はＸ方向に長く、この長手方向に沿って装着ヘッド７、８がＸ軸モータ１３、１５によりそれぞれ移動可能に配設されている。従って、前記装着ヘッド７、８は、ＸＹ方向に移動可能になされている。

また、Ａ側のＹ軸モータ１０により回動されるボールネジ軸１１がＡビーム３に固定された図示しないナットに螺合しており、このＡビーム３はボールネジ軸１１の回動によりレール５に沿って移動可能である。Ｂビーム４は同様な構造のボールネジ軸１２がＢ側のＹ軸モータ１４により回動されることで、レール５に沿って移動する。

更に、前記基台２の図１における上下位置には、それぞれ部品供給台６が形成され、この部品供給台６上には種々の電子部品を供給する部品供給装置１６が着脱可能に搭載されている。尚、部品供給装置１６には、いわゆるテープ供給方式の部品供給装置や、スティック供給方式の部品供給装置や、トレイ供給方式の部品供給装置等がある。

また、３０は前記部品供給台６上に着脱可能に搭載されるフラックス転写装置で、詳しくは後述するが、ある部品供給装置１６から供給された電子部品、例えばＢＧＡ２７（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）の突起電極（半田バンプ）２８にフラックスＦを転写するものである。

そして、前記装着ヘッド７、８は、各部品供給装置１６から真空吸着により取り出した電子部品をプリント基板１８の所望の位置に搬送して実装するものである。また、前記プリント基板１８は、基台２上に設置された搬送コンベア２０により搬送され、所定の作業ステージ位置で図示しない固定機構により位置決め固定される。

更に、前記部品供給装置１６から装着ヘッド７、８の吸着ノズル２４により取り出された電子部品は、部品認識カメラ２１によりその吸着ノズル２４に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況、更には後述するフラックス転写状況等が撮像され、認識処理装置１９により認識処理される。

以下、前記フラックス転写装置３０について説明する。図４及び図５において、フラックス転写装置３０の基台３１上には、大きく分けてフラックス供給部３２と、フラックス貯溜部３３とが搭載されている。

前記フラックス供給部３２は、前記基台３１に支持台３４を介して固定されたシリンジ３５内にフラックスＦを貯蔵し、ネジ３６を所定回転させると所定量のフラックスＦがホース３７及びこれに接続された先端に下方に向けた吐出口を備えた供給パイプ３８を通じて、前記フラックス貯溜部３３に供給される。

前記フラックス貯溜部３３は、基台３１に回転可能に設けられ、前記フラックス供給部３２から供給されたフラックスＦを貯溜してフラックスＦが外側に排出（流出）されないようにするための外縁４１を備えた円盤状の回転ディスク４０を有し、この回転ディスク４０の基軸体４６は駆動モータ４２の出力軸の回動がプーリ４３、ベルト４４、プーリ４５を介して伝えられ、ベアリング４７を介して一定方向に回転させられる。前記外縁４１は回転ディスク４０の平面部よりも高く形成され、フラックスＦが回転ディスク４０の回転に伴って後述のスキージ５０にならされる際に外側に排出（流出）されないようにするために形成される。

また、５０は表面をテフロン（登録商標）コーティングした合成樹脂製のスキージで、前記回転ディスク４０上に塗布されたフラックスＦをならして所定塗布厚に調整するためのもので、対向する垂直片と、該一対の垂直片を連結する対向する一対の水平片とから構成され、一方の垂直片に固定された支持体５１に固定されたスライダ５２が案内レール５３に沿って昇降可能である。

即ち、フラックスをならして所定塗布厚に調整するために、作業者がマイクロゲージ５５を目盛を見ながら回動させるとネジ軸５６が回動し、前記スライダ５２と一体化されたナット体５７がスライダ５２と共に昇降することとなり、前記スキージ５０が昇降することとなる。

なお、前記回転ディスク４０上の前記フラックスＦを前記スキージ５０がならせるように、概ねスキージ５０の回転ディスク４０の上方に位置する部位は厚く、回転ディスク４０の外方に位置する部位は段差が形成されて薄く作製されている。

次に、図６の制御ブロック図に基づいて、以下説明する。６０は本装着装置１を統括制御する制御手段としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）で、該ＣＰＵ６０にはバスラインを介して、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）６２及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）６３が接続されている。そして、ＣＰＵ６０は前記ＲＡＭ６２に記憶されたデータに基づいて、前記ＲＯＭ６３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ６０は、インターフェース６４及び駆動回路６５を介して装着ヘッド７、８をＸ方向に移動させるＸ軸モータ１３、１５、前記Ａビーム３、Ｂビーム４をＹ方向に移動させるＹ軸モータ１０、１４、吸着ノズル２４を昇降させる上下軸モータ６６、吸着ノズル２４を回転させるθ軸モータ６７、回転ディスク４０を回転させる駆動モータ４２などの駆動を制御している。

なお、前記ＣＰＵ６０は制御手段であるばかりか、算出手段、比較手段や判断手段としての機能も備える。

前記ＲＡＭ６２には、部品装着に係る装着データが記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板内でのＸ座標、Ｙ座標及び角度情報や、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が記憶されている。また、前記ＲＡＭ６２には、前記各部品供給装置１６の配置番号に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）に関する部品配置データが記憶されている。更には、各電子部品（部品ＩＤ）毎に種別、Ｘ方向のサイズ、Ｙ方向のサイズ、厚さ方向のサイズ等から構成される部品ライブラリデータも格納されている。

１９はインターフェース６４を介して前記ＣＰＵ６０に接続される認識処理装置で、部品認識カメラ２１により撮像して取込まれた画像の認識処理を行なう。尚、前記部品認識カメラ２１により撮像された画像は表示装置としてのモニタ６８に表示される。そして、前記モニタ６８には種々のタッチパネルスイッチ６９が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ６９を操作することにより、電子部品装着に係る種々の設定を行うことができる。

なお、電子部品装着装置１の運転開始前に、作業者がタッチパネルスイッチ６９を操作することにより、ＢＧＡ２７の突起電極２８の標準径及び前記突起電極２８の径のばらつきαを予めＲＡＭ６２に格納させる作業を行う。ここで、ばらつきαは、認識処理装置１９の認識処理による突起電極２８径の算出誤差（測定誤差）の影響を回避するために加えられるものである。即ち、フラックスが塗布さておらず突起電極２８径が変わらないにも拘わらず、認識処理を再度実行して、算出径が僅かに大きくなることによりフラックスが塗布されていると誤って判断してしまうことを避けるために、認識処理結果に加えられる値である。ばらつきαは、例えばフラックスが塗布されていない突起電極２８を複数回認識処理した結果、算出された複数の径のうち、最大と最小の値の差に若干の余裕値を加えた数値を採用することができる。なお、これをＢＧＡ２７の種類毎に行なうものであるが、このばらつきαはＢＧＡ２７の種類によらず１つの値のみ設定してもよい。

次に、電子部品装着装置１の動作について、図５のフローチャートに基づき説明する。先ず、電子部品装着装置１の作業テーブル位置に前記プリント基板１８が搬送コンベア２０により搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御することにより、前記装着ヘッド７、８が所望の部品供給装置１６の電子部品取り出し位置までＸＹ移動して行き、そこで上下軸モータ６６を制御することにより吸着ノズル２４を下降させて吸着位置まで供給されたＢＧＡ２７を吸着して取り出して上昇する。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御することにより、装着ヘッド７、８は前記フラックス転写装置３０のフラックス転写位置ＴＮまで、ＸＹ移動して行き、そこで上下軸モータ６６を制御することにより吸着ノズル２４を下降させてフラックスに吸着ノズル２４に吸着保持されたＢＧＡ２７の突起電極２８が浸るまで下降させる。

続いて、吸着ノズル２４が転写位置ＴＮに下降して、ＢＧＡ２７の突起電極２８にフラックスＦを転写した後、装着ヘッド７、８が部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動して行き、そこで部品認識カメラ２１が吸着ノズル２４に吸着保持されたＢＧＡ２７を撮像し、この撮像された画像を認識処理装置１９が認識処理して、その装着ヘッド７、８の吸着ノズル２４に対するＢＧＡ２７の吸着位置ずれ状況、部品落下状況、そしてフラックス転写状況を認識する。

即ち、ＢＧＡ２７の外形を認識処理装置１９が認識処理して、ＣＰＵ６０がＢＧＡ２７の位置ズレ量を計算すると共に、突起電極２８を認識処理装置１９が認識処理して、ＣＰＵ６０が各突起電極２８の径を計算する。

そして、全ての突起電極２８において、ＲＡＭ６２に格納された突起電極２８の標準径とばらつきαとの和と認識された各突起電極２８の径とをＣＰＵ６０が比較し、認識された各突起電極２８の径の方がフラックスの塗布により大きければ、フラックスの塗布量が適切であるとして、プリント基板１８上に当該ＢＧＡ２７を装着するように制御する。

即ち、認識処理装置１９による認識処理結果に基づいて、吸着ノズルに保持されたＢＧＡ２７の位置ズレを補正すべく、ＣＰＵ６０はＸ軸駆動モータ１３、１５、Ｙ軸モータ１０、１４及びθ軸モータ６７をＸＹ方向及び角度を補正して位置ズレが無くなるように制御すると共に上下軸モータ６６を制御して、プリント基板１８上に当該ＢＧＡ２７を装着する。

しかし、フラックスを転写する前の突起電極２８（図６参照）と同じサイズの突起電極２８がある場合には、即ち突起電極２８の標準径とばらつきαとの和と認識された各突起電極２８の径とをＣＰＵ６０が比較し、図７に示す３個の突起電極２８Ａのように、認識された各突起電極２８の径の方が大きくないとＣＰＵ６０が判断した場合には、塗布されたフラックスの量が不十分であるため、プリント基板１８上に装着することなく、廃棄箱（図示せず）内に廃棄処理するように制御する。

以下、同様にプリント基板１８上に必要な電子部品が装着され、半田をリフローすることで、プリント基板１８上に各電子部品が固定される。

次に、図８にフローチャートに基づき、第２の実施形態について説明する。電子部品装着装置１の作業テーブル位置にプリント基板１８が搬送コンベア２０により搬送され、位置決め機構により位置決め固定され、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御することにより、装着ヘッド７、８が所望の部品供給装置１６のＢＧＡ２７の取り出し位置までＸＹ移動して行き、そこで上下軸モータ６６を制御することにより吸着ノズル２４を下降させてＢＧＡ２７を取り出して上昇する。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御して、装着ヘッド７、８装着ヘッド７、８を部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動させ、そこで図示しない光源からの光によりＢＧＡ２７が横方向から照射され、部品認識カメラ２１が吸着ノズル２４に吸着保持されたフラックス転写前のＢＧＡ２７を撮像し、この撮像された画像（図６参照）を認識処理装置１９が認識処理して、そのＢＧＡ２７の各突起電極２８の径をＣＰＵ６０が算出し、ＲＡＭ６２に格納させる。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御して、装着ヘッド７、８をフラックス転写位置ＴＮまでＸＹ移動させ、そこで吸着ノズル２４を下降させてＢＧＡ２７の突起電極２８にフラックスを転写させる。

続いて、この後、装着ヘッド７、８が部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動して行き、そこで部品認識カメラ２１が吸着ノズル２４に吸着保持されたＢＧＡ２７を撮像し、この撮像された画像を認識処理装置１９が認識処理して、その装着ヘッド７、８の吸着ノズル２４に対するＢＧＡ２７の吸着位置ずれ状況、部品落下状況、そしてフラックス転写状況を認識する。

即ち、ＢＧＡ２７の外形を認識処理装置１９が認識処理して、ＣＰＵ６０がＢＧＡ２７の位置ズレ量を計算すると共に、突起電極２８を認識処理装置１９が認識処理して、ＣＰＵ６０が各突起電極２８の径を計算する。なお、突起電極２８の位置ズレから吸着ノズル２４に対する位置ズレを認識してもよい。

そして、全ての突起電極２８において、前述の認識処理されてＲＡＭ６２に格納されたフラックス転写前のＢＧＡ２７の各突起電極２８の径とばらつきαとの和と認識処理されたフラックス転写後の各突起電極２８の径とをＣＰＵ６０が比較し、全ての突起電極２８について認識された各突起電極２８の径の方が大きければ、プリント基板１８上に当該ＢＧＡ２７を装着するように制御する。

即ち、フラックス転写後のＢＧＡ２７の認識処理装置１９による認識処理結果に基づいて、吸着ノズルに保持されたＢＧＡ２７の位置ズレを補正すべく、ＣＰＵ６０はＸ軸駆動モータ１３、１５、Ｙ軸モータ１０、１４及びθ軸モータ６７をＸＹ方向及び角度を補正して位置ズレが無くなるように制御すると共に上下軸モータ６６を制御して、プリント基板１８上に当該ＢＧＡ２７を装着する。

しかし、フラックスを転写する前の突起電極２８（図６参照）と同じサイズの突起電極２８がある場合には、即ちＲＡＭ６２に格納されたフラックス転写前の突起電極２８の径とばらつきαとの和と認識された各突起電極２８の径とをＣＰＵ６０が比較し、図７に示す３個の突起電極２８Ａのように、認識された各突起電極２８の径の方が大きくないとＣＰＵ６０が判断した場合には、塗布されたフラックスの量が不十分であるため、プリント基板１８上に装着することなく、廃棄箱（図示せず）内に廃棄処理するように制御する。なお、不十分であるので、再度フラックスを塗布するように制御してもよい。

なお、いずれの実施形態においても、フラックス転写の前後において、転写後の突起電極がある程度大きくならない場合には、フラックスの塗布量が不十分であるとして、プリント基板上に当該ＢＧＡを装着しないように制御したが、塗布量が一定以上の場合にも不適切な量であるとして装着しないように制御してもよい。また、第１の実施形態の判定モードと第２の実施形態の判定モードとを選択できるように制御することもできる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

本発明フラックス転写装置が適用される電子部品装着装置の平面面図である。スキージが上昇した状態のフラックス転写装置の側面図である。スキージが上昇した状態のフラックス転写装置の平面図である。制御ブロック図である。フローチャート図である。フラックス転写前のＢＧＡの撮像画像を示す図である。フラックス転写後のＢＧＡの撮像画像を示す図である。第２の実施形態のフローチャート図である。

符号の説明

１電子部品装着装置
１８プリント基板
１９認識処理装置
２１部品認識カメラ
２４吸着ノズル
２７ＢＧＡ
２８突起電極
３０フラックス転写装置
６０ＣＰＵ
６２ＲＡＭ

Claims

フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
フラックスが転写される前の前記突起電極の径を記憶し、
前記吸着ノズルが移動して該吸着ノズルに保持された電子部品の突起電極にフラックスを転写し、
このフラックスが転写された前記電子部品の突起電極を認識カメラが撮像した画像を認識処理し、
この認識処理結果に基づいてフラックスが転写された前記突起電極の径を算出した算出結果を記憶し、
このフラックスの転写後の電極の径と転写前の径とを比較し、
この比較結果に基づいて前記吸着ノズルに保持された電子部品をプリント基板上に装着するか否かを判断する
ことを特徴とする電子部品装着方法。
フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着方法において、
前記突起電極の標準径及び前記突起電極の径のばらつきを記憶し、
部品供給装置から前記吸着ノズルにより取出した前記電子部品の突起電極にフラックスを転写し、
このフラックスが転写された前記電子部品の突起電極を認識カメラが撮像した画像を認識処理し、
この認識処理結果に基づいてフラックスが転写された前記突起電極の径を算出した算出結果を記憶し、
このフラックスの転写後の突起電極の径と前記標準径及び前記ばらつきの和とを比較し、
この比較結果に基づいて前記吸着ノズルに保持された電子部品をプリント基板上に装着するか否かを判断する
ことを特徴とする電子部品装着方法。
フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、フラックスが転写される前の前記突起電極の径を記憶する第１記憶装置と、前記吸着ノズルが移動して該吸着ノズルに保持された電子部品の突起電極にフラックスが転写された前記電子部品の突起電極を撮像する認識カメラと、この認識カメラが撮像した画像を認識処理する認識処理装置と、この認識処理装置の認識処理結果に基づいてフラックスが転写された前記突起電極の径を算出する算出手段と、この算出手段が算出した算出結果を格納する第２記憶装置と、このフラックスの転写後の突起電極の径と転写前の径とを比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に基づいて前記吸着ノズルに保持された電子部品をプリント基板上に装着するか否かを判断する判断手段とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
フラックス供給部から供給されたフラックスをスキージによりならし、このフラックスを吸着ノズルに吸着保持された電子部品の突起電極に転写した後、プリント基板上に装着する電子部品装着装置において、前記突起電極の標準径及び前記突起電極の径のばらつきを格納する第１記憶装置と、部品供給装置から前記吸着ノズルにより取出され電子部品の前記フラックスが転写された突起電極を撮像する認識カメラと、この認識カメラが撮像した画像を認識処理する認識処理装置と、この認識処理装置の認識処理結果に基づいてフラックスが転写された前記突起電極の径を算出する算出手段と、この算出手段が算出した算出結果を格納する第２記憶装置と、このフラックスの転写後の突起電極の径と前記標準径及び前記ばらつきの和とを比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に基づいて前記吸着ノズルに保持された電子部品をプリント基板上に装着するか否かを判断する判断手段とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。