JP5219476B2 - 表面実装方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面実装方法及び装置に係り、特に、移動自在なヘッドのノズルで部品をピックアップして、基板上に搭載する際に、間違って落ちたチップ部品やゴミ等の異物を排除して、搭載の信頼性や品質を向上することが可能な表面実装方法及び装置に関する。

ＩＣ、抵抗、コンデンサ等の多数の電子部品をノズルで吸着して、プリント基板や液晶基板等の各種基板に搭載する表面実装装置（部品実装装置又はマウンタとも称する）が知られている。この表面実装装置は、図１（全体図）及び図２（搭載ヘッド部の詳細図）に例示する如く、例えば表面実装装置１０の前部（図の左下側）に配設した部品供給部２０と、部品２２が搭載される基板３２を搬送するための、中央部から少し後方で左上から右下の方向に延在する基板搬送部３０と、搭載ヘッド（以下、単にヘッドと称する）４２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するための、Ｘ軸ガントリ４０Ｘ及びＹ軸ガントリ４０ＹでなるＸＹ移送部４０とを備えている。

前記部品供給部２０には、例えば多数の部品２２が収納されたテープフィーダ２４が多数並設されている。

前記ＸＹ移送部４０には、部品２２を部品供給部２０で吸着して基板３２上に搭載するためのノズル４４を備えたヘッド４２が搭載されている。前記ノズル４４は、Ｚ軸モータ４６によりＺ軸方向（上下方向）に移動自在とされるとともに、θ軸モータ４８により、その軸まわりに回動自在とされている。

前記ヘッド４２には、その支持部材に取り付けられるようにして、基板３２を上方から撮影するための基板認識カメラ５０が搭載されている。又、例えば部品供給部２０の脇の位置に、ノズル４４に吸着された部品を下方から撮影するための部品認識カメラ６０が設けられている。

又、前記ヘッド４２には、ノズル４４に吸着された部品の有無や形状をチェックするためのレーザユニット６２が配設されている。更に、前記表面実装装置１０のオペレーションモニタ（以下、単にモニタと称する）７０が、該表面実装装置１０の上方部に配置されている。

又、前記基板認識カメラ５０、部品認識カメラ６０が撮像した画像を演算処理し、更に、各種制御を行なうための制御部７２が、表面実装装置１０の下方部に配置されている。

このような表面実装装置において、従来は、図３に例示する如く、ＣＳＰ、ＱＦＮ等のパッケージ２２Ｐの裏面（下面）に、基板３２と部品２２を接合する、ボール、バンプ等の接合端子２２Ｔを持っている部品でも、生産プログラムにより指定された位置にヘッド４２を移動して、部品２２をノズル４４により吸着し、レーザユニット６２で部品２２の有無を確認後、部品認識カメラ６０で認識動作して、搭載動作を行なっている。

しかしながら、搭載した状態に対して、接合端子２２Ｔは、パッケージ２２Ｐに隠れてしまい、部品２２と基板３２が正しく接続されているのかの確認は、Ｘ線を用いた検査でなければ行うことができなかった。

このため、図４に例示する如く、接合部分にチップ部品やゴミ等の異物２３が付着していると、その基板３２自体が不良となり、大きな損害につながってしまう問題があった。

一方、特許文献１には、その図１１（ｄ）に示されるように、半田上に異物がある場合に、認識される半田の面積が変化することを利用して、半田上に存在する異物を検出することが記載されている。

特開２００３−１１０２９９号公報（図１１）

しかしながら特許文献１の技術では、図５（Ａ）に示す如く、異物２３が半田２２Ｔに重なっている場合には異物２３を検出することができるが、図５（Ｂ）に示す如く、異物２３が半田２２Ｔから離れて存在する場合には、異物を検出することができなかった。

更に、特許文献１には、異物を認識した後の処理については記載されていなかった。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、異物の落ちている位置に関わらず、異物を確実に検出すると共に、生産を続行可能とすることを課題とする。

本発明は、移動自在なヘッドのノズルで部品をピックアップして、基板上に搭載する際に、部品搭載前に基板の部品搭載位置を撮映し、撮映された画像から部品搭載位置内の落下部品を含む異物を検出し、検出された異物の除去先を、廃棄ボックス、回収ベルト、オペレータが手で取る部品保護のいずれかから選択して除去するようにして、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、移動自在なヘッドのノズルで部品をピックアップして、基板上に搭載する表面実装装置において、部品搭載前に基板の部品搭載位置を撮映する基板認識カメラと、撮映された画像から部品搭載位置内の落下部品を含む異物を検出する手段と、検出された異物の除去先を、廃棄ボックス、回収ベルト、オペレータが手で取る部品保護のいずれかから選択する手段と、検出された異物を、選択された除去先により除去する手段と、を備えたことを特徴とする表面実装装置を提供するものである。

本発明によれば、半田面積によらず、部品搭載位置の撮映画像から部品搭載位置内の異物を検出するようにしたので、異物の位置に関わらず、異物を確実に検出することができる。更に、検出された異物を除去するようにしたので、生産を続行することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態が適用される表面実装装置の構成例を図６に示す。図において、２０Ｆ、２０Ｒは、部品供給部２０の前側及び後側交換台、２６は、例えば後側交換台２０Ｒに装着された、ＩＣ等の比較的大きな部品を保持するためのトレイホルダ、２８は、不良部品を回収するための回収ベルト、２９は、同じく廃棄ボックス（チップボックスとも称する）、３４は、基板搬送部３０の略中央部で基板３２を固定するための固定ステーション、４６は、交換用のノズル４４が配置されるノズル装着台である。他の構成は図１と同じであるので、同じ符号を付して、説明は省略する。

以下、図７を参照して、本実施形態における搭載前検査の動作手順を説明する。

まずステップＳ１００で、吸着する部品に対して、例えばレーザユニット６２により部品形状を確認する。

次いでステップＳ１０２に進み、本発明による搭載前確認を行なう搭載前チェック対象部品であるか否かを判定する。搭載前チェック対象部品で判定結果が正である場合にはステップＳ１０４に進み、ヘッド４２を移動して、図８に例示する如く、基板認識カメラ５０を、図９に例示するような、基板３２上の部品搭載位置に移動する。

次いでステップＳ１０６で、図１０に例示する如く、基板３２の部品搭載位置のパターンを撮像し、ステップＳ１０８でパターンを照合して、ステップＳ１１０で、チップ部品やゴミ等の異物２３が無いか確認する。図１０のように異物が有る場合には、ステップＳ１１２に進み、異物の廃棄処理を行なって、ステップ１０６に戻り、ステップＳ１１０で異物が検出されなくなるまで、ステップＳ１０６〜Ｓ１１０を繰り返す。

ステップＳ１１２における異物の廃棄処理は、具体的には、図１１に示すような手順で行なわれる。即ち、図７のステップＳ１１０で異物２３が有ると判定された場合には、図１１のステップＳ２００で、異物の外形を認識して、その重心及びサイズを求める。認識した異物２３の画像データは、ステップＳ２０２で、図１２に示す如く、随時、記憶装置７４に蓄え、どの号機のどの部品が、どのようにして基板の上に落ちてしまったかを解析するデータとして保管する。

次いで、ステップＳ２０４で、異物２３の外形サイズから適切なノズルサイズを取得してノズル交換を行い、ステップＳ２０６で、図１３（Ａ）に示すように、画像データで認識した位置で異物の吸着動作を行ない、ステップＳ２０８で、図１３（Ｂ）に示すように、吸着に成功したと判定された時には、ステップＳ２１０で異物を廃棄し、ステップＳ２１２でノズルを元に戻して、廃棄処理を終了する。前記ステップＳ２１０の異物廃棄に際しては、廃棄ボックス２９、回収ベルト２８、オペレータが手で取る部品保護のいずれかを選択可能であり、異物を保管することにより、画像データと合わせて解析する情報として入手することができる。

一方、ステップＳ２０８の判定結果が否であり、異物を吸着できなかった場合には、搭載前チェックエラーとして、生産を一時停止し、オペレータに「ゴミを除去して下さい」等のメッセージを表示して、オペレータにより異物を除去してもらう。

図１４に示す如く、最初から異物が無いか、又は、本発明により異物が無くなった時、あるいは、図７のステップＳ１０２の判定結果が否であり、搭載前確認を行う必要が無い部品である場合には、ステップＳ１１４に進み、元の生産プログラムで指定されているヘッドを吸着位置に移動し、ステップＳ１１６で吸着動作を行ない、ステップＳ１１８で吸着した部品を部品認識カメラ６０で認識する認識動作を行ない、ステップＳ１２０で搭載動作を行なう。次いでステップＳ１２２で、全部品を搭載したか否かを判定する。判定結果が正である場合には、そのまま生産を終了する。一方、判定結果が否である場合には、ステップＳ１００に戻り、生産を継続する。

このようにして、搭載点に異物が落下していた場合に、事前に異物を除去することによって、不良基板の発生を事前に防ぐことができる。又、異物を自動的に除去して、表面実装装置を停止することなく、生産を持続できるため、生産タクトのロスを回避できる。更に、不良部品の画像を保持することにより、トレーサビリティ機能を実現でき、基板不良が発生した場合、工程を特定して、不良基板の発生原因を特定することが可能となる。

なお、前記実施形態においては、部品がノズルにより吸着するようにされていたが、部品をノズルでピックアップする方法は、これに限定されない。

又、前記実施形態においては、基板認識カメラ５０で得た画像により異物の有無を判定していたが、異物を判定する方法はこれに限定されず、例えば基板認識カメラ５０のみでは異物を判定できない場合には、図１５に例示する如く、基板３２の表面に対してビーム８１を照射し、その反射光を捕らえて高さを検出する高さ測定センサ（ＨＭＳ）８０を用いて、ビーム８１を一方向、又は、複数の方向（例えば直交する十字状の２方向）に走査して、異物の有無を判定することもできる。

表面実装装置の主要構成を示す斜視図 同じく搭載ヘッドの詳細構成を示す斜視図 本発明が対象とする部品を示す（Ａ）側面図及び（Ｂ）底面図 同じく異物が混入した状態を示す（Ａ）側面図及び（Ｂ）底面図 特許文献１の技術で異常を（Ａ）検出できる場合と（Ｂ）できない場合を比較して示す平面図 本発明に係る表面実装装置の実施形態を示す平面図 前記実施形態の処理手順を示す流れ図 同じく検査している様子を示す斜視図 同じく基板の一例の平面図 同じく異物が有る場合の（Ａ）側面図及び（Ｂ）平面図 同じく異物の廃棄処理手順を示す流れ図 同じく画像データの保存の様子を示す図 同じく異物を除去している状態を示す側面図 同じく異物が無い場合の（Ａ）側面図及び（Ｂ）平面図 同じく変形例で用いることが可能な高さ測定センサの（Ａ）構成を示す側面図及び（Ｂ）出力を示す図

符号の説明

１０…表面実装装置
２０…部品供給部
２２…部品
２２Ｐ…パッケージ
２２Ｔ…接合端子
２３…異物
２４…テープフィーダ
２６…トレイホルダ
２８…回収ベルト
２９…廃棄ボックス
３０…基板搬送部
３２…基板
３４…固定ステーション
４０…ＸＹ移送部
４２…搭載ヘッド
４４…ノズル
７２…制御部
７４…モニタ

Claims (2)

1. 移動自在なヘッドのノズルで部品をピックアップして、基板上に搭載する際に、
   部品搭載前に基板の部品搭載位置を撮映し、
   撮映された画像から部品搭載位置内の落下部品を含む異物を検出し、
   検出された異物の除去先を、廃棄ボックス、回収ベルト、オペレータが手で取る部品保護のいずれかから選択して除去することを特徴とする表面実装方法。
2. 移動自在なヘッドのノズルで部品をピックアップして、基板上に搭載する表面実装装置において、
   部品搭載前に基板の部品搭載位置を撮映する基板認識カメラと、
   撮映された画像から部品搭載位置内の落下部品を含む異物を検出する手段と、
   検出された異物の除去先を、廃棄ボックス、回収ベルト、オペレータが手で取る部品保護のいずれかから選択する手段と、
   検出された異物を、選択された除去先により除去する手段と、
   を備えたことを特徴とする表面実装装置。

Images