JP5219765B2

JP5219765B2 - 電子部品実装位置の高さ測定方法

Info

Publication number: JP5219765B2
Application number: JP2008312963A
Authority: JP
Inventors: 大輔高橋
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: JP2010140932A

Description

本発明は、電子部品実装位置の高さ測定方法に係り、特に、電子部品や半導体チップを実装対象とする電子部品実装装置に用いるのに好適な、電子部品実装位置の表面に斜め方向から光を投射し、正反射光を受光して、電子部品実装位置の高さを測定する電子部品実装位置の高さ測定方法の改良に関する。

図１に例示する如く、Ｘ軸方向に電子回路基板や液晶基板（以下、基板と総称する）を搬送するための基板搬送部１２により搬入され、所定の搭載位置（生産位置）に固定された基板に対して、例えば基板搬送部１２の両側に設けられた部品供給部のテープフィーダ等から電子部品（部品）をピックアップして搭載する電子部品実装装置（マウンタとも称する）１０が知られている。図において、２０は、テープフィーダ等から基板に部品を移載するためのピックアップヘッド（単にヘッドとも称する）、２２は、該ピックアップヘッド２０をＸ軸方向に移動して位置決めするためのＸ駆動部、２４は、該Ｘ駆動部２２ごとピックアップヘッド２０をＹ軸方向に移動して位置決めするための左右一対のＹ駆動部である。

このようなマウンタにおいて、従来は、基板へ電子部品を実装する際に、基板の反り等からなる実装高さ誤差により生じる部品への負荷や、搭載精度悪化等を軽減するため、例えばピックアップヘッド２０に設けた変位センサ３０等で電子部品実装位置の高さ測定を行ない、部品を保持したピックアップヘッド２０の高さ方向（Ｚ軸方向）の動作に算出分の補正をかけ、実装を行なっていた（特許文献１乃至３参照）。

一方、近年のＰＯＰ（Ｐackage Ｏn Ｐackage）と呼ばれる工法（３次元搭載とも称する）では、図２に例示する如く、基板６等へ実装を行なった部品８ａの上に、再度部品８ｂ、８ｃを実装して積み上げることで、機能拡大や様々な機能を付加する工法が一般化されつつある。こうした工法では、実装位置の高さ管理は非常に重要である。

しかしながら、この工法を対象とする部品自体も、ベアチップやフリップチップ等の表面が鏡面若しくは鏡面に近いものとなっていることが多く、図３に例示する如く、変位センサ３０により、測定対象４０の表面に垂直な方向からレーザ光３８を投射し、拡散反射光４２を受光して高さを測定する方法が困難となっている。図において、３２は、レーザ駆動回路、３４は、該レーザ駆動回路３２によって駆動される半導体レーザ、３６は、該半導体レーザ３４で発生されたレーザ光３８を投光するための投光レンズ、４４は、測定対象４０からの拡散反射光４２を受光するための受光レンズ、４６は、該受光レンズ４４を介して拡散反射光４２の反射位置を検出するための位置検出素子（ＰＳＤ）、４８は、該位置検出素子４６の出力から測定対象４０の高さを検出する信号処理回路である。

そこで、鏡面部品に対応するため、変位センサ３０を傾けて、電子部品実装位置の表面に斜め方向からレーザ光３８を投射し、正反射光を受光して、電子部品実装位置の高さを測定する方法が行なわれている。

特開平６−６１６９６号公報特開平９−２１４１８７号公報特開２００２−１１１２９０号公報

しかしながら、この場合、電子部品実装位置の高さが基準高さ（例えば基板６の表面位置）からずれると、レーザ光３８が斜めのため、図４に例示する如く、測定箇所が基準高さで定めたＸＹ座標（基準座標と称する）ｘ₀からずれ、測定したい箇所ではない箇所ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃へと投光する。従って、変位センサ３０の位置検出素子４６は、その高さの異なる反射位置の正反射光４３ａ、４３ｂを受光してしまい、ＸＹ座標上で横方向にずれた位置ｘ₁、ｘ₂の高さを測定してしまうという問題点を有していた。更に、甚だしい場合には、図４のように積み上げた３つ目の部品８ｃでは、位置ｘ₃の正反射光４３ｃが基板６の方向に向いてしまい、受光が正常に得られず、仮に高さが測定できたとしても、正常な値である可能性は乏しい。又、実装を行なう部分の高さ測定において、数箇所の高さを計測して、実装する高さや傾きを算出しようとした場合には、正確な場所を測定していないため、正しい値の取得ができない等の問題点を有していた。

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、測定高さが基準高さと一致しない場合であっても、正しい電子部品実装位置の高さを測定可能とし、安定した実装を可能とすることを課題とする。

本発明は、電子部品実装位置の表面に斜め方向から光を投射し、正反射光を受光して、電子部品実装位置の高さを測定する際に、測定高さが基準高さと略一致するか判定し、略一致しない時は、測定高さと基準高さの差、又は、電子部品の高さに応じて測定位置を横方向にずらして再測定するようにして、前記課題を解決したものである。

本発明によれば、電子部品実装位置の高さ検出を正確に行なうことが可能となり、積み上げ部品や実装する部品への負荷を軽減して、マウンタの製造品質が大幅に向上する。

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。

本実施形態の処理手順を図５に示す。

まずステップＳ１で、Ｘ駆動部２２及びＹ駆動部２４により、レーザ光３８の照射位置が基準高さの基準座標ｘ₀となる位置にピックアップヘッド２０を移動して、高さを測定する。

次いでステップＳ２で、測定された高さが基準高さと略一致するか否かを判定する。判定結果が正である場合には、測定高さを採用する。

一方、ステップＳ２の判定結果が否であり、測定高さと基準高さが閾値以上ずれている時には、ステップＳ４に進み、測定位置を横方向にずらすべきＸＹ座標のオフセット量ａを求める。例えば部品８の高さｂの公称値が判っている場合には、図６に示す如く、その高さｂとレーザ光３８の入射角θに応じて、次式で計算されるオフセット量ａを求める。

ａ＝ｂtanθ …（１）

一方、部品の高さ情報が無い場合には、基準高さと測定高さの差をｂとして、（１）式によりオフセット量ａを求める。

次いでステップＳ５に進み、Ｘ駆動部２２及び／又はＹ駆動部２４により、ピックアップヘッド２０、即ち変位センサ３０のＸＹ座標を、オフセット量ａだけ反対方向に移動して、ステップＳ６で、レーザ光３８’により再測定を行なう。これにより、正しい位置ｘ₀における正反射光４３’を得て、正確な高さ測定が可能となる。

なお、前記実施形態においては、半導体レーザから投射されるレーザ光を用いて高さ測定を行っていたが、ＬＥＤを使用することもできる。

同様に、位置検出素子としてのＰＳＤについては、ＣＣＤやＣＭＯＳのセンサを使用することもできる。

電子部品実装装置の要部構成を示す斜視図３次元搭載された部品を示す側面図拡散反射光を用いて変位センサにより高さ測定を行なっている状態を示す側面図正反射光を用いて高さ測定を行なう場合の問題点を示す側面図本発明の実施形態による処理手順を示す流れ図電子部品の高さに応じてオフセット量を求める方法を示す断面図

符号の説明

６…基板
８、８ａ、８ｂ、８ｃ…部品
１０…電子部品実装装置（マウンタ）
２０…ピックアップヘッド
２２…Ｘ駆動部
２４…Ｙ駆動部
３０…変位センサ
３４…半導体レーザ
３６…投光レンズ
３８…レーザ光
４０…測定対象
４３、４３’…正反射光
４４…受光レンズ
４６…位置検出素子（ＰＳＤ）

Claims

電子部品実装位置の表面に斜め方向から光を投射し、正反射光を受光して、電子部品実装位置の高さを測定する際に、
測定高さが基準高さと略一致するか判定し、
略一致しない時は、測定高さと基準高さの差、又は、電子部品の高さに応じて測定位置を横方向にずらして再測定することを特徴とする電子部品実装位置の高さ測定方法。