JP5221964B2 - 印刷はんだ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送されてきたプリント板を停止させ、安定に保持した上で、プリント板に印刷されたはんだの形状を検査する印刷はんだ検査装置に関する。特に、搬送機構上で停止した各プリント板の振動を抑えて保持し、精度良く検査できるようにした技術に係る。

従来、搬送機構上で停止した各プリント板の振動を抑えて精度良く検査できるようにした技術がある（特許文献１を参照）。図７のように、特許文献１の技術は、ベルト２０５で搬送されて所定の検査位置で停止したプリント板２０１の二つの辺を昇降手段２０７に設けられたクランプ部２０６により上側からベルト２０５へ押し付け、かつプリント板１の下側から、第１の弾性体２１０と第１の弾性体の下側に設けられた第１の弾性体より弾性力の低い第２の弾性体２１１とを昇降部２１２により上昇させ、第１の弾性体２１０を部品面の部品の形状に応じて変形させて押圧させることにより、微少振動を抑圧させて、検査部により検査するという技術であった。

特許文献１の技術によれば、第１の弾性体２１０の大きさによっては、プリント板１を全面的に弾力性を持たせて保持することもできるし、第１の弾性体２１０を小さくし、第１の弾性体２１０、第２の弾性体２１１及び昇降部２１２をそれぞれ複数、所有すれば、プリント板１の下面を部分的に複数箇所で保持することもできる。
特開２００６−１０８２９３号公報

検査に影響する振動の大きさは数十μｍであり、これらの振動の要因としては、自己の検査装置内の動作に基づく振動、及び外部からの振動がある。上記の特許文献１の技術は、プリント板に到達する前の経路で振動の伝達を防止するものではなく、そのプリント板自体の回路部品面の一部を弾性体で抑えることにより振動を減衰させようとする技術であり、プリント板の大きさや電子部品のレイアウトによっては、弾性体で押さえる位置についての工夫が必要になる。

一般的に、プリント板はその各辺から所定距離Δｒだけ内部へ入った辺縁部（辺からの幅が数ｍｍの範囲）は、部品の取り付けがなされないため、この辺縁部を利用して搬送や支持を行っている。しかし、この辺縁部の幅が狭いため、プリント板の材質や厚さ等の条件によっては従来から振動を受けやすいという一面があった。

従来、図７のようにプリント板２０１を測定時に固定支持するために、プリント板２０１の上側にクランプ２０６および昇降手段２０７を設置するとセンサ２２０をクランプ２０６および昇降手段２０７より上方に設置しなければならない。しかし、一般的に光変位センサと被測定物（本案件の場合は、プリント板）とのその間の距離（作動距離）が離れると分解能が悪くなり測定精度が悪くなる。若しくは、センサ２２０のサイズを大きくする必要がある。

また、図８のように下側から昇降手段３０７に設けられたクランプ部３０６により、プリント板３０１を持ち上げてガイド３０３に押し付けかつ、下側から防振装置３１０を上昇させることによりプリント板の微少振動を抑圧させる技術が開示されている。これならば、センサ３２０はプリント板３０１に、より近く設置することができる（特許文献２を参照）。
特開２００７−１８０１８４号公報 しかし、これによると前述したように、プリント板に到達する前の経路で振動の伝達を防止するものではなく、そのプリント板自体の回路部品面の一部を弾性体で押さえることにより振動を減衰させようとする技術であり、プリント板の大きさや電子部品のレイアウトによっては、弾性体で抑える位置についての工夫が必要になる。また、これによるとプリント板の辺縁部の範囲内Δｒに搬送ベルト３０５とクランプ部３０６の領域の設けなければならず、搬送においても固定においても不安定であった。

本発明の目的は、内外からの振動がプリント板へ伝達されるのを防ぎつつ、センサの測定精度を向上させることで、繰り返し安定して保持可能としプリント板に印刷されたはんだの形状を測定する技術を提供することである。

上記目的のうち振動抑制を達成するために、本発明においては、次の（１）（２）ような要件を整えた。（１）内外からの振動がプリント板へ伝達されるのが、主に搬送路を形成、支持する側壁部からであり、その側壁部とプリント板の直接の接触を避けて、弾性体を介して保持、固定可能にする。（２）その弾性体の使用環境としては、電子部品を搭載したプリント板の狭い幅の辺縁部を、弾性体を介して支持し、全体を安定に保持するためには、振動を減衰させること、弾性体の狭い領域に保持するため押圧力が集中すること、しかも多数のプリント板を次々交換するので頻回に使用される。したがって、弾性体は、帯電防止できること、振動を減衰させる柔軟性があること、押圧力に対する強度を維持できること、かつプリント板や押圧手段が繰り返し接触してもへばって粘着することなく離脱しやすいこと、それらの特性が維持できる耐久性があること、等の効力を付与する材質を有するものであることが望ましい。

請求項１に記載された印刷はんだ検査装置は、搬送路を囲む両サイドの側壁部と、該各側壁部の内壁面に沿って設けられ、前記搬送路を形成しプリント板の辺縁部の下部を支持して搬送する一対の無端である弾性体ベルトと、該各弾性体ベルトより上に所定距離Δｈ（＞プリント板の厚さｄ）だけ離れて該弾性体ベルトに平行に設けられ、かつ前記搬送路の中央方向へ庇状に突出して設けられた突出部を有し、該突出部がほぼ前記プリント板の前記辺縁部を覆うことができるようにされたガイド部と、前記プリント板が検査位置まで搬送されてきたとき前記プリント板の前記辺縁部の下面を下から上へ押し上げることによって、前記辺縁部の上面を前記ガイド部の突出部の下辺に押圧して位置を固定して支持するクランプとを備え、該クランプで支持された状態でプリント板に印刷されたはんだの形状を検査する印刷はんだ検査装置であって、
前記クランプ部が前記辺縁部の下面で前記プリント板を押し上げるときに、該プリント板の辺縁部の下面と前記クランプ部との間に存する前記弾性体ベルト諸共押し上げることで、前記辺縁部の下面を前記弾性体ベルトで押圧し前記プリント板を固定して支持するための昇降手段（７）が前記弾性体ベルトで上下を挟まれるように前記内壁面のそれぞれに設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載された印刷はんだ検査装置は、請求項１に記載の印刷はんだ検査装置において、前記プリント板を固定して支持する前記クランプ部の各上端部には支持ブロックを有し、該支持ブロックの幅は、前記プリント板の辺縁部の幅とほぼ同じであることを特徴とする。

請求項３に記載された印刷はんだ検査装置は、請求項１または２のいずれか一つに記載の印刷はんだ検査装置において、前記ガイド部の前記搬送路の中央方向へ庇状に各突出部の下辺に接して設けられた弾性体シートを有し、該弾性体シートは前記弾性体ベルトと同じ材質であり、前記プリント板は前記クランプにより下部方向から押圧されたとき、該プリント板の前記辺縁部の上面が該弾性体シートを介して前記ガイド部の各突出部の下辺に押圧されることを特徴とする。

請求項４に記載された印刷はんだ検査装置は、請求項３に記載の印刷はんだ検査装置において、前記ガイド部は、前記弾性体シートを介して、前記側壁部の上部にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする。

請求項５に記載された印刷はんだ検査装置は、請求項１から４のいずれか一つに記載の印刷はんだ検査装置において、前記弾性体ベルトは、一方の面がポリウタレン、他方の面がアクリル・ニトリル・ブタジェン、及びそれら両面の内部がポリアミド系の繊維の成分を有することを特徴とする。

請求項６の記載された印刷はんだ検査装置は、請求項１から５のいずれか一つに記載の印刷はんだ検査装置において、前記弾性体ベルトは、その断面形状が矩形の平ベルトであることを特徴とする。

請求項１および２に記載の発明によれば、プリント板の辺縁部を下側からクランプで押し上げるときに、弾性体ベルト諸共プリント板を押し上げることで、その辺縁部とクランプ部との間に弾性を有するベルトを挟んで固定するので側壁部−クランプ部の順で伝達されるプリント板への振動の伝達を軽減できる。また、プリント板の下側にクランプが設置されているのでセンサの作動距離を近くすることができる。

さらに、プリント板の辺縁部の幅Δｒの全てを弾性体ベルト上に乗せることができので、安定して搬送できる。

請求項３および４に記載の発明によれば、プリント板の辺縁部を弾性体ベルト諸共下側からクランプで押圧し、さらに、その辺縁部の上部を弾性体シートを介して側壁部に取り付けられたガイド部に押圧することから、プリント板を同じ弾性体で上下で挟み込むができ、側壁部―ガイド部の順および側壁部−クランプ部の順で伝達される振動のプリント板への伝達を軽減できる。

また、請求項５に記載のような材質の弾性体を用いるので、柔軟性、強度、非粘着性及びそれらの耐久性が十分得られるので、プリント板をその振動を軽減して保持、検査、交換の作業性、信頼性が良い。

本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明に係る印刷はんだ検査装置を搬送方向から見た断面図であり、プリント板が固定保持された状態である。（ｂ）はプリント板の搬送されて停止した状態とプリント板の固定された状態の詳細図である。図２は、他の実施形態を示す図である。図３は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図４は、弾性体ベルトおよび弾性体シートの成分及び形態を示す図である。図５は、本発明を適用する前に実際にプリント板の表面を測定したときの高さ変位を示す図である。図６は、本発明を適用して実際にプリント板の表面を測定したときの高さ変位を示す図である。

以下、搬送装置と検査装置とに分けて説明する。

［搬送装置］
図１（ａ）及び図２において、搬送装置は、搬送路８を囲うようにして、基台９，及びその上に搬送路８を間に挟んで両側に相対して配された２つの側壁部２で、骨組みが構成される。相対する側壁部２の間は、検査対象のプリント板１の大きさに合わせて調整可能にされている。

搬送路８を挟んで対極して配置された２つの側壁部２のそれぞれは、搬送路８の中央を境に対称的な構造を有する。側壁部２の頂部にはガイド部３が設置されている。ガイド部３は、側壁部２の内壁面２ａより搬送路８側に突出部３ａを有している。

また、側壁部２の搬送路８に向かい合う内壁面２ａに沿って被測定物であるプリント板１を搬送するための弾性体ベルト５が設置されている。弾性体ベルト５は、無端であり、図示しない回転駆動機構によりローラ５ｂが回転駆動されて、回転する。

そして、無端である弾性体ベルト５で上下に挟まれるように昇降手段７が側壁部２の内壁面２ａに設置されており、昇降手段７にクランプ６および支持ブロック６ａが設置されている。

このクランプ６，昇降機構７は、プリント板１の検査位置、つまり、センサ１０１が配置されたその下部の予め決められた位置に配置されている。そして、クランプ６の上部に設置している支持ブロック６ａは、当初は下げられておりプリント板１が弾性体ベルト５で搬送されてきて検査位置で停止したときに昇降機構７によって上昇させられ、弾性体ベルト５諸共プリント板１を持ち上げて、その辺縁部１ａをガイド部３へ押しつけて保持する。

次に、図１（ｂ）を基にガイド部３，弾性体ベルト５、クランプ６，支持ブロック６ａ及びプリント板１の関係を、特に寸法関係を明瞭にして説明する。

ガイド部３は、側壁部２の内壁面２ａより、プリント板１のほぼ辺縁部１ａの幅Δｒだけ搬送路８の中央側へ庇状に突出した突出部３ａを有する。従って、弾性体ベルト５上面とガイド部３の突出部３ａの下辺との距離Δｈは、測定されるプリント板の厚さｄより長い。図１（ｂ）左図に示されるように、支持ブロック６ａの位置及びプリント板１の位置は、プリント板１が弾性体ベルト５で搬送されて来て、制御部１０３からの指示により検査位置で弾性体ベルト５が停止したときの状態を示している。その後、右図に示されるように、制御部１０３の指示で昇降機構７がクランプ６および支持ブロック６ａを上昇させ、支持ブロック６ａが弾性体ベルト５諸共プリント板１を持ち上げプリント板１の辺縁部１ａの上面をガイド部３の突出部３ａの下辺に押圧する。その状態を検査終了まで維持し、検査終了後に、クランプ６および支持ブロック６ａが元の位置まで下げられる。そして、再び、プリント板１が弾性体ベルト５に搭載されて後段へ搬送される。つまり、図１（ｂ）で記載されているΔｈはこのときのプリント板１の上昇したときの移動距離である。

上記のように、支持ブロック６ａが弾性体ベルト５諸共プリント板１をガイド部３の突出部の下辺に押圧して保持されている状態においては、側壁部２，昇降機構７、クランプ部６および支持ブロック６ａの順で伝達される振動は、弾性体ベルト５で減衰させられ、プリント板１への伝達が軽減される。

次に、図３はその他の実施形態を示す。ガイド部３の突出部３ａの下側には、シート状（或いは薄いベルト状）の弾性体４が接着して取り付けられている。また、この弾性体シート４は、側壁部２とその上部のガイド部３とを分けている。つまり、ガイド部３は、側壁部２の上部に弾性体シート４を介して取り付けられて、側壁部２の下部からの振動の伝達を弾性体シート４で減衰されるように配置される。

そして、支持ブロック６ａが弾性体ベルト５諸共プリント板１の辺縁部１ａの上面をガイド部３の突出部３ａの下辺に弾性体シート４を介して押圧して保持されている状態においては、弾性体ベルト５により、側壁部２，昇降機構７、クランプ部６および支持ブロック６ａの順で伝達される振動を減衰させ、さらに、弾性体シート４により、側壁部２，ガイド部３の順で伝達される振動を減衰させ、プリント板１への伝達がより軽減される。

また、クランプ部６の上部に設置されている支持ブロック６ａの幅（搬送路８側への方向）は、プリント板１の辺縁部１ａの幅Δｒと同寸法であったほうがよい。これにより、弾性体ベルト５諸共プリント板１をガイド部３の突出部３ａの下辺に押圧して保持するときに、弾性体ベルト５と弾性体シート４とにより辺縁部１ａの範囲全体の表裏全面で支持でき、更なる振動の伝達が軽減できる。

弾性体ベルト５および弾性体シート４としては、プリント板１に搭載された電子部品の静電破壊を防止するために帯電防止（導電性）の特性を有すること、当然に、振動を減衰させる（応答しない）柔軟性を有すること、弾性体ベルト５は回転しているので、支持される位置が毎回変わるが、弾性体シート４は固定支持される毎に押圧力が加わるので、クランプ６によって小さな面積に集中する押圧力に対する強度を有すること、また粘着することなくクランプ６または支持ブロック６ａの押圧、プリント板１の離脱の繰り返しが速やかにできること、それらの特性の耐久性が優れていることが望まれる。

図４に、弾性体ベルト５および弾性体シート４の構成・材質を示す図である。表面の層がアクリル・ニトリル・ブタジェン４ａ、裏面の層がポリウタレン４ｃ、及び内部がポリアミド４ｂの繊維でなり、全体薄いシート状（ベルト状）に構成されている。裏面がガイド部３に貼り付けられて取り付けられ、表面側がプリント板１に面するように用いられることが好ましい。このような製品の一例は、ハバジット（ｈａｂａｓｉｔ）日本株式会社が型名「ＨＡＭ―５Ｐ」で販売しているものがある。

図４の弾性体ベルト５および弾性体シート４を用いたとき、プリント板１への振動の伝達を軽減する効果を図６に示す。

図５，図６は、振動のある環境でプリント板１の表面の形状の変位を実際に測定したときの、測定された形状を３次元画像化したデータであり、奥行き方向と横軸方向がＸ−Ｙの位置座標で上方向が高さを示す。図５は、この発明を実施する前、つまり、弾性体ベルト５および弾性体シート４が無い状態で実際にプリント板１を検査し、振動の状態をプリント板１の高さ変位を測定したとき、はんだ形状の表面が振動の影響で揺れるので、その揺れが高さ変位の変動として立体的に画像として現れる。図６は、この発明を実施したときに同じ条件で検査したときの測定画像である。図５も、図６も周期性のある振動の振幅が高さの変位として現れている、図６は、図５に比し、振動の振幅（高さ方向の変位）が軽減されて低くなること、かつ振幅の谷とピークとの間がつぶれ（なまり）、それらの差が少ないこと、等の効果が明瞭に現れている。つまり、本発明によれば、振動がプリント板１へ伝達するのを防止する効果が明瞭に現れている。

［検査装置］
検査装置としては、図１に示すように、センサ１０１，測定評価部１０２、及び制御部１０３を含む検査部１００と、上記説明した搬送装置とで構成される。

制御部１０３の制御に従って、全体の一連の動作の流れを説明する。制御部１０３は、主として、コンピュータとメモリで構成され、下記のような動作手順は、そのメモリに記憶され、コンピュータがそのプログラムを読み出して実行することにより、実施される。

（ａ）制御部１０３は、昇降機構７を制御して、クランプ６の上部に設置されている支持ブロック６ａの上面が弾性体ベルト５より下の位置迄、下げておく（弾性体ベルト５の回転に支障がない程度まで下げておく）。

（ｂ）この状態で、制御部１０３は、プリント１の両辺円縁部１ａを弾性体ベルト５上に搭載する。弾性体ベルト５を駆動させる図示しない搬送機構に対して、プリント板１を搬送させる。プリント板１がセンサ１０１の下の検査位置まできたことを検知して、搬送機構に対して搬送を停止させる。

（ｃ）制御部１０３は、昇降機構７を駆動してクランプ６および支持ブロック６ａを上昇させ、支持ブロック６ａがプリント板１を弾性体ベルト５および弾性体シート４を介して、ガイド部３の突出部の下辺に押圧した状態を検査終了まで維持させる。

（ｄ）センサ１０１がプリント板１を走査して、はんだ箇所の高さ方向の変位を測定する。そして、測定評価部１０２は、その変位を基にはんだの形状を表す面積、高さ、体積等のはんだ形状を３次元形状に表す判定用データにし、予め設計値として記憶していた基準データと比較して、良否判定を行う。良否判定の結果は、表示手段等に表示される。

（ｅ）制御部１０３が、検査終了後（早ければ、センサ１０１が走査し測定を変位データを取得し終えた時点）に、クランプ６を元の位置まで下げさせる。そして、再び、プリント板１がベルト５に搭載し搬送させる。

上記のようにプリント板１の測定時にプリント板１を昇降手段７によって持ち上げて固定支持しているので、センサ１０１をプリント板１に接近させて測定することができる。

（ａ）は、本発明に係る印刷はんだ検査装置を搬送方向から見た断面図である。（ｂ）は、プリント板の搬送時とプリント板の固定時の詳細図である。 その他の実施形態を表す図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 弾性体ベルトおよび弾性体シートの成分および形態を示す図である。 本発明を適用する前に実際にプリント板の表面を測定したときの高さ変位を示す図である。 本発明を適用して実際にプリント板の表面を測定したときの高さ変位を示す図である。 従来の技術を示す図である。 他の従来の技術を示す図である。

符号の説明

１ プリント板
１ａ プリント板の辺縁部
２ 側壁部
２ａ 側壁部の内壁面
３ ガイド
３ａ ガイドの突出部
４ 弾性体シート
５ 弾性体ベルト
６ クランプ部
６ａ 支持ブロック
７ 昇降機構
８ 搬送路
９ 基台
１００ 検査部
１０１ センサ
１０２ 測定評価部
１０３ 制御部

Claims (6)

1. 搬送路（８）を囲む両サイドの側壁部（２）と、該各側壁部の内壁面（２ａ）に沿って設けられ、前記搬送路を形成しプリント板（１）の辺縁部（１ａ）の下部を支持して搬送する一対の無端である弾性体ベルト（５）と、該各弾性体ベルトより上に所定距離Δｈ（＞プリント板の厚さｄ）だけ離れて該弾性体ベルトに平行に設けられ、かつ前記搬送路の中央方向へ庇状に突出して設けられた突出部（３ａ）を有し、該突出部がほぼ前記プリント板の前記辺縁部を覆うことができるようにされたガイド部（３）と、前記プリント板が検査位置まで搬送されてきたとき前記プリント板の前記辺縁部の下面を下から上へ押し上げることによって、前記辺縁部の上面を前記ガイド部の突出部の下辺に押圧して位置を固定して支持するクランプ（６）とを備え、該クランプで支持された状態でプリント板に印刷されたはんだの形状を検査する印刷はんだ検査装置であって、
   前記クランプ部が前記辺縁部の下面で前記プリント板を押し上げるときに、該プリント板の辺縁部の下面と前記クランプ部との間に存する前記弾性体ベルト諸共押し上げることで、前記辺縁部の下面を前記弾性体ベルトで押圧し前記プリント板を固定して支持するための昇降手段（７）が前記弾性体ベルトで上下を挟まれるように前記内壁面のそれぞれに設けられていることを特徴とする印刷はんだ検査装置。
2. 前記プリント板を固定して支持する前記クランプ部の各上端部には支持ブロック（６ａ）を有し、該支持ブロックの幅は、前記プリント板の辺縁部の幅とほぼ同じであることを特徴とする請求項1の記載の印刷はんだ検査装置。
3. 前記ガイド部の前記搬送路の中央方向へ庇状に各突出部の下辺に接して設けられた弾性体シート（４）を有し、該弾性体シートは前記弾性体ベルトと同じ材質であり、前記プリント板は前記クランプにより下部方向から押圧されたとき、該プリント板の前記辺縁部の上面が該弾性体シートを介して前記ガイド部の各突出部の下辺に押圧されることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷はんだ検査装置。
4. 前記ガイド部は、前記弾性体シートを介して、前記側壁部の上部にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の印刷はんだ検査装置。
5. 前記弾性体ベルトは、一方の面がポリウタレン、他方の面がアクリル・ニトリル・ブタジェン、及びそれら両面の内部がポリアミド系の繊維の成分を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の印刷はんだ検査装置。
6. 前記弾性体ベルトは、その断面形状が矩形の平ベルトであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の印刷はんだ検査装置。