JP5830650B2 - Component mounting method and component mounting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、基板に部品を実装する部品実装方法及び部品実装装置に関するものである。 The present invention relates to a component mounting method and a component mounting apparatus for mounting a component on a substrate.
半導体素子等の電子部品を基板に実装する形態として、電子部品の下面に形成された半田バンプを基板上の電極に着地させた後、リフロー装置によって半田バンプを加熱・溶融させることによって電子部品と基板とを半田接合する部品実装方法が知られている。このような部品実装方法では、電極の表面が酸化した状態で半田接合を行うと溶融した半田が一様に濡れ広がりにくく接合不良が発生するおそれがあるため、これを防止すべくフラックスや半田ペースト等の半田接合補助剤(以下、「ペースト」と称する)を所定の膜厚に形成するペースト転写部を装置内に設け、このペースト転写部において形成されたペースト膜に半田バンプを上方から接触させてペーストを転写させたうえで、半田バンプを基板の電極に着地させて半田接合を行っている。 As a form of mounting an electronic component such as a semiconductor element on a substrate, the solder bump formed on the lower surface of the electronic component is landed on the electrode on the substrate, and then the solder bump is heated and melted by a reflow device to A component mounting method is known in which a substrate is soldered. In such a component mounting method, when solder bonding is performed with the surface of the electrode oxidized, the molten solder is difficult to spread evenly and may cause poor bonding. Therefore, flux or solder paste may be used to prevent this. A paste transfer part for forming a solder bonding auxiliary agent (hereinafter referred to as “paste”) such as a predetermined film thickness is provided in the apparatus, and a solder bump is brought into contact with the paste film formed in the paste transfer part from above. After the paste is transferred, solder bumps are landed on the electrodes of the substrate to perform solder bonding.
このように、半田バンプにペーストを転写させて部品を基板に実装する部品実装装置では、部品を基板に装着する前に半田バンプにペーストが確実に付着しているか否かの検査を行うようになっている。そしてその検査方法としては、半田バンプに照明光を下方から照射した状態でCCDカメラ等の撮像装置で半田バンプの下面(電極との接触箇所)を撮像し、これにより得られた半田バンプの下面の画像を基にペーストの付着状態を検査する方法が知られている(例えば特許文献1)。 In this way, in a component mounting apparatus that transfers a paste to a solder bump and mounts the component on the substrate, it is inspected whether or not the paste is securely attached to the solder bump before mounting the component on the substrate. It has become. As the inspection method, the lower surface of the solder bump (contact point with the electrode) is imaged by an imaging device such as a CCD camera in a state in which the illumination light is irradiated onto the solder bump from below, and the lower surface of the solder bump obtained thereby. A method for inspecting the adhesion state of the paste based on the image is known (for example, Patent Document 1).
しかしながら前述の従来方法では、ペーストとして透明な色のものを用いた場合、次のような問題が生じていた。すなわち、透明のペーストは光の吸収率が低く且つ光を透過させるため、透明でないペーストでは吸収されていた光が吸収されずにその殆どが反射する。そのため、透明のペーストが付着した半田バンプの下面の撮像画像では、半田バンプとペーストが略同一の輝度レベルであらわされて両者を明瞭に判別することができず、ペーストが付着しているか否かの判断が困難になるという問題があった。 However, in the above-described conventional method, when a paste having a transparent color is used, the following problems occur. That is, since the transparent paste has a low light absorptivity and transmits light, most of the light that was absorbed by the non-transparent paste is reflected without being absorbed. Therefore, in the captured image of the lower surface of the solder bump to which the transparent paste is attached, the solder bump and the paste are represented by substantially the same luminance level, and the two cannot be clearly distinguished. There was a problem that it was difficult to judge.
そこで本発明は、部品のバンプに付着させるペーストとして透明な色のものを用いた場合でも、バンプに対してペーストが付着しているか否かを精度良く判断することができる部品実装方法及び部品実装装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a component mounting method and a component mounting that can accurately determine whether or not the paste is attached to the bump even when a paste having a transparent color is used as the paste attached to the bump of the component. An object is to provide an apparatus.
本発明の請求項1に記載の部品実装方法は、バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出してバンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像してバンプに対するペーストの付着状態の判断を行ってから基板に部品を装着する部品実装装置を用いた部品実装方法であって、バンプにペーストが付着していない状態の部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得工程と、前記部品保持部材によって前記部品供給部から取り出した部品のバンプにペーストを付着させるペースト付着工程と、前記ペースト付着工程を経た部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ工程と、前記基準高さに位置合わせした部品を前記撮像手段により下方から撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行う判断工程とを含む。 In the component mounting method according to the first aspect of the present invention, the component having the bump on the lower surface is taken out from the component supply unit by the component holding member and the paste is attached to the bump, and then the component is illuminated by the illumination means. A component mounting method using a component mounting apparatus that mounts a component on a board after imaging from below by an imaging means to determine the state of paste adhesion to the bump, and in which the paste is not adhered to the bump When the component is imaged from below by the imaging unit with the illumination unit illuminated, the height of the component at which the luminance level at the center of the lower surface of the bump is lower than the luminance level at the outer edge of the lower surface of the bump A reference height acquisition process for acquiring the reference height as a reference height, and a paste for attaching the paste to the bumps of the component taken out from the component supply unit by the component holding member. A strike attachment step, a reference height alignment step of aligning the component that has undergone the paste attachment step with the reference height in a state of being illuminated by the illumination means, and a component that is aligned with the reference height An imaging step of imaging from below, and a determination step of determining the paste adhesion state based on the luminance level of the central portion of the lower surface of the bump obtained by imaging by the imaging step.
本発明の請求項2に記載の部品実装方法は、請求項1に記載の部品実装方法であって、前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面外縁部の輝度レベルと比較して行う。 The component mounting method according to a second aspect of the present invention is the component mounting method according to the first aspect, wherein the determination in the determination step is a lower surface of a bump in an image obtained by imaging in the imaging step. The brightness level of the central portion is compared with the brightness level of the outer edge of the lower surface of the bump in the image obtained by imaging in the imaging step.
本発明の請求項3に記載の部品実装方法は、請求項1に記載の部品実装方法であって、前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記基準高さ取得工程において前記基準高さに位置させた部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルと比較して行う。
The component mounting method according to
本発明の請求項4に記載の部品実装装置は、バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出してバンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像してバンプに対するペーストの付着状態の判断を行ってから基板に部品を装着する部品実装装置であって、バンプにペーストが付着していない状態の部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得手段と、バンプにペーストを付着させるための処理を行った部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段と、前記基準高さに位置合わせした部品を前記撮像手段により下方から撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行う判断手段とを備えた。
In the component mounting apparatus according to
本発明の請求項5に記載の部品実装装置は、請求項4に記載の部品実装装置であって、前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面外縁部の輝度レベルと比較して行う。 A component mounting apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the component mounting apparatus according to the fourth aspect, wherein the determination in the determination means is a lower surface of a bump in an image obtained by imaging by the imaging means. The brightness level of the central portion is compared with the brightness level of the outer edge of the lower surface of the bump in the image obtained by imaging by the imaging means.
本発明の請求項6に記載の部品実装装置は、請求項4に記載の部品実装装置であって、前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記基準高さ取得手段において前記基準高さに位置させた部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルと比較して行う。 A component mounting apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the component mounting apparatus according to the fourth aspect, wherein the determination by the determination means is a lower surface of a bump in an image obtained by imaging by the imaging means. The brightness level of the central part is compared with the brightness level of the central part of the lower surface of the bump in the image obtained when the part positioned at the reference height in the reference height acquisition means is imaged from below by the imaging means. Do it.
本発明では、バンプにペーストを付着させる前の当該バンプの下面中心部の輝度レベルがその下面外縁部の輝度レベルよりも低くても、その部分にペーストが付着すれば照明光が乱反射して輝度レベルが高くなることを利用しており、バンプにペーストが付着していない状態の部品の当該バンプの下面中心部の輝度レベルがその下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる基準高さを取得し、バンプにペーストを付着させるための処理がなされた部品を基準高さに位置合わせし、位置合わせした部品を下方から撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行うことにより、透明なペーストを用いた場合であってもペーストの付着状態の判断を精度良く行うことができる。 In the present invention, even if the luminance level at the center of the lower surface of the bump before the paste is attached to the bump is lower than the luminance level at the outer edge of the lower surface, if the paste adheres to that portion, the illumination light is irregularly reflected and the luminance is reduced. Using a higher level, obtain a reference height at which the brightness level at the center of the lower surface of the bump is lower than the brightness level at the outer edge of the bump when the paste is not attached to the bump. , Paste the paste on the bump, paste the component based on the brightness level at the center of the lower surface of the bump obtained by aligning the component with the reference height and imaging the aligned component from below Thus, even when a transparent paste is used, it is possible to accurately determine the state of paste adhesion.
まず、図1を参照して部品実装装置の全体構造について説明する。部品実装装置1は、上面に電極2aが形成された基板2を水平面内の一の方向(X方向とする)に搬送して所定の実装作業位置に位置決めし、当該位置にて電極2a上に電子部品等の部品3の下面3bに複数形成された球状の半田バンプ3a(以下、単に「バンプ3a」と称する(図2))を接触させることによって基板2に部品3を装着する。この部品実装装置1は基台4、基台4上に設けられた基板搬送部5、部品供給部としての複数のテープフィーダ7、ペースト転写部8、実装ヘッド16、部品撮像ユニット24及び各部の作動制御を行う制御装置28(図4)等から構成されている。
First, the overall structure of the component mounting apparatus will be described with reference to FIG. The
図1において、基板搬送部5は基台4上でX方向と直交するY方向に対向してX方向に延びた一対の搬送コンベア支持部材6と、一対の搬送コンベア支持部材6にそれぞれ取り付けられた搬送コンベア6aから成る。上流側の装置での作業を終えた基板2は搬送コンベア6aに乗り移り、その両側を搬送コンベア6aによって下方から支持された状態でX方向に搬送され、所定の実装作業位置にて位置決めされる。
In FIG. 1, the board |
図1において、各テープフィーダ7は基台4のY方向に対向する両端部にX方向に整列して設けられており、搬送コンベア支持部材6側の上端部には上方が開口した部品供給口7aが形成されている。テープフィーダ7は部品供給口7aに部品3を連続的に供給する。
In FIG. 1, each
図1、図2において、ペースト転写部8は基台4のY方向の一端側においてテープフィーダ7に隣接して配設され、ベース部9と、ベース部9上に配設され上面にフラックスや半田ペースト等の半田接合補助剤(以下、「ペーストP」と称する)が供給される転写テーブル10と、転写テーブル10の上方に配設されたスキージヘッド11から成る。転写テーブル10は上面が平滑になっており、内蔵された駆動機構(不図示)によってベース部9上をY方向に移動可能となっている。スキージヘッド11は、内蔵された昇降機構(不図示)によって個別に昇降可能な第1スキージ部材11A、第2スキージ部材11Bを備えている。なお、本実施の形態においては光の透過率が高い透明な色のペーストPが用いられる。
1 and 2, the
図1において、ヘッド移動機構12は基台4のX方向の一端部にY方向に延びて設けられたY軸テーブル13と、X方向に延び、Y軸テーブル13に一端が取り付けられてY軸テーブル13に沿って移動自在な2つのX軸テーブル14と、各X軸テーブル14をX方向に移動自在に設けられた移動プレート15から成り、実装ヘッド16は各移動プレート15に取り付けられている。また、各移動プレート15には下方に撮像面を有する基板認識カメラ17(図2も参照)が取り付けられている。
In FIG. 1, the
図2において、実装ヘッド16は複数の保持ヘッド18から成り、各保持ヘッド18の下方には部品保持部材としての吸着ノズル19が装着されている。実装ヘッド16には図示しないアクチュエータから成る吸着機構20、昇降機構21及びノズル回転機構22が内蔵されており、これらの各機構によって吸着ノズル19は部品3の吸着及びその解除、昇降(矢印a)、垂直方向(Z方向)を軸心とした水平方向への回転(矢印b)が可能となっている。
In FIG. 2, the
図1、図3において、部品撮像ユニット24は、基台4上であってテープフィーダ7と搬送コンベア支持部材6との間に配設され上方が開口した筐体23内に備えられており、上方に撮像面25Aを有する部品認識カメラ25と、筐体23内において部品認識カメラ25の上方に配設された照明手段としての光源26から成る。
1 and 3, the
光源26は平面視して部品認識カメラ25を四方から取り囲むように筐体23の内壁に複数配設されており、筐体23の側方からその内部側(斜め上方)に向けて照明光rを照射する。図3、図6(b)は便宜上、光源26の図示を一部省略している。また、基台4上であって筐体23のX方向に隣接する位置には、バンプ3aの欠落等により認識の結果実装不可能と判断された部品3が回収される部品回収部27が設けられている。
A plurality of
次に、図4を参照して制御系の構成を説明する。部品実装装置1に備えられた制御装置28は、機構制御部29、撮像制御部30、画像処理部31、照明制御部32、記憶部33、判断部34、報知部35及び表示処理部36を有しており、表示処理部36はモニタ等の表示部37と接続されている。機構制御部29は、搬送コンベア6aの作動制御を行って基板2の搬送、ヘッド移動機構12の作動制御を行って実装ヘッド16のX及びY方向への移動、テープフィーダ7の作動制御を行って部品供給口7aへの部品3の供給、実装ヘッド16に内蔵された吸着機構20、昇降機構21及びノズル回転機構22の作動制御を行って部品3の吸着、吸着の解除、吸着ノズル19の昇降及び水平方向への回転、ペースト転写部8の作動制御を行って転写テーブル10上でのペーストPの塗膜形成処理を実行する。
Next, the configuration of the control system will be described with reference to FIG. The
撮像制御部30は、基板認識カメラ17及び部品認識カメラ25の作動制御を行って、実装作業位置に位置決めされた基板2及び部品認識カメラ25の上方に位置した部品3の撮像処理を実行する。基板認識カメラ17及び部品認識カメラ25によって得られた画像データは画像処理部31に送られ画像認識処理がなされる。照明制御部32は光源26の作動制御を行って、部品認識カメラ25による部品3の撮像時に光源26から照明光rを照射する処理を実行する。
The
記憶部33は実装動作プログラム33a、基準データ取得プログラム33b及び検査プログラム33cを記憶する。実装動作プログラム33aは、基板2を対象とした部品3の実装動作を実行する際に用いられるプログラムである。基準データ取得プログラム33bは、バンプ3aに対するペーストPの付着状態の検査を行うにあたって、後述する基準データを取得する際に用いられるプログラムである。検査プログラム33cは、バンプ3aに対するペーストPの付着状態を判断する際に用いられるプログラムである。部品実装装置1を構成する各機構は、これらのプログラムに基づいて制御装置28を介して動作する。
The
判断部34は、後述するバンプ3aの下面の輝度レベルに基づいてバンプ3aにペーストPが付着しているか否かの判断を行う。報知部35は、バンプ3aにペーストPが付着していないと判断部34が判断した場合に当該判断部34からの信号を受けて、その旨を表示部37に表示するよう表示処理部36に信号を送信する。表示処理部36は報知部35からの信号を受けて、表示部37にその旨を表示するための処理を実行する。
The
以上の構成から成る部品実装装置1によれば、バンプ3aを下面3bに有する部品3を吸着ノズル19(部品保持部材)によってテープフィーダ7(部品供給部)から取り出してバンプ3aにペーストPを付着させた後、その部品3を光源26(照明手段)で照明した状態で部品認識カメラ25(撮像手段)により下方から撮像してバンプ3aに対するペーストPの付着状態の判断を行ってから基板2に部品3を装着する部品実装が実現される。以下、この具体的な動作について説明する。本実施の形態では、バンプ3aに対するペーストPの付着状態を判断するにあたり、その判断時に必要となる基準データを取得するための作業を部品実装動作前に行う。
According to the
基準データの取得作業について、図5〜図7を用いて説明する。まず、制御装置28は実装ヘッド16を部品供給口7aの上方に移動させ、その位置から吸着ノズル19を下降(矢印a1)させて部品供給口7aに供給された部品3を吸着し、吸着ノズル19を上昇(矢印a2)させて部品3を取り出す(ST1の部品取り出し工程)(図6(a))。次いで、制御装置28は平面視して吸着ノズル19が部品認識カメラ25の上方に位置するよう実装ヘッド16を移動させる(ST2の吸着ノズル位置合わせ工程)(図6(b))。
The reference data acquisition operation will be described with reference to FIGS. First, the
次いで、制御装置28は光源26から照明光rを照射させた状態で、部品3(バンプ3aにペーストPを付着させる処理を行っていないので、以下、「未処理部品3A」と称する)を保持した吸着ノズル19を下降(矢印a1)させることにより、未処理部品3Aのバンプ3Aaに対して照明光rが側方から照射された状態となるようにする(ST3の照明工程)(図6(b))。
Next, the
図7(a)において、バンプ3Aaの表面に入射する照明光rは、球状のバンプ3Aaの中心点Oと当該照明光rの入射点Qを結ぶ仮想線Lに対する角度(入射角Θ1)と等しい角度(反射角Θ2)で反射する。制御装置28は吸着ノズル19を昇降(矢印a)させて、バンプ3Aaの表面で反射した照明光rが撮像面25Aのうちバンプ3Aaの下面中心部E1の垂直下方に位置する領域25Aaよりも、バンプ3Aaの下面外縁部E2の垂直下方に位置する領域25Abに多く入射するように未処理部品3Aの高さを調整する(ST4の部品高さ調整工程)。
In FIG. 7A, the illumination light r incident on the surface of the bump 3Aa is equal to an angle (incident angle Θ1) with respect to a virtual line L connecting the center point O of the spherical bump 3Aa and the incident point Q of the illumination light r. Reflects at an angle (reflection angle Θ2). The
つまり、バンプ3aにペーストPが付着していない状態の部品3(未処理部品3A)を光源26で照明した状態で、部品認識カメラ25により下方から当該部品3を撮像したときに、バンプ3aの下面中心部の輝度レベルがそのバンプ3aの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなるように部品3の高さを調整し、調整後の部品3の高さ(撮像面25Aに対する未処理部品3Aの下面3Abの高さ)を基準高さHとして取得する(ST5の基準高さ取得工程)。なお、取得した基準高さHは基準データとして記憶部33に記憶される。
That is, when the component 3 (
図7(b)は、基準高さHに位置する未処理部品3Aを部品認識カメラ25により下方から撮像したときに得られる画像を示しており、バンプ3Aaの下面中心部E1の輝度レベルは下面外縁部E2の輝度レベルよりも低く(つまり暗く)あらわされている。なお、一般にバンプは部品の下面に複数形成されるので、未処理部品3Aを撮像したときに全てのバンプ3Aaの下面中心部E1の輝度レベルが下面外縁部E2の輝度レベルよりも低くなるよう未処理部品3Aの高さを調整する。また、未処理部品3Aの高さの調整は、バンプ3Aaの下面3Abの画像を表示部37に表示させ、当該画像をオペレータが視認しながら吸着ノズル19を昇降させて行うようにしてもよい。
FIG. 7B shows an image obtained when the
基準高さHとしては、バンプ3Aaの下面中心部E1に照明光rが入射しないことによってその下面中心部E1の輝度レベルが下面外縁部E2の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品3Aの高さを選定してもよい。また、バンプ3Aaの下面中心部E1に照明光rが入射しても、その反射光が下面中心部E1の垂直下方に位置する撮像面25Aの領域25Aaに入射しないことによって、バンプ3Aaの下面中心部E1の輝度レベルが下面外縁部E2の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品3Aの高さを選定してもよい。要は、バンプ3Aaの下面中心部E1の輝度レベルがその下面外縁部E2の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品3Aの高さを基準高さHとすればよい。また、部品3の本体サイズ、バンプサイズ、照明角度等に基づいて設計的(幾何学的)に基準高さHを取得してもよい。
The reference height H of the
基準高さHを取得したならば、次に、ペーストPの付着状態の検査を含む部品実装動作を行う。この部品実装動作について、図8〜図10を用いて説明する。まず、制御装置28は搬送コンベア6aによって基板2を実装作業位置に搬送して位置決めし(ST6の基板搬送工程)、位置決めした基板2の上方に実装ヘッド16を移動させ、基板認識カメラ17によって基板2を上方から撮像する(ST7の基板撮像工程)。
If the reference height H is acquired, then a component mounting operation including an inspection of the adhesion state of the paste P is performed. This component mounting operation will be described with reference to FIGS. First, the
基板2を撮像したならば、制御装置28は前述の(ST1)と同様に、実装対象となる部品3を供給するテープフィーダ7の部品供給口7aの上方まで実装ヘッド16を移動させ、吸着ノズル19で部品3を吸着して取り出す(ST8の部品取り出し工程)。次いで、制御装置28は吸着ノズル19によってテープフィーダ7から取り出した部品3のバンプ3aにペーストPを付着させる動作を実行する(ST9のペースト付着工程)。
If the board |
図9を用いて、ペースト転写部8におけるペーストPの成膜動作及び付着動作について説明する。図9(a)は、成膜動作の開始前に第1スキージ部材11A、第2スキージ部材11Bが転写テーブル10上の端部(この例では右側)に位置し、両スキージ部材間にペーストPが掻き集められた状態を示している。成膜動作の開始に際しては、制御装置28は第1スキージ部材11Aの下端部と転写テーブル10の上面との間の隙間gを、バンプ3aに適正量のペーストPを付着させるのに適正な膜厚tになるよう第1スキージ部材11Aを昇降(矢印c)させるとともに、膜形成時のペーストPの流動を妨げないよう、第2スキージ部材11Bを昇降させる(矢印d)。
With reference to FIG. 9, the film forming operation and the attaching operation of the paste P in the
次いで図9(b)に示すように、制御装置28は駆動機構を介して転写テーブル10を矢印e方向に移動させる。これにより、転写テーブル10上においてペーストPが第1スキージ部材11Aによって延展され、膜厚tのペースト塗膜Paが形成される。そして図9(c)に示すように、制御装置28は吸着ノズル19をペースト塗膜Pa上に移動させ、この位置で吸着ノズル19を下降(矢印a1)させることによってバンプ3aにペーストPを転写(付着)させる。ペースト転写後、制御装置28は吸着ノズル19を上昇(矢印a2)させることで(図9(d))、ペーストPの付着動作は完了する。なお、バンプ3Baに付着したペーストPの表面は凹凸状になっている(図10(a))。
Next, as shown in FIG. 9B, the
ペーストPの付着動作を繰り返すにつれ、ペースト塗膜Paの表面は荒れた状態となる。かかる場合、図9(e)に示すように、制御装置28は第2スキージ部材11Bを下降(矢印d2)させてその下端部を転写テーブル10の上面に接地させ、その状態で転写テーブル10を矢印f方向に移動させることによって、ペーストPが一端に掻き集められた状態(図9(a))に戻る。その後、前述の動作を行うことで所望の膜厚のペースト塗膜Paが再度形成される。
As the adhesion operation of the paste P is repeated, the surface of the paste coating film Pa becomes rough. In such a case, as shown in FIG. 9 (e), the
前述したペーストPの付着動作においては、バンプ3aのサイズのばらつきやペースト塗膜Paの表面が荒れた状態で付着動作を行うこと等に起因して、バンプ3aに充分な量のペーストPが付着しない事態が起こり得る。そのため、本実施の形態ではペーストPの付着動作処理を終えた部品3(以下、「処理済部品3B」と称する)に対して、以下に説明するペーストPの付着状態の検査を行う。
In the adhesion operation of the paste P described above, a sufficient amount of paste P adheres to the
まず、制御装置28は(ST9)のペースト付着工程を経た処理済部品3Bを保持した吸着ノズル19を部品認識カメラ25の上方に移動させた後、吸着ノズル19を下降させて処理済部品3Bを光源26で照明した状態で基準高さHに位置合わせする(ST10の基準高さ位置合わせ工程)。そして、基準高さHに位置合わせした処理済部品3Bを部品認識カメラ25により下方から撮像する(ST11の撮像工程)。
First, the
ここで、照明光rが入射する位置にペーストPが存在する場合、図10(a)に示すように、ペーストPの表面に入射した照明光rはその凹凸状の表面で乱反射する他、ペーストP内を通過してバンプ3Baに到達し、当該バンプ3Baの表面で反射してペーストPの表面から外界に出射する。このとき、ペーストP内への入射時及びペーストPからの出射時におけるペーストPの屈折率の影響を受け、ペーストPが付着していない場合とは異なる方向へ照明光rが反射して部品認識カメラ25の撮像面25Aに入射する。図中、破線であらわす照明光rは、バンプ3BaにペーストPが付着していないと仮定した場合の光路を示している。
Here, when the paste P exists at the position where the illumination light r is incident, the illumination light r incident on the surface of the paste P is irregularly reflected on the uneven surface as shown in FIG. It passes through the inside of P, reaches the bump 3Ba, reflects off the surface of the bump 3Ba, and exits from the surface of the paste P to the outside. At this time, due to the influence of the refractive index of the paste P when entering the paste P and when exiting the paste P, the illumination light r is reflected in a direction different from the case where the paste P is not attached, thereby recognizing the part. The light enters the
このような状況下で基準高さHに位置する処理済部品3Bを下方から撮像すると、図10(b)に示すように、バンプ3Baの下面中心部F1の輝度レベルと下面外縁部F2の輝度レベルは、撮像面25Aに対して無作為に入射する照明光r(乱反射光)の影響を受けて略同一になる。なお、バンプ3aにペーストPが付着していない状態の部品3(未処理部品3A)を基準高さHに位置させた状態で下方から撮像したとき、バンプ3Aaの下面中心部E1の輝度レベルはその下面外縁部E2の輝度レベルよりも低くあらわされる(図7(b))。
When the processed
すなわち、本実施の形態ではバンプ3aにペーストPが付着している場合とそうでない場合とで、基準高さHに位置する部品3のバンプ3aに向かう照明光rの反射方向(反射する角度)が異なることに起因して、部品3のバンプ3aの下面中心部の輝度レベルに差異が生じることを利用してペーストPの付着状態を判断するようにしている。つまり、下面中心部F1の輝度レベルが下面外縁部F2の輝度レベルと略同一である場合、判断部34はバンプ3BaにペーストPが付着していると判断する。その一方、下面中心部F1の輝度レベルが下面外縁部F2の輝度レベルよりも低い場合、判断部34はバンプ3BaにペーストPが付着していないと判断する。
That is, in this embodiment, the reflection direction (reflection angle) of the illumination light r toward the
このように、本実施の形態においては、部品認識カメラ25により撮像して得られるバンプ3Baの下面中心部F1の輝度レベルに基づいてペーストPの付着状態の判断を行うようにしている(ST12の判断工程)。そして、判断部34における具体的な判断は、部品認識カメラ25により撮像して得られる画像中のバンプ3Baの下面中心部F1の輝度レベルを、同じく部品認識カメラ25により撮像して得られる画像中のバンプ3Baの下面外縁部F2の輝度レベルと比較して行う。
As described above, in this embodiment, the adhesion state of the paste P is determined based on the luminance level of the lower surface center portion F1 of the bump 3Ba obtained by imaging with the component recognition camera 25 (in ST12). Judgment process). The specific determination by the
また、バンプ3aの下面中心部の輝度レベルに基づいたペーストPの付着状態の判断として、次のような方法を用いることもできる。まず、(ST5)の基準高さ取得工程において基準高さHに位置する未処理部品3Aを部品認識カメラ25により下方から撮像し、図7(b)に示す未処理部品3Aの下面3Abの画像を取得する。そして、取得した画像を基にバンプ3Aaの下面中心部E1の輝度レベル(以下、「基準輝度レベル」と称する)を取得し、基準輝度レベルを基準データとして記憶部33に記憶する。
Further, the following method can be used as the determination of the adhesion state of the paste P based on the luminance level at the center of the lower surface of the
次に、部品実装動作として(ST6)〜(ST11)の動作を実行後、制御装置28は部品認識カメラ25により撮像して得られる画像中の処理済部品3Bのバンプ3Baの下面中心部F1の輝度レベルを、記憶部33に記憶された基準輝度レベルと比較する。ここで、前述のとおりペーストPが付着した状態で撮像された基準高さHに位置する処理済部品3Bのバンプ3Baの下面中心部F1の輝度レベルは、撮像面25Aに対して無作為に入射する照明光rの影響を受け、基準高さHに位置する未処理部品3Aを撮像して得られるバンプ3Aaの下面中心部E1の輝度レベル(基準輝度レベル)よりも高くなることから、バンプ3Baの下面中心部F1の輝度レベルが基準輝度レベルよりも高い場合、判断部34はバンプ3BaにペーストPが付着していると判断する一方、下面中心部F1の輝度レベルが基準輝度レベルと略同一である場合、バンプ3BaにペーストPが付着していないと判断する。
Next, after performing the operations (ST6) to (ST11) as the component mounting operation, the
判断部34がバンプ3BaにペーストPが付着していると判断したならば、制御装置28は実装ヘッド16を基板2の上方に移動させ、吸着ノズル19を下降(矢印a1)させて実装作業位置に位置決めされた基板2の電極2a上に処理済部品3Bのバンプ3Baを、ペーストPを介して接触させる(ST13の部品装着工程)(図11(a))。
If the
この部品装着の際には、(ST7)において基板認識カメラ17で撮像した基板2の画像を基に演算した実装作業位置における基板2の位置ずれ補正量と、(ST11)において部品認識カメラ25で撮像した処理済部品3Bの画像を基に演算した吸着ノズル19に対する処理済部品3Bの位置ずれ補正量とを加味したうえで処理済部品3Bの装着が行われる。そして、部品装着後の基板2は下流に設けられたリフロー装置(不図示)に搬入され、当該装置でバンプ3aを加熱・溶融させて基板2と部品3を半田接合させることにより(ST14の半田接合工程)、部品実装動作は完了する。
At the time of component mounting, the positional deviation correction amount of the
一方、(ST12)においてペーストPが付着していないと判断した場合、判断部34は報知部35に信号を送信し、報知部35はバンプ3BaにペーストPが付着していない旨を表示部37に表示するよう表示処理部36に信号を送信する。表示処理部36は報知部35からの信号を受けて表示部37にその旨の表示を行うための処理を実行し、表示部37を介してオペレータにその旨の報知を行う(ST15の報知工程)。
On the other hand, when it is determined in (ST12) that the paste P is not attached, the
これとともに、制御装置28は実装ヘッド16を部品回収部27の上方まで移動させ、当該位置で吸着ノズル19による処理済部品3Bの吸着を解除して当該処理済部品3Bを部品回収部27に投入(矢印h)する(ST16の部品投入工程)(図11(b))。報知を受けたオペレータは部品実装装置1の稼動を一時停止させ、回収された処理済部品3Bのバンプ3Baや転写テーブル10上のペーストPの塗膜状態を確認する。そして、ペースト付着ミスの原因が分かった場合はその解消作業を行った後、(ST8)からの動作を実行させる。なお、処理済部品3Bを部品回収部27に投入せずに転写テーブル10の上方に移動させ、(ST9)のペースト付着工程を繰り返し行ってもよい。
At the same time, the
上記構成において、制御装置28は、バンプ3aにペーストPが付着していない状態の部品3(未処理部品3A)を光源26(照明手段)で照明した状態で、部品認識カメラ25(撮像手段)により下方から当該部品3を撮像したときに、バンプ3a(3Aa)の下面中心部E1の輝度レベルがそのバンプ3aの下面外縁部E2の輝度レベルよりも低くなる部品3の高さを基準高さHとして取得する基準高さ取得手段となっているとともに、バンプ3aにペーストPを付着させるための処理を行った部品3(処理済部品3B)を光源26で照明した状態で基準高さHに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段になっている。また、制御装置28(判断部34)は、基準高さHに位置合わせした部品3を部品認識カメラ25により下方から撮像して得られるバンプ3a(3Ba)の下面中心部F1の輝度レベルに基づいてペーストPの付着状態の判断を行う判断手段となっている。
In the above configuration, the
以上のように、本発明は基準高さに位置する部品のバンプに入射する照明光がペーストの影響を受けて乱反射するか否かによって、撮像手段によって撮像して得られるペーストが付着している状態のバンプの下面の輝度レベルと、ペーストが付着していない状態のバンプの下面の輝度レベルに差異が生じることを利用してペーストの付着状態の判断を行うようにしている。これにより、透明なペーストを用いた場合であっても、バンプに対するペーストの付着状態を精度良く判断することができる。 As described above, according to the present invention, the paste obtained by imaging by the imaging means is attached depending on whether or not the illumination light incident on the bump of the component located at the reference height is diffusely reflected by the influence of the paste. The paste adhesion state is determined by utilizing the difference between the luminance level of the lower surface of the bump in the state and the luminance level of the lower surface of the bump in the state where the paste is not adhered. Thereby, even if it is a case where a transparent paste is used, the adhesion state of the paste with respect to a bump can be judged with sufficient accuracy.
本発明の部品実装方法及び部品実装方法によれば、部品のバンプにペーストを付着させて基板の電極に実装する部品実装分野において有用である。 The component mounting method and the component mounting method of the present invention are useful in the field of component mounting in which paste is attached to the bumps of a component and mounted on an electrode of a substrate.
1 部品実装装置
2 基板
3 部品
3a バンプ
7 テープフィーダ(部品供給部)
19 吸着ノズル(部品保持部材)
25 部品認識カメラ(撮像手段)
26 光源(照明手段)
28 制御装置(基準高さ取得手段、基準高さ位置合わせ手段)
34 判断部(判断手段)
E1,F1 バンプの下面中心部
E2,F2 バンプの下面外縁部
P ペースト
DESCRIPTION OF
19 Suction nozzle (component holding member)
25 Component recognition camera (imaging means)
26 Light source (illumination means)
28 Control device (reference height acquisition means, reference height alignment means)
34 Judgment part (judgment means)
E1, F1 Bump bottom center E2, F2 Bump bottom edge P Paste
Claims (6)
バンプにペーストが付着していない状態の部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得工程と、
前記部品保持部材によって前記部品供給部から取り出した部品のバンプにペーストを付着させるペースト付着工程と、
前記ペースト付着工程を経た部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ工程と、
前記基準高さに位置合わせした部品を前記撮像手段により下方から撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行う判断工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。 After the component having the bump on the lower surface is taken out from the component supply section by the component holding member and the paste is attached to the bump, the paste is attached to the bump by imaging from below with the imaging means while the component is illuminated by the illumination means A component mounting method using a component mounting apparatus that mounts a component on a board after making the determination,
When the component having no paste attached to the bump is illuminated by the illumination unit, and the component is imaged from below by the imaging unit, the luminance level at the center of the lower surface of the bump is the outer edge of the lower surface of the bump. A reference height acquisition step of acquiring the height of a component lower than the luminance level of the reference level as a reference height;
A paste attaching step of attaching a paste to the bumps of the component taken out from the component supply unit by the component holding member;
A reference height alignment step of aligning the reference height with the part that has undergone the paste attaching step in a state of being illuminated by the illumination means;
An imaging step of imaging the component aligned with the reference height from below by the imaging means;
A component mounting method comprising: a determination step of determining an adhesion state of the paste based on a luminance level at a central portion of the lower surface of the bump obtained by imaging in the imaging step.
バンプにペーストが付着していない状態の部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得手段と、
バンプにペーストを付着させるための処理を行った部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段と、
前記基準高さに位置合わせした部品を前記撮像手段により下方から撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行う判断手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。 After the component having the bump on the lower surface is taken out from the component supply section by the component holding member and the paste is attached to the bump, the paste is attached to the bump by imaging from below with the imaging means while the component is illuminated by the illumination means A component mounting apparatus that mounts a component on the board after making the determination
When the component having no paste attached to the bump is illuminated by the illumination unit, and the component is imaged from below by the imaging unit, the luminance level at the center of the lower surface of the bump is the outer edge of the lower surface of the bump. A reference height acquisition means for acquiring, as a reference height, the height of a component that is lower than the luminance level of
A reference height alignment means for aligning the reference height with a component that has been subjected to a process for attaching a paste to a bump while being illuminated by the illumination means;
Judgment means for judging the adhesion state of the paste on the basis of the luminance level at the center of the lower surface of the bump obtained by imaging the component aligned with the reference height from below by the imaging means. Component mounting device.
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