JP7314608B2 - 電子部品評価方法、電子部品評価装置及び電子部品評価プログラム - Google Patents

電子部品評価方法、電子部品評価装置及び電子部品評価プログラム Download PDF

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Description

本発明は、電子部品評価方法、電子部品評価装置及び電子部品評価プログラムに関する。
電子部品を基板に実装する実装工程においては、ロボットによる作業が行われている。ロボットによる作業には、アームを使って電子部品を移動させ、基板上にマウントすることが含まれる。基板上には半田ペーストによって配線部材が印刷されていて、基板にマウントされた電子部品は、例えばリフロー炉に搬入されて半田ペーストが溶融することによって基板と機械的、電気的に接続（実装）される。
このようなロボットには、例えば、アームの先端に電子部品と接触する吸着パッドを備え、吸着パッドに設けられた開口から空気を吸引する真空ロボットがある。開口から空気が吸引されることによって電子部品が吸着パッドに吸着し、空気の吸引が停止されることによって電子部品は吸着パッドから離される。また、電子部品を実装する装置としては、例えば、電子部品を掴んで（チャッキングして）搬送するチャッキング装置がある。真空ロボット、チャッキング装置のいずれにあっても、上記作業を行う場合、作業台等にある電子部品を吸着またはチャッキングして移動させ、基板上で離すよう動作する。
電子部品は、実装のため複数の実装端子を有している。実装端子には、基板に形成された穴に挿入されるものの他、基板に面接触する型のものも多い。実装端子が基板に面接触する電子部品は、実装端子の電子部品本体に対する取り付け角度や実装端子自身の屈曲の状態等にばらつきが生じ、その上下面が傾くことがある。このような電子部品の上面を真空ロボットで吸着すると、電子部品は傾いた状態で基板上に運ばれて吸着を解除される。このとき、電子部品は、その傾きの程度によっては基板上に適正にマウントされないことがある。このような状態の電子部品をそのままリフローすると、この電子部品と基板配線との間の電気抵抗が大きくなって接触不良が起こる。このような接触不良は、例えば、比較的高さがあって、面実装型のコイル部品等において起こり易い。公知の面実装型のコイル部品は、例えば、特許文献１に記載されている。
上記の接触不良を解決するため、電子部品をマウントする以前にその上面の高さを複数点測定して電子部品の傾きを予め測定し、傾きが大きい電子部品を予め「不良品」と判定して製品から外す製品検査が行われている。このような製品検査には、例えば、測定対象物に直接接触して接触箇所の高さを高精度に測定するハイトゲージが用いられる。特許文献２には、定盤の上に置かれた静電チャック部材の高さをハイトゲージによって測定することが記載されている。
特開２０１０－７３７７８号公報 特開２００２－２３１７９７号公報
しかしながら、電子部品の傾きを測定するためには、ハイトゲージの測定面が子部品の端の部分に接触して下方に向かう力を加えることになる。このとき、傾いている電子部品においては傾きがさらに大きくなって正確な高さを測定できない場合が生じる。また、電子部品が傾きを持ち、少なくとも二通りの状態で安定する場合、一方の状態で高さを測定したにも関わらず、他方の状態でロボットに吸着またはチャッキングされる可能性がある、このような場合、ハイトゲージによる高さ測定は、マウントされた電子部品の高さを正確に求めることができない。また、高さ測定された状態と異なる状態で吸着やチャッキングがなされると、吸着等に失敗して電子部品を取り落とす恐れがある。
また、ハイトゲージによる測定は、測定対象物を定盤上にセットし、これに測定面を接触させるという工程が必要である。このため、ハイトゲージを使った電子部品の製品検査では、全品を検査するには負荷が大きく、抜き取り検査を行うにとどまっていた。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、電子部品に直接接触することがなく、しかも測定に係る負荷が小さくて全品検査が可能な電子部品評価方法、電子部品評価装置及び電子部品評価プログラムに関する。
本発明の電子部品評価方法は、実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価方法であって、前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成工程と、前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出工程と、を含み、前記高さ情報検出工程は、前記電子部品を前記下面の側から撮像した撮像データから、前記下面の複数の箇所の位置に関する下面位置情報を取得する下面位置情報取得工程を含み、取得した前記下面位置情報に基づいて前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する前記高さ情報を検出する。
本発明の電子部品評価装置は、実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価装置であって、前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成部と、前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出部と、を備え、前記高さ情報検出部は、前記電子部品を前記下面の側から撮像した撮像データから、前記下面の複数の箇所の位置に関する下面位置情報を取得する下面位置情報取得部を備え、取得した前記下面位置情報に基づいて前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する前記高さ情報を検出する。
本発明の電子部品評価プログラムは、実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価プログラムであって、コンピュータに、前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成機能と、前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出機能と、を実現させ、前記高さ情報検出機能は、前記電子部品を前記下面の側から撮像した撮像データから、前記下面の複数の箇所の位置に関する下面位置情報を取得する下面位置情報取得機能を実現させ、取得した前記下面位置情報に基づいて前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する前記高さ情報を検出する。
本発明は、電子部品に直接接触することがなく、しかも測定に係る負荷が小さくて全品検査が可能な電子部品評価方法、電子部品評価装置及び電子部品評価プログラムを提供することができる。
本実施形態の説明に用いる電子部品の斜視図である。 図１に示す電子部品の正面図である。 図１に示す電子部品の上面図である。 図１に示す電子部品の下面図である。 本実施形態の電子部品評価装置を含む電子部品評価システムを示す図である。 図５中に示す３Ｄカメラを説明するための図である。 本実施形態の電子部品評価方法のフローチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。また、本実施形態の図面は、本発明の構成や機構及び動作を説明するための模式的な図であり、その寸法形状や縦横比等を正確に示すものとは限らない。さらに、本実施形態においては、図１に示したｘ，ｙ，ｚ座標軸のｚ方向を「上」と記し、ｚ軸のｚ方向と反対の図示しない－ｚ方向を「下」と記す。－ｚ方向は、電子部品が実装される実装基板に向かう方向である。したがって、図１でいう上や下の語句は、実装された電子部品の上下に一致する。
［概要］
本発明の一実施形態の電子部品評価方法は、実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価方法である。また、本実施形態の電子部品評価方法は、実装端子の位置に関する端子位置情報により、実装端子の少なくとも一部と接する面である基準平面を作成する基準平面作成工程と、基準平面を基準にして、電子部品の上面及び下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出工程と、を含んでいる。
ここで、電子部品とは、電子回路を構成する複数の部品を封止してパッケージ化した素子本体に、素子本体を実装基板に機械的、電気的に接続するための端子が設けられたものをいう。電子部品と機械的、電気的に接続することを実装といい、実装基板は、電子部品と機械的、電気的に接続される基板をいう。実装端子は、電子部品を実装基板に実装することに使用される端子であって、例えば巻き線の端部引き出し線の絡げ部となる端子等は除かれる。
高さに関する高さ情報は、基準平面から電子部品の上面または下面までの長さや、この長さに関する情報をいう。高さ情報は、上面または下面の複数の点で測定された高さの差分によって表される傾きの大きさ、さらには傾きの高低の方向であってもよい。
本実施形態の電子部品の評価方法で評価される電子部品の形状は、例えば、電子部品の高さの他、上面及び下面の傾きの方向や大きさをいう。実装端子の位置に関する端子位置情報は、実装端子の高さや、実装端子の高さと位置との組み合わせをいう。さらに、実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面は、少なくとも三つの実装端子上の測定点と接する面をいい、このような基準平面は、電子部品を実装した場合の仮想的な実装面である。基準平面を作成するとは、このような平面を表す演算式、あるいは平面に含まれる点を表すデータの集合を作成することによって行われる。なお、「接する」の語句は、実装端子上の点が基準平面上にあることをいい、基準平面よりも上または下にあることを除く。
［電子部品］
図１は、本実施形態の説明に用いる電子部品１００の斜視図である。図２は電子部品１００の正面図、図３は電子部品１００の上面図、図４は電子部品１００の下面図である。図４中に示す測定点ｐ１から測定点ｐ８、測定点ｑ１から測定点ｑ４は、後述する３Ｄカメラ２による高さ測定の対象となる測定点である。
本実施形態の電子部品１００は、外周にコイル２０が巻回される巻回部（図示せず）を有するボビン１０と、ボビン１０を挟むように上下に配設されるフェライトによるＥ型の第１コア部材３１及び第２コア部材３２と、コイル２０の巻線端部（図示せず）が接続されて実装基板１１０に実装される複数の実装端子５０と、複数の実装端子５０が並列して保持される絶縁材料による端子保持部６０とで構成されている。
第１コア部材３１は、外脚部３１Ｂ、外脚部３１Ｃ及び外脚部３１Ｂと外脚部３１Ｃとを接続する板状の上基部３１Ｄを備えている。第２コア部材３２は、外脚部３２Ｂ、外脚部３２Ｃ及び外脚部３２Ｂと外脚部３２Ｃとを接続する板状の下基部３２Ｄ（図４）を備えている。上基部３１Ｄは、本実施形態の上面である。下基部３２Ｄは上面に対する平坦な主面を有する下面である。
第１コア部材３１及び第２コア部材３２は、図中上下方向からボビン１０及びベース部材８０、８１を挟み込むようにして組み合わされている。ベース部材８０、８１は、絶縁性を有する樹脂材料により一体成形されている。実装端子５０は、押さえ部６５によって実装基板１１０に対して押えられ、実装基板に形成されたプリント配線５１と電気的に接続される。
なお、図１から図４において、ベース部材８１は、ベース部材８０よりも図１中のｘ方向に長くなっている。
ボビン１０は、インダクタやトランスに利用される巻回部縦置きタイプのものであり、円筒状の図示しない巻回部と、巻回部の図中上端部に配された外縁が円形状の鍔部１３Ａとを備えている。巻回部の外周には複数種類の１次巻線及び２次巻線で構成されるコイル２０が巻回される。また、巻回部の図中下端部のベース部材８０は外縁が矩形状の平板であり、巻回部の下側の鍔部を兼ねている。上基部３１Ｄには幅細部３３が形成されていて、鍔部１３Ａは幅細部３３と係り合い、第１コア部材３１、第２コア部材３２にコイル２０を嵌め合わせ、ボビン１０を第１コア部材３１、第２コア部材３２に組みつけている。
［電子部品評価装置］
図５は、本実施形態の電子部品評価装置４を含む電子部品評価システム１を示す図である。図６は、図５中の３Ｄカメラ２を説明するための図である。図５に示す電子部品評価装置４は、図１から図４に示す電子部品１００の形状を評価する電子部品評価装置である。このような電子部品評価システム１は、三次元カメラ（以下、３Ｄカメラと記す）２及び出力装置５と共に電子部品評価システム１を構成している。
電子部品評価装置４は、図５に示すように、入力部４１、情報変換部４２、基準平面作成部４６、基準平面判定部４７、高さ情報検出部である高さ検出部４８及び良・不良判定部４９を有している。高さ検出部４８は、基準平面を基準にして、電子部品１００の下基部３２Ｄ及び上基部３１Ｄの主面（以下、単に「上基部３１Ｄ」と記す）の少なくとも一方の高さに関する情報を検出する。
図６に示すように、３Ｄカメラ２は、基台６２と天板６１とを有するテーブル上に置かれた電子部品１００を天板６１の上方から撮像する。天板６１は、例えば一方向に移動可能に構成されていてもよく、移動方向に配置された複数の電子部品１００を順次撮像、検査するようにしてもよい。このような構成により、本実施形態は、電子部品１００の検査を流れ作業により短時間で実行することができる。天板６１の高さは昇降ネジ６３によって変更可能である。このため、３Ｄカメラ２は、電子部品１００の高さによらず電子部品１００の測定点に焦点を合わせることが可能になる。
［３Ｄカメラ］
電子部品１００は、上基部３１Ｄが天板６１に接するように置かれ、下基部３２Ｄが上方の３Ｄカメラ２の側に向かっている。３Ｄカメラ２は、電子部品１００に対して斜めに縞状のライン光を投光する光源２５、投光されたライン光を下基部３２Ｄ上に集光する投光レンズユニット２６、下基部３２Ｄ上で反射されたライン光を集光し、ハーフミラー２３に導く集光レンズユニット２４、ハーフミラー２３に導かれた光により結像する相補型のＭＯＳ（metal oxide semiconductor）センサ（Complementary MOS:ＣＭＯＳセンサ）２１ａ、２１ｂ及びハーフミラー２３とＣＭＯＳセンサ２１ａ、２１ｂとの間で光を平行光にする結像レンズ２２ａ、２２ｂを備えている。３Ｄカメラ２が二つのＣＭＯＳセンサ２１ａ、２１ｂを備えるのは、一方で電子部品１００全体が撮像できる低倍率の画像を生成し、他方で電子部品１００の部分が観察できる高倍率の画像を生成するためである。本実施形態では、ＣＭＯＳセンサ２１ａの側で高倍率画像を撮像するものとする。
また、このようなシステムは、３Ｄカメラ２を二つ備えて二方向から電子部品１００を撮像し、画像において影になる部分が生じないようにしてもよい。
上記構成により、ＣＭＯＳセンサ２１ａ、２１ｂ上で結像された画像は、撮像データとして入力部４１を介して電子部品評価装置４の情報変換部４２に出力される。ただし、本実施形態の３Ｄカメラ２は、このように画像データを出力する構成に限定されるものではない。例えば、３Ｄカメラ２は、撮像データ中の測定点の座標を求める図示しない測距部を備え、測距部によって測定された位置情報を電子部品評価装置４に出力するものであってもよい。
また、本実施形態は、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式によって３Ｄカメラ２から実装端子５０の測定点ｐ１から測定点ｐ８、下基部３２Ｄの測定点ｑ１から測定点ｑ４までの距離を測定するものとする。このような３Ｄカメラ２においては、図示しない測距部が、光源２５が電子部品１００にライン光を投光してからその反射光がＣＭＯＳセンサ２１ａ、２１ｂに撮像（受光）されるまでの時間を所定の数の画素ごとに検出する。本実施形態では、３Ｄカメラ２は縞状にライン光を投光し、各ライン光に対応する時間をライン光に対応付けて記録するものとする。
検出された時間は、入力部４１を介して情報変換部４２に入力されている。ただし、本実施形態は、ライン光の投光から反射光の受光までの時間を電子部品評価装置４に入力する構成に限定されず、図示しない測距部が時間を距離に変換し、電子部品評価装置４に出力するようにしてもよい。
なお、ＴＯＦ方式では、ライン光を高速のパルス光とし、投射光に対する反射光の位相遅れを計測するようにしてもよい。ただし、本実施形態は、ＴＯＦ方式を使って高さ情報を得ることに限定されず、撮像データから高さを得るものであれば、三角測距方式等の他の方法によって高さ情報を求めるものであってもよい。
（情報変換部）
入力部４１は、上記のようにして測定された測定点ｐ１から測定点ｐ８及び測定点ｑ１から測定点ｑ４の高さ情報を３Ｄカメラ２から入力する。情報変換部４２は、例えば、撮像データから実装端子５０の各々エッジを検出し、検出されたエッジから実装端子５０の外郭を検出する。そして、外郭の予め定められた位置を撮影した画素から予め定められた距離及び方向に移動した位置にある画素によって撮像された実装端子５０上の点が測定点ｐ１から測定点ｐ８であると判断するようにしてもよい。なお、本実施形態は、図４に示すように、測定点ｐ１から測定点ｐ８をいずれも実装端子５０の中心点としているが、このような構成に限定されるものでなく、測定点ｐ１から測定点ｐ８を実装端子５０の端部あるいは最も高さの高いまたは低い点としてもよい。
情報変換部４２は、同様に、撮像データから下基部３２Ｄのエッジを検出し、検出されたエッジから第１コア部材３１の外郭を検出する。そして、外郭の予め定められた位置を撮影した画素から予め定められた距離及び方向に移動した位置にある画素によって撮像された下基部３２Ｄ上の点が測定点ｑ１から測定点ｑ４であると判断するようにしてもよい。測定点ｑ１から測定点ｑ４は、図４に示す箇所に限定されず、下基部３２Ｄの任意の点であってもよいが、下基部３２Ｄの傾きを検出するためには下基部３２Ｄにおける縁部分であることが好ましい。
そして、情報変換部４２は、測定点となる画素の方向及び３Ｄカメラ２から画素までの距離により測定点の座標を算出する。また、情報変換部４２は、縞状のライン光のうち、測定点に投光されたライン光の投光から受光までの時間差によって生じる位相差を算出して電子部品１００の表面からＣＭＯＳセンサ２１ａまでの距離ｈを算出する。距離ｈは、本実施形態の下面位置情報に相当する。なお、情報変換部４２は、測定点ｑ１から測定点ｑ４に関する演算処理において、ベース部材８０及びベース部材８１の裏面（ボビン１０と一体化している部分）をマスクするようにしてもよい。なお、マスクするとは、ベース部材８０及びベース部材８１の裏面を演算の処理の対象外として、下基部３２Ｄの表面のみを演算の対象とすることをいう。
（基準平面作成部）
基準平面作成部４６は、３Ｄカメラ２によって撮像された撮像データから、実装端子５０の位置情報（端子位置情報）を取得して基準平面を作成する。本実施形態の基準平面作成部４６は、実装端子５０上の測定点ｐ１から測定点ｐ８のうちの少なくとも三つの点（選択測定点）の位置情報（二次元座標及び高さ）により仮想的な基準平面を作成する。三つの選択測定点は、それぞれ三つの実装端子５０上の位置であれば任意の点でよく、例えば、実装端子５０上の中心やエッジとすることができる。また、三つの実装端子５０上の選択測定点は、それぞれが実装端子５０において同じ位置にあるものであってもよいし、実装端子５０において最も高い位置にある点、または最も低い位置にある点等、異なる点であってもよい。
（基準平面判定部）
基準平面判定部４７は、基準平面作成部４６によって作成された複数の基準平面が基準平面であるか、または無効平面であるかを判定する。ここで、基準平面は、本実施形態において電子部品１００が適正に実装された実装基板の面を模擬したものである。基準平面は一つではない場合もあり、電子部品１００の置かれる方向や置かれた状態の重心の位置等によって複数存在し得る。無効平面は、全ての基準平面から基準平面と判定された基準平面を除いたものである。
基準平面判定部４７は、基準平面作成部４６によって作成された複数の基準平面のそれぞれから選択測定点を有する実装端子５０を除く他の実装端子５０の測定点までの高さ情報を計算する。その結果、一つの基準平面について、この基準平面よりも測定点が電子部品１００から遠い位置にある場合、つまり実装端子５０がその基準平面よりも図１に示す－ｚ方向に突出する（以下、「下方にある」と記す）という演算結果を得た場合、基準平面判定部４７は、この基準平面を無効平面であると判定する。無効平面であると判定された基準平面は、基準平面から排除される。
このような処理は、測定点ｐ１から測定点ｐ８が基準平面よりも下方にあるとすると、電子部品１００の端子が実装された際に端子が実装面に埋まることになるからである。本実施形態は、図１（ａ）に示したように実装基板に面接触する実装端子５０に適用されるので、実装端子５０が実装面に埋まることは起こり得ないとして基準平面が無効平面であると判定している。
言い換えれば、実際の実装においては、端子を実装面に埋め込むことは不可能であるので、測定点ｐ１から測定点ｐ８のいずれかが基準平面よりも下方にあるとの演算結果が得られた基準平面は実際の実装面と相違する。実状に則した実装面を求めるため、このような結果を得た基準平面は基準平面から排除される。
本実施形態では、以降、測定点ｐ１から測定点ｐ８が基準平面よりも下方にあることを高さ情報が示す場合、この測定点に対応する実装端子５０が基準平面よりも低いとも記す。また、反対に、本実施形態では、測定点が基準平面よりも上方にあることを高さ情報が示す場合、測定点に対応する実装端子５０が基準平面よりも高いとも記す。実装端子５０が基準平面よりも高い場合、実装端子５０は電子部品１００と実装面との間で「浮いた」状態になっている。
なお、上記の説明は、図１に示すｘ，ｙ，ｚ座標軸の－ｚ方向を下としている。本実施形態では電子部品１００の下基部３２Ｄの側を上に向けて高さを測定しているから、測定時には実装端子５０が基準平面よりも高い位置になる場合、この基準平面が無効であると判定される。
また、本実施形態は、基準平面判定部４７の演算に係る負荷を軽減するため、基準平面の作成に先立ってプレ処理を実行してもよい。プレ処理とは、測定対象の電子部品１００において規定される位置と、電子部品１００の設計上規定される位置との関係により、予め無効、有効の判定の対象となる基準平面を選択する処理である。具体的には、例えば、測定点ｐ１から測定点ｐ８のうちの三つを選択して仮想的な三角形を作成する。そして、作成された三角形に電子部品１００の設計上の重心点が含まれるか否か判定する。三角形に重心点が含まれない場合、このような三角形は設計上の位置情報との相違が大きいとして無効と判定される。プレ処理によれば、基準平面判定部４７の判定の対象となる基準平面の数を少なくし、基準平面判定部４７の処理に係る負荷を軽減することができる。
（高さ検出部）
高さ検出部４８は、情報変換部４２によって生成された下基部３２Ｄの複数の測定点ｑ１から測定点ｑ４の位置に関する下面位置情報を取得する。そして、下面位置情報から、基準平面を基準にした下基部３２Ｄの高さを示す高さ情報検出する。高さ情報の検出は、例えば、測定において上方に向かう下基部３２Ｄの測定点ｑ１等とＣＭＯＳセンサ２１ａとの距離ｈ１から基準平面とＣＭＯＳセンサ２１ａとの距離ｈ２を減算することによって行うことができる。また、本実施形態では、上基部３１Ｄの実装時の基準平面を基準にした高さを、下基部３２Ｄの高さに第１コア部材３１、第２コア部材３２の設計上の高さの合計を足し合わせたものとしてもよい。
また、本実施形態は、後述するように、下基部３２Ｄの高さを測定点ｑ１から測定点ｑ４のうちの少なくとも二つについて測定し、二つの測定点の高さの差分を下基部３２Ｄの傾きとすることができる。このとき、本実施形態では、上基部３１Ｄも下基部３２Ｄと同様の傾きをもつものとする。
つまり、電子部品１００において、第１コア部材３１、第２コア部材３２及びボビン１０は形状のばらつきが充分少なく、また、組み付け精度も高いことが知られている。このため、本実施形態は、電子部品１００の基準面平面を基準にした下基部３２Ｄの高さが、上基部３１Ｄの高さを検査に充分な程度に反映しているとみなす。
（良・不良判定部）
良・不良判定部４９は、高さ情報により、電子部品１００の形状に関する要素を評価する。本実施形態では、良・不良判定部４９が一つの電子部品１００において測定された高さ情報のうちの最大値と最小値との差分値により電子部品１００の上基部３１Ｄまたは下基部３２Ｄ傾きの大きさを評価する。例えば、本実施形態は、基準平面との差分値が最大になる測定点（例えば測定点ｑ１とする）の高さ（最大値）と最小になる測定点（例えば測定点ｑ４とする）の高さ（最小値）との差分値を算出することによって上基部３１Ｄの傾きの大きさを求めることができる。
また、良・不良判定部４９は、電子部品の傾きが予め予め定められている許容範囲以上である場合、この電子部品１００を不良品と判定する。また、良・不良判定部４９は、差分値が予め予め定められている許容範囲内にある場合、この電子部品１００を良品と判定する。ただし、本実施形態は、このような構成に限定されるものでなく、例えば、基準平面を基準にした測定点ｑ１から測定点ｑ４の高さの平均値により電子部品１００の良・不良を判定するようにしてもよい。また、例えば、基準平面を基準にした測定点ｑ１から測定点ｑ４のうちの最大値または最小値により電子部品１００の良・不良を判定するようにしてもよい。
なお、本実施形態は、充分なマージンを持って電子部品１００の良・不良を判定するため、一つの電子部品１００について複数の基準平面が得られた場合、複数の基準平面の各々を基準にして測定点ｑ１から測定点ｑ４の高さを全て測定する。そして、測定された高さのうちの最小値と最大値との差分値により電子部品１００の良・不良を判定する。
このようにすれば、電子部品１００がとり得る傾きの程度が最も大きい場合を基準にして電子部品１００の良否を判定することができるので、検査の信頼性を高めることができる。
さらに、良・不良判定部４９は、測定点ｑ１から測定点ｑ４の少なくとも二つの測定点の高さ情報と、測定点同士の位置関係により下基部３２Ｄまたは上基部３１Ｄの傾きの方向を評価することができる。具体的には、例えば測定点ｑ１と他の測定点ｑ２との高さの相違δ１が算出された場合、良・不良判定部４９は、下基部３２Ｄにおいて測定点ｑ１と測定点ｑ２とを結ぶ直線方向に傾きδ１が生じていると判定する。また、例えば測定点ｑ２と他の測定点ｑ３との高さの相違δ２が算出された場合、良・不良判定部４９は、下基部３２Ｄにおいて測定点ｑ２と測定点ｑ３とを結ぶ直線方向に傾きδ２が生じていると判定する。このようにすれば、本実施形態は、電子部品１００の下基部３２Ｄの傾きを方向ごとに算出することができる。また、本実施形態は、上基部３１Ｄにも下基部３２Ｄの同じ方向に同様の傾きが発生しているものとみなすようにしてもよい。
以上説明した電子部品評価装置４は、上記の入力部４１、情報変換部４２、基準平面作成部４６、基準平面判定部４７、高さ検出部４８及び良・不良判定部４９の機能全般を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵの制御に使用されるデータやプログラムを記憶する、あるいはＣＰＵのワークメモリとして使用されるメモリ装置等のハードウェア装置と、ハードウェア装置を動作させるソフトウェアと、を有している。ハードウェア装置は、電子部品評価装置４の機能に専用のものであってもよいし、汎用的なパーソナルコンピュータ（Personal Computer:PC）を構成するものであってもよい。
電子部品評価装置４に汎用的なＰＣを用いる場合、情報変換部４２、基準平面作成部４６、基準平面判定部４７、高さ検出部４８及び良・不良判定部４９は、電子部品１００の形状を評価する電子部品評価プログラムによって実現される。このようなプログラムは、コンピュータに、実装端子５０の位置に関する端子位置情報により、実装端子５０の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成機能（基準平面作成部４６）と、基準平面を基準にして、電子部品の上面及び下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ検出機能（基準平面判定部４７、高さ検出部４８）と、を実現させる。
出力装置５は、良・不良判定部によって判定された結果が出力される装置である。このような出力装置５は、例えば、評価対象となる電子部品１００の測定面（３Ｄカメラ２の撮像データ）や、良（ＯＫ）、不良（ＮＧ）、再測定（ＥＲ）の判定結果を表示するデスプレィ画面を備えている。また、出力装置５は、電子部品評価装置４のオン、オフ、さらには電子部品１００の撮像から良、不良の判定までを操作する操作パネルを備えている。
さらに、本実施形態は、電子部品１００の高さに関する情報から電子部品１００の形状を評価する過程において取得されたデータを利用して、電子部品１００の上基部３１Ｄ、下基部３２Ｄ傾き以外の項目を評価することも可能である。傾き以外の評価項目としては、例えば、実装端子５０の高さ、屈曲部分の角度及び実装端子５０間の距離等が考えられる。さらに、出力装置５は、このような評価項目についても予め定められている設計値と比較して、良、不良を判定するようにしてもよい。
［電子部品評価方法］
次に、以上説明した電子部品評価システム１によって行われる電子部品評価方法を説明する。
図７は、本実施形態の電子部品１００の評価方法を説明するためのフローチャートである。図７のフローチャートは、実装端子５０の位置に関する端子位置情報により、実装端子５０の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成工程（ステップＳ６０２）と、基準平面を基準にして、電子部品１００の上基部３１Ｄ及び下基部３２Ｄの少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ検出工程（ステップＳ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０３、Ｓ６０４、Ｓ６０５）を含んでいる。このような処理は、電子部品評価装置４において電子部品評価プログラムによって実行される。
具体的には、ステップＳ６０１において、入力部４１が３Ｄカメラ２から撮像データと共に投光から受光までの時間データを入力する。情報変換部４２は撮像データからｎ個の端子、ここでは８個の実装端子５０の測定点ｐ１から測定点ｐ８の時間データを取得し、時間データを下面位置情報に変換する。また、情報変換部４２は、測定点ｑ１から測定点ｑ４の時間データを取得し、時間データを下面位置情報に変換する（ステップＳ６０２）。
このとき、３Ｄカメラ２は測定点ｐ１から測定点ｐ８と測定点ｑ１から測定点ｑ４とを同時に撮像することが好ましい。ただし、本実施形態は、測定点ｐ１から測定点ｐ８と測定点ｑ１から測定点ｑ４とを別に撮像して各の画像から位置情報を取得するようにしてもよい。
次に、基準平面作成部４６は、測定点ｐ１から測定点ｐ８のうちの三つの選択測定点により基準平面を作成する。本実施形態では、８Ｃ３の組み合わせにより５６個の基準平面が作成される（ステップＳ６０２）。
次に、基準平面判定部４７は、作成された５６個の基準平面を基準にして８つの実装端子５０の高さを計算する（ステップＳ６０３）。そして、計算した高さにより、実装時に実装端子５０の少なくとも一つよりも上方にある基準平面を無効な基準平面であると判定する。一方、基準平面判定部４７は、実装時に実装端子５０に接する、または実装端子５０よりも下方にある基準平面を有効な基準平面であると判定する（ステップＳ６０４）。高さ検出部４８は、一つの電子部品１００について有効な基準平面を基準にして測定点ｑ１から測定点ｑ４の高さを全て算出する。そして、算出された高さのうちの最小値と最大値との差分値を算出する。
次に、良・不良判定部４９は、算出された差分値が許容範囲を超える場合に電子部品１００を不良品（ＮＧ）と判定する。また、差分値が許容範囲内に収まる場合に電子部品１００を良品（ＯＫ）と判定する（ステップＳ６０６）。良・不良判定部４９は、電子部品１００の良品、不良品の判定結果を出力装置５に出力して表示させる（ステップＳ６０７）。
本発明者らは、以上説明した本実施形態の電子部品の評価方法によって一つの電子部品において測定された測定点の高さの最大値と最小値との差分を測定した。最大値と最小値の値は、一つの電子部品について複数の基準平面が存在する場合、全ての基準平面を基準にした測定点の高さのうちの最大値と最小値である。そして、本発明者らは、本実施形態の電子部品の評価方法によって高さを測定した電子部品の高さの最大値と最小値とを、表面形状計測システムＴＭＳ－１００TopMap Metro.Lab（製品名：ポリテックジャパン(株)製）を使って測定した。本実施形態の電子部品の評価方法の測定値と表面形状計測システムＴＭＳ－１００の測定値及びその傾向は凡そ一致しており、両者の誤差は１／１０００ｍｍ台であった。
以上のことから、本実施形態の電子部品評価方法及び電子部品評価装置は、既存の計測器と同等の測定精度を得ることが分かる。また、ＴＭＳは、専用の載置台に測定対象物をセットして計測を行うので、対象物を工程から抜き出して計測器にセットすることが必要になる。このような計測器による計測は、時間や設備の観点から製造された電子部品の全数を計測することには不向きである。
一方、本実施は、電子部品をカメラで撮像した撮像データから測定点の高さの測定ができるため、電子部品に接触することなく電子部品の高さを測定することができる。また、本実施形態は、電子部品の搬送路上にカメラを設けることによって実現することができる。このため、本実施形態の電子部品評価方法及び電子部品評価装置は、測定に係る設備が小さく、しかも短時間で測定ができるので、電子部品の全数を検査することができる。しかも本実施形態の電子部品評価方法及び電子部品評価装置は、電子部品に接触することなく測定ができるので、測定時に電子部品の上面または下面の傾きが変化することがなく電子部品の高さを正確に測定することができる。
さらに、本実施形態の電子部品評価方法及び電子部品評価装置は、電子部品が実装された際の傾きを検出することができるので、実装後に接続不良となる電子部品を実装に先んじて検出し、実装基板に複数の電子部品を搭載した回路が不良品となることを防ぐことができる。
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価方法であって、前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成工程と、前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出工程と、を含む、電子部品評価方法。
（２）前記高さ検出工程は、前記電子部品を前記下面の側から撮像した撮像データから、前記下面の複数の箇所の位置に関する下面位置情報を取得する下面位置情報取得工程を含み、前記下面位置情報を、基準平面を基準にして変換し、前記高さ情報を検出する、（１）の電子部品評価方法。
（３）前記基準平面作成工程は、前記撮像データから、前記端子位置情報を取得して前記基準平面を作成する、（２）の電子部品評価方法。
（４）前記高さ情報により、前記電子部品の形状に関する要素を評価する評価工程をさらに含む、（１）から（３）のいずれか一つの電子部品評価方法。
（５）前記評価工程は、一つの前記電子部品の前記下面において測定された前記高さ情報のうちの最大値と最小値との差分値により前記上面または前記下面の傾きの大きさを評価する、（４）の電子部品評価方法。
（６）前記評価工程は、一つの前記電子部品の前記下面の少なくとも二点において測定された前記高さ情報と、前記二点同士の位置関係により前記上面または前記下面の傾きの方向を評価する、（４）の電子部品評価方法。
（７）実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価装置であって、前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成部と、前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出部と、を備える、電子部品評価装置。
（８）実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価プログラムであって、コンピュータに、前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成機能と、前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出機能と、を実現させる、電子部品評価プログラム。
１・・・電子部品評価システム
２・・・３Ｄカメラ
４・・・電子部品評価装置
５・・・出力装置
１０・・・ボビン
１３Ａ・・・鍔部
２０・・・コイル
２１ａ、２１ｂ・・・ＣＭＯＳセンサ
２２ａ、２２ｂ・・・結像レンズ
２３・・・ハーフミラー
２４・・・集光レンズユニット
２５・・・光源
２６・・・投光レンズユニット
３１・・・第１コア部材
３１Ｂ・・・外脚部
３１Ｃ・・・外脚部
３１Ｄ・・・上基部
３２・・・第２コア部材
３２Ｂ・・・外脚部
３２Ｃ・・・外脚部
３２Ｄ・・・下基部
３３・・・幅細部
４１・・・入力部
４２・・・情報変換部
４６・・・基準平面作成部
４７・・・基準平面判定部
４８・・・高さ検出部
４９・・・不良判定部
５０・・・実装端子
５１・・・プリント配線
６０・・・端子保持部
６１・・・天板
６２・・・基台
６３・・・昇降ネジ
６５・・・押さえ部
８０、８１・・・ベース部材
１００・・・電子部品
１１０・・・実装基板

Claims (7)

  1. 実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価方法であって、
    前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成工程と、
    前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出工程と、を含み、
    前記高さ情報検出工程は、前記電子部品を前記下面の側から撮像した撮像データから、前記下面の複数の箇所の位置に関する下面位置情報を取得する下面位置情報取得工程を含み、取得した前記下面位置情報に基づいて前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する前記高さ情報を検出する、電子部品評価方法。
  2. 前記下面位置情報を、基準平面を基準にして変換し、前記下面の前記高さ情報を検出する、請求項１に記載の電子部品評価方法。
  3. 前記基準平面作成工程は、前記撮像データから、前記端子位置情報を取得して前記基準平面を作成する、請求項２に記載の電子部品評価方法。
  4. 実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価方法であって、
    前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成工程と、
    前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出工程と、を含み、
    前記高さ情報により、前記電子部品の形状に関する要素を評価する評価工程をさらに含み、
    前記評価工程は、一つの前記電子部品の前記下面において測定された前記高さ情報のうちの最大値と最小値との差分値により前記上面または前記下面の傾きの大きさを評価する、電子部品評価方法。
  5. 実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価方法であって、
    前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成工程と、
    前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出工程と、を含み、
    前記高さ情報により、前記電子部品の形状に関する要素を評価する評価工程をさらに含み、
    前記評価工程は、一つの前記電子部品の前記下面の少なくとも二点において測定された前記高さ情報と、前記二点同士の位置関係により前記上面または前記下面の傾きの方向を評価する、電子部品評価方法。
  6. 実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価装置であって、
    前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成部と、
    前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出部と、を備え、
    前記高さ情報検出部は、前記電子部品を前記下面の側から撮像した撮像データから、前記下面の複数の箇所の位置に関する下面位置情報を取得する下面位置情報取得部を備え、取得した前記下面位置情報に基づいて前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する前記高さ情報を検出する、電子部品評価装置。
  7. 実装基板に向かう側の面である下面と、平坦な主面を有する上面と、前記実装基板への実装に使用される複数の実装端子と、を備える電子部品の形状を評価する電子部品評価プログラムであって、
    コンピュータに、
    前記実装端子の位置に関する端子位置情報により、前記実装端子の少なくとも三つと接する面である基準平面を作成する基準平面作成機能と、
    前記基準平面を基準にして、前記電子部品の前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する高さ情報を検出する高さ情報検出機能と、を実現させ、
    前記高さ情報検出機能は、前記電子部品を前記下面の側から撮像した撮像データから、前記下面の複数の箇所の位置に関する下面位置情報を取得する下面位置情報取得機能を実現させ、取得した前記下面位置情報に基づいて前記上面及び前記下面の少なくとも一方の高さに関する前記高さ情報を検出する、電子部品評価プログラム。
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