JPH06265324A - 電子部品実装装置及び電子部品実装状態の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント基板へ装着された電子部品の装着の
良否の検出を電子部品のプリント基板への装着後に素早
く、しかも電子部品のプリント基板への装着作業と同時
に行えるようにする。 【構成】 電子部品を保持しテーブル２の装着位置に位
置決め配置されたプリント基板Ｐ1 上の所定の位置に該
電子部品を搬送して装着する上下動自在な装着スピンド
ル３を備え、前記テーブル２の装着位置の搬送経路に沿
った下流側の所定の距離だけ離れた位置に電子部品装着
後のプリント基板を位置決め配置する検査位置を設ける
とともに、この検査位置の上方に位置して該検査位置に
配置されたプリント基板Ｐ2 に装着された電子部品を前
記装着スピンドル３による電子部品の装着時に撮像する
実装検査用カメラ装置１６を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＩＣ等の電子部
品をプリント基板の所定の位置に自動的に位置決めして
表面実装するサーフェイスマウントシステムに使用して
最適な電子部品実装装置及び電子部品実装状態の検査方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、前記サーフェイスマウントシス
テムとしては、自動的に供給されたプリント基板の表面
の所定の位置にクリーム半田をスクリーン印刷し、また
は接着剤を塗布した後、このプリント基板の所定の位置
に電子部品実装装置によってチップ部品やＩＣ等の電子
部品を実装し、リフロ炉または硬化炉を通過させて電子
部品を固定するものが知られている。

【０００３】前記プリント基板の表面の所定の位置にチ
ップ部品やＩＣ等の電子部品を実装する電子部品実装装
置は、一般に上下動及び回転自在な装着スピンドルを備
え、プリント基板に対して水平方向に相対的に移動自在
な装着ヘッドを有し、テープフィーダまたは多段トレイ
フィーダ等の電子部品供給装置から電子部品を前記装着
スピンドルの下端の吸着ノズルで吸着保持して、プリン
ト基板の所定の実装位置まで搬送し実装するよう構成さ
れている。

【０００４】また、前記電子部品をプリント基板表面の
所定の位置により正確に位置決めして実装するために、
装着スピンドルの吸着ノズルでテープフィーダや多段ト
レイフィーダ等の電子部品供給装置から電子部品を吸着
保持して該装着スピンドルを上昇させた後、装着スピン
ドルを画像認識装置のカメラ装置設置位置まで移動させ
てその上方に停止させ、ここで電子部品の形状、特にリ
ード線の位置をカメラ装置によって撮像し、画像認識装
置で画像処理して電子部品の形状（特にリード線の位
置）を認識して、装着スピンドルで吸着保持した電子部
品の位置及び回転方向の向きの誤差を測定し、プリント
基板の配置位置についても、別のカメラ装置で基準位置
等を検出することによって同様に位置及び向きの誤差を
測定し、装着スピンドルをプリント基板上方の電子部品
実装位置に移動させた後、前記電子部品の位置及び向き
並びにプリント基板の位置及び向きの誤差の補正を行っ
て、電子部品をプリント基板上の所定の実装位置に正確
に実装するようにしたものが知られている。

【０００５】しかし、チップ部品には円筒状の部品があ
り、角状又は平板状の部品でも、モールド時の樹脂の流
れによって多少変形しているものもあり、これらは部品
としての機能には全く支障はないが、吸着ノズルで吸着
する際には不安定となって、搬送時の装着ヘッドの動
き、例えば加減速時の加速度や振動によって、吸着され
た位置が移動することもあった。また、ＩＣ等の電子部
品のリード線の曲がりのバラツキやプリント基板上のハ
ンダの盛り上げ量のバラツキ等によって、装着時に電子
部品が傾き、或いは滑りが生じることもあった。

【０００６】そして、従来技術では、前記プリント基板
に実装された電子部品の実装状態の良否を検出する検査
は、リフロー炉または硬化炉を通過させて電子部品をプ
リント基板に固定した後に、別の検査工程として画像処
理装置等を使用して行われていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、プリント基板に実装された電子部品の
検査は、電子部品をプリント基板に完全に固定した後に
（多くはハンダ付け後にハンダ付けの良否の検査も含め
て）別工程で行っているため、この検査で不良箇所を発
見した時には、一旦ハンダ付けしたハンダ或いは硬化し
た接着剤を再溶融して電子部品を取外し、新しい電子部
品とリプレース或いは位置の修正を行う必要があった。
このため、この作業にかなりの手間がかかってしまうば
かりでなく、電子部品及びプリント基板の品質にダメー
ジを与えることがあるといった問題点があった。

【０００８】本発明は上記に鑑み、プリント基板へ実装
された電子部品の実装状態の良否の検出を電子部品のプ
リント基板への実装後に素早く且つ容易に修正できる段
階で、しかも電子部品のプリント基板への実装作業に連
続して行えるようにし、追加の装置をできるだけ少なく
して安価に構成した電子部品実装装置及び電子部品実装
状態の検査方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る電子部品実装装置は、電子部品を保持
し、テーブルの実装位置に位置決めされたプリント基板
上の所定の位置に、該電子部品を搬送して実装する上下
動自在な装着スピンドルを備えた電子部品実装装置にお
いて、前記テーブルの実装位置からプリント基板の搬送
経路に沿って下流側に所定の距離だけ離れた位置に、電
子部品実装後のプリント基板を位置決めする検査位置を
設けるとともに、この検査位置の上方に位置して該検査
位置に配置されたプリント基板に実装された電子部品
を、前記装着スピンドルによる電子部品の装着時に撮像
して実装状態を検査する実装検査用カメラ装置を備えた
ことを特徴とするものである。

【００１０】ここに、前記実装検査用カメラ装置を装着
スピンドルからプリント基板の搬送経路に沿って下流側
に前記の距離だけ離れた位置に設けることもできる。ま
た、電子部品実装状態の検査方法は、電子部品実装前の
プリント基板をテーブルの実装位置と、前工程で電子部
品を実装したプリント基板を前記テーブルの実装位置か
ら搬送経路に沿って下流側に所定の距離だけ離れた位置
の検査位置にそれぞれ位置決めし、前記実装位置に配置
されたプリント基板に電子部品を実装すると同時に、前
記検査位置に配置されたプリント基板に前工程で実装さ
れた電子部品を撮像し、画像処理を行い、基準パターン
との比較を行って、電子部品の実装状態の良否を判定す
ることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記のように構成した本発明によれば、テーブ
ルの実装位置で装着スピンドルによって電子部品の実装
が終了したプリント基板をテーブルに沿ってこの下流側
の検査位置に搬送して位置決めし、一方、電子部品実装
前のプリント基板を新たにテーブルの実装位置に搬入し
て位置決めし、この状態で実装位置にあるプリント基板
への電子部品の実装と、検査位置にあるプリント基板に
実装された電子部品の実装状態の検査とを同時に行うこ
とができ、必要に応じて、直ちに実装状態の修正を行う
ことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１乃至図３は、本発明の第１の実施例を示すも
ので、この電子部品実装装置には、電子部品供給装置と
しての複数個の各種のテーピング部品を供給するテープ
フィーダ１又はパレット（トレイ）上に電子部品を配列
したパレットフィーダ１ｃと、このテープフィーダ１の
部品取出し口１ａ又はパレットフィーダ１ｃの所定の位
置から電子部品Ｗを受け取って、テーブル２の電子部品
実装位置に位置決めピン１３を介して位置決め保持され
た電子部品実装前のプリント基板Ｐ1 の所定の位置に該
電子部品Ｗを実装する上下動及び回転自在な複数個（本
実施例では３個）の装着スピンドル３を有する装着ヘッ
ド４とが備えられている。

【００１３】前記装着ヘッド４は、図３に示す装着ヘッ
ド用ＸＹロボット５に懸下保持されて、互いに直交する
Ｘ方向及びＹ方向の水平方向に移動自在に構成されてい
る。即ち、本実施例においては、このＸＹロボット５に
は、装着ヘッド４を保持してこれと一体にＹ方向に移動
するＹ方向移動台６と、このＹ方向移動台６を保持して
これと一体にＸ方向に移動するＸ方向移動ビーム７が備
えられている。

【００１４】前記装着スピンドル３の下端には、電子部
品Ｗを吸着保持する吸着ノズル８が着脱自在に保持され
ているとともに、駆動モータ９によってタイミングベル
ト９ａを介して回転駆動され、また装着ヘッド４の内部
に備えられたカム等（図示せず）によって上下動する上
下駆動体１０に連結されて、この上下駆動体１０の上下
方向の動きに伴って上下動するようになっている。更
に、この装着スピンドル３の下部に設けられた吸着ノズ
ル８には、後述する画像処理によって電子部品Ｗの位置
及び回転方向の向きを検出する用途に用いられるための
光源と吸着ノズル８とからなるものと、開閉自在なセン
タリング用爪１１によって電子部品Ｗの位置及び向きを
修正するセンタリング用爪１１付きのものとが備えられ
ている。

【００１５】一方、前記テーブル２には、互いに並行で
水平に配置された一対の基板案内レール１２ａ，１２ｂ
と、この基板案内レール１２ａ，１２ｂに沿ってプリン
ト基板Ｐを移送する２本の移送ベルト１８ａ，１８ｂが
備えられているとともに、この案内レール１２ａ，１２
ｂ間の下方の所定の位置には、上下動自在で電子部品実
装前のプリント基板Ｐ1 及び電子部品実装後のプリント
基板Ｐ2 を実装位置及び検査位置に位置決めするそれぞ
れ２個ずつの位置決めピン１３ａ，１３ｂが配置されて
いる。

【００１６】テーブル２の側面には、吸着ノズル８で吸
着した電子部品Ｗ（特に実装精度を要求されるＩＣ等）
の吸着時の位置と回転方向の向きの誤差を検出する部品
認識カメラ装置１９が設けられており、この部品認識カ
メラ装置１９で撮像された画像を画像処理して、吸着ノ
ズル８に吸着された電子部品Ｗの位置及び向きの誤差を
検出する。

【００１７】更に、前記装着ヘッド４には、実装位置に
配置されたプリント基板Ｐ1 の基準マークまたは特定マ
ークの位置を撮像する基板認識カメラ装置１４が取り付
けられ、この基板認識カメラ装置１４で撮像したプリン
ト基板Ｐ1 の基準マーク又は特定マークの位置の画像を
画像処理して、プリント基板Ｐ1 の位置と回転方向の向
きの誤差を検出し、前記電子部品Ｗの誤差を加算するこ
とによって、装着スピンドル３による実装位置を補正
し、プリント基板Ｐ1 の所定の実装位置に電子部品Ｗを
正確に実装するようなっている。

【００１８】そして、前記工程を繰り返して電子部品Ｗ
の装着スピンドル３による実装が全部終了したプリント
基板Ｐ1 は、テーブル２に沿って搬送されて次工程の、
例えばリフロー炉に送られるのであるが、本発明ではこ
のテーブル２の搬送位置の搬送経路に沿った下流側の所
定の位置に電子部品実装後のプリント基板Ｐ1 を位置決
めして電子部品Ｗの実装状態を検査する検査位置が設け
られている。

【００１９】前記装着ヘッド４には、前記テーブル２の
搬送経路に沿って下流側に延びるアーム１５が連結さ
れ、このアーム１５の端部に実装検査用カメラ装置１６
が固着されている。

【００２０】この実装検査用カメラ装置１６は、検査位
置に設けられた位置決めピン１３によって所定の検査位
置に位置決めされた電子部品実装後のプリント基板Ｐ2
に実装された電子部品Ｗを撮像し、画像処理を施すこと
によってこの実装の良否を検出するためのものであり、
装着ヘッド４に固着された所定の装着スピンドル３とＸ
方向と同じ位置にあり、Ｙ方向にはプリント基板Ｐ1 と
Ｐ2 の距離Ｌだけオフセットした位置で一体に移動し、
装着スピンドル３が実装位置にあるプリント基板Ｐ1 上
の所定の位置に達して電子部品Ｗを実装している時、検
査位置にあるプリント基板Ｐ2 上の同じ電子部品Ｗの直
上方に位置し、装着スピンドル３で電子部品Ｗを実装し
ている間に検査位置におけるプリント基板Ｐ2 上の同じ
電子部品Ｗを撮像するようになっている。

【００２１】次に、上記実施例の作用について説明す
る。先ず、テーブル２の実装位置で装着スピンドル３に
よる電子部品Ｗの実装を終了したしたプリント基板Ｐ1
をテーブル２に沿ってこの下流側の検査位置に搬送して
位置決めし（プリント基板Ｐ2 の位置) 、一方、電子部
品実装前の新たなプリント基板をテーブル２の実装位置
に搬入して位置決めする（プリント基板Ｐ1の位置) 。
ここで、基板認識カメラ装置１４をプリント基板Ｐ1 の
基準マーク又は特定マークの上方に移動して基準マーク
又は特定マークを撮像し、位置決めされたプリント基板
Ｐ1 の位置と向きの誤差を検出する。

【００２２】次に、実装位置にあるプリント基板Ｐ1 に
対する装着スピンドル３による電子部品Ｗの実装と、検
査位置にあるプリント基板Ｐ2 に実装された同じ電子部
品Ｗの実装検査用カメラ１６による撮像を同時に行う。

【００２３】即ち、高い精度で実装する必要があるＩＣ
等の電子部品Ｗでは、先ずテープフィーダ１の部品取出
し口１ａ又はパレットフィーダ１ｃの直上方に装着ヘッ
ド４を移動させ、装着スピンドル３を下降させて、下端
の吸着ノズル８で部品取出し口１ａ又はパレットフィー
ダ１ｃの所定の位置に位置する電子部品Ｗを吸着保持す
る。この電子部品Ｗを吸着保持した状態で、装着スピン
ドル３を上昇させ、ＸＹロボット５を介して電子部品Ｗ
を部品認識カメラ装置１９の上方に移動し、光源１７の
照明の下に撮像して電子部品Ｗの位置及び向きを検出す
る。

【００２４】次いで、装着スピンドル３及び実装検査用
カメラ装置１６を装着ヘッド４と共に移動させて、装着
スピンドル３を前記テーブル２の実装位置に位置決め配
置されたプリント基板Ｐ1 の電子部品実装位置の直上方
に、実装検査用カメラ装置１６を検査位置に位置決め配
置されたプリント基板Ｐ2 の検査すべき電子部品Ｗの直
上方にそれぞれ位置させる。

【００２５】しかる後、前記基板認識カメラ装置１４に
よって検出したプリント基板Ｐ1 の誤差と部品認識カメ
ラ装置19で検出した電子部品Ｗの誤差を補正し、装着ス
ピンドル３を下降させて、この吸着ノズル８で吸着保持
した電子部品Ｗをプリント基板Ｐ1 に正確に実装する。
同時に、検査位置に位置決めされたプリント基板Ｐ2上
の検査すべき電子部品Ｗを撮像し画像処理を行って、実
装の良否を検出する。

【００２６】同様にして、次の高い精度で実装する電子
部品の実装と検査を並行して行う。高い精度を必要とし
ない電子部品については、センタリング用爪１１でセン
タリングしたのみで実装するのは、従来技術と同様であ
る。

【００２７】そして、実装及び検査が終了したプリント
基板Ｐ2 を次工程に搬送した後、電子部品Ｗの実装が終
了した新たなプリント基板Ｐ1 をテーブル２に沿ってこ
の下流側の検査位置に搬送し、電子部品実装前の新たな
プリント基板をテーブル２の実装位置に搬入して位置決
めし、再び同じ工程が実行される。

【００２８】プリント基板Ｐ2 を搬出した次工程では、
実装不良と判定された電子部品の修正又は再実装が自動
的に行われることが望ましいが、マークしておいて後で
人手によって修正することもできる。

【００２９】なお、図示の実施例は、左端にある１個の
装着スピンドルに対応させた実装検査用メラ装置を備え
たものを示しているが、他の位置にある装着スピンドル
で実装する際には、実装と検査とを同時に行うことがで
きないので、別の工程としても良く、或いは実装検査用
カメラ装置１６を移動して他の位置にある装着スピンド
ルに対応させたり、実装検査用カメラ装置１６を全ての
装着スピンドルに対応させて設けても良いことは勿論で
ある。

【００３０】また、実装検査用カメラ装置１６と基板認
識用カメラ装置１４とを同一のカメラ装置を使用して行
うことも可能であり、或いは装着ヘッド４側を固定とし
て、プリント基板を移動させても全く同様に実施するこ
とができる。

【００３１】図４及び図５は、本発明の第２の実施例を
示すもので、この実施例において、電子部品実装装置
は、一体となって図４のＡ方向に往復動する複数の電子
部品供給装置としてのテープフィーダ２０と、円盤状で
図４のＢ方向の一方向に所定の割出し角度で割出し回転
する割出し盤２１と、Ｘ及びＹ方向に水平面内を移動自
在な移動テーブル２２とから主に構成されている。

【００３２】前記割出し盤２１の周縁部には、略円筒状
の装着スピンドル２３が円周方向に沿って等間隔に上下
動自在に保持されているとともに、この各装着スピンド
ル２３の下端に、電子部品Ｗを吸着保持する吸着ノズル
２４がそれぞれ備えられている。。

【００３３】一方、前記移動テーブル２０は、電子部品
装着前のプリント基板Ｐ1 を実装位置に、電子部品装着
後のプリント基板Ｐ2 を検査位置にそれぞれ位置決め配
置するよう構成されている。

【００３４】更に、前記割出し盤２１の側方のプリント
基板Ｐ1 の電子部品Ｗの実装に供される位置にある装着
スピンドル２３′に対応するプリント基板Ｐ2 上の位置
に、実装検査用カメラ装置２５が固定されている。即
ち、この位置にある装着スピンドル２３′の直下方のプ
リント基板Ｐ1 上の位置と、実装検査用カメラ装置２５
の直下方のプリント基板Ｐ2 上の位置とが互いに一致す
るようになっている。

【００３５】この他に、部品認識カメラ装置、基板認識
カメラ装置等も同様に設けてあるが、ここでは説明を省
略する。次に、この第２の実施例の作用について説明す
る。

【００３６】先ず、移動テーブル２２の実装位置で装着
スピンドル２３による電子部品Ｗの実装を終了したプリ
ント基板Ｐ1 を移動テーブル２２に沿ってこの下流側の
検査位置に搬送して位置決めし（プリント基板Ｐ2 の位
置) 、一方、電子部品実装前のプリント基板を新たに移
動テーブル２２の実装位置に搬入して位置決めする（プ
リント基板Ｐ1 の位置) 。

【００３７】この状態で実装位置にあるプリント基板Ｐ
1 への電子部品Ｗの装着スピンドル２３による実装と、
検査位置にあるプリント基板Ｐ2 に実装された電子部品
Ｗの実装検査用カメラ２５の撮像による検査を第１の実
施例と同様に同時に行う。

【００３８】即ち、テープフィーダ２０から順次電子部
品Ｗを受け取り、割出し盤２１の回転によって電子部品
Ｗの実装位置に移動した装着スピンドル２３′は、装着
スピンドル２３′の直下方に、該電子部品Ｗの実装位置
が位置するように、移動テーブル２２と共にプリント基
板Ｐ1 を移動させる。すると、プリント基板Ｐ2 も共に
移動するので、前工程でこの位置に実装されたプリント
基板Ｐ2 上の電子部品が検査位置である実装検査用カメ
ラ２５の直下方位置に位置することになる。

【００３９】この状態で、装着スピンドル２３′を下降
させて、この吸着ノズル２４で吸着保持した電子部品Ｗ
を実装位置にあるプリント基板Ｐ1 に実装し、同時に実
装検査用カメラ装置２５で検査位置にあるプリント基板
Ｐ2 に実装された電子部品を撮像し画像処理を行って、
装着の良否を検出するのである。

【００４０】以上の説明では、実施例としてサーフェイ
スマウントシステムに採用した例について述べてきた
が、その他の電子部品実装装置、例えばインサータに使
用する場合でも、クリンチされたリード線（又はクリン
チされていないリード線）を検出することによって、全
く同様に実施することができる。

【００４１】また、上記の実施例では、装着ヘッドとカ
メラ装置とが一体となって移動しているが、装着ヘッド
とカメラ装置を固定し、テーブルを移動させても良いこ
とは明らかである。

【００４２】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、従来技術では、電子部品を装着したプリント基板の
検査を一連の実装及びハンダ付け作業と別工程で行って
いたため、不良箇所を発見した時に、一旦ハンダ付けし
たハンダを再度溶融させて電子部品を取り外し、新しい
電子部品にリプレースし或いは位置の修正をする必要が
あったが、本発明では、プリント基板に電子部品を実装
した直後のハンダ付け前に、この実装状態の検査を実装
作業に連続して行うことができるので、電子部品のリプ
レース或いは位置の修正を容易に行うことができ、しか
も、電子部品及びプリント基板にダメージを与えてしま
うこともない。

【００４３】また、従来技術では、検査のための追加の
工程（時間）と検査装置が必要となっていたが、本発明
では、実装状態の良否の検出を実装作業と同時に行うこ
とができ、特別の検査装置を必要としないので、これに
よって検査の工程（時間）を不要とし、安価な構成とす
ることができる。という多大の効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図２】同じく、正面図である。

【図３】同じく、装着ヘッドの取り除いた状態の概念図
である。

【図４】第２の実施例の概要を示す概念図である。

【図５】同じく、縦断正面図である。

【符号の説明】

１，２０ テープフィーダ（電子部品供給装置） ２，２２ テーブル ３，２３ 装着スピンドル ４ 装着ヘッド ８，２４ 吸着ノズル １１ センタリング用爪 １６，２５ 実装検査用カメラ装置 ２１ 割出し盤 Ｐ1 装着位置に位置するプリント基板 Ｐ2 検査位置に位置するプリント基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を保持し、テーブルの実装位置
   に位置決めされたプリント基板上の所定の位置に、該電
   子部品を搬送して実装する上下動自在な装着スピンドル
   を備えた電子部品実装装置において、前記テーブルの実
   装位置からプリント基板の搬送経路に沿って下流側に所
   定の距離だけ離れた位置に、電子部品実装後のプリント
   基板を位置決めする検査位置を設けるとともに、この検
   査位置の上方に位置して該検査位置に配置されたプリン
   ト基板に実装された電子部品を、前記装着スピンドルに
   よる電子部品の実装時に撮像して実装状態を検査する実
   装検査用カメラ装置を備えたことを特徴とする電子部品
   実装装置。
2. 【請求項２】 実装検査用カメラ装置が、装着スピンド
   ルからプリント基板の搬送経路に沿って下流側に前記所
   定の距離だけ離れた位置に設けられていることを特徴と
   する請求項１記載の電子部品実装装置。
3. 【請求項３】 電子部品実装前のプリント基板をテーブ
   ルの実装位置と、前工程で電子部品を実装したプリント
   基板を前記テーブルの実装位置から搬送経路に沿って下
   流側に所定の距離だけ離れた位置の検査位置にそれぞれ
   位置決めし、前記実装位置に配置されたプリント基板に
   電子部品を実装すると同時に、前記検査位置に配置され
   たプリント基板に前工程で実装された電子部品を撮像
   し、画像処理を行い、基準パターンとの比較を行って、
   この電子部品の実装状態の良否を判定することを特徴と
   する電子部品実装状態の検査方法。