JPH08181491A - 電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 狭いリードピッチを持つ電子部品の各リード
の高さをレーザ変位センサによって測定し、その電子部
品が基板上に実装可能か否かを判定する。 【構成】 ＱＦＰタイプのＩＣ１のリード列１ａの各リ
ード１ａａの高さをレーザ変位センサ９によって測定
し、その測定データから判定回路１０によって各辺のリ
ード列１ａの近似直線または仮想平面を求め、その近似
直線または仮想平面を判定基準として各リード１ａａの
浮き量を求めることにより、ＩＣ１がプリント基板３上
に実装可能か否かを判定するように電子部品実装装置１
１を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を基板上に実
装する電子部品実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に表面実装される複数のリード列
を有する電子部品として、例えばＱＦＰ（Quad Flat Pa
ckage ）タイプのＩＣは、４辺の各リード列に多数のリ
ードを有している。この様なＩＣは、製造され出荷され
てから使用されるまでの過程において、そのリードに何
等かの外力が加えられることによりリードが曲げられ
て、実装される基板の水平面から外れてしまう所謂「浮
き」といわれる状態になることが多い。この様にリード
に浮きが存在するＩＣを基板に実装してしまうと、その
リードに浮きがある部分ははんだ付けがうまく行かず、
はんだ不良となってしまう。

【０００３】そのため、表面実装用の電子部品実装装置
においては、ＩＣを基板上に実装する前に、そのＩＣが
実装可能か否かを判定するものがある。従来のこの様な
電子部品実装装置では、照明をある方向からＩＣのリー
ド列に照射して生じる影の量を、カメラにより撮像して
画像処理を行なうことにより実装の可否を判定してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
様なカメラを用いる構成では、画像処理が複雑であっ
た。また、ＩＣ自体は、高集積及び高密度実装の要求に
よって、そのリード数が多くなり、パッケージが縮小化
する傾向が年々進みつつある。それに伴って、ＱＦＰタ
イプのＩＣにおいては、リード間のピッチも次第に狭ま
ってきているため、従来の画像処理では判定が難しくな
ってきているという問題があった。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するもので、そ
の目的は、レーザ変位センサを用いて電子部品のリード
の状態を測定することにより、狭いピッチのリードを持
つ電子部品に対しても容易かつ高精度で実装可能か否か
を判定することができる電子部品実装装置を提供するに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の電子部品実装装置は、複数
のリード列を有する電子部品を基板上に実装するものに
おいて、電子部品の各リード列における各リードの高さ
を測定するレーザ変位センサと、このレーザ変位センサ
によって測定された電子部品の各リード列における各リ
ードの高さデータによって電子部品が基板上に実装可能
か否かを判定する判定手段とを具備してなるものであ
る。

【０００７】この場合、判定手段を、レーザ変位センサ
によって測定された各リード列における各リードの高さ
データより近似直線を算出し、この近似直線によって電
子部品が基板上に実装可能か否かを判定するように構成
すると良い（請求項２）。

【０００８】また、判定手段を、レーザ変位センサによ
って測定された各リード列における各リードの高さデー
タより仮想平面を算出し、この仮想平面によって電子部
品が基板上に実装可能か否かを判定するように構成して
も良い（請求項３）。更に、レーザ変位センサは、直交
軸上に位置して２組の投，受光部を有するものであって
も良い（請求項４）。

【０００９】

【作用】請求項１記載の電子部品実装装置によれば、複
数のリード列を有する電子部品の各リード列における各
リードの高さをレーザ変位センサによって測定し、判定
手段は、その高さデータによって電子部品が基板上に実
装可能か否かを判定するので、狭いピッチのリードを持
つ電子部品に対しても容易且つ高精度で実装可能か否か
を判定することができる。

【００１０】この場合、判定手段を、電子部品の各リー
ド列における各リードの高さデータより近似直線を算出
し、この近似直線を判定基準として電子部品が基板上に
実装可能か否かを判定するように構成すれば、判定基準
を予め設定する必要がない（請求項２）。

【００１１】また、判定手段を、電子部品の各リード列
における各リードの高さデータより仮想平面を算出し、
この仮想平面を判定基準として電子部品が基板上に実装
可能か否かを判定するように構成すれば、より高精度の
判定を行うことができる（請求項３）。

【００１２】更に、レーザ変位センサを、直交軸上に位
置して２組の投，受光部を有するもので構成すると、１
つのリードに対して２つの高さデータを得ることがで
き、より一層高精度の判定を行うことができる（請求項
４）。

【００１３】

【実施例】以下本発明の第１実施例について、図１乃至
図５を参照して説明する。電子部品実装装置における電
子部品の画像処理装置の要部を概略的に示した図２にお
いて、電子部品であるＱＦＰタイプのＩＣ１は、ロボッ
トヘッド２により吸着固定された状態で図示しない駆動
制御機構によりプリント基板（基板）３上に搬送され
る。ロボットヘッド２による搬送経路の途中には、ＩＣ
用ＣＣＤカメラ４が配設されており、上方から図示しな
い投光器によって照明されたＩＣ１の平面形状を下方に
て撮影するようになっている。

【００１４】また、プリント基板３は、基板用ＣＣＤカ
メラ５によって撮像されるようになっている。この場
合、基板用ＣＣＤカメラ５は、プリント基板３上に配設
された基板認識マークＡを撮像してその位置を検出する
ようになっている。

【００１５】上記ＣＣＤカメラ４及び５は視覚認識コン
トローラ６に接続され、ＣＣＤカメラ４及び５により撮
像された画像データは、その視覚認識コントローラ６に
よって後述するように処理される。また、視覚認識コン
トローラ６は、実装機コントローラ７を介してロボット
ヘッド２に駆動信号を出力して駆動制御を行なう。

【００１６】そして、実装機コントローラ７には、ＩＣ
１の装着に関するデータ入力部が設けられており、それ
らのデータを受付けると共に、視覚認識コントローラ６
から与えられる制御信号に基づいて図示しない駆動機構
を駆動制御するものである。尚、ＣＣＤカメラ４及び５
並びに視覚認識コントローラ６は、画像処理装置８を構
成している。

【００１７】電子部品実装装置におけるリード検査部の
要部を概略的に示した図１において、レーザ変位センサ
９のレーザヘッド９ａは、ＩＣ１の搬送経路の途中にお
いてＩＣ１の下方に位置するようになっており、ＩＣ１
のリード列１ａのリード１ａａにレーザ光９ｂを照射し
て反射させ、その反射したレーザ光９ｂを受光すること
によりリード１ａの高さを測定するものである。

【００１８】即ち、レーザヘッド９ａは、上面にＶ字形
の溝が形成されていて、そのＶ字形の溝の片側の斜面に
は投光部９ｃが配置されており、図示しないその内部に
配置された半導体レーザによってレーザ光９ｂが一定の
角度で照射される。また、Ｖ字形の溝のもう一方の斜面
には、図示しない受光部が配置されている。そして、測
定面によって反射されて受光部に入射したレーザ光９ｂ
は、レーザヘッド９ａ内部の図示しない位置検出素子
（ＰＳＤ）上に結像されるようになっている。その位置
検出素子上の結像位置は、レーザヘッド９ａに対する測
定面の距離により変化するので、その結像位置によって
測定面の距離が求められる。

【００１９】制御系統のブロック図を示す図４におい
て、上述した視覚認識コントローラ６は、実装機コント
ローラ７からのデータ及びＣＣＤカメラ４及び５からの
画像データが入力されると、それらのデータに基づいて
各種の演算処理を実行し、その結果に基づいて制御信号
を出力する。また、レーザ変位センサ９は、ＩＣ１のリ
ード１ａにレーザ光９ｂを照射して反射された受光デー
タよりリード１ａａの高さを求め、その高さデータを判
定手段である判定回路１０に出力する。判定回路１０
は、その高さデータから判定した結果に応じて、制御信
号を実装機コントローラ７に与えるようになっている。
尚、以上が電子部品実装装置１１を構成している。

【００２０】次に本実施例の作用について、図５をも参
照して説明する。電子部品の実装を行なう際には、電子
部品が実装されるプリント基板３及び各電子部品の外径
サイズのデータや実装条件などが、予め実装機コントロ
ーラ７に入力されている。そこで、ＩＣ１の実装を行な
う際には、実装機コントローラ７からＩＣ１の外形サイ
ズデータが視覚認識コントローラ６に与えられる。

【００２１】また、プリント基板３に設けられた位置認
識マークＡは、基板用ＣＣＤカメラ５によって撮像され
て、その画像データは、視覚認識コントローラ６に送信
される。すると、視覚認識コントローラ６は、その画像
データに基づいて制御信号を実装機コントローラ７に送
信する。そして、実装機コントローラ７が図示しない駆
動機構を制御することにより、プリント基板３は、所定
位置に移動制御されるようになっている。

【００２２】一方、実装機コントローラ７は、ロボット
ヘッド２を所定の部品供給位置に移動させると、そこに
配置されているＩＣ１のパッケージ部分をロボットヘッ
ド２の先端部で吸着させ、図２に示すようにロボットヘ
ッド２をＩＣ用ＣＣＤカメラ４の上方に移動させる。

【００２３】すると、ＩＣ用ＣＣＤカメラ４は、ＩＣ１
を下方より撮像してその画像データを視覚認識コントロ
ーラ６に送信する。視覚認識コントローラ６は、ここで
画像データとして得られたＩＣ１の位置（方向）データ
を、予め入力されているＩＣ１がプリント基板３上に実
装される時の正しい位置（方向）データと比較して両者
のずれを求めると、そのずれが補正されるように実装機
コントローラ７に制御信号を与え、ロボットヘッド２を
移動させて調整を行なう（位置決め）。また、ここで行
われる位置決めによって、後述するレーザ変位センサ９
によるリード１ａａの高さの測定も、正確に行い得るよ
うになる。

【００２４】次に、実装機コントローラ７は、図１に示
すように、ロボットヘッド２をレーザ変位センサ９によ
ってＩＣ１のリード検査が行われる位置に移動させる。
ここで、判定回路１０における判定処理のフローチャー
トを示す図５を参照して説明する。

【００２５】まず、「各リードの高さを測定」の処理ス
テップＳ１において、レーザ変位センサ９は、レーザヘ
ッド９ａよりレーザ光９ｂをＩＣ１のリード１ａａに照
射して、その反射光を受光することによりリード１ａａ
の高さを測定する。そして、ロボットヘッド２は、図示
しない駆動機構によってＸ軸及びＹ軸方向に駆動され
て、ＩＣ１の４辺のリード列１ａの全てのリード１ａａ
の高さがレーザ変位センサ９によって順次測定されるよ
うに移動する。そして、その測定データを判定回路１０
に順次出力すると、次の「近似直線を求める」の処理ス
テップＳ２に移行する。

【００２６】処理ステップＳ２においては、ステップＳ
１で求めたリード１ａａの高さデータより、例えば最小
２乗法などによって各辺のリード列１ａについて近似直
線を求めると、次の「リードの浮き量を算出」の処理ス
テップＳ３に移行する。処理ステップＳ３においては、
ステップＳ２で求めた各辺のリード列１ａの近似直線を
判定基準として、各リード列１ａに属する個々のリード
１ａａの高さデータが示す偏差，即ち浮き量を求める。
近似直線に対する偏差が大きいリード１ａａは、そのリ
ード１ａａが属しているリード列１ａにおいて他のリー
ドに対する浮き量が大きく、偏差が小さいリード１ａａ
は、浮き量が小さいとみなすことができる。そして、全
てのリード１ａａについて浮き量を求めると、次の「判
定」の処理ステップＳ４に移行する。

【００２７】処理ステップＳ４においては、ステップＳ
３で求めた各リード１ａａが示す浮き量が、プリント基
板３上に実装可能な許容範囲内に治まっているか否かに
よって、ＩＣ１の実装の可否を判定して、その結果を実
装機コントローラ６に対して送信すると、処理を終了す
る。

【００２８】実装機コントローラ６は、ステップＳ４で
の判定結果を受けて、ＩＣ１が実装可であればロボット
ヘッド２をプリント基板３上の実装位置に移動させ、Ｉ
Ｃ１をロボットヘッド２の先端部から外して、図３に示
すように基板３上に配置させる。そして、次のＩＣを得
るため、ロボットヘッド２を部品供給位置に移動させ
る。また、ＩＣ１が実装不可であればロボットヘッド２
を不良部品を除外する位置に移動させて、ＩＣ１をロボ
ットヘッド２の先端部から外してその位置に載置する
と、同様に次のＩＣを得るための処理を行なう。

【００２９】以上のように本実施例によれば、ＱＦＰタ
イプのＩＣ１の各リード列１ａのリード１ａａの高さを
レーザ変位センサ９によって測定し、その高さデータか
ら判定回路１０によって各辺のリード列１ａの近似直線
を求め、その近似直線を判定基準として各リード１ａａ
の高さデータと比較してその浮き量を算出することによ
り、ＩＣ１がプリント基板３上に実装可能か否かを判定
するように構成した。

【００３０】従って、従来では判定が困難であったリー
ドピッチが狭いＱＦＰタイプのＩＣ１に対しても、レー
ザ変位センサ９が出力するスポット径が極めて小さいレ
ーザ光９ｂによって、各リード１ａａの高さを高精度で
測定できるので、実装の可否の判定をも高精度で行なう
ことができる。

【００３１】しかも、前述したように、各リード１ａａ
の高さデータから各リード列１ａの近似直線を求めてこ
れを浮き量を算出する判定基準とするようにしたので、
予め判定基準を設定しておく必要がない。従って、同じ
ＱＦＰタイプでもリード形状が微妙に異なる多様なＩＣ
にも、一々異なる判定基準データを読出すことなく対応
することができる。

【００３２】図６及び図７は本発明の第２実施例を示す
ものであり、図４及び図５と同一部分には同一符号を付
して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。第２
実施例の電気的構成を示す図６においては、第１実施例
における判定回路１０が判定手段である判定回路１２に
置き換わっており、他は第１実施例と同様の構成であ
る。尚、以上が電子部品実装装置１３を構成している。

【００３３】図７に示す判定回路１２における判定処理
のフローチャートは、図５に示したフローチャートの
「近似直線を求める」の処理ステップＳ２が、「仮想平
面を求める」の処理ステップＳ２ａに、置き換わってい
る。また、「リードの浮き量を算出」の処理ステップＳ
３は処理ステップＳ３ａに、「判定」の処理ステップＳ
４は処理ステップＳ４ａに置き換わっている。他は第１
実施例と同一の構成である。

【００３４】次に第２実施例の作用を説明する。第２実
施例では、図５に示すフローチャートの処理ステップＳ
１において第１実施例と同様に各リード１ａａの高さを
求めると、次の「仮想平面を求める」の処理ステップＳ
２ａに移行する。処理ステップＳ２ａにおいては、ステ
ップＳ１で求めた４辺のリード列１ａの各リード１ａａ
の高さデータの一定範囲内にあるデータから、仮想的に
求められる平面（仮想平面）を算出する。そして、次の
「リードの浮き量を算出」の処理ステップＳ３ａに移行
する。

【００３５】処理ステップＳ３ａにおいては、ステップ
Ｓ２ａで求めた仮想平面を判定基準として、各リード１
ａａの高さデータが示す偏差即ち浮き量を求める。そし
て、全てのリード１ａａについて浮き量を求めると、次
の「判定」の処理ステップＳ４ａに移行する。ステップ
Ｓ４ａにおいては、ステップＳ３ａで求めた各リード１
ａａの仮想平面に対して示す浮き量が、プリント基板３
上に実装可能な許容範囲内に治まっているか否かによっ
て、ＩＣ１の実装の可否を判定して、その結果を実装機
コントローラ６に対して送信すると、処理を終了する。
以降の処理は第１実施例と同様である。

【００３６】以上のように第２実施例によれば、判定回
路１２によって各リード１ａａが示す高さデータより仮
想平面を求めて、その仮想平面を判定基準として各リー
ド１ａａの高さデータと比較してその浮き量を求めるこ
とにより、ＩＣ１がプリント基板３上に実装可能か否か
を判定するように構成したので、ＩＣ１の４辺のうちの
１辺のリード列１ａのみが他の３辺のリード列１ａと比
較して一様に変形している場合でも検出が可能であり、
より高精度の判定を行うことができる。

【００３７】図８及び図９は本発明の第３実施例を示す
ものであり、図２及び図４と同一部分には同一符号を付
して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。図８
に示すレーザ変位センサ１４は、レーザヘッド１４ａ
に、半導体レーザからなる２つの投光部１４ｂ及び１４
ｃと、それに応じた図示しない２つの受光部とを有して
おり、その２つの投光部は、直交する２軸、例えばＸ
軸，Ｙ軸に対応してそれぞれ配置されている。そして、
２つの投光部１４ｂ及び１４ｃの照射角度は僅かながら
異なっており、各投光部は一つの測定対象について異な
る測定点の高さデータを得るようになっている。また、
電気的構成を示す図９においては、第１実施例における
判定回路１０が判定手段である判定回路１５に置き換わ
っており、他は第１実施例と同様の構成である。尚、以
上が電子部品実装装置１６を構成している。

【００３８】次に、第３実施例の作用を説明する。この
２つの投光部１４ｂ及び１４ｃを持つレーザ変位センサ
１４によって、例えば図５のフローチャートに従って測
定を行なうとする。ステップＳ１においては、１つのリ
ード１ａａに対して各投光部によって測定された２つの
高さデータが得られることになる。ここで、Ｘ軸方向の
投光部１４ａより得られた高さデータを高さデータＸと
し、Ｙ軸方向の投光部１４ｂより得られた高さデータを
高さデータＹとする。次のステップＳ２では、判定回路
１５においてこの２つの高さデータＸ及びＹから近似直
線を求める方法はいくつか考えられるが、例えば、高さ
データＸのみから近似直線を求めるとする。

【００３９】そして、各リード１ａａの浮き量を算出す
る次のステップＳ３では、その近似直線に対して高さデ
ータＸ及びＹの浮き量をそれぞれ算出して、次のステッ
プＳ４においては、高さデータＸに対する浮き量の許容
値及び高さデータＹの浮き量に対する許容値を用意し
て、それぞれに対して判定を行うようにする。

【００４０】以上のように第３実施例によれば、Ｘ軸方
向とＹ軸方向にそれぞれ配置された２つの投光部１４ｂ
及び１４ｃを有するレーザ変位センサ１４によって、１
つのリード１ａａに対して２つの高さデータＸ及びＹを
得て、高さデータＸより各辺のリード列１ａに対する近
似直線を求め、その近似直線を判定基準として、判定回
路１５において各リード１ａａについて高さデータＸ及
びＹの浮き量を求めてＩＣ１の実装の可否を判定するよ
うに構成したので、より一層高精度な判定を行うことが
できる。

【００４１】尚、第３実施例では、高さデータＸより各
辺のリード列１ａに対する近似直線を求め、その近似直
線を判定基準として、高さデータＸ及びＹの浮き量を算
出したが、これに限らず、高さデータＹより各辺のリー
ド列１ａに対する近似直線を求めて、その近似直線を判
定基準としても良い。また、高さデータＸ及びＹの平均
値をとって、その平均値より近似直線を求めても良い。
更に、図６のフローチャートに従って、仮想平面を求
め、その仮想平面を判定基準として、高さデータＸ及び
Ｙの浮き量を算出しても良い。その仮想平面を求める場
合には、同様に、高さデータＸ，高さデータＹ若しくは
高さデータＸ及びＹの平均値から求めることが可能であ
る。

【００４２】図１０は本発明の第４実施例を示すもので
あり、図２と同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、以下異なる部分のみ説明する。第１乃至第３実施例
では、レーザ変位センサ９によってＩＣ１のリード１ａ
ａの高さを測定する際に、実装機コントローラ６によっ
て、ＩＣ１を吸着しているロボットヘッド２をＸ軸及び
Ｙ軸方向に移動させたが、第４実施例では、リード１ａ
ａの高さを測定する際にロボットヘッド２の位置は固定
し、レーザ変位センサ９を図示しない駆動機構によって
Ｘ軸及びＹ軸方向に移動させるようにした。

【００４３】以上のように第４実施例では、レーザ変位
センサ９によってＩＣ１のリード１ａａの高さを測定す
る際に、ロボットヘッド２の位置は固定し、レーザ変位
センサ９をＸ軸及びＹ軸方向に移動させるように構成し
たので、第１乃至第３実施例と同様な効果が得られる。

【００４４】尚、上記第１乃至第４の各実施例では、リ
ード１ａａの浮き量を算出するのに近似直線または仮想
平面を求め、それを算出の基準としたが、近似直線また
は仮想平面を求めずに、リード１ａａの高さの絶対値に
よって浮き量を算出しても良い。また、ＩＣ１はＱＦＰ
タイプとしたが、ＳＯＰ（Small Outline Package ）タ
イプでも良い。

【００４５】

【発明の効果】本発明は以上説明した通りであるので、
以下の効果を奏する。請求項１記載の電子部品実装装置
によれば、複数のリード列を有する電子部品の各リード
列における各リードの高さをレーザ変位センサによって
測定し、判定手段は、その高さデータによって電子部品
が基板上に実装可能か否かを判定するので、狭いピッチ
のリードを持つ電子部品に対しても容易且つ高精度で実
装可能か否かを判定することができる。

【００４６】請求項２記載の電子部品実装装置によれ
ば、判定手段を、電子部品の各リード列における各リー
ドの高さデータより近似直線を算出し、この近似直線に
よって前記電子部品が基板上に実装可能か否かを判定す
るように構成したので、判定基準を予め設定する必要が
ない。

【００４７】請求項３記載の電子部品実装装置によれ
ば、判定手段を、電子部品の各リード列における各リー
ドの高さデータより仮想平面を算出し、この仮想平面に
よって電子部品が基板上に実装可能か否かを判定するよ
うに構成したので、より高精度の判定を行い得る。

【００４８】請求項４記載の電子部品実装装置によれ
ば、レーザ変位センサを、直交軸上に位置して２組の
投，受光部を有するもので構成したので、１つのリード
に対して２つの高さデータを得ることができより一層高
精度の判定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すレーザ変位センサに
よるＩＣのリードの測定状態の斜視図

【図２】画像処理装置の概略を示す構成図

【図３】プリント基板上にＩＣが実装された状態を示す
斜視図

【図４】電気的構成を示すブロック図

【図５】判定回路の判定処理のフローチャート

【図６】本発明の第２実施例における図４相当図

【図７】図５相当図

【図８】本発明の第３実施例における図１相当図

【図９】図４相当図

【図１０】本発明の第４実施例における図１相当図

【符号の説明】

１はＩＣ（電子部品）、１ａはリード列、１ａａはリー
ド、９及び１４はレーザ変位センサ、９ｃ，１４ｂ及び
１４ｃは投光部、１０，１２及び１５は判定回路（判定
手段）、１１，１３及び１６は電子部品実装装置を示
す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のリード列を有する電子部品を基板
   上に実装する電子部品実装装置において、 電子部品の各リード列における各リードの高さを測定す
   るレーザ変位センサと、 このレーザ変位センサによっ
   て測定された前記電子部品の各リード列における各リー
   ドの高さデータによって前記電子部品が基板上に実装可
   能か否かを判定する判定手段とを具備してなる電子部品
   実装装置。
2. 【請求項２】 判定手段は、レーザ変位センサによって
   測定された各リード列における各リードの高さデータよ
   り近似直線を算出し、この近似直線によって前記電子部
   品が基板上に実装可能か否かを判定することを特徴とす
   る請求項１記載の電子部品実装装置。
3. 【請求項３】 判定手段は、レーザ変位センサによって
   測定された各リード列における各リードの高さデータよ
   り仮想平面を算出し、この仮想平面によって電子部品が
   基板上に実装可能か否かを判定することを特徴とする請
   求項１記載の電子部品実装装置。
4. 【請求項４】 レーザ変位センサは、直交軸上に位置し
   て２組の投，受光部を有することを特徴とする請求項１
   乃至３の何れかに記載の電子部品実装装置。