JPH0875421A - 検査装置及び検査対象物保持台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 基台２の上に設けられた球面モータ１１のロ
ータ１４の上にステージ３を固定する。球面モータ１１
は複数個のステータ１３により球状のロータ１４を支持
したものであって、ステータ１３を駆動することにより
ロータ１４を２方向に回転させることができ、ロータを
回転させることによってステージ３の傾きを２方向に変
化させることができる。基台２の上面にはステージ３の
下面までの距離を計測する距離センサ２２が設けられて
おり、傾斜角演算部２３によってステージ３の傾きが求
められる。従って、この検査テーブル１を用いることに
より基台２の上に載置された基板５１等の検査対象物を
所望の傾きとなるように傾斜させることができ、傾斜さ
せた状態で撮像装置３１によりモニターできる。 【効果】 ステージを傾けてもステージと撮像装置との
距離がほとんど変化せず、撮像装置の焦点ずれが起こり
にくい。従って、検査テーブルの制御も容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は検査装置及び検査対象物
保持台に関する。例えば、本発明は実装装置において基
板等の検査対象物を検査するための検査装置と、その検
査対象物を保持するための検査対象物保持台に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤカメラ等の撮像装置を用いて各種
検査を自動化することが行なわれている。例えば、電子
部品の実装工程においては、電子部品が基板に確実に実
装されているか否かを確認するのに撮像装置が用いられ
ている。具体的にいうと、基板実装後の電子部品を固定
焦点式の撮像装置によって撮影し、電子部品のリードが
基板のスルーホールに確実に挿入されているか、表面実
装用の電子部品が基板のパターンに確実に実装されてい
るか等をパターン認識によって検査している。

【０００３】しかし、電子部品が複雑形状をしていた
り、電子部品のリードが特殊形状（Ｊリードなど）をし
ていたりすると、リードがケーシング等の死角になり、
撮像装置によって電子部品の検査をできないことがあ
る。このため検査対象となる基板を傾けることのできる
検査装置が提供されている。

【０００４】このような検査装置に用いられている検査
テーブル６１を図６に示す。この検査テーブル６１にあ
っては、基台６２上に４つの電磁式サーボモータ６３を
固定し、各電磁式サーボモータ６３によって回転させら
れるスクリューねじ部６４をステージ６５の下面４隅に
設けられた雌ネジ部６６に螺合させてある。しかして、
サーボモータ６３によって各スクリューねじ部６４を回
転させることによってステージ６５の４隅の高さを調整
し、ステージ６５を傾けるようにしている。従って、図
７に示すようにステージ６５を傾けることによってステ
ージ６５の上に載置された基板５１を傾け、例えばＪリ
ード５３の半田付け箇所のように電子部品５２の下面側
の半田付け箇所などの検査も可能にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな検査装置においては、固定焦点式の撮像装置を用い
ているので、基板５１を載置するステージ６５を傾ける
場合には、撮像装置の焦点ずれを防ぐためにステージ６
５と撮像装置の距離が変化しないようにしてステージ６
５を動かす必要がある。このため従来の検査テーブル６
１においては、ステージ６５の中心部の高さが変化しな
いようにして４つのサーボモータ６３を同調させて駆動
していた。このため、検査テーブル６１の制御が複雑と
なり、制御性が悪かった。

【０００６】また、４つの駆動源（電磁式サーボモータ
６３）等を用いているので、検査テーブル６１の構造が
複雑となり、検査テーブル６１の大きさも大型化すると
いう欠点があった。

【０００７】さらに、４つの駆動源で構成し、しかもネ
ジ機構を用いているので、検査テーブル６１のステージ
６５にガタが発生し易く、検査対象物の高精度位置決め
ができなかった。

【０００８】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、検査対象物
を載置するステージの傾き制御を容易にすると共にその
傾きを高精度に制御することができ、しかも構造が簡単
で小型化可能な検査テーブルを備えた検査装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の検査装置は、検
査対象物を載置されるステージと、任意の方向に回転駆
動が可能な球面モータからなり、前記ステージの少なく
とも傾きを変化させることができるステージ制御手段
と、前記ステージの傾きを検出する傾斜検出手段と、前
記ステージに載置された検査対象物を撮像する撮像手段
とを備えたことを特徴としている。

【００１０】この検査装置に用いられる球面モータとし
ては、例えば複数のステータを略球状のロータの表面に
圧接させ、ステータに発生させた微小振動をロータへ伝
達させて該ロータを回転駆動させるようにしたものを用
いられる。

【００１１】また、前記ステージは、前記球面モータの
回転部分であるロータに取り付けておくことが好まし
い。

【００１２】また、前記傾斜検出手段としては、基準位
置からステージまでの距離を測定する距離センサを用い
ることができる。

【００１３】さらに、この検査装置においては、球面モ
ータによりステージの傾き及び方向の両方を変化させる
ようにするのが好ましい。

【００１４】本発明の検査対象物保持台は、検査対象物
を載置されるステージと、任意の方向に回転駆動が可能
な球面モータからなり、前記ステージの少なくとも傾き
を変化させることができるステージ制御手段と、前記ス
テージの傾きを検出する傾斜検出手段とを備えたことを
特徴としている。

【００１５】この検査対象物保持台に用いられる球面モ
ータとしては、複数のステータを略球状のロータの表面
に圧接させ、ステータに発生させた微小振動をロータへ
伝達させて該ロータを回転駆動させるようにしたものを
用いることができる。

【００１６】

【作用】本発明の検査装置及び検査対象物保持台にあっ
ては、任意の方向に回転駆動が可能な球面モータからな
るステージ制御手段によってステージの傾きを変化させ
るようにしているので、撮像装置によって目的とする箇
所をモニターし易い姿勢となるようにステージを傾ける
ことができる。従って、検査装置の死角をなくすことが
できる。しかも、球面モータによってステージの傾きを
変化させているので、ステージは球面モータの中心を回
転中心として傾き、ステージが傾いても検査対象物と撮
像装置との距離がほとんど変化せず、撮像装置の焦点ズ
レが起こらない。よって、ステージの傾き制御を簡単に
することができ、検査装置の制御性が向上する。

【００１７】また、超音波モータの一種である球面モー
タを用いることにより、ステージの駆動部分の構造を簡
単にし、検査テーブルを小型化することができる。

【００１８】特に、このような球面モータとして、複数
のステータで発生させた微小振動を略球状のロータの表
面へ伝達させてロータを回転駆動させるようにしたもの
を用いれば、構造を極めて簡単にし、ステージの駆動機
構を非常に小さくすることができるので、微小部品の検
査用などに好適となる。

【００１９】さらに、超音波モータの一種である球面モ
ータは、例えばロータとステータの間の摩擦駆動である
ためにガタが発生しにくく、高精度位置決めが可能とな
る。

【００２０】特に、ステージを球面モータの回転部分で
あるロータに取り付けておけば、ロータとステージの間
の動力伝達機構によるガタが無くなり、より一層ステー
ジの高精度位置決めが可能となる。

【００２１】また、本発明の検査装置にあっては、ステ
ージの傾き（傾斜角）を検出する傾斜検出手段（例え
ば、基準位置からステージまでの距離を測定する距離セ
ンサ）を備えているから、ステージの傾きを検出でき、
あるいは所定の傾きとなるように球面モータをフィード
バック制御しながらステージを駆動することができ、精
確な傾きにステージを駆動することができる。

【００２２】さらに、球面モータによりステージの傾き
及び方向の両方を変化させるようにすれば、ステージの
自由度が向上し、撮像装置によって目的箇所を最もモニ
ターし易い角度となるように調整することができる。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の一実施例による検査装置Ａを
示す概略正面図であって、電子部品５２を実装された基
板５１を検査するための検査装置Ａである。この検査装
置Ａは、基板５１を保持するための検査テーブル（検査
対象物保持台）１と、検査テーブル１上の基板５１を検
査するための撮像装置３１と、傾斜検出部２１と、検査
処理判定部３２とから構成されている。

【００２４】検査テーブル１の一部破断した斜視図を図
２に示す。基台２の上面中央部には円筒状をしたモータ
ケーシング部１２が突設されており、モータケーシング
部１２の内面には圧電体を用いた複数個のステータ１３
が固定されており、球体状をしたロータ１４が複数のス
テータ１３によって回転可能に支持され、球面モータ１
１が構成されている。すなわち、ロータ１４はステータ
１３の非駆動時にはステータ１３との間の摩擦によって
回転できないが、ステータ１３を駆動してステータ１３
表面にいわゆる超音波振動（圧電体表面のたわみ進行
波）を発生させると、それによってロータ１４が回転す
る。また、駆動するステータ１３を切り替えたり、ステ
ータ１３の振動モードを変化させたりすると異なった方
向にロータ１４が回転する。ロータ１４の上面部分はモ
ータケーシング部１２から露出しており、この部分には
突起部１５が突設されている。ロータ１４の上には基板
５１を載置するためのステージ３が設けられており、突
起部１５をステージ３の穴４に圧入固定することにより
ロータ１４表面にステージ３を固定している。ステージ
３の両端縁にはそれぞれ基板固定治具５，６が設けられ
ており、一方の基板固定治具５には基板５１の一方端部
を差込んで保持させるための溝７が形成され、他方の基
板固定治具６には、基板５１の他方端部を載置するため
の支持面８と支持面８の上に載置された基板５１を押え
るための押え爪９が設けられている。この押え爪９は上
下に回動し、基板５１を着脱する際には上に開き、基板
５１を押えている状態ではクリック機構やロック機構が
働くようになっている。

【００２５】傾斜検出部２１は、ステージ３下面までの
距離を検出するための４つの距離センサ２２と、距離セ
ンサ２２からの距離情報に基づいてステージ３の２方向
での傾きを求める傾斜角演算部２３とから構成されてお
り、距離センサ２２は基台２の四隅上面に設けられてい
る。

【００２６】また、球面モータ１１は球面モータ制御部
１６によって回転角度を制御されており、球面モータ１
１と球面モータ制御部１６とによってステージ制御部１
７が構成されている。

【００２７】図１に示すように検査テーブル１の上方に
はＣＣＤカメラ等のパターン認識用の撮像装置３１が配
置されており、ステージ３上の基板５１をモニターして
いる。

【００２８】しかして、押え爪９が上方へ開いた状態に
おいてステージ３上に基板５１が搬入されると、押え爪
９が閉じて基板５１の両端が基板固定治具５，６によっ
て固定される。ついで、傾斜角演算部２３は、距離セン
サ２２によって検出されているステージ３下面までの距
離に基づいてステージ３の傾きを求め、球面モータ制御
部１６は傾斜角演算部２３で演算されたステージ３の傾
きをモニターしながら球面モータ１１を駆動し、所定の
傾きになるようにステージ３を傾ける。こうして、ステ
ージ３及び基板５１が所定の傾きになると、検査処理判
定部３２は、撮像装置３１によって基板５１に実装され
ている電子部品５２を撮影し、パターン認識等で登録パ
ターンと照合することにより電子部品５２が正しく実装
されているか否かを判定する。特に、ステージ３を傾け
ることにより電子部品５２のケーシングの下側に隠れて
いるＪリード５３などの半田付け部分なども確実に検査
することができる。

【００２９】さらに、ステージ３はロータ１４の回転に
よって傾きを制御され、常にロータ１４の中心の回りに
傾くだけであるので、撮像装置３１からの距離が傾きに
よらずほぼ一定となり、特に球面モータ１１を小型化し
てロータ１４の直径を小さくすれば同一の傾きでも基板
５１と撮像装置３１との距離変化が小さくなるので、撮
像装置３１の焦点ズレが発生しにくくなる。そして、距
離変化が発生しても撮像装置３１の被写界深度以内であ
れば問題がなく、焦点調整のための装置や制御も必要な
くなる。しかも、１個の球面モータ１１を用いているだ
けであるから、ステージ３の傾き制御も容易になり、検
査テーブル１の制御性が向上する。

【００３０】また、超音波モータの一種である球面モー
タ１１を用いているので、アクチュエータ（球面モータ
１１）を小型化して構造を簡単にでき、検査テーブル１
を小型にすることができるので、小型電子部品や小型基
板等の検査にも好適となる。

【００３１】また、ステータ１３とロータ１４との間は
摩擦駆動となっているから、ステータ１３にガタが発生
したり、非駆動時に動いたりすることもなく、ロータ１
４及びステージ３の高精度位置決めが可能になる。

【００３２】この検査テーブル１に用いられる球面モー
タ１１としては、例えば特願平５−２５２２７３号とし
て特許出願されているものを用いることができる。この
球面モータ１１は、図３（ａ）に示すように、４個のス
テータ１３を球面状をしたロータ１４の最大円（赤道）
に沿って９０度の角度をおいて配置し、４個のステータ
１３によってロータ１４を支持したものである。各ステ
ータ１３は図３（ｂ）（ｃ）に示すような回転型表面波
振動子からなる。すなわち、金属等の弾性材料によって
形成された弾性体４１は略皿状をしており、その外周部
表面には一定ピッチ毎に接触片４２が突設されて環状に
配列しており、接触片４２と対応して弾性体４１の外周
部裏面にはＰＺＴ等の圧電素子４３が貼り付けられてい
る。ステータ１３は、接触片４２をロータ１４と接触さ
せるようにしてロータ１４を支持するようになってお
り、そのため接触片４２の上面にはロータ１４の表面の
曲率と同一の曲率を有する凹状のアール面４４が施され
ている。

【００３３】しかして、ステータ１３は超音波モータの
原理によってロータ１４を駆動するものであって、圧電
素子４３を振動させることによって弾性体４１の接触片
４２の表面にたわみ振動や伸縮振動等の表面波振動を発
生させるものである。しかして、この圧電素子４３を所
定の駆動モードで駆動すると、弾性体４１の表面を円周
方向に進む進行波（たわみ進行波）により接触片４２の
表面の粒子が楕円軌道を描いて運動し、ロータ１４の表
面がステータ１３の円周方向に沿って移動する。この結
果、ロータ１４は駆動されているステータ１３の軸心の
回りに回転する。

【００３４】従って、このような球面モータ１１を用い
ることによりステージ３の角度を任意の方向に傾けるこ
とができる。また、このような球面モータ１１では、ス
テータ１３の配置されている面と垂直な方向の回りには
ロータ１４を回転させることができないが、球面モータ
１１による２軸回りの回転を複数回繰り返すことにより
ステージ３の向きを変えることができる。これに対し、
図４に示すように複数個のステータ１３をロータ１４の
最大円（赤道）よりも下に配置すれば、ステージ３の回
動範囲を大きくできると共にステータ１３の配置されて
いる面と垂直な方向イの回りにロータ１４を回転させる
ことができ、直接ステージ３を回転させてステージ３の
方向を変えることができるようになる。なお、本発明に
いう球面モータ１１とは、ここで説明したような構造の
ものに限定されるものでなく、略球状のロータを回転さ
せることができるものであればよいことは、もちろんで
ある。

【００３５】図５に示すものは傾斜検出部２１の他例を
示す概略図であって、基台２の４隅に設けた突部２４の
上面とステージ３の４隅の下面に対向させてそれぞれ電
極２５，２６を設けてあり、傾斜角演算部２３では、こ
れらの電極２５，２６間の静電容量の変化から突部２４
とステージ３との距離を求め、それよりステージ３の傾
きを求める。

【００３６】なお、前記のようにロータ１４の直径は小
さいほどステージ３を傾斜させたときのステージ３と撮
像装置３１の距離の変化が小さいことを説明したが、球
体状をしたロータ１４の一部を平らに切り欠き、この平
坦面にステージ３を固定するようにすれば、ステージ３
とロータ１４の中心とを近づけることができ、ロータ１
４の直径を小さくしたのと同様な効果を得ることができ
る（図示せず）。

【００３７】

【発明の効果】本発明の検査装置及び検査対象物保持台
にあっては、任意の方向に回転駆動が可能な球面モータ
からなるステージ制御手段によってステージの傾きを変
化させるようにしているので、撮像装置によって目的と
する箇所をモニターし易い姿勢となるようにステージを
傾けることができる。従って、検査装置の死角をなくす
ことができる。しかも、単一のアクチュエータ（球面モ
ータ）によってステージの傾きを制御することができる
ので、ステージの傾き制御を簡単にすることができ、制
御性が向上する。

【００３８】また、超音波モータの一種である球面モー
タを用いることにより、ステージの駆動部分の構造を簡
単にし、検査テーブルを小型化することができる。

【００３９】特に、このような球面モータとしては、複
数のステータで発生させた微小振動を略球状のロータの
表面へ伝達させてロータを回転駆動させるようにしたも
のを用いれば、構造を極めて簡単にし、ステージの駆動
機構を非常に小さくすることができるので、微小部品の
検査用などに好適となる。

【００４０】さらに、超音波モータの一種である球面モ
ータは、例えばロータとステータの間の摩擦駆動である
ためにガタが発生しにくく、高精度位置決めが可能とな
る。

【００４１】特に、ステージを球面モータの回転部分で
あるロータに取り付けておけば、ロータとステージの間
の動力伝達機構によるガタが無くなり、より一層ステー
ジの高精度位置決めが可能となる。

【００４２】また、本発明の検査装置にあっては、ステ
ージの傾きを検出する傾斜検出手段（例えば、基準位置
からステージまでの距離を測定する距離センサ）を備え
ているから、ステージの傾きを検出でき、あるいは所定
の傾斜角度となるように球面モータをフィードバック制
御しながらステージを駆動することができ、精確な傾き
にステージを駆動することができる。

【００４３】さらに、球面モータによりステージの傾き
及び方向の両方を変化させるようにすれば、ステージの
自由度が向上し、撮像装置によって目的箇所を最もモニ
ターし易い角度となるように調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による検査装置を示す概略正
面図である。

【図２】同上の検査テーブルを示す一部破断した斜視図
である。

【図３】（ａ）は同上の球面モータの構造を示す一部破
断した概略平面図、（ｂ）（ｃ）はステータの正面図及
び断面図である。

【図４】別な球面モータの構造を示す原理図である。

【図５】別な傾斜検出部を示す一部破断した概略図であ
る。

【図６】従来の検査テーブルを示す正面図である。

【図７】同上の作用説明図である。

【符号の説明】

１ 検査テーブル（検査対象物保持台） ３ ステージ １１ 球面モータ １３ ステータ １４ ロータ １６ 球面モータ制御部 １７ ステージ制御部 ２１ 傾斜検出部 ２２ 距離センサ ２３ 傾斜角演算部 ３１ 撮像装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物を載置されるステージと、 任意の方向に回転駆動が可能な球面モータからなり、前
   記ステージの少なくとも傾きを変化させることができる
   ステージ制御手段と、 前記ステージの傾きを検出する傾斜検出手段と、 前記ステージに載置された検査対象物を撮像する撮像手
   段とを備えた検査装置。
2. 【請求項２】 前記球面モータは、複数のステータを略
   球状のロータの表面に圧接させ、ステータに発生させた
   微小振動をロータへ伝達させて該ロータを回転駆動させ
   るようにしたものであることを特徴とする請求項１に記
   載の検査装置。
3. 【請求項３】 前記ステージが、前記球面モータの回転
   部分であるロータに取り付けられていることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 【請求項４】 前記傾斜検出手段は、基準位置からステ
   ージまでの距離を測定する距離センサからなるものであ
   ることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の検査装
   置。
5. 【請求項５】 前記球面モータにより前記ステージの傾
   き及び方向の両方を変化させることができるようになっ
   た請求項１，２，３又は４に記載の検査装置。
6. 【請求項６】 検査対象物を載置されるステージと、 任意の方向に回転駆動が可能な球面モータからなり、前
   記ステージの少なくとも傾きを変化させることができる
   ステージ制御手段と、 前記ステージの傾きを検出する傾斜検出手段とを備えた
   検査対象物保持台。
7. 【請求項７】 前記球面モータは、複数のステータを略
   球状のロータの表面に圧接させ、ステータに発生させた
   微小振動をロータへ伝達させて該ロータを回転駆動させ
   るようにしたものであることを特徴とする請求項６に記
   載の検査対象物保持台。