JPS59137803A - 基板取付部品の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は基板に取付けられた部品の塔載状態の異常の
有無を検査する基板取付部品の位置の検査装置に関する
。

〔従来技術〕

電子機器に用いられる基板の製作方法は、当初のスルー
ホールによる配線方式から、最近のプリント導体上にチ
ップ部品な塔載ハンダ付けする方式に進歩している。後
者のチップ部品の搭載方式を矛１図および矛２図により
説明する。

矛１図（ａ）Ｋ示すようにチップ部品（以下単に部品）
１ａの接続端子１ａ、は、前記チップ部品の端部に巻か
れた８：鵬板よりなるもので、また矛１図（ｂ）に示す
部品１ｂの場合は、端部に金属片１　ｂ、が引出されて
いる。基板２に部品１ａ。

１ｂを取付ける場合には、牙２図に示すようにして行な
われる。矛２図（ａ）においては、基板２に導体２ａが
印刷されており、矛２図（ｂ）に示すように、リフロー
半田２ｂが上記印刷導体２ａの上に塗布される。矛２図
（Ｃ１では、リフロー半田２ｂの上に接続端子１　ａ、
が重ねられ、この状態で高温炉で溶着させ牙２図（ｄ）
となる。

以上の取付方法は、スルーボール方式に比べて取付の自
動化が容易になるので、製造時間が短縮できるなどオ（
１点が多い。しかし最近における部品の小形化はさらに
著しく進歩し基板塔載は高密度となってぎたので、自動
塔載による場合でも取付位置の不正確さが生じ、場合に
よっては取付の脱落さえ起る。この検査方式は目視では
非能率で到底行ないえない。基板塔載部品の位置および
脱落の自動検査装置が望まれる所以である。

（発明の目的〕 この発明は上述した、基板上の部品の位置の検査を光学
センサにより自動化した装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

この発明における基板取付部品の脱落および位置′ずれ
の検査方法は、基板上の部品に上方よりレーザビームを
投射し、その反射光により部品の存在および位置を認識
するもので、これを牙３図乃至矛５図より説明する。

矛６図において、６はこの発明による基板取付部品の位
置検査装置における光学系を示すもので、レーザ光源４
より発せられるレーザビーム７は投光レンズ５により絞
られ、振動ミラー６により掃引され、搬送ステージ１０
に装着された被検基板２’＆Ｘ力向に走査する。基板２
のＹ方向の走査は、搬送ステージ１０の移動により行な
われる。

基板２に投光されたレーザビーム７は、必要な分解能が
えられるように適当の太さのスポットに絞られており、
部品１または基板２の上面で反射するが、部品１と基板
２とでは反射光の方向および強度が異なるので、これを
利用して部品１を識別する。この場合上記レーザースポ
ット径が小さいので、部品１の位置ずれも識別する。こ
れらの識別には、予め記憶した部品位置に関する情報と
比較することにより行なわれる。

上記反射光の特徴および受光方式な矛４図（ａ）により
説明する。

矛４図（ａ）において、レーザビーム７が部品の上面１
Ｃに投射されたときの反射光７ａは受光レンズ８で集光
されて、受光素子９に入射する。

しかし、基板２の上面よりの反射光７ｂ（図示破線）は
、基板２と部品の上面１ｃの高さの差りを利用して、受
光レンズ８と受光素子９の位置関係を適当にとり、受光
素子９に受光されない。これにより、部品１と基板２の
反射光を弁別できる。後述のように記憶された部品位置
情報と、上記部品１０反射光７ａの検出情報との比較に
より部品１の有量が識別される。

ここで、レーザビーム７の投射方向に関して、信１号の
いを良好とするために、次の配慮をする。すなわち、矛
４図（ａ）において、レーザビーム７の方向を鉛直線し
より、受光素子９と反対側に若干の角度８だけ傾斜させ
ておく。これにより、部品の側面１ｄおよび部品１の取
付部の基板部分２Ｃにレーザビーム７が投射されず、有
害無用の反射光が生じない。

〔発明の実施例〕

以下この発明による基板取付部品の位置検査装置の実施
例について図により説明する。

矛３図において、光学系３については既に詳述したとこ
ろである。ここでは被検査基板２の搬送ステージ１０へ
の装着および搬送ステージを介してＹ方向の移動につい
て述べる。

既述したように部品１の識別には記憶された位置情報を
利用するが、該位置情報の表示方法は、基板２−の１隅
を原点０．とする座標表示によるもので、したがって、
被検査基板２は高精度に位置決めされた状態とすること
が絶対必要である。これを実現する手段として、矛３図
の搬送ステージ１０に工夫がなされている。すなわち、
図示のように、長方形の搬送ステージ１０の２辺１０ａ
、１０ｂの高さを他より高くとって段差を設け、段差の
交点０．ｖｃ、基板２の上記１隅を圧着させて高精度の
位置決めを行う。圧着の方法は上記原点０．の対角点に
押えバネ１０Ｃを設けこの点で矢印Ｐの方向に基板２を
押すものである。

搬送ステージ１０は別途移動機構で精度の高いステップ
送りが行なわれ、この制御は公知の技術により行なわれ
るものである。

次に、受光素子９に関する実施例の説明に移る。

矛４図（ｂ）は、受光素子９として用いるＩＪ　ニアア
レイセンサを示すもので、中心線Ｃを走査Ｘ方向に一致
させておぎ、また素子９の有効長が基板２の走査方向の
長さに相当するものを使用する。前記した基板２の座標
系のＸ座標と、リニアアレイの受光素点９ａとが対応で
き、記憶された位置情報との比較が行ないうる。

−例として実用された装置の設計数値を挙げると、リニ
アアレイセンサの受光素点のピッチは基板２上に換算し
て０．２４１ＥＩであり、一方部品１の取付位置の必％
精度は±０．５鵡程度で十分な分解能かえられている。

もしさらに小さい分解能を必要とするときは、レーザビ
ームのスポット径および受光レンズ系を適切に選定する
ことが必要であり、これは可能である。

ついでにＹ方向の移動ピッチについてみると、Ｘ方向と
同様に０．２４　語とし、部品１の検出には、次に述べ
るようにこのＸ、Ｙ方向のピッチに合せたエリア内の４
点検出が行なわれるものである。

矛５図は基板２上の部品１の位置表示の座標と、光学系
３による反射光の検出ポイントの関係を示すもので、部
品１の中心点Ｐの座標を（Ｘｎ、　Ｙｎ　）とし、この
値は設計値に従ってすべてのれについて予め記憶される
。

一方、部品１０反射光の有無の検出点は、４ケ所とし受
光素子９０分解能ｄｇよびＹ方向のピッチｄｙａｌ−考
慮して、±ｄ／２離れた４点Ｐ、、　Ｐ。

Ｐ３およびＰ４について行ない４点すべてに反射光７ａ
があるとき部品１が存在すると判定する。

もし４点のうち、反射光がない点が１または２個あると
き（すなわち５または２個に反射光がある）は、部品１
の位置ずれによるものとし、異常有の取扱いをするもの
である。

、１７６図はこの発明による基板取付部品の位置検査装
置の実施例における概略ブロック系統図を示す。光学系
３においては既述のようにレーザビーム７の走査により
部品の位置に対応した電気信号が出力される。信号処理
部１１においては、矛７図に示すフローチャートに従っ
て部品位置の異常が検出されプリンタ１３に出力される
。

テープ装置１２は部品位置の設計値（Ｘｎ・Ｙｎ　）を
予め信号処理部１１に入力するために用いる。

矛７図において、先ず装置に電源が投入され、上記デー
タ（Ｘｎ、　Ｙｎ　）が記憶される。ついで被検基板が
搬送ステージ１０にセットされ、押釦により検査が開始
される。

上記電気信号の処理は、し」ザビームのＸ方向の１走査
毎に行なわれるもので、１走査線上の部品は、受光素子
９の対応する位置の素点にそれぞれ記憶される。このよ
うな１走査が終了すると、別途設けられている終点検出
センサの信号により、搬逼ステージ１０のＹ方向の移動
が行なわれ、この移動時間中に部品取付位置の異　　　
　□常のチェックが並行して行なわれる。すなわち、受
光素子９は自己走査機能を有しており、上記記憶された
部品位置に対する素点情報は、時系列信号でとり出され
、上記した（Ｘｎ、Ｙｎ）のメモリー情報と一致がチェ
ックされる。両者が一致するときは部品が正常位置であ
るので次のレーザビーム走査に移る。しかし、もし両者
が一致しないとぎは、その旨例えば当該（Ｘｎ、Ｙｎ　
）を別の１時記憶部に記憶し、やはり次のレーザビーム
走査に移る。

このようにして全面走査が終了すると、レーザビームの
走査は停止し、上記１時記憶した異常部品の位置情報は
プリントアウトされ、検査が終了する。

以上において、受光素子９まりの部品位置信号とメモリ
情報の比較のための回路構成は公知の技術により容易に
実現できるので詳述しない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明による基板取付部品の位置
検査装置によれば、当初述べたように最近の自動搭載装
置を用いて組立てられ、高密度に部品が集積された基板
について、部品の位置ずれまたは脱落などの異常が迅速
、高精度に検出されて、そのデータがプリントアウトさ
れるもので、従来の目視に比べて遥かに進歩した検査法
を提供できる効果が大ぎい。さらに細部についてみると
、光学系をはじめ搬送、移動機構は極めて簡素なもので
、信号処理部もまた市販品を用いた単純な構成であるな
ど経済性においても勝れており、これらによりこの方面
に貢献するところが大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

矛１図（ａ）、（ｂ）はいずれもチップ部品の外観図、
矛２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）および（ｄ）は
いずれもチップ部品をハンダ付けにより基板に取付ける
方法を示す図、矛３図はこの発明による基板取付部品の
位置検査装置の実施例における光学系の概略構成を示す
図、矛４図（ａ）は牙６図におけるレーザビームの入射
光と部品および基板よりの反射光ならびに該反射光に対
する受光レンズおよび受光素子の配置構成図、矛４図（
ｂ）はりニアアレイセンサによる受光素子の構造と配置
を示す図、矛５図は部品上面における当該部品の設計位
置の座標（Ｘｎ、Ｙｎ）と該部品に対するレーザビーム
による反射光を検出する４点Ｐ、、　Ｐ、、　Ｐ３およ
びＰ４の関係図、矛６図はこの発明による基板取付部品
の位置検査装置の実施例における全体のブロック系統図
、矛７図は矛６図における検査過程を述べるフローチャ
ートである、 １・・・チップ部品　　　　２川基板 ３・・・洋学系　　　　　　４・・・レーザ光線５・・
・投光レンズ　　　　６・・・振動ミラー７・・・レー
ザービーム　　８・・・受光レンズ９・・・受光素子　
　　　　１ｏ・・・搬送ステージ１０ｃ・・・押しばね
　　　１１・・・信号処理部１３・・・プリンタ 第１図 （ｂ）（久） ど （Ｃ）（〆） 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　レーザ光源、投光レンズ、振動ミラーよりな
   り、被検基板に対して垂直方向とある小さい角度で投光
   できＣかつ該被検基板上でＸ方向４該基板のシさの範囲
   にレーザスポットを走査できる投光部と、上記基板上に
   取付けられたチップ部品の上面よりの上記スポットの反
   射光を受光でき、上記基板の上面よりの上記スポットの
   反射光を排除して受光しない受光レンズとりニアアレイ
   センサを用いた受光素子よりなる受光部とにより構成さ
   れた光学系を有し、さらに上記被検基板の定められた１
   隅を高精度に位置決めして装着でき上記Ｘ方向のスポッ
   トの走査の終了毎にＹ方向に移動できる搬送ステージを
   有することを特徴とする基板取付部品の位置検出装置。
2. （２）搬送ステージが長方形で、かつ該長方形の２辺に
   沿っである一定の幅の部分が他の部分より適轟な高さの
   段差を有し、該段差の交点に被検基板の上記定められた
   一隅を圧着できる押えバネを有することを特徴とする特
   許請求範囲矛１項記載の基板取付部品の位置検査装置。