JPS63131014A - 基板搭載チツプ部品の検査装置 - 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】 技術分野 本発明は基板に搭載せしめられた電子部品、特にチップ
部品及びその他の基板密着型部品（以下、単にチップ部
品と称する）の位置ずれ、傾き及び欠損を検査する装置
に関する。

背景技術 従来、この種の装置としては第７図に示す如きテレビカ
メラを用いた装置が知られている。

第７図の装置においては、チップ部品１が搭載された基
板２をｘｙ子テーブルに載置し、テレビカメラ４に対す
るｘｙｙ標面内での位置決めをなしテレビカメラ４の視
野内にチップ部品１が入るようにする。テレビカメラ４
の出力は制御処理装置５に供給される。制御処理装置５
は得られるテレビ画像信号をｘｙ座座上上輝度データ群
に変換し、この輝度データ群を正しく搭載された場合の
チップ部品の輝度データ群と比較して不一致内容に応じ
たエラー情報をモニタ装置６の画面に映出せしめる。

かかる従来技術による検査装置においては、センサとし
てテレビカメラ４の如き２次元センサはレンズ等の光学
的な機構部を多く含んでいるので複雑であり、更に、制
御処理装置５においても、画像処理等の複雑な処理を行
なうので複雑なものとなっている。従って、かかる従来
技術による検査装置は高価であった。

発明の概要 本発明は従来の装置における上記の欠点を解消すべくな
されたものであり、構造が簡単で且つ比較的安価な基板
搭載チップ部品の検査装置を提供することを目的として
いる。

かかる目的を達成するために、本発明による装置はセン
サとして高さセンサを用い、該高さセンサによってチッ
プ部品搭載基板を２次元面内において直線的に走査し、
該高さセンサ出力の高さ変化を示すデータ群をチップ部
品の縁を示すデータ群として処理するようになされてい
る。

実施例 次に、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１図には本発明による装置の一実施例が示されている
。この装置においては、Ｘｙテーブル３に対して高さセ
ンサ７が所定位置に設けられている。高さセンサ７はレ
ーザビーム等の波エネルギを発し反射波の位相変化を見
て対象物との距離に応じた電気信号を発する。ｘｙ子テ
ーブルはチップ部品１が搭載せしめられた基板２をその
上面の所定位置に担持すべくなされており且つ適当な駆
動系によって高さセンサ７から所定距離だけ隔てられた
平面内を第２図におけるＸ方向及びＸ方向に移動自在に
なされている。ｘｙ子テーブルは更に位置決め装置９に
よってＸ軸及びｙ軸方向に移動せしめられる。位置決め
装置９はエンコーダを有し、その出力から各々Ｘ方向及
びＸ方向の位置あるいは移動量を知ることができるよう
になされている。高さセンサ７はｘｙ子テーブルに対し
て対向し、検査さるべき基板２がｘｙ子テーブル上に配
設せしめられた後、ｘｙ子テーブルの移動によって高さ
センサ７の検出点が基板を走査する。

高さセンサ７からの発射波は基板２の基板面及び基板２
上に搭載せしめられたチップ部品の上面において異なる
位相にて反射して高さセンサ７に戻り異なる出力信号が
得られる。演算装置８には高さセンサ７からの出力端子
及びｘｙ子テーブルの駆動装置の入出力端子が接続され
ている。

次に、上記検査装置の動作を説明する。第２図はチップ
部品１が正規に位置せしめられた状態における高さセン
サ７の検知点を示す図である。第２図において、０は高
さセンサ７による検知点の初期位置を示し、Ａ、　Ｃ，
Ｂ、　Ｄは各々チップ部品１の縁部における検知点を示
している。従って、点０はチップ部品１が正規に位置せ
しめられた状態において該チップ部品の中心に位置する
。また、第４図は各々高さセンサ７による検知フロ゛−
チャートである。第４図においてＳは高さセンサ７から
の信号を表わし、Ｓ−０は基板面の高さに相当する出力
を表わす。また、チップ面の高さはＳ−１によって表わ
される。チップ部品１が搭載せしめられた基板２がｘｙ
子テーブル上の所定位置に位置決めされ、検査開始指令
が発せられると、演算装置８はｘｙ子テーブルをｙ軸の
マイナス方向、すなわち高さセンサ７の検知点が第２図
における０−Ａ方向に移動するように移動せしめる（ス
テップＳ＋）。演算装置８は高さセンサ７からの信号を
見ながら、Ｓ−１のままならばｘｙ子テーブルを上記方
向に更に移動せしめ、もしＳ−〇すなわち点Ａにおいて
変化した信号が発せられるとＸｙテーブル３を再度初期
位置に戻らしめる（ステップＳ、、Ｓ３）。次に、演算
装置８はｘｙ子テーブルをｙ軸のプラス方向、すなわち
高さセンサ７の検知点が第２図における０−Ｃの方向に
移動するように移動せしめ（ステップＳ４）、高さセン
サ７からの信号を見ながら、Ｓ−１のままならばｘｙ子
テーブルを上記方向に更に移動せしめ、もしＳ−０、す
なわち点Ｃにおいて変化した信号が発せられるとｘｙ子
テーブルを再度初期位置に戻らしめる（ステップＳｓ、
Ｓｓ）。同様にして０→Ｂ、０→Ｄ方向の検知がなされ
る（ステップＳ７ないし５１３）。すなわち、高さセン
サ７は第２図において０→Ａ、　　Ｏ→Ｃ１０→Ｂ、　
　０→Ｄの順にチップ部品１の縁部を検知するのである
。このようにして、基板２上の基板面及びチップ部品面
の高さに応じた信号が高さセンサ７から発せられ演算装
置８に供給される。

次に、演算装置８における演算処理及び判定処理動作に
ついて説明する。演算装置８にはｘｙ子テーブルの位置
決め装置９の入出力端子が接続されており、演算装置８
からの移動指令が位置決め装置９に供給され且つｘｙテ
ーブルの現在位置情報が演算装置８に供給される。例え
ば、Ｘ軸方向に一定速度でｘｙテーブルが移動した場合
、第２図におけるＯ−Ａ方向にて得られる波形は第３図
に示すようなものとなる。第３図において、１１は基板
面に対応する波形、１２はチップ部品面に対応する波形
を示し、出力変化点がチップ部品１の縁部に相当する。

Ｏ−Ｃ，０−Ｂ、　　０−Ｄ方向においても同様の波形
が得られる。このようにして得られた波形のＸ軸成分を
取り出し、各々の値をａ、ｂ、ｃ、ｄとすると、ａ、ｂ
、ｃ、ｄの各位は高さセンサ７の検知点の初期位置０か
ら該検知点がチップ部品１の４辺をよぎる点Ａ、　　Ｂ
、　　Ｃ。

Ｄまでの距離に相当する。

演算装置８においては、上記のようにして得られたａ、
ｂ、ｃ、ｄの各位とあらかじめ知られているチップ部品
の縦の長さＥ及び横の長さＦとからチップ部品１の位置
ずれ及び傾きを求めることができる。まず第１に、チッ
プ部品１が任意の位置に搭載せしめられた状態は、上記
ａ、　　ｂ、　　ｃ。

ｄの値と、Ｅ、Ｆの値との関係によって下記の３つの場
合に分けることができる。すなわち、（Ｉ）ａ＋ｃ≧Ｅ
、ｂ＋ｄ≧Ｆの場合：この場合はチップ部品１の４辺を
検知することができる状態を示す。

（ＩＩ）ａｒｃ＞Ｅ、ｂａｄ＜Ｆの場合：この場合はチ
ップ部品１の左右２辺を検知することはできるが、上下
２辺は検知することができない状態を示す。

（ＤＩ）ａｒｃ＜Ｅ、ｂａｄ＞Ｆの場合：この場合はチ
ップ部品１の上下２辺を検知することはできるが、左右
２辺は検知することができない状態を示す。

の３つの場合分けができる。

ここで、上記（Ｉ）の場合を例にとってチップ部品１の
位置ずれ及び傾きの演算方法を説明する。

第５図には上記（１）の場合におけるチップ部品の一般
的な配置が示されている。第５図において、高さセンサ
７の検知点の初期位置を原点０（０゜０）とし、該原点
０を通る水平軸をＸ軸とし、同じく原点Ｏを通りＸ軸に
垂直な軸をｙ軸とする。

また、チップ部品１の中心点をＭとし、中心点Ｍの上記
ｘｙ座標系における座標を（Ｘ、　Ｙ）とする。更に、
チップ部品１の点Ｍにおける傾き、すなわち、チップ部
品１の上下辺及び左右辺が各々Ｘ軸及びｙ軸と平行な状
態から点Ｍを中心として回転せしめられた回転角をθと
する。上記したように、高さセンサ７は原点Ｏからｙ軸
上及びＸ軸上を順次検知する。高さセンサ７のチップ部
品１の各辺上の検知点を各々Ａ、　Ｃ，Ｂ、　Ｄとし、
上述のようにして算出したＯＡ、ＱＣ，ＯＢ、ＯＤの距
離を各々ａ、ｃ、ｂ、ｄとすると、点Ａ、Ｃ。

Ｂ、　Ｄの座標は各々（０，ａ）、　　（０，−ｃ）。

（ｂ、　　０）、　　（−ｄ、　　０）となる。かかる
条件のもとにチップ部品１の中心座標（Ｘ、　Ｙ）及び
その傾きθを求めるのである。第５図から明らかなよう
に、チップ部品１の傾きθとａ、ｂ、ｃ、ｄ。

及びＥ、　　Ｆとの間には囲θ−Ｅ／　（ａｒｃ）　−
Ｐ／　（ｂａｄ）の関係がある。従って、θ−０）Ｓ→
ｆＥ／　（ａｒｃ）　ｌ　−ａｌｓ→（Ｆ）（ｂａｄ）
ｌ　となり、ａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄ及びＥ、　Ｆ
の各位から傾きθを算出することができる。

次にチップ部品１の中心点Ｍの位置を求める。

第５図において、チップ部品１の中心点Ｍを通り、該チ
ップ部品の各辺に対して平行な直線を各々α。

βとすると、該２つの直線の式は次のように表わされる
。すなわち、 直線αはｙ−ｘ１１７可θ十（Ｙ−Ｘ−を佃θ）直線β
はｙ−−ｘ／ｌａｎθ＋（Ｙ＋Ｘ／１ａＩｌθ）となる
。また、該２つの直線α、βは各々点（０゜（ａ−ｃ）
／２）、（（ｂ−ｄ）／２．Ｏ）（但しａ＞０．ｂ＞Ｏ
，ｃ＞０．ｄ＞Ｏ）を通る。従って、上記座標の値を各
々直線α及びβの式に代入して得られる連立方程式を解
くことによってＸ及びＹの値を次のように求めることが
できる。すなわち、 Ｘ　−（（ｂ−ｄ）　　・ａｒｑ　２　　θ＋（Ｃ−ａ
）　　・　ｓ：１　θ　・　ωＳθ　ｌ／２Ｙ　−ｔ（
ｂ−ｄ）　”　ｓｔｎθ・ｏｌｌＳθ÷（ａ−ｃ）・ω
Ｓ２　　θｌ／２となり、既に求めたθの値からＸ及び
Ｙの値を求めることができる。上記（ｎ）及び（Ｉ［Ｉ
）の場合においても同様にして求めることができる。こ
のようにして、演算装置８は任意の位置に搭載されたチ
ップ部品１の位置と傾きを算出することができる。

次に、演算装置８における判定動作を説明する。

第６図は演算装置８における判定動作のフローチャート
である。演算装置８には所定の検査基準に則って決めら
れたＸ、　Ｙ及びθに対する基準値があらかじめ入力さ
れている。演算装置８においては、まず、既に述べた方
法によって得られたａ。

ｂ、　　ｃ、　　ｄの値に基づいて上記３つの場合のど
れに相当するか、あるいはどれにも該当しないかが順次
判断される（ステップＳ１ないしＳ３）。もし上記３つ
の場合のいずれにも該当しない場合は搭載位置不適当と
して直接エラー表示される（ステップＳｓ）。次に、上
記３つの場合に基づいて回転角θ及び位置ずれ座標（Ｘ
、Ｙ）の算出が実施され（ステップＳ４ないしＳ６）、
求められたＸ、　Ｙ及びθの値があらかじめ入力されて
いる基準値よりも大きいか小さいかが判断され、該判断
結果に基づいてチップ部品１の搭載態様の良否が判定さ
れる（ステップＳ７）。更に、演算装置８は該判定結果
を適当な表示手段に表示する（ステップＳ８及びステッ
プＳｓ）。また、演算装置８は得られた波形の状態から
チップ部品１の欠損の有無を判定することもでき、その
判定結果を表示することもできる。

本実施例においては、非接触型の高さセンサが用いられ
ているが、高さを知るためのものであり且つ必要な精度
が得られるものであれば、接触型のセンサであってもよ
い。更に本実施例においては、ｘｙ子テーブル移動する
ようになされているが、センサが移動するようになされ
てもよい。またトータル検査時間の短縮のため、第８図
に示すように１辺をよぎった後そのまま該１辺に平行な
他辺をよぎり、更に残る２辺を連続してよぎる走査方法
であってもよい。

発明の効果 以上に述べたように、本発明によれば、高さセンサを用
いて高さ変化点をチップ部品の縁部と認識する方式を採
用しているため構造が簡単であり且つ演算装置における
処理も比較的簡単な処理方法でなすことができ、従来の
装置と比較してより低置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による検査装置のブロック図であり、第
２図は高さセンサによる検知点を示す図であり、第３図
は点Ａにおける高さセンサの出力波形を示すグラフであ
り、第４図は高さセンサによる検知フローチャートであ
り、第５図はチップ部品の搭載位置（Ｉ）の場合の状態
図であり、第６図は演算装置における処理手順を示すフ
ローチャートであり、第７図は従来の検査装置のブロッ
ク図であり、第８図は高さセンサによる検知順序の他の
例を示す図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・チップ部品　　　２・・・・・・基板３
・・・・・・ｘｙ子テーブル　４・・・・・・テレビカ
メラ５・・・・・・制御処理装置　　６・・・・・・モ
ニタ装置７・・・・・・高さセンサ　　　８・・・・・
・演算装置９・・・・・・位置決め装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発射波と反射波との相対的変化に応じた電気信号を発生
   する高さセンサと、位置データ指令に応じて前記高さセ
   ンサに対するチップ部品の取り付けられた基板の２次元
   平面内の位置を定める位置決め手段と、前記高さセンサ
   の検出点が前記チップ部品の縁部をよぎるように前記位
   置データ指令を変化させる位置決めデータ変化手段と、
   前記高さセンサ出力の変化点における位置データと所定
   の基準値とを比較して前記チップ部品の状態を判定する
   判定手段とからなる基板搭載チップ部品の検査装置。