JPWO2015019447A1 - 電子部品装着機、および転写確認方法 - Google Patents

Abstract

電極（１１２）に粘性流体（１１４）が転写された電子部品（１１０）を回路基板に装着する電子部品装着機（１６）において、高さセンサ（９０）によって、粘性流体（１１４）転写前の電極（１１２）の高さ（図６の点線）と粘性流体（１１４）転写後の電極（１１２）の高さ（図６の実線）を検出する。そして、粘性流体（１１４）転写前の電極（１１２）の高さと粘性流体（１１４）転写後の電極（１１２）の高さとの比較により、電極（１１２）への粘性流体（１１４）の転写を確認する。つまり、粘性流体（１１４）転写前の電極（１１２）の高さと粘性流体（１１４）転写後の電極（１１２）の高さとの差が、所定の値以上となれば、電極（１１２）への粘性流体（１１４）の転写が適切に行われていると判断される。これにより、電極（１１２）への粘性流体（１１４）の転写確認を適切に行うことが可能となる。

Description

本発明は、電極に粘性流体が転写された電子部品を回路基板に装着する電子部品装着機および、電子部品の電極への粘性流体の転写状態を確認する転写確認方法に関するものである。

電子部品装着機には、電子部品を保持する装着ヘッドと、粘性流体を貯留する粘性流体トレイとを備え、装着ヘッドに保持された電子部品の電極に粘性流体を転写し、その電子部品を回路基板に装着するものがある。このような電子部品装着機において、電極への粘性流体の転写が適切に行われないと、電子部品が回路基板に適切に装着されない虞がある。このため、下記特許文献に記載の電子部品装着機では、電極への粘性流体の転写確認が、撮像カメラを用いて行われる。

具体的には、粘性流体が転写される前の電極が、下方から撮像カメラにより撮像され、撮像データに基づいて、電極の径が演算される。また、粘性流体が転写された後の電極が、下方から撮像カメラにより撮像され、撮像データに基づいて、電極の径が演算される。そして、粘性流体の転写前後の電極の径が比較され、電極への粘性流体の転写確認が行われる。つまり、粘性流体の転写後の電極の径が、粘性流体の転写前の電極の径より大きい場合には、電極に粘性流体が転写されていると判断される。

特開２００７−２５８３９８号公報

上記特許文献に記載の電子部品装着機によれば、ある程度、電極への粘性流体の転写を確認することが可能である。ただし、電極に転写された粘性流体は、重力により、電極の先端部に移動する場合がある（図５参照）。このような場合には、電極に粘性流体が転写されていても、下方からの視点における電極の径は殆ど大きくならない。つまり、電極に粘性流体が転写されているにも拘らず、撮像データに基づく粘性流体転写後の電極の径と、粘性流体転写前の電極の径とは、殆ど同じとなり、電極への粘性流体の転写確認を適切に行えない虞がある。また、撮像データはグレースケールなどの画像処理手法を用いデータ化され、転写の良否が判断される。しかしながら、粘性流体は透明度が高いものも多いため、グレースケール手法では電極と粘性流体との識別が困難である。さらに、コントラストが明確になるように照明や撮像カメラのシャッタースピード等、撮像条件を緻密、かつ、頻繁に調整する必要がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、粘性流体が電極の先端部に移動したような場合であっても、電極への粘性流体の転写確認を適切かつ簡便に行うことが可能な電子部品装着機および、転写確認方法の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の電子部品装着機は、電子部品を保持する装着ヘッドと、粘性流体を貯留し、前記装着ヘッドに保持された電子部品の電極に粘性流体を転写するための粘性流体トレイとを備え、電極に粘性流体が転写された電子部品を回路基板に装着する電子部品装着機であって、前記装着ヘッドに保持された電子部品の電極の高さを検出可能な高さセンサと、粘性流体転写前の電極の高さである転写前電極高さと、粘性流体転写後の電極の高さである転写後電極高さとを、前記高さセンサによって検出する電極高さ検出部と、前記電極高さ検出部によって検出された前記転写前電極高さと前記転写後電極高さとの比較により、電極への粘性流体の転写状態を確認する転写状態確認部とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の電子部品装着機では、請求項１に記載の電子部品装着機において、前記高さセンサが、測定対象物に直線状に光を照射する照射部と、前記照射部から照射され、測定対象物によって反射した光を受光する受光部とを有するラインセンサであることを特徴とする。

また、請求項３に記載の電子部品装着機では、請求項１または請求項２に記載の電子部品装着機において、前記高さセンサが、電子部品に対するコプラナリティチェックを行うためのセンサであることを特徴とする。

また、請求項４に記載の転写確認方法では、電子部品を保持する装着ヘッドと、粘性流体を貯留し、前記装着ヘッドに保持された電子部品の電極に粘性流体を転写するための粘性流体トレイとを備え、電極に粘性流体が転写された電子部品を回路基板に装着する電子部品装着機において、電極への粘性流体の転写状態を確認する転写確認方法であって、前記装着ヘッドに保持された電子部品の電極の高さを検出可能な高さセンサによって、粘性流体転写前の電極の高さを検出する転写前電極高さ検出工程と、前記高さセンサによって、粘性流体転写後の電極の高さを検出する転写後電極高さ検出工程と、前記転写前電極高さ検出工程において検出された電極の高さと、前記転写後電極高さ検出工程において検出された電極の高さとの比較により、電極への粘性流体の転写状態を確認する転写確認工程とを含むことを特徴とする。

請求項１に記載の電子部品装着機および、請求項４に記載の転写確認方法では、高さセンサによって、粘性流体転写前の電極の高さと粘性流体の転写後の電極の高さが検出され、粘性流体転写前の電極の高さと粘性流体の転写後の電極の高さとの比較により、電極への粘性流体の転写が確認される。これにより、粘性流体が電極の先端部に移動し、電極の径が転写の前後で殆ど変化しない場合であっても、電極への粘性流体の転写確認を適切に行うことが可能となる。

また、請求項２に記載の電子部品装着機では、電極の高さを検出する高さセンサとして、ラインセンサが採用されている。ラインセンサは、一般的には、測定箇所に高周波のレーザー光を照射するものであり、解像度が高く、高い分解能で高さや凹凸の識別が可能である。このため、ラインセンサを用いることで、電極への粘性流体の転写確認を、非常に精度良く、行うことが可能となる。

また、請求項３に記載の電子部品装着機では、電極の高さを検出する高さセンサとして、コプラナリティチェックを行う際に用いられるセンサが採用されている。多くの電子部品装着機では、電子部品の電極の平坦度、つまり、電極の高さが均一となっているか否かを判定するためのコプラナリティチェックが行われる。このため、多くの電子部品装着機には、コプラナリティチェックを行うための高さセンサが設けられている。請求項３に記載の電子部品装着機では、この高さセンサを流用して、電極への粘性流体の転写確認が行われている。これにより、溶融はんだの転写確認を行うために敢えてセンサを設ける必要が無くなり、コストの削減を図ることが可能となる。

本発明の実施例である電子部品装着装置を示す斜視図である。 図１の電子部品装着装置を上方からの視点において示す平面図である。 図１の電子部品装着装置が備えるラインセンサを示す斜視図である。 図１の電子部品装着装置が備える制御装置を示すブロック図である。 電極に溶融はんだが転写された状態の電子部品を示す図である。 溶融はんだが転写される前の電極の高さと、溶融はんだが転写された後の電極の高さとを、電極毎に示す表である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

＜電子部品装着装置の構成＞
図１および図２に、電子部品装着装置１０を示す。図１は、電子部品装着装置１０の斜視図であり、図２は、カバー等を外した状態の電子部品装着装置１０を上方からの視点で示した平面図である。電子部品装着装置１０は、回路基板に電子部品を実装するための装置である。電子部品装着装置１０は、１つのシステムベース１４と、そのシステムベース１４の上に並んで配設された２つの装着機１６とを有している。なお、以下の説明では、装着機１６の並ぶ方向をＸ軸方向と称し、その方向に直角な水平の方向をＹ軸方向と称する。

各装着機１６は、主に、装着機本体２０、搬送装置２２、装着ヘッド移動装置（以下、「移動装置」と略す場合がある）２４、装着ヘッド２６、供給装置２８、粘性流体供給装置３０を備えている。装着機本体２０は、フレーム部３２と、そのフレーム部３２に上架されたビーム部３４とによって構成されている。

搬送装置２２は、２つのコンベア装置４０，４２を備えている。それら２つのコンベア装置４０，４２は、互いに平行、かつ、Ｘ軸方向に延びるようにフレーム部３２に配設されている。２つのコンベア装置４０，４２の各々は、電磁モータ（図４参照）４６によって各コンベア装置４０，４２に支持される回路基板をＸ軸方向に搬送する。また、回路基板は、所定の位置において、基板保持装置（図４参照）４８によって固定的に保持される。

移動装置２４は、ＸＹロボット型の移動装置である。移動装置２４は、スライダ５０をＸ軸方向にスライドさせる電磁モータ（図４参照）５２と、Ｙ軸方向にスライドさせる電磁モータ（図４参照）５４とを備えている。スライダ５０には、装着ヘッド２６が取り付けられており、その装着ヘッド２６は、２つの電磁モータ５２，５４の作動によって、フレーム部３２上の任意の位置に移動する。

装着ヘッド２６は、回路基板に対して電子部品を装着するものである。装着ヘッド２６は、下端面に設けられた吸着ノズル６０を有している。吸着ノズル６０は、負圧エア，正圧エア通路を介して、正負圧供給装置（図４参照）６２に通じている。吸着ノズル６０は、負圧によって電子部品を吸着保持し、保持した電子部品を正圧によって離脱する。また、装着ヘッド２６は、吸着ノズル６０を昇降させるノズル昇降装置（図４参照）６４を有している。そのノズル昇降装置６４によって、装着ヘッド２６は、保持する電子部品の上下方向の位置を変更する。

供給装置２８は、フィーダ型の供給装置であり、フレーム部３２の前方側の端部に配設されている。供給装置２８は、テープフィーダ７０を有している。テープフィーダ７０は、テープ化部品を巻回させた状態で収容している。テープ化部品は、電子部品がテーピング化されたものである。そして、テープフィーダ７０は、送出装置（図４参照）７６によって、テープ化部品を送り出す。これにより、フィーダ型の供給装置２８は、テープ化部品の送り出しによって、電子部品を供給位置において供給する。なお、テープフィーダ７０は、フレーム部３２に着脱可能であり、電子部品の交換等に対応することが可能である。

粘性流体供給装置３０は、供給装置２８の隣に配設されている。粘性流体供給装置３０は、本体ベース８０と粘性流体トレイ８２とを有している。本体ベース８０は、長手形状とされており、テープフィーダ７０と並んで、フレーム部３２の前方側の端部に配設されている。その本体ベース８０の上面に、粘性流体トレイ８２が載置されており、粘性流体トレイ８２には、溶融はんだが貯留されている。

また、装着機１６は、ラインセンサ９０を備えている。ラインセンサ９０は、図２に示すように、供給装置２８と搬送装置２２との間に配設されている。ラインセンサ９０は、図３に示すように、本体部９２と照射部９６と受光部９８とによって構成されている。照射部９６は、本体部９２の上面に直線状に配設されており、測定対象物に向かってレーザー光を照射する。受光部９８は、照射部９６から測定対象物に向かって照射され、測定対象物によって反射したレーザー光を受光する。そして、ラインセンサ９０は、受光したレーザー光に基づいて、測定対象物の高さを検出する。

装着機１６では、ラインセンサ９０を用いて、電子部品に対するコプラナリティチェックを行っている。コプラナリティチェックとは、電子部品のバンプ等の電極の各々の高さや欠損、電極全体の平坦度、リードの曲がり具合等のチェックであり、ラインセンサ９０を用いて、電子部品の複数の電極の高さを検出する。詳しくは、装着ヘッド２６によって電子部品を保持し、移動装置２４の作動により、電子部品をラインセンサ９０の上方に移動させる。そして、ラインセンサ９０による電極の高さの検出を行いつつ、装着ヘッド２６を、移動装置２４の作動により、照射部９６に直交する方向に装着ヘッド２６を移動させる。これにより、電子部品の複数の電極の高さが、ラインセンサ９０によって検出される。そして、検出された複数の電極の高さが均一であるか否かをチェックし、複数の電極の高さが均一である場合には、正常な電子部品と判定され、均一でない場合には、正常でない電子部品と判定される。なお、ラインセンサ９０の上下方向の分解能は、１μｍである。つまり、ラインセンサ９０は、１μｍ単位で測定対象物の高さを検出可能である。また、ラインセンサ９０による検出幅は、４０ｍｍである。つまり、ラインセンサ９０は、一回の走査で、４０ｍｍ以下の電子部品のコプラナリティチェックを行うことが可能である。

装着機１６は、さらに、図４に示すように、制御装置１００を備えている。制御装置１００は、コントローラ１０２と複数の駆動回路１０６とを備えている。複数の駆動回路１０６は、上記電磁モータ４６，５２，５４、基板保持装置４８、正負圧供給装置６２、ノズル昇降装置６４、送出装置７６に接続されている。コントローラ１０２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１０６に接続されている。これにより、搬送装置２２、移動装置２４等の作動が、コントローラ１０２によって制御される。また、コントローラ１０２は、ラインセンサ９０に接側されており、ラインセンサ９０による検出結果を取得する。

＜装着機による装着作業＞
装着機１６では、上述した構成によって、搬送装置２２に保持された回路基板に対して、装着ヘッド２６によって装着作業を行うことが可能とされている。具体的には、コントローラ１０２の指令により、回路基板が作業位置まで搬送され、その位置において、基板保持装置４８によって固定的に保持される。また、テープフィーダ７０は、コントローラ１０２の指令により、テープ化部品を送り出し、電子部品を供給位置において供給する。そして、装着ヘッド２６が、コントローラ１０２の指令により、電子部品の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル６０によって電子部品を吸着保持する。

続いて、装着ヘッド２６は、コントローラ１０２の指令により、パーツカメラ（図示省略）の上方に移動し、吸着した電子部品が撮像される。そして、コントローラ１０２は、撮像データに基づいて、吸着位置の誤差を取得する。次いで、装着ヘッド２６は、コントローラ１０２の指令により、ラインセンサ９０の上方に移動し、上述したコプラナリティチェックが行われる。コプラナリティチェックによって、電子部品が異常と判定された場合には、その電子部品は、廃棄ボックス（図示省略）に廃棄される。一方、コプラナリティチェックによって、電子部品が正常と判定された場合には、装着ヘッド２６は、コントローラ１０２の指令により、粘性流体トレイ８２の上方に移動し、ノズル昇降装置６４によって、電子部品を下降させる。これにより、図５に示すように、電子部品１１０の電極１１２に溶融はんだ１１４が転写する。そして、装着ヘッド２６は、コントローラ１０２の指令により、回路基板の上方に移動し、保持している電子部品を、吸着位置の誤差等を補正し、回路基板上の所定の位置に装着する。

＜電極への溶融はんだの転写確認＞
装着機１６では、上述したように、電子部品の電極に溶融はんだが転写され、その電子部品が回路基板上に装着される。ただし、電極への溶融はんだの転写が適切に行われていない場合には、電子部品が回路基板に電気的に適切に接続されず、不良基板が発生する虞がある。このようなことに鑑みて、装着機１６では、ラインセンサ９０を用いて、電極への溶融はんだの転写確認が行われる。

具体的には、電子部品の電極に溶融はんだが転写された後に、装着ヘッド２６は、コントローラ１０２の指令により、ラインセンサ９０の上方に移動し、照射部９６の長手方向に直交する方向に移動する。この際、ラインセンサ９０は、コントローラ１０２の指令により、溶融はんだの転写された複数の電極１１２の高さを検出する。これにより、コントローラ１０２は、溶融はんだ転写後の複数の電極１１２の高さを取得する。そして、コントローラ１０２は、コプラナリティチェックの際に溶融はんだ転写前の複数の電極１１２の高さを取得しているため、溶融はんだ転写前の電極１１２の高さ（以下、「転写前電極高さ」と略す場合がある）と、溶融はんだ転写後の電極１１２の高さ（以下、「転写後電極高さ」と略す場合がある）とが比較される。

転写前電極高さと転写後電極高さとの比較により、転写後電極高さが転写前電極高さより高い場合に、電極１１２に溶融はんだが転写されていると判断される。ただし、電極１１２への溶融はんだの転写量が少な過ぎると、不良基板の原因となるため、所定量の溶融はんだが電極１１２に転写される必要がある。このため、装着機１６では、複数の電極１１２の全てにおいて、転写後電極高さが、転写前電極高さの１．１〜１．５倍以上である場合に、適量の溶融はんだが電極１１２に転写されていると判断される。

以下に、具体的な転写の確認手法について説明する。図６に、約１５０個の電極１１２を有する電子部品に対して、上記転写確認を行った際のデータを示す。図に示す表の横軸は、電極ナンバーを示し、縦軸は、電極ナンバーに応じた電極の高さ（μｍ）を示す。なお、縦軸での電極高さの基準値（図での０μｍ）は、転写前電極高さの平均値である。また、図での電極高さを検出する際の電子部品の走査速度、つまり、移動装置２４による装着ヘッド２６の移動速度は、８０ｍｍ／ｓである。

図から解るように、電極ナンバー１〜１０５程度までの電極１１２では、溶融はんだが殆ど転写されていない。また、電極ナンバー１０６以降の電極１１２では、転写後電極高さと転写前電極高さとの差が４０μｍ以上の電極１１２、つまり、厚さ４０μｍ以上の溶融はんだが転写された電極１１２も存在するが、殆ど溶融はんだが転写されていない電極１１２も存在する。このため、この電子部品への溶融はんだの転写は適切に行われていないと判断される。そして、再度、電極１１２への溶融はんだの転写が行われるが、適量の溶融はんだを電極１１２に転写するべく、粘性流体トレイ８２内の溶融はんだの貯留量が増やされる。

具体的には、転写後電極高さが、転写前電極高さの１．１〜１．５倍以上となるように、粘性流体トレイ８２内の溶融はんだの貯留量が増やされる。つまり、上記測定に用いられた電極１１２の高さは、２００μｍであるため、粘性流体トレイ８２内の溶融はんだの深さが２０〜１００μｍ程度増えるように、溶融はんだが粘性流体トレイ８２に注がれる。このように、貯留量の増やされた粘性流体トレイ８２を用いて、電極１１２に溶融はんだを転写することで、適量の溶融はんだを電極１１２に転写することが可能となる。なお、粘性流体トレイ８２内に塗布に必要十分な溶融はんだが貯留されているとのデータがある場合には、装着ヘッド２６が保持する電子部品に粘性流体を塗布する際の塗布高さの基準位置を下方向に補正する。

また、装着機１６では、電極１１２への溶融はんだの転写確認が、ラインセンサ９０を用いて行われており、ラインセンサ９０による上下方向の検出の分解能は、１μｍである。これにより、電極１１２への溶融はんだの転写確認を精度良く行うことが可能となる。

さらに、装着機１６では、コプラナリティチェックを行うためのラインセンサ９０を利用して、溶融はんだの転写確認が行われている。このため、溶融はんだの転写確認を行うために敢えてセンサを設ける必要が無く、経済的である。

なお、コントローラ１０２は、図４に示すように、転写前電極高さ検出部１２０と転写後電極高さ検出部１２２と転写状態確認部１２４とを有している。転写前電極高さ検出部１２０は、溶融はんだが転写される前の電極１１２の高さを検出するための機能部である。また、転写後電極高さ検出部１２２は、溶融はんだが転写された後の電極１１２の高さを検出するための機能部である。また、転写状態確認部１２４は、溶融はんだ転写前の電極高さと溶融はんだ転写後の電極高さとを比較して、電極１１２への溶融はんだの転写状態を確認するための機能部である。

ちなみに、上記実施例において、装着機１６は、電子部品装着機の一例である。装着ヘッド２６は、装着ヘッドの一例である。粘性流体トレイ８２は、粘性流体トレイの一例である。ラインセンサ９０は、高さセンサおよびラインセンサの一例である。照射部９６は、照射部の一例である。受光部９８は、受光部の一例である。電子部品１１０は、電子部品の一例である。電極１１２は、電極の一例である。溶融はんだ１１４は、粘性流体の一例である。転写前電極高さ検出部１２０および転写後電極高さ検出部１２２は、電極高さ検出部の一例である。転写状態確認部１２４は、転写状態確認部の一例である。転写前電極高さ検出部１２０によって転写前電極高さを検出する工程は、転写前電極高さ検出工程の一例である。転写後電極高さ検出部１２２によって転写後電極高さを検出する工程は、転写後電極高さ検出工程の一例である。転写前電極高さと転写後電極高さとの比較により、電極１１２への溶融はんだの転写状態を確認する工程が、転写確認工程の一例である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、ラインセンサ９０を用いて、電極１１２への溶融はんだの転写確認が行われているが、電極１１２の高さを検出することが可能なセンサであれば、３Ｄセンサ等、種々の高さセンサを用いることが可能である。

また、上記実施例では、溶融はんだの転写確認が行われているが、他の粘性流体の電極への転写確認を行うことも可能である。

１６：装着機 ２６：装着ヘッド ８２：粘性流体トレイ ９０：ラインセンサ
９６：照射部 ９８：受光部 １１０：電子部品 １１２：電極 １１４：溶融はんだ（粘性流体） １２０：転写前電極高さ検出部（電極高さ検出部） １２２：転写後電極高さ検出部（電極高さ検出部） １２４：転写状態確認部

Claims (4)

1. 電子部品を保持する装着ヘッドと、
   粘性流体を貯留し、前記装着ヘッドに保持された電子部品の電極に粘性流体を転写するための粘性流体トレイと
   を備え、電極に粘性流体が転写された電子部品を回路基板に装着する電子部品装着機であって、
   当該電子部品装着機が、
   前記装着ヘッドに保持された電子部品の電極の高さを検出可能な高さセンサと、
   粘性流体転写前の電極の高さである転写前電極高さと、粘性流体転写後の電極の高さである転写後電極高さとを、前記高さセンサによって検出する電極高さ検出部と、
   前記電極高さ検出部によって検出された前記転写前電極高さと前記転写後電極高さとの比較により、電極への粘性流体の転写状態を確認する転写状態確認部と
   を備えたことを特徴とする電子部品装着機。
2. 前記高さセンサが、
   測定対象物に直線状に光を照射する照射部と、
   前記照射部から照射され、測定対象物によって反射した光を受光する受光部と
   を有するラインセンサであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着機。
3. 前記高さセンサが、
   電子部品に対するコプラナリティチェックを行うためのセンサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子部品装着機。
4. 電子部品を保持する装着ヘッドと、
   粘性流体を貯留し、前記装着ヘッドに保持された電子部品の電極に粘性流体を転写するための粘性流体トレイと
   を備え、電極に粘性流体が転写された電子部品を回路基板に装着する電子部品装着機において、電極への粘性流体の転写状態を確認する転写確認方法であって、
   前記転写確認方法が、
   前記装着ヘッドに保持された電子部品の電極の高さを検出可能な高さセンサによって、粘性流体転写前の電極の高さを検出する転写前電極高さ検出工程と、
   前記高さセンサによって、粘性流体転写後の電極の高さを検出する転写後電極高さ検出工程と、
   前記転写前電極高さ検出工程において検出された電極の高さと、前記転写後電極高さ検出工程において検出された電極の高さとの比較により、電極への粘性流体の転写状態を確認する転写確認工程と
   を含むことを特徴とする転写確認方法。

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