JP5099098B2 - 部品実装装置及び部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、下面の対向する２辺に沿った２つの領域それぞれの一部から脚部が下方に延びて設けられた脚部付きの部品を基板に装着する部品実装装置及び部品実装方法に関するものである。

従来、部品を基板に装着する部品実装装置の中には、装着ヘッドが備える吸着ノズルの下端に部品を吸着させ、部品の突起物（例えば半田バンプ）の下端にペースト等の転写材料を転写させて基板に装着するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。この場合、部品を基板に装着する前には、転写材料を転写させた部品を撮像手段としてのカメラにより下方から撮像し、得られた画像に基づく画像認識を行うことによって、突起物に転写材料が良好な状態で転写されているかどうかの検査を行う。

また、基板に装着される部品の中には、図４（ａ），（ｂ）に示すような脚部付きの部品１が知られている。この脚部付きの部品１は、下面１ｍの対向する２辺に沿った２つの領域１ｓそれぞれの一部から脚部１ａが下方に延びて設けられ、これら一対の脚部１ａの下端に転写材料Ｓを転写させたうえで、一対の脚部１ａを基板Ｐｂに装着させることによって、基板Ｐｂ上に既に装着されている電子部品ＥＰを上方から覆うようにしたものである。このような脚部付きの部品１を基板Ｐｂに装着するときは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、装着ヘッド２が備える吸着ノズル３により部品１の上面を吸着し、その部品１が備える一対の脚部１ａの下端に転写材料Ｓを転写させたうえで装着ヘッド２を（すなわち部品１を）カメラユニット４に対して相対移動させ（図中に示す矢印Ａ）、カメラユニット４内のカメラ４ａの直上の位置でその部品１の撮像を行う。そして、得られた部品１の画像の中の２つの領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写される転写部分Ｒ１（図４（ａ））の輝度を検出し、その検出した輝度が予め定められた閾値を超えていた場合に、その部品１における転写材料Ｓの転写状態は良好であると判定する。ここで、図５（ａ），（ｂ）に示すように、カメラ４ａを挟んで部品１の移動方向に対称となる位置には一対の照明装置４ｂが備えられており、部品１がカメラ４ａの直上に位置した状態では部品１の一対の脚部１ａはそれぞれ一対の照明装置４ｂから同一の条件で照射された状態となるようになっている。

特開２００８−１０８８８４号公報

しかしながら、図６（ａ），（ｂ）に示すように、装着ヘッド２に吸着ノズル３が複数列（ここでは二列）設けられている場合、複数列の吸着ノズル３それぞれに対応して設けられた複数のカメラ４ａを部品１の相対移動方向（装着ヘッド２の進行方向）と直交する方向に並べて配置すると、複数のカメラ４ａが同時に撮像動作を行って複数の画像が同時に得られることになり、画像認識は画像を一つずつしか処理できないことから画像認識処理の遅れが生じてしまう。このため、装着ヘッド２に吸着ノズル３が複数列設けられている場合には、各吸着ノズル３に対応して設けられた複数のカメラ４ａは、図６（ａ），（ｂ）に示すように、部品１の相対移動方向に、その方向に隣接する吸着ノズル３同士の間隔Ｄの半分の寸法ｄ（＝Ｄ／２）だけずれた位置に配置して２つのカメラ４ａが交互にそれぞれの直上に位置した部品を撮像し得るようにする必要があるが、そうすると、部品１
の一対の脚部１ａは一対の照明装置４ｂから同一の条件で照射された状態とはならず、得られた画像では２つの領域１ｓそれぞれにおける転写材料Ｓの転写部分Ｒ１の輝度はばらつきを生じることになる。このため、上記のように同一の閾値を対象とした輝度比較では、一対の脚部１ａそれぞれに転写材料Ｓが良好な状態で転写されている場合であっても転写状態が不良であると判定されてその部品１を基板Ｐｂに装着することができない場合があり、このため実装基板の良品率が低下してしまうという問題点があった。

そこで本発明は、転写材料が良好な状態で転写されている脚部付きの部品を確実に基板に装着させて実装基板の良品率を向上させることができる部品実装装置及び部品実装方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装装置は、下面の対向する２辺に沿った２つの領域それぞれの一部から脚部が下方に延びて設けられた部品を基板に装着する部品実装装置であって、前記部品の一対の脚部それぞれの下端に転写材料を転写させる転写材料転写手段と、一対の脚部それぞれの下端に転写材料が転写された部品を下方から撮像する撮像手段と、撮像手段の撮像により得られた部品の画像の中の前記２つの領域それぞれについて、各領域内の転写材料が転写される転写部分の輝度とその領域内の転写材料が転写されない非転写部分の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差が各領域それぞれについて定められた閾値を超えているか否かに基づいて、その部品における転写材料の転写状態の良否判定を行う判定手段と、判定手段により転写材料の転写状態が良好であると判定された部品を基板に装着する部品装着手段とを備えた。

請求項２に記載の部品実装方法は、下面の対向する２辺に沿った２つの領域それぞれの一部から脚部が下方に延びて設けられた部品を基板に装着する部品実装方法であって、前記部品の一対の脚部それぞれの下端に転写材料を転写させる工程と、一対の脚部それぞれの下端に転写材料が転写された部品を下方から撮像する工程と、撮像により得られた部品の画像の中の前記２つの領域それぞれについて、各領域内の転写材料が転写される転写部分の輝度とその領域内の転写材料が転写されない非転写部分の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差が各領域それぞれについて定められた閾値を超えているか否かに基づいて、その部品における転写材料の転写状態の良否判定を行う工程と、転写材料の転写状態が良好であると判定した部品を基板に装着する工程とを含む。

本発明では、得られた部品の画像の中の一対の脚部が設けられる２つの領域それぞれについて、各領域内の転写材料が転写される転写部分の輝度とその領域内の転写材料が転写されない非転写部分の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差が各領域それぞれについて定められた閾値を超えているか否かに基づいて、その部品における転写材料の転写状態の良否判定を行い、その結果、転写材料の転写状態が良好であると判定した部品を基板に装着するようになっている。このため、部品の撮像時に、部品が備える一対の脚部がそれぞれ異なる照射条件で照射されている場合であっても、転写材料の転写状態の良否を正確に判定することができ、転写材料が良好な状態で転写されている脚部付きの部品を確実に基板に装着させて実装基板の良品率を向上させることができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の構成図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が脚部付きの部品を基板に装着する手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるカメラにより撮像した脚部付きの部品の画像の一例を示す図 従来の脚部付きの部品の（ａ）下方斜視図（ｂ）基板とともに示す上方斜視図 従来の脚部付きの部品をカメラにより撮像する様子を説明する（ａ）斜視図（ｂ）側面図 従来の脚部付きの部品をカメラにより撮像する様子を説明する（ａ）斜視図（ｂ）側面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１において、本発明の一実施の形態における部品実装装置ＭＣは、前述の脚部付きの部品１を供給する部品供給テーブル１１と、上面に電子部品ＥＰが装着された基板Ｐｂを搬送して所定位置に位置決めする一対の搬送コンベアから成る基板搬送路１２と、上面に転写材料Ｓが供給される転写テーブル１３と、前述の装着ヘッド２及びカメラユニット４を備えている。装着ヘッド２は二列に並んで設けられた複数の吸着ノズル３を備えており、カメラユニット４は装着ヘッド２が備える二列の吸着ノズル３の各列に対応した２つのカメラ４ａ及びこれらカメラ４ａに対する部品１の相対移動方向（装着ヘッド２の進行方向であり、図１中に示す矢印Ｂ参照）に２つのカメラ４ａを挟んで配置された一対の照明装置４ｂを備えている（図６（ａ），（ｂ）参照）。

図１において、部品実装装置ＭＣが備える制御装置２０は、図示しないアクチュエータ等から成る基板搬送路駆動部２１の作動制御を行って基板搬送路１２を駆動することにより基板Ｐｂの所定位置への位置決めを行い、図示しないアクチュエータ等から成る部品供給テーブル駆動部２２の作動制御を行って部品供給テーブル１１を駆動することにより脚部付きの部品１の所定の位置への供給を行う。また制御装置２０は、図示しないアクチュエータを有して成る三軸直交型のロボット２３の作動制御を行って装着ヘッド２を水平面内で移動させ、図示しないアクチュエータ等から成る装着ヘッド駆動部２４の作動制御を行って、各吸着ノズル３に脚部付きの部品１の吸着とその解除を行わせる。

また制御装置２０は、カメラユニット４内に設けられた２つのカメラ４ａの撮像動作制御を行い、各カメラ４ａの撮像動作によって得られた画像データは制御装置２０の記憶部２０ａに取り込まれて記憶される。

このような構成の部品実装装置ＭＣが脚部付きの部品１を基板Ｐｂに装着する手順を図２のフローチャートに従って説明すると、制御装置２０は先ず、基板搬送路１２を作動させて、外部から供給された基板Ｐｂ（電子部品ＥＰが装着された基板Ｐｂ）を所定位置に位置決めし（ステップＳＴ１）、部品供給テーブル１１を作動させて脚部付きの部品１を所定位置に供給する（ステップＳＴ２）。そして、装着ヘッド２を移動させて、部品供給テーブル１１により供給された脚部付きの部品１の上面を各吸着ノズル３に吸着させる（ステップＳＴ３）。

制御装置２０は、装着ヘッド２が備える各吸着ノズル３に脚部付きの部品１を吸着させたら、装着ヘッド２を転写テーブル１３の上方に移動させたうえで、各吸着ノズル３を下降させ、各部品１が備える一対の脚部１ａの下端に転写材料Ｓを転写させる（ステップＳＴ４）。

制御装置２０は、各部品１が備える一対の脚部１ａの下端に転写材料Ｓを転写させたら、装着ヘッド２をカメラユニット４に対して相対移動させて各部品１がカメラユニット４の上方を通過するようにする。このとき装着ヘッド２は、二列の吸着ノズル３のうちの一方の吸着ノズル３の列が２つのカメラ４ａのうちの一方のカメラ４ａ上方を通過し、他方の吸着ノズル３の列が、他方のカメラ４ａの上方を通過するようにして、各カメラ４ａがその直上を通過する吸着ノズル３に吸着されている部品１の撮像を行い得るようにする。
ここで、カメラユニット４が備える２つのカメラ４ａは、部品１の相対移動方向（装着ヘッド２の進行方向）に、その方向に隣接する吸着ノズル３同士の間隔Ｄの半分の寸法ｄ（＝Ｄ／２）だけずれた位置に配置されているので（図６（ａ），（ｂ））、２つのカメラ４ａは時間的に交互に、直上に位置した部品１の撮像を行うことになる。

制御装置２０は、装着ヘッド２をカメラユニット４に対して相対移動させることによって、カメラユニット４が備える２つのカメラ４ａの一方の直上に部品１が位置したときには、そのカメラ４ａに部品１を下方から撮像させる（ステップＳＴ５）。そして、この撮像によって得られた部品１の画像データを記憶部２０ａに取り込み、画像処理判定部２０ｂ（図１）において画像処理とその画像処理に基づく判定処理を行う。

具体的には、制御装置２０の画像処理判定部２０ｂは、ステップＳＴ５で得られた部品１の画像（図３参照）の中の一対の脚部１ａが設けられる２つの領域１ｓそれぞれについて、各領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写される転写部分Ｒ１（ここでは脚部１ａの下面）の輝度と、その領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写されない非転写部分Ｒ２（脚部１ａの下面でない部分）の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差を、各領域１ｓそれぞれについて定められた閾値と比較する（ステップＳＴ６）。そして、一対の脚部１ａが設けられる２つの領域１ｓとも、輝度の差が各領域１ｓそれぞれについて定められた閾値を超えているか否かの判断を行う（ステップＳＴ７）。

その結果、一対の脚部１ａが設けられる２つの領域１ｓとも、算出した輝度の差が各領域１ｓそれぞれについて定められた閾値を超えていた場合には、その部品１における転写材料Ｓの転写状態は良好であると判定して、その旨を記憶部２０ａに記憶し（ステップＳＴ８）、一対の脚部１ａが設けられる２つの領域１ｓのうち、少なくとも一方の領域１ｓについて、算出した輝度の差が、その領域１ｓについて定められた閾値を超えていなかった場合には、その部品１における転写材料Ｓの転写状態は不良であると判定して、その旨を記憶部２０ａに記憶する（ステップＳＴ９）。

ここで、各領域１ｓにおける転写部分Ｒ１の輝度と非転写部分Ｒ２の輝度との差が閾値を超えているか否かは、各領域１ｓにおいて、転写部分Ｒ１内から選択した一のサンプル領域（例えば図３中に示すサンプル領域ＳＰ１）の輝度と、非転写部分Ｒ２から選択した一のサンプル領域（例えば図３中に示すサンプル領域ＳＰ２）との輝度との差が閾値を超えているか否かを調べれば十分であるが、転写材料Ｓの転写状態の良否の検査精度を上げるため、転写部分Ｒ１及び非転写部分Ｒ２の中から選択するサンプル領域の数を増やし、複数のサンプル領域の組み合わせにおいて輝度の差を算出したうえで、何れか一つのサンプル領域の組み合わせにおける輝度の差がその領域１ｓに定められた閾値を超えなかったときには、転写状態は不良と判定するようにしてもよい。例えば、図３において、転写部分Ｒ１内から一つのサンプル領域ＳＰ１を選択するとともに、非転写部分Ｒ２内から二つのサンプル領域ＳＰ２，ＳＰ３を選択し、転写部分Ｒ１内のサンプル領域ＳＰ１における輝度と非転写部分Ｒ２内のサンプル領域ＳＰ２における輝度との差がその領域１ｓについて定められた閾値を超え、かつ、転写部分Ｒ１内のサンプル領域ＳＰ１における輝度と非転写部分Ｒ２内のサンプル領域ＳＰ３における輝度との差が上記閾値を超えた場合のみ、その領域１ｓにおける輝度の差が閾値を超えたと判断するようにする。

制御装置２０は、直上に部品１が位置したカメラ４ａによりその部品１の撮像を行い、画像処理判定部２０ｂにおいて転写材料Ｓの転写状態の良否判定を行ったら、装着ヘッド２が備える吸着ノズル３に吸着されている全ての部品１についての撮像が終了したか否かの判断を行う（ステップＳＴ１０）。その結果、全ての部品１の撮像を終了していなかったときには、ステップＳＴ５に戻ってまだ撮像を行っていない部品１の撮像を行い、全ての部品１についての撮像が終了していたときには、装着ヘッド２を基板Ｐｂの上方に移動
させて、転写材料Ｓの転写状態が良好であると判定した部品１を基板Ｐｂ上の所定位置に装着する（ステップＳＴ１１）。

この部品１の基板Ｐｂへの装着は、具体的には、基板Ｐｂ上に既に装着されている電子部品ＥＰを上方から覆う位置として予め定められた目標位置に、部品１の一対の脚部１ａの下端を接触させたうえで、その部品１を吸着している吸着ノズル３の吸着を解除することによって行う。

制御装置２０は、転写材料Ｓの転写状態が良好であると判定した脚部付きの部品１を基板Ｐｂ上に装着したら、転写材料Ｓの転写状態が不良であると判定して吸着ノズル３に吸着されたままとなっている部品１を所定の部品廃棄位置に廃棄する（ステップＳＴ１２）。そして、基板Ｐｂ上に装着すべき全ての部品１の装着が終了したかどうかの判断を行い（ステップＳＴ１３）、その結果、基板Ｐｂに装着すべき全ての部品１の装着が終了していなかったときには、制御装置２０はステップＳＴ２に戻ってまだ装着していない部品１の装着を行う。一方、制御装置２０は、ステップＳＴ１３の判断において、基板Ｐｂに装着すべき全ての部品１の装着が終了していたときには、基板搬送路１２を作動させて基板Ｐｂを部品実装装置ＭＣから搬出し（ステップＳＴ１４）、その基板Ｐｂへの部品１の装着工程を終了する。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置ＭＣは、下面１ｍの対向する２辺に沿った２つの領域１ｓそれぞれの一部から脚部１ａが下方に延びて設けられた部品１を基板Ｐｂに装着するものであり、部品１の一対の脚部１ａそれぞれの下端に転写させる転写材料転写手段（転写テーブル１３及び装着ヘッド２）と、一対の脚部１ａそれぞれの下端に転写材料Ｓが転写された部品１を下方から撮像する撮像手段（カメラ４ａ）と、撮像手段の撮像により得られた部品１の画像の中の２つの領域１ｓそれぞれについて、各領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写される転写部分Ｒ１の輝度とその領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写されない非転写部分Ｒ２の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差が各領域１ｓそれぞれについて定められた閾値を超えているか否かに基づいて、その部品１における転写材料Ｓの転写状態の良否判定を行う判定手段（制御装置２０の画像処理判定部２０ｂ）と、判定手段により転写材料Ｓの転写状態が良好であると判定された部品１を基板Ｐｂに装着する部品装着手段（装着ヘッド２）を備えたものとなっている。

また、本実施の形態における部品実装方法は、下面１ｍの対向する２辺に沿った２つの領域１ｓそれぞれの一部から脚部１ａが下方に延びて設けられた部品１を基板Ｐｂに装着する部品実装方法であり、部品１の一対の脚部１ａそれぞれの下端に転写材料Ｓを転写させる工程（ステップＳＴ４）と、一対の脚部１ａそれぞれの下端に転写材料Ｓが転写された部品１を下方から撮像する工程（ステップＳＴ５）と、撮像により得られた部品１の画像の中の２つの領域１ｓそれぞれについて、各領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写される転写部分Ｒ１の輝度とその領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写されない非転写部分Ｒ２の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差が各領域１ｓそれぞれについて定められた閾値を超えているか否かに基づいて、その部品１における転写材料Ｓの転写状態の良否判定を行う工程（ステップＳＴ６〜ＳＴ９）と、転写材料Ｓの転写状態が良好であると判定した部品を基板Ｐｂに装着する工程（ステップＳＴ１１）を含むものとなっている。

このように、本実施の形態における部品実装装置ＭＣ（部品実装方法）では、得られた部品１の画像の中の一対の脚部１ａが設けられる２つの領域１ｓそれぞれについて、各領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写される転写部分Ｒ１の輝度とその領域１ｓ内の転写材料Ｓが転写されない非転写部分Ｒ２の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差が各領域１ｓそれぞれについて定められた閾値を超えているか否かに基づいて、その部品１における転写材料Ｓの転写状態の良否判定を行い、その結果、転写材料Ｓの転写状態が良好であると
判定した部品１を基板Ｐｂに装着するようになっている。このため、部品１の撮像時に、部品１が備える一対の脚部１ａがそれぞれ異なる照射条件で照射されている場合であっても、転写材料Ｓの転写状態の良否を正確に判定することができ、転写材料Ｓが良好な状態で転写されている脚部付きの部品１を確実に基板Ｐｂに装着させることができ、ひいては実装基板の良品率を向上させることができる。

転写材料が良好な状態で転写されている脚部付きの部品を確実に基板に装着させて実装基板の良品率を向上させることができる部品実装装置及び部品実装方法を提供する。

１ 部品
１ｍ 下面
１ｓ 領域
１ａ 脚部
２ 装着ヘッド（転写材料転写手段、部品装着手段）
４ａ カメラ（撮像手段）
１３ 転写テーブル（転写材料転写手段）
２０ｂ 画像処理判定部（判定手段）
ＭＣ 部品実装装置
Ｐｂ 基板
Ｓ 転写材料
Ｒ１ 転写部分
Ｒ２ 非転写部分

Claims (2)

1. 下面の対向する２辺に沿った２つの領域それぞれの一部から脚部が下方に延びて設けられた部品を基板に装着する部品実装装置であって、
   前記部品の一対の脚部それぞれの下端に転写材料を転写させる転写材料転写手段と、
   一対の脚部それぞれの下端に転写材料が転写された部品を下方から撮像する撮像手段と、
   撮像手段の撮像により得られた部品の画像の中の前記２つの領域それぞれについて、各領域内の転写材料が転写される転写部分の輝度とその領域内の転写材料が転写されない非転写部分の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差が各領域それぞれについて定められた閾値を超えているか否かに基づいて、その部品における転写材料の転写状態の良否判定を行う判定手段と、
   判定手段により転写材料の転写状態が良好であると判定された部品を基板に装着する部品装着手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
2. 下面の対向する２辺に沿った２つの領域それぞれの一部から脚部が下方に延びて設けられた部品を基板に装着する部品実装方法であって、
   前記部品の一対の脚部それぞれの下端に転写材料を転写させる工程と、
   一対の脚部それぞれの下端に転写材料が転写された部品を下方から撮像する工程と、
   撮像により得られた部品の画像の中の前記２つの領域それぞれについて、各領域内の転写材料が転写される転写部分の輝度とその領域内の転写材料が転写されない非転写部分の輝度との差を算出し、その算出した輝度の差が各領域それぞれについて定められた閾値を超えているか否かに基づいて、その部品における転写材料の転写状態の良否判定を行う工程と、
   転写材料の転写状態が良好であると判定した部品を基板に装着する工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。

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