(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボールマウント装置において、画像認識カメラを半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体にて保持し、該同一の画像認識カメラにより、基板上のターゲットマークの位置または半田ボールが搭載されるランド位置の確認と、半田ボールの残量の確認と、基板に半田ボールが適正に搭載されたかどうかの確認とを行うことを特徴とする半田ボールマウント装置。
【請求項２】
半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボールマウント装置において、画像認識カメラを半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体にて保持し、該同一の画像認識カメラにより、基板上のターゲットマークの位置または半田ボールが搭載されるランド位置の確認と、フラックスの残量の確認と、基板に半田ボールが適正に搭載されたかどうかの確認とを行うことを特徴とする半田ボールマウント装置。
【請求項３】
半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボールマウント装置において、画像認識カメラを半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体にて保持し、該同一の画像認識カメラにより、基板上のターゲットマークの位置または半田ボールが搭載されるランド位置の確認と、半田ボールの残量の確認と、フラックスの残量の確認と、基板に半田ボールが適正に搭載されたかどうかの確認とを行うことを特徴とする半田ボールマウント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板へ半田ボールを搭載するに際して、半田ボール搭載前の基板の画像認識による位置決め及びボール搭載後の検査、及び半田ボールの残量の確認やフラックスの残量の確認等の付随検査をも同一の画像認識カメラにより行いうる半田ボールマウント装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半田ボールマウント装置では、半田ボール搭載前に基板のターゲットマーク等を認識し、ＸＹテーブルにて位置補正をし、その後、半田ボール搭載を行っていた。更に、半田ボール搭載後は別ステーション、あるいは全く別のユニットにて画像処理による半田ボール搭載検査を行っていた。
【０００３】
従って従来の半田ボールマウント装置では、基板認識用の画像認識カメラと半田ボール塔載検査用の画像認識カメラの２台のカメラと各々のコントローラが必要であった。更に、ターゲットマーク等が無い基板における半田ボール搭載検査では、基板自体が移動しているため相対位置しか見えずランド（基板上のボール搭載位置）に対する位置ずれは検査できなかった。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、１台の画像認識カメラにより、半田ボール搭載前の基板の画像認識による位置決め及び半田ボール搭載後の検査、更には半田ボール残量確認やフラックス残量確認といった付随検査をも行いうるだけでなく、基板の位置あわせと半田ボール塔載検査を同じ場所で行いうるようにして、ターゲットマーク等が無い場合でも絶対位置を検出でき、正確なる半田ボール塔載検査が可能な半田ボールマウント装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、半田ボールを基板上の所定位置に搭載する半田ボールマウント装置において、画像認識カメラを半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体にて保持し、該同一の画像認識カメラにより、基板上のターゲットマークの位置または半田ボールが搭載されるランド位置の確認と、半田ボールの残量の確認と、基板に半田ボールが適正に搭載されたかどうかの確認とを行うことを特徴とする半田ボールマウント装置を提供する。
上記画像認識カメラでの確認事項中半田ボールの残量の確認の代わりにフラックス残量の確認を行うもの、更には両残量を確認するものも同時に提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき第１実施例とともに説明する。半田ボールマウント装置は、図２に示されるマウントステージ１と図３に示されるマウントヘッド群２を有する。図２に示されるようにマウントステージ１には、主たる要素として半田ボール搭載対象となる基板３及び基板３の固定載置される基板ステージ６、半田ボール供給トレイ４、フラックス供給トレイ５が配置されている。
【０００７】
更に、マウントステージ１には、基板３を搬入搬出するインプットコンベア７及びアウトプットコンベア８が配置されており、その付近に基板３をインプットコンベア７から基板ステージ６に搬送し、半田ボールをマウントした後の基板３をアウトプットコンベア８に搬出する基板搬送ユニット９、１０が配置されている。尚、図２中１１はミッシングボール検出用光源であり、１２は、フラックススキージである。そして、ミッシングボール検出用光源１１、半田ボール供給トレイ４、基板ステージ６、フラックス供給トレイ５は、この順番で等間隔に配置されている。
【０００８】
他方、マウントヘッド群２は、図３の正面図に示されるように、半田ボール吸着ヘッド１３、フラックス転写ヘッド１４、画像認識カメラ１５が同一のヘッドベース１６に固着されている。ヘッドベース１６が、請求項記載の保持体に該当する。半田ボール吸着ヘッド１３及び画像認識カメラ１５、フラックス転写ヘッド１４は、各々半田ボール供給トレイ４、基板３、フラックス供給トレイ５に対応した位置及び間隔で配置されている。
【０００９】
ヘッドベース１６はＸＹ軸駆動機構２０により、Ｘ軸方向（図３中左右方向）及びＹ軸方向（図３中前後方向）への移動を制御することにより、半田ボール吸着ヘッド１３、フラックス転写ヘッド１４、画像認識カメラ１５のＸＹ方向の位置制御を行っている。図中２１がＸ軸駆動モータで、２２がＹ軸駆動モータである。
【００１０】
半田ボール吸着ヘッド１３，フラックス転写ヘッド１４、画像認識カメラ１５は、ベース１６と一体としてＸＹ軸方向に移動可能なだけでなく、独立にＺ軸駆動機構（図３中上下方向の移動）を有し、Θ駆動機構（水平方向の回転）については半田ボール吸着ヘッド１３とフラックス転写ヘッド１４が該機構を有している。図４は、半田ボール吸着ヘッド１３のＺ軸駆動機構２３とΘ駆動機構２４を現したものであるが、フラックス転写ヘッド１４のＺ軸駆動機構、Θ駆動機構及び画像認識カメラ１５のＺ軸駆動機構もほぼ同様の構成をしている。図中２５がＺ軸駆動モータであり、２６がΘ駆動モータである。画像認識カメラ１５は、下方とレンズ先端部に画像認識カメラ用光源１７、１８を装備している。画像認識カメラ用光源１７、１８は画像認識カメラ１５とは独立にＺ軸駆動機構を有してもよい。
【００１１】
以下図１に示す動作説明図に従って、動作手順を説明する。先ず図１Aが基板の認識状態であるが、この状態に至る前の動作として、基板３をインプットコンベア７によりマウントステージ１に導入し、インプットコンベア７から基板搬送ユニット９にて基板ステージ６に搬送され、マウントポジションに位置決め固定される。
【００１２】
ここで画像認識カメラ１５と画像認識カメラ用光源１８により基板３の位置認識が行われる。基板３の位置認識は、基板３上のターゲットマークの位置または基板３の半田ボールが搭載されるランドの位置の認識により行われる。この結果に従って、ＸＹ軸駆動機構２０によるＸＹ位置補正及び半田ボール吸着ヘッド１３、フラックス転写ヘッド１４の回転によるΘ補正が行われる。その後、図１Ｂに示されるように、半田ボール吸着ヘッド１３及びフラックス転写ヘッド１４が下降し、半田ボールの吸着及びフラックス供給を行う。
【００１３】
次に、ＸＹ軸駆動機構２０によりマウントヘッド群２は、図１Ｃに示されるようにフラックス転写ヘッド１４が基板３上方に位置するよう移動し、その後下降して基板３にフラックスを転写する。このとき画像認識カメラ１５は、半田ボール供給トレイ４の上方に位置するので、画像認識カメラ用光源１８を同１７に切り替えて半田ボールの残量確認が行われる。同時に、半田ボール吸着ヘッド１３はミッシングボール検出用光源１１の上方にあるため半田ボール吸着検査が行われる。
【００１４】
半田ボールの残量確認は、画像認識カメラ用光源１７により照射して、画像認識カメラ１５で上方から半田ボール供給トレイ４内の半田ボールの残量を確認することにより行われる。半田ボール供給トレイ４内側の底面及び側面を黒色に塗っておくと、半田ボールは銀色なので、半田ボールがボール供給トレイ４内に十分あれば明るく、画像処理装置の２値化処理により明の部分が多いと判断されることにより検知できるのである。
【００１５】
次に、図１Ｄに示されるように、ＸＹ軸駆動機構２０により半田ボール吸着ヘッド１３が基板３上方にへ移動し、その後下降して半田ボールを基板３に搭載する。このとき画像認識カメラ１５は、フラックス供給トレイ５上方にあり、フラックス残量の確認を行っている。
【００１６】
フラックス残量の確認は、画像認識カメラ用光源１７により照射して、画像認識カメラ１５で上方からフラックス供給トレイ５上のフラックスの残量を確認するが、フラックス供給トレイ５はステンレス製のものを利用するため内側底面は銀色であり、フラックスは通常有色であるのでフラックス残量が少なくなってくるとフラックス層の厚さが薄くなり、次第に底面の銀色が現れ、明るくなり、画像処理装置の２値化処理による明の部分の領域によりフラックス残量の検知ができるのである。尚、フラックスの色によってはフラックス供給トレイ５の内側底面を黒色にしてもよい。
【００１７】
その後、図１Ｅに示されるようにＸＹ軸駆動機構２０により、画像認識カメラ１５は、最初の基板３上方のカメラポジションへ移動し、画像認識カメラ１５による半田ボール搭載検査を行う。基板３上に搭載された半田ボールの確認は、半田ボール搭載漏れ、半田ボール搭載位置不良、半田ボール過搭載、半田ボールのサイズ不良、半田ボールの外観不良等の確認がなされる。確認後の基板３は、基板搬送ユニット１０によりアウトプットコンベア８へ移され、搬出される。
【００１８】
本実施例でのＸＹΘ方向への駆動は、マウントヘッド群２の駆動機構により行っているが、ＸＹテーブル上のΘテーブルにマウントステージを形成し、基板３側の駆動機構により駆動させてもよい。また、基板ステージ６にＸＹ軸方向の駆動機構を設け、Θ駆動機構のみをマウントヘッド群２の半田ボール吸着ヘッド１３及びフラックス転写ヘッド１４に持たせることとしてもよい。
【００１９】
以上の実施例はフラックス転写ヘッド１４を別個装備する半田ボールマウント装置に関しての例であるが、フラックス転写ピンを必要としない場合、フラックス転写ヘッド１４は不必要であり、半田ボール吸着ヘッド１３の動作によりフラックスを半田ボールに直接転写する方法でもよい。
【００２０】
この場合の動作が図５及び図６に示されている。図５の例では、先ず画像認識カメラ１５が基板３を認識し（図５A）、次に半田ボールを吸着し（図５Ｂ）、半田ボールにフラックスを付着させ（図５Ｃ）、基板３に半田ボールを搭載する（図５Ｄ）。その後、フラックス残量を確認し（図５Ｅ）、半田ボール搭載を確認し（図５Ｆ）、基板３を搬出するとともに半田ボール残量を確認する（図５Ｇ）という動作手順となる。
【００２１】
図６に示される第３実施例では、半田ボール吸着ヘッド１３と画像認識カメラ１５の位置関係が、基板３とフラックス供給トレイ５の位置関係と同じ条件に設定されたマウントヘッド群２を利用したものであって、先ず画像認識カメラ１５が基板３を認識し（図６A）、次に半田ボールを吸着し（図６Ｂ）、半田ボールにフラックスを付着させ（図６Ｃ）、次に基板３に半田ボールを搭載するが、その時同時に、フラックス残量を確認し（図６Ｄ）、半田ボール搭載を確認する（図６Ｅ）。その後に基板３を搬送するとともに半田ボール残量を確認する（図６Ｆ）という動作手順となる。
【００２２】
以上の第１実施例より第３実施例まではともに図２のマウントステージ１を利用したものであるが、マウントステージ１はこれに限定されるものではなく、図７に示すようなマウントステージ１においても利用できる。この場合にも図８に示すように前例と同じマウントヘッド群２を利用することが可能である。
【００２３】
図７のマウントステージ１での動作手順の一例を示せば、基板３を導入して、基板３をマウントポジションに移動し、クランプして位置決めを行う。この時、フラックス転写ヘッド１４及び半田ボール吸着ヘッド１３は、同時にフラックス供給及び半田ボール吸着を行う。半田ボール吸着ヘッド１３は、ミッシングボール検出用光源１１を受け、ミッシング検査及びダブルボール検査を行う。この検査で不合格の場合、吸着された半田ボールは、半田ボール排出ボックス２７に戻される。
【００２４】
マウントヘッド群２のＸＹ軸駆動機構２０により、画像認識カメラ１５は、カメラポジションである基板３上方へ移動し、画像認識カメラ１５により基板３の位置を認識し、その結果に従ってＸＹ軸駆動機構２０によるＸＹ位置補正を行う。該位置補正は、半田ボール吸着ヘッド１３、フラックス転写ヘッド１４の回転によるΘ補正でも行われる。尚、ここで行われる位置認識は、第１実施例の場合と同様である。
【００２５】
続いてＸＹ軸駆動機構２０により、フラックス転写ヘッド１４は、基板３のフラックスポジションへ移動し、フラックスを転写する。更に、ＸＹ軸駆動機構２０により半田ボール吸着ヘッド１３は、基板３のボールポジションへ移動し、半田ボールを基板３に搭載する。そして、ＸＹ軸駆動機構２０により、画像認識カメラ１５は、上記カメラポジションへ移動し、基板３上の半田ボール搭載検査を行う。
【００２６】
その後、ＸＹ軸駆動機構２０により画像認識カメラ１５が、ボールトレイポジションである半田ボール供給トレイ４へ移動し、画像認識カメラ１５による半田ボールの残量の確認を行い、更に画像認識カメラ１５をフラックストレイポジションであるフラックス供給トレイ５へ移動し、画像認識カメラ１５によりフラックスの残量の確認を行う。
【００２７】
以上で１サイクルの動作が完了し、ＸＹ軸駆動機構２０により原点に戻る。続いて、マウント箇所に対応した回数のフラックス供給ボール吸着の工程からの工程を繰り返すこととなる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以下のような効果を発揮する。
第１に画像認識カメラが半田ボール吸着ヘッドと同一の保持体に保持されるものであるため、独立の駆動機構を設けることなく、マウントステージ上の半田ボール供給トレイやフラックス供給トレイ上に移動することが容易であり、一台の画像認識カメラにより請求項１の発明では、半田ボール残量の確認を行うことができ、請求項２の発明ではフラックス残量の確認を行うことができ、請求項３の発明では両残量の確認を行うことができるものとなった。
【００２９】
第２に、各種駆動を半田ボール吸着ヘッド及び画像認識カメラ側で行うこととすれば、基板の認識及びそれにともなう位置補正、半田ボール搭載後の検査とも基板を動かさないで行えるのでターゲットマークが無い基板であっても絶対的位置が検出でき、正確なる半田ボール塔載検査が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の動作説明図
【図２】マウントステージの平面図
【図３】マウントヘッド群の正面図
【図４】半田ボール吸着ヘッドの側面図
【図５】本発明の第２実施例の動作説明図
【図６】本発明の第３実施例の動作説明図
【図７】マウントステージの他の例を示す平面図
【図８】同ステージとマウントヘッド群との関係を示す平面図
【符号の説明】
１        マウントステージ
２        マウントヘッド群
３        基板
４        半田ボール供給トレイ
５        フラックス供給トレイ
６        基板ステージ
７        インプットコンベア
８        アウトプットコンベア
９、１０  基板搬送ユニット
１１        ミッシングボール検出用光源
１２        フラックススキージ
１３        半田ボール吸着ヘッド
１４        フラックス転写ヘッド
１５        画像認識カメラ
１６        ヘッドベース
１７、１８  画像認識カメラ用光源
２０        ＸＹ軸駆動機構
２１        Ｘ軸駆動モータ
２２        Ｙ軸駆動モータ
２３        Ｚ軸駆動機構
２４        Θ駆動機構
２５        Ｚ軸駆動モータ
２６        Θ駆動モータ
２７        半田ボール排出ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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