(57)【要約】【課題】搭載された部品の位置ずれ並びに搭載部品の有無を簡単な構成で検査することが可能な電子部品実装装置を提供する。【解決手段】吸着した部品１８にスタンプ６、６’によりマーク５、５’が付加される。部品認識カメラ１６により部品認識が行われ、吸着ずれが補正されて部品が基板４に搭載される。部品認識により吸着ずれが補正されると、マーク位置も吸着ずれ分補正されるので、部品搭載後、マーク認識カメラ１７によりマークを認識し、補正された位置にマークが存在するかを検査し、マークが許容範囲内に認識されない場合には、搭載ずれがあると判定する。このような構成では、特別な検査機を必要とすることなく、また、部品搭載前に基板の画像データを必要とすることなく、簡単な検査アルゴリズムで、部品搭載検査を行うことができる。【選択図】図１
2005166769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着した電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、
吸着した電子部品にマークを付加するマーク付加手段と、
吸着された電子部品を認識する部品認識手段と、
部品認識結果に基づいて吸着ずれを補正し基板への部品搭載を制御する制御手段と、
搭載部品上のマークを認識するマーク認識手段と、
部品認識に基づく吸着ずれ分補正されたマーク位置とマーク認識手段で認識されたマーク位置とを取得し、部品の搭載ずれ、あるいは搭載部品の有無を検査する検査手段と、
を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
許容値を超える搭載ずれが検出された場合には、搭載ずれのある部品を基板から吸着して、搭載ずれ分補正した後再搭載するか、部品認識をやり直して再搭載するか、あるいは当該部品を廃棄することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
【請求項３】
前記マーク認識手段と検査手段を専用の検査装置とし、該検査装置は、部品搭載終了後、通信手段を介して送信される各部品の吸着ずれを取得し、取得された吸着ずれ分補正されたマーク位置と、認識されたマーク位置とに基づいて各部品ごとに搭載ずれ、あるいは搭載部品の有無を検査することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品実装装置。
【請求項４】
付加するマークの数及び／又は色が可変であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品実装装置、更に部品搭載後の搭載検査ができる電子部品実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品実装装置では、部品供給装置から供給される電子部品（以下単に部品という）を吸着ノズルで吸着し、吸着姿勢を補正したあと、回路基板の所定位置に搭載して部品実装を行っている。そして、部品搭載後、基板上をレーザーで照射し反射光を集光するセンサを用いて高さ信号により搭載部品の有無、位置ずれ等を検査していた（特許文献１）。
【０００３】
また、部品搭載前の基板を撮像して画像データとして保持し、搭載後の基板画像とマッチングを行うことで搭載部品の有無や位置ずれを検査していた。
【特許文献１】特開平９−２０５３００号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、部品を搭載した基板をレーザーを使用して検査するため、部品実装機とは別の検査装置を必要とするという問題点があった。また、搭載前後の基板画像データを比較する方法では、部品を搭載する前に基板画像データを撮像し、そのデータをメモリに保持しなくてはならないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、搭載された部品の搭載位置ずれ並びに搭載部品の有無を簡単な構成で検査することが可能な電子部品実装装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
吸着した電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、
吸着した電子部品にマークを付加するマーク付加手段と、
吸着された電子部品を認識する部品認識手段と、
部品認識結果に基づいて吸着ずれを補正し基板への部品搭載を制御する制御手段と、
搭載部品上のマークを認識するマーク認識手段と、
部品認識に基づく吸着ずれ分補正されたマーク位置とマーク認識手段で認識されたマーク位置とを取得し、部品の搭載ずれ、あるいは搭載部品の有無を検査する検査手段と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、吸着した部品にマークが付加され、部品搭載後このマークを認識して部品の搭載ずれあるいは部品の有無が検査されるので、特別な検査機を必要とすることなく、また、部品搭載前に基板の画像データを必要とすることなく、簡単な検査アルゴリズムで、部品搭載検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、吸着した部品に予めマークを付加しておき、部品認識により吸着ずれが補正されて部品が基板に搭載されたとき、マーク位置も吸着ずれ分補正されていることを前提にして、部品搭載後この補正された位置にマークが存在するかを検査して、部品が正規の位置に搭載されたかどうかを検査するもので、以下図面に示す実施例に従って、本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明の一実施例を示す電子部品実装装置の外観を示しており、符号１で示すものは、部品１８を供給する部品供給部で、吸着ヘッド１３は、ＸＹ移動機構により部品供給部１に移動して吸着ノズル１４により部品１８を吸着する。部品吸着後、吸着ヘッド１３は部品認識カメラ１６の位置に移動し、そこで吸着された部品１８が部品認識カメラ１６で撮像され、その画像を処理することにより部品の吸着姿勢が認識され、吸着ずれ（吸着中心と部品中心間の位置ずれ並びに吸着傾き）が演算される。吸着ヘッド１３は、その後、基板搬送ガイド７に沿って案内されてくる基板４上に移動し、上記演算した吸着ずれ量を補正して部品１８を基板４の所定位置に搭載する。
【００１０】
吸着ヘッド１３には、スタンプ６、６’（マーク付加手段）が搭載されており、これらのスタンプ６、６’は、吸着ノズル１４の先端とほぼ同一の高さかあるいはわずかだけ高くなっており、部品１８が吸着ノズル１４により吸着されたとき、これらのスタンプ６、６’により吸着部品１８上にマーク５、５’が付加（塗布）される。基板４に部品１８が搭載された後、スタンプされたマーク５、５’はマーク認識カメラ１７で撮像され、その画像が処理されてマーク位置が認識され、搭載部品の有無、その位置ずれが演算される。なお、８はスタンプキャリブレーションブロックである。
【００１１】
図２は、電子部品実装装置の制御系を示すブロック図であり、２０は、装置全体を制御するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、並びにＲＡＭ、ＲＯＭなどからなるコントローラ（制御手段）を示す。このコントローラ２０により、以下の２１〜３１の構成が接続され、部品の搭載プロセスが制御される。
【００１２】
Ｘ軸モータ２１とＹ軸モータ２２は、吸着ヘッド１３をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させるモータであり、Ｚ軸モータ２３は、吸着ノズル１４を昇降させるモータで、θ軸モータ２４は、吸着ノズル１４をそのノズル中心軸（吸着軸）を中心にして回転させるモータである。
【００１３】
スタンプ駆動回路２５は、スタンプ６、６’にインクを供給し、スタンプ６、６’をわずか下方に駆動することにより、吸着ノズル１４により吸着された部品１８上にマーク５、５’を塗布しスタンプする。スタンプ駆動回路２５は、マーク塗布時部品が吸着ノズルから脱落しないように、スタンプ圧を制御する。スタンプ６、６’は、インクジェット方式で塗布を行うものでもよく、この場合には、スタンプ６、６’は、吸着ノズルの先端より高くなっており、スタンプ駆動回路２５は、スタンプからインクを部品に噴射させてマーク５、５’を塗布する。
【００１４】
画像処理装置２７は、吸着ノズル１４に吸着された部品１８の画像を処理して部品認識を行うもので、Ａ／Ｄ変換器２７ａ、メモリ２７ｂ及びＣＰＵ２７ｃから構成される。そして、吸着された部品１８を撮像した部品認識カメラ１６から出力されるアナログの画像信号をＡ／Ｄ変換器２７ａによりデジタル信号に変換してメモリ２７ｂに格納し、ＣＰＵ２７ｃがその画像データに基づいて吸着された部品の吸着姿勢を認識し、吸着ずれを演算する。また、画像処理装置２７は、マーク認識カメラ１７で撮像されたマーク５、５’の画像をＡ／Ｄ変換器２７ａを介してメモリ２７ｂに取り込み、ＣＰＵ２７ｃがその画像データを処理してマーク位置を演算（認識）する。
【００１５】
部品認識カメラ１６と画像処理装置２７により部品認識手段が構成され、またマーク認識カメラ１７と画像処理装置２７によりマーク認識手段が構成される。
【００１６】
記憶装置３０は、フラッシュメモリなどで構成され、データ生成手段で生成された部品データ、キーボード２８とマウス２９により入力された部品データ、及び不図示のホストコンピュータから供給される部品データなどを格納するのに用いられる。
【００１７】
表示装置（モニタ）３１は、部品データ、演算データ、及び部品認識カメラ１６で撮像した部品１８の画像、マーク認識カメラ１７で撮像されたマーク５、５’の画像などをその表示面３１ａに表示する。
【００１８】
以下に、上述のように構成された部品実装装置の動作を説明する。
【００１９】
吸着ヘッド１３は、吸着ノズル１４により部品１８を吸着し、部品認識カメラ１６の位置に移動して、吸着部品１８が部品認識カメラ１６で撮像され、その画像が画像処理装置２７で処理されて吸着ずれが演算される。吸着ヘッド１３は基板４に移動し、上記演算した吸着ずれが補正されて部品１８が基板４の所定位置に搭載される。
【００２０】
本発明では、基板４に部品１８が正確に搭載されているかを検査するために、吸着ノズル１４によって部品１８が吸着されたとき、マーク５、５’がスタンプ６、６’により、好ましくはカラーインクで部品１８に塗布される。部品１８が基板４に搭載された後、マーク認識カメラ１７でマーク５、５’が撮像され、その画像が画像処理装置２７で処理されてマーク位置５、５’が認識される。
【００２１】
ここで、マーク認識カメラ１７のｘｙ軸に対する傾きとスタンプ６、６’の中心を通る直線の傾きを同一に調整するか、もしくは図３に示したようにマーク５、５’をスタンプ６、６’によりスタンプキャリブレーションブロック８に塗布してマーク認識カメラ１７で撮像して認識し、２つのマーク５、５’の中心を通る直線の傾きθを求めてマーク認識カメラ１７とマークスタンプ６、６’の傾きの差を取得しておく。このとき、２つのマーク５と５’間の中心Ｏ２と、マーク認識カメラ１７のカメラ中心（カメラ視野１７ａの中心）Ｏ１との差も取得しておく。以下の説明では、２つの傾きは同じで（θ＝０）、中心Ｏ１、Ｏ２は一致しているものとする。
【００２２】
また、マーク認識カメラ１７のカメラ中心Ｏ１に吸着ノズル１４のノズル中心を合わせた状態で吸着ノズルを撮像して、カメラ中心Ｏ１と吸着ノズルのノズル中心との差のデータを取得しておく。以下の説明では、カメラ中心Ｏ１とノズル中心は一致しているものとして説明する。従って、マーク認識カメラのカメラ中心Ｏ１＝マーク間中心Ｏ２＝ノズル中心となる。
【００２３】
図４（Ａ）は、部品認識カメラ１６で吸着部品１８を撮像したときの状態を示しており、カメラ視野１６ａにマーク５、５’が塗布された部品１８が写し出されている。この部品に対して、画像処理装置２７で部品中心Ｏ３が演算され、部品中心とノズル中心（視野中心、マーク間中心Ｏ２でもある）間のずれ、並びに部品傾きθが演算される。そして、これらの吸着ずれが補正されて部品１８が基板に搭載される。従って、マーク認識カメラ１７を正規の位置に移動させ、搭載部品１８を撮像すると、部品が正しく搭載されている場合には、図４（Ｂ）に示したように、部品中心Ｏ３がカメラ視野１７ａの中心位置にあり、また傾きθが補正された状態で部品が写し出される。なお、点線で示したマークは、傾きθだけを補正したときのマーク位置である。
【００２４】
このように、部品認識結果を元に吸着ずれが補正されて部品が基板の正規の位置に搭載される場合には、マーク５、５’の位置も、吸着ずれの補正量分（傾きθと、部品中心Ｏ３とマーク間の中心Ｏ２とのずれ分）ずれるので、マーク認識カメラ１７で撮像したときに予想されるマーク５、５’の位置を予め演算することができる。
【００２５】
そこで、コントローラ（検査手段）２０は、マーク認識カメラ１７で撮像され画像処理装置２７で認識された実際の搭載部品上のマーク５、５’の位置と、部品認識による吸着ずれの補正量分だけ補正されたマーク位置とを取得し、それを比較して差を求めることにより搭載部品に搭載ずれがあるかどうかを検査する。搭載ずれが、許容値を超えている場合には、搭載ずれがあると判断し、搭載した部品を基板から吸着し、搭載ずれ量分補正して再搭載する。その後、マーク認識カメラ１７でマークを再認識して搭載ずれを再検査する。
【００２６】
部品の搭載ずれが許容値を超えている場合には、当該部品を基板から吸着し、部品認識カメラ１６で部品認識をやり直して、吸着ずれを求め、この吸着ずれ量分だけ補正して部品を搭載し直し、搭載ずれ検査を再度行うようにしてもよい。あるいは、部品の搭載ずれが許容値を超えている場合には、当該部品を基板から再度吸着して廃棄し、廃棄したのと同形状、同機能の部品を吸着および認識し直して、吸着ずれ量を補正して搭載し直し、部品有無、搭載ずれを再検査するようにしてもよい。
【００２７】
なお、マーク認識カメラ１７でマークを認識する場合、搭載ずれの許容範囲が分かっているので、この許容範囲付近のみをマーク認識対象とすると、マーク認識範囲が狭まりマーク認識タクトを向上させることができる。その場合、認識範囲外にマークの一部が出ていたら認識範囲を広げて再度認識することを繰り返せば、どのくらい搭載ズレが発生したかを検査することができる。
【００２８】
マークが全く認識されない場合は、部品脱落により部品無しと判断して部品供給部１より部品を再度吸着搭載し、その搭載部品を再検査するようにする。
【００２９】
搭載ずれあるいは部品なしの場合の部品再搭載に関しては、検査後すぐ行ってもよいが、検査結果を保持しておいて全ての部品が搭載し終わった後に、再搭載する必要のある部品に対して再搭載を実行するようにしてもよい。
【００３０】
［他の実施例］
上記実施例では、部品実装装置に、マーク認識カメラ１７を搭載して、部品実装装置においてマークを認識して部品の搭載ずれ、あるいは部品の有無を検査したが、スタンプ６、６’のみ部品実装装置に取り付け、スタンプされたマークを検査する検査機能を持つ専用検査装置を別途用意するようにしてもよい。この構成の場合は、部品実装装置は、専用検査装置に通信手段を用いて認識した各部品の吸着ずれのデータを送信しておく。基板にすべての部品を搭載した後、専用検査装置は、各部品の付加されたマークを撮像して、その画像を処理し各部品のマーク位置を取得し、また送信された吸着ずれ分補正したマーク位置を演算して、各部品ごとに、搭載ずれ、あるいは部品の有無の検査を実行する。専用の検査装置を設ける場合には、マーク認識領域を狭められ、またマーク撮像を各部品に対して連続して行うことができるので、検査処理を高速化できる。
【００３１】
また、上記実施例では、吸着ノズル１４の両側にスタンプ６、６’を取り付けたが、極小部品にはスタンプし難い。そこで吸着ノズルの内側にスタンプ機構を組み込むことで、チップ部品などの極小部品にもスタンプ可能とする。この実施例が図５（Ａ）、（Ｂ）に図示されている。
【００３２】
図５（Ａ）の実施例では、吸着ノズル１４のエアー吸引穴１４ａの両側に２つの丸型スタンプ４０、４０’を組み込んでいる。この実施例の場合には、図１でのスタンプ６、６’と同じ機能を有する。また図５（Ｂ）の実施例では、吸着ノズル１４のエアー吸引穴１４ａの下方部に、長方形のスタンプ４１が組み込まれており、この長方形のスタンプにより部品上に塗布された長方形のマークを認識してその中心と傾きを演算することにより部品の搭載ずれを判定する。
【００３３】
スタンプするマークに使用するインクは、例えばカラーインク、蛍光インク、発光（畜光）インク、示温インクがある。発光インクを使用する場合は、図６に示したように、発光インクを内蔵したインクボックス４２を、吸着ヘッド１３内に設け、外乱光が入らないようにインクボックス全体を外光遮断ボックス４３内に収納する。ただし、インク保持部分は光源４４により照明する。光源４４により発光したインクは、インク供給パイプ４５を介してスタンプ６（６’）に供給され、部品１８にマークが塗布される。
【００３４】
示温インクを使用する場合は、部品の色によって認識しやすい色に温風などで熱を与えて変色させる。例えば部品全体が白く常温でのインクの色が白い場合は、スタンプしたインクが判別しにくいので熱を加えて黒くして認識し易くする。
【００３５】
また、インクではなく化学反応により発熱するものを塗料などに混入して熱源となるものをマークとしてスタンプするようにしてもよい。この場合には、マーク認識カメラに赤外線カメラを使用し、マーク内の熱源からの赤外線を検知してマークを認識するようにする。
【００３６】
上記インクを２種類以上、スタンプを２種類以上用意して、部品色によってスタンプするインクを変更するようにしてもよい。
【００３７】
使用するマーク認識カメラとしては、例えば可視領域用カメラ、紫外領域用カメラ、可視紫外領域カメラ、赤外線カメラがある。可視紫外領域カメラの場合は、可視光遮断フィルタを適宜使用することにより、基板マーク認識と部品マーク認識の両方に使用することが可能となる。
【００３８】
また、マークを照明する照明光は例えば、可視光照明、紫外光照明などが考えられる。
【００３９】
また、線対称なマークであると２ヶ所では部品が１８０°回転して搭載された場合、搭載ミスが判定できないため、線対称なマークを使用するときは１８０°回転してもそれが判別できるような３ヶ所以上の位置にマークする。この例が、図７に示されており、３つのマーク５０、５０’、５０”が部品１８に塗布される。
【００４０】
また、部品が、例えば図８に示すように、穴空き部分１８ａ’、１８ｂ’を有する部品１８’である場合、通常スタンプする位置が穴空き部分であるとスタンプできないので、スタンプ可能な位置をユーザーに指示してもらいスタンプする。この場合には、スタンプを移動できるように構成する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】電子部品実装装置の構成を概略示した斜視図である。
【図２】電子部品実装装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図３】スタンプのキャリブレーションを示した説明図である。
【図４】吸着部品の撮像画面並びに搭載部品の撮像画面を示した画面図である。
【図５】スタンプを組み込んだ吸着ノズル底面図である。
【図６】発光インクをスタンプに供給する構成を示した構成図である。
【図７】３つのマークをスタンプした部品の上面図である。
【図８】指示された位置にマークをスタンプした部品の上面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  部品供給部
５、５’  マーク
６、６’  スタンプ
１３  吸着ヘッド
１４  吸着ノズル
１６  部品認識カメラ
１７  マーク認識カメラ
１８  部品
２７  画像処理回路
【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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