JPH05251897A

JPH05251897A - 部品実装装置

Info

Publication number: JPH05251897A
Application number: JP3119421A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kuinose; 正治杭ノ瀬; Kazutaka Ikeda; 和隆池田; Yutaka Yajima; 豊矢島
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-01-24
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1993-09-28
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JP2617378B2

Abstract

(57)【要約】【目的】部品と実装ランドとの位置関係を規定するこ
とで、部品の実装を精度よくかつ実装状態の検査をリア
ルタイムに行なえるようにし、また、カメラの位置を移
動することで高精度な認識を可能とすること。【構成】部品供給装置４から部品３を取り出し、基板
５上の所定の部品実装位置まで部品３を移載する部品移
載ヘッド１に認識手段２を備え、実装部品３および実装
対象となる基板５上の実装ランド９を、前記認識手段２
にて認識する事により、実装部品３および実装ランド９
の対応する特徴点を部品移載ヘッド１を基準とした位置
関係に規定する事で、実装部品３と実装ランド９の位置
合わせを行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板への部品
実装において、認識手段による基板上の所定の実装位置
に対する部品の正確な位置決め、および前記位置決めの
良否を判定する部品実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、部品を基板に自動的に実装する
際には、部品を供給するフィーダから部品移載ヘッドに
よって部品を吸着して取り出し、その部品を基板に予め
設定された部品実装位置まで運んで実装する。

【０００３】そして、特に部品としてリードの本数が非
常に多い表面実装用の部品等を用いる場合には、隣接す
るリード間のピッチが小さく、僅かに位置がずれても誤
配線が生ずる。

【０００４】そこで、誤配線を生じないように、部品の
位置とこれを実装する基板の位置とを検出し、両者の位
置合わせを行う事により、部品を基板の所定位置に精度
よく実装させる事が要望されている。

【０００５】このような部品の実装方法としては、特開
昭６０−１９００号公報に示されるように、部品のリー
ドの画像から部品のセンター位置および回転角を判定
し、基板の画像から実装パターンと同時に形成された２
つのＩＣマークにより、実装パターンのセンター位置お
よび回転角を判定し、得られた部品と実装パターンの位
置関係により、部品移載ヘッドが移動・回転し部品を基
板の所定位置に実装する事が提案されている（以下、従
来例１という）。

【０００６】また、部品と実装パターンとの位置関係が
正確に精度よく規定され、部品を実装パターン上に精度
よく実装出来ても、部品と実装ランドとを仮付けする接
着剤やクリーム半田などの印刷不良などにより、実装直
後に位置ズレを生じる可能性があり、これらの位置ズレ
を検出し、次工程（リフロー炉など）に実装不良の存在
する基板を流さないようにすることが考えられている。

【０００７】このような部品実装の良否を判定する方法
としては、例えば特開昭６３−９０７０７号公報に示さ
れているが、この方法は実装前後のランド画像の位置関
係からの判定であり、また特開平１−３０９１９０号公
報には、実装前後のランド画像の重なり量からの判定を
行う技術が開示されている（以下、従来例２という）。

【０００８】更に、従来、部品の基板への実装は部品実
装機が行い、この実装部品の良否の判定は、基板全体の
部品実装を終えた後に次工程で実装部品検査機が行った
り、又は、目視による検査を行っていた（以下、従来例
３という）。

【０００９】更にまた、電子部品およびプリント基板を
カメラにより認識する場合、対象部品によってカメラ視
野を切り替える方法（特開昭６３−１６８０９７号）が
提案されている（以下、従来例４という）。

【００１０】また、その他の従来技術として、特開昭６
２−２８７１０８号公報に示されるように、部品のリー
ド列の固有形状に対する固有パターンを抽出し、かつ基
板のランド列の部品の形状に対応した形状パターンを抽
出する事により、部品の基板に対する相対位置を測定
し、両者を位置合わせする事が提案されている（以下、
従来例５という）。

【００１１】なお、図２６のように、クリーム半田印刷
の検査を行う場合、実装ランドに対してクリーム半田の
印刷面積が大きい場合、実装ランドの位置は判定でき
ず、実装ランドに対するクリーム半田印刷位置は規定で
きない。また、実装ランドの面積とクリーム半田の印刷
面積が同じである場合は、実装ランドが完全にクリーム
半田に覆われるため、実装ランドが認識できず、一方、
クリーム半田印刷に位置ズレ、カスレ等が発生すると、
実装ランドが認識できるようになる。このことから、実
装ランドの認識位置、面積により、実装ランドに対する
クリーム半田の印刷状態の良否判定を行うことが可能で
ある（以下、従来例６という）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１では、得られた部品と実装パターンの位置関係より、
部品の装着位置の補正を行う場合、実装パターンとＩＣ
マークとの位置関係、および部品と基板間の撮像手段の
位置関係が正確に精度よく規定されていなければ、部品
を実装パターン上に精度よく実装できなかった。

【００１３】さらに、実装の精度を要する微細なチップ
部品や狭リードピッチのリード付き部品は、部品個々に
対して２つのＩＣマークを必要とする為、高密度の実装
は行えなかった。

【００１４】また、従来例２では、いずれも実装後の検
査機として実現するための手法であり、比較の基準はテ
ィーチングされたものや基準基板のため、実際に実装さ
れる基板を使用していない。このため、実装される基板
そのもののばらつきは、許容範囲として固定値を持つ必
要があった。

【００１５】更に、従来例３では、目視による実装部品
の良否の判定を行う場合、微細なチップ部品や狭リード
ピッチのリード付き部品に対して、十分な検査精度を望
む事が出来ず、又、均一さも個人差や疲れなどから望む
事ができなかった。

【００１６】そこで、実装部品検査機を部品実装機の次
工程に据え付ける事になるが、両者に部品実装位置およ
び部品検査位置などのデータ入力、およびその入力デー
タの調整を必要とし、実装基板に関するデータ作成時間
が増え、オペレータの負担を大きくし、又、実装基板の
多品種対応が困難となる。

【００１７】更にまた、従来例４では、大部品はまず大
部品用のカメラで粗認識し、その後、小視野用のカメラ
で微調整を行うことで高精度を達成しているが、この方
式であれば２度認識していることになり、演算処理など
で時間がかかってしまうという課題があった。

【００１８】次に、従来例５では、部品と基板の位置合
わせを行う場合、部品のリード列と基板のランド列の抽
出および位置合わせ方法、位置合わせ手段に高度な精度
が要求される。また、基板のランド上に印刷されたクリ
ーム半田の融解、凝固の過程におけるセルフアライメン
ト効果がリード付き部品はその形状、重さ等から期待で
きないのが現状であり、更に、それらに対する精度が厳
しく要求され、リード付き部品の狭ピッチ化が進む中、
部品装着機並びに周辺設備機器に対する負担が増大する
という課題があった。

【００１９】また、従来例６では、クリーム半田の印刷
面積が少しでも大きくなった場合（クリーム半田の端面
のたれ等の影響）には、実装ランドとクリーム半田印刷
位置との位置規定が精度良く行えなくなるという課題が
あった。

【００２０】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、部品と実装
ランドとの位置関係を規定することで部品の実装を精度
よく、かつ実装状態の検査をリアルタイムに行なおうと
することにあり、また、部品によってカメラの位置を移
動することであらゆる部品のコーナを認識し、一度認識
するだけで高精度な認識を可能とすることにあり、更
に、実装機本体の部品移載ヘッドに設けられた認識手段
にて部品の実装位置の規定および部品実装に先立つクリ
ーム半田印刷の良否判定を行う部品実装装置を提供する
ことにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、部品供給装置から部品を
取り出し、基板上の所定の部品実装位置まで部品を移載
する部品移載ヘッドに認識手段を備え、実装部品および
実装対象となる基板上の実装ランドを、前記認識手段に
て認識する事により、実装部品および実装ランドの対応
する特徴点を部品移載ヘッドを基準とした位置関係に規
定する事で、実装部品と実装ランドの位置合わせを行う
事を特徴とする。

【００２２】また、請求項２記載の発明では、部品供給
装置から部品を取り出し、基板上の所定の部品実装位置
まで部品を移載する部品移載ヘッドに認識手段を備え、
基板に実装前の部品移載ヘッドに対する部品の吸着状態
と、実装後の部品の実装状態とを部品移載ヘッド基準に
て比較する事により、部品の実装の良否を判定する事を
特徴とする。

【００２３】更に、請求項３記載の発明では、認識手段
による部品実装位置の算定、および部品実装の良否判定
を行う事を特徴とする。

【００２４】更にまた、請求項４記載の発明では、吸着
ヘッドに対し対称な位置に少なくとも２台のカメラを視
野移動自在に配し、位置認識用治具を撮像して前記カメ
ラ間の位置関係を規定して実装部品の実装を行うことを
特徴とする。

【００２５】請求項５記載の発明では、部品移載ヘッド
を基準とした実装部品と実装ランドの位置合わせによる
部品実装に先立ち、実装ランド上に印刷されたクリーム
半田の印刷状態を検査することを特徴とする。

【００２６】請求項６記載の発明では、認識手段による
部品実装位置の規定、またはクリーム半田印刷の良否判
定結果に基づく部品実装位置の規定による部品実装、お
よび部品実装の良否判定を行うことを特徴とする。

【００２７】請求項７記載の発明では、実装ランドとそ
の上に印刷されたクリーム半田の位置と面積から、クリ
ーム半田の印刷の良否判定を行うことを特徴とする。

【００２８】

【作用】前記構成により、本発明においては、基板上の
所定の部品実装位置まで部品を移載する部品移載ヘッド
と画像認識手段を備えることにより、部品供給装置から
取り出した実装部品と基板上の実装ランドを、前記認識
手段によって認識する事により、実装部品と実装ランド
の位置合わせを行うものである。

【００２９】このとき、部品移載ヘッドに対する部品の
吸着状態と、実装後の部品の実装状態とを部品移載ヘッ
ドを基準にして比較し、部品の実装状態の良否が判定さ
れる。また、前記認識手段により部品実装位置を算定
し、部品実装の良否判定を行う事も可能である。

【００３０】部品等の認識を行うに際しては、吸着ヘッ
ドに対して対称な位置に少なくとも２台のカメラを視野
移動自在に配し、位置認識用治具を撮像しながら実装部
品の実装が行われる。

【００３１】なお、部品と実装ランドの位置合わせを行
うために、認識手段により撮像した基板表面情報からク
リーム半田の印刷の状態を検査し、クリーム半田の印刷
状態が良の時のみ、位置合わせのための実装位置演算を
行って部品の実装を行う。しかし、クリーム半田の印刷
状態が不良の時は、不良基板として排出するか、クリー
ム半田の修正を行った後、部品の実装を行う。

【００３２】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の好ましい実施例
を説明する。図１において、部品移載ヘッド１とカメラ
２−１、２−２は同じベース上に取付けてあり、ＸＹ方
向に移載できるものである。また、部品移載ヘッド１は
上下方向および、回転方向に移載できる機構となってい
る。カメラ２は部品移載ヘッド１を中心として２台もし
くは４台配置してあり、斜め方向から移載ヘッド１の可
動方向へ視野を有している。

【００３３】このように、カメラ２を複数台用いて視野
を合成することで、カメラの視野分解能が高められ、部
品移載ヘッド１の影になる部分が認識でき、被認識物の
高さ情報が得やすく、部品移載ヘッド１の視野への写り
こみがおさえられる等の利点を有する。なお、前記の部
品移載ヘッド１と認識カメラ２のユニットを、以下、移
載認識ユニットと呼ぶこととする。

【００３４】移載認識ユニットは、ＸＹ方向に移動する
がカメラ２は上下に移動しないため、移載認識ユニット
の移動に対して一定の面でカメラのピントが合うことに
なる（図１にカメラのピント面８を示す）。このため、
部品および実装される基板５のパターンはこの面上にな
ければならない。

【００３５】しかし、逆に言えば、撮像したくない背景
などはこの面になければ、カメラのピントがあっていな
いために結像せず、背景の影響をおさえることができ
る。

【００３６】このような構成を用いて、部品を認識実装
するまでの工程を次に述べる。図２（ａ）に部品認識時
の状態を示す。部品移載ヘッド１によりフィーダ４から
実装部品３が吸着され、カメラのピント面８まで持ち上
げられてカメラ２−１、２−２で撮像し、フレームメモ
リに蓄えられる。このとき得られる合成画像を図２
（ｂ）に示す。

【００３７】その後、部品移載ヘッド１は通過可能な高
さまで上昇して、図１の基板認識ポイント７まで移動す
る。その動作と平衡して、部品移載ヘッド１を基準にし
て部品の位置認識処理を行う。

【００３８】次に基板認識ポイント７での状態を図３
（ａ）に示す。部品移載ヘッド１は上方に位置している
ため、カメラ２−１、２−２のピントは基板面の実装ラ
ンド９に合っている。この状態で撮像し、得られる合成
画像を図３（ｂ）に示す。この画像も図２（ｂ）と同じ
カメラで得られているため、部品移載ヘッド１を基準と
して実装ランドの位置を認識することができる。

【００３９】そして、図２（ｂ）によって得られる部品
の位置情報と、図３（ｂ）によって得られる実装ランド
９の基板の位置情報は、部品移載ヘッド１を基準として
認識されている。このため、装置全体の絶対精度は必要
でなく、部品とランドを合わせるようにして補正するこ
とになり、結果的に高精度な実装が可能となる。

【００４０】つまり、同じカメラで部品とランドを認識
し、かつ移載の中心であるヘッドも同じカメラで認識で
きる構造のため、誤差成分を少なくおさえることがで
き、高精度実装が可能となる（図４に部品実装状態を示
す）。

【００４１】次に実装後の検査を行う。前述の方法によ
り、高精度な位置合わせを行っても、実装時のクリーム
半田の状態や移載ヘッドのエア圧の切れ状態、更に実装
時の振動により部品が動いたり、立ってしまうことがあ
る。このため、実装後に検査を行うものである。

【００４２】実装後、部品移載ヘッド１を上方に持ち上
げた状態を図５（ａ）に示す。この時得られる合成画像
を図５（ｂ）に示す。この画像はフレームメモリに蓄え
られるため、移載認識ユニットは次の部品を取りに行く
ことができる。

【００４３】続いて、図６に画像抽出のイメージを示
す。すなわち、実装前の実装ランド９の画像図３（ｂ）
と実装後の画像図５（ｂ）の画像比較処理を行い、実装
後の部品イメージを得るものである。この画像より、実
装後の部品の位置を部品移載ヘッド１を基準として認識
する事ができる。この位置情報と、図２（ｂ）より得ら
れている実装前の部品の位置情報を、部品移載ヘッド１
を基準として比較することで、実装後の部品の実装状態
を認識することができる。

【００４４】これにより、実装された部品が正常に実装
されたか否かを装置が判断することができ、作業者に異
常を教示したり、位置ズレ情報を次回実装のデータに還
元することもできる。

【００４５】本実施例においては、認識機能を有する実
装装置として、この機能を位置合わせのみに用いるので
はなく、実装後の実装状態の検査機能としても利用して
いる。しかも、実装直後に認識しているため、検査によ
る時間ロスはほとんどなく、かつ、従来のように後工程
に検査装置を必要としない。このため、検査機に必要で
あった位置のティーチングが不要で硬化前の工程が少な
くなり、不用意に部品がズレてしまうおそれもなくな
る。

【００４６】つまり、ライン全体として小型化すること
ができ、ティーチング時間や品種切換え時間を短くする
ことができ、かつ不良発生要素も少なくすることができ
る。

【００４７】このようにして、同じカメラで部品と実装
ランドを認識することで高精度実装を行い、実装後に検
査を行うことで実装検査機を導入する必要がなく、ティ
ーチングその他を考慮してそれ以上の能力を発揮するこ
とができる。

【００４８】次に、実装から検査までの一連の流れを図
７（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づき説明する。同図におい
て、ステップ１０１で実装位置のラフ・ティーチング及
び付随する実装データの入力を行い、続いて実装データ
の最適化工程に移行する。この工程では、ステップ１０
２において、部品供給位置データに基づく部品供給位置
への移動および部品の取り出しを行い、ステップ１０３
で部品画像情報の撮り込み、および移載ヘッドを基準と
した部品位置情報の算出を行う。

【００４９】ステップ１０４では、ティーチングデータ
に基づく部品実装位置への移動を行う。ステップ１０５
では、基板画像情報の撮り込みと、部品情報の抽出結果
に基づく実装部品に対する実装ランドの検索および抽
出、さらに移載ヘッドを基準とした実装ランド位置情報
の算出を行う。

【００５０】ステップ１０６では、移載ヘッドに対する
部品位置、実装ランド位置の対応する特徴点の位置関係
の差を最小とする実装位置を算出する。ステップ１０７
では、実装位置データの更新を行い、ステップ１０８に
おいて、最適実装位置への移動および部品実装を行う。

【００５１】ステップ１０９では、実装精度を要する部
品か否かを判断し、ＹＥＳの場合はステップ１１０の実
運転工程（図７（ｂ））に進み、ＮＯの場合はステップ
１１９の実運転工程（図７（ｃ））へ進む。

【００５２】こうして、ステップ１１０において、部品
供給位置データに基づく部品供給位置への移動および部
品の取り出しを行い、ステップ１１１において、部品画
像情報の撮り込みと、移載ヘッドを基準とした部品位置
情報の算出を行う。ここで算出された部品位置の情報
は、ステップ１１７におけるデータの更新に用いられ、
この更新されたデータが前記のステップ１１０に入力さ
れるようになっている。

【００５３】ステップ１１２では、部品実装データに基
づく部品実装位置への移動を行い、ステップ１１３で
は、基板画像情報の撮り込みと、部品情報の抽出結果に
基づく実装部品に対する実装ランドの検索および抽出、
移載ヘッドを基準とした実装ランド位置情報の算出を行
う。

【００５４】ここで算出された実装ランド位置情報は、
ステップ１１８におけるデータの更新に用いられ、この
更新されたデータは前記のステップ１１２に入力される
ようになっている。続いて、ステップ１１４において、
移載ヘッドに対する部品位置や実装ランド位置の対応す
る特徴点の位置関係の差を最小とする実装位置を算出
し、ステップ１１５において最適実装位置への移動およ
び部品実装を行い、ステップ１１６において、基板画像
情報を撮り込んで実装部品の位置情報を抽出すると共
に、移載ヘッドを基準とした部品実装情報の算出、なら
びに移載ヘッドを基準としたその部品の実装の良否を判
定する。

【００５５】次に、実装精度を要しない場合は、ステッ
プ１１９において部品供給位置データに基づく部品供給
位置の移動および部品の取り出しを行い、ステップ１２
０において部品画像情報の撮り込みと、移載ヘッドを基
準とした部品位置情報の算出を行う。ここで算出された
部品位置情報は、ステップ１２６におけるデータの更新
に用いられ、この更新されたデータが前記のステップ１
１９に入力されるようになっている。

【００５６】続いてステップ１２１では、移載ヘッドを
基準とした部品位置情報による部品実装位置データの補
正を行い、ステップ１２２ないし１２４において補正さ
れた部品実装位置への移動と、基板画像情報の撮り込
み、および部品実装を行い、ステップ１２５では基板画
像情報を撮り込んで、実装部品の位置情報を抽出すると
共に、移載ヘッドを基準とした部品実装位置情報の算出
と、移載ヘッドを基準とした情報の比較によりその部品
の実装の良否を判定する。

【００５７】なお、ステップ１２３における基板画像情
報、ならびにステップ１２５において算出された部品実
装位置情報は、それぞれステップ１２７におけるデータ
の更新に用いられ、この更新されたデータは前のステッ
プ１２１に入力されるようになっている。

【００５８】図８〜図１２に部品装着用の回路基板の実
施例を示す。図８において、実装用ランド９の中央部に
くぼみ１４を形成しておき、図９の様にその実装用ラン
ド上にクリーム半田１５を印刷し、部品を装着する。

【００５９】そして、リフロー炉等により、クリーム半
田１５を融解させる。そのクリーム半田融解時に液状に
なったクリーム半田がくぼみ１４に流れ込み、その流れ
に部品（１９）が乗って、セルフアライメント効果が助
長される。

【００６０】その助長されたセルフアライメント効果
は、くぼみ１４が実装用ランド９の中央部に形成され、
又、くぼみ１４の中央部に集中する為、クリーム半田１
５上に装着された部品もランド中央部に位置決めされ、
従来のセルフアライメント効果によって得られる位置合
わせ量ｄ（図９（ｂ））よりも大きくなる（図１０
（ｂ）のｄ’）とともに、くぼみ１４に部品のリード部
１９が沈みこみ、半田の接合性が高くなる。又、このセ
ルフアライメント効果を更に助長する為に、リフロー炉
内に振動機能等を設け、基板５自体を振動させてもよ
い。

【００６１】実装ランド上に形成されるくぼみ１４は、
部品の荷姿により、図１１および図１２に示す様に、４
方向リード付き部品は２方向、２方向リード付き部品は
１方向に設け、設置する個数は、部品の重み等によって
全てに設けるのか、代表点に設けるのかを決めればよ
い。

【００６２】この部品装着用回路基板により、クリーム
半田融解時のセルフアライメント効果が助長され、部品
および基板の認識精度や、位置合わせ手段である機構部
の移動に係わる機械的精度、およびクリーム半田印刷精
度に対する負担が軽減される。又、実装用ランドの中央
に部品が位置決めされるとともに、部品と実装用ランド
との接合性が高められ、高精度でかつ信頼性の高い部品
装着が実現できる。

【００６３】次に、小さな部品を認識する時は図１３
（ａ）（ｂ）に示すカメラ視野構成とし、２台もしくは
４台で部品１のコーナを撮像する。また、大きな部品２
を認識する時は、図１４に示すカメラ視野構成とし部品
２のコーナを撮像する。また、カメラは連続的に移動で
きるため、最小から最大までの認識対象に対し部品のコ
ーナおよびそれに対応する基板パターンを撮像すること
ができる。

【００６４】また、上述機能を達成する機構として、図
１５および図１６の方式があげられる。図１５の１６は
Ｘ．Ｙテーブルに取つけられたベースであり、その中心
には部品吸着ユニット１７が配置されている。また、こ
の吸着ユニット１７は鉛直（Ｚ）方向および回転（Ｒ）
方向に移動可能な機構である。この吸着ユニット１７を
センターにして２台および４台のカメラ２が配置されて
いる。

【００６５】このカメラ２のベース１６への取り付けは
一定位置であるが、その固定部を中心に視野方向に対し
て微小首振りできる機構とし、視野位置を移動できるも
のとする。また、図１６の方式はカメラ２を吸着ユニッ
ト１７を中心に移動することで前述の効果を得ている。

【００６６】ところで、図１５および図１６において、
生成されるカメラ視野を基にして部品および基板を認識
補正し、実装するため、その視野位置関係は正確でなけ
ればならない。そのために、カメラ位置確認作業とし
て、図１７の校正治具１８のコーナをカメラ２で確認す
る。

【００６７】カメラ２は移動すべき位置２１と、実際の
位置２２の違いを治具１８のコーナの認識位置により、
求めることができる。図１８の実線の頂点（Ｘ_1,Ｙ₁)
は実際の治具画像の頂点であり、破線の頂点（Ｘ
₀Ｙ₀) は教示された位置である。この２点間の差、Ｄ
Ｘ＝Ｘ₁−Ｘ₀、ＤＹ＝Ｙ₁−Ｙ₀を認識補正に加える
ことで、カメラ間の位置を校正することができる。さら
に、このカメラ位置確認作業を吸着ヘッドの交換時にお
こなえば、機械サイクルへの影響をおさえることができ
る。

【００６８】次に、電子部品装着方法を説明する。図２
０において、電子部品をｂの位置で吸着し、認識位置ａ
までヘッドが上昇する。図２１（ａ），（ｂ）において
前記電子部品のリードを認識する。認識終了後、吸着ヘ
ッド１７がカメラ視野の妨げにならない位置ｃまで上昇
し、電子部品を吸着した状態でヘッドはティーチングさ
れた装着位置まで行き、図２２（ａ），（ｂ）のように
基板パターンを認識し、前記部品認識と合わせて演算処
理を行い、部品と基板パターンとの位置合わせを行う。

【００６９】なお、前記部品及び基板の認識を行う際、
例えば図１９（ａ）において、単にカメラを部品に対し
て頂点方向に配置した場合、視野内にリードが入らなく
なる時があるため、図１９（ｂ）のように、カメラを回
転させて配置している。

【００７０】すなわち、図１９（ａ）のように、カメラ
２を電子部品３に対して頂点方向に配置した場合、カメ
ラ２の画素配列上、四視野２０の合成を行っても検出で
きないリード部分１９が出てくる。そこで、図１９
（ｂ）のように、各々の画素（カメラ）を視野が有効に
活用できるように、視野２０と部品３の方向が合致する
ように回転させ、四視野の合成に対する死角をなくす。

【００７１】この実施例によれば、同一のカメラで部品
および基板を認識するため、部品を認識する部分を経由
せず認識することができ、タクトタイムの短縮が図れ
る。また、部品に対して頂点方向に斜め上方から撮像す
る様にカメラを配置しているため、高精度のリード浮き
検出が可能である。

【００７２】ところで、部品実装の前工程において、ク
リーム半田印刷機にて表面実装用基板の部品実装用ラン
ド上に、実装部品の仮付けと、半田接合を目的としてク
リーム半田を印刷するが、そのクリーム半田の印刷ので
き具合いが、部品の実装精度と共に、できあがった基板
自身の信頼性を大きく左右する。また、狭リードピッチ
ＱＦＰ部品に対するクリーム半田印刷不良は、後工程で
の修正も困難であり、与える影響は大である。

【００７３】そこで、図２３のように、部品と実装ラン
ドの位置合わせを行うため、実装基板上で認識手段によ
り撮像した基板表面情報（実装ランドおよびその上に印
刷されているクリーム半田）から、クリーム半田の印刷
の状態を検査することにより、クリーム半田の印刷状態
が良の時のみ、位置合わせのための実装位置演算を行
い、それに基づく部品の実装を行う。しかし、クリーム
半田の印刷状態が不良の時は部品の実装は行わず、不良
基板として排出するか、何らかの手段でクリーム半田の
修正を行った後、上記方法にて部品の実装を行う。

【００７４】本実施例においては、実装機本体の部品移
載ヘッドに設けられた認識手段にて、部品の実装位置の
規定および部品実装に先立つクリーム半田印刷の良否判
定を行うものである。なお、クリーム半田の印刷の良否
を、全ての実装ポイントに対して部品実装に先立ち行っ
ても良いし、ある設定された部品の実装ポイントのみに
行っても良い。このことにより、クリーム半田印刷機と
実装機との間に、専用のクリーム半田印刷検査機を設け
る必要がなくなる。

【００７５】認識手段から見た基板表面状態の画像は、
図２４のように、基板面５は暗く、実装ランド（予備半
田メッキ面）９は明るく、クリーム半田１５の印刷面は
基板面５と実装ランド９の中間の明度を有する特徴があ
り、これらの明度は画像情報から得ることができる。ま
た、クリーム半田の印刷は、実装ランドの上に行うが、
実装位置の規定を容易に行えるように（実装位置の規定
は実装ランドの位置から行うため、実装ランドがクリー
ム半田の影に完全に覆われると、実装ランドが抽出でき
ない）、実装ランド９の端面が認識できるよう、内側に
行う。

【００７６】このように、実装ランド上にクリーム半田
を印刷すれば、実装ランド上でクリーム半田の印刷がど
のように位置ズレを起こしても、実装ランドの３隅は認
識可能となり、また、実装ランドは通常四辺形であるた
め、認識された３隅より実装ランドの位置を正しく規定
できる。

【００７７】すなわち、図２５（ａ）（ｂ）のように、
抽出された３隅の点ａ，ｂ，ｃで規定される四辺形を想
定し、その四辺形のセンターを求める。こうして求めら
れたセンターが実装ランドのセンター位置となり、次い
で対応する実装ランドの実装ランドセンター位置も同様
に求めることにより、対となる実装ランドのセンター位
置より部品の実装位置を規定する。

【００７８】次に、クリーム半田の明度特徴により、ク
リーム半田のみを画像情報より抽出し、その面積および
重心位置（クリーム半田センター位置）を求める。この
とき得られた面積は、クリーム半田印刷不足あるいはカ
スレ等の状態検査に用い、重心位置は、先に求めた実装
ランドセンター位置との比較により、クリーム半田の印
刷位置ズレ検査に用いる。そして、これらを、予め設定
された許容面積値（あるいは実装ランドとの面積比）、
および、許容位置ズレ量と比較することにより、クリー
ム半田印刷の良否判定を行う。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば以下のような著効を有す
る。（１）同じカメラで部品と実装ランドを部品移載ヘッド
を基準として認識しているため、装置全体の精度を必要
とせず、高精度な位置合わせが可能である。

【００８０】（２）実装後の画像と実装のために得た画
像より、位置比較を行うことで部品の実装状態を検査す
ることができ、後行程に検査機を必要としなくてよい。
この為、検査機のティーチング、品種切換え、検査機に
よる不良発生などの要素がなくなり本実装装置の直後に
不良判定ラインを接続することができる。

【００８１】（３）実装ズレデータを蓄積し、以後の実
装データに還元することができ、より高精度な実装が可
能となる。

【００８２】（４）小さな部品から大きな部品までのす
べてを、最小部品にあわせた精度で認識することができ
ると共に、寸法精度のだされた治具をカメラで認識しそ
のカメラの位置を確認させることで、カメラ間の位置関
係を正確に校正することができる。

【００８３】（５）部品を実装するに先立って、クリー
ム半田の印刷状態の検査を行うことにより、不良なクリ
ーム半田印刷基板上への部品実装が回避でき、不良製品
の生産および使用部品の歩留り向上等、効率的生産が可
能となる。（６）実装機にクリーム半田印刷検査機能を持たせるこ
とで、実装ラインへのクリーム半田印刷専用検査機を導
入しなくてもよく、導入にまつわるイニシァルコストあ
るいはランニングコストおよび工数を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】認識実装動作を示す図である。

【図２】（ａ）は部品認識時の状態を示す図であり、
（ｂ）は部品の合成画像を示す図である。

【図３】基板認識ポイントでの認識時の状態を示す図で
あり、（ｂ）は基板の合成画像を示す図である。

【図４】部品実装状態を示す図である。

【図５】（ａ）は部品実装後の検査状態を示す図であ
り、（ｂ）は部品実装状態の合成画像を示す図である。

【図６】実装後の部品の認識状態を示す図である。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は実装から検査までのフロ
ーチャートを示す図である。

【図８】部品装着用回路基板の構成を示す図である。

【図９】（ａ）（ｂ）は従来のセルフアライメント効果
を示す図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は本発明のセルフアライメント
効果を示す図である。

【図１１】４方向リード付き部品を実装する場合のラン
ド構成を示す図である。

【図１２】２方向リード付き部品を実装する場合のラン
ド構成を示す図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）は小部品認識用の視野構成を示
す図である。

【図１４】（ａ）（ｂ）は大部品認識用の視野構成を示
す図である。

【図１５】斜め移動形カメラ構成を示す図である。

【図１６】水平移動形カメラ構成を示す図である。

【図１７】カメラによる位置確認作業を示す図である。

【００７４】

【図１８】カメラによる治具認識画像を示す図である。

【図１９】（ａ）（ｂ）はカメラによる部品認識状態を
示す図である。

【図２０】部品吸着位置と吸着ヘッドとの位置関係を示
す図である。

【図２１】（ａ）（ｂ）は吸着した部品のリードを認識
する状態を示す図である。

【図２２】（ａ）（ｂ）は部品と基板パターンとの位置
合わせを行う状態を示す図である。

【図２３】部品実装の前工程における制御フローチャー
トを示す図である。

【図２４】実装ランド上のクリーム半田印刷状態を示す
図である。

【図２５】（ａ）（ｂ）は実装ランドの抽出像を示す図
である。

【図２６】クリーム半田印刷の検査フローチャートを示
す図である。

【符号の説明】

１部品移載ヘッド２，２−１，２−２カメラ３部品５基板９ランド１４くぼみ１５クリーム半田１７吸着ユニット

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【手続補正書】

【提出日】平成３年６月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】なお、図２６のように、クリーム半田印刷
の検査を行う場合、実装ランドに対してクリーム半田の
印刷面積が大きい場合、実装ランドの位置は判定でき
ず、実装ランドに対するクリーム半田印刷位置は規定で
きない。また、実装ランドの面積とクリーム半田の印刷
面積が同じである場合は、実装ランドが完全にクリーム
半田に覆われるため、実装ランドが認識できないが、ク
リーム半田印刷に位置ズレ、カスレ等が発生すると、実
装ランドが認識できるようになる。このことから、実装
ランドの認識位置、面積により、実装ランドに対するク
リーム半田の印刷状態の良否判定を行うことが可能であ
る（以下、従来例６という）。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】追加

【補正内容】

【００５０】ステップ１０６では、移載ヘッドに対する
部品位置、実装ランド位置の対応する特徴点の位置関係
の差を最小とする実装位置を算出する。ステップ１０７
では、実装位置データの更新を行い、ステップ１０８に
おいて、最適実装位置への移動および部品実装を行う。
そして、全ての実装データの最適化を行った後、実運転
工程へ移行する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】ステップ１０９では、実装精度を要する部
品か否かを判断し、ＹＥＳの場合はステップ１１０の実
運転工程（図７（ｂ））に進み、ＮＯの場合は実装タク
トの高速化を図るために取り出した部品の部品位置情報
による実装位置補正を行うステップ１１９の実運転工程
（図７（ｃ））へ進む。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】続いてステップ１２１では、移載ヘッドを
基準とした部品位置情報による部品実装位置データの補
正を行い、ステップ１２２乃至１２４において補正され
た部品実装位置への移動と、基板画像情報の撮り込み、
および部品実装を行い、ステップ１２５では基板画像情
報を撮り込んで、実装部品の位置情報を抽出すると共
に、移載ヘッドを基準とした部品実装位置情報の算出
と、移載ヘッドを基準とした情報の比較によりその部品
の実装の良否を判定する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】追加

【補正内容】

【００５８】図８〜図１２に部品装着用の回路基板の実
施例を示す。図８において、実装用ランド９の中央部に
くぼみ１４を形成しておき、図９および図１０の様にそ
の実装用ランド上にクリーム半田１５を印刷し、部品を
装着する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６７】カメラ２は移動すべき位置２１と、実際の
位置２２の違いを治具１８のコーナの認識位置により、
求めることができる。図１８の実線の頂点（Ｘ_1,Ｙ₁)
は実際の治具画像の頂点であり、破線の頂点（Ｘ
_0,Ｙ₀) は教示された位置である。この２点間の差、Ｄ
Ｘ＝Ｘ₀−Ｘ₁ 、ＤＹ＝Ｙ₀−Ｙ₁ を認識補正に加える
ことで、カメラ間の位置を校正することができる。さら
に、このカメラ位置確認作業を吸着ヘッドの交換時にお
こなえば、機械サイクルへの影響をおさえることができ
る。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８０】（２）実装後の画像と実装のために得た画
像より、位置比較を行うことで部品の実装状態を検査す
ることができ、後行程に検査機を必要としなくてよい。
この為、検査機のティーチング、品種切換え、検査機に
よる不良発生などの要素がなくなる。従って、本実装装
置の後に不良判定ラインを接続する必要がなくなる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】実装後の部品の画像抽出のイメージを示す図
である。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１７】カメラによる位置確認作業を示す図であ
る。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２４】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１８】

【図７ａ】

【図１３】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図２０】

【図２５】

【図７ｂ】

【図７ｃ】

【図２１】

【図２２】

【図１４】

【図１９】

【図２３】

【図２６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部品供給装置から部品を取り出し、基板
上の所定の部品実装位置まで部品を移載する部品移載ヘ
ッドに認識手段を備え、実装部品および実装対象となる
基板上の実装ランドを、前記認識手段にて認識する事に
より、実装部品および実装ランドの対応する特徴点を部
品移載ヘッドを基準とした位置関係に規定する事で、実
装部品と実装ランドの位置合わせを行うことを特徴とし
た部品実装装置。
【請求項２】部品供給装置から部品を取り出し、基板
上の所定の部品実装位置まで部品を移載する部品移載ヘ
ッドに認識手段を備え、基板に実装前の部品移載ヘッド
に対する部品の吸着状態と、実装後の部品の実装状態と
を部品移載ヘッド基準にて比較する事により、部品の実
装の良否を判定することを特徴とした部品実装装置。
【請求項３】請求項１および２記載の部品実装装置に
おいて、認識手段による部品実装位置の算定、および部
品実装の良否判定を行うことを特徴とした部品実装装
置。
【請求項４】請求項１、２、又は３に記載のいずれか
の部品実装装置において、吸着ヘッドに対し対称な位置
に少なくとも２台のカメラを視野移動自在に配し、位置
認識用治具を撮像して前記カメラ間の位置関係を規定し
て実装部品の実装を行うことを特徴とした部品実装装
置。
【請求項５】請求項１記載の部品実装装置において、
部品移載ヘッドを基準とした実装部品と実装ランドの位
置合わせによる部品実装に先立ち、実装ランド上に印刷
されたクリーム半田の印刷状態を検査することを特徴と
した部品実装装置。
【請求項６】請求項２および５記載の部品実装装置に
おいて、認識手段による部品実装位置の規定、またはク
リーム半田印刷の良否判定結果に基づく部品実装位置の
規定による部品実装、および部品実装の良否判定を行う
ことを特徴とした部品実装装置。
【請求項７】請求項５記載の部品実装装置において、
実装ランドとその上に印刷されたクリーム半田の位置と
面積から、クリーム半田の印刷の良否判定を行うことを
特徴とした部品実装装置。