JPH0817097B2 - 電気部品装置及びその位置認識方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表面実装型の多端子電気部品に適用して好適
な電気部品装置及びその位置認識方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

近年、電子機器においては多くの分野で小型、軽量化
がはかられており、これにともなって電気回路を構成す
るプリント配線基板の小型化且つ基板上への電気部品の
高密度実装が必須となっている。このため種々の電気部
品のチツプ化、表面実装化等の技術が提案され、プリン
ト配線基板の小型化及び電気部品の高密度実装化が可能
となった。

また表面実装型の小型電気部品をプリント配線板上に
高密度に実装する場合、自動部品実装機が用いられ、そ
の部品実装用マウンタによって部品の実装が行われる。

第８図はプリント配線基板上に基板接続用のコネクタ
等の電気部品を実装した一般的な例を示す斜視図であ
る。

同図において、１は図示しない回路パターンを形成さ
れたプリント配線基板、２はプリント配線基板１上の所
定の取付位置に実装されたコネクタである。コネクタ上
面には、プリント配線基板１上の回路パターンと電気的
に接続する他の基板あるいは電気部品より導出されたフ
レキシブル基板３の挿入される接続用開口部４が形成さ
れている。またコネクタ２のプリント配線基板１側とな
る下面には、プリント配線基板１上の図示しない回路パ
ターンにハンダ付けによって接続される複数の接続端子
５が所定のピツチ（一般的に小型のものでは1mmピツチ
のものがある）で配されている。

ところでこの種の表面実装型の電気部品をプリント配
線基板上の所定の取付位置に実装する場合、機械的な位
置決め手段がなく、部品自体も小型化され、且つ高密度
に実装するため、通常製造工程においては、自動部品実
装機が用いられる。この部品実装機は、部品を吸着ある
いはチヤツキングしてプリント配線基板上の取付位置に
実装するものであるが、部品の小型化にともなって接続
端子のピツチも狭くなり、ハンダ付けされる回路パター
ンに対して要求される位置精度を確保するために、部品
の位置検出手段が必要となる。従来の装置では、部品す
なわち第８図で見れば、コネクタの外形によって機械的
に位置検出を行い、部品実装位置を修正する方法がとら
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述した部品実装方法によれば、上述
のコネクタ２のように接続端子のピツチが1mm程度の部
品であれば、部品の外形にもとづく位置検出精度でプリ
ント配線基板上の回路パターンに対して必要な位置精度
を確保することができるが、さらに部品の小型化高密度
実装化の要望に応じて後述する本発明の実施例に示す如
く、たとえば接続端子のピツチが0.5mm程度に狭めた超
小型部品の実装に対しては、その小型化とともに位置精
度も厳しくなり、部品の外形規制による位置検出方式で
は必要な位置精度を満足することは困難となる。

そこで部品の形状を光学的にパターン認識することに
よって位置ずれを高精度に検出し、これを補正してプリ
ント配線基板上へと実装する方式が提案されているが、
この方式は特定の部品にのみ適用可能であるが、汎用性
の点で問題があり、たとえば上述した表面実装タイプの
コネクタのように、精細な画像情報が得られ位置検出に
有効な接続端子が一方向にしか導出されておらず、部品
外形で認識せざるを得ないような部品では高い位置認識
精度を得ることができない等の問題点を有しているもの
であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本願は上述した問題点を解決することを目的としてな
されたもので、その請求項１に記載の発明によれば、回
路基板上にハンダ等の溶着処理のみによって表面実装さ
れ、前記基板上の回路パターンに接続される複数の接続
端子と、前記回路基板に対する接続強度を高めるための
補強用端子とを備え、前記補強用端子に前記電気部品の
位置認識を行なうための複数の端子からなる検出パター
ンを形成し、前記接続端子と前記補強用端子のピッチを
略同一ピッチにするとともに、該ピッチを略0.5mm以下
とした電気部品装置を特徴とする。

また本願の請求項２に記載の発明によれば、回路基板
上に表面実装され、前記基板上の回路パターンに接続さ
れる複数の接続端子と前記回路基板に対する接続強度を
高めるための補強用端子とを備えた電気部品の前記基板
上の回路パターンに対する位置認識を行なう方法であっ
て、前記接続端子及び前記補強用端子のパターンの形状
を撮像して画像処理することにより、前記電気部品の位
置認識を行なうようにした電気部品の位置認識方法を特
徴とする。

〔作 用〕

これによって回路基板上に電気部品を実装する際に、
その位置規制を高精度に行うことができるとともに、コ
ネクタ等のように着脱動作のたびに力が加わることから
特に機械的強度を必要とする電気部品の実装において高
い取付強度を得ることができる。

〔実施例〕

以下本発明における電気部品装置及びその位置認識方
法を各図を参照しながら表面実装タイプのコネクタをプ
リント配線基板上に実装する場合を例にして詳細に説明
する。

第１図は本発明を適用した表面実装型コネクタをプリ
ント配線基板上に実装した場合を示す斜視図、第２図は
第１図において矢印ａで示す上方より見たコネクタの上
面図、第３図は第１図において矢印ｂで示す側方より見
た側面図である。

各図において、プリント配線基板１上の所定の取付位
置には、コネクタ10が実装されている。コネクタ10はそ
の上面に他の基板あるいは電気部品より導出された接続
用フレキシブル基板11を挿入し電気的に接続するための
接続用開口部12が形成されている。またプリント配線基
板１側となる下面には、プリント配線基板上に形成され
た図示しない回路パターンとハンダ付けによって電気的
且つ機械的に接続される複数の接続端子13が所定のピツ
チ、たとえば0.5mm程度のピツチで配されている。第３
図はハンダ付けされた後の状態を示し、図中15はハンダ
である。

またコネクタ10の矢印ｂ方向における側面及びその反
対側側面すなわちコネクタ10の長手方向両側面には補強
用の接続端子14,14が配されており、プリント配線基板
１上の図示しないパターンにハンダ付けされ、コネクタ
10の機械的な取付強度を得るように構成されている。補
強用の接続端子14,14はそれぞれ所定のピツチでスリツ
トが形成され、複数本の端子に分割されて配されてお
り、そのピツチはたとえば接続端子13のピツチと同程度
に設定すればよいが、必ずしも同じである必要はない。
これは後述するコネクタ10の位置検出をパターン認識に
よって行う際の位置検出精度を高めるためであり、ピツ
チが狭い程検出精度も高い。

このようにコネクタ10の位置検出用のパターンをコネ
クタ10の取付強度を保つ補強用接続端子で形成している
ので、小型できわめて高い位置精度を要し、且つ強度的
に弱い表面実装型部品において高い機械的強度を必要と
するコネクタ部品等には、きわめて有効な構成である。

ここで、自動部品実装機の部品装着用マウンタによる
多端子部品のプリント配線基板上の取付位置に対する位
置の認識方法として、CCD等の受光センサを用いて多端
子部品の形状及び位置の認識を行う方法についてその原
理を説明する。

第４図は実装位置認識を行おうとする部品の形状を示
す。同図において30は部品本体、31,32は部品両側に所
定のピツチで配された接続端子である。

CCD受光センサの撮像面には、部品の形状にしたがっ
て明，暗の像が入射され、これによって部品の形状及び
位置を判断する。以下順番に認識アルゴリズムを説明す
る。

部品の接続端子の先端部分の明暗の像をピツクアツプ
し、同図中ラインＡ−Ａ′,B−Ｂ′をひく。

部品本体の側面となるラインＣ−Ｃ′,D−Ｄ′をひ
く。

ラインＡ−Ａ′とＣ−Ｃ′の中間位置にラインＥ−
Ｅ′をひき、このラインに沿って撮像面上の明，暗のパ
ターンよりこの端子列の中点Ｇを求める。同様にライン
Ｂ−Ｂ′,D−Ｄ′間にラインＦ−Ｆ′をひき、その中点
をＨとする。

中点G,Hを結んだ線分の中点を演算し、その点をＩと
する。そしてこの点Ｉを部品の中心点と認識し、中心点
Ｉを予め設定した基準中心位置と比較することにより、
部品のX,Y方向の位置ずれ量を、ラインＧ−Ｈを同様に
予め設定した基準位置と比較することにより部品のθ方
向のずれ量をそれぞれ検出する。このように検出精度を
高めるため、部品本体のみではなく実際に回路パターン
にハンダ付けされる接続端子を見て位置ずれを検出す
る。

自動部品実装機のマウンタは、このX,Y,θの各ずれ量
を補正して部品をプリント配線基板上の所定の取付位置
へと実装する。

位置の認識の対象となる多端子部品としては、その寸
法が比較的大きいものでは、長い方で30mm程度の寸法を
有するものもある。そしてこの部品全体をパターンとし
て認識するため、CCD受光センサ側の分解能は、画角内
に部品の形状を全部入れる必要があるため、CCDの画素
数と部品の寸法とによって決定され、100μｍ程度とな
っているものが多い。

ここで部品の認識精度について見ると、上述ので中
点G,Hを求める際、CCDの撮像面上に投影された明，暗の
パターンより検出しているため、両端の接続端子間の中
点をとる方法に比較して両側端子のバラツキの影響を受
けず、高い検出精度を得ることができる。したがって明
暗パターンは数が多い程その中点を検出する精度を高く
することができる。また第４図のラインＡ−Ａ′,B−
Ｂ′の設定の際も、複数の接続端子それぞれの先端部の
位置を平均化して行うことにより、両側端子の先端どう
しを結ぶ方法に比較し、寸法誤差の影響を受けず、高い
検出精度を得ることができる。

以上の理由より、部品の位置認識を行う場合には、部
品の接続端子数が多い程、G,Hの検出精度すなわち部品
の位置ずれ検出精度を高くすることができ、検出精度は
接続端子数に比例して高くなることがわかる。

尚、上述の位置検出方法では、接続端子の明暗パター
ンから検出するＸ方向におけるG,H位置は高精度に検出
できるが、端子及び部品本体の形状から検出する各ライ
ンの位置精度はG,Hの検出精度よりもやや落ちる。した
がってＹ方向よりＸ方向の検出精度が高い。

次に上述の部品位置検出方法を第１図〜第３図の本発
明の実施例に実際に適用した場合について説明する。

コネクタ10をプリント配線基板１上に実装する場合、
電気的接続から見た要求としては、電気的接続端子13が
プリント配線基板１上の所定の接続用回路パターンに対
してシヨート等を生じることなく正確にハンダ付けされ
れば不都合は生じない。

したがってコネクタ10の取付位置精度は電気的接続端
子13の並び方向（Ｘ方向）については0.5mm程のきわめ
て狭いピツチで端子及び回路パターンが隣接するので高
い精度を必要とするが、接続端子13の長手方向（Ｙ方
向）の位置精度はＸ方向に比較して許容誤差範囲を大き
くとることができる。またθ方向は接続端子13と回路パ
ターンとの間にＸ方向のずれを生じるので、Ｘ方向と同
様に高精度が必要とされることになる。そして本発明で
は、Ｘ方向における位置検出は接続端子13で、Ｙ方向は
補強用接続端子14,14で行っている。

そして電気的接続端子13は、その数が多いため第４図
のように両側になくても、この端子群から上述した方法
（パターン認識）によって求められるＸ方向の位置検出
は高い精度を得ることができる。

また補強用接続端子14は、接続端子13に比較して数が
少ないため、Ｙ方向の部品位置検出精度もＸ方向におけ
る位置検出精度に比較して低下するが、前述のようにＹ
方向における位置検出誤差の許容範囲も大きいため、実
際上の問題とはならない。

次にコネクタ10の回転方向におけるずれθは、補強用
端子14,14によって検出することになるが、補強用端子1
4,14はそれぞれコネクタ10の長手方向両側に配されてい
て部品中心から最も離れた位置であり、この位置での誤
差の回転方向に対する影響は中心点Ｉとの距離によって
相殺され、したがって端子数の少ないことに起因する位
置検出精度の不足を中心からの距離によって補うことが
でき、θ方向の位置ずれを実質上十分な精度で検出する
ことができる。

したがって、コネクタのように電気的接続端子が一方
向にしか配されておらず、これのみによる位置検出では
十分な精度を得ることが困難な電気部品であっても、補
強用接続端子の形状を改良することにより、全体として
十分高い位置検出精度を得ることができ、超小型電気部
品の自動高密度実装においてきわめて有効である。

以上の実施例によれば、接続用フレキシブル基板11を
コネクタ上面より挿入接続する所謂縦型コネクタを例に
して説明したが、別の形態のコネクタであっても本発明
を適用することができる。

第５図〜第７図は本発明を、接続用フレキシブル基板
11をプリント配線基板１に平行な方向に挿入接続する横
型コネクタに適用した例を示すものである。

第５図は横型コネクタ20をプリント配線基板１上の所
定の取付位置に実装した状態を示す斜視図、第６図は第
５図において矢印ａで示す上方より見たコネクタの平面
図、第７図は第５図において矢印ｂ方向で示す側方より
見た側面図である。

各図から明らかなように、コネクタ20の正面にはフレ
キシブル基板11を挿入する開口部21が形成され、開口部
21の配されている反対側側面には、コネクタ20をプリン
ト配線基板１上の図示しない回路パターンへと接続する
複数の電気的接続端子13が所定のピツチ（たとえば0.5m
m）で配されている。

またコネクタ20両側面には前述の第１の実施例と同様
に複数本に分割された補強用接続端子14,14が配されて
いる。

したがって本実施例によっても、数の多い電気的接続
端子13によって接続端子13の並ぶＸ方向における位置検
出を行い、コネクタ20両端部に形成された補強用接続端
子14,14によって多少位置検出許容誤差範囲の大きいＹ
方向、すなわち接続端子13の長手方向における位置検出
を行う。また部品の回転方向すなわちθ方向について
は、部品中心点から最も離れた位置にある補強用接続端
子14,14によって本数の少ないことによる誤差を受けず
に高精度に位置検出を行うことができる。

また、プリント配線基板１への取付強度についても、
補強用接続端子14,14によって十分な強度を得ることが
できる。

尚、上述の各実施例によれば、いずれも本発明をコネ
クタに適用した場合を例にして説明したが、これに限定
されるものではなく、表面実装型小型部品で精度，強度
を要するものであれば本発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明における電気部品装置及び
その位置認識方法によれば、きわめて高い実装位置精度
を要求される表面実装型高密度実装用の小型部品におい
て、その位置検出を行うための位置ずれ検出パターン
を、電気部品のプリント配線基板上への取付強度を得る
ための補強用接続端子によって構成することにより、高
い位置検出精度を得ることができるとともに、プリント
配線基板への高い取付強度を得ることができ、電気部品
の中でも特に取付強度と高い位置精度を必要とするコネ
クタ等にはきわめて有効である。そして自動部品実装機
を用いた表面実装において、その小型化，高密度化を可
能とし、且つ作業工程の簡略化、製造コストの低減をは
かることができ、小型電子機器における回路基板の実装
において顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気部品装置をコネクタ部品に適用し
た第１の実施例を示す斜視図、第２図は第１図において
矢印ａ方向より見た上面図、第３図は第１図において矢
印ｂ方向より見た側面図、第４図は本発明に適用可能な
部品の位置ずれ検出方法を説明するための図、第５図は
本発明の他の実施例を示す斜視図、第６図は第５図にお
いて矢印ａ方向より見た上面図、第７図は第５図におい
て矢印ｂ方向より見た側面図、第８図は従来の一般的コ
ネクタを示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 尊英 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 実開 平１−165574（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板上にハンダ等の溶着処理のみによ
   って表面実装され、前記基板上の回路パターンに接続さ
   れる複数の接続端子と、前記回路基板に対する接続強度
   を高めるための補強用端子とを備え、前記補強用端子に
   前記電気部品の位置認識を行なうための複数の端子から
   なる検出パターンを形成し、前記接続端子と前記補強用
   端子のピッチを略同一ピッチにするとともに、該ピッチ
   を略0.5mm以下としたことを特徴とする電気部品装置。
2. 【請求項２】回路基板上に表面実装され、前記基板上の
   回路パターンに接続される複数の接続端子と前記回路基
   板に対する接続強度を高めるための補強用端子とを備え
   た電気部品の前記基板上の回路パターンに対する位置認
   識を行なう方法であって、前記接続端子及び前記補強用
   端子のパターンの形状を撮像して画像処理することによ
   り、前記電気部品の位置認識を行なうようにした電気部
   品の位置認識方法。