JP2004003995A - Substrate detecting sensor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure the detecting of a wiring substrate without adjusting sensor's detecting position even when there are notches or attachment pits formed on the wiring substrate, or there are other objects with high reflectivity behind the wiring substrate. <P>SOLUTION: The sensor, comprising a light projecting element 1, a light projection lens 2, a light-receiving element 3 and a light-receiving lens 4, detects whether or not there is a wiring substrate 5 on positions separated only at a prescribed distance from the light projecting element 1 using triangular surveying method. By irradiating outgoing light from the light projecting element 1 on the wiring substrate 5 through the light projection lens 2 to form a elliptic detecting point 6, the reflecting light reflected by the detecting point 6 is made imaged on the light-receiving element 3 through the light-receiving lens 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体装置の製造においてチップ実装機に付設した基板搬送機などに設けられ、基板の有無を検出する基板検出センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体装置の製造においては、配線基板上に半導体チップをマウントするチップ実装機があり、このチップ実装機に配線基板を供給するために搬送する基板搬送機が用いられている。この基板搬送機には、配線基板の有無などを検出してその検出信号に基づいて搬送動作を制御するために基板検出センサが一般的に設けられている。
【０００３】
この基板検出センサの取り付け部位周辺には、様々な部材が配設されているため、基板検出センサが配線基板以外の不所望な部材を誤検出しないように、基板検出センサとして反射式距離計測タイプのものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５８４９９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した反射式距離計測タイプの基板検出センサでは、投光素子から発せられた光が配線基板上で反射し、その反射光が受光素子に入射される。この時、投光素子からの出射光と配線基板上で反射した受光素子への入射光との角度差が、センサから配線基板までの距離と所定の関係にあることから、その角度差に基づいて計測距離を演算することにより、センサから配線基板までの離隔距離を計測することができる。この基板検出センサでは、その計測値が、予め登録された設定値に基づいて配線基板であるか否かを判断するようにしている。
【０００６】
一方、配線基板には切欠きや取り付け穴などが形成されているものがあり、このように基板までの距離を計測することにより基板の有無を検出するようにした基板検出センサの場合、配線基板の切欠きや取り付け穴が設けられた位置がセンサ検出点になると、その検出点で配線基板が存在しないことになるため、この場合、配線基板を検出することが不可能となる。
【０００７】
なお、前述した特許文献１に開示された発明では、配線基板に切欠きや取り付け穴が存在する場合の問題を解消するが、その特許文献１の発明では、基板検出センサの検出位置を可変調整しなければならない。
【０００８】
また、例えば配線基板の後方にその配線基板よりも反射率の高い物体が存在すると、基板検出センサでは、配線基板の後方に位置する反射率の高い物体からの反射光を検出することがあり、配線基板を確実に検出することが困難な場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、配線基板に形成された切欠きや取り付け穴などが存在したり、配線基板の後方などに反射率の高い他の物体が存在したりする場合でも、センサ検出位置を調整することなく、配線基板を確実に検出し得る基板検出センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、投光素子、投光レンズ、受光素子及び受光レンズからなり、三角測量方式を利用することにより前記投光素子から所定距離だけ離隔した位置に基板が存在するか否かを検出する基板検出センサであって、前記投光素子からの出射光を投光レンズを介して基板上に照射して楕円形状の検出ポイントを生成し、その検出ポイントで反射した反射光を受光レンズを介して受光素子に結像させることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、投光素子からの出射光を投光レンズを介して基板上に照射して楕円形状の検出ポイントを生成し、その検出ポイントで反射した反射光を受光レンズを介して受光素子に結像させることにより、基板に形成された切欠きや取り付け穴などが存在したり、基板の後方などに反射率の高い他の物体が存在したりする場合でも、投光素子から所定距離だけ離隔した位置に基板が存在するか否かを確実に検出できる。
【００１２】
前記構成において、投光素子は、赤色発光ダイオードと赤外発光ダイオードからなる複数個の発光ダイオードを相互に近接させて一直線状に配列した構成とすることが望ましい。赤色発光ダイオードは、作業者などが基板の検出位置を目視確認できるようにパイロット用として用いられ、また、赤外発光ダイオードは、基板の有無を実際に検出するセンシング用として用いられる。
【００１３】
前記構成において、受光素子は、前記投光素子を構成する発光ダイオードの配列方向と平行な分割線を持つ二分割フォトダイオードで構成することが望ましい。このようにすれば、楕円形状の検出ポイントは、その長軸方向がフォトダイオードの分割方向と一致した向きで受光素子に結像され、これにより検出精度の向上が図れる。
【００１４】
前記構成において、投光レンズ又は受光レンズのうち、少なくとも投光レンズを非球面トーリックレンズとすることが望ましい。非球面トーリックレンズとは、例えばＸ軸方向とＹ軸方向で曲率半径が異なるレンズ面を有するもので、本発明では、Ｘ軸方向で基板の検出ポイントにおいて焦点を結ぶように投光素子の出射光を絞り込み、Ｙ軸方向で前記検出ポイントにおいて若干焦点をずらすように投光素子の出射光が拡散することを抑制する形状のものを利用する。このようにすれば、楕円形状の検出ポイントを容易に生成することができる。
【００１５】
前記構成において、受光素子で受ける反射光量の増減に応じて投光素子の発光量を増減させるようにコントロールして一定の検出感度を確保するＯＦＦ防止回路を設けた構成とすることが望ましい。このＯＦＦ防止回路により、基板に形成された切欠きなどにより受光素子で受ける反射光量が少なくなれば、そのＯＦＦ防止回路の作動期間中、投光素子から出力される光量を増加させることによりその発光量を最適化することができる。
【００１６】
前記構成において、受光素子から出力されるパルス信号が所定個数連続して発生した時点でセンサ出力をＯＮするＯＮ遅延回路を設けた構成とすることが望ましい。このＯＮ遅延回路により、受光素子で受ける光について、外乱光と基板からの反射光とを区別化することができ、その外乱光による基板検出センサの誤動作を防止できる。また、ＯＮ遅延回路によりセンサ出力をＯＮする直前に、投光素子の発光を一旦停止させるようにした構成、あるいは、受光素子で受光するごとに投光素子の発光タイミングをランダムに変更するようにした構成とすることが望ましい。このようにすれば、外乱光と基板からの反射光との区別化がより一層確実に行える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４は本発明に係る基板検出センサの実施形態を示す。なお、以下の実施形態では、各種電子部品を搭載した配線基板を検出対象としているが、検出対象としては、前記配線基板以外の他の基板、例えば半導体ウェーハや他のプリント基板なども含む。
【００１８】
この実施形態の基板検出センサは、図１乃至図３に示すように発光ダイオード１ａ，１ｂの投光素子１と、その投光素子１の斜め前方に配置された投光レンズ２と、フォトダイオード３ａ，３ａの受光素子３と、その受光素子３の斜め前方に配置された受光レンズ４とで構成され、検出対象までの距離を測定する三角測量方式（図４参照）を応用することにより、配線基板５が投光素子から所定距離だけ離隔した位置に存在するか否かを検出する反射式光電センサである。
【００１９】
つまり、投光素子１から発せられた光が配線基板５上で反射し、その反射光が受光素子３に入射される。この時、投光素子１からの出射光と配線基板５上で反射した受光素子３の入射光との角度差が、センサから配線基板５までの距離と所定の関係にあることから、その角度差から計測距離を演算することにより、センサから配線基板５までの離隔距離を計測することができる。この基板検出センサでは、その計測値が、予め登録された設定値に基づいて配線基板５があるか否かを判断する。
【００２０】
投光素子１は、一つの赤色発光ダイオード１ａと二つの赤外発光ダイオード１ｂとを内部基板上に実装し、赤色発光ダイオード１ａの両側に赤外発光ダイオード１ｂを配置することにより三つの発光ダイオード１ａ，１ｂを相互に近接させて一直線状に配列させる。
【００２１】
赤色発光ダイオード１ａは、作業者などが配線基板５の検出位置を目視確認できるようにパイロット用として用いられ、配線基板５のセッティング時、この赤色発光ダイオード１ａにより配線基板５の切欠きや取り付け穴を避けるようにセンサを配線基板５を位置決め調整することが容易となる。なお、この基板検出センサでは、作業者による位置決め調整が容易なようにセグメント方式の表示部を設け、その表示部でセンサ位置を０を基準とした一方向へのずれをプラス表示し、他方向へのずれをマイナス表示するようにしている。
【００２２】
但し、この赤色発光ダイオード１ａのみでは照射光量が足らないので、照射パワーが大きい赤外発光ダイオード１ｂを付加する。従って、赤外発光ダイオード１ｂが、配線基板５の有無を実際に検出するセンシング用として用いられる。このように赤色発光ダイオード１ａを用いることにより作業性が向上し、また、赤外発光ダイオード１ｂを用いることにより、反射光が弱い黒色系の配線基板５を検出することも容易となる。
【００２３】
投光レンズ２は、赤色発光ダイオード１ａ及び赤外発光ダイオード１ｂからなる投光素子１からの出射光を配線基板５上の検出ポイント６で焦点を結ぶことにより配線基板５が投光素子１から所定距離だけ離隔した位置に存在するか否かを判定することが容易になるように、非球面トーリックレンズを使用する。
【００２４】
この非球面トーリックレンズを使用することにより、赤色発光ダイオード１ａ及び赤外発光ダイオード１ｂが一直線上に並ぶ配列方向と直交する方向では配線基板５の検出ポイント６において焦点を結ぶように投光素子１の出射光を絞込み、かつ、配列方向と一致する方向では配線基板５の検出ポイント６において若干焦点をずらすように投光素子１の出射光が拡散することを抑制できる。この非球面トーリックレンズを使用することにより、楕円形状の検出ポイント６を生成することが容易となる。
【００２５】
なお、受光レンズ４は、検出ポイント６で反射した反射光を受光素子３で結像させるためのもので、投光レンズ２と同様、非球面トーリックレンズを使用している。但し、この受光レンズ４については、一般的な凸レンズを使用することも可能である。
【００２６】
受光素子３は、投光素子１からの出射光が反射する配線基板６上の検出ポイント６で楕円形状の像が映し出される二分割のフォトダイオード３ａ，３ａで構成されている。この分割方向は、投光素子１における赤色発光ダイオード１ａと赤外発光ダイオード１ｂの配列方向と平行をなす。従って、楕円形状の像は、その長軸方向がフォトダイオード３ａ，３ａの分割方向と一致した向きで受光素子３に映し出される。このような向きで楕円形状の像が受光素子３に映し出されることにより検出精度を向上させることができる。
【００２７】
なお、赤色発光ダイオード１ａと赤外発光ダイオード１ｂが配列する方向に沿った投光素子１の幅と、フォトダイオード３ａの二分割方向に沿った受光素子３の幅、および投受光素子１，３の幅と一致した投受光レンズ２，４の幅をすべて同一としている。これにより、投光素子１から投光レンズ２を介して出力された光を検出ポイント６で反射させた反射光を受光レンズ４を介して受光素子３で効率よく検出することができる。
【００２８】
前記構成からなる基板検出センサの動作例を以下に詳述する。この基板検出センサにより、配線基板５の有無を検出するに際しては、投光素子１の赤色発光ダイオード１ａ及び赤外発光ダイオード１ｂからの出射光を投光レンズ２を介して配線基板５上に照射して楕円形状の検出ポイント６を生成し、その検出ポイント６で反射した反射光を受光レンズ４を介して受光素子３の二分割フォトダイオード３ａ，３ａで結像させる。
【００２９】
この時、二分割フォトダイオード３ａ，３ａに映し出された楕円形状の像の長軸中心が分割線ｍと一致すれば、二つのフォトダイオード３ａ，３ａで受ける光量が等しくなる。これに対して、二分割フォトダイオード３ａ，３ａに映し出された楕円形状の像の長軸中心が分割線ｍの左右いずれかにずれると、二つのフォトダイオード３ａ，３ａで受ける光量が異なることになる。このように二分割フォトダイオード３ａ，３ａで受ける光量の差に基づいて、投光素子１から所定距離だけ離隔した位置に配線基板５が存在するか否かを判定して基板検出センサをＯＮ／ＯＦＦする。
【００３０】
なお、前述では、基板検出センサから所定距離だけ離隔した位置に配線基板５が存在する場合を基準として基板検出センサの距離設定を行っているが、この距離設定はボリューム等を操作することにより調整可能である。つまり、前述の基板検出センサからの所定距離より近い位置あるいは遠い位置に基板検出センサの検出ポイント６を変更する場合には、ボリューム等を操作することによりその検出ポイント６の位置を設定変更可能としている。これにより、配線基板５の背後に位置するものをセンサ検出から排除する範囲を任意に選定することができる。
【００３１】
この配線基板５の検出時、配線基板５が存在して投光素子１からの出射光がその配線基板５上に照射された場合、基板検出センサによる検出ポイント６が配線基板５が存在する位置と一致するので、二つのフォトダイオード３ａ，３ａで受ける光量が等しくなる。この場合、配線基板５が存在するとして、センサ出力をＯＮとする。
【００３２】
また、配線基板５が存在するが投光素子１からの出射光が配線基板５よりも前方の物体、例えば配線基板５に実装された部品などに照射された場合、基板検出センサによる検出ポイント６が配線基板５が存在する位置よりも近い距離となるので、一方のフォトダイオード３ａ（例えば図２の左側のフォトダイオード３ａ）で受ける光量が他方のフォトダイオード３ａよりも多くなる。この場合も、配線基板５が存在するとして、センサ出力をＯＮとする。
【００３３】
これに対して、配線基板５が存在せず投光素子１からの出射光が配線基板５よりも後方の物体に照射された場合、基板検出センサによる検出ポイント６が配線基板５が存在するはずの位置よりも遠い距離となるので、前述の場合とは逆に、他方のフォトダイオード３ａ（例えば図２の右側のフォトダイオード３ａ）で受ける光量が一方のフォトダイオード３ａよりも多くなる。この場合には、配線基板５が存在せずに他の不要な物体を検出しているとして、センサ出力をＯＦＦとする。
【００３４】
このように一方のフォトダイオード３ａで受ける光量と他方のフォトダイオード３ａで受ける光量との差があるか否か、またその差がある場合、二つのフォトダイオード３ａ，３ａのうちいずれのフォトダイオード３ａで受ける光量が多いかでもって基板検出センサのＯＮ／ＯＦＦを決定する。
【００３５】
なお、この基板検出センサでは、受光素子３で受ける光量により投光素子１の発光量をコントロールし、検出面積が少なくても安定に検出できるようにし、一定の検出感度を確保する。つまり、この基板検出センサでは、ＯＦＦ防止回路を設けることにより、配線基板５に形成された切欠きなどにより受光素子３で受ける反射光量が少なくなれば、そのＯＦＦ防止回路の作動期間中、投光素子１から出力される光量を増加させることによりその発光量を最適化し、反射光量を一定に保持して基板検出センサの検出感度を一定にする。
【００３６】
この基板検出センサでは、投光素子１の赤色発光ダイオード１ａおよび赤外発光ダイオード１ｂをパルス信号の付与により発光させ、また、受光素子３のフォトダイオード３ａ，３ａからパルス信号を取り出すため、そのフォトダイオード３ａ，３ａに工場内のパトライト等による瞬間的な外乱光が入射した場合、その外乱光により基板検出センサが誤動作する可能性がある。
【００３７】
そこで、この瞬間的な外乱光による誤動作を未然に防止するため、基板検出センサにＯＮ遅延回路を付設している。このＯＮ遅延回路によりフォトダイオード３ａ，３ａから出力されるパルス信号において、所定個数（例えば７個）の立ち上がりパルスが連続して発生した場合に、センサ出力をＯＮとする。瞬間的な外乱光であれば、受光素子３からの出力が連続して発生することがないので、その場合にはセンサ出力をＯＦＦとし、外乱光の区別化が可能となる。
【００３８】
なお、このＯＮ遅延回路によりセンサ出力をＯＮする直前には、投光素子１の発光を一旦停止することにより外乱光の有無を検出するようにしている。このように投光素子１の発光を一旦停止させた状態で受光素子３で受光されることがあれば、それは投光素子１の発光による検出ポイント６からの反射光ではなく、外乱光であり、その場合にはセンサ出力をＯＮしない。一方、投光素子１の発光を一旦停止させた状態で受光素子３で受光されることがなければ、外乱光によるものではなく、投光素子１の発光による検出ポイント６からの反射光であるとしてそのセンサ出力をＯＮする。
【００３９】
半導体装置の製造におけるチップ実装機に配線基板を供給するために搬送する基板搬送機では、基板検出センサに近接させて他の光電センサを配置したレイアウトを採用している場合が多いことから、前述のパトライト等による瞬間的な外乱光のほか、他の光電センサからの光が外乱光として基板検出センサに干渉する可能性もある。
【００４０】
そこで、これら他の光電センサとの区別化を図って他の光電センサによる干渉を未然に防止するため、基板検出センサでは、他の光電センサ等からの外乱光あるいは配線基板５からの反射光のいずれであっても、受光素子３で受光するごとに投光素子１の発光タイミングをランダムに変更するようにしている。
【００４１】
従って、外乱光であれば、投光素子１の発光タイミングで連続して受光素子３で受光されることがないのに対して、配線基板５の検出ポイント６からの反射光であれば、投光素子１の発光タイミングで受光素子３により受光されるので、外乱光との区別化が実現容易となる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、投光素子、投光レンズ、受光素子及び受光レンズからなり、三角測量方式を利用することにより前記投光素子から所定距離だけ離隔した位置に基板が存在するか否かを検出する基板検出センサであって、前記投光素子からの光を投光レンズを介して基板上に照射して楕円形状の検出ポイントを生成し、その検出ポイントで反射した反射光を受光レンズを介して受光素子に結像させることにより、基板に形成された切欠きや取り付け穴などが存在したり、基板の後方などに反射率の高い他の物体が存在したりする場合でも、センサ検出位置を調整することなく、基板を確実に検出することができ、信頼性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で、基板検出センサを示す概略構成図である。
【図２】図１の投光素子と受光素子の配置関係を示す概略構成図である。
【図３】図１の投光素子の配列状態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の基板検出センサで利用する三角測量方式による距離計測を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１　投光素子
１ａ　赤色発光ダイオード
１ｂ　赤外発光ダイオード
２　投光レンズ
３　受光素子
３ａ　フォトダイオード
４　受光レンズ
５　配線基板
６　検出ポイント
ｍ　分割線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate detection sensor that is provided in, for example, a substrate transporter attached to a chip mounting machine in the manufacture of a semiconductor device and detects the presence or absence of a substrate.
[0002]
[Prior art]
For example, in the manufacture of semiconductor devices, there is a chip mounter that mounts a semiconductor chip on a wiring board, and a substrate transfer machine that conveys the wiring board to the chip mounter is used. This substrate transporter is generally provided with a substrate detection sensor for detecting the presence or absence of a wiring substrate and controlling the transport operation based on the detection signal.
[0003]
Since various members are disposed around the mounting portion of the board detection sensor, a reflection distance measuring type is used as the board detection sensor so that the board detection sensor does not erroneously detect an undesired member other than the wiring board. (See, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-358499A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned reflection type distance measurement type substrate detection sensor, the light emitted from the light emitting element is reflected on the wiring board, and the reflected light is incident on the light receiving element. At this time, since the angle difference between the light emitted from the light emitting element and the light incident on the light receiving element reflected on the wiring board has a predetermined relationship with the distance from the sensor to the wiring board, the angle difference is determined based on the angle difference. By calculating the measurement distance, the separation distance from the sensor to the wiring board can be measured. In this board detection sensor, it is determined whether or not the measured value is a wiring board based on a set value registered in advance.
[0006]
On the other hand, some wiring boards are formed with notches or mounting holes, and in the case of a board detection sensor configured to detect the presence or absence of a board by measuring the distance to the board in this way, If the position where the notch or the mounting hole is provided becomes the sensor detection point, the wiring board does not exist at the detection point, and in this case, it becomes impossible to detect the wiring board.
[0007]
In the invention disclosed in Patent Document 1 described above, the problem in the case where a notch or a mounting hole exists in the wiring board is solved. However, in the invention disclosed in Patent Document 1, the detection position of the board detection sensor is variably adjusted. Must.
[0008]
Also, for example, if there is an object having a higher reflectance than the wiring board behind the wiring board, the board detection sensor may detect reflected light from a high-reflectivity object located behind the wiring board, It may be difficult to reliably detect the wiring board.
[0009]
In view of the above, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and has as its object the presence of a notch or a mounting hole formed in a wiring board, or the reflection of the reflectance at the rear of the wiring board. An object of the present invention is to provide a board detection sensor that can reliably detect a wiring board without adjusting a sensor detection position even when another object that is high is present.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a technical means for achieving the object, the present invention includes a light emitting element, a light emitting lens, a light receiving element, and a light receiving lens, and is separated from the light emitting element by a predetermined distance by using a triangulation method. A substrate detection sensor that detects whether a substrate is present at a position, and irradiates the substrate with light emitted from the light emitting element via a light emitting lens to generate an elliptical detection point. The reflected light reflected at the detection point is imaged on a light receiving element via a light receiving lens.
[0011]
In the present invention, the light emitted from the light emitting element is irradiated on the substrate via the light emitting lens to generate an elliptical detection point, and the reflected light reflected at the detection point is transmitted to the light receiving element via the light receiving lens. By forming an image, even if there are notches or mounting holes formed on the substrate, or if there is another object with high reflectivity behind the substrate, it is separated from the light emitting element by a predetermined distance. It is possible to reliably detect whether or not the substrate exists at the determined position.
[0012]
In the above configuration, it is preferable that the light emitting element has a configuration in which a plurality of light emitting diodes including a red light emitting diode and an infrared light emitting diode are arranged close to each other in a straight line. The red light emitting diode is used for a pilot so that an operator or the like can visually confirm the detection position of the board, and the infrared light emitting diode is used for sensing for actually detecting the presence or absence of the board.
[0013]
In the above configuration, it is preferable that the light receiving element is constituted by a two-part photodiode having a dividing line parallel to the arrangement direction of the light emitting diodes constituting the light projecting element. With this configuration, the elliptical detection point is imaged on the light receiving element in a direction in which the major axis direction coincides with the division direction of the photodiode, thereby improving the detection accuracy.
[0014]
In the above configuration, it is desirable that at least the light projecting lens of the light projecting lens or the light receiving lens is an aspheric toric lens. The aspherical toric lens has a lens surface having a different radius of curvature in the X-axis direction and the Y-axis direction, for example. In the present invention, the light-projecting element emits light so as to be focused at a detection point on the substrate in the X-axis direction. A light having a shape that restricts emitted light and suppresses diffusion of light emitted from the light projecting element so as to slightly defocus at the detection point in the Y-axis direction is used. In this way, elliptical detection points can be easily generated.
[0015]
In the above configuration, it is preferable to provide an OFF prevention circuit that controls the light emitting amount of the light projecting element to increase or decrease according to the increase or decrease of the amount of reflected light received by the light receiving element, thereby ensuring a constant detection sensitivity. If the amount of reflected light received by the light receiving element decreases due to a notch or the like formed in the substrate due to the OFF prevention circuit, the amount of light output from the light emitting element is increased by increasing the amount of light output from the light emitting element during the operation of the OFF prevention circuit. The amount can be optimized.
[0016]
In the above configuration, it is preferable that an ON delay circuit that turns on the sensor output when a predetermined number of pulse signals output from the light receiving element are continuously generated is provided. With this ON delay circuit, the light received by the light receiving element can be distinguished from the disturbance light and the reflected light from the substrate, and the malfunction of the substrate detection sensor due to the disturbance light can be prevented. In addition, immediately before the sensor output is turned on by the ON delay circuit, the light emission of the light emitting element is temporarily stopped, or the light emission timing of the light emitting element is randomly changed each time light is received by the light receiving element. It is desirable to have a configuration in which: In this way, the disturbance light and the reflected light from the substrate can be more reliably distinguished.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 4 show an embodiment of a substrate detection sensor according to the present invention. In the following embodiments, a wiring board on which various electronic components are mounted is set as a detection target, but a detection target includes a board other than the wiring board, for example, a semiconductor wafer or another printed board.
[0018]
As shown in FIGS. 1 to 3, the substrate detecting sensor of this embodiment includes a light emitting element 1 of light emitting diodes 1a and 1b, a light emitting lens 2 disposed diagonally forward of the light emitting element 1, and a photodiode. By applying a triangulation method (see FIG. 4), which comprises a light receiving element 3a, 3a and a light receiving lens 4 disposed diagonally forward of the light receiving element 3, and measuring a distance to a detection target. This is a reflection-type photoelectric sensor that detects whether the wiring board 5 is located at a position separated from the light emitting element by a predetermined distance.
[0019]
That is, light emitted from the light projecting element 1 is reflected on the wiring board 5, and the reflected light is incident on the light receiving element 3. At this time, the angle difference between the light emitted from the light emitting element 1 and the incident light of the light receiving element 3 reflected on the wiring board 5 has a predetermined relationship with the distance from the sensor to the wiring board 5. By calculating the measurement distance from the difference, the separation distance from the sensor to the wiring board 5 can be measured. In this board detection sensor, it is determined whether or not the measured value is present based on the set value registered in advance.
[0020]
The light emitting element 1 has three light emitting diodes by mounting one red light emitting diode 1a and two infrared light emitting diodes 1b on an internal substrate and disposing the infrared light emitting diodes 1b on both sides of the red light emitting diode 1a. 1a and 1b are arranged in a straight line close to each other.
[0021]
The red light emitting diode 1a is used as a pilot so that an operator or the like can visually check the detection position of the wiring board 5, and when setting the wiring board 5, the red light emitting diode 1a is used to cut out or mount the wiring board 5. It is easy to adjust the positioning of the sensor with respect to the wiring board 5 so as to avoid the above. In this board detection sensor, a segment type display unit is provided so that an operator can easily perform positioning adjustment, and the sensor position is displayed in one direction with respect to 0 as a reference, and the other direction is displayed on the display unit. Is displayed as a minus.
[0022]
However, since only the red light emitting diode 1a does not provide enough irradiation light, an infrared light emitting diode 1b having a large irradiation power is added. Therefore, the infrared light emitting diode 1b is used for sensing for actually detecting the presence or absence of the wiring board 5. By using the red light emitting diode 1a in this way, the workability is improved, and by using the infrared light emitting diode 1b, it is easy to detect the black wiring board 5 with weak reflected light.
[0023]
The light projecting lens 2 focuses the light emitted from the light projecting element 1 composed of the red light emitting diode 1a and the infrared light emitting diode 1b at a detection point 6 on the wiring board 5 so that the wiring board 5 An aspheric toric lens is used so that it is easy to determine whether or not it is located at a position separated by a predetermined distance.
[0024]
By using this aspheric toric lens, the light emitting element 1 is focused so that the red light emitting diode 1a and the infrared light emitting diode 1b are focused at the detection point 6 of the wiring board 5 in a direction perpendicular to the arrangement direction in which the red light emitting diode 1a and the infrared light emitting diode 1b are aligned. The light emitted from the light projecting element 1 can be suppressed so that the light emitted from the light projecting element 1 is narrowed at the detection point 6 of the wiring board 5 in the direction coinciding with the arrangement direction. By using this aspheric toric lens, it becomes easy to generate an elliptical detection point 6.
[0025]
Note that the light receiving lens 4 is for forming an image of the reflected light reflected at the detection point 6 by the light receiving element 3, and uses an aspheric toric lens like the light projecting lens 2. However, a general convex lens can be used for the light receiving lens 4.
[0026]
The light receiving element 3 is composed of two divided photodiodes 3a, 3a that project an elliptical image at a detection point 6 on the wiring board 6 where the light emitted from the light projecting element 1 is reflected. This dividing direction is parallel to the arrangement direction of the red light emitting diodes 1a and the infrared light emitting diodes 1b in the light emitting element 1. Accordingly, the elliptical image is projected on the light receiving element 3 with the major axis direction coinciding with the division direction of the photodiodes 3a. The detection accuracy can be improved by displaying an elliptical image on the light receiving element 3 in such an orientation.
[0027]
Note that the width of the light emitting element 1 along the direction in which the red light emitting diode 1a and the infrared light emitting diode 1b are arranged, the width of the light receiving element 3 along the split direction of the photodiode 3a, and the light emitting and receiving elements 1, 3 The widths of the light projecting and receiving lenses 2 and 4 that match the widths of the above are all the same. Thereby, the light output from the light projecting element 1 via the light projecting lens 2 and reflected at the detection point 6 can be efficiently detected by the light receiving element 3 via the light receiving lens 4.
[0028]
An operation example of the substrate detection sensor having the above configuration will be described in detail below. When the presence or absence of the wiring board 5 is detected by the board detection sensor, light emitted from the red light emitting diode 1a and the infrared light emitting diode 1b of the light emitting element 1 is irradiated onto the wiring board 5 via the light projecting lens 2. Then, an elliptical detection point 6 is generated, and the reflected light reflected at the detection point 6 is imaged by the two-part photodiodes 3a, 3a of the light receiving element 3 via the light receiving lens 4.
[0029]
At this time, if the center of the major axis of the elliptical image projected on the two-part photodiodes 3a, 3a coincides with the dividing line m, the amounts of light received by the two photodiodes 3a, 3a become equal. On the other hand, when the center of the major axis of the elliptical image projected on the two-part photodiodes 3a, 3a is shifted to the left or right of the division line m, the light amounts received by the two photodiodes 3a, 3a differ. Become. As described above, based on the difference in the amount of light received by the two-part photodiodes 3a, 3a, it is determined whether or not the wiring board 5 exists at a position separated from the light emitting element 1 by a predetermined distance, and the board detection sensor is turned on / off. Turn off.
[0030]
In the above description, the distance of the board detection sensor is set based on the case where the wiring board 5 is located at a position separated by a predetermined distance from the board detection sensor. However, this distance setting is adjusted by operating a volume or the like. It is possible. That is, when the detection point 6 of the substrate detection sensor is changed to a position closer or farther than a predetermined distance from the above-described substrate detection sensor, the position of the detection point 6 can be changed by operating a volume or the like. I have. Thereby, a range in which the object located behind the wiring board 5 is excluded from the sensor detection can be arbitrarily selected.
[0031]
When the wiring board 5 is detected and the light emitted from the light emitting element 1 is irradiated on the wiring board 5 when the wiring board 5 is detected, the detection point 6 by the board detection sensor is set to the position where the wiring board 5 exists. Therefore, the amounts of light received by the two photodiodes 3a, 3a become equal. In this case, assuming that the wiring board 5 exists, the sensor output is turned ON.
[0032]
Further, when the wiring board 5 is present but the light emitted from the light projecting element 1 is irradiated on an object in front of the wiring board 5, for example, a component mounted on the wiring board 5, a detection point 6 Is closer than the position where the wiring board 5 is present, so that the amount of light received by one photodiode 3a (for example, the photodiode 3a on the left side in FIG. 2) is greater than that of the other photodiode 3a. In this case as well, the sensor output is turned ON, assuming that the wiring board 5 exists.
[0033]
On the other hand, when the light emitted from the light emitting element 1 is irradiated on an object behind the wiring board 5 without the wiring board 5, the detection point 6 by the board detection sensor should be present in the wiring board 5. , The amount of light received by the other photodiode 3a (for example, the photodiode 3a on the right side in FIG. 2) is larger than that of the one photodiode 3a. In this case, the sensor output is turned off, assuming that the wiring board 5 is not present and another unnecessary object is being detected.
[0034]
As described above, whether or not there is a difference between the amount of light received by one photodiode 3a and the amount of light received by the other photodiode 3a, and if there is a difference, which one of the two photodiodes 3a, 3a The ON / OFF of the substrate detection sensor is determined based on whether the amount of light received by the substrate detection sensor is large.
[0035]
In this substrate detection sensor, the amount of light emitted from the light emitting element 1 is controlled by the amount of light received by the light receiving element 3, so that stable detection can be performed even if the detection area is small, and a certain detection sensitivity is secured. In other words, in this board detection sensor, if the OFF prevention circuit is provided, if the amount of reflected light received by the light receiving element 3 due to the notch formed in the wiring board 5 decreases, the light is projected during the operation period of the OFF prevention circuit. By increasing the amount of light output from the element 1, the amount of light emission is optimized, the amount of reflected light is kept constant, and the detection sensitivity of the substrate detection sensor is made constant.
[0036]
In this substrate detection sensor, the red light emitting diode 1a and the infrared light emitting diode 1b of the light emitting element 1 emit light by applying a pulse signal, and the pulse signals are extracted from the photodiodes 3a, 3a of the light receiving element 3. When instantaneous disturbance light from a patrol light or the like in a factory enters the diodes 3a, 3a, the substrate detection sensor may malfunction due to the disturbance light.
[0037]
Therefore, in order to prevent a malfunction due to the instantaneous disturbance light, an ON delay circuit is added to the substrate detection sensor. When a predetermined number (for example, 7) of rising pulses are continuously generated in the pulse signals output from the photodiodes 3a, 3a by the ON delay circuit, the sensor output is turned ON. In the case of instantaneous disturbance light, the output from the light receiving element 3 does not occur continuously. In that case, the sensor output is turned off, and the disturbance light can be differentiated.
[0038]
Immediately before the sensor output is turned on by this ON delay circuit, the light emission of the light projecting element 1 is temporarily stopped to detect the presence or absence of disturbance light. If light is received by the light receiving element 3 in a state where the light emission of the light emitting element 1 is temporarily stopped as described above, it is not disturbance light but reflected light from the detection point 6 due to light emission of the light emitting element 1. In that case, the sensor output is not turned on. On the other hand, if the light is not received by the light receiving element 3 while the light emission of the light emitting element 1 is temporarily stopped, the light is not reflected by the disturbance light but reflected by the light emitted from the light emitting element 1 from the detection point 6. To turn on the sensor output.
[0039]
The board transporter that transports a wiring board to a chip mounter in the manufacture of semiconductor devices often adopts a layout in which another photoelectric sensor is arranged close to the board detection sensor. In addition to the instantaneous disturbance light caused by the patrol light, light from another photoelectric sensor may interfere with the substrate detection sensor as disturbance light.
[0040]
Therefore, in order to distinguish from these other photoelectric sensors and prevent interference by other photoelectric sensors beforehand, the substrate detection sensor generates disturbance light from other photoelectric sensors or reflected light from the wiring board 5. In any case, the light emission timing of the light emitting element 1 is randomly changed every time the light receiving element 3 receives light.
[0041]
Therefore, if the light is disturbance light, the light is not continuously received by the light receiving element 3 at the light emission timing of the light emitting element 1, whereas if the light is reflected from the detection point 6 of the wiring board 5, the light is emitted. Since the light is received by the light receiving element 3 at the light emission timing of the optical element 1, differentiation from disturbance light can be easily realized.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, a light projecting element, a light projecting lens, a light receiving element and a light receiving lens are provided, and by using a triangulation method, it is determined whether or not a substrate exists at a position separated from the light projecting element by a predetermined distance. A substrate detection sensor for detecting, by irradiating the light from the light projecting element onto the substrate through a light projecting lens to generate an elliptical detection point, the reflected light reflected at the detection point to a light receiving lens When the image is formed on the light-receiving element through the sensor, the sensor detection position can be detected even if there are notches or mounting holes formed on the substrate, or if there is another object with high reflectivity behind the substrate. The substrate can be reliably detected without adjusting the distance, and the reliability is greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a substrate detection sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an arrangement relationship between a light emitting element and a light receiving element in FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an arrangement state of the light projecting elements of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic configuration diagram for explaining distance measurement by a triangulation method used in the substrate detection sensor of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 light emitting element 1a red light emitting diode 1b infrared light emitting diode 2 light emitting lens 3 light receiving element 3a photodiode 4 light receiving lens 5 wiring board 6 detection point m dividing line

Claims (8)

投光素子、投光レンズ、受光素子及び受光レンズからなり、三角測量方式を利用することにより前記投光素子から所定距離だけ離隔した位置に基板が存在するか否かを検出する基板検出センサであって、前記投光素子からの出射光を投光レンズを介して基板上に照射して楕円形状の検出ポイントを生成し、その検出ポイントで反射した反射光を受光レンズを介して受光素子に結像させることを特徴とする基板検出センサ。A light emitting element, a light emitting lens, a light receiving element, and a light receiving lens, a substrate detection sensor that detects whether a substrate exists at a position separated by a predetermined distance from the light emitting element by using a triangulation method. Then, the light emitted from the light emitting element is irradiated on the substrate through the light emitting lens to generate an elliptical detection point, and the reflected light reflected at the detection point is transmitted to the light receiving element via the light receiving lens. A substrate detection sensor for forming an image. 前記投光素子は、赤色発光ダイオードと赤外発光ダイオードからなる複数個の発光ダイオードを相互に近接させて一直線状に配列した構成とした請求項１に記載の基板検出センサ。The substrate detecting sensor according to claim 1, wherein the light emitting element has a configuration in which a plurality of light emitting diodes including a red light emitting diode and an infrared light emitting diode are arranged close to each other and in a straight line. 前記受光素子は、前記投光素子を構成する発光ダイオードの配列方向と平行な分割線を持つ二分割フォトダイオードで構成した請求項２に記載の基板検出センサ。The substrate detection sensor according to claim 2, wherein the light receiving element is a two-part photodiode having a dividing line parallel to an arrangement direction of the light emitting diodes constituting the light projecting element. 前記投光レンズ又は受光レンズのうち、少なくとも投光レンズを非球面トーリックレンズとした請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板検出センサ。4. The substrate detection sensor according to claim 1, wherein at least the light projecting lens of the light projecting lens or the light receiving lens is an aspheric toric lens. 5. 前記受光素子で受ける反射光量の増減に応じて投光素子の発光量を増減させるようにコントロールして一定の検出感度を確保するＯＦＦ防止回路を設けた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板検出センサ。The OFF prevention circuit according to any one of claims 1 to 4, further comprising: an OFF prevention circuit that controls the light emitting amount of the light emitting element to be increased or decreased in accordance with the increase or decrease of the amount of reflected light received by the light receiving element to secure a constant detection sensitivity. The substrate detection sensor according to any one of the preceding claims. 前記受光素子から出力されるパルス信号が所定個数連続して発生した時点でセンサ出力をＯＮするＯＮ遅延回路を設けた請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板検出センサ。The substrate detection sensor according to any one of claims 1 to 5, further comprising an ON delay circuit that turns on a sensor output when a predetermined number of pulse signals output from the light receiving element are continuously generated. 前記ＯＮ遅延回路によりセンサ出力をＯＮする直前に、投光素子の発光を一旦停止させるようにした請求項６に記載の基板検出センサ。7. The substrate detection sensor according to claim 6, wherein the light emission of the light emitting element is temporarily stopped immediately before the sensor output is turned on by the ON delay circuit. 前記受光素子で受光するごとに投光素子の発光タイミングをランダムに変更するようにした請求項６又は７に記載の基板検出センサ。8. The substrate detection sensor according to claim 6, wherein the light emission timing of the light emitting element is randomly changed every time light is received by the light receiving element.

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