JP2013214636A - 部品実装方法及び部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バンプに対して透明なペーストが付着しているか否かを精度良く判断することができる部品実装方法及び部品実装装置を提供する。
【解決手段】ペースト付着工程を経た処理済部品３Ｂを光源２６で照明した状態で基準高さＨに位置合わせして下方から撮像する。照明光ｒの入射位置にペーストＰが存在する場合、ペーストＰに入射した照明光ｒはその表面で乱反射する他、ペーストＰ内への入射時及びペーストＰからの出射時におけるペーストＰの屈折率の影響を受け、ペーストＰが付着していない場合とは異なる方向へ反射する。そして、下面中心部Ｆ１の輝度レベルが下面外縁部Ｆ２の輝度レベルと略同一である場合、バンプ３ＢａにペーストＰが付着していると判断する一方、下面中心部Ｆ１の輝度レベルが下面外縁部Ｆ２の輝度レベルよりも低い場合、バンプ３ＢａにペーストＰが付着していないと判断する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、基板に部品を実装する部品実装方法及び部品実装装置に関するものである。

半導体素子等の電子部品を基板に実装する形態として、電子部品の下面に形成された半田バンプを基板上の電極に着地させた後、リフロー装置によって半田バンプを加熱・溶融させることによって電子部品と基板とを半田接合する部品実装方法が知られている。このような部品実装方法では、電極の表面が酸化した状態で半田接合を行うと溶融した半田が一様に濡れ広がりにくく接合不良が発生するおそれがあるため、これを防止すべくフラックスや半田ペースト等の半田接合補助剤（以下、「ペースト」と称する）を所定の膜厚に形成するペースト転写部を装置内に設け、このペースト転写部において形成されたペースト膜に半田バンプを上方から接触させてペーストを転写させたうえで、半田バンプを基板の電極に着地させて半田接合を行っている。

このように、半田バンプにペーストを転写させて部品を基板に実装する部品実装装置では、部品を基板に装着する前に半田バンプにペーストが確実に付着しているか否かの検査を行うようになっている。そしてその検査方法としては、半田バンプに照明光を下方から照射した状態でＣＣＤカメラ等の撮像装置で半田バンプの下面（電極との接触箇所）を撮像し、これにより得られた半田バンプの下面の画像を基にペーストの付着状態を検査する方法が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００３−６０３９８号公報

しかしながら前述の従来方法では、ペーストとして透明な色のものを用いた場合、次のような問題が生じていた。すなわち、透明のペーストは光の吸収率が低く且つ光を透過させるため、透明でないペーストでは吸収されていた光が吸収されずにその殆どが反射する。そのため、透明のペーストが付着した半田バンプの下面の撮像画像では、半田バンプとペーストが略同一の輝度レベルであらわされて両者を明瞭に判別することができず、ペーストが付着しているか否かの判断が困難になるという問題があった。

そこで本発明は、部品のバンプに付着させるペーストとして透明な色のものを用いた場合でも、バンプに対してペーストが付着しているか否かを精度良く判断することができる部品実装方法及び部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の部品実装方法は、バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出してバンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像してバンプに対するペーストの付着状態の判断を行ってから基板に部品を装着する部品実装装置を用いた部品実装方法であって、バンプにペーストが付着していない状態の部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得工程と、前記部品保持部材によって前記部品供給部から取り出した部品のバンプにペーストを付着させるペースト付着工程と、前記ペースト付着工程を経た部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ工程と、前記基準高さに位置合わせした部品を前記撮像手段により下方から撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行う判断工程とを含む。

本発明の請求項２に記載の部品実装方法は、請求項１に記載の部品実装方法であって、前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面外縁部の輝度レベルと比較して行う。

本発明の請求項３に記載の部品実装方法は、請求項１に記載の部品実装方法であって、前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記基準高さ取得工程において前記基準高さに位置させた部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルと比較して行う。

本発明の請求項４に記載の部品実装装置は、バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出してバンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像してバンプに対するペーストの付着状態の判断を行ってから基板に部品を装着する部品実装装置であって、バンプにペーストが付着していない状態の部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得手段と、バンプにペーストを付着させるための処理を行った部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段と、前記基準高さに位置合わせした部品を前記撮像手段により下方から撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行う判断手段とを備えた。

本発明の請求項５に記載の部品実装装置は、請求項４に記載の部品実装装置であって、前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面外縁部の輝度レベルと比較して行う。

本発明の請求項６に記載の部品実装装置は、請求項４に記載の部品実装装置であって、前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記基準高さ取得手段において前記基準高さに位置させた部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルと比較して行う。

本発明では、バンプにペーストを付着させる前の当該バンプの下面中心部の輝度レベルがその下面外縁部の輝度レベルよりも低くても、その部分にペーストが付着すれば照明光が乱反射して輝度レベルが高くなることを利用しており、バンプにペーストが付着していない状態の部品の当該バンプの下面中心部の輝度レベルがその下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる基準高さを取得し、バンプにペーストを付着させるための処理がなされた部品を基準高さに位置合わせし、位置合わせした部品を下方から撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行うことにより、透明なペーストを用いた場合であってもペーストの付着状態の判断を精度良く行うことができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の部分側面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の部品認識ユニットの断面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御装置のブロック図 本発明の一実施の形態における基準データの取得工程を示したフロー図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における基準データ取得動作を示す説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における基準データ取得動作を示す説明図 本発明の一実施の形態における部品実装工程を示したフロー図 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）本発明の一実施の形態におけるペースト付着動作を示す説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における検査工程を示す説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装動作を示す説明図

まず、図１を参照して部品実装装置の全体構造について説明する。部品実装装置１は、上面に電極２ａが形成された基板２を水平面内の一の方向（Ｘ方向とする）に搬送して所定の実装作業位置に位置決めし、当該位置にて電極２ａ上に電子部品等の部品３の下面３ｂに複数形成された球状の半田バンプ３ａ（以下、単に「バンプ３ａ」と称する（図２））を接触させることによって基板２に部品３を装着する。この部品実装装置１は基台４、基台４上に設けられた基板搬送部５、部品供給部としての複数のテープフィーダ７、ペースト転写部８、実装ヘッド１６、部品撮像ユニット２４及び各部の作動制御を行う制御装置２８（図４）等から構成されている。

図１において、基板搬送部５は基台４上でＸ方向と直交するＹ方向に対向してＸ方向に延びた一対の搬送コンベア支持部材６と、一対の搬送コンベア支持部材６にそれぞれ取り付けられた搬送コンベア６ａから成る。上流側の装置での作業を終えた基板２は搬送コンベア６ａに乗り移り、その両側を搬送コンベア６ａによって下方から支持された状態でＸ方向に搬送され、所定の実装作業位置にて位置決めされる。

図１において、各テープフィーダ７は基台４のＹ方向に対向する両端部にＸ方向に整列して設けられており、搬送コンベア支持部材６側の上端部には上方が開口した部品供給口７ａが形成されている。テープフィーダ７は部品供給口７ａに部品３を連続的に供給する。

図１、図２において、ペースト転写部８は基台４のＹ方向の一端側においてテープフィーダ７に隣接して配設され、ベース部９と、ベース部９上に配設され上面にフラックスや半田ペースト等の半田接合補助剤（以下、「ペーストＰ」と称する）が供給される転写テーブル１０と、転写テーブル１０の上方に配設されたスキージヘッド１１から成る。転写テーブル１０は上面が平滑になっており、内蔵された駆動機構（不図示）によってベース部９上をＹ方向に移動可能となっている。スキージヘッド１１は、内蔵された昇降機構（不図示）によって個別に昇降可能な第１スキージ部材１１Ａ、第２スキージ部材１１Ｂを備えている。なお、本実施の形態においては光の透過率が高い透明な色のペーストＰが用いられる。

図１において、ヘッド移動機構１２は基台４のＸ方向の一端部にＹ方向に延びて設けられたＹ軸テーブル１３と、Ｘ方向に延び、Ｙ軸テーブル１３に一端が取り付けられてＹ軸テーブル１３に沿って移動自在な２つのＸ軸テーブル１４と、各Ｘ軸テーブル１４をＸ方向に移動自在に設けられた移動プレート１５から成り、実装ヘッド１６は各移動プレート１５に取り付けられている。また、各移動プレート１５には下方に撮像面を有する基板認識カメラ１７（図２も参照）が取り付けられている。

図２において、実装ヘッド１６は複数の保持ヘッド１８から成り、各保持ヘッド１８の下方には部品保持部材としての吸着ノズル１９が装着されている。実装ヘッド１６には図示しないアクチュエータから成る吸着機構２０、昇降機構２１及びノズル回転機構２２が内蔵されており、これらの各機構によって吸着ノズル１９は部品３の吸着及びその解除、昇降（矢印ａ）、垂直方向（Ｚ方向）を軸心とした水平方向への回転（矢印ｂ）が可能となっている。

図１、図３において、部品撮像ユニット２４は、基台４上であってテープフィーダ７と搬送コンベア支持部材６との間に配設され上方が開口した筐体２３内に備えられており、上方に撮像面２５Ａを有する部品認識カメラ２５と、筐体２３内において部品認識カメラ２５の上方に配設された照明手段としての光源２６から成る。

光源２６は平面視して部品認識カメラ２５を四方から取り囲むように筐体２３の内壁に複数配設されており、筐体２３の側方からその内部側（斜め上方）に向けて照明光ｒを照射する。図３、図６（ｂ）は便宜上、光源２６の図示を一部省略している。また、基台４上であって筐体２３のＸ方向に隣接する位置には、バンプ３ａの欠落等により認識の結果実装不可能と判断された部品３が回収される部品回収部２７が設けられている。

次に、図４を参照して制御系の構成を説明する。部品実装装置１に備えられた制御装置２８は、機構制御部２９、撮像制御部３０、画像処理部３１、照明制御部３２、記憶部３３、判断部３４、報知部３５及び表示処理部３６を有しており、表示処理部３６はモニタ等の表示部３７と接続されている。機構制御部２９は、搬送コンベア６ａの作動制御を行って基板２の搬送、ヘッド移動機構１２の作動制御を行って実装ヘッド１６のＸ及びＹ方向への移動、テープフィーダ７の作動制御を行って部品供給口７ａへの部品３の供給、実装ヘッド１６に内蔵された吸着機構２０、昇降機構２１及びノズル回転機構２２の作動制御を行って部品３の吸着、吸着の解除、吸着ノズル１９の昇降及び水平方向への回転、ペースト転写部８の作動制御を行って転写テーブル１０上でのペーストＰの塗膜形成処理を実行する。

撮像制御部３０は、基板認識カメラ１７及び部品認識カメラ２５の作動制御を行って、実装作業位置に位置決めされた基板２及び部品認識カメラ２５の上方に位置した部品３の撮像処理を実行する。基板認識カメラ１７及び部品認識カメラ２５によって得られた画像データは画像処理部３１に送られ画像認識処理がなされる。照明制御部３２は光源２６の作動制御を行って、部品認識カメラ２５による部品３の撮像時に光源２６から照明光ｒを照射する処理を実行する。

記憶部３３は実装動作プログラム３３ａ、基準データ取得プログラム３３ｂ及び検査プログラム３３ｃを記憶する。実装動作プログラム３３ａは、基板２を対象とした部品３の実装動作を実行する際に用いられるプログラムである。基準データ取得プログラム３３ｂは、バンプ３ａに対するペーストＰの付着状態の検査を行うにあたって、後述する基準データを取得する際に用いられるプログラムである。検査プログラム３３ｃは、バンプ３ａに対するペーストＰの付着状態を判断する際に用いられるプログラムである。部品実装装置１を構成する各機構は、これらのプログラムに基づいて制御装置２８を介して動作する。

判断部３４は、後述するバンプ３ａの下面の輝度レベルに基づいてバンプ３ａにペーストＰが付着しているか否かの判断を行う。報知部３５は、バンプ３ａにペーストＰが付着していないと判断部３４が判断した場合に当該判断部３４からの信号を受けて、その旨を表示部３７に表示するよう表示処理部３６に信号を送信する。表示処理部３６は報知部３５からの信号を受けて、表示部３７にその旨を表示するための処理を実行する。

以上の構成から成る部品実装装置１によれば、バンプ３ａを下面３ｂに有する部品３を吸着ノズル１９（部品保持部材）によってテープフィーダ７（部品供給部）から取り出してバンプ３ａにペーストＰを付着させた後、その部品３を光源２６（照明手段）で照明した状態で部品認識カメラ２５（撮像手段）により下方から撮像してバンプ３ａに対するペーストＰの付着状態の判断を行ってから基板２に部品３を装着する部品実装が実現される。以下、この具体的な動作について説明する。本実施の形態では、バンプ３ａに対するペーストＰの付着状態を判断するにあたり、その判断時に必要となる基準データを取得するための作業を部品実装動作前に行う。

基準データの取得作業について、図５〜図７を用いて説明する。まず、制御装置２８は実装ヘッド１６を部品供給口７ａの上方に移動させ、その位置から吸着ノズル１９を下降（矢印ａ１）させて部品供給口７ａに供給された部品３を吸着し、吸着ノズル１９を上昇（矢印ａ２）させて部品３を取り出す（ＳＴ１の部品取り出し工程）（図６（ａ））。次いで、制御装置２８は平面視して吸着ノズル１９が部品認識カメラ２５の上方に位置するよう実装ヘッド１６を移動させる（ＳＴ２の吸着ノズル位置合わせ工程）（図６（ｂ））。

次いで、制御装置２８は光源２６から照明光ｒを照射させた状態で、部品３（バンプ３ａにペーストＰを付着させる処理を行っていないので、以下、「未処理部品３Ａ」と称する）を保持した吸着ノズル１９を下降（矢印ａ１）させることにより、未処理部品３Ａのバンプ３Ａａに対して照明光ｒが側方から照射された状態となるようにする（ＳＴ３の照明工程）（図６（ｂ））。

図７（ａ）において、バンプ３Ａａの表面に入射する照明光ｒは、球状のバンプ３Ａａの中心点Ｏと当該照明光ｒの入射点Ｑを結ぶ仮想線Ｌに対する角度（入射角Θ１）と等しい角度（反射角Θ２）で反射する。制御装置２８は吸着ノズル１９を昇降（矢印ａ）させて、バンプ３Ａａの表面で反射した照明光ｒが撮像面２５Ａのうちバンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の垂直下方に位置する領域２５Ａａよりも、バンプ３Ａａの下面外縁部Ｅ２の垂直下方に位置する領域２５Ａｂに多く入射するように未処理部品３Ａの高さを調整する（ＳＴ４の部品高さ調整工程）。

つまり、バンプ３ａにペーストＰが付着していない状態の部品３（未処理部品３Ａ）を光源２６で照明した状態で、部品認識カメラ２５により下方から当該部品３を撮像したときに、バンプ３ａの下面中心部の輝度レベルがそのバンプ３ａの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなるように部品３の高さを調整し、調整後の部品３の高さ（撮像面２５Ａに対する未処理部品３Ａの下面３Ａｂの高さ）を基準高さＨとして取得する（ＳＴ５の基準高さ取得工程）。なお、取得した基準高さＨは基準データとして記憶部３３に記憶される。

図７（ｂ）は、基準高さＨに位置する未処理部品３Ａを部品認識カメラ２５により下方から撮像したときに得られる画像を示しており、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルは下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低く（つまり暗く）あらわされている。なお、一般にバンプは部品の下面に複数形成されるので、未処理部品３Ａを撮像したときに全てのバンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルが下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなるよう未処理部品３Ａの高さを調整する。また、未処理部品３Ａの高さの調整は、バンプ３Ａａの下面３Ａｂの画像を表示部３７に表示させ、当該画像をオペレータが視認しながら吸着ノズル１９を昇降させて行うようにしてもよい。

基準高さＨとしては、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１に照明光ｒが入射しないことによってその下面中心部Ｅ１の輝度レベルが下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品３Ａの高さを選定してもよい。また、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１に照明光ｒが入射しても、その反射光が下面中心部Ｅ１の垂直下方に位置する撮像面２５Ａの領域２５Ａａに入射しないことによって、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルが下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品３Ａの高さを選定してもよい。要は、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルがその下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品３Ａの高さを基準高さＨとすればよい。また、部品３の本体サイズ、バンプサイズ、照明角度等に基づいて設計的（幾何学的）に基準高さＨを取得してもよい。

基準高さＨを取得したならば、次に、ペーストＰの付着状態の検査を含む部品実装動作を行う。この部品実装動作について、図８〜図１０を用いて説明する。まず、制御装置２８は搬送コンベア６ａによって基板２を実装作業位置に搬送して位置決めし（ＳＴ６の基板搬送工程）、位置決めした基板２の上方に実装ヘッド１６を移動させ、基板認識カメラ１７によって基板２を上方から撮像する（ＳＴ７の基板撮像工程）。

基板２を撮像したならば、制御装置２８は前述の（ＳＴ１）と同様に、実装対象となる部品３を供給するテープフィーダ７の部品供給口７ａの上方まで実装ヘッド１６を移動させ、吸着ノズル１９で部品３を吸着して取り出す（ＳＴ８の部品取り出し工程）。次いで、制御装置２８は吸着ノズル１９によってテープフィーダ７から取り出した部品３のバンプ３ａにペーストＰを付着させる動作を実行する（ＳＴ９のペースト付着工程）。

図９を用いて、ペースト転写部８におけるペーストＰの成膜動作及び付着動作について説明する。図９（ａ）は、成膜動作の開始前に第１スキージ部材１１Ａ、第２スキージ部材１１Ｂが転写テーブル１０上の端部（この例では右側）に位置し、両スキージ部材間にペーストＰが掻き集められた状態を示している。成膜動作の開始に際しては、制御装置２８は第１スキージ部材１１Ａの下端部と転写テーブル１０の上面との間の隙間ｇを、バンプ３ａに適正量のペーストＰを付着させるのに適正な膜厚ｔになるよう第１スキージ部材１１Ａを昇降（矢印ｃ）させるとともに、膜形成時のペーストＰの流動を妨げないよう、第２スキージ部材１１Ｂを昇降させる（矢印ｄ）。

次いで図９（ｂ）に示すように、制御装置２８は駆動機構を介して転写テーブル１０を矢印ｅ方向に移動させる。これにより、転写テーブル１０上においてペーストＰが第１スキージ部材１１Ａによって延展され、膜厚ｔのペースト塗膜Ｐａが形成される。そして図９（ｃ）に示すように、制御装置２８は吸着ノズル１９をペースト塗膜Ｐａ上に移動させ、この位置で吸着ノズル１９を下降（矢印ａ１）させることによってバンプ３ａにペーストＰを転写（付着）させる。ペースト転写後、制御装置２８は吸着ノズル１９を上昇（矢印ａ２）させることで（図９（ｄ））、ペーストＰの付着動作は完了する。なお、バンプ３Ｂａに付着したペーストＰの表面は凹凸状になっている（図１０（ａ））。

ペーストＰの付着動作を繰り返すにつれ、ペースト塗膜Ｐａの表面は荒れた状態となる。かかる場合、図９（ｅ）に示すように、制御装置２８は第２スキージ部材１１Ｂを下降（矢印ｄ２）させてその下端部を転写テーブル１０の上面に接地させ、その状態で転写テーブル１０を矢印ｆ方向に移動させることによって、ペーストＰが一端に掻き集められた状態（図９（ａ））に戻る。その後、前述の動作を行うことで所望の膜厚のペースト塗膜Ｐａが再度形成される。

前述したペーストＰの付着動作においては、バンプ３ａのサイズのばらつきやペースト塗膜Ｐａの表面が荒れた状態で付着動作を行うこと等に起因して、バンプ３ａに充分な量のペーストＰが付着しない事態が起こり得る。そのため、本実施の形態ではペーストＰの付着動作処理を終えた部品３（以下、「処理済部品３Ｂ」と称する）に対して、以下に説明するペーストＰの付着状態の検査を行う。

まず、制御装置２８は（ＳＴ９）のペースト付着工程を経た処理済部品３Ｂを保持した吸着ノズル１９を部品認識カメラ２５の上方に移動させた後、吸着ノズル１９を下降させて処理済部品３Ｂを光源２６で照明した状態で基準高さＨに位置合わせする（ＳＴ１０の基準高さ位置合わせ工程）。そして、基準高さＨに位置合わせした処理済部品３Ｂを部品認識カメラ２５により下方から撮像する（ＳＴ１１の撮像工程）。

ここで、照明光ｒが入射する位置にペーストＰが存在する場合、図１０（ａ）に示すように、ペーストＰの表面に入射した照明光ｒはその凹凸状の表面で乱反射する他、ペーストＰ内を通過してバンプ３Ｂａに到達し、当該バンプ３Ｂａの表面で反射してペーストＰの表面から外界に出射する。このとき、ペーストＰ内への入射時及びペーストＰからの出射時におけるペーストＰの屈折率の影響を受け、ペーストＰが付着していない場合とは異なる方向へ照明光ｒが反射して部品認識カメラ２５の撮像面２５Ａに入射する。図中、破線であらわす照明光ｒは、バンプ３ＢａにペーストＰが付着していないと仮定した場合の光路を示している。

このような状況下で基準高さＨに位置する処理済部品３Ｂを下方から撮像すると、図１０（ｂ）に示すように、バンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルと下面外縁部Ｆ２の輝度レベルは、撮像面２５Ａに対して無作為に入射する照明光ｒ（乱反射光）の影響を受けて略同一になる。なお、バンプ３ａにペーストＰが付着していない状態の部品３（未処理部品３Ａ）を基準高さＨに位置させた状態で下方から撮像したとき、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルはその下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くあらわされる（図７（ｂ））。

すなわち、本実施の形態ではバンプ３ａにペーストＰが付着している場合とそうでない場合とで、基準高さＨに位置する部品３のバンプ３ａに向かう照明光ｒの反射方向（反射する角度）が異なることに起因して、部品３のバンプ３ａの下面中心部の輝度レベルに差異が生じることを利用してペーストＰの付着状態を判断するようにしている。つまり、下面中心部Ｆ１の輝度レベルが下面外縁部Ｆ２の輝度レベルと略同一である場合、判断部３４はバンプ３ＢａにペーストＰが付着していると判断する。その一方、下面中心部Ｆ１の輝度レベルが下面外縁部Ｆ２の輝度レベルよりも低い場合、判断部３４はバンプ３ＢａにペーストＰが付着していないと判断する。

このように、本実施の形態においては、部品認識カメラ２５により撮像して得られるバンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルに基づいてペーストＰの付着状態の判断を行うようにしている（ＳＴ１２の判断工程）。そして、判断部３４における具体的な判断は、部品認識カメラ２５により撮像して得られる画像中のバンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルを、同じく部品認識カメラ２５により撮像して得られる画像中のバンプ３Ｂａの下面外縁部Ｆ２の輝度レベルと比較して行う。

また、バンプ３ａの下面中心部の輝度レベルに基づいたペーストＰの付着状態の判断として、次のような方法を用いることもできる。まず、（ＳＴ５）の基準高さ取得工程において基準高さＨに位置する未処理部品３Ａを部品認識カメラ２５により下方から撮像し、図７（ｂ）に示す未処理部品３Ａの下面３Ａｂの画像を取得する。そして、取得した画像を基にバンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベル（以下、「基準輝度レベル」と称する）を取得し、基準輝度レベルを基準データとして記憶部３３に記憶する。

次に、部品実装動作として（ＳＴ６）〜（ＳＴ１１）の動作を実行後、制御装置２８は部品認識カメラ２５により撮像して得られる画像中の処理済部品３Ｂのバンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルを、記憶部３３に記憶された基準輝度レベルと比較する。ここで、前述のとおりペーストＰが付着した状態で撮像された基準高さＨに位置する処理済部品３Ｂのバンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルは、撮像面２５Ａに対して無作為に入射する照明光ｒの影響を受け、基準高さＨに位置する未処理部品３Ａを撮像して得られるバンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベル（基準輝度レベル）よりも高くなることから、バンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルが基準輝度レベルよりも高い場合、判断部３４はバンプ３ＢａにペーストＰが付着していると判断する一方、下面中心部Ｆ１の輝度レベルが基準輝度レベルと略同一である場合、バンプ３ＢａにペーストＰが付着していないと判断する。

判断部３４がバンプ３ＢａにペーストＰが付着していると判断したならば、制御装置２８は実装ヘッド１６を基板２の上方に移動させ、吸着ノズル１９を下降（矢印ａ１）させて実装作業位置に位置決めされた基板２の電極２ａ上に処理済部品３Ｂのバンプ３Ｂａを、ペーストＰを介して接触させる（ＳＴ１３の部品装着工程）（図１１（ａ））。

この部品装着の際には、（ＳＴ７）において基板認識カメラ１７で撮像した基板２の画像を基に演算した実装作業位置における基板２の位置ずれ補正量と、（ＳＴ１１）において部品認識カメラ２５で撮像した処理済部品３Ｂの画像を基に演算した吸着ノズル１９に対する処理済部品３Ｂの位置ずれ補正量とを加味したうえで処理済部品３Ｂの装着が行われる。そして、部品装着後の基板２は下流に設けられたリフロー装置（不図示）に搬入され、当該装置でバンプ３ａを加熱・溶融させて基板２と部品３を半田接合させることにより（ＳＴ１４の半田接合工程）、部品実装動作は完了する。

一方、（ＳＴ１２）においてペーストＰが付着していないと判断した場合、判断部３４は報知部３５に信号を送信し、報知部３５はバンプ３ＢａにペーストＰが付着していない旨を表示部３７に表示するよう表示処理部３６に信号を送信する。表示処理部３６は報知部３５からの信号を受けて表示部３７にその旨の表示を行うための処理を実行し、表示部３７を介してオペレータにその旨の報知を行う（ＳＴ１５の報知工程）。

これとともに、制御装置２８は実装ヘッド１６を部品回収部２７の上方まで移動させ、当該位置で吸着ノズル１９による処理済部品３Ｂの吸着を解除して当該処理済部品３Ｂを部品回収部２７に投入（矢印ｈ）する（ＳＴ１６の部品投入工程）（図１１（ｂ））。報知を受けたオペレータは部品実装装置１の稼動を一時停止させ、回収された処理済部品３Ｂのバンプ３Ｂａや転写テーブル１０上のペーストＰの塗膜状態を確認する。そして、ペースト付着ミスの原因が分かった場合はその解消作業を行った後、（ＳＴ８）からの動作を実行させる。なお、処理済部品３Ｂを部品回収部２７に投入せずに転写テーブル１０の上方に移動させ、（ＳＴ９）のペースト付着工程を繰り返し行ってもよい。

上記構成において、制御装置２８は、バンプ３ａにペーストＰが付着していない状態の部品３（未処理部品３Ａ）を光源２６（照明手段）で照明した状態で、部品認識カメラ２５（撮像手段）により下方から当該部品３を撮像したときに、バンプ３ａ（３Ａａ）の下面中心部Ｅ１の輝度レベルがそのバンプ３ａの下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなる部品３の高さを基準高さＨとして取得する基準高さ取得手段となっているとともに、バンプ３ａにペーストＰを付着させるための処理を行った部品３（処理済部品３Ｂ）を光源２６で照明した状態で基準高さＨに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段になっている。また、制御装置２８（判断部３４）は、基準高さＨに位置合わせした部品３を部品認識カメラ２５により下方から撮像して得られるバンプ３ａ（３Ｂａ）の下面中心部Ｆ１の輝度レベルに基づいてペーストＰの付着状態の判断を行う判断手段となっている。

以上のように、本発明は基準高さに位置する部品のバンプに入射する照明光がペーストの影響を受けて乱反射するか否かによって、撮像手段によって撮像して得られるペーストが付着している状態のバンプの下面の輝度レベルと、ペーストが付着していない状態のバンプの下面の輝度レベルに差異が生じることを利用してペーストの付着状態の判断を行うようにしている。これにより、透明なペーストを用いた場合であっても、バンプに対するペーストの付着状態を精度良く判断することができる。

本発明の部品実装方法及び部品実装方法によれば、部品のバンプにペーストを付着させて基板の電極に実装する部品実装分野において有用である。

１ 部品実装装置
２ 基板
３ 部品
３ａ バンプ
７ テープフィーダ（部品供給部）
１９ 吸着ノズル（部品保持部材）
２５ 部品認識カメラ（撮像手段）
２６ 光源（照明手段）
２８ 制御装置（基準高さ取得手段、基準高さ位置合わせ手段）
３４ 判断部（判断手段）
Ｅ１，Ｆ１ バンプの下面中心部
Ｅ２，Ｆ２ バンプの下面外縁部
Ｐ ペースト

Claims (6)

1. バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出してバンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像してバンプに対するペーストの付着状態の判断を行ってから基板に部品を装着する部品実装装置を用いた部品実装方法であって、
   バンプにペーストが付着していない状態の部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得工程と、
   前記部品保持部材によって前記部品供給部から取り出した部品のバンプにペーストを付着させるペースト付着工程と、
   前記ペースト付着工程を経た部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ工程と、
   前記基準高さに位置合わせした部品を前記撮像手段により下方から撮像する撮像工程と、
   前記撮像工程により撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行う判断工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
2. 前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面外縁部の輝度レベルと比較して行うことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
3. 前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記基準高さ取得工程において前記基準高さに位置させた部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルと比較して行うことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
4. バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出してバンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像してバンプに対するペーストの付着状態の判断を行ってから基板に部品を装着する部品実装装置であって、
   バンプにペーストが付着していない状態の部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得手段と、
   バンプにペーストを付着させるための処理を行った部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段と、
   前記基準高さに位置合わせした部品を前記撮像手段により下方から撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行う判断手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
5. 前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面外縁部の輝度レベルと比較して行うことを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。
6. 前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルを、前記基準高さ取得手段において前記基準高さに位置させた部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる画像中のバンプの下面中心部の輝度レベルと比較して行うことを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。

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