JP4312563B2

JP4312563B2 - 部品検査装置及び同装置を搭載した部品移動装置

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Publication number: JP4312563B2
Application number: JP2003341870A
Authority: JP
Inventors: 晴康藤田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2009-08-12
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Description

本発明は、BGA(Ball Grid Array)等、パッケージ面上にバンプと呼ばれる突起電極を有したエリアアレイ端子型の部品を検査する部品検査装置及び同装置を搭載した部品移動装置に関するものである。

従来から、BGA(Ball Grid Array)に代表されるようなパッケージ面上にバンプと呼ばれる突起電極を有したエリアアレイ端子型のパッケージ部品（電子部品）を移動可能なヘッドユニットにより吸着し、これを位置決めされたプリント基板上に搬送して実装するようにした表面実装機は一般に知られている。

この種の表面実装機では、バンプ高さの不揃いというこの種の部品に特有の不良を検知し、実装前に該不良を伴う部品を選別することが要求される。そのため、一般には、部品の各バンプの高さを画像認識に基づいて調べるために表面実装機に搭載された部品検査装置（例えば、特許文献１）を用いて事前にバンプ高さ不揃い（以下、バンプ不良という）を検知することが行われている。

上記部品検査装置は、図１３に示すように、部品Ｃを真下から撮像するラインセンサＪ１と、このラインセンサＪ１から部品Ｃへ向けて先広がりとなる漏斗状に形成された中間照明装置Ｊ２とを備え、この中間照明装置Ｊ２の内側から図中の矢印に示すように照明された部品Ｃを撮像するようになっている。この部品検査装置により部品Ｃに形成されたバンプＢｕは、その頂点部付近がドーナツ状に明るくされた図１４のような画像として撮像され、この明るくされた部分の形状、面積等を調べることにより、当該バンプ不良を検知するようになっている。
特開２０００−１８６９２２号公報

ところで、実装対象となる部品Ｃの中には、図１３に示すように、電極として表面が半球状のバンプＢｕと表面が平坦なパッドＰａとの双方を有するものがあり、この種の部品を上記部品検査装置により検査する場合、パッドＰａは、図１４に示すように、その下面が明るくされた状態で撮像されることとなる。このように撮像されたパッドＰａは、バンプ不良を検知する上で不要なものであり、特に上記のようにバンプＢｕの明るくされた部分の形状、面積等を調べる場合にバンプＢｕと混同されるおそれがあるため、撮像画像の中でバンプＢｕの像とパッドＰａの像とを正確に区別することが要請されている。

しかしながら、上記特許文献１の部品検査装置は、漏斗状に形成された中間照明装置Ｊ２から一様に照明光を照射しつつ、部品Ｃを撮像することとしているため、その撮像画像からバンプＢｕの像とパッドＰａの像とを区別することが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、バンプとパッドとを有する部品等であっても容易に検査することができる部品検査装置及び同装置を搭載した部品移動装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明は、部品を撮像可能な撮像手段と、この撮像手段の光軸の周囲に配置されて、部品へ向けて斜めに光を照射する照明手段とを備えた部品検査装置であって、上記照明手段には、複数の照明エリアが上記撮像手段の光軸周りに区画されているとともに、各照明エリアは、個別に点灯／消灯可能に構成され、上記撮像手段の撮像毎に各照明エリアを順次切換えて点灯させるように、各照明エリアの点灯タイミングと上記撮像手段の撮像タイミングとを制御する撮像制御手段を備え、上記撮像手段は、相対的に移動する部品をその移動方向と直交する方向に沿って走査して部品を撮像可能なラインセンサにより構成されており、上記撮像制御手段は、ラインセンサの走査の一ライン毎に各照明エリアを順次切換えて光を照射させるとともに、これらの順次切換えて光を照射させる各照明エリアの数量と、上記撮像手段により撮像した画像が正規の解像度を有するのに必要な予め設定された走査回数とを乗じた数を走査回数として設定すること（請求項１）を特徴とするものである。

本発明の別の態様は、上記部品検査装置と、部品を搬送する搬送手段とを備えていること（請求項２）を特徴とする部品移動装置である。

この部品移動装置は、部品を搬送してプリント基板上へ実装する搬送手段としてのヘッドユニットを備え、ヘッドユニットによる部品搬送中に上記部品検査装置による検査を行うようにした表面実装機であること（請求項３）が好ましい。

上記部品移動装置は、部品を検査ソケットまで搬送する搬送手段としてのヘッドユニットを備え、ヘッドユニットによる部品搬送中に上記部品検査装置による検査を行うようにした部品試験装置であること（請求項４）が好ましい。

本発明の部品検査装置によれば、複数の照明エリアによる照明条件下毎に撮像することができるため、撮像される部品がバンプを有する場合、撮像された複数の画像において、それぞれ照明エリアに対応して頂点付近における異なる位置が明るくされたバンプの像が得られる。したがって、これらの画像において異なる位置で明るくされた個所がバンプの像であることを検知することができる結果、バンプの像とそれ以外の部分の像とを容易に区別することができる。また、ラインセンサの走査毎に異なる照明エリアにより照明された部品を撮像することができるため、撮像された画像は、各照明エリアで照明された部品の撮像ラインが連続して並べられたものとなり、この画像から照明エリア毎の撮像ラインを抽出することにより、照明エリアに対応する複数の画像を得ることができる。これらの画像には、それぞれの照明条件に対応して頂点付近における異なる位置が明るくされたバンプの像と、それぞれ部品に対する同位置で明るくされたパッドの像とが映し出されることとなるため、これらの画像において異なる位置で明るくされた個所がバンプの像であることを検知することができる。

請求項２の部品移動装置によれば、上記部品検査装置により各照明エリアの照明条件下で個別に撮像された画像に基づいて部品を検査しつつ、当該部品を目的地まで搬送することができる。

請求項３の表面実装機によれば、上記部品検査装置により各照明エリアの照明条件下で個別に撮像された画像に基づいて部品を検査しつつ、当該部品をプリント基板へ実装することができる。

請求項４の部品試験装置によれば、上記部品検査装置により各照明エリアの照明条件下で個別に撮像された画像に基づいて部品を検査しつつ、当該部品を検査ソケットまで搬送することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明に係る部品検査装置が搭載される表面実装機（本発明に係る表面実装機）を概略的に示している。同図に示すように、実装機の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。

上記コンベア２の両側には、部品供給部４、５が配置されている。これらの部品供給部４、５のうち一方側（図１では上側）の部品供給部４にはＸ軸方向に多数列のテープフィーダー４ａが設けられている。各テープフィーダー４ａは、各々、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述のヘッドユニット６により部品が間欠的に取出されるようになっている。一方、他方側の部品供給部５には、Ｘ軸方向に所定の間隔を隔ててトレイ５ａ、５ｂがセットされている。各トレイ５ａ、５ｂには、各々QFP(Quad Flat Package)やBGA(Ball Grid Array)等のパッケージ型の部品が整列して載置されており、ヘッドユニット６による取出しが可能な状態となっている。

上記基台１の上方には、部品装着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、部品供給部４、５とプリント基板３が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。

すなわち、基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモ−タ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

上記ヘッドユニット６には、部品吸着用のノズル１６ａを先端に備えた複数のヘッド１６が設けられている。このヘッド１６は、ヘッドユニット６のフレームに対して昇降（Ｚ軸方向の移動）及びノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされ、図外のＺ軸サーボモータ等の昇降駆動手段及びＲ軸サーボモータ等の回転駆動手段により作動されるようになっている。なお、本実施形態では、ノズル１６ａが６本配設された構成を示している。

また、ヘッドユニット６には、各ノズル１６ａに吸着された部品に対して光を照射する透過用照明手段１７が設けられている。この透過用照明手段１７は、ヘッドユニット６の下面に固定された複数のＬＥＤ１７ａと、これらＬＥＤ１７ａを下方で被覆するように配置された拡散板１７ｂとを備え、各ＬＥＤ１７ａの照射光を部品の背面側（上方）から基台１側へ照射するようになっている。なお、上記拡散板１７ｂには、上記各ノズル１６ａの途中部がＺ軸方向移動及びＲ軸回りの回転が許容されるように挿通している。

さらに、上記基台１上であって、上記トレイ５ａ、５ｂの間には、部品供給部４、５から取出された部品を実装に先立って画像認識するための部品検査装置１８が設けられている。なお、この部品検査装置１８には、上記透過用照明手段１７も含まれることとなる。

部品検査装置１８は、基台１上に固定的に配設されており、図３に示すように、ヘッド１６に吸着された部品Ｃを撮像するカメラ３０と、部品撮像用の照明を与える照明ユニット３１とを備えている。以下、平面視略正方形の本体Ｈとこの本体Ｈの下面に形成された複数のバンプＢｕとを備えた部品Ｃを撮像する場合について説明する。

カメラ３０は、複数の撮像素子が一列に並ぶＣＣＤリニアセンサ（通称ラインセンサ）を備えたカメラで、撮像素子がＹ軸方向に並ぶように基台１上に配置されており、撮像素子の配列方向（主走査方向）と直交する方向（副走査方向；Ｘ軸方向）にヘッドユニット６を移動させることにより、各ヘッド１６に吸着されている部品をその下側から撮像するようになっている。

照明ユニット３１は、カメラ３０の上方に設けられており、ユニット３１の上部中央に配置される漏斗状照明手段３２ａ、同ユニット３１の内側部に配置される反射用照明手段３２ｂ、同ユニット３１の上部であって漏斗状照明手段３２ａの外側に配置される側方照明手段３２ｃの３種類の照明手段を備えている。

漏斗状照明手段３２ａは、同図に示すように中央に開口部を有し、上方へ向けて先広がりとなる漏斗形のフレームの内面に複数のＬＥＤ３３を備え、これらＬＥＤ３３を点灯させることにより部品検査装置１８の上方にある吸着部品Ｃに対してその下側から斜め方向に光を照射するように構成されている。また、漏斗状照明手段３２ａには、図４の（ａ）に示すように、４つの照明エリア３３ａ〜３３ｄがカメラ３０の光軸回りで９０°毎に区画されている。これら照明エリア３３ａ〜３３ｄは、それぞれを１つの区分として、個別に点灯／消灯可能に構成されている。

反射用照明手段３２ｂは、上記漏斗状照明手段３２ａの下側に配置されており、光源として横向きに並ぶ複数のＬＥＤ３４とハーフミラー３５とを有している。そして、前記ＬＥＤ３４からの光をハーフミラー３５で９０°屈折させることにより部品検査装置１８上方にある吸着部品Ｃに対してその真下から上記カメラ３０の光軸と平行する方向へ光を照射するように構成されている。

側方照明手段３２ｃは、漏斗状照明手段３２ａを取り囲むように複数のＬＥＤ３６を内向きに備えており、これらＬＥＤ３６を点灯させることにより、部品検査装置１８上方にある吸着部品Ｃに対してその側方から照明光を照射するように構成されている。また、側方照明手段３２ｃが吸着部品Ｃを側方から照明するに際して、各ＬＥＤ３６を支持するＬＥＤ支持円筒３２ｃ１は、図３に示すＡ位置まで上昇するようになっている。上記支持円筒３２ｃ１には、吸着部品Ｃを保持したヘッドユニット６がＸ軸方向に変位する場合に、当該吸着部品Ｃと支持円筒３２ｃ１の上縁部との衝突を避けるための切り欠き部３２ｃ２が形成され、この切欠き部３２ｃ２は、Ｘ軸方向で２個所配設されている。そして、側方照明手段３２ｃには、図４の（ａ）に示すように、４つの照明エリア３６ａ〜３６ｄがカメラ３０の光軸回りで９０°毎に区画されている。これら照明エリア３６ａ〜３６ｄは、それぞれを一つの区分として、個別に点灯／消灯可能に構成されている。

なお、上記漏斗状照明手段３２ａの代わりに図４の（ｂ）に示すようなドーム状照明手段３２ａ´を採用し、ドーム状のフレームの内面に複数個配置されるＬＥＤ３３´をカメラ３０の光軸回り９０°毎に４つの照明エリア３３ａ´〜３３ｄ´に区画し、それぞれを一つの区分として、個別に点灯／消灯可能構成してもよい。

ところで、上述した実装機には、図５に示すように、論理演算を実行する周知のＣＰＵ６１、そのＣＰＵ６１による制御プログラムなどを予め記憶するＲＯＭ６２及び様々なデータを一時的に記憶するＲＡＭ６３等から構成される制御手段（撮像制御手段）６０が設けられており、前記サーボモータ９、１５、ヘッドユニット６又は部品検査装置１８等は、全てこの制御手段により統括的に制御されることにより、予め記憶されたプログラムに従って一連の部品実装動作が実行されるようになっている。

ＣＰＵ６１は、部品に対する光の照射方向の数及び、それに応じたカメラ３０の走査回数を設定して、撮像タイミング及び照明点灯タイミングを制御する撮像制御手段６１ａを備え、さらにカメラ３０により撮像された画像から各照明方向に応じた画像を抽出する画像処理手段６１ｂと、撮像対象となる部品によって後述の図７に示すような処理を行うべく画像上の明度を検出する明度検出手段６１ｃと、明度の検出された各画像を後述の図８に示すように合成する画像合成手段６１ｄと、複数の照明条件下で個別に撮像された複数の画像全てにおいて、部品に対する同一個所で所定の明度を有する部分を検出し、この部分を明るくし、その他の部分を暗くする画像を各画像に基づいて生成する画像生成部６１ｅとを備えている。

ＲＯＭ６２は、カメラ３０の撮像タイミング及び透過用照明手段１７又は照明ユニット３１の各照明手段３２ａ〜３２ｃの点灯タイミングを上記ＣＰＵ６１により制御させるために、例えば、図６に示すようなタイミングチャートを記憶している。

図６は、制御手段の制御の一例として各照明エリア３３ａ〜３３ｄの照射タイミングを示すタイミングチャートである。

例えば、表面が半球状のバンプＢｕと表面が平坦なパッドＰａとを備えた部品ＣのバンプＢｕ高さを検知する場合には、バンプＢｕの像とパッドＰａの像とを区別するためにパッドＰａの像を省いた画像を得ることが好ましい。この場合、上記制御手段６０は、図６に示すように、カメラ３０の走査タイミング毎に漏斗状照明手段３２ａの照明エリア３３ａ〜３３ｄを順次切換えて点灯させるようになっている。具体的に制御手段によりカメラ３０の撮像毎に照明エリア３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが順に点灯し、これらが循環して点灯することとなる。このように撮像され、各照明エリア３３ａ〜３３ｄによる照明条件下毎の撮像ラインを個別に抽出した画像は、図７の（ａ）〜（ｄ）の各々右側に示すように、バンプＢｕの頂点近傍でかつ、照明エリア３３ａ〜３３ｄの内で点灯しているものによる光の照射位置（点灯している照明エリア３３ａ〜３３ｄに向いた位置）が部分的に明るくされたものとなる。これら４枚の画像においては、それぞれ部品に対する同位置においてパッドＰａの下面が明るくされており（以下、明部と称す）、これら明部は上記明度検出手段６１ｃにより検出され、この明度検出手段６１ｃの検出結果に応じて上記画像合成手段６１ｄが各明部を暗くするように明度を変更する。つまり、排他的論理和に相当する論理演算処理により、上記４枚の画像の全てにおいて明部と暗部の部分は暗くし、４枚の画像の中で一枚において明部となる部分は明るくするようにして各画像を合成することにより、バンプＢｕのみが明るくされた図８の（ａ）のような合成画像Ｇ１が得られるようになっている。なお、図７の（ａ）〜（ｄ）の各々右側に開示する各画像が正規の解像度を有しているのは、上記撮像制御手段６１ａが予め設定された走査回数に対して照明手段の数量（各照明エリア３３ａ〜３３ｄ；４個）を乗じた数を走査回数として設定しているため、撮像された画像から各照明ライン３３ａ〜３３ｄに対応して抽出された画像（撮像ラインを１／４にした画像）の撮像ラインの数量が正規のものとなるためである。

上記のように撮像制御手段６１ａは、バンプＢｕ又はパッドＰａ等、検知対象となる部位に応じて照射方向の異なる各照明手段１７、３３ａ〜３３ｃを選択的に照射させるとともに、これら照明手段１７、３３ａ〜３３ｃの照射タイミング及びカメラ３０の撮像タイミングを制御し、さらにカメラ３０の走査回数に対して選択された各照明手段１７、３３ａ〜３３ｃの数量を乗じた数を走査回数として設定するようになっている。なお、上記の例では、漏斗状照明手段３２ａの照明エリア３３ａ〜３３ｄを順次点灯させる場合について説明しているが、これに限定されることはなく、部品検査装置１８の上方をヘッドユニット６がＸ軸方向に１回移動することによる各ヘッド１６の吸着部品Ｃの撮像において、透過用照明手段１７と側方照明手段３２ｃ、反射用照明手段３２ｂと透過用照明手段１７、反射用照明手段３２ｂと側方照明手段３２ｃ又は、透過用照明手段１７と側方照明手段３２ｃのそれぞれをカメラ３０の走査タイミングに合せて適宜切換えて点灯させるようにすることも可能である。さらに、漏斗状照明手段３２ａにおける各照明エリア３３ａ〜３３ｄを全て点灯させた状態と反射用照明手段３２ｂを点灯させた状態とを交互に切換える構成とすることも可能である。

また、部品種別に応じて、チップ部品には透過用照明手段１７あるいは反射用照明手段３２のみで照明し、バンプＢｕを有する大型部品には透過用照明手段１７あるいは反射用照明手段３２と、漏斗状照明手段３２ａを適宜切換えて照明するようにしてもよい。この場合、漏斗状照明手段３２ａについては各照明エリア３３ａ〜３３ｄを順次切換えて点灯するようにする。比較的大きなバンプＢｕが形成された部品Ｃを撮像する場合には、漏斗状照明手段３２ａにおいてそれぞれ同時に点灯する照明エリア３３ａ、３３ｂの組み合わせと、照明エリア３３ｃ、３３ｄの組み合わせを順次切換えて点灯するようにしてもよい。これにより、大きなバンプＢｕを有する部品Ｃを撮像した場合における画像精度を維持しつつ画像処理を簡便化することができる。

さらに、上記の説明ではカメラ３０の撮像毎に漏斗状照明手段３２ａの各照明エリア３３ａ〜３３ｄを順次点灯させることとしているが、これに限定されることはなく、上記側方照明手段３２ｃの各照明エリア３６ａ〜３６ｄ又は、ドーム状照明手段３２ａ´の各照明エリア３３ａ´〜３３ｄ´を順次点灯させることや、これら漏斗状照明手段３２ａ、側方照明手段３２ｃ、ドーム状照明手段３２ａ´の各照明エリア３３ａ〜３３ｄ、３６ａ〜３６ｄ、３３ａ´〜３３ｄ´（以下、３３ａ〜３６ｄと示す）を連続的に順次点灯させるようにすることも可能である。なお、これら漏斗状照明手段３２ａ、側方照明手段３２ｃ、ドーム状照明手段３２ａ´において、カメラ３０の光軸に対する各照明エリア３３ａ〜３６ｄの区画位置（周方向の配置）及び区画数量は、特に限定されず、また、各照明エリア３３ａ〜３６ｄによる部品Ｃに対する光の照射角度及び照射範囲は、カメラ３０の光軸回り必ずしも均等に設定される必要はない。例えば、漏斗状照明手段３２ａ、側方照明手段３２ｃ、ドーム状照明手段３２ａ´をそれぞれ４以上の照明エリアに区画して、これら照明エリアを順次切換えつつ、カメラ３０により部品Ｃを撮像することにより、より部品検査の精度を向上させることができる。

また、上記部品検査装置１８では、それぞれ照射方向の異なる照明光を照射する各照明手段１７、３２ａ〜３２ｃを採用しているが、これに限定されることはなく、例えば、複数の色の照明光を照射可能な照明手段を備える構成とすることができる。この場合、上記撮像制御手段６１ａは、カメラ３０の走査毎に異なる色の光を順次照射するように、カメラ３０の撮像タイミング及び照明手段の照射タイミングを制御することとなる。なお、この構成でも、カメラ３０の走査回数に対して選択された照明手段の色の数量を乗じた数を走査回数として設定するように撮像制御手段６１ａを構成することが好ましく、この走査回数で撮像され、照明色毎に撮像ラインが抽出された画像は、上記と同様に正規の走査回数で撮像された解像度を有するものとなる。

なお、カメラ３０としてラインセンサを採用し、ヘッドユニット６の移動に対応した特定の走査位置（画素）毎に順次照明エリア３３ａ〜３３ｄを点灯させて得られる画像データから、照明エリア毎の画像データを走査位置（画素）に対応して抽出することにより、図７の各々右側に図示された画像を得ることができる。

さらに、漏斗状照明手段３２ａに代えてドーム状照明手段３２ａ´を採用し、カメラ３０の撮像毎に各照明エリア３３ａ´〜３３ｄ´を順次点灯させることも可能である。このようにドーム状照明手段３２ａ´を利用して部品Ｃを撮像した複数の画像は、図７の（ａ）〜（ｄ）の各々右側に図示された画像に対して、さらにバンプＢｕの頂点がそれぞれ明るくされたものとなり、これら画像を合成することにより、図８の（ｂ）に示すように、周囲よりも明るくされた高輝度部Ｂｕ３を有する合成画像Ｇ２を得ることができる。なお、各画像において明るくされたバンプＢｕの頂点が合成画像Ｇ２においても明るくされているのは、上記画像生成部６１ｅの機能を利用しているためである。上記高輝度部Ｂｕ３は、各照明エリア３３ａ´〜３３ｄ´の各照明条件下における複数の画像において、部品の同一個所で明るくされたバンプＢｕの頂点部分に対応しているため、この高輝度部Ｂｕ３の大きさ（面積）を調べることにより、当該バンプＢｕの潰れ等の不具合を検知することができる。

また、漏斗状照明手段３２ａ又はドーム状照明手段３２ａ´に代えて側方照明手段３２ｃを採用し、カメラ３０の撮像毎に各照明エリア３６ａ〜３６ｄを順次点灯させることも可能である。このように側方照明手段３２ｃを利用して部品Ｃを撮像した複数の画像は、図７の（ａ）〜（ｄ）の各々右側に図示された画像に対して、明るくされた部分（明部）がバンプＢｕの外形形状Ｂｕ０側に拡張されたものとなり、これら画像を合成することにより、図８の（ｃ）に示すように、明部の外形縁Ｂｕ１が実際の外形形状Ｂｕ０に近い合成画像Ｇ３を得ることができる。

以下、図９のフローチャートに従って、上記制御手段の制御に基づく実装機の実装動作の一例について説明する。

ヘッドユニット６の各ノズル１６ａにより部品供給部４、５から部品Ｃが吸着され（ステップＳ１）、このヘッドユニット６が部品検査装置１８上を通過するときに部品認識処理が行なわれる（ステップＳ２）。この部品認識処理Ｓ２としては、図１０に示されるように、まず、ヘッドユニット６を予め設定された基台１上の待機位置まで移動させ（ステップＳ２１）、部品検査装置１８側への移動を開始させる（ステップＳ２２）。次いで、次の撮像対象となる部品Ｃに設定された照明条件には、複数の照明条件が設定されているか否かが判定され（ステップＳ２３）、ここで、単独の照明条件（通常照明）であると判定されると（ステップＳ２３でＮＯ）、予め設定された照明手段を点灯させるとともにカメラ３０の走査を開始する（ステップＳ２４）。一方、複数の照明条件であると判定されると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、予め設定された複数の照明手段をカメラ３０の走査毎に切換えつつ、部品Ｃの撮像を開始する（ステップＳ２５）。次いで、ステップＳ２４、Ｓ２５で開始された部品Ｃの撮像が終了したか否かが判定され（ステップＳ２６）、終了していない場合（ステップＳ２６でＮＯ）には、繰り返しステップＳ２６を実行する。一方、部品Ｃの撮像が終了したと判定されると（ステップＳ２７でＹＥＳ）、各ノズル１６ａに吸着された全ての部品Ｃの撮像が終了したか否かが判定され（ステップＳ２７）、ここで未撮像の部品Ｃがあると判定されると（ステップＳ２７でＮＯ）、繰り返しステップＳ２３を実行する一方、全ての部品Ｃの撮像が終了した場合には、各部品Ｃの輪郭画像、部品のリード画像、バンプＢｕ画像、あるいはパッドＰａ画像、さらには各画像から算出されるバンプＢｕの形状データ（高さ、形状）を得るために、取り込まれた撮像データに対して抽出、合成、生成あるいは演算する画像処理が施される（ステップＳ２８）。そして、当該処理は、図１１のステップＳ３へ移行する。

そして、上記部品認識処理で撮像された画像に基づいてバンプＢｕの高さ不良や部品Ｃの表面状態の不良等があるか否かが検出され（ステップＳ３）、ここで不良があると判定されると（ステップＳ３でＮＯ）、当該部品Ｃを廃棄対象として登録して（ステップＳ４）、後述のステップＳ７ヘ移行する。一方、部品Ｃが良品であると判定されると（ステップＳ３でＹＥＳ）、部品Ｃの輪郭が映し出された画像に基づいてヘッド１６に対する部品Ｃの位置ずれ（回転方向のずれも含む）が検出され、この検出結果に応じて実装位置の補正値が算出される（ステップＳ５）。補正値が算出されると、この補正値に応じてヘッドユニット６の移動量を調整しつつ、当該部品Ｃをプリント基板３に実装する（ステップＳ６）。次いで、ヘッドユニット６の各ノズル１６ａに吸着された全ての部品Ｃが実装された又はステップＳ３の廃棄対象として登録されたか否か、すなわち各ノズル１６ａに吸着された部品Ｃが処理済みであるか否かが判定され（ステップＳ７）、ここで未処理の部品Ｃがあると判定されると（ステップＳ７でＮＯ）、上記ステップＳ３を繰り返し実行する。一方、各部品Ｃが処理済みであると判定されると（ステップＳ７でＹＥＳ）、廃棄対象に登録された全ての部品Ｃを図略の不良品収容箱へ搬送して（ステップＳ８）、実装対象となる全ての部品Ｃがプリント基板３に対して実装されたか否かが判定される（ステップＳ９）。ここで、未実装の部品Ｃがあると判定されると（ステップＳ９でＮＯ）、上記ステップＳ１を繰り返し実行する一方、全ての実装対象が実装されたと判定されると（ステップＳ９でＹＥＳ）、当該処理を終了する。

なお、上記実施形態では、部品検査装置１８を表面実装機に搭載した構成について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、ＩＣチップ等の電子部品を検査する部品試験装置４０に搭載することも可能である。

図１１は、本発明に係る部品検査装置１８が搭載された部品試験装置４０を示す平面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸を示している。

図１１に示すように、部品試験装置４０の基台４１には、ベアチップがダイシングされた状態のウェハＷａを上下多段に収納したカセット４２を装着可能なカセット設置部４３が設けられている。このカセット設置部４３に装着されたカセット４２は、図略の搬送機構により基台４１に形成された開口部４４の下方位置に搬送され、この位置でベアチップがヘッド４５によって取上げられる。ヘッド４５は、基台４１上でＹ軸方向に延びるレール４６に沿って、上記開口部４４から部品待機部４７までベアチップを搬送するようになっている。部品待機部４７は、基台４１上でＸ軸方向に延びる一対のレール４８間に配置され、この部品待機部４７に搬送されたベアチップは、各レール４８に沿って駆動する一対のヘッドユニット４９、５０により基台４１上の検査ソケット５１まで搬送され、所定の検査が実行されることとなる。

このような部品試験装置４０において、上記基台４１上には、部品待機部４７と検査ソケット５１との間に部品検査装置１１８、２１８が設けられている。なお、図では省略しているが、部品検査装置１１８、２１８に対応して各ヘッドユニット４９、５０には、上記透過用照明手段１７（図２参照）がそれぞれ設けられ、また、部品検査装置１１８、２１８には、例えば図３のようなカメラ３０、そして照射方向の異なる光を切換え可能な照明ユニット３１が設けられている。

上記部品検査装置１１８、２１８は、部品待機部４７から検査ソケット５１まで搬送されるベアチップの不良（例えば、バンプの高さ不良）を検知し、ここで不良品であると検知されたベアチップは、ヘッドユニット４９、５０により基台４１上の不良品回収部５２に載置された不良品用トレイ５３に搬送される。これに加えて、上記部品検査装置１１８、２１８は、ヘッドユニット４９、５０に対するベアチップの姿勢を検知し、ここでヘッドユニット４９、５０に対して位置ずれしていると検知されたベアチップは、当該ヘッドユニット４９、５０により位置補正が実行された後、検査ソケット５１へ搬送される。

そして、検査ソケット５１における検査の結果、不良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット４９、５０により上記不良品用トレイ５３に搬送される一方、良品であると判定されたベアチップは、各ヘッドユニット４９、５０により基台４１上の部品収納部５４まで搬送されるとともに、この部品収納部５４において、テープフィーダー用のベーステープ５５内に収容され、このベーステープ５５に図略のカバーテープが貼付けられることとなる。

なお、不良品回収部５２の不良品用トレイ５３が満載状態になると、そのトレイ５３が図外のトレイ移動機構によりトレイ排出部５６に移送されるとともに、不良品回収部５２に隣接したトレイ待機部５７にあるトレイ５８がヘッドユニット４９、５０により不良品回収部５２に移送され、かつ、図外のトレイ移動機構によりトレイ待機部５７に空トレイ載置部５９から空トレイが移送されるようになっている。

また、上記各実施形態では、部品検査装置１８を表面実装機及び部品試験装置４０の基台上に配置した構成について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、部品検査装置１８を部品搬送用のヘッドユニットに対して相対変位可能に取り付けた構成とすることも可能である。

図１２は、本発明に係る部品検査装置が搭載された部品搬送用のヘッドユニットを概略的に示す側面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸を示している。

図１２に示すように、部品搬送用のヘッドユニット３０６は、上下に延びるベース３０７と、このベース３０７の前面に対して取り付けられたヘッド３０８と、上記ベース３０７の背面に対してＸ軸方向に変位可能に取り付けられた撮像ユニット３０９とを備えている。ヘッド３０８は、上記各実施形態と同様にヘッドユニット３０６のフレームに対して昇降及びノズル中心軸回りの回転が可能とされている。撮像ユニット３０９は、上記ベース３０７に対して取り付けられるフレーム３１０と、このフレーム３１０に配設された部品検査装置３１８とを備えている。

部品検査装置３１８は、ラインセンサからなるカメラ３３０と、このカメラ３３０が撮像可能となるように吸着部品の像を反射するミラー３３１と、上記実施形態と同様に構成された各照明エリア３３３ａ〜３３３ｄにより部品Ｃを照明可能な漏斗状照明手段３３２ａとを備えている。

カメラ３３０は、上記各実施形態と同様に撮像素子がＹ軸方向に並ぶようにフレーム３１０に配置され、ヘッド３０８に吸着されている部品をその下側から撮像するようになっている。漏斗状照明手段３３２ａは、中央に開口部を有し、上方へ向けて先広がりとなる漏斗形のフレームの内面に複数のＬＥＤ３３３を備え、これらＬＥＤ３３３を点灯させることにより上方にある吸着部品Ｃに対してその下側から斜め方向に光を照射するようになっている。

以上のように構成されたヘッドユニット３０６は、カメラ３３０の撮像毎に漏斗状照明手段３３２ａの照明エリア３３３ａ〜３３３ｄを順次切換えて照射することにより、これら各照明条件下における吸着部品を個別に撮像することができる。

なお、上記部品検査装置１８、１１８、２１８、３１８は、実装機及び部品検査装置以外の各種装置に適用可能であり、例えば、部品実装後の基板を検査する検査装置に適用することも可能である。すなわち、上記実装機のコンベア２により所定の作業位置に搬入された基板に対して、基板表面を撮像可能な部品検査装置を備えたヘッドユニットを相対的に移動させながら、前記部品検査装置により基板を撮像してその画像に基づいて当該基板を検査する装置が従来から周知であるが、例えば、その部品検査装置として上記実施形態のような部品検査装置１８、１１８、２１８、３１８を搭載することもできる。このような検査装置によると、例えば、複数の照射角度を有する照明光を照射しつつ、これら照明条件下で個別に撮像しないと基板に実装された部品の形状を検知することができない場合に、上記部品検査装置１８、１１８、２１８、３１８を用いて確実に部品を検知することができる。

以上説明したように、上記部品検査装置１８、１１８、２１８、３１８によれば、各照明エリア３３ａ〜３３ｄ、３３ａ´〜３３ｄ´、３３３ａ〜３３３ｄ、あるいは３６ａ〜３６ｄによる照明条件下毎にバンプＢｕを撮像することができるため、撮像される部品ＣがバンプＢｕを有する場合、撮像された複数の画像において、それぞれ照明エリア３３ａ〜３３ｄ、３３ａ´〜３３ｄ´、３３３ａ〜３３３ｄあるいは３６ａ〜３６ｄに対応して頂点付近における異なる位置が明るくされたバンプＢｕの像が得られる。したがって、これらの画像において異なる位置で明るくされた個所がバンプＢｕの像であることを検知することができる結果、バンプＢｕの像とそれ以外の部分の像とを容易に区別することができる。

本発明の実施形態に係る部品検査装置が搭載された表面実装機を概略的に示す平面図である。図１の表面実装機の一部を省略して示す正面図である。図１の部品検査装置を概略的に示す断面一部略図である。照明エリアを説明するための図であり、（ａ）は漏斗状照明手段の照明エリアを示す平面図、（ｂ）はドーム状照明手段を示す断面一部略図である。図１の表面実装機の制御手段の電気的構成を示すブロック図である。部品検査装置による照明及び撮像タイミングを示すタイミングチャートである。漏斗状照明手段における照明エリアの点灯個所と、この個所に対応するバンプ及びパッドの画像を模式的に示した図である。図７の各画像又は他の照明条件下で得られた画像を合成することにより得られる合成画像を示した図である。表面実装機の制御手段による実装制御動作を示すフローチャートである。図９の部品認識処理における動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る部品検査装置が搭載された部品試験装置を概略的に示す平面図である。本発明の別の実施形態に係る部品検査装置が搭載されたヘッドユニットを概略的に示す側面図である。従来の部品検査装置による部品検査状態を模式的に示した図である。図１３の部品検査装置により撮像された画像を示す図である。

符号の説明

１８、１１８、２１８、３１８部品検査装置
３０、３３０カメラ
３２ａ、３３２ａ漏斗状照明手段
３３ａ〜３３ｄ、３３３ａ〜３３３ｄ照明エリア
４０部品試験装置
６０制御手段
６１ａ撮像制御手段
６１ｃ明度検出手段
６１ｄ画像合成手段

Claims

部品を撮像可能な撮像手段と、この撮像手段の光軸の周囲に配置されて、部品へ向けて斜めに光を照射する照明手段とを備えた部品検査装置であって、
上記照明手段には、複数の照明エリアが上記撮像手段の光軸周りに区画されているとともに、各照明エリアは、個別に点灯／消灯可能に構成され、
上記撮像手段の撮像毎に各照明エリアを順次切換えて点灯させるように、各照明エリアの点灯タイミングと上記撮像手段の撮像タイミングとを制御する撮像制御手段を備え、
上記撮像手段は、相対的に移動する部品をその移動方向と直交する方向に沿って走査して部品を撮像可能なラインセンサにより構成されており、
上記撮像制御手段は、ラインセンサの走査の一ライン毎に各照明エリアを順次切換えて光を照射させるとともに、これらの順次切換えて光を照射させる各照明エリアの数量と、上記撮像手段により撮像した画像が正規の解像度を有するのに必要な予め設定された走査回数とを乗じた数を走査回数として設定することを特徴とする部品検査装置。
請求項１記載の部品検査装置と、部品を搬送する搬送手段とを備えていることを特徴とする部品移動装置。
部品を搬送してプリント基板上へ実装する搬送手段としてのヘッドユニットを備え、ヘッドユニットによる部品搬送中に上記部品検査装置による検査を行うようにした表面実装機からなることを特徴とする請求項２に記載の部品移動装置。
部品を検査ソケットまで搬送する搬送手段としてのヘッドユニットを備え、ヘッドユニットによる部品搬送中に上記部品検査装置による検査を行うようにした部品試験装置からなることを特徴とする請求項２に記載の部品移動装置。