JP4315536B2 - Electronic component mounting method and apparatus - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子部品実装方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子部品実装装置においては、部品供給部から供給される電子部品を吸着ヘッド部の吸着ノズルで吸着し、ヘッド部をプリント基板上に移動して電子部品を基板上の所定位置に実装している。その場合、電子部品が必ずしも正しい姿勢で吸着されるわけではないので、撮像装置で電子部品を撮像し、その画像を処理して部品の位置決めデータを得ている。また、狭リードピッチ、狭リード幅のＱＦＰ、コネクタのような電子部品を実装する際には、プリント基板に装着する前に部品のリード浮きがないかどうかを検査するのが一般的である。
【０００３】
図１は、このような従来の電子部品実装装置の実装工程を示している。従来の電子部品実装装置では、図１に示すような一連の処理を経て、狭リードピッチの電子部品を実装している。すなわち、図１（Ａ）に示すように、トレー３に格納されている電子部品２が実装装置のヘッド部７により吸着されてピックアップされ、図１（Ｂ）に示すように、吸着された電子部品２の画像が位置決め用カメラ１で撮像され、画像処理装置６を用いて位置決め情報を取得している。また、図１（Ｃ）に示すように、図１（Ｂ）の工程で得られた位置決め情報を用いて、電子部品２を透過式のリード浮きセンサ４でリード浮き検査をするか、または、リード浮き検査用カメラ１’でリードの先端部または先端部の影を撮像して画像処理装置６でリード浮き検査をし、この検査の結果で異常が発見されなければ、図１（Ｂ）の工程で得られた位置決め情報に基づいてプリント基板５及び実装される電子部品２の補正計算が行われ、図１（Ｄ）に示したように、電子部品２がプリント基板５の所定の位置に実装されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電子部品実装装置では、図１に示す工程に従って行われる一連の処理を経て部品実装すると、図１（Ｂ）に示す工程での位置決め用カメラ１と、図１（Ｃ）に示す工程でのリード浮きセンサ４あるいはリード浮き検査用カメラ１’とは、物理的に離れて設置されており、図１（Ｂ）に示す工程で得られた位置決め情報を用いて図１（Ｃ）に示す工程で部品の機械的な位置決めをする必要があることから各々の工程での処理は並列化できず、必然的にシリアル処理になり、各々の工程に対して実装部品の移動、停止、上下動などの動作を必要とする。そのため、結果的に、実装部品の移動、停止、上下動などの動作時間も含めて、図１（Ｂ）および（Ｃ）に示す工程の処理時間が、そのまま全体の実装時間に影響することになり、それらの動作時間により全体の実装時間が増大してしまうという問題点を有していた。
【０００５】
そのため、図１（Ｃ）に示す工程のように、透過式のリード浮きセンサ４でリード浮きの検査をする際には、センサ部をリードが走査するように、部品を吸着している大きなヘッド部を一定速度で移動させなければならないことに加えて、物理的な実装部品の４辺個別の走査が必要となり、このための処理時間は通常１〜３秒程度となっている。従って、この処理時間はこのような部品の実装時間を長くさせる要因となる。これは特に、ＱＦＰやコネクタを数多く実装する場合には大きなデメリットとなる。一方、リード浮き検査用カメラ１’を用いてリード浮き検査をする場合にも、４辺個別撮像が必要となり、上記と同様に、リード浮き検査に長時間を必要とし、やはり実装タクトタイムの問題が発生する。また前記従来の方法ではＢＧＡ，ＣＳＰといったボールグリッド端子の平坦度（高さ）を測定することができないという大きな問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、物理的な基準面が無くても正確に高さ計算することが可能な電子部品実装方法及び装置を提供することをその課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、いずれも吸着された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子部品実装方法及び装置に関するもので、
絶対高さは必要としない、端子高さのバラツキを測定するため、吸着された電子部品の端子部にライン光を投光すること、投光と撮像のフォーカス点に平面を配置したときに撮像されるライン光による光切断線の画素位置から測定部品に応じて撮像位置と交差しない所定距離シフトしたシフト画素位置を仮想基準線とすること、前記仮想基準線から電子部品の端子撮像位置迄の画素数に基づき端子部の高さを求め該電子部品の検査を行うことを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、高さ計算は仮想基準を採用しているので、物理的な基準面が無くても正確に高さ計算が可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１５】
図２には、電子部品実装装置１１の外観が図示されており、本装置で実装される電子部品１２は、部品供給部としてのトレー供給部１４からトレー１３に自動的に供給され、吸着ヘッド部１７の吸着ノズル１７ａにより吸着される。ヘッド部１７は、ＸＹロボットの一部を構成するＸ軸側のロボット１５（以下、Ｘ軸ロボットと略記する）によりｘ軸方向に移動され、また、ＸＹロボットの一部を構成するＹ軸側のロボット１６ａ、１６ｂ（以下、Ｙ軸ロボットと略記する）によりｙ軸方向に移動される。ヘッド部１７は、電子部品を吸着した後撮像部１８に移動し、そこで電子部品が撮像され、位置決めのための２次元データ並びに部品形状検査のための３次元データが取得される。なお、１９は電子部品１２が実装されるプリント基板である。
【００１６】
図３は、撮像部１８の詳細な構成を示すもので、電子部品の３次元画像データを取得する場合、レーザダイオード２１が点灯され、このレーザダイオードからの光はコリメートレンズ２２で集光されて平行光となり、フォーカスレンズ２３はこの平行光をスポット光となるように絞り込む。フォーカスレンズ２３からの光は、投光ミラー２４により垂直軸とほぼ４５度の角度をなすように曲げられ、この曲げられた光路のすぐ後に配置されたラインジェネレータレンズ２５は、入射光を、幅３０μｍ、長さ４０ｍｍのライン光２５ａにしてヘッド部１７の吸着ノズル１７ａに吸着された電子部品３０の端子部３０ａに投光し、端子部に光切断線を形成する。フォーカスレンズ２３、投光ミラー２４、ラインジェネレータレンズ２５は投光ユニット２７を構成し、この投光ユニット２７はリニアモータ（アクチュエータ）２８により２重矢印線で示したように往復動され、それにより電子部品の端子部はライン光により走査される。
【００１７】
電子部品３０の下方にはＣＣＤカメラ２６が配置され、ライン光２５ａで照明された電子部品３０からの拡散反射光が、このＣＣＤカメラ２６に入り、電子部品が撮像される。この撮像から、後述するように、端子部３０ａの浮き、電子部品の底面の平坦度などを測定するための３次元データが取得される。
【００１８】
また、電子部品３０は、２次元画像データを取得する場合、ＬＥＤ照明光源３１が点灯され、この光源により３０°〜４５°の角度で周囲から照明される。ＬＥＤ照明光源３１により照明された電子部品の画像は、同様にＣＣＤカメラ２６で撮像され、吸着中心と部品中心間のずれ、基準角度に対する吸着角度のずれなどの位置決めデータを得るための２次元データが取得される。
【００１９】
図４は電子部品実装置の制御系の構成を表すブロック図であり、本装置はＬＡＮボード４０を通じて部品実装制御部４１と通信を行う。レーザコントロールボード４２はＬＥＤ照明光源３１の点灯消灯の制御を行い、またレーザドライバ４３を介してレーザダイオード２１のパルス点灯制御を行い、更にモータドライバ４４を介してリニアモータ２８の制御を行う。これらの制御はリニアモータ２８に取付けられた位置エンコーダ４５からの信号をエンコーダアンプ４６を介してレーザコントロールボード４２に取り込むことによって行われる。ＣＣＤカメラ２６で撮像された画像は画像キャプチャーボード４７で取込まれ、ＰＣＩバス４９を介してＰＣマザーボード４８のメモリに送られる。このＰＣＩバス４９は、その他ＬＡＮボード４０、レーザコントロールボード４２間を結合する。
【００２０】
図５はレーザコントロールボード４２の詳細ブロック図である。位置カウンタ５１は位置エンコーダアンプ４６よりのＡ相、Ｂ相、Ｚ相信号が入力されて、アップダウンカウントを行い、リニアモータ２８の位置情報が、比較器５３、ＣＣＤトリガデコーダ５４に出力される。ＣＣＤトリガデコーダ５４は位置カウンタ５１からのリニアモータ２８の位置情報により、ＣＣＤカメラ２６の画像取込み位置に来たら画像取込み信号を発生し、ワンショット５５はその信号を受けて一定のパルス巾の信号を出力する。同期タイミング発生器５６は、ワンショット５５のパルスを受けて、内部で発生する水平同期信号ＨＤに立ち上がり立ち下がりタイミングを合せた垂直同期信号ＶＤを発生する。このＨＤ、ＶＤ信号はＣＣＤカメラ２６に入力されて、レーザ走査に合せた画像取込みが行われる。これはリスタート・リセットモードというＶＤ信号に同期してＣＣＤのリセット、画像読み出しを行うモードである。
【００２１】
比較器５３には位置カウンタ５１からリニアモータ２８の位置情報とＣＰＵ５２よりのレーザダイオード２１のＯＮ位置信号が入力される。この二つの入力が一致したらワンショット５７をトリガし、レーザダイオードＯＮパルスが出力され、レーザドライバ４３の基板に伝えられ、レーザダイオード２１がパルス点灯する。同時に比較器５３の出力は、一致Ｆ／Ｆ５８をセットし、その出力がＣＰＵ５２に伝えられ、レーザダイオードＯＮ位置をすでに通過したことがＣＰＵ５２に伝えられる。一致Ｆ／Ｆ５８のリセットは、ＣＰＵ５２により比較器５３にレーザダイオードＯＮ位置出力と同時に行われる。
【００２２】
これにより一つの画面内に複数のレーザライン光を引く場合は、まず第１のレーザダイオードＯＮ位置を比較器５３に入力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリセットし、レーザダイオードＯＮ位置でレーザダイオード２１をパルス点灯し、一致Ｆ／Ｆ５８出力がＨに変わったら、ＣＰＵ５２から第２のレーザダイオードＯＮ位置を出力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリセットする。そして、第２のレーザダイオードＯＮ位置でレーザダイオード２１をパルス点灯し、一致Ｆ／Ｆ５８出力がＨに変わったら、ＣＰＵ５２から第３のレーザダイオードＯＮ位置を出力し、同時に一致Ｆ／Ｆ５８をリセットする。これらの処理を一画面内のレーザライン光の本数分だけ繰り返す。
【００２３】
Ｄ／Ａ変換器５９はＣＰＵ５２からのレーザパワーレベル信号（デジタル）をアナログ信号に変換し、レーザドライバ４３の基板に伝える。それにより電子部品の種類によりレーザパワーの調整が可能である。ＣＰＵ５２からリニアモータドライバ４４の基板へは起動／停止、正転／逆転、リセット、Ｄ／Ａ変換器６１を介してのスピード指令信号がそれぞれ出力され、レーザライン光走査を行う。また、ＰＣＩバスインターフェース６０を介して、ＰＣマザーボード４８より、走査回数、レーザダイオードＯＮ位置、レーザダイオードパワーレベル等のコマンドが受信され、逆にＣＰＵ５２からはレーザライン走査終了、各種のエラーメッセージ等の信号がＰＣマザーボード４８に伝えられる。
【００２４】
以下、このように構成された電子部品実装装置の動作を図６の流れに沿って説明する。
【００２５】
まず、ステップＳ１において、部品実装制御部４１から電子部品に関する情報、例えば電子部品の種類（ＢＧＡかＱＦＰなのか）、端子のピッチと配列等の情報をＬＡＮボード４０、ＰＣＩバス４９を介して受信する。電子部品３０は、図７（Ａ）に示すように、トレー１３からヘッド部１７の吸着ノズル１７ａによりピップアップ（吸着）され、図７（Ｂ）に示したように、撮像部１８の上に電子部品３０が位置するようにヘッド部１７がＸ軸ロボット１５及びＹ軸ロボット１６ａ、１６ｂにより移動される。そこで、ステップＳ２でＬＥＤ照明光源３１が点灯され、それにより電子部品３０の底面部３０ｂが照明され、その画像がＣＣＤカメラ２６により撮像され、画像キャプチャーボード４７を介してＰＣマザーボード４８の画像メモリ４８ａに取り込まれ（ステップＳ３）、続いて、ＬＥＤ照明光源３１が消灯される（ステップＳ４）。
【００２６】
電子部品がＢＧＡの場合、画像メモリ４８ａに取りこまれた２次元の画像が図８（Ａ）に図示されており、その画像が画像処理装置４８ｂで画像処理され、電子部品３０のボールグリッド端子３０ａの有無、ボールグリッド端子３０ａの配列の重心と吸着ノズル中心とのずれ、ボールグリッド端子３０ａの配列の傾きを算出し、位置決めデータが算出される（ステップＳ５）。また、電子部品がＱＦＰなどのようにリード端子３０ａ’を有する電子部品３０’の場合にも（図８（Ｄ））、同様な処理が行われる。
【００２７】
なお、端子配列計算の処理には、種々の方法（アルゴリズム）があり、ここでは代表的なものを説明すると次の通りである。まず、ＱＦＰなどの四角形の電子部品３０’の１つの辺のリードの傾きを粗く検出し、次いで、検出されたリードの中から任意に選択された２つのリードの位置を大まかに検出し、最後に、大まかに検出されたリード位置を基にリード位置を精度良く検出する。このようにして、ＱＦＰのような四角形の電子部品３０’の１つの辺のリードの位置が検出されれば、このリード位置を基に、他の辺のリードについては、リード位置を精度良く検出すればよい。
【００２８】
続いて、ステップＳ６で端子の有無、リードピッチが適正か否かを判断し、適正でなければステップＳ７で端子配置エラーを出力し、一方、適正であれば、ステップＳ８で端子配列の重心位置、端子配列の傾き（角度）等電子部品検査結果を部品実装制御部４１へ送信する。部品実装制御部４１は、電子部品３０、３０’を吸着している吸着ノズル１７ａを回転させて端子配列がＸＹ方向に向くように角度補正を行い、ステップＳ９で電子部品３０、３０’の角度補正完了を受信する。このように角度補正された状態が図８（Ｂ）、（Ｅ）に図示されている。
【００２９】
次に、電子部品３０、３０’の３次元形状検査が行われる。端子配列計算処理により端子位置は既知であるからステップＳ１０で必要な端子位置にレーザ光を走査パルス点灯させてライン光走査画像取込みを行う。このライン光による走査は以下のようにして行われる。
【００３０】
レーザダイオード２１からの光は、図３に示したように、コリメートレンズ２２によって平行光線となり、フォーカスレンズ２３に投光され、フォーカスレンズ２３により電子部品３０で小さなスポット径が結像されるが、ラインジェネレータレンズ２５の作用により、一方向に引き伸ばされてライン光２５ａとなる。本実施形態では幅３０μｍ、長さ４０ｍｍのライン光（紙面に垂直に伸びている）となるように構成されている。リニアモータ２８により、投光ユニット２７は、コリメートレンズ２２によって形成された平行光線に向かって前後直線運動をする。このように、平行光線に向かって前後直線運動を行っても、フォーカスレンズ２３の結像作用には影響を及ぼさないから、電子部品３０には常に一定の幅のライン光２５ａが結像される。
【００３１】
ＣＣＤカメラ２６の視野は３６ｍｍ×３６ｍｍで、ノンインターレースであり、またリニアモータ２８のストロークは４５ｍｍである。図３において、投光ユニット２７を右端から左に、一定速度７００ｍｍ／ｓｅｃで移動させる。ＣＣＤカメラ２６の視野内の所定の個所に投光できる位置にきた時に、レーザダイオード２１を５０μｓｅｃ間点灯する。このように所定のピッチでフレーム内に複数のライン光を引き光切断線を端子部に形成して撮像する。
【００３２】
図８（Ｃ）は、角度補正された電子部品３０にライン光２５ａを投光している状態であり、この場合、ライン光２５ａは端子配列に対して一つおきに投光され、一回の撮像で複数の端子配列に複数のライン光が投光される。この撮像画像の一部を取出すと図９のようになる。２本の明るい端子配列部分３０ａ間に少し明るい端子配列部分３０ｄが観察できる。投光した光の拡散反射による影響である。ソフト処理は投光したボール端子配列の部分のみを切出して処理するので前記二本のライン光の中間部分は処理されず影響を及ぼさない。
【００３３】
つぎに未投光の端子配列に対しても前記と同様にライン光を走査して撮像し、２つの画像からボール端子の高さデータを得ることができる。より精度をあげる必要があれば、前後に投光位置をずらせた画像を撮像してソフト処理する。例えば前記のように投光位置を前後にずらせた３つの画像から、一つのボール端子に対し３つの高さデータが得られるから、もっとも高さの高いデータを採用することができる。
【００３４】
リード端子を有する電子部品３０’に対するライン光の投光状態は図８（Ｆ）に図示されており、前後のリード端子に対してはリードの先端付近にライン光を投光する。左右のリード端子に対してはリード端子の伸びる方向と平行なライン光をリード端子の中心に投光する。ボールグリッド端子に投光する場合と同一理由によりリード端子並びに対して一つおきにライン光を投光する。
【００３５】
このようにライン光で走査された電子部品の３次元画像が画像メモリ４８ａに取り込まれ（ステップＳ１０）、ステップＳ１１で画像処理装置４８ｂにより端子高さ計算処理が行われる。この場合、メモリ画像に対して、２値化処理、フィルタ処理を行う。本来、電子部品の底面が平面であればラインが引かれる位置は既知であるから、これに相当する画素からの距離を計算して高さとする処理を行う。
【００３６】
この高さの計算を行ない、電子部品の端子平坦度を検出する場合、端子高さのばらつきが判ればよいので、絶対高さは必要としない。例えば、ＢＧＡの電子部品のパッケージ底面からＢＧＡのボール頂点迄の高さ、ＱＦＰの電子部品のパッケージ底面からリード端子最下面迄の高さのようなデータを必要としない。ＣＣＤカメラのフォーカス位置と、レーザライン光のフォーカス位置は一致しており、この位置に平面を置き、リニアモータのエンコーダのｎ番目パルスの位置で点灯すると、視野の中心にラインが引かれるように校正しておけばよい。そしてＢＧＡのボール端子の頂点やリード端子の下面を前記平面の位置において仮想基準線を用いて高さ測定を行うようにする。
【００３７】
図１０（Ａ）には、ＢＧＡの電子部品３０のボール端子３０ａの映像と仮想基準線の関係が図示されている。ＢＧＡの代わりに前記平面を置き、ボール配列の位置（リニアモータのエンコーダのｍ番目パルスの位置）にライン光を点灯したとき引かれる線７４が仮想基準線であり、７５がそのライン光を点灯したときに得られるボール端子３０ａの映像である。高さ計算上ボール端子映像７５の位置に対して仮想基準線７４が近すぎる場合は、仮想基準線をシフトさせ、そのシフトされた仮想線７４’を基準線にして計算を行う。すなわち、仮想基準線７４’からボール端子映像７５迄の画素数を持って高さを計算する。
【００３８】
図１０（Ｂ）は、ＱＦＰのようなリード端子３０ａ’を持つ電子部品３０の例を示すもので、７４は同様に仮想基準線であり、また７４’はシフトされた仮想基準線で、このシフトされた仮想基準線７４’からリード端子最下面迄の画素数をもって高さデータを得るようにする。
【００３９】
続いて、このようにして得られた高さデータをもとにステップＳ１２では、最小二乗平面の計算を行う。これは多重線形回帰により平面近似式ａ＋ｂｘ＋ｃｙ＝ｚを求める。下記の式から平面式を求めることができる。
【００４０】
【数１】

上記より求めた最小二乗平面から各端子の距離を計算し、ステップＳ１３で端子平坦度検査を行い、各端子の高さが適正か否か判断する。適正でなければ、ステップＳ１４において端子高さエラーを出力する。一方、適正と判断された場合は、ステップＳ５で得られた位置決め情報に従って、図７（Ｃ）に図示したように、電子部品３０がプリント基板１９の上の所定の位置に装着される。
【００４１】
また、ステップＳ３でＣＣＤカメラの撮像視野より大きな寸法の電子部品である場合には、一回の撮像では、２次元データが得られないので、電子部品の吸着中心を撮像視野の中の角部に配して電子部品を９０度づつ回転させて４回撮像することにより、あるいは電子部品の吸着中心を撮像視野の中の角部に配して電子部品を１８０度回転させて２回撮像することにより、あるいは電子部品の吸着中心を撮像視野の中の辺部に配して電子部品を１８０度回転させて２回撮像することにより２次元データを取得する。これが図１１に図示されている。
【００４２】
図１１（Ａ）に示すように、電子部品３０が大きなＢＧＡ等の場合は、電子部品３０の回転中心３０ｃ、すなわち電子部品を吸着している吸着ノズルの中心をＣＣＤカメラ２６の視野２６ａ内の角部に位置させる。図１１（Ａ）で画像を取込んだ後電子部品３０を９０°回転させて図１１（Ｂ）の位置で撮像する。このように電子部品３０を９０°回転させて４回撮像することにより一つの電子部品３０の画像取込みを行う。またタクトタイムを短くするために１８０°回転させて２回撮像し、対角に配置する端子の情報から全体の端子配置を知ることも可能である。
【００４３】
また、視野２６ａに入らない長い電子部品３０”の場合には、図１１（Ｃ）に示すように、電子部品３０”の回転中心３０ｃ”を視野２６ａ内の辺よりに位置させる。この状態で撮像した後に、図１１（Ｄ）で示したように、電子部品３０”を１８０°回転させて撮像することにより一つの電子部品３０”の画像取込みを行う。
【００４４】
このようにして、ＣＣＤカメラの撮像視野より大きな寸法の電子部品である場合でも、確実に２次元画像データを取得することができる。
【００４５】
なお、図５の説明に関連して、ＣＰＵ５２からのレーザパワーレベル信号（デジタル）がＤ／Ａ変換器５９によりアナログ信号に変換され、それにより電子部品の種類によりレーザダイオード２１のパワーの調整が可能であることを説明した。ここで、このレーザパワーを調整してデータを取得する方法を説明する。
【００４６】
電子部品がリード端子を有する電子部品においては測定面が平面であり、鏡面に近いものがある。この場合拡散反射光を撮像しにくくなりリードの高さデータが不正確となる。しかしながら鏡面に近いといえども、めっきの肌荒れ等があるので、レーザダイオードパワーレベルを上げてより強い光をパルス点灯投光すれば、良好な撮像画像が得られる。これは特にコネクタに多いので、図１２において電子部品がコネクタ３５の場合を例として説明する。
【００４７】
コネクタ３５においても図１２（Ａ）に示すように、一つの撮像画像中にリード端子３５ａを一つおきに複数のライン光３６をパルス点灯投光する。しかしながら上述したように、レーザダイオード２１のパワーレベルを上げた場合、本実施形態ではレーザ使用の安全面から、レーザ放射レベルをクラス１に押さえているが、このレベルを越えてしまう。従って図１２（Ｂ）に示すようにリード端子３５ａに対して５つおきにパルス点灯投光して時間平均放射レベルを低くする。この場合、撮像時間は長くなるが、リード端子の高さは正確に測定できる。もう一つの方法は図１２（Ｃ）に示すようにコネクタを９０°回転させてリード端子３５ａの並び方向を一本または二、三本のライン光３６をパルス点灯投光して時間平均放射レベルを低くする。この場合リード端子の一部の高さしか測定できないが測定時問は短くすることができる。
【００４８】
以上のように一つの撮像画像の中に引かれるライン光の本数を減らして、レーザの時間平均放射レベルを低くするようにしている。レーザの時間平均放射レベル低減の判断はレーザ出力に応じて一つの撮像画像の中に引かれるライン光の本数を制限するか、一つの撮像画像の中に引かれる予定のライン光の本数に応じてレーザ出力を可変とする方法がある。
【００４９】
図１３には、本発明の他の実施形態が図示されている。レーザダイオード８１の光はコリメートレンズ８２によって平行光線となり、ガルバノミラー８６に投光される。ガルバノミラー８６は矢印のように回転振動し、フォーカスレンズ８３の口径内で光を走査する。フォーカスレンズ８３は受光した平行光線を電子部品に向けてスポット光に集光する。光は投光ミラー８４によって４５°の角度に曲げられて投光され、ＣＣＤカメラ８７により撮像される。
【００５０】
スポット光はガルバノミラー８６で走査されることにより見かけ上のライン光８５を形成する。投光ミラー８４とフォーカスレンズ８３は同一ユニットに構成されており、平行光の方向に前後することで、前記見かけ上のライン光８５を走査することができる。ライン光８５を形成する期間はレーザダイオード８１は連続点灯となる。これにより図３に示した実施形態と同様に、ライン光を所定間隔で順次電子部品の端子部に投光することができる。
【００５１】
なお、上述した実施形態では、２次元画像撮像と３次元画像撮像を同一のＣＣＤカメラで行っているが、個々に行ってもよいことはもちろんである。すなわち２次元画像撮像を行った後に、電子部品の角度補正をしながら３次元画像撮像部位に移動して３次元画像を撮像することよっても同一の効果を得ることが可能である。
【００５２】
又、上述した実施形態では、ヘッド部は停止したままＣＣＤカメラの視野内に複数の光切断線を引いて高さデータを求め、３次元測定を行っているので、電子部品の平坦度検査が高速にかつ確実にできる。従って、電子部品の３次元形状検査が必要な部品を実装する際の実装タクトタイムを顕著に短縮することができる。
【００５３】
また、本装置においては自由にライン光のピッチを変更することができ、必要な部位のみに投光して撮像するので３次元データ処理量が少なくてすみ、測定処理時間の短縮が図られる。更に、リード端子を有する電子部品に対して電子部品を回転せずに、ライン光を走査して測定できるので測定時間を短縮することができる。
【００５４】
また、カメラ視野より大きい電子部品でも、回転のみで測定できるので、大きな質量のヘッド部をＸＹに移動させる必要がないことから測定時間を大幅に短縮することができる。
【００５５】
更に、本装置では、鏡面に近い表面状態のリード端子に対してはレーザ出力レベルを変えて、撮像するので正確な高さデータを求めることができる。しかもレーザ放射レベルを押さえる機能があるので使用上の安全性が保証される。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、高さ計算は仮想基準を採用しているので、物理的な基準面が無くても正確に高さ計算が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子部品の搭載の流れを説明する説明図である。
【図２】本発明の電子部品実装装置の外観を示す斜視図である。
【図３】ライン光を用いて電子部品を撮像する構成を示した構成図である。
【図４】電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】レーザコントロールボードの詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の電子部品の実装過程を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の電子部品の実装過程を示す説明図である。
【図８】電子部品の吸着角度を補正してライン光を引く状態を示した説明図である。
【図９】ライン光の投光による電子部品の端部の映像を示した説明図である。
【図１０】仮想基準線を用いて高さ測定する状態を示した説明図である。
【図１１】電子部品を回転させて大きな電子部品を撮像する状態を示した説明図である。
【図１２】電子部品の端子表面に応じてレーザ出力レベルを変化させてライン光を投光する状態を示した説明図である。
【図１３】ライン光を形成する他の実施形態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１７ 吸着ヘッド部
１７ａ 吸着ノズル
１８ 撮像部
１９ プリント基板
２１ レーザダイオード
２５ ラインジェネレータレンズ
２６ ＣＣＤカメラ
２８ リニアモータ
３１ ＬＥＤ照明光源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting method and apparatus for imaging an adsorbed electronic component, positioning the electronic component from the captured image data, and mounting the electronic component on a substrate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electronic component mounting apparatus, an electronic component supplied from a component supply unit is sucked by a suction nozzle of a suction head unit, and the head unit is moved onto a printed board to mount the electronic component at a predetermined position on the substrate. is doing. In this case, since the electronic component is not necessarily picked up in the correct posture, the electronic component is imaged by the imaging device, and the image is processed to obtain the positioning data of the component. Also, when mounting electronic components such as narrow lead pitch, narrow lead width QFP, and connectors, it is common to inspect the components for lead lift before being mounted on a printed circuit board.
[0003]
FIG. 1 shows a mounting process of such a conventional electronic component mounting apparatus. In a conventional electronic component mounting apparatus, electronic components with a narrow lead pitch are mounted through a series of processes as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 1A, the electronic component 2 stored in the tray 3 is sucked and picked up by the head portion 7 of the mounting apparatus, and the sucked electrons are picked up as shown in FIG. An image of the component 2 is captured by the positioning camera 1, and positioning information is acquired using the image processing device 6. Further, as shown in FIG. 1 (C), the electronic component 2 is inspected by a transmissive lead float sensor 4 using the positioning information obtained in the step of FIG. 1 (B), or If the lead float inspection camera 1 ′ captures the leading end of the lead or the shadow of the leading end and the lead lift inspection is performed by the image processing device 6, and if no abnormality is found as a result of this inspection, the lead shown in FIG. Based on the positioning information obtained in the process, correction calculation of the printed circuit board 5 and the mounted electronic component 2 is performed, and the electronic component 2 is placed at a predetermined position on the printed circuit board 5 as shown in FIG. Has been implemented.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electronic component mounting apparatus as described above, when the components are mounted through a series of processes performed according to the steps shown in FIG. 1, the positioning camera 1 in the step shown in FIG. The lead float sensor 4 or the lead float inspection camera 1 ′ in the process shown in FIG. 1C is physically separated from the lead float sensor 4 or the lead float inspection camera 1 ′, and the positioning information obtained in the process shown in FIG. Since it is necessary to mechanically position the parts in the process shown in 1 (C), the processes in each process cannot be parallelized, and inevitably serial processing is performed. Requires movement, stop, and vertical movement. Therefore, as a result, the processing time of the process shown in FIGS. 1B and 1C including the operation time for moving, stopping, and moving up and down the mounted parts directly affects the entire mounting time. Therefore, the entire mounting time is increased due to the operation time.
[0005]
Therefore, as in the process shown in FIG. 1C, when inspecting the lead floating with the transmission type lead floating sensor 4, a large head that adsorbs components so that the lead scans the sensor portion. In addition to having to move the part at a constant speed, it is necessary to individually scan the four sides of the physical mounting component, and the processing time for this is usually about 1 to 3 seconds. Therefore, this processing time becomes a factor that lengthens the mounting time of such components. This is a big demerit especially when many QFPs and connectors are mounted. On the other hand, when the lead float inspection camera 1 ′ is used to perform the lead float inspection, four-sided individual imaging is required, and as described above, a long time is required for the lead float inspection, and the mounting tact time problem is also caused. Occurs. Further, the conventional method has a big problem that the flatness (height) of the ball grid terminals such as BGA and CSP cannot be measured.
[0006]
  The present invention has been made in view of the above problems,Accurate height calculation without physical reference planeIt is an object of the present invention to provide an electronic component mounting method and apparatus that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention relates to an electronic component mounting method and apparatus for imaging an adsorbed electronic component, positioning the electronic component from the imaging data, and mounting the electronic component on a substrate.
  Absolute height is not required, and line light is projected to the terminal part of the sucked electronic component to measure the variation in terminal heightTo do,A virtual reference line is a shifted pixel position that is shifted by a predetermined distance from the pixel position of the light cutting line by the line light that is imaged when the plane is arranged at the focus point of light projection and imaging, and does not intersect the imaging position according to the measurement component.To do,The height of the terminal portion is obtained based on the number of pixels from the virtual reference line to the terminal imaging position of the electronic component, and the electronic component is inspected.It is characterized by that.
[0013]
  According to the present invention, since the height calculation adopts a virtual reference, the height can be calculated accurately even without a physical reference plane.The
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
[0015]
FIG. 2 shows the appearance of the electronic component mounting apparatus 11. The electronic component 12 mounted by this apparatus is automatically supplied from the tray supply unit 14 as a component supply unit to the tray 13, and the suction head. It is sucked by the suction nozzle 17a of the part 17. The head unit 17 is moved in the x-axis direction by an X-axis side robot 15 (hereinafter, abbreviated as X-axis robot) that constitutes a part of the XY robot, and the Y-axis side that constitutes a part of the XY robot. The robots 16a and 16b (hereinafter abbreviated as Y-axis robots) move in the y-axis direction. The head unit 17 picks up the electronic component and then moves to the imaging unit 18 where the electronic component is imaged, and two-dimensional data for positioning and three-dimensional data for component shape inspection are acquired. Reference numeral 19 denotes a printed circuit board on which the electronic component 12 is mounted.
[0016]
FIG. 3 shows a detailed configuration of the imaging unit 18. When acquiring three-dimensional image data of an electronic component, a laser diode 21 is turned on, and light from the laser diode is condensed by a collimator lens 22. The focus lens 23 narrows the parallel light into spot light. The light from the focus lens 23 is bent by the light projecting mirror 24 so as to form an angle of approximately 45 degrees with the vertical axis, and the line generator lens 25 disposed immediately after the bent optical path converts the incident light into the width. The line light 25a having a length of 30 μm and a length of 40 mm is projected onto the terminal portion 30a of the electronic component 30 sucked by the suction nozzle 17a of the head portion 17, and an optical cutting line is formed at the terminal portion. The focus lens 23, the light projecting mirror 24, and the line generator lens 25 constitute a light projecting unit 27, and this light projecting unit 27 is reciprocated by a linear motor (actuator) 28 as indicated by a double arrow line. The terminal part of the electronic component is scanned with line light.
[0017]
A CCD camera 26 is disposed below the electronic component 30, and diffusely reflected light from the electronic component 30 illuminated with the line light 25a enters the CCD camera 26 and images the electronic component. As will be described later, three-dimensional data for measuring the floating of the terminal portion 30a, the flatness of the bottom surface of the electronic component, and the like is acquired from this imaging.
[0018]
Further, when the electronic component 30 acquires two-dimensional image data, the LED illumination light source 31 is turned on, and the electronic component 30 is illuminated from the periphery at an angle of 30 ° to 45 °. The image of the electronic component illuminated by the LED illumination light source 31 is similarly captured by the CCD camera 26, and is two-dimensional data for obtaining positioning data such as a deviation between the adsorption center and the component center, and a deviation of the adsorption angle with respect to the reference angle. Is acquired.
[0019]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control system of the actual electronic component device. This device communicates with the component mounting control unit 41 through the LAN board 40. The laser control board 42 controls the lighting of the LED illumination light source 31, performs pulse lighting control of the laser diode 21 via the laser driver 43, and further controls the linear motor 28 via the motor driver 44. These controls are performed by taking a signal from a position encoder 45 attached to the linear motor 28 into the laser control board 42 via an encoder amplifier 46. The image captured by the CCD camera 26 is captured by the image capture board 47 and sent to the memory of the PC motherboard 48 via the PCI bus 49. The PCI bus 49 couples the LAN board 40 and the laser control board 42 together.
[0020]
FIG. 5 is a detailed block diagram of the laser control board 42. The position counter 51 receives the A-phase, B-phase, and Z-phase signals from the position encoder amplifier 46, counts up and down, and outputs the position information of the linear motor 28 to the comparator 53 and the CCD trigger decoder 54. . Based on the position information of the linear motor 28 from the position counter 51, the CCD trigger decoder 54 generates an image capture signal when it reaches the image capture position of the CCD camera 26, and the one-shot 55 receives the signal and receives a signal with a constant pulse width. Is output. The synchronization timing generator 56 receives the one-shot 55 pulse and generates a vertical synchronization signal VD in which the rising and falling timing is synchronized with the internally generated horizontal synchronization signal HD. The HD and VD signals are input to the CCD camera 26, and image capture is performed in accordance with laser scanning. This is a restart / reset mode in which the CCD is reset and the image is read out in synchronization with the VD signal.
[0021]
The position information of the linear motor 28 from the position counter 51 and the ON position signal of the laser diode 21 from the CPU 52 are input to the comparator 53. When these two inputs match, a one-shot 57 is triggered, a laser diode ON pulse is output, transmitted to the substrate of the laser driver 43, and the laser diode 21 is lit in pulses. At the same time, the output of the comparator 53 sets the coincidence F / F 58, the output is transmitted to the CPU 52, and the CPU 52 is notified that the laser diode ON position has already been passed. The coincidence F / F 58 is reset simultaneously with the laser diode ON position output to the comparator 53 by the CPU 52.
[0022]
Thus, when a plurality of laser line lights are drawn in one screen, first, the first laser diode ON position is input to the comparator 53, and the coincidence F / F 58 is reset at the same time. When the coincidence F / F 58 output changes to H, the CPU 52 outputs the second laser diode ON position and simultaneously resets the coincidence F / F 58. Then, when the laser diode 21 is pulse-lit at the second laser diode ON position and the coincidence F / F 58 output changes to H, the CPU 52 outputs the third laser diode ON position and simultaneously resets the coincidence F / F 58. . These processes are repeated for the number of laser line lights in one screen.
[0023]
The D / A converter 59 converts the laser power level signal (digital) from the CPU 52 into an analog signal and transmits it to the substrate of the laser driver 43. Thereby, the laser power can be adjusted depending on the type of electronic component. The CPU 52 outputs start / stop, forward / reverse rotation, reset, and speed command signals via the D / A converter 61 to the substrate of the linear motor driver 44, and performs laser line light scanning. In addition, commands such as the number of scans, the laser diode ON position, and the laser diode power level are received from the PC motherboard 48 via the PCI bus interface 60. Conversely, the CPU 52 completes the laser line scan, various error messages, etc. A signal is transmitted to the PC motherboard 48.
[0024]
Hereinafter, the operation of the electronic component mounting apparatus configured as described above will be described along the flow of FIG.
[0025]
First, in step S1, information on the electronic component, for example, information on the type of electronic component (whether it is BGA or QFP), terminal pitch and arrangement, etc. is received via the LAN board 40 and the PCI bus 49 from the component mounting control unit 41. To do. The electronic component 30 is piped up (sucked) from the tray 13 by the suction nozzle 17a of the head unit 17 as shown in FIG. 7A, and is placed on the imaging unit 18 as shown in FIG. 7B. The head unit 17 is moved by the X-axis robot 15 and the Y-axis robots 16a and 16b so that the electronic component 30 is positioned. Therefore, in step S2, the LED illumination light source 31 is turned on, whereby the bottom surface 30b of the electronic component 30 is illuminated, and the image is captured by the CCD camera 26, and the image memory 48a of the PC motherboard 48 is captured via the image capture board 47. Then, the LED illumination light source 31 is turned off (step S4).
[0026]
When the electronic component is a BGA, a two-dimensional image captured in the image memory 48a is shown in FIG. 8A. The image is processed by the image processing device 48b, and the ball grid terminal of the electronic component 30 is displayed. The presence / absence of 30a, the difference between the center of gravity of the array of ball grid terminals 30a and the center of the suction nozzle, the inclination of the array of ball grid terminals 30a are calculated, and the positioning data is calculated (step S5). Further, when the electronic component is an electronic component 30 ′ having a lead terminal 30 a ′ such as QFP (FIG. 8D), the same processing is performed.
[0027]
Note that there are various methods (algorithms) for the terminal array calculation processing, and typical ones will be described as follows. First, the inclination of a lead on one side of a quadrangular electronic component 30 ′ such as QFP is roughly detected, and then the positions of two leads arbitrarily selected from the detected leads are roughly detected. In addition, the lead position is detected with high accuracy based on the roughly detected lead position. In this way, if the position of a lead on one side of a quadrangular electronic component 30 'such as QFP is detected, the lead position is accurately detected for the leads on the other side based on this lead position. do it.
[0028]
Subsequently, in step S6, it is determined whether or not the terminal is present and the lead pitch is appropriate. If it is not appropriate, a terminal placement error is output in step S7. The electronic component inspection result such as the inclination (angle) of the terminal arrangement is transmitted to the component mounting control unit 41. The component mounting control unit 41 rotates the suction nozzle 17a that sucks the electronic components 30 and 30 ′ to correct the angle so that the terminal array is oriented in the XY direction. In step S9, the angle of the electronic components 30 and 30 ′ is corrected. Receives correction completion. The state in which the angle is corrected in this way is shown in FIGS. 8B and 8E.
[0029]
Next, a three-dimensional shape inspection of the electronic components 30 and 30 'is performed. Since the terminal position is known by the terminal arrangement calculation processing, the scanning light is turned on with the laser beam at the required terminal position in step S10 to capture the line light scanning image. This scanning with line light is performed as follows.
[0030]
As shown in FIG. 3, the light from the laser diode 21 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 22 and projected onto the focus lens 23, and a small spot diameter is formed on the electronic component 30 by the focus lens 23. By the action of the line generator lens 25, it is stretched in one direction to become line light 25a. In the present embodiment, it is configured to be line light (extending perpendicularly to the paper surface) having a width of 30 μm and a length of 40 mm. By the linear motor 28, the light projecting unit 27 moves back and forth linearly toward the parallel light beam formed by the collimating lens 22. In this way, even if the linear motion is performed in the direction of the parallel rays, the imaging effect of the focus lens 23 is not affected. Therefore, the line light 25a having a constant width is always imaged on the electronic component 30. .
[0031]
The field of view of the CCD camera 26 is 36 mm × 36 mm, non-interlaced, and the stroke of the linear motor 28 is 45 mm. In FIG. 3, the light projecting unit 27 is moved from the right end to the left at a constant speed of 700 mm / sec. The laser diode 21 is turned on for 50 μsec when it comes to a position where light can be projected to a predetermined location in the field of view of the CCD camera 26. In this way, a plurality of line lights are drawn into the frame at a predetermined pitch, and a light cutting line is formed on the terminal portion to take an image.
[0032]
FIG. 8C shows a state in which the line light 25a is projected onto the angle-corrected electronic component 30. In this case, every other line light 25a is projected onto the terminal array, and once. With this imaging, a plurality of line lights are projected onto a plurality of terminal arrays. When a part of this captured image is taken out, it becomes as shown in FIG. A slightly bright terminal arrangement portion 30d can be observed between the two bright terminal arrangement portions 30a. This is due to the diffuse reflection of the projected light. Since the soft processing cuts out and processes only the portion of the projected ball terminal array, the intermediate portion of the two line lights is not processed and has no effect.
[0033]
Next, the line light can be scanned and imaged on the unprojected terminal array in the same manner as described above, and the height data of the ball terminals can be obtained from the two images. If it is necessary to increase the accuracy, an image in which the projection positions are shifted back and forth is captured and processed by software. For example, since the three height data are obtained for one ball terminal from the three images in which the projection positions are shifted back and forth as described above, the highest data can be adopted.
[0034]
FIG. 8F shows a line light projecting state with respect to the electronic component 30 ′ having a lead terminal. The front and rear lead terminals project line light near the tip of the lead. For the left and right lead terminals, line light parallel to the direction in which the lead terminals extend is projected to the center of the lead terminals. Line light is projected every other lead terminal array for the same reason as when projecting to the ball grid terminals.
[0035]
The three-dimensional image of the electronic component scanned with the line light in this way is taken into the image memory 48a (step S10), and the terminal height calculation process is performed by the image processing device 48b in step S11. In this case, binarization processing and filter processing are performed on the memory image. Originally, if the bottom surface of the electronic component is a plane, the position where the line is drawn is known, so the distance from the corresponding pixel is calculated to obtain the height.
[0036]
When calculating the height and detecting the flatness of the terminal of the electronic component, the absolute height is not required because it is only necessary to know the variation in the terminal height. For example, data such as the height from the bottom surface of the BGA electronic component package to the top of the BGA ball and the height from the bottom surface of the QFP electronic component package to the bottom surface of the lead terminal are not required. The focus position of the CCD camera coincides with the focus position of the laser line light, and if a plane is placed at this position and the light is lit at the position of the nth pulse of the encoder of the linear motor, the line is drawn at the center of the field of view. Just calibrate. Then, the height of the BGA ball terminal and the lower surface of the lead terminal is measured using the virtual reference line at the position of the plane.
[0037]
FIG. 10A shows the relationship between the image of the ball terminal 30a of the electronic component 30 of the BGA and the virtual reference line. When the plane is placed in place of the BGA and the line light is turned on at the ball array position (m-th pulse position of the linear motor encoder), the line 74 drawn is the virtual reference line, and 75 lights the line light. It is the image | video of the ball terminal 30a obtained when doing. When the virtual reference line 74 is too close to the position of the ball terminal image 75 in height calculation, the virtual reference line is shifted, and the calculation is performed using the shifted virtual line 74 'as the reference line. That is, the height is calculated with the number of pixels from the virtual reference line 74 ′ to the ball terminal image 75.
[0038]
FIG. 10B shows an example of an electronic component 30 having a lead terminal 30a ′ such as QFP. 74 is a virtual reference line, and 74 ′ is a shifted virtual reference line. Height data is obtained with the number of pixels from the shifted virtual reference line 74 ′ to the lowermost surface of the lead terminal.
[0039]
Subsequently, in step S12, the least square plane is calculated based on the height data obtained in this way. This obtains a plane approximation formula a + bx + cy = z by multiple linear regression. A plane equation can be obtained from the following equation.
[0040]
[Expression 1]

The distance of each terminal is calculated from the least square plane obtained as described above, and a terminal flatness inspection is performed in step S13 to determine whether or not the height of each terminal is appropriate. If not appropriate, a terminal height error is output in step S14. On the other hand, if it is determined to be appropriate, the electronic component 30 is mounted at a predetermined position on the printed circuit board 19 as shown in FIG. 7C according to the positioning information obtained in step S5.
[0041]
If the electronic part has a size larger than the imaging field of view of the CCD camera in step S3, two-dimensional data cannot be obtained with a single imaging. The electronic component is rotated 90 degrees by 90 degrees and imaged four times, or the electronic component suction center is arranged at a corner in the imaging field and the electronic component is rotated 180 degrees and imaged twice. Thus, two-dimensional data is acquired by arranging the suction center of the electronic component on the side in the imaging field and rotating the electronic component 180 degrees to capture the image twice. This is illustrated in FIG.
[0042]
As shown in FIG. 11A, when the electronic component 30 is a large BGA or the like, the rotation center 30c of the electronic component 30, that is, the center of the suction nozzle that sucks the electronic component is located within the field of view 26a of the CCD camera 26. Located at the corner. After capturing the image in FIG. 11 (A), the electronic component 30 is rotated by 90 ° and imaged at the position of FIG. 11 (B). In this manner, the electronic component 30 is rotated 90 ° and images are taken four times to capture an image of one electronic component 30. Further, in order to shorten the tact time, it is also possible to rotate the image 180 degrees and take an image twice, and to know the entire terminal arrangement from the information of terminals arranged diagonally.
[0043]
Further, in the case of a long electronic component 30 ″ that does not enter the visual field 26a, as shown in FIG. 11C, the rotation center 30c ″ of the electronic component 30 ″ is positioned closer to the side in the visual field 26a. After the imaging, as shown in FIG. 11D, the electronic component 30 ″ is rotated by 180 ° to capture an image, and one electronic component 30 ″ is captured.
[0044]
In this way, even when the electronic component has a size larger than the imaging field of view of the CCD camera, two-dimensional image data can be reliably acquired.
[0045]
In connection with the description of FIG. 5, the laser power level signal (digital) from the CPU 52 is converted into an analog signal by the D / A converter 59, thereby adjusting the power of the laser diode 21 depending on the type of electronic component. Explained that it is possible. Here, a method for obtaining data by adjusting the laser power will be described.
[0046]
Some electronic components having lead terminals have a measurement surface that is flat and close to a mirror surface. In this case, it is difficult to image diffusely reflected light, and lead height data is inaccurate. However, even though it is close to a mirror surface, there is rough skin of the plating, etc., so if a laser beam power level is raised and stronger light is pulsed and projected, a good captured image can be obtained. Since this is particularly the case with connectors, the case where the electronic component is the connector 35 in FIG. 12 will be described as an example.
[0047]
Also in the connector 35, as shown in FIG. 12A, a plurality of line lights 36 are pulsed and projected every other lead terminal 35a in one captured image. However, as described above, when the power level of the laser diode 21 is increased, in this embodiment, the laser radiation level is suppressed to class 1 from the viewpoint of safety in using the laser, but this level is exceeded. Therefore, as shown in FIG. 12 (B), every 5th pulse light is emitted to the lead terminal 35a to lower the time average radiation level. In this case, the imaging time becomes long, but the height of the lead terminal can be measured accurately. Another method is to rotate the connector by 90 ° as shown in FIG. 12 (C), so that the arrangement direction of the lead terminals 35a is one or two or three line lights 36 in a pulsed manner, and the time average radiation level is obtained. Lower. In this case, only the height of a part of the lead terminal can be measured, but the measurement time can be shortened.
[0048]
As described above, the number of line lights drawn in one captured image is reduced to lower the time average radiation level of the laser. Judgment to reduce the time average radiation level of the laser limits the number of line lights drawn in one captured image according to the laser output, or depends on the number of line lights scheduled to be drawn in one captured image There is a method of making the laser output variable.
[0049]
FIG. 13 illustrates another embodiment of the present invention. The light from the laser diode 81 is converted into a parallel light beam by the collimating lens 82 and is projected onto the galvanometer mirror 86. The galvanometer mirror 86 rotates and vibrates as indicated by an arrow, and scans light within the aperture of the focus lens 83. The focus lens 83 condenses the received parallel light rays toward the electronic component to spot light. The light is bent at an angle of 45 ° by the light projecting mirror 84 and projected, and imaged by the CCD camera 87.
[0050]
The spot light is scanned by the galvanometer mirror 86 to form an apparent line light 85. The projection mirror 84 and the focus lens 83 are configured in the same unit, and the apparent line light 85 can be scanned by moving back and forth in the direction of parallel light. During the period in which the line light 85 is formed, the laser diode 81 is continuously lit. Thereby, similarly to the embodiment shown in FIG. 3, the line light can be sequentially projected onto the terminal portion of the electronic component at a predetermined interval.
[0051]
In the above-described embodiment, the two-dimensional image capturing and the three-dimensional image capturing are performed by the same CCD camera, but it is needless to say that they may be performed individually. That is, the same effect can be obtained by capturing a 3D image by moving to a 3D image capturing part while correcting the angle of the electronic component after performing 2D image capturing.
[0052]
  In addition, the embodiment described aboveThen, since the head portion is stopped and a plurality of light cutting lines are drawn in the field of view of the CCD camera to obtain height data and three-dimensional measurement is performed, flatness inspection of electronic parts can be performed at high speed and reliably. . Therefore, the mounting tact time when mounting a component that requires a three-dimensional shape inspection of the electronic component can be remarkably shortened.
[0053]
Further, in the present apparatus, the pitch of the line light can be freely changed, and only a necessary part is projected and imaged, so that the amount of three-dimensional data processing can be reduced and the measurement processing time can be shortened. Furthermore, measurement can be shortened because the line light can be scanned and measured without rotating the electronic component with respect to the electronic component having the lead terminal.
[0054]
Moreover, since even an electronic component larger than the camera field of view can be measured only by rotation, it is not necessary to move the head portion having a large mass to XY, so that the measurement time can be greatly shortened.
[0055]
  In addition, bookapparatusThen, for the lead terminal in the surface state close to the mirror surface, the laser output level is changed and the image is taken, so that accurate height data can be obtained. In addition, since there is a function of suppressing the laser radiation level, safety in use is guaranteed.
[0056]
【The invention's effect】
  As explained above, in the present invention,Since the height calculation uses a virtual reference, the height can be calculated accurately without a physical reference plane.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a flow of mounting a conventional electronic component.
FIG. 2 is a perspective view showing an external appearance of an electronic component mounting apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a configuration for imaging an electronic component using line light.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the electronic component mounting apparatus.
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a laser control board.
FIG. 6 is a flowchart showing a mounting process of the electronic component of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view showing a mounting process of the electronic component of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which line light is drawn by correcting the suction angle of the electronic component.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an image of an end portion of an electronic component by line light projection.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the height is measured using a virtual reference line.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which a large electronic component is imaged by rotating the electronic component.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state in which line light is projected while changing the laser output level in accordance with the terminal surface of the electronic component.
FIG. 13 is a perspective view showing another embodiment for forming line light.
[Explanation of symbols]
17 Suction head
17a Suction nozzle
18 Imaging unit
19 Printed circuit board
21 Laser diode
25 Line generator lens
26 CCD camera
28 Linear motor
31 LED lighting source

Claims (2)

吸着された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子部品実装方法において、
絶対高さは必要としない、端子高さのバラツキを測定するため、吸着された電子部品の端子部にライン光を投光し、
投光と撮像のフォーカス点に平面を配置したときに撮像されるライン光による光切断線の画素位置から測定部品に応じて撮像位置と交差しない所定距離シフトしたシフト画素位置を仮想基準線とし、
前記仮想基準線から電子部品の端子撮像位置迄の画素数に基づき端子部の高さを求め該電子部品の検査を行うことを特徴とする電子部品実装方法。In the electronic component mounting method of imaging the adsorbed electronic component, positioning the electronic component from the imaging data, and mounting on the substrate,
Absolute height is not required. To measure the variation in terminal height , line light is projected to the terminal part of the sucked electronic component.
The shift pixel positions by a predetermined distance shift does not intersect with the imaging position as a virtual reference line according to the pixel position located et measuring components of the light section line by line light to be imaged when you place a plane on the focal point of the projection and imaging ,
An electronic component mounting method comprising: obtaining a height of a terminal portion based on the number of pixels from the virtual reference line to a terminal imaging position of the electronic component; and inspecting the electronic component. 吸着された電子部品を撮像しその撮像データから電子部品を位置決めして基板上に実装する電子部品実装装置において、
絶対高さは必要としない、端子高さのバラツキを測定するため、吸着された電子部品の端子部にライン光を投光する手段と、
投光と撮像のフォーカス点に平面を配置したときに撮像されるライン光による光切断線の画素位置から測定部品に応じて撮像位置と交差しない所定距離シフトしたシフト画素位置に仮想基準線を設定する手段とを有し、
前記仮想基準線から電子部品の端子撮像位置迄の画素数に基づき端子部の高さを求め該電子部品の検査を行うことを特徴とする電子部品実装装置。In an electronic component mounting apparatus that images an adsorbed electronic component, positions the electronic component from the imaging data, and mounts the electronic component on a substrate,
Absolute height is not required, means for projecting line light to the terminal part of the adsorbed electronic component in order to measure the variation in terminal height ,
The virtual reference line to the shift pixel positions by a predetermined distance shift does not intersect with the imaging position depending on the pixel position located et measuring components of the light section line by line light to be imaged when you place a plane on the focal point of the projection and imaging Means for setting,
An electronic component mounting apparatus characterized in that a height of a terminal portion is obtained based on the number of pixels from the virtual reference line to a terminal imaging position of the electronic component, and the electronic component is inspected.

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