JPH0448248A - クリームはんだ印刷検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロボット機構を利用して回路基板に電子部品
を自動的に搭載して行く、マウンタなどと呼ばれている
電子部品搭載装置におけるクリームはんだ印刷装置に係
り、特に高密度の回路パターンを有する回路基板にリー
ド数の多いＩＣなどの面付電子部品を搭載する電子部品
搭載装置と組合せて使用するのに好適なりリームはんだ
印刷の検査装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、ＩＣなどの電子部品（以下、単に部品という）で
は、そのリード数の増加とリード配列の高密度化が著し
く、ロボット機能を用いた電子部品搭載装置の搭載位置
決め精度の向上についても厳しい要求が与えられるよう
になっている。

そこで、このような背景を反映して、表面実装部品の搭
載については、回路基板（プリント回路基板のこと、以
下、単に基板という）に予め設けられている位置合わせ
用のマークやフットマーク（＃品のリードが半田付けさ
れる部分のパターン）と、ロボットの可動部材に吸着な
どにより保持した部品のリード位置とを画像データとし
て取り込み、これらのデータに基づいて回路基板やその
回路パターンの位置と、部品の保持位置をｖ３＃ｌし、
この認識結果により搭載位置を補正することにより、必
要とする搭載位置決め精度が確保されるようにした装置
が提案されるようになってきており、その−例を特開昭
６０−１９００号公報に見ることが出来る。

ところで、このような、表面実装部品を対象とした電子
部品搭載装置では、その部品搭載に先立って、上記した
基板面のフットマークにクリームはんだを塗布する必要
があり、このため、従来から、このような電子部品搭載
装置では、その前工程部にクリームはんだ印刷装置が設
置されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、クリームはんだ印刷後の基板の状態に
ついては特に配慮がされておらず、クリームはんだ印刷
工程を終えた基板は、そのまま次の部品搭載工程に送り
こまれ、部品が搭載されていた。

このため、従来技術では、基板のフットパターンとクリ
ームはんだの印刷された位置とにずれがあったり、その
印刷されたクリームはんだの印刷量に過不足があった場
合でも、リフロー工程を経て部品搭載処理を終えてから
、それが結果としてはんだ付は不良として現われてから
しか検出できず、不良修正に多大の時間や労力を要した
り、部品が実装された基板ごと不良廃棄しなければなら
ないという問題があった。

本発明の目的は、クリームはんだ印刷の適否による不良
発生を無くし、電子部品搭載装置の歩留まり低下と、製
品コストとが充分に抑えられるようにしたクリームはん
だ印刷検査装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、撮像手段を用い、
クリームはんだが印刷された基板から、それに部品を搭
載する前の画像データを取り込み、この画像データの解
析により、クリームはんだ印刷の良否判定が部品搭載前
に得られるようにしたものである。

これを、本発明の実施例に即して説明すると、本発明の
成る実施例によれば、基板面を撮像するテレビカメラと
、このテレビカメラを基板の任意の位置に移動させるロ
ボット機構を設け、基板のクリームはんだ印刷面に予め
設定しである測定線に沿った輝度データを取り込み、ク
リームはんだ塗布部とフットパターン露出部とに存在す
る光反射率の違いを輝度変化により検出し、クリームは
んだ印刷の良否が部品搭載前に判定できるようにしたの
である。

また、別の実施例によれば、上記した良否判定の結果に
応じて、不良と判定された基板を部品搭載工程から外し
たり、その不良の内容を、あらかじめ定められたエラー
メツセージにより表示したりする手段を設けたものであ
る。

さらに別の実施例によれば、上記した良否判定の結果を
クリームはんだ印刷工程での印刷位置制御や、部品搭載
工程での搭載位置制御に反映させるようにしたものであ
る。

〔作用］ 基板にクリームはんだが印刷されたあと、部品が搭載さ
れる前に、その部品搭載面の撮像結果から判定するため
、クリームはんだの印刷状態が正確に把握でき、印刷ず
れや塗布量の過不足を含めた定量的な検出が可能になる
ので、信頼性の高い良否判定を容易に得ることができる
。

〔実施例Ｊ 以下、本発明によるクリームはんだ印刷検査装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。

第２図は、本発明を電子部品搭載装置に組合せて構成し
た場合の一実施例で、図において、１は電子部品搭載装
置（マウンタ）全体を表わし、２は部品搭載用の直交ロ
ボット機構、３は基板搬送部、４は部品供給部、５．６
はＴＶカメラ（テレビジョンカメラ）、７は画像データ
解析部、８は制御部、モして９はマウンタ操作部である
。

直交ロボット機構２は、ＸＹ方向に移動可能な可動部を
有し、この可動部のヘッドに、図示してないが、部品を
吸着する吸着ノズルと、吸着した部品を把持するメカ求
心爪とが設けてあり、これにより部品の移動と搭載とを
行う。

基板搬送部３は、部品が未搭載の基板を搭載位置に移動
させて位置決めし、部品搭載後、その基板を搭載済み基
板として所定の場所に送り出す働きをする。

部品供給部４は、これから搭載すべき部品を、直交ロボ
ット機構２のヘッドにより吸着しやすいように、逐次、
部品を準備する働きをする。

ＴＶカメラ５は、直交ロボット機構２の可動部に取付け
られ、基板搬送部３により所定の位置に位置決めされた
、部品搭載前の基板を撮像して、その部品搭載面の回路
パターン（フットパターン）の画像データを取り込むと
共に、部品搭載後、再度、基板を撮像し、基板の回路パ
ターンと部品のリードパターンの双方の画像データを取
り込む働きをする。

一方、ＴＶカメラ６は、装置の上面に上向きに取付けら
れ、これから基板に搭載するため、直交ロボット機構２
のヘッドにより吸着された部品を、所定の位置で下方か
ら撮像し、そのヘッドに対する吸着位置の確認に役立つ
画像データを取り込む働きをする。

画像データ解析部７は、ＴＶカメラ５．６からの画像デ
ータを解析し、所定のデータ処理を実行するものである
が、その動作の詳細は後述する。

制御部８は、上記した直交ロボット機構２や基板搬送部
３の動作も含め、部品搭載に必要な装置全体の制御を実
行する。

マウンタ操作部９は、装置の動作開始、停止などの操作
に必要なスイッチ類や、動作監視に必要な表示器などを
備えたものである。

第３図はＴＶカメラ５による基板の撮像状態を拡大して
示したもので、１ｏは電子部品を真空吸着するための吸
着ノズル、１１はロボットのヘッド部、モして１２は基
板搬送部３により撮像位置に搬送されてきた基板である
。

なお、以上の構成は電子部品搭載装置と共通に必要なも
のであるが、しかして、この実施例では、さらに基板排
出装置１３と不良基板ストッカー１４、それにインター
フェースケーブル１５が設けられている。

そして、まず、基板排出装置１３は、クリームはんだ印
刷不良と判定された基板を基板搬送部３から取り出して
、不良基板ストッカー１４に予め定められた順序で格納
してゆく働きをする。

また、インターフェースケーブル１５は、図示してない
クリームはんだ印刷装置に接続され、クリームはんだ印
刷装置からの印刷済基板の授受制御や非常停止制御に必
要なデータと、クリームはんだ印刷状態を表すデータを
伝送する働きをする。

次に、この実施例の動作について、第１図の処理手順を
表わすフローチャートにより説明する。

ここで、第１図の８１乃至Ｓ１３は処理ステップを表わ
す。

まず、第３ｒｇＪに示すように、前工程でクリームはん
だ印刷された基板１２が、基板搬送部３により搬入され
、所定の位置に機械的に位置決めされる（Ｓｌ）。

次に、直交ロボット機構２のヘッド部１１を移動させ、
位置決めされた基板１２がＴＶカメラ５の視野に入るよ
うにする（Ｓ２）。

ＴＶカメラ５により基板１２の回路パターン（フットパ
ターン）を撮像し、画像データ解析部７により基板１２
の所定のパターンの正確な位置を検出する（Ｓ３）。

なお、以上は電子部品搭載装置としての動作と同じで、
以下、（Ｓ４）と（Ｓ５）、それに（Ｓ１０）〜（Ｓ１
３）による動作が、本発明の実施例において付加された
ものである。

まず、ＴＶカメラ５により、基板１２のクリームはんだ
が印刷されているであろう領域の画像データを画像デー
タ解析部７に取り込む（Ｓ４）。

次に、こうして取り込んだ基板１２のクリームはんだが
印刷されているであろう領域の画像データを調べ、その
中での回路パターン（フットパターン）の存在を表わす
情報の存否の程度により、不良を検出するのである（Ｓ
Ｓ）　。

そして、不良無しと判定されたときには、通常の部品搭
載動作に移行し、まず、ヘッド部１１を部品供給部４の
上に移動させ、吸着ノズル１０によりＩＣなどの部品Ｃ
を吸着して保持する（Ｓ６）。

ついで、ヘッド部１１に部品を保持したままＴＶ左カメ
ラの上に移動させ、部品を撮像し、画像データ解析部７
で部品のリードパターンの位置を認識し、ヘッド部１１
と部品との位置ずれを補正して基板１２に搭載するので
ある（Ｓ７）。

なお、このとき、必要に応じて（Ｓ８、（Ｓ９）の処理
が実行されるようにしてもよい。

一方、（Ｓ５）での判断結果が不良有りとなったときに
は、不良処理動作（５１０）〜（Ｓ１３）に移行する。

ここで、（Ｓ５）での印刷不良内容検出判定の実施例を
第４（！１〜第７図により説明する。

まず、第４図（イ）に示すように、クリームはんだが印
刷されるべきフットパターンＦの画像に対して、２本の
画素データ取込線Ａ、Ｂを設定する。

なお、この実施例では２本であるが、必要に応じて、更
に多くの任意の本数、設定しても良いことは、いうまで
もない。

次に、これら画素データ取込線Ａ、Ｂのうちの一方、例
えば線Ａに沿って存在する画素の輝度を見てみると、こ
の場合には同図（ロ）に示すように、はぼ一定のレベル
を示す。

これは、このｊ！！４図が、同図（イ）に示すように、
クリームはんだＳがフットパターンＦに対して正しく印
刷されていた場合のものであり、且つ、基板１２の生地
面の反射率とクリームはんだＳの反射率がほぼ等しいか
らである。

一方、ＩＦ！５図（イ）に示すように、クリームはんだ
ＳがフットパターンＦに対して正確な位置に印刷されて
いなかったときには、同図（Ｇ）に示すように、画素デ
ータ取込線に沿った輝度のレベルには、フットパターン
Ｆが露出している部分で極大部Ｘ１、Ｘ、が現われる。

これは、フットパターンＦの反射率が、基板１２の生地
面の反射率とクリームはんだＳの反射率のいずれよりも
かなり高いからである。

以下、同様に、クリームはんだＳの量が不足していた場
合には、第６図（イ）、（ロ）のようになり、さらにク
リームはんだＳの印刷状態に、第５図とは異なって、傾
きによるずれが発生していた場合には、第７図（イ）、
（ロ）のように、それぞれなる。

従って、第１図に戻り、（Ｓ５）での印刷不良検出判定
では、これらの画素データ取込ＭＡ、Ｂによる画素デー
タの輝度について所定の判定基準レベルを設定しておき
、取り込んだ画素データに、この判定基準レベルを越え
た部分、例えば極大部Ｘ１、ｘ４、Ｘ、、Ｘｌが現われ
たか否かにより、クリームはんだ印刷不良と判定するの
である。

なお、このとき、基板１２の生地面とクリームはんだＳ
の反射率が異なっていると判定処理が複鍵になるので、
判定精度確保のため、所定の着色操作などにより、反射
率を揃えるようにしてもよく、逆に基板１２の生地面と
クリームはんだＳの反射率の違いにより、印刷ずれの内
容について、更に詳しい解析を行なって判定するように
してもよい。

このようにして、（Ｓ５）でクリームはんだ印刷不良と
判定されたら、このような基板に部品を搭載したのでは
、リフロー工程の後での不良の発生が、所定の確率で予
想されるので、基板排出装置１３（第２図）を作動させ
、このクリームはんだ印刷不良と判定された基板を不良
基板ストッカー１４に収納させる（ＳＩＯ）。

さらに、このようにしてクリームはんだ印刷不良基板が
発生したら、それに基づいて所定のクリームはんだ印刷
状態を表すデータを作成し、インターフェースケーブル
１５（第２図）を使用して、前工程に伝送し、クリーム
はんだ印刷処理での位置補正の制御に使用したり、或い
は、後工程のマウンタに伝送して、搭載位置の補正制御
に使用する（Ｓｌｌ）。

そして、このあとは、次の搭載動作に移行するのである
（Ｓ１２）。

従って、この実施例によれば、部品搭載後に不良になっ
てしまう確率の高いクリームはんだ印刷不良基板を、部
品搭載前に確実に排除することができるから、高い製造
歩留まりを容易に保持することができる。

また、この実施例では、電子部品搭載装置に組合せて実
施しているので、クリームはんだ印刷不良基板判定に必
要な、ＴＶカメラなどによる画像データ取り込みや、デ
ータの解析処理などの多くの機能が、この電子部品搭載
装置が本来もっている機能と共用が可能になり、はとん
どコストアップを伴うことな〈実施できるという効果が
得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、部品搭載以豹でのクリームはんだ印刷
時点で、以後での不良発生の原因になる可能性の存否を
調べるようにしたので、部品搭載後での不良発生が大幅
に抑えられ、歩留まりを充分に高く保持することができ
る。

また、本発明によれば、はんだ量が高精度で管理できる
ため、部品搭載後のはんだ付けに高い信頼性が得られ、
より高品質の基板を容易に提供することができる。

また、従来は、クリームはんだ印刷装置のセツティング
には、かなりの回数の試し刷りを必要としたが、本発明
によれば、これの自動化が可能になる。すなわち、上記
したクリームはんだ印刷不良検出の結果、それに基づい
て所定のクリームはんだ印刷状態を表すデータが得られ
るので、これにより、クリームはんだ印刷処理での位置
補正を行なうことができ、自動修正できるからである。

ところで、クリームはんだの印刷に位置ずれがあると、
部品を基板に置いたあとりフロー処理するまでの間、或
いはりフロー処理時にはんだが溶融状態にされたとき、
部品に位置ずれが発生する虞れを生じる。しかして、本
発明によれば、このような原因による部品の搭載ずれを
減少させることができる。つまり、本発明によれば、ク
リームはんだの印刷に位置ずれがある基板には、部品を
搭載しないようにすることができる上、クリームはんだ
印刷にずれがあっても、それが不良とまではいっていな
い基板に対しては、その位置ずれを表わすデータが得ら
れるので、これを電子部品搭載装置に送り、部品の搭載
位置補正制御に用い、予め部品の位！ずれを予想して、
補正した位置に搭載するようにできるからであり、従っ
て、本発明によれば、常に最良の位置精度が保たれ、高
い信頼性と作業効率を容易に得ることが出来る。

次に、このようなりリームはんだ印刷装置では、そこで
使用している印刷用のマスクが汚れるとクリームはんだ
の抜は性が低下し、印刷不良が発生しやすくなるので、
定期的にマスクを洗浄しなければならないが、本発明に
よれば、このマスク洗浄すべきタイミングを、印刷判定
結果から有意に判断できるから、従来技術のように、定
期的洗浄している場合に比して合理的な洗浄が可能にな
り、無駄な工数の追加を省くことができる。

また、本発明によれば、基板排出装置と不良基板ストッ
カーを用いて、クリームはんだ印刷チエツクが必要な基
板だけの分類が可能になるので、人手を要する工程が減
少され、自動化率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるクリームはんだ印刷検査装置の一
実施例の動作を示すフローチャート、第２図は本発明の
一実施例が適用された電子部品搭載装置の一例を示す斜
視図、第３図はＴＶカメラによる撮像動作の説明図、第
４図、第５図、第６図、第７図はそれぞれクリームはん
だ印刷不良判定動作の説明図である。 １・・・・・・電子部品搭載装置、２・・・・・・直交
ロボット機構、３・・・・・・基板搬送部、４・・・・
・・部品供給部、５．６・・・・・・ＴＶカメラ、７・
・・・・・画像データ解析部、８・・・・・・制御部、
９・・・・・・マウンタ操作部、１０・・・・・・吸着
ノズル、１１・・・・・・ヘッド部、１２・・・・・・
基板、１３・・・・・・基板排出装置、１４・・・・・
・不良基板ストッカー、１５インターフエースケーブル
。 第３図 １２：回ト晶１梃 第４図 正し０〔ｐν１ 第５図 Ｅ−ｒｌＪＩす）Ｉｔ ＡＭに升−）ｙ：＆先屋標

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．回路基板の回路パターンの所定の部分に電子部品搭
   載用のクリームはんだを印刷するクリームはんだ印刷装
   置において、上記回路パターンの所定の部分を画像デー
   タとして取り込む撮像手段と、該画像データを解析して
   上記回路パターンの所定の部分に対するクリームはんだ
   の印刷状態を検出する画像データ解析手段とを設け、該
   画像データ解析手段による画像データの解析結果に基づ
   いて上記クリームはんだ印刷の良否判定を行なうように
   構成したことを特徴とするクリームはんだ印刷検査装置
   。
2. ２．請求項１の発明において、上記クリームはんだ印刷
   の良否判定が、上記回路基板の回路パターン部とクリー
   ムはんだ塗布部との間での光反射率の違いに起因する上
   記画像データのレベル差に基づいて行なわれるように構
   成したことを特徴とするクリームはんだ印刷検査装置。
3. ３．請求項１の発明において、上記撮像手段が、電子部
   品を回路基板の所定の位置に自動的に位置決め搭載する
   電子部品搭載装置におけるロボット機構の可動部材に取
   り付けられていることを特徴とするクリームはんだ印刷
   検査装置。
4. ４．請求項１の発明において、上記クリームはんだ印刷
   の良否判定結果に応じて、不良と判定された回路基板を
   選別するように構成したことを特徴とするクリームはん
   だ印刷検査装置。
5. ５．請求項１の発明において、上記画像データ解析手段
   による画像データの解析結果に基づいてクリームはんだ
   印刷のずれ量を算定し、この算定結果に応じてクリーム
   はんだ印刷位置を修正するよに構成したことを特徴とす
   るクリームはんだ印刷検査装置。
6. ６．請求項３の発明において、上記画像データ解析手段
   による画像データの解析結果に基づいてクリームはんだ
   印刷のずれ量を算定し、この算定結果に基づいて上記電
   子部品の搭載位置を補正するように構成したことを特徴
   とするクリームはんだ印刷検査装置。