JPH07122895A

JPH07122895A - 部品接合方法

Info

Publication number: JPH07122895A
Application number: JP5267384A
Authority: JP
Inventors: Noboru Nishiguchi; 登西口; Kazuji Kawamura; 和司川村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】プリント配線板とリードフレームとを変形させ
ることなく位置合わせを行なって精度よく接合する部品
接合方法を提供する。【構成】プリント配線板を互いに直交する３軸の各軸に
平行な方向への並進移動と各軸回りの回転移動とを可能
とするように保持する（Ｓ１）。プリント配線板とリー
ドフレームとについてそれぞれテレビカメラによって撮
像した画像に基づいて接合面内での相対位置のずれを検
出し（Ｓ２）、この相対位置のずれを除去するようにプ
リント配線板を移動させる（Ｓ３）。次に、プリント配
線板のリードフレームに対する傾きを検出し（Ｓ４）、
この傾きを除去するようにプリント配線板を移動させる
（Ｓ５，Ｓ６）。傾きが除去されると、プリント配線板
をリードフレームに近付けるように移動させ（Ｓ７）、
最後に接合する（Ｓ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接合すべき２部品につ
いて接合面に平行な面内での相対位置を一致させるとと
もに接合面に対する傾きを除去した状態で、両部品を互
いに接合させる部品接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、集積回路のチップやプリント配
線板をリードフレームに載置する場合のように２部品を
接合する際には、接合面内での両部品の相対位置を一致
させる必要がある。このような要求を満たす実装装置と
しては、特開昭５８−２１３４９６号公報に記載されて
いるように、電子部品をプリント基板に実装するにあた
って、プリント基板をＸＹテーブル上に載置するととも
に電子部品を組込み機構により保持し、テレビカメラに
より得た画像に基づいてプリント基板と電子部品との相
対位置を検出するようにしたものが提案されている。こ
の技術では、テレビカメラにより得た画像に基づいて、
ＸＹテーブルの表面に平行な面内でのプリント基板と電
子部品との相対位置を検出し、検出結果に基づいて、Ｘ
Ｙテーブルによって平行移動を行なうとともに、電子部
品を保持する組込み機構によって電子部品をＸＹテーブ
ルの表面に直交する軸回りでの回転移動を行なうことに
よって、プリント基板と電子部品との相対位置を一致さ
せるようにしているのである。また、組込み装置はＸＹ
テーブルの表面に直交する方向に移動して電子部品をプ
リント基板に近づける。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成では、プ
リント基板と電子部品との２部品について、ＸＹテーブ
ルの表面に平行な２方向についての並進移動をＸＹテー
ブルによって行ない、ＸＹテーブルの表面に直交する方
向の並進移動およびＸＹテーブルの表面に直交する軸の
回りでの回転移動を組込み機構によって行うようにして
あり、互いに直交する３軸に沿う方向での並進移動と１
軸の回りでの回転移動が可能になった４自由度を有する
構成となっている。しかしながら、上記従来構成では、
プリント基板の表面に対して電子部品が傾斜している場
合に、この傾斜を除去する手段がなく、電子部品がＸＹ
テーブルの表面に対して傾斜しているときやＸＹテーブ
ルの表面に直交する方向において電子部品の各部の寸法
にばらつきがあるようなときには、プリント基板に対し
て電子部品が均等な接触力で接触せず、半田付け等によ
って接合する際に場所ごとの接合強度にばらつきが生じ
るという問題が発生する。

【０００４】これに対して、特開平４−７９００号公報
に記載された技術のように、ベアチップを保持する吸着
部に柔軟性を与え、ベアチップを基板に押しつけること
によって吸着部を基板に倣うように変形させてベアチッ
プと基板との接合面との平行度の狂いを吸収することが
考えられている。しかしながら、互いに接合される部品
の強度によっては吸着部が変形するまでに部品が変形す
る場合があり、接合可能な部品が強度によって制限され
るという問題が生じる。

【０００５】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、接合すべき部品に必要以上に大きな接触圧を
作用させることなく両部品間の相対位置を一致させると
ともに高い平行度が得られるようにし、両部品を精度よ
く接合することができるようにした部品接合方法を提供
しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、互い
に接合される２つの部品をそれぞれ保持する２つの部品
保持装置を用いることによって、互いに直交する３軸の
各軸に平行な方向への両部品の相対的な並進移動と各軸
回りでの両部品の相対的な回転移動とを可能とし、両部
品の相対的な位置ずれを除去した後に両部品を互いに接
合する部品接合方法であって、両部品について仮想的に
設定した接合面に直交する方向から画像入力手段により
撮像した画像に基づいて上記接合面内での相対位置のず
れを検出した後、上記接合面内で両部品を相対的に並進
移動および回転移動させて上記相対位置のずれを除去
し、次に上記接合面に対する両部品の傾きを傾き検出手
段によって検出した後、上記接合面に平行な軸の回りで
両部品を相対的に回転移動させて上記傾きを除去し、上
記傾きを除去した後に両部品を接合することを特徴とす
る。

【０００７】請求項２の発明は、互いに接合される２つ
の部品をそれぞれ保持する２つの部品保持装置を用いる
ことによって、互いに直交する３軸の各軸に平行な方向
への両部品の相対的な並進移動と各軸回りでの両部品の
相対的な回転移動とを可能とし、両部品の相対的な位置
ずれを除去した後に両部品を互いに接合する部品接合方
法であって、両部品について仮想的に設定した接合面に
直交する方向から画像入力手段により撮像した画像に基
づいて上記接合面内での相対位置のずれを検出した後、
上記接合面内で両部品を相対的に並進移動および回転移
動させて上記相対位置のずれを除去し、次に両部品間の
距離を小さくする方向に少なくとも一方の部品を移動さ
せ、この移動方向における両部品の間の接触圧が既定値
に達した時点で部品の移動を停止させ、この時点での上
記接合面に対する両部品の傾きによって生じる接触圧が
閾値未満になるように上記接合面に平行な軸の回りで両
部品を相対的に回転移動させて上記傾きを除去し、上記
傾きを除去した後に両部品を接合することを特徴とす
る。

【０００８】請求項３発明は、請求項２の発明におい
て、両部品の接触圧が既定値に達して部品を停止させた
時点での上記接合面に対する傾きによって生じる接触圧
が既定の範囲内であるときに良品と判定することを特徴
とする。請求項４の発明は、互いに接合される２つの部
品をそれぞれ保持する２つの部品保持装置を用いること
によって、互いに直交する３軸の各軸に平行な方向への
両部品の相対的な並進移動と各軸回りでの両部品の相対
的な回転移動とを可能とし、両部品の相対的な位置ずれ
を除去した後に両部品を互いに接合する部品接合方法で
あって、両部品について仮想的に設定した接合面に直交
する方向から画像入力手段により撮像した画像に基づい
て上記接合面内での相対位置のずれを検出した後、上記
接合面内で両部品を相対的に並進移動および回転移動さ
せて上記相対位置のずれを除去し、次に一方の部品に対
する距離が既知であって上記接合面に平行な基準面を有
した基準治具を基準面が他方の部品と対向するように両
部品間に挿入した状態で他方の部品を基準面に近付ける
向きに移動させ、この移動方向における基準治具の基準
面と上記他方の部品との間の接触圧が既定値に達した時
点で上記他方の部品の移動を停止させ、この時点での基
準治具の基準面に対する上記他方の部品の傾きによって
生じる接触圧が閾値以下になるように上記接合面に平行
な軸の回りで上記他方の部品を回転移動させて上記傾き
を除去し、上記傾きを除去した後に両部品間から基準治
具を取り除いて両部品間の距離を小さくする方向に少な
くとも一方の部品を移動させ、両部品の接触後に両部品
を接合することを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明は、互いに接合される２つ
の部品をそれぞれ保持する２つの部品保持装置を用いる
ことによって、互いに直交する３軸の各軸に平行な方向
への両部品の相対的な並進移動と各軸回りでの両部品の
相対的な回転移動とを可能とし、両部品の相対的な位置
ずれを除去した後に両部品を互いに接合する部品接合方
法であって、両部品について仮想的に設定した接合面に
直交する方向から画像入力手段により撮像した画像に基
づいて上記接合面内での相対位置のずれを検出した後、
上記接合面内で両部品を相対的に並進移動および回転移
動させて上記相対位置のずれを除去し、次に両部品間の
相対距離を３箇所以上で検出し、この相対距離に基づい
て両部品の相対的な傾きと両部品を接合させるための移
動距離とを求め、求めた傾きを除去するように上記接合
面に平行な軸の回りで両部品を相対的に回転移動させた
後、両部品間の距離を小さくする方向に少なくとも一方
の部品を上記移動距離だけ移動させ、両部品を接合する
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】各請求項の方法によれば、いずれも画像入力手
段によって撮像した画像に基づいて仮想的に設定した接
合面内での両部品の相対位置のずれを除去し、次に両部
品の接合面に対する傾きを除去するように上記接合面内
の軸の回りで両部品を相対的に回転させ、その後に両部
品を接合するのであって、両部品の接合時に部品同士を
押し付けることによって傾きを除去する従来方法のよう
に部品に無理な応力が発生せず、部品に変形を生じさせ
ることなく部品同士を接合することができるのである。

【００１１】また、請求項１ないし請求項４の方法で
は、部品同士もしくは部品と基準治具との間の接触圧に
基づいて部品の傾きを検出しているが、傾きを除去する
際には接触圧が所定値になった位置で部品の移動を停止
させているので、部品の停止位置を接触圧によって規定
することにより、部品に無理な応力が発生しないような
位置で傾きを除去することができ、傾きの除去の際に部
品が変形することがないのである。

【００１２】さらに、請求項３の方法では、部品の移動
を停止させた位置での接触圧に基づいて部品の良否判定
を行なっており、部品の欠損や折れ曲がりによる不良を
容易に検出することができ、製品の品質を安定させるこ
とができる。請求項４の方法では、一方の部品に対する
距離が既知で接合面に平行な基準面を有した基準治具を
用い、基準治具に対して他方の部品の傾きを除去してい
るのであって、上記一方の部品が変形しやすいような場
合にとくに有効なものとなる。すなわち、両部品を直接
接触させて接触圧に基づいて傾きを検出すると、この接
触圧に相当する部品の変形は避けられないが、請求項４
の方法では傾きの検出時に部品同士が直接接触しないか
ら、上記一方の部品に変形が生じないのである。

【００１３】請求項５の方法では、両部品間の相対距離
を３箇所以上で測定することによって、両部品の相対的
な傾きを検出するのであって、両部品を接合するのに要
する相対的な移動距離も同時に求めることができるので
ある。また、距離の測定では接触式の距離測定であって
も部品同士の傾きの除去に要する接触圧に比較すれば部
品に作用する外力が小さく、非接触式の距離測定を行な
えば部品はまったく変形しないのであって、とくに変形
しやすい部品を扱う場合には有利なものとなる。

【００１４】

【実施例】（基本構成）まず基本構成を図１および図２
に基づいて説明する。図２に示すように、互いに接合す
べき部品の一方がプリント配線板１であり、他方がこの
プリント配線板１を実装するリードフレーム２である例
を示す。プリント配線板１およびリードフレーム２には
互いに電気的に接合すべき位置にそれぞれ接合パッドが
形成されている。この種の接合形態はＰＧＡ形のパッケ
ージに納装される半導体装置などに採用されている。プ
リント配線板１は、互いに直交する３軸の各軸方向への
並進移動と各軸回りでの回転移動とが可能となるような
６自由度を有した第１の部品保持装置３により保持され
る。このような部品保持装置３は、プリント配線板１と
リードフレーム２との対向面に略平行となるように仮想
的に設定した接合面内で互いに直交する方向に並進移動
するＸＹテーブル、上記接合面に対して直交する方向に
並進移動するＺテーブル、上記接合面に対して直交する
軸の回りで回転移動するθｚテーブル、上記接合面に対
する傾斜角度を調節するチルトテーブルを組み合わせる
ことによって実現できる。また、リードフレーム２は上
記接合面に略平行となるように定位置で第２の部品保持
装置４に保持される（図１のＳ１）。ここで以下の説明
を簡単にするために、上記接合面に平行な面をＸＹ平
面、上記接合面に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸の各軸回りでの所定の基準位置（たとえば、
各軸の位置を基準位置とする）からの回転角度をそれぞ
れθｘ，θｙ，θｚとする（これらの関係を図２の左上
隅に示す）。

【００１５】プリント配線板１とリードフレーム２とが
各部品保持装置３，４に保持された状態で、プリント配
線板１とリードフレーム２とは画像入力手段としての２
台のテレビカメラ５，６によってそれぞれ撮像される。
両テレビカメラ５，６は上記接合面に対して光軸が直交
するように設定され、プリント配線板１とリードフレー
ム２とを別位置で撮像するようにそれぞれの視野が設定
されている。すなわち、リードフレーム２は定位置でテ
レビカメラ６によって撮像され、プリント配線板１はリ
ードフレーム２とは別の定位置でテレビカメラ５によっ
て撮像される。テレビカメラ５，６で撮像された画像は
画像処理装置７に入力され、上記接合面内でのプリント
配線板１およびリードフレーム２の位置と向きとが求め
られる。すなわち、画像処理装置７ではプリント配線板
１およびリードフレーム２について代表点（たとえば重
心）の位置を求めるとともに、代表軸（たとえば慣性の
主軸）の向きを求めるのである。このようにして、画像
処理装置７ではプリント配線板１とリードフレーム２と
について代表点のＸ座標およびＹ座標と代表軸のＺ軸回
りでの回転角度θｚとを求めることができる（図１のＳ
２）。

【００１６】いま、プリント配線板１について位置が
（Ｘ₁，Ｙ₁）であり向きがθｚ₁であって、リードフ
レーム２について位置が（Ｘ₂，Ｙ₂）であり向きがθ
ｚ₂であるものとすれば、プリント配線板１とリードフ
レーム２との相対位置および向きの相対差は、それぞれ
（Ｘ₂−Ｘ₁，Ｙ₂−Ｙ₁）、θｚ₂−θｚ₁になる。
したがって、制御装置８によって上記相対差の分だけ部
品保持装置３を移動させれば、上記接合面に平行な面内
ではプリント配線板１とリードフレーム２との位置を一
致させることができる（図１のＳ３）。このとき、プリ
ント配線板１とリードフレーム２とは互いに接触しない
ようにＺ軸方向において離されている。

【００１７】ところで、制御装置８には、傾きセンサ９
により検出したプリント配線板１とリードフレーム２と
についてのＸ軸回りおよびＹ軸回りでの相対的な傾きも
入力される（図１のＳ４）。傾きセンサ９の具体構成に
ついては、以下の各実施例において説明する。また、必
要に応じてＺ軸方向の相対距離が求められる。プリント
配線板１とリードフレーム２との相対的な傾きが求めら
れると、この傾きを除去するように部品保持装置３が調
節される（図１のＳ５）。この調節によって傾きが許容
範囲内になれば（図１のＳ６）、部品保持装置３によっ
てプリント基板１をＺ軸方向に移動させ（図１のＳ
７）、Ｚ軸方向の相対距離が所定範囲内になればプリン
ト配線板１とリードフレーム２とが接触したものとし、
その位置で部品保持装置３の移動を停止させた後に、接
合装置１０によってプリント配線板１とリードフレーム
２との対応する接合パッド同士を接合するのである（図
１のＳ８）。接合装置１０としては、超音波式、熱圧着
式、レーザ光式等を用いることができる。

【００１８】（実施例１）本実施例は、傾きセンサ９と
して圧力センサ９ａを用いたものであって、図３に示す
ように、圧力センサ９ａは、部品保持装置３のうちでプ
リント配線板１を吸着等の方法で保持する保持部３１と
保持部３１の位置を６自由度で移動させる駆動部３２と
の間に設けられる。圧力センサ９ａでは、プリント配線
板１とリードフレーム２とが接触したときのＸ軸回りお
よびＹ軸回りでの接触圧Ｆθｘ，Ｆθｙ（すなわち、傾
きθｘ，θｙによる接触圧）を検出するとともにＺ軸方
向の接触圧Ｆｚを検出する。ここに、接触圧ＦｚはＺ軸
方向の分力の総和になる。

【００１９】しかるに、この圧力センサ９ａを用いると
きには、図４のような手順で部品保持装置３を制御す
る。図４においてＳ１〜Ｓ３は図１と同じであって、こ
の段階ではプリント配線板１とリードフレーム２とがＸ
Ｙ平面内で位置合わせされる。次に、部品保持装置３に
よりプリント配線板１をＺ軸方向に移動させてリードフ
レーム２に近づけ（Ｓ４）、圧力センサ９ａによって上
記３種類の接触圧を検出する（Ｓ５）。ここで、Ｚ軸方
向の接触圧Ｆｚが既定値Ｔｚ（この値は、リードフレー
ム２に不要な力が作用しないように十分に小さく設定さ
れる）に達した時点でＺ軸方向への移動を一旦停止す
る。このとき、Ｘ軸回りおよびＹ軸回りの接触圧Ｆθ
ｘ，Ｆθｙはプリント配線板１とリードフレーム２との
相対的な傾きによって発生していると考えられ、またＺ
軸方向の接触圧Ｆｚはプリント配線板１とリードフレー
ム２との相対的な傾きがあるときには傾きの減少に伴っ
て小さくなるから、Ｘ軸回りおよびＹ軸回りの接触圧Ｆ
θｘ，Ｆθｙが所定の閾値Ｔθｘ，Ｔθｙより小さくな
り、かつＺ軸方向の接触圧Ｆｚが既定値Ｔｚと等しいか
小さくなるように、部品保持装置３によりＸ軸回りおよ
びＹ軸回りの傾きを調節する（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）。こ
の時点でプリント配線板１とリードフレーム２との相対
的な傾きが除去されていると考えられるから、次に必要
に応じてＺ軸方向にプリント配線板１をリードフレーム
２に近づけ、Ｚ軸方向の接触圧Ｆｚが所定値に達すると
移動を停止して接合を行うのである（Ｓ８）。

【００２０】上記実施例では、圧力センサ９ａとしては
半導体ストレンゲージやピエゾ素子等を用いて保持部３
１と駆動部３２との間に配置しているが、部品保持装置
３の保持部３１におけるプリント基板１との接触面に圧
力センサ９ａを設けるようにしてもよい。この場合には
圧力センサ９ａとして、静電容量の変化を検出する多数
の近接センサをマトリクス状に配列したもの（たとえば
（株）ニッタ社製のタクタイルセンサ）を用いることが
できる。この形式の圧力センサ９ａでは接触圧の分布を
検出することによって、接触圧Ｆθｘ，Ｆθｙ，Ｆｚを
求めることができる。

【００２１】（実施例２）実施例１ではプリント配線板
１とリードフレーム２とを接触させた後に両者の相対的
な傾きを除去しているが、一般にはリードフレーム２の
ほうがプリント配線板１よりも変形しやすいものであっ
て、リードフレーム２の強度によっては、プリント配線
板１とリードフレーム２とを相対的に傾いた状態で接触
させるとリードフレーム２が変形することがある。本実
施例はこのような問題を解決するものであって、図５に
示すように、リードフレーム２に対する距離が既知であ
ってリードフレーム２に平行な基準面を有した基準治具
１１を用いて、基準治具１１の基準面に対するプリント
配線板１の傾きを除去した後に、プリント配線板１をリ
ードフレーム２に接触させるのである。

【００２２】すなわち、基準治具１１はプリント配線板
１とリードフレーム２との間に挿入される位置と挿入さ
れない位置との間で移動自在に設けられ、基準治具１１
がプリント配線板１とリードフレーム２との間に挿入さ
れた位置では実施例１におけるプリント配線板１とリー
ドフレーム２との間の接触圧を求める手順と同様にし
て、プリント配線板１と基準治具１１の基準面との接触
圧を求めるのである。このようにして、プリント配線板
１と基準治具１１の基準面とが平行になれば、基準治具
１１とリードフレーム２とは平行であるから、リードフ
レーム２に対してプリント配線板１を平行に配置するこ
とができる。その後、基準治具１１をプリント配線板１
とリードフレーム２との間から取り除き、部品保持装置
３によってプリント配線板１をリードフレーム２に接触
させるようにＺ軸方向に移動させ、プリント配線板１と
リードフレーム２との対応する接合パッドを接合させる
のである。他の点は実施例１と同様であるから説明を省
略する。

【００２３】（実施例３）本実施例は、プリント配線板
１とリードフレーム２との接合前に両者の良否判定を行
なう例であって、図６のＳ１〜Ｓ５に示すように、最初
に仮想的に設定した基準面に平行な面内でのプリント配
線板１とリードフレーム２との位置合わせを行なった後
に（Ｓ１〜Ｓ３）、プリント配線板１をリードフレーム
２に近付けて接触させ（Ｓ４）、Ｚ軸方向の接触圧Ｆｚ
が既定値Ｔｚに達するとＺ軸方向の移動を停止させる
（Ｓ５）ところまでは、実施例１と同様の手順を採用し
ている。次に、実施例１では傾きの除去を行なうのであ
るが、本実施例ではこの時点でのＸ軸回りおよびＹ軸回
りの傾きによって生じている接触圧Ｆθｘ，Ｆθｙに基
づいて、プリント配線板１とリードフレーム２との良否
を判定する（Ｓ６）。

【００２４】すなわち、リードフレーム２に欠損や折れ
曲がり等の不良があれば接触圧Ｆθｘ，Ｆθｙは異常値
になるから、接触圧Ｆθｘ，Ｆθｙが許容範囲であるか
どうかを判定するのである。いま、接触圧Ｆθｘ，Ｆθ
ｙについて基準値をそれぞれＳθｘ，Ｓθｙとし、基準
値Ｓθｘ，Ｓθｙに対して上下にそれぞれΔθｘ，Δθ
ｙの範囲であるときに良品であると判定するものとすれ
ば、｜Ｆθｘ−Ｓθｘ｜＜Δθｘかつ｜Ｆθｙ−Ｓθｙ
｜＜Δθｙが成立するときに良品と判定するのである。
ここで、いずれか一方でも条件が成立しなければプリン
ト配線板１とリードフレーム２とのいずれかに不良があ
るものと判断して、そのプリント配線板１およびリード
フレーム２の接合は行なわず、これらのプリント配線板
１およびリードフレーム２を別過程で選別処理し、別の
プリント配線板１およびリードフレーム２を部品保持装
置３，４で保持して上記処理を行なう。

【００２５】上記判定によって良品と判定された場合に
は、実施例１と同様の手順でプリント配線板１とリード
フレーム２との相対的な傾きを除去した後に（Ｓ７，Ｓ
８）、両者を接合する（Ｓ９）。ここで、傾きを除去す
る過程でも接触圧Ｆθｘ，Ｆθｙに異常が検出されれ
ば、プリント配線板１およびリードフレーム２の接合は
行なわずに、別のプリント配線板１およびリードフレー
ム２について上記処理を行なうのである。また、本実施
例では良否判定に接触圧Ｆθｘ，Ｆθｙのみを用いてい
るが、傾きの除去を行なっている期間にＺ軸方向の接触
圧Ｆｚを用いるなど他の条件を併用してもよい。他の点
は実施例１と同様である。

【００２６】（実施例４）上記各実施例では、プリント
配線板１とリードフレーム２との傾きの検出に接触圧Ｆ
θｘ，Ｆθｙを用いているが、本実施例ではプリント配
線板１とリードフレーム２との間の距離を３箇所につい
て求めることによって、傾きを検出するようにしてあ
る。すなわち、図８のＳ１〜Ｓ３に示すように、プリン
ト配線板１とリードフレーム２とについて仮想的に設定
した接合面内で位置を合わせるまでの処理は実施例１と
同様であって、次に、プリント配線板１とリードフレー
ム２との間の３箇所間の距離を傾きセンサとしての距離
測定装置によって測定し、この距離に基づいて相対的な
傾きを求めているのである（Ｓ４）。距離測定装置９ｂ
としては、図７に示すように、プリント配線板１がリー
ドフレーム２に対向している位置でプリント配線板１と
リードフレーム２との間に挿入される位置と挿入されな
い位置との間で移動自在な基板１３の上に互いに離間さ
せて３個の距離センサ９ｂを配置したものを用いてお
り、各距離センサ９ｂはプリント配線板１とリードフレ
ーム２との間のＺ軸方向における距離を測定できるよう
になっている。この種の距離センサ９ｂとしては、レー
ザ光等の光ビームを対象物に照射し投光したスポットの
位置を三角測量法によって求める形式のもの、レーザ光
を検知光と参照光とに分離して検知光の対象物による反
射光と参照光との干渉を利用して距離を求める形式のも
の、対象物までの距離に応じた静電容量の変化に基づい
て距離を求める形式のもの、差動トランスのコアに結合
された接触子を対象物に接触させたときの差動トランス
の出力に基づいて対象物までの距離を求める形式のもの
など周知の構成のものを採用することができる。

【００２７】上述のようにして３箇所の距離を求めれ
ば、この距離に基づいて平面の方程式を求め、求めた平
面の上記接合面に対する傾きを求めることができる。い
ま、基板１３がリードフレーム２に対して平行であるも
のとすれば、上記３箇所の距離を求めることによって、
リードフレーム２を基準平面とするときのプリント配線
板１の上の３次元の座標値をＡ（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁），
Ｂ（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂），Ｃ（ｘ₃，ｙ₃，ｚ₃）と求
めることができる。平面の方程式は一般にａｘ＋ｂｙ＋
ｃｚ＋ｄ＝０と表され、この平面の法線ベクトルｖ１を
成分表示すれば、（ａ，ｂ，ｃ）になる。ここで、３点
を通る平面は一意に決定できるから、上記３点の座標値
によって法線ベクトルｖ１を求めることができる。

【００２８】Ｘ軸の回りの回転角度がθｘであるとき、
cos(90°−θｘ）＝ｖ１・ｖｘ（ただし、ｖｘ＝（１，
０，０））となり、Ｙ軸の回りの回転角度がθｙである
とき、cos(90°−θｙ）＝ｖ１・ｖｙ（ただし、ｖｙ＝
（０，１，０））となる。また、３個の距離センサ９ｂ
の位置を頂点とする三角形の重心を通るＺ軸方向の直線
上でのプリント配線板１とリードフレーム２との距離
は、（ｚ₁＋ｚ₂＋ｚ₃）／３になる。このようにし
て、３箇所の距離に基づいて傾きθｘ，θｙと距離とを
求めることができるのである（Ｓ４）。しかるに、上記
三角形の重心を通るＺ軸方向の直線とプリント配線板１
との交点の回りで傾きθｘ，θｙを除去するようにプリ
ント配線板１の傾きを調節すれば、距離は一定に保たれ
たままで傾きが除去されることになる（Ｓ５）。その
後、上記距離だけプリント配線板１をリードフレーム２
に向かってＺ軸方向に移動させれば、プリント配線板１
がリードフレーム２に接触し、対応する接合パッドを接
合することができるのである（Ｓ６）。他の点について
は実施例１と同様である。

【００２９】また、上記構成では距離センサ９ｂを用い
てプリント配線板１とリードフレーム２との距離を測定
しているが、プリント配線板１とリードフレーム２とに
形成されている接合パッドの間の静電容量を測定すれ
ば、距離センサ９ｂを用いずにプリント配線板１とリー
ドフレーム２との間の３箇所の距離を求めることが可能
である。ここに、３箇所の距離を求めているが、４箇所
以上の距離を求めるようにしてもよい。

【００３０】（実施例５）本実施例では、プリント配線
板１をリードフレーム２に近付けたときにプリント配線
板１とリードフレーム２との対応する接合パッドが接触
するときの時間差を用いてプリント配線板１とリードフ
レーム２との相対的な傾きを検出しようとするものであ
る。この場合、４箇所について接触時刻を求めるように
する。すなわち、リードフレーム２は導電性を有する板
金によって形成されているから、接触センサ１５の一方
の電極１５ａを共通電極として接続し、接触センサ１５
の他方の電極をプリント配線板１における４箇所の接合
パッド（図９にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置で示してある）に
それぞれ接続する。接触センサ１５は、プリント配線板
１とリードフレーム２との接触を抵抗値の変化などによ
って検出するものであって、対応する接合パッドがリー
ドフレーム２に接触するごとに検知信号を発生する。ま
た、接触センサ１５にはタイマ回路１６が接続されてお
り、最初の検知信号が接触センサ１５から発生した後に
タイマ回路１６は計時を開始し、残りの３箇所について
検知信号が発生するまでの時間を測定する。

【００３１】この構成によってプリント配線板１のリー
ドフレーム２に対する傾きを検出するには、プリント配
線板１を一定速度でＺ方向に移動させてリードフレーム
２に近付けるようにする。このときの速度をＶとし、図
１０に示すように、最初に検知信号が時刻ｔ₀で得られ
てから他の３箇所について検知信号が発生するまでの時
間をそれぞれｔ₁，ｔ₂，ｔ₃とすれば、この３箇所に
ついて最初に検知信号を発生した箇所からのＺ方向にお
ける距離差は、それぞれＶ×ｔ₁，Ｖ×ｔ₂，Ｖ×ｔ₃
になる。このように３点について距離差がわかれば、実
施例４と同様にしてプリント配線板１のリードフレーム
２に対する傾きθｘ，θｙおよび相対距離がわかる。し
たがって、傾きを除去するとともにプリント配線板１と
リードフレーム２とのＺ方向における位置合わせも行な
うことができるのである。他の点は実施例１と同様であ
る。

【００３２】

【発明の効果】各請求項の発明は、いずれも画像入力手
段によって撮像した画像に基づいて仮想的に設定した接
合面内での両部品の相対位置のずれを除去し、次に両部
品の接合面に対する傾きを除去するように上記接合面内
の軸の回りで両部品を相対的に回転させ、その後に両部
品を接合するので、両部品の接合時に部品同士を押し付
けることによって傾きを除去する従来方法のように部品
に無理な応力が発生せず、部品に変形を生じさせること
なく部品同士を接合することができるという利点があ
る。

【００３３】また、請求項１ないし請求項４の発明で
は、部品同士もしくは部品と基準治具との間の接触圧に
基づいて部品の傾きを検出しているが、傾きを除去する
際には接触圧が所定値になった位置で部品の移動を停止
させているので、部品の停止位置を接触圧によって規定
することにより、部品に無理な応力が発生しないような
位置で傾きを除去することができ、傾きの除去の際に部
品が変形することがないという利点がある。

【００３４】さらに、請求項３の発明では、部品の移動
を停止させた位置での接触圧に基づいて部品の良否判定
を行なうので、部品の欠損や折れ曲がりによる不良を容
易に検出することができ、製品の品質を安定させること
ができるという利点を有する。請求項４の発明は、一方
の部品に対する距離が既知で接合面に平行な平面を有し
た基準治具を用い、基準治具に対して他方の部品の傾き
を除去しているので、上記一方の部品が変形しやすいよ
うな場合にとくに有効なものとなる。すなわち、両部品
を直接接触させて接触圧に基づいて傾きを検出すると、
この接触圧に相当する部品の変形は避けられないが、請
求項４の方法では傾きの検出時に部品同士が直接接触し
ないから、上記一方の部品には変形が生じないという効
果を奏するのである。

【００３５】請求項５の発明は、両部品間の相対距離を
３箇所以上で測定することによって、両部品の相対的な
傾きを検出するので、両部品を接合するのに要する相対
的な移動距離も同時に求めることができるという利点が
ある。また、距離の測定では接触式の距離測定であって
も部品同士の傾きの除去に要する接触圧に比較すれば部
品に作用する外力が小さく、非接触式の距離測定を行な
えば部品はまったく変形しないのであって、とくに変形
しやすい部品を扱う場合には有利なものとなるという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】基本構成を示す動作説明図である。

【図２】基本構成に用いる装置を示す概略構成図であ
る。

【図３】実施例１に用いる装置の要部を示す側面図であ
る。

【図４】実施例１を示す動作説明図である。

【図５】実施例２に用いる装置の要部を示す側面図であ
る。

【図６】実施例３を示す動作説明図である。

【図７】実施例４に用いる装置を示す概略構成図であ
る。

【図８】実施例４を示す動作説明図である。

【図９】実施例５に用いる装置を示す概略構成図であ
る。

【図１０】実施例５を示す動作説明図である。

【符号の説明】

１プリント配線板２リードフレーム３部品保持装置４部品保持装置５テレビカメラ６テレビカメラ７画像処理装置８制御装置９傾きセンサ９ａ圧力センサ９ｂ距離センサ１０接合装置１１基準治具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに接合される２つの部品をそれぞれ
保持する２つの部品保持装置を用いることによって、互
いに直交する３軸の各軸に平行な方向への両部品の相対
的な並進移動と各軸回りでの両部品の相対的な回転移動
とを可能とし、両部品の相対的な位置ずれを除去した後
に両部品を互いに接合する部品接合方法であって、両部
品について仮想的に設定した接合面に直交する方向から
画像入力手段により撮像した画像に基づいて上記接合面
内での相対位置のずれを検出した後、上記接合面内で両
部品を相対的に並進移動および回転移動させて上記相対
位置のずれを除去し、次に上記接合面に対する両部品の
傾きを傾き検出手段によって検出した後、上記接合面に
平行な軸の回りで両部品を相対的に回転移動させて上記
傾きを除去し、上記傾きを除去した後に両部品を接合す
ることを特徴とする部品接合方法。
【請求項２】互いに接合される２つの部品をそれぞれ
保持する２つの部品保持装置を用いることによって、互
いに直交する３軸の各軸に平行な方向への両部品の相対
的な並進移動と各軸回りでの両部品の相対的な回転移動
とを可能とし、両部品の相対的な位置ずれを除去した後
に両部品を互いに接合する部品接合方法であって、両部
品について仮想的に設定した接合面に直交する方向から
画像入力手段により撮像した画像に基づいて上記接合面
内での相対位置のずれを検出した後、上記接合面内で両
部品を相対的に並進移動および回転移動させて上記相対
位置のずれを除去し、次に両部品間の距離を小さくする
方向に少なくとも一方の部品を移動させ、この移動方向
における両部品の間の接触圧が既定値に達した時点で部
品の移動を停止させ、この時点での上記接合面に対する
両部品の傾きによって生じる接触圧が閾値未満になるよ
うに上記接合面に平行な軸の回りで両部品を相対的に回
転移動させて上記傾きを除去し、上記傾きを除去した後
に両部品を接合することを特徴とする部品接合方法。
【請求項３】両部品の接触圧が既定値に達して部品を
停止させた時点での上記接合面に対する傾きによって生
じる接触圧が既定の範囲内であるときに良品と判定する
ことを特徴とする請求項２記載の部品接合方法。
【請求項４】互いに接合される２つの部品をそれぞれ
保持する２つの部品保持装置を用いることによって、互
いに直交する３軸の各軸に平行な方向への両部品の相対
的な並進移動と各軸回りでの両部品の相対的な回転移動
とを可能とし、両部品の相対的な位置ずれを除去した後
に両部品を互いに接合する部品接合方法であって、両部
品について仮想的に設定した接合面に直交する方向から
画像入力手段により撮像した画像に基づいて上記接合面
内での相対位置のずれを検出した後、上記接合面内で両
部品を相対的に並進移動および回転移動させて上記相対
位置のずれを除去し、次に一方の部品に対する距離が既
知であって上記接合面に平行な基準面を有した基準治具
を基準面が他方の部品と対向するように両部品間に挿入
した状態で他方の部品を基準面に近付ける向きに移動さ
せ、この移動方向における基準治具の基準面と上記他方
の部品との間の接触圧が既定値に達した時点で上記他方
の部品の移動を停止させ、この時点での基準治具の基準
面に対する上記他方の部品の傾きによって生じる接触圧
が閾値以下になるように上記接合面に平行な軸の回りで
上記他方の部品を回転移動させて上記傾きを除去し、上
記傾きを除去した後に両部品間から基準治具を取り除い
て両部品間の距離を小さくする方向に少なくとも一方の
部品を移動させ、両部品の接触後に両部品を接合するこ
とを特徴とする部品接合方法。
【請求項５】互いに接合される２つの部品をそれぞれ
保持する２つの部品保持装置を用いることによって、互
いに直交する３軸の各軸に平行な方向への両部品の相対
的な並進移動と各軸回りでの両部品の相対的な回転移動
とを可能とし、両部品の相対的な位置ずれを除去した後
に両部品を互いに接合する部品接合方法であって、両部
品について仮想的に設定した接合面に直交する方向から
画像入力手段により撮像した画像に基づいて上記接合面
内での相対位置のずれを検出した後、上記接合面内で両
部品を相対的に並進移動および回転移動させて上記相対
位置のずれを除去し、次に両部品間の相対距離を３箇所
以上で検出し、この相対距離に基づいて両部品の相対的
な傾きと両部品を接合させるための移動距離とを求め、
求めた傾きを除去するように上記接合面に平行な軸の回
りで両部品を相対的に回転移動させた後、両部品間の距
離を小さくする方向に少なくとも一方の部品を上記移動
距離だけ移動させ、両部品を接合することを特徴とする
部品接合方法。