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JP2000315896A - 表面実装部品装着機 - Google Patents

表面実装部品装着機

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JP2000315896A
JP2000315896A JP11161475A JP16147599A JP2000315896A JP 2000315896 A JP2000315896 A JP 2000315896A JP 11161475 A JP11161475 A JP 11161475A JP 16147599 A JP16147599 A JP 16147599A JP 2000315896 A JP2000315896 A JP 2000315896A
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component
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electronic component
bump
image
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Shinichi Okazaki
真一 岡嵜
Yukio Takahashi
幸生 高橋
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Tenryu Technics Co Ltd
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Tenryu Technics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 電極部の構造がはんだバンプ若しくはス
プリング端子により構成されるパッケージ型電子部品を
プリント基板上の所定位置へ装着する表面実装部品装着
機にあって、前記電子部品のはんだバンプ部のバンプピ
ッチ、バンプサイズ、バンプ数およびバンプ配置情報な
どの、前記電子部品の品質良否判定と姿勢を検出するた
めの部品データを自動的に演算して作成する部品データ
演算手段を具備することを特徴とする表面実装部品装着
機。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電極部の構造がはんだ
バンプ若しくはスプリング端子により構成されるパッケ
ージ型電子部品をプリント基板上の所定位置へ装着する
表面実装部品装着機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケ
ージ）やＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）等のはん
だバンプ部にボール形状を持つ電子部品若しくはその他
の形状のはんだバンプを持つ電子部品の画像を撮像し、
その画像データを演算し位置計測及び形状検査をして、
電子部品の中心位置を算出したり部品形状の良否判定を
行うに際して、前記電子部品をプリント基板上の所定位
置へ装着する表面実装部品装着機では、画像処理装置に
予め「ボールピッチ」、「ボールサイズ」、「ボール
数」、「ボール配置情報」などの部品形状データを与え
ておく必要があった。
【０００３】また、近年、はんだバンプ部にボール形状
を持つ電子部品はボールバンプ形状の小型化が進み、従
来と比べ、ボール径はψ０．８ｍｍ程度であったものが
φ０．２５ｍｍ程度若しくはそれ以下になり、ボールピ
ッチは１．０ｍｍ程度であったものが、０．５ｍｍ程度
若しくはそれ以下になり、ボール配列はある程度規則性
を持っていたものが、不規則な配置になってきている。
【０００４】このため、オペレータが実際の電子部品を
ノギスやメジャーで計測して「ボールピッチ」、「ボー
ルサイズ」、「ボール数」、「ボール配置情報」などの
部品形状データを作成したり、オペレータが電子部品の
カタログ等を参照して部品形状データを作成したりして
いるので、部品形状データを正確に計測できなかった
り、データ入力に非常に時間がかかり、オペレータ（操
作者）の負担が大きくて作業性が悪いのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記問題点を解決させ
るため、本発明では、電極部の構造がはんだバンプ若し
くはスプリング端子により構成されるパッケージ型電子
部品を撮像するカメラを用いて撮影された画像情報か
ら、その電子部品の形状寸法等の部品データ（「バンプ
ピッチ」「バンプサイズ」「バンプ数」「バンプ配置情
報」等のデータ）を自動的に演算して作成することによ
り、部品データをオペレータが手作業で作成・入力する
ことを不要とするものである。
【０００６】また、本発明では、電極部の構造がはんだ
バンプ若しくはスプリング端子により構成されるパッケ
ージ型電子部品を搬送してプリント基板上の所定位置に
装着する際に、搬送手段に把持された状態の前記電子部
品の形状寸法等の画像データを自動的に取り込むととも
に、前記電子部品の形状良否判定と、搬送手段に対する
前記電子部品の姿勢を自動的に検出することを目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段は、電極部の構造がはんだバンプ若
しくはスプリング端子により構成されるパッケージ型電
子部品をプリント基板上の所定位置へ装着する表面実装
部品装着機にあって、前記パッケージ型電子部品の画像
を撮影する撮影手段と、該撮影手段により撮影された前
記パッケージ型電子部品の全体の１フレーム分の画像情
報を記憶する全体画像情報記憶手段と、前記１フレーム
分の画像情報の中から特定の領域の画像情報を読み出し
て、前記電子部品のはんだバンプ部のバンプピッチ、バ
ンプサイズ、バンプ数およびバンプ配置情報などの、前
記パッケージ型電子部品の品質良否判定と姿勢を検出す
るための部品データを自動的に演算して作成する部品デ
ータ演算手段と、該部品データ演算手段により作成され
た部品データを保存する部品データ記憶手段とを有する
ことを特徴とする表面実装部品装着機にある。
【０００８】また、電極部の構造がはんだバンプ若しく
はスプリング端子により構成されるパッケージ型電子部
品をプリント基板上の所定位置へ装着する表面実装部品
装着機にあって、前記パッケージ型電子部品の画像を撮
影する撮影手段と、該撮影手段により撮影された前記パ
ッケージ型電子部品の全体の１フレーム分の画像情報を
記憶する全体画像情報記憶手段と、前記１フレーム分の
画像情報の中から特定の領域の画像情報を読み出して、
前記電子部品のはんだバンプ部のバンプピッチ、バンプ
サイズ、バンプ数およびバンプ配置情報などの、前記パ
ッケージ型電子部品の品質良否判定と姿勢を検出するた
めの部品データを自動的に演算して作成する部品データ
演算手段と、該部品データ演算手段により作成された部
品データを保存する部品データ記憶手段と、部品供給部
の電子部品を組み付けたステージに保持されたプリント
基板上の所定位置へ搬送する搬送手段と、前記部品デー
タに基づいて前記電子部品が前記搬送手段に保持された
状態における前記電子部品の基準位置と前記搬送手段の
基準位置とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、前記
ずれ量に基づいて、前記電子部品を前記プリント基板上
の所定位置に対して装着する際における補正値を算出す
る補正値算出手段とを有することを特徴とする表面実装
部品装着機にある。
【０００９】さらに、多値化画像データを、あるしきい
値で２値化処理して、２値化画像データを作成し、該２
値化画像データをラベリング処理して明るい領域の塊を
検出し、それぞれの塊にラベルをつける画像情報を記憶
する全体画像情報記憶手段を具備することを特徴とする
前記表面実装部品装着機にある。
【００１０】
【作用】前記構成を有する電子部品の部品データ記録装
置にあって、撮影手段により撮影された電子部品の１フ
レーム分の画像情報が記憶手段に記憶され、その記憶さ
れた画像情報から電子部品の形状寸法等の、前記電子部
品の姿勢を検出するための部品データ（「バンプピッ
チ」、「バンプサイズ」、「バンプ数」、「バンプ配置
情報」等）が自動的に演算して作成される。したがっ
て、作業者が手作業で部品データを入力する必要がな
く、部品データの作成作業の効率アップを大幅に図るこ
とができる。
【００１１】また、前記構成を有する電子部品の搬送組
み付け装置にあっては、メモリに記録された部品データ
と、実際に搬送される過程の電子部品の画像データとを
比べることにより、「どのような種類の電子部品が搬送
されているかどうか」「その電子部品の良否判定はどう
か」および「搬送手段に対して所定の位置に保持された
状態となっているかどうか」を自動的に検出することが
でき、検出されたずれ量に基づいて電子部品を装着すべ
きプリント基板に対して正確に位置決めすることができ
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【００１３】図１は電子部品ｂが載置された部品供給部
１から搬送装置２により部品装着部３に搬送される部品
搬送工程を示す概略図である。この電子部品ｂはＩＣチ
ップを樹脂ないしセラミック等のパッケージに封入して
形成されており、例えば、図４に示すように、四角形の
本体部Ｃａとこの下面から突出した多数のはんだバンプ
部Ｃｂとを有し、この電子部品ｂは部品装着部３に保持
されたプリント基板４に搬送装置２によって組み付けら
れるようになっている。
【００１４】搬送装置２は装着ヘッド２ａを有してお
り、該装着ヘッド２ａの下端面に真空吸引用の開口が形
成された吸着ノズル５が設けられており、該吸着ノズル
５は、図１に示すように、電子部品ｂを下端面に吸着保
持する。
【００１５】搬送装置２は部品供給部１と部品装着部３
との間を水平方向に移動するＸ軸方向と、これと直角な
水平方向のＹ軸方向とに移動し、装着ヘッド２ａは上下
方向つまりＺ軸方向に移動するとともに、吸着ノズル５
を回転させる方向つまりθ方向に移動する。したがっ
て、電子部品ｂは図１において、移動軌跡６で示すよう
に移動されて、プリント基板４に組み付けられる。
【００１６】部品供給部１と部品装着部３の間には、電
子部品ｂを撮影するカメラ７が装着ヘッド２ａに対向し
て配置されている。このカメラ７は、図２，図３に示す
ように、装着ヘッド２ａとともに搬送装置２によってＸ
−Ｙ移動し且つ装着ヘッド２ａに対して該カメラ７と照
明灯８と光像入射手段９とで構成される検出手段１０と
して走行しながら若しくは停止して前記装着ヘッド２ａ
に取り付けられた吸着ノズル５に吸着保持された電子部
品ｂを撮影するものである。
【００１７】図５は部品搬送装置の制御回路を示すブロ
ック図であり、カメラ７からの画像情報は画像処理装置
１１内の画像処理用ＣＰＵ１２により信号処理されて１
フレーム分の二次元画像データが画像メモリ１３に記憶
される。この画像処理用ＣＰＵ１２はメインＣＰＵ１４
に接続され、さらに画像処理用のＣＲＴ１５に接続され
ている。
【００１８】装着ヘッド２ａを前述のようにＺ軸方向お
よびθ軸方向に駆動するための装着ヘッド駆動部には、
モータドライバー１７を介してメインＣＰＵ１４から制
御信号が送られ、搬送装置２を前述のようにＸおよびＹ
軸方向に駆動するための搬送装置駆動部１８には、モー
タドライバー１９を介してメインＣＰＵ１４から制御信
号が送られるようになっている。
【００１９】プリント基板４に装着される電子部品ｂの
部品データは、図１に示すカメラ７によって撮影した１
フレーム分の画像情報を、まず画像メモリ１３に記憶
し、その画像情報を処理することにより得られる。例え
ば、図４に示す電子部品ｂの場合には、符号Ａ〜Ｆで示
された寸法等が読み取られるべき部品データとなる。
【００２０】図６は部品データを保存する手順を示すフ
ローチャートであり、まず、ステップＳ１では、ＣＳＰ
やＢＧＡ等のはんだバンプ部にボール形状を持つ電子部
品の画像情報を撮像した画像データは１画素ごとに２５
６階調の明るさを表す数値で記憶されているので、その
２５６階調で記憶されている多値化画像データをあるし
きい値で２値化処理して２値化画像データを作成する。
【００２１】次にステップＳ２では、図７（ａ）に示し
たように、ステップＳ１で求めた２値化画像データをラ
ベリング処理して明るい領域の塊を検出し、それぞれの
塊にラベルをつける。
【００２２】ステップＳ３では、図７（ｂ）に示したよ
うに、検出した塊の縦横サイズをチェックしてボール形
状以外の塊を画像データから除外する。
【００２３】ステップＳ４では、図７（ｃ）に示したよ
うに、それぞれのラベル付けされた塊の中心位置をボー
ル中心位置座標とする。
【００２４】ステップＳ５では、図７（ｄ）に示したよ
うに、全ての塊の縦横サイズの平均を「ボールサイズ」
と決定する。
【００２５】ステップＳ６では、図７（ｅ）に示したよ
うに、前記多値化画像データを縦方向と横方向にプロジ
ェクション処理して、縦方向と横方向のプロジェクショ
ンデータを作成する。
【００２６】ステップＳ７では、図７（ｅ）に示したよ
うに、縦方向のプロジェクションデータで０以外のデー
タが連続しているところをボールと判定して、おおまか
な横方向ボールピッチと縦方向ボール位置を決定する。
【００２７】ステップＳ８では、図７（ｅ）に示したよ
うに、横方向のプロジェクションデータで０以外のデー
タが連続しているところをボールと判定して、おおまか
な縦方向ボールピッチと横方向ボール位置を決定する。
【００２８】ステップＳ９では、図７（ｆ）に示したよ
うに、おおまかな横方向ボールピッチとおおまかな縦方
向ボールピッチと縦方向ボール位置と横方向ボール位置
から領域決定マトリックス線位置を決定し、それぞれの
マトリックス線によって仕切られた全ての領域内にボー
ル中心位置が存在しているかどうか調べ、「ボール配置
データ」に記憶する。
【００２９】ステップＳ１０では、「ボール配置デー
タ」と「ボール中心位置座標」から「横方向ボールピッ
チ」と「縦方向ボールピッチ」を計算して決定する。
【００３０】ステップＳ１１では、「ボール配置デー
タ」から「横方向ボール数」と「縦方向ボール数」を決
定する。
【００３１】このようにして求められた部品データは、
ステップＳ１２で格納し得るデータに処理され、さらに
ステップＳ１３においては、部品データとして正しいか
否かが判断される。
【００３２】部品データが正確でない場合には、ステッ
プＳ１４でＣＲＴ１５にエラー表示がなされ、正確な部
品であると判断された場合には、ステップＳ１５におい
て、部品データがＣＲＴ１５に表示されるとともに、画
像メモリ１３に保存される。部品データの保存は、画像
メモリ１３に保存することなく、フロッピーディスク等
の記憶媒体に保存するようにしても良い。
【００３３】図８は、パッケージ型電子部品の品質良否
判定と姿勢を検出するための部品データを自動的に演算
して作成する際の画像処理アルゴリズムを示すものであ
る。
【００３４】図１で示す電子部品の搬送装置を用いて搬
送されることになる全ての種類の電子部品の部品データ
を、上述した手順により予めメモリに格納しておき、装
着ヘッド２ａにより部品供給部１から部品装着部３に電
子部品ｂを搬送してプリント基板４に装着する際には、
どのような種類の電子部品ｂが装着ヘッド２ａに保持さ
れているかが判断され、その部品形状の良否判定がなさ
れる。さらに、装着ヘッド２ａに対するずれ量が補正さ
れて、所定の位置に電子部品ｂが装着されることにな
る。
【００３５】その他、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すよ
うに、電極部の構造が、スプリング端子により構成され
るパッケージ型電子部品として、ウエーハ・レベルＣＳ
Ｐ技術「ＭＯＳＴ：マイクロスプリング・オン・シリコ
ン・テクノロジー技術」を使った「ダイレクト・ラムバ
ス」のモジュール２０がある。
【００３６】ＭＯＳＴの最も大きな特徴は、ウエーハ上
に微小なマイクロスプリング２１を使った点であり、こ
のマイクロスプリング２１とボード２２をはんだ接続
し、モジュール２０に仕上げる時にも本装置が利用され
る。
【００３７】このマイクロスプリング２１によって次の
５つの効果が得られることになる。 （１）弾性によってボード搭載時の応力を緩和でき接続
信頼性を上げる。 （２）放熱性が上がるためヒートシンクを減らせる。 （３）Ｓ字形状の曲げ方によって再配線パターンを変更
できる。 （４）長さや形状によってインピーダンスを最適化し電
気特性を改善できる。 （５）金属結合によってはんだを不要にできる可能性が
ある。 といった点である。
【００３８】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。 （１）ＣＳＰやＢＧＡ等のパッケージ型電子部品の形状
寸法等の、その電子部品の姿勢を検出するための部品デ
ータが撮影手段で撮影された電子部品の画像情報を自動
的に演算処理することにより作成されるので、予め部品
データを操作者が作成することが不要となり、部品デー
タの作成効率が飛躍的に向上し、且つ操作者の負担が大
幅に軽減される。 （２）実際に装着されるＣＳＰやＢＧＡ等のパッケージ
型電子部品から、その形状寸法のその電子部品の姿勢を
検出するための部品データを自動的に演算して作成する
ので、予め操作者により入力された部品データを使用す
ることがなくなり、部品データと実際の電子部品との寸
法差に起因するトラブルを完全に回避できる。 （３）ＣＳＰやＢＧＡ等のパッケージ型電子部品をプリ
ント基板に搬送して組み付ける搬送装置が、該電子部品
の部品データを格納する機能を有するので、格納された
部品データと実際に搬送される電子部品とを比較して、
搬送される電子部品の適否を判別することができる。 （４）部品データを利用することにより、搬送装置に保
持された状態の電子部品が搬送装置に対して所望の位置
に保持されているか否かと、所望の位置に対してどの程
度ずれているかを判別することができ、電子部品をプリ
ント基板に装着する際に、ずれ量を補正して所望の位置
に電子部品を装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるＣＳＰやＢＧＡ等のは
んだバンプ部にボール形状を持つ電子部品の搬送組み付
け装置を示す概略図である。
【図２】電子部品の搬送組み付け装置の装着ヘッド部の
概略斜視図である。
【図３】図１において装着ヘッドとカメラとの関係図で
ある。
【図４】ＣＳＰやＢＧＡ等のはんだバンプ部にボール形
状を持つ電子部品の一例と部品データの一覧を示す概念
図である。
【図５】電子部品の搬送組み付け装置の制御回路を示す
ブロック図である。
【図６】部品データを保存する手順を示すメインフロー
チャートである。
【図７（ａ）】図６におけるステップＳ２の説明図であ
る。
【図７（ｂ）】図６におけるステップＳ３の説明図であ
る。
【図７（ｃ）】図６におけるステップＳ４の説明図であ
る。
【図７（ｄ）】図６におけるステップＳ５の説明図であ
る。
【図７（ｅ）】図６におけるステップＳ６〜ステップＳ
８の説明図である。
【図７（ｆ）】図６におけるステップＳ９の説明図であ
る。
【図８】画像処理アルゴリズムを示す図である。
【図９（ａ）】通常の表面実装ラインを使ってマイクロ
スプリングとボードをはんだ接続し、モジュールに仕上
げたことを示す図である。
【図９（ｂ）】マイクロスプリングの外観図である。
【符号の説明】
ｂ 電子部品 Ｃａ モールド部 Ｃｂ リード部 １ 部品供給部 ２ 搬送装置 ２ａ 装着ヘッド ３ 部品装着部 ４ プリント基板 ５ 吸着ノズル ６ 移動軌跡 ７ カメラ（撮影手段） ８ 照明灯 ９ 光像入射手段 １０ 検出手段 １１ 画像処理装置 １２ 画像処理用ＣＰＵ １３ 画像メモリ １４ メインＣＰＵ １５ ＣＲＴ １６ 装着ヘッド駆動部 １７ モータドライバー １８ 搬送装置駆動部 １９ モータドライバー ２０ モジュール ２１ マイクロスプリング ２２ ボード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA16 AA23 AA26 AA61 CC26 CC27 FF04 FF26 JJ03 JJ26 LL12 PP22 QQ04 QQ24 SS02 SS04 SS13 TT01 TT03 5E313 AA01 AA11 CC03 CC04 EE02 EE03 EE24 EE37 FF24 FF26 FF28 FF33

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極部の構造がはんだバンプ若しくはス
    プリング端子により構成されるパッケージ型電子部品を
    プリント基板上の所定位置へ装着する表面実装部品装着
    機にあって、前記パッケージ型電子部品の画像を撮影す
    る撮影手段と、該撮影手段により撮影された前記パッケ
    ージ型電子部品の全体の１フレーム分の画像情報を記憶
    する全体画像情報記憶手段と、前記１フレーム分の画像
    情報の中から特定の領域の画像情報を読み出して、前記
    電子部品のはんだバンプ部のバンプピッチ、バンプサイ
    ズ、バンプ数およびバンプ配置情報などの、前記パッケ
    ージ型電子部品の品質良否判定と姿勢を検出するための
    部品データを自動的に演算して作成する部品データ演算
    手段と、該部品データ演算手段により作成された部品デ
    ータを保存する部品データ記憶手段とを有することを特
    徴とする表面実装部品装着機。
  2. 【請求項２】 電極部の構造がはんだバンプ若しくはス
    プリング端子により構成されるパッケージ型電子部品を
    プリント基板上の所定位置へ装着する表面実装部品装着
    機にあって、前記パッケージ型電子部品の画像を撮影す
    る撮影手段と、該撮影手段により撮影された前記パッケ
    ージ型電子部品の全体の１フレーム分の画像情報を記憶
    する全体画像情報記憶手段と、前記１フレーム分の画像
    情報の中から特定の領域の画像情報を読み出して、前記
    電子部品のはんだバンプ部のバンプピッチ、バンプサイ
    ズ、バンプ数およびバンプ配置情報などの、前記パッケ
    ージ型電子部品の品質良否判定と姿勢を検出するための
    部品データを自動的に演算して作成する部品データ演算
    手段と、該部品データ演算手段により作成された部品デ
    ータを保存する部品データ記憶手段と、部品供給部の電
    子部品を組み付けたステージに保持されたプリント基板
    上の所定位置へ搬送する搬送手段と、前記部品データに
    基づいて前記電子部品が前記搬送手段に保持された状態
    における前記電子部品の基準位置と前記搬送手段の基準
    位置とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、前記ずれ
    量に基づいて、前記電子部品を前記プリント基板上の所
    定位置に対して装着する際における補正値を算出する補
    正値算出手段とを有することを特徴とする表面実装部品
    装着機。
  3. 【請求項３】 多値化画像データを、あるしきい値で２
    値化処理して、２値化画像データを作成し、該２値化画
    像データをラベリング処理して明るい領域の塊を検出
    し、それぞれの塊にラベルをつける画像情報を記憶する
    全体画像情報記憶手段を具備することを特徴とする請求
    項１または２記載の表面実装部品装着機。
JP16147599A 1999-04-30 1999-04-30 表面実装部品装着機 Expired - Lifetime JP4119039B2 (ja)

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JP16147599A JP4119039B2 (ja) 1999-04-30 1999-04-30 表面実装部品装着機
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JP16147599A JP4119039B2 (ja) 1999-04-30 1999-04-30 表面実装部品装着機

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JP16147599A Expired - Lifetime JP4119039B2 (ja) 1999-04-30 1999-04-30 表面実装部品装着機

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KR (1) KR20000076544A (ja)

Cited By (7)

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