JP7417864B2 - 部品実装装置および部品反り検出方法 - Google Patents

Description

本開示は、部品実装装置および部品反り検出方法に関する。

特許文献１では、プリント配線板に実装される電子部品に設けられた半球状端子を複数の方向から撮像し、この撮像により得られた撮像方向の異なる複数の画像に基づいて半球状端子の高さを検出する部品認識方法が開示されている。部品認識方法は、半球状端子を斜め方向から撮像した後に電子部品を実装面とは直交する軸線回りに予め定めた角度だけ回転させた後、半球状端子を斜め方向から撮像し、回転前の画像と回転後の画像とを用いて半球状端子の高さを検出する。

特開２００５－３４０６４８号公報

しかし、特許文献１は、回転前の画像と回転後の画像とを用いて電子部品に設けられた欠陥がある半球状端子を含めたすべての半球状端子の高さに基づいて、電子部品の高さを検出するため、電子部品の反りを正確に計測できない可能性があった。また、特許文献１は、半球状端子が欠けている場合には、回転前の画像と回転後の画像とに映る半球状端子の形状が異なるため正確なボール高さを計測できず、反りがない電子部品を反りがある不良品として誤検出する可能性があった。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、ボール部品のボール高さ計測および部品反り計測のロバスト性を向上し、ボール部品が不良部品であるかをより正確に判定できる部品実装装置および部品反り検出方法を提供することを目的とする。

本開示は、実装ヘッドにより保持された部品の下面に備えられた複数のボールのそれぞれを複数の異なる方向から撮像する撮像部と、前記撮像部により前記複数の異なる方向から撮像された複数の撮像画像のそれぞれに基づいて、前記複数のボールのそれぞれが欠陥ボールであるか否かを判定する欠陥ボール判定部と、前記欠陥ボール判定部により前記欠陥ボールと判定されなかったそれぞれのボールの高さを計測するボール高さ計測部と、前記ボール高さ計測部により計測されたそれぞれの前記ボールの高さに基づいて、前記部品の反りを検出する部品反り検出部と、を備える、部品実装装置を提供する。

また、本開示は、実装ヘッドにより保持された部品の下面に備えられた複数のボールのそれぞれを複数の異なる方向から撮像し、前記複数の異なる方向から撮像された複数の撮像画像のそれぞれに基づいて、前記複数のボールのそれぞれが欠陥ボールであるか否かを判定し、前記欠陥ボールと判定されなかったそれぞれのボールの高さを計測し、計測されたそれぞれの前記ボールの高さに基づいて、前記部品の反りを検出する、部品反り計測方法を提供する。

本開示によれば、ボール部品のボール高さ計測および部品反り計測のロバスト性を向上し、ボール部品が不良部品であるかをより正確に判定できる。

実施の形態に係る部品実装装置を上から見た図 図１に示す部品実装装置の機械的構成例を示す側面図 実装ヘッドによる部品の吸着から実装までの部品実装手順を示す斜視図 部品認識カメラの内部構造例を示す斜視図 部品認識カメラとボール部品との位置関係を説明する図 部品実装装置の制御部の機能的構成を例示するブロック図 ボール部品の下面の一例を示す図 実施の形態に係る部品実装装置における部品反り検出手順例を説明するフローチャート 実施の形態に係る部品実装装置における部品反り検出手順例を説明する図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る部品実装装置および部品反り検出方法を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

例えば、実施の形態でいう「部」または「装置」とは単にハードウェアによって機械的に実現される物理的構成に限らず、その構成が有する機能をプログラムなどのソフトウェアにより実現されるものも含む。また、１つの構成が有する機能が２つ以上の物理的構成により実現されても、または２つ以上の構成の機能が例えば１つの物理的構成によって実現されていてもかまわない。

図１を参照し、部品実装装置１の構成について説明する。図１は、実施の形態に係る部品実装装置１を上から見た図である。また、図２は、図１に示す部品実装装置１の機械的構成例を示す側面図である。なお、図１および図２において、部品実装装置１の正面側（図１の紙面で下側、図２の紙面で左側）を前側、部品実装装置１の裏面側（図１の紙面で上側、図２の紙面で右側）を後側ともいう。

部品実装装置１は、実装基板を製造する部品実装ライン（不図示）に配置され、搬入された基板Ｗに１個以上の部品Ｐ（例えば、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、トランジスタ、コンデンサなどの電子部品、またはＢＧＡ部品）などを実装する装置である。また、部品実装装置１は、基台１２（下述参照）の内部に部品実装装置１の各部を制御する制御部４０を収納して備える。

なお、本実施の形態に係る部品実装装置１は、基板Ｗを搬送する一対の基板搬送機構１３の両側方（Ｙ方向，－Ｙ方向）に一対の部品供給機構１５のそれぞれを備える例を示すが、片側のみに備える構成であってもよい。さらに、実施の形態に係る部品実装装置１は、１つの基板を搬送可能なシングルレーンの構成を有する例を示すが、２つの基板のそれぞれを同時に搬送可能なデュアルレーンの構成を有してもよい。

さらに、図１および図２に示す実施の形態に係る部品実装装置１は、基板Ｗに実装される基板実装用の部品Ｐを供給する方法として、部品Ｐが収納されたテープフィーダ１８を使用する例について説明する。しかし、部品を供給する方法は、テープフィーダ１８に限定されず、例えば部品が収納されたパレットを使用してもよいし、テープフィーダ１８とパレットとを併用してもよい。なお、部品実装装置１は、テープフィーダ１８を使用する場合には、部品供給機構１５にテープフィーダを含む構成となり、パレットを使用する場合には、部品供給機構１５にトレイフィーダを含む構成となる。

実装機本体１１の基台１２の中央部には、図１に示すＸ方向（基板Ｗの搬送方向）に沿って基板搬送機構１３が配設される。基板搬送機構１３は、Ｘ方向に沿って延設される一対のコンベア部１４を有し、その一対のコンベア部１４の上に載置される基板Ｗを搬送して所定の実装作業位置で位置決めして保持する。

基板搬送機構１３の前後両側（図１の紙面で上下両側、図２の紙面で左右両側）には、前後一対の部品供給機構１５のそれぞれが対向して配設される。この一対の部品供給機構１５のそれぞれはスロット１７が設けられるフィーダベース１６を有しており、スロット１７にはパーツフィーダとして部品Ｐを収納した複数のテープフィーダ１８のそれぞれが並列に装着される。

また、部品実装装置１は、フィーダーカート１９をさらに有する。フィーダーカート１９は、その下側に複数の車輪が配設される台車部２０と、台車部２０の上側に配設される複数のリールストック部（不図示）と、を含んで構成される。複数のリールストック部のそれぞれには、リール２１が収容される。部品Ｐを収納したキャリヤテープ２２は、リール２１のそれぞれから引き出されて部品供給機構１５のテープフィーダ１８に送られ、取り出し（ピックアップ）が実行される取出位置に部品Ｐを供給する。これにより、部品供給機構１５のテープフィーダ１８は、キャリヤテープ２２をテープ送り方向にピッチ送りすることにより、下述する部品実装機構２３の実装ヘッド２６によって部品Ｐの取り出し（ピックアップ）が実行される部品取出位置に供給する。

部品実装機構２３は、基台１２の上方に配設されており、部品供給機構１５が設けられた部品取出位置と基板Ｗが搬送された基板搬送位置とに亘って移動可能に構成される。具体的には、部品実装機構２３は、基板Ｗの表面と略平行する平面上で互いに直交配置されるＸ軸テーブル機構２５およびＹ軸テーブル機構２４とによってＸ方向およびＹ方向に沿って直動移動可能である。

基台１２の上面には、Ｙ軸テーブル機構２４がＹ方向に沿って配設される。また、前後一対のＸ軸テーブル機構２５がＸ方向に沿って配設されており、Ｙ方向に沿ってスライド移動可能にＹ軸テーブル機構２４のそれぞれに取り付けられる。また、前後一対のＸ軸テーブル機構２５のそれぞれの先端部には、実装ヘッド２６がＸ方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられる。すなわち、実施の形態では、部品実装機構２３に実装ヘッド２６が搭載されており、実装ヘッド２６はＸ軸テーブル機構２５およびＹ軸テーブル機構２４によって互いに独立に移動可能に設けられる。これにより、実装ヘッド２６は基板Ｗの表面と略平行する平面上、つまり水平面（ＸＹ平面）において任意に位置決めされる。なお、Ｘ軸テーブル機構２５およびＹ軸テーブル機構２４はいずれもリニアガイド駆動機構により構成される。

前後一対の部品供給機構１５と基板搬送機構１３との間には、部品認識カメラ２８（撮像部の一例）が配設される。部品供給機構１５から部品Ｐを取り出して保持した状態で実装ヘッド２６に装着される部品保持ノズル２７（下述参照）が部品認識カメラ２８の上方を移動して通過する。このとき、部品認識カメラ２８は、その通過する部品保持ノズル２７に吸着保持された部品Ｐを所定のタイミングで撮像する。

部品認識カメラ２８は、複数の異なる角度に配置されたカメラのそれぞれ（具体的に、右カメラ２８Ａ，左カメラ２８Ｂ，下カメラ２８Ｃのそれぞれ）により構成される。なお、部品認識カメラ２８は、この部品Ｐが下面に半田ボール（ボールの一例）を備えるボール部品（例えば、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、インターポーザなど）である場合、制御部４０から入力された制御信号に基づいて、右カメラ２８Ａ，左カメラ２８Ｂによりそれぞれ異なる角度からボール部品を撮像する。

また、前後一対の部品供給機構１５と基板搬送機構１３との間には、ノズルホルダ３８および廃棄ボックス３７がさらに配設される。ノズルホルダ３８は、実装ヘッド２６の部品保持ノズル２７を保持対象の部品Ｐに対応して複数種類収納する。実装ヘッド２６をノズルホルダ３８にアクセスさせて所定のノズル交換動作を実行させることにより、実装ヘッド２６には保持対象に適した部品保持ノズル２７（下述）が装着される。廃棄ボックス３７は箱状に形成されて内部空間を有し、その内部空間には、部品認識カメラ２８によって撮像結果を認識した結果、不良と判定された部品Ｐなどが廃棄される。

次に、図３を参照しながら、実装ヘッド２６の構成およびその動作について説明する。図３は、実装ヘッド２６による部品Ｐの吸着から実装までの部品実装手順を示す斜視図である。なお、図３に示す実装ヘッド２６は、説明を簡単にするために１つ部品保持ノズル２７を備える例を示すが、複数の部品保持ノズルのそれぞれを装着した多連型ヘッド（不図示）であってもよい。また、実装ヘッド２６には、透過照明部（不図示）から照射される照明光を反射させるための反射板（不図示）が固設される。反射板は、保持された部品Ｐの上方に配置される。

部品保持ノズル２７は、例えば空気圧を利用して部品供給機構１５の部品取出位置まで送られたテープフィーダ１８から部品Ｐを真空吸着して保持し、昇降する。また、実装ヘッド２６は、部品保持ノズル２７を昇降させるＺ軸昇降機構（不図示）と、部品保持ノズル２７をノズル軸回に個別に回転させるθ軸回転機構（不図示）と、をさらに有する。Ｙ軸テーブル機構２４およびＸ軸テーブル機構２５が駆動することにより、実装ヘッド２６は水平面（ＸＹ平面）において任意に位置決めされる。この移動により、実装ヘッド２６は、部品供給機構１５のテープフィーダ１８の取出位置から部品Ｐを部品保持ノズル２７によって吸着して取り出す。

実装ヘッド２６には、Ｘ軸テーブル機構２５の下面側に配設され、実装ヘッド２６と一体に移動する基板認識カメラ３６（図１参照）が固設される。実装ヘッド２６が移動することにより、基板認識カメラ３６は、基板搬送機構１３によって基板搬送位置に搬送され、位置決めされた基板Ｗの上方を通過して基板Ｗを撮像する。この撮像結果（撮像情報）が同様に制御部４０によって認識処理されることにより、基板Ｗの搬送位置および姿勢が検出される。

基板Ｗの搬送位置および姿勢の検出結果、実装ヘッド２６は、制御部４０の制御指令に基づいて、部品保持ノズル２７によって部品Ｐを、所定の部品実装位置に所定の姿勢で実装する。このようにして、部品Ｐは、部品取出位置から部品実装位置までの間を実装ヘッド２６の部品保持ノズル２７によって保持されて移動された後、基板Ｗ上に装着される。

部品実装装置１は、基板Ｗ上の複数の実装位置への部品の実装がすべて完了するまで、実装ヘッド２６の部品保持ノズル２７による複数の部品Ｐの取出、実装そして部品取出位置への戻り移動の一連の作業を繰り返し実行する。この作業の繰り返しにより、順次搬送される基板Ｗのそれぞれには多数の部品Ｐが順次実装され、部品実装装置１により実装されるべきすべての部品Ｐが実装された基板Ｗは、次の工程（下流工程）に搬送される。このように、実装機本体１１と部品実装機構２３とは協調して動作しており、この協調動作は制御部４０の指示によって実行される。

次に、図４を参照しながら、部品認識カメラ２８の構成について説明する。図４は、部品認識カメラ２８の内部構造例を示す斜視図である。

図４に示すように、部品認識カメラ２８は、複数の右カメラ２８Ａのそれぞれと、複数の左カメラ２８Ｂのそれぞれと、下カメラ２８Ｃと、を備える。下カメラ２８Ｃの鏡体２８１Ｃを挟んで対向する１台の右カメラ２８Ａおよび１台の左カメラ２８Ｂは、１組のステレオカメラとして機能する。なお、本実施の形態に係る部品認識カメラ２８では、より広い画角を得るために２台の右カメラ２８Ａと２台の左カメラ２８Ｂとを備える例を示すが、右カメラ２８Ａおよび左カメラ２８Ｂの台数は、それぞれ１台ずつであっても、３台ずつ備える構成であってもよい。

右カメラ２８Ａのそれぞれは、鏡体２８３Ａのそれぞれに内蔵されたレンズ２８１Ａと、右カメラ用のイメージセンサ２８２Ａと、を含んで構成される。

左カメラ２８Ｂのそれぞれは、鏡体２８３Ｂのそれぞれに内蔵されたレンズ（不図示）と、左カメラ用のイメージセンサ２８２Ｂと、を含んで構成される。

下カメラ２８Ｃは、鏡体２８１Ｃのそれぞれに内蔵されたレンズ（不図示）と、下カメラ用のイメージセンサ２８２Ｃ，２８３Ｃと、プリズム２８１Ｐと、を含んで構成される。

イメージセンサ２８２Ａ，２８２Ｂ，２８２Ｃ，２８３Ｃは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）もしくはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などにより構成される。

右カメラ２８Ａ、左カメラ２８Ｂ、および下カメラ２８Ｃは、その光軸が垂直方向（Ｚ方向）に沿うように配設され、部品認識カメラ２８の上方を移動する部品Ｐを撮像することが可能である。また、右カメラ２８Ａ、左カメラ２８Ｂ、および下カメラ２８Ｃは、シャッタ機能を有しており、制御部４０の撮像処理部４３（下述参照）の制御指令に従って所定のタイミングで撮像可能に構成される。右カメラ２８Ａ、左カメラ２８Ｂ、および下カメラ２８Ｃは、撮像された結果（撮像画像）を制御部４０に送信する。

次に、図５を参照して、部品認識カメラ２８がボール部品ＢＰを撮像する時の位置関係について説明する。図５は、部品認識カメラ２８とボール部品ＢＰとの位置関係を説明する図である。

部品認識カメラ２８が備えるステレオカメラとしての右カメラ２８Ａおよび左カメラ２８Ｂは、実装ヘッド２６に装着された部品保持ノズル２７により吸着保持された状態で、部品認識カメラ２８上を搬送されるボール部品ＢＰの下面をそれぞれ異なる角度から撮像する。２台の右カメラ２８Ａおよび２台の左カメラ２８Ｂのそれぞれは、撮像した撮像画像を撮像処理部４３に送信する。

撮像処理部４３は、２台の右カメラ２８Ａおよび２台の左カメラ２８Ｂのそれぞれから送信された複数の撮像画像に基づいて、ボール部品ＢＰが備える半田ボールのそれぞれに欠陥がある欠陥ボールであるか否かを判定する。また、撮像処理部４３は、右カメラおよび左カメラのそれぞれが備える各レンズの光軸上であって、各レンズ表面から等しい距離Ｈ１の点を通過する平面を基準面Ｈ０として設定される。ここで、基準面Ｈ０を設定するための距離Ｈ１は、例えば４ｍｍなどの値で設定される。撮像処理部４３は、２台の右カメラ２８Ａおよび２台の左カメラ２８Ｂのそれぞれにより撮像された複数の撮像画像のそれぞれに基づいて、ボール部品ＢＰが備える複数の半田ボールのうち欠陥でないと判定された半田ボール（以降「正常ボール」と表記）の表面から基準面Ｈ０までの距離Ｈ２をボール高さとして計測する。

次に、図６を参照して、実施の形態に係る部品実装装置１の制御部４０の機能について説明する。図６は、部品実装装置１の制御部４０の機能的構成を例示するブロック図である。

部品実装装置１の制御部４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を用いて構成され、記憶部４１と協働して、各種の処理および制御を行う。具体的には、制御部４０は、記憶部４１に保持されたプログラムおよびデータを参照し、そのプログラムを実行することにより、各部の機能を実現する。ここでいう各部は、例えば機構駆動部４２および撮像処理部４３などである。制御部４０は、これら各部により、ボール部品ＢＰが備えるそれぞれの半田ボールが欠陥ボールであるか否かを判定する機能、ボール部品ＢＰの正常ボールのそれぞれのボール高さに基づいて、ボール部品ＢＰの反りを検出する機能、ボール部品ＢＰの反りに基づいて、ボール部品ＢＰが不良部品であるか否かを判定する機能などを実行する。

制御部４０は、実装ヘッド２６により取り出される部品が半田ボールを備えるボール部品ＢＰである場合には部品認識カメラ２８の右カメラ２８Ａおよび左カメラ２８Ｂによってボール部品ＢＰを撮像させる。一方、制御部４０は、実装ヘッド２６により取り出される部品が半田ボールを備えない部品である（つまり、ボール部品ＢＰでない）場合には、下カメラ２８Ｃ、あるいは下カメラ２８Ｃと右カメラ２８Ａまたは左カメラ２８Ｂとを組み合わせて部品を撮像させる。

記憶部４１は、例えば制御部４０の各処理を実行する際に用いられるワークメモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、制御部４０の動作を規定したプログラムおよびデータを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）とを有する。ＲＡＭには、制御部４０により生成あるいは取得されたデータもしくは情報が一時的に保存される。ＲＯＭには、制御部４０の動作を規定するプログラムが書き込まれている。記憶部４１は、実装データ４１Ａと、部品データ４１Ｂと、ボール高さ情報４１Ｃと、部品反りデータ４１Ｄと、を記憶する。

実装データ４１Ａは、基板Ｗおよび基板Ｗに実装される複数の部品のそれぞれに関する情報であって、基板Ｗの高さ情報（つまり、厚み情報）、複数のスロット１７それぞれに配設されたそれぞれのキャリヤテープ２２により供給される部品の情報、部品ごとの部品実装位置の情報などを含む。

部品データ４１Ｂは、部品に関する情報であって、例えば部品名、部品の大きさ、部品の厚さ（Ｚ方向における高さ）、部品に設けられた電極の数および位置などの情報を含む。また、部品データ４１Ｂは、部品がボール部品ＢＰである場合には、部品がボール部品であることを示す情報、部品が備える半田ボールの数、各半田ボールの位置情報などを記憶する。

ボール高さ情報４１Ｃは、ボール部品ＢＰのそれぞれの部品データ４１Ｂと関連付けて記憶され、ボール部品ＢＰが備える半田ボールの高さ（Ｚ方向における高さ）などの情報を含む。

部品反りデータ４１Ｄは、複数の部品のそれぞれの部品データ４１Ｂと関連付けて記憶され、部品反り検出部４３Ｄにより検出された部品反りに基づいて、部品が不良部品であるか否かを判定するための部品反りの閾値の情報を含む。

機構駆動部４２は、制御部４０から出力された制御指令に基づいて、基板搬送機構１３、部品実装機構２３、およびテープ送り機構２９のそれぞれを駆動させる。なお、ここでいうテープ送り機構２９は、基板Ｗ上に実装されるそれぞれの部品を収納したキャリヤテープ２２をテープ送りして、部品取出位置まで部品を供給するための機構である。

機構駆動部４２は、基板搬送機構１３を駆動させて基板Ｗを基板搬送位置まで搬送する。また、機構駆動部４２は、制御部４０より補正後の基板搬送位置および複数の部品Ｐのそれぞれの部品実装位置の情報が入力されると、テープ送り機構２９を駆動させ、基板Ｗ上に実装される複数の部品のそれぞれを各部品取出位置まで送り出す。機構駆動部４２は、部品実装機構２３を駆動させて、各部品取出位置の部品を吸着保持して取り出し、部品認識カメラ２８上を通過するように搬送する。

撮像処理部４３は、部品認識カメラ２８により撮像された撮像画像に画像処理を実行してボール部品ＢＰが備えるそれぞれの半田ボールのボール高さを計測し、ボール部品ＢＰが不良部品であるか否かを判定する。また、撮像処理部４３は、基板認識カメラ３６により撮像された撮像画像に基づいて、基板搬送位置まで搬送された基板Ｗの位置および姿勢を検出する。撮像処理部４３は、カメラ制御部４３Ａと、欠陥ボール判定部４３Ｂと、ボール高さ計測部４３Ｃと、部品反り検出部４３Ｄと、不良部品判定部４３Ｅと、を含んで構成される。

カメラ制御部４３Ａは、制御部４０から出力された制御指令に基づいて、部品認識カメラ２８を制御する。具体的に、カメラ制御部４３Ａは、実装ヘッド２６により吸着保持された部品がボール部品ＢＰである場合、ボール部品ＢＰが部品認識カメラ２８の上方を通過するタイミングで複数の右カメラ２８Ａおよび複数の左カメラ２８Ｂにボール部品ＢＰを撮像させる。一方、撮像処理部４３は、実装ヘッド２６により吸着保持された部品がボール部品ＢＰでない場合、部品が部品認識カメラ２８の上方を通過するタイミングで下カメラ２８Ｃに部品を撮像させる。複数の右カメラ２８Ａ、複数の左カメラ２８Ｂまたは下カメラ２８Ｃは、撮像した撮像画像を撮像処理部４３に送信する。

欠陥ボール判定部４３Ｂは、複数の右カメラ２８Ａおよび複数の左カメラ２８Ｂにより撮像された複数の撮像画像のそれぞれに基づいて、ボール部品ＢＰが備える複数の半田ボールのそれぞれのうちいずれか１つの半田ボールの形状の真円度を判定する。欠陥ボール判定部４３Ｂは、判定された真円度が所定値以下の半田ボール（つまり、楕円形状の半田ボール）を欠陥がある欠陥ボールであると判定し、真円度が所定値より大きい半田ボールを欠陥がない正常ボールであると判定する。

ボール高さ計測部４３Ｃは、欠陥ボール判定部４３Ｂにより欠陥ボールでないと判定された正常ボールのボール高さを計測する。ボール高さ計測部４３Ｃは、この正常ボールを識別可能な情報（例えば、位置情報）と、計測されたボール高さとを対応付けて記憶するとともに、記憶部４１に出力する。記憶部４１は、ボール高さ計測部４３Ｃから出力された正常ボールの情報（例えば、位置情報）と、計測されたボール高さとをボール部品ＢＰごとにボール高さ情報４１Ｃとして記憶する。

撮像処理部４３は、欠陥ボール判定部４３Ｂによる判定処理と、ボール高さ計測部４３Ｃによる計測処理とをボール部品ＢＰが備えるすべての半田ボールに繰り返し実行する。

部品反り検出部４３Ｄは、ボール高さ計測部４３Ｃによりボール部品ＢＰが備えるすべての正常ボールのボール高さが計測された後、計測されたそれぞれのボール高さに基づいて、ボール部品ＢＰの反りを計測（検出）する。部品反り検出部４３Ｄは、計測（検出）された部品の反りを記憶するとともに、記憶部４１に出力する。記憶部４１は、部品反り検出部４３Ｄから出力された部品反りに関する情報を、ボール部品ＢＰごとに部品反りデータ４１Ｄとして記憶する。

不良部品判定部４３Ｅは、部品反り検出部４３Ｄにより計測（検出）されたボール部品ＢＰの反りに基づいて、このボール部品ＢＰが不良部品であるか否かを判定する。不良部品判定部４３Ｅは、ボール部品ＢＰが不良部品であると判定した場合、ボール部品ＢＰが不良である旨を通知する信号を生成して制御部４０に出力する。制御部４０は、不良部品判定部４３Ｅから出力された信号に基づいて、機構駆動部４２に部品Ｐを廃棄させる制御指令を生成して出力する。なお、ボール部品ＢＰが備える複数の半田ボールのそれぞれのうち正常ボールが１個以下である場合、部品反り検出部４３Ｄは、ボール部品ＢＰが不良部品である旨を通知する信号を生成して、不良部品判定部４３Ｅまたは制御部４０に出力してもよい。

ここで、図７を参照して、ボール部品ＢＰ１，ＢＰ２の下面ＵＰ１，ＵＰ２について説明する。図７は、ボール部品ＢＰ１，ＢＰ２の下面ＵＰ１，ＵＰ２の一例を示す図である。なお、図７に示す部品としてのボール部品ＢＰ１，ＢＰ２のそれぞれの形状、大きさおよび半田ボールの数、配置などは一例であってこれに限定されないことは言うまでもない。

部品としてのボール部品ＢＰ１は、下面ＵＰ１に複数の半田ボールＢＡのそれぞれを備える。ボール部品ＢＰ１は、実装ヘッド２６により基板Ｗ上の所定の位置に実装（載置）されると、半田ボールＢＡのそれぞれと基板Ｗとが接する。また、同様に矩形状に形成されたボール部品ＢＰ２は、下面ＵＰ２に複数の半田ボールＢＢのそれぞれを備える。ボール部品ＢＰ２は、実装ヘッド２６により基板Ｗ上の所定の位置に実装（載置）されると、半田ボールＢＢのそれぞれと基板Ｗとが接する。

次に、図８および図９を参照して、部品実装装置１により実行される部品反り検出処理について説明する。図８は、実施の形態に係る部品実装装置１における部品反り検出手順例を説明するフローチャートである。図９は、実施の形態に係る部品実装装置１における部品反り検出手順例を説明する図である。なお、図８および図９では、実装ヘッド２６が部品として６つの半田ボールＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６のそれぞれを備えるボール部品ＢＰを吸着して基板Ｗ上に実装する例について説明する。

部品実装装置１は、部品取出位置まで搬送されたボール部品ＢＰを実装ヘッド２６に装着された部品保持ノズル２７により吸着保持して（Ｓｔ１）、実装ヘッド２６を部品認識カメラ２８の上方へ移動させる（Ｓｔ２）。

部品実装装置１は、実装ヘッド２６により吸着保持されたボール部品ＢＰが部品認識カメラ２８の上方、つまりボール部品ＢＰの下面を撮像可能な位置に移動したタイミングで、右カメラ２８Ａおよび左カメラ２８Ｂによりボール部品ＢＰの下面（つまり、ボール部分）を撮像させる（Ｓｔ３）。ここで、図９に示す撮像画像Ｆ１，Ｆ２について説明する。撮像画像Ｆ１は、右カメラ２８Ａにより撮像されたボール部品ＢＰの下面ＵＰの撮像画像である。撮像画像Ｆ２は、左カメラ２８Ｂにより撮像されたボール部品ＢＰの下面ＵＰの撮像画像である。複数の撮像画像Ｆ１，Ｆ２のそれぞれには、異なる角度から撮像された６つの半田ボールＢ１～Ｂ６のそれぞれが映る。

部品実装装置１は、右カメラ２８Ａにより撮像された撮像画像Ｆ１および左カメラ２８Ｂにより撮像された撮像画像Ｆ２に基づいて、半田ボールＢ１～Ｂ６のうちいずれか１つの半田ボール（例えば、半田ボールＢ１）が欠陥ボールであるか否かを判定する（Ｓｔ４）。

具体的に、部品実装装置１は、複数の撮像画像Ｆ１，Ｆ２のそれぞれに映る６つの半田ボールＢ１～Ｂ６を他の部分との輝度の違い等により検出する。部品実装装置１は、複数の撮像画像Ｆ１，Ｆ２のそれぞれに映る半田ボールのうちいずれか一方または両方の真円度が所定値以下である場合、その半田ボールを欠陥ボールと判定する。また、部品実装装置１は、複数の撮像画像Ｆ１，Ｆ２のそれぞれに映る半田ボールのうち両方の真円度が所定値より大きい場合、その半田ボールを正常ボールと判定する。例えば、図９に示すボール部品ＢＰの部分側面図において、半田ボールＢ３は、欠け不良ＤＦ１と汚れ不良ＤＦ２を有する。このような不良個所を有する半田ボールは、半田ボールの真円度の判定するにあたって半田ボールの形状を検出した時に、半田ボールが例えば楕円形状、半円形状などの真円でない形状で検出される。

以上にようにして、部品実装装置１は、半田ボールが欠陥ボールであるか否かを判定する。図９に示す例において、部品実装装置１は、半田ボールＢ１，Ｂ３，Ｂ６を欠陥ボールと判定し、半田ボールＢ２，Ｂ４，Ｂ５を正常ボールと判定する。

部品実装装置１は、ステップＳｔ４の処理により、半田ボールＢ１が欠陥ボールでないと判定した場合（Ｓｔ４，ＮＯ）、半田ボールＢ１のボール高さ（図５に示すボール高さＨ２であって、基準面Ｈ０から半田ボールまでの距離）を計測し、記憶する（Ｓｔ５）。

部品実装装置１は、ステップＳｔ４の処理により、半田ボールＢ１が欠陥ボールであると判定した場合（Ｓｔ４，ＹＥＳ）、またはステップＳｔ５の処理を実行した後、ボール高さが未計測である半田ボールがあるか否かを判定する（Ｓｔ６）。

部品実装装置１は、ステップＳｔ６の処理によりボール高さが未計測である半田ボールがあると判定した場合（Ｓｔ６，ＹＥＳ）、ステップＳｔ４の処理に移行する。

一方、部品実装装置１は、ステップＳｔ４～ステップＳｔ６の処理を繰り返し実行した後、ステップＳｔ６の処理によりボール高さが未計測である半田ボールがない、つまりボール部品ＢＰが備えるすべての半田ボールに対してステップＳｔ４～ステップＳｔ５の処理を実行したと判定した場合（Ｓｔ６，ＮＯ）、計測されたすべての正常ボールのボール高さに基づいて、ボール部品ＢＰの部品反りを検出する（Ｓｔ７）。なお、図９に示す例において、部品実装装置１は、複数の半田ボールＢ２，Ｂ４，Ｂ５のそれぞれのボール高さに基づいて、ボール部品ＢＰの部品反りを検出（計測）する。

部品実装装置１は、検出（計測）された部品反りに基づいて、このボール部品ＢＰが不良部品であるか否かを判定する（Ｓｔ８）。例えば、部品実装装置１は、検出（計測）された部品反りの値が所定値以上であるか否かを判定する。

部品実装装置１は、ステップＳｔ８の処理により、ボール部品ＢＰが不良部品でないと判定した場合（Ｓｔ８，ＮＯ）、実装ヘッド２６により吸着保持されたボール部品ＢＰを基板Ｗ上の所定位置に実装する（Ｓｔ９）。

一方、部品実装装置１は、ステップＳｔ８の処理により、ボール部品ＢＰが不良部品であると判定した場合（Ｓｔ８，ＮＯ）、実装ヘッド２６により吸着保持されたボール部品ＢＰの基板Ｗ上への実装処理を省略して、例えば廃棄ボックス３７にこのボール部品ＢＰを廃棄する。

以上により、実施の形態に係る部品実装装置１は、実装ヘッド２６により保持されたボール部品ＢＰの下面ＵＰに備えられた複数の半田ボールのそれぞれを複数の異なる方向から撮像する右カメラ２８Ａおよび左カメラ２８Ｂと、右カメラ２８Ａおよび左カメラ２８Ｂにより複数の異なる方向から撮像された複数の撮像画像Ｆ１，Ｆ２のそれぞれに基づいて、複数の半田ボールのそれぞれが欠陥ボールであるか否かを判定する欠陥ボール判定部４３Ｂと、欠陥ボール判定部４３Ｂにより欠陥ボールと判定されなかったそれぞれの半田ボールの高さを計測するボール高さ計測部４３Ｃと、ボール高さ計測部４３Ｃにより計測されたそれぞれの半田ボールのボール高さに基づいて、ボール部品の反りを検出する部品反り検出部４３Ｄと、を備える。

これにより、実施の形態に係る部品実装装置１は、正常ボールと判定された半田ボールに基づいて、ボール部品ＢＰのボール高さ計測および部品反り計測を実行するため、ボール高さ計測および部品反り計測のロバスト性を向上して、ボール部品ＢＰが不良部品であるかをより正確に判定できる。

また、実施の形態に係る部品実装装置１における欠陥ボール判定部４３Ｂは、複数の撮像画像Ｆ１，Ｆ２のそれぞれに映る半田ボールごとの真円度を算出し、算出された真円度が所定値以下の半田ボールを欠陥ボールと判定する。これにより、実施の形態に係る部品実装装置１は、汚れが付着した半田ボール、表面に傷または欠け等の欠陥を有する半田ボールを算出された真円度により欠陥ボールとして検出できる。よって、部品実装装置１は、これらの欠陥ボールを除いた正常ボールのそれぞれのボール高さによりボール部品ＢＰのボール高さ計測および部品反り計測を実行するため、ボール高さ計測および部品反り計測のロバスト性を向上して、ボール部品ＢＰが不良部品であるかをより正確に判定できる。

また、実施の形態に係る部品実装装置１は、部品反り検出部４３Ｄにより検出されたボール部品ＢＰの反りに基づいて、ボール部品ＢＰが不良であるか否かを判定する不良部品判定部４３Ｅ、をさらに備える。これにより、実施の形態に係る部品実装装置１は、所定の部品反りを有して基板Ｗとの間で接触不良等の要因となり得るボール部品ＢＰを効率的に判定できる。

以上、添付図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても本開示の技術的範囲に属すると了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、ボール部品のボール高さ計測および部品反り計測のロバスト性を向上し、ボール部品が不良部品であるかをより正確に判定できる部品実装装置および部品反り計測方法として有用である。

１ 部品実装装置
２６ 実装ヘッド
２８ 部品認識カメラ
２８Ａ 右カメラ
２８Ｂ 左カメラ
４０ 制御部
４１ 記憶部
４２ 機構駆動部
４３ 撮像処理部
４３Ｂ 欠陥ボール判定部
４３Ｃ ボール高さ計測部
４３Ｄ 部品反り検出部
４３Ｅ 不良部品判定部
ＢＰ，ＢＰ１，ＢＰ２ ボール部品
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６ 半田ボール
Ｆ１，Ｆ２ 撮像画像
Ｐ 部品
ＵＰ，ＵＰ１，ＵＰ２ 下面
Ｗ 基板

Claims (4)

1. 実装ヘッドにより保持された部品の下面に備えられた複数のボールのそれぞれを複数の異なる方向から撮像する撮像部と、
   前記撮像部により前記複数の異なる方向から撮像された複数の撮像画像のそれぞれに基づいて、前記複数のボールのそれぞれが欠陥ボールであるか否かを判定する欠陥ボール判定部と、
   前記欠陥ボール判定部により前記欠陥ボールと判定されなかったそれぞれのボールの高さを計測するボール高さ計測部と、
   前記ボール高さ計測部により計測されたそれぞれの前記ボールの高さに基づいて、前記部品の反りを検出する部品反り検出部と、を備える、
   部品実装装置。
2. 前記欠陥ボール判定部は、前記複数の撮像画像のそれぞれに映る前記ボールごとの真円度を算出し、算出された真円度が所定値以下のボールを前記欠陥ボールと判定する、
   請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記部品反り検出部により検出された前記部品の反りに基づいて、前記部品が不良であるか否かを判定する不良部品判定部、をさらに備える、
   請求項１に記載の部品実装装置。
4. 実装ヘッドにより保持された部品の下面に備えられた複数のボールのそれぞれを複数の異なる方向から撮像し、
   前記複数の異なる方向から撮像された複数の撮像画像のそれぞれに基づいて、前記複数のボールのそれぞれが欠陥ボールであるか否かを判定し、
   前記欠陥ボールと判定されなかったそれぞれのボールの高さを計測し、
   計測されたそれぞれの前記ボールの高さに基づいて、前記部品の反りを検出する、
   部品反り計測方法。

Images