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WO2013150709A1 - 部品実装方法及び部品実装装置 - Google Patents

部品実装方法及び部品実装装置 Download PDF

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Publication number
WO2013150709A1
WO2013150709A1 PCT/JP2013/001123 JP2013001123W WO2013150709A1 WO 2013150709 A1 WO2013150709 A1 WO 2013150709A1 JP 2013001123 W JP2013001123 W JP 2013001123W WO 2013150709 A1 WO2013150709 A1 WO 2013150709A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
bump
paste
imaging
luminance level
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/001123
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
利彦 永冶
朋美 中島
加藤　秀明
浩二 桜井
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Publication of WO2013150709A1 publication Critical patent/WO2013150709A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components
    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
    • H05K13/0817—Monitoring of soldering processes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/16—Inspection; Monitoring; Aligning
    • H05K2203/163—Monitoring a manufacturing process
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a component mounting method and a component mounting apparatus for mounting a component on a substrate.
  • solder bump formed on the lower surface of the electronic component is landed on the electrode on the substrate, and then the solder bump is heated and melted by a reflow device to
  • a component mounting method is known in which a substrate is soldered.
  • solder bonding is performed with the surface of the electrode oxidized, the molten solder is difficult to spread evenly and may cause poor bonding. Therefore, flux or solder paste may be used to prevent this.
  • a paste transfer part for forming a solder bonding auxiliary agent (hereinafter referred to as “paste”) such as a predetermined film thickness is provided in the apparatus, and a solder bump is brought into contact with the paste film formed in the paste transfer part from above. After the paste is transferred, solder bumps are landed on the electrodes of the substrate to perform solder bonding.
  • the conventional method described above has the following problems when a paste having a transparent color is used. That is, since the transparent paste has a low light absorptivity and transmits light, most of the light that was absorbed by the non-transparent paste is reflected without being absorbed. Therefore, in the captured image of the lower surface of the solder bump to which the transparent paste is attached, the solder bump and the paste are represented by substantially the same luminance level, and the two cannot be clearly distinguished. There was a problem that it was difficult to judge.
  • the present invention provides a component mounting method and a component mounting that can accurately determine whether or not the paste is attached to the bump even when a paste having a transparent color is used as the paste attached to the bump of the component.
  • An object is to provide an apparatus.
  • the component mounting method of the present invention after a component having a bump on the lower surface is taken out from a component supply unit by a component holding member and paste is attached to the bump, the component is illuminated from the lower side by an imaging unit while illuminated by the illumination unit.
  • a component mounting method using a component mounting apparatus that mounts the component on a substrate after imaging and determining the state of adhesion of the paste to the bump, wherein the paste is not attached to the bump.
  • a reference height acquisition step of acquiring the height of the component as a reference height, and the component taken out from the component supply unit by the component holding member A paste adhering step for adhering the paste to a mold, a reference height aligning step for aligning the component that has undergone the paste adhering step with the reference height while being illuminated by the illuminating means, and the reference height
  • An imaging process of imaging the aligned parts from below by the imaging means, and determination of the paste adhesion state based on the brightness level of the lower surface center portion of the bump obtained by imaging by the imaging process A determination step.
  • the determination in the determination step is obtained by imaging the luminance level at the center of the lower surface of the bump in the image obtained by imaging in the imaging step. The comparison is made with the brightness level of the outer edge of the lower surface of the bump in the image.
  • the determination in the determination step is performed by using the luminance level of the lower surface center portion of the bump in the image obtained by imaging in the imaging step in the reference height acquisition step.
  • the comparison is performed in comparison with the luminance level of the central portion of the lower surface of the bump in the image obtained when the part positioned at the reference height is imaged from below by the imaging unit.
  • the component mounting apparatus of the present invention after a component having a bump on the lower surface is taken out from a component supply unit by a component holding member and paste is attached to the bump, the component is illuminated from the lower side by an imaging unit while illuminated by the illumination unit.
  • a component mounting apparatus that mounts the component on a substrate after imaging and determining the state of adhesion of the paste to the bump, and the illumination unit applies the component in a state where the paste is not adhered to the bump
  • the height of the component is such that the luminance level at the center of the lower surface of the bump is lower than the luminance level at the outer edge of the lower surface of the bump.
  • the reference height acquisition means acquired as the height and the part subjected to the process for attaching the paste to the bump were illuminated by the illumination means.
  • a reference height alignment means for aligning with the reference height in the state, and the brightness at the center of the lower surface of the bump obtained by imaging the component aligned with the reference height from below by the imaging means Judgment means for judging the adhesion state of the paste based on the level.
  • the determination in the determination unit is obtained by imaging the luminance level at the center of the lower surface of the bump in the image obtained by imaging by the imaging unit. The comparison is made with the brightness level of the outer edge of the lower surface of the bump in the image.
  • the determination in the determination unit may be performed by using the reference height acquisition unit to calculate the luminance level of the lower surface center portion of the bump in the image obtained by imaging by the imaging unit.
  • the comparison is performed in comparison with the luminance level of the central portion of the lower surface of the bump in the image obtained when the part positioned at the reference height is imaged from below by the imaging unit.
  • the luminance level at the center of the lower surface of the bump before the paste is attached to the bump is lower than the luminance level at the outer edge of the lower surface, if the paste adheres to that portion, the illumination light is irregularly reflected and the luminance is reduced.
  • a higher level obtain a reference height at which the brightness level at the center of the lower surface of the bump is lower than the brightness level at the outer edge of the bump when the paste is not attached to the bump.
  • Paste the paste on the bump paste the component based on the brightness level at the center of the lower surface of the bump obtained by aligning the component with the reference height and imaging the aligned component from below Thus, even when a transparent paste is used, it is possible to accurately determine the state of paste adhesion.
  • the top view of the component mounting apparatus in one embodiment of this invention The partial side view of the component mounting apparatus in one embodiment of this invention
  • Sectional drawing of the component recognition unit of the component mounting apparatus in one embodiment of this invention The block diagram of the control apparatus of the component mounting apparatus in one embodiment of this invention
  • the flowchart which showed the acquisition process of the reference data in one embodiment of this invention (A), (b) is explanatory drawing which shows the reference
  • A), (b) is explanatory drawing which shows the reference
  • the component mounting apparatus 1 conveys the substrate 2 having the electrode 2a formed on the upper surface in one direction (X direction) in a horizontal plane and positions the substrate 2 at a predetermined mounting work position, and on the electrode 2a at the position.
  • the component 3 is mounted on the substrate 2 by contacting a plurality of spherical solder bumps 3a (hereinafter simply referred to as “bumps 3a” (FIG. 2)) formed on the lower surface 3b of the component 3 such as an electronic component.
  • the component mounting apparatus 1 includes a base 4, a substrate transport unit 5 provided on the base 4, a plurality of tape feeders 7 as a component supply unit, a paste transfer unit 8, a mounting head 16, a component imaging unit 24, and each part It comprises a control device 28 (FIG. 4) that performs operation control.
  • substrate conveyance part 5 is each attached to a pair of conveyance conveyor support member 6 extended in the X direction facing the Y direction orthogonal to X direction on the base 4, and a pair of conveyance conveyor support member 6 respectively. It consists of a conveyor 6a.
  • the substrate 2 that has finished the work in the upstream apparatus is transferred to the transport conveyor 6a, transported in the X direction while being supported from below by the transport conveyor 6a, and positioned at a predetermined mounting work position.
  • each tape feeder 7 is provided at both ends of the base 4 facing the Y direction so as to be aligned in the X direction, and a component supply port having an upper opening at the upper end on the side of the conveyor support member 6. 7a is formed.
  • the tape feeder 7 continuously supplies the component 3 to the component supply port 7a.
  • the paste transfer portion 8 is disposed adjacent to the tape feeder 7 on one end side of the base 4 in the Y direction, and is disposed on the base portion 9 and the base portion 9 with a flux or the like on the upper surface.
  • the transfer table 10 is supplied with a solder bonding aid (hereinafter referred to as “paste P”) such as solder paste, and the squeegee head 11 is disposed above the transfer table 10.
  • the transfer table 10 has a smooth upper surface and can be moved in the Y direction on the base portion 9 by a built-in drive mechanism (not shown).
  • the squeegee head 11 includes a first squeegee member 11A and a second squeegee member 11B that can be raised and lowered individually by a built-in lifting mechanism (not shown).
  • a transparent color paste P having a high light transmittance is used.
  • the head moving mechanism 12 includes a Y-axis table 13 that extends in the Y direction at one end of the base 4 in the X direction, and extends in the X direction.
  • the X-axis table 14 is movable along the table 13, and the movable plate 15 is provided so that each X-axis table 14 is movable in the X direction.
  • the mounting head 16 is attached to each movable plate 15. .
  • a substrate recognition camera 17 (see also FIG. 2) having an imaging surface below is attached to each moving plate 15.
  • the mounting head 16 includes a plurality of holding heads 18, and suction nozzles 19 as component holding members are mounted below the holding heads 18.
  • the mounting head 16 includes a suction mechanism 20, which includes an actuator (not shown), an elevating mechanism 21, and a nozzle rotating mechanism 22. By these mechanisms, the suction nozzle 19 sucks and releases the component 3, and lifts (arrow a). Rotation in the horizontal direction (arrow b) is possible with the vertical direction (Z direction) as the axis.
  • the component imaging unit 24 is provided in a housing 23 that is disposed on the base 4 between the tape feeder 7 and the transport conveyor support member 6 and that opens upward. It consists of a component recognition camera 25 having an imaging surface 25A on the upper side, and a light source 26 as illumination means disposed above the component recognition camera 25 in the housing 23.
  • a plurality of light sources 26 are arranged on the inner wall of the housing 23 so as to surround the component recognition camera 25 from four sides in plan view, and the illumination light r is directed from the side of the housing 23 toward the inside (slant upward). Irradiate. In FIG. 3 and FIG. 6B, the light source 26 is partially omitted for convenience.
  • a component collection unit 27 that collects components 3 that are determined to be unmountable as a result of recognition due to missing bumps 3a or the like is provided on the base 4 and in a position adjacent to the X direction of the housing 23. It has been.
  • the control device 28 provided in the component mounting apparatus 1 includes a mechanism control unit 29, an imaging control unit 30, an image processing unit 31, an illumination control unit 32, a storage unit 33, a determination unit 34, a notification unit 35, and a display processing unit 36.
  • the display processing unit 36 is connected to a display unit 37 such as a monitor.
  • the mechanism control unit 29 controls the operation of the transport conveyor 6a to transport the substrate 2 and controls the operation of the head moving mechanism 12 to move the mounting head 16 in the X and Y directions and to control the operation of the tape feeder 7.
  • the component 3 is supplied to the component supply port 7a, the operation of the suction mechanism 20, the lifting mechanism 21 and the nozzle rotating mechanism 22 built in the mounting head 16 is controlled to suck the component 3, release the suction,
  • the coating film forming process of the paste P on the transfer table 10 is executed by performing the up-and-down and the horizontal rotation and the operation control of the paste transfer unit 8.
  • the imaging control unit 30 controls the operation of the substrate recognition camera 17 and the component recognition camera 25, and executes an imaging process of the substrate 2 positioned at the mounting work position and the component 3 positioned above the component recognition camera 25.
  • Image data obtained by the board recognition camera 17 and the component recognition camera 25 is sent to the image processing unit 31 for image recognition processing.
  • the illumination control unit 32 controls the operation of the light source 26 and executes a process of irradiating the illumination light r from the light source 26 when the component 3 is imaged by the component recognition camera 25.
  • the storage unit 33 stores a mounting operation program 33a, a reference data acquisition program 33b, and an inspection program 33c.
  • the mounting operation program 33a is a program used when the mounting operation of the component 3 targeting the board 2 is executed.
  • the reference data acquisition program 33b is a program used when acquiring reference data, which will be described later, when inspecting the adhesion state of the paste P on the bumps 3a.
  • the inspection program 33c is a program used when determining the adhesion state of the paste P to the bump 3a.
  • Each mechanism constituting the component mounting apparatus 1 operates via the control device 28 based on these programs.
  • the determination unit 34 determines whether or not the paste P is attached to the bump 3a based on the luminance level of the lower surface of the bump 3a described later.
  • the notification unit 35 receives a signal from the determination unit 34 and displays a message to that effect on the display unit 37. Send a signal.
  • the display processing unit 36 receives the signal from the notification unit 35 and executes a process for displaying the signal on the display unit 37.
  • the component 3 having the bump 3a on the lower surface 3b is taken out from the tape feeder 7 (component supply unit) by the suction nozzle 19 (component holding member), and the paste P is attached to the bump 3a.
  • the component 3 is illuminated by the light source 26 (illuminating means) and imaged from below by the component recognition camera 25 (imaging means) to determine the adhesion state of the paste P on the bump 3a and then applied to the substrate 2.
  • Component mounting for mounting the component 3 is realized.
  • this specific operation will be described.
  • an operation for obtaining reference data necessary for the determination is performed before the component mounting operation.
  • the control device 28 moves the mounting head 16 above the component supply port 7a, lowers the suction nozzle 19 from that position (arrow a1), and sucks the component 3 supplied to the component supply port 7a. 19 is raised (arrow a2) to take out the part 3 (ST1 part taking-out step) (FIG. 6A).
  • the control device 28 moves the mounting head 16 so that the suction nozzle 19 is positioned above the component recognition camera 25 in plan view (ST2 suction nozzle alignment step in ST2) (FIG. 6B).
  • the control device 28 holds the component 3 (hereinafter referred to as “unprocessed component 3A” because the process of attaching the paste P to the bump 3a is not performed) with the illumination light r emitted from the light source 26.
  • the lowered suction nozzle 19 is lowered (arrow a1) so that the illumination light r is irradiated from the side to the bumps 3Aa of the untreated component 3A (illumination process of ST3) (FIG. 6 ( b)).
  • the illumination light r incident on the surface of the bump 3Aa is equal to an angle (incident angle ⁇ 1) with respect to a virtual line L connecting the center point O of the spherical bump 3Aa and the incident point Q of the illumination light r. Reflects at an angle (reflection angle ⁇ 2).
  • the control device 28 raises and lowers the suction nozzle 19 (arrow a), and the illumination light r reflected by the surface of the bump 3Aa is more than the region 25Aa that is located vertically below the lower surface center portion E1 of the bump 3Aa in the imaging surface 25A.
  • the height of the unprocessed component 3A is adjusted so as to enter a large amount in the region 25Ab located vertically below the lower edge portion E2 of the lower surface of the bump 3Aa (component height adjustment step of ST4).
  • the bump 3a The height of the component 3 is adjusted so that the luminance level at the center of the lower surface is lower than the luminance level at the outer edge of the lower surface of the bump 3a, and the height of the adjusted component 3 (the unprocessed component 3A relative to the imaging surface 25A) is adjusted.
  • the height of the lower surface 3Ab) is acquired as the reference height H (ST5 reference height acquisition step).
  • the acquired reference height H is stored in the storage unit 33 as reference data.
  • FIG. 7B shows an image obtained when the unprocessed component 3A located at the reference height H is imaged from below by the component recognition camera 25, and the luminance level of the lower surface central portion E1 of the bump 3Aa is lower surface. It is shown lower (that is, darker) than the luminance level of the outer edge E2.
  • the luminance level of the lower surface center portion E1 of all the bumps 3Aa is not lower than the luminance level of the lower surface outer edge portion E2 when the unprocessed component 3A is imaged.
  • the height of the processing component 3A is adjusted. Further, the height of the unprocessed part 3A may be adjusted by displaying an image of the lower surface 3Ab of the bump 3Aa on the display unit 37 and moving the suction nozzle 19 up and down while visually confirming the image.
  • the reference height H of the untreated component 3A is such that the luminance level of the lower surface center portion E1 becomes lower than the luminance level of the lower surface outer edge portion E2 because the illumination light r does not enter the lower surface center portion E1 of the bump 3Aa.
  • the height may be selected. Further, even if the illumination light r is incident on the lower surface center portion E1 of the bump 3Aa, the reflected light is not incident on the region 25Aa of the imaging surface 25A positioned vertically below the lower surface center portion E1, thereby the lower surface center of the bump 3Aa.
  • the height of the unprocessed component 3A may be selected such that the luminance level of the portion E1 is lower than the luminance level of the lower surface outer edge portion E2.
  • the height of the unprocessed component 3A that makes the luminance level of the lower surface center portion E1 of the bump 3Aa lower than the luminance level of the lower surface outer edge portion E2 may be set as the reference height H. Further, the reference height H may be acquired in a design (geometrical) manner based on the main body size, bump size, illumination angle, and the like of the component 3.
  • the control device 28 transports and positions the substrate 2 to the mounting work position by the transport conveyor 6a (substrate transport process in ST6), moves the mounting head 16 over the positioned substrate 2, and the substrate recognition camera 17 causes the substrate to be moved. 2 is imaged from above (substrate imaging step of ST7).
  • the control apparatus 28 will move the mounting head 16 above the component supply port 7a of the tape feeder 7 which supplies the component 3 used as mounting object similarly to the above-mentioned (ST1), and will carry out a suction nozzle.
  • the part 3 is sucked and taken out (ST8 part taking-out step).
  • the control device 28 performs an operation of attaching the paste P to the bumps 3a of the component 3 taken out from the tape feeder 7 by the suction nozzle 19 (ST9 paste attaching step).
  • FIG. 9A shows that the first squeegee member 11A and the second squeegee member 11B are positioned on the end portion (right side in this example) on the transfer table 10 before the film forming operation is started, and the paste P between the squeegee members. Indicates a state of being scraped.
  • the control device 28 uses a gap g between the lower end portion of the first squeegee member 11A and the upper surface of the transfer table 10 to form an appropriate film for attaching an appropriate amount of paste P to the bumps 3a.
  • the first squeegee member 11A is moved up and down (arrow c) so as to have a thickness t, and the second squeegee member 11B is moved up and down so as not to hinder the flow of the paste P during film formation (arrow d).
  • the control device 28 moves the transfer table 10 in the direction of arrow e via the drive mechanism.
  • the paste P is spread on the transfer table 10 by the first squeegee member 11A, and a paste coating film Pa having a film thickness t is formed.
  • the control device 28 moves the suction nozzle 19 onto the paste coating film Pa, and lowers the suction nozzle 19 at this position (arrow a1) to transfer the paste P to the bump 3a. (Attach).
  • the control device 28 raises the suction nozzle 19 (arrow a2) (FIG. 9D), and the paste P attaching operation is completed. Note that the surface of the paste P attached to the bump 3Ba is uneven (FIG. 10A).
  • the control device 28 lowers the second squeegee member 11B (arrow d2) and grounds the lower end of the second squeegee member 11B on the upper surface of the transfer table 10.
  • the state returns to the state where the paste P has been collected at one end (FIG. 9A).
  • the paste film Pa having a desired film thickness is formed again by performing the above-described operation.
  • the paste P adhesion state described below is inspected for the component 3 (hereinafter referred to as “processed component 3B”) that has undergone the paste P adhesion operation processing.
  • control device 28 moves the suction nozzle 19 holding the processed part 3B that has undergone the paste attaching process of (ST9) above the part recognition camera 25, and then lowers the suction nozzle 19 to move the processed part 3B.
  • the control device 28 aligns with the reference height H (reference height alignment process of ST10).
  • the processed component 3B aligned with the reference height H is imaged from below by the component recognition camera 25 (imaging process of ST11).
  • the illumination light r incident on the surface of the paste P is irregularly reflected on the uneven surface as shown in FIG. It passes through the inside of P, reaches the bump 3Ba, reflects off the surface of the bump 3Ba, and exits from the surface of the paste P to the outside.
  • the illumination light r is reflected in a direction different from the case where the paste P is not attached, thereby recognizing the part.
  • the light enters the imaging surface 25 ⁇ / b> A of the camera 25.
  • illumination light r represented by a broken line indicates an optical path when it is assumed that the paste P is not attached to the bump 3Ba.
  • the luminance level of the lower surface center portion F1 of the bump 3Ba and the luminance of the lower surface outer edge portion F2 are obtained.
  • the levels are substantially the same under the influence of illumination light r (random reflection light) that randomly enters the imaging surface 25A.
  • the luminance level of the lower surface center portion E1 of the bump 3Aa is It is expressed lower than the luminance level of the lower surface outer edge E2 (FIG. 7B).
  • the adhesion state of the paste P is determined based on the luminance level of the lower surface center portion F1 of the bump 3Ba obtained by imaging with the component recognition camera 25 (in ST12). Judgment process).
  • the specific determination by the determination unit 34 is as follows. In the image obtained by imaging the luminance level of the lower surface central portion F1 of the bump 3Ba in the image obtained by imaging with the component recognition camera 25 by the component recognition camera 25. This is performed in comparison with the luminance level of the lower surface outer edge F2 of the bump 3Ba.
  • the following method can be used to determine the state of adhesion of the paste P based on the luminance level at the center of the lower surface of the bump 3a.
  • the unprocessed part 3A located at the reference height H is imaged from below by the part recognition camera 25, and an image of the lower surface 3Ab of the unprocessed part 3A shown in FIG. To get.
  • the luminance level hereinafter referred to as “reference luminance level”
  • the reference luminance level is stored as reference data in the storage unit 33.
  • the control device 28 sets the lower surface center portion F1 of the bump 3Ba of the processed component 3B in the image obtained by imaging with the component recognition camera 25.
  • the brightness level is compared with the reference brightness level stored in the storage unit 33.
  • the luminance level of the lower surface center portion F1 of the bump 3Ba of the processed component 3B located at the reference height H imaged with the paste P attached is randomly incident on the imaging surface 25A.
  • the bump 3Ba is higher than the luminance level (reference luminance level) of the lower surface center portion E1 of the bump 3Aa obtained by imaging the unprocessed component 3A located at the reference height H under the influence of the illumination light r.
  • the determination unit 34 determines that the paste P is attached to the bump 3Ba, while the luminance level of the lower surface center portion F1 is substantially the same as the reference luminance level. If it is, it is determined that the paste P is not attached to the bump 3Ba.
  • the control device 28 moves the mounting head 16 above the substrate 2 and lowers the suction nozzle 19 (arrow a1) to mount the mounting work position.
  • the bumps 3Ba of the processed component 3B are brought into contact with the electrode 2a of the substrate 2 positioned at (3) by the paste P (component mounting step of ST13) (FIG. 11 (a)).
  • the positional deviation correction amount of the board 2 at the mounting work position calculated based on the image of the board 2 captured by the board recognition camera 17 in (ST7), and the part recognition camera 25 in (ST11).
  • the processed component 3B is mounted after taking into account the positional deviation correction amount of the processed component 3B with respect to the suction nozzle 19 calculated based on the captured image of the processed component 3B.
  • the substrate 2 after mounting the components is carried into a reflow device (not shown) provided downstream, and the bumps 3a are heated and melted by the device to solder the substrate 2 and the components 3 (solder of ST14). Joining process), the component mounting operation is completed.
  • the determination unit 34 transmits a signal to the notification unit 35, and the notification unit 35 displays that the paste P is not attached to the bump 3Ba.
  • a signal is transmitted to the display processing unit 36 so as to be displayed.
  • the display processing unit 36 receives the signal from the notification unit 35 and executes a process for displaying that effect on the display unit 37, and notifies the operator via the display unit 37 (notification process of ST15). ).
  • the control device 28 moves the mounting head 16 to above the component collecting unit 27, releases the suction of the processed component 3 ⁇ / b> B by the suction nozzle 19 at that position, and inputs the processed component 3 ⁇ / b> B into the component collecting unit 27.
  • Arrow h STEP component loading step ST16
  • the operator Upon receiving the notification, the operator temporarily stops the operation of the component mounting apparatus 1 and confirms the state of the coating film of the paste 3 on the collected bump 3Ba and the transfer table 10 of the processed component 3B. And when the cause of the paste adhesion mistake is found, the operation from (ST8) is executed after performing the elimination work.
  • the processed component 3B may be moved above the transfer table 10 without being put into the component collection unit 27, and the paste adhering step (ST9) may be repeated.
  • the control device 28 illuminates the component 3 (unprocessed component 3A) in which the paste P is not attached to the bump 3a with the light source 26 (illuminating unit), and then recognizes the component recognition camera 25 (imaging unit).
  • the height of the component 3 at which the luminance level of the lower surface center portion E1 of the bump 3a (3Aa) is lower than the luminance level of the lower surface outer edge portion E2 of the bump 3a is the reference height.
  • This is a reference height acquisition means for acquiring as H, and the reference height H is set in a state where the component 3 (processed component 3B) subjected to the process for attaching the paste P to the bump 3a is illuminated by the light source 26.
  • Reference height alignment means for alignment is provided. Further, the control device 28 (determination unit 34) is based on the luminance level of the lower surface center portion F1 of the bump 3a (3Ba) obtained by imaging the component 3 aligned with the reference height H from below with the component recognition camera 25. Thus, it is a judging means for judging the adhesion state of the paste P.
  • the paste obtained by imaging by the imaging means is attached depending on whether or not the illumination light incident on the bump of the component located at the reference height is diffusely reflected by the influence of the paste.
  • the paste adhesion state is determined by utilizing the difference between the luminance level of the lower surface of the bump in the state and the luminance level of the lower surface of the bump in the state where the paste is not adhered.
  • the component mounting method and the component mounting method of the present invention are useful in the field of component mounting in which paste is attached to the bumps of a component and mounted on an electrode of a substrate.

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Abstract

　処理済部品３Ｂを照明した状態で下方から撮像する。照明光ｒの入射位置にペーストＰが存在する場合、照明光ｒは乱反射する他、ペーストＰの屈折率の影響を受ける。下面中心部Ｆ１が下面外縁部Ｆ２の輝度レベルと略同一である場合、バンプ３ＢａにペーストＰが付着していると判断する一方、下面中心部Ｆ１が下面外縁部Ｆ２の輝度レベルよりも低い場合、バンプ３ＢａにペーストＰが付着していないと判断する。

Description

部品実装方法及び部品実装装置
　本発明は、基板に部品を実装する部品実装方法及び部品実装装置に関するものである。
　半導体素子等の電子部品を基板に実装する形態として、電子部品の下面に形成された半田バンプを基板上の電極に着地させた後、リフロー装置によって半田バンプを加熱・溶融させることによって電子部品と基板とを半田接合する部品実装方法が知られている。このような部品実装方法では、電極の表面が酸化した状態で半田接合を行うと溶融した半田が一様に濡れ広がりにくく接合不良が発生するおそれがあるため、これを防止すべくフラックスや半田ペースト等の半田接合補助剤（以下、「ペースト」と称する）を所定の膜厚に形成するペースト転写部を装置内に設け、このペースト転写部において形成されたペースト膜に半田バンプを上方から接触させてペーストを転写させたうえで、半田バンプを基板の電極に着地させて半田接合を行っている。
　このように、半田バンプにペーストを転写させて部品を基板に実装する部品実装装置では、部品を基板に装着する前に半田バンプにペーストが確実に付着しているか否かの検査を行うようになっている。そしてその検査方法としては、半田バンプに照明光を下方から照射した状態でＣＣＤカメラ等の撮像装置で半田バンプの下面（電極との接触箇所）を撮像し、これにより得られた半田バンプの下面の画像を基にペーストの付着状態を検査する方法が知られている（例えば特許文献１）。
日本国特開２００３－６０３９８号公報
　しかしながら前述の従来方法では、ペーストとして透明な色のものを用いた場合、次のような問題が生じていた。すなわち、透明のペーストは光の吸収率が低く且つ光を透過させるため、透明でないペーストでは吸収されていた光が吸収されずにその殆どが反射する。そのため、透明のペーストが付着した半田バンプの下面の撮像画像では、半田バンプとペーストが略同一の輝度レベルであらわされて両者を明瞭に判別することができず、ペーストが付着しているか否かの判断が困難になるという問題があった。
　そこで本発明は、部品のバンプに付着させるペーストとして透明な色のものを用いた場合でも、バンプに対してペーストが付着しているか否かを精度良く判断することができる部品実装方法及び部品実装装置を提供することを目的とする。
　本発明の部品実装方法は、バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出して前記バンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像して前記バンプに対する前記ペーストの付着状態の判断を行ってから基板に前記部品を装着する部品実装装置を用いた部品実装方法であって、前記バンプに前記ペーストが付着していない状態の前記部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、前記バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる前記部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得工程と、前記部品保持部材によって前記部品供給部から取り出した前記部品の前記バンプに前記ペーストを付着させるペースト付着工程と、前記ペースト付着工程を経た前記部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ工程と、前記基準高さに位置合わせした前記部品を前記撮像手段により下方から撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像して得られる前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルに基づいて前記ペーストの付着状態の判断を行う判断工程とを含む。
　本発明の部品実装方法は、前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルを、前記撮像工程により撮像して得られる前記画像中の前記バンプの前記下面外縁部の前記輝度レベルと比較して行う。
　本発明の部品実装方法は、前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる前記画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルを、前記基準高さ取得工程において前記基準高さに位置させた前記部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルと比較して行う。
　本発明の部品実装装置は、バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出して前記バンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像して前記バンプに対する前記ペーストの付着状態の判断を行ってから基板に前記部品を装着する部品実装装置であって、前記バンプに前記ペーストが付着していない状態の前記部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、前記バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる前記部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得手段と、前記バンプに前記ペーストを付着させるための処理を行った前記部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段と、前記基準高さに位置合わせした前記部品を前記撮像手段により下方から撮像して得られる前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルに基づいて前記ペーストの付着状態の判断を行う判断手段とを備えた。
　本発明の部品実装装置は、前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルを、前記撮像手段により撮像して得られる前記画像中の前記バンプの前記下面外縁部の前記輝度レベルと比較して行う。
　本発明の部品実装装置は、前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる前記画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルを、前記基準高さ取得手段において前記基準高さに位置させた前記部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルと比較して行う。
　本発明では、バンプにペーストを付着させる前の当該バンプの下面中心部の輝度レベルがその下面外縁部の輝度レベルよりも低くても、その部分にペーストが付着すれば照明光が乱反射して輝度レベルが高くなることを利用しており、バンプにペーストが付着していない状態の部品の当該バンプの下面中心部の輝度レベルがその下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる基準高さを取得し、バンプにペーストを付着させるための処理がなされた部品を基準高さに位置合わせし、位置合わせした部品を下方から撮像して得られるバンプの下面中心部の輝度レベルに基づいてペーストの付着状態の判断を行うことにより、透明なペーストを用いた場合であってもペーストの付着状態の判断を精度良く行うことができる。
本発明の一実施の形態における部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の部分側面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の部品認識ユニットの断面図 本発明の一実施の形態における部品実装装置の制御装置のブロック図 本発明の一実施の形態における基準データの取得工程を示したフロー図 （ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態における基準データ取得動作を示す説明図 （ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態における基準データ取得動作を示す説明図 本発明の一実施の形態における部品実装工程を示したフロー図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は本発明の一実施の形態におけるペースト付着動作を示す説明図 （ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態における検査工程を示す説明図 （ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態における部品実装動作を示す説明図
　まず、図１を参照して部品実装装置の全体構造について説明する。部品実装装置１は、上面に電極２ａが形成された基板２を水平面内の一の方向（Ｘ方向とする）に搬送して所定の実装作業位置に位置決めし、当該位置にて電極２ａ上に電子部品等の部品３の下面３ｂに複数形成された球状の半田バンプ３ａ（以下、単に「バンプ３ａ」と称する（図２））を接触させることによって基板２に部品３を装着する。この部品実装装置１は基台４、基台４上に設けられた基板搬送部５、部品供給部としての複数のテープフィーダ７、ペースト転写部８、実装ヘッド１６、部品撮像ユニット２４及び各部の作動制御を行う制御装置２８（図４）等から構成されている。
　図１において、基板搬送部５は基台４上でＸ方向と直交するＹ方向に対向してＸ方向に延びた一対の搬送コンベア支持部材６と、一対の搬送コンベア支持部材６にそれぞれ取り付けられた搬送コンベア６ａから成る。上流側の装置での作業を終えた基板２は搬送コンベア６ａに乗り移り、その両側を搬送コンベア６ａによって下方から支持された状態でＸ方向に搬送され、所定の実装作業位置にて位置決めされる。
　図１において、各テープフィーダ７は基台４のＹ方向に対向する両端部にＸ方向に整列して設けられており、搬送コンベア支持部材６側の上端部には上方が開口した部品供給口７ａが形成されている。テープフィーダ７は部品供給口７ａに部品３を連続的に供給する。
　図１、図２において、ペースト転写部８は基台４のＹ方向の一端側においてテープフィーダ７に隣接して配設され、ベース部９と、ベース部９上に配設され上面にフラックスや半田ペースト等の半田接合補助剤（以下、「ペーストＰ」と称する）が供給される転写テーブル１０と、転写テーブル１０の上方に配設されたスキージヘッド１１から成る。転写テーブル１０は上面が平滑になっており、内蔵された駆動機構（不図示）によってベース部９上をＹ方向に移動可能となっている。スキージヘッド１１は、内蔵された昇降機構（不図示）によって個別に昇降可能な第１スキージ部材１１Ａ、第２スキージ部材１１Ｂを備えている。なお、本実施の形態においては光の透過率が高い透明な色のペーストＰが用いられる。
　図１において、ヘッド移動機構１２は基台４のＸ方向の一端部にＹ方向に延びて設けられたＹ軸テーブル１３と、Ｘ方向に延び、Ｙ軸テーブル１３に一端が取り付けられてＹ軸テーブル１３に沿って移動自在な２つのＸ軸テーブル１４と、各Ｘ軸テーブル１４をＸ方向に移動自在に設けられた移動プレート１５から成り、実装ヘッド１６は各移動プレート１５に取り付けられている。また、各移動プレート１５には下方に撮像面を有する基板認識カメラ１７（図２も参照）が取り付けられている。
　図２において、実装ヘッド１６は複数の保持ヘッド１８から成り、各保持ヘッド１８の下方には部品保持部材としての吸着ノズル１９が装着されている。実装ヘッド１６には図示しないアクチュエータから成る吸着機構２０、昇降機構２１及びノズル回転機構２２が内蔵されており、これらの各機構によって吸着ノズル１９は部品３の吸着及びその解除、昇降（矢印ａ）、垂直方向（Ｚ方向）を軸心とした水平方向への回転（矢印ｂ）が可能となっている。
　図１、図３において、部品撮像ユニット２４は、基台４上であってテープフィーダ７と搬送コンベア支持部材６との間に配設され上方が開口した筐体２３内に備えられており、上方に撮像面２５Ａを有する部品認識カメラ２５と、筐体２３内において部品認識カメラ２５の上方に配設された照明手段としての光源２６から成る。
　光源２６は平面視して部品認識カメラ２５を四方から取り囲むように筐体２３の内壁に複数配設されており、筐体２３の側方からその内部側（斜め上方）に向けて照明光ｒを照射する。図３、図６（ｂ）は便宜上、光源２６の図示を一部省略している。また、基台４上であって筐体２３のＸ方向に隣接する位置には、バンプ３ａの欠落等により認識の結果実装不可能と判断された部品３が回収される部品回収部２７が設けられている。
　次に、図４を参照して制御系の構成を説明する。部品実装装置１に備えられた制御装置２８は、機構制御部２９、撮像制御部３０、画像処理部３１、照明制御部３２、記憶部３３、判断部３４、報知部３５及び表示処理部３６を有しており、表示処理部３６はモニタ等の表示部３７と接続されている。機構制御部２９は、搬送コンベア６ａの作動制御を行って基板２の搬送、ヘッド移動機構１２の作動制御を行って実装ヘッド１６のＸ及びＹ方向への移動、テープフィーダ７の作動制御を行って部品供給口７ａへの部品３の供給、実装ヘッド１６に内蔵された吸着機構２０、昇降機構２１及びノズル回転機構２２の作動制御を行って部品３の吸着、吸着の解除、吸着ノズル１９の昇降及び水平方向への回転、ペースト転写部８の作動制御を行って転写テーブル１０上でのペーストＰの塗膜形成処理を実行する。
　撮像制御部３０は、基板認識カメラ１７及び部品認識カメラ２５の作動制御を行って、実装作業位置に位置決めされた基板２及び部品認識カメラ２５の上方に位置した部品３の撮像処理を実行する。基板認識カメラ１７及び部品認識カメラ２５によって得られた画像データは画像処理部３１に送られ画像認識処理がなされる。照明制御部３２は光源２６の作動制御を行って、部品認識カメラ２５による部品３の撮像時に光源２６から照明光ｒを照射する処理を実行する。
　記憶部３３は実装動作プログラム３３ａ、基準データ取得プログラム３３ｂ及び検査プログラム３３ｃを記憶する。実装動作プログラム３３ａは、基板２を対象とした部品３の実装動作を実行する際に用いられるプログラムである。基準データ取得プログラム３３ｂは、バンプ３ａに対するペーストＰの付着状態の検査を行うにあたって、後述する基準データを取得する際に用いられるプログラムである。検査プログラム３３ｃは、バンプ３ａに対するペーストＰの付着状態を判断する際に用いられるプログラムである。部品実装装置１を構成する各機構は、これらのプログラムに基づいて制御装置２８を介して動作する。
　判断部３４は、後述するバンプ３ａの下面の輝度レベルに基づいてバンプ３ａにペーストＰが付着しているか否かの判断を行う。報知部３５は、バンプ３ａにペーストＰが付着していないと判断部３４が判断した場合に当該判断部３４からの信号を受けて、その旨を表示部３７に表示するよう表示処理部３６に信号を送信する。表示処理部３６は報知部３５からの信号を受けて、表示部３７にその旨を表示するための処理を実行する。
　以上の構成から成る部品実装装置１によれば、バンプ３ａを下面３ｂに有する部品３を吸着ノズル１９（部品保持部材）によってテープフィーダ７（部品供給部）から取り出してバンプ３ａにペーストＰを付着させた後、その部品３を光源２６（照明手段）で照明した状態で部品認識カメラ２５（撮像手段）により下方から撮像してバンプ３ａに対するペーストＰの付着状態の判断を行ってから基板２に部品３を装着する部品実装が実現される。以下、この具体的な動作について説明する。本実施の形態では、バンプ３ａに対するペーストＰの付着状態を判断するにあたり、その判断時に必要となる基準データを取得するための作業を部品実装動作前に行う。
　基準データの取得作業について、図５～図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。まず、制御装置２８は実装ヘッド１６を部品供給口７ａの上方に移動させ、その位置から吸着ノズル１９を下降（矢印ａ１）させて部品供給口７ａに供給された部品３を吸着し、吸着ノズル１９を上昇（矢印ａ２）させて部品３を取り出す（ＳＴ１の部品取り出し工程）（図６（ａ））。次いで、制御装置２８は平面視して吸着ノズル１９が部品認識カメラ２５の上方に位置するよう実装ヘッド１６を移動させる（ＳＴ２の吸着ノズル位置合わせ工程）（図６（ｂ））。
　次いで、制御装置２８は光源２６から照明光ｒを照射させた状態で、部品３（バンプ３ａにペーストＰを付着させる処理を行っていないので、以下、「未処理部品３Ａ」と称する）を保持した吸着ノズル１９を下降（矢印ａ１）させることにより、未処理部品３Ａのバンプ３Ａａに対して照明光ｒが側方から照射された状態となるようにする（ＳＴ３の照明工程）（図６（ｂ））。
　図７（ａ）において、バンプ３Ａａの表面に入射する照明光ｒは、球状のバンプ３Ａａの中心点Ｏと当該照明光ｒの入射点Ｑを結ぶ仮想線Ｌに対する角度（入射角Θ１）と等しい角度（反射角Θ２）で反射する。制御装置２８は吸着ノズル１９を昇降（矢印ａ）させて、バンプ３Ａａの表面で反射した照明光ｒが撮像面２５Ａのうちバンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の垂直下方に位置する領域２５Ａａよりも、バンプ３Ａａの下面外縁部Ｅ２の垂直下方に位置する領域２５Ａｂに多く入射するように未処理部品３Ａの高さを調整する（ＳＴ４の部品高さ調整工程）。
　つまり、バンプ３ａにペーストＰが付着していない状態の部品３（未処理部品３Ａ）を光源２６で照明した状態で、部品認識カメラ２５により下方から当該部品３を撮像したときに、バンプ３ａの下面中心部の輝度レベルがそのバンプ３ａの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなるように部品３の高さを調整し、調整後の部品３の高さ（撮像面２５Ａに対する未処理部品３Ａの下面３Ａｂの高さ）を基準高さＨとして取得する（ＳＴ５の基準高さ取得工程）。なお、取得した基準高さＨは基準データとして記憶部３３に記憶される。
　図７（ｂ）は、基準高さＨに位置する未処理部品３Ａを部品認識カメラ２５により下方から撮像したときに得られる画像を示しており、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルは下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低く（つまり暗く）あらわされている。なお、一般にバンプは部品の下面に複数形成されるので、未処理部品３Ａを撮像したときに全てのバンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルが下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなるよう未処理部品３Ａの高さを調整する。また、未処理部品３Ａの高さの調整は、バンプ３Ａａの下面３Ａｂの画像を表示部３７に表示させ、当該画像をオペレータが視認しながら吸着ノズル１９を昇降させて行うようにしてもよい。
　基準高さＨとしては、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１に照明光ｒが入射しないことによってその下面中心部Ｅ１の輝度レベルが下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品３Ａの高さを選定してもよい。また、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１に照明光ｒが入射しても、その反射光が下面中心部Ｅ１の垂直下方に位置する撮像面２５Ａの領域２５Ａａに入射しないことによって、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルが下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品３Ａの高さを選定してもよい。要は、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルがその下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなるような未処理部品３Ａの高さを基準高さＨとすればよい。また、部品３の本体サイズ、バンプサイズ、照明角度等に基づいて設計的（幾何学的）に基準高さＨを取得してもよい。
　基準高さＨを取得したならば、次に、ペーストＰの付着状態の検査を含む部品実装動作を行う。この部品実装動作について、図８～図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。まず、制御装置２８は搬送コンベア６ａによって基板２を実装作業位置に搬送して位置決めし（ＳＴ６の基板搬送工程）、位置決めした基板２の上方に実装ヘッド１６を移動させ、基板認識カメラ１７によって基板２を上方から撮像する（ＳＴ７の基板撮像工程）。
　基板２を撮像したならば、制御装置２８は前述の（ＳＴ１）と同様に、実装対象となる部品３を供給するテープフィーダ７の部品供給口７ａの上方まで実装ヘッド１６を移動させ、吸着ノズル１９で部品３を吸着して取り出す（ＳＴ８の部品取り出し工程）。次いで、制御装置２８は吸着ノズル１９によってテープフィーダ７から取り出した部品３のバンプ３ａにペーストＰを付着させる動作を実行する（ＳＴ９のペースト付着工程）。
　図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を用いて、ペースト転写部８におけるペーストＰの成膜動作及び付着動作について説明する。図９（ａ）は、成膜動作の開始前に第１スキージ部材１１Ａ、第２スキージ部材１１Ｂが転写テーブル１０上の端部（この例では右側）に位置し、両スキージ部材間にペーストＰが掻き集められた状態を示している。成膜動作の開始に際しては、制御装置２８は第１スキージ部材１１Ａの下端部と転写テーブル１０の上面との間の隙間ｇを、バンプ３ａに適正量のペーストＰを付着させるのに適正な膜厚ｔになるよう第１スキージ部材１１Ａを昇降（矢印ｃ）させるとともに、膜形成時のペーストＰの流動を妨げないよう、第２スキージ部材１１Ｂを昇降させる（矢印ｄ）。
　次いで図９（ｂ）に示すように、制御装置２８は駆動機構を介して転写テーブル１０を矢印ｅ方向に移動させる。これにより、転写テーブル１０上においてペーストＰが第１スキージ部材１１Ａによって延展され、膜厚ｔのペースト塗膜Ｐａが形成される。そして図９（ｃ）に示すように、制御装置２８は吸着ノズル１９をペースト塗膜Ｐａ上に移動させ、この位置で吸着ノズル１９を下降（矢印ａ１）させることによってバンプ３ａにペーストＰを転写（付着）させる。ペースト転写後、制御装置２８は吸着ノズル１９を上昇（矢印ａ２）させることで（図９（ｄ））、ペーストＰの付着動作は完了する。なお、バンプ３Ｂａに付着したペーストＰの表面は凹凸状になっている（図１０（ａ））。
　ペーストＰの付着動作を繰り返すにつれ、ペースト塗膜Ｐａの表面は荒れた状態となる。かかる場合、図９（ｅ）に示すように、制御装置２８は第２スキージ部材１１Ｂを下降（矢印ｄ２）させてその下端部を転写テーブル１０の上面に接地させ、その状態で転写テーブル１０を矢印ｆ方向に移動させることによって、ペーストＰが一端に掻き集められた状態（図９（ａ））に戻る。その後、前述の動作を行うことで所望の膜厚のペースト塗膜Ｐａが再度形成される。
　前述したペーストＰの付着動作においては、バンプ３ａのサイズのばらつきやペースト塗膜Ｐａの表面が荒れた状態で付着動作を行うこと等に起因して、バンプ３ａに充分な量のペーストＰが付着しない事態が起こり得る。そのため、本実施の形態ではペーストＰの付着動作処理を終えた部品３（以下、「処理済部品３Ｂ」と称する）に対して、以下に説明するペーストＰの付着状態の検査を行う。
　まず、制御装置２８は（ＳＴ９）のペースト付着工程を経た処理済部品３Ｂを保持した吸着ノズル１９を部品認識カメラ２５の上方に移動させた後、吸着ノズル１９を下降させて処理済部品３Ｂを光源２６で照明した状態で基準高さＨに位置合わせする（ＳＴ１０の基準高さ位置合わせ工程）。そして、基準高さＨに位置合わせした処理済部品３Ｂを部品認識カメラ２５により下方から撮像する（ＳＴ１１の撮像工程）。
　ここで、照明光ｒが入射する位置にペーストＰが存在する場合、図１０（ａ）に示すように、ペーストＰの表面に入射した照明光ｒはその凹凸状の表面で乱反射する他、ペーストＰ内を通過してバンプ３Ｂａに到達し、当該バンプ３Ｂａの表面で反射してペーストＰの表面から外界に出射する。このとき、ペーストＰ内への入射時及びペーストＰからの出射時におけるペーストＰの屈折率の影響を受け、ペーストＰが付着していない場合とは異なる方向へ照明光ｒが反射して部品認識カメラ２５の撮像面２５Ａに入射する。図中、破線であらわす照明光ｒは、バンプ３ＢａにペーストＰが付着していないと仮定した場合の光路を示している。
　このような状況下で基準高さＨに位置する処理済部品３Ｂを下方から撮像すると、図１０（ｂ）に示すように、バンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルと下面外縁部Ｆ２の輝度レベルは、撮像面２５Ａに対して無作為に入射する照明光ｒ（乱反射光）の影響を受けて略同一になる。なお、バンプ３ａにペーストＰが付着していない状態の部品３（未処理部品３Ａ）を基準高さＨに位置させた状態で下方から撮像したとき、バンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベルはその下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くあらわされる（図７（ｂ））。
　すなわち、本実施の形態ではバンプ３ａにペーストＰが付着している場合とそうでない場合とで、基準高さＨに位置する部品３のバンプ３ａに向かう照明光ｒの反射方向（反射する角度）が異なることに起因して、部品３のバンプ３ａの下面中心部の輝度レベルに差異が生じることを利用してペーストＰの付着状態を判断するようにしている。つまり、下面中心部Ｆ１の輝度レベルが下面外縁部Ｆ２の輝度レベルと略同一である場合、判断部３４はバンプ３ＢａにペーストＰが付着していると判断する。その一方、下面中心部Ｆ１の輝度レベルが下面外縁部Ｆ２の輝度レベルよりも低い場合、判断部３４はバンプ３ＢａにペーストＰが付着していないと判断する。
　このように、本実施の形態においては、部品認識カメラ２５により撮像して得られるバンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルに基づいてペーストＰの付着状態の判断を行うようにしている（ＳＴ１２の判断工程）。そして、判断部３４における具体的な判断は、部品認識カメラ２５により撮像して得られる画像中のバンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルを、同じく部品認識カメラ２５により撮像して得られる画像中のバンプ３Ｂａの下面外縁部Ｆ２の輝度レベルと比較して行う。
　また、バンプ３ａの下面中心部の輝度レベルに基づいたペーストＰの付着状態の判断として、次のような方法を用いることもできる。まず、（ＳＴ５）の基準高さ取得工程において基準高さＨに位置する未処理部品３Ａを部品認識カメラ２５により下方から撮像し、図７（ｂ）に示す未処理部品３Ａの下面３Ａｂの画像を取得する。そして、取得した画像を基にバンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベル（以下、「基準輝度レベル」と称する）を取得し、基準輝度レベルを基準データとして記憶部３３に記憶する。
　次に、部品実装動作として（ＳＴ６）～（ＳＴ１１）の動作を実行後、制御装置２８は部品認識カメラ２５により撮像して得られる画像中の処理済部品３Ｂのバンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルを、記憶部３３に記憶された基準輝度レベルと比較する。ここで、前述のとおりペーストＰが付着した状態で撮像された基準高さＨに位置する処理済部品３Ｂのバンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルは、撮像面２５Ａに対して無作為に入射する照明光ｒの影響を受け、基準高さＨに位置する未処理部品３Ａを撮像して得られるバンプ３Ａａの下面中心部Ｅ１の輝度レベル（基準輝度レベル）よりも高くなることから、バンプ３Ｂａの下面中心部Ｆ１の輝度レベルが基準輝度レベルよりも高い場合、判断部３４はバンプ３ＢａにペーストＰが付着していると判断する一方、下面中心部Ｆ１の輝度レベルが基準輝度レベルと略同一である場合、バンプ３ＢａにペーストＰが付着していないと判断する。
　判断部３４がバンプ３ＢａにペーストＰが付着していると判断したならば、制御装置２８は実装ヘッド１６を基板２の上方に移動させ、吸着ノズル１９を下降（矢印ａ１）させて実装作業位置に位置決めされた基板２の電極２ａ上に処理済部品３Ｂのバンプ３Ｂａを、ペーストＰを介して接触させる（ＳＴ１３の部品装着工程）（図１１（ａ））。
　この部品装着の際には、（ＳＴ７）において基板認識カメラ１７で撮像した基板２の画像を基に演算した実装作業位置における基板２の位置ずれ補正量と、（ＳＴ１１）において部品認識カメラ２５で撮像した処理済部品３Ｂの画像を基に演算した吸着ノズル１９に対する処理済部品３Ｂの位置ずれ補正量とを加味したうえで処理済部品３Ｂの装着が行われる。そして、部品装着後の基板２は下流に設けられたリフロー装置（不図示）に搬入され、当該装置でバンプ３ａを加熱・溶融させて基板２と部品３を半田接合させることにより（ＳＴ１４の半田接合工程）、部品実装動作は完了する。
　一方、（ＳＴ１２）においてペーストＰが付着していないと判断した場合、判断部３４は報知部３５に信号を送信し、報知部３５はバンプ３ＢａにペーストＰが付着していない旨を表示部３７に表示するよう表示処理部３６に信号を送信する。表示処理部３６は報知部３５からの信号を受けて表示部３７にその旨の表示を行うための処理を実行し、表示部３７を介してオペレータにその旨の報知を行う（ＳＴ１５の報知工程）。
　これとともに、制御装置２８は実装ヘッド１６を部品回収部２７の上方まで移動させ、当該位置で吸着ノズル１９による処理済部品３Ｂの吸着を解除して当該処理済部品３Ｂを部品回収部２７に投入（矢印ｈ）する（ＳＴ１６の部品投入工程）（図１１（ｂ））。報知を受けたオペレータは部品実装装置１の稼動を一時停止させ、回収された処理済部品３Ｂのバンプ３Ｂａや転写テーブル１０上のペーストＰの塗膜状態を確認する。そして、ペースト付着ミスの原因が分かった場合はその解消作業を行った後、（ＳＴ８）からの動作を実行させる。なお、処理済部品３Ｂを部品回収部２７に投入せずに転写テーブル１０の上方に移動させ、（ＳＴ９）のペースト付着工程を繰り返し行ってもよい。
　上記構成において、制御装置２８は、バンプ３ａにペーストＰが付着していない状態の部品３（未処理部品３Ａ）を光源２６（照明手段）で照明した状態で、部品認識カメラ２５（撮像手段）により下方から当該部品３を撮像したときに、バンプ３ａ（３Ａａ）の下面中心部Ｅ１の輝度レベルがそのバンプ３ａの下面外縁部Ｅ２の輝度レベルよりも低くなる部品３の高さを基準高さＨとして取得する基準高さ取得手段となっているとともに、バンプ３ａにペーストＰを付着させるための処理を行った部品３（処理済部品３Ｂ）を光源２６で照明した状態で基準高さＨに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段になっている。また、制御装置２８（判断部３４）は、基準高さＨに位置合わせした部品３を部品認識カメラ２５により下方から撮像して得られるバンプ３ａ（３Ｂａ）の下面中心部Ｆ１の輝度レベルに基づいてペーストＰの付着状態の判断を行う判断手段となっている。
　以上のように、本発明は基準高さに位置する部品のバンプに入射する照明光がペーストの影響を受けて乱反射するか否かによって、撮像手段によって撮像して得られるペーストが付着している状態のバンプの下面の輝度レベルと、ペーストが付着していない状態のバンプの下面の輝度レベルに差異が生じることを利用してペーストの付着状態の判断を行うようにしている。これにより、透明なペーストを用いた場合であっても、バンプに対するペーストの付着状態を精度良く判断することができる。
　本出願は、2012年4月3日出願の日本国特許出願（特願2012-084557）に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明の部品実装方法及び部品実装方法によれば、部品のバンプにペーストを付着させて基板の電極に実装する部品実装分野において有用である。
　１　部品実装装置
　２　基板
　３　部品
　３ａ　バンプ
　７　テープフィーダ（部品供給部）
　１９　吸着ノズル（部品保持部材）
　２５　部品認識カメラ（撮像手段）
　２６　光源（照明手段）
　２８　制御装置（基準高さ取得手段、基準高さ位置合わせ手段）
　３４　判断部（判断手段）
　Ｅ１，Ｆ１　バンプの下面中心部
　Ｅ２，Ｆ２　バンプの下面外縁部
　Ｐ　ペースト

Claims (6)

  1. 　バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出して前記バンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像して前記バンプに対する前記ペーストの付着状態の判断を行ってから基板に前記部品を装着する部品実装装置を用いた部品実装方法であって、
    　前記バンプに前記ペーストが付着していない状態の前記部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、前記バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる前記部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得工程と、
    　前記部品保持部材によって前記部品供給部から取り出した前記部品の前記バンプに前記ペーストを付着させるペースト付着工程と、
    　前記ペースト付着工程を経た前記部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ工程と、
    　前記基準高さに位置合わせした前記部品を前記撮像手段により下方から撮像する撮像工程と、
    　前記撮像工程により撮像して得られる前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルに基づいて前記ペーストの付着状態の判断を行う判断工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
  2. 　前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルを、前記撮像工程により撮像して得られる前記画像中の前記バンプの前記下面外縁部の前記輝度レベルと比較して行うことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
  3. 　前記判断工程における前記判断は、前記撮像工程により撮像して得られる画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルを、前記基準高さ取得工程において前記基準高さに位置させた前記部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる前記画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルと比較して行うことを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
  4. 　バンプを下面に有する部品を部品保持部材によって部品供給部から取り出して前記バンプにペーストを付着させた後、その部品を照明手段で照明した状態で撮像手段により下方から撮像して前記バンプに対する前記ペーストの付着状態の判断を行ってから基板に前記部品を装着する部品実装装置であって、
    　前記バンプに前記ペーストが付着していない状態の前記部品を前記照明手段で照明した状態で、前記撮像手段により下方から当該部品を撮像したときに、前記バンプの下面中心部の輝度レベルがそのバンプの下面外縁部の輝度レベルよりも低くなる前記部品の高さを基準高さとして取得する基準高さ取得手段と、
    　前記バンプに前記ペーストを付着させるための処理を行った前記部品を前記照明手段で照明した状態で前記基準高さに位置合わせする基準高さ位置合わせ手段と、
    　前記基準高さに位置合わせした前記部品を前記撮像手段により下方から撮像して得られる前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルに基づいて前記ペーストの付着状態の判断を行う判断手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
  5. 　前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルを、前記撮像手段により撮像して得られる前記画像中の前記バンプの前記下面外縁部の前記輝度レベルと比較して行うことを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。
  6. 　前記判断手段における前記判断は、前記撮像手段により撮像して得られる画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルを、前記基準高さ取得手段において前記基準高さに位置させた前記部品を前記撮像手段により下方から撮像した場合に得られる前記画像中の前記バンプの前記下面中心部の前記輝度レベルと比較して行うことを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。
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