電子部品の外観検査方法及び装置

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【発明の名称】	電子部品の外観検査方法及び装置
【発明者】	【氏名】森下恵市【氏名】由良剛
【要約】	【課題】被検査試料の反転等の手作業を必要とせず、作業手間を殆ど掛けることなく自動的にかつ高能率をもって遂行できる、電子部品の外観検査方法及び装置を提供することにある。【解決手段】検査しようとする複数の電子部品を、順次、所定の時間間隔をあけて部品捕獲領域を目掛けて空中に飛翔させながら該電子部品の表面部を電子カメラにより撮影し、その撮影画像に基づき各電子部品の外観検査を連続的に行う。

【特許請求の範囲】
【請求項１】電子部品の表面部を撮影して該撮影画像に基づき該電子部品の外観を検査するにあたり、所定高さ位置に設けられた所定長さの直線状の水平移動路上に、その前端部に向けて複数の被検査試料の電子部品を一列状に所定速度Ｖsをもって移動させる段階；上記水平移動路の前端部から手前の位置において、水平移動方向に対し傾斜角をもって一定圧に加圧した圧縮空気を上記電子部品列における電子部品の表面部に向けて噴射し、その噴射圧を受けた電子部品を、その移動速度Ｖsよりも大きな所定速度Ｖfをもって上記水平移動路上を走行させることにより、これらの電子部品を、順次、略一定の時間間隔をあけて上記水平移動路の前端部から該前端部より前方の下方部に設定された部品捕獲領域内に自然落下するように飛び出させる段階；及び上記水平移動路の前端部から、次々と、上記部品捕獲領域を目掛けて飛翔する各電子部品の表面部を電子カメラにより撮影して該各電子部品表面部の撮影画像を得る段階を含むことを特徴とする、電子部品の外観検査方法。
【請求項２】水平移動路の前端部から部品捕獲領域を目掛けて飛翔する電子部品の表面部を撮影するとともに該撮影された電子部品が上記部品捕獲領域に到達する迄に、該電子部品の撮影画像に基づきチップ外観の検査を完了し、その結果不良品と判定されたときには、当該不良品判定に対応する飛翔中の電子部品に瞬間的に外力を印加することにより、該電子部品の上記部品捕獲領域に向って飛翔する軌道から強制的に逸脱させる一方、上記判定結果が良品とされたときには、当該良品判定に対応する電子部品を上記部品捕獲領域に投入されるようにした、請求項１に記載の方法。
【請求項３】被検査試料の電子部品の形態及び重量に応じて圧縮空気の噴射流量を調節することにより、水平移動路の前端部からの各電子部品の飛び出し初速度Ｖｏ及び時間間隔Ｔを調整するようにした、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】被検査試料の電子部品が直方体状のチップコンデンサとされ、水平移動路の前端部から、順次、部品捕獲領域を目掛けて上記チップコンデンサを飛び出させる時間間隔が約0.05～0.2秒間とされる、請求項１～請求項３に記載の方法。
【請求項５】被検査試料のチップコンデンサの外観を検査するにあたり、当該チップコンデンサの表面部におけるカケ、ひび又は付着電極膜の形状、寸法もしくは付着状態に関して評価するようにした、請求項１～請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】電子部品の表面部を撮影して該撮影画像に基づき該電子部品の外観を検査する装置において、複数の被検査試料の電子部品を貯留する収容部と連絡された供給口部から連続的に電子部品を所定速度Ｖｓにて繰り出す、パーツフィーダ；所定高さ位置に水平状に配置されたノズル部材であって、上記パーツフィーダの供給口部と連絡する直線状の部品移動路を形成した貫通穴と、上記貫通穴の長手軸に対し所定の傾斜角をもって延びる圧縮空気流路を形成するとともに上記貫通穴の前開口端部より内方の壁部に噴射口を形成する貫通孔とを有する、ノズル部材；上記ノズル部材の貫通孔に一定圧の圧縮空気を供給する、圧縮空気源；上記ノズル部材の前開口端部より前方でかつ下方に配置され、頂部に部品捕獲開口を有する部品捕獲容器；上記ノズル部材の貫通穴の前開口端部から飛び出して上記部品捕獲容器の部品捕獲開口を目掛けて自然落下するようにした、被検査試料の電子部品の飛翔軌道を含む垂直平面内に配置され、上記飛翔中の電子部品の表面部を撮影する電子カメラ；及び上記電子カメラと接続され、該電子カメラからの画像信号により撮影画像を再生するとともに該再生撮影画像を上記電子部品の外観基準と対照して該電子部品の外観の良否を判定する、画像処理ユニットを有し、上記パーツフィーダから上記ノズル部材の貫通穴に、検査しようとする複数の電子部品を互いに接触させて所定速度Ｖsをもって繰り出させるとともに上記圧縮空気源から上記ノズル部材の傾斜貫通孔に一定圧の圧縮空気を供給し、該傾斜貫通孔の先端の噴射口を介して上記圧縮空気を上記貫通穴内を一列状に移動する上記電子部品列における電子部品の表面部に向けて噴射し、その噴射圧を受けた電子部品を、その移動速度Ｖsよりも大きな所定速度Ｖfをもって上記貫通穴内を走行させることにより、該貫通穴の前開口端部から上記複数の電子部品を、順次、略一定の時間間隔をあけて飛び出させて上記部品捕獲容器の部品捕獲開口に自然落下するように飛翔させながら、上記電子カメラ及び上記画像処理ユニットを介して連続的に電子部品の外観検査を行うように構成したことを特徴とする、電子部品の外観検査装置。
【請求項７】更に、ノズル部材の貫通穴の前開口端部から飛び出して部品捕獲容器の部品捕獲開口を目掛けて飛翔する電子部品の飛翔軌道を含む垂直平面内であって、上記電子部品の飛翔軌道の近傍に、飛翔する電子部品の進行方向に対し横方向に衝撃圧を印加可能とした空気噴射ノズルを配置し、上記飛翔軌道を進行する電子部品の撮影画像に基づくチップ外観検査により不良品と判定されたとき、当該不良品判定に対応する飛翔中の電子部品に上記空気噴射ノズルから瞬間的に外力を印加して該電子部品を上記飛翔軌道から強制的に逸脱させるようにした、請求項６に記載の装置。
【請求項８】更に、空気噴射ノズルに対向する位置に、もう１つの部品捕獲容器を設け、上記噴射ノズルからの噴射空気圧により電子部品の所定の飛翔軌道から強制的に逸脱させられた「不良品」判定された電子部品を捕集するようにした、請求項７に記載の装置。
【請求項９】更に、ノズル部材の貫通穴の長手軸に対し所定の傾斜角をもって延びる、２つ又は３つの圧縮空気流路を形成するとともに上記貫通穴の前開口端部より内方の壁部に上記各圧縮空気流路の噴射口部を形成した、請求項６～請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】電子カメラがＣＣＤカメラである、請求項６～請求項９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】画像処理ユニットにおけるチップコンデンサの外観検査の判定基準が当該チップコンデンサの表面部におけるカケ、ひび又は付着電極膜の形状、寸法もしくは付着状態に関するものとされた、請求項６～請求項１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】被検査試料の電子部品が直方体状のチップコンデンサとされ、該チップコンデンサの両縦端面を除く４面部の外観検査を行うようにした、請求項６～請求項１１のいずれかに記載の装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品、特に、ＬＤ素子等の半導体チップとか、チップコンデンサ等の超小型電子部品の外観を検査する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、半導体集積回路素子とか、ＬＤディバイス（レーザダイオード素子）とか、抵抗、キャパシタもしくはコイル素子等の電子部品の製造ラインにおいて、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ等の電子カメラを使用して、電子部品の中間製品、例えば、半導体集積回路チップとか、チップコンデンサ等をリードフレームに半田付けした、いわゆる、中間製品とか、そのような中間製品を樹脂モールド等を施して完成された完成部品とかの表面部を撮影し、該電子カメラからの撮影画像信号によりディスプレイ装置に表示された再生ビデオ等の撮影画像により、上記中間製品における半田付け具合とか表面の傷付き状態等、上記完成部品における樹脂モールディング具合とかリードの半田載り具合等に関する検査、即ち、外観検査を行うことが知られている。
【０００３】しかしながら、上記従来方式の外観検査においては、作業者が被検査試料の電子部品を逐一手に取り、該電子部品の検査対象の表面部を電子カメラに近づけて焦点合わせをする必要がある。特に、電子部品の上面、下面、左側面及び右側面等、複数の表面部の外観検査を行う場合には、上記焦点合わせ作業を複数回行わねばならず、そのような外観検査工数はかなり大きく、製造コストの低減化を図る上で大きな障害となっていた。
【０００４】また、電子部品がＬＤチップとか、チップコンデンサ等の超小型のものにあっては、当該チップの各表面部の撮影にあたり、作業者はピンセット等を用いてチップを挟持して逐一反転させながら行っており、このようなチップ型電子部品の外観検査能率ははかばかしくなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来方式の電子部品の外観検査における問題点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、外観検査員による被検査試料の反転等の手作業を必要とせず、作業手間を殆ど掛けることなく自動的にかつ高能率をもって遂行できる、電子部品、特に、チップ型電子部品の量産工程において実施される外観検査に有用である、電子部品の外観検査方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、所定高さ位置に設置された所定長さの直線状水平移動路上に、その前端部に向けて複数の被検査試料の電子部品を、縦列を成して所定速度Ｖsにて移動させるとともに、上記水平移動路の前端部の手前に設けた噴射口から上記電子部品列における電子部品の表面部に、該電子部品の水平移動方向に対し傾斜角をもって一定圧の圧縮空気流を噴射し、その噴射圧を受けた電子部品を、その移動速度Ｖsよりも大きな所定速度Ｖfをもって前方に推進させることにより、これらの電子部品を、順次、略一定の時間間隔をあけて上記水平移動路の前端部から、その前方の下方部に配置された部品捕獲領域内に自然落下するように飛び出させる一方、上記水平移動路の前端部から、次々と、上記部品捕獲領域を目掛けて略一定の軌跡を描いて飛翔する各電子部品の表面部を、上記飛翔軌跡に見合わせて適当な位置に配置した、少なくとも１台、好ましくは、２～４台の電子カメラにより撮影して各電子部品の表面部の撮影画像を得、これらの再生撮影画像に基づいて外観検査を行うことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明を、その一実施例を示す添付図面とともに詳細に説明する。この実施例の外観検査装置は、超小型電子部品の縦長の６面体、すなわち、直方体状のチップコンデンサの両縦端面を除く４面の外観検査用に好適なものである。
【０００８】上記外観検査装置全体の概略的構成を示す図１において、当該装置は、概括的に数字符号１を付して示される。この装置１は、概略、パーツフィーダ３、ノズル部材７、部品捕獲容器１７、電子カメラ１９及び画像処理ユニット２１により構成される。これらの主要構成部分３、７、１７、１９及び２１は、ラック２に収納される。この装置における検査対象のチップコンデンサ４は、直方体状の高誘電性セラミックチップの表面に電極薄膜を焼き付けて形成されたもので、例えば、１００５型（1.0mm×0.5mm×0.5mm）とか、０４０２型（0.4mm×0.2mm×0.2mm）のチップコンデンサとされる。
【０００９】パーツフィーダ３は、例えば市販のパーツフィーダＣＳ１１－１０－０１（村田精工株式会社製）を使用することができる。このパーツフィーダ３の詳細な側面図を図３に示す。
【００１０】上記パーツフィーダ３における受け皿状の収容部５に、例えば、製造１ロット分の約４０００個のチップコンデンサ４が無作為状態に装入され、該収容部５と連絡された供給口部６から、公知の方法（本実施例においては振動運搬方式）によりチップコンデンサ４の長手軸を運搬方向に揃えて、連続的に１個づつ、互いにチップの縦端面を接触させた状態で、略一定速度Ｖｓ、例えば、約２００ｃｍ／分をもって繰り出される。パーツフィーダ３における供給口部６からのチップ繰り出し速度は、速度調節摘み（図示しない）により調節可能とされ、搬出対象のチップコンデンサ（電子部品）の形状寸法とか、後述する部品（チップ）飛翔軌道等に応じて調整可能とされる。
【００１１】上記ノズル部材７は、図４に示されるように、ステンレス製基台部材８と２つのステンレス製半割部材９を組合せて形成される。このノズル部材７に、検査対象の電子部品、本実施例においてはチップコンデンサ４の形状に応じて、図４に示されるように、断面形状が四角形とされるとともにその断面形状がチップコンデンサ４の横断面形状より僅かに大きくされた横断面形状を有する、直線状の貫通穴１０が形成される。また、このノズル部材７に、上記貫通穴１０の長手軸に対し所定の傾斜角をもって前方に向かって延びる貫通孔１２が形成されるとともに該貫通穴１０の内壁面において前開口端部１１より内方、即ち、手前の位置に、スリット状の噴射口１３が形成される。
【００１２】ノズル部材７は、パーツフィーダ３の供給口部６と同じ高さ位置に水平状に取り付けられ、該ノズル部材７の貫通穴１０の後開口端部が上記パーツフィーダ３の供給口部６と直結される。このようにして、貫通穴１０は、供給口部６から次々と連続的に繰り出されるチップコンデンサ４が当該貫通穴１０の前開口端部１１に向けて、互いに縦端面を接触させた状態で一列状に前進移動するように案内する、直線状の部品移動路を形成している。一方、ノズル部材７に傾斜状に設けられた貫通孔１２は、一定圧の圧縮空気を出力する、図示しない圧縮空気源と接続され、該圧縮空気源からの圧縮空気流をスリット状の噴射口１３から貫通穴１０内を前進移動する一列状のチップコンデンサ列における先頭のチップコンデンサ４の表面部に向けて圧縮空気を噴射する、圧縮空気流路を形成している。
【００１３】図５に示すように、上記パーツフィーダ３の部品供給口６から該供給口６と連絡されたノズル部材７の貫通穴１０内に次々と連続的に繰り出され、該貫通穴１０内を、略一定速度Ｖｓで前進するチップコンデンサ列における先頭のチップコンデンサ４の表面部、即ち、本実施例においては該チップコンデンサ４の上表面部に、スリット状の噴射口１３から噴射される一定圧に加圧された圧縮空気を受け、該噴射圧によりチップコンデンサ４は、当該貫通穴１０の前開口端部１１に向かって、該コンデンサ４の移動速度Ｖｓよりも更に高速度Ｖｆで走行させられ、該チップコンデンサ４は前開口端部１１から水平姿勢を保持して飛び出す。このようにして、ノズル部材７の貫通穴１０を縦列状に前進移動するチップコンデンサ列における各チップコンデンサ４は互いに略同一の質量を有すること及び各チップコンデンサ４に上記噴射口１３から印加される空気噴射圧が略一定とされることから、各チップコンデンサ４の前開口端部１１から飛び出す初速度Ｖｏは、上述した走行速度Ｖｆと略同一とされ、したがって、上記チップコンデンサ列の各チップ４は、ノズル部材７の前開口端部１１から、順次、略同等の時間間隔をもって飛び出し、図６に示すように、略放物線の飛翔軌跡を描きながら又は略放物線の飛翔軌道１５に沿って自然落下することとなる。
【００１４】上記ノズル部材７の前開口端部１１より前方でかつ下方の適当な位置に、図１及び図２に示すように、頂部に部品捕獲開口１８、即ち、部品捕獲領域を有する部品捕獲容器１７が配置される。この部品捕獲容器１７は、更に詳しくは、ノズル部材７の貫通穴１０の前開口端部１１から飛び出して空中を飛翔するチップコンデンサ４の飛翔軌道１５を含む垂直平面内であって、該チップ４が当該部品捕獲開口１７（これを、部品捕獲領域ともいう）内に自然落下する位置に設置される。上記チップ４の飛翔軌道は、ノズル部材７の前開口端部１１における初速度Ｖｏとしてニュートンの法則にしたがって導かれる自然落下式により算定されたものである。
【００１５】図６に、チップコンデンサ４の質量が約0.0013ｇ、飛翔初速度Ｖｏが２００ｃｍ／秒とされた場合の放物線状の飛翔軌道を示す。この場合、上記ノズル部材７の前開口端部１１から断続的にチップコンデンサ４の放出される時間間隔は、約0.1秒とされ、したがって、１分間当たり、約６００個のチップコンデンサ４の外観検査が行なわれる。なお、この時間間隔は、前述した１００５型とか、０４０２型のチップコンデンサ４に対し、約0.05～0.2秒間とすることができる。また、チップコンデンサ４の初速度Ｖｏは、基本的に、被検査試料である、チップコンデンサの形状及び質量及びパーツフィーダ３からの繰り出される移動速度Ｖｓに見合わせて定められる。
【００１６】上記ノズル部材７の前開口端部１１の前方で該前開口端部１１の近傍に、図１及び図２に示すように、４台の電子カメラ１９が配置される。これらの電子カメラ１９は、ノズル部材７の前開口端部１１から飛び出したチップコンデンサ４の飛翔軌道に見合わせて予め焦点合わせが調節されるとともに各電子カメラ１９のシャッターの作動タイミングが調節されて、それぞれ、飛翔するチップコンデンサ４の上、下、左及び右の４面における表面部を撮影するようになっている。これらの電子カメラ１９は、例えば、ＣＣＤ（容量結合型素子）を用いて構成されたもので、それぞれ、画像処理ユニット２１（図１参照）と接続され、これらの電子カメラ１９により撮影されたチップコンデンサの表面部の撮影画像を表わす、ディジタル画像信号、いわゆる、ビット信号が上記画像処理ユニット２１に伝送されるようになっている。
【００１７】上記画像処理ユニット２１は、上記４台の電子カメラ１９から伝送されたチップコンデンサ４における４つの表面部の撮影画像信号に基づき、公知の方法で画像処理を行い、処理された撮影画像を表わす再生画像信号を生成し、この再生撮影画像信号を、例えば、ＣＲＴ（陰極線管）を用いたビデオモニタ２３に伝送して当該撮影画像をＣＲＴ画面に表示する。これと同時に、画像処理ユニット２１の演算処理部において、当該チップコンデンサ４の表面部の外観検査判定基準を表わす画像データ信号と、上記再生撮影画像信号とに基づいて、当該チップコンデンサ４の外観に関する検査判定が行なわれる。該外観検査判定は、チップコンデンサ４の表面部におけるカケ、ひび又は付着電極膜の形状、寸法もしくは付着状態に関して行うことができる。
【００１８】上記外観検査の判定処理において、当該撮影画像に基づく判定測定値が上記判定基準値の範囲内にあるとき、「良品」と判定される一方、該判定測定値が上記判定基準の範囲から外れたとき、「不良品」と判定される。これらの判定信号に基づいて、良品及び不良品の数量が、操作ボックス２０に設けられた公知のディジタルカウンタ２４（図１に、ディジタルカウンタの計数表示部のみが示される）に表示される。このような演算処理部による外観検査判定処理は、当該判定処理に係る、即ち、電子カメラ１９による撮影画像に対応した飛翔中のチップコンデンサ４が、図６に示されるように、詳細に後述する圧縮空気噴射ノズル機構部２８の設定位置に対応する位置を通過する前に完了するようになっている。なお、上記外観検査の判定結果が「不良品」とされたとき、該「不良品」を表わす信号は上記圧縮空気噴射ノズル機構部２８に伝送される。
【００１９】圧縮空気を噴射する空気噴射ノズル機構部２８が、図２及び図６に示されるように、上記ノズル部材７の貫通穴１０の前開口端部１１から飛び出して空中を飛翔するチップコンデンサ４の飛翔軌道１５を含む垂直平面内であって、該チップ４の飛翔軌道１５の近傍に配置される一方、該圧縮空気噴射ノズル２９の先端部と対向する位置に不良判定部品捕獲容器２７が配置される。
【００２０】圧縮空気噴射ノズル機構部２８は、画像処理ユニット２１からの「不良品」判定信号を受けたときには、作動して該噴射ノズル機構部２８における圧縮空気噴射ノズル２９から当該不良品判定に対応した飛翔するチップコンデンサ４の進行方向に対し横方向に瞬時的に圧縮空気圧（これを外力ともいう）を印加する。該圧縮空気圧を受けた不良品判定チップ４は、その飛翔軌道１５から強制的に逸脱させられ、上記圧縮空気噴射ノズル２９の先端部と対向する位置に配置された不良判定部品捕獲容器２７内に捕獲される。一方、圧縮空気噴射ノズル機構部２８が画像処理ユニット２１から「良品」判定信号を受けたときには、作動することなく、圧縮空気噴射ノズル２９の閉鎖状態を保持し、したがって、当該外観検査の判定に係るチップコンデンサ４は、飛翔軌道１５に沿って飛び続けて良判定部品捕獲容器１７の部品捕獲開口１８内に自然落下することとなる。
【００２１】上記実施例の外観検査装置において、パーツフィーダ３は、振動運搬方式のものに限らず、これと同様に供給口部６に各被検査試料のチップの長手軸を揃えて連続的に繰り出すものであれば、他の方式、例えば、ベルトコンベヤ方式のものであってもよい。
【００２２】また、ノズル部材７に、その貫通穴１０の前開口端部１１に向って該貫通穴１０の長手軸に対し所定の傾斜角をもって延びる、前述した傾斜貫通孔１３と同様の図示しない２つ又は３つの傾斜貫通孔を形成するとともに上記貫通穴１０の前開口端部１１より内方の壁部に上記各傾斜貫通孔に対応するスリット状の噴射口を形成するようにしてもよい。この構成により、ノズル部材７の貫通穴１０内を前方に移動するチップコンデンサ列におけるチップコンデンサ４の左右の両側面部に、又は、これらの両側面部及び上面部に、各貫通孔の噴射口から一定圧の圧縮空気流を吹き付けることにより、より安定して該チップコンデンサ４を加速することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明に係る電子部品の外観検査においては、検査員には、従来方式のものにおけるような手作業を全く要求することなく、当該外観検査の全工程を完全に自動的にかつ高能率的に遂行可能であり、特に、チップ型の超小型電子部品の外観検査における工数はｍｓ（ミリ秒）オーダーのものとすることができ、そのような超小型電子部品の量産工程に適用すれば、その製造コストの低減化を有効に図ることができる。

【出願人】	【識別番号】５９４０７７６２２【氏名又は名称】ダイトロンテクノロジー株式会社【識別番号】５０００２０４４９【氏名又は名称】株式会社ビューテック
【出願日】	平成１２年１月１３日（２０００．１．１３）
【代理人】	【識別番号】１０００６２１４４【弁理士】【氏名又は名称】青山葆（外１名）
【公開番号】	特開２００１－１９４１２１（Ｐ２００１－１９４１２１Ａ）
【公開日】	平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】	特願２０００－４５６９（Ｐ２０００－４５６９）