CN100546749C - 电子元件安装系统、电子元件安装设备及电子元件安装方法 - Google Patents

电子元件安装系统、电子元件安装设备及电子元件安装方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种能够防止由于将电子元件放置在具有印刷故障的单位底板上而导致的浪费的电子元件安装系统、电子元件安装设备及电子元件安装方法。在该用于将电子元件安装在其中多个单位底板形成在同一底板上的多底板中的电子元件安装方法中，通过测试焊料的印刷状态来确定在多个单位底板上形成的电极上所印刷的焊料的印刷状态的质量，并将确定结果输出到电子元件放置设备作为每个单位底板的焊料测试数据。在元件放置步骤中，基于所述焊料测试数据来控制所述元件放置机制，以使得仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板执行元件放置操作。因此，本发明可以防止由于将电子元件放置在具有印刷故障的单位底板上而导致的浪费。

Description

电子元件安装系统、电子元件安装设备及电子元件安装方法
技术领域
本发明涉及一种用于在底板(substrate)上安装电子元件的电子元件安装系统、电子元件安装设备及电子元件安装方法。
背景技术
用于在底板上安装电子元件以制造安装底板的电子元件安装系统包括诸如焊料印刷设备(solder print device)的多个电子元件安装设备、电子元件放置设备以及回流设备，所有这些设备都彼此连接。作为电子元件安装系统的操作对象的底板，存在为多底板(multi-substrate)，其中在一个底板上组合多个单位底板。在安装处理中该多底板被当作一个底板，并且将其分割为单位底板以制造单个产品。在管理该多底板质量的方法中，可以向单位底板上施加较坏标记(bad mark)来显示每个单位底板的质量(例如，参见日本专利公开号JP-A-2000-124692)。
在JP-A-2000-124692公开的示例中，将所述较坏标记预先施加到被确定为质量较差的单位底板上。通过在每个单位底板上标明该较坏标记并在后处理中识别该较坏标记，可以防止将电子元件不必要地安装到坏的单位底板上。
然而，传统上较坏标记仅表示在制造底板的处理中通过质量测试发现的故障，而所检测到的较坏的项目并不被施加到安装处理中。这样，即使当焊料印刷测试检测到由焊料印刷设备印刷到每个单位底板上的焊料的较坏印刷状态时，在后处理的电子元件放置设备也无视焊料印刷状态的质量而将电子元件放置到所有单位底板上。
因此，在其上元件被放置到焊料较坏的印刷状态中的单位底板中，回流后产生焊点连接(solderjoint)故障的概率较高，且因此可能产生多个坏产品。此外，因为具有焊点连接故障的单位底板几乎都被丢弃，所以诸如昂贵的半导体芯片之类的元件被浪费地丢弃了。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种能够防止由于将电子元件放置在具有印刷故障的单位底板上而导致的浪费的电子元件安装系统、电子元件安装设备及电子元件安装方法。
根据本发明，提供了一种包括彼此相连的多个电子元件安装设备的电子元件安装系统，该系统将电子元件安装在多底板上，在所述多底板中，通过焊点连接将多个单位底板形成在同一底板上，以制造安装底板，该系统包括：印刷设备，用于将焊料印刷到多个单位底板的电极上；印刷测试设备，用于确定焊料的印刷状态的质量并输出确定结果作为每个单位底板中的焊料测试数据；电子元件放置设备，具有元件放置机制，用于从元件供给单元中拾取电子元件，并将所述电子元件放置在其上印刷有焊料的多个单位底板上；以及放置控制装置，用于基于焊料测试数据来控制元件放置机制，以仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板执行元件放置操作。
根据本发明，提供了一种电子元件放置设备，用于将电子元件放置在多底板中，在所述多底板中，将多个单位底板形成在同一底板上，所述电子元件放置设备包括：印刷测试单元，用于确定在多个单位底板上形成的电极上印刷的焊料的印刷状态的质量，并输出确定结果作为每个单位底板的焊料测试数据；元件放置机制，用于从元件供给单元中拾取电子元件，并将所述电子元件放置在其上印刷有焊料的多个单位底板上；以及放置控制装置，用于基于焊料测试数据来控制元件放置机制，以仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板执行元件放置操作。
根绝本发明，提供一种电子元件安装方法，用于将电子元件安装在多底板中，在所述多底板中，将多个单位底板形成在同一底板上，所述电子元件安装方法包括：印刷测试步骤，用于确定在多个单位底板上形成的电极上印刷的焊料的印刷状态的质量，并输出确定结果作为每个单位底板的焊料测试数据；以及元件放置步骤，用于通过元件放置机制从元件供给单元中拾取电子元件，并将所述电子元件放置在其上印刷有焊料的多个单位底板上，其中，在所述元件放置步骤中，基于焊料测试数据来控制所述元件放置机制，以使得仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板执行元件放置操作。
根据本发明，因为输出焊料的印刷状态的确定结果作为每个单位底板的焊料测试数据，并且所述元件放置步骤中基于焊料测试数据来控制所述元件放置机制，以使得仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板执行元件放置操作，因此，可以防止由于将电子元件放置在具有印刷故障的单位底板上而导致的浪费。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的电子元件安装系统的配置的框图。
图2是示出根据本发明的实施例的印刷(print)设备的配置的框图。
图3是示出根据本发明的实施例的印刷测试设备的配置的框图。
图4是示出根据本发明的实施例的电子元件放置设备的配置的框图。
图5是示出根据本发明的实施例的电子元件安装系统的控制单元的框图。
图6(A)和6(B)是根据本发明的实施例的、作为元件放置对象的底板的平面视图。
图7是示出根据本发明的实施例的电子元件安装系统的操作的流程图。
图8(A)-8(D)是示出根据本发明的实施例的电子元件安装方法的视图。
图9是示出在根据本发明的实施例的电子元件安装系统中的印刷设备的配置的框图。
图10是示出在根据本发明的实施例的电子元件安装系统中的电子元件放置设备的配置的框图。
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的实施例。
首先，将参照图1描述电子元件安装系统。在图1中，在电子元件安装系统中，电子元件安装线1包括印刷设备M1、印刷测试设备M2以及电子元件放置设备M3和M4，所有这些设备都是电子元件安装设备，且通过通信网络2彼此相连，并受控于管理计算机3。该电子元件安装系统具有如下功能：利用多个电子元件安装设备，通过焊点连接将电子元件安装到底板上，以制造安装底板。换句话说，印刷设备M1将用于把电子元件接合到底板的电极上的焊膏进行丝网印刷(screen-print)。印刷测试设备M2测试所印刷的焊膏的印刷状态。电子元件放置设备M3和M4将电子元件放置在其上印有焊膏的底板上。
下面，将参照图6(a)和6(b)来描述作为安装对象的底板4。如图6(a)所示，底板4为多底板，其中，在同一底板上提供有多个单位底板，且电子元件安装系统将电子元件安装在单位底板4a上以制造安装底板。当底板4在电子元件安装线中移动时，将该多个单位底板4a当作一个底板，且通过识别整体识别标记M来识别底板4的位置。此外，在完成安装操作之后，底板4被分割为单位底板4a，使得各个单位底板4a变为独立的产品。
如图6(b)所示，每个单位底板4a具有用于安装电子元件的多个电极6。通过印刷设备M1将焊膏印刷到电极6上，且被印刷到电极6上的焊膏变为印刷测试设备M2的测试对象。此外，在电子元件安装设备M3和M4中，将电子元件放置到多个单位底板4a的电极6上。在该元件安装操作中，通过识别在每个单位底板4a上提供的识别标记m来识别每个单位底板4a的位置。
接下来，将描述这些设备的配置。首先，将参照图2描述印刷设备M1的配置。在图2中，在定位台10上提供有底板固定单元11。该底板固定单元11通过将底板4的两侧都装配在加紧装置11a中而固定底板4。在底板固定单元11的上面提供罩板12，在该罩板12中形成有与底板4的印刷部分对应的图案孔(未示出)。通过由台驱动单元14来驱动定位台10，底板4相对于罩板12而在水平方向和垂直方向上相应移动。
在罩板12的上面提供有挤压单元13。该挤压单元13包括：上升/下压机制13b，用于相对于罩板12而上升挤压器13c，并用预定压力相对于罩板12而下压挤压器13c；以及挤压移动机制13a，用于水平移动挤压器13c。通过挤压驱动单元15来驱动上升/下压机制13b和挤压移动机制13a。在使得底板4与罩板12的下表面接触的状态下，通过以预定速度沿着其上流入焊膏5的罩板12的表面水平移动挤压器13c，通过图案孔洞(未示出)而将焊膏5印刷到在多个单位底板4a上形成的电极6上。
通过由印刷控制单元17控制台驱动单元14和挤压驱动单元15来执行该印刷操作。在控制的同时，基于在印刷数据存储单元16中存储的印刷数据来控制挤压器13c的操作或者底板4和罩板12之间的对准。显示单元19显示表示印刷设备的操作状态的各种指示数据或表示印刷操作的异常状态的异常通知。通信单元18向/从经由通信网络2配置给电子元件安装线1的管理计算机3发送/接收数据或其他设备发送/接收数据。
下面，将参照图3描述印刷测试设备M2。在图3中，底板4被固定在传送轨道20上，底板4的两端都被夹子20a夹住。通过驱动底板传送定位单元21，传送轨道20传送所述底板4并将其定位在用于下述测试和测量的位置上。在被固定在传送轨道20上的底板4的上面提供有照相机22。图像识别单元23识别由照相机22拍摄的结果，从而对焊膏5的印刷状态进行测试，即确定是否以预定量的焊料将焊膏5正确印刷到印刷对象的电极6上而不存在未对准的情况。
因为照相机22可以通过移动单元在水平面上移动，所以可以在每个单位底板4a中测试底板4的任何位置。测试处理单元24确定由图像识别单元23识别的结果的质量，并输出作为每个单位底板4a中的焊料测试数据。输出的数据经由通信单元28和通信网络2被发送到管理计算机3或其他设备。测试控制单元26控制底板传送定位单元21和照相机22，以控制测试操作。
下面，将参照图4描述电子元件放置设备M3和M4的配置。电子元件放置设备M3和M4具有相同的结构，且共享在底板4上安装元件的操作。底板4被固定在传送轨道30上，底板4的两端都被夹子30a夹住。通过驱动底板传送定位单元31，传送轨道30传送所述底板4并将其定位在下述放置头32的元件放置位置上。在被固定在传送轨道30上的底板4的上面提供有通过头部驱动机制(未示出)而移动的放置头32。
放置头32包括用于附接电子元件的管口32a，并通过管口32a从元件供给单元(未示出)中拾取电子元件。此后，放置头32移动到底板4上方并朝着底板4落下，从而将管口32a持有的电子元件放置到多个单位底板4a中的任何一个上，在所述单位底板4a上印刷有焊膏5。放置头32和头部驱动机制是用于从元件供给单元中拾取电子元件并将所述电子元件放置在多个单位底板4a中的任何一个上的元件放置机制，所述单位底板4a上印刷有焊膏。
在放置操作中，放置控制单元37基于在放置数据存储单元35中存储的放置数据(即用于将电子元件安装到底板4上的坐标)来控制底板传送定位单元31和放置头驱动单元33，从而通过放置头32来控制底板4的电子元件放置位置。显示单元39显示表示电子元件放置设备M3的各种移动状态的指示数据或表示放置操作的异常状态的异常通知。通信单元38向/从经由通信网络2配置给电子元件安装线1的管理计算机3或其他设备发送/接收数据。
下面，将参照图5描述电子元件安装系统的控制单元的配置。在图5中，整体控制单元50在管理计算机3执行的控制范围内执行数据发送/接收功能，从经由通信网络2配置到电子元件安装线上的各个设备接收数据，并基于预定的处理算法通过通信网络2向各个设备输出数据。
换句话说，在图3中所示的印刷测试设备M2中包括的测试处理单元24通过通信单元28连接到通信网络2。此外，在印刷设备M1以及电子元件放置设备M3和M4中包括的各个单元(参见图2和图4)分别通过通信设备18和38连接到通信网络2。因此，如果有必要，可以在各个设备的操作期间执行基于在印刷测试设备M2的测试处理中提取的数据的用于校正和更新上游设备的控制参数的反馈处理或者用于校正和更新下游设备的控制参数的前馈处理。
在本实施例中，由印刷测试设备M2执行的表示焊料的印刷状态的测试结果的焊料测试数据被发送给电子元件放置设备M3和M4，基于该焊料测试数据，由放置控制单元37来控制电子元件放置设备M3和M4的元件放置操作的执行，并且仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板4a执行元件放置操作。换句话说，电子元件放置设备M3和M4的放置控制单元37是基于焊料测试数据来控制元件放置机制以仅对其中焊料印刷数据的印刷数据被确定为是较好的单位底板4a执行元件放置操作的放置控制装置。此外，各个设备的控制单元可以具有分别控制数据发送/接收的功能，而无需提供管理计算机3。
下面，将参照图7和图8(a)到8(d)来描述由电子元件安装系统执行的电子元件安装处理。图8(a)示出了作为安装对象的底板4，该底板4为其中组合有多个单位底板4a的多底板。在该电子元件安装处理中，如图8(b)所示，由印刷设备M1将焊膏5印刷在底板4上(ST1)。这里，在相同的印刷处理中，焊膏5被印刷在各个单位底板4a的所有电极6上。此时，可能因为各种原因而产生印刷故障，即没有将焊膏5正常地印刷在电极6上。此处的一个示例示出的是，在一个单位底板4a*中，在几个电极6上没有正确地印刷焊膏5。
此后，将底板4传送到印刷测试设备M2，其中，测试各个单位底板4a的焊料的印刷状态。这时，将包括具有较坏印刷状态的电极6的单位底板4a*确定为是不好的(NG)，并将其他单位底板4a确定为是较好的(OK)。此外，将底板4传送给电子元件放置设备M3，并通过通信网络2将表示其测试结果的焊料测试数据发送给电子元件放置设备M3(ST3)。
在电子元件放置设备M3中，当各个单位底板4a经受元件放置操作时，参考所发送的焊料测试数据来确定是否存在印刷故障(ST4)。这里，当不存在印刷故障时，作为安装对象的所有元件被放置到所有的单位底板4a上(ST5)，并结束元件放置(ST7)。相反，如图8(c)所示，当存在被确定为是不好(NG)的单位底板4a*时，跳过底板4的印刷故障块(即，对应于单位底板4a*的印刷块)，并将电子元件7放置在被确定为是较好的(OK)的单位底板4a上，如图8(d)所示。因此，在没有将电子元件放置到包括具有印刷故障的电极6的单位底板4a*的情况下，卸下底板4。
换句话说，用于通过焊点连接而将电子元件安装到多底板上以制造安装底板的电子元件安装方法包括：印刷测试步骤，用于确定被印刷到在多个单位底板4a上形成的电极6上的焊膏5的印刷状态的质量，并输出确定结果作为每个单位底板4a中的焊料测试数据；以及元件放置步骤，用于通过电子元件放置设备M3的元件放置机制从元件供给单元中拾取所述电子元件，并将电子元件放置在其上印刷有焊膏的底板4上。
此外，在元件放置步骤中，基于所述焊料测试数据，由放置控制单元37来控制电子元件放置设备M3的元件放置机制，使得仅对其中焊膏5的印刷状态被确定为是较好的单位底板4a执行元件放置操作。通过将印刷状态的测试结果用作为后处理的电子元件放置设备的前馈信息，可以得到如下效果。
换句话说，即使在传统的电子元件安装系统中，也在焊料印刷后测试印刷状态。然而，在传统的设备中，仅将测试结果用来指定被印刷测试确定为是较坏的底板。这样，在传统的设备中，即使单位底板被确定为是较坏的，也与其他单位底板类似而将元件放置在其上，然后在回流步骤中，在执行焊接之后收集该坏的底板。此外，在丢弃所述坏的底板的同时也丢弃了所安装的元件。相反，如在本实施例中所描述的，通过使用印刷状态的测试结果作为前馈信息，可以防止由于在焊料的印刷状态较坏的情况中放置元件而导致的浪费。
此外，虽然在上述实施例中由专用的印刷测试设备来测试焊料的印刷状态，但是印刷设备M1可以具有测试焊料的印刷状态的功能。在这种情况下，如图9所示，在印刷设备M1中提供包括照相机22、图像识别单元23、测试处理单元24和测试数据存储单元25的测试设备8。该测试设备8的功能类似于参照图3所描述的印刷测试设备M1的功能。此外，在完成印刷设备M1的印刷操作之后，相应的印刷设备M1测试焊料的印刷状态。
另外，电子元件放置设备M3可以具有测试焊料的印刷状态的功能。在这种情况下，如图10所示，在电子元件放置设备M3中提供有测试设备8。此外，在其上印刷有焊料的底板4被载入电子元件放置设备M3且在印刷设备M1中开始元件放置操作之前，由测试设备8测试焊料的印刷状态。
换句话说，具有上述配置的电子元件放置设备将电子元件放置在作为多底板的底板4上，并且该电子元件放置设备包括：具有印刷测试功能的测试设备8，所述印刷测试功能用于确定被印刷到在多个单位底板4a上形成的电极6上的焊膏5的印刷状态的质量，并输出确定结果作为每个单位底板4a中的焊料测试数据；元件放置机制，通过放置头32从元件供给单元中拾取电子元件，并将该电子元件放置在其上印刷有焊膏5的多个单位底板4a上；以及作为放置控制装置的放置控制单元37，用于基于所述焊料测试数据来控制元件放置机制，并仅对其中焊膏5的印刷状态被确定为是较好的单位底板4a执行元件放置操作。通过使用具有上述配置的电子元件放置设备而得到与在图1中示出的电子元件安装系统的效果相同的效果。
本申请基于并要求于2005年1月18日提交的日本专利申请No.2005-9873的优先权，其全部内容通过参照而被合并于此。
工业实用性
根据本发明的电子元件安装系统、电子元件放置设备和电子元件安装方法，可以防止由于将电子元件放置到具有印刷故障的单位底板上而造成的浪费。因此，本发明可以应用于通过焊点连接而将电子元件安装到底板上以制造安装底板的技术。

Claims (5)

1.一种电子元件安装系统，包括彼此相连的多个电子元件安装设备，该系统将电子元件安装在多底板上，在所述多底板中，通过焊点连接将多个单位底板形成在同一底板上，并且将电子元件安装在单位底板上以制造安装底板，该系统包括：
印刷设备，用于将焊料印刷到多个单位底板的电极上；
印刷测试设备，用于确定焊料的印刷状态的质量并输出确定结果作为每个单位底板中的焊料测试数据；
电子元件放置设备，具有元件放置机制，用于从元件供给单元中拾取电子元件，并将所述电子元件放置在其上印刷有焊料的多个单位底板上；以及
放置控制装置，用于基于所述焊料测试数据来控制元件放置机制，以仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板执行元件放置操作。
2.根据权利要求1所述的电子元件安装系统，还包括通信单元，用于将从单位底板中输出的焊料测试数据发送给电子元件放置设备。
3.一种电子元件放置设备，用于将电子元件放置在多底板中，在所述多底板中，将多个单位底板形成在同一底板上，所述电子元件放置设备包括：
印刷测试单元，用于确定在多个单位底板上形成的电极上所印刷的焊料的印刷状态的质量，并输出确定结果作为每个单位底板的焊料测试数据；
元件放置机制，用于从元件供给单元中拾取电子元件，并将所述电子元件放置在其上印刷有焊料的多个单位底板上；以及
放置控制装置，用于基于所述焊料测试数据来控制元件放置机制，以仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板执行元件放置操作。
4.一种电子元件安装方法，用于将电子元件安装在多底板中，在所述多底板中，将多个单位底板形成在同一底板上，所述电子元件安装方法包括：
印刷测试步骤，用于确定在多个单位底板上形成的电极上印刷的焊料的印刷状态的质量，并输出确定结果作为每个单位底板的焊料测试数据；以及
元件放置步骤，用于通过元件放置机制从元件供给单元中拾取电子元件，并将所述电子元件放置在其上印刷有焊料的多个单位底板上，
其中，在所述元件放置步骤中，基于所述焊料测试数据来控制所述元件放置机制，以使得仅对其中焊料的印刷状态被确定为是较好的单位底板执行元件放置操作。
5.根据权利要求4所述的电子元件安装方法，其中，通过通信单元将从单位底板中输出的焊料测试数据发送给元件放置机制。
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