CN103635075A - 元件安装生产线及元件安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够兼顾安装质量的确保和生产率的提高的元件安装生产线及元件安装方法。一种元件安装生产线（1），具备具有在印刷焊锡后的单片基板（40）上安装电子元件的元件安装部（M3A）和以安装元件后的单片基板（40）为对象进行规定的检查的安装检查部（M3B）的元件安装装置（M3），其中，在根据检查的结果判定为不良的情况下，将显示该单片基板（40）为不良基板的标记用元件（44）通过元件安装部（M3A）安装在单片基板（40）上并搬出至回流装置。由此，在回流后的检查中不用进行全部检查，只要仅以带有标记用元件（44）的单片基板（40）为对象执行好坏判定即可，能够兼顾安装质量的确保和生产率的提高。

Description

元件安装生产线及元件安装方法

技术领域

本发明涉及一种将电子元件安装在基板上以制造安装基板的元件安装生产线及该元件安装生产线中的元件安装方法。

背景技术

在将电子元件安装在基板上的电子元件安装系统中，沿着串联焊锡印刷装置及元件安装装置等多个装置而构成的元件安装生产线搬运基板，对从上游侧搬入的基板依次执行焊锡印刷及元件安装等作业工序，从而制造安装基板。元件安装生产线具备检查功能，以各作业工序执行后的基板为对象，对规定的检查项目进行作业结果的好坏判定（例如参照专利文献1）。在该专利文献例所示的在先技术中，元件安装装置中设有用于检查安装状态的检查摄像机，在检查中判断为不良的基板在设于下游侧的搬运输送机停止，成为作业者进行目视观察及通过手工作业进行修理的对象。

在上述的作业者进行的目视观察中，对检查中的不良判定是否为正确判定进行判断，即，对判定为不良的状态是否为真的需要修理的正确判定、或尽管为不需要修理的状态仍判定为不良的错误判定进行判断（例如参照专利文献2）。在该专利文献例所示的在先技术中，通过在设于元件安装生产线的外观检查修理站一边参照检查结果一边确认实物，以查明是正确判定或错误判定。

专利文献1：日本特开2011-82375号公报

专利文献2：日本特开2004-214394号公报

但是，包含上述的专利文献例的在先技术中，在通过元件安装生产线的检查功能而判定为不良的基板的错误判定判断中产生了如下的问题。即，错误判定判断通过根据作业者的目视的主观判断进行，因此，判断的适当与否很大程度上受作业者的熟练度左右，常常未必是适当的判断。例如，即使在相对印刷于基板的电极的焊锡，元件的安装位置稍微偏离而判定为不良的情况下，有时通过由在回流过程中焊锡熔融时的表面张力引起的自对准效果从而修正错位，而不必进行修理。另外，与此相反，即使在作业者判断为不需要修理的情况下，有时没有恰当进行回流也会在回流后检查中变为不良。即，会变成如下结果：在每一个检查工序中，即使固定配置作业者而必须进行检查后的错误判定判断，不仅与安装质量的保证没有直接联系，而且也导致由于固定配置作业者而造成人工费用的增大，降低生产率。

另外，根据基板类型，有时覆盖已安装元件而安装屏蔽元件，在这种情况下，不能进行根据安装元件后的目视观察的错误判定判断，如果想要进行错误判定判断，则必须采用X射线检查等需要设备经费和时间的检查方法。在该情况下，若重视安装质量的确保而进行全部检查则需要很多的检查时间而降低生产率，另外，若为了缩短时间而采用抽查，则可能产生检查遗漏。这样，存在如下课题，在现有的元件安装生产线中，难以兼顾安装质量的确保和生产率的提高。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够兼顾安装质量的确保和生产率的提高的元件安装生产线及元件安装方法。

本发明提供一种元件安装生产线，在基板上通过焊接安装电子元件以制造安装基板，其中，具备：焊锡印刷装置，在基板上印刷焊膏；元件安装装置，具有在印刷焊锡后的所述基板上安装电子元件的元件安装部和以安装元件后的所述基板为对象进行规定的检查的安装检查部；回流装置，对执行所述检查后的所述基板进行加热以使焊锡熔融固化；在根据所述检查的结果判定为不良的情况下，所述元件安装装置将显示该基板为不良基板的标记用元件通过所述元件安装部安装在该基板上并搬出至所述回流装置。

另外，本发明提供一种元件安装方法，通过元件安装生产线在基板上通过焊接安装电子元件以制造安装基板，所述元件安装生产线具备：焊锡印刷装置，在基板上印刷焊膏；元件安装装置，具有在印刷焊锡后的所述基板上安装电子元件的元件安装部和以安装元件后的所述基板为对象进行规定的检查的安装检查部；回流装置，对检查后的所述基板进行加热以使焊锡熔融固化，其中，包括在印刷焊锡后的所述基板上安装电子元件的元件安装工序和以安装元件后的所述基板为对象进行规定的检查的安装检查工序，在根据所述安装检查工序中的检查的结果判定为不良的情况下，将显示该基板为不良基板的标记用元件通过所述元件安装部安装在该基板上并搬出至所述回流装置。

根据本发明，在具备具有在印刷焊锡后的基板上安装电子元件的元件安装部和以安装元件后的基板为对象进行规定的检查的安装检查部的元件安装装置的元件安装生产线中，在根据检查的结果判定为不良的情况下，将显示该基板为不良基板的标记用元件通过元件安装部安装在该基板上并搬出至回流装置，由此，在回流后的检查中不用进行全部检查，只要仅以带有标记元件的基板为对象执行好坏判定即可，能够兼顾安装质量的确保和生产率的提高。

附图说明

图1是本发明一实施方式的元件安装生产线的俯视图；

图2是本发明一实施方式的成为元件安装生产线的作业对象的基板的形态说明图；

图3是本发明一实施方式的用于元件安装生产线的元件安装装置的功能说明图；

图4是本发明一实施方式的用于元件安装生产线的元件安装装置的功能说明图；

图5是表示本发明一实施方式的元件安装生产线中的元件安装处理的流程图；

图6是本发明一实施方式的元件安装方法中的元件安装处理的动作说明图；

图7是本发明一实施方式的元件安装方法中的元件安装处理的动作说明图；

图8是本发明一实施方式的元件安装方法中的焊接过程的元件状况的说明图。

标号说明

1  元件安装生产线

4  基板

4a  基板托板

M2  印刷检查装置

M3  元件安装装置

M3A  元件安装部

M3B  安装检查部

M4  回流装置

21  安装头

24  检查头

25  单位移载头

40  单片基板

40a  元件安装位置

41  电极

42  电子元件

43  屏蔽元件

44  标记用元件

具体实施方式

首先，参照图1，对元件安装生产线1的结构进行说明。元件安装生产线1具有通过焊接将电子元件安装在基板以制造安装基板的功能，串联多个电子元件安装用装置而构成。在此，为串联印刷装置M1、印刷检查装置M2、元件安装装置M3及回流装置M4的结构。

以下，对各装置的结构进行说明。印刷装置M1具有在安装对象的基板上印刷电子元件接合用的焊膏的功能，在基台2A的上表面配置有将安装对象的基板4沿基板搬运方向搬运的基板搬运机构3及对所搬运来的基板4进行定位保持的基板定位部5。在基板定位部5的上方配置有展开于掩模框14的网版掩模15，另外，在网版掩模15的上方配置有将保持于移动横梁12的刮印单元13通过Y轴工作台11而水平驱动的结构的网版印刷部。

使从上游侧供给（箭头a）并通过基板定位部5定位的基板4与网版掩模15的下表面抵接，驱动Y轴工作台11以使刮印单元13在供给焊膏的网版掩模15的上表面滑动，从而在形成于基板4的元件连接用的电极经由设于网版掩模15的图案孔印刷焊膏。印刷检查装置M2具有接受由印刷装置M1执行印刷作业后的基板4，对印刷于基板4的焊膏的印刷状态进行检查的功能。

在印刷检查装置M2的基台2B的上表面配置有与印刷装置M1连结的基板搬运机构3及基板定位部6。另外，在基板定位部6的上方配置有通过由Y轴工作台11、移动横梁16构成的摄像机移动机构而水平移动的检查用的摄像机17。通过驱动摄像机移动机构，摄像机17在基板4的上方沿水平方向移动，对基板4的任意位置进行拍摄。而且，通过图像识别部对该拍摄结果进行识别处理，将识别处理结果通过检查处理部进行判定处理，从而执行印刷检查。

对配置于印刷检查装置M2的下游的元件安装装置M3的结构进行说明。在基台2C的中央，沿基板搬运方向（X方向）配置有基板搬运机构18。基板搬运机构18搬运从印刷检查装置M2传递来的基板4并定位在用于通过元件安装机构进行元件安装作业的安装台。在基板搬运机构18的一侧（在图1中为下侧）配置有在印刷焊锡后的基板4上安装电子元件的元件安装部M3A，在另一侧（在图1中为上侧）与元件安装部M3A对向配置有安装检查部M3B，该安装检查部M3B以安装元件后的基板4为对象进行关于安装状态的规定的检查。

在元件安装部M3A设有元件供给部22，在元件供给部22并排设置有多个带式供料器23。带式供料器23通过对保持安装于基板4上的电子元件的载带进行节距进给，从而将电子元件供给至元件拾取位置。在基台2C的X方向侧的端部配置有Y轴移动工作台19，在与Y轴移动工作台19结合的两个X轴移动工作台20A、20B上分别安装有安装头21、检查头24。通过图3、图4对元件安装部M3A、安装检查部M3B的详细功能进行说明。

在元件安装装置M3的下游侧配置有在基台2D上配置基板搬运机构28及回流炉29的结构的回流装置M4。由元件安装部M3A进行元件安装并执行基于安装检查部M3B的检查后的基板4通过基板搬运机构28在回流炉29内搬运，从而，基板4按照规定的加热规程加热，由此使焊锡熔融固化以将电子元件焊接在基板4上。焊接后的基板4搬出至下游侧（箭头b），成为回流后检查的对象。

然后，参照图2对成为元件安装生产线1的作业对象的基板4的形态进行说明。如图2（a）所示，基板4为使多块树脂基板等单片基板40保持在基板托板4a上的结构。如图2（b）所示，在单片基板40上设定有多个用于安装电子元件42（参照图3、图4）的元件安装位置40a，在各个元件安装位置40a上，对应各个元件类型的形态，形成有用于焊接电子元件的电极41。在由印刷检查装置M2进行的印刷作业中，在电极41上印刷焊膏S。另外，作为基板4的结构，也可以为将多块单片基板（子基板）嵌入母基板的结构。

下面，参照图3，对元件安装部M3A的详细结构及由元件安装部M3A执行的作业内容进行说明。如图3（a）所示，安装头21具备多个单位移载头25，通过安装于各单位移载头25的吸嘴25a将电子元件经由真空吸附进行保持。通过驱动Y轴移动工作台19及X轴移动工作台20A，安装头21沿X方向、Y方向水平移动。由此，安装头21分别从元件供给部22的带式供料器23吸附并取出电子元件，将电子元件移送搭载至定位于基板搬运机构18的安装台的印刷焊锡后的基板4上。

Y轴移动工作台19、X轴移动工作台20A、安装头21构成由安装头21从元件供给部22吸附保持并拾取电子元件，移送搭载至印刷有焊锡的基板4上的元件安装机构。在X轴移动工作台20A的下表面安装有与安装头21一体移动的基板识别摄像机26，与安装头21一起在基板4的上方移动的基板识别摄像机26对基板4进行拍摄，通过对该拍摄结果进行识别处理，来识别基板4上的元件安装位置。

在安装头21从元件供给部22至基板4的移动路径上设有元件识别摄像机27。通过保持电子元件的安装头21在元件识别摄像机27的上方移动，元件识别摄像机27从下方对由安装头21保持的电子元件进行拍摄，通过对该拍摄结果进行识别处理，对保持于安装头21的状态的电子元件的错位进行检测。

图3（b）、（c）、（d）表示由上述结构的元件安装机构执行的作业。首先，图3（b）表示以印刷焊锡后的单片基板40为对象的元件安装动作。即，使安装头21向元件供给部22移动且通过m单位移载头25的吸嘴25a从带式供料器23取出电子元件42，将电子元件42移送搭载至构成基板4的单片基板40的各个元件安装位置40a。而且，安装元件后的基板4成为将在图4中说明的安装后检查的对象。

另外，如图3（c）所示，对安装元件后的单片基板40进行覆盖屏蔽元件43的屏蔽元件安装动作。即，同样地，使安装头21向元件供给部22移动，通过单位移载头25的吸嘴25a从容纳屏蔽元件43的供料器取出屏蔽元件43，在安装元件后的单片基板40上覆盖安装有电子元件42的安装面以安装屏蔽元件43。

另外，如图3（d）所示，元件安装机构进行在安装后检查中判定为不良的基板上安装表示该基板为不良基板的标记用元件44的作业。在此，示出了在多个电子元件42中，对一个电子元件42＊检测出不良的例子。即，同样地，使安装头21向元件供给部22移动，通过单位移载头25的吸嘴25a从容纳标记用元件44的供料器取出标记用元件44，在覆盖了屏蔽元件43后的单片基板40上，将标记用元件44安装在预设于屏蔽元件43的外侧的粘接剂上。标记用元件44由元件供给部22供给并由安装头21取出。粘接剂只要为能将标记用元件44粘接在单片基板40上的材料即可，但优选为胶带等粘接材料或焊锡。在粘接剂为胶带等粘接材料的情况下，即使在后述的回流工序后，也能容易地将标记用元件44从单片基板40卸下，作业性好。另外，在粘接剂为焊锡的情况下，在上述的印刷焊锡时，不仅是元件连接用的电极，而且在粘接剂的位置也能一起印刷焊锡，因此，省去设置粘接剂的麻烦，作业性好。另外，这时，也可以取代将屏蔽元件43安装在单片基板40的上表面，将标记用元件44安装在基板4的基板托板4a上与该单片基板40相邻的位置。

下面，参照图4，对安装检查部M3B的详细结构及由安装检查部M3B执行的作业内容进行说明。如图4（a）所示，在与Y轴移动工作台19结合的X轴移动工作台20B上沿X方向移动自如地安装有内置摄像机的检查头24。通过驱动Y轴移动工作台19及X轴移动工作台20B，检查头24沿X方向、Y方向水平移动。

由此，检查头24在安装元件后向定位于基板搬运机构18的安装台的基板4的上方移动，如图4（b）所示，对安装有电子元件42的单片基板40进行拍摄。而且，得到的摄像数据通过识别处理部30进行识别处理，对其识别结果根据检查处理部31预先存储的检查数据进行检查处理，由此，检查该单片基板40上的安装状态的好坏。检查头24及Y轴移动工作台19、X轴移动工作台20B构成检查机构。

而且，检查结果传递至控制部32，控制部32基于该检查结果，按照预设的动作方针以该单片基板40为对象选择应执行的作业动作进行执行。即，安装检查部M3B成为如下结构：具有通过检查头24对与元件安装部M3A的元件安装机构对向设置并安装有电子元件42的单片基板40进行检查的检查机构。

下面，随着图5的流程，参照各图对由元件安装生产线1执行的以基板4为对象的元件安装处理进行说明。首先，元件安装处理开始后（ST1），将保持多个单片基板40的基板4搬入印刷装置M1，以这些多个单片基板40为对象，一并进行锡膏的印刷（ST2）。由此，如图6（a）所示，在单片基板40上形成于元件安装位置40a的各电极41上网版印刷焊膏S。然后，将印刷后的基板4搬入印刷检查装置M2，在此，进行印刷后检查（ST3），以检查结果OK的基板4为对象，进行电子元件的安装（ST4）。

即，如图6（b）所示，反复执行如下的安装流程：在元件安装部M3A上使单位移载头25在元件供给部22和基板4之间往复移动（箭头d），同时将电子元件42依次移送搭载至印刷有焊膏S的元件安装位置40a。然后，以安装完成后的基板4为对象，执行安装后检查（ST5）。即，如图6（c）所示，在安装检查部M3B上，使检查头24向各单片基板40的上方移动（箭头d），对安装有电子元件42的单片基板40进行拍摄。而且，通过对得到的摄像数据进行识别后的识别结果进行检查处理，判定安装状态的好坏。

在此，如果检查结果为OK，则为了将电子元件42焊接在单片基板40上，执行回流工序（ST7）。在此，在本实施方式中，成为基于元件安装部M3A的安装对象的电子元件中包含电磁屏蔽用的屏蔽元件43，屏蔽元件43的安装在回流之前执行。即，如图7（a）所示，通过单位移载头25吸附保持屏蔽元件43，在覆盖所安装的所有的电子元件42的形态下安装在单片基板40上（箭头e）。

另外，在（ST5）中检查结果为NG的情况下，进行如图3（d）所示的标记用元件44的安装（ST6）。图8（a）表示检查结果为NG的一个例子，表示如下的状态：在电极41印刷有焊膏S的元件安装位置40a搭载电子元件42的状态下，相对焊膏S的中心位置C1，电子元件42的中心位置C2以超过许可量的错位量D而错位。在这种情况下，如图7（b）所示，将标记用元件44安装在该单片基板40上（箭头f）。

而且，通过完成以所有的单片基板40为对象的元件安装及安装后检查，如图7（c）所示，变为基板4上保持有检查结果分别为OK、NG的单片基板40的状态。而且，在（ST7）的回流工序中，搬入这种状态的基板4（箭头g）。由此，即使在覆盖屏蔽元件43而不能进行安装面的目视观察的情况下，在回流工序后也能可靠地辨别该单片基板40中包含判定为安装状态不良的电子元件的情形。

即，在本实施方式中，在回流工序后，如果从回流装置M4搬出基板4，则通过目视判断是否有标记用元件44（ST8）。在此，如果为NO（无标记用元件44），则意味着在所有的电子元件42的安装状态良好的状态下执行了回流，判断为良好地进行了焊接并结束元件安装处理（ST10）。

另外，如果在（ST8）为YES（有标记用元件44），则意味着存在在安装状态不良的状态下进行回流的元件。在该情况下，执行根据X射线检查的回流后检查（ST9）。由此，即使在覆盖屏蔽元件43而不能进行安装面的目视观察的情况下，对个别的电子元件42也能判定焊接状态的好坏。

图8（b）表示由X射线检查检测出的焊接状态。在此，（A）表示如下例子：通过基于回流工序中的熔融焊锡的表面张力的自对准效果，电子元件42被拉向焊膏S的中心位置C1，而由如图8（a）所示的搭载错位引起的安装状态不良得到改善（箭头h）。在此，回流前的错位量D通过该自对准效果减少到许可值以内的错位量D＊，在该情况下，判定为回流后检查OK。

与此相对，图8（b）（B）中表示如下例子：在焊锡熔融过程中作用一些超过基于自对准效果的中心方向的吸引力的外力，电子元件42的一端侧（在此为下端侧）向远离焊膏S的方向移动（箭头i），在该情况下，判定为回流后检查NG。而且，在该回流后检查中，如果为OK则元件安装处理结束（ST10），另外在NG的情况下，该单片基板40判定为不良基板而成为废弃处理的对象（ST11）。

如上述说明所述，本实施方式所示的元件安装生产线及元件安装方法在具备元件安装装置M3的元件安装生产线1中，在根据检查的结果判定为不良的情况下，将显示该基板为不良基板的标记用元件44通过元件安装部M3A安装在该单片基板40上并搬出至回流装置M4，所述元件安装装置M3具有在印刷焊锡后的单片基板40上安装电子元件的元件安装部M3A和以安装元件后的单片基板40为对象进行规定的检查的安装检查部M3B。

由此，可以有效解决在现有技术的元件安装生产线中所使用的检查方式、即在每一个检查工序固定配置作业者并由作业者对判定为不良的基板进行错误判定判断的检查方式中产生的问题。即，错误判定判断的判断适当与否很大程度受作业者的熟练度左右，常常未必是适当的判断。因此会变成如下结果：在每一个检查工序中，即使固定配置作业者对全部执行检查后的错误判定判断，不仅与安装质量的保证没有直接联系，而且也导致由于固定配置作业者而造成的人工费用的增大，降低生产率。

与此相对，在本实施方式中，即使在根据检查结果判定为不良的情况下，也不用进行错误判定判断，而在该单片基板40上安装标记用元件44并搬出至回流装置M4，仅将带有标记用元件44的单片基板40作为回流后检查的对象。由此，在回流后检查中不用进行全部检查，能够取得正确的好坏判定结果，能够兼顾安装质量的确保和生产率的提高。

另外，在本实施方式中，为通过元件安装装置M3的元件安装部M3A而在单片基板40上安装标记用元件44的结构，所述元件安装装置M3具有在印刷焊锡后的基板上安装电子元件的元件安装部M3A和以安装元件后的基板为对象进行规定的检查的安装检查部M3B，但结构并未限于此。也可以将在印刷焊锡后的基板上安装电子元件的元件安装装置配置在以安装元件后的基板为对象进行规定的检查的安装检查装置的下游，通过该元件安装装置在单片基板40上安装标记用元件44。

工业上的可利用性

本发明的元件安装生产线及元件安装方法具有能够兼顾安装质量的确保和生产率的提高的效果，对在基板上安装电子元件等元件以制造安装基板的领域有用。

Claims (6)

1.一种元件安装生产线，在基板上通过焊接安装电子元件以制造安装基板，其特征在于，

具备：焊锡印刷装置，在基板上印刷焊膏；元件安装装置，具有在印刷焊锡后的所述基板上安装电子元件的元件安装部和以安装元件后的所述基板为对象进行规定的检查的安装检查部；回流装置，对执行所述检查后的所述基板进行加热以使焊锡熔融固化，

在根据所述检查的结果判定为不良的情况下，所述元件安装装置将显示该基板为不良基板的标记用元件通过所述元件安装部安装在该基板上并搬出至所述回流装置。

2.如权利要求1所述的元件安装生产线，其特征在于，

所述元件安装部具备元件安装机构，所述元件安装机构通过安装头从元件供给部吸附保持电子元件并移送搭载至基板，

所述安装检查部具备通过检查头对与所述元件安装机构对向设置并安装有电子元件的所述基板进行检查的检查机构，

所述标记用元件由所述元件供给部供给并由所述安装头取出。

3.如权利要求1或2中任一项所述的元件安装生产线，其特征在于，

在成为基于所述元件安装部的安装对象的电子元件中，包含在覆盖所安装的所有的电子元件的形态下安装的屏蔽元件，

所述标记用元件在所述基板的安装面上安装于所述屏蔽元件的外侧。

4.一种元件安装方法，通过元件安装生产线在基板上通过焊接安装电子元件以制造安装基板，所述元件安装生产线具备：焊锡印刷装置，在基板上印刷焊膏；元件安装装置，具有在印刷焊锡后的所述基板上安装电子元件的元件安装部和以安装元件后的所述基板为对象进行规定的检查的安装检查部；回流装置，对检查后的所述基板进行加热以使焊锡熔融固化，其特征在于，

包括在印刷焊锡后的所述基板上安装电子元件的元件安装工序和以安装元件后的所述基板为对象进行规定的检查的安装检查工序，

在根据所述安装检查工序中的检查的结果判定为不良的情况下，将显示该基板为不良基板的标记用元件通过所述元件安装部安装在该基板上并搬出至所述回流装置。

5.如权利要求4所述的元件安装方法，其特征在于，

在所述元件安装工序中，由安装头从元件供给部吸附保持电子元件并移送搭载至基板，

在所述安装检查工序中，通过检查头对与所述元件安装机构对向设置并安装有电子元件的所述基板进行检查，

在所述判定为不良的情况下，所述标记用元件由所述元件供给部供给并由所述安装头取出。

6.如权利要求4或5中任一项所述的元件安装方法，其特征在于，

在成为基于所述元件安装部的安装对象的电子元件中，包含在覆盖所安装的所有的电子元件的形态下安装的屏蔽元件，将所述标记用元件在所述基板的安装面上安装在所述屏蔽元件的外侧。

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