CN108476610B - 电子元件安装机及生产线 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，提供电子元件(P1～P6)的装配精度高的电子元件安装机(5)及生产线(1)。电子元件安装机(5)具备拍摄装置(571)及控制装置(50)。拍摄装置(571)拍摄副基准标记(F1～F3)与主基准标记(f1～f4)。控制装置(50)在能够根据拍摄装置(571)拍摄的图像来读取主基准标记(f1～f4)的情况下，以主基准标记(f1～f4)为基准来决定电子元件(P1～P6)相对于基板(8)的装配位置。另一方面，控制装置(50)在因主基准标记(f1～f4)的印刷不良而无法根据图像读取主基准标记(f1～f4)的情况下，以作为主基准标记(f1～f4)的拍摄位置的参照源的副基准标记(F1～F3)为基准来决定电子元件(P1～P6)相对于基板(8)的装配位置。

Description

电子元件安装机及生产线
技术领域
本发明涉及向基板装配电子元件的电子元件安装机及排列设置有多个电子元件安装机的生产线。
背景技术
在基板上印刷布线图案。另外，在布线图案的焊盘部印刷有焊料部。例如，如专利文献1所示，电子元件安装机有时以焊料标记(焊料部)为基准决定电子元件的装配位置。在该情况下，即使焊料部相对于焊盘部偏移地被印刷，也可以相对于焊料部将电子元件装配在正规的位置。在回流焊时，电子元件与熔融的焊料部一起向焊盘部的中心流动。因而，在回流焊后，最终能够将电子元件装配在正规的位置。这样，在以焊料标记为基准决定电子元件的装配位置的情况下，能够利用焊料部的自对准效应，将电子元件装配在正规的位置。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2013-58605号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，有时因焊料标记的印刷不良等而电子元件安装机无法读取焊料标记。在该情况下，无法以焊料标记为基准来决定电子元件的装配位置。因此，以往在电子元件安装机无法自动地读取焊料标记的情况下，作业者一边观察基板的图像，一边手动地确定印刷不良的焊料标记。并且，以该焊料标记为基准来决定电子元件的装配位置。然而，在该情况下，当作业者的技能的熟练度较低时，电子元件的装配精度下降。另外，有时在基板上与印刷不良的焊料标记相邻地印刷有与该焊料标记类似的形状的焊料部。在该情况下，当作业者的技能的熟练度较低时，会误认焊料部与焊料标记。因此，电子元件的装配精度下降。对此，本发明的目的在于，提供电子元件的装配精度高的电子元件安装机及生产线。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的电子元件安装机的特征在于，具备：拍摄装置，拍摄配置于基板的副基准标记及参照于上述副基准标记并决定拍摄位置的主基准标记；及控制装置，在能够根据上述拍摄装置拍摄的图像读取上述主基准标记的情况下，以上述主基准标记为基准来决定电子元件相对于上述基板的装配位置，在因上述主基准标记的印刷不良而无法根据上述图像读取上述主基准标记的情况下，以作为上述主基准标记的参照源的上述副基准标记为基准来决定上述装配位置。在此，“印刷不良”是指飞白、缺失、渗色、变形等与主基准标记的印刷时的不良情况相关的不良。
另外，为了解决上述课题，本发明的生产线从上述基板的输送方向的上游侧向下游侧排列设置有多个上述电子元件安装机，上述生产线的特征在于，上述输送方向的上游端的上述电子元件安装机的上述控制装置在无法根据上述图像读取上述主基准标记的情况下，向上述输送方向的下游侧的上述电子元件安装机传送与无法读取的上述主基准标记相关的信息。
发明效果
根据本发明的电子元件安装机，能够原则上以主基准标记为基准、例外时以副基准标记为基准来决定电子元件的装配位置。即，在无法读取主基准标记的情况下，控制装置自动地以作为主基准标记的参照源的副基准标记为基准来决定电子元件(详细来说，原本以无法读取的主基准标记为基准来决定装配位置的电子元件)的装配位置。因此，即便在无法读取主基准标记的情况下，也能够自动地继续基板的生产。另外，根据本发明的电子元件安装机，即便在控制装置无法根据图像读取主基准标记的情况下，也无需介入作业者的手工作业(一边观察图像一边确定印刷不良的主基准标记的作业)。因此，电子元件的装配精度高。
另外，根据本发明的生产线，通过来自输送方向上游端的电子元件安装机的信息的传送，输送方向下游侧的电子元件安装机能够识别不能读取的主基准标记。因此，输送方向下游侧的电子元件安装机能够跳过不能读取的主基准标记的读取。因此，在输送方向下游侧的电子元件安装机中，能够削减标记读取工时。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的生产线的示意图。
图2是本发明的一实施方式的电子元件安装机的俯视图。
图3(a)是焊料印刷机搬入前的基板的俯视图。图3(b)是焊料印刷机搬出后的基板的俯视图。图3(c)是电子元件安装机搬出后的基板的俯视图。图3(d)是回流焊炉搬出后的基板的俯视图。
图4是装配位置决定方法的流程图。
图5(a)是焊料印刷机搬出后的基板的俯视图。图5(b)是输送方向上游端的电子元件安装机搬出后的基板的俯视图。
图6是是否跳过询问画面。
具体实施方式
以下，对本发明的电子元件安装机及生产线的实施方式进行说明。
＜生产线的结构＞
首先，对本实施方式的生产线的结构进行说明。图1示出本实施方式的生产线的示意图。如图1所示，生产线1从左侧(输送方向上游侧)向右侧(输送方向下游侧)具备：焊料印刷机3、焊料印刷检查机4、多个电子元件安装机5、回流焊炉6及基板外观检查机7。这些装置以能够进行通信的方式连接。
在图2示出本实施方式的电子元件安装机的俯视图。另外，多个电子元件安装机5的结构相同。如图1、图2所示，电子元件安装机5具备：控制装置50、元件供给装置51、基板输送装置52、上下一对的X轴导轨53、X轴滑动件54、左右一对的Y轴导轨55、Y轴滑动件56及装配头57。
如图2所示，元件供给装置51具备多个带510。在带510中收纳有电子元件。基板输送装置52具备前后一对的输送带520。基板8被前后一对的输送带520从左侧向右侧输送。左右一对的Y轴导轨55配置在电子元件安装机5的壳体(省略图示)的上壁。Y轴滑动件56以能够沿着前后方向滑动的方式安装在左右一对Y轴导轨55上。上下一对的X轴导轨53配置于Y轴滑动件56。X轴滑动件54以能够沿着左右方向滑动的方式安装在上下一对的X轴导轨53上。装配头57安装于X轴滑动件54。因此，装配头57能够向前后左右移动。装配头57具备吸嘴570及拍摄装置571。吸嘴570能够将电子元件从元件供给装置51输送至基板8。拍摄装置571是CCD(Charge-Coupled Device：电荷耦合器件)相机。拍摄装置571能够拍摄基板8的上表面。
如图1所示，控制装置50具备：通信控制电路500、输入输出接口501、计算机502、图像处理装置503及显示装置505。输入输出接口501与通信控制电路500、计算机502、图像处理装置503、显示装置505连接。通信控制电路500与构成生产线1的其他装置连接。计算机502具备运算部502a及存储部502b。在存储部502b中预先储存有与后述的布线图案、基板标记、焊料部、焊料标记、电子元件的位置、形状等相关的数据。图像处理装置503与拍摄装置571连接。显示装置505是触摸屏(省略图示)。作业者能够目视确认显示装置505所显示的信息。另外，作业者能够向显示装置505输入指示。
＜基板生产方法＞
接下来，说明由本实施方式的生产线执行的基板生产方法。图3(a)示出焊料印刷机搬入前的基板的俯视图。图3(b)示出焊料印刷机搬出后的基板的俯视图。图3(c)示出电子元件安装机搬出后的基板的俯视图。图3(d)示出回流焊炉搬出后的基板的俯视图。另外，图3(b)～图3(d)所示的是图1所示的焊料印刷机3中的焊料部82的印刷状态良好的情况。
如图3(a)所示，在向图1所示的焊料印刷机3搬入之前的基板8上已经印刷有多个布线图案80和多个基板标记F1～F3。布线图案80具备焊盘部800。多个布线图案80与多个基板标记F1～F3同时印刷。因此，多个布线图案80与多个基板标记F1～F3配置在同一个坐标系。
如图3(b)所示，在从图1所示的焊料印刷机3搬出之后的基板8上印刷有多个焊料部82。多个焊料部82中的预定的焊料部82被用作焊料标记f1～f4。多个焊料部82通过相同的丝网掩模来同时印刷。因此，多个焊料部82与多个焊料标记f1～f4配置在同一个坐标系。如在图3(b)中夸张表示那样，焊料部82(包括焊料标记f1～f4)相对于焊盘部800偏移地印刷。然而，全部的焊料标记f1～f4的印刷状态良好。
如图3(c)所示，在通过了图1所示的全部的电子元件安装机5之后的基板8上装配有多个电子元件P1～P6。全部的电子元件P1～P6的装配位置以印刷状态良好的焊料标记f1～f4为基准来决定。因此，将多个电子元件P1～P6准确地装配于焊料部82。另一方面，多个电子元件P1～P6及焊料部82相对于焊盘部800偏移地配置。
如图3(d)所示，在从图1所示的回流焊炉6搬出之后的基板8中，通过上述自对准效应，而消除了多个电子元件P1～P6及焊料部82相对于焊盘部800的偏移。即，多个电子元件P1～P6及焊料部82准确地配置于焊盘部800。
＜装配位置决定方法＞
接下来，说明在上述基板生产方法中被执行的装配位置决定方法。装配位置决定方法在图1所示的电子元件安装机5中决定图3(d)所示的电子元件P1～P6的装配位置时被执行。
图4示出装配位置决定方法的流程图。图5(a)示出焊料印刷机搬出后的基板的俯视图。图5(b)示出输送方向上游端的电子元件安装机搬出后的基板的俯视图。在图6示出是否跳过询问画面。
另外，图5(a)与图3(b)对应，图5(b)与图3(c)对应。图5(a)、图5(b)所示的是焊料印刷机3中的焊料部82的印刷状态不良的情况。
如图4所示，装配位置决定方法具有：基板标记读取工序(图4中的S2(步骤2。以下相同))、跳过标志确认工序(图4中的S4)、焊料标记读取工序(图4中的S5)及是否跳过判别工序(图4的S9～S11)。
[输送方向上游端(最前面)的电子元件安装机的情况]
在最前面的电子元件安装机5中，图3(d)所示的电子元件P1～P6中的电子元件P1、P2被装配在基板8的预定位置。如图4所示，图1所示的最前面的电子元件安装机5的拍摄装置571在自动运转开始后(图4中的S1)，首先拍摄基板标记F1～F3。图像处理装置503对基板标记F1～F3的图像进行处理。计算机502从处理后的图像中读取基板标记F1～F3(图4中的S2)。
接下来，最前面的电子元件安装机5开始进行焊料标记f1～f4的拍摄、读取(图4中的S3)。另外，预先决定被用作焊料标记f1～f4的焊料部82。电子元件安装机5以预定顺序(在本例中为f1→f2→f3→f4的顺序)执行焊料标记f1～f4的读取。
首先，计算机502参照存储部502b的数据，对焊料标记f1确认是否设置了跳过标志(图4中的S4)。在此，设置跳过标志的是最前面的电子元件安装机5。因此，在最前面的电子元件安装机5中，未确认设置了跳过标志的焊料标记f1～f4。
接下来，拍摄装置571拍摄焊料标记f1。另外，焊料标记f1～f4的摄像位置分别参照在基板标记读取工序(图4中的S2)中已读取的基板标记F1～F3而决定。
图像处理装置503对焊料标记f1的图像进行处理。计算机502从处理后的图像读取焊料标记f1(图4中的S5)。然后，计算机502判别是否读取了焊料标记f1(图4中的S6)。如图5(a)所示，焊料标记f1的印刷状态良好。因此，计算机502能够读取焊料标记f1。
在该情况下，电子元件安装机5开始进行作为下一个读取对象的焊料标记f2的读取(图4中的S7、S3)。电子元件安装机5与焊料标记f1相同地确认焊料标记f2的跳过标志(图4中的S4)，拍摄并读取焊料标记f2(图4的S5)。然后，计算机502判别是否读取了焊料标记f2(图4中的S6)。
在此，如图5(a)中由虚线表示的那样，焊料标记f2被飞白印刷。印刷的飞白包含于本发明的“印刷不良”的概念。因此，计算机502无法读取焊料标记f2。在该情况下，如图6所示，显示装置505显示是否跳过询问画面(图4中的S9)。如图6所示，在显示装置505的画面505a中，显示与是否跳过相关的询问信息505b、跳过决定按钮505c、跳过取消按钮505d。
目视确认了询问信息505b的作业者经由显示装置505的画面来确认焊料标记f2的图像。在此，假设在作业者判断为“焊料标记f2的印刷状态良好”的情况下，作业者经由显示装置505的画面而修正与焊料标记f2相关的数据。并且，作业者触摸跳过取消按钮505d(图4中的S10)。即，在虽然焊料标记f2的印刷状态良好，但计算机502无法读取焊料标记f2的情况下，假定在存储部502b的与焊料标记f2相关的数据中具有某些不良情况(例如输入错误等)。因此，作业者检查该数据，修正不良情况，触摸跳过取消按钮505d。计算机502再次读取焊料标记f2(图4的S5)。
然而，如在图5(a)中由虚线表示的那样，在本例中，焊料标记f2产生了飞白。因此，确认了焊料标记f2的图像的作业者触摸跳过决定按钮505c(图4中的S10)。计算机502对未能读取的焊料标记f2设置跳过标志(图4中的S11)。向图1所示的输送方向下游侧(后续)的电子元件安装机5的控制装置50传送与焊料标记f2相关的信息(跳过标志)。跳过标志储存于后续的电子元件安装机5的存储部502b。
电子元件安装机5接下来进行焊料标记f3的读取(图4中的S7→S3→S4→S5→S6)，最后进行焊料标记f4的读取(图4中的S7→S3→S4→S5→S6)。当全部的焊料标记f1～f4的读取结束后(图4中的S7)，如图5(b)所示，最前面的电子元件安装机5的计算机502决定作为该电子元件安装机5的安装对象的电子元件P1、P2的装配位置(图4中的S8)。
计算机502原则上以焊料标记f1、f3为基准、例外时以基板标记F1～F3为基准来决定电子元件P1的装配位置。并且，原则上以焊料标记f2、f4为基准、例外时以基板标记F1～F3为基准来决定电子元件P2的装配位置。
以下，代表性地对电子元件P1的装配位置的决定方法进行说明。在读取了全部焊料标记f1、f3的情况下(图4中的S6)，计算机502以对角位置的两个焊料标记f1、f3为基准来决定电子元件P1的装配位置。即，基于预先储存于存储部502b的焊料标记f1、f3的位置与实际读取的焊料标记f1、f3的位置之间的偏移，修正预先储存于存储部502b的电子元件P1的装配位置。
另一方面，在无法读取焊料标记f1、f3中的至少一个的情况下(图4中的S6)，计算机502以作为焊料标记f1、f3的拍摄位置的参照源的基板标记F1～F3为基准来决定电子元件P1的装配位置。即，基于预先储存于存储部502b的基板标记F1～F3的位置与实际读取的基板标记F1～F3的位置之间的偏移，修正预先储存于存储部502b的电子元件P1的装配位置。这样，计算机502原则上以焊料标记f1、f3为基准、例外时以基板标记F1～F3为基准来决定电子元件P1的装配位置。对于电子元件P2也相同。
在本例的情况下，由于读取了焊料标记f1、f3，因此计算机502以焊料标记f1、f3为基准来决定电子元件P1的装配位置。另一方面，由于无法读取焊料标记f2，因此计算机502以基板标记F1～F3为基准来决定电子元件P2的装配位置。
然后，图2所示的吸嘴570向被决定的装配坐标装配电子元件P1、P2。如图5(b)所示，电子元件P1被准确地装配于焊料部82。另一方面，电子元件P2被准确地装配于焊盘部800。
[输送方向下游侧(后续)的电子元件安装机的情况]
在图1所示的后续的电子元件安装机5中，也与最前面的电子元件安装机5相同地执行图4所示的装配位置决定方法。但是，在后续的电子元件安装机5中，关于不能读取的焊料标记f2，已经从最前面的电子元件安装机5传送了跳过标志。后续的电子元件安装机5的计算机502在跳过标志确认工序(图4中的S4)中确认该跳过标志。因此，计算机502跳过焊料标记f2的摄像及读取。即，在后续的电子元件安装机5中，按照焊料标记f1→f3→f4的顺序执行摄像、读取。另外，后续的电子元件安装机5的计算机502以基板标记F1～F3为基准来决定原本以焊料标记f2为基准决定装配位置的电子元件的装配位置。
＜作用效果＞
接下来，说明本实施方式的电子元件安装机及生产线的作用效果。如图5(a)、图5(b)所示，根据本实施方式的电子元件安装机5，能够原则上以焊料标记f1～f4为基准、例外时以基板标记F1～F3为基准来决定电子元件P1、P2的装配位置。即，如图4所示，在无法读取焊料标记f2的情况下，控制装置50自动地以作为焊料标记f2的拍摄位置的参照源的基板标记F1～F3为基准来决定电子元件P2(详细来说，原本以无法读取的焊料标记f2为基准来决定装配位置的电子元件P2)的装配位置。因此，即便在无法读取焊料标记f2的情况下，也能够自动地继续基板8的生产。另外，根据本实施方式的电子元件安装机5，即便在控制装置50无法根据图像读取到焊料标记f2的情况下，也不介入作业者的手工作业(一边观察图像一边确定印刷不良的焊料标记f2的作业)。因此，电子元件P2的装配精度高。
另外，如图1所示，根据本实施方式的生产线1，通过来自最前面的电子元件安装机5的信息(跳过标志)的传送，后续的电子元件安装机5能够识别出不能读取的焊料标记f2。因此，后续的电子元件安装机5能够跳过不能读取的焊料标记f2的拍摄、读取。因此，在后续的电子元件安装机5中，能够削减标记拍摄工时、标记读取工时。
另外，如图4、图5所示，最前面的电子元件安装机5的显示装置505在控制装置50无法读取焊料标记f2的情况下显示询问信息505b。因此，目视确认了询问的作业者能够检查无法读取焊料标记f2的原因。假设在虽然焊料标记f2的印刷状态良好但计算机502无法读取焊料标记f2的情况下，设想存储部502b的与焊料标记f2相关的数据有某些不良情况(例如为输入错误等)。关于这一点，由于显示装置505显示询问信息505b，因此作业者能够简单地发现并修正不良情况。
＜其他＞
以上，对本发明的电子元件安装机及生产线的实施方式进行了说明。然而，实施方式并非特别限定于上述方式。也能够以本领域技术人员可以进行的各种变形方式、改良方式进行实施。
电子元件P1、P2的装配定位用的焊料标记f1～f4不作特别限定。电子元件P1的装配位置根据基板8上的焊料标记f1～f4中的至少一个来决定即可。对于电子元件P2也相同。多个电子元件P1、P2的装配定位用的焊料标记f1～f4也可以完全一致。另外，也可以仅使一部分一致。另外，也可以完全不同。
也可以基于多个焊料部82来设定单一的焊料标记f1～f4。例如，也可以将连接图5(a)的左后角的四个焊料部82的外缘而形成的假想四边形的重心设为焊料标记f1。在该情况下，也可以在四个焊料部82中的至少一个印刷不良的情况下，将该焊料标记f1(重心)设为不能读取。另外，若能够算出重心，则也可以将该焊料标记f1(重心)设为能够读取。作为焊料标记f1～f4，除了电子元件接合用的焊料部82以外，也可以使用标记专用的焊料部82。即，焊料标记f1～f4只要与焊料部82处于同一个坐标系即可。
焊料标记f1～f4的拍摄定位用的基板标记F1～F3不作特别限定。焊料标记f1的装配位置只要根据基板标记F1～F3中的至少一个来决定即可。对于焊料标记f2～f4也相同。多个焊料标记f1～f4的拍摄定位用的基板标记F1～F3也可以完全一致。另外，也可以仅使一部分一致。另外，也可以完全不同。作为基板标记F1～F3，也可以使用焊盘部800。即，基板标记F1～F3只要与布线图案80处于同一个坐标系即可。
主基准标记、副基准标记用的标记的种类不作特别限定。例如，可以是文字、图形、标记或者它们的结合等。主基准标记、副基准标记的配置数量、配置场所也不作特别限定。主基准标记的种类不作特别限定。除了焊料标记f1～f4之外，也可以是元件标记(例如在向电子元件的上表面装配其他电子元件时作为装配定位用的电子元件上的标记)等。
基板8的种类不作特别限定。例如，也可以向单一的片材基板配置有能够分割的多个产品基板。该情况下，主基准标记只要配置于片材基板及产品基板中的至少一个上即可。对于副基准标记也相同。
拍摄装置571的种类不作特别限定。也可以是CMOS(Complementary Metal-OoxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)相机。构成生产线1的装置的种类、配置、数量不作特别限定。例如，也可以不配置焊料印刷检查机4。
附图标记说明
1、生产线；3、焊料印刷机；4、焊料印刷检查机；5、电子元件安装机；50、控制装置；500、通信控制电路；501、输入输出接口；502、计算机；502a、运算部；502b、存储部；503、图像处理装置；505、显示装置；505a、画面；505b、询问信息；505c、跳过决定按钮；505d、跳过取消按钮；51、元件供给装置；510、带；52、基板输送装置；520、输送带；53、X轴导轨；54、X轴滑动件；55、Y轴导轨；56、Y轴滑动件；57、装配头；570、吸嘴；571、拍摄装置；6、回流焊炉；7、基板外观检查机；8、基板；80、布线图案；800、焊盘部；82、焊料部；F1～F3、基板标记；P1～P6、电子元件；f1～f4、焊料标记。

Claims (4)

1.一种电子元件安装机，具备：
拍摄装置，拍摄配置于基板的副基准标记及参照于所述副基准标记并决定拍摄位置的主基准标记；及
控制装置，在能够根据所述拍摄装置拍摄的图像读取所述主基准标记的情况下，以所述主基准标记为基准来决定电子元件相对于所述基板的装配位置，在因所述主基准标记的印刷不良而无法根据所述图像读取所述主基准标记的情况下，以作为所述主基准标记的参照源的所述副基准标记为基准来决定所述装配位置。
2.根据权利要求1所述的电子元件安装机，其中，
所述基板具有：配置于所述基板的焊盘部、配置于所述焊盘部的焊料部、与所述焊盘部处于同一个坐标系的基板标记及与所述焊料部处于同一个坐标系的焊料标记，
所述副基准标记是所述基板标记，
所述主基准标记是所述焊料标记。
3.一种生产线，从所述基板的输送方向的上游侧向下游侧排列设置有多个权利要求1或2所述的电子元件安装机，
所述输送方向的上游端的所述电子元件安装机的所述控制装置在无法根据所述图像读取所述主基准标记的情况下，向所述输送方向的下游侧的所述电子元件安装机传送与无法读取的所述主基准标记相关的信息。
4.根据权利要求3所述的生产线，其中，
所述输送方向的上游端的所述电子元件安装机具备在所述控制装置无法根据所述图像读取所述主基准标记的情况下向作业者询问是否跳过读取作业的显示装置。
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