JP2002026487A - 基板の基準穴矯正装置および基板の基準穴矯正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ部品のような面実装部品を正確な位置
に実装できるようにするために基板の基準穴の位置を矯
正することができる基板の基準穴矯正装置および基板の
基準穴矯正方法を提供すること。 【解決手段】 基準穴Ｈ１，Ｈ２と基準マークＡＭを有
する基板の基準穴矯正装置１０であって、基板１２を保
持する固定部３０と、基準マークＡＭの位置を光学的に
読み取る光学的読み取り部３２と、読み取ったデータか
ら矯正基準穴位置を算出する制御部１００と、制御部１
００からの制御信号に基づき矯正基準穴位置に基準穴Ｈ
１，Ｈ２より大きい矯正基準穴Ｈ１０，Ｈ１１を開ける
加工部３４を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばプリント
配線基板のような基準穴と基準マークを有する基板の基
準穴矯正装置および基板の基準穴矯正方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】基板、たとえばプリント配線基板は、実
装機の部品装着部に位置決めした後に、プリント配線基
板にはチップ部品を実装する。この種の基板は、配線パ
ターンおよび基板の位置決め用のアライメントマーク
や、基板を実装機側に位置決めして固定するための基準
穴を有している。配線パターンやアライメントマーク
は、基板に対してエッチング処理を行うことで形成す
る。これに対して、基準穴、ディスクリート部品の脚挿
入穴および基板の外形形状は、金型を用いてパンチング
抜加工により形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したエッチング処
理工程とパンチング抜工程は、別工程であるために、配
線パターンの位置と基準穴の位置がずれてしまい、両者
の位置にはたとえば±０．２ｍｍ程度のずれが出てしま
う。上述した基板には、２つの基準であるアライメント
マークと基準穴が存在するために、アライメントマーク
に対して基準穴を合わせないと、基板の基準穴に部品装
置部の位置決めピンをはめこんで位置決めしても、配線
パターンの正確な位置にチップ部品を実装できなくなっ
てしまうという問題がある。しかもこの種のチップ部品
（面実装部品ともいう）は非常に小さいので、アライメ
ントマークと基準穴の微小な位置ずれも問題となる。そ
こで本発明は上記課題を解消し、チップ部品のような面
実装部品を正確な位置に実装できるようにするために基
板の基準穴の位置を矯正することができる基板の基準穴
矯正装置および基板の基準穴矯正方法を提供することを
目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基準
穴と、配線パターンと同時に形成した基準マークを有す
る基板の基準穴矯正装置であって、前記基板を保持する
固定部と、前記基準マークの位置を光学的に読み取る光
学的読み取り部と、前記読み取ったデータから矯正基準
穴位置を算出する制御部と、前記制御部からの制御信号
に基づき前記矯正基準穴位置に前記基準穴より大きい矯
正基準穴を開ける加工部と、を具備することを特徴とす
る基板の基準穴矯正装置である。請求項１では、固定部
に基板を保持する。光学的読み取り部は、基準マークの
位置を光学的に読み取る。制御部は、この読み取ったデ
ータから矯正基準穴位置を算出する。加工部は、制御部
からの制御信号に基づいて、矯正基準穴位置にこの基準
穴より大きい矯正基準穴を開ける。これにより、配線パ
ターンと同時に形成した基準マークの位置に基づいた制
御信号により、基準穴より大きい矯正基準穴を開けるこ
とから、この矯正基準穴を基準として面実装部品を配線
パターンにマウントするための面実装機に基板を位置決
めすることにより、基準マークと矯正基準穴の位置のず
れがなくなり、矯正基準穴を基準として面実装部品は面
実装機により基板の配線パターンの正確な位置に実装す
ることができる。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１に記載の基板
の基準穴矯正装置において、前記光学的読み取り部と前
記加工部を、前記固定部に保持された前記基板上で第１
方向と前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記制
御部からの制御信号に基づき移動するロボットに取り付
けられていることを特徴とする。請求項２では、光学的
読み取り部と加工部がロボットに取り付けられており、
光学的読み取り部と加工部はロボットの動作により第１
方向と第１方向と直交する第２方向に沿って移動でき
る。

【０００６】請求項３の発明は、請求項１に記載の基板
の基準穴矯正装置において、前記基板はディスクリート
部品と面実装部品がマウントされ、前記ディスクリート
部品のマウント工程と前記面実装部品のマウント工程と
の間の工程に配置されることを特徴とする。請求項３で
は、基板の基準穴矯正装置が、ディスクリート部品のマ
ウント工程と面実装部品のマウント工程の間に配置され
ている。

【０００７】請求項４の発明は、請求項２に記載の基板
の基準穴矯正装置において、前記面実装部品は前記矯正
基準穴を基準として面実装機によりマウントされること
を特徴とする。請求項４では、面実装部品は矯正基準穴
を基準として面実装機によりマウントすることができる
ので、面実装部品は基板の配線パターンの正確な位置に
実装することができる。

【０００８】請求項５の発明は、基準穴と、配線パター
ンと同時に形成した基準マークを有する基板の基準穴矯
正方法であって、前記基板を保持する固定ステップと、
前記基準マークの位置を読み取る光学的読み取りステッ
プと、前記読み取ったデータから矯正基準穴位置を算出
する制御ステップと、前記制御ステップの制御に基づき
前記矯正基準穴位置に前記基準穴より大きい矯正基準穴
を開ける加工ステップと、を具備することを特徴とする
基板の基準穴矯正方法である。請求項５では、固定ステ
ップにおいて基板を保持する。光学的読み取りステップ
では、基準マークの位置を光学的に読み取る。制御ステ
ップでは、読み取ったデータから矯正基準穴位置を算出
する。加工ステップでは、制御ステップでの制御に基づ
いて矯正基準穴位置に基準穴より大きい矯正基準穴を開
ける。これにより、配線パターンと同時に形成した基準
マークの位置に基づいた制御信号により、基準穴より大
きい矯正基準穴を開けることから、この矯正基準穴を基
準として面実装部品を配線パターンにマウントするため
の面実装機に基板を位置決めすることにより、基準マー
クと矯正基準穴の位置のずれがなくなり、矯正基準穴を
基準として面実装部品は面実装機により基板の配線パタ
ーンの正確な位置に実装することができる。

【０００９】請求項６の発明は、請求項５に記載の基板
の基準穴矯正方法において、前記基板はディスクリート
部品と面実装部品がマウントされ、前記ディスクリート
部品のマウント工程と前記面実装部品のマウント工程と
の間の工程で行われることを特徴とする。請求項６で
は、基板の基準穴矯正装置が、ディスクリート部品のマ
ウント工程と面実装部品のマウント工程の間に配置され
ている。

【００１０】請求項７の発明は、請求項５に記載の基板
の基準穴矯正方法において、前記面実装部品は、前記矯
正基準穴を基準として面実装機によりマウントされるこ
とを特徴とする。請求項７では、面実装部品は矯正基準
穴を基準として面実装機によりマウントすることができ
るので、面実装部品は基板の配線パターンの正確な位置
に実装することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１２】図１は、本発明の基板の基準穴矯正装置を
備える電子部品の実装工程の例を示している。図２は、
プリント配線基板のような基板の一例を示しており、基
板１２は、図１の部品実装工程を通過することにより、
一方の面１４には各種のディスクリート部品（リード部
品に相当する）ＤＰが実装され、基板１２の第２面１６
には各種のチップ部品（面実装部品）ＣＰが実装され
る。

【００１３】図１の基板の基準穴矯正装置１０は、ディ
スクリート部品の実装機１８とチップ部品の実装機２０
の間に位置している。基板１２は、ディスクリート部品
の実装機１８、基板の基準穴矯正装置１０を経て、チッ
プ部品の実装機２０に達する。ディスクリート部品の実
装機１８は、図２に示すように基板１２の第１面１４に
対してディスクリート部品ＤＰを実装する。基板の基準
穴矯正装置１０を通過した基板１２には、チップ部品の
実装機２０が第２面１６に対してチップ部品ＣＰを実装
する。

【００１４】図３〜図５は、図１の基板の基準穴矯正装
置１０の好ましい実施の形態を示している。図３は基板
の基準穴矯正装置１０を示す斜視図であり、図４は基板
の基準穴矯正装置１０の正面図であり、図５は基板の基
準穴矯正装置１０の平面図である。図３〜図５に示すよ
うに、基板の基準穴矯正装置１０は、概略的には固定部
３０、光学的読み取り部としてのカメラ３２、制御部１
００、加工部３４およびＸＹロボット４０を有してい
る。

【００１５】固定部３０は、ベース４２と基板の搭載台
４４を有している。基板の搭載台４４は、ベース４２の
上に位置決めして着脱可能に固定することができる。Ｘ
Ｙロボット４０は、この固定部３０の上に設けられてい
る。ＸＹロボット４０は、サポート４２，４４を有して
いる。これらのサポート４２，４４の間には、ガイド部
４６がＸ方向に設けられている。ガイド部４６は、別の
ガイド部４８を、Ｘ方向に移動及び位置決め可能に支持
している。すなわちガイド部４８は、モータ５０を作動
することにより、送りねじの回転に伴ってＸ方向に移動
して位置決め可能である。

【００１６】ガイド部４８は、カメラ３２と加工部３４
を保持している。カメラ３２は、モータ５２を作動する
ことによりガイド部４８に沿ってＹ方向に移動して位置
決め可能である。加工部３４は、ガイド部４８に沿って
Ｙ方向に沿ってモータ５４を作動することで、移動して
位置決め可能である。カメラ３２は、たとえばＣＣＤ
（電荷結合素子）カメラを用いることができる。カメラ
３２は、基板１２の上に形成されているアライメントマ
ークＡＭを光学的に読み取ることで、映像信号ＩＳを制
御部１００に送る。

【００１７】加工部３４は、基板１２の２種類の基準穴
Ｈ１とＨ２を加工することで、矯正基準穴を形成するた
めの部分である。ガイド部４８のモータ５６が作動する
と、ドリル５８が連続回転するようになっている。モー
タ５０，５２，５４，５６は、制御部１００からの指令
によりそれぞれ動作するようになっている。基板１２
は、図４に示すように基板搭載台４４のピン４４Ａによ
り浮かせるようにして支持している。この状態では、基
板１２の第２面１６が上向きになっている。このように
ピン４４Ａにより基板搭載台４４に対して基板１２の第
１面１４を浮かせて保持するのは、すでに図２に示す基
板１２の第１面１４側にディスクリート部品ＤＰが搭載
されているからである。

【００１８】次に、図６を参照して、基板１２に対して
配線パターンおよびアライメントマークＡＭを形成する
ためのエッチング化学処理工程と、２種類の基準穴Ｈ１
とＨ２を形成するパンチング抜加工について簡単に説明
する。図６（Ａ）に示すように、基板１２の第２面１６
には、ディスクリート部品ＤＰとチップ部品ＣＰを実装
するのに、必要とする配線パターン６２が形成されてい
る。図７に示す基板１２の第１面１４には、ディスクリ
ート部品ＤＰを実装するためのディスクリート部品ＤＰ
の脚挿入穴及び基準穴Ｈ１，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ２が見えて
いる。アライメントマークＡＭは、図６（Ａ）の例では
第２面１６に２箇所設けられている。配線パターン６２
およびアライメントマークＡＭは、エッチング化学処理
により同時に形成されており、たとえば銅薄膜をエッチ
ングすることで、これらの配線パターンとアライメント
マークＡＭ（基準マークに相当する）を形成することが
できる。

【００１９】次に、基板１２に対して図６（Ｂ）に示す
ように金型によるパンチング抜加工によって、複数のデ
ィスクリート部品ＤＰの脚挿入穴と基準穴Ｈ１と基準穴
Ｈ２を形成する。図６（Ｂ）の例では、基準穴Ｈ１は２
箇所対角線上の反対位置に形成されており、基準穴Ｈ２
も対角線上の反対位置に形成されている。基準穴Ｈ１は
たとえば小さな円形状の穴であり、基準穴Ｈ２は寸法誤
差を吸収するために楕円形状もしくは長穴状の穴であ
る。

【００２０】次に、図１の電子部品の実装工程動作、お
よび基板の基準穴矯正装置１０による基板の基準穴の矯
正方法について、図１３を参照しながら説明する。図１
３のステップＳＴ１では、図６（Ａ）に示すように、配
線パターン６０，６２、アライメントマークＡＭ等を、
基板１６に対してエッチング化学処理により同時に形成
する。次に、図１３のステップＳＴ２において、図６
（Ｂ）に示すように、複数のディスクリート部品ＤＰの
脚挿入穴と基準穴Ｈ１，Ｈ２を金型パンチング抜加工で
所定の大きさに加工する。

【００２１】図１３のステップＳＴ３では、図７に示す
ように基板１２の第１面１４のディスクリート部品ＤＰ
の脚挿入穴に対して必要なディスクリート部品ＤＰを実
装する。このディスクリート部品ＤＰの実装は、図１の
ディスクリート部品の実装機１８により行う。この場合
には、基準穴Ｈ１，Ｈ２は、ディスクリート部品の実装
機１８のピン８８，８１にそれぞれ差し込むことで、基
板１２をディスクリート部品の実装機１８に位置決めす
る。

【００２２】図１３の固定ステップＳＴ４においては、
図３に示すようにディスクリート部品の実装済みの基板
１２を基板搭載台４４の上に搭載して保持する。図１３
の光学的読み取りステップＳＴ５では、制御部１００が
モータ５０，５２を駆動することにより、カメラ３２が
アライメントマークＡＭを映像で捕らえると、その映像
信号ＩＳが制御部１００に送られる。制御部１００は映
像信号ＩＳが送られると、加工部３４に対して制御信号
を送ることにより、加工部３４のモータ５６が作動して
ドリル５８が回転して、基準穴Ｈ１と基準穴Ｈ２を図８
に示すように矯正して、矯正基準穴Ｈ１０とＨ１１に形
成し直す。

【００２３】図９は、このような矯正基準穴Ｈ１０とＨ
１１の形成手順を示している。図１３の光学的読み取り
ステップＳＴ５において、図９（Ａ）に示すアライメン
トマークＡＭの一方または両方を、図９（Ｂ）のカメラ
３２で捕らえると、そのカメラ３２で捕らえた映像信号
ＩＳが制御部１００に送られる。図１３の制御ステップ
ＳＴ６において、制御部１００はこの映像信号ＩＳを得
た時のカメラ３２のＸ方向とＹ方向に関するＸ−Ｙの位
置をデータとして、基準穴Ｈ１，Ｈ２の位置を算出す
る。カメラ３２と基準穴Ｈ１，Ｈ２の位置の関係は、あ
らかじめプログラムされて制御部１００に記憶されてい
る。このことから、図１３の加工ステップＴ７におい
て、制御部１００は図３のＸＹロボット４０により加工
部３４を基準穴Ｈ１とＨ２に順次位置決めしていき、ア
ライメントマークＡＭの位置を基準として、基準穴Ｈ
１，Ｈ２の位置に、基準穴Ｈ１よりも大きい矯正基準穴
Ｈ１０を形成するとともに、基準穴Ｈ２よりも大きい矯
正基準穴Ｈ１１を形成する。

【００２４】図１０は、元々の基準穴Ｈ１，Ｈ２と、新
しく形成した矯正基準穴Ｈ１０，Ｈ１１の例を示してい
る。矯正基準穴Ｈ１０は、基準穴Ｈ１に比べて大きな穴
になっており、円形状の穴である。矯正基準穴Ｈ１１
は、元々の基準穴Ｈ２よりも大きな楕円形状もしくは長
穴形状になっている。このような大きな矯正基準穴Ｈ１
０とＨ１１を、アライメントマークＡＭを基準位置とし
て新たに形成することにより、アライメントマークＡＭ
と矯正基準穴Ｈ１０，Ｈ１１間における位置ずれをなく
すことができる。これは、矯正基準穴Ｈ１０と矯正基準
穴Ｈ１１が、元々の基準穴Ｈ１，Ｈ２よりも大きく形成
するからである。

【００２５】次に、図１のチップ部品の実装機２０に基
板１２が到達すると、図１３のステップＳＴ８におい
て、基板１２は、チップ部品の実装機２０のピン９０，
９１に対して矯正基準穴Ｈ１０，Ｈ１１をそれぞれ差し
込む。このピン９０は、図７に示すディスクリート部品
の実装機１８のピン８０，８１よりも太いピンである。
このようにして位置決めされた基板１２の配線パターン
６２に対して必要なチップ部品（面実装部品）ＣＰが実
装される。図１１では、基準穴Ｈ１がドリルにより矯正
基準穴Ｈ１０に形成された様子を一例として示してい
る。基準穴Ｈ１の内壁９５は一部分が荒れた凹凸状態に
なっている。しかしドリルにより矯正基準穴Ｈ１０に加
工し直すことにより、内周面９７が非常にきれいな基準
穴として形成することができる。このことは矯正基準穴
Ｈ１１でも同様である。

【００２６】本発明の実施の形態では、基板のプリント
面のエッチングパターン寸法（位置寸法）と、基板を実
装する機器に合わせる基板の位置決めピン用基準穴の位
置関係寸法誤差（加工バラツキ）を極少にすることがで
きる。本発明の実施の形態では、チップ実装の前段階で
基準穴の矯正加工を行うことで、実装機の前では行わな
い。ディスクリート部品とチップ部品を実装する場合で
あって、チップ部品を第２面に実装する場合は、一般に
ディスクリート部品の実装を完了したあとにチップ実装
をするので、この２つの実装機の間に設置するケースが
ほとんどである。面実装部品は急激に小さくなってい
る。もし本発明の基板の基準穴矯正装置が無いとこのよ
うな小さな部品は使用できなくなる可能性がある。本発
明の基板の基準穴矯正装置により、現行の機械式実装機
が超小型チップ実装対応として使用できる。

【００２７】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではない。基準穴の形状は円形状や長穴状もし
くは楕円形状であっても、その他の形状であっても勿論
構わない。そしてその後で形成する矯正基準穴の形状も
円形状、長穴状もしくは楕円形状あるいはその他の形状
であっても勿論構わない。また、図示した基板１２に形
成されている配線パターンの形状は特に限定されるもの
ではなく、アライメントマーク（基準マーク）ＡＭの数
や形状は、図示のものに限定されるものではない。図３
のＸＹロボット４０の形状は、図３の形状のものに限ら
ない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チップ部品のような面実装部品を正確な位置に実装でき
るようにするために基板の基準穴の位置を矯正すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板の基準穴矯正装置を含む基板の部
品の実装工程の例を示す斜視図。

【図２】基板に搭載されているディスクリート部品とチ
ップ部品の例を示す図。

【図３】本発明の基板の基準穴矯正装置の好ましい実施
の形態を示す斜視図。

【図４】基板の基準穴矯正装置の正面図。

【図５】基板の基準穴矯正装置の平面図。

【図６】基板の前処理であるエッチング化学処理とパン
チング抜加工の例を示す斜視図。

【図７】基板に対してディスクリート部品を実装する例
を示す平面図。

【図８】基準穴の矯正を示す平面図。

【図９】アライメントマークをカメラで光学的に読み取
り、基準穴を加工して矯正基準穴を形成する例を示す斜
視図。

【図１０】基準穴から矯正基準穴を形成した場合の例を
示す平面図。

【図１１】基準穴から矯正基準穴を形成した場合の例を
示す断面図。

【図１２】基板に対してチップ部品を実装する例を示す
平面図。

【図１３】本発明の基板の基準穴の矯正方法を示すフロ
ー図。

【符号の説明】

１０・・・基板の基準穴矯正装置、１２・・・基板、１
４・・・基板の第１面、１６・・・基板の第２面、１８
・・・ディスクリート部品の実装機、２０・・・チップ
部品の実装機、３０・・・固定部、３２・・・カメラ
（光学的読み取り部）、３４・・・加工部、６２・・・
配線パターン、１００・・・制御部、ＡＭ・・・アライ
メントマーク（基準マーク）、ＣＰ・・・チップ部品
（面実装部品）、ＤＰ・・・ディスクリート部品（リー
ド部品）、Ｈ１，Ｈ２・・・基準穴、Ｈ１０，Ｈ１１・
・・矯正基準穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA20 BB02 BB27 CC01 CC28 EE00 FF04 FF61 JJ03 JJ26 NN20 PP03 PP12 PP25 TT02 TT08 3C036 AA01 AA12 5E313 AA03 AA05 AA11 CC04 EE02 EE03 EE22 FF14 FG02 5H269 AB03 AB19 JJ19

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準穴と、配線パターンと同時に形成し
   た基準マークを有する基板の基準穴矯正装置であって、 前記基板を保持する固定部と、 前記基準マークの位置を光学的に読み取る光学的読み取
   り部と、 前記読み取ったデータから矯正基準穴位置を算出する制
   御部と、 前記制御部からの制御信号に基づき前記矯正基準穴位置
   に前記基準穴より大きい矯正基準穴を開ける加工部と、
   を具備することを特徴とする基板の基準穴矯正装置。
2. 【請求項２】 前記光学的読み取り部と前記加工部を、
   前記固定部に保持された前記基板上で第１方向と前記第
   １方向と直交する第２方向に沿って前記制御部からの制
   御信号に基づき移動するロボットに取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板の基準穴矯正装
   置。
3. 【請求項３】 前記基板はディスクリート部品と面実装
   部品がマウントされ、前記ディスクリート部品のマウン
   ト工程と前記面実装部品のマウント工程との間の工程に
   配置されることを特徴とする請求項１に記載の基板の基
   準穴矯正装置。
4. 【請求項４】 前記面実装部品は前記矯正基準穴を基準
   として面実装機によりマウントされることを特徴とする
   請求項２に記載の基板の基準穴矯正装置。
5. 【請求項５】 基準穴と、配線パターンと同時に形成し
   た基準マークを有する基板の基準穴矯正方法であって、 前記基板を保持する固定ステップと、 前記基準マークの位置を読み取る光学的読み取りステッ
   プと、 前記読み取ったデータから矯正基準穴位置を算出する制
   御ステップと、 前記制御ステップの制御に基づき前記矯正基準穴位置に
   前記基準穴より大きい矯正基準穴を開ける加工ステップ
   と、を具備することを特徴とする基板の基準穴矯正方
   法。
6. 【請求項６】 前記基板はディスクリート部品と面実装
   部品がマウントされ、 前記ディスクリート部品のマウント工程と前記面実装部
   品のマウント工程との間の工程で行われることを特徴と
   する請求項５に記載の基板の基準穴矯正方法。
7. 【請求項７】 前記面実装部品は、前記矯正基準穴を基
   準として面実装機によりマウントされることを特徴とす
   る請求項５に記載の基板の基準穴矯正方法。