JP2005142586A - Parts mounting method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品を回路基板に実装する部品実装方法および装置に関する。 The present invention relates to a component mounting method and apparatus for mounting an electronic component on a circuit board.
近年、電子部品を回路基板に実装する部品実装工程には、ファインピッチ、高速装着、フロンレス化等の実施により、実装品質管理をより高度にする必要があり、部品実装工程についての各種の品質管理方法が提案されている。 In recent years, in the component mounting process for mounting electronic components on circuit boards, it is necessary to improve the mounting quality control by implementing fine pitch, high-speed mounting, chlorofluorocarbon, etc., and various quality control for the component mounting process A method has been proposed.
部品実装工程の品質管理方法に関する従来の技術としては、例えば、特開平2−97100号公報に「電子部品実装装置におけるデータ管理方法」として記載されているものがある。これは、NCプログラム等を記録した非接触カードを使用するデータ管理方法である。 As a conventional technique related to a quality management method of a component mounting process, for example, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-97100 as “Data Management Method in Electronic Component Mounting Device”. This is a data management method using a contactless card in which an NC program or the like is recorded.
特開平2−97100号公報に記載の非接触カードを使用するデータ管理方法を、図6、図7に基づいて説明する。 A data management method using a contactless card described in JP-A-2-97100 will be described with reference to FIGS.
図6において、1は電子部品実装装置、2は動作指示データ記憶カード、3はデータ記憶カード読み取り手段である。 In FIG. 6, 1 is an electronic component mounting apparatus, 2 is an operation instruction data storage card, and 3 is a data storage card reading means.
この従来例の動作は、
先ず、電子部品実装装置を動作させる動作指示データを予め作成し、これを、動作指示データ記憶カード2に記憶させておく。
The operation of this conventional example is as follows:
First, operation instruction data for operating the electronic component mounting apparatus is created in advance and stored in the operation instruction
次いで、電子部品実装装置1の作業機種を変換する場合、次の機種に適用される動作指示データを記憶した動作指示データ記憶カード2を、回路基板の供給部にあるデータ記憶カード読み取り手段3に投入する。
Next, when the work model of the electronic
次いで、データ記憶カード読み取り手段3が、動作指示データ記憶カード2に記憶されている動作指示データを読み取り、これを、電子部品実装装置1に伝えるという動作指示データ記憶カード2の使い方になっている。
Next, the data storage
次に、部品実装工程の品質管理方法の従来例の内容について、図7に基づいて説明する。 Next, the contents of the conventional example of the quality control method for the component mounting process will be described with reference to FIG.
図7において、回路基板の移送ラインに沿って、上手側から、半田印刷部4、部品装着部5、半田付部6が順次配置されている。
In FIG. 7, the
半田印刷部4においては、クリーム半田印刷機7が、回路基板等の被印刷物のランド上にクリーム半田を印刷する。クリーム半田印刷検査機8が、基板及びクリーム半田印刷機7の状態を検査すると共に、クリーム半田印刷機7が印刷したクリーム半田の印刷状態を検査する。このクリーム半田印刷検査機8に接続された印刷データ処理手段9が、クリーム半田印刷検査機8からの出力データを解析し、その解析結果によりクリーム半田印刷機7をフィードバック制御する。
In the
又、部品装着部5においては、装着機10が、X−Y移動装置により、電子部品等が供給される部品供給部に吸着ノズルヘッドを移送して、吸着ノズルヘッドに部品を吸着させ、この吸着ノズルヘッドを回路基板の装着位置まで移送し、ランド上に印刷されたクリーム半田上に、前記吸着ノズルヘッドが吸着している電子部品のリードや電極が位置するように、電子部品を装着する。この時、部品の回路基板への装着は、部品認識カメラにより部品の吸着状態を撮像して吸着ミスや吸着ずれを管理しながら行う。部品装着検査機11は、装着機10により回路基板上の所定位置に装着された部品や装着機10の状態を検査する。この部品装着検査部11に接続された装着データ処理手段12が、部品装着検査部11からの出力データを解析し、その解析結果により装着機10をフィードバック制御する。
Further, in the component mounting unit 5, the
更に、半田付部6において、リフロー炉13内に、被加熱物である回路基板を移送するコンベアを配設し、このコンベアの上方と下方とに、それぞれヒータを配置し、そのヒータの上方と下方とにファンを配置しヒータを通って加熱された熱風ガスを上下方向から回路基板に吹き付ける構造である。又、リフロー炉13の内部は、予熱室、リフロー加熱室、徐冷室に区画され、各室には、それぞれ上記ヒータ及びファンが配置され、リフロー加熱室は、回路基板を均一に加熱してクリーム半田をリフローして部品を回路基板に半田付する構造になっている。半田付検査機14は、回路基板への部品の半田付け状態やリフロー炉13の状態を検査する。この半田付検査機14に接続された半田付データ処理手段15は、半田付検査機14からの出力データを解析し、その解析結果によりリフロー炉13をフィードバック制御する。
Further, in the
上記の部品実装工程の動作を図7に基づいて説明する。 The operation of the component mounting process will be described with reference to FIG.
図7において、クリーム半田印刷機7が、回路基板のランド上にクリーム半田を印刷する。クリーム半田印刷検査機8が、回路基板やクリーム半田印刷機7の状態や、ランド上に印刷したクリーム半田の印刷状態、例えば、印刷カスレ、印刷ずれ、印刷の有無等を検査する。このクリーム半田印刷検査機8からの出力データを、印刷データ処理手段9がデータ解析し、この解析結果によって、クリーム半田印刷機7を、不良品発生を防止するようにフィードバック制御する。 In FIG. 7, the cream solder printer 7 prints cream solder on the land of the circuit board. The cream solder printing inspection machine 8 inspects the state of the circuit board and the cream solder printing machine 7 and the printing state of the cream solder printed on the land, for example, printing scraping, printing misalignment, printing presence, and the like. The output data from the cream solder printing inspection machine 8 is subjected to data analysis by the print data processing means 9, and the cream solder printing machine 7 is feedback controlled so as to prevent the generation of defective products based on the analysis result.
次に、装着機10が、X−Y移動装置で、吸着ノズルヘッドを、電子部品等が供給される部品供給部に移送して部品を吸着し、これを回路基板の装着位置まで移送して部品装着所定箇所に押しつけてランド上のクリーム半田の粘性で部品を装着する。部品装着検査機11が、装着機10の状態や、装着機10によって装着された部品の装着状態、例えば、部品欠品、部品立ち、部品装着位置ずれ、及び、部品装着極性ミス等を検査する。この部品装着検査機11からの出力データを装着データ処理手段12がデータ解析し、この解析結果によって、装着機10を、不良品発生を防止するようにフィードバック制御する。
Next, the
更に、リフロー炉13内に、回路基板をコンベアで搬送し、ファンによりヒータを通して加熱された熱風ガスを回路基板に吹き付けて、先ず、予熱室で回路基板を予熱し、次に、リフロー加熱室で、ランド上に印刷されたクリーム半田をリフローさせ、更に、徐冷室で、リフローした印刷クリーム半田を徐々に冷却して部品のリード又は電極と回路基板のランドとを半田接合する。そして、半田付検査機14が、リフロー炉13の状態や、回路基板上の部品の半田付け状態、例えば、部品欠品、部品立ち、部品装着位置ずれ、及び、部品装着極性ミス等を検査する。この半田付検査機14からの出力データを、半田付データ処理手段15がデータ解析し、この解析結果によって、リフロー炉13を、不良品発生を防止するようにフィードバック制御する。 Further, the circuit board is transported into the reflow furnace 13 by a conveyor, and hot air gas heated through a heater by a fan is blown onto the circuit board. First, the circuit board is preheated in the preheating chamber, and then in the reflow heating chamber. Then, the cream solder printed on the lands is reflowed, and the reflowed printed cream solder is gradually cooled in the slow cooling chamber to solder the lead or electrode of the component and the land of the circuit board. Then, the soldering inspection machine 14 inspects the state of the reflow furnace 13 and the soldering state of the components on the circuit board, for example, a component shortage, component standing, component mounting position deviation, component mounting polarity error, and the like. . The output data from the soldering inspection machine 14 is subjected to data analysis by the soldering data processing means 15, and the reflow furnace 13 is feedback-controlled based on the analysis result so as to prevent the occurrence of defective products.
そして、半田印刷部4、部品装着部5、半田付部6の各検査機が不良と判定した不良回路基板は、廃棄するか、又は、修正している。
The defective circuit boards determined as defective by the
又、印刷データ処理手段9、装着データ処理手段12、半田付データ処理手段15は、
それぞれ単独に動作する場合と、これらを統合して一つの処理手段として動作する場合がある。
The print data processing means 9, the mounting data processing means 12, and the soldering data processing means 15 are
There are cases where each operates independently, and cases where these are integrated to operate as one processing means.
しかし、上記の従来例の構成では、検査データの解析によるフィードバック制御であり、前記のファインピッチ、高速装着等におけるスタート時の制御が実体に合わないことがあるという問題点がある。 However, in the configuration of the above-described conventional example, there is a problem that the feedback control is based on the analysis of the inspection data, and the control at the start in the fine pitch, high-speed mounting or the like may not match the substance.
又、印刷データ処理手段9、装着データ処理手段12、半田付データ処理手段15、又は、これらを統合したデータ処理手段が、何らかの理由で、故障した場合、フィードバック情報が得られなくなり、フィードバック制御ができなくなるという問題点がある。 Also, if the print data processing means 9, the mounting data processing means 12, the soldering data processing means 15, or the data processing means integrated with them fails for some reason, feedback information cannot be obtained, and feedback control can be performed. There is a problem that it becomes impossible.
更に、上記の従来例とは無関係に、前記のファインピッチ、高速装着等において望ましい、回路基板1枚毎のフィードバック制御ができず、品質管理レベルに限界があるという問題点がある。 Further, regardless of the above-described conventional example, there is a problem that feedback control for each circuit board, which is desirable in the fine pitch, high-speed mounting, etc., cannot be performed, and there is a limit in the quality control level.
そして、回路基板1枚毎の品質管理ができないので、回路基板の実装に使用した吸湿性がある部品の吸湿の程度や、半田材料や接着材料のように経時変化がある材料の経時変化を的確に把握できず、吸湿や経時変化の許容限界を越えた材料の使用を未然に防止することが困難であるという問題点がある。 Since quality control for each circuit board cannot be performed, the degree of moisture absorption of the hygroscopic parts used for mounting the circuit board and the time-dependent changes of materials such as solder materials and adhesive materials over time can be accurately determined. Therefore, there is a problem that it is difficult to prevent the use of a material exceeding the allowable limit of moisture absorption and change with time.
本発明は、上記の問題点を解決し、回路基板1枚毎に、フィードフォワード制御できる部品実装方法および装置の提供を課題とする。 This invention solves said problem and makes it a subject to provide the component mounting method and apparatus which can carry out feedforward control for every circuit board.
本願第1発明の部品実装方法は、電子部品を回路基板に実装する部品実装方法であって、回路基板に実装する部品のメーカ、ロットもしくは製造時期の情報を、各回路基板に対応付けて記憶させることを特徴とする。 The component mounting method of the first invention of this application is a component mounting method for mounting electronic components on a circuit board, and stores information on the manufacturer, lot, or manufacturing time of the component mounted on the circuit board in association with each circuit board. It is characterized by making it.
本願第2発明の部品実装方法は、電子部品を回路基板に実装するため、回路基板の流れ方向の上流側から下流側に、回路基板に処理を行う各部が順次配置された部品実装装置における部品実装方法であって、前記各部において各回路基板に実装する部品のメーカ、ロットもしくは製造時期の情報を、各回路基板に対応付けて記憶させることを特徴とする。 In the component mounting method of the second invention of this application, in order to mount the electronic component on the circuit board, the components in the component mounting apparatus in which the parts to be processed on the circuit board are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the circuit board. A mounting method is characterized in that information on a manufacturer, a lot, or a manufacturing time of a component to be mounted on each circuit board in each unit is stored in association with each circuit board.
本発明は、各回路基板毎に、その回路基板に実装する部品のメーカ、ロットもしくは製造時期の情報を知ることができ、この情報に基づき各回路基板毎に、加工条件を最も適切なものとすることができるという効果を奏する。 According to the present invention, for each circuit board, it is possible to know information on the manufacturer, lot, or production time of the components to be mounted on the circuit board. Based on this information, the processing conditions are most appropriate for each circuit board. There is an effect that can be done.
本発明の部品実装方法は、部品実装装置の各部に、データ書込・読取手段を設け、前記データ書込・読取手段に前記各部が各回路基板の処理で得た品質情報を各回路基板に対応する基板用メモリに書き込ませることにより、各部のその回路基板に対する加工経歴として蓄積させると共に、前記データ書込・読取手段に各回路基板に対応する夫々の基板用メモリに書き込まれている品質情報を読み取らせるので、部品実装装置の各部では、各回路基板毎に、各回路基板を加工する前に、その回路基板の加工経歴を知ることができる。そして本発明の部品実装方法は、データ書込・読取手段が読み取った品質情報に基づいて、前記部品実装装置の各部の動作を前記品質情報(加工経歴)に合わせて、各回路基板毎に、最も適切に変更させることができ、特に、経時変化する材料を使用する場合に、許容経時変化内に次工程の加工を行う管理を極めて有効に実施できる。例えば、クリーム半田や接着剤が乾燥してしまったり、回路基板に吸湿性がある部品を使用する場合、吸湿が過大になり、リフロー炉内で水蒸気爆発するというトラブルを防止できる。 In the component mounting method of the present invention, data writing / reading means is provided in each part of the component mounting apparatus, and the quality information obtained by the processing of each circuit board by each of the data writing / reading means is supplied to each circuit board. By writing to the corresponding substrate memory, the processing history of each part is accumulated as to the circuit board, and the quality information written to each substrate memory corresponding to each circuit substrate in the data writing / reading means Therefore, each part of the component mounting apparatus can know the processing history of each circuit board before processing each circuit board for each circuit board. And the component mounting method of the present invention is based on the quality information read by the data writing / reading means, and the operation of each part of the component mounting apparatus is matched with the quality information (processing history) for each circuit board. In particular, when a material that changes with time is used, it is possible to effectively manage the processing of the next process within the allowable change with time. For example, when cream solder or an adhesive is dried, or when a circuit board is used with hygroscopic parts, it is possible to prevent troubles such as excessive moisture absorption and steam explosion in a reflow furnace.
本発明の部品実装方法は、各回路基板に対応する夫々の基板用メモリにデータを書き込んでいるので、上位コンピュータやネットワークが故障しても、検査結果の情報が欠落することがないだけではなく、部品実装装置の各部のデータ書込・読取手段等が故障しても、上位コンピュータやネットワークに影響無く故障の修理ができる。 In the component mounting method of the present invention, data is written in each board memory corresponding to each circuit board, so that not only information on the inspection result is lost even if a host computer or network fails. Even if the data writing / reading means of each part of the component mounting apparatus fails, the failure can be repaired without affecting the host computer or the network.
本発明の部品実装方法および装置の実施例を図1〜図5に基づいて説明する。 An embodiment of a component mounting method and apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図4は、本実施例に用いる電子部品実装装置1の構成を示すブロック図で、矢印の方向に回路基板が流れ、回路基板の流れ方向の上流側から下流側に並んで配置される半田印刷部21、接着剤塗布部22、部品装着部23、接着剤硬化部24、半田付部25で生産ラインを構成する電子部品実装装置1を示している。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the electronic
基板修理・修正部26は、前記の生産ラインとは別に配置されている。
The board repair /
半田印刷部21は、半田印刷機27と半田印刷検査機28とで構成される。接着剤塗布部22は、接着剤塗布機29と塗布検査機30とで構成される。部品装着部23は、装着機31と装着検査機32とで構成される。接着剤硬化部24は、接着剤硬化炉33と硬化検査機34とで構成される。半田付部25は、リフロー炉35と半田付検査機36とで構成される。基板修理・修正部26には、データ書込・読取手段17およびこれを制御するデータ書込・読取手段用コントローラ37が配置されている。また図4には示していないが、半田印刷部21、接着剤塗布部22、部品装着部23、接着剤硬化部24、半田付部25の夫々には、データ書込・読取手段17が設けられている。
The
図1〜図3は、図4に示す電子部品実装装置1の各部に設けられたデータ書込・読取手段17と、回路基板18と、基板用メモリ19と、制御部38と、データ書込・読取手段用コントローラ39と、情報分析手段40と、回路基板18を搬送する手段の1例としてのX−Yテーブル41とを模式的に示す。
1 to 3 show data writing / reading means 17, a
図1において、電子部品実装装置1にローダ部とアンローダ部とがあり、矢印の方向が回路基板18の流れ方向である。この電子部品実装装置1内に、回路基板18を載置・搬送するX−Yテーブル41があり、半田印刷部21、接着剤塗布部22、部品装着部23、接着剤硬化部24、半田付部25の夫々において、データ書込・読取手段17が前記回路基板18上の任意の位置に移動可能に配設されている。そして、基板用メモリ19が前記回路基板18に直接に貼付されている。又、電子部品実装装置1には、全体を制御する制御部38と、各データ書込・読取手段17をコントロールするデータ書込・読取手段用コントローラ39と、基板用メモリ19が記憶している情報を分析する情報分析手段40とが設けられている。
In FIG. 1, the electronic
図2は、基板用メモリ19が回路基板18に直接に貼付されている場合の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view when the
図3は、回路基板18が基板保持手段20に保持されており、基板用メモリ19が基板保持手段20に貼付されている場合の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view when the
次に、本実施例の動作を図1、図4、図5に基づいて説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 4, and FIG.
ステップ#1において、図4に示す、半田印刷機27、半田印刷検査機28、接着剤塗布機29、塗布検査機30、装着機31、装着検査機32、接着剤硬化炉33、硬化検査機34、リフロー炉35、半田付検査機36において、夫々の作業を始める前に、データ書込・読取手段17が、夫々の位置にある回路基板18に直接貼付されている基板用メモリ19、或いは、夫々の位置にある回路基板18を保持している基板保持手段20に直接貼付されている基板用メモリ19が記憶している品質情報を読み取る。この場合、データ書込・読取手段17の制御は、図1に示すデータ書込・読取手段用コントローラ39によって行う。
In
ステップ#2において、ステップ#1でデータ書込・読取手段17が読み取った品質情報に基づいて、制御手段38が、半田印刷機27、半田印刷検査機28、接着剤塗布機29、塗布検査機30、装着機31、装着検査機32、接着剤硬化炉33、硬化検査機34、リフロー炉35、半田付検査機36の動作条件の設定変更の要否を判断し、必要であればステップ#3に進み、必要でなければ、ステップ#4に進む。この場合の品質情報としては、半田印刷からの時間が使用限界時間を越えている、又は、接着剤塗布からの時間が使用限界時間を越えている、又は、上流側の装着機で装着した吸湿部品の装着後の時間が使用限界時間を越えている等の品質情報がある。
In
ステップ#3において、ステップ#2での判断に基づいて、半田印刷機27、半田印刷検査機28、接着剤塗布機29、塗布検査機30、装着機31、装着検査機32、接着剤硬化炉33、硬化検査機34、リフロー炉35、半田付検査機36の動作条件を変更する。この場合、上記の品質情報に対しては、その回路基板に対するそれ以後の加工を中止する等の動作条件の変更を行い、ステップ#4に進む。
In
ステップ#4において、ステップ#2、3の内容を、表示・警告する必要が有るか否かを判断し、必要でなければ、ステップ#7に進んで生産を開始し、次いで、ステップ#8に進む。必要であれば、ステップ#5に進んで表示・警告を発し、ステップ#6に進み、この表示・警告により、作業者が、生産を中止するか否かの判断を行い、必要でなければ、ステップ#7に進んで生産を開始し、必要であれば、ステップ#8に進む。
In
ステップ#8において、その工程での処理で得た品質情報を、データ書込・読取手段17によって基板用メモリ19に書き込む。
In step # 8, the quality information obtained by the processing in that process is written into the
そして、基板用メモリ19に書き込まれた品質情報は、図1に示す情報分析手段40によって、必要に応じて、データ解析される。
Then, the quality information written in the
そして、上記の実施例で、記憶させる品質情報には下記のものがある。
(1)印刷ずれ情報、塗布ずれ情報、装着ずれ情報等の位置ずれ情報。
(2)プロセス機器における温度情報、窒素ガス等の各種濃度情報等の工法情報。
(3)部品等のメーカー、ロット、製造時期、種類、品番、組成等の品質情報。
(4)実装機名、作業者名、作業日時等の作業情報。
(5)各実装機の稼働率、部品吸着率、部品実装率、各種エラー率、部品供給情報、吸着ノズル情報等の生産管理情報。
(6)経時変化素材の管理値情報等の品質情報。
In the above embodiment, the quality information to be stored includes the following.
(1) Misalignment information such as printing misalignment information, application misalignment information, and mounting misalignment information.
(2) Method information such as temperature information in process equipment, various concentration information such as nitrogen gas.
(3) Quality information such as parts manufacturer, lot, production time, type, product number, composition, etc.
(4) Work information such as mounting machine name, worker name, work date and time.
(5) Production management information such as operating rate, component suction rate, component mounting rate, various error rates, component supply information, suction nozzle information, etc. of each mounting machine.
(6) Quality information such as management value information of the time-varying material.
1 電子部品実装装置
17 データ書込・読取手段
18 回路基板
19 基板用メモリ
20 基板保持手段
21 半田印刷部
22 接着剤塗布部
23 部品装着部
24 接着剤硬化部
25 半田付部
26 基板修理・修正部
27 半田印刷機
28 半田印刷検査機
29 接着剤塗布機
30 塗布検査機
31 装着機
32 装着検査機
33 接着剤硬化炉
34 硬化検査機
35 リフロー炉
36 半田付検査機
37 データ書込・読取手段用コントローラ
38 制御部
39 データ書込・読取手段用コントローラ
40 情報分析手段
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