JP2005322806A

JP2005322806A - Splicing machine

Info

Publication number: JP2005322806A
Application number: JP2004140250A
Authority: JP
Inventors: Shinta Otsuka; 眞太大塚; Masashi Kajitani; 正史梶谷; Takashi Kaoku; 貴史加奥
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2005-11-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correct an irradiation position of energy beams to melt and splice electronic components even when a board is misaligned largely from a specified position to dispose the board to be soldered. <P>SOLUTION: A splicing machine is used for irradiating energy beams on the board having a plurality of positioning marks to melt and splice electronic components, and comprises an accepting means for accepting positions of the positioning marks of the board disposed in a specified position and the irradiating position of energy beams, respectively, a position specifying means for specifying the position of the positioning mark based on an image of the imaged board, a calculating means for calculating an offset with respect to the positions of the plurality of positioning marks accepted by the accepting means, of the positions of the plurality of positioning marks specified by the position specifying means, and an updating means of updating the irradiation position accepted by the accepting means by using the calculated offset. The construction is made to irradiate energy beams on the updated irradiation position. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、接合装置に関し、特に電子部品が配されたプリント基板にエネルギービームを照射して、電子部品を個別に溶融接合する個別接合方式の接合装置に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus, and more particularly to a bonding apparatus of an individual bonding method in which an electronic component is individually melt-bonded by irradiating a printed circuit board on which the electronic component is disposed with an energy beam.

従来の自動化接合装置、特にエネルギービーム及び半田を用いる個別半田付け方式の接合装置は、Ｘ軸ロボットによって架台に支持されている載置台と、載置台に載置された基板にエネルギービームを照射する照射部とを備えている。Ｘ軸ロボットは、載置台を架台に対して所定方向に移動させる装置である。また、接合装置は、照射部を載置台の移動方向に略直交する方向に移動させるＹ軸ロボットを備えている。Ｘ軸ロボット及びＹ軸ロボットによる載置台及び照射部の移動は、コンピュータにより制御されており、コンピュータは、エネルギービームの照射位置を受け付け、受け付けた照射位置にエネルギービームを照射して半田付けを行うように構成されている（例えば、特許文献１）。 A conventional automated bonding apparatus, in particular, an individual soldering type bonding apparatus using an energy beam and solder, irradiates an energy beam onto a mounting table supported by a frame by an X-axis robot and a substrate mounted on the mounting table. And an irradiation unit. The X-axis robot is a device that moves the mounting table in a predetermined direction with respect to the gantry. Further, the bonding apparatus includes a Y-axis robot that moves the irradiation unit in a direction substantially orthogonal to the moving direction of the mounting table. The movement of the mounting table and the irradiation unit by the X-axis robot and the Y-axis robot is controlled by a computer, and the computer receives the irradiation position of the energy beam and performs soldering by irradiating the received irradiation position with the energy beam. (For example, patent document 1).

このように構成される接合装置においては、Ｘ軸ロボット及びＹ軸ロボットにより載置台に対する照射部の位置を、前記所定方向及び所定方向に略直行する方向に移動させて、載置台に対するエネルギービームの照射位置を移動させることができる。エネルギービームの照射位置を受け付けたコンピュータは、受け付けた照射位置にエネルギービームが照射されるように、載置台及び照射部を移動させる。そして、エネルギービームを照射して半田を溶融し、電子部品の溶融接合を行う。コンピュータは、載置台に載置された基板の位置に関わらず、受け付けた照射位置にエネルギービームを照射する。
特開平９−１３００３２号公報 In the joining apparatus configured as described above, the position of the irradiation unit with respect to the mounting table is moved by the X-axis robot and the Y-axis robot in the predetermined direction and the direction substantially perpendicular to the predetermined direction, so that the energy beam is applied to the mounting table. The irradiation position can be moved. The computer that has received the irradiation position of the energy beam moves the mounting table and the irradiation unit so that the received irradiation position is irradiated with the energy beam. Then, the solder is melted by irradiating the energy beam, and the electronic parts are melted and joined. The computer irradiates the received irradiation position with the energy beam regardless of the position of the substrate mounted on the mounting table.
JP-A-9-130032

しかしながら、電子部品を備える製品によっては、前記製品を構成する基板を載置台の特定位置に配置することが困難であるため、基板に対するエネルギービームの照射位置がずれ、接合不良が生じるという問題があった。 However, depending on the product including the electronic components, it is difficult to place the substrate constituting the product at a specific position on the mounting table, and thus there is a problem that the irradiation position of the energy beam on the substrate is shifted and bonding failure occurs. It was.

例えば、トルクセンサを備える車両用の電動パワーステアリング装置を製造する場合、電動パワーステアリング装置を構成する中空のハウジング内部にトルク検出用のコイルを取り付け、ハウジングの外部に突出するコイルの端子を基板に接合すべく、基板をハウジングに取り付けて、コイルを基板に溶融接合する必要がある。この場合、基板が載置台の特定位置に配置されるように、ハウジングを載置台に配置することは困難であり、エネルギービームの照射位置の位置ずれによる接合不良の問題が生じる。 For example, when manufacturing an electric power steering device for a vehicle including a torque sensor, a torque detection coil is attached inside a hollow housing constituting the electric power steering device, and a terminal of the coil protruding outside the housing is used as a substrate. In order to join, it is necessary to attach the substrate to the housing and melt bond the coil to the substrate. In this case, it is difficult to dispose the housing on the mounting table so that the substrate is disposed at a specific position on the mounting table, resulting in a problem of poor bonding due to the displacement of the irradiation position of the energy beam.

一方、熱容量の大きい電子部品、例えばトルクセンサ用のコイルを基板に溶融接合する場合、溶融接合を行う時の気温及び湿度によって接合状態が変化するという問題があった。これは、気温の変化等によって、熱容量の大きいコイルが結露していること、又は溶融接合の際に多くの熱がコイル側に逃げ、接合部の温度が安定しないことに原因があると考えられている。 On the other hand, when an electronic component having a large heat capacity, such as a coil for a torque sensor, is melt-bonded to a substrate, there is a problem that the bonding state changes depending on the temperature and humidity when performing the melt-bonding. This is thought to be due to the fact that the coil with a large heat capacity is condensed due to changes in the temperature, etc., or that a lot of heat escapes to the coil side at the time of fusion bonding, and the temperature of the joint is not stable. ing.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、特定位置に配置した場合の基板の位置を基準として、実際に配置される基板の位置の偏倚を特定し、特定した偏倚を用いて、エネルギービームの照射位置を更新する更新手段を備えることにより、特定位置に配置される基板の位置に対して、実際に配置されている基板の位置が偏倚している場合であっても、基板に対するエネルギービームの照射位置は偏倚せず、自動的に溶融接合することが可能となる接合装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and identifies the deviation of the position of the substrate actually placed on the basis of the position of the substrate when placed at the particular position, and uses the identified deviation. By providing an updating means for updating the irradiation position of the energy beam, even if the position of the substrate actually arranged is deviated from the position of the substrate arranged at the specific position, It is an object of the present invention to provide a bonding apparatus capable of automatically performing fusion bonding without biasing the irradiation position of the energy beam.

また、基板又は電子部品を予熱する手段を備えることにより、電子部品の熱容量が大きい場合、又は気温及び湿度の影響により前記接合部が結露している場合であっても、良好に溶融接合を行うことが可能となる接合装置を提供することを他の目的とする。 Also, by providing a means for preheating the substrate or the electronic component, even when the heat capacity of the electronic component is large, or even when the joint is condensed due to the influence of the temperature and humidity, the melt bonding is performed satisfactorily. Another object of the present invention is to provide a bonding apparatus that can perform the above-described process.

本発明に係る接合装置は、エネルギービームの照射位置を決めるための複数の位置決めマークを有する基板にエネルギービームを照射して電子部品を溶融接合する接合装置であって、特定位置に配置された基板が有する複数の位置決めマークの位置及びエネルギービームの照射位置夫々を受け付ける受付手段と、基板を撮像する撮像部と、該撮像部が撮像した基板の画像に基づいて、基板が有する複数の位置決めマークの位置を特定する位置特定手段と、該位置特定手段が特定した複数の位置決めマークの位置の、前記受付手段が受け付けた複数の位置決めマークの位置に対する偏倚を演算する演算手段と、該演算手段が演算した偏倚を用いて、前記受付手段が受け付けた照射位置を更新する更新手段とを備え、前記更新手段が更新した照射位置にエネルギービームを照射するよう構成してあることを特徴とする。 A bonding apparatus according to the present invention is a bonding apparatus that irradiates an energy beam onto a substrate having a plurality of positioning marks for determining an irradiation position of the energy beam and melt-bonds the electronic component, and is disposed at a specific position. Receiving means for receiving each of the positions of the plurality of positioning marks and the irradiation position of the energy beam, an imaging unit for imaging the substrate, and a plurality of positioning marks of the substrate based on an image of the substrate captured by the imaging unit. Position specifying means for specifying the position, calculating means for calculating the deviation of the positions of the plurality of positioning marks specified by the position specifying means with respect to the positions of the plurality of positioning marks received by the receiving means, and calculating the calculation means Using the bias, the updating means for updating the irradiation position received by the receiving means, the irradiation updated by the updating means Characterized in that are configured to irradiate an energy beam to the location.

本発明にあっては、特定位置に基板が配置されている場合の複数の位置決めマークの位置を基準として、実際に配置されている基板が有する複数の位置決めマークの位置の偏倚を演算する。演算した偏倚によれば、特定位置に配置されている基板の位置を基準として、実際に配置されている基板の偏倚を演算することができる。そして、演算した偏倚を用いて、受付手段が受け付けた照射位置を更新することにより、基板の配置位置によらず、基板に対して偏倚しないエネルギービームの照射位置を特定することができる。 In the present invention, the deviation of the positions of the plurality of positioning marks of the actually disposed substrate is calculated with reference to the positions of the plurality of positioning marks when the substrate is disposed at the specific position. According to the calculated deviation, it is possible to calculate the deviation of the substrate actually arranged on the basis of the position of the substrate arranged at the specific position. Then, by updating the irradiation position received by the reception unit using the calculated deviation, it is possible to specify the irradiation position of the energy beam that is not biased with respect to the substrate, regardless of the arrangement position of the substrate.

例えば、図６に示すように、特定位置Ｒに配置された基板が有する一の位置決めマークの位置Ｐ１を基準として、位置特定手段が特定する一の位置決めマーク７０ａの位置の偏倚Δｘ、及びΔｙを演算する。また、マーク基準位置Ｐ１及びマーク基準位置Ｐ２を含む直線に対して、位置特定手段が特定する前記一の位置決めマーク７０ａ及び他の位置決めマーク７０ｂを含む直線がなす角度Δθを偏倚として演算する。そして、受付手段が受け付けた照射位置Ｉ０に、偏倚Δｘ及びΔｙを加え、更に一の位置決めマーク７０ａの位置を回転中心にしてΔθの回転に係る偏倚を加えることにより、実際に配置されている基板７に対するエネルギービームの照射位置Ｉ２は基板の配置位置によらず一定となる。 For example, as shown in FIG. 6, the deviations Δx and Δy of the position of one positioning mark 70a specified by the position specifying means are determined with reference to the position P1 of one positioning mark included in the substrate disposed at the specific position R. Calculate. Further, an angle Δθ formed by the straight line including the one positioning mark 70a and the other positioning mark 70b specified by the position specifying means is calculated as a deviation with respect to the straight line including the mark reference position P1 and the mark reference position P2. Then, by adding the deviations Δx and Δy to the irradiation position I0 received by the receiving means, and further adding the deviation related to the rotation of Δθ with the position of the one positioning mark 70a as the rotation center, the substrate actually disposed 7 is constant irrespective of the position of the substrate.

本発明に係る接合装置は、前記基板に配された電子部品又は前記基板を予熱する手段を備えることを特徴とする。 The bonding apparatus according to the present invention includes an electronic component disposed on the substrate or means for preheating the substrate.

本発明にあっては、電子部品又は基板を予熱することにより、電子部品又は基板の温度を、エネルギービームを照射して溶融接合する前に上昇させることがでる。従って、電子部品又は基板にエネルギービームを照射した場合に、エネルギービームの照射により発生して電子部品又は基板側に逃げる熱量が少なくなり、良好に溶融接合を行うことが可能となる。また、電子部品又は基板が結露している場合であっても、予熱によって結露した水分が蒸発するため、良好に溶融接合を行うことが可能となる。 In the present invention, by preheating the electronic component or the substrate, the temperature of the electronic component or the substrate can be raised before the energy beam is irradiated and melt-bonded. Therefore, when the electronic component or the substrate is irradiated with the energy beam, the amount of heat generated by the irradiation of the energy beam and escaping to the electronic component or the substrate side is reduced, and it is possible to perform the melt-bonding satisfactorily. Further, even when the electronic component or the substrate is condensed, the moisture condensed by the preheating evaporates, so that it is possible to perform fusion bonding satisfactorily.

本発明にあっては、基板の配置位置が特定位置から偏倚した場合であっても、基板に対するエネルギービームの照射位置が偏倚せず、溶融接合される箇所が偏倚しない接合装置を構成することが可能となる。 In the present invention, even if the position of the substrate is deviated from a specific position, the energy beam irradiation position on the substrate does not deviate, and the bonding apparatus that does not deviate the position to be melt-bonded can be configured. It becomes possible.

また、電子部品若しくは基板の熱容量が大きい場合、又は接合部が結露している場合であっても、良好に溶融接合を行うことが可能となる。 In addition, even when the heat capacity of the electronic component or the substrate is large, or even when the joint is dewed, it is possible to perform melt bonding satisfactorily.

以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る接合装置の一例である半田付け装置を示す模式図である。図１中、１は基板７を載置する載置台であり、Ｘ軸ロボット１１によって架台１０に支持されている。Ｘ軸ロボット１１は、図１の紙面に略垂直な方向に亘るＸ軸ガイド１１ａを備え、Ｘ軸ガイド１１ａに沿って載置台１を移動させる装置である。架台１０には、柱部１２が設けられており、柱部１２はＹ軸ロボット１３を支持している。Ｙ軸ロボット１３は、図１の左右方向に亘るＹ軸ガイド１３ａと、Ｙ軸ガイド１３ａに沿って移動するＹ軸スライダ１３ｂとを備えている。Ｙ軸スライダ１３ｂに取り付けられている支持部３は、エネルギービームＡを照射する照射部２を支持している。照射部２は、キセノンランプを備える光源２ａに光ファイバー２ｂを介して繋がっている。照射部２に設けられている半田送給部４は、糸半田が挿入されるチューブ４ａと、チューブ４ａに繋がり、糸半田をランド部７１に送り出す送り機構４ｂとを備えている。支持部３に支持されている撮像部５は基板７を撮像するＣＣＤカメラであり、予熱部６は、基板７のランド部７１、並びにコイル８０ａ及びその他の電子部品８０ｂのリード部８ａ、８ｂに熱風Ｂを吹き付けて予熱する装置である。予熱部６の熱風Ｂは熱風供給部６ａから送られる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic diagram showing a soldering apparatus which is an example of a joining apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a mounting table on which the substrate 7 is mounted, and is supported by the frame 10 by the X-axis robot 11. The X-axis robot 11 is an apparatus that includes an X-axis guide 11a extending in a direction substantially perpendicular to the paper surface of FIG. 1 and moves the mounting table 1 along the X-axis guide 11a. The gantry 10 is provided with a column portion 12, and the column portion 12 supports a Y-axis robot 13. The Y-axis robot 13 includes a Y-axis guide 13a extending in the left-right direction in FIG. 1 and a Y-axis slider 13b that moves along the Y-axis guide 13a. The support unit 3 attached to the Y-axis slider 13b supports the irradiation unit 2 that irradiates the energy beam A. The irradiation unit 2 is connected to a light source 2a including a xenon lamp via an optical fiber 2b. The solder feeding unit 4 provided in the irradiation unit 2 includes a tube 4 a into which the thread solder is inserted, and a feeding mechanism 4 b that is connected to the tube 4 a and feeds the thread solder to the land portion 71. The imaging unit 5 supported by the support unit 3 is a CCD camera that images the substrate 7, and the preheating unit 6 is connected to the land portion 71 of the substrate 7 and the lead portions 8a and 8b of the coil 80a and other electronic components 80b. This is a device for preheating by blowing hot air B. Hot air B of the preheating unit 6 is sent from the hot air supply unit 6a.

載置台１には、車両用の電動パワーステアリング装置を構成するハウジング７２が載置されている。ハウジング７２は、半田付け対象の一例である。ハウジング７２にはトルクセンサを構成する電子部品であるコイル８０ａが取り付けられている。そして、コイル８０ａのリード部８ａが挿通するスルーホールを備える基板７がハウジング７２に取り付けられている。ハウジング７２に取り付けられた基板７は、コイル８０ａに繋がるリード部８ａ及びその他の電子部品８０ｂのリード部８ｂが半田付けされるランド部７１を備えている。 On the mounting table 1, a housing 72 constituting an electric power steering device for a vehicle is mounted. The housing 72 is an example of a soldering target. A coil 80a, which is an electronic component that constitutes a torque sensor, is attached to the housing 72. A substrate 7 having a through hole through which the lead portion 8a of the coil 80a is inserted is attached to the housing 72. The substrate 7 attached to the housing 72 includes a land portion 71 to which a lead portion 8a connected to the coil 80a and a lead portion 8b of another electronic component 80b are soldered.

図２は、２つの位置決めマーク７０ａ、７０ｂを有する基板７を模式的に示す正面図である。基板７には、基板７に対するエネルギービームＡの照射位置を位置決めするための２つの位置決めマーク７０ａ、７０ｂが印刷されている。また、基板７は、中心部にリード部８ａ、８ｂが挿通するスルーホールを備える円形のランド部７１を有している。 FIG. 2 is a front view schematically showing the substrate 7 having two positioning marks 70a and 70b. On the substrate 7, two positioning marks 70a and 70b for positioning the irradiation position of the energy beam A on the substrate 7 are printed. Further, the substrate 7 has a circular land portion 71 having a through hole through which the lead portions 8a and 8b are inserted at the center.

図３は、本発明に係る接合装置の構成を示すブロック図である。制御部９はマイクロコンピュータであり、エネルギービームＡの照射位置及び特定位置に配置された基板７が有する２つの位置決めマーク７０ａ、７０ｂの位置を受け付ける受付部９０を備えている。また、制御部９は受付部９０で受け付けた照射位置に基づいて、照射部２の光ビーム照射、予熱部６の熱風吹き付け調節、半田送給部４の半田送給、並びにＸ軸ロボット１１及びＹ軸ロボット１３の移動を制御している。更に、制御部９は、撮像部５で撮像した画像を画像処理部９１で２値画像に変換し、２つの位置決めマーク７０ａ、７０ｂの位置を特定する機能を有している。画像処理部９１は、撮像部５で撮像された画像を一時記憶用のメモリ９２に記憶させて、画像処理を行う。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the joining apparatus according to the present invention. The control unit 9 is a microcomputer, and includes a receiving unit 90 that receives the positions of the two positioning marks 70a and 70b of the substrate 7 arranged at the specific position and the irradiation position of the energy beam A. Further, the control unit 9 performs light beam irradiation of the irradiation unit 2, adjustment of hot air blowing of the preheating unit 6, solder supply of the solder supply unit 4, X-axis robot 11, and The movement of the Y-axis robot 13 is controlled. Further, the control unit 9 has a function of converting the image captured by the imaging unit 5 into a binary image by the image processing unit 91 and specifying the positions of the two positioning marks 70a and 70b. The image processing unit 91 stores the image captured by the imaging unit 5 in the temporary storage memory 92 and performs image processing.

以下、制御部９が行う処理手順を説明する。図４、図５は、半田付けに係る制御部９の処理手順を示すフローチャートである。まず、制御部９は、受付部９０で照射位置Ｉ０を受け付け、受け付けた照射位置Ｉ０を図示しない一時記憶用のメモリによって記憶する（ステップＳ１）。照射位置Ｉ０は、載置台１の特定位置に配置された基板７に対するエネルギービームＡの照射位置であり、載置台１の座標位置（Ｉ０ｘ、Ｉ０ｙ）として受け付けられる。また、制御部９は、受付部９０でマーク基準位置Ｐ１、Ｐ２を受け付け、受け付けたマーク基準位置Ｐ１、Ｐ２を一時記憶用のメモリによって記憶する（ステップＳ２）。マーク基準位置Ｐ１、Ｐ２は、特定位置に配置された基板７が有する位置決めマーク７０ａ、７０ｂの位置であり、基板７に対するエネルギービームＡの照射位置を位置決めするためのものである。マーク基準位置Ｐ１の位置は、載置台１に対する座標位置（Ｐ１ｘ，Ｐ１ｙ）として受け付けられ、同様にマーク基準位置Ｐ２の位置は座標位置（Ｐ２ｘ，Ｐ２ｙ）として受け付けられる。 Hereinafter, a processing procedure performed by the control unit 9 will be described. 4 and 5 are flowcharts showing a processing procedure of the control unit 9 related to soldering. First, the control unit 9 receives the irradiation position I0 by the reception unit 90, and stores the received irradiation position I0 in a temporary storage memory (not shown) (step S1). The irradiation position I0 is an irradiation position of the energy beam A with respect to the substrate 7 arranged at a specific position of the mounting table 1, and is accepted as a coordinate position (I0x, I0y) of the mounting table 1. Further, the control unit 9 receives the mark reference positions P1 and P2 at the receiving unit 90, and stores the received mark reference positions P1 and P2 in the temporary storage memory (step S2). The mark reference positions P1 and P2 are positions of the positioning marks 70a and 70b of the substrate 7 arranged at a specific position, and are for positioning the irradiation position of the energy beam A on the substrate 7. The position of the mark reference position P1 is accepted as the coordinate position (P1x, P1y) with respect to the mounting table 1, and the position of the mark reference position P2 is similarly accepted as the coordinate position (P2x, P2y).

次いで、制御部９は、載置台１に対して撮像部５が所定の撮像位置に位置するように、Ｘ軸ロボット１１及びＹ軸ロボット１３の移動を制御し、支持部３及び載置台１を移動させる（ステップＳ３）。そして、制御部９は、撮像部５によって基板７の画像を撮像し（ステップＳ４）、撮像した濃淡画像を画像処理部９１で白黒の２値画像に変換することにより、載置台１に対する位置決めマーク７０ａ、７０ｂの位置を特定する（ステップＳ５）。ここで、位置決めマーク７０ａの座標位置を（Ｑ１ｘ，Ｑ１ｙ）、位置決めマーク７０ｂの座標位置を（Ｑ２ｘ，Ｑ２ｙ）とする。２値画像への変換は、基板７、ランド部７１、及びリード部８ａ、８ｂが白色となり、位置決めマーク７０ａ、７０ｂが黒色となるようなしきい値によって行われる。位置決めマーク７０ａ、７０ｂの位置は、２値画像における画素値が０となる画素部分の中心位置を演算することにより特定される。 Next, the control unit 9 controls the movement of the X-axis robot 11 and the Y-axis robot 13 so that the imaging unit 5 is positioned at a predetermined imaging position with respect to the mounting table 1, and the support unit 3 and the mounting table 1 are moved. Move (step S3). And the control part 9 images the image of the board | substrate 7 with the imaging part 5 (step S4), and converts the captured grayscale image into a monochrome binary image with the image process part 91, By this, the positioning mark with respect to the mounting base 1 is demonstrated. The positions of 70a and 70b are specified (step S5). Here, the coordinate position of the positioning mark 70a is (Q1x, Q1y), and the coordinate position of the positioning mark 70b is (Q2x, Q2y). Conversion to a binary image is performed with a threshold value such that the substrate 7, the land portion 71, and the lead portions 8a and 8b are white and the positioning marks 70a and 70b are black. The positions of the positioning marks 70a and 70b are specified by calculating the center position of the pixel portion where the pixel value is 0 in the binary image.

次いで、制御部９は、特定した２つの位置決めマーク７０ａ、７０ｂの位置と、２つの位置決めマーク７０ａ、７０ｂのマーク基準位置Ｐ１、Ｐ２との偏倚を演算する（ステップＳ６）。図６は、撮像部５が撮像した位置決めマーク７０ａ、７０ｂの位置、及び偏倚を示す模式図である。ステップＳ６で演算する値は、図６に示すΔｘ、Δｙ、Δθの値である。図６に示す実線で示した基板７は、実際に載置台１に配置された基板７の位置を示しており、２点破線で示した方形部分は、基板７が配置されるべき特定位置Ｒを示している。基板７が２点破線で示した方形部分に配置された場合、設計通りに溶融接合が行われる。例えば、図６に示す照射位置Ｉ０にエネルギービームＡが照射され、溶融接合される。ここでΔｘ及びΔｙはマーク基準位置Ｐ１に対する位置決めマーク７０ａの偏倚であり、Δθは基板７の回転に係る偏倚であり、マーク基準位置Ｐ１及びマーク基準位置Ｐ２を通る直線に対する、位置決めマーク７０ａ及び位置決めマーク７０ｂを通る直線の角度である。 Next, the control unit 9 calculates the deviation between the specified positions of the two positioning marks 70a and 70b and the mark reference positions P1 and P2 of the two positioning marks 70a and 70b (step S6). FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the positions and deviations of the positioning marks 70a and 70b captured by the imaging unit 5. As illustrated in FIG. The values calculated in step S6 are the values of Δx, Δy, and Δθ shown in FIG. A substrate 7 shown by a solid line in FIG. 6 indicates the position of the substrate 7 actually arranged on the mounting table 1, and a rectangular portion shown by a two-dot broken line indicates a specific position R where the substrate 7 should be arranged. Is shown. When the board | substrate 7 is arrange | positioned at the square part shown with the dashed-two dotted line, fusion bonding is performed as designed. For example, the energy beam A is irradiated to the irradiation position I0 shown in FIG. Here, Δx and Δy are deviations of the positioning mark 70a with respect to the mark reference position P1, and Δθ is a deviation associated with the rotation of the substrate 7, and the positioning mark 70a and the positioning with respect to a straight line passing through the mark reference position P1 and the mark reference position P2. This is the angle of a straight line passing through the mark 70b.

より具体的には、制御部９はステップＳ６においてΔｘを（Ｑ１ｘ−Ｐ１ｘ）と演算し、Δｙを（Ｑ２ｙ−Ｐ２ｙ）と演算する。また、制御部９は、Δθをｃｏｓ^-1｛（Ｐ２ｘ−Ｐ１ｘ，Ｐ２ｙ−Ｐ１ｙ）・（Ｑ２ｘ−Ｑ１ｘ，Ｑ２ｙ−Ｑ１ｙ）／Ｌ²｝と演算する。Ｌは、ＸＹ座標系における、位置決めマーク７０ａと位置決めマーク７０ｂとの距離である。 More specifically, the control unit 9 calculates Δx as (Q1x−P1x) and calculates Δy as (Q2y−P2y) in step S6. Further, the control unit 9 calculates Δθ as cos ⁻¹ {(P2x−P1x, P2y−P1y) · (Q2x−Q1x, Q2y−Q1y) / L ² }. L is the distance between the positioning mark 70a and the positioning mark 70b in the XY coordinate system.

偏倚の演算を終えた後、制御部９は、Δｘ及びΔｙ夫々の値が０であるか否かを判定する（ステップＳ７）。Δｘ及びΔｙの何れかの値が０でないと判定した場合、（ステップＳ７：ＮＯ）、つまり基板７の平行移動に係る偏倚があると判定した場合、制御部９はステップＳ１で受け付けた照射位置Ｉ０（Ｉ０ｘ，Ｉ０ｙ）に偏倚Δｘ及びΔｙを加えた照射位置Ｉ１（Ｉ１ｘ、Ｉ１ｙ）＝（Ｉ０ｘ＋Δｘ、Ｉ０ｙ＋Δｙ）を演算する（ステップＳ８）。 After finishing the calculation of the bias, the control unit 9 determines whether or not each value of Δx and Δy is 0 (step S7). When it is determined that any one of Δx and Δy is not 0 (step S7: NO), that is, when it is determined that there is a deviation related to the parallel movement of the substrate 7, the control unit 9 receives the irradiation position received in step S1. An irradiation position I1 (I1x, I1y) = (I0x + Δx, I0y + Δy) obtained by adding the deviations Δx and Δy to I0 (I0x, I0y) is calculated (step S8).

ステップＳ８の処理を終えた場合、又はステップＳ７においてΔｘ及びΔｙ夫々の値が０であると判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御部９は、Δθの値が０であるか否かを判定する（ステップＳ９）。Δθが０でないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、制御部９はステップＳ８で演算したエネルギービームＡの照射位置Ｉ１、を、位置決めマーク７０ａを軸としてΔθ回転変換させたエネルギービームＡの照射位置Ｉ２を演算する（ステップＳ１０）。ステップＳ８で照射位置Ｉ１を演算しない場合、制御部９は照射位置Ｉ０について、ステップＳ１０の処理を行う。具体的には、照射位置Ｉ２の座標位置を（Ｉ２ｘ、Ｉ２ｙ）とした場合、Ｉ２ｘを（ｃｏｓΔθ，−ｓｉｎΔθ）・（Ｉ１ｘ，Ｉ１ｙ）と演算し、Ｉ２ｙを（ｓｉｎΔθ，ｃｏｓΔθ）・（Ｉ１ｘ，Ｉ２ｙ）と演算する。 When the process of step S8 is completed, or when it is determined in step S7 that the values of Δx and Δy are 0 (step S7: YES), the control unit 9 determines whether the value of Δθ is 0 or not. Determine (step S9). When it is determined that Δθ is not 0 (step S9: NO), the control unit 9 performs irradiation of the energy beam A obtained by rotationally converting the irradiation position I1 of the energy beam A calculated in step S8 by Δθ about the positioning mark 70a. The position I2 is calculated (step S10). When the irradiation position I1 is not calculated in step S8, the control unit 9 performs the process of step S10 for the irradiation position I0. Specifically, when the coordinate position of the irradiation position I2 is (I2x, I2y), I2x is calculated as (cosΔθ, −sinΔθ) · (I1x, I1y), and I2y is calculated as (sinΔθ, cosΔθ) · (I1x, I2y).

ステップＳ１０の処理を終えた場合、又はステップＳ９においてΔθの値が０であると判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、制御部９はエネルギービームＡの照射位置がＩ２点となるように、Ｘ軸ロボット１１及びＹ軸ロボット１３を制御して照射部２を移動させる（ステップＳ１１）。そして、制御部９は基板７と電子部品８０ｂとの接合部、つまりランド部７１又はリード部８ａ、８ｂに熱風Ｂを吹き付けて予熱する（ステップＳ１２）。更に、制御部９はエネルギービームＡを所定時間、例えば約１秒間ランド部７１又はリード部８ａ、８ｂに照射して予熱する（ステップＳ１３）。 When the process of step S10 is completed, or when it is determined in step S9 that the value of Δθ is 0 (step S9: YES), the control unit 9 sets the irradiation position of the energy beam A to point I2. The irradiation unit 2 is moved by controlling the axis robot 11 and the Y-axis robot 13 (step S11). And the control part 9 sprays the hot air B on the junction part of the board | substrate 7 and the electronic component 80b, ie, the land part 71 or the lead parts 8a and 8b, and preheats (step S12). Further, the controller 9 preheats the energy beam A by irradiating the land portion 71 or the lead portions 8a and 8b with the energy beam A for a predetermined time, for example, for about 1 second (step S13).

次いで、制御部９は半田送給部４によって半田を送給しつつ、エネルギービームＡを照射して溶融接合する（ステップＳ１４）。例えば、半田の送り速度８ｍｍ／ｓで、約１．３秒間半田を送りながら半田付けする。そして、必要に応じて制御部９は、ランド部７１又はリード部８ａ若しくはリード部８ｂにエネルギービームＡを照射して後加熱する（ステップＳ１５）。 Next, the control unit 9 melts and joins by irradiating the energy beam A while feeding the solder by the solder feeding unit 4 (step S14). For example, soldering is performed while feeding the solder for about 1.3 seconds at a solder feeding speed of 8 mm / s. And the control part 9 irradiates the energy beam A to the land part 71 or the lead part 8a or the lead part 8b as necessary, and performs post-heating (step S15).

溶融接合を終えた場合、制御部９はすべてのコイル８０ａ及び電子部品８０ｂのリード部８ａ、８ｂを基板７に溶融接合したか否かを判定する（ステップＳ１６）。溶融接合していないリード部８ａ、８ｂがあると判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、制御部９は処理をステップＳ１１に戻す。すべてのリード部８ａ、８ｂを溶融接合したと判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、制御部９は処理を終える。 When the fusion bonding is finished, the control unit 9 determines whether or not all the coils 80a and the lead portions 8a and 8b of the electronic component 80b are fusion bonded to the substrate 7 (step S16). When it is determined that there are lead portions 8a and 8b that are not melt-bonded (step S16: NO), the control unit 9 returns the process to step S11. When it is determined that all the lead portions 8a and 8b are melt-bonded (step S16: YES), the control unit 9 finishes the process.

以下、リード部８ａ、８ｂとランド部７１との半田付け強度を上げる方法について説明する。図７は、半田付け強度を向上させるランド部１７１の形状を示す模式図である。図７（ａ）は、従来のランド部７１の形状を示している。従来、半田付け強度を上げる半田付け方法として、ランド部７１の面積を大きくすることにより、電子部品を基板に溶融接合する半田が、ランド部７１に濡れ接触する面積を大きくする方法が採用されていた。具体的には、円形のランド部７１の半径を大きくする方法が採用されていた。 Hereinafter, a method for increasing the soldering strength between the lead portions 8a and 8b and the land portion 71 will be described. FIG. 7 is a schematic diagram showing the shape of the land portion 171 that improves the soldering strength. FIG. 7A shows the shape of the conventional land portion 71. Conventionally, as a soldering method for increasing the soldering strength, a method has been adopted in which the area of the land portion 71 is increased to increase the area in which the solder that melt-bonds the electronic component to the substrate contacts the land portion 71. It was. Specifically, a method of increasing the radius of the circular land portion 71 has been adopted.

ところが、一般に基板７のレイアウト上、ランド部７１を設けることができるスペースは限定されているため、ランド部７１の半径の寸法には限界があった。例えば、図７（ａ）に示す点線で囲まれた範囲内にランド部７１を設けることができるスペースは限定されている。また、互いに隣接するランドが半田で連結することを防ぐためには、隣接するランド部間の幅Ｄをある程度確保しておく必要があり、同様にランド部７１の半径の寸法には限界があった。 However, since the space in which the land portion 71 can be provided is generally limited due to the layout of the substrate 7, there is a limit to the radius of the land portion 71. For example, the space in which the land portion 71 can be provided within the range surrounded by the dotted line shown in FIG. 7A is limited. In order to prevent adjacent lands from being connected by solder, it is necessary to secure a certain width D between adjacent lands. Similarly, there is a limit to the size of the radius of the land 71. .

図７（ｂ）は、半田付け強度を向上させるランド部１７１の形状を示す模式図である。今回、ランド部１７１の形状を楕円形状にすることによって、限られたスペース内でランド部１７１間の幅Ｄを確保しながらランド部１７１の面積を大きくし、半田付け強度を上げることができる半田付け方法を採用した。ランド部１７１の形状を楕円形状にすることにより、図７において破線で示す限られたスペース内で、ランド部１７１間の幅Ｄを一定に保ちつつ、ランド部１７１の面積を大きくすることができ、半田付け強度を上げることが可能となる。 FIG. 7B is a schematic diagram showing the shape of the land portion 171 that improves the soldering strength. This time, by making the shape of the land portion 171 into an elliptical shape, it is possible to increase the soldering strength by increasing the area of the land portion 171 while ensuring the width D between the land portions 171 in a limited space. Adoption method was adopted. By making the shape of the land portion 171 elliptical, the area of the land portion 171 can be increased while keeping the width D between the land portions 171 constant within the limited space indicated by the broken line in FIG. It is possible to increase the soldering strength.

本発明に係る接合装置によれば、基板７にプリントされた位置決めマーク７０ａ、７０ｂを撮像し、位置決めマーク７０ａ、７０ｂの位置とマーク基準位置Ｐ１、Ｐ２との偏倚Δｘ、Δｙ、及びΔθを演算して、基板７に対するエネルギービームＡの照射位置を決定することにより、載置台１の特定位置Ｒに配置された基板７に対して、実際に配置されている基板７がΔｘ及びΔｙ偏倚し、更に位置決めマーク７０ａを回転中心として角度Δθ偏倚している場合であっても、基板７に対するエネルギービームＡの照射位置Ｉ２が、特定位置Ｒに配置された基板７に対するエネルギービームＡの照射位置Ｉ０と一致するように、エネルギービームＡの照射位置を決定することが可能となる。 According to the bonding apparatus according to the present invention, the positioning marks 70a and 70b printed on the substrate 7 are imaged, and the deviations Δx, Δy, and Δθ between the positions of the positioning marks 70a and 70b and the mark reference positions P1 and P2 are calculated. Then, by determining the irradiation position of the energy beam A on the substrate 7, the substrate 7 actually arranged is biased by Δx and Δy with respect to the substrate 7 arranged at the specific position R of the mounting table 1, Further, even when the angle Δθ is deviated with the positioning mark 70a as the rotation center, the irradiation position I2 of the energy beam A with respect to the substrate 7 is the irradiation position I0 of the energy beam A with respect to the substrate 7 arranged at the specific position R. It is possible to determine the irradiation position of the energy beam A so as to match.

また、半田付けを行う前に、熱風Ｂをランド部７１及び電子部品８０ｂのリード部８ｂ、特にコイル８０ａのリード部８ａに吹き付けることにより、熱容量の大きいコイル８０ａを予熱することができ、良好に半田付けを行うことが可能となる。 Also, before the soldering, the hot air B can be preheated to the land portion 71 and the lead portion 8b of the electronic component 80b, particularly the lead portion 8a of the coil 80a, so that the coil 80a having a large heat capacity can be preheated. Soldering can be performed.

更に、熱風Ｂの吹き付けにより、ランド部７１及びリード部８ａ、８ｂに結露した水分を蒸発させることができ、良好に半田付けを行うことが可能となる。 Further, by blowing hot air B, moisture condensed on the land portion 71 and the lead portions 8a and 8b can be evaporated, and good soldering can be performed.

更にまた、熱風Ｂの吹き付けにより、リード部８ａ、８ｂ及びランド部７１に付着した異物を吹き飛ばすことができ、良好に半田付けを行うことが可能となる。 Furthermore, by blowing the hot air B, the foreign matter adhering to the lead portions 8a and 8b and the land portion 71 can be blown off, and good soldering can be performed.

なお、本実施の形態においては、位置決めマークの偏倚、Δｘ、Δｙ、及びΔθを演算しているが、これに限らず、２以上の位置決めマークを用いて他の偏倚を演算しても良い。例えば、２つの位置決めマークを識別して偏倚を演算する場合、基板の方向を特定できるため、基板が接合装置に対して９０度以上回転移動して偏倚した場合であっても、偏倚方向を特定することができ、エネルギービームの照射位置を補正することが可能となる。 In this embodiment, the positioning mark deviation, Δx, Δy, and Δθ are calculated. However, the present invention is not limited to this, and other deviations may be calculated using two or more positioning marks. For example, when the two positioning marks are identified and the deviation is calculated, the direction of the substrate can be specified. Therefore, even when the substrate is displaced by 90 degrees or more with respect to the bonding apparatus, the deviation direction is specified. It is possible to correct the irradiation position of the energy beam.

また、２つのマーク基準位置間の距離と、ステップＳ５で特定した２つの位置決めマーク間の距離との差を演算して、基板の傾きを偏倚として特定しても良い。基板が傾いている場合、エネルギービームの照射位置をＸＹ方向で補正しても基板が傾いているため位置ずれが生じるが、傾きを特定することにより、より正確にエネルギービームの照射位置を補正することが可能となる。 Further, the difference between the distance between the two mark reference positions and the distance between the two positioning marks specified in step S5 may be calculated to specify the inclination of the substrate as a deviation. When the substrate is tilted, even if the irradiation position of the energy beam is corrected in the X and Y directions, the substrate is tilted and thus a positional shift occurs. However, by specifying the tilt, the irradiation position of the energy beam is corrected more accurately. It becomes possible.

更に、３つの位置決めマークを基板にプリントし、予め設定する３つのマーク基準位置間の距離と、撮像して特定する３つの位置決めマーク間の距離を比較した値を演算して、傾きを二方向について演算しても良い。２つの位置決めマークでは、２つの位置決めマークを通る直線に垂直的な方向に基板が傾いた場合、傾きを特定することができないが、３つの位置決めマークを用いて基板の傾きを特定した場合、基板がどの方向に傾いている場合であっても、その傾きを特定することができ、より正確にエネルギービームの照射位置を補正することが可能となる。 Furthermore, three positioning marks are printed on the substrate, and a value obtained by comparing the distance between three preset mark reference positions and the distance between the three positioning marks specified by imaging is calculated, and the inclination is determined in two directions. You may calculate about. With the two positioning marks, when the substrate is tilted in a direction perpendicular to the straight line passing through the two positioning marks, the tilt cannot be specified. However, when the tilt of the substrate is specified with three positioning marks, the substrate is In any direction, the inclination can be specified, and the irradiation position of the energy beam can be corrected more accurately.

更にまた、半田付けを行う直前にランド部及びリード部に熱風を吹き付けているが、これに限らず、基板をハウジングに取り付けた後、半田付け待ちの時間を利用して予熱を加えても良い。 Furthermore, although the hot air is blown to the land portion and the lead portion immediately before the soldering, the present invention is not limited to this, and preheating may be applied using the waiting time for soldering after the substrate is attached to the housing. .

更にまた、本実施の形態おいては、Ｘ軸ロボット及びＹ軸ロボットを用いているが、これに限らず、ＸＹロボット、スカラロボット、多関節ロボット等種々のロボットに適用することができる。 Furthermore, although the X-axis robot and the Y-axis robot are used in this embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to various robots such as an XY robot, a SCARA robot, and an articulated robot.

本発明に係る接合装置の一例である半田付け装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the soldering apparatus which is an example of the joining apparatus which concerns on this invention. ２つの位置決めマークを有する基板を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the board | substrate which has two positioning marks. 本発明に係る接合装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the joining apparatus which concerns on this invention. 半田付けに係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the control part which concerns on soldering. 半田付けに係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the control part which concerns on soldering. 撮像部が撮像した位置決めマークの位置、及び偏倚を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the position and deviation of the positioning mark which the imaging part imaged. 半田付け強度を向上させるランド部の形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shape of the land part which improves soldering intensity | strength.

Explanation of symbols

１載置台
２照射部
２ａ光源
３支持部
４半田送給部
５撮像部
６予熱部
７基板
８ａ、８ｂリード部
１０架台
１１Ｘ軸ロボット
１２柱部
１３Ｙ軸ロボット
７０ａ、７０ｂ位置決めマーク
７１ランド部
７２ハウジング
９制御部
９０受付部
９１画像処理部
９２メモリ
１７１ランド部
Ｐ１、Ｐ２マーク基準位置
Ａエネルギービーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mounting base 2 Irradiation part 2a Light source 3 Support part 4 Solder feeding part 5 Imaging part 6 Preheating part 7 Substrate 8a, 8b Lead part 10 Mount 11 X-axis robot 12 Pillar part 13 Y-axis robot 70a, 70b Positioning mark 71 Land part 72 Housing 9 Control unit 90 Reception unit 91 Image processing unit 92 Memory 171 Land unit P1, P2 Mark reference position A Energy beam

Claims

A bonding apparatus for irradiating an energy beam onto a substrate having a plurality of positioning marks for determining an irradiation position of the energy beam to melt-bond an electronic component,
Receiving means for receiving each of the positions of a plurality of positioning marks and the irradiation position of the energy beam on the substrate placed at a specific position;
An imaging unit for imaging the substrate;
Position specifying means for specifying the positions of a plurality of positioning marks on the substrate based on the image of the substrate imaged by the imaging unit;
Calculating means for calculating deviations of the positions of the plurality of positioning marks specified by the position specifying means with respect to the positions of the plurality of positioning marks received by the receiving means;
Update means for updating the irradiation position received by the receiving means using the bias calculated by the calculating means,
The joining apparatus is configured to irradiate an energy beam to the irradiation position updated by the updating means.

The bonding apparatus according to claim 1, further comprising means for preheating the electronic component disposed on the substrate or the substrate.