JP2006086281A

JP2006086281A - プリント回路基板の製造方法および製造装置

Info

Publication number: JP2006086281A
Application number: JP2004268464A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Inaba; 雅一稲葉; Kazuo Inoue; 和夫井上
Original assignee: Nippon Mektron KK
Current assignee: Nippon Mektron KK
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-15
Also published as: TW200610459A; TWI280082B; JP4446845B2; CN1750740A; CN1750740B

Abstract

【課題】プリント回路基板の製造工程における不具合基板情報やフィデューシャルマークの重複読取りを省略して生産性を向上する。
【解決手段】プリント回路基板の製造装置に設けられている製品情報記録装置内に、個々の個体固有の製品データをその個体識別番号に関連付けて格納する記録領域を設ける。個々の基板毎に個体識別番号を付記し、各工程において取得された当該個体に固有の製品データを、製品情報記録装置内のその個体固有の記録領域に記録し、一工程毎に直前工程までに蓄積された製品データ（既に記されているバッドマークの情報など）を読み出し、その製品データに基づいて当該工程を実施する。各工程で不具合基板の検出などを重複して行う無駄が解消される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント回路基板の製造方法および製造装置に関するものであり、特に、工程の簡素化を図ったプリント回路基板の製造方法および製造装置に関するものである。

一般に工業製品を製造する際には、複数の加工工程を順次処理し、検査工程を経て製品が完成する。例えば、一般的な回路基板における製造工程は、先ず、絶縁ベース材の少なくとも片面に銅箔などの導電性金属層を有する、所謂銅張積層板を用い、この銅張積層板の銅箔に対して、ドライフィルム型エッチングレジストのラミネート、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離などの一連のフォトファブリケーション手法により、銅箔からなる回路配線パターンを形成する。

そして、一方の面に接着材層を備えた絶縁樹脂フィルムに対し、金型加工処理等により、部品搭載端子や外部基板との接続端子形成のための開口を形成し、この加工処理済み絶縁樹脂フィルムを接着材により上記回路基板の回路配線パターン上に接着する方法、或いは、回路基板に絶縁樹脂を印刷する方法、或いは、感光性絶縁樹脂皮膜形成、露光、現像、キュアー等の処理方法などにより、回路基板上に回路配線パターンの表面保護絶縁層となる絶縁皮膜を形成する。

次いで、必要に応じて、端子部に対し半田メッキ、金メッキ等の端子メッキ処理を施し、さらに金型等による打抜き処理にて製品外形を加工する工程の後に、電気検査工程、外観検査工程などの検査工程を経て製品が完成する。また、小型の回路基板においては、一般に一つの材料シートに複数の回路基板をレイアウトし、一括して製造工程処理を行う。

この回路基板完成の段階で、回路部品の実装を行うことなく出荷される場合もあるが、上記回路基板に対し、半田ペーストの印刷、銅箔のエッチング等で形成されたフィデューシャルマークと呼ばれる位置決めマークを用いて各種能動素子、受動素子等の回路部品の搭載、半田ペースト溶融接続の為のリフロー工程、検査工程等を経て、回路部品を実装した後に出荷され、各種電機電子機器に組み込まれるものもある。

特許文献１には、上述した１つの材料シートに複数の回路基板をレイアウトし、一括して製造を行う方法が開示されている。また、特許文献２には、複数個レイアウトされた回路基板が離型シート上に貼着されてなる回路基板が開示されており、このようにすると回路基板の製造工程や出荷時の取扱を容易にすること、及び、実装時の作業性を高めることができると記載されている。

回路部品実装工程におけるフィデューシャルマークに関しては、日本電子機械工業会規格に定められている（非特許文献１参照）。フィデューシャルマークには、回路基板全体の位置決めの為のフィデューシャルマーク、電子部品を搭載する際の電子部品位置決めの為のフィデューシャルマーク等が有り、電子部品を搭載する際には、回路基板全体の位置決めの為のフィデューシャルマークを認識して、回路基板位置決めを行った後、電子部品位置決めの為のフィデューシャルマークを認識して、回路部品を部品搭載機により位置決めして搭載する技術が特許文献３に開示されている。

また、特許文献４には、複数種の生産対象回路基板シートが混在して流動される場合に、基板シートの一部に設けられた位置決め基準マークを基準マーク認識手段により読み取って基板の種類を識別し、基板の種類に該当する基板データをデータ格納装置より読み出
し、そのデータに従って回路部品を搭載する方法が開示されている。
実開平3-92067号公報特開昭60-31290号公報特開昭57-164310号公報特開2003-318498号公報日本電子機械工業会規格 EIAJ ET-7302

従来、上記の回路部品の実装を行う前の回路基板の製造工程中、検査工程に関しては、図3のフロー図に示すように、先ず電気検査装置(A)により短絡の有無や断線の有無等の電気的仕様を満足するかを検査し、その後、外観上の検査を自動外観検査装置、所謂AOI検査装置を用いた外観検査(B)や、顕微鏡または拡大鏡を用いた目視による外観検査(C)などを行う。

電気検査工程にて、断線や短絡などの電気的不具合が発見された回路基板には個々に不具合品であることを示すバッドマークが施される(a5)。次のAOI装置や目視による外観検査で新たに不具合が発見された回路基板製品に関しては、新たに不具品であることを示すバッドマークが施される(b6)(c6)。この際、前工程である電気検査で不具合箇所が発見されてバッドマークが施されたものであっても、回路基板シート全体の回路基板に対して外観検査を行うこととなる。

この様な無駄な作業を排除するために、近年は電気検査工程で発見された不具合品に施されたバッドマークをカメラによって読取ってそのレイアウト番地位置を認識し、その番地にレイアウトされた回路基板に対するAOI検査をスキップする装置が知られている。

これは、回路基板に対する回路部品の実装においても同様であり、不具合を有する回路基板に施されたバッドマークを回路部品搭載機のカメラが読取り、その回路基板のレイアウト番地位置を認識し、その番地にレイアウトされた回路基板には、回路部品を搭載しないようにする実装装置が知られている。

しかしながら、前工程までに不具合品となった回路基板のバッドマークを検出してから、他の回路基板に対して検査を行って部品を搭載するのでは、不具合箇所を認識する工数が複数回発生することとなり、無駄な工数の発生を招き、生産性に損失が生じる。

また、回路基板ヘのクリーム半田印刷、回路部品搭載、リフロー処理などの一連工程にて回路部品を実装する工程において、回路部品の搭載点数が多い場合は、単位時間に印刷できる回路基板数に対して、単位時間に部品搭載処理できる回路基板数が少なくなり、印刷機の待ち時間を発生させるという問題がある。

この問題に対しては、図4のフロー図に示すように、複数台の部品搭載装置を印刷機に対し直列に連結し、部品搭載を複数台の部品搭載装置で分担する事で、部品搭載速度を向上させることが考え出されている。このよう場合においては、部品搭載位置決めを行うために、フィデューシャルマークを各搭載装置が読取り(b2)(c2)、位置決めを行い(b3)(c3)、バッドマークを読取り(b4)(c4)、回路基板単位のフィデューシャルマークを読み取って(b5)(c5)、回路部品を搭載する(b6)(c6)。しかしながら、各搭載装置がフィデューシャルマークを読み取るこの方法では、前述した検査工程と同様に、読取り工数の無駄が発生している。

本発明は、上記のような基板検査工程で発生する不具合基板位置読取り工数の無駄を排
除するとともに、回路部品実装工程に於いては、回路部品搭載のためのフィデューシャルマーク読取り工数の無駄を排除して生産性を向上し、製造コストを削減することを目的とするものである。

この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、複数の工程からなるプリント回路基板の製造工程において、個々の基板毎に個体識別番号を付与するとともに、製品情報記録装置内に個々の個体固有の製品データをその個体識別番号に関連付けて格納する記録領域を設け、複数の工程のそれぞれにおいて取得された当該個体に固有の製品データを、上記製品情報記録装置内に形成されたその個体固有の記録領域に記録し、一工程毎に上記製品情報記録装置内の記録領域から直前工程までに蓄積されたその個体固有の製品データを読み出し、その製品データに基づいて当該工程を実施することを特徴とするプリント回路基板の製造方法を提供するものである。

また、上記製品情報記録装置は、製造工程全体を管理するホストコンピュータに備えられているプリント回路基板の製造方法を提供するものである。

また、上記複数の工程のそれぞれの制御部に上記製品情報記録装置を備え、各工程の製品情報記録装置が直前工程の製品情報記録装置から個体固有の製品データを読取って当該工程を実施するとともに、当該工程において取得された当該個体に固有の製品データを、当該製品情報記録装置内のその個体固有の記録領域に追記し、次工程の製品情報記録装置へその個体固有の製品データを転送して次工程を実施するように構成したプリント回路基板の製造方法を提供するものである。

上記のプリント回路基板の製造方法においては、検査工程や部品搭載工程などで取得した不具合箇所の情報や、フィデューシャルマーク読取り結果として得られた位置決め情報等のデータを、前工程までに取得された情報に追加して情報記録装置に格納し、次工程の装置が利用することにより、各工程で同一情報を反復して取得する工数を削減することができる。

本発明によれば、製造工程、検査工程において、前工程までの製品情報を利用することができるので、前工程までに取得した情報を重ねて取得するという無駄を排除することができ、製造・検査工程における工数を削減して生産効率を向上させることができる。また、本発明は上記の効果を奏するから、回路基板の検査工程と回路基板への部品搭載工程に限定されるものではなく、各種工業製品の製造工程、検査工程で発生する工数の無駄の排除に有効である。

この発明は、複数の工程からなるプリント回路基板の製造工程において、製品情報記録装置内に個々の個体固有の製品データをその個体識別番号に関連付けて格納する記録領域を設け、個々の基板毎に付与した個体識別番号及び各検査工程における良否判定基準情報や、検査対象基板のレイアウト配置位置情報などを格納し、複数の工程のそれぞれにおいて取得された当該個体に固有の製品データを、上記製品情報記録装置内に形成されたその個体固有の記録領域に記録し、一工程毎に上記製品情報記録装置内の記録領域から直前工程までに蓄積されたその個体固有の製品データを読み出し、その製品データに基づいて当該工程を実施することにより、各工程で同一データを反復取得するという無駄を排除して、生産効率の向上という目的を達成した。

図1は、回路基板を例とした検査工程における一実施例を示す検査フロー図である。ここにおける被検査対象製品は、ひとつのシート内に複数の回路基板がレイアウト配置されている回路基板シートである。以後、回路基板が複数個レイアウトされた回路基板シートを検査対象シートと言い、この検査対象シート内の個々の回路基板を検査対象基板と言う。

下記の電気検査を行う装置、及びAOI検査装置、及び顕微鏡検査装置は、検査対象シートが搭載される搭載ベッドを備え、搭載ベッドに設けられた検査対象シートを搭載ベッドへ仮位置決めするためのガイドピンと、フィデューシャルマークを読取るCCDカメラと、搭載ベッドを電気検査プローブやAOI検査カメラや顕微鏡の下へ自動的に移動させて検査対象基板を位置決めする搭載ベッド駆動機構を有するものである。

検査システム全体を管理或いは監視するホストコンピュータと、電気検査装置、AOI検査装置、及び顕微鏡検査装置のそれぞれの制御コンピュータには、それぞれ製品情報記録装置（ローカルディスクドライブ或いはデータストレージ装置など）が備えられており、第一工程である電気検査工程においては、電気検査装置の制御コンピュータがホストコンピュータの製品情報記録装置からその個体固有の製品データを読取って電気検査工程を実施する。そして、電気検査工程において取得された個体固有の製品データを、ホストコンピュータから取得した製品データに追記し、次のAOI検査装置の制御コンピュータへその製品データを転送する。AOI検査装置と顕微鏡検査装置との間でも上記と同様に製品データの転送が行われ、顕微鏡検査装置は、電気検査装置及びAOI検査装置が取得した個体固有の製品データに基づいて工程を実施する。各工程において取得された製品データは、ホストコンピュータへも転送され、個々の検査対象シートの最終的な検査結果がホストコンピュータの製品情報記録装置に保存される。

また、別の製品データフロー形態として、各工程において当該工程の制御コンピュータがホストコンピュータの製品情報記録装置から製品データを読み出して工程を実施し、各工程で新たに取得した製品データをホストコンピュータの製品情報記録装置へ追記するようにしてもよく、システムのハードウェア構成に応じて、或いは任意にデータフロー形態を構成することができる。

検査工程では、先ず、検査対象シートに対して固体識別コードを定めるとともに、製品情報記録装置に各々の製品情報を格納する為の個別ファイルを作成する。また、製品情報記録装置には、前もって製品コード番号毎の各検査工程における良否判定基準情報や、検査対象基板のレイアウト配置位置情報などを格納しておく。

上記個体識別コードには、製品コード番号と製造ロット番号、更にはシート番号等を含むコード番号、工程処理日時、工程処理装置番号等を適宜組み合わせて、工程トレーサビリティーを確保できるように構成する。

上記のように製品情報記録装置内に個体識別コード毎の個別ファイルを作成する一方、各シートの製品外の一部に、レーザーマーカーやインクジェットマーカー等の印字装置により個体識別コード番号を付記する。

次に、各々の検査対象基板に対し、断線および短絡等電気的機能を検査する為の電気検査(A)を行い、不具合検査対象基板に対しては、マーキングインクをスポット状に塗布等して、不具合品である事を示すマーク、所謂、バッドマークを付記すると同時に、製品情報記録装置内に作成された当該検査対象シートの個別ファイルにバッドマークを付記した検査対象基板の番地位置を記入して保存する(a5)。

電気検査(A)に次いで、光学的自動外観検査装置、所謂 AOI検査装置により自動外観検査(B)を行う。この自動外観検査工程においては、先ず、検査対象シートに付記されている個体識別コードを読取り、その個体識別コードから導き出されたその製品の為の座標位置データやAOI検査条件などの検査データと、前工程までの不具合基板の位置データ等を、製品情報記録装置内より読み出す(b2)。

次にAOI検査(b4)を実施するが、この際、直前の電気検査(A)において不具合が発見されてバッドマークが記された回路基板に関しては、不具合基板の番地位置データに基づいてAOI検査をスキップし、その他の検査対象基板に対してAOI検査を実施する。そして、このAOI検査で新たに不具合が発見された検査対象基板については、バッドマークを付記すると共に、製品情報記録装置内の当該検査対象シートの個別ファイルに、バッドマークを付記した検査対象基板の番地位置を記入して保存する(b5)。

次に、顕微鏡を用いた目視検査（C）を行うが、この検査でもAOI検査と同様に、先の電気検査(A)及びAOI検査(B)において不具合が発見されてバッドマークが記された回路基板に関しては、不具合基板の番地位置データに基づいて目視検査をスキップし、その他の検査対象基板に対して目視検査を実施する(c4)。そして、この目視検査で新たに不具合が発見された検査対象基板については、バッドマークを付記すると共に、製品情報記録装置内の当該検査対象シートの個別ファイルに、バッドマークを付記した検査対象基板の番地位置を記入して保存する(c5)。

検査終了後に、金型等による打ち抜き加工により、回路基板製品を個々に分離する場合は、自動取り出し装置によって、検査対象シートに付記されている個体識別コードを読取り、前工程までの不具合基板の番地位置データを製品情報記録装置から読み出し、不具合回路基板製品と良品回路基板製品を識別して取り出しを行う。この際、製品または製品近傍に付記されたバッドマークを確認しながら行うと、読み出したデータとの照合を行いながら選別作業を実施することができるため正確な選別作業ができて更に良い。

図２は、回路基板を例とした回路部品搭載工程における一実施例を示す工程フロー図である。ここで部品搭載をする回路基板は、１つの回路基板シートの中に複数個レイアウト配置されており、回路基板シートには、個体識別コード、回路基板シート自体を位置決めする為のフィデューシャルマーク、この回路基板シートにレイアウト配置された回路基板毎のフィデューシャルマーク、搭載部品の搭載位置毎に設けられたフィデューシャルマーク、検査工程において不具合を有する回路基板に付されたバッドマーク等が設けられている。

この実施例に示す回路部品搭載工程は、複数のチップ部品を搭載する工程に関するものであって、１台のクリーム半田印刷機に２台の部品搭載装置(1, 2)が直列に連結されて回路部品搭載装置を構成している。

先ず、クリーム半田印刷機(A)に回路基板シートを載置して、クリーム半田を印刷する。この際、回路基板シートの位置決めは、ガイドピンによって仮位置決めを行い、フィデューシャルマークをCCDカメラ等の画像読取装置で読取り(a2)、自動で搭載ベッドを移動させて最終的な位置決めを行い(a3)、クリーム半田の印刷を行う(a4)。

次に、クリーム半田を印刷した回路基板シートを第一の回路部品搭載装置(B)に載置する。第一の回路部品搭載装置は、画像読取装置により回路基板シートを位置決めする為のフィデューシャルマーク、個体識別コード、回路基板に付されたバッドマークなどを読取り(b2)、回路基板シートを位置決めする(b3)。その後に、個々の回路基板に設けられた各
種フィデューシャルマークを読取り、回路基板シート位置決めデータと個々の回路基板の位置決めデータを取得し、これらの位置決めデータを製品情報記録装置内のファイルに記録するとともに、製品情報記録装置内に記録してある不具合回路基板のレイアウト位置を示す情報を読み出す(b4)。そして、不具合回路基板以外の回路基板に対し、搭載部品の搭載位置毎に設けられたフィデューシャルマークに基づいて、第一の回路部品搭載装置に割り当てられた回路部品を搭載する(b5)。

次に、第二の回路部品搭載装置(C)に、この回路基板シートを載置する。第二の回路部品搭載装置に於いては、先ず、CCDカメラにてその回路基板シートの個体識別番号を取り込む。ここで、先の第一の回路部品搭載装置において取得された位置決めの為のフィデューシャルマーク情報、不具合回路基板レイアウト位置情報、個体識別コード等の情報を、第一の回路部品搭載装置(B)の製品情報記録装置から第二の回路部品搭載装置(C)の製品情報記録装置へ転送するか、または、上位のホストコンピュータの製品情報記録装置内から読み込むようにしているので、CCDカメラ等の画像読み込み装置でこれらの情報を取得する必要は無く、第二の回路部品搭載装置(C)が第一の回路部品搭載装置(B)と同様な画像処理を重複して行う無駄が省ける(c2)。そして、第一の回路部品搭載装置(B)またはホストコンピュータの製品情報記録装置から得られた情報に基づいて、不具合回路基板以外の回路基板に対して位置決めを行い(c3)、第二の回路部品搭載装置(C)に割り当てられた回路部品を搭載する(c4)。

続いて、回路部品を搭載した回路基板シートをコンベアによりリフロー装置（D）内へ搬送し、クリーム半田を溶融(d2)及び冷却(d3)して回路部品を半田付け固定する。

以上、プリント回路基板の製造方法に限定して説明したが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、複数段階の製造工程を要する工業製品の製造方法および製造装置に対して本発明を広く適用することができ、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の一実施例を示し、回路基板検査工程のフロー図。本発明の一実施例を示し、回路部品実装工程のフロー図。従来の回路基板検査工程の一例を示すフロー図。従来の回路部品実装工程の一例を示すフロー図。

Claims

複数の工程からなるプリント回路基板の製造工程において、個々の基板毎に個体識別番号を付与するとともに、製品情報記録装置内に個々の個体固有の製品データをその個体識別番号に関連付けて格納する記録領域を設け、複数の工程のそれぞれにおいて取得された当該個体に固有の製品データを、上記製品情報記録装置内に形成されたその個体固有の記録領域に記録し、一工程毎に上記製品情報記録装置内の記録領域から直前工程までに蓄積されたその個体固有の製品データを読み出し、その製品データに基づいて当該工程を実施することを特徴とするプリント回路基板の製造方法。
上記製品情報記録装置は、製造工程全体を管理するホストコンピュータに備えられている請求項１記載のプリント回路基板の製造方法。
上記複数の工程のそれぞれの制御部に上記製品情報記録装置を備え、各工程の制御部が直前工程の製品情報記録装置から個々の個体の製品データを読取って当該工程を実施するとともに、当該工程において取得された当該個体に固有の製品データを、当該製品情報記録装置内のその個体固有の記録領域に追記し、次工程の製品情報記録装置へその個体固有の製品データを転送して次工程を実施するように構成した請求項１記載のプリント回路基板の製造方法。