JP2006319378A - Electronic component mounting system and method therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic component mounting system and the method therefor which prevent mounting failures due to misalignment of printed solder in an electronic component mounting process. <P>SOLUTION: In the electronic component mounting system for manufacturing a mounting board by mounting an electronic component on a board by means of solder bonding, the position 6* of the center of gravity of an electrode 6 formed on the board and the position 5* of the center of gravity of solder paste 5 printed on the electrode are detected in advance and outputted as electrode position data and solder position data, and, when the electronic component 7 is mounted on the board, the position control of a mounting head is made using a mounting point PM set at a middle point between the position 6* of the center of gravity of the electrode 6 and the position 5* of the center of gravity of the solder paste 5, as a target. This enables to reduce probability of occurrence of mounting failures due to the misalignment of the printed solder in the electronic component mounting process. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装システムおよび電子部品実装方法に関するものである。   The present invention relates to an electronic component mounting system and an electronic component mounting method for mounting electronic components on a substrate.

近年電子部品の小型化や実装密度の高度化に伴って、基板の電極に電子部品を実装する際の位置精度も高度化している。例えば、0.6mm×0.3mm程度の微小サイズの電子部品が既に実用化されており、このような電子部品の実装に際しては、きわめて高い実装位置精度が求められる。このため、従来より移載ヘッドを駆動して電子部品を基板上に形成された電極に搭載する際には、電子部品が電極に正しく位置合わせされるように、基板に設けられた認識マークを認識することにより電極位置を特定するようにしていた。   In recent years, with the miniaturization of electronic components and the advancement of mounting density, the positional accuracy when mounting the electronic components on the electrodes of the substrate has also been advanced. For example, an electronic component having a minute size of about 0.6 mm × 0.3 mm has already been put into practical use, and when mounting such an electronic component, extremely high mounting position accuracy is required. Therefore, when an electronic component is mounted on an electrode formed on a substrate by driving a transfer head, a recognition mark provided on the substrate is used so that the electronic component is correctly aligned with the electrode. By recognizing, the electrode position is specified.

しかしながら、上述のような微小サイズの電子部品の実装には、以下に説明する実装位置精度上の問題があり、実装後の不具合を招く原因となっていた。以下、従来の微小電子部品を対象とした実装方法について図面を参照して説明する。図9は、従来の電子部品実装方法の工程説明図である。図9(a)において、基板4には電子部品が半田接合される多数の電極6が設けられている。電極6上には電子部品実装工程に先立って半田ペーストSが印刷されており、実装工程においては基板4のコーナ部に設けられた認識マーク4aを認識することにより実装位置データに基づいて各電極6の位置が特定され、この電極6に対して電子部品7が搭載される。   However, the mounting of the above-described electronic component of a small size has a problem in mounting position accuracy described below, which causes a problem after mounting. Hereinafter, a conventional mounting method for a minute electronic component will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a process explanatory diagram of a conventional electronic component mounting method. In FIG. 9A, the substrate 4 is provided with a number of electrodes 6 to which electronic components are soldered. A solder paste S is printed on the electrode 6 prior to the electronic component mounting process. In the mounting process, each electrode is recognized based on the mounting position data by recognizing the recognition mark 4a provided at the corner portion of the substrate 4. 6 is specified, and an electronic component 7 is mounted on the electrode 6.

ところで、基板4の電極6に印刷された半田ペーストSの印刷位置は、基板4やスクリーンマスクの経時変形により必ずしも電極6の位置とは完全に一致しておらず、図9(a)に示すように多少の位置ずれdを示す場合がある。この状態で前述のように電極6の位置を基準として電子部品7が搭載されると、図9(b)に示すように電子部品7の端子7aの中心線は印刷された半田ペーストSに対して位置ずれを生じた状態となる。そしてこのまま基板4がリフロー工程に送られて加熱されると、半田ペーストSの溶融過程において図9(c)に示すように、電子部品7が溶融半田の表面張力によって立ち上がる「チップ立ち」が発生する場合がある。   By the way, the printing position of the solder paste S printed on the electrode 6 of the substrate 4 does not necessarily coincide with the position of the electrode 6 due to the time-dependent deformation of the substrate 4 or the screen mask, and is shown in FIG. As shown in FIG. In this state, when the electronic component 7 is mounted on the basis of the position of the electrode 6 as described above, the center line of the terminal 7a of the electronic component 7 corresponds to the printed solder paste S as shown in FIG. Thus, the position is shifted. When the substrate 4 is sent to the reflow process and heated as it is, as shown in FIG. 9C, the “chip standing” in which the electronic component 7 rises due to the surface tension of the molten solder occurs in the melting process of the solder paste S. There is a case.

またこのような半田ペーストSと電子部品7との位置ずれに起因する不具合を避ける目的で、半田ペーストSの位置ずれを画像認識によって予め検出し、検出された半田Sの位置を基準にして電子部品7を搭載する方法を採用すると、以下のような実装不良を招く場合がある。すなわち、微小部品を対象としたファインピッチ電極の場合には電極間の間隔が小さいことから、リフロー工程において図9(d)に示すように溶融半田が隣接する電極に吸い寄せられることによって電子部品7がθ方向に回転移動し、隣接する電極と部分的に半田接合される「ブリッジ」が発生し易い。このように従来の電子部品実装方法には、半田印刷時の位置ずれに起因して実装不良が発生するという問題点があった。   Further, for the purpose of avoiding such a defect caused by the positional deviation between the solder paste S and the electronic component 7, the positional deviation of the solder paste S is detected in advance by image recognition, and the electronic position is determined based on the detected position of the solder S. If the method of mounting the component 7 is adopted, the following mounting failure may be caused. That is, in the case of a fine pitch electrode intended for a micro component, the distance between the electrodes is small, and therefore, as shown in FIG. 9D, the molten solder is attracted to the adjacent electrode as shown in FIG. Rotate and move in the θ direction, and “bridges” that are partially soldered to adjacent electrodes are likely to occur. As described above, the conventional electronic component mounting method has a problem in that mounting failure occurs due to a positional shift during solder printing.

そこで本発明は、電子部品実装時の半田印刷位置ずれに起因する実装不良を防止することができる電子部品実装システム及び電子部品実装方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic component mounting system and an electronic component mounting method that can prevent a mounting failure caused by a solder printing position shift during electronic component mounting.

請求項1記載の電子部品実装システムは、基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、前記基板に形成された電子部品接合用
の電極の位置および電極に印刷された半田の位置を検出し位置検出結果を電極位置データおよび半田位置データとして出力する検査部と、前記電極位置データに示す1対の電極の重心位置と半田位置データに示す前記1対の電極上に印刷された半田の重心位置との中点を求める演算を行い、さらにこの中点から前記電極の重心位置と半田の重心位置のいずれか側に偏った位置を搭載点に設定する実装位置演算部と、前記電子部品を保持し前記基板へ移送搭載する搭載ヘッドと、この搭載ヘッドを移動させるヘッド駆動機構と、このヘッド駆動機構を制御することにより前記搭載点を目標として前記搭載ヘッドの位置制御を行う制御部とを備えた。
The electronic component mounting system according to claim 1 is an electronic component mounting system for manufacturing a mounting substrate by mounting electronic components on a substrate by solder bonding, and the position of an electrode for electronic component bonding formed on the substrate, and An inspection unit that detects the position of the solder printed on the electrode and outputs the position detection result as electrode position data and solder position data; the center of gravity position of the pair of electrodes shown in the electrode position data; and the 1 shown in the solder position data Calculate the midpoint of the center of gravity of the solder printed on the pair of electrodes, and set the position that is biased to either the center of gravity of the electrode or the center of gravity of the solder from this midpoint as the mounting point A mounting position calculation unit, a mounting head for holding and transporting the electronic component to the substrate, a head driving mechanism for moving the mounting head, and controlling the head driving mechanism. And a control unit for controlling the position of the mounting head the mounting point as a target.

請求項2記載の電子部品実装方法は、基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、基板に形成された電子部品接合用の電極の位置および電極に印刷された半田の位置を検出し位置検出結果を電極位置データおよび半田位置データとして出力する位置検出工程と、搭載ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし前記半田が印刷された基板に移送搭載する搭載工程とを含み、この搭載工程において、前記電極位置データに示す1対の電極の重心位置と半田位置データに示す前記1対の電極上に印刷された半田の重心位置との中点を求める演算を行い、さらにこの中点から前記電極の重心位置と半田の重心位置のいずれか側に偏った位置を搭載点に設定し、この搭載点を目標として前記搭載ヘッドの位置制御を行う。   The electronic component mounting method according to claim 2 is an electronic component mounting method for manufacturing a mounting substrate by mounting an electronic component on a substrate by solder bonding, and the position of the electrode for bonding the electronic component formed on the substrate and the electrode A position detection step of detecting the position of solder printed on the substrate and outputting the position detection result as electrode position data and solder position data, and picking up an electronic component from the component supply unit by the mounting head and transferring it to the substrate on which the solder is printed A mounting step of mounting, and in this mounting step, the midpoint between the center of gravity position of the pair of electrodes shown in the electrode position data and the center of gravity position of the solder printed on the pair of electrodes shown in the solder position data Further, a position deviated from the midpoint to either the center of gravity of the electrode or the center of gravity of the solder is set as a mounting point, and the mounting point is set as the target. Controlling the position of the mounting head.

本発明によれば、電極の位置および電極に印刷された半田の位置を検出し位置検出結果を電極位置データおよび半田位置データとして出力し、搭載ヘッドによって電子部品を基板に移送搭載する搭載工程において、ヘッド駆動機構を電極位置データおよび半田位置データの双方に基づき制御することにより、電子部品実装時の半田印刷位置ずれに起因する実装不良の発生確率を低減することができる。   According to the present invention, in the mounting step of detecting the position of the electrode and the position of the solder printed on the electrode, outputting the position detection result as electrode position data and solder position data, and transporting and mounting the electronic component on the substrate by the mounting head By controlling the head driving mechanism based on both the electrode position data and the solder position data, it is possible to reduce the probability of mounting failure due to a solder printing position shift during electronic component mounting.

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図、図2は本発明の一実施の形態の外観検査装置の構成を示すブロック図、図3は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の構成を示すブロック図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の構成を示すブロック図、図5は本発明の一実施の形態のリフロー装置の構成を示すブロック図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系のブロック図、図7は本発明の一実施の形態の基板の外観検査の説明図、図8は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における実装位置演算方法の説明図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electronic component mounting system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an appearance inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a screen printing apparatus according to an embodiment, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram of a reflow apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of the control system of the electronic component mounting system according to the embodiment of the present invention, FIG. 7 is an explanatory diagram of the appearance inspection of the substrate according to the embodiment of the present invention, and FIG. It is explanatory drawing of the mounting position calculation method in the electronic component mounting method of one embodiment of this invention.

まず図1を参照して電子部品実装システムについて説明する。図1において電子部品実装システムは、基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する製造システムであり、基板検査装置M1、印刷装置M2、印刷検査装置M3、電子部品搭載装置M4、搭載状態検査装置M5、リフロー装置M6および実装状態検査装置M7の各装置を連結して成る電子部品実装ライン1を通信ネットワーク2によって接続し、全体を管理コンピュータ3によって制御する構成となっている。   First, an electronic component mounting system will be described with reference to FIG. 1, the electronic component mounting system is a manufacturing system that manufactures a mounting substrate by mounting electronic components on a substrate by solder bonding, and includes a substrate inspection device M1, a printing device M2, a printing inspection device M3, an electronic component mounting device M4, An electronic component mounting line 1 formed by connecting the mounting state inspection device M5, the reflow device M6, and the mounting state inspection device M7 is connected by a communication network 2, and the whole is controlled by a management computer 3.

基板検査装置M1は、基板に形成された電子部品接合用の電極の位置を検出し、位置検出結果を電極位置データとして出力する。印刷装置M2は、基板の電極上に電子部品接合用の半田ペーストをスクリーン印刷する。印刷検査装置M3は、印刷後の基板における印刷状態を検査して電極に印刷された半田ペーストの位置を検出し、位置検出結果を半田位置データとして出力する。電子部品搭載装置M4は、半田ペーストが印刷された基板に電子部品を搭載する。搭載状態検査装置M5は、電子部品搭載後の基板上における電子部品の有無や位置ずれを検査する。リフロー装置M6は電子部品搭載後の基板を加熱して、電
子部品を基板に半田接合する。実装状態検査装置M7は、半田接合後の基板上における電子部品の実装状態を検査する。
The board inspection apparatus M1 detects the position of the electrode for joining electronic components formed on the board, and outputs the position detection result as electrode position data. The printing apparatus M2 screen-prints a solder paste for joining electronic components on the electrodes of the substrate. The print inspection apparatus M3 detects the position of the solder paste printed on the electrodes by inspecting the printing state on the printed substrate, and outputs the position detection result as solder position data. The electronic component mounting apparatus M4 mounts an electronic component on a substrate on which a solder paste is printed. The mounting state inspection apparatus M5 inspects the presence / absence of the electronic component and the displacement on the substrate after the electronic component is mounted. The reflow device M6 heats the substrate after the electronic component is mounted, and solders the electronic component to the substrate. The mounting state inspection device M7 inspects the mounting state of the electronic component on the substrate after solder bonding.

基板検査装置M1および印刷検査装置M3は、基板に形成された電子部品接合用の電極の位置および電極に印刷された半田の位置を検出し位置検出結果を電極位置データおよび半田位置データとして出力する検査部となっている。   The board inspection apparatus M1 and the print inspection apparatus M3 detect the positions of the electrodes for joining electronic components formed on the board and the positions of the solder printed on the electrodes, and output the position detection results as electrode position data and solder position data. It is an inspection department.

次に各装置の構成について説明する。まず図2を参照して、基板検査装置M1、印刷検査装置M3、搭載状態検査装置M5および実装状態検査装置として用いられる外観検査装置について説明する。図2において、位置決めテーブル10上には基板保持部11が配置されており、基板保持部11には基板4が保持されている。基板保持部11の上方にはカメラ13が撮像方向を下向きにして配設されており、周囲に設けられた照明部12を点灯した状態で、カメラ13は基板4を撮像する。このとき、テーブル駆動部14を制御して位置決めテーブル10を駆動することにより、基板4の任意位置をカメラ13の直下に位置させて撮像することができる。   Next, the configuration of each device will be described. First, with reference to FIG. 2, a board inspection apparatus M1, a print inspection apparatus M3, a mounting state inspection apparatus M5, and an appearance inspection apparatus used as a mounting state inspection apparatus will be described. In FIG. 2, a substrate holder 11 is disposed on the positioning table 10, and the substrate 4 is held on the substrate holder 11. A camera 13 is disposed above the substrate holding unit 11 with the imaging direction facing downward, and the camera 13 images the substrate 4 in a state where the illumination unit 12 provided in the periphery is turned on. At this time, by controlling the table driving unit 14 and driving the positioning table 10, an arbitrary position of the substrate 4 can be positioned immediately below the camera 13 and imaging can be performed.

撮像によって取得した画像データは画像認識部17によって画像処理され、所定の認識結果が出力される。検査処理部16は、認識結果に基づいて検査対象項目ごとに合否判定を行うとともに、所定項目については検出値をフィードバックデータ、フィードフォワードデータとして出力する。出力されたデータは通信部18、通信ネットワーク2を介して、管理コンピュータ3や他装置に転送される。検査制御部15は、テーブル駆動部14、カメラ13、照明部12を制御することにより、検査動作を制御する。   Image data acquired by imaging is subjected to image processing by the image recognition unit 17 and a predetermined recognition result is output. The inspection processing unit 16 performs pass / fail determination for each inspection target item based on the recognition result, and outputs a detection value as feedback data and feedforward data for a predetermined item. The output data is transferred to the management computer 3 and other devices via the communication unit 18 and the communication network 2. The inspection control unit 15 controls the inspection operation by controlling the table driving unit 14, the camera 13, and the illumination unit 12.

次に図3を参照して印刷装置M2の構成について説明する。図3において、位置決めテーブル20上には基板保持部21が配設されている。基板保持部21は基板4をクランパ21aによって両側から挟み込んで保持する。基板保持部21の上方には、マスクプレート22が配設されており、マスクプレート22には基板4の印刷部位に対応したパターン孔(図示せず)が設けられている。テーブル駆動部24によって位置決めテーブル20を駆動することにより、基板4はマスクプレート22に対して水平方向および垂直方向に相対移動する。   Next, the configuration of the printing apparatus M2 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a substrate holder 21 is disposed on the positioning table 20. The substrate holding unit 21 holds the substrate 4 sandwiched from both sides by the clamper 21a. A mask plate 22 is disposed above the substrate holding portion 21, and a pattern hole (not shown) corresponding to the printing portion of the substrate 4 is provided in the mask plate 22. By driving the positioning table 20 by the table driving unit 24, the substrate 4 moves relative to the mask plate 22 in the horizontal direction and the vertical direction.

マスクプレート22の上方にはスキージ部23が配置されている。スキージ部23は、スキージ23cをマスクプレート22に対して昇降させるとともにマスクプレート22に対して所定押圧力(印圧)で押し付ける昇降押圧機構23b、スキージ23cを水平移動させるスキージ移動機構23aより成る。昇降押圧機構23b、スキージ移動機構23aは、スキージ駆動部25により駆動される。基板4をマスクプレート22の下面に当接させた状態で、半田ペースト5が供給されたマスクプレート22の表面に沿ってスキージ23cを所定速度で水平移動させることにより、半田ペースト5は図示しないパターン孔を介して基板4の上面に印刷される。   A squeegee portion 23 is disposed above the mask plate 22. The squeegee unit 23 includes an elevating and depressing mechanism 23b that elevates and lowers the squeegee 23c relative to the mask plate 22 and presses the mask plate 22 with a predetermined pressing force (printing pressure), and a squeegee moving mechanism 23a that horizontally moves the squeegee 23c. The elevation pressing mechanism 23 b and the squeegee moving mechanism 23 a are driven by the squeegee driving unit 25. With the substrate 4 in contact with the lower surface of the mask plate 22, the solder paste 5 is moved to a pattern (not shown) by horizontally moving the squeegee 23c at a predetermined speed along the surface of the mask plate 22 to which the solder paste 5 is supplied. It is printed on the upper surface of the substrate 4 through the holes.

この印刷動作は、テーブル駆動部24、スキージ駆動部25を印刷制御部27によって制御することによって行われる。この制御に際しては、印刷データ記憶部26に記憶された印刷データに基づいて、スキージ23cの動作や基板4とマスクプレート22との位置合わせが制御される。表示部29は印刷装置の稼動状態を示す各種の指標データや、印刷動作状態の異常を示す異常報知を表示する。通信部28は通信ネットワーク2を介して管理コンピュータ3や電子部品実装ライン1を構成する他装置との間でのデータ授受を行う。   This printing operation is performed by controlling the table driving unit 24 and the squeegee driving unit 25 by the printing control unit 27. In this control, the operation of the squeegee 23c and the alignment between the substrate 4 and the mask plate 22 are controlled based on the print data stored in the print data storage unit 26. The display unit 29 displays various types of index data indicating the operating state of the printing apparatus and an abnormality notification indicating an abnormality in the printing operation state. The communication unit 28 exchanges data with the management computer 3 and other devices constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2.

次に図4を参照して電子部品搭載装置の構成について説明する。図4において位置決めテーブル30上には基板保持部31が配設されており、基板保持部31は印刷検査装置M
3から搬送された基板4を保持する。基板保持部31の上方には搭載ヘッド32が配設されており、搭載ヘッド32はヘッド駆動機構33によって部品供給部(図示省略)と基板4との間で移動する。搭載ヘッド32は電子部品を吸着するノズル32aを備えており、部品供給部から供給された電子部品をノズル32aによって吸着保持して取り出す。そして搭載ヘッド32を基板4上に移動させて、基板4に対して下降させることにより、ノズル32aに保持した電子部品を基板4に移送搭載する。
Next, the configuration of the electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a substrate holder 31 is disposed on the positioning table 30, and the substrate holder 31 is connected to the printing inspection apparatus M.
The substrate 4 conveyed from 3 is held. A mounting head 32 is disposed above the substrate holding unit 31, and the mounting head 32 is moved between the component supply unit (not shown) and the substrate 4 by the head driving mechanism 33. The mounting head 32 includes a nozzle 32a that sucks an electronic component, and picks up and holds the electronic component supplied from the component supply unit by the nozzle 32a. Then, the mounting head 32 is moved onto the substrate 4 and lowered with respect to the substrate 4, whereby the electronic component held by the nozzle 32 a is transferred and mounted on the substrate 4.

電子部品搭載装置M4の制御系について説明する。搭載データ記憶部36は、電極位置データ36a、半田位置データ36bおよび実装位置データ36cを記憶する。電極位置データ36aは、基板検査装置M1によって測定されフィードフォワードされた基板4の電極位置を示すデータであり、半田位置データ36bは、印刷検査装置M3によって計測されフィードフォワードされた半田印刷位置を示すデータである。また実装位置データ36cは、搭載ヘッド32によって電子部品を基板4に搭載する際の実装座標を示すデータであり、搭載制御部37の実装位置演算部37aによって、電極位置データ36aおよび半田位置データに基づいて演算され、搭載データ記憶部37に書き込まれる。この実装位置データ36cの演算方法については後述する。   A control system of the electronic component mounting apparatus M4 will be described. The mounting data storage unit 36 stores electrode position data 36a, solder position data 36b, and mounting position data 36c. The electrode position data 36a is data indicating the electrode position of the board 4 measured and fed forward by the board inspection apparatus M1, and the solder position data 36b is the solder printing position measured and fed forward by the print inspection apparatus M3. It is data. The mounting position data 36c is data indicating mounting coordinates when the electronic component is mounted on the substrate 4 by the mounting head 32. The mounting position calculation unit 37a of the mounting control unit 37 converts the electrode position data 36a and the solder position data. Based on the calculation, it is written in the onboard data storage unit 37. A method of calculating the mounting position data 36c will be described later.

ヘッド駆動機構33、位置決めテーブル30はそれぞれ搭載ヘッド駆動部35、テーブル駆動部34によって駆動され、搭載ヘッド駆動部35、テーブル駆動部34は搭載制御部37によって制御される。この搭載動作において、搭載データ記憶部26に記憶された実装位置データ36cに基づいて、搭載制御部37によってテーブル駆動部34、搭載ヘッド駆動部35を制御することにより、搭載ヘッド32による基板4への電子部品搭載位置を制御することができる。すなわち、搭載制御部37は、ヘッド駆動機構33を電極位置データおよび半田位置データに基づき制御する制御部となっている。   The head driving mechanism 33 and the positioning table 30 are driven by a mounting head driving unit 35 and a table driving unit 34, respectively. The mounting head driving unit 35 and the table driving unit 34 are controlled by a mounting control unit 37. In this mounting operation, the mounting control unit 37 controls the table driving unit 34 and the mounting head driving unit 35 based on the mounting position data 36 c stored in the mounting data storage unit 26, so that the mounting head 32 applies the substrate 4. The electronic component mounting position can be controlled. That is, the mounting control unit 37 is a control unit that controls the head driving mechanism 33 based on the electrode position data and the solder position data.

表示部39は電子部品搭載装置M4の各種の稼動状態を表す指標データや搭載動作状態の異常を示す異常報知を表示する。通信部38は通信ネットワーク2を介して管理コンピュータ2や電子部品実装ライン1を構成する他装置との間でデータ授受を行う。   The display unit 39 displays index data indicating various operating states of the electronic component mounting apparatus M4 and an abnormality notification indicating an abnormality in the mounting operation state. The communication unit 38 exchanges data with the management computer 2 and other devices constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2.

次に図5を参照してリフロー装置の構成について説明する。図5において、基台40上に設けられた加熱室42内には、基板4を搬送する搬送路41が水平に配設されている。加熱室42内は複数の加熱ゾーンに仕切られており、各加熱ゾーンは、それぞれ温調機能を有する加熱手段43を備えている。加熱手段43を駆動して各加熱ゾーンを所定の温度条件に加熱した状態で、半田ペースト上に電子部品が搭載された基板4を上流側から順次加熱ゾーンを通過させることにより、半田ペースト中の半田成分が加熱溶融する。これにより電子部品は基板4に半田接合される。   Next, the configuration of the reflow apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a transport path 41 for transporting the substrate 4 is horizontally disposed in the heating chamber 42 provided on the base 40. The inside of the heating chamber 42 is partitioned into a plurality of heating zones, and each heating zone is provided with heating means 43 having a temperature control function. In a state where each heating zone is heated to a predetermined temperature condition by driving the heating means 43, the substrate 4 on which the electronic component is mounted on the solder paste is sequentially passed through the heating zone from the upstream side, thereby The solder component is melted by heating. As a result, the electronic component is soldered to the substrate 4.

このリフロー過程において、加熱データ記憶部46に記憶された加熱データ、すなわちリフロー過程における温度プロファイルを実現するための制御パラメータである温度指令値に基づいて加熱制御部47によって各加熱手段43を制御することにより、所望の温度プロファイルが設定される。表示部49はリフロー装置M6の稼動状態を表す指標データや、所定の温度条件からの偏差が許容範囲を超え加熱動作状態が異常であることを示す異常報知を表示する。通信部48は通信ネットワーク2を介して管理コンピュータ3や電子部品実装ライン1を構成する他装置との間でデータ授受を行う。   In this reflow process, each heating means 43 is controlled by the heating control unit 47 based on the heating data stored in the heating data storage unit 46, that is, the temperature command value which is a control parameter for realizing the temperature profile in the reflow process. Thus, a desired temperature profile is set. The display unit 49 displays index data indicating the operating state of the reflow device M6 and abnormality notification indicating that a deviation from a predetermined temperature condition exceeds an allowable range and the heating operation state is abnormal. The communication unit 48 exchanges data with the management computer 3 and other devices constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2.

次に図6を参照して電子部品実装システムの制御系の構成について説明する。ここでは、電子部品実装過程における品質管理を目的としたデータ授受機能を説明する。図6において、全体制御部50は管理コンピュータ3によって実行される制御処理範囲のうちの品質管理機能を担うものであり、通信ネットワーク2を介して電子部品実装ラインを構成する各装置から転送されるデータを受信し、予め定められた判定アルゴリズムに基づいて必
要な判定処理を行い、処理結果を各装置に指令データとして通信ネットワーク2を介して出力する。
Next, the configuration of the control system of the electronic component mounting system will be described with reference to FIG. Here, a data transfer function for the purpose of quality control in the electronic component mounting process will be described. In FIG. 6, the overall control unit 50 is responsible for the quality management function in the control processing range executed by the management computer 3, and is transferred from each device constituting the electronic component mounting line via the communication network 2. Data is received, necessary determination processing is performed based on a predetermined determination algorithm, and the processing result is output as command data to each device via the communication network 2.

すなわち図2に示す外観検査装置を用いた基板検査装置M1、印刷検査装置M3、搭載状態検査装置M5および実装状態検査装置M7にそれぞれ備えられた基板検査処理部16A、印刷検査処理部16B、搭載状態検査処理部16Cおよび実装状態検査処理部16Dは、それぞれ通信部18A、18B、18Cおよび18Dを介して通信ネットワーク2に接続されている。また印刷装置M2、電子部品搭載装置M4およびリフロー装置M6に備えられた各部(図3、4、5参照)は、それぞれ通信部28、38、48を介して通信ネットワーク2と接続されている。   That is, the board inspection processing unit 16A, the printing inspection processing unit 16B, and the mounting included in the board inspection apparatus M1, the printing inspection apparatus M3, the mounting state inspection apparatus M5, and the mounting state inspection apparatus M7 using the appearance inspection apparatus shown in FIG. The state inspection processing unit 16C and the mounting state inspection processing unit 16D are connected to the communication network 2 via the communication units 18A, 18B, 18C, and 18D, respectively. Each unit (see FIGS. 3, 4, and 5) provided in the printing apparatus M2, the electronic component mounting apparatus M4, and the reflow apparatus M6 is connected to the communication network 2 via the communication units 28, 38, and 48, respectively.

これにより、いずれかの検査工程において抽出されたデータに基づいて上流側装置の制御パラメータを修正・更新するフィードバック処理や、下流側装置の制御パラメータを修正、更新するフィードフォワード処理が、各装置の稼動中に随時可能な構成となっている。   As a result, feedback processing for correcting / updating the control parameters of the upstream device based on data extracted in one of the inspection processes and feedforward processing for correcting and updating the control parameters of the downstream device are performed by each device. The configuration is possible at any time during operation.

この電子部品実装システムは上記の様に構成されており、以下電子部品実装方法および実装過程において行われるキャリブレーション、すなわち制御パラメータの修正・更新処理について説明する。まず図示しない基板供給部から供給される基板4は、基板検査装置M1(図2参照)に搬入される。ここで基板4をカメラ13によって撮像して画像認識することにより、図7(a)に示すように基板4に形成された電極6が各電極部位ごとに認識される。これにより、各電極部位における1対の電極6の重心位置6*を示す位置データ(電極位置データ)が、基板4の認識マーク4aを基準とした座標値xL(i),yL(i)として求められ、基板検査処理部16Aに送られる。   This electronic component mounting system is configured as described above. Hereinafter, calibration performed in the electronic component mounting method and the mounting process, that is, control parameter correction / update processing will be described. First, the substrate 4 supplied from a substrate supply unit (not shown) is carried into the substrate inspection apparatus M1 (see FIG. 2). Here, by imaging the substrate 4 with the camera 13 and recognizing the image, the electrodes 6 formed on the substrate 4 are recognized for each electrode part as shown in FIG. As a result, the position data (electrode position data) indicating the barycentric position 6 * of the pair of electrodes 6 in each electrode part is set as coordinate values xL (i), yL (i) with the recognition mark 4a of the substrate 4 as a reference. It is obtained and sent to the substrate inspection processing unit 16A.

基板検査処理部16Aは各電極部位ごとに求められた複数の座標値に基づいて検査処理を行う。すなわち座標値を統計処理することにより、当該基板が使用可能か否かの合否判断を行うとともに、正規位置からの位置ずれ量を電極位置データとして下流側装置にフィードフォワードする。この電極位置データは、通信部18Aを介して通信ネットワーク2に転送され、全体制御部50によって下流側の印刷装置M2、電子部品搭載装置M4に対して補正指令値として出力される。   The board inspection processing unit 16A performs inspection processing based on a plurality of coordinate values obtained for each electrode part. In other words, the coordinate values are statistically processed to determine whether or not the board can be used, and the position deviation amount from the normal position is fed forward to the downstream apparatus as electrode position data. The electrode position data is transferred to the communication network 2 via the communication unit 18A, and is output as a correction command value by the overall control unit 50 to the downstream printing apparatus M2 and electronic component mounting apparatus M4.

次に、基板4は印刷装置M2に搬入されて基板保持部21に保持される。この基板4に対して半田ペースト5が印刷される。このとき、上述のフィードフォワード処理によって印刷データ記憶部26には電極位置データに基づく補正指令値が記憶されており、位置決めテーブル20を駆動して基板4をマスクプレート22に対して位置合わせする際には、この補正指令値に基づいて位置決めテーブル20の移動量が補正される。これにより、電極が基板4の認識マーク4aに対する正規位置から位置ずれを生じている場合にあっても、印刷装置M2においては電極6上の正しい位置に半田ペーストが印刷される。   Next, the substrate 4 is carried into the printing apparatus M <b> 2 and held by the substrate holding unit 21. A solder paste 5 is printed on the substrate 4. At this time, the correction command value based on the electrode position data is stored in the print data storage unit 26 by the feedforward process described above, and when the positioning table 20 is driven to align the substrate 4 with the mask plate 22. The movement amount of the positioning table 20 is corrected based on this correction command value. Thereby, even when the electrode is displaced from the normal position with respect to the recognition mark 4a of the substrate 4, the solder paste is printed at the correct position on the electrode 6 in the printing apparatus M2.

次に、半田ペースト印刷後の基板4は印刷検査装置M3に搬入される。ここでは、同様の外観検査装置によって、図7(b)に示すように各電極部位ごとに、1対の電極6上に印刷された半田ペースト5の重心位置5*を示す位置データ(半田位置データ)が、認識マーク4aを基準とした座標値xS(i),yS(i)として画像認識によって求められる。そして認識結果は印刷検査処理部16Bによって同様に検査処理され、印刷結果の合否判断とともに正規位置からの位置ずれ量を半田位置データとして下流側装置にフィードフォワードする。この半田位置データは、通信部18Aを介して通信ネットワーク2に転送され、全体制御部50によって下流側の電子部品搭載装置M4にフィードフォワードされる。   Next, the board 4 after the solder paste printing is carried into the printing inspection apparatus M3. Here, the position data (solder position) indicating the center of gravity position 5 * of the solder paste 5 printed on the pair of electrodes 6 for each electrode part as shown in FIG. Data) is obtained by image recognition as coordinate values xS (i), yS (i) based on the recognition mark 4a. Then, the recognition result is similarly inspected by the print inspection processing unit 16B, and the positional deviation amount from the normal position is fed forward to the downstream apparatus as solder position data together with the pass / fail judgment of the print result. The solder position data is transferred to the communication network 2 via the communication unit 18A, and is fed forward to the electronic component mounting apparatus M4 on the downstream side by the overall control unit 50.

次に、半田印刷後の基板4は、電子部品搭載装置M4に搬入され、ここで半田ペースト5が印刷された電極6上に電子部品7の搭載が行われる。このとき、搭載ヘッド32によって基板4に電子部品を搭載する際には、前述のように、電極位置データ36a、半田位置データ36bの双方に基づいて演算された実装位置データ36cに基づいて、搭載ヘッド32の位置制御が行われる。   Next, the board 4 after solder printing is carried into the electronic component mounting apparatus M4, where the electronic component 7 is mounted on the electrode 6 on which the solder paste 5 is printed. At this time, when the electronic component is mounted on the substrate 4 by the mounting head 32, as described above, the mounting is performed based on the mounting position data 36c calculated based on both the electrode position data 36a and the solder position data 36b. The position control of the head 32 is performed.

このときの実装座標の演算方法について、図8を参照して説明する。図8(a)は、図7(a)、(b)において求められた1対の電極6の重心位置6*と、半田ペースト5の重心位置5*との隔たりを示している。電子部品が搭載される実装位置の座標を求める際には、図8(b)に示すように、重心位置6*と重心位置5*との中点を求め、この中点を搭載点PMに設定して図7(c)に示す実装座標値xM(i),yM(i)を求める。すなわち、電極6に対して電子部品7を実装する際には、このようにして演算された搭載点PMを目標として、搭載ヘッド32の位置制御を行う。   A method of calculating the mounting coordinates at this time will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows the distance between the barycentric position 6 * of the pair of electrodes 6 obtained in FIGS. 7A and 7B and the barycentric position 5 * of the solder paste 5. When obtaining the coordinates of the mounting position on which the electronic component is mounted, as shown in FIG. 8 (b), the midpoint between the gravity center position 6 * and the gravity center position 5 * is obtained, and this midpoint is used as the mounting point PM. The mounting coordinate values xM (i) and yM (i) shown in FIG. That is, when the electronic component 7 is mounted on the electrode 6, the position of the mounting head 32 is controlled with the mounting point PM calculated in this way as a target.

搭載点PMを上記のような方法で設定することにより、以下に説明するような効果を得る。すなわち、半田ペースト5の印刷位置が電極6の位置と一致せずに位置ずれ生じている場合において、電極6の位置を基準として電子部品7を搭載してリフローに送った場合には、半田の表面張力の不均一によって「チップ立ち」が発生しやすい。また、検出された半田位置を基準にして電子部品7を搭載してリフローに送った場合には、溶融半田が隣接する電極に吸い寄せられることによって「ブリッジ」が発生しやすい。   By setting the mounting point PM by the method as described above, the following effects can be obtained. That is, in the case where the printing position of the solder paste 5 does not coincide with the position of the electrode 6 and misalignment occurs, when the electronic component 7 is mounted on the basis of the position of the electrode 6 and sent to reflow, “Chip standing” is likely to occur due to uneven surface tension. Further, when the electronic component 7 is mounted on the basis of the detected solder position and sent to the reflow, “bridge” is likely to occur due to the molten solder being sucked to the adjacent electrode.

これに対し、搭載点PMを上記方法で設定することにより、「チップ立ち」のような電極位置基準において発生しやすい実装不良の発生確率を低減させるともに、「ブリッジ」のような半田位置基準において発生しやすい実装不良の発生確率を低減することができ、全体としての実装不良の発生率を低く抑えることが可能となる。   On the other hand, by setting the mounting point PM by the above method, it is possible to reduce the probability of mounting defects that are likely to occur in the electrode position reference such as “chip standing” and in the solder position reference such as “bridge”. It is possible to reduce the probability of occurrence of mounting defects that are likely to occur, and to reduce the overall rate of mounting defects.

なお上記実施の形態では、搭載点PMを電極6の重心位置6*と半田ペースト5の重心位置5*との中点に設定する例を示しているが、基板・電子部品・半田ペーストの種類の組み合わせに応じて、搭載点PMを電極6の重心位置6*と半田ペースト5の重心位置5*のいずれか側に偏った位置に設定してもよい。   In the above embodiment, the mounting point PM is set to the midpoint between the center of gravity position 6 * of the electrode 6 and the center of gravity position 5 * of the solder paste 5. However, the type of substrate, electronic component, and solder paste is shown. Depending on the combination, the mounting point PM may be set to a position biased to either the center of gravity position 6 * of the electrode 6 or the center of gravity position 5 * of the solder paste 5.

この場合には、基板の電極形状や電子部品のサイズ・形状、半田ペーストの粘度などの組み合わせによって、個別の実装不良の発生度数分布は種々異なることから、搭載点PMを小刻みにずらして実装を試行し、搭載点PMの位置と実装不良の発生度合いとの関連を予め実験的に求めておく。そして全体としての実装不良の発生が最も少なくなるような位置に搭載点PMを設定する。   In this case, since the frequency distribution of individual mounting failures varies depending on the combination of the electrode shape of the board, the size and shape of the electronic components, the viscosity of the solder paste, etc., mounting is performed by shifting the mounting point PM in small increments. A trial is performed to obtain a relationship between the position of the mounting point PM and the degree of mounting failure experimentally in advance. The mounting point PM is set at a position where the occurrence of mounting defects as a whole is minimized.

この後、電子部品が搭載された基板4はリフロー装置M6に搬入され、ここで所定の温度プロファイルに従って基板4を加熱することにより、半田ペースト5中の半田成分が溶融し、電子部品7は電極6に半田接合される。リフロー後の基板4は、実装状態検査装置M7に搬入され、ここで最終的な電子部品の実装状態が検査される。すなわち外観検査によって電子部品7の有無や姿勢・位置の異常の有無が検査される。ここで検出される項目のうち、リフロー過程における加熱状態の不良に起因するものについては、リフロー装置M6にフィードバックされ、加熱データ記憶部46の制御パラメータの修正が行われる。   Thereafter, the substrate 4 on which the electronic component is mounted is carried into the reflow apparatus M6, where the substrate 4 is heated in accordance with a predetermined temperature profile, whereby the solder component in the solder paste 5 is melted, and the electronic component 7 becomes an electrode. 6 is soldered. The substrate 4 after reflow is carried into the mounting state inspection apparatus M7, where the final mounting state of the electronic component is inspected. That is, the presence / absence of the electronic component 7 and the presence / absence of the posture / position are inspected by the appearance inspection. Of the items detected here, those resulting from defective heating conditions in the reflow process are fed back to the reflow device M6, and the control parameters of the heating data storage unit 46 are corrected.

上記説明したように、本実施の形態では電極6の位置および電極6に印刷された半田ペースト5の位置を検出して位置検出結果を電極位置データおよび半田位置データとして出力し、電子部品を基板4に移送搭載する搭載工程において、ヘッド駆動機構33をこれらの電極位置データおよび半田位置データの双方に基づき制御する。すなわち基板の電極形状や電子部品のサイズ・形状、半田ペーストの粘度などの組み合わせに応じて、電極6の
重心位置6*と半田ペースト5の重心位置5*に基づき搭載点PMを設定するようにしている。これにより、電極位置基準、半田位置基準のいずれかに極端に偏った搭載点設定の場合に高頻度で発生しやすい特定実装不良の発生確率を低減し、全体の不良率の発生度数を低く抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the position of the electrode 6 and the position of the solder paste 5 printed on the electrode 6 are detected, and the position detection result is output as electrode position data and solder position data. 4, the head driving mechanism 33 is controlled based on both the electrode position data and the solder position data. That is, the mounting point PM is set based on the center of gravity position 6 * of the electrode 6 and the center of gravity position 5 * of the solder paste 5 according to the combination of the electrode shape of the substrate, the size / shape of the electronic component, the viscosity of the solder paste, and the like. ing. This reduces the probability of occurrence of specific mounting defects that tend to occur frequently when the mounting point setting is extremely biased to either the electrode position reference or the solder position reference, and keeps the occurrence rate of the overall failure rate low. be able to.

本発明の電子部品実装システム及び電子部品実装方法は、電子部品実装時の半田印刷位置ずれに起因する実装不良を防止することができるという効果を有し、基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する分野に利用可能である。   The electronic component mounting system and the electronic component mounting method of the present invention have the effect of preventing mounting defects due to solder printing misalignment during electronic component mounting, and mounting electronic components on a substrate by solder bonding. It can be used in the field of manufacturing mounting boards.

本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the electronic component mounting system of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の外観検査装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the external appearance inspection apparatus of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the screen printing apparatus of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the electronic component mounting apparatus of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態のリフロー装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the reflow apparatus of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系のブロック図The block diagram of the control system of the electronic component mounting system of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の基板の外観検査の説明図Explanatory drawing of the external appearance inspection of the board | substrate of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における位置ずれ検出結果の説明図Explanatory drawing of the position shift detection result in the electronic component mounting method of one embodiment of this invention 従来の電子部品実装方法の工程説明図Process explanatory diagram of conventional electronic component mounting method

符号の説明Explanation of symbols

1 電子部品実装ライン
2 通信ネットワーク
3 管理コンピュータ
4 基板
36 搭載データ記憶部
36a 電極位置データ
36b 半田位置データ
36c 実装位置データ
37 搭載制御部
37a 実装位置演算部
M1 基板検査装置
M2 印刷装置
M3 印刷検査装置
M4 電子部品搭載装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic component mounting line 2 Communication network 3 Management computer 4 Board | substrate 36 Mounting data storage part 36a Electrode position data 36b Solder position data 36c Mounting position data 37 Mounting control part 37a Mounting position calculating part M1 Board inspection apparatus M2 Printing apparatus M3 Printing inspection apparatus M4 electronic component mounting device

Claims (2)

基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、前記基板に形成された電子部品接合用の電極の位置および電極に印刷された半田の位置を検出し位置検出結果を電極位置データおよび半田位置データとして出力する検査部と、前記電極位置データに示す1対の電極の重心位置と半田位置データに示す前記1対の電極上に印刷された半田の重心位置との中点を求める演算を行い、さらにこの中点から前記電極の重心位置と半田の重心位置のいずれか側に偏った位置を搭載点に設定する実装位置演算部と、前記電子部品を保持し前記基板へ移送搭載する搭載ヘッドと、この搭載ヘッドを移動させるヘッド駆動機構と、このヘッド駆動機構を制御することにより前記搭載点を目標として前記搭載ヘッドの位置制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする電子部品実装システム。   An electronic component mounting system for manufacturing a mounting substrate by mounting electronic components on a substrate by solder bonding, and detecting the positions of electrodes for bonding electronic components formed on the substrate and the positions of solder printed on the electrodes An inspection unit that outputs position detection results as electrode position data and solder position data, and a barycentric position of a pair of electrodes indicated by the electrode position data and a barycenter of solder printed on the pair of electrodes indicated by the solder position data A mounting position calculation unit that performs a calculation to obtain a midpoint of the position, and further sets a position that deviates from the midpoint to either the center of gravity of the electrode or the center of gravity of the solder as a mounting point; and the electronic component A mounting head for holding and transferring and mounting on the substrate, a head driving mechanism for moving the mounting head, and controlling the head driving mechanism to target the mounting point. Electronic component mounting system characterized by comprising a control unit for controlling the position. 基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、基板に形成された電子部品接合用の電極の位置および電極に印刷された半田の位置を検出し位置検出結果を電極位置データおよび半田位置データとして出力する位置検出工程と、搭載ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし前記半田が印刷された基板に移送搭載する搭載工程とを含み、この搭載工程において、前記電極位置データに示す1対の電極の重心位置と半田位置データに示す前記1対の電極上に印刷された半田の重心位置との中点を求める演算を行い、さらにこの中点から前記電極の重心位置と半田の重心位置のいずれか側に偏った位置を搭載点に設定し、この搭載点を目標として前記搭載ヘッドの位置制御を行うことを特徴とする電子部品実装方法。   An electronic component mounting method for manufacturing a mounting substrate by mounting an electronic component on a substrate by solder bonding, and detecting the position of the electrode for bonding the electronic component formed on the substrate and the position of the solder printed on the electrode Including a position detection step of outputting detection results as electrode position data and solder position data, and a mounting step of picking up an electronic component from a component supply unit by a mounting head and transporting and mounting the electronic component on a printed board. The center of gravity of the pair of electrodes shown in the electrode position data and the center of gravity of the solder printed on the pair of electrodes shown in the solder position data are calculated. The mounting point is set to a position that is biased to either the center of gravity of the electrode or the center of gravity of the solder, and the position of the mounting head is controlled with this mounting point as a target. Electronic component mounting method to be.
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