JP2007109778A - 電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として、効率よく実装作業を行うことができる電子部品実装方法を提供すること。
【解決手段】親基板３の同一実装面に個片製品基板の表実装面３０ａと裏実装面３０ｂが種類の異なる単位基板としてセットで組み合わされた多面取り基板への電子部品実装において、単位基板における実装位置を単位基板の基準点Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４との相対位置座標で示す単位基板実装データおよび親基板３における各基準点の位置を示す単位基板位置データを予め記憶させておき、部品実装動作において実装動作の対象となる各単位基板毎に、実装座標データと単位基板位置データとに基づいて演算された実装位置座標を用いる。これにより、各実装点毎に実装位置データを作成する必要がなく、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として、効率よく実装作業を行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に実装する電子部品実装装置の作業対象には、１枚の基板に単位基板が複数枚作り込まれたいわゆる多面取り基板を対象とする場合がある。このような多面取り基板は、実装工程では複数の単位基板の集合である１枚の親基板として取り扱われ、実装作業後には各単位基板毎に個片に分離されて個別の製品となる（例えば特許文献１参照）。このような多面取り基板への部品実装においては、各単位基板について共通の部品搭載パターンと各単位基板のオフセット位置とを用いて実装位置データを算出するようにしている。
特開平１１−５４９９３号公報

ところで複数の単位基板を１枚の基板内に作り込む多面取り基板には、同一種類の単位基板を集合させて親基板とする場合のみならず、種類の異なる単位基板を同一の親基板に作り込む場合がある。このような例として、表裏両面に電子部品が実装される両面実装基板が生産対象となる場合があげられる。

一般に両面実装型の単位基板は表裏面で実装部品量に差がある場合が多く、このような単位基板を１枚の親基板に集合させる場合において、親基板の表裏面と単位基板の表裏面とを一致させると、実装工程において実装作業量にアンバランスを生じる。この実装作業量のアンバランスは、親基板の表面を対象とする表面実装工程と裏面を対象とする裏面実装工程とで実装作業時間の違いを生じさせ、実装ラインのラインバランスを阻害する結果となる。

このような不都合を避けるため、両面基板を単位基板として親基板に作り込む場合には、親基板の一方側の面に単位基板の表面と裏面とをセットにして作り込むことが行われる。これにより、親基板の表裏各面の実装作業量を均衡させることができ、実装ラインのラインバランスが保たれる。この場合には、親基板の一方側の面についてみれば、複数の種類の異なる単位基板が作り込まれていることになる。

しかしながら、上述のような一方側の面に種類の異なる単位基板が作り込まれた親基板を対象とする部品実装工程においては、単位基板内における実装位置が共通ではないことから、もはや特許文献例に示すような部品搭載パターンを共用した部品実装動作を実現することができなかった。このため、親基板全体を１枚の基板として、各実装点毎の実装位置座標を示すデータを作成する必要があり、実装データ作成の作業効率化を阻害する結果となっていた。このように従来の電子部品実装方法は、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として、効率よく実装作業を行うことが困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として、効率よく実装作業を行うことができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装方法は、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として各単位基板に電子部品を実装する電子部品実装方法であって、前記単位基板における電子部品の実装位置を各単位基板の基準点に対する相対位置座標で示す単位基板実装データおよび前記基準点の前記多面取り基板における位置を示す単位基板位置データを予め前記単位基板の種類と関連付けて記憶させる工程と、前記多面取り基板を対象とする実装動作に際し対象となる各単位基板の種類を判別する工程と、判別された種類に対応した前記単位基板実装データおよび前記単位基板位置データに基づいて前記多面取り基板における実装位置座標を演算する工程と、演算された実装位置座標を用いて前記電子部品を各単位基板に移送搭載する工程とを含む。

本発明によれば、単位基板における電子部品の実装位置を単位基板の基準点との相対位置座標で示す単位基板実装データを単位基板の種類毎に記憶させた実装座標データおよび多面取り基板における各単位基板の基準点の位置を示す単位基板位置データを予め記憶させておき、部品実装動作において実装動作の対象となる各単位基板毎に前記実装座標データと単位基板位置データとに基づいて演算された実装位置座標を用いることにより、各実装点毎に実装位置データを作成する必要がなく、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として、効率よく実装作業を行うことができる。

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装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭載ヘッドの構成説明図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる多面取り基板の平面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系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電子部品実装装置における実装データの構成説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における多面取り基板の電子部品実装動作処理のフロー図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる基板の平面図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における実装データの構成説明図である。

まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向（基板搬送方向）に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側から搬入された基板３を搬送し実装ステージに位置決めする。搬送路２の両側方には複数（ここでは２つ）の部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４にはテープフィーダ５が複数配列されている。テープフィーダ５は電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。

基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ搭載ヘッド８およびこれらの搭載ヘッドと一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。

Ｘ軸テーブル６ＡおよびＹ軸テーブル７Ａ、Ｘ軸テーブル６ＢおよびＹ軸テーブル７Ｂを駆動することにより搭載ヘッド８は水平移動し、部品供給部４から電子部品を吸着ノズル１４（図２参照）によってピックアップし、搬送路２の実装ステージに位置決めされた基板３上に実装する。またそれぞれの部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１０が配設されている。部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド８が実装ステージに位置決めされた基板３へ移動する際に、ノズル１４に保持された電子部品
を部品認識カメラ１０の上方でＸ方向に移動させることにより、部品認識カメラ１０はノズル１４に保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識処理部（図示省略）によって認識処理することにより、ノズル１４に保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品の種類が識別される。

次に図２を参照して搭載ヘッド８について説明する。図２に示すように、搭載ヘッド８はマルチタイプであり、単位搭載ヘッド１１を複数個備えた構成となっている。これらの単位搭載ヘッド１１にはそれぞれ下部に電子部品を吸着して保持するノズル１４が着脱自在に装着され、電子部品の種類に応じてノズル１４を交換することができる。また搭載ヘッド８は、共通のθ軸モータ１３を備え、各単位搭載ヘッド１１においてノズル軸廻りの回転が可能となっている。そして単位搭載ヘッド１１はそれぞれノズル昇降用のＺ軸モータ１２を備えており、ノズル１４を個別に昇降させることができる。搭載ヘッド８とともに基板３上に移動した基板認識カメラ９は、それぞれ基板３を撮像して認識する。

基板３は種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板であり、ここでは単位基板としての４つの個片製品基板３０が集合した親基板となっている。以下、基板３を親基板３と称する。ここで個片製品基板３０は表裏両面に電子部品が実装される両面実装基板であり、図３に示す親基板３の表面には、個片製品基板３０の表実装面３０ａ、裏実装面３０ｂが２面づつ交互に作り込まれている。したがって親基板としての基板３も同様に両面に電子部品が実装される両面実装基板となっている。このように親基板３の一方の面に個片製品基板３０の表裏両面を組み合わせる配置を採用することにより、親基板３の表裏両面の部品実装作業量を均一にすることができるという利点がある。

親基板３の表面は、個片製品基板３０の区画形状に対応してブロック［１］、［２］、［３］、［４］に区分されており、ブロック［１］、［２］、［３］、［４］のうち、ブロック［１］、［３］は個片製品基板３０の表実装面３０ａであり、ブロック［２］、［４］は個片製品基板３０の裏実装面３０ｂとなっている。すなわち、ブロック［１］、［３］には表実装面３０ａにおいて電子部品が実装される実装点ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３が設けられており、ブロック［２］、［４］には裏実装面３０ｂにおいて電子部品が実装される実装点ＭＢ１，ＭＢ２，ＭＢ３が設けられている。また各ブロック［１］、［２］、［３］、［４］には、当該ブロックに相当する単位基板の位置を認識するための基板認識点Ａ，Ｂが、それぞれのブロック内の対角位置に設けられている。

さらに各ブロック［１］、［２］、［３］、［４］には、当該ブロックに対応する単位基板が不良基板であることを示すバッドマーク印加用のマーキングスポットＭＳが設定されている。前工程において、不良が検出された単位基板については、当該単位基板が不良品であることを明示するためのバッドマークＢＭ（不良マーク）がマーキングスポットＭＳ内に印加される（ブロック［２］参照）。搭載ヘッド８によって各単位基板に電子部品を実装する際には、部品搭載動作に先立って基板認識カメラ９によって各単位基板毎にバッドマークＢＭの有無を検出し、バッドマークＢＭが検出されたブロックに対応した単位基板については、部品実装動作を実行しないようになっている。

次に図４を参照して電子部品実装装置の制御系の構成を説明する。図４において、制御部２０はＣＰＵであり、電子部品実装装置全体の動作を制御する。実装データ記憶部２１は、親基板３の各単位基板に電子部品を実装するために必要な実装データ、すなわち単位基板の多面取り基板における位置を示す単位基板位置データ、単位基板における電子部品の実装位置を各単位基板の基準点に対する相対位置座標で示す単位基板実装データを、単位基板の種別と関連付けて記憶する。

単位基板位置データは、図５（ａ）に示すように、各ブロックごとに、基準点のＸＹ座
標および各ブロックに配置される単位基板の種別を示すデータである。すなわち、図３に示す基板３の例では、各ブロック［１］、［２］、［３］、［４］のそれぞれに設定された基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のＸＹ座標値が、親基板３の右上コーナ点を座標原点とした直交座標での座標数値で表されている。また単位基板の種別（１）、（２）は、それぞれ個片製品基板３０の表実装面３０ａ、裏実装面３０ｂに対応している。

単位基板実装データは、図５（ｂ）に示すように、単位基板における電子部品の実装位置を示す実装点のＸＹ座標を、単位基板の基準点に対する相対位置座標で示すものであり、単位基板の各種別毎に準備される。ここでは、各実装点はそれぞれの単位基板における実装シーケンスとリンクされた形で設定されており、種別（１）、（２）における実装点は、それぞれ図３におけるＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３およびＭＢ１，ＭＢ２，ＭＢ３に対応している。

また本実施の形態においては、単位基板実装データには、認識点位置座標データおよび不良マーク位置座標データが含まれている。認識点位置座標データは、基板認識点Ａ，ＢのＸＹ座標、すなわち当該単位基板の位置認識用の基板認識点の位置を、単位基板の基準点に対する相対位置座標で示すものである。不良マーク位置座標データは、不良マークを印加するためのマーキングスポットＭＳの位置を示す不良マーク点のＸＹ座標、すなわち当該単位基板が不良基板であることを示す不良マークの印加位置を単位基板の基準点に対する相対位置座標で示す示すものである。そして後述するように、各単位基板を対象とした実装動作においては、基板認識点Ａ，Ｂの位置認識および不良マークの検出を行うようにしている。

実装位置座標演算部２２は、実装データ記憶部２１に記憶された単位基板位置データおよび単位基板実装データに基づいて、親基板３における実装位置座標、基板認識点Ａ，Ｂの位置座標、不良マーク点の位置座標を演算する。すなわち、各単位基板毎の基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に対する相対位置座標で示される単位基板実装データを、基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の親基板３の原点に対する相対位置を示す単位基板位置データを用いて座標変換することにより、親基板３の座標系における実装点や基板認識点Ａ，Ｂ、不良マーク点の位置座標が求められる。

ヘッド駆動部２３は、制御部２０からの指令に基づき、搭載ヘッド８を駆動する。すなわち、搭載ヘッド８を水平移動するためのＸ軸テーブル７およびＹ軸テーブル６Ａの駆動モータ（Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ）、各単位搭載ヘッド８ａにおいてノズル１１を昇降させるＺ軸モータ１２，各搭載ヘッド毎に共通に設けられたΘ軸モータ１４を駆動する。このとき実装位置座標演算部２２によって演算された実装位置座標が参照される。

基板認識部２４は、基板認識カメラ９によって親基板３の各ブロックを撮像した画像データを認識処理する。これにより、各ブロックの基板認識点Ａ，Ｂが位置認識されて各ブロックの位置が検出されるとともに、各ブロックのマーキングスポットＭＳ内のバッドマークＢＭの有無が検出される。

この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下この電子部品実装装置によって行われる多面取り基板の電子部品実装処理について説明する。ここでは、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として、各単位基板に電子部品を実装する。

まず実装動作開始に先立って、図５に示す単位基板実装データおよび単位基板位置データを作成し、予め単位基板の種別と関連付けて実装データ記憶部２１に記憶させる（ＳＴ１）。そしてこの後、親基板３を対象とした実装動作が開始される（ＳＴ２）。

実装動作の開始に際しては、対象となる各単位基板の種別を判別する（ＳＴ３）。すなわち図３に示す例では、実装データ記憶部２１に記憶された単位基板位置データを参照することにより、ブロック［１］、［３］に対応する単位基板は種別（１）であり、ブロック［２］、［４］に相当する単位基板は種別（２）であることが判別される。もちろん各ブロックに種別を識別するための識別マークを予め設けておき、この識別マークを認識して種別を判別するようにしてもよい。

次いで判別された種別に対応した単位基板実装データおよび単位基板位置データを実装データ記憶部２１から読み出す（ＳＴ４）。そして、親基板３における実装位置座標、認識点位置座標および不良マーク位置座標を、実装位置座標演算部２２によって演算する（ＳＴ５）。これにより、各ブロックに対応する単位基板の実装点の位置座標が親基板３の座標系で求められる。次いで基板認識点Ａ，Ｂ、不良マーク点へ基板認識カメラ９を移動させて、基板認識点Ａ，Ｂの位置認識、バッドマークＢＭの検出を行う（ＳＴ６）。

そしてこのようにして演算された実装位置座標を用いて、電子部品を各単位基板へ移送搭載する（ＳＴ７）。このとき、バッドマークＢＭが検出されたブロックについては実装動作の対象から除かれる。また搭載ヘッド８の実装点への位置合わせに際しては、基板認識点Ａ，Ｂの位置認識結果を反映して位置補正がなされる。

上記説明したように、本実施の形態に示す多面取り基板を対象とした電子部品実装においては、単位基板の種別毎に単位基板実装データを準備しておき、親基板における単位基板の基準点の位置を示す単位基板位置データと単位基板実装データとを組み合わせることにより、各単位基板を対象とした部品搭載動作に用いられる実装位置座標を、親基板の座標系での位置座標データとして演算するようにしている。

これにより、従来は種別の異なる複数の単位基板が作り込まれた親基板を対象とする部品実装において必要とされたデータ作成作業、すなわち親基板全体を１枚の基板として各実装点毎の実装位置座標を示すデータを作成する作業を行う必要がない。したがって、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象とする場合に、部品実装に伴う準備作業を省略化することが可能となり、効率よく実装作業を行うことができる。

なお本発明においては多面取り基板を実装対象としているが、実装作業に用いられる実装データの構成として、上記実施の形態に示す単位基板実装データ、単位基板位置データと類似のデータを用いることにより、以下に説明するように、実装対象を多面取り基板以外にも拡張して、同一の電子部品実装装置によって複数種類の基板を対象として連続して実装作業を行うことができる。

図７、図８はこのような適用例を示している。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、種類が異なり、且つ同一の電子部品実装装置に連続して流すことが可能な形状を有する３つの基板３Ａ，３Ｂ，３Ｃを示している。基板３Ａ，３Ｂ，３Ｃにはそれぞれ異なる位置に実装点ＭＡ，ＭＢ，ＭＣが設定されており、また共通の位置に基板認識点Ａ，Ｂが設けられている。さらに各基板の所定位置に設けられたブロック確認エリアには、基板種類の判別用の確認マークＲ１，Ｒ２，Ｒ３のいずれかが設けられている。各基板の所定位置に確認マークＲ１，Ｒ２，Ｒ３が検出されることにより、当該基板が基板３Ａ，３Ｂ，３Ｃであることが判別される。このような基板３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、実装データ適用上では、便宜的に１つの親基板を構成するブロック［１］、［２］、［３］として擬似的に取り扱われる。

図８はこのような擬似的なブロック［１］、［２］、［３］を対象として設定される実
装データ、すなわち疑似単位基板位置データ、疑似単位基板実装データを示している。これらのデータにおいて基板３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、それぞれブロック［１］、［２］、［３］に対応した種別（１）、（２）、（３）の単位基板と見なされている。図８（ａ）に示す疑似単位基板位置データにおいて、各ブロックの基準点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は全て親基板のコーナに相当する原点に設定されており、実際の座標系においては、ブロック［１］、［２］、［３］は親基板の全範囲を覆う形となっている。

図８（ｂ）に示す疑似単位基板実装データにおいて、実装シーケンス、実装点および基板認識点Ａ，Ｂについては、図５（ｂ）に示す単位基板実装データと同様である。そしてこの疑似単位基板実装データにおいては、不良マーク点の替わりに、ブロック確認点のＸＹ座標、すなわち図７の各図に示す確認マークが印加される位置を指示する位置座標を含んでいる。

このようなデータ構成の実装データを用いて、異なる種類の複数の基板を対象として実装作業を行う場合には、以下のような手順となる。まず、基板が搬入されると、基板認識カメラによってブロック確認エリア内を撮像し、どの位置にブロック確認マークが印加されているかを検出する。ブロック確認マークの位置が検出されたならば、疑似単位基板実装データを参照することにより搬入された基板の種別が判別され、これにより当該基板の実装点の位置座標が疑似単位基板実装データから実装位置座標として読み出される。そして読み出された実装位置座標を用いて、部品実装動作が実行される。

このように、本実施の形態に示す電子部品実装装置の実装データ構成を用いることにより、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板のみならず、種類の異なる複数の基板を同時に実装ラインに流す混合生産形態にも対応することができ、多品種少量生産に対応したよりフレキシブルな部品実装システムが実現される。

本発明の電子部品実装方法は、種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として、効率よく実装作業を行うことができるという効果を有し、多面取り基板を対象とした電子部品実装に利用可能である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭載ヘッドの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる多面取り基板の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における実装データの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における多面取り基板の電子部品実装動作処理のフロー図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる基板の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における実装データの構成説明図

符号の説明

３ 親基板（多面取り基板）
８ 搭載ヘッド
９ 基板認識カメラ
３０ 個片製品基板（単位基板）
Ａ，Ｂ 基板認識点
ＭＳ マーキングスポット
ＢＭ バッドマーク
ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＢ１，ＭＢ２，ＭＢ３ 実装点

Claims (2)

1. 種類の異なる複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板を対象として各単位基板に電子部品を実装する電子部品実装方法であって、
   前記単位基板における電子部品の実装位置を各単位基板の基準点に対する相対位置座標で示す単位基板実装データおよび前記基準点の前記多面取り基板における位置を示す単位基板位置データを予め前記単位基板の種類と関連付けて記憶させる工程と、前記多面取り基板を対象とする実装動作に際し対象となる各単位基板の種類を判別する工程と、判別された種類に対応した前記単位基板実装データおよび前記単位基板位置データに基づいて前記多面取り基板における実装位置座標を演算する工程と、演算された実装位置座標を用いて前記電子部品を各単位基板に移送搭載する工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
2. 前記単位基板実装データは、当該単位基板の位置認識用の基板認識点の位置を示す認識点位置座標データと、当該単位基板が不良基板であることを示す不良マークの印加位置を示す不良マーク位置座標データとを含み、前記実装動作において、前記基板認識点の位置認識および前記不良マークの検出を行うことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
   

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