JP2007220837A - Method and device for mounting electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半田が印刷された回路基板上に電子部品を搭載する電子部品実装方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to an electronic component mounting method and apparatus for mounting an electronic component on a circuit board on which solder is printed.
従来、電子部品実装装置では、電子部品を精度良く回路基板(以下、単に基板という)に搭載するために、基板が装置内に搬入されたときに、搭載の前準備として、搭載を実施する位置に基板を固定し、基板に印刷されている基板マークを認識し、基板の位置ずれを検出して電子部品の基板上への搭載位置を補正していた(例えば下記の特許文献1参照)。 Conventionally, in an electronic component mounting apparatus, in order to accurately mount an electronic component on a circuit board (hereinafter simply referred to as a board), when the board is carried into the apparatus, the mounting position is prepared as a preparation for mounting. The board is fixed to the board, the board mark printed on the board is recognized, the position deviation of the board is detected, and the mounting position of the electronic component on the board is corrected (for example, see Patent Document 1 below).
しかしながら、このような構成では、基板上の各電極にクリーム半田を印刷する半田の印刷ずれが考慮されていない。このため、搭載される電子部品が電極に印刷された半田に対して正しく位置合わせされず、実装不良が生じるという問題があった。 However, in such a configuration, the printing misalignment of the solder that prints cream solder on each electrode on the substrate is not considered. For this reason, there is a problem that the electronic component to be mounted is not correctly aligned with the solder printed on the electrode, resulting in a mounting failure.
これに対して、半田パターンが印刷されている基板を撮像し、基板上の各電極とその上に印刷された半田のそれぞれの位置を検出し、その検出結果に基づいて、各電子部品の搭載位置を補正する構成が知られている(特許文献2参照)。 On the other hand, the board on which the solder pattern is printed is imaged, each electrode on the board and the position of each solder printed on the board are detected, and each electronic component is mounted based on the detection result. A configuration for correcting the position is known (see Patent Document 2).
しかしながら、この構成では、基板上の全ての電極とその上に印刷された半田パターンを撮像し、認識するので、部品の搭載点数ないし基板の電極数によって認識処理に時間がかかってしまい、基板の生産タクトが長くなるという問題があった。 However, in this configuration, since all the electrodes on the board and the solder pattern printed thereon are imaged and recognized, the recognition process takes time depending on the number of parts mounted or the number of electrodes on the board. There was a problem that production tact time became long.
これに対して特許文献3には、基板の半田印刷工程で位置決めマークを複数箇所(例えば2箇所)に印刷しておき、位置決めマークを検出して、印刷パターンの位置ずれを求め、そのずれ量に基づいて部品搭載位置を補正する構成が記載されている。
On the other hand, in
また、特許文献4には、基板マーク(パターンマーク)を形成した基板上に半田パターンの位置ずれを認識する半田マーク(ペーストマーク)を印刷し、基板の位置ずれを認識した後、半田マークの位置を検出し、基板マークを基準としたときの半田マークの位置の誤差量を算出し、その誤差量並びに基板位置ずれに基づいて搭載位置を補正する構成が記載されている。
しかしながら、特許文献3の構成では、基準位置に対する印刷パターンの位置ずれを求めているので、基板の位置ずれが考慮されておらず、例えば基板に対して半田印刷位置が少なからずずれる場合には、電子部品の搭載位置を適切に位置決めすることはできない、という問題があった。
However, in the configuration of
これに対して特許文献4の構成では、基板の位置ずれと半田の印刷ずれの両方が考慮されているが、基板位置認識用の基板マークと半田印刷位置認識用の半田マークの撮像および認識を前後して別々に行なっており、撮像カメラを基板マーク上に移動させるときと、半田マーク上に移動させるときとで、機械的誤差により、それぞれの撮像位置に対する撮像カメラの位置関係がずれてしまい、そのずれ量が搭載位置の補正時の誤差に加わってしまうという問題のほかに、基板マーク位置を撮像した後半田マーク位置へ移動する分時間が余計にかかるという問題があった。
On the other hand, in the configuration of
本発明の課題は、このような問題を解決し、半田の印刷位置のずれを補償して高精度に電子部品の搭載を行えると共に、基板の生産性を向上できる電子部品実装方法及び装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic component mounting method and apparatus capable of solving such problems, compensating for a deviation in the printing position of solder and mounting electronic components with high accuracy, and improving substrate productivity. There is to do.
上記の課題を解決する本発明は、
半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品実装方法であって、
基板に形成された基板位置認識用の基板マーク上ないしその近傍に半田印刷位置認識用の半田マークを印刷し、
前記基板マークと半田マークを同時に撮像し、
撮像された画像から基板マークと半田マークの位置を検出して基板に対する半田の印刷ずれ量を算出し、
前記算出された印刷ずれ量に応じた搭載位置の補正を行って部品を搭載することを特徴とする。
The present invention for solving the above problems
An electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate printed with solder,
A solder mark for recognizing a solder printing position is printed on or near a substrate mark for recognizing a substrate position formed on the substrate,
Imaging the board mark and solder mark at the same time,
The position of the board mark and the solder mark is detected from the captured image to calculate the amount of printing deviation of the solder on the board,
The component is mounted by correcting the mounting position according to the calculated printing deviation amount.
また、本発明は、
半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品実装装置であって、
基板位置認識用の基板マーク上ないしその近傍に印刷された半田印刷位置認識用の半田マークを、基板マークとともに同時に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に基づいて基板マークと半田マークの位置を検出し、基板に対する半田の印刷ずれ量を算出する算出手段とを有し、
前記算出された印刷ずれ量に応じた搭載位置の補正を行って部品を搭載することを特徴とする。
The present invention also provides:
An electronic component mounting apparatus for mounting electronic components on a printed board of solder,
An imaging means for simultaneously imaging a solder mark for solder printing position recognition printed on or near a substrate mark for substrate position recognition together with the substrate mark;
Calculation means for detecting a position of the board mark and the solder mark based on an image picked up by the image pickup means and calculating a printing deviation amount of the solder with respect to the board;
The component is mounted by correcting the mounting position according to the calculated printing deviation amount.
本発明では、基板に対する半田の印刷ずれ量を検出して、部品搭載位置の補正が行われるので、基板に半田を印刷するときに発生する半田の印刷位置ずれを確実に補償することができる。また、本発明では、基板マークと半田マークが撮像手段の同一視野内にあり、同時に撮像できるので、精度よく、しかも短時間に基板の位置ずれ量と基板に対する半田の印刷ずれ量を求めることができる、という効果が得られる。 In the present invention, the amount of solder printing displacement relative to the substrate is detected and the component mounting position is corrected, so that it is possible to reliably compensate for the solder printing position displacement that occurs when solder is printed on the substrate. In the present invention, since the substrate mark and the solder mark are in the same field of view of the image pickup means and images can be taken at the same time, it is possible to obtain the positional deviation amount of the substrate and the printing deviation amount of the solder relative to the substrate in a short time. The effect of being able to be obtained is obtained.
以下、添付した図を参照して、本発明を実施するための最良の形態の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施例の電子部品実装装置を概略示す図である。同図に示すように、電子部品実装装置1は、中央部から少し後方で左右方向(X軸方向)に延在する回路基板搬送路15と、装置1の前部(図示の下側)に配設され、基板10に実装される電子部品(以下、単に部品という)を供給する部品供給部14と、これらの上方に配設されたX軸移動機構11とY軸移動機構12を備えている。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the electronic component mounting apparatus 1 is connected to a circuit
X軸移動機構11は、部品を吸着する吸着ノズル13aを備えた吸着ヘッド部13をX軸方向に移動させ、またY軸移動機構12は、X軸移動機構11並びに吸着ヘッド部13をY軸方向に移動させる。また吸着ヘッド部13は、図1には図示されていないが、吸着ノズル13aを垂直方向(Z軸方向)に昇降可能に移動させるZ軸移動機構を備え、また吸着ノズルをノズル軸(吸着軸)を中心に回転させるθ軸移動機構を備えている。
The X-axis moving mechanism 11 moves the
また、吸着ヘッド部13には、基板10上に形成された基板位置認識用の基板マークを撮像する撮像手段としての基板認識カメラ17が基板10を照明する不図示の照明手段と共に取り付けられている。
Further, a substrate recognition camera 17 as an imaging unit that images a substrate mark for substrate position recognition formed on the substrate 10 is attached to the
また、部品供給部14の側部には、吸着ノズル13aに吸着された部品を下方から撮像する部品認識カメラ16が吸着された部品を照明する不図示の照明手段と共に配置されている。なお、吸着ヘッド部13には、煩雑さを避けるために図示されていないが、高精度の認識を要求されない部品を認識するために、レーザーユニットが搭載されている。
In addition, on the side of the component supply unit 14, a
また、電子部品実装装置1の前面上部には、装置の動作状態などを表示するオペレーションモニター18が設けられている。さらに、装置全体の制御と、画像処理などを行う制御部19が本体内に設けられている。
In addition, an
図2は電子部品実装装置1の制御系の構成を示している。図1中の制御部19は、図2のコントローラ20、画像処理装置27及び記憶装置30などから構成される。
FIG. 2 shows the configuration of the control system of the electronic component mounting apparatus 1. The
コントローラ20は、装置全体を制御するマイクロコンピュータ(CPU)、並びにRAM、ROMなどからなる。このコントローラ20に以下の21〜31の構成が接続される。
The
X軸モータ21は、X軸移動機構11の駆動源で、吸着ヘッド部13をX軸方向に移動させる。また、Y軸モータ22は、Y軸移動機構12の駆動源で、X軸移動機構11と吸着ヘッド部13をY軸方向に駆動し、それにより吸着ヘッド部13はX軸方向とY軸方向に移動可能となる。
The
Z軸モータ23は、吸着ノズル13aのZ軸駆動機構の駆動源で、吸着ノズル13aをZ軸方向(高さ方向)に昇降させる。また、θ軸モータ24は、吸着ノズル13aのθ軸回転機構の駆動源で、吸着ノズル13aをそのノズル中心軸(吸着軸)を中心にして回転させる。
The Z-
画像処理装置27は、A/D変換器27a、メモリ27b及びCPU27cから構成され、部品認識カメラ16で撮像された部品2のアナログの画像信号は、A/D変換器27aによりデジタル信号に変換されてメモリ27bに格納され、CPU27cが部品画像データに基づいて吸着された部品2の吸着中心に対する部品中心の位置ずれと吸着角度のずれを認識する。
The image processing device 27 includes an A /
また、画像処理装置27は、基板認識カメラ17で撮像される基板位置認識用の基板マークと半田印刷位置認識用の半田マークの画像を、A/D変換器27aによりデジタル信号に変換してメモリ27bに格納し、CPU27cがその画像データに基づいて基板マークと半田マークの位置を検出し、後述するように、基板の位置ずれ量と半田の印刷ずれ量を求める。そして、コントローラ20は、カメラ16、17の撮像画像から求められる各ずれ量に基づいて部品2の搭載位置を補正し、基板10上の正しい搭載位置に部品2を搭載する。
Further, the image processing device 27 converts the image of the board mark for board position recognition and the solder mark for solder printing position recognition captured by the board recognition camera 17 into a digital signal by the A /
キーボード28とマウス29は、部品データなどのデータを入力するために用いられる。
The
記憶装置30は、フラッシュメモリなどで構成され、キーボード28とマウス29により入力された部品データ、及び不図示のホストコンピュータから供給される部品データなどを格納するのに用いられる。
The
表示装置(モニタ)31は、部品データ、演算データ、及び部品認識カメラ16で撮像した部品2の画像、基板認識カメラ17で撮像された基板マークや半田マークの画像を画面31aに表示する。
The display device (monitor) 31 displays component data, calculation data, the image of the component 2 captured by the
図3は、基板の電極に半田を印刷するためのステンシルの一例を示している。ステンシル32には、部品の端子が接続される基板上の電極に半田を印刷するための複数の孔33が各電極に対応した位置のそれぞれに形成されている。また、半田印刷位置認識用の半田マークを基板に印刷するための孔41〜43が、ステンシル32の三方の角部の所定位置のそれぞれに形成されている。半田マークは、一つでもよいが、精度を上げるために、通常複数個(2〜4個)印刷されるので、その数に応じた孔がステンシルに形成される。
FIG. 3 shows an example of a stencil for printing solder on the electrodes of the substrate. In the stencil 32, a plurality of
図4は、図3のステンシル32を用いて半田印刷を行なった基板10を示している。基板10上には、予め基板位置認識用の基板マーク51〜53が、所定位置に印刷されている。ステンシル32の電極用の孔33を介して、基板10の各電極上に半田64が印刷されると共に、半田マーク用の孔41〜43を介して半田マーク61〜63が印刷される。ここで、半田マーク用の孔41〜43の各位置は、基板マーク51〜53の各位置に対応しており、各半田マーク61〜63は、その中心(重心)の位置が各基板マーク51〜53の中心の位置に一致するように、各基板マーク51〜53上に印刷される。また、孔41〜43は、基板マーク51〜53より小さく、それにより半田マーク61〜63は、それぞれ基板マーク51〜53上に基板マークより小さく印刷される。
FIG. 4 shows the substrate 10 on which solder printing has been performed using the stencil 32 of FIG. On the substrate 10, substrate marks 51 to 53 for substrate position recognition are printed in advance at predetermined positions. Solder 64 is printed on each electrode of the substrate 10 through the
実際には、半田印刷時、ステンシル32と基板10には位置ずれが生じるので、それに応じて半田マーク61〜63は、基板マーク51〜53から位置ずれして印刷され、電極上の半田も電極から位置ずれして印刷される。図4では、煩雑さを避けるために、電極上の半田64は位置ずれしていない状態で示されている。 Actually, when the solder printing is performed, the stencil 32 and the substrate 10 are misaligned. Accordingly, the solder marks 61 to 63 are printed so as to be misaligned from the substrate marks 51 to 53. Is printed out of position. In FIG. 4, the solder 64 on the electrode is shown in a state where it is not displaced in order to avoid complication.
以下、図5に示すフローチャートにしたがって、部品の搭載動作を説明する。 The component mounting operation will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
搭載動作に先立ち、図3に示したステンシル32を用いて基板10に半田印刷を行い、図4に示したように、基板10の電極に半田64と半田マーク61〜63を印刷する。 Prior to the mounting operation, solder printing is performed on the substrate 10 using the stencil 32 shown in FIG. 3, and solder 64 and solder marks 61-63 are printed on the electrodes of the substrate 10 as shown in FIG.
ステップS1では、半田印刷された基板10が、図1の基板搬送路15上を搬送され、所定位置に固定される。
In step S1, the solder-printed substrate 10 is conveyed on the
ステップS2では、X軸移動機構11とY軸移動機構12により吸着ヘッド部13をX、Y軸方向に移動させ、基板認識カメラ17を、最初の基板マーク51上に臨む所定位置に移動させる。
In step S 2, the
ステップS3では、基板認識カメラ17で、基板マーク51とその上に印刷された半田マーク61を同時に撮像し、撮像された画像がメモリ27bに格納される。図6には、撮像された基板マーク51と半田マーク61の画像が図示されている。 In step S3, the substrate recognition camera 17 images the substrate mark 51 and the solder mark 61 printed thereon simultaneously, and the captured image is stored in the memory 27b. FIG. 6 shows images of the substrate mark 51 and the solder mark 61 taken.
ステップS4とS5では、画像処理装置27のCPU27cが、撮像された画像を処理し、例えばパターンマッチングによりあるいはエッジを検出して、基板マーク重心51aの位置(X1、Y2)と半田マーク重心61aの位置(X2、Y2)を検出し、ステップS6で、両重心位置のずれ量nを算出する。このずれ量nは、基板10に対する半田の印刷ずれ量(誤差量)を示している。
In steps S4 and S5, the
ステップS7で、ずれ量nの値が所定の許容限界値mより大きいと判定された場合は、半田印刷不良と判定して図5の処理動作を終了し、基板上への部品の搭載動作を禁止する。なお、このときに半田印刷不良をユーザーに警告する情報を出力するようにする。 If it is determined in step S7 that the value of the deviation n is larger than the predetermined allowable limit value m, it is determined that the solder printing is defective and the processing operation of FIG. 5 is terminated, and the component mounting operation on the board is performed. Ban. At this time, information for warning the user of defective solder printing is output.
一つの基板マークとその上に印刷された半田マークだけでも、基板に対する半田の印刷ずれ量を求めることができるが、精度を上げるために、他の基板マーク52、53の位置にカメラ17を順次移動させ、ステップS3〜S7の処理を繰り返す。 Although only one board mark and the solder mark printed thereon can determine the amount of printing deviation of the solder with respect to the board, the camera 17 is sequentially placed at the positions of the other board marks 52 and 53 in order to increase accuracy. Move and repeat the process of steps S3 to S7.
すべての基板マークについて処理を終了したら(ステップS8)、最終的に基板に対する半田の印刷ずれ量を求める。たとえば、一組の基板マークと半田マークだけを用いる場合は、印刷ずれ量を、両マークの重心位置のX座標の差、Y座標の差として求める。また、二組の基板マークと半田マークを用いる場合には、傾き補正ができるので、傾き補正を行った後の二組の基板マークと半田マークの重心座標(X、Y)の差の平均値を、印刷ずれ量とし、また、三組の基板マークと半田マークを用いる場合には、二つの傾きを得られるので、その平均値で傾き補正を行い、傾き補正を行った後の三組の基板マークと半田マークの重心座標(X、Y)の差の平均値を、印刷ずれ量とする。 When the processing is completed for all the substrate marks (step S8), the amount of solder printing deviation with respect to the substrate is finally obtained. For example, when only one set of substrate mark and solder mark is used, the amount of printing deviation is obtained as the difference between the X coordinates and the Y coordinates of the center of gravity positions of both marks. In addition, when two sets of substrate marks and solder marks are used, since the tilt correction can be performed, the average value of the difference between the barycentric coordinates (X, Y) of the two sets of substrate marks and the solder marks after the tilt correction is performed. Is the amount of printing misalignment, and when three sets of substrate marks and solder marks are used, two inclinations can be obtained. Therefore, the inclination correction is performed with the average value, and the three sets after the inclination correction is performed. The average value of the difference between the center-of-gravity coordinates (X, Y) of the board mark and the solder mark is defined as the printing deviation amount.
このようにして印刷ずれ量を求めたら、この印刷ずれ量に重み係数(補正係数)kを乗算して搭載補正量を求める(ステップS10)。この重み係数は、部品の種類に応じて決めることができ、たとえば0.5であり、搭載精度が要求される部品の場合には、重み係数を0.5より大きな値とする。続いて、このようにして求められた補正量で搭載位置を補正して部品を基板上に搭載する(ステップS11)。 When the printing deviation amount is obtained in this way, the mounting deviation amount is obtained by multiplying the printing deviation amount by a weighting coefficient (correction coefficient) k (step S10). This weighting factor can be determined according to the type of component, and is 0.5, for example. In the case of a component that requires mounting accuracy, the weighting factor is set to a value larger than 0.5. Subsequently, the mounting position is corrected with the correction amount thus obtained, and the component is mounted on the board (step S11).
なお、搭載位置の補正を行うとき、部品の吸着ずれと基板の基準位置に対する位置ずれがある場合には、これらのずれ量も補正するようにする。部品の吸着ずれは、部品認識カメラ16で撮像された部品2の画像処理により部品の中心位置と吸着角度を検出することにより求めることができ、また、基板の位置ずれは、基板マーク51〜53の位置を検出することにより求められる。本実施例では、基板マークと半田マークが同時に撮像され、各マークの位置が検出されるので、基板に対する半田の印刷ずれ量と、基板の基準位置に対する位置ずれ量を短時間に求めることができるという利点がある。
When correcting the mounting position, if there is a component adsorption deviation and a position deviation with respect to the reference position of the substrate, these deviation amounts are also corrected. The component displacement can be obtained by detecting the center position and the adsorption angle of the component by image processing of the component 2 imaged by the
なお、以上の実施例では、半田マークの印刷位置を基板マーク上にしたが、基板マークと半田マークが基板認識カメラ17の同一視野内に収まり同時に撮像できるのであれば、基板マークの近傍の位置に半田マークを印刷するようにしてもよい。 In the above embodiment, the printing position of the solder mark is set on the board mark. However, if the board mark and the solder mark are within the same field of view of the board recognition camera 17 and can be imaged simultaneously, the position near the board mark. A solder mark may be printed on the surface.
1 電子部品実装装置
2 電子部品
10 回路基板
11 X軸移動機構
12 Y軸移動機構
13 吸着ヘッド部
16 部品認識カメラ
17 基板認識カメラ
20 コントローラ
27 画像処理装置
32 ステンシル
41、42、43 半田マーク用の孔
51、52、53 基板マーク
61、62、63 半田マーク
64 電極上の半田
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic component mounting apparatus 2 Electronic component 10 Circuit board 11 X-axis moving mechanism 12 Y-
16 Component Recognition Camera 17
Claims (4)
基板に形成された基板位置認識用の基板マーク上ないしその近傍に半田印刷位置認識用の半田マークを印刷し、
前記基板マークと半田マークを同時に撮像し、
撮像された画像から基板マークと半田マークの位置を検出して基板に対する半田の印刷ずれ量を算出し、
前記算出された印刷ずれ量に応じた搭載位置の補正を行って部品を搭載することを特徴とする電子部品実装方法。 An electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate printed with solder,
A solder mark for recognizing a solder printing position is printed on or near a substrate mark for recognizing a substrate position formed on the substrate,
Imaging the board mark and solder mark at the same time,
The position of the board mark and the solder mark is detected from the captured image to calculate the amount of printing deviation of the solder on the board,
An electronic component mounting method comprising mounting a component by correcting a mounting position in accordance with the calculated printing deviation amount.
基板位置認識用の基板マーク上ないしその近傍に印刷された半田印刷位置認識用の半田マークを、基板マークとともに同時に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像に基づいて基板マークと半田マークの位置を検出し、基板に対する半田の印刷ずれ量を算出する算出手段とを有し、
前記算出された印刷ずれ量に応じた搭載位置の補正を行って部品を搭載することを特徴とする電子部品実装装置。 An electronic component mounting apparatus for mounting electronic components on a printed board of solder,
An imaging means for simultaneously imaging the solder mark for solder printing position recognition printed on or near the board mark for board position recognition together with the board mark;
Calculation means for detecting the position of the board mark and the solder mark based on the image picked up by the image pickup means and calculating the amount of printing deviation of the solder with respect to the board;
An electronic component mounting apparatus, wherein a component is mounted by correcting a mounting position according to the calculated printing deviation amount.
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