JP2009252862A - 電子部品実装システム - Google Patents

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Abstract

【課題】異種類の基板を含めた複数枚の基板を対象として同時並行的に部品実装作業を効率よく実行することが可能な電子部品実装システムを提供する。
【解決手段】搭載装置3の上流側に複数の印刷装置2を連結して構成された電子部品実装ライン1において、搭載装置3において基板6をX方向に搬送する複数の基板搬送レーンL1〜L4のそれぞれに対応して、印刷装置2(1)〜2(4)を基板搬送方向をY方向にしたレイアウトで配置し、印刷装置2によって印刷作業が行われY方向に搬送された基板6を各印刷装置2(1)〜2(4)に付設された基板受渡装置4(1)〜4(4)によって直角に方向変換し、連結コンベア5(1)〜5(4)を介して搭載装置3(1)〜3(4)に渡す構成とする。これにより、搭載装置3のレーン数に応じて印刷装置2を容易に増設することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムに関するものである。
電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、電子部品に半田接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置や、印刷後の基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置などを連結した構成の電子部品実装ラインを備えている。近年電子業界においても生産形態は多品種少量生産が主流となり、生産設備についても高い生産効率とともに多様な生産形態に対応可能なフレキシビリティを兼ね備えた設備構成が求められるようになっている。
このような生産設備を実現するため、従来より電子部品実装ラインのレイアウトや電子部品実装ラインを構成する装置には、各種の特徴的な機構や構成が導入されている。例えば、基板の搬送効率の向上や複数基板の同時搬送などを目的として、独立して動作可能な複数の基板搬送コンベアを備えた構成(特許文献1参照)が用いられる。これにより、同時に複数枚の基板が生産可能となり生産効率に優れるとともに、同時に複数品種の基板の生産が可能な多品種対応性に優れた設備を実現することができる。
また同時に複数枚の基板を生産するためには、基板に半田接合用のペーストを供給するスクリーン印刷装置の処理能力を基板生産枚数に合わせて増加させる必要がある。このため、電子部品実装ラインにおいてスクリーン印刷装置を複数台直列に配置して全体の処理能力を増加させる構成(特許文献2参照)や、同一のマスクプレートによって2枚の基板を同時に印刷することにより処理枚数を増やす方法(特許文献3参照)、さらには同一の装置内に独立したスクリーン印刷機構を直列に配置して処理枚数を増やす方法(特許文献4参照)など、各種の機構が用いられている。
特開平4−129630号公報 特開2004−142299号公報 特開2000−37847号公報 特開2000−168040号公報
しかしながら、特許文献2〜3に示される先行技術例には、以下に述べるような課題がある。すなわち、特許文献2〜3に示す例においては、いずれも単一の基板搬送路によって基板が搬送される構成であることから、印刷後の基板が下流側の電子部品搭載装置に送られる基板搬送順序は固定された形となっており、下流側装置に対して必要な基板を必要なタイミングで供給することが難しい。このため異種の基板を同時に流す混流生産に対しては、上述の先行技術例に示す構成を適用することが困難であった。このように、従来の電子部品実装システムにおいては、異種類の基板を含めた複数枚の基板を対象として同時並行的に部品実装作業を効率よく実行することが困難であるという課題があった。
そこで本発明は、異種類の基板を含めた複数枚の基板を対象として同時並行的に部品実装作業を効率よく実行することが可能な電子部品実装システムを提供することを目的とする。
本発明の電子部品実装システムは、矩形状の基板を対象とし、前記基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置の上流側に前記基板に電子部品接合用のペーストを印刷する複数のスクリーン印刷装置を連結して構成された電子部品実装システムであって、前記電子部品搭載装置は、前記矩形における長手方向を基板搬送方向に合わせた姿勢で前記基板を第1方向に搬送する複数の第1基板搬送機構を有し、前記複数のスクリーン印刷装置のそれぞれは、前記複数の第1基板搬送機構のうちの1つに対応して設けられ前記矩形における長手方向を基板搬送方向に合わせた姿勢で前記基板を前記第1方向と直交する第2方向に搬送する第2基板搬送機構を有し、さらに、前記スクリーン印刷装置によって印刷作業が行われ前記第2基板搬送機構によって搬送された前記基板を水平面内で直角に方向変換して前記第1基板搬送機構に渡す基板受渡し手段を備えた。
本発明によれば、電子部品搭載装置の上流側に複数のスクリーン印刷装置を連結して構成された電子部品実装システムにおいて、電子部品搭載装置に基板を第1方向に搬送する複数の第1基板搬送機構を設け、複数のスクリーン印刷装置のそれぞれに複数の第1基板搬送機構のうちの1つに対応して基板を第1方向と直交する第2方向に搬送する第2基板搬送機構を設け、さらに、スクリーン印刷装置によって印刷作業が行われ第2基板搬送機構によって搬送された基板を水平面内で直角に方向変換して第1基板搬送機構に渡す基板受渡し手段を備えた構成を採用することにより、電子部品搭載装置の第1基板搬送機構のレーン数に応じてスクリーン印刷装置を容易に増設することができ、異種類の基板を含めた複数枚の基板を対象として同時並行的に部品実装作業を効率よく実行することが可能となる。
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システムの構成を示す平面図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける電子部品搭載装置の平面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置の平面図、図4、図5は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置の断面図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける基板搬送動作の動作説明図、図7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平面図である。
まず図1を参照して、電子部品実装システムの構成について説明する。この電子部品実装システムを形成する電子部品実装ライン1は、矩形状の基板を対象として、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する機能を有し、基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置3(以下、単に「搭載装置3」と略記する。)の上流側(図1において左側)に、基板に電子部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置2(以下、単に「印刷装置2」と略記する。)を連結した構成となっている。
本実施の形態においては、電子部品実装ライン1は直列に配置された2基の搭載装置3を備えた構成となっており、それぞれの搭載装置3には実装対象の基板6をX方向(第1方向)に搬送する4条の基板搬送レーンL1,L2,L3,L4が設けられている。なおL1〜L4における追番は、下流側に向かって左側(図1において上側)からの配列順序を示している。そしてこれらの各基板搬送レーンに対応して1基の印刷装置2が結合されており、電子部品実装ライン1には全体として4基の印刷装置2が配置されている。なお本明細書の記述において、印刷装置や搭載装置など同一構成の複数の装置については、各装置に添字(1)、(2)・・を付して各装置を区別している。搭載装置3に付された添字は当該装置の電子部品実装ラインにおける上流側からの配列順序を示しており、印刷装置2については搭載装置3の基板搬送レーンL1,L2,L3,L4に対応させて各装置に添字(1)、(2)・・・を付している。
搭載装置3(1)の基板搬送レーンL1,L2,L3,L4の上流側には、それぞれ基板6を直線的に搬送する機能を有する連結コンベア5(1)、5(2)、5(3)、5(4)が連結されており、各連結コンベア5(1)、5(2)、5(3)、5(4)の上流側には、各印刷装置2(1)、2(2)、2(3)、2(4)の下流側に付設された基板受渡装置4(1)、4(2)、4(3)、4(4)が連結されている。ここで印刷装置2(1)、2(2)、2(3)、2(4)は、いずれもそれぞれの装置内における基板の搬送中心線CRをY方向(第2方向)に向けた姿勢で配置されている。印刷装置2(1)、2(4)、印刷装置2(2)、2(3)は、それぞれ電子部品実装ライン1のライン中心線CLについて相互に対称な位置にあってそれぞれ対をなしており、印刷装置2(1)、2(4)の方が印刷装置2(2)、2(3)よりも搭載装置3(1)に近接して配置されている。
印刷対象の基板6は、各印刷装置2内をY方向(第2方向)に搬送され(矢印a1、a2、a3、a4)、スクリーン印刷部7による印刷作業後に各印刷装置2から搬出された印刷後の基板6は、それぞれの基板受渡装置4によって方向変換されてそれぞれの連結コンベア5に渡される。これらの基板6は、各連結コンベア5によってX方向に搬送され(矢印b1、b2、b3、b4)、搭載装置3(1)の基板搬送レーンL1,L2,L3,L4に渡される。そしてこれらの基板6は基板搬送レーンL1,L2,L3,L4に沿って下流側に搬送され、搭載装置3(1)、3(2)によって基板6に対して順次電子部品が搭載される。基板6としては同一品種の基板6を作業対象としてもよく、また各基板搬送レーンには個別に印刷装置2が連結されていることから、基板搬送レーン毎に異なる品種の基板を投入するようにしてもよい。
次に図2を参照して搭載装置3の構成を説明する。基台11の中央には、コンベア機構を備えた4対の基板搬送レール12A、12B、12C、12Dが、基板搬送方向(X方向)に配設されている。コンベア機構を備えた基板搬送レール12A、12B、12C、12Dは、基板受渡装置4および連結コンベア5を介して印刷装置2から渡された基板6を、矩形における長手方向(矢印l)を基板搬送方向に合わせた姿勢で第1方向に搬送する複数の第1基板搬送機構(ここでは4条の基板搬送レーンL1、L2、L3,L4に対応している)を構成する。
基板搬送レール12A、12Dの外側には、それぞれ部品供給部13A、13Bが設けられており、部品供給部13A、13Bには複数のテープフィーダ14が並設されている。テープフィーダ14は基板6に実装される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、以下に説明する部品搭載機構による部品ピックアップ位置に電子部品を供給する。基台11のX方向側の端部にはY軸移動テーブル15が配設されており、Y軸移動テーブル15に結合された2つのX軸移動テーブル16A、16Bには、それぞれ搭載ヘッド17A、17Bが装着されている。搭載ヘッド17A、17Bは複数の単位搭載ヘッドを備えており、各単位搭載ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を真空吸着により保持する。
Y軸移動テーブル15およびX軸移動テーブル16A、16Bを駆動することにより、搭載ヘッド17A、17BはX方向、Y方向に水平移動する。これにより、搭載ヘッド17A、17Bはそれぞれ部品供給部13A、13Bのテープフィーダ14から電子部品を吸着して取り出し、基板搬送レール12A、12B,12C、12Dの実装ステージに位置決めされた基板6に移送搭載する。
搭載ヘッド17A、17Bの移動経路には部品認識カメラ18A、18Bが設けられており、電子部品を保持した搭載ヘッド17A、17Bが部品認識カメラ18A、18Bの
上方を移動することにより、部品認識カメラ18A、18Bは搭載ヘッド17A、17Bによって保持された電子部品を下方から撮像して認識する。また搭載ヘッド17A、17Bの下面側には、一体に移動する基板認識カメラ19が設けられている。搭載ヘッド17A、17Bが前述の実装ステージに移動することにより、基板認識カメラ19は実装ステージに位置決めされた基板6を撮像して位置を認識する。
次に図3、図4、図5を参照して、印刷装置2の構造を説明する。図4は図3におけるA−A矢視を、また図5は図3におけるB−B矢視をそれぞれ示している。図3に示すように、印刷装置2は基台2a上にスクリーン印刷部7を配置した構成となっており、スクリーン印刷部7は基板6を印刷位置に位置決めして保持するための基板位置決め部21を備えている。印刷対象となる矩形の基板6は、印刷装置2の上流側に付設された搬入コンベア20を介して基板位置決め部21に搬入される。
印刷装置2の下流側には、基板受渡装置4が付設されている。図5に示すように基板受渡装置4は、基台4a上に配置された駆動機構41の上部に、基板移動テーブル42を旋回軸43を介して連結した構成となっている。基板移動テーブル42は基板6を搬送する受渡コンベア44を備えており、駆動機構41を駆動することにより、基板移動テーブル42は旋回軸43廻りに旋回し(矢印c)、またY方向に往復動(矢印d)が可能となっている。スクリーン印刷部7によって印刷された後の基板6は基板搬送レール28から受渡コンベア44に乗り移り、この状態で基板受渡装置4に基板受渡動作を実行させることにより、基板6は直角に方向変換されて連結コンベア5に渡される。
図4を参照して、スクリーン印刷部7の詳細構成を説明する。図4において、基板位置決め部21は、Y軸テーブル22、X軸テーブル23およびθ軸テーブル24を段積みし、更にその上に第1のZ軸テーブル25、第2のZ軸テーブル26を組み合わせて構成されている。第1のZ軸テーブル25の構成を説明する。θ軸テーブル24の上面に設けられた水平なベースプレート24aの上面側には、同様に水平なベースプレート25aが昇降ガイド機構(図示省略)によって昇降自在に保持されている。ベースプレート25aは、複数の送りねじ25cを基板移動Z軸モータ25bによってベルト25dを介して回転駆動する構成のZ軸昇降機構によって昇降する。
ベースプレート25aには2つの垂直フレーム25eが立設されており、垂直フレーム25eの上端部には、基板搬送路を構成する1対の基板搬送レール28が保持されている。基板搬送レール28はY方向に配設されており、これらの基板搬送レール28に設けられたコンベア機構よって印刷対象の基板6の両端部を支持して搬送する。基板搬送レール28は、複数の印刷装置2のそれぞれにおいて、搭載装置3の複数の基板搬送レール12A〜12Dのうちの1つに対応して設けられ、矩形における長手方向を基板搬送方向に合わせた姿勢で基板6を第1方向と直交する第2方向(Y方向)に搬送する第2基板搬送機構となっている。第1のZ軸テーブル25を駆動することにより、基板搬送レール28によって保持された状態の基板6を、基板搬送レール28とともにスクリーン印刷機構に対して昇降させることができる。
第2のZ軸テーブル26の構成を説明する。基板搬送レール28とベースプレート25aの中間には、水平なベースプレート26aが昇降ガイド機構(図示省略)に沿って昇降自在に配設されている。ベースプレート26aは、複数の送りねじ26cを下受部昇降モータ26bによってベルト26dを介して回転駆動する構成のZ軸昇降機構によって昇降する。ベースプレート26aの上面には、基板下受部27が着脱自在に装着される。基板下受部27は、スクリーン印刷機構による印刷位置に搬送された基板6を下方から下受けして保持する。
スクリーン印刷部7による印刷動作において、基板搬送レール28は上流側装置から供給される基板6を搬入コンベア20を介して受け取って、スクリーン印刷機構による印刷位置に搬入し位置決めする。そしてスクリーン印刷機構によって印刷が行われた後の基板6を基板搬送レール28によって印刷位置から搬出し、基板受渡装置4の受渡コンベア44に受渡す。
第2のZ軸テーブル26を駆動することにより、基板下受部27は基板搬送レール28に保持された状態の基板6に対して昇降する。そして基板下受部27の下受面が基板6の下面に当接することにより、基板下受部27は基板6を下面側から支持する。基板搬送レール28の上面にはクランプ機構29が配設されている。クランプ機構29は、左右対向して配置された2つのクランプ部材29aを備えており、一方側のクランプ部材29aを駆動機構29bによって進退させることにより、基板6を両側からクランプして固定する。
次に基板位置決め部21の上方に配設され、印刷位置に搬送された基板に対してペーストを印刷するスクリーン印刷機構の構造について説明する。図4,図5において、マスクホルダ(図示省略)によって保持されたマスク枠31にはマスクプレート32が展張されており、マスクプレート32には基板6における印刷部位に対応してパターン孔32aが設けられている。マスクプレート32上には、スキージユニット33がスキージ移動機構37によって移動自在に配設されている。
スキージユニット33は、対向配置された1対のスキージ36をそれぞれ昇降させる2つのスキージ昇降機構35を、水平な移動プレート34に配設した構成となっている。スキージユニット33は、移動プレート34の下面に固着されたナット部材37cに、スキージ移動モータ37aにより回転駆動される送りねじ37bを螺合させた構成のスキージ移動機構37によって、X方向の正逆各方向に水平移動する。
図5に示すように、基台2aのY方向の端部に立設されたフレーム2bの上部には、スキージ移動機構37およびヘッドX軸テーブル40Xが基板位置決め部21の上方に位置して保持されている。ヘッドX軸テーブル40XによってX軸方向に移動するヘッドY軸テーブル40Yには、図4に示すように、カメラヘッドユニット38およびマスククリーニングユニット39が装着されている。カメラヘッドユニット38は、基板6を上方から撮像するための基板認識カメラ38aと、マスクプレート32を下面側から撮像するためのマスク認識カメラ38bとを備えており、マスククリーニングユニット39はマスクプレート32の下面をクリーニングするためのクリーニングヘッドを備えている。
ヘッドX軸テーブル40X、ヘッドY軸テーブル40Yを駆動してカメラヘッドユニット38、マスククリーニングユニット39を水平移動させることにより、基板6の認識とマスクプレート32の認識とを同時に行うことができるとともに、必要に応じてマスクプレート32の下面の清掃を行うことができる。これらの作業を行わないときは、カメラヘッドユニット38、マスククリーニングユニット39は基板位置決め部21の上方から側方に退避した位置にある。
次にスクリーン印刷部7による印刷動作について説明する。まず搬入コンベア20を介して供給された印刷対象の基板6は、基板搬送レール28によって印刷位置に搬入され、基板下受部27に対して位置合わせされる。次いで第2のZ軸テーブル26を駆動して基板下受部27を上昇させ、基板6の下面を下受けする。次いで基板位置決め部21を駆動して、基板6をマスクプレート32に対して位置合わせした後、第1のZ軸テーブル25を駆動して基板6を基板搬送レール28とともに上昇させて、パターン孔32aが設けられたマスクプレート32の下面に当接させる。
この後、基板6をクランプ機構29によってクランプすることにより、基板6の水平位置が固定される。そしてこの状態で、2つのスキージ36のうち1つを下降させてマスクプレート32に当接させる。次いでクリーム半田などのペーストが供給されたマスクプレート32上で、スキージ36をスキージング方向(Y方向)に摺動させることにより、パターン孔32aを介して基板6にはペーストが印刷される。
次に図6を参照して、印刷装置2における基板搬出動作について説明する。図6(a)は、印刷装置2において基板位置決め部21に印刷対象の基板6が保持された状態を示している。スクリーン印刷部7による印刷作業が終了した基板6は、図6(b)に示すように、基板搬送レール28によって基板受渡装置4側に搬送され(矢印e)、基板受渡装置4の基板移動テーブル42に備えられた受渡コンベア44に乗り移る。
次いで、基板受渡装置4において駆動機構41(図5参照)を駆動することにより、基板移動テーブル42をY方向に移動させる(矢印g)とともに、基板移動テーブル42を旋回軸43廻りに90°回転させて(矢印f)、受渡コンベア44を基板6とともに水平面内で直角に方向変換する。次いで、図6(d)に示すように、受渡コンベア44を駆動して基板移動テーブル22から連結コンベア5へ基板6を乗り移らせる(矢印h)。これにより、印刷装置2においてY方向に搬送されて印刷作業が行われた後の基板6は、基板受渡装置4によって方向変換されて連結コンベア5に受け渡され、さらに連結コンベア5によって下流側に搬送されて搭載装置3に渡される。
すなわち上記電子部品実装ライン1に構成において、搭載装置3は、矩形における長手方向を基板搬送方向に合わせた姿勢で基板6をX方向(第1方向)に搬送する複数の第1基板搬送機構である基板搬送レール12A,12B,12C,12Dを有している。また印刷装置2は、基板搬送レール12A,12B,12C,12Dのそれぞれに対応して設けられ矩形における長手方向を基板搬送方向に合わせた姿勢で基板6をY方向(第2方向)に搬送する第2基板搬送機構としての基板搬送レール28を有している。そして基板受渡装置4および連結コンベア5は、印刷装置2によって印刷作業が行われ基板搬送レール28によって搬送された基板6を水平面内で直角に方向変換して基板搬送レール12A,12B,12C,12Dに渡す基板受渡し手段を構成する。
このような構成を採用することにより、電子部品搭載装置3の基板搬送レーンの数に応じてスクリーン印刷装置2を容易に増設することができる。したがって、異種類の基板を含めた複数枚の基板を対象として同時並行的に部品実装作業を行う混流生産において、各基板品種毎に基板搬送レーンを確保することができ、従来技術において余儀なくされた基板搬送順序の制約に起因する作業効率の低下が発生せず、混流生産を効率よく実行することができる。
なお図1に示す電子部品実装ライン1の構成においては、4基の印刷装置2を電子部品実装ライン1のライン中心線について2基づつ対称に配置したレイアウト例を示しているが、レイアウト上の便宜によっては、図7に示すようなレイアウトを採用してもよい。すなわち図7に示す電子部品実装ライン1Aにおいては、ライン中心線の片側に4基の印刷装置2(1)、2(2)、2(3)、2(4)を並列して配置し、各印刷装置2に付設された基板受渡装置4(1)、4(2)、4(3)、4(4)を、を連結コンベア5(1)、5(2)、5(3)、5(4)によって搭載装置3(1)と連結するようにしている。これにより、4基の印刷装置2が占有するライン幅方向のスペースを図1に示す配置例と比較して小さくすることができるという利点とともに、印刷装置2への基板6の供給をライン中心線の片側からのみ行うことができる。
本発明の電子部品実装システムは、異種類の基板を含めた複数枚の基板を対象として同時並行的に印刷作業を効率よく実行することができるという効果を有し、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装分野において有用である。
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平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける電子部品搭載装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける基板搬送動作の動作説明図 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平面図
符号の説明
1,1A 電子部品実装ライン
2 印刷装置(スクリーン印刷装置)
3 搭載装置(電子部品搭載装置)
4 基板受渡装置
5 連結コンベア
6 基板
7 スクリーン印刷部
12A、12B、12C、12D 基板搬送レール(第1基板搬送機構)
21 基板位置決め部
28 基板搬送レール(第2基板搬送機構)
L1,L2,L3,L4 基板搬送レーン

Claims (1)

  1. 矩形状の基板を対象とし、前記基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置の上流側に前記基板に電子部品接合用のペーストを印刷する複数のスクリーン印刷装置を連結して構成された電子部品実装システムであって、
    前記電子部品搭載装置は、前記矩形における長手方向を基板搬送方向に合わせた姿勢で前記基板を第1方向に搬送する複数の第1基板搬送機構を有し、
    前記複数のスクリーン印刷装置のそれぞれは、前記複数の第1基板搬送機構のうちの1つに対応して設けられ前記矩形における長手方向を基板搬送方向に合わせた姿勢で前記基板を前記第1方向と直交する第2方向に搬送する第2基板搬送機構を有し、
    さらに、前記スクリーン印刷装置によって印刷作業が行われ前記第2基板搬送機構によって搬送された前記基板を水平面内で直角に方向変換して前記第1基板搬送機構に渡す基板受渡し手段を備えたことを特徴とする電子部品実装システム。
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