JP2010087450A - 電子部品実装システム - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の基板に対して同時並行的に効率よく部品実装作業を実行することができ、高い生産性と多品種対応性を両立させ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。
【解決手段】複数の基板搬送機構を備えた部品搭載部の上流側に複数の個別印刷機構を備えたスクリーン印刷装置M2および電子部品接着用の樹脂を塗布するとともに塗布状態を検査する塗布・検査装置M4を配置して構成された電子部品実装システムにおいて、塗布検査装置M4に、スクリーン印刷装置M2から搬出され基板搬送機構12A、12Bによって搬送される基板をそれぞれ対象として樹脂の塗布動作を実行する塗布ヘッド15および塗布前検査およびまたは塗布後検査を実行する検査ヘッド16を備える構成とする。
【選択図】図2

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(例えば特許文献1参照)。この特許文献に示す先行技術例においては、スクリーン印刷装置、電子部品搭載装置およびリフロー装置を直列に連結した構成が示されている。
特許第3562450号公報
近年電子業界においては生産形態の多様化が進展し、従来型の同一品種大量生産と多品種少量生産とを適宜切り換えて行うことが主流となりつつある。例えば携帯電話用の回路基板などを生産する実装ラインにおいては、新規に発売された売れ筋の人気機種については、一時的に高まる需要に応え得るよう短期間に大量生産することが求められる。その反面、機能面・デザイン面などで優れた特徴があり特定の顧客層の間で根強い人気があるような機種については、少量の生産を長期間に亘って継続する必要がある。そしてこのような機種は多品種に亘る場合が多いため、高頻度の機種切り替えを伴う多品種少量生産とならざるを得ない。
このような需要の多様化に対応するため、生産現場においてはその時々の需要予測や受注状況に応じて、同一品種大量生産と多品種少量生産とを適宜使い分けることが求められるようになっている。具体的には、汎用性を備えた電子部品実装ラインを複数備え、常に更新される生産計画に従って生産対象の基板品種を各実装ラインに振り分けることが行われる。しかしながら、特許文献例を含め従来の電子部品実装設備は、このような同一品種大量生産と多品種少量生産とが混在した生産形態に効率よく対応することが可能な構成とはなっておらず、高い生産性と多品種対応性を両立させることが困難であった。
そこで本発明は、複数の基板に対して同時並行的に効率よく部品実装作業を実行することができ、高い生産性と多品種対応性を両立させ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、基板に電子部品を搭載する部品搭載部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スクリーン印刷部および電子部品接着用の樹脂を塗布するとともに塗布前後の状態を検査する塗布・検査部を配置して構成された電子部品実装システムであって、前記スクリーン印刷部に設けられ、それぞれ個別に制御されて独立して印刷動作が可能であり且つ印刷対象の基板品種の切り替えに伴う段取り替え作業が個別に実行可能な複数の個別印刷機構と、前記塗布・検査部に設けられ、前記複数の個別印刷機構から搬出される印刷後の基板をそれぞれ搬送する複数の基板搬送機構と、前記複数の基板搬送機構によって搬送される複数の基板を対象として前記樹脂の塗布動作を実行する塗布動作機構と、前記塗布動作前およびまたは塗布動作後の前記基板を対象として塗布前検査およびまたは塗布後検査を実行する検査処理部と、前記部品搭載部に設けられ、前記塗布・検査部から受け渡される前記複数の基板をそれぞれ搬送する複数の基板
搬送機構と、前記複数の基板搬送機構によって搬送される複数の基板のそれぞれを対象として部品搭載動作を実行する複数の部品搭載機構とを備え、前記複数の個別印刷機構、基板搬送機構および部品搭載機構のうちそれぞれ対応する個別印刷機構、基板搬送機構および部品搭載機構を組み合わせて構成される複数の個別実装レーンを作動させて、複数の基板に対して同時並行的に部品実装作業を実行する。
本発明によれば、複数の基板搬送機構を備えた部品搭載部の上流側に複数の個別印刷機構を備えたスクリーン印刷部および電子部品接着用の樹脂を塗布するとともに塗布状態を検査する塗布・検査部を配置して構成された電子部品実装システムにおいて、塗布・検査部に複数の個別印刷機構から搬出される印刷後の基板をそれぞれ搬送する複数の基板搬送機構と、複数の基板搬送機構によって搬送される基板をそれぞれ対象として樹脂の塗布動作を実行する塗布動作機構および塗布動作前およびまたは塗布動作後の基板を対象として塗布前検査およびまたは塗布後検査を実行する検査処理部とを備えることにより、単一の電子部品実装ラインによって同一品種大量生産と多品種少量生産とを適宜使い分けることができ、高い生産性と多品種対応性を両立させ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説明図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの部分平面図、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塗布・検査装置の断面図、図7は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける塗布・検査装置の動作説明図、図8は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの部分平面図、図9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断面図、図10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搭載・検査装置の断面図、図11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構成を示すブロック図、図12,図13,図14は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの動作説明図である。
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、電子部品が実装された実装基板を製造する機能を有するものであり、上流側(図1において左側)から、基板供給装置M1、スクリーン印刷装置M2、基板振り分け装置M3、塗布・検査装置M4、電子部品搭載装置M5、M6、M7、搭載・検査装置M8、リフロー装置M9、基板回収装置M10の各装置を直線状に基板搬送方向(X方向)に連結して構成されている。これらの各装置は、LANシステム2を介してホストコンピュータ3に接続され、ホストコンピュータ3は電子部品実装ライン1の各装置による部品実装作業を統括して制御する。
最上流に位置する基板供給装置M1から供給された基板はスクリーン印刷装置M2に搬入されてここで電子部品接合用のペーストであるクリーム半田の印刷が行われ、次いで基板振り分け装置M3によって塗布・検査装置M4に渡され、ここで電子部品接着用の樹脂の塗布および塗布検査が行われる。そして検査後の基板に対して、電子部品搭載装置M5、M6、M7によって電子部品の搭載が行われ、さらに搭載・検査装置M8によって電子部品の搭載および搭載後の検査が行われる。検査後の基板はリフロー装置M9に搬入される。ここでは部品搭載動作実行後の基板を加熱することにより、クリーム半田を加熱して電子部品を基板に半田接合する。半田接合が行われた後の基板は、基板回収装置M10に回収されて収納される。
上記構成において、スクリーン印刷装置M2は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部を構成し、電子部品搭載装置M5、M6、M7は基板に電子部品を搭載する部品搭載部を構成し、塗布・検査装置M4は電子部品接着用の樹脂を塗布するとともに塗布前後の状態を検査する塗布・検査部を構成する。すなわち電子部品実装ライン1は、基板に電子部品を搭載する部品搭載部の上流側に、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部および電子部品接着用の樹脂を塗布するとともに塗布前後の状態を検査する塗布・検査部を配置して構成された電子部品実装システムとなっている。
基板供給装置M1〜基板回収装置M10の各装置は、それぞれ個別に基板を搬送可能な2条の基板搬送機構を備えており、各装置においてそれぞれの基板搬送機構には、スクリーン印刷を行う個別印刷機構や部品搭載機構などの作業機構が対応している。したがって各装置においてそれぞれの基板搬送機構によって搬送される基板に対して、対応する作業機構によって同時並行的に部品実装のための作業を実行することが可能となっている。
各装置における基板搬送機構を連結して形成される基板搬送レーンは、対応する個別印刷機構および部品搭載機構と組み合わされて、基板を搬送しながらこの基板に対して実装のための作業を行う実装レーンを構成する。本実施の形態に示す電子部品実装ライン1においては、各装置は2つの基板搬送機構を備えていることから、2つの個別の実装レーンL1、L2が形成されている。すなわち電子部品実装システム1は、複数の個別印刷機構、基板搬送機構および部品搭載機構のうちそれぞれ対応する個別印刷機構、基板搬送機構および部品搭載機構を組み合わせて構成される複数の個別実装レーンを作動させて、複数の基板に対して同時並行的に部品実装作業を実行する形態となっている。
以下、電子部品実装ライン1を構成する各装置の構造を説明する。まず、図2〜図7を参照して、基板供給装置M1〜塗布・検査装置M4について説明する。図2において基板供給装置M1は、それぞれ基板4を収納する2つの第1の基板供給機構5A、第2の基板供給機構5Bの上方に、第1の基板供給コンベア6A、第2の基板供給コンベア6Bを基板供給方向にそれぞれ配設した構成となっている。第1の基板供給コンベア6A、第2の基板供給コンベア6Bは下流側に隣接するスクリーン印刷装置M2の基板搬送コンベア28(図3参照)と接続されており、第1の基板供給機構5A、第2の基板供給機構5Bから取り出された基板4は、第1の基板供給コンベア6A、第2の基板供給コンベア6Bによってスクリーン印刷装置M2の基板搬送コンベア28に供給される(矢印a)。
スクリーン印刷装置M2の下流側には、基台9の上面に第1の基板振り分けコンベア10A、第2の基板振り分けコンベア10BをY方向に移動自在に設けた構成の基板振り分け装置M3が隣接して設けられている。スクリーン印刷装置M2によって印刷が行われた後の基板4は、基板振り分け装置M3を介して塗布・検査装置M4に渡される。なお電子部品実装ライン1の構成要素としての基板振り分け装置M3は、ここに示すように単独の装置であってもよく、またスクリーン印刷装置M2に付属して設けられた基板振り分け部であってもよい。
次に図3、図4、図5を参照して、スクリーン印刷装置M2の構造を説明する。図4は図3におけるA−A矢視を示しており、図5は第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bの構造を説明するための詳細断面図である。スクリーン印刷装置M2は、いずれも基板に半田接合用のペーストを印刷する機能を有し、それぞれ個別に制御されて独立して印刷動作が可能な第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bを、基台7上に並列に対称配置した構成となっている。第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bには、それぞれ基板4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が設けられている。基板位置決め部21の上方には、パターン孔が設けられたマスクプレート
32と、ペーストが供給されたマスクプレート32上で、スキージユニット33のスキージ36(図5参照)を摺動させるスキージ移動機構37が配設されている。マスクプレート32、スキージユニット33、スキージ移動機構37は、基板4に対してペーストを印刷するスクリーン印刷機構を構成する。
図5を参照して、基板位置決め部21、スキージユニット33およびスキージ移動機構37の詳細構成を説明する。図5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、1対の基板搬送コンベア28が保持されている。
基板搬送コンベア28は基板搬送方向(X方向−−図5において紙面垂直方向)に平行に配設されており、これらの基板搬送コンベア28によって印刷対象の基板4の両端部を支持して搬送する。第1のZ軸テーブル25を駆動することにより、基板搬送コンベア28によって保持された状態の基板4を、基板搬送コンベア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。基板搬送コンベア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4を下方から下受けして保持する。
第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bによる印刷動作において、それぞれの基板搬送コンベア28は基板供給装置M1から供給される基板4を第1の基板供給コンベア6A、第2の基板供給コンベア6B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4を基板搬送コンベア28によって印刷位置から搬出し、基板振り分け装置M3の第1の振り分けコンベア10A、第2の振り分けコンベア10B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は基板搬送コンベア28に保持された状態の基板4に対して昇降する。そして基板下受部27の下受面が基板4の下面に当接することにより、基板下受部27は基板4を下面側から支持する。基板搬送コンベア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4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3,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4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、Y方向の正逆各方向に水平移動する。なお図3では、第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bのうち、第1の個別印刷機構8Aのマスクプレート32や移動プレート34、スキージ移動機構37などの図示を省略している。
図3に示すように、基板位置決め部21の上方にはヘッドY軸テーブル40YによってY方向に移動するヘッドX軸テーブル40Xが配設されており、ヘッドX軸テーブル40Xには、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4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4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。
次に第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bによる印刷動作について説明する。まず基板搬送コンベア28によって、印刷対象の基板4が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4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4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4を基板搬送コンベア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4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4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4にはペーストが印刷される。印刷終了後には、基板4を基板搬送コンベア28とともに下降させてマスクプレート32の下面から離隔させ、さらにクランプ機構29によるクランプを解除した後に、基板搬送コンベア28によって下流側へ搬出される。
この印刷後の基板4の下流側への搬出は、基板振り分け装置M3を介して行われる。このとき、図3に示すように、印刷後の基板4を第1の個別印刷機構8Aから受け渡された第1の基板振り分けコンベア10Aを、塗布・検査装置M4の第1の基板搬送機構12Aと整列する位置までY方向に移動させることにより、基板4を第1の基板搬送機構12Aに渡して、図1に示す第1の個別実装レーンL1に沿って搬送することができる(矢印c1参照)。また印刷後の基板4を第1の個別印刷機構8Aの基板搬送コンベア28から受け渡された第1の基板振り分けコンベア10Aを、塗布・検査装置M4の第2の基板搬送機構12Bと整列する位置までY方向に移動させることにより、基板4を第2の基板搬送
機構12Bに渡して、図1に示す第2の個別実装レーンL2に沿って搬送することができる(矢印c2)。第2の個別印刷機構8Bによって印刷が行われた基板4についても同様に、第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bのいずれをも受け渡し先として選択することが可能となっている。
すなわち、電子部品実装ライン1において、基板振り分け装置M3によって第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bによって印刷動作が行われた後の基板4を第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bに振り分ける基板振り分けパターンは、任意に選択可能となっている。第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bに振り分けられた基板4は、それぞれ第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2に沿って搬送されて、電子部品搭載装置M5以下の部品搭載部に設けられた基板搬送機構に搬入される。したがって、基板振り分け装置M3は、複数の個別印刷機構である第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bから搬出される印刷後の基板を、部品搭載部に設けられた複数の基板搬送機構に任意の基板振り分けパターンで振り分けることが可能な基板振り分け部となっている。
上述の印刷動作において、基板品種が切り替えられた場合には、第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bにおいてマスクプレート32を対象とする基板品種に対応するものに交換するマスク交換作業や、基板搬送コンベア28の搬送幅を対象とする基板の幅に合わせる幅調整作業など、段取り替え作業が必要に応じて行われる。第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bにはそれぞれ個別に基板4が供給され、また印刷後の基板4は個別に搬出可能な構成となっていることから、相互に独立して印刷動作を行うことが可能であり、さらに上述の段取り替え作業についても、他方側の動作状態に関係なく単独で実行することができる。すなわち、スクリーン印刷装置M2は、それぞれ個別に制御されて独立して印刷動作が可能であり且つ印刷対象の基板品種の切り替えに伴う段取り替え作業が個別に実行可能な複数の個別印刷機構(第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8B)を備えた構成となっている。
塗布・検査装置M4の構成について、図2,図6を参照して説明する。図6は、図2におけるB−B断面を示すものである。基台11の上面の中央には、第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12BがX方向に配設されている。第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bは、スクリーン印刷装置M2の第1の個別印刷機構8A、第2の個別印刷機構8Bから搬出され基板振り分け装置M3を介して受け渡された印刷後の基板4を搬送して、塗布・検査装置M4における作業位置に位置決めして保持する。
基台11の上面においてX方向の下流側の端部には、Y軸移動テーブル13がY方向に配設されている。Y軸移動テーブル13には第1のX軸移動テーブル14A、第2のX軸移動テーブル14Bが装着されている。図6に示すように、X軸移動テーブル14A、14BはY軸移動テーブル13の側面に配設されたガイドレール13aに沿ってY方向にスライド自在となっており、Y軸移動テーブル13に内蔵されたリニアモータ機構によってY方向に駆動される。第1のX軸移動テーブル14A、第2のX軸移動テーブル14BにはそれぞれX軸移動装着ベースを介して塗布ヘッド15、検査ヘッド16が装着されている。塗布ヘッド15、検査ヘッド16は、第1のX軸移動テーブル14A、第2のX軸移動テーブル14Bに内蔵されたリニアモータ機構によってそれぞれX方向に駆動される。Y軸移動テーブル13、第1のX軸移動テーブル14A、第2のX軸移動テーブル14Bは、塗布ヘッド15、検査ヘッド16を移動させるためのヘッド移動機構となっている。
塗布ヘッド15は、垂直ベース部15aにディスペンサ15bを昇降自在に保持させた構成となっており、ディスペンサ15bは下部に装着されたノズル15cから電子部品接合用の樹脂接着剤を吐出する機能を有している。塗布ヘッド15をヘッド移動機構によっ
て第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bによって保持された基板4の上方に移動させることにより、基板4上の任意の樹脂塗布点に樹脂接着剤を塗布することができる。
第1の基板搬送機構12Aの側方には、塗布ヘッド15とともに使用される捨て打ちユニット17Aが配置されている。塗布ヘッド15を捨て打ちユニット17A上に移動させてディスペンサ15bを捨て打ちユニット17Aに対して下降させることにより、樹脂接着剤の吐出状態を確認するための試し打ちや、ノズル15cに付着した不要な樹脂接着剤を除去するための捨て打ちが行われる。
検査ヘッド16は、検査対象の基板4を撮像するための撮像装置を内蔵しており、ヘッド移動機構によって第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bによって保持された基板4の上方に移動して検査対象の基板4を撮像する。基台11に対して側方から装着された台車18には、認識処理ユニット18aが内蔵されている。検査ヘッド16によって撮像された画像は認識処理ユニット18aによって認識処理され、これにより所定の検査項目についての画像認識による検査が行われる。また第2の基板搬送機構12Bの側方には、較正ユニット17Bが設けられている。検査ヘッド16を較正ユニット17B上に移動させて較正ユニット17Bを撮像することにより、検査ヘッド16による画像取得時の撮像状態が較正される。
次に図7を参照して、塗布・検査装置M4における作業動作を説明する。図7(a)において、第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bには基板4が保持されている。ここではまず第1の基板搬送機構12Aに保持された基板4が検査対象となっており、検査ヘッド16はこの基板4の上方に移動して基板4の検査対象となる位置を撮像する。次に、図7(b)に示すように、検査ヘッド16を検査対象の基板4の上方から退避させたならば、塗布ヘッド15を基板4の上方に進出させて、次いでディスぺンサ15bを下降させて、ノズル15cによって樹脂接着剤19を基板4の上面の塗布点に塗布する。
この後塗布ヘッド15を基板4の上方から退避させた後、検査ヘッド16を再度基板4の上方に進出させて、樹脂接着剤19が塗布された状態の基板4を撮像する。そして撮像結果を認識処理ユニット18aによって認識処理することにより、樹脂塗布前における基板4の状態を検査する塗布前検査および樹脂塗布後の状態を対象とする塗布後検査が行われる。このとき、塗布前検査、塗布動作および塗布後検査において、基板4を移動させることなく、塗布動作および検査処理を完了させることが可能となっている。なお塗布・検査装置M4における検査の態様は様々であり、図7に示すように、塗布前検査と塗布後検査の双方を行う態様以外にも、塗布前検査と塗布後検査のいずれかのみを実行する態様であってもよい。
また図7に示す例では、第1の基板搬送機構12Aに保持された基板4のみを対象とした塗布動作・検査動作の例を示したが、第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bに対象となる基板4が同時に保持されている場合には、2つの基板4が塗布動作・検査動作の対象となる。この場合には、これら2つの基板4を対象として最も効率的に塗布動作・検査動作を行うことが可能となるような動作パターンが用いられる。
上記塗布・検査装置M4の構成において、第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bは、塗布・検査部である基板振り分け装置M3に設けられ、スクリーン印刷装置M2の複数の個別印刷機構から搬出される印刷後の基板4をそれぞれ搬送する複数の基板搬送機構となっている。そして、Y軸移動テーブル13、第1のX軸移動テーブル14Aおよび塗布ヘッド15は、複数の基板搬送機構によって搬送される複数の基板を対象と
して樹脂の塗布動作を実行する塗布動作機構を構成する。
またY軸移動テーブル13、第2のX軸移動テーブル14B、検査ヘッド16および認識処理ユニット18aは、基板4への塗布ヘッド15による塗布動作前およびまたは塗布動作後の基板4を対象として塗布前検査およびまたは塗布後検査を実行する検査処理部を構成する。このように、塗布動作機構および検査処理部を複数の基板搬送機構と組み合わせて塗布・検査装置M4を構成することにより、複数の個別実装レーンを備えた電子部品実装ライン1において2つの機能を1つの装置スペースでコンパクトに組み込むことが可能となっている。
次に、図8,図9,図10を参照して、電子部品搭載装置M5〜搭載・検査装置M8の構造を説明する。図9,図10は、図8におけるC−C断面、D−D断面をそれぞれ示している。なお電子部品搭載装置M5、M6、M7は同一構造であるため、ここでは電子部品搭載装置M5のみに符号を付して説明する。図8,図9において、基台41の上面の中央には、第1の基板搬送機構42A、第2の基板搬送機構42BがX方向に配設されている。第1の基板搬送機構42A、第2の基板搬送機構42Bは、塗布・検査装置M4の第1の基板搬送機構12A、第2の基板搬送機構12Bから搬出された塗布・検査後の基板4を搬送して、電子部品搭載装置M5、M6、M7における作業位置に位置決めして保持する。
基台41の両側方には、複数のテープフィーダ50が装着された台車49が配置されている。台車49には実装対象の電子部品を保持したキャリアテープTを巻回収納したテープ供給リール49aが各テープフィーダ50に対応して装着されている。テープフィーダ50は、テープ供給リール49aから引き出されたキャリアテープT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取り出し位置に電子部品を供給する。
基台41の上面においてX方向の下流側の端部には、Y軸移動テーブル43がY方向に配設されている。Y軸移動テーブル43には第1のX軸移動テーブル44A、第2のX軸移動テーブル44Bが装着されている。図9に示すように、第1のX軸移動テーブル44A、第2のX軸移動テーブル44BはY軸移動テーブル43の側面に配設されたガイドレール43aに沿ってY方向にスライド自在となっており、Y軸移動テーブル43に内蔵されたリニアモータ機構によってY方向に駆動される。第1のX軸移動テーブル44A、第2のX軸移動テーブル44BにはそれぞれX軸移動装着ベースを介して第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bが装着されている。第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bは、第1のX軸移動テーブル44A、第2のX軸移動テーブル44Bに内蔵されたリニアモータ機構によってX方向に駆動される。Y軸移動テーブル43、第1のX軸移動テーブル44A、第2のX軸移動テーブル44Bは、第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bを移動させるためのヘッド移動機構となっている。
第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bは、下部に複数の吸着ノズル45aを着脱自在に装着した構成となっており、ヘッド移動機構によって移動して吸着ノズル45aによって電子部品をテープフィーダ6から取り出して基板4に移送搭載する。第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bおよび前述のヘッド移動機構は、第1の基板搬送機構42A、第2の基板搬送機構42Bによって搬送される複数の基板4のそれぞれを対象として部品搭載作業を実行する複数の部品搭載機構(第1の部品搭載機構46A、第2の部品搭載機構46B)を構成する。
第1の基板搬送機構42A、第2の基板搬送機構42Bのそれぞれとテープフィーダ50との間には、第1の部品認識カメラ47A、第1のノズル収納部48Aおよび第2の部品認識カメラ47B、第2のノズル収納部48Bが配置されている。第1の部品認識カメ
ラ47A、第2の部品認識カメラ47Bは、第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bの移動経路に位置して、第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bによって保持された電子部品を下方から撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bによって保持された状態の電子部品の位置ずれが検出される。
第1のノズル収納部48A、第2のノズル収納部48Bは、第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bに装着される吸着ノズル45aを、電子部品の種類に応じて複数種類収納保持する。第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bが第1のノズル収納部48A、第2のノズル収納部48Bにアクセスしてノズル交換動作を実行することにより、第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bに装着された吸着ノズル45aが対象とする電子部品の種類に応じて交換される。
すなわち電子部品搭載装置M5、M6、M7を含んで構成される部品搭載部は、基板振り分け装置M3(基板振り分け部)から振り分けられ塗布・検査装置M4から受け渡される基板4をそれぞれ搬送する複数の基板搬送機構(第1の基板搬送機構12A,第2の基板搬送機構12B)と、これらの複数の基板搬送機構によって搬送される複数の基板4のそれぞれを対象として部品搭載作業を実行する複数の部品搭載機構(第1の部品搭載機構46A、第2の部品搭載機構46B)とを備えた構成となっている。
次に、図10を参照して、搭載・検査装置M8の構造を説明する。基台51の上面の中央には、第1の基板搬送機構52A、第2の基板搬送機構52BがX方向に配設されている。第1の基板搬送機構52A、第2の基板搬送機構52Bは、電子部品搭載装置M7の第1の基板搬送機構42A、第2の基板搬送機構42Bから搬出された部品搭載後の基板4を搬送して、搭載・検査装置M8における作業位置に位置決めして保持する。基台51の一方側には、図6に示す台車18が配置されており、反対側には図9に示す台車49が配置されている。
基台51の上面においてX方向の下流側の端部には、Y軸移動テーブル53がY方向に配設されている。Y軸移動テーブル53には第1のX軸移動テーブル54A、第2のX軸移動テーブル54Bが装着されている。第1のX軸移動テーブル54A、第2のX軸移動テーブル54BはY軸移動テーブル53の側面に配設されたガイドレール53aに沿ってY方向にスライド自在となっており、Y軸移動テーブル53に内蔵されたリニアモータ機構によってY方向に駆動される。第1のX軸移動テーブル54A、第2のX軸移動テーブル54BにはそれぞれX軸移動装着ベースを介して検査ヘッド16、搭載ヘッド55が装着されている。検査ヘッド16、搭載ヘッド55は、第1のX軸移動テーブル54A、第2のX軸移動テーブル54Bに内蔵されたリニアモータ機構によってX方向に駆動される。Y軸移動テーブル53、第1のX軸移動テーブル54A、第2のX軸移動テーブル54Bは、検査ヘッド16、搭載ヘッド55を移動させるためのヘッド移動機構となっている。
搭載ヘッド55は下部に複数の吸着ノズル55aを着脱自在に装着した構成となっており、電子部品搭載装置M5、M6、M7における第1の搭載ヘッド45A、第2の搭載ヘッド45Bと同様に、ヘッド移動機構によって移動してテープフィーダ50から取り出した電子部品を第1の基板搬送機構52A、第2の基板搬送機構52Bによって搬送された基板4に移送搭載する。搭載ヘッド55および前述のヘッド移動機構は、第1の基板搬送機構52A、第2の基板搬送機構52Bによって搬送される複数の基板4のそれぞれを対象として部品搭載作業を実行する部品搭載機構56を構成する。検査ヘッド16は、図6における検査ヘッド16と同様の機能を有しており、第1の基板搬送機構52A、第2の基板搬送機構52Bによって搬送された部品搭載後の基板4を撮像する。この撮像結果を
認識処理ユニット18aによって認識処理することにより、基板4における電子部品の搭載状態の良否を判定するための搭載後検査が行われる。
上記電子部品実装ライン1の構成において、スクリーン印刷装置M2における第1の個別印刷機構8Aの基板搬送コンベア28、塗布・検査装置M4における第1の基板搬送機構12A、電子部品搭載装置M5〜搭載・検査装置M8における第1の基板搬送機構42A、搭載・検査装置M8における第1の基板搬送機構52Aを連結して形成される搬送レーンは、第1の搬送レーンを形成する。そしてこの第1の搬送レーンと、スクリーン印刷装置M2における第1の個別印刷機構8A、電子部品搭載装置M5,M6,M7における第1の部品搭載機構46Aを組み合わせることにより、図1に示す第1の個別実装レーンL1が構成される。
同様に、スクリーン印刷装置M2における第2の個別印刷機構8Bの基板搬送コンベア28、塗布・検査装置M4における第2の基板搬送機構12B、電子部品搭載装置M5,M6,M7における第2の基板搬送機構42B、搭載・検査装置M8における第2の基板搬送機構52Bを連結して形成される搬送レーンは、第2の搬送レーンを形成する。そしてこの第2の搬送レーンと、スクリーン印刷装置M2における第2の個別印刷機構8B、電子部品搭載装置M5,M6,M7における第2の部品搭載機構46Bを組み合わせることにより、図1に示す第2の個別実装レーンL2が構成される。
次に、図11を参照して電子部品実装ライン1の制御系の構成を説明する。図11において、ホストコンピュータ3はモード指令部60、制御部61、通信部62、記憶部63、操作・入力部64、表示部65を備えている。モード指令部60は、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2を作動させて複数の基板に対して同時並行的に部品実装作業を実行する複数基板実装作業において、上述の個別実装レーンが実行すべき部品実装作業の態様を示す作業モードを指令する。ここでは、モード指令部60は、基板品種の切り替えの有無に応じて以下に説明する第1の作業モード66aと第2の作業モード66bとを選択的に指令するようになっている。
制御部61は、スクリーン印刷装置M2、基板振り分け装置M3、塗布・検査装置M4、電子部品搭載装置M5、M6、M7、搭載・検査装置M8によって実行される作業動作を統括して制御する。ここでは、制御部61はモード指令部60によって指令された作業モードにしたがって、これら各装置を制御する。
通信部62は、電子部品実装ライン1を構成する基板供給装置M1〜基板回収装置M10との間で信号の授受をLANシステム2を介して行う。記憶部63は電子部品実装ライン1の各装置において対象となる基板品種について作業動作を実行するために必要なデータやプログラムのほか、前述の作業モードに関する情報を記憶する。すなわち、記憶部63は作業モード記憶部66を含んでおり、作業モード記憶部66には第1の作業モード66a、第2の作業モード66bが記憶されている。
第1の作業モード66aは、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2において、単一の基板品種を対象として、基板品種切り替えに伴う段取り替え作業を行うことなく、連続的に部品実装作業を行わせる態様である。第2の作業モード66bは、一の個別実装レーンにおいて複数の基板品種が切り替えられる度に、当該個別実装レーンの個別印刷機構において段取り替え作業を反復実行しながら、複数の基板品種を対象として断続的に部品実装作業を行わせる態様である。第2の作業モードには、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2のいずれかのみにおいて基板品種の切り替えを行う場合、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2のいずれにおいても基板品種の切り替えを行う場合の双方が含まれる。
操作・入力部64は、タッチパネルなどの入力装置であり、電子部品実装ライン1を管理するライン管理者が各種の操作指示を入力する。この操作指示には、前述の作業モードの指示が含まれる。すなわち、ライン管理者が操作・入力部64から作業モード指示を入力することにより、モード指令部60による作業モードの指令が行われる。表示部65は液晶パネルなどの表示パネルであり、操作指示入力時の案内画面や、基板品種切り替え時に必要となる段取り替え作業の指示などの表示を行う。
次に図12、図13、図14を参照して、電子部品実装ライン1によって実行される部品実装作業について説明する。ここに示す部品実装作業は、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2を作動させて、すなわち第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2のそれぞれに属する基板搬送機個によって基板4を搬送しながら、当該基板搬送機構に対応した部品搭載機構などの作業機構によって、これらの複数の基板4に対して同時並行的に部品実装作業を実行する複数基板実装作業を示している。
まず図12を参照して、第1の作業モードにしたがって実行される複数基板実装作業について説明する。ここでは、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2においてそれぞれ単一の基板品種(基板4A、基板4B)を対象として連続的に部品実装作業を行わせる例を示している。すなわち、第1の個別実装レーンL1においては、まずスクリーン印刷装置M2の第1の個別印刷機構8Aに基板供給装置M1から基板4Aが供給され、ここで基板4Aを対象として印刷作業が実行される。印刷後の基板4Aは基板振り分け装置M3を介して塗布・検査装置M4に搬入され、ここで樹脂接着剤の塗布および検査が実行される。
次いで基板4Aは電子部品搭載装置M5に搬入され、ここで基板4Aを対象として第1の部品搭載機構46Aによって部品搭載作業が実行され、さらに基板4Aが下流側へ順次搬送される過程で電子部品搭載装置M6、M7においても同様に基板4Aを対象とする部品搭載作業が実行される。ついで搭載・検査装置M8に搬入された基板4Aに対して、部品搭載機構56による部品搭載作業と検査ヘッド16による搭載後検査が実行された後、基板4Aはリフロー装置M9に搬入されてここで半田接合が行われる。
また第2の個別実装レーンL2においても、基板4Bを対象として上述例と同様に、連続的に部品実装作業が実行される。この第1の作業モードは、単一の基板品種を対象として、段取り替え作業を行うことなく連続的に部品実装作業が実行されることから高い生産効率を実現することができ、大量生産を必要とする生産形態に適している。なおここに示す例では、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2においてそれぞれ異なる基板品種(基板4A、基板4B)を対象とする例を示しているが、1つの基板品種についてより高い生産数量が求められる場合には、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2のいずれにも同一の基板品種(例えば基板4A)を投入するようにしてもよい。
次に図13を参照して、第2の作業モードにしたがって実行される複数基板実装作業について説明する。第2の作業モードは、第1の個別実装レーンL1、第2の個別実装レーンL2のいずれかまたは双方において、基板品種が切り替えられる度に段取り替え作業を反復実行しながら、複数の基板品種を対象として断続的に部品実装作業を行わせるものである。ここでは、第1の個別実装レーンL1において単一の基板品種を対象として連続的に部品実装作業を行わせ、第2の個別実装レーンL2において基板品種が切り替えられる度に、当該個別実装レーンの個別印刷機構において段取り替え作業を反復実行しながら、複数の基板品種を対象として断続的に部品実装作業を行わせる例を示している。
すなわち、第1の個別実装レーンL1においては、図12に示す第1の作業モードと同様に、基板品種基板4Aを対象とした部品実装作業が連続的に実行される。これに対し、第2の個別実装レーンL2においては、基板品種基板4Cを対象として予定生産数(ここでは3枚)だけ部品実装作業を実行した後、他の基板品種基板4Dへ基板品種が切り替えられる。すなわち図13に示す第2の作業モードにおいては、一の個別実装レーン(ここでは第2の個別実装レーンL2)における複数の基板品種を対象とした部品実装作業と、他の個別実装レーン(ここでは第1の個別実装レーンL1)における単一の基板品種を対象とした部品実装作業とを同時並行的に行わせるようにしている。この第2の作業モードは、複数の基板品種を対象として部品実装作業を行う生産形態において、1つの基板品種(ここでは基板4A)については他と比較して高い生産数量が求められる場合に適している。
ただしこの場合には、スクリーン印刷装置M2にて第2の個別印刷機構8Bを対象として基板品種切り替えに伴うマスクプレートの交換などの段取り替え作業を実行している間は、第2の個別印刷機構8Bからの印刷後の基板の搬出が中断される。この結果、図13に示すように、第2の個別実装レーンL2の幾つかの装置において作業対象の基板が存在しない「基板待ち状態」が生じる。このような「基板待ち状態」が高頻度で発生すると、実装ライン全体の実稼働率が低下して設備の生産性を損なうこととなるため、極力実稼働率の低下を防止することが望ましい。
このような場合には、上述の第2の作業モードによる部品実装作業に際して、図14に示すような方法を用いることができる。ここでは、スクリーン印刷装置M2にて第2の個別印刷機構8Bを対象として段取り替え作業を実行している間は、第1の個別印刷機構8Aによって印刷された基板4Aを塗布・検査装置M4に渡す際に、第1の個別実装レーンL1のみならず、第2の個別実装レーンL2にも渡すようにしている。すなわち基板振り分け装置M3の基板振り分け機能(図3参照)によって、基板4Aを第1の基板搬送機構12Aのみならず第2の基板搬送機構12Bにも受け渡す(矢印c1、c2参照)。これにより、印刷後の基板4Aは第2の個別実装レーンL2にも供給され、電子部品搭載装置M5、M6、M7において基板4Aが基板待ち状態となっている第2の個別実装レーンL2に属する基板搬送機構(ここでは電子部品搭載装置M5の基板搬送機構)に搬入され、対応した部品搭載機構によって基板4Aを対象とした部品搭載作業が実行される。
すなわち、図14に示す例では、第2の作業モードにおいて、一の個別実装レーン(第2の個別実装レーンL2)に属する個別印刷機構(第2の個別印刷機構8B)において段取り替え作業を実行中に、部品搭載部(電子部品搭載装置M5,M6、M7)の当該一の個別実装レーンに属する基板搬送機構に、他の個別実装レーン(第1の個別実装レーンL1)に属する個別印刷機構(第1の個別印刷機構8A)によって印刷された基板を基板振り分け部(基板振り分け装置M3)によって搬入して部品搭載作業を実行するようにしている。
これにより、基板品種の切り替えに伴う基板待ち状態の発生を極力回避して、実稼働率の低下を防止することができる。なお、ここでは、第1の個別印刷機構8Aによる印刷作業のタクトタイムが、下流側の電子部品搭載装置M5,M6、M7の部品搭載機構による部品搭載作業のタクトタイムより短く、第1の個別印刷機構8Aの処理能力に余裕があることを前提としている。
上記説明したように本発明は、複数の基板搬送機構を備えた部品搭載部の上流側に複数の個別印刷機構を備えたスクリーン印刷部を連結して構成された電子部品実装システムによって、複数の個別実装レーンを作動させて複数の基板に対して同時並行的に部品実装作業を実行させる複数基板実装作業において、全ての個別実装レーンにおいてそれぞれ基板
品種を固定して連続的に部品実装作業を行わせる第1の作業モードと、一の個別実装レーンにおいて複数の基板品種の切り替えの都度個別印刷機構において段取り替え作業を反復しながら断続的に部品実装作業を行わせる第2の作業モードとを選択的に指令する構成としたものである。これにより、単一の電子部品実装ラインによって同一品種大量生産と多品種少量生産とを適宜使い分けることができ、高い生産性と多品種対応性を両立させることが可能となる。
本発明の電子部品実装システムおよび電子部品実装方法は、複数の基板に対して同時並行的に効率よく部品実装作業を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部分平面図 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塗布・検査装置の断面図 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塗布・検査装置の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの部分平面図 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搭載・検査装置の断面図 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システムの動作説明図 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動作説明図
符号の説明
1 電子部品実装システム
4,4A,4B,4C,4D 基板
8A 第1の個別印刷機構
8B 第2の個別印刷機構
10A 第1の基板振り分けコンベア
10B 第2の基板振り分けコンベア
12A 第1の基板搬送機構
12B 第2の基板搬送機構
15 塗布ヘッド
16 検査ヘッド
46A 第1の部品搭載機構
46B 第2の部品搭載機構
M1 基板供給装置
M2 スクリーン印刷装置
M3 基板振り分け装置
M4 塗布・検査装置
M5、M6、M7 電子部品搭載装置
M8 搭載・検査装置
M9 リフロー装置
M10 基板回収装置

Claims (1)

  1. 基板に電子部品を搭載する部品搭載部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スクリーン印刷部および電子部品接着用の樹脂を塗布するとともに塗布前後の状態を検査する塗布・検査部を配置して構成された電子部品実装システムであって、
    前記スクリーン印刷部に設けられ、それぞれ個別に制御されて独立して印刷動作が可能であり且つ印刷対象の基板品種の切り替えに伴う段取り替え作業が個別に実行可能な複数の個別印刷機構と、
    前記塗布・検査部に設けられ、前記複数の個別印刷機構から搬出される印刷後の基板をそれぞれ搬送する複数の基板搬送機構と、前記複数の基板搬送機構によって搬送される複数の基板を対象として前記樹脂の塗布動作を実行する塗布動作機構と、前記塗布動作前およびまたは塗布動作後の前記基板を対象として塗布前検査およびまたは塗布後検査を実行する検査処理部と、
    前記部品搭載部に設けられ、前記塗布・検査部から受け渡される前記複数の基板をそれぞれ搬送する複数の基板搬送機構と、前記複数の基板搬送機構によって搬送される複数の基板のそれぞれを対象として部品搭載動作を実行する複数の部品搭載機構とを備え、
    前記複数の個別印刷機構、基板搬送機構および部品搭載機構のうちそれぞれ対応する個別印刷機構、基板搬送機構および部品搭載機構を組み合わせて構成される複数の個別実装レーンを作動させて、複数の基板に対して同時並行的に部品実装作業を実行することを特徴とする電子部品実装システム。
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