JP2012069617A

JP2012069617A - 部品装着座標作成装置及び部品装着座標作成方法

Info

Publication number: JP2012069617A
Application number: JP2010211613A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kurashina; 隆倉科
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-22
Also published as: JP5483725B2

Abstract

【課題】回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータを用いて、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成する。
【解決手段】回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として用いて、これを各部品のパートデータの端子情報と対比して各部品の端子の形状・配列パターンと合致する回路基板のパッドの形状・配列パターンを探索するパターンマッチングを行うことで、回路基板上の各部品の装着位置を探索して各部品の装着位置の座標データを演算する。パターンマッチングする部品の順番は、(1) バンプが部品下面に設けられたＢＧＡ部品、(2) 複数辺にリードを持つ複数辺リード付き部品、(3) １辺のみにリードを持つ片側リード付き部品、(4) バンプやリードが無いチップ部品の順番とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータを用いて、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成する部品装着座標作成装置及び部品装着座標作成方法に関する発明である。

一般に、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを作成する場合、特許文献１（特開２００４−１７９２９９号公報）に記載されているように、回路基板設計用のＣＡＤデータを用いて各部品の装着位置の座標データを作成する場合が多い。

更に、特許文献２（特開２００９−４６６３号公報）では、回路基板設計用のＣＡＤデータを用いて回路基板のランド情報を作成してモニターにランドを表示させると共に、回路基板に装着する部品のグラフィックをモニターに表示させて部品のグラフィックを回路基板のランドにある程度重ねておき、部品の各リードと回路基板の各ランドとが最も適合する位置を部品の装着位置とするようにしている。

特開２００４−１７９２９９号公報特開２００９−４６６３号公報

しかし、上記特許文献１，２では、回路基板設計用のＣＡＤデータを用いるため、ＣＡＤデータを入手できない場合は、部品の装着位置の座標データを作成できない。しかも、作業者が回路基板のランドと部品のグラフィックをモニターに表示させて、部品のグラフィックを回路基板のランドにある程度重ねておく必要があるため、作業者が事前に回路基板に装着する部品の装着位置を調べておく必要があり、それが面倒である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、作業者が事前に回路基板上の部品の装着位置を調べておく必要がなく、しかも、回路基板設計用のＣＡＤデータが無くても、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成できる部品装着座標作成装置及び部品装着座標作成方法を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータと、回路基板に装着する各部品のパートデータとを用いて、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成する部品装着座標作成装置であって、前記ガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として用いて、これを各部品のパートデータの端子情報と対比して各部品の端子（リード、バンプ、ピン等）の形状・配列パターンと合致する回路基板のパッドの形状・配列パターンを探索するパターンマッチングを行うことで回路基板上の各部品の装着位置を探索するパターンマッチング手段と、前記パターンマッチング手段によるパターンマッチング結果に基づいて各部品の装着位置の座標データを演算する装着位置座標データ演算手段とを備えた構成としたものである。

回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータのパッド情報（印刷マスクの開口部の形状や配列パターンのデータ）は、回路基板のパッド情報と完全に対応するため、ガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として使用することができる。この点に着目して、本発明では、ガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報（パッドの形状や配列パターンのデータ）として用いて、これを各部品のパートデータの端子情報（端子の形状や配列パターンのデータ）と対比して各部品の端子の形状・配列パターンと合致する回路基板のパッドの形状・配列パターンを探索するパターンマッチングを行うことで回路基板上の各部品の装着位置を探索するようにしているため、作業者が事前に回路基板上の部品の装着位置を調べる必要がなくなると共に、部品のグラフィックを回路基板のランドに重ねる必要がなくなり、作業者の手間を大幅に省くことができる。しかも、回路基板設計用のＣＡＤデータを用いないため、回路基板設計用のＣＡＤデータが無くても、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成することができる。

この場合、回路基板に装着する部品の数が多くなるほど、パターンマッチングを間違える可能性が増加するため、パターンマッチングを行う部品の順番を工夫することが望ましい。一般には、パターンマッチングを行う部品の順番は、端子の形状・配列パターンに特徴がある部品から順番にパターンマッチングを行うようにすれば良く、これにより、パターンマッチングを間違える可能性を少なくすることができる。

例えば、請求項２のように、まず回路基板のパッドに接続するバンプが部品下面に設けられたＢＧＡ部品のパターンマッチングを行い、次にリード付き部品のパターンマッチングを行い、最後にバンプやリードが無いチップ部品のパターンマッチングを行うようにしても良い。

また、請求項３のように、リード付き部品の中に複数辺にリードを持つ部品と１辺のみにリードを持つ部品とが存在する場合は、まず複数辺にリードを持つ部品のパターンマッチングを行い、次に１辺のみにリードを持つ部品のパターンマッチングを行うようにすると良い。一般に、複数辺にリードを持つ部品の方が１辺のみにリードを持つ部品よりもリードの配列パターンに特徴があり、パターンマッチングを間違える可能性が少ないためである。

また、請求項４のように、１辺のみにリードを持つ部品のパターンマッチングを行った時に該部品のボディが他の部品と接続するパッドと重なった場合は、該部品のリードの向きを１８０°反転させてパターンマッチングを行うようにすると良い。要するに、１辺のみにリードを持つ部品のボディが他の部品と接続するパッドと重なった場合は、間違ったパターンマッチングであると判断して、部品のリードの向きを１８０°反転させてパターンマッチングを行うものであり、これにより、パターンマッチングを間違える可能性をより少なくすることができる。

また、請求項５のように、まず部品のボディが他の部品と接続するパッドと重ならない領域でパターンマッチングを行い、この領域でパターンマッチングできなかった部品は、該部品のボディが他の部品と接続するパッドと重なる領域でパターンマッチングを行うようにしても良い。このようにしても、パターンマッチングを間違える可能性をより少なくすることができる。

また、請求項６のように、端子数が多い部品から順番にパターンマッチングを行うようにしても良い。一般に、端子数が多い部品は、端子数が少ない部品よりも端子の配列パターンに特徴があり、パターンマッチングを間違える可能性が少ないためである。

或は、請求項７のように、ボディサイズが大きい部品から順番にパターンマッチングを行うようにしても良い。一般に、ボディサイズが大きい部品は、小さい部品よりも端子の配列パターンに特徴があり、パターンマッチングを間違える可能性が少ないためである。

尚、請求項８に係る発明は、請求項１に係る「部品装着座標作成装置」の発明と実質的に同一の技術思想を、カテゴリーの異なる「部品装着座標作成方法」の発明として記載したものである。

図１は本発明の一実施例における部品装着座標作成装置のシステム構成を概略的に示すブロック図である。図２は部品装着座標作成プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図３は複数辺リード付き部品のパターンマッチングの一例を説明する図である。図４はチップ部品のパターンマッチングの一例を説明する図である。図５はバンプが部品下面に設けられたＢＧＡ部品の一例を説明する図である。図６は複数辺リード付き部品の一例を説明する図である。図７はチップ部品の一例を説明する図である。図８（ａ）は片側リード付き部品のパターンマッチングを行った時に片側リード付き部品のボディがパッドと重なった状態を示す図、同図（ｂ）は片側リード付き部品のリードの向きを１８０°反転させてパターンマッチングを行った状態を示す図である。図９は回路基板のパッドの配列パターンの一例を示す図である。図１０はＢＧＡ部品のパターンマッチングの一例を示す図である。図１１は複数辺リード付き部品のパターンマッチングの一例を示す図である。図１２はチップ部品のパターンマッチングの一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
図１に示すように、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成する部品装着座標作成装置は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ１１と、ＦＤ、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ等の外部記憶媒体の記憶データを読み書きする外部記憶装置１２と、キーボード、マウス等の入力装置１３と、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の表示装置１４等から構成されている。

コンピュータ１１には、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１５、ＲＡＭ１６、ＲＯＭ１７等の各種のメモリが搭載され、また、ＨＤＤ１５には、後述する図２の部品装着座標作成プログラムと、回路基板に搭載する各種の部品のパートデータが記憶されている。パートデータには、少なくとも部品の端子（リード、バンプ、ピン等）の形状、サイズと、ピッチ、個数等の配列パターンと、部品のボディサイズのデータが含まれる。尚、部品のパートデータは、ＦＤ、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ等の外部記憶媒体に記憶されたものを外部記憶装置１２によってコンピュータ１１に読み込むようにしても良い。

また、回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータは、外部記憶媒体（ＦＤ、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ等）に記憶され、外部記憶装置１２によってコンピュータ１１に読み込まれる。ガーバーデータには、少なくともパッド（印刷マスクの開口部）の形状、サイズと、ピッチ、個数等の配列パターンの情報が含まれる。尚、ガーバーデータは、ＨＤＤ１５に記憶するようにしても良い。

このガーバーデータのパッド情報（印刷マスクの開口部の形状や配列パターンのデータ）は、回路基板のパッド情報と完全に対応するため、ガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として使用することができる。この点に着目して、本実施例では、コンピュータ１１は、後述する図２の部品装着座標作成プログラムを実行することで、ガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として用いて、これを各部品のパートデータの端子情報と対比して各部品の端子の形状・配列パターンと合致する回路基板のパッドの形状・配列パターンを探索するパターンマッチングを行うことで回路基板上の各部品の装着位置を探索するパターンマッチング手段と、このパターンマッチング手段によるパターンマッチング結果に基づいて各部品の装着位置の座標データを演算する装着位置座標データ演算手段として機能する。

図３に示すように、リードを持つリード付き部品の場合は、端子であるリードの形状・配列パターンが回路基板のパッドの形状・配列パターンと合致するようにパターンマッチングを行って該部品の装着位置を探索する。尚、図３に示すリード付き部品は、複数辺にリードを持つ複数辺リード付き部品である。

また、図４に示すように、バンプやリードが無いチップ部品の場合は、リード（又はバンプ）情報が存在しないため、回路基板のパッドと接合する部分（端子）の接合点情報を端子情報として付与することで、パターンマッチングを行って該部品の装着位置を探索する。例えば、図４に示すような角型のチップ部品の場合は、接合点が２個であるため、接合点情報は２となる。

回路基板に装着する部品の数が多くなるほど、パターンマッチングを間違える可能性が増加するため、パターンマッチングを行う部品の順番を工夫することが望ましい。一般には、パターンマッチングを行う部品の順番は、端子の形状・配列パターンに特徴がある部品から順番にパターンマッチングを行うようにすれば良く、これにより、パターンマッチングを間違える可能性を少なくすることができる。

本実施例では、図１０乃至図１２に示すように、まず、回路基板のパッドに接続するバンプが部品下面に設けられたＢＧＡ部品（図５参照）のパターンマッチングを行い、次にリード付き部品（図６参照）のパターンマッチングを行い、最後にバンプやリードが無いチップ部品（図７参照）のパターンマッチングを行うようにしている。

更に、リード付き部品の中に複数辺にリードを持つ複数辺リード付き部品と１辺のみにリードを持つ片側リード付き部品（例えばコネクタ部品）とが存在する場合は、まず複数辺リード付き部品のパターンマッチングを行い、次に片側リード付き部品のパターンマッチングを行うようにしている。一般に、複数辺にリードを持つ複数辺リード付き部品の方が片側リード付き部品よりもリードの配列パターンに特徴があり、パターンマッチングを間違える可能性が少ないためである。

また、図８（ａ）に示すように、１辺のみにリードを持つ片側リード付き部品のパターンマッチングを行った時に片側リード付き部品のボディが他の部品と接続するパッドと重なった場合は、片側リード付き部品のリードの向きを１８０°反転させてパターンマッチングを行うようにしている。要するに、片側リード付き部品のボディが他の部品と接続するパッドと重なった場合は、間違ったパターンマッチングであると判断して、図８（ｂ）に示すように、片側リード付き部品のリードの向きを１８０°反転させてパターンマッチングを行うものであり、これにより、パターンマッチングを間違える可能性をより少なくすることができる。

以上説明した本実施例の部品装着座標作成処理は、コンピュータ１１によって図２の部品装着座標作成プログラムに従って実行される。以下、図２の部品装着座標作成プログラムの処理内容を説明する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、ＨＤＤ１５又は外部記憶装置１２からガーバーデータを取り込み、次のステップ１０２で、ＨＤＤ１５又は外部記憶装置１２からパートデータを取り込む。

この後、ステップ１０３に進み、回路基板に装着する全ての部品についてパターンマッチングする部品の順番を決定する。例えば、パターンマッチングする部品の順番は、(1) バンプが部品下面に設けられたＢＧＡ部品、(2) 複数辺にリードを持つ複数辺リード付き部品、(3) １辺のみにリードを持つ片側リード付き部品、(4) バンプやリードが無いチップ部品の順番とする。同じタイプの部品が複数存在する場合は、大きい部品から順番にパターンマッチングを行うようにしても良い。

この後、ステップ１０４に進み、パターンマッチングを行う部品のガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として用いて、これを部品のパートデータの端子情報と対比して部品の端子の形状・配列パターンと合致する回路基板のパッドの形状・配列パターンを探索するパターンマッチングを行う。この際、端子とパッドの形状は、例えば丸形、角形等の形状を考慮し、更に端子とパッドのサイズも考慮すると良い。

この後、ステップ１０５に進み、パターンマッチングした部品のボディの下に他の部品と接続するパッドが含まれるか否かを判定し、当該部品のボディの下に他の部品と接続するパッドが含まれていないと判定されれば、ステップ１０８に進み、パターンマッチングした部品のボディの中心位置の座標を部品装着位置の座標として算出する。

この後、ステップ１０９に進み、回路基板に装着する全ての部品のパターンマッチングが終了したか否かを判定し、まだパターンマッチングを行っていない部品が残っていれば、ステップ１１０に進み、パターンマッチングする部品を次の順番の部品に切り替えて、ステップ１０４に戻り、次の順番の部品のパターンマッチングを行う。次の順番の部品のパターンマッチングを行う際に、回路基板のパッドのうち、それまでにパターンマッチングが終了した部品の端子がマッチングされたパッドを除外して、残りのパッドのみでパターンマッチングを行う。これにより、同じパッドに２以上の部品の端子がマッチングされるミスを未然に防止する。

上記ステップ１０５で、パターンマッチングした部品のボディの下に他の部品と接続するパッドが含まれると判定されれば、ステップ１０６に進み、当該部品が１辺のみにリードを持つ片側リード付き部品であるか否かを判定し、片側リード付き部品でないと判定されれば、回路基板に先に装着した小型の部品の上に跨がって大型の部品を装着する立体的な部品装着であると判断して、ステップ１０８に進み、パターンマッチングした部品のボディの中心位置の座標を部品装着位置の座標として算出する。

これに対し、上記ステップ１０６で、片側リード付き部品であると判定されれば、間違ったパターンマッチングであると判断して、ステップ１０７に進み、図８（ｂ）に示すように、片側リード付き部品のリードの向きを１８０°反転させてパターンマッチングを行い、ステップ１０８に進み、パターンマッチングした部品のボディの中心位置の座標を部品装着位置の座標として算出する。

以上のようにして、ステップ１０４〜１１０の処理を繰り返すことで、回路基板に装着する全ての部品について順番にパターンマッチングと部品装着位置の座標算出を行い、全ての部品のパターンマッチングと部品装着位置の座標算出が終了すれば、本プログラムを終了する。

以上説明した本実施例によれば、回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報（パッドの形状や配列パターンのデータ）として用いて、これを各部品のパートデータの端子情報（端子の形状や配列パターンのデータ）と対比して各部品の端子の形状・配列パターンと合致する回路基板のパッドの形状・配列パターンを探索するパターンマッチングを行うことで回路基板上の各部品の装着位置を探索するようにしたので、作業者が事前に回路基板上の部品の装着位置を調べる必要がなくなると共に、部品のグラフィックを回路基板のランドに重ねる必要がなくなり、作業者の手間を大幅に省くことができる。しかも、回路基板設計用のＣＡＤデータを用いないため、回路基板設計用のＣＡＤデータが無くても、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成することができる。

尚、本実施例では、パターンマッチングする部品の順番を、(1) ＢＧＡ部品、(2) 複数辺リード付き部品、(3) 片側リード付き部品、(4) チップ部品の順番としたが、本発明はこの順番に限定されず、例えば、端子数が多い部品から順番にパターンマッチングを行うようにしても良い。一般に、端子数が多い部品は、端子数が少ない部品よりも端子の配列パターンに特徴があり、パターンマッチングを間違える可能性が少ないためである。

或は、ボディサイズが大きい部品から順番にパターンマッチングを行うようにしても良い。一般に、ボディサイズが大きい部品は、小さい部品よりも端子の配列パターンに特徴があり、パターンマッチングを間違える可能性が少ないためである。

要するに、パターンマッチングを行う部品の順番は、端子の形状・配列パターンに特徴がある部品から順番にパターンマッチングを行うようにすれば良く、これにより、パターンマッチングを間違える可能性を少なくすることができる。

また、本発明は、まず部品のボディが他の部品と接続するパッドと重ならない領域でパターンマッチングを行い、この領域でパターンマッチングできなかった部品は、該部品のボディが他の部品と接続するパッドと重なる領域でパターンマッチングを行うようにしても良い。このようにしても、パターンマッチングを間違える可能性をより少なくすることができる。

また、片側リード付き部品（コネクタ部品）のパターンマッチングを行う際に、回路基板の部品装着部の形状や基板厚み（フレキシブル基板であるか否か）を考慮して片側リード付き部品のリードの向きを決定しても良い。

その他、本発明は、例えば、パターンマッチングが間違っている可能性がある部品を表示装置１４に表示して、作業者に確認させるようにしても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…コンピュータ（パターンマッチング手段，装着位置座標データ演算手段）、１２…外部記憶装置、１５…ＨＤＤ

Claims

回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータと、回路基板に装着する各部品のパートデータとを用いて、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成する部品装着座標作成装置であって、
前記ガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として用いて、これを各部品のパートデータの端子情報と対比して各部品の端子の形状・配列パターンと合致する回路基板のパッドの形状・配列パターンを探索するパターンマッチングを行うことで回路基板上の各部品の装着位置を探索するパターンマッチング手段と、
前記パターンマッチング手段によるパターンマッチング結果に基づいて各部品の装着位置の座標データを演算する装着位置座標データ演算手段と
を備えていることを特徴とする部品装着座標作成装置。
前記パターンマッチング手段は、まず回路基板のパッドに接続するバンプが部品下面に設けられたＢＧＡ部品のパターンマッチングを行い、次にリード付き部品のパターンマッチングを行い、最後にバンプやリードが無いチップ部品のパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載の部品装着座標作成装置。
前記パターンマッチング手段は、リード付き部品の中に複数辺にリードを持つ部品と１辺のみにリードを持つ部品とが存在する場合は、まず複数辺にリードを持つ部品のパターンマッチングを行い、次に１辺のみにリードを持つ部品のパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項２に記載の部品装着座標作成装置。
前記パターンマッチング手段は、１辺のみにリードを持つ部品のパターンマッチングを行った時に該部品のボディが他の部品と接続するパッドと重なった場合は、該部品のリードの向きを１８０°反転させてパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の部品装着座標作成装置。
前記パターンマッチング手段は、まず部品のボディが他の部品と接続するパッドと重ならない領域でパターンマッチングを行い、この領域でパターンマッチングできなかった部品は、該部品のボディが他の部品と接続するパッドと重なる領域でパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の部品装着座標作成装置。
前記パターンマッチング手段は、端子数が多い部品から順番にパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載の部品装着座標作成装置。
前記パターンマッチング手段は、ボディサイズが大きい部品から順番にパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載の部品装着座標作成装置。
回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータと、回路基板に装着する各部品のパートデータとを用いて、回路基板に装着する各部品の装着位置の座標データを自動作成する部品装着座標作成方法であって、
前記ガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として用いて、これを各部品のパートデータの端子情報と対比して各部品の端子の形状・配列パターンと合致する回路基板のパッドの形状・配列パターンを探索するパターンマッチングを行うことで回路基板上の各部品の装着位置を探索するパターンマッチング処理と、
前記パターンマッチング手段によるパターンマッチング結果に基づいて各部品の装着位置の座標データを演算する装着位置座標データ演算処理と
を実行することを特徴とする部品装着座標作成方法。