JP2014103234A - 電子部品実装システムおよび電子部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半田印刷位置を基準とする実装位置補正を適切に適用し、所期の接合品質改善効果を得ることができる電子部品実装システムおよび電子部品実装方法を提供する。
【解決手段】印刷された半田の位置を検出して電極の位置との位置ずれ量を算出し、算出された位置ずれ量に基づいて実装位置を補正する搭載位置補正において、算出された位置ずれ量に基づく補正量が実装情報に規定され許容される補正量の上限を示す制限値を超えている場合は、この制限値を補正量として補正された実装位置に電子部品を実装する。これにより、半田印刷位置を基準とする実装位置補正を印刷位置ずれの度合いに応じて適切に適用することができ、所期の接合品質改善効果を得ることができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装システムおよび電子部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、半田印刷装置、電子部品搭載装置、リフロー装置など複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。このような電子部品実装システムにおいて、基板に半田接合用に形成された電極に対する半田の印刷位置ずれに起因して生じる実装不良を防止することを目的として、半田印刷位置を実際に計測して取得された半田位置情報を後工程に対してフィードフォワードする位置補正技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に示す例では、印刷装置と電子部品搭載装置との間に印刷検査装置を配置して印刷位置ずれを検出し、後工程の電子部品搭載装置に対して印刷位置ずれの影響を最小限にするための搭載位置の補正情報を伝達するようにしている。これにより、部品搭載後のリフロー過程において溶融半田の表面張力によって電子部品が電極に対して引き寄せられる、いわゆるセルフアライメント効果を利用して印刷位置ずれの影響を緩和することができ、実装基板製造過程における実装品質を確保することができる。

特開２００３−２２９６９９号公報

ところで、上述のセルフアライメント効果は、どの種類の電子部品に対しても一律に作用するものではなく、電極形状や部品のサイズ・質量さらには印刷位置ずれの程度などによって、作用の度合いが異なる。例えば質量の大きい大型部品や位置ずれ量が過大の場合には、半田位置に合わせて電子部品を搭載してもセルフアライメント効果が十分に機能せず、表面張力による吸引力では電子部品を正常な実装位置に移動させるには至らない。また電子部品の平面形状や配置が非対称であるような場合には、半田溶融時に電子部品を回転させるような非対称の吸引力が作用し、所期のアライメント効果を得ることが難しい。

しかしながら上述の特許文献例を含め従来技術においては、半田印刷位置を基準とする搭載位置補正を適用するに際し、印刷位置ずれ量の程度や態様を問わず位置ずれ量に応じて一律に適用することが行われていた。このため、印刷位置ずれの度合いによっては、位置補正を適用することによって却って半田接合過程における接合不良を招く場合があった。このように、従来技術の電子部品実装においては、半田印刷位置を基準とする搭載位置補正の適用方法が必ずしも適切でなく、所期の接合品質改善効果を得られない場合があるという課題があった。

そこで本発明は、半田印刷位置を基準とする搭載位置補正を適切に適用し、所期の接合品質改善効果を得ることができる電子部品実装システムおよび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システムは、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、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であって、前記基板に形成された電子部品接合用の電極に半田を印刷する印刷装置と、印刷された前記半田の位置を検出する半田位置検出部と、前記電極の位置と印刷された半田の位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する電子部品実装装置と、前記電子部品実装装置による実装動作の実行態様を規定する情報であって、算出された前記位置ずれ量に基づいて前記実装位置を補正する搭載位置補正において許容される補正量の上限を示す制限値を含む実装情報を記憶する実装情報記憶部とを備え、前記電子部品実装装置は、算出された前記位置ずれ量に基づく補正量が前記制限値を超えている場合は、前記制限値を補正量として補正された前記実装位置に電子部品を実装する。

本発明の電子部品実装方法は、複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムによって、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方法であって、前記基板に形成された電子部品接合用の電極に半田を印刷する印刷工程と、印刷された前記半田の位置を検出する半田位置検出工程と、前記電極の位置と印刷された半田の位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出工程と、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する電子部品実装工程とを含み、前記電子部品実装工程に先立って実行され算出された前記位置ずれ量に基づいて前記実装位置を補正する搭載位置補正において許容される補正量の上限を示す制限値を含む実装情報を実装情報記憶部から読み出し、前記電子部品実装工程において、算出された前記位置ずれ量に基づく補正量が前記制限値を超えている場合は、前記制限値を補正量として補正された前記実装位置に電子部品を実装する。

本発明によれば、印刷された半田の位置を検出して電極の位置との位置ずれ量を算出し、算出された位置ずれ量に基づいて実装位置を補正する搭載位置補正において、算出された位置ずれ量に基づく補正量が実装情報に規定され許容される補正量の上限を示す制限値を超えている場合は、この制限値を補正量として補正された実装位置に電子部品を実装することにより、半田印刷位置を基準とする実装位置補正を印刷位置ずれの度合いに応じて適切に適用することができ、所期の接合品質改善効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の電子部品実装システムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１のスクリーン印刷装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１の印刷検査装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における実装情報の構成説明図 本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における実装モード情報の構成説明図 本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における第１の実装モードの説明図 本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における第２の実装モードの説明図 本発明の実施の形態１の電子部品実装装置における第１の実装モードの適用選択情報の説明図 本発明の実施の形態１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 本発明の実施の形態１の電子部品実装システムによる電子部品実装処理のフロー図 本発明の実施の形態２の電子部品実装システムの構成および実装モード情報の説明図

（実施の形態１）
まず図１を参照して実施の形態１における電子部品実装システムについて説明する。図１において電子部品実装システム１は、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するものであり、複数の電子部品実装用装置である印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５の各装置を連結して成る電子部品実装システムを通信ネットワーク２によって接続し、全体を管理コンピュータ３によって制御する構成となっている。

印刷装置Ｍ１は、基板に形成された電子部品接合用の電極にペースト状の半田をスクリーン印刷する。印刷検査装置Ｍ２は、印刷後の基板を撮像することにより、印刷された半田の印刷状態の良否を判定する印刷検査を行うとともに、印刷された半田の位置を検出し、さらに電極の位置と印刷された半田の位置との位置ずれ量を算出する処理を行う。すなわち印刷検査装置Ｍ２は、印刷された半田の位置を検出する半田位置検出部と電極の位置と印刷された半田の位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部の機能を併せ有している。

電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５は、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する。この後、部品実装後の基板はリフロー工程に送られ、基板に実装された電子部品を基板に半田接合することにより実装基板が製造される。

次に各装置の構成について説明する。まず図２を参照して、印刷装置Ｍ１の構成について説明する。図２において、位置決めテーブル１０上には基板保持部１１が配設されている。基板保持部１１は基板４をクランパ１１ａによって両側から挟み込んで保持する。基板保持部１１の上方には、マスクプレート１２が配設されており、マスクプレート１２には基板４の印刷部位に対応したパターン孔（図示省略）が設けられている。テーブル駆動部１４によって位置決めテーブル１０を駆動することにより、基板４はマスクプレート１２に対して水平方向および垂直方向に相対移動する。

マスクプレート１２の上方にはスキージ部１３が配置されている。スキージ部１３は、スキージ１３ｃをマスクプレート１２に対して昇降させるとともにマスクプレート１２に対して所定押圧力で押し付ける昇降押圧機構１３ｂ、スキージ１３ｃを水平移動させるスキージ移動機構１３ａより成る。昇降押圧機構１３ｂ、スキージ移動機構１３ａは、スキージ駆動部１５により駆動される。基板４をマスクプレート１２の下面に当接させた状態で、半田５が供給されたマスクプレート１２の表面に沿ってスキージ１３ｃを所定速度で水平移動させることにより、半田５はパターン孔を介して基板４の上面に形成されたで接合用の電極６（図７、図８参照）に印刷される。

この印刷動作は、テーブル駆動部１４、スキージ駆動部１５を印刷制御部１７によって制御することによって行われる。この制御に際しては、印刷データ記憶部１６に記憶された印刷データに基づいて、スキージ１３ｃの動作や基板４とマスクプレート１２との位置合わせが制御される。通信部１８は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３や電子部品実装システム１を構成する他装置との間でのデータ授受を行う。

次に図３を参照して、印刷検査装置Ｍ２について説明する。図３において、位置決めテーブル２０上には基板保持部２１が配置されており、基板保持部２１には基板４が保持されている。基板保持部２１の上方には検査カメラ２３が撮像方向を下向きにして配設されており、検査カメラ２３は印刷装置Ｍ１によって半田が印刷された状態の基板４を撮像する。検査制御部２５は、テーブル駆動部２４、検査カメラ２３を制御することにより、検査動作を制御する。検査制御部２５によってテーブル駆動部２４を制御して位置決めテーブル２０を駆動することにより、基板４の任意位置を検査カメラ２３の直下に位置させて撮像することができる。

撮像によって取得した画像データは認識処理部２７によって認識処理され、この認識結果は印刷検査処理部２６に送られる。印刷検査処理部２６は半田位置検出部２６ａ、位置ずれ量算出部２６ｂを備えており、半田位置検出部２６ａは印刷装置Ｍ１によって基板４に印刷された半田の位置を検出して半田位置データとして出力する。位置ずれ量算出部２６ｂは、半田位置データに基づき電極６の位置と印刷された半田５の位置との位置ずれ量を算出する。そしてこれらの検査結果に基づき、印刷検査処理部２６は半田印刷状態の合否判定を行う。また半田位置データや位置ずれ量はフィードフォワードデータとして出力され、通信部２８、通信ネットワーク２を介して、管理コンピュータ３や他装置（本実施の形態においては、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５）に送信される。

次に図４を参照して、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５の構成について説明する。図４において位置決めテーブル３０上には基板保持部３０ａが配設されており、基板保持部３０ａは印刷検査装置Ｍ２または上流側の電子部品実装装置から搬送された基板４を保持する。基板保持部３０ａの上方には、ヘッド駆動機構３３によって移動する実装ヘッド３２が配設されている。実装ヘッド３２は電子部品を吸着するノズル３２ａを備えており、実装ヘッド３２は部品供給部（図示省略）から電子部品をノズル３２ａによって吸着保持して取り出す。そして実装ヘッド３２を基板４上に移動させて、基板４に対して下降させることにより、ノズル３２ａに保持した電子部品７を基板４に移送搭載する。

ヘッド駆動機構３３には、実装ヘッド３２と一体に移動する基板認識カメラ３１が撮像面を下向きにして配設されており、基板認識カメラ３１を基板４上に移動させることにより、基板４を撮像する。そして撮像結果を認識処理部３７によって認識処理することにより、基板４上の基板認識マークや実装点の位置認識が行われる。

ヘッド駆動機構３３、位置決めテーブル３０はそれぞれ実装ヘッド駆動部３５、テーブル駆動部３４によって駆動され、実装ヘッド駆動部３５、テーブル駆動部３４は、実装制御部３９によって制御される。実装制御部３９は内部処理機能として実装位置補正部３９ａを有しており、印刷検査装置Ｍ２において位置ずれ量算出部２６ｂによって算出されて電子部品実装装置Ｍ３にフィードフォワードされた位置ずれ量に基づいて実装位置を補正する処理を、部品実装の実行に先立って実行する。実装制御部３９による制御処理においては、実装情報記憶部３６に記憶された実装情報４０（図５，図６参照）が参照される。実装情報４０は、当該電子部品実装装置による実装動作の実行態様を規定する情報である。

ここで図５、図６を参照して、実装情報４０について説明する。まず図５を参照して、実装情報４０（１）について説明する。実装情報４０（１）は、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５において実装対象となる電子部品の種類および基板４における実装座標を示すものである。すなわち、ここでは、当該基板における実装動作を個々に特定する「実装Ｎｏ」４０ａのそれぞれに、対象部品の部品コードなどを示す「部品情報」４０ｂ（Ａ，Ｂ，Ｃ・・）および当該部品が実装される実装点のＸ，Ｙおよびθの座標値を示す「実装座標」４０ｃ（Ｘ１，Ｙ１，θ１・・・）が、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５の各装置について規定されている。実装情報４０（１）を読み込むことにより、作業対象の基板における実装シーケンスが決定される。

次に、図６を参照して、実装情報４０（２）、実装情報４０（３）について説明する。図６（ａ）に示す実装情報４０（２）は実装モード情報であり、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５において実装対象となる基板について実装位置の補正態様を規定する実装モードを各電子部品毎に予め設定した情報である。すなわち、当該基板における実装動作を個々に特定する「実装Ｎｏ」４０ａのそれぞれに、「部品情報」４０ｂおよび対象部品のＸ，Ｙ，Ｚ各方向の大きさを示す「サイズ」４０ｄ（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ・・・）および当該部品に適用される実行用の実装モードが、第１の実装モード、第２の実装モードのいずれであるかを、「１」または「２」のフラグによって示す「サイズ」４０ｄが対応して規定されている。

ここで第１の実装モードとは、位置ずれ量算出部２６ｂによって算出された位置ずれ量に基づいて実装位置補正部３９ａによって補正された実装位置に、電子部品を移送搭載するモードである。図７（ａ）に示すように、実装情報４０（１）の「実装座標」４０ｃにて示される設計データ上の位置，すなわち１対の電極６の重心位置６＊と、印刷された半田５の重心位置５＊とが位置ずれしている場合において、電子部品７が実際に搭載される実装位置ＰＭを、図７（ｂ）に示す補正方法で求める。

ここに示す例では、補正後の実装位置ＰＭを重心位置６＊と重心位置５＊とを結ぶ位置ずれ線Ｌ上に設定する例を示している。すなわち位置ずれ線Ｌ上において重心位置６＊から補正量ΔＤだけ隔てた点を実装位置ＰＭとする。ここで補正量ΔＤは、全体の位置ずれ量Ｄに予め設定された追従割合Ｒ（％）（図６（ｂ）参照）を乗じて算出される。追従割合Ｒは、経験値や試行結果に基づいて電子部品の種類毎に予め適正値として設定される。ここでは追従割合Ｒが５０％で位置ずれ線Ｌの中点に実装位置ＰＭが設定された例を示している。そして電極６を対象とする部品実装動作においては、図７（ｃ）に示すように、このようにして演算された実装位置ＰＭを目標として、実装ヘッド３２の位置制御を行う。

実装位置ＰＭを上記のような補正方法で設定することにより、半田５の印刷位置が電極６と一致せずに位置ずれ生じている場合にあっても、部品搭載後のリフロー過程において半田５が溶融する際に電子部品７に作用する溶融半田の表面張力によって、電子部品７が溶融半田とともに電極６に引き寄せられるセルフアライメント効果により、印刷位置ずれの影響を低減して実装不良の発生率を低く抑えることが可能となる。このようなセルフアライメント効果は、微小サイズのチップ部品など溶融半田の表面張力によって部品移動を生じやすい小型部品に対して特に有効である。このため、本実施の形態においては、対象とする電子部品７が小型部品に該当する場合に第１の実装モードを適用するようにしている。

これに対し第２の実装モードとは、半田位置ずれ量を考慮せず電極６の位置のみを基準とした実装位置に電子部品を移送搭載するモードである。すなわち、図８（ａ）に示すように、１対の電極６の重心位置６＊と印刷された半田５の重心位置５＊とが位置ずれしており、重心位置６＊と重心位置５＊とが位置ずれ量Ｄだけ隔てられている場合にあっても、電極６の位置のみを基準として重心位置６＊を実装位置ＰＭとして設定する。そして図８（ｃ）に示すように、このようにして設定された実装位置ＰＭを目標として、実装ヘッド３２の位置制御を行う。本実施の形態では、第２の実装モードは上述のセルフアライメント効果の有効性が期待できないような、コネクタ部品などの大型の電子部品に対して適用される。

次に図６（ｂ）に示す実装情報４０（２）について、図９を参照して説明する。実装情報４０（２）は実装モードの適用を選択するためのモード適用選択情報であり、第１の実装モードが適用される場合において、第１の実装モードを適用する範囲、また適用する場合における追従割合Ｒおよび補正量の制限値を予め規定するデータである。すなわち、当該基板における実装動作を個々に特定する「実装Ｎｏ」４０ａのそれぞれに、実装情報４０（１）と同様の「実装モード」４０ｅおよび「実装モードの有効性」４０ｆ、「追従割合Ｒ」４０ｇ、「制限値」４０ｈが規定されている。

１対の電極６に対する半田５の半田位置ずれ状態は、図９（ａ）に示すように、位置ずれ量および方向を示す位置ずれ線Ｌの水平２方向の成分ｘ、ｙおよび印刷された１対の半田５が示す方向線Ａの、基準方向（電極６の配列方向）に対するずれ角度θによって表される。なお、ここでは図示容易化のため位置ずれ状態を誇張して描いており、実際にはこのような大きな位置ずれは対象としていない。

この半田位置ずれ状態を対象とする実装位置補正において、「実装モードの有効性」４０ｆは、半田位置ずれ量に基づく補正方式の適用の有無を、半田位置ずれ量のＸ，Ｙ，θの３方向について個別に規定する。すなわち、「実装モードの有効性」４０ｆにおいてＸ，Ｙ，θの３方向のうち、○印が付された方向についてのみ、実装位置補正が適用される。そして「追従割合Ｒ」４０ｇは、「実装モードの有効性」４０ｆにおいて○印が付された各方向について、補正量を求める際の追従割合Ｒ（％）を規定する。すなわち、図９（ｂ）に示すように、補正された実装位置ＰＭの演算に際しては、図９（ａ）に示す位置ずれの成分ｘ、ｙ、θに、それぞれの方向毎に規定された追従割合Ｒ（％）を乗じて各方向の補正量を求める。

すなわち実装情報４０には、位置ずれ量算出部２６ｂによって算出された半田５の位置ずれ量に対する補正量の割合を示す追従割合Ｒ（％）が含まれており、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５は、予め設定された追従割合Ｒ（％）に従って補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装するようにしている。実装情報４０（２）に含まれる「追従割合Ｒ」４０ｇは、位置ずれ量のＸ方向、Ｙ方向、θ方向のそれぞれの成分について設定可能となっている。

さらに「制限値」４０ｈは、位置補正が適用される各方向に毎に補正量を定める際の上限値を予め規定するための情報である。実装位置補正では、部品種によっては補正量を過大に設定すると却って接合品質に悪影響を及ぼす場合があることから、このような特性を有する電子部品については、半田位置ずれ量に無関係に、許容される補正量の上限を制限値として予め設定するようにしている。

すなわち本実施の形態において、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５による実装動作の実行態様を規定し、実装情報記憶部３６に記憶される実装情報４０は、印刷検査装置Ｍ２の位置ずれ量算出部２６ｂによって算出された半田５の位置ずれ量に基づいて実装位置を補正する実装位置補正において許容される補正量の上限を示す制限値を含む構成となっている。そして、実装位置補正部３９ａによって半田５の位置ずれ量に基づいて算出された補正量が「制限値」４０ｈに規定する制限値を超えている場合には、この制限値を補正量として補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装する。

このように電子部品毎に、「実装モードの有効性」４０ｆ、「追従割合Ｒ」４０ｇ、「制限値」４０ｈを予め規定することにより、半田印刷位置を基準とする実装位置補正を電子部品の特性に応じてより精緻に適用することが可能となっている。すなわち、電極６の形状や電子部品７のサイズ・形状、半田５の粘度などの組み合わせによって、個別の実装不良の発生態様や発生度数分布は種々異なることから、実装位置ＰＭを小刻みにずらして実装を試行し、実装位置ＰＭと実装不良の発生度合いとの関連を示すデータを予め実験的に求めておく。そしてこれらのデータを実装情報４０として記憶させ、対象とする電子部品７に応じてこれらのデータを適用することにより、微細部品をファインピッチの回路基板に実装する場合など、実装難度が高い適用例についても良好な半田接合品質を確保することが可能となっている。

次に図１０を参照して、電子部品実装システム１の制御系の構成を説明する。図１０において、管理コンピュータ３は全体制御部４１、記憶部４２、演算処理部４３を備えており、通信部４４を介して通信ネットワーク２と接続されている。全体制御部４１は電子部品実装システム１を構成する各装置における制御を統括する機能を有している。記憶部４２は、電子部品実装システム１によって実行される作業を管理する生産管理データのほか、印刷検査装置Ｍ２から送信される半田位置データ４２ａ、実装情報４２ｂを記憶する。実装情報４２ｂは、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５において実装情報記憶部３６に記憶される実装情報４０と同様のデータである。

演算処理部４３は、部品実装作業を実行するために必要な各種の演算処理を実行する。これらの演算処理には、位置ずれ量算出部４３ａ、位置補正演算部４３ｂの機能が含まれる。位置ずれ量算出部４３ａは、半田位置データ４２ａに基づいて、半田位置ずれ量を算出する演算を行う。位置補正演算部４３ｂは、算出された半田位置ずれ量に基づき実装情報４２ｂを参照して、実装位置補正のための演算を行う。本実施の形態では、半田位置ずれ量の演算は印刷検査装置Ｍ２の位置ずれ量算出部２６ｂによって、実装位置補正の演算は電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５の実装位置補正部３９ａによって実行するようにしているが、管理コンピュータ３の上述の演算機能によってこれらの演算処理を実行するようにしてもよい。

印刷装置Ｍ１の印刷データ記憶部１６、印刷制御部１７は、通信部１８を介して通信ネットワーク２と接続され、印刷検査装置Ｍ２の印刷検査処理部２６は、通信部２８を介して通信ネットワーク２と接続されている。これにより、印刷検査処理部２６によって取得された半田位置データが管理コンピュータ３に送信され、記憶部４２に記憶される。電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５は通信部３８を介して通信ネットワーク２と接続されている。これにより、記憶部４２に記憶された実装情報４２ｂが各実装装置に送信され、実装情報記憶部３６に実装情報４０として記憶される。

上記電子部品実装システム１の構成においては、印刷装置Ｍ１と電子部品実装装置Ｍ３との間に独立して設けられた印刷検査装置Ｍ２を挟んだ構成となっているが、印刷検査装置Ｍ２の機能を印刷装置Ｍ１もしくは電子部品実装装置Ｍ３に付属させるようにしてもよい。すなわち印刷装置Ｍ１において印刷後の基板４を対象として撮像が可能なように検査カメラ２３を配設し、検査制御部２５、印刷検査処理部２６、認識処理部２７の機能を印刷検査装置Ｍ２の制御機能に付加する。これにより、印刷後の基板４を対象として印刷装置Ｍ１内部で同様の検査および半田位置ずれ検出を行うことができる。

また電子部品実装装置Ｍ３にこれらの機能を付属させる場合においても同様であり、この場合には電子部品実装装置Ｍ３の内部において、印刷装置Ｍ１から直接搬入された基板４に対して同様の検査が部品実装動作に先だって実行される。例えば、別途配設した検査カメラ２３によって半田印刷後の基板４を撮像し、印刷検査処理部２６（図３参照）によって認識処理することにより、同様の処理が実行される。

この電子部品実装システムは上記の様に構成されており、以下電子部品実装システム１によって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方法について、図１１のフローに沿って、各図を参照して説明する。まず生産開始に先立って実装情報の読み込みが行われる（ＳＴ１）。すなわち、電子部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５において、実装情報記憶部３６に記憶された実装情報４０が読み込まれ、これにより部品実装作業に必要な情報が取り込まれる。

次いで上流側から印刷検査装置Ｍ２に搬入された基板を対象として半田印刷が実行される（ＳＴ２）。すなわち基板４に形成された電子部品接合用の電極６に半田５を印刷する（印刷工程）。半田印刷後の基板４は印刷検査装置Ｍ２に搬入され、ここで半田検査が実行される（ＳＴ３）。ここでは、半田印刷後の基板４を撮像して、印刷の良否を判定するとともに、印刷された半田５の位置を検出する（半田位置検出工程）（ＳＴ４）。この後、電極６の位置と印刷された半田５の位置との位置ずれ量を算出する（位置ずれ量算出工程）（ＳＴ５）。

次いで、実装ヘッド３２によって部品供給部から電子部品７をピックアップし、予め設定された実装モードに従い、半田５が印刷された基板４の実装位置に移送搭載する（電子部品実装工程）。この電子部品実装工程においては、まず算出された位置ずれ量に基づいて実装位置を補正する実装位置補正処理が実行され（ＳＴ６）、次いで部品実装作業が実行され（ＳＴ７）、図７または図８に示す補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装する。

この電子部品実装工程では、各電子部品実装装置は、図６（ａ）に示す実装情報４０（２）を参照して各電子部品毎に予め設定された実行用の実装モードに従って、電子部品７を基板４に実装する。ここでは実行用の実装モードとして、算出された位置ずれ量に基づいて補正された実装位置ＰＭに電子部品７を移送搭載する第１の実装モードおよび位置ずれ量を考慮せず電極６の位置のみを基準とした実装位置ＰＭに電子部品７を移送搭載する第２の実装モードのうちいずれか一方が、各電子部品毎に予め設定されている。

そして図６（ｂ）に示す実装情報４０（３）を参照して、「実装モードの有効性」４０ｆ、「追従割合Ｒ」４０ｇ、「制限値」４０ｈを読み込むことにより、第１の実装モードが実行用の実装モードとして設定された場合において、位置ずれ量のＸ方向、Ｙ方向、θ方向のそれぞれの成分について第１の実装モードを適用するか否かが判断される。さらに第１の実装モードの適用対象となる方向の位置ずれ量について、「追従割合Ｒ」４０ｇに規定する追従割合Ｒ（％）にしたがって補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装する。ここで、算出された位置ずれ量に基づく補正量が「制限値」４０ｈに規定する制限値を超えている場合は、この制限値を補正量として補正された実装位置ＰＭに電子部品７を実装する。

そしてこのようにして電子部品７が実装された基板４は、下流のリフロー工程に送られ、ここで所定の温度プロファイルに従って基板４を加熱することにより、半田５中の半田成分が溶融し、電子部品７は電極６に半田接合される。前述のように電子部品搭載工程において半田印刷位置を基準とする実装位置補正が、電子部品の特性に応じて適切に適用されていることから、この半田接合において半田位置ずれを軽減するセルフアライメント効果を有効に作用させることができ、所期の接合品質改善効果を得る。

（実施の形態２）
本実施の形態２は、実施の形態１においては実装情報４０にて予め電子部品毎に設定されていた実装モードを、電子部品実装システム１を構成する各電子部品実装装置毎に固定的に設定するようにしたものである。図１２（ａ）に示す電子部品実装システム１は、実施の形態１における電子部品実装システム１と同様の装置構成を有しており、上流側から順に複数の電子部品実装装置Ｍ３、Ｍ４，Ｍ５が配列されている。電子部品実装装置Ｍ３、Ｍ４，Ｍ５は実施の形態１における図４と同様の構成を有しており、これらの電子部品実装装置の実装情報記憶部３６には、図６（ａ）に示す実装情報４０（２）に替えて、図１２（ｂ）に示す実装情報４０（４）が記憶されている。

実装情報４０（４）は、「装置番号」４０ｉにて特定される電子部品実装装置に、「適用実装モード」４０ｊに示すフラグ「１」、「２」にて規定される第１の実装モード、第２の実装モードを対応させたものである。ここでは、電子部品実装装置Ｍ３，Ｍ４に第１の実装モードを対応させ、電子部品実装装置Ｍ５に第２の実装モードを対応させた形態となっている。そして電子部品実装装置Ｍ３、Ｍ４，Ｍ５による部品実装作業においては、実装情報４０（４）を参照して当該電子部品実装装置に対応した実行用の実装モードに従って電子部品を基板に実装する。

前述のように、電子部品搭載工程において半田印刷位置を基準とする実装位置補正を行う第１の実装モードは、主に微小サイズのチップ部品など溶融半田の表面張力によって部品移動を生じやすい小型部品に対して適用される。そして電子部品実装システムの装置構成では、一般にチップ部品などの小型部品を実装対象とする電子部品実装装置を上流側に配置し、コネクタ部品などの大型部品を実装対象とする電子部品実装装置は下流側に配置される傾向が強い。

換言すれば、第１の実装モードが適用される小型部品を実装対象とする電子部品実装装置は電子部品実装システムの上流側に配置され、半田印刷位置を基準とする実装位置補正を行わない第２の実装モードが適用される大型部品を実装対象とする電子部品実装装置は電子部品実装システムの下流側に配置される。したがって、複数の電子部品実装装置より構成される電子部品実装システムの対象となる電子部品を小型部品・大型部品の２区分に大別し、小型部品を実装する電子部品実装装置には第１の実装モードを、また大型部品を実装する電子部品実装装置には第１の実装モードをそれぞれ実行用の実装モードとして固定的に設定しておけば、１つの電子部品実装装置において電子部品毎に実装モードを使い分ける必要なく、実施の形態１とほぼ同様の効果を得る。

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、半田印刷位置を基準とする実装位置補正を適切に適用し、所期の接合品質改善効果を得ることができるという効果を有し、複数の電子部品実装用装置によって基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する分野に有用である。

１ 電子部品実装システム
２ 通信ネットワーク
３ 管理コンピュータ
４ 基板
５ 半田
６ 電極
７ 電子部品
２３ 検査カメラ
３２ 実装ヘッド
Ｍ１ 印刷装置
Ｍ２ 印刷検査装置
Ｍ３〜Ｍ５ 電子部品実装装置
ＰＭ 実装位置

Claims (8)

1. 複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、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であって、
   前記基板に形成された電子部品接合用の電極に半田を印刷する印刷装置と、
   印刷された前記半田の位置を検出する半田位置検出部と、
   前記電極の位置と印刷された半田の位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、
   実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する電子部品実装装置と、
   前記電子部品実装装置による実装動作の実行態様を規定する情報であって、算出された前記位置ずれ量に基づいて前記実装位置を補正する搭載位置補正において許容される補正量の上限を示す制限値を含む実装情報を記憶する実装情報記憶部とを備え、
   前記電子部品実装装置は、算出された前記位置ずれ量に基づく補正量が前記制限値を超えている場合は、前記制限値を補正量として補正された前記実装位置に電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装システム。
2. 前記実装情報には、算出された前記位置ずれ量に対する前記補正量の割合を示す追従割合が含まれており、
   前記電子部品実装装置は、予め設定された追従割合に従って補正された前記実装位置に電子部品を実装することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装システム。
3. 前記実装情報は、対象となる電子部品毎に設定可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品実装システム。
4. 前記実装情報は、前記位置ずれ量のＸ方向、Ｙ方向、θ方向のそれぞれの成分について設定可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品実装システム。
5. 複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムによって、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方法であって、
   前記基板に形成された電子部品接合用の電極に半田を印刷する印刷工程と、
   印刷された前記半田の位置を検出する半田位置検出工程と、
   前記電極の位置と印刷された半田の位置との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出工程と、
   実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記半田が印刷された基板の実装位置に移送搭載する電子部品実装工程とを含み、
   前記電子部品実装工程に先立って実行され算出された前記位置ずれ量に基づいて前記実装位置を補正する搭載位置補正において許容される補正量の上限を示す制限値を含む実装情報を実装情報記憶部から読み出し、
   前記電子部品実装工程において、算出された前記位置ずれ量に基づく補正量が前記制限値を超えている場合は、前記制限値を補正量として補正された前記実装位置に電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装方法。
6. 前記実装情報には、前記算出された位置ずれ量に対する前記補正量の割合を示す追従割合が含まれており、
   前記電子部品実装工程において、予め設定された追従割合に従って補正された前記実装位置に電子部品を実装することを特徴とする請求項５記載の電子部品実装方法。
7. 前記実装情報は、対象となる電子部品毎に設定可能であることを特徴とする請求項５又は６記載の電子部品実装方法。
8. 前記実装情報は、前記位置ずれ量のＸ方向、Ｙ方向、θ方向のそれぞれの成分について設定可能であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の電子部品実装方法。

Images