JP2018152502A - 電子部品実装システム - Google Patents
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Abstract
【課題】実装品質の悪化や実装不良の発生を抑制できる電子部品実装システムを提供する。【解決手段】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１と、前記半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置３とを備え、印刷装置１及び／又は電子部品搭載装置３は、実測した前記電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる前記電極の位置補正データに基づいて、半田を印刷及び／又は電子部品を搭載する電子部品実装システム。【選択図】図１
Description
本発明は、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電子部品実装システムに関する。
かかる電子部品実装システムは、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、半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置とを含んで成り、印刷装置及び電子部品搭載装置では基板の電極位置を基準として、半田を印刷したり電子部品を搭載したりする。ただし、従来、電子部品実装システムでは半田印刷前には電極の位置測定は行われず、その基板種類に共通の設計上の電極位置を基準としていた。
しかしながら、この設計上の電極位置は実物基板を実測して得られたものではないため、実物基板に対しては正確ではない。すなわち、実際は基板ごとに僅かな製造誤差によるバラツキがあり、電極の厳密な位置は基板ごとに僅かに異なる。さらに基板の保管条件等によっては基板が大きく伸縮することがあり、これも実物基板上の電極位置と設計上の電極位置との誤差の原因となる。これらにより、特に微細部品の高精度実装を行う際には、実物基板上の電極位置と設計上の電極位置との誤差が無視できない大きさとなり、結果として実装品質の悪化や実装不良の発生を招いていた。
本発明が解決しようとする課題は、実装品質の悪化や実装不良の発生を抑制できる電子部品実装システムを提供することにある。
本発明の一観点によれば、次の電子部品実装システムが提供される。
「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、前記半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置とを備え、
前記印刷装置及び／又は前記電子部品搭載装置は、実測した前記電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる前記電極の位置補正データに基づいて、半田を印刷及び／又は電子部品を搭載することを特徴とする電子部品実装システム。」
「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、前記半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置とを備え、
前記印刷装置及び／又は前記電子部品搭載装置は、実測した前記電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる前記電極の位置補正データに基づいて、半田を印刷及び／又は電子部品を搭載することを特徴とする電子部品実装システム。」
本発明によれば、半田を印刷したり電子部品を搭載したりする基準として実測した電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる電極の位置補正データを用いるので、半田印刷や電子部品搭載を正確に実行でき、実装品質の悪化や実装不良の発生を抑制することができる。
図１は、本発明の一実施形態の電子部品実装システムを示すシステム構成図である。図１において電子部品実装システムは、印刷装置１、印刷検査装置２、電子部品搭載装置３、搭載状態検査装置４、リフロー装置５及び実装状態検査装置６の各装置を連結して成り、各装置を通信ネットワーク７によって接続し、全体を管理コンピュータ８によって制御する構成となっている。
以下、本実施形態の電子部品実装システムによる電子部品実装方法を説明する。
本実施形態では、予め電子部品実装システム外で基板上の電極の位置を計測して電極の位置データを取得する。この電極の位置データは、例えば基板に形成している基準マークを基準とした各電極のｘｙ座標値として取得することができ、その電極の位置データは印刷装置１及び電子部品搭載装置３に対して直接、あるいは管理コンピュータ８を経由して提供される。
また本実施形態では、基板の管理情報より基板の伸縮状態を予測し、その基板の伸縮状態に基づき、実測した電極の位置を補正するための電極の位置補正データを得る。すなわち、例えば基板メーカで基板を生産しその基板の電極の位置を計測した後の基板の保管状態や輸送状態により基板が伸縮することがあるので、予め基板の伸縮状態（伸縮方向や伸縮度）を予測し、その基板の伸縮状態に基づき、実測した電極の位置を補正するための電極の位置補正データを得る。基板の伸縮状態を予測するために使用する基板の管理情報には、生産日時などの基板の生産情報、温度、湿度などの基板の保管・輸送情報等があり、例えば、基板メーカから提供された基板の生産情報及び基板の保管・輸送情報に基づいて、計算により基板の伸縮状態を予測することができる。また、各種保管・輸送状態を実験的に変化させて得られた基板の伸縮状態と実際の保管・輸送状態とを対応させることにより基板の伸縮状態を予測することもできる。さらに、過去に提供された基板の管理情報と電子部品実装システム内の印刷検査装置２や実装状態検査装置６によって得られた実物基板の実測値とを対応させることにより基板の伸縮状態を予測することもできる。いずれにしても、本実施形態では、基板の管理情報より基板の伸縮状態を予測し、その基板の伸縮状態に基づき、実測した電極の位置を補正するための電極の位置補正データを得る。その電極の位置補正データは印刷装置１及び電子部品搭載装置３に対して直接、あるいは管理コンピュータ８を経由して提供される。
本実施形態において印刷装置１は、スクリーンマスクを用いたスクリーン印刷により、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。具体的には印刷装置１は、実際に半田を印刷する対象の基板（以下「実物基板」という。）の属するグループに対応するスクリーンを用いてスクリーン印刷を実行する。
より具体的に説明すると、予め、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データに基づいて、例えば電極の位置分布の類似性に従い基板をグループ分けしておく。併せて、グループごとに適正化したスクリーンマスクを準備しておく。すなわち、図１に概念的に示すように、基板をＡ、Ｂ、Ｃ・・・の複数のグループにグループ分けし、グループごとに適正化したスクリーンマスクＡ、Ｂ、Ｃ・・・を準備しておく。
そして、印刷装置１は、実物基板の属するグループに対応するスクリーンマスクを用いてスクリーン印刷を実行する。すなわち、印刷装置１では、基板の属するグループ情報（以下「基板所属グループ情報」という。）に基づいて、実物基板ごとに適切なスクリーンマスクを選択してスクリーン印刷を実行する。
この基板所属グループ情報は、直接又は管理コンピュータ８を経由して印刷装置１に伝達され、基板に印字されている識別番号、バーコード、当該電子部品実装システム上の処理順序等から、実物基板と一対一で対応可能である。また、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データについても、基板に印字されている識別番号、バーコード、当該電子部品実装システム上の処理順序等から、実物基板と一対一で対応可能である。
印刷装置１又は管理コンピュータ８は、この基板所属グループ情報に基づいて、実物基板の属するグループに対応するスクリーンマスクを自動的に選択する機能を付加的に備えることができる。この機能は、図１に概念的に示すように基板のグループとスクリーンマスクとの対応関係のデータと、基板所属グループ情報があれば実現可能である。なお、前記の基板のグループとスクリーンマスクとの対応関係のデータは、基板所属グループ情報に含めることができる。
さらに、印刷装置１又は管理コンピュータ８は、実物基板の属するグループに対応する適切なスクリーンマスクが印刷装置１に装着されているか否かを確認する機能、及び適切でない場合に警告を発する機能を付加的に備えることができる。これらの機能は、印刷装置１に実際に装着されているスクリーンマスクを識別する手段があれば実現可能である。
図１に戻って、印刷検査装置２は半田印刷後の基板における印刷状態を検査する。そして、電子部品搭載装置３は、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データを直接又は管理コンピュータ８を経由して取得し、これら電極の位置データ及び電極の位置補正データに基づいて、半田が印刷された基板に電子部品を実装する。
本実施形態において電子部品搭載装置３は搭載ヘッドを備え、この搭載ヘッドによって電子部品の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に搭載する。このとき、電子部品搭載装置３では、実測した各電極の位置データ及び各電極の位置補正データから得られる実物基板上の各電極位置と設計上の各電極位置との位置ズレを修正するように、基板に対する搭載ヘッドの相対的位置を調整する。すなわち、電子部品搭載装置３では、前記位置ズレを表す数値データを修正するためのフィードフォワード処理を行う。なお、本実施形態の電子部品搭載装置３では搭載ヘッドにより電子部品を１個ずつ搭載できるので、前記位置ズレを表す数値データは搭載する電子部品ごとに求め、電子部品ごとにその位置ズレを表す数値データを修正するためのフィードフォワード処理を行うことができる。
次に、搭載状態検査装置４は電子部品搭載後の基板上における電子部品の有無や位置ズレを検査する。リフロー装置５は電子部品搭載後の基板を加熱して、電子部品を基板に半田接合する。そして、実装状態検査装置６は、半田接合後の基板上における電子部品の実装状態を検査する。以上により実装基板が製造される。
このように本実施形態では、半田を印刷したり電子部品を搭載したりする基準として実測した電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる電極の位置補正データを用いるので、半田印刷や電子部品搭載を正確に実行でき、実装品質の悪化や実装不良の発生を抑制することができる。
また本実施形態では、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データに基づいて基板をグループ分けし、その基板のグループごとに適切な（適合性の高い）スクリーンマスクを選択することができるので、スクリーン印刷による半田の印刷品質を従来技術に対して向上させることができる。また、グループ分けするクループ数を増やしてスクリーンマスクのバリエーション（種類）を増やすことで、より適合性の高いスクリーンマスクを選択できるようになり、印刷品質が向上するとともに、対応できる基板数が増え結果的に歩留まりも上昇する。
なお本実施形態では、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データを印刷装置と電子部品搭載装置の両方に提供するようにしたが、いずれか一方にのみ提供するようにしてもよい。ただし、実装品質の悪化や実装不良の発生をより確実に抑制する点からは、これら電極の位置データ及び電極の位置補正データは印刷装置と電子部品搭載装置の両方に提供することが好ましい。
また本実施形態では、電極の位置データを予め電子部品実装システム外（電子部品実装システムの前工程である基板製造工程）で取得し、これを電子部品実装システムに伝達するようにしたが、電極の位置データは、電子部品実装システム内で取得することもできる。すなわち、電子部品実装システム内において印刷装置１の上流に、基板の電極位置を測定する装置（電極位置測定装置）を設置することもできる。この場合、基板の伸縮状態を予測するために使用する基板の管理情報としては、基板が電極位置測定装置から印刷装置１又は電子部品搭載装置３に至るまでの保管・輸送（移送）情報等が挙げられる。
さらに本実施形態では印刷装置１としてスクリーンマスクを用いてスクリーン印刷を行うスクリーン印刷装置を使用したが、スクリーン印刷装置には限定されず、例えば塗布ヘッドを備える塗布印刷装置を使用することもできる。この場合、前述の搭載ヘッドを備える電子部品搭載装置３の場合と同様に、実測した各電極の位置データ及び各電極の位置補正データから得られる実物基板上の各電極位置と設計上の各電極位置との位置ズレを修正するように、基板に対する塗布ヘッドの相対的位置を調整する。すなわち、塗布印刷装置では、前記位置ズレを表す数値データを修正するためのフィードフォワード処理を行う。
１ 印刷装置
２ 印刷検査装置
３ 電子部品搭載装置
４ 搭載状態検査装置
５ リフロー装置
６ 実装状態検査装置
７ 通信ネットワーク
８ 管理コンピュータ
２ 印刷検査装置
３ 電子部品搭載装置
４ 搭載状態検査装置
５ リフロー装置
６ 実装状態検査装置
７ 通信ネットワーク
８ 管理コンピュータ
Claims (3)
- 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、前記半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置とを備え、
前記印刷装置及び／又は前記電子部品搭載装置は、実測した前記電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる前記電極の位置補正データに基づいて、半田を印刷及び／又は電子部品を搭載することを特徴とする電子部品実装システム。 - 前記印刷装置は、スクリーンマスクを用いてスクリーン印刷を行うスクリーン印刷装置であり、
実測した前記電極の位置データ及び前記電極の位置補正データに基づいて、基板をグループ分けする機能を備えるとともに、基板のグループに対応させたスクリーンマスクを備え、
前記スクリーン印刷装置は、その基板の属するグループに対応するスクリーンマスクを用いてスクリーン印刷を実行する、請求項１に記載の電子部品実装システム。 - 前記電極の位置データは、予め電子部品実装システム外で取得され、前記印刷装置及び／又は前記電子部品搭載装置に送信される、請求項１又は２に記載の電子部品実装システム。
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