JP2018182070A - 部品実装システム及び接着剤検査装置 - Google Patents

部品実装システム及び接着剤検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】歩留まりの向上等を図ることができる部品実装システム等を提供する。【解決手段】部品実装システム１３は、基板上に印刷された半田に対して所定の電極部を具備してなる電子部品を搭載する第一部品搭載機４２、及び／又は、接着剤を検査するための検査装置４１を備える。第一部品搭載機４２は、半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する接着剤によって固定される電子部品に関し、目標搭載高さを、設計データに基づく理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも前記半田の溶融に伴う前記電子部品の沈み込み分だけ低い高さとする。検査装置４１は、半田の量に関わらず、接着剤の高さが、設計データに基づく電子部品の理想的な搭載高さ等である否かを判定することで、接着剤の良否を判定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント基板等に代表される基板に電子部品を搭載するための部品実装システム、及び、基板に塗布された接着剤を検査するための接着剤検査装置に関する。
一般に、プリント基板上に電子部品を実装する場合、まずプリント基板上に配設された電極パターン上にクリーム半田が印刷される。次いで、プリント基板を所定のリフロー炉に通す際などに電子部品が脱落してしまうことを防止すべく、プリント基板上に熱硬化性の接着剤が塗布される。接着剤の塗布は、通常、プリント基板の両面に電子部品を実装する場合に行われる。そして、接着剤の塗布後、クリーム半田が印刷されたプリント基板に対し、クリーム半田の粘性に基づいて電子部品が仮止めされる。このとき、接着剤による固定対象となる電子部品は、接着剤に接触した状態とされる。
電子部品の搭載後、プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることで半田付けが行われる。一般に電子部品は、複数の電極部（電極やリード）を備えており、各電極部はそれぞれ異なるクリーム半田に対して接合される。また、リフロー工程を経ることで、接着剤が硬化し、電子部品が強固に固定される。
リフロー工程の前段階では、クリーム半田の印刷状態に関する検査が行われる。昨今では、クリーム半田を検査する半田検査装置と、当該半田検査装置により得られた情報に基づき、電子部品の搭載位置を補正する部品搭載機とを備えた部品実装システムが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
この部品実装システムでは、半田検査装置により、クリーム半田の三次元計測が行われた上で計測結果に基づきクリーム半田が検査される。また、半田検査装置から、三次元計測により得られたクリーム半田の平面的な位置情報と、所定の検査対象面（例えば、検査対象となるクリーム半田が印刷されたプリント基板の面）に垂直な高さ方向の位置情報とが部品搭載機へと出力される。部品搭載機は、入力された情報に基づき搭載位置を補正した上で、電子部品を搭載する。例えば、実際に印刷されたクリーム半田の高さが、設計データ上における理想的なクリーム半田の高さよりも大きいような場合、部品搭載機は、設計データ上における理想的な搭載高さよりも高い位置に電子部品を搭載する。
特開２００６−３１３１００号公報
しかしながら、接着剤の硬化温度がクリーム半田の溶融温度よりも低い場合、クリーム半田が溶融して濡れ広がる前に、接着剤が硬化して電子部品が固定される。そのため、上述した部品実装システムにより、クリーム半田の高さ変動に合わせて電子部品の搭載高さを補正した場合、接着剤の硬化に伴い、電子部品は、補正された高さ位置にて固定された状態となってしまう。従って、電子部品を理想的な搭載高さよりも高い位置に搭載した場合には、電子部品が通常配置位置から突出した状態となってしまい、寸法不良が生じてしまうおそれがある。また、基板の電極パターンから電子部品の電極部が離れてしまい、半田付け不良が生じてしまうおそれがある。寸法不良や半田付け不良が生じてしまうと、歩留まりの低下を招いてしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩留まりの向上等を図ることができる部品実装システム等を提供することにある。
以下、上記目的を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。
手段１．基板上に印刷された半田に対して所定の電極部を具備してなる電子部品を搭載する部品搭載機を有するとともに、前記基板に対し、熱硬化性の接着剤を利用して前記電子部品を固定するように構成された部品実装システムであって、
前記半田に対し所定の光を照射する照射手段と、
少なくとも前記照射手段から光の照射された前記半田を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記半田の三次元計測を行う三次元計測手段と、
前記三次元計測手段による計測結果に基づき、前記半田の良否を判定する半田良否判定手段と、
前記三次元計測手段による計測結果に基づく、前記基板における前記接着剤が塗布された面と垂直な高さ方向に沿った前記半田の高さ関連情報を含む情報を出力する出力手段とを備えた半田検査装置を有し、
前記部品搭載機は、前記出力手段から入力された前記情報に基づき、少なくとも前記垂直な高さ方向に沿った前記電子部品の目標搭載高さを設定可能な搭載高さ設定手段を有するとともに、当該搭載高さ設定手段により設定された前記目標搭載高さに前記電子部品を搭載するように構成されており、
前記搭載高さ設定手段は、前記半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する前記接着剤によって固定される前記電子部品に関し、前記目標搭載高さを、設計データに基づく理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも前記半田の溶融に伴う前記電子部品の沈み込み分だけ低い高さに設定するように構成されていることを特徴とする部品実装システム。
尚、「設計データに基づく理想的な搭載高さ」とあるのは、設計データにおいて予め設定された基板に対する電子部品の搭載高さをいう（以下、同様）。
上記手段１によれば、部品搭載機は、三次元計測手段による半田の計測結果に基づき電子部品の目標搭載高さを設定可能な搭載高さ設定手段を有しており、設定された目標搭載高さに電子部品を搭載する。従って、半田の形成状態に合わせたより適切な位置に電子部品を配置することができる。例えば、半田の溶融温度よりも高い温度で硬化する接着剤によって固定される電子部品を、実際の半田の高さに対応した搭載高さに配置することができる。
このように部品搭載機は電子部品の搭載高さを適宜変更可能である一方、上記手段１によれば、搭載高さ設定手段は、半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する接着剤によって固定される電子部品に関しては、目標搭載高さを、設計データに基づく理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも半田の溶融に伴う電子部品の沈み込み分だけ低い高さとする。すなわち、半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する接着剤によって固定される電子部品の目標搭載高さは、半田の量（高さ）に関わらず、理想的な搭載高さなどとされる。従って、半田の溶融前に接着剤が硬化して電子部品が固定されたときに、当該電子部品は、通常配置位置（理想的な搭載高さ）又はこれよりも低い位置に配置された状態となる。これにより、電子部品が通常配置位置から突出した状態で固定されてしまい、寸法不良が発生してしまうことをより確実に防止できる。さらに、電子部品の電極部（半田上に配置される電極やリード）と基板側の電極（電極パターン、ランド）とをより確実に電気的に接触させることができ、半田付け不良の発生をより確実に防止することができる。これらの結果、歩留まりの向上を図ることができる。
尚、目標搭載高さを、理想的な搭載高さよりも半田の溶融に伴う電子部品の沈み込み分だけ低い高さとした場合には、半田の溶融前に接着剤が硬化したときに、この硬化した接着剤によって、半田の溶融に伴う沈み込み量を考慮したより適切な位置にて電子部品を固定することができる。従って、電子部品の電極部と基板側の電極とを一層確実に電気的に接触させることができ、歩留まりの一層の向上を図ることができる。
手段２．基板上に印刷された半田に対して所定の電極部を具備してなる電子部品を搭載する部品搭載機を有するとともに、前記基板に対し、熱硬化性の接着剤を利用して前記電子部品を固定するように構成された部品実装システムであって、
前記部品搭載機は、前記半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する前記接着剤によって固定される前記電子部品に関し、前記基板における前記接着剤が塗布された面と垂直な高さ方向に沿った目標搭載高さを、設計データに基づく理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも前記半田の溶融に伴う前記電子部品の沈み込み分だけ低い高さとし、前記電子部品を前記目標搭載高さに搭載するように構成されていることを特徴とする部品実装システム。
上記手段２によれば、部品搭載機は、半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する接着剤によって固定される電子部品に関しては、目標搭載高さを、設計データに基づく理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも半田の溶融に伴う電子部品の沈み込み分だけ低い高さとする。すなわち、半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する接着剤によって固定される電子部品の目標搭載高さは、半田の量（高さ）に関わらず、理想的な搭載高さなどとされる。そして、部品搭載機は、目標搭載高さに電子部品を搭載する。従って、半田の溶融前に接着剤が硬化して電子部品が固定されたときに、当該電子部品は、通常配置位置（理想的な搭載高さ）又はこれよりも低い位置に配置された状態となる。これにより、電子部品が通常配置位置から突出した状態で固定されてしまい、寸法不良が発生してしまうことをより確実に防止できる。さらに、電子部品の電極部（半田上に配置される電極やリード）と基板側の電極（電極パターン、ランド）とをより確実に電気的に接触させることができ、半田付け不良の発生をより確実に防止することができる。これらの結果、歩留まりの向上を図ることができる。
尚、目標搭載高さを、理想的な搭載高さよりも半田の溶融に伴う電子部品の沈み込み分だけ低い高さとした場合には、半田の溶融前に接着剤が硬化したときに、この硬化した接着剤によって、半田の溶融に伴う沈み込み量を考慮したより適切な位置にて電子部品を固定することができる。従って、電子部品の電極部と基板側の電極とを一層確実に電気的に接触させることができ、歩留まりの一層の向上を図ることができる。
手段３．前記基板に対する前記接着剤の高さを計測する接着剤高さ計測手段と、
前記接着剤高さ計測手段により計測された前記接着剤の高さに基づき、前記接着剤の良否を判定する接着剤良否判定手段とを備えた接着剤検査装置を有し、
前記接着剤良否判定手段による判定対象となる前記接着剤を判定対象接着剤とし、当該判定対象接着剤による固定対象となる前記電子部品を固定対象電子部品としたとき、
前記接着剤良否判定手段は、前記固定対象電子部品が搭載される前記半田の量に関わらず、前記判定対象接着剤の高さが、前記固定対象電子部品の目標搭載高さに基づく所定の検査基準高さである否かを判定することで、前記判定対象接着剤の良否を判定することを特徴とする手段１又は２に記載の部品実装システム。
尚、「検査基準高さ」とあるのは、設計データにおける電子部品の理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも半田の溶融に伴う電子部品の沈み込み分だけ低い高さに基づくものであり、電子部品を目標搭載高さに搭載した場合に、当該電子部品と接着剤とが接触する部位の高さということができる。また、検査基準高さは、通常、厳密な１の数値で定められるものではなく、例えば、所定の下限値以上や所定の下限値から所定の上限値までの間など、ある程度の幅を持った数値範囲で定められる（以下、同様）。
リフロー工程の前段階に、接着剤の塗布状態に関する検査を行うことがある。ここで、接着剤の検査手法に対し、半田の高さに応じて電子部品の搭載高さを補正するという部品実装システムの技術思想を適用することが考えられる。具体的には、接着剤の高さに関する検査基準として用いる検査基準高さを、半田の量（高さ）に基づいて変更し、変更された検査基準高さを用いて、接着剤の高さを検査するという手法が考えられる。
しかしながら、このような検査手法では、半田が多量である（半田が高い）場合に、より高い検査基準高さが設定されることとなる。そのため、電子部品の固定等の面で実際には接着剤に問題がないにも関わらず、高さが足りないことを理由に接着剤が不良と判定される蓋然性が高まってしまうおそれがある。その結果、本来であれば良と判定されるべきものが不良と判定されやすくなってしまい、歩留まりの低下を招いてしまうことが考えられる。
この点、上記手段３によれば、半田の量に関わらず、判定対象接着剤の高さが、固定対象電子部品の目標搭載高さに基づく所定の検査基準高さであるか否かを判定することで、判定対象接着剤が検査される。すなわち、半田の量（高さなど）の大小で変化することがない検査基準高さに基づき、判定対象接着剤が検査される。従って、半田の量（高さ）の大小に応じて検査基準高さを変動させる場合と比較して、電子部品の固定等の面で実際には接着剤に問題がないにも関わらず、高さが足りないことを理由に接着剤が不良と判定されるという事態をより生じにくくすることができる。その結果、良判定されるべき接着剤をより正確に良判定することが可能となり、歩留まりの向上を一層図ることができる。
また、上記手段３によれば、検査基準高さが固定対象電子部品の目標搭載高さに基づくものであるため、固定対象電子部品の搭載高さに則して接着剤を検査することができる。その結果、接着剤の良否を一層正確に判定することができる。
手段４．前記検査基準高さは、前記固定対象電子部品の有する前記電極部と、当該固定対象電子部品の底面との高さの差を考慮して決定されることを特徴とする手段３に記載の部品実装システム。
上記手段４によれば、検査基準高さは、固定対象電子部品の有する電極部と、固定対象電子部品の底面との高さの差を考慮して決定される。例えば、電極部のうち半田に接触する部位と前記底面との高さの差に基づき、検査基準高さが決定される。従って、電子部品の詳細な形状を踏まえずとも、判定対象接着剤が固定対象電子部品の底面と接触するか否か、つまり、固定対象電子部品を接着剤で固定できるか否かについてより正確に検査を行うことができる。これにより、比較的容易な手法によって接着剤の良否を一層正確に判定することができ、歩留まりの更なる向上を図ることができる。
手段５．基板の表面及び裏面のうちの少なくとも一方の面に対し電子部品を固定するための熱硬化性の接着剤を塗布した後であって、前記基板上に印刷された半田に対して前記電子部品を搭載する前に、前記接着剤の検査を行う接着剤検査装置であって、
前記基板に対する前記接着剤の高さを計測する接着剤高さ計測手段と、
前記接着剤高さ計測手段により計測された前記接着剤の高さに基づき、前記接着剤の良否を判定する接着剤良否判定手段とを備え、
前記接着剤良否判定手段による判定対象となる前記接着剤を判定対象接着剤とし、当該判定対象接着剤による固定対象となる前記電子部品を固定対象電子部品としたとき、
前記接着剤良否判定手段は、前記固定対象電子部品が搭載される前記半田の量に関わらず、前記判定対象接着剤の高さが、設計データに基づく前記固定対象電子部品の理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも前記半田の溶融に伴う前記固定対象電子部品の沈み込み分だけ低い高さに基づく所定の検査基準高さである否かを判定することで、前記判定対象接着剤の良否を判定することを特徴とする接着剤検査装置。
上記手段５によれば、半田の量に関わらず、判定対象接着剤の高さが、設計データ上の固定対象電子部品の理想的な搭載高さ等に基づく所定の検査基準高さであるか否かを判定することで、判定対象接着剤が検査される。すなわち、半田の量（高さなど）の大小で変化することがない検査基準高さに基づき、判定対象接着剤が検査される。従って、半田の量（高さ）の大小に応じて検査基準高さを変化させる場合と比較して、固定対象電子部品の固定等の面で実際には接着剤に問題がないにも関わらず、高さが足りないことを理由に接着剤が不良と判定されるという事態をより生じにくくすることができる。その結果、良判定されるべき接着剤をより正確に良判定することが可能となり、歩留まりの向上を一層図ることができる。
尚、上記手段５は、検査対象接着剤の硬化温度が、固定対象電子部品を固定するための半田の溶融温度よりも低い場合に好適に用いられる。この場合には、上記手段１等のように、部品搭載機による固定対象電子部品の目標搭載高さを、設計データに基づく固定対象電子部品の理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも半田の溶融に伴う固定対象電子部品の沈み込み分だけ低い高さとすることが有効となる。そして、このように目標搭載高さを設定したときに、上記手段５によれば、固定対象電子部品の搭載高さに則して接着剤を検査することができ、接着剤の良否を一層正確に判定することができる。
手段６．前記検査基準高さは、前記固定対象電子部品の有する電極部と、当該固定対象電子部品の底面との高さの差を考慮して決定されることを特徴とする手段５に記載の接着剤検査装置。
上記手段６によれば、上記手段４と同様の作用効果が奏されることとなる。
製造システムの概略構成を示すブロック図である。 実装基板の概略構成を示す部分拡大平面図である。 実装基板の概略構成を示す部分拡大断面図である。 部品実装システムの概略構成を示すブロック図である。 印刷状態及び塗布状態検査装置の概略構成を示す模式図である。 半田の高低によって電子部品の搭載高さが変化しないことを示すための部分拡大断面図である。 半田の高低によって電子部品の搭載高さが変化しないことを示すための部分拡大断面図である。
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、プリント基板等の基板に対し電子部品等が実装されてなる実装基板を製造するための製造システム１０の概略構成を示すブロック図である。図２は、実装基板１の一部を示す部分拡大平面図であり、図３は、実装基板１の一部を示す部分拡大断面図である。
まず、実装基板１の構成について説明する。図２，３に示すように、実装基板１は、導電性を有する複数の電極パターン３が配設された平板状の基板２を有している。電極パターン３上には、粘性を有するクリーム半田（以下、「半田」と称す）４が印刷されている。尚、図３等では、電極パターン３などを極端に厚い状態で示している。
半田４としては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系のＳｎ−３．０Ａｇ−０．５ＣｕやＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ系のＳｎ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−Ｚｎ系のＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉ、及び、Ｓｎ−Ｐｂ系のＳｎ６７％−Ｐｂ３７％などが用いられる。
尚、参考として、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ又はＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕからなる半田４の溶融温度（融点）はそれぞれ約２１７℃であり、Ｓｎ−０．７Ｃｕからなる半田４の溶融温度（融点）は約２２７℃である。また、Ｓｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉからなる半田４の溶融温度（融点）は約１８７〜１９６℃であり、Ｓｎ６７％−Ｐｂ３７％からなる半田４の溶融温度（融点）は約１８３℃である。
また、実装基板１は、半田４に搭載されたチップ等の電子部品５を複数備えている。各電子部品５は、電極やリードにより構成された電極部６をそれぞれ複数備えており、各電極部６がそれぞれ所定の半田４に対して接合されている。そして、半田４を介して電極部６及び電極パターン３が電気的に接続された状態となっている。
加えて、電子部品５は、半田４によって固定された状態となっているが、本実施形態では、固定状態をより強固なものとすべく、複数の電子部品５のうち特に脱落が懸念されるもの（例えば、重量が比較的大きなものなど）は、基板２に塗布された接着剤７により固定された状態となっている。接着剤７は、熱硬化性を有する絶縁性の接着剤である。
尚、接着剤７の硬化温度は、半田４の溶融温度に比べて低い場合と高い場合とがあり、後述する部品実装システム１３では、それぞれの場合で異なる手法を用いて、電子部品５の搭載高さを設定する。この点については後に詳述する。
次に、実装基板１を製造するための製造システム１０について説明する。図１に示すように、製造システム１０は、基板２の移送ラインに沿って、その上流側（図の左上側）から順に、第一半田印刷装置１１、接着剤塗布装置１２、部品実装システム１３及び第一リフロー装置１４を備えている。
第一半田印刷装置１１は、基板２の電極パターン３上に所定量の半田４を印刷するためのものである。より詳しくは、第一半田印刷装置１１は、電極パターン３に対応する位置に複数の孔が形成されたメタルスクリーン（図示せず）を備えており、当該メタルスクリーンを用いて基板２に対し半田４をスクリーン印刷する。
接着剤塗布装置１２は、基板２の所定箇所（例えば、所定の電子部品５の配置予定箇所）に所定量の接着剤７を塗布するためのものである。接着剤塗布装置１２は、例えば、Ｘ−Ｙ方向に移動可能なノズルヘッド（図示せず）を備えており、当該ノズルヘッドから接着剤７を吐出することで基板２に対し接着剤７を塗布する。
部品実装システム１３は、印刷された半田４及び塗布された接着剤７を検査するための印刷状態及び塗布状態検査装置４１（以下、単に「検査装置４１」と称することがある）と、分岐装置３７と、電子部品５を搭載するための第一部品搭載機４２とを備えている。本実施形態において、検査装置４１は、半田検査装置及び接着剤検査装置に相当する。また、本実施形態において、第一部品搭載機４２は、部品搭載機に相当する。部品実装システム１３の詳細については後に説明する。
第一リフロー装置１４は、半田４を加熱溶融させるとともに、接着剤７を加熱硬化させるためのものである。第一リフロー装置１４によるリフロー工程を経た基板２においては、半田４によって電極パターン３と電極部６とが電気的に接触した状態にされるとともに、接着剤７によって電子部品５が強固に固定された状態となる。
また、部品実装システム１３の下流側には、実装された電子部品５の状態を検査するための第一実装状態検査装置２１が設けられている。さらに、第一リフロー装置１４の下流側には、半田付け状態が適切になされているか否かを検査するための第一半田付け状態検査装置２２が設けられている。
加えて、第一実装状態検査装置２１と第一リフロー装置１４との間、及び、第一半田付け状態検査装置２２と後述する基板反転装置１５との間には、分岐装置３１，３２が設けられている。分岐装置３１，３２は、その直上流に位置する検査装置２１，２２により良判定された基板２を下流側へ案内し、一方、その直上流に位置する検査装置２１，２２にて不良判定された基板２を図示しない所定の不良品貯留部へと案内する。
上述した第一半田印刷装置１１や接着剤塗布装置１２等の各装置は、それぞれ基板２の表面やこの表面に設けられた半田４等に対する各種処理を担当する。
基板２の表面等に対する処理が行われた基板２は、分岐装置３２から基板反転装置１５へと案内される。基板反転装置１５は、上流側から搬送されてきた基板２を表裏反転させる装置である。これにより、基板２における電子部品５の実装された面が下向きとなるが、脱落が懸念される電子部品５は接着剤７によって固定された状態となっているため、電子部品５が脱落することはほとんどない。
裏表反転された基板２は、基板反転装置１５から、基板２の裏面や当該裏面に設けられた半田４等に対する処理を行うための各種装置側へと案内される。製造システム１０は、基板反転装置１５よりも下流側に、第二半田印刷装置１６、第二部品搭載機１７及び第二リフロー装置１８を備えている。
第二半田印刷装置１６は、第一半田印刷装置１１と同様の機能を有し、第二リフロー装置１８は、第一リフロー装置１４と同様の機能を有するものである。また、第二部品搭載機１７は、第一部品搭載機４２とほぼ同様の機能を有するものであり、例えば、次述する印刷状態検査装置２３から入力された半田４に係る計測結果に基づき、搭載位置を補正した上で電子部品５を搭載する。
第二半田印刷装置１６の下流側には、印刷状態検査装置２３が設けられ、第二部品搭載機１７の下流側には、第二実装状態検査装置２４が設けられている。印刷状態検査装置２３は、検査装置４１における半田４の検査機能に相当する機能と、検査装置４１における半田４に係る計測結果の出力機能に相当する機能とを有するものである。第二実装状態検査装置２４は、第一実装状態検査装置２１と同様の機能を有するものである。
さらに、第二リフロー装置１８の下流側には、第二半田付け状態検査装置２５及び電気的導通検査装置２６が設けられている。第二半田付け状態検査装置２５は、第一半田付け状態検査装置２２と同様の機能を有するものである。電気的導通検査装置２６は、半田付け後の電気的導通が適切に確保されているか否かを検査するためのものである。
さらに、各検査装置２３，２４，２５，２６の直下流には、分岐装置３３，３４，３５，３６が設けられている。分岐装置３３〜３６は、その直上流に位置する検査装置２３〜２６により良判定された基板２を下流側へ案内し、一方、その直上流に位置する検査装置２３〜２６にて不良判定された基板２を図示しない所定の不良品貯留部へと案内する。尚、電気的導通検査装置２６によって良判定された基板２（すなわち実装基板１）は、良品取出部２７へと案内される。そして、最終的に得られた実装基板１が、良品取出部２７から取出される。
次いで、部品実装システム１３について説明する。部品実装システム１３は、図４に示すように、検査装置４１及び第一部品搭載機４２を備えている。
まず、検査装置４１について説明する。検査装置４１は、接着剤塗布装置１２の下流側に設けられており、半田４の印刷位置、高さ、量等に関する検査と、接着剤７の塗布位置、高さ、量等に関する検査とを行うためのものである。
図５は、本実施形態における検査装置４１を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、検査装置４１は、載置台５１、照射手段としての照明装置５２、撮像手段としてのＣＣＤカメラ５３及び制御装置６１を備えている。
載置台５１は、基板２を載置するための台であり、載置台５１には、モータ５６，５７が設けられている。該モータ５６，５７が制御装置５５により駆動制御されることによって、載置台５１上に載置された基板２が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へ移動させられるようになっている。
照明装置５２は、基板２の表面（上面）の少なくとも半田４及び接着剤７に対し斜め上方から所定の光成分パターンを照射する。
ＣＣＤカメラ５３は、基板２等を反射した光に感度を有するものであり、少なくとも光成分パターンが照射された半田４及び接着剤７を撮像する。撮像により得られた画像（画像データ）は、制御装置６１へと入力される。
図４に戻り、制御装置６１の電気的構成について説明する。制御装置６１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶媒体、Ｉ／Ｏなどを備えるコンピュータシステムにより構成されている。制御装置６１は、検査装置４１全体の制御を司るものであり、検査装置４１内における各種制御や画像処理、演算処理を実施する。
制御装置６１は、設計データ記憶部６２、検査用情報記憶部６３、三次元計測手段及び接着剤高さ計測手段としての三次元計測部６４、計測結果記憶部６５、半田良否判定手段及び接着剤良否判定手段としての判定処理部６６及び出力手段としての出力部６７を備えている。
設計データ記憶部６２は、ＲＡＭやハードディスクなどにより構成されており、設計データ記憶部６２には、予め実装基板１に関する設計データが記憶されている。
設計データには、基板２上の電極パターン３の位置や大きさ、半田４の印刷予定位置、理想的な印刷状態における半田４のサイズ（例えば、半田４の辺の長さ、高さ、面積、輪郭長、対角線の長さ、体積等）、接着剤７の塗布予定位置、理想的な塗布状態における接着剤７のサイズ（例えば、接着剤７の面積、高さ、輪郭長、体積等）、配置予定位置や電極部６の構成などの電子部品５に関する各種情報、及び、基板２の大きさなどが含まれる。尚、電極部６の構成に係るデータには、電極部６（例えば、電極部６における最も底の部位など）と電子部品５の底面との高さの差に関する情報が含まれている。また、設計データには、電子部品５がどの半田４に対して搭載されるかについての情報や、どの電子部品５が接着剤７で固定されるかについての情報等が含まれている。
検査用情報記憶部６３は、半田４や接着剤７の検査に利用する検査用情報が予め記憶されたものである。検査用情報には、ＣＣＤカメラ５３から入力された画像に対し各種処理（例えば、二値化処理など）を施すための各種情報や検査で用いる数値情報が含まれている。検査で用いる数値情報としては、半田４や接着剤７の平面的な位置をチェックする際に利用される、各半田４及び各接着剤７で個別に定められた検査基準距離、及び、半田４や接着剤７の高さをチェックするために利用される、各半田４及び各接着剤７で個別に定められた検査基準高さなどを挙げることができる。
ここで、本実施形態における半田４及び接着剤７の検査基準高さは、所定の下限値から所定の上限値までの数値範囲で定められている。そして、特に接着剤７の検査基準高さは、設計データにおける、検査対象となる接着剤７（検査対象接着剤）により固定される電子部品５（固定対象電子部品）の理想的な搭載高さに基づき予め設定されている。詳述すると、接着剤７の検査基準高さは、設計データにおける、電子部品５（固定対象電子部品）の有する電極部６と、当該電子部品５の底面との高さの差ＨＤ（図３参照）を考慮して決定されている。例えば、差ＨＤが比較的大きな電子部品５を固定するための接着剤７の検査基準高さは、それぞれ比較的大きな下限値と上限値との間の数値範囲とされており、差ＨＤが比較的小さな電子部品５を固定するための接着剤７の検査基準高さは、それぞれ比較的小さな下限値と上限値との間の数値範囲とされている。尚、検査基準高さを、所定の下限値以上という数値範囲で定めてもよい。つまり、上限値を定めなくてもよい。
三次元計測部６４は、ＣＣＤカメラ５３により得られた画像に基づいて半田４や接着剤７の高さや体積などの三次元計測を行う。
計測結果記憶部６５は、例えば、ハードディスクなどによって構成されており、三次元計測部６４による計測結果を記憶する。
判定処理部６６は、検査用情報記憶部６３に記憶された検査用情報を用いて、三次元計測部６４により得られた計測結果に対する判定処理を行うことで、半田４及び接着剤７に関する良否を判定する。
出力部６７は、計測結果記憶部６５で記憶された計測結果に基づく情報を外部へ出力するものであり、本実施形態では、第一部品搭載機４２に対し計測結果に基づく情報を出力する。但し、検査装置４１により不良判定された基板２に係る計測結果に基づく情報は、第一部品搭載機４２へと出力されない。
また、制御装置６１には、入力装置７１及び表示装置７２が接続されている。
入力装置７１は、キーボードやマウス、あるいは、タッチパネルで構成されており、制御装置６１に対する情報の入力に用いられる。入力装置７１を介して、制御装置６１に記憶された設計データなどを適宜変更することが可能となっている。
表示装置７２は、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有し、制御装置６１に記憶された設計データ等の情報、ＣＣＤカメラ５３により得られた画像などを表示する。
上記のように構成された検査装置４１では、制御装置６１によって照明装置５２及びＣＣＤカメラ５３が制御されることにより、照明装置５２により半田４や接着剤７等へと光が照射された上で、ＣＣＤカメラ５３により半田４や接着剤７の撮像が行われる。この撮像は、予め設定された検査エリアの単位で行われる。
そして、ＣＣＤカメラ５３による撮像で得た画像に基づき、三次元計測部６４にて三次元計測が行われる。本実施形態では、三次元計測のために位相シフト法を採用している。これにより、印刷された半田４の平面的な位置、高さ（ピーク高さ、平均高さ）、体積値及び三次元形状と、塗布された接着剤７の平面的な位置、高さ（ピーク高さ、平均高さ）、体積値及び三次元形状とが計測される。尚、三次元計測に先立って、撮像で得た画像に対し所定の画像処理を行ってもよい。また、本実施形態では、半田４や接着剤７の高さとして、基板２における半田４や接着剤７が設けられた面（表面）と垂直な方向に沿った高さが計測される。
計測結果は、計測結果記憶部６５に記憶され、判定処理部６６による半田４及び接着剤７に係る検査処理に用いられる。
半田４に係る検査処理では、計測された半田４の平面的な位置と設計データにおける半田４の印刷予定位置とのずれ量が、半田４に関する前記検査基準距離内にあるか否かの判定処理が行われる。また、半田４の高さ（本実施形態では、ピーク高さ）が、半田４に関する前記検査基準高さであるか否か等の判定処理も行われる。そして、平面的な位置及び高さがそれぞれ適正であれば良と判定され、平面的な位置及び高さの少なくとも一方が不適正であれば不良と判定される。尚、半田４の検査項目は適宜変更可能であり、例えば、半田４の三次元形状に基づく検査などを行ってもよい。また、半田４の平均高さを用いて、半田４の高さに関する検査を行ってもよい。
接着剤７に係る検査処理では、塗布された接着剤７の平面的な位置と予め設定された理想的な接着剤７の平面的な位置とのずれ量が、接着剤７に関する前記検査基準内にあるか否かの判定処理が行われる。
また、接着剤７に係る検査処理には、計測された接着剤７の高さ（本実施形態では、ピーク高さ）が、接着剤７に関する検査基準高さであるか否かを判定することで、接着剤７の良否を判定する処理が含まれる。ここで、接着剤７に関する検査基準高さは、検査対象となる接着剤７（検査対象接着剤）により固定される電子部品５（固定対象電子部品）が搭載される半田４の量（高さ）の大小によっては変動しない。従って、各接着剤７は、接着剤７毎に定められた常に一定の検査基準高さを用いて良否が判定される。尚、接着剤７の検査項目は適宜変更可能であり、例えば、接着剤７の三次元形状に基づく検査などを行ってもよい。また、接着剤７の平均高さを用いて、接着剤７の高さに関する検査を行ってもよい。
上記のような撮像及び検査が、モータ５６，５７によって載置台５１を移動させることによって上記検査エリアの単位で行われ、基板２表面（上面）全域に位置する半田４及び接着剤７がそれぞれ検査される。尚、特定の半田４及び接着剤７のみを検査対象としてもよい。
そして、検査装置４１による検査を経た基板２は、検査装置４１と第一部品搭載機４２との間に設けられた分岐装置３７へと移送される。検査装置４１にて半田４及び接着剤７がそれぞれ良と判定された基板２は、分岐装置３７により、その下流側の第一部品搭載機４２へ案内される。一方、検査装置４１にて半田４及び接着剤７の少なくとも一方が不良と判定された基板２は、分岐装置３７により、図示しない不良品貯留部へと案内される。
さらに、検査装置４１は、良判定された基板２について、計測結果記憶部６５に記憶された計測結果に基づく情報を、出力部６７を介して第一部品搭載機４２へ出力する。具体的には、電子部品５毎に、半田４の印刷予定位置から実際の印刷位置までの位置ずれ情報（二次元方向の情報）と、半田４の高さ情報（ピーク高さ、平均高さ）、体積値情報、及び、三次元形状情報を含む高さ関連情報（基板２の表面に垂直な高さ方向の情報）とを出力する。
次いで、第一部品搭載機４２について説明する。第一部品搭載機４２は、所定の搭載ヘッド（図示せず）を有しており、この搭載ヘッドによって電子部品５をピックアップした上で、印刷された半田４の粘性を利用して基板２へ当該電子部品５を搭載する。第一部品搭載機４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えてなるコンピュータを有しており、実装基板１に関する設計データが予め入力されている。
設計データには、電子部品５の目標搭載位置に関する情報が含まれている。目標搭載位置に関する情報には、少なくとも、Ｘ−Ｙ平面における電子部品５の理想的な目標搭載位置、及び、基板２の表面と直交する高さ方向（Ｚ方向）に沿った電子部品５の理想的な目標搭載高さが含まれている。
また、第一部品搭載機４２には、設計データとして、リフロー工程後における電子部品５の想定沈み込み量なども記憶されている。本実施形態において、電子部品５の想定沈み込み量は、理想的な状態で印刷された半田４に対し、理想的な搭載位置で電子部品５を搭載したときに生じる沈み込み量の想定値であり、予め計算（シミュレーション）などによって求められている。尚、複数の実装基板１を試作して、実際に生じた沈み込み量を予め計測しておき、計測した沈み込み量に基づく値（例えば、平均値や中央値など）を想定沈み込み量としてもよい。
さらに、第一部品搭載機４２は、搭載高さ設定手段としての搭載位置設定部４２ａを備えている。搭載位置設定部４２ａは、出力部６７から入力された計測結果に基づき、電子部品５の目標搭載位置を設定する。本実施形態における目標搭載位置には、少なくとも高さ方向（Ｚ方向）に沿った電子部品５の目標搭載高さが含まれている。尚、目標搭載位置に、電子部品５の平面的な目標搭載位置が含まれていてもよい。
ここで、搭載位置設定部４２ａは、半田４の溶融温度と接着剤７の硬化温度との大小関係に応じて、電子部品５の目標搭載高さを次のように設定する。
すなわち、接着剤７の硬化温度が半田４の溶融温度よりも低い場合、搭載位置設定部４２ａは、電子部品５の目標搭載高さを、設計データにおける電子部品５の理想的な搭載高さよりも半田４の溶融に伴う電子部品５の想定沈み込み量の分だけ低い高さに設定する。つまり、搭載位置設定部４２ａは、接着剤７の硬化温度が半田４の溶融温度よりも低い場合、計測結果に基づく補正をすることなく、電子部品５の目標搭載高さを上記の高さに設定する。そのため、電子部品５の目標搭載高さは、当該電子部品５が搭載される半田４の量（高さ）の大小によって増減しない。
一方、接着剤７の硬化温度が半田４の溶融温度よりも高い場合、搭載位置設定部４２ａは、入力された計測結果に基づき、設計データにおける電子部品５の理想的な搭載高さを適宜補正したものを電子部品５の目標搭載高さとして設定する。
そして、第一部品搭載機４２は、搭載位置設定部４２ａにより設定された目標搭載高さに電子部品５を搭載する。
従って、接着剤７の硬化温度が半田４の溶融温度よりも低い場合、電子部品５は、半田４の量（高さ）の大小に関わらず、設計データに基づく電子部品５に関する理想的な搭載高さよりも半田４の溶融に伴う電子部品５の想定沈み込み量の分だけ低い位置に搭載される。そのため、図６及び図７に示すように、半田４の高さＨＳが適正範囲内で大小したとしても、この半田４に搭載される電子部品５の搭載高さＨＰは変動しない。
一方、接着剤７の硬化温度が半田４の溶融温度よりも高い場合、電子部品５は、半田４の量（高さ）に応じて適宜設定された目標搭載高さに搭載される。従って、例えば、入力された情報のうち高さ関連情報から把握された半田４の高さが半田４の理想的な高さよりも大きいとき、電子部品５は、基板２からより離れた上方側の位置に搭載される。一方、高さ関連情報から把握された半田４の高さが半田４の理想的な高さよりも小さいとき、電子部品５は、基板２に接近した下方側の位置に搭載される。
以上詳述したように、本実施形態によれば、第一部品搭載機４２は、三次元計測部６４による半田４の計測結果に基づき、電子部品５の目標搭載高さを設定可能な搭載位置設定部４２ａを有しており、設定された目標搭載高さに電子部品５を搭載することができる。従って、半田４の形成状態に合わせたより適切な位置に電子部品５を配置することができる。例えば、半田４の溶融温度よりも高い温度で硬化する接着剤７によって固定される電子部品５に関しては、実際の半田４の高さに対応した高さに搭載することができる。
一方、搭載位置設定部４２ａは、半田４の溶融温度よりも低い温度で硬化する接着剤７によって固定される電子部品５に関しては、目標搭載高さを、設計データに基づく理想的な搭載高さよりも半田４の溶融に伴う電子部品５の沈み込み量の分だけ低い高さとする。すなわち、半田４の溶融温度よりも低い温度で硬化する接着剤７によって固定される電子部品５の目標搭載高さは、半田４の量（高さ）に関わらず、上記の高さに設定される。従って、半田４の溶融前に接着剤７が硬化して電子部品５が固定されたときに、当該電子部品５は、通常配置位置（理想的な搭載高さ）よりも低い位置に配置された状態となる。これにより、電子部品５が通常配置位置から突出した状態で固定されてしまい、寸法不良が発生してしまうことをより確実に防止できる。さらに、電子部品５の電極部６と基板２の電極パターン３とをより確実に電気的に接触させることができ、半田付け不良の発生をより確実に防止することができる。これらの結果、歩留まりの向上を図ることができる。
特に本実施形態では、目標搭載高さが、理想的な搭載高さよりも半田の溶融に伴う電子部品の沈み込み分だけ低い高さとされているため、硬化した接着剤７によって、半田４の溶融に伴う沈み込み量を考慮したより適切な位置にて電子部品５を固定することができる。従って、電極部６と電極パターン３とを一層確実に電気的に接触させることができ、歩留まりの一層の向上を図ることができる。
また、半田４の量に関わらず、接着剤７の高さが、電子部品５の目標搭載高さに基づく所定の検査基準高さであるか否かを判定することで、接着剤７が検査される。すなわち、半田４の量（高さなど）の大小で変化することがない検査基準高さに基づき、接着剤７が検査される。従って、半田４の量（高さ）の大小に応じて検査基準高さを変動させる場合と比較して、電子部品５の固定等の面で実際には接着剤７に問題がないにも関わらず、高さが足りないことを理由に接着剤７が不良と判定されるという事態をより生じにくくすることができる。その結果、良判定されるべき接着剤７をより正確に良判定することが可能となり、歩留まりの向上を一層図ることができる。
加えて、検査基準高さは、電子部品５の目標搭載高さに基づくものであるため、電子部品５の搭載高さに則して接着剤７を検査することができる。その結果、接着剤７の良否を一層正確に判定することができる。
さらに、検査基準高さは、検査対象となる接着剤７で固定された電子部品５の電極部６と、当該電子部品５の底面との高さの差を考慮して決定される。従って、電子部品５の詳細な形状を踏まえずとも、接着剤７が電子部品５の底面と接触するか否か、つまり、電子部品５を接着剤７によって固定できるか否かについてより正確に検査を行うことができる。これにより、比較的容易な手法によって接着剤７の良否を一層正確に判定することができ、歩留まりの更なる向上を図ることができる。
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
（ａ）上記実施形態において、接着剤７の硬化温度が半田４の溶融温度よりも低い場合、電子部品５の目標搭載高さは、設計データにおける電子部品５の理想的な搭載高さよりも半田４の溶融に伴う電子部品５の想定沈み込み量の分だけ低い高さに設定されている。これに対し、接着剤７の硬化温度が半田４の溶融温度よりも低い場合、電子部品５の目標搭載高さが、設計データにおける電子部品５の理想的な搭載高さに設定されるように構成してもよい。
（ｂ）上記実施形態において、第一部品搭載機４２は、電子部品５の搭載高さを適宜変更可能とされているが、第一部品搭載機は、接着剤７の硬化温度が半田４の溶融温度よりも低いという条件下のみで用いられる場合、予め設定された一定高さに電子部品５を搭載するものであってもよい。このような第一部品搭載機は、常に、電子部品５の目標搭載高さを、設計データにおける電子部品５の理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも半田４の溶融に伴う電子部品５の想定沈み込み量の分だけ低い高さとする。尚、このような第一部品搭載機を用いる場合、検査装置４１や搭載位置設定部４２ａを設けなくてもよい。
（ｃ）上記実施形態では、高さ関連情報として、半田４の高さ、体積値及び三次元形状に関する情報を出力していたが、これらのうちの少なくとも１つの情報を出力するようにしてもよい。
（ｄ）上記実施形態では、半田４及び接着剤７の高さとして、ピーク高さ及び平均高さを出力していたが、いずれか１つのみを出力するようにしてもよい。
（ｅ）上記実施形態では、三次元計測方法として位相シフト法を採用しているが、他にも光切断法や、モアレ法、合焦法、共焦点法、空間コード法、格子縞投影法等といった各種三次元計測方法を採用することもできる。
２…基板、４…クリーム半田（半田）、５…電子部品、６…電極部、７…接着剤、１３…部品実装システム、４１…印刷状態及び塗布状態検査装置（半田検査装置、接着剤検査装置）、４２…第一部品搭載機（部品搭載機）、４２ａ…搭載位置設定部（搭載高さ設定手段）、５２…照明装置（照射手段）、５３…ＣＣＤカメラ（撮像手段）、６４…三次元計測部（三次元計測手段、接着剤高さ計測手段）、６６…判定処理部（半田良否判定手段、接着剤良否判定手段）、６７…出力部（出力手段）。

Claims (6)

  1. 基板上に印刷された半田に対して所定の電極部を具備してなる電子部品を搭載する部品搭載機を有するとともに、前記基板に対し、熱硬化性の接着剤を利用して前記電子部品を固定するように構成された部品実装システムであって、
    前記半田に対し所定の光を照射する照射手段と、
    少なくとも前記照射手段から光の照射された前記半田を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段による撮像に基づき、前記半田の三次元計測を行う三次元計測手段と、
    前記三次元計測手段による計測結果に基づき、前記半田の良否を判定する半田良否判定手段と、
    前記三次元計測手段による計測結果に基づく、前記基板における前記接着剤が塗布された面と垂直な高さ方向に沿った前記半田の高さ関連情報を含む情報を出力する出力手段とを備えた半田検査装置を有し、
    前記部品搭載機は、前記出力手段から入力された前記情報に基づき、少なくとも前記垂直な高さ方向に沿った前記電子部品の目標搭載高さを設定可能な搭載高さ設定手段を有するとともに、当該搭載高さ設定手段により設定された前記目標搭載高さに前記電子部品を搭載するように構成されており、
    前記搭載高さ設定手段は、前記半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する前記接着剤によって固定される前記電子部品に関し、前記目標搭載高さを、設計データに基づく理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも前記半田の溶融に伴う前記電子部品の沈み込み分だけ低い高さに設定するように構成されていることを特徴とする部品実装システム。
  2. 基板上に印刷された半田に対して所定の電極部を具備してなる電子部品を搭載する部品搭載機を有するとともに、前記基板に対し、熱硬化性の接着剤を利用して前記電子部品を固定するように構成された部品実装システムであって、
    前記部品搭載機は、前記半田の溶融温度よりも低い温度で硬化する前記接着剤によって固定される前記電子部品に関し、前記基板における前記接着剤が塗布された面と垂直な高さ方向に沿った目標搭載高さを、設計データに基づく理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも前記半田の溶融に伴う前記電子部品の沈み込み分だけ低い高さとし、前記電子部品を前記目標搭載高さに搭載するように構成されていることを特徴とする部品実装システム。
  3. 前記基板に対する前記接着剤の高さを計測する接着剤高さ計測手段と、
    前記接着剤高さ計測手段により計測された前記接着剤の高さに基づき、前記接着剤の良否を判定する接着剤良否判定手段とを備えた接着剤検査装置を有し、
    前記接着剤良否判定手段による判定対象となる前記接着剤を判定対象接着剤とし、当該判定対象接着剤による固定対象となる前記電子部品を固定対象電子部品としたとき、
    前記接着剤良否判定手段は、前記固定対象電子部品が搭載される前記半田の量に関わらず、前記判定対象接着剤の高さが、前記固定対象電子部品の目標搭載高さに基づく所定の検査基準高さである否かを判定することで、前記判定対象接着剤の良否を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装システム。
  4. 前記検査基準高さは、前記固定対象電子部品の有する前記電極部と、当該固定対象電子部品の底面との高さの差を考慮して決定されることを特徴とする請求項３に記載の部品実装システム。
  5. 基板の表面及び裏面のうちの少なくとも一方の面に対し電子部品を固定するための熱硬化性の接着剤を塗布した後であって、前記基板上に印刷された半田に対して前記電子部品を搭載する前に、前記接着剤の検査を行う接着剤検査装置であって、
    前記基板に対する前記接着剤の高さを計測する接着剤高さ計測手段と、
    前記接着剤高さ計測手段により計測された前記接着剤の高さに基づき、前記接着剤の良否を判定する接着剤良否判定手段とを備え、
    前記接着剤良否判定手段による判定対象となる前記接着剤を判定対象接着剤とし、当該判定対象接着剤による固定対象となる前記電子部品を固定対象電子部品としたとき、
    前記接着剤良否判定手段は、前記固定対象電子部品が搭載される前記半田の量に関わらず、前記判定対象接着剤の高さが、設計データに基づく前記固定対象電子部品の理想的な搭載高さ、又は、当該理想的な搭載高さよりも前記半田の溶融に伴う前記固定対象電子部品の沈み込み分だけ低い高さに基づく所定の検査基準高さである否かを判定することで、前記判定対象接着剤の良否を判定することを特徴とする接着剤検査装置。
  6. 前記検査基準高さは、前記固定対象電子部品の有する電極部と、当該固定対象電子部品の底面との高さの差を考慮して決定されることを特徴とする請求項５に記載の接着剤検査装置。
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