JP2023057162A - Calibration data calculation apparatus and calibration data calculating method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを所定のデータに基づいて算出するキャリブレーションデータ算出装置およびキャリブレーションデータ算出方法に関する。 The present disclosure relates to a calibration data calculation device and a calibration data calculation method for calculating calibration data for correcting deviations in mounting positions of components based on predetermined data.
基板に電子部品を実装して実装基板を製造する実装基板製造システムは、はんだ印刷装置、部品搭載装置、リフロー装置などの複数の部品実装用装置を連結して構成されている。このような構成の実装基板製造システムにおいて、部品搭載装置における部品の搭載位置のずれに起因する実装不良を防止することが従来、検討されてきている。一例として、部品搭載済基板における部品の搭載位置のずれを示す部品搭載ずれ情報を前工程に対してフィードバックする位置補正技術が用いられている。この部品搭載ずれ情報のフィードバックに基づく位置補正では、搭載済部品検査装置にて部品の搭載位置を実際に計測して求めた部品搭載のずれが前工程の部品搭載装置に対して送られる。そして、部品搭載装置は、部品搭載ずれ情報に基づいて搭載位置を補正する(例えば、特許文献1参照)。この例においては、稼働時間の経過に伴う経時変動、例えば部品実装機構の経時的な熱変形などに起因する位置ずれを補正するためのキャリブレーションデータが、随時算出されて更新される。これにより、部品搭載装置における経時変動による実装位置精度の低下を防止することができる。
A mounted board manufacturing system for manufacturing a mounted board by mounting electronic components on a board is configured by connecting a plurality of component mounting apparatuses such as a solder printer, a component mounting apparatus, and a reflow apparatus. In the mounting board manufacturing system having such a configuration, conventionally, it has been studied to prevent defective mounting caused by deviation of the mounting position of the component in the component mounting apparatus. As an example, a position correction technique is used that feeds back component mounting deviation information indicating a component mounting position deviation on a component-mounted board to a previous process. In the position correction based on the feedback of the component mounting deviation information, the component mounting deviation obtained by actually measuring the mounting position of the component by the mounted component inspection device is sent to the component mounting device in the preceding process. Then, the component mounting apparatus corrects the mounting position based on the component mounting deviation information (see
しかしながら、特許文献1に示す先行技術を含め、従来技術では、位置補正の対象とする部品搭載ずれ情報の選択に起因して、必ずしも適正な位置補正結果が得られない場合がある。すなわち、従来技術においては、搭載済基板検査において取得された部品搭載ずれ情報の全てを対象として、前述のキャリブレーションデータが算出される。このため、キャリブレーションデータの算出の対象となる部品搭載ずれ情報には、はんだ印刷装置における印刷不良により正常に形成されなかったはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれ情報も含まれる。
However, in the prior art, including the prior art disclosed in
実行されるキャリブレーションは、本来、部品搭載装置において発生する経時変動による位置ずれを補正することを目的とする。したがって、はんだ印刷装置における印刷不良に起因して発生した部品搭載ずれについてのデータを、このような目的のキャリブレーションの対象とすることは適切ではなく、不適正な位置補正を行って実装位置精度を低下させる虞がある。このように、従来技術における実装基板製造システムおよび実装基板製造方法には、搭載済基板検査装置から部品搭載装置にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いに起因して、必ずしも適正な位置補正結果が得られない場合が生じる。 The calibration that is executed is originally intended to correct the positional deviation caused by the change over time that occurs in the component mounting apparatus. Therefore, it is not appropriate to use the data on component mounting misalignment caused by printing defects in the solder printer as the object of calibration for such a purpose. is likely to decrease. As described above, the mounting board manufacturing system and the mounting board manufacturing method in the prior art do not always provide an appropriate position correction result due to the handling of component mounting misalignment information that is fed back from the mounted board inspection device to the component mounting device. It may not be obtained.
本開示は、部品搭載装置にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いを適正化して、適正な位置補正結果を得ることができるキャリブレーションデータ算出装置およびキャリブレーションデータ算出方法を提供する。 The present disclosure provides a calibration data calculation device and a calibration data calculation method capable of properly handling component mounting deviation information fed back to a component mounting device and obtaining proper position correction results.
本開示のキャリブレーションデータ算出装置は、基板の実装点のはんだ部に部品を搭載する部品保持ノズルを有する部品搭載装置の経時変動に起因する前記部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを、部品が搭載された複数の基板を計測して得られた部品の搭載位置のずれに関する部品搭載ずれデータに基づいて算出するキャリブレーションデータ算出装置であって、はんだ部検査において良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを前記キャリブレーションデータの算出の対象から除外する。 A calibration data calculation device of the present disclosure performs calibration for correcting displacement of a mounting position of a component caused by a change over time of a component mounting device having a component holding nozzle for mounting a component on a solder portion of a mounting point of a board. A calibration data calculation device for calculating data based on component mounting deviation data related to component mounting position deviation obtained by measuring a plurality of boards on which components are mounted, and is not satisfactory in solder joint inspection. The component mounting deviation data for the components mounted on the solder joints determined to be are excluded from the calculation of the calibration data.
本開示のキャリブレーションデータ算出方法は、基板の実装点のはんだ部に部品を搭載する部品保持ノズルを有する部品搭載装置の経時変動に起因する前記部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを、部品が搭載された複数の基板を計測して得られた部品の搭載位置のずれに関する部品搭載ずれデータに基づいて算出するキャリブレーションデータ算出方法であって、はんだ部検査において良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを前記キャリブレーションデータの算出の対象から除外する。 The calibration data calculation method of the present disclosure is calibration for correcting displacement of the mounting position of the component due to changes over time of a component mounting apparatus having a component holding nozzle that mounts the component on the solder portion of the mounting point of the board. A calibration data calculation method for calculating data based on component mounting deviation data related to component mounting position deviation obtained by measuring a plurality of boards on which components are mounted, and is not good for solder joint inspection. The component mounting deviation data for the components mounted on the solder joints determined to be are excluded from the calculation of the calibration data.
本開示によれば、部品搭載装置にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いを適正化して、適正な位置補正結果を得ることができる。 According to the present disclosure, it is possible to optimize the handling of component mounting misalignment information fed back to a component mounting apparatus, and obtain an appropriate position correction result.
以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態を説明する。まず図1を参照して、本実施の形態における実装基板製造システム1の構成および機能について説明する。実装基板製造システム1は、基板と、この基板に実装された電子部品とを含む実装基板を製造する。実装基板製造システム1の主体は、複数の部品実装用装置を連結した部品実装ライン1aである。部品実装ライン1aを構成する各装置は通信ネットワーク2によって相互に接続されるとともに、通信ネットワーク2を介して情報管理装置3に接続されている。図1は、部品実装ライン1aを構成する複数の装置のうち、スクリーン印刷装置M1、はんだ部検査装置M2、部品搭載装置M3、搭載済部品検査装置M4のみを示している。
Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. First, referring to FIG. 1, the configuration and functions of a mounting
スクリーン印刷装置M1は、スクリーン印刷により、後述する図7A~図7Dに示す基板4に形成されたランド5にはんだ部6を形成する。したがってスクリーン印刷装置M1は基板4にはんだ部6を形成するはんだ部形成装置として機能する。なお、はんだ部形成装置としては、スクリーン印刷装置以外にも、ランド5にはんだを塗布することによってはんだ部6を形成するはんだ塗布装置などを用いてもよい。
The screen printing apparatus M1 forms
はんだ部検査装置M2は、スクリーン印刷装置M1によって基板4に形成されたはんだ部6の状態を検査する。部品搭載装置M3は、はんだ部検査装置M2によるはんだ部6の検査が済んだ基板4に、後述の図5に示す部品保持ノズル37bで部品を搭載する。すなわち、実装基板製造システム1は、部品保持ノズル37bで部品を保持してはんだ部6が形成された基板4の実装点に搭載する部品搭載装置M3を含む。
The solder paste inspecting device M2 inspects the state of the
搭載済部品検査装置M4は、部品搭載装置M3によって部品が搭載された部品搭載済基板について部品の搭載位置のずれ(以下、搭載ずれ)を計測し、搭載ずれに関する部品搭載ずれデータを出力する。本実施の形態においては、搭載済部品検査装置M4がこの部品搭載ずれデータを部品搭載装置M3にフィードバックする。そして、フィードバックを受けた部品搭載装置M3の後述するキャリブレーションデータ算出部が、この部品搭載ずれデータに基づき、部品搭載装置M3の経時変動に起因する部品の搭載ずれを補正するキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションデータを算出する。 The mounted component inspection device M4 measures deviations in component mounting positions (hereinafter referred to as mounting deviations) for component-mounted boards on which components have been mounted by the component mounting device M3, and outputs component mounting deviation data relating to the mounting deviations. In this embodiment, the mounted component inspection device M4 feeds back this component mounting deviation data to the component mounting device M3. Then, a later-described calibration data calculation unit of the component mounting apparatus M3 that receives the feedback executes calibration for correcting component mounting deviations caused by changes over time of the component mounting machine M3 based on the component mounting deviation data. Calculate the calibration data for
次に、図2~図5を参照して、上述の部品実装ライン1aを構成する実装用装置の構成を説明する。まず図2を参照して、スクリーン印刷装置M1の構成を説明する。基台11の上面には基板位置決め部12が設置されている。基板位置決め部12は、アライメント機構である印刷ステージテーブル12aと、その上面に設けられた昇降機構12bとを有する。基台11には、以下に説明する各部を制御するスクリーン印刷制御部10が内蔵されている。
Next, with reference to FIGS. 2 to 5, the configuration of the mounting apparatus that constitutes the
昇降機構12bは、昇降テーブル13aを土台とする印刷ステージ13を保持している。印刷ステージ13は、印刷ステージテーブル12aを駆動することによりX軸、Y軸、および図示しない回転方向に沿って水平移動し、昇降機構12bを駆動することにより昇降する。昇降テーブル13aの上面には、基板サポートピン14aを有する基板サポート部14が設けられている。基板サポート部14は、昇降機構14bが駆動されることにより昇降する。
The elevating
さらに昇降テーブル13aは、基板搬送部15を構成する第2コンベア15bを下方から支持している。基板搬送部15は第2コンベア15bの上流、下流にそれぞれ位置する第1コンベア15a、第3コンベア15cを含んでいる。第1コンベア15aによってスクリーン印刷装置M1に搬入された基板4は、第2コンベア15bに受け渡される。基板4は、第2コンベア15b上で以下に説明するスクリーン印刷部16によるスクリーン印刷を施される。スクリーン印刷後の基板4は第3コンベア15cを経て下流のはんだ部検査装置M2へ搬出される。
Further, the elevating table 13a supports the
印刷ステージ13の上方には、スクリーン印刷部16が配置されている。スクリーン印刷部16は、スクリーンマスク18を有している。スクリーンマスク18には、基板4にはんだを印刷するための印刷パターン(パターン孔)が設けられている。スクリーンマスク18の上方には、スキージ17およびスキージ17をスクリーンマスク18に当接させてスキージング動作を行わせるための駆動機構17aが設けられている。
A
印刷ステージ13とスクリーンマスク18との間には、マスクカメラ19aおよび基板カメラ19bを含むカメラユニット19が配置されている。カメラユニット19はカメラ移動機構(図示省略)によりX軸、Y軸に沿って移動可能となっている。マスクカメラ19a、基板カメラ19bはそれぞれ、スクリーンマスク18、基板4の所望の位置を撮像する。カメラユニット19により取得された画像を認識処理することにより、スクリーン印刷制御部10は、スクリーンマスク18、基板4の水平方向の位置を検出する。そしてこの位置検出結果に基づいて、印刷ステージ13を水平移動させることにより、スクリーン印刷制御部10は、基板4とスクリーンマスク18とを位置合わせする。
A
スクリーン印刷装置M1によるはんだのスクリーン印刷においては、スクリーン印刷制御部10がカメラユニット19をスクリーンマスク18と基板4との間の位置から外へ移動させる。そして、図3に示すように、第2コンベア15bが基板4を保持した状態で、矢印aで示すように、スクリーン印刷制御部10が昇降機構12bを駆動して印刷ステージ13を上昇させる。これとともに、昇降機構14bを駆動して矢印bで示すように基板サポート部14を基板サポートピン14aとともに上昇させる。これにより、基板サポートピン14aが基板4を下面から下受けしてスクリーンマスク18の下面に押しつける。この状態でスクリーン印刷制御部10は、矢印cで示すようにスキージ17を下降させて、スクリーンマスク18に当接させる。次いでスキージ17を、Y軸に沿ったスキージング方向に移動させる。これにより、基板4にはスクリーンマスク18に形成されたパターン孔を介してはんだがスクリーン印刷され、例えば図7Aに示すように、はんだ部6が基板4のランド5に形成される。
In solder screen printing by the screen printing device M1, the screen
次に、図4を参照して、はんだ部検査装置M2、搭載済部品検査装置M4の構成および機能を説明する。なお、これらの装置は検査・計測の対象が異なることから詳細構成は装置毎に異なっているが、検査・計測の対象をカメラで撮像して光学的に認識する点では共通していることから、便宜上同一図面にて説明する。 Next, referring to FIG. 4, the configurations and functions of the solder joint inspection device M2 and the mounted component inspection device M4 will be described. Although these devices have different detailed configurations because the objects to be inspected and measured are different, they are common in that the objects to be inspected and measured are imaged by a camera and optically recognized. , are described in the same drawing for convenience.
基台21には、はんだ部検査装置M2では第1検査処理部20A、搭載済部品検査装置M4については第2検査処理部20Bが内蔵されている。第1検査処理部20A、第2検査処理部20Bは、それぞれの装置における各種の作業動作や処理、例えば基板搬送動作、撮像処理、撮像により得られた画像の認識処理や画像に基づく検査・計測処理を制御する。これらの処理については図6、図9、図10を参照しながら後述する。
The
基台21の上面には、基板搬送部22が配置されている。基板搬送部22は上流の装置から搬入された検査・計測対象の基板4を搬送して、検査ヘッド24による検査・計測作業位置に位置させる。なお、はんだ部検査装置M2では、検査・計測対象ははんだ部6を形成済みの基板4であり、搭載済部品検査装置M4では、検査・計測対象は部品搭載済基板4Pである。検査ヘッド24は、鏡筒部24aと、撮像方向を下向きにして鏡筒部24aに内蔵されたカメラ26と、鏡筒部24aの下端部に設けられた照明ユニット24bとを含む。検査ヘッド24は、XYテーブルを有する移動機構25によってX軸、Y軸に沿って水平移動する。移動機構25により、カメラ26を、基板4の所望の部位の上方に位置させることが可能となっている。照明ユニット24bには、上段照明28aと下段照明28bとが内蔵されている。
A
カメラ26による撮像時には、撮像対象に適した照明条件に応じて、上段照明28a、下段照明28bのいずれかまたは双方が点灯される。さらに鏡筒部24aの側面には同軸照明28cが設けられている。同軸照明28cを点灯することにより、鏡筒部24aの内部に配置されたハーフミラー27を介して基板4がカメラ26の撮像方向と同じ方向から照らされる。上段照明28a、下段照明28b、同軸照明28cは、照明光源部28を構成する。
At the time of imaging by the
このように、照明条件を切り替えることにより、同一のカメラ26によって異なる用途の検査・計測を実行することができる。はんだ部検査装置M2は、基板4に形成されたはんだ部6の状態を検査する。搭載済部品検査装置M4は、例えば基板4上に設けられた基準位置マークに対する搭載された部品の相対位置を認識し、その相対位置を基準位置と比較することで、部品搭載ずれデータを取得する。
In this way, by switching the illumination conditions, the
次に、図5を参照して、部品搭載装置M3の構成および機能を説明する。部品搭載装置M3では、部品保持ノズル37bが部品を保持して基板4の実装点に搭載する。基台31には、以下に説明する部品搭載装置M3の作業動作の制御や部品搭載装置M3が有するカメラによって取得された画像の認識処理を行う機能を有する搭載処理部30が内蔵されている。搭載処理部30は、例えば基板搬送動作、部品搭載機構による部品搭載作業、部品認識カメラ36、基板認識カメラ39による認識処理などの実行を制御する。
Next, referring to FIG. 5, the configuration and functions of the component mounting apparatus M3 will be described. In the component mounting apparatus M3, the
基台31の上面には、1対の基板搬送コンベアを有する基板搬送部35が基板4の搬送方向に沿って配置されている。すなわち基板搬送部35はX軸に沿って配置されている。基板搬送部35は、作業対象の基板4をX軸に沿って搬送する。基台31の上面において基板搬送部35の間には、基板下受け部34が配備されている。基板下受け部34では、昇降機構34bが複数のサポートピン34aを昇降させる。基板4が搭載作業位置に搬入された状態において、搭載処理部30は、昇降機構34bを駆動してサポートピン34aを上昇させる。これにより、複数のサポートピン34aが基板4の下面を支持する。
A
Y軸における基台31の両側には、それぞれ部品供給用の台車32がセットされている。台車32の上面には、部品供給ユニットであるテープフィーダ33が装着されている。テープフィーダ33は、基板4に搭載される部品を収納したキャリアテープ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部品取出し位置に部品を供給する。
次に部品搭載機構の構成を説明する。基台31によって支持されたフレーム部(図示省略)には、XYテーブルを有する移動機構38が配置されている。移動機構38には、移動部材37aを介して搭載ヘッド37が装着されている。移動機構38を駆動することにより、搭載ヘッド37はX軸およびY軸に沿って移動する。これにより、搭載ヘッド37は、テープフィーダ33の部品取出し位置と、基板搬送部35に位置決め保持された基板4との間を移動する。搭載ヘッド37は、その下端部に設けられた部品保持ノズル37bによってテープフィーダ33から取り出した部品を保持し、基板4に搭載する。
Next, the configuration of the component mounting mechanism will be described. A moving
基板搬送部35とテープフィーダ33との間には部品認識カメラ36が配置されている。テープフィーダ33から部品を取り出した搭載ヘッド37を部品認識カメラ36の上方に位置させることにより、部品認識カメラ36は搭載ヘッド37に保持された部品を下方から撮像する。これにより、搭載ヘッド37に保持された状態の部品が認識され、部品の識別や保持位置ずれの検出が行われる。
A
移動部材37aには、基板認識カメラ39が撮像方向を下向きにして装着されている。基板認識カメラ39を搭載ヘッド37とともに移動させて基板4の上方に位置させることにより、基板認識カメラ39は基板搬送部35に保持された基板4を撮像する。この撮像により取得された基板4の認識マークおよび実装点の画像を認識処理することにより、搭載処理部30は、基板4の識別や位置検出を行う。部品搭載装置M3が基板4に部品を搭載する際には、このようにして取得された基板4の識別結果や位置検出結果に基づいて、部品搭載機構による部品搭載動作が補正される。
A
次に、図6を参照して、実装基板製造システム1を構成する各装置の制御系の構成について説明する。なお、ここでははんだ部検査装置M2によるはんだ部検査機能、搭載済部品検査装置M4による搭載済部品検査機能および搭載済部品検査によって得られる部品搭載ずれデータ62aに基づいて部品搭載装置M3において実行されるキャリブレーションに関連する要素のみを示している。
Next, with reference to FIG. 6, the configuration of the control system of each device constituting the mounting
情報管理装置3は、通信ネットワーク2を介して、はんだ部検査装置M2の第1検査処理部20A、部品搭載装置M3の搭載処理部30、搭載済部品検査装置M4の第2検査処理部20Bと接続されている。情報管理装置3は、キャリブレーション用参照データを記憶する参照データ記憶部3Aを含む。キャリブレーション用参照データとは、部品搭載装置M3のキャリブレーションデータ算出部52がキャリブレーションデータを算出する際に必要となる情報である。具体的には、キャリブレーション用参照データは、基板毎に記録されたはんだ部検査と、搭載済部品検査の結果と、搭載済み部品検査装置で計測された部品の搭載ずれとを含んでいる。情報管理装置3は、はんだ部検査装置M2や、搭載済部品検査装置M4から検査結果を受け取ると、基板4を特定する識別情報である基板IDを付与したキャリブレーション用参照データを作成または更新する。
The
はんだ部検査装置M2の第1検査処理部20Aは、検査実行部41と、検査結果記憶部42と、判定基準記憶部43とを含む。検査実行部41は、カメラ26を制御して基板4における検査対象の部位を撮像し、取得した画像を認識処理する。この処理により、形成されたはんだ部6の状態に関する所定の検査対象項目について、はんだ部6を検査する。検査結果記憶部42は、検査実行部41による検査結果を記憶する。また、検査実行部41は、通信ネットワーク2を介して検査結果を情報管理装置3に伝達する。
The first
判定基準記憶部43は、検査実行部41が実行するはんだ部6の検査における判定に用いられる判定基準を記憶している。一例として、判定基準記憶部43には、第1の判定基準43a、第2の判定基準43bの2種類の基準値が設定されている。第1の判定基準43aは、基板4に形成されたはんだ部が、部品を搭載するのに適切な状態であるか否か、すなわち部品搭載の適否の観点からのはんだ部6の状態の合否を判定するために設定されている。
The determination
たとえば検査対象の実装点にはんだ部が全く形成されていないか、またはそのはんだ量が著しく少ないなど、部品を搭載してリフローを実行したとしてもはんだ接合不良となる蓋然性が高い場合がある。このような場合、検査対象のはんだ部は、第1の判定基準43aに基づき不合格と判定される。また検査対象となるはんだ部に部品を搭載してリフローを実行すれば良品となる確率が一定以上期待できるような状態であれば、第1の判定基準43aに基づき検査対象のはんだ部は、合格と判定される。これに対し、第2の判定基準43bは検査対象となるはんだ部の状態がはんだ接合の観点から良好であるか否かを判定するために設定されている。すなわち第1の判定基準43aを用いた判定において合格と判定されたはんだ部の状態が良好か否かが、第2の判定基準43bに基づいて判定される。
For example, there is a high probability that solder joints will be defective even if the component is mounted and reflow is performed, such as if no solder is formed at the mounting point to be inspected or the amount of solder is extremely small. In such a case, the solder joint to be inspected is determined to be rejected based on the
このように、はんだ部検査装置M2は、第1の判定基準43aに基づいて基板4に形成されたはんだ部6の状態が合格と判定した後、第2の判定基準43bに基づいてはんだ部6の状態が良好か否かを判定する。第1の判定基準43a、第2の判定基準43bは、いずれも検査パラメータにおける判定用の閾値であり、以下に説明する検査対象項目毎に定められている。
In this way, after judging that the state of the
図7A~図7Dは、はんだ部検査装置M2によるはんだ部検査における検査対象項目の例を示している。まず図7Aは、印刷位置ずれの検査を示している。すなわち基板4においてスクリーン印刷により形成されたはんだ部6のランド5に対する位置ずれが検査対象である。ランド5の中心5cとはんだ部6の中心6cとの偏差ΔX、ΔYが、カメラ26によって取得された画像を認識処理することにより求められる。次に図7Bは、印刷面積の検査を示している。すなわち基板4においてスクリーン印刷により形成されたはんだ部6の面積6Sが検査対象である。この場合も同様に、カメラ26によって取得された画像を認識処理することにより面積6Sが求められる。
7A to 7D show examples of items to be inspected in the solder joint inspection by the solder joint inspection apparatus M2. First, FIG. 7A shows an inspection of print misalignment. That is, the object of inspection is the displacement of the
図7Cは、印刷高さの検査を示している。すなわち基板4においてスクリーン印刷により形成されたはんだ部6の高さ6Hが検査対象である。この場合には、カメラ26によって取得された画像を3次元検査することにより高さ6Hが求められる。また図7Dは、印刷体積の検査を示している。すなわち基板4においてスクリーン印刷により形成されたはんだ部6の体積6Vが検査対象である。この場合にも同様に、カメラ26によって取得された画像を3次元検査することにより体積6Vが求められる。
FIG. 7C shows a print height check. That is, the
上述の検査対象項目についてのはんだ部検査においては、それぞれの検査対象項目について求められた検査結果が、各検査対象項目についての第1の判定基準43a、第2の判定基準43bと比較される。すなわち印刷位置ずれの検査における偏差ΔX、ΔY、印刷面積の検査におけるはんだ面積6S、印刷高さの検査におけるはんだ高さ6H、印刷体積の検査におけるはんだ体積6Vのそれぞれについての第1の判定基準43a、第2の判定基準43bが参照される。そして、はんだ部6の合否、さらには合格と判定したはんだ部6について、その状態が良好か否かを検査実行部41が判定する。
In the solder joint inspection for the above inspection items, the inspection results obtained for each inspection item are compared with the
次に部品搭載装置M3の搭載処理部30について説明する。搭載処理部30は、搭載制御部51と、キャリブレーションデータ算出部52とを含む。搭載制御部51は、図5に示す部品搭載装置M3における部品搭載機構による部品搭載動作を制御する。キャリブレーションデータ算出部52は、部品搭載装置M3の経時変動に起因する部品の搭載ずれを補正するためのキャリブレーションデータを算出する。
Next, the mounting
このキャリブレーションデータは、部品搭載ずれデータに基づいて計算される。部品搭載ずれデータは、後述するように、複数の部品搭載済基板4Pについて搭載済部品検査装置M4で計測されて部品搭載装置M3にフィードバックされた部品の搭載ずれに関する。なお、本実施の形態においては、上述の機能を有するキャリブレーションデータ算出部52を部品搭載装置M3に設けた構成例を示しているが、キャリブレーションデータ算出部52を部品搭載装置M3以外の他装置、例えば情報管理装置3に設けてもよい。すなわち、キャリブレーションデータ算出部52を部品搭載装置M3に設けた構成例では、部品搭載装置M3がキャリブレーションデータ算出装置として機能する。また、キャリブレーションデータ算出部52を情報管理装置3に設けた構成例では、情報管理装置3がキャリブレーションデータ算出装置として機能する。
This calibration data is calculated based on the component mounting deviation data. As will be described later, the component mounting deviation data relates to component mounting deviation measured by the mounted component inspection device M4 for a plurality of component-mounted
部品搭載作業において、部品搭載装置M3は、キャリブレーションデータを使用して、実装点に部品を搭載する際の部品保持ノズル37bの停止位置を補正する。なお、本実施の形態においてキャリブレーションデータ算出部52は、はんだ部検査装置M2によりはんだ部の状態の検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを、キャリブレーションデータの算出の対象から除外する。
In the component mounting work, the component mounting apparatus M3 uses the calibration data to correct the stop position of the
次に搭載済部品検査装置M4の第2検査処理部20Bについて説明する。第2検査処理部20Bは、検査実行部61と、検査結果記憶部62と、判定基準記憶部63とを含む。検査実行部61は、カメラ26によって基板4における検査対象の部位を撮像させ、取得された画像を認識処理することにより、所定の検査対象項目について検査を行う。この検査は、部品搭載装置M3によって部品が搭載された部品搭載済基板4Pについて部品の搭載ずれを計測する部品搭載ずれ計測を含む。判定基準記憶部63は、部品の搭載ずれの合否を判定する位置ずれ判定基準63aを記憶している。検査実行部61は、部品搭載ずれが当該部品に対して設定されている位置ずれ判定基準63a(許容位置ずれ)を超過しているかどうか判断する。検査実行部61は、部品搭載ずれが範囲内であれば合格、超過していれば不合格(位置ずれ不良)と判断する。検査結果記憶部62は、検査実行部61による検査結果を記憶する。この検査結果は、上述の部品搭載ずれ計測によって取得された部品搭載ずれデータ62aを含む。
Next, the second
なお、判定基準記憶部43、63はRAM(ランダムアクセスメモリ)またはROM(リードオンリーメモリ)等で構成されている。参照データ記憶部3A、検査結果記憶部42、62は書き換え可能なRAMやハードディスク等で構成されている。検査実行部41、61、搭載制御部51、キャリブレーションデータ算出部52はCPU(中央演算処理装置)またはLSI(大規模集積回路)で構成されている。また情報管理装置3もCPUまたはLSIを含む。記憶部以外の構成は専用回路で構成されていてもよく、汎用のハードウェアを、一過性または非一過性の記憶装置から読みだしたソフトウェアで制御して実現してもよい。またこれらの2つ以上を一体に構成してもよい。さらに、第1検査処理部20A、搭載処理部30、第2検査処理部20Bの1つ以上を情報管理装置3と一体に構成してもよい。
It should be noted that the
次に上述のように構成された実装基板製造システム1によって実行される実装基板製造方法の処理フローについて、図8を参照して説明する。ここでは、基板4にはんだ部6を形成するスクリーン印刷装置M1と、部品保持ノズル37bで部品を保持して基板4の実装点に搭載する部品搭載装置M3とを使用した実装基板製造方法を示している。
Next, the processing flow of the mounting board manufacturing method executed by the mounting
まず、スクリーン印刷装置M1によって基板4にはんだ部6を形成する(ST1:はんだ部形成工程)。次に基板4をはんだ部検査装置M2に搬送し、ST1において基板4に形成されたはんだ部6の状態を検査する(ST2:はんだ部検査工程)。次いで基板4を部品搭載装置M3に搬送し、ST2におけるはんだ部6の検査が済んだ基板4の目標位置に、部品保持ノズル37bで部品を搭載する(ST3:部品搭載工程)。
First, the
次に基板4を搭載済部品検査装置M4に搬送し、ST3において部品が搭載された部品搭載済基板4Pについて部品の搭載ずれ、すなわちST3における部品の搭載目標位置からの位置ずれを計測する(ST4:搭載済部品検査工程)。計測された部品搭載ずれデータは、通信ネットワーク2を介して情報管理装置3へ送られる。
Next, the
なお、ST1とST2とを連続して行わなくてもよい。例えば、はんだ部6を形成済の基板4を他の企業から購入し、そのような基板4を用いてST2からST5を実施してもよい。あるいは、前日に基板4にはんだ部6を形成し、翌日以降にST2からST5を実施してもよい。このような場合、はんだ部検査装置M2、部品搭載装置M3、搭載済部品検査装置M4、および情報管理装置3は、本実施の形態に係る部品搭載システムを構成する。また図8において、ST2~ST5は本実施の形態に係る部品搭載方法を示す。
Note that ST1 and ST2 do not have to be performed consecutively. For example, the
次にST2において実行されるはんだ部検査処理について、図9を参照して説明する。ここでは、基板4における検査対象の部位を撮像して取得した画像を認識処理することにより、形成されたはんだ部6の状態に関する所定の検査対象項目について検査を行う。
Next, the solder joint inspection process executed in ST2 will be described with reference to FIG. Here, by recognizing an image acquired by imaging a portion to be inspected on the
この検査においては、検査実行部41は、カメラ26で撮像した画像から検査対象のはんだ部6の画像を取得する(ST11)。次に、検査実行部41は、判定基準記憶部43に記憶された第1の判定基準43a、第2の判定基準43bを読み出す(ST12)。次いで、検査実行部41は、画像を認識処理することにより印刷位置ずれ、印刷面積、印刷高さ、印刷体積を求める(ST13)。次いで検査実行部41は、第1の判定基準43aに基づき、はんだ部6の状態の合否を判定する(ST14)。ここで不合格であれば、検査結果記憶部42にこのはんだ部の検査結果が不合格として記憶される(ST18)。
In this inspection, the
一方、ST14において合格であれば、検査実行部41は第2の判定基準43bに基づき、はんだ部6の状態の良否を判定する(ST15)。そして、その判定結果は検査結果記憶部42に記憶される(ST16,ST17)。そして、検査実行部41は、基板4の全てのはんだ部6の検査が完了したかどうかを確認し(ST19)、未検査のはんだ部6があればST11へ戻って処理を繰返す。すべてのはんだ部6の検査が完了すると、はんだ部検査装置M2は、検査が完了した基板4の基板IDと全てのはんだ部6の検査結果とを情報管理装置3へ出力する(ST20)。
On the other hand, if it passes in ST14, the
なお、上記の説明では、ST14ではんだ部6の合否を判定し、合格したはんだ部6についてST15で状態が良好か否かを判定している。しかしながら、ST14を経由せず、ST15における判定を実施してもよい。ただし、ST14における判定をST15に先んじて実行することにより、ST14において検査結果が不合格となったはんだ部を含む基板4を部品搭載の対象から除外することができる。
In the above description, it is determined in ST14 whether or not the
次にST4において実行される搭載済部品検査処理について、図10を参照して説明する。まず検査実行部61は、撮像した画像から検査対象の部品の画像を取得する(ST31)。次に、検査実行部61は、判定基準記憶部63に記憶された位置ずれ判定基準63aを読み出す(ST32)。次いで、検査実行部61は、取得した画像を認識処理することにより部品搭載ずれを計測する(ST33)。そして、検査実行部61は、計測した部品搭載ずれが当該部品に対して設定されている位置ずれ判定基準63aを超過しているかどうか判定する(ST34)。その判定結果は検査結果記憶部62に記憶される(ST35,ST36)。そして、検査実行部61は、基板4に搭載された全ての部品の検査が完了したかどうを確認し(ST37)、未検査の部品があればST31へ戻って処理を繰返す。すべての部品の検査が完了すると搭載済部品検査装置M4は、検査が完了した部品搭載済基板4Pの基板IDと全ての部品の検査結果とを情報管理装置3へ出力する(ST38)。なお、ST32はST31の前に実行しても、ST33の後に実行してもよい。
Next, the mounted component inspection process executed in ST4 will be described with reference to FIG. First, the
情報管理装置3の参照データ記憶部3Aには、はんだ部検査装置M2と搭載済部品検査装置M4とから送信されてきた検査結果の一部がキャリブレーション用参照データとして蓄積される。図11はキャリブレーション用参照データを視覚的に示している。キャリブレーション用参照データは、基板における複数の部品(装着点)のはんだ部検査と搭載済部品検査結果と部品搭載ずれとを含んでいる。装着点は、部品IDで識別されている。搭載済部品検査処理を終えた部品搭載済基板4Pの枚数が増えると、キャリブレーション用参照データの量が有効なキャリブレーションデータを得られるようになる。このようにキャリブレーション用参照データの量が十分に蓄積されたら、キャリブレーションデータ算出部52は、参照データ記憶部3Aから部品搭載ずれを取得する。そしてキャリブレーションデータ算出部52は、部品搭載装置M3の経時変動に起因する部品の搭載ずれを補正するためのキャリブレーションデータを部品(装着点)別に計算する。例えば、基板数枚分の部品別の部品搭載ずれの平均を求め、これに係数を乗じる等してキャリブレーションデータを計算する。
The reference data storage unit 3A of the
キャリブレーションデータ算出部52は、キャリブレーションデータの作成において、はんだ部検査で良好でないと判定されはんだ部に搭載された部品の部品搭載ずれデータをキャリブレーションデータ算出の対象から除外している。具体的には、キャリブレーション用参照データに、はんだ部検査結果が良好でないとされている部品の部品搭載ずれをキャリブレーションデータ算出には使用しない。 The calibration data calculation unit 52 excludes component mounting displacement data of components mounted on solder joints that are determined to be unsatisfactory in the solder joint inspection, from the calibration data calculation targets. Specifically, the component mounting misalignment of a component with a poor solder joint inspection result in the calibration reference data is not used for calibration data calculation.
以下、その理由を述べる。部品搭載装置M3で実行されるキャリブレーションは、本来、部品搭載装置M3において発生する経時変動による位置ずれを補正することを目的とする。したがって、スクリーン印刷装置M1における印刷不良に起因して発生した部品搭載ずれについてのデータを、キャリブレーションデータの作成対象とすることは適切ではない。このようなデータを含めてキャリブレーションデータを作成すると、却って不適正な位置補正を行って実装位置精度を低下させる虞がある。なおここでは、印刷不良とは、図6に示した第1の判定基準43aを満たすものの、第2の判定基準43bを満たさないはんだ部の状態を意味する。
The reason is described below. The calibration performed by the component mounting apparatus M3 is originally intended to correct the positional deviation caused by the change over time occurring in the component mounting apparatus M3. Therefore, it is not appropriate to create calibration data for data on component mounting deviations caused by printing defects in the screen printer M1. If the calibration data including such data is created, there is a risk that the mounting position accuracy will be lowered due to improper positional correction. In this case, printing failure means a state of a solder joint that satisfies the
図12A、図12Bは、このようなスクリーン印刷装置M1における印刷不良に起因して発生する部品搭載ずれの例を示している。基板4に設けられた1対のランド5には、スクリーン印刷によりはんだ部6が形成され、はんだ部6が形成されたランド5には、両端部に接続用の端子7aを有するチップ型部品7が搭載される。しかしながら図12Aにおいて、1対のランド5のうちの一方には、はんだ高さが不均一で上面が一方に傾斜した形状の不良はんだ部6Nが形成されている。
FIG. 12A and FIG. 12B show an example of component mounting misalignment that occurs due to printing defects in such a screen printer M1.
図12Bは、不良はんだ部6Nが形成されたランド5と正常なはんだ部6が形成されたランド5とにチップ型部品7を搭載して、端子7aを上方からランド5に不良はんだ部6Nとはんだ部6とを介して着地させた状態を示している。このとき、不良はんだ部6Nに上方から接近した端子7aは正しい位置に着地することができず、不良はんだ部6Nの上面の傾斜の状態に応じて横方向の位置ずれdmを生じた状態で着地する。その結果、チップ型部品7は位置ずれdmだけ基準位置からずれて搭載される。
In FIG. 12B, a chip-
搭載済部品検査装置M4において、このような状態のチップ型部品7を対象として搭載済部品検査を実行すると、従来技術では上述の位置ずれdmは発生原因に関係なく部品搭載ずれとして取り扱われる。そのため位置ずれdmもキャリブレーションデータの算出に用いられる。しかしながら、位置ずれdmは部品搭載装置M3における経時劣化とは全く無関係に発生する。そこで、本実施の形態においてはこのような印刷不良に起因して発生する部品搭載ずれについては、キャリブレーションデータの算出の対象から除外している。これにより、部品搭載装置M3にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いを適正化して、適正な位置補正結果を得ることができる。
In the mounted component inspection apparatus M4, when the mounted component inspection is performed on the chip-
本開示の実施の形態は以上であるが、本開示の要旨を逸脱しない範囲で変更を加えて実施してもよい。例えば、キャリブレーションデータの算出に際しては、AI(人工知能)を利用可能であり、学習機能を有する人工知能でキャリブレーションデータ算出部52を構成してもよい。この場合、人工知能の学習対象からはんだ部検査工程にて検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品の部品搭載ずれをAIの学習データから除外することで、キャリブレーションデータの算出の対象から除外すればよい。なお、本開示は、はんだ部検査工程にて検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品の部品搭載ずれをキャリブレーションデータの算出の対象から除外している。これに加えて他の問題のある部品搭載ずれを除外対象にすることを拒むものではない。例えば、搭載済部品検査結果で不良と判定された部品の部品搭載ずれを除外対象に含めてもよい。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, modifications may be made without departing from the gist of the present disclosure. For example, AI (artificial intelligence) can be used to calculate the calibration data, and the calibration data calculation unit 52 may be configured with artificial intelligence having a learning function. In this case, by excluding from the learning data of AI the component mounting misalignment of the component mounted on the solder joint for which the inspection result was determined to be unsatisfactory in the solder joint inspection process from the learning target of artificial intelligence, the calibration data may be excluded from the calculation of In addition, the present disclosure excludes component mounting misalignment of a component mounted on a solder joint for which the inspection result is determined to be unsatisfactory in the solder joint inspection process, from the calculation of calibration data. In addition to this, we do not refuse to exclude other problem component mounting misalignments. For example, the component mounting misalignment of a component determined to be defective in the mounted component inspection result may be included in the exclusion target.
本開示のキャリブレーションデータ算出装置およびキャリブレーションデータ算出方法によれば、部品搭載装置にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いを適正化して、適正な位置補正結果を得ることができる。そのため、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する技術分野において有用である。 According to the calibration data calculation device and the calibration data calculation method of the present disclosure, it is possible to optimize the handling of the component mounting deviation information fed back to the component mounting device and obtain an appropriate position correction result. Therefore, it is useful in the technical field of mounting electronic components on a substrate to manufacture a mounting substrate.
1 実装基板製造システム
1a 部品実装ライン
2 通信ネットワーク
3 情報管理装置
3A 参照データ記憶部
4 基板
4P 部品搭載済基板
5 ランド
5c 中心
6 はんだ部
6c 中心
6H 高さ
6N 不良はんだ部
6S 面積
6V 体積
7 チップ型部品
7a 端子
10 スクリーン印刷制御部
11,21,31 基台
12 基板位置決め部
12a 印刷ステージテーブル
12b,14b 昇降機構
13 印刷ステージ
13a 昇降テーブル
14 基板サポート部
14a 基板サポートピン
15,35 基板搬送部
15a 第1コンベア
15b 第2コンベア
15c 第3コンベア
16 スクリーン印刷部
17 スキージ
17a 駆動機構
18 スクリーンマスク
19 カメラユニット
19a マスクカメラ
19b 基板カメラ
20A 第1検査処理部
20B 第2検査処理部
22 基板搬送部
24 検査ヘッド
24a 鏡筒部
24b 照明ユニット
25,38 移動機構
26 カメラ
27 ハーフミラー
28 照明光源部
28a 上段照明
28b 下段照明
28c 同軸照明
30 搭載処理部
32 台車
33 テープフィーダ
34 基板下受け部
34a サポートピン
34b 昇降機構
36 部品認識カメラ
37 搭載ヘッド
37a 移動部材
37b 部品保持ノズル
39 基板認識カメラ
41,61 検査実行部
42,62 検査結果記憶部
43,63 判定基準記憶部
43a 第1の判定基準
43b 第2の判定基準
51 搭載制御部
52 キャリブレーションデータ算出部
62a 部品搭載ずれデータ
63a 位置ずれ判定基準
M1 スクリーン印刷装置
M2 はんだ部検査装置
M3 部品搭載装置
M4 搭載済部品検査装置
1 Mounting board manufacturing system 1a Component mounting line 2 Communication network 3 Information management device 3A Reference data storage unit 4 Board 4P Component-mounted board 5 Land 5c Center 6 Solder part 6c Center 6H Height 6N Defective solder part 6S Area 6V Volume 7 Chip Mold component 7a Terminal 10 Screen printing control unit 11, 21, 31 Base 12 Substrate positioning unit 12a Print stage table 12b, 14b Elevation mechanism 13 Print stage 13a Elevation table 14 Substrate support unit 14a Substrate support pins 15, 35 Substrate transfer unit 15a First conveyor 15b Second conveyor 15c Third conveyor 16 Screen printing unit 17 Squeegee 17a Drive mechanism 18 Screen mask 19 Camera unit 19a Mask camera 19b Board camera 20A First inspection processing unit 20B Second inspection processing unit 22 Board transfer unit 24 Inspection Head 24a Lens barrel 24b Lighting units 25, 38 Moving mechanism 26 Camera 27 Half mirror 28 Illumination light source 28a Upper lighting 28b Lower lighting 28c Coaxial lighting 30 Mounting processing unit 32 Cart 33 Tape feeder 34 Substrate lower receiving unit 34a Support pin 34b Elevation Mechanism 36 Component Recognition Camera 37 Mounting Head 37a Moving Member 37b Component Holding Nozzle 39 Board Recognition Cameras 41, 61 Inspection Execution Units 42, 62 Inspection Result Storage Units 43, 63 Judgment Criteria Storage Unit 43a First Judgment Criteria 43b Second Judgment Reference 51 Mounting control unit 52 Calibration data calculation unit 62a Component mounting deviation data 63a Position deviation determination reference M1 Screen printer M2 Solder part inspection device M3 Component mounting device M4 Mounted component inspection device
Claims (6)
はんだ部検査において良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを前記キャリブレーションデータの算出の対象から除外する、キャリブレーションデータ算出装置。 Calibration data for correcting displacement of the mounting position of the component due to changes over time of a component mounting apparatus having a component holding nozzle that mounts the component on the solder part of the mounting point of the board, is obtained from a plurality of mounted components. A calibration data calculation device for calculating based on component mounting deviation data related to component mounting position deviation obtained by measuring a substrate,
A calibration data calculation device for excluding component mounting deviation data for a component mounted on a solder joint that is determined to be unsatisfactory in a solder joint inspection from the object of calculation of the calibration data.
はんだ部検査において良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを前記キャリブレーションデータの算出の対象から除外する、キャリブレーションデータ算出方法。 Calibration data for correcting displacement of the mounting position of the component due to changes over time of a component mounting apparatus having a component holding nozzle that mounts the component on the solder part of the mounting point of the board, is obtained from a plurality of mounted components. A calibration data calculation method for calculating based on component mounting deviation data relating to component mounting position deviation obtained by measuring a substrate,
A calibration data calculation method, wherein component mounting deviation data for a component mounted on a solder joint determined to be unsatisfactory in a solder joint inspection is excluded from the calculation of the calibration data.
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