JP3656542B2

JP3656542B2 - Electronic component mounting system and electronic component mounting method

Info

Publication number: JP3656542B2
Application number: JP2000325321A
Authority: JP
Inventors: 雅文井上; 満早塚本; 正人藤岡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: JP2002134998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
近年電子部品の小型化や実装密度の高度化に伴って、基板の電極に電子部品を実装する際の位置精度も高度化している。例えば、近年普及が著しい携帯電話などの小型機器では、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ程度の微小サイズの電子部品が０．１ｍｍ程度の狭ピッチで多数実装される。このような電子部品の実装に際しては、きわめて高い実装位置精度が求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような微小サイズの電子部品の実装においては、実装品質の管理に特段の考慮が求められる。すなわち製造された実装基板は、種々の使用状態において不具合なく使用できるよう、品質が保証されなければならないため、実装後の基板に対して機能検査が行われる。そして検査の結果不良と判定されたものは補修の対象となるが、従来よりこの補修作業は主に手作業で行われ、検査によって特定された不良部品を取り外したのちに、新たに正常な部品を実装する作業が行われる。
【０００４】
しかしながら、上述の微小部品が高密度で実装された実装基板では、実装基板として完成した後に不良と判定されたものに対して上述の補修作業を行うことがきわめて難しい。このため、実装完成後の検査によって不良と判定されたものの大部分は、廃棄処理を余儀なくされる場合が多く、高集積度で高価な電子部品を無駄にすることとなっていた。
【０００５】
このような不良は、電子部品実装用装置において装置各機構部の微調整状態が経時的に変化することによって生じるほか、各機構部に用いられている部品自体が劣化して、動作異常を招いた場合にも発生する。前者は一般に各装置において設定される制御パラメータを装置状態に合わせて更新することによって実装精度を維持することが可能であるが、後者の場合には部品そのものの交換を必要とする場合が多く、部品交換のための保守作業を必要とする。
【０００６】
しかしながら従来はこのような機構部の部品の劣化状態を明確な指標で知ることができず、専ら熟練作業者が装置稼働状態での何らかの異常を発見することにより、部品劣化の予兆であるか否かを判定して保守点検の要否を決定していた。このため予知されることなく動作異常が生じた場合には、発見されるまでに多量の不良品を発生させる場合が多く、多大の損害と特急の保守点検作業を余儀なくされていた。
【０００７】
そこで本発明は、実装システムを構成する各実装用装置の状態を常に把握し、動作異常を事前に察知して不良による無駄を排除す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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載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、印刷された半田の位置を検出し位置検出結果を半田位置データとして出力する半田位置検出機能を有する第１の検査装置と、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前記半田が印刷された基板に搭載する電子部品搭載装置と、搭載された電子部品の位置を検出し位置検出結果を部品位置データとして出力する部品位置検出機能を有する第２の検査装置と、前記半田位置データ、部品位置データに基づいて、前記印刷装置、電子部品搭載装置の動作状態の異常の有無を判定しその旨報知する異常判定手段を備え、前記異常判定手段は、前記半田位置データまたは部品位置データの正規位置に対する位置ずれ量のばらつき範囲が許容範囲を超えている場合に前記動作状態を異常と判定する。
【０００９】
請求項２記載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、印刷装置により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、第１の検査装置によって印刷された半田の位置を検出し位置検出結果を半田位置データとして出力する半田位置検出工程と、電子部品搭載装置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前記半田が印刷された基板に搭載する搭載工程と、第２の検査装置によって搭載された電子部品の位置を検出し位置検出結果を部品位置データとして出力する部品位置検出工程とを含み、前記各工程実行時において、前記半田位置データまたは部品位置データの正規位置に対する位置ずれ量のばらつき範囲が許容範囲を超えている場合に、前記印刷装置または実装装置の動作状態を異常と判定しその旨報知する。
【００１０】
本発明によれば、電子部品実装システムの実装過程における印刷工程、半田位置検出工程、実装工程、部品位置検出工程、半田接合工程、実装検査工程の各工程実行時において、半田位置データ、部品位置データ、実装検査結果に基づいて、前記印刷装置、実装装置、半田接合手段の動作状態の異常の有無を判定しその旨報知することにより、実装システムを構成する各装置の状態を常に把握し、動作異常を事前に察知して不良による無駄を排除することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図、図２は本発明の一実施の形態の外観検査装置の構成を示すブロック図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の構成を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態のリフロー装置の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系のブロック図、図７は本発明の一実施の形態の基板の外観検査の説明図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における位置ずれ検出結果の説明図である。
【００１２】
まず図１を参照して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は、基板検査装置Ｍ１、印刷装置Ｍ２、印刷検査装置Ｍ３、電子部品搭載装置Ｍ４、搭載状態検査装置Ｍ５、リフロー装置Ｍ６および実装状態検査装置Ｍ７の各装置を連結して成る電子部品実装ライン１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。
【００１３】
基板検査装置Ｍ１は、基板に形成された電極の検査を行う。印刷装置Ｍ２は、基板の電極上の電子部品接合用の半田ペーストをスクリーン印刷する。印刷検査装置Ｍ３（第１の検査装置）は、印刷後の基板における印刷状態を検査する。電子部品搭載装置Ｍ４は、半田ペーストが印刷された基板に電子部品を搭載する。搭載状態検査装置Ｍ５（第２の検査装置）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ずれを検査する。リフロー装置Ｍ６（半田接合手段）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。実装状態検査装置Ｍ７（第３の検査装置）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。
【００１４】
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、基板検査装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ３、搭載状態検査装置Ｍ５および実装状態検査装置Ｍ７として用いられる外観検査装置について説明する。図２において、位置決めテーブル１０上には基板保持部１１が配置されており、基板保持部１１には基板４が保持されている。基板保持部１１の上方にはカメラ１３が撮像方向を下向きにして配設されており、周囲に設けられた照明部１２を点灯した状態で、カメラ１３は基板４を撮像する。このとき、テーブル駆動部１４を制御して位置決めテーブル１０を駆動することにより、基板４の任意位置をカメラ１３の直下に位置させて撮像することができる。
【００１５】
撮像によって取得した画像データは画像認識部１７によって画像処理され、所定の認識結果が出力される。検査処理部１６は、認識結果に基づいて検査対象項目ごとに合否判定を行うとともに、所定項目については検出値をフィードバックデータ、フィードフォワードデータとして出力する。出力されたデータは通信部１８、通信ネットワーク２を介して、管理コンピュータ３や他装置に転送される。検査制御部１５は、テーブル駆動部１４、カメラ１３、照明部１２を制御することにより、検査動作を制御する。
【００１６】
次に図３を参照して印刷装置Ｍ２の構成について説明する。図３において、位置決めテーブル２０上には基板保持部２１が配設されている。基板保持部２１は基板４をクランパ２１ａによって両側から挟み込んで保持する。基板保持部２１の上方には、マスクプレート２２が配設されており、マスクプレート２２には基板４の印刷部位に対応したパターン孔（図示せず）が設けられている。テーブル駆動部２４によって位置決めテーブル２０を駆動することにより、基板４はマスクプレート２２に対して水平方向および垂直方向に相対移動する。
【００１７】
マスクプレート２２の上方にはスキージ部２３が配置されている。スキージ部２３は、スキージ２３ｃをマスクプレート２２に対して昇降させるとともにマスクプレート２２に対して所定押圧力（印圧）で押し付ける昇降押圧機構２３ｂ、スキージ２３ｃを水平移動させるスキージ移動機構２３ａより成る。昇降押圧機構２３ｂ、スキージ移動機構２３ａは、スキージ駆動部２５により駆動される。基板４をマスクプレート２２の下面に当接させた状態で、半田ペースト５が供給されたマスクプレート２２の表面に沿ってスキージ２３ｃを所定速度で水平移動させることにより、半田ペースト５は図示しないパターン孔を介して基板４の上面に印刷される。
【００１８】
この印刷動作は、テーブル駆動部２４、スキージ駆動部２５を印刷制御部２７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２６に記憶された印刷データに基づいて、スキージ２３ｃの動作や基板４とマスクプレート２２との位置合わせが制御される。表示部２９は印刷装置の稼動状態を示す各種の指標データや、印刷動作状態の異常を示す異常報知を表示する。通信部２８は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３や電子部品実装ライン１を構成する他装置との間でのデータ授受を行う。
【００１９】
次に図４を参照して電子部品搭載装置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３１が配設されており、基板保持部３１は印刷検査装置Ｍ３から搬送された基板４を保持する。基板保持部３１の上方には、ヘッド駆動機構３３によって移動する搭載ヘッド３２が配設されている。搭載ヘッド３２は電子部品を吸着するノズル３２ａを備えており、搭載ヘッド３２は図示しない供給部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。そして搭載ヘッド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を基板４に搭載する。
【００２０】
ヘッド駆動機構３３、位置決めテーブル３０はそれぞれ搭載ヘッド駆動部３５、テーブル駆動部３４によって駆動される。前記搭載動作において、搭載データ記憶部３６に記憶された搭載データ、すなわち基板４上での電子部品の実装座標に基づいて、搭載制御部３７によってテーブル駆動部３４、搭載ヘッド駆動部３５を制御することにより、搭載ヘッド３２による基板４への電子部品搭載位置を制御することができる。表示部３９は電子部品搭載装置Ｍ４の各種の稼動状態を表す指標データや搭載動作状態の異常を示す異常報知を表示する。通信部３８は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３や電子部品実装ライン１を構成する他装置との間でデータ授受を行う。
【００２１】
次に図５を参照してリフロー装置の構成について説明する。図５において、基台４０上に設けられた加熱室４２内には、基板４を搬送する搬送路４１が水平に配設されている。加熱室４２内は複数の加熱ゾーンに仕切られており、各加熱ゾーンは、それぞれ温調機能を有する加熱手段４３を備えている。加熱手段４３を駆動して各加熱ゾーンを所定の温度条件に加熱した状態で、半田ペースト上に電子部品が搭載された基板４を上流側から順次加熱ゾーンを通過させることにより、半田ペースト中の半田成分が加熱溶融する。これにより電子部品は基板４に半田接合される。
【００２２】
このリフロー過程において、加熱データ記憶部４６に記憶された加熱データ、すなわちリフロー過程における温度プロファイルを実現するための制御パラメータである温度指令値に基づいて加熱制御部４７によって各加熱手段４３を制御することにより、所望の温度プロファイルが設定される。表示部４９はリフロー装置Ｍ６の稼動状態を表す指標データや、所定の温度条件からの偏差が許容範囲を超え加熱動作状態が異常であることを示す異常報知を表示する。通信部４８は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３や電子部品実装ライン１を構成する他装置との間でデータ授受を行う。
【００２３】
次に図６を参照して電子部品実装システムの制御系の構成について説明する。ここでは、電子部品実装過程における品質管理を目的としたデータ授受機能を説明する。図６において、全体制御部５０は管理コンピュータ３によって実行される制御処理範囲のうちの品質管理機能を担うものであり、通信ネットワーク２を介して電子部品実装ライン１を構成する各装置から転送されるデータを受信し、予め定められた判定アルゴリズムに基づいて、各装置における動作状態の異常を判定し、その旨を各装置に異常報知データとして通信ネットワーク２を介して出力する。したがって全体制御部５０は、異常判定手段となっている。
【００２４】
図２に示す外観検査装置を用いた基板検査装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ３、搭載状態検査装置Ｍ５および実装状態検査装置Ｍ７にそれぞれ備えられた基板検査処理部１６Ａ、印刷検査処理部１６Ｂ、搭載状態検査処理部１６Ｃおよび実装状態検査処理部１６Ｄは、それぞれ通信部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃおよび１８Ｄを介して通信ネットワーク２に接続されている。また印刷装置Ｍ２、電子部品搭載装置Ｍ４およびリフロー装置Ｍ６に備えられた各部（図３，４，５参照）は、それぞれ通信部２８，３８，４８を介して通信ネットワーク２と接続されている。
【００２５】
これにより、いずれかの検査工程において抽出されたデータに基づいて、上流側装置において発生した動作状態の異常をインライン状態で検出しその旨報知し、必要な対処を速やかに行うことが可能な構成となっている。
【００２６】
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、以下電子部品実装方法および実装過程において行われる動作状態の異常の検出処理について説明する。まず図示しない基板供給部から供給される基板４は、基板検査装置Ｍ１（図２参照）に搬入される。ここで基板４をカメラ１３によって撮像して画像認識することにより、図７（ａ）に示すように基板４に形成された電極６が各電極部位（１）〜（ｎ）ごとに認識される。これにより、各電極部位における１対の電極６の重心位置を示す位置データ（電極位置データ）が、基板４の認識マーク４ａを基準とした座標値ｘＬ（ｉ），ｙＬ（ｉ）として求められ、基板検査処理部１６Ａに送られる。
【００２７】
基板検査処理部１６Ａは各電極部位ごとに求められた複数の座標値に基づいて検査処理を行う。すなわち座標値を統計処理することにより、当該基板が使用可能か否かの合否判断を行うとともに、基板ごとに電極の位置ずれ傾向を判断する。そして図８（ａ）に示すように、実際の電極位置の設計データ上の正規位置に対する位置ずれ量が、許容範囲を超えて大きくばらついている場合には、供給された基板４の不良と判定し、その旨報知する。
【００２８】
次に、基板４は印刷装置Ｍ２に搬入されて基板保持部２１に保持され、基板４に対して半田ペースト５が印刷される。そして半田ペースト５の印刷後の基板４は印刷検査装置Ｍ３に搬入される。ここでは、同様の外観検査装置によって、図７（ｂ）に示すように各電極部位（１）〜（ｎ）ごとに、１対の電極６上に印刷された半田ペースト５の重心位置を示す位置データ（半田位置データ）が、認識マーク４ａを基準とした座標値ｘＳ（ｉ），ｙＳ（ｉ）として画像認識によって求められる。そして認識結果は印刷検査処理部１６Ｂによって同様に検査処理され、印刷結果の合否判断および印刷位置の位置ずれ傾向が判断される。そして、図８（ｂ）に示すように位置ずれ量が許容範囲を超えた大きなばらつき範囲でばらついているような場合には、印刷装置における動作状態の異常と判定され、その旨報知される。
【００２９】
さらに、各電極６上に印刷された半田ペースト５の撮像データに基づいて、各電極部位ごとに半田部分（図７（ｂ）に示す電極６上の黒色部分）の面積を演算することにより、各電極部位ごとの半田印刷量が検出される。そして検出された半田印刷量が許容範囲を超えてばらついている場合には、印刷条件の設定が不良であると判定され、その旨表示される。
【００３０】
印刷条件には、スキージ２３ｃをマスクプレート２２上で移動させるスキージ速度やスキージ２３ｃをマスクプレート２２に押し付ける印圧値、さらにはスキージング後に基板４をマスクプレート２２の下面から引き離す版離れ速度などがあり、これらの印刷動作制御上の数値データが、制御パラメータとして設定される。
【００３１】
次に、半田印刷後の基板４は、電子部品搭載装置Ｍ４に搬入され、ここで半田ペースト５が印刷された電極６上に電子部品７の搭載が行われる。電子部品７が搭載された基板４は搭載状態検査装置Ｍ５に搬送され、ここで電子部品７の搭載状態を検査するための外観検査が行われる。すなわち図７（ｃ）に示すように、各電極部位（１）〜（ｎ）ごとに搭載された電子部品７の重心位置を示す位置データ（部品位置データ）を、認識マーク４ａを基準とした座標値ｘＰ（ｉ），ｙＰ（ｉ）として求める。
【００３２】
そして認識結果は搭載状態検査処理部１６Ｃによって検査処理され、搭載状態の合否判断および搭載位置の位置ずれ傾向が判断される。すなわち、電極６上に電子部品７が搭載されていない場合や、搭載されていても正常な姿勢でなく立ち姿勢となっている場合、あるいは図８（ｃ）に示すように位置ずれ量が許容値を超えており、また位置ずれのばらつき範囲が許容範囲を超えている場合などには、搭載動作状態の異常と判定されてその旨表示される。
【００３３】
上記位置データおよび搭載動作状態の異常データは、電子部品７が収容されていた部品供給部の各パーツフィーダごとに、また電子部品７を保持するノズルごとに統計処理される。さらには、電子部品搭載装置Ｍ４として、ロータリ式の搭載装置のように複数の移載ヘッドを有し、個々の移載ヘッドに備えられた複数のノズルが回転可能で、電子部品７を異なる実装角度で実装する場合には、個々のノズルについて実装角度ごとに統計処理される。
【００３４】
これにより、制御パラメータの修正や部品交換などの対処時には、対処を必要とする対象を容易に特定することができる。すなわち、特定のパーツフィーダから取り出された電子部品７について許容範囲を超えた位置ずれや搭載動作異常が多発するような場合には、当該パーツフィーダにおける何らかの異常が発生していると判定される。また、特定のノズルについてのみ特定傾向の位置ずれや動作異常が認められる場合には、当該ノズルの摩耗や駆動機構の構成部品の消耗などの発生を推定することができる。
【００３５】
この後、電子部品７が搭載された基板４はリフロー装置Ｍ６に搬入され、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、半田ペースト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。リフロー後の基板４は、実装状態検査装置Ｍ７に搬入され、ここで最終的な電子部品７の実装状態が検査される。すなわち外観検査によって電子部品７の有無や姿勢・位置の異常の有無が検査される。この検査結果により、リフロー装置Ｍ６における加熱動作状態の異常が検出される。
【００３６】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装方法は、電子部品接合用の電極に半田を印刷する印刷工程と、印刷された半田の位置を検出し半田位置データとして出力する半田位置検出工程と、半田が印刷された電極に電子部品を搭載する搭載工程と、搭載された電子部品の位置を検出し位置検出結果を部品位置データとして出力する部品位置検出工程と、搭載された電子部品を基板に半田接合する半田接合工程とを含み、前記各工程実行時において、半田位置データ、部品位置データ、実装検査結果に基づいて、前記印刷装置、部品搭載装置、半田接合手段の各動作状態の異常の有無を判定しその旨報知するようにしたものである。
【００３７】
これにより、電子部品実装システムを構成する各実装用装置の状態を常に把握し、動作状態の異常を事前に察知することができる。したがって、異常発生時には、直ちに部品交換などの保守作業を行うことができ、異常を放置したまま実装用装置が稼働することによる不良品の大量発生を防止して、無駄を排除することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品実装システムの実装過程における印刷工程、半田位置検出工程、搭載工程、部品位置検出工程、半田接合工程、実装検査工程の各工程実行時において、半田位置データ、部品位置データ、実装検査結果に基づいて、印刷装置、部品搭載装置、半田接合手段の動作状態の異常の有無を判定しその旨報知するようにしたので、実装システムを構成する各実装用装置の状態を常に把握し、動作異常を事前に察知して不良による無駄を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の外観検査装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態のリフロー装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系のブロック図
【図７】本発明の一実施の形態の基板の外観検査の説明図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における位置ずれ検出結果の説明図
【符号の説明】
１電子部品実装ライン
２通信ネットワーク
３管理コンピュータ
４基板
Ｍ１基板検査装置
Ｍ２印刷装置
Ｍ３印刷検査装置
Ｍ４電子部品搭載装置
Ｍ５搭載状態検査装置
Ｍ６リフロー装置
Ｍ７実装状態検査装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic component mounting system and an electronic component mounting method for mounting electronic components on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization of electronic components and the advancement of mounting density, the positional accuracy when mounting the electronic components on the electrodes of the substrate has also been advanced. For example, in a small device such as a mobile phone which has been widely used in recent years, a large number of electronic components having a small size of about 0.6 mm × 0.3 mm are mounted at a narrow pitch of about 0.1 mm. When mounting such electronic components, extremely high mounting position accuracy is required.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the mounting of the above-described electronic component of a minute size, special consideration is required for management of mounting quality. That is, since the manufactured mounting board must be guaranteed in quality so that it can be used without any problems in various usage states, a function inspection is performed on the mounted board. Those that are determined to be defective as a result of the inspection are subject to repair, but conventionally, this repair work has been mainly done manually, and after removing the defective part identified by the inspection, a new normal part is newly created. Work to implement is done.
[0004]
However, it is extremely difficult to perform the above-described repair work on a mounting board on which the above-described minute components are mounted at a high density, after being determined as defective after the mounting board is completed. For this reason, most of those determined to be defective by the inspection after the completion of mounting are often forced to be disposed of, so that highly integrated and expensive electronic components are wasted.
[0005]
Such a defect is caused by a time-dependent change in the fine adjustment state of each device mechanism in the electronic component mounting apparatus, and the components used in each mechanism are deteriorated, resulting in abnormal operation. It also occurs when there is. The former can generally maintain the mounting accuracy by updating the control parameters set in each device according to the device state, but in the latter case, it is often necessary to replace the component itself, Requires maintenance work for parts replacement.
[0006]
However, in the past, it was impossible to know the deterioration state of the parts of such a mechanism part with a clear index, and only a skilled worker could detect any abnormality in the operating state of the device, so that it is a sign of deterioration of the parts. Whether or not maintenance inspection is necessary was determined. For this reason, when an abnormal operation occurs without being predicted, a large number of defective products are often generated before they are discovered, and a great deal of damage and express maintenance and inspection work have been forced.
[0007]
Therefore, the present invention provides an electronic component mounting system and an electronic component mounting method capable of constantly grasping the state of each mounting apparatus constituting the mounting system, detecting an abnormal operation in advance, and eliminating waste due to defects. For the purpose.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Electronic component mounting system according to claim 1 wherein is an electronic component mounting system for manufacturing a implemented to mounting board electronic components on the substrate is constructed by connecting a plurality of electronic component mounting apparatus, formed on the substrate A printing apparatus that prints solder on the electrode for joining electronic components, a first inspection apparatus having a solder position detection function that detects the position of the printed solder and outputs the position detection result as solder position data, and An electronic component mounting apparatus that picks up an electronic component from the electronic component supply unit by a head and mounts the electronic component on a printed board, and a component that detects the position of the mounted electronic component and outputs the position detection result as component position data a second inspection apparatus having the position detection function, before Symbol solder position data, based on the component position data, the printing device, determine whether the operating state of the electronic component mounting equipment abnormality Includes an abnormality judging means for indicating that notification of perilla, the abnormality determining means, the solder position data or position deviation amount of the variation range for the normal position of the component position data abnormality said operating state when it exceeds the allowable range and Judge .
[0009]
Electronic component mounting method as claimed in claim 2, there in the electronic component mounting method of manufacturing a implemented to mounting board electronic components on the substrate by the electronic component mounting system configured by connecting a plurality of electronic component mounting apparatus A printing process in which solder is printed on the electrodes for joining the electronic components formed on the substrate by the printing device, and the position of the solder printed by the first inspection device is detected and the position detection result is output as solder position data. A solder position detecting step, a mounting step of picking up an electronic component from a supply part of the electronic component by a mounting head of the electronic component mounting device, and mounting the electronic component on the printed board, and an electronic mounted by the second inspection device and a component position detecting step outputs the detected position detection result the position of the parts as the component position data, said at runtime each step, the solder position data or When the variation range of the displacement amount with respect to the normal position of the used position data exceeds the allowable range, the operation status of the printing device or implement equipment is determined to be abnormal to that effect notification.
[0010]
According to the present invention, during the execution of the printing process, the solder position detection process, the mounting process, the component position detection process, the solder joining process, and the mounting inspection process in the mounting process of the electronic component mounting system, the solder position data, the component position Based on the data and mounting inspection results, by determining the presence or absence of an abnormality in the operating state of the printing device, mounting device, and solder joint means, and informing that, always grasp the state of each device constituting the mounting system, Abnormalities in operation can be detected in advance to eliminate waste due to defects.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electronic component mounting system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an appearance inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a screen printing apparatus according to an embodiment, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram of a reflow apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of the control system of the electronic component mounting system according to the embodiment of the present invention, FIG. 7 is an explanatory diagram of the appearance inspection of the substrate according to the embodiment of the present invention, and FIG. It is explanatory drawing of the position shift detection result in the electronic component mounting method of one embodiment of this invention.
[0012]
First, an electronic component mounting system will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the electronic component mounting system connects each of the board inspection device M1, the printing device M2, the print inspection device M3, the electronic component mounting device M4, the mounting state inspection device M5, the reflow device M6, and the mounting state inspection device M7. The electronic component mounting line 1 is connected by a communication network 2 and the whole is controlled by a management computer 3.
[0013]
The substrate inspection apparatus M1 inspects the electrodes formed on the substrate. The printing apparatus M2 screen-prints a solder paste for joining electronic components on the electrodes of the substrate. The print inspection apparatus M3 (first inspection apparatus) inspects the print state on the printed substrate. The electronic component mounting apparatus M4 mounts the electronic component on the board on which the solder paste is printed. The mounting state inspection device M5 (second inspection device) inspects for the presence or displacement of electronic components on the substrate after mounting the electronic components. The reflow device M6 (solder joining means) heats the substrate after mounting the electronic component, and solders the electronic component to the substrate. The mounting state inspection device M7 (third inspection device) inspects the mounting state of the electronic component on the substrate after soldering.
[0014]
Next, the configuration of each device will be described. First, with reference to FIG. 2, the appearance inspection apparatus used as the board inspection apparatus M1, the print inspection apparatus M3, the mounting state inspection apparatus M5, and the mounting state inspection apparatus M7 will be described. In FIG. 2, a substrate holder 11 is disposed on the positioning table 10, and the substrate 4 is held on the substrate holder 11. A camera 13 is disposed above the substrate holding unit 11 with the imaging direction facing downward, and the camera 13 images the substrate 4 in a state where the illumination unit 12 provided in the periphery is turned on. At this time, by controlling the table driving unit 14 and driving the positioning table 10, an arbitrary position of the substrate 4 can be positioned immediately below the camera 13 and imaging can be performed.
[0015]
Image data acquired by imaging is subjected to image processing by the image recognition unit 17 and a predetermined recognition result is output. The inspection processing unit 16 performs pass / fail determination for each inspection target item based on the recognition result, and outputs a detection value as feedback data and feedforward data for a predetermined item. The output data is transferred to the management computer 3 and other devices via the communication unit 18 and the communication network 2. The inspection control unit 15 controls the inspection operation by controlling the table driving unit 14, the camera 13, and the illumination unit 12.
[0016]
Next, the configuration of the printing apparatus M2 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a substrate holder 21 is disposed on the positioning table 20. The substrate holding unit 21 holds the substrate 4 sandwiched from both sides by the clamper 21a. A mask plate 22 is disposed above the substrate holding portion 21, and a pattern hole (not shown) corresponding to the printing portion of the substrate 4 is provided in the mask plate 22. By driving the positioning table 20 by the table driving unit 24, the substrate 4 moves relative to the mask plate 22 in the horizontal direction and the vertical direction.
[0017]
A squeegee portion 23 is disposed above the mask plate 22. The squeegee unit 23 includes an elevating and pressing mechanism 23b that elevates and lowers the squeegee 23c relative to the mask plate 22 and presses the mask plate 22 with a predetermined pressing force (printing pressure), and a squeegee moving mechanism 23a that horizontally moves the squeegee 23c. The elevation pressing mechanism 23 b and the squeegee moving mechanism 23 a are driven by the squeegee driving unit 25. In a state where the substrate 4 is in contact with the lower surface of the mask plate 22, the solder paste 5 is moved to a pattern (not shown) by horizontally moving the squeegee 23c along the surface of the mask plate 22 to which the solder paste 5 is supplied. It is printed on the upper surface of the substrate 4 through the holes.
[0018]
This printing operation is performed by controlling the table driving unit 24 and the squeegee driving unit 25 by the printing control unit 27. In this control, the operation of the squeegee 23c and the alignment between the substrate 4 and the mask plate 22 are controlled based on the print data stored in the print data storage unit 26. The display unit 29 displays various types of index data indicating the operating state of the printing apparatus and an abnormality notification indicating an abnormality in the printing operation state. The communication unit 28 exchanges data with the management computer 3 and other devices constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2.
[0019]
Next, the configuration of the electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a substrate holder 31 is disposed on the positioning table 30, and the substrate holder 31 holds the substrate 4 conveyed from the print inspection apparatus M3. A mounting head 32 that is moved by a head driving mechanism 33 is disposed above the substrate holding portion 31. The mounting head 32 includes a nozzle 32a that sucks an electronic component, and the mounting head 32 picks up and holds the electronic component from a supply unit (not shown) by the nozzle 32a. Then, the electronic component held by the nozzle 32 a is mounted on the substrate 4 by moving the mounting head 32 onto the substrate 4 and lowering it with respect to the substrate 4.
[0020]
The head driving mechanism 33 and the positioning table 30 are driven by the mounting head driving unit 35 and the table driving unit 34, respectively. In the mounting operation, the mounting control unit 37 controls the table driving unit 34 and the mounting head driving unit 35 based on the mounting data stored in the mounting data storage unit 36, that is, the mounting coordinates of the electronic components on the substrate 4. Thus, the electronic component mounting position on the substrate 4 by the mounting head 32 can be controlled. The display unit 39 displays index data indicating various operating states of the electronic component mounting apparatus M4 and an abnormality notification indicating an abnormality in the mounting operation state. The communication unit 38 exchanges data with the management computer 3 and other devices constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2.
[0021]
Next, the configuration of the reflow apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a transport path 41 for transporting the substrate 4 is horizontally disposed in the heating chamber 42 provided on the base 40. The inside of the heating chamber 42 is partitioned into a plurality of heating zones, and each heating zone is provided with heating means 43 having a temperature control function. In a state where each heating zone is heated to a predetermined temperature condition by driving the heating means 43, the substrate 4 on which the electronic component is mounted on the solder paste is sequentially passed through the heating zone from the upstream side, thereby The solder component is melted by heating. As a result, the electronic component is soldered to the substrate 4.
[0022]
In this reflow process, each heating means 43 is controlled by the heating control unit 47 based on the heating data stored in the heating data storage unit 46, that is, the temperature command value which is a control parameter for realizing the temperature profile in the reflow process. Thus, a desired temperature profile is set. The display unit 49 displays index data indicating the operating state of the reflow device M6 and abnormality notification indicating that a deviation from a predetermined temperature condition exceeds an allowable range and the heating operation state is abnormal. The communication unit 48 exchanges data with the management computer 3 and other devices constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2.
[0023]
Next, the configuration of the control system of the electronic component mounting system will be described with reference to FIG. Here, a data transfer function for the purpose of quality control in the electronic component mounting process will be described. In FIG. 6, the overall control unit 50 is responsible for the quality management function in the control processing range executed by the management computer 3, and is transferred from each device constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2. Data is received, the abnormality of the operation state in each device is determined based on a predetermined determination algorithm, and the fact is output to each device via the communication network 2 as abnormality notification data. Therefore, the overall control unit 50 serves as an abnormality determination unit.
[0024]
A board inspection processing unit 16A, a printing inspection processing unit 16B, and a mounting state respectively provided in the board inspection device M1, the printing inspection device M3, the mounting state inspection device M5, and the mounting state inspection device M7 using the appearance inspection device shown in FIG. The inspection processing unit 16C and the mounting state inspection processing unit 16D are connected to the communication network 2 via the communication units 18A, 18B, 18C, and 18D, respectively. Each unit (see FIGS. 3, 4, and 5) provided in the printing apparatus M2, the electronic component mounting apparatus M4, and the reflow apparatus M6 is connected to the communication network 2 via the communication units 28, 38, and 48, respectively.
[0025]
Thereby, based on the data extracted in any of the inspection processes, an abnormality in the operation state that has occurred in the upstream device is detected in an in-line state, and notification is made so that necessary measures can be quickly taken It has become.
[0026]
This electronic component mounting system is configured as described above. Hereinafter, an electronic component mounting method and an operation state abnormality detection process performed in the mounting process will be described. First, the substrate 4 supplied from a substrate supply unit (not shown) is carried into the substrate inspection apparatus M1 (see FIG. 2). Here, by imaging the substrate 4 with the camera 13 and recognizing the image, as shown in FIG. 7A, the electrode 6 formed on the substrate 4 is recognized for each of the electrode portions (1) to (n). . As a result, position data (electrode position data) indicating the position of the center of gravity of the pair of electrodes 6 at each electrode part is obtained as coordinate values xL (i), yL (i) with reference to the recognition mark 4a of the substrate 4. , And sent to the substrate inspection processing unit 16A.
[0027]
The board inspection processing unit 16A performs inspection processing based on a plurality of coordinate values obtained for each electrode part. That is, by statistically processing the coordinate values, it is determined whether or not the substrate can be used, and the tendency of electrode displacement is determined for each substrate. Then, as shown in FIG. 8A, when the displacement amount of the actual electrode position with respect to the normal position on the design data varies greatly beyond the allowable range, it is determined that the supplied substrate 4 is defective. To that effect.
[0028]
Next, the substrate 4 is carried into the printing apparatus M <b> 2 and held by the substrate holding unit 21, and the solder paste 5 is printed on the substrate 4. Then, the substrate 4 after the solder paste 5 is printed is carried into the print inspection apparatus M3. Here, the position of the center of gravity of the solder paste 5 printed on the pair of electrodes 6 is shown for each electrode part (1) to (n) as shown in FIG. Position data (solder position data) is obtained by image recognition as coordinate values xS (i), yS (i) with the recognition mark 4a as a reference. The recognition result is similarly inspected by the print inspection processing unit 16B, and the pass / fail judgment of the print result and the tendency of displacement of the print position are determined. If the amount of misalignment varies within a large variation range that exceeds the allowable range as shown in FIG. 8B, it is determined that the operation state of the printing apparatus is abnormal, and a notification to that effect is given.
[0029]
Furthermore, based on the imaging data of the solder paste 5 printed on each electrode 6, by calculating the area of the solder part (black part on the electrode 6 shown in FIG. 7B) for each electrode part, The amount of solder printing for each electrode part is detected. If the detected solder printing amount varies beyond the allowable range, it is determined that the printing condition setting is defective and a message to that effect is displayed.
[0030]
The printing conditions include a squeegee speed for moving the squeegee 23c on the mask plate 22, a printing pressure value for pressing the squeegee 23c against the mask plate 22, and a plate separation speed for separating the substrate 4 from the lower surface of the mask plate 22 after squeezing. Yes, these numerical data for controlling the printing operation are set as control parameters.
[0031]
Next, the board 4 after solder printing is carried into the electronic component mounting apparatus M4, where the electronic component 7 is mounted on the electrode 6 on which the solder paste 5 is printed. The board 4 on which the electronic component 7 is mounted is transferred to the mounting state inspection apparatus M5, where an appearance inspection for inspecting the mounting state of the electronic component 7 is performed. That is, as shown in FIG. 7C, the position data (component position data) indicating the position of the center of gravity of the electronic component 7 mounted for each of the electrode parts (1) to (n) is based on the recognition mark 4a. The coordinate values are obtained as xP (i) and yP (i).
[0032]
The recognition result is inspected by the mounting state inspection processing unit 16C to determine whether the mounting state is acceptable or not and the tendency of displacement of the mounting position. That is, when the electronic component 7 is not mounted on the electrode 6, or when the electronic component 7 is mounted in a standing posture instead of a normal posture, or as shown in FIG. If the value exceeds the value and the variation range of the positional deviation exceeds the allowable range, it is determined that the mounting operation state is abnormal and is displayed.
[0033]
The position data and the abnormal data of the mounting operation state are statistically processed for each part feeder of the component supply unit in which the electronic component 7 is accommodated and for each nozzle that holds the electronic component 7. Further, the electronic component mounting apparatus M4 has a plurality of transfer heads as in the rotary type mounting apparatus, and a plurality of nozzles provided in the individual transfer heads can rotate, and the electronic component 7 is mounted differently. When mounting at an angle, statistical processing is performed for each mounting angle for each nozzle.
[0034]
As a result, when dealing with control parameter correction or component replacement, it is possible to easily identify a target that needs to be dealt with. That is, when the electronic component 7 taken out from a specific parts feeder has many misalignments and mounting operation abnormalities that exceed the allowable range, it is determined that some abnormality has occurred in the parts feeder. In addition, in the case where a specific positional shift or abnormal operation is recognized only for a specific nozzle, it is possible to estimate the occurrence of wear of the nozzle or the consumption of components of the drive mechanism.
[0035]
Thereafter, the substrate 4 on which the electronic component 7 is mounted is carried into the reflow apparatus M6, where the substrate 4 is heated according to a predetermined temperature profile, so that the solder component in the solder paste 5 is melted, and the electronic component 7 is Soldered to the electrode 6. The substrate 4 after reflow is carried into a mounting state inspection apparatus M7, where the final mounting state of the electronic component 7 is inspected. That is, the presence / absence of the electronic component 7 and the presence / absence of the posture / position are inspected by the appearance inspection. An abnormality in the heating operation state in the reflow device M6 is detected from the inspection result.
[0036]
As described above, the electronic component mounting method shown in the present embodiment includes a printing process for printing solder on an electrode for joining electronic components, and a solder position for detecting the position of the printed solder and outputting it as solder position data. A detection process, a mounting process for mounting an electronic component on an electrode printed with solder, a component position detection process for detecting the position of the mounted electronic component and outputting the position detection result as component position data, and the mounted electronic Each operation of the printing device, the component mounting device, and the solder bonding means based on the solder position data, the component position data, and the mounting inspection result at the time of executing each step. The presence / absence of a state abnormality is determined and a notification to that effect is made.
[0037]
Thereby, it is possible to always grasp the state of each mounting apparatus constituting the electronic component mounting system, and to detect an abnormal operation state in advance. Therefore, when an abnormality occurs, maintenance work such as component replacement can be performed immediately, and a large number of defective products due to operation of the mounting apparatus with the abnormality left unattended can be prevented, thereby eliminating waste.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, during the execution of the printing process, solder position detection process, mounting process, component position detection process, solder joint process, and mounting inspection process in the mounting process of the electronic component mounting system, the solder position data, the component position Based on the data and the result of the mounting inspection, it is determined whether or not there is an abnormality in the operating state of the printing device, the component mounting device, and the solder joining means, and the fact is notified so that the state of each mounting device constituting the mounting system It is possible to always grasp and detect an abnormal operation in advance to eliminate waste due to defects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic component mounting system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an appearance inspection apparatus according to an embodiment of the invention. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the screen printing apparatus according to the embodiment. FIG. 6 is a block diagram of a control system of the electronic component mounting system according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram of the appearance inspection of the substrate according to the embodiment of the invention. ] Explanatory drawing of misalignment detection result in electronic component mounting method of one embodiment of the present invention [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic component mounting line 2 Communication network 3 Management computer 4 Board | substrate M1 Board | substrate inspection apparatus M2 Printing apparatus M3 Print inspection apparatus M4 Electronic component mounting apparatus M5 Mounting state inspection apparatus M6 Reflow apparatus M7 Mounting state inspection apparatus

Claims

An electronic component mounting system for manufacturing a implemented to mounting board electronic components on the substrate is constructed by connecting a plurality of electronic component mounting apparatus, the solder electrode of the electronic component bonding formed on said substrate A printing apparatus for printing, a first inspection apparatus having a solder position detection function for detecting a position of printed solder and outputting a position detection result as solder position data, and an electronic component from an electronic component supply unit by a mounting head An electronic component mounting apparatus that picks up and mounts on the printed board, and a second inspection apparatus that has a component position detection function that detects the position of the mounted electronic component and outputs the position detection result as component position data; , before Symbol solder position data, based on the component position data, the printing apparatus comprises a determination whether the operation state of the electronic component mounting equipment abnormality abnormality determining means for that effect notification, Serial abnormality determination unit electronic component mounting system, wherein the determining and if abnormal the operating state of variation range of the displacement amount with respect to the solder position data or normal position of the component position data exceeds the tolerance .

An electronic component mounting method of manufacturing a implemented to mounting board electronic components on a substrate by a plurality of electronic components the electronic component mounting system for mounting equipment is configured by connecting, formed on the substrate by a printing device A printing step of printing solder on an electrode for joining electronic components, a solder position detecting step of detecting the position of solder printed by the first inspection device and outputting the position detection result as solder location data, and an electronic component mounting device The mounting step of picking up the electronic component from the electronic component supply section by the mounting head and mounting the electronic component on the printed board, and detecting the position of the electronic component mounted by the second inspection device and detecting the position detection result and a component position detecting step of outputting a position data, said at runtime each step, position with respect to the solder position data or normal position of the component position data When the variation range of the deviation amount exceeds the allowable range, the printing apparatus or the operating state of the mounted equipment is determined to be abnormal electronic component mounting method characterized by the fact notification.