JP4228625B2

JP4228625B2 - 電子部品実装システム

Info

Publication number: JP4228625B2
Application number: JP2002244697A
Authority: JP
Inventors: 俊生木下; 邦男櫻井; 洋一中村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-08-26
Also published as: JP2004087652A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板に電子部品を実装する電子部品実装システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリント配線基板への電子部品の実装が自動化される際には、実装に係る各工程を実行する装置が直線状に配列されてきた。例えば、ペースト状のはんだを用いて実装が行われる場合、実装前の基板を収納するローダ、基板にはんだを印刷する印刷装置、印刷状態を検査する検査装置、小型の電子部品を基板に装着する装着装置、電子部品の装着状態を検査する検査装置、大型の電子部品を基板に装着する装着装置、基板を加熱および冷却して電子部品を固着させるリフロー装置、実装済み基板の外観を検査する検査装置、実装済み基板を収納するアンローダ等の多数の装置が直線状の搬送路に沿って配列される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多数の装置が直線状に配列される場合、ローダとアンローダとが非常に離れ、ローダ側およびアンローダ側に作業者を配置する必要が生じる。また、各装置を監視する際には、ローダからアンローダに至る長い距離を作業者が移動しなければならないため、電子部品実装システムに沿って作業者の通路を確保する必要が生じる。その結果、電子部品実装システムを配置するために必要な床面積が各装置の占有面積の和に対してかなり大きくならざるを得ない。
【０００４】
一方、上述のように電子部品実装システムでは様々な検査装置も配置される。ところが、多くの検査装置ではカメラを用いて検査が行われるため、１つの電子部品実装システムに類似構造の検査装置が複数設けられることとなる。
【０００５】
さらに、検査により基板に異常が発見されると作業者が基板に対してリペア作業を行っていずれかの装置へと戻す作業を行うことがあるが、装置が直線状に配列される場合、作業者は電子部品実装システムに沿って長い距離を行き来する必要が生じる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電子部品実装システムの設置に必要な面積を削減することを主たる目的としており、さらに、作業者による作業効率を向上することも目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装システムであって、基板を搬送する搬送ロボットからなる搬送部と、前記搬送部の周辺に配置され、それぞれが前記搬送部との間で基板の受け渡しを行うとともに電子部品の実装に係る一連の工程の一部を行う複数の処理部とからなる電子部品実装システムにおいて、前記搬送部には、基板の検査を行う検査部が設けられ、前記検査部にて異常が検出された基板を一時的に載置し、リペア作業を行うための基板載置部を前記搬送部にさらに備え、前記異常が検出され、リペア作業が行われた基板を前記搬送ロボットにて前記基板載置部から取り出し、前記一連の工程へ戻すことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子部品実装システムであって、前記複数の処理部に、基板にはんだペーストを塗布する印刷装置が含まれ、前記検査部が、基板上のはんだの状態を検査する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子部品実装システムであって、前記複数の処理部に、基板に電子部品を装着する装置が含まれ、前記検査部が、電子部品の装着状態を検査する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品実装システムであって、前記検査部が、実装済み基板を検査する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電子部品実装システム１の構成を示す平面図である。なお、電子部品実装システム１を構成する各装置の図示は適宜簡略化されている。
【００１７】
電子部品実装システム１は、プリント配線基板（以下、「基板」という。）９にはんだを用いて電子部品を実装するシステムであり、中央に搬送装置１１を有し、搬送装置１１の周囲にローダ１２、印刷装置１３、高速装着装置１４、多機能装着装置１５、リフロー装置１６およびアンローダ１７を有する。さらに、異常が検出された基板９が一時的に載置される基板載置台１８も搬送装置１１に取り付けられる。
【００１８】
ローダ１２には実装前の複数の基板９を収容する収納器９１（いわゆる、マガジンラック）が載置され、アンローダ１７には実装済みの複数の基板９を収容する収納器９２が載置される。印刷装置１３は印刷技術を利用してはんだペーストを基板９上の必要箇所に塗布する。
【００１９】
高速装着装置１４は、小型の電子部品が配列されたテープがリールに捲回された供給部１４１を有し、供給部１４１からの小型の電子部品が基板９上のはんだ上に高速に装着される。多機能装着装置１５はＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）等の比較的大型の電子部品をトレイに収納する供給部１５１を有し、供給部１５１から供給される電子部品が基板９上のはんだ上に装着される。リフロー装置１６は基板９を搬送しつつ加熱してはんだを溶融し、その後、基板９を冷却して電子部品を基板９上に固着させる。
【００２０】
搬送装置１１は搬送ロボット１１１を有し、搬送ロボット１１１はガイド機構１１２によりスライド移動するとともにアーム１１３を旋回し、アーム１１３の先端に取り付けられた保持部１１４が、ローダ１２、印刷装置１３、高速装着装置１４、多機能装着装置１５、リフロー装置１６、アンローダ１７および基板載置台１８に対してアクセスする。搬送装置１１の基台の上方には検査用のカメラ１１５が設けられ、搬送ロボット１１１により基台上の検査台１１６に載置された基板９がカメラ１１５により撮像される。取得された画像は搬送装置１１内の画像処理回路１１７へと送られ、各種検査が行われる。
【００２１】
次に、電子部品実装システム１の動作について図２を参照しながら説明する。なお、電子部品実装システム１では複数の基板９が並行して処理され、１つの基板９の処理が完了する前に次の基板９の処理が開始されるが、以下では１つの基板９に着目して説明を行う。
【００２２】
まず、ローダ１２の収納器９１から基板９が受渡位置１２ａへと取り出され（ステップＳ１１）、搬送ロボット１１１の保持部１１４が受渡位置１２ａから基板９を受け取って印刷装置１３の受渡位置１３ａに載置する。印刷装置１３は受渡位置１３ａから基板９を取り込んで基板９上にはんだペーストを塗布する（ステップＳ１２）。その後、基板９は受渡位置１３ａへと戻され、検査工程へと移行する（ステップＳ２１）。
【００２３】
図３は検査工程における電子部品実装システム１の動作（一部作業者による作業となっている。）の流れを示す図である。検査工程では、まず、搬送ロボット１１１が基板９を検査台１１６上に載置し（ステップＳ２０１）、カメラ１１５にて基板９の画像が取得される（ステップＳ２０２）。取得された画像は画像処理回路１１７へと送られ、はんだの状態が適切か否かを検査する（ステップＳ２０３）。具体的には、はんだ塗布の位置、はんだの量等が適切か否かが確認される。
【００２４】
検査の結果、異常が認められない場合には、そのまま図２中の次の工程へと移行するが、異常が検出された場合は、搬送ロボット１１１により基板９が検査台１１６から基板載置台１８へと移される（ステップＳ２０４，Ｓ２０５）。作業者９０（図１中に模式的に図示）は、基板載置台１８上にて、または、基板載置台１８から基板９を取り出してリペア作業を行う（ステップＳ２０６）。そして、リペア後の基板９が搬送ロボット１１１により基板載置台１８から取り出され（ステップＳ２０７）、一連の実装工程へと戻される。
【００２５】
はんだに関する検査が終了すると、搬送ロボット１１１が基板９を高速装着装置１４の受渡位置１４ａに載置し、基板９が高速装着装置１４に取り込まれて小型の電子部品がはんだ上に装着される（図２：ステップＳ１３）。なお、図１では２台の高速装着装置１４を有する電子部品実装システム１を示しており、２台の高速装着装置１４内を基板９が搬送される間に電子部品の装着が行われる。
【００２６】
装着が完了すると基板９は受渡位置１４ａへと戻され、再度、図３に示す検査工程へと移行する（ステップＳ２２）。搬送ロボット１１１は基板９を検査台１１６上に載置し（ステップＳ２０１）、カメラ１１５にて基板９の画像が取得される（ステップＳ２０２）。取得された画像は画像処理回路１１７へと送られ、電子部品の装着状態が検査される（ステップＳ２０３）。具体的には、電子部品の有無、電子部品の位置等が確認される。
【００２７】
検査の結果、異常が認められない場合には、そのまま図２中の次の工程へと移行し、異常が検出された場合は、基板９が検査台１１６から基板載置台１８へと移され、作業者９０によるリペア作業が行われる（ステップＳ２０４〜Ｓ２０６）。そして、リペア後の基板９が搬送ロボット１１１により基板載置台１８から取り出され（ステップＳ２０７）、次の工程へと移行する。
【００２８】
小型電子部品の装着に関する検査が終了すると、搬送ロボット１１１が基板９を多機能装着装置１５の受渡位置１５ａに載置する。基板９は多機能装着装置１５に取り込まれ、供給部１５１のトレイから比較的大型の電子部品がはんだ上に装着される（図２：ステップＳ１４）。装着後の基板９は受渡位置１５ａに戻され、搬送ロボット１１１は基板９を受渡位置１５ａからリフロー装置１６の受渡位置１６ａへと移載する。
【００２９】
基板９は受渡位置１６ａからリフロー装置１６内へと取り込まれ、基板９が搬送される間に基板９が加熱されてはんだが溶融し、さらに、基板９が冷却されることにより電子部品が基板９に固着する（ステップＳ１５）。リフロー後の基板９は受渡位置１６ｂへと出され、搬送ロボット１１１が基板９を受け取って再度、検査工程が実行される（ステップＳ２３）。
【００３０】
検査工程では、搬送ロボット１１１が基板９を検査台１１６上に載置してカメラ１１５により基板９の画像が取得され（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）、画像処理回路１１７により実装済み基板９の外観が検査される（ステップＳ２０３）。具体的には、電子部品の位置、はんだが適切に電子部品に付着してるか等が確認される。
【００３１】
検査の結果、異常が認められない場合には、そのまま図２中の工程へと移行して基板９が検査台１１６からアンローダ１７の受渡位置１７ａへと移載され、基板９がアンローダ１７の収納器９２に収納される（ステップＳ１６）。異常が検出された場合は、基板９が検査台１１６から基板載置台１８へと移され、作業者９０によるリペア作業が行われる（ステップＳ２０４〜Ｓ２０６）。そして、リペア後の基板９が搬送ロボット１１１により基板載置台１８から受渡位置１７ａに移載され、収納器９２に収納される（ステップＳ１６）。
【００３２】
以上、図１に示す電子部品実装システム１について説明したが、電子部品実装システム１では、搬送装置１１の周囲にそれぞれが実装に係る一連の工程の一部を行う複数の処理装置が配置され（すなわち、搬送装置１１の周囲に処理装置との間の受渡位置が設けられ）、搬送装置１１が周囲の処理装置との間で基板９の受け渡しを行う。これにより、直線状に処理装置を配列する場合に比べて作業者の移動領域を小さく抑えることができ、電子部品実装システム１の実質的な占有床面積を削減することができる。
【００３３】
また、電子部品実装システム１では搬送装置１１に検査用のカメラ１１５が配置されるため、基板９の搬送途上において検査を行うことができる。その結果、印刷装置１３、高速装着装置１４およびリフロー装置１６にて処理された直後の基板を速やかに検査することができる。なお、これらの装置から取り出された基板９の検査は主として外観検査であり、検査にてカメラ１１５が共用されるため、電子部品実装システム１の小型化およびシステムの低価格化が実現される。
【００３４】
さらに、電子部品実装システム１では搬送装置１１の周囲に（より好ましくは検査台１１６の近傍に）異常が検出された基板９を一時的に載置する基板載置台１８が設けられるため、作業者はいずれかの装置にて不適切な処理が基板９に施されたとしても基板載置台１８にてリペア作業を行うことができる。その結果、作業者による作業負担を低減することが実現される。
【００３５】
図４は本発明の第２の実施の形態に係る電子部品実装システム１の構成を示す平面図であり、電子部品実装システム１を構成する各装置の図示は適宜簡略化されている。
【００３６】
電子部品実装システム１では、第１の実施の形態に係る搬送ロボット１１１に代えてベルトにて基板９を直線的に搬送するコンベヤ１１ａが設けられ、コンベヤ１１ａの両側に沿ってローダ１２、印刷装置１３、高速装着装置１４、多機能装着装置１５、リフロー装置１６、アンローダ１７および基板載置台１８が配置され、さらに、検査装置２１も設けられる。基板９はコンベヤ１１ａ上にて両側のいずれの方向にもスライド移動可能とされ、各装置や基板載置台１８等との間で受け渡しされる。
【００３７】
検査装置２１は搬入された基板９を撮像するカメラ２１１および取得された画像を処理して検査結果を得る画像処理回路２１２を有する。検査装置２１により行われる検査は第１の実施の形態と同様であり、基板９上のはんだの状態、電子部品の装着状態、実装済み基板９の外観等の検査が行われる。
【００３８】
電子部品実装システム１の動作は、基本的には第１の実施の形態と同様であり、基板９はコンベヤ１１ａにより搬送され、基板９の検査が検査装置２１にて行われるという点で相違する。すなわち、基板９はローダ１２の収納器９１からコンベヤ１１ａ上へと移載され、コンベヤ１１ａ上を搬送されながら、はんだの印刷、はんだの塗布状態の検査、小型の電子部品の装着、電子部品の装着状態の検査、大型の電子部品の装着、リフロー、最終外観検査が行われ、アンローダ１７の収納器９２に収納される。
【００３９】
また、いずれかの検査にて異常が検出された場合は、基板９はコンベヤ１１ａにより基板載置台１８へと移載され、作業者がリペア作業を行い、基板載置台１８からコンベヤ１１ａへと戻される。
【００４０】
以上のように、電子部品実装システム１ではコンベヤ１１ａの周囲（すなわち、両側）にそれぞれが実装に係る一連の工程の一部を行う複数の処理装置が配置されることにより、第１の実施の形態と同様に、直線状に処理装置を配列する場合に比べて作業者の移動領域を小さく抑えることができ、電子部品実装システム１の占有床面積を削減することができる。また、コンベヤ１１ａを利用することにより、搬送に係る構造を簡素化することも実現される。
【００４１】
各種検査においても検査装置２１が共用されるため、電子部品実装システム１の小型化およびシステムの低価格化が実現され、さらに、作業者はいずれかの装置にて不適切な処理が基板９に施されたとしても基板載置台１８にてリペア作業を行うことができ、作業者による作業負担を低減することが実現される。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００４３】
例えば、電子部品実装システム１にて処理される基板９はフェノール樹脂やガラスエポキシ樹脂により形成された板状のプリント配線基板のみならず、フィルム状の配線基板やセラミックにて形成された配線基板であってもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、はんだを用いて電子部品の実装が行われるが、他の手法により実装が行われるシステムにも利用することができる。例えば、異方性導電樹脂を用いたり金属同士を直接接合する手法により電子部品の実装が行われてもよい。
【００４５】
基板９はロボットやコンベヤ以外の機構により搬送されてもよい。さらに、異常が検出された基板９が載置される基板載置台１８は作業者がアクセス可能な位置であれば、他の位置に設けられてもよい。例えば、第１の実施の形態において搬送装置１１上に基板載置台が設けられてよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品実装システムの占有床面積を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る電子部品実装システムの構成を示す平面図
【図２】電子部品実装システムの動作の流れを示す図
【図３】電子部品実装システムの動作の流れを示す図
【図４】第２の実施の形態に係る電子部品実装システムの構成を示す平面図
【符号の説明】
１電子部品実装システム
９基板
１１搬送装置
１１ａコンベヤ
１３印刷装置
１４高速装着装置
１５多機能装着装置
１６リフロー装置
１８基板載置台
２１検査装置
１１５，２１１カメラ
１１７，２１２画像処理回路

Claims

基板に電子部品を実装する電子部品実装システムであって、
基板を搬送する搬送ロボットからなる搬送部と、
前記搬送部の周辺に配置され、それぞれが前記搬送部との間で基板の受け渡しを行うとともに電子部品の実装に係る一連の工程の一部を行う複数の処理部とからなる電子部品実装システムにおいて、
前記搬送部には、基板の検査を行う検査部が設けられ、
前記検査部にて異常が検出された基板を一時的に載置し、リペア作業を行うための基板載置部を前記搬送部にさらに備え、
前記異常が検出され、リペア作業が行われた基板を前記搬送ロボットにて前記基板載置部から取り出し、前記一連の工程へ戻すことを特徴とする電子部品実装システム。
請求項１に記載の電子部品実装システムであって、
前記複数の処理部に、基板にはんだペーストを塗布する印刷装置が含まれ、
前記検査部が、基板上のはんだの状態を検査することを特徴とする電子部品実装システム。
請求項１または２に記載の電子部品実装システムであって、
前記複数の処理部に、基板に電子部品を装着する装置が含まれ、
前記検査部が、電子部品の装着状態を検査することを特徴とする電子部品実装システム。
請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品実装システムであって、
前記検査部が、実装済み基板を検査することを特徴とする電子部品実装システム。