JP4396598B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、半田印刷装置、電子部品搭載装置、リフロー装置など複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。電子部品実装システムの作業対象には、板状の基板キャリアに複数の単位基板を保持させた形態や、１枚の基板に単位基板が複数枚作り込まれたいわゆる多面取り基板など、複数の単位基板の集合体を対象とする場合がある。このような集合体は、実装工程では１枚の同一基板として取り扱われ、実装作業後には各単位基板毎に個別の製品となる（例えば特許文献１参照）。

このような集合体を対象とする場合には各単位基板毎に実装動作が行われることから、各単位基板には位置認識用の認識マークが設けられており、部品搭載動作の開始に先立って行われる基板認識においては、認識手段によってこれらの認識マークを各単位基板毎に順次認識し、単位基板毎に位置検出が行われる。また前工程において実行される基板検査によって製品として使用できないと判定された不良基板には、不良マーク（バッドマーク）が付され、これらの不良マークの存否は基板認識時に併せて検出される。
特開２００４−２１４２４７号公報

ところで基板をカメラによって撮像して行われる基板認識においては、認識対象部位の画像が正常に取り込まれないことによる認識エラーが発生する場合がある。例えば、認識対象部位において基板に部分的な欠けが存在する場合や、認識対象部位が大きく位置ずれしているような場合には、画像認識によって正常な認識結果を導くことができず、認識装置は認識エラーを報知する。

このような認識エラーが発生した場合には、従来装置においては対処不能な事態が発生したと判断して、異常を報知するとともに装置停止するようになっていた。そして報知を受けたオペレータが状況を確認して、当該認識エラーを発生させた基板を取り除くなどのエラー処理を行う必要があった。このような認識エラーに起因する装置停止発生頻度は、１つの集合体を構成する単位基板の個数が従来と比較して増大するに伴って増大し、この結果電子部品実装装置の稼動効率を低下させることとなっていた。

そこで本発明は、認識エラーに起因する装置停止発生頻度を低減し、電子部品実装装置の稼動効率を向上させることができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装方法は、複数の単位基板の集合体を対象として各単位基板に電子部品を実装する電子部品実装方法であって、前記単位基板に設けられた位置検出用の認識マーク及び当該単位基板が不良基板であることを示す不良マークを認識対象として前記集合体において単位基板毎に実行される基板認識動作において、一の単位基板の認識マークについて正常な認識結果が得られない認識エラーが発生したならば、当該認識エラーが発生した単位基板を電子部品の実装対象としない単位基板として設定し、他の単位基板の認識マークについての基板認識動作を継続実行するとともに、前記不良マークを検出した後は前記不良マークが印加された単位基板の認識マークについて基板認識動作を行わないよ
うにした。

本発明によれば、単位基板毎に実行される基板認識動作において、正常な認識結果が得られない認識エラーが発生したならば、当該認識エラーが発生した単位基板については電子部品の実装対象としない単位基板として設定し、他の単位基板についての基板認識動作を継続実行するとともに、前記不良マークを検出した後は前記不良マークが印加された単位基板の認識マークについて基板認識動作を行わないことにより、認識エラーに起因する装置停止発生頻度を低減し、電子部品実装装置の稼動効率を向上させることができる。

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装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭載ヘッド及び実装対象となる基板キャリアの構成説明図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる基板キャリアの平面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系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電子部品実装方法の動作フロー図、図６、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における基板撮像動作及び部品実装動作の動作説明図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる多面取り基板の平面図である。

まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向（基板搬送方向）に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側から搬入された板状の基板キャリア３を搬送し実装ステージに位置決めする。基板キャリア３には、複数の単位基板１３が保持されている。搬送路２の両側方には部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４にはテープフィーダ５が複数配列されている。テープフィーダ５は電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより電子部品を供給する。

基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６ＡおよびＹ軸ガイド６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６ＡおよびＹ軸ガイド６Ｂ上にはＸ軸テーブル７が架設されている。Ｘ軸テーブル７には、搭載ヘッド８および搭載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７を駆動することにより搭載ヘッド８は水平移動し、部品供給部４から電子部品を吸着して保持するノズル１１（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板キャリア３上の各単位基板１３に実装する。すなわち、ここでは複数の単位基板１３を基板キャリア３に保持させてなる単位基板１３の集合体を対象として、各単位基板１３に電子部品を実装する形態となっている。

搭載ヘッド８とともに基板キャリア３上に移動した基板認識カメラ９は、基板キャリア３に保持された各単位基板１３を撮像して認識する（図２参照）。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１０が配設されている。部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド８が搬送路２の実装ステージに位置決めされた基板キャリア３上へ移動する際に、ノズル１１に保持された電子部品を部品認識カメラ１０の上方でＸ方向に移動させることにより、部品認識カメラ１０はノズル１１に保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識処理部（図示省略）によって認識処理することにより、ノズル１１に保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品の種類が識別される。

次に図２を参照して搭載ヘッド８および基板キャリア３について説明する。図２に示すように、搭載ヘッド８はマルチタイプであり、単位搭載ヘッド８ａを複数個備えた構成となっている。これらの単位搭載ヘッド８ａそれぞれ下部に電子部品を吸着して保持するノズル１１が着脱自在に装着され、電子部品の種類に応じてノズル１１を交換することができる。また搭載ヘッド８は、共通のθ軸モータ１４を備え、各単位搭載ヘッド８ａにおいてノズル軸廻りの回転が可能となっている。そして単位搭載ヘッド８ａはそれぞれノズル
昇降用のＺ軸モータ１２を備えており、ノズル１１を個別に昇降させることができる。

基板キャリア３は単位基板１３に対応して複数の区画に分割されている。各区画には単位基板１３を保持するための凹部３ａが設けられており、各凹部３ａ内には、それぞれ１枚の単位基板１３が載置される。図３に示すように、各単位基板１３にはそれぞれ対角に位置して２つの位置検出用の認識マークである位置認識マークＭ１、Ｍ２が形成されている。位置認識マークＭ１、Ｍ２を基板認識カメラ９によって撮像した画像データを基板認識部２４（図４）によって認識処理することにより、各単位基板１３の位置が検出される。単位基板１３へ搭載ヘッド８の各単位搭載ヘッド８ａによって電子部品を搭載する際には、この位置検出結果に基づいて吸着ノズル１１の単位基板１３への位置合わせが行われる。

各単位基板１３には、当該基板が不良基板であることを示すバッドマーク印加用のマーキングスポットＭＳが設定されている。前工程において、不良が検出された単位基板１３については、当該単位基板１３が不良品であることを明示するためのバッドマークＢＭ（不良マーク）がマーキングスポットＭＳ内に印加される（図７参照）。搭載ヘッド８によって各単位基板１３に電子部品を実装する際には、部品搭載動作に先立って基板認識カメラ９によって各単位基板１３毎にバッドマークＢＭの有無を検出し、バッドマークＢＭが検出された単位基板１３については部品実装動作を実行しないようになっている。

次に図４を参照して電子部品実装装置の制御系の構成を説明する。図４において、制御部２０はＣＰＵであり、電子部品実装装置全体の動作を制御する。基板認識結果記憶部２１は、基板キャリア３に保持された複数の単位基板１３を基板認識カメラ９によって撮像して認識した認識結果を、基板キャリア３において各単位基板１３に対応した区画毎に記憶する。実装可否設定部２２は、基板認識結果記憶部２１に記憶された基板認識結果に基づいて、搭載ヘッド８による基板キャリア３の各区画を対象とした部品搭載動作の実行可否を設定する。

ヘッド駆動部２３は、制御部２０からの指令に基づき、搭載ヘッド８を駆動する。すなわち、搭載ヘッド８を水平移動するためのＸ軸テーブル７およびＹ軸テーブル６Ａの駆動モータ（Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ）、各単位搭載ヘッド８ａにおいてノズル１１を昇降させるＺ軸モータ１２，各搭載ヘッド毎に共通に設けられたΘ軸モータ１４を駆動する。基板認識部２４は、基板認識カメラ９によって各単位基板１３を撮像した画像データを認識処理することにより、単位基板１３の位置を検出するとともに、各単位基板１３のマーキングスポットＭＳ内のバッドマークＢＭの有無を検出するための処理を行う。

この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下実装動作について図５のフローに沿って各図を参照しながら説明する。まず、実装動作が開始されると（ＳＴ１）、搭載ヘッド８を搬送路２に位置決めされた基板キャリア３に移動させて、基板認識カメラ９によって基板キャリア３の各区画を撮像し、基板認識部２４による基板認識処理を実行する（ＳＴ２）。すなわち、図６（ａ）、図７（ａ）に示すように、搭載ヘッド８を基板キャリア３にの各区画に順次アクセスさせ、各区画毎に予め設定された撮像順序にしたがって、基板認識カメラ９を単位基板１３の撮像対象位置に移動させる。ここに示す例では、位置認識マークＭ１、Ｍ２、マーキングスポットＭＳの順に基板認識カメラ９を移動させる例を示しているが、撮像順序は任意に設定してよい。

次に、基板認識ＯＫであるか否か、すなわち基板認識部２４によって一の区画を対象として実行された認識処理において、当該区画を対象として電子部品を実装することが可能であるか否かの判断を行う。ここで、マーキングスポットＭＳ内にバッドマークＢＭが検出されず、且つ位置認識マークＭ１、Ｍ２が正常に認識されて単位基板１３の位置が検出
されたならば、当該単位基板１３が存在する区画は正常な状態にあると判断して、この区画については正常な部品実装が可能な実装可能区画設定がなされる（ＳＴ４）。

これに対し、（ＳＴ３）において基板認識がＯＫでない場合、すなわち正常な認識結果が得られない認識エラーが発生した場合、またはマーキングスポットＭＳ内にバッドマークＢＭが検出されて当該単位基板１３は製品として使用できない不良基板であることが判明した場合には、これらの区画については実装不可区画設定が行われる（ＳＴ５）。これにより、１つの単位基板１３を対象とした実装可否設定が終了する。

（ＳＴ３）、（ＳＴ４）に示す処理は、基板認識結果記憶部２１に記憶された基板認識結果に基づいて、実装可否設定部２２によって実行される。次いで基板キャリア３の全区画について認識完了であるか否かを判断し（ＳＴ６）、未完了の区画があれば（ＳＴ２）に戻って同様の処理を反復実行する。そして（ＳＴ６）にて全区画認識完了と判断されたならば部品実装が実行され、（ＳＴ４）にて設定された実装可能区画の単位基板１３へ部品実装が行われる（ＳＴ７）。

図６は、基板キャリア３に保持された全ての単位基板１３が正常である場合の動作例を示している。すなわちこの場合には、図６（ａ）に示すように、基板キャリア３の全ての区画にはそれぞれ単位基板１３が正常な状態・姿勢で保持されている。そして各区画に保持された単位基板１３を対象とした基板認識処理においては、マーキングスポットＭＳ内にバッドマークＢＭが検出されず、且つ位置認識マークＭ１、Ｍ２が正常に認識されて単位基板１３の位置が検出される。この結果、基板キャリア３の全ての区画について全て実装可能区画設定がなされ、これにより部品実装動作においては、図６（ｂ）に示すように、基板キャリア３に保持された全ての単位基板１３を対象として、搭載ヘッド８の単位搭載ヘッド８ａによって電子部品Ｐが実装される。

これに対し、図７は、基板キャリア３への単位基板１３の装着にミスがあったり、保持された一部の単位基板１３が不良である場合の動作例を示している。すなわち図７（ａ）に示すように、基板キャリア３において１つの凹部３ａ＊には基板装着時のミスによって単位基板１３が保持されていない。また１つの単位基板１３＊は１つのコーナ部が部分的に欠落した形状不良基板となっており、前工程にてマーキングスポットＭＳ内にバッドマークＢＭが印加されている。

このような空の凹部３ａ＊が存在する場合や、不良の単位基板１３＊が存在する場合には、空の凹部３ａ＊を対象とした基板認識処理において位置認識マークＭ１、Ｍ２の位置には検出すべき対象が存在しないことから、基板認識部２４は認識エラーを出力する。そしてこの認識結果を受けて、空の凹部３ａ＊に該当する区画について実装不可区画設定がなされる。

また、単位基板１３＊については、マーキングスポットＭＳ内にバッドマークＢＭが検出されていることから、同様に実装不可区画設定がなされる。なおここでは、バッドマークＢＭが検出された後には位置認識マークＭ１、Ｍ２についての撮像を行わないようにした例を示しているが、位置認識マークＭ１、Ｍ２についても同様に撮像して認識するようにしてもよい。

これにより、図７（ｂ）に示すように、基板キャリア３において空の凹部３ａ＊の区画および不良の単位基板１３＊を除いた単位基板１３の区画を対象として、単位搭載ヘッド８ａによって電子部品Ｐが実装される。すなわち、本実施の形態に示す電子部品実装方法は、単位基板１３に設けられた位置検出用の認識マークを認識対象として、基板キャリア３において単位基板１３に対応した区画毎に実行される基板認識動作において、一の区画
について正常な認識結果が得られない認識エラーが発生したならば、当該認識エラーが発生した区画を電子部品の実装対象としない実装不可区画として設定するとともに、他の区画についての基板認識動作を継続実行するようにしている。

このような取り扱いを採用することにより、同様の電子部品実装装置を用いて行われる部品実装動作において従来より生じていた不具合、すなわち認識エラー発生の都度、装置停止となってオペレータがエラー処理を行うことを余儀なくされるという事態を生じることなく、部品実装動作を継続して行うことが可能となっている。そしてオペレータは１つの基板キャリア３が搬出された後に、不良基板である故に未実装のまま搬出された単位基板１３を取り除くなどの処理を事後的に行えば良い。したがって、認識エラーに起因する装置停止発生頻度を低減し、電子部品実装装置の稼動効率を向上させることができる。

なお上記実施の形態においては、基板認識動作において単位基板１３が不良基板であることを示すバッドマークＢＭを検出するための認識を併せて行う例を示しているが、バッドマークＢＭの検出のための認識を行わない場合にあっても本発明を適用することが出来る。例えば図７に示す単位基板１３＊の例では、位置認識マークＭ１の部位が欠落しているが、位置認識マークＭ１，Ｍ２を認識対象とすることにより、位置認識マークＭ１の部位において認識エラーが出力されることから、単位基板１３＊についてはバッドマークＢＭが検出された場合と同様に実装不可設定がなされる。また凹部３ａにおいて単位基板１３が大幅な位置ずれを生じた結果、位置認識マークＭ１，Ｍ２が正常位置から大幅にずれているような場合においても同様に認識エラーが出力され、同様に実装不可設定がなされる。

さらに上記実施の形態においては、複数の単位基板の集合体として、複数の単位基板１３を基板キャリア３に保持させた例を示したが、実装対象が、図８に示すような多面取り基板３０、すなわち単位基板１３と同様の位置認識マークＭ１、Ｍ２、マーキングスポットＭＳを有する複数の単位基板３０ａが、１枚の基板に作り込まれた多面取り基板３０であっても本発明の適用対象となる。

本発明の電子部品実装方法は、認識エラーに起因する装置停止発生頻度を低減し、電子部品実装装置の稼動効率を向上させることができるという効果を有し、電子部品を基板に半田接合により実装して実装基板を製造する分野に利用可能である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の搭載ヘッド及び実装対象となる基板キャリアの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる基板キャリアの平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の動作フロー図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における基板撮像動作及び部品実装動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における基板撮像動作及び部品実装動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の実装対象となる多面取り基板の平面図

符号の説明

３ 基板キャリア
８ 搭載ヘッド
９ 基板認識カメラ
１３ 単位基板
Ｍ１、Ｍ２ 位置認識マーク
ＭＳ マーキングスポット
ＢＭ バッドマーク
Ｐ 電子部品

Claims (3)

1. 複数の単位基板の集合体を対象として各単位基板に電子部品を実装する電子部品実装方法であって、
   前記単位基板に設けられた位置検出用の認識マーク及び当該単位基板が不良基板であることを示す不良マークを認識対象として前記集合体において単位基板毎に実行される基板認識動作において、一の単位基板の認識マークについて正常な認識結果が得られない認識エラーが発生したならば、当該認識エラーが発生した単位基板を電子部品の実装対象としない単位基板として設定し、他の単位基板の認識マークについての基板認識動作を継続実行するとともに、前記不良マークを検出した後は前記不良マークが印加された単位基板の認識マークについて基板認識動作を行わないことを特徴とする電子部品実装方法。
2. 前記集合体は、前記複数の単位基板を基板キャリアに保持させて成ることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
3. 前記集合体は、前記複数の単位基板が作り込まれた多面取り基板であることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。

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