JP4629584B2 - 実装システムおよび電子部品の実装方法 - Google Patents

Description

この発明は、基板に電子部品を実装する実装システムおよび電子部品の実装方法に関する。

電子部品が実装された基板の生産では、一般に、回路パターンが形成された基板に対して、印刷機によってクリーム半田が印刷・塗布され、実装機によって電子部品が搭載される。実装機における電子部品の搭載位置は、通常、基板上の回路パターンに応じて設定されている。

ところが最近では、電子部品の微細化に伴って、極めて高い搭載位置精度が求められるようになっており、基板上の回路パターンと印刷されたハンダとの位置ずれ等に起因する接触不良等の実装不良が問題となる場合もある。

そこで、たとえば下記特許文献１では、印刷機によって印刷されたハンダの位置を各基板毎に測定し、下流側の実装機では測定されたハンダの位置に応じて電子部品を実装する手法が提案されている。
特開２００２−２７１０９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す方法では、各基板毎に印刷されたハンダの位置の測定に時間を要するため、生産効率の点で改善の余地があった。

この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、実装不良の低減を図りながら高い生産効率を得ることができる実装システムおよび電子部品の実装方法を提供することを目的とする。

本発明は下記の手段を提供する。

［１］開口部が形成されたマスクを介してペーストが印刷された基板上に電子部品を実装する実装システムであって、
マスクの製造データからマスクに形成される開口部の位置情報を取得する開口部位置取得手段と、
取得した開口部の位置情報に基づいて、基板上における電子部品の実装位置を設定する実装位置設定手段と、
設定された実装位置に電子部品を実装する実装手段と、
を備えたことを特徴とする実装システム。

［２］前記開口部位置取得手段によって開口部の位置を取得したマスクについて、各マスクを特定可能な情報と、各マスクの開口部の位置情報とを関連付けて記憶する開口部位置記憶手段を備えた前項１に記載の実装システム。

［３］印刷機によってペーストが塗布された基板について、各基板を特定可能な情報と、各基板の印刷に使用したマスクを特定可能な情報とを関連付けて記憶する使用マスク記憶手段を備えた前項１または２に記載の実装システム。

［４］前記マスクの座標系と基板の座標系とを対応付けて、基板上にペーストを塗布する印刷機を備え、
前記実装位置設定手段は、取得した開口部の位置情報と、前記マスクの座標系と基板の座標系との対応関係とに基づいて、基板上における電子部品の実装位置を設定する前項１〜３のいずれかに記載の実装システム。

［５］前記実装手段における電子部品の実装作業位置に位置決めされた基板に対して、この基板上に塗布されたペーストの一部の位置を測定し、この基板へのペーストの塗布に用いられたマスクの座標系の当該実装手段における位置を取得するマスク位置取得手段を備え、
前記実装位置設定手段は、取得した開口部の位置情報と、取得したマスクの座標系の位置とに基づいて、基板上における電子部品の実装位置を設定する前項１〜４のいずれかに記載の実装システム。

［６］開口部が形成されたマスクを介してペーストが印刷された基板上に電子部品を実装する実装方法であって、
マスクの製造データからマスクに形成される開口部の位置情報を取得する開口部位置取得ステップと、
取得した開口部の位置情報に基づいて、基板上における電子部品の実装位置を設定する実装位置設定ステップと、
設定された実装位置に電子部品を実装する実装ステップと、
を備えたことを特徴とする電子部品の実装方法。

上記発明［１］によると、マスクに形成される開口部の位置に基づいて電子部品の実装位置が設定されるため、基板上に印刷されるペースト上に電子部品を確実に搭載して実装不良の低減を図ることができる。また、基板上に実際に印刷されたペーストの位置を各基板毎に測定することもなく、高い生産効率を得ることができる。

上記発明［２］によると、一旦取得した開口部の位置情報が記憶されるため、この記憶された開口部の位置情報を用いることにより、一度位置情報を取得したマスクについては再度の位置情報の取得を行うことなく実装位置の設定を行うことができ、さらに高い生産効率を得ることができる。

上記発明［３］によると、各基板の印刷に使用したマスクを把握することができるため、同種類の基板の印刷に使用するマスクを交換した場合等であっても、各基板の印刷に実際に使用されたマスクを特定し、各基板に印刷されたペーストの位置に基づいて実装位置を設定することができる。

上記発明［４］によると、マスクの座標系と基板の座標系とを対応付けて基板上にペーストを塗布するため、マスクの座標系で表現された開口部の位置を基板の座標系で把握して、各基板に印刷されたペーストの位置に基づく実装位置を容易に設定することができる。

上記発明［５］によると、基板上に塗布されたペーストの一部の位置を測定してマスクの座標系の当該実装手段における位置が取得されるため、マスクの座標系で表現された開口部の実装手段における位置を把握して、各基板に印刷されたペーストの位置に基づく実装位置をより確実に設定することができる。また基板上に印刷された全てのペーストの位置を測定する必要もなく、高い生産効率を得ることができる。

上記発明［６］によると、マスクに形成される開口部の位置に基づいて電子部品の実装位置が設定されるため、基板上に印刷されるペースト上に電子部品を確実に搭載して実装不良の低減を図ることができる。また、基板上に実際に印刷されたペーストの位置を各基板毎に測定することもなく、高い生産効率を得ることができる。

図１は本発明の一実施形態にかかる実装システムを示す構成説明図である。同図に示すように、この実装システムは、生産ラインを構成する印刷機２，複数の実装機１…、検査機３、リフロー炉４を備えている。これら各設備は、基板搬送の上流側から下流側にかけて、この順に並んで配置されている。

これら実装システムを構成する各設備は、パーソナルコンピュータなどによって構成される制御装置（制御手段）６…をそれぞれ備え、各制御装置６…によって、実装ラインの各設備の駆動が制御されるよう構成されている。さらに各制御装置６…は、ＬＡＮ等のネットワーク通信手段を介して接続されており、各制御装置間において信号の送受信を行いつつ、各設備が駆動されて、実装システム全体で統制された動作が行われるよう構成されている。また各設備には、各設備の状態などに関するデータを表示する表示装置７や、各種の情報を入力するためのキーボードやマウスなどの入力装置８が設けられている。

またこの実装システムは生産ラインの各設備を統括的に制御するサーバコンピュータ９を備えている。

印刷機２は、図示しない基板搬入機などから搬入された基板の所定領域にクリームハンダや接着剤等のペーストをスクリーン印刷により印刷・塗布するものである。

図２は、印刷機の一例を示す斜視図である。同図に示すように、この印刷機２は、印刷される基板Ｗを保持する印刷ステージ２１と、印刷ステージ２１に基板Ｗを搬入および搬出するための搬送コンベア２２と、印刷ステージ２１の上方でマスクＳを保持するマスク保持ユニット２３と、マスクＳ上でペーストを拡張するスキージユニット２４と、基板ＷおよびマスクＳを撮影するカメラユニット２５と、マスクＳを清掃するクリーナーユニット２６とを備えている。

印刷ステージ２１は、基板Ｗを搬送するメインコンベア２１１と、印刷される基板Ｗをクランプ固定するクランプユニット２１２とを備えている。これらメインコンベア２１１およびクランプユニット２１２は、基台２０１に対して基板が搬送されるＸ軸方向（搬送方向）と直交するＹ軸方向に移動可能なＹ軸テーブル２１３と、Ｙ軸テーブル２１３に対してＸ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル２１４と、Ｘ軸テーブル２１４に対して鉛直線（Ｚ軸方向）の軸線回りに回転可能なＲ軸テーブル２１５と、さらにＹ軸テーブル２１５に対してＺ軸方向に昇降可能な昇降テーブル２１６とによって支持され、ＸＹＺＲの各方向に移動可能となっている。

マスク保持ユニット２３は、ハンダ塗布部分に開口部（パターン孔）が形成されたマスクＳを支持するマスク支持台２３２と、マスク支持台２３２上のマスクＳを固定するマスククランプ２３３とを備えている。マスク支持台２３２は、印刷ステージ２１の左右両側に立設された支持フレーム２０２に取り付けられている。

スキージユニット２４は、マスクＳ上でペーストを拡張するスキージ２４１と、このスキージ２４１を昇降自在に支持するスキージホルダー２４２とを備えている。スキージホルダー２４２は、印刷ステージ２１の左右両側に立設された支持フレーム２０２，２０２上をＹ軸方向に移動可能なスキージ支持ビーム２０３に取り付けられている。そして、スキージ２４１を降下させた状態で、スキージ支持ビーム２０３がＹ軸方向に移動することにより、スキージ２４１はマスクＳ上のクリームハンダ等のペーストをローリング（混練）させつつ拡張し、スクリーン印刷が施されるようになっている。

カメラユニット２５は、マスク撮影カメラ２５１と、基板撮影カメラ２５２と、バーコードリーダ２５３とを備えている。これらマスク撮影カメラ２５１、基板撮影カメラ２５２およびバーコードリーダ２５３は、カメラヘッド２５４に取り付けられている。カメラヘッド２５４は、印刷ステージ２１の左右両側に立設された支持フレーム２０２，２０２の下面側に支持されたカメラ支持ビーム２０４に取り付けられている。カメラ支持ビーム２０４の高さ位置は、降下状態の印刷ステージ２１とマスクＳとの間に設定されている。カメラヘッド２５４は、カメラ支持ビーム２０４上をＸ軸方向に走行可能に取り付けられ、カメラ支持ビーム２０４は、支持フレーム２０２，２０２に対してＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。これにより、カメラヘッド２５４は、ＸＹ平面上を移動して基板ＷおよびマスクＳの撮影を行うことができるようになっている。

図５（ａ）は、マスクの一例を示す平面図である。同図に示すように、マスクＳには、印刷対象となる基板Ｗとの位置合わせのための複数の位置基準マークＳ１…、クリームハンダ等のペーストを塗布する開口部Ｓ２…、各マスクＳを特定して個体識別可能なＩＤ情報を示す識別マークＳ３が形成されている。この実施形態では識別マークＳ３はバーコードによって構成されている。

このようなマスクＳは、一般に、ガーバーデータと呼ばれる製造データに基づいて、シート状のスクリーン材に位置基準マークＳ１や開口部Ｓ２をレーザ加工等によって形成することによって製造される。

図５（ｂ）は、基板の一例を示す平面図である。同図に示すように基板Ｗには、マスクＳ等との位置合わせのための複数の位置基準マークＷ１…、基板Ｗ内に造り込まれた回路から基板表面に露出した電極部（回路パターン）Ｗ２…、各基板Ｗを特定して固体識別可能なＩＤ情報を示す識別マークＷ３が形成されている。

マスク撮影カメラ２５１は、新たなマスクＳがセットされた際に、マスクＳに設けられた位置基準マークＳ１を撮影してその位置を測定する。基板撮影カメラ２５２は、、基板ＷとマスクＳとの位置合わせのために、基板Ｗに設けられた位置基準マークＷ１を撮影してその位置を測定する。また基板撮影カメラ２５２は、基板Ｗに設けられた識別マークＷ３を検出する。バーコードリーダ２５３は、マスクＳに形成された識別マーク（バーコード）Ｓ３を読み取る。

クリーナーユニット２６は、前記カメラユニット２５と同じカメラ支持ビーム２０４に取り付けられ、マスクＳの下面（印刷面）に摺接して清掃を行うようになっている。

このような印刷機２においては、各基板Ｗに対してクリームハンダ等のペーストを印刷すると、各基板Ｗを特定可能な基板ＩＤ情報と、各基板の印刷に使用したマスクＳを特定可能なマスクＩＤ情報とが制御装置６によりサーバコンピュータ９に送信するようになっている。

実装機（実装機本体）１…は、基板の所定位置に電子部品を実装（搭載）する実装手段として機能するものである。

図３は実装機の一例を示す平面図である。同図に示すように、実装機１は、基台１１上に配置されて基板Ｗを搬送するコンベア１２と、このコンベアの両側に配置された部品供給部１３と、基台１１の上方に設けられた電子部品実装用のヘッドユニット１４とを備えている。

部品供給部１３は、コンベア１２に対してフロント側とリア側のそれぞれ上流部と下流部に設けられている。この実施形態では、フロント側とリア側上流部にはテープフィーダ等の部品供給装置を複数並べて取り付け可能な部品供給部１５が設けられ、リア側下流部にはパレット等の部品供給装置を積層して取付可能なトレイタイプの部品供給部１６が設けられている。これらの部品供給部１３から供給される部品は、ヘッドユニット１４によってピックアップできるようになっている。

また上流側と下流側に分かれた部品供給部１３の間には、フロント側およびリア側とも、部品撮影カメラ１７，１７が設けられている。部品撮影カメラ１７，１７は、ヘッドユニット１４によって吸着された部品の状態を撮像して、部品の位置ずれなどを検出する。

ヘッドユニット１４は、部品供給部１３から部品をピックアップして基板Ｗ上に装着し得るように、部品供給部１３と基板Ｗ上の実装位置とにわたる領域を移動可能となっている。具体的には、ヘッドユニット１４は、Ｘ軸方向（コンベア１２の基板搬送方向）に延びるヘッドユニット支持部材１４２にＸ軸方向に移動可能に支持されている。ヘッドユニット支持部材１４２はその両端部においてＹ軸方向（水平面内でＸ軸と直交する方向）に延びるガイドレール１４３，１４３にＹ軸方向に移動可能に移動可能に支持されている。そしてヘッドユニット１４は、Ｘ軸モータ１４４によりボールねじ１４５を介してＸ軸方向の駆動が行われ、ヘッドユニット支持部材１４２は、Ｙ軸モータ１４６によりボールねじ１４７を介してＹ軸方向の駆動が行われるようになっている。

また、ヘッドユニット１４には、複数のヘッド１４８がＸ軸方向に並んで搭載されている。各ヘッド１４８は、Ｚ軸モータを駆動源とする昇降機構により上下方向（Ｚ軸方向）に駆動されるとともに、Ｒ軸モータを駆動源とする回転駆動機構により回転方向（Ｒ軸方向）に駆動されるようになっている。

各ヘッド１４８の先端には、電子部品を吸着して基板に装着するための吸着ノズルが設けられ、各ノズルは、図外の負圧手段から供給される負圧による吸引力で電子部品を吸着できるようになっている。

またヘッドユニット１４には、例えば照明を備えたＣＣＤカメラ等からなる基板撮影カメラ１８が設けられている。
この基板撮影カメラ１８は、この実装機１に搬入された基板Ｗに設けられた位置基準マーク（下記するＷ１）等を撮影して、その位置を測定する。これにより、実装機１に設定されヘッドユニット１４の移動制御に用いられる実装機１の座標系と、基板Ｗの座標系との関連付けが行われる。これが、下記するステップＳ４３の位置決めにおいて実施される。また、基板撮影カメラ１８は、基板Ｗに設けられたＩＤマークを検出する。基板Ｗに設けられたＩＤマークは、各基板Ｗを個体識別して特定可能なＩＤ情報を表している。

図４は、実装機の制御系の構成の一例を示す機能ブロック図である。同図に示すように、実装機１の制御系は、パーソナルコンピュータ等からなる制御装置６に、演算処理部１９１、実装プログラム記憶手段１９２、搬送系データ記憶手段１９３、モータ制御部１９４、外部入出力部１９５、画像処理部１９６、サーバ通信手段１９７等の各機能が構成されている。

演算処理部１９１は実装機１における各種動作を統括的に制御する。

実装プログラム記憶手段１９２は、基板Ｗに各電子部品を実装するための生産プログラム（実装プログラム）を記憶する。この生産プログラムには、基板Ｗの回路パターンに基づく各電子部品の実装位置（座標）データや、各電子部品を認識するための形状データ、各電子部品が供給されるフィーダ等の位置（座標）等が含まれている。

搬送系データ記憶手段１９３は、生産ライン上での基板Ｗの搬送に関する各種データを記憶する。

モータ制御部１９４は、ヘッドユニット１４のＸＹＺＲ各軸の駆動モータ等の動作制御を行う。

外部入出力部１９５は実装機１が備える各種センサー類、ストッパ等の駆動部と各種情報の入出力を行う。

画像処理部１９６は、部品撮影カメラ１７および基板撮影カメラ１８による撮影データから必要な情報を抽出する画像処理を行う。

サーバ通信手段１９７は、実装システムのサーバコンピュータ９や他の設備と種々の情報を送受する。

検査機３は、実装機１…によって基板Ｗに実装された各電子部品の実装状態を検査し、各基板Ｗの良否を判断するものである。

リフロー炉４は、基板Ｗに塗布されたクリームハンダをリフローさせて、電子部品を基板にハンダ接合して安定させるものである。

リフロー炉５から搬出される基板Ｗは、基板搬出機（図示省略）などに順次収容されるよう構成されている。

サーバコンピュータ９には、図１に示すように、生産基板データ記憶手段９１、開口部位置取得手段９２、開口部位置記憶手段９３、使用マスク記憶手段９４等が機能的に構成されている。

生産基板データ記憶手段９１は、実装機１において基板Ｗに各電子部品を実装するための生産プログラムを記憶する。この生産プログラムには、基板Ｗの回路パターンに基づく各電子部品の実装位置（座標）データや、各電子部品を認識するための形状データ、各電子部品が供給されるフィーダ等の位置（座標）等が含まれている。

開口部位置取得手段９２は、マスクＳの製造データ（ガーバーデータ）が記憶されたデータベース９９と接続され、マスクＳの製造データを取得する。そして、開口部位置取得手段９２は、取得したマスクＳの製造データから、マスクＳに形成される位置基準マークＳ１および開口部Ｓ２の位置情報を抽出する。

開口部位置記憶手段９３は、取得されたマスクＳの位置基準マークＳ１および開口部Ｓ２の位置情報等を開口部位置データとして記憶する。

使用マスク記憶手段９４は、印刷機２において印刷が行われた各基板Ｗについて、各基板Ｗを特定可能な基板ＩＤ情報と、各基板Ｗの印刷に使用したマスクＳを特定可能なマスクＩＤ情報とを関連付けて記憶する。この基板ＩＤ情報とマスクＩＤ情報とを関連付けた情報は、上述したように印刷機２から受信する。

次に本実施形態における実装システムによる電子部品の実装方法の手順についてフローチャートを参照しながら説明する。

この実施形態では、生産ラインの各実装機１における基板Ｗへの電子部品の実装動作に先立って、サーバコンピュータ９により、印刷機２で使用されるマスクＳの開口部位置データの取得が行われるようになっている。

図６は、マスクの開口部位置データ取得の手順の一例を示すフローチャートである。

マスクＳの開口部位置データの取得では、まずサーバコンピュータ９の開口部位置取得手段９２がデータベース９９に接続し、マスクＳの製造データ（ガーバーデータ）にアクセスして、マスクＳの開口部Ｓ２の位置およびサイズ等の情報抽出が行われる（ステップＳ１０）。

こうして開口部Ｓ２の位置およびサイズ等が取得されれば、開口部位置取得手段９２により、マスクＳに形成される開口部Ｓ２によって塗布されるペースト（クリームハンダ）の上に実装されるべき電子部品の中心座標が計算される（ステップＳ１１）。この計算には、生産基板データ記憶手段９１に記憶されている各電子部品の実装位置（座標）データや形状データが参照される。

図８（ａ）は、マスクの開口部の位置に基づいて計算される電子部品の中心座標の説明図である。同図に示すように、２つの開口部Ｓ２，Ｓ２によって塗布されるペースト（クリームハンダ）に跨って搭載される部品Ｃの中心座標Ｃ１は、マスクＳにおける開口部Ｓ２の位置に応じて求められる。ここで計算される電子部品Ｃの中心座標Ｃ１は、開口部Ｓ２の位置を基準としたものであるため、以下、「開口部中心座標」と称する。

この開口部中心座標は、マスクＳにおける座標系、すなわちマスクＳの位置基準マークＳ１によって規定される座標系で表現されるものであるが、印刷機２での印刷時にマスクＳと基板Ｗの座標系を一致させるように位置合わせが行われることにより、基板Ｗの位置基準マークＷ１によって規定される座標系で表現されたものと一致することになる。

こうして開口部中心座標が計算されれば、マスクＳに形成される位置基準マークＳ１の位置と部品毎の開口部中心座標が、サーバコンピュータ９の開口部位置記憶手段９３に保存される（ステップＳ１２）。

なお印刷機２において、マスクＳと基板Ｗの一方または両方に伸び等の変形が発生し、マスクＳおよび基板Ｗの印刷対象領域の全域については両者の座標系を一致させることができない場合がある。このような場合には、印刷機２において、基板Ｗ上の回路パターンに対するペースト（クリームハンダ）の印刷位置ずれに過敏なたとえば微細部品の搭載領域を優先してマスクＳと基板Ｗとの位置合わせを調整してもよい。このような調整は、測定されたマスクＳおよび基板Ｗの位置基準マークＳ１，Ｗ１の位置および距離（伸び量）をカメラ撮影により測定して自動的に行うことができる。あるいは、オペレータ等が目視により調整量を判断して、印刷機２に入力することで位置合わせを調整してもよい。特に新たな種類の基板Ｗの生産を開始する際には、マスクＳや基板Ｗの微小な製造誤差等に対応するため、マスクＳと基板Ｗの位置基準マークＳ１，Ｗ１に基づく位置合わせに対するオフセット調整量を設定するようにしてもよい。

印刷機２において、このような位置合わせの調整を行った場合には、マスクＳの座標系と基板Ｗの座標系の位置関係の対応を表現する前記調整量もサーバコンピュータ９に送信し、サーバコンピュータの使用マスク記憶手段９４では、基板ＩＤ情報およびマスクＩＤ情報に関連付けてこのような調整量も保存しておくようになっている。

図７は、実装機における実装動作手順の一例を示すフローチャートである。

実装機１における実装動作では、まず生産する基板Ｗの種類に応じて生産プログラム（実装プログラム）がオペレータ等によって選択される（ステップＳ４０）。この選択は、実装システム全体を管理するサーバコンピュータ９等によってネットワークを介して行ってもよい。

実装機１が起動すると（ステップＳ４１）、プログラムカウンタがクリアされる（ステップＳ４２）。そして、印刷機２またはより上流側の実装機等からペースト（クリームハンダ）が印刷された基板Ｗが搬入され、所定の実装作業位置に位置決めされる（ステップＳ４３）。

基板Ｗが位置決めされると、基板撮影カメラ１８により、基板Ｗに形成された識別マークＷ３が読み取られ、基板ＩＤ情報が取得される（ステップＳ４４）。これにより、実装対象の基板Ｗが特定され、実装機１に認識される。

続いて、生産プログラム（実装プログラム）に従って、ヘッドユニット１４により部品供給部１３から電子部品が吸着される（ステップＳ４５）。吸着された部品は部品撮影カメラ１７により撮影され、画像処理部１９６により部品の種類および吸着状態（吸着位置）が認識される（ステップＳ４６）。

そして、演算処理部１９１により、この吸着された部品についての、印刷機２における印刷工程で使用されたマスクＳの開口部中心座標が、サーバコンピュータ９の開口部位置記憶手段９３からサーバ通信手段１９７を介して取得される（ステップＳ４７）。具体的には、サーバコンピュータ９の使用マスク記憶手段９４から、当該基板Ｗの印刷に使用したマスクＳを特定するマスクＩＤ情報を検出し、そのマスクＳにおける開口部中心座標が開口部位置記憶手段９３から引き出される。ここで、当該基板Ｗの印刷に当たってマスクＳと基板Ｗの位置基準マークＳ１，Ｗ１の位置に応じた位置合わせに加えて、位置合わせの調整が行われ、その調整量が使用マスク記憶手段９４に保存されている場合には、その調整量も取得する。

続いて、演算処理部１９１により、吸着された部品の基板Ｗ上における実装位置（搭載座標）が設定される（ステップＳ４８）。この実装位置の設定は、生産プログラム（実装プログラム）において予め設定されている基板Ｗの回路パターンに応じた搭載座標を、マスクＳの開口部Ｓ２の位置に基づいて算出される部品中心座標によって補正することによって行われる。この実施形態では、演算処理部１９１が、マスクＳの開口部Ｓ２の位置に基づいて基板Ｗ上における電子部品の実装位置を設定する実装位置設定手段として機能する。ここで、当該基板Ｗの印刷に当たってマスクＳと基板Ｗの位置基準マークＳ１，Ｗ１の位置に応じた位置合わせに加えて、位置合わせの調整が行われている場合には、その調整量も加味して実装位置が設定される。すなわち、マスクＳと基板Ｗの座標系が一致していない印刷が行われている場合には、両座標系の対応関係に基づいて実装位置が設定される。

図８（ｂ）は、基板Ｗに印刷・塗布されたペーストの位置に基づく電子部品の実装位置と、基板Ｗに形成された回路パターンに基づく電子部品の実装位置の説明図である。

基板Ｗに塗布されたペースト（クリームハンダ）は、マスクＳの開口部Ｓ２と同じ位置にある。そしてこのペーストＰの位置は、理想的には基板Ｗの回路パターン（電極部）Ｗ２と一致する。しかしながら、マスクＳまたは基板Ｗの伸び等の変形のため、全ての部品搭載位置において、ペーストＰの位置と回路パターンＷ２とが完全には一致しないのが現状である。

そこで、この実施形態では、同図に示すように、回路パターンＷ２の位置に基づいて設定されている生産プログラムにおける搭載座標Ｃ２を、ペーストＰの位置を示す開口部中心座標Ｃ１に基づいて補正して、実装位置を設定する。当該基板Ｗの印刷に当たってマスクＳと基板Ｗの位置基準マークＳ１，Ｗ１の位置に応じた位置合わせに加えて、位置合わせの調整が行われていなければ、実装位置は開口部中心座標Ｃ１に設定されることになる。

吸着された部品を搭載すべき基板Ｗ上の座標（実装位置）が設定されれば、その実装位置に向かって部品を吸着した吸着ノズルを移動させる（ステップＳ４９）。このとき、部品撮影カメラ１７の撮影結果に基づく部品の吸着状態（吸着位置）をさらに加味して、吸着ノズルに吸着されている部品の中心が、前記設定された搭載座標（実装位置）に到達するように、吸着ノズルの移動量が制御される。

吸着された部品が設定された実装位置に移送されれば、吸着ノズルを降下させ、基板Ｗ上に部品が装着され（ステップＳ５０）、当該部品についての実装動作が完了したためプログラムカウンタをインクリメントする（ステップＳ５１）。

以上の部品の実装動作（ステップＳ４５〜Ｓ５１）を全ての部品の装着が完了するまで繰り返し（ステップＳ５２でＮＯ）、全ての部品の装着が完了すれば（ステップＳ５２でＹＥＳ）、部品装着の完了した基板Ｗを搬出して（ステップＳ５３）、当該実装機１における一連の部品実装動作を終了する。

以上のように、本実施形態の実装システムによれば、マスクＳの製造データに基づいて取得された開口部Ｓ２の位置に基づいて電子部品の実装位置が設定されるため、基板Ｗ上に印刷されるクリームハンダ等のペーストＰ上に電子部品を確実に搭載して実装不良の低減を図ることができる。また、基板Ｗ上に実際に印刷されたペーストＰの位置を各基板Ｗ毎に測定することもなく、高い生産効率を得ることができる。

また基板Ｗ上に印刷されたクリームハンダ等を検出する場合、背景となる基板Ｗの材質や色、あるいは基板Ｗ上に形成された回路パターン等に影響されやすく高い測定精度が得られにくい。この点において、上記実施形態では、基板Ｗ上に実際に印刷されたペーストではなく、マスクＳを製造するための製造データ（ガーバーデータ）から開口部Ｓ２の位置情報を得るため、開口部Ｓ２の位置を正確に取得して、ペーストＰ上への確実な電子部品の搭載に寄与することができる。また、基板Ｗ上に印刷されたクリームハンダ等をより正確に測定するための高価な照明やカメラ等の光学機器を必要とすることもない。

また、一旦取得された開口部の位置情報が開口部位置記憶手段９３に記憶されるため、一度測定が行われたマスクＳであれば、そのマスクＳによって印刷された基板Ｗの生産のたびに製造データ（ガーバーデータ）から開口部Ｓ２の位置情報を取得する必要がなく、さらに高い生産効率を得ることができる。

また、各基板Ｗ毎に印刷に使用したマスクＳが使用マスク記憶手段９４に記憶されるため、同種類の基板Ｗの印刷に使用するマスクＳを交換した場合等であっても、各基板Ｗの印刷に実際に使用されたマスクＳを確実に特定し、各基板Ｗに印刷されたペーストの位置に基づいて実装位置を設定することができる。

また、印刷機２ではマスクＳの座標系と基板Ｗの座標系とを対応付けて基板Ｗ上にペーストＰを塗布するため、マスクＳの座標系で表現された開口部Ｓ２の位置を基板Ｗの座標系で把握して、各基板Ｗに印刷されたペーストＰの位置に基づく実装位置を容易に設定することができる。

なお上記実施形態においては、印刷機２においてマスクＳと基板Ｗの座標系を一致させるように印刷を行い、あるいはマスクＳの座標系と基板Ｗの座標系の位
置関係の対応を記憶しておくことにより、マスクＳの開口部Ｓ２の位置を基板Ｗの座標系で把握して基板Ｗ上における電子部品の実装位置を設定したが、実装機（実装手段）１においてマスクＳの座標系を直接取得するようにしてもよい。

たとえば、実装機１において、実装作業位置に位置決めされた基板Ｗに対して、この基板Ｗ上に塗布されたペーストＰの一部の位置を測定し、この基板ＷへのペーストＰの塗布に用いられたマスクＳの座標系の当該実装機１における位置を取得するようにしてもよい。

具体的には、実装機１のヘッドユニット１４に設けられた基板撮影カメラ１８により基板Ｗ上に印刷・塗布された、たとえば２箇所のペーストＰを撮影してそれらの位置を測定する。これらの位置は、これらのペーストＰを印刷したマスクＳの開口部Ｓ２の、当該実装機１における位置を示しているため、マスクＳの座標系の当該実装機１における位置が分かる。こうしてマスクＳの座標系が分かれば、マスクＳの座標系で表現された全ての開口部Ｓについて、当該実装機１における位置が把握できる。こうして各開口部Ｓ２について当該実装機１における位置が把握できれば、各開口部Ｓ２によって印刷されるペーストＰの位置に基づいて電子部品の実装位置を設定すればよい。

なおマスクＳの座標系の当該実装機１における位置の取得は、実装機１の演算処理部１９１において行うことができ、この点から演算処理部１９１はマスク位置取得手段として機能する。

このように基板Ｗ上に塗布されたペーストＰの一部の位置を測定してマスクＳの座標系の当該実装機１における位置を取得するようにすれば、マスクＳの座標系で表現された各開口部Ｓ２の実装機１における位置を把握することができ、各基板Ｗに印刷されたペーストＰの位置に基づく実装位置をより確実に設定することができる。なおこのようにする場合であっても、マスクＳの座標系の位置を判断するために数カ所のペーストＰの位置を測定すればよく、基板Ｗ上に印刷された全てのペーストＰの位置を測定する必要はないため、高い生産効率を得ることができる。

また上記実施形態では、サーバコンピュータ９がマスク製造データを記憶するデータベース９９からマスクＳの開口部Ｓ２の位置情報を取得するようにしたが、実装機１に開口部位置取得手段を設けて、実装機１が開口部Ｓ２の位置情報を取得するようにしてもよい。

また開口部Ｓ２の位置情報の取得の形態も、データベース等にアクセスするのではなく、製造データ（ガーバーデータ）が記憶されたＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶手段から読み出すことによって取得するようにしてもよい。

また上記実施形態では、取得したマスクＳの開口部Ｓ２の位置情報をサーバコンピュータ９に記憶するようにしたが、実装機１に開口部位置記憶手段を設けて実装機１で記憶しておくようにしてもよい。

また上記実施形態では、測定された開口部Ｓ２の位置に基づく電子部品の実装位置の設定を実装機１において行うようにしたが、たとえばサーバコンピュータ９に実装位置設定手段を設けて、サーバコンピュータ９等で実装位置を算出・設定して、この設定結果に基づいて実装機１が電子部品の実装動作を行うようにしてもよい。

また上記実施形態ではペーストが印刷された各基板Ｗについて基板を特定可能な基板ＩＤ情報と、その印刷に使用したマスクＳを特定可能なマスクＩＤ情報とをサーバコンピュータ９において記憶するようにしたが、印刷機２または実装機１等の他の設備に使用マスク記憶手段を設けて、印刷機２または実装機１等で使用したマスクＳを記憶しておくようにしてもよい。

また開口部位置記憶手段に記憶しておく開口部の位置情報は、電子部品の実装位置の設定に供することができる形態であればよく、上記実施形態のように、各開口部Ｓ２によって塗布されるクリームハンダ（ペースト）の上に実装される電子部品の中心座標としても、あるいは各開口部Ｓ２自身の座標や形状データ等としてもよい。

また、開口部Ｓ２の位置に基づいて実装位置を設定する電子部品を一部のみとして、マスクＳに形成された一部の開口部Ｓ２の位置情報のみを取得するようにしてもよい。たとえば実装位置に極めて高い精度が求められる微細部品を載せるペーストのための開口部Ｓ２のみとしてもよい。

またマスクＳの開口部Ｓ２の位置情報の取得は、実装動作前であればよく、基板Ｗへのペーストの印刷前であっても印刷後であってもよい。

また上記実施形態では実装機１…および印刷機２について具体的構成例を説明したが、両者とも、基板とカメラやマスクあるいはヘッドユニット等を相対移動させる機構等は任意のタイプを採用することができる。

本発明の一実施形態にかかる実装システムを示す構成説明図である。 印刷機の一例を示す斜視図である。 実装機の一例を示す平面図である。 実装機の制御系の構成の一例を示す機能ブロック図である。 （ａ）は、マスクの一例を示す平面図である。（ｂ）は、基板の一例を示す平面図である。 マスクの開口部位置データ取得の手順の一例を示すフローチャートである。 実装機における実装動作手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、マスクの開口部の位置に基づいて計算される電子部品の中心座標の説明図である。（ｂ）は、基板に印刷・塗布されたペーストの位置に基づく電子部品の実装位置と、基板に形成された回路パターンに基づく電子部品の実装位置の説明図である。

符号の説明

１ 実装機
１８ 基板撮影カメラ
２ 印刷機
９ サーバコンピュータ
９３ 開口部位置記憶手段
９４ 使用マスク記憶手段
Ｗ 基板
Ｗ１ 位置基準マーク
Ｗ２ 回路パターン（電極部）
Ｓ マスク（スクリーン）
Ｓ１ 位置基準マーク
Ｓ２ 開口部
Ｐ ペースト（クリームハンダ）

Claims (6)

1. 開口部が形成されたマスクを介してペーストが印刷された基板上に電子部品を実装する実装システムであって、
   マスクの製造データからマスクに形成される開口部の位置情報を取得する開口部位置取得手段と、
   取得した開口部の位置情報に基づいて、基板上における電子部品の実装位置を設定する実装位置設定手段と、
   設定された実装位置に電子部品を実装する実装手段と、
   を備えたことを特徴とする実装システム。
2. 前記開口部位置取得手段によって開口部の位置を取得したマスクについて、各マスクを特定可能な情報と、各マスクの開口部の位置情報とを関連付けて記憶する開口部位置記憶手段を備えた請求項１に記載の実装システム。
3. 印刷機によってペーストが塗布された基板について、各基板を特定可能な情報と、各基板の印刷に使用したマスクを特定可能な情報とを関連付けて記憶する使用マスク記憶手段を備えた請求項１または２に記載の実装システム。
4. 前記マスクの座標系と基板の座標系とを対応付けて、基板上にペーストを塗布する印刷機を備え、
   前記実装位置設定手段は、取得した開口部の位置情報と、前記マスクの座標系と基板の座標系との対応関係とに基づいて、基板上における電子部品の実装位置を設定する請求項１〜３のいずれかに記載の実装システム。
5. 前記実装手段における電子部品の実装作業位置に位置決めされた基板に対して、この基板上に塗布されたペーストの一部の位置を測定し、この基板へのペーストの塗布に用いられたマスクの座標系の当該実装手段における位置を取得するマスク位置取得手段を備え、
   前記実装位置設定手段は、取得した開口部の位置情報と、取得したマスクの座標系の位置とに基づいて、基板上における電子部品の実装位置を設定する請求項１〜４のいずれかに記載の実装システム。
6. 開口部が形成されたマスクを介してペーストが印刷された基板上に電子部品を実装する実装方法であって、
   マスクの製造データからマスクに形成される開口部の位置情報を取得する開口部位置取得ステップと、
   取得した開口部の位置情報に基づいて、基板上における電子部品の実装位置を設定する実装位置設定ステップと、
   設定された実装位置に電子部品を実装する実装ステップと、
   を備えたことを特徴とする電子部品の実装方法。