JP5018616B2 - Electronic component mounting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半田を用いて電子部品を基板に実装する電子部品実装装置に関するものである。 The present invention relates to electronic component mounting apparatus electrodeposition that implements the substrate electronic components using solder.
基板に電子部品を実装する場合、基板表面の電極が形成されたランド部に半田を供給し、これに電子部品を搭載した後に加熱して半田付けを行っている。同一の基板に同一パターンで半田を印刷する場合にはスクリーン印刷が広く用いられている。スクリーン印刷は電極と対応する位置が開口された所定の厚さを有するマスクを用いた印刷方法であり、基板に被せたマスク上でクリーム半田をスキージングすることで電極に一定量のクリーム半田を印刷する。電子部品はクリーム半田に一定量押し込まれた状態で搭載されるので、この押し込み量に相当する量のクリーム半田が電子部品の側方に押し出されることになる。近年、電子部品の小型化に伴って電極の狭ピッチ化が進展し、これに印刷された半田同士が極めて近接した状態になっているため、リフロー時に半田ブリッジが発生し易くなっている。半田ブリッジの発生を抑えるためには、電子部品の搭載時に厳密な高さ管理を行ってクリーム半田の押し込み量を必要最小限に止め、押し出し量をできるだけ抑える必要がある。電子部品の高さ管理は電子部品を吸着するノズルの下端の高さ、すなわち電子部品の上端の高さを基準としているため、電子部品の厚みが均一でなければ上端の高さをいくら厳密に管理しても押し込み量にばらつきが生じることになる。このようなばらつきを解消するため、従来、クリーム半田に搭載する前段階で電子部品の厚みを計測し、計測結果を高さ管理に反映することで押し込み量を補正することが行われている(特許文献1参照)。
電子部品の厚みに基づいて電子部品の押し込み量の補正を行うことで、電子部品の側方への半田の押し出し量が適正化され、結果として半田ブリッジの発生を抑制することが可能になるが、この方法では、何らかの理由によって半田の押し出し量が過大になった場合にそれを確認する手立てがなく、この場合は依然として半田ブリッジの発生を招く可能性が残る。 By correcting the push-in amount of the electronic component based on the thickness of the electronic component, the push-out amount of the solder to the side of the electronic component is optimized, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of solder bridges. In this method, there is no way to confirm when the amount of solder extrusion becomes excessive for some reason, and in this case, there is still a possibility of causing the occurrence of a solder bridge.
本発明は、実際に電子部品の側方へ押し出された半田の体積に基づいてリフロー時に半田ブリッジが発生するか否かを評価する電子部品実装装置を提供することを目的とする。 The present invention is intended to actually provide an electronic component Assess whether solder bridges will occur during reflow electronic component mounting apparatus based on the solder volume extruded to the side of the.
請求項1に記載の電子部品実装装置は、ノズルに吸着した電子部品を基板の電極に印刷された半田に搭載する電子部品搭載装置と、電子部品の押し込みによって側方に押し出された半田の表面の高さを計測する三次元計測器と、この三次元計測器から送られてきた半田表面の三次元データに基づいて押し出された半田の体積を算出する情報処理装置と、リフロー時に半田ブリッジが発生しない限界を定めた体積データを記憶する記憶部と、前記情報処理装置によって算出された体積と前記記憶部に記憶された体積データとを比較し、リフロー時に半田ブリッジが発生するかどうかを評価する制御装置とを備え、前記記憶部には基板上で隣接する電子部品間の距離に応じて異なる複数の前記体積データが記憶されている。
The electronic component mounting apparatus according to
請求項2に記載の電子部品実装装置は請求項1に記載の電子部品実装装置であって、前記制御装置は、前記算出された半田の体積に基づいて電子部品の半田への押し込み量を補正する機能を備えた。
The electronic component mounting apparatus according to claim 2 is the electronic component mounting apparatus according to
半田ブリッジが発生するか否かの評価において、電子部品の搭載時に電子部品の側方へ押し出された半田の体積を実際に測定するので、個別の実情に応じた精度の高い評価が可能になる。 In the evaluation of whether or not a solder bridge occurs, the volume of the solder pushed out to the side of the electronic component is actually measured when the electronic component is mounted, so that a highly accurate evaluation according to the individual situation becomes possible. .
添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成を示したブロック図、図2は電子部品が一定量押し込まれた状態の半田の形状を示す側面図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view showing a shape of solder in a state where a certain amount of electronic components are pushed.
図1において、電子部品搭載装置1はノズル2に吸着した電子部品3をXYZ座標管理によって任意の位置に位置決め制御する機能を備える。電子部品3が搭載される基板4には電極5に半田6が印刷されており、電子部品搭載装置1はXY座標管理に基づいた制御によって電子部品3を半田6の印刷箇所の鉛直上方(図中点線で示す)に位置決めし、Z座標管理に基づいた制御によって電子部品3を半田6に一定量押し込んだ状態で基板4に搭載する。
In FIG. 1, an electronic
図2は電子部品が一定量押し込まれた状態の半田6の形状を示す側面図である。基板4上には電極5が隣接して形成されており、この電極5上にスクリーン印刷によって半田6、61が印刷されている。電子部品3、31はそれぞれ半田6、61に上方から押し込まれた状態で基板4上に隣接して搭載されている。
FIG. 2 is a side view showing the shape of the
(a)は、電子部品3、31と半田6、61がそれぞれ適正な高さ(厚み)にある場合を示している。半田6、61は上方から電子部品3、31が押し込まれた量の分だけ電子部品3、31の側方に押し出される。押し出される半田量は、電子部品3、31の押し込み量もしくは半田6、61の高さ(厚み)が大きいほど大きくなる。
(A) has shown the case where the
(a)では電子部品3、31、半田6、61とも適正な高さにあるので、押し出し量も適正な範囲に収まり、隣り合う半田6、61のクリアランスが広く保たれた状態となっている。これに対し(b)は半田6、61が適正値より高く(厚く)印刷されている場合を示しており、(a)に比べて押し出し量が大きく、隣り合う半田6、61のクリアランスが十分に保たれていない状態となっている。また、一般に電子部品3、31はその上端位置、すなわちノズル2の下端位置においてZ座標管理されているため、一定のZ座標管理がなされている場合であっても高さ(厚み)方向にばらつきがあると半田への押し込み量にも同様のばらつきが生じる。(c)は電子部品3、31が適正値より高い(厚い)場合を示しており、(a)の場合と同様のZ座標管理を行って搭載した場合であっても押し込み量は増大し、これに伴い押し出し量も大きくなり、隣り合う半田6、61のクリアラン
スが十分に保たれていない状態となっている。隣り合う半田6、61のクリアランスが十分に保たれていない場合、リフロー時に溶融した半田6、61がブリッジを形成し、電子部品3、31間で電気的な短絡が生じてしまう。
In (a), since the
三次元計測器7は電子部品3、31の押し込みによって側方に押し出された半田の表面に光を走査させ、反射光を受光した位置に応じて測点の高さ(Z座標値)を計測する機能を備える。計測された各測点の高さ(Z座標値)データは予め設定された各測点の水平位置(XY座標値)とともに半田表面の三次元データを構成し、情報処理装置8に送られる。情報処理装置8は送られてきた半田表面の三次元データに基づいて体積を算出する機能を備える。
The three-
電子部品3、31の側方に押し出された半田は、リフロー時に液状化することで水平方向に流れ出すとともに表面張力によって電子部品3、31の側面に沿って鉛直方向にせりあがる。そのため、リフロー時に半田ブリッジが発生するかどうかは単純にリフロー前の両者の距離によって決まるのではなく、電子部品3、31の側方に押し出された半田の体積による部分が大きいと考えられる。
The solder pushed to the side of the
制御装置9はリフロー時に半田ブリッジが発生するかどうかを評価する機能を備える。この評価は情報処理装置8によって算出された半田の体積に基づいて行い、予め評価の基準となる体積データが記憶部10に記憶されている。この体積データはリフロー時に半田ブリッジが発生しない限界を定めたものである。制御装置9は情報処理装置8によって算出された体積と記憶部10に記憶された体積データとを比較し、比較の結果を表示装置11に表示する。記憶部10には基板4上で隣接する電子部品3、31間の距離に応じて異なる複数の体積データが記憶されており、制御装置9は電子部品3、31間の距離に対応する体積データを用いて評価を行う。
The
さらに制御装置9は情報処理装置8によって算出された体積に基づいて電子部品の搭載の際の半田への押し込み量を補正する機能を備える。図2(b)、(c)に示したように、電子部品の半田への押し込み量が大きいと電子部品の側方への押し出し量も大きくなってブリッジを形成しやすくなる。この対策としては、半田の印刷精度を高めて印刷高さ(厚さ)が適正値となるようにしたり、電子部品の検査精度を高めて適正値の高さ(厚さ)の電子部品を選別して用いたりするなどの方法がある。これらの方法とは別に、もしくは同時に、電子部品搭載装置1が行う電子部品の押し込みの際の押し込み量を減ずる補正を行う対策を採ることもできる。この場合、制御装置9は体積に基づいて電子部品搭載装置1のZ座標管理に基づいた押し込み量を隣り合う半田6、61がブリッジを形成しない程度にまで減ずる補正を行う。
Further, the
本発明は電子部品を基板に半田付けする電子部品の実装分野において有用である。 The present invention is useful in the field of electronic component mounting where an electronic component is soldered to a substrate.
1 電子部品搭載装置
3、31 電子部品
4 基板
5 電極
6、61 半田
7 三次元計測器
8 情報処理装置
9 制御装置
DESCRIPTION OF
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