JP5467550B2 - 部品実装システムおよび部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップ等の電子部品を基板に実装する部品実装システムおよび部品実装方法に関する。

従来より、基板検査により基板認識がＯＫでない場合に、マーキングスポットにバッドマークが検出されて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ら、これらの区画に実装不可区画設定が行われて電子部品の実装を行わない電子部品実装装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４３９６５９８号公報（図７、段落００２０）

前述した特許文献１に記載された電子部品実装装置は、基板認識時に認識エラーが生じた場合に、基板認識を行わないので稼働効率を向上できる。
しかし、前述した特許文献１に記載された電子部品実装装置は、不良基板に電子部品の実装が行われないために、実装工程の下流のリフロー工程において、電子部品の未実装の領域に生ずる不規則な空間に対して、基板の上方から噴出される熱風の流れが変化し、リフロー工程におけるリフロー炉の温度分布にばらつきを生ずる。
従って、前述した特許文献１に記載された電子部品実装装置は、実装領域において基板と電子部品との接合が不良になるという問題がある。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、温度分布にばらつきが生じることなく基板と電子部品との接合を行うことができる部品実装システムおよび部品実装方法を提供することにある。

本発明に係る部品実装システムは、基板に半田を印刷する印刷装置と、前記半田が印刷された前記基板に電子部品を実装する電子部品搭載装置と、前記基板に位置決めされた前記電子部品をリフローするリフロー装置とを備え、前記電子部品搭載装置における電子部品の実装時に、検査により不良基板が検出された場合、前記不良基板に対してダミー部品を実装する。

本発明に係る部品実装システムは、前記基板は、複数の単位基板の集合である多面取基板である。

本発明に係る部品実装方法は、基板に半田を印刷する印刷工程と、前記半田が印刷された前記基板に電子部品を実装する実装工程と、前記基板に位置決めされた前記電子部品をリフローするリフロー工程とを含み、前記実装工程において、基板検査により製品として使用できないと判断された不良基板に付される不良マークが認識された場合、前記不良基板に対してダミー部品を実装する。

本発明に係る部品実装システムおよび部品実装方法によれば、温度分布にばらつきが生じることなく基板と電子部品との接合を行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る一実施形態の部品実装装置の全体のブロック図 本発明に係る一実施形態の部品実装装置の電子部品搭載装置の平面図 本発明に係る一実施形態の部品実装装置の搭載ヘッド周りの側面図 本発明に係る一実施形態の部品実装装置の基板キャリアの平面図 本発明に係る一実施形態の部品実装装置の制御系のブロック構成図 本発明に係る一実施形態の部品実装装置の制御動作のフローチャート 本発明に係る一実施形態の部品実装方法の基板可時の平面図 本発明に係る一実施形態の部品実装方法の基板不可時の平面図

以下、本発明に係る一実施形態の部品実装システムおよび部品実装方法について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明に係る部品実装システムの一実施形態の部品実装装置１は、単位基板（図２参照）１４に半田を印刷する印刷工程と、半田が印刷された単位基板１４に電子部品（図８参照）４を実装する実装工程と、単位基板１４に位置決めされた電子部品４をリフローするリフロー工程とを含む部品実装方法が適用されており、単位基板１４に半田を印刷する印刷工程を実行する印刷装置２と、印刷された単位基板１４を検査する印刷検査装置３と、半田が印刷された単位基板１４に電子部品４を実装する実装工程を実行する電子部品搭載装置１０と、単位基板１４に位置決めされた電子部品４をリフローするリフロー工程を実行するリフロー装置５とを備える。

図２に示すように、電子部品搭載装置１０は、基台１１の中央にＸ方向（基板搬送方向）に搬送路１２が配設されている。搬送路１２は、上流側から搬入された板状の基板キャリア１３を搬送して実装ステージに位置決めする。基板キャリア１３には、複数の単位基板１４が保持されている。搬送路１２の両側方には、部品供給部１５が配置されており、部品供給部１５にテープフィーダ１６がそれぞれ複数配列されている。テープフィーダ１６は、電子部品４を保持した不図示のキャリアテープをピッチ送りすることにより電子部品４を供給する。

基台１１の上面の両端部上には、Ｙ軸テーブル１７およびＹ軸ガイド１８が配設されており、Ｙ軸テーブル１７およびＹ軸ガイド１８上にＸ軸テーブル１９が架設されている。Ｘ軸テーブル１９には、搭載ヘッド２０および搭載ヘッド２０と一体的に移動する基板認識カメラ２１が装着されている。Ｙ軸テーブル１７およびＸ軸テーブル１９を駆動することにより搭載ヘッド２０が水平移動される。

電子部品４は、部品供給部１５から吸着して保持する吸着ノズル２２（図２参照）によりピックアップされ、搬送路１２に位置決めされた基板キャリア１３上の各単位基板１４に実装される。単位基板１４は、複数の単位基板１４の集合である多面取基板である。すなわち、複数の単位基板１４を基板キャリア１３に保持させた単位基板１４の集合体を対象として、各単位基板１４に電子部品４が実装される。
従って、単位基板１４が複数の単位基板１４の集合である多面取基板であるために、複数の単位基板１４に対して一括的に実装することにより生産性を向上できる。

搭載ヘッド２０とともに基板キャリア１３上に移動した基板認識カメラ２１は、基板キャリア１３に保持された各単位基板１４を撮像して認識する。また、部品供給部１５から搬送路１２に至る経路には、部品認識カメラ２３が配設されている。部品認識カメラ２３は、部品供給部１５から電子部品４を取り出した搭載ヘッド２０が搬送路１２の実装ステージに位置決めされた基板キャリア１３上へ移動する際に、吸着ノズル２２に保持された電子部品４を部品認識カメラ２３の上方でＸ方向に移動させることにより吸着ノズル２２に保持された電子部品４を撮像する。

そして、部品認識カメラ２３の撮像結果は、不図示の認識処理部によって認識処理されることにより、吸着ノズル２２に保持された状態における電子部品４の位置が認識されるとともに電子部品４の種類が識別される。

図３に示すように、搭載ヘッド２０はマルチタイプであり、複数の単位搭載ヘッド２４を備えた構成となっている。これらの単位搭載ヘッド２４のそれぞれの下部に電子部品４を吸着して保持する吸着ノズル２２が着脱自在に装着されているために、電子部品４の種類に応じて吸着ノズル２２が交換される。

また、搭載ヘッド２０は、共通のθ軸モータ２５を備え、各単位搭載ヘッド２４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２４は、ノズル昇降用のＺ軸モータ２６をそれぞれ備えており、吸着ノズル２２を個別に昇降させることができる。

基板キャリア１３は、単位基板１４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１４を保持するための凹部２７が設けられており、各凹部２７内には、１枚の単位基板１４がそれぞれ載置される。

図４に示すように、各単位基板１４には、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がそれぞれ形成されている。位置認識マークＭ１，Ｍ２を基板認識カメラ２１によって撮像した画像データを基板認識部（図５参照）５４によって認識処理することにより各単位基板１４の位置が検出される。単位基板１４に対して搭載ヘッド２０により電子部品４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２２の単位基板１４への位置合わせが行われる。

各単位基板１４には、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。前工程の印刷検査装置３の基板検査において、不良が検出された単位基板１４については、単位基板１４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２０によって各単位基板１４に電子部品４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２１によって単位基板１４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１４についてはダミー部品（図８参照）６が実装される。
従って、検査により不良な単位基板１４が検出された場合、不良な単位基板１４に対してダミー部品６が実装されるために、従来のもののように、電子部品の未実装の領域に生ずる不規則な空間に対して基板の上方から噴出される熱風の流れが変化してリフロー工程における不図示のリフロー炉の温度分布にばらつきが生じない。
なお、ダミー部品６としては、電子部品４と同様の外形を有するものであれば、使用できない不良な電子部品や、その他の部品でもよい。

図５に示すように、電子部品搭載装置１０の制御系において、制御部５０はＣＰＵであり、部品実装装置１の全体の動作を制御する。
基板認識結果記憶部５１は、基板キャリア１３に保持された複数の単位基板１４を基板認識カメラ２１によって撮像して認識した認識結果を、基板キャリア１３において各単位基板１４に対応した区画毎に記憶する。
実装可否設定部５２は、基板認識結果記憶部５１に記憶された基板認識結果に基づいて、搭載ヘッド２０による基板キャリア１３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５３は、制御部５０からの指令に基づいて搭載ヘッド２０を駆動する。すなわち、搭載ヘッド２０を水平移動するためのＸ軸テーブル１９およびＹ軸テーブル１７の駆動モータ（Ｘ軸モータ，Ｙ軸モータ）と、各単位搭載ヘッド２４において吸着ノズル２２を昇降させるＺ軸モータ２６と、単位搭載ヘッド２４毎に共通に設けられたθ軸モータ２５とを駆動する。
基板認識部５４は、基板認識カメラ２１によって各単位基板１４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１４の位置を検出するとともに、各単位基板１４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。

次に、電子部品搭載装置１０の制御動作について説明する。
図６に示すように、実装動作が開始されると（ＳＴ１００）、搭載ヘッド２０を、搬送路１２に位置決めされた基板キャリア１３に移動させて、基板認識カメラ２１により基板キャリア１３の各区画を撮像し、基板認識部５４による基板認識処理を実行する（ＳＴ１１０）。すなわち、搭載ヘッド２０を基板キャリア１３の各区画に順次アクセスさせ、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２１を単位基板１４の撮像対象位置に移動させる。

次に、基板認識ＯＫであるか否か、すなわち基板認識部５４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、その区画を対象として電子部品４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、かつ位置認識マークＭ１，Ｍ２が正常に認識されて単位基板１４の位置が検出された場合、単位基板１４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ために、単位基板１４へ電子部品４が実装される（ＳＴ１２０→ＳＴ１３０）。

これに対し、基板キャリア１３への単位基板１４の装着にミスがあったり、保持された一部の単位基板１４が不良であったりした場合、前工程の印刷検査装置３の基板検査におい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。そこで、単位基板１４が存在する区画は正常ではない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不可能な実装不可区画設定がなされるために、単位基板１４へ電子部品４が実装されずに、ダミー部品６が実装される（ＳＴ１２０→ＳＴ１４０）。

すなわち、図７に示すように、前工程の印刷検査装置３の基板検査においてマーキングスポットＭＳ内にバッドマークＢＭが印加されている場合、単位基板１４が存在する区画は正常ではない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不可能な実装不可区画設定がなされる。

そして、図８に示すように、単位基板１４が存在する区画は正常ではない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不可能な実装不可区画設定がなされた場合、単位基板１４へ電子部品４が実装されずに、ダミー部品６が実装されることになる。

以上、説明したように部品実装システムの一実施形態の部品実装装置１によれば、電子部品搭載装置１０における電子部品４の実装時に、検査により不良な単位基板１４が検出された場合、不良な単位基板１４に対してダミー部品６が実装されるために、従来のもののように、電子部品の未実装の領域に生ずる不規則な空間に対して基板の上方から噴出される熱風の流れが変化してリフロー工程におけるリフロー炉の温度分布にばらつきを生ずることがないので、温度分布にばらつきが生じることなく単位基板１４と電子部品４との接合を行うことができる。

また、一実施形態の部品実装装置１によれば、単位基板１４が複数の単位基板１４の集合である多面取基板であるために、複数の単位基板１４に対して一括的に実装することにより生産性を向上できる。

そして、一実施形態の部品実装方法によれば、基板検査により製品として使用できないと判断された不良な単位基板１４に付されるバッドマークＢＭが認識された場合に、不良な単位基板１４に対してダミー部品６が実装されるために、従来のもののように、電子部品の未実装の領域に生ずる不規則な空間に対して基板の上方から噴出される熱風の流れが変化してリフロー工程におけるリフロー炉の温度分布にばらつきを生ずることがないので、温度分布にばらつきが生じることなく単位基板１４と電子部品４との接合を行うことができる。

なお、本発明の部品実装システムおよび部品実装方法において印刷装置，リフロー装置等は、前述した一実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。

１ 部品実装装置
２ 印刷装置
４ 電子部品
５ リフロー装置
６ ダミー部品
１０ 電子部品搭載装置
１４ 単位基板（基板）

Claims (3)

1. 基板に半田を印刷する印刷装置と、
   前記半田が印刷された前記基板に電子部品を実装する電子部品搭載装置と、
   前記基板に位置決めされた前記電子部品をリフローするリフロー装置とを備え、
   前記電子部品搭載装置における電子部品の実装時に、検査により不良基板が検出された場合、前記不良基板に対してダミー部品を実装する部品実装システム。
2. 請求項１に記載の部品実装システムにおいて、
   前記基板は、複数の単位基板の集合である多面取基板である部品実装システム。
3. 基板に半田を印刷する印刷工程と、
   前記半田が印刷された前記基板に電子部品を実装する実装工程と、
   前記基板に位置決めされた前記電子部品をリフローするリフロー工程とを含み、
   前記実装工程において、基板検査により製品として使用できないと判断された不良基板に付される不良マークが認識された場合、前記不良基板に対してダミー部品を実装する部品実装方法。