JP5753021B2 - 基板表面実装ライン、および、基板表面実装ラインにおけるバッドマーク検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板表面実装ライン、および、基板表面実装ラインにおけるバッドマーク検出方法に係り、スクリーン印刷機と電子部品装着装置とを備えたプリント基板に電子部品の実装するラインにおいて、割り基板などに付されたバッドマーク情報をセンサやカメラによって検出する場合に、ラインの生産効率を向上させる基板表面実装ライン、および、基板表面実装ラインにおけるバッドマーク検出方法に関する。

電子基板の基板表面実装ラインは、基板にハンダのペーストを塗布する印刷装置と、部品を基板に装着する電子部品装着装置を連結して、上流から下流に基板を搬送して、一貫してスクリーン印刷と、部品装着をおこなうものである。

一方、多面取りの割り基板に関する不良の印としてバッドマークを、検査工程で付与し、電子部品装着装置がこのバッドマークを認識したときには、部品を装着しないようにする技術が知られている。

例えば、特許文献１には、部品実装装置（電子部品装着装置）において、バッドマークの認識エラーの発生頻度を抑制する技術が開示されている。

また、特許文献１は、電子部品装着装置でバッドマークを検出するようにしたものであるが、上流のスクリーン印刷工程でバッドマークを検出する方法も提案されている。

上流のスクリーン印刷工程でバッドマークを検出する技術は、例えば、特許文献２などに開示されており、スクリーン印刷機と複数の電子部品装着装置等とを直列に並べた実装ラインにおいて、それぞれをＬＡＮで接続し、上流寄りのスクリーン印刷機の撮像ユニットに設けられたカメラをプリント基板の上方に位置させ、カメラによって多面取り基板であるプリント基板を撮像し、認識し、バッドマーク等の有無を検出する。そして、マークを検出したときには、検出したバッドマークについての情報を下流側の作業装置である電子部品装着装置に転送し、電子部品実装装置での作業の制御に活用している。

特開２００２−１７６２９８号公報 特開２０１０−８７３０６号公報

上記従来技術の特許文献２に開示された技術は、上流工程にあたるスクリーン印刷工程でバッドマークを検出し、ライン自体の生産効率を向上させることを目指したものである。しかしながら、バッドマークの検出をスクリーン印刷機１台でおこなう方法では、スクリーン印刷機の基板１枚あたりのサイクルタイムに、バッドマーク検出時間が付加されるため、電子部品実装装置の基板１枚あたりのサイクルタイムより長くなってしまう場合が考えられ、ラインバランスに偏りが出て、生産効率が悪くなるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、スクリーン印刷機と電子部品実装装置よりなる基板表面実装ラインにおいて、スクリーン印刷機と電子部品実装装置個々の、基板一枚あたりのサイクルタイムの不均衡を少なくして、生産効率を向上させることのできる基板表面実装ラインを提供することにある。

本発明の基板表面実装ラインは、割り基板に塗布剤を印刷する一つ以上のスクリーン印刷機と、割り基板に部品を装着する電子部品装着装置とからなり、スクリーン印刷機は、上流工程で割り基板に塗布剤を印刷して、電子部品装着装置に受け渡し、電子部品装着装置は、塗布剤が印刷された電子部品装着装置に、下流工程で部品を装着する基板表面実装ラインであり、複数の個別基板からなる割り基板にバッドマークが付与され、バッドマークが付与されている個別基板に対して、電子部品装着装置により部品を装着しないようにした基板表面実装ラインに係るものである。

スクリーン印刷機と前記電子部品装着装置は、互いにネットワークにより接続され、スクリーン印刷機と電子部品装着装置で、割り基板の個別基板に対するバッドマークの検出をおこなった結果をバッドマーク情報として保存し、下流のスクリーン印刷機と電子部品装着装置に、ネットワークを介して、バッドマーク情報を送信するようにする。

そして、スクリーン印刷機は、バッドマークの検出をおこなう前記割り基板の個別基板数（以下、「バッドマーク検出数」）が設定されており、スクリーン印刷機は、上流のスクリーン印刷機から、ネットワークを介して、バッドマーク情報を受信して、そのバッドマーク情報に基づき、バッドマークの検出をおこなっていない割り基板の個別基板のうちで、設定されたバッドマーク検出数分の個別基板に対してバッドマークの検出をおこなうようにしたものである。

また、割り基板の個別基板に対するバッドマークの検出を、複数のスクリーン印刷機、または、一つ以上のスクリーン印刷機と電子部品装着装置でおこなうようにしたものである。

以上のように、本発明の基板表面実装ラインでは、複数のスクリーン印刷機がある場合は、多面取り基板のバッドマーク検出を、複数のスクリーン印刷機で分割して検出し、サイクルタイムを平準化する。スクリーン印刷機が１台の場合は、スクリーン印刷機と下流工程の先頭の電子部品実装装置とで、バッドマーク検出を分割しておこない、サイクルタイムを平準化する。

このようにして、複数のスクリーン印刷機、またはスクリーン印刷機と電子部品実装装置で、多面取り基板のバッドマークを分割して検出することにより、スクリーン印刷機と電子部品実装装置個々の、基板一枚あたりのサイクルタイムの不均衡を少なくすることができる。

本発明によれば、スクリーン印刷機と電子部品実装装置よりなる基板表面実装ラインにおいて、スクリーン印刷機と電子部品実装装置個々の、基板一枚あたりのサイクルタイムの不均衡を少なくして、生産効率を向上させることのできる基板表面実装ラインを提供することができる。

基板表面実装ラインのライン構成を示す図である。 スクリーン印刷機の制御ブロックを示す図である。 電子部品装着装置の制御ブロックを示す図である。 割り基板の一例について説明する図である。 バッドマーク情報の仕様を記述する表である。 装置間で実際に受け渡されるバッドマーク情報の一例を示すテーブルである。 割り基板とバッドマーク情報の関係を説明する図である。 スクリーン印刷機の処理を示すフローチャートである。 電子部品装着装置の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る一実施形態を、図１ないし図９を用いて説明する。
先ず、図１ないし図３を用いて本発明に係る一実施形態の基板表面実装ラインの構成について説明する。
図１は、基板表面実装ラインのライン構成を示す図である。
図２は、スクリーン印刷機の制御ブロックを示す図である。
図３は、電子部品装着装置の制御ブロックを示す図である。

本発明に係る一実施形態の基板表面実装ラインは、図１に示されるように、上流にスクリーン印刷機１，２が配され、その下流に電子部品装着装置３，４が配されており、プリント基板がコンベアによって上流から下流の方向に搬送され、各々の機器により処理される。

スクリーン印刷機１，２は、プリント基板上に塗布剤であるクリームハンダを印刷するための装置である。

電子部品装着装置３，４は、プリント基板上に印刷されたクレームハンダを介して電子部品を装着するための装置である。

通常は、基板表面実装ラインにスクリーン印刷機は１台であるが、ラインタクトが早い場合は、２台のスクリーン印刷機で、基板を一枚おきに印刷しラインタクトを向上させる場合がある。また、２台のスクリーン印刷機を設置し、そのうちの１台のスクリーン印刷機を、ＢＧＡやＣＳＰを装着するためのフラックス印刷に使用する場合などがある。また、それぞれの装置はＨＵＢ５により接続されており、ＬＡＮ（Local Area Network）により通信可能である。

次に、図２を用いてスクリーン印刷機の構造について説明する。

スクリーン印刷機１（スクリーン印刷機２も同様）は、制御部１０、駆動回路１１、基板認識Ｘ軸モータ１２、基板認識Ｙ軸モータ１３、認識処理部１４、基板認識カメラ１５、ネットワークインターフェース１６、メモリ１７、インターフェース１８、印刷ヘッド２０、Ｙ軸モータ２１、Ｚ軸モータ２２よりなる。

制御部１０は、マイクロコンピュータから成り、インターフェース１８を介して、駆動回路１１と接続されている。駆動回路１１は、制御部１０からの指令に基き、基板認識Ｘ軸モータ１２、基板認識Ｙ軸モータ１３、Ｙ軸モータ２１、Ｚ軸モータ２２を駆動する。

メモリ１７は、揮発性あるいは不揮発性のメモリであり、制御部１０が動作するための必要なプログラムやデータを格納する。

基板認識Ｘ軸モータ１２は、基板認識カメラ１５をＸ軸方向に移動させるためのモータであり、基板認識Ｙ軸モータ１３は、基板認識カメラ１５をＹ軸方向に移動させるためのモータである。

印刷ヘッド２０は、クリームハンダをプリント基板上に印刷するためのヘッドである。

Ｙ軸モータ２１は、印刷ヘッド２０をＹ軸方向に移動させるためのモータであり、Ｚ軸モータ２２は、印刷ヘッド２０をＺ軸方向に移動させるためのモータである。

認識処理部１４は、基板認識カメラ１５により撮像された画像の認識処理をおこなう部分である。この認識処理部１４による認識結果は、デジタルデータとして制御部１０に送られる。

基板認識カメラ１５は、通常は基板上の位置決め用フィデューシャルマークの認識に用いられるが、本実施形態では、バッドマークの有無の検出にも使用する。なお、バッドマークの検出には基板認識カメラを用いる方法以外に、センサーを使用することも可能である。また、制御部１０は、ネットワークインターフェース１６を介してＨＵＢ５に接続されており、このラインの装置とＬＡＮにより通信可能となっていて、上流側装置からのバッドマーク情報の受信や、下流側装置へのバッドマーク情報の送信に用いられる。

また、制御部１０は、印刷ヘッド２０の動作を制御する。

次に、図３を用いて電子部品装着装置の構造について説明する。

電子部品装着装置３（電子部品装着装置４も同様）は、制御部３０、インターフェース３１、駆動回路３２、認識処理部３３、基板認識カメラ３４、部品認識カメラ３５、Ｘ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３７、上下軸モータ３８、θ軸モータ３９、メモリ４０、ネットワークインターフェース４１よりなる。

制御部１０は、マイクロコンピュータから成り、インターフェース３８を介して、駆動回路３２と接続されている。駆動回路３２は、制御部１０からの指令に基きＸ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３７、上下軸モータ３８、θ軸モータ３９を駆動する。

メモリ４０は、揮発性あるいは不揮発性のメモリであり、制御部３０が動作するための必要なプログラムやデータを格納する。

Ｘ軸モータ３６は、装着ヘッド４２をＸ軸方向に移動させるためのモータであり、Ｙ軸モータ３７は、装着ヘッド４２をＹ軸方向に移動させるためのモータであり、上下軸モータ３８は、装着ヘッド４２をＺ軸方向に移動させるためのモータであり、θ軸モータ３７は、装着ヘッド４２を回転させるためのモータである。

装着ヘッド４２には、吸着ノズルが同心円状に配されており、部品供給ユニット（図示せず）から必要な部品を吸着して、Ｘ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３７により基板の所定位置まで移動させ、θ軸モータ３９により吸着ノズルを回転させ、上下軸モータ３８により吸着ノズルに吸着された部品を下降させて部品の装着をおこなう。

部品認識カメラ３５は、吸着ノズルに吸着保持された電子部品を下方向から撮像するカメラである。

基板認識カメラ３４は、装着ヘッド４２に取り付けられており、プリント基板に付された位置決めマークを撮像するカメラである。また、本実施形態では、割り基板のバッドマークの有無の検出にも使用する。なお、バッドマークの検出には基板認識カメラを用いる方法以外に、センサーを使用することも可能である。

認識処理部３３は、基板認識カメラ３４と部品認識カメラ３５により撮像された画像の認識処理をおこなう部分である。この認識処理部３３による認識結果は、デジタルデータとして制御部３０に送られる。

また、制御部３０は、ネットワークインターフェース４１を介してＨＵＢ５に接続されており、このラインの装置とＬＡＮにより通信可能となっていて、上流の装置からのバッドマーク情報の受信や、下流装置へのバッドマーク情報の送信に用いられる。

また、制御部３０は、送られてきたバッドマーク情報に基き、割り基板の各々に対して部品装着の有無を判断して、装着ヘッド２０の動作を制御する。すなわち、バッドマークが付された個別基板に対しては、部品の装着をおこなわないようにする。

次に、図４を用いて割り基板の一例について説明する。

図４は、割り基板の一例について説明する図である。

割り基板は、一枚の基板で多面の基板が製造できるようにした基板であり、各々の個別基板６は、ミシン目などにより区切られて、部品装着、ハンダ付け後に簡単に切り離されるようになっている。これは、携帯電話など小型の電子装置に搭載する基板で一度に多くの基板を製造する手法である。

割り基板は、検査工程で不良が見つかったときには、各々の個別基板にバッドマーク７が付与され、その個別基板に対しては、上述のように電子部品装着装置で部品を装着しないようにする。

次に、図５ないし図７を用いてバッドマーク情報について説明する。
図５は、バッドマーク情報の仕様を記述する表である。
図６は、装置間で実際に受け渡されるバッドマーク情報の一例を示すテーブルである。
図７は、割り基板とバッドマーク情報の関係を説明する図である。

バッドマーク情報は、図５に示されるように、座標原点を示すデータ、総基板割り数を示すデータ、検査結果１、…検査結果ｎからなる。

座標原点を示すデータは、検査結果の番号がどのような座標を取ったかを示すものであり、例えば、０：左奥、１：左前、２：右前、４：右奥の４通りから選べるものとする。なお、右、左の向きは、例えば、図１のラインの手前から見たときを基準にすると決めておく。

総基板割り数（個別基板の数）を示すデータは、割り基板がどれだけの個別基板からなるかを表すデータである。この例では、２〜５０００までの値を設定できるものとしている。

検査結果１、…検査結果ｎは、割り基板の個別基板に対する結果を示すデータである。その個別基板に対する結果は、０：ＯＫ、１：ＮＧ（バッドマーク有り）を表すものとする。ここでは、図７に示すように、座標原点から検査する順番が一筆書きで一意的に決まっているものとする。また、検査結果１、…検査結果ｎに示される個別基板に対して、バッドマークの検査が終わっており、それ以外の個別基板に対しては、バッドマークの検査が終わっていないことを意味している。

ここで、図７に示すような５×５の割り基板で、バッドマークの検査をおこなったものとする。座標の原点は、右前であり、基板原点から図に示されるように、一筆書きでおこない、個別基板の順番を定めるものとする。そして、図のように、検査結果ｉが、個別基板の順番ｉに対応し（ｉ＝１〜１５）まで検査がおこなわれ、検査結果３の個別基板の所で、バッドマークが検出されたものとする。

このときには、装置間で実際に受け渡されるバッドマーク情報は、図６に示されるように、座標原点＝２、総基板割り数＝２５、検査結果１＝０、検査結果２＝０、検査結果３＝１、…、検査結果１５＝０となる。

以上の例では、基板原点から一筆書きでおこなう様にし、図６に示すように、検査した個別基板の順番に検査結果を積み上げていく方法を説明したが、検査結果と同時に、検査したバッドマークの座標、あるいは、個別基板の番号などの識別情報を保存する方法にしてもよい。

このようなバッドマーク情報を受信した装置は、この情報に基づいて、検査済みと未検査の割り基板の個別基板がどれなのか、検査済みの個別基板に対してどれにバッドマークが付与されているかを判別することができる。

次に、図８および図９を用いて本発明の一実施形態に係る基板表面実装ラインの処理について説明する。
図８は、スクリーン印刷機の処理を示すフローチャートである。
図９は、電子部品装着装置の処理を示すフローチャートである。

スクリーン印刷機の処理として、図８に示されるように、先ず、基板に対して上流側のスクリーン印刷機でバッドマーク検査がおこなわれている場合には、装置への基板取り込み前に上流側装置からバッドマーク検査情報をＬＡＮを介して受信し（Ｓ０１）、その後に対象基板の取り込みがおこなわれる（Ｓ０２）。

次に、バッドマーク情報の受信の有無を判定し（Ｓ０３）、スクリーン印刷機が１台または先頭の場合などで、バッドマーク情報の受信がおこなわれなかった場合には、装置の設定に基づいて、担当の割り基板の個別基板数分のバッドマーク有無の検査をおこない（Ｓ０４）、検査結果をバッドマーク情報として生成し、メモリ１７に保存する（Ｓ０５）。このとき装置の設定として、ラインバランスを考慮して当該装置で検査する割り基板の個別基板の数などが設定されており、メモリ１７に格納されて、制御部１０が参照できるものとする。

バッドマーク情報を上流側の装置から受信した場合には（Ｓ０３）、受信したバッドマークが全ての割り基板の情報を含むか否かを判定し（Ｓ１０）、含む場合には、受信したバッドマーク情報をそのまま下流側へ送信するためのバッドマーク情報に設定し（Ｓ１３）、バッドマーク検査はおこなわれない。一方、全ての割り基板のバッドマーク情報を含んでいない場合には、装置の設定に基づいて、未検査の割り基板の個別基板に対して、担当の割り基板の個別基板数分バッドマーク有無の検査をおこない（Ｓ１１）、検査結果を、上流側装置から受信したバッドマーク情報に、当該装置で検査したバッドマーク情報を追加し保存する（Ｓ１２）。

バッドマーク情報を保存した後、対象基板を印刷する（Ｓ０６）。

そして、対象基板を下流装置へ排出する条件が整うと（Ｓ０７）、バッドマーク情報を下流装置へ送信し（Ｓ０８）、その後、対象基板を下流側装置へ排出する（Ｓ０９）。

次に、電子部品装着装置の処理として、図９に示されように、先ず、基板に対して上流側のスクリーン印刷機でバッドマーク検査がおこなわれている場合には、装置への基板取り込み前に上流側装置からバッドマーク検査情報をＬＡＮを介して受信し（Ｓ２１）、その後に対象基板の取り込みがおこなわれる（Ｓ２２）。

バッドマーク情報の受信の有無を判定し（Ｓ２３）、バッドマーク情報の受信がおこなわれなかった場合には、全エリアの個別基板のバッドマーク有無の検査をおこない（Ｓ２４）、検査結果をバッドマーク情報として生成し、メモリ４０に保存する（Ｓ２５）。

次に、バッドマーク情報を上流側装置から受信した場合には（Ｓ２３）、受信したバッドマークが全ての割り基板の情報を含むか否かを判定し（Ｓ３０）、含む場合には、受信したバッドマーク情報をそのまま下流側へ送信するためのバッドマーク情報に設定し（Ｓ３３）、バッドマーク検査はおこなわれない。一方、全ての割り基板のバッドマーク情報を含んでいない場合には、未検査の割り基板の個別基板に対して、バッドマーク有無の検査をおこない（Ｓ３１）、検査結果を、上流側装置から受信したバッドマーク情報に、当該装置で検査したバッドマーク情報を追加し保存する（Ｓ３２）。

バッドマーク情報を保存した後、対象基板に対して、バッドマークが検出された個別基板以外に対して部品を装着する（Ｓ２６）。

そして、対象基板を下流装置へ排出する条件が整うと（Ｓ２７）、バッドマーク情報を下流側装置へ送信し（Ｓ２８）、その後、対象基板を下流側装置へ排出する（Ｓ２９）。

本実施形態の基板表面印刷ラインでは、スクリーン印刷機が２台、電子部品装着装置が２台で、バッドマークの検出を、電子部品装着装置をおこなう前に、スクリーン印刷機で一部の検出をおこない、電子部品装着装置で、スクリーン印刷機で検出しなかった割り基板の個別基板に対して、バッドマークを検出する例を説明した。

本実施形態の基板表面実装ラインでは、装置間でバッドマーク検出の負荷分散をおこなうので、割り基板の個別基板の数が多くなるほど、ラインのスループットの向上を見込むことができる。例えば、１０×１０の１００枚どりの割り基板で、５０枚の個別基板に対してスクリーン印刷機側で、バッドマークの検出をおこなうようにしてもよいし、全ての個別基板に対してスクリーン印刷機側で、バッドマークの検出をおこなうようにしてもよい。割り基板の個別基板の数が多くなり、部品装着の負荷が電子部品装着装置で大きくなるほど、スクリーン印刷機側で、バッドマークの検出をおこなう分を大きくするのが望ましい。

また、基板表面印刷ラインのおけるスクリーン印刷機の数と、電子部品装着装置の数は、上記の例に限られるものではなく、任意に変更して適用することができる。

１，２…スクリーン印刷機、３，４…電子部品装着装置、５…ＨＵＢ、６…個別基板、７…バッドマーク。

Claims (4)

1. 前記割り基板に塗布剤を印刷する一つ以上のスクリーン印刷機と、
   前記割り基板に部品を装着する電子部品装着装置とからなり、
   前記スクリーン印刷機は、上流工程で割り基板に塗布剤を印刷して、前記電子部品装着装置に受け渡し、前記電子部品装着装置は、前記塗布剤が印刷された前記電子部品装着装置に、下流工程で部品を装着する基板表面実装ラインであって、
   複数の個別基板からなる割り基板にバッドマークが付与され、前記バッドマークが付与されている個別基板に対して、前記電子部品装着装置により部品を装着しないようにした基板表面実装ラインにおいて、
   前記スクリーン印刷機と前記電子部品装着装置は、互いにネットワークにより接続され、
   前記スクリーン印刷機と前記電子部品装着装置で、前記割り基板の個別基板に対するバッドマークの検出をおこなった結果をバッドマーク情報として保存し、下流側の前記スクリーン印刷機または前記電子部品装着装置に、前記ネットワークを介して、前記バッドマーク情報を送信し、
   前記スクリーン印刷機は、バッドマークの検出をおこなう前記割り基板の個別基板数（以下、「バッドマーク検出数」）が設定され、
   前記スクリーン印刷機は、前記設定されたバッドマーク検出数分の個別基板に対してバッドマークの検出をおこない、上流側のスクリーン印刷機から、前記ネットワークを介して、前記バッドマーク情報を受信したときには、前記バッドマーク情報に基づき、前記バッドマークの検出をおこなっていない前記割り基板の個別基板を対象としてバッドマークの検出をおこなうことを特徴とする基板表面実装ライン。
2. 前記割り基板の個別基板に対するバッドマークの検出を、複数のスクリーン印刷機、または、一つ以上のスクリーン印刷機と電子部品装着装置でおこなうようにしたことを特徴とする請求項１記載の基板表面実装ライン。
3. 前記割り基板に塗布剤を印刷する一つ以上のスクリーン印刷機と、
   前記割り基板に部品を装着する電子部品装着装置とからなり、
   前記スクリーン印刷機は、上流工程で割り基板に塗布剤を印刷して、前記電子部品装着装置に受け渡し、前記電子部品装着装置は、前記塗布剤が印刷された前記電子部品装着装置に、下流工程で部品を装着する基板表面実装ラインにおけるバッドマーク検出方法において、
   前記バッドマーク検出方法は、複数の個別基板からなる割り基板にバッドマークが付与され、前記バッドマークが付与されている個別基板に対して、前記電子部品装着装置により部品を装着しないようにするバッドマークを検出する方法であり、
   前記基板表面実装ラインの前記スクリーン印刷機と前記電子部品装着装置は、互いにネットワークにより接続されており、
   前記スクリーン印刷機に、バッドマークの検出をおこなう前記割り基板の個別基板数（以下、「バッドマーク検出数」）が設定されるステップと、
   前記スクリーン印刷機と前記電子部品装着装置で、前記割り基板の個別基板に対するバッドマークの検出をおこなった結果をバッドマーク情報として保存するステップと、
   下流側の前記スクリーン印刷機または前記電子部品装着装置に、前記ネットワークを介して、前記バッドマーク情報を送信するステップと、
   前記スクリーン印刷機は、上流側のスクリーン印刷機から、前記ネットワークを介して、前記バッドマーク情報を受信するステップと、
   前記スクリーン印刷機は、前記バッドマーク情報を受信していないときには、前記設定されたバッドマーク検出数分の個別基板に対してバッドマークの検出をおこなうステップと、
   前記スクリーン印刷機は、前記バッドマーク情報を受信したときには、前記バッドマーク情報に基づき、前記バッドマークの検出をおこなっていない前記割り基板の個別基板のうちで、前記設定されたバッドマーク検出数分の個別基板に対してバッドマークの検出をおこなうステップとを有することを特徴とする基板表面実装ラインにおけるバッドマーク検出方法。
4. 前記割り基板の個別基板に対するバッドマークの検出を、複数のスクリーン印刷機、または、一つ以上のスクリーン印刷機と電子部品装着装置でおこなうようにしたことを特徴とする請求項３記載の基板表面実装ラインにおけるバッドマーク検出方法。

Images