JP5777137B2 - 部品実装基板生産システム - Google Patents

Description

本発明は、基板の搬送経路に沿って配列した複数の装置を部品実装データに従って稼働させて部品実装基板を生産する部品実装基板生産システムに関する発明である。

近年、電子部品実装基板の多様な生産形態に容易に対応できるようにするために、特許文献１（特開２００４−１０４０７５号公報）に記載されているように、複数台の実装機モジュールをベース台上に回路基板の搬送方向に整列配置し、各実装機モジュールに回路基板を順次搬送して該回路基板に部品を実装するモジュール型部品実装システムが開発されている。

また、特許文献２（特開平１１−２７４６７１号公報）、特許文献３（特開２００３−１１５６５０号公報）に記載されているように、インクジェット装置を用いて、基板上に抵抗体、コイル、コンデンサ等の回路素子や配線パターンを印刷して形成することが提案されている。

特開２００４−１０４０７５号公報 特開平１１−２７４６７１号公報 特開２００３−１１５６５０号公報

ところで、１枚の基板上には、多くの部品が実装されることが多いため、上記特許文献２，３の技術を実用化してインクジェット装置で基板上に回路素子等を印刷して形成する場合でも、基板上への部品の実装と回路素子等の印刷とを組み合わせて実施する必要があるが、これら部品の実装と回路素子等の印刷とを別々の生産ラインで実施すると、生産能率が悪くなる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、基板上への部品の実装と回路素子等の印刷とを一括して管理して生産能率を向上させることができる部品実装基板生産システムを提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、基板の搬送経路に沿って配列した複数の装置と、前記複数の装置の生産を管理するホストコンピュータとを備え、前記ホストコンピュータの記憶装置には、前記複数の装置で使用する部品実装データが保存され、前記複数の装置は、前記ホストコンピュータから送信されてくる部品実装データに従って稼働して部品実装基板を生産する部品実装基板生産システムにおいて、前記複数の装置は、装着ヘッドを取り替え可能に取り付けた部品実装機とインクジェット装置を含み、前記複数の装置に含まれるいずれかの部品実装機の装着ヘッドをインクジェットヘッドに取り替えることで当該部品実装機を前記インクジェット装置として使用し、前記ホストコンピュータは、前記部品実装機と前記インクジェット装置へ同じ部品実装データを送信し、前記部品実装機は、前記ホストコンピュータから送信されてくる前記部品実装データに従って前記装着ヘッドの動作を制御して基板上に部品を実装し、前記インクジェット装置は、前記ホストコンピュータから送信されてくる前記部品実装データに従って前記インクジェットヘッドの動作を制御して前記基板上に回路素子を印刷して形成するようにしたものである。この構成では、１台のホストコンピュータによって基板上への部品の実装と回路素子の印刷とを一括して管理することが可能となり、基板上への部品の実装と回路素子の印刷とを能率良く行うことができる。しかも、いずれかの部品実装機の装着ヘッドをインクジェットヘッドに取り替えるだけで、当該部品実装機をインクジェット装置として使用することができ、段取り替えが容易である。

この場合、インクジェット装置の印刷動作を制御する印刷パターンデータ（インク吐出パターンデータ）は、予め作成して部品実装データに含ませるようにしても良いし、請求項２のように、インクジェット装置に、部品実装データに基づいて回路素子を形成する印刷パターンデータを作成する手段を持たせるようにしても良い。例えば、部品実装データに含まれる抵抗値のデータから、印刷パターンデータ（例えば抵抗体の形状、層数、印刷層の厚み等）を算出するようにしても良い。このようにすれば、インクジェット装置を用いて基板上に部品（回路素子）を印刷して形成する場合と、当該部品を部品実装機を用いて基板上に実装する場合とで、同じ部品実装データを使用することができ、部品実装データの共通化が可能となる。

図１は本発明の一実施例における部品実装基板生産システムの構成を概略的に示す外観斜視図である。 図２は部品実装基板生産システムの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 図３（ａ）は抵抗体を印刷するためのインク吐出パターンの一例を示す図、同図（ｂ）は抵抗体の印刷形状を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態をモジュール型部品実装システムに適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてモジュール型部品実装システムの構成を説明する。
モジュール型部品実装システムのベース台１１上に、基板の搬送方向に隣接して複数台の実装機モジュール１２（部品実装機）が取り替え可能に整列配置されている。各実装機モジュール１２は、本体ベッド１３上に、テープフィーダ等のフィーダ１４、基板搬送装置１５、部品撮像装置１６、装着ヘッド１７等を搭載して構成され、上部フレーム１８の前面部には、操作パネル部１９と表示部２０が設けられている。

各実装機モジュール１２の基板搬送装置１５によって基板を順次搬送して各実装機モジュール１２の装着ヘッド１７によって基板上に部品を実装する。各実装機モジュール１２には、フィーダ１４を着脱可能に装着するフィーダ装着台（図示せず）と、装着ヘッド１７をＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動させる移動機構（図示せず）とが設けられている。

各実装機モジュール１２は、装着ヘッド１７がインクジェットヘッド２１（図２参照）と取り替え可能に構成され、インクジェットヘッド２１を取り付けた実装機モジュール１２は、インクジェット装置として機能する。この場合、インクジェットヘッド２１とその制御装置をセットにして取り替える必要がある。また、インクジェットヘッド２１の制御装置は、インク吐出情報に基づいてインク圧力（吐出量）を制御し、インクジェットヘッド２１が取り付けられた移動機構の位置情報に基づいて、インクジェットヘッド２１のＸＹ方向の移動動作とインク吐出タイミングの同期を取ってインク吐出位置を制御する。

各実装機モジュール１２の制御部２２は、各実装機モジュール１２の生産を管理する１台のホストコンピュータ２３とネットワーク２４で接続されている。ホストコンピュータ２３は、各実装機モジュール１２で使用する部品実装データを記憶装置（図示せず）に保存し、生産開始前に各実装機モジュール１２に部品実装データを送信する。これにより、各実装機モジュール１２は、ホストコンピュータ２３から送信された部品実装データに従って装着ヘッド１７の動作を制御して基板上に部品を実装する。

前述したように、本実施例では、各実装機モジュール１２は、装着ヘッド１７とインクジェットヘッド２１（図２参照）とが取り替え可能に構成され、インクジェットヘッド２１を取り付けた実装機モジュール１２については、ホストコンピュータ２３から送信されてくる部品実装データに従ってインクジェットヘッド２１の動作を制御して基板上に回路素子を印刷して形成する。尚、インクジェットヘッド２１による回路素子の印刷方法は、特定の方法に限定されるものではなく、例えば、特開平１１−２７４６７１号公報、特開２００３−１１５６５０号公報等に記載された方法を用いれば良い。

この場合、インクジェットヘッド２１の印刷動作を制御する印刷パターンデータ（インク吐出パターンデータ）は、予め作成して部品実装データに含ませてホストコンピュータ２３の記憶装置に保存しておいても良いし、或は、インクジェットヘッド２１を取り付けた実装機モジュール１２の制御部２２に、部品実装データに基づいて回路素子を形成する印刷パターンデータを作成する機能（ソフトウエア）を搭載しても良い。

例えば、抵抗体をインクジェットで印刷する際のパラメータの代表例としては、１ドットのインク吐出量、インクの物性（比重、固形分濃度、体積抵抗率）、基板の表面状態等が挙げられる。基板の表面状態によって基板上のインク着滴の接触角が変化して、インク着滴径が同じでも、抵抗値が異なるため、基板表面を表面処理（プラズマ処理、めっき等）してインク着滴の接触角を制御すると良い。

ドット間隔はインク着滴径より小さくすれば良い。例えば、インク着滴径が７０［μｍ］とすると、５００［μｍ］×１０００［μｍ］の長方形の抵抗体を印刷する場合は、図３（ａ）に示すように、ドット間隔５０［μｍ］で１０ドット×２０ドットの吐出パターンを作成し、この吐出パターンでインクジェット印刷を実行すると、図３（ｂ）に示すように、着滴径７０［μｍ］のインクのドットによって５００［μｍ］×１０００［μｍ］の長方形の抵抗体が形成される。インク着滴径は、１ドットのインク吐出量や基板上のインク着滴の接触角によって変化するため、単位面積当たりのドット数は１ドットのインク吐出量や基板上のインク着滴の接触角によって適宜変更すれば良い。

抵抗体の抵抗値を同じ印刷パターンで印刷層の厚み（層数）で調整する場合、ｘ［Ω］の抵抗体を１層の印刷で形成する印刷パターンでは、ｘ／２［Ω］の抵抗体は２層の印刷となり、ｘ／３［Ω］の抵抗体は３層の印刷となり、ｘ／４［Ω］の抵抗体は４層の印刷となり、ｘ／５［Ω］の抵抗体は５層の印刷となり、ｘ／１０［Ω］の抵抗体は１０層の印刷となる。

一般に、抵抗値Ｒ［Ω］は、体積抵抗率ρ［Ωｍ］と長さＬ［ｍ］と断面積Ｓ［ｍ² ］を用いて次式で計算される。
Ｒ＝ρ×Ｌ／Ｓ

従って、抵抗値Ｒを調整する場合は、体積抵抗率ρと長さＬと断面積Ｓのいずれかを調整すれば良い。上式から、抵抗体表面の縦横比が同じであれば、抵抗体表面のサイズが異なっても、抵抗値は同じになることが分かる。

実装機モジュール１２の制御部２２で、部品実装データに基づいて印刷パターンデータを作成する場合は、部品実装データに含まれる抵抗値のデータから、印刷パターンデータ（例えば抵抗体の形状、層数、印刷層の厚み等）を算出するようにしても良い。このようにすれば、インクジェットヘッド２１を用いて基板上に部品を印刷して形成する場合と、当該部品を装着ヘッド１７を用いて基板上に実装する場合とで、同じ部品実装データを使用することができ、部品実装データの共通化が可能となる。

以上説明した本実施例では、基板の搬送経路に沿って配列した複数台の実装機モジュール１２のうちの一部の実装機モジュール１２の装着ヘッド１７をインクジェットヘッド２１と取り替え、ホストコンピュータ２３から各実装機モジュール１２に部品実装データに従って各実装機モジュール１２の装着ヘッド１７やインクジェットヘッド２１の動作を制御するようにしたので、１台のホストコンピュータ２３によって基板上への部品の実装と回路素子の印刷とを一括して管理することができ、基板上への部品の実装と回路素子の印刷とを能率良く行うことができる。

しかも、実装機モジュール１２の装着ヘッド１７をインクジェットヘッド２１に取り替えるだけで、実装機モジュール１２をインクジェット装置としても使用でき、段取り替えが容易であるという利点がある。

但し、本発明は、専用のインクジェット装置を用いても良い。
その他、本発明は、インクジェット装置で抵抗体を形成する場合に限定されず、コイル、コンデンサ等の回路素子を印刷して形成するようにしても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…ベース台、１２…実装機モジュール（部品実装機）、１４…フィーダ、１５…基板搬送装置、１７…装着ヘッド、２１…インクジェットヘッド、２２…制御部、２３…ホストコンピュータ

Claims (2)

1. 基板の搬送経路に沿って配列した複数の装置と、前記複数の装置の生産を管理するホストコンピュータとを備え、前記ホストコンピュータの記憶装置には、前記複数の装置で使用する部品実装データが保存され、前記複数の装置は、前記ホストコンピュータから送信されてくる前記部品実装データに従って稼働して部品実装基板を生産する部品実装基板生産システムにおいて、
   前記複数の装置は、装着ヘッドを取り替え可能に取り付けた部品実装機とインクジェット装置を含み、前記複数の装置に含まれるいずれかの部品実装機の装着ヘッドをインクジェットヘッドに取り替えることで当該部品実装機を前記インクジェット装置として使用し、
   前記ホストコンピュータは、前記部品実装機と前記インクジェット装置へ同じ部品実装データを送信し、
   前記部品実装機は、前記ホストコンピュータから送信されてくる前記部品実装データに従って前記装着ヘッドの動作を制御して基板上に部品を実装し、
   前記インクジェット装置は、前記ホストコンピュータから送信されてくる前記部品実装データに従って前記インクジェットヘッドの動作を制御して前記基板上に回路素子を印刷して形成することを特徴とする部品実装基板生産システム。
2. 前記インクジェット装置は、前記部品実装データに基づいて回路素子を形成する印刷パターンデータを作成する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の部品実装基板生産システム。

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