JP6012150B2

JP6012150B2 - 部品実装方法および部品実装システム

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Publication number: JP6012150B2
Application number: JP2011187038A
Authority: JP
Inventors: 中山　大輔; 大輔中山
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2031-08-30
Also published as: JP2013051241A

Description

本発明は、印刷装置と検査装置と部品装着装置とを備えた部品実装システムにおける部品実装方法および部品実装システムに関する。

部品実装方法としては、基板上の部品装着位置に印刷マスクの開口を通してペースト状の半田を印刷し、基板上の部品装着位置に部品を装着する方法がある。しかし、基板上の部品装着位置と半田の印刷位置との間でずれが生じることがあり、部品装着位置の電極と部品の電極との電気的接続が不良となる場合がある。基板上の部品装着位置と半田の印刷位置との間でずれが生じていても、部品が半田上に搭載されていれば、半田の溶融に伴って部品が自ずと部品装着位置の電極に倣うという、所謂セルフアライメント効果を利用して部品装着位置の電極と部品の電極との電気的接続を良好なものとすることができる。そこで、例えば、特許文献１および２には、基板上の部品装着位置と半田の印刷位置とを一致させるために、基板上の部品装着位置を補正して部品を半田上に搭載する方法が開示されている。

特許文献１に記載の方法は、印刷マスクに付されたマスク基準マークと基板に付された基板基準マークとの相対位置を検出するとともに、印刷マスクの開口位置を取得する。そして、各マークの相対位置および印刷マスクの開口位置に基づいて、基板における半田の印刷位置を推定し、推定した半田の印刷位置に基づいて、部品の装着位置を補正する。また、特許文献２に記載の方法は、印刷時における印刷マスクに対する基板の位置合わせ情報に基づいて、仮想マスクの開口位置を求める。そして、仮想マスクの開口位置に基づいて、部品の装着位置を補正する。

特開２０１０−３８２４号公報（段落番号０００５、図２１〜２５）特開２０１０−１１８３８９号公報（段落番号０００７、図５〜７）

特許文献１および２に記載の発明では、印刷マスクもしくは仮想マスクの開口位置を基に補正した部品装着位置を求めているため、実際に基板に印刷された半田の印刷位置と補正した部品装着位置との間には、ずれが生じることになる。この問題を解消するためには、基板ごとに全ての半田の印刷位置を検査装置により認識し、認識した全ての半田の印刷位置を部品装着装置に通知すればよい。しかし、全ての半田の印刷位置の通知には長時間掛かるため、基板の生産稼働率が低下することになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際に基板に印刷された半田の印刷位置と補正した部品装着位置とを簡易に一致させることが可能な部品実装システムにおける部品実装方法および部品実装システムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数の座標位置に印刷開口が形成されたマスク印刷開口部を有する印刷マスクを備え、前記印刷開口を通して基板の部品装着面に基板印刷部分を半田印刷する印刷装置と、前記基板の前記部品装着面に印刷された前記半田を検査する検査装置と、前記基板の前記部品装着面における前記半田上に部品を装着する部品装着装置と、を備えた部品実装システムにおける部品実装方法であって、前記印刷開口を通して基板印刷部分を半田印刷した基板を準備する生産準備工程と、半田検査後であって部品装着前に、前記マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を前記検査装置での半田検査により検出された前記検査装置の座標系における前記基板印刷部分の座標と前記基板の座標系との関係を表す印刷位置情報に基づいて前記基板の座標系に設定する仮想マスク印刷開口部設定工程と、前記仮想マスク印刷開口部における前記印刷開口に対応する仮想印刷開口の複数の座標位置に応じて前記基板上の部品装着位置を求める装着位置演算工程と、前記部品装着位置に基づいて前記部品を前記基板上に装着する部品装着工程と、を備えることである。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記生産準備工程では、前記印刷マスクのマスクマークを前記印刷装置の座標系内で移動可能な第１読取装置により読取るマスクマーク読取工程と、前記マスクマーク読取工程で読取られた前記印刷マスクのマスクマークに基づいて、前記印刷マスクのマスク座標系を前記印刷装置の座標系と関連付けるマスク関連付け工程と、前記印刷装置に搬入された前記基板の基板マークを前記第１読取装置により読取る基板第１読取工程と、前記基板第１読取工程で読取られた前記基板の基板マークに基づいて、前記基板の基板座標系を前記印刷装置の座標系と関連付ける基板関連付け第１工程と、前記印刷マスクのマスク印刷開口部が前記基板上の印刷すべき位置に来るように前記印刷マスクと前記基板とを相対位置合わせするマスク位置合わせ工程と、前記印刷マスクのマスク印刷開口部が前記基板上の印刷すべき位置に来るように前記印刷マスクと前記基板とを相対位置合わせした状態で、前記マスク印刷開口部を前記基板に前記印刷装置で半田印刷する印刷工程と、を備え、前記仮想マスク印刷開口部設定工程では、前記印刷装置で印刷され前記検査装置に搬入された前記基板の基板マーク及び前記基板印刷部分を前記検査装置の座標系内で移動可能な第２読取装置により読取る基板第２読取工程と、前記基板第２読取工程で読取られた前記基板の基板マークに基づいて、前記基板の座標系を前記検査装置の座標系と関連付ける基板関連付け第２工程と、前記基板第２読取工程で読取られた前記基板印刷部分に基づいて前記検査装置の座標系における前記基板印刷部分の座標を求め、さらに、前記基板関連付け第２工程における関連付けに基づいて前記基板の座標系と前記検査装置の座標系における前記基板印刷部分の座標とを関連付けする印刷区域関連付け工程と、を備え、前記印刷区域関連付け工程における座標の関連付けに基づいて前記マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を前記基板の座標系に設定し、前記装着位置演算工程では、前記マスク印刷開口部の前記印刷開口の前記複数の座標位置に対応する前記仮想マスク印刷開口部の仮想印刷開口の前記基板の座標系上の複数の座標位置を前記部品装着装置での部品装着位置として演算し、前記部品装着工程では、前記検査装置で検査され前記部品装着装置に搬入された前記基板の基板マークを前記部品装着装置の座標系内で移動可能な第３読取装置により読取る基板第３読取工程と、前記基板第３読取工程で読取られた前記基板の基板マークに基づいて、前記基板の座標系を前記部品装着装置の座標系と関連付ける基板関連付け第３工程と、を備え、前記装着位置演算工程で演算された前記部品装着位置を前記基板の座標系と前記部品装着装置の座標系との関連付けに基づいて補正して、前記部品を前記基板上に前記部品装着装置で装着し、２枚目以降の前記部品が装着される前記基板においては、前記装着位置演算工程で演算された前記部品装着位置に基づいて前記部品を装着することである。

請求項３に係る発明は、複数の座標位置に印刷開口が形成されたマスク印刷開口部を有する印刷マスクを備え、前記印刷開口を通して基板の部品装着面に基板印刷部分を半田印刷する印刷装置と、前記基板の前記部品装着面に印刷された前記半田を検査する検査装置と、前記基板の前記部品装着面における前記半田上に部品を装着する部品装着装置と、を備えた部品実装システムであって、前記印刷開口を通して基板印刷部分を半田印刷した基板を準備する生産準備手段と、半田検査後であって部品装着前に、前記マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を前記検査装置での半田検査により検出された前記検査装置の座標系における前記基板印刷部分の座標と前記基板の座標系との関係を表す印刷位置情報に基づいて前記基板の座標系に設定する仮想マスク印刷開口部設定手段と、前記仮想マスク印刷開口部における前記印刷開口に対応する仮想印刷開口の複数の座標位置に応じて前記基板上の部品装着位置を求める装着位置演算手段と、前記部品装着位置に基づいて前記部品を前記基板上に装着する部品装着手段と、を備えることである。

請求項１に係る発明によれば、まず、印刷開口を通して基板印刷部分を半田印刷した基板を準備する。そして、半田検査後であって部品装着前に、マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を検査装置での半田検査により検出された前記検査装置の座標系における基板印刷部分の座標と基板の座標系との関係を表す印刷位置情報に基づいて基板の座標系に設定する。そして、仮想マスク印刷開口部における印刷開口に対応する仮想印刷開口の複数の座標位置に応じて基板上の部品装着位置を求め、該部品装着位置に基づいて部品を基板上に装着するようにしている。

ここで、一般的に、印刷装置では、印刷マスクに付された位置基準となるマークと、基板に付された位置基準となるマークとに基づいて、印刷マスクと基板との位置合わせが行われる。また、半田は、印刷マスクのマスク印刷開口部の位置に対応する基板の基板印刷部分に印刷される。また、印刷マスクのマークと、基板に印刷された半田との相対位置は、印刷マスクが変わらない限り不変である。

以上のことから、本発明のように、検査装置の座標系における基板印刷部分の座標と基板の座標系との関係を表す印刷位置情報に基づいて、マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を基板の座標系に設定することにより、基板上のどの位置に半田が印刷されているかを論理的に求めることができる。そして、仮想マスク印刷開口部における印刷開口に対応する仮想印刷開口の複数の座標位置に応じて基板上の部品装着位置を求めるようにしているので、実際に基板の部品装着面に印刷された半田上に部品を装着することが可能となる。よって、従来の印刷マスクのマスク印刷開口部に基づいて部品装着位置を求める場合と比較して、より高精度な部品装着が可能となり、セルフアライメント効果により部品装着位置の電極と部品の電極との電気的な接続を良好なものとすることができる。

請求項２に係る発明によれば、仮想マスク印刷開口部設定工程では、基板の座標系と検査装置の座標系における基板印刷部分の座標との関連付けに基づいてマスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を基板の座標系に設定する。さらに、装着位置演算工程では、マスク印刷開口部の印刷開口の複数の座標位置に対応する仮想マスク印刷開口部の仮想印刷開口の基板の座標系上の複数の座標位置を部品装着装置での部品装着位置として演算する。そして、２枚目以降の部品が装着される基板においては、装着位置演算工程で演算された部品装着位置に基づいて部品を装着するようにしている。これにより、最初に生産する基板において部品装着位置を演算した後は、その後に生産する基板においては当該部品装着位置に基づいて部品を装着することができる。よって、部品装着位置の演算工程を省略することができ、基板の生産稼働率を向上させることができる。また、複数台の部品装着装置が並設されて同一の基板に部品装着する場合にも上記部品装着位置を流用することが可能であるので、基板の生産稼働率をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明によれば、仮想マスク印刷開口部では、検査装置の座標系における基板印刷部分の座標と基板の座標系との関係を表す印刷位置情報に基づいて、マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を基板の座標系に設定しているので、上述の理由から、基板上のどの位置に半田が印刷されているかを論理的に求めることができる。そして、装着位置演算手段では、仮想マスク印刷開口部における印刷開口に対応する仮想印刷開口の複数の座標位置に応じて基板上の部品装着位置を求めるようにしているので、実際に基板の部品装着面に印刷された半田上に部品を装着することが可能となる。よって、従来の印刷マスクのマスク印刷開口部に基づいて部品装着位置を求める場合と比較して、より高精度な部品装着が可能となり、セルフアライメント効果により部品装着位置の電極と部品の電極との電気的な接続を良好なものとすることができる。

本発明に係る部品実装システムの一実施の形態を示す概略平面図である。図１の印刷装置における生産準備工程を説明するためのフローチャートである。図１の検査装置における仮想マスク印刷開口部設定工程を説明するためのフローチャートである。図１の部品装着装置における仮想マスク印刷開口部設定工程を説明するためのフローチャートである。図１の部品装着装置における装着位置演算工程および部品装着工程を説明するためのフローチャートである。（Ａ）は、印刷マスクのマスクマークおよび印刷開口を示す図、（Ｂ）は、基板の基板マークを示す図である。（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、印刷マスクのマスクマークにより、マスク特異点およびマスクマークを結ぶ線分の印刷装置のＸ軸に対する角度を求める手順を示す図である。（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、基板の基板マークにより、基板特異点および基板マークを結ぶ線分の検査装置のＸ軸に対する角度を求める手順を示す図である。（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、マスク特異点および基板特異点により、仮想マスク印刷開口部を設定する手順を示す図である。（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、仮想マスク印刷開口部により、基板の部品装着位置を演算する手順を示す第１の図である。（Ａ），（Ｂ）は、仮想マスク印刷開口部により、基板の部品装着位置を演算する手順を示す第２の図である。（Ａ），（Ｂ）は、２枚取り基板の場合に設定される基板の基板特異点および印刷マスクのマスク特異点を示す図である。

以下、本発明に係る部品実装システムの一実施の形態について説明する。図１に示すように、この部品実装システムは、半田を基板Ｂに印刷する印刷装置１と、基板Ｂに印刷された半田を検査する検査装置２と、基板Ｂに印刷された半田上に部品を装着する部品装着装置３とで概略構成されている。印刷装置１、検査装置２および部品装着装置３は、それぞれ、基板Ｂを搬送する基板搬送装置４を有する。印刷装置１、検査装置２および部品装着装置３は、この順で上流側（図１において左側）から下流側（図１において右側）に向かってライン状に配置され、各装置１，２，３にはコンベアタイプの基板搬送装置４により基板Ｂが搬入出される。そして、印刷装置１、検査装置２および部品装着装置３の作動をそれぞれ制御する印刷制御装置５、検査制御装置６および装着制御装置７は、情報通知バスとなる通信ケーブル９を介して接続されている。印刷装置１、検査装置２、部品装着装置３および基板搬送装置４は、一般的な既知の装置であり、以下に概略構成を説明する。

なお、部品実装システム全体としては、図示していないが、基板Ｂを搬入する基板搬入装置（ローダ）が、印刷装置１よりも上流側に配置され、基板Ｂに装着された部品を半田付けするリフロー装置および基板を搬出する基板搬出装置（アンローダ）が、部品装着装置３よりも下流側に配置されている。また、複数台の部品装着装置３がライン状に配置された部品実装システムとしてもよい。以下の説明においては、印刷装置１、検査装置２、部品装着装置３が並ぶ方向、すなわち基板Ｂの搬送方向をＸ軸方向と称し、水平面内においてＸ軸方向に直角な方向をＹ軸方向と称し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直角な方向をＺ軸方向と称する。

印刷装置１は、搬送装置４の上方のＸＹ平面上に配置された印刷マスク１１と、印刷マスク１１の上方に配置された半田塗布装置１２と、印刷マスク１１に設けられたマスク移送機構１３と、搬送装置４の下方に配置された基板固定装置１４と、印刷マスク１１の上方に配置された第１読取装置として第１カメラ１５（本発明の「基板撮像手段」に相当する）と、第１カメラ１５に設けられたカメラ移送機構１６と、印刷マスク１１および半田塗布装置１２に設けられた昇降装置１７等とで概略構成されている。

印刷マスク１１は、図６（Ａ）に示すように、複数（図では便宜上１箇所のみ示す）の座標位置に印刷開口１１１が形成されたマスク印刷開口部１１Ａを有する。そして、印刷マスク１１のマスク座標系を規定する際の基準となる２つのマスクマークＭｍ１，Ｍｍ２が、対向する角部近傍にそれぞれ形成されている。また、基板Ｂの部品装着面には、図６（Ｂ）に示すように、基板Ｂの基板座標系を規定する際の基準となる２つの基板マークＭｂ１，Ｍｂ２が、対向する角部近傍にそれぞれ形成されている。この基板Ｂの部品装着面には、印刷マスク１１の印刷開口１１１を通して基板印刷部分ＢＡが半田印刷される。なお、マスクマークや基板マークの形成数や形成位置は、上述の形成数や形成位置に限定されるものではなく任意でよい。

半田塗布装置１２には、ペースト状の半田が貯留されたノズル１２ｂ付きのタンク１２ａと、図略のエアーシリンダ等によりＸ方向およびＺ方向に移動可能なスキージ１２ｃ等とが備えられている。タンク１２ａは、ノズル１２ｂを介して印刷マスク１１のマスク面上に半田を供給可能に構成されている。スキージ１２ｃは、マスク面上に供給された半田を基板Ｂにおける半田の印刷すべき位置に印刷するために、印刷マスク１１のマスク面上に当接可能に、且つ印刷マスク１１のマスク面に沿って摺接可能に構成されている。マスク移送機構１３は、印刷マスク１１をＸＹ平面に沿って移動させ、搬入された基板Ｂの上方に印刷マスク１１を位置決め固定するために、図略のサーボモータの駆動によりボールねじ機構を介して動作可能なＸＹロボットとして構成されている。

基板固定装置１４には、基板Ｂを載置可能なステージ１４ａと、ステージ１４ａをＺ軸方向に移動させる移動装置１４ｂ等とが備えられている。ステージ１４ａは、搬入された基板Ｂを載置して印刷マスク１１の下方の印刷位置にて位置決め固定するために、移動装置１４ｂにより上昇可能に構成されている。第１カメラ１５には、上下視野を切替えて印刷マスク１１のマスク面や基板Ｂの部品装着面を撮像し、マスク面に付されているマスクマークＭｍ１，Ｍｍ２や部品装着面に付されている基板マークＭｂ１，Ｍｂ２等を読取るＣＣＤ等の撮像デバイスが備えられている。カメラ移送機構１６は、第１カメラ１５を印刷マスク１１と基板Ｂとの間でマスク面および部品装着面に平行なＸＹ平面に沿って移動させるＸＹロボットであり、上述のマスク移送機構１３と同様に構成されている。昇降装置１７は、印刷マスク１１および半田塗布装置１２をＺ方向に昇降させ、搬入された基板Ｂの上方に印刷マスク１１を位置決め固定するために、図略のサーボモータの駆動によりボールねじ１７ａおよびナット１７ｂを介して動作可能に構成されている。

検査装置２は、搬送装置４の下方に配置された基板固定装置２１と、搬送装置４の上方に配置された第２読取装置として第２カメラ２２と、第２カメラ２２に設けられたカメラ移送機構２３等とで概略構成されている。基板固定装置２１には、基板Ｂを載置可能なステージ２１ａと、ステージ２１ａをＺ軸方向に移動させる移動装置２１ｂ等とが備えられている。ステージ２１ａは、搬入された基板Ｂを載置して検査位置にて位置決め固定するために、移動装置２１ｂにより上昇可能に構成されている。第２カメラ２２には、基板Ｂの部品装着面を撮像し、部品装着面に付されている基板マークＭｂ１，Ｍｂ２や印刷された半田等を読取るＣＣＤ等の撮像デバイスが備えられている。カメラ移送機構２３は、第２カメラ２２を検査装置２の上方空間で部品装着面に平行なＸＹ平面に沿って移動させるＸＹロボットであり、上述のマスク移送機構１３と同様に構成されている。

部品装着装置３は、搬送装置４の下方に配置された基板固定装置３１と、搬送装置４の一側（手前側）に配置された部品供給装置３２と、搬送装置４の上方に配置された装着ヘッド３３と、装着ヘッド３３に取付けられた吸着ノズル３４と、装着ヘッド３３に取付けられた第３読取装置として第３カメラ３５と、装着ヘッド３３に設けられたヘッド移送機構３６等とで概略構成されている。

基板固定装置３１には、基板Ｂを載置可能なステージ３１ａと、ステージ３１ａをＺ軸方向に移動させる移動装置３１ｂ等とが備えられている。ステージ３１ａは、搬入された基板Ｂを載置して部品装着位置にて位置決め固定するために、移動装置３１ｂにより上昇可能に構成されている。部品供給装置３２には、部品を供給する複数のフィーダ３２ａ等が備えられている。装着ヘッド３３には、吸着ノズル３３および第３カメラ３４等が下向きに取付けられている。吸着ノズル３４には、フィーダ３２ａから供給される部品を採取するために、Ｚ軸回りで回転可能且つＺ軸方向に移動可能な回転・移動機構３４ａおよびノズル先端からエアーを吸引する図略の真空ポンプ等が備えられている。第３カメラ３５には、基板Ｂの部品装着面を撮像し、部品装着面に付されている基板マークＭｂ１，Ｍｂ２等を読取るＣＣＤ等の撮像デバイスが備えられている。ヘッド移送機構３６は、装着ヘッド３３を部品装着装置３の上方空間で部品装着面に平行なＸＹ平面に沿って移動させるロボットであり、上述のマスク移送機構１２と同様に構成されている。

次に、部品実装システムの動作を図２に示すフローチャート（本発明の「生産準備工程、生産準備手段」に相当する）、図３および図４に示すフローチャート（本発明の「仮想マスク印刷開口部設定工程、仮想マスク印刷開口部設定手段」に相当する）並びに図５に示すフローチャート（本発明の「装着位置演算工程、装着位置演算手段」、「部品装着工程、部品装着手段」に相当する）を参照して説明する。図２に示すように、印刷制御装置５は、カメラ移送機構１６を動作させて第１カメラ１５により印刷マスク１１のマスク面を撮像して画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、各マスクマークＭｍ１，Ｍｍ２の位置情報を読取る（ステップ１、本発明の「マスクマーク読取工程」に相当する）。そして、読取った各マスクマークＭｍ１，Ｍｍ２の位置情報に基づいて、印刷マスク１１のマスク座標系を印刷装置１の機械座標系と関連付ける（ステップ２、本発明の「マスク関連付け工程」に相当する）。例えば、印刷マスク１１のマスクマークＭｍ１を原点として該原点を通る直交座標軸と印刷装置１に予め設定されている原点を通る直交座標軸とが一致するように、印刷マスク１１の直交座標軸と印刷装置１の直交座標軸とを相対移動および相対回転させる。

基板Ｂが基板搬送装置４により印刷装置１に搬入されると（ステップ３）、印刷制御装置５は、カメラ移送機構１６を動作させて第１カメラ１５により基板Ｂの部品装着面を撮像して画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、各基板マークＭｂ１，Ｍｂ２の位置情報を読取る（ステップ４、本発明の「基板第１読取工程」に相当する）。そして、読取った各基板マークＭｂ１，Ｍｂ２の位置情報に基づいて、基板Ｂの基板座標系を印刷装置１の機械座標系と関連付ける（ステップ５、本発明の「基板関連付け第１工程」に相当する）。例えば、基板Ｂの基板マークＭｂ１を原点として該原点を通る直交座標軸と印刷装置１に予め設定されている原点を通る直交座標軸とが一致するように、基板Ｂの直交座標軸と印刷装置１の直交座標軸とを相対移動および相対回転させる。

印刷制御装置５は、印刷マスク１１のマスク印刷開口部１１Ａが基板Ｂ上の印刷すべき位置に来るように印刷マスク１１と基板Ｂとを相対位置合わせし（ステップ６、本発明の「マスク位置合わせ工程」に相当する）、半田塗布装置１３によりマスク印刷開口部１１Ａを基板Ｂ上に半田印刷する（ステップ７、本発明の「印刷工程」に相当する）。そして、印刷が完了した基板Ｂの搬出指令を基板搬送装置４に指令する（ステップ８）。

図３に示すように、基板Ｂが基板搬送装置４により検査装置２に搬入されると（ステップ１１）、検査制御装置６は、カメラ移送機構２３を動作させて第２カメラ２２により基板Ｂの部品装着面を撮像して画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、各基板マークＭｂ１，Ｍｂ２の位置情報および基板印刷部分ＢＡを読取る（ステップ１２、本発明の「基板第２読取工程」に相当する）。そして、読取った各基板マークＭｂ１，Ｍｂ２の位置情報に基づいて、基板Ｂの基板座標系を検査装置２の機械座標系と関連付ける（ステップ１３、本発明の「基板関連付け第２工程」に相当する）。例えば、基板Ｂの基板マークＭｂ１を原点として該原点を通る直交座標軸と検査装置２に予め設定されている原点を通る直交座標軸とが一致するように、基板Ｂの直交座標軸と検査装置２の直交座標軸とを相対移動および相対回転させる。

検査制御装置６は、読取った基板印刷部分ＢＡに基づいて、基板印刷部分ＢＡの座標系を求め、基板Ｂの基板座標系と基板印刷部分ＢＡの座標系とを関連付ける（ステップ１４、本発明の「印刷区域関連付け工程」に相当する）。例えば、基板Ｂの基板座標系と基板印刷部分ＢＡの座標系とが一致するように、基板Ｂの基板座標系と基板印刷部分ＢＡの座標系とを相対移動および相対回転させる。そして、基板Ｂが１枚目の基板Ｂであるか否かを確認し（ステップ１５）、基板Ｂが１枚目の基板Ｂである場合には、基板Ｂの基板座標系と基板印刷部分ＢＡの座標系との関連付けに基づいて、印刷マスク１１のマスク印刷開口部１１Ａに対応する仮想マスク印刷開口部を基板Ｂの基板座標系に設定する（ステップ１６）。なお、ステップ１５において、基板Ｂが１枚目の基板Ｂでない場合には、ステップ１６の処理を行わずにステップ１７に進む。

すなわち、図４に示すように、検査制御装置６は、印刷マスク１１の各マスクマークＭｍ１，Ｍｍ２の位置情報Ｍｍ１（Ｘｍｆ１，Ｙｍｆ１），Ｍｍ２（Ｘｍｆ２，Ｙｍｆ２）を用いて、マスクマークＭｍ１とマスクマークＭｍ２とを結ぶ線分Ｌｍの中心点をマスク特異点Ｍｍｃ（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ）として次式（１）により演算する（ステップ２０１、図７（Ａ），（Ｂ）参照）。
（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ）
＝（（Ｘｍｆ１＋Ｘｍｆ２）／２，（Ｙｍｆ１＋Ｙｍｆ２）／２）・・・（１）

検査制御装置６は、基板Ｂの各基板マークＭｂ１，Ｍｂ２の位置情報Ｍｂ１（Ｘｂｆ１，Ｙｂｆ１），Ｍｂ２（Ｘｂｆ２，Ｙｂｆ２）を用いて、基板マークＭｂ１と基板マークＭｂ２とを結ぶ線分Ｌｂの中心点を第１基板特異点Ｍｂｃ（Ｘｂｃ，Ｙｂｃ）として次式（２）により演算する（ステップ２０２、図８（Ａ），（Ｂ）参照）。
（Ｘｂｃ，Ｙｂｃ）
＝（（Ｘｂｆ１＋Ｘｂｆ２）／２，（Ｙｂｆ１＋Ｙｂｆ２）／２）・・・（２）

そして、検査制御装置６は、基板印刷部分ＢＡの印刷部分Ｐの位置情報Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）を用いて、第１基板特異点Ｍｂｃから印刷部分Ｐへのベクトルの座標（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ）を次式（３）により演算する（ステップ２０３、図８（Ｂ）参照）。
（Ｘｐｃ，Ｙｐｃ）＝（Ｘｐ−Ｘｂｃ，Ｙｐ−Ｙｂｃ）・・・（３）

さらに、検査制御装置６は、マスクマークＭｍ１とマスクマークＭｍ２とを結ぶ線分Ｌｍの印刷装置１の機械座標系のＸｐ軸に対する上記線分Ｌｍの角度θｍを次式（４）により演算する（ステップ２０４、図７（Ｃ）参照）。
θｍ＝ｔａｎ^−１（（Ｙｍｆ２−Ｙｍｆ１）／（Ｘｍｆ２−Ｘｍｆ１））・・・（４）

検査制御装置６は、基板マークＭｂ１と基板マークＭｂ２とを結ぶ線分Ｌｂの検査装置２の機械座標系のＸｉ軸に対する上記線分Ｌｂの角度θｂを次式（５）により演算する（ステップ２０５、図８（Ｃ）参照）。
θｂ＝ｔａｎ^−１（（Ｙｂｆ２−Ｙｂｆ１）／（Ｘｂｆ２−Ｘｂｆ１））・・・（５）

そして、検査制御装置６は、印刷マスク１１のマスク特異点Ｍｍｃ（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ）と基板Ｂの第１基板特異点Ｍｂｃ（Ｘｂｃ，Ｙｂｃ）とを一致させ、印刷部分Ｐを角度θｍと角度θｂとの差の角度θａ分だけ相対回転させ、印刷マスク１１に対する印刷部分Ｐの角度ズレを補正した仮想印刷開口１１１ｒのベクトル（Ｘｐｒ，Ｙｐｒ）を次式（６）により演算する（ステップ２０６、図９（Ａ），（Ｂ）参照）。
（Ｘｐｒ，Ｙｐｒ）＝（Ｘｐｃ・ｃｏｓ（−θａ）−Ｙｐｃ・ｓｉｎ（−θａ）
，Ｘｐｃ・ｓｉｎ（−θａ）−Ｙｐｃ・ｃｏｓ（−θａ））・・・（６）

そして、検査制御装置６は、基板Ｂの座標原点Ｏｂからの仮想印刷開口１１１ｒのベクトル（Ｘｗ，Ｙｗ）を次式（７）により演算する（ステップ２０７、図９（Ｃ）参照）。そして、基板印刷部分ＢＡ内に印刷部分Ｐが残っているか否かを判断し（ステップ２０８）、基板印刷部分ＢＡ内に印刷部分Ｐが残っている場合には、ステップ２０３に戻って上述の処理を繰り返す。一方、基板印刷部分ＢＡ内に印刷部分Ｐが残っていない場合には、仮想印刷開口１１１ｒのベクトル（Ｘｗ，Ｙｗ）に基づいて、印刷マスク１１のマスク印刷開口部１１Ａに対応する仮想マスク印刷開口部１１ｒを基板座標系に設定する（ステップ２０９、図９（Ｃ）参照）。そして、図３に戻って、検査が完了した基板Ｂの搬出指令を基板搬送装置４に指令する（ステップ１７）。
（Ｘｗ，Ｙｗ）＝（Ｘｍｃ＋Ｘｐｒ，Ｙｍｃ＋Ｙｐｒ）・・・（７）

図５に示すように、装着制御装置７は、検査装置２から搬入される基板Ｂが１枚目の基板Ｂであるか否かを確認し（ステップ２１）、基板Ｂが１枚目の基板Ｂである場合には、印刷マスク１１のマスク印刷開口部１１Ａの印刷開口１１１の座標位置に対応する仮想マスク印刷開口部１１ｒの仮想印刷開口１１１ｒの基板Ｂの座標系上の複数の座標位置を部品装着装置３での部品装着位置として演算する（ステップ２２〜２５、本発明の「装着位置演算工程」に相当する）。すなわち、マスク特異点Ｍｍｃ（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ）から仮想印刷開口１１１ｒへのベクトル（Ｘｅ，Ｙｅ）を次式（８）により演算する（ステップ２２、図１０（Ａ）参照）。
（Ｘｅ，Ｙｅ）＝（Ｘｗ−Ｘｍｃ，Ｙｗ−Ｙｍｃ）・・・（８）

装着制御装置７は、基板特異点Ｍｂｃ（Ｘｂｃ，Ｙｂｃ）とマスク特異点Ｍｍｃ（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ）とのズレ量（ｄＸｃ，ｄＹｃ）を次式（９）により演算する（ステップ２３、図１０（Ｂ）参照）。
（ｄＸｃ，ｄＹｃ）＝（Ｘｂｃ−Ｘｍｃ，Ｙｂｃ−Ｙｍｃ）・・・（９）

そして、装着制御装置７は、マスク特異点Ｍｍｃ（Ｘｍｃ，Ｙｍｃ）と基板特異点Ｍｂｃ（Ｘｂｃ，Ｙｂｃ）とを一致させ（図１０（Ｃ）参照）、仮想印刷開口１１１ｒを角度θｍと角度θｂとの差の角度θａ分だけ相対回転させ、基板Ｂに対する仮想印刷開口１１１ｒの角度ズレを補正した仮想印刷開口１１１ｒのベクトル（Ｘａ，Ｙａ）を次式（１０）により演算する（ステップ２４、図１１（Ａ）参照）。
（Ｘａ，Ｙａ）＝（Ｘｅ・ｃｏｓθａ−Ｙｅ・ｓｉｎθａ
，Ｘｅ・ｓｉｎθａ−Ｙｅ・ｃｏｓθａ）・・・（１０）

そして、装着制御装置７は、基板Ｂの座標原点Ｏｂからの仮想印刷開口１１１ｒのベクトルの座標（Ｘ，Ｙ）を部品装着装置３での部品装着位置として次式（１１）により演算する（ステップ２５、図１１（Ｂ）参照）。なお、ステップ２１において、基板Ｂが１枚目の基板Ｂでない場合には、ステップ２２〜２５の処理を行わずにステップ２６に進む。
（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘｂｃ＋Ｘａ，Ｙｂｃ＋Ｙａ）・・・（１１）

そして、装着制御装置７は、基板Ｂが基板搬送装置４により部品装着装置３に搬入されると（ステップ２６）、装着制御装置７は、ヘッド移送機構３６を動作させて第３カメラ３５により基板Ｂの基板マークＭｂ１，Ｍｂ２を撮像して画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、各基板マークＭｂ１，Ｍｂ２の位置情報を読取る（ステップ２７、本発明の「基板第３読取工程」に相当する）。そして、読取った各基板マークＭｂ１，Ｍｂ２の位置情報に基づいて、基板Ｂの基板座標系を部品装着装置３の機械座標系と関連付ける（ステップ２８、本発明の「基板関連付け第３工程」に相当する）。例えば、基板Ｂの基板マークＭｂ１を原点として該原点を通る直交座標軸と部品装着装置３に予め設定されている原点を通る直交座標軸とが一致するように、基板Ｂの直交座標軸と部品装着装置３の直交座標軸とを相対移動および相対回転させる。

装着制御装置７は、装着位置演算工程（ステップ２２〜２５）で演算された部品装着位置を基板Ｂの座標系と部品装着装置３の機械座標系との関連付けに基づいて補正する。そして、ヘッド移送機構３６を動作させて、吸着ノズル３３により部品供給装置３２から部品を吸着し、ヘッド移送機構３６を再度動作させて、吸着した部品を基板Ｂ上の補正した部品装着位置に装着する（ステップ２９，３０、本発明の「部品装着工程」に相当する）。部品装着が完了した基板Ｂは、基板搬送装置４により部品装着装置３から搬出される（ステップ３１）。そして、次の同一種の基板Ｂの有無を確認し（ステップ３２）、次の同一種の基板Ｂが有る場合には、ステップ２６に戻って上述の処理を繰り返す。

以上のように、本実施形態によれば、まず、検査装置２での半田検査により検出された基板印刷部分ＢＡの座標系と基板Ｂの座標系との関係を表す印刷位置情報を部品装着時に利用可能となるように準備する。そして、半田検査後であって部品装着前に、基板Ｂの座標系と部品装着装置３の座標系とが一致すると仮定し、マスク印刷開口部１１Ａに対応する仮想マスク印刷開口部１１ｒを部品装着装置３の座標系に印刷位置情報に基づいて設定する。そして、仮想マスク印刷開口部１１ｒにおける印刷開口１１１に対応する仮想印刷開口１１１ｒの複数の座標位置に応じて基板Ｂ上の部品装着位置を求め、該部品装着位置に基づいて部品を基板Ｂ上に装着するようにしている（ステップ１６等）。

ここで、一般的に、印刷装置１では、印刷マスク１１のマスクマークＭｍ１，Ｍｍ２と、基板Ｂの基板マークＭｂ１，Ｍｂ２とに基づいて、印刷マスク１１と基板Ｂとの位置合わせが行われる。また、半田は、印刷マスク１１のマスク印刷開口部１１Ａの位置に対応する基板の基板印刷部分ＢＡに印刷される。また、印刷マスク１１のマスクマークＭｍ１，Ｍｍ２と、基板Ｂに印刷された半田との相対位置は、印刷マスク１１が変わらない限り不変である。

以上のことから、基板印刷部分ＢＡの座標系と基板Ｂの座標系との関係を表す印刷位置情報に基づいて、マスク印刷開口部１１Ａに対応する仮想マスク印刷開口部１１ｒを基板Ｂの座標系と一致すると仮定した部品装着装置３の座標系に設定することにより、基板Ｂ上のどの位置に半田が印刷されているかを論理的に求めることができる。そして、仮想マスク印刷開口部１１ｒにおける印刷開口１１１に対応する仮想印刷開口１１１ｒの複数の座標位置に応じて基板Ｂ上の部品装着位置を求めるようにしているので、実際に基板Ｂの部品装着面に印刷された半田上に部品を装着することが可能となる。よって、従来の印刷マスク１１のマスク印刷開口部１１Ａに基づいて部品装着位置を求める場合と比較して、より高精度な部品装着が可能となり、セルフアライメント効果により部品装着位置の電極と部品の電極との電気的な接続を良好なものとすることができる。

また、仮想マスク印刷開口部設定工程では、基板Ｂの座標系と基板印刷部分ＢＡの座標系との関連付けに基づいてマスク印刷開口部１１Ａに対応する仮想マスク印刷開口部１１ｒを基板Ｂの座標系に設定する（ステップ１６）。さらに、装着位置演算工程では、マスク印刷開口部１１Ａの印刷開口１１１の複数の座標位置に対応する仮想マスク印刷開口部１１ｒの仮想印刷開口１１１ｒの基板Ｂの座標系上の複数の座標位置を部品装着装置３での部品装着位置として演算する（ステップ２２〜２５）。そして、２枚目以降の部品が装着される基板Ｂにおいては、装着位置演算工程で演算された部品装着位置に基づいて部品を装着するようにしている（ステップ２９，３０）。これにより、最初に生産する基板Ｂにおいて部品装着位置を演算した後は、部品装着位置の演算工程を省略することができ、基板の生産稼働率を向上させることができる。また、複数台の部品装着装置３が並設されて同一の基板Ｂに部品装着する場合にも上記部品装着位置を流用することが可能であるので、基板Ｂの生産稼働率をさらに向上させることができる。

上述の実施形態では、基板Ｂの基板マークＭｂ１と基板マークＭｂ２とを結ぶ線分Ｌｂの中心点Ｍｂ、および印刷マスク１１のマスクマークＭｍ１とマスクマークＭｍ２とを結ぶ線分Ｌｍの中心点Ｍｍを特異点として設定し、印刷マスク１１と基板Ｂとを平行移動および相対回転させて位置合わせを行った。しかし、特異点は、基板Ｂの種類に応じて任意に設定することができる。例えば、図１２に示すように、複数枚取り（図では２枚取り）の基板ＢＢと該基板ＢＢに半田を印刷するための印刷マスク１１Ｂとを位置合わせする場合、基板ＢＢにおいては４箇所に基板マークＭｂｂ１〜Ｍｂｂ４があるため、上述の中心点が複数（図では２箇所）存在することになり、基板ＢＢと印刷マスク１１Ｂとを平行移動および相対回転させて位置合わせを行うことができなくなる。

そこで、例えば、基板ＢＢのうち左側の基板ＢＢ１の基板マークＭｂｂ１，Ｍｂｂ２に基づいて、基板ＢＢ１の左下の角部Ｃｂを求めて特異点として設定する。同様に、印刷マスク１１ＢのマスクマークＭｍｍ１，Ｍｍｍ２に基づいて、基板ＢＢ１に対応する印刷マスク１１Ｂ１の左下側の角部Ｃｍを求めて特異点として設定する。これにより、基板ＢＢと印刷マスク１１Ｂとを平行移動および相対回転させて位置合わせを行うことができ、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の実施形態では、検査制御装置６が、仮想マスク印刷開口部１１ｒを基板座標系に設定するように構成したが、装着制御装置７が、仮想マスク印刷開口部１１ｒを基板座標系に設定するように構成してもよい。また、印刷制御装置５、検査制御装置６、装着制御装置７および搬送制御装置８は、それぞれ単独で印刷装置１、検査装置２、部品装着装置３および基板搬送装置４を制御する構成としたが、印刷制御装置５、検査制御装置６、装着制御装置７および搬送制御装置８を統括制御する統括制御装置を設け、統括制御装置が仮想マスク印刷開口部１１ｒを基板座標系に設定するように構成してもよい。

１：印刷装置、２：検査装置、３：部品装着装置、４：基板搬送装置、５：印刷制御装置、６：検査制御装置、７：装着制御装置、８：搬送制御装置、９：通信ケーブル、９１：記憶手段、１１，１１Ｂ：印刷マスク、１１Ａ：マスク印刷開口部、１１ｒ：仮想マスク印刷開口部、１１１：印刷開口、１１１ｒ：仮想印刷開口、１５：第１カメラ、２２：第２カメラ、３５：第３カメラ、Ｂ，ＢＢ：基板、ＢＡ：基板印刷部分、Ｍｍ１，Ｍｍ２：マスクマーク、Ｍｂ１，Ｍｂ２：基板マーク。

Claims

複数の座標位置に印刷開口が形成されたマスク印刷開口部を有する印刷マスクを備え、前記印刷開口を通して基板の部品装着面に基板印刷部分を半田印刷する印刷装置と、前記基板の前記部品装着面に印刷された前記半田を検査する検査装置と、前記基板の前記部品装着面における前記半田上に部品を装着する部品装着装置と、を備えた部品実装システムにおける部品実装方法であって、
前記印刷開口を通して基板印刷部分を半田印刷した基板を準備する生産準備工程と、
半田検査後であって部品装着前に、前記マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を前記検査装置での半田検査により検出された前記検査装置の座標系における前記基板印刷部分の座標と前記基板の座標系との関係を表す印刷位置情報に基づいて前記基板の座標系に設定する仮想マスク印刷開口部設定工程と、
前記仮想マスク印刷開口部における前記印刷開口に対応する仮想印刷開口の複数の座標位置に応じて前記基板上の部品装着位置を求める装着位置演算工程と、
前記部品装着位置に基づいて前記部品を前記基板上に装着する部品装着工程と、を備える部品実装方法。
請求項１において、
前記生産準備工程では、
前記印刷マスクのマスクマークを前記印刷装置の座標系内で移動可能な第１読取装置により読取るマスクマーク読取工程と、
前記マスクマーク読取工程で読取られた前記印刷マスクのマスクマークに基づいて、前記印刷マスクのマスク座標系を前記印刷装置の座標系と関連付けるマスク関連付け工程と、
前記印刷装置に搬入された前記基板の基板マークを前記第１読取装置により読取る基板第１読取工程と、
前記基板第１読取工程で読取られた前記基板の基板マークに基づいて、前記基板の基板座標系を前記印刷装置の座標系と関連付ける基板関連付け第１工程と、
前記印刷マスクのマスク印刷開口部が前記基板上の印刷すべき位置に来るように前記印刷マスクと前記基板とを相対位置合わせするマスク位置合わせ工程と、
前記印刷マスクのマスク印刷開口部が前記基板上の印刷すべき位置に来るように前記印刷マスクと前記基板とを相対位置合わせした状態で、前記マスク印刷開口部を前記基板に前記印刷装置で半田印刷する印刷工程と、を備え、
前記仮想マスク印刷開口部設定工程では、
前記印刷装置で印刷され前記検査装置に搬入された前記基板の基板マーク及び前記基板印刷部分を前記検査装置の座標系内で移動可能な第２読取装置により読取る基板第２読取工程と、
前記基板第２読取工程で読取られた前記基板の基板マークに基づいて、前記基板の座標系を前記検査装置の座標系と関連付ける基板関連付け第２工程と、
前記基板第２読取工程で読取られた前記基板印刷部分に基づいて前記検査装置の座標系における前記基板印刷部分の座標を求め、さらに、前記基板関連付け第２工程における関連付けに基づいて前記基板の座標系と前記検査装置の座標系における前記基板印刷部分の座標とを関連付けする印刷区域関連付け工程と、を備え、
前記印刷区域関連付け工程における座標の関連付けに基づいて前記マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を前記基板の座標系に設定し、
前記装着位置演算工程では、前記マスク印刷開口部の前記印刷開口の前記複数の座標位置に対応する前記仮想マスク印刷開口部の仮想印刷開口の前記基板の座標系上の複数の座標位置を前記部品装着装置での部品装着位置として演算し、
前記部品装着工程では、
前記検査装置で検査され前記部品装着装置に搬入された前記基板の基板マークを前記部品装着装置の座標系内で移動可能な第３読取装置により読取る基板第３読取工程と、
前記基板第３読取工程で読取られた前記基板の基板マークに基づいて、前記基板の座標系を前記部品装着装置の座標系と関連付ける基板関連付け第３工程と、を備え、
前記装着位置演算工程で演算された前記部品装着位置を前記基板の座標系と前記部品装着装置の座標系との関連付けに基づいて補正して、前記部品を前記基板上に前記部品装着装置で装着し、
２枚目以降の前記部品が装着される前記基板においては、前記装着位置演算工程で演算された前記部品装着位置に基づいて前記部品を装着する部品実装方法。
複数の座標位置に印刷開口が形成されたマスク印刷開口部を有する印刷マスクを備え、前記印刷開口を通して基板の部品装着面に基板印刷部分を半田印刷する印刷装置と、前記基板の前記部品装着面に印刷された前記半田を検査する検査装置と、前記基板の前記部品装着面における前記半田上に部品を装着する部品装着装置と、を備えた部品実装システムであって、
前記印刷開口を通して基板印刷部分を半田印刷した基板を準備する生産準備手段と、
半田検査後であって部品装着前に、前記マスク印刷開口部に対応する仮想マスク印刷開口部を前記検査装置での半田検査により検出された前記検査装置の座標系における前記基板印刷部分の座標と前記基板の座標系との関係を表す印刷位置情報に基づいて前記基板の座標系に設定する仮想マスク印刷開口部設定手段と、
前記仮想マスク印刷開口部における前記印刷開口に対応する仮想印刷開口の複数の座標位置に応じて前記基板上の部品装着位置を求める装着位置演算手段と、
前記部品装着位置に基づいて前記部品を前記基板上に装着する部品装着手段と、を備える部品実装システム。