JP6178978B2

JP6178978B2 - 電子部品実装システム及び電子部品実装方法

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Publication number: JP6178978B2
Application number: JP2013132235A
Authority: JP
Inventors: 岡本　健二; 健二岡本; 正宏木原; 伊藤　克彦; 克彦伊藤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2017-08-16
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Description

本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品実装システム及び電子部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板にはんだ接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、印刷装置、印刷検査装置、電子部品搭載装置等の複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。このような電子部品実装システムにおいて、基板に形成されたはんだ接合用の電極に対して印刷されたはんだ部の位置ずれに起因して生じる実装不良を防止することを目的として、はんだ部の位置を実際に計測して取得したはんだ位置情報を他の部品実装用装置に送信する位置補正技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に示す例では、印刷検査装置において一対の電極部位ごとにおけるはんだ部の位置ずれ量を算出して正規位置に対する偏差を求め、取得した偏差データを印刷装置にフィードバックするとともに電子部品搭載装置にフィードフォワードする。印刷装置は受信した偏差データに基づいて印刷動作を実行する際の制御パラメータを修正することにより、印刷動作における位置ずれ量を減少させる。

また、電子部品搭載装置は受信した偏差データに基づいて電子部品の装着座標を修正し、実際のはんだ部の印刷位置を基準として搭載する。これにより、部品搭載後のリフロー工程において溶融はんだの表面張力によって電子部品が電極に対して引き寄せられる、いわゆるセルフアライメント効果を利用して正しい位置に電子部品がはんだ付けされる。

特開２００８−１９９０７０号公報

しかしながら、従来では基板に印刷された全てのはんだ部の位置ずれ量の平均値を偏差として用いる等、基板上の全てのはんだ部の印刷位置に基づいて作成した偏差データをフィードバックしていたため、歪みを生じ易いセラミックス製の基板や、隣接する電子部品装着位置の間隔が狭小なファインピッチ領域が存在する基板のような実装難易度の高い電子部品装着位置を一部に有する基板に対しては、印刷品質の確保に不十分な場合があった。

具体的には、前述のような基板に対して上記偏差データに基づいて印刷動作を実行すると、全体としてはんだ部の位置ずれは解消されるものの、実装難易度の高い電子部品装着位置においては依然として看過できない位置ずれが残り、実装不良を招きやすい状態を解消することができなかった。このように、従来の電子部品実装システムでは歪みを生じた基板や一部に実装難易度の高い電子部品装着位置を有する基板に対する位置補正技術が十分とはいえなかった。

そこで本発明は、歪みを生じた基板や一部に実装難易度の高い電子部品装着位置を有する基板に対応した電子部品実装システム及び電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装システムは、基板の電子部品装着位置に電子部品を装着して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、複数の開口部が形成されたマスクと基板を位置合わせし、前記開口部を介して前記基板に設定された複数の電子部品装着位置に形成された電極にはんだ部を形成するスクリーン印刷装置と、前記はんだ部が形成された基板を検査することにより、複数の前記電子部品装着位置における前記はんだ部の印刷ズレを含んだ検査データを作成する検査装置と、前記検査装置による検査を終えた基板の複数の前記電子部品装着位置に電子部品を装着する電子部品装着装置と、前記検査データに基づいて前記スクリーン印刷装置におけるマスクと基板の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成するフィードバック手段と、前記検査データに基づいて前記電子部品装着装置における電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成するフィードフォワード手段とを備えた電子部品実装システムであって、前記フィードバック手段は予め設定された第１の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成し、前記フィードフォワード手段は予め設定された前記第１の電子部品装着位置とは異なる第２の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、前記電子部品装着装置における前記第２の電子部品装着位置に装着される電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成し、前記第１の電子部品装着位置には、少なくとも実装難易度の高い電子部品装着位置が含まれることを特徴とする電子部品実装システム。

本発明の電子部品実装方法は、基板の電子部品装着位置に電子部品を装着して実装基板を製造する電子部品実装システムによって、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、複数の開口部が形成されたマスクと基板を位置合わせし、前記開口部を介して前記基板に設定された複数の電子部品装着位置に形成された電極にはんだ部を形成するはんだ部形成工程と、前記はんだ部が形成された基板を検査することにより、複数の前記電子部品装着位置における前記はんだ部の印刷ズレを含んだ検査データを作成する検査データ作成工程と、検査を終えた基板の複数の前記電子部品装着位置に電子部品を装着する電子部品装着工程と、前記検査データに基づいて前記はんだ部を形成する際のマスクと基板の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成するフィードバック処理工程と、前記検査データに基づいて電子部品を装着する際の電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成するフィードフォワード処理工程とを含み、前記フィードバック処理工程において、予め設定された第１の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成し、前記フィードフォワード処理工程において、予め設定された前記第１の電子部品装着位置とは異なる第２の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、前記電子部品装着装置における前記第２の電子部品装着位置に装着される電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成し、前記第１の電子部品装着位置には、少なくとも実装難易度の高い電子部品装着位置が含まれる。

本発明によれば、フィードバック手段は予め設定された第１の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成し、フィードフォワード手段は予め設定された第２の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて前記電子部品装着装置における電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成するので、歪みを生じた基板や一部に実装難易度の高い電子部品装着位置を有する基板に対しても適切に対応することができる。

本発明の一実施の形態における電子部品実装システムの全体構成図本発明の一実施の形態における電子部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態における基板の平面図本発明の一実施の形態における電子部品装着位置の説明図本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷機に備えられたマスクの平面図本発明の一実施の形態における基板とマスクの位置合わせ動作の説明図本発明の一実施の形態における基板とマスクの位置合わせ動作の説明図本発明の一実施の形態における電子部品の実装動作を示す説明図本発明の一実施の形態における一実施の形態における基板に形成された電極とはんだ部の位置ずれの説明図本発明の一実施の形態における検査データの説明図本発明の一実施の形態におけるフィードバック・フィードフォワード設定部を起動させたときに表示部に表示される画面を示す図本発明の一実施の形態におけるフィードバック・フィードフォワード設定部を起動させたときに表示部に表示される画面を示す図本発明の一実施の形態におけるフィードバック・フィードフォワード設定部を起動させたときに表示部に表示される画面を示す図本発明の一実施の形態における電子部品実装システムにおいて作成される電子部品装着座標補正ファイルの説明図本発明の一実施の形態における電子部品の実装動作を示す説明図

まず図１を参照して、本発明の実施の形態における電子部品実装システムの全体構成について説明する。電子部品実装システム１は印刷機Ｍ１、印刷検査機Ｍ２、作業コンベアＭ３及び実装機Ｍ４，Ｍ５を含む各装置を連結して成る電子部品実装ラインを通信ネットワーク２によって接続し、その全体を実装ライン制御部３によって制御する構成となっている。

印刷機（スクリーン印刷装置）Ｍ１は、基板に形成された電子部品接合用の電極に対してペースト状のはんだをスクリーン印刷することにより、電極上にはんだ部を形成する。印刷検査機（検査装置）Ｍ２は、はんだ部の印刷状態の良否判断、電極に対するはんだ部の印刷ズレの検出を含む印刷検査を行う。作業コンベアＭ３は、印刷状態が良好と判定された基板を下流の実装機Ｍ４に搬送する。印刷状態が不良と判断された基板については、作業コンベアによる搬送を停止してオペレータにより取り出される。実装機Ｍ４，Ｍ５（電子部品装着装置）は、はんだ部が形成された基板の電子部品装着位置に電子部品を装着する。その後、電子部品が装着された基板はリフロー機（図示せず）に送られ、所定の温度プロファイルに従って加熱される。この加熱によりはんだ部に含まれるはんだ粒子が溶融して電子部品と基板がはんだ接合される。

次に図３及び図４を参照して、電子部品が実装される基板について説明する。基板４はセラミック等の素材から成り、上面には複数の電子部品装着位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・Ｐｎが設けられている。図４に示すように、電子部品装着位置Ｐｎには一対の電極５が形成されており、設計値上ではこの一対の電極５上にはんだ部６が形成される。基板４はその機種によって、例えば電子部品装着位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４，Ｐ２５のように、隣接する電子部品装着位置の間隔が狭い狭隣接エリアＥ１と、電子部品装着位置Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３，Ｐ３４，Ｐ３５のように、隣接する電子部品装着位置の間隔が広い広間隔エリアＥ２が混在する。

基板４の対角線上に位置する各コーナ部には、基板認識マーク４Ａ，４Ｂがそれぞれ形成されている。基板認識マーク４Ａ，４Ｂは、印刷機Ｍ１や実装機Ｍ４，Ｍ５において基板４の位置を認識するための基準マークとして利用される。また、基板認識マーク４Ａ，４Ｂを結ぶ線分Ｌ１の傾きは、水平面内における基板４の傾きを示す数値として利用される。

次に、印刷機Ｍ１で使用するマスクについて説明する。図５において、マスク７には、基板４上の複数の電子部品装着位置Ｐｎに対応する開口パターン形成位置７ａにはんだを印刷するための開口部（図示省略）が形成されている。また、マスク７の対角線上に位置する各コーナ部には、マスク認識マーク７Ａ，７Ｂがそれぞれ形成されている。マスク認識マーク７Ａ，７Ｂは、印刷機Ｍ１におけるマスク７の位置を認識するための基準マークとして利用される。また、マスク認識マーク７Ａ，７Ｂを結ぶ線分Ｌ２の傾きは、水平面内におけるマスク７の傾きを示す数値として利用される。

基板認識マーク４Ａ，４Ｂを結ぶ線分Ｌ１と、マスク認識マーク７Ａ，７Ｂを結ぶ線分Ｌ２を上下方向において重ね合わせ、且つ線分Ｌ１の中点Ｔ１と線分Ｌ２の中点Ｔ２を一致させると、電極５と開口部の位置は設計上一致する。しかしながら、実際の電子部品の実装の現場では、基板４の製造上のばらつきのため、図６に示すように開口部の位置と電極５の位置はわずかにズレが生じているのが実情である。

次に、印刷機Ｍ１について説明する。印刷機Ｍ１は基板認識マーク４Ａ，４Ｂやマスク認識マーク７Ａ，７Ｂの位置を認識する認識装置、基板４を保持する基板保持部、基板保持部に保持した基板４をマスク７に位置合せする位置合わせ機構、マスク７上でペースト状のはんだをローリングさせるスキージを有する印刷ヘッド、装置全体の動作を制御する制御部を備えている。印刷作業で使用するマスク７がセットされると、印刷機Ｍ１は、認識装置でマスク認識マーク７Ａ，７Ｂを認識して印刷機Ｍ１におけるマスク７の認識マーク７Ａ，７Ｂ、中点Ｔ２の位置や線分Ｌ２の傾きに関する情報を制御部に記憶する。

印刷動作は、まず、基板４を基板保持部に搬入し、その後に認識装置で基板４の基板認識マーク４Ａ，４Ｂを認識して印刷機Ｍ１における中点Ｔ１位置や線分Ｌ１の傾きを求める。そして中点Ｔ１、Ｔ２、線分Ｌ１、Ｌ２に関する情報と予め記憶されたマスク７と基板４の位置合わせに関する制御パラメータ（以下、単に「制御パラメータ」と称する）に基づき、基板４を所定の方向に移動若しくは水平回転させる位置合わせ機構を制御し、基板４をマスク７に対し位置合わせする。そして、ペースト状のはんだが供給されたマスク７上でスキージを摺動させることにより、マスク７の開口部を介して電極５にはんだ部６が形成される。

このように印刷機Ｍ１は、複数の開口部が形成されたマスク７と基板４を位置合わせし、開口部を介して基板４に設定された複数の電子部品装着位置Ｐｎに形成された電極５にはんだ部６を形成する機能を有する。

印刷検査機Ｍ２は水平方向に移動自在な検査カメラを備えており、はんだ印刷後の基板４を撮像し、取得した撮像データに基づいて電極５に対するはんだ部６の印刷ズレを求める。図９に示すように、はんだ部６の印刷ズレは、位置ずれ量及び位置ずれ方向を示す位置ずれ線Ｌ３の水平２方向の成分ｘ，ｙ及び一対のはんだ部６が示す方向線Ａの基準方向（電極５の配列方向）に対するずれ角度θによって表される。

印刷検査機Ｍ２の認識処理部が基板４の撮像データを認識処理することにより、一対のはんだ部６のはんだ印刷座標６＊を示す位置データが、基板認識マーク４Ａを基準としたはんだ印刷座標ＳＰｎ（ＳＸｎ，ＳＹｎ）として求められる。そしてはんだ印刷座標ＳＰｎ（ＳＸｎ，ＳＹｎ）と、基板認識マーク４Ａを基準とした一対の電極５の基板４における部品装着座標（設計値）５＊（Ｘｎ，Ｙｎ）とのｘ方向、ｙ方向及び角度θのズレ（ｄＸｎ，ｄＹｎ，ｄθｎ）を、電子部品装着位置Ｐｎにおける印刷ズレとして算出する。

前述した方法で基板４上の全ての電子部品装着位置Ｐｎにおける一対のはんだ部６の印刷ズレを算出することにより、印刷検査機Ｍ２の演算処理部は、図１０に示す「電子部品装着位置」８ａ（Ｐ１，Ｐ２・・・）と、電子部品装着位置Ｐｎに対応した「印刷ズレ」８ｂ（（ｄＸ１，ｄＹ１，ｄθ１），（ｄＸ２，ｄＹ２，ｄθ２）・・・）を示す情報を含む検査データ８を作成する。このように印刷検査機Ｍ２は、はんだ部６が形成された基板４を検査することにより、複数の電子部品装着位置Ｐｎにおけるはんだ部６の印刷ズレに関する情報を含んだ検査データ８を作成する機能を有する。

実装機Ｍ４，Ｍ５は、電子部品を供給する部品供給部、印刷検査機Ｍ２で検査を終えた基板４を搬送して所定の作業位置に位置決めする基板搬送位置決め部、基板を撮像するカメラ、電子部品を吸着するノズルを有する実装ヘッド、及び各機構を制御して電子部品の実装を行う実装制御部を備えている。

実装動作は、まず始めに基板搬送位置決め部に搬入された基板の識別情報（例えばシリアルナンバー）の確認が行われる。識別情報は、基板４に付されたバーコード等を実装機Ｍ４，Ｍ５のリーダーで読み取る方法や実装ライン制御部３から送信されてくる基板の識別情報を実装機Ｍ４，Ｍ５の実装制御部で受信する方法等によって確認される。次に、実装機Ｍ４，Ｍ５は基板４に付された基板認識マーク４Ａ，４Ｂをカメラで撮像して認識し、実装機Ｍ４，Ｍ５における基板４の位置を求める基板認識を実行する。その後、部品供給部から電子部品をノズルによって取り出して、予め記憶された実装データ、すなわち電子部品の装着座標（部品装着座標５＊）に関する情報と基板認識により求めた基板の位置に基づいて実装制御部が実装ヘッドを制御することにより、位置決めされた基板４上の所定の電子部品装着位置Ｐｎに実装ヘッドを移動させる。そして、ノズルを基板４に対して下降させることにより電子部品を基板４に装着する。

このように実装機Ｍ４，Ｍ５は、印刷検査機Ｍ２で検査を終えた基板４の複数の電子部品装着位置Ｐｎに電子部品を装着する機能を有する。そして印刷機Ｍ１、印刷検査機Ｍ２及び実装機Ｍ４，Ｍ５を含む電子部品実装システムは、基板４の電子部品装着位置Ｐｎに電子部品を装着して実装基板を製造する機能を有する。

次に図２を参照して、実装ライン制御部３について説明する。実装ライン制御部３は検査データ記憶部９、演算処理部１０、基板マスク位置合わせ補正値記憶部１１及び部品装着座標補正値記憶部１２を含んで構成されている。また、演算処理部１０は内部処理機能として基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａ、部品装着座標補正値演算部１０ｂ及びフィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃを有している。さらに、演算処理部１０は外部で入力部１３及び表示部１４と接続されている。

検査データ記憶部９は、印刷検査機Ｍ２から出力された検査データ８を記憶する。基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａは、検査データ記憶部９に記憶された検査データ８に含まれる「印刷ズレ」８ｂに基づいて、印刷機Ｍ１においてマスク７と基板４を位置合わせする際の「基板マスク位置合わせ補正値」を演算し、この補正値を含む「基板マスク位置合わせ補正値データ」を作成する。基板マスク位置合わせ補正値データは、基板マスク位置合わせ補正値記憶部１１に記憶された後、上流の印刷機Ｍ１にフィードバックされる。印刷機Ｍ１は、基板マスク位置合わせ補正値データに含まれる基板マスク位置合わせ補正値に基づいて制御パラメータを修正したうえで、マスク７と基板４を位置合わせする。

このように、基板マスク位置合わせ補正値データは、印刷機Ｍ１における「マスク７と基板４の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報」として位置づけられる。そして基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａは、検査データ８に基づいて印刷機Ｍ１におけるマスク７と基板４の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成するフィードバック手段となっている。以下、基板マスク位置合わせ補正値を「ＦＢ値」と称する。なお、ＦＢ値は基板マスク位置合わせ補正値記憶部１１に記憶させずに印刷機Ｍ１に直接出力してもよい。

部品装着座標補正値演算部１０ｂは、検査データ記憶部９に記憶された検査データ８に含まれる「印刷ズレ」８ｂの情報に基づいて、電子部品装着位置Ｐｎ単位での「部品装着座標補正値」を演算する。そして、図１４に示す「電子部品装着位置」１５ａ（Ｐ１，Ｐ２・・・）と、電子部品装着位置Ｐｎに適用する「部品装着座標補正値」１５ｂ（（ｄＦＸ１，ｄＦＹ１，ｄＦθ１），（ｄＦＸ２，ｄＦＹ２，ｄＦθ２）・・・）を示す情報を含む「部品装着座標補正ファイル」１５を作成する。

部品装着座標補正ファイル１５は基板４毎に作成されるとともに、基板４の識別情報が関連付けられたうえで部品装着座標補正値記憶部１２に記憶される。記憶された部品装着座標補正ファイル１５は、実装機Ｍ４，Ｍ５からの求めに応じてフィードフォワードされる。実装機Ｍ４，Ｍ５は識別情報の確認結果に基づいて、対応する部品装着座標補正ファイル１５を部品装着座標補正値記憶部１２にアクセスして読み取る。そして、部品装着座標補正ファイル１５に含まれる「部品装着座標補正値」１５ｂに基づいて、部品装着座標５＊を補正したうえで電子部品を基板４に装着する。

このように、部品装着座標補正ファイル１５は、実装機Ｍ４，Ｍ５における「電子部品の装着座標の修正に関する情報」として位置づけられる。そして部品装着座標補正値演算部１０ｂは、検査データ８に基づいて実装機Ｍ４，Ｍ５における電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成するフィードフォワード手段となっている。以下、部品装着座標補正値を「ＦＦ値」と称する。

フィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃはＦＢ値、部品装着座標補正ファイル１５の作成時に使用する１又は複数の電子部品装着位置Ｐｎや、印刷ズレに乗じる係数（重み）等に関する各種条件を設定する。つまり、フィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃは、どの電子部品装着位置Ｐｎの印刷ズレ（ｄＸｎ，ｄＹｎ，ｄθｎ）をどれ位の重みでＦＢ値や部品装着座標補正ファイル１５の作成に使用するかを設定する機能を備えている。したがって、基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａは、フィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃで指定された一部の電子部品装着位置Ｐｎの印刷ズレに基づいてＦＢ値を作成する。また部品装着座標補正値演算部１０ｂは、フィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃで指定された電子部品装着位置ＰｎにおけるＦＦ値に基づいて部品装着座標補正ファイル１５を作成する。この場合、指定されていない電子部品装着位置ＰｎのＦＦ値はゼロとして部品装着座標補正ファイル１５に記録される。

入力部１３はタッチパネルやマウス等の入力手段であり、ＦＢ値、部品装着座標補正ファイル１５の作成に使用する電子部品装着位置Ｐｎや重み等、各種条件の入力を行う。表示部１４は液晶パネル等の表示パネルであり、演算処理部１０による表示処理を介してＦＢ値、部品装着座標補正ファイル１５の作成時の各種条件を設定するための画面（設定画面）を表示する。

次に図１１，図１２及び図１３を参照して、表示部１４に表示される設定画面の詳細について説明する。図１１は、フィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃを起動させたときに表示部１４に表示される一の設定画面である装着位置リスト画面１４ａを示している。

装着位置リスト画面１４ａは、電子部品装着位置Ｐｎ単位での種々の情報を参照しながら演算対象となる電子部品装着位置Ｐｎを選択する際の設定画面として用いられ、「基板イメージ」１７、「基板名称」１８、「設定」１９及び「装着位置リスト情報」２０を含む情報を表示する。「基板イメージ」１７は、図１２に示す一の設定画面である装着位置選択画面１４ｂを画面上に表示させるための操作スイッチである。「基板名称」１８は、設定対象となる基板４の名称（機種名）を示す。「設定」１９は、基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａ及び部品装着座標補正値演算部１０ｂにおける各種条件の設定を完了するための操作スイッチである。

「装着位置リスト情報」２０は、電子部品装着位置Ｐｎ単位での種々の情報を一覧表示したものであり、「装着位置」２１、「回路番号」２２、「部品サイズ」２３、「ＦＢ」２４、「ＦＢ重み」２５、「ＦＦ」２６、「ＦＦ重み」２７の情報を含み、１つの行が１つの電子部品装着位置Ｐｎに対応している。この「装着位置情報」２０は、一側（紙面右側）に表示されたスクロールバー２８ａを上下方向にスクロールさせ（矢印ａ）、又は下方に表示されたスクロールバー２８ｂを左右方向にスクロールさせることにより（矢印ｂ）、画面欄外に隠れている「装着位置情報」２０を表示させることができる。

「装着位置」２１は、基板４上の電子部品装着位置Ｐ１，Ｐ２・・・Ｐｎを特定するための識別情報を表示する。「回路番号」２２は、電子部品装着位置Ｐｎが所属する回路番号を表示する。「部品サイズ」２３は、電子部品装着位置Ｐｎに装着される電子部品１６のサイズ、具体的には「Ｌ（ｌｅｎｇｔｈ）」、「Ｗ（Ｗｉｄｔｈ）」、「Ｈ（Ｈｅｉｇｈｔ）」を表示する。「回路番号」２２や「部品サイズ」２３は、オペレータが後述する第１の電子部品装着位置や第２の電子部品装着位置を設定するときの参考となる情報であり、これを装着位置リスト画面１４ａに表示することで作業能率を高めている。

「ＦＢ」２４は、電子部品装着位置ＰｎをＦＢ値の演算に使用するかを設定するためのチェックボックスであり、チェックボックスを操作（クリック）することにより、その内部が「黒」又は「白」に変化する。チェックボックスを操作してその内部を「黒」にすることで、該当する電子部品装着位置ＰｎがＦＢ値の演算に使用される第１の部品装着位置として設定される。

第１の電子部品装着位置に設定する電子部品装着位置Ｐｎとしては、少なくとも実装難易度の高いものを含める。例えば、０４０２チップやＣＳＰ等の微小部品が装着される電極、すなわち基板４の中で相対的に小さい面積のグループに分類される電極５を有する電子部品装着位置Ｐｎを含める。また電子部品装着位置Ｐ２１〜Ｐ２５のように、隣接する電子部品装着位置との間隔が基板４の中で相対的に近い電子部品装着位置、あるいは基板４の中で電子部品装着位置の密集度合いが最も高い領域の電子部品装着位置を含める。

「ＦＢ重み」２５は、ＦＢ値の演算に使用する印刷ズレの重みを１〜１００（％）の範囲で入力する。例えば、「ＦＢ重み」２５に「５０」と入力した場合は、印刷ズレを示す数値に５０％を乗じた値がＦＢ値の演算に使用される。このように、設定画面において、マスク７と基板４の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報の作成に使用する印刷ズレに乗じる係数を電子部品装着位置Ｐｎ毎に設定可能となっている。

「ＦＦ」２６は、電子部品装着位置ＰｎにおけるＦＦ値を演算するかを設定するためのチェックボックスを表示するものであり、チェックボックスを操作（クリック）することにより、その内部が「黒」又は「白」に変化する。チェックボックスを操作してその内部を「黒」にすることで、該当する電子部品装着位置ＰｎがＦＦ値の演算の対象となる第２の電子部品装着位置として設定される。

「ＦＦ重み」２７は、ＦＦ値の演算に使用する印刷ズレの重みを１〜１００（％）の範囲で入力する。すなわちＦＦ値は、印刷ズレに重み（％）を乗じて演算される。例えば、「ＦＦ重み」２７に「５０」と入力した場合は、印刷ズレを示す数値に５０％を乗じた値が電子部品装着位置ＰｎにおけるＦＦ値として求められる。重みの数値が大きいほど、はんだ部６の実際の印刷位置側に電子部品１６が装着されることになる。このように、設定画面において、電子部品１６の装着座標の修正に関する情報の作成に使用する印刷ズレに乗じる係数を電子部品装着位置Ｐｎ毎に設定可能となっている。

「ＦＦ重み」２７に入力する数値は、電子部品装着位置Ｐｎに装着される電子部品のサイズや予測される印刷ズレの大きさ等の要因を考慮して経験的に決定されるが、傾向として溶融したはんだによる電子部品のセルフアライメント効果を期待できる電子部品装着位置Ｐｎでは電子部品がはんだ印刷座標６＊に近い位置となるように大きめの数値が、セルフアライメント効果を期待できない電子部品装着位置では電子部品が部品装着座標５＊に近い位置となるように小さめの数値が設定される。例えばセルフアライメント効果の有効性が期待できないようなコネクタ部品等の大型部品については、基板４における部品装着座標５＊を目標にして装着した方が実装品質は高くなる。したがって、このような電子部品装着位置ＰｎについてはＦＦ値の演算対象から除外した方が望ましい。この点については、装着位置リスト画面１４ａの「部品サイズ」２３をオペレータが視認することにより容易に判断することができる。

次に図１２を参照して、装着位置選択画面１４ｂについて説明する。装着位置選択画面１４ｂは、基板４のイメージ画像を参照しながら演算対象となる電子部品装着位置Ｐｎを選択する際の設定画面として用いられ、「基板イメージ表示欄」２９、「ＦＢ設定」３０、「ＦＢ重み」３１、「ＦＦ設定」３２、「ＦＦ重み」３３、「リスト」３４を含む情報が表示される。

「基板イメージ表示欄」２９は、電子部品装着位置Ｐｎの位置情報を含む基板４のイメージ画像２９ａを表示する。入力部１３を介してイメージ画像２９ａの所望の位置又は範囲を指定することで、演算対象となる電子部品装着位置Ｐｎを選択することができる。図１２に示すように、選択したイメージ画像２９ａ上の電子部品装着位置Ｐｎ（Ｐ２１〜Ｐ２５を例示）は破線で覆われる。

「ＦＢ設定」３０は、「基板イメージ表示欄」２９で選択された電子部品装着位置Ｐｎを、ＦＢ値の演算対象として設定するための操作スイッチである。「ＦＢ重み」３１は、「基板イメージ表示欄」２９で選択された電子部品装着位置Ｐｎについて、ＦＢ値の演算に使用する印刷ズレの重みを１〜１００の範囲で入力する。

「ＦＦ設定」３２は、「基板イメージ表示欄」２９で選択された電子部品装着位置Ｐｎを、ＦＦ値の演算対象として設定するための操作スイッチである。「ＦＦ重み」３３は、「基板イメージ表示欄」２８で選択された電子部品装着位置Ｐｎについて、ＦＦ値の演算に使用する重みを１〜１００の範囲で入力する。このように装着位置選択画面１４ｂでは、選択された電子部品装着位置Ｐｎにおける印刷ズレの重みを一括して設定可能となっている。

「リスト」３４は、表示部１４を装着位置選択画面１４ｂから装着位置リスト画面１４ａに切り替えるための操作スイッチである。このとき、図１３に示すように、「基板イメージ表示欄」２９で選択した電子部品装着位置Ｐｎがあれば、装着位置リスト画面１４ａにおいてその電子部品装着位置Ｐｎ（Ｐ２１〜Ｐ２５を例示）の背景が強調される。

ＦＢ値の作成で使用する電子部品装着位置Ｐｎ、重みを含む各種条件を装着位置選択画面１４ｂ上で設定するための具体的な操作手順としては、まず「基板イメージ表示欄」２９で所望の電子部品装着位置Ｐｎを選択し、次いで「ＦＢ重み」３１で重みを入力する。そして、「ＦＢ設定」３０を操作して演算条件を設定した後に「リスト」３４を操作する。部品装着座標補正ファイル１５を作成する際の各種条件の設定も同様の手順で行う。

以上説明したように、本実施の形態では、表示部１４を介してＦＢ値の作成で使用する電子部品装着位置Ｐｎ（第１の部品装着位置）と、部品装着座標補正ファイル１５の作成で使用する電子部品装着位置Ｐｎ（第２の部品装着位置）を個別に設定することができる。そしてこれらの設定が完了すると「設定」１９をクリックすることで、第１の部品装着位置に関する情報が基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａに設定され、第２の部品装着位置に関する情報が部品装着座標補正値演算部１０ｂに設定される。このように、表示処理を行う演算処理部１０及び表示部１４は、基板４の複数の電子部品装着位置Ｐｎに対して第１の電子部品装着位置及び又は第２の電子部品装着位置の設定を行うための画面を表示する電子部品装着位置設定画面表示手段となっている。

本発明の部品実装システムは以上のような構成から成り、次に基板に電子部品を実装するための一連の工程について説明する。まず始めに、フィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃを起動し、表示部１４に表示される装着位置リスト画面１４ａ、装着位置選択画面１４ｂを操作しながら第１の部品装着位置と第２の部品装着位置の設定作業を行う（ＳＴ１：フィードバック・フィードフォワード設定工程）。

第１の部品装着位置には実装難易度の高い電子部品装着位置Ｐｎが含まれるように設定する。設定された第１の部品装着位置に関する情報はフィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃによって基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａに設定される。本実施の形態では、図３に示す狭隣接エリアＥ１に存在する電子部品装着位置Ｐ２１〜Ｐ２５を第１の部品装着位置として設定する。

また、第２の部品装着位置にはフィードフォワードによって実装不良の発生を抑制したい電子部品装着位置Ｐｎが含まれるように設定する。第２の部品装着位置に関する情報はフィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃによって部品装着座標補正値演算部１０ｂに設定される。

本実施の形態では、狭隣接エリアＥ１の電子部品装着位置Ｐ２１〜Ｐ２５については前述のＦＢ値によるフィードバックの効果で印刷ズレが小さくなるためフィードフォワードによる効果も限定的と考えられる。従って、電子部品装着位置Ｐ２１〜Ｐ２５は第２の部品装着位置に設定から除外する。その一方で、狭隣接エリアＥ１を中心に基板とマスクの位置合せが行われることで図３に示す広間隔エリアＥ２内に存在する電子部品装着位置Ｐ３１〜Ｐ３５では印刷ズレが大きくなるため（図６，図７）、ＦＦ値によるフィードフォワードを積極的に適用して実装不良の発生を抑制する必要がある。よって、電子部品装着位置Ｐ３１〜Ｐ３５については第２の部品装着位置に設定する。

フィードバック・フィードフォワード設定部１０ｃでの設定が完了したら、基板４を印刷機Ｍ１に搬送してスクリーン印刷を実行する。すなわち、複数の開口部が形成されたマスク７と基板４を位置合わせし、開口部を介して基板４に設定された複数の電子部品装着位置Ｐｎに形成された電極５にはんだ部６を形成する（ＳＴ２：はんだ部形成工程）。

次いで、スクリーン印刷後の基板４を印刷検査機Ｍ２に搬送し、印刷状態の良否判定を含む各種の検査を行うとともに検査データ８を作成する。すなわち、はんだ部６が形成された基板４を検査することにより、複数の電子部品装着位置Ｐｎにおけるはんだ部６の印刷ズレを含んだ検査データ８を作成する（ＳＴ３：検査データ作成工程）。

次いで、作業コンベアＭ３を介して検査終了後の基板４を実装機Ｍ４，Ｍ５に搬送し、電子部品１６を基板４に装着する。すなわち、検査を終えた基板４の複数の電子部品装着位置Ｐｎに電子部品１６を装着する（ＳＴ４：電子部品装着工程）。その後、基板４はリフロー機に搬送されて加熱処理がなされる。これにより電子部品１６と基板４がはんだ接合され、実装基板が完成する。

（ＳＴ３）で作成された検査データ８は実装ライン制御部３に出力され、基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａによってＦＢ値が作成される。すなわち、検査データ８に基づいてはんだ部６を形成する際のマスク７と基板４の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報、すなわちＦＢ値を作成する（ＳＴ５：フィードバック処理工程）。

ＦＢ値の作成においては、第１の部品装着位置に選択された電子部品装着位置Ｐｎの（印刷ズレ×重み）の平均値を演算し、これをＦＢ値（ｄＸｆｂ，ｄＹｆｂ）とする。本実施の形態では、図３に示す狭隣接エリアＥ１に存在する電子部品装着位置Ｐ２１〜Ｐ２５における印刷ズレの平均値をＦＢ値として作成する。ＦＢ値は印刷機Ｍ１にフィードバックされ、印刷機Ｍ１は受信したＦＢ値に基づいて制御パラメータを修正（制御パラメータをＦＢ値で上書きすることも含む）したうえでマスク７と基板４の位置合わせを行う。

ＦＢ値に基づいて制御パラメータを修正すると、図７に示すように、中点Ｔ１，Ｔ２がＦＢ値（ｄＸｆｂ，ｄＹｆｂ）だけずれた状態でマスク７と基板４が位置合わせされる。すなわち、位置合わせの中心Ｃが狭隣接エリアＥ１内の所定の位置に設定され、電子部品装着位置Ｐ２１〜Ｐ２５の電極５とマスク７の開口部が略一致した状態で位置合わせされる。したがって、基板４の一部に歪みが生じて狭隣接エリアＥ１内の電子部品装着位置Ｐ２１〜Ｐ２５の設計上の部品装着座標５＊からずれている場合であっても、電子部品装着位置Ｐ２１〜Ｐ２５に対してはんだ部６の印刷ズレを抑制させることができる。図８は、ＦＢ値に基づいて制御パラメータを修正した後にスクリーン印刷を実行したときの電子部品装着位置Ｐ２２，Ｐ２３におけるはんだ部６の印刷位置を示している。

また、ＦＢ値の作成に併せ、部品装着座標補正値演算部１０ｂによって部品装着座標補正ファイル１５が作成される。すなわち、検査データ８に基づいて電子部品を装着する際の電子部品の装着座標の修正に関する情報、すなわち部品装着座標補正ファイル１５を作成する（ＳＴ６：フィードフォワード処理工程）。部品装着座標補正ファイル１５の作成においては、第２の部品装着位置に設定された電子部品装着位置Ｐｎ毎に印刷ズレに重みを乗じた値を演算し、これをＦＦ値として採用する。

実装機Ｍ４，Ｍ５は、搬送されてきた基板４の識別情報を確認し、対応する部品装着座標補正ファイル１５を部品装着座標補正値記憶部１２から読み取る。そして、部品装着座標補正ファイル１５に記録されたＦＦ値に基づいて電子部品を装着する。図８に示すように、本実施の形態では電子部品装着位置Ｐ２２，Ｐ２３についてはＦＦ値が設定されないため、部品装着座標５＊を目標とする位置に電子部品１６が装着される。電子部品装着位置Ｐ２１，Ｐ２５，Ｐ２５も同様である。

また、電子部品装着位置Ｐ３１〜Ｐ３５については、部品装着座標補正ファイル１５のＦＦ値に基づいて電子部品１６の装着座標を補正したうで電子部品１６を装着する。

電子部品が装着された基板４はリフロー機（図示せず）に送られ、所定の温度プロファイルに従って加熱される。この加熱によりはんだ部に含まれるはんだ粒子が溶融して電子部品と基板がはんだ接合される。

以上のような工程で電子部品を実装した実装基板が作成されるのであるが、実装不良の発生状況によっては適宜フィードバック・フィードフォワード設定工程を実行し、第１の電子部品装着位置や第２の電子部品装着位置に設定すべき電子部品装着位置Ｐｎの変更や重みを修正する。

以上説明したように、基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａは、予め設定された第１の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいてＦＢ値を作成する。また部品装着座標補正値演算部１０ｂは、予め設定された第２の電子部品装着位置に基づいて部品装着座標補正ファイル１５を作成する。これにより、歪みを生じた基板４や一部に実装難易度の高い電子部品装着位置Ｐｎを有する基板４に対しても適切に対応することができる。

また、本実施の形態では実装難易度の高い電子部品装着位置Ｐｎの印刷ズレに基づいてＦＢ値を作成するので、このＦＢ値に基づいて制御パラメータを修正してスクリーン印刷を実行することにより、基板４の一部に歪みが生じている場合であっても、実装難易度の高い電子部品装着位置Ｐｎにおいてはんだ部６の印刷ズレを抑制することができる。

前述の方法でＦＢ値を作成することの有効性についてより具体的に説明すると、例えば基板４上の全ての電子部品装着位置Ｐｎの印刷ズレの平均値をＦＢ値とした場合、全体としてはんだ部６の位置ずれは解消される。しかしながら、図１５に示すように、隣接する電極５の間の間隔Ｗ１が狭いような実装難易度の高い電子部品装着位置Ｐ２２，Ｐ２３については、依然として看過できない印刷ズレが残り得る。

すなわち、電子部品装着位置Ｐ２２，Ｐ２３に対して一定量のズレを起こして印刷されたはんだ部６の位置（はんだ印刷座標６＊）に基づいて電子部品１６を装着すると、装着時にはんだ部６が型崩れを起こして隣接する電極５に接触する事態が起こり得る。かかる状態のままリフローを行うと、電子回路がショートして実装不良を誘発することになる。これは基板４に歪みが生じている場合や、基板４に狭隣接エリアＥ１と広間隔エリアＥ２が混在している場合に顕著となる。この問題に対しては、本実施の形態で説明した方法により作成したＦＢ値を用いて、電子部品装着位置Ｐ２２，Ｐ２３でのはんだ部６の印刷ズレを抑制することにより解消することができる。

また、本実施の形態における電子部品実装システムによれば、表示部１４を介して電子部品装着位置Ｐｎを視覚的に把握しながら、基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａ、部品装着座標補正値演算部１０ｂにおいて使用する電子部品装着位置Ｐｎを同一画面上で簡単に設定することができる。さらに、基板マスク位置合わせ補正値演算部１０ａ、部品装着座標補正値演算部１０ｂでの演算対象となる電子部品装着位置Ｐｎを個別に選択し、且つ重みを電子部品装着位置Ｐｎ単位で設定することにより、高品質な実装を実現することができる。

なお、第１の電子部品装着位置と第２の電子部品装着位置は複数設定してもよく、第１の電子部品装着位置と第２の電子装着位置に設定する電子部品装着位置Ｐｎが一部で重複、すなわち、一つの電子部品装着位置Ｐｎを第１の電子部品装着位置と第２の電子装着位置の両方に設定してもよい。また第１の電子部品装着位置と第２の電子装着位置の設定方法や重みの設定は本実施の形態に限られるものではない。

本発明によれば、歪みを生じた基板や一部に実装難易度の高い電子部品装着位置を有する基板に対しても適切に対応することができ、電子部品実装分野において特に有用である。

１電子部品実装システム
４基板
５電極
６はんだ部
７マスク
８検査データ
１０演算処理部（電子部品装着位置設定画面表示手段）
１０ａ基板マスク位置合わせ補正値演算部（フィードバック手段）
１０ｂ部品装着座標補正値演算部（フィードフォワード手段）
１０ｃフィードバック・フィードフォワード設定部
１４表示部（電子部品装着位置設定画面表示手段）
１５部品装着座標補正ファイル（電子部品の装着座標の修正に関する情報）
１６電子部品
Ｍ１印刷機（スクリーン印刷装置）
Ｍ２印刷検査機（検査装置）
Ｍ４，Ｍ５実装機（電子部品装着装置）
Ｐｎ電子部品装着位置

Claims

基板の電子部品装着位置に電子部品を装着して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、
複数の開口部が形成されたマスクと基板を位置合わせし、前記開口部を介して前記基板に設定された複数の電子部品装着位置に形成された電極にはんだ部を形成するスクリーン印刷装置と、
前記はんだ部が形成された基板を検査することにより、複数の前記電子部品装着位置における前記はんだ部の印刷ズレを含んだ検査データを作成する検査装置と、
前記検査装置による検査を終えた基板の複数の前記電子部品装着位置に電子部品を装着する電子部品装着装置と、
前記検査データに基づいて前記スクリーン印刷装置におけるマスクと基板の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成するフィードバック手段と、
前記検査データに基づいて前記電子部品装着装置における電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成するフィードフォワード手段とを備えた電子部品実装システムであって、
前記フィードバック手段は予め設定された第１の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成し、
前記フィードフォワード手段は予め設定された前記第１の電子部品装着位置とは異なる第２の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、前記電子部品装着装置における前記第２の電子部品装着位置に装着される電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成し、
前記第１の電子部品装着位置には、少なくとも実装難易度の高い電子部品装着位置が含まれることを特徴とする電子部品実装システム。
前記第１の電子部品装着位置は、隣接する電子部品装着位置の間隔が狭い狭隣接エリアに属し、
前記第２の電子部品装着位置は、前記狭隣接エリアに属する前記第１の電子部品装着位置よりも、隣接する電子部品装着位置の間隔が広い広間隔エリアに属することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装システム。
前記第１の電子部品装着位置には、前記基板の中で相対的に小さい面積のグループに分類される電極を有する電子部品装着位置が含まれることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装システム。
前記第１の電子部品装着位置には、隣接する電子部品装着位置との間隔が前記基板の中で相対的に近い電子部品装着位置が含まれることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装システム。
前記第１の電子部品装着位置には、前記基板の中で電子部品装着位置の密集度合いが最も高い領域の電子部品装着位置が含まれることを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装システム。
前記基板の複数の電子部品装着位置に対して前記第１の電子部品装着位置及び又は前記第２の電子部品装着位置の設定を行うための設定画面を表示する電子部品装着位置設定画面表示手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の電子部品実装システム。
前記設定画面において、マスクと基板の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報の作成に使用する印刷ズレに乗じる係数を前記電子部品装着位置毎に設定可能であることを特徴とする請求項６に記載の電子部品実装システム。
前記設定画面において、電子部品の装着座標の修正に関する情報の作成に使用する印刷ズレに乗じる係数を前記電子部品装着位置毎に設定可能であることを特徴とする請求項６に記載の電子部品実装システム。
基板の電子部品装着位置に電子部品を装着して実装基板を製造する電子部品実装システムによって、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、
複数の開口部が形成されたマスクと基板を位置合わせし、前記開口部を介して前記基板に設定された複数の電子部品装着位置に形成された電極にはんだ部を形成するはんだ部形成工程と、
前記はんだ部が形成された基板を検査することにより、複数の前記電子部品装着位置における前記はんだ部の印刷ズレを含んだ検査データを作成する検査データ作成工程と、
検査を終えた基板の複数の前記電子部品装着位置に電子部品を装着する電子部品装着工程と、
前記検査データに基づいて前記はんだ部を形成する際のマスクと基板の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成するフィードバック処理工程と、
前記検査データに基づいて電子部品を装着する際の電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成するフィードフォワード処理工程とを含み、
前記フィードバック処理工程において、予め設定された第１の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成し、
前記フィードフォワード処理工程において、予め設定された前記第１の電子部品装着位置とは異なる第２の電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、前記電子部品装着装置における前記第２の電子部品装着位置に装着される電子部品の装着座標の修正に関する情報を作成し、
前記第１の電子部品装着位置には、少なくとも実装難易度の高い電子部品装着位置が含まれることを特徴とする電子部品実装方法。
前記第１の電子部品装着位置は、隣接する電子部品装着位置の間隔が狭い狭隣接エリアに属し、
前記第２の電子部品装着位置は、前記狭隣接エリアに属する前記第１の電子部品装着位置よりも、隣接する電子部品装着位置の間隔が広い広間隔エリアに属することを特徴とする請求項９に記載の電子部品実装方法。
前記第１の電子部品装着位置には、前記基板の中で相対的に小さい面積のグループに分類される電極を有する電子部品装着位置が含まれることを特徴とする請求項９に記載の電子部品実装方法。
前記第１の電子部品装着位置には、隣接する電子部品装着位置との間隔が前記基板の中で相対的に近い電子部品装着位置が含まれることを特徴とする請求項９に記載の電子部品実装方法。
前記第１の電子部品装着位置には、前記基板の中で電子部品装着位置の密集度合が最も高い領域の電子部品装着位置が含まれることを特徴とする請求項９に記載の電子部品実装方法。