JPH05226891A

JPH05226891A - 電子パッケージの製造装置

Info

Publication number: JPH05226891A
Application number: JP4057237A
Authority: JP
Inventors: Naofusa Hirakuri; 尚房平栗
Original assignee: Hitachi Telecom Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Telecom Technologies Ltd
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-09-03
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JP2909293B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電子パッケージの生産ロットにおいて、初回
時の位置補正データを、中間データファイルへフィード
バックすることにより、再生産時の位置補正の作業を不
要とする優れた電子パッケージの生産装置を提供する。【構成】入力される生産計画に基づいてプリント基板
の部品挿入位置の位置データを含む中間データを生成
し、プリント基板に自動挿入する部品の種別、使用頻度
及び使用員数並びに中間データに基づいて実挿入データ
を生成する制御装置と、供給されるプリント基板の実挿
入データが示す位置に部品を自動挿入し、プリント基板
の部品挿入位置に修正があるときは補正した補正中間デ
ータを制御装置にフィードバックする自動部品挿入機と
を備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気機器に使用される
電子パッケージの製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子パッケージ生産においては、
半導体素子および周辺デバイスの低価格化、高機能化と
ともにユーザニーズは大量生産の時代から、多様化、さ
らには個性化の時代へ移行してきている。これらの市場
ニーズに対応するために、種々の製品が開発され、その
生産形態も多品種小量生産化傾向が強くなってきてい
る。従来方法における自動挿入機の部品を挿入する場
合の部品段取は、予め作成されたＮＣデータの部品段取
配置情報に従って行う。この場合、生産すべき電子パッ
ケージに使用するプリント基板のロットが変わると、部
品挿入の孔位置がずれることがあるので、ロットごとに
位置の補正をして、正確な位置合わせを行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置を用いた方法では、ロットごとに段取り作業が頻
繁に発生し、そのたびに位置補正の作業を必要とするの
で、自動部品挿入機の稼働率の低下を招き問題があっ
た。

【０００４】本発明の目的は上記問題を解決するもので
あり、ある一定期間内に生産する電子パッケージを１つ
のグループとしてとらえ、各々の電子パッケージに使用
される部品の使用頻度をとらえ、使用頻度の高い部品に
優先順位を付け、生産順序を換えることによって部品段
取配置換えの最適化を行ない、かつ、初回時の位置補正
データを、中間データファイルへフィードバックするこ
とにより、再生産時の位置補正の作業を不要とする優れ
た電子パッケージの生産装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、入力される生産計画に基づいてプリント基
板の部品挿入位置の位置データを含む中間データを生成
し、プリント基板に自動挿入する部品の種別、使用頻度
及び使用員数並びに中間データに基づいて実挿入データ
を生成する制御装置と、供給されるプリント基板の実挿
入データが示す位置に部品を自動挿入し、プリント基板
の部品挿入位置に修正があるときは補正した補正中間デ
ータを制御装置にフィードバックする自動部品挿入機と
を備えた構成とする。

【０００６】

【作用】本発明は上記構成により、プリント基板の部品
挿入位置に修正があるときは補正した補正中間データを
制御装置にフィードバックするので、再生産時の位置補
正の作業を不要とすることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図１０を
参照して詳細に説明する。

【０００８】図１は、電子パッケージを生産する実施例
のシステム構成を示すものである。図１において、１は
自動挿入機の外観斜視図であり、２は自動挿入機１を制
御するパソコン等の制御装置である。自動挿入機１と制
御装置２とは通信線３によって接続されている。制御装
置２には、自動挿入機１との通信インターフェースをと
るインターフェース部２１、この制御装置２の動作をコ
ントロールする制御部２２、プログラム及びデータを格
納する記憶部２３、生産計画その他のデータを入力する
入力部２４、ＣＲＴ等の表示部２５、フロッピーディス
ク等の外部記憶手段を制御する外部記憶部２６を有し、
これらはアドレスバス２７、データバス２８及び制御バ
ス２９を介して接続されている。

【０００９】図２は、制御装置２によって実行される電
子パッケージ生産の動作を示すフローチャートである。
図２において、入力部２４から生産計画のデータが入力
されると（ステップＳ１）、生産品名が挿入データの元
となる中間データファイルに登録済みかどうかを確認し
（ステップＳ２）、登録されていない場合には、電子パ
ッケージに搭載する部品の位置を表すＸ，Ｙ座標、挿入
角度、挿入部品名、回路記号等のＣＡＤデータ（設計時
のデータ）を入力する（ステップＳ３）。

【００１０】この時に、制御装置２の部品データファイ
ル内に部品名が登録されているかどうかをチェックし
（ステップＳ４）、登録されていない場合には、部品の
形状分類、外形寸法、ピン数等を含む部品データを入力
する（ステップＳ５）。部品データを入力した後、ある
いはステップＳ４において既に部品データが入力されて
いる場合には、中間データファイルに登録する（ステッ
プＳ６）。中間データファイルに登録した後、あるいは
ステップＳ２において既に中間データ（自動部品挿入機
が持つオフセット等の固有値が加味されたデータ）が登
録されている場合には、生産する電子パッケージの中間
データから、部品供給部（図６の３４）にセットする一
次選定を行い、部品と投入順序を決定する（ステップＳ
７）。

【００１１】この投入順序を決定する方法について、図
３ないし図５を参照して説明する。なお、この場合にお
いて、自動部品挿入機１にセットできる最大の部品種別
数を４種類と仮定する。

【００１２】図３（ａ）において、ＰＫＧ１，ＰＫＧ
２，及びＰＫＧ３は、生産する電子パッケージの種別を
示したものであり、ＩＣ１ないしＩＣ７は、ＰＫＧ１な
いしＰＫＧ３を生産するために必要な部品種別を示して
いる。ここで、ＰＫＧ１及びＰＫＧ３を生産するために
必要となる部品をＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３，及びＩＣ４
とし、ＰＫＧ２を生産するために必要となる部品をＩＣ
１，ＩＣ５，ＩＣ６，及びＩＣ７とする。これらの条件
のもとで、ＰＫＧ１，ＰＫＧ２，ＰＫＧ３の順に電子パ
ッケージを生産する場合、まず、自動部品挿入機１にＩ
Ｃ１，ＩＣ２，ＩＣ３，及びＩＣ４をセットし、その他
のＩＣ５，ＩＣ６，及びＩＣ７はセットオーバ部品と
し、ＰＫＧ１を生産する。

【００１３】次に、ＰＫＧ１の生産が終了し、ＰＫＧ２
の生産に移行する場合、自動部品挿入機にセットしてあ
るＩＣ２，ＩＣ３，及びＩＣ４の代わりにＩＣ５，ＩＣ
６，及びＩＣ７をセットする。すなわち、部品の配置換
えを３回行ない、ＰＫＧ２を生産する。次に、ＰＫＧ２
の生産が終了し、ＰＫＧ３を生産する場合、自動部品挿
入機１にセットしてあるＩＣ５，ＩＣ６，及びＩＣ７の
代わりにＩＣ２，ＩＣ３，及びＩＣ４をセットする。す
なわち、再び部品の配置換えを３回行ない、ＰＫＧ３を
生産する。以上のとおり、ＰＫＧ１，ＰＫＧ２，ＰＫＧ
３の順で電子パッケージを生産した場合には合計６回の
部品配置換えが必要となる。

【００１４】図３（ｂ）は、前に述べた条件と同一であ
る場合において、ＰＫＧ１，ＰＫＧ３，ＰＫＧ２の順に
電子パッケージを生産するときの段取作業を説明する図
である。まず、自動部品挿入機１にＩＣ１，ＩＣ２，Ｉ
Ｃ３，及びＩＣ４をセットし、ＰＫＧ１の生産を行な
う。次に、ＰＫＧ３の生産に移行するが、ＰＫＧ３を生
産するために必要となる部品が、ＰＫＧ１と同一である
ため、ここでは部品の配置換えを行なう必要がない。そ
して、ＰＫＧ３の生産が終了しＰＫＧ２の生産に移行す
る場合、ＩＣ２，ＩＣ３，及びＩＣ４の代わりにＩＣ
５，ＩＣ６，及びＩＣ７を自動部品挿入機１にセットす
る。すなわち、部品の配置換えを合計３回行なう。この
ように、１台の自動部品挿入機で複数の種別の電子パッ
ケージを生産する場合、生産する順序によって部品配置
換えのための段取作業量が異なる。

【００１５】以下、１台の自動部品挿入機で、複数の種
別の電子パッケージを生産する場合に、生産順序を決定
するための手順を図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照し
て説明する。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ＰＫＧ
１，ＰＫＧ２，及びＰＫＧ３を１台の自動部品挿入機に
よって生産する場合、使用部品種類が７種類となる。ま
た、この自動部品挿入機は、セットできる部品種別（部
品セットステーション）が４ステーションとなってお
り、そのステーションは部品を固定的にセットしておく
部品セット固定部と、部品を自由にセットすることがで
きる部品セット自由部とに分けられている。このような
条件のもとで、４種類の部品を自動部品挿入機にセット
する場合には、部品毎の使用頻度（ＰＫＧ１，ＰＫＧ
２，ＰＫＧ３を生産する上での使用頻度）の高い順にセ
ットする。

【００１６】図４（ａ）、（ｂ）に示す場合において
は、ＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３，及びＩＣ４を自動部品挿
入機１にセットし、ＩＣ５，ＩＣ６，及びＩＣ７はセッ
トオーバ部品となる。このようにして、まず、セット部
品を定める。次に、図４（ｃ）に示すように、各電子パ
ッケージ毎に、前に定められているセット部品の集合に
対し、電子パッケージ毎のセット部品数である「交わり
部品種数」と、セット部品以外の「セットオーバ部品種
数」とを求める。そして、各電子パッケージ毎に求めら
れた交わり部品種数とセットオーバ部品種数とに基づい
て、電子パッケージの生産順序を定める。

【００１７】次に、図５により、交わり部品種数とセッ
トオーバ部品種数とに基づいて、電子パッケージの生産
順序を定める方法について説明する。図１５において、
生産する電子パッケージをＰＫＧ１ないしＰＫＧ５の５
種類とし、それらの電子パッケージを生産するために必
要な部品をＩＣ１ないしＩＣ７の７種類としている。こ
こで、前に述べたとおり、使用される頻度の高い順に部
品を自動部品挿入機１にセットし、そのセットされる部
品をセット部品（ＩＣ１ないしＩＣ４）とする。そし
て、そのセット部品に対しての「交わり部品種数」及び
「セットオーバ部品種数」を各電子パッケージ毎に求め
る。次に、その求めたセットオーバ部品種数の小さい順
に各電子パッケージをソートする。また、セットオーバ
部品種数が同じである場合には、そのセットオーバ部品
種数が同じである電子パッケージについて、交わり部品
種数の大きい順にソートする。この２つの条件によって
ソートされた順序を電子パッケージの生産順序とする。
すなわち、図５に示す条件の場合、電子パッケージの生
産順序は、ＰＫＧ２，ＰＫＧ５，ＰＫＧ４，ＰＫＧ３，
ＰＫＧ１の順となる。これによって、部品の配置換えを
するための段取作業量が格段に少なくなり、生産効率を
向上させることができる。

【００１８】このようにして部品の段取り配置順を決定
する（図２のステップＳ８）。次に、前段階で挿入を終
了したときに、配置してある部品と比較照合し、最も効
率的な挿入順序の最終部品段取り配置を決め（ステップ
Ｓ９）、部品挿入順序を決定する（ステップＳ１０）。

【００１９】ここで、自動部品挿入機１の部品挿入部分
を示す図６について説明する。図６において、３１は種
々の部品が挿入されるプリント基板であり、全ての部品
が搭載されて電子パッケージとなる。３２はプリント基
板３１を搭載し、そのプリント基板３１を図のＸ方向、
Ｙ方向への移動動作及び回転動作を行なわせるためのＸ
Ｙθテーブル、３３は電子部品をプリント基板３１に挿
入するための挿入ヘッド、３４は部品を挿入ヘッド３３
に供給する部品供給部、３５はプリント基板３１をＸＹ
θテーブル３２へセットするためのローダ、３６は自動
挿入後のプリント基板３１（電子パッケージ）を収納す
るためのアンローダである。

【００２０】また、制御装置２から通信線３を介してコ
マンド及びデータが送信され、部品供給部３４から供給
される部品を挿入順番に従って挿入ヘッド３３まで送る
制御、プリント基板３１をローダ３５によりＸＹθテー
ブル３２上にセットする制御、ＸＹθテーブル３２にプ
リント基板３１をセットした後ＸＹθテーブル３２の移
動、回転を行ない、挿入位置と挿入部品が同期化したと
きに自動挿入をする制御等、自動部品挿入機１全体が制
御されている。

【００２１】ＸＹθテーブル３２上のプリント基板３１
は、光学的に位置を検出する位置検出手段（図示せず）
により、Ｘ方向及びＹ方向の基準位置、並びに、基準と
なる軸（例えばＹ軸）となす角度偏差θが検出される。
この検出方法としては、例えば基板のスルーホールに光
を照射して、４分割フォトセンサーやＣＣＤ等の撮像素
子を使用して部品挿入の孔位置を検出するものである。
そして、挿入ヘッド３３が正確に部品挿入できるよう
に、部品挿入の位置データすなわちＸ，Ｙ，θのデータ
が、自動挿入機１から制御装置２に送信される。

【００２２】プリント基板３１に搭載する部品をＩＣと
すると、ＩＣの品名に対するプリント基板３１上の位置
データが、中間データとして中間データファイルに登録
されることになる。図７（ａ）に登録された中間データ
のフォーマットを示す。図７（ａ）において、中間デー
タの部品の順序は、ＣＡＤで作成したＩＣの回路記号の
順となっている。この中間データにおいて、例えば、回
路記号のＩ０１の位置データは、Ｘ＝２ＯＯＯ，Ｙ＝１
５００，θ＝０となっている。なお、この場合におい
て、仮にＸ及びＹの数値の単位は１０ミクロン、θの単
位はラジアンとする。

【００２３】図９はプリント基板３１上の、部品（Ｉ０
１，Ｉ０２，…，Ｉ０６）の挿入位置を示したものであ
る。部品の位置は自動挿入用の基準孔３１Ａを原点とし
て、位置決めされている。挿入ヘッド３３は、Ｉ０１に
ＩＣ１を挿入する際に、上記中間データにしたがって、
原点からＸ＝２ＯＯＯ，Ｙ＝１５００の位置に角度偏差
ゼロで挿入することにより、正確に部品を挿入すること
ができる。

【００２４】ところが、プリント基板３１上の部品配列
は、回路記号の順となっていないので、図７（ａ）の中
間データにしたがった順序で挿入すると、効率が悪くな
ってしまう。そこで、挿入ヘッドの干渉及び挿入時間の
短縮のために、図９のＰに示す挿入順序とすることが望
ましい。したがって、上記したステップＳ９及びＳ１０
において、これらを考慮した新たな部品挿入順序を決定
するのである。図７（ｂ）にこの新たな部品挿入順序の
再配列中間データを示す。この図で明らかなように、部
品すなわちＩＣの挿入の順序は、回路記号で示すと、Ｉ
０２，Ｉ０１，Ｉ０３，Ｉ０６，…と、図９のＰに示す
挿入順序となり、これに伴いＩＣの品名も回路記号に基
づいて変更される。

【００２５】図１０は、部品供給部３４を示すものであ
り、部品の品名ごとにステーションナンバー（Ｚナンバ
ー）で表されている。したがって、図７（ｃ）に示す対
応テーブルに基づいて、品名をステーションナンバーに
変換して、図７（ｂ）に示すデータを実挿入データのフ
ォーマットへ変換する（図２のステップＳ１１）。図
（ｄ）に変換した実挿入データを示す。

【００２６】プリント基板３１（部品実装前のいわゆる
ベアボード）は、ロット内及びロット間で、部品実装の
孔位置が変わることはほとんどない。ところが、中間デ
ータファイルに登録されたＣＡＤデータと部品を挿入す
る自動部品挿入機との間には、自動部品挿入機の初期セ
ット時にごく僅かな誤差が生じる。そこで、図２のステ
ップＳ１２において、図６のＸＹθテーブル３２に供給
された部品実装前のプリント基板３１が、初めて生産さ
れる基板かどうかを判別し、初めての基板である場合に
は、上記した検出手段によりその位置ずれを検出して、
Ｘ、Ｙ、θデータを修正する光学位置補正をおこなう
（ステップＳ１３）。次に、回路記号を基にして、中間
データファイルへの位置データの補正をフィードバック
する（ステップＳ１４）。図８（ａ）にフィードバック
した補正中間データを示す。この場合は、供給された基
板の位置が、基準となる中間データの示す位置から、Ｘ
方向及びＹ方向共に１００ミクロンずれていることを示
している。

【００２７】図８（ｂ）は、図８（ａ）の補正中間デー
タに基づいて、品名からステーショクナンバーに変換し
た補正実挿入データを示すものである。その後、この補
正実挿入データにしたがって実挿入する（ステップＳ１
５）。一方、ステップＳ１２において供給された基板
が、過去に生産された来歴を持つ基板である場合には、
中間データファイルにフィードバックすることなく実挿
入を行う（ステップＳ１５）。

【００２８】このように、初めて生産されるプリント基
板の位置ずれを光学的に検出し、光学位置補正を行った
孔位置を中間データファイルにフィードバックすること
により、再生産ごとに位置補正のかかった精度の良い位
置データを再利用することができるため、光学位置補正
を行う時間を削減できると共に、自動部品挿入装置の稼
働率を向上することができる。

【００２９】なお、本実施例においては、自動部品挿入
機としてＩＣを挿入するいわゆるＩＣインサータについ
て記述したが、これに限ることなく、コンデンサやトラ
ンジスタ等のラジアル部品を挿入するラジアルインサー
タ、抵抗等のアキシャル部品を挿入するアキシャルイン
サータ、あるいはＩＣチップを組み立てるチップマウン
タにも適用できることはもちろんである。

【００３０】また、本実施例においては、ロットごとに
修正中間データをフィードバックするようにしたが、制
御装置内に高速演算素子を使用して、供給される基板ご
とに修正中間データをフィードバックさせるようにして
も良い。

【００３１】

【発明の効果】以上、上記実施例により明らかなよう
に、入力される生産計画に基づいてプリント基板の部品
挿入位置の位置データを含む中間データを生成する制御
装置と、生成された中間データに基づいて部品を自動挿
入する自動部品挿入機とを備え、プリント基板の部品挿
入位置に修正があるときは、自動部品挿入機から補正し
た補正中間データを制御装置にフィードバックするの
で、ロットが変わった場合すなわち再生産時の位置補正
の作業を不要とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子パッケージを生産する実施例
のシステム構成図である。

【図２】制御装置による電子パッケージ生産の動作を示
すフローチャートである。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は段取作業の概要を示す図で
ある。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は製造順序を定める手順の概
要を示す図である。

【図５】製造順序を定める手順の概要を示す図である。

【図６】自動部品挿入機の部分を示す図である。

【図７】（ａ）は図２の中間データのフォーマットを示
す図である。（ｂ）は再配列中間データのフォーマット
を示す図である。（ｃ）は部品名とステーションナンバ
ーとの対応テーブルを示す図である。（ｄ）は実挿入デ
ータを示す図である。

【図８】（ａ）は補正された補正中間データを示す図で
ある。（ｂ）は補正実挿入データを示す図である。

【図９】プリント基板上の部品実装を示す図である。

【図１０】部品供給部における部品名とステーションナ
ンバーの関係を示す図である。

【符号の説明】

１自動部品挿入機２制御装置３通信線３１基板３２ＸＹθテーブル３３挿入ヘッド３４部品供給部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の種別のプリント基板に部品を挿入
して電子パッケージを製造する電子パッケージの製造装
置であって、入力される生産計画に基づいて前記プリント基板の部品
挿入位置の位置データを含む中間データを生成し、前記
プリント基板に自動挿入する部品の種別、使用頻度及び
使用員数並びに前記中間データに基づいて実挿入データ
を生成する制御装置と、供給される前記プリント基板の
前記実挿入データが示す位置に前記部品を自動挿入し、
前記プリント基板の部品挿入位置に修正があるときは補
正した補正中間データを前記制御装置にフィードバック
する自動部品挿入機とを備えたことを特徴とする電子パ
ッケージの製造装置。
【請求項２】前記自動部品挿入機は、供給される前記
プリント基板の部品挿入位置を検出する検出手段と、前
記供給されたプリント基板の位置を移動する摺動及び回
転自在な位置補正手段とを備え、前記検出手段により検
出された前記部品挿入位置が基準の位置と異なるとき
は、位置補正手段により前記プリント基板の位置を補正
すると共に、補正した位置データを前記補正中間データ
とすることを特徴とする請求項１記載の電子パッケージ
の製造装置。