JPWO2015166543A1 - 位置出し穴付き基板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に搭載された電子部品の高い位置精度を実現可能な位置出し穴付き基板の製造方法および製造装置ならびに複数の位置出し穴付き基板を提供する。【解決手段】基台１０と画像センサ１１と演算装置１２と穴開け位置決め装置１３とを有する。画像センサ１１は基板に搭載された電子部品の基準位置を検出する。演算装置１２は画像センサ１１により検出された基準位置に基づき、位置出し穴用の位置を演算により求める。穴開け位置決め装置１３は基板セットテーブル３１と基板押さえ３２とドリリングユニット３３とを有する。基板セットテーブル３１は、演算装置１２により基板２の取付誤差ＸＹθの補正量を演算した位置出し穴用の位置座標に基づき、ＸＹθ位置を変更可能である。ドリリングユニット３３は、基板セットテーブル３１の移動により、演算装置１２により求められた基板の位置に位置出し穴を形成する。

Description

本発明は、ＬＥＤなどの電子部品を搭載した基板に位置出し穴を形成した位置出し穴付き基板の製造方法および製造装置ならびに複数の位置出し穴付き基板に関する。

高精度ＬＥＤ実装基板では、プリント基板に加工された位置出し穴と、搭載されたＬＥＤ発光部の高い位置精度が要求される。この位置精度は、高精度の照射方向性が要求される高精度ＬＥＤ照明を小型化・低価格化するために必要とされる。

従来、基板の裏面に光電変換素子を実装した後、その基板の表面に基準マーカを設け、その基準マーカとレンズブロックに設けた基準マーカとが一致するように、レンズブロックを基板の表面に取り付ける、光モジュールの実装方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３２４３０３号公報

しかしながら、高精度ＬＥＤ実装基板は、プリント基板にペースト状はんだを印刷し、ＬＥＤチップを搭載した場合、（１）プリント基板自体の加工公差、（２）ＬＥＤ部品の精度公差、（３）製造装置の搭載精度公差、により仕上がり精度は落ちてしまう。

高精度ＬＥＤ実装基板は、テーピング梱包されたＬＥＤ表面をピックアップし、ＬＥＤ裏側の電極や外形位置を画像処理し、搭載プログラム上で演算してＬＥＤを基板に搭載して製造される。しかし、ＬＥＤ裏側の電極と表側の発光面にズレがあるため、ＬＥＤ裏側からの画像処理では精度のコントロールができないという課題があった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、基板に搭載された電子部品の高い位置精度を実現可能な位置出し穴付き基板の製造方法および製造装置ならびに複数の位置出し穴付き基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る位置出し穴付き基板の製造方法は、電子部品を搭載しはんだ付けされた基板に位置出し穴を形成した位置出し穴付き基板の製造方法であって、前記基板に搭載された前記電子部品の基準位置を求める検出工程と、前記検出工程で求められた前記基準位置に基づき、位置出し穴用の位置を求める演算工程と、前記演算工程で求められた前記基板の位置に位置出し穴を形成する穴開け工程とを、有することを特徴とする。

本発明に係る位置出し穴付き基板の製造方法は、基板に搭載しはんだ付けされた電子部品の基準位置を求め、求めた基準位置に基づき、位置出し穴用の位置を求め、基板に位置出し穴を形成する。このため、予め位置出し穴を形成した基板に電子部品を実装する場合に比べて、実装された電子部品の基準位置に合わせて位置出し穴の位置精度を高め、電子部品の高い位置精度を実現可能である。基板に搭載される電子部品は、１つでも複数でもよい。

本発明に係る位置出し穴付き基板の製造方法で、例えば、前記電子部品は表側に部品本体を、裏側に電極を有し、前記基準位置は前記基板に搭載された前記部品本体の所定の位置である。特に、前記電子部品は表側に発光部を有するＬＥＤであって、前記基準位置は前記発光部の中心位置または部品本体の外形中心位置であることが好ましい。この場合、発光部の中心位置または部品本体の外形中心位置に基づいて位置出し穴を形成することができる。

本発明に係る位置出し穴付き基板の製造方法で、前記基板に搭載される前の前記電子部品の前記電極の位置と前記部品本体の所定の位置とを求める前検出工程と、前記前検出工程で求められた前記電極の位置と前記所定の位置とから、前記電子部品を、前記基板に搭載した場合に想定される仮基準位置を求め、求められた前記仮基準位置の分布に基づき、複数のグループに分類する分類工程と、前記検出工程の前に、前記分類工程で分類された前記電子部品を各グループごとに前記基板に搭載しはんだ付けする搭載工程とを、有していてもよい。

この場合、電子部品の裏側の電極と表側の部品本体とにズレがあっても、両方の位置から想定される仮基準位置の分布に基づき、電子部品は複数のグループに分類されるので、そのズレをグループごとに修正することができる。複数のグループに分類された電子部品は各グループごとに基板に搭載され、搭載された電子部品の基準位置に基づき、基板に位置出し穴を形成することができる。このため、複数の電子部品を搭載した基板で、基板ごとに位置出し穴の位置精度を高め、電子部品の高い位置精度を実現可能である。

本発明に係る位置出し穴付き基板の製造方法では、前記分類工程後、複数のグループに分類された前記電子部品をグループごとにテーピングするテーピング工程を有し、前記搭載工程で、前記テーピング工程によりテーピングされた前記電子部品を前記基板に搭載してもよい。

この場合、テーピングから電子部品をピックアップして基板に実装する従来の電子部品基板実装機を用いて、電子部品を、分類されたグループごとに効率的に基板に搭載することができる。

本発明に係る位置出し穴付き基板の製造方法では、前記電子部品が前記基板に複数搭載され、前記検出工程で、前記基板に搭載された複数の前記電子部品のうち所定の１つまたは複数の電子部品について前記基準位置を求めてもよい。

所定の１つの電子部品について基準位置を求める場合、所定の１つの電子部品の基準位置に合わせて位置出し穴の位置精度を高めることができる。所定の１つの電子部品を精度上、重要度の高い電子部品に設定することにより、電子部品の高い位置精度を効率的に実現可能となる。複数の電子部品について基準位置を求める場合、複数の電子部品の各基準位置に基づいて位置出し穴用の位置を決めることにより、電子部品の高い位置精度を効率的に実現可能となる。

本発明に係る複数の位置出し穴付き基板は、電子部品を搭載した基板に位置出し穴を形成した複数の位置出し穴付き基板であって、前記電子部品は表側に部品本体を有し、各基板は搭載した前記部品本体の所定の位置に基づく位置に形成された位置出し穴を有し、各基板ごとに前記位置出し穴の位置が異なることを、特徴とする。

本発明に係る複数の位置出し穴付き基板は、搭載した電子部品の表側の部品本体の所定の位置に基づく位置に位置出し穴が形成されているため、位置出し穴の位置精度が高く、電子部品のより高い位置精度を実現可能である。また、各基板ごとに位置出し穴の位置が異なるため、各位置出し穴付き基板の比較により、位置出し穴付き基板の製造方法の特定が容易となる。

本発明に係る位置出し穴付き基板の製造装置は、電子部品を搭載した基板に位置出し穴を形成する位置出し穴付き基板の製造装置であって、前記基板に搭載された前記電子部品の基準位置を検出する画像センサと、前記画像センサにより検出された前記基準位置に基づき、位置出し穴用の位置を求める演算装置と、前記演算装置により求められた前記基板の位置に位置出し穴を形成する穴開け位置決め装置とを、有することを特徴とする。

本発明に係る位置出し穴付き基板の製造装置によれば、本発明に係る位置出し穴付き基板の製造方法を容易に実施することができる。

本発明において、電子部品は、ＬＥＤのほか、工業用カメラやカラーセンサー等のＣＣＤイメージセンサなどであってもよい。

本発明によれば、基板に搭載された電子部品の高い位置精度を実現可能な位置出し穴付き基板の製造方法および製造装置ならびに複数の位置出し穴付き基板を提供することができる。

本発明の実施の形態の位置出し穴付き基板の製造装置を示す（Ａ）正面図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）右側面図である。 本発明の実施の形態の位置出し穴付き基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態で用いられる部品選別テーピング装置を示す正面図である。 本発明の実施の形態の位置出し穴付き基板の製造方法の、一部の工程を示す説明図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１に示す、本発明の実施の形態の位置出し穴付き基板の製造装置は、図２に示すような電子部品１を搭載した基板２に位置出し穴２１を形成する装置であり、基台１０と、画像センサ１１と、演算装置１２と、穴開け位置決め装置１３と、集塵機１４とを有している。

電子部品１は、表側に部品本体を有し、裏側に電極を有するＬＥＤであり、高精度の照射方向性が要求される高精度ＬＥＤ照明に用いられる。部品本体は、表側に発光部を有する。基板２は、プリント基板から成り、例えば、印刷スクリーンを用いて、はんだペーストが印刷されている。また、基板２には、搭載する電子部品１を位置決めするためのフィデューシャルマークが設けられている。

基板２に搭載された電子部品１は、はんだペーストを一定時間加熱溶融後に一定時間冷却しはんだ付けする硬化炉の内部を通過して、はんだ付けされる。電子部品１は、硬化炉を通過してはんだ付けされる際、セルフアライメント現象（溶融されたはんだの表面張力により、電子部品が搭載位置からズレてはんだ付けされる現象）によって、搭載位置から基板２の電極部分で中心、または中心とは離れた方向に動く事もある。この現象も電子部品１の位置精度に作用するので精度コントロールが難しくなる。

画像センサ１１は、画像処理カメラから成り、基台１０に設けられ、基板２の表面を上方から撮影して、基板２に搭載された電子部品１の基準位置を検出するようになっている。
演算装置１２は、コンピュータから成り、基台１０に設けられている。演算装置１２は、画像センサ１１により検出された基準位置に基づき、位置出し穴用の位置を演算により求めるようになっている。

穴開け位置決め装置１３は、基板セットテーブル３１と、基板押さえ３２と、ドリリングユニット３３とを有している。基板セットテーブル３１は、基板２を設置可能であり、基板押さえ３２により穴開け時の歪防止が可能になっている。基板セットテーブル３１は、基台１０に対し、ＸＹ軸位置を変更可能に取り付けられている。画像センサ１１で検出したフィデューシャルマーク位置から演算装置１２によりＸＹθ補正値を求める。基板セットテーブル３１は、基板２の取付誤差ＸＹθの補正量を演算した位置出し穴用の位置座標に基づき、基台１０に対して移動し、ＸＹθ位置を変更可能である。

ドリリングユニット３３は、基台１０に設けられ、基板セットテーブル３１に取り付けられた基板２に位置出し穴２１を形成するようになっている。ドリリングユニット３３は、基板セットテーブル３１の移動により、演算装置１２により求められた基板２の位置出し穴用の位置に位置出し穴２１を形成することができる。位置出し穴２１は、ベース部分への取付け穴として用いられるが、他の用途に用いられてもよい。集塵機１４は、ドリリングユニット３３により削られた削滓を集塵する。

位置出し穴付き基板の製造装置は、画像センサ１１と演算装置１２と穴開け位置決め装置１３と集塵機１４とが自動工程で駆動するようになっていても、作業員の手動で駆動するようになっていてもよい。

以下、位置出し穴付き基板の製造装置を用いた位置出し穴付き基板の製造方法について説明する。
位置出し穴付き基板の製造方法は、前検出工程と、分類工程と、テーピング工程と、搭載工程と、検出工程と、演算工程と、穴開け工程とに順に分けられる。

前検出工程と、分類工程と、テーピング工程とは、図３に示す部品選別テーピング装置で行うことができる。
部品選別テーピング装置は、部品供給部４１と、部品取出し吸着搭載搬送部４２と、電極部画像センサ４３と、発光部画像センサ４４と、仕分けレール４５と、制御部４６と、熱溶着部４７と、部品再テーピング部４８とを備えている。

前検出工程では、基板２に搭載される前の電子部品１の電極の位置と発光部の中心位置とを求める。まず、部品供給部４１から供給される電子部品１を部品取出し吸着搭載搬送部４２によりテーピング３からピックアップし（図４の工程１参照）、電極部画像センサ４３で電子部品１の裏側を撮影し、発光部画像センサ４４で電子部品１の表側を撮影する（図４の工程２参照）。次に、撮影した画像データから演算により電子部品１の裏側の電極の位置と表側の発光部の中心位置の各座標を求める。

分類工程では、前検出工程で求められた電極の位置と発光部の中心位置とから、電子部品１を、基板２に搭載した場合に想定される仮基準位置を求め、求められた仮基準位置の分布に基づき、複数のグループに分類する（図４の工程３参照）。一例で、グループは、電極に対する発光部の中心位置の、発光部分布図４のＸ方向、Ｙ方向のばらつきから傾向別に８つに分けられる。分類はコンピュータの演算処理により行われ、分類された電子部品１はグループごとに仕分けレール４５で熱溶着部４７に搬送される。

テーピング工程では、分類工程後、複数のグループに分類された電子部品１を部品再テーピング部４８でグループごとに再テーピングし、熱溶着部４７により熱溶着する（図４の工程４参照）。

搭載工程では、テーピング工程により再テーピングされた電子部品１を、電子部品基板実装機を用いて、各グループごとに基板２に搭載し、はんだ付けする。電子部品基板実装機には、テーピング３から電子部品１をピックアップして基板２に実装する従来の電子部品基板実装機を用いることができる。再テーピングにより、電子部品１を、分類されたグループごとに効率的に基板２に搭載することが可能となる。

検出工程では、まず、位置出し穴付き基板の製造装置の、基板を取り付け可能な基板セットテーブル３１に基板２を載せる。次に、画像センサ１１により基板２の表面を上方から撮影して、フィデューシャルマークを読み込むとともに、基板２に搭載された複数の電子部品１のうち所定の１つの電子部品１について基準位置を検出する。あるいは、任意の１つの電子部品１について基準位置を検出してもよく、複数の電子部品１の全部または一部の電子部品１について基準位置を検出してもよい。基準位置は、部品本体の発光部の中心位置、また位置精度上欠かすことができない外形中心や部位の位置である。所定の１つの電子部品１を精度上、重要度の高い電子部品１に設定することにより、電子部品１の高い位置精度を効率的に実現可能となる。重要度の高い電子部品１の設定は、例えば、基板２上の位置で行うことができる。複数の電子部品１について基準位置を求めた場合、複数の電子部品１の各基準位置に基づいて、総体的に方向性が整うよう位置出し穴用の位置を決めることにより、電子部品１の高い位置精度を効率的に実現可能となる。

演算工程では、画像センサ１１により検出された基準位置に基づき、演算装置１２で位置出し穴用の位置座標を演算して求める。位置出し穴用の位置座標は、例えば、画像センサ１１により検出された基準位置の座標に対し、所定の方向と距離だけ離れた座標として求められる。

穴開け工程では、まず、検出工程で求められた位置出し穴用の位置座標に基づき、基板セットテーブル３１のＸＹ軸位置を変更し、位置を設定する。次に、ドリリングユニット３３により、基板２の位置出し穴用の位置座標の位置に位置出し基板押さえ３２で基板２に歪が発生しないように位置出し穴２１を形成する。図２に位置出し穴２１が形成された位置出し穴付き基板を示す。

こうして製造された複数の位置出し穴付き基板は、各基板２が、搭載した電子部品１の発光部の中心位置に基づく位置に形成された位置出し穴２１を有する。位置出し穴２１の位置は、各基板２に搭載した電子部品１の発光部の中心位置にズレがあるため、各基板ごとに異なっている。

上述の位置出し穴付き基板の製造方法では、基板２に搭載しはんだ付けされた電子部品１の基準位置を求め、求めた基準位置に基づき、位置出し穴用の位置を求め、基板２に位置出し穴２１を形成する。このため、予め位置出し穴２１を形成した基板２に電子部品１を実装する場合に比べて、実装された電子部品１の基準位置に合わせて位置出し穴２１の位置精度を高め、電子部品の高い位置精度を実現可能である。

また、電子部品１の裏側の電極と表側の発光部の中心位置とにズレがあっても、両方の位置から想定される仮基準位置の分布に基づき、電子部品１は複数のグループに分類されるので、そのズレをグループごとに修正することができる。複数のグループに分類された電子部品１は各グループごとに基板２に搭載され、搭載された電子部品１の基準位置に基づき、基板２に位置出し穴２１を形成することができる。このため、複数の電子部品１を搭載した基板２で、基板２ごとに位置出し穴２１の位置精度を高め、電子部品の高い位置精度を実現可能である。

製造された複数の位置出し穴付き基板は、搭載した電子部品１の発光部の中心位置に基づく位置に位置出し穴２１が形成されているため、位置出し穴２１の位置精度が高く、電子部品１のより高い位置精度を実現可能である。また、各基板２ごとに位置出し穴２１の位置が異なるため、各位置出し穴付き基板の比較により、位置出し穴付き基板の製造方法の特定が容易となる。なお、位置出し穴付き基板に搭載される電子部品１は、１個でも複数個でもよい。

位置出し穴２１を位置出し穴付き基板のベース部分への取付け穴として用いたとき、位置出し穴２１の位置精度を高めることにより、ベース部分に対して電子部品の高い位置精度を実現することができる。特に、電子部品１が高精度ＬＥＤ照明用のＬＥＤとして用いられる場合、レンズに対する電子部品１の位置精度が高められるので、高精度の照射方向性を実現することができ、高精度ＬＥＤ照明の小型化・低価格化が可能となる。

１ 電子部品
２ 基板
３ テーピング
１０ 基台
１１ 画像センサ
１２ 演算装置
１３ 穴開け位置決め装置
１４ 集塵機
３１ 基板セットテーブル
３２ 基板押さえ
３３ ドリリングユニット
４１ 部品供給部
４２ 部品取出し吸着搭載搬送部
４３ 電極部画像センサ
４４ 発光部画像センサ
４５ 仕分けレール
４６ 制御部
４７ 熱溶着部
４８ 部品再テーピング部

本発明は、ＬＥＤなどの電子部品を搭載した基板に位置出し穴を形成した位置出し穴付き基板の製造方法および製造装置に関する。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、基板に搭載された電子部品の高い位置精度を実現可能な位置出し穴付き基板の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

本発明に関連する複数の位置出し穴付き基板は、電子部品を搭載した基板に位置出し穴を形成した複数の位置出し穴付き基板であって、前記電子部品は表側に部品本体を有し、各基板は搭載した前記部品本体の所定の位置に基づく位置に形成された位置出し穴を有し、各基板ごとに前記位置出し穴の位置が異なることを、特徴とする。

本発明に関連する複数の位置出し穴付き基板は、搭載した電子部品の表側の部品本体の所定の位置に基づく位置に位置出し穴が形成されているため、位置出し穴の位置精度が高く、電子部品のより高い位置精度を実現可能である。また、各基板ごとに位置出し穴の位置が異なるため、各位置出し穴付き基板の比較により、位置出し穴付き基板の製造方法の特定が容易となる。

本発明によれば、基板に搭載された電子部品の高い位置精度を実現可能な位置出し穴付き基板の製造方法および製造装置を提供することができる。

Claims (7)

1. 電子部品を搭載しはんだ付けされた基板に位置出し穴を形成した位置出し穴付き基板の製造方法であって、
   前記基板に搭載された前記電子部品の基準位置を求める検出工程と、
   前記検出工程で求められた前記基準位置に基づき、位置出し穴用の位置を求める演算工程と、
   前記演算工程で求められた前記基板の位置に位置出し穴を形成する穴開け工程とを、
   有することを特徴とする位置出し穴付き基板の製造方法。
2. 前記電子部品は表側に部品本体を、裏側に電極を有し、前記基準位置は前記基板に搭載された前記部品本体の所定の位置であることを、特徴とする請求項１記載の位置出し穴付き基板の製造方法。
3. 前記基板に搭載される前の前記電子部品の前記電極の位置と前記部品本体の所定の位置とを求める前検出工程と、
   前記前検出工程で求められた前記電極の位置と前記所定の位置とから、前記電子部品を、前記基板に搭載した場合に想定される仮基準位置を求め、求められた前記仮基準位置の分布に基づき、複数のグループに分類する分類工程と、
   前記検出工程の前に、前記分類工程で分類された前記電子部品を各グループごとに前記基板に搭載しはんだ付けする搭載工程とを、
   有することを特徴とする請求項２記載の位置出し穴付き基板の製造方法。
4. 前記分類工程後、複数のグループに分類された前記電子部品をグループごとにテーピングするテーピング工程を有し、
   前記搭載工程で、前記テーピング工程によりテーピングされた前記電子部品を前記基板に搭載することを、
   特徴とする請求項３記載の位置出し穴付き基板の製造方法。
5. 前記電子部品が前記基板に複数搭載され、前記検出工程で、前記基板に搭載された複数の前記電子部品のうち所定の１つまたは複数の電子部品について前記基準位置を求めることを、
   特徴とする請求項１，２，３または４記載の位置出し穴付き基板の製造方法。
6. 電子部品を搭載した基板に位置出し穴を形成した複数の位置出し穴付き基板であって、
   前記電子部品は表側に部品本体を有し、
   各基板は搭載した前記部品本体の所定の位置に基づく位置に形成された位置出し穴を有し、
   各基板ごとに前記位置出し穴の位置が異なることを、
   特徴とする複数の位置出し穴付き基板。
7. 電子部品を搭載した基板に位置出し穴を形成する位置出し穴付き基板の製造装置であって、
   前記基板に搭載された前記電子部品の基準位置を検出する画像センサと、
   前記画像センサにより検出された前記基準位置に基づき、位置出し穴用の位置を求める演算装置と、
   前記演算装置により求められた前記基板の位置に位置出し穴を形成する穴開け位置決め装置とを、
   有することを特徴とする位置出し穴付き基板の製造装置。