JPWO2020178991A1 - 補正量算出装置および補正量算出方法 - Google Patents

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Abstract

補正量算出装置は、部品装着機と、リフロー炉と、外観検査機とを備える対基板作業ラインにおいて、選定部と、補正量算出部とを備える。部品装着機は、はんだが印刷された基板に部品を装着する装着処理を行う。リフロー炉は、部品が装着された基板を加熱しはんだを溶融させて、はんだ付けを行う。外観検査機は、はんだ付けされた部品の装着位置を検査する。選定部は、リフロー炉に搬送される前後の基板における部品の移動量が所定許容値以下である対象部品を選定する。補正量算出部は、選定部によって選定された対象部品の装着位置の目標装着位置に対する位置ずれ量について後に生産する基板製品の装着処理に用いられる補正量を算出する。

Description

本明細書は、補正量算出装置および補正量算出方法に関する技術を開示する。
特許文献1に記載の分析装置は、中間検査における第1の計測値と、最終検査における第2の計測値との相関に基づいて、第1の計測値の分布に対応する第2の計測値の分布を推定する。そして、分析装置は、推定した分布を用いて、第2の計測値に基づく良否の判定結果と最も良く一致するように、第1の計測値の検査基準を設定する。なお、特許文献1では、第1の計測値として、はんだ印刷後の検査におけるはんだのずれ量が例示され、第2の計測値として、リフロー後の検査における部品のずれ量が例示されている。
特許文献2に記載の適否判定方法は、複数の工程を経て形成された最終形態品を検査する最終検査と、最終検査より前の工程で形成された中間品を検査する中間検査との関係に基づいて、中間検査に用いられる判定基準値が適切であるか否かを判定する。具体的には、適否判定方法は、中間品に対する計測値と最終形態品に対する計測値との相関関係を導出する工程と、演算対象点ごとに第1演算処理および第2演算処理を実施する工程とを備えている。
第1演算処理は、中間品に対する計測値が分布し得る範囲に複数の演算対象点を設定して、導出した相関関係に基づいて、演算対象点が示す計測値に対応する最終形態品の計測値の分布パターンを特定する。第2演算処理は、分布パターンと最終検査で使用される判定基準値との関係に基づいて、当該演算対象点が示す計測値が得られた中間品から形成される最終形態品が、最終検査において良品または不良品と判定される確率を求める。
特開2018−025481号公報 特開2012−151251号公報
リフロー炉においてはんだが溶融したときに、部品が流動する可能性がある。そのため、外観検査機がリフロー炉の後段に設けられる対基板作業ラインでは、外観検査機は、流動後の部品を検査する可能性がある。よって、外観検査機によって検査されたすべての部品の装着位置について、部品装着機が部品を装着する際の補正量を算出すると、当該補正量は、必ずしも適切であるとは言えない。
このような事情に鑑みて、本明細書は、外観検査機がリフロー炉の後段に設けられる対基板作業ラインの部品装着機の装着処理に用いられる補正量の算出に際して、対象部品を選定して、対象部品を装着する際の補正量を算出可能な補正量算出装置および補正量算出方法を開示する。
本明細書は、部品装着機と、リフロー炉と、外観検査機とを備える対基板作業ラインにおいて、選定部と、補正量算出部とを備える補正量算出装置を開示する。前記部品装着機は、はんだが印刷された基板に部品を装着する装着処理を行う。前記リフロー炉は、前記部品が装着された前記基板を加熱し前記はんだを溶融させて、はんだ付けを行う。前記外観検査機は、前記はんだ付けされた前記部品の装着位置を検査する。前記選定部は、前記リフロー炉に搬送される前後の前記基板における前記部品の移動量が所定許容値以下である対象部品を選定する。前記補正量算出部は、前記選定部によって選定された前記対象部品の前記装着位置の目標装着位置に対する位置ずれ量について後に生産する基板製品の前記装着処理に用いられる補正量を算出する。
また、本明細書は、部品装着機と、リフロー炉と、外観検査機とを備える対基板作業ラインに適用される補正量算出方法であって、選定工程と、補正量算出工程とを備える補正量算出方法を開示する。前記部品装着機は、はんだが印刷された基板に部品を装着する装着処理を行う。前記リフロー炉は、前記部品が装着された前記基板を加熱し前記はんだを溶融させて、はんだ付けを行う。前記外観検査機は、前記はんだ付けされた前記部品の装着位置を検査する。前記選定工程は、前記リフロー炉に搬送される前後の前記基板における前記部品の移動量が所定許容値以下である対象部品を選定する。前記補正量算出工程は、前記選定工程によって選定された前記対象部品の前記装着位置の目標装着位置に対する位置ずれ量について後に生産する基板製品の前記装着処理に用いられる補正量を算出する。
上記の補正量算出装置によれば、外観検査機がリフロー炉の後段に設けられる対基板作業ラインにおいて、選定部と、補正量算出部とを備える。これにより、補正量算出装置は、リフロー炉に搬送される前後の基板における部品の移動量が所定許容値以下である対象部品を選定して、選定された対象部品を装着する際の補正量を算出することができる。補正量算出装置について上述したことは、補正量算出方法についても同様に言える。
対基板作業ラインWMLの構成例を示す構成図である。 部品装着機WM3の構成例を示す平面図である。 補正量算出装置40の制御ブロックの一例を示すブロック図である。 管理装置WMCによる制御手順の一例を示すフローチャートである。 部品装着機WM3による制御手順の一例を示すフローチャートである。 基板製品900の一例を示す模式図である。 はんだ92に合わせて部品91を装着したときの位置ずれ量MAの一例を示す模式図である。 パッド90aに合わせて部品91を装着したときの位置ずれ量MAの一例を示す模式図である。 基板識別情報ID1と、目標装着位置RF1ごとの位置ずれ量MAとが関連付けられて記憶されている状態の一例を示す模式図である。 基板識別情報ID1と、部品種PT1ごとの位置ずれ量MAとが関連付けられて記憶されている状態の一例を示す模式図である。 位置ずれ量MAの分布の一例を示す模式図である。
1.実施形態
1−1.対基板作業ラインWMLの構成例
対基板作業ラインWMLでは、基板90に所定の対基板作業を行う。対基板作業ラインWMLを構成する対基板作業機WMの種類および数は、限定されない。図1に示すように、本実施形態の対基板作業ラインWMLは、印刷機WM1、印刷検査機WM2、複数(3つ)の部品装着機WM3、リフロー炉WM4および外観検査機WM5の複数(7つ)の対基板作業機WMを備えており、基板90は、基板搬送装置(図示略)によって、この順に搬送される。
印刷機WM1は、基板90において、複数の部品91の各々の装着位置に、はんだ92を印刷する。印刷検査機WM2は、印刷機WM1によって印刷されたはんだ92の印刷状態を検査する。部品装着機WM3は、はんだ92が印刷された基板90に部品91を装着する装着処理を行う。部品装着機WM3は、一つであっても良く、複数であっても良い。本実施形態のように、部品装着機WM3が複数設けられる場合は、複数の部品装着機WM3が分担して、複数の部品91を装着することができる。
リフロー炉WM4は、部品91が装着された基板90を加熱し、はんだ92を溶融させて、はんだ付けを行う。外観検査機WM5は、はんだ付けされた部品91の装着状態を検査する。このように、対基板作業ラインWMLは、複数(7つ)の対基板作業機WMを用いて、基板90を順に搬送し、検査処理を含む生産処理を実行して基板製品900を生産することができる。なお、対基板作業ラインWMLは、例えば、機能検査機、バッファ装置、基板供給装置、基板反転装置、シールド装着装置、接着剤塗布装置、紫外線照射装置などの対基板作業機WMを必要に応じて備えることもできる。
対基板作業ラインWMLを構成する複数(7つ)の対基板作業機WMおよび管理装置WMCは、通信部LCによって電気的に接続されている。具体的には、通信部LCは、有線または無線によって、複数(7つ)の対基板作業機WMおよび管理装置WMCを通信可能に接続することができる。また、通信方法は、種々の方法をとり得る。
本実施形態では、複数(7つ)の対基板作業機WMおよび管理装置WMCによって、構内情報通信網(LAN:Local Area Network)が構成されている。これにより、複数(7つ)の対基板作業機WMは、通信部LCを介して、互いに通信することができる。また、複数(7つ)の対基板作業機WMは、通信部LCを介して、管理装置WMCと通信することができる。
管理装置WMCは、対基板作業ラインWMLを構成する複数(7つ)の対基板作業機WMの制御を行い、対基板作業ラインWMLの動作状況を監視する。管理装置WMCには、複数(7つ)の対基板作業機WMを制御する種々の制御データが記憶されている。管理装置WMCは、複数(7つ)の対基板作業機WMの各々に制御データを送信する。また、複数(7つ)の対基板作業機WMの各々は、管理装置WMCに動作状況および生産状況を送信する。
1−2.部品装着機WM3の構成例
部品装着機WM3は、はんだ92が印刷された基板90に部品91を装着する装着処理を行う。図2に示すように、部品装着機WM3は、基板搬送装置11、部品供給装置12、部品移載装置13、部品カメラ14、基板カメラ15および制御装置16を備えている。
基板搬送装置11は、例えば、ベルトコンベアなどによって構成され、基板90を搬送方向(X軸方向)に搬送する。基板90は、回路基板であり、電子回路および電気回路のうちの少なくとも一方が形成される。基板搬送装置11は、部品装着機WM3の機内に基板90を搬入し、機内の所定位置に基板90を位置決めする。基板搬送装置11は、部品装着機WM3による部品91の装着処理が終了した後に、基板90を部品装着機WM3の機外に搬出する。
部品供給装置12は、基板90に装着される複数の部品91を供給する。部品供給装置12は、基板90の搬送方向(X軸方向)に沿って設けられる複数のフィーダ121を備えている。複数のフィーダ121の各々は、複数の部品91が収納されるキャリアテープ(図示略)をピッチ送りさせて、フィーダ121の先端側に位置する供給位置において部品91を採取可能に供給する。また、部品供給装置12は、チップ部品などと比べて比較的大型の電子部品(例えば、リード部品など)を、トレイ上に配置した状態で供給することもできる。
部品移載装置13は、ヘッド駆動装置131および移動台132を備えている。ヘッド駆動装置131は、直動機構によって移動台132を、X軸方向およびY軸方向に移動可能に構成されている。移動台132には、クランプ部材(図示略)によって装着ヘッド20が着脱可能(交換可能)に設けられている。装着ヘッド20は、少なくとも一つの保持部材30を用いて、部品供給装置12によって供給される部品91を採取し保持して、基板搬送装置11によって位置決めされた基板90に部品91を装着する。保持部材30は、例えば、吸着ノズル、チャックなどを用いることができる。
部品カメラ14および基板カメラ15は、公知の撮像装置を用いることができる。部品カメラ14は、光軸がZ軸方向の上向き(鉛直上方方向)になるように、部品装着機WM3の基台に固定されている。部品カメラ14は、保持部材30によって保持されている部品91を下方から撮像することができる。
基板カメラ15は、光軸がZ軸方向の下向き(鉛直下方方向)になるように、部品移載装置13の移動台132に設けられている。基板カメラ15は、基板90を上方から撮像することができる。部品カメラ14および基板カメラ15は、制御装置16から送出される制御信号に基づいて撮像を行う。部品カメラ14および基板カメラ15によって撮像された画像データは、制御装置16に送信される。
制御装置16は、公知の演算装置および記憶装置を備えており、制御回路が構成されている(いずれも図示略)。制御装置16には、部品装着機WM3に設けられる各種センサから出力される情報、画像データなどが入力される。制御装置16は、制御プログラムおよび予め設定されている所定の装着条件などに基づいて、各装置に対して制御信号を送出する。
例えば、制御装置16は、基板搬送装置11によって位置決めされた基板90を基板カメラ15に撮像させる。制御装置16は、基板カメラ15によって撮像された画像を画像処理して、基板90の位置決め状態を認識する。また、制御装置16は、部品供給装置12によって供給された部品91を保持部材30に採取させ保持させて、保持部材30に保持されている部品91を部品カメラ14に撮像させる。制御装置16は、部品カメラ14によって撮像された画像を画像処理して、部品91の保持姿勢を認識する。
制御装置16は、制御プログラムなどによって予め設定される装着予定位置の上方に向かって、保持部材30を移動させる。また、制御装置16は、基板90の位置決め状態、部品91の保持姿勢などに基づいて、装着予定位置を補正して、実際に部品91を装着する装着位置を設定する。装着予定位置および装着位置は、位置(X軸座標およびY軸座標)の他に回転角度を含む。
制御装置16は、装着位置に合わせて、保持部材30の目標位置(X軸座標およびY軸座標)および回転角度を補正する。制御装置16は、補正された目標位置において補正された回転角度で保持部材30を下降させて、基板90に部品91を装着する。制御装置16は、上記のピックアンドプレースサイクルを繰り返すことによって、基板90に複数の部品91を装着する装着処理を実行する。
1−3.補正量算出装置40および部品装着機WM3
補正量算出装置40は、制御ブロックとして捉えると、選定部41と、補正量算出部42とを備えている。補正量算出装置40は、許可部43をさらに備えると好適である。また、部品装着機WM3は、装着処理部44を備えていると好適である。なお、許可部43は、部品装着機WM3に設けることもできる。
図3に示すように、本実施形態の補正量算出装置40は、選定部41と、補正量算出部42と、許可部43とを備えている。また、同図に示すように、本実施形態の補正量算出装置40は、管理装置WMCに設けられている。補正量算出装置40は、管理装置WMC以外の種々の演算装置に設けることもできる。
管理装置WMCは、図4に示すフローチャートに従って、制御プログラムを実行する。選定部41は、ステップS11に示す処理を行う。補正量算出部42は、ステップS12に示す処理を行う。許可部43は、ステップS13に示す判断、並びに、ステップS14およびステップS15に示す処理を行う。また、部品装着機WM3は、図5に示すフローチャートに従って、制御プログラムを実行する。装着処理部44は、ステップS21に示す判断、並びに、ステップS22およびステップS23に示す処理を行う。
1−3−1.選定部41
リフロー炉WM4においてはんだ92が溶融したときに、部品91が流動する可能性がある。そのため、本実施形態のように、外観検査機WM5がリフロー炉WM4の後段に設けられる対基板作業ラインWMLでは、外観検査機WM5は、流動後の部品91を検査する可能性がある。よって、外観検査機WM5によって検査されたすべての部品91の装着位置MP1について、部品装着機WM3が部品91を装着する際の補正量CA1を算出すると、当該補正量CA1は、必ずしも適切であるとは言えない。そこで、本実施形態の補正量算出装置40は、選定部41を備えている。
選定部41は、リフロー炉WM4に搬送される前後の基板90における部品91の移動量が所定許容値以下である対象部品OP1を選定する(図4に示すステップS11)。所定許容値は、ゼロであることが好ましい。つまり、選定部41は、上記移動量がゼロである部品91を対象部品OP1として選定することが好ましい。
また、所定許容値は、要求される部品91の装着精度を充足する所定値(ゼロに近似する所定値)であっても良い。つまり、選定部41は、上記移動量がゼロでない部品91を対象部品OP1として選定することも許容される。なお、部品91の部品種PT1が異なると、上述した部品91の移動の有無および上記移動量が変わるので、選定部41は、部品91の部品種PT1ごとに対象部品OP1を選定すると良い。
部品91の体積が大きくなる程、部品91が大型化し、リフロー炉WM4においてはんだ92が溶融したときに、部品91が流動し難くなる。上述したことは、部品91の大きさについても、同様に言える。また、部品91の質量が大きくなる程、リフロー炉WM4においてはんだ92が溶融したときに、部品91が流動し難くなる。
そこで、選定部41は、部品91の体積、質量および大きさのうちの少なくとも一つが所定閾値以上の部品91を対象部品OP1に選定すると好適である。これにより、選定部41は、部品91の体積、質量および大きさのうちの少なくとも一つに基づいて、対象部品OP1を選定することができる。
所定閾値は、所定許容値と同様に規定することができる。つまり、所定閾値は、例えば、部品91の上記移動量がゼロになるか否かの閾値(例えば、上記移動量がゼロになる部品91の体積の最小値など)にすることができる。また、所定閾値は、例えば、要求される部品91の装着精度を充足する所定値であっても良い。
また、部品装着機WM3の使用者は、実際の基板製品900の生産を通じて、上述した部品91の移動を知得する場合がある。そこで、選定部41は、部品装着機WM3の使用者によって指定された部品91を対象部品OP1に選定すると好適である。これにより、選定部41は、部品装着機WM3の使用者による指定に基づいて、対象部品OP1を選定することができる。
本実施形態の部品装着機WM3は、表示装置(図示略)を備えている。表示装置は、例えば、タッチパネルにより構成されており、表示装置は、部品装着機WM3の使用者による種々の操作を受け付ける入力装置としても機能する。選定部41は、基板90に装着する部品91の一覧を表示装置に表示させて、使用者は、例えば、タッチパネルを用いて、所望の部品91を対象部品OP1に指定することができる。なお、部品装着機WM3の使用者は、部品91の体積、質量および大きさのうちの少なくとも一つが所定閾値以上の部品91を対象部品OP1に指定することもできる。
また、選定部41は、リフロー炉WM4に搬送される前後の部品91の移動量を測定し、移動量が所定許容値以下の部品91を対象部品OP1に選定しても良い。これにより、選定部41は、実際の部品91の移動量に基づいて、対象部品OP1を選定することができる。
部品91の上記移動量の測定は、基板製品900の生産を開始する前に実施することができる。部品91の上記移動量の測定は、例えば、リフロー炉WM4の前段および後段に外観検査機WM5をそれぞれ備える試験用の対基板作業ラインWMLを用いることができる。この場合、外観検査機WM5は、リフロー炉WM4に搬送される前後の部品91の装着位置MP1を検査することができる。部品91の上記移動量は、リフロー炉WM4に搬送される前後の部品91の装着位置MP1の差分に相当する。
部品91の上記移動量の測定は、基板製品900の生産中に実施することもできる。この場合、部品装着機WM3は、例えば、図2に示す基板カメラ15と比べて広視野の撮像装置を備えると良い。部品装着機WM3は、当該撮像装置に基板90を撮像させて、取得した画像を画像処理して、リフロー炉WM4に搬送される前の部品91の装着位置MP1を取得することができる。また、外観検査機WM5は、リフロー炉WM4から搬出された後のはんだ付けされた部品91の装着位置MP1を検査することができる。これにより、選定部41は、リフロー炉WM4に搬送される前後の部品91の装着位置MP1を取得することができ、同様にして、部品91の上記移動量を測定することができる。
また、選定部41は、過去に取得されたリフロー炉WM4に搬送される前後の部品91の移動量の分布に基づいて、対象部品OP1を選定しても良い。これにより、選定部41は、部品91の移動量の分布に基づいて、対象部品OP1を選定することができる。
例えば、対基板作業ラインWMLの出荷前に、各装置の精度を確認するために、同種の複数の基板90を用いて、種々のデータが取得される。選定部41は、例えば、上記データを用いて、部品種PT1ごとに、部品装着機WM3によって装着された部品91の位置ずれ量MA(目標装着位置RF1と実際の装着位置MP1の偏差)のばらつきを取得する。このときの位置ずれ量MAのばらつきを第一分布とする。
また、選定部41は、上記データを用いて、部品種PT1ごとに、外観検査機WM5によって検査された部品91の位置ずれ量MA(目標装着位置RF1と実際の装着位置MP1の偏差)のばらつきを取得する。このときの位置ずれ量MAのばらつきを第二分布とする。選定部41は、第一分布と第二分布が近似しているとき(例えば、二つの分布の各々の平均値の差分が所定値以内のとき)に、部品91の上記移動量が所定許容値以下であると判断し、当該部品91を対象部品OP1に選定することができる。
選定部41は、第二分布が目標装着位置RF1に近づいているとき(例えば、第一分布の平均値と目標装着位置RF1の差分が所定値を超えており、且つ、第二分布の平均値と目標装着位置RF1の差分が所定値以内のとき)に、部品91の上記移動量が所定許容値を超えていると判断することができる。この場合、選定部41は、当該部品91を対象部品OP1に選定しない。
図6は、基板製品900の一例を示している。同図に示すように、基板90には、第一マーク部FM1および第二マーク部FM2が設けられている。第一マーク部FM1および第二マーク部FM2は、フィデューシャルマークと呼ばれる基板90の位置決め基準であり、基板90の外縁部に設けられている。基板90に設定される座標系である基板座標系は、第一マーク部FM1および第二マーク部FM2と、X軸方向BXおよびY軸方向BYとの位置関係によって規定することができる。
本実施形態では、基板座標系の原点0は、第一マーク部FM1に設けられている。例えば、図2に示す部品装着機WM3の制御装置16は、第一マーク部FM1および第二マーク部FM2を基板カメラ15に撮像させて、取得した画像を画像処理して、基板90の位置および角度を取得することができ、基板座標系を知得することができる。また、基板90における複数(図6では、図示の便宜上、3つ)の部品91の各々の目標装着位置RF1は、基板座標系を用いて表すことができる。同図では、目標装着位置RF1は、記号R1〜記号R3で表されている。
例えば、目標装着位置RF1が記号R1で示される位置に装着される部品91は、部品91の体積が所定閾値以上の部品91であるとする。また、目標装着位置RF1が記号R2で示される位置に装着される部品91は、部品91の体積が所定閾値未満の部品91であるとする。さらに、目標装着位置RF1が記号R3で示される位置に装着される部品91は、部品91の体積が所定閾値以上の部品91であるとする。
このとき、選定部41は、目標装着位置RF1が記号R1で示される位置に装着される部品91、および、目標装着位置RF1が記号R3で示される位置に装着される部品91を対象部品OP1に選定する。なお、選定部41は、目標装着位置RF1が記号R2で示される位置に装着される部品91を対象部品OP1に選定しない。
1−3−2.補正量算出部42
補正量算出部42は、選定部41によって選定された対象部品OP1の装着位置MP1の目標装着位置RF1に対する位置ずれ量MAについて後に生産する基板製品900の装着処理に用いられる補正量CA1を算出する(図4に示すステップS12)。
図7Aは、はんだ92に合わせて部品91を装着したときの位置ずれ量MAの一例を示している。図7Bは、パッド90aに合わせて部品91を装着したときの位置ずれ量MAの一例を示している。図7Aおよび図7Bは、図6に示す複数(3つ)の部品91のうちの一つの部品91について、基板90に形成されているパッド90aと、印刷機WM1によって印刷されたはんだ92と、部品装着機WM3によって装着された部品91との位置関係の一例を示している。
パッド90aは、ランドとも呼ばれ、回路の配線パターンに形成される。例えば、図6に示す部品91は、二つの電極部を備えており、一つの部品91について、二つのパッド90aが設けられている。はんだ92は、パッド90aと部品91の電極部とを電気的に接続する。印刷機WM1がパッド90aの上にはんだ92を印刷し、部品装着機WM3がはんだ92の上に部品91を装着するのが理想である。しかしながら、基板90の位置決め誤差、装置の動作誤差などの種々の要因により、はんだ92の印刷位置PP1、部品91の装着位置MP1は、目標位置からずれる可能性がある。
ここで、一の部品91について設けられる複数(同図では、2つ)のパッド90aの重心位置をパッド位置PD1とする。また、当該部品91について基板90に印刷された複数(同図では、2つ)のはんだ92の重心位置を印刷位置PP1とする。さらに、当該部品91が基板90に装着されたときの当該部品91の重心位置を装着位置MP1とする。
また、印刷検査機WM2によって検出された印刷位置PP1のパッド位置PD1に対する位置ずれ量を第一位置ずれ量MA1とする。さらに、外観検査機WM5によって検出された装着位置MP1のパッド位置PD1に対する位置ずれ量を第二位置ずれ量MA2とする。また、印刷位置PP1に対する装着位置MP1の位置ずれ量を第三位置ずれ量MA3とする。
基板90に印刷されたはんだ92が溶融する際に表面張力が発生する。表面張力は、パッド90aの中央部で最も大きくなるので、はんだ92に合わせて部品91を装着すると、リフロー炉WM4においてはんだ92が溶融したときに、部品91とはんだ92がパッド90aに向かって一緒に流動して、部品91の電極部は、パッド90aの中央部に引き寄せられる。
そこで、部品装着機WM3では、基板90に印刷されたはんだ92に合わせて部品91を装着する場合がある(図7Aの破線で示す四角形を参照)。この場合、部品91の目標装着位置RF1は、印刷位置PP1であり、部品91の装着位置MP1の目標装着位置RF1に対する位置ずれ量MAは、第三位置ずれ量MA3に相当する。なお、第一位置ずれ量MA1は、はんだ92の目標印刷位置(パッド位置PD1)と実際の印刷位置PP1との偏差を示している。
第一位置ずれ量MA1は、印刷検査機WM2によって検出される。印刷検査機WM2は、印刷機WM1によって印刷されたはんだ92の印刷位置PP1を検査する。例えば、印刷検査機WM2は、基板90を撮像装置に撮像させて、取得した画像を画像処理して、第一マーク部FM1および第二マーク部FM2に基づいて基板90の位置および角度を取得することができ、基板座標系を知得することができる。
また、印刷検査機WM2は、取得した画像を画像処理して、はんだ92の印刷位置PP1の座標値を取得することができる。印刷検査機WM2は、取得した印刷位置PP1の座標値と、既知のパッド位置PD1の座標値との偏差から、第一位置ずれ量MA1を検出することができる。印刷検査機WM2は、X座標およびY座標の各々について、第一位置ずれ量MA1を検出する。
第二位置ずれ量MA2は、外観検査機WM5によって検出される。外観検査機WM5は、はんだ付けされた部品91の装着位置MP1を検査する。対象部品OP1は、リフロー炉WM4に搬送される前後の基板90における部品91の移動量が所定許容値以下の部品91である。よって、リフロー炉WM4に搬送される前後において、対象部品OP1の第二位置ずれ量MA2は、変動し難い。
よって、外観検査機WM5は、対象部品OP1について、部品装着機WM3によって装着された部品91の装着位置MP1を検査することができる。例えば、外観検査機WM5は、基板90を撮像装置に撮像させて取得した画像を画像処理して、第一マーク部FM1および第二マーク部FM2に基づいて基板90の位置および角度を取得することができ、基板座標系を知得することができる。
また、外観検査機WM5は、取得した画像を画像処理して、対象部品OP1の装着位置MP1の座標値を取得することができる。外観検査機WM5は、取得した装着位置MP1の座標値と、既知のパッド位置PD1の座標値との偏差から、第二位置ずれ量MA2を検出することができる。外観検査機WM5は、X座標およびY座標の各々について、第二位置ずれ量MA2を検出する。なお、印刷検査機WM2は、目標装着位置RF1ごとに第一位置ずれ量MA1を取得する。また、外観検査機WM5は、目標装着位置RF1ごとに第二位置ずれ量MA2を取得する。
対象部品OP1の装着位置MP1の目標装着位置RF1に対する位置ずれ量MA(第三位置ずれ量MA3)は、第一位置ずれ量MA1および第二位置ずれ量MA2に基づいて算出することができる。具体的には、X軸方向BXの第三位置ずれ量MA3は、X軸方向BXの第二位置ずれ量MA2から、X軸方向BXの第一位置ずれ量MA1を減じて算出することができる。また、Y軸方向BYの第三位置ずれ量MA3は、Y軸方向BYの第二位置ずれ量MA2から、Y軸方向BYの第一位置ずれ量MA1を減じて算出することができる。
よって、補正量算出部42は、対象部品OP1について、X軸方向BXの第一位置ずれ量MA1から、X軸方向BXの第二位置ずれ量MA2を減じて、X軸方向BXの補正量CA1を算出することができる。また、補正量算出部42は、対象部品OP1について、Y軸方向BYの第一位置ずれ量MA1から、Y軸方向BYの第二位置ずれ量MA2を減じて、Y軸方向BYの補正量CA1を算出することができる。なお、補正量算出部42は、目標装着位置RF1ごとに補正量CA1を算出する。
部品装着機WM3がパッド90aに合わせて部品91を装着する場合(図7Bの破線で示す四角形を参照)、部品91の目標装着位置RF1は、パッド位置PD1であり、部品91の装着位置MP1の目標装着位置RF1に対する位置ずれ量MAは、第二位置ずれ量MA2に相当する。既述したように、対象部品OP1の第二位置ずれ量MA2は、外観検査機WM5によって検出することができる。
この場合、補正量算出部42は、対象部品OP1について、X軸方向BXの第二位置ずれ量MA2の正負を反転して(ゼロからX軸方向BXの第二位置ずれ量MA2を減じて)、X軸方向BXの補正量CA1を算出することができる。また、補正量算出部42は、対象部品OP1について、Y軸方向BYの第二位置ずれ量MA2の正負を反転して(ゼロからY軸方向BYの第二位置ずれ量MA2を減じて)、Y軸方向BYの補正量CA1を算出することができる。この場合も、補正量算出部42は、目標装着位置RF1ごとに補正量CA1を算出する。
このように、補正量算出部42は、一枚の基板90に基づいて、補正量CA1を算出することができる。しかしながら、対象部品OP1の装着位置MP1の目標装着位置RF1に対する位置ずれ量MAは、基板90の位置決め誤差、装置の動作誤差などの種々の要因により、複数の基板90において、ばらつく可能性がある。
そこで、補正量算出部42は、同種の複数の基板90について、基板90を識別する基板識別情報ID1と、基板90に装着される対象部品OP1の目標装着位置RF1ごとの位置ずれ量MAとを関連付けて記憶すると好適である。そして、補正量算出部42は、目標装着位置RF1ごとの所定数の位置ずれ量MAの分布に基づいて、目標装着位置RF1ごとの補正量CA1を算出すると好適である。これにより、補正量算出部42は、複数の基板90における位置ずれ量MAのばらつきを考慮した目標装着位置RF1ごとの補正量CA1を算出することができる。
図1に示す管理装置WMCは、公知の記憶装置を備えている。部品装着機WM3がはんだ92に合わせて部品91を装着する場合、印刷検査機WM2は、対象部品OP1について、基板90の基板識別情報ID1と、検出した目標装着位置RF1ごとの第一位置ずれ量MA1とを関連付けて管理装置WMCに送信する。同様に、外観検査機WM5は、対象部品OP1について、基板90の基板識別情報ID1と、検出した目標装着位置RF1ごとの第二位置ずれ量MA2とを関連付けて管理装置WMCに送信する。
補正量算出部42は、対象部品OP1について、同一の基板識別情報ID1に関連付けられている目標装着位置RF1ごとの第一位置ずれ量MA1および第二位置ずれ量MA2に基づいて、目標装着位置RF1ごとに第三位置ずれ量MA3を算出する。そして、補正量算出部42は、対象部品OP1について、基板90の基板識別情報ID1と、目標装着位置RF1ごとの第三位置ずれ量MA3とを関連付けて記憶装置に記憶させる。既述したように、第三位置ずれ量MA3は、対象部品OP1の装着位置MP1の目標装着位置RF1に対する位置ずれ量MAに相当する。
部品装着機WM3がパッド90aに合わせて部品91を装着する場合、外観検査機WM5は、対象部品OP1について、基板90の基板識別情報ID1と、検出した目標装着位置RF1ごとの第二位置ずれ量MA2とを関連付けて管理装置WMCに送信する。補正量算出部42は、対象部品OP1について、基板90の基板識別情報ID1と、目標装着位置RF1ごとの第二位置ずれ量MA2とを関連付けて記憶装置に記憶させる。既述したように、第二位置ずれ量MA2は、対象部品OP1の装着位置MP1の目標装着位置RF1に対する位置ずれ量MAに相当する。
図8Aは、基板識別情報ID1と、目標装着位置RF1ごとの位置ずれ量MAとが関連付けられて記憶されている状態の一例を示している。記号ID11は、同種の複数の基板90のうちの一の基板90の基板識別情報ID1を示している。同様に、記号ID12は、同種の複数の基板90のうちの他の一の基板90の基板識別情報ID1を示している。
また、図6に示す例では、選定部41は、目標装着位置RF1が記号R1で示される位置に装着される部品91、および、目標装着位置RF1が記号R3で示される位置に装着される部品91を対象部品OP1に選定する。よって、目標装着位置RF1は、記号R1および記号R3が図示されており、記号R2は、図示されていない。
例えば、基板識別情報ID1が記号ID11で示される基板90において、目標装着位置RF1が記号R1で示される位置に部品91が装着されたときのX軸方向BXの位置ずれ量MAは、偏差ΔX11で表されている。同様に、基板識別情報ID1が記号ID11で示される基板90において、目標装着位置RF1が記号R1で示される位置に部品91が装着されたときのY軸方向BYの位置ずれ量MAは、偏差ΔY11で表されている。上述したことは、他の基板識別情報ID1、および、記号R3で示される目標装着位置RF1についても、同様に言える。
また、補正量算出部42は、同種の複数の基板90について、基板90を識別する基板識別情報ID1と、基板90に装着される対象部品OP1の部品種PT1ごとの位置ずれ量MAとを関連付けて記憶しても良い。そして、補正量算出部42は、部品種PT1ごとの所定数の位置ずれ量MAの分布に基づいて、部品種PT1ごとの補正量CA1を算出しても良い。これにより、補正量算出部42は、複数の基板90における位置ずれ量MAのばらつきを考慮した部品種PT1ごとの補正量CA1を算出することができる。
補正量算出部42は、目標装着位置RF1ごとの位置ずれ量MAを記憶させる場合と同様にして、対象部品OP1について、基板90の基板識別情報ID1と、部品種PT1ごとの位置ずれ量MAとを関連付けて記憶装置に記憶させることができる。なお、部品種PT1が同じ対象部品OP1が一の基板90に複数装着される場合、補正量算出部42は、当該対象部品OP1の全部または一部についての位置ずれ量MAを記憶装置に記憶させることができる。
図8Bは、基板識別情報ID1と、部品種PT1ごとの位置ずれ量MAとが関連付けられて記憶されている状態の一例を示している。同図は、目標装着位置RF1が部品種PT1に変更されている点で、図8Aと異なる。記号P1および記号P3は、選定部41によって選定された対象部品OP1の部品種PT1を示している。よって、図8Aに基づいて目標装着位置RF1について上述したことは、目標装着位置RF1を部品種PT1に読み替えることにより、部品種PT1についても同様に言える。なお、図8Aおよび図8Bは、図示の便宜上、位置ずれ量MAが一致しているが、位置ずれ量MAは、図8Aおよび図8Bにおいて、異なっていても良い。
補正量算出部42は、シューハートの管理図を用いて、位置ずれ量MAの分布が管理状態にあると判断したときに、補正量CA1を算出すると好適である。これにより、補正量算出部42は、複数の基板90における位置ずれ量MAのばらつきを考慮した補正量CA1の算出を容易に行うことができる。
シューハートの管理図は、例えば、計量値が管理された安定な状態(管理状態)であるか否かを判断するために用いられる。シューハートの管理図では、計量値が特異な分布を示さないときに、管理状態であると判断する。図9は、位置ずれ量MAの分布の一例を示している。同図の横軸は、基板識別情報ID1を示しており、縦軸は、位置ずれ量MAを示している。折れ線L11は、同種の複数の基板90について、基板識別情報ID1ごとの位置ずれ量MAをプロットして生成することができる。折れ線L11は、X軸方向BXの位置ずれ量MAおよびY軸方向BYの位置ずれ量MAの各々について生成することができる。
また、破線CL1は、例えば、複数の位置ずれ量MAの平均値を示している。破線UCL1は、管理上限値を示しており、破線LCL1は、管理下限値を示している。管理上限値は、例えば、複数の位置ずれ量MAの平均値に、三倍の標準偏差を加算することにより、算出することができる。管理下限値は、例えば、複数の位置ずれ量MAの平均値から、三倍の標準偏差を減じることにより、算出することができる。
補正量算出部42は、所定数の位置ずれ量MAが、破線LCL1で示す管理下限値以上であり、且つ、破線UCL1で示す管理上限値以下のときに、位置ずれ量MAの分布が管理状態にあると判断することができる。逆に、補正量算出部42は、所定数の位置ずれ量MAのうちの少なくとも一つの位置ずれ量MAが、管理上限値を超えているときに、位置ずれ量MAの分布が管理状態にないと判断することができる。
同様に、補正量算出部42は、所定数の位置ずれ量MAのうちの少なくとも一つの位置ずれ量MAが、管理下限値より小さいときに、位置ずれ量MAの分布が管理状態にないと判断することができる。また、破線UCL1と破線CL1との間の領域を正側領域とし、破線CL1と破線LCL1との間の領域を負側領域とする。
補正量算出部42は、所定数の位置ずれ量MAが、破線LCL1で示す管理下限値以上であり且つ破線UCL1で示す管理上限値以下であるが、相当数の位置ずれ量MAの分布が異常のときに、位置ずれ量MAの分布が管理状態にないと判断することもできる。例えば、補正量算出部42は、相当数の位置ずれ量MAが正側領域または負側領域の同じ領域に連続して分布し、且つ、相当数の位置ずれ量MAの変動幅が所定の変動幅と比べて小さいときに、位置ずれ量MAの分布が異常であると判断することができる。
このように、補正量算出部42は、シューハートの管理図を用いて、位置ずれ量MAの分布が管理状態にあると判断したときに、破線CL1で示す複数の位置ずれ量MAの平均値を、補正量CA1として算出することができる。また、補正量算出部42は、位置ずれ量MAを取得するごとに、所定数の位置ずれ量MAの分布を取得して、複数の基板90における位置ずれ量MAのばらつきを考慮した補正量CA1を算出することができる。補正量算出部42は、これを定期的に繰り返すことにより、補正量CA1の算出精度を向上させることができる。
1−3−3.許可部43
許可部43は、対象部品OP1の装着処理を行うときに、補正量算出部42によって算出された補正量CA1の使用を許容し、対象部品OP1でない部品91の装着処理を行うときに、補正量算出部42によって算出された補正量CA1の使用を規制する(図4に示すステップS13〜ステップS15)。
これにより、補正量算出装置40は、装着処理を行う部品91が対象部品OP1であるか否かに応じて、補正量算出部42によって算出された補正量CA1の使用を許容または規制することができる。上述したことは、許可部43が部品装着機WM3に設けられる場合についても、同様に言える。許可部43の判断結果、および、補正量算出部42によって算出された補正量CA1は、部品装着機WM3に送信される。
許可部43は、例えば、基板製品900の生産計画などに基づいて、装着する部品91が対象部品OP1であるか否かを判断する(ステップS13)。装着する部品91が対象部品OP1の場合(ステップS13でYesの場合)、許可部43は、補正量算出部42によって算出された補正量CA1の使用を許容する(ステップS14)。装着する部品91が対象部品OP1でない場合(ステップS13でNoの場合)、許可部43は、補正量算出部42によって算出された補正量CA1の使用を規制する(ステップS15)。
1−3−4.装着処理部44
装着処理部44は、基板90に部品91を装着する装着処理を制御する。装着処理部44は、図2に示す部品装着機WM3の制御装置16に設けられている。装着処理部44は、例えば、装着処理を行う部品91が対象部品OP1であるか否かに応じて、装着処理を切り替えることができる(図5に示すステップS21〜ステップS23)。
この場合、装着処理部44は、対象部品OP1の装着処理であるか否かを判断する(ステップS21)。対象部品OP1の装着処理の場合(ステップS21でYesの場合)、装着処理部44は、補正量算出部42によって算出された補正量CA1を使用して、装着処理を行わせる(ステップS22)。
具体的には、装着処理部44は、対象部品OP1の目標装着位置RF1のX座標に、補正量算出部42によって算出されたX軸方向BXの補正量CA1を加算して、装着処理における装着予定位置のX座標を設定する。また、装着処理部44は、対象部品OP1の目標装着位置RF1のY座標に、補正量算出部42によって算出されたY軸方向BYの補正量CA1を加算して、装着処理における装着予定位置のY座標を設定する。
対象部品OP1の装着処理でない場合(ステップS21でNoの場合)、装着処理部44は、補正量算出部42によって算出された補正量CA1を使用しないで、装着処理を行わせる(ステップS23)。この場合、装着処理部44は、対象部品OP1以外の部品91について、部品91の目標装着位置RF1を装着処理における装着予定位置に設定する。
装着処理部44は、補正量算出部42によって補正量CA1が算出されるごとに、対象部品OP1の装着処理における装着予定位置を変更することもできる。装着処理部44は、これを定期的に繰り返すことにより、対象部品OP1の装着精度を向上させることができる。このように、補正量算出部42によって算出された補正量CA1は、後に生産する基板製品900の装着処理に用いられる。
補正量算出部42が一枚の基板90に基づいて補正量CA1を算出する場合、当該基板90の直後に生産する基板製品900から、補正量算出部42によって算出された補正量CA1を適用することができる。また、本実施形態のように、対基板作業ラインWMLが複数の部品装着機WM3を備える場合、基板製品900が連続して生産される場合が多い。
この場合、一枚の基板90に基づいて補正量CA1が算出される場合であっても、複数枚の基板製品900の装着処理の後に生産する基板製品900から、補正量算出部42によって算出された補正量CA1を適用することができる。また、複数枚の基板90に基づいて補正量CA1が算出される場合、複数枚の基板製品900の装着処理の後に生産する基板製品900から、補正量算出部42によって算出された補正量CA1を適用することができる。
また、例えば、一枚の基板90に装着する複数の部品91が、目標装着位置RF1から全体的に所定方向に所定量ずれる場合がある。この場合、補正量算出部42は、対象部品OP1について算出した補正量CA1に基づいて、対象部品OP1以外の部品91の補正量CA1を推定することもできる。補正量算出部42は、例えば、対象部品OP1について算出した補正量CA1の平均値を、対象部品OP1以外の部品91についての補正量CA1とすることができる。
そして、装着処理部44は、対象部品OP1の装着処理であるか否かに関わらず、補正量算出部42によって算出された補正量CA1を使用して、装着処理を行わせることができる。この場合、許可部43は、すべての部品91の装着処理において、補正量算出部42によって算出された補正量CA1の使用を許容する。
2.補正量算出方法および部品装着方法
補正量算出装置40について既述したことは、補正量算出方法についても同様に言える。具体的には、補正量算出方法は、部品装着機WM3と、リフロー炉WM4と、外観検査機WM5とを備える対基板作業ラインWMLに適用される補正量算出方法であって、選定工程と、補正量算出工程とを備えている。選定工程は、選定部41が行う制御に相当する。補正量算出工程は、補正量算出部42が行う制御に相当する。また、補正量算出方法は、許可工程をさらに備えると好適である。許可工程は、許可部43が行う制御に相当する。なお、部品装着方法は、装着処理工程を備えている。装着処理工程は、装着処理部44が行う制御に相当する。なお、許可工程は、部品装着方法に含めることもできる。
3.実施形態の効果の一例
補正量算出装置40によれば、外観検査機WM5がリフロー炉WM4の後段に設けられる対基板作業ラインWMLにおいて、選定部41と、補正量算出部42とを備える。これにより、補正量算出装置40は、リフロー炉WM4に搬送される前後の基板90における部品91の移動量が所定許容値以下である対象部品OP1を選定して、選定された対象部品OP1を装着する際の補正量を算出することができる。補正量算出装置40について上述したことは、補正量算出方法についても同様に言える。
40:補正量算出装置、41:選定部、42:補正量算出部、
43:許可部、90:基板、91:部品、92:はんだ、
900:基板製品、OP1:対象部品、RF1:目標装着位置、
MP1:装着位置、MA:位置ずれ量、CA1:補正量、
ID1:基板識別情報、PT1:部品種、WM3:部品装着機、
WM4:リフロー炉、WM5:外観検査機、WML:対基板作業ライン。

Claims (10)

  1. はんだが印刷された基板に部品を装着する装着処理を行う部品装着機と、
    前記部品が装着された前記基板を加熱し前記はんだを溶融させて、はんだ付けを行うリフロー炉と、
    前記はんだ付けされた前記部品の装着位置を検査する外観検査機と、
    を備える対基板作業ラインにおいて、
    前記リフロー炉に搬送される前後の前記基板における前記部品の移動量が所定許容値以下である対象部品を選定する選定部と、
    前記選定部によって選定された前記対象部品の前記装着位置の目標装着位置に対する位置ずれ量について後に生産する基板製品の前記装着処理に用いられる補正量を算出する補正量算出部と、
    を備える補正量算出装置。
  2. 前記選定部は、前記部品の体積、質量および大きさのうちの少なくとも一つが所定閾値以上の前記部品を前記対象部品に選定する請求項1に記載の補正量算出装置。
  3. 前記選定部は、前記部品装着機の使用者によって指定された前記部品を前記対象部品に選定する請求項1または請求項2に記載の補正量算出装置。
  4. 前記選定部は、前記リフロー炉に搬送される前後の前記部品の前記移動量を測定し、前記移動量が前記所定許容値以下の前記部品を前記対象部品に選定する請求項1に記載の補正量算出装置。
  5. 前記選定部は、過去に取得された前記リフロー炉に搬送される前後の前記部品の前記移動量の分布に基づいて、前記対象部品を選定する請求項1に記載の補正量算出装置。
  6. 前記補正量算出部は、同種の複数の前記基板について、前記基板を識別する基板識別情報と、前記基板に装着される前記対象部品の前記目標装着位置ごとの前記位置ずれ量とを関連付けて記憶し、前記目標装着位置ごとの所定数の前記位置ずれ量の分布に基づいて、前記目標装着位置ごとの前記補正量を算出する請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の補正量算出装置。
  7. 前記補正量算出部は、同種の複数の前記基板について、前記基板を識別する基板識別情報と、前記基板に装着される前記対象部品の部品種ごとの前記位置ずれ量とを関連付けて記憶し、前記部品種ごとの所定数の前記位置ずれ量の分布に基づいて、前記部品種ごとの前記補正量を算出する請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の補正量算出装置。
  8. 前記補正量算出部は、シューハートの管理図を用いて、前記位置ずれ量の分布が管理状態にあると判断したときに、前記補正量を算出する請求項6または請求項7に記載の補正量算出装置。
  9. 前記対象部品の前記装着処理を行うときに、前記補正量算出部によって算出された前記補正量の使用を許容し、前記対象部品でない前記部品の前記装着処理を行うときに、前記補正量算出部によって算出された前記補正量の使用を規制する許可部を備える請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の補正量算出装置。
  10. はんだが印刷された基板に部品を装着する装着処理を行う部品装着機と、
    前記部品が装着された前記基板を加熱し前記はんだを溶融させて、はんだ付けを行うリフロー炉と、
    前記はんだ付けされた前記部品の装着位置を検査する外観検査機と、
    を備える対基板作業ラインに適用される補正量算出方法であって、
    前記リフロー炉に搬送される前後の前記基板における前記部品の移動量が所定許容値以下である対象部品を選定する選定工程と、
    前記選定工程によって選定された前記対象部品の前記装着位置の目標装着位置に対する位置ずれ量について後に生産する基板製品の前記装着処理に用いられる補正量を算出する補正量算出工程と、
    を備える補正量算出方法。
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