KR20070095351A

KR20070095351A - 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법

Info

Publication number: KR20070095351A
Application number: KR1020077016655A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 키하라; 마사후미 이노우에; 와타루 히데세
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-09-28
Also published as: WO2006078068A3; DE112006000250T5; JP4353100B2; US20100071195A1; JP2006203020A; WO2006078068A2; US9198336B2; CN101107898A; CN101107898B

Abstract

본 발명은, 기판의 높이 방향의 위치 오류에 기인하는 부정확한 실장을 방지할 수 있어 실장 품질을 확보할 수 있는 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법을 제공하기 위한 것이다.

전자 부품 실장 시스템은 서로 연결되어 있는 복수의 전자 부품 실장 장치를 포함하며, 전자 부품을 기판에 실장하여 실장 기판을 제조한다. 인쇄 검사 장치는, 솔더 인쇄 후의 기판을 검사하기 위하여, 높이 계측 장치(22)에 의해 기판의 상면 상에 설정된 높이 계측점의 높이 위치를 계측하고, 계측 결과를 기판 높이 데이터로서 출력한다. 전자 부품 탑재 장치를 이용하는 부품 탑재 단계에 있어서, 탑재 헤드(32)의 부품 탑재 동작을 제어하기 위한 제어 파라미터가 갱신된다.

따라서, 각각의 기판의 높이 위치의 차이를 보정할 수 있으며, 기판의 높이 위치에 따른 위치 오류에 기인하는 부정확한 실장을 방지할 수 있게 된다.

전자 부품, 실장, 변형, 보정

Description

전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법{ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING SYSTEM AND ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING METHOD}

본 발명은, 기판에 전자 부품을 실장하기 위한 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법에 관한 것이다.

전자 부품을 기판에 솔더 접합에 의해 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템은, 솔더 인쇄 장치, 전자 부품 배치 장치 및 리플로우 장치와 같은, 복수의 전자 부품 실장 장치가 서로 연결되어 구성된다. 이러한 전자 부품 실장 시스템에 있어서, 품질 관리의 신뢰성을 높이기 위해, 장치들 사이에 검사 장치를 배치한 구성의 검사 기능을 갖는 전자 부품 실장 라인이 도입되어 있다. 예를 들면, 일본 특개 JP-A-2002-134899호를 참조한다.

이 특허 문헌에 개시된 예에 의하면, 인쇄 장치와 전자 부품 탑재 장치와의 사이에 인쇄 검사 장치를 배치하고, 인쇄 검사 장치가 인쇄 장치에 의한 인쇄 상태에서 위치 오차 등의 비정상 상태를 검출하게 되면, 그러한 비정상 상태를 시정하기 위한 피드백 정보를 인쇄 장치로 전송함과 동시에, 비정상 상태의 영향을 시정한 후 탑재 동작을 실행하기 위한 피드 포워드 정보가 후단계의 전자 부품 탑재 장치에 전달된다. 이에 의해, 실장 기판 제조 과정에 있어서의 향상된 품질 관리가 실현된다.

최근, 전자 기기의 소형화에 따라, 실장되는 전자 부품의 사이즈도 미소화되고, 이러한 미소 부품의 실장 시에는 실장 조건을 더욱 정밀하게 설정하여야 하므로, 탑재 헤드에 의해 정밀한 탑재 동작을 행하도록 할 필요가 있다. 즉, 미소 부품을 안정적이고 높은 위치 정밀도로 실장하기 위해서, 기판에 대해 수평 방향으로의 실장 위치 정밀도뿐만 아니라, 흡착 노즐에 의해 전자 부품을 유지하여 기판의 실장 지점으로 착지시킬 때의 노즐 하강 동작에 있어서의 동작 정밀도를 고도로 관리하는 것이 바람직하다.

그렇지만, 일본 특개 JP-A-2002-134899호에 개시된 종래의 장치에 있어서, 수평 방향의 실장 위치 정밀도는 검출 및 보정되지만, 높이 방향의 위치 정밀도에 대해서는 고려하지 않고 있다. 이 때문에, 기판에 두께 오차나 휘어짐 변형이 존재하는 경우에는, 전자 부품을 기판의 실장 지점에 정확하게 착지시키는 것이 불가능하여 부품 위치 오차 등의 부정확한 실장을 유발하는 요인이 된다. 이와 같이, 종래의 실장 시스템에 있어서는, 기판의 높이 방향의 위치 오류에 기인하는 부정확한 실장을 효과적으로 방지하는 것이 곤란하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은, 기판의 높이 방향의 위치 오류에 기인하는 부정확한 실장을 방지하여 실장 품질을 확보할 수 있는 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 서로 연결되어 있는 복수의 전자 부품 실장 장치를 포함하고, 전자 부품을 기판상에 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템으로서, 상기 기판의 상면에 설정된 높이 계측점의 높이 위치를 측정하고 상기 측정의 결과를 기판 높이 데이터로서 출력하는 기판 높이 측정 기능을 구비한 기판 높이 계측 장치; 탑재 헤드에 의해 부품 공급부로부터 상기 전자 부품을 취출하여 상기 기판에 상기 전자 부품을 배치하는 전자 부품 탑재 장치; 및 상기 기판 높이 데이터에 기초하여 상기 전자 부품 탑재 장치의 상기 탑재 헤드의 부품 탑재 동작을 제어하기 위한 제어 파라미터를 갱신하는 파라미터 갱신 수단;을 포함하는 전자 부품 실장 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 서로 연결된 복수의 전자 부품 실장 장치에 의해 전자 부품을 기판상에 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 방법으로서, 상기 기판의 상면에 설정된 높이 계측점의 높이 위치를 측정하고, 상기 측정의 결과를 기판 높이 데이터로서 출력하는 기판 높이 계측 단계; 및 전자 부품 탑재 장치의 탑재 헤드에 의해 부품 공급부로부터 상기 전자 부품을 취출하고, 상기 전자 부품을 상기 기판에 탑재하는 탑재 단계를 포함하고, 상기 탑재 단계를 수행함에 있어서, 상기 전자 부품 탑재 장치의 상기 탑재 헤드의 부품 탑재 동작을 제어하기 위한 제어 파라미터는 상기 기판 높이 데이터에 의해 갱신되는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 기판의 상면에 설정된 높이 계측점의 높이 위치가 측정되고 측정 결과는 기판 높이 데이터로서 출력되기 때문에, 탑재 단계를 행할 때, 전자 부품 탑재 장치의 실장 헤드의 부품 탑재 동작을 제어하기 위한 제어 파라미터가 기판 높이 데이터에 기초하여 갱신되어 각각의 기판에 대한 높이 위치의 차이가 보정됨으로써, 기판의 높이 방향의 위치 오류에 기인하는 부정확한 실장이 방지될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 시스템의 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 인쇄 장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 검사 장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 탑재 장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 시스템의 제어부에 대한 블록도.

도 6(a) 및 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 탑재 대상이 되는 기판의 단면도.

도 7(a) 및 7(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 탑재 대상이 되는 기판 의 평면도.

도 8(a) 내지 8(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 탑재 동작에 있어서 제어 파라미터의 설명도.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 시스템의 동작 흐름도.

도 10(a) 및 10(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 시스템의 동작 설명도.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 전자 부품 실장 시스템에 관하여 설명한다. 도 1에서, 전자 부품 실장 시스템은, 적어도 전자 부품 실장 장치인 인쇄 장치(M1), 인쇄 검사 장치(M2), 전자 부품 탑재 장치(M3)의 각 장치를 연결하여 된 전자 부품 실장 라인(1)을 통신 네트워크(2)에 의해 서로 연결하고, 전체를 관리 컴퓨터(3)에 의해 제어되는 구성으로 이루어져 있다. 이러한 복수의 전자 부품 실장용 장치에 의해, 기판에 전자 부품을 실장하여 실장 기판을 제조한다.

인쇄 장치(M1)는 기판의 전극에 전자 부품 접합용 솔더 페이스트를 스크린 인쇄한다. 인쇄 검사 장치(M2)는 인쇄된 솔더 페이스트의 인쇄 상태를 검사함과 동시에, 인쇄 후의 기판의 상면에 설정된 높이 계측점의 높이 위치를 검출하고 검출 결과를 기판 높이 데이터로 하여 출력한다. 전자 부품 탑재 장치(M3)는 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 전자 부품을 탑재한다.

다음으로, 각 장치의 구성에 관하여 설명한다. 먼저, 도 2를 참조하여 인쇄 장치(M1)의 구성에 관하여 설명한다. 도 2에 의하면, 위치 결정 테이블(10) 상에는 기판 유지부(11)가 배치되어 있다. 기판 유지부(11)는 클램퍼(11a)에 기판(4)의 양측을 끼움으로써 유지한다. 기판 유지부(11)의 상방에는 마스크 플레이트(12)가 배치되어 있고, 마스크 플레이트(12)에는 기판(4)의 인쇄 부위에 대응하는 패턴공(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 테이블 구동부(14)에 의해 위치 결정 테이블(10)을 구동함으로써, 기판(4)은 마스크 플레이트(12)에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 상대 이동하게 된다.

마스크 플레이트(12)의 상방에는 스퀴지부(13)가 배치되어 있다. 스퀴지부(13)는 스퀴지(13c)를 마스크 플레이트(12)에 대하여 승강시킴과 동시에 마스크 플레이트(12)에 대하여 소정 압력으로 가압하는 승강/가압 기구(13b), 스퀴지(13c)를 수평 이동시키는 스퀴지 이동 기구(13a)로 구성된다. 승강/가압 기구(13b) 및 스퀴지 이동 기구(13a)는 스퀴지 구동부(15)에 의해 구동된다. 기판(4)을 마스크 플레이트(12)의 하면에 접촉시킨 상태에서, 솔더 페이스트(5)가 공급된 마스크 플레이트(12)의 표면을 따라 스퀴지(13c)를 소정 속도로 수평 이동시킴으로써, 솔더 페이스트(5)가 패턴공(도시하지 않음)을 통해 기판(4)의 상면에 인쇄된다.

이러한 인쇄 동작은, 테이블 구동부(14) 및 스퀴지 구동부(15)를 인쇄 제어부(17)에 의해 제어함으로써 행해진다. 이 제어에 있어서, 제어 데이터 기억부(16)에 기억된 인쇄 데이터에 기초하여, 스퀴지(13c)의 동작이나 기판(4)과 마스크 플레이트와의 위치 정렬이 제어된다. 표시부(19)는 인쇄 장치의 가동 상태를 나타내는 각종의 지표 데이터 또는 인쇄 동작 상태의 이상을 나타내는 이상 통보를 표시 한다. 통신부(18)는 통신 네트워크(2)를 통해 관리 컴퓨터(3)와 전자 부품 실장 라인(1)을 구성하는 다른 장치와의 사이에서의 데이터 송수신을 행한다.

다음으로, 도 3을 참조하여 인쇄 검사 장치(M2)에 관하여 설명한다. 도 3에 있어서, 반송 레일(20)에는 기판(4)이 클램프 부재(20a)에 의해 양단부가 클램프된 상태로 유지되어 있다. 기판 반송 위치 결정부(21)를 구동함에 의해, 반송 레일(20)은 기판(4)을 이하에 설명할 검사와 계측을 위한 위치로 반송하여 위치 결정한다.

반송 레일(20)에 유지된 기판(4)의 상방에는, 높이 계측기(22) 및 카메라(24)가 배치되어 있다. 높이 계측기(22)는 계측 대상까지의 거리를 정밀하게 계측하는 기능을 포함한다. 기판에 설정된 높이 계측점을 높이 계측기(22)에 의해 계측하고, 계측 데이터를 기판 높이 계측부(23)에 의해 처리하는 것에 의해, 높이 계측점의 높이 위치를 구하는 것이 가능하다. 또한, 카메라(24)에 의한 촬상 결과를 화상 인식부(25)에 의해 인식 처리하는 것에 의해, 솔더 페이스트의 인쇄 상태를 검사하는 것이 가능하다. 높이 계측기(22) 및 카메라(24)는 각각 이동 수단에 의해 수평면 내에서 이동 가능하여, 기판(4)의 임의 위치를 높이 계측 대상 또는 검사 대상으로 하는 것이 가능하다.

높이 계측에 의해 취득한 높이 데이터 및 인쇄 상태 검사 결과는, 검사/계측 처리부(26)에 의해 처리되고, 기판 높이 데이터 및 인쇄 상태 검사 결과로서 출력된다. 출력된 데이터는 통신부(28), 통신 네트워크(2)를 통해 관리 컴퓨터(3)나 다른 장치로 전송된다. 검사/계측 처리부(26)는 기판 반송 위치 결정부(21), 높이 계 측기(22) 및 카메라(24)를 제어하는 것에 의해, 검사/계측 동작을 제어한다. 따라서, 인쇄 검사 장치(M2)는, 기판(4)의 상면에 설정된 높이 계측점의 높이 위치를 계측하고, 검출 결과를 기판 높이 데이터로 하여 출력하는 기판 높이 검출 기능을 포함하는 기판 높이 계측 장치가 된다.

다음으로, 도 4를 참조하여 전자 부품 탑재 장치(M3)의 구성에 관하여 설명한다. 도 4에 있어서, 반송 레일(30)에는 기판(4)이 클램프 부재(30a)에 의해 양단부를 클램프된 상태로 유지되어 있다. 반송 레일(30)에 있어서 기판(4)을 클램프하는 클램프 부재(30a)는, 인쇄 검사 장치(M2)에 있어서의 반송 레일(20) 및 클램프 부재(20a)와 동일한 구조이고, 인쇄 검사 시와 동일한 클램프 상태로 기판(4)을 유지하도록 하고 있다. 기판 반송 위치 결정부(31)를 구동하는 것에 의해, 반송 레일(30)은 이하에 설명하는 탑재 헤드(32)에 의한 부품 탑재 위치로 기판(4)을 반송하여 위치 결정한다.

반송 레일(30)에 유지된 기판(4)의 상방에는, 헤드 구동 기구(도시하지 않음)에 의해 이동하는 탑재 헤드(32)가 배치되어 있다. 탑재 헤드(32)는 전자 부품을 흡착하는 노즐(32a)을 구비하고, 노즐(32a)에 의해 부품 공급부(도시하지 않음)로부터 전자 부품을 흡착 유지하여 취출한다. 그리고 탑재 헤드(32)는 기판(4) 상으로 이동하고, 기판(4)에 대하여 하강되는 것에 의해, 노즐(32a)에 유지한 전자 부품을 기판(4)에 탑재한다.

상기 탑재 동작에 있어서, 탑재 데이터 기억부(36)에 기억된 탑재 데이터, 즉, 기판(4) 상에서의 전자 부품의 실장 좌표에 기초하여, 탑재 제어부(37)가 기판 반송 위치 결정부(31) 및 탑재 헤드 구동부(33)를 제어하는 것에 의해, 탑재 헤드(32)에 의한 기판(4)에의 전자 부품 탑재 위치를 제어하는 것이 가능하게 된다. 이때, 탑재 조건 기억부(35)에 기억된 탑재 조건 데이터, 즉, 탑재 동작에 있어서 탑재 헤드(32)에 의해 노즐(32a)을 승강 구동할 때의 동작 패턴의 상세를 제어하는 제어 파라미터를 부가하여 탑재 헤드(32)를 제어하는 것에 의해, 후술하는 바와 같이 정밀한 탑재 동작을 행하는 것이 가능하다.

표시부(39)는 전자 부품 탑재 장치(M3)의 각종 가동 상태를 표시하는 지표 데이터나 탑재 동작 상태의 이상을 나타내는 이상 통보를 표시한다. 통신부(38)는 통신 네트워크(2)를 통하여 관리 컴퓨터(3)나 전자 부품 실장 라인(1)을 구성하는 다른 장치와의 사이에서 데이터 송수신을 행한다

다음으로, 도 5를 참조하여 전자 부품 실장 시스템의 제어부의 구성에 관하여 설명한다. 여기에서는, 전자 부품 실장 과정에 있어서의 제어 파라미터 갱신을 목적으로 한 데이터 송수신 기능을 설명한다. 도 5에 있어서, 전체 제어부(50)는 관리 컴퓨터(3)에 의해 실행되는 제어 처리 범위 중의 데이터 송수신 기능을 담당하고, 통신 네트워크(2)를 통하여 전자 부품 실장 라인을 구성하는 각 장치로부터 전송되는 데이터를 수신하고, 미리 결정된 처리 알고리즘에 기초하여 각 장치에 파라미터 갱신용 데이터로서 통신 네트워크(2)를 통해 출력한다.

즉, 도 3에 도시된 인쇄 검사 장치(M2)에 구비된 검사/계측 처리부(26)는, 통신부(28)를 통해 통신 네트워크(2)에 연결된다. 또한, 인쇄 장치(M1) 및 전자 부품 탑재 장치(M3)에 구비된 각부(도 2 및 도 4 참조)는, 각각 통신부(18 및 38)를 통해 통신 네트워크(2)와 연결되어 있다. 이에 의해, 인쇄 검사 장치(M2)에 있어서의 검사/계측 단계에 의해 추출된 데이터에 기초하여 상류측 장치의 제어 파라미터를 수정/갱신하는 피드백 처리 또는 하류측 장치의 제어 파라미터를 수정/갱신하는 피드 포워드 처리가, 각 장치의 가동 중에 수시로 행해질 수 있게 된다. 또한, 관리 컴퓨터(3)를 준비하지 않고, 각 장치의 제어부에 각각 데이터 송수신 제어 기능을 구비하도록 하여도 무방하다.

다음으로, 도 6(a), 6(b), 7(a) 및 7(b)을 참조하여, 실장 대상이 되는 기판(4)의 휨 변형 및 이 휨 변형 상태를 검출하기 위하여 인쇄 검사 장치(M2)에서 행하는 기판 높이 계측에 대해서 설명한다. 도 6(a)는 변형이 없는 정상 상태의 기판(4)을 나타낸다. 전자 부품(6)을 기판(4)에 실장하는 때에는, 기판(4)에 인쇄된 솔더 페이스트(5)의 상면을 기준으로 하여 실장 높이 위치(H)가 설정된다. 그리고 탑재 헤드(32)에 의한 탑재 동작에 있어서, 실장 높이 위치(H)를 기준으로 하여 탑재 헤드(32)의 동작이 제어된다.

도 6(b)는 기판(4)의 실제의 변형 상태를 나타내며, 실장 대상이 수지 기판 등의 박형으로 강성이 낮은 종류의 기판인 경우에는, 기판(4)은 도 6(b)에 나타난 바와 같이, 상부로 볼록한 휨 변형이 발생하기 쉬우며, 기판의 실장 위치에 있어서는 정상 상태에 대하여 상하방향의 변위(Δh)가 발생하고 있다. 이러한 상태의 기판(4)에 대해서, 도 6(a)에 나타난 정상 상태의 기판(4)을 대상으로 하는 경우와 마찬가지의 부품 탑재 동작을 탑재 헤드(32)에서 행하도록 하면, 부품 탑재가 정상적으로 행해지지 않는 경우가 있다. 이 때문에, 본 실시예에 따른 전자 부품 실장 방법에 있어서는, 전자 부품 탑재의 실행에 앞서 인쇄 검사 장치(M2)에 의해 기판 높이 계측함으로써 상술한 변위(Δh)를 미리 검출하고, 변위(Δh)에 따라 보정된 보정 실장 높이 위치(H*)를 결정하고, 이 위치를 기준으로 하여 최적의 부품 탑재 동작을 탑재 헤드(32)에서 실행하도록 한다.

이 기판 높이 계측에 있어서의 계측 대상의 설정 방법으로서는, 실장 대상이 되는 기판(4)의 변형 상태나 전자 부품(6)의 종류에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 2 가지의 방법이 선택 가능하다. 즉, 기판(4)의 변형이 일정한 경향을 나타내지 않고 불규칙적인 경우 또는 실장되는 전자 부품이 고정밀도의 실장 높이 제어를 필요로 하는 경우에는, 도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 솔더 인쇄 후의 부품 실장 위치(P)를 높이 계측점으로 하여, 전극(4a)에 인쇄된 솔더 페이스트(5)의 상면의 높이 위치를 직접 계측한다. 그에 의해, 도 6(b)에 나타난 보정 실장 높이 위치(H*)를 계측에 의해 직접 결정할 수 있다.

도 7(b)는 기판(4)에 실장 위치와 관계없이 미리 설정된 높이 계측점(4b)을 대상으로 하여 높이 계측을 행하는 예를 나타내고 있다. 이 경우에는, 기판(4)의 전체 변형 형상을 추정하기 위하여 높이 계측점의 배열(예를 들면, 격자 배열)을 적절히 설정하고, 복수의 계측점의 높이 계측 결과로부터, 기판(4)의 표면 형상을 3차원적으로 추정한다. 즉, 기판(4)의 임의 위치에 있어서의 상하 방향의 변위(Δh)를 수치 연산에 의해 근사적으로 결정하고, 도 6(a)에 도시된 실장 높이 위치(H)에 변위(Δh)를 부가하여 보정 실장 높이 위치(H*)를 결정한다.

본 실시예에 있어서는, 기판 높이 계측 결과에 기초하여 상술한 보정 실장 높이 위치(H*)뿐만 아니라, 이하에 설명하는 바와 같이 부품 탑재 동작에 있어서의 제어 파라미터, 즉, 속도 파라미터, 위치 파라미터 및 하중 파라미터의 갱신/수정을 행하도록 하고 있다. 이러한 제어 파라미터는, 종래 장치에 있어서는 미리 부품 종류에 따라 고정값으로 설정되어 있었지만, 본 실시에에 있어서는 이러한 제어 파라미터를 기판 높이 계측 결과에 따라 다른 값을 갖는 데이터 테이블을 각 부품 종류마다 형성하여 탑재 조건 기억부(35)에 기억시킨다.

그리고 인쇄 검사 장치(M2)가 각 기판에 대하여 기판 높이 계측을 행할 때마다, 전자 부품 탑재 장치(M3)는 기판 높이 계측 결과를 기판 높이 데이터로서 수취하고, 탑재 제어부(37)는 기판 높이 계측 결과에 따른 파라미터 값을 데이터 테이블로부터 읽어들여 미리 설정된 값과 치환함으로써, 제어 파라미터가 미세 조정된다. 따라서, 탑재 제어부(37)는, 기판 높이 데이터에 기초하여 전자 부품 탑재 장치(M3)에 있어서의 탑재 헤드(32)의 부품 탑재 동작을 제어하는 제어 파라미터를 갱신하는 파라미터 갱신 수단이 된다. 이러한 제어 파라미터를 기판 높이 계측 결과에 따라 갱신하는 것에 의해, 탑재 헤드(32)에 의한 부품 탑재 동작이 보다 정밀하게 제어된다. 이에 의해, 부품 위치 오차나 부품 탑재 불량을 유발하지 않고 부품이 탑재될 수 있고, 후처리의 리플로우에 있어서의 솔더 접합 조건을 적절하게 확보되고, 높은 정밀도 또는 우수한 신뢰성을 갖는 부품 실장을 행하는 것이 가능하다.

속도 파라미터는, 도 8(a)에 나타난 바와 같이, 탑재 헤드(32)를 기판(4)에 대하여 승강시키는 헤드 승강 속도(V)의 속도 패턴을 규정하는 제어 파라미터이다. 위치 파라미터는, 도 8(b)에 나타난 바와 같이, 부품(6)을 노즐(32a)에 의해 유지한 탑재 헤드(32)를 하강시키는 때의 전자 부품(6)의 하한 정지 위치(HL)를 규정하는 제어 파라미터이다. 또한, 하중 파라미터는 도 8(c)에 나타난 바와 같이, 탑재 헤드(32)에 의해 전자 부품(6)을 기판(4)에 대하여 가압하는 압력(F)을 규정하는 제어 파라미터이다.

한편, 제어 파라미터는 상기 항목들로 한정되는 것은 아니며, 상기 이외의 항목을 기판 높이 계측 결과와 링크시켜도 무방하다. 예를 들면, 전자 부품(6)을 기판(4) 상에 착지시킨 후에, 노즐(32a)이 솔더 페이스트(5)에 유지된 전자 부품(6)의 상면으로부터 이탈하는 경우에는, 노즐(32a)로부터 에어를 분출시키는 에어 플로우가 행해진다. 이 에어 플로우에 있어서의 플로우 압력이나 에어 분출의 타이밍을 가변의 제어 파라미터로 하여 채용하고, 기판 높이 계측 결과에 따라 이 제어 파라미터를 변경하여도 무방하다.

다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하여, 이 전자 부품 실장 시스템에 의해 행해지는 전자 부품 실장 동작에 관하여 설명한다. 이 전자 부품 실장 동작에 있어서는, 도 9에 나타난 바와 같이, 먼저, 인쇄 장치(M1)에 의해 기판(4)에 솔더 페이스트(5)가 인쇄된다(ST1). 이어서, 기판(4)이 인쇄 검사 장치(M2)로 반송되고, 여기에서 솔더 인쇄 상태를 검사함과 동시에, 도 10(a)에 나타낸 바와 같이, 높이 계측기(22)를 기판(4)의 높이 계측점의 상방으로 이동시켜 기판 높이 계측을 실행한다(ST2).

이에 의해, 대상으로 하는 실장 위치에 인쇄된 솔더 페이스트의 상면의 높이 위치를 나타내는 보정 실장 높이 위치(H*; 도 6(b) 참조)가 계측에 의해 직접 얻어지고, 기판 높이 데이터로서 출력된다. 이때, 도 10(a)에 나타난 바와 같이, 반송 레일(20)에 위치되는 기판(4)은 클램프 부재(20a)에 의해 고정 클램프 하중으로 클램프된 상태이고, 높이 계측은 항상 동일한 클램프 상태에서 실행된다.

이어서, 기판(4)을 전자 부품 탑재 장치(M3)로 반송함과 동시에, 계측 결과를 통신 네트워크(2)를 통해 전자 부품 탑재 장치(M3)에 통신한다(ST3). 그리고 전자 부품 탑재 장치(M3)가 계측 결과를 수취하고(ST4), 수취한 계측 결과에 의해 탑재 헤드(32)의 실장 조건을 결정한다(ST5). 즉, 상술한 제어 파라미터를, 기판 높이 계측 결과에 기초하여 각 실장 위치마다 갱신한다. 여기에서는 실장 대상의 기판이 전자 부품 실장 장치(M3)에 반송될 때마다 각 기판마다 계측된 기판 높이 계측 결과가 전자 부품 실장 장치(M3)에 송신되어, 연속 생산 중에도 제어 파라미터의 갱신을 실시간으로 행하도록 한다.

그리고 갱신된 제어 파라미터를 이용하여 탑재 헤드(32)에 부품 탑재 동작을 행하게 하여 기판(4)에 전자 부품(6)을 실장한다(ST6). 즉, 도 10(a)에 나타난 바와 같이, 전자 부품(6)을 노즐(32a)에 의해 유지한 탑재 헤드(32)를 적절한 속도 패턴으로 하강시키고, 보정 실장 높이 위치(H*)에 대응하는 하한 정지 위치(HL)까지 전자 부품(6)의 하면을 하강시키고, 이후 적절한 가압 하중으로 전자 부품(6)을 가압한다.

이에 의해, 전자 부품(6)은 하강 속도의 설정이 부적절함에 기인한 탑재 위치 오류를 유발하지 않고 정확한 위치에 양호한 정밀도로 착지되고, 더욱 솔더 페 이스트(5)의 상면으로부터 적정 압박량으로 가압하는 위치에서 정지하게 된다. 따라서, 기판(4)은 전자 부품(6)의 접합용 단자와 기판(4)의 전극(4a) 사이에 적정 두께의 솔더 페이스트가 존재하는 상태로 위치 맞춤된다. 그리고 이 상태의 기판이 리플로우 장치로 반송되고 가열된다. 이에 의해, 전자 부품(6)의 단자는 적절한 솔더 접합 조건으로 전극(4a)에 접합될 수 있다.

도 10(b)에 나타난 바와 같이, 이러한 부품 탑재는 기판(4)이 반송 레일(30) 상에서 클램프 부재(30a)에 의해 클램프된 상태에서 실행되지만, 이때, 기판(4)은 인쇄 검사 장치(M2)에서의 기판 높이 계측 시와 동일한 클램프 상태로 클램프 되도록, 클램프 부재(30a)의 클램프 하중이 설정된다. 이에 의해, 기판 높이 계측 시와 동일한 변형 상태가 재현된 상태에서, 기판(4)에 대한 부품 탑재가 행해진다.

즉, 상술한 전자 부품 실장 방법은, 인쇄 검사 장치(M2)에서 기판(4)의 상면에 설정된 높이 계측점의 높이 위치를 계측하고 계측 결과를 기판 높이 데이터로서 출력하는 기판 높이 계측 단계와, 전자 부품 탑재 장치(M3)의 탑재 헤드(32)에 의해 부품 공급부로부터 전자 부품(6)을 픽업하여 기판(4)에 탑재하는 탑재 단계를 포함한다. 탑재 단계 실행시에 있어서, 전자 부품 탑재 장치(M3)에 있어서의 탑재 헤드(32)의 부품 탑재 동작을 제어하기 위한 제어 파라미터는 기판 높이 데이터에 기초하여 갱신된다.

그리고 제어 파라미터로서, 탑재 헤드(32)를 기판(4)에 대하여 승강시키는 헤드 승강 속도의 속도 패턴을 규정하는 속도 파라미터와, 탑재 헤드(32)를 하강시킬 때의 하한 정지 위치를 규정하는 위치 파라미터와, 탑재 헤드(32)에 의해 전자 부품(6)을 기판(4)에 대해 가압하는 가압력을 규정하는 하중 파라미터 중 적어도 하나를 이용한다.

이러한 부품 탑재 단계의 실행시에 있어서, 기판 높이 데이터에 기초하여 탑재 헤드(32)의 부품 탑재 동작을 제어하기 위한 제어 파라미터가 갱신된다. 따라서, 박형의 수지 기판 등의 휘어지기 쉽고 휨 변형이 발생하기 쉬운 기판을 실장 대상으로 하는 경우에 있어서도, 각각의 기판의 높이 위치의 차이를 보정하고, 기판의 높이 방향의 위치 오차에 기인하는 부정확한 실장을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 종래 방법에 있어서, 변형되기 쉬운 기판을 대상으로 하는 경우에 필요한 휨 교정용 하부 핀을 설치할 필요가 없어진다. 이에 의해, 기판의 하부를 지지하기 위한 기구를 간략화할 수 있게 된다.

본 출원은 2005년 1월 21일에 출원된 일본 특허 제2005-13656호를 우선권으로 하는 것으로서, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 이용된다.

본 발명의 전자 부품 실장 시스템 및 전자 부품 실장 방법은, 각각의 기판의 높이 위치의 차이를 보정하고, 기판의 높이 방향의 위치 오차에 기인하는 부정확한 실장을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 전자 부품을 기판에 실장하여 실장 기판을 제조하는 분야에 이용 가능하다.

Claims

서로 연결되어 있는 복수의 전자 부품 실장 장치를 포함하고, 전자 부품을 기판상에 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템으로서,

상기 기판의 상면에 설정된 높이 계측점의 높이 위치를 측정하고 상기 측정의 결과를 기판 높이 데이터로서 출력하는 기판 높이 측정 기능을 구비한 기판 높이 계측 장치와;

탑재 헤드에 의해 부품 공급부로부터 상기 전자 부품을 취출하여 상기 기판에 상기 전자 부품을 배치하는 전자 부품 탑재 장치와; 및

상기 기판 높이 데이터에 기초하여 상기 전자 부품 탑재 장치의 상기 탑재 헤드의 부품 탑재 동작을 제어하기 위한 제어 파라미터를 갱신하는 파라미터 갱신 수단;

을 포함하는 전자 부품 실장 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제어 파라미터는,

상기 기판에 대하여 상기 탑재 헤드를 승강시키는 헤드 승강 속도의 속도 패턴을 규정하는 속도 파라미터와, 상기 탑재 헤드가 하강할 때의 하한 정지 위치를 규정하는 위치 파라미터와, 및 상기 탑재 헤드에 의해 상기 기판에 대하여 상기 전자 부품을 가압하는 가압력을 규정하는 하중 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 시스템.
제1항에 있어서,

상기 기판의 상면에 설정된 상기 높이 계측점은 부품 실장 위치인 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 시스템.
제1항에 있어서,

상기 기판의 상면에 설정된 상기 높이 계측점은 상기 부품 실장 위치와 무관하게 설정되어 배열된 복수의 계측점을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 시스템.
서로 연결된 복수의 전자 부품 실장 장치에 의해 전자 부품을 기판상에 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 방법으로서,

상기 기판의 상면에 설정된 높이 계측점의 높이 위치를 측정하고, 상기 측정의 결과를 기판 높이 데이터로서 출력하는 기판 높이 계측 단계; 및

전자 부품 탑재 장치의 탑재 헤드에 의해 부품 공급부로부터 상기 전자 부품을 취출하고, 상기 전자 부품을 상기 기판에 탑재하는 탑재 단계를 포함하고,

상기 탑재 단계를 수행함에 있어서, 상기 전자 부품 탑재 장치의 상기 탑재 헤드의 부품 탑재 동작을 제어하기 위한 제어 파라미터는 상기 기판 높이 데이터에 의해 갱신되는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.
제5항에 있어서,

상기 제어 파라미터는,

상기 기판에 대하여 상기 탑재 헤드를 승강시키는 헤드 승강 속도의 속도 패턴을 규정하는 속도 파라미터와, 상기 탑재 헤드가 하강할 때의 하한 정지 위치를 규정하는 위치 파라미터와, 및 상기 탑재 헤드에 의해 상기 기판에 대하여 상기 전자 부품을 가압하는 가압력을 규정하는 하중 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.
제6항에 있어서,

상기 기판의 상면에 설정된 상기 높이 계측점은 부품 실장 위치인 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.
제6항에 있어서,

상기 기판의 상면에 설정된 상기 높이 계측점은 상기 부품 실장 위치와 무관하게 설정되어 배열된 복수의 계측점을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.