KR20080108421A

KR20080108421A - 전자 부품 실장 시스템, 탑재 상태 검사 장치 및 전자 부품 실장 방법

Info

Publication number: KR20080108421A
Application number: KR1020087019630A
Authority: KR
Inventors: 마사후미 이노우에; 미츠하야 츠카모토; 마사히로 키하라; 쇼이치 니시
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2008-12-15
Also published as: WO2007119869A1; CN101385409B; US20090064489A1; JP2007287779A; CN101385409A; US8371027B2; KR101312423B1; DE112007000341T5

Abstract

복수의 전자 부품 실장용 장치를 연결하여 구성된 전자 부품 실장 시스템에 의해 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장에 있어서, 기판에 인쇄된 솔더의 위치를 인쇄 검사 장치에 의해 검출한 솔더 위치 데이터를 전자 부품 탑재 장치 및 탑재 상태 검사 장치에 피드포워드 데이터로서 송신하고, 전자 부품 탑재 장치의 부품 탑재 동작을 제어하는 제어 파라미터 및 탑재 상태 검사에 있어서의 기준 부품 위치를 나타내는 검사 파라미터를 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신한다. 이로 인해, 각 공정에서 얻어진 검사 정보를 유효하고 적정하게 활용하여 실장 정밀도 관리의 정밀화를 실현할 수 있다.

전자 부품, 실장, 솔더, 인쇄

Description

전자 부품 실장 시스템, 탑재 상태 검사 장치 및 전자 부품 실장 방법{ELECTRONIC COMPONENTS MOUNTING SYSTEM, PLACEMENT STATE INSPECTING APPARATUS, AND ELECTRONIC COMPONENTS MOUNTING METHOD}

본 발명은 전자 부품을 기판에 실장하는 전자 부품 실장 시스템 및 이 시스템에 있어서 전자 부품의 탑재 상태를 검사하는 탑재 상태 검사 장치, 그리고 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 탑재 장치, 리플로우 장치 등 복수의 전자 부품 실장용 장치를 연결하여 구성되어 있다. 이러한 전자 부품 실장 시스템에 있어서, 품질 관리를 높은 신뢰성으로 수행하는 것을 목적으로 각 장치 사이에 검사 장치를 배치하여, 부품 실장 동작의 적합 여부를 자동적으로 판정하는 기능을 부여하는 것이 수행되고 있다(예를 들면, 일본 특허공개 평8-35826호 공보, 일본 특허공개 2002-134899호 공보 참조).

상기 일본 특허공개 평8-35826호 공보에 있어서는, 부품들이 결합된 전극 위치를 인식 공정에서 실제적으로 측정한 결과에 기초하여, 부품의 실장 품질의 상태를 판정한다. 일본 특허공개 2002-134899호 공보에 있어서는, 인쇄 장치와 전자 부품 배치 장치의 사이에 인쇄 검사 장치가 배치되고, 전자 부품 배치 장치와 리플로우 장치 사이에는 배치 상태 검사 장치가 배치된다. 인쇄 검사 장치는, 또한, 모든 공정에 대해서 인쇄 위치 어긋남 또는 배치 위치 어긋남을 감지함으로써 미세 품질 제어를 행한다. 만약, 인쇄 검사 장치가 동작 상태에 있는 장치들에서 비정상 상태를 감지하면, 수정을 위한 피드백 정보가 전체 공정으로 전송되고, 이러한 영향을 최소화하기 위한 피드포워드 정보가 이후의 공정으로 전송된다. 이 때문에, 정확한 품질 관리가 실장 회로 기판의 제조 공정에서 이루어지게 된다.

그러나 상술한 예시에 있어서는, 부품 실장 라인의 각 공정간에 배치되는 검사 장치에 의해 얻어진 검사 데이터를 유효하게 활용한 총 품질 관리가 반드시 적절하게 실행되고 있다고는 할 수 없는 것이었다. 예를 들어, 부품 탑재 전의 솔더 인쇄 공정에 있어서, 솔더가 전극에 대하여 위치가 어긋나 인쇄된 경우에는 다음 공정인 부품 탑재에서 위치 어긋남 상태에 따라 부품 탑재 위치를 수정함으로써, 인쇄 위치 어긋남의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다. 그러나 이렇게 하여 탑재된 전자 부품은 전극 자체에 대해서는 위치가 어긋난 상태가 되기 때문에, 다음의 탑재 상태 검사에서 '위치 어긋남' 판정이 이루어지는 결과가 된다.

이와 같이, 종래의 전자 부품 실장 시스템에서는 각 공정간의 검사에 의해 얻어진 검사 정보가 적정하게 활용되고 있지 않은 점에 기인하여, 반드시 정밀한 실장 정밀도 관리가 실현되고 있다고는 할 수 없다는 문제점이 있었다.

그런 점에서 본 발명은, 각 공정에서 얻어진 검사 정보를 적정하게 활용하여 실장 정밀도 관리의 정밀화를 실현할 수 있는 전자 부품 실장 시스템 및 탑재 상태 검사 장치, 그리고 전자 부품 실장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전자 부품 실장 시스템은 복수의 전자 부품 실장용 장치를 서로 연결하여 구성되며 기판에 전자 부품을 솔더 접합에 의해 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템으로서, 상기 기판에 형성된 전자 부품 접합용의 전극에 솔더 페이스트를 인쇄하는 인쇄 장치와, 인쇄된 솔더 페이스트의 위치를 검출하고 이 위치 검출 결과를 솔더 위치 데이터로서 출력하는 솔더 위치 검출 기능을 갖는 제1 검사 장치와, 부품 공급부로부터 탑재 헤드에 의해 전자 부품을 픽업하여 상기 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 탑재하는 전자 부품 탑재 장치와, 상기 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 탑재된 전자 부품의 위치를 검출하고 그 위치 검출 결과를 부품 탑재 위치 데이터로서 출력하는 부품 탑재 위치 검출 기능을 갖는 제2 검사 장치와, 상기 솔더를 가열 용융시켜 탑재된 전자 부품을 기판에 솔더 접합하는 솔더 접합 수단을 구비하고, 상기 전자 부품 탑재 장치에 의한 부품 탑재 동작에 있어서의 탑재 위치를 나타내는 제어 파라미터 및 상기 제2 검사 장치에 의한 검사에 있어서의 기준 부품 위치를 나타내는 검사 파라미터를 상기 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신한다.

본 발명의 탑재 상태 검사 장치는, 복수의 전자 부품 실장용 장치를 연결하여 구성되며 기판에 전자 부품을 솔더 접합에 의해 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템 내에 배치된다. 이 탑재 상태 검사 장치는, 상기 기판에 형성된 전자 부품 접합용의 전극에 솔더 페이스트를 인쇄하는 인쇄 장치, 인쇄된 솔더 페이스트의 위치를 검출하여 위치 검출 결과를 솔더 위치 데이터로서 출력하는 솔더 위치 검출 기능을 갖는 제1 검사 장치 및 부품 공급부로부터 탑재 헤드에 의해 전자 부품을 픽업하여 상기 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 탑재하는 전자 부품 탑재 장치의 하류에 연결된다. 탑재 상태 검사 장치는, 상기 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 탑재된 전자 부품의 위치를 검출하고 상기 위치 검출 결과를 부품 탑재 위치 데이터로서 출력하는 부품 탑재 위치 검출 기능을 가지며, 상기 부품 탑재 위치 검출 기능은 상기 인쇄 장치로부터 전송된 상기 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신되는 검사 파라미터를 이용하여 상기 전자 부품의 위치를 검출한다.

본 발명의 전자 부품 실장 방법은 복수의 전자 부품 실장용 장치를 연결하여 구성된 전자 부품 실장 시스템에 의해 기판에 전자 부품을 솔더 접합에 의해 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 방법으로서, 인쇄 장치에 의해 상기 기판에 형성된 전자 부품 접합용의 전극에 솔더를 인쇄하는 인쇄 공정과, 상기 인쇄된 솔더의 위치를 제1 검사 장치에 의해 검출하고 이 위치 검출 결과를 솔더 위치 데이터로서 출력하는 솔더 위치 검출 공정과, 부품 공급부로부터 전자 부품 탑재 장치의 탑재 헤드에 의해 전자 부품을 픽업하여 상기 솔더가 인쇄된 기판에 탑재하는 탑재 공정과, 상기 탑재된 전자 부품의 위치를 제2 검사 장치에 의해 검출하고 그 위치 검출 결과를 부품 탑재 위치 데이터로서 출력하는 부품 탑재 위치 검출 공정과, 솔더 접합 수단에 의해 솔더를 가열 용융시킴으로써 상기 탑재된 전자 부품을 기판에 솔더 접합하는 솔더 접합 공정을 포함하고, 상기 전자 부품 탑재 장치에 의한 부품 탑재 동작에 있어서의 탑재 위치를 나타내는 제어 파라미터 및 상기 제2 검사 장치에 의한 검사에 있어서의 기준 부품 위치를 나타내는 검사 파라미터를 상기 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신한다.

본 발명에 따르면, 기판에 인쇄된 솔더의 위치를 제1 검사 장치에 의해 검출한 솔더 위치 데이터에 기초하여, 전자 부품 탑재 장치의 부품 탑재 동작을 제어하는 제어 파라미터 및 부품 탑재 후의 제2 검사 장치에 의한 검사에 있어서의 기준 부품 위치를 나타내는 검사 파라미터를 갱신함으로써, 각 공정에서 얻어진 검사 정보를 유효하고 적정하게 활용하여 실장 정밀도 관리의 정밀화를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 인쇄 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 검사 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 탑재 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탑재 상태 검사 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탑재 상태 검사 장치의 기능 설명도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 시스템의 제어계의 블록도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 9(a) 내지 9(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 방법에 있어서 기준 부품 위치의 설명도이다.

도 10(a) 및 10(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 탑재 상태 검사 장치의 동작 설명도이다.

다음으로, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 전자 부품 실장 시스템에 대하여 설명한다. 도 1에 있어서, 전자 부품 실장 라인(1)은 인쇄 장치(M1), 인쇄 검사 장치(M2), 전자 부품 탑재 장치(M3), 탑재 상태 검사 장치(M4), 리플로우 장치(M5)의 각 장치를 서로 연결하여 이루어진다. 전자 부품 실장 라인(1)은 통신 네트워크(2)에 의해 접속되고, 전체 장치들이 관리 컴퓨터(3)에 의해 제어되는 구성으로 되어 있다. 인쇄 장치(M1)는 기판의 전극 상의 전자 부품 접합용의 솔더 페이스트를 스크린 인쇄한다. 인쇄 검사 장치(M2)(제1 검사 장치)는 인쇄 후의 기판에 있어서의 인쇄 상태를 검 사한다. 전자 부품 탑재 장치(M3)는 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 전자 부품을 탑재한다. 탑재 상태 검사 장치(M4)(제2 검사 장치)는 전자 부품 탑재 후의 기판 상에 있어서의 전자 부품의 유무나 위치 어긋남을 검사한다. 리플로우 장치(M5)(솔더 접합 수단)는 전자 부품 탑재 후의 기판을 가열함으로써, 솔더를 가열 용융시켜 전자 부품을 기판에 솔더 접합한다.

다음으로, 각 장치의 구성에 대하여 설명한다. 먼저, 도 2를 참조하여, 인쇄 장치(M1)의 구성에 대하여 설명한다. 도 2에 있어서, 위치 결정 테이블(10) 상에는 기판 지지부(11)가 설치되어 있다. 기판 지지부(11)는 기판(4)을 클램퍼(11a)에 의해 양측에서 끼워 지지한다. 기판 지지부(11)의 상방에는 마스크 플레이트(12)가 설치되어 있다. 마스크 플레이트(12)에는 기판(4)의 인쇄 부위에 대응한 패턴공(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 테이블 구동부(14)에 의해 위치 결정 테이블(10)이 구동됨으로써, 기판(4)이 마스크 플레이트(12)에 대하여 수평 방향 및 수직 방향으로 상대 이동한다.

마스크 플레이트(12)의 상방에는 스퀴지부(13)가 배치되어 있다. 스퀴지부(13)는 스퀴지(13c)를 마스크 플레이트(12)에 대하여 승강시킨다. 스퀴지부(13)는 마스크 플레이트(12)에 대하여 소정 압력으로 가압하는 승강 가압 기구(13b), 스퀴지(13c)를 수평 이동시키는 스퀴지 이동 기구(13a)로 이루어진다. 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 이동시 킴으로써, 솔더 페이스트(5)는 도시하지 않은 패턴공을 통하여 기판(4)의 상면에 형성된 솔더 접합용 전극(6)(도 9 참조)에 인쇄된다.

이 인쇄 동작은 테이블 구동부(14) 및 스퀴지 구동부(15)를 인쇄 제어부(17)에 의해 제어함으로써 수행된다. 이 제어에 있어서, 인쇄 데이터 기억부(16)에 기억된 인쇄 데이터에 기초하여 스퀴지(13c)의 동작이나 기판(4)과 마스크 플레이트(12)의 위치 맞춤이 제어된다. 표시부(19)는 인쇄 장치의 가동 상태를 나타내는 각종 지표 데이터나, 인쇄 동작 상태의 이상을 나타내는 이상 통지를 표시한다. 통신부(18)는 통신 네트워크(2)를 통하여 관리 컴퓨터(3)나 전자 부품 실장 라인(1)을 구성하는 타 장치 사이에서의 데이터 송수신을 수행한다.

다음으로, 도 3을 참조하여 인쇄 검사 장치(M2)에 대하여 설명한다. 도 3에 있어서, 위치 결정 테이블(20) 상에는 기판 지지부(21)가 배치되어 있고, 기판 지지부(21)에는 기판(4)이 지지되어 있다. 기판 지지부(21)의 상방에는 카메라(23)가 촬상 방향을 하향으로 하여 설치되어 있다. 카메라(23)는 인쇄 장치(M1)에 의해 솔더가 인쇄된 상태의 기판(4)을 촬상한다. 검사 제어부(25)는 테이블 구동부(24) 및 카메라(23)를 제어함으로써, 검사 동작을 제어한다. 검사 제어부(25)에 의해 테이블 구동부(24)를 제어하여 위치 결정 테이블(20)을 구동함으로써, 기판(4)의 임의 위치를 카메라(23)의 바로 아래에 위치시켜 촬상할 수 있다.

촬상에 의해 취득한 화상 데이터는 화상 인식부(27)에 의해 인식 처리된다. 이로 인해, 인쇄 장치(M1)에 의해 기판(4)에 인쇄된 솔더의 위치가 검출된다. 검출 결과는 솔더 위치 데이터로서 출력된다. 검사 처리부(26)는 이 솔더 위치 데이터에 기초하여 솔더 인쇄 상태의 합격 여부 판정을 수행한다. 또한, 솔더 위치 데이터는 피드포워드 데이터로서 출력되고, 통신부(28) 및 통신 네트워크(2)를 통하여, 관리 컴퓨터(3)나 타 장치(본 실시예에서는 전자 부품 탑재 장치(M3) 및 탑재 상태 검사 장치(M4))로 송신된다.

다음으로, 도 4를 참조하여, 전자 부품 탑재 장치(M3)의 구성에 대하여 설명한다. 도 4에 있어서, 위치 결정 테이블(30) 상에는 기판 지지부(31)가 설치되어 있고, 기판 지지부(31)는 인쇄 검사 장치(M2)로부터 반송된 기판(4)을 지지한다. 기판 지지부(31)의 상방에는 헤드 구동 기구(33)에 의해 이동하는 탑재 헤드(32)가 설치되어 있다. 탑재 헤드(32)는 전자 부품을 흡착하는 노즐(32a)을 구비하고 있고, 탑재 헤드(32)는 부품 공급부(도시하지 않음)로부터 전자 부품을 노즐(32a)에 의해 흡착 지지하여 취출한다. 그리고 탑재 헤드(32)를 기판(4) 상으로 이동시키고, 기판(4)에 대하여 하강시킴으로써, 노즐(32a)에 지지된 전자 부품을 기판(4)에 탑재한다.

헤드 구동 기구(33) 및 위치 결정 테이블(30)은 각각 탑재 헤드 구동부(35) 및 테이블 구동부(34)에 의해 구동된다. 탑재 데이터 기억부(36)에는, 실장 대상이 되는 기판(4)에 있어서의 실장 위치 좌표를 나타내는 탑재 위치 데이터가 제어 파라미터로서 기억된다. 탑재 헤드(32)에 의한 부품 탑재 동작에 있어서, 이 제어 파라미터에 기초하여 탑재 제어부(37)가 테이블 구동부(34) 및 탑재 헤드 구동부(35)를 제어한다. 이에 의해, 기판(4)의 정규 부품 탑재 위치에 전자 부품이 탑재된다. 본 실시예에서는 이 제어 파라미터를, 인쇄 검사 장치(M2)에 의해 구해진 솔더 위 치 데이터에 기초하여 갱신하도록 하고 있다. 표시부(39)는 전자 부품 탑재 장치(M3)의 각종 가동 상태를 나타내는 데이터나 탑재 동작 상태의 이상을 나타내는 이상 통지를 표시한다. 통신부(38)는 통신 네트워크(2)를 통하여 관리 컴퓨터(2)나 전자 부품 실장 라인(1)을 구성하는 타 장치와의 사이에서 데이터 송수신을 수행한다.

다음으로, 도 5를 참조하여, 전자 부품 탑재 장치의 하류에 연결된 탑재 상태 검사 장치(M4)의 구성에 대하여 설명한다. 도 5에 있어서, 위치 결정 테이블(40), 기판 지지부(41), 카메라(43), 검사 제어부(45), 화상 인식부(47), 검사 처리부(46), 및 통신부(48)는, 인쇄 검사 장치(M2)에 있어서의 위치 결정 테이블(20), 기판 지지부(21), 카메라(23), 검사 제어부(25), 화상 인식부(27), 검사 처리부(26) 및 통신부(28)와 각각 동일한 기능을 가지고 있다. 그리고 이 기능에 의해, 전자 부품 탑재 장치(M3)에서 전자 부품이 실장된 부품 탑재 후의 기판(4)을 대상으로 하여, 검사 데이터 기억부(50)에 기억된 검사 파라미터를 이용하여 부품 탑재 상태의 검사를 수행한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 부품 탑재 후의 기판(4)을 카메라(43)에 의해 촬상하고 촬상 결과를 화상 인식부(47)에 의해 인식 처리한다. 이에 의해, 전극(6)에 솔더 페이스트(5)를 통하여 탑재된 전자 부품의 위치가 검출된다. 검출 결과는 부품 탑재 위치 데이터로서 출력된다. 검사 처리부(46)는 이 부품 탑재 위치 데이터를 검사 데이터 기억부(50)에 기억된 검사 파라미터, 즉 검사에 있어서의 정규 위치를 나타내는 부품 기준 위치와 비교함으로써, 탑재 상태의 적정 여부를 판정한 다.

본 실시예에서는, 이 검사 파라미터를 인쇄 검사 장치(M2)로부터 송신된 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신하도록 하고 있다. 즉, 인쇄 장치(M1)에서, 솔더 페이스트(5)가 전극(6)에 대하여 위치가 어긋나 인쇄되어 있는 경우에는, 전극(6)의 위치가 아니라 실제로 인쇄된 솔더 페이스트(5)의 위치를 정규의 부품 탑재 위치로 간주하여 탑재 상태 검사를 수행한다. 그리고 이 부품 탑재 상태의 검사에 있어서, 이와 같이 하여 갱신된 부품 기준 위치로부터 소정의 허용 범위를 벗어나게 위치가 어긋나 있는 경우에 탑재 위치 불량이라는 판정이 이루어진다.

탑재 상태 검사 장치(M4)는 이 부품 탑재 상태 검사 기능에 더하여, 부품 탑재 위치 수정 기능을 함께 구비한 구성으로 되어 있다. 즉, 도 5에 나타내는 바와 같이, 탑재 상태 검사 장치(M4)에는 전자 부품을 흡착 지지 가능한 노즐(42a)을 구비한 위치 수정 헤드(42)가 설치되어 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 위치 수정 헤드(42)는 카메라(43)와 함께 이동 블록(51)에 고착되어 있다. 이동 블록(51)이 헤드 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 수평 이동함으로써, 위치 수정 헤드(42) 및 카메라(43)가 일체적으로 이동한다.

위치 수정 헤드(42)의 동작은 위치 수정 제어부(49)에 의해 제어되고, 이로 인해, 기판(4)에 이미 탑재된 전자 부품(7)이 노즐(42a)에 의해 지지된다. 따라서 부품의 위치가 수정될 수 있게 된다. 위치 수정 제어부(49)는, 상술한 탑재 상태 검사에 있어서, 탑재 위치 불량이라는 판정이 이루어진 전자 부품(7)을 위치 수정 헤드(42)에 의해 올바른 부품 기준 위치로 이동 탑재하여 위치를 수정한다. 즉, 위 치 수정 헤드(42) 및 위치 수정 제어부(49)는 기준 부품 위치로부터 허용 범위를 벗어나게 위치가 어긋나 있는 전자 부품(7)을 상기 기준 부품 위치로 이동 탑재하는 부품 탑재 위치 수정부를 구성한다. 그리고 본 실시예에 나타내는 예에서는, 이 부품 탑재 위치 수정부는, 제2 검사 장치인 탑재 상태 검사 장치(M4)에 설치되어 있다. 위치 수정 헤드에 의해 전자 부품을 지지하는 방식으로는, 본 실시예에 나타내는 노즐(42a)에 의해 전자 부품을 흡착 지지하는 대신에, 기계적으로 클램프하는 방법을 이용할 수도 있다.

또한, 부품 탑재 위치의 수정을 어떤 장치에 의해 실행할지는 실제의 라인 구성에 따라 적절하게 결정하면 된다. 예를 들면, 탑재 상태 검사 장치(M4)의 하류측에 연결된 독립된 전자 부품 이동 탑재 장치에 부품 탑재 위치 수정부를 설치하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 부품 탑재 위치 수정을 수행하는데 있어서, 위치 어긋남 상태에 있는 전자 부품을 그대로 이용하는 대신에, 이 전자 부품을 배출하고 새로운 전자 부품을 탑재함으로써 위치 어긋남 상태를 수정하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 6을 참조하여 전자 부품 실장 시스템의 제어계의 구성에 대하여 설명한다. 여기에서는, 전자 부품 실장 과정에 있어서의 품질 관리를 목적으로 하는 데이터 송수신 기능을 설명한다. 도 6에 있어서, 전체 제어부(52)는 관리 컴퓨터(3)에 의해 실행되는 제어 처리 범위 중의 품질 관리 기능을 담당한다. 제어부는, 통신 네트워크(2)를 통하여 전자 부품 실장 라인을 구성하는 각 장치로부터 전송되는 데이터를 수신하여, 미리 정해진 판정 알고리즘에 기초하여 필요한 판정 처리를 수행한다. 판정 처리의 결과는 각 장치에 지령 데이터로서 통신 네트워크(2) 를 통하여 출력된다.

즉, 인쇄 검사 장치(M2) 및 탑재 상태 검사 장치(M4)에 각각 구비된 인쇄 검사 처리부(16) 및 탑재 상태 검사 처리부(46)는, 각각 통신부(18, 48)를 통하여 통신 네트워크(2)에 접속되어 있다. 또한, 인쇄 장치(M1) 및 전자 부품 탑재 장치(M3)에 구비된 각 부(도 3, 4, 5 참조)는 각각 통신부(28, 38)를 통하여 통신 네트워크(2)에 접속되어 있다.

이로 인해, 어느 한 검사 공정에서 추출된 데이터에 기초하여 상류측 장치의 제어 파라미터를 수정 및 갱신하는 피드백 처리나, 하류측 장치의 제어 파라미터와 검사 파라미터를 수정 및 갱신하는 피드포워드 처리가 각 장치의 가동 중에 수시로 가능한 구성으로 되어 있다. 본 실시예에서는 상술한 바와 같이, 인쇄 검사 장치(M2)에서 검출된 솔더 위치 데이터에 기초하여, 전자 부품 탑재 장치(M3) 및 탑재 상태 검사 장치(M4)에서 각각 이용되는 제어 파라미터와 검사 파라미터를 갱신하도록 하고 있다. 또한, 전체 제어부(52)로서 기능하는 관리 컴퓨터(3)를 구비하지 않는 경우에는, 전자 부품 실장 시스템을 구성하는 각 장치의 제어 기능에 상술한 데이터 송수신 기능을 갖게 함으로써 동일한 처리를 실행할 수 있다.

또한, 상기 전자 부품 실장 시스템의 구성에서는, 인쇄 장치(M1)와 전자 부품 탑재 장치(M3) 사이에 독립적인 인쇄 검사 장치(M2)를 설치한 구성으로 되어 있다. 하지만, 인쇄 검사 장치(M2)의 기능을 인쇄 장치(M1) 혹은 전자 부품 탑재 장치(M3)에 부속시키도록 할 수도 있다. 즉, 인쇄 장치(M1)에 있어서 인쇄 후의 기판(4)을 대상으로 하여 촬상이 가능하도록 카메라(23)를 설치하고, 검사 제어 부(25), 검사 처리부(26), 화상 인식부(27)의 기능을 인쇄 검사 장치(M2)의 제어 기능에 부가한다. 이로 인해, 인쇄 후의 기판(4)을 대상으로 하여 인쇄 장치(M1) 내에서 동일한 검사 및 계측을 수행할 수 있다. 전자 부품 탑재 장치(M3)에 이들 기능을 부속시키는 경우에도 동일하다. 이 경우에는 전자 부품 탑재 장치(M3) 내에서, 인쇄 장치(M1)로부터 직접 반입된 기판(4)에 대하여 동일한 검사가 부품 탑재 동작에 앞서 실행된다.

전자 부품 실장 시스템은 상기와 같이 구성되어 있으며, 이하 전자 부품 실장 방법에 대하여 설명한다. 도 8의 흐름에 따라, 도 9와 도 10을 참조하여 설명한다. 상류측의 기판 공급부(도시하지 않음)로부터 공급되는 기판(4)은, 먼저 인쇄 장치(M1)에 반입되어 기판 지지부(11)에 지지된다. 기판(4)에는, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 위치 인식용의 인식 마크(4a)와 함께, 전자 부품의 실장점에 복수의 전자 부품 접합용의 전극(6)이 쌍을 이루어 형성되어 있다. 그리고 이들 개개의 전극(6)에 대하여, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 솔더 페이스트(5)가 인쇄된다(인쇄 공정)(ST1).

이어서, 기판(4)은 인쇄 검사 장치(M2)에 반입되어, 솔더 위치 검출이 수행된다(ST2). 즉, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이 기판(4)을 카메라(43)에 의해 촬상하여 화상 인식한다. 이에 의해, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 전극(6) 상에 인쇄된 솔더 페이스트(5)의 무게 중심 위치를 나타내는 위치 데이터(솔더 위치 데이터)가, 인식 마크(4a)를 기준으로 한 좌표값(xS(i), yS(i))으로서 각 실장점마다 출력된다(솔더 위치 검출 공정).

그리고 인식 결과는, 인쇄 검사 처리부(16)에 의해 검사 처리되고 인쇄 결과의 합격 여부 판정이 수행된다. 이와 함께, 솔더 위치 데이터는, 통신부(18) 및 통신 네트워크(2)를 통하여, 전자 부품 탑재 장치(M3) 및 탑재 상태 검사 장치(M4)에 피드포워드 데이터로서 송신된다(ST3). 송신된 솔더 위치 데이터는 탑재 데이터 기억부(36) 및 검사 데이터 기억부(50)에 기억된다. 이로 인해, 전자 부품 탑재 장치(M3)에 의한 부품 탑재 동작에서의 탑재 위치를 나타내는 제어 파라미터 및 탑재 상태 검사 장치(M4)에 의한 검사에서의 기준 부품 위치를 나타내는 검사 파라미터가, 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신된다.

다음으로, 솔더 인쇄 후의 기판(4)은 전자 부품 탑재 장치(M3)에 반입된다. 여기에서 솔더 위치 데이터에 기초하여 부품 탑재가 실행된다(ST4). 즉, 탑재 헤드(32)에 의해 부품 공급부로부터 전자 부품(7)을 픽업한다. 이 전자 부품(7)은 솔더 페이스트(5)가 인쇄된 기판(4)으로 이송되고, 전극(6) 상에 솔더 페이스트(5)를 통하여 탑재된다(탑재 공정). 이때, 테이블 구동부(34) 및 탑재 헤드 구동부(35)에 지령되는 제어 파라미터, 즉 기판(4)에서의 탑재 위치는 피드포워드된 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신되고 있으며, 전자 부품(7)은 인쇄된 솔더 페이스트(5)를 목표 위치로서 탑재된다.

다음으로, 전자 부품이 탑재된 기판(4)은 탑재 상태 검사 장치(M4)로 반송된다. 여기에서 전자 부품의 탑재 상태를 검사하기 위한 부품 탑재 위치 검출이 수행된다(ST5). 즉, 도 9(c)에 나타내는 바와 같이, 각 실장점마다 탑재된 전자 부품(7)의 무게 중심 위치를 나타내는 부품 탑재 위치를, 인식 마크(4a)를 기준으로 한 좌표값(xP(i), yP(i))으로서 검출된다. 이 위치 검출 결과는 부품 탑재 위치 데이터로서 출력된다(부품 탑재 위치 검출 공정). 그리고, 이 부품 탑재 위치 데이터를 검사 데이터 기억부(50)에 기억된 검사 파라미터(인쇄 검사 장치(M2)로부터 피드포워드된 솔더 위치 데이터)와 비교함으로써, 부품 탑재 위치가 OK인지 아닌지, 즉, 전자 부품(7)이 전극(6)에 인쇄된 솔더 페이스트(5)에 대하여 위치 어긋남 없이 탑재되었는지 여부가 판정된다(ST6).

여기에서, 부품 탑재 위치가 OK가 아니고, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이 전자 부품(7)이 솔더 페이스트(5)에 대하여 위치가 어긋나 있는 경우에는, 부품 탑재 위치 수정이 실행된다(부품 탑재 위치 수정 공정)(ST7). 즉, 위치 수정 헤드(42)를 목표 위치로부터 어긋나 있는 전자 부품(7)의 상방으로 이동시킨다. 이후, 노즐(42a)에 의해 전자 부품(7)을 흡착 지지되고, 전자 부품(7)의 위치가 솔더 위치 데이터에 기초하여 수정된다. 이로 인해, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(7)은 전극(6)에 인쇄된 솔더 페이스트(5)에 대하여 위치 어긋남 없이 탑재된 상태가 된다. 이후, 전자 부품(7)이 탑재된 기판(4)은 리플로우 장치(M5)에 반입되고, 여기에서 기판(4)을 가열함으로써 솔더 페이스트(5) 중의 솔더 성분이 용융하여, 전자 부품(7)이 전극(6)에 솔더 접합된다(솔더 접합 공정).

그리고 상술한 전자 부품 실장 방법에서는, 솔더 페이스트(5)가 인쇄된 기판(4)에 있어서, 기준 부품 위치로부터 허용 범위를 벗어나게 위치가 어긋나 있는 전자 부품(7)을 기준 부품 위치에 이동 탑재하여 위치를 수정하는 부품 탑재 위치 수정 공정을, 솔더 접합 공정에 앞서 실행하도록 하고 있다. 이로 인해, 전자 부 품(7)이 솔더 페이스트(5)에 올바르게 위치 맞춤된 상태에서 솔더의 리플로우가 수행된다. 부품 탑재 동작에서의 위치 오차 등에 의해 전자 부품(7)이 전극(6)에 대하여 상대적으로 위치가 어긋나 있는 경우에도, 용융 솔더의 셀프 얼라이먼트 효과에 의해, 전자 부품(7)이 전극(6)에 대하여 끌어당겨 짐으로써 올바르게 위치 맞춤 된다. 이에 의해, 위치 어긋남이 없는 정상적인 솔더 접합이 실현된다.

상기 설명한 바와 같이 본 실시예에 나타내는 전자 부품 실장 시스템에서는, 기판(4)의 전극(6)에 인쇄된 솔더 페이스트(5)의 위치를, 인쇄 검사 장치(M2)에 의해 검출된 솔더 위치 데이터로서, 하류측 장치에 피드포워드 데이터로 하여 송신하도록 하고 있다. 그리고 이 피드포워드 데이터에 기초하여, 전자 부품 탑재 장치(M3)에 의한 부품 탑재 동작에서의 제어 파라미터를 갱신하도록 한다. 또한, 탑재 상태 검사 장치(M4)에 의한 부품 탑재 상태 검사에서의 검사 파라미터를 갱신한다. 이로 인해, 각 공정에서 얻어진 검사 정보를 유효하고 적정하게 활용하여, 실장 정밀도 관리의 정밀화를 실현할 수 있다.

본 발명의 전자 부품 실장 시스템 및 탑재 상태 검사 장치, 그리고 전자 부품 실장 방법은, 각 공정에서 얻어진 검사 정보를 유효하고 적정하게 활용하여 실장 정밀도 관리의 정밀화를 실현할 수 있다는 효과를 갖는다. 전자 부품 실장 시스템 및 탑재 상태 검사 장치, 그리고 전자 부품 실장 방법은, 복수의 전자 부품 실장용 장치를 연결하여 구성되며 기판에 전자 부품을 솔더 접합에 의해 실장하여 실 장 기판을 제조하는 분야에 유용하다.

본 발명은, 2006년 4월 13일에 출원된 일본 특허 제2006-110675호를 우선권으로 하는 것으로서, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

Claims

복수의 전자 부품 실장용 장치를 서로 연결하여 구성되며 기판에 전자 부품을 솔더 접합에 의해 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템으로서,

상기 기판에 형성된 전자 부품 접합용의 전극에 솔더 페이스트를 인쇄하는 인쇄 장치와;

인쇄된 솔더 페이스트의 위치를 검출하고 상기 위치 검출 결과를 솔더 위치 데이터로서 출력하는 제1 검사 장치와;

부품 공급부로부터 탑재 헤드에 의해 전자 부품을 픽업하여 상기 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 탑재하는 전자 부품 탑재 장치와;

상기 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 탑재된 전자 부품의 위치를 검출하고 상기 위치 검출 결과를 부품 탑재 위치 데이터로서 출력하는 제2 검사 장치와;

상기 솔더를 가열 용융시켜 탑재된 전자 부품을 기판에 솔더 접합하는 솔더 접합 수단을 구비하고,

상기 전자 부품 탑재 장치에 의한 부품 탑재 동작에 있어서의 탑재 위치를 나타내는 제어 파라미터 및 상기 제2 검사 장치에 의한 검사에 있어서의 기준 부품 위치를 나타내는 검사 파라미터를 상기 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 시스템.
제1항에 있어서,

상기 기준 부품 위치로부터 허용 범위를 벗어나게 위치가 어긋나 있는 전자 부품을 상기 기준 부품 위치로 이동 탑재하여 위치를 수정하는 부품 탑재 위치 수정부를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 시스템.
제2항에 있어서,

상기 부품 탑재 위치 수정부는 상기 제2 검사 장치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 시스템.
제2항에 있어서,

상기 부품 탑재 위치 수정부는 상기 제2 검사 장치의 하류측에 연결된 독립적인 전자 부품 이동 탑재 장치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 시스템.
복수의 전자 부품 실장용 장치를 서로 연결하여 구성되며 기판에 전자 부품을 솔더 접합에 의해 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템에 설치된 탑재 상태 검사 장치에 있어서,

상기 기판에 형성된 전자 부품 접합용의 전극에 솔더 페이스트를 인쇄하는 인쇄 장치, 인쇄된 솔더 페이스트의 위치를 검출하고 상기 위치 검출 결과를 솔더 위치 데이터로서 출력하는 솔더 위치 검출 기능을 갖는 제1 검사 장치 및 부품 공 급부로부터 탑재 헤드에 의해 전자 부품을 픽업하여 상기 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 탑재하는 전자 부품 탑재 장치의 하류에 배치되고,

상기 솔더 페이스트가 인쇄된 기판에 탑재된 전자 부품의 위치를 검출하고 상기 위치 검출 결과를 부품 탑재 위치 데이터로서 출력하는 부품 탑재 위치 검출 기능을 가지며, 상기 부품 탑재 위치 검출 기능은 상기 인쇄 장치로부터 전송된 상기 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신되는 검사 파라미터를 이용하여 상기 전자 부품의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 탑재 상태 검사 장치.
제5항에 있어서,

상기 기준 부품 위치로부터 허용 범위를 벗어나게 위치가 어긋나 있는 전자 부품을 상기 기준 부품 위치로 이동 탑재하여 위치를 수정하는 부품 탑재 위치 수정부를 구비한 것을 특징으로 하는 탑재 상태 검사 장치.
복수의 전자 부품 실장용 장치를 서로 연결하여 구성된 전자 부품 실장 시스템에 의해 기판에 전자 부품을 솔더 접합에 의해 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 방법으로서,

인쇄 장치에 의해 상기 기판에 형성된 전자 부품 접합용의 전극에 솔더를 인쇄하는 인쇄 공정과;

상기 인쇄된 솔더의 위치를 제1 검사 장치에 의해 검출하고 상기 위치 검출 결과를 솔더 위치 데이터로서 출력하는 솔더 위치 검출 공정과;

부품 공급부로부터 전자 부품 탑재 장치의 탑재 헤드에 의해 전자 부품을 픽업하여 상기 솔더가 인쇄된 기판에 탑재하는 탑재 공정과;

상기 탑재된 전자 부품의 위치를 제2 검사 장치에 의해 검출하고 상기 위치 검출 결과를 부품 탑재 위치 데이터로서 출력하는 부품 탑재 위치 검출 공정과;

솔더 접합 수단에 의해 솔더를 가열 용융시킴으로써 상기 탑재된 전자 부품을 기판에 솔더 접합하는 솔더 접합 공정을 포함하고,

상기 전자 부품 탑재 장치에 의한 부품 탑재 동작에 있어서의 탑재 위치를 나타내는 제어 파라미터 및 상기 제2 검사 장치에 의한 검사에 있어서의 기준 부품 위치를 나타내는 검사 파라미터를 상기 솔더 위치 데이터에 기초하여 갱신하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.
제7항에 있어서,

솔더가 인쇄된 상기 기판에 있어서, 상기 솔더 접합 공정에 앞서, 상기 기준 부품 위치로부터 허용 범위를 벗어나게 위치가 어긋나 있는 전자 부품을 상기 기준 부품 위치로 이동 탑재하여 위치를 수정하는 부품 탑재 위치 수정 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.