KR20120039560A - 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법 - Google Patents

전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법 Download PDF

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KR20120039560A
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겐이치 가이다
히데키 스미
마사히로 기하라
겐이치로 이시모토
노보루 히가시
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파나소닉 주식회사
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Abstract

본 발명은, 검사 결과를 정확하게 반영시킨 적정한 부품 실장 작업을 가능하게 하여, 불량 발생율의 저감과 작업 효율의 향상을 양립시킬 수 있는 전자 부품 실장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따르면, 기판을 검사하여 불량 항목의 유무를 검출하는 외관 검사부와, 검사가 종료된 기판에 대하여 할당된 탑재 대상 부품을 이송 탑재하는 부품 탑재부가 일체로 설치된 전자 부품 실장 장치에 있어서, 불량 항목의 검출 결과에 기초하여 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부를 판정하는 탑재 가부 판정 처리부(28d)를 구비하고, 탑재 가부 판정 처리에 있어서 미리 설정해 놓은 검출 결과의 불량 패턴에 기초하여 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작 실행 가부를 자동 판정한다.

Description

전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법{DEVICE AND METHOD FOR MOUNTING ELECTRONIC COMPONENTS}
본 발명은, 상류측 장치로부터 반입된 기판의 상태를 검사한 결과에 기초하여 그 기판에 전자 부품을 실장하는 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법에 관한 것이다.
전자 부품을 기판에 실장하는 전자 부품 실장 라인은 복수의 전자 부품 실장 장치를 연결하여 구성되며, 실장 대상 기판이 각 전자 부품 실장 장치를 상류측에서부터 하류측으로 통과함으로써 기판에는 순차적으로 전자 부품이 탑재된다. 부품 탑재 후의 기판은 땜납 접합을 위해 리플로우 장치에 보내지는데, 기판 종류에 따라서는, 땜납 접합에 앞서서 실장이 끝난 기판에 대하여 외관 검사를 필요로 한다. 이 외관 검사는 기판 상의 전자 부품을 촬상함으로써 행해지기 때문에, 쉴드 케이스나 스택 부품 등으로 기탑재(旣搭載) 부품의 위쪽을 덮어 새롭게 전자 부품을 탑재하는 경우에는, 새로운 전자 부품을 탑재하기 전에 기탑재 부품을 대상으로 하는 외관 검사를 실행할 필요가 있다.
이 때문에, 쉴드 케이스나 스택 부품 등으로 덮이는 전자 부품 중에 외관 검사를 필수로 하는 전자 부품이 존재하는 경우에는, 이들 부품을 탑재하는 전자 부품 실장 장치의 상류에, 외관 검사를 위한 검사 장치를 배치하기도 한다(특허문헌 1 참조). 이 특허문헌에서 개시하는 선행기술 예에 있어서는, 쉴드 케이스를 실장하는 전자 부품 실장 장치(MD)의 상류에 검사 장치(MC)를 배치하는 구성으로 되어 있다.
일본 특허 공개 제2005-5290호 공보
그러나, 전술한 선행기술 예와 같이, 전자 부품 실장 장치의 상류에 검사 장치를 배치하는 구성예에서는, 다음과 같은 문제점이 발생한다. 즉, 검사 장치에서 부품 탑재 상태가 양호하다고 판정된 기판은 하류의 전자 부품 실장 장치로 반송되는데, 이 반송 과정에 있어서 기탑재 부품은 반드시 정상적인 상태를 유지한다고는 할 수 없으며, 반송 중이나 라인 대기 중에 전달되는 진동 등에 의해서 부품의 위치가 어긋나는 경우가 있다.
즉, 검사에서는 부품 탑재 상태가 양호하다고 판정되었더라도, 하류측의 전자 부품 실장 장치에 있어서 쉴드 케이스나 스택 부품을 중첩 탑재하는 시점에서는, 기탑재 부품의 상태가 반드시 정상적인 상태라고는 할 수 없다. 이 때문에, 기탑재 부품이 정상적이지 않은 상태 그대로, 쉴드 케이스나 스택 부품을 중첩 탑재하는 사태가 생겨, 결과적으로 실장 불량을 초래하는 경우가 있었다. 또한, 이러한 사태를 피하려면, 상류측의 검사 장치에서 불량이라고 판정된 기판을 실장 라인으로부터 취출하고, 검사 결과를 참조하면서 오프라인으로 리페어 작업을 행할 필요가 있었다. 이와 같이, 종래의 전자 부품 실장 라인에 있어서는, 검사 결과를 정확하게 반영시킨 적정한 부품 실장 작업을 효율적으로 실행하기가 어려워, 불량 발생율의 저감과 작업 효율의 향상을 양립시킬 것이 요구되고 있었다.
그래서 본 발명은, 검사 결과를 정확하게 반영시킨 적정한 부품 실장 작업을 가능하게 하여, 불량 발생율의 저감과 작업 효율의 향상을 양립시킬 수 있는 전자 부품 실장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전자 부품 실장 장치는, 기판의 상태를 검사한 결과에 기초하여 그 기판에 전자 부품을 실장하는 전자 부품 실장 장치로서, 상기 기판을 반송하고 소정의 작업 위치에 위치 결정하여 유지하는 기판 반송 기구와, 상기 작업 위치에 위치 결정된 기판을 촬상하여 얻어진 촬상 데이터를 인식 처리한 인식 처리 결과를 미리 설정해 놓은 불량 검출 기준과 대조함으로써, 그 기판에 있어서의 불량 항목의 유무를 검출하고 검출 결과를 출력하는 외관 검사부와, 상기 작업 위치에 위치 결정되어 상기 외관 검사부에 의한 검사가 종료된 기판에 대하여, 그 전자 부품 실장 장치에 할당된 전자 부품인 탑재 대상 부품을 이송 탑재하는 부품 탑재부와, 상기 검출 결과에 기초하여 상기 부품 탑재부에 의한 상기 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부(可否)를 판정하는 탑재 가부 판정 처리부를 구비하고, 상기 불량 항목은, 상기 기판에 탑재된 기탑재 전자 부품 중 적어도 어느 하나의 전자 부품의 상측을 적어도 부분적으로 덮어 상기 탑재 대상 부품을 탑재하는 경우에 있어서, 상기 탑재 대상 부품에 의해서 덮이는 피복 부품 이외의 원래 탑재되어 있어야 하는 전자 부품이 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우로서, 그 전자 부품을 후속 공정에서 보충 탑재하거나 혹은 위치 수정하는 동작이 상기 탑재 대상 부품을 탑재함으로써 방해받지 않는 경우에 해당하는 제1 불량 패턴과, 상기 기탑재의 전자 부품 중 상기 피복 부품의 적어도 어느 하나가 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우에 해당하는 제2 불량 패턴과, 상기 탑재 대상 부품의 탑재 동작을 방해하는 이물(異物)이 존재하는 경우에 해당하는 제3 불량 패턴을 포함하고, 상기 탑재 가부 판정부는, 상기 제1 불량 패턴이 검출된 경우에는, 상기 부품 탑재부에 의한 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 가능하다고 판정하며, 상기 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 검출된 경우에는, 상기 부품 탑재부에 의한 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정한다.
본 발명의 전자 부품 실장 방법은, 기판의 상태를 검사한 결과에 기초하여 그 기판에 전자 부품을 실장하는 전자 부품 실장 방법으로서, 상기 기판을 반송하고 소정의 작업 위치에 위치 결정하여 유지하는 기판 반송 공정과, 상기 작업 위치에 위치 결정된 기판을 촬상하여 얻어진 촬상 데이터를 인식 처리한 인식 처리 결과를 미리 설정해 놓은 불량 검출 기준과 대조함으로써, 그 기판에 있어서의 불량 항목의 유무를 검출하고 검출 결과를 출력하는 외관 검사 공정과, 상기 작업 위치에 위치 결정되어 상기 외관 검사 공정에 있어서의 검사가 종료된 기판에 대하여, 그 전자 부품 실장 장치에 탑재 대상으로서 할당된 전자 부품인 탑재 대상 부품을 이송 탑재하는 부품 탑재 공정과, 상기 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부를, 상기 검출 결과에 기초하여 상기 부품 탑재 공정에 앞서서 판정하는 탑재 가부 판정 공정을 포함하고, 상기 불량 항목은, 상기 기판에 탑재된 기탑재의 전자 부품 중 적어도 어느 하나의 전자 부품의 상측을 적어도 부분적으로 덮어 상기 탑재 대상 부품을 탑재하는 경우에 있어서, 상기 탑재 대상 부품에 의해서 덮이는 피복 부품 이외의 원래 탑재되어 있어야 하는 전자 부품이 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우로서, 그 전자 부품을 후속 공정에서 보충 탑재하거나 혹은 위치 수정하는 동작이 상기 탑재 대상 부품을 탑재함으로써 방해받지 않는 경우에 해당하는 제1 불량 패턴과, 상기 기탑재 전자 부품 중 상기 피복 부품의 적어도 어느 하나가 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우에 해당하는 제2 불량 패턴과, 상기 탑재 대상 부품의 탑재 동작을 방해하는 이물이 존재하는 경우에 해당하는 제3 불량 패턴을 포함하고, 상기 탑재 가부 판정 공정에 있어서, 상기 제1 불량 패턴이 검출된 경우에는, 상기 부품 탑재 공정에 있어서의 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 가능하다고 판정하며, 상기 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 검출된 경우에는, 상기 부품 탑재 공정에 있어서의 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정한다.
본 발명에 따르면, 작업 위치에 위치 결정된 기판을 촬상하여 그 기판에 있어서의 불량 항목의 유무를 검출하고 검출 결과를 출력하는 외관 검사부와, 외관 검사부에 의한 검사가 종료된 기판에 대하여 그 전자 부품 실장 장치에 할당된 탑재 대상 부품을 이송 탑재하는 부품 탑재부와, 검출 결과에 기초하여 부품 탑재부에 의한 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부를 판정하는 탑재 가부 판정 처리부를 구비하여, 미리 설정해 놓은 검출 결과의 불량 패턴에 기초하여 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작 실행 가부를 자동 판정함으로써, 검사 결과를 정확하게 반영시킨 적정한 부품 실장 작업이 가능해지고, 불량 발생율의 저감과 작업 효율의 향상을 양립시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 전자 부품 실장 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 전자 부품 실장 장치의 평면도이다.
도 3의 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시형태의 전자 부품 실장 장치에 있어서 실장 대상이 되는 기판의 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 전자 부품 실장 장치의 제어계의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 5의 (a), (b), (c)는 본 발명의 일 실시형태의 전자 부품 실장 방법에 있어서의 불량 패턴의 설명도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 전자 부품 실장 방법에 있어서의 부품 탑재처리의 흐름도이다.
이어서 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 및 도 2에 있어서, 전자 부품 실장 장치(1)는, 스크린 인쇄 장치, 전자 부품 실장 장치 등의 복수의 장치를 연결한 전자 부품 실장 라인을 구성하는 것으로, 상류측 장치인 다른 전자 부품 실장 장치로부터 전달된 기판의 상태를 검사한 결과에 기초하여, 그 기판에 전자 부품을 실장하는 기능을 갖는 것이다. 전자 부품 실장 장치(1)에는, 상류측 장치에 의해서 이미 부품이 탑재된 상태의 기판(3)이 전달되는 경우도 있고, 부품 미탑재의 기판이 전달되는 경우도 있다.
전자 부품 실장 장치(1)는, 커버 부재(1b) 내부의 베이스(1a) 상에, 기판 반송 기구로서의 반송 컨베이어(2)를 구비하고 있다. 반송 컨베이어(2)는, 전달된 기판(3)을 일정한 수평 방향[화살표 a 방향(X 방향)]으로 반송하고, 소정의 작업 위치에 위치 결정하여 유지한다. 반송 컨베이어(2)의 앞쪽(도 2에 있어서 하측)에는, 외관 검사부(A)가, 안쪽(도 2에 있어서 상측)에는 부품 탑재부(B)가 각각 배치되어 있다. 외관 검사부(A)는, 반송 컨베이어(2)에 있어서 작업 위치에 위치 결정된 기판(3)을 촬상하여 얻어진 촬상 데이터를 인식 처리한 인식 처리 결과를 미리 설정해 놓은 불량 검출 기준과 대조함으로써, 그 기판(3)에 있어서의 불량 항목의 유무를 검출하고 검출 결과를 출력하는 기능을 갖고 있다. 또한, 부품 탑재부(B)는 반송 컨베이어(2)에 있어서 작업 위치에 위치 결정되어 외관 검사부(A)에 의한 검사가 종료된 기판(3)에 대하여, 그 전자 부품 실장 장치(1)에 탑재 대상으로서 할당된 전자 부품인 탑재 대상 부품을 이송 탑재하는 기능을 갖고 있다.
이하, 외관 검사부(A), 부품 탑재부(B)의 구체적인 구성을 설명한다. 반송 컨베이어(2)의 위쪽에는 반송 컨베이어(2)에 의한 기판(3)의 반송 방향(X축 방향)과 수평으로 직교하는 방향(Y축 방향)으로 연장되는 Y축 테이블(5)이 설치되어 있다. Y축 테이블(5)에는 2개의 Y축 슬라이더(6A, 6B)가 Y축 테이블(5)을 따라서(즉, Y축 방향으로) 이동 가능하게 설치되어 있고, 각 Y축 슬라이더(6A, 6B)에는, X축 방향으로 연장되는 X축 테이블(7A, 7B)의 일단이 부착되어 있다. 각 X축 테이블(7A, 7B)에는 X축 방향으로 이동이 자유로운 이동 스테이지(8)가 설치되어 있다.
외관 검사부(A)를 구성하는 X축 테이블(7A)에는, 촬상 시야를 아래쪽으로 향한 자세의 인식 카메라(11)를 구비한 카메라 헤드(12)가 이동 스테이지(8)를 통해 장착되어 있다. Y축 테이블(5) 및 X축 테이블(7A)은 인식 카메라(11)를 수평 방향으로 이동시키는 카메라 이동 기구(23)(도 4 참조)를 구성한다. 카메라 이동 기구(23)를 구동함으로써, 상류측 장치로부터 반송 컨베이어(2)에 반입되어 작업 위치에 위치 결정된 기판(3)의 위쪽의 임의 위치로 인식 카메라(11)를 이동시켜, 기판(3)을 위쪽으로부터 촬상할 수 있다. 그리고 촬상 결과를 인식 처리부(28a)(도 4 참조)에 의해 인식 처리함으로써, 기판(3)에 있어서의 전자 부품의 탑재 상태가 검출된다.
부품 탑재부(B)를 구성하는 X축 테이블(7B)에는, 복수의 흡착 노즐(9)을 구비한 탑재 헤드(10)가 이동 스테이지(8)를 통해 장착되어 있다. Y축 테이블(5), X축 테이블(7B) 및 탑재 헤드(10)는 부품을 기판(3)에 탑재하는 부품 탑재 기구(24)(도 4 참조)를 구성한다. 부품 탑재 기구(24)를 구동함으로써, 부품 탑재부(B)의 측방에 배치된 부품 공급부(4)로부터 탑재 헤드(10)에 의해서 부품(P)(도 1 참조)을 취출하여, 외관 검사부(A)에 의한 검사가 종료된 기판(3)에 탑재한다. 탑재 헤드(10)에는, 기판 인식 카메라(14)가 일체로 설치되어 있으며, 탑재 헤드(10)와 함께 기판(3) 상으로 이동한 기판 인식 카메라(14)는 기판(3)의 부품 탑재 위치를 인식한다. 또한, 부품 공급부(4)와 반송 컨베이어(2) 사이의 탑재 헤드의 이동 경로에는, 부품 인식 카메라(15)가 배치되어 있다. 부품 인식 카메라(15)는 흡착 노즐(9)에 흡착 유지된 상태의 부품(P)을 인식한다.
부품 공급부(4)에는, 칩 부품 등 캐리어 테이프에 유지된 비교적 소형의 부품을 공급하는 테이프 피더(13)나, 기판(3)에 있어서 앞의 공정에서 이미 탑재된 부품을 덮어 탑재되는 쉴드 케이스 등의 대형의 부품을 트레이에 수용된 상태로 공급하는 트레이 피더(도시 생략) 등이 배치된다. 본 실시형태에 있어서는, 전자 부품 실장 장치(1)에 할당된 탑재 대상 부품이, 쉴드 케이스[도 3에 도시하는 쉴드 케이스(32A, 32B) 참조]인 경우의 예를 나타내고 있다.
도 1 및 도 2에 있어서, 커버 부재(1b)에는 디스플레이(19) 및 입력부(20)를 구비한 조작 패널(21)이 설치되어 있다. 디스플레이(19)에는, 외관 검사부(A)에 의한 검사 결과 및 이 검사 결과에 기초하여 부품 탑재부(B)에 의한 부품 탑재가 가능한지 여부를 판정한 판정 결과 등이 표시된다. 그리고 전자 부품 실장 장치(1)의 오퍼레이터는, 디스플레이(19)에 표시되는 화상을 보면서, 입력부(20)로부터 소요(所要)의 입력 조작을 할 수 있게 되어 있다.
여기서 도 3을 참조하여, 전자 부품 실장 장치(1)에 의한 작업 대상이 되는 기판(3)에 대해서 설명한다. 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 기판(3)은, 1장에 동일한 개편(個片) 기판(30)을 여러 장(여기서는 4장) 집합시킨 다면취(多面取) 기판이다. 전자 부품 실장 장치(1)에 있어서는, 각각의 개편 기판(30)에 대하여 동일한 작업이 실행된다.
도 3의 (b)는 상기 전자 부품 실장 장치(1)에서 실행되는 작업 내용을 나타내고 있다. 도 3의 (b)의 (i)는 전자 부품 실장 장치(1)에 반입된 상태에 있어서의 개편 기판(30)을 나타내고 있으며, 개편 기판(30)에 있어서 쇄선 프레임으로 나타내는 쉴드 영역(30a, 30b)은, 전자 부품 실장 장치(1)에서 쉴드 케이스(32A, 32B)가 탑재되는 탑재 부위로 된다. 앞의 공정인 상류측 장치에 있어서, 쉴드 영역(30a, 30b)에는, 각각 복수의 기탑재 부품(31A, 31B)이 탑재되고, 개편 기판(30)에 있어서 쉴드 영역(30a, 30b) 이외의 범위에는, 복수의 기탑재 부품(31C)이 탑재되어 있다.
그리고 이 상태의 개편 기판(30)이 외관 검사부(A)에 의한 검사 대상이 되고, 이 검사 결과에 기초하여 부품 탑재부(B)에 의한 부품 탑재가 실행된다. 즉, 도 3의 (b)의 (ⅱ)에 도시하는 바와 같이, 쉴드 영역(30a, 30b)에 있어서의 기탑재 부품(31A, 31B)의 탑재 상태에 불량이 검출되지 않는 경우에는, 쉴드 영역(30a, 30b)에 대응하는 위치에, 쉴드 케이스(32A, 32B)가 탑재된다. 이에 따라, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 기탑재 부품(31A, 31B)은, 뒤에서 탑재된 쉴드 케이스(32A, 32B)에 의해서 덮인 상태가 된다. 그리고 기탑재 부품(31C)은, 개편 기판(30)에 있어서 상측을 덮지 않고 노출된 채로 되어 있다.
이어서 도 4를 참조하여 제어계의 구성을 설명한다. 도 4에 있어서, 전자 부품 실장 장치(1)에 의한 작업 동작은, 기억부(25)에 기억된 각종 데이터에 기초하여, 제어부(28)가 카메라 이동 기구(23), 부품 탑재 기구(24), 인식 카메라(11)를 제어함으로써 실행된다.
기억부(25)는, 기탑재 부품 데이터(26a), 탑재 대상 부품 데이터(26b)를 포함하는 부품 데이터(26) 및 위치 어긋남 임계치 데이터(27a), 불량 패턴 데이터(27b)를 포함하는 불량 검출 기준 데이터(27)를 기억하고 있다. 기탑재 부품 데이터(26a)는, 전자 부품 실장 장치(1)에 전달된 상태에 있어서 기판(3)에 상류측 장치에 의해서 이미 탑재되어 있는 부품을 나타내는 데이터이다. 탑재 대상 부품 데이터(26b)는, 상기 전자 부품 실장 장치(1)에 할당된 탑재 대상이 되는 부품을 특정하는 데이터이며, 이 탑재 대상 부품 데이터(26b)에 기초하여 부품 탑재 기구(24)에 의한 기판(3)에의 부품 탑재가 실행된다.
불량 검출 기준 데이터(27)는, 외관 검사부(A)에 의한 탑재 상태의 불량 검출에 이용되는 데이터이다. 즉, 위치 어긋남 임계치 데이터(27a)는 화상 인식에 의해 검출된 부품의 정규 위치로부터의 위치 어긋남량의 허용치를 규정한다. 불량 패턴 데이터(27b)는, 기판(3)의 각 개편 기판(30)에 있어서 상정되는 불량 발생의 양태를 패턴화하여 규정한다.
여기서, 도 5를 참조하여 불량 패턴 데이터(27b)에 규정되는 불량 패턴의 예에 관해서 설명한다. 본 실시형태에 나타내는 전자 부품 실장 장치(1)에 있어서는, 탑재 대상 부품이 쉴드 케이스(32A, 32B)이며, 상류측 장치에 의해서 기판(3)에 탑재된 기탑재 부품(31A, 31B)을 덮는 형태로 탑재되는 경우에 대해서 발생하는 불량 패턴을 나타내고 있다. 한편, 여기서 규정하는 불량 패턴은, 쉴드 케이스(32A, 32B)와 같이 기탑재의 전자 부품을 완전히 덮는 경우뿐만 아니라, 기탑재 전자 부품 중 적어도 어느 하나의 전자 부품의 상측을, 적어도 부분적으로 덮어 탑재하는 경우에 있어서도 적용할 수 있다.
우선 도 5의 (a)는, 개편 기판(30)에 있어서 쉴드 영역(30a, 30b) 내에는 각각 기탑재 부품(31A, 31B)이 정상적으로 탑재되어 있고 불량은 검출되지 않았지만, 쉴드 영역(30a, 30b) 이외의 범위에 탑재되어 있어야 하는 기탑재 부품(31C)에 대해서 불량이 검출된 상태를 나타내고 있다. 여기서는 2 종류의 불량 예를 2개의 기탑재 부품(31C)(1), (2)에 관해서 예시하고 있으며, 기탑재 부품(31C)(1)에 대해서는, 원래 탑재되어 있어야 하는 부품이 앞의 공정에 있어서의 탑재 미스에 의해서 존재하지 않는 예가 나타내어져 있고, 기탑재 부품(31C)(2)에 대해서는, 탑재는 되어 있지만 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 예가 나타내어져 있다. 이러한 불량이 검출된 경우에는, 기탑재 부품(31C)을 후속 공정에서 보충 탑재하거나 혹은 위치 수정함으로써 정상적인 개편 기판(30)을 완성시킬 수 있으므로, 부품 탑재부(B)에 의해서 쉴드 케이스(32A, 32B)를 탑재하더라도 지장은 없다.
즉, 도 5의 (a)에 도시하는 불량 패턴은, 탑재 대상 부품인 쉴드 케이스(32A, 32B)에 의해서 덮이는 피복 부품인 기탑재 부품(31A, 31B) 이외의, 원래 탑재되어 있어야 하는 기탑재 부품(31C)이 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우로서, 기탑재 부품(31C)을 후속 공정에서 보충 탑재하거나 혹은 위치 수정하는 동작이 쉴드 케이스(32A, 32B)를 탑재함으로써 방해받지 않는 경우에 해당하는 제1 불량 패턴으로 되어 있다.
이어서 도 5의 (b)에는, 쉴드 영역(30a) 내에 있어서 원래 탑재되어 있어야 하는 기탑재 부품(31A)이 앞의 공정에 있어서의 탑재 미스에 의해서 존재하지 않는 예가 나타내어져 있고, 쉴드 영역(30b) 내에 있어서 기탑재 부품(31B)이 탑재는 되어 있지만, 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 예가 나타내어져 있다. 즉, 도 5의 (b)에 도시하는 불량 패턴은, 기탑재의 전자 부품 중 피복 부품인 기탑재 부품(31A, 31B)의 적어도 어느 하나가 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우에 해당하는 제2 불량 패턴으로 되어 있다. 이 제2 불량 패턴에 있어서는, 이대로 쉴드 케이스(32A, 32B)를 탑재해 버리면, 후속 공정에서 기탑재 부품(31A)의 보충 탑재나 기탑재 부품(31B)의 위치 수정을 하는 것이 불가능하기 때문에, 부품 탑재부(B)에 의해서 쉴드 케이스(32A, 32B)를 탑재할 수 없다.
또한 도 5의 (c)는 쉴드 영역(30b)에 있어서, 쉴드 케이스(32B)가 탑재되는 부위에, 쉴드 케이스(32B)의 탑재 동작을 방해하는 어떠한 이물(33)이 검출된 예를 나타내고 있다. 즉, 도 5의 (c)에 도시하는 불량 패턴은, 탑재 대상 부품인 쉴드 케이스(32B)의 탑재 동작을 방해하는 이물(33)이 존재하는 경우에 해당하는 제3 불량 패턴으로 되어 있다. 이 제3 불량 패턴에 있어서는, 쉴드 케이스(32B)의 정상적인 탑재 동작이 저해되기 때문에, 부품 탑재부(B)에 의해서 쉴드 케이스(32B)를 탑재할 수 없다.
한편 도 5에 도시하는 제1?제3 불량 패턴은 상류측 장치에 의해서 미리 탑재된 기탑재 부품을 갖는 기판(3)에, 기탑재 부품을 덮는 양태로 탑재 대상 부품을 탑재하는 실장 형태에 있어서, 외관 검사부(A)에 의해서 검출되는 불량 항목을 예시하는 것이다. 따라서, 기탑재 부품 및 탑재 대상 부품의 종류에 따라서는, 전술한 3가지의 불량 패턴 이외에도 여러 가지 불량 패턴을 상정할 수 있으며, 각각의 불량 패턴에 대해서, 미리 탑재 동작 실행 가부의 판정 기준을 설정할 수 있다. 예를 들면, 기탑재 부품 및 탑재 대상 부품이 모두 BGA 등의 반도체 장치이며, 상류측 장치에 의해서 미리 탑재된 반도체 장치의 위에 전자 부품 실장 장치(1)에 의해 같은 반도체 장치를 중첩 탑재하는 소위 스택 실장인 경우에는, 기탑재의 하단의 반도체 장치가 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있거나, 하단의 반도체 장치에 있어서 상단의 반도체 장치가 접속되는 접속 부위에 이물이 검출된 경우 등에는, 탑재 대상 부품에 대해서 탑재 동작 실행 불가가 되도록 판정 기준이 설정된다.
제어부(28)는, 인식 처리부(28a), 불량 검출 처리부(28b), 불량 패턴 판정 처리부(28c), 탑재 가부 판정 처리부(28d), 탑재 제어 처리부(28e)로 구성된다. 인식 처리부(28a)는, 인식 카메라(11)에 의해서 기판(3)을 촬상한 촬상 결과를 화상 인식 처리함으로써, 기판(3)의 각 개편 기판(30)에 있어서의 부품의 유무나 정규 위치로부터의 위치 어긋남을 검출한다. 불량 검출 처리부(28b)는 인식 처리부(28a)에 의한 인식 처리 결과에 기초하여, 위치 어긋남 임계치 데이터(27a)를 참조해 불량 항목이 존재하는지 여부를 검출한다. 불량 패턴 판정 처리부(28c)는, 불량 검출 처리부(28b)에 의해서 검출된 불량 항목이, 불량 패턴 데이터(27b)에서 규정하는 어떤 불량 패턴에 해당하는지를 판정한다.
탑재 가부 판정 처리부(28d)는, 불량 패턴 판정 처리부(28c)에 의해서 판정된 불량 패턴에 기초하여, 상기 탑재 대상 부품을 기판(3)에 탑재하는 것의 가부를 판정한다. 즉, 탑재 가부 판정 처리부(28d)는, 불량 검출 처리부(28b)에 의한 검출 결과에 기초하여 부품 탑재부(B)에 의한 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부를 판정한다. 탑재 제어 처리부(28e)는, 탑재 가부 판정 처리부(28d)에 의한 판정 결과에 기초하여 부품 탑재 기구(24)에 상기 탑재 대상 부품을 기판(3)에 탑재하는 동작을 실행시킨다.
이어서 도 6을 참조하여, 전자 부품 실장 장치(1)에 의해서 기판(3)에 부품[여기서는 쉴드 케이스(32A, 32B)]을 탑재하는 전자 부품 탑재 처리 흐름에 관해서 설명한다. 여기서는, 전자 부품 실장 라인을 구성하는 상류측 장치로부터 전달된 기판(3)의 상태를 검사한 결과에 기초하여, 상기 기판(3)에 전자 부품 실장 장치(1)에 할당된 탑재 대상 부품, 즉 쉴드 케이스(32A, 32B)를 실장하는 처리가 행해진다.
도 6에 있어서, 우선 기판 반입 공정이 실행된다(ST1). 즉, 전달된 기판(3)을 반송 컨베이어(2)에 의해서 반송하고 소정의 작업 위치에 위치 결정하여 유지한다. 한편, 부품 미탑재의 기판(3)이 전달되는 경우에는, 여기서 부품 탑재 공정이 실행된다. 이어서, 외관 검사 공정이 실행된다(ST2). 즉, 반송 컨베이어(2)에 있어서 작업 위치에 위치 결정된 기판(3)을 인식 카메라(11)에 의해서 촬상하여 얻어진 촬상 데이터를 인식 처리부(28a)에 의해서 인식 처리한다. 그리고 인식 처리 결과를, 미리 설정하여 기억부(25)에 불량 검출 기준 데이터(27)로서 기억해 놓은 불량 검출 기준과 대조함으로써, 상기 기판(3)에 있어서의 기탑재 부품에 관한 불량 항목의 유무를 검출하고 검출 결과를 출력한다.
이어서, 탑재 가부 판정 공정이 실행된다(ST3). 즉, 외관 검사 공정에 있어서의 불량 항목의 검출 결과에 기초하여, 쉴드 케이스(32A, 32B)의 탑재 동작 실행 가부를 개별적으로 판정한다. 여기서는, 제1 불량 패턴이 검출된 경우에는, 부품 탑재 공정에 있어서의 탑재 대상 부품인 쉴드 케이스(32A, 32B)에 관한 탑재 동작의 실행이 가능하다고 판정하고, 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 검출된 경우에는, 쉴드 케이스(32A, 32B) 중 그 불량 패턴에 대응하는 것에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정한다.
이어서, 반송 컨베이어(2)에 있어서 작업 위치에 위치 결정되고 외관 검사 공정에 있어서의 검사가 종료된 기판에 대하여 부품 탑재 공정이 실행된다(ST4). 즉, 부품 탑재 공정에 앞서서 실행되는 탑재 가부 판정 공정에 있어서의 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부 판정에 따라서, 부품 탑재부(B)에 의해 쉴드 케이스(32A, 32B)를 이송 탑재한다. 그리고 부품 탑재 공정이 실행된 후의 기판(3)은, 상기 전자 부품 실장 장치(1)로부터 반출된다(기판 반출 공정)(ST5). 이에 따라, 기판(3)을 대상으로 한 전자 부품 탑재 처리의 1 사이클이 종료된다.
상기 전자 부품 탑재 처리에 있어서는, 작업 대상이 되는 기판(3)은 반송 컨베이어(2)에 설정된 작업 위치에 유지된 상태를 유지하고, 이 상태의 기판(3)에 대하여, 외관 검사부(A) 및 부품 탑재부(B)에 의해 각각 외관 검사 및 부품 탑재가 실행된다. 따라서, 전자 부품 실장 장치의 상류에 검사 장치를 배치하는 구성의 선행기술 예에 있어서 발생하고 있었던 문제점, 즉 검사 장치에 있어서 부품 탑재 상태가 양호하다고 판정된 기판이 하류로 반송되는 반송 과정에서 진동 등에 의해서 부품의 위치가 어긋나, 하류측의 전자 부품 실장 장치에 있어서 기탑재 부품이 정상적이지 않은 상태 그대로 탑재 대상 부품을 중첩 탑재하여 실장 불량을 초래하는 사태를 완전히 배제하는 것이 가능하게 되고 있다.
또한 본 실시형태에 있어서는, 외관 검사부(A)에 의한 불량 항목의 검출 결과에 기초하여 부품 탑재부(B)에 의한 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부를 판정하는 탑재 가부 판정 처리부(28d)를 구비하고, 탑재 가부 판정 처리에 있어서 미리 설정해 놓은 검출 결과의 불량 패턴에 기초하여 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작 실행 가부를 자동 판정하도록 하고 있다. 이에 따라, 검사 결과를 정확하게 반영시킨 적정한 부품 실장 작업이 가능해지고, 불량 발생율의 저감과 작업 효율의 향상을 양립시킬 수 있다.
한편 상기 실시형태에 있어서는, 외관 검사부(A)에 의한 불량 항목의 검출 결과에 기초한 탑재 가부 판정을, 개별의 탑재 대상 부품마다 행하는 예를 나타내고 있지만, 대상이 되는 기판(3)이, 복수의 개편 기판(30)이 집합된 다면취 기판인 경우에는, 탑재 가부 판정 공정에 있어서, 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 적어도 하나 검출된 경우에는, 상기 불량 패턴이 검출된 개편 기판(30)을 대상으로 하는 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정하여, 상기 개편 기판(30)을 탑재 동작의 대상으로부터 제외하도록 하더라도 좋다. 또한, 탑재 가부 판정 공정에 있어서, 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 적어도 하나 검출된 경우에는, 상기 불량 패턴이 검출된 기판(3)의 전체 범위를 대상으로 하는 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정하여, 상기 기판(3) 전체를 탑재 동작의 대상으로부터 제외하도록 하더라도 좋다.
본 출원은 2009년 6월 29일 출원의 일본 특허 출원(특원 제2009-153379호)에 기초한 것으로, 그 내용은 본원에 참조로서 인용되고 있다.
산업상 이용가능성
본 발명의 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법은, 검사 결과를 정확하게 반영시킨 적정한 부품 실장 작업을 가능하게 하여, 불량 발생율의 저감과 작업 효율의 향상을 양립시킬 수 있다고 하는 효과를 갖고, 복수의 전자 부품 실장 장치를 연결하여 구성된 전자 부품 실장 라인에 의해서 기판에 전자 부품을 실장하는 분야에서 유용하다.
1 : 전자 부품 실장 장치 2 : 반송 컨베이어
3 : 기판 4 : 부품 공급부
10 : 탑재 헤드 11 : 인식 카메라
A : 외관 검사부 B : 부품 탑재부
30 : 개편 기판 30a, 30b : 쉴드 영역
31A, 31B, 31C : 기탑재 부품 32A, 32B : 쉴드 케이스
33 : 이물

Claims (4)

  1. 기판의 상태를 검사한 결과에 기초하여 상기 기판에 전자 부품을 실장하는 전자 부품 실장 장치로서,
    상기 기판을 반송하고 정해진 작업 위치에 위치 결정하여 유지하는 기판 반송 기구와, 상기 작업 위치에 위치 결정된 기판을 촬상하여 얻어진 촬상 데이터를 인식 처리한 인식 처리 결과를 미리 설정해 놓은 불량 검출 기준과 대조함으로써, 상기 기판에 있어서의 불량 항목의 유무를 검출하고 검출 결과를 출력하는 외관 검사부와, 상기 작업 위치에 위치 결정되어 상기 외관 검사부에 의한 검사가 종료된 기판에 대하여, 해당 전자 부품 실장 장치에 할당된 전자 부품인 탑재 대상 부품을 이송 탑재하는 부품 탑재부와, 상기 검출 결과에 기초하여 상기 부품 탑재부에 의한 상기 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부를 판정하는 탑재 가부 판정부를 구비하고,
    상기 불량 항목은, 상기 기판에 탑재된 기탑재(旣搭載)의 전자 부품 중 적어도 어느 하나의 전자 부품의 상측을 적어도 부분적으로 덮어 상기 탑재 대상 부품을 탑재하는 경우에 있어서, 상기 탑재 대상 부품에 의해서 덮이는 피복 부품 이외의 원래 탑재되어 있어야 하는 전자 부품이 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우로서, 그 전자 부품을 후속 공정에서 보충 탑재하거나 혹은 위치 수정하는 동작이 상기 탑재 대상 부품을 탑재함으로써 방해받지 않는 경우에 해당하는 제1 불량 패턴과, 상기 기탑재의 전자 부품 중 상기 피복 부품의 적어도 어느 하나가 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우에 해당하는 제2 불량 패턴과, 상기 탑재 대상 부품의 탑재 동작을 방해하는 이물(異物)이 존재하는 경우에 해당하는 제3 불량 패턴을 포함하고,
    상기 탑재 가부 판정부는, 상기 제1 불량 패턴이 검출된 경우에는, 상기 부품 탑재부에 의한 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 가능하다고 판정하며, 상기 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 검출된 경우에는, 상기 부품 탑재부에 의한 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
  2. 기판의 상태를 검사한 결과에 기초하여 상기 기판에 전자 부품을 실장하는 전자 부품 실장 방법으로서,
    상기 기판을 반송하고 정해진 작업 위치에 위치 결정하여 유지하는 기판 반송 공정과, 상기 작업 위치에 위치 결정된 기판을 촬상하여 얻어진 촬상 데이터를 인식 처리한 인식 처리 결과를 미리 설정해 놓은 불량 검출 기준과 대조함으로써, 상기 기판에 있어서의 불량 항목의 유무를 검출하고 검출 결과를 출력하는 외관 검사 공정과, 상기 작업 위치에 위치 결정되어 상기 외관 검사 공정에 있어서의 검사가 종료된 기판에 대하여, 해당 전자 부품 실장 장치에 탑재 대상으로서 할당된 전자 부품인 탑재 대상 부품을 이송 탑재하는 부품 탑재 공정과, 상기 탑재 대상 부품의 탑재 동작 실행 가부를, 상기 검출 결과에 기초하여 상기 부품 탑재 공정에 앞서서 판정하는 탑재 가부 판정 공정을 포함하고,
    상기 불량 항목은, 상기 기판에 탑재된 기탑재의 전자 부품 중 적어도 어느 하나의 전자 부품의 상측을 적어도 부분적으로 덮어 상기 탑재 대상 부품을 탑재하는 경우에 있어서, 상기 탑재 대상 부품에 의해서 덮이는 피복 부품 이외의 원래 탑재되어 있어야 하는 전자 부품이 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우로서, 그 전자 부품을 후속 공정에서 보충 탑재하거나 혹은 위치 수정하는 동작이 상기 탑재 대상 부품을 탑재함으로써 방해받지 않는 경우에 해당하는 제1 불량 패턴과, 상기 기탑재의 전자 부품 중 상기 피복 부품의 적어도 어느 하나가 존재하지 않거나 혹은 정규 위치로부터 허용 범위를 넘어 위치가 어긋나 있는 경우에 해당하는 제2 불량 패턴과, 상기 탑재 대상 부품의 탑재 동작을 방해하는 이물이 존재하는 경우에 해당하는 제3 불량 패턴을 포함하고,
    상기 탑재 가부 판정 공정에 있어서, 상기 제1 불량 패턴이 검출된 경우에는, 상기 부품 탑재 공정에 있어서의 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 가능하다고 판정하며, 상기 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 검출된 경우에는, 상기 부품 탑재 공정에 있어서의 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판은 복수의 개편 기판이 집합된 다면취(多面取) 기판이며, 상기 탑재 가부 판정 공정에 있어서, 상기 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 적어도 하나 검출된 경우에는, 그 불량 패턴이 검출된 개편 기판을 대상으로 하는 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 탑재 가부 판정 공정에 있어서, 상기 제2 불량 패턴 또는 제3 불량 패턴이 적어도 하나 검출된 경우에는, 그 불량 패턴이 검출된 기판의 전체 범위를 대상으로 하는 상기 탑재 대상 부품에 관한 탑재 동작의 실행이 불가능하다고 판정하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 방법.
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