WO2020235545A1 - 電子部品実装方法及び電子部品実装システム - Google Patents

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WO2020235545A1
WO2020235545A1 PCT/JP2020/019736 JP2020019736W WO2020235545A1 WO 2020235545 A1 WO2020235545 A1 WO 2020235545A1 JP 2020019736 W JP2020019736 W JP 2020019736W WO 2020235545 A1 WO2020235545 A1 WO 2020235545A1
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WO
WIPO (PCT)
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solder
electronic component
substrate
land
mounting
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/019736
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English (en)
French (fr)
Inventor
井上　雅文
良太 江崎
勲 功刀
誠 相谷
Original Assignee
シークス株式会社
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Publication date
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Publication of WO2020235545A1 publication Critical patent/WO2020235545A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component mounting method and an electronic component mounting system, and more particularly to an electronic component mounting method and an electronic component mounting system for mounting an electronic component on a land formed on a substrate via solder. ..
  • an electronic component such as an LED is mounted on the board based on the recognition mark provided on the board and the positions of the reference hole and the sub-reference hole (hereinafter referred to as "reference position").
  • FIG. 9 is a schematic view showing an example of an electronic component mounting system that realizes a conventional mounting process
  • FIG. 10 is a schematic view showing a solder printing process in the conventional electronic component mounting system shown in FIG.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a bond coating process in the conventional electronic component mounting system shown in FIG. 9,
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an LED mounting process in the conventional electronic component mounting system shown in FIG. is there.
  • the electronic component mounting system 101 includes a solder printing machine 111, a bond coating machine 112, an LED (light emission diode) mounting machine 113, and a reflow furnace 114.
  • the solder printing machine 111 prints solder on the substrate on which the lands are formed according to the positional relationship between the reference position and the design position on the CAD (computer-aided design) data. Specifically, referring to FIG. 10, the solder printing machine 111 determines the X-axis (X100) and the Y-axis (Y100) based on the reference hole 131 and the sub-reference hole 132 of the substrate 130 by the image recognition process. ..
  • the solder printing machine 111 prints solder at a design position on the CAD data, that is, a position separated by a distance X101 in the X-axis direction and a distance Y101 in the Y-axis direction from the position of the center of gravity of the reference hole which is the reference position. It is determined as the center position P101. Then, the solder printing machine 111 prints the solders 152a and 152b corresponding to the lands 151a and 151b based on the determined center position P101.
  • the bond coating machine 112 applies the bond to the substrate on which the solder is printed by the solder printing machine 111 according to the design position on the CAD data. Specifically, referring to FIG. 11, the bond coating machine 112 coats the bonds 153a and 153b based on the center position P101 which is also a reference of the coating process.
  • the LED mounting machine 113 mounts the LED on the substrate to which the bond is applied by the bond coating machine 112 according to the design position on the CAD data. Specifically, referring to FIG. 12, the LED mounting machine 113 mounts the LED 154 based on the center position P101, which is also a reference for the mounting process.
  • the reflow furnace 114 heats the substrate on which the LED is mounted by the LED mounting machine 113 and joins the solder.
  • the central position that is the reference for processing in each process is common. That is, in any of the steps, the LED is mounted at the design position on the CAD data based on the reference position based on the reference hole of the substrate, and the actual formation position of the land formed on the substrate is taken into consideration. Absent.
  • the positional relationship between the reference position and the actual land formation position formed on the substrate has some tolerance due to manufacturing variations.
  • the distance between the reference position and the land may vary from substrate to substrate due to manufacturing variations.
  • the amount of this deviation is not constant and is accompanied by variation.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a problem of mounting technology in the conventional electronic component mounting system shown in FIG. 9, and FIG. 13 is an enlarged view of the R100 portion shown in FIG. 12, and the printing position of the solder with respect to the land. (2) shows the state of generation of solder balls after the reflow process.
  • the electronic component is represented by a virtual line of a two-dot chain line.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electronic component mounting method and an electronic component mounting system capable of reducing solder bonding defects.
  • the electronic component mounting method in the first aspect of the present invention is an electronic component mounting method for mounting an electronic component on a land formed on a substrate via solder. Therefore, a detection step of detecting the formation position of the land formed on the substrate, a solder printing step of printing the solder from above the formed land based on the detected land formation position, and the solder being printed.
  • the board includes a mounting step of mounting the electronic component from above based on the design position, and a reflow step of heating the board on which the electronic component is mounted and joining the electronic component and the land by soldering.
  • the electronic component mounting method in the second aspect of the present invention is printed on the substrate with the tolerance of the land formed on the substrate based on the design position as ⁇ 1 and the formation position as the reference. Assuming that the tolerance of the solder is ⁇ 2, the deviation of the solder with respect to the land is ⁇ 2 or less, and the solder and the electronic component come into contact with each other within a predetermined range.
  • the method for mounting an electronic component in the third aspect of the present invention is a bond for fixing the electronic component to the substrate after the solder printing step and before the mounting step in the configuration of the invention in the first aspect or the second aspect. Is further included in the coating step of coating the design position from above.
  • the electronic component mounting system is an electronic component mounting system for mounting electronic components on a land formed on a substrate via solder, and is a land formed on the substrate.
  • a detector that detects the formation position of the surface, a solder printing machine that is installed behind the detector and prints solder from above on the board, and a solder printing machine that is installed behind the solder printing machine and electronic components from above on the board. It is equipped with a mounting machine to be equipped with and a control device that is connected to each machine via a network and controls each machine in an integrated manner.
  • the detector transmits the detection result of the formation position to the control device, and the control device receives the detection result.
  • the formation position information used to determine the formation position in the solder printing machine is generated based on the above, and the generated formation position information is transmitted to the solder printing machine, and the solder printing machine forms the formation based on the formation position information.
  • the position is determined, the solder is printed based on the determined forming position, and the mounting machine mounts the electronic component at the design position on the board on which the solder is printed.
  • the width of the solder printing position with respect to the land formation position can be suppressed, and the electronic components can be mounted at the positions according to the design.
  • the control device is represented by the dimension control unit used in the solder printing machine, and the design position and the formation position of the land are used.
  • the deviation information indicating the deviation is included in the formation position information and transmitted to the solder printing machine, and the solder printing machine determines the printing position based on the transmitted deviation information and the design position of the land.
  • the solder printing machine can determine the printing position by correcting the deviation from the design position of the land without converting the dimension management unit.
  • the electronic component mounting system according to the sixth aspect of the present invention is deployed behind the mounting machine in the configuration of the invention according to the fourth or fifth aspect, heats the substrate on which the electronic components are mounted, and is soldered. It is further equipped with a reflow furnace for joining electronic components and lands.
  • the electronic component mounting method in the first aspect of the present invention can suppress the blur width of the solder printing position with respect to the land forming position, so that solder balls are generated due to the solder misalignment with respect to the land. Can be suppressed, and the yield of defective substrates is improved.
  • the range of deviation in each step is within the range in which the generation of solder balls can be suppressed, so that defects are reduced.
  • the yield is improved.
  • the position of the electronic component during solder melting moves in the reflow process by fixing with a bond. Therefore, electronic components can be mounted with high accuracy.
  • the electronic component mounting system suppresses the deviation width of the solder printing position with respect to the land forming position, and the electronic component can be mounted at the position according to the design, which is caused by the displacement of the solder with respect to the land. It is possible to suppress the generation of solder balls, and the yield of defective substrates is improved.
  • the electronic component mounting system in the fifth aspect of the present invention prints on the solder printing machine side by correcting the deviation with respect to the design position of the land without converting the dimensional control unit. Since the position can be determined, the process of determining the printing position in the solder printing machine can be simplified.
  • the electronic component mounting system in the sixth aspect of the present invention suppresses the deviation width of the solder printing position with respect to the land forming position, and the electronic component Since the reflow process can be executed on the substrate mounted based on the design position, the reflow process can be executed with good yield.
  • FIG. 1st Embodiment of this invention It is a block diagram which shows the schematic structure of the electronic component mounting system by 1st Embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows the detection process in the electronic component mounting system shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the solder printing process in the electronic component mounting system shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the bond coating process in the electronic component mounting system shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the LED mounting process in the electronic component mounting system shown in FIG. It is an enlarged view of the R1 part shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the stacking relationship of a land, a solder and an LED in each process. Shown. It is a schematic diagram which shows the state of the end face of the VIII-VIII line shown in FIG.
  • (1) shows the stacking relationship at the time of LED mounting process, (2) shows the bonding state after a reflow process.
  • It is the schematic which shows an example of the electronic component mounting system which realizes the conventional mounting process.
  • It is a schematic diagram which shows the solder printing process in the conventional electronic component mounting system shown in FIG.
  • It is a schematic diagram which shows the bond coating process in the conventional electronic component mounting system shown in FIG.
  • It is a schematic diagram which shows the problem of the mounting technique in the conventional electronic component mounting system shown in FIG. 9, and (1) is the enlarged view of the R100 part shown in FIG. 12, and shows the printing position of the solder with respect to the land (1).
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic component mounting system according to the first embodiment of the present invention.
  • the electronic component mounting system 1 is for mounting an LED (electronic component) on a land formed on a substrate via solder, and is a control device 3 and a detector 5. , A solder printing machine 11, a bond coating machine 12, an LED mounting machine 13, and a reflow furnace 14.
  • the control device 3 is connected to each machine constituting the electronic component mounting system 1 via a network, and controls each machine in an integrated manner.
  • the detector 5 detects the formation position of the land formed on the substrate.
  • the solder printing machine 11 is installed behind the detector and prints solder from above on the board on which the lands are formed.
  • the bond coating machine 12 is installed behind the solder printing machine 11 and applies a bond for fixing the LED to the substrate on the substrate on which the solder is printed by the solder printing machine 11.
  • the LED mounting machine 13 is arranged behind the bond coating machine 12, and mounts the LED from above on the substrate to which the bond is coated by the bond coating machine 12.
  • the reflow furnace 14 heats the substrate on which the LED is mounted by the LED mounting machine 13 and performs solder bonding.
  • the detection process, solder printing process, coating process, mounting process, and reflow process are realized by the detector 5, solder printing machine 11, bond coating machine 12, LED mounting machine 13, and reflow furnace 14 included in the electronic component mounting system 1, respectively. Will be done.
  • CAD data representing the design position is previously provided between the control device 3, the detector 5, the solder printing machine 11, the bond coating machine 12, and the LED mounting machine 13 before the electronic component mounting is started. It shall be shared.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a detection process in the electronic component mounting system shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a solder printing process in the electronic component mounting system shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a schematic diagram.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a bond coating process in the electronic component mounting system shown in FIG. 1
  • FIG. 5 is a schematic view showing an LED mounting process in the electronic component mounting system shown in FIG. 1
  • FIG. 6 is a diagram. It is an enlarged view of the R1 part shown in 5.
  • electronic components are represented by virtual lines of alternate long and short dash lines.
  • the detector 5 prepares the substrate 30 on which the lands 51a and 51b as shown in FIG. 2 are formed.
  • the detector 5 generates formation position information based on the formation positions P2 of the lands 51a and 51b.
  • the detector 5 generates formation position information by the following method. That is, first, the detector 5 detects the formation position P2 by imaging the prepared substrate 30 with a camera or the like and performing image recognition processing on the image obtained by the imaging. An existing technique can be used for this image recognition processing without particular limitation. For example, the detector 5 determines the X-axis (X1) and the Y-axis (Y1) based on the reference hole 31 and the sub-reference hole 32 of the substrate 30, and determines the center of the reference hole 31 as the reference position P. Further, the detector 5 detects the formation positions P2 of the lands 51a and 51b formed on the substrate 30.
  • the land formation position P2 represents a central position for forming the lands 51a and 51b.
  • the detector 5 calculates the distance X12 in the X-axis direction and the distance Y12 in the Y-axis direction of the formation positions P2 of the lands 51a and 51b from the reference position P. Then, the detector 5 transmits the formation position P2 thus obtained to the control device 3 as a detection result.
  • the substrate 30 is transferred from the detector 5 to the solder printing machine 11.
  • the control device 3 generates the formation position information used for determining the formation position P2 in the solder printing machine 11 based on the formation position transmitted from the detector 5 as the detection result. ..
  • the control device 3 calculates the deviation between the design position and the formation position on the CAD data based on the formation position of the detection result. That is, the control device 3 determines a position separated from the reference position P by the distance X11 in the X-axis direction and the distance Y11 in the Y-axis direction as the design position P1 which is the position of the design land based on the CAD data.
  • the control device 3 calculates the deviation between the design position P1 and the formation position P2 from the formation position of the detection result. That is, the control device 3 calculates the difference between the distance X11 in the X-axis direction of the design position P1 and the distance X12 in the X-axis direction of the formation position P2, and forms the distance Y11 in the Y-axis direction of the design position P1. The difference between the position P2 and the distance Y12 in the Y-axis direction is calculated, and the deviation dX11 in the X-axis direction and the deviation dY11 in the Y-axis direction between the design position P1 and the formation position P2 are obtained as deviation information.
  • the control device 3 converts the deviation information obtained in this way into the dimension management unit used in the solder printing machine, stores it in the formation position information, and transmits it to the solder printing machine.
  • the solder printing machine can determine the printing position by correcting the deviation from the design position of the land without converting the dimensional management unit. Therefore, the solder printing machine determines the printing position.
  • the processing to be done can be simplified.
  • solder printing step solder is printed from above the formed lands based on the detected land formation position. Specifically, in the solder printing step, the solder printing machine 11 determines the formation position of the land based on the formation position information transmitted from the control device 3, and prints the solder based on the determined formation position.
  • the solder printing machine 11 recognizes the reference position P of the substrate 30 by the image recognition process as described above, recognizes the design position P1 based on the reference position P and the CAD data, and from the control device 3.
  • the deviation dX11 in the X-axis direction and the deviation dY11 in the Y-axis direction between the design position P1 and the formation position P2 are recognized based on the transmitted formation position information after conversion.
  • the solder printing machine 11 determines the land formation position P2 based on these position information.
  • the solder printing machine 11 calculates the distance X12 in the X-axis direction of the formation position P2 by adding the deviation dX11 in the X-axis direction to the distance X11 in the X-axis direction of the design position P1. Further, the distance Y12 in the Y-axis direction of the formation position P2 is calculated by adding the deviation dY11 in the X-axis direction to the distance Y11 in the Y-axis direction of the design position P1.
  • the solder printing machine 11 prints the solders 52a and 52b corresponding to the lands 51a and 51b based on the formation position P2 determined in this way.
  • the substrate 30 on which the solders 52a and 52b are printed is transferred from the solder printing machine 11 to the bond coating machine 12.
  • the bond coating machine 12 recognizes the reference position P of the substrate 30 by the image recognition process as described above, and applies the bonds 53a and 53b to the substrate 30 according to the design position P1 on the CAD data.
  • the substrate 30 to which the bonds 53a and 53b have been applied is transferred from the bond coating machine 12 to the LED mounting machine 13.
  • the LED mounting machine 13 recognizes the reference position P of the substrate 30 by the image recognition process as described above, and mounts the LED 54 on the substrate 30 based on the design position P1 on the CAD data.
  • the substrate 30 on which the LED 54 is mounted is transferred from the LED mounting machine 13 to the reflow furnace 14.
  • the substrate 30 on which the LED 54 is mounted is heated in the reflow furnace 14 and the LED and the land are joined by soldering.
  • FIG. 7 is a schematic view showing the stacking relationship of lands, solders and LEDs in each process, in which (1) is during land formation, (2) is during a solder printing process, and (3) is during a mounting process. The stacking relationship is shown respectively.
  • the land 51 is formed on the substrate 30 within a tolerance of ⁇ ⁇ 1 with respect to the design position P1.
  • the width of the land is 1 mm to 2 mm, more preferably 0.5 mm to 1 mm.
  • ⁇ 1 is 100 ⁇ m.
  • the solder 52 is printed within a tolerance of ⁇ ⁇ 2 with respect to the formation position P2 of the land 51.
  • an error of ⁇ 1 + ⁇ 2 may occur at the maximum with respect to the land 51.
  • the deviation of the solder 52 with respect to the land 51 is suppressed to ⁇ 2 because it is not affected by the tolerance of the land 51.
  • ⁇ 2 is ⁇ 20 ⁇ m.
  • the size of the deviation at which the solder balls start to be generated is larger than the diameter of the solder particles, and is, for example, about 32 ⁇ m.
  • the LED 54 is mounted with reference to the design position P1, it is not affected by the tolerance of the solder 52.
  • the specifications of the mounting position of the electronic components are often specified by the distance from the reference position. Therefore, by mounting the LED based on the design position based on the reference position, the contractor Can meet the specifications.
  • ⁇ is ⁇ 50 ⁇ m and the LED mounting tolerance is ⁇ 30 ⁇ m.
  • the width of the electrode is 0.5 to 1 mm.
  • FIG. 8 is a schematic view showing the state of the end face of the VIII-VIII line shown in FIG. 6, (1) shows the stacking relationship during the LED mounting process, and (2) shows the bonding after the reflow process. Indicates the state.
  • the LED electrode 54a comes into contact with the upper surface of the solder 52. Then, due to the load when the LED 54 is mounted, the portion of the upper surface of the solder 52 in contact with the LED electrode 54a is crushed and deformed. Further, when the reflow step is executed, the solder 52 is melted, and as shown in (2), the solder 52 spreads between the upper surface of the land 51 and the lower surface of the LED electrode 54a due to the wettability of the solder.
  • the solder 52 is in a state of spreading over the entire area between the upper surface of the land 51 and the lower surface of the LED electrode 54a.
  • the solder is printed based on the formation position, and the LED as an electronic component is mounted based on the design position.
  • the blur width of the solder printing position with respect to the land formation position can be suppressed, and the electronic components can be mounted at the positions according to the design. That is, the range of deviation in each process is suppressed to a level at which the generation of solder balls can be suppressed.
  • the range of deviation in each process is suppressed to a level at which the electronic component can be mounted at a desired position. As a result, the yield of defective substrates is improved.
  • the above configuration includes a coating step of applying a bond to the substrate from above at the design position. If the electronic component is not fixed to the substrate with a bond, the electronic component may be pulled to the center of the land position when the solder is melted in the reflow furnace. By fixing with a bond, even if the land position deviates from the design position, the electronic component can be maintained at the position according to the design position against the above-mentioned pulling when the solder is melted in the reflow process. In this way, it is possible to prevent the position of the electronic component during solder melting from moving in the reflow process, so that the electronic component can be mounted with high accuracy.
  • control device sent the solder printing machine with the deviation information included in the formation position information, but this is not limited to this.
  • the detector may function as a control device and transmit the formation position information including the deviation information after conversion from the detector to the solder printing machine. Further, the control device may transmit the converted formation position information not only to the solder printing machine but also to the bond coating machine and the LED mounting machine, in which case the bond coating machine and the LED mounting machine determine the land forming position.
  • the coating step and the mounting step may be performed as a reference.
  • the conversion of the dimensional control unit in the control device may be performed according to the dimensional control unit in the target machine. For example, mutual conversion between millimeters and the number of pixels.
  • control device may be calibrated in each machine. This calibration may be performed at any time point or may be performed regularly. As a result, it is possible to eliminate the dimensional deviation due to the physical aging of the structure in each machine.
  • the converted formation position information transmitted by the control device to the solder printing machine includes, but is not limited to, the deviation information between the design position and the formation position on the CAD data.
  • the control device may convert the forming position as it is and transmit it, and in that case, the solder printing machine may directly determine the forming position without using the design position and the deviation information.
  • the reference position was determined based on the reference hole and the sub-reference hole, but it is not limited to this.
  • the reference position may be determined based on the recognition mark provided on the substrate.
  • the land formation position is the central position for forming the two lands, but it is not limited to this as long as it represents the position for forming the lands.
  • the formation position may be detected for each land.
  • the reflow furnace may also be a control target and a transmission target of formation position information. Further, the reflow furnace may be omitted from the electronic component mounting system, and the reflow process may be performed at another place.
  • control device may transmit CAD data to each machine.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a detection process in the electronic component mounting system according to the second embodiment of the present invention, which corresponds to FIG. 2, and FIG. 15 is solder printing in the electronic component mounting system. It is a schematic diagram which shows the process and corresponds to FIG. 3, and FIG. 16 is a schematic diagram which shows a bond coating process in the electronic component mounting system, and corresponds to FIG. Is a schematic diagram showing an LED mounting process in the electronic component mounting system, and corresponds to FIG.
  • Some solder printing machines, bond coating machines, and LED mounting machines are configured to detect recognition marks.
  • the reference position is determined based on the reference hole and the sub-reference hole, but a method of further determining the reference position based on the recognition mark provided on the substrate will be described below. To do.
  • the detector 5 prepares the substrate 30 on which the lands 51a and 51b as shown in FIG. 14 are formed.
  • the detector 5 generates formation position information based on the position of the first recognition mark Pm and the formation position P2 of the lands 51a and 51b.
  • the detector 5 generates formation position information by the following method. That is, first, the detector 5 detects the formation position P2 by imaging the prepared substrate 30 with a camera or the like and performing image recognition processing on the image obtained by the imaging. Specifically, the detector 5 determines the X-axis (X1) and the Y-axis (Y1) based on the reference hole 31 and the sub-reference hole 32 of the substrate 30, and determines the center of the reference hole 31 as the reference position P. To do. Further, the detector 5 performs an image recognition process to detect the position of the first recognition mark Pm on the substrate 30 from the reference position P.
  • the detector 5 determines the positions ( ⁇ Xm, ⁇ Ym) (Xm, Ym> 0) of the first recognition mark Pm with respect to the X axis (X1) and the Y axis (Y1).
  • the detector 5 calculates the distance X12 in the X-axis direction and the distance Y12 in the Y-axis direction of the formation positions P2 of the lands 51a and 51b from the reference position P.
  • the detector 5 transmits the position of the first recognition mark Pm and the formation position P2 thus obtained to the control device 3 as a detection result.
  • the substrate 30 is transferred from the detector 5 to the solder printing machine 11.
  • the detector 5 may detect the position of the second recognition mark Pn at the diagonal position of the first recognition mark Pm on the substrate 30 and generate the formation position information based on the position of the second recognition mark Pn.
  • control device 3 generates the formation position information used for determining the formation position P2 in the solder printing machine 11 based on the formation position transmitted from the detector 5 as the detection result. ..
  • the control device 3 calculates the deviation between the design position and the formation position on the CAD data based on the formation position of the detection result. That is, the control device 3 determines the reference position P of the reference hole 31 from the position of the recognition mark Pm based on the CAD data, and is separated from the reference position P by the distance X11 in the X-axis direction and the distance Y11 in the Y-axis direction. The position is determined as the design position P1 which is the position of the design land.
  • the control device 3 calculates the deviation between the design position P1 and the formation position P2 from the formation position of the detection result. That is, the control device 3 calculates the difference between the distance X11 in the X-axis direction of the design position P1 and the distance X12 in the X-axis direction of the formation position P2, and forms the distance Y11 in the Y-axis direction of the design position P1. The difference between the position P2 and the distance Y12 in the Y-axis direction is calculated, and the deviation dX11 in the X-axis direction and the deviation dY11 in the Y-axis direction between the design position P1 and the formation position P2 are obtained as deviation information.
  • the control device 3 converts the deviation information obtained in this way into the dimension management unit used in the solder printing machine, stores it in the formation position information, and transmits it to the solder printing machine.
  • the solder printing machine can determine the printing position by correcting the deviation from the design position of the land without converting the dimensional management unit, so the printing position is determined by the solder printing machine.
  • the processing to be done can be simplified.
  • solder printing step solder is printed from above the formed lands based on the detected land formation position. Specifically, in the solder printing step, the solder printing machine 11 determines the formation position of the land based on the formation position information transmitted from the control device 3, and prints the solder based on the determined formation position.
  • the solder printing machine 11 recognizes the position of the recognition mark Pm on the substrate 30 by the image recognition process as described above, and recognizes the reference position P of the reference hole 31 based on this. That is, the reference position P can be determined as a position deviated from the position of the first recognition mark Pm by Xm in the X-axis direction and Ym in the Y-axis direction.
  • the design position P1 is recognized based on the reference position P and CAD data, and the deviation between the design position P1 and the formation position P2 in the X-axis direction dX11 and the Y-axis based on the converted formation position information transmitted from the control device 3. Recognize the direction shift dY11.
  • the solder printing machine 11 determines the land formation position P2 based on these position information. That is, the solder printing machine 11 calculates the distance X12 in the X-axis direction of the formation position P2 by adding the deviation dX11 in the X-axis direction to the distance X11 in the X-axis direction of the design position P1. Further, the distance Y12 in the Y-axis direction of the formation position P2 is calculated by adding the deviation dY11 in the X-axis direction to the distance Y11 in the Y-axis direction of the design position P1. The solder printing machine 11 prints the solders 52a and 52b corresponding to the lands 51a and 51b with reference to the formation position P2 determined in this way. The substrate 30 on which the solders 52a and 52b are printed is transferred from the solder printing machine 11 to the bond coating machine 12.
  • the bond coating machine 12 recognizes the position of the recognition mark Pm on the substrate 30 by the image recognition process as described above, recognizes the reference position P of the reference hole 31 based on this, and designs the substrate 30 on CAD data. Bonds 53a and 53b are applied according to the position P1. The substrate 30 to which the bonds 53a and 53b have been applied is transferred from the bond coating machine 12 to the LED mounting machine 13.
  • the LED mounting machine 13 recognizes the position of the recognition mark Pm on the substrate 30 by the image recognition process as described above, recognizes the reference position P based on the position, and determines the design position P1 on the CAD data with respect to the substrate 30.
  • the LED 54 is mounted as a reference.
  • the substrate 30 on which the LED 54 is mounted is transferred from the LED mounting machine 13 to the reflow furnace 14.
  • the substrate 30 on which the LED 54 is mounted is heated in the reflow furnace 14 and the LED and the land are joined by soldering.
  • the technical significance of the electronic component mounting system according to the second embodiment is as follows. First, as a technical background, there was no requirement for high-precision mounting regarding the mounting position in the past, but in recent years, the miniaturization and high density of parts have progressed, and the demand for mounting accuracy has become stricter. is there.
  • the detector 5 executes the detection step in the above-mentioned electronic component mounting system. That is, the reference position is determined based on the recognition mark as well as the reference hole provided on the substrate by the detection step. As a result, the accuracy of the mounting position is further improved.
  • the design position on the CAD data is represented by the relative position from the reference hole, but is not limited to this, and is represented by the relative position from the position of the recognition mark. You may.
  • the position of the recognition mark on the board is recognized and the reference position of the reference hole is recognized based on the recognition.
  • the reference position of the reference hole on the board is recognized and the position of the recognition mark is determined. It may be in the order of recognition.
  • the solder printing machine, the bond coating machine, and the LED mounting machine may be configured to detect only the recognition mark without detecting the reference hole.
  • the design position on the CAD data is represented by the position relative to the position of the recognition mark, and the design position and the mounting position may be determined based on the detected recognition mark.
  • the electronic component mounting method and the electronic component mounting system according to the present invention are suitable for mounting electronic components on the lands formed on the substrate via solder.

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Abstract

基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を実装するための電子部品実装方法において、基板（３０）に形成されたランド（５１ａ、５１ｂ）の形成位置を検出する検出工程と、検出された形成位置Ｐ２に、上方から半田（５２ａ、５２ｂ）を印刷する半田印刷工程と、半田（５２ａ、５２ｂ）が印刷された基板（３０）において、設計上のランドの位置である設計位置Ｐ１に上方からＬＥＤ（５４）を装着する装着工程と、ＬＥＤ（５４）が装着された基板（３０）を加熱し半田による接合を行うリフロー工程とを含む。

Description

電子部品実装方法及び電子部品実装システム
　この発明は電子部品実装方法及び電子部品実装システムに関し、特に、基板に形成されたランドに対し、半田を介して、電子部品を実装するための電子部品実装方法及び電子部品実装システムに関するものである。
　従来、塗布工程、電子部品搭載工程、基板検査工程、リフロー工程及び実装状態検査工程の各工程を実行し、基板に電子部品を実装する実装技術が知られている（日本国特開２０１８－０９３０８１号公報）。
　このような電子部品の実装技術では、基板に設けられた認識マークや基準穴及び副基準穴の位置（以下「基準位置」と称する）を基準として、ＬＥＤ等の電子部品を基板に実装する。
　図９は、従来の実装工程を実現する電子部品実装システムの一例を示す概略図であり、図１０は、図９に示した従来の電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図であり、図１１は、図９に示した従来の電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図であり、図１２は、図９に示した従来の電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図である。
　これらの図を参照して、より具体的に従来の電子部品の実装技術の例について説明する。
　図９に示すように電子部品実装システム１０１は、半田印刷機１１１、ボンド塗布機１１２、ＬＥＤ（light　emitting　diode）装着機１１３及びリフロー炉１１４を備える。
　半田印刷機１１１は、ランドが形成された基板に対し、基準位置とＣＡＤ（computer-aided　design）データ上の設計位置との位置関係に従って半田を印刷する。具体的には、図１０を参照して、半田印刷機１１１は、画像認識処理によって、基板１３０の基準穴１３１及び副基準穴１３２に基づきＸ軸（Ｘ１００）及びＹ軸（Ｙ１００）を決定する。続いて、半田印刷機１１１は、ＣＡＤデータ上の設計位置、すなわち、基準位置となる基準穴の重心位置からＸ軸方向に距離Ｘ１０１及びＹ軸方向に距離Ｙ１０１だけ離れた位置を半田の印刷の中心位置Ｐ１０１として決定する。そして、半田印刷機１１１は、決定した中心位置Ｐ１０１に基づいてランド１５１ａ、ランド１５１ｂに対応する半田１５２ａ、１５２ｂを印刷する。
　ボンド塗布機１１２は、半田印刷機１１１によって半田が印刷された基板に対し、ＣＡＤデータ上の設計位置に従ってボンドの塗布を行う。具体的には、図１１を参照して、ボンド塗布機１１２は、塗布工程の基準ともなる中心位置Ｐ１０１に基づき、ボンド１５３ａ、１５３ｂを塗布する。
　ＬＥＤ装着機１１３は、ボンド塗布機１１２によってボンドが塗布された基板に対し、ＣＡＤデータ上の設計位置に従ってＬＥＤの装着を行う。具体的には、図１２を参照して、ＬＥＤ装着機１１３は、装着処理の基準ともなる中心位置Ｐ１０１に基づき、ＬＥＤ１５４を装着する。
　リフロー炉１１４は、ＬＥＤ装着機１１３によってＬＥＤが装着された基板を加熱し半田の接合を行う。
日本国特開２０１８－０９３０８１号公報
　上述の通り、従来の実装技術では、各工程における処理の基準となる中心位置は共通している。つまり、各工程のいずれにおいても、基板の基準穴等に基づく基準位置を基準にＣＡＤデータ上の設計位置にＬＥＤを実装しており、基板に形成された実際のランドの形成位置は考慮されていない。
　しかしながら、基準位置と、基板に形成された実際のランドの形成位置との位置関係は、製造ばらつきのため多少の公差を持ったものとなる。言い換えると、基準位置と、ランドとの間の距離は製造ばらつきにより基板ごとにズレが発生し得る。又、このズレ量は一定ではなく、ばらつきが伴う。
　このばらつきに起因し、以下のような接合の不具合が発生し得る。
　図１３は、図９に示した従来の電子部品実装システムにおける実装技術の課題を示す模式図であり、（１）は、図１２に示すＲ１００部分の拡大図であり、ランドに対する半田の印刷位置を示し、（２）は、リフロー工程後の半田ボールの発生状況について示している。尚、図１３の（１）では、電子部品を二点鎖線の仮想線にて表している。
　同図の（１）を参照して、実際のランドの形成位置ではなく、基準位置に基づいて半田を印刷すると、実際のランドの中心位置Ｐ１０２と基準位置に基づく中心位置Ｐ１０１（設計上の半田の印刷の印刷基準位置）とがずれて、印刷した半田がランドから大きくはみ出す虞がある。
　同図の（２）も併せて参照して、このように、半田がランドから大きくはみ出した状態でＬＥＤ１５４を基板に対して装着し、リフロー炉に通すと、半田ボール１５５が発生しやすくなり、ひいては半田の接合不良につながる。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、半田の接合不良を低減できる電子部品実装方法及び電子部品実装システムを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、この発明の第１の局面における電子部品実装方法は、基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を実装するための電子部品実装方法であって、基板に形成されたランドの形成位置を検出する検出工程と、検出されたランドの形成位置を基準に、形成されたランドの上方から半田を印刷する半田印刷工程と、半田が印刷された基板において、設計位置を基準に上方から電子部品を装着する装着工程と、電子部品が装着された基板を加熱し、半田による電子部品とランドとの接合を行うリフロー工程とを含むものである。
　このように構成すると、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えることができる。
　この発明の第２の局面における電子部品実装方法は、第１の局面における発明の構成において、設計位置を基準に基板に形成されるランドの公差をα１、形成位置を基準に基板に印刷される半田の公差をα２とすると、半田のランドに対するズレは、α２以下であり、半田と電子部品とは所定の範囲で接触するものである。
　このように構成すると、各工程におけるズレの範囲が、半田ボール発生を抑えることができる範囲に納まる。
　この発明の第３の局面における電子部品実装方法は、第１の局面又は第２の局面における発明の構成において、半田印刷工程の後、装着工程前に、電子部品を基板に固定するためのボンドを、設計位置に上方から塗布する塗布工程を更に含むものである。
　このように構成すると、ボンドによる固定によりリフロー工程において半田溶融中の電子部品の位置が移動することを抑止できる。
　この発明の第４の局面における電子部品実装システムは、基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を搭載するための電子部品実装システムであって、基板に形成されたランドの形成位置を検出する検出機と、検出機の後方に配備され、基板に対し、上方から半田を印刷する半田印刷機と、半田印刷機の後方に配備され、基板に対し、上方から電子部品を装着する装着機と、各機とネットワーク接続され、各機を統合的に制御する制御装置とを備え、検出機は、形成位置の検出結果を制御装置に送信し、制御装置は、検出結果に基づいて、半田印刷機で形成位置を決定するために用いられる形成位置情報を生成し、生成した形成位置情報を半田印刷機に送信し、半田印刷機は、形成位置情報に基づいて、形成位置を決定し、決定した形成位置を基準に半田を印刷し、装着機は、半田が印刷された基板において、設計位置に電子部品を装着するものである。
　このように構成すると、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品を設計に従った位置に装着できる。
　この発明の第５の局面における電子部品実装システムは、第４の局面における発明の構成において、制御装置は、半田印刷機にて用いられる寸法管理単位で表され、ランドの設計位置と形成位置とのズレを示すズレ情報を形成位置情報に含めて半田印刷機に送信し、半田印刷機は、送信されたズレ情報とランドの設計位置とに基づいて印刷位置を決定するものである。
　このように構成すると、半田印刷機側では、寸法管理単位を変換しなくてもランドの設計位置に対するズレ補正により印刷位置を決定できる。
　この発明の第６の局面における電子部品実装システムは、第４の局面又は第５の局面における発明の構成において、装着機の後方に配備され、電子部品が装着された基板を加熱し、半田による電子部品とランドとの接合を行うリフロー炉を更に備えるものである。
　このように構成すると、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品が設計位置を基準に装着されている基板に対しリフロー工程を実行することができる。
　以上説明したように、この発明の第１の局面における電子部品実装方法は、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えることができるため、ランドに対する半田のズレに起因する半田ボール発生を抑えることができ、基板不良の歩留りが向上する。
　この発明の第２の局面における電子部品実装方法は、第１の局面における発明の効果に加えて、各工程におけるズレの範囲が、半田ボール発生を抑えることができる範囲に納まるため、不具合を低減でき歩留りが向上する。
　この発明の第３の局面における電子部品実装方法は、第１の局面又は第２の局面における発明の効果に加えて、ボンドによる固定によりリフロー工程において半田溶融中の電子部品の位置が移動することを抑止できるため、精度よく電子部品を実装することができる。
　この発明の第４の局面における電子部品実装システムは、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品を設計に従った位置に装着できるため、ランドに対する半田のズレに起因する半田ボール発生を抑えることができ、基板不良の歩留りが向上する。
　この発明の第５の局面における電子部品実装システムは、第４の局面における発明の効果に加えて、半田印刷機側では、寸法管理単位を変換しなくてもランドの設計位置に対するズレ補正により印刷位置を決定できるため、半田印刷機で印刷位置を決定する処理が簡素化できる。
　この発明の第６の局面における電子部品実装システムは、第４の局面又は第５の局面における発明の効果に加えて、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品が設計位置を基準に装着されている基板に対しリフロー工程を実行することができるため、歩留りよくリフロー工程を実行できる。
この発明の第１の実施の形態による電子部品実装システムの概略構成を示すブロック図である。 図１で示した電子部品実装システムにおける検出工程を示す模式図である。 図１で示した電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図である。 図１に示した電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図である。 図１に示した電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図である。 図５に示したＲ１部分の拡大図である。 各工程におけるランド、半田及びＬＥＤの積層関係を示す模式図であり、（１）は、ランド形成時、（２）は、半田印刷工程時、（３）は、装着工程時の積層関係をそれぞれ示している。 図６で示したＶＩＩＩ－ＶＩＩＩラインの端面の状態を示す模式図であり、（１）は、ＬＥＤ装着工程の際の積層関係を示し、（２）は、リフロー工程後の接合状態を示す。 従来の実装工程を実現する電子部品実装システムの一例を示す概略図である。 図９に示した従来の電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図である。 図９に示した従来の電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図である。 図９に示した従来の電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図である。 図９に示した従来の電子部品実装システムにおける実装技術の課題を示す模式図であり、（１）は、図１２に示すＲ１００部分の拡大図であり、ランドに対する半田の印刷位置を示し、（２）は、リフロー工程後の半田ボールの発生状況について示している。 この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおける検出工程を示す模式図であって、図２に対応するものである。 この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図であって、図３に対応するものである。 この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図であって、図４に対応するものである。 この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図であって、図５に対応するものである。
　図１は、この発明の第１の実施の形態による電子部品実装システムの概略構成を示すブロック図である。
　同図を参照して、電子部品実装システム１は、基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、ＬＥＤ（電子部品）を搭載するためのものであり、制御装置３、検出機５、半田印刷機１１、ボンド塗布機１２、ＬＥＤ装着機１３及びリフロー炉１４を備える。
　制御装置３は、電子部品実装システム１を構成する各機とネットワーク接続され、各機を統合的に制御する。
　検出機５は、基板に形成されたランドの形成位置を検出する。
　半田印刷機１１は、検出機の後方に配備され、ランドが形成された基板に対し、上方から半田を印刷する。
　ボンド塗布機１２は、半田印刷機１１の後方に配備され、半田印刷機１１によって半田が印刷された基板に対し、ＬＥＤを基板に固定するためのボンドの塗布を行う。
　ＬＥＤ装着機１３は、ボンド塗布機１２の後方に配備され、ボンド塗布機１２によってボンドが塗布された基板に対し、上方からＬＥＤを装着する。
　リフロー炉１４は、ＬＥＤ装着機１３によってＬＥＤが装着された基板を加熱し半田接合を行う。
　電子部品実装システム１が備える検出機５、半田印刷機１１、ボンド塗布機１２、ＬＥＤ装着機１３及びリフロー炉１４によって、それぞれ、検出工程、半田印刷工程、塗布工程、装着工程及びリフロー工程が実現される。尚、以下では、電子部品実装が開始される前に制御装置３、検出機５、半田印刷機１１、ボンド塗布機１２及びＬＥＤ装着機１３の間で、予め設計上の位置を表すＣＡＤデータが共有されているものとする。
　次に、電子部品実装システムにおいて実現される電子部品実装方法の各工程について説明する。
　図２は、図１で示した電子部品実装システムにおける検出工程を示す模式図であり、図３は、図１で示した電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図であり、図４は、図１に示した電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図であり、図５は、図１に示した電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図であり、図６は、図５に示したＲ１部分の拡大図である。尚、図６では、電子部品を二点鎖線の仮想線にて表している。
　まず、図２を参照して、検出工程について説明する。検出工程では、検出機５において、図２に示すようなランド５１ａ、５１ｂが形成された基板３０が準備される。検出機５は、ランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２に基づいて形成位置情報を生成する。
　具体的には、検出機５は、以下のような手法により、形成位置情報を生成する。すなわち、まず、検出機５は、準備された基板３０をカメラ等により撮像し、撮像により得られた画像について画像認識処理を行うことによって形成位置Ｐ２を検出する。この画像認識処理には特に限定なく既存の技術を用いることができる。例えば、検出機５は、基板３０の基準穴３１及び副基準穴３２に基づきＸ軸（Ｘ１）及びＹ軸（Ｙ１）を決定すると共に、基準穴３１の中心を基準位置Ｐと決定する。又、検出機５は、基板３０に形成されたランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２を検出する。ここでは、ランドの形成位置Ｐ２は、ランド５１ａ、５１ｂを形成する中心となる位置を表している。更に、検出機５は、基準位置Ｐからランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２及びＹ軸方向の距離Ｙ１２を計算する。そして、検出機５は、このようにして得られた形成位置Ｐ２を検出結果として制御装置３に送信する。基板３０は、検出機５から半田印刷機１１に移送される。
　引き続き図２を参照して、制御装置３は、検出機５から検出結果として送信された形成位置に基づいて、半田印刷機１１で形成位置Ｐ２を決定するために用いられる形成位置情報を生成する。
　具体的には、制御装置３は、検出結果の形成位置に基づいてＣＡＤデータ上の設計位置と形成位置のズレを計算する。すなわち、制御装置３は、ＣＡＤデータに基づき基準位置ＰからＸ軸方向に距離Ｘ１１及びＹ軸方向に距離Ｙ１１だけ離れた位置を設計上のランドの位置である設計位置Ｐ１として決定する。
　そして、制御装置３は、検出結果の形成位置から、設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２のズレを計算する。すなわち、制御装置３は、設計位置Ｐ１のＸ軸方向の距離Ｘ１１と、形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２との差を計算すると共に、設計位置Ｐ１のＹ軸方向の距離Ｙ１１と、形成位置Ｐ２のＹ軸方向の距離Ｙ１２との差を計算し、設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２とのＸ軸方向のズレｄＸ１１及びＹ軸方向のズレｄＹ１１をズレ情報として得る。
　制御装置３は、こうして得られたズレ情報を半田印刷機で用いられる寸法管理単位に変換し形成位置情報に格納し、半田印刷機に送信する。予め寸法管理単位を調整しておくことで、半田印刷機側では、寸法管理単位を変換しなくてもランドの設計位置に対するズレ補正により印刷位置を決定できるため、半田印刷機で印刷位置を決定する処理が簡素化できる。
　次に、図３を参照して、半田印刷工程について説明する。半田印刷工程では、検出されたランドの形成位置を基準に、形成されたランドの上方から半田を印刷する。具体的には、半田印刷工程では、半田印刷機１１が、制御装置３から送信された形成位置情報に基づいて、ランドの形成位置を決定し、決定した形成位置を基準に半田を印刷する。
　具体的には、半田印刷機１１は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の基準位置Ｐを認識し、基準位置Ｐ及びＣＡＤデータに基づいて設計位置Ｐ１を認識し、制御装置３から送信された変換後の形成位置情報に基づいて設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２とのＸ軸方向のズレｄＸ１１及びＹ軸方向のズレｄＹ１１を認識する。半田印刷機１１は、これらの位置情報に基づきランドの形成位置Ｐ２を決定する。すなわち、半田印刷機１１は、形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２を、設計位置Ｐ１のＸ軸方向の距離Ｘ１１にＸ軸方向のズレｄＸ１１を加えて算出する。又、形成位置Ｐ２のＹ軸方向の距離Ｙ１２を、設計位置Ｐ１のＹ軸方向の距離Ｙ１１にＸ軸方向のズレｄＹ１１を加えて算出する。半田印刷機１１は、このように決定した形成位置Ｐ２を基準にランド５１ａ、ランド５１ｂに対応する半田５２ａ、５２ｂを印刷する。半田５２ａ、５２ｂが印刷された基板３０は、半田印刷機１１からボンド塗布機１２に移送される。
　次に、図４を参照して、塗布工程について説明する。ボンド塗布機１２は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の基準位置Ｐを認識し、基板３０に対しＣＡＤデータ上の設計位置Ｐ１に従ってボンド５３ａ、５３ｂの塗布を行う。ボンド５３ａ、５３ｂの塗布が行われた基板３０は、ボンド塗布機１２からＬＥＤ装着機１３に移送される。
　次に、図５及び図６を参照して、ＬＥＤ装着工程について説明する。ＬＥＤ装着機１３は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の基準位置Ｐを認識し、基板３０に対しＣＡＤデータ上の設計位置Ｐ１を基準にＬＥＤ５４の装着を行う。ＬＥＤ５４が装着された基板３０は、ＬＥＤ装着機１３からリフロー炉１４に移送される。
　最後に、リフロー工程では、ＬＥＤ５４が装着された基板３０が、リフロー炉１４にて加熱され半田によるＬＥＤとランドとの接合が行われる。
　次に、以上のように構成することによる効果について説明する。
　図７は、各工程におけるランド、半田及びＬＥＤの積層関係を示す模式図であり、（１）は、ランド形成時、（２）は、半田印刷工程時、（３）は、装着工程時の積層関係をそれぞれ示している。
　同図の（１）を参照して、ランド５１は、基板３０において、設計位置Ｐ１に対して公差±α１の範囲で形成される。一例として、ランドの幅は、１ｍｍ～２ｍｍであり、０．５ｍｍ～１ｍｍであることがより好ましい。又、一例として、α１は、１００μｍである。
　同図の（２）を参照して、半田５２は、ランド５１の形成位置Ｐ２に対して公差±α２の範囲で印刷される。半田５２が設計位置Ｐ１を基準に印刷される場合、ランド５１に対し最大でα１＋α２の誤差が生じ得る。しかしながら、半田５２がランド５１の形成位置Ｐ２を基準に印刷される場合、ランド５１の公差の影響は受けないため、半田５２のランド５１に対するズレはα２に抑えられる。一例として、α２は、±２０μｍである。又、半田ボールが発生し始めるズレの大きさは、半田粒子の直径以上の大きさであり、一例としては、約３２μｍである。
　同図の（３）を参照して、ＬＥＤ５４が半田５２に対して最大限ずれたとしても、所定の範囲βで半田５２とＬＥＤ電極５４ａとは接触する。ＬＥＤ５４は、設計位置Ｐ１を基準に装着されるため、半田５２の公差の影響は受けない。電子部品の実装を受託する場合、電子部品の装着位置は、基準位置からの距離で仕様が指定されることが多いため、基準位置に基づく設計位置を基準にＬＥＤを装着することで受託先の仕様を満たすことができる。一例として、βは、±５０μｍであり、ＬＥＤ装着の公差は、±３０μｍである。又、一例として、電極の幅は、０．５～１ｍｍである。
　次に、リフロー工程前後の積層関係について説明する。
　図８は、図６で示したＶＩＩＩ－ＶＩＩＩラインの端面の状態を示す模式図であり、（１）は、ＬＥＤ装着工程の際の積層関係を示し、（２）は、リフロー工程後の接合状態を示す。
　同図を参照して、（１）に示すように、ＬＥＤ装着工程で、半田５２の上方にＬＥＤ５４が装着されるとき、ＬＥＤ電極５４ａが半田５２の上面に接触する。そして、ＬＥＤ５４が装着される際の負荷により、半田５２の上面でＬＥＤ電極５４ａと接触している部分が押しつぶされて変形する。更に、リフロー工程を実行すると、半田５２が溶融し、（２）に示すように半田の濡れ性によって、半田５２がランド５１の上面及びＬＥＤ電極５４ａの下面の間に広がる。ここで、ランド５１と半田５２とＬＥＤ５４（ＬＥＤ電極５４ａ）との位置関係が所定の範囲であれば、半田５２がランド５１の上面及びＬＥＤ電極５４ａの下面の間全体に広がった状態となる。
　この状態で、冷却を経ると、ランド５１の上面及びＬＥＤ電極５４ａの下面の全体で良好な接合状態となり、半田５２の両側面はランド５１の上面及びＬＥＤ電極５４ａの下面にかけて少し窪んだ滑らかな端面に仕上がる。
　以上説明したように、形成位置を基準に半田を印刷し、設計位置を基準に電子部品としてのＬＥＤを装着する構成である。このように構成すると、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品は、設計に従った位置に装着できる。すなわち、各工程におけるズレの範囲が、半田ボール発生を抑えることができるレベルのものに抑えられる。これにより、リフロー工程において、ランドに対する半田のズレに起因する半田ボール発生を抑えることができる。特に、半田が基板のレジスト上に乗るような半田ボールが発生しやすいような状況を避けることができる。又、各工程におけるズレの範囲は、所望の位置に電子部品を装着できるレベルのものに抑えられる。これにより、基板不良の歩留りが向上する。
　又、上述の通り、上記構成では基板に対してボンドを設計位置に上方から塗布する塗布工程が含まれる。ボンドで電子部品を基板に固定しないと、リフロー炉で半田を溶融した際に、電子部品はランド位置の中心に引っ張られるおそれがある。ボンドによる固定により、もしランド位置が設計位置からずれている場合でも、リフロー工程での半田の溶融の際、上述のような引っ張りに対抗し電子部品を設計位置に従った位置に維持できる。このように、リフロー工程において半田溶融中の電子部品の位置が移動することを抑止できるので、精度よく電子部品を実装することができる。
　尚、上記実施の形態では、電子部品実装システムにおいてＬＥＤを実装する例について説明したが、これに限られずランドと半田接合するような電子部品一般を実装することが可能である。
　又、制御装置が半田印刷機にズレ情報を形成位置情報に含めて送信していたが、これに限られない。検出機が制御装置としての機能を担って、検出器から半田印刷機に変換後のズレ情報を含む形成位置情報を送信してもよい。更に、制御装置は、半田印刷機だけでなく、ボンド塗布機及びＬＥＤ装着機に変換後の形成位置情報を送信してもよく、その場合、ボンド塗布機及びＬＥＤ装着機がランドの形成位置を基準に塗布工程及び装着工程を行ってもよい。
　更に、上記実施の形態では特に説明しなかったが、制御装置における寸法管理単位の変換は、対象機における寸法の制御単位に合わせて変換を行えばよい。例えば、ミリメートル及び画素数の相互変換などである。
　更に、制御装置は、各機におけるキャリブレーションを行ってもよい。このキャリブレーションは任意の時点で行うものであってもよいし、定期的に行うものであってもよい。これにより各機における構造物の物理的な経年変化による寸法のズレを解消することができる。
　更に、制御装置が半田印刷機に送信する変換後の形成位置情報には、ＣＡＤデータ上の設計位置と形成位置のズレ情報が含まれていたがこれに限られない。制御装置は、形成位置をそのまま変換して送信してもよく、その場合、半田印刷機は、設計位置及びズレの情報を用いずに直接形成位置を決定してもよい。
　更に、基準穴及び副基準穴に基づいて基準位置を決定していたが、これに限られない。基板に設けられた認識マークに基づいて基準位置を決定してもよい。
　更に、ランドの形成位置は、２つのランドを形成する中心となる位置としたが、ランドを形成する位置を表すものであれば、これに限られない。ランドごとに形成位置を検出しても構わない。
　更に、制御装置は、リフロー炉も制御対象及び形成位置情報の送信対象としてもよい。又、電子部品実装システムからリフロー炉を省略し、リフロー工程は別の場所で行ってもよい。
　更に、制御装置は、ＣＡＤデータを各機に送信するようにしてもよい。
　図１４は、この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおける検出工程を示す模式図であって、図２に対応するものであり、図１５は、当該電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図であって、図３に対応するものであり、図１６は、当該電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図であって、図４に対応するものであり、図１７は、当該電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図であって、図５に対応するものである。
　半田印刷機、ボンド塗布機、ＬＥＤ装着機では、認識マークの検出を行う構成のものもある。
　そこで、第１の実施の形態では、基準穴及び副基準穴に基づいて基準位置を決定していたが、基板に設けられた認識マークに基づいて更に基準位置を決定する手法について、以下、説明する。
　尚、説明に当たっては、基本的には第１の実施の形態によるものと同一であるため、その相違点を中心に説明する。
　まず、図１４を参照して、検出工程について説明する。検出工程では、検出機５において、図１４に示すようなランド５１ａ、５１ｂが形成された基板３０が準備される。検出機５は、第１の認識マークＰｍの位置及びランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２に基づいて形成位置情報を生成する。
　具体的には、検出機５は、以下のような手法により、形成位置情報を生成する。すなわち、まず、検出機５は、準備された基板３０をカメラ等により撮像し、撮像により得られた画像について画像認識処理を行うことによって形成位置Ｐ２を検出する。具体的には、検出機５は、基板３０の基準穴３１及び副基準穴３２に基づきＸ軸（Ｘ１）及びＹ軸（Ｙ１）を決定すると共に、基準穴３１の中心を基準位置Ｐと決定する。又、検出機５は、画像認識処理を行って、基板３０の第１の認識マークＰｍの基準位置Ｐからの位置を検出する。すなわち、検出機５は、第１の認識マークＰｍのＸ軸（Ｘ１）及びＹ軸（Ｙ１）に対する位置（－Ｘｍ、－Ｙｍ）（Ｘｍ、Ｙｍ＞０）を決定する。検出機５は、基準位置Ｐからランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２及びＹ軸方向の距離Ｙ１２を計算する。そして、検出機５は、このようにして得られた第１の認識マークＰｍの位置と形成位置Ｐ２を検出結果として制御装置３に送信する。基板３０は、検出機５から半田印刷機１１に移送される。尚、検出機５は、基板３０の第１の認識マークＰｍの対角線上の位置にある第２の認識マークＰｎの位置を検出し、それに基づいて形成位置情報を生成してもよい。
　引き続き図１４を参照して、制御装置３は、検出機５から検出結果として送信された形成位置に基づいて、半田印刷機１１で形成位置Ｐ２を決定するために用いられる形成位置情報を生成する。
　具体的には、制御装置３は、検出結果の形成位置に基づいてＣＡＤデータ上の設計位置と形成位置のズレを計算する。すなわち、制御装置３は、ＣＡＤデータに基づき、認識マークＰｍの位置から、基準穴３１の基準位置Ｐを決定し、この基準位置ＰからＸ軸方向に距離Ｘ１１及びＹ軸方向に距離Ｙ１１だけ離れた位置を設計上のランドの位置である設計位置Ｐ１として決定する。
　そして、制御装置３は、検出結果の形成位置から、設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２のズレを計算する。すなわち、制御装置３は、設計位置Ｐ１のＸ軸方向の距離Ｘ１１と、形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２との差を計算すると共に、設計位置Ｐ１のＹ軸方向の距離Ｙ１１と、形成位置Ｐ２のＹ軸方向の距離Ｙ１２との差を計算し、設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２とのＸ軸方向のズレｄＸ１１及びＹ軸方向のズレｄＹ１１をズレ情報として得る。
　制御装置３は、こうして得られたズレ情報を半田印刷機で用いられる寸法管理単位に変換し形成位置情報に格納し、半田印刷機に送信する。予め寸法管理単位を調整しておくことで、半田印刷機側では、寸法管理単位を変換しなくてもランドの設計位置に対するズレ補正により印刷位置を決定できるため、半田印刷機で印刷位置を決定する処理が簡素化できる。
　次に、図１５を参照して、半田印刷工程について説明する。半田印刷工程では、検出されたランドの形成位置を基準に、形成されたランドの上方から半田を印刷する。具体的には、半田印刷工程では、半田印刷機１１が、制御装置３から送信された形成位置情報に基づいて、ランドの形成位置を決定し、決定した形成位置を基準に半田を印刷する。
　具体的には、半田印刷機１１は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の認識マークＰｍの位置を認識し、これに基づいて基準穴３１の基準位置Ｐを認識する。すなわち、基準位置Ｐは、第１の認識マークＰｍの位置からＸ軸方向にＸｍ、Ｙ軸方向にＹｍだけずれた位置と決定できる。
 
基準位置Ｐ及びＣＡＤデータに基づいて設計位置Ｐ１を認識し、制御装置３から送信された変換後の形成位置情報に基づいて設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２とのＸ軸方向のズレｄＸ１１及びＹ軸方向のズレｄＹ１１を認識する。半田印刷機１１は、これらの位置情報に基づきランドの形成位置Ｐ２を決定する。すなわち、半田印刷機１１は、形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２を、設計位置Ｐ１のＸ軸方向の距離Ｘ１１にＸ軸方向のズレｄＸ１１を加えて算出する。又、形成位置Ｐ２のＹ軸方向の距離Ｙ１２を、設計位置Ｐ１のＹ軸方向の距離Ｙ１１にＸ軸方向のズレｄＹ１１を加えて算出する。半田印刷機１１は、このように決定した形成位置Ｐ２を基準にランド５１ａ、ランド５１ｂに対応する半田５２ａ、５２ｂを印刷する。半田５２ａ、５２ｂが印刷された基板３０は、半田印刷機１１からボンド塗布機１２に移送される。
　次に、図１６を参照して、塗布工程について説明する。ボンド塗布機１２は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の認識マークＰｍの位置を認識し、これに基づき基準穴３１の基準位置Ｐを認識し、基板３０に対しＣＡＤデータ上の設計位置Ｐ１に従ってボンド５３ａ、５３ｂの塗布を行う。ボンド５３ａ、５３ｂの塗布が行われた基板３０は、ボンド塗布機１２からＬＥＤ装着機１３に移送される。
　次に、図１７を参照して、ＬＥＤ装着工程について説明する。ＬＥＤ装着機１３は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の認識マークＰｍの位置を認識し、これに基づいて基準位置Ｐを認識し、基板３０に対しＣＡＤデータ上の設計位置Ｐ１を基準にＬＥＤ５４の装着を行う。ＬＥＤ５４が装着された基板３０は、ＬＥＤ装着機１３からリフロー炉１４に移送される。
　最後に、リフロー工程では、ＬＥＤ５４が装着された基板３０が、リフロー炉１４にて加熱され半田によるＬＥＤとランドとの接合が行われる。
　上記第２の実施の形態による電子部品実装システムによる技術的意義は以下の通りである。まず、技術的な背景として、従前においては、実装位置に関する高精度実装の要求はなかったが、近年、部品の極小化、高密度化が進み、実装精度に対する要求が厳しくなっているという流れがある。この高精度実装の要求に応じるため、上述の電子部品実装システムでは、検出機５において検出工程を実行している。すなわち、検出工程により、基板に設けられた基準穴等だけでなく認識マークに基づいて基準位置を決定している。これにより、実装位置の更なる精度向上を図っている。
　尚、上記の第２の実施の形態では、ＣＡＤデータ上の設計位置は、基準穴からの相対位置により表されていたが、これに限られず、認識マークの位置からの相対位置により表されていてもよい。
　又、各工程において、基板の認識マークの位置を認識し、これに基づいて基準穴の基準位置を認識することについて説明したが、基板の基準穴の基準位置を認識し、認識マークの位置を認識する順序であってもよい。
　更に、半田印刷機、ボンド塗布機、ＬＥＤ装着機では、基準穴は検出せず認識マークの検出だけを行う構成であってもよい。このような構成の場合、ＣＡＤデータ上の設計位置が認識マークの位置からの相対位置により表されており、検出した認識マークに基づいて、設計位置や実装位置が決定されればよい。
　以上のように、本発明に係る電子部品実装方法及び電子部品実装システムは、基板に形成されたランドに対し、半田を介して、電子部品を実装するのに適している。

 

Claims (6)

  1. 　基板（３０）に形成されたランド（５１ａ、５１ｂ）の上方に、半田を介して、電子部品を実装するための電子部品実装方法であって、
    　前記基板に形成されたランドの形成位置を検出する検出工程と、
    　前記検出されたランドの形成位置を基準に、前記形成されたランドの上方から半田（５２ａ、５２ｂ）を印刷する半田印刷工程と、
    　前記半田が印刷された基板において、設計位置を基準に上方から電子部品（５４）を装着する装着工程と、
    　前記電子部品が装着された基板を加熱し、前記半田による前記電子部品と前記ランドとの接合を行うリフロー工程とを含む、電子部品実装方法。
  2. 　前記設計位置を基準に前記基板に形成されるランドの公差をα１、
    　前記形成位置を基準に前記基板に印刷される半田の公差をα２とすると、
    　前記半田の前記ランドに対するズレは、α２以下であり、
    　前記半田と前記電子部品とは所定の範囲で接触する、請求項１記載の電子部品実装方法。
  3. 　前記半田印刷工程の後、前記装着工程前に、前記電子部品を前記基板に固定するためのボンド（５３ａ、５３ｂ）を、前記設計位置に上方から塗布する塗布工程を更に含む、請求項１又は請求項２記載の電子部品実装方法。
  4. 　基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を搭載するための電子部品実装システム（１）であって、
    　前記基板に形成されたランドの形成位置を検出する検出機（５）と、
    　前記検出機の後方に配備され、前記基板に対し、上方から半田を印刷する半田印刷機（１１）と、
    　前記半田印刷機の後方に配備され、前記基板に対し、上方から電子部品を装着する装着機（１３）と、
    　各機とネットワーク接続され、各機を統合的に制御する制御装置（３）とを備え、
    　前記検出機は、前記形成位置の検出結果を前記制御装置に送信し、
    　前記制御装置は、前記検出結果に基づいて、前記半田印刷機で形成位置を決定するために用いられる形成位置情報を生成し、前記生成した形成位置情報を前記半田印刷機に送信し、
    　前記半田印刷機は、前記形成位置情報に基づいて、前記形成位置を決定し、前記決定した形成位置を基準に半田を印刷し、
    　前記装着機は、前記半田が印刷された基板において、設計位置に電子部品を装着する、電子部品実装システム。
  5. 　前記制御装置は、前記半田印刷機にて用いられる寸法管理単位で表され、ランドの前記設計位置と前記形成位置とのズレを示すズレ情報を前記形成位置情報に含めて前記半田印刷機に送信し、
    　前記半田印刷機は、送信された前記ズレ情報とランドの前記設計位置とに基づいて印刷位置を決定する、請求項４記載の電子部品実装システム。
  6. 　前記装着機の後方に配備され、前記電子部品が装着された基板を加熱し、前記半田による前記電子部品と前記ランドとの接合を行うリフロー炉（１４）を更に備える、請求項４又は請求項５記載の電子部品実装システム。

     
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