WO2021059606A1

WO2021059606A1 - 実装基板製造システム、部品搭載システムおよび実装基板製造方法、部品搭載方法

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Publication number: WO2021059606A1
Application number: PCT/JP2020/022604
Authority: WO
Inventors: 利彦永冶; 貴之北; 正宏木原; 谷口　昌弘
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-04-01
Also published as: DE112020004574T5; JPWO2021059606A1; JP2023057162A; CN114402709A; JP7235132B2

Abstract

実装基板製造において、基板にはんだ部が形成され、はんだ部の検査が済んだ基板に、部品が搭載される。さらに、部品搭載済基板について部品の搭載ずれが計測されて部品搭載ずれデータが出力される。さらに、複数の部品搭載ずれデータに基づいて部品搭載装置の経時変動に起因する部品の搭載ずれを補正するためのキャリブレーションデータが算出される。この算出処理において、はんだ部の検査にて検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された場合、この部品についての部品搭載ずれデータは、キャリブレーションデータの算出の対象から除外される。

Description

実装基板製造システム、部品搭載システムおよび実装基板製造方法、部品搭載方法

　本開示は、基板にはんだ部を形成し、その基板に部品を搭載して実装基板を製造する実装基板製造システムおよび実装基板製造方法に関する。また本開示は、はんだ部が形成された基板に部品を搭載する部品搭載システムおよび部品搭載方法に関する。

　基板に電子部品を実装して実装基板を製造する実装基板製造システムは、はんだ印刷装置、部品搭載装置、リフロー装置などの複数の部品実装用装置を連結して構成されている。このような構成の実装基板製造システムにおいて、部品搭載装置における部品の搭載位置のずれに起因する実装不良を防止することが従来、検討されてきている。一例として、部品搭載済基板における部品の搭載位置のずれを示す部品搭載ずれ情報を前工程に対してフィードバックする位置補正技術が用いられている。この部品搭載ずれ情報のフィードバックに基づく位置補正では、搭載済部品検査装置にて部品の搭載位置を実際に計測して求めた部品搭載のずれが前工程の部品搭載装置に対して送られる。そして、部品搭載装置は、部品搭載ずれ情報に基づいて搭載位置を補正する（例えば、特許文献１参照）。この例においては、稼働時間の経過に伴う経時変動、例えば部品実装機構の経時的な熱変形などに起因する位置ずれを補正するためのキャリブレーションデータが、随時算出されて更新される。これにより、部品搭載装置における経時変動による実装位置精度の低下を防止することができる。

特開２０１６－５８６０４号公報

　しかしながら、特許文献１に示す先行技術を含め、従来技術では、位置補正の対象とする部品搭載ずれ情報の選択に起因して、必ずしも適正な位置補正結果が得られない場合がある。すなわち、従来技術においては、搭載済基板検査において取得された部品搭載ずれ情報の全てを対象として、前述のキャリブレーションデータが算出される。このため、キャリブレーションデータの算出の対象となる部品搭載ずれ情報には、はんだ印刷装置における印刷不良により正常に形成されなかったはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれ情報も含まれる。

　実行されるキャリブレーションは、本来、部品搭載装置において発生する経時変動による位置ずれを補正することを目的とする。したがって、はんだ印刷装置における印刷不良に起因して発生した部品搭載ずれについてのデータを、このような目的のキャリブレーションの対象とすることは適切ではなく、不適正な位置補正を行って実装位置精度を低下させる虞がある。このように、従来技術における実装基板製造システムおよび実装基板製造方法には、搭載済基板検査装置から部品搭載装置にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いに起因して、必ずしも適正な位置補正結果が得られない場合が生じる。

　本開示は、部品搭載装置にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いを適正化して、適正な位置補正結果を得ることができる実装基板製造システム、部品搭載システムおよび実装基板製造方法、部品搭載方法を提供する。

　本開示の実装基板製造システムは、はんだ部形成装置と、はんだ部検査装置と、部品搭載装置と、搭載済部品検査装置と、キャリブレーションデータ算出部とを有する。はんだ部形成装置は、基板にはんだ部を形成するように構成されている。はんだ部検査装置は、はんだ部形成装置よって基板に形成されたはんだ部の状態を検査するように構成されている。部品搭載装置は、部品保持ノズルを有する。部品保持ノズルは、部品を保持し、はんだ部検査装置によるはんだ部の検査が済んだ基板の実装点に部品を搭載するように構成されている。搭載済部品検査装置は、部品搭載装置によって部品がそれぞれ搭載された複数の部品搭載済基板の各々における部品の搭載位置のずれを計測し、搭載位置のずれに関する部品搭載ずれデータを生成するように構成されている。キャリブレーションデータ算出部は、複数の部品搭載済基板についての部品搭載ずれデータに基づいて、部品搭載装置の経時変動に起因する部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを算出するように構成されている。そしてキャリブレーションデータ算出部は、はんだ部検査装置による検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを、キャリブレーションデータの算出の対象から除外する。

　本開示の実装基板製造方法では、まず基板にはんだ部を形成する。そして、基板に形成されたはんだ部の状態を検査する。次いで、部品搭載装置の部品保持ノズルで部品を保持して、はんだ部の検査が済んだ基板の実装点にこの部品を搭載する。そして、部品がそれぞれ搭載された複数の部品搭載済基板の各々における部品の搭載位置のずれを計測し、搭載位置のずれに関する部品搭載ずれデータを生成する。さらに、複数の部品搭載済基板についての部品搭載ずれデータに基づいて、部品搭載装置の経時変動に起因する部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを算出する。ここで、はんだ部の状態の検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを、キャリブレーションデータの算出の対象から除外する。

　本開示の部品搭載システムは、上記実装基板製造システムにおける、はんだ部形成装置以外の装置とキャリブレーションデータ算出部とを有する。

　本開示の部品搭載方法は、上記実装基板製造方法における、はんだ部を形成する以外の操作を含む。

　本開示によれば、部品搭載装置にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いを適正化して、適正な位置補正結果を得ることができる。

本開示の実施の形態に係る実装基板製造システムの構成を示す図図１に示す実装基板製造システムを構成するスクリーン印刷装置の構成を示す正面図図２に示すスクリーン印刷装置の機能を説明するための正面図図１に示す実装基板製造システムを構成するはんだ部検査装置、搭載済部品検査装置の構成を示す正面図図１に示す実装基板製造システムを構成する部品搭載装置の構成を示す側面図図１に示す実装基板製造システムの制御系の構成を示すブロック図図４に示すはんだ部検査装置による検査対象項目を説明するための基板の上面図図４に示すはんだ部検査装置による検査対象項目の説明するための他の基板の上面図図４に示すはんだ部検査装置による検査対象項目の説明するための基板の側面図図４に示すはんだ部検査装置による検査対象項目の説明するための他の基板の側面図本開示の実施の形態に係る実装基板製造方法における処理を示すフローチャート図８に示す実装基板製造方法におけるはんだ部検査処理を示すフローチャート図８に示す実装基板製造方法における搭載済部品検査処理を示すフローチャート図１に示す実装基板製造システムにおけるキャリブレーション用参照データを視覚的に示す図本開示の実施の形態に係る実装基板製造方法におけるはんだ部の不良に起因して発生する部品搭載ずれの例を示す説明図図１２Ａに続く、はんだ部の不良に起因して発生する部品搭載ずれの例を示す説明図

　以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態を説明する。まず図１を参照して、本実施の形態における実装基板製造システム１の構成および機能について説明する。実装基板製造システム１は、基板と、この基板に実装された電子部品とを含む実装基板を製造する。実装基板製造システム１の主体は、複数の部品実装用装置を連結した部品実装ライン１ａである。部品実装ライン１ａを構成する各装置は通信ネットワーク２によって相互に接続されるとともに、通信ネットワーク２を介して情報管理装置３に接続されている。図１は、部品実装ライン１ａを構成する複数の装置のうち、スクリーン印刷装置Ｍ１、はんだ部検査装置Ｍ２、部品搭載装置Ｍ３、搭載済部品検査装置Ｍ４のみを示している。

　スクリーン印刷装置Ｍ１は、スクリーン印刷により、後述する図７Ａ～図７Ｄに示す基板４に形成されたランド５にはんだ部６を形成する。したがってスクリーン印刷装置Ｍ１は基板４にはんだ部６を形成するはんだ部形成装置として機能する。なお、はんだ部形成装置としては、スクリーン印刷装置以外にも、ランド５にはんだを塗布することによってはんだ部６を形成するはんだ塗布装置などを用いてもよい。

　はんだ部検査装置Ｍ２は、スクリーン印刷装置Ｍ１によって基板４に形成されたはんだ部６の状態を検査する。部品搭載装置Ｍ３は、はんだ部検査装置Ｍ２によるはんだ部６の検査が済んだ基板４に、後述の図５に示す部品保持ノズル３７ｂで部品を搭載する。すなわち、実装基板製造システム１は、部品保持ノズル３７ｂで部品を保持してはんだ部６が形成された基板４の実装点に搭載する部品搭載装置Ｍ３を含む。

　搭載済部品検査装置Ｍ４は、部品搭載装置Ｍ３によって部品が搭載された部品搭載済基板について部品の搭載位置のずれ（以下、搭載ずれ）を計測し、搭載ずれに関する部品搭載ずれデータを出力する。本実施の形態においては、搭載済部品検査装置Ｍ４がこの部品搭載ずれデータを部品搭載装置Ｍ３にフィードバックする。そして、フィードバックを受けた部品搭載装置Ｍ３の後述するキャリブレーションデータ算出部が、この部品搭載ずれデータに基づき、部品搭載装置Ｍ３の経時変動に起因する部品の搭載ずれを補正するキャリブレーションを実行するためのキャリブレーションデータを算出する。

　次に、図２～図５を参照して、上述の部品実装ライン１ａを構成する実装用装置の構成を説明する。まず図２を参照して、スクリーン印刷装置Ｍ１の構成を説明する。基台１１の上面には基板位置決め部１２が設置されている。基板位置決め部１２は、アライメント機構である印刷ステージテーブル１２ａと、その上面に設けられた昇降機構１２ｂとを有する。基台１１には、以下に説明する各部を制御するスクリーン印刷制御部１０が内蔵されている。

　昇降機構１２ｂは、昇降テーブル１３ａを土台とする印刷ステージ１３を保持している。印刷ステージ１３は、印刷ステージテーブル１２ａを駆動することによりＸ軸、Ｙ軸、および図示しない回転方向に沿って水平移動し、昇降機構１２ｂを駆動することにより昇降する。昇降テーブル１３ａの上面には、基板サポートピン１４ａを有する基板サポート部１４が設けられている。基板サポート部１４は、昇降機構１４ｂが駆動されることにより昇降する。

　さらに昇降テーブル１３ａは、基板搬送部１５を構成する第２コンベア１５ｂを下方から支持している。基板搬送部１５は第２コンベア１５ｂの上流、下流にそれぞれ位置する第１コンベア１５ａ、第３コンベア１５ｃを含んでいる。第１コンベア１５ａによってスクリーン印刷装置Ｍ１に搬入された基板４は、第２コンベア１５ｂに受け渡される。基板４は、第２コンベア１５ｂ上で以下に説明するスクリーン印刷部１６によるスクリーン印刷を施される。スクリーン印刷後の基板４は第３コンベア１５ｃを経て下流のはんだ部検査装置Ｍ２へ搬出される。

　印刷ステージ１３の上方には、スクリーン印刷部１６が配置されている。スクリーン印刷部１６は、スクリーンマスク１８を有している。スクリーンマスク１８には、基板４にはんだを印刷するための印刷パターン（パターン孔）が設けられている。スクリーンマスク１８の上方には、スキージ１７およびスキージ１７をスクリーンマスク１８に当接させてスキージング動作を行わせるための駆動機構１７ａが設けられている。

　印刷ステージ１３とスクリーンマスク１８との間には、マスクカメラ１９ａおよび基板カメラ１９ｂを含むカメラユニット１９が配置されている。カメラユニット１９はカメラ移動機構（図示省略）によりＸ軸、Ｙ軸に沿って移動可能となっている。マスクカメラ１９ａ、基板カメラ１９ｂはそれぞれ、スクリーンマスク１８、基板４の所望の位置を撮像する。カメラユニット１９により取得された画像を認識処理することにより、スクリーン印刷制御部１０は、スクリーンマスク１８、基板４の水平方向の位置を検出する。そしてこの位置検出結果に基づいて、印刷ステージ１３を水平移動させることにより、スクリーン印刷制御部１０は、基板４とスクリーンマスク１８とを位置合わせする。

　スクリーン印刷装置Ｍ１によるはんだのスクリーン印刷においては、スクリーン印刷制御部１０がカメラユニット１９をスクリーンマスク１８と基板４との間の位置から外へ移動させる。そして、図３に示すように、第２コンベア１５ｂが基板４を保持した状態で、矢印ａで示すように、スクリーン印刷制御部１０が昇降機構１２ｂを駆動して印刷ステージ１３を上昇させる。これとともに、昇降機構１４ｂを駆動して矢印ｂで示すように基板サポート部１４を基板サポートピン１４ａとともに上昇させる。これにより、基板サポートピン１４ａが基板４を下面から下受けしてスクリーンマスク１８の下面に押しつける。この状態でスクリーン印刷制御部１０は、矢印ｃで示すようにスキージ１７を下降させて、スクリーンマスク１８に当接させる。次いでスキージ１７を、Ｙ軸に沿ったスキージング方向に移動させる。これにより、基板４にはスクリーンマスク１８に形成されたパターン孔を介してはんだがスクリーン印刷され、例えば図７Ａに示すように、はんだ部６が基板４のランド５に形成される。

　次に、図４を参照して、はんだ部検査装置Ｍ２、搭載済部品検査装置Ｍ４の構成および機能を説明する。なお、これらの装置は検査・計測の対象が異なることから詳細構成は装置毎に異なっているが、検査・計測の対象をカメラで撮像して光学的に認識する点では共通していることから、便宜上同一図面にて説明する。

　基台２１には、はんだ部検査装置Ｍ２では第１検査処理部２０Ａ、搭載済部品検査装置Ｍ４については第２検査処理部２０Ｂが内蔵されている。第１検査処理部２０Ａ、第２検査処理部２０Ｂは、それぞれの装置における各種の作業動作や処理、例えば基板搬送動作、撮像処理、撮像により得られた画像の認識処理や画像に基づく検査・計測処理を制御する。これらの処理については図６、図９、図１０を参照しながら後述する。

　基台２１の上面には、基板搬送部２２が配置されている。基板搬送部２２は上流の装置から搬入された検査・計測対象の基板４を搬送して、検査ヘッド２４による検査・計測作業位置に位置させる。なお、はんだ部検査装置Ｍ２では、検査・計測対象ははんだ部６を形成済みの基板４であり、搭載済部品検査装置Ｍ４では、検査・計測対象は部品搭載済基板４Ｐである。検査ヘッド２４は、鏡筒部２４ａと、撮像方向を下向きにして鏡筒部２４ａに内蔵されたカメラ２６と、鏡筒部２４ａの下端部に設けられた照明ユニット２４ｂとを含む。検査ヘッド２４は、ＸＹテーブルを有する移動機構２５によってＸ軸、Ｙ軸に沿って水平移動する。移動機構２５により、カメラ２６を、基板４の所望の部位の上方に位置させることが可能となっている。照明ユニット２４ｂには、上段照明２８ａと下段照明２８ｂとが内蔵されている。

　カメラ２６による撮像時には、撮像対象に適した照明条件に応じて、上段照明２８ａ、下段照明２８ｂのいずれかまたは双方が点灯される。さらに鏡筒部２４ａの側面には同軸照明２８ｃが設けられている。同軸照明２８ｃを点灯することにより、鏡筒部２４ａの内部に配置されたハーフミラー２７を介して基板４がカメラ２６の撮像方向と同じ方向から照らされる。上段照明２８ａ、下段照明２８ｂ、同軸照明２８ｃは、照明光源部２８を構成する。

　このように、照明条件を切り替えることにより、同一のカメラ２６によって異なる用途の検査・計測を実行することができる。はんだ部検査装置Ｍ２は、基板４に形成されたはんだ部６の状態を検査する。搭載済部品検査装置Ｍ４は、例えば基板４上に設けられた基準位置マークに対する搭載された部品の相対位置を認識し、その相対位置を基準位置と比較することで、部品搭載ずれデータを取得する。

　次に、図５を参照して、部品搭載装置Ｍ３の構成および機能を説明する。部品搭載装置Ｍ３では、部品保持ノズル３７ｂが部品を保持して基板４の実装点に搭載する。基台３１には、以下に説明する部品搭載装置Ｍ３の作業動作の制御や部品搭載装置Ｍ３が有するカメラによって取得された画像の認識処理を行う機能を有する搭載処理部３０が内蔵されている。搭載処理部３０は、例えば基板搬送動作、部品搭載機構による部品搭載作業、部品認識カメラ３６、基板認識カメラ３９による認識処理などの実行を制御する。

　基台３１の上面には、１対の基板搬送コンベアを有する基板搬送部３５が基板４の搬送方向に沿って配置されている。すなわち基板搬送部３５はＸ軸に沿って配置されている。基板搬送部３５は、作業対象の基板４をＸ軸に沿って搬送する。基台３１の上面において基板搬送部３５の間には、基板下受け部３４が配備されている。基板下受け部３４では、昇降機構３４ｂが複数のサポートピン３４ａを昇降させる。基板４が搭載作業位置に搬入された状態において、搭載処理部３０は、昇降機構３４ｂを駆動してサポートピン３４ａを上昇させる。これにより、複数のサポートピン３４ａが基板４の下面を支持する。

　Ｙ軸における基台３１の両側には、それぞれ部品供給用の台車３２がセットされている。台車３２の上面には、部品供給ユニットであるテープフィーダ３３が装着されている。テープフィーダ３３は、基板４に搭載される部品を収納したキャリアテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する部品搭載機構による部品取出し位置に部品を供給する。

　次に部品搭載機構の構成を説明する。基台３１によって支持されたフレーム部（図示省略）には、ＸＹテーブルを有する移動機構３８が配置されている。移動機構３８には、移動部材３７ａを介して搭載ヘッド３７が装着されている。移動機構３８を駆動することにより、搭載ヘッド３７はＸ軸およびＹ軸に沿って移動する。これにより、搭載ヘッド３７は、テープフィーダ３３の部品取出し位置と、基板搬送部３５に位置決め保持された基板４との間を移動する。搭載ヘッド３７は、その下端部に設けられた部品保持ノズル３７ｂによってテープフィーダ３３から取り出した部品を保持し、基板４に搭載する。

　基板搬送部３５とテープフィーダ３３との間には部品認識カメラ３６が配置されている。テープフィーダ３３から部品を取り出した搭載ヘッド３７を部品認識カメラ３６の上方に位置させることにより、部品認識カメラ３６は搭載ヘッド３７に保持された部品を下方から撮像する。これにより、搭載ヘッド３７に保持された状態の部品が認識され、部品の識別や保持位置ずれの検出が行われる。

　移動部材３７ａには、基板認識カメラ３９が撮像方向を下向きにして装着されている。基板認識カメラ３９を搭載ヘッド３７とともに移動させて基板４の上方に位置させることにより、基板認識カメラ３９は基板搬送部３５に保持された基板４を撮像する。この撮像により取得された基板４の認識マークおよび実装点の画像を認識処理することにより、搭載処理部３０は、基板４の識別や位置検出を行う。部品搭載装置Ｍ３が基板４に部品を搭載する際には、このようにして取得された基板４の識別結果や位置検出結果に基づいて、部品搭載機構による部品搭載動作が補正される。

　次に、図６を参照して、実装基板製造システム１を構成する各装置の制御系の構成について説明する。なお、ここでははんだ部検査装置Ｍ２によるはんだ部検査機能、搭載済部品検査装置Ｍ４による搭載済部品検査機能および搭載済部品検査によって得られる部品搭載ずれデータ６２ａに基づいて部品搭載装置Ｍ３において実行されるキャリブレーションに関連する要素のみを示している。

　情報管理装置３は、通信ネットワーク２を介して、はんだ部検査装置Ｍ２の第１検査処理部２０Ａ、部品搭載装置Ｍ３の搭載処理部３０、搭載済部品検査装置Ｍ４の第２検査処理部２０Ｂと接続されている。情報管理装置３は、キャリブレーション用参照データを記憶する参照データ記憶部３Ａを含む。キャリブレーション用参照データとは、部品搭載装置Ｍ３のキャリブレーションデータ算出部５２がキャリブレーションデータを算出する際に必要となる情報である。具体的には、キャリブレーション用参照データは、基板毎に記録されたはんだ部検査と、搭載済部品検査の結果と、搭載済み部品検査装置で計測された部品の搭載ずれとを含んでいる。情報管理装置３は、はんだ部検査装置Ｍ２や、搭載済部品検査装置Ｍ４から検査結果を受け取ると、基板４を特定する識別情報である基板ＩＤを付与したキャリブレーション用参照データを作成または更新する。

　はんだ部検査装置Ｍ２の第１検査処理部２０Ａは、検査実行部４１と、検査結果記憶部４２と、判定基準記憶部４３とを含む。検査実行部４１は、カメラ２６を制御して基板４における検査対象の部位を撮像し、取得した画像を認識処理する。この処理により、形成されたはんだ部６の状態に関する所定の検査対象項目について、はんだ部６を検査する。検査結果記憶部４２は、検査実行部４１による検査結果を記憶する。また、検査実行部４１は、通信ネットワーク２を介して検査結果を情報管理装置３に伝達する。

　判定基準記憶部４３は、検査実行部４１が実行するはんだ部６の検査における判定に用いられる判定基準を記憶している。一例として、判定基準記憶部４３には、第１の判定基準４３ａ、第２の判定基準４３ｂの２種類の基準値が設定されている。第１の判定基準４３ａは、基板４に形成されたはんだ部が、部品を搭載するのに適切な状態であるか否か、すなわち部品搭載の適否の観点からのはんだ部６の状態の合否を判定するために設定されている。

　たとえば検査対象の実装点にはんだ部が全く形成されていないか、またはそのはんだ量が著しく少ないなど、部品を搭載してリフローを実行したとしてもはんだ接合不良となる蓋然性が高い場合がある。このような場合、検査対象のはんだ部は、第１の判定基準４３ａに基づき不合格と判定される。また検査対象となるはんだ部に部品を搭載してリフローを実行すれば良品となる確率が一定以上期待できるような状態であれば、第１の判定基準４３ａに基づき検査対象のはんだ部は、合格と判定される。これに対し、第２の判定基準４３ｂは検査対象となるはんだ部の状態がはんだ接合の観点から良好であるか否かを判定するために設定されている。すなわち第１の判定基準４３ａを用いた判定において合格と判定されたはんだ部の状態が良好か否かが、第２の判定基準４３ｂに基づいて判定される。

　このように、はんだ部検査装置Ｍ２は、第１の判定基準４３ａに基づいて基板４に形成されたはんだ部６の状態が合格と判定した後、第２の判定基準４３ｂに基づいてはんだ部６の状態が良好か否かを判定する。第１の判定基準４３ａ、第２の判定基準４３ｂは、いずれも検査パラメータにおける判定用の閾値であり、以下に説明する検査対象項目毎に定められている。

　図７Ａ～図７Ｄは、はんだ部検査装置Ｍ２によるはんだ部検査における検査対象項目の例を示している。まず図７Ａは、印刷位置ずれの検査を示している。すなわち基板４においてスクリーン印刷により形成されたはんだ部６のランド５に対する位置ずれが検査対象である。ランド５の中心５ｃとはんだ部６の中心６ｃとの偏差ΔＸ、ΔＹが、カメラ２６によって取得された画像を認識処理することにより求められる。次に図７Ｂは、印刷面積の検査を示している。すなわち基板４においてスクリーン印刷により形成されたはんだ部６の面積６Ｓが検査対象である。この場合も同様に、カメラ２６によって取得された画像を認識処理することにより面積６Ｓが求められる。

　図７Ｃは、印刷高さの検査を示している。すなわち基板４においてスクリーン印刷により形成されたはんだ部６の高さ６Ｈが検査対象である。この場合には、カメラ２６によって取得された画像を３次元検査することにより高さ６Ｈが求められる。また図７Ｄは、印刷体積の検査を示している。すなわち基板４においてスクリーン印刷により形成されたはんだ部６の体積６Ｖが検査対象である。この場合にも同様に、カメラ２６によって取得された画像を３次元検査することにより体積６Ｖが求められる。

　上述の検査対象項目についてのはんだ部検査においては、それぞれの検査対象項目について求められた検査結果が、各検査対象項目についての第１の判定基準４３ａ、第２の判定基準４３ｂと比較される。すなわち印刷位置ずれの検査における偏差ΔＸ、ΔＹ、印刷面積の検査におけるはんだ面積６Ｓ、印刷高さの検査におけるはんだ高さ６Ｈ、印刷体積の検査におけるはんだ体積６Ｖのそれぞれについての第１の判定基準４３ａ、第２の判定基準４３ｂが参照される。そして、はんだ部６の合否、さらには合格と判定したはんだ部６について、その状態が良好か否かを検査実行部４１が判定する。

　次に部品搭載装置Ｍ３の搭載処理部３０について説明する。搭載処理部３０は、搭載制御部５１と、キャリブレーションデータ算出部５２とを含む。搭載制御部５１は、図５に示す部品搭載装置Ｍ３における部品搭載機構による部品搭載動作を制御する。キャリブレーションデータ算出部５２は、部品搭載装置Ｍ３の経時変動に起因する部品の搭載ずれを補正するためのキャリブレーションデータを算出する。

　このキャリブレーションデータは、部品搭載ずれデータに基づいて計算される。部品搭載ずれデータは、後述するように、複数の部品搭載済基板４Ｐについて搭載済部品検査装置Ｍ４で計測されて部品搭載装置Ｍ３にフィードバックされた部品の搭載ずれに関する。なお、本実施の形態においては、上述の機能を有するキャリブレーションデータ算出部５２を部品搭載装置Ｍ３に設けた構成例を示しているが、キャリブレーションデータ算出部５２を部品搭載装置Ｍ３以外の他装置、例えば情報管理装置３に設けてもよい。

　部品搭載作業において、部品搭載装置Ｍ３は、キャリブレーションデータを使用して、実装点に部品を搭載する際の部品保持ノズル３７ｂの停止位置を補正する。なお、本実施の形態においてキャリブレーションデータ算出部５２は、はんだ部検査装置Ｍ２によりはんだ部の状態の検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを、キャリブレーションデータの算出の対象から除外する。

　次に搭載済部品検査装置Ｍ４の第２検査処理部２０Ｂについて説明する。第２検査処理部２０Ｂは、検査実行部６１と、検査結果記憶部６２と、判定基準記憶部６３とを含む。検査実行部６１は、カメラ２６によって基板４における検査対象の部位を撮像させ、取得された画像を認識処理することにより、所定の検査対象項目について検査を行う。この検査は、部品搭載装置Ｍ３によって部品が搭載された部品搭載済基板４Ｐについて部品の搭載ずれを計測する部品搭載ずれ計測を含む。判定基準記憶部６３は、部品の搭載ずれの合否を判定する位置ずれ判定基準６３ａを記憶している。検査実行部６１は、部品搭載ずれが当該部品に対して設定されている位置ずれ判定基準６３ａ（許容位置ずれ）を超過しているかどうか判断する。検査実行部６１は、部品搭載ずれが範囲内であれば合格、超過していれば不合格（位置ずれ不良）と判断する。検査結果記憶部６２は、検査実行部６１による検査結果を記憶する。この検査結果は、上述の部品搭載ずれ計測によって取得された部品搭載ずれデータ６２ａを含む。

　なお、判定基準記憶部４３、６３はＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）またはＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等で構成されている。参照データ記憶部３Ａ、検査結果記憶部４２、６２は書き換え可能なＲＡＭやハードディスク等で構成されている。検査実行部４１、６１、搭載制御部５１、キャリブレーションデータ算出部５２はＣＰＵ（中央演算処理装置）またはＬＳＩ（大規模集積回路）で構成されている。また情報管理装置３もＣＰＵまたはＬＳＩを含む。記憶部以外の構成は専用回路で構成されていてもよく、汎用のハードウェアを、一過性または非一過性の記憶装置から読みだしたソフトウェアで制御して実現してもよい。またこれらの２つ以上を一体に構成してもよい。さらに、第１検査処理部２０Ａ、搭載処理部３０、第２検査処理部２０Ｂの１つ以上を情報管理装置３と一体に構成してもよい。

　次に上述のように構成された実装基板製造システム１によって実行される実装基板製造方法の処理フローについて、図８を参照して説明する。ここでは、基板４にはんだ部６を形成するスクリーン印刷装置Ｍ１と、部品保持ノズル３７ｂで部品を保持して基板４の実装点に搭載する部品搭載装置Ｍ３とを使用した実装基板製造方法を示している。

　まず、スクリーン印刷装置Ｍ１によって基板４にはんだ部６を形成する（ＳＴ１：はんだ部形成工程）。次に基板４をはんだ部検査装置Ｍ２に搬送し、ＳＴ１において基板４に形成されたはんだ部６の状態を検査する（ＳＴ２：はんだ部検査工程）。次いで基板４を部品搭載装置Ｍ３に搬送し、ＳＴ２におけるはんだ部６の検査が済んだ基板４の目標位置に、部品保持ノズル３７ｂで部品を搭載する（ＳＴ３：部品搭載工程）。

　次に基板４を搭載済部品検査装置Ｍ４に搬送し、ＳＴ３において部品が搭載された部品搭載済基板４Ｐについて部品の搭載ずれ、すなわちＳＴ３における部品の搭載目標位置からの位置ずれを計測する（ＳＴ４：搭載済部品検査工程）。計測された部品搭載ずれデータは、通信ネットワーク２を介して情報管理装置３へ送られる。

　なお、ＳＴ１とＳＴ２とを連続して行わなくてもよい。例えば、はんだ部６を形成済の基板４を他の企業から購入し、そのような基板４を用いてＳＴ２からＳＴ５を実施してもよい。あるいは、前日に基板４にはんだ部６を形成し、翌日以降にＳＴ２からＳＴ５を実施してもよい。このような場合、はんだ部検査装置Ｍ２、部品搭載装置Ｍ３、搭載済部品検査装置Ｍ４、および情報管理装置３は、本実施の形態に係る部品搭載システムを構成する。また図８において、ＳＴ２～ＳＴ５は本実施の形態に係る部品搭載方法を示す。

　次にＳＴ２において実行されるはんだ部検査処理について、図９を参照して説明する。ここでは、基板４における検査対象の部位を撮像して取得した画像を認識処理することにより、形成されたはんだ部６の状態に関する所定の検査対象項目について検査を行う。

　この検査においては、検査実行部４１は、カメラ２６で撮像した画像から検査対象のはんだ部６の画像を取得する（ＳＴ１１）。次に、検査実行部４１は、判定基準記憶部４３に記憶された第１の判定基準４３ａ、第２の判定基準４３ｂを読み出す（ＳＴ１２）。次いで、検査実行部４１は、画像を認識処理することにより印刷位置ずれ、印刷面積、印刷高さ、印刷体積を求める（ＳＴ１３）。次いで検査実行部４１は、第１の判定基準４３ａに基づき、はんだ部６の状態の合否を判定する（ＳＴ１４）。ここで不合格であれば、検査結果記憶部４２にこのはんだ部の検査結果が不合格として記憶される（ＳＴ１８）。

　一方、ＳＴ１４において合格であれば、検査実行部４１は第２の判定基準４３ｂに基づき、はんだ部６の状態の良否を判定する（ＳＴ１５）。そして、その判定結果は検査結果記憶部４２に記憶される（ＳＴ１６，ＳＴ１７）。そして、検査実行部４１は、基板４の全てのはんだ部６の検査が完了したかどうかを確認し（ＳＴ１９）、未検査のはんだ部６があればＳＴ１１へ戻って処理を繰返す。すべてのはんだ部６の検査が完了すると、はんだ部検査装置Ｍ２は、検査が完了した基板４の基板ＩＤと全てのはんだ部６の検査結果とを情報管理装置３へ出力する（ＳＴ２０）。

　なお、上記の説明では、ＳＴ１４ではんだ部６の合否を判定し、合格したはんだ部６についてＳＴ１５で状態が良好か否かを判定している。しかしながら、ＳＴ１４を経由せず、ＳＴ１５における判定を実施してもよい。ただし、ＳＴ１４における判定をＳＴ１５に先んじて実行することにより、ＳＴ１４において検査結果が不合格となったはんだ部を含む基板４を部品搭載の対象から除外することができる。

　　次にＳＴ４において実行される搭載済部品検査処理について、図１０を参照して説明する。まず検査実行部６１は、撮像した画像から検査対象の部品の画像を取得する（ＳＴ３１）。次に、検査実行部６１は、判定基準記憶部６３に記憶された位置ずれ判定基準６３ａを読み出す（ＳＴ３２）。次いで、検査実行部６１は、取得した画像を認識処理することにより部品搭載ずれを計測する（ＳＴ３３）。そして、検査実行部６１は、計測した部品搭載ずれが当該部品に対して設定されている位置ずれ判定基準６３ａを超過しているかどうか判定する（ＳＴ３４）。その判定結果は検査結果記憶部６２に記憶される（ＳＴ３５，ＳＴ３６）。そして、検査実行部６１は、基板４に搭載された全ての部品の検査が完了したかどうを確認し（ＳＴ３７）、未検査の部品があればＳＴ３１へ戻って処理を繰返す。すべての部品の検査が完了すると搭載済部品検査装置Ｍ４は、検査が完了した部品搭載済基板４Ｐの基板ＩＤと全ての部品の検査結果とを情報管理装置３へ出力する（ＳＴ３８）。なお、ＳＴ３２はＳＴ３１の前に実行しても、ＳＴ３３の後に実行してもよい。

　情報管理装置３の参照データ記憶部３Ａには、はんだ部検査装置Ｍ２と搭載済部品検査装置Ｍ４とから送信されてきた検査結果の一部がキャリブレーション用参照データとして蓄積される。図１１はキャリブレーション用参照データを視覚的に示している。キャリブレーション用参照データは、基板における複数の部品（装着点）のはんだ部検査と搭載済部品検査結果と部品搭載ずれとを含んでいる。装着点は、部品ＩＤで識別されている。搭載済部品検査処理を終えた部品搭載済基板４Ｐの枚数が増えると、キャリブレーション用参照データの量が有効なキャリブレーションデータを得られるようになる。このようにキャリブレーション用参照データの量が十分に蓄積されたら、キャリブレーションデータ算出部５２は、参照データ記憶部３Ａから部品搭載ずれを取得する。そしてキャリブレーションデータ算出部５２は、部品搭載装置Ｍ３の経時変動に起因する部品の搭載ずれを補正するためのキャリブレーションデータを部品（装着点）別に計算する。例えば、基板数枚分の部品別の部品搭載ずれの平均を求め、これに係数を乗じる等してキャリブレーションデータを計算する。

　キャリブレーションデータ算出部５２は、キャリブレーションデータの作成において、はんだ部検査で良好でないと判定されはんだ部に搭載された部品の部品搭載ずれデータをキャリブレーションデータ算出の対象から除外している。具体的には、キャリブレーション用参照データに、はんだ部検査結果が良好でないとされている部品の部品搭載ずれをキャリブレーションデータ算出には使用しない。

　以下、その理由を述べる。部品搭載装置Ｍ３で実行されるキャリブレーションは、本来、部品搭載装置Ｍ３において発生する経時変動による位置ずれを補正することを目的とする。したがって、スクリーン印刷装置Ｍ１における印刷不良に起因して発生した部品搭載ずれについてのデータを、キャリブレーションデータの作成対象とすることは適切ではない。このようなデータを含めてキャリブレーションデータを作成すると、却って不適正な位置補正を行って実装位置精度を低下させる虞がある。なおここでは、印刷不良とは、図６に示した第１の判定基準４３ａを満たすものの、第２の判定基準４３ｂを満たさないはんだ部の状態を意味する。

　図１２Ａ、図１２Ｂは、このようなスクリーン印刷装置Ｍ１における印刷不良に起因して発生する部品搭載ずれの例を示している。基板４に設けられた１対のランド５には、スクリーン印刷によりはんだ部６が形成され、はんだ部６が形成されたランド５には、両端部に接続用の端子７ａを有するチップ型部品７が搭載される。しかしながら図１２Ａにおいて、１対のランド５のうちの一方には、はんだ高さが不均一で上面が一方に傾斜した形状の不良はんだ部６Ｎが形成されている。

　図１２Ｂは、不良はんだ部６Ｎが形成されたランド５と正常なはんだ部６が形成されたランド５とにチップ型部品７を搭載して、端子７ａを上方からランド５に不良はんだ部６Ｎとはんだ部６とを介して着地させた状態を示している。このとき、不良はんだ部６Ｎに上方から接近した端子７ａは正しい位置に着地することができず、不良はんだ部６Ｎの上面の傾斜の状態に応じて横方向の位置ずれｄｍを生じた状態で着地する。その結果、チップ型部品７は位置ずれｄｍだけ基準位置からずれて搭載される。

　搭載済部品検査装置Ｍ４において、このような状態のチップ型部品７を対象として搭載済部品検査を実行すると、従来技術では上述の位置ずれｄｍは発生原因に関係なく部品搭載ずれとして取り扱われる。そのため位置ずれｄｍもキャリブレーションデータの算出に用いられる。しかしながら、位置ずれｄｍは部品搭載装置Ｍ３における経時劣化とは全く無関係に発生する。そこで、本実施の形態においてはこのような印刷不良に起因して発生する部品搭載ずれについては、キャリブレーションデータの算出の対象から除外している。これにより、部品搭載装置Ｍ３にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いを適正化して、適正な位置補正結果を得ることができる。

　本開示の実施の形態は以上であるが、本開示の要旨を逸脱しない範囲で変更を加えて実施してもよい。例えば、キャリブレーションデータの算出に際しては、ＡＩ（人工知能）を利用可能であり、学習機能を有する人工知能でキャリブレーションデータ算出部５２を構成してもよい。この場合、人工知能の学習対象からはんだ部検査工程にて検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品の部品搭載ずれをＡＩの学習データから除外することで、キャリブレーションデータの算出の対象から除外すればよい。なお、本開示は、はんだ部検査工程にて検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品の部品搭載ずれをキャリブレーションデータの算出の対象から除外している。これに加えて他の問題のある部品搭載ずれを除外対象にすることを拒むものではない。例えば、搭載済部品検査結果で不良と判定された部品の部品搭載ずれを除外対象に含めてもよい。

　本開示の実装基板製造システム、部品搭載システムおよび実装基板製造方法、部品搭載方法によれば、部品搭載装置にフィードバックされる部品搭載ずれ情報の取り扱いを適正化して、適正な位置補正結果を得ることができる。そのため、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する技術分野において有用である。

１　　実装基板製造システム
１ａ　　部品実装ライン
２　　通信ネットワーク
３　　情報管理装置
３Ａ　　参照データ記憶部
４　　基板
４Ｐ　　部品搭載済基板
５　　ランド
５ｃ　　中心
６　　はんだ部
６ｃ　　中心
６Ｈ　　高さ
６Ｎ　　不良はんだ部
６Ｓ　　面積
６Ｖ　　体積
７　　チップ型部品
７ａ　　端子
１０　　スクリーン印刷制御部
１１，２１，３１　　基台
１２　　基板位置決め部
１２ａ　　印刷ステージテーブル
１２ｂ，１４ｂ　　昇降機構
１３　　印刷ステージ
１３ａ　　昇降テーブル
１４　　基板サポート部
１４ａ　　基板サポートピン
１５，３５　　基板搬送部
１５ａ　　第１コンベア
１５ｂ　　第２コンベア
１５ｃ　　第３コンベア
１６　　スクリーン印刷部
１７　　スキージ
１７ａ　　駆動機構
１８　　スクリーンマスク
１９　　カメラユニット
１９ａ　　マスクカメラ
１９ｂ　　基板カメラ
２０Ａ　　第１検査処理部
２０Ｂ　　第２検査処理部
２２　　基板搬送部
２４　　検査ヘッド
２４ａ　　鏡筒部
２４ｂ　　照明ユニット
２５，３８　　移動機構
２６　　カメラ
２７　　ハーフミラー
２８　　照明光源部
２８ａ　　上段照明
２８ｂ　　下段照明
２８ｃ　　同軸照明
３０　　搭載処理部
３２　　台車
３３　　テープフィーダ
３４　　基板下受け部
３４ａ　　サポートピン
３４ｂ　　昇降機構
３６　　部品認識カメラ
３７　　搭載ヘッド
３７ａ　　移動部材
３７ｂ　　部品保持ノズル
３９　　基板認識カメラ
４１，６１　　検査実行部
４２，６２　　検査結果記憶部
４３，６３　　判定基準記憶部
４３ａ　　第１の判定基準
４３ｂ　　第２の判定基準
５１　　搭載制御部
５２　　キャリブレーションデータ算出部
６２ａ　　部品搭載ずれデータ
６３ａ　　位置ずれ判定基準
Ｍ１　　スクリーン印刷装置
Ｍ２　　はんだ部検査装置
Ｍ３　　部品搭載装置
Ｍ４　　搭載済部品検査装置

Claims

基板にはんだ部を形成するはんだ部形成装置と、
前記はんだ部形成装置よって前記基板に形成された前記はんだ部の状態を検査するはんだ部検査装置と、
部品を保持し、前記はんだ部検査装置による前記はんだ部の検査が済んだ前記基板の実装点に前記部品を搭載する部品保持ノズルを有する部品搭載装置と、
前記部品搭載装置によって前記部品がそれぞれ搭載された複数の部品搭載済基板の各々における前記部品の搭載位置のずれを計測し、前記搭載位置のずれに関する部品搭載ずれデータを生成する搭載済部品検査装置と、
前記複数の部品搭載済基板についての前記部品搭載ずれデータに基づいて、前記部品搭載装置の経時変動に起因する前記部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを算出するキャリブレーションデータ算出部と、を備え、
前記キャリブレーションデータ算出部は、前記はんだ部検査装置による検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを、前記キャリブレーションデータの算出の対象から除外する、
実装基板製造システム。
前記はんだ部検査装置は、第１の判定基準に基づいて前記基板に形成された前記はんだ部の状態が合格と判定した後、第２の判定基準に基づいて前記はんだ部の状態が良好か否かを判定する、
請求項１に記載の実装基板製造システム。
基板にはんだ部を形成するステップと、
前記基板に形成された前記はんだ部の状態を検査するステップと、
部品搭載装置の部品保持ノズルで部品を保持して、前記はんだ部の検査が済んだ前記基板の実装点に搭載するステップと、
前記部品がそれぞれ搭載された複数の部品搭載済基板の各々における前記部品の搭載位置のずれを計測し、前記搭載位置のずれに関する部品搭載ずれデータを生成するステップと、
前記複数の部品搭載済基板についての前記部品搭載ずれデータに基づいて、前記部品搭載装置の経時変動に起因する前記部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを算出するステップと、を備え、
前記はんだ部の前記状態の検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを、前記キャリブレーションデータの算出の対象から除外する、
実装基板製造方法。
前記はんだ部の前記状態を検査する際、第１の判定基準に基づいて前記基板に形成された前記はんだ部の状態が合格と判定した後、第２の判定基準に基づいて前記はんだ部の前記状態が良好か否かを判定する、
請求項３に記載の実装基板製造方法。
基板に形成されたはんだ部の状態を検査するはんだ部検査装置と、
部品を保持し、前記はんだ部検査装置による前記はんだ部の検査が済んだ前記基板の実装点に前記部品を搭載する部品保持ノズルを有する部品搭載装置と、
前記部品搭載装置によって前記部品がそれぞれ搭載された複数の部品搭載済基板の各々における前記部品の搭載位置のずれを計測し、前記搭載位置のずれに関する部品搭載ずれデータを生成する搭載済部品検査装置と、
前記複数の部品搭載済基板についての前記部品搭載ずれデータに基づいて、前記部品搭載装置の経時変動に起因する前記部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを算出するキャリブレーションデータ算出部と、を備え、
前記キャリブレーションデータ算出部は、前記はんだ部検査装置による検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを、前記キャリブレーションデータの算出の対象から除外する、
部品搭載システム。
前記はんだ部検査装置は、第１の判定基準に基づいて前記基板に形成された前記はんだ部の状態が合格と判定した後、第２の判定基準に基づいて前記はんだ部の状態が良好か否かを判定する、
請求項５に記載の部品搭載システム。
基板に形成されたはんだ部の状態を検査するステップと、
部品搭載装置の部品保持ノズルで部品を保持して、前記はんだ部の検査が済んだ前記基板の実装点に搭載するステップと、
前記部品がそれぞれ搭載された複数の部品搭載済基板の各々における前記部品の搭載位置のずれを計測し、前記搭載位置のずれに関する部品搭載ずれデータを生成するステップと、
前記複数の部品搭載済基板についての前記部品搭載ずれデータに基づいて、前記部品搭載装置の経時変動に起因する前記部品の搭載位置のずれを補正するためのキャリブレーションデータを算出するステップと、を備え、
前記はんだ部の前記状態の検査結果が良好ではないと判定されたはんだ部に搭載された部品についての部品搭載ずれデータを、前記キャリブレーションデータの算出の対象から除外する、
部品搭載方法。
前記はんだ部の前記状態を検査する際、第１の判定基準に基づいて前記基板に形成された前記はんだ部の状態が合格と判定した後、第２の判定基準に基づいて前記はんだ部の前記状態が良好か否かを判定する、
請求項７に記載の部品搭載方法。