JP5945730B2 - 電子部品実装システムおよび電子部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装システムおよび電子部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、半田印刷装置、電子部品実装装置、リフロー装置など複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。電子部品実装システムでは、基板へ搭載・固着される電子部品の形態として、基板の電極に半田接合される接合部品のみならず、コネクタ部品など基板に形成された挿入穴に挿入される位置決め嵌合部やリードなどを有する挿入部品（特許文献１参照）を含め、実装形態の異なる複数種類の電子部品が実装される。

これらの電子部品の実装に際しては、画像認識を用いた位置検出手法を電子部品の種類や特性に応じて適用した各種の実装形態が採用されるようになっている。例えば基板に形成された認識マークの位置認識結果や半田印刷後の基板における半田の位置ずれ検出結果に応じて部品搭載位置を補正する方法が、良好な実装位置精度を確保するための周知技術として知られている。

特開２０１０−０２７６６１号公報

ところで近年電子機器の製造コスト削減の要請から、家電機器など民生用の基板の材質として、紙にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板が採用されるようになっている。この紙フェノール基板は低コストであるものの、前述のように実装形態の異なる複数種類の電子部品を実装対象とする場合には、良好な実装位置精度を確保する上で以下のような難点がある。

まず紙フェノール基板は伸縮しやすく寸法精度を安定的に保つことが難しいという材質特性を有するとともに、外形の成型や挿入穴の形成に際してプレス金型による打ち抜き加工が用いられていることから、基板全体の位置認識用の認識マークや挿入穴と基板外形との相対位置関係は必ずしも確保されず、打ち抜き加工後の時点において既に製造ロット毎にばらついている場合が多い。そして打ち抜き加工後の製造過程において熱影響などによって基板に伸縮変形が生じた場合には、認識マークや挿入穴の位置誤差は更に増大する。

ところが先行技術においては、認識マークや挿入穴などの相対位置精度が保証されていないにもかかわらず、これら認識マークの認識結果に基づいて部品搭載位置を補正することが行われていたため、十分な位置補正精度が確保されずに部品搭載時の位置ずれに起因する実装不良を生じていた。このように、従来技術による部品実装においては、寸法精度の確保が難しい特性の基板を対象として挿入部品など実装形態の異なる複数種類の電子部品を実装する場合に、位置ずれに起因する実装不良が生じやすいという課題があった。

そこで本発明は、寸法精度の確保が難しい特性の基板を対象として実装形態の異なる複数種類の電子部品を実装する場合にあっても、十分な位置補正精度を確保して実装不良を低減することができる電子部品実装システムおよび電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装システムは、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、前記基板の部品接合用の電極に半田を印刷するとともに、前記基板において所定の位置に認識対象部位としての半田マークを印刷する印刷装置と、前記半田が印刷された基板を撮像して前記半田マークを含む認識対象部位を認識する認識手段と、前記半田が印刷された基板を位置決めし、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記認識手段の認識結果に基づいて前記半田が印刷された基板の部品搭載位置に移送搭載する電子部品実装装置と、前記認識手段による認識処理の実行形態を規定する認識実行情報および前記電子部品実装装置による移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報を含んで構成され、各電子部品毎に予め設定された実装情報を記憶する実装情報記憶部とを備え、前記認識手段は、前記実装情報を参照して各電子部品毎に予め設定された前記認識実行情報に従って認識対象部位を認識し、前記電子部品実装装置は、前記実装情報を参照して各電子部品毎に予め設定された前記搭載動作情報に従って電子部品を基板に移送搭載し、前記電子部品は、前記部品接合用の電極に半田接合される接合部品および前記基板の実装面に形成された挿入穴に挿入される挿入部品を含み、前記認識対象部位は、前記基板の全体位置認識用に形成された認識マーク、前記半田マークおよび前記挿入穴を含み、前記実装情報は、前記認識マークの認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に接合部品を移送搭載する第１の実装モードおよび前記半田マークの認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に接合部品を移送搭載する第２の実装モード、前記挿入穴の認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に挿入部品を移送搭載する第３の実装モードのうちいずれかを、実行用の実装モードとして各電子部品毎に予め設定した実装モード情報を含む。

本発明の電子部品実装方法は、複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムによって、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、前記基板の部品接合用の電極に半田を印刷するとともに、前記基板の所定の位置に認識対象部位としての半田マークを半田印刷する印刷工程と、前記印刷工程後に前記基板を撮像して前記半田マークを含む認識対象部位を認識手段によって認識する認識工程と、前記認識工程後の前記基板を位置決めし、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記認識工程における認識結果に基づいて前記半田が印刷された基板の部品搭載位置に移送搭載する部品搭載工程とを含み、前記認識工程において、各電子部品毎に予め設定された実装情報を参照し、この実装情報に含まれて認識処理の実行形態を規定する認識実行情報に従って認識対象部位を認識し、前記部品搭載工程において、各電子部品毎に予め設定された前記実装情報を参照し、この実装情報に含まれて前記移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報に従って電子部品を基板に移送搭載し、前記電子部品は、前記部品接合用の電極に半田接合される接合部品および前記基板の実装面に形成された挿入穴に挿入される挿入部品を含み、前記認識対象部位は、前記基板の全体位置認識用に形成された認識マーク、前記半田マークおよび前記挿入穴を含み、前記実装情報は、前記認識マークの認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に接合部品を移送搭載する第１の実装モードおよび前記半田マークの認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に接合部品を移送搭載する第２の実装モード、前記挿入穴の認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に挿入部品を移送搭載する第３の実装モードのうちいずれかを、実行用の実装モードとして各電子部品毎に予め設定した実装モード情報を含む。

本発明によれば、部品接合用の半田および認識対象部位としての半田マークを印刷する印刷工程後に基板を撮像して半田マークを含む認識対象部位を認識する認識工程において、各電子部品毎に予め設定された実装情報を参照し、この実装情報に含まれて認識処理の実行形態を規定する認識実行情報に従って認識対象部位を認識し、認識結果に基づいて電子部品を基板の部品搭載位置に移送搭載する部品搭載工程において、実装情報に含まれて移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報に従って電子部品を基板に移送搭載することにより、寸法精度の確保が難しい特性の基板を対象として実装形態の異なる複数種類の電子部品を実装する場合にあっても、電子部品の種類毎に応じた適正な実装形態を適用することができ、十分な位置補正精度を確保して実装不良を低減することができる。

本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける印刷装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける基板とマスクプレートの説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの作業対象とな基板の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける電子部品実装装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける認識対象部位の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける認識対象部位の位置ずれ検出の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における実装情報の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における実装情報の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における実装情報の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における第１の実装モードの説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における第２の実装モードの説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における第３の実装モードの説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムによる電子部品実装処理のフロー図 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムによる電子部品実装処理の工程説明図

次に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず図１を参照して電子部品実装システムについて説明する。電子部品実装システム１は、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する機能を有するものであり、複数の電子部品実装用装置である印刷装置Ｍ１、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４の各装置を連結して成る電子部品実装ラインを通信ネットワーク２によって接続し、全体を管理コンピュータ３によって制御する構成となっている。電子部品実装システム１の実装対象となる電子部品には、部品接合用の電極に半田接合される接合部品および基板の実装面に形成された挿入穴に挿入される挿入部品を含んでいる。

印刷装置Ｍ１は、基板に形成された部品接合用の電極にペースト状の半田をスクリーン印刷するとともに、基板において所定の位置に以下の各電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４の認識対象となる認識対象部位としての半田マーク（図４に示す半田マーク５ｍ参照）を印刷する。なお本実施の形態では、認識対象部位として前述の半田マーク以外にも、基板の全体位置認識用に形成された認識マークおよび挿入部品用に形成された挿入穴を含んでいる。

電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４は、半田が印刷された基板を位置決めし、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、各電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４が備えた認識手段の認識結果に基づいて、半田が印刷された基板の部品搭載位置に移送搭載する。この後、部品実装後の基板はリフロー工程に送られ、基板に実装された電子部品を基板に半田接合することにより、実装基板が製造される。

次に各装置の構成について説明する。まず図２、図３を参照して、印刷装置Ｍ１の構成および機能について説明する。図２において、位置決めテーブル１０上には基板保持部１１が配設されている。基板保持部１１は基板４をクランパ１１ａによって両側から挟み込んで保持する。テーブル駆動部１４によって位置決めテーブル１０を駆動することにより、基板４はマスクプレート１２に対して水平方向および垂直方向に相対移動し、印刷位置に位置決めされる。

図３（ａ）に示すように、基板４には部品接合用の複数の電極６とともに、対角に位置して１対の認識マーク４ａ、４ｂが形成されており、基板保持部１１の上方には、マスク枠１２ａに展張されたマスクプレート１２が位置している。図３（ｂ）に示すように、マスクプレート１２において基板４に対応した印刷範囲１２ｂ内には、電極６の形状・配置に対応したマスクパターン（図示省略）が形成されており、印刷範囲１２ｂの対角位置には、基板４における認識マーク４ａ、４ｂの位置に対応して、パターン孔１２ｃ、１２ｄが形成されている。

マスクプレート１２の上方にはスキージ部１３が配置されている。スキージ部１３は、スキージ１３ｃをマスクプレート１２に対して昇降させるとともにマスクプレート１２に対して所定押圧力で押し付ける昇降押圧機構１３ｂ、スキージ１３ｃを水平移動させるスキージ移動機構１３ａより成る。昇降押圧機構１３ｂ、スキージ移動機構１３ａは、スキージ駆動部１５により駆動される。基板４をマスクプレート１２の下面に当接させた状態で、半田５が供給されたマスクプレート１２の表面に沿ってスキージ１３ｃを所定速度で水平移動させることにより、半田５はパターン孔を介して基板４の上面に印刷される。この印刷動作により、認識マーク４ａ、４ｂが予め形成された基板４の上面において、部品接合用の電極６に電子部品接合用の半田５が印刷されるとともに、認識マーク４ａ，４ｂに対応した位置には、パターン孔１２ｃ、１２ｄを介して半田マーク５ｍ（図４（ｃ）参照）が印刷される。

この印刷動作は、テーブル駆動部１４、スキージ駆動部１５を印刷制御部１７によって制御することによって行われる。この制御に際しては、印刷データ記憶部１６に記憶された印刷データに基づいて、スキージ１３ｃの動作や基板４とマスクプレート１２との位置合わせが制御される。通信部１８は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３や電子部品実装ラインを構成する他装置との間でのデータ授受を行う。

ここで図４を参照して、電子部品実装システム１による作業対象となる基板４について説明する。図４（ａ）に示すように、基板４の対角位置には基板の全体位置認識用の２つの認識マーク４ａ、４ｂが形成されており、認識マーク４ａ、４ｂを撮像して認識することにより、基板４の位置認識が行われる。また基板４には部品情報Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ・・（図９，図１０参照）で特定される複数種類の電子部品を実装するための電極６や挿入穴４ｃが形成される。

本実施の形態に示す例においては、部品情報Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する電子部品は半田接合により実装される接合部品であり、図４（ｂ）に示すように、基板４の上面における当該部品の部品搭載位置には部品接合用の複数の電極６が形成されている。また部品情報Ｅに対応する電子部品はリードを基板４に挿入することにより実装される挿入部品であり、当該部品の部品搭載位置にはリードを挿入するための複数の挿入穴４ｃが、基板４を貫通して部品毎に対をなして形成されている。

印刷装置Ｍ１によって基板４を対象として印刷作業を実行することにより、図４（ｃ）に示すように、電極６には部品接合用の半田５がスクリーン印刷されるとともに、２つの認識マーク４ａ、４ｂには半田マーク５ｍが半田印刷により形成される。このとき、認識マーク４ａ，４ｂの位置と印刷された半田５の位置は必ずしも正確に一致するとは限らず、基板４とマスクプレート１２との位置合わせ誤差に応じて位置ずれが生じる。

本実施の形態においては、基板４は紙にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板であり、伸縮しやすく寸法精度を安定的に保つことが難しいという材質特性を有している。このためプレス金型による打ち抜き加工によって行われる基板４の外形や挿入穴４ｃの相対位置関係は必ずしも確保されず、打ち抜き加工後の時点において既に製造ロット毎にばらついている。

このような特性を有する基板４に部品情報Ａ〜Ｅ・・・のように部品特性の異なる複数種類の電子部品を実装する実装例において、従来技術のように認識マークの認識結果を基準とした実装方法を採用すると、基板外形や挿入穴４ｃの相対位置ずれに起因する実装不良が生じる。このような不具合を防止するため、本実施の形態においては、同一の基板４に複数種類の電子部品を実装するに際し、電子部品の特性に応じて予め設定された認識対象部位の認識結果に基づいて、異なる位置補正方法を選択的に用いるようにしている。

次に図５を参照して、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４の構成について説明する。図５において位置決めテーブル３０上には基板保持部３０ａが配設されており、基板保持部３０ａは印刷装置Ｍ１または上流側の電子部品実装装置から搬送され位置決めされた基板４を保持する。基板保持部３０ａの上方には、ヘッド駆動機構３３によって移動する実装ヘッド３２が配設されている。実装ヘッド３２は電子部品を吸着するノズル３２ａを備えており、実装ヘッド３２は部品供給部（図示省略）から電子部品をノズル３２ａによって吸着保持して取り出す。そして実装ヘッド３２を基板４上に移動させて、基板４に対して下降させることにより、ノズル３２ａに保持した電子部品を基板４に移送搭載する。

ヘッド駆動機構３３には、実装ヘッド３２と一体に移動する基板認識カメラ３１が撮像面を下向きにして配設されており、図６（ａ）に示すように、基板認識カメラ３１を基板４上に移動させることにより、基板４を撮像する。これにより、基板４上の認識対象部位である認識マーク４ａ，４ｂ、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃが撮像される。そして撮像結果を認識処理部３７によって認識処理することにより、図６（ｂ）に示すように、認識対象部位である認識マーク４ａ，４ｂ、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃの位置認識が行われ、認識マーク４ａ，４ｂにおける半田マーク５ｍの印刷位置ずれ量（Δｘａ、Δｙａ）、（Δｘｂ、Δｙｂ）が求められる。

この認識処理により、図７（ａ）に示すように、認識マーク４ａ，４ｂの正規位置からの位置ずれ量を示す（ΔＸａ，ΔＹａ）、（ΔＸｂ，ΔＹｂ）が求められ、基板４の全体位置が検出される。また認識マーク４ａ，４ｂにおける半田マーク５ｍの印刷位置ずれ量（Δｘａ、Δｙａ）、（Δｘｂ、Δｙｂ）に基づき、図７（ｂ）に示すように、基板４上の任意の電極６（ｉ）を対象として印刷された半田５（ｉ）の位置ずれ状態を推定演算によって求めることができる。

すなわち、マスクプレート１２の伸縮を無視すれば、単一のスキージング動作によって一括して印刷される基板４上面の各位置における印刷位置ずれ量は基板４とマスクプレート１２との相対位置ずれ状態によって一意的に決定されるとみなしてよい。具体的には上述の２点における印刷位置ずれ量に基づき、基板４における直交座標系とマスクプレート１２における直交座標系との変換式が導き出される。そしてこの座標変換により、図７（ｂ）に示すように、任意位置の電極６（ｉ）を対象として印刷された半田５（ｉ）のＸ，Ｙ，Θ各方向についての推定位置ずれ量（Δｘ（ｉ）、Δｙ（ｉ）、Δθ（ｉ））が、演算によって求められる。

さらに挿入穴４ｃの位置認識結果により、図７（ｃ）に示すように、基板４に形成された各対の挿入穴４ｃ（１）、４ｃ（２）の中心位置Ｃ１，Ｃ２が検出される。この挿入穴４ｃの位置は、図７（ａ）に示す認識マーク４ａ，４ｂの位置検出結果と関連付けて、認識マーク４ａ、４ｂとの相対位置を示す相対位置データとして検出される。上述構成において、基板認識カメラ３１および認識処理部３７は、半田５が印刷された基板４を撮像して半田マーク５ｍを含む認識対象部位を認識する認識手段となっている。

ヘッド駆動機構３３、位置決めテーブル３０はそれぞれ実装ヘッド駆動部３５、テーブル駆動部３４によって駆動され、実装ヘッド駆動部３５、テーブル駆動部３４は、実装制御部３９によって制御される。実装制御部３９は内部処理機能として実装位置補正部３９ａを有している。実装位置補正部３９ａは、基板認識カメラ３１による認識マーク４ａ，４ｂ、半田マーク５ｍおよび挿入穴４ｃの撮像結果を認識処理部３７によって認識処理した認識結果に基づいて実装位置を補正する処理を、部品実装の実行に先立って実行する。

実装制御部３９による制御処理においては、実装情報記憶部３６に記憶された実装情報４０（図８，図９、図１０参照）が参照される。実装情報４０は、当該電子部品実装装置による実装動作の実行態様を規定して各電子部品毎に予め設定される情報であり、以下に説明する実装情報４０（１）、４０（２）および４０（３）より構成され、認識手段による認識処理の実行形態を規定する認識実行情報および電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４による移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報を含んだデータ構成となっている。

図８に示す実装情報４０（１）は、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４の認識手段による認識処理の実行形態を規定する認識実行情報であり、具体的には認識実行装置４０ｆ毎に、認識対象部位４０ｇである認識マーク４ａ、４ｂ、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃの実行要否を規定する。すなわち、電子部品実装システム１を構成する各実装装置の先頭に位置する実装装置Ｍ２では、認識マーク４ａ、４ｂ、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃのいずれをも対象として認識を実行し、下流側装置である実装装置Ｍ３，Ｍ４では、認識マーク４ａ、４ｂのみを対象として認識を実行する。

電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４の各認識手段は、実装情報４０（１）を参照して予め設定された認識実行情報に従って認識対象部位を認識する。なお本実施の形態では、認識対象部位４０ｇとして認識マーク４ａ、４ｂ、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃのみが例示されているが、前工程における検査結果を示すために印加されるバッドマークなど、後工程作業に関連付けられる各種のマークを認識対象部位としてリストアップしておき、各装置に必要に応じて認識動作を実行させるようにしてもよい。

図９に示す実装情報４０（２）は、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４において実装対象となる電子部品の種類および基板４における実装座標を示すものである。すなわち、ここでは、当該基板における実装動作を個々に特定する「実装Ｎｏ」４０ａのそれぞれに、対象部品の部品コードなどを示す「部品情報」４０ｂ（Ａ，Ｂ，Ｃ・・）および当該部品が実装される実装点のＸ，Ｙおよびθの座標値を示す「実装座標」４０ｃ（Ｘ１，Ｙ１，θ１・・・）が、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４の各装置について規定されている。実装情報４０（２）を読み込むことにより、作業対象の基板における実装シーケンスが決定される。

図１０に示す実装情報４０（３）は実装モード情報であり、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４において実装対象となる基板について実装位置の補正態様を規定する実装モードを各電子部品毎に予め設定した情報である。本実施の形態では、以下に説明する３種類の実装モードのうちいずれかを、実行用の実装モードとして各電子部品毎に予め設定している。

すなわち、当該基板における実装動作を個々に特定する「実装Ｎｏ」４０ａのそれぞれに、「部品情報」４０ｂおよび対象部品のＸ，Ｙ，Ｚ各方向の大きさを示す「サイズ」４０ｄ（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ・・・）および当該部品に適用される実行用の実装モードが、第１の実装モード、第２の実装モード、第３の実装モードのいずれであるかを、「１」、「２」または「３」のフラグによって示す「実装モード」４０ｅが対応して規定されている。

実装情報４０（２）に示す実装座標４０ｃおよび実装情報４０（３）に示す実装モード４０ｅは、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４による移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報を構成する。各電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４による部品搭載動作においては、実装情報４０（２）、４０（３）を参照して各電子部品毎に予め設定された搭載動作情報に従って電子部品を基板に移送搭載する作業を実行する。

ここで第１の実装モードとは、認識マーク４ａ、４ｂの認識結果に基づいて補正された部品搭載位置に接合部品を移送搭載するモードであり、半田マーク５ｍの位置認識によって検出された半田位置ずれ量を考慮せず、認識マーク４ａ、４ｂの認識結果のみに基づいて補正された電極６の位置を基準とした部品搭載位置に電子部品を移送搭載するモードである。

すなわち、図１１（ａ）に示すように、１対の電極６の重心位置６＊と印刷された半田５の重心位置５＊とが位置ずれしており、図１１（ｂ）に示すように、重心位置６＊と重心位置５＊とが位置ずれ量Ｄだけ隔てられている場合にあっても、電極６の位置のみを基準として重心位置６＊を部品搭載位置ＰＭとして設定する。そして図１１（ｃ）に示すように、このようにして設定された部品搭載位置ＰＭを目標として、実装ヘッド３２の位置制御を行う。本実施の形態では、第１の実装モードは以下に説明するセルフアライメント効果の有効性が期待できないような、部品情報Ｃ，Ｄに対応する大型の電子部品７（図１６に示す電子部品８Ｃ，８Ｄに対応）に対して適用される。

第２の実装モードとは、半田マーク５ｍの認識結果に基づいて補正された部品搭載位置に接合部品を移送搭載するモードであり、認識処理部３７によって推定演算された位置ずれ量に基づいて実装位置補正部３９ａによって実装位置を補正する。図１２（ａ）に示すように、実装情報４０（２）の「実装座標」４０ｃにて示される設計データ上の位置，すなわち１対の電極６の重心位置６＊と、印刷された半田５の重心位置５＊とが位置ずれしている場合において、電子部品７が実際に搭載される部品搭載位置ＰＭを、図１２（ｂ）に示す補正方法で求める。

ここに示す例では、補正後の部品搭載位置ＰＭを重心位置６＊と重心位置５＊とを結ぶ位置ずれ線Ｌ上に設定する例を示している。すなわち位置ずれ線Ｌ上において重心位置６＊から補正量ΔＤだけ隔てた点を部品搭載位置ＰＭとする。ここで補正量ΔＤは、全体の位置ずれ量Ｄに予め設定された追従割合Ｒ（％）を乗じて算出される。追従割合Ｒは、経験値や試行結果に基づいて電子部品の種類毎に予め適正値として設定される。ここでは追従割合Ｒが５０％で位置ずれ線Ｌの中点に部品搭載位置ＰＭが設定された例を示している。そして電極６を対象とする部品実装動作においては、図１２（ｃ）に示すように、このようにして演算された部品搭載位置ＰＭを目標として、実装ヘッド３２の位置制御を行う。

部品搭載位置ＰＭを上記のような補正方法で設定することにより、半田５の印刷位置が電極６と一致せずに位置ずれ生じている場合にあっても、部品搭載後のリフロー過程において半田５が溶融する際に電子部品７に作用する溶融半田の表面張力によって、電子部品７が溶融半田とともに電極６に引き寄せられるセルフアライメント効果により、印刷位置ずれの影響を低減して実装不良の発生率を低く抑えることが可能となる。このようなセルフアライメント効果は、微小サイズのチップ部品など溶融半田の表面張力によって部品移動を生じやすい小型部品に対して特に有効である。このため、本実施の形態においては、対象とする電子部品が部品情報Ａ，Ｂに対応する小型部品（図１６に示す電子部品８Ａ，８Ｂ参照）に該当する場合に、第２の実装モードを適用するようにしている。

第３の実装モードは、挿入穴４ｃの認識結果に基づいて補正された部品搭載位置に挿入部品を移送搭載するモードであり、図１３（ａ）に示すように、基板４に対をなして形成された挿入穴４ｃ（１）、４ｃ（２）の中心位置Ｃ１，Ｃ２の中点が部品搭載位置ＰＭとして設定される。なお第３の実装モードの適用において、同一の打ち抜き加工で形成される挿入穴４ｃの位置ずれ傾向は全てについて同一であると考えられることから、基板４に形成された複数の挿入穴４ｃの全てを対象として位置認識を実行する必要はなく、複数の挿入穴４ｃのうち特定の代表位置に形成された代表挿入穴の認識結果に基づいて、他の挿入穴４ｃの位置を推定補正するようにしてもよい。

すなわち図１３（ｂ）に示すように、複数の挿入穴４ｃのうち、最も遠隔に位置する２つの挿入穴４ｃ＊を代表挿入穴として設定する。そしてこれら２つの挿入穴４ｃ＊の位置検出結果に基づいて求められた座標変換式を用いて、他の挿入穴４ｃの位置を推定補正して挿入穴４ｃの各対毎に部品搭載位置ＰＭを求め、このようにして補正された部品搭載位置ＰＭに挿入部品を移送搭載する。

すなわち本実施の形態においては、認識マーク４ａ，４ｂの認識結果のみに基づき補正された設計データ上の電極６の位置を基準として、印刷位置ずれを考慮した実装位置の補正を行うことなく実装する第１の実装モードと、半田マーク５ｍの印刷位置ずれ量（Δｘａ、Δｙａ）、（Δｘｂ、Δｙｂ）に基づいて各電極６における半田５の推定位置ずれ量を求め、これら推定位置ずれ量に基づいて実装位置を補正する第２の実装モードと、挿入穴４ｃの認識結果に基づいて補正された部品搭載位置に挿入部品を移送搭載する第３の実装モードとを、対象となる電子部品の特性に応じて切り替えるようにしている。

上記構成において、実装位置補正部３９ａは認識マーク４ａ、４ｂ、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃの認識結果に基づいて実装位置を補正する実装位置補正手段となっている。そしてこの実装位置補正手段は、以下に説明する実装情報４０において各電子部品毎に予め設定された実装モードに従い、認識マーク４ａ，４ｂ、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃの３種類の認識対象部位のいずれかの認識結果に基づいて実装位置を補正する。

次に図１４を参照して、電子部品実装システム１の制御系の構成を説明する。図１４において、管理コンピュータ３は全体制御部４１、記憶部４２、演算処理部４３を備えており、通信部４４を介して通信ネットワーク２と接続されている。全体制御部４１は電子部品実装システム１を構成する各装置における制御を統括する機能を有している。記憶部４２は、電子部品実装システム１によって実行される作業を管理する生産管理データのほか、実装情報４２ａを記憶する。実装情報４２ａは、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４において実装情報記憶部３６に記憶される実装情報４０と同様のデータである。

演算処理部４３は、部品実装作業を実行するために必要な各種の演算処理を実行する。これらの演算処理には、位置ずれ量算出部４３ａ、位置補正演算部４３ｂの機能が含まれる。位置ずれ量算出部４３ａは、図６、図７に示す半田位置ずれ量の推定演算を行う。位置補正演算部４３ｂは、推定演算された半田位置ずれ量に基づき実装情報４２ａを参照して、部品搭載位置補正のための演算を行う。

印刷装置Ｍ１の印刷データ記憶部１６、印刷制御部１７は、通信部１８を介して通信ネットワーク２と接続されている。電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４の実装情報記憶部３６，認識処理部３７，実装制御部３９は通信部３８を介して通信ネットワーク２と接続されている。これにより、記憶部４２に記憶された実装情報４２ａが各実装装置に送信され、実装情報記憶部３６に実装情報４０として記憶される。

上記構成において先頭実装装置である電子部品実装装置Ｍ２では、図８に示す実装情報４０（１）に規定されているように、認識対象部位４０ｇである認識マーク４ａ，４ｂ、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃの全てが当該装置に備えられた認識手段の認識実行対象となる。そして認識結果は通信部３８、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に送信され、管理コンピュータ３においては演算処理部４３の演算処理によって認識対象部位４０ｇの位置ずれ量を含む位置ずれデータを求める演算を行う。求められた位置ずれデータは、通信部４４、通信ネットワーク２を介して下流側実装装置である電子部品実装装置Ｍ３，Ｍ４に転送される。演算処理部４３、通信部４４および通信ネットワーク２は、下流側に配置された電子部品実装装置に位置ずれデータを転送する位置ずれデータ転送部として機能する。

これら下流側実装装置においては、実装情報４０（１）に示すように、認識対象部位４０ｇのうち認識マーク４ａ，４ｂのみが当該装置の認識手段の認識実行対象となる。そして当該装置では先頭実装装置から転送された位置ずれデータと当該装置にて認識された認識マーク４ａ，４ｂの認識結果とに基づいて部品搭載位置に電子部品を移送搭載するようにしている。すなわち、同一基板内における認識マーク４ａ，４ｂと、半田マーク５ｍ、挿入穴４ｃとの相対位置関係は転送された位置ずれデータによって既知であることから、下流側実装装置ではこれら認識対象部位を認識する必要が無く、認識動作に要する時間を短縮して生産性の向上が実現されている。

この電子部品実装システムは上記の様に構成されており、以下電子部品実装システム１によって基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装方法について、図１５のフローに沿って各図を参照して説明する。まず生産開始に先立って実装情報の読み込みが行われ、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４において、実装情報記憶部３６に記憶された実装情報４０（１）、４０（２）、４０（３）が読み込まれ、これにより部品実装作業に必要な情報が取り込まれる。

次いで上流側から印刷装置Ｍ１に搬入された基板を対象として半田印刷が実行される（ＳＴ１）。すなわち第１の認識マーク４ａ、４ｂが予め形成された基板４の部品接合用の電極６に部品接合用の半田５を印刷するとともに、基板４の所定の位置に第２の認識マークとして半田マーク５ｍを印刷する（印刷工程）。この後、半田印刷後の基板４は先頭実装装置である電子部品実装装置Ｍ２に搬入され、認識対象部位の認識が実行される（認識工程）（ＳＴ２）。

すなわち図６に示すように、認識手段である基板認識カメラ３１によって認識マーク４ａ、４ｂ、半田マーク５ｍおよび挿入穴４ｃを撮像し、撮像結果を認識処理部３７にて認識処理する。次いで認識結果に基づいて、認識対象部位の位置ずれデータを算出し（位置ずれデータ転送工程）（ＳＴ３）、算出された位置ずれデータを下流側実装装置へ転送する（ＳＴ４）。

そして先頭実装装置及び下流側実装装置のそれぞれにおいて、認識結果に基づいて電子部品を部品搭載位置に移送搭載する（ＳＴ５）。すなわちここでは、電子部品実装装置Ｍ２〜Ｍ４のそれぞれにおいて、認識工程後の基板４を位置決めし、実装ヘッド３２によって部品供給部から電子部品をピックアップし、認識工程における認識結果に基づいて半田５が印刷された基板４の部品搭載位置に移送搭載する（部品搭載工程）。

上述の認識工程においては、各電子部品毎に予め設定された実装情報４０を参照し、この実装情報４０に含まれて認識処理の実行形態を規定する認識実行情報に従って認識対象部位を認識する。また部品搭載工程においては、各電子部品毎に予め設定された実装情報４０を参照し、この実装情報４０に含まれて移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報（実装座標４０ｃおよび実装モード４０ｅ）に従って、電子部品を基板に移送搭載するようにしている。

すなわち実装対象の電子部品が接合部品である場合には、図１６（ａ）に示すように、実装ヘッド３２によって電子部品８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄを保持して基板４の部品搭載位置に移送搭載する。このとき、実装対象が小型部品である電子部品８Ａ，８Ｂである場合には、第２の実装モードに従って位置補正を行う。また実装対象が大型部品である電子部品８Ｃ，８Ｄである場合には、第１の実装モードに従って位置補正を行う。さらに実装対象の電子部品９がリード９ａを備えた挿入部品である場合には、図１６（ｂ）に示すように、挿入ヘッド５０によって電子部品９を保持して基板４の部品搭載位置に移送搭載する。次いで図１６（ｃ）に示すように、挿入穴４ｃ内にリード９ａを挿入して系止することにより電子部品９を基板４に実装する。

上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装システム１および電子部品実装方法では、部品接合用の半田５および認識対象部位としての半田マーク５ｍを印刷する印刷工程後に基板４を撮像して半田マーク５ｍを含む認識対象部位を認識する認識工程において、各電子部品毎に予め設定された実装情報４０を参照し、この実装情報４０に含まれて認識処理の実行形態を規定する認識実行情報に従って認識対象部位を認識し、認識結果に基づいて電子部品を基板４の部品搭載位置に移送搭載する部品搭載工程において、実装情報４０に含まれて移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報に従って電子部品を基板４に移送搭載するようにしている。これにより、寸法精度の確保が難しい特性の基板４を対象として実装形態の異なる複数種類の電子部品を実装する場合にあっても、電子部品の種類毎に応じた適正な実装形態を適用することができ、十分な位置補正精度を確保して実装不良を低減することができる。

本発明の電子部品実装システムおよび電子部品実装方法は、寸法精度の確保が難しい特性の基板を対象として実装形態の異なる複数種類の電子部品を実装する場合にあっても、十分な位置補正精度を確保して実装不良を低減することができるという効果を有し、複数の電子部品実装用装置によって基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する分野に有用である。

１ 電子部品実装システム
２ 通信ネットワーク
３ 管理コンピュータ
４ 基板
４ａ、４ｂ 認識マーク
４ｃ 挿入穴
５ 半田
５ｍ 半田マーク
６ 電極
７、８Ａ、８Ｂ，８Ｃ、８Ｄ、９ 電子部品
３２ 実装ヘッド
Ｍ１ 印刷装置
Ｍ２〜Ｍ４ 電子部品実装装置
ＰＭ 部品搭載位置

Claims (5)

1. 複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、
   前記基板の部品接合用の電極に半田を印刷するとともに、前記基板において所定の位置に認識対象部位としての半田マークを印刷する印刷装置と、
   前記半田が印刷された基板を撮像して前記半田マークを含む認識対象部位を認識する認識手段と、
   前記半田が印刷された基板を位置決めし、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記認識手段の認識結果に基づいて前記半田が印刷された基板の部品搭載位置に移送搭載する電子部品実装装置と、
   前記認識手段による認識処理の実行形態を規定する認識実行情報および前記電子部品実装装置による移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報を含んで構成され、各電子部品毎に予め設定された実装情報を記憶する実装情報記憶部とを備え、
   前記認識手段は、前記実装情報を参照して各電子部品毎に予め設定された前記認識実行情報に従って認識対象部位を認識し、
   前記電子部品実装装置は、前記実装情報を参照して各電子部品毎に予め設定された前記搭載動作情報に従って電子部品を基板に移送搭載し、
   前記電子部品は、前記部品接合用の電極に半田接合される接合部品および前記基板の実装面に形成された挿入穴に挿入される挿入部品を含み、
   前記認識対象部位は、前記基板の全体位置認識用に形成された認識マーク、前記半田マークおよび前記挿入穴を含み、
   前記実装情報は、前記認識マークの認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に接合部品を移送搭載する第１の実装モードおよび前記半田マークの認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に接合部品を移送搭載する第２の実装モード、前記挿入穴の認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に挿入部品を移送搭載する第３の実装モードのうちいずれかを、実行用の実装モードとして各電子部品毎に予め設定した実装モード情報を含むことを特徴とする電子部品実装システム。
2. 前記認識手段をそれぞれ備えた複数の電子部品実装装置を連結して構成され、最も上流に位置する先頭の電子部品実装装置に備えられた前記認識手段によって前記認識対象部位を認識した認識結果に基づいて前記認識対象部位の位置ずれ量を含む位置ずれデータを求め、前記先頭の電子部品実装装置よりも下流側に配置された電子部品実装装置に前記位置ずれデータを転送する位置ずれデータ転送部を備え、
   前記下流側に配置された電子部品実装装置は、前記認識手段によって前記認識マークを認識した認識結果と前記先頭の電子部品実装装置から転送された位置ずれデータとに基づいて前記部品搭載位置に電子部品を移送搭載することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装システム。
3. 前記第３の実装モードは、前記挿入穴のうち特定の代表位置に形成された代表挿入穴の認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に挿入部品を移送搭載することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品実装システム。
4. 複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムによって、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、
   前記基板の部品接合用の電極に半田を印刷するとともに、前記基板の所定の位置に認識対象部位としての半田マークを半田印刷する印刷工程と、
   前記印刷工程後に前記基板を撮像して前記半田マークを含む認識対象部位を認識手段によって認識する認識工程と、
   前記認識工程後の前記基板を位置決めし、実装ヘッドによって部品供給部から電子部品をピックアップし、前記認識工程における認識結果に基づいて前記半田が印刷された基板の部品搭載位置に移送搭載する部品搭載工程とを含み、
   前記認識工程において、各電子部品毎に予め設定された実装情報を参照し、この実装情報に含まれて認識処理の実行形態を規定する認識実行情報に従って認識対象部位を認識し、
   前記部品搭載工程において、各電子部品毎に予め設定された前記実装情報を参照し、この実装情報に含まれて前記移送搭載動作の実行形態を規定する搭載動作情報に従って電子部品を基板に移送搭載し、
   前記電子部品は、前記部品接合用の電極に半田接合される接合部品および前記基板の実装面に形成された挿入穴に挿入される挿入部品を含み、
   前記認識対象部位は、前記基板の全体位置認識用に形成された認識マーク、前記半田マークおよび前記挿入穴を含み、
   前記実装情報は、前記認識マークの認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に接合部品を移送搭載する第１の実装モードおよび前記半田マークの認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に接合部品を移送搭載する第２の実装モード、前記挿入穴の認識結果に基づいて補正された前記部品搭載位置に挿入部品を移送搭載する第３の実装モードのうちいずれかを、実行用の実装モードとして各電子部品毎に予め設定した実装モード情報を含むことを特徴とする電子部品実装方法。
5. 前記電子部品実装システムは前記認識手段をそれぞれ備えた複数の電子部品実装装置を連結して構成され、
   最も上流に位置する先頭の電子部品実装装置に備えられた前記認識手段によって前記認識対象部位を認識した認識結果に基づいて前記認識対象部位の位置ずれ量を含む位置ずれデータを求め、前記先頭の電子部品実装装置よりも下流側に配置された電子部品実装装置に前記位置ずれデータを転送する位置ずれデータ転送工程を含み、
   前記下流側に配置された電子部品実装装置による部品搭載工程において、前記認識手段によって前記認識マークを認識した認識結果と前記先頭の電子部品実装装置から転送された位置ずれデータとに基づいて前記部品搭載位置に電子部品を移送搭載することを特徴とする請求項４に記載の電子部品実装方法。

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