JP2008270696A - 部品搭載位置補正方法及び部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短い半田印刷ずれ検出時間で、部品搭載位置を効率良く補正することができる部品搭載位置補正方法及び部品実装装置を提供する。
【解決手段】基板３２上の部品電極の位置と、該部品電極上に印刷された半田の印刷位置の位置ずれ量に応じて、部品の搭載位置を補正する際に、予め設定した所定の検出対象電極３４−１〜４の半田印刷位置ずれ量に応じて、予め設定した補正対象部品の搭載位置３６−１〜４を補正する。前記検出対象電極３４−１〜４と、その半田位置ずれ量に応じて搭載位置を補正する補正対象部品の組合せは、基板上に複数設定することができる。複数の回路集合体が配置される多面取り基板においては、複数の回路集合体で共通の半田印刷位置ずれ結果を用いて補正することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、部品搭載位置補正方法及び部品実装装置に係り、特に、部品実装装置で基板に電子部品（単に部品とも称する）を搭載する際に用いるのに好適な、基板上の部品搭載位置と半田印刷位置の位置ずれ量を検出し、このずれを補正して精度良く部品を基板に搭載することが可能な部品搭載位置補正方法、及び、この部品搭載位置補正方法が採用された部品実装装置に関する。

基板上に部品を搭載するための部品実装装置（部品実装機とも称する）が知られている。

特許文献１には、この部品実装装置において、部品を精度良く基板に搭載するために、プリント基板が装置内に搬入され搭載を行なう前準備として、搭載実施部にプリント基板を固定し、基板にプリントされている基準マークを認識し、プリント基板の位置ずれを補正する技術が記載されている。

又、特許文献２には、半田印刷検査機で、プリント基板上の少なくとも３箇所に印刷されたクリーム半田の印刷位置を検出し、予め設定された位置との位置ずれ量に応じて、半田印刷機に設けられたマスクの位置を補正することが記載されている。

更に、特許文献３乃至５では、実装する基板の搭載位置と、該基板上に印刷される半田印刷位置の位置ずれ量を補正するために、電極に印刷された半田の印刷位置を撮像装置にて認識し、基板に対する位置ずれ量を計算して、搭載座標に対し補正を実施することが記載されている。

特開平５−２６７８９９号公報 特許第３０７１５６９号公報 特開２００２−２７１０９６号公報 特開２００３−９２４９６号公報 特許第３６５６５３３号公報

しかしながら、特許文献１は、部品実装装置の搭載実施部にプリント基板を固定する際の位置決めのずれに関する技術で、基板上に印刷された半田印刷位置の位置ずれが考慮されていないため、半田印刷位置の位置ずれに対しての問題が残ってしまう。

又、特許文献２の技術は、半田印刷位置の位置ずれをチェックするのみで、搭載位置の補正は考慮されていない。

更に、特許文献３乃至５では、搭載位置の半田印刷パターンの全ての電極の画像を撮像装置で取り込み認識するため、搭載点数又は電極数により認識時間がかかり、補正するためのタクトが掛かってしまうという問題点を有していた。

又、一つの回路集合体が複数配置される多面取り基板において、一部の回路の不良を判別し、特定の回路の部品搭載をスキップする機能を用いる場合は、回路単位に生産する必要があり、各回路毎に半田印刷位置の位置ずれの認識を行なうため、回路数により認識時間がかかり、補正するためのタクトが掛かってしまうという問題点を有していた。

本発明は、前記従来の問題点を解消するように、短時間で効率良く部品搭載位置を補正することを課題とする。

本発明は、基板上の部品を搭載すべき搭載位置と、前記部品に対応する電極上に印刷された半田印刷位置の位置ずれ量に応じて、部品の搭載位置を補正する際に、所定部品電極上の半田印刷位置の位置ずれ量に応じて、所定の搭載予定部品の搭載位置を補正するようにして、前記課題を解決したものである。ここで、部品搭載位置は、予め部品を搭載する座標として搭載プログラムに登録されている。

前記半田印刷位置ずれ量を、基板上の所定部品電極に印刷された半田を撮像し、前記所定部品を搭載すべき搭載位置と、前記撮像された、同じ所定部品を搭載すべき複数の半田印刷位置の中点位置ずれ量により認識することができる。

又、前記所定部品を搭載すべき搭載位置と、同じ所定部品を搭載すべき複数の半田印刷位置の中点位置ずれ量に応じて搭載位置を補正する搭載予定部品の組合せを、基板上に複数設定することができる。

本発明は、又、基板上に部品を搭載するための部品実装装置において、基板上の部品を搭載すべき電極に印刷された半田を撮像する撮像手段と、基板上の部品を搭載すべき搭載位置と、前記撮像された半田印刷位置の位置ずれ量を認識する手段と、上記半田印刷位置の位置ずれ量に応じて、予め設定した搭載予定部品の搭載位置を補正する手段と、を備えたことを特徴とする部品実装装置を提供するものである。

前記所定部品を搭載すべき搭載位置と、前記撮像された、同じ所定部品を搭載すべき複数の半田印刷位置の中点位置ずれ量に応じて搭載位置を補正する搭載予定部品の組合せを、基板上に複数設定する手段を備えることができる。

又、複数の回路集合体が配置される多面取り基板において、複数の回路集合体で共通の、所定部品を搭載すべき複数の半田印刷位置の中点位置ずれ結果を用いて補正する手段を備えることができる。

本発明によれば、特許文献３乃至５の技術のように、全点の半田印刷位置ずれを認識して補正するのではなく、予め設定した検出対象電極の半田印刷位置ずれ量のみを認識するようにしたので、半田印刷位置ずれ量の検出時間を短縮することができる。又、検出対象電極の半田印刷位置ずれ量に応じて、全ての部品の搭載位置を補正するのではなく、所定範囲内で予め設定した補正対象部品の搭載位置のみを補正するようにしたので、半田印刷位置ずれに対して精度良く部品を搭載することが可能となる。

例えば、軽い部品は、半田をリフローした際に表面張力で半田と共に部品が正規の搭載位置に流れるので、半田印刷位置の位置ずれ量に合わせて部品の搭載位置を補正するのが好ましく、一方、重い部品は半田と共に流れないので、半田印刷位置の位置ずれ量に応じた補正を行なうことなく、もともとの部品電極の位置を狙って部品を搭載するのが好ましいが、本発明によれば、このような部品の重さ等に応じた補正の有無の使い分けを行なうことができる。

特に、前記検出対象電極と、その半田印刷位置ずれ量に応じて搭載位置を補正する補正対象部品の組合せを、基板上へ複数設定可能とした場合には、基板の位置による伸縮の違いに対応した半田印刷位置ずれ補正搭載が可能となる。

又、部品実装装置が自身の撮像装置で半田印刷位置ずれ量を検出し、半田印刷不良を判定することができるので、高価な半田検査装置が不要となる。

又、複数の回路集合体がある場合でも、共通の半田印刷位置ずれ認識結果を共有できるので、回路毎に半田印刷位置ずれ量を認識する必要が無く、半田印刷位置ずれ量の検出時間を短縮することができる。更に、半田はプリント基板よりも伸縮の少ないスクリーンマスクを用いて印刷されるため、回路単位に半田の印刷位置ずれを認識しなくても、基板で１組の半田印刷位置ずれ量を認識すれば高精度に位置ずれを補正することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に本発明の適用対象である電子部品実装機の概略図を示す。この電子部品実装機１０は、前部（図の左下側）に配設した部品供給部２０と、部品２２を搭載する基板３２を搬送するための、中央部から少し後方で左上から右下の方向に延在する基板搬送部３０と、電子部品実装機１０の前部に移動自在に配設した、Ｘ軸ガントリ４０Ｘ及びＹ軸ガントリ４０ＹでなるＸＹ移送部４０とを備えている。

前記部品供給部２０には、多数の部品２２が収納されたテープフィーダ２４が多数並設されている。

前記ＸＹ移送部４０には、部品２２を部品供給部２０で吸着して基板３２上に装着するための吸着ノズル４４を備えた吸着ヘッド部４２が、上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在に搭載されている。

この吸着ヘッド部４２には、その支持部材に取り付けられるようにして、基板３２を上方から撮影するための基板認識カメラ５０及びその照明５２が搭載されている。又、例えば部品供給部２０の脇の位置に、吸着ノズル４４に吸着された部品を下方から撮影するための部品認識カメラ６０及びその照明６２が設けられている。

又、前記吸着ヘッド部４２には、吸着ノズル４４に吸着された部品の有無や形状をチェックするためのレーザユニット４６が配設されている。

更に、前記電子部品実装機１０のオペレーションモニタ７０が、該電子部品実装機１０の上方部に配置されている。

又、前記基板認識カメラ５０、部品認識カメラ６０が撮像した画像を演算処理し、更に、本発明による搭載誤差を演算する制御部７２が、電子部品実装機１０の下方部に配置されている。

次に、電子部品実装機１０において、本発明の第１実施形態により、基板位置決め時に複数の部品電極の半田印刷位置を認識し、部品搭載位置との半田印刷位置の位置ずれ量を検出して搭載位置を補正する手順を示す。

半田印刷位置ずれ量の検出対象電極位置は、予めテーチング作業により、あるいは、予め搭載座標として搭載プログラムに登録され設定される。例えば、図２に示すように半田が印刷された状態の基板３２で、部品電極３４−１、３４−２を半田印刷位置ずれ量の検出対象電極として設定する。又、この検出対象電極の半田印刷位置ずれ量の単純平均値、または、各検出対象電極の半田印刷位置のずれ量と補正対象部品の距離の比率に応じて搭載位置を補正する補正対象部品の電極を、例えば補正対象部品位置３６−１、３６−２、３６−３、３４−１、３４−２として設定する。同様に部品電極３４−３、３４−４を半田印刷位置ずれ検出対象電極として設定し、この検出対象電極の半田印刷位置ずれ量の単純平均値、または、各検出対象電極位置の半田印刷位置のずれ量と補正対象部品の距離の比率に応じて搭載位置を補正する補正対象部品の電極を、例えば補正対象部品位置３６−４、３４−３、３４−４として設定する。

以上のように検出対象電極と補正対象部品が設定され、基板３２の生産が開始されると、実装機１０が部品２２を搭載する前に、予め設定された検出対象電極位置へ基板認識カメラ５０が移動し、半田印刷の位置ずれ量（単に半田ずれ量とも称する）を認識する。この半田ずれ量（Δｘ，Δｙ）に応じて、予め設定された部品の搭載位置（座標）を補正し、各々部品を搭載する。半田ずれ量（Δｘ，Δｙ）は、図３に例示するように、本来搭載すべき部品搭載位置Ａ（設計上は１対の部品電極３４の電極中点位置と同等になる）に対応する１対の半田３８の中点位置（半田中心とも称する）Ｂとのずれ量とすることができる。このとき、各半田３８の位置は、例えば各半田３８の重心位置とすることができる。又、各半田３８のエッジを検出して、各半田３８の中心位置を求めても良い。

搭載すべき部品搭載位置Ａと１対の半田３８の中点位置Ｂの半田印刷位置ずれ量から求められる補正量は、予め設定される係数ｋに応じて計算される。例えば、ｋ＝０．５のとき、従来の搭載位置に対し、半田印刷位置の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）を０．５倍し、補正を行なうこととして、係数ｋを任意に設定可能とする。

又、検出対象電極を複数（組）設定した場合には、その単純平均値を半田印刷位置ずれ量とすることができる。図２の例では、例えば、検出対象電極３４−１と３４−２の半田印刷位置ずれ量の単純平均値により補正対象部品３６−１〜３と検出対象電極３４−１と３４−２の搭載位置を補正し、検出対象電極３４−３と３４−４の半田印刷位置ずれ量の単純平均値により補正対象部品３６−４と検出対象電極３４−３と３４−４の搭載位置を補正することができる。

又、上記搭載すべき部品の搭載位置座標と半田の印刷位置座標の差分に対して、予め設定した許容値を参照し、超えていた場合には、部品を搭載せず、印刷ずれに対するアラームを出力し、搭載不良を事前に防ぐことができる。

図４に、半田印刷位置ずれ量を検出する検出対象電極が２箇所のときの処理手順を示す。

まずステップ１００で基板を搬入する。次いでステップ１１０で、予め設定した第１の部品搭載位置（検出対象電極の中点位置）へ移動し、ステップ１２０で、その画像を入力し、ステップ１３０で、図３の１対の半田３８の半田印刷位置の中点位置を算出する。

次いでステップ１４０で、第２の部品搭載位置（検出対象電極の中点位置）へ移動し、ステップ１５０で画像を入力し、ステップ１６０で半田印刷位置の中点位置を算出する。

次いで、ステップ１７０で、２箇所の部品搭載位置（検出対象電極の中点位置）と半田印刷位置の各中点位置の半田ずれ量ｎを算出する。次いでステップ１８０で、各半田ずれ量ｎが許容値ｍ以下であるか判定する。判定結果が許容値以上である場合には、ステップ２００で、アラームを出力して終了する。

一方、ステップ１８０で半田ずれ量ｎが許容値ｍ以下であると判定されたときには、ステップ２１０で、全ての検出対象電極が終了したか否か判定する。

全ての検出対象電極位置が終了していない場合には、ステップ２２０で、次の部品搭載位置（検出対象電極の中点位置）へ基板認識カメラ５０を移動し、ステップ１１０〜１８０を繰り返す。

一方、ステップ２１０で全ての検出対象電極位置が終了したと判定されたときには、ステップ２３０に進み、ステップ１７０で算出した２箇所の半田印刷位置ずれ量の単純平均値と、予め設定された補正係数ｋに応じて搭載位置補正量を計算する。次いでステップ２２０で搭載位置補正量を反映して部品を搭載する。

本実施形態においては、基板上の領域毎に検出対象電極と補正対象部品の組合せを設定しているので、基板の場所による伸縮の違いによる半田印刷位置ずれ量の違いに対応できる。

又、検出対象電極に対応する領域内にあっても、例えば重い部品やＱＦＰ等の部品によっては半田印刷位置ずれ量に拘わらず元の部品電極の位置に搭載することによって、確実な搭載を行なうことができる。

なお、前記説明では、抵抗、コンデンサ等の２端子の部品位置を認識対象としていたが、認識対象は２端子の部品に限定されず、例えばトランジスタ等の３端子以上ある部品電極の一部を設定したり、全電極の中心や重心を設定しても良い。

次に、複数の回路集合体が配置される多面取り基板に適用した本発明の第２実施形態を説明する。

図５は、第２実施形態の対象である、縦方向に２列、横方向に３列の合計６つの回路集合体が配置される多面取り基板３３である。図６に、半田ずれ量を検出する検出対象電極位置が、次の検出対象電極３５−１、３５−２の２箇所で、複数回路集合体が配置される多面取り基板のときの処理手順の一例を示す。

本実施形態では、３５−１、３５−２のように、複数回路に跨って、例えば左下の回路の座標系を基準に検出対象電極を設定する。これら複数回路に跨る検出対象電極については、図４と同様にステップ１１０〜１８０の処理を繰り返し、部品搭載に先立ち半田印刷位置ずれ量を検出する。半田印刷位置ずれ量検出が終了したら、ステップ２３０で、ステップ１７０で算出した２箇所の半田印刷位置ずれ量の単純平均値を基に、予め設定された補正係数ｋに応じて搭載位置補正量を計算する。第１回路の第１搭載点の搭載位置を検出し、ステップ２４０で部品を搭載する。

次に、ステップ２５０で回路内搭載終了か判定し、判定結果が否の場合は、ステップ２６０で次の搭載位置へ移動して、ステップ２５０の判定結果が正となるまでステップ２３０〜２６０の処理を繰り返し、第１回路の全ての部品の搭載を完了する。

回路内の全ての部品の搭載が完了したら、ステップ２７０で全回路搭載終了か判定し、判定結果が否の場合は、ステップ２８０で次の回路位置へ移動して、ステップ２７０の判定結果が正となるまでステップ２３０〜２８０の処理を繰り返し、全回路の部品を搭載する。このときステップ１１０〜１８０の認識結果を、各回路で共通の搭載位置の補正値として使用する。

なお、第２実施形態では、検出対象電極３５−１、３５−２を、複数回路に跨って設けていたが、第１実施形態のように、検出対象電極を一回路内に設けても良い。

更に、本発明における半田印刷位置ずれ量の認識結果によって実際に補正し搭載された部品と座標を、実装機１０内部でファイルとして保存することにより、後に、機械の操作者がデータを参照することが可能となる。又、このデータをホストマシンと直接通信できるシステムにおいては、遠隔地においても、半田印刷位置補正により補正搭載した履歴を参照することが可能となる。

本発明が適用される電子部品実装機の全体構成を、一部を切り欠いて示す斜視図 本発明の第１実施形態の処理対象基板の例を示す平面図 同じく部品電極と半田画像の例を示す詳細図 第１実施形態の処理手順を示す流れ図 本発明の第２実施形態の処理対象である複数の回路集合体が配置される多面取り基板の例を示す平面図 第２実施形態の処理手順を示す流れ図

符号の説明

１０…電子部品実装機
２２…部品
３２…基板
３３…多面取り基板
３４−１〜４、３５−１〜２…検出対象電極
３６−１〜４…補正対象部品位置
３８…半田
５０…基板認識カメラ
７２…制御部

Claims (6)

1. 基板上の部品を搭載すべき搭載位置と、前記部品に対応する電極上に印刷された半田印刷位置の位置ずれ量に応じて、部品の搭載位置を補正する際に、
   所定部品電極上の半田印刷位置の位置ずれ量に応じて、所定の搭載予定部品の搭載位置を補正することを特徴とする部品搭載位置補正方法。
2. 前記半田印刷位置の位置ずれ量を、基板上の所定部品電極に印刷された半田を撮像し、前記所定部品を搭載すべき搭載位置と、該撮像された、同じ所定部品を搭載すべき複数の半田印刷位置の中点位置ずれ量により認識することを特徴とする請求項１に記載の部品搭載位置補正方法。
3. 前記所定部品を搭載すべき搭載位置と、同じ所定部品を搭載すべき複数の半田印刷位置の中点位置ずれ量に応じて搭載位置を補正する搭載予定部品の組合せを、基板上に複数設定することを特徴とする請求項１に記載の部品搭載位置補正方法。
4. 基板上に部品を搭載するための部品実装装置において、
   基板上の部品を搭載すべき電極に印刷された半田を撮像する撮像手段と、
   基板上の部品を搭載すべき搭載位置と、前記撮像された半田印刷位置の位置ずれ量を認識する手段と、
   上記半田印刷位置の位置ずれ量に応じて、予め設定した搭載予定部品の搭載位置を補正する手段と、
   を備えたことを特徴とする部品実装装置。
5. 前記所定部品を搭載すべき搭載位置と、前記撮像された、同じ所定部品を搭載すべき複数の半田印刷位置の中点位置ずれ量に応じて搭載位置を補正する搭載予定部品の組合せを、基板上に複数設定する手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の部品実装装置。
6. 複数の回路集合体が配置される多面取り基板において、複数の回路集合体で共通の、所定部品を搭載すべき複数の半田印刷位置の中点位置ずれ結果を用いて補正する手段を備えたことを特徴とする請求項４又は５に記載の部品実装装置。