JP5884015B2 - 電子部品装着システム - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に装着する電子部品装着システムに関するものである。

電子部品を基板に装着して実装基板を製造する電子部品装着システムは、基板の電極にはんだをスクリーン印刷するはんだ印刷装置、電子部品を装着ヘッドによって保持してはんだが印刷された電極に装着する電子部品装着装置、及び電子部品装着後の基板を加熱して電子部品を基板にはんだ接合させるリフロー装置等、複数の電子部品装着用装置を連結して構成されている。

前述のスクリーン印刷は、複数の開口部が形成されたスクリーンマスク上にはんだを供給し、スキージをスクリーンマスク上で摺動させるスキージング動作によって行われるが、このスクリーン印刷では開口部の目詰まり等に起因して基板の電極上に印刷されたはんだが所定の量を満たさずに不足する場合がある。そのため、はんだ印刷装置の下流にはんだの印刷状態を検査する印刷状態検査装置を設け、はんだの量が不足していると判断した箇所に対してはシリンジ等のはんだ塗布手段を用いてはんだを追加塗布する修正作業を行う形態のものが知られている。

特開２００７−１３４４０６号公報 特開２００４−３９８１９号公報

ところで、はんだ印刷装置にて電極に印刷されたはんだの位置は、基板やスクリーンマスクの加工誤差等によって必ずしも電極の位置とは完全に一致しない場合がある。そこで近年、基板に印刷されたはんだの印刷位置に基づいて電子部品の装着位置を補正する機能を備えた電子部品装着システムが提案されている。具体的に説明すると、スクリーン印刷を終えた後の基板を印刷状態検査装置で検査してはんだの印刷位置を求め、このはんだの印刷位置に電子部品を装着する。その後、位置ずれしたはんだに電子部品を装着した状態でリフローすることにより、溶融はんだのセルフアライメント効果によって電子部品は電極に吸い寄せられて正しく位置合わせされ、位置ずれのない正常なはんだ接合を実現することができる。

しかしながら、基板に印刷されたはんだの印刷位置に基づいて電子部品の装着位置を補正する機能を備えた前述の電子部品装着システムにおいては、印刷状態検査装置にてはんだの量が不足していると判断された電極に対してはんだを追加塗布する修正作業を高い生産性で合理的に行うための方策が明確となっていなかった。このため、はんだの印刷位置に基づいて電子部品の装着位置を補正する機能にはんだの追加塗布を組み合わせることができなかった。

そこで本発明は、基板の電極に印刷されたはんだの印刷位置に基づいて電子部品の装着位置を補正する機能を有する電子部品装着システムにおいて、はんだの量が不足していると判断された電極に対してはんだを追加塗布する修正作業を高い生産性で合理的に行うことができる電子部品装着システムを提供することを目的とする。

本発明の電子部品装着システムは、回路基板の電極に印刷されたはんだの位置を検出するはんだ位置検出手段と、前記回路基板の電極に印刷されたはんだの量を検査するはんだ量検査手段と、前記はんだ位置検出手段で検出したはんだの位置に基づいて電子部品の装着位置の補正値を求める装着位置補正手段と、前記装着位置補正手段によって求められた補正値に基づいて補正された新たな部品装着位置に電子部品を装着する電子部品装着手段を備えた電子部品装着システムにおいて、前記はんだ量検査手段によってはんだの量が所定の基準値に対して不足すると判定された電極に対しては当該はんだの実際の位置に関係なく前記回路基板の電極の所定の位置に追加ではんだを塗布するはんだ塗布手段を設け、前記電子部品装着手段は、前記はんだ塗布手段によってはんだが塗布された電極に装着される電子部品については、前記装着位置補正手段による補正を行うことなく当初の部品装着位置に装着する。

本発明によれば、はんだ量検査手段によってはんだの量が所定の基準値に対して不足すると判定された電極に対しては当該はんだの実際の位置に関係なく電極の所定の位置に追加ではんだを塗布するはんだ塗布手段を設け、はんだ塗布手段によってはんだが塗布された電極に装着される電子部品については、装着位置補正手段による補正を行うことなく当初の部品装着位置に装着するので、はんだの印刷位置に基づいて電子部品の装着位置を補正する機能を用いての高品質実装と、はんだの量が不足している電極に対しては自動ではんだを追加塗布する機能を用いての省人化を両立することができる。

本実施の形態１における電子部品装着システムの全体構成図 本実施の形態１におけるスクリーン印刷装置、はんだ塗布装置、電子部品装着装置の平面図 本実施の形態１におけるはんだ検査装置の制御系の構成を示すブロック図 本実施の形態１における基板の電極に印刷されたはんだ部の印刷状態を示す図 本実施の形態１における基板の電極に追加塗布されたはんだの状態を示す図 本実施の形態１におけるはんだ塗布装置、上位システム、電子部品装着装置の制御系の構成を示すブロック図 （ａ）本実施の形態１におけるはんだ部検査データの説明図（ｂ）本実施の形態１における補正データの説明図 本実施の形態１における部品装着データの説明図 本実施の形態１における電子部品装着装置での部品装着動作を示すフロー図 （ａ）（ｂ）本実施の形態１における基板の電極に電子部品を装着した状態を示す図 本実施の形態２におけるはんだ塗布装置の制御系の構成を示すブロック図 本実施の形態２におけるはんだ塗布装置、上位システム、電子部品装着装置の制御系の構成を示すブロック図 （ａ）本実施の形態２におけるはんだ部検査データの説明図（ｂ）本実施の形態２における追加塗布データの説明図 本実施の形態２における電子部品装着装置での部品装着動作を示すフロー図 （ａ）本実施の形態２における基板データを示す図（ｂ）本実施の形態２における電子部品装着装置の座標系を示す図

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。図１において、電子部品装着システムは、基板供給装置Ｍ１、スクリーン印刷装置Ｍ２、はんだ塗布装置Ｍ３、電子部品装着装置Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、リフロー装置Ｍ７、及び基板回収装置Ｍ８の電子部品装着用装置を基板搬送方向（Ｘ方向）に連結して成る電子部品実装ライン１を通信ネットワーク２によって接続し、全体を上位システム３によって制御する構成となっている。

基板供給装置Ｍ１は電子部品実装ライン１の先頭に配置され、電子部品５（図１０（ａ）、（ｂ）参照）が装着される回路基板４（以下、「基板４」と称する）（図２参照）をスクリーン印刷装置Ｍ２に供給する。スクリーン印刷装置Ｍ２は、基板４の上面に形成された複数の電極６にスクリーン印刷によってはんだを印刷する。はんだ塗布装置Ｍ３は、基板４の各電極６に印刷されたはんだの印刷状態（はんだの印刷位置及び印刷量）を検査する機能を有しており、はんだの印刷量が所定の基準量を満たしていない電極６に対してはんだを追加して塗布する。電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６（電子部品装着手段）は、電極６にはんだが印刷された基板４に対して電子部品５を装着する。リフロー装置Ｍ７は、電子部品装着後の基板４を加熱してはんだを溶融し、電子部品５を基板４にはんだ接合する。基板回収装置Ｍ８は、リフロー装置Ｍ７から搬出された基板４を回収する。

次に、図２を参照してスクリーン印刷装置Ｍ２、はんだ塗布装置Ｍ３及び電子部品装着装置Ｍ４（Ｍ５、Ｍ６）の詳細について説明する。まず、スクリーン印刷装置Ｍ２について説明する。基台１０の両端部にはリニアモータによる直動機構を備えたＹ軸テーブル１１Ａ、１１ＢがＸ方向と直交するＹ方向に延びて配設されており、Ｙ軸テーブル１１Ａ、１１ＢにはＸ方向に延びたフレーム部材１２がＹ方向に移動自在に架設されている。フレーム部材１２にはＸ方向に延びるスキージ（不図示）を昇降自在に設けた印刷ヘッド１３が取り付けられており、Ｙ軸テーブル１１Ａ、１１Ｂを駆動することによって印刷ヘッド１３及びスキージはフレーム部材１２とともにＹ方向に移動する。上記構成において、Ｙ軸テーブル１１Ａ、１１Ｂ及びフレーム部材１２は、スキージをＹ方向に移動させるスキージ移動手段となっている。

印刷ヘッド１３の下方には、基板４の印刷部位に対応した複数のパターン孔（不図示）が形成されたマスクプレート１４が設けられており、シリンジ（不図示）等のはんだ供給手段によってはんだがその上面に供給される。また、基台１０の中央部であってマスクプレート１４の下方には、基板４をＸ方向に搬送する１対の搬送コンベアから成る基板搬送機構１５が設けられており、１対の搬送コンベアの間には、基板４を下方から保持する基板保持部（不図示）がＸ方向、Ｙ方向及び垂直方向に移動可能に設けられている。なお、これまで説明した各機構は、スクリーン印刷装置Ｍ２に備えられた制御部によって作動する。

次に、スクリーン印刷動作について説明する。スクリーン印刷装置Ｍ２の制御部は、基板保持部をＸＹ方向に移動させてマスクプレート１４に対する平面方向の位置合わせを行い、その後、基板保持部を上昇させることによってマスクプレート１４の下面に基板４を当接させる。そして、この状態ではんだが上面に供給されたマスクプレート１４の表面に沿ってスキージを所定速度でＹ方向に水平移動させる。これにより、パターン孔を介して基板４の電極６に対してはんだがスクリーン印刷される。その後、基板４ははんだ塗布装置Ｍ３に搬送される。このように、スクリーン印刷装置Ｍ２は、基板４の電極６にスクリーン印刷によってはんだを印刷するスクリーン印刷手段となっている。以後、基板４の印刷部位毎に印刷された個別のはんだを「はんだ部７」（図４（ａ）参照）と称する。

次に、図２を参照してはんだ塗布装置Ｍ３について説明する。基台２０の中央部には、基板４をＸ方向に搬送して所定の作業位置（図２に示す基板４の位置）に位置決めする１対の搬送コンベアから成る基板搬送機構２１がＸ方向に延びて設けられている。また、基台２０の両側部にはリニアモータによる直動機構を備えたＹ軸テーブル２２Ａ、２２ＢがＹ方向に延びて設けられており、このＹ軸テーブル２２Ａ、２２Ｂには同様にリニアモータによる直動機構を備えた２基のＸ軸テーブル２３Ａ、２３ＢがＹ方向に移動自在に架設されている。

Ｘ軸テーブル２３Ａには、撮像方向を下向きに向けた検査カメラ２４（図３参照）を備えた検査ヘッド２５がＸ方向に移動自在に装着されている。またＸ軸テーブル２３Ｂには、はんだを下方に吐出するディスペンサ２６（図３参照）を備えたはんだ塗布ヘッド２７がＸ方向に移動自在に装着されている。Ｙ軸テーブル２２Ａ、２２Ｂ及びＸ軸テーブル２３Ａを駆動することによって検査ヘッド２５はＸＹ方向に移動し、またＹ軸テーブル２２Ａ、２２Ｂ及びＸ軸テーブル２３Ｂを駆動することによってはんだ塗布ヘッド２７はＸＹ方向に移動する。上記構成において、Ｙ軸テーブル２２Ａ、２２Ｂ及びＸ軸テーブル２３Ａは、検査ヘッド２５をＸＹ方向に移動させる検査ヘッド移動機構２８（図３参照）となっている。またＹ軸テーブル２２Ａ、２２Ｂ及びＸ軸テーブル２３Ｂは、はんだ塗布ヘッド２７をＸＹ方向に移動させるはんだ塗布ヘッド移動機構２９（図３参照）となっている。

次に、図３を参照してはんだ塗布装置Ｍ３の制御系の構成について説明する。はんだ塗布装置Ｍ３に備えられた制御部３０は、検査カメラ制御部３１、はんだ印刷状態検査部３２、塗布制御部３３、塗布目標位置記憶部３４、塗布量計算部３５を含んで構成される。また、はんだ印刷状態検査部３２は、はんだ位置検査部３２ａ及びはんだ量検査部３２ｂから構成される。この制御部３０は、検査カメラ２４、検査ヘッド移動機構２８、ディスペンサ２６、はんだ塗布ヘッド移動機構２９、基板搬送機構２１、及び通信ネットワーク２を介して上位システム３と各種データの送受信を行う通信部３６と接続されている。

検査カメラ制御部３１は、検査カメラ２４及び検査ヘッド移動機構２８を制御することによって、基板搬送機構２１によって所定の作業位置に搬送・位置決めされたスクリーン印刷後の基板４を撮像する。取得した基板４の撮像データは、はんだ印刷状態検査部３２による各種検査に用いられる。すなわち、検査カメラ２４は、基板４の電極６に印刷されたはんだの印刷状態を検査する検査手段となっている。

はんだ印刷状態検査部３２は、基板４の撮像データを処理して基板４におけるはんだ部７の印刷位置及び印刷量を検査し、その検査結果を基にはんだ部検査データ３７（図７（ａ）参照）を作成する（詳細は後述する）。以下、図４（ａ）、（ｂ）を参照してはんだ印刷状態検査部３２（はんだ位置検査部３２ａ、はんだ量検査部３２ｂ）の詳細を説明する。

はんだ位置検査部３２ａは、検査カメラ２４によって撮像した基板４の撮像データを処理し、電極６を閉囲する一定の範囲を検査エリアＥとして設定する。そして、検査エリアＥ内に存在するはんだ部７を検出してその面積を算出し、算出したはんだ面積の重心位置をはんだ位置Ａとして特定する。そして、基板４の対角位置に形成された第１の認識マークＳ１及び第２の認識マークＳ２（図２参照）を基準とした直交座標系におけるはんだ位置ＡのＸ座標、Ｙ座標を測定することによって、はんだ部７の位置を検出する。すなわち、はんだ位置検査部３２ａ及び検査カメラ２４は、スクリーン印刷手段によって電極６に印刷されたはんだの位置を検出するはんだ位置検出手段となっている。

はんだ量検査部３２ｂは、はんだ位置検査部３２ａによって算出されたはんだ面積に基づいて各はんだ部７のはんだ量を測定し、はんだ量が予め設定した所定の基準量を満たしているか否かを検査する。すなわち、はんだ量検査部３２ｂ及び検査カメラ２４は、スクリーン印刷手段によって電極６に印刷されたはんだの量を検査するはんだ量検査手段となっている。また、はんだ位置検出手段とはんだ量検出手段は共通の検査手段（検査カメラ２４）を含んでいる。

図４（ａ）は、１対の電極６に対してはんだ部７が位置ずれして印刷されているものの、検査エリアＥ内であって且つはんだ量は所定の基準量を満たして良好に印刷された状態を示している。その一方、図４（ｂ）は、電極６ａに対してははんだ量が不十分であり、電極６ｂに対してははんだが全く印刷されていない状態を示している。この電極６ｂについては、印刷されたはんだ量は「無し」、はんだ位置は「無し」又は「ゼロ」と判断される。このような印刷状態が発生する要因としては、マスクプレート１４に形成されたパターン孔の目詰まりが考えられる。

ここで、図７（ａ）を参照してはんだ印刷状態検査部３２において作成されるはんだ部検査データ３７について説明する。はんだ部検査データ３７は、基板４の各電極６に印刷されたはんだ部７に個別の番号（はんだ部Ｎｏ）を付与し、はんだ部Ｎｏ毎にはんだの印刷状態を含む各種情報を基板単位毎にデータ化したものである。すなわち、はんだ部検査データ３７には、各はんだ部Ｎｏに印刷されるべきはんだ量を示す「基準量」、はんだ量検査部３２ｂによって測定されたはんだ部７のはんだ量を示す「はんだ量」、基準量に基づいてはんだ部７のはんだ量の合否を示す「判定」、第１の認識マークＳ１を基準としたはんだ位置Ａの座標を示す「位置Ｘ」、「位置Ｙ」、各はんだ部Ｎｏに対応する電子部品５の部品装着位置を示す「部品装着位置Ｎｏ」の情報が含まれる。このはんだ部検査データ３７は、通信部３６から通信ネットワーク２を介して上位システム３に送信される。

図３において、塗布制御部３３はディスペンサ２６及びはんだ塗布ヘッド移動機構２９を制御することによって、はんだ量が不十分であるとの判定（ＮＧ）を受けたはんだ部Ｎｏに対してはんだを追加して塗布する。塗布目標位置記憶部３４は、はんだ量が不十分であるとの判定を受けたはんだ部７に対応する電極６の所定の位置を塗布目標位置として記憶する。ここでは、電極６の中心位置Ｂ（図４（ｂ）参照）を塗布目標位置としている。塗布量計算部３５は、はんだ部検査データ３７に示されるはんだ量に基づいて、追加塗布対象のはんだ部７に対するはんだの追加塗布量を計算する。

実際の作業動作においては、塗布制御部３３は、塗布目標位置記憶部３４によって記憶された塗布目標位置、すなわちはんだ量が不十分であるとの判定を受けたはんだ部７に対応する電極６の中心位置Ｂにはんだを追加塗布するようディスペンサ２６及びはんだ塗布ヘッド移動機構２９を制御するとともに、塗布量計算部３５によって計算されたはんだ量をディスペンサ２６から吐出する。以下、ディスペンサ２６から吐出して電極６に追加塗布されたはんだを「はんだ７＊」と称する。

図５は、はんだ量が不十分であると判定された１対の電極６ａ、６ｂ（図４（ｂ）に対応）に対してはんだ７＊を追加塗布した状態を示している。すなわち、はんだ量が不十分である電極６ａについては、はんだ部７に対してディスペンサ２６から吐出したはんだ７＊の一部が重複した状態で塗布される。その一方、はんだが全く印刷されていない電極６ｂについては、電極６ａに追加塗布したはんだ７＊よりも多い量のはんだ７＊が追加塗布される。

以上のように、塗布目標位置記憶部３４に記憶された塗布目標位置と塗布量計算部３５によって算出された追加塗布量に基づいて塗布制御部３３がディスペンサ２６及びはんだ塗布ヘッド移動機構２９を制御することによって、はんだ部７の実際の位置に関係なく電極６の中心位置Ｂを目標にして適量のはんだ７＊を追加塗布することができる。上記構成において、ディスペンサ２６及びはんだ塗布ヘッド移動機構２９は、はんだ量検査手段によってはんだの量が所定の基準値に対して不足すると判定された電極６に対しては当該はんだの実際の位置に関係なく電極６の所定の位置に追加ではんだを塗布するはんだ塗布手段となっている。

次に、図２を参照して電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６について説明する。基台４０の中央部には、基板４をＸ方向に搬送して所定の作業位置（図２に示す基板４の位置）に位置決めする１対の搬送コンベアから成る基板搬送機構４１がＸ方向に延びて設けられている。基板搬送機構４１の両側部には部品供給部４２が設けられており、部品供給部４２には電子部品５を供給する複数のテープフィーダ４３が装着されている。

基台４０のＸ方向の両側部にはリニアモータによる直動機構を備えたＹ軸テーブル４４Ａ、４４ＢがＹ方向に延びて設けられており、このＹ軸テーブル４４Ａ、４４Ｂには同様にリニアモータによる直動機構を備えた２基のＸ軸テーブル４５Ａ、４５ＢがＹ方向に移動自在に架設されている。また、Ｘ軸テーブル４５Ａ、４５Ｂには、電子部品５を吸着して保持する吸着ノズル（不図示）を備えた装着ヘッド４６がＸ方向に移動自在に装着されている。Ｙ軸テーブル４４、Ｘ軸テーブル４５を駆動することによって装着ヘッド４６はＸＹ方向に移動し、これにより装着ヘッド４６は吸着ノズルを介してテープフィーダ４３から電子部品５を取り出し、所定の作業位置に位置決めされた基板４の上方に移動する。そして、基板４に対して吸着ノズルを下降させることにより電子部品５を装着する。上記構成において、Ｙ軸テーブル４４Ａ、４４Ｂ、Ｘ軸テーブル４５Ａ、４５Ｂは、装着ヘッド４６をＸ及びＹ方向に移動させる装着ヘッド移動手段となっている。

基板搬送機構４１と部品供給部４２との間には撮像方向を上方に向けた部品認識カメラ４７が配設されており、部品供給部４２から電子部品５を取り出した装着ヘッド４６が部品認識カメラ４７の上方を移動する際に、吸着ノズルに保持された状態の電子部品５を撮像して認識する。また、装着ヘッド４６には基板認識カメラ４８が取り付けられており、装着ヘッド４６とともに所定の位置に位置決めされた基板４の上方に移動して、基板４の第１の認識マークＳ１及び第２の認識マークＳ２を撮像して認識する。

次に、図６（ａ）を参照して上位システム３、電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６の制御系の構成について説明する。上位システム３は、はんだ部検査データ記憶部５０、補正データ作成部５１、及び補正データ記憶部５２を含んで構成されている。また、電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６に備えられた制御部５３は、部品装着データ記憶部５４、基板認識部５５、部品装着座標算出部５６、及び部品装着作業部５７を含んで構成されている。

はんだ部検査データ記憶部５０は、はんだ塗布装置Ｍ３の通信部３６から通信ネットワーク２を介して送信されるはんだ部検査データ３７を記憶する。補正データ作成部５１は、設計上の電子部品５の装着位置（部品装着位置）の補正値に関する情報を含む補正データ５８（図７（ｂ）参照）を作成する（詳細は後述する）。補正データ記憶部５２は、補正データ作成部５１によって作成された補正データ５８を記憶する。

ここで、図７（ｂ）を参照して補正データ５８について説明する。補正データ５８は電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６による部品装着動作前に補正データ作成部５１によって作成される。この補正データ５８には、部品装着位置Ｎｏ毎のＸ方向、Ｙ方向及びΘ方向の補正値と、当該補正値を有効なものとして部品装着位置の補正に適用するか否かを「１（有効）」又は「０（無効）」のフラグ（補正有効フラグ）で示した情報が含まれる。

補正データ５８の作成方法について説明する。補正データ作成部５１は、はんだ部検査データ記憶部５０に記憶されたはんだ部検査データ３７を参照し、部品装着位置Ｎｏに対応したはんだ部７のはんだ位置より、当該部品装着位置Ｎｏに装着される電子部品の修正装着位置を求める。図４（ａ）の場合、１対のはんだ部７それぞれの重心位置であるはんだ位置Ａを結ぶ線分の中点を電子部品の修正装着位置Ｄとする。そして、後述する部品装着データ記憶部５４に記憶される部品装着データ５９（図８参照）を参照することによって設計上の部品装着位置Ｃ（１対の電極６それぞれの中心位置Ｂを結ぶ線分の中点）からの修正装着位置Ｄの位置ずれ量を算出し、Ｘ方向、Ｙ方向、Θ方向の補正値を求める。なお、はんだが全く塗布されていないと判断されたはんだ部Ｎｏを１箇所でも含む部品装着位置Ｎｏ（図７（ｂ）に示す「Ｃ０１３４」）の補正値は、計算の前提となるはんだ位置の測定結果が存在しないため算出されない。

また、補正データ作成部５１は、対応する全てのはんだ部７のはんだ量が所定の基準量を満たしている部品装着位置Ｎｏ（図７（ｂ）に示す「Ｒ００２３」）に対して、補正は有効である旨を示す「１」のフラグを付与する。一方、はんだ量が所定の基準量を満たしていないはんだ部Ｎｏを１箇所でも含む部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）に対しては、補正は無効である旨を示す「０」のフラグを付与する。

なお、図６（ｂ）に示すように、補正データ作成部５１を上位システム３ではなく電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６に組み入れ、上位システム３から送信されたはんだ部検査データ３７に基づいて補正データ５８を作成してもよい。かかる場合、作成された補正データ５８は部品装着データ５９に記憶される。要は、電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６での部品装着動作前に補正データ５８が作成されればよい。以上のように、補正データ作成部５１は、はんだ位置検出手段で検出したはんだの位置に基づいて電子部品５の装着位置の補正値を求める装着位置補正手段となっている。

部品装着データ記憶部５４は、設計上の部品装着位置に関する情報、より具体的には予め電極６の位置に基づいて基板４に設定された当初の部品装着位置の座標値を動作処理順に示した部品装着データ５９（図８参照）を記憶する。すなわち、部品装着データ５９には、設計上の部品装着位置を示すＸＹ方向の座標値と、電子部品５の姿勢（向き）を示すΘ方向の角度値、及び装着対象となる電子部品５の名称（部品名）の情報が含まれる。

基板認識部５５は、第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２の撮像データを認識処理することによって第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２のＸＹ方向の座標を検出する。そして、この検出結果から基板搬送機構４１における第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２の位置ずれ量（座標）を検出することにより、所定の作業位置に位置決めされた基板４の位置ずれ、すなわち各部品装着位置の補正値を算出する。

部品装着座標算出部５６は、補正データ５８、部品装着データ５９、及び基板認識部５５による基板４の位置ずれ検出結果に基づいて電子部品５の装着座標（新たな部品装着位置）を算出する。すなわち、補正データ上５８で「１」のフラグが付与されている部品装着位置Ｎｏ（Ｒ００２３）については、基板４の位置ずれ検出結果に基づいて部品装着データ５９上の部品装着座標を補正し、さらに補正後の部品装着座標に補正データ５８上の補正値を加味することによって新たな部品装着座標を求める。このようにして求められた新たな部品装着座標は、基板搬送機構４１に位置決めされた基板４における修正装着位置Ｄ（図４（ａ）参照）と同位置となる。

その一方、「０」のフラグが付与されている部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）については、基板４の位置ずれ検出結果に基づいて部品装着データ５９上の部品装着座標を変換することによって、新たな部品装着座標を求める。このようにして求められた新たな部品装着座標は、基板搬送機構４１に位置決めされた基板４における設計上の部品装着位置Ｃ（図４（ａ）参照）と同位置となる。なお、補正データ５８上の補正値をゼロとしている場合は、基板４の位置ずれ検出結果に基づいて部品装着データ５９上の部品装着座標を補正し、補正後の部品装着座標に補正データ５８上の補正値を加味する。この場合の新たな部品装着座標も上述の部品装着位置Ｃと同座標となる。

部品装着作業部５７は、部品装着座標算出部５６によって算出された新たな部品装着位置（部品装着座標）に基づき、電子部品５を基板４に装着する部品装着作業を実行する。すなわち、装着ヘッド４６の移動量を調整して新たな部品装着位置に対して吸着ノズルを下降させることによって、電子部品５を装着する。

本発明の電子部品装着システムは以上のような構成から成り、次に図９を参照して電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６での部品装着動作について説明する。まず、制御部５３はスクリーン印刷装置Ｍ２、はんだ塗布装置Ｍ３での各種作業を終えた基板４を基板搬送機構４１によって搬入して所定の作業位置に位置決めする（ＳＴ１の基板搬入工程）。次に、制御部５３は搬入された基板４に対応する補正データ５８を上位システム３（電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６内で補正データ５８を作成した場合は部品装着データ記憶部５４）から読み取る（ＳＴ２の補正データ読み取り工程）。

次に、制御部５３は基板認識カメラ４８によって基板４を撮像し、取得した撮像データに含まれる基板４の第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２を認識処理する。（ＳＴ３の基板認識実行工程）。そして、この認識処理結果に基づいて、所定の作業位置に位置決めされた状態における基板４の位置ずれを検出する。

次に、制御部５３は補正データ５８、部品装着データ５９及び基板４の位置ずれ検出結果に基づいて部品装着位置の計算を行う（ＳＴ４の装着位置計算工程）。すなわち、平面上の２点における位置ずれ量に基づき導出される座標変換式を用いて、所定の作業位置に位置決めされた状態における部品装着座標を求め、さらに補正データ５８に示される補正値を加味した新たな部品装着座標が求められる。ここで、補正データ上で「１」のフラグが付与されている部品装着位置Ｎｏ（Ｒ００２３）については、所定の作業位置に位置決めされた基板４における修正装着位置Ｄと一致する座標が新たな部品装着座標として求められる。また、「０」のフラグが付与されている部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）については、同じく位置決めされた基板４における設計上の部品装着位置Ｃと一致する座標が新たな部品装着座標として求められる。

次に、制御部５３は（ＳＴ４）で算出した新たな部品装着位置（座標）に対して電子部品５を装着する（ＳＴ５の電子部品装着作業実行工程）。すなわち、補正値が適用される部品装着位置Ｎｏ（Ｒ００２３）は修正装着位置Ｄに置換されているため、当該修正装着位置Ｄに対して電子部品５の装着作業が実行される（図１０（ａ）参照）。つまり、はんだ量が所定の基準量を満たしているはんだ部７については、実際に印刷された当該はんだ部７の位置を考慮した電子部品５の装着作業が行われる。このように、電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６は、装着位置補正手段によって求められた補正値に基づいて補正された新たな部品装着位置に電子部品５を装着する。

その一方、補正値が適用されない部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）に対応する電子部品５は、基板４上のはんだ部７の位置に関係なく設計上の部品装着位置Ｃに対して装着される（図１０（ｂ）参照）。つまり、はんだ量が所定の基準量を満たしていないはんだ部７については、設計上の部品装着位置Ｃに基づいた電子部品５の装着作業が行われる。このように、電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６は、はんだ塗布手段によってはんだ７＊が塗布された電極６に装着される電子部品５については、装着位置補正手段による補正を行うことなく当初の部品装着位置に装着する。

電子部品５の装着作業後、制御部５３は基板４を下流のリフロー装置Ｍ７へ搬出する（ＳＴ６の基板搬出工程）。そして、リフロー装置Ｍ７で基板４をリフロー（加熱）することによって基板４と電子部品５をはんだ接合する。この時、はんだ部７の実際の印刷位置を考慮して装着された電子部品５は、溶融するはんだのセルフアライメント効果によって電極６に吸い寄せられて電極６上にてはんだ接合される（１０（ａ）参照）。リフロー後の基板４は基板回収装置Ｍ８に回収される。

以上説明したように、本発明によれば、はんだの印刷位置に基づいて電子部品の装着位置を補正する機能を有する電子部品装着システムにおいて、はんだが不足していると判断された電極に対してはんだを追加塗布する作業を高い生産性で合理的に行うことができる。また、はんだの印刷位置に基づいて電子部品の装着位置を補正する機能を用いての高品質実装と、はんだの量が不足している電極に対しては自動ではんだを追加塗布する機能を用いての省人化を両立させることができる。

（実施の形態２）
次に、図１１〜図１５を参照して本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態１と同一の符合が付されたものについては説明を省略する。本実施の形態２では、スクリーン印刷装置Ｍ２において、基板４の電極６に加えて第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２に対してもはんだがスクリーン印刷される。つまり、基板４の印刷部位に対応した複数のパターン孔に加え、第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２に対応する位置に孔部が形成されたマスクプレート１４を用いてスクリーン印刷が実行される。また、電子部品装着装置Ｍ４Ａ、Ｍ５Ａ、Ｍ６Ａにおいて、各認識マークＳ１、Ｓ２に印刷されたはんだの位置に基づいて部品装着位置の補正が行われる。以下、第１の認識マークＳ１に印刷されたはんだを「はんだ基準マークＴ１」、第２の認識マークＳ２に印刷されたはんだを「はんだ基準マークＴ２」と称する（図１５（ｂ参照））。

図１１は、はんだ塗布装置Ｍ３Ａの制御系の構成を示すブロック図である。制御部３０Ａが有するはんだ印刷状態検査部３２Ａは、はんだ量検査部３２ｂ１から構成される。はんだ量検査部３２ｂ１は、検査カメラ２４で基板４を撮像して取得した撮像データを認識処理し、電極６を閉囲する一定の範囲を検査エリアＥ（図４（ａ）、（ｂ）参照）として設定する。そして、検査エリアＥ内に存在するはんだ部７を検出してその面積を算出し、はんだ面積に基づいてはんだ量を測定する。そして、測定したはんだ量が予め設定した所定の基準量を満たしているか否かを検査する。

はんだ量検査部３２ｂ１による検査結果に基づいて作成されるはんだ部検査データ３７Ａ（図１３（ａ）参照）について説明する。ここでのはんだ部検査データ３７Ａは、はんだ位置に関する情報を含まない。すなわち図１３（ａ）に示すように、はんだ部検査データ３７Ａは、各はんだ部Ｎｏに印刷されるべきはんだ量を示す「基準量」、はんだ量検査部３２ｂ１によって測定されたはんだ部７のはんだ量を示す「はんだ量」、基準量に基づいて印刷されたはんだ量の合否を示す「判定」、各はんだ部Ｎｏに対応する電子部品５の装着位置を示す「部品装着位置Ｎｏ」の情報を含む。

次に、図１２を参照して上位システム３Ａ、電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６Ａの制御系の構成について説明する。上位システム３Ａは、はんだ部検査データ記憶部５０Ａ、追加塗布データ作成部６０、追加塗布データ記憶部６１から構成されている。また、電子部品装着装置Ｍ４Ａ〜Ｍ６Ａの制御部５３Ａは、部品装着データ記憶部５４、基板認識部５５、はんだ認識部６２、部品装着座標算出部５６Ａ、部品装着作業部５７Ａから構成されている。

はんだ部検査データ記憶部５０Ａは、はんだ塗布装置Ｍ３Ａから送信されるはんだ位置に関する情報を含まないはんだ部検査データ３７Ａを記憶する。追加塗布データ作成部６０は、部品装着位置Ｎｏに対応する電極６にはんだ７＊の追加塗布が行なれたか否かをフラグ（追加塗布フラグ）で表した情報を含む追加塗布データ６３（図１３（ｂ）参照）を作成する。すなわち、対応する電極６に対してはんだ７＊の追加塗布が行われていない部品装着位置Ｎｏ（Ｒ００２３）に対しては「１」のフラグを付与する。その一方、対応する電極６に対してはんだ７＊の追加塗布が行われた部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）に対しては「０」のフラグを付与する。

前述の追加塗布データ６３は、追加塗布データ記憶部６１に記憶される。また、追加塗布データ６３は通信ネットワーク２を介して電子部品装着装置Ｍ４Ａ〜Ｍ６Ａに送信される。なお、追加塗布データ作成部６０を電子部品装着装置Ｍ４Ａ〜Ｍ６Ａに組み入れ、上位システム３Ａから受信したはんだ部検査データ３７Ａに基づいて追加塗布データ６３を作成してもよい。かかる場合、作成した追加塗布データ６３は部品装着データ記憶部５４に記憶される。

はんだ認識部６２は、基板認識カメラ４８で基板４を撮像することによって取得したはんだ基準マークＴ１、Ｔ２の撮像データを認識処理し、基板搬送機構４１に位置決めされた基板４におけるはんだ基準マークＴ１、Ｔ２の座標を検出する。そして、はんだ基準マークＴ１、Ｔ２の座標を第１、第２の認識マークＳ１、Ｓ２の座標とみなし、基板認識部５５と同様の計算方法により部品装着座標の補正値を算出する。本実施の形態２では、基板搬送機構４１によって基板４が所定の作業位置に位置決めされた状態におけるはんだ基準マークＴ１、Ｔ２の位置ずれ量を電極６に対するはんだ部７の位置ずれ量と推定し、この位置ずれ量に基づいて後述する部品装着位置の計算を行う。すなわち、はんだ認識部６２及び基板認識カメラ４８は、電子部品装着装置Ｍ４Ａ〜Ｍ６Ａに設けられ、電子部品５を装着する前に基板４に印刷されたはんだの位置を検出するはんだ位置検出手段となっている。

部品装着座標算出部５６Ａは、追加塗布データ６３、部品装着データ５９、基板４の位置ずれ検出結果、又ははんだ基準マークＴ１、Ｔ２の位置ずれ検出結果に基づいて、電子部品５の新たな装着座標（新たな部品装着位置）を算出する。ここで、図１５（ａ）、（ｂ）を参照して新たな部品装着位置について説明する。図１５（ａ）は、基板４の設計データを示したものであり、Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ設計上の部品装着位置Ｎｏ（Ｒ００２３）、（Ｃ０１３４）を示している。また図１５（ｂ）は、電子部品装着装置Ｍ４〜Ｍ６の座標系を示したものである。

対応する電極６に対してはんだ７＊が追加塗布された部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）については、本実施の形態１の場合と同様の計算によって新たな部品装着座標が求められる。すなわち、部品装着データ５９上の部品装着座標（１５（ａ）に示す「Ｐ２」）に、基板搬送機構４１によって所定の作業位置に位置決めされた状態における基板４の位置ずれ検出結果（第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２の位置ずれ量）を加味した新たな部品装着座標（図１５（ｂ）に示す「Ｍ２」）の計算を行う。

一方、対応する電極６に対してはんだ７＊が追加塗布されていない部品装着位置Ｎｏ（Ｒ００２３）については、本実施の形態１とは異なる方法で新たな部品装着座標を計算する。すなわち、はんだ基準マークＴ１、Ｔ２の座標を第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２の座標に置き換えて基板認識実行工程と同様の処理により新たな部品装着座標（図１５（ｂ）に示す「Ｑ１」）の計算を行う。このようにして算出された新たな部品装着座標は、基板搬送機構４１に位置決めされた基板４における修正装着位置Ｄ（図４（ａ）参照）と同位置となる。

次に、図１４を参照して電子部品装着装置Ｍ４Ａ〜Ｍ６Ａでの部品装着動作について説明する。まず、制御部５３Ａはスクリーン印刷装置Ｍ２Ａ、はんだ塗布装置Ｍ３Ａでの作業を終えた基板４を基板搬送機構４１によって搬入して所定の作業位置に位置決めする（ＳＴ７の基板搬入工程）。次に、制御部５３Ａは基板認識カメラ４８によって基板４の第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２を撮像し、取得した撮像データを認識処理することによって、所定の作業位置に位置決めされた状態における基板４の位置ずれを検出する（ＳＴ８の基板認識実行工程）。次に、制御部５３Ａは前述の撮像データからはんだ基準マークＴ１、Ｔ２を認識処理し、はんだ基準マークＴ１、Ｔ２を第１、第２の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２とみなして基板４の位置ずれを検出する（ＳＴ９のはんだ認識実行工程）。

次に、制御部５３Ａは追加塗布データ６３、部品装着データ５９、基板４の位置ずれ検出結果、又ははんだ基準マークの位置ずれ検出結果に基づいて部品装着位置の計算を行う（ＳＴ１０の装着位置計算工程）。ここで、追加塗布データ６３上で「１」のフラグが付与されている部品装着位置Ｎｏ（Ｒ００２３）については、部品装着データ５９上の部品装着座標に対してはんだ基準マークＴ１、Ｔ２の位置ずれ量を加味した新たな部品装着位置の計算を行う。その一方、追加塗布データ６３上で「０」のフラグが付与されている部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）については、部品装着データ５９上の部品装着座標に第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２の位置ずれ量を加味した新たな部品装着位置の計算を行う。

次に、制御部５３は（ＳＴ１０）において計算した新たな部品装着位置に対して電子部品５を装着する（ＳＴ１１の電子部品装着作業実行工程）。すなわち、部品装着位置Ｎｏ（Ｒ００２３）については、位置決めされた基板４における設計上の部品装着位置Ｃからはんだ基準マークＴ１、Ｔ２の位置ずれ量分だけ補正され、補正後の位置（修正装着位置Ｄ）に対して電子部品５が装着される（図１０（ａ）参照）。つまり、はんだ量が所定の基準量を満たしているはんだ部７に対しては、実際に印刷された当該はんだ部７の印刷位置を考慮した電子部品５の装着作業が行われる。

一方、部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）については、はんだ基準マークＴ１、Ｔ２の位置ずれ検出結果に基づいた補正が行われない。したがって、当該部品装着位置Ｎｏ（Ｃ０１３４）に対応する電子部品５は、位置決めされた基板４における設計上の部品装着位置Ｃに対して装着される（図１０（ｂ）参照）。電子部品５の装着作業後、制御部５３Ａは基板４を下流のリフロー装置Ｍ７へ搬出する（ＳＴ１２の基板搬出工程）。そして、リフロー装置Ｍ７で基板４をリフローすることによって、基板４と電子部品５をはんだ接合する。

以上のように本実施の形態２では、はんだ基準マークＴ１、Ｔ２を第１の認識マークＳ１、第２の認識マークＳ２とみなし、所定の作業位置に位置決めされた基板４におけるはんだ基準マークＴ１、Ｔ２の位置ずれ検出結果に基づいて部品装着位置の補正を行っている。そのため、本実施の形態１に比して１対のはんだ部７それぞれの重心位置（はんだ位置Ａ）を結ぶ線分の中点に対する電子部品５の装着精度はやや劣るものの、安価な構成で電子部品の装着位置を補正する機能を用いての高品質実装と、はんだの量が不足している電極に対しては自動ではんだを追加塗布する機能を用いての省人化を両立させることができる。

なお、電子部品装着システムは、スクリーン印刷装置、はんだ塗布装置、少なくとも１台の電子部品装着装置を備えていればよく、それ以外の電子部品装着用装置の構成や配置は本実施の形態１、２に限定されるものではない。

また、設計上の部品装着位置は必ずしも１対の電極それぞれの中心位置を結ぶ線分の中点に設定する必要はなく、当該中点の近傍の位置を選定してもよい。さらに、実際のはんだ部の印刷位置に基づいた新たな部品装着位置についても、１対のはんだ部それぞれの重心位置を結んだ線分上の中点以外を選定してもよい。例えば、設計上の部品装着位置と前記中点を結ぶ線分上の任意の位置を新たな部品装着位置としてもよい。要は、実際のはんだ部の印刷位置を考慮して部品装着位置を補正したものであればよい。

本発明によれば、はんだの印刷位置に基づいて電子部品の装着位置を補正する機能を有する電子部品装着システムにおいて、はんだが不足していると判断された電極に対してはんだを追加塗布する作業を高い生産性で合理的に行うことができ、基板に電子部品を実装する電子部品実装分野において有用である。

４ 回路基板
５ 電子部品
６ 電極
７ はんだ部
７＊ はんだ
２４ 検査カメラ
２６ ディスペンサ
２９ はんだ塗布ヘッド移動機構
３２ａ はんだ位置検査部
３２ｂ、３２ｂ１ はんだ量検査部
５１ 補正データ作成部
６２ はんだ認識部
Ｍ２ スクリーン印刷装置
Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ４Ａ、Ｍ５Ａ、Ｍ６Ａ 電子部品装着装置

Claims (3)

1. 回路基板の電極に印刷されたはんだの位置を検出するはんだ位置検出手段と、前記回路基板の電極に印刷されたはんだの量を検査するはんだ量検査手段と、前記はんだ位置検出手段で検出したはんだの位置に基づいて電子部品の装着位置の補正値を求める装着位置補正手段と、前記装着位置補正手段によって求められた補正値に基づいて補正された新たな部品装着位置に電子部品を装着する電子部品装着手段を備えた電子部品装着システムにおいて、
   前記はんだ量検査手段によってはんだの量が所定の基準値に対して不足すると判定された電極に対しては当該はんだの実際の位置に関係なく前記回路基板の電極の所定の位置に追加ではんだを塗布するはんだ塗布手段を設け、
   前記電子部品装着手段は、前記はんだ塗布手段によってはんだが塗布された電極に装着される電子部品については、前記装着位置補正手段による補正を行うことなく当初の部品装着位置に装着することを特徴とする電子部品装着システム。
2. 前記はんだ位置検出手段と前記はんだ量検査手段は共通の検査手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着システム。
3. 前記はんだ位置検出手段は、前記電子部品装着手段に設けられ、電子部品を装着する前に回路基板に印刷されたはんだの位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子部品装着システム。

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