JP2015041703A - 電子部品装着システム及びその電子部品装着システムで用いられる印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディップフラックスユニットを用いないでＰＯＰ実装を行う電子部品装着システムを提供すること。
【解決手段】電子部品装着システム１は、プリント基板上に下側電子部品を装着し、その下側電子部品上に上側電子部品を装着するように構成されている。電子部品装着システム１は、スクリーン印刷装置１５及び第２の部品作業装置１６を備える。スクリーン印刷装置１５は、下側電子部品にクリームはんだを印刷する。第２の部品作業装置１６は、下側電子部品に印刷されたクリームはんだと接触するように、下側電子部品上に上側電子部品を装着する。
【選択図】図１

Description

本明細書で開示される技術は、電子部品装着システム及びその電子部品装着システムで用いられる印刷装置に関する。

電子部品装着システムは、搬送経路に沿って配置されているはんだ印刷装置、電子部品作業装置及びリフロー装置等を含む装着関連装置を備えている。電子部品装着システムは、これらの装着関連装置を利用して、プリント基板に複数の電子部品を装着する。

特許文献１に開示されるように、プリント基板上に下側電子部品を装着し、その下側電子部品上に上側電子部品を装着するＰＯＰ（Package-on-Package）実装が必要とされることがある。特許文献２に開示されるように、従来の電子部品装着システムは、ＰＯＰ実装を行う場合、フラックス槽及び膜厚検出センサを有するディップフラックスユニットを利用する。ディップフラックスユニットを用いたＰＯＰ実装は、フラックス槽に貯蔵されているフラックスに上側電子部品を浸漬することによって上側電子部品の下面に設けられているバンプにフラックスをコーティングし、コーティングされたフラックスの膜厚を膜厚検出センサで検出し、所定量のフラックスのコーティングが確認された上側電子部品を下側電子部品に装着する。

特開２００７−２３４７０１号公報 特開２０１２−４３９０４号公報

このように、従来の電子部品装着システムでＰＯＰ実装を行う場合、ディップフラックスユニットの準備及びフラックスの調整に時間を要し、電子部品装着システムの稼働率が低下する。

本明細書は、ディップフラックスユニットを用いないでＰＯＰ実装を行う電子部品装着システムを提供することを１つの目的とする。本明細書はまた、その電子部品装着システムで用いられる印刷装置を提供することを他の１つの目的とする。

本明細書で開示される電子部品装着システムの一実施形態は、基板上に下側電子部品を装着し、その下側電子部品上に上側電子部品を装着することが可能に構成されている。電子部品装着システムは、印刷装置及び装着装置を備える。印刷装置は、下側電子部品に導電性接合材を印刷する。装着装置は、下側電子部品に印刷された導電性接合材と接触するように、下側電子部品上に上側電子部品を装着する。上記実施形態の電子部品装着システムは、印刷装置を利用して下側電子部品に導電性接合材を印刷する。このため、上記実施形態の電子部品装着システムは、従来の電子部品装着システムのように、上側電子部品のバンプにフラックスをコーティングしない。さらに、上記実施形態の電子部品装着システムは、装着装置を利用して下側電子部品に印刷された導電性接合材と接触するように、下側電子部品上に上側電子部品を装着する。このため、上記実施形態の電子部品装着システムは、ディップフラックスユニットを用いないでＰＯＰ実装を行うことができる。

本明細書で開示される印刷装置の一実施形態は、基板上に下側電子部品を装着し、その下側電子部品上に上側電子部品を装着する電子部品装着システムで用いられる。印刷装置は、パレットに搭載された下側電子部品に導電性接合材を印刷するように構成されている。上記実施形態の印刷装置を利用すれば、従来の電子部品装着システムのように、上側電子部品のバンプにフラックスをコーティングすることなく、ＰＯＰ実装を行うことができる。

図１は、電子部品装着システムの構成の概略を示す。 図２は、管理装置の構成の概略を示す。 図３は、プリント基板及び電子部品が搭載されたパレットの平面図を模式的に示す。 図４は、プリント基板及び電子部品が搭載されたパレットの断面図を模式的に示す。 図５は、パレットの上方にスクリーンマスクを配置させたときのスクリーン印刷装置の断面図を模式的に示す。 図６は、パレットの上方にスクリーンマスクを配置させたときのスクリーンマスクの平面図を模式的に示しており、スクリーンマスクの下方に存在するパレット、下側電子部品及び上側電子部品を破線で示す。 図７は、プリント基板及び下側電子部品がスクリーン印刷された後のパレットの平面図を模式的に示す。 図８は、下側電子部品がプリント基板上に装着された後のパレットの平面図を模式的に示す。 図９は、上側電子部品が下側電子部品上に装着された後のパレットの平面図を模式的に示す。

以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。

本明細書で開示される電子部品装着システムの一実施形態は、基板上に下側電子部品を装着し、その下側電子部品上に上側電子部品を装着するＰＯＰ実装を実行可能に構成されている。電子部品装着システムは、印刷装置及び装着装置を備える。印刷装置は、下側電子部品に導電性接合材を印刷する。装着装置は、下側電子部品に印刷された導電性接合材と接触するように、下側電子部品上に上側電子部品を装着する。ここで、基板は、複数の電子部品が装着されて電子回路を構成するものであり、その種類を特に限定するものではない。印刷装置は、下側電子部品の所定範囲に導電性接合材を印刷するものであり、その種類を特に限定するものではない。一例では、印刷装置は、スクリーン印刷装置及びインクジェット印刷装置を含む。導電性接合材は、下側電子部品と上側電子部品を電気的に接続するとともに物理的に接合するものであり、その種類を特に限定するものではない。導電性接合部材は、印刷装置の種類に応じて適宜選択されるのが望ましい。一例では、印刷装置がスクリーン印刷装置の場合、導電性接合部材は、クリームはんだであるのが望ましい。

上記実施形態の電子部品装着システムは、下側電子部品が搭載されたパレットを印刷装置から装着装置に搬送する搬送装置をさらに備えていてもよい。この場合、印刷装置は、パレットに搭載された下側電子部品に導電性接合材を印刷してもよい。印刷装置は、パレットに搭載された下側電子部品に対して印刷を行うので、所定量の導電性接合材を下側電子部品の所定範囲に正確に印刷することができる。

上記実施形態の電子部位品装着システムでは、パレットに基板も搭載されてもよい。即ち、下側電子部品と基板の双方がパレットに搭載されていてもよい。この場合、印刷装置は、パレットに搭載された基板及び下側電子部品に導電性接合材を印刷する。この実施形態の電子部位品装着システムでは、１つの印刷装置が、基板及び下側電子部品の双方に導電性接合材を印刷する。電子部品装着システムの構成が簡単化され、電子部品装着システムが安価に構築され得る。

上記実施形態の電子部位品装着システムでは、印刷装置が、単一のマスクを用いて、パレットに搭載された基板及び下側電子部品に導電性接合材をスクリーン印刷してもよい。この印刷装置は、スクリーン印刷技術を利用して、基板及び下側電子部品に導電性接合材を同一工程で印刷することができる。このため、本実施例の電子部品装着システムは、生産時間を短縮させることができる。

以下、図面を参照して、プリント基板上に下側電子部品を装着し、その下側電子部品上に上側電子部品を装着するＰＯＰ実装を行う電子部品装着システムについて説明する。

図１に示されるように、電子部品装着システム１は、管理装置１１、第１の部品作業装置１４、スクリーン印刷装置１５、第２の部品作業装置１６及びリフロー装置１７を備えている。第１の部品作業装置１４、スクリーン印刷装置１５、第２の部品作業装置１６及びリフロー装置１７は、パレット１２を搬送する搬送経路１３の搬送方向に沿ってこの順で配置されている。電子部品装着システム１は、これらの装着関連装置を利用して、パレット１２にプリント基板を搭載し、パレット１２に搭載されたプリント基板に複数の電子部品を装着する。管理装置１１は、装着関連装置の各々とデータバスを介して通信可能に接続されており、装着関連装置の動作を制御する。ここで、搬送経路１３は、コンベアで構成されており、特許請求の範囲に記載の搬送装置に対応する。スクリーン印刷装置１５は、特許請求の範囲の印刷装置に対応する。第２の部品作業装置１６は、特許請求の範囲の装着装置に対応する。

第１の部品作業装置１４は、搬送経路１３においてスクリーン印刷装置１５よりも上流側に配置されており、生産に必要とされるプリント基板及び電子部品をパレット１２に搭載する。後述するように、パレット１２に搭載される電子部品は、ＰＯＰ実装に用いられる電子部品である。スクリーン印刷装置１５は、搬送経路１３において第１の部品作業装置１４と第２の部品作業装置１６の間に配置されており、パレット１２に搭載されているプリント基板及び電子部品の上面の所定範囲にクリームはんだを印刷する。第２の部品作業装置１６は、搬送経路１３においてスクリーン印刷装置１５よりも下流側に配置されており、パレット１２に搭載されているプリント基板に電子部品を装着する。リフロー装置１７は、搬送経路１３において第２の部品作業装置１６の下流側に配置されており、リフロー処理によってプリント基板と複数の電子部品をはんだ接合する。なお、図１の電子部品装着システム１の構成は一例であり、電子部品装着システム１は、はんだの印刷状態を検査する印刷検査装置、電子部品の装着状態を検査する外観検査装置及び追加の部品作業装置を備えていてもよい。

図２に示されるように、管理装置１１は、処理装置２１及び記憶装置２２を有する。処理装置２１は、中央演算装置を有しており、記憶装置２２に記憶されている複数のデータを所定のプログラムに沿って演算処理する。記憶装置２２は、ジョブデータ２３、生産プログラムデータ２４、パートデータ２５及び生産順序計画データ２６を記憶可能に構成されている。

ジョブデータ２３は、生産納期、生産品目及び生産数量に係る情報を含むデータである。生産プログラムデータ２４は、プリント基板に装着すべき複数の電子部品の種類とその個数及び各々の電子部品を装着すべきプリント基板上の位置に係る情報を含むデータであり、それらの情報が生産品目毎に特定されている。パートデータ２５は、部品作業装置が電子部品を装着するときの動作条件に係る情報を含むデータであり、その情報が電子部品の種類毎に特定されている。生産順序計画データ２６は、ジョブをどのような順序で実行するかの情報を含むデータである。生産順序計画データ２６は、生産性が向上するように、ジョブデータ２３、生産プログラムデータ２４及びパートデータ２５等に基づいて作成される。管理装置１１は、記憶装置２２に記憶されているこれらの複数のデータを処理装置２１で処理し、データバスを介して必要な指示信号を装着関連装置に送信する。

以下、電子部品装着システム１がＰＯＰ実装を行う手順について説明する。

まず、管理装置１１は、ジョブデータ２３、生産プログラムデータ２４及び生産順序計画データ２６に基づいて、次に生産すべきジョブに係るプリント基板を特定し、そのプリント基板を示す指示信号を第１の部品作業装置１４に送信する。管理装置１１はさらに、ジョブデータ２３、生産プログラムデータ２４及び生産順序計画データ２６に基づいて、次に生産すべきジョブに係るプリント基板においてＰＯＰ実装される下側電子部品と上側電子部品を特定し、それらの電子部品を示す指示信号を第１の部品作業装置１４に送信する。第１の部品作業装置１４は、管理装置１１から送信された指示信号に基づいて、特定されたプリント基板、下側電子部品及び上側電子部品をパレット１２に搭載する。

図３に示されるように、本実施例では、２枚のプリント基板３２、４個の上側電子部品３４及び４個の下側電子部品３６がパレット１２に搭載されている。図４に示されるように、パレット１２の表面には、２枚のプリント基板３２を搭載する位置にプリント基板３２の形状に対応した第１溝１２ａが形成されており、４個の上側電子部品３４を搭載する位置に上側電子部品３４の形状に対応した第２溝１２ｂが形成されており、４個の下側電子部品３６を搭載する位置に下側電子部品３６の形状に対応した第３溝１２ｃが形成されている（なお、図３では、図面の明瞭化のために、これら溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃを省略して図示している）。第１の部品作業装置１４は、パレット１２に印されている位置認識マーク（図示省略）に基づいて、これらの溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃの位置を特定し、吸着ノズルを利用してプリント基板３２、上側電子部品３４及び下側電子部品３６を所定の溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃ内に搭載する。また、図４に示されるように、搭載されるプリント基板３２、上側電子部品３４及び下側電子部品３６の上面が同一面内に配置されるように、プリント基板３２、上側電子部品３４及び下側電子部品３６の各々の厚みに応じて溝１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各々の深さが調整されている。この例では、下側電子部品３６がプリント基板３２及び上側電子部品３４よりも厚いので、第３溝１２ｃが第１溝１２ａ及び第２溝１２ｂよりも深く形成されている。

次に、パレット１２は、スクリーン印刷装置１５に搬送される。スクリーン印刷装置１５は、パレット１２に搭載されているプリント基板３２及び下側電子部品３６の上面に形成されているランドのうちの特定のランドにクリームはんだを印刷する。図５及び図６に示されるように、スクリーン印刷装置１５は、パレット１２上にスクリーンマスク４２を配置する。スクリーンマスク４２には、プリント基板３２の所定範囲に対応した開口４４が形成されており、下側電子部品３６の所定範囲に対応した開口４６が形成されている。スクリーンマスク４２には、上側電子部品３４に対応した開口が形成されていない。なお、開口４４，４６は、複数のランドの各々に対応して形成されているが、図６では、図面の明瞭化のために、それら複数個の集合として図示している。スクリーン印刷装置１５は、スキージ４９及びスキージ４９を駆動する駆動機構（図示せず）を有する。スクリーン印刷装置１５は、駆動機構を利用して、スキージ４９をスクリーンマスク４２の表面に沿って移動させ、スクリーンマスク４２の開口４４，４６を介してクリームはんだ４８をプリント基板３２及び下側電子部品３６の上面に印刷する。これにより、図７に示されるように、プリント基板３２の上面に形成されている特定のランドにクリームはんだ４４ａが印刷され、下側電子部品の上面に形成されている特定のランドにもクリームはんだ４６ａが印刷される。

次に、パレット１２は、第２の部品作業装置１６に搬送される。管理装置１１は、ジョブデータ２３、生産プログラムデータ２４及び生産順序計画データ２６に基づいて、プリント基板に装着すべき複数の電子部品を特定し、その複数の電子部品を示す指示信号を第２の部品作業装置１６に送信する。第２の部品作業装置１６は、パートデータ２５に基づいて、プリント基板３２上に複数の電子部品を装着する。本実施例では、搭載すべき複数の電子部品の中にＰＯＰ実装に係る上側電子部品３４及び下側電子部品３６が含まれる。図８に示されるように、第２の部品作業装置１６は、プリント基板３２に印されている位置認識マーク（図示省略）に基づいて、プリント基板３２の上面に印刷されたクリームはんだ４４ａ（図７参照）に接触するように、吸着ノズルを利用して下側電子部品３６をプリント基板３２に装着する。次に、図９に示されるように、第２の部品作業装置１６は、プリント基板３２に印されている位置認識マーク（図示省略）に基づいて、下側電子部品３６の上面に印刷されたクリームはんだ４６ａ（図８参照）に接触するように、上側電子部品３４を下側電子部品３６に装着する。

次に、パレット１２は、リフロー装置１７に搬送される。リフロー装置１７は、リフロー処理によってプリント基板３２と複数の電子部品をはんだ接合する。

電子部品装着システム１は、上記手順に沿って、プリント基板３２上に下側電子部品３６を装着し、その下側電子部品３６上に上側電子部品３４を装着するＰＯＰ実装を行う。このため、電子部品装着システム１は、少なくとも以下の利点を有する。

（１）背景技術で説明したように、従来の電子部品装着システムは、ＰＯＰ実装を行う場合、ディップフラックスユニットを利用する。このため、従来の電子部品装着システムでＰＯＰ実装を行う場合、ディップフラックスユニットの準備及びフラックスの調整に時間を要し、電子部品装着システムの稼働率が低下する。一方、本実施例の電子部品装着システム１は、ディップフラックスユニットを用いないでＰＯＰ実装を行うことができる。このため、本実施例の電子部品装着システム１は、従来の電子部品装着システムに比して稼働率が高い。

（２）また、本実施例の電子部品装着システム１は、ディップフラックスユニットを必要としないので、部品点数が少ない。本実施例の電子部品装着システム１は、従来の電子部品装着システムに比して安価に構築することができる。

（３）また、ディップフラックスユニットを用いたディップコーティング技術は、上側電子部品のバンプに所定量のフラックスをコーティングすることが難しい。本実施例の電子部品装着システム１は、スクリーン印刷技術を利用するので、所定量のクリームはんだを下側電子部品の所定範囲に正確に印刷することができる。このため、本実施例の電子部品装着システム１は、下側電子部品と上側電子部品の接合及び下側電子部品と上側電子部品の間の電気的特性に不具合が生じることを抑制することができ、歩留まりを向上させることができる。

（４）また、本実施例の電子部品装着システム１は、スクリーン印刷技術を利用して、プリント基板３２及び下側電子部品３６の上面にクリームはんだを同一工程で印刷することができる。このため、本実施例の電子部品装着システム１は、スループットを向上させることができ、高い生産性を発揮することができる。

また、本実施例の電子部品装着システム１は、次のような変形例とすることができる。

（１）本実施例の電子部品装着システム１では、スクリーン印刷装置１５の上流側に配置されている第１の部品作業装置１４が、プリント基板３２、上側電子部品３４及び下側電子部品３６をパレット１２に搭載する。この例に代えて、第２の部品作業装置１６が、プリント基板３２、上側電子部品３４及び下側電子部品３６をパレット１２に搭載してもよい。この変形例では、スクリーン印刷装置１５が印刷作業をせずに空のパレット１２を通過させ、第２の部品作業装置１６がプリント基板３２、上側電子部品３４及び下側電子部品３６をパレット１２に搭載する。その後、パレット１２が搬送経路１３を逆向きに移動し、スクリーン印刷装置１５がプリント基板３２及び下側電子部品３６の上面にクリームはんだを印刷する。この変形例では、生産ラインから第１の部品作業装置１４を取り除くことができ、電子部品装着システムの構成を簡単化することができる。

（２）本実施例の電子部品装着システム１では、プリント基板３２、上側電子部品３４及び下側電子部品３６がパレット１２に搭載されている。この例に代えて、上側電子部品３４がパレット１２に搭載されていなくてもよい。この変形例では、上側電子部品３４は、第２の部品作業装置１６のフィーダーから供給されてもよい。また、プリント基板３２と下側電子部品３６が、異なるパレットに搭載されていてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１：部品装着システム
１１：管理装置
１２：パレット
１３：搬送経路
１４：第１の部品作業装置
１５：スクリーン印刷装置
１６：第２の部品作業装置
１７：リフロー装置

Claims (8)

1. 基板上に下側電子部品を装着し、その下側電子部品上に上側電子部品を装着する電子部品装着システムであって、
   前記下側電子部品に導電性接合材を印刷する印刷装置と、
   前記下側電子部品に印刷された前記導電性接合材と接触するように、前記下側電子部品上に前記上側電子部品を装着する装着装置と、を備える電子部品装着システム。
2. 前記下側電子部品が搭載されたパレットを前記印刷装置から前記装着装置に搬送する搬送装置をさらに備えており、
   前記印刷装置は、前記パレットに搭載された前記下側電子部品に前記導電性接合材を印刷する請求項１に記載の電子部品装着システム。
3. 前記パレットには前記基板も搭載され、
   前記印刷装置は、前記パレットに搭載された前記基板及び前記下側電子部品に前記導電性接合材を印刷する請求項２に記載の電子部品装着システム。
4. 前記印刷装置は、単一のマスクを用いて、前記パレットに搭載された前記基板及び前記下側電子部品に前記導電性接合材をスクリーン印刷する請求項３に記載の電子部品装着システム。
5. 前記印刷装置は、前記下側電子部品に前記導電性接合材をスクリーン印刷する請求項１又は２に記載の電子部品装着システム。
6. 基板上に下側電子部品を装着し、その下側電子部品上に上側電子部品を装着する電子部品装着システムで用いられる印刷装置であって、
   パレットに搭載された前記下側電子部品に導電性接合材を印刷する印刷装置。
7. 前記パレットに搭載された前記下側電子部品に前記導電性接合材をスクリーン印刷する請求項６に記載の印刷装置。
8. 前記パレットには前記基板も搭載され、
   単一のマスクを用いて、前記パレットに搭載された前記基板及び前記下側電子部品に前記導電性接合材をスクリーン印刷する請求項７に記載の印刷装置。

Images