JP6789859B2 - Electronic component mounting system - Google Patents
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Description
本発明は、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電子部品実装システムに関する。 The present invention relates to an electronic component mounting system for manufacturing a mounting board by mounting electronic components on a substrate by solder bonding.
かかる電子部品実装システムは、基板に形成された電子部品接合用の電極に半田を印刷する印刷装置と、半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置とを含んで成り、印刷装置及び電子部品搭載装置では基板の電極位置を基準として、半田を印刷したり電子部品を搭載したりする。ただし、従来、電子部品実装システムでは半田印刷前には電極の位置測定は行われず、その基板種類に共通の設計上の電極位置を基準としていた。 Such an electronic component mounting system includes a printing device that prints solder on an electrode for joining electronic components formed on a substrate, and an electronic component mounting device that mounts electronic components on a substrate on which solder is printed. In the device and the device for mounting electronic components, solder is printed or electronic components are mounted based on the electrode position of the substrate. However, conventionally, in the electronic component mounting system, the electrode position is not measured before solder printing, and the design electrode position common to the substrate type is used as a reference.
しかしながら、この設計上の電極位置は実物基板を実測して得られたものではないため、実物基板に対しては正確ではない。すなわち、実際は基板ごとに僅かな製造誤差によるバラツキがあり、電極の厳密な位置は基板ごとに僅かに異なる。さらに基板の保管条件等によっては基板が大きく伸縮することがあり、これも実物基板上の電極位置と設計上の電極位置との誤差の原因となる。これらにより、特に微細部品の高精度実装を行う際には、実物基板上の電極位置と設計上の電極位置との誤差が無視できない大きさとなり、結果として実装品質の悪化や実装不良の発生を招いていた。 However, this design electrode position is not accurate with respect to the actual substrate because it was not obtained by actually measuring the actual substrate. That is, in reality, there are variations due to slight manufacturing errors for each substrate, and the exact positions of the electrodes are slightly different for each substrate. Further, the substrate may expand and contract significantly depending on the storage conditions of the substrate, which also causes an error between the electrode position on the actual substrate and the design electrode position. As a result, especially when mounting fine parts with high precision, the error between the electrode position on the actual substrate and the design electrode position becomes a size that cannot be ignored, and as a result, the mounting quality deteriorates and mounting defects occur. I was inviting.
本発明が解決しようとする課題は、実装品質の悪化や実装不良の発生を抑制できる電子部品実装システムを提供することにある。 An object to be solved by the present invention is to provide an electronic component mounting system capable of suppressing deterioration of mounting quality and occurrence of mounting defects.
本発明の一観点によれば、次の電子部品実装システムが提供される。
「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電子部品実装システムであって、
前記基板に形成された電子部品接合用の電極に半田を印刷する印刷装置と、前記半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置とを備え、
前記印刷装置及び/又は前記電子部品搭載装置は、実測した前記電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる前記電極の位置補正データに基づいて、半田を印刷及び/又は電子部品を搭載することを特徴とする電子部品実装システム。」
According to one aspect of the present invention, the following electronic component mounting system is provided.
"It is an electronic component mounting system that manufactures a mounting board by mounting electronic components on a board by solder bonding.
A printing device for printing solder on an electrode for joining electronic components formed on the substrate and an electronic component mounting device for mounting electronic components on the substrate on which the solder is printed are provided.
The printing device and / or the electronic component mounting device prints solder and / or prints solder based on the position correction data of the electrode obtained from the expansion / contraction state of the substrate predicted from the measured position data of the electrode and the management information of the board. Alternatively, an electronic component mounting system characterized by mounting electronic components. "
本発明によれば、半田を印刷したり電子部品を搭載したりする基準として実測した電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる電極の位置補正データを用いるので、半田印刷や電子部品搭載を正確に実行でき、実装品質の悪化や実装不良の発生を抑制することができる。 According to the present invention, the electrode position correction data obtained from the expansion / contraction state of the substrate predicted from the measured electrode position data and the substrate management information is used as a reference for printing the solder or mounting the electronic component. Solder printing and mounting of electronic components can be performed accurately, and deterioration of mounting quality and occurrence of mounting defects can be suppressed.
図1は、本発明の一実施形態の電子部品実装システムを示すシステム構成図である。図1において電子部品実装システムは、印刷装置1、印刷検査装置2、電子部品搭載装置3、搭載状態検査装置4、リフロー装置5及び実装状態検査装置6の各装置を連結して成り、各装置を通信ネットワーク7によって接続し、全体を管理コンピュータ8によって制御する構成となっている。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an electronic component mounting system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the electronic component mounting system is composed of a printing device 1, a
以下、本実施形態の電子部品実装システムによる電子部品実装方法を説明する。 Hereinafter, an electronic component mounting method using the electronic component mounting system of this embodiment will be described.
本実施形態では、予め電子部品実装システム外で基板上の電極の位置を計測して電極の位置データを取得する。この電極の位置データは、例えば基板に形成している基準マークを基準とした各電極のxy座標値として取得することができ、その電極の位置データは印刷装置1及び電子部品搭載装置3に対して直接、あるいは管理コンピュータ8を経由して提供される。
In the present embodiment, the positions of the electrodes on the substrate are measured in advance outside the electronic component mounting system, and the electrode position data is acquired. The position data of the electrodes can be acquired as xy coordinate values of each electrode based on, for example, a reference mark formed on the substrate, and the position data of the electrodes can be obtained for the printing device 1 and the electronic
また本実施形態では、基板の管理情報より基板の伸縮状態を予測し、その基板の伸縮状態に基づき、実測した電極の位置を補正するための電極の位置補正データを得る。すなわち、例えば基板メーカで基板を生産しその基板の電極の位置を計測した後の基板の保管状態や輸送状態により基板が伸縮することがあるので、予め基板の伸縮状態(伸縮方向や伸縮度)を予測し、その基板の伸縮状態に基づき、実測した電極の位置を補正するための電極の位置補正データを得る。基板の伸縮状態を予測するために使用する基板の管理情報には、生産日時などの基板の生産情報、温度、湿度などの基板の保管・輸送情報等があり、例えば、基板メーカから提供された基板の生産情報及び基板の保管・輸送情報に基づいて、計算により基板の伸縮状態を予測することができる。また、各種保管・輸送状態を実験的に変化させて得られた基板の伸縮状態と実際の保管・輸送状態とを対応させることにより基板の伸縮状態を予測することもできる。さらに、過去に提供された基板の管理情報と電子部品実装システム内の印刷検査装置2や実装状態検査装置6によって得られた実物基板の実測値とを対応させることにより基板の伸縮状態を予測することもできる。いずれにしても、本実施形態では、基板の管理情報より基板の伸縮状態を予測し、その基板の伸縮状態に基づき、実測した電極の位置を補正するための電極の位置補正データを得る。その電極の位置補正データは印刷装置1及び電子部品搭載装置3に対して直接、あるいは管理コンピュータ8を経由して提供される。
Further, in the present embodiment, the expansion / contraction state of the substrate is predicted from the management information of the substrate, and the electrode position correction data for correcting the actually measured electrode position is obtained based on the expansion / contraction state of the substrate. That is, for example, the substrate may expand and contract depending on the storage state and transportation state of the substrate after the substrate is produced by the substrate manufacturer and the positions of the electrodes of the substrate are measured. Is predicted, and based on the expansion and contraction state of the substrate, the electrode position correction data for correcting the actually measured electrode position is obtained. The board management information used to predict the expansion and contraction state of the board includes the board production information such as the production date and time, and the board storage / transportation information such as temperature and humidity. For example, it is provided by the board manufacturer. The expansion and contraction state of the substrate can be predicted by calculation based on the production information of the substrate and the storage / transportation information of the substrate. It is also possible to predict the expansion / contraction state of the substrate by associating the expansion / contraction state of the substrate obtained by experimentally changing various storage / transportation states with the actual storage / transportation state. Further, the expansion / contraction state of the board is predicted by associating the management information of the board provided in the past with the measured value of the actual board obtained by the
本実施形態において印刷装置1は、スクリーンマスクを用いたスクリーン印刷により、基板に形成された電子部品接合用の電極に半田を印刷する。具体的には印刷装置1は、実際に半田を印刷する対象の基板(以下「実物基板」という。)の属するグループに対応するスクリーンを用いてスクリーン印刷を実行する。 In the present embodiment, the printing apparatus 1 prints solder on the electrodes for joining electronic components formed on the substrate by screen printing using a screen mask. Specifically, the printing apparatus 1 executes screen printing using a screen corresponding to the group to which the substrate to be actually printed with solder (hereinafter referred to as “real substrate”) belongs.
より具体的に説明すると、予め、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データに基づいて、例えば電極の位置分布の類似性に従い基板をグループ分けしておく。併せて、グループごとに適正化したスクリーンマスクを準備しておく。すなわち、図1に概念的に示すように、基板をA、B、C・・・の複数のグループにグループ分けし、グループごとに適正化したスクリーンマスクA、B、C・・・を準備しておく。 More specifically, the substrates are grouped in advance based on the above-mentioned electrode position data and electrode position correction data, for example, according to the similarity of the electrode position distribution. At the same time, prepare an appropriate screen mask for each group. That is, as conceptually shown in FIG. 1, the substrates are grouped into a plurality of groups A, B, C ..., and screen masks A, B, C ... optimized for each group are prepared. Keep it.
そして、印刷装置1は、実物基板の属するグループに対応するスクリーンマスクを用いてスクリーン印刷を実行する。すなわち、印刷装置1では、基板の属するグループ情報(以下「基板所属グループ情報」という。)に基づいて、実物基板ごとに適切なスクリーンマスクを選択してスクリーン印刷を実行する。 Then, the printing device 1 executes screen printing using the screen mask corresponding to the group to which the actual substrate belongs. That is, in the printing apparatus 1, screen printing is executed by selecting an appropriate screen mask for each actual substrate based on the group information to which the substrate belongs (hereinafter referred to as “board belonging group information”).
この基板所属グループ情報は、直接又は管理コンピュータ8を経由して印刷装置1に伝達され、基板に印字されている識別番号、バーコード、当該電子部品実装システム上の処理順序等から、実物基板と一対一で対応可能である。また、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データについても、基板に印字されている識別番号、バーコード、当該電子部品実装システム上の処理順序等から、実物基板と一対一で対応可能である。
This board affiliation group information is transmitted to the printing device 1 directly or via the
印刷装置1又は管理コンピュータ8は、この基板所属グループ情報に基づいて、実物基板の属するグループに対応するスクリーンマスクを自動的に選択する機能を付加的に備えることができる。この機能は、図1に概念的に示すように基板のグループとスクリーンマスクとの対応関係のデータと、基板所属グループ情報があれば実現可能である。なお、前記の基板のグループとスクリーンマスクとの対応関係のデータは、基板所属グループ情報に含めることができる。
The printing device 1 or the
さらに、印刷装置1又は管理コンピュータ8は、実物基板の属するグループに対応する適切なスクリーンマスクが印刷装置1に装着されているか否かを確認する機能、及び適切でない場合に警告を発する機能を付加的に備えることができる。これらの機能は、印刷装置1に実際に装着されているスクリーンマスクを識別する手段があれば実現可能である。
Further, the printing device 1 or the
図1に戻って、印刷検査装置2は半田印刷後の基板における印刷状態を検査する。そして、電子部品搭載装置3は、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データを直接又は管理コンピュータ8を経由して取得し、これら電極の位置データ及び電極の位置補正データに基づいて、半田が印刷された基板に電子部品を実装する。
Returning to FIG. 1, the
本実施形態において電子部品搭載装置3は搭載ヘッドを備え、この搭載ヘッドによって電子部品の供給部から電子部品をピックアップし半田が印刷された基板に搭載する。このとき、電子部品搭載装置3では、実測した各電極の位置データ及び各電極の位置補正データから得られる実物基板上の各電極位置と設計上の各電極位置との位置ズレを修正するように、基板に対する搭載ヘッドの相対的位置を調整する。すなわち、電子部品搭載装置3では、前記位置ズレを表す数値データを修正するためのフィードフォワード処理を行う。なお、本実施形態の電子部品搭載装置3では搭載ヘッドにより電子部品を1個ずつ搭載できるので、前記位置ズレを表す数値データは搭載する電子部品ごとに求め、電子部品ごとにその位置ズレを表す数値データを修正するためのフィードフォワード処理を行うことができる。
In the present embodiment, the electronic
次に、搭載状態検査装置4は電子部品搭載後の基板上における電子部品の有無や位置ズレを検査する。リフロー装置5は電子部品搭載後の基板を加熱して、電子部品を基板に半田接合する。そして、実装状態検査装置6は、半田接合後の基板上における電子部品の実装状態を検査する。以上により実装基板が製造される。
Next, the mounting
このように本実施形態では、半田を印刷したり電子部品を搭載したりする基準として実測した電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる電極の位置補正データを用いるので、半田印刷や電子部品搭載を正確に実行でき、実装品質の悪化や実装不良の発生を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the electrode position data actually measured and the electrode position correction data obtained from the expansion / contraction state of the substrate predicted from the substrate management information are used as the reference for printing the solder and mounting the electronic components. Therefore, solder printing and mounting of electronic components can be performed accurately, and deterioration of mounting quality and occurrence of mounting defects can be suppressed.
また本実施形態では、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データに基づいて基板をグループ分けし、その基板のグループごとに適切な(適合性の高い)スクリーンマスクを選択することができるので、スクリーン印刷による半田の印刷品質を従来技術に対して向上させることができる。また、グループ分けするクループ数を増やしてスクリーンマスクのバリエーション(種類)を増やすことで、より適合性の高いスクリーンマスクを選択できるようになり、印刷品質が向上するとともに、対応できる基板数が増え結果的に歩留まりも上昇する。 Further, in the present embodiment, the substrates can be grouped based on the electrode position data and the electrode position correction data described above, and an appropriate (highly compatible) screen mask can be selected for each group of the substrates. , The printing quality of solder by screen printing can be improved as compared with the prior art. In addition, by increasing the number of grouping groups and increasing the variation (type) of screen masks, it becomes possible to select screen masks with higher compatibility, improving print quality and increasing the number of boards that can be supported. Yield also increases.
なお本実施形態では、前述の電極の位置データ及び電極の位置補正データを印刷装置と電子部品搭載装置の両方に提供するようにしたが、いずれか一方にのみ提供するようにしてもよい。ただし、実装品質の悪化や実装不良の発生をより確実に抑制する点からは、これら電極の位置データ及び電極の位置補正データは印刷装置と電子部品搭載装置の両方に提供することが好ましい。 In the present embodiment, the above-mentioned electrode position data and electrode position correction data are provided to both the printing device and the electronic component mounting device, but may be provided to only one of them. However, from the viewpoint of more reliably suppressing the deterioration of mounting quality and the occurrence of mounting defects, it is preferable to provide the electrode position data and the electrode position correction data to both the printing device and the electronic component mounting device.
また本実施形態では、電極の位置データを予め電子部品実装システム外(電子部品実装システムの前工程である基板製造工程)で取得し、これを電子部品実装システムに伝達するようにしたが、電極の位置データは、電子部品実装システム内で取得することもできる。すなわち、電子部品実装システム内において印刷装置1の上流に、基板の電極位置を測定する装置(電極位置測定装置)を設置することもできる。この場合、基板の伸縮状態を予測するために使用する基板の管理情報としては、基板が電極位置測定装置から印刷装置1又は電子部品搭載装置3に至るまでの保管・輸送(移送)情報等が挙げられる。
Further, in the present embodiment, the position data of the electrodes is acquired in advance outside the electronic component mounting system (the substrate manufacturing process which is the pre-process of the electronic component mounting system), and this is transmitted to the electronic component mounting system. The position data of can also be acquired in the electronic component mounting system. That is, a device (electrode position measuring device) for measuring the electrode position of the substrate can be installed upstream of the printing device 1 in the electronic component mounting system. In this case, the management information of the substrate used for predicting the expansion / contraction state of the substrate includes storage / transportation (transfer) information of the substrate from the electrode position measuring device to the printing device 1 or the electronic
さらに本実施形態では印刷装置1としてスクリーンマスクを用いてスクリーン印刷を行うスクリーン印刷装置を使用したが、スクリーン印刷装置には限定されず、例えば塗布ヘッドを備える塗布印刷装置を使用することもできる。この場合、前述の搭載ヘッドを備える電子部品搭載装置3の場合と同様に、実測した各電極の位置データ及び各電極の位置補正データから得られる実物基板上の各電極位置と設計上の各電極位置との位置ズレを修正するように、基板に対する塗布ヘッドの相対的位置を調整する。すなわち、塗布印刷装置では、前記位置ズレを表す数値データを修正するためのフィードフォワード処理を行う。
Further, in the present embodiment, a screen printing device that performs screen printing using a screen mask is used as the printing device 1, but the present invention is not limited to the screen printing device, and for example, a coating printing device including a coating head can also be used. In this case, as in the case of the electronic
1 印刷装置
2 印刷検査装置
3 電子部品搭載装置
4 搭載状態検査装置
5 リフロー装置
6 実装状態検査装置
7 通信ネットワーク
8 管理コンピュータ
1
Claims (3)
前記基板に形成された電子部品接合用の電極に半田を印刷する印刷装置と、前記半田が印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置とを備え、
前記印刷装置及び/又は前記電子部品搭載装置は、実測した前記電極の位置データ及び基板の管理情報より予測した基板の伸縮状態から得られる前記電極の位置補正データに基づいて、半田を印刷及び/又は電子部品を搭載することを特徴とする電子部品実装システム。 An electronic component mounting system that manufactures a mounting board by mounting electronic components on a board by solder bonding.
A printing device for printing solder on an electrode for joining electronic components formed on the substrate and an electronic component mounting device for mounting electronic components on the substrate on which the solder is printed are provided.
The printing device and / or the electronic component mounting device prints solder and / or prints solder based on the position correction data of the electrode obtained from the expansion / contraction state of the substrate predicted from the measured position data of the electrode and the management information of the board. Alternatively, an electronic component mounting system characterized by mounting electronic components.
実測した前記電極の位置データ及び前記電極の位置補正データに基づいて、基板をグループ分けする機能を備えるとともに、基板のグループに対応させたスクリーンマスクを備え、
前記スクリーン印刷装置は、その基板の属するグループに対応するスクリーンマスクを用いてスクリーン印刷を実行する、請求項1に記載の電子部品実装システム。 The printing device is a screen printing device that performs screen printing using a screen mask.
It has a function of grouping substrates based on the actually measured position data of the electrodes and the position correction data of the electrodes, and also has a screen mask corresponding to the group of the substrates.
The electronic component mounting system according to claim 1, wherein the screen printing device performs screen printing using a screen mask corresponding to the group to which the substrate belongs.
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