JPH04150099A

JPH04150099A - 電子パッケージの製造装置

Info

Publication number: JPH04150099A
Application number: JP2274551A
Authority: JP
Inventors: Takeo Sakuma; 佐久間　武雄; Takafusa Hirakuri; 平栗　尚房
Original assignee: Hitachi Telecom Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Telecom Technologies Ltd
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1992-05-22
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JP3003869B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電気機器に使用される電子バッケージの製造
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、電子パッケージ生産においては、半導体素子およ
び周辺デバイスの低価格化、高機能化とともにユーザニ
ーズは大量生産の時代から、多様化、果ては個性化の時
代へ移行してきている。これらの市場ニーズに対応する
ために種々の製品が開発され、その生産形態も多品種小
量生産化傾向が強くなってきている。これに伴い電子パ
ッケージの製品に占めるウェイトは、価格、機能面でも
高くなってきている。電子パッケージ組立のショップを
第２図に示す。シミツブは第２図に示すように主な設備
は、電子部品倉庫、自動部品挿入機、先付部品組込指示
機、はんだ付装置、洗浄装置、エージング装置、各種試
験機から構成される。

手配した部品は、部品メーカより受入検査を経て電子部
品倉庫へ入庫した後、生産小日程計画に基づき電子パッ
ケージ組立ショップに出庫する。

組立られるべき電子パッケージはプリント基板の状態か
ら１枚づつ搬送レールにセットされ、各部品挿入機にて
必要部品を予め作成された挿入データに基づき挿入され
る。このような自動挿入ラインは、生産する電子パッケ
ージの品種切り換えによる段取り作業が頻繁に発生する
ため、ラインの稼動率低下に大きな影響を与える。特に
、各自動部品挿入機に部品を供給するための部品段取が
大きな要因を占める。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来方法における自動挿入機の部品を挿入する場合の部
品段取は、予め作成されたＮＣデータの部品段取配置情
報に従って行う。この場合、生産すべき電子パッケージ
が変わるごとに部品供給部にセットされた部品の段取配
置換えをしなければならないため生産すべき電子パッケ
ージの品種数及びそれに使用される部品種類数が増えれ
ば部品段取工数が比例して増加する。数種類の自動挿入
すべき電子パッケージを１つのグループとして部品段取
配置を決定する方法として挿入機にセットできえる全て
の組合せの中から最適解を求める方法はあるがその組合
せ数にはＫ　＝　Ｔ４ＣｙＬＡ＠ＩＩＡＰ簡Ｘ　ＮｃｈＢ”ｍＰ
ｙ　Ｘ　””　Ｘ　Ｎｃｒｕ”ｆｉＸｐｒｔ２但し　１
≦九八、）’１’Ｂ、・・・、ｌ’Ｌ２≦Ｎ挿入機の部
品供給可能種類数：Ｎグルーピング対象電子パッケージ：Ａ、Ｂ、・・・、Ｚ上記パッケージの各々の部品種類数ニアＬ＾ｔ　ｒＬＢｌ・・・、７１２
となりその処理数がぼったいとなる。

本発明の目的は、ある一定期間内に生産する電子パッケ
ージを１つのグループとしてとらえ、各々の電子パッケ
ージに使用される部品の使用頻度をとらえ使用頻度の高
い部品に優先順位を付け、生産順序を変えることによっ
て部品段取配置換えの最適化をする電子パッケージの生
産装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、複数の種別の電子パッケージを製
造する電子パッケージの製造装置であって、生産計画が
入力されると、電子パッケージが使用する部品種別と部
品の使用頻度とに基づいて生産する電子パッケージの生
産順序を決定する制御装置を備えたことによって達成さ
れる。

〔作用〕

生産計画が入力されると、この計画に従って、電子パッ
ケージが使用する部品の種別と部品毎の頻用頻度を求め
る。そして、この求めた結果により、より段取作業の少
ない生産順序を決定する。

これによって、段取工数（部品配置換え回数）を低減す
ることができる。また、このように段取工数を低減でき
ることにより、部品配置°換えによるセットミスを低減
でき１品質を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

まず、第２図、第３図、第１２図（１）、（２）、第１
３図、及び第１４図により、本発明の詳細な説明する。

第２図は、前に述べたとおり、電子パッケージ組立のシ
ョップを示す図であり、電子部品倉庫、自動部品挿入機
、先付部品組込指示機、はんだ付装置、洗浄装置、エー
ジング装置及び各種試験機という設備で構成されている
。

第３図は、自動部品挿入機の構成の概略を示す図である
。第３図において、３１は種々の部品が挿入されるプリ
ント基板、３２はプリント基板３１を搭載し、そのプリ
ント基板３１をＸ方向、Ｙ方向への移動動作及び回転動
作を行なわせるため（７）ＸＹθ７−−フル、３３は電
子部品をプリント基板３１に挿入するための挿入ヘッド
、３４は部品を挿入順番に従って挿入ヘッド３３に供給
する部品シーケンサ、３５はプリント基板３１をＸＹθ
テーブル３２ヘセットするためのローダ、３６は自動挿
入後プリント基板３１を収納するためのアンローダであ
る。また、この自動部品挿入機には、前記したように部
品シーケンサ３４が備えられており、この部品シーケン
サによって、部品を挿入順番に従って挿入ヘッド３３ま
で送る制御、プリント基板３１をローダ３５によりＸＹ
θテーブル３２上にセットする制御、ｘＹθテーブル３
２にプリント基板３１をセットした後ＸＹθテーブル３
２の移動、回転を行ない、挿入位置と挿入部品が同期化
したときに自動挿入をする制御等、自動部品挿入機全体
が制御されている。

次に、電子パッケージを生産する際に部品を自動部品挿
入機にセットする段取作業について説明する。第１２図
（１）及び第１２図（２）はその段取作業の概要を説明
する図である。なお、この説明においては、自動部品挿
入機にセットできる最大の部品種別数を４と仮定してい
る。

第１２図（１）において、ＰＫＧＩ、ＰＫＧ２゜及びＰ
ＫＧ３は、生産する電子パッケージの種別を示したもの
であり、ＩＣＩ乃至ＩＣ７は、ＰＫＧｌ乃至ＰＫＧ３を
生産するために必要な部品種別を示している。ここで、
ＰＫＧｌ及びＰＫＧ３を生産するために必要となる部品
をＩＣＩ、ＩＣ２、ＩＣ３，及びＩＣ４とし、ＰＫＧ２
を生産するために必要となる部品をＩＣＩ、ＩＣ５，Ｉ
Ｃ６、及びＩＣ７とする。これらの条件のもとで、ＰＫ
ＧＩ、ＰＫＧ２．ＰＫＧ３の順に電子パッケージを生産
する場合、まず、自動部品挿入機に工Ｃ１，ＩＣ２，Ｉ
Ｃ３，及びＩＣ４をセットし、その他のＩＣ５，ＩＣ６
，及びＩＣ７はセットオーバ部品とし、ＰＫＧＩを生産
する。次に、ＰＫＧｌの生産が終了し、ＰＫＧ２の生産
に移行する場合、自動部品挿入機にセットしであるＩＣ
２゜ＩＣ３，及びＩ　Ｃ４（７）変わりにＩＣ５，ＩＣ
６゜及びＩＣ７をセットする。すなわち、部品の配置換
えを３回行ない、ＰＫＧ２生産する。次に、ＰＫＧ２の
生産が終了し、ＰＫＧ３を生産する場合、自動部品挿入
機にセットしであるＩＣ５，ＩＣ６゜及びＩＣ７（７）
変わりにＩＣ２，ＩＣ３，及びＩＣ４をセットする。す
なわち、再び部品の配置換えを３回行ない、ＰＫＧ３生
産する。以上のとおり、ＰＫＧＩ、ＰＫＧ２．ＰＫＧ３
の順で電子パッケージを生産した場合には合計６回の部
品配置換えが必要となる。

第１２図（２）は、前に述べた条件と同一である場合に
おいて、ＰＫＧＩ、ＰＫＧ３．ＰＫＧ２の順に電子パッ
ケージを生産するときの段取作業を説明する図である。

まず、自動部品挿入機にＩＣ１，ＩＣ２，ＩＣ３，及び
ＩＣ４をセットし、ＰＫＧＩの生産を行なう１次に、Ｐ
ＫＧ３の生産に移行するが、ＰＫＧ３を生産するために
必要となる部品が、ＰＫＧＩと同一であるため、ここで
は部品の配置換えを行なう必要がない、そして、ＰＫＧ
３の生産が終了しＰＫＧ２の生産に移行する場合、ＩＣ
２，ＩＣ３，及びＩＣ４変わりに工Ｃ５，ＩＣ６，及び
ＩＣ７を自動部品挿入機にセットする。すなわち、部品
の配置換えを合計３回行なう。このように、１台の自動
部品挿入機で複数の種別の電子パッケージを生産する場
合、生産する順序によって部品配置換えのための段取作
業量が異なる。以下、１台の自動部品挿入機で複数の種
別の電子パッケージを生産する場合の生産順序を決定す
るため手順の概要を説明する。第１３図（１）に示すと
おり、ＰＫＧＩ、ＰＫＧ２．及びＰＫＧ３を１台の自動
部品挿入機によって生産する場合、使用部品種類が７種
類となる。また、この自動部品挿入機は、セットできる
部品種別（部品セットステーション）が４ステーシヨン
となっており、そのステーションは部品を固定的にセッ
トしておく部品セット固定部と、部品を自由にセットす
ることができる部品セット自由部とに分けられているも
のとする。このような条件のもとで、部品を自動部品挿
入機にセットする（４種類の部品をセット）場合には、
部品毎の使用頻度（ＰＫＧＩ、ＰＫＧ２．ＰＫＧ３を生
産する上での使用頻度）の高い順にセットする。第１３
図（１）に示す場合においては、ＩＣＩ、ＩＣ２゜ＩＣ
３，及びＩＣ４が自動部品挿入機にセットされ、ＩＣ５
，ＩＣ６，及びＩＣ７はセットオーバ部品となるにのよ
うにして、まず、セット部品を定める。次に、第１３図
（２）に示すように、各電子パッケージ毎に、前に定め
られているセット部品の集合に対し、「交わり部品種数
」と、ｒセットオーバ部品種数」とを求める。そして、
各電子パッケージ毎に求められた交わり部品種数とセッ
トオーバ部品種数とに基づいて、電子パッケージの生産
順序を定める。次に、第１４図により、交わり部品種数
とセットオーバ部品種数とに基づいて、電子パッケージ
の生産順序を定める方法について説明する。第１４図に
おいて、生産する電子パッケージをＰＫＧＩ乃至ＰＫＧ
５の５種類とし、それらの電子パッケージを生産するた
めに必要な部品をＩＣＩ乃至ＩＣ７の７種類としている
。ここで、前に述べたとおり、使用される頻度の高い順
に部品を自動部品挿入機にセットし、そのセットされる
部品をセット部品（ＩＣＩ乃至ＩＣ４）とする。そして
、そのセット部品に対しての「交わり部品種数」及び「
セットオーバ部品種数」を各電子パッケージ毎に求める
。次に、その求めたセットオーバ部品種数の小さい順に
各電子パッケージをソートする。また、セットオーバ部
品種数が同じである場合には、そのセットオーバ部品種
数が同じである電子パッケージについて、交わり部品種
数の大きい順にソートする。この２つの条件によってソ
ートされた順序を電子パッケージの生産順序とする。す
なわち、第１４図に示す条件の場合、電子パッケージの
生産順序は、ＰＫＧ２．ＰＫＧ５．ＰＫＧ４．ＰＫＧ３
．ＰＫＧｌの順となる。これによって、部品の配置換え
をするための段取作業量が格段に少なくなり、生産効率
を向上させることができる。

以下、本発明のより詳細な処理、動作について説明する
。

第４図は、本発明の製造装置の構成の概略を示す図であ
る。同図においては、自動部品挿入機４１と、自動部品
挿入機４１及びその自動部品挿入機４１が生産する電子
パッケージの情報等を管理する制御装置（例えば、パソ
コンセット）４２から構成されている。

第５図は、本発明を実施するための流れを示す図である
。

第５図において、まず、電子パッケージ毎の搭載する部
品のＸＹ座標、挿入角度、挿入部品名等のＣＡＤデータ
を制御装置４２（第４図）に入力する（第５図、５０１
）。なお、制御装置４２には、予め部品形状、挿入ピッ
チ等の部品ライブラリ　（第５図、５０２）が登録され
ている。次に、制御装置４２は、そのＣＡＤデータと部
品ライブラリとに基づいて電子パッケージ毎の中間デー
タ形式で挿入データを作成する（第５図、５０３）。

ここで、中間データとは、挿入する部品の段取配置を自
動部品挿入機の部品シーケンサ３４（第３図）に対する
部品供給配置で持たず、部品名称に対して持つデータで
あることをいう。そして、その挿入データは、生産すべ
き電子パッケージのグルーピングを行なった後に部品シ
ーケンサ３４に対する部品供給配置を決定し、自動部品
挿入機を制御するデータ形式に変換される。（詳細は後
述する）。また、制御装置４２は、自動部品挿入機の部
品供給配置情報を有し、部品供給位置にセット可能部品
形状と現在セットされている部品名の情報をもっている
。さらに、制御装置４２は、使用頻度の高い部品を固定
的に供給できるように登録でき、かつ、部品の供給部の
制約条件が登録できる部品シーケンサ割り付はファイル
（第５図、５０６）に予め必要な情報が記憶されている
（詳細は後述する）。

生産すべき電子パッケージの種別が制御装置４２に入力
されると、その入力された情報と中間データファイル（
第５図、５０４）と部品シーケンサ割り付はファイル（
第５図、５０６）とに基づいて、電子パッケージの生産
順序及び部品シーケンサ３４（第３図）に供給するため
の部品段取配置を決定する処理を行なう　（第５図、５
ｏ７）。

以下、第５図、５０７で行なう処理について説明する、
第１図は、第５図、５０７の処理を示すフローチャート
である。まず、生産すべき電子パッケージの入力がなさ
れ、実行の要求がなされると、固定供給部品の選定、登
録がなされているか否かの判別を行なう。（第１図、１
０１）。ここで、固定供給部品の選定、登録を行ない、
部品シーケンサ割り付はファイル（第５図、５０６）に
格納する。これを第６図により詳述する。まず、例えば
、１ケ月間の日程計画により、生産すべき電子パッケー
ジの種別をリストアツブし、部品使用頻度を求めるため
の部品使用頻度算出テーブル６１により使用する回数の
多い部品を固定供給部品として登録する。なお、この処
理は制御装置４２（第４図）の内部で自動的に行なうよ
うにしても良いが、生産計画を管理するコンピュータに
よって選定するようにし、その選定結果を制御装置４２
に入力する構成にしても良い。次に、制御装置４２は、
生産すべき電子パッケージを搬送方向に同じ幅の電子パ
ッケージ毎にグルーピングする（第１図、１０３）。第
７図（１）に示すように、搬送方向に対し同一幅の電子
パッケージをグルーピングし、このグルーピング毎に電
子パッケージを生産する。これは、第７図（２）に示す
ように。

電子パッケージの幅が変わる毎に、ローダ、アンダロー
ダレール幅、ＸＹθテーブルのレール幅、及び基板収納
ラックの幅の変更が必要となるため、同一幅の電子パッ
ケージのグループ毎に生産することにより、自動部品挿
入機の幅変更における段取作業を低減させている。次に
、制御装置４２は。

部品シーケンサ３４（第３図）の中の自由供給部にセッ
トする部品の選別を行なう。（第１図、１０４）。この
処理は、第８図に示すとおり生産すべき電子パッケージ
が使用する総使用部品種類８１から予め定められている
部品固定供給部品８３を抜いた集合（部品自由供給部セ
ット部品８２）となる。次に、制御装置４２は、自動部
品挿入機の自由供給部内にその部品自由供給部セット部
品８２に全てセットできるか判別する（第１図、１０５
）。すなわち、（１）式自動部品挿入機の部品自由供給部数　≧部品自由供給部
にセットする部品種類数・・・（１）が成立する場合は
、総使用部品種類８１全てが同時に部品シーケンサ３４
にセットできるため、前段階で挿入を終えたときにセッ
トされている部品と比較照合を行ない最終部品段取配置
を決定する（第１図、１０８）（詳細は後述する）。ま
た、（１）式が成立しない場合は、自由供給部にセット
する１次選定を行ない投入順序を決定し、（第１図、１
．０６）、部品の段取配置順を決める（第１図、１０７
）。すなわち、例えば、第９図（２）に示すように、第
１図、１０４のステップで選別した部品自由供給部にセ
ットする部品において使用回数の多い部品順にソーティ
ングを行ない自動部品挿入機の部品自由供給部の枠を使
用回数の多い部品の選定を行なう。なお、このとき選定
した部品の集合をＸとする（第９図（１））。次に、挿
入対象電子パッケージＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅと部品集合Ｘ
とのセットオーバ部品種数を求め、セットオーバ部品種
数の小さい順に投入順番の優先順位をつける。またこの
とき、セットオーバ部品種数が等位の場合は、部品集合
Ｘとの交わり部品種数を求め交わり部品種数の高い場合
を優先とし最終投入順番を決定する。ここで述べるセッ
トオーバ部品種数と交わり部品種数を電子パッケージＡ
を用いて定義を説明する。

第９図（３）はその定義を説明する図である。

すなわち、部品集合又と電子パッケージＡとのセットオ
ーバ部品種数Ｈｄは（２）式によって表される。

Ｈｄ＝ＸＵＡ−Ｘ＝８−４＝４また、部品集合又と電子パッケージＡとの交わり部品種
数Ｈｃは、（３）式によって表される。

Ｈｃ＝ｘ∩Ａ　　　　　　　・・・　（３）＝１なお、Ｈｄ、Ｈｅは含まれている部品の個数を示してい
る。

このようにして、各電子パッケージ毎にセットオーバ部
品種数と交わり部品種数を求める。第９図（４）のセッ
トオーバ部品種数算出テーブル９１は、第９図（２）に
示される条件で、セットオーバ部品種数Ｈｄと交わり部
品種数Ｈｅを各々求めた結果が示されている。そして、
前に述べた手順によってソーティングを行ない投入順番
を定める。これを、第９図（４）の投入順番算出テーブ
ル９２に示す。これによって、投入順番がＢ、Ｅ。

Ｄ、Ｃ，Ａに定められる。次に、前のステップで決定さ
れた投入順番に階層レベルを付与する。これは、投入順
番と使用部品の配置が、第１０図（１）に示す図のよう
になるが、自動部品挿入機の部品自由供給部に収納しき
れないセットオーバ部品の部品配置を決定するものであ
る。この決定手順を説明すると、まず、前ステップで選
定された部品（部品集合Ｘ）とセットオーバ部品に分類
し、各々の階層（投入手順）において、距離数を求める
。ここで述べる距離数とは次のように定義される。セッ
トオーバ部品に対しては、各階層において、使用開始の
階層をとらえ、連続して使用される階層数を距離数Ｆｄ
と定義する。すなわち、部品ｐｆ６を例にして説明する
と、階層４から始まりその距離数Ｆｄは２となる。また
、部品集合Ｘの部品に対しては、各階層において、部品
が連続して使用されない階層数を距離数Ｋｄと定義する
。これを部品ｐｆ３を例にして説明すると、階層４での
距離数Ｋｄは２となる。そして、部品段取配置の決定に
は、（４）式を満足することを条件として、Ｋｄ≧Ｆｄ　　　　　　　　　　・・・　（４）Ｆｄと
Ｋｄが最も近似した値で各階層ごと順を追って決定する
。第１０図（１）に示す状態の場合この決定手順にて決
定された部品の段取配置を第１０図（２）に示す、なお
、第１０図（２）において、ｐｆ８は強制的に自動部品
挿入機の未使用の状態となる固定供給位置にセットされ
る。このように、部品の段取配置順が決まると１次に、
制御装置４２は、前段階で挿入を終えたときに配置しで
ある部品と比較、照合し、最終部品段取配置を決める（
第１図、１０８）。すなわち、第１１図（１）に示すよ
うに、階層１（投入手順１）でセットする必要がある部
品と自動部品挿入機にセットされている部品とを照合し
、部品の配置換えが必要な箇所を検出し、その部品配置
換えを指示する情報１１１を表示（プリントアウト）す
る。

また、その照合結果に基づいて第１１図（２）に示すよ
うに階層２乃至５（投入手順２乃至５）の部品段取配置
の決定結果を表示（プリントアウト）する。以上の処理
によって、投入順番及び部品段取配置が決定される。

次に、制御装置４２は決定されたその部品段取の情報を
自動部品挿入機が認識できる自動挿入データベースの出
力フォーマットに変換しく第５図、５０８）、その変換
した情報を自動部品挿入機へ転送する。そして、自動部
品挿入機は受信した部品段取の情報に従って動作を行な
う。

なお、このような処理をＣＩＭシステム全体を管理する
中央制御装置（ホストコンピュータ等）が行なえば、生
産すべき電子パッケージの種別等をその中央制御装置に
入力することにより、長期生産計画、中期生産計画等の
様々な生産計画からより効率的な生産優先順位を定める
ことができるとともに、電子部品倉庫からの部品出庫等
の処理も容易に、また、計画的に行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、効率の良い段取作業手順を容易に求め
ることができ、作業効率を高めるとともに、段取作業を
低減による品質の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の生産順序を定める処理を示すフローチ
ャート図、第２図は電子パッケージの製造ラインを示す
図、第３図は本発明の自動部品挿入機の構成を示す図、
第４図は本発明の製造装置の構成を示す図、第５図は本
発明を実施するための流れを示す図、第６図は第１図の
ステップ１０２を説明する図、第７図（１）、（２）は
第１図のステップ１０３を説明する図、第８図は第１図
のステップ１０４を説明する図、第９図（１）乃至（４
）は第１図のステップ１０６を説明する図第１０図（１
）、（２）は第１図のステップ１０７を説明する図、第
１１図（１）、（２）は第１図のステップ１０８を説明
する図、第１２図（１（２）は段取作業の概要を説明す
る図、第１３図（１）、（２）及び第１４図は本発明の
製造順序を定める手順の概要を説明する図である。３１・・・基板、３２・・・ＸＹθテーブル、３３・・
・挿入ヘッド、３４・・・部品シーケンサ、３５・・・
ローダ、３６・・・アンローダ、４１・・・自動部品挿
入機、４２・・・制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１．　複数の種別の電子パッケージを製造する電子パッ
ケージの製造装置であって、生産計画が入力されると、
電子パッケージが使用する部品種別と部品の使用頻度と
に基づいて生産する電子パッケージの生産順序を決定す
る制御装置を備えたことを特徴とする電子パッケージの
製造装置。
２．　制御装置と自動部品装着部とを含み、複数の種別
の電子パッケージを製造する電子パッケージの製造装置
であって、上記制御装置は、生産計画が入力されると、
電子パッケージが使用する部品種別とその部品の使用頻
度とに基づいて生産する電子パッケージの生産順序と上
記自動部品装着部にセットする部品の配置とを決定し、
上記自動部品装着部は、上記制御装置で決定された生産
順序と部品の配置とに従い電子パッケージを製造するた
めの部品装着動作を行うことを特徴とする電子パッケー
ジの製造装置。
３．　製造する電子パッケージが使用する部品のうち使
用頻度が多いものを１つの部品群とし、各電子パッケー
ジ毎にその部品群との類似度を求め、類似している電子
パッケージの順に生産順序を定めることを特徴とする請
求項１もしくは２記載の電子パッケージの製造装置。
４．　上記類似度を、上記使用頻度の多い第１の部品群
をＸとし、電子パッケージが使用する第２の部品群をＡ
としたとき、Ｈｄ＝ＸＵＡ−ＸＨｃ：Ｘ∩ＡによりＨｄ、Ｈｃ（但し、Ｈｄ、Ｈｃは含まれている部
品の個数を示す）を求め、Ｈｄ、Ｈｃの数に基づいて定
めることを特徴とする請求項３記載の電子パッケージの
製造装置。