JP2023176847A - 電子部品実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】基板に電子部品を実装する際の実装位置精度を向上させることのできる電子部品実装システムを提供する。
【解決手段】生産品目毎に作成されている生産データに基づいて複数個の電子部品を基板上の所定の実装点に所定の順序で順次実装する部品実装手段２と、部品実装手段２による実装動作を制御する実装制御手段と、部品実装手段２により基板に実装された電子部品の正規の実装点からの位置ずれ量を実装点毎に取得する位置ずれ量取得手段３と、位置ずれ量取得手段３により取得された位置ずれ量に基づきフィードバック補正値を実装点毎に算出する補正値算出手段と、補正値算出手段が算出したフィードバック補正値を生産データと関連付けして記憶する記憶手段とを備え、実装制御手段は生産品目に対応する生産データと関連付けされたフィードバック補正値を記憶手段から取得し、そのフィードバック補正値を用いて部品実装手段２による実装動作を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装システムに関する。なお、本明細書では「電子部品」を単に「部品」ともいう。

近年、電子部品の小型化や実装密度の高度化に伴って、基板に部品を実装する際の実装位置精度に関する要求も高度化している。そこで従前より、基板に部品を実装する際の実装位置精度を向上させるため、基板上に実装された部品の正規位置からの実装位置ずれを検査装置等で検査し、実装位置ずれ量を基に算出されたフィードバック補正値を用いて部品実装装置の実装動作を補正することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、特許文献１の部品実装システムでは、部品実装装置の下流に配置された検査装置によって基板上に実装された部品毎に実装位置ずれ量を検出し、部品毎に算出されたフィードバック補正値を用いて部品実装装置における実装動作を補正している。また、特許文献１の部品実装システムでは、部品実装機構の経時変化情報に基づいて算出された経時補正値を加味して実装位置を補正するようにしている。

特開２０１６－５８６０３号公報

特許文献１を含む従来技術では、基板上に実装される部品毎に実装位置ずれをフィードバックし、また部品実装機構の経時変化も加味しているものの、実装位置精度を向上させるためには更なる改善の余地があった。

本発明が解決しようとする課題は、基板に電子部品を実装する際の実装位置精度を向上させることのできる電子部品実装システムを提供することにある。

本発明者らが、電子部品実装システムにおいて実装位置ずれが発生する要因、すなわち実装位置精度が低下する要因について詳細に調査検討した結果、部品の実装点に至るまでの実装経路がその部品の実装位置精度に大きく影響を与えていることが判明した。すなわち、実装経路が異なると、電子部品実装システムにおける部品実装手段の位置ずれ量などが変動する。したがって、従来技術のように単に部品毎に実装位置ずれをフィードバックするだけでは実装位置精度の向上には限界がある。そこで本発明者らは、部品の実装位置精度を向上させるためには、部品を実装する実装点とその部品の実装点に至るまでの実装経路との関連付けが必要との発想のもと、電子部品実装システムの構成を見直すこととした。そして、実装点毎の実装経路は、生産する基板の種類を示す生産品目毎に作成されている生産データに規定されていることに着目し、生産データ毎に各実装点のフィードバック補正値を管理する方式、言い換えれば各実装点のフィードバック補正値を生産データと関連付けして管理する方式とすることに想到し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、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。
生産する基板の種類を示す生産品目毎に作成されている生産データに基づいて、複数個の電子部品を基板上の所定の実装点に所定の順序で順次実装する部品実装手段と、
前記部品実装手段による基板に電子部品を実装する実装動作を制御する実装制御手段と、
前記部品実装手段により基板に実装された電子部品の正規の実装点からの位置ずれ量を前記実装点毎に取得する位置ずれ量取得手段と、
前記位置ずれ量取得手段により取得された位置ずれ量に基づき、前記部品実装手段の実装動作を補正するフィードバック補正値を前記実装点毎に算出する補正値算出手段と、
前記補正値算出手段が算出したフィードバック補正値を前記生産データと関連付けして記憶する記憶手段とを備え、
前記実装制御手段は、生産品目に対応する生産データと関連付けされたフィードバック補正値を前記記憶手段から取得し、そのフィードバック補正値を用いて前記部品実装手段による実装動作を補正する、電子部品実装システム。

本発明の電子部品実装システムによれば、基板に電子部品を実装する際の実装位置精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態である電子部品実装システムの構成を示すブロック図。 実装ヘッドの一例を示す斜視図。 記憶手段が記憶するフィードバック補正値のデータ構造例を示す概念図。

図１に、本発明の一実施形態である電子部品実装システムの構成をブロック図で示している。図１に示す電子部品実装システム１は、部品実装手段として２台の部品実装装置２Ａ，２Ｂ、及び位置ずれ量取得手段として部品位置検査装置３を備える。そしてこれらの装置は通信ネットワーク４を介して管理コンピュータ５に接続されている。なお、電子部品実装システム１が備える部品実装装置２Ａ，２Ｂは２台に限定されることはなく、１台でも３台以上でもよい。また、本実施形態において２台の部品実装装置２Ａ，２Ｂは実質的に同一の構成を有している。そのため、以下の説明では両者を区別することなく単に「部品実装装置２」という。

部品実装装置２は、複数の部品吸着具を有する実装ヘッドを含むものである。かかる実装ヘッドとしては、例えば特開２０１６－８６０９５号公報に開示されているロータリーヘッド式の実装ヘッドを用いることができる。図２に、特開２０１６－８６０９５号公報に開示されている実装ヘッド１０を示している。
同図に示す実装ヘッド１０はロータリーヘッド式の実装ヘッドであり、固定的に配置されたヘッド本体２０に、ロータリーヘッド３０が鉛直軸周りのＲ方向に回転可能に取り付けられている。このロータリーヘッド３０には、その周方向に沿って等間隔で複数本のスピンドル３１が配置され、各スピンドル３１の下端に部品を吸着保持する部品吸着具としてノズル３２が装着されている。
ロータリーヘッド３０は、ヘッド本体２０に設置されたＲサーボモータ２１の駆動によりＲ方向に回転する。また、各スピンドル３１は、ヘッド本体２０に設置されたＴサーボモータ２２の駆動により、その軸線周りのＴ方向に回転する。更に、ヘッド本体２０には、特定位置にあるスピンドル３１ａ（ノズル３２）を軸線方向に沿ったＺ方向に昇降させるための第１昇降手段としてＺサーボモータ２３が配置されている。
この実装ヘッド１０は、図示しないＸＹ移動機構によりＸＹ方向に移動自在である。

部品実装装置２は、生産する基板の種類を示す生産品目毎に作成されている生産データに基づいて、複数個の電子部品を基板上の所定の実装点に所定の順序で順次実装する。そして、部品実装装置２による基板に電子部品を実装する実装動作は、管理コンピュータ５に含まれている実装制御手段が制御する。すなわち、実装制御手段には生産品目毎に対応する生産データが記憶されており、実装制御手段は生産すべき生産品目に対応する生産データに基づいて、複数個の電子部品を基板上の所定の実装点に所定の順序で順次実装する。なお、各生産データには、基板上の各実装点の座標、各実装点に実装する部品の種類、実装の順序、実装する際の部品の実装高さ及び実装方向（角度）などの情報が含まれている。

部品実装装置２の後段には部品位置検査装置３が設置されている。部品位置検査装置３は、基板に実装された部品の位置を検出し、その部品の正規の実装点からの位置ずれ量を実装点毎に算出し取得する。具体的には、例えば上述の特許文献１にも開示されているように、基板をカメラによって撮像して画像認識することにより、部品毎に基板平面上のＸＹ座標位置（Ｘ位置，Ｙ位置）を検出し、その部品の正規の実装点からの位置ずれ量を実装点毎に算出し取得する。また、本実施形態では、ＸＹ座標位置（Ｘ位置，Ｙ位置）に加え、実装する際の部品の実装高さを表すＺ位置と、部品の実装方向を表す角度θも検出し、その部品の正規のＺ位置及び角度θからの位置ずれ量も実装点毎に算出し取得する。なお、部品の正規の実装点に関する情報（Ｘ位置，Ｙ位置，Ｚ位置,角度θ）は、上述の実装制御手段に記憶されている生産データから取得する。なお、上述の実装点毎の位置ずれ量の算出及び取得は管理コンピュータ５と連携しながら実行してもよい。この場合、部品位置検査装置３と管理コンピュータ５が位置ずれ量取得手段を構成することになるが、本実施形態では部品位置検査装置３が単独で位置ずれ量取得手段を構成するものとする。

管理コンピュータ５には補正値算出手段が含まれており、この補正値算出手段は位置ずれ量取得手段である部品位置検査装置３により取得された位置ずれ量に基づき、部品実装手段である部品実装装置２の実装動作を補正するフィードバック補正値を実装点毎に算出する。

また、管理コンピュータ５には記憶手段が含まれており、この記憶手段は上述の補正値算出手段が算出したフィードバック補正値を生産データと関連付けして記憶する。図３に、記憶手段が記憶しているフィードバック補正値のデータ構造例を概念的に示している。同図に示すように、本実施形態においてフィードバック補正値は、Ｘ位置補正値、Ｙ位置補正値、Ｚ位置補正値及び角度補正値の４つの補正値からなる。そして、これら４つの補正値からなるフィードバック補正値が、生産データと関連付けされて実装点毎に記憶されている。言い換えれば、本実施形態では生産データ毎に各実装点のフィードバック補正値を管理している。

そして実装制御手段は、生産すべき生産品目に対応する生産データと関連付けされたフィードバック補正値を上述の記憶手段から取得し、そのフィードバック補正値を用いて部品実装手段である部品実装装置２による実装動作を補正する。例えば、生産すべき生産品目が基板種Ａの場合、実装制御手段は、基板種Ａに対応する生産データＡと関連付けされたフィードバック補正値を記憶手段から取得し、そのフィードバック補正値を用いて部品実装装置２による実装動作を補正する。
なお、基板種Ａと対応する生産データＡと関連付けされたフィードバック補正値が記憶手段に記憶されていない場合、実装制御手段は生産開始時点ではフィードバック補正値を用いないか、あるいは別途仮に設定されたフィードバック補正値を用いて、生産データＡに基づき基板の生産を開始する。そして、少なくとも１枚の基板の生産が終了すると、補正値算出手段が算出したフィードバック補正値が記憶手段に記憶される。その後、実装制御手段は、そのフィードバック補正値を用いて部品実装装置２による実装動作を補正することができる。なお、記憶手段に記憶されるフィードバック補正値は、基板の生産に伴い逐次得られる新たなフィードバック補正値を用いてインラインで更新することができる。ここで、更新はフィードバック補正値の単なる置換だけでなく、移動平均等の方法によって行うことができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で種々の変形や変更が可能であることは当業者に自明である。例えば、本実施形態においてフィードバック補正値は、Ｘ位置補正値、Ｙ位置補正値、Ｚ位置補正値及び角度補正値の４つの補正値からなるが、少なくともＸ位置補正値及びＹ位置補正値の２つの補正値があればよい。

また、実装ヘッドの形式はロータリーヘッド式には限定されず、Ｒ方向には回転しない例えば特許文献１に開示されているような実装ヘッドの形式でもよい。ただし、本発明者らによる試験によると、上述のような実装経路が部品の実装位置精度に与える影響は、Ｒ方向の回転を伴うロータリーヘッド式の実装ヘッドにおいて大きくなることから、本発明の電子部品実装システムは、ロータリーヘッド式の実装ヘッドを含む場合に特に有効である。

１ 電子部品実装システム
２，２Ａ，２Ｂ 部品実装装置（部品実装手段）
３ 部品位置検査装置
４ 通信ネットワーク
５ 管理コンピュータ
１０ 実装ヘッド
２０ ヘッド本体
２１ Ｒサーボモータ
２２ Ｔサーボモータ
２３ Ｚサーボモータ（第１昇降手段）
３０ ロータリーヘッド
３１，３１ａ スピンドル
３２ ノズル（部品吸着具）

Claims (2)

1. 生産する基板の種類を示す生産品目毎に作成されている生産データに基づいて、複数個の電子部品を基板上の所定の実装点に所定の順序で順次実装する部品実装手段と、
   前記部品実装手段による基板に電子部品を実装する実装動作を制御する実装制御手段と、
   前記部品実装手段により基板に実装された電子部品の正規の実装点からの位置ずれ量を前記実装点毎に取得する位置ずれ量取得手段と、
   前記位置ずれ量取得手段により取得された位置ずれ量に基づき、前記部品実装手段の実装動作を補正するフィードバック補正値を前記実装点毎に算出する補正値算出手段と、
   前記補正値算出手段が算出したフィードバック補正値を前記生産データと関連付けして記憶する記憶手段とを備え、
   前記実装制御手段は、生産品目に対応する生産データと関連付けされたフィードバック補正値を前記記憶手段から取得し、そのフィードバック補正値を用いて前記部品実装手段による実装動作を補正する、電子部品実装システム。
2. 前記部品実装手段は、ロータリーヘッド式の実装ヘッドを含む、請求項１に記載の電子部品実装システム。

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