JP2007184498A - 部品の実装処理方法および部品実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】多面取り基板を生産する際の表面実装機のタクトタイムを短縮する。
【解決手段】部品実装システムは、多面取り基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置２およびその印刷後の基板に部品を実装する表面実装機３〜５を含む。このシステムでは、多面取り基板に含まれる各エリアのバットマークの有無をスクリーン印刷装置２において予め画像認識しておき、その有無結果データ（不良エリアに関する情報）を表面実装機３〜５に転送することにより、この有無結果データに基づき、表面実装機３〜５においてバットマークが形成された不良エリア以外のエリアに対して部品の実装処理を施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷装置と表面実装機とを備えた部品実装システムにおいて、いわゆる多面取り基板の処理を合理的に行うための方法および装置に関するものである。

従来から、回路パターンが形成された基板（ＰＷＢ）を搬送しながら、まず印刷装置において基板のクリーム半田、導電ペースト等のペーストを被実装位置に印刷（印刷）し、次いで表面実装機（以下、単に実装機という）によりその印刷位置に順次部品を搭載して基板（ＰＣＢ）を生産するようにした部品実装システムが知られている。

また、この種の部品実装システムにおいて、同一回路が形成された複数のエリアを含むいわゆる多面取り基板を生産する場合に、例えば、重度の欠陥をもつエリアについては当該エリアに事前にマーク（バットマークという）を形成しておき、実装機でこのバットマークを認識することにより当該エリアの実装処理を省略することも行われている（例えば特許文献１）。なお、バットマークの認識は、実装機に設けられる移動可能なカメラを順次バットマークの座標位置に移動させながらその有無を認識することにより行われる。
特開平１０−０９８２９７号公報

上記のような部品実装システムでは、近年、基板の高密度化に伴い一枚の基板に対してより多くの部品を実装することが求められている。他方、基板の小型化も進んでおり、多数のエリアを含む多面取り基板を処理することも求められている。そのため、例えば実装機において、多数のエリアを含む多面取り基板に対して部品を実装しようとすると、多くの部品を実装することが求められる上、これに各エリアのバットマークを含む多数のマーク座標位置にカメラを移動させることが求められる結果、タクトタイムを短縮することが難しくなるという問題が生じている。

また、印刷装置において基板に印刷処理を施した後は、その印刷状態の検査を行い、印刷不良が発生した場合には、当該基板を撤去することが行われるが、通常、印刷処理は、一枚のマスクシートを基板に重装してその全体に一体に処理を施すため、印刷状態の検査も基板の種類に拘わらず常に全点検査が行われている。そのため、多面取り基板についても、エリアの概念はなく常に全点検査が行われており、一部のエリアに印刷不良がある場合でもその基板全体が不良扱いされる結果、有効なエリアが無駄になる場合があった。従って、この点を改善することも望まれる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、印刷装置と表面実装機とを備えた部品実装システムにおいて、多面取り基板を生産する際の表面実装機のタクトタイムを効果的に短縮することにあり、また、第２の目的は、多面取り基板の生産に関してその歩留まりを向上させることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の部品の実装処理方法は、基板に部品を実装する表面実装機を少なくとも備えた部品実装システムを用いて、互いに独立する回路が形成された複数のエリアをもつ多面取り基板に対して部品の実装処理を行う方法であって、前記多面取り基板の各エリアのうち実装処理が不要な不良エリアを前記表面実装機への搬入前に予め調べておき、この不良エリアに関する情報を表面実装機に転送することにより、この情報に基づき、表面実装機において不良エリア以外のエリアに対して部品の実装処理を施すようにしたものである（請求項１）。

このように基板（多面取り基板）の不良エリアを表面実装機への搬入前に事前に特定しておくようにすれば、表面実装機において不良エリアを特定する手間（時間）が省け、その分、部品の実装処理を速やかに進めることが可能となる。

なお、この方法において、前記部品実装システムが、基板にペーストを印刷する印刷装置を含みその印刷後の基板に部品を前記表面実装機により実装するものについては、前記印刷装置において前記不良エリアに関する情報を取得し、この情報を印刷装置から表面実装機に転送するようにするのが好適である（請求項２）。

すなわち、多面取り基板を被処理基板とする場合、通常、印刷装置のタクトタイムは表面実装機よりも短くなるため、上記のように印刷装置の作業負担を増やすことにより合理的に表面実装機の作業負担を軽減することが可能となる。

具体的には、前記エリアのうち部品の実装が不要な欠陥エリアに予めバットマークが形成される多面取り基板については、前記バットマークが形成されるエリアを予め調べ、バットマークが形成されるエリアを不良エリアとして前記情報を表面実装機に転送するようにすれば（請求項３）、表面実装機のタクトタイムを効果的に短縮することができる。

また、前記印刷装置による印刷処理後、その印刷状態を検査するとともに印刷不良が検出された場合には前記各エリアのうち当該印刷不良が属するエリアを特定し、この特定エリアを不良エリアとして前記情報を表面実装機に転送するようにしてもよい（請求項４）。

この方法によれば、多面取り基板の各エリアのうちその印刷状態が悪いエリア（印刷不良が属するエリア）についてだけ実装処理を省略することが可能となる。すなわち、印刷処理が適正に行われたエリアを有効に生かすことが可能となる。

一方、本発明に係る部品実装システムは、互いに独立する回路が形成された複数のエリアをもつ多面取り基板を被処理基板として当該基板にペーストを印刷する印刷装置およびその印刷後の基板に部品を実装する表面実装機を少なくとも備えた部品実装システムであって、前記印刷装置が、前記基板に対して相対的に移動可能な基板撮像用のカメラと、このカメラにより撮像した基板の画像データに基づいて前記エリアのうち実装処理が不要な不良エリアを特定する特定手段と、この特定手段により特定された不良エリアに関する情報を前記表面実装機に送信する送信手段とを備える一方、前記表面実装機が、前記送信手段により送信される不良エリアに関する情報を受信する受信手段と、受信した前記情報に基づき不良エリア以外のエリアに対して部品の実装処理を施すべく部品の実装動作を制御する制御手段とを備えているものである（請求項５）。

この部品実装システムによると、印刷装置に設けられたカメラにより基板（多面取り基板）が撮像され、その画像データに基づき不良エリアが特定される。そして、この不良エリアに関する情報が印刷装置の送信手段および表面実装機の受信手段を介して表面実装機側に転送されることにより、この情報に基づき部品の実装動作が制御手段により制御される。そのため、部品実装システムにおいて、請求項１，２に係る部品の実装処理方法が具現化される。

なお、この装置において、各エリアのうち部品の実装が不要な欠陥エリアに予めバットマークが形成される多面取り基板が被処理基板となる場合には、前記カメラは、前記基板のバットマークの座標位置を順次撮像し、前記特定手段は、その画像データに基づきバットマークの有無を判定するとともにバットマークが形成されたエリアを不良エリアとして特定するものであればよい（請求項６）。

また、前記カメラは、印刷処理後の前記基板の印刷位置を順次撮像し、前記特定手段は、その画像データに基づき印刷不良の検出を行うとともに、印刷不良を検出した場合に前記各エリアのうち当該印刷不良が属するエリアを不良エリアとして特定するものであってもよい（請求項７）。

これらの構成によると、部品実装システムにおいて、請求項３および請求項４の部品の実装処理方法がそれぞれ具現化される。

本発明の請求項１〜４に係る部品の実装処理方法、および請求項５〜７に係る部品実装システムによると、表面実装機において実装不要な不良エリアを特定する手間（時間）が省け、その分、多面取り基板を生産する際の表面実装機のタクトタイムを効果的に短縮することができる。特に、請求項４に係る部品の実装処理方法、および請求項７に係る部品実装システムによると、多面取り基板の各エリアのうち一部に印刷不良が発生した場合でも、それ以外のエリア（印刷処理が適正に行われたエリア）を有効に生かすことが可能となり、その結果、ライン落ちする基板を低減させて歩留まりを向上させることができる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係る部品実装システム（本発明に係る部品の実装処理方法が適用される部品実装システム）である実装ラインを概略的に示している。このラインは、その上流側からローダ１、スクリーン印刷装置２、第１表面実装機３、第２表面実装機４、第３表面実装機５、リフロー炉６およびアンローダ７が直列に並んだ構成となっている。そして、ローダ１からプリント基板（以下、単に基板という）を順次繰り出しながらはんだペーストの印刷、部品の実装（搭載）およびペースト硬化の各処理を順次基板に施してアンローダ７に取り出すように構成されている。

各装置１〜７は、制御装置１Ａ〜７Ａを備えた自律型の装置であって、各装置１〜６が各自の制御装置により個別に駆動制御されるようになっている。また、スクリーン印刷装置２および各表面実装機３〜５はそれぞれＬＡＮ８に接続されており、このＬＡＮ８を通じて基板の生産に関する各種情報を互いに送信できるようになっている。なお、同図中、符号９はサーバを示している。

図２および図３は、スクリーン印刷装置２を概略的に示しており、図２はカバーを取外した状態の要部側面図で、図３は正面図でそれぞれスクリーン印刷装置２を示している。

これらの図に示すように、スクリーン印刷装置２（以下、印刷装置２と略す）の基台１１上には、印刷ステージ１３が設けられ、この印刷ステージ１３を挟んでその両側に、プリント基板Ｐ（以下、基板Ｐと略す）を印刷ステージ１３上に搬入および搬出するための上流側コンベア１２Ａおよび下流側コンベア１２Ｃが搬送ラインに沿って配置されている。なお、以下の説明では、これらコンベア１２Ａ、１２Ｃによる基板Ｐの搬送方向（部品実装システムにおける基板Ｐの搬送方向、すなわち各装置１〜７の並び方向に同じ）をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることにする。

印刷ステージ１３は、基板Ｐを保持してこれを後記マスクシート３５に対してその下側から位置決めするもので、主に後述するメインコンベア１２Ｂ、昇降テーブル２８およびクランプ機構１４等により構成されている。

この印刷ステージ１３は、４軸ユニット２０に支持されており、同ユニット２０の作動によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸（Ｚ軸回りの回転）に移動するようになっている。

詳しく説明すると、基台１１上には、水平面内においてＹ軸方向に沿ってレール２１が配設されるとともに、このレール２１にＹ軸テーブル２２がスライド自在に取り付けられている。そして、基台１１上に設けられたボールねじ機構（図示省略）がＹ軸テーブル２２に連結され、このボールねじ機構が駆動されることによりＹ軸テーブル２２が基台１１に対しＹ軸方向に移動するように構成されている。

Ｙ軸テーブル２２上にはＸ軸方向に沿ってレール２３が配設されるとともに、このレール２３にＸ軸テーブル２４がスライド自在に取り付けられる。そして、Ｙ軸テーブル２２上に設けられたボールねじ機構（図示省略）がＸ軸テーブル２４に連結され、このボールねじ機構が駆動されることによりＸ軸テーブル２４がＹ軸テーブル２２に対しＸ軸方向に移動するように構成されている。

Ｘ軸テーブル２４には、Ｒ軸テーブル２６がＺ軸方向の軸線回りに回転自在に設けられており、このＲ軸テーブル２６が図外の駆動手段によりＸ軸テーブル２４に対してＺ軸回りに回転駆動されるようになっている。

Ｒ軸テーブル２６にはスライド支柱２７が上下方向（Ｚ軸方向）に沿ってスライド自在に取り付けられるとともに、このスライド支柱２７の上部に昇降テーブル２８が取り付けられている。そして、昇降テーブル２８とＲ軸テーブル２６との間にボールねじ機構２９が設けられ、このボールねじ機構２９が駆動されることにより昇降テーブル２８がスライド支柱２７によりガイドされながらＲ軸テーブル２６に対しＺ軸方向（上下方向）に移動するよう構成されている。

このように４軸ユニット２０は、上記各テーブル２２，２４，２６，２８を個別に駆動することにより印刷ステージ１３をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸（Ｚ軸回りの回転）に移動させるように構成されている。

昇降テーブル２８上には、Ｘ軸方向に沿って一対のメインコンベア１２Ｂが設けられるとともに、クランプ機構１４および載置テーブル３０等が設けられている。そして、上記の通り昇降テーブル２８、メインコンベア１２Ｂ等により、基板Ｐを保持するための上記印刷ステージ１３が構成されている。

メインコンベア１２Ｂは、昇降テーブル２８の昇降に伴いこれと一体に移動し、昇降テーブル２８が所定のホームポジション（下降端位置であって、かつＸ軸、Ｙ軸およびＲ軸方向の予め定められた原点位置）にセットされた状態で、上流側コンベア１２Ａおよび下流側コンベア１２Ｃに対してＸ軸方向に並ぶように構成されている。そして、このように昇降テーブル２８がホームポジションにセットされることにより上流側コンベア１２Ａから印刷ステージ１３（メインコンベア１２Ｂ）への基板Ｐの搬入、および印刷ステージ１３から下流側コンベア１２Ｃへの基板Ｐの搬出が行われるようになっている。

クランプ機構１４は、作業中、基板Ｐを固定的に保持するもので、Ｙ軸方向に接離可能な一対のクランプ片１４ａを有し、これらクランプ片１４ａにより基板ＰをＹ軸方向両側から挟み込むことにより固定するように構成されている。

載置テーブル３０は、メインコンベア１２Ｂ上の基板Ｐをその下側から持上げることにより基板Ｐを支持するもので、スライド支柱３１により昇降テーブル２８上に昇降可能に支持され、図外の駆動機構により昇降テーブル２８に対してＺ軸方向（上下方向）に移動するよう構成されている。

一方、印刷ステージ１３等の上方には、マスク保持ユニット１６、スキージユニット１７および撮像ユニット１８等が配置されている。

マスク保持ユニット１６は、印刷用のマスクシート３５を着脱可能に保持するもので、図外のマスククランプによってマスクシート３５を前記印刷ステージ１３の上方において水平に張り渡した状態で保持するように構成されている。

スキージユニット１７は、図外のノズルから前記マスクシート３５上に供給されるクリームはんだ、導電ペースト等のペーストをマスクシート３５上でローリング（混練）させながら拡張するものである。このスキージユニット１７は、一対のスキージ３３，３３と、これらスキージ３３，３３を個別に昇降させる昇降機構とを備えており、図外の駆動機構によりＹ軸方向に一体に移動可能に構成されている。そして、印刷時には、Ｙ軸方向に往復移動しながらこれらスキージ３３，３３を交互にマスクシート３５の表面に沿って摺動させることにより、マスクシート３５上でペーストを拡張するように構成されている。

撮像ユニット１８は、基板Ｐおよびマスクシート３５を撮像するためのもので、マスク保持ユニット１６の下側に設けられている。この撮像ユニット１８は、マスクシート３５を撮像すべく上向きに設けられるマスク認識カメラ３６および基板Ｐを撮像するために下向きに設けられる基板認識カメラ３７を一体的に備えたカメラヘッド３８と、このカメラヘッド３８を移動させる駆動機構とを有しており、前記カメラヘッド３８をＸ軸方向およびＹ軸方向に平面的に移動させることによりマスクシート３５および基板Ｐを撮像するように構成されている。なお、各カメラ３６，３７は、共に照明装置を備えたＣＣＤカメラ等から構成され、かつ光軸が同軸上に並ぶように上下対称な位置関係でカメラヘッド３８に組み付けられており、これによってＸ−Ｙ座標平面上の同じ座標位置の対象物を上下同時に撮像できるようになっている。

以上の構成により、印刷装置２では、前記印刷ステージ１３に搬入される基板Ｐを４軸ユニット２０の駆動によりマスクシート３５に対してその下側から重装し、この状態でスキージユニット１７を駆動することによりペーストを拡張しつつマスクシート３５の印刷用開口３５ａ（図７（ｂ）参照）を介して印刷する。そして、印刷後は、４軸ユニット２０の駆動によりマスクシート３５から基板Ｐを引き離し、この状態で基板認識カメラ３７により基板Ｐを撮像することにより印刷状態を検査し、検査後、基板Ｐを装置外へ搬出するようになっている。なお、詳しい印刷動作等については後に詳述する。

図４及び図５は、第１表面実装機３の構成を平面図で概略的に示している。

同図に示すように第１表面実装機３の基台５１上には、Ｘ軸方向に延びるコンベア５２が配置され、基板Ｐがこのコンベア５２に搬送されて所定の実装作業位置（図示の位置）で停止されるようになっている。実装作業位置には、図示を省略するが基板Ｐの位置決め機構が設けられており、基板Ｐがコンベア５２に沿って搬入されると、この位置決め機構が作動して基板Ｐを前記実装作業位置に位置決め固定するように構成されている。

コンベア５２の両側には、部品供給部５４が配置されており、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を供給可能な多数列のテープフィーダ５４ａがこれら部品供給部５４に配置されている。

また、上記基台５１の上方には、部品装着用のヘッドユニット５６が装備されている。このヘッドユニット５６は、部品供給部５４と実装作業位置の基板Ｐとにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動することができるようになっている。

すなわち、基台５１上には、Ｙ軸方向の固定レール５７と、Ｙ軸サーボモータ５９により回転駆動されるボールねじ軸５８とが配設され、上記固定レール５７上にヘッドユニット５６の支持部材６１が配置され、この支持部材６１に設けられたナット部分６２がボールねじ軸５８に螺合している。また、上記支持部材６１には、Ｘ軸方向のガイド部材６３と、Ｘ軸サーボモータ６５により駆動されるボールねじ軸６４とが配設され、上記ガイド部材６３にヘッドユニット５６が移動可能に保持され、このヘッドユニット５６に設けられたナット部分（図示せず）がボールねじ軸６４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ５９の作動により上記支持部材６１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ６５の作動によりヘッドユニット５６が支持部材６１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

ヘッドユニット５６には部品装着用の複数の実装用ヘッド６６が搭載されており、当実施形態では６本の実装用ヘッド６６がＸ軸方向に等間隔で一列に並んだ状態で搭載されている。各実装用ヘッド６６は、ヘッドユニット５６のフレームに対してＺ軸方向の移動及びＲ軸（ノズル中心軸）回りの回転が可能とされ、図外の昇降駆動機構および回転駆動機構により駆動されるようになっている。また、各実装用ヘッド６６には、その先端（下端）にノズル６６ａが装着されており、図外の負圧供給手段からノズル６６ａ先端に負圧が供給されることにより部品を吸着保持するようになっている。

ヘッドユニット５６には、さらに基板認識用カメラ６７が搭載されている。この基板認識用カメラ６７は、照明装置を備えたＣＣＤカメラ等から構成されており、ヘッドユニット５６の移動に伴い実装作業位置に位置決めされた基板Ｐ上の各種マークを撮像するようになっている。

また、基台５１上には、部品認識用カメラ６８が配設されている。この部品認識用カメラ６８も基板認識用カメラ６７と同様に、照明装置を備えたＣＣＤカメラ等から構成されており、ヘッドユニット５６の各実装用ヘッド６６に吸着された部品をその下側から撮像するようになっている。

以上のような構成により、この第１表面実装機３では、ヘッドユニット５６が部品供給部５４と実装作業位置に位置決めされた基板Ｐとの間を移動しながら、各実装用ヘッド６６により部品供給部から部品を吸着し、この吸着部品を基板Ｐ上に搬送して実装するようになっている。なお、詳しい実装動作については後述することにする。

以上は、第１表面実装機３の構成であるが、第２表面実装機４および第３表面実装機５もこの第１表面実装機３とほぼ同様に構成されている。

一方、リフロー炉６については図示を省略するが、例えば、基板搬送用のコンベアおよび熱風機等を有しており、部品実装後の基板Ｐに対して熱処理を施すことによりはんだ等を硬化させて部品を基板Ｐ上に固定するように構成されている。

次に、印刷装置２および表面実装機３〜５の制御系について図６を用いて説明する。

この図は印刷装置２および表面実装機３〜５の各制御装置２Ａ〜５Ａの機能構成のうち本発明に関連する機能構成部分だけをブロック図で示している。なお、各制御装置２Ａ〜５Ａの機能構成は基本的に共通しており、従って、以下の説明では重複した説明を避けるために同一図面を用いて両者の機能構成を説明するものとし、特に区別する必要がある場合には、表面実装機３〜５の機能構成にダッシュ（ ′）を付した符号を用いることにより区別することとにする。

同図に示す各制御装置２Ａ〜５Ａは、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭ、印刷動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ、各種データやソフトを記憶するＨＤＤ等から構成されており、その機能構成として、主制御手段７１、プログラム記憶手段７２、各種データ記憶手段７３、画像処理手段７４およびデータ通信手段７５を含んでいる。また、印刷装置２の制御装置２Ａは、さらにエリアデータ作成手段７６を含んでいる。

主制御手段７１は、プログラム記憶手段７２に記憶されているプログラムに従って一連の作業（印刷作業、あるいは部品の実装作業）を進めるべく各装置の駆動を統括的に制御するとともに、その作業に伴う各種演算処理を行うものである。

なお、印刷装置２の主制御手段７１は、後に詳述するが、基板認識カメラ３７の画像データに基づいて多面取り基板に形成されるバットマークの有無や、当該マークが形成されるエリア等を認識（特定）し、また、印刷不良がある場合にはその不良が該当するエリアを特定するものあり、当実施形態では、この主制御手段７１が本発明に係る特定手段として機能する。

プログラム記憶手段７２は、上記の通り印刷、あるいは実装に関する各種プログラムを記憶するものである。

各種データ記憶手段７３は、印刷装置２や表面実装機３〜５での作業に必要な各種データを記憶するものである。例えば、印刷装置２の各種データ記憶手段７３には、マスク関連データ（マスクシート３５の各印刷用開口３５ａの座標位置データ、同形状データ、マスクシート３５に形成される各種マークの座標位置データ、同形状データ等）が記憶される一方、表面実装機３〜５の各種データ記憶手段７３′には、部品関連データ（部品の種類、形状、寸法等のデータ）および基板関連データ（基板の種類、部品の搭載位置データ、搭載エリアデータ、基板に形成される各種マークの座標位置データ、同形状データ等）が記憶されている。

画像処理手段７４は、各カメラから出力される画像データに所定の画像処理を施すもので、主制御手段７１は、この画像データに基づいて対象物の認識、およびその認識に基づく各種の判別および演算等を行う。

データ通信手段７５は、通信制御を行うもので、必要な場合には、このデータ通信手段７５を介してサーバ９、印刷装置２および各表面実装機３〜５との間で各種情報の送信が行われるようになっている。具体的には、被処理基板Ｐが後述する多面取り基板である場合には、データ通信手段７５，７５′を介して表面実装機３〜５から印刷装置２に上記部品関連データおよび基板関連データが送信され、また、印刷装置２から表面実装機３〜５に対して後述する不良エリアに関するデータが送信されるようになっている。すなわち、これらデータ通信手段７５，７５′が本発明に係る送信手段および受信手段に相当する。

エリアデータ作成手段７６は、上記の通り印刷装置２の制御装置２Ａにのみ設けられる特有の機能構成である。このエリアデータ作成手段７６は、被処理基板Ｐが多面取り基板である場合に、各種データ記憶手段７３に記憶されているマスク関連データと、ＬＡＮ８を通じて表面実装機３〜５から送信される部品および基板関連データとに基づいて、マスクシート３５の各印刷用開口３５ａと基板Ｐの各エリアとを関連づけるデータ（エリアデータという）を作成するものである。

ここで、エリアデータ作成手段７６によるエリアデータの作成方法の概要について多面取り基板の構成とこれに対応するマスクシート３５の構成と共に説明することにする。

図７（ａ）は、いわゆる多面取り基板Ｐの一例を、同図（ｂ）はその基板Ｐに対応するマスクシート３５をそれぞれ概略的に示している。

多面取り基板Ｐは、例えば同一回路が形成された複数のエリア（図示の例では６つのエリアＥ１〜Ｅ６）を含むもので、一枚の基板としてペーストの印刷をおよび部品の実装処理を施した後、各エリアＥ１〜Ｅ６をそれぞれ切り離して個別に使用される構造となっている。この基板Ｐには、その位置を認識するための一対のフィデューシャルマークＭ１（ＦＩＤマークＭ１という）が形成され、また、各エリアＥ１〜Ｅ６には、表面実装機３〜５による実装精度を高めるためのフィデューシャルマークＭ２（ＦＩＤマークＭ２という）が個別に形成されている。さらに、回路に損傷がある等、実装処理を行えない重度の欠陥があるエリアＥ１〜Ｅ６については、表面実装機３〜５において当該エリアを判別して実装処理を省略するためのバットマークＭ３が各エリアＥ１〜Ｅ６の特定の位置に形成される。なお、このバットマークＭ３は、欠陥があるエリアＥ１〜Ｅ６についてのみ形成されるが、同図では、説明の便宜上、全てのエリアＥ１〜Ｅ６にバットマークＭ３が形成されたものを示している。

一方、マスクシート３５には、同図に示すように多面取り基板Ｐのパターン、すなわち印刷位置（図７（ａ）に示す各エリアＥ１〜Ｅ６の白抜き部分）に対応する印刷用開口３５ａが形成されている。そして、マスクシート３５の下面（印刷ステージ１３に固定される基板Ｐへの対向面）には、その角部に位置認識用のフィデューシャルマークＭａ（ＦＩＤマークＭａ）が形成されている。

エリアデータ作成手段７６は、上記のような各種データ記憶手段７３に記憶されているマスク関連データと、各表面実装機３〜５から送信される部品および基板関連データとに基づき上記エリアデータを作成する。具体的には、マスクシート３５の印刷用開口３５ａの座標位置データおよび形状（寸法）データと、部品の搭載位置データおよび部品（形状、寸法）データとに基づき、図８に示すように各印刷用開口３５ａと部品Ｃとの重なり状態を仮想的に求めて互いに重合するもの同士を調べ、その結果に基づき印刷用開口３５ａの座標位置と部品の搭載位置とを関連づける（リンク付けする）。つまり、印刷用開口３５ａの座標位置と基板Ｐ上の実装位置とは互いに対応するため、上記のような重なり状態を調べることにより、印刷用開口３５ａと部品の実装位置との関連を特定することができる。そして、この関連付けの後、基板関連データに含まれる上記搭載エリアデータ、すなわち部品の搭載位置がどのエリアＥ１〜Ｅ６に属するかを定めたデータに基づき、各印刷用開口３５ａの座標位置とエリアＥ１〜Ｅ６とを関連付け、このデータ（エリアデータ）を記憶するようになっている。

すなわち、この印刷装置２では、後に詳述するように、各印刷位置を基板認識カメラ３７により撮像してその印刷状態を検査し、エリアＥ１〜Ｅ６毎の検査結果を各表面実装機３〜５に転送するが、印刷装置２はマスクシート３５の各印刷用開口の座標位置データしか持たないため、マスクシート３５の各印刷用開口３５ａの当該座標位置データから基板Ｐ上の印刷位置を求めることはできるものの、基板Ｐ上の各印刷位置がどのエリアＥ１〜Ｅ６に含まれるかは、エリアＥ１〜Ｅ６に関するデータを持たないため求めることができない。そこで、上記のように表面実装機３〜５から基板関連データを送信することにより、このデータと印刷装置２のもつマスク関連データとに基づいて、マスクシート３５の各印刷用開口３５ａとエリアＥ１〜Ｅ６との対応関係を調べて上記エリアデータを作成するようにしている。

次に、制御装置２Ａによる印刷装置２の印刷動作制御、および制御装置３Ａ〜５Ａによる表面実装機３〜５の実装動作制御についてフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では多面取り基板Ｐを処理するものとしてそれぞれ説明する。

図９は、制御装置２Ａによる印刷装置２の印刷動作制御をフローチャートで示している。この印刷装置２において生産が開始されると、まず、上流側コンベア１２Ａを駆動して基板Ｐをローダ１から印刷ステージ１３上に搬入して固定する（ステップＳ１）。この際、印刷ステージ１３は予めホームポジション（４軸ユニット２０において印刷ステージ１３が下降端位置であって、かつＸ軸、Ｙ軸およびＲ軸方向の予め定められた原点位置にセットされた状態）にセットされているものとする。なお、印刷ステージ１３における基板Ｐの固定は、まず、載置テーブル３０を上昇させることによりメインコンベア１２Ｂに搬入された基板Ｐを持上げ、位置決め機構１５により基板Ｐを位置決めしながらクランプ機構１４により基板Ｐを挟み付けることにより行う。

次いで、カメラヘッド３８を印刷作業領域外の所定のホームポジションから印刷ステージ１３上方に移動させ、基板Ｐの各マークＭ１，Ｍ３の座標位置を基板認識カメラ３７により順次撮像することにより、ＦＩＤマークＭ１およびバットマークＭ３の認識を行うとともに、マスク認識カメラ３６によりマスクシート３５のＦＩＤマークＭａを撮像、認識する（ステップＳ２）。なお、マスクシート３５のＦＩＤマークＭａについては、例えば基板Ｐの品種変更等に伴うマスクシート３５の交換直後のみ認識するようにしてもよい。

そして、バットマークＭ３の認識結果、具体的には各エリアＥ１〜Ｅ６におけるバットマークＭ３の有無結果データを、ＬＡＮ８を通じて表面実装機３〜５に転送する（ステップＳ２，Ｓ３）。なお、この実施形態では、バットマークＭ３が有るエリアＥ１〜Ｅ６が本発明に係る不良エリアに相当し、上記有無結果データが本発明に係る不良エリアに関するデータに相当する。

次いで、カメラヘッド３８をホームポジションにリセットし、４軸ユニット２０を作動させて印刷ステージ１３と一体に基板Ｐを上昇させることにより、マスクシート３５に対してその下側から基板Ｐを重装する（ステップＳ４）。この際、ステップＳ２でのマークＭａ，Ｍ１の認識結果に基づき主制御手段７１においてマスクシート３５と基板Ｐとの相対的な位置関係を求め、この位置関係に基づき４軸ユニット２０等を駆動制御することによって、マスクシート３５に対して基板Ｐを位置決めする。

また、この重装動作とほぼ並行してスキージユニット１７のスキージ３３，３３を所定の刷開始位置に移動させるとともに、一方のスキージ３３を下降させてマスクシート３５表面に接触させ、この動作が完了すると、図外の供給装置によりマスクシート３５上にはんだペーストを供給した後、スキージ３３をＹ軸方向に移動させてペーストを拡張する（ステップＳ５）。これによりマスクシート３５の印刷用開口３５ａを介して基板Ｐの所定位置にペーストを印刷（塗布）する。

そして、基板Ｐへの印刷作業が終了すると、印刷ステージ１３を少量下降させることによりマスクシート３５から基板Ｐを離脱（版離れ）させ、速やかにホームポジションにリセットする（ステップＳ６）。

次いで、基板Ｐ上の各印刷位置を対象として画像認識による印刷検査を実施する（ステップＳ７，Ｓ８）。具体的には、カメラヘッド３８を駆動し、基板ＰのエリアＥ１〜Ｅ６毎に基板認識カメラ３７を順次各印刷位置に移動させながら当該各印刷位置を撮像する。この際、ステップＳ２におけるバットマークＭ３の認識結果に基づき、バットマークＭ３が認識されていないエリアＥ１〜Ｅ６に属する印刷位置のみ撮像を行う。これはバットマークＭ３が認識されたエリアＥ１〜Ｅ６については部品の実装が行われないため印刷検査の必要がないためである。

なお、上記のような基板認識カメラ３７による印刷位置の撮像に関しては、主制御手段７１は、マスクシート３５の各印刷用開口３５ａの座標位置データと上記エリアデータ作成手段７６により作成されるエリアデータとに基づいてカメラヘッド３８を駆動制御する。このように主にマスクシート３５のデータを用いてカメラヘッド３８の駆動を制御するのは、上述した通り、基板Ｐ上の印刷位置は、マスクシート３５の各印刷用開口３５ａの位置に対応しているため、印刷用開口３５ａの座標位置データをそのまま用いることが可能であり、また、データを共有化できる分、合理的なためである。

こうしてバットマークＭ３が認識されたエリア以外の各エリアＥ１〜Ｅ６に属する印刷位置の撮像が終了すると（ステップＳ８でＹＥＳ）、その画像データに基づき、主制御手段７１によりエリアＥ１〜Ｅ６毎に印刷状態の合否判定を行い（ステップＳ９）、全検査結果が不合格か否か、つまり撮像した全てのエリアＥ１〜Ｅ６に印刷不良があるか否かを判断し、ここでＮＯと判断した場合には、当該検査結果データを、ＬＡＮ８を通じて表面実装機３〜５に転送する（ステップＳ１０）。なお、この実施形態では、印刷不良があるエリアＥ１〜Ｅ６が本発明に係る不良エリアに相当し、上記検査結果データが本発明に係る不良エリアに関するデータに相当する。

そして、印刷ステージ１３の基板Ｐの固定状態を解除するとともにコンベア１２Ｂ，１２Ｃを駆動し、これにより基板Ｐを印刷装置２から搬出することによって一連の基板Ｐに対する印刷処理を終了する。

これに対してステップＳ９でＹＥＳと判断した場合、つまり撮像したエリアＥ１〜Ｅ６の全てに印刷不良が見つかった場合には、印刷装置２を停止させて図外の報知手段を作動させることによりオペレータに報知し、これに対してオペレータがマニュアル操作で基板Ｐを撤去することにより（ステップＳ１２）、一連の印刷処理を終了する。

なお、不合格となったエリアＥ１〜Ｅ６の一部又は全部についてオペレータの目視確認により合格とできる場合には、例えばオペレータのマニュアル操作により検査結果を修正した上で、当該基板Ｐの処理を続行するようにしてもよい。この場合には、修正後の検査結果データを表面実装機３〜５に転送するようにすればよい。

図１０は、制御装置３Ａによる第１表面実装機３の実装動作制御をフローチャートで示している。この第１表面実装機３において生産が開始されると、コンベア５２を駆動し、印刷装置２により印刷処理が施された基板Ｐを装置内に搬入するとともに上記実装作業位置に位置決めする。そして、ヘッドユニット５６を駆動し、基板認識用カメラ６７により基板Ｐ上のＦＩＤマークＭ１，Ｍ２上を撮像、認識することにより、基板Ｐの位置ずれを求めるとともにその補正データを主制御手段７１′により演算する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。なお、この際、バットマークＭ３の撮像、認識は行わない。

ＦＩＤマークＭ１，Ｍ２の認識が終了すると、ＬＡＮ８を通じて印刷装置２から転送された当該基板Ｐに関するバットマークＭ３の有無結果データおよび検査結果データを主制御手段７１′に読み込み、このデータに基づいて以下のステップＳ２３〜ステップＳ２７の処理に従って部品の実装処理を実行する。すなわち、基板Ｐの各エリアＥ１〜Ｅ６のうちバットマークＭ３が認識されていないエリアＥ１〜Ｅ６であって、かつ印刷検査に合格したエリアＥ１〜Ｅ６（有効エリアという）についてのみ部品を搭載すべく主制御手段７１′によりヘッドユニット５６等を駆動制御する。

まず、ヘッドユニット５６を部品供給部５４に移動させて各実装用ヘッド６６により部品の取り出しを行わせる（ステップＳ２３）。具体的には、ヘッドユニット５６を部品供給部５４の上方に移動させ、部品を吸着すべき所定の実装用ヘッド６６を昇降させることによりテープフィーダ５４ａから部品を吸着した状態でピックアップさせる。この際、可能な場合には、複数の実装用ヘッド６６により同時に部品吸着を行わせる。

全ての実装用ヘッド６６による部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット５６を部品認識用カメラ６８の上方に移動させて各実装用ヘッド６６による吸着部品の撮像を行い、その撮像結果に基づき各部品の吸着状態を認識する（ステップＳ２４）。

そして、ヘッドユニット５６を基板Ｐ上に移動させて最初の部品搭載位置の上方に配置した後、実装用ヘッド６６を昇降させることにより吸着部品を基板Ｐ上に実装する（ステップＳ２５）。こうして最初の部品を実装したら、次の搭載位置にヘッドユニット５６を移動させることにより各吸着部品を順次基板Ｐ上に実装する。この際、ステップＳ２４での認識結果に基づいてヘッドユニット５６の目標移動位置を補正することにより各搭載位置に対して部品を正確に実装する。

こうして各実装用ヘッド６６による吸着部品の実装が終わると、全部品の搭載が完了したか、つまり有効エリアＥ１〜Ｅ６に対して全ての部品を実装したか否かを判断する（ステップＳ２６）。ここでＮＯと判断した場合には、ステップＳ２３にリターンし、ヘッドユニット５６を部品供給部５４に移動させて部品吸着、部品認識、部品実装の各処理を繰り返し実行する。

これに対して、ステップＳ２６でＹＥＳと判断した場合には、コンベア５２を駆動して基板Ｐを装置外に搬出し（ステップＳ２７）、これにより基板Ｐに対する一連の実装処理を終了する。

以上は、制御装置３Ａによる第１表面実装機３の実装動作制御の例であるが、制御装置４Ａ，５Ａによる第２表面実装機４および第３表面実装機５の実装動作制御も同様にして行われる。

以上説明したように、この部品実装システムでは、多面取り基板Ｐを搬送しながら、まず印刷装置２において基板Ｐにペーストを印刷する印刷処理を施した後、その下流側に配置される表面実装機３〜５により部品の実装処理を施すが、上記の通り、この部品実装システムでは、基板ＰのバットマークＭ３の有無を印刷装置２において事前に画像認識しておき、その結果データを表面実装機３〜５に転送することにより、表面実装機３〜５ではバットマークＭ３の認識を行うことなく実装作業を進め得るようにしているので、表面実装機３〜５においてバットマークＭ３の認識処理を省略でき、その分、各表面実装機３〜５のタクトタイムを短縮することができる。

特に、部品供給部５４と基板Ｐとの間を何度も往復しながら多数の部品を基板Ｐ上に実装する表面実装機３〜５のタクトタイムに比べると、基板Ｐ全体に一度に印刷処理を施す印刷装置２のタクトタイムは通常短くなるため、上記のようにバットマークＭ３の画像認識処理を印刷装置２に負担させて表面実装機３〜５の作業負担を軽減することにより合理的に各表面実装機３〜５のタクトタイムを短縮することができる。そしてその結果、各装置２〜６のタクトタイムを良好にバランスさせることが可能となり、部品実装システムとしてのスループットを向上させることが可能となる。

その上、この部品実装システムでは、印刷装置２での多面取り基板Ｐの印刷検査について、エリアＥ１〜Ｅ６毎に印刷状態の合否判定を行い、全てのエリアＥ１〜Ｅ６が不合格の場合を除いて当該基板Ｐを有効なものとして取り扱うとともに当該検査結果データを表面実装機３〜５に転送し、他方、表面実装機３〜５では、前記検査結果データに基づき印刷検査に合格したエリアＥ１〜Ｅ６について部品を実装するようにしているので、多面取り基板Ｐの一部のエリアＥ１〜Ｅ６に印刷不良が発生した場合でも、それ以外のエリアＥ１〜Ｅ６を有効に生かすことができる。従って、一部のエリアに印刷不良が見つかった場合でも一律に基板全体をライン落ちさせていた従来のこの種のシステムと比較すると、歩留まりを向上させることができるという利点もある。

さらに、印刷装置２における多面取り基板Ｐの印刷検査についは、バットマークＭ３の有無結果を利用することにより、当該バットマークＭ３が認識されていないエリアＥ１〜Ｅ６に属する印刷位置のみ印刷検査を実施するようにしているので、必要最小限の印刷検査で済み無駄がない。そのため、印刷装置２のタクトタイムを効果的に短縮することができるという利点もある。

なお、以上説明した部品実装システムは、本発明に係る部品実装システム（本発明に係る部品の実装処理方法が適用される部品実装システム）の好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成、例えば各印刷装置２や表面実装機３〜５の具体的な構成等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、実施形態の印刷装置２では、その印刷動作制御において基板Ｐを印刷ステージ１３へ搬入、固定した後、直ちにバットマークＭ３の認識およびデータ転送を行うようにしているが（図９のステップＳ２，Ｓ３）、印刷処理が終了した直後にこれらの動作を実施するようにしてもよい。具体的には、図１１に示すように、図９のフローチャートのステップＳ２〜Ｓ６の処理をステップＳ２′〜Ｓ７′に置き換えた印刷動作制御を採用してもよい。つまり、基板Ｐを搬入、固定した後、ＦＩＤマークＭ１，Ｍａだけを画像認識してから印刷動作を実行し（ステップＳ１，Ｓ２′〜Ｓ５′）、印刷終了後、バットマークＭ３の認識およびデータ転送を行うようにする（ステップＳ６′Ｓ７′）。また、同図において、ステップＳ６′Ｓ７′とステップＳ７〜Ｓ１２の処理順序を入れ替えることにより、印刷検査が終了した後、基板Ｐの搬出前にバットマークＭ３の認識等を行うようにしてもよい。要は、印刷装置２の具体的な構成および印刷動作との関係で、タクトタイム的にみて有利なタイミングでバットマークＭ３の認識を行うようにすればよい。但し、上記のように印刷検査後にバットマークＭ３の認識を行う場合には、その認識結果を印刷検査において利用することができないため、すなわちバットマークＭ３の有無に基づいて印刷検査を省略することができないため、印刷検査の効率化を図る上では、印刷検査前にバットマークＭ３の認識を行うようにするのが好ましい。

また、実施形態の印刷装置２では、ＬＡＮ８を通じて表面実装機３〜５から印刷装置２に基板関連データ（バットマークＭ３の座標位置データ、部品の搭載エリアデータ等）を転送することにより、このデータに基づいてバットマークＭ３の認識や、エリアＥ１〜Ｅ６と関連づけた印刷検査を行うようにしているが、勿論、上記基板関連データを印刷装置２の各種データ記憶手段７３に予め記憶させておくようにしてもよい。

また、実施形態では、上記のようにマスクシート３５の各印刷用開口３５ａとエリアＥ１〜Ｅ６とを関連づけたエリアデータを作成し、このエリアデータに基づいて印刷検査を行うようにしているが、勿論、基板Ｐ上の印刷位置とエリアＥ１〜Ｅ６とを関連づけたデータを予め作成し、各種データ記憶手段７３に記憶しておくことにより、エリアデータ作成手段７６の機能を省略するようにしてもよい。

また、実施形態では、印刷装置２が基板Ｐの印刷状態を検査する印刷検査機能を一体に有しているが、換言すれば、印刷検査装置が印刷装置２に一体に組み込まれているが、例えば移動式のカメラを備えた専用の印刷検査装置を印刷装置２と第１表面実装機３との間に介設するようにしてもよい。この場合には、この印刷検査装置においてバットマークＭ３の画像認識を行い、バットマークＭ３の有無結果データと印刷検査の検査結果データとを併せて表面実装機３〜５に転送するようにすればよい。

本発明に係る部品実装システム（本発明に係る部品の実装処理方法が適用される部品実装システム）の一例を示す正面略図である。 部品実装システムを構成するスクリーン印刷装置を示す側面図である。 スクリーン印刷装置を示す正面図である。 部品実装システムを構成する第１表面実装機を示す平面図である。 第１表面実装機を示す正面図である。 スクリーン印刷装置および第１表面実装機の制御系を示すブロック図である。 （ａ）は多面取り基板の構成の一例を示す平面図で、（ｂ）は（ａ）に示す多面取り基板に対応するマスクシートを示す平面図である。 エリアデータ作成手段によるエリアデータの作成方法を説明するための概念図である。 スクリーン印刷装置における印刷動作制御の一例を示すフローチャート図である。 第１表面実装機における実装動作制御の一例を示すフローチャート図である。 スクリーン印刷装置における印刷動作制御の変形例を示すフローチャート図である。

符号の説明

１ ローダ
２ スクリーン印刷装置
３ 第１表面実装機
４ 第２表面実装機
５ 第３表面実装機
６ リフロー炉
７ アンローダ

Claims (7)

1. 基板に部品を実装する表面実装機を少なくとも備えた部品実装システムを用いて、互いに独立する回路が形成された複数のエリアをもつ多面取り基板に対して部品の実装処理を行う方法であって、
   前記多面取り基板の各エリアのうち実装処理が不要な不良エリアを前記表面実装機への搬入前に予め調べておき、この不良エリアに関する情報を表面実装機に転送することにより、この情報に基づき、表面実装機において不良エリア以外のエリアに対して部品の実装処理を施すことを特徴とする部品の実装処理方法。
2. 請求項１に記載の部品の実装処理方法において、
   前記部品実装システムが、基板にペーストを印刷する印刷装置を含みその印刷後の基板に部品を前記表面実装機により実装するものについては、前記印刷装置において前記不良エリアに関する情報を取得し、この情報を印刷装置から表面実装機に転送することを特徴とする部品の実装処理方法。
3. 請求項１又は２に記載の部品の実装処理方法において、
   前記エリアのうち部品の実装が不要な欠陥エリアに予めバットマークが形成される多面取り基板については、前記バットマークが形成されるエリアを予め調べ、バットマークが形成されるエリアを不良エリアとして前記情報を表面実装機に転送することを特徴とする部品の実装処理方法。
4. 請求項２に記載の部品の実装処理方法において、
   前記印刷装置による印刷処理後、その印刷状態を検査するとともに印刷不良が検出された場合には前記各エリアのうち当該印刷不良が属するエリアを特定し、この特定エリアを不良エリアとして前記情報を表面実装機に転送することを特徴とする部品の実装処理方法。
5. 互いに独立する回路が形成された複数のエリアをもつ多面取り基板を被処理基板として当該基板にペーストを印刷する印刷装置およびその印刷後の基板に部品を実装する表面実装機を少なくとも備えた部品実装システムであって、
   前記印刷装置は、前記基板に対して相対的に移動可能な基板撮像用のカメラと、このカメラにより撮像した基板の画像データに基づいて前記エリアのうち実装処理が不要な不良エリアを特定する特定手段と、この特定手段により特定された不良エリアに関する情報を前記表面実装機に送信する送信手段とを備える一方、
   前記表面実装機は、前記送信手段により送信される不良エリアに関する情報を受信する受信手段と、受信した前記情報に基づき不良エリア以外のエリアに対して部品の実装処理を施すべく部品の実装動作を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする部品実装システム。
6. 請求項５に記載の部品実装システムにおいて、
   前記多面取り基板は、前記エリアのうち部品の実装が不要な欠陥エリアに予めバットマークが形成されるものであって、前記カメラは、前記基板のバットマークの座標位置を順次撮像し、前記特定手段は、その画像データに基づきバットマークの有無を判定するとともにバットマークが形成されたエリアを不良エリアとして特定することを特徴とする部品実装システム。
7. 請求項５に記載の部品実装システムにおいて、
   前記カメラは、印刷処理後の前記基板の印刷位置を順次撮像し、前記特定手段は、その画像データに基づき印刷不良の検出を行うとともに、印刷不良を検出した場合に前記各エリアのうち当該印刷不良が属するエリアを不良エリアとして特定することを特徴とする部品実装システム。

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