(57)【要約】【課題】  半田の接合不良を低減できる電子部品実装方法及び電子部品実装システムを提供する。【解決手段】  基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を実装するための電子部品実装方法において、基板３０に形成されたランド５１ａ、５１ｂの形成位置を検出する検出工程と、検出された形成位置Ｐ２に、上方から半田５２ａ、５２ｂを印刷する半田印刷工程と、半田５２ａ、５２ｂが印刷された基板３０において、設計上のランドの位置である設計位置Ｐ１に上方からＬＥＤ５４を装着する装着工程と、ＬＥＤ５４が装着された基板３０を加熱し半田による接合を行うリフロー工程とを含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を実装するための電子部品実装方法であって、
前記基板に形成されたランドの形成位置を検出する検出工程と、
前記検出されたランドの形成位置を基準に、前記形成されたランドの上方から半田を印刷する半田印刷工程と、
前記半田が印刷された基板において、設計位置を基準に上方から電子部品を装着する装着工程と、
前記電子部品が装着された基板を加熱し、前記半田による前記電子部品と前記ランドとの接合を行うリフロー工程とを含む、電子部品実装方法。
【請求項２】
前記設計位置を基準に前記基板に形成されるランドの公差をα１、
前記形成位置を基準に前記基板に印刷される半田の公差をα２とすると、
前記半田の前記ランドに対するズレは、α２以下であり、
前記半田と前記電子部品とは所定の範囲で接触する、請求項１記載の電子部品実装方法。
【請求項３】
前記半田印刷工程の後、前記装着工程前に、前記電子部品を前記基板に固定するためのボンドを、前記設計位置に上方から塗布する塗布工程を更に含む、請求項１又は請求項２記載の電子部品実装方法。
【請求項４】
基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を搭載するための電子部品実装システムであって、
前記基板に形成されたランドの形成位置を検出する検出機と、
前記検出機の後方に配備され、前記基板に対し、上方から半田を印刷する半田印刷機と、
前記半田印刷機の後方に配備され、前記基板に対し、上方から電子部品を装着する装着機と、
各機とネットワーク接続され、各機を統合的に制御する制御装置とを備え、
前記検出機は、前記形成位置の検出結果を前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、前記検出結果に基づいて、前記半田印刷機で形成位置を決定するために用いられる形成位置情報を生成し、前記生成した形成位置情報を前記半田印刷機に送信し、
前記半田印刷機は、前記形成位置情報に基づいて、前記形成位置を決定し、前記決定した形成位置を基準に半田を印刷し、
前記装着機は、前記半田が印刷された基板において、設計位置に電子部品を装着する、電子部品実装システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記半田印刷機にて用いられる寸法管理単位で表され、ランドの前記設計位置と前記形成位置とのズレを示すズレ情報を前記形成位置情報に含めて前記半田印刷機に送信し、
前記半田印刷機は、送信された前記ズレ情報とランドの前記設計位置とに基づいて印刷位置を決定する、請求項４記載の電子部品実装システム。
【請求項６】
前記装着機の後方に配備され、前記電子部品が装着された基板を加熱し、前記半田による前記電子部品と前記ランドとの接合を行うリフロー炉を更に備える、請求項４又は請求項５記載の電子部品実装システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電子部品実装方法及び電子部品実装システムに関し、特に、基板に形成されたランドに対し、半田を介して、電子部品を実装するための電子部品実装方法及び電子部品実装システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、塗布工程、電子部品搭載工程、基板検査工程、リフロー工程及び実装状態検査工程の各工程を実行し、基板に電子部品を実装する実装技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
このような電子部品の実装技術では、基板に設けられた認識マークや基準穴及び副基準穴の位置（以下「基準位置」と称する）を基準として、ＬＥＤ等の電子部品を基板に実装する。
【０００４】
図９は、従来の実装工程を実現する電子部品実装システムの一例を示す概略図であり、図１０は、図９に示した従来の電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図であり、図１１は、図９に示した従来の電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図であり、図１２は、図９に示した従来の電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図である。
【０００５】
これらの図を参照して、より具体的に従来の電子部品の実装技術の例について説明する。
【０００６】
図９に示すように電子部品実装システム１０１は、半田印刷機１１１、ボンド塗布機１１２、ＬＥＤ（light  emitting  diode）装着機１１３及びリフロー炉１１４を備える。
【０００７】
半田印刷機１１１は、ランドが形成された基板に対し、基準位置とＣＡＤ（computer-aided  design）データ上の設計位置との位置関係に従って半田を印刷する。具体的には、図１０を参照して、半田印刷機１１１は、画像認識処理によって、基板１３０の基準穴１３１及び副基準穴１３２に基づきＸ軸（Ｘ１００）及びＹ軸（Ｙ１００）を決定する。続いて、半田印刷機１１１は、ＣＡＤデータ上の設計位置、すなわち、基準位置となる基準穴の重心位置からＸ軸方向に距離Ｘ１０１及びＹ軸方向に距離Ｙ１０１だけ離れた位置を半田の印刷の中心位置Ｐ１０１として決定する。そして、半田印刷機１１１は、決定した中心位置Ｐ１０１に基づいてランド１５１ａ、ランド１５１ｂに対応する半田１５２ａ、１５２ｂを印刷する。
【０００８】
ボンド塗布機１１２は、半田印刷機１１１によって半田が印刷された基板に対し、ＣＡＤデータ上の設計位置に従ってボンドの塗布を行う。具体的には、図１１を参照して、ボンド塗布機１１２は、塗布工程の基準ともなる中心位置Ｐ１０１に基づき、ボンド１５３ａ、１５３ｂを塗布する。
【０００９】
ＬＥＤ装着機１１３は、ボンド塗布機１１２によってボンドが塗布された基板に対し、ＣＡＤデータ上の設計位置に従ってＬＥＤの装着を行う。具体的には、図１２を参照して、ＬＥＤ装着機１１３は、装着処理の基準ともなる中心位置Ｐ１０１に基づき、ＬＥＤ１５４を装着する。
【００１０】
リフロー炉１１４は、ＬＥＤ装着機１１３によってＬＥＤが装着された基板を加熱し半田の接合を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１８−０９３０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の通り、従来の実装技術では、各工程における処理の基準となる中心位置は共通している。つまり、各工程のいずれにおいても、基板の基準穴等に基づく基準位置を基準にＣＡＤデータ上の設計位置にＬＥＤを実装しており、基板に形成された実際のランドの形成位置は考慮されていない。
【００１３】
しかしながら、基準位置と、基板に形成された実際のランドの形成位置との位置関係は、製造ばらつきのため多少の公差を持ったものとなる。言い換えると、基準位置と、ランドとの間の距離は製造ばらつきにより基板ごとにズレが発生し得る。又、このズレ量は一定ではなく、ばらつきが伴う。
【００１４】
このばらつきに起因し、以下のような接合の不具合が発生し得る。
【００１５】
図１３は、図９に示した従来の電子部品実装システムにおける実装技術の課題を示す模式図であり、（１）は、図１２に示すＲ１００部分の拡大図であり、ランドに対する半田の印刷位置を示し、（２）は、リフロー工程後の半田ボールの発生状況について示している。尚、図１３の（１）では、電子部品を二点鎖線の仮想線にて表している。
【００１６】
同図の（１）を参照して、実際のランドの形成位置ではなく、基準位置に基づいて半田を印刷すると、実際のランドの中心位置Ｐ１０２と基準位置に基づく中心位置Ｐ１０１（設計上の半田の印刷の印刷基準位置）とがずれて、印刷した半田がランドから大きくはみ出す虞がある。
【００１７】
同図の（２）も併せて参照して、このように、半田がランドから大きくはみ出した状態でＬＥＤ１５４を基板に対して装着し、リフロー炉に通すと、半田ボール１５５が発生しやすくなり、ひいては半田の接合不良につながる。
【００１８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、半田の接合不良を低減できる電子部品実装方法及び電子部品実装システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を実装するための電子部品実装方法であって、基板に形成されたランドの形成位置を検出する検出工程と、検出されたランドの形成位置を基準に、形成されたランドの上方から半田を印刷する半田印刷工程と、半田が印刷された基板において、設計位置を基準に上方から電子部品を装着する装着工程と、電子部品が装着された基板を加熱し、半田による電子部品とランドとの接合を行うリフロー工程とを含むものである。
【００２０】
このように構成すると、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、設計位置を基準に基板に形成されるランドの公差をα１、形成位置を基準に基板に印刷される半田の公差をα２とすると、半田のランドに対するズレは、α２以下であり、半田と電子部品とは所定の範囲で接触するものである。
【００２２】
このように構成すると、各工程におけるズレの範囲が、半田ボール発生を抑えることができる範囲に納まる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明の構成において、半田印刷工程の後、装着工程前に、電子部品を基板に固定するためのボンドを、設計位置に上方から塗布する塗布工程を更に含むものである。
【００２４】
このように構成すると、ボンドによる固定によりリフロー工程において半田溶融中の電子部品の位置が移動することを抑止できる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、電子部品を搭載するための電子部品実装システムであって、基板に形成されたランドの形成位置を検出する検出機と、検出機の後方に配備され、基板に対し、上方から半田を印刷する半田印刷機と、半田印刷機の後方に配備され、基板に対し、上方から電子部品を装着する装着機と、各機とネットワーク接続され、各機を統合的に制御する制御装置とを備え、検出機は、形成位置の検出結果を制御装置に送信し、制御装置は、検出結果に基づいて、半田印刷機で形成位置を決定するために用いられる形成位置情報を生成し、生成した形成位置情報を半田印刷機に送信し、半田印刷機は、形成位置情報に基づいて、形成位置を決定し、決定した形成位置を基準に半田を印刷し、装着機は、半田が印刷された基板において、設計位置に電子部品を装着するものである。
【００２６】
このように構成すると、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品を設計に従った位置に装着できる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の構成において、制御装置は、半田印刷機にて用いられる寸法管理単位で表され、ランドの設計位置と形成位置とのズレを示すズレ情報を形成位置情報に含めて半田印刷機に送信し、半田印刷機は、送信されたズレ情報とランドの設計位置とに基づいて印刷位置を決定するものである。
【００２８】
このように構成すると、半田印刷機側では、寸法管理単位を変換しなくてもランドの設計位置に対するズレ補正により印刷位置を決定できる。
【００２９】
請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５記載の発明の構成において、装着機の後方に配備され、電子部品が装着された基板を加熱し、半田による電子部品とランドとの接合を行うリフロー炉を更に備えるものである。
【００３０】
このように構成すると、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品が設計位置を基準に装着されている基板に対しリフロー工程を実行することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、請求項１記載の発明は、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えることができるため、ランドに対する半田のズレに起因する半田ボール発生を抑えることができ、基板不良の歩留りが向上する。
【００３２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、各工程におけるズレの範囲が、半田ボール発生を抑えることができる範囲に納まるため、不具合を低減でき歩留りが向上する。
【００３３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、ボンドによる固定によりリフロー工程において半田溶融中の電子部品の位置が移動することを抑止できるため、精度よく電子部品を実装することができる。
【００３４】
請求項４記載の発明は、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品を設計に従った位置に装着できるため、ランドに対する半田のズレに起因する半田ボール発生を抑えることができ、基板不良の歩留りが向上する。
【００３５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の効果に加えて、半田印刷機側では、寸法管理単位を変換しなくてもランドの設計位置に対するズレ補正により印刷位置を決定できるため、半田印刷機で印刷位置を決定する処理が簡素化できる。
【００３６】
請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５記載の発明の効果に加えて、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品が設計位置を基準に装着されている基板に対しリフロー工程を実行することができるため、歩留りよくリフロー工程を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の第１の実施の形態による電子部品実装システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１で示した電子部品実装システムにおける検出工程を示す模式図である。
【図３】図１で示した電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図である。
【図４】図１に示した電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図である。
【図５】図１に示した電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図である。
【図６】図５に示したＲ１部分の拡大図である。
【図７】各工程におけるランド、半田及びＬＥＤの積層関係を示す模式図であり、（１）は、ランド形成時、（２）は、半田印刷工程時、（３）は、装着工程時の積層関係をそれぞれ示している。
【図８】図６で示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩラインの端面の状態を示す模式図であり、（１）は、ＬＥＤ装着工程の際の積層関係を示し、（２）は、リフロー工程後の接合状態を示す。
【図９】従来の実装工程を実現する電子部品実装システムの一例を示す概略図である。
【図１０】図９に示した従来の電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図である。
【図１１】図９に示した従来の電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図である。
【図１２】図９に示した従来の電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図である。
【図１３】図９に示した従来の電子部品実装システムにおける実装技術の課題を示す模式図であり、（１）は、図１２に示すＲ１００部分の拡大図であり、ランドに対する半田の印刷位置を示し、（２）は、リフロー工程後の半田ボールの発生状況について示している。
【図１４】この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおける検出工程を示す模式図であって、図２に対応するものである。
【図１５】この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図であって、図３に対応するものである。
【図１６】この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図であって、図４に対応するものである。
【図１７】この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図であって、図５に対応するものである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、この発明の第１の実施の形態による電子部品実装システムの概略構成を示すブロック図である。
【００３９】
同図を参照して、電子部品実装システム１は、基板に形成されたランドの上方に、半田を介して、ＬＥＤ（電子部品）を搭載するためのものであり、制御装置３、検出機５、半田印刷機１１、ボンド塗布機１２、ＬＥＤ装着機１３及びリフロー炉１４を備える。
【００４０】
制御装置３は、電子部品実装システム１を構成する各機とネットワーク接続され、各機を統合的に制御する。
【００４１】
検出機５は、基板に形成されたランドの形成位置を検出する。
【００４２】
半田印刷機１１は、検出機の後方に配備され、ランドが形成された基板に対し、上方から半田を印刷する。
【００４３】
ボンド塗布機１２は、半田印刷機１１の後方に配備され、半田印刷機１１によって半田が印刷された基板に対し、ＬＥＤを基板に固定するためのボンドの塗布を行う。
【００４４】
ＬＥＤ装着機１３は、ボンド塗布機１２の後方に配備され、ボンド塗布機１２によってボンドが塗布された基板に対し、上方からＬＥＤを装着する。
【００４５】
リフロー炉１４は、ＬＥＤ装着機１３によってＬＥＤが装着された基板を加熱し半田接合を行う。
【００４６】
電子部品実装システム１が備える検出機５、半田印刷機１１、ボンド塗布機１２、ＬＥＤ装着機１３及びリフロー炉１４によって、それぞれ、検出工程、半田印刷工程、塗布工程、装着工程及びリフロー工程が実現される。尚、以下では、電子部品実装が開始される前に制御装置３、検出機５、半田印刷機１１、ボンド塗布機１２及びＬＥＤ装着機１３の間で、予め設計上の位置を表すＣＡＤデータが共有されているものとする。
【００４７】
次に、電子部品実装システムにおいて実現される電子部品実装方法の各工程について説明する。
【００４８】
図２は、図１で示した電子部品実装システムにおける検出工程を示す模式図であり、図３は、図１で示した電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図であり、図４は、図１に示した電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図であり、図５は、図１に示した電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図であり、図６は、図５に示したＲ１部分の拡大図である。尚、図６では、電子部品を二点鎖線の仮想線にて表している。
【００４９】
まず、図２を参照して、検出工程について説明する。検出工程では、検出機５において、図２に示すようなランド５１ａ、５１ｂが形成された基板３０が準備される。検出機５は、ランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２に基づいて形成位置情報を生成する。
【００５０】
具体的には、検出機５は、以下のような手法により、形成位置情報を生成する。すなわち、まず、検出機５は、準備された基板３０をカメラ等により撮像し、撮像により得られた画像について画像認識処理を行うことによって形成位置Ｐ２を検出する。この画像認識処理には特に限定なく既存の技術を用いることができる。例えば、検出機５は、基板３０の基準穴３１及び副基準穴３２に基づきＸ軸（Ｘ１）及びＹ軸（Ｙ１）を決定すると共に、基準穴３１の中心を基準位置Ｐと決定する。又、検出機５は、基板３０に形成されたランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２を検出する。ここでは、ランドの形成位置Ｐ２は、ランド５１ａ、５１ｂを形成する中心となる位置を表している。更に、検出機５は、基準位置Ｐからランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２及びＹ軸方向の距離Ｙ１２を計算する。そして、検出機５は、このようにして得られた形成位置Ｐ２を検出結果として制御装置３に送信する。基板３０は、検出機５から半田印刷機１１に移送される。
【００５１】
引き続き図２を参照して、制御装置３は、検出機５から検出結果として送信された形成位置に基づいて、半田印刷機１１で形成位置Ｐ２を決定するために用いられる形成位置情報を生成する。
【００５２】
具体的には、制御装置３は、検出結果の形成位置に基づいてＣＡＤデータ上の設計位置と形成位置のズレを計算する。すなわち、制御装置３は、ＣＡＤデータに基づき基準位置ＰからＸ軸方向に距離Ｘ１１及びＹ軸方向に距離Ｙ１１だけ離れた位置を設計上のランドの位置である設計位置Ｐ１として決定する。
【００５３】
そして、制御装置３は、検出結果の形成位置から、設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２のズレを計算する。すなわち、制御装置３は、設計位置Ｐ１のＸ軸方向の距離Ｘ１１と、形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２との差を計算すると共に、設計位置Ｐ１のＹ軸方向の距離Ｙ１１と、形成位置Ｐ２のＹ軸方向の距離Ｙ１２との差を計算し、設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２とのＸ軸方向のズレｄＸ１１及びＹ軸方向のズレｄＹ１１をズレ情報として得る。
【００５４】
制御装置３は、こうして得られたズレ情報を半田印刷機で用いられる寸法管理単位に変換し形成位置情報に格納し、半田印刷機に送信する。予め寸法管理単位を調整しておくことで、半田印刷機側では、寸法管理単位を変換しなくてもランドの設計位置に対するズレ補正により印刷位置を決定できるため、半田印刷機で印刷位置を決定する処理が簡素化できる。
【００５５】
次に、図３を参照して、半田印刷工程について説明する。半田印刷工程では、検出されたランドの形成位置を基準に、形成されたランドの上方から半田を印刷する。具体的には、半田印刷工程では、半田印刷機１１が、制御装置３から送信された形成位置情報に基づいて、ランドの形成位置を決定し、決定した形成位置を基準に半田を印刷する。
【００５６】
具体的には、半田印刷機１１は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の基準位置Ｐを認識し、基準位置Ｐ及びＣＡＤデータに基づいて設計位置Ｐ１を認識し、制御装置３から送信された変換後の形成位置情報に基づいて設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２とのＸ軸方向のズレｄＸ１１及びＹ軸方向のズレｄＹ１１を認識する。半田印刷機１１は、これらの位置情報に基づきランドの形成位置Ｐ２を決定する。すなわち、半田印刷機１１は、形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２を、設計位置Ｐ１のＸ軸方向の距離Ｘ１１にＸ軸方向のズレｄＸ１１を加えて算出する。又、形成位置Ｐ２のＹ軸方向の距離Ｙ１２を、設計位置Ｐ１のＹ軸方向の距離Ｙ１１にＸ軸方向のズレｄＹ１１を加えて算出する。半田印刷機１１は、このように決定した形成位置Ｐ２を基準にランド５１ａ、ランド５１ｂに対応する半田５２ａ、５２ｂを印刷する。半田５２ａ、５２ｂが印刷された基板３０は、半田印刷機１１からボンド塗布機１２に移送される。
【００５７】
次に、図４を参照して、塗布工程について説明する。ボンド塗布機１２は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の基準位置Ｐを認識し、基板３０に対しＣＡＤデータ上の設計位置Ｐ１に従ってボンド５３ａ、５３ｂの塗布を行う。ボンド５３ａ、５３ｂの塗布が行われた基板３０は、ボンド塗布機１２からＬＥＤ装着機１３に移送される。
【００５８】
次に、図５及び図６を参照して、ＬＥＤ装着工程について説明する。ＬＥＤ装着機１３は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の基準位置Ｐを認識し、基板３０に対しＣＡＤデータ上の設計位置Ｐ１を基準にＬＥＤ５４の装着を行う。ＬＥＤ５４が装着された基板３０は、ＬＥＤ装着機１３からリフロー炉１４に移送される。
【００５９】
最後に、リフロー工程では、ＬＥＤ５４が装着された基板３０が、リフロー炉１４にて加熱され半田によるＬＥＤとランドとの接合が行われる。
【００６０】
次に、以上のように構成することによる効果について説明する。
【００６１】
図７は、各工程におけるランド、半田及びＬＥＤの積層関係を示す模式図であり、（１）は、ランド形成時、（２）は、半田印刷工程時、（３）は、装着工程時の積層関係をそれぞれ示している。
【００６２】
同図の（１）を参照して、ランド５１は、基板３０において、設計位置Ｐ１に対して公差±α１の範囲で形成される。一例として、ランドの幅は、１ｍｍ〜２ｍｍであり、０．５ｍｍ〜１ｍｍであることがより好ましい。又、一例として、α１は、１００μｍである。
【００６３】
同図の（２）を参照して、半田５２は、ランド５１の形成位置Ｐ２に対して公差±α２の範囲で印刷される。半田５２が設計位置Ｐ１を基準に印刷される場合、ランド５１に対し最大でα１＋α２の誤差が生じ得る。しかしながら、半田５２がランド５１の形成位置Ｐ２を基準に印刷される場合、ランド５１の公差の影響は受けないため、半田５２のランド５１に対するズレはα２に抑えられる。一例として、α２は、±２０μｍである。又、半田ボールが発生し始めるズレの大きさは、半田粒子の直径以上の大きさであり、一例としては、約３２μｍである。
【００６４】
同図の（３）を参照して、ＬＥＤ５４が半田５２に対して最大限ずれたとしても、所定の範囲βで半田５２とＬＥＤ電極５４ａとは接触する。ＬＥＤ５４は、設計位置Ｐ１を基準に装着されるため、半田５２の公差の影響は受けない。電子部品の実装を受託する場合、電子部品の装着位置は、基準位置からの距離で仕様が指定されることが多いため、基準位置に基づく設計位置を基準にＬＥＤを装着することで受託先の仕様を満たすことができる。一例として、βは、±５０μｍであり、ＬＥＤ装着の公差は、±３０μｍである。又、一例として、電極の幅は、０．５〜１ｍｍである。
【００６５】
次に、リフロー工程前後の積層関係について説明する。
【００６６】
図８は、図６で示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩラインの端面の状態を示す模式図であり、（１）は、ＬＥＤ装着工程の際の積層関係を示し、（２）は、リフロー工程後の接合状態を示す。
【００６７】
同図を参照して、（１）に示すように、ＬＥＤ装着工程で、半田５２の上方にＬＥＤ５４が装着されるとき、ＬＥＤ電極５４ａが半田５２の上面に接触する。そして、ＬＥＤ５４が装着される際の負荷により、半田５２の上面でＬＥＤ電極５４ａと接触している部分が押しつぶされて変形する。更に、リフロー工程を実行すると、半田５２が溶融し、（２）に示すように半田の濡れ性によって、半田５２がランド５１の上面及びＬＥＤ電極５４ａの下面の間に広がる。ここで、ランド５１と半田５２とＬＥＤ５４（ＬＥＤ電極５４ａ）との位置関係が所定の範囲であれば、半田５２がランド５１の上面及びＬＥＤ電極５４ａの下面の間全体に広がった状態となる。
【００６８】
この状態で、冷却を経ると、ランド５１の上面及びＬＥＤ電極５４ａの下面の全体で良好な接合状態となり、半田５２の両側面はランド５１の上面及びＬＥＤ電極５４ａの下面にかけて少し窪んだ滑らかな端面に仕上がる。
【００６９】
以上説明したように、形成位置を基準に半田を印刷し、設計位置を基準に電子部品としてのＬＥＤを装着する構成である。このように構成すると、ランドの形成位置に対する半田の印刷位置のブレ幅を抑えると共に、電子部品は、設計に従った位置に装着できる。すなわち、各工程におけるズレの範囲が、半田ボール発生を抑えることができるレベルのものに抑えられる。これにより、リフロー工程において、ランドに対する半田のズレに起因する半田ボール発生を抑えることができる。特に、半田が基板のレジスト上に乗るような半田ボールが発生しやすいような状況を避けることができる。又、各工程におけるズレの範囲は、所望の位置に電子部品を装着できるレベルのものに抑えられる。これにより、基板不良の歩留りが向上する。
【００７０】
又、上述の通り、上記構成では基板に対してボンドを設計位置に上方から塗布する塗布工程が含まれる。ボンドで電子部品を基板に固定しないと、リフロー炉で半田を溶融した際に、電子部品はランド位置の中心に引っ張られるおそれがある。ボンドによる固定により、もしランド位置が設計位置からずれている場合でも、リフロー工程での半田の溶融の際、上述のような引っ張りに対抗し電子部品を設計位置に従った位置に維持できる。このように、リフロー工程において半田溶融中の電子部品の位置が移動することを抑止できるので、精度よく電子部品を実装することができる。
【００７１】
尚、上記実施の形態では、電子部品実装システムにおいてＬＥＤを実装する例について説明したが、これに限られずランドと半田接合するような電子部品一般を実装することが可能である。
【００７２】
又、制御装置が半田印刷機にズレ情報を形成位置情報に含めて送信していたが、これに限られない。検出機が制御装置としての機能を担って、検出器から半田印刷機に変換後のズレ情報を含む形成位置情報を送信してもよい。更に、制御装置は、半田印刷機だけでなく、ボンド塗布機及びＬＥＤ装着機に変換後の形成位置情報を送信してもよく、その場合、ボンド塗布機及びＬＥＤ装着機がランドの形成位置を基準に塗布工程及び装着工程を行ってもよい。
【００７３】
更に、上記実施の形態では特に説明しなかったが、制御装置における寸法管理単位の変換は、対象機における寸法の制御単位に合わせて変換を行えばよい。例えば、ミリメートル及び画素数の相互変換などである。
【００７４】
更に、制御装置は、各機におけるキャリブレーションを行ってもよい。このキャリブレーションは任意の時点で行うものであってもよいし、定期的に行うものであってもよい。これにより各機における構造物の物理的な経年変化による寸法のズレを解消することができる。
【００７５】
更に、制御装置が半田印刷機に送信する変換後の形成位置情報には、ＣＡＤデータ上の設計位置と形成位置のズレ情報が含まれていたがこれに限られない。制御装置は、形成位置をそのまま変換して送信してもよく、その場合、半田印刷機は、設計位置及びズレの情報を用いずに直接形成位置を決定してもよい。
【００７６】
更に、基準穴及び副基準穴に基づいて基準位置を決定していたが、これに限られない。基板に設けられた認識マークに基づいて基準位置を決定してもよい。
【００７７】
更に、ランドの形成位置は、２つのランドを形成する中心となる位置としたが、ランドを形成する位置を表すものであれば、これに限られない。ランドごとに形成位置を検出しても構わない。
【００７８】
更に、制御装置は、リフロー炉も制御対象及び形成位置情報の送信対象としてもよい。又、電子部品実装システムからリフロー炉を省略し、リフロー工程は別の場所で行ってもよい。
【００７９】
更に、制御装置は、ＣＡＤデータを各機に送信するようにしてもよい。
【００８０】
図１４は、この発明の第２の実施の形態による電子部品実装システムにおける検出工程を示す模式図であって、図２に対応するものであり、図１５は、当該電子部品実装システムにおける半田印刷工程を示す模式図であって、図３に対応するものであり、図１６は、当該電子部品実装システムにおけるボンド塗布工程を示す模式図であって、図４に対応するものであり、図１７は、当該電子部品実装システムにおけるＬＥＤ装着工程を示す模式図であって、図５に対応するものである。
【００８１】
半田印刷機、ボンド塗布機、ＬＥＤ装着機では、認識マークの検出を行う構成のものもある。
【００８２】
そこで、第１の実施の形態では、基準穴及び副基準穴に基づいて基準位置を決定していたが、基板に設けられた認識マークに基づいて更に基準位置を決定する手法について、以下、説明する。
【００８３】
尚、説明に当たっては、基本的には第１の実施の形態によるものと同一であるため、その相違点を中心に説明する。
【００８４】
まず、図１４を参照して、検出工程について説明する。検出工程では、検出機５において、図１４に示すようなランド５１ａ、５１ｂが形成された基板３０が準備される。検出機５は、第１の認識マークＰｍの位置及びランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２に基づいて形成位置情報を生成する。
【００８５】
具体的には、検出機５は、以下のような手法により、形成位置情報を生成する。すなわち、まず、検出機５は、準備された基板３０をカメラ等により撮像し、撮像により得られた画像について画像認識処理を行うことによって形成位置Ｐ２を検出する。具体的には、検出機５は、基板３０の基準穴３１及び副基準穴３２に基づきＸ軸（Ｘ１）及びＹ軸（Ｙ１）を決定すると共に、基準穴３１の中心を基準位置Ｐと決定する。又、検出機５は、画像認識処理を行って、基板３０の第１の認識マークＰｍの基準位置Ｐからの位置を検出する。すなわち、検出機５は、第１の認識マークＰｍのＸ軸（Ｘ１）及びＹ軸（Ｙ１）に対する位置（−Ｘｍ、−Ｙｍ）（Ｘｍ、Ｙｍ＞０）を決定する。検出機５は、基準位置Ｐからランド５１ａ、５１ｂの形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２及びＹ軸方向の距離Ｙ１２を計算する。そして、検出機５は、このようにして得られた第１の認識マークＰｍの位置と形成位置Ｐ２を検出結果として制御装置３に送信する。基板３０は、検出機５から半田印刷機１１に移送される。尚、検出機５は、基板３０の第１の認識マークＰｍの対角線上の位置にある第２の認識マークＰｎの位置を検出し、それに基づいて形成位置情報を生成してもよい。
【００８６】
引き続き図１４を参照して、制御装置３は、検出機５から検出結果として送信された形成位置に基づいて、半田印刷機１１で形成位置Ｐ２を決定するために用いられる形成位置情報を生成する。
【００８７】
具体的には、制御装置３は、検出結果の形成位置に基づいてＣＡＤデータ上の設計位置と形成位置のズレを計算する。すなわち、制御装置３は、ＣＡＤデータに基づき、認識マークＰｍの位置から、基準穴３１の基準位置Ｐを決定し、この基準位置ＰからＸ軸方向に距離Ｘ１１及びＹ軸方向に距離Ｙ１１だけ離れた位置を設計上のランドの位置である設計位置Ｐ１として決定する。
【００８８】
そして、制御装置３は、検出結果の形成位置から、設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２のズレを計算する。すなわち、制御装置３は、設計位置Ｐ１のＸ軸方向の距離Ｘ１１と、形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２との差を計算すると共に、設計位置Ｐ１のＹ軸方向の距離Ｙ１１と、形成位置Ｐ２のＹ軸方向の距離Ｙ１２との差を計算し、設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２とのＸ軸方向のズレｄＸ１１及びＹ軸方向のズレｄＹ１１をズレ情報として得る。
【００８９】
制御装置３は、こうして得られたズレ情報を半田印刷機で用いられる寸法管理単位に変換し形成位置情報に格納し、半田印刷機に送信する。予め寸法管理単位を調整しておくことで、半田印刷機側では、寸法管理単位を変換しなくてもランドの設計位置に対するズレ補正により印刷位置を決定できるため、半田印刷機で印刷位置を決定する処理が簡素化できる。
【００９０】
次に、図１５を参照して、半田印刷工程について説明する。半田印刷工程では、検出されたランドの形成位置を基準に、形成されたランドの上方から半田を印刷する。具体的には、半田印刷工程では、半田印刷機１１が、制御装置３から送信された形成位置情報に基づいて、ランドの形成位置を決定し、決定した形成位置を基準に半田を印刷する。
【００９１】
具体的には、半田印刷機１１は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の認識マークＰｍの位置を認識し、これに基づいて基準穴３１の基準位置Ｐを認識する。すなわち、基準位置Ｐは、第１の認識マークＰｍの位置からＸ軸方向にＸｍ、Ｙ軸方向にＹｍだけずれた位置と決定できる。
基準位置Ｐ及びＣＡＤデータに基づいて設計位置Ｐ１を認識し、制御装置３から送信された変換後の形成位置情報に基づいて設計位置Ｐ１と形成位置Ｐ２とのＸ軸方向のズレｄＸ１１及びＹ軸方向のズレｄＹ１１を認識する。半田印刷機１１は、これらの位置情報に基づきランドの形成位置Ｐ２を決定する。すなわち、半田印刷機１１は、形成位置Ｐ２のＸ軸方向の距離Ｘ１２を、設計位置Ｐ１のＸ軸方向の距離Ｘ１１にＸ軸方向のズレｄＸ１１を加えて算出する。又、形成位置Ｐ２のＹ軸方向の距離Ｙ１２を、設計位置Ｐ１のＹ軸方向の距離Ｙ１１にＸ軸方向のズレｄＹ１１を加えて算出する。半田印刷機１１は、このように決定した形成位置Ｐ２を基準にランド５１ａ、ランド５１ｂに対応する半田５２ａ、５２ｂを印刷する。半田５２ａ、５２ｂが印刷された基板３０は、半田印刷機１１からボンド塗布機１２に移送される。
【００９２】
次に、図１６を参照して、塗布工程について説明する。ボンド塗布機１２は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の認識マークＰｍの位置を認識し、これに基づき基準穴３１の基準位置Ｐを認識し、基板３０に対しＣＡＤデータ上の設計位置Ｐ１に従ってボンド５３ａ、５３ｂの塗布を行う。ボンド５３ａ、５３ｂの塗布が行われた基板３０は、ボンド塗布機１２からＬＥＤ装着機１３に移送される。
【００９３】
次に、図１７を参照して、ＬＥＤ装着工程について説明する。ＬＥＤ装着機１３は、上述したような画像認識処理によって、基板３０の認識マークＰｍの位置を認識し、これに基づいて基準位置Ｐを認識し、基板３０に対しＣＡＤデータ上の設計位置Ｐ１を基準にＬＥＤ５４の装着を行う。ＬＥＤ５４が装着された基板３０は、ＬＥＤ装着機１３からリフロー炉１４に移送される。
【００９４】
最後に、リフロー工程では、ＬＥＤ５４が装着された基板３０が、リフロー炉１４にて加熱され半田によるＬＥＤとランドとの接合が行われる。
【００９５】
上記第２の実施の形態による電子部品実装システムによる技術的意義は以下の通りである。まず、技術的な背景として、従前においては、実装位置に関する高精度実装の要求はなかったが、近年、部品の極小化、高密度化が進み、実装精度に対する要求が厳しくなっているという流れがある。この高精度実装の要求に応じるため、上述の電子部品実装システムでは、検出機５において検出工程を実行している。すなわち、検出工程により、基板に設けられた基準穴等だけでなく認識マークに基づいて基準位置を決定している。これにより、実装位置の更なる精度向上を図っている。
【００９６】
尚、上記の第２の実施の形態では、ＣＡＤデータ上の設計位置は、基準穴からの相対位置により表されていたが、これに限られず、認識マークの位置からの相対位置により表されていてもよい。
【００９７】
又、各工程において、基板の認識マークの位置を認識し、これに基づいて基準穴の基準位置を認識することについて説明したが、基板の基準穴の基準位置を認識し、認識マークの位置を認識する順序であってもよい。
【００９８】
更に、半田印刷機、ボンド塗布機、ＬＥＤ装着機では、基準穴は検出せず認識マークの検出だけを行う構成であってもよい。このような構成の場合、ＣＡＤデータ上の設計位置が認識マークの位置からの相対位置により表されており、検出した認識マークに基づいて、設計位置や実装位置が決定されればよい。
【符号の説明】
【００９９】
１…電子部品実装システム
３…制御装置
５…検査機
１１…半田印刷機
１２…ボンド塗布機
１３…ＬＥＤ装着機
１４…リフロー炉
５１…ランド
５２…半田
５３…ボンド
５４…ＬＥＤ
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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