(57)【要約】【課題】プリント基板上の必要箇所に高い精度ではんだを塗布する。【解決手段】演算処理部１５は、撮像カメラ１２，１３により撮像された画像から認識マーク３１，３２のプリント基板３０上における位置を算出し、算出された認識マーク３１，３２の位置と、認識マーク３１，３２の設計上の位置を示す認識マーク位置情報とに基づいて、プリント基板３０の設計寸法に対する伸縮率を算出し、この伸縮率に基づいて、プリント基板３０上における設計上のはんだ吐出対象位置を示す吐出位置情報を補正して、補正されたはんだ吐出対象位置を示す補正吐出位置情報を制御部２０に出力する。制御部２０は、演算処理部１５から供給される補正吐出位置情報に基づいて、ディスペンサ１４を移動させ、補正されたはんだ吐出対象位置に所定量のはんだを吐出するようにディスペンサ駆動部１９およびディスペンサ１４を制御する。【選択図】図１
2009164450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にはんだを吐出して描画するはんだ描画装置であって、
第１の方向およびこの第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ離間して複数の認識マークが配置された前記基板を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像から前記複数の認識マークの前記基板上における位置を算出する算出手段と、
前記複数の認識マークの前記基板上における設計上の位置を示す認識マーク位置情報と、前記基板上における設計上のはんだ吐出対象位置を示す吐出位置情報とを記憶する記憶手段と、
前記算出手段により算出された認識マーク位置と前記記憶手段に記憶された前記認識マーク位置情報とに基づいて、前記基板の設計寸法に対する前記第１および第２の方向の伸縮率を算出し、この伸縮率に基づいて前記吐出位置情報を補正して、補正されたはんだ吐出対象位置を示す補正吐出位置情報を生成する補正手段と、
はんだを前記基板上に吐出する吐出手段と、
前記吐出手段を移動させる駆動手段と、
前記補正吐出位置情報に基づいて、前記駆動手段により前記吐出手段を移動させ、前記吐出手段に前記補正されたはんだ吐出対象位置にはんだを吐出させる制御手段と
を備えることを特徴とするはんだ描画装置。
【請求項２】
基板上にはんだを吐出して描画する工程を有する配線基板の製造方法であって、
第１の方向およびこの第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ離間して複数の認識マークが配置された前記基板を撮像する工程と、
撮像された画像から前記複数の認識マークの前記基板上における位置を算出する工程と、
算出された前記複数の認識マークの前記基板上における位置と、前記複数の認識マークの前記基板上における設計上の位置を示す認識マーク位置情報とに基づいて、前記基板の設計寸法に対する前記第１および第２の方向の伸縮率を算出する工程と、
算出された前記伸縮率に基づいて、前記基板上における設計上のはんだ吐出対象位置を示す吐出位置情報を補正して、補正されたはんだ吐出対象位置を示す補正吐出位置情報を生成する工程と、
前記補正吐出位置情報に基づいて、前記補正されたはんだ吐出対象位置にはんだを吐出する工程と
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に使用されるプリント基板上にはんだを吐出して描画するはんだ描画装置および配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板上に表面実装部品を実装するために、プリント基板上に必要なはんだペーストを印刷塗布して部品を搭載し、プリント基板を加熱処理してはんだを溶融、再固化することが一般的に行われている。
【０００３】
プリント基板上の必要箇所に所望のはんだを印刷塗布する技術として、スクリーン印刷方式が知られている。このスクリーン印刷方式では、図４に示すように、プリント基板１上のはんだ印刷箇所２に対応する開口部４を設けた印刷マスク３を介してはんだペーストをプリント基板１上に印刷塗布することで所望のはんだ塗布を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３５１７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなスクリーン印刷方式では、図５に示すように、プリント基板１と印刷マスク３との間に仕上がり公差や伸縮等による寸法差がある場合には、はんだ印刷位置の不整合が生じるが、この不整合を解消することができなかった。
【０００５】
例えば、実際のプリント基板の仕上がり寸法にはある程度の誤差が必ず生じる。ＪＩＳ規格を見ても、基板寸法１００ｍｍ以下の基板で±０．１ｍｍの公差が許容されている。スクリーン印刷方式では、図５に示すように、プリント基板１のある一点に対して印刷マスク３を精度よく合わせることは可能だが、その点から離れた箇所では、プリント基板１と印刷マスク３との仕上がり寸法差に見合った位置ズレが生じることになる。
【０００６】
近年では、部品の小型化が進み、部品の一辺の寸法が０．３ｍｍ程度の部品や、リード幅が０．２５ｍｍ程度という他ピン部品も一般化し始めており、プリント基板１と印刷マスク３との位置ズレに起因する実装不良が発生することがある。
【０００７】
はんだ印刷方式には、ディスペンス方式のような印刷マスクを用いない方式もある。この場合、プリント基板の状態や、印刷するはんだペーストの粘度等の状態によって印刷条件を補正するが、補正の対象はスクリーン印刷方式と同様のプリント基板上の基準点と印刷データ基準点との相対位置、およびはんだ印刷量適正化のための吐出回数制御とそれに応じた吐出位置調整であり、個々のプリント基板ごとの仕上がり寸法を考慮した印刷位置補正は行っていなかった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、プリント基板上の必要箇所に高い精度ではんだを塗布することができるはんだ描画装置および配線基板の製造方法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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のはんだ描画装置は、基板上にはんだを吐出して描画するはんだ描画装置であって、第１の方向およびこの第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ離間して複数の認識マークが配置された前記基板を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像から前記複数の認識マークの前記基板上における位置を算出する算出手段と、前記複数の認識マークの前記基板上における設計上の位置を示す認識マーク位置情報と、前記基板上における設計上のはんだ吐出対象位置を示す吐出位置情報とを記憶する記憶手段と、前記算出手段により算出された認識マーク位置と前記記憶手段に記憶された前記認識マーク位置情報とに基づいて、前記基板の設計寸法に対する前記第１および第２の方向の伸縮率を算出し、この伸縮率に基づいて前記吐出位置情報を補正して、補正されたはんだ吐出対象位置を示す補正吐出位置情報を生成する補正手段と、はんだを前記基板上に吐出する吐出手段と、前記吐出手段を移動させる駆動手段と、前記補正吐出位置情報に基づいて、前記駆動手段により前記吐出手段を移動させ、前記吐出手段に前記補正されたはんだ吐出対象位置にはんだを吐出させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の配線基板の製造方法は、基板上にはんだを吐出して描画する工程を有する配線基板の製造方法であって、第１の方向およびこの第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ離間して複数の認識マークが配置された前記基板を撮像する工程と、撮像された画像から前記複数の認識マークの前記基板上における位置を算出する工程と、算出された前記複数の認識マークの前記基板上における位置と、前記複数の認識マークの前記基板上における設計上の位置を示す認識マーク位置情報とに基づいて、前記基板の設計寸法に対する前記第１および第２の方向の伸縮率を算出する工程と、算出された前記伸縮率に基づいて、前記基板上における設計上のはんだ吐出対象位置を示す吐出位置情報を補正して、補正されたはんだ吐出対象位置を示す補正吐出位置情報を生成する工程と、前記補正吐出位置情報に基づいて、前記補正されたはんだ吐出対象位置にはんだを吐出する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プリント基板上の必要箇所に高い精度ではんだを塗布することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態に係るはんだ描画装置の概略構成図である。図１に示すように本実施の形態に係るはんだ描画装置１０は、ガイドレール１１と、撮像カメラ１２，１３と、ディスペンサ１４と、演算処理部１５と、記憶部１６と、撮像カメラ駆動部１７，１８と、ディスペンサ駆動部１９と、制御部２０とを備える。
【００１４】
ガイドレール１１は、ストッパ２１を有し、図示しない搬送機構によって搬送されるプリント基板３０をストッパ２１により位置決めして保持する。
【００１５】
１対の撮像カメラ１２，１３は、ガイドレール１１上に保持されるプリント基板３０の上方に設けられ、ガイドレール１１の延伸方向であるＸ方向、プリント基板３０と平行かつＸ方向に直行するＹ方向、およびＸ方向、Ｙ方向の双方と直行するＺ方向に移動可能に構成されている。撮像カメラ１２，１３は、ガイドレール１１に位置決めした状態で保持されたプリント基板３０を撮像する。
【００１６】
ディスペンサ１４は、ガイドレール１１に保持されるプリント基板３０の上方に、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能に設けられ、その先端にノズル２２を有し、このノズル２２を介してプリント基板３０に向けてはんだペーストを吐出する。
【００１７】
演算処理部１５は、撮像カメラ１２，１３から供給される画像から、プリント基板３０上に配置された認識マーク３１，３２のプリント基板３０上における位置を算出する。
【００１８】
また、演算処理部１５は、算出した認識マーク３１，３２の位置と、認識マーク３１，３２の設計上の位置を示す認識マーク位置情報とに基づいて、プリント基板３０の設計寸法に対するＸ方向およびＹ方向の伸縮率を算出し、この伸縮率に基づいて、プリント基板３０上における設計上のはんだ吐出対象位置を示す吐出位置情報を補正して、補正されたはんだ吐出対象位置を示す補正吐出位置情報を生成する。
【００１９】
記憶部１６は、認識マーク３１，３２のプリント基板３０上における設計上の位置を示す認識マーク位置情報と、プリント基板３０上における設計上のはんだ吐出対象位置を示す吐出位置情報と含む基板設計情報を予め記憶する。
【００２０】
撮像カメラ駆動部１７，１８は、制御部２０の制御により、それぞれ撮像カメラ１２，１３を移動させる。
【００２１】
ディスペンサ駆動部１９は、制御部２０の制御により、ディスペンサ１４を移動させる。
【００２２】
制御部２０は、撮像カメラ駆動部１７，１８の駆動を制御する。また、制御部２０は、演算処理部１５から供給される補正吐出位置情報に基づいて、ディスペンサ１４を移動させ、補正されたはんだ吐出対象位置に所定量のはんだを吐出するようにディスペンサ駆動部１９およびディスペンサ１４を制御する。
【００２３】
次に、はんだ描画装置１０の動作について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
プリント基板３０が図示しない搬送機構によって搬送され、ガイドレール１１上でストッパ２１により位置決めされて保持されると、ステップＳ１０において、撮像カメラ１２，１３は、プリント基板３０を撮像し、得られた画像を演算処理部１５に出力する。この撮像の際には、制御部２０は、記憶部１６に記憶された認識マーク位置情報に基づいて、撮像カメラ駆動部１７，１８を制御し、認識マーク３１，３２のプリント基板３０上における設計上のＸ方向およびＹ方向の位置、および撮像に最適なＺ方向の位置まで撮像カメラ１２，１３を移動させる。
【００２５】
次いで、ステップＳ２０において、演算処理部１５は、撮像カメラ１２，１３から供給された画像から、プリント基板３０上に配置された認識マーク３１，３２のプリント基板３０上における認識マーク３１，３２の位置を算出する。
【００２６】
ここで、認識マーク３１，３２は、プリント基板３０上において、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ離間して配置され、例えば図３に示すように、プリント基板３０の１つの頂点近傍と、その対角の頂点近傍に配置されている。
【００２７】
認識マーク３１，３２の位置としては、ガイドレール１１上でストッパ２１により位置決めされるプリント基板３０の図示左下の頂点を原点とし、認識マーク３１，３２の重心の座標を算出する。
【００２８】
ここで、図３に示すように、算出した認識マーク３１の位置を（Ｘ１，Ｙ１）、認識マーク３２の位置を（Ｘ２，Ｙ２）とすると、ステップＳ３０において、演算処理部１５は、認識マーク３１，３２間のＸ方向の寸法ＤＸ＝Ｘ２−Ｘ１、およびＹ方向の寸法ＤＹ＝Ｙ２−Ｙ１を算出する。
【００２９】
また、記憶部１６に記憶された認識マーク位置情報に含まれる認識マーク３１，３２の設計上の位置をそれぞれ（Ｘ１´，Ｙ１´）、（Ｘ２´，Ｙ２´）とすると、演算処理部１５は、認識マーク３１，３２間の設計上のＸ方向の寸法ＤＸ´＝Ｘ２´−Ｘ１´、および設計上のＹ方向の寸法ＤＹ´＝Ｙ２´−Ｙ１´を算出する。
【００３０】
次いで、ステップＳ３０において、演算処理部１５は、認識マーク３１，３２間のＸ，Ｙ方向の寸法ＤＸ，ＤＹと、認識マーク３１，３２間の設計上のＸ，Ｙ方向の寸法ＤＸ´，ＤＹ´との差ΔＤＸ＝ＤＸ−ＤＸ´, ΔＤＹ＝ＤＹ−ＤＹ´を算出する。
【００３１】
次いで、ステップＳ４０において、演算処理部１５は、ΔＤＸ，ΔＤＹの少なくともいずれか一方が、所定の閾値以上であるか否かを判断する。ΔＤＸ，ΔＤＹの少なくともいずれか一方が、所定の閾値以上である場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ５０に進み、ΔＤＸ，ΔＤＹの両方が、所定の閾値より小さい場合（ステップＳ４０：ＮＯ）ステップＳ６０に進む。
【００３２】
ステップＳ５０において、演算処理部１５は、プリント基板３０の設計寸法に対するＸ方向の伸縮率ＤＸ／ＤＸ´、およびＹ方向の伸縮率ＤＹ／ＤＹ´を算出する。そして、演算処理部１５は、算出した伸縮率に基づいて、記憶部１６に記憶された吐出位置情報を補正して、補正されたはんだ吐出対象位置を示す補正吐出位置情報を生成する。
【００３３】
ここで、記憶部１６に記憶された吐出位置情報は、ストッパ２１により位置決めされるプリント基板３０の図示左下の頂点を原点として、プリント基板３０上における設計上のはんだ吐出対象位置の座標を示す情報である。演算処理部１５は、この設計上のはんだ吐出対象位置のＸ，Ｙ座標にそれぞれＸ，Ｙ方向の伸縮率ＤＸ／ＤＸ´，ＤＹ／ＤＹ´を乗じることで、補正されたはんだ吐出対象位置の座標を算出し、この補正されたはんだ吐出対象位置を示す補正吐出位置情報を制御部２０に出力する。なお、ΔＤＸ，ΔＤＹのいずれか一方のみが所定の閾値以上である場合、例えば、ΔＤＸのみが所定の閾値以上である場合は、Ｘ方向のみはんだ吐出対象位置を補正すればよい。
【００３４】
次いで、ステップＳ６０において、制御部２０は、演算処理部１５から補正吐出位置情報を受け取ると、この補正吐出位置情報に基づいて、ディスペンサ駆動部１９により補正されたはんだ吐出対象位置のそれぞれにディスペンサ１４を順次移動させ、それらの位置にディスペンサ１４によりノズル２２を介して所定量のはんだを吐出させる。このようにして、プリント基板３０上にはんだペーストを描画する。
【００３５】
ΔＤＸ，ΔＤＹの両方が所定の閾値より小さい場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、制御部２０は、記憶部１６に記憶された吐出位置情報を用いて、ディスペンサ駆動部１９およびディスペンサ１４を制御して、設計上のはんだ吐出対象位置に所定量のはんだを吐出させる。
【００３６】
このようにして、プリント基板３０上にはんだペーストが塗布される。その後、はんだペーストが塗布されたプリント基板３０上に部品を搭載し、リフロー炉によってプリント基板３０を加熱してはんだペーストを溶融した後、冷却することより、はんだペーストが一度溶融された後に固化され、部品がプリント基板３０の表面上に実装される。
【００３７】
上記説明のように本実施の形態によれば、実際の描画対象となるプリント基板３０の設計寸法に対する伸縮率を算出し、この伸縮率を用いて補正されたはんだ吐出対象位置にはんだペーストを吐出するので、プリント基板３０上の必要箇所に高い精度ではんだを塗布することができる。また、これにより、高品質の部品実装を行うことが可能となる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。
【００３９】
例えば、上記実施の形態に係るはんだ描画装置１０では、２つの撮像カメラ１２，１３およびこれらを移動させる撮像カメラ駆動部１７，１８を備える例を示したが、撮像カメラ１３および撮像カメラ駆動部１８を省略し、１つの撮像カメラ１２および撮像カメラ駆動部１７により認識マーク３１，３２を順次撮像するようにしてもよい。
【００４０】
また、描画対象となるプリント基板３０上における認識マーク３１，３２の設計上の位置が予め所定の範囲内である場合や、あるいは認識マーク３１，３２の位置に関わらず複数の撮像カメラで領域を分担して撮像するようにすれば、撮像カメラを移動させる機構を設けなくてもよい。また、プリント基板３０の大きさに対して視野角が十分に大きい撮像カメラを用いれば、撮像カメラは１つでよく、かつ撮像カメラを移動させる機構を設けなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係るはんだ描画装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すはんだ描画装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】プリント基板の平面図である。
【図４】スクリーン印刷方式を説明するための図である。
【図５】スクリーン印刷方式におけるプリント基板と印刷マスクとの位置ズレを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…はんだ描画装置、１１…ガイドレール、１２，１３…撮像カメラ、１４…ディスペンサ、１５…演算処理部、１６…記憶部、１７，１８…撮像カメラ駆動部、１９…ディスペンサ駆動部、２０…制御部、２１…ストッパ、２２…ノズル、３０…プリント基板、３１，３２…認識マーク。
【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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