特開 2024-139860 部品実装システムおよび部品実装装置ならびに部品実装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139860

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】部品実装システムおよび部品実装装置ならびに部品実装方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20241003BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20241003BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 Z

H05K3/34 507Z

H01L21/60 311S

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050789

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】古市 聖

(72)【発明者】

【氏名】桜井 浩二

【テーマコード（参考）】

5E319

5E353

5F044

【Ｆターム（参考）】

5E319AA03

5E319BB05

5E319CC36

5E319GG05

5E353AA02

5E353BB01

5E353CC01

5E353EE12

5E353EE41

5E353EE43

5E353EE61

5E353GG01

5E353JJ13

5E353JJ21

5E353JJ28

5E353KK02

5E353KK03

5E353KK13

5E353MM04

5E353MM08

5E353QQ11

5F044LL01

5F044LL04

(57)【要約】

【課題】部品間のはんだブリッジの発生を防止して部品を基板に適切に装着することができる部品実装システムおよび部品実装装置ならびに部品実装方法を提供する。
【解決手段】部品をノズルで吸着し（ＳＴ６）、所定の装着条件でノズルを下降させて基板に印刷されたはんだの上に部品を装着し（ＳＴ７）、基板におけるはんだブリッジの発生を判定し（ＳＴ１２）、はんだブリッジが発生すると判定されると（ＳＴ１２においてＹｅｓ）、装着条件を変更する（ＳＴ１３）。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品をノズルで吸着してはんだが印刷された基板に装着する部品実装システムであって、
部品をノズルで吸着し、所定の装着条件で前記ノズルを下降させて基板に印刷されたはんだの上に前記部品を装着する実装ヘッドと、
前記基板におけるはんだブリッジの発生を判定するはんだブリッジ判定部と、
前記はんだブリッジが発生すると判定されると、前記装着条件を変更する装着条件変更部と、を備える、部品実装システム。

【請求項2】

前記装着条件変更部は、前記基板に対する装着後の前記部品の高さが高くなる装着条件に変更する、請求項１に記載の部品実装システム。

【請求項3】

前記基板に印刷された前記はんだのはんだ高さを計測するはんだ高さ計測手段を、さらに備え、
前記装着条件変更部は、計測された前記はんだ高さから前記部品を押し込む押し込み量が小さくなる装着条件に変更する、請求項１に記載の部品実装システム。

【請求項4】

前記装着条件変更部は、前記部品を前記はんだに押し込む際の装着荷重が小さくなる装着条件に変更する、請求項１に記載の部品実装システム。

【請求項5】

前記装着条件変更部は、前記部品を前記はんだの上に着地させる際の前記ノズルの下降速度が小さくなる装着条件に変更する、請求項１に記載の部品実装システム。

【請求項6】

前記基板に装着された部品の状態を検査する装着検査手段を、さらに備え、
前記はんだブリッジ判定部は、前記装着検査手段の検査結果に基づいて、前記はんだブリッジの発生を判定する、請求項１から５のいずれか１項に記載の部品実装システム。

【請求項7】

前記はんだブリッジ判定部は、隣接する部品との距離が短い部品は、前記はんだブリッジが発生すると判定する、請求項１から５のいずれか１項に記載の部品実装システム。

【請求項8】

部品をノズルで吸着してはんだが印刷された基板に装着する部品実装装置であって、
部品をノズルで吸着し、所定の装着条件で前記ノズルを下降させて基板に印刷されたはんだの上に前記部品を装着する実装ヘッドと、
前記基板におけるはんだブリッジの発生を判定するはんだブリッジ判定部と、
前記はんだブリッジが発生すると判定されると、前記装着条件を変更する装着条件変更部と、を備える、部品実装装置。

【請求項9】

部品をノズルで吸着してはんだが印刷された基板に装着する部品実装方法であって、
部品をノズルで吸着する吸着工程と、
所定の装着条件で前記ノズルを下降させて基板に印刷されたはんだの上に前記部品を装着する部品装着工程と、
前記基板におけるはんだブリッジの発生を判定するはんだブリッジ判定工程と、
前記はんだブリッジが発生すると判定されると、前記装着条件を変更する装着条件変更工程と、を含む、部品実装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品をノズルで吸着して基板に装着する部品実装システムおよび部品実装装置ならびに部品実装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

部品実装装置は、電極にはんだペーストが印刷された基板にノズルで吸着した部品を装着する。近年、携帯型端末などの電子機器の小型化に伴い、これらの電子機器に用いられる基板に装着される部品の微小化、狭隣接化が進展している。このような狭隣接実装の場合には、部品を基板に装着する過程で部品に押されて横にはみ出たはんだペーストが隣接する部品のはんだペーストとつながって接続される部品間のはんだブリッジが発生することがある。特許文献１に記載の部品実装装置（チップ実装装置）は、下面に複数のバンプを有する部品（チップ）に加圧力を与えるツールを備えており、ツールの高さ、加圧力、押し込み量を制御してツールを下降させることで、融解したバンプが隣接するバンプとショートすることを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５０１４１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、バンプを有する部品の部品内のバンプ間のショートを防止することはできるものの、基板に印刷されるはんだペーストの量、高さは、基板にはんだペーストを印刷する印刷装置の稼働状況によって変動するものであるため、基板に印刷されたはんだペーストの状態に対応してはんだブリッジの発生を安定して防止するためには、さらなる改善の余地があった。

【0005】

そこで本発明は、部品間のはんだブリッジの発生を防止して部品を基板に適切に装着することができる部品実装システムおよび部品実装装置ならびに部品実装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】

【0006】

本発明の部品実装システムは、部品をノズルで吸着してはんだが印刷された基板に装着する部品実装システムであって、部品をノズルで吸着し、所定の装着条件で前記ノズルを下降させて基板に印刷されたはんだの上に前記部品を装着する実装ヘッドと、前記基板におけるはんだブリッジの発生を判定するはんだブリッジ判定部と、前記はんだブリッジが発生すると判定されると、前記装着条件を変更する装着条件変更部と、を備える。

【0007】

本発明の部品実装装置は、部品をノズルで吸着してはんだが印刷された基板に装着する部品実装装置であって、部品をノズルで吸着し、所定の装着条件で前記ノズルを下降させて基板に印刷されたはんだの上に前記部品を装着する実装ヘッドと、前記基板におけるはんだブリッジの発生を判定するはんだブリッジ判定部と、前記はんだブリッジが発生すると判定されると、前記装着条件を変更する装着条件変更部と、を備える。

【0008】

本発明の部品実装方法は、部品をノズルで吸着してはんだが印刷された基板に装着する部品実装方法であって、部品をノズルで吸着する吸着工程と、所定の装着条件で前記ノズルを下降させて基板に印刷されたはんだの上に前記部品を装着する部品装着工程と、前記基板におけるはんだブリッジの発生を判定するはんだブリッジ判定工程と、前記はんだブリッジが発生すると判定されると、前記装着条件を変更する装着条件変更工程と、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、部品間のはんだブリッジの発生を防止して部品を基板に適切に装着することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図

【図2】本発明の一実施の形態の部品実装システムにおいて部品が実装される基板の一例の（ａ）平面図（ｂ）正面図

【図3】本発明の一実施の形態の部品実装システムにおいてはんだが印刷された基板の一例の（ａ）平面図（ｂ）正面図

【図4】本発明の一実施の形態の部品実装システムにおいて部品が装着された基板の一例の（ａ）平面図（ｂ）正面図

【図5】本発明の一実施の形態の部品実装システムにおいて部品がはんだ付けされた基板の一例の（ａ）平面図（ｂ）正面図

【図6】本発明の一実施の形態の部品実装装置の構成説明図

【図7】本発明の一実施の形態の部品実装装置の機能説明図

【図8】本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図

【図9】本発明の一実施の形態の部品実装装置における基板高さ計測工程を説明する正面図

【図10】本発明の一実施の形態の部品実装システムにおいてはんだが過剰に印刷された基板の一例の正面図

【図11】本発明の一実施の形態の部品実装装置における部品装着工程を説明する（ａ）平面図（ｂ）正面図

【図12】本発明の一実施の形態の部品実装装置におけるはんだブリッジの発生を防止する部品装着工程を説明する（ａ）平面図（ｂ）正面図

【図13】本発明の一実施の形態の部品実装方法のフロー図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装システム、印刷装置、印刷検査装置、部品実装装置、装着検査装置などの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図２、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸として、基板搬送方向のＸ軸（図６における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ軸（図６における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ軸（図７における上下方向）が示される。

【0012】

まず図１を参照して、部品実装システム１の構成を説明する。基板搬送方向の上流（紙面左側）から下流（紙面右側）に向けて、印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４、装着検査装置Ｍ５、リフロー装置Ｍ６、リフロー検査装置Ｍ７などの生産装置を直列に連結して構成されている。各生産装置は通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続されている。部品実装システム１は、印刷装置Ｍ１に搬入された基板Ｂを順に搬送しながら各生産装置で処理を行い、基板Ｂに部品Ｄを装着して実装基板を生産する機能を有している。なお、部品実装システム１は通信ネットワーク２を介して接続される生産装置群であって、物理的に生産装置同士が連結されていなくてもよい。

【0013】

図１において、印刷装置Ｍ１は、はんだ印刷作業部によって上流から搬入された基板Ｂの電極Ｅ（ランド）の位置に複数の開口が形成されたマスクを介してはんだ粒子とフラックスが混合されたはんだペーストなどのはんだを印刷するはんだ印刷作業を実行する。印刷検査装置Ｍ２は、カメラや３次元センサなどを備える印刷検査作業部によって基板Ｂに印刷されたはんだの位置やはんだの状態（かすれ、にじみ等）を検出し、印刷されたはんだの高さ（はんだ高さ）を計測する。印刷検査結果は、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ３～Ｍ４または管理コンピュータ３に送信される。

【0014】

ここで、図２を参照して、部品実装システム１において部品Ｄが実装される基板Ｂの例について説明する。基板Ｂの上面Ｂａには、複数の電極Ｅ１，Ｅ２が形成されている。電極Ｅ１，Ｅ２には、抵抗やコンデンサなどのチップ部品である部品Ｄ１，Ｄ２の端子Ｔ１，Ｔ２がはんだ付けされる（図５）。部品Ｄ１は、２つの電極Ｅ１の重心の位置に設定された装着位置Ｐ１に中心位置を合わせて基板Ｂに装着される。また、部品Ｄ２は、２つの電極Ｅ２の重心の位置に設定された装着位置Ｐ２に中心位置を合わせて基板Ｂに装着される。本実施例では、装着位置Ｐ１と装着位置Ｐ２の間の距離を部品Ｄ１と部品Ｄ２の間隔Ａと定義する。また、電極Ｅ１と電極Ｅ２が相互に対向する辺の距離を部品Ｄ１と部品Ｄ２の距離Ｇと定義する。

【0015】

次に、図３を参照して、印刷装置Ｍ１においてはんだＳが印刷された基板Ｂの例について説明する。複数の電極Ｅ１，Ｅ２には、印刷装置Ｍ１によってマスクの開口を介してはんだＳがそれぞれ印刷されている。印刷検査装置Ｍ２は、３次元センサにより基板Ｂの上面Ｂａから電極Ｅ１に印刷されたはんだＳの上部までの高さを、はんだ高さＨｓ１として計測する。また、印刷検査装置Ｍ２は、３次元センサにより基板Ｂの上面Ｂａから電極Ｅ２に印刷されたはんだＳの上部までの高さを、はんだ高さＨｓ２として計測する。すなわち、印刷検査装置Ｍ２は、基板Ｂに印刷されたはんだＳのはんだ高さＨｓ１，Ｈｓ２を計測するはんだ高さ計測手段である。計測結果は、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ３～Ｍ４または管理コンピュータ３に送信される。

【0016】

図１において、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４は、部品実装作業部によってはんだＳが印刷された基板Ｂに部品Ｄを装着する部品実装作業を実行する。なお、生産ラインＬ１は、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４が２台の構成に限定されることなく、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４が１台であっても３台以上であってもよい。

【0017】

ここで、図４を参照して、図３に示すはんだＳが印刷された基板Ｂに、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４において部品Ｄ１，Ｄ２が装着された例について説明する。基板Ｂに装着された部品Ｄ１，Ｄ２は、装着後の基板Ｂの上面Ｂａに対する部品Ｄ１，Ｄ２の上面Ｄａ１，Ｄａ２の高さが装着部品高さＨｄ１，Ｈｄ２の高さ位置にある。この時、部品の厚さがＴｄ１，Ｔｄ２の部品Ｄ１，Ｄ２の下面Ｄｂ１，Ｄｂ２は、Ｈｄ１－Ｔｄ１，Ｈｄ２－Ｔｄ２の高さ位置にある。すなわち、部品Ｄ１，Ｄ２は、下降する部品Ｄ１，Ｄ２の下面Ｄｂ１，Ｄｂ２がはんだ高さＨｓ１，Ｈｓ２で基板Ｂに印刷されたはんだＳの上部に当接した後、押し込み量Ｈｐ１，Ｈｐ２（Ｈｐ１＝Ｈｓ１－（Ｈｄ１－Ｔｄ１），Ｈｐ２＝Ｈｓ２－（Ｈｄ２－Ｔｄ２））だけはんだＳの中に押し込まれている。

【0018】

部品Ｄ１，Ｄ２がはんだＳの中に押し込まれる過程で、電極Ｅ１，Ｅ２の上に印刷されたはんだＳは電極Ｅ１，Ｅ２の外に押し出される。図４の例では、電極Ｅ１，Ｅ２から押し出されたはんだＳは横に広がるものの、相互に接続されずに離れた状態を保っている。すなわち、はんだブリッジは発生していない。

【0019】

図１において、装着検査装置Ｍ５は、カメラや３次元センサなどを備える装着検査作業部によって部品Ｄが装着された基板Ｂにおける部品Ｄの位置や、隣接する部品Ｄ間ではんだＳが相互に接続されるはんだブリッジの発生を検出する。すなわち、装着検査装置Ｍ５は、基板Ｂに装着された部品Ｄの状態を検査する装着検査手段である。装着検査結果は、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ３～Ｍ４または管理コンピュータ３に送信される。リフロー装置Ｍ６は、装置内に搬入された基板Ｂを基板加熱部によって加熱してはんだＳを融解させ、はんだＳにより基板Ｂの電極Ｅに部品Ｄの端子Ｔやバンプをはんだ付けする基板加熱作業（リフロー）を実行する。

【0020】

ここで、図５を参照して、図４に示す部品Ｄ１，Ｄ２が装着された基板Ｂがリフロー装置Ｍ６においてリフローされた後の基板Ｂの例について説明する。基板Ｂに印刷されたはんだＳはリフロー中に融解し、融解したはんだＳによって部品Ｄ１，Ｄ２の端子Ｔ１，Ｔ２が電極Ｅ１，Ｅ２とはんだ付けされている。図５の例では、部品Ｄ１のはんだＳと部品Ｄ２のはんだＳは、相互に接続されずに離れた状態を保っている。すなわち、部品Ｄ１，Ｄ２（または、電極Ｅ１，Ｅ２）の間に短絡不良は発生していない。

【0021】

図１において、リフロー検査装置Ｍ７は、カメラや３次元センサなどを備えるリフロー検査作業部によってリフロー後の基板Ｂにおける部品Ｄの位置や、隣接する部品Ｄ間の短絡不良の発生を検出する。リフロー検査結果は、通信ネットワーク２を介して部品実装装置Ｍ３～Ｍ４または管理コンピュータ３に送信される。

【0022】

次に、図６、図７を参照して、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４の構成を説明する。図７は、図６における実装ヘッドを含む部品実装装置Ｍ３～Ｍ４の一部を模式的に示している。部品実装装置Ｍ３～Ｍ４は、部品供給部から供給された部品Ｄを基板Ｂに装着する部品実装作業を実行する機能を有する。基台４の中央には、基板搬送機構５がＸ軸に沿って配置されている。基板搬送機構５は、上流から搬送された基板Ｂを、実装作業位置に搬入して位置決めして保持する。また、基板搬送機構５は、部品実装作業が完了した基板Ｂを下流に搬出する。基板搬送機構５の両側（Ｙ軸方向の前側と後側）には、部品供給部６が配置されている。

【0023】

両側の部品供給部６には、複数のテープフィーダ７がＸ軸に沿って並列に装着されている。テープフィーダ７は、部品Ｄを格納するポケットが形成された部品テープを部品供給部６の外側から基板搬送機構５に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによって部品Ｄが取り出される部品供給位置に部品Ｄを供給する。一方側の部品供給部６には、トレイフィーダ８が装着されている。トレイフィーダ８は、複数の部品Ｄを並べて格納するトレイ１０を載置するパレット９を部品供給位置に移動させて、トレイ１０に並べられた部品Ｄを供給する。

【0024】

図６において、基台４の上面においてＸ軸方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル１１がＹ軸に沿って配置されている。Ｙ軸テーブル１１には、同様にリニア駆動機構を備えたビーム１２が、Ｙ軸に沿って移動自在に結合されている。ビーム１２は、Ｘ軸に沿って配置されている。ビーム１２には、プレート１２ａがＸ軸に沿って移動自在に装着されている。プレート１２ａには、実装ヘッド１３が装着されている。

【0025】

図６、図７において、実装ヘッド１３は、複数（ここでは４基）の吸着ユニット１４を備えている。それぞれの吸着ユニット１４が備えるシャフトの下端部にはノズル１３ａが装着されている。ノズル１３ａは、吸着面１３ｂに部品Ｄを吸着して保持する。各吸着ユニット１４は、シャフトを上下方向（Ｚ軸方向）に昇降させ（矢印ａ）、また、Ｚ軸回りにθ回転させることにより、ノズル１３ａを昇降させ、θ回転させる機能を備えている。

【0026】

また、各吸着ユニット１４は、シャフトの高さを検出するエンコーダ１４ａを備えている。エンコーダ１４ａの出力から、ノズル１３ａのノズル高さＨｎが検出される。このように、吸着ユニット１４は、ノズル１３ａを所定の回転角度にθ回転させ、予め設定された装着条件に従ってノズル１３ａをＺ軸方向に下降させて、ノズル１３ａが保持する部品Ｄを基板Ｂの装着位置Ｐに実装する。

【0027】

図６において、Ｙ軸テーブル１１およびビーム１２は、実装ヘッド１３をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる実装ヘッド移動機構１５を構成する。実装ヘッド移動機構１５および実装ヘッド１３は、部品供給部６に配置されたテープフィーダ７またはトレイフィーダ８から部品Ｄをノズル１３ａによって吸着して取り出して、基板搬送機構５に位置決めされた基板Ｂの装着位置Ｐに装着する実装ターンを実行する。

【0028】

図６、図７において、実装ヘッド１３が取り付けられたプレート１２ａにはヘッドカメラ１６が取り付けられている。ヘッドカメラ１６は、実装ヘッド１３と一体的に移動する。実装ヘッド１３が移動することにより、ヘッドカメラ１６は基板搬送機構５に位置決めされた基板Ｂの上方に移動し、基板Ｂに設けられた基板マーク（図示省略）を撮像する。撮像結果からは、基板Ｂの位置が認識される。

【0029】

部品供給部６と基板搬送機構５との間には、部品認識カメラ１７が配置されている。部品供給部６から部品Ｄを取り出した実装ヘッド１３が部品認識カメラ１７の上方を移動する際に、部品認識カメラ１７は実装ヘッド１３に保持された部品Ｄを撮像する。撮像結果からは、部品Ｄの保持姿勢が認識される。実装ヘッド１３による基板Ｂへの部品実装動作においては、部品認識カメラ１７による部品Ｄの認識結果と、ヘッドカメラ１６による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

【0030】

図６、図７において、実装ヘッド１３の一側方には、実装ヘッド移動機構１５によって実装ヘッド１３と一体的に移動するレーザ変位センサなどの高さセンサ１８（距離センサ）が設置されている。高さセンサ１８は、レーザ光を下方に向けて投射するレーザ光源と、レーザ光源が投射したレーザ光の反射光を受光する受光素子を含んで構成される。高さセンサ１８は、高さセンサ計測処理部３９（図８参照）により制御されており、レーザ光の投射と受光を行い、三角測量の原理で計測対象までの距離を導出する。高さセンサ１８は、基板Ｂが基板搬送機構５によって保持された状態において、基板Ｂの上面Ｂａまでの距離を計測して、基板高さＨｂを計測する。

【0031】

図６において、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４において作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１９が設置されている。タッチパネル１９は、その表示部にエラー情報などの各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置Ｍ３～Ｍ４の操作を行う。

【0032】

次に、図６、図７を参照して、基板搬送機構５の詳細な構成について説明する。基板搬送機構５は、Ｘ軸方向に延伸する一対の板状部材２２の内側に、一対の搬送コンベア２３が設置されている。搬送コンベア２３は、図示省略するモータで駆動される搬送ベルトによって、基板Ｂの両端を下方から支持してＸ軸方向に搬送する。一対の板状部材２２の上端には、それぞれ搬送コンベア２３の上方に張り出す押え板２０が設置されている。押え板２０の下面と搬送コンベア２３の上面との間隔は、搬送コンベア２３によって搬送される基板Ｂの厚さより広くなっている。

【0033】

実装作業位置に搬送される基板Ｂの下方には、シリンダ２４によって昇降する（矢印ｂ）下受け部材２１が設置されている。基板搬送機構５は、基板Ｂを実装作業位置に位置決めし、下受け部材２１を上昇させて基板Ｂを搬送コンベア２３から持ち上げて基板Ｂの両縁部を押え板２０の下面で上から押さえ込むことによって、基板Ｂを実装作業位置に保持する（図７に示す状態）。基板搬送機構５は、基板Ｂを搬送する際は、下受け部材２１を基板Ｂの下面と干渉しない位置まで下降させて基板Ｂを解放する。

【0034】

次に図８を参照して、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４の制御系の構成について説明する。部品実装装置Ｍ３～Ｍ４が備える制御装置３０には、基板搬送機構５、テープフィーダ７、トレイフィーダ８、実装ヘッド１３、実装ヘッド移動機構１５、ヘッドカメラ１６、部品認識カメラ１７、高さセンサ１８、タッチパネル１９が接続されている。制御装置３０は、記憶部３１、ノズル高さ計測処理部３８、高さセンサ計測処理部３９、実装制御部４０、はんだブリッジ判定部４１、装着条件変更部４２を備えている。

【0035】

記憶部３１は記憶装置であり、生産データ３２、部品データ３３、装着条件データ３４、はんだ高さデータ３５、基板高さデータ３６、装着検査結果３７などを記憶する。生産データ３２には、部品Ｄを基板Ｂに装着する装着位置Ｐ毎に、部品Ｄの装着順番、部品装着座標（Ｘ座標、Ｙ座標、部品方向）、部品Ｄの部品名（種類）、部品Ｄを吸着するノズル１３ａの種類とサイズ（長さ）などが記憶されている。部品データ３３には、部品Ｄの部品名毎に、部品Ｄのサイズ（長さ、幅、高さ）、形状、部品Ｄにおけるノズル１３ａの正規の吸着目標位置、吸着目標位置と部品装着座標とのオフセット値などが記憶されている。

【0036】

図８において、装着条件データ３４には、基板Ｂに対する装着後の部品Ｄ１，Ｄ２の装着部品高さＨｄ１，Ｈｄ２（図４（ｂ））を含む装着部品高さデータ３４ａ、ノズル１３ａが部品Ｄ１，Ｄ２をはんだＳに押し込む押し込み量Ｈｐ１，Ｈｐ２（図４（ｂ））を含む押し込み量データ３４ｂ、ノズル１３ａが部品Ｄ１，Ｄ２をはんだＳに押し込む際の装着荷重Ｆ（図１１（ｂ））を含む装着荷重データ３４ｃ、部品Ｄ１，Ｄ２をはんだＳの上に着地させる際のノズル１３ａの下降速度Ｖ（図１１（ｂ））を含む下降速度データ３４ｄなど、部品Ｄ１，Ｄ２を基板Ｂに装着する際の制御パラメータ（装着条件）が記憶されている。

【0037】

ノズル高さ計測処理部３８は、実装ヘッド１３が備える吸着ユニット１４のエンコーダ１４ａの出力信号と、吸着ユニット１４に装着されているノズル１３ａのサイズ（長さ）に基づいて、ノズル１３ａの吸着面１３ｂの高さ（ノズル高さＨｎ）を計測する（図７、図１１（ｂ））。すなわち、実装ヘッド１３とノズル高さ計測処理部３８は、ノズル１３ａの吸着面１３ｂの高さ（ノズル高さＨｎ）を計測するノズル高さ計測手段４３を構成する。

【0038】

図８において、高さセンサ計測処理部３９は、実装ヘッド移動機構１５を制御して高さセンサ１８を所定の計測位置の上方に移動させ、高さセンサ１８の出力信号に基づいて、高さセンサ１８の下方に位置する基板Ｂの上面Ｂａの高さ（基板高さＨｂ）を計測する（図７、図９）。このように、実装ヘッド移動機構１５、高さセンサ１８、高さセンサ計測処理部３９は、所定の計測位置の高さを計測する高さセンサ計測手段４４を構成する。

【0039】

すなわち、高さセンサ計測手段４４は、基板Ｂの上面Ｂａの装着位置Ｐの基板高さＨｂを計測する基板高さ計測手段である（図９）。計測された基板高さＨｂは、基板高さデータ３６として記憶部３１に記憶される。また、高さセンサ計測手段４４は、基板Ｂに印刷されたはんだＳの上部の高さを計測し、基板高さＨｂからの差分からはんだ高さＨｓ１，Ｈｓ２を計測することもできる（図３（ｂ））。すなわち、高さセンサ計測手段４４は、基板Ｂに印刷されたはんだＳのはんだ高さＨｓ１，Ｈｓ２を計測するはんだ高さ計測手段である。高さセンサ計測手段４４、または、印刷検査装置Ｍ２（はんだ高さ計測手段）によって計測されたはんだ高さＨｓ１，Ｈｓ２は、はんだ高さデータ３５として記憶部３１に記憶される。

【0040】

図８において、装着検査結果３７には、装着検査装置Ｍ５（装着検査手段）が検査した基板Ｂに装着された部品Ｄの状態の検査結果が記憶される。なお、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４が備えるヘッドカメラ１６が、基板Ｂに装着された部品Ｄの状態を検査して、装着検査結果３７として記憶部３１に記憶するようにしてもよい。すなわち、ヘッドカメラ１６は、基板Ｂに装着された部品Ｄの状態を検査する装着検査手段である。

【0041】

図５において、実装制御部４０は、生産データ３２と装着条件データ３４に含まれる装着条件に基づいて、実装ヘッド１３の吸着ユニット１４と実装ヘッド移動機構１５を制御して、部品供給部６からノズル１３ａで部品Ｄを取り出させ、ノズル１３ａをはんだＳが印刷された基板Ｂの上方に移動させ、部品Ｄを保持したノズル１３ａを下降させて、装着位置Ｐに部品Ｄを装着させる（図１１）。実装制御部４０は、部品Ｄを基板Ｂに装着する際に、装着条件で指定された下降速度Ｖでノズル１３ａを下降させ、装着条件で指定された装着荷重Ｆにより、装着条件で指定された押し込み量Ｈｐ１，Ｈｐ２だけ部品ＤをはんだＳの中に押し込む。

【0042】

ここで、図１０、図１１を参照して、はんだブリッジが発生する例について説明する。図１０は、印刷装置Ｍ１によってはんだＳが印刷された基板Ｂを示している。図１０に示す基板Ｂの電極Ｅ１，Ｅ２には、図３に示す基板ＢよりもはんだＳが厚く印刷されている。すなわち、電極Ｅ１に印刷されたはんだＳのはんだ高さＨｓ３は図３（ｂ）に示すはんだ高さＨｓ１よりも高い（Ｈｓ３＞Ｈｓ１）。同様に、電極Ｅ２に印刷されたはんだＳのはんだ高さＨｓ４は図３（ｂ）に示すはんだ高さＨｓ２よりも高い（Ｈｓ４＞Ｈｓ２）。

【0043】

図１１は、図１０に示すはんだＳが印刷された基板Ｂに、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４において部品Ｄ１，Ｄ２が装着された状態を示している。図１１では、図４に示す状態と同じ装着部品高さＨｄ１，Ｈｄ２まで部品Ｄ１，Ｄ２が押し込まれて基板Ｂに装着されている。すなわち、部品Ｄ１，Ｄ２を吸着したノズル１３ａはノズル高さＨｎが装着部品高さＨｄ１，Ｈｄ２まで下降した後、部品Ｄ１，Ｄ２を解放して上昇する。この例では、押し込み量が、図４に示す押し込み量Ｈｐ１，Ｈｐ２よりも大きい。そのため、電極Ｅ１，Ｅ２から押し出されたはんだＳのはみ出し量は、図４に示すはんだＳのはみ出し量よりも多く、部品Ｄ１と部品Ｄ２の間ではんだＳが接続されるはんだブリッジが発生している。

【0044】

図８において、はんだブリッジ判定部４１は、装着検査結果３７に含まれる装着検査手段（装着検査装置Ｍ５）の検査結果に基づいて、部品装着後の基板Ｂにおけるはんだブリッジの発生を判定する。例えば、はんだブリッジ判定部４１は、図４（ａ）に示す基板Ｂの撮像画像では、部品Ｄ１と部品Ｄ２の間ではんだブリッジは発生していないと判断する。また、はんだブリッジ判定部４１は、図１１（ａ）に示す基板Ｂの撮像画像では、部品Ｄ１と部品Ｄ２の間ではんだブリッジが発生したと判断する。なお、はんだブリッジ判定部４１によってはんだブリッジが発生したと判定された場合であっても、リフロー中に融解したはんだＳが電極Ｅ１，Ｅ２に引き寄せられるにより、リフロー後では短絡不良が発生しない場合もある。

【0045】

また、はんだブリッジ判定部４１は、生産データ３２に含まれる部品装着座標（装着位置Ｐ１，Ｐ２）から求まる部品Ｄ１と部品Ｄ２の間隔Ａ、部品データ３３に含まれる部品Ｄ１，Ｄ２のサイズに基づいて、部品Ｄ１と部品Ｄ２との距離Ｇを算出する。そして、はんだブリッジ判定部４１は、隣接する部品Ｄ２との距離Ｇが短い部品Ｄ１は（図２）、はんだブリッジが発生する、または、はんだブリッジが発生する可能性が高いと判定する。基板Ｂに部品Ｄ１，Ｄ２を装着する前（例えば。１枚目の基板Ｂへの部品Ｄ１，Ｄ２の装着前）に、はんだブリッジ判定部４１によってはんだブリッジが発生する可能性が高いと判定されると、後述する装着条件変更部４２により装着条件が変更され、変更された装着条件で基板Ｂに部品Ｄ１，Ｄ２が装着される。

【0046】

図８において、装着条件変更部４２は、はんだブリッジが発生すると判定されると、装着条件データ３４に含まれる装着条件（制御パラメータ）を変更して、記憶部３１に記憶される装着条件データ３４を更新する。

【0047】

ここで、図１２を参照して、装着条件変更部４２によって変更された装着条件に基づいて、図１０に示すはんだＳが厚く印刷された基板Ｂに部品Ｄ１，Ｄ２を装着した状態について説明する。装着条件変更部４２は、部品Ｄ１，Ｄ２の押し込み量Ｈｐ３，Ｈｐ４が図４に示す押し込み量Ｈｐ１，Ｈｐ２と同じ、または、小さくなるように押し込み量データ３４ｂを変更している（Ｈｐ３≦Ｈｐ１、Ｈｐ４≦Ｈｐ２）。すなわち、装着条件変更部は、計測されたはんだ高さＨｓ３，Ｈｓ４から部品Ｄ１，Ｄ２を押し込む押し込み量Ｈｐ３，Ｈｐ４が押し込み量Ｈｐ１，Ｈｐ２よりも小さくなる装着条件に変更する。

【0048】

また、装着条件変更部４２は、基板Ｂに対する装着後の部品Ｄ１，Ｄ２の高さ（装着部品高さＨｄ３，Ｈｄ４）が装着部品高さＨｄ１，Ｈｄ２よりも高くなる装着条件となるように装着部品高さデータ３４ａを変更する（Ｈｄ３＞Ｈｄ１，Ｈｄ４＞Ｈｄ２）。これにより、ノズル１３ａが下降するノズル高さＨｎ３，Ｈｎ４は、ノズル高さＨｎ１，Ｈｎ２よりも高くなる（Ｈｎ３＞Ｈｎ１，Ｈｎ４＞Ｈｎ２）。また、装着条件変更部４２は、部品Ｄ１，Ｄ２をはんだＳに押し込む際の装着荷重Ｆが小さくなる装着条件となるように装着荷重データ３４ｃを変更する。また、装着条件変更部４２は、部品Ｄ１，Ｄ２をはんだＳの上に着地させる際のノズル１３ａの下降速度Ｖが小さくなる装着条件となるように下降速度データ３４ｄを変更する。

【0049】

図１２において、変更後の装着条件により部品Ｄ１，Ｄ２を基板Ｂに装着することにより、電極Ｅ１，Ｅ２から押し出されたはんだＳのはみ出し量は、図４に示すはんだＳのはみ出し量と同程度となり、部品Ｄ１と部品Ｄ２の間ではんだブリッジは発生していない。

【0050】

なお、上記は部品実装装置Ｍ３～Ｍ４がはんだブリッジ判定部４１を備える例で説明したが、はんだブリッジ判定部４１を装着検査装置Ｍ５が備え、装着検査装置Ｍ５が送信する装着検査結果３７にはんだブリッジの発生の判定結果を含ませるようにしてもよい。また、はんだブリッジ判定部４１と装着条件変更部４２を管理コンピュータ３が備え、管理コンピュータ３が装着検査装置Ｍ５から装着検査結果３７を受信し、はんだブリッジが発生すると判定すると装着条件を変更し、変更後の装着条件データ３４を部品実装装置Ｍ３～Ｍ４に送信するようにしてもよい。

【0051】

次に、図１３のフローに沿って、図面を参照しながら部品Ｄをノズル１３ａで吸着してはんだＳが印刷された基板Ｂに装着する部品実装方法について説明する。まず、印刷装置Ｍ１は、マスクを介して基板Ｂの上面Ｂａに形成された電極Ｅ１，Ｅ２の上にはんだＳを印刷する（ＳＴ１：はんだ印刷工程）（図３、図１０）。次いで印刷検査装置Ｍ２（はんだ高さ計測手段）は、基板Ｂに印刷されたはんだＳのはんだ高さＨｓ１～Ｈｓ４を計測する（ＳＴ２：はんだ高さ計測工程）。次いで部品実装装置Ｍ３～Ｍ４の基板搬送機構５は、はんだＳが印刷された基板Ｂを実装作業位置まで搬入し（ＳＴ３：基板搬入工程）、下受け部材２１を上昇させて押え板２０で挟んで基板Ｂを保持する（ＳＴ４：基板保持工程）。

【0052】

次いで基板高さ計測手段（高さセンサ計測手段４４）は、高さセンサ１８で基板Ｂの上面Ｂａの装着位置Ｐ１，Ｐ２の基板高さＨｂを計測する（ＳＴ５：基板高さ計測工程）（図９）。次いでノズル１３ａは、部品供給部６に供給された部品Ｄ１，Ｄ２を吸着して保持する（ＳＴ６：部品吸着工程）。次いで部品Ｄ１，Ｄ２を保持したノズル１３ａは、装着位置Ｐ１，Ｐ２の上方に移動し、実装制御部４０は、装着条件データ３４に含まれる所定の装着条件でノズル１３ａを下降させて、基板Ｂに印刷されたはんだＳの上に部品Ｄ１，Ｄ２を装着させる（ＳＴ７：部品装着工程）（図１１）。

【0053】

図１３において、次いで全ての部品Ｄ１，Ｄ２を基板Ｂに装着するまで（ＳＴ８においてＮｏ）、基板高さ計測工程（ＳＴ５）から部品装着工程（ＳＴ７）が繰り返し実行される。全ての部品Ｄ１，Ｄ２を基板Ｂに装着すると（ＳＴ８においてＹｅｓ）、基板搬送機構５は基板Ｂを解放し（ＳＴ９：基板解放工程）、部品Ｄ１，Ｄ２が装着された基板Ｂを下流に搬出する（ＳＴ１０：基板搬出工程）。次いで装着検査装置Ｍ５（装着検査手段）は、基板Ｂに装着された部品Ｄ１，Ｄ２の状態を検査する（ＳＴ１１：装着検査工程）。次いではんだブリッジ判定部４１は、検査結果（装着検査結果データ３７）に基づいて、基板Ｂにおけるはんだブリッジの発生を判定する（ＳＴ１２：はんだブリッジ判定工程）。

【0054】

はんだブリッジが発生している判定されると（ＳＴ１２においてＹｅｓ）、装着条件変更部４２は、装着条件を変更して装着条件データ３４を更新させる（ＳＴ１３：装着条件変更工程）。以降の基板Ｂの部品装着工程（ＳＴ７）では、変更された装着条件で、部品Ｄ１，Ｄ２が装着される（図１２）。はんだブリッジが発生しないと判定されると（ＳＴ１２においてＮｏ）、装着条件は変更されない。これによって、部品Ｄ１，Ｄ２の間のはんだブリッジの発生を防止して、部品Ｄ１，Ｄ２を基板Ｂに適切に装着することができる。

【0055】

なお、上記では、はんだ高さ計測工程（ＳＴ２）は、印刷検査装置Ｍ２（はんだ高さ計測手段）によって実行される例で説明したが、部品実装装置Ｍ３～Ｍ４が備える高さセンサ計測手段４４（はんだ高さ計測手段）によってはんだ高さＨｓ１～Ｈｓ４が計測されるようにしてもよい。その場合、基板保持工程（ＳＴ４）の後に、基板高さ計測工程（ＳＴ５）とはんだ高さ計測工程（ＳＴ２）が同時に実行される。

【0056】

上記説明したように、本実施の形態の部品実装システム１は、部品Ｄ１，Ｄ２をノズル１３ａで吸着し、所定の装着条件（装着条件データ３４）でノズル１３ａを下降させて基板Ｂに印刷されたはんだＳの上に部品Ｄ１，Ｄ２を装着する実装ヘッド１３と、基板Ｂにおけるはんだブリッジの発生を判定するはんだブリッジ判定部４１と、はんだブリッジが発生すると判定されると、装着条件を変更する装着条件変更部４２と、を備える。これによって、部品Ｄ１，Ｄ２の間のはんだブリッジの発生を防止して、部品Ｄ１，Ｄ２を基板Ｂに適切に装着することができる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明の部品実装システムおよび部品実装装置ならびに部品実装方法は、部品間のはんだブリッジの発生を防止して部品を基板に適切に装着することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

【符号の説明】

【0058】

１ 部品実装システム
１３ 実装ヘッド
１３ａ ノズル
１６ ヘッドカメラ（装着検査手段）
４３ ノズル高さ計測手段（部品高さ計測手段）
４４ 高さセンサ計測手段（基板高さ計測手段、はんだ高さ計測手段）
Ｂ 基板
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２ 部品
Ｆ 装着荷重
Ｇ 距離
Ｈｂ 基板高さ
Ｈｄ１～Ｈｄ４ 装着部品高さ（装着後の部品の高さ）
Ｈｐ１～Ｈｐ４ 押し込み量
Ｈｓ１～Ｈｓ４ はんだ高さ
Ｍ２ 印刷検査装置（はんだ高さ計測手段）
Ｍ３～Ｍ４ 部品実装装置
Ｍ５ 装着検査装置（装着検査手段）
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ 装着位置
Ｓ はんだ
Ｖ 下降速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】