特開 2024-173471 電子部品実装システム

(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】P2024173471

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電子部品実装システム

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20241205BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 B

H05K3/34 512A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091911

(22)【出願日】2023-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】519231500

【氏名又は名称】ハンファ精密機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】弁理士法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】深川 貴弘

【テーマコード（参考）】

5E319

5E353

【Ｆターム（参考）】

5E319BB05

5E319CC36

5E319CD04

5E319CD29

5E319CD51

5E319GG09

5E353BB04

5E353CC14

5E353EE42

5E353EE62

5E353MM04

5E353MM08

5E353QQ11

(57)【要約】

【課題】実装基板におけるはんだ部の印刷品質の向上及び安定化を実現す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】印刷機２、印刷検査機３、実装機４Ａ，４Ｂ、及びフィードバック設定部を備え、フィードバック設定部は、印刷ズレの総平均値、及び印刷ズレの不良度の高い電子部品装着位置である高不良度電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の電子部品装着位置に電子部品を装着して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、
複数の開口部が形成されたマスクと基板を位置合わせし、前記開口部を介して前記基板に設定された複数の電子部品装着位置に形成された電極にはんだ部を形成するスクリーン印刷装置と、
前記はんだ部が形成された基板を検査することにより、複数の前記電子部品装着位置における前記はんだ部の印刷ズレ及び当該印刷ズレの良否判定を含む検査データを作成する検査装置と、
前記検査装置による検査を終えた基板の複数の前記電子部品装着位置に電子部品を装着する電子部品装着装置と、
前記検査データに基づいて前記スクリーン印刷装置におけるマスクと基板の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成するフィードバック手段と、を備え、
前記フィードバック手段は、前記印刷ズレの総平均値、及び前記印刷ズレの不良度の高い電子部品装着位置である高不良度電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する、電子部品実装システム。

【請求項2】

前記フィードバック手段は、前記印刷ズレの総平均値に、前記高不良度電子部品装着位置における印刷ズレに所定の係数を乗じて得た値を加算した印刷ズレ値に基づいて、基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する、請求項１に記載の電子部品実装システム。

【請求項3】

前記フィードバック手段は、前記高不良度電子部品装着位置として、前記印刷ズレの良否判定において不良と判定された頻度が最も高い電子部品装着位置を選択する、請求項１又は２に記載の電子部品実装システム。

【請求項4】

前記フィードバック手段は、前記高不良度電子部品装着位置として、前記印刷ズレの良否判定において不良と判定された頻度が所定数以上の電子部品装着位置を選択する、請求項１又は２に記載の電子部品実装システム。

【請求項5】

前記フィードバック手段は、前記高不良度電子部品装着位置として、前記印刷ズレの良否判定において不良と判定された電子部品装着位置のうち印刷ズレ率が所定値以上の電子部品装着位置を選択する、請求項１又は２に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】

本発明は、基板の電子部品装着位置に電子部品を装着して実装基板を製造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。

【背景技術】

【0002】

電子部品を基板にはんだ接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、印刷装置、印刷検査装置、電子部品装着装置等の複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。このような電子部品実装システムにおいて、基板に形成されたはんだ接合用の電極に対して印刷されたはんだ部の位置ずれに起因して生じる実装不良を防止することを目的として、はんだ部の位置を実際に計測して取得したはんだ位置情報を他の電子部品実装用装置に送信する位置補正技術が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、印刷検査装置において一対の電極部位ごとにおけるはんだ部の位置ずれ量を算出して正規位置に対する偏差を求め、取得した偏差データを印刷装置にフィードバックする技術が開示されている。ところが、この特許文献１の技術では、基板に印刷された全てのはんだ部の位置ずれ量の平均値を偏差として用いる等、基板上の全てのはんだ部の印刷位置に基づいて作成した偏差データをフィードバックしていたため、隣接する電子部品装着位置の間隔が狭小なファインピッチ領域が存在する基板のような実装難易度の高い電子部品装着位置を一部に有する基板に対しては、印刷品質の確保に不十分な場合があった。

【0004】

そこで特許文献２には、上述のような実装難易度の高い電子部品装着位置を一部に有する基板に対応するために、実装難易度の高い電子部品装着位置における印刷ズレに基づいてフィードバックする技術が提案されている。しかし、この特許文献２の技術において実装難易度の高い電子部品装着位置はオペレータが設定することとなっており、オペレータの熟練度により印刷品質にバラツキが発生する問題があった。また、実装難易度の高い電子部品装着位置における印刷ズレに基づいてフィードバックするのみでは、基板全体としての印刷品質の確保に不十分な場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－１９９０７０号公報

【特許文献2】特開２０１５－８１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、実装基板におけるはんだ部の印刷品質の向上及び安定化を実現す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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。
基板の電子部品装着位置に電子部品を装着して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、
複数の開口部が形成されたマスクと基板を位置合わせし、前記開口部を介して前記基板に設定された複数の電子部品装着位置に形成された電極にはんだ部を形成するスクリーン印刷装置と、
前記はんだ部が形成された基板を検査することにより、複数の前記電子部品装着位置における前記はんだ部の印刷ズレ及び当該印刷ズレの良否判定を含む検査データを作成する検査装置と、
前記検査装置による検査を終えた基板の複数の前記電子部品装着位置に電子部品を装着する電子部品装着装置と、
前記検査データに基づいて前記スクリーン印刷装置におけるマスクと基板の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成するフィードバック手段と、を備え、
前記フィードバック手段は、前記印刷ズレの総平均値、及び前記印刷ズレの不良度の高い電子部品装着位置である高不良度電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する、電子部品実装システム。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、印刷ズレの不良度の高い電子部品装着位置である高不良度電子部品装着位置を、印刷検査装置の検査データに基づいて自動的に抽出することができ、更にこの高不良度電子部品装着位置における印刷ズレと印刷ズレの総平均値とに基づいてフィードバック制御を行うことから、実装基板におけるはんだ部の印刷品質の向上及び安定化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】印刷検査機が検査する基板の例を概念的に示す平面図。

【図3】図２の基板について印刷検査機が作成する検査データのデータ構造例を示す概念図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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、スクリーン印刷装置としての印刷機２、検査装置としての印刷検査機３及び電子部品実装装置としての実装機４Ａ，４Ｂを含む各装置を連結してなる電子部品実装ラインを通信ネットワーク５によって接続し、その全体を制御部６によって制御する構成となっている。

【0011】

印刷機２は、基板に形成された電子部品接合用の電極に対してペースト状のはんだをスクリーン印刷することにより、電極上にはんだ部を形成する。本実施形態において印刷機２は、複数の開口部が形成されたマスクと基板を位置合わせし、開口部を介して基板に設定された複数の電子部品装着位置に形成された電極にはんだ部を形成する。このような印刷機２の具体的な構成は周知であるので、説明を省略する。

【0012】

印刷検査機３は、はんだ部の印刷状態の良否判断、電極に対するはんだ部の印刷ズレの検出を含む印刷検査を行う。本実施形態において印刷検査機３は、はんだ部が形成された基板を検査することにより、複数の電子部品装着位置におけるはんだ部の印刷ズレ及び当該印刷ズレの良否判定を含む検査データを作成する。このような印刷検査機３はＳＰＩとも呼ばれ、その具体的な構成は周知であるので、説明を省略する。

【0013】

実装機４Ａ，４Ｂは、はんだ部が形成された基板の電子部品装着位置に電子部品を装着する。本実施形態において実装機４Ａ，４Ｂは、印刷検査機３による検査を終えた基板の複数の電子部品装着位置に電子部品を装着する。その後、電子部品が装着された基板はリフロー機（図示せず）に送られ、所定の温度プロファイルに従って加熱される。この加熱によりはんだ部に含まれるはんだ粒子が溶融して電子部品と基板がはんだ接合される。なお、これらの実装機４Ａ，４Ｂ及びリフロー機の具体的な構成も周知であるので、説明を省略する。

【0014】

本実施形態において制御部６は、フィードバック手段としてのフィードバック設定部を含む。フィードバック設定部は、印刷検査機３が作成した上述の検査データに基づいて、印刷機２におけるマスクと基板の位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する。具体的にフィードバック設定部は、上述の検査データに含まれている印刷ズレの総平均値、及び印刷ズレの不良度の高い電子部品装着位置である高不良度電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する。

【0015】

図２に、印刷検査機３が検査する基板の例を概念的に示している。また図３には、この基板６について印刷検査機３が作成する検査データのデータ構造例を概念的に示している。この基板６には、図２に破線で仮想的に示しているように、１２個の小部品７Ａ、４個の大部品７Ｂ及び１個のＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）部品７Ｃが装着される。そのため、この基板６は、小部品７Ａ用の電子部品装着位置８Ａを１２箇所、大部品７Ｂ用の電子部品装着位置８Ｂを４箇所、ＢＧＡ部品７Ｃ用の電子部品装着位置８Ｃを１箇所、それぞれ有する。このうち小部品７Ａ用の電子部品装着位置８Ａは２個の電極９Ａを有し、大部品７Ｂ用の電子部品装着位置８Ｂは２個の電極９Ｂを有する。またＢＧＡ部品７Ｃ用の電子部品装着位置８Ｃは９個の電極９Ｃを有する。そして、各電極９Ａ～Ｃにはんだ部１０Ａ～Ｃが形成されている。

【0016】

印刷検査機３は、電子部品装着位置８Ａ～Ｃにおけるはんだ部１０Ａ～Ｃの印刷ズレを電子部品装着位置８Ａ～Ｃ毎に検査する。例えば、電子部品装着位置８Ａは２個の電極９Ａを有するから、電極９Ａ毎にはんだ部１０Ａの印刷ズレを検査し、それらの平均をその電子部品装着位置８Ａにおけるはんだ部１０Ａの印刷ズレとすることができる。このほか、２個の電極９Ａの重心位置と２個のはんだ部１０Ａの重心位置との位置ズレをその電子部品装着位置８Ａにおけるはんだ部１０Ａの印刷ズレとすることもできる。いずれにしても印刷検査機３は、電子部品装着位置８Ａ～Ｃにおけるはんだ部１０Ａ～Ｃの印刷ズレを電子部品装着位置８Ａ～Ｃ毎に検査する。
また印刷検査機３は、上述の電子部品装着位置８Ａ～Ｃにおけるはんだ部１０Ａ～Ｃの印刷ズレの検査値に基づいて、その印刷ズレの良否判定を行う。例えば、電子部品装着位置８Ａ～Ｃ毎に印刷ズレの許容値を設定し、その印刷ズレが許容値内であるか否かにより、その印刷ズレの良否判定を行う。

【0017】

このようにして印刷検査機３は、電子部品装着位置８Ａ～Ｃにおけるはんだ部１０Ａ～Ｃの印刷ズレ及び当該印刷ズレの良否判定を含む検査データを作成する。
更に本実施形態において印刷検査機３は、上述の印刷ズレの良否判定において不良と判定された電子部品装着位置について印刷ズレ率を演算する。印刷ズレ率とは下記式の通り、「印刷ズレの許容値」に対する「印刷ズレ」の比率であり、上述の印刷ズレの良否判定において不良と判定された電子部品装着位置については１００％を超える値となる。
印刷ズレ率（％）＝（印刷ズレ／印刷ズレの許容値）×１００
ここで、図３に示した検査データのうち、印刷ズレと印刷ズレ率は１０枚の基板６の平均値、不良頻度は累積値である。

【0018】

フィードバック手段であるフィードバック設定部は、上述の検査データに含まれている印刷ズレの総平均値、及び印刷ズレの不良度の高い電子部品装着位置である高不良度電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する。具体的にフィードバック設定部は、印刷ズレの総平均値に、高不良度電子部品装着位置における印刷ズレに所定の係数を乗じて得た値を加算した印刷ズレ値に基づいて、基板とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成することができる。

【0019】

このようにフィードバック設定部は、印刷ズレの総平均値及び高不良度電子部品装着位置における印刷ズレに基づいて、制御パラメータの修正に関する情報を作成するところ、高不良度電子部品装着位置としては、印刷ズレの良否判定において不良と判定された頻度が最も高い電子部品装着位置を選択することができる。図３に示した検査データにおいては、小部品の部品ＩＤ＝３の電子部品装着位置が高不良度電子部品装着位置となり、この高不良度電子部品装着位置における印刷ズレ（Ｘ,Ｙ）ｍｍは、（０．０６,０．０６）ｍｍとなる。すなわち、上述の印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）ｍｍは、印刷ズレの総平均値を（Ｘ_ＡＶＥ, Ｙ_ＡＶＥ）ｍｍ、係数をｋとすると下記式の通りとなる。
印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）＝（Ｘ_ＡＶＥ, Ｙ_ＡＶＥ）＋（０．０６,０．０６）×ｋ
＝（Ｘ_ＡＶＥ＋０．０６ｋ, Ｙ_ＡＶＥ＋０．０６ｋ）
そしてフィードバック設定部は、この印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）に基づいて、基板６とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する。
なお、上記の係数ｋは、例えば０＜ｋ＜１の範囲内の任意の値とすることができる。

【0020】

また、高不良度電子部品装着位置としては、印刷ズレの良否判定において不良と判定された頻度が所定数以上の電子部品装着位置を選択することもできる。この頻度の所定数を２とした場合、図３に示した検査データにおいては、小部品の部品ＩＤ＝２の電子部品装着位置と小部品の部品ＩＤ＝３の電子部品装着位置が高不良度電子部品装着位置となる。このように高不良度電子部品装着位置が複数の場合、その印刷ズレ（Ｘ,Ｙ）ｍｍは、複数の高不良度電子部品装着位置における印刷ズレの平均値とする。すなわち、図３に示した検査データにおいては（０．０４，０．０４５）ｍｍとなり、上述の印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）ｍｍは下記式の通りとなる。
印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）＝（Ｘ_ＡＶＥ, Ｙ_ＡＶＥ）＋（０．０４,０．０４５）×ｋ
＝（Ｘ_ＡＶＥ＋０．０４ｋ, Ｙ_ＡＶＥ＋０．０４５ｋ）
そしてフィードバック設定部は、この印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）に基づいて、基板６とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する。

【0021】

更に、高不良度電子部品装着位置としては、印刷ズレの良否判定において不良と判定された電子部品装着位置のうち印刷ズレ率が所定値以上の電子部品装着位置を選択することもできる。この印刷ズレ率の所定値を１２０％とした場合、図３に示した検査データにおいては、小部品の部品ＩＤ＝３の電子部品装着位置、小部品の部品ＩＤ＝１２の電子部品装着位置及びＢＧＡ部品の部品ＩＤ＝１の電子部品装着位置が高不良度電子部品装着位置となる。そして、高不良度電子部品装着位置における印刷ズレ（Ｘ,Ｙ）ｍｍは、（０．０３３,０．０３３）ｍｍとなる。すなわち、上述の印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）ｍｍは、印刷ズレの総平均値を（Ｘ_ＡＶＥ, Ｙ_ＡＶＥ）ｍｍ、係数をｋとすると下記式の通りとなる。
印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）＝（Ｘ_ＡＶＥ, Ｙ_ＡＶＥ）＋（０．０３３,０．０３３）×ｋ
＝（Ｘ_ＡＶＥ＋０．０３３ｋ, Ｙ_ＡＶＥ＋０．０３３ｋ）
そしてフィードバック設定部は、この印刷ズレ値（Ｘｔ，Ｙｔ）に基づいて、基板６とマスクの位置合わせに関する制御パラメータの修正に関する情報を作成する。

【0022】

このように本実施形態によれば、印刷ズレの不良度の高い電子部品装着位置である高不良度電子部品装着位置を、印刷検査装置３の検査データに基づいてフィードバック設定部が自動的に抽出することができ、更にこの高不良度電子部品装着位置における印刷ズレと印刷ズレの総平均値とに基づいてフィードバック制御を行うことから、実装基板におけるはんだ部の印刷品質の向上及び安定化を実現することができる。

【符号の説明】

【0023】

１ 電子部品実装システム
２ 印刷機（スクリーン印刷装置）
３ 印刷検査機（検査装置）
４Ａ，４Ｂ 実装機（電子部品実装装置）
５ 通信ネットワーク
６ 制御部
７Ａ 小部品（電子部品）
７Ｂ 大部品（電子部品）
７Ｃ ＢＧＡ部品（電子部品）
８Ａ～Ｃ 電子部品装着位置
９Ａ～Ｃ 電極
１０Ａ～Ｃ はんだ部

【図1】

【図2】

【図3】