特許 7587926 生産システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-13

(45)【発行日】2024-11-21

(54)【発明の名称】生産システム

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/08 20060101AFI20241114BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

H05K13/08 D

H05K13/04 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020049074

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2021150495

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003399

【氏名又は名称】ＪＵＫＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保市 豪

【審査官】三宅 達

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０１２５７７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２２７２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１４６００４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１４８６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８４４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３０５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９９８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２０９８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２３９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４３９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０５８０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／０８

Ｈ０５Ｋ １３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品が実装される前の基板を検査して前記基板に設けられた複数の実装エリアのそれぞれのクリーム半田の印刷状態に基づいて、前記基板にマークパターンを付与する検査装置と、前記部品を前記検査装置から搬送され前記マークパターンが付与された前記基板に実装する、１つ又は複数の実装装置と、ＮＡＳ（Network Attached Storage）と、
を備え、
前記検査装置は、
前記マークパターンが付与された前記基板のクリーム半田の印刷状態及び印刷ずれ量を表す印刷状態情報を、前記ＮＡＳに送信して記憶させ、
前記実装装置は、
前記ＮＡＳから受信した前記印刷状態情報に基づいて、前記部品を前記基板の予め定められた位置から前記印刷ずれ量だけずれた位置に実装する、
生産システム。

【請求項2】

前記印刷状態情報は、予め定められたデータ形式であり、
前記検査装置の製造メーカと、前記実装装置の製造メーカと、は異なる、
請求項１に記載の生産システム。

【請求項3】

前記印刷状態情報は、ｘｍｌ形式である、
請求項２に記載の生産システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生産システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスを生産する生産システムにおいて、複数の実装装置により生産ラインが構築される。基板を生産ラインに搬入する前に、基板にクリーム半田を印刷する処理、及び基板の印刷状態を検査する検査処理が実行される。印刷状態が不良である場合、バッドマークと呼ばれるマークが基板に付与される。特許文献１には、検査工程において取得された製品データが、ホストコンピュータへ転送され、個々の検査対象シートの最終的な検査結果が、ホストコンピュータの製品情報記録装置に保存されることが、記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－０８６２８１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、ホストコンピュータを設けることは、設備コストの上昇となる。

【0005】

本発明の態様は、設備コストを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に従えば、部品が実装される前の基板を検査する検査装置と、前記部品を前記基板に実装する、１つ又は複数の実装装置と、を備え、前記検査装置は、前記基板のクリーム半田の印刷状態を表す印刷状態情報を、前記実装装置に送信し、前記実装装置は、前記検査装置から受信した前記印刷状態情報に基づいて、前記部品を前記基板に実装する、生産システムが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様によれば、設備コストが抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る生産システムを示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る実装装置を示す図である。

【図3】図３は、実施形態に係る基板を示す図である。

【図4】図４は、実施形態に係る生産システムを示すブロック図である。

【図5】図５は、実施形態に係る生産システムの動作を示すフローチャートである。

【図6】図６は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明は実施形態に限定されない。

【0010】

［生産システム］
図１は、実施形態に係る生産システムを示す図である。図１に示すように、生産システム１は、検査装置２と、実装装置３と、検査装置４と、を備える。検査装置２、実装装置３及び検査装置４により、電子デバイスの生産ライン６が構築される。

【0011】

検査装置２、実装装置３及び検査装置４は、ネットワークＮを介して、通信可能に接続されている。ネットワークＮは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、無線ＬＡＮ（IEEE802.11a/b/g/n/ac/ad/ax）が例示されるが、本開示はこれに限定されない。

【0012】

生産ライン６において、実装装置３は、複数設けられる。実施形態において、実装装置３は、実装装置３Ａと、実装装置３Ｂと、実装装置３Ｃとを含むこととするが、本開示はこれに限定されない。実装装置３の数は、２個以下又は４個以上であっても良い。

【0013】

生産ライン６において基板Ｐが搬送される。生産ライン６において基板Ｐが搬送されることにより、電子デバイスが生産される。実施形態において、生産ライン６の先頭装置は、検査装置２である。生産ライン６の後尾装置は、検査装置４である。基板Ｐは、検査装置２に搬入された後、複数の実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のそれぞれに順次搬送される。複数の実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）は、基板Ｐに電子部品Ｃを順次実装する。実装装置３において電子部品Ｃが実装された基板Ｐは、検査装置４から搬出される。

【0014】

基板Ｐが生産ライン６に搬入される前に、印刷機により基板Ｐにクリーム半田が印刷される。クリーム半田が印刷された基板Ｐが、検査装置２に搬入される。なお、印刷機の図示は省略する。

【0015】

検査装置２は、電子部品Ｃが実装される前の基板Ｐの印刷状態を検査する半田印刷検査装置（ＳＰＩ：Solder Paste Inspection）を含む。検査装置２は、基板Ｐの印刷状態の検査結果に基づいて、基板ＰにマークパターンＭＰを付与する。

【0016】

実装装置３は、クリーム半田が印刷された基板Ｐに電子部品Ｃを実装する。電子部品Ｃが実装された基板Ｐは、リフロー炉において加熱される。リフロー炉において基板Ｐが加熱されることにより、クリーム半田が溶ける。溶けたクリーム半田が冷却されることにより、電子部品Ｃが基板Ｐに半田付けされる。なお、リフロー炉の図示は省略する。

【0017】

検査装置４は、電子部品Ｃが実装された後の基板Ｐの状態を検査する基板外観検査装置（ＡＯＩ：Automated Optical Inspection）を含む。

【0018】

［実装装置］
図２は、実施形態に係る実装装置を示す図である。実装装置３は、制御装置３０と、基板Ｐを支持する基板支持部材３１と、基板支持部材３１に支持されている基板Ｐに電子部品Ｃを実装する実装ヘッド３２と、を有する。制御装置３０は、コンピュータシステムを含む。実装ヘッド３２は、電子部品Ｃを解放可能に保持するノズル３４を有する。

【0019】

［基板］
図３は、実施形態に係る基板を示す図である。基板Ｐは、割り基板を規定する複数の実装エリアＡを含む。実施形態において、実装エリアＡは、第１実装エリアＡ１と、第２実装エリアＡ２と、第３実装エリアＡ３と、第４実装エリアＡ４と、を含む。

【0020】

割り基板とは、電子部品Ｃが実装された単一の基板Ｐが分割された後の複数の分割基板をいう。基板Ｐが分割されることにより、分割基板を含む複数の電子デバイスが生産される。１つの割り基板は、１つの実装エリアＡを含む。基板Ｐの複数の実装エリアＡのそれぞれに電子部品Ｃが実装されることにより、実装エリアＡに電子デバイスが生成される。基板Ｐの複数の実装エリアＡのそれぞれに電子部品Ｃが実装された後、複数の実装エリアＡが分離されるように基板Ｐが分割されることにより、分割基板を含む複数の電子デバイスが生産される。実施形態においては、基板Ｐに４つの実装エリアＡが規定される。基板Ｐから４枚の割り基板が生成される。

【0021】

印刷機は、複数の実装エリアＡのそれぞれにクリーム半田を印刷する。検査装置２は、電子部品Ｃが実装される前の複数の実装エリアＡのそれぞれの印刷状態を検査する。検査装置２は、実装エリアＡの印刷状態の検査結果に基づいて、基板ＰにマークパターンＭＰを付与する。

【0022】

マークパターンＭＰは、基板Ｐに付与されるマークＢのパターンを示す。マークパターンＭＰは、マークＢが付与されるマークエリアＭを含む。マークエリアＭは、第１実装エリアＡ１の印刷状態を示すマークＢが付与される第１マークエリアＭ１と、第２実装エリアＡ２の印刷状態を示すマークＢが付与される第２マークエリアＭ２と、第３実装エリアＡ３の印刷状態を示すマークＢが付与される第３マークエリアＭ３と、第４実装エリアＡ４の印刷状態を示すマークＢが付与される第４マークエリアＭ４と、を含む。実施形態において、マークパターンＭＰは、実装エリアＡの外側において、基板Ｐのコーナーに設定される。第１マークエリアＭ１と、第２マークエリアＭ２と、第３マークエリアＭ３と、第４マークエリアＭ４とは、基板Ｐの表面と平行な所定方向に規定される。

【0023】

マークＢは、実装エリアＡの印刷状態が不良であることを示すバッドマークを含む。検査装置２は、基板Ｐに設けられた複数の実装エリアＡのそれぞれの印刷状態を検査して、基板ＰにマークパターンＭＰを付与する。

【0024】

実装エリアＡの印刷状態が不良である場合は、クリーム半田が断線している場合が例示される。また、クリーム半田が実際に印刷されている位置と予め定められた位置（クリーム半田が印刷されるべき（電子部品Ｃが実装されるべき）設計上の位置）との間の距離、即ち印刷ずれ量が、予め定められた閾値以上である場合が例示されるが、本開示はこれらに限定されない。

【0025】

第１実装エリアＡ１、第２実装エリアＡ２、第３実装エリアＡ３及び第４実装エリアＡ４のそれぞれの印刷状態が良好である場合、マークＢは付与されない。第１実装エリアＡ１の印刷状態が不良である場合、検査装置２は、第１マークエリアＭ１にマークＢを付与する。第２実装エリアＡ２の印刷状態が不良である場合、検査装置２は、第２マークエリアＭ２にマークＢを付与する。第３実装エリアＡ３の印刷状態が不良である場合、検査装置２は、第３マークエリアＭ３にマークＢを付与する。第４実装エリアＡ４の印刷状態が不良である場合、検査装置２は、第４マークエリアＭ４にマークＢを付与する。

【0026】

図３は、一例として、第１実装エリアＡ１、第２実装エリアＡ２及び第４実装エリアＡ４のそれぞれの印刷状態が良好であり、第３実装エリアＡ３の印刷状態が不良であるマークパターンＭＰを示す。

【0027】

［検査装置及び実装装置］
図４は、実施形態に係る生産システムを示すブロック図である。図４に示すように、検査装置２は、制御装置２０と、撮像装置２１と、マーク付与装置２２と、を有する。制御装置２０は、画像処理部２０ａと、マーク付与制御部２０ｂと、記憶部２０ｃと、送信部２０ｄと、を有する。実装装置３は、制御装置３０と、実装ヘッド３２と、とを有する。制御装置３０は、受信部３０ａと、記憶部３０ｂと、実装制御部３０ｃと、を有する。

【0028】

撮像装置２１は、クリーム半田が印刷された後且つ電子部品Ｃが実装される前の基板Ｐの画像を撮像して、画像処理部２０ａに出力する。撮像装置２１は、光学系と、イメージセンサとを有する。イメージセンサは、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが例示されるが、本開示はこれに限定されない。

【0029】

画像処理部２０ａは、基板Ｐの画像に画像処理を実施し、基板Ｐのクリーム半田の印刷状態を検出する。

【0030】

画像処理部２０ａは、基板Ｐ内の何れかの実装エリアＡの印刷状態が不良である場合は、不良である実装エリアＡを特定する情報を、マーク付与制御部２０ｂに送信する。マーク付与制御部２０ｂは、マークＢを、不良である実装エリアＡに対応するマークエリアＭに付与するように、マーク付与装置２２を制御する。マーク付与装置２２は、マークＢを、不良である実装エリアＡに対応するマークエリアＭに、付与する。

【0031】

また、画像処理部２０ａは、基板Ｐ内の各実装エリアＡのクリーム半田の印刷状態を表す基板印刷状態情報を、記憶部２０ｃに記憶させる。

【0032】

基板印刷状態情報は、クリーム半田の印刷状態が不良であるか否かの情報と、印刷ずれ量と、を含むことが例示されるが、本開示はこれに限定されない。基板印刷状態情報は、予め定められたデータ形式とするが、本開示はこれに限定されない。予め定められたデータ形式は、ｘｍｌ（extensible markup language）形式とするが、本開示はこれに限定されない。

【0033】

送信部２０ｄは、点線２３で示すように、記憶部２０ｃに記憶された基板印刷状態情報を、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の記憶部３０ｂの予め定められたフォルダ（ディレクトリ）に記憶するように、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）に送信する。

【0034】

実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の記憶部３０ｂの予め定められたフォルダは、ネットワーク共有の設定がなされており、検査装置２から基板印刷状態情報を書き込むことが可能である。ネットワーク共有には、ＳＭＢ（Server Message Block）、ＮＦＳ（Network File System）等を利用することが例示されるが、本開示はこれに限定されない。

【0035】

実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の受信部３０ａは、基板印刷状態情報を検査装置２から受信し、記憶部３０ｂの予め定められたフォルダに書き込み、記憶させる。

【0036】

実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の実装制御部３０ｃは、記憶部３０ｂの予め定められたフォルダに記憶されている基板印刷状態情報に基づいて、実装ヘッド３２を制御する。実装ヘッド３２は、基板Ｐ上に電子部品Ｃを実装する。

【0037】

例えば、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の実装制御部３０ｃは、基板Ｐ内の第１実装エリアＡ１の印刷状態が不良ではなく且つ印刷ずれ量が＋１ｍｍ（ミリメートル）である場合には、電子部品Ｃを、予め定められた位置（クリーム半田が印刷されるべき（電子部品Ｃが実装されるべき）設計上の位置）から＋１ｍｍの位置に実装するように、実装ヘッド３２を制御する。これにより、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）は、電子部品Ｃを、短絡、非接触等無しに、基板Ｐに実装することができる。

【0038】

また例えば、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の実装制御部３０ｃは、基板Ｐ内の第３実装エリアＡ３のクリーム半田の印刷状態が不良である場合には、電子部品Ｃを第３実装エリアＡ３内に実装しないように、実装ヘッド３２を制御する。これにより、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）は、電子部品Ｃの無駄を抑制できる。

【0039】

［生産システムの動作］
図５は、実施形態に係る生産システムの動作を示すフローチャートである。検査装置２の撮像装置２１は、クリーム半田が印刷された後且つ電子部品Ｃが実装される前の基板Ｐの画像を撮像して、画像処理部２０ａに出力する（ステップＳ１）。

【0040】

画像処理部２０ａは、基板Ｐの画像に画像処理を実施し、基板Ｐのクリーム半田の印刷状態を検出する。画像処理部２０ａは、基板Ｐ内の何れかの実装エリアＡの印刷状態が不良であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

【0041】

ステップＳ２において、基板Ｐ内の何れかの実装エリアＡの印刷状態が不良であると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、画像処理部２０ａは、不良である実装エリアＡを特定する情報を、マーク付与制御部２０ｂに送信する。マーク付与制御部２０ｂは、マークＢを、不良である実装エリアＡに対応するマークエリアＭに付与するように、マーク付与装置２２を制御する。マーク付与装置２２は、マークＢを、不良である実装エリアＡに対応するマークエリアＭに、付与する（ステップＳ３）。

【0042】

ステップＳ２において、基板Ｐ内の全部の実装エリアＡの印刷状態が不良ではないと判定された場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、又は、ステップＳ３が実行された後、画像処理部２０ａは、基板印刷状態情報を記憶部２０ｃに記憶させる。送信部２０ｄは、記憶部２０ｃに記憶された基板印刷状態情報を、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の記憶部３０ｂの予め定められたフォルダに記憶するように、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）に送信する（ステップＳ４）。

【0043】

実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の受信部３０ａは、基板印刷状態情報を検査装置２から受信し、記憶部３０ｂの予め定められたフォルダに書き込み、記憶させる（ステップＳ５）。

【0044】

実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の実装制御部３０ｃは、記憶部３０ｂの予め定められたフォルダに記憶されている基板印刷状態情報に基づいて、実装ヘッド３２を制御する。実装ヘッド３２は、基板Ｐ上に電子部品Ｃを実装する（ステップＳ６）。

【0045】

［コンピュータシステム］
図６は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。上述の制御装置２０及び制御装置３０の各々は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。制御装置２０及び制御装置３０のそれぞれの機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

【0046】

プログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム１０００に、クリーム半田が印刷された後且つ電子部品Ｃが実装される前の基板Ｐの画像を撮像することと、基板Ｐのクリーム半田の印刷状態を検出することと、基板Ｐ内の何れかの実装エリアＡの印刷状態が不良であるか否かを判定することと、マークＢを不良である実装エリアＡに対応するマークエリアＭに付与することと、基板印刷状態情報を実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の記憶部３０ｂの予め定められたフォルダに記憶することと、基板印刷状態情報に基づいて、基板Ｐ上に電子部品Ｃを実装することと、を実行させることができる。

【0047】

［効果］
以上説明したように、検査装置２で取得された基板印刷状態情報が、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の記憶部３０ｂの予め定められたフォルダに記憶される。実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）は、記憶部３０ｂの予め定められたフォルダに記憶された基板印刷状態情報に基づいて、電子部品Ｃを基板Ｐに実装することができる。検査装置２から基板印刷状態情報を受信して実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）に送信するホストコンピュータ（管理装置）が不要であるので、設備コストが抑制される。また、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）が基板Ｐを撮像する撮像装置を備える必要がないので、設備コストが抑制される。

【0048】

基板印刷状態情報が予め定められた形式であり、検査装置２の製造メーカと実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の製造メーカとが異なることが許容されるので、設備構成の自由度を増すことができる。

【0049】

［その他の実施形態］
生産システム１が、ネットワークＮに通信可能に接続されたＮＡＳ（Network Attached Storage）を備え、検査装置２が基板印刷状態情報をＮＡＳに送信して記憶させ、実装装置３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）が基板印刷状態情報をＮＡＳから受信して利用しても良い。ＮＡＳがホストコンピュータ（管理装置）より安価であれば、設備コストが抑制される。

【符号の説明】

【0050】

１…生産システム、２…検査装置、３…実装装置、３Ａ…実装装置、３Ｂ…実装装置、３Ｃ…実装装置、４…検査装置、６…生産ライン、２０…制御装置、２０ａ…画像処理部、２０ｂ…マーク付与制御部、２０ｃ…記憶部、２０ｄ…送信部、２１…撮像装置、２２…マーク付与装置、３０…制御装置、３０ａ…受信部、３０ｂ…記憶部、３０ｃ…実装制御部、３２…実装ヘッド、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、Ａ…実装エリア、Ａ１…第１実装エリア、Ａ２…第２実装エリア、Ａ３…第３実装エリア、Ａ４…第４実装エリア、Ｂ…マーク、Ｍ…マークエリア、Ｍ１…第１マークエリア、Ｍ２…第２マークエリア、Ｍ３…第３マークエリア、Ｍ４…第４マークエリア、Ｐ…基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】