部件安裝方法和部件安裝裝置制造方法

部件安裝方法和部件安裝裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種部件安裝方法和部件安裝裝置。能夠通過現有的部件安裝裝置的結構在部件安裝工序中測定焊錫膏的印刷偏移量，修正部件安裝位置。部件安裝裝置使用識別基板的單元，拍攝基板上的安裝上述部件的預定的區域，確定上述預定的區域內的應該安裝部件的位置和印刷了焊錫膏的位置，計算所確定的上述應該安裝的位置和上述印刷了焊錫膏的位置之間的差，使用所確定的上述位置的差，修正上述應該安裝的位置，將上述部件安裝到修正后的位置，由此提高部件安裝的位置精度。
【專利說明】部件安裝方法和部件安裝裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種將部件安裝到印刷基板上的技術，特別涉及一種將電子部件安裝到基板上的部件安裝方法、部件安裝裝置。
【背景技術】
[0002]例如，在電氣產品等中使用的印刷基板中，必須安裝許多小型的部件，通常利用機械地將部件安裝到印刷基板等的部件安裝裝置(芯片安裝機)。由此，能夠高效地高吞吐率地實施部件的安裝操作。另一方面，近年來，伴隨著對電子設備等的小型化的要求、對電路結構的復雜化的應對等，印刷基板、安裝在其上的電子部件的小型化、部件的多品種化也在進展。例如，還要求了以數百個為單位將多種微小電子部件安裝到數厘米見方的印刷基板上。
[0003]在這樣的安裝微小電子部件的部件安裝裝置中，一般配置部件將其放置在預先在印刷基板上的電極位置上印刷的焊錫膏上。使用以下的方法來安裝所配置的部件:通過采用了回流方式的回流裝置使焊錫熔融來安裝部件。
[0004]這時，有時焊錫膏的印刷相對于印刷基板上的電極位置偏移。在該狀態下將部件放置在電極位置的情況下，成為部件沒有被均等地放置在焊錫膏上的狀態。這時，在安裝對象的部件例如是具有2個端子的微小并且輕量的部件的情況下，在回流時，可能產生在由于偏移的焊錫膏的表面張力部件向一端子側被很大地拉動或傾斜等、各端子沒有正確地與電極接合的狀態下進行安裝的情況。
[0005]因此，已知以下的技術，即預先使用部件安裝裝置中的檢查頭、焊錫印刷檢查機等測定焊錫膏的印刷偏移量，在安裝部件時，對安裝位置進行修正以便將部件不放置在電極位置而是放置在偏移的焊錫膏的位置，由此通過回流時的焊錫膏的表面張力而產生的自校準效果，在各端子正確地與電極接合的狀態下進行安裝。
[0006]作為與之相關聯的技術，例如在日本特開2010-3824號公報(專利文獻I)中，記載了以下的技術，即“是一種電路制造方法，通過印刷掩模將焊錫膏印刷在電路基板上，根據放置位置數據，將電路部件放置在電路基板上，由此通過印刷的焊錫膏將電路部件定位在電路基板上，然后使焊錫骨溶融來將電路部件焊接在電路基板的焊盤上，在該電路制造方法中，檢測設置在印刷掩模上的掩模基準標記與設置在電路基板上的基板基準標記之間的相對位置，根據檢測出的相對位置，推定在電路基板上印刷的焊錫膏向電路基板的印刷位置，根據該推定的印刷位置修正放置位置數據，來將電路部件放置在電路基板上”。
[0007]另外，例如在美國專利申請公開第2010/0152877號說明書(專利文獻2)中，記載了以下的技術，即“是一種將部件裝配到基板上的部件裝配方法，包括以下步驟:對預定的基板重復進行部件的裝配的裝配步驟；判定應該裝配的部件是否是預定的部件的判定步驟，在上述判定步驟中判斷為上述應該裝配的部件是上述預定的部件的情況下，(i)在上述預定的部件的安裝結束后，檢查上述預定的部件的安裝狀態，(ii)在開始安裝上述預定的部件之前的期間，檢查與上述預定的部件有關的安裝面狀態”。[0008]在部件安裝裝置中，伴隨著所安裝的部件的進一步小型化，必須在維持生產效率、吞吐率等的同時，進一步提聞裝配精度。對此，例如在上述專利文獻I所記載的技術中，在實際裝配部件時，必須事先通過檢查裝置等檢查印刷基板，測定焊錫膏的印刷偏移量。另夕卜，必須通過部件安裝裝置從檢查裝置等預先取得所測定的位置偏移量的信息。由此，具有印刷基板的生產節奏延長的問題。
[0009]對于該點，在上述專利文獻2所記載那樣的技術中，間隔印刷基板在部件安裝頭的對面具備檢查頭，在部件安裝頭進行部件吸附、輸送的期間，檢查頭并行地進行部件安裝預定位置的焊錫膏的印刷偏移量的檢查和測定。
[0010]但是，在這樣的結構中，必須在部件安裝裝置中設置與部件安裝頭不同的檢查頭。即，在一般使用的多個頭的部件安裝裝置(例如間隔印刷基板在兩側各有一個部件安裝頭的裝置等)中，將一個部件安裝頭替換為檢查頭，相應地生產效率降低。
[0011]與此相對，也可以考慮采取在現有的部件安裝裝置中將檢查頭與部件安裝頭結合的結構。但是，檢查頭例如檢查焊錫印刷、回流后的檢查等多個檢查項目，通常需要大型的照明系統。因此，如果單純地將部件安裝頭和檢查頭結合，則有時部件安裝頭的構造變得過大而對動作造成妨礙。另外，為了避免照明，必須使部件安裝頭部分的部件安裝嘴和檢查頭部分的照相機之間離開一定程度的距離，有時難以同時進行部件安裝頭的部件安裝和檢查頭的檢查(照相機的拍攝)。
[0012]專利文獻1:日本特開2010-3824號公報
[0013]專利文獻2:美國專利申請公開第2010/0152877號說明書

【發明內容】

[0014]因此，本發明的目的在于，提供一種部件安裝裝置、部件安裝方法以及部件安裝系統，除了部件安裝裝置以外不設置檢查裝置、或者如同不在部件安裝裝置中設置檢查頭等那樣不追加新的結構，能夠通過現存的部件安裝裝置的結構，在將部件安裝到印刷基板上的工序中測定焊錫膏對于印刷基板的印刷偏移量，根據該偏移量修正部件安裝裝置。
[0015]根據本說明書的記載以及附圖，可以了解本發明的上述以及其他目的、新特征。
[0016]如果簡單說明本申請公開的發明中的代表性的發明的概要，則如下所述。
[0017]本發明是一種部件安裝方法，具有部件安裝頭，該部件安裝頭裝備有識別基板的單元，使用上述部件安裝頭將電子部件安裝在基板上，其特征為包括:使用上述識別基板的單元，拍攝上述基板上的安裝部件的預定的區域，確定上述預定的區域內的應該安裝部件的位置和印刷了焊錫膏的位置的步驟；計算所確定的上述應該安裝的位置和印刷了上述焊錫膏的位置之間的差的步驟；使用所確定的上述位置的差，修正上述應該安裝的位置，向修正后的位置安裝上述部件的步驟。
[0018]本發明是一種部件安裝裝置，其將從一個以上的部件供給器構成的部件供給器模塊供給的多種電子部件安裝在基板上，其特征為具備:一個以上的部件安裝頭，其能夠在包含一個上述部件供給器模塊和上述基板的區域的上方移動，具有多個部件安裝構件以及能夠在上述基板上進行拍攝的基板識別照相機；存儲裝置，其保存用于保存上述基板的設計信息的基板設計數據、保存與上述各部件安裝頭在上述基板上安裝部件的步驟和移動路徑相關的信息的路徑信息、保存與應該安裝到上述基板上的部件中的需要修正部件安裝位置的修正對象部件及其端子的位置相關的信息的修正對象端子列表；控制部，其進行控制以便重復執行上述各部件安裝頭通過上述部件安裝構件從上述部件供給器模塊內的上述部件供給器保持并取出預定的部件的部件保持循環以及把在上述部件保持循環中取出的部件分別安裝到上述基板上的預定的部件安裝位置的部件安裝循環，上述控制部還根據在預定的定時通過上述基板識別照相機拍攝上述基板的預定的區域所得的拍攝數據，測定在上述修正對象端子列表中包含的上述修正對象部件在上述基板上的部件安裝位置處的焊錫膏相對于各電極端子的印刷偏移量，根據上述印刷偏移量，計算將上述修正對象部件安裝到上述基板上時的安裝位置修正量，將該安裝位置修正量與上述修正對象部件對應地登錄到上述修正對象端子列表中，在上述部件安裝循環中，在針對上述各部件安裝頭要安裝的安裝對象部件，在上述修正對象端子列表中登錄了該安裝對象部件，并且登錄了對應的上述安裝位置修正量的信息的情況下，根據該安裝位置修正量，在修正該安裝對象部件在上述基板上的部件安裝位置后進行安裝。
[0019]另外，本發明也能夠應用于上述那樣的部件安裝裝置的部件安裝方法、具有上述那樣的部件安裝裝置的部件安裝系統。
[0020]根據本發明，能夠提高部件安裝的精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是表示本發明的實施方式I的部件安裝裝置的結構例的概要的俯視圖。
[0022]圖2是表示本發明的實施方式I的部件安裝頭的結構例的概要的仰視圖。
[0023]圖3是表示具有本發明的實施方式I的部件安裝裝置的部件安裝系統的結構例的概要的圖。
[0024]圖4是表示本發明的實施方式I的部件安裝裝置的控制部的結構例的概要的圖。
[0025]圖5是表示本發明的實施方式I的部件安裝程序的部件安裝處理的流程的例子的概要的流程圖。
[0026]圖6是表示在本發明的實施方式I的部件安裝處理中多個部件安裝頭并行動作時的處理流程的例子的圖。
[0027]圖7是針對本發明的實施方式I的印刷基板的例子將概要進行簡化的圖。
[0028]圖8是表示本發明的實施方式I的多個部件安裝頭的并行動作的例子的概要的圖。
[0029]圖9是說明本發明的實施方式I的焊錫膏相對于印刷基板電極的印刷偏移量的概要的圖。
[0030]圖10是表示本發明的實施方式I的將各部件的部件安裝位置的修正量的值更新后的修正對象端子列表的例子的概要的圖。
[0031]圖11是表示本發明的實施方式I的多個部件安裝頭的并行動作的例子的概要的圖。
[0032]圖12是表示本發明的實施方式I的多個部件安裝頭的并行動作的例子的概要的圖。
[0033]圖13是說明本發明的實施方式I的推定部件的安裝坐標修正量的方法的例子的概要的圖。[0034]圖14是表示本發明的實施方式I的多個部件安裝頭的并行動作的例子的概要的圖。
[0035]圖15是表示本發明的實施方式2的在部件安裝頭移動過程中拍攝印刷基板時的例子的概要的圖。
[0036]圖16是表示本發明的實施方式2的部件安裝程序的部件安裝處理的流程的例子的概要的流程圖。
[0037]圖17是表示本發明的實施方式2的在部件安裝頭的移動過程中拍攝部件安裝位置的處理的流程的例子的概要的流程圖。
【具體實施方式】
[0038]以下，根據附圖詳細說明本發明的實施方式。另外，在用于說明實施方式的全部附圖中，原則上對相同部分附加相同的符號，省略其重復的說明。
[0039]作為本發明一實施方式的部件安裝裝置(芯片安裝機)例如是能夠將多種電子部件等多個部件安裝到印刷基板等對象物上的裝置。這時，考慮到焊錫膏相對于印刷基板的印刷偏移，在焊錫膏的印刷位置上修正部件的安裝位置，從而提高裝配精度。另外，為了通過將部件安裝到印刷的焊錫膏上而得到裝配精度提高的效果，希望是能夠得到回流時熔融的焊錫膏的自校準效果的部件(例如2個端子的輕量小型部件)。
[0040]為了將部件安裝到印刷在印刷基板上的焊錫膏的位置，如上述那樣，需要檢查、測定對象部件的安裝位置處的焊錫膏的印刷偏移量。在本實施方式中，不在部件安裝裝置之外單獨設置檢查裝置等，不在部件安裝裝置上設置檢查頭，不追加或變更將檢查頭與部件安裝頭結合的結構，來測定印刷偏移量。為了實現以上的目的，把在現有的部件安裝裝置中在部件安裝頭上安裝的基板位置識別用照相機以及照明用于測定焊錫膏的印刷偏移量。
[0041]S卩，與一般的檢查裝置、檢查頭等不同，將檢查、測定的對象和目的用于焊錫膏的印刷偏移量的測定，由此能夠替代地使用能夠在印刷基板上進行拍攝的基板識別用照相機。由此，將部件安裝頭的部件安裝嘴和基板識別照相機之間的距離保持得近，因此能夠在從部件的保持到安裝的時間進行部件安裝頭進行的部件安裝和基板識別照相機進行的檢查。另外，由此，在部件安裝頭等中，原則上不需要檢查、測定印刷偏移量所需要的動作，能夠在通常的部件安裝工序的動作中并行地測定印刷偏移量。因此，能夠在維持生產效率的同時提高部件安裝的實際裝配精度。
[0042]<實施方式1>
[0043]圖1是表示本發明的實施方式I的部件安裝裝置的結構例的概要的俯視圖。在圖1中，表示了與部件安裝裝置100中進行部件安裝動作的機構有關的部分的結構例，將圖中的水平方向設為X軸方向，將垂直方向設為Y軸方向，表示從部件安裝裝置100的上方看到的狀態。
[0044]部件安裝裝置100例如具備部件供給器模塊110 (在圖1的例子中是部件供給器模塊A (IlOa)和B (IOOb)這2個)、Y梁120、Χ梁130 (在圖1的例子中是X梁A (130a)和B (130b)這2個)、部件識別照相機140 (在圖1的例子中是部件識別照相機A (140a)和B (140b)這2個)、部件安裝頭150 (在圖1的例子中是部件安裝頭A (150a)和B (150b)這2個)、基板識別照相機160 (在圖1的例子中是基板識別照相機A (160a)和B (160b)這2個)、印刷基板輸送路徑170等各部。
[0045]另外，在印刷基板輸送路徑170上，固定配置有成為部件安裝的對象的印刷基板180。另外，印刷基板如果是可撓性基板等能夠由部件安裝裝置安裝部件的基板，則可以是任意的基板。另外，在印刷基板180上，分別具有多個基板識別標記181、印刷基板電極182，預先通過印刷裝置等分別將焊錫膏183印刷到各印刷基板電極182上。
[0046]在圖1的例子中，對于在X軸方向上輸送印刷基板180，固定在預定位置的印刷基板輸送路徑170，在Y軸方向的兩側分別設置一個向部件安裝頭150供給部件的部件供給器模塊110。另外，各部件供給器模塊110分別在X軸方向上具有保持預定種類的多個部件的多個部件供給器111，能夠向部件安裝頭150供給多種部件。
[0047]進而，在各部件供給器模塊110的X軸方向的兩側，沿著Y軸方向配置有I組Y梁120。另外，與Y梁120垂直地沿著X軸方向配置有I個以上(在圖1的例子中是2個)X梁130。Y梁和X梁所成的角度是垂直，但也可以包含機械誤差。另外，在各X梁130上分別安裝有一個部件安裝頭150。另外，在印刷基板輸送路徑170和部件供給器模塊110之間分別配置有部件識別照相機140。
[0048]印刷基板輸送路徑170根據后述的控制部的控制，在X軸方向上輸送印刷基板180并對其進行固定，以便將印刷基板180配置在I組Y梁120之間。各X梁130和部件安裝頭150分別與各部件供給器模塊110對應，各X梁130具有根據控制部的控制，能夠在包含對應的部件供給器模塊110和印刷基板180的上方區域中，沿著Y梁120在Y軸方向上移動的行程。另外，各部件安裝頭150具有根據控制部的控制，能夠在I組Y梁120之間的區域沿著X梁130在X軸方向上移動的行程。
[0049]通過該X梁130的Y軸方向的行程和部件安裝頭150的X軸方向的行程的組合，例如能夠使部件安裝頭A (150a)在部件供給器模塊A (IlOa)內的預定的部件供給器111上移動，在通過吸附等取出部件后，使其移動到印刷基板180上的預定的位置來安裝部件。對于部件安裝頭B (150b)也同樣能夠使其在部件供給器模塊B (IlOb)內的預定的部件供給器111上移動，在取出部件后，使其移動到印刷基板180上的預定的位置來進行安裝。
[0050]圖2是表示部件安裝頭150的結構例子的概要的仰視圖。部件安裝頭150從部件供給器模塊110內的一個以上的部件供給器111取出多個(種類)的部件，將取出的各部件安裝到印刷基板180上的預定的位置，例如具有多個(在圖2的例子中是12個)部件安裝嘴151、基板識別照相機160以及環形照明162。
[0051]部件安裝頭150被安裝在X梁130上，具有通過X梁130的驅動能夠在X軸方向上移動的行程。另外，使對象的部件安裝嘴151移動，以便將多個部件安裝嘴151中的取出和安裝部件的嘴配置在預定的可操作位置。在圖2的例子中，將部件安裝嘴151配置為圓形，因此使它們在XY平面上旋轉，將對象的部件安裝嘴151順次移動到預定的可操作位置。另外，部件安裝嘴151的配置結構、數量并不限于圖2的例子。例如也可以不配置為圓形，而配置為多列狀等。
[0052]另外，部件安裝頭150通過對象的部件安裝嘴151取出并安裝部件，因此具有能夠使包含部件安裝嘴151的部件安裝頭150的一部分或全部在上下方向上移動的行程。即，通過這些移動等，在部件安裝嘴151的前端通過吸附等(例如利用空氣壓力等)將部件取出，調整所保持的部件的姿勢，在印刷基板180的預定位置釋放，由此能夠安裝部件。該部件安裝嘴151可以與吸附的部件的種類對應地適當地更換不同特性的嘴。
[0053]另外，在本實施方式中，在部件安裝頭150中，作為取出、保持并安裝部件的構件(部件安裝構件)，使用了吸附并保持部件的部件安裝嘴151，但部件安裝構件并不限于此，例如即使是使用夾住部件來取出并保持部件的卡盤等的部件安裝單元，也能夠保持部件。另外，對部件安裝頭150、部件安裝嘴151 (以及部件安裝裝置100中的其他驅動機構)進行驅動的方式并沒有特別限定，例如除了齒條齒輪機構等以外，還能夠適當地利用壓電致動器、線性電動機等公知的各種技術。
[0054]另外，在部件安裝頭150上安裝有基板識別照相機160。另外，作為通過基板識別照相機160進行拍攝時的光源具有環形照明162。這些結構用于拍攝印刷基板180上的基板識別標記181，通過圖像處理識別印刷基板180的位置。因此，不需要在檢查裝置或檢查頭等中使用的高性能的照相機、大型的照明等大規模結構，能夠使結構小型化。結果，能夠配置在部件安裝嘴151的近旁，能夠把印刷基板180上通過部件安裝嘴151安裝部件的位置的近旁的區域作為視野。
[0055]在本實施方式中，如上述那樣，基板識別照相機160的拍攝對象不僅限于基板識別標記181，為了測定焊錫膏183相對于印刷基板電極182的印刷偏移量，還對印刷基板電極182和焊錫膏183進行拍攝。因此，在本實施方式中，對于基板識別照相機160的性能等，可以是為了達到上述目的所需要的程度，另外對于光源，也可以適當地使用環形照明162等結構簡單的光源。
[0056]圖3是表示具有本實施方式的部件安裝裝置100的部件安裝系統的結構例的概要的圖。部件安裝系統I具有上述的部件安裝裝置100以及用于生成控制信息的部件安裝設定服務器300，該控制信息用于部件安裝裝置100進行安裝處理。部件安裝裝置100除了在圖1、圖2中所示的構造以外，還具有后述的控制部200，其對部件的安裝處理所涉及的各構造的動作進行控制。
[0057]在部件安裝裝置100中，將大量的微小電子部件安裝到印刷基板180上。因此，需要向部件安裝裝置100提供將哪個種類的部件安裝到印刷基板180的哪個位置的控制信息。這時，特別在本實施方式那樣的具有多個部件安裝頭150的部件安裝裝置100中，對于多個頭的動作，需要最優化地控制頭的動作路徑、部件的安裝順序，以便不相互干擾，并且高效地進行部件安裝。
[0058]在本實施方式中，假設在部件安裝設定服務器300的最優路徑探索部310中，將通過CAD (計算機輔助設計)系統等基板設計系統400設計生成的基板設計數據401等作為輸入，進行各部件安裝頭150的動作路徑的最優化，作為最優路徑信息311輸出。另外，假設在基板設計數據401中，例如對印刷基板180的每個型號，包含印刷基板180的尺寸、印刷基板180的坐標原點位置、在印刷基板180上附加的基板識別標記181相對于原點的坐標、安裝到印刷基板180上的部件的型號、種類、形狀、主體寬度、主體長度、主體高度、端子數、各端子的形狀、位置、端子寬度、端子長度、端子高度、安裝坐標、角度等信息。
[0059]對于進行各部件安裝頭150的動作路徑的最優化的技術，對各種技術進行了研究和開發，在本實施方式中，可以適當地選擇使用這些現存的技術、算法等。把輸出的最優路徑信息311以及基板設計系統400生成的基板設計數據401輸出給部件安裝裝置100的控制部200。[0060]進而，在本實施方式中，在部件安裝設定服務器300的修正對象端子列表生成部320中，生成在印刷基板180上安裝的全部部件中的成為根據焊錫膏183的印刷偏移量修正部件安裝位置的對象的部件的列表，作為修正對象端子列表321輸出。如上述那樣，主要是具有多個端子的小型輕量的部件容易由于焊錫膏183的印刷偏移而在部件安裝時產生不良情況。因此，在本實施方式中，假設根據基板設計數據401，抽出成為印刷位置修正對象的部件(例如比預定的大小/重量小的二端子部件)，生成后述的修正對象端子列表321來輸出。另外，包含部件安裝設定服務器300中的最優路徑探索部310、修正對象端子列表生成部320的各部例如可以作為軟件程序來實現。
[0061]圖4是表示部件安裝裝置100的控制部200的結構例的概要的圖。控制部200例如具有接口 201、MPU (微處理器單元)202、RAM (隨機存取存儲器)203、ROM (只讀存儲器)204、外部存儲裝置205、IXD (液晶顯示器)觸摸屏206、條碼讀取器207、基板識別圖像處理電路208、焊錫印刷圖像處理電路209、部件識別圖像處理電路210、部件供給器驅動電路211、部件安裝頭驅動電路213、基板輸送路徑驅動電路215等。
[0062]當接通控制部200的電源時，通過MPU202執行存儲在R0M204中的啟動程序。在啟動處理中，對與接口 201連接的各裝置、電路等進行初始化，然后，使各驅動部(部件供給器驅動部212、部件安裝頭驅動部214、基板輸送路徑驅動部216等)動作，使各部件供給器111、部件安裝頭150等各機構部停止在預定的待機位置。然后，由MPU202執行在外部存儲裝置205中保存的部件安裝程序。
[0063]部件安裝程序成為用于接受條形碼讀取器207等的部件供給信息(例如將哪種部件保持在哪個部件供給器111中等)的輸入、通過LCD觸摸屏206進行的要生產的印刷基板180的型號、個數、生產的開始指示等輸入的等待狀態。當經由LCD觸摸屏206等接收到生產的開始指示，依照以下的處理流程，開始將部件安裝到印刷基板180的處理。
[0064]圖5是表示通過部件安裝程序進行的部件安裝處理的流程的例子的概要的流程圖。在此，說明將部件安裝到一個印刷基板180時的處理的流程的例子。因此，為了連續地將部件安裝到多個印刷基板180上，重復執行圖5的處理流程所示的一連串處理。
[0065]首先，在開始部件安裝處理之前，作為初始處理，接受來自部件安裝裝置100的操作負責人(以下有時簡稱為“用戶”)的各種設定信息的輸入，保存在外部存儲裝置205中(SOl)0例如，將包含每個部件型號的部件的尺寸、可使用的部件安裝嘴151的種類、通過部件安裝頭150搬運部件時的X軸和Y軸方向的速度、加速度、使部件安裝嘴151上下移動時的速度、加速度、下降時的高度等信息的部件信息保存在外部存儲裝置205中。同樣，還保存基板識別照相機160、部件識別照相機140的拍攝方法、基板識別圖像處理電路208、焊錫印刷圖像處理電路209、部件識別圖像處理電路210的圖像識別方法等信息也進行保存。
[0066]另外，預先由用戶將針對每個型號(種類)保持要安裝到印刷基板180上的部件的部件供給器111配置為部件供給器模塊110。并且，用戶通過條形碼讀取器207讀取部件制造商提供的部件供給器111上的粘貼的部件型號信息，或者經由LCD觸摸屏206進行輸入等，由此來取得將哪個型號的部件(部件供給器111)配置在部件供給器模塊110的哪個位置的信息。根據該信息和上述部件信息，對每個部件型號，預先計算部件安裝頭150的部件安裝嘴151從部件供給器模塊110內的部件供給器111取出部件時的停止坐標，并保存在外部存儲裝置205中。[0067]另外，如在圖3中所示那樣，針對由基板設計系統400等生成的基板設計數據401、由部件安裝設定服務器300的最優路徑探索部310生成的最優路徑信息311、由修正對象端子列表合成部320生成的修正對象端子列表321的信息，也保存在外部存儲裝置205中。并且，還可以與印刷基板180的尺寸對應地，設定在印刷基板輸送路徑170上固定印刷基板180的位置，或接受來自用戶的該信息的輸入，例如包含在基板設計數據401中保存在外部存儲裝置205中。
[0068]如后述那樣，通過直到將需要的部件全部安裝到印刷基板180上為止，重復進行由部件吸附循環和部件安裝循環構成的部件裝配循環，來實現部件向印刷基板180的安裝。在部件吸附循環中，使部件安裝頭150在部件供給器模塊110上移動，通過指定的部件安裝嘴151從部件供給器111吸附指定的多個部件。在部件安裝循環中，在測定所吸附的各部件的姿勢后，使部件安裝頭150在印刷基板180上移動，將吸附的各部件安裝到印刷基板180的指定的位置。
[0069]在此，在各部件裝配循環中，根據基板設計數據401、最優路徑信息311等預先決定在各部件吸附循環中按照怎樣的步驟使部件安裝頭150吸附部件、以及在各部件安裝循環中按照怎樣的步驟使部件安裝頭150安裝部件等的信息，將這些信息作為部件裝配循環信息保存在外部存儲裝置205中。
[0070]在該信息中，例如包含在各部件吸附循環中，使部件安裝頭150移動到部件供給器模塊110上的哪個位置，按照哪個順序使用哪個部件安裝嘴151吸附哪個部件供給器111的部件等的信息、用于測定吸附后的部件的姿勢的部件識別照相機140的拍攝條件、識別方法等。另外，還包含在各部件安裝循環中，使部件安裝頭150移動到哪個位置，按照哪個順序將吸附在哪個部件安裝嘴151上的部件向哪個方向安裝到印刷基板180上的哪個位置等的信息。
[0071]在將各種設定信息保存在外部存儲裝置205中的狀態下，當由用戶經由LCD觸摸屏206輸入了型號等信息來作為確定要生產的印刷基板180的信息，并指示生產開始時，開始將部件安裝到印刷基板180來進行生產(S02)。如果開始生產，則首先讀入預先保存在外部存儲裝置205中的部件裝配循環信息、與指定的印刷基板180有關的基板設計數據401、修正對象端子列表321等，將其保存在RAM203中(S03)。接著，依照在讀入的基板設計數據401等中設定的印刷基板180的固定位置的信息，在印刷基板輸送路徑170上輸送印刷基板180，將印刷基板180固定在指定的固定位置上(S04)。
[0072]設這以后的處理是在部件安裝裝置100如圖1所示具有多個部件安裝頭150的情況下，各個部件安裝頭150原則上單獨并行地動作，根據基于最優路徑信息311等內容的部件裝配循環信息，進行控制以便在部件安裝頭150之間不相互干擾。另外，將在后面詳細說明多個部件安裝頭150之間的并行動作。
[0073]首先，根據基板設計數據401、最優路徑信息311、修正對象端子列表321等，生成安裝位置修正對象的部件中的、在識別后述印刷基板180的基板識別標記181時，在部件安裝頭150的各移動目的地能夠測定焊錫膏183的印刷偏移量的部件(的端子)的列表即拍攝端子列表(S05)。即，在通過后述的處理安裝在部件安裝頭150上的基板識別照相機160為了掌握印刷基板180的位置，拍攝基板識別標記181時，抽出拍攝數據中包含的部件(端子)(即在基板識別照相機160的視野中包含的部件(端子))中的包含在修正對象端子列表321中的部件，作為識別印刷基板180時的拍攝端子列表。
[0074]然后，在部件裝配循環開始之前，根據需要，通過安裝在預定的部件安裝頭150上的基板識別照相機160，拍攝印刷基板180的預定的基板識別標記181，掌握固定在印刷基板輸送路徑170上的印刷基板180的位置。另外，如上述，該處理在具有多個部件安裝頭150的情況下，能夠獨立地并行地識別各自不同的基板識別標記181。例如，在部件安裝頭150的個數比基板識別標記181的個數多的情況下，有時不通過部件安裝頭150執行。
[0075]在掌握印刷基板180的位置的過程中，首先依照在基板設計數據401中定義的印刷基板180的基板識別標記181的坐標信息，使指定的部件安裝頭150移動到印刷有成為對象的基板識別標記181的位置附近(基板識別標記181進入到安裝在該部件安裝頭150上的基板識別照相機160的視野的位置)(S06)。然后，通過基板識別照相機160進行拍攝，通過基板識別圖像處理電路208的圖像處理從拍攝數據中檢測基板識別標記181的位置，將其坐標信息保存在RAM203中(S07)。由此，掌握用于在印刷基板180上配置部件的坐標系的原點位置。
[0076]另外，這時，同時從通過基板識別照相機160拍攝的數據中，通過焊錫印刷圖像處理電路209的圖像處理，如后述那樣，測定在步驟S205中生成的拍攝端子列表中包含的部件(端子)相關的印刷基板電極182和焊錫膏183之間的印刷偏移量，計算與該部件有關的安裝位置的修正量(S07)。將計算出的修正量的信息例如追加登錄到修正對象端子列表321的對象的部件(端子)的條目中。另外，在需要由一個部件安裝頭150檢測多個基板識別標記181的情況下，重復進行上述的步驟S06、S07的處理。
[0077]然后，開始部件裝配循環的循環處理(S08)。首先，作為準備處理，根據需要使部件安裝頭150移動到對應的部件供給器模塊110上的預定的位置(S09)。在部件安裝裝置100啟動后等初始狀態等，部件安裝頭150已經存在于部件供給器模塊110上的情況下，不需要該處理。
[0078]然后，根據在步驟S03中讀入的部件裝配循環信息，首先開始部件吸附循環的循環處理(S10)。在部件吸附循環中，首先通過Y梁120進行的X梁130在Y軸方向上的驅動以及X梁130進行的部件安裝頭150在X軸方向上的驅動，使部件安裝頭150移動到部件供給器模塊Il0內的指定的部件供給器111上(S11)。接著，針對部件供給器模塊110內的指定的部件供給器111，部件安裝頭150驅動部件安裝嘴151使其下降，通過部件安裝嘴151吸附并取出指定的部件(S12)。
[0079]在此，在一次部件裝配循環中要安裝的全部部件的吸附沒有完成(仍存在應該吸附部件但還沒有吸附的狀態的部件安裝嘴151)的情況下，直到全部部件的吸附完成為止，重復進行上述的部件吸附循環的循環處理(S13、S10)。在全部部件的吸附完成的情況下，結束部件吸附循環的循環處理(S13)，測定通過部件安裝嘴151吸附的部件的吸附姿勢(S14).在此，使部件安裝頭150在部件識別照相機140上移動，通過部件識別照相機140拍攝所吸附的各部件。作為得到的拍攝數據，通過部件識別圖像處理電路210中的圖像處理，計算部件的吸附中心位置等的姿勢，將結果保存在RAM203中。
[0080]接著，與上述的步驟S05同樣地，根據基板設計數據401、最優路徑信息311、修正對象端子列表321等，生成安裝位置修正對象的部件中的、在后述的部件安裝循環中安裝部件時在部件安裝頭150的各移動目的地能夠測定焊錫膏183的印刷偏移量的部件(端子)構成的拍攝端子列表(S15)。即，在后述的部件安裝時，在安裝在部件安裝頭150上的基板識別照相機160在印刷基板180上拍攝時，抽出在拍攝數據中包含的部件(端子)(即在基板識別照相機160的視野中包含的部件(端子))中的包含在修正對象端子列表321中并且還未安裝的部件(端子)，作為部件安裝時的拍攝端子列表。另外，在識別上述印刷基板180時，由于全部部件都未安裝，所以不需要判定是否未安裝。
[0081]接著，根據在步驟S03中讀入的部件裝配循環信息，開始部件安裝循環的循環處理(S16)。在部件安裝循環中，首先通過Y梁120進行的X梁130在Y軸方向上的驅動、X梁130進行的部件安裝頭150在X軸方向上的驅動，使部件安裝頭150移動到印刷基板180上的指定的位置(S17)。這時，在安裝對象的部件(端子)包含在修正對象端子列表321中的情況下，從修正對象端子列表321中取得與該部件有關的安裝位置的修正量，據此修正部件安裝頭150的移動位置。另外，對于部件安裝嘴151正在吸附的部件的位置，也在參照在步驟S14中測定的部件的吸附中心位置等姿勢信息進行修正后的基礎上進行定位。
[0082]然后，針對在印刷基板180上的對象部件(端子)的安裝位置上印刷的焊錫膏183，部件安裝頭150驅動部件安裝嘴151使其下降，安裝所吸附的部件(S18)。另外，這時，同時通過基板識別照相機160在印刷基板180上進行拍攝。根據得到的拍攝數據，與步驟S07的處理同樣地，通過焊錫印刷圖像處理電路209的圖像處理，如后述那樣，測定在步驟S15中生成的拍攝端子列表中包含的部件(端子)相關的印刷基板電極182和焊錫膏183之間的印刷偏移量，計算與該部件有關的安裝位置的修正量(S18)。將計算出的修正量的信息例如追加登錄到修正對象端子列表321的對象部件(端子)的條目中。
[0083]在此，在一次部件裝配循環中要安裝的全部部件的安裝沒有完成(還存在吸附了部件的狀態的部件安裝嘴151)的情況下，直到全部部件的安裝完成為止，重復進行上述的部件安裝循環的循環處理(S19、S16)。在全部部件的安裝完成的情況下，結束部件安裝循環的循環處理(S19)。這時，在全部的部件裝配循環沒有完成的情況下，直到全部的部件裝配循環完成為止，重復進行上述的部件裝配循環的處理(S20、S08)。當全部的部件裝配循環完成時，結束部件裝配循環的循環處理(S20)，由此，完成一個印刷基板180的部件安裝處理。
[0084]圖6是表示在部件安裝處理中多個部件安裝頭150并行動作時的處理流程的例子的圖。在此，對于上述的圖5的處理流程中的步驟S05以后的處理，以圖1的例子中的部件安裝頭A (150a)和部件安裝頭B (150b)的2個并行動作的情況為例進行說明。
[0085]圖7是針對在圖6的處理流程的例子中成為安裝部件的對象的印刷基板180的例子簡要地表示概要的圖。在印刷基板180中，為了能夠使部件安裝裝置100識別將印刷基板180固定在印刷基板輸送路徑170上時的位置，預先通過印刷等附加了多個基板識別標記181 (在圖7的例子中，是基板識別標記I?3 (181?183)的3個)。基板識別標記181主要附加在印刷基板180的端部，在本實施方式中，為了提高印刷基板180的位置識別精度，假設附加3個以上的基板識別標記181。另外，針對在印刷基板180上安裝的全部部件，定義部件安裝位置184。各部件安裝位置184如圖示那樣，由印刷基板電極182和在其上印刷的焊錫膏183構成。
[0086]在圖6中，在并行動作中，首先部件安裝頭A (150a)和部件安裝頭B (150b)都生成基板識別時的拍攝端子列表(S31、S51)。在此，在本實施方式中，設在圖7所示的印刷基板180的識別中，部件安裝頭A (150a)拍攝基板識別標記I (181-1)和基板識別標記2(181-2)這2個來進行識別，部件安裝頭B (150b)拍攝基板識別標記3 (181-3)來進行識別。
[0087]因此，在步驟S31中，將修正對象端子列表321中包含的部件(端子)中的、由安裝在部件安裝頭A (150a)上的基板識別照相機160A (160a)為了識別基板識別標記I (181-1)和基板識別標記2 (181-2)而拍攝它們的近旁時的視野中包含的部件(端子)作為拍攝端子列表進行輸出。另外，在步驟S51中，將在修正對象端子列表321中包含的部件(端子)中的、由安裝在部件安裝頭B (150b)上的基板識別照相機160B (160b)為了識別基板識別標記3 (181-3)而拍攝其近旁時的視野中包含的部件(端子)，作為拍攝端子列表進行輸出。
[0088]然后，如圖8所示，通過部件安裝頭A (150a)進行識別基板識別標記I (181-1)的處理，與之并行地，通過部件安裝頭B (150b)進行識別基板識別標記3 (181-3)的處理。
[0089]對于部件安裝頭A(150a)，使其從初始狀態的位置(例如部件供給器模塊A( IlOa)上的預定的位置)移動到能夠通過基板識別照相機A (160a)拍攝基板識別標記I (181-1)的位置(S32)。在該位置，通過基板識別照相機A (160a)拍攝基板識別標記I (181-1)
(533)，根據拍攝數據通過基板識別圖像處理電路208測定基板識別標記I(181-1)的位置
(534)。
[0090]并且，針對在拍攝數據中包含的部件(端子)、即在基板識別照相機A視野161a中包含的部件(端子)中的、包含在拍攝端子列表中的部件(端子)，通過焊錫印刷圖像處理電路209測定焊錫膏183的印刷位置，據此測定焊錫膏183相對于印刷基板電極182的印刷偏移量(S35)。進而，根據測定的印刷偏移量計算對象的部件(部件安裝位置184)的安裝位置的修正量，更新修正對象端子列表321的對象部件的條目(S36)。
[0091]圖9是說明焊錫骨183相對于印刷基板電極182的印刷偏移量的概要的圖。針對分別與部件185的2個端子(圖中的部件185的網格部分)對應的印刷基板電極182-1和182-2，表示了對應的焊錫膏183-1和183-2被偏移地印刷的狀態。在此，例如通過印刷基板電極182和焊錫膏183之間的、各端子的中心位置坐標的X軸方向和I軸方向的偏移來表示印刷偏移量。另外，在圖9的例子中，將印刷基板電極182和焊錫膏183的形狀設為長方形，與之對應地表示中心位置坐標，但在其他形狀的情況下，與之對應地適當地設定中心位置坐標即可。
[0092]圖10是表示對各部件的部件安裝位置處的修正量的值進行更新后的修正對象端子列表321的例的概要的圖。修正對象端子列表321如上述那樣，是保存需要修正安裝位置的部件及其修正量的信息的表，由部件安裝設定服務器300的修正對象端子列表生成部320生成，被輸入到部件安裝裝置100的控制部200中。
[0093]修正對象端子列表321例如具有部件編號、端子編號、端子中心坐標、印刷中心坐標、安裝坐標修正量等項目。部件編號的項目保存唯一確定印刷基板180上的部件的ID、序列號等信息。另外，端子編號的項目保存為了確定對象部件的各端子而對每個端子設定的編號的信息。在圖10的例子中，表示修正對象的部件有2個端子的情況。
[0094]端子中心坐標和印刷中心坐標的項目分別保存從基板設計數據401取得的印刷基板電極182的端子的中心位置、針對根據基板識別照相機160拍攝得到的拍攝數據通過圖像處理識別出的焊錫膏183的端子部分而計算出的中心位置的x、y坐標的信息。安裝坐標修正量的項目保存根據印刷偏移量計算出的安裝位置的修正量的信息，上述印刷偏移量根據與對象部件有關的端子中心坐標和印刷中心坐標的項目得到。另外，在初始狀態的修正對象端子列表321中，只設定有上述的部件編號、端子編號和端子中心坐標的項目的值，以后的其他項目為空。
[0095]在圖10的例子中，表示了針對部件編號“I”和“3”的各部件，通過基板識別照相機160拍攝部件安裝位置，計算印刷基板電極182的端子和焊錫膏183的端子部分的中心坐標，根據這些值計算安裝坐標修正量的狀態。在本實施方式中，假設例如通過與全體部件的中心位置坐標對應的X軸方向和I軸方向的修正量即dx、dy以及xy平面上的旋轉角度即d Θ來表示安裝坐標修正量。例如針對部件編號“I”的部件，根據印刷基板電極182的各端子的中心坐標((xll，yll)和(xl2, yl2))、對應的焊錫膏183的中心坐標((sxll, syll)和(sxl2, syl2)),通過以下的公式,能夠求出修正量dxl、dyl、d θ I。
[0096]公式I
【權利要求】
1.一種部件安裝方法，具有部件安裝頭，該部件安裝頭裝備有識別基板的單元，使用上述部件安裝頭將電子部件安裝在基板上，其特征在于，包括: 使用上述識別基板的單元，拍攝上述基板上的安裝部件的預定的區域，確定上述預定的區域內的應該安裝部件的位置和印刷了焊錫膏的位置的步驟； 計算所確定的上述應該安裝的位置和印刷了上述焊錫膏的位置之間的差的步驟；使用所確定的上述位置的差，修正上述應該安裝的位置，向修正后的位置安裝上述部件的步驟。
2.根據權利要求1所述的部件安裝方法，其特征在于， 上述預定的區域的拍攝在上述部件安裝頭進行部件安裝的路徑上拍攝上述預定的區域。
3.根據權利要求1所述的部件安裝方法，其特征在于， 預先在存儲部中存儲用于確定上述部件中的修正應該安裝的位置的部件的信息。
4.一種部件安裝裝置，具有部件安裝頭，該部件安裝頭裝備有識別基板的單元，使用上述部件安裝頭將電子部件安裝在基板上，其特征在于，具備: 使用上述識別基板的單元，拍攝上述基板上的安裝部件的預定的區域，確定上述預定的區域內的應該安裝部件的位置和印刷了焊錫膏的位置的單元； 計算所確定的上述應該安裝的位置和印刷了上述焊錫膏的位置之間的差的單元；使用所確定的上述位置的差，修 正上述應該安裝的位置，將上述部件安裝到修正后的位置的單元。
5.根據權利要求4所述的部件安裝裝置，其特征在于， 上述預定的區域的拍攝在上述部件安裝頭進行部件安裝的路徑上拍攝上述預定的區域。
6.根據權利要求4所述的部件安裝裝置，其特征在于， 預先在存儲部中存儲用于確定上述部件中的修正應該安裝的位置的部件的信息。
7.一種部件安裝裝置，其將從一個以上的部件供給器構成的部件供給器模塊供給的多種電子部件安裝在基板上，其特征在于，具備: 一個以上的部件安裝頭，其能夠在包含一個上述部件供給器模塊和上述基板的區域的上方移動，具有多個部件安裝構件以及能夠在上述基板上進行拍攝的基板識別照相機； 存儲裝置，其保存用于保存上述基板的設計信息的基板設計數據、保存與上述各部件安裝頭在上述基板上安裝部件的步驟和移動路徑相關的信息的路徑信息、保存與應該安裝到上述基板上的部件中的需要修正部件安裝位置的修正對象部件及其端子的位置相關的信息的修正對象端子列表； 控制部，其進行控制以便重復執行上述各部件安裝頭通過上述部件安裝構件從上述部件供給器模塊內的上述部件供給器保持并取出預定的部件的部件保持循環以及把在上述部件保持循環中取出的部件分別安裝到上述基板上的預定的部件安裝位置的部件安裝循環， 上述控制部還根據在預定的定時通過上述基板識別照相機拍攝上述基板的預定的區域所得的拍攝數據，測定在上述修正對象端子列表中包含的上述修正對象部件在上述基板上的部件安裝位置處的焊錫膏相對于各電極端子的印刷偏移量，根據上述印刷偏移量，計算將上述修正對象部件安裝到上述基板上時的安裝位置修正量，將該安裝位置修正量與上述修正對象部件對應地登錄到上述修正對象端子列表中， 在上述部件安裝循環中，在針對上述各部件安裝頭要安裝的安裝對象部件，在上述修正對象端子列表中登錄了該安裝對象部件，并且登錄了對應的上述安裝位置修正量的信息的情況下，根據該安裝位置修正量，在修正該安裝對象部件在上述基板上的部件安裝位置后進行安裝。
8.根據權利要求7所述的部件安裝裝置，其特征在于， 上述控制部在上述部件安裝循環中，在針對上述安裝對象部件，在上述修正對象端子列表中登錄了該安裝對象部件，并且沒有登錄對應的上述安裝位置修正量的信息的情況下，根據按照距離上述安裝對象部件從近到遠的順序選擇的登錄了上述安裝位置修正量的多個部件之間的位置關系以及上述多個部件的上述安裝位置修正量的內容，推定上述安裝對象部件的上述安裝位置修正量的值。
9.根據權利要求7所述的部件安裝裝置，其特征在于， 上述控制部通過上述基板識別照相機拍攝上述基板的預定的區域時的上述預定的定時是在上述部件安裝頭在上述基板上移動的過程中，在上述修正對象端子列表中登錄的上述修正對象部件進入到移動路徑上的上述基板識別照相機的視野中的定時。
10.根據權利要求9所述的部件安裝裝置，其特征在于， 上述部件安裝頭的移動是向用于檢測上述基板上的基板識別標記的上述基板識別標記的位置的移動。
11.根據權利要求9所述的部件安裝裝置，其特征在于， 上述部件安裝頭的移動是向用于將部件安裝到上述基板上的部件安裝位置的移動或向上述部件供給器模塊的移動。
12.根據權利要求7所述的部件安裝裝置，其特征在于， 在上述修正對象端子列表中登錄的上述修正對象部件是具有多個端子，在通過回流方式進行焊接時具有自校準效果的部件。
【文檔編號】H05K13/04GK103687466SQ201310331809
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2012年8月30日
【發明者】伏見智, 川合章佑 申請人:株式會社日立高新技術儀器