專利名稱：電子部件安裝方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在印刷了焊錫的電路基板上搭載電子部件的電子部件安裝方法及裝置。
背景技術(shù)：
以往，在電子部件安裝裝置中，為了將電子部件高精度地搭載到電路基板(以下簡稱為基板)上，在基板被搬入裝置內(nèi)時，作為搭載的前期準(zhǔn)備，將基板固定在將要實(shí)施搭載的位置，識別印刷在基板上的基板標(biāo)記，檢測基板的位置偏差，校正電子部件在基板上的搭載位置(例如，參照下述專利文獻(xiàn)1)。
但是，在這種結(jié)構(gòu)中，沒有考慮在基板上的各個電極上印刷焊錫膏時的焊錫印刷偏差。因此，存在所搭載的電子部件不能相對于印刷在電極上的焊錫正確定位，產(chǎn)生安裝不良的問題。
對此，已經(jīng)公知以下的結(jié)構(gòu)，即拍攝正在印刷焊錫圖形的基板，檢測基板上的各個電極及印刷在其上的焊錫的各自位置，根據(jù)該檢測結(jié)果校正各個電子部件的搭載位置(參照專利文獻(xiàn)2)。
但是，在這種結(jié)構(gòu)中，拍攝并識別基板上的所有電極及印刷在其上的焊錫圖形，所以根據(jù)部件的搭載點(diǎn)數(shù)及基板的電極數(shù)量，存在識別處理花費(fèi)時間，基板的生產(chǎn)節(jié)拍變長的問題。
對此，在專利文獻(xiàn)3中記載了下述結(jié)構(gòu)，在基板的焊錫印刷步驟中，在多個部位(例如兩處)印刷定位標(biāo)記，檢測定位標(biāo)記的偏差，求出印刷圖形的位置偏差，根據(jù)該偏差量校正部件搭載位置。
并且，在專利文獻(xiàn)4中記載了下述結(jié)構(gòu)，在形成了基板標(biāo)記(圖形標(biāo)記)的基板上印刷用于識別焊錫圖形的位置偏差的焊錫標(biāo)記(焊錫膏標(biāo)記)，在識別基板的位置偏差后，檢測焊錫標(biāo)記的位置，計算把基板標(biāo)記作為基準(zhǔn)時的焊錫標(biāo)記的位置誤差量，根據(jù)該誤差量和基板位置偏差來校正搭載位置。
專利文獻(xiàn)1 日本特開平5-267899號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-92496號公報專利文獻(xiàn)3 日本特公平7-105635號公報專利文獻(xiàn)4 日本專利第3264395號公報但是，在專利文獻(xiàn)3的結(jié)構(gòu)中求出印刷圖形相對于基準(zhǔn)位置的位置偏差，所以沒有考慮基板的位置偏差，例如在焊錫印刷位置相對于基板稍稍偏差時，存在不能恰當(dāng)定位電子部件的搭載位置的問題。
對此，在專利文獻(xiàn)4的結(jié)構(gòu)中，雖然考慮了基板的位置偏差和焊錫的印刷偏差兩者，但基板位置識別用的基板標(biāo)記和焊錫印刷位置識別用的焊錫標(biāo)記的拍攝和識別是前后分開進(jìn)行的，所以在把攝像機(jī)移動到基板標(biāo)記上時和移動到焊錫標(biāo)記上時，由于機(jī)械誤差，攝像機(jī)相對于各個攝像位置的位置關(guān)系偏差，除該偏差量被加到校正安裝位置時的誤差上的問題外，還具有將多余地花費(fèi)在拍攝基板標(biāo)記位置后向焊錫標(biāo)記位置移動的時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于解決這種問題，提供一種可以補(bǔ)償焊錫的印刷位置偏差，在短時間內(nèi)高精度地進(jìn)行電子部件的搭載，并且可以提高基板的生產(chǎn)性的電子部件安裝方法及裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明的在印刷了焊錫的基板上搭載電子部件的電子部件安裝方法，其特征在于，在基板上形成的基板位置識別用的基板標(biāo)記(51、52、53)內(nèi)或其附近，印刷焊錫印刷位置識別用的焊錫標(biāo)記(61、62、63)，同時拍攝所述基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記，根據(jù)拍攝到的圖像檢測基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的位置，計算焊錫相對于基板的印刷偏差量，進(jìn)行與所述計算出的印刷偏差量相應(yīng)的搭載位置校正，從而搭載部件。
此外，本發(fā)明的在印刷了焊錫的基板上搭載電子部件的電子部件安裝裝置，其特征在于，該電子部件安裝裝置具有攝像單元(17)，其同時拍攝基板標(biāo)記和在基板位置識別用的基板標(biāo)記(51、52、53)內(nèi)或其附近印刷的焊錫印刷位置識別用的焊錫標(biāo)記(61、62、63)；計算單元(27、S4～S6)，其根據(jù)通過所述攝像單元拍攝到的圖像檢測基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的位置，計算焊錫相對于基板的印刷偏差量；以及控制單元(20、S10～S11)，其進(jìn)行與所述計算出的印刷偏差量相應(yīng)的搭載位置校正，從而搭載部件。
在本發(fā)明中，檢測焊錫相對于基板的印刷偏差量，進(jìn)行部件搭載位置的校正，所以能夠可靠地補(bǔ)償在基板上印刷焊錫時產(chǎn)生的焊錫印刷位置偏差。并且，在本發(fā)明中，基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記處于攝像單元的同一視場內(nèi)，能夠同時進(jìn)行拍攝，所以能夠獲得可以在短時間內(nèi)高精度地求出基板的位置偏差量和焊錫相對于基板的印刷偏差量的效果。


圖1是表示本發(fā)明的電子部件安裝裝置的整體概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是表示該裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是表示在電路基板的焊錫印刷中使用的模版(stencill)的一例的平面圖。
圖4是表示使用該模版進(jìn)行了焊錫印刷的電路基板的平面圖。
圖5是表示本發(fā)明的部件安裝流程的流程圖。
圖6是表示使用基板識別攝像機(jī)拍攝的基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的圖像的說明圖。
圖7是使用基板識別攝像機(jī)拍攝的基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的圖像的另一實(shí)施例。
圖8是使用基板識別攝像機(jī)拍攝的基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的圖像的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的實(shí)施例。
實(shí)施例圖1是概要表示本發(fā)明的實(shí)施例的電子部件安裝裝置的圖。如該圖所示，電子部件安裝裝置1具有電路基板搬運(yùn)路徑15，其在中央部稍后向著左右方向(X軸方向)延伸；部件供給部14，其設(shè)在裝置1的前部(圖示的下側(cè))，提供將要安裝于基板10上的電子部件(以下簡稱為部件)；以及設(shè)在它們上方的X軸移動機(jī)構(gòu)11和Y軸移動機(jī)構(gòu)12。
X軸移動機(jī)構(gòu)11使具有吸附部件的吸嘴13a的吸附頭部13在X軸方向上移動，Y軸移動機(jī)構(gòu)12使X軸移動機(jī)構(gòu)11和吸附頭部13在Y軸方向上移動。此外，吸附頭部13雖然在圖1中沒有示出，但是具有使吸嘴13a沿垂直方向(Z軸方向)可升降地移動的Z軸移動機(jī)構(gòu)，和使吸嘴以吸嘴軸(吸附軸)為中心旋轉(zhuǎn)的θ軸移動機(jī)構(gòu)。
并且，在吸附頭部13上安裝有作為攝像單元的基板識別攝像機(jī)17和對基板10進(jìn)行照明的未圖示的照明單元，攝像機(jī)17拍攝形成于基板10上的基板位置識別用的基板標(biāo)記。
并且，在部件供給部14的側(cè)部設(shè)有從下方拍攝吸附在吸嘴13a上的部件的部件識別攝像機(jī)16。并且，與部件識別攝像機(jī)16一起設(shè)有對所吸附的部件進(jìn)行照明的未圖示的照明單元。另外，雖然為了避免煩雜沒有圖示，但在吸附頭部13上安裝有激光單元，用于識別不要求高精度識別的部件。
并且，在電子部件安裝裝置1的前面上部設(shè)有顯示裝置的工作狀態(tài)等的操作監(jiān)視器18。另外，在主體內(nèi)設(shè)有進(jìn)行裝置總體的控制和圖像處理等的控制部19。
圖2表示電子部件安裝裝置1的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖1中的控制部19由圖2中的控制器20、圖像處理裝置27和存儲裝置30等構(gòu)成。
控制器20由控制裝置整體的微型計算機(jī)(CPU)和RAM、ROM等構(gòu)成。下面的21～31的結(jié)構(gòu)與該控制器20連接。
X軸電機(jī)21是X軸移動機(jī)構(gòu)11的驅(qū)動源，使吸附頭部13在X軸方向上移動。Y軸電機(jī)22是Y軸移動機(jī)構(gòu)12的驅(qū)動源，使X軸移動機(jī)構(gòu)11和吸附頭部13在Y軸方向上移動，由此吸附頭部13可以在X軸方向上和Y軸方向上移動。
Z軸電機(jī)23是吸嘴13a的Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動源，使吸嘴13a在Z軸方向(高度方向)上升降。θ軸電機(jī)24是吸嘴13a的θ軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動源，使吸嘴13a以其噴嘴中心軸(吸附軸)為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
圖像處理裝置27由A/D轉(zhuǎn)換器27a、存儲器27b和CPU 27c構(gòu)成，由部件識別攝像機(jī)16拍攝的部件2的模擬圖像信號通過A/D轉(zhuǎn)換器27a轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并存儲在存儲器27b中，CPU 27c根據(jù)部件圖像數(shù)據(jù)來識別部件中心相對于所吸附的部件2的吸附中心的位置偏差和吸附角度的偏差。
并且，圖像處理裝置27(計算單元)通過A/D轉(zhuǎn)換器27a，把由基板識別攝像機(jī)(攝像單元)17拍攝的基板位置識別用的基板標(biāo)記和焊錫印刷位置識別用的焊錫標(biāo)記的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，存儲在存儲器27b中，CPU 27c根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)檢測基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的位置，按照后面所述，求出基板的位置偏差量和焊錫的印刷偏差量。然后，控制器20(控制單元)根據(jù)從攝像機(jī)16、17的攝像圖像中求出的各個偏差量，校正部件2的搭載位置，將部件2搭載到基板10上的正確搭載位置上。
鍵盤28和鼠標(biāo)29用于輸入部件數(shù)據(jù)等的數(shù)據(jù)。
存儲裝置30由閃存等構(gòu)成，用于存儲通過鍵盤28和鼠標(biāo)29輸入的部件數(shù)據(jù)、和從未圖示的主機(jī)提供的部件數(shù)據(jù)等。
顯示裝置(監(jiān)視器)31在畫面31a上顯示部件數(shù)據(jù)、運(yùn)算數(shù)據(jù)、利用部件識別攝像機(jī)16拍攝的部件2的圖像、利用基板識別攝像機(jī)17拍攝的基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的圖像。
圖3表示用于在基板的電極上印刷焊錫的模版的一例。在模版32上對應(yīng)各個電極的位置處分別形成有多個孔33，用于在連接部件端子的基板上的電極上印刷焊錫。并且，用于在基板上印刷焊錫印刷位置識別用的焊錫標(biāo)記的孔41～43分別形成于模版32的三個角部的規(guī)定位置處。焊錫標(biāo)記可以是一個，但為了提高精度，通常印刷多個(2～4個)，所以在模版上形成有與該數(shù)量相應(yīng)的孔。
圖4表示使用圖3的模版32進(jìn)行了焊錫印刷的基板10。在基板10上，預(yù)先在規(guī)定位置印刷有基板位置識別用的基板標(biāo)記51～53。通過模版32的電極用孔33，在基板10的各個電極上印刷焊錫64，并且通過焊錫標(biāo)記用孔41～43印刷焊錫標(biāo)記61～63。此處，焊錫標(biāo)記用孔41～43的各個位置與基板標(biāo)記51～53的各個位置相對應(yīng)，各個焊錫標(biāo)記61～63被印刷在各個基板標(biāo)記51～53上，使其中心(重心)位置與各個基板標(biāo)記51～53的中心位置一致。并且，孔41～43小于基板標(biāo)記51～53，由此焊錫標(biāo)記61～63在基板標(biāo)記51～53上分別被印刷得小于基板標(biāo)記。
實(shí)際上印刷焊錫時，模版32和基板10會產(chǎn)生位置偏差，所以相應(yīng)地焊錫標(biāo)記61～63相對于基板標(biāo)記51～53產(chǎn)生位置偏差而被印刷，電極上的焊錫也相對于電極產(chǎn)生位置偏差而被印刷。在圖4中，為了避免煩雜，電極上的焊錫64以沒有位置偏差的狀態(tài)示出。
以下，按照圖5所示的流程圖說明部件的搭載動作。
在進(jìn)行搭載動作之前，使用圖3所示的模版32，在基板10上進(jìn)行焊錫印刷，按照圖4所示，在基板10的電極上印刷焊錫64和焊錫標(biāo)記61～63。
在步驟S1中，在圖1所示的基板搬運(yùn)路徑15上搬運(yùn)已印刷焊錫的基板10，并固定在規(guī)定位置。
在步驟S2中，利用X軸移動機(jī)構(gòu)11和Y軸移動機(jī)構(gòu)12使吸附頭部13在X、Y軸方向上移動，使基板識別攝像機(jī)17移動到面對第一個基板標(biāo)記51的規(guī)定位置。
在步驟S3中，利用基板識別攝像機(jī)17同時拍攝基板標(biāo)記51和印刷于其上的焊錫標(biāo)記61，所拍攝的圖像被存儲在存儲器27b中。圖6表示所拍攝的基板標(biāo)記51和焊錫標(biāo)記61的圖像。
在步驟S4和S5中，圖像處理裝置27的CPU 27c處理所拍攝的圖像，例如通過模式匹配或者檢測邊緣，檢測基板標(biāo)記重心51a的位置(X1、Y1)和焊錫標(biāo)記重心61a的位置(X2、Y2)，在步驟S6中，計算兩個重心位置的偏差量n。該偏差量n表示焊錫相對于基板10的印刷偏差量(誤差量)。
在步驟S7中，在判定為偏差量n的值大于規(guī)定的允許極限值m時，判定為焊錫印刷不良，結(jié)束圖5的處理動作，禁止部件在基板上的搭載動作。另外，此時輸出警告用戶焊錫印刷不良的信息。
僅利用一個基板標(biāo)記和印刷在其上的焊錫標(biāo)記，也能夠求出焊錫相對于基板的印刷偏差量，但為了提高精度，依次將攝像機(jī)17移動到其他基板標(biāo)記52、53的位置，重復(fù)步驟S3～S7的處理。
在對所有基板標(biāo)記結(jié)束處理后(步驟S8)，最終求出焊錫相對于基板的印刷偏差量。例如，在只使用一組基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的情況下，作為兩個標(biāo)記的重心位置的X坐標(biāo)之差和Y坐標(biāo)之差求出印刷偏差量。此外，在使用兩組基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的情況下，由于能夠進(jìn)行傾斜校正，所以把進(jìn)行傾斜校正后的兩組基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的重心坐標(biāo)(X、Y)之差的平均值作為印刷偏差量，此外在使用三組基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的情況下，由于可以獲得兩個傾斜，因此利用其平均值進(jìn)行傾斜校正，把進(jìn)行傾斜校正后的三組基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的重心坐標(biāo)(X、Y)之差的平均值作為印刷偏差量。
這樣求出印刷偏差量后，向該印刷偏差量乘以加權(quán)系數(shù)(校正系數(shù))k，求出搭載校正量(步驟S10)。該加權(quán)系數(shù)可以根據(jù)部件類型確定，例如是0.5，如果是要求搭載精度的部件，則把加權(quán)系數(shù)設(shè)為大于0.5的值。然后，利用這樣求出的校正量校正搭載位置，將部件搭載到基板上(步驟S11)。
另外，在進(jìn)行搭載位置的校正時，當(dāng)存在部件的吸附偏差和基板相對于基準(zhǔn)位置的位置偏差時，也校正這些偏差量?？梢酝ㄟ^部件識別攝像機(jī)16所拍攝的部件2的圖像處理來檢測部件的中心位置和吸附角度，從而求出部件的吸附偏差，此外，可以通過檢測基板標(biāo)記51～53的位置來求出基板的位置偏差。在本實(shí)施例中，同時拍攝基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記，并檢測各個標(biāo)記的位置，所以具有能夠在短時間內(nèi)求出焊錫相對于基板的印刷偏差量和基板相對于基準(zhǔn)位置的位置偏差量的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在以上的實(shí)施例中，將焊錫標(biāo)記的印刷位置設(shè)在基板標(biāo)記上，但也可以如圖7所示，使焊錫標(biāo)記81的印刷位置限制在圓環(huán)基板標(biāo)記71的內(nèi)側(cè)。還可以如圖8所示，如果可以把基板標(biāo)記91和焊錫標(biāo)記99收入基板識別攝像機(jī)17的同一視場內(nèi)98同時進(jìn)行拍攝，則也可以將焊錫標(biāo)記印刷在基板標(biāo)記的附近位置。
權(quán)利要求
1.一種在印刷了焊錫的基板上搭載電子部件的電子部件安裝方法，其特征在于，在形成于基板上的基板位置識別用的基板標(biāo)記內(nèi)或其附近印刷焊錫印刷位置識別用的焊錫標(biāo)記，同時拍攝所述基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記，根據(jù)拍攝到的圖像檢測基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的位置，計算焊錫相對于基板的印刷偏差量，進(jìn)行與所述計算出的印刷偏差量相應(yīng)的搭載位置校正，從而搭載部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子部件安裝方法，其特征在于，向所述計算出的焊錫的印刷偏差量乘以加權(quán)系數(shù)，進(jìn)行與乘以加權(quán)系數(shù)后的印刷偏差量相應(yīng)的搭載位置校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子部件安裝方法，其特征在于，在所述焊錫的印刷偏差量超過規(guī)定的允許極限值時，禁止搭載動作。
4.一種在印刷了焊錫的基板上搭載電子部件的電子部件安裝裝置，其特征在于，該電子部件安裝裝置具有攝像單元，其同時拍攝基板標(biāo)記和在基板位置識別用的基板標(biāo)記內(nèi)或其附近印刷的焊錫印刷位置識別用的焊錫標(biāo)記；計算單元，其根據(jù)通過所述攝像單元拍攝到的圖像檢測基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的位置，計算焊錫相對于基板的印刷偏差量；以及控制單元，其進(jìn)行與所述計算出的印刷偏差量相應(yīng)的搭載位置校正，從而搭載部件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子部件安裝方法及裝置。其課題在于，提供可以確實(shí)補(bǔ)償焊錫的印刷偏差，高精度地進(jìn)行電子部件的搭載，并且可以提高基板的生產(chǎn)性的電子部件安裝方法及裝置。作為解決手段，基板被搬運(yùn)到裝置上并固定在規(guī)定位置(步驟S1)，將攝像機(jī)移動到形成于基板上的基板位置識別用的基板標(biāo)記上(S2)，同時拍攝基板標(biāo)記和在其上或附近印刷的焊錫印刷位置識別用的焊錫標(biāo)記(S3)。根據(jù)所拍攝的圖像檢測基板標(biāo)記和焊錫標(biāo)記的重心位置(S4、S5)，計算重心位置的偏差量n，求出焊錫相對于基板的印刷偏差量(S6)。然后，根據(jù)偏差量n計算與焊錫的印刷偏差相應(yīng)的部件搭載位置校正量(S10)，將該校正量及其他校正量合起來對部件搭載位置進(jìn)行校正，從而搭載部件(S11)。
文檔編號H05K3/34GK101026952SQ20071007911
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者小倉豊 申請人:重機(jī)公司