JP4788678B2 - 部品の実装状態検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に実装された部品の実装状態を検査する部品の実装状態検査方法に関するものである。

１個の基板を上流から下流に向けて複数の実装装置を経由して搬送し、各実装装置によって部品を段階的に実装するシステムが半導体装置等の生産現場において広く用いられている。各実装装置を経て部品の実装が完了した基板は、次工程に搬出される前段階で部品の実装状態が検査される。この検査では、部品が所定の箇所に所定の姿勢で正確に実装された正常実装と、あるべき位置に部品が実装されていなかったり姿勢に異常がみられたりするような異常実装とに判別される。このような実装状態の判別方法として、基板に設定された実装箇所について実装前後の状態を撮像し、各撮像データを比較することで部品の実装状態を検査する方法が知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−２７１０９９号公報

複数の実装装置を有する実装システムでは、基板の搬入時および搬出時に上記の選別方法を適用することで異常実装を発見することはできるが、この方法では何れの段階において異常実装の原因となる事象が発生したのかを特定することはできない。すなわち、異常実装の原因となる部品が何れの実装装置で実装されたものであるかは各実装装置の実装履歴を確認すれば特定することが可能であるが、実装時には正確に実装された部品が下流側の実装装置における他の部品の実装に伴う諸動作に起因して脱落や破損、位置ずれ等の異常が発生したような場合の原因特定に資するものではない。このような異常実装の発生原因となる諸動作が行われた実装装置を特定することができれば具体的な対策がたてやすくなり、以後の異常実装の発生率を効果的に減少させることができる。

そこで本発明は、複数の実装装置を有する実装システムにおける不具合要因の解消に資する部品の実装状態検査方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の方法は、上流から下流に向けて複数の実装装置を経由して搬送される基板に各実装装置によって実装された部品の実装状態を各実装装置に備えられた基板認識装置によって検査する部品の実装状態検査方法であって、前記基板認識装置が部品の実装状態を検査する箇所は、当該実装装置において部品を実装した箇所に加え、当該実装装置よりも上流側の実装装置によって既に部品が実装された箇所である。

請求項２に記載の方法は、請求項１に記載の部品の実装状態検査方法であって、上流側の実装装置によって既に部品が実装された個所のうち下流側の実装装置によって部品が実装された個所と隣り合う個所における実装状態を下流側の実装装置において検査する。

請求項３に記載の方法は、請求項１または２に記載の部品の実装状態検査方法であって、上流側の実装装置によって既に部品が実装された個所のうち予め特定した個所における実装状態を下流側の実装装置において検査する。

本発明によれば、実装システムの何れの段階で異常実装の原因となる事象が発生したのかを容易に特定することが可能であるので、生産における不具合要因を解消するに際して
システム全体ではなく特定箇所や項目に対して効果的な対策をたてることができ、不具合を容易に解消することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の実装システムの外観を示す平面図である。実装システムは複数の実装装置１で構成されており、最上流側の実装装置１ａから最下流側の実装装置１ｄに向けて基板２を移動させながら段階的に部品の実装を行うシステムである。基板２に部品を実装する箇所は各実装装置１ａ〜１ｄに予め割り当てられており、各実装装置１ａ〜１ｄは割り当てられた部品実装箇所にのみ部品を実装する。

各実装装置１ａ〜１ｄは、部品供給装置３、基板搬送装置４、部品認識装置５、直交ロボット６、実装ヘッド７、基板認識装置８を備えている。各実装装置１の基板搬送装置４は隣り合う実装装置１の基板搬送装置４との間で基板２の受け渡しが可能である。また各基板搬送装置４は所定の位置に設けられた実装ステージに基板２を位置決めする機能を備えている。

実装ヘッド７は直交ロボット６によって部品供給装置３と位置決めされた基板２との間で移動可能であり、部品供給装置３からピックアップした部品を基板２の部品実装箇所に実装する。部品認識装置５は実装ヘッド７の下方から部品の有無や姿勢等を認識する。部品が正常な姿勢でピックアップされていればそのまま基板２に実装し、ピックアップされたはずの部品が認識されなかった場合はエラー処理を行う。

基板認識装置８は実装ヘッド７とともに直交ロボット６に装着されており、基板２を上方から認識することによって基板２における部品の実装状態を検査する。基板認識装置８が部品の実装状態を検査する箇所は、当該実装装置において部品を実装した箇所に加え、当該実装装置よりも上流側の実装装置によって既に部品が実装された個所である。部品が所定の箇所に正常な姿勢で実装されていれば基板２を下流側の実装装置に搬送するが、実装したはずの箇所に部品が存在しない場合や部品が正常な姿勢で実装されていない場合はエラー処理を行う。

最下流側に配置された実装装置１ｄには他の実装装置１ａ、１ｂ、１ｃに備えられた基板認識装置８より高性能な基板認識装置９が備えられており、基板２の全ての部品実装箇所について実装状態の最終検査を行う。なお、基板認識装置９は単位時間当たりに認識可能な面積が他の基板認識装置８より大きいことに特徴があるが、本発明においては必ずしも必要な機能ではなく、他の基板認識装置８と同等のものであってもよい。

図２は本発明の実施の形態の実装システムの制御構成を示すブロック図である。実装装置１ａ、１ｂ（実装装置１ｃ、１ｄについても同様の構成であるため図示を省略している）は、実装部１０、基板搬送部１１、検査部１２、記憶部１３、制御部１４、画像表示部１５、情報入力部１６を備えている。実装部１０は部品供給装置３と直交ロボット６と実装ヘッド７の駆動制御を担うドライバユニットであり、基板搬送部１１は基板搬送装置４の駆動制御を担うドライバユニットであり、検査部１２は部品認識装置５と基板認識装置８と直交ロボット６の駆動制御を担うドライバユニットであるとともに基板認識データを解析処理するマイクロプロセッサである。

検査部１２は、実装装置１ａ〜１ｄにおいて部品が実装された箇所の基板認識データを解析し、部品が所定の箇所に正常な姿勢で実装されていれば正常実装として処理し、部品が実装されていない場合や部品が正常な姿勢で実装されていない場合は異常実装としてエラー処理を行う。正常実装として処理された基板２は、さらに部品実装を継続すべく次の（下流側の）実装装置に搬送する。一方、異常実装としてエラー処理された基板２は搬送
ラインから離脱され、オペレータによって異常個所や発生原因の究明がなされる。

記憶部１３は、基板２や部品に関するデータや部品の実装箇所を示す座標データ、各種パラメータ等を記憶するメモリーであり、実装部１０、基板搬送部１１、検査部１２が駆動制御を行う際の基礎データや制御パラメータを予め記憶している。

画像表示部１５は検査部１２において解析処理された基板認識データを可視的に表示する表示手段である。この表示された画像情報に基づいてオペレータが実装状態の良否を判断することも可能であり、情報入力部１６からのマニュアル操作によって正常実装処理もしくはエラー処理の選択を行うことができる。表示された画像はそのまま記憶部１３に記憶させておくことで事後的な追跡調査や統計管理に使用することができる。

ホスト装置１７は記憶部１８、処理部１９、画像表示部２０、情報入力部２１を備え、バス２２によってネットワーク化された各実装装置１を統合管理する役割を担っている。処理部１９は、各実装装置１の検査部１２における解析処理結果を統合し、異常実装の内容や傾向等の統計処理を行う等、実装システム全体の異常実装全般に関するデータ管理を行う。なお、各実装装置１の検査部１２が行う解析処理作業を処理部１９において集約して行うことも可能である。この場合、画像表示部２０には各実装装置１ａ〜１ｄの画像表示部１５に表示される画像と同じものが表示され、この表示された画像情報に基づいて実装状態の良否を判断したオペレータが情報入力部２１からのマニュアル操作によって正常実装処理もしくはエラー処理の選択を行うことができる。表示された画像はそのまま記憶部１８に記憶させておくことで事後的な追跡調査や統計管理に使用することができる。

図３は各実装装置における部品実装箇所と基板認識箇所の関係を示す平面図である。ここでは基板２が４つの区画ａ〜ｄが各実装装置に対して割り当てられているモデルを例にとって説明を行うが、現実の生産現場では必ずしもこのような単純な割り当て関係にある基板ばかりでなく、ランダムに配置されていることの方が多く、本発明はそのような基板に対しても適用が可能である。

図３上段の基板２に斜線で示した区画が各実装装置において部品を実装する箇所であり、下段の基板２に斜線で示した区画が各実装装置において基板状態を認識する箇所である。本実施の形態の実装システムにおいては、各実装装置によって部品が実装された箇所における実装状態を各実装装置において検査する工程と、上流側の実装装置によって既に部品が実装された個所における実装状態を下流側の実装装置において検査する工程、を含む方法によって基板に実装された部品の実装状態を検査することで、異常箇所の発生の原因となる諸動作が行われた実装装置を特定することができるようになっている。

実装装置１ａは区画ａに含まれる箇所に部品実装を行い、同じく区画ａ内の基板状態を認識する。この段階で異常実装として処理された場合、異常発生箇所は実装装置１ａにおいて部品を実装した区画ａに含まれる部品実装箇所のうちの何れかであるため、実装装置１ａにおける実装動作を含めた諸動作が原因となって異常実装が発生したと特定することができる。

実装装置１ｂが部品実装を行う箇所は区画ｂに含まれる箇所のみであるが、基板認識を行う区画は部品を実装した区画ｂに加え既に上流側の実装装置１ａにおいて部品が実装された区画ａである。この段階で異常実装として処理された場合、異常発生箇所は実装装置１ｂにおいて部品を実装した区画ｂに含まれる部品実装箇所、または上流側の実装装置１ａにおいて既に部品が実装された区画ａに含まれる部品実装箇所のうち何れかもしくはその両方であり、実装装置１ｂにおける実装動作を含めた諸動作が原因となって異常実装が発生したと特定することができる。なお、異常発生箇所が区画ａに含まれている場合、実
装装置１ａにおける諸動作が原因で異常実装が発生したのであれば実装装置１ｂに搬送される前の段階で異常実装として処理されているはずであり、この段階では正常実装として処理されていることから異常実装は実際に部品が実装された上流側の実装装置１ａではなく下流側の実装装置１ｂでの諸動作が原因となって発生したものであると特定できる。

同様に実装装置１ｃが部品実装を行う箇所は区画ｃに含まれる箇所のみであるが、基板認識を行う区画は区画ｃに加え既に上流側の実装装置１ａ、１ｂにおいて部品が実装された区画ａ、ｂである。この段階で異常実装として処理された場合、異常発生箇所が実装装置１ｃにおいて部品を実装した区画ｃに含まれる部品実装箇所、または上流側の実装装置１ａ、１ｂにおいて既に部品が実装された区画ａ、ｂに含まれる部品実装箇所のうち何れの箇所であっても実装装置１ｃにおける諸動作が原因となって異常実装が発生したと特定することができる。

実装装置１ｄには基板認識装置９が備えられており、基板２の全ての部品実装箇所について実装状態の最終検査を行う。この段階で異常実装として処理された場合、異常発生箇所が実装装置１ｄにおいて部品を実装した区画ｄに含まれる部品実装箇所、または上流側の実装装置１ａ、１ｂ、１ｃにおいて既に部品が実装された区画ａ、ｂ、ｃに含まれる部品実装箇所のうち何れの箇所であっても実装装置１ｄにおける諸動作が原因となって異常実装が発生したと特定することができる。

このように本発明の実施の形態の実装システムでは、実装システムの何れの段階で異常実装の原因となる事象が発生したのかを容易に特定することが可能であるので、生産における不具合要因を解消するに際してシステム全体ではなく特定箇所や項目に対して効果的な対策をたてることができ、不具合を容易に解消することができる。

なお、上述した検査方法では、上流側の実装装置によって既に部品が実装された全ての個所について下流側の実装装置において部品の実装状態を検査しているが、必ずしも全ての箇所について検査しなければならないものではなく、既に部品が実装された個所のうち下流側の実装装置において部品を実装する個所と隣り合う個所について検査を行うようにしてもよい。これは、下流側の実装装置における部品実装時の実装ヘッド７の動作、例えばノズル（図示せず）との接触やブロー時の風圧等によって隣り合う箇所に既に実装されている部品に脱落や破損、位置ずれ等の悪影響が及びやすいからである。このように検査の信頼性に影響を及ぼさない程度に検査箇所を限定することで検査に要する時間の削減が可能である。

また、例えば微小部品や高さのある部品などの悪影響を受けやすい部品を実装する場合には、これらの部品が実装される箇所を予め特定し、この特定箇所に部品を実装した実装装置より下流側の実装装置においては特定箇所における部品の実装状態を重点的に検査するようにしてもよい。なお、実装システムで継続して実装を行う過程で異常実装の発生率の高い箇所があれば、これを特定箇所とすることで検査の信頼度をさらに高めることができる。

このような検査方法によって、異常実装の発生要因となった箇所や項目を実装プログラムと照合しながら装置単位→実装ヘッド単位→ノズル単位と絞り込んでいくことで、生産における不具合要因を解消するに際してシステム全体ではなく特定箇所や項目に対して効果的な対策をたてることが可能になり、不具合を早期かつ容易に解消することで生産性の低下を最低限に抑えることができる。

本発明は、複数の実装装置を経由する基板に部品を段階的に実装する実装システムにお
ける不具合の発生要因の特定に有用である。

本発明の実施の形態の実装システムの外観を示す平面図 本発明の実施の形態の実装システムの制御構成を示すブロック図 本発明の実施の形態の各実装装置における部品実装箇所と基板認識箇所の関係を示す平面図

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 実装装置
２ 基板

Claims (3)

1. 上流から下流に向けて複数の実装装置を経由して搬送される基板に各実装装置によって実装された部品の実装状態を各実装装置に備えられた基板認識装置によって検査する部品の実装状態検査方法であって、
   前記基板認識装置が部品の実装状態を検査する箇所は、当該実装装置において部品を実装した箇所に加え、当該実装装置よりも上流側の実装装置によって既に部品が実装された箇所であることを特徴とする部品の実装状態検査方法。
2. 上流側の実装装置によって既に部品が実装された個所のうち下流側の実装装置によって部品が実装された個所と隣り合う個所における実装状態を下流側の実装装置において検査することを特徴とする請求項１に記載の部品の実装状態検査方法。
3. 上流側の実装装置によって既に部品が実装された個所のうち予め特定した個所における実装状態を下流側の実装装置において検査することを特徴とする請求項１に記載の部品の実装状態検査方法。

Images