专利名称：电子部件安装方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在印刷了焊锡的电路基板上搭载电子部件的电子部件安装方法及装置。
背景技术：
以往，在电子部件安装装置中，为了将电子部件高精度地搭载到电路基板(以下简称为基板)上，在基板被搬入装置内时，作为搭载的前期准备，将基板固定在将要实施搭载的位置，识别印刷在基板上的基板标记，检测基板的位置偏差，校正电子部件在基板上的搭载位置(例如，参照下述专利文献1)。
但是，在这种结构中，没有考虑在基板上的各个电极上印刷焊锡膏时的焊锡印刷偏差。因此，存在所搭载的电子部件不能相对于印刷在电极上的焊锡正确定位，产生安装不良的问题。
对此，已经公知以下的结构，即拍摄正在印刷焊锡图形的基板，检测基板上的各个电极及印刷在其上的焊锡的各自位置，根据该检测结果校正各个电子部件的搭载位置(参照专利文献2)。
但是，在这种结构中，拍摄并识别基板上的所有电极及印刷在其上的焊锡图形，所以根据部件的搭载点数及基板的电极数量，存在识别处理花费时间，基板的生产节拍变长的问题。
对此，在专利文献3中记载了下述结构，在基板的焊锡印刷步骤中，在多个部位(例如两处)印刷定位标记，检测定位标记的偏差，求出印刷图形的位置偏差，根据该偏差量校正部件搭载位置。
并且，在专利文献4中记载了下述结构，在形成了基板标记(图形标记)的基板上印刷用于识别焊锡图形的位置偏差的焊锡标记(焊锡膏标记)，在识别基板的位置偏差后，检测焊锡标记的位置，计算把基板标记作为基准时的焊锡标记的位置误差量，根据该误差量和基板位置偏差来校正搭载位置。
专利文献1 日本特开平5-267899号公报专利文献2 日本特开2003-92496号公报专利文献3 日本特公平7-105635号公报专利文献4 日本专利第3264395号公报但是，在专利文献3的结构中求出印刷图形相对于基准位置的位置偏差，所以没有考虑基板的位置偏差，例如在焊锡印刷位置相对于基板稍稍偏差时，存在不能恰当定位电子部件的搭载位置的问题。
对此，在专利文献4的结构中，虽然考虑了基板的位置偏差和焊锡的印刷偏差两者，但基板位置识别用的基板标记和焊锡印刷位置识别用的焊锡标记的拍摄和识别是前后分开进行的，所以在把摄像机移动到基板标记上时和移动到焊锡标记上时，由于机械误差，摄像机相对于各个摄像位置的位置关系偏差，除该偏差量被加到校正安装位置时的误差上的问题外，还具有将多余地花费在拍摄基板标记位置后向焊锡标记位置移动的时间。
发明内容
本发明的课题在于解决这种问题，提供一种可以补偿焊锡的印刷位置偏差，在短时间内高精度地进行电子部件的搭载，并且可以提高基板的生产性的电子部件安装方法及装置。
为了解决上述问题，本发明的在印刷了焊锡的基板上搭载电子部件的电子部件安装方法，其特征在于，在基板上形成的基板位置识别用的基板标记(51、52、53)内或其附近，印刷焊锡印刷位置识别用的焊锡标记(61、62、63)，同时拍摄所述基板标记和焊锡标记，根据拍摄到的图像检测基板标记和焊锡标记的位置，计算焊锡相对于基板的印刷偏差量，进行与所述计算出的印刷偏差量相应的搭载位置校正，从而搭载部件。
此外，本发明的在印刷了焊锡的基板上搭载电子部件的电子部件安装装置，其特征在于，该电子部件安装装置具有摄像单元(17)，其同时拍摄基板标记和在基板位置识别用的基板标记(51、52、53)内或其附近印刷的焊锡印刷位置识别用的焊锡标记(61、62、63)；计算单元(27、S4～S6)，其根据通过所述摄像单元拍摄到的图像检测基板标记和焊锡标记的位置，计算焊锡相对于基板的印刷偏差量；以及控制单元(20、S10～S11)，其进行与所述计算出的印刷偏差量相应的搭载位置校正，从而搭载部件。
在本发明中，检测焊锡相对于基板的印刷偏差量，进行部件搭载位置的校正，所以能够可靠地补偿在基板上印刷焊锡时产生的焊锡印刷位置偏差。并且，在本发明中，基板标记和焊锡标记处于摄像单元的同一视场内，能够同时进行拍摄，所以能够获得可以在短时间内高精度地求出基板的位置偏差量和焊锡相对于基板的印刷偏差量的效果。
图1是表示本发明的电子部件安装装置的整体概略结构的立体图。
图2是表示该装置的控制系统的结构的方框图。
图3是表示在电路基板的焊锡印刷中使用的模版(stencill)的一例的平面图。
图4是表示使用该模版进行了焊锡印刷的电路基板的平面图。
图5是表示本发明的部件安装流程的流程图。
图6是表示使用基板识别摄像机拍摄的基板标记和焊锡标记的图像的说明图。
图7是使用基板识别摄像机拍摄的基板标记和焊锡标记的图像的另一实施例。
图8是使用基板识别摄像机拍摄的基板标记和焊锡标记的图像的另一实施例。
具体实施例方式
以下，参照
用于实施本发明的最佳方式的实施例。
实施例图1是概要表示本发明的实施例的电子部件安装装置的图。如该图所示，电子部件安装装置1具有电路基板搬运路径15，其在中央部稍后向着左右方向(X轴方向)延伸；部件供给部14，其设在装置1的前部(图示的下侧)，提供将要安装于基板10上的电子部件(以下简称为部件)；以及设在它们上方的X轴移动机构11和Y轴移动机构12。
X轴移动机构11使具有吸附部件的吸嘴13a的吸附头部13在X轴方向上移动，Y轴移动机构12使X轴移动机构11和吸附头部13在Y轴方向上移动。此外，吸附头部13虽然在图1中没有示出，但是具有使吸嘴13a沿垂直方向(Z轴方向)可升降地移动的Z轴移动机构，和使吸嘴以吸嘴轴(吸附轴)为中心旋转的θ轴移动机构。
并且，在吸附头部13上安装有作为摄像单元的基板识别摄像机17和对基板10进行照明的未图示的照明单元，摄像机17拍摄形成于基板10上的基板位置识别用的基板标记。
并且，在部件供给部14的侧部设有从下方拍摄吸附在吸嘴13a上的部件的部件识别摄像机16。并且，与部件识别摄像机16一起设有对所吸附的部件进行照明的未图示的照明单元。另外，虽然为了避免烦杂没有图示，但在吸附头部13上安装有激光单元，用于识别不要求高精度识别的部件。
并且，在电子部件安装装置1的前面上部设有显示装置的工作状态等的操作监视器18。另外，在主体内设有进行装置总体的控制和图像处理等的控制部19。
图2表示电子部件安装装置1的控制系统的结构。图1中的控制部19由图2中的控制器20、图像处理装置27和存储装置30等构成。
控制器20由控制装置整体的微型计算机(CPU)和RAM、ROM等构成。下面的21～31的结构与该控制器20连接。
X轴电机21是X轴移动机构11的驱动源，使吸附头部13在X轴方向上移动。Y轴电机22是Y轴移动机构12的驱动源，使X轴移动机构11和吸附头部13在Y轴方向上移动，由此吸附头部13可以在X轴方向上和Y轴方向上移动。
Z轴电机23是吸嘴13a的Z轴驱动机构的驱动源，使吸嘴13a在Z轴方向(高度方向)上升降。θ轴电机24是吸嘴13a的θ轴旋转机构的驱动源，使吸嘴13a以其喷嘴中心轴(吸附轴)为中心进行旋转。
图像处理装置27由A/D转换器27a、存储器27b和CPU 27c构成，由部件识别摄像机16拍摄的部件2的模拟图像信号通过A/D转换器27a转换为数字信号并存储在存储器27b中，CPU 27c根据部件图像数据来识别部件中心相对于所吸附的部件2的吸附中心的位置偏差和吸附角度的偏差。
并且，图像处理装置27(计算单元)通过A/D转换器27a，把由基板识别摄像机(摄像单元)17拍摄的基板位置识别用的基板标记和焊锡印刷位置识别用的焊锡标记的图像转换为数字信号，存储在存储器27b中，CPU 27c根据该图像数据检测基板标记和焊锡标记的位置，按照后面所述，求出基板的位置偏差量和焊锡的印刷偏差量。然后，控制器20(控制单元)根据从摄像机16、17的摄像图像中求出的各个偏差量，校正部件2的搭载位置，将部件2搭载到基板10上的正确搭载位置上。
键盘28和鼠标29用于输入部件数据等的数据。
存储装置30由闪存等构成，用于存储通过键盘28和鼠标29输入的部件数据、和从未图示的主机提供的部件数据等。
显示装置(监视器)31在画面31a上显示部件数据、运算数据、利用部件识别摄像机16拍摄的部件2的图像、利用基板识别摄像机17拍摄的基板标记和焊锡标记的图像。
图3表示用于在基板的电极上印刷焊锡的模版的一例。在模版32上对应各个电极的位置处分别形成有多个孔33，用于在连接部件端子的基板上的电极上印刷焊锡。并且，用于在基板上印刷焊锡印刷位置识别用的焊锡标记的孔41～43分别形成于模版32的三个角部的规定位置处。焊锡标记可以是一个，但为了提高精度，通常印刷多个(2～4个)，所以在模版上形成有与该数量相应的孔。
图4表示使用图3的模版32进行了焊锡印刷的基板10。在基板10上，预先在规定位置印刷有基板位置识别用的基板标记51～53。通过模版32的电极用孔33，在基板10的各个电极上印刷焊锡64，并且通过焊锡标记用孔41～43印刷焊锡标记61～63。此处，焊锡标记用孔41～43的各个位置与基板标记51～53的各个位置相对应，各个焊锡标记61～63被印刷在各个基板标记51～53上，使其中心(重心)位置与各个基板标记51～53的中心位置一致。并且，孔41～43小于基板标记51～53，由此焊锡标记61～63在基板标记51～53上分别被印刷得小于基板标记。
实际上印刷焊锡时，模版32和基板10会产生位置偏差，所以相应地焊锡标记61～63相对于基板标记51～53产生位置偏差而被印刷，电极上的焊锡也相对于电极产生位置偏差而被印刷。在图4中，为了避免烦杂，电极上的焊锡64以没有位置偏差的状态示出。
以下，按照图5所示的流程图说明部件的搭载动作。
在进行搭载动作之前，使用图3所示的模版32，在基板10上进行焊锡印刷，按照图4所示，在基板10的电极上印刷焊锡64和焊锡标记61～63。
在步骤S1中，在图1所示的基板搬运路径15上搬运已印刷焊锡的基板10，并固定在规定位置。
在步骤S2中，利用X轴移动机构11和Y轴移动机构12使吸附头部13在X、Y轴方向上移动，使基板识别摄像机17移动到面对第一个基板标记51的规定位置。
在步骤S3中，利用基板识别摄像机17同时拍摄基板标记51和印刷于其上的焊锡标记61，所拍摄的图像被存储在存储器27b中。图6表示所拍摄的基板标记51和焊锡标记61的图像。
在步骤S4和S5中，图像处理装置27的CPU 27c处理所拍摄的图像，例如通过模式匹配或者检测边缘，检测基板标记重心51a的位置(X1、Y1)和焊锡标记重心61a的位置(X2、Y2)，在步骤S6中，计算两个重心位置的偏差量n。该偏差量n表示焊锡相对于基板10的印刷偏差量(误差量)。
在步骤S7中，在判定为偏差量n的值大于规定的允许极限值m时，判定为焊锡印刷不良，结束图5的处理动作，禁止部件在基板上的搭载动作。另外，此时输出警告用户焊锡印刷不良的信息。
仅利用一个基板标记和印刷在其上的焊锡标记，也能够求出焊锡相对于基板的印刷偏差量，但为了提高精度，依次将摄像机17移动到其他基板标记52、53的位置，重复步骤S3～S7的处理。
在对所有基板标记结束处理后(步骤S8)，最终求出焊锡相对于基板的印刷偏差量。例如，在只使用一组基板标记和焊锡标记的情况下，作为两个标记的重心位置的X坐标之差和Y坐标之差求出印刷偏差量。此外，在使用两组基板标记和焊锡标记的情况下，由于能够进行倾斜校正，所以把进行倾斜校正后的两组基板标记和焊锡标记的重心坐标(X、Y)之差的平均值作为印刷偏差量，此外在使用三组基板标记和焊锡标记的情况下，由于可以获得两个倾斜，因此利用其平均值进行倾斜校正，把进行倾斜校正后的三组基板标记和焊锡标记的重心坐标(X、Y)之差的平均值作为印刷偏差量。
这样求出印刷偏差量后，向该印刷偏差量乘以加权系数(校正系数)k，求出搭载校正量(步骤S10)。该加权系数可以根据部件类型确定，例如是0.5，如果是要求搭载精度的部件，则把加权系数设为大于0.5的值。然后，利用这样求出的校正量校正搭载位置，将部件搭载到基板上(步骤S11)。
另外，在进行搭载位置的校正时，当存在部件的吸附偏差和基板相对于基准位置的位置偏差时，也校正这些偏差量。可以通过部件识别摄像机16所拍摄的部件2的图像处理来检测部件的中心位置和吸附角度，从而求出部件的吸附偏差，此外，可以通过检测基板标记51～53的位置来求出基板的位置偏差。在本实施例中，同时拍摄基板标记和焊锡标记，并检测各个标记的位置，所以具有能够在短时间内求出焊锡相对于基板的印刷偏差量和基板相对于基准位置的位置偏差量的优点。
另外，在以上的实施例中，将焊锡标记的印刷位置设在基板标记上，但也可以如图7所示，使焊锡标记81的印刷位置限制在圆环基板标记71的内侧。还可以如图8所示，如果可以把基板标记91和焊锡标记99收入基板识别摄像机17的同一视场内98同时进行拍摄，则也可以将焊锡标记印刷在基板标记的附近位置。
权利要求
1.一种在印刷了焊锡的基板上搭载电子部件的电子部件安装方法，其特征在于，在形成于基板上的基板位置识别用的基板标记内或其附近印刷焊锡印刷位置识别用的焊锡标记，同时拍摄所述基板标记和焊锡标记，根据拍摄到的图像检测基板标记和焊锡标记的位置，计算焊锡相对于基板的印刷偏差量，进行与所述计算出的印刷偏差量相应的搭载位置校正，从而搭载部件。
2.根据权利要求1所述的电子部件安装方法，其特征在于，向所述计算出的焊锡的印刷偏差量乘以加权系数，进行与乘以加权系数后的印刷偏差量相应的搭载位置校正。
3.根据权利要求1或2所述的电子部件安装方法，其特征在于，在所述焊锡的印刷偏差量超过规定的允许极限值时，禁止搭载动作。
4.一种在印刷了焊锡的基板上搭载电子部件的电子部件安装装置，其特征在于，该电子部件安装装置具有摄像单元，其同时拍摄基板标记和在基板位置识别用的基板标记内或其附近印刷的焊锡印刷位置识别用的焊锡标记；计算单元，其根据通过所述摄像单元拍摄到的图像检测基板标记和焊锡标记的位置，计算焊锡相对于基板的印刷偏差量；以及控制单元，其进行与所述计算出的印刷偏差量相应的搭载位置校正，从而搭载部件。
全文摘要
本发明提供一种电子部件安装方法及装置。其课题在于，提供可以确实补偿焊锡的印刷偏差，高精度地进行电子部件的搭载，并且可以提高基板的生产性的电子部件安装方法及装置。作为解决手段，基板被搬运到装置上并固定在规定位置(步骤S1)，将摄像机移动到形成于基板上的基板位置识别用的基板标记上(S2)，同时拍摄基板标记和在其上或附近印刷的焊锡印刷位置识别用的焊锡标记(S3)。根据所拍摄的图像检测基板标记和焊锡标记的重心位置(S4、S5)，计算重心位置的偏差量n，求出焊锡相对于基板的印刷偏差量(S6)。然后，根据偏差量n计算与焊锡的印刷偏差相应的部件搭载位置校正量(S10)，将该校正量及其他校正量合起来对部件搭载位置进行校正，从而搭载部件(S11)。
文档编号H05K3/34GK101026952SQ20071007911
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月13日 优先权日2006年2月16日
发明者小仓豊 申请人:重机公司