電子部品実装システムおよび電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法
【課題】複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができる電子部品実装システムおよび電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】スクリーン印刷工程に先立ってマスク認識マーク２２ａおよび基板認識マーク４ａを認識して得られた認識結果および実装位置データに基づいて当該基板４において電極４３にペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求めるに際し、マスク認識マーク２２ａの認識結果および印刷位置データに基づいて複数の印刷目標位置に複数のパターン孔２２ｂが近似的に一致する度合いが、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊を除外した条件下で極大となるように基板４をスクリーンマスク２２に位置合わせする。
【解決手段】スクリーン印刷工程に先立ってマスク認識マーク２２ａおよび基板認識マーク４ａを認識して得られた認識結果および実装位置データに基づいて当該基板４において電極４３にペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求めるに際し、マスク認識マーク２２ａの認識結果および印刷位置データに基づいて複数の印刷目標位置に複数のパターン孔２２ｂが近似的に一致する度合いが、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊を除外した条件下で極大となるように基板４をスクリーンマスク２２に位置合わせする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装システムおよび電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、基板の電極に部品接合用の半田ペーストを印刷する印刷装置、半田ペーストが印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置、半田ペーストを溶融固化させるリフロー装置など複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。このような電子部品実装システムにおいては、近年電子部品の小型化や実装密度の高度化に伴って、基板に電子部品を実装する際に必要とされる位置精度も高度化している。すなわち印刷装置において電極位置に半田ペーストを印刷する際の印刷位置精度や、印刷後の基板において半田ペーストに対して電子部品を搭載する際の搭載位置精度を高いレベルで確保することが求められる。このため、印刷装置として、基板とスクリーンマスクとの位置合わせを精度良く行うことを目的とした構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示す先行技術例では、２つの認識手段を水平方向に並列した構成の認識装置をスクリーンマスクと基板との間に位置させて基板とスクリーンマスクをそれぞれ同時に認識することにより、基板とマスクの位置合わせの際の昇降ストロークを小さくして、位置合わせ動作時に生じる位置ずれ誤差を極小にする例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３０９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述の先行技術例を含め従来技術においては、基板とスクリーンマスクの位置合わせに際して、以下のような不具合が生じていた。すなわち、従来は基板とスクリーンマスクとを位置合わせする際の位置基準として、スクリーンマスクの中心位置に対して基板の中心を一致させるようにしていたことから、基板に材質の特性や製造過程における熱変形などに起因する伸縮が生じている場合には、基板の周辺領域では伸縮変形がほとんどないスクリーンマスクのパターンと基板の電極とが一致せず、位置ずれを生じる結果となっていた。そしてこのような状態でスクリーン印刷が実行されると、半田ペーストは電極から位置ずれした状態で基板に印刷される。
【０００６】
部品実装の対象となる基板には、部品実装点の位置と関連づけられて複数の認識マークが設けられており、部品搭載工程ではこれらの認識マークを撮像して認識した認識結果に基づいて、各部品実装点へ電子部品を搭載する際の目標位置となる搭載位置データが演算される。そして上述のように基板に伸縮が生じている場合には認識マークの位置も同様に変位していることから、認識マークの認識結果に基づいて演算される搭載位置データは基板の伸縮に伴う変位分が補正されたものとなっている。
【０００７】
したがって、スクリーンマスクのパターンによって印刷された半田ペーストの位置と、認識マークの認識によって補正された補正後の部品搭載位置とは一致せず、搭載後の電子部品は半田ペーストから位置ずれした状態となる。そしてこのように生じる位置ずれ量が過大になると、リフロー過程において溶融半田の表面張力の不均衡によって「部品立ち」や「ブリッジ」などの接合不具合を生じる。このような不具合を極力防止するためには、スクリーンマスクのパターンと認識マークの認識によって補正された補正後の部品搭載位置とが極力一致するように、基板とスクリーンマスクとの位置合わせ時の位置補正を行うことが望ましい。
【０００８】
ところで部品実装の対象となる基板には、複数の個片基板が形成された多面取り基板がある。これらの多面取り基板は予め前工程の基板検査において各個片基板毎に良否が検査され、不良基板と判定された個片基板には後工程において作業対象とする必要がないことを示すバッドマークが形成される。そしてこれ以降の工程においてバッドマークが検出された個片基板は作業対象から除外されるが、スクリーン印刷においては多面取り基板の全体に対して一括して印刷作業が実行されることから、上述の基板とスクリーンマスクとの位置合わせにおいてはバッドマークが付された個片基板のランドも位置合わせの対象となる。
【０００９】
そしてバッドマークを伴うランドが正規位置から位置ずれしている場合には、これらの位置ずれ状態のランドを含めて位置補正がなされることから、必ずしも適正な位置補正結果が得られるとは限らず、必要とされる位置合わせ精度を低下させる結果となっていた。このように、従来技術においては、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合に、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置に位置ずれが生じ、接合不具合を生じる場合があるという課題があった。
【００１０】
そこで本発明は、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができる電子部品実装システムおよび電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電子部品実装システムは、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、複数の個片基板が形成された多面取りの基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、前記電子部品実装用装置には、前記個片基板に形成された電極に部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置と、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップし前記ペーストが印刷された個片基板に搭載する電子部品搭載装置とを含み、前記スクリーン印刷装置は、前記ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成されたパターン孔を介して基板位置決め部に位置決め保持された前記基板の各個片基板にペーストを印刷するスクリーン印刷機構と、前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークおよび前記基板に形成された位置基準マークを認識する第１のマーク認識手段と、前記個片基板に形成され当該個片基板が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出手段と、前記第１のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記スクリーンマスクに対して前記基板を位置合わせする位置合わせ制御部とを備え、前記電子部品搭載装置は、前記搭載ヘッドによって電子部品を前記ペーストが印刷された個片基板の部品搭載位置に搭載する部品搭載機構と、前記個片基板に形成された基板認識マークを認識する第２のマーク認識手段と、前記バッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出手段と、前記第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記部品搭載機構を制御することにより、前記電子部品を前記部品搭載位置に搭載する搭載制御部とを備え、さらに前記基板の位置合わせにおいて用いられる参照データであって、前記パターン孔の配列と前記マスク認識マークとの位置関係を示す印刷位置データおよび前記基板における部品実装点の位置と前記位置基準マークとの位置関係を示す実装位置データとを基板品種毎に記憶するデータ記憶部とを備え、前記位置合わせ制御部は、前記第１のマーク認識手段による位置基準マークの認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いで前記マスク認識マークの認識結果および前記印刷位置データに基づいて前記複数の印刷目標位置に複数の前記パターン孔が近似的に一致する度合いが、前記複数の個片基板のうち前記バッドマークが検出された個片基板を除外した条件下で極大となるように前記基板を位置合わせし、前記搭載制御部は、前記バッドマークが検出された個片基板を除外して前記第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して前記部品搭載位置を求める。
【００１２】
本発明の電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法は、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、複数の個片基板が形成された多面取りの基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法であって、前記電子部品実装用装置には、前記個片基板に形成された電極に部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置と、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップし前記ペーストが印刷された個片基板に搭載する電子部品搭載装置とを含み、前記スクリーン印刷装置は、前記ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成されたパターン孔を介して基板位置決め部に位置決め保持された前記基板の各個片基板にペーストを印刷するスクリーン印刷工程に先立って、前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークおよび前記基板に形成された位置基準マークを認識する第１のマーク認識工程と、前記個片基板に形成され当該個片基板が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出工程と、前記第１のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記スクリーンマスクに対して前記基板を位置合わせする位置合わせ制御工程とを実行し、前記電子部品搭載装置は、前記搭載ヘッドによって電子部品を前記ペーストが印刷された個片基板の部品搭載位置に搭載する部品搭載工程に先立って、前記個片基板に形成された基板認識マークを認識する第２のマーク認識工程と、前記バッドマークを検出する第２のバッドマーク検出工程とを実行し、前記部品搭載工程において前記第２のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて前記部品搭載機構を制御することにより、前記電子部品を前記部品搭載位置に搭載し、さらに前記電子部品実装システムは、前記基板の位置合わせにおいて用いられる参照データであって、前記パターン孔の配列と前記マスク認識マークとの位置関係を示す印刷位置データおよび前記基板における部品実装点の位置と前記位置基準マークとの位置関係を示す実装位置データとを基板品種毎に記憶するデータ記憶部を備え、前記位置合わせ制御工程において、前記第１のマーク認識工程における位置基準マークの認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いで前記マスク認識マークの認識結果および前記印刷位置データに基づいて前記複数の印刷目標位置に複数の前記パターン孔が近似的に一致する度合いが、前記複数の個片基板のうち前記バッドマークが検出された個片基板を除外した条件下で極大となるように前記基板を位置合わせし、前記部品搭載工程において、前記バッドマークが検出された個片基板を除外して前記第２のマーク認識工程における認識結果に基づいて前記部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して前記部品搭載位置を求める。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スクリーン印刷工程に先立ってマスク認識マークおよび基板認識マークを認識する第１のマーク認識工程で得られた認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求めるに際し、マスク認識マークの認識結果および印刷位置データに基づいて複数の印刷目標位置に複数のパターン孔が近似的に一致する度合いが、バッドマークが検出された個片基板を除外した所定の条件下で極大となるように基板を位置合わせすることにより、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置による基板認識およびマスク認識の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーンマスクのパターン孔配置および多面取りの基板の構成説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける電子部品搭載装置の平面図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける電子部品搭載装置による基板認識の説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける実装基板の製造処理のフロー図
【図９】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷方法を示すフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における基板位置合わせ処理の工程説明図
【図１１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における基板位置合わせ処理の工程説明図
【図１２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における基板位置合わせ処理の工程説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して電子部品実装システムについて説明する。図１において電子部品実装システムは、いずれも電子部品実装用装置であるスクリーン印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、電子部品搭載装置Ｍ３、搭載状態検査装置Ｍ４、リフロー装置Ｍ５の各装置を連結して成る電子部品実装ライン１を通信ネットワーク２によって接続し、全体を管理コンピュータ３によって制御する構成となっており、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する機能を有している。本実施の形態においては、基板として複数の個片基板が形成された多面取り基板を作業対象とする例を示している。
【００１６】
スクリーン印刷装置Ｍ１は、基板に形成された電極に部品接合用のペースト（半田ペースト）をスクリーン印刷する。印刷検査装置Ｍ２は、印刷後の基板におけるペーストの印刷状態を検査する。電子部品搭載装置Ｍ３は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップしペーストが印刷された基板に搭載する。搭載状態検査装置Ｍ４は、電子部品搭載後の基板上における電子部品の有無や位置ずれを検査する。リフロー装置Ｍ５は、電子部品搭載後の基板を加熱することにより、半田を加熱溶融させて電子部品を基板に半田接合する。
【００１７】
次に図２を参照してスクリーン印刷装置Ｍ１の構造および機能を説明する。図２において、スクリーン印刷装置Ｍ１は、基板位置決め部１１の上方にスクリーン印刷機構５を配設して構成されている。基板位置決め部１１は、印刷対象の基板４を保持してスクリーン印刷機構５のスクリーンマスク２２に対して相対的に位置合わせする機能を有している。基板位置決め部１１は、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸テーブル１３およびθ軸テーブル１４を段積みし、更にθ軸テーブル１４の上面に設けられた水平なベースプレート１４ａの上面に、水平なベースプレート１５ａ、１６ａをそれぞれ独立して昇降させる第１のＺ軸テーブル１５、第２のＺ軸テーブル１６を組み合わせて構成されている。
【００１８】
ベースプレート１５ａには２つの垂直フレーム１５ｂが立設されており、垂直フレーム１５ｂの上端部には基板搬送機構１８が保持されている。基板搬送機構１８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に配設されており、コンベア機構よって印刷対象の基板４の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル１５を駆動することにより、基板搬送機構１８によって保持された状態の基板４をスクリーン印刷機構５に対して昇降させることができる。ベースプレート１６ａの上面には、基板下受部１７が着脱自在に装着される。基板下受部１７は、スクリーン印刷機構５による印刷位置に搬送された基板４を下方から下受けして保持する。
【００１９】
第２のＺ軸テーブル１６を駆動することにより、基板下受部１７は基板搬送機構１８に保持された状態の基板４に対して昇降する。そして基板下受部１７の下受面が基板４の下面に当接することにより、基板下受部１７は基板４を下面側から支持する。基板搬送機構１８の上面には左右対向して配置された２つのクランプ部材１９を備えており、一方側のクランプ部材１９を駆動機構１９ａによって進退させることにより、基板４を両側からクランプして固定する。
【００２０】
次に基板位置決め部１１の上方に配設され、印刷位置に搬送された基板４に対してペーストを印刷するスクリーン印刷機構５について説明する。図２において、スクリーン印刷機構５は、マスク枠２１にスクリーンマスク２２を展張した構成のマスクユニット２０の上方に、スキージユニット２３をスキージ移動機構２４によって水平移動自在に配置した構成となっている。スクリーンマスク２２には図３（ｂ）に示すように、基板４を対象とする印刷対象エリア２２ｄが設定されており、印刷対象エリア２２ｄの対角位置にはマスク認識マーク２２ａが形成されている。図３（ｃ）に示すように、印刷対象の基板４は多面取り基板であり、基板４には複数（ここでは３個）の個片基板４１が形成されている。
【００２１】
ここで図４を参照して、印刷対象エリア２２ｄ内におけるパターン孔２２ｂの配置および基板４の構成について説明する。図４（ｂ）に示すように、基板４はベースとなる基板キャリア４０に複数の個片基板４１を装着した構成となっている。基板キャリア４０の表面には粘着性を有する貼着面が形成されており、樹脂基板より成る個片基板４１を着脱自在に貼着保持することができるようになっている。個片基板４１を基板キャリア４０に装着する際には、基板キャリア４０に設けられた位置決めピンなどの位置合わせ手段によって基板キャリア４０に対して位置合わせした状態で、基板キャリア４０の貼着面に対して押しつける。
【００２２】
基板キャリア４０の対角位置には１対の位置基準マークとしての基板認識マーク４ａが形成されており、基板認識マーク４ａを撮像して位置認識することにより、基板４全体の位置が検出される。位置基準マークは、基板４とスクリーンマスク２２との位置合わせにおける位置基準として用いられる。またそれぞれの個片基板４１の対角位置には基板認識マーク４１ａが形成されており、基板認識マーク４１ａを撮像して位置認識することにより、個片基板４１の位置が個別に検出される。なお、基板４の位置検出において、基板認識マーク４ａを基板キャリア４０に設ける替わりに、各個片基板４１に形成された基板認識マーク４１ａのうち、基板キャリア４０に貼着された状態において基板４の対角に位置する１対の基板認識マーク４１ａ（例えば矢印Ａにて示す１対の基板認識マーク４１ａ）を、基板４の全体位置検出用の位置基準マークとして用いてもよい。
【００２３】
個片基板４１は１枚の樹脂基板に複数面（ここでは２面）の要素基板４２を作り込んだ構成となっている。すなわち親基板としての基板４は、子基板としての個片基板４１および孫基板としての要素基板４２より構成されている。要素基板４２には、実装対象の電子部品の電極が接合される複数の電極４３が形成されており、図４（ａ）に示すように、印刷対象エリア２２ｄの内部には、基板４における各電極４３の配置に対応して、複数のパターン孔２２ｂが形成されている。スクリーン印刷動作においては、複数の要素基板４２の各電極４３に、スクリーンマスクのパターン孔２２ｂを介して半田ペーストが一括して印刷される。
【００２４】
それぞれの要素基板４２には、マーク印加用のマーク形成用ランド４２ａが設けられており、マーク形成用ランド４２ａには前工程においてバッドマークＢＭが印加される。図４（ｂ）に示す例では、中央の個片基板４１の上側の要素基板４２＊にバッドマークＢＭが印加されている。バッドマークＢＭは前工程にて行われた検査の結果によって、当該要素基板４２が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すものであり、電気的特性の検査装置によって不良と判定された場合に自動的に印加されるか、または作業者の目視検査により不良と判定された場合に手動で印加される。そして後工程においてバッドマークＢＭが検出された要素基板４２については、以降の作業実行の必要なしと判断されて、作業対象から除外される。
【００２５】
すなわちここに示す実施例では、個片基板４１は後工程においてそれぞれがさらに複数の要素基板４２に分割される複合基板であり、バッドマークＢＭは要素基板４２毎に形成された形態となっている。そしてバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で、基板４の位置合わせのための演算処理が実行される。なお本実施例では、多面取り基板として基板キャリア４０に複数の樹脂性の個片基板４１を貼着して構成した例を示したが、本発明において対象となる多面取り基板には、１枚の親基板としての固形基板に複数の子基板としての個片基板を作り込んだ構成も含まれる。この場合には、作業完了後において親基板は、各個片基板毎に分割される。
【００２６】
マスクユニット２０上には、スキージユニット２３が配設されている。スキージユニット２３は、対向配置された１対のスキージ部材２６をそれぞれ昇降させる２つのスキージ昇降機構２７を、水平なプレート２５に配設した構成となっている。スキージ昇降機構２７を駆動することによりスキージ部材２６は昇降し、下降状態においてスキージ部材２６はスクリーンマスク２２の上面に当接する。スキージユニット２３は送りねじ２４ｂをスキージ移動モータ２４ａによって回転駆動する構成のスキージ移動機構２４によって水平方向に往復移動自在となっている。
【００２７】
スクリーンマスク２２の下面と基板位置決め部１１に保持された基板４の上面との間には、カメラユニット２８がカメラ移動機構（図示省略）によってＸ方向、Ｙ方向に水平移動自在に配設されている。図３（ａ）に示すように、カメラユニット２８は、基板４を上方から撮像するための基板認識カメラ２８ａと、スクリーンマスク２２を下面側から撮像するためのマスク認識カメラ２８ｂとを備えており、カメラ移動機構を駆動してカメラユニット２８を移動させることにより、スクリーンマスク２２に形成されたマスク認識マーク２２ａおよび基板４に形成された位置基準マークとしての基板認識マーク４ａ（または基板認識マーク４１ａ）および各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを、それぞれマスク認識カメラ２８ｂ、基板認識カメラ２８ａによって撮像することができる。そしてこの撮像結果を認識処理部５５（図６参照）によって認識処理することにより、マスク認識マーク２２ａおよび位置基準マーク（基板認識マーク４ａまたは基板認識マーク４１ａ）の位置および各要素基板４２のバッドマークＢＭが検出される。
【００２８】
次にスクリーン印刷機構５による印刷動作について説明する。まず基板搬送機構１８によって、印刷対象の基板４が印刷位置に搬入され、基板下受部１７に対して位置合わせされる。次いで第２のＺ軸テーブル１６を駆動して基板下受部１７を上昇させ、基板４の下面を下受けする。次いで基板位置決め部１１を駆動して、基板４をスクリーンマスク２２に対して位置合わせした後、第１のＺ軸テーブル１５を駆動して基板４を基板搬送機構１８とともに上昇させて、パターン孔２２ｂが設けられたスクリーンマスク２２の下面に当接させる。この後、基板４をクランプ部材１９によってクランプすることにより、基板４の水平位置が固定される。
【００２９】
そしてこの状態で、２つのスキージ部材２６のうちいずれか１つを下降させ、ペーストが供給されたスクリーンマスク２２に当接させる。次いでスクリーンマスク２２上でスキージ部材２６をスキージング方向（Ｙ方向）に摺動させることにより、基板位置決め部１１に保持された基板４を構成する複数の要素基板４２の各電極４３にはパターン孔２２ｂを介してペーストが印刷される。
【００３０】
上述の印刷動作においては、印刷対象の基板４がスクリーンマスク２２に対して正しく位置合わせされて、複数の要素基板４２の各電極４３と各パターン孔２２ｂの位置とが精度良く合致していることが極めて重要であるが、基板４における基板キャリア４０への個片基板４１の位置合わせ精度や個片基板４１自体の経時的な伸縮変形により個別の電極４３の位置とパターン孔２２ｂの位置とは必ずしも一致せず、印刷にずれが生じる場合が多い。このため本実施の形態においては、このような基板４の各個片基板４１とスクリーンマスク２２との位置合わせの誤差に起因する印刷の位置ずれを極力防止するため、後述の方法によって位置ずれを補正するようにしている。
【００３１】
次に図５を参照して電子部品搭載装置Ｍ３の構成および機能について説明する。図５において基台３１の中央部には基板搬送機構３２がＸ方向に配設されている。基板搬送機構３２は印刷検査装置Ｍ２にて印刷検査後の基板４を受け渡されて、以下に説明する部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めして保持する。基板４は、基板キャリア４０に複数の個片基板４１を貼着した多面取り基板である。基板搬送機構３２の両側には部品供給部３３が配置されており、部品供給部３３には複数のテープフィーダ３４が並設されている。テープフィーダ３４は基板４に実装される電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、部品搭載機構による部品取り出し位置に供給する。
【００３２】
基台３１のＸ方向の一端部にはリニアモータ駆動の直動機構を備えたＹ軸移動テーブル３６ＹがＹ方向に配設されており、Ｙ軸移動テーブル３６Ｙには同様にリニアモータ駆動の直動機構を備えた２基のＸ軸移動テーブル３６ＸがＹ方向に往復動自在に結合されている。Ｘ軸移動テーブル３６Ｘには複数の吸着ノズル３７ａを備えた搭載ヘッド３７がＸ方向の往復動自在に装着されており、Ｙ軸移動テーブル３６Ｙ、Ｘ軸移動テーブル３６Ｘを駆動することにより、搭載ヘッド３７はＸ方向およびＹ方向に水平移動する。
【００３３】
これにより、搭載ヘッド３７は部品供給部３３のテープフィーダ３４から電子部品Ｐ（図６（ａ）参照）を取り出して、ペーストが印刷され基板搬送機構３２によって位置決め保持された基板４の部品搭載位置に電子部品Ｐを搭載する。Ｙ軸移動テーブル３６Ｙ、Ｘ軸移動テーブル３６Ｘおよび搭載ヘッド３７は、搭載ヘッド３７によって電子部品Ｐをペーストが印刷された基板４の部品搭載位置に搭載する部品搭載機構３５を構成する。
【００３４】
基板搬送機構３２と部品供給部３３との間の搭載ヘッド３７の移動経路には部品認識カメラ３９が配設されており、テープフィーダ３４から電子部品を取り出した搭載ヘッド３７が部品認識カメラ３９の上方を移動することにより、部品認識カメラ３９は搭載ヘッド３７に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。搭載ヘッド３７には、Ｙ軸移動テーブル３６Ｙの下面側に位置して搭載ヘッド３７と一体的に移動する基板認識カメラ３８が撮像方向を下向きにして配設されている。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、搭載ヘッド３７を基板搬送機構３２に保持された基板４の上方に移動させることにより、基板認識カメラ３８もともに基板４の上方に移動し、基板４の基板キャリア４０に形成された位置基準マーク（基板認識マーク４ａまたは図４（ｂ）において矢印Ａで示す基板認識マーク４１ａ）および各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを撮像する。この撮像結果を認識処理部６４（図７参照）によって認識処理することにより、位置基準マークの位置認識および各要素基板４２におけるバッドマークＢＭの有無が検出される。
【００３６】
そして位置基準マークの位置認識結果に基づいて所定の位置補正アルゴリズムを用いて位置補正処理を実行することにより、基板４における各要素基板４２に形成された電極４３に対応した部品実装点の位置が補正され、部品搭載位置が求められる。そして搭載ヘッド３７による部品搭載動作においては、このようにして補正された部品搭載位置を目標として電子部品を搭載する。そしてバッドマークＢＭが検出された要素基板４２は、部品搭載動作の実行対象から除外される。
【００３７】
次に図７を参照して、制御系の構成を説明する。なおここでは、電子部品実装ライン１を構成する複数の電子部品実装用装置のうちスクリーン印刷装置Ｍ１、電子部品搭載装置Ｍ３の制御系についてのみ記載している。図７において、管理コンピュータ３は外部記憶装置としてデータ記憶部３０を備えており、データ記憶部３０には、印刷位置データ３０ａ、実装位置データ３０ｂなどの作業実行用データが記憶されている。印刷位置データ３０ａ、実装位置データ３０ｂは、スクリーン印刷装置Ｍ１において基板４の位置合わせに用いられる参照データであって、印刷位置データ３０ａは、パターン孔２２ｂの配列とマスク認識マーク２２ａとの位置関係を示すものであり、実装位置データ３０ｂは基板４における部品実装点の位置、すなわち電極４３と基板認識マーク４ａの位置関係を示すものである。ここでは、基板認識マーク４ａと基板認識マーク４１ａとの相対位置を示すマーク位置データと、個片基板４１における基板認識マーク４１ａと電極４３との相対位置を示す電極位置データとを組み合わせたデータが記憶されている。
【００３８】
スクリーン印刷装置Ｍ１の制御系について説明する。通信部５０は通信ネットワーク２に接続されており、管理コンピュータ３や印刷検査装置Ｍ２などの他装置と以下の各部との間の信号の授受は通信部５０を介して行われる。印刷制御部５１はスクリーン印刷機構５によるスクリーン印刷動作を制御する。位置合わせ制御部５２は基板位置決め部１１による基板位置決め動作を制御する。記憶部５３は位置補正プログラム５３ａ、印刷位置データ５３ｂ、実装位置データ５３ｃを記憶する。
【００３９】
位置補正プログラム５３ａは、基板４において基板認識マーク４１ａの位置検出結果に基づいて電極４３を対象として印刷目標位置を求めるための位置補正を行う演算処理プログラムである。印刷位置データ５３ｂ、実装位置データ５３ｃは、データ記憶部３０に記憶された印刷位置データ３０ａ、実装位置データ３０ｂと同目的・同内容の作業実行用データである。なお、ここでは管理コンピュータ３のデータ記憶部３０とスクリーン印刷装置Ｍ１の記憶部５３にこれらのデータを重複して記憶させた例を示したが、いずれか一方のみにこれらのデータを記憶させるようにしてもよい。
【００４０】
機構駆動部５４は印刷制御部５１、位置合わせ制御部５２に制御されて、基板位置決め部１１、スクリーン印刷機構５を駆動する。これにより、スクリーン印刷動作が実行される。認識処理部５５は、基板認識カメラ２８ａ、マスク認識カメラ２８ｂによる撮像結果を認識処理する。これにより、スクリーンマスク２２におけるマスク認識マーク２２ａの位置および基板４における位置基準マークの位置認識、各要素基板４２におけるバッドマークＢＭの有無が検出される。基板４のスクリーンマスク２２への位置合わせは、これらの位置認識結果に基づいて、位置合わせ制御部５２が基板位置決め部１１を制御することにより行われる。
【００４１】
基板認識カメラ２８ａ、マスク認識カメラ２８ｂおよび認識処理部５５は、スクリーンマスク２２に形成されたマスク認識マーク２２ａおよび基板４に形成された位置基準マークを認識する第１の認識手段を構成する。基位置合わせ制御部５２は、この第１のマーク認識手段の認識結果に基づいて基板位置決め部１１を制御することにより、スクリーンマスク２２に対して基板４を位置合わせするようになっている。さらに基板認識カメラ２８ａおよび認識処理部５５は、要素基板４２に形成され当該要素基板４２が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークＢＭの有無を検出する第１のバッドマーク検出手段となっている。
【００４２】
本実施の形態においては、位置合わせ制御部５２が基板４の位置合わせを実行するに際し、以下に説明するように、基板４に対して電子部品搭載装置Ｍ３において適用される位置補正、すなわち基板認識マーク４ａの認識結果に基づいて所定の位置補正アルゴリズムを適用して行われる電極４３を対象とした部品搭載位置の補正を、スクリーン印刷装置Ｍ１において電極４３を対象としてペーストを印刷するための印刷目標位置の設定に援用するようにしている。
【００４３】
換言すれば、基板キャリア４０に個片基板４１を装着する際の位置ずれや個片基板４１自体の経時変化などに起因する基板４における電極４３の位置ずれを、スクリーン印刷装置Ｍ１における位置基準マークの認識結果に基づいて、位置補正プログラム５３ａとして記憶部５３に記憶された位置補正アルゴリズムを用いて推定する。ここで位置補正アルゴリズムとしては、電子部品搭載装置Ｍ３における搭載位置補正において適用される位置補正アルゴリズムと同様の手法によって印刷目標位置を求めるものであることが望ましいが、完全に一致している必要はなく位置補正の傾向が近似している限りにおいては部分的に異なっていてもよい。
【００４４】
そしてスクリーンマスク２２を基板４に対して位置合わせする際には、スクリーンマスク２２の伸縮は基板４における電極４３の位置ずれに対して無視できるくらいに微小であることから、基板４における電極４３の位置ずれ傾向とスクリーンマスク２２におけるパターン孔２２ｂの伸縮による変位とは一致しない。このため位置合わせのための位置調整においては、スクリーンマスク２２のパターン孔２２ｂと、基板４の電極４３とが、半田接合に極力支障を生じない態様で近似的に一致するように、基板４の位置を調整する。
【００４５】
本実施の形態においては、近似的に一致する度合いが予め定められた所定の条件、すなわち複数の要素基板４２のうちバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で極大となるよう、この位置調整を行う。すなわち、相互に位置ずれ誤差を有する複数の電極４３とパターン孔２２ｂとを近似的に位置合わせする際には、一般に対象となる電極４３とパターン孔２２ｂの数が少ないほど、両者が近似的に一致する度合いが高くなる。このためここでは、バッドマークＢＭが検出されて後工程での作業対象とならない要素基板４２を位置調整の対象から除外することにより、位置合わせ対象の電極４３とパターン孔２２ｂの数を減少させるようにしている。
【００４６】
すなわち、位置合わせ制御部５２は、基板認識マーク４ａの認識結果および実装位置データ５３ｃに基づいて当該基板４においてペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いでマスク認識マーク２２ａの認識結果および印刷位置データ５３ｂに基づいて複数の印刷目標位置に複数のパターン孔２２ｂが近似的に一致する度合いが、複数の要素基板４２のうちバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で極大となるよう、基板４を位置合わせする機能を有している。
【００４７】
電子部品搭載装置Ｍ３の制御系について説明する。通信部６０は通信ネットワーク２に接続されており、管理コンピュータ３やスクリーン印刷装置Ｍ１などの他装置と以下の各部との間の信号の授受は通信部６０を介して行われる。搭載制御部６１は部品搭載機構３５による部品搭載動作を制御する。位置補正プログラム６２ａは、部品搭載機構３５において基板認識マーク４ａ、基板認識マーク４１ａの位置検出結果に基づいて電極４３などの位置補正を行うための演算処理プログラムであり、スクリーン印刷装置Ｍ１の位置補正プログラム５３ａと同様の位置補正アルゴリズムを用いるようにしている。
【００４８】
実装位置データ６２ｂはデータ記憶部３０に記憶された印刷位置データ３０ａと同目的・同内容の作業実行用データである。なお、ここでは管理コンピュータ３のデータ記憶部３０と電子部品搭載装置Ｍ３の記憶部６２にこれらのデータを重複して記憶させた例を示したが、いずれか一方のみにこれらのデータを記憶させるようにしてもよい。
【００４９】
機構駆動部６３は搭載制御部６１に制御されて、基板搬送機構３２、部品搭載機構３５を駆動する。これにより、部品搭載動作が実行される。認識処理部６４は、基板認識カメラ３８、部品認識カメラ３９による撮像結果を認識処理する。これにより、基板搬送機構３２に位置決め保持された状態の基板４の基板認識マーク４ａ、個片基板４１における基板認識マーク４１ａの位置認識、各要素基板４２に形成されたバッドマークＢＭの有無の検出および搭載ヘッド３７に保持された状態における電子部品が認識される。基板４への電子部品Ｐの搭載は、これらの位置認識結果に基づいて、搭載制御部６１が部品搭載機構３５を制御することにより行われる。
【００５０】
基板認識カメラ３８および認識処理部６４は、印刷検査装置Ｍ２において基板４に形成された基板認識マーク４ａを認識する第２のマーク認識手段を構成する。そして搭載制御部６１は、この第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて部品搭載機構３５を制御することにより、電子部品Ｐを基板４に搭載するようになっている。また基板認識カメラ３８および認識処理部６４は、基板４の要素基板４２に形成されたバッドマークＢＭの有無を検出する第２のバッドマーク検出手段となっている。
【００５１】
次に、図１に示す電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法について、図８を参照して説明する。図８において、まずスクリーン印刷装置Ｍ１に作業対象の基板４を搬入する（ＳＴ１）。次いで第１のマーク認識が実行される（ＳＴ２）。すなわち、スクリーンマスク２２に形成されたマスク認識マーク２２ａおよび基板４に形成された位置基準（基板認識マーク４ａ、または基板認識マーク４１ａ）を、それぞれマスク認識カメラ２８ｂ、基板認識カメラ２８ａによって撮像し、この撮像結果を認識処理部５５によって認識処理することにより、マスク認識マーク２２ａ、位置基準マークの位置を認識する（第１のマーク認識工程）。次いで第１のバッドマーク検出が実行される（ＳＴ３）。すなわち各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを撮像して、撮像結果を認識処理部５５によって認識処理することにより、バッドマークＢＭの有無を検出する（第１のバッドマーク検出工程）。
【００５２】
次いで第１のマーク認識工程のマーク認識結果および第１のバッドマーク検出工程のバッドマークＢＭの検出結果に基づいて、基板４をスクリーンマスク２２に対して位置合わせする位置合わせ制御が実行される（ＳＴ４）。すなわち、位置合わせ制御部５２が第１のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて基板位置決め部１１を制御することにより、スクリーンマスク２２に対して基板４を位置合わせする（位置合わせ制御工程）。
【００５３】
次いでスクリーン印刷が実行される（ＳＴ５）。すなわちペーストが供給されたスクリーンマスク２２上でスキージ部材２６を摺動させることにより、スクリーンマスク２２に形成されたパターン孔２２ｂを介して基板位置決め部１１に位置決め保持された基板４にペーストを印刷する（スクリーン印刷工程）。この後、基板４は印刷検査装置Ｍ２に搬入され、基板４を撮像することにより印刷されたペーストの印刷状態の良否が光学的に判定される（ＳＴ６）。そしてここで印刷状態が良好と判定された基板４は電子部品搭載装置Ｍ３に搬入される（ＳＴ７）。
【００５４】
次いで第２のマーク認識が実行される（ＳＴ８）。すなわち基板４を基板認識カメラ３８によって撮像し、この撮像結果を認識処理部６４によって認識処理することにより、基板認識マーク４ａの位置を認識する（第２のマーク認識工程）。次いで第２のバッドマーク検出が実行される（ＳＴ９）。すなわち各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを撮像して、撮像結果を認識処理部６４によって認識処理することにより、バッドマークＢＭの有無を検出する（第２のバッドマーク検出工程）。なお、（ＳＴ３）の第１のバッドマーク検出工程における検出結果を通信ネットワーク２を介して受信して、第２のバッドマークを省略するようにしてもよい。
【００５５】
次に部品搭載機構３５による電子部品搭載動作を実行する（ＳＴ１０）。そして電子部品搭載後の基板４は搭載状態検査装置Ｍ４に搬入され、搭載状態検査が実行される（ＳＴ１１）。ここで搭載状態が良好と判定されたならば、リフロー装置Ｍ５に基板４を搬入する（ＳＴ１２）。ここで所定の加熱プロファイルにしたがって基板４を加熱することによりペースト中の半田が溶融して電子部品Ｐを基板４に半田接合する（ＳＴ１３）。これにより、実装基板の製造処理が終了する。
【００５６】
上述の実装基板の製造処理においては、スクリーン印刷装置Ｍ１は、スクリーン印刷工程に先立って、第１のマーク認識工程と、第１のバッドマーク検出工程と、第１のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいてスクリーンマスク２２に対して基板４を位置合わせする位置合わせ制御工程とを実行するようにしている。そして電子部品搭載装置Ｍ３は、部品搭載機構３５による部品搭載工程に先立って、基板認識マーク４ａを認識する第２のマーク認識工程と、バッドマークＢＭを検出する第２のバッドマーク検出工程とを実行し、部品搭載工程において第２のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて電子部品Ｐを部品搭載位置に搭載するようにしている。
【００５７】
そして位置合わせ制御工程において、第１のマーク認識工程における基板認識マーク４ａの認識結果および実装位置データ５３ｃに基づいて当該基板４においてペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いでマスク認識マーク２２ａの認識結果および印刷位置データ５３ｂに基づいて、複数の印刷目標位置に複数のパターン孔２２ｂが近似的に一致する度合いが、複数の個片基板４１の要素基板４２のうちバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で極大となるように、基板４を位置合わせするようにしている。
【００５８】
そして後続の部品搭載工程においては、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外して第２のマーク認識工程における認識結果に基づいて部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して、搭載ヘッド３７によって実際に電子部品Ｐを搭載する際の部品搭載位置を求める。ここで位置合わせ制御工程において部品搭載工程で用いられる位置補正アルゴリズムと同様の手法によって複数の印刷目標位置を求めることにより、部品搭載位置と印刷目標位置とを極力近似させることができる。これにより、印刷されたペーストと搭載された電子部品Ｐの位置ずれに起因する不具合を減少させることが可能となっている。
【００５９】
次に上述の電子部品実装システムにおいて、電子部品搭載装置Ｍ３による電子部品搭載に先立って、基板４に形成された電極にスクリーン印刷装置Ｍ１によって部品接合用のペーストを印刷する電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷方法について、図９のフローに則して、図１０〜図１２を参照しながら説明する。
【００６０】
まずスクリーン印刷装置Ｍ１に作業対象の基板４が搬入され（ＳＴ２１）、基板下受部１７によって基板４を下受けした状態で基板位置決め部１１によって基板４がクランプされる（ＳＴ２２）。図１０（ａ）に示すように、基板４を構成する基板キャリア４０には対角位置に形成された位置基準マークとしての基板認識マーク４ａと、基板キャリア４０に貼着された個片基板４１に作り込まれた要素基板４２に、電子部品を半田接合により実装するための電極４３が形成されている。
【００６１】
次いで、カメラユニット２８を移動させて、基板認識カメラ２８ａ、マスク認識カメラ２８ｂによって位置基準マーク（ここでは基板認識マーク４ａ）およびマスク認識マーク２２ａを認識する（ＳＴ２３）。これにより、図１０（ｂ）に示すように、基板認識マーク４ａの正規位置（破線で示す基板認識マーク４ａ＊参照）からの位置ずれが検出される。ここでは矢印ａ１，ａ２で位置ずれの方向および位置ずれ量をベクトル表示している。そして基板認識カメラ２８ａによって各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを撮像して、撮像結果を認識処理部５５によって認識処理することにより、バッドマークＢＭの有無を検出する（ＳＴ２４）（バッドマーク検出工程）。
【００６２】
次に基板認識マーク４ａの認識結果に基づき、バッドマークＢＭが検出された個片基板４１の要素基板４２を除外して印刷目標位置を算出する（ＳＴ２５）。すなわち、実装位置データ５３ｃにて示される電極４３の位置座標を、所定の位置補正アルゴリズムに従って基板認識マーク４ａの位置ずれ分だけ補正した補正座標系上の位置座標に変換することにより、位置ずれ補正後の印刷目標位置が求められる。すなわち図１０（ｂ）において楕円で囲んだ電極４３のように、正規位置（破線で示す電極４３＊）から、位置ずれ補正がなされてそれぞれ矢印ｂ１，ｂ２だけ変位した電極４３の位置が、印刷目標位置として算出される。
【００６３】
ここで用いられる位置補正アルゴリズムとしては、当該技術分野で公知の座標変換式を用いた位置補正演算式を適宜選択して用いる。このような位置補正演算を実行することにより、基板４における実際の電極４３を認識することなく、印刷目標位置を効率的に求めることが可能となっている。なお、ここでは基板４の対角位置に配置された２つの基板認識マーク４ａを位置基準マークとして用いる例を示しているが、位置補正精度を高めることを目的として、各個片基板４１の基板認識マーク４１ａの位置を認識して印刷目標位置を求めるようにしてもよい。これにより、基板キャリア４０における個片基板４１の位置ずれに起因する誤差を低減することができ、より高精度の位置補正を行うことができる。
【００６４】
次いで演算により求められた印刷目標位置に基づき、スクリーンマスク２２に基板４を位置合わせする（ＳＴ２６）。ここで、図１０（ｃ）に示すマスクユニット２０におけるパターン孔２２ｂの位置は、図１０（ｂ）における電極４３に対応している。したがってスクリーンマスク２２に基板４を位置合わせする際には、パターン孔２２ｂと電極４３との相対位置を調整する必要がある。この相対位置の調整について説明する。
【００６５】
図１１（ａ）、（ｂ）は、スクリーンマスク２２、基板４の位置合わせ基準線を示している。すなわち図１１（ａ）に示すマスクユニット２０においては、２つのマスク認識マーク２２ａを認識することにより、スクリーンマスク２２の中心点２２ＣＰを通ってＸＹ方向に直交するマスクＸ軸２２Ｘ、マスクＹ軸２２Ｙが求められる。同様に図１１（ｂ）に示す基板４においては、２つの基板認識マーク４ａを認識することにより、基板４の中心点４ＣＰを通ってＸＹ方向に直交する基板Ｘ軸４Ｘ、基板Ｙ軸４Ｙが求められる。そして図１１（ｃ）に示すように、マスクＸ軸２２Ｘと基板Ｘ軸４ＸとのＹ方向のオフセット量を示すδｙ、マスクＹ軸２２Ｙと基板Ｙ軸４ＹとのＸ方向のオフセット量を示すδｘを指定することにより、基板４をスクリーンマスク２２に対して位置合わせする際の態様が規定される。なお基板４においてバッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊については、部品搭載作業の対象から除外されることから、パターン孔２２ｂと電極４３との相対位置の調整の対象から除外して差し支えない。
【００６６】
すなわち図１２に示すように、基板４の位置合わせに際しては、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊の電極４３を除外した条件下で、基板４をスクリーンマスク２２に対して位置合わせする際の、電極４３とパターン孔２２ｂとの一致度合いの最適化を図る。ここでは、基板４を構成する各要素基板４２の全ての電極４３について、パターン孔２２ｂとの位置ずれ度合いが均一となるよう、オフセット量δｘ、δｙを演算する。
【００６７】
このとき、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊の電極４３を除外した条件下でパターン孔２２ｂと電極４３の位置調整が行われることから、位置調整演算が容易になるとともに、位置合わせ精度を向上させることが可能となっている。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊が大きな位置ずれｄを生じているような場合には、位置ずれ状態の電極４３を除外して位置調整演算が行われることとなる。したがって、全体的な位置ずれ量を各印刷位置に振り分けることにより電極４３とパターン孔２２ｂとを近似的に位置合わせする方式において、位置ずれ要因を除外することができ、位置合わせ精度を向上させることができる。
【００６８】
このようにして基板４の位置合わせが完了した後に、第１のＺ軸テーブル１５を駆動してクランプ状態の基板４を上昇させて、スクリーンマスク２２に当接させる（ＳＴ２７）。次いで、ペーストが供給されたスクリーンマスク２２の上面にスキージ部材２６を当接させた状態でスキージ部材２６を摺動させるスキージング動作を実行する（ＳＴ２８）。これにより、パターン孔２２ｂを介して基板４の電極４３にはペーストが印刷される。そしてこの後、基板４を下降させてスクリーンマスク２２の下面から離隔させる版離れ動作が実行され（ＳＴ２９）、これによりスクリーン印刷動作が終了する（ＳＴ３０）。
【００６９】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装システムに用いられるスクリーン印刷においては、基板４にペーストを印刷するスクリーン印刷工程に先立って、マスク認識マーク２２ａおよび位置基準マークとしての基板認識マーク４ａを認識するマーク認識工程と、バッドマークＢＭを検出するバッドマーク検出工程と、マーク認識工程で得られた認識結果および予め記憶された実装位置データ５３ｃに基づいて、基板位置決め部１１を制御することによりスクリーンマスクに対して基板４を位置合わせする位置合わせ制御工程を実行するようにしている。
【００７０】
そしてこの位置合わせ制御工程において、位置基準マークの認識結果および実装位置データ３０ｂに基づいて当該基板４においてペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いでマスク認識マーク２２ａの認識結果および印刷位置データ５３ｂに基づいて複数の印刷目標位置に複数のパターン孔が近似的に一致する度合いが、複数の個片基板４１の要素基板４２のうちバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で極大となるように、基板４を位置合わせするようにしている。これにより、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、基板４に印刷されたペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の電子部品実装システムおよび実装基板の製造方法は、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができるという効果を有し、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する分野に有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 電子部品実装ライン
２ 通信ネットワーク
３ 管理コンピュータ
４ 基板
４ａ 基板認識マーク
５ スクリーン印刷機構
１１ 基板位置決め部
２２ スクリーンマスク
２２ａ マスク認識マーク
２２ｂ パターン孔
２３ スキージユニット
２８ａ 基板認識カメラ
２８ｂ マスク認識カメラ
３３ 部品供給部
３５ 部品搭載機構
３７ 搭載ヘッド
３８ 基板認識カメラ
４０ 基板キャリア
４１ 個片基板
４１ａ 基板認識マーク
４２ 要素基板
４３ 電極
ＢＭ バッドマーク
Ｐ 電子部品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に実装して実装基板を製造する電子部品実装システムおよび電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムは、基板の電極に部品接合用の半田ペーストを印刷する印刷装置、半田ペーストが印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置、半田ペーストを溶融固化させるリフロー装置など複数の電子部品実装用装置を連結して構成されている。このような電子部品実装システムにおいては、近年電子部品の小型化や実装密度の高度化に伴って、基板に電子部品を実装する際に必要とされる位置精度も高度化している。すなわち印刷装置において電極位置に半田ペーストを印刷する際の印刷位置精度や、印刷後の基板において半田ペーストに対して電子部品を搭載する際の搭載位置精度を高いレベルで確保することが求められる。このため、印刷装置として、基板とスクリーンマスクとの位置合わせを精度良く行うことを目的とした構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示す先行技術例では、２つの認識手段を水平方向に並列した構成の認識装置をスクリーンマスクと基板との間に位置させて基板とスクリーンマスクをそれぞれ同時に認識することにより、基板とマスクの位置合わせの際の昇降ストロークを小さくして、位置合わせ動作時に生じる位置ずれ誤差を極小にする例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３０９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述の先行技術例を含め従来技術においては、基板とスクリーンマスクの位置合わせに際して、以下のような不具合が生じていた。すなわち、従来は基板とスクリーンマスクとを位置合わせする際の位置基準として、スクリーンマスクの中心位置に対して基板の中心を一致させるようにしていたことから、基板に材質の特性や製造過程における熱変形などに起因する伸縮が生じている場合には、基板の周辺領域では伸縮変形がほとんどないスクリーンマスクのパターンと基板の電極とが一致せず、位置ずれを生じる結果となっていた。そしてこのような状態でスクリーン印刷が実行されると、半田ペーストは電極から位置ずれした状態で基板に印刷される。
【０００６】
部品実装の対象となる基板には、部品実装点の位置と関連づけられて複数の認識マークが設けられており、部品搭載工程ではこれらの認識マークを撮像して認識した認識結果に基づいて、各部品実装点へ電子部品を搭載する際の目標位置となる搭載位置データが演算される。そして上述のように基板に伸縮が生じている場合には認識マークの位置も同様に変位していることから、認識マークの認識結果に基づいて演算される搭載位置データは基板の伸縮に伴う変位分が補正されたものとなっている。
【０００７】
したがって、スクリーンマスクのパターンによって印刷された半田ペーストの位置と、認識マークの認識によって補正された補正後の部品搭載位置とは一致せず、搭載後の電子部品は半田ペーストから位置ずれした状態となる。そしてこのように生じる位置ずれ量が過大になると、リフロー過程において溶融半田の表面張力の不均衡によって「部品立ち」や「ブリッジ」などの接合不具合を生じる。このような不具合を極力防止するためには、スクリーンマスクのパターンと認識マークの認識によって補正された補正後の部品搭載位置とが極力一致するように、基板とスクリーンマスクとの位置合わせ時の位置補正を行うことが望ましい。
【０００８】
ところで部品実装の対象となる基板には、複数の個片基板が形成された多面取り基板がある。これらの多面取り基板は予め前工程の基板検査において各個片基板毎に良否が検査され、不良基板と判定された個片基板には後工程において作業対象とする必要がないことを示すバッドマークが形成される。そしてこれ以降の工程においてバッドマークが検出された個片基板は作業対象から除外されるが、スクリーン印刷においては多面取り基板の全体に対して一括して印刷作業が実行されることから、上述の基板とスクリーンマスクとの位置合わせにおいてはバッドマークが付された個片基板のランドも位置合わせの対象となる。
【０００９】
そしてバッドマークを伴うランドが正規位置から位置ずれしている場合には、これらの位置ずれ状態のランドを含めて位置補正がなされることから、必ずしも適正な位置補正結果が得られるとは限らず、必要とされる位置合わせ精度を低下させる結果となっていた。このように、従来技術においては、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合に、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置に位置ずれが生じ、接合不具合を生じる場合があるという課題があった。
【００１０】
そこで本発明は、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができる電子部品実装システムおよび電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電子部品実装システムは、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、複数の個片基板が形成された多面取りの基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、前記電子部品実装用装置には、前記個片基板に形成された電極に部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置と、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップし前記ペーストが印刷された個片基板に搭載する電子部品搭載装置とを含み、前記スクリーン印刷装置は、前記ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成されたパターン孔を介して基板位置決め部に位置決め保持された前記基板の各個片基板にペーストを印刷するスクリーン印刷機構と、前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークおよび前記基板に形成された位置基準マークを認識する第１のマーク認識手段と、前記個片基板に形成され当該個片基板が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出手段と、前記第１のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記スクリーンマスクに対して前記基板を位置合わせする位置合わせ制御部とを備え、前記電子部品搭載装置は、前記搭載ヘッドによって電子部品を前記ペーストが印刷された個片基板の部品搭載位置に搭載する部品搭載機構と、前記個片基板に形成された基板認識マークを認識する第２のマーク認識手段と、前記バッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出手段と、前記第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記部品搭載機構を制御することにより、前記電子部品を前記部品搭載位置に搭載する搭載制御部とを備え、さらに前記基板の位置合わせにおいて用いられる参照データであって、前記パターン孔の配列と前記マスク認識マークとの位置関係を示す印刷位置データおよび前記基板における部品実装点の位置と前記位置基準マークとの位置関係を示す実装位置データとを基板品種毎に記憶するデータ記憶部とを備え、前記位置合わせ制御部は、前記第１のマーク認識手段による位置基準マークの認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いで前記マスク認識マークの認識結果および前記印刷位置データに基づいて前記複数の印刷目標位置に複数の前記パターン孔が近似的に一致する度合いが、前記複数の個片基板のうち前記バッドマークが検出された個片基板を除外した条件下で極大となるように前記基板を位置合わせし、前記搭載制御部は、前記バッドマークが検出された個片基板を除外して前記第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して前記部品搭載位置を求める。
【００１２】
本発明の電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法は、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、複数の個片基板が形成された多面取りの基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法であって、前記電子部品実装用装置には、前記個片基板に形成された電極に部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置と、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップし前記ペーストが印刷された個片基板に搭載する電子部品搭載装置とを含み、前記スクリーン印刷装置は、前記ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成されたパターン孔を介して基板位置決め部に位置決め保持された前記基板の各個片基板にペーストを印刷するスクリーン印刷工程に先立って、前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークおよび前記基板に形成された位置基準マークを認識する第１のマーク認識工程と、前記個片基板に形成され当該個片基板が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出工程と、前記第１のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記スクリーンマスクに対して前記基板を位置合わせする位置合わせ制御工程とを実行し、前記電子部品搭載装置は、前記搭載ヘッドによって電子部品を前記ペーストが印刷された個片基板の部品搭載位置に搭載する部品搭載工程に先立って、前記個片基板に形成された基板認識マークを認識する第２のマーク認識工程と、前記バッドマークを検出する第２のバッドマーク検出工程とを実行し、前記部品搭載工程において前記第２のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて前記部品搭載機構を制御することにより、前記電子部品を前記部品搭載位置に搭載し、さらに前記電子部品実装システムは、前記基板の位置合わせにおいて用いられる参照データであって、前記パターン孔の配列と前記マスク認識マークとの位置関係を示す印刷位置データおよび前記基板における部品実装点の位置と前記位置基準マークとの位置関係を示す実装位置データとを基板品種毎に記憶するデータ記憶部を備え、前記位置合わせ制御工程において、前記第１のマーク認識工程における位置基準マークの認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いで前記マスク認識マークの認識結果および前記印刷位置データに基づいて前記複数の印刷目標位置に複数の前記パターン孔が近似的に一致する度合いが、前記複数の個片基板のうち前記バッドマークが検出された個片基板を除外した条件下で極大となるように前記基板を位置合わせし、前記部品搭載工程において、前記バッドマークが検出された個片基板を除外して前記第２のマーク認識工程における認識結果に基づいて前記部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して前記部品搭載位置を求める。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スクリーン印刷工程に先立ってマスク認識マークおよび基板認識マークを認識する第１のマーク認識工程で得られた認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求めるに際し、マスク認識マークの認識結果および印刷位置データに基づいて複数の印刷目標位置に複数のパターン孔が近似的に一致する度合いが、バッドマークが検出された個片基板を除外した所定の条件下で極大となるように基板を位置合わせすることにより、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置による基板認識およびマスク認識の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーンマスクのパターン孔配置および多面取りの基板の構成説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける電子部品搭載装置の平面図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける電子部品搭載装置による基板認識の説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおける実装基板の製造処理のフロー図
【図９】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷方法を示すフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における基板位置合わせ処理の工程説明図
【図１１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における基板位置合わせ処理の工程説明図
【図１２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置における基板位置合わせ処理の工程説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して電子部品実装システムについて説明する。図１において電子部品実装システムは、いずれも電子部品実装用装置であるスクリーン印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、電子部品搭載装置Ｍ３、搭載状態検査装置Ｍ４、リフロー装置Ｍ５の各装置を連結して成る電子部品実装ライン１を通信ネットワーク２によって接続し、全体を管理コンピュータ３によって制御する構成となっており、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する機能を有している。本実施の形態においては、基板として複数の個片基板が形成された多面取り基板を作業対象とする例を示している。
【００１６】
スクリーン印刷装置Ｍ１は、基板に形成された電極に部品接合用のペースト（半田ペースト）をスクリーン印刷する。印刷検査装置Ｍ２は、印刷後の基板におけるペーストの印刷状態を検査する。電子部品搭載装置Ｍ３は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップしペーストが印刷された基板に搭載する。搭載状態検査装置Ｍ４は、電子部品搭載後の基板上における電子部品の有無や位置ずれを検査する。リフロー装置Ｍ５は、電子部品搭載後の基板を加熱することにより、半田を加熱溶融させて電子部品を基板に半田接合する。
【００１７】
次に図２を参照してスクリーン印刷装置Ｍ１の構造および機能を説明する。図２において、スクリーン印刷装置Ｍ１は、基板位置決め部１１の上方にスクリーン印刷機構５を配設して構成されている。基板位置決め部１１は、印刷対象の基板４を保持してスクリーン印刷機構５のスクリーンマスク２２に対して相対的に位置合わせする機能を有している。基板位置決め部１１は、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸テーブル１３およびθ軸テーブル１４を段積みし、更にθ軸テーブル１４の上面に設けられた水平なベースプレート１４ａの上面に、水平なベースプレート１５ａ、１６ａをそれぞれ独立して昇降させる第１のＺ軸テーブル１５、第２のＺ軸テーブル１６を組み合わせて構成されている。
【００１８】
ベースプレート１５ａには２つの垂直フレーム１５ｂが立設されており、垂直フレーム１５ｂの上端部には基板搬送機構１８が保持されている。基板搬送機構１８は基板搬送方向（Ｘ方向−−図１において紙面垂直方向）に配設されており、コンベア機構よって印刷対象の基板４の両端部を支持して搬送する。第１のＺ軸テーブル１５を駆動することにより、基板搬送機構１８によって保持された状態の基板４をスクリーン印刷機構５に対して昇降させることができる。ベースプレート１６ａの上面には、基板下受部１７が着脱自在に装着される。基板下受部１７は、スクリーン印刷機構５による印刷位置に搬送された基板４を下方から下受けして保持する。
【００１９】
第２のＺ軸テーブル１６を駆動することにより、基板下受部１７は基板搬送機構１８に保持された状態の基板４に対して昇降する。そして基板下受部１７の下受面が基板４の下面に当接することにより、基板下受部１７は基板４を下面側から支持する。基板搬送機構１８の上面には左右対向して配置された２つのクランプ部材１９を備えており、一方側のクランプ部材１９を駆動機構１９ａによって進退させることにより、基板４を両側からクランプして固定する。
【００２０】
次に基板位置決め部１１の上方に配設され、印刷位置に搬送された基板４に対してペーストを印刷するスクリーン印刷機構５について説明する。図２において、スクリーン印刷機構５は、マスク枠２１にスクリーンマスク２２を展張した構成のマスクユニット２０の上方に、スキージユニット２３をスキージ移動機構２４によって水平移動自在に配置した構成となっている。スクリーンマスク２２には図３（ｂ）に示すように、基板４を対象とする印刷対象エリア２２ｄが設定されており、印刷対象エリア２２ｄの対角位置にはマスク認識マーク２２ａが形成されている。図３（ｃ）に示すように、印刷対象の基板４は多面取り基板であり、基板４には複数（ここでは３個）の個片基板４１が形成されている。
【００２１】
ここで図４を参照して、印刷対象エリア２２ｄ内におけるパターン孔２２ｂの配置および基板４の構成について説明する。図４（ｂ）に示すように、基板４はベースとなる基板キャリア４０に複数の個片基板４１を装着した構成となっている。基板キャリア４０の表面には粘着性を有する貼着面が形成されており、樹脂基板より成る個片基板４１を着脱自在に貼着保持することができるようになっている。個片基板４１を基板キャリア４０に装着する際には、基板キャリア４０に設けられた位置決めピンなどの位置合わせ手段によって基板キャリア４０に対して位置合わせした状態で、基板キャリア４０の貼着面に対して押しつける。
【００２２】
基板キャリア４０の対角位置には１対の位置基準マークとしての基板認識マーク４ａが形成されており、基板認識マーク４ａを撮像して位置認識することにより、基板４全体の位置が検出される。位置基準マークは、基板４とスクリーンマスク２２との位置合わせにおける位置基準として用いられる。またそれぞれの個片基板４１の対角位置には基板認識マーク４１ａが形成されており、基板認識マーク４１ａを撮像して位置認識することにより、個片基板４１の位置が個別に検出される。なお、基板４の位置検出において、基板認識マーク４ａを基板キャリア４０に設ける替わりに、各個片基板４１に形成された基板認識マーク４１ａのうち、基板キャリア４０に貼着された状態において基板４の対角に位置する１対の基板認識マーク４１ａ（例えば矢印Ａにて示す１対の基板認識マーク４１ａ）を、基板４の全体位置検出用の位置基準マークとして用いてもよい。
【００２３】
個片基板４１は１枚の樹脂基板に複数面（ここでは２面）の要素基板４２を作り込んだ構成となっている。すなわち親基板としての基板４は、子基板としての個片基板４１および孫基板としての要素基板４２より構成されている。要素基板４２には、実装対象の電子部品の電極が接合される複数の電極４３が形成されており、図４（ａ）に示すように、印刷対象エリア２２ｄの内部には、基板４における各電極４３の配置に対応して、複数のパターン孔２２ｂが形成されている。スクリーン印刷動作においては、複数の要素基板４２の各電極４３に、スクリーンマスクのパターン孔２２ｂを介して半田ペーストが一括して印刷される。
【００２４】
それぞれの要素基板４２には、マーク印加用のマーク形成用ランド４２ａが設けられており、マーク形成用ランド４２ａには前工程においてバッドマークＢＭが印加される。図４（ｂ）に示す例では、中央の個片基板４１の上側の要素基板４２＊にバッドマークＢＭが印加されている。バッドマークＢＭは前工程にて行われた検査の結果によって、当該要素基板４２が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すものであり、電気的特性の検査装置によって不良と判定された場合に自動的に印加されるか、または作業者の目視検査により不良と判定された場合に手動で印加される。そして後工程においてバッドマークＢＭが検出された要素基板４２については、以降の作業実行の必要なしと判断されて、作業対象から除外される。
【００２５】
すなわちここに示す実施例では、個片基板４１は後工程においてそれぞれがさらに複数の要素基板４２に分割される複合基板であり、バッドマークＢＭは要素基板４２毎に形成された形態となっている。そしてバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で、基板４の位置合わせのための演算処理が実行される。なお本実施例では、多面取り基板として基板キャリア４０に複数の樹脂性の個片基板４１を貼着して構成した例を示したが、本発明において対象となる多面取り基板には、１枚の親基板としての固形基板に複数の子基板としての個片基板を作り込んだ構成も含まれる。この場合には、作業完了後において親基板は、各個片基板毎に分割される。
【００２６】
マスクユニット２０上には、スキージユニット２３が配設されている。スキージユニット２３は、対向配置された１対のスキージ部材２６をそれぞれ昇降させる２つのスキージ昇降機構２７を、水平なプレート２５に配設した構成となっている。スキージ昇降機構２７を駆動することによりスキージ部材２６は昇降し、下降状態においてスキージ部材２６はスクリーンマスク２２の上面に当接する。スキージユニット２３は送りねじ２４ｂをスキージ移動モータ２４ａによって回転駆動する構成のスキージ移動機構２４によって水平方向に往復移動自在となっている。
【００２７】
スクリーンマスク２２の下面と基板位置決め部１１に保持された基板４の上面との間には、カメラユニット２８がカメラ移動機構（図示省略）によってＸ方向、Ｙ方向に水平移動自在に配設されている。図３（ａ）に示すように、カメラユニット２８は、基板４を上方から撮像するための基板認識カメラ２８ａと、スクリーンマスク２２を下面側から撮像するためのマスク認識カメラ２８ｂとを備えており、カメラ移動機構を駆動してカメラユニット２８を移動させることにより、スクリーンマスク２２に形成されたマスク認識マーク２２ａおよび基板４に形成された位置基準マークとしての基板認識マーク４ａ（または基板認識マーク４１ａ）および各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを、それぞれマスク認識カメラ２８ｂ、基板認識カメラ２８ａによって撮像することができる。そしてこの撮像結果を認識処理部５５（図６参照）によって認識処理することにより、マスク認識マーク２２ａおよび位置基準マーク（基板認識マーク４ａまたは基板認識マーク４１ａ）の位置および各要素基板４２のバッドマークＢＭが検出される。
【００２８】
次にスクリーン印刷機構５による印刷動作について説明する。まず基板搬送機構１８によって、印刷対象の基板４が印刷位置に搬入され、基板下受部１７に対して位置合わせされる。次いで第２のＺ軸テーブル１６を駆動して基板下受部１７を上昇させ、基板４の下面を下受けする。次いで基板位置決め部１１を駆動して、基板４をスクリーンマスク２２に対して位置合わせした後、第１のＺ軸テーブル１５を駆動して基板４を基板搬送機構１８とともに上昇させて、パターン孔２２ｂが設けられたスクリーンマスク２２の下面に当接させる。この後、基板４をクランプ部材１９によってクランプすることにより、基板４の水平位置が固定される。
【００２９】
そしてこの状態で、２つのスキージ部材２６のうちいずれか１つを下降させ、ペーストが供給されたスクリーンマスク２２に当接させる。次いでスクリーンマスク２２上でスキージ部材２６をスキージング方向（Ｙ方向）に摺動させることにより、基板位置決め部１１に保持された基板４を構成する複数の要素基板４２の各電極４３にはパターン孔２２ｂを介してペーストが印刷される。
【００３０】
上述の印刷動作においては、印刷対象の基板４がスクリーンマスク２２に対して正しく位置合わせされて、複数の要素基板４２の各電極４３と各パターン孔２２ｂの位置とが精度良く合致していることが極めて重要であるが、基板４における基板キャリア４０への個片基板４１の位置合わせ精度や個片基板４１自体の経時的な伸縮変形により個別の電極４３の位置とパターン孔２２ｂの位置とは必ずしも一致せず、印刷にずれが生じる場合が多い。このため本実施の形態においては、このような基板４の各個片基板４１とスクリーンマスク２２との位置合わせの誤差に起因する印刷の位置ずれを極力防止するため、後述の方法によって位置ずれを補正するようにしている。
【００３１】
次に図５を参照して電子部品搭載装置Ｍ３の構成および機能について説明する。図５において基台３１の中央部には基板搬送機構３２がＸ方向に配設されている。基板搬送機構３２は印刷検査装置Ｍ２にて印刷検査後の基板４を受け渡されて、以下に説明する部品搭載機構による搭載作業位置に位置決めして保持する。基板４は、基板キャリア４０に複数の個片基板４１を貼着した多面取り基板である。基板搬送機構３２の両側には部品供給部３３が配置されており、部品供給部３３には複数のテープフィーダ３４が並設されている。テープフィーダ３４は基板４に実装される電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、部品搭載機構による部品取り出し位置に供給する。
【００３２】
基台３１のＸ方向の一端部にはリニアモータ駆動の直動機構を備えたＹ軸移動テーブル３６ＹがＹ方向に配設されており、Ｙ軸移動テーブル３６Ｙには同様にリニアモータ駆動の直動機構を備えた２基のＸ軸移動テーブル３６ＸがＹ方向に往復動自在に結合されている。Ｘ軸移動テーブル３６Ｘには複数の吸着ノズル３７ａを備えた搭載ヘッド３７がＸ方向の往復動自在に装着されており、Ｙ軸移動テーブル３６Ｙ、Ｘ軸移動テーブル３６Ｘを駆動することにより、搭載ヘッド３７はＸ方向およびＹ方向に水平移動する。
【００３３】
これにより、搭載ヘッド３７は部品供給部３３のテープフィーダ３４から電子部品Ｐ（図６（ａ）参照）を取り出して、ペーストが印刷され基板搬送機構３２によって位置決め保持された基板４の部品搭載位置に電子部品Ｐを搭載する。Ｙ軸移動テーブル３６Ｙ、Ｘ軸移動テーブル３６Ｘおよび搭載ヘッド３７は、搭載ヘッド３７によって電子部品Ｐをペーストが印刷された基板４の部品搭載位置に搭載する部品搭載機構３５を構成する。
【００３４】
基板搬送機構３２と部品供給部３３との間の搭載ヘッド３７の移動経路には部品認識カメラ３９が配設されており、テープフィーダ３４から電子部品を取り出した搭載ヘッド３７が部品認識カメラ３９の上方を移動することにより、部品認識カメラ３９は搭載ヘッド３７に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。搭載ヘッド３７には、Ｙ軸移動テーブル３６Ｙの下面側に位置して搭載ヘッド３７と一体的に移動する基板認識カメラ３８が撮像方向を下向きにして配設されている。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、搭載ヘッド３７を基板搬送機構３２に保持された基板４の上方に移動させることにより、基板認識カメラ３８もともに基板４の上方に移動し、基板４の基板キャリア４０に形成された位置基準マーク（基板認識マーク４ａまたは図４（ｂ）において矢印Ａで示す基板認識マーク４１ａ）および各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを撮像する。この撮像結果を認識処理部６４（図７参照）によって認識処理することにより、位置基準マークの位置認識および各要素基板４２におけるバッドマークＢＭの有無が検出される。
【００３６】
そして位置基準マークの位置認識結果に基づいて所定の位置補正アルゴリズムを用いて位置補正処理を実行することにより、基板４における各要素基板４２に形成された電極４３に対応した部品実装点の位置が補正され、部品搭載位置が求められる。そして搭載ヘッド３７による部品搭載動作においては、このようにして補正された部品搭載位置を目標として電子部品を搭載する。そしてバッドマークＢＭが検出された要素基板４２は、部品搭載動作の実行対象から除外される。
【００３７】
次に図７を参照して、制御系の構成を説明する。なおここでは、電子部品実装ライン１を構成する複数の電子部品実装用装置のうちスクリーン印刷装置Ｍ１、電子部品搭載装置Ｍ３の制御系についてのみ記載している。図７において、管理コンピュータ３は外部記憶装置としてデータ記憶部３０を備えており、データ記憶部３０には、印刷位置データ３０ａ、実装位置データ３０ｂなどの作業実行用データが記憶されている。印刷位置データ３０ａ、実装位置データ３０ｂは、スクリーン印刷装置Ｍ１において基板４の位置合わせに用いられる参照データであって、印刷位置データ３０ａは、パターン孔２２ｂの配列とマスク認識マーク２２ａとの位置関係を示すものであり、実装位置データ３０ｂは基板４における部品実装点の位置、すなわち電極４３と基板認識マーク４ａの位置関係を示すものである。ここでは、基板認識マーク４ａと基板認識マーク４１ａとの相対位置を示すマーク位置データと、個片基板４１における基板認識マーク４１ａと電極４３との相対位置を示す電極位置データとを組み合わせたデータが記憶されている。
【００３８】
スクリーン印刷装置Ｍ１の制御系について説明する。通信部５０は通信ネットワーク２に接続されており、管理コンピュータ３や印刷検査装置Ｍ２などの他装置と以下の各部との間の信号の授受は通信部５０を介して行われる。印刷制御部５１はスクリーン印刷機構５によるスクリーン印刷動作を制御する。位置合わせ制御部５２は基板位置決め部１１による基板位置決め動作を制御する。記憶部５３は位置補正プログラム５３ａ、印刷位置データ５３ｂ、実装位置データ５３ｃを記憶する。
【００３９】
位置補正プログラム５３ａは、基板４において基板認識マーク４１ａの位置検出結果に基づいて電極４３を対象として印刷目標位置を求めるための位置補正を行う演算処理プログラムである。印刷位置データ５３ｂ、実装位置データ５３ｃは、データ記憶部３０に記憶された印刷位置データ３０ａ、実装位置データ３０ｂと同目的・同内容の作業実行用データである。なお、ここでは管理コンピュータ３のデータ記憶部３０とスクリーン印刷装置Ｍ１の記憶部５３にこれらのデータを重複して記憶させた例を示したが、いずれか一方のみにこれらのデータを記憶させるようにしてもよい。
【００４０】
機構駆動部５４は印刷制御部５１、位置合わせ制御部５２に制御されて、基板位置決め部１１、スクリーン印刷機構５を駆動する。これにより、スクリーン印刷動作が実行される。認識処理部５５は、基板認識カメラ２８ａ、マスク認識カメラ２８ｂによる撮像結果を認識処理する。これにより、スクリーンマスク２２におけるマスク認識マーク２２ａの位置および基板４における位置基準マークの位置認識、各要素基板４２におけるバッドマークＢＭの有無が検出される。基板４のスクリーンマスク２２への位置合わせは、これらの位置認識結果に基づいて、位置合わせ制御部５２が基板位置決め部１１を制御することにより行われる。
【００４１】
基板認識カメラ２８ａ、マスク認識カメラ２８ｂおよび認識処理部５５は、スクリーンマスク２２に形成されたマスク認識マーク２２ａおよび基板４に形成された位置基準マークを認識する第１の認識手段を構成する。基位置合わせ制御部５２は、この第１のマーク認識手段の認識結果に基づいて基板位置決め部１１を制御することにより、スクリーンマスク２２に対して基板４を位置合わせするようになっている。さらに基板認識カメラ２８ａおよび認識処理部５５は、要素基板４２に形成され当該要素基板４２が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークＢＭの有無を検出する第１のバッドマーク検出手段となっている。
【００４２】
本実施の形態においては、位置合わせ制御部５２が基板４の位置合わせを実行するに際し、以下に説明するように、基板４に対して電子部品搭載装置Ｍ３において適用される位置補正、すなわち基板認識マーク４ａの認識結果に基づいて所定の位置補正アルゴリズムを適用して行われる電極４３を対象とした部品搭載位置の補正を、スクリーン印刷装置Ｍ１において電極４３を対象としてペーストを印刷するための印刷目標位置の設定に援用するようにしている。
【００４３】
換言すれば、基板キャリア４０に個片基板４１を装着する際の位置ずれや個片基板４１自体の経時変化などに起因する基板４における電極４３の位置ずれを、スクリーン印刷装置Ｍ１における位置基準マークの認識結果に基づいて、位置補正プログラム５３ａとして記憶部５３に記憶された位置補正アルゴリズムを用いて推定する。ここで位置補正アルゴリズムとしては、電子部品搭載装置Ｍ３における搭載位置補正において適用される位置補正アルゴリズムと同様の手法によって印刷目標位置を求めるものであることが望ましいが、完全に一致している必要はなく位置補正の傾向が近似している限りにおいては部分的に異なっていてもよい。
【００４４】
そしてスクリーンマスク２２を基板４に対して位置合わせする際には、スクリーンマスク２２の伸縮は基板４における電極４３の位置ずれに対して無視できるくらいに微小であることから、基板４における電極４３の位置ずれ傾向とスクリーンマスク２２におけるパターン孔２２ｂの伸縮による変位とは一致しない。このため位置合わせのための位置調整においては、スクリーンマスク２２のパターン孔２２ｂと、基板４の電極４３とが、半田接合に極力支障を生じない態様で近似的に一致するように、基板４の位置を調整する。
【００４５】
本実施の形態においては、近似的に一致する度合いが予め定められた所定の条件、すなわち複数の要素基板４２のうちバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で極大となるよう、この位置調整を行う。すなわち、相互に位置ずれ誤差を有する複数の電極４３とパターン孔２２ｂとを近似的に位置合わせする際には、一般に対象となる電極４３とパターン孔２２ｂの数が少ないほど、両者が近似的に一致する度合いが高くなる。このためここでは、バッドマークＢＭが検出されて後工程での作業対象とならない要素基板４２を位置調整の対象から除外することにより、位置合わせ対象の電極４３とパターン孔２２ｂの数を減少させるようにしている。
【００４６】
すなわち、位置合わせ制御部５２は、基板認識マーク４ａの認識結果および実装位置データ５３ｃに基づいて当該基板４においてペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いでマスク認識マーク２２ａの認識結果および印刷位置データ５３ｂに基づいて複数の印刷目標位置に複数のパターン孔２２ｂが近似的に一致する度合いが、複数の要素基板４２のうちバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で極大となるよう、基板４を位置合わせする機能を有している。
【００４７】
電子部品搭載装置Ｍ３の制御系について説明する。通信部６０は通信ネットワーク２に接続されており、管理コンピュータ３やスクリーン印刷装置Ｍ１などの他装置と以下の各部との間の信号の授受は通信部６０を介して行われる。搭載制御部６１は部品搭載機構３５による部品搭載動作を制御する。位置補正プログラム６２ａは、部品搭載機構３５において基板認識マーク４ａ、基板認識マーク４１ａの位置検出結果に基づいて電極４３などの位置補正を行うための演算処理プログラムであり、スクリーン印刷装置Ｍ１の位置補正プログラム５３ａと同様の位置補正アルゴリズムを用いるようにしている。
【００４８】
実装位置データ６２ｂはデータ記憶部３０に記憶された印刷位置データ３０ａと同目的・同内容の作業実行用データである。なお、ここでは管理コンピュータ３のデータ記憶部３０と電子部品搭載装置Ｍ３の記憶部６２にこれらのデータを重複して記憶させた例を示したが、いずれか一方のみにこれらのデータを記憶させるようにしてもよい。
【００４９】
機構駆動部６３は搭載制御部６１に制御されて、基板搬送機構３２、部品搭載機構３５を駆動する。これにより、部品搭載動作が実行される。認識処理部６４は、基板認識カメラ３８、部品認識カメラ３９による撮像結果を認識処理する。これにより、基板搬送機構３２に位置決め保持された状態の基板４の基板認識マーク４ａ、個片基板４１における基板認識マーク４１ａの位置認識、各要素基板４２に形成されたバッドマークＢＭの有無の検出および搭載ヘッド３７に保持された状態における電子部品が認識される。基板４への電子部品Ｐの搭載は、これらの位置認識結果に基づいて、搭載制御部６１が部品搭載機構３５を制御することにより行われる。
【００５０】
基板認識カメラ３８および認識処理部６４は、印刷検査装置Ｍ２において基板４に形成された基板認識マーク４ａを認識する第２のマーク認識手段を構成する。そして搭載制御部６１は、この第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて部品搭載機構３５を制御することにより、電子部品Ｐを基板４に搭載するようになっている。また基板認識カメラ３８および認識処理部６４は、基板４の要素基板４２に形成されたバッドマークＢＭの有無を検出する第２のバッドマーク検出手段となっている。
【００５１】
次に、図１に示す電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法について、図８を参照して説明する。図８において、まずスクリーン印刷装置Ｍ１に作業対象の基板４を搬入する（ＳＴ１）。次いで第１のマーク認識が実行される（ＳＴ２）。すなわち、スクリーンマスク２２に形成されたマスク認識マーク２２ａおよび基板４に形成された位置基準（基板認識マーク４ａ、または基板認識マーク４１ａ）を、それぞれマスク認識カメラ２８ｂ、基板認識カメラ２８ａによって撮像し、この撮像結果を認識処理部５５によって認識処理することにより、マスク認識マーク２２ａ、位置基準マークの位置を認識する（第１のマーク認識工程）。次いで第１のバッドマーク検出が実行される（ＳＴ３）。すなわち各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを撮像して、撮像結果を認識処理部５５によって認識処理することにより、バッドマークＢＭの有無を検出する（第１のバッドマーク検出工程）。
【００５２】
次いで第１のマーク認識工程のマーク認識結果および第１のバッドマーク検出工程のバッドマークＢＭの検出結果に基づいて、基板４をスクリーンマスク２２に対して位置合わせする位置合わせ制御が実行される（ＳＴ４）。すなわち、位置合わせ制御部５２が第１のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて基板位置決め部１１を制御することにより、スクリーンマスク２２に対して基板４を位置合わせする（位置合わせ制御工程）。
【００５３】
次いでスクリーン印刷が実行される（ＳＴ５）。すなわちペーストが供給されたスクリーンマスク２２上でスキージ部材２６を摺動させることにより、スクリーンマスク２２に形成されたパターン孔２２ｂを介して基板位置決め部１１に位置決め保持された基板４にペーストを印刷する（スクリーン印刷工程）。この後、基板４は印刷検査装置Ｍ２に搬入され、基板４を撮像することにより印刷されたペーストの印刷状態の良否が光学的に判定される（ＳＴ６）。そしてここで印刷状態が良好と判定された基板４は電子部品搭載装置Ｍ３に搬入される（ＳＴ７）。
【００５４】
次いで第２のマーク認識が実行される（ＳＴ８）。すなわち基板４を基板認識カメラ３８によって撮像し、この撮像結果を認識処理部６４によって認識処理することにより、基板認識マーク４ａの位置を認識する（第２のマーク認識工程）。次いで第２のバッドマーク検出が実行される（ＳＴ９）。すなわち各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを撮像して、撮像結果を認識処理部６４によって認識処理することにより、バッドマークＢＭの有無を検出する（第２のバッドマーク検出工程）。なお、（ＳＴ３）の第１のバッドマーク検出工程における検出結果を通信ネットワーク２を介して受信して、第２のバッドマークを省略するようにしてもよい。
【００５５】
次に部品搭載機構３５による電子部品搭載動作を実行する（ＳＴ１０）。そして電子部品搭載後の基板４は搭載状態検査装置Ｍ４に搬入され、搭載状態検査が実行される（ＳＴ１１）。ここで搭載状態が良好と判定されたならば、リフロー装置Ｍ５に基板４を搬入する（ＳＴ１２）。ここで所定の加熱プロファイルにしたがって基板４を加熱することによりペースト中の半田が溶融して電子部品Ｐを基板４に半田接合する（ＳＴ１３）。これにより、実装基板の製造処理が終了する。
【００５６】
上述の実装基板の製造処理においては、スクリーン印刷装置Ｍ１は、スクリーン印刷工程に先立って、第１のマーク認識工程と、第１のバッドマーク検出工程と、第１のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいてスクリーンマスク２２に対して基板４を位置合わせする位置合わせ制御工程とを実行するようにしている。そして電子部品搭載装置Ｍ３は、部品搭載機構３５による部品搭載工程に先立って、基板認識マーク４ａを認識する第２のマーク認識工程と、バッドマークＢＭを検出する第２のバッドマーク検出工程とを実行し、部品搭載工程において第２のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて電子部品Ｐを部品搭載位置に搭載するようにしている。
【００５７】
そして位置合わせ制御工程において、第１のマーク認識工程における基板認識マーク４ａの認識結果および実装位置データ５３ｃに基づいて当該基板４においてペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いでマスク認識マーク２２ａの認識結果および印刷位置データ５３ｂに基づいて、複数の印刷目標位置に複数のパターン孔２２ｂが近似的に一致する度合いが、複数の個片基板４１の要素基板４２のうちバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で極大となるように、基板４を位置合わせするようにしている。
【００５８】
そして後続の部品搭載工程においては、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外して第２のマーク認識工程における認識結果に基づいて部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して、搭載ヘッド３７によって実際に電子部品Ｐを搭載する際の部品搭載位置を求める。ここで位置合わせ制御工程において部品搭載工程で用いられる位置補正アルゴリズムと同様の手法によって複数の印刷目標位置を求めることにより、部品搭載位置と印刷目標位置とを極力近似させることができる。これにより、印刷されたペーストと搭載された電子部品Ｐの位置ずれに起因する不具合を減少させることが可能となっている。
【００５９】
次に上述の電子部品実装システムにおいて、電子部品搭載装置Ｍ３による電子部品搭載に先立って、基板４に形成された電極にスクリーン印刷装置Ｍ１によって部品接合用のペーストを印刷する電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷方法について、図９のフローに則して、図１０〜図１２を参照しながら説明する。
【００６０】
まずスクリーン印刷装置Ｍ１に作業対象の基板４が搬入され（ＳＴ２１）、基板下受部１７によって基板４を下受けした状態で基板位置決め部１１によって基板４がクランプされる（ＳＴ２２）。図１０（ａ）に示すように、基板４を構成する基板キャリア４０には対角位置に形成された位置基準マークとしての基板認識マーク４ａと、基板キャリア４０に貼着された個片基板４１に作り込まれた要素基板４２に、電子部品を半田接合により実装するための電極４３が形成されている。
【００６１】
次いで、カメラユニット２８を移動させて、基板認識カメラ２８ａ、マスク認識カメラ２８ｂによって位置基準マーク（ここでは基板認識マーク４ａ）およびマスク認識マーク２２ａを認識する（ＳＴ２３）。これにより、図１０（ｂ）に示すように、基板認識マーク４ａの正規位置（破線で示す基板認識マーク４ａ＊参照）からの位置ずれが検出される。ここでは矢印ａ１，ａ２で位置ずれの方向および位置ずれ量をベクトル表示している。そして基板認識カメラ２８ａによって各要素基板４２のマーク形成用ランド４２ａを撮像して、撮像結果を認識処理部５５によって認識処理することにより、バッドマークＢＭの有無を検出する（ＳＴ２４）（バッドマーク検出工程）。
【００６２】
次に基板認識マーク４ａの認識結果に基づき、バッドマークＢＭが検出された個片基板４１の要素基板４２を除外して印刷目標位置を算出する（ＳＴ２５）。すなわち、実装位置データ５３ｃにて示される電極４３の位置座標を、所定の位置補正アルゴリズムに従って基板認識マーク４ａの位置ずれ分だけ補正した補正座標系上の位置座標に変換することにより、位置ずれ補正後の印刷目標位置が求められる。すなわち図１０（ｂ）において楕円で囲んだ電極４３のように、正規位置（破線で示す電極４３＊）から、位置ずれ補正がなされてそれぞれ矢印ｂ１，ｂ２だけ変位した電極４３の位置が、印刷目標位置として算出される。
【００６３】
ここで用いられる位置補正アルゴリズムとしては、当該技術分野で公知の座標変換式を用いた位置補正演算式を適宜選択して用いる。このような位置補正演算を実行することにより、基板４における実際の電極４３を認識することなく、印刷目標位置を効率的に求めることが可能となっている。なお、ここでは基板４の対角位置に配置された２つの基板認識マーク４ａを位置基準マークとして用いる例を示しているが、位置補正精度を高めることを目的として、各個片基板４１の基板認識マーク４１ａの位置を認識して印刷目標位置を求めるようにしてもよい。これにより、基板キャリア４０における個片基板４１の位置ずれに起因する誤差を低減することができ、より高精度の位置補正を行うことができる。
【００６４】
次いで演算により求められた印刷目標位置に基づき、スクリーンマスク２２に基板４を位置合わせする（ＳＴ２６）。ここで、図１０（ｃ）に示すマスクユニット２０におけるパターン孔２２ｂの位置は、図１０（ｂ）における電極４３に対応している。したがってスクリーンマスク２２に基板４を位置合わせする際には、パターン孔２２ｂと電極４３との相対位置を調整する必要がある。この相対位置の調整について説明する。
【００６５】
図１１（ａ）、（ｂ）は、スクリーンマスク２２、基板４の位置合わせ基準線を示している。すなわち図１１（ａ）に示すマスクユニット２０においては、２つのマスク認識マーク２２ａを認識することにより、スクリーンマスク２２の中心点２２ＣＰを通ってＸＹ方向に直交するマスクＸ軸２２Ｘ、マスクＹ軸２２Ｙが求められる。同様に図１１（ｂ）に示す基板４においては、２つの基板認識マーク４ａを認識することにより、基板４の中心点４ＣＰを通ってＸＹ方向に直交する基板Ｘ軸４Ｘ、基板Ｙ軸４Ｙが求められる。そして図１１（ｃ）に示すように、マスクＸ軸２２Ｘと基板Ｘ軸４ＸとのＹ方向のオフセット量を示すδｙ、マスクＹ軸２２Ｙと基板Ｙ軸４ＹとのＸ方向のオフセット量を示すδｘを指定することにより、基板４をスクリーンマスク２２に対して位置合わせする際の態様が規定される。なお基板４においてバッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊については、部品搭載作業の対象から除外されることから、パターン孔２２ｂと電極４３との相対位置の調整の対象から除外して差し支えない。
【００６６】
すなわち図１２に示すように、基板４の位置合わせに際しては、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊の電極４３を除外した条件下で、基板４をスクリーンマスク２２に対して位置合わせする際の、電極４３とパターン孔２２ｂとの一致度合いの最適化を図る。ここでは、基板４を構成する各要素基板４２の全ての電極４３について、パターン孔２２ｂとの位置ずれ度合いが均一となるよう、オフセット量δｘ、δｙを演算する。
【００６７】
このとき、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊の電極４３を除外した条件下でパターン孔２２ｂと電極４３の位置調整が行われることから、位置調整演算が容易になるとともに、位置合わせ精度を向上させることが可能となっている。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、バッドマークＢＭが検出された要素基板４２＊が大きな位置ずれｄを生じているような場合には、位置ずれ状態の電極４３を除外して位置調整演算が行われることとなる。したがって、全体的な位置ずれ量を各印刷位置に振り分けることにより電極４３とパターン孔２２ｂとを近似的に位置合わせする方式において、位置ずれ要因を除外することができ、位置合わせ精度を向上させることができる。
【００６８】
このようにして基板４の位置合わせが完了した後に、第１のＺ軸テーブル１５を駆動してクランプ状態の基板４を上昇させて、スクリーンマスク２２に当接させる（ＳＴ２７）。次いで、ペーストが供給されたスクリーンマスク２２の上面にスキージ部材２６を当接させた状態でスキージ部材２６を摺動させるスキージング動作を実行する（ＳＴ２８）。これにより、パターン孔２２ｂを介して基板４の電極４３にはペーストが印刷される。そしてこの後、基板４を下降させてスクリーンマスク２２の下面から離隔させる版離れ動作が実行され（ＳＴ２９）、これによりスクリーン印刷動作が終了する（ＳＴ３０）。
【００６９】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品実装システムに用いられるスクリーン印刷においては、基板４にペーストを印刷するスクリーン印刷工程に先立って、マスク認識マーク２２ａおよび位置基準マークとしての基板認識マーク４ａを認識するマーク認識工程と、バッドマークＢＭを検出するバッドマーク検出工程と、マーク認識工程で得られた認識結果および予め記憶された実装位置データ５３ｃに基づいて、基板位置決め部１１を制御することによりスクリーンマスクに対して基板４を位置合わせする位置合わせ制御工程を実行するようにしている。
【００７０】
そしてこの位置合わせ制御工程において、位置基準マークの認識結果および実装位置データ３０ｂに基づいて当該基板４においてペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いでマスク認識マーク２２ａの認識結果および印刷位置データ５３ｂに基づいて複数の印刷目標位置に複数のパターン孔が近似的に一致する度合いが、複数の個片基板４１の要素基板４２のうちバッドマークＢＭが検出された要素基板４２を除外した条件下で極大となるように、基板４を位置合わせするようにしている。これにより、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、基板４に印刷されたペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の電子部品実装システムおよび実装基板の製造方法は、複数の個片基板が形成された多面取り基板を対象とする場合にあっても、各個片基板に印刷された半田ペーストの位置と部品搭載位置との位置ずれを減少させることができるという効果を有し、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する分野に有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 電子部品実装ライン
２ 通信ネットワーク
３ 管理コンピュータ
４ 基板
４ａ 基板認識マーク
５ スクリーン印刷機構
１１ 基板位置決め部
２２ スクリーンマスク
２２ａ マスク認識マーク
２２ｂ パターン孔
２３ スキージユニット
２８ａ 基板認識カメラ
２８ｂ マスク認識カメラ
３３ 部品供給部
３５ 部品搭載機構
３７ 搭載ヘッド
３８ 基板認識カメラ
４０ 基板キャリア
４１ 個片基板
４１ａ 基板認識マーク
４２ 要素基板
４３ 電極
ＢＭ バッドマーク
Ｐ 電子部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、複数の個片基板が形成された多面取りの基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、
前記電子部品実装用装置には、前記個片基板に形成された電極に部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置と、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップし前記ペーストが印刷された個片基板に搭載する電子部品搭載装置とを含み、
前記スクリーン印刷装置は、前記ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成されたパターン孔を介して基板位置決め部に位置決め保持された前記基板の各個片基板にペーストを印刷するスクリーン印刷機構と、
前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークおよび前記基板に形成された位置基準マークを認識する第１のマーク認識手段と、
前記個片基板に形成され当該個片基板が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出手段と、
前記第１のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記スクリーンマスクに対して前記基板を位置合わせする位置合わせ制御部とを備え、
前記電子部品搭載装置は、前記搭載ヘッドによって電子部品を前記ペーストが印刷された個片基板の部品搭載位置に搭載する部品搭載機構と、前記個片基板に形成された基板認識マークを認識する第２のマーク認識手段と、前記バッドマークの有無を検出する第２のバッドマーク検出手段と、前記第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記部品搭載機構を制御することにより、前記電子部品を前記部品搭載位置に搭載する搭載制御部とを備え、
さらに前記基板の位置合わせにおいて用いられる参照データであって、前記パターン孔の配列と前記マスク認識マークとの位置関係を示す印刷位置データおよび前記基板における部品実装点の位置と前記位置基準マークとの位置関係を示す実装位置データとを基板品種毎に記憶するデータ記憶部とを備え、
前記位置合わせ制御部は、前記第１のマーク認識手段による位置基準マークの認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いで前記マスク認識マークの認識結果および前記印刷位置データに基づいて前記複数の印刷目標位置に複数の前記パターン孔が近似的に一致する度合いが、前記複数の個片基板のうち前記バッドマークが検出された個片基板を除外した条件下で極大となるように前記基板を位置合わせし、
前記搭載制御部は、前記バッドマークが検出された個片基板を除外して前記第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して前記部品搭載位置を求めることを特徴とする電子部品実装システム。
【請求項２】
前記位置合わせ制御部は、前記位置補正アルゴリズムと同様の手法によって前記複数の印刷目標位置を求めることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装システム。
【請求項３】
前記個片基板は後工程においてそれぞれがさらに複数の要素基板に分割される複合基板であり、前記バッドマークは前記要素基板毎に形成されており、前記複数の要素基板のうち前記バッドマークが検出された要素基板を除外した条件下で前記基板を位置合わせすることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装システム。
【請求項４】
複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、複数の個片基板が形成された多面取りの基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法であって、
前記電子部品実装用装置には、前記個片基板に形成された電極に部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置と、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップし前記ペーストが印刷された個片基板に搭載する電子部品搭載装置とを含み、
前記スクリーン印刷装置は、前記ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成されたパターン孔を介して基板位置決め部に位置決め保持された前記基板の各個片基板にペーストを印刷するスクリーン印刷工程に先立って、前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークおよび前記基板に形成された位置基準マークを認識する第１のマーク認識工程と、前記個片基板に形成され当該個片基板が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出工程と、前記第１のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記スクリーンマスクに対して前記基板を位置合わせする位置合わせ制御工程とを実行し、
前記電子部品搭載装置は、前記搭載ヘッドによって電子部品を前記ペーストが印刷された個片基板の部品搭載位置に搭載する部品搭載工程に先立って、前記個片基板に形成された基板認識マークを認識する第２のマーク認識工程と、前記バッドマークを検出する第２のバッドマーク検出工程とを実行し、前記部品搭載工程において前記第２のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて前記部品搭載機構を制御することにより、前記電子部品を前記部品搭載位置に搭載し、
さらに前記電子部品実装システムは、前記基板の位置合わせにおいて用いられる参照データであって、前記パターン孔の配列と前記マスク認識マークとの位置関係を示す印刷位置データおよび前記基板における部品実装点の位置と前記位置基準マークとの位置関係を示す実装位置データとを基板品種毎に記憶するデータ記憶部を備え、
前記位置合わせ制御工程において、前記第１のマーク認識工程における位置基準マークの認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いで前記マスク認識マークの認識結果および前記印刷位置データに基づいて前記複数の印刷目標位置に複数の前記パターン孔が近似的に一致する度合いが、前記複数の個片基板のうち前記バッドマークが検出された個片基板を除外した条件下で極大となるように前記基板を位置合わせし、
前記部品搭載工程において、前記バッドマークが検出された個片基板を除外して前記第２のマーク認識工程における認識結果に基づいて前記部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して前記部品搭載位置を求めることを特徴とする電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法。
【請求項５】
前記個片基板は後工程においてそれぞれがさらに複数の要素基板に分割される複合基板であり、前記バッドマークは前記要素基板毎に形成されており、前記複数の要素基板のうち前記バッドマークが検出された要素基板を除外した条件下で前記基板を位置合わせすることを特徴とする請求項５に記載の電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法。
【請求項１】
複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、複数の個片基板が形成された多面取りの基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムであって、
前記電子部品実装用装置には、前記個片基板に形成された電極に部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置と、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップし前記ペーストが印刷された個片基板に搭載する電子部品搭載装置とを含み、
前記スクリーン印刷装置は、前記ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成されたパターン孔を介して基板位置決め部に位置決め保持された前記基板の各個片基板にペーストを印刷するスクリーン印刷機構と、
前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークおよび前記基板に形成された位置基準マークを認識する第１のマーク認識手段と、
前記個片基板に形成され当該個片基板が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出手段と、
前記第１のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記スクリーンマスクに対して前記基板を位置合わせする位置合わせ制御部とを備え、
前記電子部品搭載装置は、前記搭載ヘッドによって電子部品を前記ペーストが印刷された個片基板の部品搭載位置に搭載する部品搭載機構と、前記個片基板に形成された基板認識マークを認識する第２のマーク認識手段と、前記バッドマークの有無を検出する第２のバッドマーク検出手段と、前記第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記部品搭載機構を制御することにより、前記電子部品を前記部品搭載位置に搭載する搭載制御部とを備え、
さらに前記基板の位置合わせにおいて用いられる参照データであって、前記パターン孔の配列と前記マスク認識マークとの位置関係を示す印刷位置データおよび前記基板における部品実装点の位置と前記位置基準マークとの位置関係を示す実装位置データとを基板品種毎に記憶するデータ記憶部とを備え、
前記位置合わせ制御部は、前記第１のマーク認識手段による位置基準マークの認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いで前記マスク認識マークの認識結果および前記印刷位置データに基づいて前記複数の印刷目標位置に複数の前記パターン孔が近似的に一致する度合いが、前記複数の個片基板のうち前記バッドマークが検出された個片基板を除外した条件下で極大となるように前記基板を位置合わせし、
前記搭載制御部は、前記バッドマークが検出された個片基板を除外して前記第２のマーク認識手段の認識結果に基づいて前記部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して前記部品搭載位置を求めることを特徴とする電子部品実装システム。
【請求項２】
前記位置合わせ制御部は、前記位置補正アルゴリズムと同様の手法によって前記複数の印刷目標位置を求めることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装システム。
【請求項３】
前記個片基板は後工程においてそれぞれがさらに複数の要素基板に分割される複合基板であり、前記バッドマークは前記要素基板毎に形成されており、前記複数の要素基板のうち前記バッドマークが検出された要素基板を除外した条件下で前記基板を位置合わせすることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装システム。
【請求項４】
複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、複数の個片基板が形成された多面取りの基板に電子部品を実装して実装基板を製造する電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法であって、
前記電子部品実装用装置には、前記個片基板に形成された電極に部品接合用のペーストを印刷するスクリーン印刷装置と、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品をピックアップし前記ペーストが印刷された個片基板に搭載する電子部品搭載装置とを含み、
前記スクリーン印刷装置は、前記ペーストが供給されたスクリーンマスク上でスキージを摺動させることにより、前記スクリーンマスクに形成されたパターン孔を介して基板位置決め部に位置決め保持された前記基板の各個片基板にペーストを印刷するスクリーン印刷工程に先立って、前記スクリーンマスクに形成されたマスク認識マークおよび前記基板に形成された位置基準マークを認識する第１のマーク認識工程と、前記個片基板に形成され当該個片基板が後工程における作業実行を必要としない不良基板であることを示すバッドマークの有無を検出する第１のバッドマーク検出工程と、前記第１のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて前記基板位置決め部を制御することにより、前記スクリーンマスクに対して前記基板を位置合わせする位置合わせ制御工程とを実行し、
前記電子部品搭載装置は、前記搭載ヘッドによって電子部品を前記ペーストが印刷された個片基板の部品搭載位置に搭載する部品搭載工程に先立って、前記個片基板に形成された基板認識マークを認識する第２のマーク認識工程と、前記バッドマークを検出する第２のバッドマーク検出工程とを実行し、前記部品搭載工程において前記第２のマーク認識工程で得られた認識結果に基づいて前記部品搭載機構を制御することにより、前記電子部品を前記部品搭載位置に搭載し、
さらに前記電子部品実装システムは、前記基板の位置合わせにおいて用いられる参照データであって、前記パターン孔の配列と前記マスク認識マークとの位置関係を示す印刷位置データおよび前記基板における部品実装点の位置と前記位置基準マークとの位置関係を示す実装位置データとを基板品種毎に記憶するデータ記憶部を備え、
前記位置合わせ制御工程において、前記第１のマーク認識工程における位置基準マークの認識結果および実装位置データに基づいて当該基板において前記ペーストを印刷すべき複数の印刷目標位置を求め、次いで前記マスク認識マークの認識結果および前記印刷位置データに基づいて前記複数の印刷目標位置に複数の前記パターン孔が近似的に一致する度合いが、前記複数の個片基板のうち前記バッドマークが検出された個片基板を除外した条件下で極大となるように前記基板を位置合わせし、
前記部品搭載工程において、前記バッドマークが検出された個片基板を除外して前記第２のマーク認識工程における認識結果に基づいて前記部品実装点の位置を予め定められた位置補正アルゴリズムに従って補正して前記部品搭載位置を求めることを特徴とする電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法。
【請求項５】
前記個片基板は後工程においてそれぞれがさらに複数の要素基板に分割される複合基板であり、前記バッドマークは前記要素基板毎に形成されており、前記複数の要素基板のうち前記バッドマークが検出された要素基板を除外した条件下で前記基板を位置合わせすることを特徴とする請求項５に記載の電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−９０６（Ｐ２０１３−９０６Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０８７５（Ｐ２０１１−１３０８７５）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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