(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラをワークのターゲットに対して相対的に移動させてカメラをターゲットがあるべき位置の上方に位置させる第１工程と、カメラでターゲットを観察しターゲットの位置を求める第２工程と、基準位置からのターゲットのＸ方向とＹ方向の位置ずれをＸ方向とＹ方向の画素数として求める第３工程と、求められたＸ方向とＹ方向の画素数と距離変換係数に基づいて基準位置からターゲットまでのＸ方向とＹ方向の第１回目の誤差を求める第４工程と、求められたＸ方向とＹ方向の距離だけカメラをターゲットに対して相対的に移動させる第５工程と、カメラで再度ターゲットを観察して基準位置からのターゲットのＸ方向とＹ方向の位置ずれをＸ方向とＹ方向の画素数として求める第６工程と、求められたＸ方向とＹ方向の画素数と距離変換係数に基づいて基準位置からターゲットまでのＸ方向とＹ方向の第２回目の誤差を求める第７工程と、基準位置の座標値と第１回目の誤差と第２回目の誤差の和に基づいてターゲットのより正しい位置を求める第８工程と、を含むことを特徴とするワークの位置認識方法。
【請求項２】
前記第４工程で求められたＸ方向とＹ方向の距離が許容値以上であるか否かを判定し、許容値以上であるときのみ前記第５工程以降の工程を行うことを特徴とする請求項１記載のワークの位置認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の実装やワイヤボンディングなどを行うときに行われるワークの位置認識方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばプリント基板に電子部品を実装する場合、電子部品を所定の正しい座標位置に搭載するためにプリント基板の位置認識が行われる。また例えばプリント基板やリードフレームなどの基板に搭載されたチップのパッドと基板の電極をワイヤで接続するワイヤボンディングを行う場合、所定の正しい座標位置にワイヤをボンディングするために基板やチップの位置認識が行われる。
【０００３】
基板やチップなどのワークの位置認識は、一般に、カメラをワークに対して相対的に移動させ、カメラでワークのターゲットを観察してその位置を求めることにより行われる。ターゲットとしては、ワークの表面に格別に形成されたものや、ワークの特徴部が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ワークのターゲットの位置は上記のようにして求められるが、この求められた位置には誤差が含まれる。この誤差はカメラのレンズの球面収差などに起因するものと考えられる。
【０００５】
従来は、上記誤差を含むターゲットの位置に基づいてワークの位置を決定していたため、電子部品の実装位置やワイヤのボンディング位置などにかなりの大きさの誤差が発生していた。しかしながら要求される電子部品の実装位置精度やワイヤのボンディング位置精度などが高い場合、上記誤差は無視できないものである。
【０００６】
したがって本発明は、カメラのレンズの球面収差などによるターゲットの位置検出誤差を解消できるワークの位置認識方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カメラをワークのターゲットに対して相対的に移動させてカメラをターゲットがあるべき位置の上方に位置させる第１工程と、カメラでターゲットを観察しターゲットの位置を求める第２工程と、基準位置からのターゲットのＸ方向とＹ方向の位置ずれをＸ方向とＹ方向の画素数として求める第３工程と、求められたＸ方向とＹ方向の画素数と距離変換係数に基づいて基準位置からターゲットまでのＸ方向とＹ方向の第１回目の誤差を求める第４工程と、求められたＸ方向とＹ方向の距離だけカメラをターゲットに対して相対的に移動させる第５工程と、カメラで再度ターゲットを観察して基準位置からのターゲットのＸ方向とＹ方向の位置ずれをＸ方向とＹ方向の画素数として求める第６工程と、求められたＸ方向とＹ方向の画素数と距離変換係数に基づいて基準位置からターゲットまでのＸ方向とＹ方向の第２回目の誤差を求める第７工程と、基準位置の座標値と第１回目の誤差と第２回目の誤差の和に基づいてターゲットのより正しい位置を求める第８工程と、を含むことを特徴とするワークの位置認識方法である。
【０００８】
また好ましくは、前記第４工程で求められたＸ方向とＹ方向の距離が許容値以上であるか否かを判定し、許容値以上であるときのみ前記第５工程以降の工程を行う。
【０００９】
上記構成の本発明によれば、カメラのレンズの球面収差などに起因するターゲットの位置検出誤差を極力小さくし、ワークのより正しい位置を求めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置の斜視図、図２は同制御系のブロック図、図３および図４は同カメラに取り込まれたターゲットの画像図、図５は同カメラに取り込まれたターゲットの拡大画像図、図６は同ターゲットの位置認識のフローチャートである。
【００１１】
まず、図１を参照してワイヤボンディング装置を説明する。図１において、テーブル１上にはリードフレーム２が載置されている。リードフレーム２上にはチップ３が搭載されている。ワイヤボンディングを行うステージにはマスク板４が設けられている。マスク板４はシリンダ５のロッド６に結合されており、ロッド６が突没することによりマスク板４は上下動し、リードフレーム２を覆う。
【００１２】
７は本体ボックスであり、可動テーブル８上に設置されている。可動テーブル８はＸ軸モータ９とＹ軸モータ１０に駆動されてＸ方向やＹ方向に水平移動する。本体ボックス７からリードフレーム２の上方にホーン１１が延出している。ホーン１１の先端部にはキャピラリツール１２が保持されている。
【００１３】
本体ボックス７にはスプール１３が設けられている。スプール１３に巻回されたワイヤ１４は、スプール１３から繰り出されてキャピラリツール１２に挿通される。１５はワイヤ１４をクランプするクランパ、１６はキャピラリツール１２から下方へ導出されたワイヤ１４の下端部に電気的スパークによりボールを形成するためのトーチである。
【００１４】
本体ボックス７にはカメラ１７が装着されている。カメラ１７は本体ボックス７と一体的にＸ方向やＹ方向へ水平移動し、リードフレーム２やチップ３のターゲットを観察する。１８はキーボードから成る操作部、１９は操作部１８に接続された制御部、２０はトーチ１６に印加する電圧などを制御するためのスパークユニットである。制御部１９は、シリンダ５、Ｘ軸モータ９、Ｙ軸モータ１０、本体ボックス７内の駆動部（図示せず）、スパークユニットなどを制御する。
【００１５】
図２において、２１はバスであり、以下の要素が接続されている。ＣＰＵ２２は全体の制御や演算、判断などを行う。カメラ１７は認識部２３を介してバス２１に接続されている。またシリンダ５はシリンダ駆動部２４を介してバス２１に接続されている。またＸ軸モータ９とＹ軸モータ１０はモータドライバ２５を介してバス２１に接続されている。２６はプログラムメモリ、２７はカメラ１７に取り込まれた画像やマスターパターンなどを登録する画像メモリである。
【００１６】
上記構成のワイヤボンディング装置は、ホーン１１をリードフレーム２やチップ３に対して水平移動させ、かつキャピラリツール１２に上下動作を行わせて、チップ３の上面のパッドとリードフレーム２の電極をワイヤ１４で接続する。ワイヤ１４は、チップ３のパッドやリードフレーム２の電極に位置精度よくボンディングする必要があり、このためワイヤボンディングを行う際には、カメラ１７によりリードフレーム２やチップ３の位置認識が行われる。
【００１７】
次に、図３〜図６を参照して、チップ３の位置認識方法を説明する。まず、チップ３の上面に形成されたターゲットが存在すると予想される位置にカメラ１７を水平移動させ、カメラ１７でターゲットの画像を取り込む（図６のステップ１）。図３（ａ）はカメラ１７で取り込まれた画像を示している。図中、Ａはカメラ１７の視野内に設定されたチェックエリア、Ｔはチップ３の上面に形成されたターゲット、ＨはチェックエリアＡ内の十字横線、Ｖは同十字縦線、（ｘ０，ｙ０）は十字横線Ｈと十字縦線Ｖの交点である座標原点である。座標原点（ｘ０，ｙ０）は基準位置となるものであって、一般にはカメラ１７の光軸上である。またＧはカメラ１７に内蔵された受光素子の画素である。次にパターンマッチングによりターゲットＴを確認する（ステップ２）。図３（ｂ）において、Ｔ０はパターンマッチングのためのターゲットのマスターパターン、Ｂはパターンマッチングエリアである。
【００１８】
さて図３において、ターゲットに位置ずれがないとすれば、ターゲットはＴ’で示すように座標原点（ｘ０，ｙ０）に存在する筈である。ところがターゲットはＴで示す位置に存在しており、座標原点（ｘ０，ｙ０）からかなり位置ずれしている。
【００１９】
そこで次に、この位置ずれ（座標原点（ｘ０，ｙ０）からのターゲットＴのＸ方向とＹ方向の誤差）Δｘ，Δｙを次のようにして求める。まず、座標原点（ｘ０，ｙ０）からターゲットＴのセンターまでのＸ方向の画素数ＮｘとＹ方向の画素数ＮｙをＣＰＵ２２で求める（ステップ３）。なおターゲットＴのセンターは、重心検出法などの周知画像処理方法により簡単に求められる。
【００２０】
次にこの画素数Ｎｘ，Ｎｙを距離Ｘμｍ，Ｙμｍに換算してＸ方向の位置ずれΔｘとＹ方向の位置ずれΔｙを求める（ステップ４）。この距離Ｘμｍ，Ｙμｍは、図６のステップ４中に示すように、Ｎｘ×α＝Ｘ（μｍ），Ｎｙ×β＝Ｙ（μｍ）から換算される。αとβは距離換算係数であって、最小２乗法などにより予め求められている既知の係数である。
【００２１】
次にステップ５で、位置ずれΔｘ，Δｙが許容値以上であるかどうかを判定し、Ｙｅｓならばステップ６以降を行い、Ｎｏならば終了する。その理由は次のとおりである。すなわち以下に述べるステップ６〜８の実行には時間を要するものであり、できればステップ６〜８の実行は避けたい。そこでワイヤボンディングに要求されるボンディング位置精度に応じて許容値を予め設定しておき、位置ずれΔｘ，Δｙが許容値以上の場合にのみステップ６〜８を実行してターゲットＴのより正しい座標位置を求めることとし、許容値以下の場合にはステップ６〜８は実行せずに図３に示されるターゲットＴの位置をそのまま正しい位置としてワイヤボンディングを行う。勿論、ステップ３で求められる画素数Ｎｘ，Ｎｙの個数について許容値を設定し、これによりステップ４以下を実行すべきかどうかを判定してもよいものである。
【００２２】
次に、カメラ１７をＸ方向とＹ方向に距離Ｘμｍ，Ｙμｍ水平移動させ、ターゲットＴの画像を再度取り込む（ステップ６）。図４はこのときの画像、図５はターゲットの拡大画像である。次に座標原点（ｘ０，ｙ０）からターゲットＴの位置ずれΔｘ’，Δｙ’の距離Ｘ’μｍ，Ｙ’μｍを求める（ステップ７）。この距離Ｘ’μｍ，Ｙ’μｍは、ステップ３，４と同じ方法により求められる。この距離Ｘ’μｍ，Ｙ’μｍは、第１回目の観察時の距離Ｘμｍ，Ｙμｍが含む誤差であって、上述したようにカメラ１７のレンズの球面収差などに起因する。
【００２３】
次に、ステップ８で（ｘ０＋Ｘ＋Ｘ’），（ｙ０＋Ｙ＋Ｙ’）を演算する。ここで、距離Ｘ，ＹはターゲットＴの第１回目の観察時における第１回目の誤差、Ｘ’，Ｙ’はターゲットＴの第２回目の観察時における第２回目の誤差である。ステップ７で求められた（ｘ０＋Ｘ＋Ｘ’），（ｙ０＋Ｙ＋Ｙ’）をターゲットＴの座標位置として採用し、上述したワイヤボンディングを行う。この（ｘ０＋Ｘ＋Ｘ’）と（ｙ０＋Ｙ＋Ｙ’）は上述した第１回目の誤差Ｘ，Ｙと第２回目の誤差Ｘ’，Ｙ’の和（Ｘ＋Ｘ’），（Ｙ＋Ｙ’）を含むものであり、したがってターゲットＴのより正しい座標位置となる。
【００２４】
上記実施の形態は、ワイヤボンディングを例にとって説明したが、本発明は電子部品を基板に実装する電子部品実装装置における基板の位置認識などにも適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カメラのレンズの球面収差などに起因するワークのターゲットの位置検出時の誤差を解消し、ターゲットのより正しい位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置の制御系のブロック図
【図３】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のカメラに取り込まれたターゲットの画像図
【図４】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のカメラに取り込まれたターゲットの画像図
【図５】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のカメラに取り込まれたターゲットの拡大画像図
【図６】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装置のターゲットの位置認識のフローチャート
【符号の説明】
３  チップ
１７  カメラ
Ａ  チェックエリア
Ｔ  ターゲット
【図１】
0003610771.tif 000002
【図２】
0003610771.tif 000003
【図３】
0003610771.tif 000004
【図４】
0003610771.tif 000005
【図５】
0003610771.tif 000006
【図６】
0003610771.tif 000007