(57)【要約】【課題】簡易な構成で認識対象の高さを認識することができる認識装置を提供する。【解決手段】認識装置は、所定の２断面で異なる焦点距離を有するシリンドリカルレンズ３０と、球形状のバンプ４ａを有するＩＣチップ４を、シリンドリカルレンズ３０を介して撮像するチップカメラ２と、チップカメラ２が撮像した画像中の球形状のひずみ量に基づいてバンプ４ａの高さを認識する信号処理部とを備えている。【選択図】図２
2014103353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズと、
第１形状の第１認識対象を有する認識対象物を、前記レンズを介して撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像中の前記第１形状のひずみ量に基づいて前記第１認識対象の高さを認識する信号処理部と
を備えることを特徴とする認識装置。
【請求項２】
第１形状の第１認識対象を複数有する認識対象物を付着する付着部と、
所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズと、
前記付着部が付着した状態の前記認識対象物を、前記レンズを介して撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像中の複数の前記第１認識対象の位置に基づいて前記認識対象物の付着位置及び向きのずれを認識するとともに、該画像中の前記第１形状のひずみ量に基づいて前記第１認識対象の高さを認識する信号処理部と
を備えることを特徴とする認識装置。
【請求項３】
前記第１形状が円形又は球形状である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の認識装置。
【請求項４】
前記認識対象物が半導体チップであり、
請求項１から３のいずれか１項に記載の信号処理部による認識結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装する
ことを特徴とする実装装置。
【請求項５】
前記認識対象物が半導体チップであり、
請求項１から３のいずれか１項に記載の前記第１認識対象の高さが所定の条件を満足するか否かを判定し、満足する場合に前記信号処理部による認識結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装する
ことを特徴とする実装装置。
【請求項６】
所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズと、
第１形状の第１認識対象を有する認識対象物を、前記レンズを介して撮像する撮像部と
を用い、
前記撮像部が撮像した画像中の前記第１形状のひずみ量に基づいて前記第１認識対象の高さを認識する
ことを特徴とする認識方法。
【請求項７】
第１形状の第１認識対象を複数有する認識対象物を付着する付着部と、
所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズと、
前記付着部が付着した状態の前記認識対象物を、前記レンズを介して撮像する撮像部と
を用い、
前記撮像部が撮像した画像中の複数の前記第１認識対象の位置に基づいて前記認識対象物の付着位置及び向きのずれを認識するとともに、該画像中の前記第１形状のひずみ量に基づいて前記第１認識対象の高さを認識する
ことを特徴とする認識方法。
【請求項８】
前記認識対象物が半導体チップであり、
請求項６又は７に記載の認識の結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装する
ことを特徴とする実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認識装置、認識方法、実装装置及び実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されている電子部品実装装置は、部品供給部から供給される電子部品を吸着ヘッド部の吸着ノズルで吸着し、吸着ヘッド部をプリント基板上に移動して電子部品を基板上の所定位置に実装する。その際、電子部品は常に同一の姿勢で吸着されるわけではない。そのため、撮像装置で電子部品の吸着状態を撮像し、吸着姿勢を認識することで、実装時における位置補正用の情報を算出している。さらに、この電子部品実装装置は、電子部品上の端子接合用の各バンプに対してレーザライン光を投光、走査するための構成を備えている。そして、この構成でライン光の光切断線を撮像することで、各バンプの高さが認識される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６０８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている構成では、認識対象の高さを認識するため、レーザライン光を投光、走査するための構成が用いられている。そのため、構成が複雑化してしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、簡易な構成で認識対象の高さを認識することができる認識装置、認識方法、実装装置及び実装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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の認識装置は、所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズと、第１形状の第１認識対象を有する認識対象物を、前記レンズを介して撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像中の前記第１形状のひずみ量に基づいて前記第１認識対象の高さを認識する信号処理部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の認識装置は、第１形状の第１認識対象を複数有する認識対象物を付着する付着部と、所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズと、前記付着部が付着した状態の前記認識対象物を、前記レンズを介して撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した画像中の複数の前記第１認識対象の位置に基づいて前記認識対象物の付着位置及び向きのずれを認識するとともに、該画像中の前記第１形状のひずみ量に基づいて前記第１認識対象の高さを認識する信号処理部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の認識装置は、前記第１形状が円形又は球形状であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の実装装置は、前記認識対象物が半導体チップであり、前記信号処理部による認識結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の実装装置は、前記認識対象物が半導体チップであり、前記第１認識対象の高さが所定の条件を満足するか否かを判定し、満足する場合に前記信号処理部による認識結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の認識方法は、所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズと、第１形状の第１認識対象を有する認識対象物を、前記レンズを介して撮像する撮像部とを用い、前記撮像部が撮像した画像中の前記第１形状のひずみ量に基づいて前記第１認識対象の高さを認識することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の認識方法は、第１形状の第１認識対象を複数有する認識対象物を付着する付着部と、所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズと、前記付着部が付着した状態の前記認識対象物を、前記レンズを介して撮像する撮像部とを用い、前記撮像部が撮像した画像中の複数の前記第１認識対象の位置に基づいて前記認識対象物の付着位置及び向きのずれを認識するとともに、該画像中の前記第１形状のひずみ量に基づいて前記第１認識対象の高さを認識することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の実装方法は、前記認識対象物が半導体チップであり、前記認識の結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、信号処理のためのソフトウェア等の構成を除くと、高さ認識のために追加される主要な構成は、認識対象物と撮像部との間に挿入される、所定の２断面で異なる焦点距離を有するレンズである。したがって、背景技術として述べたレーザライン光の投光や走査のための構成を追加する場合と比べ、構成を容易に簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態としての実装装置１００の構成例を説明するための模式図である。
【図２】図１に示したチップカメラ２、シリンドリカルレンズ３０及びＩＣチップ４の位置関係を模式的に示した斜視図である。
【図３】図１に示したチップカメラ２による撮像画像の一例を説明するための模式図である。
【図４】図１に示したシリンドリカルレンズ３０の作用を説明するための模式図である。
【図５】本実施形態における画像ひずみ量を表す値ＳｈａｐｅとＺ方向の長さＺｈとの関係の一例を表した特性図である。
【図６】図１に示したチップカメラ２の撮像画像の例を説明するための説明図である。
【図７】図１に示した実装装置１００の内部構成例を説明するためのブロック図である。
【図８】図１に示した実装装置１００の動作の流れを示したフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ１０５内の処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】図９のステップＳ２０３の処理を説明するための説明図である。
【図１１】図９のステップＳ２０８の処理を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態としての実装装置１００の構成例を説明するための模式図である。図１に示した実装装置１００は、ＩＣチップ４を回路基板８に実装するための装置である。実装装置１００（認識装置）は、信号処理部１、チップカメラ２（撮像部）、シリンドリカルレンズ３０、移動部６、モーションコントローラ６１、基板ステージ７、固定台７ａ、プレースカメラ１０等を備えている。
【００１７】
信号処理部１は、チップカメラ２及びプレースカメラ１０から取得した各画像信号に対して所定の認識処理を行い、その認識処理の結果やＩＣチップ４や回路基板８の設計情報等に応じてモーションコントローラ６１、高さ調整機構３１等を制御する。この信号処理部１は、ケーブル４１を介してモーションコントローラ６１と接続されている。また、信号処理部１は、ケーブル４２を介してチップカメラ２と接続されている。そして、信号処理部１は、ケーブル４３を介してプレースカメラ１０と接続されている。
【００１８】
モーションコントローラ６１は、モータ等を用いた駆動機構を有して構成されていて、信号処理部１の指示に従って、移動部６を矢印または丸印で示したＸＹＺの各軸方向に移動させるとともに、ＸＹ平面上で向きθを変化させる。また、すなわち、移動部６は、図に向かって奥行前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）に所定の長さ移動可能であるとともに、吸着ヘッド５（付着部）の向きθを所定の角度の範囲で変化させることが可能である。なお、Ｘ軸の正の向きは奥から手前への向きであり、Ｙ及びＺ軸の正の向きは矢印の向きである。
【００１９】
移動部６は、先端部に吸着ヘッド５を有して構成されている。吸着ヘッド５は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ４を吸着する。図１では、１つの移動部６の、チップカセット３からＩＣチップ４を吸着して持ち上げた状態（左側の移動部６）、チップカメラ２の上を通過している状態（中央の移動部６）、及び、回路基板８上に移動した状態（右側の移動部６）を同時に示している。チップカセット３、チップカメラ２、回路基板８、プレースカメラ１０等は、図１に示したような位置関係を有して配置されている。
【００２０】
吸着ヘッド５は、例えば多孔質金属からなる吸着面５ａを有して構成されている。吸着ヘッド５は、負圧を利用して吸着面５ａにＩＣチップ４を付着する。また、吸着ヘッド５は、回路基板８にＩＣチップ４を載せた状態で加熱され、ＩＣチップ４が有する複数の半田バンプを回路基板８上の所定の接点に熱圧着する。なお、吸着面５ａには、ＩＣチップ４の付着状態を認識する際の基準となるマークが記されている。
【００２１】
チップカセット３は、複数のＩＣチップ４を収納する容器である。チップカセット３は、上面（すなわちＺ軸上向き）が開放されている。
【００２２】
ＩＣチップ４は、半導体集積回路チップである。本実施形態において、ＩＣチップ４は、いわゆるＷＬＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ（またはＳｃａｌｅ）  Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる構造を有している。ＩＣチップ４の裏面（図の下向きの面、すなわち吸着ヘッド５が付着する面の反対側の面）には、複数の半田バンプが形成されている。ＩＣチップ４は、チップカセット３に収納された状態から、吸着ヘッド５に吸着され、Ｚ方向上側に向かって持ち上げられる。そして、ＩＣチップ４は、その状態で、チップカメラ２の上部を通過した後、回路基板８の上部へと搬送される。
【００２３】
回路基板８は、基板ステージ７上に載せられている。基板ステージ７は、固定台７ａに対して高さ調整機構３１によって上下方向（すなわちＺ軸方向）に微調整可能に支持されている。高さ調整機構３１は、例えば基板ステージ７の３点を支持する３個の伸縮機構によって構成されていて、基板ステージ７の上下方向の高さや傾き（つまり基板ステージ７の平面の向き）を微調整する。
【００２４】
プレースカメラ１０は、回路基板８を撮像するカメラである。信号処理部１は、プレースカメラ１０から取得した画像信号に基づき、ＩＣチップ４との接続部周辺に対する位置認識処理等を行って、回路基板８の所定の基準からの位置ずれや角度ずれ量を算出する。
【００２５】
チップカメラ２は、吸着ヘッド５に付着されて移動中のＩＣチップ４の画像を撮像し、撮像した画像信号を信号処理部１に対して出力する。このチップカメラ２は、チップカセット３の設置場所と回路基板８の設置場所との間の所定の位置に設けられている。チップカメラ２は、シリンドリカルレンズ３０を介して、ＩＣチップ４の裏面を撮像する。図２は、チップカメラ２、シリンドリカルレンズ３０及びＩＣチップ４の位置関係を模式的に示した斜視図である。なお、図１、図２等の各図面において同一の構成には同一の符号を用いている。また、図２に示したＸＹＺの各矢印の方向が、図１に示したＸＹＺの各軸の方向に対応している。
【００２６】
チップカメラ２は、ラインセンサ２１を有して構成されている。ラインセンサ２１は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＣＣＤ（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｎ  Ｄｉｓａｒｍａｍｅｎｔ）等の固体撮像素子からなる複数の撮像画素を一列に配列することで構成されている。撮像画素を一列あるいは露光時間を確保するために複数列で配列することで構成されている。チップカメラ２は、ラインセンサ２１を構成する各画素への入射光を光電変換した電気信号の大きさを表す値である各画素値を、所定周期で繰り返し出力する。また、このラインセンサ２１は、モノクロ（すなわちグレースケール）の画像信号を出力する。したがって、ラインセンサ２１が出力する各画素の画素値は、輝度値を表している。本実施形態では、ＩＣチップ４がその裏面、すなわち複数のバンプ４ａが配列して形成されている面を下方（つまりチップカメラ２側）に向けた状態で、吸着ヘッド５の吸着面５ａに吸着されている。チップカメラ２は、図２にＩＣチップ移動方向として矢印で示した方向（つまりＹ方向）に所定速度でＩＣチップ４が移動している状態で、ラインセンサ２１の各画素の出力を所定周期で繰り返し複数回出力する。
【００２７】
図３に、チップカメラ２による撮像画像２００の一例を模式的に示した。図３では、図１に示したＸＹＺの各軸の方向が、ＸＹの各矢印及びＺの丸印で示した方向に対応している。なお、図３で各軸の正の向きは、ＸＹが矢印の向き、Ｚが手前から奥への向きである。図３に示した例では、撮像画像２００が、ＩＣチップ４の裏面全面の画像と、吸着面５ａほぼ全面の画像とを含んでいる。また、１対の記号５ｂと、基準領域を表す線５ｃとは、吸着面５ａ上に実際に描かれているマークである。これらのマークが、ＩＣチップ４の付着状態を認識する際の基準となるマークである。ただし、記号５ｂと、基準線５ｃとは、必ずしも両方を設ける必要はない。また、ＩＣチップ４の四隅には十字マーク（以下、アライメントマークと呼ぶ）４ｂが形成されている。
【００２８】
次に、図２及び図４〜図６を参照して、シリンドリカルレンズ３０の作用等について説明する。図２に示したようにシリンドリカルレンズ３０は、円筒面３０ａと平面３０ｂとを有して形成された透明体である。この場合、ＸＺ平面に平行な一点鎖線で示した断面３０ｃは、それと直交するＹＺ平面に平行な二点鎖線で示した断面３０ｄと比べると、曲率が大きいため、焦点距離が比較的短くなる。一方、断面３０ｄは、曲率が比較的小さいため、焦点距離が比較的長くなる。このようにシリンドリカルレンズ３０では、所定の２断面で焦点距離を所望の異なる値となるように容易に設定することができる。そのため、シリンドリカルレンズ３０と対象物との距離に応じて、非点収差の現象によって、シリンドリカルレンズ３０を介してラインセンサ２１で撮像される像の形状のひずみ量を所望の範囲で容易に変化させることができる。ここで、対象物（第１認識対象）は、ＩＣチップ４（認識対象物）上で形状（第１形状）が識別可能な物体であればよい。例えば、ＩＣチップ４に形成されているはんだバンプ４ａである（図２参照）。このバンプ４ａは、チップカメラ２から見た場合、球状の形状（あるいは円状の外形形状）を有する物体となる。この場合、バンプ４ａの向きが変化したときでも、バンプ４ａの形状は変化しない。したがって、チップカメラ２によって撮像された各バンプ４ａのＸ方向の長さとＹ方向の長さとの比を求めれば、ＩＣチップ４の吸着時の角度ずれによらず、撮像された像の形状のひずみの大きさ（すなわちひずみ量）を一定した値で求めることができる。なお、対象物は、バンプ４ａに限らず、例えばアライメントマーク４ｂのようにＩＣチップ４の裏面に形成された所定の形成物（あるいは印刷物）とすることができる。この場合、対象物は、外形が真円状の導体パターンや樹脂パターン等の形成物であってもよいし、円状以外の他の形状のものであってもよい。ただし、円状以外の場合には、ＩＣチップ４の吸着時の角度ずれΔθに応じた追加の処理が必要となる場合がある。次に、図４を参照して、この距離とひずみ量との関係について説明する。
【００２９】
図４は、上記の対象物までの距離とひずみ量との関係を説明するための模式図である。図４（ａ）は、シリンドリカルレンズ３０の断面３０ｃ（ＸＺ平面に平行な断面）上を通る光束によってラインセンサ２１上で同一の像２１ｂを形成する物体４１〜４３の大きさを示した模式図である。図４（ｂ）は、シリンドリカルレンズ３０の断面３０ｄ（ＹＺ平面に平行な断面）上を通る光束によってラインセンサ２１上で同一の像２１ｂの形成する物体５１〜５３の大きさを示した模式図である。そして、図４（ｃ）は、ラインセンサ２１上で撮像される像のひずみ量を説明するための模式図である。図４（ａ）〜（ｃ）において、（１）、（２）及び（３）は、シリンドリカルレンズ３０から対象物（以下、バンプ４ａとする）までのＺ方向の距離の大小を示しており、（１）から（３）のうち、（１）が最短の場合、（３）が最長の場合を表している。
【００３０】
なお、図４（ａ）では断面３０ｃによる焦点が（１）よりもシリンドリカルレンズ３０側に接近している。また、図４（ｂ）では断面３０ｄによる焦点がシリンドリカルレンズ３０からみて（３）よりも外側に離れている。
【００３１】
図４（ａ）に示した場合、ラインセンサ２１上で同一の大きさの像２１ｂを形成する物体４１〜４３の大きさは、（１）の物体４１が最も小さく、（２）の物体４２が物体４１よりも大きく、そして、（３）の物体４３が物体４２よりも大きい。すなわち、物体の位置が焦点に近づくほど、同じ大きさの像を形成する物体の大きさは小さくなる。これは、対象物（すなわちバンプ４ａ）がシリンドリカルレンズ３０にＺ方向で近づくほど（すなわちＩＣチップ４上でＺ方向の高さが大きくなるほど）、図４（ｃ）に示したように、Ｘ方向の長さが大きくなることを意味する。
【００３２】
一方、図４（ｂ）に示した場合、ラインセンサ２１上で同一の大きさの像２１ｂを形成する物体５１〜５３の大きさは、（１）の物体５１が最も大きく、（２）の物体５２が物体５１よりも小さく、そして、（３）の物体５３が物体５２よりも小さい。すなわち、物体の位置が焦点から離れるほど、同じ大きさの像２１ｂを形成する物体の大きさは大きくなる。これは、対象物（すなわちバンプ４ａ）がシリンドリカルレンズ３０にＺ方向で近づくほど（すなわちＩＣチップ４上でＺ方向の高さが大きくなるほど）、図４（ｃ）に示したように、Ｙ方向の長さが小さくなることを意味する。
【００３３】
また、図４（ｃ）に示したように、ラインセンサ２１で撮像される像のＸ方向の長さＬｘとＹ方向の長さＬｙの比の値（すなわち画像歪み量を表す値）をＳｈａｐｅ＝Ｌｙ／Ｌｘで表すと、図４（ａ）及び（ｂ）における（１）〜（３）の位置にバンプ４ａが存在していた場合、Ｓｈａｐｅの値は次のようになる。ただし、図４（ａ）及び（ｂ）で位置（２）にバンプ４ａが存在する場合、ラインセンサ２１で撮像される像のＸ方向の長さＬｘとＹ方向の長さＬｙは一致していることとする。この場合、（２）の位置でＳｈａｐｅ＝１、（１）の位置でＳｈａｐｅ＜１、そして、（３）の位置でＳｈａｐｅ＞１となる。
【００３４】
図５は、比の値ＳｈａｐｅとＺ方向の長さＺｈとの関係の一例を表した図である。図５は、基準のＩＣチップ４で比の値Ｓｈａｐｅ＝１となる場合の高さＺｈ＝０として、シリンドリカルレンズ３０に近づく場合（すなわちＩＣチップ４上の高さが大きい場合）を負の値（Ｚｈ＜０）としている。
【００３５】
図６は、ＩＣチップ４のＺ方向の位置Ｚｈを変化させて、実際にチップカメラ２でＩＣチップ４のバンプ４ａの形成面を撮像した画像の一例を示している。図６（ａ）に示したＩＣチップ４上の一部の領域Ｒｔの高さＺｈを変化させて撮像した画像を図６（ｂ）〜（ｅ）に示した。図６（ｂ）〜（ｅ）はＺｈ＝−１００μｍ、−５０μｍ、０μｍ、そして、１５０μｍとした場合の撮像画像である。図４（ｃ）を参照して説明した関係（高さＺｈとＳｈａｐｅの特性）が確認された。
【００３６】
次に、図７を参照して、図１を参照して説明した実装装置１００の制御動作に係る内部構成例について説明する。信号処理部１は、ホストコンピュータ１１、入力部１２、出力部１３及び記憶部１４を有している。ホストコンピュータ１１は、メインメモリ１１ａを含み、メインメモリ１１ａには画像メモリ１１ｂを含んでいる。ホストコンピュータ１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を内部に有し、記憶部１４等に格納されている所定のプログラムを実行することで各部を制御する。入力部１２は、プレースカメラ１０及びチップカメラ２から、ホストコンピュータ１１へ信号を入力するためのインターフェースである。入力部１２へは、プレースカメラ１０及びチップカメラ２から、撮像した画像を表す画像データが入力される。
【００３７】
出力部１３は、モーションコントローラ６１及び高さ調整機構３１へ、ホストコンピュータ１１から信号を出力するためのインターフェースである。出力部１３からは、モーションコントローラ６１に対して移動部６の位置ずれ及び角度ずれを補正制御するための補正量を表す情報（ΔＸ、ΔＹ及びΔθに対応した補正量（あるいはそれを指示する信号））が出力される。また、出力部１３からは、高さ調整機構３１に対して基板ステージ７の高さや傾きを調整するため、すなわち所定の補正制御を行うための補正量を表す情報（ΔＺ及びａ、ｂ、ｃに対応した補正量（あるいはそれを指示する信号））が出力される。
【００３８】
ここで図３を参照して位置ずれ及び角度ずれを補正するための補正量を表す情報ΔＸ、ΔＹ及びΔθについて説明する。図３において、基準点Ｐ０は、吸着ヘッド５のθ方向の回転中心に対応する点である。吸着面５ａ上の基準記号５ｂや基準線５ｃに基づいて基準点Ｐ０の座標値を算出することができる。中心点ＰｃはＩＣチップ４の中心点（あるいは重心点）に対応する点である。中心点Ｐｃの座標は、チップカメラ２の撮像画像から認識した複数のバンプ４ａの各座標値と、ＩＣチップ４の設計値（あるいは基準となる他のＩＣチップ４の実測値）とに基づいて算出することができる。ΔＸは、基準点Ｐ０と中心点ＰｃのＸ方向のずれ量を表す。ΔＹは、基準点Ｐ０と中心点ＰｃのＹ方向のずれ量を表す。ΔＸとΔＹは、基準点Ｐ０と中心点Ｐｃの各座標値の偏差として算出される。そして、Δθは、ＩＣチップ４の基準とする向きと、実際の向きとの差分として算出される。Δθは、チップカメラ２の撮像画像から認識した複数のバンプ４ａの各座標値と、各バンプ４ａの座標及び配列関係の設計値（あるいは基準となる他のＩＣチップ４の実測値）とに基づいて算出することができる。
【００３９】
また、ΔＺ及びａ、ｂ、ｃについては、図１１に示したように、ΔＺが基準点Ｐ０と中心点ＰｃとのＺ方向のずれ量を表し、ａ、ｂ、ｃは、ＩＣチップ４の平面の傾きに対応した法線ベクトルの各成分である。また、図１１に示したように、３次元のＸＹＺ座標系における基準点Ｐ０の座標値を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、ＩＣチップ４の中心点Ｐｃの座標値を（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）とした場合、ΔＸはΔＸ＝ｘｃ−ｘ０として算出される。また、ΔＹはΔＹ＝ｙｃ−ｙ０として算出される。また、ΔＺはΔＺ＝ｚｃ−ｚ０として算出される。また、ＩＣチップ４を表す平面上の任意の点Ｐの座標値を（ｘ，ｙ，ｚ）とした場合に、平面を表す式ａ・ｘ＋ｂ・ｙ＋ｃ・ｚ＋ｄ＝０（ただしｄ＝−ａ・ｘｃ−ｂ・ｙｃ−ｃ・ｚｃ）のｘ，ｙ，ｚの係数（ａ，ｂ，ｃ）が、この平面の法線ベクトルである。
【００４０】
図７において、記憶部１４は、例えば不揮発メモリであり、チップカセット３、ＩＣチップ４、回路基板８等の設計情報１４ａと、図５を参照して説明したＳｈａｐｅ曲線を表す情報１４ｂとを記憶している。
【００４１】
なお、図１には示していないが、上記の構成のほか、信号処理部１は、例えば、プレースカメラ１０やチップカメラ２へ所定の制御信号を送信するためのインターフェースや、モーションコントローラ６１や高さ調整機構３１から所定の制御信号を受信するためのインターフェースを含んでいる。また、記憶部１４は、モーションコントローラ６１の制御や高さ調整機構３１の制御を行う際に必要な情報等も記憶している。なお、設計情報１４ａは、チップカセット３、ＩＣチップ４、回路基板８等の外形、基準マーク、各接続端子等の形状や位置を表す情報、熱圧着時の設定値等を含むことができる。また、Ｓｈａｐｅ曲線を表す情報１４ｂは、近似曲線を表す情報や曲線上の複数の値を含んだテーブルとすることがきる。なお、設計情報は、図面上の設計値に限らず、例えば基準となる実際のＩＣチップ４の実測値等であってもよい。
【００４２】
また、チップカメラ２は、ラインセンサ２１、Ａ／Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換器）２２及び出力部２３を有している。Ａ／Ｄ変換器２２は、ラインセンサ２１から出力された各画素のアナログの画素値をデジタル信号に変換する。出力部２３は、Ａ／Ｄ変換器２２が出力したデジタル信号列を所定形式のデジタル画像信号に変換して出力する。この出力部２３が出力した画像信号は、入力部１２を介して、例えばＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ）方式によって画像メモリ１１ｂに直接記憶される。
【００４３】
次に、図８〜図１０等を参照して、図１及び図７を参照して説明した実装装置１００の動作例について説明する。図８は、実装装置１００の動作の流れを示したフローチャートである。図９は、図８のステップＳ１０５内の処理の流れを示したフローチャートである。そして、図１０は、図９のステップＳ２０３の処理を説明するための説明図である。なお、以下の説明では、説明を簡単にするため、チップカメラ２の撮像において、すべてのバンプ４ａが所定の輝度値を有して撮像されていて、後述する重心の計算やＳｈａｐｅの値の算出では雑音等による誤差の影響を無視できるものとする。
【００４４】
ＩＣチップ４を収容したチップカセット３や、回路基板８の所定の位置に用意するとともに、ＩＣチップ４や回路基板８を指定する情報を図示していない所定の入力装置を介して信号処理部１に設定した後、操作者の所定の指示操作を行うと、それに従って実装装置１００は動作を開始する。動作を開始すると、信号処理部１は、モーションコントローラ６１に対して所定の制御信号を出力することで、移動部６をチップカセット３上で、次に吸着するＩＣチップ４の上方へ移動する（ステップＳ１０１）。次に、信号処理部１からの指示に従い、モーションコントローラ６１は、チップカセット３からＩＣチップ４を吸着ヘッド５でピックする（ステップＳ１０２）。次に、信号処理部１からの指示に従い、モーションコントローラ６１は、移動部６を基板ステージ７へ向けて移動させ始める（ステップＳ１０３）。ここで、信号処理部１からの指示に従い、チップカメラ２がＩＣチップ４を撮像する（ステップＳ１０４）。次に、信号処理部１は、チップカメラ２の撮像画像に基づきＩＣチップ４の位置ずれ量、平坦度等を計算する（ステップＳ１０５）。
【００４５】
ここで、図９を参照して、ステップＳ１０５の処理について説明する。まず、信号処理部１は、予め確認されている輝度ばらつきやレンズ収差を補正するための情報を参照して、チップカメラ２で撮像された撮像画像の所定画素のグレースケール輝度やレンズ収差を補正する画像処理を実行する（ステップＳ２０１）。このステップＳ２０１の処理は既知の種々の手法で行うことができる。また、装置の構成によっては省略することもできる。
【００４６】
次に、信号処理部１は、記憶部１４から読み出したＩＣチップ４の設計値に基づいて各バンプ４ａに対応した認識対象領域を設定する（ステップＳ２０２）。信号処理部１は、例えば、撮像画像を構成する各画素の輝度値に基づいて所定の値以上の（あるいは所定の値以下の）輝度値を有する画素を抽出する。そして、抽出した画素を中心として、所定の矩形形状を構成する複数の画素（例えば、図３に示した領域Ｒａ内の各画素）を、認識対象領域として設定する。その際、信号処理部１は、設計情報と比較して、明らかにバンプ４ａの座標として矛盾した領域を排除するようにしてもよい。
【００４７】
次に、信号処理部１は、ステップＳ２０２で設定した認識対象領域毎に、各画素の輝度値（＝画素値）から輝度値の重心位置を求める（すなわち各バンプ４ａの重心位置のＸ座標ｘｃｇ及びＹ座標ｙｃｇを求める）（ステップＳ２０３）。ここで、図１０を参照して、ステップＳ２０３の処理について説明する。図１０（ａ）は、１つの認識対象領域Ｒａ内の各画素の輝度値を示す模式図である。認識対象領域Ｒａは、Ｙ方向にＭ画素、Ｘ方向にＮ画素の、Ｍ×Ｎ個の画素を含んでいる。この場合、認識対象領域Ｒａの中心付近にバンプ４ａの中心位置が含まれているものとする。また、この場合、バンプ４ａの中心付近の画素の輝度値が高く、中心から離れるに従って輝度値が低下する。図１０（ａ）では、網掛けなし（すなわち白抜き）の画素Ｐｘの輝度値が最も高い。そして、網掛けの斜線の密度が高くなるほど輝度値が低くなる。例えば、中心部の網掛けのない４個の画素Ｐｘの輝度値が最も高い。次に、中央部の周辺の４個の画素Ｐｘの輝度値が次に高い。次に、その周辺の１７個の画素Ｐｘの輝度値が次に高い。そして、残りの画素Ｐｘの輝度値が最も低い値である。
【００４８】
各認識対象領域Ｒａにおける輝度値の重心位置の座標（ｘｃｇ，ｙｃｇ）は、各画素の輝度値を密度とみなすとき、質量分布の中心、すなわち、モーメントがゼロとなる点を重心として考えることができる。輝度値の重心位置は、例えば、図１０（ｂ）に示した式を用いて求めることができる。ここで、Ｇ（ｉ,ｊ）は、認識対象領域Ｒａ内の各画素ＰｘのうちＸ方向にｉ番目でＹ方向にｊ番目の画素Ｐｘ（ｉ，ｊ）の輝度値を表す（ただし、ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍ）。
【００４９】
次に、信号処理部１は、ステップＳ２０４で、認識対象領域Ｒａ毎に、各バンプ４ａのＸＹ方向の画像歪み量（＝Ｓｈａｐｅ）を算出する。信号処理部１は、例えば、認識対象領域Ｒａ毎に、所定の値以上の輝度値の画素Ｐｘの最大の個数に基づいて、バンプ４ａのＸ方向の長さＬｘと、Ｙ方向の長さＬｙを求める。次に、求めたＬｘとＬｙとから、Ｓｈａｐｅ＝Ｌｙ／Ｌｘを算出する。ただし、ＬｘとＬｙの求め方は、所定輝度値以上の画素Ｐｘの最大個数とすることに限定されない。例えば、所定輝度以上の画素とその周囲の画素の輝度値から輝度値の変化を曲線で近似し、その近似曲線を用いてＬｘとＬｙの値を求めるようにしてもよい。
【００５０】
次に、信号処理部１は、記憶部１４に記憶されているＳｈａｐｅと高さＺｈとの関係を表す変換曲線（図５参照）を参照し、バンプ４ａ毎に各高さＺｈを求める（ステップＳ２０５）。
【００５１】
次に、信号処理部１は、各バンプ４ａのＸ座標及びＹ座標に基づいてＩＣチップ４のＸ方向のずれ量ΔＸ、Ｙ方向のずれ量ΔＹ及び角度ずれ量Δθを求める（ステップＳ２０６）。信号処理部１は、複数のバンプ４ａの各Ｘ、Ｙ座標値に基づき、最小二乗法等を用いて各バンプ４ａの配列方向を推定する。次に、推定した各バンプ４ａの配列方向に基づいて、ＩＣチップ４の中心点Ｐｃの座標を求める。また、信号処理部１は、図３を参照して説明した基準点５ｂや基準線５ｃを認識し、それに基づいて基準点Ｐ０の座標と、角度ずれ量θを求める際に基準となる方向を求める。そして、信号処理部１は、求めた各バンプ４ａの配列方向、中心点Ｐｃの座標、基準点Ｐ０の座標、基準となる方向に基づいて、Ｘ方向のずれ量ΔＸ、Ｙ方向のずれ量ΔＹ及び角度ずれ量Δθを求める。なお、この処理では、信号処理部１は、上記の処理に先立ち、各認識対象領域Ｒａにおける輝度値の重心位置の座標（ｘｃｇ，ｙｃｇ）を求めた後、識対象領域Ｒａ毎に求めた相対的な重心位置の座標値（ｘｃｇ，ｙｃｇ）を、図３に示すようなＩＣチップ４全体に対応した座標値に変換する処理を行う。
【００５２】
次に、信号処理部１は、各バンプ４ａの高さＺｈに基づき平坦度（コプラナリティ）を求める（ステップＳ２０７）。この場合、平坦度は、各バンプ４ａの高さＺｈの最高値と最低値との差から求めることができる。
【００５３】
次に、信号処理部１は、各バンプ４ａの高さＺｈに基づきＩＣチップ４のＺ方向のずれ量ΔＺ及び法線ベクトル（ａ，ｂ，ｃ）を求める（ステップＳ２０８）。複数のバンプ４ａのＸＹＺの各座標値から、例えば最小二乗法などを用いてＩＣチップ４に対応する平面を推定し、法線ベクトル（ａ，ｂ，ｃ）と中心点Ｐｃの基準点からのＺ方向のずれ量ΔＺを算出する。
【００５４】
次に、信号処理部１は、図８のステップＳ１０６で、図９のステップＳ２０７で求めた平坦度が所定の閾値以内であるか否か（所定の条件を満足するか否か）を判定する。閾値を超える場合（ステップＳ１０６で「ＮＯ」の場合）、信号処理部１は、モーションコントローラ６１に所定の指示を出力し、移動部６を図示していない所定のカセット上に移動し、吸着しているＩＣチップ４をそのカセットに収容する（ステップＳ１０７）。そして、信号処理部１は、ステップＳ１０１へ戻り、他のＩＣチップ４を対象といて上述した処理を行う。
【００５５】
一方、閾値以内の場合（ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」の場合）、信号処理部１は、モーションコントローラ６１に所定の指示を出力し、モーションコントローラ６１が、移動部６を基板ステージ７上で回路基板８のＩＣチップ４の搭載位置上方へ移動する（ステップＳ１０８）。次に、信号処理部１の指示に従い、プレースカメラ１０が回路基板８上のＩＣチップ４の搭載領域を撮像する（ステップＳ１０９）。信号処理部１は、プレースカメラ１０の撮像画像に対してＩＣチップ４の搭載領域について、搭載位置のＸＹ方向のずれ量や角度ずれを認識する（ステップＳ１１０）。
【００５６】
次に、信号処理部１は、上述したステップＳ１０５で計算したＩＣチップ４の位置ずれ及び角度ずれ量、平坦度、ＩＣチップ４の傾き（すなわち法線ベクトル（ａ，ｂ，ｃ））、並びに回路基板８の搭載領域位置ずれ量に基づいて移動部６及び高さ調整機構３１の各補正量を計算する（ステップＳ１１１）。信号処理部１は、回路基板８に対する認識結果を考慮した上で、ＩＣチップ４の各ずれ量（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、Δθ）や平面の傾き（ａ，ｂ，ｃ）を、基準とする位置及び向き、傾きにできるだけ一致させるように、移動部６のＸＹＺ方向の位置及び角度θを調整する際の補正量を求めるとともに、高さ調整機構３１が制御する高さや傾きの大きさを調整する際の補正量を計算する。
【００５７】
次に、信号処理部１は、ステップＳ１１１で求めた各補正量を指示する信号を、モーションコントローラ６１や高さ調整機構３１に送信する（ステップＳ１１２）。
【００５８】
そして、高さ調整機構３１が基板ステージ７の高さや傾きを補正し、モーションコントローラ６１が移動部６の位置ずれや角度ずれを補正した後、移動部６が高さを下げ、ＩＣチップ４を回路基板８の接続部に載せて、熱圧着する（ステップＳ１１３）。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、実装装置１００が、所定の２断面で異なる焦点距離を有するシリンドリカルレンズ３０と、円形状、球形状等の所定形状のハンダバンプや所定のマークを有するＩＣチップ４を、シリンドリカルレンズ３０を介して撮像するチップカメラ２とを備えている。さらに、実装装置１００は信号処理部１を備え、信号処理部１が、チップカメラ２が撮像した画像中の上記所定形状のひずみ量に基づいてハンダバンプや所定のマークが位置する場所の高さを認識する。この構成によれば、信号処理のためのソフトウェア等の構成を除くと、高さ認識のために追加される主要な構成は、ＩＣチップ４とチップカメラ２との間に挿入される、シリンドリカルレンズ３０である。したがって、レーザライン光の投光や走査のための構成を追加することなく、簡単な構成でハンダバンプ等の高さを認識することができる。また、ＩＣチップ４の裏面全面を１度撮像すれば、複数のバンプ４ａすべての高さを認識することが可能である。
【００６０】
また、実装装置１００が、ＩＣチップ４を付着する吸着ヘッド５を備え、チップカメラ２で吸着ヘッド５が付着した状態のＩＣチップ４を撮像するようにしている。この構成によれば、チップカメラ２が撮像した画像に基づいて、信号処理部１は、複数のバンプ４ａの位置に基づいてＩＣチップ４の付着位置及び向きのずれを認識するとともに、その画像中のバンプ４ａ等の形状のひずみ量に基づいてバンプ４ａの高さを認識することできる。
【００６１】
なお、ひずみ量を求める対象の形状（第１形状）が、円形状や球形状である場合には、ＩＣチップ４の向きにずれが生じている場合でも、ひずみ量に変化は生じないので、ひずみ量を求める際に向きのずれについての補正処理を行わなくてよい。ただし、対象の形状はアライメントマーク４ｂのように非円形状であってもよい。この場合、十字形状のアライメントマーク４ｂに対応するように、ＳｈａｐｅとＺｈの曲線（図５参照）を予め用意しておく。また、対象の形状のＸ方向の長さとＹ方向の長さがとの比の値が向きθに応じて変化する場合、同一の高さＺｈであっても角度ずれΔθによってＳｈａｐｅの値は変化する。これに対しては、角度ずれΔθの変化にあわせてＳｈａｐｅの値を補正してから曲線にあてはめてＺｈを求めるようにしたり、あるいは曲線を予め複数用意しておいたりしてもよい。この場合、形状は、十字に限らず、Ｌ字、三角等であってもよい。
【００６２】
なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されず、例えば次のような変形等が可能である。
【００６３】
上記実施形態では、認識対象（第１認識対象）をＩＣチップ４上のはんだバンプ４ａとしているが、チップカメラ２とシリンドリカルレンズ３０とを用いた構成は、例えばＣＳＰではない他のパッケージングによる半導体チップや、他の回路搭載部品、受動部品等（認識対象物）に対して応用することもできる。また、実装装置に限らず、例えば、チップカセット３に収納する前の段階でのバンプ４ａの検査工程で用いる装置として構成することも可能である。また、チップカメラ２は、ラインセンサ２１ではなく、エリアセンサを用いて構成することもできる。また、図２を参照して説明したシリンドリカルレンズ３０の向きは、Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  信号処理部
２  チップカメラ（撮像部）
３  チップカセット
４  ＩＣチップ（認識対象物）
４ａ  バンプ（第１認識対象）
５  吸着ヘッド（付着部）
６  移動部
７  基板ステージ
８  回路基板
１１  ホストコンピュータ
３０  シリンドリカルレンズ
３１  高さ調整機構
６１  モーションコントローラ
１００  実装装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図６】
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