(57)【要約】【課題】複数の光源によるボンディング用照明において、受光器を増やすことなく、各光源の光量の変化を較正することである。【解決手段】撮像機の撮像範囲に少なくとも光源の数と等しい数の較正領域を設定する。また、各較正領域の輝度Ｂｉと各光源の各光量Ｌｊとを結びつける輝度係数ａｉｊを予め求めておく。チップを各光源で照明し（Ｓ３０）撮像機で撮像する（Ｓ３２）。撮像データから各較正領域の輝度Ｂｉを検出し（Ｓ３４）、検出された各輝度Ｂｉと、各輝度係数ａｉｊとに基づき、各光量Ｌｊを算出する（Ｓ３６）。算出された各光量と最適照明条件における光量とを比較し、各光量の変化に応じ、各照明の光量設定が較正される（Ｓ３８）。輝度に代わり、各較正領域内における２領域の輝度の差である輝度差を用いることもできる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量を可変できる複数の光源と、
複数の光源により照明されたボンディング部を撮像する撮像機と、
撮像データ上に、少なくとも光源の数と等しい数の較正領域を設定し、各較正領域ごとに、その撮像データから光量と線形関係を有する物理量を検出する光量関係量検出手段と、
複数の較正領域の各物理量と、複数の光源の各光量とを結びつける複数の物理量係数を求め記憶する記憶手段と、
複数の物理量係数を用い、検出された複数の物理量から複数の光源の各光量を算出する光量算出手段と、
算出された各光量の変化に応じて各光源の光量設定を較正する較正手段と、
を備えることを特徴とするボンディング用照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、物理量は、撮像データの輝度であることを特徴とするボンディング用照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置において、物理量は、撮像データの階調であることを特徴とするボンディング用照明装置。
【請求項４】
請求項１に記載の照明装置において、
照明されたボンディング部の撮像むらに応じ、各物理量係数に重み付け処理を行う重み付け手段を備え、さらに、
光量算出手段は、重み付け処理後の各物理量係数に基づいて各光量を算出することを特徴とするボンディング用照明装置。
【請求項５】
請求項１に記載の照明装置において、
較正領域の数が光源の数を超えるときに、統計的処理により各光量を算出する統計的光量算出手段を備えることを特徴とするボンディング用照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置において、
統計的光量算出手段は、さらに、統計的処理による物理量と光量との間の確からしい関係からの偏差が大きいデータを除き、再度各光量を算出することを特徴とするボンディング用照明装置。
【請求項７】
請求項１に記載の照明装置において、
同種類のボンディング部について撮像された複数の撮像データを用いて、各較正領域ごとに撮像データの平均物理量を求める物理量平均手段を備え、さらに、光量算出手段は、各平均物理量に基づいて各光量を算出することを特徴とするボンディング用照明装置。
【請求項８】
請求項１に記載の照明装置において、
物理量係数の異なる２領域を含む各較正領域ごとに、２領域のそれぞれにおける物理量の差である物理量差を検出する物理量差検出手段を備え、さらに、
記憶手段は、複数の較正領域の各物理量差と、複数の光源の各光量とを結びつける複数の物理量差係数を求め記憶し、
光量算出手段は、複数の物理量差係数を用い、検出された複数の物理量差から複数の光源の各光量を算出することを特徴とするボンディング用照明装置。
【請求項９】
光量を可変できる複数の光源によりボンディング部を照明する照明工程と、
照明されたボンディング部を撮像機により撮像する撮像工程と、
撮像データ上に、少なくとも光源の数と等しい数の較正領域を設定し、各較正領域ごとに、撮像データから光量と線形関係を有する物理量を検出する物理量検出工程と、
複数の較正領域の各物理量と、複数の光源の各光量とを結びつける複数の物理量係数を求め記憶する記憶工程と、
複数の物理量係数を用い、検出された複数の物理量から複数の光源の各光量を算出する光量算出工程と、
算出された各光量の変化に応じて各光源の光量設定を較正する較正工程と、
を備えることを特徴とするボンディング用照明装置の較正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボンディング用照明装置及びボンディング用照明装置の較正方法に係り、特に、複数の光源の光量の変化を較正するボンディング用照明装置及びボンディング用照明装置の較正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にワイヤボンダあるいはダイボンダにおいては、カメラを用いてデバイスの位置を検出し、その情報に基づいてボンディングツールとデバイスとの間の正確な位置決めを行い、ボンディングを行う。正確な位置検出のためには、撮像の際の照明が変動しないことが好ましい。すなわち、光源の光量が減少すると、撮像された画像のＳ／Ｎ比が低下し、極端な場合は必要な信号がノイズに埋もれて検出できなくなる。逆に光源の光量が増大すると、輝度が飽和し、必要な情報が欠落する可能性がある。また、撮像範囲において一部の部分の照明光量が変化すると、その部分の輝度のみが変化し、例えば、画像を正規化相関処理して位置検出等を行う場合に、この局部的な輝度変化により精度低下を招くことがある。
【０００３】
しかし、対象物の照明に複数の光源を用いる場合、各光源の劣化を補正して、撮像の際の照明を常に一定に維持することは容易ではない。例えば、各光源にそれぞれ光量を検出するための受光器を設ける方法が考えられるが、光源の数が多くなるにつれ受光器の数も増え、受光器の配置スペースが増大し、装置として煩雑なものとなる。さらに、一部の受光器が汚れた場合等は、光量が正しく較正されない可能性がある。
【０００４】
受光器を増やさずに複数の光源による照明を制御するために、特許文献１では、各光源を個別に作動させたときの各画像から輝度の高い点を各光源の制御ポイントとしてその制御ポイントの輝度データを基準データとして用いる。そして、全部の光源を作動させたときにおける各制御ポイントの輝度を各基準データと比較し、その差に応じて各光源を制御する。すなわち、各制御ポイントの輝度の変化は、対応する個別光源の変化によるものが主であるとして、その対応する個別光源の出力を制御することが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、複数の光源からの照明光を単一の検出手段で検出する。この場合、予め個々の光源の明るさが全体の明るさに寄与する割合（関係係数）を求めておき、全体の照明光から関係係数を用いて個々の光源の明るさを算出し、基準値と比較して制御を行う。すなわち、全体の照明光の変化は、個々の光源の明るさがすべて同じ変化率で変化する結果であると考え、全体の照明光がＫ倍変化したとすると、各光源の明るさもすべてＫ倍変化したものとして、個々の光源を制御することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−７５６６８号公報
【特許文献２】
特開２００２−７５６６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、特許文献１が適用できるのは、主に１つの光源によって照明されていると考えてよい制御ポイントが各光源についてそれぞれ有る場合に限られる。また、特許文献２が適用できるのは、各光源の明るさが一律の変化率で変化する場合に限られる。このように、従来技術では、受光器を増やさずに複数の光源による照明を制御するには制限があった。
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、受光器を増やすことなく、各光源の変化を較正できるボンディング用照明装置及びボンディング用照明装置の較正方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
１．各光源の光量を求める原理
最初に、受光器を増やさずに、複数の光源の光量を算出する方法について説明する。もし、光源が１つしかないときは、その光源の光量Ｌが変化すれば、その光源により照明されたボンディング部を撮像機で観察し、その輝度Ｂの変化をみて、Ｂが１０％低下すればＬの設定Ｔ、例えば光源のボリュームの設定値を、Ｂの１０％低下分を補償するように増やせばよい、と一般的に考えられる。
【００１０】
この考えは、輝度Ｂと光量Ｌとの間に線形関係があること、及び光量Ｌと光量設定Ｔとの間に一定の関数関係があることを前提としている。そして、光量の劣化とは、光量設定Ｔが同じなのに光量が変化することであるから、劣化の度合いを劣化係数とすれば、光量Ｌと光量設定Ｔとの間の関数関係の関数形を維持したまま、劣化係数を乗じた分だけ光量Ｌが変化することと考えることができる。例えば、線形関係を１次関係として、輝度Ｂと光量Ｌとを結びつける輝度係数をａとし、光量Ｌと光量設定Ｔとの間の関係を関数ｆ（Ｔ）とし、光量Ｌとｆ（Ｔ）との間に劣化係数γを設定すると、式（１）のように表すことができる。
【数１】Ｂ＝ａ×Ｌ＝ａ×γ×ｆ（Ｔ）            （１）
すなわち、光量Ｌの変化は輝度Ｂの変化で検出でき、設定Ｔを変えていないにもかかわらず輝度Ｂが変化したときは、劣化係数γが変化したときであるから、輝度Ｂを一定に維持するように設定Ｔを変更しｆ（Ｔ）の大きさを変える。
【００１１】
例えば、最も簡単なｆ（Ｔ）＝Ｔの場合、（１）式は、Ｂ＝ａ×γ×Ｔとなる。輝度Ｂが１０％低下した上記の例では、γ＝０．９となる。したがって、輝度Ｂを一定に維持するためには、設定Ｔを、１／０．９＝１．１１・・・倍に増やせばよいことが容易に導ける。ｆ（Ｔ）が一般的な関数であっても、関数形が光量の劣化によって変化しなければ、輝度Ｂの変化を補償する設定Ｔの較正量は同様にして求めることができる。このように光源が１つの場合は、式（１）に従って容易に光量の変化を較正することができる。
【００１２】
本発明の原理は、受光器を増やさずに、式（１）を複数の輝度、複数の光源に拡張することの工夫にある。複数の輝度と複数の光源との間に線形関係が成立するとして、式（１）を、ｎ個の輝度、ｍ個の光源に拡張すると、式（２）の形に表すことができる。
【数２】（Ｂｉ）＝（ａｉｊ）（Ｌｊ）            （２）
ただし、１≦ｉ≦ｎ，１≦ｊ≦ｍである。ここで（Ｂｉ）はｎ次元縦ベクトル、（ａｉｊ）はｎ行ｍ列の行列、（Ｌｊ）はｍ次元縦ベクトルを表す。（ａｉｊ）は、個々の輝度Ｂｉと個々の光量Ｌｊとを結びつける輝度係数の集合を行列で表したものに相当する。例えば、ｎ＝ｍ＝２、すなわち光源が２個の場合は、式（２）は次の式（３）で表される。
【数３】Ｂ１＝ａ１１Ｌ１＋ａ１２Ｌ２
Ｂ２＝ａ２１Ｌ１＋ａ２２Ｌ２              （３）
ここで、ａ１１はＢ１とＬ１とを結びつける輝度係数であり、同様にａ１２はＢ１とＬ２とを結びつける輝度係数、ａ２１はＢ２とＬ１とを結びつける輝度係数、ａ２２はＢ２とＬ２とを結びつける輝度係数である。複数の光源についても各輝度と各光量との間が輝度係数で結びつけられるとしたのは、通常使用する光源の光量の範囲では、被撮像物体の反射率が各光源の光量に依存しないという仮定が十分成り立っているからである。
【００１３】
式（３）から、輝度係数ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２を予め求めておけば、２つの輝度Ｂ１，Ｂ２を測定することで、連立方程式を解くことができ、２つの未知数Ｌ１，Ｌ２を算出できることがわかる。同様にして、一般に光源が複数のｋ個ある場合には、ｋ×ｋ個の輝度係数を予め求め、ｋ個の輝度を測定して連立方程式を解くことでｋ個の未知数である光量を算出できる。
【００１４】
すなわち、本発明の各光源の光量を求める原理は、輝度と光量とを輝度係数で結びつける式を立て、複数の輝度を測定し、少なくとも光源の数と等しい数の連立方程式を解いて各光源の光量を求めるところにある。受光器を増やさずにこの原理を実現するため、複数の輝度を測定する較正領域がボンディング部に設定され、１台の撮像機により複数の輝度を検出する。また、検出された複数の輝度から各光量を算出するのに必要な輝度係数は、予め求めておく。
【００１５】
なお、本発明の各光源の光量を求める原理は、測定するものが輝度でなくても、光量と線形関係にある量であれば、同様に適用できることが、式（１），（２），（３）等の説明から理解できる。光量と線形関係にある物理量としては、輝度の他に、カラー画像におけるＲ，Ｇ，Ｂデータの階調等を用いることができる。また、例えば輝度や階調の差のように、光量と線形関係にある物理量に対して一定の演算処理を行ったものも用いることができる。
【００１６】
２．課題解決手段
本発明に係るボンディング用照明装置は、光量を可変できる複数の光源と、複数の光源により照明されたボンディング部を撮像する撮像機と、撮像データ上に、少なくとも光源の数と等しい数の較正領域を設定し、各較正領域ごとに、撮像データから光量と線形関係を有する物理量を検出する物理量検出手段と、複数の較正領域の各物理量と、複数の光源の各光量とを結びつける複数の物理量係数を求め記憶する記憶手段と、複数の物理量係数を用い、検出された複数の物理量から複数の光源の各光量を算出する光量算出手段と、算出された各光量の変化に応じて各光源の光量設定を較正する較正手段と、を備えることを特徴とする。また、物理量は、撮像データの輝度であることが好ましい。また、物理量は、撮像データの階調であることが好ましい。
【００１７】
上記構成により、ボンディング部の撮像データ上に、少なくとも光源の数と等しい数の複数の較正領域を設定し、また、予め、複数の較正領域の各物理量と複数の光源の各光量とを結びつける複数の物理量係数を求めて記憶する。その上で、各較正領域ごとに撮像データの物理量を検出し、記憶されている複数の物理量係数を用い、検出された複数の物理量から複数の光源の各光量を算出し、算出された各光量の変化に応じて各光源の光量設定を較正する。したがって、撮像機以外の受光器を要せず、各光源の光量の変化を較正することができる。物理量としては、光源の光量と線形関係があり、撮像データから検出できるものであればよい。例えば、輝度や、Ｒ，Ｇ，Ｂデータの階調等を用いることができる。
【００１８】
また、本発明に係るボンディング用照明装置において、照明されたボンディング部の撮像むらに応じ、各物理量係数に重み付け処理を行う重み付け手段を備え、さらに、光量算出手段は、重み付け処理後の各物理量係数に基づいて各光量を算出することが好ましい。
【００１９】
各光源の配置や撮像機の光学系の特性等により、いわゆるシェーディングと呼ばれる撮像むらが生じると、撮像範囲のどの位置にボンディング部があるかによって、ボンディング部の物理量、例えば輝度が異なって撮像される。上記構成により、ボンディング部の撮像むらに応じ、各物理量係数に重み付け処理を行う。したがって、シェーディングを補償する重み付けを行うことで、ボンディング部が占める撮像範囲の位置にかかわらず、同じ基準に揃えて各光量を算出することができる。
【００２０】
また、本発明に係るボンディング用照明装置において、較正領域の数が光源の数を超えるときに、統計的処理により各光量を算出する統計的光量算出手段を備えることが好ましい。上記構成により、較正領域の数を光源の数を超えるように設定する。したがって、統計的処理、例えば最小二乗法を用いることで、最も確からしい光量を求めることができ、照明の較正制御の精度をより向上させることができる。
【００２１】
また、統計的光量算出手段は、さらに、統計的処理による物理量と光量との間の確からしい関係からの偏差が大きいデータを除き、再度各光量を算出することが好ましい。
【００２２】
例えば、較正領域の上にゴミ等が付着していた場合、その較正領域の輝度を含めて各光源の光量を算出すると、正確な値とならないことがある。上記構成により、較正領域の数を光源の数を超えるように設定し、統計的処理により最も確からしい光量を求め、さらに、最も確からしい関係からの偏差が大きいデータを除き、残ったデータで再度各光量を算出する。このように、ゴミの付着等の原因による偏差の大きい異常データを除外できるので、より正確な光量の算出ができる。
【００２３】
また、本発明に係るボンディング用照明装置において、同種類のボンディング部について撮像された複数の撮像データを用いて、各較正領域ごとに撮像データの平均物理量を求める物理量平均手段を備え、さらに、光量算出手段は、各平均物理量に基づいて各光量を算出することが好ましい。
【００２４】
例えば、ボンディング部が傾いている場合、位置ずれを起こしている場合、品質がばらついている場合等のときは、これらが光量の算出の際にノイズとなることがある。上記構成により、同種類のボンディング部について平均物理量、例えば平均輝度を求める。したがって、ボンディング部のばらつきによるノイズを少なくし、より正確な光量の算出ができる。
【００２５】
また、本発明に係るボンディング用照明装置において、物理量係数の異なる２領域を含む各較正領域ごとに、２領域のそれぞれにおける物理量の差である物理量差を検出する物理量差検出手段を備え、さらに、記憶手段は、複数の較正領域の各物理量差と、複数の光源の各光量とを結びつける複数の物理量差係数を求め記憶し、光量算出手段は、複数の物理量差係数を用い、検出された複数の物理量差から複数の光源の各光量を算出することを特徴とする。
【００２６】
ボンディングに際し、例えば位置測定等において、画像の輝度よりも画像のコントラストが重要なことがある。このときには、各光源の光量に対応する物理量として各較正領域の輝度に代えて、各較正領域のコントラストを表すものを検出し、これを各光源の光量と対応付けることが望ましい。例えば、較正領域を輝度係数が異なる２領域を含むように設定し、この２領域間の輝度差をもってコントラストを表す物理量とすることができる。輝度差の他に階調差を用いてもよい。
【００２７】
上記構成により、物理量係数の異なる２領域を含む各較正領域ごとに、２領域のそれぞれにおける物理量の差である物理量差、例えば輝度差を検出する。したがって、これをもってコントラストを表すものとして用いることができる。そして、複数の較正領域の各物理量差と複数の光源の各光量とを結びつける係数として複数の物理量係数を予め求めて記憶し、これを用いて複数の光源の各光量を算出する。このように、コントラストの変化に着目して、各光源の光量を較正できる。
【００２８】
なお、上記の輝度に対する重み付け手段、統計的光量算出手段、物理量平均手段を、物理量に代えて物理量差を用いる場合にもそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて適用することができる。
【００２９】
また、本発明に係るボンディング用照明装置の較正方法は、光量を可変できる複数の光源によりボンディング部を照明する照明工程と、照明されたボンディング部を撮像機により撮像する撮像工程と、撮像データ上に、少なくとも光源の数と等しい数の較正領域を設定し、各較正領域ごとに、撮像データから光量と線形関係を有する物理量を検出する物理量検出工程と、複数の較正領域の各物理量と、複数の光源の各光量とを結びつける複数の物理量係数を求め記憶する記憶工程と、複数の物理量係数を用い、検出された複数の物理量から複数の光源の各光量を算出する光量算出工程と、算出された各光量の変化に応じて各光源の光量設定を較正する較正工程と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用い本発明の実施の形態につき詳細に説明する。以下においては、ワイヤボンダに用いられる照明装置について説明するが、フェースダウンボンダ、ダイボンダ等においてチップ等を照明するための装置、あるいはボンディング作業の前後における外観検査のためにＬＳＩ等のチップや回路基板等を照明するための装置でもよい。また、２種類の照明すなわち２種類の光源を用いる場合を説明するが、台数は複数台であれば２台に限られない。また、同種類の照明を複数台用いる場合でもよい。また、光源の光量と線形関係を有する物理量としては白黒画像データにおける階調（輝度）を用いるが、上記のとおり、例えばカラー画像におけるＲ，Ｇ，Ｂの階調等であってもよい。また、照明された対象物の輝度を検出するための撮像機は、対象物からの反射光を用いて撮像するものとして説明するが、対象物からの透過光を用いて撮像してもよい。
【００３１】
図１は、ボンディング用照明装置１０のブロック図である。この例では、ワイヤボンダにおいてボンディング対象のチップや回路基板を照明するための装置として設けられた部分が示されている。ワイヤボンダの照明にかかわらない要素については図示を省略してある。ボンディング用照明装置１０は、チップ等の対象物１２を撮像する撮像機１４と、対象物１２を照明する２台の照明２０ａ，２０ｂと、照明制御部４０とを含む。撮像機１４と２台の照明２０ａ，２０ｂは、照明制御部４０の撮像Ｉ／Ｆ４４、照明Ｉ／Ｆ４６ａ，４６ｂとそれぞれ接続される。
【００３２】
撮像機１４は、チップや回路基板等の対象物１２を撮像するカメラで、例えば複数の撮像素子を２次元に配列したＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等を用いることができる。撮像機１４は、ボンディングの位置決めに必要なチップ上のボンディングパッドや回路基板のボンディングリード等のボンディング部を中心に撮像する。撮像されたデータは、例えば２５６階調のデジタルデータとして撮像位置に関連付けられて、信号線を介し、照明制御部４０の撮像Ｉ／Ｆ４４に送られる。なお、撮像機１４の撮像範囲にボンディング部を移動させるのは、図示されていない対象物移動装置によって行うことができる。
【００３３】
２台の照明２０ａ，２０ｂは、撮像機１４と対象物１２との中間位置等に配置され、設定によりそれぞれ光量を調整できる可変光量光源である。図１には２種類の照明を示してある。第１照明２０ａは、ハロゲンランプ２２と、ハーフミラー２４とを備えた落射照明装置であり、第２照明２０ｂは、リング状に複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ）を配置したリング照明装置である。ハーフミラー２４及びリング中央部の開口を通して、照明された対象物１２を撮像機１４により撮像することができる。
【００３４】
２台の照明２０ａ，２０ｂの光量は、ハロゲンランプ２２や複数のＬＥＤに供給する電力の設定で可変できる。電力の設定は、ハロゲンランプ２２や複数のＬＥＤに印加する電圧をディジタル値で設定することもでき、あるいは、点灯の時間をパルス幅制御によりディジタル値で設定してもよい。点灯時間と滅灯時間の比をディジタル値で設定してもよい。光量を設定するデータは、照明制御部４０の照明Ｉ／Ｆ４６ａ，４６ｂから、信号線を介し、各照明２０ａ，２０ｂに送られる。
【００３５】
照明制御部４０は、撮像機１４から受け取ったデータに基づき、各照明２０ａ，２０ｂの光量が維持されるように制御する機能を有し、一般的なコンピュータで構成することができる。具体的には、撮像Ｉ／Ｆ４４から撮像データを取得し、この撮像データと、後述する複数の輝度係数データに基づいて各照明２０ａ，２０ｂの光量を算出する等の処理を実行し、照明Ｉ／Ｆ４６ａ，４６ｂに各照明２０ａ，２０ｂの光量設定を較正する制御データを出力する機能を有する。撮像データ及び輝度係数データに基づく処理を行うには、ソフトウエアを用いることができ、対応する処理プログラムを実行することで所定の処理を行うことができる。処理の一部をハードウエアで実行させることもできる。
【００３６】
照明制御部４０は、ＣＰＵ４２と、撮像機１４と接続される撮像Ｉ／Ｆ４４、２台の照明と接続される照明Ｉ／Ｆ４６ａ，４６ｂ、キーボード等の入力部４８、ディスプレイ等の出力部５０、輝度係数データ等を記憶する外部記憶装置５２を含み、これらは内部バスで相互に接続される。
【００３７】
ＣＰＵ４０の中の画像処理モジュール６０以下は、撮像データと輝度係数データに基づき、各照明２０ａ，２０ｂの光量が維持されるように制御する処理を行う機能を有する。これら各処理モジュールの機能について、輝度係数を求め記憶する処理のフローチャートと、輝度係数を用いて各光量を算出する処理のフローチャート等を用いて以下に詳細に説明する。
【００３８】
図２は、輝度係数データを算出し、これらを外部記憶装置５２の輝度係数ファイル８０に記憶する手順を示すフローチャートである。
【００３９】
上記のように、輝度係数とは、輝度と光量とを結びつける係数で、照明が２個の場合は、式（３）を用いることができる。
【数３】Ｂ１＝ａ１１Ｌ１＋ａ１２Ｌ２
Ｂ２＝ａ２１Ｌ１＋ａ２２Ｌ２              （３）
ここで、Ｌ１は第１照明２０ａの光量、Ｌ２は第２照明２０ｂの光量であり、Ｂ１，Ｂ２は撮像データ上に設定した２個の較正領域の各輝度であり、ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２は各輝度Ｂ１，Ｂ２と各光量Ｌ１，Ｌ２とを結びつける輝度係数である。
【００４０】
４個の輝度係数は、１個ずつ図２のフローチャートに従って算出し、記憶することができる。例として、撮像データ上に設定した２個の較正領域のうち第１較正領域における輝度Ｂ１と、第１照明２０ａの光量Ｌ１とを結びつける輝度係数ａ１１の算出手順について説明する。
【００４１】
最初に、標準状態の照明２０ａを用意する。標準状態の照明とは、例えばまだ光源の劣化がなく、安定して動作するものが好ましい。つまり劣化係数γを１とできる。また、照明２０ａの光量Ｌは光量設定Ｔに劣化係数γを乗じたものと等しいとする。次に、標準状態の第１照明の光量設定Ｔ１を適当にＴ１＝ｔ１と定める（Ｓ１０）。例えば、光量設定を点灯時間で行うものとして、ｔ１＝１ｍｓｅｃと定める。光量設定は、入力部４８からデータｔ１を入力し、照明Ｉ／Ｆ４６ａを介して第１照明２０ａの光量を制御することで行うことができる。また、第１照明２０ａが手動設定つまみを有し、その設定値が照明Ｉ／Ｆ４６ａを介して照明制御部４０にデータとして送られるときは、手動つまみを適当にまわしその設定値をｔ１と定めてもよい。
【００４２】
つぎに、光量設定Ｔ１＝ｔ１の下でチップを撮像機１４により撮像する（Ｓ１２）。撮像されたデータは、撮像範囲内の位置データに関連付けられた階調データとして撮像Ｉ／Ｆ４４を介してＣＰＵ４２の画像処理モジュール６０に送られる。
【００４３】
画像処理モジュール６０は、送られてきた撮像データをデータ処理し、撮像範囲の中で第１較正領域及び第２較正領域の位置を特定する機能を有する。第１較正領域と第２較正領域は、照明２０ａ，２０ｂからチップを介して導かれる光の輝度を検出するために、撮像データ上に設定される２個の輝度検出領域である。
【００４４】
図３は、第１較正領域及び第２較正領域の設定の様子を示す図である。図３において、撮像範囲１００の中にチップ１０２の一部、特にワイヤボンディングの対象となる複数のボンディングパッド１０４がとらえられている。２個の輝度検出領域は、例えば、チップ１０２の角部分のやや暗いマーカー部分に第１較正領域１１０、ボンディングパッドの間の部分に第２較正領域１１２を設定することができる。これ以外の領域で、ワイヤボンディングの位置決めに役立つ領域を選んで較正領域を設定してもよい。
【００４５】
輝度係数ａ１１を求めるために、第１較正領域における撮像データの輝度が用いられる。第１較正領域の特定は、撮像範囲１００の中における第１較正領域１１０を構成する各画素の位置座標を特定することで行うことができる。特定された第１較正領域１１０を構成する各画素の位置座標とその各階調データは、輝度検出モジュール６２に送られる。
【００４６】
輝度検出モジュール６２は、特定された第１較正領域１１０にわたる階調データに基づいて第１較正領域の輝度Ｂ１を検出する機能を有する。例えば、第１較正領域の画素数が５０×５０＝２５０のときは、各画素の階調データを加算し、合計階調値をそのまま第１較正領域の輝度としてもよい。また、合計データを全画素数で除して、１画素あたりの階調値を第１較正領域の輝度としてもよい。ここでは、１画素あたりの階調値を輝度Ｂ１として用いることとし、例えばＢ１＝ｂ１＝１５（階調）と検出される（Ｓ１４）ものとする。
【００４７】
以上の光量設定（Ｓ１０）、撮像（Ｓ１２）、輝度検出（Ｓ１４）を一組のとして、予め定めた設定数に至るまで光量設定Ｔ１を変更して繰り返す（Ｓ１６）。設定数は多いほど輝度係数算出の精度は上がるが、時間を要するので、これらのかねあいで定めることができる。例えば設定数を４として、光量設定Ｔ１を、ｔ２＝３ｍｓｅｃ、ｔ３＝５ｍｓｅｃ、ｔ４＝８ｍｓｅｃ、ｔ５＝１０ｍｓｅｃと順次変更し、それぞれの輝度ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５を検出する。
【００４８】
設定数の輝度検出が行われると、光量設定−検出輝度の関係から、輝度係数を求める（Ｓ１８）。輝度係数の求め方の例を図４に示す。図４は、横軸に光量設定Ｔ１、縦軸に輝度Ｂ１を取り、光量設定Ｔ１を変化させたときに検出される輝度Ｂ１の変化を表す図である。上記のように標準状態の第１照明２０ａを用いているので、第１照明２０ａの光量Ｌ１＝Ｔ１とできる。したがって、輝度係数ａ１１＝Ｂ１／Ｌ１＝Ｂ１／Ｔ１として、図４に示す直線の勾配から輝度係数ａ１１を求めることができる。
【００４９】
以下同様にして、他の輝度係数ａ１２，ａ２１，ａ２２も求めることができる。求められた各輝度係数は、外部記憶装置５２の輝度係数ファイル８０に記憶される（Ｓ２０）。輝度係数は、較正領域の反射率等に依存するので、例えば、輝度係数を求めるために照明したチップが異なれば、異なる輝度係数の値となり、同じチップでも較正領域の設定が異なっても、異なる輝度係数の値となる。したがって、輝度係数は、輝度係数を求めるために用いたチップ等の対象物及び較正領域の内容等に関連付けて記憶される。
【００５０】
図５は、輝度係数を用いて、各光量を算出し、各光源の光量設定を較正する手順を示すフローチャートである。この場合には、各照明は標準状態に維持されているとは限らず、したがって劣化係数γ＝１とは限らない。言い換えれば、各光源の光量設定Ｔを変えないにもかかわらず、その光量Ｌが変化していることがあり、図５は、かかる光量の変化を較正する手順を示すものである。
【００５１】
したがって、最初に、最適の照明条件を定める。最適の照明条件は、チップのボンディングパッドや回路基板のボンディングリードの位置が撮像データ上で明瞭に認識できるように、各照明２０ａ，２０ｂの光量設定を調整して行う。最適の照明条件における第１照明２０ａの光量Ｌ１（０）と第２照明の光量Ｌ２（０）とは、各照明の光量変化を判断する基準となるものであるので、例えば、外部記憶装置５２等に記憶することが好ましい。上記のように、劣化のない状態の照明を用いて最適照明条件を定めるときは、その最適光量Ｌ１（０），Ｌ２（０）は、最適光量設定Ｔ１（０），Ｔ２（０）で表すことができる。
【００５２】
図５において、まず対象物１２となるチップの位置を、撮像機１４の所定の撮像範囲にくるように調整してセットし、各照明２０ａ，２０ｂを作動させて照明する（Ｓ３０）。次に、撮像機１４により撮像する（Ｓ３２）。撮像されたデータは、画像処理モジュール６０に送られ、図２におけるＳ１２の工程の後についての説明と同様の手順で、撮像データ上で第１較正領域１１０と第２較正領域１１２が特定される。特定には、入力部４８から対象物１２のチップの識別データを入力し、それに従って例えば外部記憶装置５２に記憶されている較正領域に関するデータを読み出し、それを用いることができる。
【００５３】
特定された第１較正領域１１０と第２較正領域１１２のデータ、例えば各較正領域を構成する各画素の位置座標とその階調データは、輝度検出モジュール６２に送られる。輝度検出モジュール６２は、図２におけるＳ１４の工程で説明したと同様の手順により、第１較正領域１１０の輝度Ｂ１と、第２較正領域１１２の輝度Ｂ２とを検出する（Ｓ３４）。検出された各輝度Ｂ１，Ｂ２は光量算出モジュール６４に送られる。
【００５４】
光量算出モジュール６４は、上記の式（３）に従い、検出された各輝度Ｂ１，Ｂ２と、各輝度係数ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２とに基づき、各光量Ｌ１，Ｌ２を算出する機能を有する。具体的には、式（３）の２つの連立方程式において、各輝度Ｂ１，Ｂ２を与えて、未知数である各光量Ｌ１，Ｌ２を算出する（Ｓ３６）。各輝度係数ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２は、外部記憶装置５２から、輝度検出（Ｓ３４）を行ったと同じ対象物及び較正領域の各輝度係数を読み出して用いる。
【００５５】
算出された各光量Ｌ１，Ｌ２は、較正モジュール６６に送られる。較正モジュール６６は、算出された各光量と最適照明条件における光量とを比較し、各光量の変化に応じ、各照明の光量設定を較正する機能を有する。較正された光量設定データは、照明Ｉ／Ｆ４６ａ，４６ｂを介して、各照明２０ａ，２０ｂに送られ、各照明の光量が最適照明条件における光量になるように各光量設定が較正される（Ｓ３８）。例えば、第１照明の最適照明条件における光量Ｌ１（０）が光量設定Ｌ１（０）＝３０ｍｓｅｃとし、算出された光量Ｌ１が、劣化係数γが１であると仮定した場合に２７ｍｓｅｃの光量設定に相当するとすると、このときの劣化係数γは、２７／３０＝０．９となる。言い換えると、光量設定は３０ｍｓｅｃのままなのに光量は１０％減少していることになる。したがって、この光量変化に応じ、光量設定を増加させる。例えば光量設定に対し、１０％の減少分を補償する指示を、照明Ｉ／Ｆ４６ａを介して照明２０ａに与える。第２照明２０ｂについても同様にして光量設定が較正される。
【００５６】
このように、輝度と光量とを輝度係数で結びつける式を立て、複数の輝度を測定し、少なくとも照明の数と等しい数の連立方程式を解いて各照明の光量を求め、各光量の変化に応じて各照明の光量設定を較正することができる。
【００５７】
図６は、較正領域を反射率の異なる領域にまたがって設定する例を示す図である。図６は、図３と同じ撮像範囲を示し、較正領域１１４は、チップ１０２の角部分においてやや暗いマーカー部分とその外側のやや明るい部分とにまたがって設定される。したがって、図６におけるｘ方向に沿って、較正領域１１４の輝度が変化する。その様子を縦軸に輝度、横軸にｘ方向の位置を取った図７に示す。
【００５８】
図７における２領域の輝度の差である輝度差ΔＢを、光量と線形関係にある物理量にとることができる。輝度差ΔＢは、いわばコントラストを表す量に関連付けることができ、したがって輝度差ΔＢの変化に基づいて各照明の光量を較正すれば、コントラストを一定に維持する照明装置とすることができる。この場合、輝度差ΔＢと光量Ｌとを結びつける係数を輝度差係数として、輝度差係数を求めて記憶し、輝度差係数を用いて各光量を算出する処理は、図２と図５に説明した内容において輝度を輝度差と置き換えて処理することができる。
【００５９】
すなわち、輝度差ΔＢは、ＣＰＵ４２の画像処理モジュール６０で特定された較正領域１１４のデータに基づいて、輝度差検出モジュール６８において検出できる。すなわち、特定された較正領域１１４を構成する各画素の位置座標とその各階調データが輝度差検出モジュール６８に送られ、そこで各階調データのなかで２領域の輝度の差である輝度差ΔＢが検出される。この輝度差ΔＢを用いて、図２に示した手順において輝度を輝度差と読み替えることで処理を進めて必要な輝度差係数を求めることができ、求めた輝度差係数は外部記憶装置５２の輝度差係数ファイル８２に記憶することができる。
【００６０】
また、この輝度差ΔＢを用いて、図５に示した手順において輝度を輝度差と読み替えることで処理を進めて各光量を算出することができ、各光量の変化に応じて各照明の光量設定を較正できる。
【００６１】
図８は、各光源の配置や撮像機の光学系の特性等により生ずる撮像むら、いわゆるシェーディングの様子を示す図である。図８は、例えばチップの代わりに白紙を用い、２個の照明のうち１つの照明のみを作動させて撮像したデータを示している。このように像むらが生じると、撮像範囲のどの位置に較正領域があるかによって、較正領域の輝度が異なって撮像される。そこで、シェーディングの影響の大きさに応じて重み付けを行い、シェーディングの影響を補償することができる。すなわち、図８のように白紙等を用いた撮像によりシェーディングのみを検出する撮像データを採取し、シェーディングの影響の異なる領域ごとにその平均階調を求める。このようにして求められたシェーディングの平均階調に基づいて、平均階調のむらを補償するように重み付け係数Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を定めることができる。この重み付け係数を用いて、輝度係数あるいは輝度差係数に重み付け処理を行い、シェーディングの影響を低減することができる。
【００６２】
上記説明においては、２個の照明の各光量を算出するために２個の輝度を用いた。すなわち、一般的にいえば、複数の照明の数と等しい数の輝度を用いることで各照明の各光量を算出できる。ここで、複数の照明の数を超える数の輝度を用いることにすれば、各光量の算出に統計的処理を行うことができ、照明の較正制御の精度をより向上させることができる。また、統計的処理により異常データを取り除くことにすれば、例えば、ごみ等がチップや光学系に付着してノイズとなっているものを除外して、より正確な照明の較正制御を行うことができる。
【００６３】
図９は、説明が容易なように照明が１個であったとし、その照明に対し５個の較正領域を設定して５個の輝度を検出した場合について、第１照明の光量Ｌ１を算出するため、横軸に輝度係数、縦軸に輝度Ｂをとったものである。この例では、輝度係数はａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５の５個があり、これに対応して５個の輝度Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５が検出される。各輝度Ｂを対応する輝度係数で除することでも、光量Ｌを求めることができるが、図９の例では、これら検出された５個の輝度データについて最小二乗法を適用したものを示している。すなわち、Ｂ＝ａＬの関係があるので、５個の輝度データに基づいて最も確からしいＬ＝Ｂ／ａの直線を最小二乗法で引いたものが実線である。このようにして、統計的処理により得られる最も確からしい値を光量として用いることができる。なお、照明が複数であった場合でも、同様の統計的処理は可能であり、その拡張は容易である。
【００６４】
さらに、この最も確からしい実線から偏差の大きいデータを取り除いてより精度の高い光量を求めることもできる。この例では最も確からしい直線からＢ５のデータが大きく離れているので、これを除外する。異常データとしてのＢ５を除外して残りの４つの輝度データからＬ＝Ｂ／ａの直線を最小二乗法で引き直したものが破線である。このようにして異常データを取り除いたデータに基づいて、光量を算出でき、より精度の高い照明の較正制御を行うことができる。
【００６５】
また、上記説明においては、撮像データ１つに基づいて各光量を算出したが、同じチップ、あるいは同種のチップを複数回撮像し、これらから、較正領域の輝度を平均化処理し、その平均化された輝度データに基づいて各光量を算出してもよい。このようにすることで、チップ等の設定位置の傾きやずれ、あるいは品質のばらつきによる影響を少なくすることができる。
【００６６】
上記説明では、チップのボンディング部を照明して輝度係数を求めたが、チップ以外の対象物を照明し、その撮像データ上に複数の較正領域を設定してその対象物の輝度係数を求めてもよい。例えば、標準の較正シートを用い、ボンディングのための照明を行う領域の中にセットし、ボンディングを行う視野を撮像し、その撮像データから輝度係数を求めてもよい。このようにして求めた輝度係数は、いわばチップのボンディング部を標準化して、同じ基準で比較が可能な輝度係数として扱うことができる。例えば、ボンディング作業を始める前、あるいは終了したとき、あるいは定期的な点検時に、この標準の較正シートを用いて各較正領域の輝度を検出することで、いつも同じ基準で各光源の光量設定の較正を行うことができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明に係るボンディング用照明装置及びボンディング用照明装置の較正方法によれば、受光器を増やすことなく、各光源の光量の変化を較正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるボンディング用照明装置のブロック図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、輝度係数データを算出し、これらを記憶する手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る実施の形態において、較正領域の設定の様子を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、輝度係数を求める様子を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、輝度係数を用いて各光量を算出し各光源の光量設定を較正する手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る実施の形態において、較正領域の他の設定例を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、輝度差を説明する図である。
【図８】撮像むら、いわゆるシェーディングの様子を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、統計的処理により光量を求める様子を説明する図である。
【符号の説明】
１０  ボンディング用照明装置
１２  対象物
１４  撮像機
２０ａ，２０ｂ  照明（光源）
４０  照明制御部
４２  ＣＰＵ
４４  撮像Ｉ／Ｆ
４６ａ，４６ｂ  照明Ｉ／Ｆ
４８  入力部
５０  出力部
５２  外部記憶装置
６０  画像処理モジュール
６２  輝度検出モジュール
６４  光量算出モジュール
６６  較正モジュール
６８  輝度差検出モジュール
８０  輝度係数ファイル
８２  輝度差係数ファイル
１００  撮像範囲
１１０，１１２，１１４  較正領域
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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