(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に部品を実装する部品実装装置において、
基板または部品のうち位置決め用のマークを含む領域を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された撮像画像に基づいて、前記マークに対応する複数の基準パターンを教示するとともに、この教示された複数の基準パターンと、前記撮像装置により撮像された撮像画像との間でマッチング処理を行うことにより、前記基板または前記部品が有する前記マークの位置を検出する画像処理装置と、
前記画像処理装置により検出された前記マークの位置に基づいて、前記基板と前記部品との間の位置合わせを行う位置合わせ装置とを備え、
前記画像処理装置は、前記複数の基準パターンとして、同一の基板または部品内の同一のマーク中の異なる部分のパターンを複数登録し、この登録された複数のパターンを順次取り出して、この取り出されたパターンと、前記撮像装置により撮像された撮像画像とのマッチング率が所定の許容値以上となるまで前記マッチング処理を繰り返し行うことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記画像処理装置は、前記複数のパターンのそれぞれに対応してマッチング率の許容値を保持し、前記画像処理装置はこの保持内容に基づいて前記マッチング処理を繰り返し行うことを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル等を製造するための部品実装装置に係り、とりわけ、基板上に部品を実装する部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液晶パネル等を製造するための部品実装装置として、液晶基板（以下「セル」ともいう）上にＴＡＢ−ＩＣ（Tape Automated Bonding-Integrated Circuit、以下「ＴＡＢ」ともいう）を実装する部品実装装置が知られている。
【０００３】
このような部品実装装置においては、セルおよびＴＡＢにそれぞれ形成されたリード同士を互いに正確に接合するため、セルとＴＡＢとの相対的な位置関係を正確に認識する必要がある。このため、従来の部品実装装置においては、実装対象となるセルおよびＴＡＢにそれぞれ形成されたセルリードおよびＴＡＢリードを撮像装置により撮像し、その撮像画像に対して画像処理を施すことによりセルおよびＴＡＢの位置を検出するようにしている。具体的には例えば、撮像装置により撮像された撮像画像の中から、あらかじめ教示されたセルリード群およびＴＡＢリード群の両端に位置する端子パターン中の特徴部分（例えば十字状のパターン）をマッチング法による画像認識処理（マッチング処理）により検出することにより、セルおよびＴＡＢの位置を検出するようにしている。
【０００４】
ここで、検出対象となるパターンをあらかじめ教示する方法としては、セルリードおよびＴＡＢリードの撮像画像を画像処理装置内に取り込んだ後、その撮像画像に含まれる所望のパターンを含む領域とその領域中の基準位置とを人手により指定する方法が一般的である。具体的には例えば、図６に示すように、セルリードおよびＴＡＢリードの撮像画像が表示されたモニタ画面３０上でカーソル３５を移動させ、所望のパターン３１を含む領域を始点３２および終点３３の指定により教示する。また、このようにして指定された領域中の基準位置（ここではパターン３１の重心位置）を基準点３４の指定により教示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の部品実装装置においては、セルリードおよびＴＡＢリードの撮像画像が表示されたモニタ画面３０上でパターン３１を含む領域およびその領域中の基準位置を始点３２、終点３３および基準点３４の３点により教示することにより基準パターンを登録しておき、このようにして教示された基準パターンを、撮像装置により撮像された撮像画像の中からマッチング処理により検出することにより、セルおよびＴＡＢの位置を検出するようにしている。
【０００６】
しかしながら、このようなセルおよびＴＡＢは、位置検出の対象となるパターン３１が異物３６の影響により局所的に欠けていたり（図７参照）、そのパターンに汚れや割れ等が発生することがある。また、このようなセルおよびＴＡＢは、製造ロットの相違によって固有の色むら等が発生することがある。さらに、このようなセルおよびＴＡＢは、これらを接合するための部材（異方性導電テープ（ＡＣＦテープ）等）の影響により撮像画像の色合い等にばらつきが発生することがある。
【０００７】
このため、上述した従来の部品実装装置では、基準パターンと、認識対象となる実際の撮像画像との間に差異が生じてしまっていることが多く、この場合には、両者の間でのマッチング率が低下して認識エラーの発生につながりやすいという問題がある。なお、このようにして認識エラーが発生すると、オペレータが人手介在等によって対処する必要があり、オペレータの負担が増加し、また装置の稼働率の低下を招く。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、基板と部品との位置合わせを確実かつ効率良く行うことができる部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に部品を実装する部品実装装置において、基板または部品のうち位置決め用のマークを含む領域を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された撮像画像に基づいて、前記マークに対応する複数の基準パターンを教示するとともに、この教示された複数の基準パターンと、前記撮像装置により撮像された撮像画像との間でマッチング処理を行うことにより、前記基板または前記部品が有する前記マークの位置を検出する画像処理装置と、前記画像処理装置により検出された前記マークの位置に基づいて、前記基板と前記部品との間の位置合わせを行う位置合わせ装置とを備えたことを特徴とする部品実装装置を提供する。
【００１０】
なお、本発明において、前記画像処理装置は、前記複数の基準パターンとして、同一の基板または部品内の同一のマーク中の異なる部分のパターンを複数登録し、この登録された複数のパターンを順次取り出して、この取り出されたパターンと、前記撮像装置により撮像された撮像画像とのマッチング率が所定の許容値以上となるまで前記マッチング処理を繰り返し行うことが好ましい。
【００１１】
また、本発明において、前記画像処理装置は、前記複数の基準パターンとして、異種の基板または部品内の同一種類のマークのパターンを複数登録し、この登録された複数のパターンを順次取り出して、この取り出されたパターンと、前記撮像装置により撮像された撮像画像とのマッチング率が所定の許容値以上となるまで前記マッチング処理を繰り返し行うことが好ましい。
【００１２】
本発明によれば、複数の基準パターンを画像処理装置内にあらかじめ登録しておき、画像処理装置により、この登録された基準パターンと、撮像装置により撮像された撮像画像とのマッチング率が所定の許容値以上となるまでマッチング処理を繰り返し行うので、認識エラーの発生を抑制し、人手介在等によるオペレータの負担の増加および装置の稼働率の低下等を防止することができる。
【００１３】
なお、本発明によれば、同一の基板または部品内の同一のマーク中の異なる部分のパターンを複数登録しておくことにより、個々の基板または部品での局所的な欠陥（基板または部品のパターンが異物の影響により局所的に欠けていたり、基板または部品のパターンに汚れや割れ等が発生している場合）に対して効果的に対応することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、異種の基板または部品内の同一種類のマークのパターンを複数登録しておくことにより、基板または部品の固有の特性（基板または部品が製造ロットの相違によって固有の色むら等が発生していたり、基板および部品を接合するためのＡＣＦテープ等の影響により撮像画像の色合い等にばらつきが発生している場合）に対して効果的に対応することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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乃至図５は本発明による部品実装装置の一実施の形態を説明するための図である。
【００１６】
図１に示すように、部品実装装置は、セル（基板）１上にＴＡＢ（部品）４を実装するためのものであり、セル１とＴＡＢ４との位置合わせを行う位置合わせ装置として、セル１をＸ，Ｙ，θ方向に移動させる第１ステージ６と、ＴＡＢ４をＸ，Ｙ方向に移動させる第２ステージ７と、第１ステージ６および第２ステージ７の駆動を制御して装置全体の動作を統括するコントローラ２０とを備えている。なお、セル１およびＴＡＢ４にはそれぞれセルリード３およびＴＡＢリード５が形成されており、これらセルリード３とＴＡＢリード５とが圧着装置２２により異方性導電膜（図示せず）等を介して互いに接合されることにより、セル１上にＴＡＢ４が実装されるようになっている。
【００１７】
また、部品実装装置は、セル１の一辺にある左右２箇所のセルマーク２を順次撮像する撮像カメラ（撮像装置）１２ａと、セル１およびＴＡＢ４のうちセルリード群およびＴＡＢリード群の左側および右側の端部領域をそれぞれ撮像する撮像カメラ（撮像装置）１２ｂ，１２ｃとを備えている。
【００１８】
なお、図２に示すように、撮像カメラ１２ｂは左側セルリード部の特徴部分（以下単に「左側セルリード部」という）（第１マーク）３Ｌとこれに対応するＴＡＢ４の左側ＴＡＢリード部の特徴部分（以下単に「左側ＴＡＢリード部」という）（第２マーク）５Ｌとを含む左側の端部領域（撮像領域８）を撮像し、撮像カメラ１２ｃはセル１の右側セルリード部の特徴部分（以下単に「右側セルリード部」という）（第１マーク）３Ｒとこれに対応するＴＡＢ４の右側ＴＡＢリード部の特徴部分（以下単に「右側ＴＡＢリード部」という）（第２マーク）５Ｒとを含む右側の端部領域（撮像領域９）を撮像する。
【００１９】
ここで、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃには画像処理装置１０が接続されており、撮像カメラ１２ａにより撮像された撮像画像に基づいて画像処理によりセルマーク２の位置が検出され、また撮像カメラ１２ｂ，１２ｃにより撮像された撮像画像に基づいて画像処理によりセル１およびＴＡＢ４の左側セルリード部３Ｌ、右側セルリード部３Ｒ、左側ＴＡＢリード部５Ｌおよび右側ＴＡＢリード部５Ｒの位置が検出されるようになっている。なお、画像処理装置１０にはモニタ１１が接続されており、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより撮像された撮像画像がモニタ１１上で表示されるようになっている。また、画像処理装置１０には、操作パネル２１が接続されたコントローラ２０が接続されており、画像処理装置１０により検出されたセルマーク２の位置と、セル１およびＴＡＢ４の左側セルリード部３Ｌ、右側セルリード部３Ｒ、左側ＴＡＢリード部５Ｌおよび右側ＴＡＢリード部５Ｒの位置とに基づいて、第１ステージ６および第２ステージ７の駆動が制御されるようになっている。
【００２０】
ここで、画像処理装置１０は、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより撮像された撮像画像に基づいて、左右のセルマーク２、左側セルリード部３Ｌ、右側セルリード部３Ｒ、左側ＴＡＢリード部５Ｌおよび右側ＴＡＢリード部５Ｒに対応する複数の基準パターンを教示するとともに、この教示された複数の基準パターンと、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより撮像された撮像画像との間でマッチング処理を行うことにより、セル１およびＴＡＢ４がそれぞれ有する左側セルリード部３Ｌ、右側セルリード部３Ｒ、左側ＴＡＢリード部５Ｌおよび右側ＴＡＢリード部５Ｒの位置を検出するものである。
【００２１】
図３は図１に示す部品実装装置の要部を示すブロック図である。図３に示すように、画像処理装置１０は、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより撮像された撮像画像を取り込む画像入力部１３を有している。ここで、画像入力部１３に取り込まれた撮像画像には画像入力部１３により多値化処理または２値化処理が施され、制御部１９からの指令に基づいて、基準パターン登録部１４または被検査パターン登録部１５のいずれかに選択的に送られるようになっている。
【００２２】
基準パターン登録部１４は、画像入力部１３から送られた複数の基準パターン４１，４２，…，４ｎを登録するものである。なお、複数の基準パターン４１，４２，…，４ｎとしては、図４に示すように、同一のセル１およびＴＡＢ４内の同一のマーク中の異なる部分のパターンを複数登録することができる。また、図５(a)(b)に示すように、異種のセル１およびＴＡＢ４内の同一種類のマークのパターンを複数登録するようにしてもよい。なお、図４では、左側ＴＡＢリード部５Ｌについて第１候補から第３候補までの基準パターン４１，４２，４３を登録する場合が示されている。また、図５(a)(b)においては、２種類のセル１およびＴＡＢ４のそれぞれが有する左側セルリード部３Ｌおよび左側ＴＡＢリード部５Ｌについて第１候補および第２候補の基準パターン４１（４１′），４２（４２′）を登録する場合が示されている。
【００２３】
被検査パターン登録部１５は、画像入力部１３から送られた画像を記憶するものであり、制御部１９からの指令に基づいて、記憶された撮像画像が比較部１８に送られるようになっている。
【００２４】
指定候補更新部１６は、制御部１９からの指令に基づいて、指定候補取出し部１７に対して基準パターン登録部１４から基準パターン４１，４２，…，４ｎをその第１候補から順番に取り出す旨の指令を出すものである。なお、基準パターン登録部１４から取り出すべき基準パターン４１，４２，…，４ｎの候補がなくなった場合（ｎ番目まで取り出してしまった場合）には、その旨を制御部１９に返す。
【００２５】
指定候補取出し部１７は、指定候補更新部１６からの指令に基づいて、基準パターン登録部１４からその指定された基準パターン４１，４２，…，４ｎを取り出すものである。
【００２６】
比較部１８は、指定候補取出し部１７から取り出された基準パターン４１，４２，…，４ｎと、被検査パターン登録部１５から送られた撮像画像との間でマッチング処理を行うものであり、その処理結果（マッチング率、およびマッチングしたパターンの位置情報）が制御部１９に送られるようになっている。
【００２７】
制御部１９は、画像入力部１３、被検査パターン登録部１５、指定候補更新部１６および比較部１８を制御し、これら各部に対して所定の指令を出すものである。なお、制御部１９には、マッチング率の許容値（例えば８０％）があらかじめ設定されており、比較部１８から送られた処理結果に基づいて、得られたマッチング率が所定の許容値以上であるか否かが判断されるようになっている。なお、制御部１９において、得られたマッチング率が所定の許容値よりも小さいと判断された場合には、指定候補更新部１６に対して基準パターンの候補を更新する旨の指令が出されるようになっている。これに対し、得られたマッチング率が所定の許容値以上であると判断された場合には、得られたパターンの位置情報がコントローラ２０に送られるようになっている。
【００２８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２９】
まず、オペレータは、コントローラ２０に接続された操作パネル２１を用いて、画像処理装置１０に対して基準パターンを教示する登録モード、または画像処理装置１０において基準パターンを用いてマッチング処理を行う認識モードのいずれかを選択する。
【００３０】
ここで、登録モードが選択されると、その選択信号がコントローラ２０から画像処理装置１０の制御部１９に送られ、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃから画像入力部１３に取り込まれた撮像画像が順次モニタ１１上に表示される。
【００３１】
オペレータは、モニタ１１上に表示されたモニタ画面を見ながら操作パネル２１を操作し、左右のセルマーク２、左側セルリード部３Ｌ、右側セルリード部３Ｒ、左側ＴＡＢリード部５Ｌおよび右側ＴＡＢリード部５Ｒのそれぞれに対応する複数の基準パターン４１，４２，…，４ｎを順次教示する（図４および図５(a)(b)参照）。
【００３２】
このとき、オペレータは、図６に示すように、モニタ１１上にセルリード３およびＴＡＢリード５の撮像画像を表示した状態で、操作パネル２１の操作によりモニタ画面上でカーソル３５を移動させ、セルリード３とＴＡＢリード５のそれぞれにおいて、所望のパターン３１を含む領域を始点３２および終点３３の指定により教示する。また、このようにして指定された領域中の基準位置を基準点３４の指定により教示する。セルマーク２についても同様である。
【００３３】
画像入力部１３は、このような教示信号（登録信号）をコントローラ２０から制御部１９を介して受け取り、始点３２および終点３３により囲まれた領域中のパターン（画像）と基準点３４により指定された基準位置とを基準パターンとして基準パターン登録部１４に送る。基準パターン登録部１４は、画像入力部１３から送られた順番に第１候補、第２候補、…、第ｎ候補の基準パターン４１，４２，…，４ｎとして、左右のセルマーク２、セルリード部３Ｌ，３Ｒ、ＴＡＢリード部５Ｌ，５Ｒのそれぞれについて登録する。
【００３４】
一方、認識モードが選択されると、その選択信号がコントローラ２０から画像処理装置１０の制御部１９に送られる。この状態で、画像入力部１３に対して、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより撮像された撮像画像が取り込まれると、その撮像画像は被検査パターン登録部１５に送られて記憶される。
【００３５】
被検査パターン登録部１５に送られた撮像画像は、制御部１９からの指令に基づいて比較部１８に送られ、比較部１８において、指定候補取出し部１７から取り出された、まず最初（第１候補）の基準パターン４１と、被検査パターン登録部１５から送られた撮像画像との間でマッチング処理が行われ、セルマーク２、セル１およびＴＡＢ４がそれぞれ有する左側セルリード部３Ｌ、右側セルリード部３Ｒ、左側ＴＡＢリード部５Ｌおよび右側ＴＡＢリード部５Ｒの位置が検出される。そして、その処理結果（マッチング率、およびマッチングしたパターンの位置情報）が制御部１９に送られる。
【００３６】
ここで、制御部１９には、マッチング率の許容値（例えば８０％）があらかじめ設定されており、比較部１８から送られた処理結果に基づいて、得られたマッチング率が所定の許容値以上であるか否かが判断される。
【００３７】
なお、制御部１９において、得られたマッチング率が所定の許容下限値よりも小さいと判断された場合には、指定候補更新部１６に対して、当該小さいと判断された検出対象部に対応する基準パターンの候補を更新する旨の指令が出される。指定候補更新部１６は、制御部１９からの指令に基づいて、指定候補取出し部１７に対して基準パターン登録部１４から基準パターン４２，…，４ｎをその第２候補から順番に取り出す旨の指令を出す。指定候補取出し部１７は、指定候補更新部１６からの指令に基づいて、基準パターン登録部１４からその指定された基準パターン４２，…，４ｎを取り出す。そして、この取り出された基準パターン４２，…，４ｎと、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより撮像された撮像画像とのマッチング率が所定の許容値以上となるまでマッチング処理が繰り返し行われる。
【００３８】
これに対し、得られたマッチング率が所定の許容値以上であると判断された場合には、得られたパターンの位置情報がコントローラ２０に送られる。コントローラ２０は、得られたパターンの位置情報に基づいて第１ステージ６および第２ステージ７の駆動を制御する。具体的には例えば、部品実装装置が仮圧着装置で、かつパターンの位置情報としてセル１上のセルマーク２等の位置に関する情報や、セル１とＴＡＢ４との相対位置に関する情報が得られた場合には、第１ステージ６のＸ，Ｙ位置、および回転角θ等を制御する。
【００３９】
なお、制御部１９から指定候補更新部１６に対して基準パターンの候補を更新する旨の指令が出された場合であって、基準パターン登録部１４から取り出すべき基準パターン４２，…，４ｎの候補がなくなった場合（ｎ番目まで取り出してしまった場合）には、その旨を制御部１９に返す。制御部１９は、この信号を受け取り、認識エラーが発生したものと判断し、認識エラー信号をコントローラ２０に送る。コントローラ２０は、認識エラー信号を受け取った場合には、部品実装装置の動作を停止させるとともに、オペレータに対して復旧を促すための警報（モニタ表示やブザー等）を発する。
【００４０】
このように本実施の形態によれば、複数の基準パターン４１，４２，…，４ｎを画像処理装置１０内にあらかじめ登録しておき、画像処理装置１０により、この登録された基準パターン４１，４２，…，４ｎと、撮像カメラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより撮像された撮像画像とのマッチング率が所定の許容値以上となるまでマッチング処理を繰り返し行うので、認識エラーの発生を抑制し、人手介在等によるオペレータの負担の増加および装置の稼働率の低下等を防止することができる。
【００４１】
特に、本実施の形態によれば、同一のセル１およびＴＡＢ４内の同一のマーク中の異なる部分のパターンを複数登録しておくことにより、個々のセル１およびＴＡＢ４での局所的な欠陥（セル１およびＴＡＢ４のパターンが異物の影響により局所的に欠けていたり、セル１およびＴＡＢ４のパターンに汚れや割れ等が発生している場合）に対して効果的に対応することができる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、異種のセル１およびＴＡＢ４内の同一種類のマークのパターンを複数登録しておくことにより、セル１およびＴＡＢ４の固有の特性（セル１およびＴＡＢ４が製造ロットの相違によって固有の色むら等が発生していたり、セル１およびＴＡＢ４を接合するためのＡＣＦテープ等の影響により撮像画像の色合い等にばらつきが発生している場合）に対して効果的に対応することができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態においては、画像処理装置１０の制御部１９において全ての基準パターン４１，４２，…，４ｎに共通するマッチング率の許容値（例えば８０％）を設定しているが、これに限らず、例えば基準パターン登録部１４において複数のパターンのそれぞれに対応してマッチング率の許容値を保持し、制御部１９がこの保持内容に基づいて上記マッチング処理を繰り返し行うようにしてもよい。これにより、セル１およびＴＡＢ４の特性や、基準パターン４１，４２，…，４ｎの特性等を考慮してより柔軟なマッチング処理を実現することができる。
【００４４】
また、上述した実施の形態においては、セルリード群およびＴＡＢリード群の特徴部分である左側セルリード部３Ｌ、右側セルリード部３Ｒ、左側ＴＡＢリード部５Ｌおよび右側ＴＡＢリード部５Ｒのパターンを用いてセル１およびＴＡＢ４の位置を検出しているが、これに限らず、セル１およびＴＡＢ４上に専用に設けたマークを用いてセル１およびＴＡＢ４の位置を検出するようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の基準パターンを画像処理装置内にあらかじめ登録しておき、画像処理装置により、この登録された基準パターンと、撮像装置により撮像された撮像画像とのマッチング率が所定の許容値以上となるまでマッチング処理を繰り返し行うので、認識エラーの発生を抑制し、人手介在等によるオペレータの負担の増加および装置の稼働率の低下等を防止することができる。このため、基板と部品との位置合わせを確実かつ効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による部品実装装置の一実施の形態の全体構成を示す図。
【図２】図１に示す撮像カメラの撮像領域を説明するための図。
【図３】図１に示す部品実装装置の要部を示すブロック図。
【図４】図１に示す部品実装装置において検出対象となるパターンをあらかじめ教示する方法の一例を説明するための図。
【図５】図１に示す部品実装装置において検出対象となるパターンをあらかじめ教示する方法の別の例を説明するための図。
【図６】モニタ画面上で所望のパターンを教示する様子を説明するための図。
【図７】モニタ画面上に表示された認識対象となるパターンの一例（認識エラーが発生した場合）を示す図。
【符号の説明】
１  セル（基板）
２  セルマーク
３  セルリード
３Ｌ  左側セルリード部（第１マーク）
３Ｒ  右側セルリード部（第１マーク）
４  ＴＡＢ（部品）
５  ＴＡＢリード
５Ｌ  左側ＴＡＢリード部（第２マーク）
５Ｒ  右側ＴＡＢリード部（第２マーク）
６  第１ステージ
７  第２ステージ
１０  画像処理装置
１１  モニタ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  撮像カメラ（撮像装置）
１３  画像入力部
１４  基準パターン登録部
１５  被検査パターン登録部
１６  指定候補更新部
１７  指定候補取出し部
１８  比較部
１９  制御部
２０  コントローラ
２１  操作パネル
２２  圧着装置
４１，４２，…，４ｎ  基準パターン
【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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