JPH0512421A - 画像認識手段による電子部品の位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本来、機能的には正常なＩＣペレットを無駄に
せず、製造歩留りを向上させ、装置または制御のトラブ
ルとして装置の作動の停止をなくし、稼働率を向上させ
る。 【構成】テレビカメラが搭載されたＸＹテーブルを初期
移動させてリードフレーム上のＩＣペレットの電極パッ
ドＥ０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３等を撮像して得た画像データ
３４と、設計パターン等の基準パターン３２のデータと
を一致するか否かのパターン認識処理を実行する。その
テレビカメラの検査範囲３３内にワークが位置（存在）
しない結果、パターン認識処理不能と判断すると、前記
パターン認識を実行すべく、テレビカメラまたはワーク
を、相対的に一定量だけ前記と異なる方向に強制的に移
動させる操作を複数回繰り返すという制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品、特に集積回
路等における半導体ペレットのようなワークにワイヤボ
ンディングする場合の、ワークの位置検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】集積回路（ＩＣ）におけるＩＣペレット
（半導体ペレット）上の電極パッドとリードフレームに
おけるリード部とをワイヤボンディングする場合、その
ワイヤボンディング位置（つまり電極パッドの位置とリ
ード部先端位置と）を予め正しく検出し、これによって
得られた位置データからボンディングヘッドをＤＣモー
タ等にて移動させるものである。

【０００３】この検出方式として、最近の技術では次の
ような手順を実行していた。即ち、２つのＤＣモータで
水平の２方向に移動可能なＸＹテーブルにボンディング
ヘッドと、それに近接して画像認識手段におけるテレビ
カメラ（光学的撮像手段）とを、搭載する一方、ＩＣペ
レットの搭載されたリードフレームは作業台（フレーム
フイーダ）上で一定間隔でボンディング位置に移送され
る。なお、ボンディングヘッド及びテレビカメラは位置
固定で、前記リードフレームを移送するための作業台
（フレームフイーダ）がＸＹテーブルに搭載されている
ものものある。

【０００４】いずれにしても、マイクロコンピュータ等
の中央処理装置を含む制御装置には、予めワイヤボンデ
ィングすべきＩＣペレットの電極パッドの形状及び位置
としての電極パッドの基準パターンデータを設計パター
ンに基づいて記憶させてある。電極パッドの検出に当た
って、テレビカメラにより前記ＩＣペレットの複数の電
極パッド部分が取り込めるように撮像して得られた画像
パターンと、前記基準パターンのデータとを比較（ソフ
トウェア、または専用ファームウェアでの画像情報の演
算処理結果による比較）し、両パターンが最も良く一致
（合致）するテレビカメラの位置（座標）、またはＸＹ
テーブル上のＩＣペレットの位置（座標）を確認する。
これがいわゆるパターンマッチング方式である。

【０００５】この場合、前記従来の技術では、最初にテ
レビカメラに前記基準となるべき電極パッド等が撮像で
きると予想される位置へリードフレームまたはテレビカ
メラを移動させたとき、その初期位置で位置検出の基準
となるべき電極パッドが撮像範囲外に位置するときや電
極パッドがテレビカメラの視野外に位置すると判断され
る等の状態でパターンマッチングしないときには、直ち
に、検出不良と判断して、装置または制御に何らかのト
ラブルが発生したとして装置を停止させるか、そのＩＣ
ぺレットについては以後の作業（例えば電極パッドの再
度検出操作）を実行せず、リードフレームを所定ピッチ
だけ移動させて次のＩＣペレットについて前述と同じく
電極パッドの位置検出作業を行うようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、１回限り
の位置検出だけで、しかもテレビカメラの撮像範囲（視
野）から、位置検出すべき電極パッドが外れたという理
由だけで、作業不能として不良品扱いすると、本来、機
能的には正常なＩＣペレットを無駄にすることになり、
製造歩留りが極めて低下するし、装置または制御のトラ
ブルとして装置の作動を停止させると稼働率が低下する
という問題があった。

【０００７】他方、テレビカメラの光学系の倍率を低く
して撮像範囲（視野）を広げると、必然的に、検出すべ
き電極パッドの位置の検査精度が低下し、その位置デー
タの誤差が増大し、後のワイヤボンディング等の作業に
支障を来すという問題があるため、前記光学系の倍率を
低くして位置検出作業を実行することができない。この
ような問題は、ワイヤボンディング作業における電極パ
ッド位置検出ばかりでなく、微小な形状のＩＣペレット
をＸＹテーブル上からピックアップする際の当該ＩＣペ
レットの位置検出の際にも生じていた。

【０００８】本発明は、このように微小な電子部品の位
置を検出するに際しての技術的課題を解決し、位置検出
精度を低下させることなく、且つ、稼働率や製造歩留り
も向上できる、電子部品の位置検出装置を提供すること
を目的するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、電子部品等のワークの画像データを画像認識
手段におけるテレビカメラ等の光学的撮像手段で読み取
り、ワークの基準位置を検出するようにした電子部品の
位置検出装置において、光学的撮像手段またはワーク
を、光学的撮像手段の光学系の光軸と交差する平面上で
移動させて、ワークの画像データを取り込む操作と、こ
の検出した画像データを予め記憶させた基準パターンの
データと比較して、ワークのパターンと一致するか否か
の判断を実行するパターン認識操作とを実行し、前記パ
ターン認識操作で基準パターンとワークのパターンとが
一致しないと判断するときには、前記パターン認識を実
行すべく、光学的撮像手段またはワークを、前記平面上
で相対的に一定量だけ前記と異なる方向に移動させる操
作を複数回繰り返す制御手段を設けたものである。

【００１０】

【実施例】次に本発明を具体化した実施例について説明
する。図１及び図２の符号１は、自動ワイヤボンディン
グ装置を示し、作業台２上の一方にリードフレーム３を
マガジンから一枚づつ取り出すフレームローダ４を配置
し、このリードフレーム３を適宜ピッチづつ送りワイヤ
ボンディング位置に移送するフレーム送り台５を挟んで
他方にはワイヤボンディングの終わったリードフレーム
３を収納するための収納部６を配置する。符号７はＸ方
向駆動モータ８とＹ方向駆動モータ９（いずれもＤＣモ
ータ）の駆動力にてねじ軸を介してＸＹ平面（水平面）
に沿って移動可能なＸＹテーブル、該ＸＹテーブル７上
には、ボンディングヘッド１０と撮像手段としてのテレ
ビカメラ１１とを隣接して搭載する。

【００１１】なお、ボンディングヘッド１０は、図示し
ないが、金線等の金属細線を挿通させるキャピラリツー
ルや、金属細線を挟持するクランパ、金属細線の下端に
溶融金属ボール部を形成するためのトーチ等とこれらの
部品の駆動機構等を備える。符号１２は前記テレビカメ
ラ１１にて撮像された画像や、登録（記憶）されたＩＣ
ペレット３１の電極パッドの基準パターン３２の画像を
表示するモニタテレビである。

【００１２】この自動ワイヤボンディング装置１全体を
マイクロコンピュータ等の電子制御装置１３にて作動制
御する。図３は制御装置１３の機能ブロック図であり、
ＸＹテーブル７及びボンディングヘッド１０駆動のＤＣ
モータ制御のためのテーブル中央処理装置（ＣＰＵ）１
５と、前記テレビカメラ１１及びモニタテレビ１２を作
動させる画像認識手段用中央処理装置（ＣＰＵ）１６と
は、メイン中央処理装置（ＭＣＰＵ）１４と各種制御信
号及びデータ信号の授受を行う。テーブル中央処理装置
１５から指令制御信号にてＸＹテーブルを駆動するため
のテーブル駆動回路１７とボンディングヘッド１０を作
動させるボンディング駆動回路１８とを作動する。

【００１３】前記メイン中央処理装置１４及び画像認識
手段用中央処理装置１６には、各々実行すべき制御プロ
グラム、演算プログラムを記憶させた読み出し専用メモ
リ（ＲＯＭ）１９，２０及び各種データの読み書き可能
なメモリ（ＲＡＭ）２１，画面メモリ２２が接続されて
いる。メイン中央処理装置１４は作業台２の操作パネル
２８における各入力ボタンや作動スイッチからの入力信
号を受け、またデータ入力するインターフェイス２３が
接続され、該インターフェイス２３には、後述するワイ
ヤボンディングすべき種類のＩＣペレットの基準パター
ン３２のデータ（データ上の電極パッドを符号Ｐ０，Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３で示す）をＩＣペレットのパターン設計
図に基づいて記録させたカセット等の記録担持体からの
データが入力でき、前記読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）
２１に蓄えられる。メイン中央処理装置１４の指令信号
により、フレームローダ４の駆動回路２４、フレーム送
り台５のフレーム駆動回路２５、収納部６の駆動回路２
６を作動させる。なお符号２７は各制御箇所（例えばフ
レーム送り台５上でのリードフレームの所定の送りピッ
チ検出等）の制御センサーのインターフェイスである。

【００１４】次に、リードフレーム３上のＩＣペレット
３１の電極パッドＥ０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，‥‥に対す
るワイヤボンディング作業において、電極パッドＥ０，
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，‥‥の位置検出動作の制御を、図４
のサブルーチンフローチャートに従って説明する。以下
符号３５はモニタテレビ１２の画面を示す。サブルーチ
ンのスタートに続き、初期設定を実行する（ステップ４
０１）。ここでは、ワイヤボンディングすべき種類のＩ
Ｃペレットの平面視形状（寸法）や位置検出するための
電極パッドＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の基準パターン３２
のデータが予め作業者により入力されている。また、基
準となる電極パッドＰ０の基準位置データやテレビカメ
ラ１１の光軸のＸＹテーブル７に対する座標（０，０）
等を読み出して記憶させる。通常前記基準となる電極パ
ッドＰ０の座標を原点Ｏ（０，０）とするように設定し
ておく（図５（ａ）参照）。さらに、後述のＸＹテーブ
ル７の移動回数を演算するためのカウンタｉを０にセッ
トする。

【００１５】ステップ４０２ではフレーム送り台５上の
所定の位置にセットされたＩＣペレット３１の所定の初
期検出位置（例えば左上角部、この箇所を最初に位置検
出するものと仮定して）を撮像すべく、ＸＹテーブル７
を移動させる。ステップ４０３では、前記初期検出位置
で、パターンマッチング制御を開始する。即ち、テレビ
カメラ１１にて電極パッドＥ０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，‥
‥部分を撮像し、その画像データ３４を取り込み、テレ
ビカメラ１１の検査範囲３３内の前記画像データ３４
と、基準パターン３２のデータとを比較（重合わせ）し
てパターンが一致するか否を判断するパターンマッチン
グ処理を開始する。ステップ４０４で、前記の処理にお
いてパターンマッチング不能と判断されるとき、つま
り、テレビカメラ１１の検査範囲（テレビカメラ１１の
視野）３３の内側から外側に跨がって画像データ３４が
存在していたり（図５（ｂ）参照）、画像データ３４全
体が前記検査範囲３３より外にある場合など、画像デー
タ３４全体がテレビカメラ１１の視野内に存在しないた
め、基準パターン３２のデータと比較が不能な場合に
は、ＸＹテーブル７を所定の方向に一定量だけ移動させ
る規定方向強制移動制御を実行する（ステップ４０
５）。図５（ｄ）のパターンは、図５（ｂ）の位置から
Ｘ軸に沿って−ΔＸ、Ｙ軸に沿って−ΔＹ移動させた後
に撮像して得られたものを示す。

【００１６】この規定方向強制移動制御は、予め設定し
た順序で所定の方向（複数の方向）に所定量移動させる
もので、図５（ｃ）は規定方向強制移動制御の態様を示
す図である。第１実施例では、図５（ｃ）に示すよう
に、原点Ｏ対称的に第１回の強制移動方向が方向（第
３象限）、第２回の強制移動方向は方向（第２象
限）、第３回の強制移動方向は方向（第１象限）、第
４回強制移動方向は方向（第４象限）というように、
４つの象限方向（第３象限→第２象限→第１象限→第４
象限の順）でＸ軸方向に沿ってΔＸ（正負あり）の距
離、Ｙ軸方向に沿ってΔＹ（正負あり）の距離だけ、斜
めに移動させる。１回の規定方向強制移動制御を実行す
るごとに前記カウンタｉを１ずつインクリメントさせ
（ステップ４０６）、前記規定方向強制移動制御を実行
するごとにパターンマッチング制御（ステップ４０３）
を開始し、パターンマッチングが可能か否かを判別する
という処理（ステップ４０４）を、所定の回数ｎまで実
行する（ステップ４０７）。

【００１７】この所定回数ｎの繰り返しの実行において
も、パターンマッチングが不能であると判断されると
（ステップ４０７でno）、リードフレーム３上のＩＣペ
レット３１の位置が通常のものよりも遙かに偏った異常
位置であり、不良部分であると判断し、例えば、その不
良箇所に不良マークを施し、リードフレーム３を所定方
向に所定ピッチだけ移動させる等のＮＧ操作を実行する
のである（ステップ４０８）。

【００１８】前記判別処理（ステップ４０４）で処理可
能と判断されると、画像データ３４全体が検査範囲３３
内に存在するので、前記基準の電極パッドＥ０の座標の
原点Ｏからのずれ量を演算して、位置座標を求める（ス
テップ４０９）。なお、この基準となる電極パッドの位
置検出操作をＩＣペレット３１の対角線上の２箇所の電
極パッドについて実行し、その結果から設計パターン
（基準パターン３２）のデータと対応させることで全て
の電極パッドの位置、ひいてはＩＣペレットのＸＹ平面
上の座標（および傾き程度、例えばＸ軸に対する傾き程
度）を知ることができる。

【００１９】なお、電極パッドの位置を決定するには、
前記画像パターンにおける基準点（例えば所定の電極パ
ッドの重心点）を決定する等の方式がある。これは、撮
像した画像パターンのデータを２値化処理する等して電
極パッドの形状を特徴抽出し、その電極パッドの重心点
の座標を決定する。全ての電極パッドの位置が前記処理
及び演算により判明すれば、次工程であるワイヤボンデ
ィング作業で、ＩＣペレット３１上の各電極パッドとリ
ードフレーム３におけるリード部３ａとを金線等の金属
細線３６にて接続すれば良い（図７参照）。

【００２０】前記規定方向強制移動制御における方向、
数及びその強制的移動量は予めプログラムで設定するこ
とができ、前記Ｘ軸Ｙ軸に対して略４５度の斜め方向に
加えてＸ軸Ｙ軸方向への移動を実行するようにしても良
い。このように制御すると、初期の位置で位置検出でき
なかった電極パッド部分を複数回の規定方向強制移動制
御によりテレビカメラ１１の検査範囲内に電極パッドが
入り、検出することが可能となり、正常なＩＣにワイヤ
ボンディングをしないというような製品歩留りの低下を
無くすることができると共に、初期の位置で位置検出で
きないために装置が停止するということもなく、生産性
が向上するのである。なお、前記の複数回の規定方向強
制移動制御によりテレビカメラ１１の検査範囲内に電極
パッドが入ったとき、当該位置検出すべき電極パッドの
位置がテレビカメラ１１（光学系）の光学軸近傍に接近
することが可能であり、その場合には、テレビカメラの
光学系の歪みの影響が非常に少なくなり、検出された位
置のデータを正確に精度良く得ることができる。

【００２１】本発明の位置検出手段は、ワークであるＩ
Ｃペレットのピックアップ作業において、平面視矩形状
のＩＣペレットの対角線の位置を基準位置とし、その基
準位置を検出する等にも適用できることはいうまでもな
い。

【００２２】

【発明の作用・効果】以上に説明したように、本発明に
よれば、画像認識手段におけるテレビカメラ等の光学的
撮像手段またはワークを、光学的撮像手段の光学系の光
軸と交差する平面上で移動させて、ワークの画像データ
を取り込む操作と、この検出した画像データを予め記憶
させた基準パターンのデータと比較して、ワークのパタ
ーンと一致するか否かの判断を実行するパターン認識操
作とを実行することで、ワークの基準位置を検出するこ
とができる。

【００２３】そのワークまたは光学的撮像手段の最初の
移動にて、その撮像手段の視野（検査範囲）内にワーク
が位置（存在）しない結果、基準パターンとワークのパ
ターンとが一致しないと判断するときに、直ちに検査不
良、製品不良、作業不良等と判断せず、前記パターン認
識を実行すべく、光学的撮像手段またはワークを、前記
平面上で相対的に一定量だけ前記と異なる方向に移動さ
せる操作を複数回繰り返すという制御を実行するもので
あるから、その複数回の操作でパターン認識が可能にな
ることがある。

【００２４】従って、従来のように、１回限りのパター
ン認識操作で基準パターンとワークのパターンとが一致
しないと判断して、直ちに検査不良、製品不良、作業不
良等と判断してしまうことにより、製品歩留りが低下す
るとう問題を解決することができると同時に、前記判断
にて装置が停止する場合の生産性の低下も防止できると
いう効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動ワイヤボンディング装置の平面図である。

【図２】自動ワイヤボンディング装置の正面図である。

【図３】制御装置の機能ブロック図である。

【図４】位置検出のサブルーチンフローチャートであ
る。

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は位置検出のモニタ
テレビ画面上での説明図である。

【図６】リードフレームにおけるワイヤボンディング結
果を示す図である。

【符号の説明】

１ 自動ワイヤボンディング装置 ２ 作業台 ３ リードフレーム ３ａ リード部 ４ フレームローダ ５ フレーム送り台 ６ 収納部 ７ ＸＹテーブル １０ ボンディングヘッド １１ テレビカメラ １２ モニタテレビ １３ 制御装置 １４ メイン中央処理装置 １５ テーブル中央処理装置 １６ 画像認識用中央処理装置 １７ テーブル駆動回路 １８ ボンディング駆動回路 ３１ ＩＣペレット ３２ 基準パターン ３３ 検査範囲 ３４ 画像データ ３５ モニタテレビの画面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電子部品等のワークの画像データを画像
   認識手段におけるテレビカメラ等の光学的撮像手段で読
   み取り、ワークの基準位置を検出するようにした電子部
   品の位置検出装置において、光学的撮像手段またはワー
   クを、光学的撮像手段の光学系の光軸と交差する平面上
   で移動させて、ワークの画像データを取り込む操作と、
   この検出した画像データを予め記憶させた基準パターン
   のデータと比較して、ワークのパターンと一致するか否
   かの判断を実行するパターン認識操作とを実行し、前記
   パターン認識操作で基準パターンとワークのパターンと
   が一致しないと判断するときには、前記パターン認識を
   実行すべく、光学的撮像手段またはワークを、前記平面
   上で相対的に一定量だけ前記と異なる方向に移動させる
   操作を複数回繰り返す制御手段を設けたことを特徴とす
   る画像認識手段による電子部品の位置検出装置。