JPH11245369A - 画像認識装置及びクリームはんだ印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 撮像される被写体の種類や表面状態が変化し
ても同一輝度レベルで高精度に画像認識可能な画像認識
装置を提供する。 【解決手段】 メタルマスク４，プリント配線基板２を
照明する光源３２，３３と、メタルマスク４と第１の光
源３２との間、第２の光源３３とプリント配線基板２と
の間に各々配設され、光源より照射された入射光を透過
し、メタルマスク４，プリント配線基板２より反射した
反射光の一部を反射するビームスプリッター３７，３８
と、延出胴体３９，４０に設けられ、ビームスプリッタ
ーを通過した反射光を結像させるレンズ４１，４２と、
このレンズにより結像させられた光像を光電変換するＣ
ＣＤカメラ４３，４４と、メタルマスク４及びプリント
配線基板２の対応する対角線上に２箇所に各々形成され
た基準マークを読み取るため、筒状胴体２９，３０をメ
タルマスク４とプリント配線基板２との間をＸ−Ｙ方向
に走査する走査手段とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置、
特にクリームはんだ印刷装置に好適に用いられる同軸落
射照明方式により被写体に光照射して画像を認識する画
像認識装置に係り、詳しくは第１，第２の被写体の対応
する箇所に形成された識別画像に光源より光照射して得
られた反射光を光電変換して画像認識する第１，第２の
画像認識手段を備えた画像認識装置、及び該画像認識装
置を備えたクリームはんだ印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、プリン
ト配線基板上に半導体部品などのデバイスを表面実装す
る工程がある。このデバイスの表面実装工程に先立っ
て、予め上記プリント配線基板の配線パターンの一部に
形成されたランド部に、上記半導体部品を接合するため
のクリームはんだ（ソルダペースト）をスクリーン印刷
により塗布するクリームはんだ印刷工程が行われる。こ
のクリームはんだ印刷工程において、上記プリント配線
基板の配線パターンに応じて形成されたメタルマスクを
介してスキージユニットによりクリームはんだが基板ラ
ンド部に塗布される。具体的には、配線パターンの一部
に半導体部品などのデバイスのリード線を接合するラン
ド部が形成されたプリント配線基板に、該配線パターン
に応じてマスクパターンが形成されたメタルマスクを重
ね合わせて、該メタルマスクの上からスキージユニット
により上記ランド部のみクリームはんだが塗布される。
上記プリント配線基板のランド部にクリームはんだが塗
布されると、次の工程で半導体部品がプリント配線基板
上に実装されて、更に加熱されることにより、上記ラン
ド部に塗布されたクリームはんだが溶融して上記半導体
部品のリード線が基板ランド部に接合する。

【０００３】近年の半導体装置の高密度実装化に伴い、
プリント配線基板上に実装される半導体部品のリード線
間のピッチがファインピッチ化しているため、ランド間
のピッチも例えば１．２７ｍｍ、０．６５ｍｍ程度か
ら、０．５ｍｍ、０．４ｍｍ程度に狭まってきている。
このため、上記クリームはんだ印刷装置においても、ク
リームはんだを印刷する前に、メタルマスクとプリント
配線基板とを高精度に位置合わせして重ね合わせる必要
がある。

【０００４】一般に、上記プリント配線基板と上記メタ
ルマスクとを位置合わせする方法としては、上記プリン
ト配線基板に配線パターンと共に形成される基準マーク
と、基板外形とのＸ−Ｙ方向の位置関係を計測すること
で位置合わせが行われていた。しかしながら、この方法
は上記プリント配線基板の製造工程において、基板外形
を形成する工程と、配線パターンを形成する工程が別々
に行われるため、プリント配線基板によっては、基板外
形と基準マークとの位置関係にずれが生ずる場合があ
る。特に、ランド間のピッチが０．６５ｍｍ以下の０．
５ｍｍや０．４ｍｍ程度にファインピッチ化したデバイ
スを実装する基板においては、上記プリント配線基板と
上記メタルマスクに形成された基準マークどうしを読み
とって該プリント配線基板の位置合わせを行わないと、
クリームはんだ印刷が精度良く行えない。

【０００５】そこで、上記クリームはんだ印刷装置に
は、上記プリント配線基板とメタルマスクとを高精度に
位置合わせするために画像認識装置として電荷結合素子
（ＣＣＤ）カメラユニットが装備されている。図１３〜
図１５に上記ＣＣＤカメラユニット１００の一例を示
す。このＣＣＤカメラユニット１００は、上下に配置さ
れた第１，第２の被写体１０１，１０２（例えばメタル
マスクとプリント配線基板）間を走査しながら撮像する
ものである。

【０００６】上記ＣＣＤカメラユニット１００の本体を
形成する筒状胴体部１０３には、電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）を備えた第１，第２のＣＣＤカメラ１０４，１０５
が内蔵されている。上記筒状胴体部１０３の上下開口部
には、第１，第２のレンズ１０６，１０７がそれぞれ嵌
め込まれている。また、上記筒状胴体部１０３の上下開
口端面には、光源部品取付基板１０８が固定されてお
り、該光源部品取付基板１０８の中央部を上記第１，第
２のレンズ１０６，１０７が挿通して、上下に配置され
た上記第１，第２の被写体１０１，１０２に対向するよ
うになっている（図１３参照）。

【０００７】上記光源部品取付基板１０８上には、上記
第１，第２のレンズ１０６，１０７の周囲を囲むよう
に、光源として赤色ＬＥＤをリング状に設けた第１，第
２のリング直射照明１０９，１１０が設けられている
（図１４参照）。上記第１，第２のリング直射照明１０
９，１１０により第１，第２の被写体１０１，１０２へ
光照射して得られる反射光を、上記第１，第２のレンズ
１０６，１０７により結像させて上記第１，第２のＣＣ
Ｄカメラ１０４，１０５により読み取るようになってい
る。

【０００８】また、上記ＣＣＤカメラユニット１００
は、筒状胴体部１０３と一体に設けられた取付板１１１
に取り付けられたリニアモーションガイド（以下『リニ
アガイド』という）１１２がＸ軸ガイドレール１１３に
移動可能に嵌め込まれている。また、上記取付板１１１
の一部に形成されたナットは、図示しないボールネジに
連繋しており、該ボールネジは図示しないサーボモータ
により回転駆動されるようになっている。このサーボモ
ータを駆動することで上記ＣＣＤカメラユニット１００
は、リニアガイド１１２がＸ軸ガイドレール１１３に沿
ってＸ軸方向に移動する。また、上記ガイドレール１１
３は、可動支持板１１４に取り付けられている。この可
動支持板１１４は、例えば第１の被写体１０１側に設け
られたＹ軸ガイドレールにリニアガイドを介して移動可
能に嵌め込まれており、Ｘ軸方向の移動機構と同様にボ
ールネジとサーボモータの連繋により、上記ＣＣＤカメ
ラユニット１００がＹ軸方向へ移動可能になっている
（図１４，図１５参照）。

【０００９】プリント配線基板を基板テーブルの上にセ
ットした状態で、これらの間にＣＣＤカメラユニット１
００をＸ−Ｙ方向に走査させて、上下に配置れたメタル
マスクとプリント配線基板の対応する箇所に２か所に形
成されたφ１ｍｍ程度の基準マークを撮像し、取り込ん
だ画像を多値化した輝度データとして演算処理すること
により、上記基板側のθ方向及びＸ−Ｙ方向の位置ずれ
量を算出する。このように配線パターンと共に形成され
る上記基準マークを読み取ることにより、上記プリント
配線基板と上記メタルマスクとの位置ずれが高精度に確
認できるからである。そして、上記基板テーブルを回転
及びＸ−Ｙ方向に平行移動させて上記プリント配線基板
の位置ずれを補正していた。そして、上記プリント配線
基板を載置する上記基板テーブルを上昇させて上記メタ
ルマスクに重ね合わせてスキージユニットによりクリー
ムはんだが塗布されるように構成されていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記プ
リント配線基板に配線パターンと共に形成される基準マ
ークは、銅箔パターンもあれば、該銅箔パターンの表面
にはんだめっきや更には金めっきを施したものなどが用
いられる。また、上記銅箔パターンの場合、酸化により
表面状態（光沢）が変化する。また、上記プリント配線
基板の材質もガラスエポキシ材、ベークライト材、或い
はセラミック材などの種々のものが採用されており、ソ
ルダレジストの色も基板製造メーカーにって種々のもの
が採用されている。このため、ＣＣＤカメラユニット１
００に装備した第１，第２のリング直射照明１０９，１
１０によりプリント配線基板の基準マークを照射して得
られる反射光を、第１，第２のＣＣＤカメラ１０４，１
０５により撮像する際に、反射光が１００パーセント戻
ることによりハレーションを起こしたり、反射光が散乱
して梨地状になったりして、反射光が強弱して基準マー
クが読み取り難い。また、上記反射光が強弱することに
より、同じ基準マークでも異なる基準マークとして認識
する場合も生ずる。また、上記第１，第２のリング直射
照明１０９，１１０として用いた赤色ＬＥＤによって
も、反射光の戻り方にばらつきが生じてしまうため、第
１，第２のＣＣＤカメラ１０４，１０５による認識画像
にばらつきが生じ易く、プリント配線配線基板の種類が
異なれば同一輝度レベルで対応する基準マークを読み取
り難い。

【００１１】これに対して、被写体の材質や表面状態が
変化しても反射光を認識する方式として同軸落射照明方
式のＣＣＤカメラユニットが知られている。図１６にお
いて、ＣＣＤカメラユニット１１５は、上下に設けた第
１，第２の被写体１０１，１０２に対して第１，第２の
筒状胴体１１６，１１７を対向するように設け、該第
１，第２の筒状胴体１１６，１１７の中心線が光軸とな
るように第１，第２のレンズ１１８，１１９を介して第
１，第２のＣＣＤカメラ１２０，１２１を直列にかつ相
反する向きに設けられている。また、上記第１，第２の
筒状胴体１１６，１１７内には第１，第２のビームスプ
リッタ１２２，１２３が設けられており、上記第１，第
２の筒状胴体１１６，１１７の側面には第１，第２光源
取り付け基板１２４，１２５が取り付けられている。こ
の第１，第２光源取り付け基板１２４，１２５には、第
１，第２落射用照明用光源１２６，１２７（例えば赤色
ＬＥＤ）、が各々設けられている。この第１，第２落射
用照明用光源１２６，１２７より光軸方向と交差する方
向に照射された入射光は、上記第１，第２のビームスプ
リッタ１２２，１２３により反射されて上記第１，第２
の被写体１０１，１０２に向けて照射される。上記第
１，第２の被写体１０１，１０２から反射した反射光
は、光軸方向に直列に配設された上記第１，第２のレン
ズ１１８，１１９により各々結像され、上記第１，第２
のＣＣＤカメラ１２０，１２１により撮像される。この
ＣＣＤカメラユニット１１５は、一般に半導体部品など
のデバイスをプリント配線基板上に実装する場合の位置
合わせ用として採用されている。

【００１２】しかしながら、上記同軸落射照明方式のＣ
ＣＤカメラユニット１１５をクリームはんだ印刷装置に
装備して、メタルマスクとプリント配線基板とを位置合
わせを行うようにするとしても、上記ＣＣＤカメラユニ
ット１１５をメタルマスクとプリント配線基板との限ら
れた空間内に進入させて走査させることはでき難い。即
ち、上記ＣＣＤカメラユニット１１５は、第１，第２の
被写体１０１，１０２に対して第１，第２の筒状胴体１
１６，１１７、第１，第２のレンズ１１８，１１９及び
第１，第２のＣＣＤカメラ１２０，１２１を同一光軸上
に直列に配設されているため高さが２３０ｍｍ以上とな
るのに対し、上記メタルマスクとプリント配線基板との
間の間隔は、基板搬送ラインの高さを考慮して１４０ｍ
ｍ程度に設計されることから、上記限られた空間内に進
退移動させることは物理的に不可能であった。あえて上
記ＣＣＤカメラユニット１１５を用いて上記プリント基
板と上記メタルマスクの位置合わせを行うとすれば、ク
リームはんだ印刷とは別のステージで上記プリント配線
基板の基準マークを第２のＣＣＤカメラ１２１により上
方から読み取り、また基板テーブルを基板搬送ラインよ
り下動させて上記メタルマスクの基準マークを第１のＣ
ＣＤカメラ１２０により下方から読み取ることになり、
装置構成が大型化、複雑化して製造コストが増加する上
に、上記プリント配線基板の位置合わせのための作業に
手間取り、生産性が著しく低下する。

【００１３】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、撮像される被写体の種類や表面状態が変化しても
同一輝度レベルで高精度に画像認識可能な画像認識装置
を提供することにある。また、上記画像認識装置を用い
てメタルマスクとプリント配線基板の対応する基準マー
クを限られた空間内で高精度に撮像して位置合わせ可能
なクリームはんだ印刷装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。先ず、画像認識装置におい
ては、筒状胴体内より各々相反する向きに光照射して、
同一光軸上に配置された第１，第２の被写体を照明する
光源と、前記第１，第２の被写体と前記光源との間に各
々配設され、該光源より照射された入射光を透過し、該
第１，第２の被写体より反射した反射光の一部を向きを
変えて各々反射する第１，第２のビームスプリッター
と、前記筒状胴体に対して交差する方向に延出する第
１，第２の延出胴体に設けられ、前記第１，第２のビー
ムスプリッターを通過した反射光を結像させる第１，第
２のレンズと、前記第１，第２のレンズにより結像させ
られた光像を光電変換して画像認識する第１，第２の画
像認識手段と、前記第１，第２の被写体の対応する箇所
に形成された識別画像を各々読み取るため、前記筒状胴
体を前記第１，第２の被写体間をＸ−Ｙ方向に走査する
走査手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】前記画像認識装置において、前記筒状胴体
の周囲より前記第１，第２の被写体に対して各々光照射
する第１，第２の拡散用光源を備えていても良い。ま
た、前記光源としては白色光源を用いるのが好ましい。
また、前記第１，第２の被写体としてクリームはんだ印
刷用のメタルマスク及び半導体部品実装用のプリント配
線基板を用い、該メタルマスク及びプリント配線基板の
対応する箇所に各々形成された位置決め用の基準マーク
を、前記第１，第２の画像認識手段として用いた第１，
第２の電荷結合素子カメラにより各々撮像するようにし
ても良い。

【００１６】また、クリームはんだ印刷装置としては、
プリント配線基板を移動可能に支持する基板テーブル
と、前記基板テーブルに支持された前記プリント配線基
板とメタルマスクとを重ね合わせて、該メタルマスクか
らプリント配線基板上へ配線パターンに応じてクリーム
はんだを塗布するスキージユニットと、前記プリント配
線基板上へ前記クリームはんだを塗布する前に、前記メ
タルマスクと前記プリント配線基板との間に進退移動し
て、当該メタルマスク及びプリント配線基板の対応する
箇所に各々形成された基準マークを走査して撮像する前
記画像認識装置と、前記画像認識装置により画像認識さ
れた基準マーク間に生じた位置ずれを補正するように前
記基板テーブルを移動させて前記基板位置を補正する基
板位置補正ユニットとを備えたことを特徴とする。

【００１７】前記クリームはんだ印刷装置において、前
記画像認識装置は前記メタルマスク及び前記プリント配
線基板の対応する２か所に形成された基準マークを撮像
して、前記基板位置補正ユニットにより前記基板テーブ
ルをθ方向、Ｘ方向、Ｙ方向に各々移動させて前記基板
位置を補正するのが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の態様
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は画像認識
装置の正面図、図２は図１の画像認識装置の上視図、図
３は図１の画像認識装置の側板を取り外した状態の正面
図、図４は図１の画像認識装置の天板を取り外した状態
の上視図、図５は図１の画像認識装置の矢印Ａ−Ａ断面
図、図６は図２の画像認識装置の矢印Ｂ−Ｂ断面図、図
７は画像認識装置の走査状態にあるクリームはんだ印刷
装置の正面図、図８は図７のクリームはんだ印刷装置の
上視図、図９は図７のクリームはんだ印刷装置の左側面
図、図１０はクリームはんだ印刷状態にあるクリームは
んだ印刷装置の正面図、図１１は図１０のクリームはん
だ印刷装置の上視図、図１２は図１０のクリームはんだ
印刷装置の左側面図である。

【００１９】先ず、クリームはんだ印刷装置の全体構成
について図７〜図１２を参照して説明する。１は基板テ
ーブルであり、プリント配線基板２を移動可能に支持し
ている。上記プリント配線基板２としては、ガラスエポ
キシ樹脂基材やベークライト樹脂基材或いはセラミック
基材など種々のものが用いられる。また、上記プリント
配線基板２に配線パターンと共に形成される基準マーク
６も、銅パターンによるものやこれにはんだめっきを施
したもの、更には金めっきを施したものなど種々の表面
状態のものが用いられ、また更にはソルダレジストの色
も、茶色、白色、緑色など種々のものが用いられる。３
はスキージユニットであり、上記基板テーブル１に支持
された上記プリント配線基板２とメタルマスク４とを重
ね合わせて、該メタルマスク４から上記プリント配線基
板２上へ配線パターンに応じてクリームはんだを塗布す
る。５は画像認識装置として用いられるＣＣＤカメラユ
ニットであり、上記プリント配線基板２上へ上記クリー
ムはんだを塗布する前に、上記プリント配線基板２とメ
タルマスク４との間に進退移動して、当該プリント配線
基板２及びメタルマスク４の対応する対角線上に２箇所
に各々形成された基準マーク６を走査して撮像する。７
は基板位置補正ユニットであり、上記基板テーブル１の
下部に装備されている。この基板位置補正ユニット７
は、上記ＣＣＤカメラユニット５により画像認識された
基準マーク６間に生じた位置ずれを補正するため、上記
基板テーブル１をθ方向、Ｘ方向、Ｙ方向に各々移動さ
せて上記プリント配線基板２の位置を補正する（図７，
図１０参照）。

【００２０】８は搬入用コンベアであり、装置外より上
記基板テーブル１上へ上記プリント配線基板２を搬送す
る。９は一対の断面Ｌ字状の搬入ガイドレールであり、
上記プリント配線基板２は両側をガイドされて上記基板
テーブル１へ搬入される。１０は基板検出センサであ
り、プリント配線基板２が上記搬入ガイドレール９の所
定搬入位置にセットされたことを検出する。上記搬入ガ
イドレール９は、使用するプリント配線基板２の種類に
応じて調整ねじ１１を調整すると共にガイド軸１４，１
５に沿ってレール幅を拡大又は縮小可能になっている。
上記搬入ガイドレール９の手前側には搬入用駆動モータ
１２が装備されており、モータ軸１３を回転駆動し、該
モータ軸１３の先端に設けられたプーリ１３ａへ駆動伝
達される。よって、上記搬入用駆動モータ１２を起動さ
せると、モータ軸１３よりプーリ１３ａを回転駆動させ
て、図示しない搬入ベルトによりプリント配線基板２が
基板テーブル１へ搬入される。上記基板テーブル１にも
基板搬送方向両側に図示しない搬送用ベルトが設けられ
ており、該搬送用ベルトに上記プリント配線基板２が受
け渡されて上記基板テーブル１上のはんだ印刷準備位置
まで搬送される（図８，図１１参照）。

【００２１】１６は搬出用コンベアであり、クリームは
んだ印刷後の上記プリント配線基板２を上記基板テーブ
ル１の搬送用ベルトより受け渡されて、装置外へ搬送す
る。１７は一対の断面Ｌ字状の搬出ガイドレールであ
り、上記プリント配線基板２は両側をガイドされて上記
基板テーブル１より搬出される。１８は基板検出センサ
であり、クリームはんだ印刷後のプリント配線基板２が
搬出ガイドレール１７の所定位置へ排出されたことを検
出する。上記搬出ガイドレール１７は、使用するプリン
ト配線基板２の種類に応じて調整ねじ１９を調整すると
共にガイド軸２１，２２に沿ってレール幅を拡大又は縮
小可能になっている。上記搬出ガイドレール１７の手前
側には搬出用駆動モータ２０が装備されており、モータ
軸２１を回転駆動して該モータ軸２１の先端に設けられ
たプーリ２１ａへ駆動伝達される。よって、上記搬出用
駆動モータ２０を起動させると、モータ軸２１よりプー
リ２１ａを回転駆動させて、図示しない搬出ベルトによ
りプリント配線基板２が基板テーブル１より装置外へ搬
出される（図８，図１１参照）。

【００２２】２４は制御用モニターであり、作業者がタ
ッチパネルを操作することで上記プリント配線基板２の
搬送動作を制御したり、ＣＣＤカメラユニット５の認識
画像に基づいて上記基板位置補正ユニット７の位置補正
動作を制御したり、或いはスキージユニット３によるク
リームはんだ印刷動作を制御したりする（図７，図１０
参照）。

【００２３】次に上記クリームはんだ印刷装置の各部の
構成についてより詳細に説明する。メタルマスク４に
は、上記プリント配線基板２の配線パターンとして形成
された半導体部品を実装するランド部に応じたパターン
が形成されている。よって、上記メタルマスク４はラン
ド部以外の部分をマスクして上記プリント配線基板２の
ランド部のみにクリームはんだを塗布するようになって
いる。上記メタルマスク４は、上記プリント配線基板２
の種類によって交換するようになっており、厚さ１００
μｍ〜１５０μｍ程度のステンレススチール材が用いら
れる。

【００２４】上記メタルマスク４はその周縁部を装置本
体フレーム２５に支持されており、上記基板テーブル１
が上動することで、上記プリント配線基板２が上記メタ
ルマスク４に重ね合わせられる。スキージユニット３
は、左右一対の印刷ヘッド３ａ，３ｂを備えており、い
ずれか一方の印刷ヘッドがヘッドダウンして上記メタル
マスク４の上側にクリームはんだを供給しながら、左方
向又は右方向へ移動する際にへら状の傾斜塗布板を上記
メタルマスク４に摺動させることにより、上記クリーム
はんだを転がしながら、ランドパターンに応じてプリン
ト配線基板２のランド部へ塗布する（図１０参照）。上
記スキージユニット３は、図示しないインダクションモ
ータよりタイミングベルト３ｃを介して正逆回転駆動さ
れるボールネジ３ｄにナット３ｅを介して連繋すること
により、左右方向へ往復動可能になっている（図１１参
照）。

【００２５】基板位置補正ユニット７は、上記基板テー
ブル１の下部に装備されており、該基板テーブル１を上
下動させる上下動ユニット、該基板テーブル１をθ方向
に回転させる回転位置合わせ機構、該基板テーブル１を
Ｘ方向、Ｙ方向に各々移動させる水平位置合わせ機構を
装備している。

【００２６】上記上下動ユニットは、図示しないサーボ
モータなどの駆動源によりＺ軸テーブル２６を上動させ
ることで、該Ｚ軸テーブル２６に支持された上記基板テ
ーブル１を上昇させることができる。上記基板テーブル
１は、通常は基板搬送ラインと同等の高さに保たれてお
り、クリームはんだ印刷を行う際に上記Ｚ軸テーブル２
６を上動させて上記基板テーブル１に支持されたプリン
ト配線基板２をメタルマスク４に重ね合わせる（図１０
参照）。

【００２７】また、上記回転位置合わせ機構は、θ方向
補正テーブル２７を回転させることにより基板テーブル
１を回転させて、プリント配線基板２のθ方向の位置ず
れを補正する。具体的には図示しない駆動モータに上記
θ方向補正テーブル２７の回転機構が連繋しており、Ｃ
ＣＤカメラユニット５の認識画像に基づいて算出したθ
方向のずれに応じて上記駆動モータを起動することによ
り基板テーブル１を回転させてプリント配線基板２のθ
方向の位置ずれを補正する（図７参照）。

【００２８】また、上記水平位置合わせ機構は、上記θ
方向補正テーブル２７の下方に図示しないＸ方向補正テ
ーブル及びＹ方向補正テーブルを各々上下に装備されて
おり、それぞれサーボモータにより回転されるボールネ
ジにナットを介して連繋して上記Ｘ方向補正テーブル及
びＹ方向補正テーブルが各々図示しないリニアガイドに
よって、それぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に各々移動可能
になっている。上記ＣＣＤカメラユニット５の認識画像
に基づいて算出したＸ軸方向及びＹ軸方向のずれに応じ
て上記各サーボモータを起動することにより基板テーブ
ル１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させてプリント配線
基板２の位置ずれを補正する。

【００２９】次に上記ＣＣＤカメラユニット５の具体的
な構成について、図１〜図６を参照して説明する。図１
〜図６おいて、２８はＣＣＤカメラユニット本体であ
り、第１，第２の筒状胴体２９，３０を上下一体に連結
されて全体として筐体状に形成されている（図１，図２
参照）。上記第１，第２の筒状胴体２９，３０の内部に
は、光源取付基板３１が各々設けられており、該光源取
付基板３１の中心部には、第１，第２の光源３２，３３
がそれぞれ設けられている。この第１，第２の光源３
２，３３は、同一光軸上に配置された第１の被写体とし
てのメタルマスク４及び第２の被写体としてのプリント
配線基板２に対して各々相反する向きに同軸落射照明す
る。上記第１，第２の光源３２，３３としては、被写体
の種類や表面状態に係わらず、同一輝度レベルで撮像す
るために、例えば白色のＬＥＤが好適に用いられる。上
記第１，第２の光源３２，３３は、光源取付基板３１に
別個に取り付けられているが、同一の基板の両面に一体
に取り付けても良く、第１，第２の光源３２，３３の代
わりに単一の光源により上下方向に光照射しても良い
（図５及び図６参照）。

【００３０】また、上記第１，第２の筒状胴体２９，３
０の上下開口端側にはコ字状の拡散照明取付基板３４が
各々取り付けられている。この拡散照明取付基板３４に
は、第１，第２の拡散用光源３５，３６が基板形状に沿
って各々コ字状に配列されており、上記メタルマスク４
及びプリント配線基板２を上記第１，第２の筒状胴体２
９，３０の周囲より光照射する。上記第１，第２の拡散
用光源３５，３６としても、例えば白色のＬＥＤが好適
に用いられる（図３，図４参照）。

【００３１】また、上記メタルマスク４と上記第１の光
源３２との間、上記第２の光源３３と上記プリント配線
基板２との間には、第１，第２のビームスプリッター３
７，３８が各々配設されている。この第１，第２のビー
ムスプリッター３７，３８としては、例えばハーフミラ
ー等が用いられ、上記第１，第２の光源３２，３３より
照射された入射光を透過し、上記メタルマスク４及びプ
リント配線基板２より各々反射した反射光の一部を向き
を変えて反射する（図５，図６参照）。

【００３２】また、上記第１，第２の筒状胴体２９，３
０に対して交差する方向（本実施例では直交する方向）
に延出する第１，第２の延出胴体３９，４０には、上記
第１，第２のビームスプリッター３７，３８を通過した
反射光を結像させる第１，第２のレンズ４１，４２が各
々嵌め込まれている。また、上記第１，第２のレンズ４
１，４２により結像させられた光像は、第１，第２の画
像認識手段として装備した第１，第２のＣＣＤカメラ４
３，４４により光電変換されて多値化した輝度データと
して画像認識される。本実施例では、画像の輝度レベル
を２５６階調でとらえ、予め登録されたパターンと比較
して画像認識が行われる（図５，図６参照）。

【００３３】次に、ＣＣＤカメラユニット５を上記メタ
ルマスク４と上記プリント配線基板２との間をＸ−Ｙ方
向に走査する走査手段の構成について図７〜図１２を参
照して説明する。上記ＣＣＤカメラユニット５は、上記
メタルマスク４及びプリント配線基板２の対応する対角
線上に２箇所に形成された基準マーク６を各々読み取る
ためＸ−Ｙ方向に走査される。上記ＣＣＤカメラユニッ
ト５を対角線上を走査させるのは、撮像するメタルマス
ク４及びプリント配線基板２の直線距離が長く取れるた
め、僅かな基板のずれ量も検出し易くなるからである。
尚、上記プリント配線基板２のθ方向、Ｘ方向、Ｙ方向
の各位置ずれが正確に検出できれば、上記ＣＣＤカメラ
ユニット５は必ずしも対角線上を走査する必要はない。

【００３４】先ず、Ｘ軸方向に往復動させる構成につい
て説明すると、上記第１，第２の筒状胴体２９，３０
は、ユニット取付板４５に支持されており、該ユニット
取付板４５にはリニアガイド４６が一体に設けられてい
る。このリニアガイド４６は、可動支持板４７に水平方
向に設けられたＸ軸ガイドレール４８に移動可能に嵌め
込まれている。また、上記ユニット取付板４５にはボー
ルネジ４９が連繋しており、該ボールネジ４９はＸ軸方
向移動用のサーボモータ５０により正逆回転駆動される
（図９，図１２参照）。上記サーボモータ５０を正逆回
転駆動することにより、ＣＣＤカメラユニット５は、Ｘ
軸ガイドレール４８に沿って往復移動するようになって
いる。

【００３５】次に、Ｙ軸方向に往復移動させる構成につ
いて説明すると、上記第１，第２の筒状胴体２９，３０
がユニット取付板４５を介して取り付けられている可動
支持板４７は、メタルマスク４を支持する装置本体フレ
ーム２５に移動可能に取りつけられている。即ち、上記
可動支持板４７の左右両側に連結する垂直支持部材５１
の上端側にはリニアガイド５２が各々一体に取り付けら
れている。このリニアガイド５２は、上記装置本体フレ
ーム２５に水平方向に設けられたＹ軸ガイドレール５３
に移動可能に嵌め込まれている。上記垂直支持部材５１
には、ボールネジ５４が連繋しており、該ボールネジ５
４は図示しないＹ軸方向移動用のサーボモータにより正
逆回転駆動される（図７，図１０参照）。上記サーボモ
ータを正逆回転駆動することにより、ＣＣＤカメラユニ
ット５は、Ｙ軸ガイドレール５３に沿って往復移動する
ようになっている。上記Ｘ−Ｙ方向の走査手段の構成に
より、クリームはんだ印刷に先立って、ＣＣＤカメラユ
ニット５を図１１に実線で示す待機位置Ｃより図８に破
線で示す読み取り位置Ｄへとプリント配線基板２の対角
線上を走査しながら撮像が行われる。

【００３６】上記同軸落射照明方式のＣＣＤカメラユニ
ット５を用いることにより、配線パターンに対して位置
精度良く形成された基準マーク６を、該基準マーク６の
表面状態やプリント配線基板２の種類、ソルダレジスト
の色などによって反射光が強弱することがなく、同一輝
度レベルで高精度に読み取ることが可能となる。また、
上記ＣＣＤカメラユニット５は、第１，第２の筒状胴体
２９，３０より各々相反する向きに光照射して第１，第
２のビームスプリッター３７，３８によりメタルマスク
４及びプリント配線基板２からの反射光の一部を向きを
変えて反射して上記第１，第２の筒状胴体２９，３０に
対して直交する方向に延出する第１，第２の延出胴体３
９，４０に設けられた第１，第２のＣＣＤカメラ４３，
４４により撮像するようにしたので、上記メタルマスク
４とプリント基板２との間の限られた空間内で上記ＣＣ
Ｄカメラユニット５を走査させて上下に対応する基準マ
ーク６を読み取ることができる。

【００３７】次に、上述したＣＣＤカメラユニット５を
備えたクリームはんだ印刷装置を用いてクリームはんだ
印刷を行う動作について説明する。先ず、配線パターン
と共に基準マーク６が形成されたプリント配線基板２を
搬入用コンベア８により搬送して、基板テーブル１上に
搬入する。このとき、上記基板テーブル１は、下動した
状態、即ち基板搬送ラインと同じ高さ位置に保たれてお
り、メタルマスク４との間に空間が形成されている。上
記基板テーブル１上にもコンベアベルトが装備されてお
り、上記プリント配線基板２は上記搬入用コンベア８よ
り受け渡されて上記基板テーブル１上の所定位置にセッ
トされる（図７参照）。

【００３８】次に、上記プリント配線基板２を上記メタ
ルマスク４とを重ね合わせる前に、該プリント配線基板
２の位置を補正する。即ち、ＣＣＤカメラユニット５を
上記メタルマスク４と上記プリント配線基板２との間に
進入させて、これらの対応する対角線上に２か所に形成
された基準マーク６を各々読み取って、基板補正ユニッ
ト７により位置合わせを行う。次に、上記ＣＣＤカメラ
ユニット５を待機位置Ｃより読み取り位置ＤへとＸ−Ｙ
方向へ走査させて対角線上に２か所に設けられた基準マ
ーク６を読み取る（図８，図１１参照）。これによっ
て、上記メタルマスク４に対して上記プリント配線基板
２のθ方向、Ｘ方向、Ｙ方向のずれ量を算出して基板補
正ユニット７により基板テーブル１をずれた分だけ移動
させて位置補正を行う。上記ＣＣＤカメラユニット５
は、撮像が終了すると、再び待機位置Ｃに戻って待機す
る（図１１参照）。

【００３９】次に、Ｚ軸テーブル２６を作動させて、上
記位置補正が行われたプリント配線基板２を載置する基
板テーブル１を上昇させ、該プリント配線基板２とメタ
ルマスク４とを重ね合わせる。次に、スキージユニット
３を作動させて、上記メタルマスク４の上側より左右い
ずれか一方の印刷ヘッド３ａ，３ｂをヘッドダウンさせ
て、クリームはんだを転がしながらマスク面を摺動させ
る際に、上記プリント配線基板２のランド部へクリーム
はんだを印刷する（図１０参照）。印刷が終了すると、
上記Ｚ軸テーブル２６を作動させて、上記印刷が行われ
たプリント配線基板２を載置する基板テーブル１を基板
搬送ラインまで下降させる。そして、上記基板テーブル
１に装備した図示しない搬送ベルトにより搬出用コンベ
ア１６へ受け渡されて、上記プリント配線基板２は装置
外へ搬出される。

【００４０】上記構成によれば、クリームはんだ印刷装
置において、メタルマスク４とプリント配線基板２との
間の限られた空間内で同軸落射照明方式のＣＣＤカメラ
ユニット５を走査させて、上記プリント配線基板２の位
置補正を行った上でクリームはんだ印刷が行えるので、
配線ピッチが０．６５ｍｍ以下の０．５ｍｍや０．４ｍ
ｍなどのファインピッチ化した基板ランド部へ高精度に
クリームはんだを印刷することができる。よって、後工
程で行われる半導体部品等の実装工程において高密度実
装を確実に行え、製品の信頼性を高めることができる。
また、上記ＣＣＤカメラユニット５は、上記プリント配
線基板２の種類や基準マーク６の表面状態にかかわらず
同一輝度レベルで画像認識可能であるため汎用性が高
く、しかも基板搬送ライン上の同一ステージで位置合わ
せとクリームはんだ印刷が行えるので、製造工程を簡略
化してサイクルタイムを短縮すると共に装置の小型化や
製造コストの低廉化が実現できる。

【００４１】上記ＣＣＤカメラユニット５は、クリーム
はんだ印刷装置に好適に用いられるが、これに限定され
るものではなく、半導体製造装置など各種デバイスを高
密度実装する工程や被写体どうしを位置合わせする工程
などに広く応用可能である等、発明の精神を逸脱しない
範囲内でさらに多くの改変を施し得るのはもちろんのこ
とである。

【００４２】

【発明の効果】本発明は前述したように、同軸落射照明
方式の画像認識装置を用いることにより、被写体の表面
状態や被写体の種類や色などによって反射光が強弱する
ことがなく、同一輝度レベルで高精度に読み取ることが
可能となる。また、前記画像認識装置は、第１，第２の
筒状胴体より各々相反する向きに光照射して第１，第２
のビームスプリッターにより第１，第２の被写体からの
反射光の一部を向きを変えて反射して上記第１，第２の
筒状胴体に対して交差する方向に延出する第１，第２の
延出胴体に設けられた第１，第２のＣＣＤカメラにより
撮像するようにしたので、上記第１，第２の被写体間の
限られた空間内で前記画像認識装置を走査させて対応す
る識別画像を読み取ることができる。

【００４３】また、クリームはんだ印刷装置において、
メタルマスクとプリント配線基板との間の限られた空間
内で同軸落射照明方式の画像認識装置を走査させて、前
記プリント配線基板の位置補正を行った上でクリームは
んだ印刷が行えるので、配線ピッチが０．６５ｍｍ以下
の０．５ｍｍや０．４ｍｍなどのファインピッチ化した
基板ランド部へ高精度にクリームはんだを印刷すること
ができる。よって、後工程で行われる半導体部品等の実
装工程において高密度実装を確実に行え、製品の信頼性
を高めることができる。また、上記画像認識装置は、上
記プリント配線基板の種類や基準マークの表面状態にか
かわらず同一輝度レベルで画像認識可能であるため汎用
性が高く、しかも基板搬送ライン上の同一ステージで位
置合わせとクリームはんだ印刷が行えるので、製造工程
を簡略化してサイクルタイムを短縮すると共に装置の小
型化や製造コストの低廉化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像認識装置の正面図である。

【図２】図１の画像認識装置の上視図である。

【図３】図１の画像認識装置の側板を取り外した状態の
正面図である。

【図４】図１の画像認識装置の天板を取り外した状態の
上視図である。

【図５】図１の画像認識装置の矢印Ａ−Ａ断面図であ
る。

【図６】図２の画像認識装置の矢印Ｂ−Ｂ断面図であ
る。

【図７】ＣＣＤカメラユニットが走査状態にあるクリー
ムはんだ印刷装置の正面図である。

【図８】図７のクリームはんだ印刷装置の上視図であ
る。

【図９】クリームはんだ印刷装置の左側面図である。

【図１０】クリームはんだ印刷状態にあるクリームはん
だ印刷装置の正面図である。

【図１１】図１０のクリームはんだ印刷装置の上視図で
ある。

【図１２】図１０のクリームはんだ印刷装置の左側面図
である。

【図１３】従来のＣＣＤカメラユニットの構成を示す正
面図である。

【図１４】図１３のＣＣＤカメラユニットの上視図であ
る。

【図１５】図１３のＣＣＤカメラユニットの右側面図で
ある。

【図１６】従来の同軸落射正面装置の照明装置の説明図
である。

【符号の説明】

１ 基板テーブル ２ プリント配線基板 ３ スキージユニット ３ａ，３ｂ 印刷ヘッド ３ｃ タイミングベルト ３ｄ，４９，５４ ボールネジ ３ｅ ナット ４ メタルマスク ５ ＣＣＤカメラユニット ６ 基準マーク ７ 基板位置補正ユニット ８ 搬入用コンベア ９ 搬入ガイドレール １０，１８ 基板検出センサ １１，１９ 調整ねじ １２ 搬入用駆動モータ １３，２１ モータ軸 １３ａ，２１ａ プーリ １４，１５，２２，２３ ガイド軸 １６ 搬出用コンベア １７ 搬出ガイドレール ２０ 搬出用駆動モータ ２４ 制御用モニター ２５ 装置本体フレーム ２６ Ｚ軸テーブル ２７ θ方向補正テーブル ２８ ＣＣＤカメラユニット本体 ２９，３０ 第１，第２の筒状胴体 ３１ 光源取付基板 ３２，３３ 第１，第２の光源 ３４ 拡散照明取付基板 ３５，３６ 第１，第２の拡散用光源 ３７，３８ 第１，第２のビームスプリッター ３９，４０ 第１，第２の延出胴体 ４１，４２ 第１，第２のレンズ ４３，４４ 第１，第２のＣＣＤカメラ ４５ ユニット取付板 ４６，５２ リニアガイド ４７ 可動支持板 ４８ Ｘ軸ガイドレール ５０ サーボモータ ５１ 垂直支持部材 ５３ Ｙ軸ガイドレール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状胴体内より各々相反する向きに光照
   射して、同一光軸上に配置された第１，第２の被写体を
   照明する光源と、 前記第１，第２の被写体と前記光源との間に各々配設さ
   れ、該光源より照射された入射光を透過し、該第１，第
   ２の被写体より反射した反射光の一部を向きを変えて各
   々反射する第１，第２のビームスプリッターと、 前記筒状胴体に対して交差する方向に延出する第１，第
   ２の延出胴体に設けられ、前記第１，第２のビームスプ
   リッターを通過した反射光を結像させる第１，第２のレ
   ンズと、 前記第１，第２のレンズにより結像させられた光像を光
   電変換して画像認識する第１，第２の画像認識手段と、 前記第１，第２の被写体の対応する箇所に形成された識
   別画像を各々読み取るため、前記筒状胴体を前記第１，
   第２の被写体間をＸ−Ｙ方向に走査する走査手段と、 を備えたことを特徴とする画像認識装置。
2. 【請求項２】 前記筒状胴体の周囲より前記第１，第２
   の被写体に対して各々光照射する第１，第２の拡散用光
   源を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像認識装
   置。
3. 【請求項３】 前記光源として白色光源を用いたことを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像認識装置。
4. 【請求項４】 前記第１，第２の被写体としてクリーム
   はんだ印刷用のメタルマスク、半導体部品実装用のプリ
   ント配線基板を用い、該メタルマスク及びプリント配線
   基板の対応する箇所に各々形成された位置決め用の基準
   マークを、前記第１，第２の画像認識手段として用いた
   第１，第２の電荷結合素子カメラにより各々撮像するこ
   とを特徴とする請求項１、２又は請求項３記載の画像認
   識装置。
5. 【請求項５】 プリント配線基板を移動可能に支持する
   基板テーブルと、 前記基板テーブルに支持された前記プリント配線基板と
   メタルマスクとを重ね合わせて、該メタルマスクから前
   記プリント配線基板上へ配線パターンに応じてクリーム
   はんだを塗布するスキージユニットと、 前記プリント配線基板上へ前記クリームはんだを塗布す
   る前に、前記メタルマスクと前記プリント基板との間に
   進退移動して、当該メタルマスク及びプリント基板の対
   応する箇所に各々形成された基準マークを撮像する前記
   請求項１〜４のうちいずれか１項記載の画像認識装置
   と、 前記画像認識装置により画像認識された基準マーク間に
   生じた位置ずれを補正するように前記基板テーブルを移
   動させて前記基板位置を補正する基板位置補正ユニット
   と、 を備えたことを特徴とするクリームはんだ印刷装置。
6. 【請求項６】 前記画像認識装置は、前記メタルマスク
   及び前記プリント配線基板の対応する２か所に形成され
   た基準マークを撮像して、前記基板位置補正ユニットに
   より前記基板テーブルをθ方向、Ｘ方向、Ｙ方向に各々
   移動させて前記基板位置を補正することを特徴とする請
   求項５記載のクリームはんだ印刷装置。