JPH11295032A - ワークの位置認識方法 - Google Patents

ワークの位置認識方法

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JPH11295032A
JPH11295032A JP10100765A JP10076598A JPH11295032A JP H11295032 A JPH11295032 A JP H11295032A JP 10100765 A JP10100765 A JP 10100765A JP 10076598 A JP10076598 A JP 10076598A JP H11295032 A JPH11295032 A JP H11295032A
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Takayuki Yoshiyama
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラのレンズの球面収差などによるターゲ
ットの位置検出誤差を解消できるワークの位置認識方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 カメラによりターゲットTの画像を取り
込み、基準位置である座標原点(x0,y0)からター
ゲットTまでのX方向とY方向の画素数Nx,Nyを求
める。次に画素数Nx,Nyに距離換算係数を乗じてX
方向とY方向の位置ずれΔx,Δyの距離Xμm,Yμ
mを求める。次にカメラをXμm,Yμm移動させてタ
ーゲットTを再度観察し、座標原点(x0,y0)から
ターゲットTまでの距離X’μm,Y’μmを求める。
次に(x0+X+X’),(yo+Y+Y’)を演算
し、これをターゲットTのより正しい位置とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の実装や
ワイヤボンディングなどを行うときに行われるワークの
位置認識方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えばプリント基板に電子部品を実装す
る場合、電子部品を所定の正しい座標位置に搭載するた
めにプリント基板の位置認識が行われる。また例えばプ
リント基板やリードフレームなどの基板に搭載されたチ
ップのパッドと基板の電極をワイヤで接続するワイヤボ
ンディングを行う場合、所定の正しい座標位置にワイヤ
をボンディングするために基板やチップの位置認識が行
われる。
【0003】基板やチップなどのワークの位置認識は、
一般に、カメラをワークに対して相対的に移動させ、カ
メラでワークのターゲットを観察してその位置を求める
ことにより行われる。ターゲットとしては、ワークの表
面に格別に形成されたものや、ワークの特徴部が用いら
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ワークのターゲットの
位置は上記のようにして求められるが、この求められた
位置には誤差が含まれる。この誤差はカメラのレンズの
球面収差などに起因するものと考えられる。
【0005】従来は、上記誤差を含むターゲットの位置
に基づいてワークの位置を決定していたため、電子部品
の実装位置やワイヤのボンディング位置などにかなりの
大きさの誤差が発生していた。しかしながら要求される
電子部品の実装位置精度やワイヤのボンディング位置精
度などが高い場合、上記誤差は無視できないものであ
る。
【0006】したがって本発明は、カメラのレンズの球
面収差などによるターゲットの位置検出誤差を解消でき
るワークの位置認識方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、カメラをワー
クのターゲットに対して相対的に移動させてカメラをタ
ーゲットがあるべき位置の上方に位置させる第1工程
と、カメラでターゲットを観察しターゲットの位置を求
める第2工程と、基準位置からのターゲットのX方向と
Y方向の位置ずれをX方向とY方向の画素数として求め
る第3工程と、求められたX方向とY方向の画素数と距
離変換係数に基づいて基準位置からターゲットまでのX
方向とY方向の第1回目の誤差を求める第4工程と、求
められたX方向とY方向の距離だけカメラをターゲット
に対して相対的に移動させる第5工程と、カメラで再度
ターゲットを観察して基準位置からのターゲットのX方
向とY方向の位置ずれをX方向とY方向の画素数として
求める第6工程と、求められたX方向とY方向の画素数
と距離変換係数に基づいて基準位置からターゲットまで
のX方向とY方向の第2回目の誤差を求める第7工程
と、基準位置の座標値と第1回目の誤差と第2回目の誤
差に基づいてターゲットのより正しい位置を求める第8
工程と、を含むことを特徴とするワークの位置認識方法
である。
【0008】また好ましくは、前記第4工程で求められ
たX方向とY方向の距離が許容値以上であるか否かを判
定し、許容値以上であるときのみ前記第5工程以降の工
程を行う。
【0009】上記構成の本発明によれば、カメラのレン
ズの球面収差などに起因するターゲットの位置検出誤差
を極力小さくし、ワークのより正しい位置を求めること
ができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のワ
イヤボンディング装置の斜視図、図2は同制御系のブロ
ック図、図3および図4は同カメラに取り込まれたター
ゲットの画像図、図5は同カメラに取り込まれたターゲ
ットの拡大画像図、図6は同ターゲットの位置認識のフ
ローチャートである。
【0011】まず、図1を参照してワイヤボンディング
装置を説明する。図1において、テーブル1上にはリー
ドフレーム2が載置されている。リードフレーム2上に
はチップ3が搭載されている。ワイヤボンディングを行
うステージにはマスク板4が設けられている。マスク板
4はシリンダ5のロッド6に結合されており、ロッド6
が突没することによりマスク板4は上下動し、リードフ
レーム2を覆う。
【0012】7は本体ボックスであり、可動テーブル8
上に設置されている。可動テーブル8はX軸モータ9と
Y軸モータ10に駆動されてX方向やY方向に水平移動
する。本体ボックス7からリードフレーム2の上方にホ
ーン11が延出している。ホーン11の先端部にはキャ
ピラリツール12が保持されている。
【0013】本体ボックス7にはスプール13が設けら
れている。スプール13に巻回されたワイヤ14は、ス
プール13から繰り出されてキャピラリツール12に挿
通される。15はワイヤ14をクランプするクランパ、
16はキャピラリツール12から下方へ導出されたワイ
ヤ14の下端部に電気的スパークによりボールを形成す
るためのトーチである。
【0014】本体ボックス7にはカメラ17が装着され
ている。カメラ17は本体ボックス7と一体的にX方向
やY方向へ水平移動し、リードフレーム2やチップ3の
ターゲットを観察する。18はキーボードから成る操作
部、19は操作部18に接続された制御部、20はトー
チ16に印加する電圧などを制御するためのスパークユ
ニットである。制御部19は、シリンダ5、X軸モータ
9、Y軸モータ10、本体ボックス7内の駆動部(図示
せず)、スパークユニットなどを制御する。
【0015】図2において、21はバスであり、以下の
要素が接続されている。CPU22は全体の制御や演
算、判断などを行う。カメラ17は認識部23を介して
バス21に接続されている。またシリンダ5はシリンダ
駆動部24を介してバス21に接続されている。またX
軸モータ9とY軸モータ10はモータドライバ25を介
してバス21に接続されている。26はプログラムメモ
リ、27はカメラ17に取り込まれた画像やマスターパ
ターンなどを登録する画像メモリである。
【0016】上記構成のワイヤボンディング装置は、ホ
ーン11をリードフレーム2やチップ3に対して水平移
動させ、かつキャピラリツール12に上下動作を行わせ
て、チップ3の上面のパッドとリードフレーム2の電極
をワイヤ14で接続する。ワイヤ14は、チップ3のパ
ッドやリードフレーム2の電極に位置精度よくボンディ
ングする必要があり、このためワイヤボンディングを行
う際には、カメラ17によりリードフレーム2やチップ
3の位置認識が行われる。
【0017】次に、図3〜図6を参照して、チップ3の
位置認識方法を説明する。まず、チップ3の上面に形成
されたターゲットが存在すると予想される位置にカメラ
17を水平移動させ、カメラ17でターゲットの画像を
取り込む(図6のステップ1)。図3(a)はカメラ1
7で取り込まれた画像を示している。図中、Aはカメラ
17の視野内に設定されたチェックエリア、Tはチップ
3の上面に形成されたターゲット、Hはチェックエリア
A内の十字横線、Vは同十字縦線、(x0,y0)は十
字横線Hと十字縦線Vの交点である座標原点である。座
標原点(x0,y0)は基準位置となるものであって、
一般にはカメラ17の光軸上である。またGはカメラ1
7に内蔵された受光素子の画素である。次にパターンマ
ッチングによりターゲットTを確認する(ステップ
2)。図3(b)において、T0はパターンマッチング
のためのターゲットのマスターパターン、Bはパターン
マッチングエリアである。
【0018】さて図3において、ターゲットに位置ずれ
がないとすれば、ターゲットはT’で示すように座標原
点(x0,y0)に存在する筈である。ところがターゲ
ットはTで示す位置に存在しており、座標原点(x0,
y0)からかなり位置ずれしている。
【0019】そこで次に、この位置ずれ(座標原点(x
0,y0)からのターゲットTのX方向とY方向の誤
差)Δx,Δyを次のようにして求める。まず、座標原
点(x0,y0)からターゲットTのセンターまでのX
方向の画素数NxとY方向の画素数NyをCPU22で
求める(ステップ3)。なおターゲットTのセンター
は、重心検出法などの周知画像処理方法により簡単に求
められる。
【0020】次にこの画素数Nx,Nyを距離Xμm,
Yμmに換算してX方向の位置ずれΔxとY方向の位置
ずれΔyを求める(ステップ4)。この距離Xμm,Y
μmは、図6のステップ4中に示すように、Nx×α=
X(μm),Ny×β=Y(μm)から換算される。α
とβは距離換算係数であって、最小2乗法などにより予
め求められている既知の係数である。
【0021】次にステップ5で、位置ずれΔx,Δyが
許容値以上であるかどうかを判定し、Yesならばステ
ップ6以降を行い、Noならば終了する。その理由は次
のとおりである。すなわち以下に述べるステップ6〜8
の実行には時間を要するものであり、できればステップ
6〜8の実行は避けたい。そこでワイヤボンディングに
要求されるボンディング位置精度に応じて許容値を予め
設定しておき、位置ずれΔx,Δyが許容値以上の場合
にのみステップ6〜8を実行してターゲットTのより正
しい座標位置を求めることとし、許容値以下の場合には
ステップ6〜8は実行せずに図3に示されるターゲット
Tの位置をそのまま正しい位置としてワイヤボンディン
グを行う。勿論、ステップ3で求められる画素数Nx,
Nyの個数について許容値を設定し、これによりステッ
プ4以下を実行すべきかどうかを判定してもよいもので
ある。
【0022】次に、カメラ17をX方向とY方向に距離
Xμm,Yμm水平移動させ、ターゲットTの画像を再
度取り込む(ステップ6)。図4はこのときの画像、図
5はターゲットの拡大画像である。次に座標原点(x
0,y0)からターゲットTの位置ずれΔx’,Δy’
の距離X’μm,Y’μmを求める(ステップ7)。こ
の距離X’μm,Y’μmは、ステップ3,4と同じ方
法により求められる。この距離X’μm,Y’μmは、
第1回目の観察時の距離Xμm,Yμmが含む誤差であ
って、上述したようにカメラ17のレンズの球面収差な
どに起因する。
【0023】次に、ステップ8で(x0+X+X’),
(y0+Y+Y’)を演算する。ここで、距離X,Yは
ターゲットTの第1回目の観察時における第1回目の誤
差、X’,Y’はターゲットTの第2回目の観察時にお
ける第2回目の誤差である。ステップ7で求められた
(x0+X+X’),(y0+Y+Y’)をターゲット
Tの座標位置として採用し、上述したワイヤボンディン
グを行う。この(x0+X+X’)と(y0+Y+
Y’)は上述した第1回目の誤差X,Yと第2回目の誤
差X’,Y’を含むものであり、したがってターゲット
Tのより正しい座標位置となる。
【0024】上記実施の形態は、ワイヤボンディングを
例にとって説明したが、本発明は電子部品を基板に実装
する電子部品実装装置における基板の位置認識などにも
適用できる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
メラのレンズの球面収差などに起因するワークのターゲ
ットの位置検出時の誤差を解消し、ターゲットのより正
しい位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置の制御系のブロック図
【図3】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置のカメラに取り込まれたターゲットの画像図
【図4】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置のカメラに取り込まれたターゲットの画像図
【図5】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置のカメラに取り込まれたターゲットの拡大画像図
【図6】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置のターゲットの位置認識のフローチャート
【符号の説明】
3 チップ 17 カメラ A チェックエリア T ターゲット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カメラをワークのターゲットに対して相対
    的に移動させてカメラをターゲットがあるべき位置の上
    方に位置させる第1工程と、カメラでターゲットを観察
    しターゲットの位置を求める第2工程と、基準位置から
    のターゲットのX方向とY方向の位置ずれをX方向とY
    方向の画素数として求める第3工程と、求められたX方
    向とY方向の画素数と距離変換係数に基づいて基準位置
    からターゲットまでのX方向とY方向の第1回目の誤差
    を求める第4工程と、求められたX方向とY方向の距離
    だけカメラをターゲットに対して相対的に移動させる第
    5工程と、カメラで再度ターゲットを観察して基準位置
    からのターゲットのX方向とY方向の位置ずれをX方向
    とY方向の画素数として求める第6工程と、求められた
    X方向とY方向の画素数と距離変換係数に基づいて基準
    位置からターゲットまでのX方向とY方向の第2回目の
    誤差を求める第7工程と、基準位置の座標値と第1回目
    の誤差と第2回目の誤差に基づいてターゲットのより正
    しい位置を求める第8工程と、を含むことを特徴とする
    ワークの位置認識方法。
  2. 【請求項2】前記第4工程で求められたX方向とY方向
    の距離が許容値以上であるか否かを判定し、許容値以上
    であるときのみ前記第5工程以降の工程を行うことを特
    徴とする請求項1記載のワークの位置認識方法。
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