切削装置および切削方法
【課題】低コストで高精度な、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークの切削装置を提供する。
【解決手段】積層セラミックコンデンサを製造するためのワーク１０を切削する切削装置１００であって、ワーク１０を切削するブレード２２と、ブレード２２を回転させるモータを備えたスピンドル２０と、リング照明および同軸落射照明を切り換えてワーク１０を撮像可能に構成された撮像装置３０と、撮像装置３０により取得されたワーク１０の画像に対して画像処理を行うことによりワーク１０の切削位置を特定し、特定された切削位置においてワーク１０を切削するようにブレード２２を制御する制御部４０とを有する。
【解決手段】積層セラミックコンデンサを製造するためのワーク１０を切削する切削装置１００であって、ワーク１０を切削するブレード２２と、ブレード２２を回転させるモータを備えたスピンドル２０と、リング照明および同軸落射照明を切り換えてワーク１０を撮像可能に構成された撮像装置３０と、撮像装置３０により取得されたワーク１０の画像に対して画像処理を行うことによりワーク１０の切削位置を特定し、特定された切削位置においてワーク１０を切削するようにブレード２２を制御する制御部４０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削装置及び切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼成前の積層セラミックコンデンサ（ワーク）を切削して個片化する場合、ワーク上に印刷されたアライメントマークを基準としてアライメントマーク間の距離を均等分割することにより、ワークの切削位置を決定していた。
【０００３】
例えば特許文献１には、積層コンデンサのような表面に切削すべき領域が現れない積層被加工物（ワーク）を個々のチップ状に分割する切削方法が開示されている。特許文献１では、積層被加工物の向かい合う一組の辺それぞれの近傍に、アライメントマークとして用いられる傾斜溝を形成して、この積層被加工物の切削工程のためのアライメントを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５２２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、積層セラミックコンデンサを製造する際の前工程において、電極および誘電体ペーストを備えたシート部材を積層して圧力を加える際に、積層後のシート部材（積層部材）が互いにずれることがある。積層部材が互いにずれた状態で、アライメントマークを基準とした均等分割を行って切削すると、積層セラミックコンデンサの外形精度および歩留まりが悪化するおそれがある。
【０００６】
また、切削精度を向上させるため、レーザ変位計を利用して積層部材を切削する方法や、積層部材をハーフカットしてその内部を露出させた状態でアライメントを行う方法などもある。しかし、これらの方法は、コストや精度の観点で問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、低コストで高精度な、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークの切削装置および切削方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての切削装置は、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削装置であって、前記ワークを切削するブレードと、前記ブレードを回転させるモータを備えたスピンドルと、リング照明および同軸落射照明を切り換えて前記ワークを撮像可能に構成された撮像装置と、前記撮像装置により取得された前記ワークの画像に対して画像処理を行うことにより該ワークの切削位置を特定し、該切削位置において該ワークを切削するように前記ブレードを制御する制御部とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての切削方法は、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削方法であって、リング照明および同軸落射照明を切り換えて撮像装置を用いて前記ワークの画像を撮像する撮像工程と、前記撮像装置により取得された前記ワークの画像に対して画像処理を行うことにより該ワークの切削位置を特定するアライメント工程と、前記アライメント工程で特定された前記切削位置において前記ワークを切削する切削工程とを有する。
【００１０】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コストで高精度な、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークの切削装置および切削方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例における切削装置の概略構成図である。
【図２】本実施例における切削方法のフローチャートである。
【図３】本実施例における切削装置で用いられる照明光の説明図である。
【図４】本実施例における第２のアライメント工程のフローチャートである。
【図５】本実施例におけるリング照明時のカメラの視野および画像の明暗を説明する図である。
【図６】本実施例における溝位置の特定方法のフローチャートである。
【図７】本実施例における同軸落射照明時のカメラの視野および画像の明暗を説明する図である。
【図８】本実施例におけるワークの溝領域における輝度の波形図である。
【図９】本実施例における切削位置の特定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図の説明において、重複する説明は省略する。
【００１４】
まず、図１を参照して、本実施例における切削装置について説明する。図１は、本実施例における切削装置１００の概略構成図である。切削装置１００は、積層セラミックコンデンサを製造するためのワーク１０を、画像処理によりその切削位置それ自体を直接特定して切削するように構成されている。なお、ワーク１０としては、セラミック誘電体と電極部材が積層された積層体を使用することができる。
【００１５】
ワーク１０は、切削装置１００により、図１中の破線１２に沿って切削されて個片化される。なお、ワーク１０において破線１２に相当する格子状の部分は内部の構造により他の位置よりも例えば数μｍ程度低くなっている。このように非常に段差が小さいため、実際の切削したい破線１２の部分は大変特定しにくく、通常の撮像手段で単に撮像し又は変位計で変位を測定するだけで切削位置を確実に特定するのは困難である。本実施例においては、ワーク１０には四隅にアライメントマーク１４が設けられたものを用いる例について説明する。アライメントマーク１４は、切削装置１００を用いてワーク１０を切削する際の位置合わせを行うために設けられている。本実施例の切削装置１００は、後述のように、アライメントマーク１４による所定の画像処理による位置合わせを行い、撮像装置により取得されたワーク１０の画像に対して画像処理を行うことによりワーク１０の切削位置を特定する。そして、切削装置１００を用いてワーク１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に切削することにより、多数の積層セラミックコンデンサ（個片化ワーク）が製造される。
【００１６】
なお、本実施例のワーク１０は積層セラミックコンデンサを製造するための積層構造体であるが、同様の構造を有するワークであればこれに限定されるものではない。本実施例は、ワークの切削部それ自体を画像処理により認識可能な構造体に広く適用することができる。このような構造体（ワーク）であれば、例えば、リードフレームの上に複数の半導体素子（ＩＣチップ）を搭載して樹脂封止された半導体パッケージを製造するためのワークにも適用可能である。
【００１７】
切削装置１００において、２０は装置枠体に対してＸ方向に進退可能に取り付けられているスピンドルである。２２はダイシングブレード（切削刃：以下、単に「ブレード」という）である。ブレード２２は、スピンドル２０の先端部に取り付けられている。ブレード２２は、スピンドル２０内のモータ（不図示）によりスピンドル２０の回転と共に回転し、ワーク１０をθ方向に回転可能に構成されたθテーブル１５（回転テーブル）上に載置されたワーク１０を切削することが可能である。スピンドル２０は、位置決めモータ（不図示）によりＸ軸方向に移動可能に構成されており、ワーク１０の切削位置をＸ軸方向に移動させることができる。また、１つのスピンドル２０に複数のブレード２２を取り付けたマルチブレード構成としてもよい。この場合、積層セラミックコンデンサの間隔に基づいてブレード２２の間隔が設定される。
【００１８】
なお本実施例の切削装置１００において、２つのスピンドル２０のブレード２２同士を対向して設け、ワーク１０を同時に切削可能なツインスピンドル構成としてもよい。
【００１９】
ワーク１０は、θテーブル１５の上に載置されている。θテーブル１５は、テーブルモータ（不図示）により駆動されることでＹ軸方向に送り移動可能に構成され、また回転モータ（不図示）によりθ方向にＸＹ平面内で回転可能に構成されている。このため、θテーブル１５に載置されたワーク１０の切削方向を任意に設定することが可能となる。θテーブル１５のθ軸は、撮像装置３０（カメラ）から得られた位置情報に基づいて制御される。撮像装置３０は、ワーク１０の切削位置の画像を撮像可能に構成され、制御部４０を介して表示部６０に出力可能に構成されている。
【００２０】
制御部４０は、切削装置１００の各部の動作を制御する。特に本実施例において、制御部４０は、撮像装置３０により取得されたワーク１０の画像に対して後述の画像処理を行うことによりワーク１０の切削位置を特定する。そして、特定された切削位置においてワーク１０を切削するようにブレード２２を制御する。
【００２１】
記憶部５０は、例えば半導体メモリやハードディスク等により構成されており、所定の制御プログラムを記憶している。また、記憶部５０は、制御部４０が各種の信号処理や画像処理を行う間、制御部４０との間で情報のやり取りを行いながら、順次、情報を記憶していく。
【００２２】
表示部６０には、例えば、ワーク１０の切削状況、ワーク１０の切削位置、スピンドル２０の回転数、負荷電流、切削速度、切削トータル距離、ブレード外径、及び、切削加速度等の各加工条件情報や後述する画像処理結果などが表示される。
【００２３】
次に、図２を参照して、本実施例におけるワーク１０の切削方法について説明する。なお、本実施例の切削方法は、オペレータによって行われる一部の工程を除き、切削装置１００の制御部４０の指令に基づいて行われる。
【００２４】
図２は、ワーク１０の切削方法のフローチャートである。まずステップＳ１において、制御部４０はワーク１０に対して第１のアライメントを行う。第１のアライメントでは、切削装置１００（ブレード２２）に対するワーク１０のθ角度（ＸＹ平面内の角度）を調整する。制御部４０は、撮像装置３０で取得した画像を用いてワーク１０の四隅に配置されたアライメントマーク１４の位置を認識し、これらのアライメントマーク１４の位置に基づいて、ワーク１０のθ角度を調整する（ワーク１０の位置合わせを行う）。
【００２５】
第１のアライメントが完了すると、ステップＳ２においてマップデータの読み込みが行われる。ここでは、制御部４０は、マップデータから、ワーク１０の外形、アライメント部座標、切削溝の位置座標、各個片化ワーク中心座標（Ｘ座標、Ｙ座標）、個片化ワークサイズ、を読み込み、その情報を記憶部５０に記憶させる。
【００２６】
続いてステップＳ３において、制御部４０はワーク１０に対して第２のアライメントを行う。第２のアライメントでは、制御部４０は、撮像装置３０により取得されたワーク１０の画像に基づいてワーク１０の凹凸（表面形状）を認識し（画像情報を取得し）、この画像情報からワーク１０の切削位置を特定する。
【００２７】
ここで、図３乃至図９を参照して、第２のアライメントについて詳細に説明する。図３は、本実施例における切削装置１００（撮像装置３０）で用いられる照明光の説明図であり、図３（ａ）はリング照明、図３（ｂ）は同軸落射照明を用いてワーク１０の表面の画像を取得している場合（撮像工程）をそれぞれ示している。
【００２８】
前者のリング照明は、リング状の形状をしており、物体に円周方向から照射ができる照明装置である。斜光照明の一種で、物体に斜めの角度から照射する方式である。光が物体に斜めから照射した時の散乱光を利用する散乱光照明と呼ばれる照明である。撮像装置３０は、ワーク１０の表面に対してリング照明を当てることにより、ワーク１０に対して斜め方向から照射された散乱光を捕らえた部分を白く検出し、散乱光が撮像装置３０に検出されない部分や吸収された部分を黒く検出する。リング照明は、ワーク１０のエッジや散乱の多い部分がより白く検出されるため、エッジがはっきりしているような物体の輪郭を強調するのに適している。後者の同軸落射照明は、物体の真上から照射する方式で、光が物体に照射した時の直接光を利用する直接光照明と呼ばれる照明である。撮像装置３０は、ワーク１０の表面に対して同軸落射照明を当てることにより、ワーク１０に対して垂直方向から照射された反射光を捕らえた部分を白く検出し、反射光が撮像装置３０に検出されない部分や吸収された部分を黒く検出する。同軸落射照明は、撮像装置３０の検出面と平行な部分がより白く検出されるため、平行な部分を強調するのに適している。このように本実施例では、ワーク１０の形状の違いを検出する目的で、性質の異なる二種類の照明を使い分ける。このように、撮像装置３０は、リング照明および同軸落射照明を切り換えてワーク１０の画像を撮像可能に構成されている。
【００２９】
また図４は、第２のアライメント工程（ステップＳ３）のフローチャートである。まずステップＳ３１において、撮像装置３０は、リング照明によりワーク１０の表面の画像（第１の画像）を取得する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、撮像装置３０にはテレセントリックレンズ３２およびリング照明光源３３及び同軸落射照明光源３５が設けられている。テレセントリックレンズ３２とは、主光線が光軸に対して平行なレンズである。リング照明光源３３から射出したリング照明光３４は、ワーク１０の表面に対して斜め方向からワーク１０の表面を照射する。個片化されるワーク１０の外形の面が角張っている場合には、輪郭部分のエッジが白く検出され、散乱できない深い溝部分や窪んだ部分は黒く検出される。このように撮像装置３０は、リング照明光源３３から射出したリング照明光３４をワーク１０の表面に照射することにより、ワーク１０の画像を取得することができる。
【００３０】
ここで図５を参照して、リング照明時におけるカメラの視野とワーク１０との関係、および、画像の明暗について説明する。図５は、リング照明時のカメラの視野７０および画像の明暗を説明する図である。図５に示されるように、カメラの視野７０は、少なくとも一つの積層セラミックコンデンサに相当する領域（同図において４つの十字マーク「＋」として図示した位置で囲まれた領域）の全体を含む程度の大きさに設定されている。このようにカメラの視野７０は、縦横方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）において少なくとも２本の線（切削線）が含まれるように設定されることが好ましい。２本の切削線を同一視野に含む事によって、切削線の位置座標に加えて２本の切削線の位置座標の差分を取ることで、切削線同士の間隔を検出可能となる。このようにカメラの視野７０を設定し、位置と間隔を同時に検出することで、1本の切削線の位置だけを検出する場合に較べて検出精度（信頼性）を向上させることができる。なお、縦方向または横方向のいずれか一方においてのみ少なくとも２本の線（切削線）が含まれるように設定してもよい。
【００３１】
図５において、一点鎖線１６は積層セラミックコンデンサのエッジ部に相当し、リング照明時に明るい（高輝度の）画像が得られる部分である。リング照明により外形エッジを得られる場合には、実際に切削したい切削線は、個片化するワークの外形エッジ部分から間接的に求める事が可能となる。
【００３２】
続いて、図４中のステップＳ３２において、切削装置１００の制御部４０は、撮像装置３０のリング照明により取得された画像を用いて、ワーク１０の切削位置を特定する。具体的には、制御部４０は、予め登録された基準となるワーク１０とのパターンマッチングを行う（記憶部５０に記憶された標準テンプレートとの対応する画素の相関を調べる、またはワークの輪郭線情報を利用して整合性を調べる）ことにより個片化するワークの外形寸法と、検出された重心から中心位置を求めることができる。例えば、偶数個分のワークの中心、複数個分のワークの中心同士の中心、又は１つのワーク中心位置から定められた距離分（（検出された外形寸法÷２）＋（設定切削溝幅÷２））を引く（足す）等により切削位置を特定する。そしてステップＳ３３において、制御部４０はワーク１０の切削位置を特定することができたか否かをパターンマッチングの演算結果（整合性の指標値）により閾値判定する。切削位置が特定された場合、第２のアライメント工程を終了する。一方、切削位置が特定されない場合、ステップＳ３４に進む。
【００３３】
ステップＳ３４において、撮像装置３０は、同軸落射照明によりワーク１０の表面の画像（第２の画像）を取得する。図３（ｂ）に示されるように、撮像装置３０には更に同軸落射照明光源３５が設けられている。同軸落射照明光源３５から射出した同軸落射照明光３６は、ワーク１０の表面に対して垂直方向からワーク１０の表面を照射する。ワーク１０の表面が撮像装置３０の検出面と平行な領域では白い（明るい）像が得られ、反射できない凹凸が存在する（Ｖ字状の溝が存在する）傾斜領域では黒い（暗い）像が得られる。同軸落射照明光３６を用いると、ワーク１０の水平部が強調されるため、水平部と傾斜部（凹凸部）とをより容易に分離することが可能となる。このように撮像装置３０は、同軸落射照明光源３５から射出した同軸落射照明光３６をワーク１０の表面に照射することにより、ワーク１０の画像を取得することができる。そしてステップＳ３５において、制御部４０は、撮像装置３０の同軸落射照明により取得された画像を用いて、直接ワーク１０の切削位置を特定する。
【００３４】
ここで図７を参照して、同軸落射照明時におけるカメラの視野７０とワーク１０との関係、および、画像の明暗について説明する。図７（ａ）は同軸落射照明時におけるワーク１０の反射光の説明図であり、図７（ｂ）は同軸落射照明時のカメラの視野７０とワーク１０との関係および画像の明暗の説明図である。
【００３５】
図７（ａ）に示されるように、ワーク１０の表面に対して垂直方向に同軸落射照明光３６が射出されると、ワーク１０の破線１２（切削部）から離れた領域（個片化後の積層セラミックコンデンサの中央部）では、同軸落射照明光３６は垂直方向（矢印Ａの方向）に反射する。一方、破線１２近傍における溝領域のエッジ部（縁部）では、同軸落射照明光３６は斜め方向（矢印Ｂの方向）に反射する。また破線１２の直上部（溝領域の中央部、すなわち溝の底部）では、同軸落射照明光３６は垂直方向（矢印Ｃの方向）に反射する。
【００３６】
図７（ｂ）に示されるように、カメラの視野７０は、少なくとも一つの積層セラミックコンデンサに相当する領域（同図において４つの十字マーク「＋」として図示した位置で囲まれた領域）の全体を含む程度の大きさに設定される。これは、図５を参照して説明したリング照明の場合と同様である。図７（ｂ）において、一点鎖線１８で囲まれた領域は積層セラミックコンデンサの中央部であり、実線１９で囲まれた領域は積層セラミックコンデンサの溝の底部に相当する。これらの領域では、図７（ａ）を参照して説明したように、溝領域にある程度の幅が有り、底部に撮像装置３０と水平となる部分があれば、同軸落射照明光３６がワーク１０の表面に対して垂直方向に反射するため、相対的に明るい画像が得られる部分である。逆に溝領域の幅が狭くて深い場合には、同軸落射照明光３６が反射されずに吸収されてしまい、相対的に暗い画像が得られる部分である。
【００３７】
次に、同軸落射照明光３６を用いて照明した場合における、ワーク１０の切削位置の特定方法について詳述する。本実施例において、ワーク１０の切削位置の特定方法は、溝領域の特定および切削位置の特定の２段階の工程に分けて説明される。すなわち制御部４０は、撮像装置３０により取得されたワーク１０の画像に基づいてワーク１０の溝領域を特定し、続いて、ワーク１０の溝領域における画像に基づいてワーク１０の切削位置を特定する。
【００３８】
まず、図６を参照して、ワーク１０における溝領域の特定方法について説明する。溝領域の特定方法は、正確な切削位置を特定する前段階として、溝領域の中心位置と範囲（概略範囲）を求める工程である。図６は、溝領域の特定方法のフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ４１において、撮像装置３０は、測定部位であるワーク１０の表面を撮像して画像を取得する。この画像は、ステップＳ３４における同軸落射照明を用いて取得された画像である。ステップＳ４２において、制御部４０は、ステップＳ４１で取得された画像に対して二値化処理を行うことにより、ワーク１０の概略溝領域を抽出する。
【００４０】
続いてステップＳ４３において、制御部４０は、ステップＳ４１で抽出された画像における輝度の波形を生成する。輝度の波形については後述する。続いてステップＳ４４において、制御部４０は輝度の波形に対して近似関数を生成する。すなわち制御部４０は、ワーク１０の画像を輝度の関数（輝度の波形）として表す。続いてステップ４５において、求めた近似関数から極小値（最小値）を特定する。溝領域が一つの場合は最小値と特定できるが、複数ある場合には極小値（溝領域毎の最小値）として特定する。そして、ステップＳ４６において、撮像装置３０で撮像された画像（撮像画像）にステップＳ４４で生成した近似関数を重ね合わせて表示部６０に表示し確認可能とする。以上の各ステップにより、輝度の波形に基づいて溝領域（溝領域の概略中心や概略範囲）が特定される。
【００４１】
次に、図９を参照して、ワーク１０における切削位置の特定方法について説明する。図９は、切削位置の特定方法のフローチャートである。図９に示される切削位置の特定方法は、図６を参照して説明した溝領域の概略中心および概略範囲を算出した後に行われる。
【００４２】
まずステップＳ５１において、制御部４０は、図６で求めた溝領域の概略範囲のみに対してワーク１０の溝領域における輝度の波形を生成する。輝度の波形については後述するが、溝領域毎に、前述の図６の溝領域の特定の時よりさらに詳細に生成する。続いてステップＳ５２において、制御部４０は、ステップＳ５１で抽出された波形（輝度の波形）から近似関数の生成をする。ステップＳ５３では、ステップＳ５２で求めた近似関数から極大値の中の最大値または極小値の中の最小値を特定する。
【００４３】
図８は、ワーク１０の溝領域における輝度の波形図例である。図８（ａ）は輝度の波形の概念を説明する波形図を示す。また、図８（ｂ）は溝領域を特定する際に取得される輝度の波形図を示す。また図８（ｃ）は、切削位置の特定する際に取得されるワーク１０の溝領域における波形図を示す。この輝度の波形は、図７（ｂ）のカメラの視野７０の中心指定範囲で投影した水平方向における輝度のプロファイルである。具体的には、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示されるように、輝度の波形は、切削位置の特定方向に対する垂直方向において撮像画像の輝度を積算または平均化することで数値化される。図８（ｂ）と（ｃ）では、この平均化処理を粗くし、または、細かくすることにより所定の波形が求められる。
【００４４】
このため、例えば図７（ｂ）において、各積層セラミックコンデンサの領域において中央部付近を通過する破線Ｌ上では高輝度領域（一点鎖線１８）を通過するため輝度の数値は高くなる。同図において、各積層セラミックコンデンサの領域の境目（溝の中央）に相当する領域を通過する破線Ｍ上では輝度がある程度高い領域（実線１９）を部分的に通過するだけであるため、輝度の値は低くなる。これに対し、同図において各積層セラミックコンデンサの領域の縁を通過する破線Ｎ上では、輝度の高い領域を通過しないため輝度の値は最も低くなる。すなわち、この波形において、極大点は撮像装置３０と水平で同軸落射照明から反射が多く最も明るい部分を表し、極小点は同軸落射照明からの反射が少なく最も暗い部分を表す。
【００４５】
しかしながら、実際の撮像画像では、例えば破線Ｌ上における輝度の値は、破線Ｍ，Ｎにおける輝度の値に対して極めて大きい。このため、溝領域を特定する際に取得される輝度の波形では図８（ｂ）に示されるように溝領域Ｇ（破線Ｍ，Ｎの領域に相当）おける差は小さいため、この時点では溝の中央を特定しない。なお、ここでは粗く平均化することで溝部分では輝度の値を平準化させて境界が検出されやすくする。
【００４６】
次いで、先の工程で検出された溝領域の中央部として切削位置の特定するときには、溝領域Ｇのみにおいて細かく平均化して輝度の波形を生成する。この場合、図８（ｃ）に示されるように溝領域Ｇ（図８（ａ）の波形の溝領域Ｇ）に着目すると、輝度の波形は、溝領域のエッジ部Ｅ（縁部）において小さく、溝領域の中央部Ｆ（切削部）において大きくなる。そして中央部Ｆにおいて、矢印Ａで示される輝度の波形の極大値（最大値）が存在する。この極大値の中の最大値を示す位置がワーク１０の切削位置として設定する。
なお、製造工程の違いによりワーク１０によっては、各積層セラミックコンデンサの領域の境目において縁よりも傾斜が急になる（溝が深くなる）こともある。この場合、各積層セラミックコンデンサの領域の境目のほうが縁よりも暗く（輝度が低く）なる。このような場合には、図８（ｃ）の一点鎖線に示されるように、極小値（最小値）となる場合もある。この場合、この極小値の中の最小値を示す位置がワーク１０の切削位置として設定する。
【００４７】
このように、ステップＳ５３で溝領域における輝度の波形の極大値の中の最大値または極小値の中の最小値を示す位置を特定することで、制御部４０は、ステップＳ５４においてワーク１０の切削位置や複数の溝領域間のピッチ間隔を設定することができる。なお、ワーク１０の切削位置が、溝領域における輝度の波形の極大値の中の最大値または極小値の中の最小値のいずれを示すかは、ワーク１０の種類に応じて異なるため、ワーク１０に応じて適切な方が選択される。ワーク１０の切削位置が特定されると、第２のアライメント工程（図２中のステップＳ３）は終了する。
【００４８】
以上のように、ワーク１０の切削位置の特定方法は、溝領域の特定および切削位置の特定の２段階の工程に分けて説明される。この２段階で分けて特定することにより、溝領域における輝度の波形に違いがある場合でも、同じアルゴリズムの中で、種類によって極大値の中の最大値や極小値の中の最小値のどちらかを選択することで、切削位置の検出が可能となる。また、第２工程で範囲を絞り込み、詳細に抽出することにより、溝の底部の微妙な違いを高精度に検出可能となる。第１工程での溝領域の概略範囲を求めて、その範囲を絞り込んだ結果を使って第２工程で切削位置を検出することにより、ワーク表面の傷や汚れなどによる影響を少なくさせる効果もある。
【００４９】
続いて図２中のステップＳ４において、制御部４０は、第２のアライメント工程（ステップＳ３）で特定された切削位置や間隔が許容範囲内（所定の範囲内）であるか否かを判定する。ここで許容範囲とは、ワーク１０の種類ごとに予め設定されている（記憶部５０に記憶されている）切削位置や間隔の範囲であり、設計値に基づいて適宜設定される。第２のアライメント工程で特定された切削位置や間隔がこの許容範囲内でない場合、制御部４０はその切削位置が誤検出されたものと判定する。
【００５０】
第２のアライメント工程で特定された切削位置や間隔が許容範囲内でない場合にはステップＳ５に進み、制御部４０は、第２のアライメント工程による切削位置や間隔の測定回数が許容測定回数以下であるか否かを判定する。許容測定回数は、例えば３回や５回であるが、これに限定されるものではない。許容測定回数以下である場合、ステップＳ３に戻り、制御部４０は第２のアライメント工程を再度実行する。また、この再度実行する前に予め設定された方向の前後左右の隣のワーク位置へ移動して行なうように構成してもよい。このように構成することにより、ワークの汚れや傷に起因する誤検出（範囲外検出）を効果的に避けることができる。ステップＳ５において、許容測定回数を超えた場合にはステップＳ７に進み、第２のアライメント工程による切削位置や間隔の測定回数が許容測定回数を超えたことをオペレータに通知する。この通知は、例えば表示部６０に表示することができる。また、切削装置１００の警報部（不図示）によりオペレータに通知するように構成してもよい。
【００５１】
この場合にはステップＳ８に進み、制御部４０は、オペレータに対してマニュアル指定によりワーク１０の切削位置や間隔を指定するか否かを要求する。オペレータがマニュアル指定を行う場合、ステップＳ１０において切削位置が指定される。一方、オペレータがマニュアル指定を行わない場合、切削位置を特定することなく（ワーク１０を切削することなく）、図２に示されるフローを終了する。
【００５２】
ステップＳ４において、第２のアライメント工程（ステップＳ３）で特定した切削位置や間隔が許容範囲内である場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、ステップＳ２で読み込まれたマップデータ（ワーク１０の各部の座標）を、第２のアライメント工程で特定した切削位置に適合するように修正する。すなわち、第２のアライメント工程で得られた位置データ（位置情報）をワーク１０の全体のマップデータに反映させる。また、１本の切削線を複数の位置データで修正する場合、最小二乗法などの近似直線として計算した結果を反映させてもよい。
【００５３】
続いてステップＳ９において、切削のシミュレーションを行う。すなわち、修正後のマップデータに基づいて、撮像装置３０を用いた切削のシミュレーションを行うことで動作確認を行う。
【００５４】
このステップは、必ずしも毎回行なう必要は無く運用可能である。
【００５５】
また本実施例において、第２のアライメント工程での所定の演算は、縦方向または横方向の一方向（切削方向）のみについて行われるが、両方向について同時に演算を行ってもよい。このように構成することで、全体のアライメント時間を短縮することができる。
【００５６】
そしてステップＳ１１において、ワーク１０が切削される（切削工程）。すなわち制御部４０は、上述のステップで特定された切削位置に従ってワーク１０を切削するようにブレード２２を制御する。これにより、ワーク１０は複数の積層セラミックコンデンサに個片化される。
【００５７】
なお本実施例では、リング照明を用いて切削位置を特定することができない場合に同軸落射照明を用いているが、これに限定されるものではない。逆に、同軸落射照明を用いて切削位置を特定することができない場合にリング照明を用いるように構成してもよい。また、リング照明と同軸落射照明の両方をワーク上に同時に照射して取得された情報に基づいて切削位置を特定することもできる。このとき、例えばリング照明を７０％、同軸落射照明を３０％のように所定の割合に設定して、これらの照明光をワーク上に照射することができる。いずれの照明方法を利用するかは、ワークの材質や形状などに応じて適宜決定される。
【００５８】
また本実施例では、図２のステップＳ１においてアライメントマーク１４でワーク１０のθ角度を調整することを説明した。しかし、ワークによってはアライメントマークが無い、または使用できない種類もある。このような場合には、代わりにワークのコーナ（角）やエッジ（辺）部分を使って角度調整することができる。さらに続けて図２のステップＳ３で説明した第二のアライメントと同じ手法を併用して角度検出精度を向上させることができる。いずれの調整方法を利用するかは、ワークの種類や材質や形状などに応じて適宜決定される。
【００５９】
本実施例によれば、低コストで高精度な、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークの切削装置および切削方法を提供することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ ワーク
１４ アライメントマーク
２０ スピンドル
２２ ダイシングブレード（ブレード）
３０ 撮像装置
４０ 制御部
５０ 記憶部
６０ 表示部
７０ カメラの視野
１００ 切削装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削装置及び切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼成前の積層セラミックコンデンサ（ワーク）を切削して個片化する場合、ワーク上に印刷されたアライメントマークを基準としてアライメントマーク間の距離を均等分割することにより、ワークの切削位置を決定していた。
【０００３】
例えば特許文献１には、積層コンデンサのような表面に切削すべき領域が現れない積層被加工物（ワーク）を個々のチップ状に分割する切削方法が開示されている。特許文献１では、積層被加工物の向かい合う一組の辺それぞれの近傍に、アライメントマークとして用いられる傾斜溝を形成して、この積層被加工物の切削工程のためのアライメントを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５２２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、積層セラミックコンデンサを製造する際の前工程において、電極および誘電体ペーストを備えたシート部材を積層して圧力を加える際に、積層後のシート部材（積層部材）が互いにずれることがある。積層部材が互いにずれた状態で、アライメントマークを基準とした均等分割を行って切削すると、積層セラミックコンデンサの外形精度および歩留まりが悪化するおそれがある。
【０００６】
また、切削精度を向上させるため、レーザ変位計を利用して積層部材を切削する方法や、積層部材をハーフカットしてその内部を露出させた状態でアライメントを行う方法などもある。しかし、これらの方法は、コストや精度の観点で問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、低コストで高精度な、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークの切削装置および切削方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての切削装置は、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削装置であって、前記ワークを切削するブレードと、前記ブレードを回転させるモータを備えたスピンドルと、リング照明および同軸落射照明を切り換えて前記ワークを撮像可能に構成された撮像装置と、前記撮像装置により取得された前記ワークの画像に対して画像処理を行うことにより該ワークの切削位置を特定し、該切削位置において該ワークを切削するように前記ブレードを制御する制御部とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての切削方法は、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削方法であって、リング照明および同軸落射照明を切り換えて撮像装置を用いて前記ワークの画像を撮像する撮像工程と、前記撮像装置により取得された前記ワークの画像に対して画像処理を行うことにより該ワークの切削位置を特定するアライメント工程と、前記アライメント工程で特定された前記切削位置において前記ワークを切削する切削工程とを有する。
【００１０】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コストで高精度な、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークの切削装置および切削方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例における切削装置の概略構成図である。
【図２】本実施例における切削方法のフローチャートである。
【図３】本実施例における切削装置で用いられる照明光の説明図である。
【図４】本実施例における第２のアライメント工程のフローチャートである。
【図５】本実施例におけるリング照明時のカメラの視野および画像の明暗を説明する図である。
【図６】本実施例における溝位置の特定方法のフローチャートである。
【図７】本実施例における同軸落射照明時のカメラの視野および画像の明暗を説明する図である。
【図８】本実施例におけるワークの溝領域における輝度の波形図である。
【図９】本実施例における切削位置の特定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図の説明において、重複する説明は省略する。
【００１４】
まず、図１を参照して、本実施例における切削装置について説明する。図１は、本実施例における切削装置１００の概略構成図である。切削装置１００は、積層セラミックコンデンサを製造するためのワーク１０を、画像処理によりその切削位置それ自体を直接特定して切削するように構成されている。なお、ワーク１０としては、セラミック誘電体と電極部材が積層された積層体を使用することができる。
【００１５】
ワーク１０は、切削装置１００により、図１中の破線１２に沿って切削されて個片化される。なお、ワーク１０において破線１２に相当する格子状の部分は内部の構造により他の位置よりも例えば数μｍ程度低くなっている。このように非常に段差が小さいため、実際の切削したい破線１２の部分は大変特定しにくく、通常の撮像手段で単に撮像し又は変位計で変位を測定するだけで切削位置を確実に特定するのは困難である。本実施例においては、ワーク１０には四隅にアライメントマーク１４が設けられたものを用いる例について説明する。アライメントマーク１４は、切削装置１００を用いてワーク１０を切削する際の位置合わせを行うために設けられている。本実施例の切削装置１００は、後述のように、アライメントマーク１４による所定の画像処理による位置合わせを行い、撮像装置により取得されたワーク１０の画像に対して画像処理を行うことによりワーク１０の切削位置を特定する。そして、切削装置１００を用いてワーク１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に切削することにより、多数の積層セラミックコンデンサ（個片化ワーク）が製造される。
【００１６】
なお、本実施例のワーク１０は積層セラミックコンデンサを製造するための積層構造体であるが、同様の構造を有するワークであればこれに限定されるものではない。本実施例は、ワークの切削部それ自体を画像処理により認識可能な構造体に広く適用することができる。このような構造体（ワーク）であれば、例えば、リードフレームの上に複数の半導体素子（ＩＣチップ）を搭載して樹脂封止された半導体パッケージを製造するためのワークにも適用可能である。
【００１７】
切削装置１００において、２０は装置枠体に対してＸ方向に進退可能に取り付けられているスピンドルである。２２はダイシングブレード（切削刃：以下、単に「ブレード」という）である。ブレード２２は、スピンドル２０の先端部に取り付けられている。ブレード２２は、スピンドル２０内のモータ（不図示）によりスピンドル２０の回転と共に回転し、ワーク１０をθ方向に回転可能に構成されたθテーブル１５（回転テーブル）上に載置されたワーク１０を切削することが可能である。スピンドル２０は、位置決めモータ（不図示）によりＸ軸方向に移動可能に構成されており、ワーク１０の切削位置をＸ軸方向に移動させることができる。また、１つのスピンドル２０に複数のブレード２２を取り付けたマルチブレード構成としてもよい。この場合、積層セラミックコンデンサの間隔に基づいてブレード２２の間隔が設定される。
【００１８】
なお本実施例の切削装置１００において、２つのスピンドル２０のブレード２２同士を対向して設け、ワーク１０を同時に切削可能なツインスピンドル構成としてもよい。
【００１９】
ワーク１０は、θテーブル１５の上に載置されている。θテーブル１５は、テーブルモータ（不図示）により駆動されることでＹ軸方向に送り移動可能に構成され、また回転モータ（不図示）によりθ方向にＸＹ平面内で回転可能に構成されている。このため、θテーブル１５に載置されたワーク１０の切削方向を任意に設定することが可能となる。θテーブル１５のθ軸は、撮像装置３０（カメラ）から得られた位置情報に基づいて制御される。撮像装置３０は、ワーク１０の切削位置の画像を撮像可能に構成され、制御部４０を介して表示部６０に出力可能に構成されている。
【００２０】
制御部４０は、切削装置１００の各部の動作を制御する。特に本実施例において、制御部４０は、撮像装置３０により取得されたワーク１０の画像に対して後述の画像処理を行うことによりワーク１０の切削位置を特定する。そして、特定された切削位置においてワーク１０を切削するようにブレード２２を制御する。
【００２１】
記憶部５０は、例えば半導体メモリやハードディスク等により構成されており、所定の制御プログラムを記憶している。また、記憶部５０は、制御部４０が各種の信号処理や画像処理を行う間、制御部４０との間で情報のやり取りを行いながら、順次、情報を記憶していく。
【００２２】
表示部６０には、例えば、ワーク１０の切削状況、ワーク１０の切削位置、スピンドル２０の回転数、負荷電流、切削速度、切削トータル距離、ブレード外径、及び、切削加速度等の各加工条件情報や後述する画像処理結果などが表示される。
【００２３】
次に、図２を参照して、本実施例におけるワーク１０の切削方法について説明する。なお、本実施例の切削方法は、オペレータによって行われる一部の工程を除き、切削装置１００の制御部４０の指令に基づいて行われる。
【００２４】
図２は、ワーク１０の切削方法のフローチャートである。まずステップＳ１において、制御部４０はワーク１０に対して第１のアライメントを行う。第１のアライメントでは、切削装置１００（ブレード２２）に対するワーク１０のθ角度（ＸＹ平面内の角度）を調整する。制御部４０は、撮像装置３０で取得した画像を用いてワーク１０の四隅に配置されたアライメントマーク１４の位置を認識し、これらのアライメントマーク１４の位置に基づいて、ワーク１０のθ角度を調整する（ワーク１０の位置合わせを行う）。
【００２５】
第１のアライメントが完了すると、ステップＳ２においてマップデータの読み込みが行われる。ここでは、制御部４０は、マップデータから、ワーク１０の外形、アライメント部座標、切削溝の位置座標、各個片化ワーク中心座標（Ｘ座標、Ｙ座標）、個片化ワークサイズ、を読み込み、その情報を記憶部５０に記憶させる。
【００２６】
続いてステップＳ３において、制御部４０はワーク１０に対して第２のアライメントを行う。第２のアライメントでは、制御部４０は、撮像装置３０により取得されたワーク１０の画像に基づいてワーク１０の凹凸（表面形状）を認識し（画像情報を取得し）、この画像情報からワーク１０の切削位置を特定する。
【００２７】
ここで、図３乃至図９を参照して、第２のアライメントについて詳細に説明する。図３は、本実施例における切削装置１００（撮像装置３０）で用いられる照明光の説明図であり、図３（ａ）はリング照明、図３（ｂ）は同軸落射照明を用いてワーク１０の表面の画像を取得している場合（撮像工程）をそれぞれ示している。
【００２８】
前者のリング照明は、リング状の形状をしており、物体に円周方向から照射ができる照明装置である。斜光照明の一種で、物体に斜めの角度から照射する方式である。光が物体に斜めから照射した時の散乱光を利用する散乱光照明と呼ばれる照明である。撮像装置３０は、ワーク１０の表面に対してリング照明を当てることにより、ワーク１０に対して斜め方向から照射された散乱光を捕らえた部分を白く検出し、散乱光が撮像装置３０に検出されない部分や吸収された部分を黒く検出する。リング照明は、ワーク１０のエッジや散乱の多い部分がより白く検出されるため、エッジがはっきりしているような物体の輪郭を強調するのに適している。後者の同軸落射照明は、物体の真上から照射する方式で、光が物体に照射した時の直接光を利用する直接光照明と呼ばれる照明である。撮像装置３０は、ワーク１０の表面に対して同軸落射照明を当てることにより、ワーク１０に対して垂直方向から照射された反射光を捕らえた部分を白く検出し、反射光が撮像装置３０に検出されない部分や吸収された部分を黒く検出する。同軸落射照明は、撮像装置３０の検出面と平行な部分がより白く検出されるため、平行な部分を強調するのに適している。このように本実施例では、ワーク１０の形状の違いを検出する目的で、性質の異なる二種類の照明を使い分ける。このように、撮像装置３０は、リング照明および同軸落射照明を切り換えてワーク１０の画像を撮像可能に構成されている。
【００２９】
また図４は、第２のアライメント工程（ステップＳ３）のフローチャートである。まずステップＳ３１において、撮像装置３０は、リング照明によりワーク１０の表面の画像（第１の画像）を取得する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、撮像装置３０にはテレセントリックレンズ３２およびリング照明光源３３及び同軸落射照明光源３５が設けられている。テレセントリックレンズ３２とは、主光線が光軸に対して平行なレンズである。リング照明光源３３から射出したリング照明光３４は、ワーク１０の表面に対して斜め方向からワーク１０の表面を照射する。個片化されるワーク１０の外形の面が角張っている場合には、輪郭部分のエッジが白く検出され、散乱できない深い溝部分や窪んだ部分は黒く検出される。このように撮像装置３０は、リング照明光源３３から射出したリング照明光３４をワーク１０の表面に照射することにより、ワーク１０の画像を取得することができる。
【００３０】
ここで図５を参照して、リング照明時におけるカメラの視野とワーク１０との関係、および、画像の明暗について説明する。図５は、リング照明時のカメラの視野７０および画像の明暗を説明する図である。図５に示されるように、カメラの視野７０は、少なくとも一つの積層セラミックコンデンサに相当する領域（同図において４つの十字マーク「＋」として図示した位置で囲まれた領域）の全体を含む程度の大きさに設定されている。このようにカメラの視野７０は、縦横方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）において少なくとも２本の線（切削線）が含まれるように設定されることが好ましい。２本の切削線を同一視野に含む事によって、切削線の位置座標に加えて２本の切削線の位置座標の差分を取ることで、切削線同士の間隔を検出可能となる。このようにカメラの視野７０を設定し、位置と間隔を同時に検出することで、1本の切削線の位置だけを検出する場合に較べて検出精度（信頼性）を向上させることができる。なお、縦方向または横方向のいずれか一方においてのみ少なくとも２本の線（切削線）が含まれるように設定してもよい。
【００３１】
図５において、一点鎖線１６は積層セラミックコンデンサのエッジ部に相当し、リング照明時に明るい（高輝度の）画像が得られる部分である。リング照明により外形エッジを得られる場合には、実際に切削したい切削線は、個片化するワークの外形エッジ部分から間接的に求める事が可能となる。
【００３２】
続いて、図４中のステップＳ３２において、切削装置１００の制御部４０は、撮像装置３０のリング照明により取得された画像を用いて、ワーク１０の切削位置を特定する。具体的には、制御部４０は、予め登録された基準となるワーク１０とのパターンマッチングを行う（記憶部５０に記憶された標準テンプレートとの対応する画素の相関を調べる、またはワークの輪郭線情報を利用して整合性を調べる）ことにより個片化するワークの外形寸法と、検出された重心から中心位置を求めることができる。例えば、偶数個分のワークの中心、複数個分のワークの中心同士の中心、又は１つのワーク中心位置から定められた距離分（（検出された外形寸法÷２）＋（設定切削溝幅÷２））を引く（足す）等により切削位置を特定する。そしてステップＳ３３において、制御部４０はワーク１０の切削位置を特定することができたか否かをパターンマッチングの演算結果（整合性の指標値）により閾値判定する。切削位置が特定された場合、第２のアライメント工程を終了する。一方、切削位置が特定されない場合、ステップＳ３４に進む。
【００３３】
ステップＳ３４において、撮像装置３０は、同軸落射照明によりワーク１０の表面の画像（第２の画像）を取得する。図３（ｂ）に示されるように、撮像装置３０には更に同軸落射照明光源３５が設けられている。同軸落射照明光源３５から射出した同軸落射照明光３６は、ワーク１０の表面に対して垂直方向からワーク１０の表面を照射する。ワーク１０の表面が撮像装置３０の検出面と平行な領域では白い（明るい）像が得られ、反射できない凹凸が存在する（Ｖ字状の溝が存在する）傾斜領域では黒い（暗い）像が得られる。同軸落射照明光３６を用いると、ワーク１０の水平部が強調されるため、水平部と傾斜部（凹凸部）とをより容易に分離することが可能となる。このように撮像装置３０は、同軸落射照明光源３５から射出した同軸落射照明光３６をワーク１０の表面に照射することにより、ワーク１０の画像を取得することができる。そしてステップＳ３５において、制御部４０は、撮像装置３０の同軸落射照明により取得された画像を用いて、直接ワーク１０の切削位置を特定する。
【００３４】
ここで図７を参照して、同軸落射照明時におけるカメラの視野７０とワーク１０との関係、および、画像の明暗について説明する。図７（ａ）は同軸落射照明時におけるワーク１０の反射光の説明図であり、図７（ｂ）は同軸落射照明時のカメラの視野７０とワーク１０との関係および画像の明暗の説明図である。
【００３５】
図７（ａ）に示されるように、ワーク１０の表面に対して垂直方向に同軸落射照明光３６が射出されると、ワーク１０の破線１２（切削部）から離れた領域（個片化後の積層セラミックコンデンサの中央部）では、同軸落射照明光３６は垂直方向（矢印Ａの方向）に反射する。一方、破線１２近傍における溝領域のエッジ部（縁部）では、同軸落射照明光３６は斜め方向（矢印Ｂの方向）に反射する。また破線１２の直上部（溝領域の中央部、すなわち溝の底部）では、同軸落射照明光３６は垂直方向（矢印Ｃの方向）に反射する。
【００３６】
図７（ｂ）に示されるように、カメラの視野７０は、少なくとも一つの積層セラミックコンデンサに相当する領域（同図において４つの十字マーク「＋」として図示した位置で囲まれた領域）の全体を含む程度の大きさに設定される。これは、図５を参照して説明したリング照明の場合と同様である。図７（ｂ）において、一点鎖線１８で囲まれた領域は積層セラミックコンデンサの中央部であり、実線１９で囲まれた領域は積層セラミックコンデンサの溝の底部に相当する。これらの領域では、図７（ａ）を参照して説明したように、溝領域にある程度の幅が有り、底部に撮像装置３０と水平となる部分があれば、同軸落射照明光３６がワーク１０の表面に対して垂直方向に反射するため、相対的に明るい画像が得られる部分である。逆に溝領域の幅が狭くて深い場合には、同軸落射照明光３６が反射されずに吸収されてしまい、相対的に暗い画像が得られる部分である。
【００３７】
次に、同軸落射照明光３６を用いて照明した場合における、ワーク１０の切削位置の特定方法について詳述する。本実施例において、ワーク１０の切削位置の特定方法は、溝領域の特定および切削位置の特定の２段階の工程に分けて説明される。すなわち制御部４０は、撮像装置３０により取得されたワーク１０の画像に基づいてワーク１０の溝領域を特定し、続いて、ワーク１０の溝領域における画像に基づいてワーク１０の切削位置を特定する。
【００３８】
まず、図６を参照して、ワーク１０における溝領域の特定方法について説明する。溝領域の特定方法は、正確な切削位置を特定する前段階として、溝領域の中心位置と範囲（概略範囲）を求める工程である。図６は、溝領域の特定方法のフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ４１において、撮像装置３０は、測定部位であるワーク１０の表面を撮像して画像を取得する。この画像は、ステップＳ３４における同軸落射照明を用いて取得された画像である。ステップＳ４２において、制御部４０は、ステップＳ４１で取得された画像に対して二値化処理を行うことにより、ワーク１０の概略溝領域を抽出する。
【００４０】
続いてステップＳ４３において、制御部４０は、ステップＳ４１で抽出された画像における輝度の波形を生成する。輝度の波形については後述する。続いてステップＳ４４において、制御部４０は輝度の波形に対して近似関数を生成する。すなわち制御部４０は、ワーク１０の画像を輝度の関数（輝度の波形）として表す。続いてステップ４５において、求めた近似関数から極小値（最小値）を特定する。溝領域が一つの場合は最小値と特定できるが、複数ある場合には極小値（溝領域毎の最小値）として特定する。そして、ステップＳ４６において、撮像装置３０で撮像された画像（撮像画像）にステップＳ４４で生成した近似関数を重ね合わせて表示部６０に表示し確認可能とする。以上の各ステップにより、輝度の波形に基づいて溝領域（溝領域の概略中心や概略範囲）が特定される。
【００４１】
次に、図９を参照して、ワーク１０における切削位置の特定方法について説明する。図９は、切削位置の特定方法のフローチャートである。図９に示される切削位置の特定方法は、図６を参照して説明した溝領域の概略中心および概略範囲を算出した後に行われる。
【００４２】
まずステップＳ５１において、制御部４０は、図６で求めた溝領域の概略範囲のみに対してワーク１０の溝領域における輝度の波形を生成する。輝度の波形については後述するが、溝領域毎に、前述の図６の溝領域の特定の時よりさらに詳細に生成する。続いてステップＳ５２において、制御部４０は、ステップＳ５１で抽出された波形（輝度の波形）から近似関数の生成をする。ステップＳ５３では、ステップＳ５２で求めた近似関数から極大値の中の最大値または極小値の中の最小値を特定する。
【００４３】
図８は、ワーク１０の溝領域における輝度の波形図例である。図８（ａ）は輝度の波形の概念を説明する波形図を示す。また、図８（ｂ）は溝領域を特定する際に取得される輝度の波形図を示す。また図８（ｃ）は、切削位置の特定する際に取得されるワーク１０の溝領域における波形図を示す。この輝度の波形は、図７（ｂ）のカメラの視野７０の中心指定範囲で投影した水平方向における輝度のプロファイルである。具体的には、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示されるように、輝度の波形は、切削位置の特定方向に対する垂直方向において撮像画像の輝度を積算または平均化することで数値化される。図８（ｂ）と（ｃ）では、この平均化処理を粗くし、または、細かくすることにより所定の波形が求められる。
【００４４】
このため、例えば図７（ｂ）において、各積層セラミックコンデンサの領域において中央部付近を通過する破線Ｌ上では高輝度領域（一点鎖線１８）を通過するため輝度の数値は高くなる。同図において、各積層セラミックコンデンサの領域の境目（溝の中央）に相当する領域を通過する破線Ｍ上では輝度がある程度高い領域（実線１９）を部分的に通過するだけであるため、輝度の値は低くなる。これに対し、同図において各積層セラミックコンデンサの領域の縁を通過する破線Ｎ上では、輝度の高い領域を通過しないため輝度の値は最も低くなる。すなわち、この波形において、極大点は撮像装置３０と水平で同軸落射照明から反射が多く最も明るい部分を表し、極小点は同軸落射照明からの反射が少なく最も暗い部分を表す。
【００４５】
しかしながら、実際の撮像画像では、例えば破線Ｌ上における輝度の値は、破線Ｍ，Ｎにおける輝度の値に対して極めて大きい。このため、溝領域を特定する際に取得される輝度の波形では図８（ｂ）に示されるように溝領域Ｇ（破線Ｍ，Ｎの領域に相当）おける差は小さいため、この時点では溝の中央を特定しない。なお、ここでは粗く平均化することで溝部分では輝度の値を平準化させて境界が検出されやすくする。
【００４６】
次いで、先の工程で検出された溝領域の中央部として切削位置の特定するときには、溝領域Ｇのみにおいて細かく平均化して輝度の波形を生成する。この場合、図８（ｃ）に示されるように溝領域Ｇ（図８（ａ）の波形の溝領域Ｇ）に着目すると、輝度の波形は、溝領域のエッジ部Ｅ（縁部）において小さく、溝領域の中央部Ｆ（切削部）において大きくなる。そして中央部Ｆにおいて、矢印Ａで示される輝度の波形の極大値（最大値）が存在する。この極大値の中の最大値を示す位置がワーク１０の切削位置として設定する。
なお、製造工程の違いによりワーク１０によっては、各積層セラミックコンデンサの領域の境目において縁よりも傾斜が急になる（溝が深くなる）こともある。この場合、各積層セラミックコンデンサの領域の境目のほうが縁よりも暗く（輝度が低く）なる。このような場合には、図８（ｃ）の一点鎖線に示されるように、極小値（最小値）となる場合もある。この場合、この極小値の中の最小値を示す位置がワーク１０の切削位置として設定する。
【００４７】
このように、ステップＳ５３で溝領域における輝度の波形の極大値の中の最大値または極小値の中の最小値を示す位置を特定することで、制御部４０は、ステップＳ５４においてワーク１０の切削位置や複数の溝領域間のピッチ間隔を設定することができる。なお、ワーク１０の切削位置が、溝領域における輝度の波形の極大値の中の最大値または極小値の中の最小値のいずれを示すかは、ワーク１０の種類に応じて異なるため、ワーク１０に応じて適切な方が選択される。ワーク１０の切削位置が特定されると、第２のアライメント工程（図２中のステップＳ３）は終了する。
【００４８】
以上のように、ワーク１０の切削位置の特定方法は、溝領域の特定および切削位置の特定の２段階の工程に分けて説明される。この２段階で分けて特定することにより、溝領域における輝度の波形に違いがある場合でも、同じアルゴリズムの中で、種類によって極大値の中の最大値や極小値の中の最小値のどちらかを選択することで、切削位置の検出が可能となる。また、第２工程で範囲を絞り込み、詳細に抽出することにより、溝の底部の微妙な違いを高精度に検出可能となる。第１工程での溝領域の概略範囲を求めて、その範囲を絞り込んだ結果を使って第２工程で切削位置を検出することにより、ワーク表面の傷や汚れなどによる影響を少なくさせる効果もある。
【００４９】
続いて図２中のステップＳ４において、制御部４０は、第２のアライメント工程（ステップＳ３）で特定された切削位置や間隔が許容範囲内（所定の範囲内）であるか否かを判定する。ここで許容範囲とは、ワーク１０の種類ごとに予め設定されている（記憶部５０に記憶されている）切削位置や間隔の範囲であり、設計値に基づいて適宜設定される。第２のアライメント工程で特定された切削位置や間隔がこの許容範囲内でない場合、制御部４０はその切削位置が誤検出されたものと判定する。
【００５０】
第２のアライメント工程で特定された切削位置や間隔が許容範囲内でない場合にはステップＳ５に進み、制御部４０は、第２のアライメント工程による切削位置や間隔の測定回数が許容測定回数以下であるか否かを判定する。許容測定回数は、例えば３回や５回であるが、これに限定されるものではない。許容測定回数以下である場合、ステップＳ３に戻り、制御部４０は第２のアライメント工程を再度実行する。また、この再度実行する前に予め設定された方向の前後左右の隣のワーク位置へ移動して行なうように構成してもよい。このように構成することにより、ワークの汚れや傷に起因する誤検出（範囲外検出）を効果的に避けることができる。ステップＳ５において、許容測定回数を超えた場合にはステップＳ７に進み、第２のアライメント工程による切削位置や間隔の測定回数が許容測定回数を超えたことをオペレータに通知する。この通知は、例えば表示部６０に表示することができる。また、切削装置１００の警報部（不図示）によりオペレータに通知するように構成してもよい。
【００５１】
この場合にはステップＳ８に進み、制御部４０は、オペレータに対してマニュアル指定によりワーク１０の切削位置や間隔を指定するか否かを要求する。オペレータがマニュアル指定を行う場合、ステップＳ１０において切削位置が指定される。一方、オペレータがマニュアル指定を行わない場合、切削位置を特定することなく（ワーク１０を切削することなく）、図２に示されるフローを終了する。
【００５２】
ステップＳ４において、第２のアライメント工程（ステップＳ３）で特定した切削位置や間隔が許容範囲内である場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、ステップＳ２で読み込まれたマップデータ（ワーク１０の各部の座標）を、第２のアライメント工程で特定した切削位置に適合するように修正する。すなわち、第２のアライメント工程で得られた位置データ（位置情報）をワーク１０の全体のマップデータに反映させる。また、１本の切削線を複数の位置データで修正する場合、最小二乗法などの近似直線として計算した結果を反映させてもよい。
【００５３】
続いてステップＳ９において、切削のシミュレーションを行う。すなわち、修正後のマップデータに基づいて、撮像装置３０を用いた切削のシミュレーションを行うことで動作確認を行う。
【００５４】
このステップは、必ずしも毎回行なう必要は無く運用可能である。
【００５５】
また本実施例において、第２のアライメント工程での所定の演算は、縦方向または横方向の一方向（切削方向）のみについて行われるが、両方向について同時に演算を行ってもよい。このように構成することで、全体のアライメント時間を短縮することができる。
【００５６】
そしてステップＳ１１において、ワーク１０が切削される（切削工程）。すなわち制御部４０は、上述のステップで特定された切削位置に従ってワーク１０を切削するようにブレード２２を制御する。これにより、ワーク１０は複数の積層セラミックコンデンサに個片化される。
【００５７】
なお本実施例では、リング照明を用いて切削位置を特定することができない場合に同軸落射照明を用いているが、これに限定されるものではない。逆に、同軸落射照明を用いて切削位置を特定することができない場合にリング照明を用いるように構成してもよい。また、リング照明と同軸落射照明の両方をワーク上に同時に照射して取得された情報に基づいて切削位置を特定することもできる。このとき、例えばリング照明を７０％、同軸落射照明を３０％のように所定の割合に設定して、これらの照明光をワーク上に照射することができる。いずれの照明方法を利用するかは、ワークの材質や形状などに応じて適宜決定される。
【００５８】
また本実施例では、図２のステップＳ１においてアライメントマーク１４でワーク１０のθ角度を調整することを説明した。しかし、ワークによってはアライメントマークが無い、または使用できない種類もある。このような場合には、代わりにワークのコーナ（角）やエッジ（辺）部分を使って角度調整することができる。さらに続けて図２のステップＳ３で説明した第二のアライメントと同じ手法を併用して角度検出精度を向上させることができる。いずれの調整方法を利用するかは、ワークの種類や材質や形状などに応じて適宜決定される。
【００５９】
本実施例によれば、低コストで高精度な、積層セラミックコンデンサを製造するためのワークの切削装置および切削方法を提供することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ ワーク
１４ アライメントマーク
２０ スピンドル
２２ ダイシングブレード（ブレード）
３０ 撮像装置
４０ 制御部
５０ 記憶部
６０ 表示部
７０ カメラの視野
１００ 切削装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削装置であって、
前記ワークを切削するブレードと、
前記ブレードを回転させるモータを備えたスピンドルと、
リング照明および同軸落射照明を切り換えて前記ワークを撮像可能に構成された撮像装置と、
前記撮像装置により取得された前記ワークの画像に対して画像処理を行うことにより該ワークの切削位置を特定し、該切削位置において該ワークを切削するように前記ブレードを制御する制御部と、を有することを特徴とする切削装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記撮像装置により取得された前記ワークの前記画像に基づいて該ワークの溝領域を特定し、
前記ワークの前記溝領域における前記画像に基づいて該ワークの前記切削位置を特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ワークの前記画像を輝度の波形として表し、該輝度の波形に基づいて該ワークの前記溝領域を特定することを特徴とする請求項２に記載の切削装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ワークの前記溝領域における輝度の最大値または最小値を前記切削位置として特定することを特徴とする請求項３に記載の切削装置。
【請求項５】
積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削方法であって、
リング照明および同軸落射照明を切り換えて撮像装置を用いて前記ワークの画像を撮像する撮像工程と、
前記撮像装置により取得された前記ワークの画像に対して画像処理を行うことにより該ワークの切削位置を特定するアライメント工程と、
前記アライメント工程で特定された前記切削位置において前記ワークを切削する切削工程と、を有することを特徴とする切削方法。
【請求項６】
前記アライメント工程は、
前記撮像装置により取得された前記ワークの前記画像に基づいて該ワークの溝領域を特定する工程と、
前記ワークの前記溝領域における前記画像に基づいて該ワークの前記切削位置を特定する工程と、を有することを特徴とする請求項５に記載の切削方法。
【請求項７】
前記アライメント工程は、前記ワークの前記画像を輝度の波形として表し、該輝度の波形に基づいて該ワークの前記溝領域を特定することを特徴とする請求項６に記載の切削方法。
【請求項８】
前記アライメント工程は、前記ワークの前記溝領域における輝度の最大値または最小値を前記切削位置として特定することを特徴とする請求項７に記載の切削方法。
【請求項１】
積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削装置であって、
前記ワークを切削するブレードと、
前記ブレードを回転させるモータを備えたスピンドルと、
リング照明および同軸落射照明を切り換えて前記ワークを撮像可能に構成された撮像装置と、
前記撮像装置により取得された前記ワークの画像に対して画像処理を行うことにより該ワークの切削位置を特定し、該切削位置において該ワークを切削するように前記ブレードを制御する制御部と、を有することを特徴とする切削装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記撮像装置により取得された前記ワークの前記画像に基づいて該ワークの溝領域を特定し、
前記ワークの前記溝領域における前記画像に基づいて該ワークの前記切削位置を特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ワークの前記画像を輝度の波形として表し、該輝度の波形に基づいて該ワークの前記溝領域を特定することを特徴とする請求項２に記載の切削装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ワークの前記溝領域における輝度の最大値または最小値を前記切削位置として特定することを特徴とする請求項３に記載の切削装置。
【請求項５】
積層セラミックコンデンサを製造するためのワークを切削する切削方法であって、
リング照明および同軸落射照明を切り換えて撮像装置を用いて前記ワークの画像を撮像する撮像工程と、
前記撮像装置により取得された前記ワークの画像に対して画像処理を行うことにより該ワークの切削位置を特定するアライメント工程と、
前記アライメント工程で特定された前記切削位置において前記ワークを切削する切削工程と、を有することを特徴とする切削方法。
【請求項６】
前記アライメント工程は、
前記撮像装置により取得された前記ワークの前記画像に基づいて該ワークの溝領域を特定する工程と、
前記ワークの前記溝領域における前記画像に基づいて該ワークの前記切削位置を特定する工程と、を有することを特徴とする請求項５に記載の切削方法。
【請求項７】
前記アライメント工程は、前記ワークの前記画像を輝度の波形として表し、該輝度の波形に基づいて該ワークの前記溝領域を特定することを特徴とする請求項６に記載の切削方法。
【請求項８】
前記アライメント工程は、前記ワークの前記溝領域における輝度の最大値または最小値を前記切削位置として特定することを特徴とする請求項７に記載の切削方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６３４９０（Ｐ２０１３−６３４９０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３８４６（Ｐ２０１１−２０３８４６）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００１４４８２１）アピックヤマダ株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００１４４８２１）アピックヤマダ株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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