画像認識カメラのキャリブレーション方法、部品接合方法および部品接合装置
【課題】簡単な構成で、画像認識カメラのキャリブレーションを精度良く行うことができる。
【解決手段】基準マークＭａ,Ｍａを形成した透光性の校正用マスク３１を用い、所定の位置に移動した画像認識カメラ６により、保持ヘッド２に保持され上昇待機位置Ｓ２に移動した校正用マスク３１の基準マークＭａ,Ｍａを、一方の鏡筒２１,２２を介して位置認識すると共に、保持ヘッド２に保持され接合位置Ｓ１に移動した校正用マスク３１の基準マークＭａ,Ｍａを、他方の鏡筒２１,２２を介して位置認識するマーク認識工程と、マーク認識工程において位置認識した２つの認識結果に基づいて、校正データを取得する校正データ取得工程と、を備えた。
【解決手段】基準マークＭａ,Ｍａを形成した透光性の校正用マスク３１を用い、所定の位置に移動した画像認識カメラ６により、保持ヘッド２に保持され上昇待機位置Ｓ２に移動した校正用マスク３１の基準マークＭａ,Ｍａを、一方の鏡筒２１,２２を介して位置認識すると共に、保持ヘッド２に保持され接合位置Ｓ１に移動した校正用マスク３１の基準マークＭａ,Ｍａを、他方の鏡筒２１,２２を介して位置認識するマーク認識工程と、マーク認識工程において位置認識した２つの認識結果に基づいて、校正データを取得する校正データ取得工程と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合に先立ち、上昇待機位置にある接合部品とセットされた被接合部品との間に臨んで、接合部品と被接合部品とを同一光軸上で位置認識する表裏２眼の鏡筒を有する画像認識カメラのキャリブレーション方法、部品接合方法および部品接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の表裏２視野の画像認識カメラ（上方に臨むチップ用カメラと下方に臨む基板用カメラとを一体化したもの）のキャリブレーション方法を実施する部品接合装置（チップボンディング装置）として、ボンディングツール（保持ヘッド）と隣接してＺ軸テーブル（昇降機構）に搭載されたマーク用テーブル（校正用マスク）を用いたものが知られている（特許文献１参照）。このキャリブレーション方法は、Ｚ軸テーブルにより上昇した上昇待機位置（上昇位置）におけるマーク用テーブルのキャリブレーション用基準マーク（基準マーク）を、チップ用カメラで下方から画像認識し、その後、Ｚ軸テーブルにより降下した接合位置（降下位置）におけるキャリブレーション用基準マークを、基板用カメラで上方から画像認識し、これらの認識結果に基づいてキャリブレーションを行うものである。
【特許文献１】特開平９−８１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようなチップボンディング装置では、マーク用テーブルを上下方向で所定の位置に位置調整するための昇降装置が必要となり、また、Ｚ軸テーブルのブラケットに、昇降装置を支持する領域を、セットされた回路基板（被接合部品）の直上から外して設ける必要がある。そのため、チップボンディング装置（部品接合装置）が大型で且つ構成が複雑になってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、簡単な構成で、画像認識カメラのキャリブレーションを精度良く行うことができる画像認識カメラのキャリブレーション方法、部品接合方法および部品接合装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の画像認識カメラのキャリブレーション方法は、保持ヘッドに保持した接合部品を、保持ヘッドを介して上昇待機位置と接合位置との間で昇降させる昇降機構により、ワークテーブルにセットした被接合部品に対し、接合部品を重ね合せて接合する部品接合装置に設けられ、接合に先立ち、上昇待機位置にある接合部品とセットされた被接合部品との間に臨んで、接合部品と被接合部品とを同一光軸上で位置認識する表裏２眼の鏡筒を有する画像認識カメラのキャリブレーション方法であって、基準マークを形成した透光性の校正用マスクを用い、所定の位置に移動した画像認識カメラにより、保持ヘッドに保持され上昇待機位置に移動した校正用マスクの基準マークを、一方の鏡筒を介して位置認識すると共に、保持ヘッドに保持され接合位置に移動した校正用マスクの基準マークを、他方の鏡筒を介して位置認識するマーク認識工程と、マーク認識工程において位置認識した２つの認識結果に基づいて、校正データを取得する校正データ取得工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、基準マークを形成した透光性の校正用マスクを保持ヘッドにて保持し、基準マークを上昇待機位置と接合位置とで画像認識して校正データを取得する（キャリブレーション）ことにより、画像認識カメラ自身の認識ずれに加え、上昇待機位置と接合位置とでの認識ずれ（昇降機構における移動軸の傾きによる認識ずれおよび画像認識カメラの光軸の傾きによる認識ずれ）をキャリブレーションすることができる。そのため、画像認識カメラのキャリブレーションを精度良く行うことができる。また、校正用マスクを保持ヘッドにより保持させるだけで、特段の機構（例えば、上記の昇降装置）を必要とせず、キャリブレーションを簡単な構成で行うことができる。
【０００７】
本発明の部品接合方法は、上記の画像認識カメラのキャリブレーション方法と、校正データ取得工程の後、保持ヘッドに保持された校正用マスクに代えて接合部品を保持させると共に、ワークテーブルに被接合部品をセットする部品セット工程と、保持ヘッドに保持され上昇待機位置にある接合部品と、ワークテーブルにセットされた被接合部品と、の間に臨ませた画像認識カメラにより、接合部品の接合位置決め基準および被接合部品の被接合位置決め基準を位置認識する基準認識工程と、位置認識工程による認識結果に基づいて、接合位置決め基準と被接合位置決め基準との位置ずれデータを取得し、位置ずれデータに校正データを加味して位置ずれ量を算出するずれ量算出工程と、算出した位置ずれ量に基づいて、接合部品と被接合部品との相互の位置補正を行う位置補正工程と、位置補正工程の後、接合部品を被接合部品に対し重ね合せて接合する接合工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、キャリブレーションを精度良く行うことができるキャリブレーション方法を用いることで、接合処理を精度良く行うことができる。
【０００９】
この場合、上昇待機位置および接合位置において、保持ヘッドに保持された校正用マスクの基準マークは、保持ヘッドに保持された接合部品の接合位置決め基準と同一高さに位置していることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、上昇待機位置および接合位置において、基準マークと接合位置決め基準とを同一条件にすることができ、キャリブレーションを更に精度良く行うことができる。
【００１１】
本発明の部品接合装置は、上記の部品接合方法を実施する部品接合装置であって、接合部品を保持する保持ヘッドと、保持ヘッドを介して、接合部品を上昇待機位置と接合位置との間で昇降させると共に接合部品を被接合部品に接合する昇降機構と、被接合部品がセットされるワークテーブルと、上昇待機位置にある接合部品とセットされた被接合部品との間に臨んで、接合部品と被接合部品とを同一光軸上で位置認識する表裏２眼の鏡筒を有する画像認識カメラと、画像認識カメラを水平方向に移動させる水平移動機構と、水平面内において、接合部品に対し被接合部品を相対的に移動させて、位置補正を行う補正手段と、昇降機構、水平移動機構、画像認識カメラおよび補正手段を制御すると共に、各工程を実施する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、キャリブレーションを精度良く行うことができ、接合処理を精度良く行うことができる部品接合装置を提供することができる。
【００１３】
この場合、保持ヘッドには、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかが組み込まれており、制御手段は、接合部品を被接合部品に重ね合せた状態で、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかを駆動し、接合部品を被接合部品に接合することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、保持ヘッドのヒータおよび紫外線ランプを駆動することで、接合部品と被接合部品との接合にかかる、熱圧着もしくは紫外線圧着を容易に行うことができる。
【００１５】
この場合、補正手段は、被接合部品を、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸テーブル、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸テーブルおよびθ方向にθテーブルから成り、ワークテーブルは、θテーブルに搭載されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、位置補正を精度良く行うことができると共に、補正手段を簡単な構成にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の画像認識カメラのキャリブレーション方法を適用した部品接合装置について説明する。この部品接合装置は、小型の液晶パネルに、異方性導電フィルム（ＡＦＣ）を介してフレキシブル基板（ＦＰＣ）を熱圧着により接合するものである。具体的には、液晶パネルおよびＡＦＣ付のフレキシブル基板をプリアライメントされた状態で給材し、装置上で両者をアライメントした後、液晶パネルの端子部に、フレキシブル基板のＡＦＣ付の端子部を重ねて熱圧着するものである。なお、説明を容易にするため以降の説明では、接合部品であるフレキシブル基板を接合ワーク、被接合部品である液晶パネルを被接合ワークと表示し、いずれも板状の部材として図示するものとする。
【００１８】
ここで、部品接合装置を説明する前に、接合ワークＡ、被接合ワークＢについて、簡単に説明する。図２に示すように、接合ワークＡの下面には、相互に離間して一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａがマーキングされている（同図（ａ）参照）。被接合ワークＢの上面には、一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａに対応する一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａがマーキングされている（同図（ｄ）参照）。これら位置決め基準Ａａ，Ｂａを画像認識し、位置決め基準Ａａ，Ｂａを重ね合わせるように接合することにより、接合ワークＡおよび被接合ワークＢの接合処理が行われる。
【００１９】
図１に示すように、部品接合装置１は、接合ワークＡを吸着保持する保持ヘッド２と、保持ヘッド２を昇降させる昇降機構３と、被接合ワークＢがセットされるワークテーブル４と、ワークテーブル４が搭載されたＸＹθテーブル（補正手段）５と、側方から装置の軸線上（保持ヘッド２および昇降機構３と同軸線上）に臨み、上下２視野で離間状態の接合ワークＡおよび被接合ワークＢを撮像する一対の画像認識カメラ６（同図では一方のみ図示）と、一対の画像認識カメラ６を軸線上に進退自在に臨ませる進退動機構（水平移動機構）７と、これら構成装置を統括制御する制御装置（制御手段）８と、を備えている。
【００２０】
保持ヘッド２はいわゆる吸着ヘッドであり、図示では省略したが、ヒータおよびばねを内蔵している。保持ヘッド２は、吸着した接合ワークＡを被接合ワークＢに熱圧着するが、ばねにより圧着力が維持され、ヒータにより熱接合が行われる。昇降機構３は、保持ヘッド２を支持し、保持ヘッド２介して接合ワークＡを接合位置Ｓ１と上昇待機位置Ｓ２との間で昇降させる。接合位置Ｓ１に移動した接合ワークＡは、被接合ワークＢに押圧された状態で熱圧着される。また、詳細は後述するが接合ワークＡが上昇待機位置Ｓ２に移動した状態で、画像認識カメラ６が軸線上に側方から臨むようになっている。なお、紫外線圧着を行う場合には、ヒータに代えて紫外線ランプを内蔵する。このような保持ヘッド２を有することにより、接合ワークＡと被接合ワークＢとの接合にかかる、熱圧着もしくは紫外線圧着を容易に行うことができる。
【００２１】
ＸＹθテーブル５は、ワークテーブル４を搭載すると共に、ワークテーブル４にセットした被接合ワークＢを水平面内において微小角度回転させるθテーブル１１と、θテーブル１１を支持すると共に、ワークテーブル４およびθテーブル１１を介して、被接合ワークＢを水平面内のＹ軸方向に移動させるＹ軸テーブル１２と、Ｙ軸テーブル１２を支持すると共に、ワークテーブル４、θテーブル１１およびＹ軸テーブル１２を介して、被接合ワークＢを水平面内のＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル１３と、を備えている。すなわち、θテーブル１１、Ｙ軸テーブル１２およびＸ軸テーブル１３により、被接合ワークＢの水平面内のＸＹθ方向における位置調整（アライメント）を行うことができる。このようなＸＹθテーブル５を用いることにより、位置補正を精度良く行うことができると共に、補正手段を簡単な構成にすることができる。
【００２２】
各画像認識カメラ６は、いわゆる上下２視野カメラであり、離間状態の接合ワークＡと被接合ワークＢの間に臨み、接合ワークＡの下面を画像認識すると共に、被接合ワークＢの上面を画像認識するものである。図３に示すように、各画像認識カメラ６は、表裏面に位置する（表裏２眼の）上鏡筒（鏡筒）２１および下鏡筒（鏡筒）２２と、一対の鏡筒２１,２２に対応した一対のＣＣＤカメラ２３,２３と、一対の鏡筒２１,２２から入射した入射光を一対のＣＣＤカメラ２３,２３にそれぞれ導く一対の光学系２４,２４と、を備えている。一方のＣＣＤカメラ２３は、一方の光学系２４および上鏡筒２１を介して、接合ワークＡの下面（の１つの接合位置決め基準Ａａ）を画像認識し、他方のＣＣＤカメラ２３は、他方の光学系２４および下鏡筒２２を介して、被接合ワークＢの上面（の１つの被接合位置決め基準Ｂａ）を画像認識する。一方の画像認識カメラ６により、対応する一方の各位置決め基準Ａａ,Ｂａを画像認識し、他方の画像認識カメラ６により、対応する他方の各位置決め基準Ａａ,Ｂａを画像認識する。
【００２３】
なお、本実施形態においては、制御装置８による画像認識を容易にするために、一対の鏡筒２１,２２に対し一対のＣＣＤカメラ２３,２３により撮像を行うような構成となっているが、一対の鏡筒２１,２２に対し、１つのＣＣＤカメラ２３で撮像を行うようにしても良い。
【００２４】
図１に示すように、進退動機構７は、一対の画像認識カメラ６を、上記した軸線上となる位置決め基準認識位置Ｔ１と、退避位置Ｔ２との間でＸ軸方向に水平移動自在に構成されている。昇降機構３により、接合ワークＡを上昇位置に上昇された状態で、進退動機構７により、画像認識カメラ６を、位置決め基準認識位置Ｔ１に移動させ、接合ワークＡおよび被接合ワークＢの位置決め基準Ａａ,Ｂａが撮像される。なお、詳細は後述するが、位置決め基準認識位置Ｔ１および退避位置Ｔ２の間には、キャリブレーションを行う際に校正用マスク３１の基準マークＭａ,Ｍａを撮像する基準マーク認識位置Ｔ３が設定されている。
【００２５】
制御装置８は、特に図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等により主要部が構成され、画像認識カメラ６の他、保持ヘッド２、昇降機構３、θテーブル１１、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸テーブル１３および進退動機構７の駆動を制御する。また、アライメントに際し、一対の画像認識カメラ６（の一対のＣＣＤカメラ２３,２３）による認識結果から、接合ワークＡと被接合ワークＢとの相互の位置ずれ量を算出すると共に、キャリブレーションに際し、各画像認識カメラ６（の一対のＣＣＤカメラ２３,２３）による認識結果から、各画像認識カメラ６の認識ずれ量（校正データ）を算出する。
【００２６】
次に、校正用マスク３１を用いたキャリブレーション方法について説明する。図２（ａ）に示すように、校正用マスク３１は、石英ガラス等で構成された透明（透光性を有する）な板状に形成されている。校正用マスク３１は、キャリブレーションに際し、接合ワークＡに代わり保持ヘッド２に保持されるものであり、保持ヘッド２の保持位置から、画像認識カメラ６の進退方向（同図上下方向）に延在して形成されている。校正用マスク３１の下面には、一対の画像認識カメラ６の位置決め基準認識位置Ｔ１と退避位置Ｔ２との間に位置する基準マーク認識位置Ｔ３に臨んで、一対の基準マークＭａ,Ｍａが配置されている。一対の基準マークＭａ,Ｍａは、接合ワークＡの一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａに対応して配置されており、保持ヘッド２に保持された校正用マスク３１の一対の基準マークＭａ,Ｍａは、保持ヘッド２に保持された接合ワークＡの接合位置決め基準Ａａ,Ａａと同一の高さに位置している。なお、基準マーク認識位置Ｔ３は、昇降機構３により校正用マスク３１が上昇待機位置Ｓ２に位置し、一対の画像認識カメラ６が基準マーク認識位置Ｔ３に位置している状態で、画像認識カメラ６が昇降機構３に干渉することがない位置であり、且つ位置決め基準認識位置Ｔ１にできるだけ近い位置に設定するものとする。
【００２７】
本キャリブレーション方法は、上記したように、接合ワークＡに代わり校正用マスク３１が保持ヘッド２に保持されている状態（すなわち、接合ワークＡがセットされていない状態）にて行う。加えて、被接合ワークＢがセットされておらず、保持ヘッド２を介して校正用マスク３１が上昇待機位置Ｓ２に位置している（図４（ａ））。
【００２８】
まず、進退動機構７により、一対の画像認識カメラ６を基準マーク認識位置Ｔ３に移動し、上昇待機位置Ｓ２に位置する校正用マスク３１の一対の基準マークＭａ,Ｍａに臨ませる（図４（ｂ））。その後、一対の画像認識カメラ６の各上鏡筒２１により、下方から一対の基準マークＭａ,Ｍａをそれぞれ撮像する。これにより、上昇待機位置Ｓ２における一対の基準マークＭａ,Ｍａの位置が画像認識（位置認識）される。
【００２９】
次に、進退動機構７により、一対の画像認識カメラ６を一旦退避位置Ｔ２に移動した後、昇降機構３により、保持ヘッド２を介して校正用マスク３１を接合位置Ｓ１に移動させる（図４（ｃ））。校正用マスク３１を移動させたら、再度、一対の画像認識カメラ６を基準マーク認識位置Ｔ３に移動し、接合位置Ｓ１に位置する校正用マスク３１の一対の基準マークＭａ,Ｍａに臨ませる（図４（ｄ））。その後、今度は、一対の画像認識カメラ６の各下鏡筒２２により、上方から一対の基準マークＭａ,Ｍａをそれぞれ撮像する。これにより、接合位置Ｓ１における一対の基準マークＭａ,Ｍａの位置が画像認識（位置認識）される。
【００３０】
その後、制御装置８は、各画像認識カメラ６によって撮像された各２の画像認識結果に基づいて、各画像認識カメラ６の校正データを取得する。例えば、上昇待機位置Ｓ２における基準マークＭａの位置が（Ｘ,Ｙ）＝（１,１）であり、接合位置Ｓ１における基準マークＭａの位置が（Ｘ,Ｙ）＝（１,−１）である場合、位置ずれ量は、（Ｘ,Ｙ）＝（１−１,１−（−１））＝（０,２）となり、この位置ずれ量が校正データとなる。
【００３１】
このようなキャリブレーション方法を用いることにより、画像認識カメラ６自身の認識ずれに加え、上昇待機位置Ｓ２と接合位置Ｓ１とでの認識ずれ（昇降機構３における移動軸の傾きによる認識ずれおよび画像認識カメラ６の光軸の傾きによる認識ずれ）をキャリブレーションすることができる。そのため、画像認識カメラ６のキャリブレーションを精度良く行うことができる。また、校正用マスク３１を保持ヘッド２により保持させるだけで、特段の機構を必要とせず、キャリブレーションを簡単な構成で行うことができる。
【００３２】
次に、図５を参照して、一対の画像認識カメラ６のキャリブレーション後の、接合ワークＡと被接合ワークＢとのアライメント動作および接合動作について説明する。なお、保持ヘッド２が上昇待機位置Ｓ２に位置している状態にて行われる。
【００３３】
まず、校正用マスク３１に代えて、接合ワークＡを保持ヘッド２に保持させると共に、被接合ワークＢをワークテーブル４にセットする（図５（ａ））。
【００３４】
次に、進退動機構７により、一対の画像認識カメラ６を位置決め基準認識位置Ｔ１に移動し、一対の画像認識カメラ６を、接合ワークＡの一対の接合位置決め基準Ａａ, Ａａおよび被接合ワークＢの一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａに臨ませる（図５（ｂ））。その後、一対の画像認識カメラ６の各上鏡筒２１により、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａをそれぞれ撮像すると共に、一対の画像認識カメラ６の各下鏡筒２２により、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａをそれぞれ撮像する。これにより、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａの位置と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの位置が画像認識される。
【００３５】
その後、制御装置８は、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａの画像認識結果および一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの画像認識結果に基づいて、位置ずれデータを取得し、当該位置ずれデータに校正データを加味して位置ずれ量を算出する。例えば、接合位置決め基準Ａａの位置が（Ｘ,Ｙ）＝（２,１）である場合、上記の校正データ（Ｘ,Ｙ）＝（０,−２）を加味し、（Ｘ,Ｙ）＝（２−０,１−２）＝（２,−１）を接合位置決め基準Ａａの位置とする（以下、これを校正接合位置決め基準と表記する）。これを両接合位置決め基準Ａａ,Ａａに対して行った後、一対の校正接合位置決め基準と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａとの位置ずれ量を算出する。
【００３６】
すなわち、一対の校正接合位置決め基準の線分と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの線分との角度ずれ（Δθ）を算出し、一対の校正接合位置決め基準の中点と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの中点とのＸＹ方向の位置ずれ（ΔＸ,ΔＹ）を算出する。この校正接合位置決め基準と被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａとの位置ずれ量（ΔＸ,ΔＹ, Δθ）が、そのまま、被接合ワークＢの接合ワークＡに対する位置ずれ量となる。
【００３７】
次に、進退動機構７により一対の画像認識カメラ６を退避位置Ｔ２に退避させた後（図５（ｃ））、算出した被接合ワークＢの接合ワークＡに対する位置ずれ量に基づいて、ＸＹθテーブル５により、ワークテーブル４上の被接合ワークＢを位置補正（アライメント）する。位置補正が終了したら、昇降機構３により、保持ヘッド２を介して接合ワークＡを降下させ、被接合ワークＢに接合ワークＡを重ね合せて押圧接触させて、また、内蔵するヒータにより熱圧着する（図５（ｄ））。これにより、接合ワークＡが被接合ワークＢに接合される。
【００３８】
このように、一対の画像認識カメラ６のキャリブレーションを精度良く行うことができるキャリブレーション方法を用いて接合処理を行うことにより、接合処理を精度良く行うことができる。なお、上記の一対の画像認識カメラ６のキャリブレーションは、接合処理の都度行ってもよいし、一定数に一回、周期的に行うようにしてよい。また、同様に上記のアライメントも接合処理の都度行ってもよいし、一定数に一回、行うようにしてよい。
【００３９】
以上のような構成によれば、基準マークＭａを形成した透光性の校正用マスク３１を保持ヘッド２にて保持し、基準マークＭａを上昇待機位置Ｓ２と接合位置Ｓ１とで画像認識して校正データを取得する（キャリブレーション）ことにより、画像認識カメラ６自身の認識ずれに加え、上昇待機位置Ｓ２と接合位置Ｓ１とでの認識ずれ（昇降機構３における移動軸の傾きによる認識ずれおよび画像認識カメラ６の光軸の傾きによる認識ずれ）をキャリブレーションすることができる。そのため、画像認識カメラ６のキャリブレーションを精度良く行うことができる。また、校正用マスク３１を保持ヘッド２により保持させるだけで、特段の機構（例えば、上記の支持部材）を必要とせず、キャリブレーションを簡単な構成で行うことができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、フレキシブル基板と液晶パネルとの位置決めを例に説明したが、本願発明は、ＩＣチップと回路基板との位置決め（マウント）、インクジェットヘッドとキャリッジとの位置決め等に、適用できることはいうまでもない。したがって、熱圧着に限らず、紫外線硬化接着剤を用いた紫外線接合やはんだ接合等にも適用可能である。
【００４１】
また、本実施形態では、校正用マスク３１として、接合ワークＡと同一の厚さを有する板状のものを使用したが、上昇待機位置Ｓ２および接合位置Ｓ１において、保持ヘッド２の保持された校正用マスク３１の（一対の）基準マークＭａ,Ｍａが、保持ヘッド２の保持された接合ワークＡの（一対の）接合位置決め基準Ａａ,Ａａと、同一の高さに位置するのであれば、これに限るものではない。例えば、上方から下面の基準マークＭａ,Ｍａを位置認識する際の、校正用マスク３１による屈折の影響を抑えるため、校正用マスク３１を、基準マークＭａ,Ｍａが配置される薄型のマスクステージ４１と、マスクステージ４１を支持すると共に保持ヘッド２に支持される支柱４２とで、構成してもよい（図６（ａ）参照）。また、校正用マスク３１を、貼り合わせたガラス板４３,４３で構成し、その中間部に基準マークＭａ,Ｍａを設けたものでも良い（図６（ｂ）参照）。
【００４２】
さらに言えば、当該基準マークＭａ,Ｍａが当該位置決め基準Ａａ,Ａａと同一の高さに位置するものに限る必要はないが（例えば、実施形態における校正用マスク３１において、上面に基準マークＭａ,Ｍａを配置したもの）、これらを同一の高さに位置することにより、上昇待機位置Ｓ２および接合位置Ｓ１において、基準マークＭａ,Ｍａと接合位置決め基準Ａａ,Ａａとを同一条件にすることができ、キャリブレーションを更に精度良く行うことができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、被接合ワークＢ側を移動させて、接合に係る位置補正を行ったが、接合ワークＡ側を移動させるものであっても良いし、被接合ワークＢ側および接合ワークＡ側を共に移動させるものであっても良い（例えば、接合ワークＡ側がθ方向補正を行い、被接合ワークＢ側がＸＹ方向補正を行う構成）。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る部品接合装置の全体模式図である。
【図２】接合ワークの裏面図（ａ）、被接合ワーク（ｂ）の平面図および校正用マスクの裏面図（ｃ）である。
【図３】画像認識カメラを模式的に示した斜視図である。
【図４】部品接合装置におけるキャリブレーション動作を示す説明図である。
【図５】部品接合装置におけるアライメント動作および接合動作を示す説明図である。
【図６】校正用マスクの変形例を模式的に示した側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：部品接合装置、 ２：保持ヘッド、 ３：昇降機構、 ４：ワークテーブル、 ５：ＸＹθテーブル、 ６：画像認識カメラ、 ７：進退動機構、 ８：制御装置、 １１：θテーブル、 １２：Ｙ軸テーブル、 １３：Ｘ軸テーブル、 ２１：上鏡筒、 ２２：下鏡筒、 ３１：校正用マスク、 Ａ：接合ワーク、 Ａａ：接合位置決め基準、 Ｂ：被接合ワーク、 Ｂａ：被接合位置決め基準、 Ｍａ：基準マーク、 Ｓ１：接合位置、 Ｓ２：上昇待機位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合に先立ち、上昇待機位置にある接合部品とセットされた被接合部品との間に臨んで、接合部品と被接合部品とを同一光軸上で位置認識する表裏２眼の鏡筒を有する画像認識カメラのキャリブレーション方法、部品接合方法および部品接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の表裏２視野の画像認識カメラ（上方に臨むチップ用カメラと下方に臨む基板用カメラとを一体化したもの）のキャリブレーション方法を実施する部品接合装置（チップボンディング装置）として、ボンディングツール（保持ヘッド）と隣接してＺ軸テーブル（昇降機構）に搭載されたマーク用テーブル（校正用マスク）を用いたものが知られている（特許文献１参照）。このキャリブレーション方法は、Ｚ軸テーブルにより上昇した上昇待機位置（上昇位置）におけるマーク用テーブルのキャリブレーション用基準マーク（基準マーク）を、チップ用カメラで下方から画像認識し、その後、Ｚ軸テーブルにより降下した接合位置（降下位置）におけるキャリブレーション用基準マークを、基板用カメラで上方から画像認識し、これらの認識結果に基づいてキャリブレーションを行うものである。
【特許文献１】特開平９−８１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようなチップボンディング装置では、マーク用テーブルを上下方向で所定の位置に位置調整するための昇降装置が必要となり、また、Ｚ軸テーブルのブラケットに、昇降装置を支持する領域を、セットされた回路基板（被接合部品）の直上から外して設ける必要がある。そのため、チップボンディング装置（部品接合装置）が大型で且つ構成が複雑になってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、簡単な構成で、画像認識カメラのキャリブレーションを精度良く行うことができる画像認識カメラのキャリブレーション方法、部品接合方法および部品接合装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の画像認識カメラのキャリブレーション方法は、保持ヘッドに保持した接合部品を、保持ヘッドを介して上昇待機位置と接合位置との間で昇降させる昇降機構により、ワークテーブルにセットした被接合部品に対し、接合部品を重ね合せて接合する部品接合装置に設けられ、接合に先立ち、上昇待機位置にある接合部品とセットされた被接合部品との間に臨んで、接合部品と被接合部品とを同一光軸上で位置認識する表裏２眼の鏡筒を有する画像認識カメラのキャリブレーション方法であって、基準マークを形成した透光性の校正用マスクを用い、所定の位置に移動した画像認識カメラにより、保持ヘッドに保持され上昇待機位置に移動した校正用マスクの基準マークを、一方の鏡筒を介して位置認識すると共に、保持ヘッドに保持され接合位置に移動した校正用マスクの基準マークを、他方の鏡筒を介して位置認識するマーク認識工程と、マーク認識工程において位置認識した２つの認識結果に基づいて、校正データを取得する校正データ取得工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、基準マークを形成した透光性の校正用マスクを保持ヘッドにて保持し、基準マークを上昇待機位置と接合位置とで画像認識して校正データを取得する（キャリブレーション）ことにより、画像認識カメラ自身の認識ずれに加え、上昇待機位置と接合位置とでの認識ずれ（昇降機構における移動軸の傾きによる認識ずれおよび画像認識カメラの光軸の傾きによる認識ずれ）をキャリブレーションすることができる。そのため、画像認識カメラのキャリブレーションを精度良く行うことができる。また、校正用マスクを保持ヘッドにより保持させるだけで、特段の機構（例えば、上記の昇降装置）を必要とせず、キャリブレーションを簡単な構成で行うことができる。
【０００７】
本発明の部品接合方法は、上記の画像認識カメラのキャリブレーション方法と、校正データ取得工程の後、保持ヘッドに保持された校正用マスクに代えて接合部品を保持させると共に、ワークテーブルに被接合部品をセットする部品セット工程と、保持ヘッドに保持され上昇待機位置にある接合部品と、ワークテーブルにセットされた被接合部品と、の間に臨ませた画像認識カメラにより、接合部品の接合位置決め基準および被接合部品の被接合位置決め基準を位置認識する基準認識工程と、位置認識工程による認識結果に基づいて、接合位置決め基準と被接合位置決め基準との位置ずれデータを取得し、位置ずれデータに校正データを加味して位置ずれ量を算出するずれ量算出工程と、算出した位置ずれ量に基づいて、接合部品と被接合部品との相互の位置補正を行う位置補正工程と、位置補正工程の後、接合部品を被接合部品に対し重ね合せて接合する接合工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、キャリブレーションを精度良く行うことができるキャリブレーション方法を用いることで、接合処理を精度良く行うことができる。
【０００９】
この場合、上昇待機位置および接合位置において、保持ヘッドに保持された校正用マスクの基準マークは、保持ヘッドに保持された接合部品の接合位置決め基準と同一高さに位置していることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、上昇待機位置および接合位置において、基準マークと接合位置決め基準とを同一条件にすることができ、キャリブレーションを更に精度良く行うことができる。
【００１１】
本発明の部品接合装置は、上記の部品接合方法を実施する部品接合装置であって、接合部品を保持する保持ヘッドと、保持ヘッドを介して、接合部品を上昇待機位置と接合位置との間で昇降させると共に接合部品を被接合部品に接合する昇降機構と、被接合部品がセットされるワークテーブルと、上昇待機位置にある接合部品とセットされた被接合部品との間に臨んで、接合部品と被接合部品とを同一光軸上で位置認識する表裏２眼の鏡筒を有する画像認識カメラと、画像認識カメラを水平方向に移動させる水平移動機構と、水平面内において、接合部品に対し被接合部品を相対的に移動させて、位置補正を行う補正手段と、昇降機構、水平移動機構、画像認識カメラおよび補正手段を制御すると共に、各工程を実施する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、キャリブレーションを精度良く行うことができ、接合処理を精度良く行うことができる部品接合装置を提供することができる。
【００１３】
この場合、保持ヘッドには、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかが組み込まれており、制御手段は、接合部品を被接合部品に重ね合せた状態で、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかを駆動し、接合部品を被接合部品に接合することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、保持ヘッドのヒータおよび紫外線ランプを駆動することで、接合部品と被接合部品との接合にかかる、熱圧着もしくは紫外線圧着を容易に行うことができる。
【００１５】
この場合、補正手段は、被接合部品を、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸テーブル、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸テーブルおよびθ方向にθテーブルから成り、ワークテーブルは、θテーブルに搭載されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、位置補正を精度良く行うことができると共に、補正手段を簡単な構成にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の画像認識カメラのキャリブレーション方法を適用した部品接合装置について説明する。この部品接合装置は、小型の液晶パネルに、異方性導電フィルム（ＡＦＣ）を介してフレキシブル基板（ＦＰＣ）を熱圧着により接合するものである。具体的には、液晶パネルおよびＡＦＣ付のフレキシブル基板をプリアライメントされた状態で給材し、装置上で両者をアライメントした後、液晶パネルの端子部に、フレキシブル基板のＡＦＣ付の端子部を重ねて熱圧着するものである。なお、説明を容易にするため以降の説明では、接合部品であるフレキシブル基板を接合ワーク、被接合部品である液晶パネルを被接合ワークと表示し、いずれも板状の部材として図示するものとする。
【００１８】
ここで、部品接合装置を説明する前に、接合ワークＡ、被接合ワークＢについて、簡単に説明する。図２に示すように、接合ワークＡの下面には、相互に離間して一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａがマーキングされている（同図（ａ）参照）。被接合ワークＢの上面には、一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａに対応する一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａがマーキングされている（同図（ｄ）参照）。これら位置決め基準Ａａ，Ｂａを画像認識し、位置決め基準Ａａ，Ｂａを重ね合わせるように接合することにより、接合ワークＡおよび被接合ワークＢの接合処理が行われる。
【００１９】
図１に示すように、部品接合装置１は、接合ワークＡを吸着保持する保持ヘッド２と、保持ヘッド２を昇降させる昇降機構３と、被接合ワークＢがセットされるワークテーブル４と、ワークテーブル４が搭載されたＸＹθテーブル（補正手段）５と、側方から装置の軸線上（保持ヘッド２および昇降機構３と同軸線上）に臨み、上下２視野で離間状態の接合ワークＡおよび被接合ワークＢを撮像する一対の画像認識カメラ６（同図では一方のみ図示）と、一対の画像認識カメラ６を軸線上に進退自在に臨ませる進退動機構（水平移動機構）７と、これら構成装置を統括制御する制御装置（制御手段）８と、を備えている。
【００２０】
保持ヘッド２はいわゆる吸着ヘッドであり、図示では省略したが、ヒータおよびばねを内蔵している。保持ヘッド２は、吸着した接合ワークＡを被接合ワークＢに熱圧着するが、ばねにより圧着力が維持され、ヒータにより熱接合が行われる。昇降機構３は、保持ヘッド２を支持し、保持ヘッド２介して接合ワークＡを接合位置Ｓ１と上昇待機位置Ｓ２との間で昇降させる。接合位置Ｓ１に移動した接合ワークＡは、被接合ワークＢに押圧された状態で熱圧着される。また、詳細は後述するが接合ワークＡが上昇待機位置Ｓ２に移動した状態で、画像認識カメラ６が軸線上に側方から臨むようになっている。なお、紫外線圧着を行う場合には、ヒータに代えて紫外線ランプを内蔵する。このような保持ヘッド２を有することにより、接合ワークＡと被接合ワークＢとの接合にかかる、熱圧着もしくは紫外線圧着を容易に行うことができる。
【００２１】
ＸＹθテーブル５は、ワークテーブル４を搭載すると共に、ワークテーブル４にセットした被接合ワークＢを水平面内において微小角度回転させるθテーブル１１と、θテーブル１１を支持すると共に、ワークテーブル４およびθテーブル１１を介して、被接合ワークＢを水平面内のＹ軸方向に移動させるＹ軸テーブル１２と、Ｙ軸テーブル１２を支持すると共に、ワークテーブル４、θテーブル１１およびＹ軸テーブル１２を介して、被接合ワークＢを水平面内のＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル１３と、を備えている。すなわち、θテーブル１１、Ｙ軸テーブル１２およびＸ軸テーブル１３により、被接合ワークＢの水平面内のＸＹθ方向における位置調整（アライメント）を行うことができる。このようなＸＹθテーブル５を用いることにより、位置補正を精度良く行うことができると共に、補正手段を簡単な構成にすることができる。
【００２２】
各画像認識カメラ６は、いわゆる上下２視野カメラであり、離間状態の接合ワークＡと被接合ワークＢの間に臨み、接合ワークＡの下面を画像認識すると共に、被接合ワークＢの上面を画像認識するものである。図３に示すように、各画像認識カメラ６は、表裏面に位置する（表裏２眼の）上鏡筒（鏡筒）２１および下鏡筒（鏡筒）２２と、一対の鏡筒２１,２２に対応した一対のＣＣＤカメラ２３,２３と、一対の鏡筒２１,２２から入射した入射光を一対のＣＣＤカメラ２３,２３にそれぞれ導く一対の光学系２４,２４と、を備えている。一方のＣＣＤカメラ２３は、一方の光学系２４および上鏡筒２１を介して、接合ワークＡの下面（の１つの接合位置決め基準Ａａ）を画像認識し、他方のＣＣＤカメラ２３は、他方の光学系２４および下鏡筒２２を介して、被接合ワークＢの上面（の１つの被接合位置決め基準Ｂａ）を画像認識する。一方の画像認識カメラ６により、対応する一方の各位置決め基準Ａａ,Ｂａを画像認識し、他方の画像認識カメラ６により、対応する他方の各位置決め基準Ａａ,Ｂａを画像認識する。
【００２３】
なお、本実施形態においては、制御装置８による画像認識を容易にするために、一対の鏡筒２１,２２に対し一対のＣＣＤカメラ２３,２３により撮像を行うような構成となっているが、一対の鏡筒２１,２２に対し、１つのＣＣＤカメラ２３で撮像を行うようにしても良い。
【００２４】
図１に示すように、進退動機構７は、一対の画像認識カメラ６を、上記した軸線上となる位置決め基準認識位置Ｔ１と、退避位置Ｔ２との間でＸ軸方向に水平移動自在に構成されている。昇降機構３により、接合ワークＡを上昇位置に上昇された状態で、進退動機構７により、画像認識カメラ６を、位置決め基準認識位置Ｔ１に移動させ、接合ワークＡおよび被接合ワークＢの位置決め基準Ａａ,Ｂａが撮像される。なお、詳細は後述するが、位置決め基準認識位置Ｔ１および退避位置Ｔ２の間には、キャリブレーションを行う際に校正用マスク３１の基準マークＭａ,Ｍａを撮像する基準マーク認識位置Ｔ３が設定されている。
【００２５】
制御装置８は、特に図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等により主要部が構成され、画像認識カメラ６の他、保持ヘッド２、昇降機構３、θテーブル１１、Ｙ軸テーブル１２、Ｘ軸テーブル１３および進退動機構７の駆動を制御する。また、アライメントに際し、一対の画像認識カメラ６（の一対のＣＣＤカメラ２３,２３）による認識結果から、接合ワークＡと被接合ワークＢとの相互の位置ずれ量を算出すると共に、キャリブレーションに際し、各画像認識カメラ６（の一対のＣＣＤカメラ２３,２３）による認識結果から、各画像認識カメラ６の認識ずれ量（校正データ）を算出する。
【００２６】
次に、校正用マスク３１を用いたキャリブレーション方法について説明する。図２（ａ）に示すように、校正用マスク３１は、石英ガラス等で構成された透明（透光性を有する）な板状に形成されている。校正用マスク３１は、キャリブレーションに際し、接合ワークＡに代わり保持ヘッド２に保持されるものであり、保持ヘッド２の保持位置から、画像認識カメラ６の進退方向（同図上下方向）に延在して形成されている。校正用マスク３１の下面には、一対の画像認識カメラ６の位置決め基準認識位置Ｔ１と退避位置Ｔ２との間に位置する基準マーク認識位置Ｔ３に臨んで、一対の基準マークＭａ,Ｍａが配置されている。一対の基準マークＭａ,Ｍａは、接合ワークＡの一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａに対応して配置されており、保持ヘッド２に保持された校正用マスク３１の一対の基準マークＭａ,Ｍａは、保持ヘッド２に保持された接合ワークＡの接合位置決め基準Ａａ,Ａａと同一の高さに位置している。なお、基準マーク認識位置Ｔ３は、昇降機構３により校正用マスク３１が上昇待機位置Ｓ２に位置し、一対の画像認識カメラ６が基準マーク認識位置Ｔ３に位置している状態で、画像認識カメラ６が昇降機構３に干渉することがない位置であり、且つ位置決め基準認識位置Ｔ１にできるだけ近い位置に設定するものとする。
【００２７】
本キャリブレーション方法は、上記したように、接合ワークＡに代わり校正用マスク３１が保持ヘッド２に保持されている状態（すなわち、接合ワークＡがセットされていない状態）にて行う。加えて、被接合ワークＢがセットされておらず、保持ヘッド２を介して校正用マスク３１が上昇待機位置Ｓ２に位置している（図４（ａ））。
【００２８】
まず、進退動機構７により、一対の画像認識カメラ６を基準マーク認識位置Ｔ３に移動し、上昇待機位置Ｓ２に位置する校正用マスク３１の一対の基準マークＭａ,Ｍａに臨ませる（図４（ｂ））。その後、一対の画像認識カメラ６の各上鏡筒２１により、下方から一対の基準マークＭａ,Ｍａをそれぞれ撮像する。これにより、上昇待機位置Ｓ２における一対の基準マークＭａ,Ｍａの位置が画像認識（位置認識）される。
【００２９】
次に、進退動機構７により、一対の画像認識カメラ６を一旦退避位置Ｔ２に移動した後、昇降機構３により、保持ヘッド２を介して校正用マスク３１を接合位置Ｓ１に移動させる（図４（ｃ））。校正用マスク３１を移動させたら、再度、一対の画像認識カメラ６を基準マーク認識位置Ｔ３に移動し、接合位置Ｓ１に位置する校正用マスク３１の一対の基準マークＭａ,Ｍａに臨ませる（図４（ｄ））。その後、今度は、一対の画像認識カメラ６の各下鏡筒２２により、上方から一対の基準マークＭａ,Ｍａをそれぞれ撮像する。これにより、接合位置Ｓ１における一対の基準マークＭａ,Ｍａの位置が画像認識（位置認識）される。
【００３０】
その後、制御装置８は、各画像認識カメラ６によって撮像された各２の画像認識結果に基づいて、各画像認識カメラ６の校正データを取得する。例えば、上昇待機位置Ｓ２における基準マークＭａの位置が（Ｘ,Ｙ）＝（１,１）であり、接合位置Ｓ１における基準マークＭａの位置が（Ｘ,Ｙ）＝（１,−１）である場合、位置ずれ量は、（Ｘ,Ｙ）＝（１−１,１−（−１））＝（０,２）となり、この位置ずれ量が校正データとなる。
【００３１】
このようなキャリブレーション方法を用いることにより、画像認識カメラ６自身の認識ずれに加え、上昇待機位置Ｓ２と接合位置Ｓ１とでの認識ずれ（昇降機構３における移動軸の傾きによる認識ずれおよび画像認識カメラ６の光軸の傾きによる認識ずれ）をキャリブレーションすることができる。そのため、画像認識カメラ６のキャリブレーションを精度良く行うことができる。また、校正用マスク３１を保持ヘッド２により保持させるだけで、特段の機構を必要とせず、キャリブレーションを簡単な構成で行うことができる。
【００３２】
次に、図５を参照して、一対の画像認識カメラ６のキャリブレーション後の、接合ワークＡと被接合ワークＢとのアライメント動作および接合動作について説明する。なお、保持ヘッド２が上昇待機位置Ｓ２に位置している状態にて行われる。
【００３３】
まず、校正用マスク３１に代えて、接合ワークＡを保持ヘッド２に保持させると共に、被接合ワークＢをワークテーブル４にセットする（図５（ａ））。
【００３４】
次に、進退動機構７により、一対の画像認識カメラ６を位置決め基準認識位置Ｔ１に移動し、一対の画像認識カメラ６を、接合ワークＡの一対の接合位置決め基準Ａａ, Ａａおよび被接合ワークＢの一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａに臨ませる（図５（ｂ））。その後、一対の画像認識カメラ６の各上鏡筒２１により、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａをそれぞれ撮像すると共に、一対の画像認識カメラ６の各下鏡筒２２により、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａをそれぞれ撮像する。これにより、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａの位置と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの位置が画像認識される。
【００３５】
その後、制御装置８は、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａの画像認識結果および一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの画像認識結果に基づいて、位置ずれデータを取得し、当該位置ずれデータに校正データを加味して位置ずれ量を算出する。例えば、接合位置決め基準Ａａの位置が（Ｘ,Ｙ）＝（２,１）である場合、上記の校正データ（Ｘ,Ｙ）＝（０,−２）を加味し、（Ｘ,Ｙ）＝（２−０,１−２）＝（２,−１）を接合位置決め基準Ａａの位置とする（以下、これを校正接合位置決め基準と表記する）。これを両接合位置決め基準Ａａ,Ａａに対して行った後、一対の校正接合位置決め基準と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａとの位置ずれ量を算出する。
【００３６】
すなわち、一対の校正接合位置決め基準の線分と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの線分との角度ずれ（Δθ）を算出し、一対の校正接合位置決め基準の中点と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの中点とのＸＹ方向の位置ずれ（ΔＸ,ΔＹ）を算出する。この校正接合位置決め基準と被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａとの位置ずれ量（ΔＸ,ΔＹ, Δθ）が、そのまま、被接合ワークＢの接合ワークＡに対する位置ずれ量となる。
【００３７】
次に、進退動機構７により一対の画像認識カメラ６を退避位置Ｔ２に退避させた後（図５（ｃ））、算出した被接合ワークＢの接合ワークＡに対する位置ずれ量に基づいて、ＸＹθテーブル５により、ワークテーブル４上の被接合ワークＢを位置補正（アライメント）する。位置補正が終了したら、昇降機構３により、保持ヘッド２を介して接合ワークＡを降下させ、被接合ワークＢに接合ワークＡを重ね合せて押圧接触させて、また、内蔵するヒータにより熱圧着する（図５（ｄ））。これにより、接合ワークＡが被接合ワークＢに接合される。
【００３８】
このように、一対の画像認識カメラ６のキャリブレーションを精度良く行うことができるキャリブレーション方法を用いて接合処理を行うことにより、接合処理を精度良く行うことができる。なお、上記の一対の画像認識カメラ６のキャリブレーションは、接合処理の都度行ってもよいし、一定数に一回、周期的に行うようにしてよい。また、同様に上記のアライメントも接合処理の都度行ってもよいし、一定数に一回、行うようにしてよい。
【００３９】
以上のような構成によれば、基準マークＭａを形成した透光性の校正用マスク３１を保持ヘッド２にて保持し、基準マークＭａを上昇待機位置Ｓ２と接合位置Ｓ１とで画像認識して校正データを取得する（キャリブレーション）ことにより、画像認識カメラ６自身の認識ずれに加え、上昇待機位置Ｓ２と接合位置Ｓ１とでの認識ずれ（昇降機構３における移動軸の傾きによる認識ずれおよび画像認識カメラ６の光軸の傾きによる認識ずれ）をキャリブレーションすることができる。そのため、画像認識カメラ６のキャリブレーションを精度良く行うことができる。また、校正用マスク３１を保持ヘッド２により保持させるだけで、特段の機構（例えば、上記の支持部材）を必要とせず、キャリブレーションを簡単な構成で行うことができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、フレキシブル基板と液晶パネルとの位置決めを例に説明したが、本願発明は、ＩＣチップと回路基板との位置決め（マウント）、インクジェットヘッドとキャリッジとの位置決め等に、適用できることはいうまでもない。したがって、熱圧着に限らず、紫外線硬化接着剤を用いた紫外線接合やはんだ接合等にも適用可能である。
【００４１】
また、本実施形態では、校正用マスク３１として、接合ワークＡと同一の厚さを有する板状のものを使用したが、上昇待機位置Ｓ２および接合位置Ｓ１において、保持ヘッド２の保持された校正用マスク３１の（一対の）基準マークＭａ,Ｍａが、保持ヘッド２の保持された接合ワークＡの（一対の）接合位置決め基準Ａａ,Ａａと、同一の高さに位置するのであれば、これに限るものではない。例えば、上方から下面の基準マークＭａ,Ｍａを位置認識する際の、校正用マスク３１による屈折の影響を抑えるため、校正用マスク３１を、基準マークＭａ,Ｍａが配置される薄型のマスクステージ４１と、マスクステージ４１を支持すると共に保持ヘッド２に支持される支柱４２とで、構成してもよい（図６（ａ）参照）。また、校正用マスク３１を、貼り合わせたガラス板４３,４３で構成し、その中間部に基準マークＭａ,Ｍａを設けたものでも良い（図６（ｂ）参照）。
【００４２】
さらに言えば、当該基準マークＭａ,Ｍａが当該位置決め基準Ａａ,Ａａと同一の高さに位置するものに限る必要はないが（例えば、実施形態における校正用マスク３１において、上面に基準マークＭａ,Ｍａを配置したもの）、これらを同一の高さに位置することにより、上昇待機位置Ｓ２および接合位置Ｓ１において、基準マークＭａ,Ｍａと接合位置決め基準Ａａ,Ａａとを同一条件にすることができ、キャリブレーションを更に精度良く行うことができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、被接合ワークＢ側を移動させて、接合に係る位置補正を行ったが、接合ワークＡ側を移動させるものであっても良いし、被接合ワークＢ側および接合ワークＡ側を共に移動させるものであっても良い（例えば、接合ワークＡ側がθ方向補正を行い、被接合ワークＢ側がＸＹ方向補正を行う構成）。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る部品接合装置の全体模式図である。
【図２】接合ワークの裏面図（ａ）、被接合ワーク（ｂ）の平面図および校正用マスクの裏面図（ｃ）である。
【図３】画像認識カメラを模式的に示した斜視図である。
【図４】部品接合装置におけるキャリブレーション動作を示す説明図である。
【図５】部品接合装置におけるアライメント動作および接合動作を示す説明図である。
【図６】校正用マスクの変形例を模式的に示した側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：部品接合装置、 ２：保持ヘッド、 ３：昇降機構、 ４：ワークテーブル、 ５：ＸＹθテーブル、 ６：画像認識カメラ、 ７：進退動機構、 ８：制御装置、 １１：θテーブル、 １２：Ｙ軸テーブル、 １３：Ｘ軸テーブル、 ２１：上鏡筒、 ２２：下鏡筒、 ３１：校正用マスク、 Ａ：接合ワーク、 Ａａ：接合位置決め基準、 Ｂ：被接合ワーク、 Ｂａ：被接合位置決め基準、 Ｍａ：基準マーク、 Ｓ１：接合位置、 Ｓ２：上昇待機位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持ヘッドに保持した接合部品を、前記保持ヘッドを介して上昇待機位置と接合位置との間で昇降させる昇降機構により、ワークテーブルにセットした被接合部品に対し、前記接合部品を重ね合せて接合する部品接合装置に設けられ、
前記接合に先立ち、前記上昇待機位置にある前記接合部品とセットされた前記被接合部品との間に臨んで、前記接合部品と前記被接合部品とを同一光軸上で位置認識する表裏２眼の鏡筒を有する画像認識カメラのキャリブレーション方法であって、
基準マークを形成した透光性の校正用マスクを用い、
所定の位置に移動した前記画像認識カメラにより、前記保持ヘッドに保持され前記上昇待機位置に移動した前記校正用マスクの前記基準マークを、一方の前記鏡筒を介して位置認識すると共に、前記保持ヘッドに保持され前記接合位置に移動した前記校正用マスクの前記基準マークを、他方の前記鏡筒を介して位置認識するマーク認識工程と、
前記マーク認識工程において位置認識した２つの認識結果に基づいて、校正データを取得する校正データ取得工程と、を備えたことを特徴とする画像認識カメラのキャリブレーション方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像認識カメラのキャリブレーション方法と、
前記校正データ取得工程の後、前記保持ヘッドに保持された前記校正用マスクに代えて前記接合部品を保持させると共に、前記ワークテーブルに前記被接合部品をセットする部品セット工程と、
前記保持ヘッドに保持され前記上昇待機位置にある前記接合部品と、前記ワークテーブルにセットされた前記被接合部品と、の間に臨ませた前記画像認識カメラにより、前記接合部品の接合位置決め基準および前記被接合部品の被接合位置決め基準を位置認識する基準認識工程と、
前記位置認識工程による認識結果に基づいて、前記接合位置決め基準と前記被接合位置決め基準との位置ずれデータを取得し、前記位置ずれデータに前記校正データを加味して位置ずれ量を算出するずれ量算出工程と、
算出した位置ずれ量に基づいて、前記接合部品と前記被接合部品との相互の位置補正を行う位置補正工程と、
前記位置補正工程の後、前記接合部品を前記被接合部品に対し重ね合せて接合する接合工程と、を備えたことを特徴とする部品接合方法。
【請求項３】
前記上昇待機位置および前記接合位置において、前記保持ヘッドに保持された前記校正用マスクの前記基準マークは、前記保持ヘッドに保持された前記接合部品の前記接合位置決め基準と同一高さに位置していることを特徴とする請求項２に記載の部品接合方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の部品接合方法を実施する部品接合装置であって、
前記接合部品を保持する前記保持ヘッドと、
前記保持ヘッドを介して、前記接合部品を前記上昇待機位置と前記接合位置との間で昇降させると共に前記接合部品を前記被接合部品に接合する前記昇降機構と、
前記被接合部品がセットされる前記ワークテーブルと、
前記上昇待機位置にある前記接合部品とセットされた前記被接合部品との間に臨んで、前記接合部品と前記被接合部品とを同一光軸上で位置認識する前記表裏２眼の鏡筒を有する前記画像認識カメラと、
前記画像認識カメラを水平方向に移動させる水平移動機構と、
水平面内において、前記接合部品に対し前記被接合部品を相対的に移動させて、位置補正を行う補正手段と、
前記昇降機構、前記水平移動機構、前記画像認識カメラおよび前記補正手段を制御すると共に、前記各工程を実施する制御手段と、を備えたことを特徴とする部品接合装置。
【請求項５】
前記保持ヘッドには、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかが組み込まれており、
前記制御手段は、前記接合部品を前記被接合部品に重ね合せた状態で、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかを駆動し、前記接合部品を前記被接合部品に接合することを特徴とする請求項４に記載の部品接合装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記被接合部品を、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸テーブル、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸テーブルおよびθ方向に移動させるθテーブルから成り、
前記ワークテーブルは、前記θテーブルに搭載されていることを特徴とする請求項４または５に記載の部品接合装置。
【請求項１】
保持ヘッドに保持した接合部品を、前記保持ヘッドを介して上昇待機位置と接合位置との間で昇降させる昇降機構により、ワークテーブルにセットした被接合部品に対し、前記接合部品を重ね合せて接合する部品接合装置に設けられ、
前記接合に先立ち、前記上昇待機位置にある前記接合部品とセットされた前記被接合部品との間に臨んで、前記接合部品と前記被接合部品とを同一光軸上で位置認識する表裏２眼の鏡筒を有する画像認識カメラのキャリブレーション方法であって、
基準マークを形成した透光性の校正用マスクを用い、
所定の位置に移動した前記画像認識カメラにより、前記保持ヘッドに保持され前記上昇待機位置に移動した前記校正用マスクの前記基準マークを、一方の前記鏡筒を介して位置認識すると共に、前記保持ヘッドに保持され前記接合位置に移動した前記校正用マスクの前記基準マークを、他方の前記鏡筒を介して位置認識するマーク認識工程と、
前記マーク認識工程において位置認識した２つの認識結果に基づいて、校正データを取得する校正データ取得工程と、を備えたことを特徴とする画像認識カメラのキャリブレーション方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像認識カメラのキャリブレーション方法と、
前記校正データ取得工程の後、前記保持ヘッドに保持された前記校正用マスクに代えて前記接合部品を保持させると共に、前記ワークテーブルに前記被接合部品をセットする部品セット工程と、
前記保持ヘッドに保持され前記上昇待機位置にある前記接合部品と、前記ワークテーブルにセットされた前記被接合部品と、の間に臨ませた前記画像認識カメラにより、前記接合部品の接合位置決め基準および前記被接合部品の被接合位置決め基準を位置認識する基準認識工程と、
前記位置認識工程による認識結果に基づいて、前記接合位置決め基準と前記被接合位置決め基準との位置ずれデータを取得し、前記位置ずれデータに前記校正データを加味して位置ずれ量を算出するずれ量算出工程と、
算出した位置ずれ量に基づいて、前記接合部品と前記被接合部品との相互の位置補正を行う位置補正工程と、
前記位置補正工程の後、前記接合部品を前記被接合部品に対し重ね合せて接合する接合工程と、を備えたことを特徴とする部品接合方法。
【請求項３】
前記上昇待機位置および前記接合位置において、前記保持ヘッドに保持された前記校正用マスクの前記基準マークは、前記保持ヘッドに保持された前記接合部品の前記接合位置決め基準と同一高さに位置していることを特徴とする請求項２に記載の部品接合方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の部品接合方法を実施する部品接合装置であって、
前記接合部品を保持する前記保持ヘッドと、
前記保持ヘッドを介して、前記接合部品を前記上昇待機位置と前記接合位置との間で昇降させると共に前記接合部品を前記被接合部品に接合する前記昇降機構と、
前記被接合部品がセットされる前記ワークテーブルと、
前記上昇待機位置にある前記接合部品とセットされた前記被接合部品との間に臨んで、前記接合部品と前記被接合部品とを同一光軸上で位置認識する前記表裏２眼の鏡筒を有する前記画像認識カメラと、
前記画像認識カメラを水平方向に移動させる水平移動機構と、
水平面内において、前記接合部品に対し前記被接合部品を相対的に移動させて、位置補正を行う補正手段と、
前記昇降機構、前記水平移動機構、前記画像認識カメラおよび前記補正手段を制御すると共に、前記各工程を実施する制御手段と、を備えたことを特徴とする部品接合装置。
【請求項５】
前記保持ヘッドには、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかが組み込まれており、
前記制御手段は、前記接合部品を前記被接合部品に重ね合せた状態で、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかを駆動し、前記接合部品を前記被接合部品に接合することを特徴とする請求項４に記載の部品接合装置。
【請求項６】
前記補正手段は、前記被接合部品を、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸テーブル、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸テーブルおよびθ方向に移動させるθテーブルから成り、
前記ワークテーブルは、前記θテーブルに搭載されていることを特徴とする請求項４または５に記載の部品接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１２３８３４（Ｐ２００９−１２３８３４Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４６４３（Ｐ２００７−２９４６４３）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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