JP2009039753A - レーザ捺印装置およびレーザ捺印方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の捺印（マーキング）を行うことができ、しかも、生産効率に優れたレーザ捺印装置およびレーザ捺印方法を提供する。
【解決手段】ワーク搬送手段１にて、ワークＷを捺印位置Ａに供給するとともに捺印位置Ａから搬出する。姿勢検出手段３にて、捺印位置Ａよりも上流側においてワークＷの姿勢を検出する。位置調整手段５にて、姿勢検出手段３にて検出されたワークＷの姿勢に基づいてレーザ捺印手段２によるレーザ光照射位置を調整する。捺印ずれ検出手段６にて、捺印位置よりも下流側において捺印ずれを検出する。捺印ずれ検出手段６にて、検出された捺印ずれ量に基づいて位置調整手段５によるレーザ光照射位置を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製品等の電子部品にレーザマーキングを行うレーザ捺印装置およびレーザ捺印方法に関する。

従来より、半導体製品（以下、ＩＣという）は、その製品型名やメーカ名を記載するためのマークを製品パッケージに付けることが一般的である。そして、このマークを付ける方法としては、従来よりスタンプによって捺印する方法やレーザを使用して製品パッケージの表面を焼いて刻印する方法があるが、最近ではレーザを使用する方法が主流となってきている。

レーザ捺印装置には、電子部品を撮像する撮像手段と、この撮像手段によって得られた撮像データから電子部品の位置を確認する画像処理手段とを備えたものがある（特許文献１）。すなわち、この特許文献１に記載のレーザ捺印装置では、まず、撮像手段にて電子部品を撮像し、この撮像手段によって得られた撮像データを画像処理手段に取り込んで、電子部品の位置を確認する。そして、この確認した位置に基づいて、レーザマーカによる電子部品への捺印位置を調整（制御）するものである。

レーザマーカは、レーザ光を利用して非接触で金属や樹脂の表面に熱加工で文字や記号、ロゴなどを印字することができる。レーザ光は、発振器内の反射ミラー間を往復し、増幅さされる。増幅されたレーザ光は、出力側のミラーから放射され、ｆθレンズ等を通して対象物の表面で集光される。この集光ポイントをＸ軸、Ｙ軸それぞれのスキャンミラーで動かすことにより文字を表現し、ワーク表面を剥離、化学変化、または彫り込むことにより文字を表現することができる。
特開２００１−１３５７１１号

前記特許文献１等に記載の装置では、認識位置で予めティーチングしておいた基準に対する毎サイクルの製品の位置ずれを、捺印する前に計測する。そして、そのずれ分の補正値をレーザマーカ側へ送信し、ワーク１個毎に適正な位置に捺印するものである。

しかしながら、温度ドリフト（周囲温度が変化することによって生じる出力変動）等によるレーザマーカの経時変化、撮像手段を構成するカメラの位置ずれ等が生じる。このような場合、従来においては、レーザマーカの経時変化やカメラの位置ずれ等を考慮することなく、認識位置における電子部品位置に対する位置ずれ修正のみを行っている。すなわち、従来のものでは、最初にティーチングした位置を基準として、レーザマーカの経時変化等がないとした前提で成り立っている。

このため、ワークに対して正規位置にレーザマーキングを行うことができなくなる場合がある。このような場合、この捺印工程終了後に、ワークの捺印状態を検査して良・不良の判断を行って、不良の場合には、この製品の出荷が停止される。そこで、不良が生じた場合、再度、認識装置のティーチングを行うことになる。このため、生産効率が悪く、しかも高精度のマーキングが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みて、高精度の捺印（マーキング）を行うことができ、しかも、生産効率に優れたレーザ捺印装置およびレーザ捺印方法を提供する。

本発明のレーザ捺印方法は、ワークを捺印位置に供給するワーク供給工程と、捺印位置よりも上流側においてワークの姿勢を検出するワーク姿勢検出工程と、前記ワーク姿勢検出工程において検出されたワーク姿勢に基づいてレーザ光照射位置を調整する位置調整工程と、捺印位置に搬送されたワークにレーザ光を照射して捺印する捺印工程と、捺印工程にてレーザマーキングされたワークを捺印位置から搬出するワーク搬出工程と、ワーク搬出工程にて捺印位置から搬出されたワークの捺印ずれを検出する捺印ずれ検出工程と、捺印ずれ検出工程にて検出されたずれ量に基づいて、捺印工程におけるレーザ光照射位置を調整する調整工程とを備えたものである。

本発明のレーザ捺印方法によれば、ワークが捺印位置に供給されれば、捺印位置の上流側の姿勢に基づいて、レーザ捺印手段によるレーザ光照射がワークに対して行われる。そして、レーザマーキングされたワークに対しては、捺印ずれ検出手段にて捺印ずれ量が検出され、ずれがあれば、次のワークに対してこのずれ量分だけ、レーザ光照射位置を調整することができる。

本発明のレーザ捺印装置は、ワークを捺印位置に供給するとともに捺印位置から搬出するワーク搬送手段と、ワーク搬送手段にて捺印位置に搬送されたワークに対してレーザ光を照射して捺印を行うレーザ捺印手段と、捺印位置よりも上流側においてワークの姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記姿勢検出手段にて検出されたワークの姿勢に基づいてレーザ捺印手段によるレーザ光照射位置を調整する位置調整手段と、捺印位置よりも下流側において捺印ずれを検出する捺印ずれ検出手段と、捺印ずれ検出手段にて検出された捺印ずれ量に基づいて前記位置調整手段によるレーザ光照射位置を制御する制御手段とを備えたものである。

本発明のレーザ捺印装置によれば、ワーク搬送手段にて、ワークを捺印位置に供給するとともに捺印位置から搬出することができる。姿勢検出手段にて、捺印位置よりも上流側においてワークの姿勢を検出することができる。位置調整手段にて、姿勢検出手段にて検出されたワークの姿勢に基づいてレーザ捺印手段によるレーザ光照射位置を調整することができる。捺印ずれ検出手段にて、捺印位置よりも下流側において捺印ずれを検出することができる。捺印ずれ検出手段にて、検出された捺印ずれ量に基づいて前記位置調整手段によるレーザ光照射位置を制御することができる。

このため、前記レーザ捺印方法の各工程を行うことができる。すなわち、ワークが捺印位置に供給されれば、捺印位置の上流側の姿勢に基づいて、レーザ捺印手段によるレーザ光照射がワークに対して行われ、レーザマーキングされたワークに対しては、捺印ずれ検出手段にて捺印ずれ量が検出され、ずれがあれば、次のワークに対してこのずれ量分だけ、レーザ光照射位置を調整することができる。

ワーク搬送手段は、ワークを間欠的に所定ピッチずつ搬送するものである。また、姿勢検出手段はワークの姿勢を認識するカメラを備えるとともに、捺印ずれ検出手段はワークの捺印位置を認識する。

本発明では、捺印位置の上流側の姿勢に基づいて、レーザ捺印手段によるレーザ光照射がワークに対して行われるので、ワークに対して安定してレーザマーキングすることができる。すなわち、初期段階においては、レーザ捺印手段の経時変化等はなく、捺印ずれが生じにくく、正規位置にマーキングすることができる。レーザ捺印手段の経時変化等にて捺印ずれが生じた場合、次のワークに対してずれ量分だけ、レーザ光照射位置を調整することができるので、この次のワークに対しては正規の位置にマーキングすることができる。

すなわち、レーザ捺印手段の経時変化等の影響によって、捺印ずれが生じても、このずれを次のワークに対して修正することができ、しかも、経時変化等にて生じるずれ量は初期段階では僅かであり、かつそのずれがすぐに検出することができ、製品としての許容範囲に抑えることができる。このように、本発明では、レーザ捺印手段の経時変化等の影響に起因する捺印ずれ量を位置調整手段（補正機能）にフィードバックすることによって、レーザ捺印手段の経時変化等の影響に起因する捺印ずれを修正でき、捺印品質の向上を達成できる。また、この捺印工程中に、ずれを修正することができ、従来のような再度の認識装置のティーチング等を必要とせず、作業効率の向上を図ることができる。

特に、位置調整手段に基づく位置合わせ及び制御手段に基づく位置制御においては、ワーク側を変位させるものでないので、高品質の製品を提供できる。すなわち、ワーク側を変位させる場合、変位用の押圧爪等にてワークを押圧する必要があり、このような場合に押圧爪等にてワークが損傷するおそれがある。

ワーク搬送手段は、ワークを間欠的に所定ピッチずつ搬送するものであれば、捺印位置に順次供給されるワークにレーザマーキングしていくことができ、しかも、安定して正規位置にマーキングすることができる。また、姿勢検出手段及び捺印ずれ検出手段をワークの姿勢を認識するカメラにて構成することによって、ワークの姿勢や捺印位置を安定して確認することができ、マーキングの精度が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１は本発明のレーザ捺印装置を示している。レーザ捺印装置は、薄肉チップ状のワーク（例えば、半導体素子等）の表面の捺印面に、製品型名やメーカ名を捺印するものである。このレーザ捺印装置は、ワークＷを捺印位置Ａに供給するとともに捺印位置Ａから搬出するワーク搬送手段１と、ワーク搬送手段１にて捺印位置Ａに搬送されたワークＷに対してレーザ光を照射して捺印を行うレーザ捺印手段２と、捺印位置Ａよりも上流側においてワークＷの姿勢を検出する姿勢検出手段３と、姿勢検出手段３にて検出されたワークＷの姿勢に基づいてレーザ捺印手段２によるレーザ光照射位置を調整する位置調整手段５と、捺印位置Ａよりも下流側において捺印ずれを検出する捺印ずれ検出手段６と、捺印ずれ検出手段６にて検出された捺印ずれ量に基づいて前記位置調整手段５によるレーザ光照射位置を制御する制御手段７とを備える。

ワーク搬送手段１は、例えば、図２に示すように、回転テーブル８と、この回転テーブル８の周方向に沿って所定ピッチで配設される吸着ヘッド９等を備える。この吸着ヘッド９は、その上端面に開口した吸着孔を介してワークＷが真空吸引され、このヘッド９の上端面にワークＷが吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、ヘッド９からワークＷが外れる。回転テーブル８は、図示省略のモータ等の駆動機の回転軸に固着され、この駆動機の駆動によってその回転軸の軸心廻りに矢印方向に回転する。

また、姿勢検出手段３は、カメラ（例えば、ＣＣＤカメラ）を備える。そして、このカメラにて撮像した画像の演算処理をしてワークＷの姿勢を検出する。すなわち、ＸＹθ座標上のワークＷの位置を検査位置Ｂで検出する。

レーザ捺印手段２はレーザマーカであって、図３に示すように、レーザ光源１０と、ガルバノミラー装置１１とを備える。ガルバノミラー装置１１は、第１ガルバノミラー１２と第２ガルバノミラー１３とを備える。また、各ガルバノミラー１２、１３にはそれぞれ駆動機構１４、１５が付設されている。

すなわち、レーザ光源１０にて照射されたレーザ光がまず第１ガルバノミラー１２に入光する。次にこの第１ガルバノミラー１２で向きが変更されて第２ガルバノミラー１３に入光する。その後、第２ガルバノミラー１３で向きが変更されてワークＷに照射される。この際、第１ガルバノミラー１２は駆動機構１４にて角度を変位させることができ、第２ガルバノミラー１３は駆動機構１５にて角度を変位させることができる。これによって、ワークＷに照射されるレーザ光の照射点を移動させることができる。すなわち、レーザ光源１０から出射されたレーザ光を、ガルバノミラー１２、１３を揺動させることによりワーク上を走査させることができる。このため、レーザ光照射位置を調整する位置調整手段５は、ガルバノミラー装置１１にて構成することができる。このガルバノミラー装置１１は、このレーザ捺印手段２のコントローラ部１７にて制御される。

ところで、本発明のレーザ捺印装置には装置全体を制御する前記制御手段７（図１参照）があり、この制御手段７によって、姿勢検出手段３にて検出されたワークＷの位置に対して、コントローラ部１７（図３参照）を介して位置調整手段５を制御してレーザ光の照射点(レーザ光照射位置)を調整する。この調整によって、ワークＷの捺印面の正規位置に照射し、レーザ捺印手段２にてマーキングを行わせるものである。なお、制御手段７はマイクロコンピュータ等にて構成することができる。

捺印ずれ検出手段６(図１参照)は、前記姿勢検出手段３と同様カメラ（例えば、ＣＣＤカメラ）を備える。そして、このカメラにて撮像した画像の演算処理をしてワークＷにマーキングされた捺印部の位置、つまり捺印ずれ量をずれ検出位置Ｃで算出する。

また、前記制御手段７には、捺印ずれ検出手段６にて検出された捺印ずれ量が入力され、位置調整手段５を制御してこのずれ量を補正する。すなわち、捺印位置Ａにおいて、捺印されたワークＷにおいて、その捺印位置が正規位置に対してずれている場合に、このずれ量分を補正するように位置調整手段５を制御する。これによって、次に捺印位置Ａに搬送(供給)されたワークＷに対しては、前回のずれを補正した位置に対して捺印することになる。

すなわち、前記レーザ捺印装置を使用すれば、図４に示す工程のレーザ捺印方法を実施できる。このレーザ捺印方法は、ワーク供給工程２１と、ワーク姿勢検出工程２２と、位置調整工程２３と、捺印工程２４と、ワーク搬出工程２５と、捺印ずれ検出工程２６と、調整工程２７とを備える。

ワーク供給工程２１は、捺印位置ＡにワークＷを供給する工程である。ワーク姿勢検出工程２２は、捺印位置Ａよりも上流側においてワークＷの姿勢を検出する工程である。位置調整工程２３は、ワーク姿勢検出工程２２において検出されたワーク姿勢に基づいてレーザ光照射位置を調整する工程である。捺印工程２４は、捺印位置Ａに搬送されたワークＷにレーザ光を照射して捺印する工程である。ワーク搬出工程２５は、捺印工程２４にてレーザマーキングされたワークＷを捺印位置Ａから搬出する工程である。捺印ずれ検出工程２６は、ワーク搬出工程２５にて捺印位置Ａから搬出されたワークＷの捺印ずれを検出する工程である。調整工程２７は、捺印ずれ検出工程にて検出されたずれ量に基づいて、捺印工程におけるレーザ光照射位置を調整する工程である。

次に図５および図２を用いて、レーザ捺印方法を説明する。この場合、図２のＥで示す受渡位置で、図示省略の供給手段から捺印すべきワークＷが回転テーブル８の吸着ヘッド９へ受け渡され、回転テーブル８が間欠的に図２の矢印方向に回転して、順次、検出位置Ｂ、捺印位置Ａ、ずれ検出位置Ｃ、搬出位置ＤへのワークＷを搬送していく。

すなわち、ワークＷが検出位置Ｂ（捺印位置Ａよりも上流側、例えば、捺印位置Ａの２ステージ前）に搬送された際に、ワークＷの姿勢を検出する（図５のステップＳ１）。次に、ステップＳ２へ移行してワークＷにずれがあるか判断する。ステップＳ２でずれがなければ、ワークＷを捺印位置Ａへ搬送（供給）して、ワークＷにレーザ光を照射して捺印する（ステップＳ４）。ステップＳ２でずれがあれば、ステップＳ３へ移行して、レーザマーカのレーザ光照射位置の位置合わせを行った後、ステップＳ４へ移行して、捺印する。

その後、ステップＳ５へ移行して、ずれ検出位置Ｃ（捺印位置Ａの下流側、例えば、捺印位置Ａの２ステージ後）にワークＷの捺印位置の検出を行う。すなわち、捺印ずれを検出する。次に、ステップＳ６へ移行して、捺印ずれが有るか否か判断する。ステップＳ６で捺印ずれがなければ、このワークＷを搬出位置Ｄまで搬送して、この搬出位置Ｄでワークを他の部位へ搬出して、ステップＳ８へ移行してこの捺印作業を継続するかを判断する。ステップＳ６で捺印ずれがあれば、ステップＳ７へ移行して、レーザマーカの制御量調整を行ってこのワークＷを搬出位置Ｄまで搬送して、この搬出位置Ｄでワークを他の部位へ搬出して、ステップＳ８へ移行する。すなわち、ステップＳ８における制御量調整を行って、次のワークＷに対するレーザ光照射位置を調整する。ステップＳ８において、継続する場合には、ステップＳ１に戻り、継続しない場合にはこの捺印作業を終了する。

本発明では、捺印位置の上流側の姿勢に基づいて、レーザ捺印手段２によるレーザ光照射がワークＷに対して行われるので、ワークＷに対して安定してレーザマーキングすることができる。すなわち、初期段階においては、レーザ捺印手段２の経時変化等はなく、捺印ずれが生じにくく、正規位置にマーキングすることがきる。レーザ捺印手段２の経時変化等にて捺印ずれが生じた場合、次のワークＷに対してずれ量分だけ、レーザ光照射位置を調整することができるので、この次のワークＷに対しては正規の位置にマーキングすることがきる。

すなわち、レーザ捺印手段２の経時変化等の影響によって、捺印ずれが生じても、このずれを次のワークに対して修正することができ、しかも、経時変化等にて生じるずれ量は初期段階では僅かであり、かつそのずれがすぐに検出することができ、製品としての許容範囲に抑えることができる。このように、本発明では、レーザ捺印手段２の経時変化等の影響に起因する捺印ずれ量を位置調整手段５（補正機能）にフィードバックすることによって、レーザ捺印手段の経時変化等の影響に起因する捺印ずれを修正でき、捺印品質の向上を達成できる。また、この捺印工程中に、ずれを修正することができ、従来のような再度の認識装置のティーチング等を必要とせず、作業効率の向上を図ることができる。

特に、位置調整手段５に基づく位置合わせ及び制御手段７に基づく位置制御においては、ワークＷ側を変位させるものでないので、高品質の製品を提供できる。すなわち、ワークＷ側を変位させる場合、変位用の押圧爪等にてワークＷを押圧する必要があり、このような場合に押圧爪等にてワークが損傷するおそれがある。

ワーク搬送手段１は、ワークＷを間欠的に所定ピッチずつ搬送するものであれば、捺印位置に順次供給されるワークＷにレーザマーキングしていくことができ、しかも、安定して正規位置にマーキングすることができる。また、姿勢検出手段３及び捺印ずれ検出手段６をワークの姿勢を認識するカメラにて構成することによって、ワークＷの姿勢や捺印位置を安定して確認することができ、マーキングの精度が向上する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ワーク搬送手段１は、前記実施形態では、回転テーブルを使用したが、ワークＷを矢印方向に間欠的に所定ピッチずつ搬送できる搬送手段さらにはＸＹθステージ等にても構成することができる。また、位置調整手段５をガルバノミラー装置１１にて構成したが、この位置調整手段５による位置合わせは初期位置であるので、レーザマーカ全体を変位させるものであってもよい。ワーク姿勢検出位置としては２ステージ前に限るものではなく、捺印ずれ検出位置としても２ステージ後に限るものではない。

本発明の実施形態のレーザ捺印装置の簡略図である。 前記レーザ捺印装置の簡略平面図である。 前記レーザ捺印装置のレーザ捺印手段の簡略図である。 本発明の実施形態のレーザ捺印方法の簡略工程図である。 レーザ捺印方法のフローチャート図である。

符号の説明

１ ワーク搬送手段
２ レーザ捺印手段
３ 姿勢検出手段
５ 位置調整手段
６ 捺印ずれ検出手段
７ 制御手段
２１ ワーク供給工程
２２ ワーク姿勢検出工程
２３ 位置調整工程
２４ 捺印工程
２５ ワーク搬出工程
２６ 検出工程
２７ 調整工程
Ａ 捺印位置
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ワークを捺印位置に供給するワーク供給工程と、
   捺印位置よりも上流側においてワークの姿勢を検出するワーク姿勢検出工程と、
   前記ワーク姿勢検出工程において検出されたワーク姿勢に基づいてレーザ光照射位置を調整する位置調整工程と、
   捺印位置に搬送されたワークにレーザ光を照射して捺印する捺印工程と、
   捺印工程にてレーザマーキングされたワークを捺印位置から搬出するワーク搬出工程と、
   ワーク搬出工程にて捺印位置から搬出されたワークの捺印ずれを検出する捺印ずれ検出工程と、
   捺印ずれ検出工程にて検出されたずれ量に基づいて、捺印工程におけるレーザ光照射位置を調整する調整工程とを備えたことを特徴とするレーザ捺印方法。
2. ワークを捺印位置に供給するとともに捺印位置から搬出するワーク搬送手段と、
   ワーク搬送手段にて捺印位置に搬送されたワークに対してレーザ光を照射して捺印を行うレーザ捺印手段と、
   捺印位置よりも上流側においてワークの姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記姿勢検出手段にて検出されたワークの姿勢に基づいてレーザ捺印手段によるレーザ光照射位置を調整する位置調整手段と、
   捺印位置よりも下流側において捺印ずれを検出する捺印ずれ検出手段と、
   捺印ずれ検出手段にて検出された捺印ずれ量に基づいて前記位置調整手段によるレーザ光照射位置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ捺印装置。
3. ワーク搬送手段は、ワークを間欠的に所定ピッチずつ搬送することを特徴とする請求項２に記載のレーザ捺印装置。
4. 姿勢検出手段はワークの姿勢を認識するカメラを備えるとともに、捺印ずれ検出手段はワークの捺印位置を認識するカメラを備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレーザ捺印装置。

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