JP2017092187A - ボンディングワイヤの検出装置及びボンディングワイヤの検出方法 - Google Patents

ボンディングワイヤの検出装置及びボンディングワイヤの検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】検出対象となるワイヤを1本ずつ正確に追跡することができるボンディングワイヤの検出装置及びボンディングワイヤの検出方法を提供する。【解決手段】接続面にボンディングされたワイヤを3次元的に検出するボンディングワイヤの検出装置である。ボンディングされたワイヤと相対的に接近及び離間して、焦点の異なるワイヤの画像を複数撮像する撮像手段と、撮像手段により取得した夫々の画像の合焦度分布を元に、接近及び離間方向の断面における合焦度分布の表現がされた縦断面合焦度分布を形成する縦断面合焦度分布形成手段と、1本のワイヤの範囲内で所定間隔に離間する位置において、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布に基づいて、合焦度の高い箇所を追跡することにより、1本のワイヤの軌跡を追跡する追跡手段とを備えた。【選択図】図1

Description

本発明は、ボンディングされたワイヤを3次元的に検出するボンディングワイヤの検出装置及びボンディングワイヤの検出方法に関する。
図7に示されるようなワイヤボンディングが施されている電子部品のワイヤの外観検査を行う場合に、ワイヤ100、101を1本ずつ正確に認識し、ワイヤの形状やワイヤ同士の接触などを検査することがある。ワイヤを認識する方法として、特許文献1に記載された方法がある。
前記特許文献1に記載されているワイヤの認識方法は、複数の方向からワイヤを撮影し、それらを合成して3次元表示する。特定のワイヤを認識したい場合は、ユーザが認識すべきワイヤをマウスクリックすることにより、拡大表示して検査する。
特開2006−147808号公報
ところで、図7に示すように、ワイヤ100、101を上下に立体交差させる場合があり、特定すべきワイヤの画像領域に隣のワイヤが入ることがある。このような場合、特許文献1に記載の方法では、ワイヤの重なりを考慮しながら、複数の方向からワイヤを撮影する必要があり、撮影に手間がかかる。また、特定のワイヤを認識したい場合は、ユーザが3次元画像を目視で確認しながら、認識すべきワイヤをマウスクリックする必要があり、1本のワイヤを正確かつ自動的に追跡することができない。
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、検出対象となるワイヤを1本ずつ正確に追跡することができるボンディングワイヤの検出装置及びボンディングワイヤの検出方法を提供しようとするものである。
本発明のボンディングワイヤの検出装置は、接続面にボンディングされたワイヤを3次元的に検出するボンディングワイヤの検出装置であって、ボンディングされたワイヤと相対的に接近及び離間して、焦点の異なるワイヤの画像を複数撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取得した夫々の画像の合焦度分布を元に、前記接近及び離間方向の断面における合焦度分布の表現がされた縦断面合焦度分布を形成する縦断面合焦度分布形成手段と、1本のワイヤの範囲内で所定間隔に離間する位置において、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布に基づいて、合焦度の高い箇所を追跡することにより、1本のワイヤの軌跡を追跡する追跡手段とを備えたものである。
本発明のボンディングワイヤの検出装置によれば、撮像手段により、焦点の合った画素位置が夫々異なる複数の画像が取得される。縦断面合焦度分布形成手段は、合焦度の3次元分布から、ある縦断面上の合焦度分布を切り出し、縦断面合焦度分布を形成することができる。縦断面合焦度分布とは、撮像手段とワイヤとの接近及び離間方向の断面における合焦度の分布が表現されたものである。追跡手段は、1本のワイヤの範囲内で所定間隔に離間する位置において、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布を参照して、合焦度の高い箇所を追跡する。これにより、合焦度の高い箇所がワイヤの位置であるとして、合焦度の高い箇所を追跡すると、1本のワイヤを追跡することができるため、ワイヤが密集していても、検出対象となるワイヤを自動的に追跡することができる。
前記構成において、前記追跡手段は、ワイヤの一方の端部が接続される一方の接続面から、ワイヤの他方の端部が接続される他方の接続面までを追跡するものであり、前記縦断面合焦度分布形成手段は、前記接近及び離間方向かつ前記両接続面を結ぶ直線と直交する方向の断面において、縦断面合焦度分布を形成してもよい。このようにすれば、ワイヤが延びる方向に沿って追跡することができる。
前記構成において、複数の前記縦断面合焦度分布を連続させた追跡画を作成する追跡画作成手段を備えてもよい。これにより、1本のワイヤを追跡しやすいものとなる。
前記追跡手段は、縦断面合焦度分布において、追跡途中の前記合焦度の高い箇所が存在しない場合に仮想追跡する仮想追跡部を備えてもよい。仮想追跡部は、いわゆるモーショントラッキングによる追跡を行うものとできる。
本発明のボンディングワイヤの検出方法は、接続面にボンディングされたワイヤを3次元的に検出するボンディングワイヤの検出方法であって、ボンディングされたワイヤと相対的に接近及び離間して、焦点の異なるワイヤの画像を複数撮像し、取得した夫々の画像の合焦度を元に、前記接近及び離間方向の断面における合焦度分布の表現がされた縦断面合焦度分布を形成し、1本のワイヤの範囲内で所定間隔に離間する位置において、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布に基づいて、合焦度の高い箇所を追跡することにより、1本のワイヤの軌跡を追跡するものである。
前記構成において、ワイヤの一方の端部が接続される一方の接続面から、ワイヤの他方の端部が接続される他方の接続面までを追跡するものであり、前記接近及び離間方向かつ前記両接続面を結ぶ直線と直交する方向の断面において、縦断面合焦度分布を形成してもよい。
複数の前記縦断面合焦度分布を連続させた追跡画を作成したり、縦断面合焦度分布において、追跡途中の前記高い箇所が存在しない場合に仮想追跡したりしてもよい。
本発明では、ワイヤが密集していても、検出対象となるワイヤを1本ずつ正確に追跡することができる。
本発明のボンディングワイヤの検出装置を示すブロック図である。 撮像手段により撮像したワイヤ及び接続面の画像を示す図である。 前記図2のA、B、C、Dにおける縦断面合焦度分布を示す図である。 追跡手段による追跡方法を示す概念図である。 本発明のボンディングワイヤの検出方法の手順を示すフローチャート図である。 前記図2のA、B、C、Dにおける縦断面合焦度分布を示し、仮想追跡部による追跡方法を示す図である。 複数のワイヤが接続面に密集して接続された状態を示す簡略平面図である。
以下、本発明の実施の形態を図1〜図6に基づいて説明する。
本発明のボンディングワイヤの検出装置は、電子部品や回路基板の端子などのパターン部分にワイヤ先端部が接合(ボンディング)されている場合に、ボンディングされたワイヤを3次元的に検出するものである。
本発明のボンディングワイヤの検出装置は、図1に示すように撮像手段1と、図示省略のコンピュータに設けられる、メモリ10と、接続面領域特定手段2と、演算手段3と、縦断面合焦度分布形成手段4と、追跡画作成手段5と、追跡手段6とを備えている。また、コンピュータには図示省略の表示手段(モニタ)が接続されている。
撮像手段1はCCDカメラ等からなり、撮像物体であるワイヤ20及び接続面(ボンディング面)21を含む画像を取得する。撮像手段1はz方向に(上下方向に)移動して、ワイヤ20及び接続面21と相対的に接近及び離間することができる。すなわち、撮像手段1は、撮像物体との距離を変化させて、上下方向に焦点が異なる画像22(図2参照)を複数枚取得する(焦点の合った画素位置が夫々異なる画像を取得する)。なお、図2では画像22の全ての位置で焦点が合っているが、実際は、1枚の画像につき、いずれかの位置のみで焦点が合っている。
接続面領域特定手段2は、取得した画像において、ワイヤが接続される接続面の領域を特定するものである。具体的には、表示手段に図2に示すような画像22が表示されており、ユーザが例えばマウスのドラッグ等により、図2の点線の囲みに示すように画像22において接続面領域31の範囲を指定して特定したときに、接続面領域特定手段2は、その指定された範囲を記憶する。
演算手段3は、1本のワイヤを追跡するために必要な各種の演算を行うものである。演算手段3は、始点・終点演算手段7と、合焦度演算手段8とを備えている。
始点・終点演算手段7は、接続面領域特定手段2にて指定された2つの接続面領域31a、31bの位置に基づいて、追跡手段6による追跡始点及び終点の位置を演算し、記憶するものである。
合焦度演算手段8は、撮像面合焦度分布生成手段11と、合焦度3次元分布生成手段12とを備えている。画像1枚につき、合焦度の高い画素位置(焦点の合っている画素位置)が存在し、その画素位置は、夫々の画像毎で異なる。合焦度演算手段8の撮像面合焦度分布生成手段11は、撮像手段1により取得した夫々の画像に対して、撮像面合焦度分布を生成するものである。撮像面合焦度分布は、ある撮像位置における撮像面上での合焦度分布を表している。合焦度演算手段8の合焦度3次元分布生成手段12は、撮像面合焦度分布を、撮影位置順に順次記憶することにより、合焦度3次元分布を得ることができる。
縦断面合焦度分布形成手段4は、合焦度演算手段8の合焦度3次元分布生成手段12に記憶されている合焦度3次元分布から、ある縦断面上の合焦度分布を切り出し、縦断面合焦度分布を形成するものである。縦断面合焦度分布とは、撮像手段1とワイヤ20との接近及び離間方向(本実施形態ではz方向)の断面(図4参照)における合焦度分布を表現するものである。図3のS(A)、S(B)、S(C)、S(D)に、縦断面合焦度分布の例を示す。例えば、図3の縦断面合焦度分布S(A)は、全画像において、図2のAのライン上の位置に対応する全ての画素位置における合焦度によって形成される。
図2の断面位置Aにおける縦断面合焦度分布は、図3のS(A)に対応する。同様に、図2の断面位置Bにおける縦断面合焦度分布は、図3のS(B)に対応し、図2の断面位置Cにおける縦断面合焦度分布は、図3のS(C)に対応し、図2の断面位置Dにおける縦断面合焦度分布は、図3のS(D)に対応する。図2及び図3では、縦断面合焦度分布は、断面位置A、B、C、Dの4か所のみ記載しているが、実際は、一方の接続面21a(断面位置A)から他方の接続面21b(断面位置D)にわたって無数の縦断面合焦度分布を形成することができる。
図2に示すように、追跡すべきワイヤ20の上方で別のワイヤ22が交差する場合、図3に示すように、縦断面合焦度分布S(A)、S(B)には合焦度の高い箇所である点40、42と、合焦度の高い箇所である線41(41a)が存在し、縦断面合焦度分布S(C)には合焦度の高い箇所である点40、42が存在し、縦断面合焦度分布S(D)には合焦度の高い箇所である点40、42と、合焦度の高い箇所である線41(41b)が存在する。
追跡画作成手段5は、1本のワイヤ20の範囲内で所定間隔に離間する位置(図2におけるA、B、C、Dの位置)において、夫々の位置A、B、C、Dに対応する縦断面合焦度分布(図3におけるS(A)、S(B)、S(C)、S(D))に基づいて追跡画を作成する。すなわち、追跡画作成手段5は、追跡始点に対応する縦断面合焦度分布S(A)から、追跡終点に対応する縦断面合焦度分布S(D)までを連続させた追跡画を作成する。本実施形態では、追跡画として動画とする。この動画を表示手段により表示させると、ユーザはワイヤを視覚的に追跡することができる。
追跡手段6は、追跡画に基づいて、合焦度の高い箇所を順に追跡するものである。すなわち、追跡手段6は、図4の矢印に示すように、縦断面合焦度分布S(A)〜S(D)を、始点Aから終点Dまでスキャンすることになる。
本発明のボンディングワイヤの検出装置を使用したボンディングワイヤの検出方法を図5のフローチャートを用いて説明する。
撮像手段1は、ワイヤ20及び接続面21が撮影範囲となるようにして、上下方向に焦点の異なる実画像を複数枚取得する(ステップS1)。これにより、焦点の合った画素位置が夫々異なる複数の画像データがメモリ10に格納される。本実施形態では、図2に示すように、一方の接続面21a及び他方の接続面21bに接続されたワイヤ20(追跡すべきワイヤ)と、その上方で別のワイヤ22が交差している箇所を撮影した場合について説明する。
次に、接続面領域特定手段2は、図2に示すように、撮影されたいずれかの画像22において、接続面領域31a、31bを特定する(ステップS2)。具体的に、第1の方法は、ユーザが例えばマウスのドラッグ等により、画像22において、図2の点線の囲みで示すように、ワイヤ20の一方の端部が接続される一方の接続面21aに対応する接続面領域31aの範囲を囲んで指定し、さらに、ワイヤ20の他方の端部が接続される他方の接続面21bに対応する接続面領域31bを指定する。これにより、接続面領域特定手段2は、その指定された範囲を記憶する。第2の方法は、第1の方法により予め記憶した情報に基づいて、接続面領域の特定を自動的に行う。接続面領域の特定を自動的に行うには、例えば次のような方法がある。画像22内で、接続面と離れた位置に存在する模様や物体等を目印として設定し、接続面領域と目印との相対位置を予めコンピュータに記憶させておく。それ以降の撮影で、目印を画像22内で見つけることにより、記憶している相対位置情報から接続面領域を自動的に特定することができる。
始点・終点演算手段7は、接続面領域特定手段2にて指定された両方の接続面領域31a、31bの位置に基づいて、追跡始点及び終点の位置を演算し、記憶する(ステップS3)。
また、合焦度演算手段8の撮像面合焦度分布生成手段11は、メモリ10に格納されている画像データから、夫々の画像において、撮像面合焦度分布を生成する(ステップS4)。合焦度演算手段8の合焦度3次元分布生成手段12は、撮像面合焦度分布を撮影位置順に順次記憶することにより、合焦度3次元分布を得る。
縦断面合焦度分布形成手段4は、合焦度演算手段8の合焦度3次元分布生成手段12に記憶されている合焦度3次元分布から、ある縦断面上の合焦度分布を切り出し、図3に示すような縦断面合焦度分布を形成する(ステップS5)。このとき、縦断面合焦度分布形成手段5は、図2に示すように、z方向、かつ両接続面21a、21bを結ぶ直線Lと直交する方向(図2の各点線A、B、C、Dの方向)の断面において、図3に示すような縦断面合焦度分布S(A)〜S(D)を形成する。図2及び図3では、縦断面合焦度分布は、断面位置A、B、C、Dの4か所のみ記載しているが、実際は、一方の接続面21a(始点となる断面位置A)から他方の接続面21b(終点となる断面位置D)にわたって無数の縦断面合焦度分布を形成することができる。
追跡画作成手段5は、1本のワイヤ20の範囲内で所定間隔における複数のワイヤ位置(図2におけるA、B、C、Dの位置)に対応する夫々の縦断面合焦度分布(図3におけるS(A)、S(B)、S(C)、S(D))を参照して追跡画を作成する(ステップS6)。このとき、ユーザは、前記所定間隔を設定することができる。すなわち、一方の接続面21aから他方の接続面21bまで、どの程度の間隔で縦断面合焦度分布を使用して追跡画を作成するかを設定することができる。間隔が短ければ、多数の縦断面合焦度分布により追跡画を作成することになり、間隔が長ければ、少数の縦断面合焦度分布により追跡画を作成することになる。
そして、追跡手段6は、追跡画に基づいて、合焦度の高い箇所のうち、一方の接続面21aに相当する箇所から他方の接続面21bに相当する箇所まで連続するものを順に追跡する(ステップS7)。つまり、図4の矢印に示すように、縦断面合焦度分布を、始点Aから終点Dまでスキャンすることになる。具体的には、図3のS(A)において、合焦度の高い箇所である線41(41a)を一方の接続面21aに対応するものであるとして、これに接する合焦度の高い箇所である点40を、接続面21aに接続されたワイヤ20に対応すると認識する。そして、縦断面合焦度分布S(B)、S(C)と順に、合焦度の高い箇所である点40の軌跡を追跡する。そして、図3のS(D)において、合焦度の高い箇所である線41(41b)を他方の接続面21bに対応するものであるとして、これに接する合焦度の高い箇所である点40を、接続面21bに接続されたワイヤ20に対応すると認識する。このようにして、合焦度の高い箇所がワイヤの位置であるとして、合焦度の高い箇所を追跡すると、1本のワイヤを追跡することができる。
本発明のボンディングワイヤの検出装置及びボンディングワイヤの検出方法は、1本のワイヤ20の範囲内で所定間隔に離間する位置A、B、C、Dにおいて、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布S(A)、S(B)、S(C)、S(D)に基づいて、合焦度の高い箇所40を追跡する。これにより、合焦度の高い箇所40がワイヤ20の位置であるとして、合焦度の高い箇所40を追跡すると、1本のワイヤ20を自動的に追跡することができるため、ワイヤが密集していても、検出対象となるワイヤ20を正確に追跡することができる。
追跡手段6は、図示省略の仮想追跡部を備えていてもよい。仮想追跡部は、縦断面合焦度分布において、追跡途中の合焦度の高い箇所40が存在しない場合に仮想追跡するものである。すなわち、仮想追跡部は、追跡途中における合焦度の高い箇所40のモーショントラッキングを行う。モーショントラッキングとは、画面(画像)の中の特定のマークやパターンをターゲットとして、物体の動きを解析することである。例えば、図6に示すように、縦断面合焦度分布S(B)において、追跡途中の合焦度の高い箇所30が存在しない場合は、仮想追跡部は、モーショントラッキングにより、矢印のように合焦度の高い箇所30が存在するものとして仮想追跡を行う。
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、撮像手段1は、CCDカメラに限られず、CMOSカメラ等種々のものを採用することができる。撮影方向としては、撮像物体の上方に撮像手段1が位置し、撮像手段1が上下動するものであったが、撮像物体に対して水平方向に撮像手段1が位置して、撮像手段1が水平方向に移動してもよい。また、撮像手段1を固定して、撮像物体側が撮像手段1に対して接近・離間してもよい。追跡画は、動画でなくてもよく、複数の静止画の集まりであってもよい。この場合、縦断面合焦度分布を短い間隔で取得し、多数の縦断面合焦度分布に基づいて追跡を行えば、正確な追跡を行うことが可能である。前記実施形態では、4か所(4つの縦断面位置情報)において追跡画を作成したが、縦断面合焦度分布の数は任意に設定することができる。また、追跡画の作成に際し、縦断面合焦度分布の取得位置は等間隔でなくてもよい。例えば、ワイヤが密集している可能性の高い箇所は、短い間隔で縦断面合焦度分布を取得し、ワイヤが密集している可能性の低い箇所は、長い間隔で縦断面合焦度分布を取得して追跡画を作成する等してもよい。また、撮像した画像の全画像で縦断面合焦度分布を形成する必要はなく、撮像した画像のうち、一部のみで縦断面合焦度分布を形成してもよい。
1 撮像手段
4 縦断面合焦度分布形成手段
5 追跡画作成手段
6 追跡手段
20 ワイヤ
21 接続面
22 画像
30、31、32、40、41、42 合焦度の高い箇所
L 直線
S 縦断面合焦度分布
本発明のボンディングワイヤの検出装置は、接続面にボンディングされたワイヤを3次元的に検出するボンディングワイヤの検出装置であって、ボンディングされたワイヤと相対的に接近及び離間して、焦点の異なるワイヤの画像を複数撮像する撮像手段と、取得した画像において、ワイヤの一方の端部が接続される一方の接続面の領域と、ワイヤの他方の端部が接続される他方の接続面の領域とを特定する接続面領域特定手段と、前記接続面領域特定手段にて指定された2つの接続面領域の位置に基づいて、追跡始点及び終点の位置を演算する始点・終点演算手段と、前記撮像手段により取得した夫々の画像の合焦度分布を元に、前記接近及び離間方向の断面における合焦度分布の表現がされた縦断面合焦度分布を形成する縦断面合焦度分布形成手段と、1本のワイヤの範囲内で所定間隔に離間する位置において、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布に基づいて、前記始点・終点演算手段にて演算された追跡始点から終点の位置まで合焦度の高い箇所を追跡することにより、1本のワイヤの一方の端部が接続される一方の接続面から、ワイヤの他方の端部が接続される他方の接続面までの軌跡を追跡する追跡手段とを備えたものである。
本発明のボンディングワイヤの検出方法は、接続面にボンディングされたワイヤを3次元的に検出するボンディングワイヤの検出方法であって、ボンディングされたワイヤと相対的に接近及び離間して、焦点の異なるワイヤの画像を複数撮像し、取得した画像において、ワイヤの一方の端部が接続される一方の接続面の領域と、ワイヤの他方の端部が接続される他方の接続面の領域とを特定し、指定された2つの接続面領域の位置に基づいて、追跡始点及び終点の位置を演算し、取得した夫々の画像の合焦度分布を元に、前記接近及び離間方向の断面における合焦度分布の表現がされた縦断面合焦度分布を形成し、1本のワイヤの範囲内で所定間隔に離間する位置において、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布に基づいて、演算された追跡始点から終点の位置まで合焦度の高い箇所を追跡することにより、1本のワイヤの一方の端部が接続される一方の接続面から、ワイヤの他方の端部が接続される他方の接続面までの軌跡を追跡するものである。

Claims (8)

  1. 接続面にボンディングされたワイヤを3次元的に検出するボンディングワイヤの検出装置であって、
    ボンディングされたワイヤと相対的に接近及び離間して、焦点の異なるワイヤの画像を複数撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段により取得した夫々の画像の合焦度分布を元に、前記接近及び離間方向の断面における合焦度分布の表現がされた縦断面合焦度分布を形成する縦断面合焦度分布形成手段と、
    1本のワイヤの範囲内で所定間隔に離間する位置において、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布に基づいて、合焦度の高い箇所を追跡することにより、1本のワイヤの軌跡を追跡する追跡手段とを備えたことを特徴とするボンディングワイヤの検出装置。
  2. 前記追跡手段は、ワイヤの一方の端部が接続される一方の接続面から、ワイヤの他方の端部が接続される他方の接続面までを追跡するものであり、前記縦断面合焦度分布形成手段は、前記接近及び離間方向かつ前記両接続面を結ぶ直線と直交する方向の断面において、縦断面合焦度分布を形成することを特徴とする請求項1に記載のボンディングワイヤの検出装置。
  3. 複数の前記縦断面合焦度分布を連続させた追跡画を作成する追跡画作成手段を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のボンディングワイヤの検出装置。
  4. 前記追跡手段は、縦断面合焦度分布において、追跡途中の前記高い箇所が存在しない場合に仮想追跡する仮想追跡部を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のボンディングワイヤの検出装置。
  5. 接続面にボンディングされたワイヤを3次元的に検出するボンディングワイヤの検出方法であって、
    ボンディングされたワイヤと相対的に接近及び離間して、焦点の異なるワイヤの画像を複数撮像し、
    取得した夫々の画像の合焦度分布を元に、前記接近及び離間方向の断面における合焦度分布の表現がされた縦断面合焦度分布を形成し、
    1本のワイヤの範囲内で所定間隔に離間する位置において、夫々の位置に対応する縦断面合焦度分布に基づいて、合焦度の高い箇所を追跡することにより、1本のワイヤの軌跡を追跡することを特徴とするボンディングワイヤの検出方法。
  6. ワイヤの一方の端部が接続される一方の接続面から、ワイヤの他方の端部が接続される他方の接続面までを追跡するものであり、前記接近及び離間方向かつ前記両接続面を結ぶ直線と直交する方向の断面において、縦断面合焦度分布を形成することを特徴とする請求項5に記載のボンディングワイヤの検出方法。
  7. 複数の前記縦断面合焦度分布を連続させた追跡画を作成することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のボンディングワイヤの検出方法。
  8. 縦断面合焦度分布において、追跡途中の前記高い箇所が存在しない場合に仮想追跡することを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載のボンディングワイヤの検出方法。
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