JP2022030051A - 切断装置、及び、切断品の製造方法 - Google Patents

切断装置、及び、切断品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】より低コストでワークの高さ位置を検出可能な切断装置等を提供する。【解決手段】切断装置は、ワークを切断するように構成されている。この切断装置は、光源と、撮像部と、検出部とを備える。光源は、ワークに光のパターンを投影するように構成されている。撮像部は、光のパターンを撮像し、第１画像データを生成するように構成されている。検出部は、第１画像データに基づいてワークの高さ位置を検出するように構成されている。光源が光のパターンを投影する方向と、撮像部が光のパターンを撮像する方向とによって形成される角度は０°よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明は、切断装置、及び、切断品の製造方法に関する。
特開２０１９－４５４１８号公報（特許文献１）は、半導体ウエーハ等の被加工物を分割するレーザー加工装置を開示する。このレーザー加工装置においては、特定の波長帯の光が被加工物の上面に照射され、反射光と基準光との干渉光に基づいて被加工物の高さ位置が検出される（特許文献１参照）。
特開２０１９－４５４１８号公報
上記特許文献１に開示されているレーザー加工装置においては、レーザー光源等の高価な部品を用いることによって、被加工物の高さ位置が検出される。すなわち、上記特許文献１の技術を用いた場合、被加工物の高さ位置を検出するために、高いコストが掛かる。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、より低コストでワークの高さ位置を検出可能な切断装置等を提供することである。
本発明のある局面に従う切断装置は、ワークを切断するように構成されている。この切断装置は、光源と、撮像部と、検出部とを備える。光源は、ワークに光のパターンを投影するように構成されている。撮像部は、光のパターンを撮像し、第１画像データを生成するように構成されている。検出部は、第１画像データに基づいてワークの高さ位置を検出するように構成されている。光源が光のパターンを投影する方向と、撮像部が光のパターンを撮像する方向とによって形成される角度は０°よりも大きい。
また、本発明の他の局面に従う切断品の製造方法は、上記切断装置を用いた切断品の製造方法である。この切断品の製造方法は、ワークに光のパターンを投影するステップと、光のパターンを撮像し、画像データを生成するステップと、画像データに基づいてワークの高さ位置を検出するステップと、ワークの高さ位置に基づいてワークを切断し、切断品を製造するステップとを含む。
本発明によれば、より低コストでワークの高さ位置を検出可能な切断装置等を提供することができる。
切断装置の一部の平面を模式的に示す図である。 切断装置の一部の正面を模式的に示す図である。 ＣＣＳブロックを用いた制御座標原点の検出手順を説明するための図である。 撮像ユニットの構成を模式的に示す図である。 光源の構成を模式的に示す図である。 ワークに投影される光のパターンの一例を示す図である。 ワーク保持ユニット上に保持されたワークの正面を含む図である。 ワークの上面の高さ位置によって光源により投影される光のパターンがどのように変化するかを示す図である。 ワークに投影される光のパターンの例を説明するための図である。 ワークに溝が形成されている場合にワークに投影される光のパターンの例を説明するための図である。 ブレードによって溝が形成されたワークの部分断面を模式的に示す図である。 摩耗したブレードによって溝が形成されている場合にワークに投影される光のパターンの例を説明するための図である。 ワークに形成されたバリの一例を示す図である。 端子にバリが形成されている場合にワークに投影される光のパターンの例を説明するための図である。 ラバーに投影される光のパターンの例を説明するための図である。 切断品の製造手順を示すフローチャートである。 図１６のステップＳ１１０における具体的な処理内容を示すフローチャートである。 ワークに形成された溝の深さの検出動作を示すフローチャートである。 ブレードの摩耗状態の検出動作を示すフローチャートである。 ワークに形成されたバリの有無の検出動作を示すフローチャートである。 ワークに形成されたバリの高さの検出動作を示すフローチャートである。 ラバーの劣化状態の検出動作を示すフローチャートである。 他の実施の形態における、切断装置の一部の平面を模式的に示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
［１．切断装置の構成］
図１は、本実施の形態に従う切断装置１０の一部の平面を模式的に示す図である。図２は、切断装置１０の一部の正面を模式的に示す図である。なお、図１及び図２において、矢印ＸＹＺの各々が示す方向は共通である。
切断装置１０は、ワークＷ１を切断することによって、ワークＷ１を複数の切断品に個片化するように構成されている（フルカット）。また、切断装置１０は、ワークＷ１の一部を除去することによってワークＷ１に溝を形成するように構成されている（ハーフカット）。すなわち、切断装置１０の名称（切断装置）に含まれる「切断」という用語の概念は、切断対象を複数に分離すること、及び、切断対象の一部を除去することを含む。ワークＷ１は、例えばパッケージ基板である。パッケージ基板においては、半導体チップが装着された基板又はリードフレームが樹脂封止されている。すなわち、ワークＷ１は、樹脂成形済み基板である。以下の説明では、ワークＷ１の封止側の面を「パッケージ面」、基板又はリードフレーム側の面を「基板面」とも記載する。
パッケージ基板の一例としては、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージ基板、ＬＧＡ（Land Grid Array）パッケージ基板、ＣＳＰ（Chip Size Package）パッケージ基板、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）パッケージ基板、ＱＦＮ（Quad Flat No-leaded）パッケージ基板が挙げられる。
図１及び図２に示されるように、切断装置１０は、切断ユニット１００と、ワーク保持ユニット２００と、ＣＣＳ（Contact Cutter Set）ブロック３００と、撮像ユニット４００と、制御部５００とを含んでいる。
切断ユニット１００は、ワークＷ１を切断するように構成されており、スピンドル部１１０と、スライダ１０３，１０４と、支持体１０５とを含んでいる。なお、切断装置１０は、スピンドル部１１０とスライダ１０３，１０４との組を２組含むツインスピンドル構成であるが、スピンドル部１１０とスライダ１０３，１０４との組を１組のみ含むシングルスピンドル構成であってもよい。
支持体１０５は、金属製の棒状部材であり、不図示のガイドに沿って矢印Ｙ方向に移動するように構成されている。支持体１０５には、長手方向（矢印Ｘ方向）に延びるガイドＧ１が形成されている。
スライダ１０４は、金属製で矩形状の板状部材であり、ガイドＧ１に沿って矢印Ｘ方向に移動可能な状態で支持体１０５に取り付けられている。スライダ１０４には、長手方向（矢印Ｚ方向）に延びるガイドＧ２が形成されている。スライダ１０３は、金属製で矩形状の板状部材であり、ガイドＧ２に沿って高さ方向（矢印Ｚ方向）に移動可能な状態でスライダ１０４に取り付けられている。
スピンドル部１１０は、スピンドル部本体１０２と、スピンドル部本体１０２に取り付けられたブレード１０１とを含んでいる。ブレード１０１は、高速回転することによって、ワークＷ１を切断し、ワークＷ１を複数の切断品（半導体パッケージ）に個片化する。スピンドル部本体１０２は、スライダ１０３に取り付けられている。スピンドル部１１０は、スライダ１０３，１０４及び支持体１０５の移動に従って、切断装置１０内の所望の位置に移動するように構成されている。
ワーク保持ユニット２００は、ワークＷ１を保持するように構成されており、切断テーブル２０１と、切断テーブル２０１上に配置されたラバー２０２とを含んでいる。本実施の形態においては、２個のワーク保持ユニット２００を有するツインカットテーブル構成の切断装置１０が例示されている。なお、ワーク保持ユニット２００の数は、２つに限定されず、１つであっても３つ以上であってもよい。
ラバー２０２は、ゴム製の板状部材であり、吸着部材の一例であって、ラバー２０２には複数の孔が形成されている。ラバー２０２上には、ワークＷ１が配置される。切断テーブル２０１は、ラバー２０２上に配置されたワークＷ１を下方のパッケージ面側から吸着することによってワークＷ１を保持する。切断テーブル２０１は、θ方向に回転可能である。ワークＷ１は、ワーク保持ユニット２００によって保持された状態で、基板面側からスピンドル部１１０によって切断される。なお、ワーク保持ユニット２００は、必ずしもラバー２０２を含む必要はなく、ラバー２０２の代わりに、上方に配置されたワークＷ１を下方のパッケージ面側から吸着する他の部材を含んでもよい。
ＣＣＳブロック３００は、スピンドル部１１０の高さ位置の制御における制御座標原点の検出のために用いられる。制御座標原点は、スピンドル部１１０の高さ方向における制御上の基準位置であり、例えば電気原点を含む。
図３は、ＣＣＳブロック３００を用いた制御座標原点の検出手順を説明するための図である。切断装置１０においては、ＣＣＳブロック３００の高さＨ１が予め記憶されている。図３に示されるように、切断装置１０においては、ブレード１０１をＣＣＳブロック３００に接触させることによって、スピンドル部１１０の高さ方向の制御座標原点が検出される。
撮像ユニット４００は、ワークＷ１が撮像ユニット４００の下方に位置する状態で、ワークＷ１の上面に光のパターンを投影し、該光のパターンが投影されたワークＷ１の上面を撮像するように構成されている。撮像ユニット４００は、上下方向（矢印Ｚ方向）に移動可能となっている。撮像ユニット４００によって生成された画像データに基づいて後述の各種検出が行なわれる。
図４は、撮像ユニット４００の構成を模式的に示す図である。図４に示されるように、撮像ユニット４００は、光源４１０と、撮像部４２０とを含んでいる。光源４１０は、ワークＷ１の上面に光のパターンを投影するように構成されている。撮像部４２０は、ワークＷ１の上面を撮像し、画像データを生成するように構成されている。すなわち、光源４１０はワークＷ１に光線を入射させ、撮像部４２０はワークＷ１で反射した光線を撮像する。
光源４１０がワークＷ１の上面に光のパターンを投影する方向と、撮像部４２０がワークＷ１の上面を撮像する方向とによって形成される角度はＡ１である。角度Ａ１は、０°よりも大きく、好ましくは３０°－６０°であり、さらに好ましくは４０°－５０°である。光源４１０は、ワークＷ１の上面の斜め上方からワークＷ１の上面に向かって光のパターンを投影する。撮像部４２０は、ワークＷ１の真上からワークＷ１の上面を撮像する。
図５は、光源４１０の構成を模式的に示す図である。図５に示されるように、光源４１０は、ＬＥＤ照明４１１と、光学系４１２とを含んでいる。ＬＥＤ照明４１１は、光学系４１２に向かって発光するように構成されている。
光学系４１２は、投影レンズ４１３と、絞り４１４と、スリット部材４１５とを含んでいる。光学系４１２においては、ＬＥＤ照明４１１側から順に、スリット部材４１５、絞り４１４及び投影レンズ４１３が配置されている。投影レンズ４１３は、単位共役比デザインの両凸レンズで構成されている。絞り４１４は、投影レンズ４１３の焦点位置に配置されている。絞り４１４を投影レンズ４１３の焦点位置に配置することによって、テレセントリック照明が実現されている。スリット部材４１５には、線状のスリットが形成されている。スリットの大きさは、例えば、長さが２ｍｍ、幅が０．０５ｍｍである。
図６は、ワークＷ１に投影される光のパターンの一例を示す図である。図６に示されるように、ＬＥＤ照明４１１が光学系４１２に向かって発光すると、スリット部材４１５に形成されたスリットと同一形状（線状）の光パターンＬ１がワークＷ１上に投影される。
再び図１及び図２を参照して、制御部５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行なうように構成されている。制御部５００は、例えば、切断ユニット１００、ワーク保持ユニット２００及び撮像ユニット４００を制御するように構成されている。
切断装置１０においては、ワークＷ１のフルカット及びハーフカットが行なわれる。ハーフカットを通じてワークＷ１上に所望の深さの溝を形成するためには、ワークＷ１の高さ位置を高精度に検出する必要がある。切断装置１０においては、ワークＷ１の高さ位置が高精度に検出される。また、切断装置１０においては、ワークＷ１に形成された溝の深さ、ブレード１０１の摩耗状態、ワークＷ１に形成されたバリ、及び、ラバー２０２の劣化状態が検出される。次に、切断装置１０において、ワークＷ１の高さ位置が検出される理由について説明する。
［２．高さ位置の検出が必要な理由］
図７は、ワーク保持ユニット２００上に保持されたワークＷ１の正面を含む図である。図７に示されるように、ワークＷ１の切断時に、ラバー２０２は切断テーブル２０１の上面に配置されており、ワークＷ１はラバー２０２の上面に配置されている。
切断装置１０において、ワークＷ１の高さＨ２、及び、ラバー２０２の高さＨ３等の各部材の高さが設計段階の寸法値に基づいて予め記憶されていれば、ワークＷ１の高さ位置を必ずしも検出する必要はないとも考えられる。しかしながら、各部材の高さ情報は、必ずしも正確ではない。例えば、ラバー２０２は、切断テーブル２０１からの吸着によって撓んでいる可能性がある。また、ラバー２０２は、経時変化によって摩耗している可能性がある。また、ワークＷ１は、前の工程における熱等に起因して撓んでいる可能性がある。また、ワークＷ１は、スピンドル部１１０等の構成部品の加工による誤差等に起因して撓んでいる可能性がある。
このように、様々な要因に起因して、各部材の実際の高さと予め記憶されている高さとが一致しない場合がある。したがって、ワークＷ１の実際の高さ位置を把握するためには、ワークＷ１の高さ位置を実際に検出する必要がある。
［３．各種検出原理］
＜３－１．高さ位置の検出原理＞
図８は、ワークＷ１の上面の高さ位置によって光源４１０により投影される光のパターンがどのように変化するかを示す図である。図８に示されるように、切断装置１０において、ワークＷ１の上面の高さ位置が基準位置Ｚ１である場合に、光源４１０によって発される光のパターンは位置Ａ１に投影される。また、ワークＷ１の上面の高さ位置が位置Ｚ１＋αである場合に光のパターンは位置Ａ２に投影され、ワークＷ１の上面の高さ位置が位置Ｚ１－αである場合に光のパターンは位置Ａ３に投影される。
切断装置１０においては、撮像ユニット４００の高さ方向の基準位置Ｚ２（不図示）が予め定められている。ワークＷ１の高さ位置の検出開始時点において、撮像ユニット４００の高さ位置は基準位置Ｚ２である。撮像ユニット４００の高さ位置が基準位置Ｚ２であり、かつ、ワークＷ１の上面の高さ位置が基準位置Ｚ１である場合に、光のパターンのピントがワークＷ１の上面で合う。すなわち、切断装置１０においては、そのような基準位置Ｚ１，Ｚ２が予め用意されている。切断装置１０においては、基準位置Ｚ１，Ｚ２が予め記憶されている。
図９は、ワークＷ１に投影される光のパターンの例を説明するための図である。図９に示されるように、撮像ユニット４００が基準位置Ｚ２に存在し、かつ、ワークＷ１の上面が基準位置Ｚ１に存在する場合に、ワークＷ１には光パターンＬ２が投影される。また、撮像ユニット４００が基準位置Ｚ２に存在し、かつ、ワークＷ１の上面が位置Ｚ１－αに存在する場合に、ワークＷ１には光パターンＬ３が投影される。また、撮像ユニット４００が基準位置Ｚ２に存在し、かつ、ワークＷ１の上面が位置Ｚ１＋αに存在する場合に、ワークＷ１には光パターンＬ４が投影される。
すなわち、ワークＷ１の上面の高さ位置に応じて、光のパターンの投影位置が変化する。これは、光源４１０がワークＷ１の上面に光のパターンを投影する方向と、撮像部４２０がワークＷ１の上面を撮像する方向とによって形成される角度が０°よりも大きいためである。
撮像ユニット４００が基準位置Ｚ２に存在し、かつ、ワークＷ１の上面が基準位置Ｚ１に存在する場合に、撮像部４２０によって撮像される画像における矢印Ｙ方向の中心に光パターンＬ２が位置する。ワークＷ１の上面の高さ位置が基準位置Ｚ１からずれることによって、光のパターンが投影される位置が矢印Ｙ方向においてずれる。なお、光パターンＬ２のピントは合っている一方、光パターンＬ３，Ｌ４のピントは合っていない。
上述のように、ワークＷ１の上面の高さ位置の検出開始時において、撮像ユニット４００の高さ位置は基準位置Ｚ２である。この場合に、制御部５００は、撮像部４２０によって撮像された画像の矢印Ｙ方向の中心に光のパターンが投影されているときは、ワークＷ１の上面の高さ位置が基準位置Ｚ１であると特定する。一方、制御部５００は、撮像部４２０によって撮像された画像の矢印Ｙ方向の中心からずれた位置に光のパターンが投影されているときは、光のパターンが中心に移動するように撮像ユニット４００の高さ位置を調整する。切断装置１０においては、撮像ユニット４００の移動量とワークＷ１の上面の高さ位置との関係が予め記憶されている。制御部５００は、撮像ユニット４００の高さ方向（矢印Ｚ方向）における移動量に基づいて、ワークＷ１の上面の高さ位置を算出する。以上の方法によって、ワークＷ１の上面の高さ位置が検出される。
＜３－２．溝の深さの検出原理＞
図１０は、ワークＷ１に溝ＧＲ１が形成されている場合にワークＷ１に投影される光のパターンの例を説明するための図である。図１０に示されるように、ワークＷ１の上面には、矢印Ｙ方向に延びる溝ＧＲ１が形成されている。
光源４１０は、ワークＷ１の上面の溝ＧＲ１を跨ぐ領域に光パターンＬ５を投影するように構成されている。光パターンＬ５は、溝ＧＲ１が延びる方向とは略垂直な方向に延びている。なお、光パターンＬ５が延びる方向は、必ずしも溝ＧＲ１が延びる方向と略垂直である必要はない。光パターンＬ５が溝ＧＲ１を跨いでいればよい。光パターンＬ５は、部分Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を含んでいる。部分Ｐ１，Ｐ３は溝ＧＲ１以外のワークＷ１の上面に投影され、部分Ｐ２は溝ＧＲ１に投影される。溝ＧＲ１以外のワークＷ１の上面の高さ位置と、溝ＧＲ１の高さ位置とが異なるため、部分Ｐ１，Ｐ３と部分Ｐ２とは矢印Ｙ方向において異なる位置に投影される。
制御部５００は、例えば、撮像部４２０によって撮像された画像の矢印Ｙ方向の中心に部分Ｐ１，Ｐ３が移動するように撮像ユニット４００の高さ位置を調整する。その後、制御部５００は、部分Ｐ２が矢印Ｙ方向の中心に移動するように撮像ユニット４００の高さ位置を調整する。制御部５００は、部分Ｐ２を矢印Ｙ方向の中心に移動させたときの撮像ユニット４００の高さ方向における移動量に基づいて溝ＧＲ１の深さを算出する。以上の方法によって、溝ＧＲ１の深さが検出される。なお、この例では、部分Ｐ１，Ｐ３を先に画像の矢印Ｙ方向の中心に移動させたが、部分Ｐ２を先に矢印Ｙ方向の中心に移動させてもよい。
＜３－３．ブレードの摩耗状態の検出原理＞
図１１は、ブレード１０１によって溝ＧＲ２が形成されたワークＷ１の部分断面を模式的に示す図である。図１１に示されるように、仮にブレード１０１が摩耗していなければ、ワークＷ１には溝ＧＲ２１が形成されるはずである。すなわち、ブレード１０１の側面が摩耗によって薄くなっていなければ、ワークＷ１には溝ＧＲ２１が形成されるはずである。溝ＧＲ２１の側壁は、ワークＷ１の上面から略垂直に下方に延びている。一方、ブレード１０１が摩耗して、ブレード１０１の側面が薄くなっている場合には、例えば、ワークＷ１に溝ＧＲ２が形成される。溝ＧＲ２の側壁は、ワークＷ１の上面からなだらかに傾斜して下方に延びている。
図１２は、摩耗したブレード１０１によって溝ＧＲ２が形成されている場合にワークＷ１に投影される光のパターンの例を説明するための図である。図１２に示されるように、ワークＷ１の上面には、矢印Ｙ方向に延びる溝ＧＲ２が形成されている。
光源４１０は、ワークＷ１の上面の溝ＧＲ２を跨ぐ領域に光パターンＬ６を投影するように構成されている。光パターンＬ６は、溝ＧＲ２が延びる方向とは略垂直な方向に延びている。なお、光パターンＬ６が延びる方向は、必ずしも溝ＧＲ２が延びる方向と略垂直である必要はない。光パターンＬ６が溝ＧＲ２を跨いでいればよい。光パターンＬ６は、部分Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８を含んでいる。部分Ｐ４，Ｐ８は溝ＧＲ２以外のワークＷ１の上面に投影され、部分Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７は溝ＧＲ２に投影される。
溝ＧＲ２以外のワークＷ１の上面の高さ位置と、溝ＧＲ２の高さ位置とが異なるため、部分Ｐ４，Ｐ８と部分Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７とは矢印Ｙ方向において異なる位置に投影される。特に、溝ＧＲ２の側壁がなだらかであるため、部分Ｐ５は部分Ｐ４から斜め方向に延びて徐々に部分Ｐ６に向かい、部分Ｐ７は部分Ｐ８から斜め方向に延びて徐々に部分Ｐ６に向かっている。
制御部５００は、例えば、撮像部４２０によって撮像された画像に基づいて、部分Ｐ５，Ｐ７の傾きを検出する。制御部５００は、部分Ｐ５，Ｐ７の傾きが所定よりなだらかである場合にブレード１０１が摩耗していると判定し、そうでない場合にブレード１０１が摩耗していないと判定する。
制御部５００は、例えば、部分Ｐ４と部分Ｐ５との接続部分におけるＸ座標（矢印Ｘ方向における座標）と、部分Ｐ５と部分Ｐ６との接続部分におけるＸ座標との差が所定値以上である場合に部分Ｐ５の傾きがなだらかであると判定する。なお、制御部５００は、部分Ｐ５，Ｐ７の両方の傾きがなだらかな場合にブレード１０１が摩耗していると判定してもよいし、部分Ｐ５，Ｐ７の少なくとも一方の傾きがなだらかな場合にブレード１０１が摩耗していると判定してもよい。以上の方法によって、ブレード１０１の摩耗状態が検出される。
＜３－４．バリに関する検出原理＞
例えば、ワークＷ１が金属製リードフレームを用いたＱＦＮパッケージ基板であるような場合に、ワークＷ１の切断によってワークＷ１の金属端子部分にバリが発生することがある。
図１３は、ワークＷ１に形成されたバリの一例を示す図である。図１３に示されるように、ワークＷ１においては、端子５１０にバリ５１１が形成されている。端子５１０は金属製である。
図１４は、端子５１０にバリ５１１が形成されている場合にワークＷ１に投影される光のパターンの例を説明するための図である。図１４に示されるように、ワークＷ１の上面には、矢印Ｙ方向に延びる溝ＧＲ３が形成されている。ワークＷ１においては、溝ＧＲ３に沿って、複数の端子５１０が並んでいる。
光源４１０は、ワークＷ１の上面の溝ＧＲ３及び端子５１０を跨ぐ領域に光パターンＬ７を投影するように構成されている。光パターンＬ７は、溝ＧＲ３が延びる方向と略垂直な方向に延びている。なお、光パターンＬ７が延びる方向は、必ずしも溝ＧＲ３が延びる方向と略垂直である必要はない。光パターンＬ７が溝ＧＲ３を跨いでいればよい。光パターンＬ７は、部分Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１を含んでいる。部分Ｐ９，Ｐ１１は溝ＧＲ３以外のワークＷ１の上面に投影され、部分Ｐ１０は溝ＧＲ３に投影される。
端子５１０にバリ５１１が形成されており、バリ５１１が形成されていない部分よりもバリ５１１部分が隆起しているため、部分Ｐ９，Ｐ１１の投影位置は、バリ５１１付近で矢印Ｙ方向においてずれている。
制御部５００は、例えば、撮像部４２０によって撮像された画像に基づいて、ワークＷ１の上面に形成された端子５１０部分において隆起した部分があるか否かを判定する。制御部５００は、例えば、部分Ｐ９，Ｐ１１の投影位置が端子５１０付近で矢印Ｙ方向において所定量以上ずれているか否かに基づいて、端子５１０部分において隆起した部分があるか否かを判定する。制御部５００は、隆起した部分があると判定された場合に、ワークＷ１にバリ５１１が形成されていると判定する。以上の方法によって、ワークＷ１に形成されたバリ５１１が検出される。
また、切断装置１０においては、ワークＷ１におけるバリ５１１の有無の検出のみならず、バリ５１１の高さの検出も行なわれる。次に、バリ５１１の高さの検出原理について説明する。制御部５００は、例えば、部分Ｐ９のうち溝ＧＲ３から所定量離れた位置（部分Ｐ９のうち矢印Ｙ方向にずれていない位置）が撮像部４２０によって撮像された画像の矢印Ｙ方向の中心に移動するように撮像ユニット４００の高さ位置を調整する。その後、制御部５００は、部分Ｐ９のうち矢印Ｙ方向に最もずれている位置（バリ５１１が最も隆起している位置）が矢印Ｙ方向の中心に移動するように撮像ユニット４００の高さ位置を調整する。制御部５００は、部分Ｐ９のうち矢印Ｙ方向に最もずれている位置を矢印Ｙ方向の中心に移動させたときの撮像ユニット４００の高さ方向における移動量に基づいてバリ５１１の高さを算出する。以上の方法によって、バリ５１１の高さが検出される。なお、この例では、部分Ｐ９のうち溝ＧＲ３から所定量離れた位置を先に画像の矢印Ｙ方向の中心に移動させたが、部分Ｐ９のうち矢印Ｙ方向に最もずれている位置を先に矢印Ｙ方向の中心に移動させてもよい。
＜３－５．ラバーの劣化状態の検出原理＞
上述のように、切断装置１０においては、ワークＷ１のフルカットも行なわれる。ワークＷ１のフルカットを通じて、ワークＷ１が載置されているラバー２０２が劣化する。
図１５は、ラバー２０２に投影される光のパターンの例を説明するための図である。図１５に示されるように、ラバー２０２には、ワークＷ１のフルカットを通じて、例えば、溝ＧＲ４，ＧＲ５が形成される。溝ＧＲ４，ＧＲ５の各々は、矢印Ｙ方向に延びている。ラバー２０２には、ワークＷ１を吸引するための複数の孔Ｂ１が形成されている。
光源４１０は、ラバー２０２の上面の溝ＧＲ４，ＧＲ５を跨ぐ領域に光パターンＬ８を投影するように構成されている。光パターンＬ８は、溝ＧＲ４，ＧＲ５が延びる方向と略垂直な方向に延びている。なお、光パターンＬ８が延びる方向は、必ずしも溝ＧＲ４，ＧＲ５が延びる方向と略垂直である必要はない。光パターンＬ８が溝ＧＲ４，ＧＲ５を跨いでいればよい。光パターンＬ８は、部分Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１６，Ｐ１７を含んでいる。部分Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１７は、溝ＧＲ４，ＧＲ５以外のラバー２０２の上面に投影される。部分Ｐ１３は溝ＧＲ４に投影され、部分Ｐ１６は溝ＧＲ５に投影される。
溝ＧＲ４，ＧＲ５等以外のラバー２０２の上面の面積が狭くなると、ワークＷ１とラバー２０２との接触面積が小さくなるため、ワークＷ１の吸着が不安定になる。すなわち、部分Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１７等が短くなると、ワークＷ１の吸着が不安定になる。
制御部５００は、例えば、部分Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１７等の長さが所定よりも短い場合に、ラバー２０２が劣化していると判定する。なお、制御部５００は、部分Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１７等のすべてが所定よりも短い場合にラバー２０２が劣化していると判定してもよいし、部分Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１７等の少なくとも一部が所定よりも短い場合にラバー２０２が劣化していると判定してもよい。また、制御部５００は、部分Ｐ１３，Ｐ１６等が所定よりも長い場合にラバー２０２が劣化していると判定してもよい。この場合においても、制御部５００は、部分Ｐ１３，Ｐ１６等のすべてが所定よりも長い場合にラバー２０２が劣化していると判定してもよいし、部分Ｐ１３，Ｐ１６等の少なくとも一部が所定よりも長い場合にラバー２０２が劣化していると判定してもよい。以上の方法によって、ラバー２０２の劣化状態が検出される。
［４．動作］
＜４－１．切断品の製造手順＞
図１６は、切断品の製造手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、切断対象のワークＷ１が準備された後に、制御部５００によって実行される。
図１６を参照して、制御部５００は、スピンドル部１１０の高さ方向における制御座標原点を検出するために、ブレード１０１をＣＣＳブロック３００に接触させるようにスピンドル部１１０を制御する（ステップＳ１００）。制御部５００は、ワーク保持ユニット２００上に保持されたワークＷ１の上面の複数箇所における高さ位置を検出するように撮像ユニット４００を制御する（ステップＳ１２０）。なお、この時点で、ワークＷ１は、撮像ユニット４００の下方に位置している。
図１７は、図１６のステップＳ１１０における具体的な処理内容を示すフローチャートである。図１７を参照して、制御部５００は、ワークＷ１の上面に光のパターンを投影するように撮像ユニット４００を制御する（ステップＳ２００）。制御部５００は、撮像ユニット４００によって撮像された画像の矢印Ｙ方向（図９等参照）の中心（以下、単に「画像の中心」とも称する。）に光のパターンが位置しているか否かを判定する（ステップＳ２１０）。
画像の中心に光のパターンが位置していると判定されると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、制御部５００は、ワークＷ１の高さ位置が基準位置Ｚ１であると特定する（ステップＳ２２０）。
一方、画像の中心に光のパターンが位置していないと判定されると（ステップＳ２１０においてＮＯ）、制御部５００は、光のパターンの位置が画像の中心に移動するように撮像ユニット４００を上下方向に移動させる（ステップＳ２３０）。制御部５００は、撮像ユニット４００の移動量に基づいてワークＷ１の高さ位置を算出する（ステップＳ２４０）。
制御部５００は、予定しているすべての箇所の高さ位置が検出済みか否かを判定する（ステップＳ２５０）。予定しているすべての箇所の高さ位置が検出済みであると判定されると（ステップＳ２５０においてＹＥＳ）、このフローチャートに示される処理は終了する。一方、予定しているすべての箇所の高さ位置が検出済みでないと判定されると（ステップＳ２５０においてＮＯ）、制御部５００は、ワーク保持ユニット２００の位置を調整した後に、ステップＳ２００－Ｓ２５０の処理を繰り返す。
再び図１６を参照して、ステップＳ１１０の処理が終了すると、制御部５００は、ワークＷ１の高さ位置の測定結果に基づいてスピンドル部１１０の高さ位置を調整する（ステップＳ１２０）。制御部５００は、スピンドル部１１０の高さ位置を調整しながら、ワークＷ１の切断を行なうようにスピンドル部１１０を制御する（ステップＳ１３０）。このような処理を通じて、ワークＷ１の切断が行なわれる。
＜４－２．溝の深さの検出動作＞
図１８は、ワークＷ１に形成された溝の深さの検出動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、上面に溝が形成されたワークＷ１が撮像ユニット４００の下方に位置している状態で、制御部５００によって実行される。
図１８を参照して、制御部５００は、ワークＷ１の上面の溝を含む領域に光のパターンを投影するように撮像ユニット４００を制御する（ステップＳ３００）。制御部５００は、溝以外のワークＷ１の上面に投影された光のパターンが撮像ユニット４００によって撮像された画像の中心に位置しているか否かを判定する（ステップＳ３１０）。
溝以外のワークＷ１の上面に投影された光のパターンが画像の中心に位置していないと判定されると（ステップＳ３１０においてＮＯ）、制御部５００は、光のパターンの位置が画像の中心に移動するように撮像ユニット４００を上下方向に移動させる（ステップＳ３２０）。一方、溝以外のワークＷ１の上面に投影された光のパターンが画像の中心に位置していると判定されると（ステップＳ３１０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３３０に移行する。
その後、制御部５００は、溝に投影された光のパターンの位置が画像の中心に移動するように撮像ユニット４００を上下方向に移動させる（ステップＳ３３０）。制御部５００は、ステップＳ３３０における撮像ユニット４００の移動量に基づいてワークＷ１に形成されている溝の深さを算出する（ステップＳ３４０）。
＜４－３．ブレードの摩耗状態の検出動作＞
図１９は、ブレード１０１の摩耗状態の検出動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、上面に溝が形成されたワークＷ１が撮像ユニット４００の下方に位置している状態で、制御部５００によって実行される。
図１９を参照して、制御部５００は、ワークＷ１の上面の溝を含む領域に光のパターンを投影するように撮像ユニット４００を制御する（ステップＳ４００）。制御部５００は、撮像ユニット４００によって撮像された画像に基づいて、例えば、図１２に示される部分Ｐ４（右寄りの線）と、部分Ｐ６（左寄りの線）とを接続する部分Ｐ５（接続部分）を検出する（ステップＳ４１０）。
制御部５００は、部分Ｐ５（接続部分）の傾きが所定よりなだらかか否かを判定する（ステップＳ４２０）。部分Ｐ５の傾きが所定よりなだらかであると判定されると（ステップＳ４２０においてＹＥＳ）、制御部５００は、ブレード１０１の側面が摩耗していると判定する（ステップＳ４３０）。一方、部分Ｐ５の傾きが所定よりなだらかでないと判定されると（ステップＳ４２０においてＮＯ）、制御部５００は、ブレード１０１の側面が摩耗していないと判定する（ステップＳ４４０）。
＜４－４．バリに関する検出動作＞
図２０は、ワークＷ１に形成されたバリ５１１の有無の検出動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、切断されたワークＷ１が撮像ユニット４００の下方に位置している状態で、制御部５００によって実行される。
図２０を参照して、制御部５００は、ワークＷ１の上面の端子５１０含む領域に光のパターンを投影するように撮像ユニット４００を制御する（ステップＳ５００）。
制御部５００は、撮像ユニット４００によって撮像された画像に基づいて、端子５１０において隆起した領域があるか否かを判定する（ステップＳ５１０）。隆起した領域があると判定されると（ステップＳ５１０においてＹＥＳ）、制御部５００は、ワークＷ１にバリ５１１が形成されていると判定する（ステップＳ５２０）。一方、隆起した領域がないと判定されると（ステップＳ５１０においてＮＯ）、制御部５００は、ワークＷ１にバリ５１１が形成されていないと判定する（ステップＳ５３０）。
図２１は、ワークＷ１に形成されたバリ５１１の高さの検出動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、切断されたワークＷ１が撮像ユニット４００の下方に位置している状態で、制御部５００によって実行される。
図２１を参照して、制御部５００は、ワークＷ１の上面の端子５１０を含む領域に光のパターンを投影するように撮像ユニット４００を制御する（ステップＳ６００）。制御部５００は、光のパターンのうち溝ＧＲ３（図１４）から所定量離れた部分（図１４において、部分Ｐ９のうち矢印Ｙ方向にずれていない部分）が撮像ユニット４００によって撮像された画像の中心に位置しているか否かを判定する（ステップＳ６１０）。
光のパターンのうち溝ＧＲ３から所定量離れた部分が画像の中心に位置していないと判定されると（ステップＳ６１０においてＮＯ）、制御部５００は、光のパターンのうち溝ＧＲ３から所定量離れた部分が画像の中心に移動するように撮像ユニット４００を上下方向に移動させる（ステップＳ６２０）。一方、光のパターンのうち溝ＧＲ３から所定量離れた部分が画像の中心に位置していると判定されると（ステップＳ６１０においてＹＥＳ）、処理はステップＳ６３０に移行する。
その後、制御部５００は、光のパターンのうちバリ５１１の最も隆起している箇所に投影された部分（図１４において、部分Ｐ９のうち矢印Ｙ方向に最もずれた部分）が画像の中心に移動するように撮像ユニット４００を上下方向に移動させる（ステップＳ６３０）。制御部５００は、ステップＳ６３０における撮像ユニット４００の移動量に基づいてバリ５１１の高さを算出する（ステップＳ６４０）。
＜４－５．ラバーの劣化状態の検出動作＞
図２２は、ラバー２０２の劣化状態の検出動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、上面にワークＷ１が載置されていないラバー２０２が撮像ユニット４００の下方に位置している状態で、制御部５００によって実行される。
図２２を参照して、制御部５００は、ラバー２０２の上面に光のパターンを投影するように撮像ユニット４００を制御する（ステップＳ７００）。制御部５００は、撮像ユニット４００によって撮像された画像に基づいて、溝以外のラバー２０２の上面に投影されたライン状の光のパターンを検出する（ステップＳ７１０）。
制御部５００は、溝以外のラバー２０２の上面に投影されたライン状の光のパターンが所定よりも短いか否かを判定する（ステップＳ７２０）。光のパターンが所定よりも短いと判定されると（ステップＳ７２０においてＹＥＳ）、制御部５００は、ラバー２０２が劣化していると判定する（ステップＳ６３０）。一方、光のパターンが所定よりも短くないと判定されると（ステップＳ７２０においてＮＯ）、制御部５００は、ラバー２０２が劣化していないと判定する（ステップＳ６４０）。
［５．特徴］
以上のように、本実施の形態に従う切断装置１０においては、光源４１０がワークＷ１に光のパターンを投影する方向と、撮像部４２０が光のパターンを撮像する方向とによって形成される角度が０°よりも大きい。したがって、ワークＷ１の上面の高さ位置に応じて、ワークＷ１の上面における光のパターンの投影位置が変化する。そのため、切断装置１０によれば、高価な部品を用いることなく、光のパターンの投影位置に基づいて、ワークＷ１の上面の高さ位置を検出することができる。
また、切断装置１０が上記のような特徴を有するため、切断装置１０によれば、高価な部品を用いることなく、ワークＷ１に投影される光のパターンの形状に基づいて、ブレード１０１の摩耗状態を検出することができる。
また、切断装置１０が上記のような特徴を有するため、切断装置１０によれば、高価な部品を用いることなく、ワークＷ１に投影される光のパターンの形状に基づいて、ワークＷ１に形成されたバリ５１１に関する検出を行なうことができる。
また、切断装置１０が上記のような特徴を有するため、切断装置１０によれば、高価な部品を用いることなく、ラバー２０２に投影される光のパターンの形状に基づいて、ラバー２０２の劣化状態を検出することができる。
［６．他の実施の形態］
上記実施の形態の思想は、以上で説明された実施の形態に限定されない。以下、上記実施の形態の思想を適用できる他の実施の形態の一例について説明する。
上記実施の形態において、光源４１０によって投影される光のパターンは線状であった。しかしながら、光のパターンの形状はこれに限定されない。光のパターンの形状は、例えば、円状であってもよいし、多角形状であってもよい。
また、上記実施の形態において、切断装置１０は、ワークＷ１の高さ位置の検出機能、ワークＷ１に形成された溝の深さの検出機能、ブレード１０１の劣化状態の検出機能、ワークＷ１に形成されたバリ５１１の検出機能、及び、ラバー２０２の劣化状態の検出機能を有していた。しかしながら、切断装置１０は、必ずしもすべての機能を有している必要はない。切断装置１０は、例えば、上記機能のうち、一部の機能のみを有していてもよい。
また、上記実施の形態においては、スピンドル部１１０が矢印ＸＹ方向に移動することとした。しかしながら、スピンドル部１１０は、必ずしも矢印ＸＹ方向に移動しなくてもよい。例えば、スピンドル部１１０が矢印ＸＹ方向に移動しない代わりに、ワーク保持ユニット２００が矢印ＸＹ方向に移動することにより、ワークＷ１をスピンドル部１１０の下方の切断位置に搬送するようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、ＣＣＳブロック３００を用いることによって、スピンドル部１１０の高さ方向における制御座標原点が検出された。しかしながら、スピンドル部１１０の高さ方向における制御座標原点は、必ずしもＣＣＳブロック３００を用いることによって検出されなくてもよい。スピンドル部１１０の高さ方向における制御座標原点は、例えば、ブレード１０１の接触を検出するタッチセンサ等を用いることによって検出されてもよい。また、制御座標原点の検出時にＣＣＳブロック３００等に接触する部分は、必ずしもブレード１０１である必要はない。例えば、スピンドル部１１０のブレード１０１以外の部分がＣＣＳブロック３００等に接触してもよい。
また、上記実施の形態に従う切断装置１０においては、上記各種機能を実現するために、別途撮像ユニット４００が設けられた。しかしながら、上記各種機能を実現するために、必ずしも別途撮像ユニット４００が設けられる必要はない。
図２３は、切断装置１０Ａの一部の平面を模式的に示す図である。図２３に示されるように、切断装置１０Ａは、上記実施の形態における撮像ユニット４００を含んでいない。
切断装置１０Ａは、第１位置確認カメラ７００と、第２位置確認カメラ８００とを含んでいる。第１位置確認カメラ７００及び第２位置確認カメラ８００は、図１においては不図示であった。ワークＷ１の上面には、所定のマークがプリントされている。このマークは、例えば、ワークＷ１の切断位置を示す。第１位置確認カメラ７００は、ワークＷ１を撮像し、画像データを生成する。制御部５００は、画像データが示すマークの位置に基づいて、ワーク保持ユニット２００におけるワークＷ１の位置、及び、ワークＷ１の切断位置を確認する。第１位置確認カメラ７００による撮像は、ワークＷ１の切断前に行なわれる。
また、第２位置確認カメラ８００は、切断後のワークＷ１を撮像し、画像データを生成する。制御部５００は、生成された画像データに基づいて、ワーク保持ユニット２００におけるワークＷ１の位置、並びに、ワークＷ１における切断位置及び切断幅等を確認する。第２位置確認カメラ８００によって生成された画像データに基づいて、ワークＷ１における切断位置及び切断幅等に問題がないかが判定される。
例えば、第１位置確認カメラ７００又は第２位置確認カメラ８００が、上記実施の形態における撮像ユニット４００の構成を含んでいてもよい。このように、既存のカメラに撮像ユニット４００の構成が含まれることによって、コスト低減及び省スペースを実現することができる。
また、例えば、第１位置確認カメラ７００が撮像ユニット４００の構成を含む場合には、ワークＷ１の切断位置の確認時に、あわせてワークＷ１の高さ位置が検出されるため、ワークＷ１の切断位置におけるワークＷ１の高さ位置がより正確に検出される。
また、例えば、第２位置確認カメラ８００が撮像ユニット４００の構成を含む場合には、ワークＷ１のバリに関する検出、又は、ブレード１０１の側面の摩耗状態に関する検出等のワークＷ１の切断後に行なわれる検出を最低限のワークＷ１の移動で実現することができる。
以上、本発明の実施の形態について例示的に説明した。すなわち、例示的な説明のために、詳細な説明及び添付の図面が開示された。よって、詳細な説明及び添付の図面に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須でない構成要素が含まれることがある。したがって、それらの必須でない構成要素が詳細な説明及び添付の図面に記載されているからといって、それらの必須でない構成要素が必須であると直ちに認定されるべきではない。
また、上記実施の形態は、あらゆる点において本発明の例示にすぎない。上記実施の形態は、本発明の範囲内において、種々の改良や変更が可能である。すなわち、本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じて具体的構成を適宜採用することができる。
１０ 切断装置、１００ 切断ユニット、１０１ ブレード、１０２ スピンドル部本体、１０３，１０４ スライダ、１０５ 支持体、１１０ スピンドル部、２００ ワーク保持ユニット、２０１ 切断テーブル、２０２ ラバー（吸着部材の一例）、３００ ＣＣＳブロック、４００ 撮像ユニット、４１０ 光源、４１１ ＬＥＤ照明、４１２ 光学系、４１３ 投影レンズ、４１４ 絞り、４１５ スリット部材、４２０ 撮像部、５００ 制御部（検出部の一例）、５１０ 端子、５１１ バリ、７００ 第１位置確認カメラ、８００ 第２位置確認カメラ、Ｇ１，Ｇ２ ガイド、Ｂ１ 孔、Ｌ１－Ｌ８ 光パターン、Ｐ１－Ｐ１７ 部分、ＧＲ１－ＧＲ５ 溝、Ｗ１ ワーク。

Claims (9)

  1. ワークを切断するように構成された切断装置であって、
    前記ワークに光のパターンを投影するように構成された光源と、
    前記光のパターンを撮像し、第１画像データを生成するように構成された撮像部と、
    前記第１画像データに基づいて前記ワークの高さ位置を検出するように構成された検出部とを備え、
    前記光源が前記光のパターンを投影する方向と、前記撮像部が前記光のパターンを撮像する方向とによって形成される角度は０°よりも大きい、切断装置。
  2. 前記検出部は、前記撮像部によって撮像された前記光のパターンの位置に基づいて、前記ワークの高さ位置を検出するように構成されている、請求項１に記載の切断装置。
  3. 前記ワークは、樹脂成形済み基板である、請求項１又は請求項２に記載の切断装置。
  4. 前記光源は、前記ワークの斜め方向から前記ワークに向かって前記光のパターンを投影するように構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切断装置。
  5. ブレードをさらに備え、
    前記ワークには溝が形成されており、
    前記光源は、前記ワークにおける前記溝を含む領域に前記光のパターンを投影するように構成されており、
    前記検出部は、前記撮像部によって撮像された前記光のパターンの形状に基づいて前記ブレードの摩耗状態を検出するように構成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切断装置。
  6. 前記光源は、前記ワークに形成された金属端子を含む領域に前記光のパターンを投影するように構成されており、
    前記検出部は、前記撮像部によって撮像された前記光のパターンの形状に基づいて前記ワークのバリに関する検出を行なうように構成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切断装置。
  7. 前記ワークが載置される吸着部材をさらに備え、
    前記光源は、前記吸着部材に前記光のパターンを投影するように構成されており、
    前記撮像部は、前記吸着部材を撮像するように構成されており、
    前記検出部は、前記撮像部によって撮像された前記吸着部材における前記光のパターンの形状に基づいて前記吸着部材の劣化状態を検出するように構成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の切断装置。
  8. 前記撮像部は、前記ワーク上に形成されたマークを撮像し、第２画像データを生成するように構成されており、
    前記検出部は、前記第２画像データに基づいて前記ワークの切断位置を検出するように構成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切断装置。
  9. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切断装置を用いた切断品の製造方法であって、
    前記ワークに光のパターンを投影するステップと、
    前記光のパターンを撮像し、画像データを生成するステップと、
    前記画像データに基づいて前記ワークの高さ位置を検出するステップと、
    前記ワークの高さ位置に基づいて前記ワークを切断し、前記切断品を製造するステップとを含む、切断品の製造方法。
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