特開 2023-60520 基板の外形検出装置およびそれを用いた基板搬送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023060520

(43)【公開日】2023-04-28

(54)【発明の名称】基板の外形検出装置およびそれを用いた基板搬送装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20230421BHJP

   B25J 19/04 20060101ALI20230421BHJP

【ＦＩ】

G01B11/24 K

B25J19/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021170163

(22)【出願日】2021-10-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】591098112

【氏名又は名称】イビデンエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001542

【氏名又は名称】弁理士法人銀座マロニエ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松下 哲也

(72)【発明者】

【氏名】横山 海斗

【テーマコード（参考）】

2F065

3C707

【Ｆターム（参考）】

2F065AA51

2F065BB01

2F065BB17

2F065DD04

2F065FF04

2F065GG14

2F065GG21

2F065JJ19

2F065JJ26

2F065LL04

2F065LL21

2F065PP11

2F065QQ04

2F065QQ24

2F065QQ31

3C707AS01

3C707AS24

3C707DS01

3C707FS01

3C707FT02

3C707FT11

3C707FU01

3C707KS07

3C707KT01

3C707NS15

(57)【要約】

【課題】基板の外形を精度よく検出する。
【解決手段】基板の外形検出装置１０は、基板１を吸着する吸着パッド２を備える吸着ヘッド３と、吸着ヘッドの基板に対向する表面に設けられた、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シート４と、特定の波長の光を照射する照明装置５と、波長変換シートで反射された他の波長の光のみを透過するレンズフィルタ６と、レンズフィルタを透過した光を撮像する撮像装置７と、撮像装置で撮像された画像を画像処理して基板の外形を検出する画像処理装置８と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を吸着する吸着パッドを備える吸着ヘッドと、
前記吸着ヘッドの前記基板に対向する表面に設けられた、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シートと、
前記特定の波長の光を照射する照明装置と、
前記波長変換シートで反射された前記他の波長の光のみを透過するレンズフィルタと、
前記レンズフィルタを透過した光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像された画像を画像処理して前記基板の外形を検出する画像処理装置と、
を備えることを特徴とする基板の外形検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の基板の外形検出装置において、前記特定の波長の光が青色の光であり、前記他の波長の光が赤色の光である。

【請求項3】

請求項１または２に記載の基板の外形検出装置において、前記基板がメッキ部を有するプリント配線板である。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の基板の外形検出装置において、前記照明装置を複数用い、複数の照明装置が前記基板の周囲に等間隔に配置されている。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の基板の外形検出装置において、前記照明装置がバー照明である。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の基板の外形検出装置を用いた基板搬送装置であって、前記基板の外形検出装置で検出した前記基板の外形に基づき、前記吸着ヘッドで保持した前記基板を、トレイの所定の位置に搬送して挿入することを特徴とする基板搬送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面にメッキ部を有するプリント配線板などの基板の外形を検出するための基板の外形検出装置およびそれを用いた基板搬送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、表面にメッキ部を有するプリント配線板などの基板の裏面を、ロボットの吸着ヘッドで吸着して保持し、トレイの所定の位置に基板を搬送して挿入する場合、基板とトレイとの位置合わせに画像処理を使うことが一般的である。そのために、基板の外形を精度よく検出する必要がある。

【0003】

図５は従来の基板の外形検出方法の一例を説明するための図である。図５に示す例において、５１は搬送される基板、５２はロボットの吸着ヘッド、５３は吸着ヘッド５２に設けられた基板５１を吸着するための吸着パッド、５４－１、５４－２は基板５１を照明するための照明装置、５５は基板５１の外形を撮像するためのカメラ、５６はカメラ５５で撮像した画像を画像処理する画像処理装置、である。

【0004】

図５に示す例において、吸着ヘッド５２に照明装置を設けて基板５１のバックライトを用いることができれば、正確な基板５１の外形を検出できる。しかしながら、吸着ヘッド５２に照明装置を設けることが困難である。そのため、図５に示すように、照明装置５４－１、５４－２から照射される光が基板５１の表面５１ａで反射し、その反射光をカメラ５５で撮像して、撮像した画像を画像処理装置５６で画像処理して基板５１の外形を検出している（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－３５８５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図５に示す例では、カメラ５５により取得された画像は、基板５１の表面にメッキ部などがあるとそのメッキ部で光の反射光が安定せず、画像にばらつきがでる。そのため、図６に示すように、画像のメッキ部にハレーションが存在する。その結果、そのハレーションが存在する画像を画像処理して２値化したときに、図７に示すように、基板の外形（四角形）を正しく検出できない問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る基板の外形検出装置は、基板を吸着する吸着パッドを備える吸着ヘッドと、前記吸着ヘッドの前記基板に対向する表面に設けられた、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シートと、前記特定の波長の光を照射する照明装置と、前記波長変換シートで反射された前記他の波長の光のみを透過するレンズフィルタと、前記レンズフィルタを透過した光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像された画像を画像処理して前記基板の外形を検出する画像処理装置と、を備える。

【0008】

また、本発明に係る基板搬送装置は、上述した基板の外形検出装置を用いた基板搬送装置であって、前記基板の外形検出装置で検出した前記基板の外形に基づき、前記吸着ヘッドで保持した前記基板を、トレイの所定の位置に搬送して挿入する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る基板の外形検出装置の構成を説明するための図である。

【図2】本発明の基板の外形検出装置においてレンズフィルタに入射する画像の一例を説明するための図である。

【図3】本発明の基板の外形検出装置においてカメラで撮像された撮像画像の一例を説明するための図である。

【図4】本発明の基板の外形検出装置において撮像画像を画像処理した画像の一例を説明するための図である。

【図5】従来の基板の外形検出装置の一例の構成を説明するための図である。

【図6】従来の基板の外形検出装置においてカメラで撮像された撮像画像の例を説明するための図である。

【図7】従来の基板の外形検出装置において撮像画像を画像処理した画像の例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係る基板の外形検出装置の構成を説明するための図である。図１に示す一実施形態において、基板の外形検出装置１０は、基板１を吸着する吸着パッド２を備える吸着ヘッド３と、吸着ヘッド３の基板１に対向する表面３ａに設けられた、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シート４と、特定の波長の光を照射する照明装置５－１、５－２と、波長変換シート４で反射された他の波長の光のみを透過するレンズフィルタ６と、レンズフィルタ６を透過した光を撮像する撮像装置７と、撮像装置７で撮像された画像を画像処理して基板１の外形を検出する画像処理装置８と、を備えている。

【0011】

図１に示す本発明の一実施形態において、基板１としては、例えば、出荷予定のトレイの所定位置に配置される、出荷前の最終形態のプリント配線板などが対象となる。吸着パッド２を備える吸着ヘッド３は、例えば、工業用ロボットのアーム先端に設けられる。吸着パッド２は、基板１を吸着保持するためのもので、例えば真空吸着パッドなどを用いることができる。撮像装置７としては、通常のカメラなどを用いることができる。画像処理装置８としては、市販の画像処理装置を用いることができる。

【0012】

図１に示す一実施形態において、本発明の基板の外形検出装置の特徴は、特定の波長の光を他の波長の光に変換するための波長変換シート４、特定の波長の光を照射する照明装置５および波長変換シート４で反射された他の波長の光のみを透過するレンズフィルタ６を用いる点にある。波長変換シート４、照明装置５－１、５－２およびレンズフィルタ６の使用およびその原理は、従来から知られている。しかし、これらの原理を、基板の外形検出装置などに適用する事例はない。

【0013】

図１に示す一実施形態において、波長変換シート４は、照射されて入射された特定の波長の光を他の波長の光に変換して反射光として出射する機能を有する。例えば、青色の光（波長：４３０－４９０ｎｍ）を赤色の光（波長：６４０－７７０ｎｍ）に変換する機能を有する波長変換シートを使用することができる。照明装置５－１、５－２は、特定の波長の光を出射する。例えば、青色の光（波長：４３０－４９０ｎｍ）を出射する青色ＬＥＤバー照明を使用することができる。レンズフィルタ６は、波長変換シート４で反射された他の波長の反射光のみを透過する機能を有する。例えば、赤色の波長の光（波長：６４０－７７０ｎｍ）のみ透過させて、青色の波長の光（波長：４３０－４９０ｎｍ）はカットするレンズフィルタ６を用いることができる。

【0014】

上述した構成の本発明の基板の外形検出装置によれば、特定の波長の光を青色の光とし、波長変換シート４で変換される他の波長の光を赤色の光とした場合、まず、照明装置５－１、５－２から青色の光Ｂが波長変換シート４および基板１に照射される。波長変換シート４に入射した青色の光Ｂは、波長変換シート４で反射して、赤色の反射光Ｒとして基板１を通過してレンズフィルタ６に入射する。一方、基板１に入射した青色の光Ｂは、基板１で反射して、青色の反射光Ｂとしてレンズフィルタ６に入射する。その結果、レンズフィルタ６に入射する光は、図２に示すように、基板１の部分（メッキ部を含む配線など）を示す青色の光と基板１の外側の部分を示す赤色の光から構成される。ここで、レンズフィルタ６は赤色の光のみを透過するため、レンズフィルタ６を透過後に撮像装置７で撮像した画像は、図３に示すように、基板１の部分は光が透過せず黒色となり、基板１の外側の部分は赤色となる。たとえ、基板１の表面にメッキ部があったとしても、その部分もすべて黒色となる。その後、撮像装置７で撮像した例えば２５６階調のデジタル画像に対し、しきい値となる階調の値（黒色と赤色との中間の値）を定めて画像処理装置８で２値化することで、図４に示すように、基板１の外形を検出することができる。

【0015】

本発明の基板の外形検出装置によれば、基板１の外形を、基板１の裏側からの反射光のみ（バックライト）で検出することができるため、基板１の外形を精度よく検出することが可能となる。

【0016】

本発明の基板の外形検出装置の好適な実施形態は以下の通りである。まず、特定の波長の光が青色の光であり、他の波長の光が赤色の光であることがある。これは、実際の装置で使用した波長変換シート４およびレンズフィルタ６の構成に基づいている。もちろん、特定の波長の光の色および変換後の他の波長の光の色は、上記構成に限定されるものではなく、異なる色であっても本発明を達成することはできる。

【0017】

また、基板がメッキ部を有するプリント配線板であることがある。これは、従来の基板の外形検出装置では、メッキ部があるプリント配線板の外形を正確に検出できておらず、本発明の基板の外形検出装置が有効に利用できる対象であるためである。

【0018】

ここで、基板の形態の違いによる反射光への影響として、以下の事例が考えられ：
１）基板表面のレジストの種類の相違による色彩の差異；
２）基板表面のメッキの種類（例えば、金、ニッケル、銅等）によるハレーション；
３）基板表面に実装部品がある場合は、部品の種類・形状による反射光；
本発明は、これらの反射光への影響がある基板種類全ての表面状態の差異に対応可能である。

【0019】

さらに、基板の形状については、上述した実施形態では４角形としたが、これに限定されるものではなく、多角形、円弧・楕円を含む形状等に対応可能であり、数学式で表すことが出来る全ての形状に対応可能である。

【0020】

さらに、照明装置を複数用い、複数の照明装置が基板の周囲に等間隔に配置されていることがある。ここで、等間隔とは、図１に示すように２個の照明装置５－１、５－２であれば、基板の周囲に１８０°の間隔で、３個の照明装置であれば、基板の周囲に１２０°の間隔で、４個の照明装置であれば、基板の周囲に９０°の間隔で配置することを意味する。これは、本発明の基板の外形検出装置において、波長変換シートに照射する照明装置からの光がより均一になり、外形検出の精度をより向上させることができるためである。なお、照明装置に関しては、上述したような複数の照明装置の等間隔の配置以外に、リング形状の照明を適用することも有効である。

【0021】

さらにまた、照明装置がバー照明であることがある。これは、本発明の基板の外形検出装置において、波長変換シートに照射する照明装置からの光（複数の場合は各照明装置からの光）がより均一になり、外形検出の精度をより向上させることができるためである。

【0022】

本発明に係る基板の外形検出装置は、吸着治具で搬送をする全ての対象物に関して、高精度位置合わせ（事例として±０．０３ｍｍ）が必要である場合に、効果的に適用することができる。

【0023】

また、本発明に係る基板搬送装置では、上述した基板の外形検出装置を用い、基板の外形検出装置で検出した基板の外形に基づき、吸着ヘッドで保持した基板を、トレイの所定の位置に搬送して挿入する。本発明に係る基板搬送装置では、搬送する基板の外形を正確に求めた状態で、基板をトレイの所定の位置に搬送して挿入することができるため、基板の搬送を精度よく行うことができる。

【符号の説明】

【0024】

１ 基板
２ 吸着パッド
３ 吸着ヘッド
３ａ 表面
４ 波長変換シート
５－１、５－２ 照明装置
６ レンズフィルタ
７ 撮像装置
８ 画像処理装置
１０ 基板の外形検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】