JP2515630B2 - 自動パッケ―ジ検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に品目を自動的
に検査する方法に関し、さらに詳しくは半導体パッケー
ジを自動的に検査する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および解決すべき課題】製造工程で部品を
組み立てる期間中、その工程で使用されている部品の位
置、アライメントおよび状態を検証することが必要であ
る。このことは、特に自動化または半自動化された組み
立て工程では真実である。半導体素子は半導体素子を製
造する場合、出荷の前にこれらの半導体パッケージを検
査することは、このパッケージには間隙や異質な材料が
なく、このパッケージから延びるリード線が正しくアラ
イメントされていることを保証するために、特に重要で
ある。最近、半導体パッケージを目視によって監視する
ためにソリッド・テートのテレビ・カメラが使用されて
いる。このカメラからのデータは、次にデジタル的な方
法で処理されて半導体パッケージとリード線が正しい位
置関係にあるかどうかを判定する。しかし、このデータ
を処理する方法によって、この監視システムの速度、精
度および耐久性が決まる。

【０００３】目視画像をデジタル的に処理することによ
ってパッケージの重要な特性に関する情報を保持しなが
ら大量の画像データを最少のデータ・セットに減少させ
ることができる。重要な特性は、所定の仕様を満足しな
ければならないパッケージの寸法とスペースおよび破片
（ｄｅｂｒｉｓ）と製造上の欠陥によって生ずる変則的
な形状を表わすデータである。特定のデータにはリード
線のスペース、リード線のアライメントおよびパッケー
ジのサイズのようなものが含まれる。変則的なデータに
は、パッケージ内の間隙、クラック、チップの位置とサ
イズまたはパッケージ上の余分なインクのような異物が
含まれる。検査されている半導体パッケージが受け入れ
可能であることを判定するには、設定されたデータをあ
る種の基準または仕様と比較しなければならない。過去
においてこの基準は受け入れ可能であることが分かって
いる多数のパッケージの目視画像を記録し、処理するこ
とによって決められていた。そこで、これらの画像は検
査中のパッケージの画像を比較する基準として使用する
ことができた。しかし、この方法の１つの問題は、これ
らの画像が背景にある光り、反射性および検査中の画像
の倍率にたいして非常に敏感であることである。これら
の条件は、製造される環境によって非常に変化するもの
であるから、画像を比較する方法または画像を相関させ
る方法は、製造現場で行なわれる検査に使用することが
困難であり、多くの点で手動によって補完することが必
要である。

【０００４】したがって 、本発明の目的は、半導体パ
ッケージを自動的に検査するために、データを処理する
改良された方法を提供することである。

【０００５】本発明の他の目的は、迅速かつ正確に行な
われる方法で半導体パッケージおよびリード線を自動的
に検査する方法を提供することである。

【０００６】本発明のさらに他の目的は、リアル・タイ
ムで所定の仕様に対して目視データを分析する方法を提
供することである。

【０００７】本発明のさらに他の目的は、半導体パッケ
ージの重要な特徴を識別するために、方角エッジ相関
（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｅｄｇｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉ
ｏｎ）法を使用することである。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、画像分析シス
テムの耐久性（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）を増すために、
構造論的拡張法を使用することである。

【０００９】

【課題を解決する手段】本発明の上記およびその他の目
的と利点は、目視パッケージ検査法によって達成され、
この方法は、部品の画像を取り込むことと、この画像の
方角エッジ強化を実行することによって構成される。こ
の方角エッジ画像は、記憶されている方角エッジ形状と
に対して拡張および相関され、これによって検査中のパ
ッケージの問題となっている全ての形状が識別される。
また、変則的な形状と相関していない方角エッジ形状が
識別され、拡張される。拡張された方角エッジ形状は、
特定の種類の形状の数をカウントする、問題の点を識別
するために問題の形状を変形する、および問題の点の間
の相対的な位置を測定する等の比較的単純な数学的な手
法を使用して分析され、半導体パッケージの受け入れ可
能性を判定する。パッケージの測定値は、所定の使用の
値と比較される。また、変則的な形状のサイズと位置を
計算してパッケージの受け入れ可能性を判定する。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の方法を使用して検査するこ
とのできる半導体パッケージの平面図である。半導体パ
ッケージ本体１１は通常均一な形状と色彩をしている。
マークすなわちラベル１８が半導体パッケージ１１の上
部表面に形成されてもよい。複数のリード線１２は、半
導体本体１１から延びている。リード線１２の実際の
数、スペース、形状およびサイズはパッケージの種類に
よって異なる。図１は半導体産業で通常使用されている
デュアル・インライン・サーフェス・マウント・パッケ
ージを示す。図１は、またしばしば指定される種々の重
要な寸法も示している。リード・フィンガ・スペース１
３は、いずれかの２つの隣接するリード線１２の間のス
ペースである。リード・フィンガの高さ１４は、いずれ
かのリード線１２がパッケージ本体１１を越えて延びる
距離である。変則部１６は、モールド・フラッシュまた
は余分な金属のようなリード線の間に形成される可能性
のある破片または異物を表わす。変則部１７は、パッケ
ージ本体１１の上部表面に存在する可能性のある間隙ま
たは破片を表わす。半導体パッケージの受け入れ可能性
は、リード・フィンガの高さ１４、リード・フィンガ・
スベース１３を測定すると共に変則部１６および１７の
サイズと位置を測定することによって判定される。パッ
ケージのラベル１８は勿論パッケージ本体１１の上部表
面上に位置する受け入れ可能なマークであり、この半導
体パッケージの受け入れ可能性を判定する場合、変則部
１７から識別されなければならない。

【００１０】図２は、図１に示す半導体パッケージの側
面図を示す。図１と同様に、リード線１２はパッケージ
１１から延びている。リード線１２はしばしば湾曲し、
したがってこれらは図２に示すように同一平面上に存在
しない。同一平面性は最小同一平面性１９または最大同
一平面性２１としてしばしば特定されるので、この特徴
が測定されなければならない。非同一平面性はリード線
１２の先端の垂直方向に対する変位として観察すること
ができるので、１９および２１の測定値は図１に示すよ
うな半導体パッケージの平面図を分析することによって
得ることができる。

【００１１】図１および図２で示す指定された量を自動
検査法で測定するには、まず、テレビカメラによって半
導体パッケージの画像を取り込むことが必要である。次
にこの画像を分析し、パッケージのコーナおよびリード
・フィンガの位置を識別する点のような問題となる点を
判定する。これらの問題点の相対的な位置を次に測定す
ることができる。

【００１２】検査が開始されると、オペレータは検査シ
ステムを学習モードと呼ぶモードに設定する。このモー
ドでは代表的な半導体パッケージを選択して分析する。
以下で明らかになる理由のため、この半導体パッケージ
は完全な例である必要はなく、また半導体パッケージの
特に優れた例である必要もない。選択されるサンプル
は、検査されるパッケージといくつかの共通の特長を共
有するだけでよく、これらの特徴にはリード線の総数、
リード線のサイズ、およびパッケージの形状が含まれ
る。学習モードでは、画像は通常ソリッド・ステートの
テレビカメラを使用してサンプル・パッケージから得ら
れる。次に、方角エッジ強化がその画像に対して実行さ
れる。方角エッジ強化は、エッジの特徴に対応する画像
の非連続部分を識別する周知の画像処理方法である。こ
れは、エッジの特徴を見出すだけでなく、各エッジの特
徴が方角、すなわち北、南、東、または西と関連付けら
れる。これらの方角エッジの特徴は、半導体パッケージ
の特徴を正確かつ繰り返して識別するために、最少量の
データしか必要としないことが分かっている。

【００１３】図３は、画像上に重畳されたいくつかの方
角エッジ特徴を有する半導体パッケージのリード部分を
示す。学習モードでは、オペレータは問題の方角エッジ
特徴を見付けることのできるウインド２９を識別する。
リード線、パッケージのコーナまたはラベルなどの重要
な特徴を見つけるために、半導体パッケージ上で幾つの
ウインド２９を使用してもよい。一度ウインド２９がリ
ード線１２の周辺に載置されると、方角エッジ強化ガウ
インド２９内の画像について実行される。方角エッジ強
化によって、リード線１２の西部エッジ３１，北部エッ
ジ３２，および東部エッジ３３が発生される。エッジ３
１ないし３３が結合されて方角エッジ形状を発生し、こ
れはいずれかのリード線１２を識別するために使用する
ことができる。したがって、検査する全てのリード線１
２がウインド２９内のリード線１２とサイズ、形状およ
び方向が同じであれば、リード線の方角エッジ形状を識
別するには、１本のリード線１２のみを分析すればよ
い。このリード線の方角エッジ形状は次に記憶され、検
査の期間中に使用される。以下で明らかになるように、
本発明の他の特徴によって、画像の回転、拡大および同
様のエラーが補償される。

【００１４】この方角エッジ強化を実行する前に、画像
をフイルターにかけることが望ましい。種々の画像をフ
イルターにかける方法が知られており、選択される特定
の方法は、パッケージの特徴および使用する画像装置並
びにパッケージ検査システムの所望の性能によって決ま
る。いずれのフイルターの方法を選択して使用するか、
またはフイルターの方法を使用する必要があるかどうか
は、当業者にとって周知である。

【００１５】相関形状の中心３４は、リード線方角エッ
ジの形状について計算することができる。相関形状の中
心の計算は、分析されている実際の形状によって決ま
る。例えば、図３に示すようなリード線の方角エッジ形
状の場合、西部エッジ３１と東部エッジ３３との中間に
ある北部エッジ３２上の点を計算することが望ましい。
学習モードではサンプルのリード線１２の相関形状の中
心３４を記憶する必要はないが、この相関形状の中心３
４は検査中のパッケージを分析するために検査モードの
間に使用される。

【００１６】図４は、画像上に重畳された他の方角エッ
ジを有する半導体パッケージを示す。北部エッジ２２と
南部エッジ２３は、画像の右の部分で識別され、北部エ
ッジ２６と南部エッジ２４はパッケージの左の画像で識
別される。これらのパッケージ方角エッジを識別する工
程は、図３を参照して説明した工程と同じである。もし
パッケージの本体１１が対称形であれば、学習モードで
は、１つのパッケージの例えば北部エッジ２２のみを識
別すればよく、残りのエッジ２３，２４，２６を識別す
るためにこの情報を置き換えることが可能である。相関
形状の中心２８，２５は、画像の右および左のフィール
ドの両方の北部エッジトと南部エッジとの間の中間点を
見付けることによって計算される。前に留意したよう
に、学習モードで相関形状の中心を計算することは必要
ではないが、運転モードの検査の期間中に使用するため
方角エッジ形状２２，２３，２４，２６を記憶すること
が必要である。

【００１７】学習モードの期間中に問題の方角エッジの
形状を全て識別し記憶すると、検査システムを運転モー
ドすなわち検査モードにすることができる。検査モード
では、サンプルのパッケージと同様の複数のパッケージ
がテレビカメラの視野の領域内に順に載置される。各パ
ッケージについて１つの画像が取り込まれ、方角エッジ
強化が実行される。オペレータは検査モードの期間中に
は図３に示すウインド２９のようなウインドを識別する
ことを要求されないという点で、検査モードは学習モー
ドと異なっている。したがって、半導体パッケージおよ
びリード線全体の方角エッジの形状が形成される。留意
するべきことは、種々のエッジ強化のアルゴリズムが知
られており、本発明の方角エッジの分析にはこれらのい
ずれを使用することもできることである。一般的に、リ
ード線の材料とパッケージ本体の材料は反射性が大幅に
異なっているため、イメージ内の全ての方角エッジを識
別するためには、種々の方角エッジアルゴリズムが組み
合わせて使用される。図５は、部分的に検査されて画像
上に重畳された検査データを有する半導体パッケージの
画像を示す。この半導体パッケージの方角エッジの画像
が取り込まれると、この方角エッジの重要な特徴を識別
しなければならない。この識別は、サンプルから得られ
た記憶されている方角エッジの画像を検査中のパッケー
ジの方角エッジの画像と相関させることによって達成さ
れる。例えば、図３に示すエッジ３１−３３によって構
成される方角エッジの形状を検査中のパッケージの方角
エッジの形状に相関させ、検査中のパッケージの各リー
ド線１２を識別する。同様に図４に示すエッジの形状２
２，２３，２４，２６を検査中のパッケージの方角エッ
ジの画像と相関させて、パッケージ本体１１のエッジを
識別する。これらの位置を識別すると、相関形状の中心
２５，２８，３４が、前に説明し図５に示すように計算
される。測定目的のためには、単に相関形状２５，２８
を結ぶ線に過ぎないパッケージの箱の軸２７を計算する
ことが望ましい。

【００１８】相関形状の中心を識別してしまうと、各リ
ード線１２のリード線の高さ１４とリード線のフィンガ
・スペース１３を測定することは比較的簡単な計算作業
である。半導体パッケージのその他の特定の特徴を測定
するためにその他の形状的な計算を実行するすることが
できることは当業者にとって明らかである。半導体パッ
ケージの片側で全ての形状の中心３４の間に最もよく適
合する線を得ることによってリード線の同一平面性を見
付けることができる。この最適線と各形状の中心３４の
実際の位置との間の偏差を次に計算し、この偏差が大き
いと同一平面上にないことが分かる。

【００１９】特に重要なことは、パッケージの回転や拡
大エラーを補償するために、忍耐強くこの計算を行なわ
なければならないことである。例えば、リード線のフィ
ンガの高さ１４はパッケージの本体の軸２７と各リード
線のフィンガの形状の中心３４との間の垂直距離を計算
することによって測定することができる。リード線のフ
ィンガ・スペース１３は各形状の中心３４と本体の軸２
５を結ぶ線（図示せず）を形成し、形成されたこれらの
線の各々の間の水平距離を計算することによって求める
ことができる。この計算によって、画像の回転が補償さ
れるが、一方各リード線のフィンガの形状の中心３４の
間の水平方向の変位を測定するだけでは画像の回転は補
償されない。

【００２０】画像分析の１つの問題は、検査中の画像の
受け入れ可能な変動を補償することである。画像の全体
のサイズおよび回転が１０ないし２０パーセント変化し
てもこれは拒絶の基準には入らない。しかし、これらの
受け入れ可能な変動は画像分析システムを混乱させる可
能性があり、その結果、部品が誤って検出されたり拒絶
されたりする。方角エッジの相関を実行する前に、検査
中の方角エッジ画像を数学的に変換することによって、
方角エッジ形状の相関の精度と反復性を大幅に改善する
ことができる。

【００２１】１つの有用な数学的変換は一般的に構造論
的拡張と呼ばれ、これは１組の所定の条件を使用して得
られた方角エッジの画像を拡張することによって構成さ
れる。例えば、簡単な構造論的拡張は、全てのエッジを
同じ比率で拡張し、その結果、もともと２ピクセル幅Ｘ
１０ピクセル長さであった方角エッジの画像が４ピクセ
ル幅Ｘ１２ピクセル長さになることである。したがっ
て、構造論的拡張によって方角エッジの画像が拡張さ
れ、これによって方角エッジの間の関係を保持しながら
記憶されている方角エッジの形状に相関させるチャンス
が増加し、その結果、データの完全性は損なわれない。
構造論的拡張は、半導体パッケージをテレビカメラで検
索している場合に発生する可能性のある画像の回転およ
び拡大エラーを補償するために使用することができる。
構造論的拡張は、また画像の大きな変動を補償し、精度
に対する影響を最少に保持して検査システムの耐久性と
反復性を大幅に改善する。

【００２２】半導体パッケージの受け入れ可能性を判定
するための上述した方法は、図６に示すフロー図で要約
される。検査する画像を取り込み、次に方角エッジ強化
を実行する。この方角エッジ強化された画像は構造論的
に拡張される。以前に記憶されていた方角エッジ形状を
次に検査中のパッケージを拡張した方角エッジ強化画像
に相関させる。方角エッジ相関の結果、記憶されている
方角エッジ形状と一致する検査中の画像の特徴が識別さ
れる。これらの一致する特徴の各々が識別され、形状の
中心が一致した特徴の各々に付いて計算される。

【００２３】検査中のパッケージの受け入れ可能性は、
測定した値をこのパッケージの使用と比較することによ
って判定される。学習モードの期間中に使用された最初
のサンプルは検査中のパッケージの問題の形状を識別す
るのに役立つだけであり、全ての他のパッケージを比較
する基準ではない。その代り、全てのパッケージはその
パッケージに対する独立した使用と比較される。測定値
を独立した使用と比較する能力によって、検査システム
の精度が大幅に向上する。留意するべきことは、記憶さ
れている方角エッジの形状は以前説明したように「学習
モード」で得られるべきものではない。問題のエッジの
形状は、数学的に計算し、もし希望すれば、記憶するこ
とができる。しかし、記憶したデータの完全性を保証
し、より広い範囲のパッケージの種類の検査を可能にす
るために、各検査工程の前に問題の方角エッジの形状を
再度定義して再び記憶することが有用である。

【００２４】変則的な形状は、記憶されている方角エッ
ジの形状と相関しない方角エッジの形状であり、受け入
れることのできない破片やパッケージの損傷を表わす。
変則的な形状は拡張され、拡張した方角エッジの形状に
ついてサイズ、形状および図心の分析が行なわれる。変
則的な形状を分析した後、これらの形状を所定の仕様と
比較してその受け入れ可能性を判定する。

【００２５】以上でリアルタイムによる自動目視検査工
程が提供され、この工程はパラメータの測定と理想的な
画像に対する比較ではなくて仕様に対する比較を行な
う。問題の方角エッジの形状は、方角エッジ相関工程と
構造論的拡張工程を使用して半導体パッケージの画像で
識別される。構造論的拡張と方角エッジ強化を組み合わ
せることによって耐久性と反復性があり、正確な画像の
識別方法が提供される。一度問題の形状を識別すると、
これらは、形状の中心を計算し、この形状の中心の相対
位置を測定することによって、分析することができる。
半導体パッケージの重要なパラメータは、このようにし
て測定され、仕様と比較され、これによって半導体パッ
ケージの受け入れ可能性を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１および図２】本発明によって自動的に検査するこ
とのできる半導体パッケージを示す。

【図３ないし図５】その上に重畳されたデータを有する
半導体パッケージの種々の部分を示す。

【図６】検査工程のフロー図を示す。

【符合の説明】

１１ 半導体パッケージ本体 １２ リード線 １３ リード線のフィンガー・スペース １４ リード線のフィンガー高さ １６，１７ 変則部 １８ マーク １９ 最小同一平面性 ２１ 最大同一平面性 ２４ 南部エッジ ２９ ウインド ３１ 西部エッジ ２２，２６，３２ 北部エッジ ３３ 東部エッジ ２５，２８，３４ 相関形状の中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−65405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−14003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−126455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−132146（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−32302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−74369（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体パッケージを自動的に検査する方
   法であって：サンプル半導体パッケージまたは独立した
   パッケージ規格から少なくとも一つの重要方角エッジ形
   状を決定する段階； 検査対象の半導体パッケージのイメージを得る段階； 前記イメージの 方角エッジ強化を実行してパッケージの
   複数の方角エッジイメージを判定する段階；前記検査対象の半導体パッケージの得られたイメージの
   特徴を特定する段階は、前記パッケージの複数の方角エ
   ッジイメージのそれぞれと前記少なくとも一つの重要方
   角エッジ形状とを相関させることによって行われる段
   階； 前記複数の方角エッジイメージのそれぞれにおいて相関
   した形状の中心を計算する段階； 各相関した形状の中心をパッケージの規格と比べること
   によって前記半導体パッケージの受け入れ可能性を決定
   する段階； から構成されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 いくつかのエッジ特徴を有する半導体パ
   ッケージを自動的に検査する方法において： サンプル・パッケージのイメージを取り込む段階；前記サンプルパッケージのイメージから少なくとも一つ
   の重要方角エッジ形状を決定する段階は、前記少なくと
   も一つの重要方角エッジ形状はさらに複数のエッジ特徴
   を含み、各エッジ特徴は方角を含むところの段階； 前記少なくとも一つの重要方角エッジ形状を記憶する段
   階； 検査対象のパッケージのイメージを取り込む段階； 前記検査対象パッケージのイメージから少なくとも一つ
   の方角エッジ形状を決定する段階は、前記少なくとも一
   つの方角エッジ形状はさらに複数のエッジ特徴を含み、
   各エッジ特徴は方角を含むところの段階； 前記少なくとも一つの方角エッジ形状から検査対象パッ
   ケージのための方角エッジ点のリストを作る段階； 前記少なくとも一つの方角エッジ形状を前記記憶された
   少なくとも一つの重要方角エッジ形状と比較する段階； 前記少なくとも一つの重要方角エッジ形状のどれにも対
   応しない方角エッジ形状を特定する段階； 前記方角エッジ点のリストの領域と図心の分析を実行す
   る段階； によって構成されることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 半導体パッケージを検査する方法におい
   て、前記方法は：パッケージの画像を取り込む段階；方
   角エッジ強化を実行して方角エッジ形状を形成する段
   階；前記方角エッジ形状を拡大する段階；前記拡大され
   た方角エッジ形状を試験して以前に記憶されている所定
   の形状と相関させる段階；パッケージの上部および下部
   のエッジの形状の位置から等距離にあるＸ軸の位置を計
   算する段階；パッケージの右と左のエッジの形状の位置
   から等距離にあるＹ軸の位置を計算する段階；リード線
   に対応する方角エッジ形状の各々について、リード線の
   形状の中心の位置を計算する段階；前記リード線の形状
   の中心の位置の各々と前記Ｘ軸との間の差を計算する段
   階；前記リード線の形状の中心の位置の各々と前記Ｙ軸
   との間の差を計算する段階；前記リード線の形状の中心
   の位置を使用して最適線の位置を計算する段階；前記リ
   ード線の形状の中心の位置を前記最適線から差し引いて
   各リード線について同一平面性の誤差を判定する段階；
   および前記差と前記同一平面性の誤差の各々を仕様上の
   限界と比較して半導体パッケージの受け入れ可能性を判
   断する段階；によって構成されることを特徴とする方
   法。