JP2599812B2

JP2599812B2 - 光学検査装置

Info

Publication number: JP2599812B2
Application number: JP2134130A
Authority: JP
Inventors: 豊小倉
Original assignee: ジューキ株式会社
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JPH0429007A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光学検査装置、特に半導体素子のリードな
ど、ほぼ一直線上に規則的に配列された部位の変形を検
査する光学検査装置に関する。

［従来の技術］近年では、SOP、QFPなど、平面実装型の半導体素子が
広く用いられている。このような素子をチップマウンタ
などにより自動実装する場合、そのリード（例えばガル
ウィンク型リードなど）の曲がりおよび浮き沈み状態に
よっては正常な実装が不可能となる。このため、このよ
うな素子のリードの曲がり状態を光学センサを用いて検
査する装置が種々提案されている。このような装置の検
査方式としては、以下のようなものがある。

１）光学センサをリードを真横から直視するように配置
し、リードに浮き沈み量が生じた時、リード像の高さが
変化することにより、浮き沈み量を検出する。

２）SOP、QFPなどをファイバープレート（くもりガラ
ス）の上に置き、斜め上方より光を照射しファイバープ
レートに写る影を下方よりCCDカメラで撮像する。ここ
でリードに浮きが生じていた場合、リードの影が短くな
ることにより浮き量を認識する。

３）分光された光をリードに照射し、反射光の波長分布
によりリードの浮きを検出する。

その他には、素子の断面をCCDカメラなどで撮影し、
その断面画像より各々の重心位置を求め処理したり、レ
ーザを用いた三角測量によりリードの浮き（通常の実装
状態において実装面より浮き上がること）、沈み（その
逆に正常な実装面よりも下方にリードが曲がっているこ
と）量を求めるなど種々の方式がある。

［発明が解決しようとする課題］上述のように、この種の検査装置ではリードの画像、
影などの長さ、形状その他の特性から曲がりおよび浮
き、沈みを検出しようとしているが、一般にこのような
方式では、計測する際にリードを配置面に接触させてし
まうと浮きは検出できても素子そのものの姿勢が影響を
浮けるので、沈み量は検出できなくなる。

また、反射光画像を用いた場合、リードのサビ、キズ
などの表面の状態により反射光量が変化してしまい望ま
しくない。

また、三角測量法は、１ポイント毎の計測を行なわな
ければならず、リード数に応じ処理時間がかかってしま
うなど問題が考えられる。

以上に鑑み、本発明では、検査時の素子の姿勢、リー
ドのサビ、キズなどの表面状態にかかわらず、簡単安価
な検査光学系により、安価かつ高速に半導体素子リード
などの変形、欠けなどの検査が可能な光学検査装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］以上の問題を解決するために、本発明においては、ほぼ同一形状をもち、先端がほぼ一直線上に配列され
た複数の突起状部位を側辺に有する被検査部材を平坦な
検査面上に配置して前記突起状部位の形状を光学的に検
査する光学検査装置において、前記被検査部材を突起状部位と反対側から検査面に対
して所定角度で照明し前記突起状部位の影を被検査部材
から遠ざかる方向に検査面上に形成する手段と、前記平坦な検査面に対して垂直な光軸を有し、前記検
査面上に形成した突起状部位の影を撮像する撮像手段
と、前記撮像手段の画像データから前記各突起状部位の影
の先端部に対応する座標データを求める手段と、前記各座標データに基づいて前記被検査部材の良／不
良を判定する判定手段とを有する構成を採用した。

［作用］以上の構成によれば、各被検査部材の先端部の座標デ
ータを求め、さらにこの座標データから、所定の特性を
持つ基準線を求め、基準線と、前記各被検査部材の先端
部の座標データと前記基準線の偏差に基づいて前記所定
検査部材の良／不良を判定する。

［実施例］以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説
明する。

第１図は、本発明を採用した光学検査装置の構造を示
している。図示のように、検査テーブルＴ上の所定位置
には、ガルウィング型のリード４を有する半導体素子５
が上面を下にして配置される。

半導体素子５は、半導体素子５の側方で、かつ斜め上
方向から照明装置３により照射される。

これにより、第２図のように検査テーブルＴ上に生じ
る影６の長さを、レンズ２およびCCDカメラ１により撮
影することにより、リード４の変形を検出する。

CCDカメラ１の出力画像信号は、A/Dコンバータ７によ
り量子化され、２値画像データに変換されて、画像メモ
リ８に記憶される。アドレス生成部10は、この画像デー
タ記憶時に画像メモリ８上の記憶アドレスを決定する。

マイクロプロセッサなどからなるCPU9は、後述の手法
で影６の長さを調べ、リード４の曲りおよび浮き、沈み
を評価する。このとき、有効な画像領域、すなわちウィ
ンドウ11を画成する。この検査ウィンドウ11は、画像メ
モリ８に対する画像データ入出力時にアドレス生成部10
によりアドレスを調節することなどによりソフトウェア
的に画成する。ここでは、便宜上、検査ウィンドウ11を
参照する場合、第２図のように、ＸおよびＹ軸を設定し
て考える。

次に以上の構成における動作を第３図、第４図を参照
して説明する。第３図は、リード４の影６の長さと平坦
度の関係を、また、第４図はCPUの検査制御手順を示し
ている。

検査開始後、CPU9は、ステップS1において、CCDカメ
ラ１から半導体素子５のリード４の影６の画像を入力す
る。

ステップS2では、撮像されたリード４の影６に対し
て、半導体素子５（あらかじめ治具などで正規の位置に
位置決めされているものとする）の所定部位、あるいは
テーブル上のCCDカメラ１の配置位置を基準として、ア
ドレス生成部10のアドレス制御を介して検査ウィンドウ
11を設定する。以下、検査ウィンドウ11内の影６の画像
データを用いて検査が行なわれる。

ステップS3では、影６の先端位置6a〜6d（…）を検出
する。この検出は、Ｘ軸上から、各リード４先端方向に
向かい、データを探索し、画像データが高濃度から低濃
度に変化したアドレスを求めることなどにより行なわれ
る。

ステップS4では、影６の先端位置6a、〜6dのアドレス
（座標）から、回帰直線ｌの傾きｍを求める。

正常な半導体素子５では、先端位置6a〜6dから求めら
れる回帰直線が、半導体素子５のパッケージ端部に対し
て平行であるはずである。

そこで、ステップS5では、この回帰係数ｍは、所定の
しきい値ｎ（チップのリードのピッチ、数などに応じて
可変とする）と比較され、これよりも小さい値が得られ
るまで、ステップS6、S7の処理を行なう。

ステップS6では、各影６の先端位置6a〜6dと、回帰直
線の距離ｅ（残差）を求め、これらの距離と内最大の残
差ｅmaxをもつ（たぶん変形があるであろう）先端位置
の座標を除外し、ステップS4の回帰係数の算出を繰り返
す。

ステップS5で、所期の傾きを持つ、回帰直線が得られ
たら、ステップS8以降のループに入る。

ステップS8では、ステップS7において先端位置データ
の除外を行なったかどうかを判定する。ステップS8が否
定された場合には、所定の傾きをもつ回帰直線から大き
く離間した影６の先端位置がなかったのであるから、リ
ード４の形状は浮き、沈みのない正常な状態であると判
断し、このチップの処理を終了する。

一方、ステップS8において、除外点が認められた場合
には、ステップS9〜S12の回帰直線算出および除外点の
評価処理を行なう。ここでは、除外点がどれくらい回帰
直線から離間しているかを求める。

まず、ステップS10により除外点と回帰直線との残差
の再計算を行なう。

ステップS12では、安定した回帰直線からの離間距離
が求められた場合、除外点のリード４の浮き、沈み量を
求める。第３図のように、回帰直線の位置をｌとすれ
ば、照明の角度θから浮き、沈み量Lh、Llは ΔLh≒βtanθ ΔLl≒αtanθ として求められる。

これらの浮き、沈み量を所定の目標値と各々比較する
ことにより、素子５の良／不良を決定することができ
る。

以上の実施例によれば、リードの浮き、沈み量の微小
変位が画像の分解能のみに依存されることなく認識する
ことが可能になる。

また、リードのサビ、キズなどの表面状態に左右され
ず、リード数に対し、処理時間が大きく左右されない。

さらに、リード浮き、沈み量の絶対量を光学的倍率を
変えて撮像するのではなく、照射角度を小さくすること
により、影への増幅量を可変させることが可能となるた
め、認識精度が画像の分解能のみに依存することがな
い。

影の先端位置を認識する事により、リードの曲がりを
認識する事が可能でありまたリードピン欠け検査も可能
となる。また、各辺の回帰直線を求める事により、チッ
プ中心位置を演算する事も可能である。

以上では半導体素子のリードの検査を例示したが、本
発明の検査方式は、この種の部材に限定されることな
く、一直線上に規則的に配列された突起状部材を有する
各種の被検査部材の光学検査に適用することができる。

なお、第４図の制御のかわりに第５図のような制御を
行なっても良い。第５図ではフローチャートのステップ
S4〜S7の処理を変更してある。

ステップS4では、影６の先端位置6a〜6dのアドレス
（座標）から回帰直線ｌを求める。次にステップS5で回
帰直線から各リード先端位置の残差ｅを求める。また、
ステップS6で残差の分散Ｖを求める。そこでステップS7
において、所定のしきい値ｎ（チップのリードピッチ数
に応じて可変とする。）と分散Ｖと比較され、Ｖ＜ｎの
関係が成立するまで、ステップS7′の処理が繰り返し行
なわれる。

ステップS7′では、ステップS5で求めた残差の最大値
emax（たぶん曲り、浮き、沈みがあるであろう）を除外
し、ステップS4の回帰直線の算出を繰返す。

ステップS7ではＶ＜ｎの関係が成立したら、ステップ
S8以降のループに入るようにする。

このような演算処理を用いることによっても前述と同
様の効果を期待できる。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明によれば、突
起状部位と反対側から被検査部材を照明し、突起状部位
の影を被検査部材から遠ざかる方向に検査面上に形成す
るようにしているので、照明角度を変えることにより突
起状部位の影を任意に長くすることができ、その結果、
被検査部材の良／不良の度合を顕著に増幅できることか
ら、被検査部材の良／不良の検出精度を飛躍的に向上さ
せることができる。

更に、本発明では、検査面に対して垂直な光軸を有す
る撮像手段により突起状部位の投影像が撮像されるの
で、照明角度を変えることにより突起状部位の影を延ば
しても、投影像は、常に撮像手段の被写界深度内にする
ことができ、鮮鋭な画像データを取得することができ
る、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した光学検査装置の構造を示した
説明図、第２図、第３図はそれぞれ第１図の装置の検査
の様子を示した説明図、第４図は第１図のCPUの制御を
示したフローチャート図、第５図は異なるCPUの制御手
順を示したフローチャート図である。１……CCDカメラ、２……レンズ３……照明装置、４……リード５……半導体素子、６……影７……A/Dコンバータ、８……画像メモリ９……CPU 10……アドレス生成部 11……検査ウィンドウ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ同一形状をもち、先端がほぼ一直線上
に配列された複数の突起状部位を側辺に有する被検査部
材を平坦な検査面上に配置して前記突起状部位の形状を
光学的に検査する光学検査装置において、前記被検査部材を突起状部位と反対側から検査面に対し
て所定角度で照明し前記突起状部位の影を被検査部材か
ら遠ざかる方向に検査面上に形成する手段と、前記平坦な検査面に対して垂直な光軸を有し、前記検査
面上に形成した突起状部位の影を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の画像データから前記各突起状部位の影の
先端部に対応する座標データを求める手段と、前記各座標データに基づいて前記被検査部材の良／不良
を判定する判定手段とを有する光学検査装置。