JP2690675B2 - 平坦度検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置のリード検
査装置に関し、特にフラットパッケージ集積回路のリー
ド曲がり，リード平坦度等のリードの配列や位置の適否
を検査する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のフラットパッケージのリード検査
装置では、図５（ａ）に示すリード２の曲がり量ｖ，リ
ード２相互感のピッチｐ、図５（ｂ）に示すリード２の
基板７からの浮き量ｈを主な検査項目としている。特に
近年の装置では、図５（ｂ）の表面実装型のフラットパ
ッケージ１を基板７上に置いたときに、基板７から各リ
ード２の浮き量ｈを測定し、その浮き量ｈの最大値をそ
のフラットパッケージ１の平坦度として算出し、これを
規格値と比較し、不良品を検出する技術の開発が進んで
いる。この平坦度の検出について、従来の技術を図を用
いて説明する。

【０００３】従来技術１を図６を用いて説明する。従来
の平坦度検査方法の主なものは、測定対象となるフラッ
トパッケージ１を搬送ハンド（図示省略）により吸着又
はチャッキングし、平坦な検査ステージ１０まで搬送
後、検査ステージ１０上に載せ、測定対象のフラットパ
ッケージ１を検査ステージ１０上に自立させた状態でカ
メラ１１により側面から画像を取り込み、画像処理装置
１２によってステージ１０と各リード２との距離ｈを測
定し、この結果を各リード２の浮き量ｈとして、その最
大値を、その測定対象フラットパッケージ１の平坦度と
して予め登録しておいた規格値と比較し、合否判定を行
なっている。

【０００４】従来技術２を図７を用いて説明する。従来
技術２は、測定対象のフラットパッケージ１を空中で保
持した状態で測定を行なう方法である。測定対象となる
フラットパッケージ１を搬送ハンド（図示省略）により
空中で保持した状態で透過型のセンサ１３により測定対
象のフラットパッケージ１の各辺のリード２を側面より
検出する。リード２の浮き量の測定方法としては、駆動
源（図示省略）により測定対象フラットパッケージ１を
保持している搬送ハンドを上下に駆動するか、又は、駆
動源（図示省略）により透過型センサ１３を上下に駆動
し、リード２の検出される範囲ｈ（図５（ｂ））を計測
し、これを各辺の浮き量としてその最大値を平坦度とし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術１では、フラ
ットパッケージ１を平坦な検査ステージ１０上に自立さ
せて測定を行なうため、吸着等でフラットパッケージを
搬送するハンド（図示省略）から一度フラットパッケー
ジ１を離し、これをステージ１０上に自立させなければ
ならず、装置全体のタクトタイムが遅くなってしまう。
また、フラットパッケージ１を検査ステージ１０に自立
させることから、リード２に施した半田や、リード２上
の異物が検査ステージ１０に付着し、測定精度に影響を
与える可能性がある。さらに、フラットパッケージ１を
検査ステージ１０上に搬送し、測定終了後に検査ステー
ジ１０上から排出するため、フラットパッケージ１のリ
ード２に負担がかかり、リード２を変形させる恐れがあ
る等問題がある。

【０００６】従来技術２では、フラットパッケージ１の
傾きによる測定誤差が大きいだけでなく、各辺毎のデー
タしか測定できないため、実際にフラットパッケージ１
を自立させたときの全てのリード２の状態を一括して測
定できないという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、装置のタクトタイムを短
縮し、かつ検査による製品へのダメージをなくすように
した平坦度検査装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る平坦度検査装置は、高さ測定器と、メ
モリと、演算処理部とを有し、非接触にて測定対象とな
るフラットパッケージを前記高さ測定器の上方または下
方に保持した状態で該高さ測定器により全リードの高さ
を非接触に測定し、測定された全リードの高さデータを
演算処理することによりフラットパッケージのリードの
平坦度を検査する平坦度検査装置であって、高さ測定器
は、該高さ測定器からのリードの高さ位置を全てのリー
ドについて測定し、その測定データをメモリに出力する
ものであり、メモリは、高さ測定器より出力された測定
データをフラットパッケージの全リードの高さ位置デー
タとしてリード毎に記憶し、そのデータを演算処理部に
出力するものであり、演算処理部は、演算により生成さ
れる仮想空間に、メモリより出力された全リードの高さ
位置データを展開し、該仮想の空間中において全リード
の高さ位置データをもとに演算によって生成する仮想平
面上に、測定されたフラットパッケージが安定して接す
る状態を演算によって求め、該仮想平面から各リードま
での高さ位置を求めることにより、フラットパッケージ
の実装時にリード先端の上下の不揃いにより生ずる基板
からリードの浮き量を算出し、その最大値をリードの平
坦度とし、該平坦度を規格値と比較して良否判定を行
い、リード平坦度の良否判定を出力するものである。

【０００９】また、演算処理部は、検査対象フラットパ
ッケージが空中に保持されて測定された状態から、演算
によって生成する仮想平面上に自重落下する様子を演算
によりシミュレーションし、演算上で該フラットパッケ
ージが該仮想平面上に安定して自立するときの各リード
の高さ位置を計算し、該仮想平面と該計算によって求め
られたフラットパッケージのリードの高さ位置との距離
を浮き量とし、その最大値を平坦として良否の判定を行
うものである。

【００１０】

【作用】検査対象用のフラットパッケージを、高さ測定
器の上方または下方に保持した状態で全リードの高さを
測定し、測定データに基づいて演算によって生成される
仮想平面上にフラットパッケージが自重落下し自立する
までの状態を演算によりシミュレーションし、そのシミ
ュレーションの結果より仮想平面とフラットパッケージ
のリードとの距離を計算することによりリード平坦度を
検査し、合否判定する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。図１において、本発明装置は、レーザ変位計などの
高さ測定器３と、インターフェース回路４と、メモリ５
と、演算処理部６とを有しており、測定対象のフラット
パッケージ１を空中に保持した状態で高さ測定器３を用
いフラットパッケージ１の各リード２の高さ位置を測定
するようになっている。

【００１２】高さ測定器３は、フラットパッケージ１の
全リード２の高さ位置を測定し、その測定データをイン
ターフェース回路４を介してメモリ５に出力するように
なっている。インターフェース回路４は、高さ測定器３
からのデータを数値化してメモリ５出力する。

【００１３】メモリ５は、高さ測定器３より出力された
測定データを入力とし、フラットパッケージ１の全リー
ド２の高さ位置データをリード毎に記憶し、その測定デ
ータを演算処理部６に出力するようになっている。

【００１４】演算処理部６は、メモリ５より出力された
フラットパッケージ１のリード２の高さ位置データを入
力とし、以下に説明する演算により生成される仮想的平
面を用いたアルゴリズムによる計算を行い、測定対象の
フラットパッケージ１を実装用基板７に目立たせたとき
の各リード２の浮き量を計算し、その最大値として平坦
度を求め、予め設定された平坦度の規格値と検査結果の
平坦度とを比較し、規格内であれば良品として収納また
は次工程へ送り、規格外であれば不良品として排出する
ための良否判定信号を出力するようになっている。

【００１５】次に、本発明装置の演算処理部６で実行さ
れる、演算により生成される仮想平面７を用いて、測定
対象のフラットパッケージ１が実際に平板上に自立する
ときの各リードの浮き量をシミュレーションし、計算に
より求めるアルゴリズムの概要を説明する。まず、検査
対象のフラットパッケージ１の全リード２の仮想平面か
らの高さ測定器３で測定データを用い、検査対象フラッ
トパッケージ１を、検査が行われた状態から基板上に自
然落下させたときに実装用基板上でフラットパッケージ
１が自立するまでの各リード２の高さ位置をシミュレー
ションし、シミュレーションの結果に基づいて、基板と
検査対象フラットパッケージ１のリード２の高さ位置と
の距離を浮き量として計算するものである。

【００１６】本アルゴリズムにおけるフラットパッケー
ジが基板に自立するまでのシミュレーション方法を図２
（ａ）〜図２（ｃ）を用いて説明する。図２（ａ）のよ
うにフラットパッケージ１を測定状態の姿勢からそのま
ま基板（仮想平面）７上に落下させると、フラットパッ
ケージ１はそのままの姿勢を保ったまま落下し、最も基
板７に近かったリード２ａが基板７に接する。

【００１７】図２（ｂ）のように、リードが基板７に接
すると、このリード２ａを回転軸８ａとしてフラットパ
ッケージの重心９方向にフラットパッケージ１が回転し
ていく。フラットパッケージ１が回転していくと、やが
て２番目のリード２ｂが基板７に接する。

【００１８】図２（２ｃ）のように、２本のリード２
ａ、２ｂが基板７に接すると、この２本のリード２ａ、
２ｂを結ぶ直線を回転軸８ｂとしてフラットパッケージ
の重心９方向に回転する。フラットパッケージが回転し
ていくと、３本目のリード２ｃが基板７に接する。

【００１９】図３（ａ）のように、３本のリード２ａ，
２ｂ，２ｃが基板７に接したとき、この基板７に接する
３本のリード２ａ，２ｂ，２ｃを結んでできる三角形の
中にフラットパッケージ１の重心９が存在すれば、フラ
ットパッケージ１は回転を止め、基板７上で安定する
（自立する）。

【００２０】しかし、図３（ｂ）のように、基板７に接
する３本のリード２ａ，２ｂ，２ｃ’を結んでできる三
角形の中にフラットパッケージ１の重心９が存在しない
ときは、フラットパッケージ１の重心９に近い２本のリ
ード２ａ，２ｃ’を結ぶ直線を回転軸８ｃとしてフラッ
トパッケージ１の重心９方向に回転を続ける。このよう
に、基板に接する２本のリードを結ぶ直線を回転軸とし
て、フラットパッケージ１は、その重心方向に回転を続
け、基板に接する３本のリードを結ぶ三角形の中に重心
が存在するまで繰り返す。

【００２１】次に、仮想平面による計算アルゴリズムに
ついての詳細をフローチャート（図４）を用いて説明す
る。まず、図１に示すメモリ６中に記憶された測定基準
に対する各リードの距離データを昇順に並び替え、最小
データのリードを求める。最小データのリードを通り測
定基準と平行な仮想平面を計算する。最小データのリー
ドを通り、このリードの存在する辺と平行で仮想平面上
の直線を回転軸とする。この回転軸よりフラットパッケ
ージの重心側にある全てのリードの回転軸を頂点とし、
リードと仮想平面とでできる角度を計算する。計算され
た角度のうち最も小さな角度を持つリードが次に仮想平
面と接するリードとなる。

【００２２】ここで、初めに設定した回転軸を含み仮想
平面との成す角度の最も小さいリード（次に仮想平面と
接するリード）を通る仮想平面を計算すれば、この仮想
平面は２本目のリードが接する平面の様子を表すことが
てきる。この仮想平面に接する２本のリードを通る直線
を回転軸とし、この回転軸によりフラットパッケージの
重心側にある各リードの回転軸を頂点としたリードと仮
想平面とでできる角度を計算する。計算された角度の最
小のリードが次に仮想平面と接する３本目のリードとな
る。

【００２３】次に、回転軸を構成する２本のリード（現
在の仮想平面に接しているリード）と次に仮想平面と接
するリード（仮想平面と成す角度が最小のリード）を通
る仮想平面を計算すれば、この仮想平面は、３本のリー
ドが接している状態の平面を表す。３本のリードが接し
ている状態で、この３本のリードを結ぶ三角形の中にフ
ラットパッケージの重心が存在すれば、この仮想平面
は、測定対象フラットパッケージが安定して自立できる
平面の様子を表している。しかし、３本のリードが接し
ている状態で、この３本のリードを結ぶ三角形の中にフ
ラットパッケージの重心が存在しない場合、フラットパ
ッケージは、この仮想平面では安定して自立できないの
で、接している３本のリードのうち２本を結んでできる
３組の直線のうち、最もフラットパッケージの重心に近
い直線が次の回転軸となって回転を続ける。このよう
に、仮想平面に接している２本のリードを通る直線を回
転軸として、フラットパッケージが安定して自立する仮
想平面を求めていく。

【００２４】フラットパッケージが基板上に安定して自
立する仮想平面が求まれば、この仮想平面から各リード
までの距離が計算でき、この時の仮想平面と各リードと
の距離が各リードの浮き量となり、この浮き量の最大値
がそのフラットパッケージの平坦度となる。計算によっ
て求めた平坦度を予め登録しておいた規格値と比較し、
規格内ならば合格，規格外ならば不合格の出力を行な
う。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、検査対象
のフラットパッケージを空中で保持した状態で各リード
の高さを測定し、その測定データに基づいて、測定対象
フラットパッケージが基板に自立したときの状態を仮想
平面を用いたシミュレーション的なアルゴリズムで計算
することにより、検査対象のフラットパッケージを空中
で保持したままフラットパッケージを基板上に置いたと
きの各リードの浮き量を正確に求めることができる。

【００２６】また、高さ測定器の上方又は下方に測定対
象のパッケージを保持したまま検査しているため、装置
のハンドリング時間が約１秒程度短縮して装置全体のタ
クトタイムを短くすることができ、しかもリードを基板
上に設置させないため、リードへの負担をなくしてリー
ドの変形を未然に防止することができる。また、検査ス
テージにリードの半田や、異物が付着しないため、測定
結果に悪影響を与える恐れがない。また、仮想平面を用
いて計算アルゴリズムにより処理するため、判定結果か
ら検査時のフラットパッケージの傾きなどの姿勢の影響
を受けずに測定器の精度（通常±１０μｍ程度）と同等
の精度で正確に高速な計算を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るフラットパッケージの
リード検査装置を示す構成図である。

【図２】フラットパッケージが基板上に自立するまでの
シミュレーションを示す説明図である。

【図３】フラットパッケージが基板上に自立するまでの
シミュレーションを示す説明図である。

【図４】仮想平面による浮き量の計算フローチャートで
ある。

【図５】フラットパッケージのリードの曲がり状態，浮
き量を示す図である。

【図６】従来例１を示す構成図である。

【図７】従来例２を示す構成図である。

【符号の説明】

１ フラットパッケージ ２ａ，２ｂ，２ｃ リード ３ 高さ測定器 ４ インターフェース回路 ５ メモリ ６ 演算処理部 ７ 実装用基板 ８ａ，８ｂ，８ｃ 回転軸 ９ フラットパッケージの重心 １０ 検査ステージ １１ カメラ １２ 画像処理装置 １３ 透過型センサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高さ測定器と、メモリと、演算処理部と
   を有し、非接触にて測定対象となるフラットパッケージ
   を前記高さ測定器の上方または下方に保持した状態で該
   高さ測定器により全リードの高さを非接触に測定し、測
   定された全リードの高さデータを演算処理することによ
   りフラットパッケージのリードの平坦度を検査する平坦
   度検査装置であって、 高さ測定器は、該高さ測定器からのリードの高さ位置を
   全てのリードについて測定し、その測定データをメモリ
   に出力するものであり、 メモリは、高さ測定器より出力された測定データをフラ
   ットパッケージの全リードの高さ位置データとしてリー
   ド毎に記憶し、そのデータを演算処理部に出力するもの
   であり、 演算処理部は、演算により生成される仮想空間に、メモ
   リより出力された全リードの高さ位置データを展開し、
   該仮想の空間中において全リードの高さ位置データをも
   とに演算によって生成する仮想平面上に、測定されたフ
   ラットパッケージが安定して接する状態を演算によって
   求め、該仮想平面から各リードまでの高さ位置を求める
   ことにより、フラットパッケージの実装時にリード先端
   の上下の不揃いにより生ずる基板からリードの浮き量を
   算出し、その最大値をリードの平坦度とし、該平坦度を
   規格値と比較して良否判定を行い、リード平坦度の良否
   判定を出力するものであることを特徴とする平坦度検査
   装置。
2. 【請求項２】 演算処理部は、検査対象フラットパッケ
   ージが空中に保持されて測定された状態から、演算によ
   って生成する仮想平面上に自重落下する様子を演算によ
   りシミュレーションし、演算上で該フラットパッケージ
   が該仮想平面上に安定して自立するときの各リードの高
   さ位置を計算し、該仮想平面と該計算によって求められ
   たフラットパッケージのリードの高さ位置との距離を浮
   き量とし、その最大値を平坦として良否の判定を行うも
   のであることを特徴とする請求項１に記載の平坦度検査
   装置。