JP2954332B2 - 画像入力方法およびその装置 - Google Patents

画像入力方法およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置あるいは他の電子部品等の外観検
査あるいは位置検出等を行うために好適な画像入力方法
およびその装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の半導体装置等の製造においては、パッケージの
外観が品質に大きく影響する場合が多い。すなわち当該
製品においてリードを含むパッケージ不良が生じている
と視覚的に印象が悪いというばかりでなく、実装不良あ
るいは水分の侵入等による特性劣化をきたし易い場合が
多い。そのために製造工程の最終段階ではこれらの外観
が一定基準を満たしているか否かを検査する外観検査工
程が行われている。
従来のこの種の外観検査はICパッケージ等の被検査対
象にできるだけ均一な照度を有する照明系を用意し、検
査対象としてのパッケージ表面あるいはリードからの反
射光を検出して、その画像を検査者の視覚を通じて認識
することにより、製品の良品を判定するものが一般的で
ある。この被検査対象の検出時の背景としては、被検査
対象よりも暗くするために梨地状の平板にレイデント処
理や黒染加工やつや消し処理等を行い、第2図(a)に
示すように光を乱反射させて検査対象とのコントラスト
を上げる画像入力方法を採っていた。
なおこの種の技術として関連するものには例えば特開
62−103548号公報ならびに特開昭62−156547号公報等が
挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は半導体装置等の被検査対象の画像入力
方法として背景の反射光成分を十分に除去することが困
難であり、梨地状のパッケージ表面と背景が区別できる
だけの十分なコントラストが得られていたとは言えない
問題があった。
本発明は反射率の低い被検査対象と背景とを明確に識
別するようにできる画像入力方法およびその装置ならび
に外観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〕
上記目的を達成するために、本発明の画像入力方法お
よびその装置は、被撮像対象の背景を45度程度の一定角
度のテーパを持つ円錐状または角錐状あるいは斜面状の
背景としたものである。
〔作用〕
上記の画像入力方法およびその装置は、被撮像対象な
らびに被検査対象の上方からの照明による光が45度程度
の一定角度のテーパを持つ円錐状または角錐状または斜
面状等の背景の表面で反射して撮像手段のカメラには戻
らないため、被撮像対象ならびに被検査対象を撮像手段
のカメラで撮像した画像の背景が暗くなり、被撮像対象
ならびに被検査対象と背景との十分なコントラストが得
られ、この画像入力を処理して被検査対象の精度のよい
外観検査を実施できる。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を第1図から第10図により説明
する。
第1図は本発明による画像入力方法およびその装置の
一実施例を示す外観検査装置の光学系の構成図である。
第1図において、外観検査装置1の光学系を成す画像入
力装置は被検査対象の半導体装置6に対して上方に反射
光を受光可能な位置に撮像手段のカメラ7と、光を照射
する照明手段の照明装置8とが設置され、下方に照明装
置8からの光の反射光をカメラ7に戻さないための一定
角度のテーパを持つ円錐状の背景を成す検査ステージ9
が設置されており、照明装置8によって適切に照明され
た半導体装置6をカメラ7によって撮像し、この撮像画
像を外観検査装置1の画像入力とする。
第2図(a),(b),(c)は第1図の光学系の反
射状態を示す画像入力方法の原理説明図で、第2図
(a)は梨地状の半導体装置6からの反射光、第2図
(b)は水平鏡面からの反射光、第2図(c)は検査ス
テージ9の傾斜鏡面からの反射光をそれぞれ示してい
る。第2図(a),(b),(c)において、第2図
(a)に示す梨地状の半導体装置(または従来の梨地状
の平面背景)からの反射光は乱反射光となる。また第2
図(b)に示す水平鏡面からの反射光は全反射してカメ
ラ7に戻ることになる。第2図(c)に示す検査ステー
ジ9は傾斜角45度程度の円錐としており、この円錐の表
面を鏡面にした場合には上方からの照明光が全反射して
も、その反射光はカメラ7に戻らないため撮像した画像
の背景は暗くなり、第2図(a)に示す梨地でしかも黒
い半導体装置6の画像に対しても良好なコントラストが
得られる。しかし実際には検査ステージ9周辺の物体で
更に反射した光がカメラ7に戻る場合があるため、検査
ステージ9表面は黒染処理等を施した方が良いコントラ
ストの画像が得られる場合が多い。なお背景となる検査
ステージ9は一定角度のテーパを持つ円錐状の他に、一
定角度のテーパを持つ角錐あるいは一定角度のテーパを
持つ斜面形状としてもよい。
第3図は本発明による画像入力方法を用いた外観検査
装置の一実施例を示す画像処理部の構成ブロック図であ
る。第3図において、第1図の光学系のカメラ7から入
力された画像信号は概略的には第3図に示すように先ず
画像処理部のA/D変換部10においてA/D変換された後、画
像メモリ11に格納される。画像メモリ11からは直接ある
いは2値化回路12により2値化されたデータが読み出さ
れ、判定処理部13で演算処理された後、予め設定された
判定値と比較されて半導体装置6の外観不良の有無が検
出される。外観不良データは外部記憶装置制御部14によ
り制御されるハードディスク装置15あるいはフロッピデ
ィスク装置16に格納される。画像メモリ11の画像および
判定処理部13の処理結果はD/A変換部17でD/A変換された
後、モニタ18に表示される。
第4図は本発明による外観検査装置の一実施例を示す
構成ブロック図である。第4図において、外観検査装置
本体2における半導体装置6の移動手順を示しており、
第4図に示すように装置本体2のローダ・アンローダ19
から供給されて位置決めの行われた半導体装置6は検査
部20の第1検査部20a、第2検査部20b、第3検査部20
c、第4検査部20dにおいてそれぞれ所定の外観検査が実
施された後、搬送部21によってローダ・アンローダ19に
戻される。この半導体装置6の移動は例えばコンベア等
の搬送手段によって行われ、これらは第4図に示す駆動
機構制御部22によって制御されている。検査部20の第1
検査部20a〜第4検査部20dでの検査はそれぞれ画像処理
部23で処理されるとともに、モニタ18によってオペレー
タの目視による監視が可能となっている。この駆動機構
制御部22および画像処理部23は制御部3によって制御さ
れる構成である。
第5図は本発明による外観検査装置の一実施例を示す
構成外観斜視図である。第5図において、外観制御装置
1は装置本体2と、これを制御するパソコンシステム等
からなる制御部3とから構成されており、制御部3には
制御情報を表示するためのディスプレイ4の他に第4図
に示す外部記憶手段としての磁気ディスク装置5等が備
えられる。またモニタ18が備えてある。
第6図は第4図および第5図の外観検査装置内におけ
る被検査対象の半導体装置6の移動手順を装置上のレイ
アウトで具体的に示す配置図である。第6図において、
半導体装置6は装置本体2内の収納トレイ24に収納され
た状態でローダ・アンローダ19に供給され、その収納ト
レイ24から順次に1個ずつ取り出されて、位置決め部25
においてパッケージの位置決めが行われた後、検査部20
の第1検査部20a、第2検査部20b、第3検査部20c、第
4検査部20dの順に送られ、半導体装置6の反転により
表裏の所定の外観検査が実施される。
第7図(a),(b),(c),(d)は第4図およ
び第6図の検査部20のそれぞれ第1検査部20aから第4
検査部20dにおける被検査対象の半導体装置6とカメラ
7との位置関係を示す斜視図である。第7図(a)〜
(d)において、第7図(a)に示す第1検査部20aの
位置関係では半導体装置6の側面方向にカメラ7が配置
されており、半導体装置6のθYテーブルを回転移動し
て、リードの平坦度、パッケージ側面のボイド、リード
根本部分の半田付着等が検査される。第7図(b)に示
す第2検査部20bの位置関係では半導体装置6の上方に
カメラ7が配置されており、主としてパッケージ表面の
ボイド、異物付着、パッケージの欠け/くぼみ、パッケ
ージクラック、マーキング状態、リードの曲り、打痕等
が検査される。第7図(c)に示す第3検査部20cの位
置関係では反転された半導体装置6の上方にカメラ7が
配置されており、半導体装置6の裏面側から第7図
(b)に示した第2検査部20bでと同様の検査項目を実
施する。なお第7図(d)に示す第4検査部20dの位置
関係では反転された半導体装置6の側面方向にカメラ7
が配置されており、半導体装置6のθYテーブルを回転
移動して、リードの平坦度および曲り等を更に精密に検
査するかあるいは第1検査部20aから第3検査部20cで検
査することができない部分のリード裏側等の検査を行う
ようにしてもよい。
第8図(a)〜(r)は第4図および第6図の検査部
20におけるそれぞれ被検査対象の半導体装置6のリード
部の主な検査項目の不良状態を具体的に示す部分斜視図
である。第8図(a)〜(r)において、第8図(a)
はフラットパッケージのリード平坦度に関する不良状態
を示し、第8図(b)はJリードパッケージのリード平
坦度に関する不良状態を示しており、図中に示すリード
平坦度ばらつきΔaが所定値たとえば数10μm以上の場
合にはリード平坦度不良とされるものである。第8図
(c),(d)はそれぞれフラットパッケージ、Jリー
ドパッケージのリード曲り不良すなわちリードの水平方
向のずれを示しており、このずれ量Δaが一定量以上と
なった場合に不良とされる。第8図(e)はフラットパ
ッケージのリード不揃い不良、第8図(f)はダム切断
不良、第8図(g)はリード打痕不良、第8図(h)は
レジンフラッシュ不良、第8図(i)はリードきず不
良、第8図(j)はめっき不良、第8図(k)は半田ぬ
れ不良、第8図(l)は半田ブリッジ不良、第8図
(m)は半田びけおよび半田つらら不良、第8図
(n),(o),(p)はそれぞれ半田突起/過多/粒
不良、第8図(q)は異物付着不良、第8図(r)は汚
れ不良をそれぞれ示している。これらの各検査項目は同
一の検査部で同時に検査可能なものも多い。たとえば第
8図(e)〜(j)等の検査項目については同時に検査
可能である。
第9図(a)〜(i)は第4図および第6図の検査部
20におけるそれぞれ被検査対象の半導体装置6のモール
ド部の主な検査項目の不良状態を具体的に示す部分斜視
図である。第9図(a)〜(i)において、第9図
(a),(b)はそれぞれ半導体装置6のパッケージ表
面のボイド不良を示しており、第9図(c)は主として
レジンくず等による異物付着不良、第9図(d),
(e)はそれぞれかけ/くぼみ不良、第9図(f)はパ
ッケージクラック不良、第9図(g)はきず不良、第9
図(h)は汚れ/しみ不良、第9図(i)は半田付着不
良をそれぞれ示している。なお第9図(a)〜(i)で
第9図(i)のみDIPのパッケージ構造を示している
が、他のパッケージ構造であっても検査項目はほぼ同様
である。
第10図(a),(b),(c),(d)はそれぞれ第
4図および第6図の検査部20の検査シーケンスを示すブ
ロック図である。第10図(a)は第1検査部20aにおけ
る半導体装置6の側面検査のシーケンスを示す。第10図
(a)において、半導体装置6の側面検査では半導体装
置6を4方向から撮像する必要があるため、1台のカメ
ラ7を第7図(a)に示すように側面方向に設置し、半
導体装置6あるいはカメラ7を90度ずつ回転させて、4
方向の画像を入力する。なお本実施例ではカメラ7は1
台としたが、2台設置して同様に回転しながら画像を入
力するか、あるいはカメラ7を4台設置して共に固定し
た半導体装置6を4方向から画像入力してもよい。入力
した4画像に対して1画像ずつ次の処理を行う。まずス
テップ101で2値化処理によりリードの外形を検出し、
ステップ102で各リードの表面に第8図(i)に示すき
ずや第8図(g)に示す打痕等の不良がないかどうかを
検査する。ついでステップ103でしきい値を変えてパッ
ケージの外形を検出し、ステップ104でパッケージ表面
の第9図(b)に示すボイドや第9図(c)に示すきず
等の不良検査を行う。これらの処理を4方向の画像につ
いて終えたら、ステップ105で全リードの先端の座標デ
ータを基に第8図(a)に示すリードの平坦度検査を行
う。
第10図(b)は第2検査部20bにおける半導体装置6
の表面検査のシーケンスを示す。つぎに第10図(b)に
おいて、半導体装置6の表面検査では第7図(b)に示
すように半導体装置6上方に設置したカメラ7から画像
を入力し、まずステップ106でリードの外形を検出して
第8図(c)に示すリード曲りや第8図(e)に示すリ
ード不揃いや第8図(f)に示すダム切断不良等のリー
ドの外形検査を行い、ついでステップ107でリード外形
データを基にリード表面の第8図(i)に示すきずや第
8図(g)に示す打痕等の不良検査を行う。つぎにステ
ップ108でしきい値を変えてパッケージの外形を検出
し、第9図(d),(e)に示す欠け/くぼみや第9図
(f)に示すクラック等の外形検査を行い、ついでステ
ップ109で第9図(a)に示すパッケージ表面のボイド
や第9図(c)に示す異物付着等の表面検査を行い、さ
らにステップ110でマーク検査を行う。
第10図(c)は第3検査部20cにおける半導体装置6
の裏面検査のシーケンスを示す。第10図(c)におい
て、第10図(b)のマーク検査110を除けば表面検査と
ほぼ同様であって、ステップ111でリードの外形を検出
して外形検査を行い、ステップ112でリード外形データ
を基にリード表面の不良検査を行う。つぎにステップ11
3でしきい値を変えてパッケージの外形を検出して外形
検査を行い、ついでステップ114でパッケージ表面の検
査を行う。なお本実施例ではリードの外形検査を表面検
査のみで行っているが、裏面検査のみで行っても、その
双方で行ってもよい。
第10図(d)は第4検出部20dにおける半導体装置6
のリード裏検査のシーケンスを示す。第10図(d)にお
いて、第4検査部20dでは前述のように反転した半導体
装置6の側面方向の位置にカメラ7を設置し、リード外
形の精密な検査あるいは第1検査部20aから第3検査部2
0cにおいて検査できない部分のリード裏側の検査を行う
が、ここではリード裏側検査を行う場合を説明する。画
像入力方法は第10図(a)の第1検査部20aと同様であ
り、4方向の入力画像に対して検査を行う。まずステッ
プ115でリード外形の検出を行い、ついでステップ116で
リード表面検査を行い、第8図(i)に示すリード表面
のきずや第8図(g)に示す打痕等の不良を検出する。
以上に本発明による一実施例を具体的に説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言
うまでもない。特に本発明の主な利用分野の一つである
半導体装置製造におけるパッケージ組立て後の外観検査
に適用した場合の一実施例ついて説明したが、これに限
定されずに例えばVTRヘッドの位置調整および検査など
他の電子部品における位置検出ならびに外観検査等の画
像入力方法およびその装置に広く適用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、入力画像中の背景が十分に暗くなる
ので、認識対象と背景のコントラストが得られるため、
認識対象の位置検出や外観検査等が精密かつ容易にでき
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による画像入力方法およびその装置の一
実施例を示す外観検査装置の光学系の構成図、第2図
(a)〜(c)は第1図の光学系の反射状態を示す原理
説明図、第3図は本発明による画像入力方法を用いた外
観検査装置の一実施例を示す画像処理部の構成ブロック
図、第4図は同じく外観検査装置の構成ブロック図、第
5図は同じく外観検査装置の外観斜視図、第6図は同じ
く外観検査装置内の被検査対象の移動手順を示す配置
図、第7図(a)〜(d)は同じく各検査部における被
検査対象とカメラとの位置関係を示す斜視図、第8図
(a)〜(r)は同じく各検査部における被検査対象の
リード部の各検査項目の不良状態を示す部分斜視図、第
9図(a)〜(i)は同じく各検査部における被検査対
象のモールド部の各検査項目の不良状態を示す部分斜視
図、第10図(a)〜(d)は同じく各検査部の検査シー
ケンスを示すブロック図である。 1……外観検査装置、2……装置本体、 3……制御部、4……ディスプレイ、 5……磁気ディスク装置、 6……半導体装置(被検査対象)、 7……カメラ、8……照明装置、 9……検査ステージ(背景)、 10……A/D変換部、11……画像メモリ、 12……2値化回路、13……判定処理部、 14……外部記憶装置制御部、 15……ハードディスク装置、 16……フロッピディスク装置、 17……D/A変換部、18……モニタ、 19……ローダ・アンローダ、 20……検査部、20a……第1検査部、 20b……第2検査部、20c……第3検査部、 20d……第4検査部、21……搬送部、 22……駆動機構制御部、23……画収納トレイ、 25……位置決め部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/66 H05K 13/08 Q H04N 7/18 G06F 15/62 405A H05K 13/08 15/64 D (56)参考文献 特開 昭63−90704(JP,A) 特開 昭62−103548(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/88

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被撮像対象に対して照明手段から光を照射
    し、被撮像対象からの反射光を受光可能な位置に設置し
    た撮像手段により撮像するさいに、被撮像対象の背景を
    照明手段からの光の反射光を撮像手段に戻さない一定角
    度のテーパを持つ円錐状の背景として、撮像した画像を
    入力することを特徴とする画像入力方法。
  2. 【請求項2】一定角度のテーパを持つ円錐状の背景に代
    えて、一定角度のテーパを持つ角錐状の背景とすること
    を特徴とする請求項1記載の画像入力方法。
  3. 【請求項3】被撮像対象に対して光を照射するための照
    明手段と、被撮像対象からの反射光を受光可能な位置に
    設置された撮像手段と、被撮像対象の背景として照明手
    段からの光の反射光を撮像手段に戻さないための一定角
    度のテーパを持つ円錐状の背景とから成ることを特徴と
    する画像入力装置。
  4. 【請求項4】一定角度のテーパを持つ円錐状の背景に代
    えて、一定角度のテーパを持つ角錐状の背景とすること
    を特徴とする請求項3記載の画像入力装置。
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