JP3645340B2 - フラットパッケージのピン曲がりの検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着ノズルによって移送中のフラットパッケージに対して行なうピン曲がりの検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣを内装した図１６(a) に示すようなフラットパッケージ１は、近年の多ピン化により細くて曲がり易いものとなっている。ピン曲がりがあると、プリント基板に正しく実装できないので、実装前に曲がりの有無を調べ、不良品を排除する必要がある。このようなピン曲がりを検出する装置として、本出願人は、フラットパッケージのピン曲がりの検出装置（特開平２−２３１５１４）を提案している。
【０００３】
この装置は、実装前に次のような手順でピン曲がりの有無の判定を行なう。
まず、図１６(a) に示すように、検査台２に位置決めして載せたフラットパッケージ１に対し、図１６(b) に示すように、平行光を、その足ピン３の並び方向に沿って照射し、足ピン３の影を二次元ＣＣＤセンサ４に受ける。図１６(c) に示すこの二値化画像に対して、フラットパッケージ１に向かい検査台２に沿って外側から検索することにより、足ピン３の先端を確認した後、この先端位置から足ピン３の根部に向かって所定距離ｌの位置における二値化画像を上から順に検索し、最初に明から暗に変化した点を検出し、この変化点の検査台２の上面からの長さｘを測定し、この長さｘが所定長さｍの範囲以内であることにより良と判定する。
【０００４】
また、レーザ光を用いた足ピン曲がりの検出方法として、図１７に示すレーザ変位計５を用いる方法、図１８に示すスキャニング式レーザ変位計６を用いる方法、及び図１９に示すように２本のレーザビームを足ピン位置に透過させる方法がある。
【０００５】
図１７に示すレーザ変位計５を用いる方法は、照射したレーザビームが足ピン３で反射して戻って来る位置が、足ピンまでの距離によって変化することを利用して足ピンの位置を測定する。
【０００６】
また、図１８に示すスキャニング式レーザ変位計６は、回転ミラー７を用いてレーザー光を振るスキャニングを行わせ、一度に多くの足ピンの位置を検出する。
【０００７】
図１９に示す２本のレーザビームを用いる方法は、移動中のフラットパッケージ１に同一平面において交差する２方向からレーザビームを足ピン３の通過位置に透過させる。各透過光を検出するセンサの足ピン検出時点は、その高さＺによって異なる。そこで、これを利用して足ピンのはね上がりの有無を判定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の機器及び方法は、夫々、次に述べるような問題を有している。
【０００９】
特開平２−２３１５１４のフラットパッケージの足ピン曲がりの検出装置は、所定の検査台上にフラットパッケージを位置決めして置く必要があるため、計測準備時間が長くなって計測のピッチタイムを速くできず、位置決め精度が計測精度に直接影響してしまうという問題があった。
【００１０】
図１７のレーザ変位計５はポイント計測を行うので、計測点に対象となる足ピンの先端部が位置するように移動させる必要があって計測時間が長くなるとともに、必要な計測精度を得るために、０.１ｍｍ以下の機械的な位置決め精度が要求される。
【００１１】
図１８のスキャニング式レーザ変位計６は、一度に多くの足ピンの位置を検出して、高速化を図ろうとしているが、スキャンニングのため、光が斜めに当たる周辺部は、十分な反射量が得られる検出位置の中央部に対し、反射量が減り精度が低下するという問題があった。また、スキャンニング式レーザ変位計も、必要な計測精度を得るために、０.１ｍｍ以下の機械的な位置決め精度が要求されるという条件が必要なのは前記同様である。
【００１２】
図１９に示す２方向からレーザ光を照射する方法は、同図中に示すように、２つのセンサが足ピンの上縁と下縁を検出するので、その厚さｔ（足ピンの傾きによって見掛け上の厚さが変動する。）だけ計測誤差が生じるという問題があった。
【００１３】
そこで、この発明は、フラットパッケージの移送中に、上記各問題点なく高速かつ高精度に、足ピン曲がりの有無を判定できるフラットパッケージの足ピン曲がりの検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供するフラットパッケージの足ピン曲がりの検出装置は、
ＩＣ用フラットパッケージを真空吸着ノズルにより吸着して移送する移送路に、
移送方向Ｙと直交するＸＺ平面に沿い、偏光板を通してフラットパッケージの底面側に入射角θで平行光を照射する投光部と、足ピン先端から反射角θで正反射した光を、前記偏光板と同一の偏光方向を持つ偏光板に透過させ、上記正反射方向に一致させた受光軸に対して傾斜したフラットパッケージの底面側Ｘ方向の線画像を、斜視レンズによって、ＣＣＤセンサの受光面全体にピントを合せて結像させる受光部からなる投受光部を、
投受光方向が相互に逆向きになり、かつ偏光板の偏光方向が相互に９０°異なるようにして２対配置したセンサ部光学系と、
２つのセンサ部光学系のＣＣＤセンサの各出力を計測して得られる各足ピン先端の２つのＸ方向位置ｘ1，ｘ2と、各投受光部の入射角θを用い、三角測距法により各足ピン先端のＸ座標とＺ座標を求め、さらに各足ピンの測定時点のフラットパッケージのＹ方向移動距離より、各足ピンのＹ座標を求める足ピン座標演算部と、
各足ピン先端のＸＹＺ座標を用いて、足ピン曲がりの有無を判定するピン曲がり判定部とを具備したことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、３次元方向の傾きが不明の状態で求められたＩＣ用フラットパッケージの４辺の各足ピン先端のＸＹＺ座標から、ピン曲がりの有無を判定するため、次に列挙する手段を備えたピン曲がりの判定部を提供する。
【００１６】
すなわち、４辺の各足ピン先端のＸＹＺ座標を入力する入力手段と、
ＸＹ平面における４辺の足ピン先端を結ぶ４本の近似直線を、各足ピン先端のＸＹ座標から、最小二乗法によって求める手段と、
【００１７】
上記４本の近似直線から、傾きがＸ軸に近い２本を選び、この近似直線式に、それを決定した足ピン先端のＹ座標の平均値を代入してＸ座標値を求め、さらに、その平均値からフラットパッケージの中心点のＸ座標ｘ0を求めるともに、傾きがＹ軸に近い２本を選び、この近似直線式に、それを決定した足ピン先端のＸ座標の平均値を代入してＸ座標値を求め、さらに、その平均値からフラットパッケージの中心点のＹ座標ｙ0を求める中心点座標の算出手段と、
【００１８】
上記４つの近似直線の傾きａ1〜ａ4より、式α＝ｔａｎ-1（−１／ａ1＋ａ2−１／ａ3＋ａ4）／４を用いて、フラットパッケージのＺ軸回りの傾きαを求める傾き算出手段と、
Ｙ方向に並ぶ２列の足ピンのＸ座標の平均値の差（ΣＸ4k／Ｎ−ΣＸ2k／Ｎ）からＸ軸方向の足ピン列間距離ΔＸを求め、Ｘ方向に並ぶ２列の足ピンのＹ座標の平均値の差（ΣＹ1k／Ｎ−ΣＹ3k／Ｎ）からＹ軸方向の足ピン列間距離ΔＹを求める足ピン列間距離の算出手段と、
【００１９】
上記足ピン列間距離の１／２の値を、上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）に加算又は減算して、４つの仮想コーナ点のＸＹ座標Ｃ1′＝（ｘ0＋Δｘ／２，ｙ0＋Δｙ／２），Ｃ2′＝（ｘ0＋Δｘ／２，ｙ0−Δｙ／２），Ｃ3′＝（ｘ0−Δｘ／２，ｙ0−Δｙ／２），Ｃ4′＝（ｘ0−Δｘ／２，ｙ0＋Δｙ／２）を求め、さらに、これらのＸＹ座標を上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）の回りに上記傾きαだけ回転させて、４つのコーナ点のＸＹ座標Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4を求めるコーナー点算出手段と、
【００２０】
足ピンが並んだ４辺から任意の３辺を選び、さらに選択された３辺から１つずつ足ピンを選ぶ所定数の組み合わせについて、３つの足ピン先端位置を結ぶ三角形が作る平面を、式Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１について立てた３元連立方程式を解いて求め、各平面毎に、上記４つのコーナー点のＸＹ座標を代入して得られるＺ座標の最小値を求め、さらに、これらの最小の値が得られた面を最下面である基準面として決定する基準面決定手段と、
【００２１】
この基準面Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１に対して、全足ピン先端のＺ方向の距離を求め、その最大値をピンのはね上がり長さとして検出するはね上がり長算出手段と、
【００２２】
このはね上がり長さを基準値ｍと比較し、その値ｍを超えているとき、はね上がりによるピン曲がり不良として出力するピン曲がりの検出手段を備えたピン曲がり判定部である。
【００２３】
このピン曲がり判定部は、例えば、前述した２つのセンサ部光学系によって得られた４辺の足ピン先端のＸＹＺ座標を用いてピン曲がりの有無を検出する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、図１に示すように、真空吸着ノズル１０で吸着されてＹ方向に移送中のＩＣ用フラットパッケージ１に対し、図２に示すようなＣＣＤセンサ１１（１１′）を用いたセンサ部光学系１２（１２′）を２つ用いることによって、足ピン３の先端を、移送方向Ｙと直交するＸ方向の線画像として撮影し、この２つの線画像の組み合わせからなるステレオ画像と、撮影時点のフラットパッケージ１の移送方向位置ｙより、各足ピン先端のＸＹＺ座標を求め、これより足ピン３の曲がりの有無を判定しようとする。
図１において、１３は図２のセンサ部光学系１２（１２′）を２つ設けたセンサヘッド、１４は各種演算処理を行い、足ピンの曲がり有無の判定結果を出力するコントローラで、モニター表示器１５を備えている。
【００２５】
センサ部光学系１２（１２′）を示す図２において、１６は光源で、例えばライトボックス１７に収容された白熱電球の光を光ファイバ１７ａで集光し、他端側から照射するものを用いる。光量に余裕があるときは、ＬＥＤやレーザーダイオードなど光源が小さく平行光が容易に得られる光源も使用することができる。１８は投光レンズで、光源１６から出た光を平行光化し、投光側の偏光板１９を通し、真空吸着ノズル１０に吸着されて移送中のフラットパッケージ１に、所定の入射角θで照射する。
【００２６】
２０は受光側の偏光板で、フラットパッケージ１の足ピン３の先端で反射角θで正反射した光が投光側の偏光板１９によって偏光された偏光方向を保っていることを利用し、この正反射光を選択的に通過させる。２１は斜視レンズで、上記反射方向に一致させた受光軸に対して傾斜しているフラットパッケージの画像をＣＣＤセンサ１１の受光面全体にピントを合せて結像させる。
【００２７】
なお、上記斜視レンズ２１の焦点距離を少し長めにすることにより、周辺部の光量低下を殆どなくすことができ、これによって、周辺部まで高精度を確保できる。
【００２８】
センサ部光学系１２（１２′）の偏光板１９，２０（１９′，２０′）は、図３に示すように、双方の偏光方向が９０°異なるように配置される。これにより、２つのセンサ部光学系１２，１２′で同時に投受光動作を行っても、光の相互干渉は起こらない。
【００２９】
次に、上記２つのセンサ部光学系１２，１２′によって得られた２つの線画像と撮影時点のフラットパッケージの位置情報から、足ピン曲がりの有無を判定するまでの概略を説明する。
本発明装置は、図４に示すように、上記センサ部光学系１２，１２′と、この２つのセンサ部光学系のＣＣＤセンサの各出力から各足ピン先端のＸＹＺ座標を求める足ピン座標演算部２２と、このＸＹＺ座標を用いて、足ピン曲がりの有無を判定するピン曲がり判定部２３を持っている。
【００３０】
２つのセンサ部光学系のＣＣＤセンサ１１，１１′は、ＸＺ平面に沿う方向で見た視点が異なる２つのＸ方向の線画像を出力する。
足ピン座標演算部２２は、夫々の画像について各足ピンのＸ方向位置を計測し、これを三角測距法によって処理することによって、各足ピン３の先端のＸ座標とＺ座標を求める。さらに、この画像を撮影した時点のフラットパッケージのセンサ部光学系に対する相対移動距離からＹ座標を求める。
【００３１】
ピン曲がり判定部２３は、全足ピン先端のＸＹＺ座標が求められた後、各足ピン先端のＸＹ座標から算出されるピッチ間隔から、ＸＹ平面方向のピン曲がり（ピッチ不良）の有無を判定する。
【００３２】
さらに、ピン曲がり判定部２３は、Ｚ方向の足ピン３のはね上がりの判定を行なう。これは、最も下方に突出した足ピンの先端によって形成される最下面を基準面として求め、この基準面に対する各足ピン先端のＺ方向の距離を求め、これによって良否判定をするものである。
【００３３】
上記足ピン座標演算部２２の演算処理の具体的方法を、順に説明する。
【００３４】
初めに、２つの線画像の夫々について計測した足ピンのＸ方向の位置から、三角測距法によって、足ピン先端のＸ座標とＺ座標を求める算出式を説明する。
【００３５】
この算出式を導く前提として、足ピン先端の真の座標がｘ1であったとき、２つのセンサ部光学系１２，１２′によって観測される足ピン先端のＸ方向位置が、足ピン高さｚ1の変化によって、どのように変わるか考察する。
【００３６】
図５(a) に示すように、右側から投光するときは、足ピンの先端高さがｚ1だけ増加すると、受光側では入射角θに対してｚ1・ｔａｎθだけ増加した値ｘA＝ｘ1＋ｚ1・ｔａｎθとして検出される。また、図５(b) に示すように、左側から投光するときは、足ピン位置がｚ1だけ増加すると、受光側では入射角θに対してｚ1・ｔａｎθだけ減少した値ｘB＝ｘ1−ｚ1・ｔａｎθとして検出される。
【００３７】
したがって、検出値ｘAとｘBから、ｘ1とｚ1を、ｘ1＝（ｘA＋ｘB）／２、ｚ1＝（ｘA−ｘB）／２・ｔａｎθとして、求めることができる。なお、この式は光軸近辺で成り立つ式であり、光軸から大きく離れた位置の画像は、その光学系の収差に応じて画角による補正を加えなければならない。
【００３８】
上記足ピン先端の２つのＸ方向位置ｘA，ｘBは、２つのセンサ部光学系１２，１２′のＣＣＤセンサ１１，１１′の出力から次のような計測手順で求める。
【００３９】
これは、フラットパッケージの進行方向Ｙと直交するＸ方向に並ぶ足ピンを検出するときと、進行方向Ｙに並ぶ足ピンを検出するときとで、異なった方法を採用する。
【００４０】
図６(a) に示すように、Ｘ方向に並ぶ足ピンを検出するとき、ＣＣＤセンサ１１，１１′の出力は、図６(b) に示すような出力波形となる。足ピン先端がＸＺ平面に沿う検出平面に完全に一致していないときは、出力レベルは低く(イ) 、完全に一致した時点で最大レベル(ロ) となる。そこで、足ピン先端を初めに検出した時点より少し遅れた時点、例えば、足ピン先端が検出された時点の次のＣＣＤセンサのスキャン出力において、出力波形の立ち上がりと立ち下がりの位置をカウントし、その平均値ｘm＝（ｘu＋ｘd）／２を足ピン先端位置として求める。
【００４１】
多ピンのフラットパッケージの足ピン先端形状は、図７(a) に示すように、傾斜している場合が多いので、上記方法で、進行方向に対して前方と後方の足ピン先端位置を共に検出することができる。但し、足ピンの先端形状が図７(b) に示すように、水平面になっている場合は、前方の足ピンに対しては上述の処理を行い、後方の足ピンに対しては、足ピンが検出されなくなる直前に検出された出力波形の立ち上がりと立ち下がりの位置をカウントして求めることになる。
【００４２】
図３(b) の配置では、２つのセンサ部光学系１２，１２′の投受光軸を含む面は、進行方向Ｙと直交するＸＺ平面に対してＺ軸回りにφだけ傾き、厳密に考えれば、投光されて進む光の方向性によりフラットパッケージの位置や方向によっては多少精度低下のおそれもある。しかし、この光学系で投光される光は、光点がある一定の大きさを持つため、ある程度拡散された光となり、この傾きを吸収できることになっている。なお、光の方向性の影響を排除するため、図３(c) のように投光面を２面持たせて、これを打ち消す方法も考えられる。
【００４３】
一方、図８(a) に示すように、Ｙ方向に並ぶ足ピンを検出するときは、ＣＣＤセンサのスキャン出力の明暗変化点として現れる足ピンエッジの検出位置は、足ピンの移動に伴って、図８(b) に示すように変化して行く。そこで、１本の足ピンについて検出を開始時と検出終了時の観測データを除いた中間位置における数点のＸ方向位置の平均値ｘm＝（ｘ1＋ｘ2＋…＋ｘj）／ｊより求める。
なお、この場合の足ピン先端位置のＹ座標は、１本の足ピンについての検出開始時Ｔ1と検出終了時Ｔ2のＹ座標ｙ1，ｙ2の平均値ｙm＝（ｙ1＋ｙ2）／２から求める。
【００４４】
次に、ピン曲がり判定部２３において行われる、ピン曲がりの有無判定の具体的方法について、この手順を表した図９のブロック図に従って説明する。
【００４５】
ピン曲がり判定部２３は、ＸＹＺ座標の入力手段２４を通して、足ピン座標演算部２２の出力する各足ピンのＸＹＺ座標を受ける。
ピッチ不良判定手段２５は、各足ピン先端のＸＹ座標から算出されるピッチ間隔から、ＸＹ平面方向のピン曲がり（ピッチ不良）の有無を判定する。
これは、図１０に示すように、各辺毎に、足ピンのピッチＰの最大値と最小値の差を、次式によりＰ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4として求め、
【数１】
【００４６】
さらに、これら４辺のピッチずれの最大値を、次式のように求め、
Ｐ＝ｍａｘＰk
【００４７】
これが、ある一定値ａを越えたとき（Ｐ＞ａ）、ピッチ不良と判定する。
【００４８】
また、ピン曲がり判定部２３は、足ピンの高さ方向Ｚのはね上がり不良を調べる。
【００４９】
この前提として、最下部に突出した足ピン先端を結んで得られる面を基準面として求める。
【００５０】
これは、次の手順を踏む。
まず、近似直線の算出手段２６により、図１１に示すように、各辺の足ピン先端を結ぶ４本の近似直線Ｙ＝ａ1Ｘ＋ｂ1，Ｙ＝ａ2Ｘ＋ｂ2，Ｙ＝ａ3Ｘ＋ｂ3，Ｙ＝ａ4Ｘ＋ｂ4を求める。これは４辺の各足ピンのＸＹ座標値（ｘ1kｙ1k，ｘ2kｙ2k，ｘ3kｙ3k，ｘ4kｙ4k）をデータとして用いて、最少二乗法により各係数（ａ1，ｂ1，ａ2，ｂ2，ａ3，ｂ3，ａ4，ｂ4）を決定するものである。
【００５１】
さらに、中心点座標の算出手段２７により、この４本の近似直線から、フラットパッケージの中心点座標（ｘ0，ｙ0）を求める。これは、次式を用いて行なう。
ｙ0＝（ａ1・ΣＸ1k／Ｎ＋ｂ1＋ａ3・ΣＸ3k／Ｎ＋ｂ3）／２
ｘ0＝〔（ΣＹ4k／Ｎ−ｂ4）／ａ4＋（ΣＹ2k−ｂ2）／ａ2〕／２
【００５２】
すなわち、Ｙ座標ｙ0については、傾きがＹ軸に近い図１１中上下二本の近似直線を表す式に上下２辺の足ピンのＸ座標の平均値を代入して、各辺のＸ軸方向中心を決定し、その平均値より求める。また、Ｘ座標ｘ0については、傾きがＸ軸に近い図１１中左右二本の近似直線を用いて、同様に、上下２辺のＸ軸方向中心を決定し、その平均値より求める。
【００５３】
さらに、傾きαの算出手段２８により、各近似直線の傾きａ1〜ａ4の平均値より、そのＸＹ平面における回転角αを求める。これは、次式のようになる。
α＝ｔａｎ-1（−１／ａ1＋ａ2−１／ａ3＋ａ4）／４
なお、上下の２近似直線の傾きａ1，ａ3は、９０°回転させた傾きを用いる。
【００５４】
次に、フラットパッケージの４つのコーナー点のＸＹ座標を求める。
これは、まず足ピン列間距離の算出手段２９によって、図１２に示すように、Ｘ方向に並ぶ左右２列の足ピンについて、各列の足ピンのＸ座標の平均値の差（ΣＸ4k／Ｎ−ΣＸ2k／Ｎ）からフラットパッケージのＸ軸方向の足ピン列間距離ΔＸを求め、同様にＹ方向に並ぶ上下２列の足ピンについて、各列の足ピンのＹ座標の平均値の差（ΣＹ1k／Ｎ−ΣＹ3k／Ｎ）からフラットパッケージのＹ軸方向の足ピン列間距離ΔＹを求める。
【００５５】
そして、コーナー点の算出手段３０により、上記足ピン列間距離の１／２の値を、上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）に加算又は減算して、４つの仮想コーナ点のＸＹ座標Ｃ1′＝（ｘ0＋Δｘ／２，ｙ0＋Δｙ／２），Ｃ2′＝（ｘ0＋Δｘ／２，ｙ0−Δｙ／２），Ｃ3′＝（ｘ0−Δｘ／２，ｙ0−Δｙ／２），Ｃ4′＝（ｘ0−Δｘ／２，ｙ0＋Δｙ／２）を求める。
【００５６】
さらに、図１３に示すように、これらのＸＹ座標を上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）の回りに上記傾きαだけ回転させて、４つのコーナ点のＸＹ座標Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4を求める。
【００５７】
次に、基準面決定手段３１により、最下方に突出した足ピン先端を結んで得られる最下面を、上記コーナー点のＸＹ座標を用い、基準面として決定する。
【００５８】
これは次の手順で行なう。
まず、図１４に示すように、足ピンが並んだ４辺から任意の３辺を選び、さらに選択された３辺から１つずつ足ピンを選び、３つの足ピン先端位置を結ぶ三角形が作る平面を、式Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１について立てた３元連立方程式を解いて求める。
【００５９】
この平面に、上記４つのコーナー点Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4のＸＹ座標を代入して得られるＺ座標の最小値を、その面の最下点として決定する。
【００６０】
この最下点の決定を、３つの足ピンの全ての組み合わせの数4Ｃ3×nＣ1×nＣ1×nＣ1（各辺の足ピン数をｎとする）だけ行い、夫々について得られた最下点から最小のものを選び、それが得られた平面を最下面である基準面として決定する。
【００６１】
そして、はね上がり長算出手段３２によって、図１５に示すように、この基準面Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１に対する各足ピン先端のＺ方向の距離ｚkを求め、その最大値をピンのはね上がり長さとする。
これを、ピン曲がりの検出手段３３によって、基準値ｍと比較し、その値ｍを超えていれば、はね上がりによるピン曲がり不良として出力する。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、フラットパッケージの移送中に、２つのＣＣＤセンサによって撮影した２つの線画像とフラットパッケージの移動距離によって、全足ピン先端のＸＹＺ座標を求めてピン曲がりを検出するので、フラットパッケージの移送を妨げず高速に判定を行える。また、フラットパッケージが傾いた状態で撮影されることを考慮した演算によって、足ピン先端位置を求めてピン曲がりを判定するので、フラットパッケージの精度の高い位置決めが不要となって、移送手段等の機械精度を高くしなくても高精度な測定が行える。
【００６３】
さらに、センサ部光学系は平行光を用いて検出を行い、斜め方向から照査される成分を小さくしているので、回転ミラーを用いたスキャン方式に比べ、コーナー部がはっきりと検出でき、検出精度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のフラットパッケージのピン曲がり検出装置の外観構成を示す図
【図２】 図１の装置のセンサヘッドに２対組み込まれるセンサ部光学系の一構成単位を示す図
【図３】 図１のセンサヘッドにおけるセンサ部光学系の配置を説明する側面図(a) 及び平面図(b)と、他の実施例を示す平面図(c)
【図４】 本発明のフラットパッケージのピン曲がり検出装置の構成を示すブロック図
【図５】 ２つのセンサ部光学系によって計測された足ピンの２つのＸ方向位置から、真のＸ座標とＹ座標を求める原理を説明する図
【図６】 進行方向Ｙと直交するＸ方向の足ピンの並びを撮影したＣＣＤセンサの出力からＸ方向位置を決定する方法を説明する図
【図７】 フラットパッケージの足ピン形状と検出される足ピン先端の関係を示す図
【図８】 進行方向Ｙに並ぶ足ピンの並びを撮影したＣＣＤセンサの出力から、そのＸ方向位置及びＹ方向位置を決定する方法を説明する図
【図９】 本発明のフラットパッケージのピン曲がり検出装置のピン曲がりの判定部の構成例を示すブロック図
【図１０】 求められた足ピン先端のＸＹ座標を用いて、ピッチ不良の有無を判定する方法を説明する図
【図１１】 高さ方向Ｚのはね上がり不良を検出する前提として、各辺の足ピン先端の並びによって形成される近似直線を求める手順の説明図
【図１２】 高さ方向Ｚのはね上がり不良を検出する前提として、上記近似直線の交点（仮想コーナ点）のＸＹ座標を求める手順の説明図
【図１３】 上記仮想コーナ点を中心点の回りにαだけ回転させ、真のコーナ点のＸＹ座標を求める手順の説明図
【図１４】 高さ方向Ｚのはね上がり不良を検出する前提として、４辺から選ばれた３辺から１つずつ足ピン先端を選び、この３点を結んで得られる平面が最下平面であるか否かを調べる手順を説明する図
【図１５】 最下平面を基準面として、各足ピン先端のＺ方向の距離からはね上がり不良を判定する手順を説明する図
【図１６】 フラットパッケージを測定台に固定してピン曲がりの有無の判定を行なう従来例の説明図
【図１７】 レーザ変位計を用いたピン曲がりの検出法の説明図
【図１８】 スキャンニング式レーザ変位計を用いたピン曲がりの検出法の説明図
【図１９】 ２本の透過レーザー光を用いたピン曲がりの検出方法を説明する図
【符号の説明】
１ フラットパッケージ
３ 足ピン
１０ 吸着ノズル
１１，１１′ ＣＣＤセンサ
１６ 光源
１７ 平行光を作る投光レンズ
１９，１９′，２０，２０′ 偏光板
２１ 斜視レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着ノズルによって移送中のフラットパッケージに対して行なうピン曲がりの検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣを内装した図１６(a) に示すようなフラットパッケージ１は、近年の多ピン化により細くて曲がり易いものとなっている。ピン曲がりがあると、プリント基板に正しく実装できないので、実装前に曲がりの有無を調べ、不良品を排除する必要がある。このようなピン曲がりを検出する装置として、本出願人は、フラットパッケージのピン曲がりの検出装置（特開平２−２３１５１４）を提案している。
【０００３】
この装置は、実装前に次のような手順でピン曲がりの有無の判定を行なう。
まず、図１６(a) に示すように、検査台２に位置決めして載せたフラットパッケージ１に対し、図１６(b) に示すように、平行光を、その足ピン３の並び方向に沿って照射し、足ピン３の影を二次元ＣＣＤセンサ４に受ける。図１６(c) に示すこの二値化画像に対して、フラットパッケージ１に向かい検査台２に沿って外側から検索することにより、足ピン３の先端を確認した後、この先端位置から足ピン３の根部に向かって所定距離ｌの位置における二値化画像を上から順に検索し、最初に明から暗に変化した点を検出し、この変化点の検査台２の上面からの長さｘを測定し、この長さｘが所定長さｍの範囲以内であることにより良と判定する。
【０００４】
また、レーザ光を用いた足ピン曲がりの検出方法として、図１７に示すレーザ変位計５を用いる方法、図１８に示すスキャニング式レーザ変位計６を用いる方法、及び図１９に示すように２本のレーザビームを足ピン位置に透過させる方法がある。
【０００５】
図１７に示すレーザ変位計５を用いる方法は、照射したレーザビームが足ピン３で反射して戻って来る位置が、足ピンまでの距離によって変化することを利用して足ピンの位置を測定する。
【０００６】
また、図１８に示すスキャニング式レーザ変位計６は、回転ミラー７を用いてレーザー光を振るスキャニングを行わせ、一度に多くの足ピンの位置を検出する。
【０００７】
図１９に示す２本のレーザビームを用いる方法は、移動中のフラットパッケージ１に同一平面において交差する２方向からレーザビームを足ピン３の通過位置に透過させる。各透過光を検出するセンサの足ピン検出時点は、その高さＺによって異なる。そこで、これを利用して足ピンのはね上がりの有無を判定する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の機器及び方法は、夫々、次に述べるような問題を有している。
【０００９】
特開平２−２３１５１４のフラットパッケージの足ピン曲がりの検出装置は、所定の検査台上にフラットパッケージを位置決めして置く必要があるため、計測準備時間が長くなって計測のピッチタイムを速くできず、位置決め精度が計測精度に直接影響してしまうという問題があった。
【００１０】
図１７のレーザ変位計５はポイント計測を行うので、計測点に対象となる足ピンの先端部が位置するように移動させる必要があって計測時間が長くなるとともに、必要な計測精度を得るために、０.１ｍｍ以下の機械的な位置決め精度が要求される。
【００１１】
図１８のスキャニング式レーザ変位計６は、一度に多くの足ピンの位置を検出して、高速化を図ろうとしているが、スキャンニングのため、光が斜めに当たる周辺部は、十分な反射量が得られる検出位置の中央部に対し、反射量が減り精度が低下するという問題があった。また、スキャンニング式レーザ変位計も、必要な計測精度を得るために、０.１ｍｍ以下の機械的な位置決め精度が要求されるという条件が必要なのは前記同様である。
【００１２】
図１９に示す２方向からレーザ光を照射する方法は、同図中に示すように、２つのセンサが足ピンの上縁と下縁を検出するので、その厚さｔ（足ピンの傾きによって見掛け上の厚さが変動する。）だけ計測誤差が生じるという問題があった。
【００１３】
そこで、この発明は、フラットパッケージの移送中に、上記各問題点なく高速かつ高精度に、足ピン曲がりの有無を判定できるフラットパッケージの足ピン曲がりの検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供するフラットパッケージの足ピン曲がりの検出装置は、
ＩＣ用フラットパッケージを真空吸着ノズルにより吸着して移送する移送路に、
移送方向Ｙと直交するＸＺ平面に沿い、偏光板を通してフラットパッケージの底面側に入射角θで平行光を照射する投光部と、足ピン先端から反射角θで正反射した光を、前記偏光板と同一の偏光方向を持つ偏光板に透過させ、上記正反射方向に一致させた受光軸に対して傾斜したフラットパッケージの底面側Ｘ方向の線画像を、斜視レンズによって、ＣＣＤセンサの受光面全体にピントを合せて結像させる受光部からなる投受光部を、
投受光方向が相互に逆向きになり、かつ偏光板の偏光方向が相互に９０°異なるようにして２対配置したセンサ部光学系と、
２つのセンサ部光学系のＣＣＤセンサの各出力を計測して得られる各足ピン先端の２つのＸ方向位置ｘ1，ｘ2と、各投受光部の入射角θを用い、三角測距法により各足ピン先端のＸ座標とＺ座標を求め、さらに各足ピンの測定時点のフラットパッケージのＹ方向移動距離より、各足ピンのＹ座標を求める足ピン座標演算部と、
各足ピン先端のＸＹＺ座標を用いて、足ピン曲がりの有無を判定するピン曲がり判定部とを具備したことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、３次元方向の傾きが不明の状態で求められたＩＣ用フラットパッケージの４辺の各足ピン先端のＸＹＺ座標から、ピン曲がりの有無を判定するため、次に列挙する手段を備えたピン曲がりの判定部を提供する。
【００１６】
すなわち、４辺の各足ピン先端のＸＹＺ座標を入力する入力手段と、
ＸＹ平面における４辺の足ピン先端を結ぶ４本の近似直線を、各足ピン先端のＸＹ座標から、最小二乗法によって求める手段と、
【００１７】
上記４本の近似直線から、傾きがＸ軸に近い２本を選び、この近似直線式に、それを決定した足ピン先端のＹ座標の平均値を代入してＸ座標値を求め、さらに、その平均値からフラットパッケージの中心点のＸ座標ｘ0を求めるともに、傾きがＹ軸に近い２本を選び、この近似直線式に、それを決定した足ピン先端のＸ座標の平均値を代入してＸ座標値を求め、さらに、その平均値からフラットパッケージの中心点のＹ座標ｙ0を求める中心点座標の算出手段と、
【００１８】
上記４つの近似直線の傾きａ1〜ａ4より、式α＝ｔａｎ-1（−１／ａ1＋ａ2−１／ａ3＋ａ4）／４を用いて、フラットパッケージのＺ軸回りの傾きαを求める傾き算出手段と、
Ｙ方向に並ぶ２列の足ピンのＸ座標の平均値の差（ΣＸ4k／Ｎ−ΣＸ2k／Ｎ）からＸ軸方向の足ピン列間距離ΔＸを求め、Ｘ方向に並ぶ２列の足ピンのＹ座標の平均値の差（ΣＹ1k／Ｎ−ΣＹ3k／Ｎ）からＹ軸方向の足ピン列間距離ΔＹを求める足ピン列間距離の算出手段と、
【００１９】
上記足ピン列間距離の１／２の値を、上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）に加算又は減算して、４つの仮想コーナ点のＸＹ座標Ｃ1′＝（ｘ0＋Δｘ／２，ｙ0＋Δｙ／２），Ｃ2′＝（ｘ0＋Δｘ／２，ｙ0−Δｙ／２），Ｃ3′＝（ｘ0−Δｘ／２，ｙ0−Δｙ／２），Ｃ4′＝（ｘ0−Δｘ／２，ｙ0＋Δｙ／２）を求め、さらに、これらのＸＹ座標を上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）の回りに上記傾きαだけ回転させて、４つのコーナ点のＸＹ座標Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4を求めるコーナー点算出手段と、
【００２０】
足ピンが並んだ４辺から任意の３辺を選び、さらに選択された３辺から１つずつ足ピンを選ぶ所定数の組み合わせについて、３つの足ピン先端位置を結ぶ三角形が作る平面を、式Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１について立てた３元連立方程式を解いて求め、各平面毎に、上記４つのコーナー点のＸＹ座標を代入して得られるＺ座標の最小値を求め、さらに、これらの最小の値が得られた面を最下面である基準面として決定する基準面決定手段と、
【００２１】
この基準面Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１に対して、全足ピン先端のＺ方向の距離を求め、その最大値をピンのはね上がり長さとして検出するはね上がり長算出手段と、
【００２２】
このはね上がり長さを基準値ｍと比較し、その値ｍを超えているとき、はね上がりによるピン曲がり不良として出力するピン曲がりの検出手段を備えたピン曲がり判定部である。
【００２３】
このピン曲がり判定部は、例えば、前述した２つのセンサ部光学系によって得られた４辺の足ピン先端のＸＹＺ座標を用いてピン曲がりの有無を検出する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、図１に示すように、真空吸着ノズル１０で吸着されてＹ方向に移送中のＩＣ用フラットパッケージ１に対し、図２に示すようなＣＣＤセンサ１１（１１′）を用いたセンサ部光学系１２（１２′）を２つ用いることによって、足ピン３の先端を、移送方向Ｙと直交するＸ方向の線画像として撮影し、この２つの線画像の組み合わせからなるステレオ画像と、撮影時点のフラットパッケージ１の移送方向位置ｙより、各足ピン先端のＸＹＺ座標を求め、これより足ピン３の曲がりの有無を判定しようとする。
図１において、１３は図２のセンサ部光学系１２（１２′）を２つ設けたセンサヘッド、１４は各種演算処理を行い、足ピンの曲がり有無の判定結果を出力するコントローラで、モニター表示器１５を備えている。
【００２５】
センサ部光学系１２（１２′）を示す図２において、１６は光源で、例えばライトボックス１７に収容された白熱電球の光を光ファイバ１７ａで集光し、他端側から照射するものを用いる。光量に余裕があるときは、ＬＥＤやレーザーダイオードなど光源が小さく平行光が容易に得られる光源も使用することができる。１８は投光レンズで、光源１６から出た光を平行光化し、投光側の偏光板１９を通し、真空吸着ノズル１０に吸着されて移送中のフラットパッケージ１に、所定の入射角θで照射する。
【００２６】
２０は受光側の偏光板で、フラットパッケージ１の足ピン３の先端で反射角θで正反射した光が投光側の偏光板１９によって偏光された偏光方向を保っていることを利用し、この正反射光を選択的に通過させる。２１は斜視レンズで、上記反射方向に一致させた受光軸に対して傾斜しているフラットパッケージの画像をＣＣＤセンサ１１の受光面全体にピントを合せて結像させる。
【００２７】
なお、上記斜視レンズ２１の焦点距離を少し長めにすることにより、周辺部の光量低下を殆どなくすことができ、これによって、周辺部まで高精度を確保できる。
【００２８】
センサ部光学系１２（１２′）の偏光板１９，２０（１９′，２０′）は、図３に示すように、双方の偏光方向が９０°異なるように配置される。これにより、２つのセンサ部光学系１２，１２′で同時に投受光動作を行っても、光の相互干渉は起こらない。
【００２９】
次に、上記２つのセンサ部光学系１２，１２′によって得られた２つの線画像と撮影時点のフラットパッケージの位置情報から、足ピン曲がりの有無を判定するまでの概略を説明する。
本発明装置は、図４に示すように、上記センサ部光学系１２，１２′と、この２つのセンサ部光学系のＣＣＤセンサの各出力から各足ピン先端のＸＹＺ座標を求める足ピン座標演算部２２と、このＸＹＺ座標を用いて、足ピン曲がりの有無を判定するピン曲がり判定部２３を持っている。
【００３０】
２つのセンサ部光学系のＣＣＤセンサ１１，１１′は、ＸＺ平面に沿う方向で見た視点が異なる２つのＸ方向の線画像を出力する。
足ピン座標演算部２２は、夫々の画像について各足ピンのＸ方向位置を計測し、これを三角測距法によって処理することによって、各足ピン３の先端のＸ座標とＺ座標を求める。さらに、この画像を撮影した時点のフラットパッケージのセンサ部光学系に対する相対移動距離からＹ座標を求める。
【００３１】
ピン曲がり判定部２３は、全足ピン先端のＸＹＺ座標が求められた後、各足ピン先端のＸＹ座標から算出されるピッチ間隔から、ＸＹ平面方向のピン曲がり（ピッチ不良）の有無を判定する。
【００３２】
さらに、ピン曲がり判定部２３は、Ｚ方向の足ピン３のはね上がりの判定を行なう。これは、最も下方に突出した足ピンの先端によって形成される最下面を基準面として求め、この基準面に対する各足ピン先端のＺ方向の距離を求め、これによって良否判定をするものである。
【００３３】
上記足ピン座標演算部２２の演算処理の具体的方法を、順に説明する。
【００３４】
初めに、２つの線画像の夫々について計測した足ピンのＸ方向の位置から、三角測距法によって、足ピン先端のＸ座標とＺ座標を求める算出式を説明する。
【００３５】
この算出式を導く前提として、足ピン先端の真の座標がｘ1であったとき、２つのセンサ部光学系１２，１２′によって観測される足ピン先端のＸ方向位置が、足ピン高さｚ1の変化によって、どのように変わるか考察する。
【００３６】
図５(a) に示すように、右側から投光するときは、足ピンの先端高さがｚ1だけ増加すると、受光側では入射角θに対してｚ1・ｔａｎθだけ増加した値ｘA＝ｘ1＋ｚ1・ｔａｎθとして検出される。また、図５(b) に示すように、左側から投光するときは、足ピン位置がｚ1だけ増加すると、受光側では入射角θに対してｚ1・ｔａｎθだけ減少した値ｘB＝ｘ1−ｚ1・ｔａｎθとして検出される。
【００３７】
したがって、検出値ｘAとｘBから、ｘ1とｚ1を、ｘ1＝（ｘA＋ｘB）／２、ｚ1＝（ｘA−ｘB）／２・ｔａｎθとして、求めることができる。なお、この式は光軸近辺で成り立つ式であり、光軸から大きく離れた位置の画像は、その光学系の収差に応じて画角による補正を加えなければならない。
【００３８】
上記足ピン先端の２つのＸ方向位置ｘA，ｘBは、２つのセンサ部光学系１２，１２′のＣＣＤセンサ１１，１１′の出力から次のような計測手順で求める。
【００３９】
これは、フラットパッケージの進行方向Ｙと直交するＸ方向に並ぶ足ピンを検出するときと、進行方向Ｙに並ぶ足ピンを検出するときとで、異なった方法を採用する。
【００４０】
図６(a) に示すように、Ｘ方向に並ぶ足ピンを検出するとき、ＣＣＤセンサ１１，１１′の出力は、図６(b) に示すような出力波形となる。足ピン先端がＸＺ平面に沿う検出平面に完全に一致していないときは、出力レベルは低く(イ) 、完全に一致した時点で最大レベル(ロ) となる。そこで、足ピン先端を初めに検出した時点より少し遅れた時点、例えば、足ピン先端が検出された時点の次のＣＣＤセンサのスキャン出力において、出力波形の立ち上がりと立ち下がりの位置をカウントし、その平均値ｘm＝（ｘu＋ｘd）／２を足ピン先端位置として求める。
【００４１】
多ピンのフラットパッケージの足ピン先端形状は、図７(a) に示すように、傾斜している場合が多いので、上記方法で、進行方向に対して前方と後方の足ピン先端位置を共に検出することができる。但し、足ピンの先端形状が図７(b) に示すように、水平面になっている場合は、前方の足ピンに対しては上述の処理を行い、後方の足ピンに対しては、足ピンが検出されなくなる直前に検出された出力波形の立ち上がりと立ち下がりの位置をカウントして求めることになる。
【００４２】
図３(b) の配置では、２つのセンサ部光学系１２，１２′の投受光軸を含む面は、進行方向Ｙと直交するＸＺ平面に対してＺ軸回りにφだけ傾き、厳密に考えれば、投光されて進む光の方向性によりフラットパッケージの位置や方向によっては多少精度低下のおそれもある。しかし、この光学系で投光される光は、光点がある一定の大きさを持つため、ある程度拡散された光となり、この傾きを吸収できることになっている。なお、光の方向性の影響を排除するため、図３(c) のように投光面を２面持たせて、これを打ち消す方法も考えられる。
【００４３】
一方、図８(a) に示すように、Ｙ方向に並ぶ足ピンを検出するときは、ＣＣＤセンサのスキャン出力の明暗変化点として現れる足ピンエッジの検出位置は、足ピンの移動に伴って、図８(b) に示すように変化して行く。そこで、１本の足ピンについて検出を開始時と検出終了時の観測データを除いた中間位置における数点のＸ方向位置の平均値ｘm＝（ｘ1＋ｘ2＋…＋ｘj）／ｊより求める。
なお、この場合の足ピン先端位置のＹ座標は、１本の足ピンについての検出開始時Ｔ1と検出終了時Ｔ2のＹ座標ｙ1，ｙ2の平均値ｙm＝（ｙ1＋ｙ2）／２から求める。
【００４４】
次に、ピン曲がり判定部２３において行われる、ピン曲がりの有無判定の具体的方法について、この手順を表した図９のブロック図に従って説明する。
【００４５】
ピン曲がり判定部２３は、ＸＹＺ座標の入力手段２４を通して、足ピン座標演算部２２の出力する各足ピンのＸＹＺ座標を受ける。
ピッチ不良判定手段２５は、各足ピン先端のＸＹ座標から算出されるピッチ間隔から、ＸＹ平面方向のピン曲がり（ピッチ不良）の有無を判定する。
これは、図１０に示すように、各辺毎に、足ピンのピッチＰの最大値と最小値の差を、次式によりＰ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4として求め、
【数１】
さらに、これら４辺のピッチずれの最大値を、次式のように求め、
Ｐ＝ｍａｘＰk
【００４７】
これが、ある一定値ａを越えたとき（Ｐ＞ａ）、ピッチ不良と判定する。
【００４８】
また、ピン曲がり判定部２３は、足ピンの高さ方向Ｚのはね上がり不良を調べる。
【００４９】
この前提として、最下部に突出した足ピン先端を結んで得られる面を基準面として求める。
【００５０】
これは、次の手順を踏む。
まず、近似直線の算出手段２６により、図１１に示すように、各辺の足ピン先端を結ぶ４本の近似直線Ｙ＝ａ1Ｘ＋ｂ1，Ｙ＝ａ2Ｘ＋ｂ2，Ｙ＝ａ3Ｘ＋ｂ3，Ｙ＝ａ4Ｘ＋ｂ4を求める。これは４辺の各足ピンのＸＹ座標値（ｘ1kｙ1k，ｘ2kｙ2k，ｘ3kｙ3k，ｘ4kｙ4k）をデータとして用いて、最少二乗法により各係数（ａ1，ｂ1，ａ2，ｂ2，ａ3，ｂ3，ａ4，ｂ4）を決定するものである。
【００５１】
さらに、中心点座標の算出手段２７により、この４本の近似直線から、フラットパッケージの中心点座標（ｘ0，ｙ0）を求める。これは、次式を用いて行なう。
ｙ0＝（ａ1・ΣＸ1k／Ｎ＋ｂ1＋ａ3・ΣＸ3k／Ｎ＋ｂ3）／２
ｘ0＝〔（ΣＹ4k／Ｎ−ｂ4）／ａ4＋（ΣＹ2k−ｂ2）／ａ2〕／２
【００５２】
すなわち、Ｙ座標ｙ0については、傾きがＹ軸に近い図１１中上下二本の近似直線を表す式に上下２辺の足ピンのＸ座標の平均値を代入して、各辺のＸ軸方向中心を決定し、その平均値より求める。また、Ｘ座標ｘ0については、傾きがＸ軸に近い図１１中左右二本の近似直線を用いて、同様に、上下２辺のＸ軸方向中心を決定し、その平均値より求める。
【００５３】
さらに、傾きαの算出手段２８により、各近似直線の傾きａ1〜ａ4の平均値より、そのＸＹ平面における回転角αを求める。これは、次式のようになる。
α＝ｔａｎ-1（−１／ａ1＋ａ2−１／ａ3＋ａ4）／４
なお、上下の２近似直線の傾きａ1，ａ3は、９０°回転させた傾きを用いる。
【００５４】
次に、フラットパッケージの４つのコーナー点のＸＹ座標を求める。
これは、まず足ピン列間距離の算出手段２９によって、図１２に示すように、Ｘ方向に並ぶ左右２列の足ピンについて、各列の足ピンのＸ座標の平均値の差（ΣＸ4k／Ｎ−ΣＸ2k／Ｎ）からフラットパッケージのＸ軸方向の足ピン列間距離ΔＸを求め、同様にＹ方向に並ぶ上下２列の足ピンについて、各列の足ピンのＹ座標の平均値の差（ΣＹ1k／Ｎ−ΣＹ3k／Ｎ）からフラットパッケージのＹ軸方向の足ピン列間距離ΔＹを求める。
【００５５】
そして、コーナー点の算出手段３０により、上記足ピン列間距離の１／２の値を、上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）に加算又は減算して、４つの仮想コーナ点のＸＹ座標Ｃ1′＝（ｘ0＋Δｘ／２，ｙ0＋Δｙ／２），Ｃ2′＝（ｘ0＋Δｘ／２，ｙ0−Δｙ／２），Ｃ3′＝（ｘ0−Δｘ／２，ｙ0−Δｙ／２），Ｃ4′＝（ｘ0−Δｘ／２，ｙ0＋Δｙ／２）を求める。
【００５６】
さらに、図１３に示すように、これらのＸＹ座標を上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）の回りに上記傾きαだけ回転させて、４つのコーナ点のＸＹ座標Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4を求める。
【００５７】
次に、基準面決定手段３１により、最下方に突出した足ピン先端を結んで得られる最下面を、上記コーナー点のＸＹ座標を用い、基準面として決定する。
【００５８】
これは次の手順で行なう。
まず、図１４に示すように、足ピンが並んだ４辺から任意の３辺を選び、さらに選択された３辺から１つずつ足ピンを選び、３つの足ピン先端位置を結ぶ三角形が作る平面を、式Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１について立てた３元連立方程式を解いて求める。
【００５９】
この平面に、上記４つのコーナー点Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4のＸＹ座標を代入して得られるＺ座標の最小値を、その面の最下点として決定する。
【００６０】
この最下点の決定を、３つの足ピンの全ての組み合わせの数4Ｃ3×nＣ1×nＣ1×nＣ1（各辺の足ピン数をｎとする）だけ行い、夫々について得られた最下点から最小のものを選び、それが得られた平面を最下面である基準面として決定する。
【００６１】
そして、はね上がり長算出手段３２によって、図１５に示すように、この基準面Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１に対する各足ピン先端のＺ方向の距離ｚkを求め、その最大値をピンのはね上がり長さとする。
これを、ピン曲がりの検出手段３３によって、基準値ｍと比較し、その値ｍを超えていれば、はね上がりによるピン曲がり不良として出力する。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、フラットパッケージの移送中に、２つのＣＣＤセンサによって撮影した２つの線画像とフラットパッケージの移動距離によって、全足ピン先端のＸＹＺ座標を求めてピン曲がりを検出するので、フラットパッケージの移送を妨げず高速に判定を行える。また、フラットパッケージが傾いた状態で撮影されることを考慮した演算によって、足ピン先端位置を求めてピン曲がりを判定するので、フラットパッケージの精度の高い位置決めが不要となって、移送手段等の機械精度を高くしなくても高精度な測定が行える。
【００６３】
さらに、センサ部光学系は平行光を用いて検出を行い、斜め方向から照査される成分を小さくしているので、回転ミラーを用いたスキャン方式に比べ、コーナー部がはっきりと検出でき、検出精度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のフラットパッケージのピン曲がり検出装置の外観構成を示す図
【図２】 図１の装置のセンサヘッドに２対組み込まれるセンサ部光学系の一構成単位を示す図
【図３】 図１のセンサヘッドにおけるセンサ部光学系の配置を説明する側面図(a) 及び平面図(b)と、他の実施例を示す平面図(c)
【図４】 本発明のフラットパッケージのピン曲がり検出装置の構成を示すブロック図
【図５】 ２つのセンサ部光学系によって計測された足ピンの２つのＸ方向位置から、真のＸ座標とＹ座標を求める原理を説明する図
【図６】 進行方向Ｙと直交するＸ方向の足ピンの並びを撮影したＣＣＤセンサの出力からＸ方向位置を決定する方法を説明する図
【図７】 フラットパッケージの足ピン形状と検出される足ピン先端の関係を示す図
【図８】 進行方向Ｙに並ぶ足ピンの並びを撮影したＣＣＤセンサの出力から、そのＸ方向位置及びＹ方向位置を決定する方法を説明する図
【図９】 本発明のフラットパッケージのピン曲がり検出装置のピン曲がりの判定部の構成例を示すブロック図
【図１０】 求められた足ピン先端のＸＹ座標を用いて、ピッチ不良の有無を判定する方法を説明する図
【図１１】 高さ方向Ｚのはね上がり不良を検出する前提として、各辺の足ピン先端の並びによって形成される近似直線を求める手順の説明図
【図１２】 高さ方向Ｚのはね上がり不良を検出する前提として、上記近似直線の交点（仮想コーナ点）のＸＹ座標を求める手順の説明図
【図１３】 上記仮想コーナ点を中心点の回りにαだけ回転させ、真のコーナ点のＸＹ座標を求める手順の説明図
【図１４】 高さ方向Ｚのはね上がり不良を検出する前提として、４辺から選ばれた３辺から１つずつ足ピン先端を選び、この３点を結んで得られる平面が最下平面であるか否かを調べる手順を説明する図
【図１５】 最下平面を基準面として、各足ピン先端のＺ方向の距離からはね上がり不良を判定する手順を説明する図
【図１６】 フラットパッケージを測定台に固定してピン曲がりの有無の判定を行なう従来例の説明図
【図１７】 レーザ変位計を用いたピン曲がりの検出法の説明図
【図１８】 スキャンニング式レーザ変位計を用いたピン曲がりの検出法の説明図
【図１９】 ２本の透過レーザー光を用いたピン曲がりの検出方法を説明する図
【符号の説明】
１ フラットパッケージ
３ 足ピン
１０ 吸着ノズル
１１，１１′ ＣＣＤセンサ
１６ 光源
１７ 平行光を作る投光レンズ
１９，１９′，２０，２０′ 偏光板
２１ 斜視レンズ
Claims (2)
- ＩＣ用フラットパッケージを真空吸着ノズルにより吸着して移送する移送路に、
移送方向Ｙと直交するＸＺ平面に沿い、偏光板を通してフラットパッケージの底面側に入射角θで平行光を照射する投光部と、足ピン先端から反射角θで正反射した光を、前記偏光板と同一の偏光方向を持つ偏光板に透過させ、上記正反射方向に一致させた受光軸に対して傾斜したフラットパッケージの底面側Ｘ方向の線画像を、斜視レンズによって、ＣＣＤセンサの受光面全体にピントを合せて結像させる受光部からなる投受光部を、
投受光方向が相互に逆向きになり、かつ偏光板の偏光方向が相互に９０°異なるようにして２対配置したセンサ部光学系と、
２つのセンサ部光学系のＣＣＤセンサの各出力を計測して得られる各足ピン先端の２つのＸ方向位置ｘ1，ｘ2と、各投受光部の入射角θを用い、三角測距法により各足ピン先端のＸ座標とＺ座標を求め、さらに各足ピンの測定時点のフラットパッケージのＹ方向移動距離より、各足ピンのＹ座標を求める足ピン座標演算部と、
各足ピン先端のＸＹＺ座標を用いて、足ピン曲がりの有無を判定するピン曲がり判定部とを具備したことを特徴とするフラットパッケージのピン曲がりの検出装置。 - 前記ピン曲がり判定部は、３次元方向の傾きが不明の状態で求められたＩＣ用フラットパッケージの４辺の各足ピン先端のＸＹＺ座標の入力手段と、
ＸＹ平面における４辺の足ピン先端を結ぶ４本の近似直線を、各足ピン先端のＸＹ座標から、最小二乗法によって求める手段と、
上記４本の近似直線から、傾きがＸ軸に近い２本を選び、この近似直線式に、それを決定した足ピン先端のＹ座標の平均値を代入してＸ座標値を求め、さらに、その平均値からフラットパッケージの中心点のＸ座標ｘ0を求めるともに、傾きがＹ軸に近い２本を選び、この近似直線式に、それを決定した足ピン先端のＸ座標の平均値を代入してＹ座標値を求め、さらに、その平均値からフラットパッケージの中心点のＹ座標ｙ0を求める中心点座標の算出手段と、
上記４つの近似直線の傾きａ1〜ａ4より、式α＝ｔａｎ-1（−１／ａ1＋ａ2−１／ａ3＋ａ4）／４を用いて、フラットパッケージのＺ軸回りの傾きαを求める傾き算出手段と、
Ｙ方向に並ぶ２列の足ピンのＸ座標の平均値の差からＸ軸方向の足ピン列間距離ΔＸを求め、Ｘ方向に並ぶ２列の足ピンのＹ座標の平均値の差からＹ軸方向の足ピン列間距離ΔＹを求める足ピン列間距離の算出手段と、
上記足ピン列間距離の１／２の値を、上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）に加算又は減算して、４つの仮想コーナ点のＸＹ座標Ｃ1′，Ｃ2′，Ｃ3′，Ｃ4′を求め、さらに、これらのＸＹ座標を上記中心点座標（ｘ0，ｙ0）の回りに上記傾きαだけ回転させて、４つのコーナ点のＸＹ座標Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4を求めるコーナー点算出手段と、
足ピンが並んだ４辺から任意の３辺を選び、さらに選択された３辺から１つずつ足ピンを選ぶ所定数の組み合わせについて、３つの足ピン先端位置を結ぶ三角形が作る平面を、式Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１について立てた３元連立方程式を解いて求め、各平面毎に、上記４つのコーナー点のＸＹ座標を代入して得られるＺ座標の最小値を求め、さらに、これらの最小のものが得られた面を最下面である基準面として決定する基準面決定手段と、
この基準面Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＝１に対して、全足ピン先端のＺ方向の距離を求め、その最大値をピンのはね上がり長さとして検出するはね上がり長算出手段と、
このはね上がり長さを基準値ｍと比較し、その値ｍを超えているとき、はね上がりによるピン曲がり不良として出力するピン曲がりの検出手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のフラットパッケージのピン曲がりの検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32925095A JP3645340B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フラットパッケージのピン曲がりの検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32925095A JP3645340B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フラットパッケージのピン曲がりの検出装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH09166424A JPH09166424A (ja) | 1997-06-24 |
| JP3645340B2 true JP3645340B2 (ja) | 2005-05-11 |
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ID=18219347
Family Applications (1)
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| JP32925095A Expired - Fee Related JP3645340B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | フラットパッケージのピン曲がりの検出装置 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-12-18 JP JP32925095A patent/JP3645340B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09166424A (ja) | 1997-06-24 |
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