JP3677136B2 - 半導体素子のリード検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装型半導体素子を、エンボステープ又は粘着テープへ収納する装置上における半導体素子のリード検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子は、製造されると、エンボステープの長手方向に列状に形成された多数のポケットに１つづつ収容され、この状態で検査を受けることになる。検査は幾つかの項目について行われるが、ここではリードの検査を対象としている。
【０００３】
半導体素子には、薄い直方体をした素子本体の対向する２側面から、多数のリードが突出している。これらのリードは、１つの素子の全リードを一度に切断するので、リードが長すぎたり、短すぎることは生じないが、リードが浮きすぎていたり、沈みすぎたり、あるいは曲がったり、ということが生じる可能性がある。そして、これらの程度が大きい場合は、後の工程で接続不良の原因になる等の問題がある。そこで、エンボステープのポケット内に収容された状態で、リードの検査を行っている。
【０００４】
図１９は、半導体素子の図である。半導体素子１には、上述したように、その両側に、複数のリードＬ（Ｌ１，Ｌ２……Ｌ８）が設けられている。従来のリード検査方法は、まず、半導体素子１を、上方から図示しないＣＣＤカメラで撮影し、ＣＣＤカメラにより取り込まれた図１９（ａ）に示す画像から、半導体素子１の傾きが概略修正されるように、原点補正を行うとともにｘ，ｙ座標をとり、片側について、各リードＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の先端を認識し、座標（ｘｉ，ｙｉ）としてとらえ、その座標をもとに最小自乗法によりリードの仮想平均線３を求める。次に、仮想平均線３に対する各リードＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の先端の誤差ｄ（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）を求める。そして、先端の誤差ｄとリードの浮き沈み量δとが一定の相関関係にあることから、浮き沈み量δの許容値から先端の誤差の許容値ｄ０をあらかじめ求めておき、上記のｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４を上記の許容値ｄ０（しきい値）と比較し、良品、不良品の判定を行うものである。
【０００５】
なお、半導体素子には両側にリードがあるので、反対側のリードＬ５からＬ８についても上記と同様の検査を行うことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の方法では、各リードの先端から仮想平均線３までの距離を誤差ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４として判定を行うため、各リードの先端のばらつきが大きい場合、仮想平均線３に対する各リードの誤差が実際の浮き沈み量δより小さくなり、良品に近い不良品を検出できない。たとえば、図１９において、リードＬ３のみが浮いていて他のＬ１，Ｌ２，Ｌ４は正規の位置にある場合、仮想平均線３がＬ１，Ｌ２，Ｌ４の先端を結ぶ線から離れた位置になるので、リードＬ３の誤差ｄ３は実際より小さくなり、不良とならないことがある。
【０００７】
また、従来の照明方法では、半導体素子１の真上から照明するだけなので、半導体素子のマーク５が見にくかったり、メッキツブレがあるとリードの先端に黒い部分ができたり、エンボステープのポケットの側面にリードが映り込んだりして、リードの先端を正確に検出できないという問題点があった。
本発明は、上記の問題を解消し、半導体素子のリード浮き沈み量の検査精度の向上を計ることを目的としている。
【０００８】
【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は、対向する２側面からそれぞれ複数のリードを突設した半導体素子を撮影し、画像上で設定されたｘ，ｙ軸に対して、各リードの先端位置の座標（ｘｉ，ｙｉ）を求めて行う半導体素子のリード検査方法において、上記撮影した画像の半導体素子のパッケージのエッジにより、上記画像上で設定されたｘ，ｙ軸に対する半導体素子の傾きθｐを算出し、各リードの先端位置の座標（ｘｉ，ｙｉ）から求められる隣接するリードが成す角度から、上記半導体素子の傾き角度θｐを減算することで、隣接するリードの先端が成す各角度θｉを算出し、各角度θｉの配列を予め決められた配列パターンと比較して曲がっていると推測されるリードを排除し、残ったリードにより半導体素子の傾き角度θを算出し、該半導体素子の傾き角度θから各リードの先端の理論座標（Ｘｔｈ，Ｙｔｈ）を求め、上記測定した座標（ｘｉ，ｙｉ）と理論座標（Ｘｔｈ，Ｙｔｈ）とからこれらの間の誤差を求め、該誤差を予め定められたしきい値と比較して不良リードを判断することを特徴としている。
【０００９】
また、上記角度θｉの算出に加えて、一辺の両端にあるリードの先端位置の座標から求められる角度から、上記半導体素子の傾き角度θｐを減算することで、一辺の両端にあるリード間の角度θａも算出して上記配列パターンに加え、曲がっていると推測されるリードを判定することもできる。
【００１０】
上記２つの側面のそれぞれに基準リードを定めるとともに、両基準リード先端間の距離を算出し、該距離と理論上求められる規格値とを比較してリードの曲がりを判定することもできる。
【００１１】
また、半導体素子をその上方に置かれた光源により照明するとともに、該光源の光を反射して半導体を側方からも照明して上記検査を行ったり、上記半導体素子をその上方から照明する光源と、半導体素子との間の周辺部に拡散板を設け、リード先端部に拡散光が照射されるようにすることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面によって説明する。
図１は、本発明の半導体素子の検査方法を実施する状態を示す図である。被検体としての半導体素子１は、エンボステープ８の各ポケット８ａに１個づつ収容され、検査位置に運ばれてくる。検査位置の上には、照明装置１０が設けられ、その上にＣＣＤカメラ９があり、照明装置１０に照明された半導体素子１を撮影し、その画像を図示しないコンピュータ等に取り込む。コンピュータでは、従来技術で説明したのと同じように、半導体素子の傾きを概略で補正するように、原点を補正し、ｘ，ｙ軸を設定する。
【００１３】
半導体素子１のリードＬの検査を行う場合、いかに正確にリードの先端を検出するかが重要である。実際の検査においては、リードＬにメッキツブレがあると、リード先端が黒く映ったり、あるいは、光の反射によりキャリアテープの側面にリードが映り込むといったことが起こる。そして、これらの理由により、リードの先端が正確に検出できず、良品を不良品と判定してしまうことになる。
【００１４】
リードを映し出す場合は、なるべく高い位置から光を照射する必要がある。一方、半導体素子には、その型番や基準リードを示す○等のマーク５（レーザマーク、図１９参照）が記載されており、リード検査の際にこのマークも検査することとしている。ところが、マークを映し出すには、なるべく横方向からの光を照射することが望ましい。
【００１５】
これらのことから、上方と側方に置かれた２つの光源によりリードとマークを別々に照射することが考えられるが、単純にこのような照明を行うと、半導体素子のパッケージのエッジが白く映り、良好な画面が得られなくなってしまう。
【００１６】
そこで本発明では、図２及び図３のように構成された照明装置１０を使用する。この照明装置１０は、半導体素子１と光源１１との距離を離すことにより、リード先端部の黒く映る部分を解消し、なおかつ、ポケットの側面にリードが映り込むことを防ぐものである。
【００１７】
すなわち、照明装置１０は、全体としてほぼ直方体形状で、内部に２つのＬＥＤを使用した光源１１，１１があり、半導体素子１との距離を離すために、照射部１２と、集光部１３と、拡散板１４とを中間に配置している。照射部１２、集光部１３及び拡散板１４には、図２、図３に示すように、中央にＣＣＤカメラで撮影するための貫通した孔があり、ＣＣＤカメラ９は、光源１１によって照明された半導体素子１を直接撮影することができる。
【００１８】
しかし、光源１１と半導体素子１との間の距離を単に離すと、表面のマーク５を映し出せなくなるため、半導体素子１と非常に近いところに集光部１３を設けるとともに、照射部１２及び集光部１３の内側面１２ａ，１３ａを図示のように斜面として、半導体素子１の上面を側方から照射し、マーク５を鮮明に映し出せる構造となっている。
【００１９】
本発明の照明装置１０では、さらに、照射部１２と集光部１３との間に拡散板１４を設けている。リードＬのメッキがつぶれていると、そこで乱反射を起こし、これを画像に映すと黒く見えるが、拡散板１４を設けて光りを拡散することによって乱反射が押さえられ、リードＬのメッキがつぶれている部分も白く映し出せるようになる。また、ポケット８ａの側面にリードＬが映り込むといったことも防止することができる。
【００２０】
しかし、それでも、上記の構成の照明装置だけでは、メッキツブレによりリード先端が黒く映ることを完全に解消できない半導体素子もある。そこで、これを解消するために、以下のような方法によりリード先端を検出する。
【００２１】
図４は、ＣＣＤカメラの素子上に形成された半導体素子を示す図である。この図に示すように、リードＬに沿って、リード長（規格値）の約１．５倍の長さのウィンドウ１５をかけ、このウィンドウ１５内のＣＣＤ素子の出力を主走査方向ａと副走査方向ｂに沿って測定し、図５の一次元画像１６を得る。同図の濃淡は、リードＬの画像の濃淡を示すものである。
【００２２】
この一次元画像１６をフィルタ１７でフィルタリング処理すると、グラフ１８のような線図が検出される。グラフ１８の線図には、上向きに２つの極大値と下向きに２つの極小値とが現れる。リードのエッジが黒く映る場合は、さらに多くの極大値、極小値が現れるが、あらかじめリードの長さをパラメータとして与えておくことによって、２つのエッジ間の距離がリード長（規格値）に最も近い値となるものを求めることにより、リードの基端側のエッジと、先端側のエッジとのエッジペアを容易に抽出することができる。
【００２３】
図示の例では、第１エッジと第２エッジが求めるエッジペアとなる。すなわち、第１エッジがリードの根本であれば、第２エッジがリードの先端となる（又は、その反対でもよい）。こうしてメッキツブレなどによってエッジが黒く映っても、リードの先端と根本の位置（座標）を正確に求めることが可能となる。
【００２４】
図６は、半導体素子１がエンボステープのポケット内で回転した状態を示す図である。各リードＬの理論上の点を計算する場合、半導体素子１の傾き角θが重要となる。この傾き角θを、半導体素子１のパッケージ１ａのエッジ１ｂにより求めると、パッケージのバリ等により角度の誤差が大きくなるため、正確な検査ができない。これに対し、従来は、リード先端の座標により式（１）を用いて角度を計算していた。
【００２５】
【数１】

但し、ｎはリードの数、ｘｉ，ｙｉはｉ番目のリード先端の座標である。
【００２６】
しかし、上記の従来の方法では、図７に示すように、両端のリード間の角度θとして算出されるので、たとえば、図７のように端部にのみ曲がったリードがある場合には、その曲がりが大きくても、角θは小さくなって、不良品を良品と判定してしまうことになる。
【００２７】
そこで、本発明では、以下の方法により角度を計算することとしている。
まず、パッケージのエッジにより大まかな半導体素子の傾き角度θｐを算出する。次に、図８に示すように、隣り合うリードの角度θｉを式（２）により求める。
【数２】

これにより求められた角度θｉにより、リードが４本でθｉがθ１，θ２，θ３の場合について、図９から図１８の場合分けを行い、曲がっているリードを推測する。
【００２８】
図９は、θ１＞２．７゜，θ２＜２．７゜，θ３＜２．７゜から、しきい値２．７゜を越えたＬ１が曲がっていると推測してこれを除外し、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により半導体素子の傾き角度を求める。
【００２９】
図１０は、θ１＜２．７゜，θ２＜２．７゜，θ３＞２．７゜から、しきい値２．７゜を越えたＬ４が曲がっていると推測してこれを除外し、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３により半導体素子の傾き角度を求める。
【００３０】
図１１は、θ１＞２．７゜，θ２＞２．７゜，θ３＜２．７゜，θａ＜０．９゜から、Ｌ２が曲がっていると推測してこれを除外し、Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４により半導体素子の傾き角度を求める。なお、θａは、Ｌ１とＬ４の角度で、０．９゜は、２．７゜を両端間の角度に換算した許容値である。
【００３１】
図１２は、θ１＜２．７゜，θ２＞２．７゜，θ３＞２．７゜，θａ＜０．９゜から、Ｌ３が曲がっていると推測してこれを除外し、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４により半導体素子の傾き角度を求める。
【００３２】
図１３は、θ１＜２．７゜，θ２＞２．７゜，θ３＜２．７゜から、Ｌ１，Ｌ２が曲がっていると推測してこれを除外し、Ｌ３，Ｌ４により半導体素子の傾き角度を求める。
【００３３】
図１４は、θ１＞２．７゜，θ２＜２．７゜，θ３＞２．７゜から、Ｌ１，Ｌ４が曲がっていると推測してこれを除外し、Ｌ２，Ｌ３により半導体素子の傾き角度を求める。
【００３４】
図１５は、θ１＞２．７゜，θ２＞２．７゜，θ３＜２．７゜，θａ＞０．９゜から、Ｌ１，Ｌ２が曲がっていると推測してこれを除外し、Ｌ３，Ｌ４により半導体素子の傾き角度を求める。
【００３５】
図１６は、θ１＜２．７゜，θ２＞２．７゜，θ３＞２．７゜，θａ＞０．９゜から、Ｌ３，Ｌ４が曲がっていると推測してこれを除外し、Ｌ１，Ｌ２により半導体素子の傾き角度を求める。
【００３６】
図１７は、θ１＜２．７゜，θ２＜２．７゜，θ３＜２．７゜，θａ＞０．９゜から、総てのリードが曲がっていると推測して総てを削除し、反対側のリードのみにより半導体素子の傾き角度を求める。
【００３７】
図１８は、θ１＞２．７゜，θ２＞２．７゜，θ３＞２．７゜から、強制的に不良と判定する。
こうして、曲がっていると推測したリードを取り除いたら、残ったリードの座標により、半導体素子の傾き角度θを式（３）により求める。
【００３８】
【数３】

但し、Ｎは残ったリードの数、ｘｉ，ｙｉは残ったリードの先端の座標である。
【００３９】
ここで、曲がっているリードを推測する場合、２．７°を基準としているが、２．７°とはリードが１５０μｍ（許容値）浮いたり沈んだりした場合に、隣接するリード間がなす角度である。そして、１５０μｍは、半導体素子１のリードを接続する際に、接続不良などのトラブルが生じない限度とされている。
【００４０】
式（３）により角度θを求めた後、適当に第１基準リードを設定し、各リードの理論上の座標を式（４）及び（５）により求める。
【数４】

【数５】

【００４１】
但し、Ｘｔｈ、Ｙｔｈは、第１基準リードからｈ番目にあるリードの理論上の先端位置のｘ座標、ｙ座標、ｘ０，ｙ０は第１基準リードのｘ座標、ｙ座標、ｐは第１基準リードからｈ番目にあるリードまでの距離である。
【００４２】
次に、ｈ番目のリードの理論上の先端の座標（Ｘｔｈ、Ｙｔｈ）に対する検出された先端の座標（ｘｉ、ｙｉ）の誤差（△ｘｉ、△ｙｉ）を式（６）及び（７）により求め、誤差（△ｘｉ、△ｙｉ）がしきい値より大きい場合、不良と判定する。反対測のリードについても同様に計算を行う。
【００４３】
【数６】

【数７】

【００４４】
更に、全てのリードが良品の場合、第１基準リードＬａと第２基準リードＬｂとの距離Ｄ（図６参照）を求め、設計図などから算出される規格値と比較して誤差を求める。これにより片側全リードの浮き沈みを検出することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体素子のリード検査方法において、各リードの先端位置の座標（ｘｉ，ｙｉ）を求め、隣接するリードの先端が成す各角度θｉを算出し、各角度θｉの配列を予め決められた配列パターンと比較して曲がっていると推測されるリードを排除し、残ったリードにより半導体素子の傾き角度θを算出し、該半導体素子の傾き角度θから各リードの先端の理論座標（Ｘｔｈ，Ｙｔｈ）を求め、上記測定した座標（ｘｉ，ｙｉ）と理論座標（Ｘｔｈ，Ｙｔｈ）とからこれらの間の誤差を求め、該誤差を予め定められたしきい値と比較して不良リードを判断することとしたので、各リードの先端のばらつきが大きい場合でも、各リードの誤差が正確に計測できる。
【００４６】
また、角度θｉの算出に加えて一辺の両端にあるリード間の角度θａも算出して上記配列パターンに加え、曲がっていると推測されるリードを判定することとすれば、より正確な検査が可能となる。
【００４７】
２辺のそれぞれに基準リードを定めるとともに、両基準リード先端間の距離を算出し、該距離と理論上求められる規格値とを比較するようにすれば、片側全部のリードの浮き量または沈み量が同じ場合でも、不良素子の検出が可能となる。ため、半導体素子のリード検査の精度が向上する。
【００４８】
被検体としての半導体素子をその上方に置かれた光源により照明するとともに、該光源の光を反射して半導体を側方からも照明して上記検査を行うと、リードとともに、マークの検査もやりやすくなる。
【００４９】
半導体素子をその上方から照明する光源と、半導体素子との間の周辺部に拡散板を設け、リード先端部に拡散光が照射されるようにすれば、リード先端を明確に認識でき、検査精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体素子の検査方法を行う装置の概略構成図である。
【図２】照明装置の斜視図である。
【図３】照明装置の断面図である。
【図４】半導体素子をカメラで撮影したカメラの画面を示す図である。
【図５】リードの先端が不鮮明な場合に、リードの先端を求める方法を説明する図である。
【図６】半導体素子がエンボステープのポケット内で傾斜した状態を示す図である。
【図７】従来の測定方法の問題点を説明する図である。
【図８】本発明の測定方法を説明する図で、隣接するリード間の角度測定を説明する図である。
【図９】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１０】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１１】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１２】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１３】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１４】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１５】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１６】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１７】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１８】隣接するリード間の角度の配列の１パターンを示す図である。
【図１９】従来のリードの測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子
１ａ 半導体素子本体
９ カメラ
１１ 光源
１４ 拡散板
Ｌ リード

Claims (5)

1. 対向する２側面からそれぞれ複数のリードを突設した半導体素子を撮影し、画像上で設定されたｘ，ｙ軸に対して、各リードの先端位置の座標（ｘｉ，ｙｉ）を求めて行う半導体素子のリード検査方法において、
   上記撮影した画像の半導体素子のパッケージのエッジにより、上記画像上で設定されたｘ，ｙ軸に対する半導体素子の傾きθｐを算出し、各リードの先端位置の座標（ｘｉ，ｙｉ）から求められる隣接するリードが成す角度から、上記半導体素子の傾き角度θｐを減算することで、隣接するリードの先端が成す各角度θｉを算出し、各角度θｉの配列を予め決められた配列パターンと比較して曲がっていると推測されるリードを排除し、残ったリードにより半導体素子の傾き角度θを算出し、該半導体素子の傾き角度θから各リードの先端の理論座標（Ｘｔｈ，Ｙｔｈ）を求め、上記測定した座標（ｘｉ，ｙｉ）と理論座標（Ｘｔｈ，Ｙｔｈ）とからこれらの間の誤差を求め、該誤差を予め定められたしきい値と比較して不良リードを判断することを特徴とする半導体素子のリード検査方法。
2. 上記角度θｉの算出に加えて、一辺の両端にあるリードの先端位置の座標から求められる角度から、上記半導体素子の傾き角度θｐを減算することで、一辺の両端にあるリード間の角度θａも算出して上記配列パターンに加え、曲がっていると推測されるリードを判定することを特徴とする請求項１記載の半導体のリード検査方法。
3. 上記２つの側面のそれぞれに基準リードを定めるとともに、両基準リード先端間の距離を算出し、該距離と理論上求められる規格値とを比較してリードの曲がりを判定することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体素子のリード検査方法。
4. 半導体素子をその上方に置かれた光源により照明するとともに、該光源の光を反射して半導体を側方からも照明して上記検査を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体素子のリード検査方法。
5. 上記半導体素子をその上方から照明する光源と、半導体素子との間の周辺部に拡散板を設け、リード先端部に拡散光が照射されるようにしたことを特徴とする請求項４記載の半導体素子のリード検査方法。

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