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