JP6491425B2 - 電子部品パッケージ側面撮影装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体チップ等の電子部品を樹脂封止したパッケージの側面を撮影する装置に関する。本装置は、QFN(Quad Flat Non-Lead Package)パッケージ等の電子部品パッケージの側面を検査する装置に用いることができる。
携帯電話等の電子部品として広く用いられるQFNパッケージ10は、図1に示すように、略正方形の樹脂封止パッケージの4辺(或いは2辺)にそれぞれ複数個の端子11が露出した形態を有する。なお、QFNパッケージの平面形状は必ずしも正方形とは限らず、隣接辺の長さが異なる長方形である場合もある。
このようなQFNパッケージ10は、多数の個別回路が2次元状に配置された半導体基板を樹脂封止した後に、ダイシングブレードで切断して各パッケージに切り離す(個片化する)ことにより作製される。この切断の際に、図2に示すように、切断面における金属端子11が流れ、バリ12が生じるという不具合が生じることがある。
この、切断面(側面)の不具合を検出するため、従来、図3に示すような検査装置を用いていた。すなわち、図3(a)に示すように、従来のパッケージ側面検査装置20は、中央に設けた撮影空間21の四方にそれぞれ、斜面を中央下側に向けた横置きの三角柱プリズム22a〜22dを配置し、図3(b)に示すように、下方に撮像素子(CCDカメラ等)23を配置した構成を有する。この側面検査装置20の前段に置かれたインデックステーブル(図示せず)上のパッケージ10を、真空吸引によりピックヘッド25の下部に吸着・保持して持ち上げ、水平搬送機構(図示せず)により図3(b)に示すように水平に搬送して側面検査装置20の撮影空間21の直上に位置させ、停止する。そこで垂直搬送機構によりピックヘッド25を下方に降下させ、パッケージ10の側面が三角柱プリズム22a〜22dの斜面の上下方向の範囲内に入るようにして停止する。その位置でパッケージ10の4つの側面を、4本の三角柱プリズム22a〜22dの斜面からの反射画像によりCCDカメラ23で撮影する。撮影が終了すると、垂直搬送機構によりピックヘッド25を元の高さまで上昇させ、水平搬送機構により後段の検査済み製品トレイ(図示せず)まで運び、その所定位置に格納する。
特開2008-286617号公報
上記従来の側面検査装置20では、パッケージ10の側面を撮影するために、パッケージ10を前段から水平移動して装置の撮影空間21の直上で一旦停止した後、降下−停止(撮影)−上昇−停止−水平移動という複雑な動きをさせなければならない。そのため、撮影(検査)を高速化することが難しいという問題があった。
そこで本発明が解決しようとする課題は、簡単な構成でありながら電子部品パッケージの側面を高速で撮影することができる側面撮影装置を提供することである。
撮影対象である電子部品パッケージを所定の方向に直線状に移送する経路の途中に存在する撮影位置において該電子部品パッケージの側面を撮影する電子部品パッケージ側面撮影装置であって、
a) 前記撮影位置に存在する電子部品パッケージの側面外側の斜め下方に配置され、該電子部品パッケージの側面からの光を下方に反射する2面反射プリズムである反射部材と、
b) 平面視して前記2面反射プリズムの前記撮影位置とは反対の側である該2面反射プリズムの背後であって前記撮影位置よりも下方に設けられた、該撮影位置において直線状に移動する前記電子部品パッケージの側面に該2面反射プリズムを通して光を照射する光源と、
c) 前記反射部材の下方に設けられた、前記撮影位置において直線状に移動する前記電子部品パッケージの側面を撮影する撮影器と
を備えることを特徴とする。
本発明に係る電子部品パッケージ側面撮影装置では、電子部品パッケージの側面を次のようにして撮影する。まず、電子部品パッケージをそのパッケージ面に平行な方向に移送する。その移送経路の途中に撮影位置が設定されており、電子部品パッケージがその撮影位置に来たとき、その側面からの光が、その外側の斜め下方に配置された反射部材により反射され、下方に向かってそこで撮影器により撮影される。なお、ここで「下方」あるいは「斜め下方」というのは、説明の便のために用いたものであり、重力の方向とは無関係である。すなわち、上記「下方」は、電子部品パッケージの移送方向が水平方向であるときには、重力の方向(いわゆる「下方」)に一致するが、移送方向が垂直である場合には、電子部品パッケージを保持する手段が存在しない側のことを指す。
電子部品パッケージはその撮影位置において停止してもよいし、停止することなくそこを通過してもよい。電子部品パッケージが撮影位置で停止することなく通過する場合は、後述の撮影器による撮影時間は、撮影画像にブレが生じない程度の短時間に設定すればよい。
本発明に係る電子部品パッケージ側面撮影装置では、このように、反射部材及び撮影器が共にその斜め下方、すなわち、移送される電子部品パッケージの下面よりも低い位置に配置されているため、移送される電子部品パッケージは移送経路の途中で撮影することができ、それに垂直な方向に移動させる必要がない。
本発明に係る電子部品パッケージ側面撮影装置で撮影された側面の像は、記録装置に記録してもよいし、直ちに画像解析を行うことによりバリや傷等の有無の検査を行ってもよい。
前記反射部材に2面反射プリズムを用いることにより、より歪の少ない電子部品パッケージの側面像を撮影することができるようになる。
この場合、前記反射部材と前記撮影器の間にテレセントリック光学素子を設けてもよい。これにより更に歪の少ない側面像を撮影することができる。
また、反射部材に2面反射プリズムを用いることにより、光源を該2面反射プリズムの後方(すなわち、検査対象である電子部品パッケージとは反対側)に配置することができ、電子部品パッケージの側面に向けてより高い角度から(より正面から)照明光を照射することができるようになる。
前記反射部材は、前記撮影位置にある電子部品パッケージの4辺にそれぞれ設けることが望ましい。これにより、1個の電子部品パッケージの4側面を一挙に撮影することができるようになる。
本発明に係る電子部品パッケージの側面撮影装置を用いることにより、従来の側面撮影装置(側面検査装置)のように一旦撮影位置で電子部品パッケージの水平移動を停止し、垂直移動させるという複雑な動作が不要となる。このため、撮影時間(検査時間)を短縮することができる。
QFNパッケージの表面図(a)、裏面図(b)及び斜視図(c)。 QFNパッケージの側面の不具合の一例を示す拡大斜視図。 従来の電子部品パッケージ側面検査装置の平面図(a)及び中央縦断面図(b)。 本発明の第一実施例であるQFNパッケージ側面検査装置の側面撮影部の中央縦断面図。 第一実施例のQFNパッケージ側面検査装置の側面撮影部の平面図。 本発明の第二実施例である反射型QFNパッケージ側面検査装置の側面撮影部の中央縦断面図。 実施例のQFNパッケージ側面検査装置の側面撮影部で撮影された画像の一例を示す図。 QFNパッケージ側面検査装置の全体の構成を示す正面外観図。
本発明に係る電子部品パッケージ側面撮影装置の第一実施例であるQFNパッケージ側面検査装置について説明する。図8は本実施例に係るQFNパッケージ側面検査装置40の正面外観図である。QFNパッケージ10は左方から本側面検査装置40の受入れ部であるインデックステーブル42上に載置される。なお、本側面検査装置40に受け入れられる前に、全QFNパッケージ10はすでに表面及び裏面の検査が完了しており、検査結果は本側面検査装置40を含むパッケージ検査装置の記憶部(図示せず)に記憶されている。
インデックステーブル42上に載置されたQFNパッケージ10のうち、所要数のQFNパッケージ10(図8では4個のQFNパッケージ10)が移送装置43のリフタ44により持ち上げられる。リフタ44の下面には、各QFNパッケージ10を真空吸引で吸着するためのピックヘッド45が所要数(図8の場合は4本)設けられている。リフタ44はQFNパッケージ10をインデックステーブル42上から持ち上げた後、水平方向に移動し、側面撮影部46の上を通過する。後述のように、この側面撮影部46において各QFNパッケージ10の4つの側面が同時に撮影されるが、その際、移送装置43はリフタ44を停止することなく、定速で移動し続ける。
側面撮影部46の上を通過する際に撮影された4つの側面の画像に基づき、図示せぬ側面検査判断部が各QFNパッケージ10の側面に不具合がないか否かを検査する。不具合が発見されなかったQFNパッケージ10は、側面撮影部46のすぐ次に置かれているグッドトレイ47の対応凹部(ポケット)に載置される。不具合が発見されたQFNパッケージ10は、その次に置かれているリワークトレイ48の対応凹部(ポケット)に載置される。リワークトレイ48に載置されたQFNパッケージ10は修復が試みられ、修復ができたものは再検査の後、製品となり、修復ができなかったものは不良品として処理される。
側面撮影部46の構成を図4及び図5により説明する。側面撮影部46の上部には、QFNパッケージ10の平面の大きさに対応する空間49を中央にして、その周囲に4個の2面反射プリズム50a〜50dが配置されている。この中央の空間49の上部のQFNパッケージ10の位置が、撮影位置Pとなる。各2面反射プリズム50a〜50dは、撮影位置PにあるQFNパッケージ10の側面の外側の斜め下方に、すなわち、QFNパッケージ10の側面よりも外側であって、下面よりも下に、設けられている。また、各2面反射プリズム50a〜50dの各面はQFNパッケージ10の撮影位置Pに対して次のような光学的関係となるような位置に配置されている。撮影位置PにあるQFNパッケージ10の側面からの光は、2面反射プリズム50a〜50dの斜面(図4の左側のプリズム50aでは右側の面)を垂直に通過し、垂直面(図4の左側のプリズム50aでは左側の面)で反射され、斜面で再び反射されて垂直下方に向かう(この光線を側面撮影光線と呼ぶ)。QFNパッケージ10の面(上面又は下面)と、そこから2面反射プリズム50a〜50dに向かう側面撮影光線の成す角θは小さい方が望ましいが、45度以下、好ましくは30度以下とするのが良い。
4個の2面反射プリズム50a〜50dの下にはテレセントリックレンズ51を介してCCDカメラ52が配置されている。CCDカメラ52の焦点は、2面反射プリズム50a〜50d内で2回反射し、テレセントリックレンズ51を通過して来る光の光路長に合うように設定されている。各2面反射プリズム50a〜50dの背後(垂直面側)には、光源であるLED照明53a〜53dが設けられており、2面反射プリズム50a〜50dの垂直面及び斜面を通して撮影位置PのQFNパッケージ10の4つの側面に光を照射するようになっている。
側面撮影部46は次のようにしてQFNパッケージ10の4つの側面を撮影する。移送装置43により複数個のQFNパッケージ10がインデックステーブル42の方から移送されてきて、そのうちの1個のQFNパッケージ10が撮影位置Pに来たとき、CCDカメラ52は短い撮影時間(すなわち、露光時間)で撮影を行う。例えば、移送装置43の移送速度が300mm/secであるとすると、撮影時間を100μsecとすることにより、撮影時のQFNパッケージ10の移動距離(すなわち、ブレ)を30μmとすることができる。また、リフタ44が保持するピックヘッド45の間隔(すなわち、QFNパッケージ10の移送ピッチ)が3cmとすると、撮影間隔は100msecとなる。
CCDカメラ52で撮影された画像の一例を図7に示す。中央にQFNパッケージ10の下面が撮影されているが、これは2面反射プリズム50a〜50dを通さずに撮影されたものであるため、正確には焦点が合っていない。前述の通り、本側面検査装置40に来る前にQFNパッケージ10の表面及び裏面の検査は完了しているため、この下面の画像は本側面検査装置40では用いられない。
下面の画像の周囲に4つの側面の画像が撮影されている。これらは2面反射プリズム50a〜50dとテレセントリックレンズ51を通過してきた光であるため正確に焦点が合っており、細部の検査をすることができる。前述の側面検査判断部(図示せず)はこの側面の画像に基づき、画像解析により4つの側面の不具合の有無を検査する。側面検査判断部の実体はコンピュータに搭載された専用のプログラムであり、4つの側面の画像に基づき、正常な画像との比較により図2に示すようなバリ12の有無を検出する。或るQFNパッケージ10に不具合を検出したときは、そのQFNパッケージ10を特定する番号と、不具合の存在する側面の位置を記憶装置(図示せず)の所定の側面検査結果記憶領域に記憶する。移送装置43の制御部は、この側面検査結果記憶領域に記憶された検査結果情報に基づき、前述のように、QFNパッケージ10をグッドトレイ47とリワークトレイ48に振り分けて載置する。
本実施例によれば、通常、略矩形のQFNパッケージ10の4辺(側面)或いは2辺を検査することができる。なお、他の略多角形のパッケージの場合も、単数辺或いは複数辺を検査することができる。
次に、本発明の第二の実施例であるQFNパッケージ側面検査装置を説明する。本実施例のQFNパッケージ側面検査装置の全体の構成は図8に示す上記第一実施例のQFNパッケージ側面検査装置40と同じであるが、その側面撮影部66の内部構造が上記第一実施例の側面撮影部46とは異なる。図6に示すように、本実施例のQFNパッケージ側面検査装置の側面撮影部66では、4個の2面反射プリズム60a〜60d及びテレセントリックレンズ61の配置は第一実施例の側面撮影部46と同じであるが、テレセントリックレンズ61の下にハーフミラー63が設けられており、その反射方向にCCDカメラ62が配置されている。そして、光源(LED照明)64は2面反射プリズム60a〜60dの背後ではなく、ハーフミラー63の背後に設けられている。このため、本実施例の側面撮影部66では光源64は1個でよい。
本実施例の側面撮影部66では、光源64からの光はハーフミラー63を通過した後、テレセントリックレンズ61を通過して撮影位置PのQFNパッケージ10の下面を照射すると共に、側面からCCDカメラ62へ行く撮影光と逆の経路で側面を照射する。光源64からの光で照射された4つの側面の像は、前記第一実施例と同様に2面反射プリズム60a〜60d内で2回反射した後、テレセントリックレンズ61を通過し、ハーフミラー63で反射されてCCDカメラ62により撮影される。本第二実施例のQFNパッケージ側面検査装置では、側面撮影部66の高さを抑えることができるとともに、前記の通り、光源を簡略化することができる。
10…QFNパッケージ
11…金属端子
12…バリ
20…パッケージ側面検査装置
21…撮影空間
22a〜22d…三角柱プリズム
23…CCDカメラ
25…ピックヘッド
40…QFNパッケージ側面検査装置
42…インデックステーブル
43…移送装置
44…リフタ
45…ピックヘッド
46…側面撮影部
47…グッドトレイ
48…リワークトレイ
49…撮影空間
50a〜50d…2面反射プリズム
51…テレセントリックレンズ
52…CCDカメラ
53a〜53d…LED照明
60a〜60d…2面反射プリズム
61…テレセントリックレンズ
62…CCDカメラ
63…ハーフミラー
64…光源(LED照明)
66…側面撮影部

Claims (6)

  1. 撮影対象である電子部品パッケージを所定の方向に直線状に移送する経路の途中に存在する撮影位置において該電子部品パッケージの側面を撮影する電子部品パッケージ側面撮影装置であって、
    a) 前記撮影位置に存在する電子部品パッケージの側面外側の斜め下方に配置され、該電子部品パッケージの側面からの光を下方に反射する2面反射プリズムである反射部材と、
    b) 平面視して前記2面反射プリズムの前記撮影位置とは反対の側である該2面反射プリズムの背後であって前記撮影位置よりも下方に設けられた、該撮影位置において直線状に移動する前記電子部品パッケージの側面に該2面反射プリズムを通して光を照射する光源と、
    c) 前記反射部材の下方に設けられた、前記撮影位置において直線状に移動する前記電子部品パッケージの側面を撮影する撮影器と
    を備えることを特徴とする電子部品パッケージ側面撮影装置。
  2. 前記反射部材と前記撮影器の間にテレセントリック光学素子が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電子部品パッケージ側面撮影装置。
  3. 前記反射部材が前記撮影位置の4方にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子部品パッケージ側面撮影装置。
  4. 前記2面反射プリズムが、平面視して前記撮影位置と同じ側に設けられた斜面と、平面視して前記撮影位置とは反対の側に設けられた垂直面とを有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電子部品パッケージ側面撮影装置。
  5. 前記撮影位置にある前記電子部品パッケージの側面からの光が、前記2面反射プリズムの前記斜面を通過し、前記垂直面で反射され、前記斜面で再び反射されて前記電子部品パッケージの下方に向かうように、該斜面及び該垂直面が形成されていることを特徴とする請求項に記載の電子部品パッケージ側面撮影装置。
  6. 前記撮影位置に存在する電子部品パッケージの下面と、該電子部品パッケージの側面から反射部材へ向かう側面撮影光線の成す角度が45度以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電子部品パッケージ側面撮影装置。
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