JP6491425B2

JP6491425B2 - 電子部品パッケージ側面撮影装置

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Publication number: JP6491425B2
Application number: JP2014105573A
Authority: JP
Inventors: 新田　一法; 一法新田; 白井　克昌; 克昌白井
Original assignee: Towa Corp
Current assignee: Towa Corp
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: TW201544806A; KR20150134267A; JP2015219224A; CN105100560A; TWI547684B

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

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。
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。
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。
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１〜３のいずれかに記載の電子部品パッケージ側面撮影装置。
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４に記載の電子部品パッケージ側面撮影装置。
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１〜５のいずれかに記載の電子部品パッケージ側面撮影装置。