JPH03285340A - コプラナリティ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路パンケージのリードのコプラナリティ
の測定に利用する。本発明は表面実装型集積回路パッケ
ージのリードのコプラナリティを光学的に測定するコプ
ラナリティ測定装置に関する。コプラナリティとは最長
リードと最短リードとの差をいう。

口概要〕 本発明は表面実装型集積回路（以下ＳＭＤ　：５ｕｒｆ
ａｃｅ　Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｄｅｖ＋ｃｅという）用のパ
ッケージのリードのコプラナリティを測定するコプラナ
リティ測定装置において、 ＳＭＤを背面状態で置き、各リードの頂点座標を求めて
幾何学的理想平面を算出し、理想平面から各リード座標
までの距離を算出してコプラナリティとすることにより
、 リードに機械的な負荷がかかることをなくし、はんだ剥
がれやリード曲がりを生じないようにし、ＳＭＤを実装
状態で平面に置いた場合と等価なコプラナリティを得ら
れるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のコプラナリティ測定装置は第４図に示す
ように、ステージ２の平面上に実装状態で置いたＳＭＤ
Ｉ’に外部の光源３７から照明を照射し、それによって
得られるリード先端およびステージ表面の反射像をＣＣ
Ｄ　（電荷結合デバイス：　Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌ
ｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ３６により取り込んで二値
化し、各リードを示す明点群と明直線の間隔を算出し、
全算出結果の中から最大値を検索してコプラナリティを
求めるか、あるいは第５図に示すようにＣＣＤカメラ３
６の対辺の光源３７からの照明によって作られる透過像
をＣＣＤカメラ３６により取り込んで二値化し、各リー
ドを示す暗点群と暗直線の間隔を算出し、全算出結果の
中から最大値を検索することによりコプラナリティを求
めるか、あるいは第６図に示すようにステージ２の平面
上に背面状態で置いたＳＭＤＩのり一ト上方をレーザ距
離センサ３で走査し、最長リードと最短リードの差を求
めてコプラナリティの代用としていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図および第５図に示す従来のコプラナリティ測定装
置では、ＳＭＤを平面上に実装状態でリードを接触させ
て置（ため、Ｓ　Ｍ　Ｄを設置するための高精度な位置
決め手段が必要である。しかし、この位置決め手段の調
整が複雑、且つ困難である場合が多（、その調整不備が
リード曲がり、リード潰れ、リードメツキ剥がれの原因
となる欠点があった。

また、第６図に示す従来のコプラナリティ測定装置では
、ＳＭＤが実装状態でなく、最長リートと最短リードの
差しか算出できないために真のコプラナリティを測定で
きず、ユーザでの実装時にトラブルとなり、ユーザクレ
ームの原因となる欠点があった。

本発明はこのような欠点を除去するもので、リードに対
する負荷をなくし、ＩＪ　　）曲がり、リード潰れ、リ
ードメツキ剥がれを生じさせずに実装状態で平面上に百
′、ゴニ場合と等価なコプラナリティを得ることができ
る装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、表面実装型集積回路パンケージのリードのコ
プラナリティを測定するコプラナリティ測定装置におい
て、被測定リードを照射する光源と、各リードの頂点位
置を認識する光学的なセンサ手段と、二のセンサ手段に
より収集された各リードの頂点〃標から幾何学的理想平
面を算出する手段と、コプラナリティとして幾何学的理
想平面と各リードの頂点座標上の距離を算出する手段上
、算出されたコプラナリティｊご基づいて良否判定を行
う手段とを備えたことを特ｆｌｕする。

前記センサ手段として、複数のレーザ距離センサ、また
は複数の電荷結合デバイスカメラを用いることができる
。

〔作用〕

ＳＭＤを平面且に背面状態で各リードに機械的な力がか
からないように置き、リードの先端位置を認識し、認識
した各リードの頂点座標から幾何学的理想平面を求めて
コプラナリティとして理想平面と各リードの頂点座標の
距離を算出し、算出したコプラナリティに基づいて集積
回路パンケージの良否の判定を行う。

このように、ＳＭＤを背面状態で置くことによりリード
に対する負荷をなくし、且つ、各リードの頂点座標を求
めて幾何学的理想平面を算出し、理想平面から各リード
座杆までの距離を算出してコプラナリティとしてＬ）る
ため、ＳＭＤを実装状態で平面に置いた場合と等価なコ
プラナリティを得ることができ、さらに、リードに負荷
が加わらなヒバためにはんだ剥がれやり一ドの曲がりを
防ぐことができる。

〔実施例〕 次に、本発明実施例を図面に基づいて説明する。

（第一実施例） 第１図は本発明第一実施例の構成を示す図である。

本発明第一実施例は、被測定パッケージである表面実装
型集積回路パッケージく以下ＤＵＴ−Ｄｅｖｉｃｅ　Ｕ
ｎｄｅｒ　ｔｈｅ　Ｔｅ５ｔという）１のリードの頂点
位置を認識するセンサ手段としての４個のレーザ距離セ
ンサ３と、このレーザ距離センサ３により収集された各
リードの頂点座標から幾何学的理想平面を算出する手段
、コプラナリティとして幾何学的理想平面と各リードの
頂点座標の距離を算出する手段、および算出されたコプ
ラナリティに基づいて良否の判定を行う手段を含むＣＰ
Ｕ８と、ＤＯＴ　１を供給する供給部２５と、この供給
部２５からステージ２にＤＵＴｌを搬送する搬送アーム
２６と、測定されたＤＵＴ　ｌをステージ２から搬送す
る搬送アーム２７と、ＤｔＪＴｌの良品を収納する良品
収納部２８と、不良品を収納する不良品収納部２９と、
搬送および測定動作を制御するシーケンサ２４とを備え
る。

ＣＰＵ８には前記各手段として、レーザ距離センサ３そ
れぞれのＸ方向のデータを抽出するＸデータ抽出部９と
、Ｙ方向のデータを抽出するＹデータ抽出部１０と、２
方向のデータを抽出する２デ一タ抽出部１１と、抽出さ
れたデータを記憶する内部メモ１月３と、この内部メモ
リ１３のデータとＤＵＴ情報１４とを用いて基礎データ
を作成する基礎データ作成部１２と、各リードの代表デ
ータを検索する各リード代表データ検索部１５と、代表
データを統一した座標系に変換する絶対座標変換部１６
と、最小のＺデータをユーザパラメータ１９で指定され
た個数だけ選択する最小Ｚデータ選択部１７と、平面方
程式を算出する平面方程式算出部１８と、重心を検定す
る重心検定部２０と、傾斜角を算出する傾斜角算出部２
１と、各リードの代表データとの距離をスペックテーブ
ル２３に従って算出するコプラナリティ算出部２２とを
含む。

また、レーザ距離センサ３は、第２図に示すようにボー
ルネジ３５、ガイドレール３３、二つのステッピングモ
ータ３１、およびギアベルト３４を備えたフレーム３２
上に設置され、ステッピングモータ３１の動作によって
ＤＵＴｌに対し前後および左右に移動する。

それぞれのレーザ距離センサ３は、デジタル電圧３１５
および電圧距離変換器６を介してＣＰＵ８の２デ一タ抽
出部１１に接続され、また二つのステッピングモータ３
１は、それぞれがステッピングモータコントローラ７を
介してＣＰＵ８のＸテーク抽出部９およびＹデータ抽出
部１０に接続される。

次に、このように構成された本発明第一実施例の動作に
ついて説明する。本実施例ではＰＬＣＣ型のＳＭＤを被
測定パッケージをＤＩＪＴＩとして用いた場合について
説明する。

ＤＵＴ　ｌは供給部２５より搬送アーム２６によってス
テージ２に水平搬送され、ステージ２上のクランプ３０
によりステージ２の各辺とＤＬ：Ｔ　１の各辺が並行に
なるように設置される。

表面が平面状に加工されたステージ２の上方にＤＵＴｌ
の各辺に対応して上下以外の２方向（第１図に示すＸ、
Ｙ方向）に駆動するレーザ距離センサ３が４個、何れも
その受光面がステージ２０表面と等距離にあってステー
ジ２の表面と平行な基準平面４を形成するように設置さ
れる。

ＤＵＴｌがステージ２上に設置されると、各レーザ距離
センサ３はＤＯＴｌの種類毎に決まるイニシャライズ位
置く本実施例では、ＤＬ！Ｔ　１各辺のモールドエッヂ
部左側終端）まで移動し、そこから各辺の右側終端に向
かって各リード位置の走査を開始する。

リードはＤＵＴ　ｌモールド部分と高さが大きく異なる
ので、距離が短くなった場所を１本のＩＪ−ドの始端、
再び長くなった場所をリード終端として３忍識する。

ＣＰＵ８内部のＸデータ抽出部９がリードを認識すると
、シーケンサ２４を介してＤＯＴ　１の種類毎に決まっ
ているリード幅の１／２だけレーザ距離センサ３を右へ
空送りし、そのときのステッピングモータ３１のステッ
プ数をＸ座標として内部メモリ１３に記憶する。

次にＺデータ抽出孔１１は、その位置からＤＵＴｌの辺
に直交する軸（第１図に示すＹ方向）に沿ってＤＵＴｌ
の内側へ向かい、任意のステップサイクルでレーザ距離
センサ３を走査し、各サイクルごとにレーザ距離センサ
３とリードまでの距離を測定してこれを２座標として内
部メモリ１３に記憶する。

また、同時にＹデータ抽出部１０は、各サイクル毎にＹ
方向のステップ数をカウントしてＹ座標として内部メモ
１Ｊ１３に記憶する。Ｚデータ抽出孔１１は抽出したＺ
座標がＤＵＴｌのパッケージ部分と同レベルになった時
点で１本のリードの走査を終了し、レーザ距離センサ３
をリードの走査開始位置まで戻す。

各リード毎にこの測定を繰り返すことにより、リード形
状を表現するｘ、ｙ、ｚの３成分から成る基礎データが
最終的に内部メモリ１３に全す−ド分、各リードにつき
複数個蓄積される。このデータは各辺毎（各レーザ距離
センサ３毎）に独立な座標系で表現され、それぞれの座
標系原点は各辺に対応するボールネジ３５の機械的原点
となる。

基礎データ作成部１２は内部メモリ１３のデータとＤＵ
Ｔ情報１４をマツチングしてＤＯＴｌのリード番号に従
って各データを再配列する。

次に、各リード代表データ検索部１５は各辺内てＸ成分
が同一のデータ、つまりリード１ビン分のデータ中Ｚ成
分が最小のものを検索して代表データとする。

各リード毎の代表データ算出が終了すると、絶対座標変
換部１６は各辺毎の独立した座標系によって表現された
代表データを統一した座標系で表現できるように一次変
換を行う。

各辺に対応するボールネジ３５の機械的原点の位置関係
は設計上または実測に依っても一意に決定されるので、
４辺の内任意に１点を原点として決定すれば残りの３辺
のデータも原点間の一次変換を適用することにより統一
した座標上のデータとして表現できる。

最小２データ選択部１７は最小のＺデータを持つ代表デ
ータから昇べきの順に各辺毎にユーザパラメータデータ
１９で指定された個数ｎだけを検索する。

この４月個の代表データから平面方程式算出部１８は４
辺の内任意の３辺から各１個ずつ、または任意の１辺か
ら任意の１個とその対辺から任意の２個の計３個の代表
データを各々重複なく全組合せについて選択して、その
３点で決定される平面方程式αを算出する。

次式（１）は各辺毎にｎ個（計４ｎ個）の代表データを
選択したときに算出される平面方程式の数ｍを表す式で
あり、式（２）は任意の３点によって決定される平面方
程式α、の一般式である。

ｍ＝、（：３ｘ　ｎ３＋　２ＸｎｘｈＣ２＝ｉｌ）更に
、平面方程式算出部１８は（２）の行列式から、これを
解いて得られる４！個の項を持つ一般多項式（３）を導
き出し内部メモ１月３に記憶する。

αｌ：Δ＊ｘ＋Ｂ＋ｙ−＋−Ｃ，ｚ＋Ｄ１＝ｏ　−（３
）（１−１〜ｍ） 重心検定部２０は平面方程式算出部１８が算出したｍ個
の平面について、その平面が現実的に成立するか否かを
各３点の代表データのＸ、ｙ成分が形成する二次元空間
における三角形がＤＵＴｌの物理的重心を含むか否かに
よって判別する。

本実施例では、ＤＵＴｌの物理的重心はＤ　ｒ、：　Ｔ
Ｉの対角線の交点を用い、ＤＬＩＴＩの品種固有の数値
としてＤＵＴ情報１４を参照する。

更に、重心検定部２０は各３点の代表データによって形
成する三角形がＤｔｊＴ　１の重心を含まない場合、そ
れによって形成される平面を内部メモリ１３から削除す
る。

傾斜角算出Ｒ２１は基準平面４と内部メモ１月３１＝記
憶された各平面の形成する角度を次式（４）に基づいて
算出し、角度が最小である平面（ｃｏｓθが最も１また
は−１に近い平面）α、を検索する。

い＝１〜β：β＝ｍ−ε、εは重心検定部２０て削除さ
れた個数） コプラナリティ算出部２２は傾斜角算出部２１で角度最
小と判断された平面α、に関してα６と各リードの代表
データとの距離を次式（５）に基づいて算出する。

（ｘ、、ｙｌ、ｚｌは任意の代表データの座標、Ａｄ、
　Ｂｄ、　Ｃｄｑ　Ｄｄはα６の各項の係数）次に、コ
プラナリティ算出部２２はｈｌの中から最大値ｍａｘ（
ｈｔ）を検索し、それをＤＵＴｌのコプラナリティとし
てスペックテーブル２３の内容と比較し、ｍａｙ（ｈｔ
　）が指定されたスペックより大きければＦＡＩＩ、信
号を出力し、スペック以下ならＰＡＳＳ信号を各々シー
ケンサ２４に出力する。

／−ケンサ２４は搬送アーム２７を動作させ信号がＰＡ
ＳＳである場合はＤＵＴｌを良品収納部２８へ、ＦＡＩ
Ｌであれば不良品収納部２９へ各々収納する。

（第二実施例） 第３図は本発明第二実施例の構成を示す図である。

本発明第二実施例は、リードの頂点位置を認識するセン
サ手段としての水平方向に配置された４個のＣＣＤカメ
ラ３６および垂直方向に配置された４個のＣＣＤカメラ
３９と、光源３７と、各リードの頂点座標から幾何学的
理想平面を算出する手段、コプラナリティとして幾何学
的理想平面と各ＩＪ　＋ドの頂点座標の距離を算出する
手段、および算出されたコプラナリティに基づいて良否
の判定を行う手段を含むＣＰＵ８’　と、第一実施例と
同様に供給部２５、搬送アーム２６．２７、良品収納部
２８、不良品収納部２９、およびシーケンサ２４とを備
える。

ＣＰＵ８には前記各手段として、基礎データ作成部１２
、各ＣＣＤカメラ３６．３９の分解能を計算し代表デー
タを画素単位から距離単位に変換するキャリブレーショ
ン部４１、絶対座標変換部１６、最小２データ選択部１
７、平面方程式算出部１８、重心検定部２０、傾斜角算
出部２１、およびコプラナリティ算出部２２を含む。

それぞれのＣＣＤカメラ３６．３９は、画像人力部４２
、二値化処理部３８、およびフレームメモリ４０を介し
てＣＰＵ８’の基礎データ作成部１２に接続される。

次に、このように構成された本発明第二実施例の動作に
ついて説明する。

光源３７によって得られるＩ）ＵＴ　ｌのリード部およ
びステージ２０反射像をＣＤＤカメラ３６およびＣＣＤ
カメラ３９によって取り込み、二値化処理部３８にて二
値化してフレームメモリ４０に記憶する。

基礎データ作成部１２はＣＣＤカメラ３６によって取り
込んだ二値画像において、各辺毎にステージ２が形成す
る明直線を基準として各リード先端明部のＸ成分中心、
且つ２成分最大なる点の座標をそのリードの代表データ
として内部メモ１月３に記憶する。

またＣＣＤカメラ３９によって取り込んだ二値画像にお
いて、各辺毎にステージ２が形成する明直線を基準とし
て各リード明部の面積重心のｙ座標を代表データとして
内部メモリ１３に記憶する。

更に、基礎データ作成部１２は内部メモ１月３の内容と
ＤＯＴ情報１４をマツチングして各リード毎にｘ、ｙ、
ｚの３成分からなるデータを編集する。

キャリブレーション部４１はＤｔＪＴ情報１４に格納さ
れたステージ２の設計値とステージ２に相当する画像よ
り各カメラの分解能を計算し、基礎データ作成部１２に
て編集された代表データに各々乗じて画素単位から距離
単位に変換する。

絶対座標変換部１６では設計上固定であるＣＣＤカメラ
の位置関係より、各辺毎に独立した座標を統一座標に変
換する。

平面方程式算出部１８以下の処理は前述の実施例と同様
であるために省略する。本第二実施例はＣＣＤカメラ３
６および３９が固定であるため、第一実施例の方式に比
ベボールネジ３５、ステッピングモータ３１による機械
振動が無く、精度良く計測でき、更にＤＯＴ　１個あた
りの測定時間を短縮することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ＳＭＤを背面状態
で置き、かつ各リードの頂点座標を求めて股何学的理想
平面を算出し、理想平面から各リード座標までの距離を
算出してコプラナリティとしているため、リードに対す
る負荷がなく、はんだ剥がれやリード曲がりを生じない
上にＳＭＤを実装状態で平面に置いた場合と等価なコプ
ラナリティを得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例の構成を示す図。 第２図は本発明第一実施例のレーザ距離センサ取付の詳
細を示す図。 第３図は本発明第二実施例の構成を示す図。 第４図、第５図、第６図は従来技術を説明する図。 １・・・ＤＵＴ　（被測定パッケージ）、１′・・・Ｓ
ＭＤ（表面実装型集積回路パッケージ）、２・・・ステ
ージ、３・・・レーザ距離センサ、４・・・基準平面、
５・・・デジタル電圧計、６・・・電圧距離変換器、７
・・・ステッピングモータコントローラ、８．８′・・
・ＣＰＵ、９・・・Ｘデータ抽出部、１０・・・Ｙデー
タ抽出部、１１・・・Ｚデータ抽出部、１２・・・基礎
データ作成部、１３・・・内部メモリ、１４・・・ＤＵ
Ｔ情報、１５・・・各リード代表データ検索部、１６・
・・絶対座標変換部、１７・・・最小２データ選択部、
１８・・・平面方程式算出部、１９・・・ユーザパラメ
ータ、２０・・・重心検定部、２１・・・傾斜角算出部
、２２・・・コプラナリティ算出邪、２３・・・スペッ
クテーブル、２４・・・ンーケンサ、２５・・・供給部
、２６．２７・・・搬送アーム、２８・・・良品収納部
、２９・・不良品収納部、３０・・・クランプ、３１・
・・ステッピングモータ、３２・・・フレーム、３３・
・・ガイドレーノペ３４・・・ギアベルト、３５・・・
ボールネジ、３６．３９・・・ＣＣＤカメラ、３７・・
・光源、３８・・・二値化処理部、４０・・・フレーム
メモＩＪ、４１・・・キャリブレーンヨン部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面実装型集積回路パッケージのリードのコプラナ
   リティを測定するコプラナリティ測定装置において、 被測定リードを照射する光源と、 各リードの頂点位置を認識する光学的なセンサ手段と、 このセンサ手段により収集された各リードの頂点座標か
   ら幾何学的理想平面を算出する手段と、コプラナリティ
   として幾何学的理想平面と各リードの頂点座標との距離
   を算出する手段と、算出されたコプラナリティに基づい
   て良否判定を行う手段と を備えたことを特徴とするコプラナリティ測定装置。 ２、前記センサ手段が、複数のレーザ距離センサである
   請求項１記載のコプラナリティ測定装置。 ３、前記センサ手段が、複数の電荷結合デバイスカメラ
   である請求項１記載のコプラナリティ測定装置。