JPH0429007A - 光学検査装置 - 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］ 本発明は光学検査装置、特に半導体素子のリードなど、
はぼ−直線上に規則的に配列された部位の変形を検査す
る光学検査装置に関する。

［従来の技術］ 近年では、ＳＯＰ、ＱＦＰなと、平面実装型の半導体素
子が広（用いられている。このような素子をチップマウ
ンタなどにより自動実装する場合、そのリード〔例えば
ガルウィンク型リードなど）の曲がりおよび浮き沈み状
態によっては正常な実装が不可能となる。このため、こ
のような素子のリードの曲がり状態を光学センサを用い
て検査する装置が種々提案されている。このような装置
の検査方式としでは、以下のようなものがある。

１）光学センサをリードを真横から直視するように配置
し、リードに浮き沈み量が生じた時、リド像の高さが変
化することにより、浮き沈み量を検出する。

２）ＳＯＰ、ＱＦＰなどをファイバープレート（くもり
ガラス）の上に置き、斜め上方より光隼を照射しファイ
バープレートに写る影を下方よりＣＣＤカメラで撮像す
る。ここでリードに浮きが生じていた場合、リードの影
が短くなることにより浮き量を認識する。

３）分光された光をリードに照射し、反射光の波長分布
によりリードの浮きを検出する。

その他には、素子の断面をＣＣＤカメラなどで撮影し、
その断面画像より各々の重心位置を求め処理したり、レ
ーザを用いた三角測量によりリードの浮き（通常の実装
状態において実装面より浮き上がること）、沈み（その
逆に正常な実装もよりも下方にリードが曲がっているこ
と）量を求めるなど種々の方式がある。

［発明が解決しようとする課題１ 上述のように、この種の検査装置ではリードの画像、影
などの長さ、形状その他の特性から曲がりおよび浮き、
沈みを検出しようとしているが、一般詐にこのような方
塵では、計測する際にリドを配置面に接触させてしまう
と浮きは検出できても素子そのものの姿勢が影響を浮け
るので、沈み量は検出できなくなる。

また、反射光画像を用いた場合、リードのサビ、キズな
どの表面の状態により反射光量が変化してしまい望まし
くない。

また、三角測量法は、１ポイント毎の計測を行なわなけ
ればならず、リード数に応じ処理時間がかかってしまう
など問題が考えられる。

以上に鑑み、本発明では、検査時の素子の姿勢、リード
のサビ、キズなどの表面状態にかかわらず、簡単安価な
検査光学系により、安価かつ高速に半導体素子リードな
どの変形、欠けなどの検査が可能な光学検査装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、所定
の被検査部材のほぼ同一形状をもち、はぼ−直線上に配
列された複数の突起状部位の形状を光学的に検査する光
学検査装置において、所定検査面上に配置された前記被
検査部材を検査面に対して所定の角度を有する方向から
照明する手段と、前記照明により検査面上に形成された
前記突起状部位の影の画像を量子化画像データとして入
力する手段と、前記量子化画像データから、前記各突起
状部位の先端部の座標データを求める手段と、さらにこ
の座標データから、所定の特性を持つ基準線を求め、基
準線と、前記各突起状部位の先端部の座標データと前記
基準線の偏差に基づいて前記所定被検査部材の良／不良
を判定する判定手段を有する構成を採用した。

［作用］ 以上の構成によれば、各被検査部材の先端部の座標デー
タを求め、さらにこの座標データから、所定の特性を持
つ基準線を求め、基準線と、前記各被検査部材の先端部
の座標データと前記基準線の偏差に基づいて前記所定被
検査部材の良／不良を判定する。

［実施例］ 以下１図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明を採用した光学検査装置の構造を示し
ている。図示のように、検査テーブルＴ上の所定位置に
は、ガルウィング型のり一ド４を有する半導体素子５が
上面を下にして配置される。

半導体素子５は、半導体素子５の側方で、かつ斜め上方
向から照明装置３により照明される。

これにより、第２図のように検査テーブルＴ上に生じる
影６の長さを、レンズ２１３よびＣＣＤカメラｌにより
撮影することにより、リード４の変形を検出する。

ＣＣＤカメラｌの出力画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ７
により２値に量子化柑され、画像メモリ８に記憶される
。アドレス生成部ＩＯは、この画像データ記憶時に画像
メモリ８上の記憶アドレスを決定する。

マイクロプロセッサなどからなるＣＰＵ９は、後述の手
法で影６の長さを調べ、リード４の曲りおよび浮き、沈
みを評価する。このとき、有効な画像領域、すなわちウ
ィンドウ１１を画成する。

この検査ウィンドウ１１は、画像メモリ８に対する画像
データ入出力時にアドレス生成部ＩＯによりアドレスを
調節することなどによりソフトウェア的に画成する。こ
こでは、便宜上、検査ウィンドウ１１を参照する場合、
第２図のように、ＸおよびＹ軸を設定して考える。

次に以上の構成における動作を第３図、第４図を参照し
て説明する。第３図は、リード４の影６の長さと平坦度
の関係を、また、第４図はＣＰＵ９の検査制御手順を示
している。

検査開始後、ＣＰＵ９は、ステップＳＬにおいて、ＣＣ
Ｄカメラ１から半導体素子５のリード４の影６の画像を
入力する。

ステップＳ２では、撮像されたり−ド４の影６に対して
、半導体素子５（あらかじめ治具などで正規の位置に位
置決めされているものとする）の所定部位、あるいはテ
ーブル上のＣＣＤカメラ１の配置位置を基準として、ア
ドレス生成部１０のアドレス制御を介して検査ウィンド
ウ１１を設定する。以下、検査ウィンドウ１１内の影６
の画像データを用いて検査が行なわれる。

ステップＳ３ては、影６の先端位置６ａ〜６ｄ（・−）
を検出する。この検出は、Ｘ軸上から、各リード４の先
端方向に向かい、データを探索し、画像データが高濃度
から低濃度に変化したアドレスを求めることなどにより
行なわれる。

ステップＳ４ては、影６の先端位置６ａ、〜６ｄのアド
レス（座標）から、回帰直線」の傾きｍを求める。

正常な半導体素子５では、先端位置６ａ〜６ｄから求め
られる回帰直線が、半導体素子５のパッケージ端部に対
して平行であるはずである。

そこで、ステップＳ５では、この回帰係数ｍは、所定の
しきい値ｎ（チップのリードのピッチ、数などに応して
可変とする）と比較され、これよりも小さい値が得られ
るまで、ステップＳ６、Ｓ７の処理を行なう。

ステップＳ６では、各影６の先端位置６ａ〜６ｄと、回
帰直線の距離ｅ（残差）を求め、これらの距離の内最大
の残差ｅ　ｍａｘをもつ（たぶん変形があるであろう）
先端位置の座標を除外し、ステップＳ４の回帰係数の算
出を繰り返す。

ステップＳ５で、所期の傾きを持つ、回帰直線が得られ
たら、ステップＳ８以降のループに入る。

ステップＳ８では、ステップＳ７において先端位置デー
タの除外を行なったかどうかを判定する。ステップＳ８
が否定された場合には、所定の傾きをもつ回帰直線から
大きく離間した影６の先端位置がなかったのであるから
、リード４の形状は浮き、沈みのない正常な状態である
と判断し、このチップの処理を終了する。

方、ステップＳ８において、除外点が認められた場合に
は、ステ・ンブＳ９〜Ｓ１２の回帰直線算出および除外
点の評価処理を行なうにこでは、除外点がとれ（らい回
帰直線から離間しているかを求める。

まず、ステップＳ１０により除外点と回帰直線との残差
の再計算を行なう。

ステップＳＬ２では、安定した回帰直線からの離間距離
が求められた場合、除外点のリード４の浮き、沈み量を
求める。第３図のように、回帰直線の位置を丈とすれば
、照明の角度θから浮き沈み量ｔｈ、ｒ−，ｕは △Ｌｈ−＝＝βｔａｎθ ΔＬの５（２ｔａｎθ として求められる。

これらの浮き、沈み量を所定の目標値と各々比較するこ
とにより、素子５の良／不良を決定することができる。

以上の実施例によれば、リード浮き、沈み黴の微小変位
が画像の分解能のみに依存されることなく認識すること
が可能になる。

また、リードのサビ、キズなどの表面状態に左右されず
、リード数に対会し、処理時間が大きく左右されない。

さらに、リード浮き、沈み量の絶対量を光学的倍率を変
えて撮像するのではな（、昭射角度を小さくすることに
より、影への増幅量を可変させることが可能となるため
、認識精度が画像の分解能のみに依存することがない。

影の先端位置を認識する事により、リードの曲がりを認
識する事が可能でありまたリードビン欠は検査も可能と
なる。また、各辺の回帰直線を求める事により、チップ
の中心位置を演算する事も可能である。

以上では半導体素子のリードの検査を例示したが、本発
明の検査方式は、この種の部材に限定されることなく、
−直線上に規則的に配列された突起状部材を有する各種
の被検査部材の光学検査に適用することができる。

なお、第４図の制御のかわりに第５図のような制御を行
なっても良い。第５図ではフローチャートのステップ５
４〜Ｓ７の処理を変更しである。

ステップＳ４では、影６の先端位置６８〜６ｄのアドレ
ス（座標）から回帰直線！を求める。次にステップＳ＠
で回帰直線から各リード先端位置の残差ｅを求める。ま
た、ステップＳ６で残差の分散Ｖを求める。そこでステ
ップＳ７において、所定のしきい値ｎ（チップのリード
ピッチ数に応じて可変とする。）と分散Ｖと比較され、
Ｖ　＜　ｎの関係が成立するまで、ステップ３７′の処
理が繰り返し行なわれる。

ステップＳ７’では、ステップＳ５で求めた残差の最大
値ｅｍａｘ　（たぶん曲り、浮き、沈みがあるであろう
）を除外し、ステップＳ４の回帰直線の算出を繰返す。

ステップＳ７ではＶ＜ｎの関係が成立したら、ステップ
Ｓ８以降のループに入るようにする。

このような演算処理を用いることによっても前述と同様
の効果を期待できる。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、所定の被検
査部材のほぼ同一形状をもち、はぼ−直線上に配列され
た複数の突起状部位の形状を光学的に検査する光学検査
装置において、所定検査面上に配置された前記被検査部
材を検査面に対して所定の角度を有する方向から照明す
る手段と、前記照明により検査面上に形成された前記突
起状部位の影の画像を量子化画像データとして人力する
手段と、前記量子化画像データから、前記各突起状部位
の先端部の座標データを求める手段と、さらにこの座標
データから、所定の特性を持つ基準線を求め、基準線と
、前記各突起状部位の先端部の座標データと前記基準線
の偏差に基づいて前記所定被検査部材の良／不良を判定
する判定手段を有する構成を採用している。すなわち、
各被検査部材の先端部の座標データを求め、さらにこの
座標データから、所定の特性を持つ基準線を求め、基準
線と、前記各被検査部材の先端部の座標ブタと前記基準
線の偏差に基づいて前記所定被検査部材の良／不良を判
定するので、被検査部材の表面状態や光学系の画像の分
解能のみに依存することなく、微少な変形をも正確、か
つ安価な演算処理系をｉ；に適用いても高速に検出可能
な優れた光学検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した光学検査装置の構造を示した
説明図、第２図、第３図はそれぞれ第１図の装置の検査
の様子を示した説明図、第４図は第１図のＣＰＵの制御
を示したフローチャート図、第５図は異なるＣＰＵの制
御手順を示したフローチャート図である。 ■・・・ＣＣＤカメラ　　　　２・・・レンズ３−・・
開明装置　　　　　　４−・−リード５・−半導体素子
　　　　　６−・−影７・・・Ａ／Ｄコンバータ　　８
・・−画像メモリ９・・・ＣＰ　Ｕ ＩＯ・・・アドレス生成部 １１・−検査ウィントウ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所定の被検査部材のほぼ同一形状をもち、ほぼ一直
   線上に配列された複数の突起状部位の形状を光学的に検
   査する光学検査装置において、所定検査面上に配置され
   た前記被検査部材を検査面に対して所定の角度を有する
   方向から照明する手段と、 前記照明により検査面上に形成された前記突起状部位の
   影の画像を量子化画像データとして入力する手段と、 前記量子化画像データから、前記各突起状部位の先端部
   の座標データを求める手段と、 さらにこの座標データから、所定の特性を持つ基準線を
   求め、基準線と、前記各突起状部位の先端部の座標デー
   タと前記基準線の偏差に基づいて前記所定被検査部材の
   良／不良を判定する判定手段を有する光学検査装置。