JPH04315906A - 外観検査装置 - Google Patents

外観検査装置

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JPH04315906A
JPH04315906A JP8371691A JP8371691A JPH04315906A JP H04315906 A JPH04315906 A JP H04315906A JP 8371691 A JP8371691 A JP 8371691A JP 8371691 A JP8371691 A JP 8371691A JP H04315906 A JPH04315906 A JP H04315906A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、立体構造を有する被検
査物の立体部分の形状を検査する外観検査装置に関する
【0002】近年、半導体装置の高密度化、大規模化に
伴い、信号線の取り出しを行うリードの多ピン化、小ピ
ッチ化が進んでいる。従って、半導体チップとパッケー
ジ・リードとの電気的導通を行うボンディングワイヤの
本数が増加し、ワイヤピッチ間隔が減少することから、
正常にボンディングが行われているかの検査の正確性が
要求される。そのため、目視検査から自動検査に移行さ
せて容易かつ高精度に検査を行う必要がある。
【0003】
【従来の技術】図6に、被検査物の一例を説明するため
の図を示す。図6は、半導体装置の内部構造の一部分を
示したものである。図5において、ダイパッド50上に
載置された半導体チップ51上には複数の電極パッド5
2が形成されており、この電極パッド52とリードフレ
ーム53におけるパッケージ内部の内部リード54とで
、直径20〜30μm ,長さ約2mmの金(又はアル
ミニウム)のワイヤ55によりワイヤボンディングが行
われる。図6は少数のボンディング配線を示しているが
、大規模半導体集積装置(LSI)では、例えば半導体
チップ51が1mm角から10mm角の大きさであり、
数百本のワイヤ55が間隔100μm ,半導体チップ
面からの高さ200〜400μm でボンディングが行
われる。
【0004】ここで、図7に、検査対象の状態を説明す
るための図を示す。図7において、図7(A)はワイヤ
55が正常な状態であり、図7(B)はワイヤ55の垂
れ下り、図7(C)は張り過ぎ、図7(D)は撓みの状
態を示している。すなわち、ワイヤ55の垂れ下りは接
地短絡を生じ、張り過ぎはモールド時に切断を生じ、撓
みは他ワイヤとの接触を生じ易いものである。このよう
なワイヤ55のループ状態を、その高さを検査して図7
(B)〜(D)の欠陥を排除する必要がある。
【0005】ところで、被検査物の外観を自動的に検査
する方法として、光切断法がある。この光切断法を簡単
に説明すると、例えばパターンが形成された基板上に、
斜め方向からスリット状の光束を照射して切断線を形成
すると、表面形状の高さに応じて該切断線が位置ずれを
生じ、この位置ずれにより形状を検査するものである。 この光切断法は、基準面が基板のようにほぼ均一な平面
である場合に利用可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示すよ
うなワイヤボンディング処理後のモールド前の中間製品
の場合には、リード54とダイパッド50との間に基板
面がないことから光切断法によるボンディングワイヤ5
5の検査を行うことができないという問題がある。
【0007】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、被検査物の外観形状を自動的に、容易かつ高精
度に検査する外観検査装置を提供することを目的とする
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題は、立体構造を
有する被検査物の立体部分を撮像し、その映像信号に基
づき輝度分布の特徴量を抽出して該被検査物の外観を検
査する外観検査装置において、検査部に位置する前記被
検査物を撮像する撮像手段と、該撮像手段の撮像面に該
被検査物の映像を結像させる結像手段と、該撮像手段と
該結像手段との間であって該結像手段の焦点位置に、該
撮像手段の撮像面における光学軸方向の深度を制御する
と共に、結像の位置ずれを補正する被写界深度制御手段
と、該撮像手段の撮像面における被検査物の映像の焦点
位置を制御する焦点制御手段と、で構成することにより
解決される。
【0009】この場合、前記被写界深度制御手段は、複
数の異なる径の穴を有する円板で構成し、または、前記
結像手段と前記検査部との間に、所定厚さの光学部材を
介在させる。
【0010】
【作用】上述のように、撮像手段と結像手段との間に被
写界深度制御手段を設けている。この被写界深度制御手
段は絞りの役割をなし、被検査物の検査高さが異なる場
合であって、撮像手段上の撮像面に結像される映像が位
置ずれを生じさせない。この場合、被写界深度制御手段
により絞りを変えることにより撮像面における被写界深
度が制御され、焦点制御手段により焦点位置が制御され
る。焦点位置の制御は、検査部の高さを光学軸方向に移
動させて行い、または、結像手段と検査部の間に光学部
材を介在させて、その屈折率の大きい光学部材の厚みを
変化させて行う。
【0011】従って、被検査物の検査高さ(焦点面位置
)が異なっても撮像面において像の位置ずれがなく、像
ぼけによる高さ位置関係が正確に評価される。すなわち
、被検査物の外観を自動的に、容易かつ高精度に検査す
ることが可能となる。
【0012】
【実施例】図1に、本発明の一実施例の構成図を示す。 図1において、外観検査装置1は、撮像部であるカメラ
2,被写界深度制御手段3,結像手段であるレンズ4,
及び照明手段5により被検査物6を照射する検査部7を
光学軸8上で構成したものである。
【0013】カメラ2は、撮映を御御部9により制御さ
れ、その映像信号は特徴量抽出部10で各輝度分布の特
徴量が抽出されて判定部11で各特徴量を相互に比較し
て被検査物6の高さ欠陥を判定する。
【0014】被写界深度制御手段3は、円板12に径の
異なる絞り窓13a,13bが形成され、制御部9で制
御されるモータ14により回転して切換えられるもので
、光学軸8上におけるレンズ4の焦点(f)の位置に配
置される。
【0015】検査部7は、被検査物6を覆うように照明
手段5が配置され、焦点制御手段である駆動部15によ
り光学軸8方向に上下動する。照明手段5は、ランプ1
6の光を拡散器17,反射鏡18を介して被検査物6を
照射する。
【0016】次に、図2に、図1の光学系を説明するた
めの図を示す。被検査物6の検査部分(立体部分)面A
Pの映像は、実線に示すようにレンズ4を介して被写界
深度制御手段3の絞り器13a(13b)を通ってカメ
ラ2の撮像面A0 に結像する。また、検査部分面BP
に焦点面位置が変わると、破線で示すように、カメラ2
の撮像面の矢印部分B0 に焦点位置が存在し、撮像面
上ではぼけた映像で結像する。すなわち、レンズ4の焦
点位置fに絞り窓13a(13b)を配置することによ
りテレセントリックな光学系が構成され、焦点の合った
像A0 もぼけた像B0 も同位置に結像させることが
できる。
【0017】ここで、図1に戻って説明するに、例えば
被検査物を図6に示すワイヤボンディングが行われた半
導体中間製品とし、そのワイヤ55の高さ形状の検査を
行うものとする。この場合、まず、駆動部15により検
査部7を上下動させて最初に検査を行うワイヤ55部分
の焦点がカメラ2の撮像面に合うように制御を行う。ま
た、被写界深度制御手段3の絞り窓13a,13bを何
れかの径の絞り窓かを選択して被写界深度を制御する。 なお、絞り窓の径が小さくなれば被写界深度が広くなる
ものである。このようにして順次ワイヤ55の映像がカ
メラ2により撮像され、これらの映像より特徴量抽出部
10が各輝度分布の特徴量を抽出する。そして、判定部
11が各特徴量を相互に比較してワイヤ55の高さ欠陥
を判定し、図7(B)〜(D)のような欠陥を排除する
ものである。
【0018】これにより、検査対象のワイヤ55におけ
る焦点面位置が、図2に示すようにAPよりBPに変化
してもカメラ2の撮像面での結像位置は変化せず、自動
的に、容易かつ高精度にワイヤ55の高さ形状を検査す
ることができる。
【0019】次に、図3に、本発明の他の実施例の構成
図を示す。図3の外観検査装置1は、焦点制御手段とし
て焦点調節部20を被検査物6とレンズ4との間に介在
させたもので、図1の駆動部15を除いて他の構成は同
様である。この焦点調節部20は、円板中心軸を中心と
して回動自在に支持される支持枠21に、厚さの異なる
光学部材であるガラス板22〜25を順次放射状に配設
したもので、制御部9で制御されるモータ26により所
定の回転角度毎に回転される。すなわち、制御部9によ
り、被写界深度制御手段3の所定径の絞り窓と焦点調節
部20の所定厚さのガラス板を適宜選択して組合せる。
【0020】そこで、図4に、図3の光学系を説明する
ための図を示す。図4からも明らかなように、例えばガ
ラス材22によりその厚さによる屈折によって、焦点面
位置BPの像は実線で示すようにカメラ2の撮像面B0
 に焦点が合って結像され、焦点面位置APの像は破線
で示すように撮像面A0 で若干のぼけた像として結像
されるものである。従って、図1と同様に、撮像面での
結像位置が変化せずに、自動的に、容易かつ高精度に被
検査物6の外観を検査することができる。
【0021】ここで、図5に、図3における被写界深度
と焦点距離との関係を説明するための図を示す。図5(
A)は、絞り窓13aとの組合せを示したもので、図5
(B)は絞り窓13bとの組合せを示したものである。 図中、δは被写界深度、fは焦点距離、tはガラス材の
厚さを示している。図5(A)では、被写界深度δ1 
でガラス材を厚くしていくに従って焦点距離f1 〜f
3 と長くなる。また、図5(B)では、絞り窓13b
が絞り窓13aより径が小さくなってその被写界深度δ
2 が広くなったもので、ガラス材の厚さと焦点距離の
関係は図5(A)と同様である。すなわち、図1及び図
3において、制御部9がモータ14,26及び駆動部1
5を制御して、図5(A),(B)の組合せを適宜選択
するものである。
【0022】なお、上記実施例では、被写界深度制御手
段3の絞り窓を2つ形成した場合を示したが、径を異な
らせて2つ以上設けてもよい。この場合、被写界深度を
細かく制御することができる。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、結像手段
の焦点位置に被写界深度制御手段を介在させて、該被写
界深度制御手段及び焦点制御手段により被写界深度及び
撮像手段における撮像面の焦点位置を制御することによ
り、被検査物の焦点面位置が変化しても撮像手段の撮像
面における結像位置を同じにすることができ、自動的に
、容易かつ高精度に被検査物の外観を検査することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図である。
【図2】図1の光学系を説明するための図である。
【図3】本発明の他の実施例の構成図である。
【図4】図3の光学系を説明するための図である。
【図5】図3における被写界深度と焦点距離との関係を
説明するための図である。
【図6】被検査物の一例を説明するための図である。
【図7】検査対象の状態を説明するための図である。
【符号の説明】
1  外観検査装置 2  カメラ 3  被写界深度制御手段 4  レンズ 5  照明手段 6  被検査物 7  検査部 8  光学軸 13a,13b  絞り窓 15  駆動部 20  焦点調節部 22〜25  ガラス板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  立体構造を有する被検査物(6)の立
    体部分を撮像し、その映像信号に基づき輝度分布の特徴
    量を抽出して該被検査物(6)の外観を検査する外観検
    査装置において、検査部(7)に位置する前記被検査物
    (6)を撮像する撮像手段(2)と、該撮像手段(2)
    の撮像面に該被検査物(6)の映像を結像させる結像手
    段(4)と、該撮像手段(2)と該結像手段(4)との
    間であって該結像手段(4)の焦点位置に、該撮像手段
    (2)の撮像面における光学軸(8)方向の深度を制御
    すると共に、結像の位置ずれを補正する被写界深度制御
    手段(3)と、該撮像手段(2)の撮像面における被検
    査物(6)の映像の焦点位置を制御する焦点制御手段(
    15,20)と、を有することを特徴とする外観検査装
    置。
  2. 【請求項2】  前記被写界深度制御手段(3)は複数
    の異なる径の穴(13a,13b)を有する円板(12
    )から構成されていることを特徴とする請求項1記載の
    外観検査装置。
  3. 【請求項3】  前記焦点制御手段は、前記結像手段(
    4)と前記検査部(7)との間に、所定厚さの光学部材
    (22〜25)を介在させることを特徴とする請求項1
    又は2記載の外観検査装置。
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