JPH05288687A

JPH05288687A - リード検査装置

Info

Publication number: JPH05288687A
Application number: JP4088994A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fuse; 貴史布施; Moritoshi Ando; 護俊安藤; Hiroyuki Tsukahara; 博之塚原; Yoshitaka Oshima; 美隆大嶋
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-11-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はＴＡＢ後のリードの外観検査を行う
リード検査装置に関し、電極と接合した後のリード表面
から突起とくぼみを検出し、且つ突起であるかくぼみで
あるかを自動で判定することを目的とする。【構成】垂直光源１１が検査面１０ａを照射した際の
反射光に基づいて、画像撮像処理手段１３が出力する信
号から、検査面１０ａの突起あるいはくぼみを検出し、
突起あるいはくぼみが検出された場合、斜方光源１２ａ
が検査面１０ａを照射した際の反射光に基づいて、画像
撮像処理手段１３が出力する信号から、突起であるか、
くぼみであるかを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリード検査装置に係り、
特にテープキャリア方式（ＴＡＢ：ＴａｐｅＡｕｔｏｍ
ａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）の集積回路（ＩＣ）の入出
力用端子（リード）の外観検査を行うリード検査装置に
関する。

【０００２】近年、ＩＣの大規模化に伴い、半導体チッ
プに対するリードの接続密度が高まっている。このた
め、ＩＣの多ピン化に有利であることから、半導体チッ
プをフィルムテープに設けられた多数のリードと接続す
るＴＡＢが、広く用いられている。

【０００３】このように多ピン化されたＴＡＢ方式のＩ
Ｃでは、その接続部の信頼性が、より一層重要となり、
半導体チップとリードを接合（ボンディング）した後に
リードの外観検査を行う必要がある。

【０００４】

【従来の技術】図７は、ＴＡＢの構造を表す図を示す。
同図において１は半導体チップを表し、同図に示す如く
その周囲に、外部との接続をするための電極２ａ、２ｂ
・・からなる電極群２を有している。

【０００５】また、３はフィルムテープで、その内部に
半導体チップ１の外形より大きい開口部を有している。
フィルムテープ３には、半導体チップ１を外部回路等と
電気的に接続するための導電体が挟み込まれており、そ
の一端は開口部４の側辺からその内側に向けて露出し、
リード群５を形成している。

【０００６】リード群５は、半導体チップ１を所定位置
にセットすると、接続するべき電極群２と重なるように
設けてあり、多数の電極２ａ、２ｂ・・と多数のリード
５ａ、５ｂ・・は一括してボンディングすることができ
る。

【０００７】図８はＴＡＢ方式でボンディングしたリー
ドの拡大斜視図を示し、同図（Ａ）は良品の状態を、同
図（Ｂ）は不良品の状態を示す。

【０００８】電極２ａ、２ｂ・・上に形成されたバンプ
６ａ、６ｂ・・上に、リード５ａ、５ｂ・・を配置し
て、ボンディングツールにより、加圧、加振、加熱等を
することにより、バンプ６ａ、６ｂ・・が媒体となって
ボンディングが行われる。

【０００９】正常に接合されると、同図（Ａ）に示す如
く、リード５ａ、５ｂ・・の表面は平坦であるが、ボン
ディングツールが汚れている場合等には、加圧、加振、
加熱等が所定条件から外れて、リード５ａ、５ｂ・・表
面から金属飛沫物を発生して、同図（Ｂ）に示す如く、
突起７または、くぼみ８、９等のボンディング不良を発
生する場合がある。

【００１０】このようなボンディング不良が発生する状
況でボンディングツールを放置すると、接合部は十分な
接合強度が得られなくなり、素子自体の動作不良につな
がり、とくに突起７が発生した場合、後の製造工程にお
いて突起７がケースその他に引っ掛かり、断線不良の原
因となる。

【００１１】このため、ＴＡＢ方式でボンディングした
リード表面を検査し、突起またはくぼみのボンディング
不良を検出した際にはボンディングツールをクリーニン
グし、とくに突起を検出した際には、不良品として処理
する必要があり、従来よりＴＡＢによるボンディングの
後に、検査員による外観目視検査を行っている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年ＩＣの大
規模化に伴い、リードの多ピン化及びリード間隔の小ピ
ッチ化が進み、検査箇所は微小化すると共に増加してい
ることから、検査員が不良箇所を見逃す恐れが高く、ま
た、検査員による目視検査には高倍率の顕微鏡を用いる
ことから、突起とくぼみを判定しにくいという問題点が
あった。

【００１３】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、電極とボンディングした後のリード表面から突
起とくぼみを検出し、且つ突起であるかくぼみであるか
を自動で判定するリード検査装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために請求項１記載の発明は、図１の原理図に示す如
く、検査すべき試料１０の検査面１０ａに対して、垂直
方向から光を照射する垂直光源１１と、前記試料１０の
検査面１０ａに対して、斜めに光を照射する斜方光源１
２ａと、前記検査面１０ａに対して、垂直方向から前記
検査面１０ａを撮像し、撮像した画像を所定の信号に変
換して出力する画像撮像処理手段１３と、前記垂直光源
１１が前記検査面１０ａを照射した際の画像を基に、前
記画像撮像処理手段１３が出力する信号から、該検査面
１０ａの不良を検出し、不良を検出した場合、前記斜方
光源１２ａが前記検査面１０ａを照射した際の画像を基
に、前記画像撮像処理手段１３が出力する信号から、突
起であるか、くぼみであるかを判定する判定手段１４と
からなる構成としたものである。

【００１５】請求項２記載の発明は、図２の原理図に示
す如く、前記斜方光源１２ａは、検査すべき試料の検査
面１０ａに対して、所定の２方向から、斜めに光を照射
する第１及び第２の斜方光源１２ａ、１２ｂである構成
としたものである。

【００１６】請求項３記載の発明は、前期垂直光源１１
と、前記第１及び第２の斜方光源１２ａ、１２ｂはそれ
ぞれ異なる波長の光を発光し、前記画像撮像処理手段１
３は、前記異なる波長の光を同時に撮像処理し、波長ご
とに所定信号に変換して出力する構成としたものであ
る。

【００１７】

【作用】上記の請求項１記載の発明の構成によれば、前
記検査面１０ａが正常で、平坦である場合には、前記垂
直光源１１が前記検査面１０ａを照射した際の反射光
は、前記検査面１０ａに対して垂直で均一な反射光とな
り、前記画像撮像処理手段１３は、前記検査面１０ａ全
面が均一に明るい画像を撮像する。

【００１８】また、前記検査面１０ａが異常で、突起ま
たはくぼみが存在する場合には、前記垂直光源１１が前
記検査面１０ａを照射した際の反射光は、突起またはく
ぼみの部位だけ、前記検査面１０ａに対して垂直でない
方向に反射し、前記画像撮像処理手段１３は、突起また
はくぼみの部位だけが暗い画像を撮像する。

【００１９】前記斜方光源１２ａが前記検査面１０ａ上
の突起を照射すると、突起の前記斜方光源１２ａに近い
側面で反射した光だけが、前記検査面１０ａに対して垂
直な方向に反射し、前記画像撮像処理手段１３は、突起
の前記斜方光源１２ａに近い側面の一部だけが明るい画
像を撮像する。

【００２０】また前記斜方光源１２ａが前記検査面１０
ａ上のくぼみを照射すると、前記画像撮像処理手段１３
は、くぼみの前記斜方光源１２ａから遠い側面の一部だ
けが明るい画像、若しくは多重反射により、前記斜方光
源１２ａから遠い側面の一部に加えて、前記斜方光源１
２ａに近い側面の一部が明るい画像を撮像する。

【００２１】前記判定手段１４は、前記画像撮像処理手
段１３が出力する信号を処理して、前記検査面１０ａ上
の突起またはくぼみのボンディング不良を検出し、突起
またはくぼみの光源に近い側面と、光源から遠い側面の
明るさの差に基づいて、それが突起であるかくぼみであ
るかを判定する。

【００２２】請求項２記載の発明の構成によれば、前記
斜方光源１２ａ、１２ｂが突起を照射すると、前記画像
撮像処理手段１３は、いずれの斜方光源が照射する場合
でも、常に突起の光源に近い側面が明るい画像を撮像す
る。

【００２３】一方、前記斜方光源１２ａ、１２ｂがくぼ
みを照射した際に、多重反射が生じない場合は、前記画
像撮像処理手段１３は、いずれの斜方光源が照射する場
合でも、常に突起の光源から遠い側面が明るい画像を撮
像し、多重反射が生じた場合は、くぼみの光源に近い側
面と、くぼみの光源から遠い側面の少なくとも一方の側
面に、前記斜方光源１２ａ、１２ｂが発する光の反射光
が両方現れ、多重反射が生じていることが検知される。

【００２４】請求項３記載の発明の構成によれば、前記
画像撮像処理手段１３は、前記垂直光源１１、前記斜方
光源１２ａ、１２ｂから、前記検査面１０ａに向けて同
時に照射された光の反射光を、３種類の異なる画像とし
て撮像、処理する。

【００２５】

【実施例】図３は本発明に係るリード検査装置の一実施
例の構成図を示す。同図において２０は試料で、半導体
チップの電極と外部接続用のリードがボンディングされ
た状態で、ＸＹθステージ２１上にセットされる。

【００２６】試料２０の検査面２０ａに垂直な上方に
は、垂直光源２２の照射する平行光線を反射し、検査面
２０ａを垂直上方から照射するためハーフミラー２２が
配設してあり、更にその垂直上方には、ハーフミラー２
２を介して、検査面２０ａの画像を撮像するため、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色信号を独立して撮
像できるカメラ２６を配設してある。

【００２７】第１及び第２の斜方光源２４、２５は、検
査面２０ａのリード長手方向に対して垂直な方向に対向
して、斜め上方より検査面２０ａに、平行光線を照射す
るように配設してある。また、垂直光源２２、斜方光源
２４、２５はそれぞれ異なる波長の平行光線を発生し、
本実施例装置においては、垂直光源２２は青色となる波
長の光線（Ｂ光線）、斜方光源２４は赤色となる波長の
光線（Ｒ光線）、斜方光源２５は緑色となる波長の光線
（Ｇ光線）を発生するようにしている。

【００２８】カメラ２６の出力は、カメラコントローラ
２７に接続され、垂直光源２２が、検査面２０ａを照射
した際の画像を撮像したＢ画像、斜方光源２４、２５が
検査面２０ａを照射した際の画像を撮像したＲ画像及び
Ｇ画像を所定のアナログ信号に変換し、次いでＡ／Ｄ変
換回路２８でディジタル化して、前記判定手段１４に相
当する判定装置２９に入力される。また、これらのカメ
ラ２６、カメラコントローラ２７及びＡ／Ｄ変換回路２
８は前記画像撮像処理手段に相当する。

【００２９】判定装置２９は、画像メモリ２９ａ、突起
くぼみ指示回路２９ｂ、判定回路２９ｃより構成され、
Ａ／Ｄ変換回路２８より入力された画像データは、まず
画像メモリ２９ａで記憶される。画像メモリ２９ａと接
続する突起くぼみ指示回路２９ｂは、画像メモリ２９ａ
に記憶されたＢ画像データを読み込んで、突起またはく
ぼみの領域を特定して、判定回路２９ｃに出力する。

【００３０】画像メモリ２９ａ、突起くぼみ指示回路２
９ｂの出力と接続してある判定回路２９ｃは、突起くぼ
み指示回路２９ｂが、突起またはくぼみであると特定し
た領域について、画像メモリ２９ａのＲ画像データ、Ｇ
画像データを読み込んで、それらのデータが突起を表す
データであるか、くぼみを表すデータであるかを判定し
て、制御装置３０にその判定結果を出力する。

【００３１】制御装置３０は、ＸＹθステージ２１、垂
直光源２２、斜方光源２４、２５及び判定回路２９ｃを
制御して、検査面２０ａ上のリードの表面を順次自動で
検査し、判定回路２９ｃから突起またはくぼみを検出し
た旨の入力がされると、リードのボンディング装置に対
して、ボンディングツールのクリーニングを要請し、突
起が検出された際には、その半導体チップを不良品とし
て処理する一連の作業を自動で実施する。

【００３２】以下に垂直光源２２、斜方光源２４、２５
の反射光から、リード表面の突起およびくぼみを検出す
る原理について、図３〜図５に基づいて説明する。

【００３３】図４は垂直平行光線が照射された際のリー
ドを示す図で、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は平面
図を示す。

【００３４】図４中、３１〜３３は検査すべきリード
で、半導体チップ上の電極３７〜３９にバンプ３４〜３
６を介してボンディングされており、リード３１の表面
には突起４１が、リード３２、３３の表面にはくぼみ４
２、４３が形成されている。

【００３５】同図（Ａ）に示す如く、このようなリード
３１〜３３に垂直平行光線４０が照射されると、リード
３１〜３３表面の平坦な領域に照射された光は垂直方向
に反射し、突起４１及びくぼみ４２、４３に入射された
光は垂直でない方向に反射する。

【００３６】この状態でリード３１〜３３の垂直上方か
らリード３１〜３３の画像を撮像すると、同図（Ｂ）に
示す如く、突起４１及びくぼみ４２、４３の領域は暗く
（同図中斜線の領域）、平坦な領域は明るい（同図中斜
線以外の領域）画像となる。

【００３７】本実施例のリード検査装置は、垂直光源２
２が検査面２０ａを照射した際に、上記のように発生す
る画像の明暗から、リード表面の突起またはくぼみを検
出している。

【００３８】図５は斜方光線が照射されたリードをを示
す図で、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は平面図を示
す。また同図中、図３と同一部分には同一の符号を付し
て、その説明を省略する。

【００３９】同図中、５０は斜方平行光線で、リード３
１〜３３の斜め上方より、リード３１〜３３の表面を照
射している。

【００４０】同図（Ａ）に示す如く、その表面が平坦な
領域と、突起４１からなるリード３１に斜方平行光線５
０を照射すると、突起４１の光源に近い方の側面だけ
が、その光を垂直上方に反射し、突起４１の光源から遠
い側面及びリード表面の平坦な領域が、その光を垂直上
方に反射することはない。

【００４１】くぼみ４２、４３に斜方平行光線５０を照
射した場合は、くぼみ４３のようにそのくぼみが比較的
浅いくぼみであれば、突起４１の場合と逆に、くぼみの
光源から遠い側面だけが、照射した斜方平行光線５０を
垂直上方に反射する。

【００４２】くぼみ４２のように、くぼみの形状と斜方
平行光線５０の入射角がある条件を満足すると、くぼみ
の光源から遠い方の側面に入射した斜方平行光線５０の
一部が、反対側の側面（くぼみの光源に近い方の側面）
方向に反射し、この側面で再度反射して垂直上方に向か
う多重反射現象が生じる場合がある。

【００４３】このため、斜方平行光線５０を照射した状
態で、リード３１〜３３の垂直上方からリード３１〜３
３の画像を撮像すると、同図（Ｂ）に示す如く、突起４
１は、その光源に近い方の側面だけが明るく（同図中斜
線以外の領域）、突起４１の光源から遠い側面及びリー
ド表面の平坦な領域が暗い（同図中斜線の領域）画像と
なり、くぼみ４２、４３は、その光源から遠い方の側面
と、多重反射による反射領域だけが明るく（同図中斜線
以外の領域）、突起４１の光源に近い方の側面（多重反
射現象による反射領域を除く）及びリード表面の平坦な
領域が暗い（同図中斜線の領域）画像となる。

【００４４】本実施例のリード検査装置は、上記の突起
及びくぼみに対する斜方平行光線５０の反射光の性質を
利用し、光源に近い側面と光源から遠い側面の明るさの
差から、突起とくぼみを判定している。

【００４５】また、斜方平行光線５０を照射した際に、
くぼみに関しては多重反射により、光源に近い側面と、
光源から遠い側面の明るさに差が生じず、その判定が困
難である場合がある。

【００４６】そこで本実施例のリード検査装置は、対向
する位置に配設した第１及び第２の斜方光源２４、２５
を用いて、リード表面を照射することにより、垂直光源
により検出した突起またはくぼみに対して、第１及び第
２の斜方光線による判定用画像を撮像処理し、リード表
面の突起とくぼみの判定精度を向上させている。

【００４７】図６は第１及び第２の斜方光線の反射パタ
ーンを示し、斜方光源２４、２５がそれぞれ異なる波長
の光、Ｒ光線２４ａとＧ光線２５ａを同時に照射した際
の反射パターンを、同図（Ａ）に突起の場合、同図
（Ｂ）〜（Ｅ）にくぼみの場合として示している。

【００４８】同図（Ａ）に示す如く、突起５１にＲ光線
２４ａとＧ光線２５ａを同時に照射すると、常に光源に
近い側面と、光源から遠い側面との間に明るさの差が生
じ、且つ同一の側面にＲ光線２４ａとＧ光線２５ａが同
時に現れることは無い。

【００４９】これに対して、くぼみにＲ光線２４ａとＧ
光線２５ａを同時に照射すると、多重反射現象が生じた
際には、同一の側面にＲ光線２４ａとＧ光線２５ａが同
時に現れ（同図（Ｂ）（Ｄ）（Ｅ））、多重反射現象が
発生しない場合は、光源に近い側面と、光源から遠い側
面との間に明るさの差が生じる（同図（Ｃ））。

【００５０】このように、本実施例のリード検査装置
は、第１及び第２の斜方光源２４、２５を用いることに
より、多重反射現象の発生を検知することが可能である
ため、精度良く突起とくぼみの判定を行うことができ
る。

【００５１】また垂直光源２２、第１及び第２の斜方光
源２４、２５の発する光の波長がそれぞれ異なり、カメ
ラ２６がこれらの波長の光を同時並列的に撮像可能であ
るため、突起またはくぼみの検出と、突起、くぼみ判定
を同時に行うことができる。

【００５２】このように本実施例のリード検査装置は、
単純な画像処理で大規模な画像処理装置を要せずに、高
精度で高速なリードの自動検査を行うことができる。

【００５３】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、接合されたリード表面の接合不良を自動で検出でき
るため、ボンディングツールのクリーニング要請を自動
で行うことができる。また、検出した不良が突起である
かくぼみであるかを判別することができるため、不良品
としてあつかうべき突起不良だけを自動で選別すること
ができる。

【００５４】このため、リード検査工程の自動化が可能
となり、生産効率が向上すると共に、不良検出精度が向
上する。

【００５５】請求項２記載の発明によれば、第１及び第
２の斜方光源がくぼみを照射した際に多重反射が生じた
場合、多重反射が生じていることが検知できるため、垂
直光源がリードを照射した際の画像から検出した不良
を、精度良く突起であるかくぼみであるか判定すること
ができる。

【００５６】請求項３記載の発明によれば、垂直光源と
第１及び第２の斜方光源の発する光の波長が、互いに異
なる波長であるため、リードのボンディング不良の検出
と、突起、くぼみ判定が同時に実施でき、短時間で高精
度なリードの自動検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図（その１）である。

【図２】本発明の原理図（その２）である。

【図３】本発明装置の一実施例の構成図である。

【図４】垂直光線が照射されたリードを示す図である。

【図５】斜方光線が照射されたリードを示す図である。

【図６】第１及び第２の斜方光線の反射パターンを示す
図である。

【図７】ＴＡＢの構造を表す図である。

【図８】ＴＡＢ方式でボンディングしたリードの拡大斜
視図である。

【符号の説明】

１１、２２垂直光源１２ａ、１２ｂ、２４、２５斜方光源１３画像撮像処理手段１４判定手段２６カメラ２７カメラコントローラ２８Ａ／Ｄ変換回路２９判定装置２９ａ画像メモリ２９ｂ突起、くぼみ指示回路２９ｃ判定回路３１、３２、３３リード４１突起４２、４３くぼみ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大嶋美隆神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査すべき試料（１０、２０）の検査面
（１０ａ、２０ａ）に対して、垂直方向から光を照射す
る垂直光源（１１、２２）と、前記試料の検査面（１０ａ、２０ａ）に対して、斜めに
光を照射する斜方光源（１２ａ、２４）と、前記検査面（１０ａ、２０ａ）に対して、垂直方向から
前記検査面（１０ａ、２０ａ）を撮像し、撮像した画像
を所定の信号に変換して出力する画像撮像処理手段（１
３、２６〜２８）と、前記垂直光源（１１、２２）が前記検査面（１０ａ、２
０ａ）を照射した際の画像を基に前記画像撮像処理手段
（１３、２６〜２８）が出力する信号から、該検査面
（１０ａ、２０ａ）の状態を検査し、不良を検出した場
合、前記斜方光源（１２ａ、２４）が前記検査面（１０
ａ、２０ａ）を照射した際の画像を基に前記画像撮像処
理手段（１３、２６〜２８）が出力する信号から、その
不良が突起であるか、くぼみであるかを判定する判定手
段（１４、２９）とからなることを特徴とするリード検
査装置。
【請求項２】前記斜方光源（１２ａ、２４）は、検査
すべき試料（１０、２０）の検査面（１０ａ、２０ａ）
に対して、所定の２方向から、斜めに光を照射する第１
及び第２の斜方光源（１２ａ、１２ｂ、２４、２５）で
あることを特徴とする請求項１記載のリード検査装置。
【請求項３】前記垂直光源（１１、２２）と、前記第
１及び第２の斜方光源（１２ａ、１２ｂ、２４、２５）
はそれぞれ異なる波長の光を発光し、前記画像撮像処理手段（１３、２６〜２８）は、前記異
なる波長の光を同時に撮像処理し、波長ごとに所定信号
に変換して出力することを特徴とする請求項２記載のリ
ード検査装置。