JPH07117393B2 - リード曲がり測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集積回路パッケージ（以
下、ＩＣと称する）のリード成形精度を確認するための
リード曲がりを測定するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣのリード成形精度を確認する
ためにリード曲がりを測定しているが、このリード曲が
りの測定に際しては、例えば図１１に示す構成の装置が
利用されている。同図は特開昭６３−３２３０２号公報
に提案されているものである。即ち、光源１０６から照
射された光を拡散板１０５で拡散し、クランプ１０３に
より保持された被測定ＩＣ１０４のリード１０７を照明
する。そして、リード１０７を透過した光によるリード
画像を第１の二次元ＣＣＤカメラ１０２ａで撮像し、リ
ード１０７で反射された光によるリード画像を第２の二
次元ＣＣＤカメラ１０２ｂで撮像する。そして、これら
の二次元ＣＣＤカメラ１０２ａ，１０２ｂで撮像したリ
ード画像を画像処理装置１０１において処理することで
リード曲がりの良否を判定する。この判定の説明は省略
するが、画像処理装置１０１は、リード画像を二値化処
理し、得られた二値化データを画像メモリに記憶させた
上で、リードの先端部分の画像メモリのアドレスを求
め、更に、この求められたアドレスを予めプログラムメ
モリに記憶されているリード曲がり許容範囲内に存在し
ているか否かを調べ、その結果からリード曲がりの良否
判定を行っている。なお、リード曲がり許容範囲は、予
め規格内良品のリードを同じ装置で測定して決定する。
また、この装置では、２台の二次元ＣＣＤカメラを用い
て異なる方向からリード画像を得ているため、リードの
三次元空間での相互位置を捉え、比較的に高い精度の測
定が可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の測定
装置では、リード画像の一部にリードで反射された光に
よる画像を用いている。このため、外部照明環境の変化
や、リード表面の反射率の変化（例えばリード表面のメ
ッキ状態の変化）等によって、反射光量にバラツキが生
じ、リード画像を長期間にわたって安定に得ることが困
難になる。また、この例では二次元ＣＣＤカメラをリー
ドに対して合焦させてリード画像を得ているため、二次
元ＣＣＤカメラの光学系の焦点深度内にリードが位置し
ていなければ鮮明なリード画像を得ることができず、し
たがって曲がりの大きなリードやリードが二列に配列さ
れたＩＣ等に対する測定が難しいという問題もある。更
に、リード先端の三次元的位置を単に標準ＩＣのリード
との比較でしか判別していないため、リードの曲がりの
程度を定量的に把握することができないという問題もあ
る。本発明の目的は、リード画像を安定に得ることがで
き、しかも曲がりの大きなリードや複数例に配列された
リードの測定を可能とし、しかもリードの曲がりの程度
を定量的に把握することを可能にしたリード曲がり測定
装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定集積回
路パッケージのリードの両側からそれぞれ任意の角度で
平行光を投射させる第１及び第２の投光手段と、前記第
１及び第２の投光手段によって照明された前記リードの
透過像を検出すべくこれらの投光手段にそれぞれ対向配
置される第１及び第２の撮像手段と、前記第１及び第２
の撮像手段で得られた２枚の平面リード画像を三次元の
アフィン変換処理して三次元空間内でのリード曲がり量
及びリードの相互位置関係を算出する演算手段とを備え
る。ここで、第１及び第２の撮像手段を二次元ＣＣＤカ
メラで構成する。或いは、第１及び第２の投光手段を帯
状レーザ光源で構成し、第１及び第２の撮像手段をＹ方
向に延長されてＸ方向に平行移動されるライセンサで構
成する。また、演算手段には、リード画像を明暗の二値
化データに変換し、この二値化データからリードの先端
中央位置を求め、このリード先端中央を利用してリード
ピッチ、リードバラツキ幅、辺内リードバラツキ幅、リ
ード長バラツキを算出する機能を有するＣＰＵを備え
る。

【０００５】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の第１実施例のリード曲がり測定装置
の検出系を示す構成図であり、図２はその電気系のブロ
ック図である。図１において、ここでは被測定ＩＣとし
てＺＩＰ（Zig-zag In line Package)を用いており、被
測定ＩＣ６は測定されるリード９（Ｌ１〜Ｌ６）が垂直
上方向に向けられるように検査ステージ８に支持されて
いる。この検査ステージ８の両側にはそれぞれ第１平行
光投光器７ａと第２平行光投光器７ｂが配置され、それ
ぞれがリード９を照射するように水平軸に対して仰角θ
となるように斜め上方に向けられている。これらの平行
光投光器７ａ，７ｂは、ケーシング内に光源４ａ，４ｂ
と光路制御板（反射板）５ａ，５ｂとシャッタ３ａ，３
ｂを備えており、投光器の幅寸法に略等しい幅の平行光
を斜め上方に向けて投光し、前記リード９を照明する。
また、前記第１及び第２の各平行光投光器７ａ，７ｂに
対向するように、それぞれ斜め下方を向けて第１及び第
２の二次元ＣＣＤカメラ１ａ，１ｂが配置される。これ
らの二次元ＣＣＤカメラ１ａ，１ｂは前記各平行光投光
器７ａ，７ｂと同軸に配置されており、かつ各二次元Ｃ
ＣＤカメラ７ａ，７ｂの前側の焦点位置にはそれぞれ乳
白色スクリーン２ａ，２ｂが配置される。なお、前記し
た角度θは、実際に装置化した場合の機械部品の物理的
なレイアウトの制約から、３０〜６０度が適当であり、
特に測定精度や後述する演算の容易性から４５度が有効
である。

【０００６】一方、図２に示すように、前記各二次元Ｃ
ＣＤカメラ１ａ，１ｂには画像処理部２９が接続され、
この画像処理部２９で処理された信号に基づいて外部機
構制御部２８を駆動させ、かつＣＲＴ７１に表示を行う
ように構成されている。この外部機構制御部２８は、こ
こでは第１及び第２の平行光投光器７ａ，７ｂに設けら
れたシャッタ３ａ，３ｂを開閉動作させる機構として設
けられる。前記画像処理部２９は、各二次元ＣＣＤカメ
ラ１ａ，１ｂで撮像した撮像信号をディジタル値に変換
する第１及び第２のＡ／Ｄ変換器１９ａ，１９ｂと、変
換された撮像信号を記憶する第１及び第２の画像メモリ
２０ａ，２０ｂと、この撮像信号を二値化した情報を記
憶する第１及び第２の二値化メモリ２１ａ，２１ｂと、
プログラムメモリ２４に基づいて動作されるＣＰＵ２２
と、データが記憶されているデータディスク２５と、入
出力回路Ｉ／Ｏ２５と、これらを接続するバス２７とを
有している。

【０００７】次に、以上の構成のリード曲がり測定装置
の動作を説明する。第１の平行光投光器７ａから平行光
が被測定リード９に投光されると、その影が乳白色スク
リーン２ａに投影され、第１の各二次元ＣＣＤカメラ１
ａはこの影を撮像する。その撮像信号は第１のＡ／Ｄ変
換器１９ａにおいてディジタル値に変換され、第１の画
像メモリ２０ａに記憶される。すると、ＣＰＵ２２はプ
ログラムメモリ２４より予め記憶されている二次元ＣＣ
Ｄカメラの二値化レベルをバス２７を通して読み出し、
読み出した二値化レベルに基づいて画像メモリ２０ａの
全ビットについての比較を行い、その大小から撮像信号
の明暗を判定し、これを０，１のデータとして第１の二
値化メモリ２１ａに記憶する。これが完了されると、Ｃ
ＰＵ２２は外部機構制御部２８に信号を出力して第１の
平行光投光器７ａのシャッタを閉じ、代わりに第２の平
行光投光器７ｂのシャッタ３ｂを開いて第２の二次元Ｃ
ＣＤカメラ２ａによる撮像を行なう。以下、第１の二次
元ＣＣＤカメラの場合と同様に、その撮像信号の明暗デ
ータが第２の二値化メモリ２１ｂに記憶される。

【０００８】図３は二値化メモリに書き込まれた被測定
リードの二値化画像の一例であり、同図（ａ）は第１の
二値化メモリ２１ａに記憶されたデータ、同図（ｂ）は
第２の二値化メモリ２１ｂに記憶されたデータである。
このデータに基づいて、ＣＰＵ２２は図４〜図６のアル
ゴリズム及び図７の補助図を用いてリードピッチＰ１，
Ｐ２、リードバラツキ幅ｅ０、辺内リードバラツキ幅ｅ
１．１，ｅ１．２、リード長バラツキｌを最終的に算出
し、結果をＣＲＴ７１に表示する。この算出アルゴリズ
ムを説明する。先ず、ＣＰＵ２２はバス２７を介して二
値化メモリ２１ａ内の二値化画像データからリード先端
中心を算出する（ステップ３０、以下Ｓ３０のように示
す）。このステップ３０は、図５のように、Ｓ１のライ
ンで連続する暗点群をスキャンし（Ｓ４６）、これらの
両端座標ａ１，ｂ１及びその中点座標ｍ１を算出する
（Ｓ４７，Ｓ４８）。次に、ｍ１点よりＹ方向に垂直上
方を１ビット毎にスキャンしてゆき、明暗の反転する座
標が見つかるまでこれを繰り返す（Ｓ４９，Ｓ５０）。
明暗の反転する座標ｃ１が検索された後、更にｎビット
（ｎ＝５〜１０）上方を先に求めた両端座標ａ１，ｂ１
のＸ成分の区間〔ａ１ｘ，ｂ１ｘ〕についてライン状に
スキャンし、暗点群の存在を確認し、暗点群が確認され
た場合は更にｎビット上方をスキャンする。これは、極
端なリード曲がりが発生した場合に対応するためのアル
ゴリズムである（Ｓ５１，Ｓ５２）。ここで、ｎビット
上方に暗点群が確認されなかった場合、その座標付近が
リード先端ｃ１であるとして更に精度を向上させるため
のアルゴリズムを実施する。即ち、発見したＣ１点より
逆に一度ｎビット下方をスキャンして明暗の反転する座
標を検索し、これをリード先端中心値ｃ２とする（Ｓ５
３〜Ｓ５８）。

【０００９】Ｓ１ライン上で確認される全ての暗点群に
対してこのアルゴリズムを繰り返すことにより、第１の
二値化メモリ２１ａ内では偶数リードＬ２，Ｌ４，Ｌ
６、第２の二値化メモリ２１ｂ内では奇数リードＬ１，
Ｌ３，Ｌ５のリード先端中心値が求められる（Ｓ３０，
Ｓ３２：サブルーチン）。Ｓ２ラインによるスキャン
も、Ｓ１で求めた各リードの区間〔ａ１ｘ，ｂ１ｘ〕を
スキャンパスすることを除き全て同様であり、求められ
た２種類（第１の二値化メモリと第２の二値化メモリの
それぞれでリード先端中心値が求められるため、各リー
ドについて２種類のデータがある）リード先端中心値は
一次的にプログラムメモリに記憶される。

【００１０】次に、ＣＰＵ２２は各種リード曲がり量の
算出を行うために、プログラムメモリ２４より二値化メ
モリ２１ａ，２１ｂから求めた各リードＬ１〜Ｌ６のリ
ード先端中心値の全てが読み出される。最初にリードピ
ッチを算出するが、ここでは第２の二値化メモリ２１ｂ
から求めた各リードのリード先端中心値のみが使用さ
れ、隣合うリードのリード先端中心値のＸ成分を減算す
ることによってリードピッチＰ１が奇数リード・偶数リ
ードの各列において隣合うリードのリード先端中心値の
Ｘ成分を減算することによってリードピッチＰ２がそれ
ぞれ算出される（Ｓ３４，Ｓ３５）。

【００１１】偶数リードで最も外側へ倒れているリード
と奇数リードで最も外側へ倒れているリードとの間隔で
あるリードバラツキ幅の算出（Ｓ３６）に関しては、二
値化メモリから求めた各リードのリード先端中心値の全
てが使用される。先ず、図６において、奇数，偶数両辺
内から各々一本、任意（基本的に最小リードＮｏ）にリ
ードが選択され（Ｓ６０，Ｓ６１）、該当するリードの
両二値化メモリ内でのリード先端中心値が読み出され
（Ｓ６２）、各二値化メモリ内でのＹ成分の差Ａ１，Ａ
２が計算される（Ｓ６３）。求められたＡ１，Ａ２及び
予めデータディスクに保存されている二次元ＣＣＤカメ
ラの仰角θを用いて、アフィン変換部２６はステップ６
５に示す計算を（数１）に基づいて実施し、リード間隔
が求められ、一時的にプログラムメモリに記憶される
（Ｓ６４〜Ｓ６６）。このアルゴリズムが全てのリード
Ｎｏの組合せについて繰り返された時点でプログラムメ
モリに記憶された最大のリード間隔値を検索し、これを
リードバラツキ幅ｅ０としてプログラムメモリに記憶す
る（Ｓ６７〜Ｓ７０）。

【００１２】同辺内のリードの内外倒れである辺内リー
ドバラツキｅ１・１，ｅ１・２に関しては、ステップ６
０，６１の代わりに『各辺内での任意（基本的に最小リ
ードＮｏ）のリード２本を選択』とし、ステップ６５の
アフィン変換式を（数２），（数３）に交換すること
で、他のステップは共通にｅ１・１，ｅ１・２を求めら
れる（Ｓ３６，Ｓ３７）。また、リード長バラツキ１に
関してもステップ６０，６１の代わりに『全リード内で
の任意（基本的に最小リードＮｏ）のリード２本を選
択』とし、ステップ６５のアフィン変換式を（数４）に
交換することで、他のステップは共通にｌを求められる
（Ｓ３８）。ＣＰＵ２２は以上の計算を全て二値化メモ
リ内の座標（アドレス）データで行った後、データディ
スク２５に予め保存されている二次元ＣＣＤカメラの分
解能Ｒを読み出し（Ｓ３９）、サブルーチン３８までの
計算結果にこれを乗じて実長に変換し（Ｓ４０）、その
結果をデータディスクに保存する（Ｓ４１）。また、デ
ータディスク内に保存されている各種リードの曲がりの
規格と比較し、良否判定を行い結果をＣＲＴに表示する
（Ｓ４２〜４５ａ，Ｓ４５ｂ）。

【００１３】

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】

【００１４】図８は本発明の第２実施例を示す構成図で
あり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は平面図であ
る。この実施例では、第１実施例における平行光投光器
７ａ，７ｂの代わりに帯状レーザ光源１３ａ，１３ｂを
用い、二次元ＣＣＤカメラ１ａ，１ｂに代えてラインセ
ンサ１１ａ，１１ｂを用いたものである。帯状レーザ光
源１３ａ，１３ｂは、図９のようにケーシング内にレー
ザ発振器１７と、プリズム１６と、レンズ１８とを備え
ており、レーザ発振器１７の出力をプリズム１６で一次
元方向に広げ、レンズ１８で平行光とすることにより、
帯状のレーザ光を照射させる。また、ラインセンサ１１
ａ，１１ｂはセンサブロック１５ａ，１５ｂに搭載さ
れ、平行配置した二本のポールネジ１４によって平行移
動される。ここではＸ座標に関してのみセンサブロック
１５ａ，１５ｂを移動させることで、Ｙ方向に延長され
るラインセンサ１１ａ，１１ｂによりＸＹ方向の座標系
が決定されることになる。なお、ここでは一対のセンサ
ブロック１５ａ，１５ｂをそれぞれボールネジ１４によ
って駆動するように構成し、一方のセンサブロック１５
ｂには第１の帯状レーザ光源１３ａと第２のラインセン
サ１１ｂを搭載し、他方のセンサブロック１５ｂには第
２の帯状レーザ光源１３ｂと第１のラインセンサ１１ａ
を搭載し、第１実施例と同様に各帯状レーザ光源１３
ａ，１３ｂからのレーザ光が被測定リード９を通過した
後に各ラインセンサ１１ａ，１１ｂにより検出されるよ
うに構成している。なお、各ラインセンサ１１ａ，１１
ｂの前側にはそれぞれスリット板１０ａ，１０ｂが配置
され、ラインセンサで受光する光を制限する。

【００１５】この構成によれば、各帯状レーザ光源１３
ａ，１３ｂから照射された帯状レーザ光は、検査ステー
ジ８に保持された被測定ＩＣ６のリード９の隙間部分を
通過するか、或いはリード９により阻止される。通過し
た帯状レーザ光はスリット板１０ａ，１０ｂで散乱を抑
制されてラインセンサ１１ａ，１１ｂで受光される。ま
た、一部が阻止された場合でもリードの存在する部分を
除いて同様に受光されるため、被検査ＩＣ６と平行にボ
ールネジ１４を移動させながらこの測定を繰り返すこと
により、リードの形状に沿って図１０（ａ）及び（ｂ）
に示す二値化画像を得ることができる。ラインセンサ１
１ａ，１１ｂで撮像したリード画像信号の取込み後、二
値化画像を得るまでの処理、及びその後のリード曲がり
量算出、良否判定までのアルゴリズムは第１実施例と同
様であるので、説明は省略する。この第２実施例では、
帯状レーザ光を使用するので、高精度の二値化画像が得
られ、またラインセンサをボールネジ上で被測定ＩＣと
平行に移動させて測定を行うため、二次元ＣＣＤカメラ
を用いた際に、特に長いＩＣの測定において生じるレン
ズ収差による原画像の歪みを防止することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、リードに
光を投射したその透過像を得て測定を行うので、外部照
明環境やリード表面のメッキ状態の変化による得られる
画像信号等が不安定になることを防止することができ、
高信頼性でかつ高精度な測定が可能となる。また、投射
光として平行光を用いているので、曲がりの大きなリー
ドやＺＩＰのような複数列のリードに対しても測定が可
能となる。更に、定量化を行う演算手段にアフィン変換
を採用することより、三次元空間内でのリードの曲がり
及び位置関係を定量的に把握することができる。これに
より、従来の測定装置と同じ倍率のカメラや同じ位置決
め機構を用いた場合でも、測定精度を２倍（±８０μｍ
を±４０μｍ）にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の検出系の構成図である。

【図２】本発明の第１実施例の電気系のブロック図であ
る。

【図３】第１実施例におけるリードの二値化画像のイメ
ージ図である。

【図４】本発明におけるアルゴリズムを説明するフロー
チャートの１である。

【図５】本発明におけるアルゴリズムを説明するフロー
チャートの２である。

【図６】本発明におけるアルゴリズムを説明するフロー
チャートの３である。

【図７】本発明におけるアルゴリズムの補助図である。

【図８】本発明の第２実施例の検出系の構成図である。

【図９】帯状レーザ光源の構成図である。

【図１０】第２実施例におけるリードの二値化画像のイ
メージ図である。

【図１１】従来のリード曲がり測定装置の一例の検出系
の構成図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 二次元ＣＣＤカメラ ６ 被測定ＩＣ ７ａ，７ｂ 平行光投光器 ９ リード １１ａ，１１ｂ ラインセンサ １３ａ，１３ｂ 帯状レーザ光源 １９ａ，１９ｂ Ａ／Ｄ変換器 ２０ａ，２０ｂ 画像メモリ ２１ａ，２１ｂ 二値化メモリ ２２ ＣＰＵ ２６ アフィン変換部 ２９ 画像処理部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/50 Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定集積回路パッケージのリードの両
   側からそれぞれ任意の角度で平行光を投射させる第１及
   び第２の投光手段と、前記第１及び第２の投光手段によ
   って照明された前記リードの透過像を検出すべくこれら
   の投光手段にそれぞれ対向配置される第１及び第２の撮
   像手段と、前記第１及び第２の撮像手段で得られた２枚
   の平面リード画像を三次元のアフィン変換処理して三次
   元空間内でのリード曲がり量及びリードの相互位置関係
   を算出する演算手段とを備えるリード曲がり測定装置。