JPH07260445A - リードフレームの自動検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】リードフレームを一時停止させることなく、搬
送しながらリードフレームの形状検査や部分めっきの良
否判定を行う。 【構成】リードフレーム１を長手方向に搬送する搬送装
置２と、搬送方向とは略垂直に複数の光電変換素子を配
列したラインセンサー３と、搬送装置２の搬送に同期し
てラインセンサー３から得られる一次元画像信号を二次
元画像信号として読み取る画像読取手段６と、画像読取
手段６から出力される二次元画像の特徴量を抽出する特
徴量抽出手段７と、被検査リードフレームに関する特徴
量と良品のリードフレームに関する特徴量を比較するこ
とにより被検査リードフレームの良否を判定する手段９
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リードフレームの自動
検査方法及び装置に関するものであり、リードフレーム
の外観検査やリードの形状検査、リードフレームに対す
る部分めっきの良否判定等に利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、４２アロイ（あるいは銅合金）よ
りなるリードフレームに対して、下地銅めっきを施した
後、ボンディング部に部分銀めっき（あるいは金その他
の貴金属の部分めっき）を施す全工程を自動的に行う自
動めっき装置が実用化されている。この種の自動めっき
装置にローディングされるリードフレームは、予め目視
による形状検査を行っているが、検査すべき範囲が広い
ので、検査ミスが多く発生していた。また、自動めっき
装置からアンローディングされたリードフレームは、部
分銀めっきの仕上がりを検査する必要がある。

【０００３】リードフレームに対する部分めっきの良否
判定を自動的に行うには、従来、ＣＣＤカメラを用いる
方式が知られており、リードフレームの部分めっき箇所
の近傍をＣＣＤカメラにより拡大撮影し、得られた濃淡
画像信号に対して２値化等の画像処理を施した後、部分
めっき箇所の面積や重心位置等の特徴量を計算し、予め
良品について求めておいた特徴量と比較することによ
り、被検査リードフレームの良否を判定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなＣＣＤカ
メラを用いたリードフレームの自動検査装置では、リー
ドフレームの撮影時にリードフレームをＣＣＤカメラの
視野内で静止させる必要があるため、オフライン方式で
使用されている。このため、自動めっき装置からアンロ
ーディングされたリードフレームを簡易包装して自動検
査装置に再度ローディングする段階でリードの曲がりや
汚れ等のトラブルが発生することがあった。また、部分
めっきの良品判定を行うための自動検査装置を利用し
て、めっき前のリードフレームの形状検査を実施しよう
とすると、ＣＣＤカメラの視野を広くする必要があり、
光学系の交換・調整が必要であった。しかも、視野を広
くすると、空間分解能が低下するので、リードの曲がり
等を十分に検出することができないという問題があっ
た。このため、リードフレームの全域を撮影しようとす
ると、複数のＣＣＤカメラが必要であった。さらに、リ
ードフレームを一時停止させる必要があるので、リード
フレームの搬送系が複雑となり、自動めっき装置と組み
合わせてインライン化することが困難であった。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、リードフレームを
一時停止させることなく、搬送しながらリードフレーム
の形状検査や部分めっきの良否判定を行うことができる
リードフレームの自動検査方法及び装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にあっては、上記
の課題を解決するために、リードフレームを長手方向に
搬送しながら搬送方向とは略垂直方向にリードフレーム
の表面を走査することにより得られる二次元画像に基づ
いてリードフレームの良否判定を行うことを特徴とする
ものである。また、本発明の方法を実施するための装置
として、リードフレームを長手方向に搬送する搬送装置
と、搬送装置の搬送方向とは略垂直な直線上に複数の光
電変換素子を配列して成るラインセンサーと、リードフ
レームの被検査面を照明する照明装置と、リードフレー
ムの幅方向のほぼ全域を前記ラインセンサー上に投影し
得る光学系と、搬送装置の搬送に同期して前記ラインセ
ンサーから得られる一次元画像信号を二次元画像信号と
して読み取る画像読取手段と、画像読取手段から出力さ
れる二次元画像の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、
良品のリードフレームに関する特徴量を予め記憶する手
段と、被検査リードフレームに関する特徴量と良品のリ
ードフレームに関する特徴量を比較することにより被検
査リードフレームの良否を判定する手段と、不良と判定
されたリードフレームを搬送装置上から除去する手段と
を備えることを特徴とするものである。ここで、特徴量
抽出手段は、リードフレームの部分めっきの良否判定に
必要な特徴量を抽出する手段であっても良いし、リード
フレームの形状検査に必要な特徴量を抽出する手段であ
っても良い。このような自動検査装置は、リードフレー
ムの自動めっき装置のアンローディング部の直前又はロ
ーディング部の直後に配置されていることが好ましい。
なお、ラインセンサーはリードフレームの部分めっき面
のみならず、その背面側にも配置して、めっきの回り込
みの有無を検査可能としても良い。

【０００７】

【作用】本発明によれば、リードフレームを長手方向に
搬送しながら搬送方向とは略垂直方向にリードフレーム
の表面を走査することにより得られる二次元画像に基づ
いてリードフレームの良否判定を行うものであるから、
リードフレームの画像取り込み時にリードフレームを静
止させる必要がなく、むしろリードフレームが製造ライ
ン上では常に長手方向に搬送されていることを積極的に
利用して二次元画像を取り込むことができる。したがっ
て、リードフレームの自動めっき装置の前後や中間に容
易に検査装置を配置することができ、従来は困難であっ
た検査装置のインライン化が可能となる。

【０００８】リードフレームの表面を搬送方向とは略垂
直方向に走査する手段としては、例えば、ＣＣＤライン
センサーを用いれば良い。その場合、ＣＣＤラインセン
サーは一次元的にＮ個の光電変換素子が配列されている
ので、二次元的にＮ×Ｍ個（Ｎ，Ｍは共に数百〜数千の
整数）の光電変換素子が配列されたＣＣＤカメラを用い
る場合に比べると、同じ解像度を得るために必要な光電
変換素子の個数が圧倒的に少なくて済み、大幅なコスト
ダウンが可能となる。それのみならず、個々の光電変換
素子の欠陥やばらつきが画質に与える影響を素子毎にき
め細かく補正することが可能であるので、高画質を得る
ことができる。さらに、二次元的なＣＣＤカメラを用い
た場合には、光源の照明むらによるシェーディングや光
学系の収差による画像の部分的なボケや歪みが避けられ
ないが、このような不都合も回避できる。

【０００９】また、ラインセンサーによる撮像範囲をリ
ードフレームの幅方向のほぼ全域とすれば、従来のよう
に複数のＣＣＤカメラを用いなくても、リードフレーム
の全画像を取り込むことができ、取り込んだ画像から任
意の箇所を切り出して、部分めっきの良否判定のみなら
ず、リードの折れや曲がりなどの形状検査にも応用する
ことができる。しかも、従来のＣＣＤカメラを用いた方
式のように、レンズ交換等を必要としないので、１台の
検査装置を部分めっきの良否判定にもリードフレームの
形状検査にも使用するような場合に、検査装置の稼働率
を高めることができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明によるリードフレームの自動検
査装置の全体構成を示すブロック図であり、リードフレ
ーム１を長手方向に搬送する搬送装置２と、搬送装置２
の搬送方向とは略垂直な直線上に複数の光電変換素子を
配列して成るラインセンサー３と、リードフレーム１の
被検査面を照明する照明装置４と、リードフレーム１の
幅方向のほぼ全域を前記ラインセンサー３上に投影し得
る光学系５と、搬送装置２の搬送に同期して前記ライン
センサー３から得られる一次元画像信号を二次元画像信
号として読み取る画像読取手段６と、画像読取手段６か
ら出力される二次元画像の特徴量を抽出する特徴量抽出
手段７と、良品のリードフレームに関する特徴量を予め
記憶する手段８と、被検査リードフレームに関する特徴
量と良品のリードフレームに関する特徴量を比較するこ
とにより被検査リードフレームの良否を判定する手段９
と、不良と判定されたリードフレームを搬送装置上から
除去する手段１０とを備えて成るものである。以下、個
々の構成要素について説明する。

【００１１】まず、リードフレーム１は４２アロイ或い
は銅合金製の短冊状のリードフレームであり、例えば、
図２に示すような形状を有している。リードフレーム１
の中央部に設けられたアイランド１１には、後の工程で
半導体チップが搭載され、チップ上の電極と各リード１
２の先端のボンディング部は極細金線を用いてボンディ
ングされる。本発明が検査対象とするのは、半導体チッ
プが搭載される前のリードフレームであり、各リードの
ボンディング部とアイランドには、自動めっき装置を用
いて、部分銀めっき（金その他の貴金属を部分めっきす
ることもある）が施される。この銀めっきはボンディン
グ部のボンディング性、電気伝導性を改善すると共に、
アイランドにダイボンドされる半導体チップとの共晶接
合のために施されるものであり、この銀めっきの品質が
電子部品の信頼性を直接、決定する要因となる。ボンデ
ィング部における銀めっきの欠けは接触不良、ボンディ
ング不良の要因となる。また、銀めっきのはみ出しは、
モールドラインよりも外側のリード表面に施される半田
めっきに支障を来たすことになる。さらに、銀めっきの
裏面への回り込みは、ダイボンド時にアイランドに接触
するヒートパッドからの被熱による銀の軟化、ヒートパ
ッドへの銀の付着を招いたり、リードフレームの２枚重
ねの原因となる。したがって、本発明の自動検査装置で
は、少なくとも部分銀めっきの良否判定を可能とするた
めに、部分銀めっき箇所を含む領域の画像を取り込むも
のであるが、従来、目視による検査でミスが多発してい
たリードの折れや曲がり等の形状検査並びにリードフレ
ームの汚れ等の外観検査も自動化するために、幅方向８
０ｍｍの視野でリードフレームの全域を撮像し、画像入
力装置の位置を変更することなく、任意のスポット位置
を４０μｍの高分解能で検査できるようにしている。な
お、ラインセンサー３の画素数を多くすれば、分解能を
１０μｍ又はそれ以下にまで高めることも可能である。
このように、リードフレームの全域を撮像すれば、画像
処理面に基準位置が無くても、リードフレームの縁部を
基準位置として画像処理面の位置補正が可能となるの
で、好都合である。

【００１２】搬送装置２は、リードフレーム１を定速度
で長手方向に搬送する装置であり、例えば、ＰＬＬ制御
のＤＣモータでベルトコンベアを定速運転するものであ
る。被検査領域に入る前には、斜めに置かれたリードフ
レームを搬送しながらセンタリング、姿勢制御（傾き補
正）を行うセンタリング・テーブルが配置されている。
このようなリードフレームのセンタリング、姿勢制御に
ついては、特公平２−２９５８号公報に開示されている
ようなリードフレームの搬送技術を利用して容易に実施
することができる。

【００１３】ラインセンサー３は、２０４８画素のＣＣ
Ｄリニアセンサーよりなり、全画素について感度と黒レ
ベルを補正可能であるので、各画素の感度及び黒レベル
のばらつき、照明むら、光学系のシェーディング（場所
による明るさの違い）を一様にすることができ、安価な
撮像系でありながら、極めて高画質の画像が得られる。
照明装置４は、リードフレーム１の撮像箇所を一様に照
明する装置であり、光源には蛍光灯を使用している。蛍
光灯のちらつきが画像の濃淡に影響しないように、高周
波インバータにより蛍光灯を点灯させることが好まし
い。光学系５はリードフレーム１の幅方向全域をライン
センサー３の上に結像させるレンズよりなる。なお、リ
ードフレーム１の素材表面と部分銀めっき面との輝度差
を鮮明にするために光学フィルタを挿入することが好ま
しい。

【００１４】画像読取手段６は、ラインセンサー３から
の入力信号を補正する回路と、アナログ信号として入力
される画像信号を８ビット（２５６階調）のデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、デジタル化された画像
信号を蓄積する画像メモリを備えており、搬送装置２か
ら得られる信号に同期して、ラインセンサー３からの一
次元画像信号を二次元画像信号として画像メモリに蓄積
する。つまり、この画像読取装置は、主走査にはＣＣＤ
電子走査を行い、副走査には被検査体のベルト搬送を行
う装置であり、類似の画像読取方式はファクシミリ等で
紙面を対象として用いられているが、製造ライン上を流
れるリードフレームに適用した例は無い。画像メモリは
１６Ｍバイトの容量を有し、幅方向２０４８画素、長手
方向８１９２画素を記憶する。画像の読取速度は０．５
μｓｅｃ／画素であり、ラインセンサー３の走査周期は
約２ｍｓｅｃである。なお、特に図示しないが、画像メ
モリの記憶内容を表示するための表示モニタを付加して
ある。

【００１５】次に、特徴量抽出手段７、記憶手段８、判
定手段９はコンピュータの画像処理ソフトウェアを用い
て実現しており、画像読取手段６により読み取られた二
次元画像信号をコンピュータの画像入力ポートから読み
込んで、検査に必要な特徴量を算出し、予め良品のリー
ドフレームに関する特徴量をティーチング時に記憶させ
ておいて、被検査リードフレームの特徴量を良品の特徴
量と比較することにより良否を判定している。また、こ
のコンピュータに付随するＣＲＴとキーボードにより検
査装置のオペレーションのためのマン・マシンインター
フェイスを実現している。さらに、プリンタにより検査
装置の稼働時間、検査数、良品率の記録等も可能として
いる。選別手段１０は、コンピュータの出力ポートから
得られる良否判定信号に応じて不良品と判定されたリー
ドフレームを製造ラインから除去してストッカーに排出
するための手段である。

【００１６】本装置による画像処理のソフトウェアは、
大別すると、リードフレームの位置補正、めっき位置ず
れ検査、めっき欠け検査、リード曲がり検査、及びリー
ドフレームの外観検査を行うものである。まず、リード
フレームの位置補正とは、ティーチング時に取り込んだ
良品の画像と、検査時に取り込まれた被検査リードフレ
ームの画像の位置ずれを補正するものであり、例えば、
画像中の何らかの特徴的なポイントをアライメントマー
クとして、位置補正を実施することができる。例えば、
図３に示す入力画像では、画面中央のアイランドの縁部
を利用して位置補正を行うことができる。この位置補正
は、リードフレームを物理的に位置補正するのではな
く、アイランドが画面中央に位置するように、画素を水
平並びに垂直方向にシフトさせるという意味である。

【００１７】次に、めっき部の位置ずれ検査では、最大
めっきエリアからのはみ出しを検査する。例えば、図３
に示す入力画像を２値化した様子を図４に示す。図中、
中央の正方形はアイランドであり、それを取り巻く多数
の線分は全体として矩形状に部分めっきされたリードの
ボンディング部である。このように、入力画像を２値化
することにより、めっき部分のみを抽出することができ
るので、ティーチング時に良品のめっきエリアを示すマ
スク図形を作成しておけば良い。それには、図４に示す
画像をモニターしながら、例えば、マウスを用いて、良
品のめっきエリアの外縁を手動でトレースしてグラフィ
ックス描画によりマスク図形を作成すれば良い。そし
て、検査時には、同様に入力画像を２値化し、めっき部
分のみを抽出し、２値化画像からマスク画像を引いて、
差分画像を生成する。差分画像の画素数をカウントし、
カウント数が所定のしきい値を越えると、位置ずれと判
定する。

【００１８】次に、めっき部の欠け検査では、最小めっ
きエリア内の欠けを判定するものであり、面積比較方式
又はマスク比較方式が考えられる。面積比較方式では、
ティーチング時には、入力画像に検査領域を設定し、検
査領域内を２値化することにより、めっき部分を抽出
し、めっき部分の各領域をラベリングする。そして、検
査時には、入力画像の検査領域内を２値化し、めっき部
分を抽出し、めっき部分の各領域をラベリングして、入
力画像とティーチング画像のラベル数を比較し、不一致
ならばリード欠けや重なりがあると判定し、ラベル数が
等しいときには、入力画像とティーチング画像の同一ラ
ベル番号の領域面積を比較し、入力画像がティーチング
画像より所定しきい値以上小さければ、めっき欠けと判
定する。また、マスク比較方式では、ティーチング時に
良品画像の２値化領域を１画素縮小して、マスク画像を
作成する。検査時には、入力画像を２値化し、めっき部
分を抽出する。マスク画像から２値化画像を引き、差分
画像を生成し、差分画像の画素数をカウントする。カウ
ント数が所定しきい値を越えたら、めっき欠けと判定す
る。いずれの方式を用いるかは、用途に応じてティーチ
ング時に設定するものである。このような画像処理ソフ
トウェアについては、従来の二次元ＣＣＤカメラを用い
た検査装置で使用されてきた技術を流用できることは言
うまでもない。

【００１９】次に、リードの曲がり検査については、従
来、自動化されていなかったので、該当する画像処理ソ
フトウェアは存在しないが、従来の部分めっき欠けの検
査を応用したソフトウェアで検査できる。つまり、リー
ド間ギャップの画像を白黒反転させれば、従来の部分め
っき欠けの検査と殆ど同じ検査アルゴリズムでリード間
ギャップの小さい箇所を発見することができる。ここで
は、面積比較方式と重心間距離比較方式を提案する。こ
の場合にも、いずれの方式を用いるかは、用途に応じて
ティーチング時に設定するものである。面積比較方式で
は、ティーチング時には、良品画像のリード収束部に矩
形の検査領域を設定し、検査領域内でリード間ギャップ
画像を作成し、リード間ギャップ画像の各々にラベリン
グを行う。検査時には、入力画像の検査領域内でリード
間ギャップ画像を作成し、同様にラベリングを行う。入
力画像とティーチング画像のラベル数を比較し、不一致
ならばリードの重なりがあると判定する。ラベル数が等
しい場合、入力画像とティーチング画像の同一ラベル番
号の領域面積を比較し、入力画像がティーチング画像よ
り所定しきい値以上小さければ、リード間ギャップが小
さい（リード曲がり）と判定する。また、重心間距離比
較方式では、ティーチング時には、良品画像のリード収
束部に矩形の検査領域を設定し、検査領域内で２値化
し、めっき部分のみを抽出し、めっき部分の各領域をラ
ベリングした後、それぞれの重心位置を計算し、さら
に、隣接する重心間距離をすべての重心点に対して計算
する。検査時には、入力画像の検査領域内で２値化し、
めっき部分のみを抽出して、めっき部分の各領域をラベ
リングした後、それぞれの重心位置を計算し、さらに、
隣接する重心間距離をすべての重心点に対して計算す
る。入力画像とティーチング画像のラベル数を比較し、
不一致ならばリードの重なりがあると判定する。ラベル
数が等しい場合には、入力画像とティーチング画像の同
一ラベル番号の２領域の重心間距離を比較し、入力画像
がティーチング画像より所定しきい値以上短ければ、リ
ード間ギャップが小さい（リード曲がり）と判定する。

【００２０】次に、リードフレームの外観検査について
は、エッチング法又はプレス法により製造されたリード
フレームの外観上の欠陥の有無を検査するものである。
例えば、エッチング法により製造されたリードフレーム
では、エッチングに用いたレジストの残渣の有無、欠け
やピンホール、汚れの有無を検査する。また、プレス法
により製造されたリードフレームでは、バリやダレの有
無、打ち傷や反りの有無、平坦度等を検査する。検査ア
ルゴリズムについては、画像処理を用いた外観検査のた
めの一般的なアルゴリズムをそのまま適用できる。この
外観検査は、リードフレームの製造ラインと自動めっき
ラインの間に挿入しても良いし、自動めっきラインの途
中に挿入しても良い。

【００２１】なお、実施例では、リードフレームの幅方
向の一次元画像を検出する手段として、ＣＣＤラインセ
ンサーを例示したが、これに限定されるものではなく、
例えば、レーザービームをリードフレームの幅方向に高
速度で走査して、その反射光を検出しても構わない。

【００２２】

【発明の効果】本発明の検査方法によれば、リードフレ
ームの画像取り込み時にリードフレームを静止させる必
要がないので、自動めっき装置の前後や中間に容易に検
査装置を配置することができ、従来は困難であった検査
装置のインライン化が可能になるという効果がある。ま
た、本発明の検査装置はラインセンサーを利用している
ので、一般的なＣＣＤカメラを用いる場合に比べると、
同じ解像度を得るために必要な光電変換素子の個数が圧
倒的に少なくて済み、大幅なコストダウンが可能となる
のみならず、個々の光電変換素子の欠陥やばらつきが画
質に与える影響を素子毎にきめ細かく補正することが可
能であるので、高画質を得ることができ、照明むらや光
学系の収差などの影響も除去できるという効果がある。
また、ラインセンサーによる撮像範囲をリードフレーム
の幅方向のほぼ全域とすれば、従来のように複数のＣＣ
Ｄカメラを用いなくても、リードフレームの全画像を取
り込むことができ、取り込んだ画像から任意の箇所を切
り出して、部分めっきの良否判定のみならず、リードの
折れや曲がりなどの形状検査並びにリードフレームの外
観検査にも応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の検査対象の一例を示す正面図である。

【図３】本発明の検査対象の入力画像を示す説明図であ
る。

【図４】本発明の検査対象の２値画像を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ リードフレーム ２ 搬送装置 ３ ラインセンサー ４ 照明装置 ５ 光学系 ６ 画像読取装置 ７ 特徴量抽出手段 ８ 記憶手段 ９ 判定手段 １０ 選別手段 １１ アイランド １２ リード

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リードフレームを長手方向に搬送しな
   がら搬送方向とは略垂直方向にリードフレームの表面を
   走査することにより得られる二次元画像に基づいてリー
   ドフレームの良否判定を行うことを特徴とするリードフ
   レームの自動検査方法。
2. 【請求項２】 リードフレームを長手方向に搬送する
   搬送装置と、搬送装置の搬送方向とは略垂直な直線上に
   複数の光電変換素子を配列して成るラインセンサーと、
   リードフレームの被検査面を照明する照明装置と、リー
   ドフレームの幅方向のほぼ全域を前記ラインセンサー上
   に投影し得る光学系と、搬送装置の搬送に同期して前記
   ラインセンサーから得られる一次元画像信号を二次元画
   像信号として読み取る画像読取手段と、画像読取手段か
   ら出力される二次元画像の特徴量を抽出する特徴量抽出
   手段と、良品のリードフレームに関する特徴量を予め記
   憶する手段と、被検査リードフレームに関する特徴量と
   良品のリードフレームに関する特徴量を比較することに
   より被検査リードフレームの良否を判定する手段と、不
   良と判定されたリードフレームを搬送装置上から除去す
   る手段とを備えて成ることを特徴とするリードフレーム
   の自動検査装置。
3. 【請求項３】 特徴量抽出手段は、リードフレームの
   部分めっきの良否判定に必要な特徴量を抽出する手段で
   あることを特徴とする請求項２記載のリードフレームの
   自動検査装置。
4. 【請求項４】 特徴量抽出手段は、リードの曲がりの
   ような形状検査に必要な特徴量を抽出する手段であるこ
   とを特徴とする請求項２記載のリードフレームの自動検
   査装置。
5. 【請求項５】 特徴量抽出手段は、リードフレームの
   外観検査に必要な特徴量を抽出する手段であることを特
   徴とする請求項２記載のリードフレームの自動検査装
   置。
6. 【請求項６】 自動めっき装置のアンローディング部
   の直前に配置されていることを特徴とする請求項３記載
   のリードフレームの自動検査装置。
7. 【請求項７】 自動めっき装置のローディング部の直
   後に配置されていることを特徴とする請求項４記載のリ
   ードフレームの自動検査装置。
8. 【請求項８】 ラインセンサーはリードフレームの両
   面にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２
   記載のリードフレームの自動検査装置。