JPH08261736A - 半導体挿入抜取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】画像認識処理を利用した、半導体リード外観不
良検出、選別機能付き半導体挿入抜取装置。 【効果】バーンイン時、ソケット溶断や、バーンインボ
ードのプリント回路溶着の心配がない。また、不良半導
体を長時間のバーンインをしないですみ半導体製造歩留
まりを向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造工程で、
バーンインボードへの半導体の実装または、抜取りに関
して使用されるバーンインボード、半導体挿入抜取装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体２の製造工程である選別工程で
は、エージングと呼ばれる製作した半導体２をスクリー
ニングする工程があり、その作業はバーンインボード１
と呼ぶ電気的特性試験用プリント基板上の複数のソケッ
ト３に半導体２を実装し、バーンインボードをバーンイ
ン装置に収納して高温通電加速試験を行う。バーンイン
終了後、バーンインボード１より半導体２を抜取り、収
納治具に半導体を収納する。この時、バーンインボード
１上のソケット３への半導体２挿入、抜取り作業を半導
体挿入抜取装置が行っている。

【０００３】半導体挿入抜取装置における半導体２のソ
ケット３への挿入方法は、その一例として図２および図
３に示す面付けタイプ半導体２をもとに説明する。面付
けタイプ半導体の収納治具はトレイ５と呼ばれ、トレイ
５に収納された半導体２を、半導体挿入抜取装置の直角
座標系搬送装置６によりソケット３へ搬送し、挿入、実
装する。

【０００４】この時、半導体２をソケット３の上方約数
ｍｍの地点より、吸着ヘッド４からそっと離し、自重落
下させると半導体２はソケットの挿入ガイド部３ｃにな
らいながら位置決めされてソケット３に挿入実装され、
半導体２のリード２ａとソケット３のコンタクト部３ｂ
が接触し、電気的導通が得られる。

【０００５】また、バーンインボード１は、半導体２の
品種、形状及びリードの数等によりバーンインボード１
のプリント回路、電気配線及びバーンインボード１上の
ソケット３の品種、形状と配置が各々異なる。

【０００６】現在製造されている半導体２は、多品種、
多形状にわたっており、バーンインボード１もまたそれ
に合わせ多種多様となっている。

【０００７】そのため、半導体挿入抜取装置では、多品
種、多形状のソケット配列の多種多様バーンインボード
１に対応するため、半導体２の品種に対するバーンイン
ボード１及びバーンインボード１におけるソケット３の
位置を挿入ポイントとして、初期設定にて分類、登録を
している。

【０００８】この分類、登録は、挿入ポイントを半導体
挿入抜取位置部の基準点からの距離及び高さをＸ，Ｙの
直角座標系及び高さＺで表す方法をとり、この登録の方
法をティーチングと呼び、実際には、大まかな位置まで
はデータ入力により自動設定可能であるが、バーンイン
ボード１に対するソケット３の組付け精度等の問題によ
り、詳細ティーチングが必要で、詳細ティーチングは人
が操作し、目視により長時間をかけて位置合わせを行っ
ている。詳細ティーチング後の位置を挿入ポイントとし
て、初期設定に登録している。

【０００９】次に、この半導体挿入抜取装置の動作を説
明する。

【００１０】まず半導体挿入動作に当たって、半導体挿
入抜取位置部１０に搬送されたバーンインボード１に、
基板位置決めピン１０ａを接触させ、位置決シリンダ１
０ｂを押し当ててバーンインボード１をＸ，Ｙ方向の位
置決めを行う。

【００１１】同様に、トレイ位置決部１１に搬送された
バーンイン前、即ち未バーンインの半導体２の詰まった
トレイ５に位置決シリンダ１１ｂを押し当ててＸ，Ｙ方
向の位置決めを行う。位置決めされたトレイ５に配置さ
れた半導体２の位置を直角座標系搬送装置６の吸着ヘッ
ド４に、規則的に、順次、記憶させ、同様に半導体挿入
抜取位置部１０に位置決めされたバーンインボード１上
に搭載されたソケット３の位置を直角座標系搬送装置６
の吸着ヘッド４に規則的に、順次、記憶させる。次に、
直角座標系搬送装置６の吸着ヘッド４を移動させ、前も
って記憶させたトレイ５内の半導体２を吸着保持し、バ
ーンインボード１上のソケット３に順次、挿入を繰り返
していく。

【００１２】これらの、位置、挿入作業順序を記憶、登
録することを、ティーチングと呼んでいる。

【００１３】一方、バーンイン後に、バーンインボード
１上のソケット３内に挿入されている半導体２を吸着ヘ
ッド４で吸着し、ソケット３より抜取り、直角座標系搬
送装置６を移動させ、トレイ５に順次収納を繰り返し、
半導体抜取り作業を行う。

【００１４】この様に従来の半導体挿入抜取装置は、バ
ーンイン前にトレイ５から半導体２を取り出し、バーン
インボード１上のソケット３上方に搬送、ソケット３内
に挿入実装する作業を行い、バーンイン後は、バーンイ
ンボード１上のソケット３内から半導体２を抜き取り、
トレイ５に収納する作業を自動的に行っていた。

【００１５】一方、半導体の需要先であるパソコン、フ
ァクシミリ、コピー等の電子機器は近年、小型軽量化、
薄形化が急速に進んでおり、機器に内臓され、機器を制
御するプリント基板に対して小型、高実装密度、基板両
面実装可能化を要求し、プリント基板に実装される多種
の電子部品に対しても、小型軽量、薄形化を強く要求し
ている。半導体についていえば、小型、薄形でかつメモ
リ容量が高い、例えばＱＦＰ（図３に示す半導体のよう
に、四方向にリードが出ている）やＳＯＰ（図４に示す
ように、二方向にリードが出ている）と呼ばれる面付け
タイプ半導体を大量に使用する方向に進み、これら面付
けタイプ半導体の大量生産、市場への供給を、半導体メ
ーカにを要求しており、今後もこの傾向は、続くといわ
れている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】近年、上記した様に、
電子機器の小型軽量、薄形、高性能化が急速に進むのに
合わせて、それに使用される半導体も小型、薄形化、高
性能化が要求され、多ピン化（多リード化）が急速に進
んでおり、そのため半導体リードピッチのより狭いもの
が要求されており、半導体２のリードが非常に細く、弱
くなっている。

【００１７】このため、多ピン（多リード）ＱＦＰ及び
薄型ＳＯＰ形（特に、半導体パッケージが１ｍｍ以下厚
のものは、ＴＳＯＰと呼ばれる）半導体２では、バーン
インボード１上のソケット３のコンタクト３ｂに、半導
体リード２ｂを確実に接触実装させるために、高精度な
位置決めが必要で、ティーチングに大変な労力を要す
る。

【００１８】バーンインは、電気的特性試験の一つで、
半導体を高温中で数十時間電流を流す高温通電加速試験
であるため、半導体２のリードがソケット３のコンタク
ト３ｂに確実に接触することが必須であるが、例えば、
半導体リード２ｂのピッチが０．５ｍｍ以下のＱＦＰ形
半導体や小型、薄形で重量の小さいＴＳＯＰは、その半
導体リード２ｂが、本半導体挿入工程前に、図３に示す
リード浮き上がり不良半導体や、図４に示すリード曲が
り不良半導体が流れて来ることがしばしばあり、リード
浮き上がり不良半導体は、ソケット３のコンタクト３ｂ
との間で接触不良をおこし、半導体には通電されないた
め、試験されない不良半導体として廃棄せざるを得ず、
半導体製造上重視されている生産性、生産歩留まりが落
ちるという問題があり、また、従来、提案されている半
導体挿入抜取装置によれば、半導体挿入抜取り作業は、
ティーチングにより、前もって記憶した位置間の単純な
移動の繰返しであり、半導体２をソケット３の挿入ポイ
ント上方数ｍｍから自重落下させ、ソケットガイドにそ
って挿入するガイドならい方式のため、半導体リード２
ｂが大きく曲がり、隣のリードに接触しそうな状態の不
良半導体でも、ソケット３に挿入されるので、このリー
ドが大きく曲がった不良半導体をソケット３に挿入し、
バーンイン時通電されると、隣接するリード相間でショ
ートし、ソケット３に過大電流が流れて異常加熱され、
耐熱温度を超える高温になり、ソケット３またはバーン
インボード１のプリント回路が溶断し一般的に数十万円
もする高価なバーンインボード１が破損するという問題
があり、その防衛対策が求められていた。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体挿入抜取
装置は、半導体２を収納したトレイ５を位置決めするト
レイ位置決め部１１と、半導体２を挿入するソケット３
を配置したバーンインボード１を位置決めする半導体挿
入抜取位置部１０と、半導体２を吸着、保持する吸着ヘ
ッド４と、バーンインボード１に配置されたソケット３
の半導体品種、基準位置を示すソケット識別マーク１２
と、識別マーク認識部１３と、吸着ヘッド４を下方に持
つ上下、ひねり動作可能軸６ｃをＸ及びＹ方向に移動さ
せる直角座標系搬送装置６と、直角座標系搬送装置６の
動作範囲に配設した半導体２のパッケージ及びリードを
認識する半導体検出用カメラ７ａ及び７ｂと、半導体挿
入抜取位置部１０の基準位置との位置ずれ量を演算する
演算部と、この演算データにより位置ずれ量を補正し
て、直角座標系搬送装置６を移動することにより、吸着
ヘッド４に吸着保持された半導体２をソケット３に正確
に挿入する手段を持つ。

【００２０】また、半導体パッケージ２ａ、リード２ｂ
を下面から認識する半導体検出用カメラ７ａ、及びリー
ド端面を認識する半導体検出用カメラ７ｂにより、半導
体製造工程における、本バーンインボード挿入工程より
前の工程で、既に半導体リードが曲がったり、半導体リ
ードが浮き上がった不良半導体を検出し、半導体挿入前
に選別することにより、リード不良半導体を、本バーン
インボード１に配置したソケット３に挿入することはな
く、ソケット３またはバーンインボード１のプリント回
路が溶断するのを防止する機能を備え、半導体挿入抜取
装置で利用する手段を持つ。

【００２１】

【作用】画像認識処理を利用することにより、挿入工程
前状態の半導体リード２ｂ及び半導体パッケージ２ａを
検出することにより、前工程までの半導体リード曲がり
や半導体リードの浮き上がり不良を選別することが可能
になり、同時に挿入作業状態の半導体位置を検出するこ
とが出来、半導体検出カメラの基準位置と半導体挿入抜
取位置部１０の基準との位置ずれ量を演算することによ
り、半導体２をバーンインボード１上のソケット３に挿
入する際、半導体位置を補正しながら挿入することが出
来るので、ソケット３のソケットガイドならい機能に頼
る必要がなく、半導体をソケット３のコンタクト３ｂ上
０．数ｍｍの位置に挿入することが可能になり、小型軽
量、薄形かつ多ピン（多リード）半導体に対してもソケ
ット３への正確な挿入が可能となる。

【００２２】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す半導体挿入
抜取装置の全体の上面図、図２はソケットへ半導体を挿
入する説明図、図３、図４は面付けタイプ半導体のリー
ド外観、不良の説明図。図５は上下、ひねり可動軸を配
設する直角座標系搬送装置の斜視図。図６は半導体のリ
ードとパッケージを認識する半導体検出用カメラの説明
図である。

【００２３】この実施例では、直角座標系搬送装置６の
Ｙ軸６ｂに半導体吸着ヘッド４を先端に有する上下、ひ
ねり可動軸６ｃが鉛直方向に配設される。

【００２４】また、半導体２のパッケージ及びリードを
認識する半導体検出カメラ７ａ、及び７ｂを上下、ひね
り可動軸６ｃに各々平行及び垂直なる様に配設され、ま
た、ソケット形式、位置識別マーク１２を上方から検出
する様に、識別マーク認識部１３を配設する。（なお、
本実施例ではソケット３上に識別マーク１２を設けた
が、バーンインボード１上に設けてもよい）この識別マ
ークに相対するソケット３の形式、Ｘ、Ｙ及びＺ座標上
の位置を記憶し、ティーチング位置とする。また、半導
体吸着ヘッド４に保持された半導体２のリードをその下
方向から認識する半導体検出カメラ７ａにより半導体リ
ードピッチ、半導体位置、傾きを検出し、リードピッチ
寸法を許容寸法公差と比較し、同時に半導体リード端面
方向から認識する半導体検出カメラ７ｂにより、半導体
リードの浮きを検出、許容寸法公差と比較し、両許容寸
法公差のうちいずれかの公差以上の半導体を不良半導体
と判定し、選別して直角座標系搬送装置６を移動し、吸
着ヘッド４から不良半導体を離し、不良置場１４に収納
する。

【００２５】一方、両許容寸法公差未満の良品半導体
は、半導体検出カメラ７ａにより検出された半導体リー
ド位置と、直角座標系搬送装置６のＸＹ座標上の基準位
置点からの位置ずれを演算し、この演算データにより上
記直角座標系搬送装置６及び上下、ひねり可動軸６ｃを
補正しながら移動させる直角座標系搬送装置６のコント
ローラ（図示せず）を備える。

【００２６】次に、半導体挿入抜取装置の動作を説明す
る。

【００２７】まず、従来と同様に、半導体挿入動作に当
たって、バーンインボード１を半導体挿入抜取位置部１
０に搬送し、位置決めを行い、半導体２を配置収納した
トレイ５をトレイ位置決部１１に搬送、位置決めを行
う。次に、直角座標系搬送装置６により、上下、ひねり
可動軸６ｃを移動し、識別マーク認識部１３により、バ
ーンインボード１上のソケット３のソケット認識マーク
１２を認識し、直角座標系搬送装置６のＸＹ座標上の基
準点からのソケットの識別マーク１２の位置ずれを演算
し記憶する。上下、ひねり可動軸６ｃを移動し、その先
端の吸着ヘッド４でトレイ５に配置収納された半導体２
を吸着保持したまま、半導体検出カメラ７ａ上かつ半導
体検出カメラ７ｂに平行の位置まで移動し、半導体検出
カメラ７ａにより半導体のパッケージ位置を認識し、直
角座標系搬送装置３のＸＹ座標上の基準点からの位置ず
れを演算し、演算、記憶したソケットのソケット識別マ
ークの位置ずれとの差を算出し、直角座標系搬送装置６
ａ、６ｂ及び上下、ひねり可動軸６ｃを、この位置ずれ
差をなくする方向に移動させ、吸着ヘッド４に吸着保持
された半導体２の位置を補正し、半導体２のリードをソ
ケット３のリードコンタクト部３ｂに正確に接触させ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、画像認識処理を利用
し、半導体リードピッチ外観、リード曲がり及びリード
浮き不良を検出、選別することが可能なことにより、不
良半導体を数十時間も高温加熱、通電しエージング（バ
ーンイン）する無駄な工程を行うことがなくなり、半導
体製造における生産性、歩留まりがよくなる。

【００２９】また、画像認識処理を利用し、半導体リー
ド外観を検出し演算したデータにより、直角座標系搬送
装置に配設した吸着ヘッドに保持された半導体の位置を
補正しながら移動し、バーンインボード上に配置したソ
ケットの認識マークを認識し、ソケットに正確に挿入実
装することが可能なことにより、挿入ポイントのティー
チングレス化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す半導体挿入抜取装置の
全体の上面図。

【図２】半導体をソケットに挿入する動作の説明図。

【図３】面付けタイプ半導体の一種であるＱＦＰにおけ
る半導体リード浮き不良の説明図。

【図４】同様にＳＯＰにおける半導体リードピッチ寸法
及びリード曲がり不良の説明図。

【図５】直角座標系搬送装置の説明図。

【図６】半導体のリードとパッケージを認識する半導体
検出用カメラ及びソケット識別マーク認識部の説明図。

【図７】従来の半導体挿入抜取装置の上面図。

【符号の説明】

１…バーンインボード、 ２…半導体、 ３…ソケット、 ４…吸着ヘッド、 ５…トレイ、 ６…直角座標系搬送装置、 ７…半導体検出用カメラ、 10…半導体挿入抜取位置部、 11…トレイ位置決部。

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 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ (72)発明者 根本 光造 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株 式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像認識処理を利用し、半導体のリード曲
   がり検出、及び前記半導体の位置検出を行い、良品半導
   体のみをソケットに挿入する手段と、それを自動で行う
   手段とを含む特徴とする半導体挿入抜取装置。
2. 【請求項２】半導体を吸着するヘッドを上下及びひねり
   動作可能に直角座標系搬送装置に載設し、半導体を収納
   するトレイを位置決めするトレイ位置決部と、半導体ソ
   ケットが配設されているバーンインボードを位置決めす
   る半導体挿入抜取位置部と、半導体のリード、パッケー
   ジ及び位置を認識する半導体検出用カメラと、前記半導
   体検出用カメラで認識した半導体のリード曲がり及びリ
   ードピッチ寸法が許容寸法公差以内を良品、許容寸法公
   差以上を不良品として選別し、許容公差以内の良品半導
   体のみを、半導体検出用カメラで検出される半導体の基
   準からの位置ずれ量を演算する演算部と、前記演算部か
   ら出力されるデータにより位置を補正し、半導体のリー
   ドに相対する前記半導体ソケットのコンタクト部に挿入
   する機能を備えたことを特徴とする半導体挿入抜取装
   置。