JPH10148517A - 被検査物の撮像装置および半導体パッケージの検査装置 - Google Patents

被検査物の撮像装置および半導体パッケージの検査装置

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JPH10148517A
JPH10148517A JP9157049A JP15704997A JPH10148517A JP H10148517 A JPH10148517 A JP H10148517A JP 9157049 A JP9157049 A JP 9157049A JP 15704997 A JP15704997 A JP 15704997A JP H10148517 A JPH10148517 A JP H10148517A
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camera
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徹 猪本
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Masashi Azuma
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Abstract

(57)【要約】 【課題】撮像手段までの光路長の異なる複数の被検査対
象を1台の撮像手段で撮像するに際し、全ての被検査対
象に対して焦点を同時に合わせることができるようにし
て、撮像に要する時間を短縮すると共に、撮像エリアの
全領域で高品質の撮像画像を得ることができるようにす
る。 【解決手段】この発明では、撮像手段からの撮像距離の
異なる複数の被検査対象を撮像する被検査物の撮像装置
において、前記被検査物体と撮像手段との間の光路中
に、前記各撮像距離長の差を吸収する所定の屈折率およ
び厚さを有する光透過性光学部材を介在させるようにし
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は視覚カメラ手段を
用いて半導体パッケージなどの被検査物を検査する被検
査物の撮像装置および半導体パッケージ端子の検査装置
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】CCD
カメラ等で捕らえた被検査対象の映像を画像処理して検
査、形状認識などの処理を行わせる際、CCDカメラの
焦点を被検査対象に合わせることが、精度のよい撮像を
行う上で必須となる。
【0003】しかし、被検査対象の異なる面を撮像する
際や、複数の被検査対象のCCDカメラまでの光路長が
異なる場合には、被検査対象の一部にカメラの焦点を合
わせると、その他の部分はピントがぼけてしまう。
【0004】すなわち、図33に示すように、CCDカ
メラまでの距離が異なる2つの平面A,Bを1つのCC
Dカメラで撮像しようとした場合、平面Aにカメラの焦
点を合わせると、平面Bの図形はぼけてしまうという問
題がある。
【0005】また、上記CCDカメラなどの撮像装置を
用いた検査として、半導体パッケージの検査がある。こ
の半導体パッケージの検査項目としては、 (1)リードの平坦度(コプラナリティ)の検査 (2)リードのピッチばらつき、位置ズレの検査 (3)パッケージ上面に刻印されたマークの文字欠け、か
すれ、位置ズレ等の検査 などがある。
【0006】ここで、表面実装タイプのSOP(small
outline package)等のICパッケージのリードの平坦
度を検査する際には(図34に示すように、浮いたリー
ドを有するICを発見する)、図35(b)に示すよう
に、ICを側方から撮像したIC側面画像が必要にな
る。
【0007】そこで、このようなリード平坦度検査を来
なう際、従来は、図35(a)に示すように、カメラをI
Cの側方に配設するようにしていた。このようにカメラ
をICの側方に配設する手法は、ICが平らなトレイ上
に載置されている際には、IC画像を適格に捕らえるこ
とができる。
【0008】しかし、ICが図36に示すようなエンボ
ステープEに収納されている場合には、カメラをIC側
方に配していたのでは、IC側面画像を得ることは不可
能である。ここで、エンボステープEは、製造後のIC
を多数個ストックするために用いられ、黒色のプラスチ
ック材料から成っている。また、併設された複数のIC
収納部EAにはそれぞれICを1個ずつが収納できるよ
うな四角形の段差が形成されている。なお、ICをスト
ックする際には、エンボステープEはリールに巻回され
る。
【0009】すなわち、ICストッカとしてエンボステ
ープが用いられる場合には、ICは製造後エンボステー
プに収容されるように工程手順が設定されているが、従
来技術のように、リード平坦度検査を来なう際にカメラ
をICの側方に配置するようにしていたのでは、ICを
平らなトレイ上に載置するという工程を追加しなくては
ならず、製造効率の面で不利である。そこで、ICをエ
ンボステープに収容したままの状態でリード平坦度検査
をなし得るための検査手法が望まれていた。
【0010】ところで、半導体のパッケージ検査には、
前述したように、リードの平坦度検査の他にパッケージ
上面に刻印されたマークの文字欠け、かすれ、位置ズレ
等の検査があるが、この検査を行うためには半導体パッ
ケージの上面の平面図像が必要となる。そこで、従来
は、半導体の側方及び上方にそれぞれ各別のカメラを配
置し、これらカメラの撮像データに基づいて上記の各検
査を行うようにしていたので、多くのカメラが必要にな
り、コスト高になる、カメラ用に多くのスペースを必要
にする、多くのカメラをバランス良く調整するのが難し
い等の不都合がある。
【0011】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、撮像手段までの光路長の異なる複数の被検査
対象を1台の撮像手段で撮像するに際し、全ての被検査
対象に対して焦点を同時に合わせることができるように
して、撮像に要する時間を短縮すると共に、撮像エリア
の全領域で高品質の撮像画像を得ることができるように
した被検査物の撮像装置を提供することを目的とする。
【0012】またこの発明では、収容容器に収容された
半導体パッケージでも端子部の平坦度検査をなし得るよ
うにした半導体パッケージの検査装置を提供することを
目的とする。
【0013】またこの発明では、半導体パッケージのリ
ードの平坦度検査を半導体パッケージのパッケージ面の
ほぼ真上または真下に配した1台のカメラによる撮像画
像にのみに基づいて行えるようにした半導体パッケージ
の検査装置を提供することを目的とする。
【0014】またこの発明は、半導体パッケージの上面
検査と側面端子部との検査を1台の撮像手段を用いてな
し得るようにした半導体パッケージの検査装置を提供す
ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段及び作用効果】この発明で
は、撮像手段からの撮像距離の異なる複数の被検査対象
を撮像する被検査物の撮像装置において、前記被検査物
体と撮像手段との間の光路中に、前記各撮像距離長の差
を吸収する所定の屈折率および厚さを有する光透過性光
学部材を介在させるようにしたことを特徴とする。
【0016】係る発明によれば、複数の被検査対象と撮
像手段との間に光透過性光学部材を介在させて各被検査
対象と撮像手段との間の撮像距離差を吸収するようにし
たので、各被検査対象までの光路長が実質的に同じとな
り、各被検査対象に同時に焦点を合わせることができ
る。このためこの発明によれば、複数の被検査対象に対
する撮像時間を短くすることができ、効率のよい撮像を
なし得る。
【0017】またこの発明では、被検査物の上面及び側
面を被検査物の上方に設けた1台の撮像手段で撮像する
被検査物の撮像装置であって、前記被検査物の側方に所
定の屈折率を有する光透過性の光学部材を設け、この光
学部材の厚さを、被検査物上面から撮像手段までの光路
と被検査物側面から前記光学部材を介して撮像手段まで
の光路との光路長差を吸収する値に設定するようにした
ことを特徴とする。
【0018】係る発明によれば、被検査物の側方に所定
の屈折率を有する光透過性の光学部材を設け、この光学
部材によって被検査物上面から撮像手段までの光路と被
検査物側面から前記光学部材を介して撮像手段までの光
路との光路長差を吸収するようにしたので、被検査物の
側面及び上面に同時に焦点を合わせることができ、被検
査物の撮像時間を短くすることができ、効率のよい撮像
をなし得る。
【0019】またこの発明では、半導体パッケージの端
子の平坦度を検査する半導体パッケージの検査装置にお
いて、半導体パッケージの端子部を所定の角度をもって
斜め上方から撮像する撮像手段と、この撮像手段の撮像
データに基づいて半導体パッケージの端子の平坦度を検
査する検査手段とを具えるようにしている。
【0020】係る発明によれば、半導体パッケージの端
子部を所定の角度をもって斜め上方から撮像し、この撮
像データに基づいて半導体パッケージの端子の平坦度を
検査するようにしたので、半導体パッケージがエンボス
テープなどの収容容器に収容されている状態で端子の平
坦度検査を行うことができ、これにより検査の際にいち
いち半導体パッケージを平坦なトレイ上に配置する必要
がなくなり、検査作業を短縮化できる。
【0021】またこの発明では、半導体パッケージの上
面と側面端子部とを撮像し、これら撮像データに基づい
て半導体パッケージを検査する半導体パッケージの検査
装置において、前記半導体パッケージの上方に配置され
てその撮像軸が前記半導体パッケージの上面に対して略
直角に設定され、その視野エリアの中心領域に前記半導
体パッケージの上面が位置するように設定された1台の
視覚カメラ手段と、前記半導体パッケージと前記視覚カ
メラ手段の間に配設され、前記視覚カメラ手段によって
前記半導体パッケージの端子部を所定の角度をもって斜
め上方方向から撮像し、この撮像像を前記視覚カメラ手
段の視野エリアの端部領域に導く、所定の屈折率を有す
る光透過性光学部材とを具えるとともに、前記光透過性
光学部材の厚さを、半導体パッケージ上面から視覚カメ
ラ手段までの光路と前記側面端子部から該光透過性光学
部材を介して前記視覚カメラ手段までの光路との光路長
差を吸収する値に設定するようにしたことを特徴とす
る。
【0022】かかる発明によれば、半導体パッケージの
上方に1台の視覚カメラ手段を配置し、この1台のカメ
ラによって半導体パッケージの上面像及び端子部像を同
時に撮像するとともに、前記半導体パッケージと前記視
覚カメラ手段の間に、半導体パッケージ上面から視覚カ
メラ手段までの光路と前記側面端子部から該光透過性光
学部材を介して前記視覚カメラ手段までの光路との光路
長差を吸収する光透過性光学部材ようにしたので、半導
体パッケージの上面検査と側面端子部との検査を1台の
撮像手段を用いてなし得るとともに、撮像の際、半導体
パッケージの側面及び上面に同時に焦点を合わせること
ができ、半導体パッケージの撮像時間を短くすることが
でき、効率のよい撮像をなし得る。
【0023】またこの発明では、半導体パッケージの端
子の平坦度を検査する半導体パッケージの検査装置にお
いて、前記半導体パッケージの上方または下方に配置さ
れてその撮像軸が前記半導体パッケージの上面に対して
略直角に設定されている1台の視覚カメラ手段と、前記
半導体パッケージと前記視覚カメラ手段の間に配設さ
れ、前記視覚カメラ手段によって前記半導体パッケージ
の端子部を少なくとも2つの異なる方向から撮像するよ
う前記視覚カメラ手段の視野内に半導体パッケージの端
子部の像を導く導光手段と、前記撮像手段の撮像データ
に基づいた三角測量法を用いて半導体パッケージの端子
の平坦度を検査する検査手段とを具えるようにしてい
る。
【0024】かかる発明によれば、半導体パッケージと
この半導体パッケージの上方または下方に配置されてい
る1台の視覚カメラ手段との間にプリズムなどの導光手
段を介在させ、1台の視覚カメラ手段で半導体パッケー
ジの端子部を少なくとも2つの異なる方向から撮像でき
るようにしたので、三角測量法を用いた端子部の高さ方
向の平坦度検査を1台のカメラのみによる撮像画像に基
づいて行えるようになり、これによりシステム構成をコ
ンパクト且つ安価にすることができるとともに、その演
算速度も向上する。
【0025】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を添付図面
に従って詳細に説明する。
【0026】〔第1実施例〕図1にこの発明の第1実施
例を示す。この第1実施例は、本発明の1つの発想を原
理的に示すものである。
【0027】図1において、CCDカメラ1は、カメラ
1までの距離が異なる2つの平面A,Bを撮像する。こ
れら平面A,B間の距離をdとする。
【0028】ここで、カメラ1までの距離が長い平面A
とカメラ1との間の光路上には、屈折率Rが空気と異な
る(この場合はR>1)、光透過率の高い、例えば石英
硝子から成る光学部材4を介在させており、この光学部
材4の介在によって、平面A,Bの撮像距離の差を吸収
するようにしている。
【0029】光学部材4の厚さをTとすると、この部材
4の光学的な厚さは、空気換算(空気の屈折率は1とす
る)でT/Rとなる。したがって、図1において、CC
Dカメラ1の焦点があった撮像面Jが平面Aの位置にあ
ったとした場合、CCDカメラ1と平面Bの間に光学部
材4を介在させると、その場合の撮像面位置は平面Bの
方にT(1−(1/R))だけ遠ざかることになる。
【0030】このため、平面Bについての撮像面位置を
平面Aから距離dだけ遠ざけようとすれば、 d=T(1−(1/R)) で定めることができる光学部材4をCCDカメラ1と平
面Bの間に介在させることで実現することができる。
【0031】上式をTについて解くと、下式(1)が成
立する。
【0032】 T=dR/(R−1) …(1) したがって、この第1実施例では、上式(1)が成立す
る厚さTの光学部材を被検査対象とカメラ1との間に挿
入して、各被検査対象までの光路長差を吸収して、全て
の被検査対象に同時に焦点を合わせられるようにしてい
る。
【0033】ここで、d=5mmとし、光学部材2を石
英硝子とすると、その屈折率R=1.5168なので、 T=14.7… なので、約15mmの石英硝子を配置すればよい。
【0034】〔第2実施例〕図2にこの発明の第2実施
例を示す。
【0035】図2(a)の実施例は上記第1の実施例をI
Cパッケージ(SOP)の検査に適用したものであり、
また図2(b)の実施例は第1の実施例をリード付きコネ
クタの検査に適用したものである。
【0036】すなわち図2(a)では、ガルウィング状の
リード6を有するSOP5の上方に配した1台のCCD
カメラ1の撮像データに基づき、SOP上面に刻印され
たマークの文字欠け等の検査と、リード6の平坦度の検
査とを行うようにしており、このため、SOP5の上面
画像Zと側面画像Wとが必要になる。
【0037】ここで、SOP5の上面画像はそのままカ
メラ1で撮像する事ができるが、SOP5の側面画像は
そのままではカメラ1で撮像することはできない。そこ
で、この第2の実施例では、SOP5の両側方に石英硝
子などで構成される、反射面7aを有するプリズムミラ
ー7を配設するようにしている。
【0038】また、この構成の場合、SOP5の上面か
らカメラ1までの光路長と、SOP5の側面からプリズ
ムミラー7を経由してカメラ1に至る光路長には、差が
あるために、プリズムミラー7の厚さを先の第1の実施
例の第(1)式に基づいて計算した値に設定するように
して、上記光路長の差を吸収するようにしている。
【0039】このようにこの実施例によれば、1台のカ
メラ1でICパッケージ5の上面画像及び側面画像を同
一画面上に撮像し、かつその際これら両撮像画像に対し
同時に焦点を合わせることができるので、検査精度及び
検査速度を向上させることができる。
【0040】次に、図2(b)においては、リード付きコ
ネクタ8の上方に配した1台のCCDカメラ1の撮像デ
ータに基づき、コネクタ8の上面に形成されたギャップ
(嵌合部)9の検査と、実装リード11の平坦度の検査
とを行うようにしており、このため、図2(a)の実施例
と同様、コネクタ7の上面画像Zと側面画像Wとが必要
になる。
【0041】そこで、この図2(b)の実施例において
も、コネクタ8の側方にプリズムミラー7を配設すると
共に、このプリズムミラー7の厚さを先の第1の実施例
の第(1)式に基づいて計算した値に設定するようにし
て、光路長の差を吸収するようにしている。
【0042】〔第3実施例〕図3にこの発明の第3実施
例を示す。この図3に示す第3実施例から図18に示す
第15実施例までは、ICパッケージ(この場合SO
P)5が前述したエンボステープEに収容されている場
合を想定しており、この状況下ではSOP5のリード平
坦度検査に必要なSOP5の側面画像は、カメラをSO
P5の側面に正対させたのでは撮像することができな
い。また、このような状況下では、先の第2の実施例の
ように、SOP5の側方にプリズムミラー6を配設する
こともできない。
【0043】そこで、この第3実施例では、所定の角度
θをもって斜め上方向から撮像するCCDカメラ2,3
によってSOP5のリード6を撮像し、この撮像データ
に基づいてリード6の平坦度検査を行うようにしてい
る。
【0044】なお、SOP5の上面画像は、通常通りS
OP5の上方に正対させたカメラ1で撮像するようにし
ており、この撮像データに基づいてSOP5の上面の刻
印マークの検査が行われる。
【0045】すなわちこの第3実施例では、図4に示す
ように、浮いたリードと正常なリードとでは、x´方向
のリード先端位置が異なるため、これを斜め方向からの
カメラ2で撮像して検出することにより、リード6の平
坦度検査を行なうことができる。
【0046】なお、この場合、SOP5の上方に設けた
カメラ1でもリード6を撮像するようにすれば、浮いた
リードと正常なリードとのx方向の位置ズレを検出する
ことができるので、これらカメラ1および2の撮像デー
タに基づいてリード6のz方向の座標位置を算出するよ
うにすれば、カメラ2のみに比べより正確な検査をなし
得る。
【0047】〔第4実施例〕図5にこの発明の第4実施
例を示す。
【0048】この第4実施例では、先の第3の実施例で
行っていたSOP5の上面の刻印マーク検査とリード平
坦度検査を1台のCCDカメラ1で行うようにする。
【0049】すなわちこの場合は、カメラ1の視野エリ
アの中央領域1−aではSOP5の上面画像が真上から
撮像するようにするとともに、カメラ1の視野エリアの
端部領域1−b,1−cではSOP5のリード部6を所
定の角度θをもって撮像できるようにミラー12の配設
位置および配設角度を調整している。したがって、この
第4実施例においても、先の第3の実施例と実質的に同
じSOP5のリード部像を得ることができる。
【0050】このようにこの実施例では、CCDカメラ
1の視野エリアの中央部1−aをSOP5のマーク検査
用の上面画像として用い、同CCDカメラ1の視野エリ
アの側端部1−b,1ーcをSOP5のリード6の平坦
度測定用の画像として用いるようにしており、このた
め、この実施例では先の第3の実施例に比べ、コスト、
スペース、カメラの位置調整の容易さなどの面で有利と
なる。
【0051】また、この実施例においては、CCDカメ
ラ1の撮像画像に、SOP5のリード6を2つの異なる
方向から撮像したデータが得られるので、この撮像デー
タを用いて各リード6の先端の高さ方向の座標位置を三
角測量を用いて計測することができるようになる。すな
わち、この実施例では1台のカメラによる撮像データの
みを用いてリード先端のコプラナリティの検査を三角測
量法を用いて高精度に行うことができる。
【0052】〔第5実施例〕図6にこの発明の第5実施
例を示す。
【0053】この第5実施例においては、先の第4の実
施例のミラー12の代わりにプリズム13を配置し、こ
のプリズム13によってSOP5のリード部6を斜め上
方から撮像した像をカメラ1に導くようにしている。ま
た、この実施例では、2つのプリズム13の間に間隔を
設け、この間隙を介してSOP5の上面像がカメラ1に
入射されるようにしている。
【0054】したがって、この実施例においては、プリ
ズム13によって、SOP5の上面からカメラ1までの
光路長と、SOP5のリード部からプリズム13を経由
してカメラ1に至る光路長との差を吸収することによ
り、これら両撮像対象(SOPの上面およびリード部)
に対して同時に焦点を合わせることができるようにして
いる。すなわち、この場合、プリズム13の厚さ及び屈
折率は、先の第(1)式に基づいて設定するようにして
いる。
【0055】〔第6実施例〕図7にこの発明の第6実施
例を示す。
【0056】この第6実施例では、2つのプリズム13
を間隙無く並べて配置し、カメラ1に対してSOP5の
リード部分の像のみを入射するようにしている。すなわ
ち、この場合は、SOP5の上面の平面図像はカメラ1
には入射するようにはしていない。
【0057】〔第7実施例〕図8にこの発明の第7実施
例を示す。
【0058】この第7実施例においても、SOP5のリ
ード部分の像のみをプリズム13を介してカメラ1に入
射するようにしているが、この場合には、図面上、右側
のリード部像はカメラ1の右側の視野エリアに入射さ
れ、また左側のリード部像はカメラ1の左側の視野エリ
アに入射されるようになっている。
【0059】〔第8実施例〕図9にこの発明の第8実施
例を示す。
【0060】この第8実施例においては、図8に示した
第7実施例の2つのプリズム13間に間隙を設け、この
間隙を介してSOP5の上面像がカメラ1に入射される
ようにしている。
【0061】またこの場合、プリズム13の厚さ及び屈
折率は、先の第(1)式に基づいて設定するようにして
おり、SOPの上面像およびリード部像に対して同時に
焦点を合わせることができる。
【0062】〔第9実施例〕図10にこの発明の第9実
施例を示す。
【0063】この第9実施例においては、2つのプリズ
ム14のSOP5の上面上に位置する部分15を省略す
ることにより、これらプリズム14がSOP5の上面の
撮像の邪魔にならないようにしている。
【0064】この実施例においても、プリズム14の厚
さ及び屈折率は、先の第(1)式に基づいて設定するよ
うにして、SOPの上面像およびリード部像に対して同
時に焦点を合わせることができるようにしている。
【0065】なお、前述した各実施例においては、照明
については特に言及してはいないが、図2、図6〜図1
0などに示す実施例のようにプリズムを用いる場合は、
波長分散が生じ、虚報の原因となるので、照明としては
単色の光源を用いるようにしたほうが好ましい。
【0066】〔第10実施例〕この第10実施例は、S
OP5がエンボステープE内のIC収納部EAからずれ
た場合の不具合を解消しようとするものである。
【0067】すなわち、図11(c)に示すように、SO
P5のリード6をカメラで真上から撮像しようとした場
合、図11(a)に示すように、SOP5がエンボステー
プE内のIC収納部EAからずれると、図11(a)(b)に
示すように、エンボステープEの側面壁EGにリード6
の反射像が映ってしまい、カメラには図11(c)に示す
ように、リード像だけでなく側面壁でのリード反射像も
入射されてしまう。この結果、このような場合には、リ
ードの測定精度が悪くなったり、検査不能になったりす
る不都合が発生することになる。
【0068】そこで、この第10実施例では、SOP5
のリード部に対する照明をP偏光にすると共に、カメラ
の撮像方向をエンボステープEの側面壁に対してブリュ
ースタ角ψBの付近(ブリュースタ角±20゜)に一致
させるようにする。
【0069】すなわち、エンボステープEの表面におけ
る入射角ψに対する振幅反射係数γを、P偏光波(γ
p)およびS偏光波(γs)についてそれぞれ求めると、
図12に示すようになる。
【0070】この図12に示される反射特性によれば、
エンボステープに対する入射角ψがブリュースタ角(通
常50゜〜60゜)の付近になると、P偏光の反射が零
になる。
【0071】したがって、図13に示すように、SOP
5のリード部に対する撮像用照明をP偏光にすると共
に、カメラの撮像方向をエンボステープEの側面壁に対
して略ブリュースタ角ψBに一致させるようにすれば、
エンボステープ側面壁EGでの反射光はカメラに映らな
いようになり、前述した不具合を解消することができる
ようになる。
【0072】〔第11実施例〕図14にこの発明の第1
1実施例を示す。
【0073】この第11実施例は、先の図13に示す第
10実施例を具現化したもので、左右両リード部をそれ
ぞれ撮像すべく2台のカメラ2,3を配設するようにし
ている。すなわち、カメラ2で図面上右側リード部を撮
像し、カメラ3で左側リード部を撮像する。ここで、各
カメラ2,3の撮像方向は、エンボステープEの側面壁
に対して略ブリュースタ角ψBに一致させるようにして
いる。
【0074】また、リード部に対する照明として、照明
20,21と、各照明光をP偏光にする偏光板22,2
3を設けている。なお、照明20,21の種類、配設位
置などは、リード部を好適に照明できるものであれば任
意である。
【0075】〔第12実施例〕図15にこの発明の第1
2実施例を示す。
【0076】この第12実施例では、1台のカメラ1で
SOP5の左右両リード部を撮像するために、4つのミ
ラー24〜27を配設するようにしている。この場合に
おいても、左右リード部に対するカメラ1の撮像方向
は、エンボステープEの側面壁に対して略ブリュースタ
角ψBになるようにミラー24〜27の配設位置および
配設角度が設定されている。また、リード部に対する照
明として、前記同様、照明20,21と、各照明光をP
偏光にする偏光板22,23を設けている。
【0077】〔第13実施例〕図16にこの発明の第1
3実施例を示す。
【0078】この第13実施例は、先の図6に示す第5
実施例に対し、エンボステープでの反射光を防止する前
述した構成を追加したものであり、このためカメラ1の
視野エリアの側部領域1−b,1−cに関するカメラ1
の撮像方向がエンボステープEの側面壁に対して略ブリ
ュースタ角ψBに一致するように、プリズム13を設定
するとともに、リード部に対する照明として、照明2
0,21と、各照明光をP偏光にする偏光板22,23
を設けている。
【0079】〔第14実施例〕図17にこの発明の第1
4実施例を示す。
【0080】この第14実施例は、先の図8に示す第7
実施例に対し、エンボステープでの反射光を防止する前
述した構成を追加したものであり、このためカメラ1の
撮像方向がエンボステープEの側面壁に対して略ブリュ
ースタ角ψBに一致するように、プリズム13を設定す
るとともに、リード部に対する照明として、照明20,
21と、各照明光をP偏光にする偏光板22,23を設
けている。
【0081】〔第15実施例〕図18にこの発明の第1
5実施例を示す。
【0082】この第15実施例は、先の図10に示す第
9実施例に対し、エンボステープでの反射光を防止する
前述した構成を追加したものであり、このためカメラ1
の撮像方向がエンボステープEの側面壁に対して略ブリ
ュースタ角ψBに一致するように、プリズム13を設定
するとともに、リード部に対する照明として、照明2
0,21と、各照明光をP偏光にする偏光板22,23
を設けている。
【0083】〔第16実施例〕図19にこの発明の第1
6実施例を示す。
【0084】この実施例では、SOP5の上方にプリズ
ム13を配し、さらにその上方にカメラ1を配するよう
にしており、プリズム13を介在させることによりSO
P5のリード先端像を1台のカメラ1で2つの異なる方
向から撮像できるようにしている。すなわち、SOP5
の左リード端子Lnは光路A,Cを経由してその像がカ
メラ1に入射され、右リード端子Rnは光路B,Dを経
由してその像がカメラ1に入射される。
【0085】図20(a)はSOP5を上方からみた平面
図であり、SOP5は左リード端子L1〜Ln及び右リー
ド端子R1〜Rnを有している。図20(b)は図20(a)に
示すSOP5をカメラ1によって撮像した画像を示すも
ので、各リード端子L1〜LnおよびR1〜Rnは、カメラ
1による1つの撮像画像内で2つの異なるx方向位置に
撮像像L1A〜LnA,L1C〜LnCおよびR1A〜RnA,R1C
〜RnCとしてそれぞれ写されている。例えば、左リード
端子L1は、カメラ1による撮像画像中でL1AおよびL1
Cの2箇所に写されている。
【0086】なお、この場合は、カメラ1には、プリズ
ム13を経由しない光路A,Cによるリード像と、プリ
ズム13を経由した光路B,Dによるリード像が入射さ
れるが、これら光路長差を吸収できるようにプリズム1
3の屈折率および厚さを設定するようにしている。
【0087】制御部25では、カメラ1の撮像画像に基
づいて三角測量の原理を用いてリード端子L1〜Lnおよ
びR1〜Rnのz方向の高さ位置を演算する。すなわち、
カメラ1には、各リード端子L1〜Ln,R1〜Rnを2つ
の異なる方向から撮像したリード端子像L1A〜LnA,L
1C〜LnCおよびR1A〜RnA,R1C〜RnCが写し出される
ので、それらのx座標を用いて各リード端子L1〜Ln,
R1〜Rnのz座標を求めることができる。勿論、三角測
量を用いてリード先端のx−y位置を求めることもでき
る。
【0088】図21は、三角測量を用いてリード先端の
z方向座標位置を求めるための基本原理を説明するため
の図である。
【0089】図21において、点Pを正常な設置状態の
リード先端位置とし、点P´を或るリードの実際の先端
位置であるとし、これら点PおよびP´間には、z方向
にdzの変位があるとする。
【0090】このz方向の変位量dzは、2台の仮想カ
メラを用いた撮像を行った場合、各仮想カメラの撮像面
30L,30Rにおいては、変位dL,dRとして現れ
るが、変位dzは幾何学的条件によって下式のようにd
L,dRの関数として表される。
【0091】 dz=(dLcosαR−dRcosαL)/(sinαLcosαR+sinαRcosαL) αL;左カメラ撮像面の傾き角度 αR;右カメラ撮像面の傾き角度 …(2) ここで、カメラ1の撮像面の手前にプリズム13L,1
3Rが設置されることにより、上記左右仮想カメラの撮
像面での変位量dL,dRは、カメラ1の撮像面ではd
L´,dR´として現れる。
【0092】また、dL´,dR´とdL,dRとの関
係は以下のようになる。
【0093】 dL´=CL・dL dR´=CR・dR CL,CR;プリズムの形状と屈折率 によって決定されるプリズム固有の係数 …(3) なお、図22に示すようなプリズムの場合は、プリズム
固有の係数CLは以下のようになる。
【0094】 CL=(cosβcosγ1)/(cosδcosγ2) …(4) したがって、カメラ1の撮像面上で正常な設置状態のリ
ード先端位置Pに対応する像位置PXL,PXRを予め求め
ておき、これらの位置PXL,PXRと実際のリード端子の
先端位置P´に対応する像位置P´XL,P´XRとの偏差
dL´およびdR´を求め、これら偏差dL´およびd
R´を先の第(2)式及び第(3)式に代入すること
で、正常状態に対する高さ変位dzを求めることができ
る。
【0095】なお、図21の場合は、リード先端の正常
状態に対する高さ変位dzを求めるようにしたが、三角
測量の原理を用いてリード先端位置P´の3次元空間上
のxyz座標位置を特定することもできる。
【0096】このようにこの第16実施例によれば、カ
メラ1とSOP5の間にプリズム13を介在させて、カ
メラ1に2つの異なる方向から見たリード端子像を入射
するようにしたので、SOPの上方に設けた1台のカメ
ラ1による撮像データのみによってリード端子のxy位
置のみならず高さ方向位置に関する情報が得られるよう
になり、これによりSOP5を斜めから直接撮像するカ
メラを省略することができ、システム構成をコンパクト
且つ安価にすることができる。
【0097】また、プリズムによれば、先の図5に示し
た第4実施例のようにミラーを用いる方法に比べ、コン
パクトである、画像の反転がない、面倒な角度調整が要
らない、偏向角度の自由度が高い等の利点を有してい
る。
【0098】〔第17実施例〕図23にこの発明の第1
7実施例を示す。
【0099】この実施例では、SOP5の上方に2つの
ドーブプリズム13を配し、さらにその上方にカメラ1
を配するようにしており、2つのプリズム13を介在さ
せることによりSOP5のリード先端像を1台のカメラ
1で3つの異なる方向から撮像できるようにしている。
すなわち、SOP5の左リード端子Lnは光路A,B,
Cを経由してその像がカメラ1に入射され、右リード端
子Rnは光路D,E,Fを経由してその像がカメラ1に
入射される。
【0100】また、この場合、2つのドーププリズム1
3にSOP5の上面部幅に対応する間隔を設け、SOP
5の上面像はプリズム13を介さないで直接カメラ1に
入射されるようにして、1台のカメラ1で刻印マークの
検査とコプラナリティの検査を同時に行えるようにして
いる。
【0101】図24(a)は、左リード端子L1〜Ln及び
右リード端子R1〜Rnを有するSOP5を上方からみた
平面図である。図24(b)は図24(a)に示すSOP5を
図23のカメラ1によって撮像した画像を示すもので、
カメラ1による1つの撮像画像内で左リード端子L1〜
Lnは3つの異なる位置L1A〜LnA,L1B〜LnB,L1C
〜LnCに撮像されることになり、また右リード端子R1
〜Rnは3つの異なるxy位置R1D〜RnD,R1E〜Rn
E,R1E〜RnEに撮像されることになる。例えば、リー
ド端子L1は、L1A,L1B,L1Cの3位置上に撮像され
る。また、カメラ1の視野の中央部には、SOPの上面
像が写されている。
【0102】したがってこの場合、制御部25では、カ
メラ1の撮像画像中に写っている3箇所のリード先端像
のうち2箇所のリード先端のx座標の変位を求め、前述
した三角測量の原理を用いてリード先端のz座標を求め
ることができる。
【0103】なお、この実施例においても、カメラ1に
は、プリズム13を経由しない光路GによるSOP上面
像と、プリズム13を経由した光路A〜Fによるリード
像が入射されるが、これら光路長差を吸収できるように
プリズム13の屈折率および厚さを設定するようにして
いる。
【0104】〔第18実施例〕図25にこの発明の第1
8実施例を示す。
【0105】この第18実施例においては、先の図19
に示す第16実施例のSOP5の配置角度を90度回転
させるようにしている。したがって、図26(a)に示す
ように、SOP5を上方からみた場合、左リードL1〜
Lnは上側に現れ、右リード像R1〜Rnは下側に現れて
いる。
【0106】この実施例においても、プリズム13を介
在させることによりSOP5のリード先端像を1台のカ
メラ1で2つの異なる方向から撮像できるようにした点
は、先の図19に示す実施例と同様である。すなわち、
SOP5の各リード端子L1〜Ln,R1〜Rnは2種類の
光路A,Bを経由してその像がカメラ1に入射される。
【0107】図26(b)は図26(a)に示すSOP5を図
25のカメラ1によって撮像した画像を示すもので、カ
メラ1による1つの撮像画像内で左リード端子L1〜Ln
は2つの異なる位置にあるリード像L1A〜LnA,L1B〜
LnBとして撮像されることになり、また右リード端子R
1〜Rnは2つの異なる位置にあるリード像R1C〜RnC,
R1D〜RnDとして撮像されることになる。例えば、リー
ド端子L1は、L1A,L1Bの2位置上に撮像される。
【0108】したがってこの場合においても、1台のカ
メラ1の撮像データを用い前述した三角測量の原理に基
づいてリード先端のz座標を求めることができる。
【0109】〔第19実施例〕図27にこの発明の第1
9実施例を示す。
【0110】この第19実施例では、先の図5に示す第
4の実施例、図6に示す第5実施例、図23に示す第1
7実施例などと同様、SOP上面の刻印マーク検査とリ
ード平坦度検査を1台のCCDカメラ1で行うようにす
る。
【0111】この場合は、2つのプリズム13の間隔を
拡げ、図28(b)に示すように、カメラ1の視野エリア
の中央領域1−aではSOP5の上面画像をリード端子
像を含めて真上から撮像できるようにするとともに、カ
メラ1の視野エリアの端部領域1−b,1−cでSOP
5のリード部6を所定の角度をもって撮像できるように
している。この場合は、右リードR1〜Rnの撮像像がカ
メラ1の視野エリアの左端部領域1−bに入射され、左
リードL1〜Lnの撮像像がカメラ1の視野エリアの右端
部領域1−cに入射されるように、プリズム13によっ
てカメラ1の撮像軸を偏向するようにしている。
【0112】なお、この実施例においても、カメラ1に
は、プリズム13を経由しない光路B,C,DによるS
OP上面像と、プリズム13を経由した光路A,Eによ
るリード像が入射されるが、これら光路長差を吸収でき
るようにプリズム13の屈折率および厚さを設定するよ
うにしている。
【0113】〔第20実施例〕図29にこの発明の第2
0実施例を示す。
【0114】この第20実施例においては、DIP(Du
al Inline Pacage)8の各リード先端のコプラナリティ
の測定を行う。
【0115】この場合は、DIP8の裏面側を撮像でき
るようにカメラ1が配置され、さらにカメラ1とDIP
8の間にはプリズム13が配置されている。
【0116】図30(a)はDIP8を上方からみた平面
図であり、DIP8は左リード端子L1〜Ln及び右リー
ド端子R1〜Rnを有している。図30(b)は図30(a)に
示すDIP8を図29のカメラ1によって撮像した画像
を示すもので、カメラ1による1つの撮像画像内で左リ
ード端子L1〜Lnは2つの異なる位置L1B〜LnB,L1D
〜LnDに撮像されることになり、また右リード端子R1
〜Rnは2つの異なる位置R1A〜RnA,R1C〜RnCに撮
像されることになる。
【0117】この実施例においても、カメラ1とDIP
8の間にプリズム13を介在させて、カメラ1に2つの
異なる方向から見たリード端子像を入射するようにした
ので、SOPの上方に設けた1台のカメラ1による撮像
データのみによってリード端子のxy位置のみならず高
さ方向位置に関する情報が得られるようになる。
【0118】〔第21実施例〕図31にこの発明の第2
1実施例を示す。
【0119】この第21実施例においては、BGA9
(Ball Grid Array)またはCSP(Chip Size Packag
e)の各ボール状リード21のコプラナリティの測定を
行う。
【0120】この場合は、表裏反転されたBGA9の上
方にカメラ1が配置され、さらにカメラ1とBGA9の
間にはプリズム13が配置されている。
【0121】図32(a)はBGA9を上方からみた平面
図であり、BGA9は縦横に配列されたボール状リード
B(1、1)〜B(n,m)を有している。図32(b)は図32(a)
に示すBGA9を図31のカメラ1によって撮像した画
像を示すもので、プリズム13が介在されることによ
り、カメラ1による1つの撮像面内でボール状リードB
(1、1)〜B(n,m)は2つの異なる左右位置にある像B(1、
1)A〜B(n,m)A、B(1、1)B〜B(n,m)Bとして撮像され
る。
【0122】この実施例においても、カメラ1とBGA
9の間にプリズム13を介在させて、カメラ1に2つの
異なる方向から見たボール状リード端子像を入射するよ
うにしたので、BGA9の上方に設けた1台のカメラ1
による撮像データのみによってリード端子のxy位置の
みならず高さ方向位置に関する情報が得られるようにな
る。
【0123】ところで、上記実施例では、本発明をSO
P、DIP、BGAに適用するようにしたが、本発明を
PGA(Pin Grid Array)、QFP(Quad flat packag
e)、QFJ(Quad flat j-leaded package)など他の
任意の半導体パッケージの端子検査に適用するようにし
てもよい。また、本発明を、コネクタなどの電極配列検
査に適用するようにしてもよい。また、本発明をボンデ
ィングワイヤの高さ検査などに適用することもできる。
【0124】さらに本発明をリードフレームが切り離さ
れる前の状態のぶら下がった状態でのコプラナリティ検
査に適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す図。
【図2】この発明の第2実施例を示す図。
【図3】この発明の第3実施例を示す図。
【図4】第3実施例による作用を示す図。
【図5】この発明の第4実施例を示す図。
【図6】この発明の第5実施例を示す図。
【図7】この発明の第6実施例を示す図。
【図8】この発明の第7実施例を示す図。
【図9】この発明の第8実施例を示す図。
【図10】この発明の第9実施例を示す図。
【図11】従来技術の不具合を説明する図。
【図12】エンボステープのP,S偏光波についての反
射係数を示す図。
【図13】この発明の第10実施例を示す図。
【図14】この発明の第11実施例を示す図。
【図15】この発明の第12実施例を示す図。
【図16】この発明の第13実施例を示す図。
【図17】この発明の第14実施例を示す図。
【図18】この発明の第15実施例を示す図。
【図19】この発明の第16実施例を示す図。
【図20】第16実施例による撮像画像例などを示す
図。
【図21】三角測量によるリード高さ測定原理を説明す
る図。
【図22】プリズム固有の係数を説明する図。
【図23】この発明の第17実施例を示す図。
【図24】第17実施例による撮像画像例などを示す
図。
【図25】この発明の第18実施例を示す図。
【図26】第18実施例による撮像画像例などを示す
図。
【図27】この発明の第19実施例を示す図。
【図28】第19実施例による撮像画像例などを示す
図。
【図29】この発明の第20実施例を示す図。
【図30】第20実施例による撮像画像例などを示す
図。
【図31】この発明の第21実施例を示す図。
【図32】第21実施例による撮像画像例などを示す
図。
【図33】従来技術を示す図。
【図34】リード平坦度検査の対象を示す図。
【図35】従来技術を示す図。
【図36】エンボステープ内に収容されているICパッ
ケージを示す図。
【符号の説明】
1…カメラ 2…カメラ 3…カメラ 4…光透過性光学部材 5…SOP 6…リード 7,13,14…プリズム 8…DIP 9…BGA 12…ミラー 20,21…照明 22,23…偏光板 25…制御部 E…エンボステープ
フロントページの続き (72)発明者 猪本 徹 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 木村 和之 東京都大田区蒲田4−20−1 ランデイッ ク蒲田ビ ル4F 株式会社小松製作所オ プトロニクス事業部内 (72)発明者 東 正志 東京都大田区蒲田4−20−1 ランデイッ ク蒲田ビ ル4F 株式会社小松製作所オ プトロニクス事業部内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像手段からの撮像距離の異なる複数の被
    検査対象を撮像する被検査物の撮像装置において、 前記被検査物体と撮像手段との間の光路中に、前記各撮
    像距離長の差を吸収する所定の屈折率および厚さを有す
    る光透過性光学部材を介在させるようにしたことを特徴
    とする被検査物の撮像装置。
  2. 【請求項2】被検査物の上面及び側面を被検査物の上方
    に設けた1台の撮像手段で撮像する被検査物の撮像装置
    であって、 前記被検査物の側方に所定の屈折率を有する光透過性の
    光学部材を設け、この光学部材の厚さを、被検査物上面
    から撮像手段までの光路と被検査物側面から前記光学部
    材を介して撮像手段までの光路との光路長差を吸収する
    値に設定するようにしたことを特徴とする被検査物の撮
    像装置。
  3. 【請求項3】前記光学部材はプリズムミラーである請求
    項2記載の被検査物の撮像装置。
  4. 【請求項4】半導体パッケージの端子の平坦度を検査す
    る半導体パッケージの検査装置において、 半導体パッケージの端子部を所定の角度をもって斜め上
    方から撮像する撮像手段と、 この撮像手段の撮像データに基づいて半導体パッケージ
    の端子の平坦度を検査する検査手段と、 を具える半導体パッケージの検査装置。
  5. 【請求項5】前記撮像手段は、 前記半導体パッケージの上方に配置されてその撮像軸が
    前記半導体パッケージの上面に対して略直角に設定され
    ている1台の視覚カメラ手段と、 前記半導体パッケージと前記視覚カメラ手段の間に配設
    され、前記視覚カメラ手段によって前記半導体パッケー
    ジの端子部を所定の角度をもって斜め上方方向から撮像
    するよう前記視覚カメラ手段の視野内に半導体パッケー
    ジの端子部の像を導く導光手段と、 を具える請求項4記載の半導体パッケージの検査装置。
  6. 【請求項6】前記導光手段は、ミラーまたはプリズムで
    ある請求項5記載の半導体パッケージの検査装置。
  7. 【請求項7】前記半導体パッケージを収容する容器と、 前記半導体パッケージの端子部分をP偏光波で照明する
    照明手段と、 を更に具え、 前記撮像手段の前記撮像方向を前記容器の側面壁に対し
    てブリュースタ角に設定するようにした請求項4記載の
    半導体パッケージの検査装置。
  8. 【請求項8】半導体パッケージの上面と側面端子部とを
    撮像し、これら撮像データに基づいて半導体パッケージ
    を検査する半導体パッケージの検査装置において、 前記半導体パッケージの上方に配置されてその撮像軸が
    前記半導体パッケージの上面に対して略直角に設定さ
    れ、その視野エリアの中心領域に前記半導体パッケージ
    の上面が位置するように設定された1台の視覚カメラ手
    段と、 前記半導体パッケージと前記視覚カメラ手段の間に配設
    され、前記視覚カメラ手段によって前記半導体パッケー
    ジの端子部を所定の角度をもって斜め上方方向から撮像
    し、この撮像像を前記視覚カメラ手段の視野エリアの端
    部領域に導く、所定の屈折率を有する光透過性光学部材
    とを具えるとともに、 前記光透過性光学部材の厚さを、半導体パッケージ上面
    から視覚カメラ手段までの光路と前記側面端子部から該
    光透過性光学部材を介して前記視覚カメラ手段までの光
    路との光路長差を吸収する値に設定するようにしたこと
    を特徴とする半導体パッケージの検査装置。
  9. 【請求項9】前記半導体パッケージを収容する容器と、 前記半導体パッケージの端子部分をP偏光波で照明する
    照明手段と、 をさらに具え、 前記視覚カメラ手段の前記撮像方向を前記容器の側面壁
    に対してブリュースタ角に設定するようにした請求項8
    記載の半導体パッケージの検査装置。
  10. 【請求項10】前記半導体パッケージの上面像が撮像さ
    れる前記視覚カメラ手段の視野エリアの中央領域と前記
    半導体パッケージの上面との間の光路中に介在しないよ
    うに前記光透過性光学部材を配置または前記光透過性光
    学部材の一部を省略するようにした事を特徴とする請求
    項8または9記載の半導体パッケージの検査装置。
  11. 【請求項11】半導体パッケージの端子の平坦度を検査
    する半導体パッケージの検査装置において、 前記半導体パッケージの上方または下方に配置されてそ
    の撮像軸が前記半導体パッケージの上面に対して略直角
    に設定されている1台の視覚カメラ手段と、 前記半導体パッケージと前記視覚カメラ手段の間に配設
    され、前記視覚カメラ手段によって前記半導体パッケー
    ジの端子部を少なくとも2つの異なる方向から撮像する
    よう前記視覚カメラ手段の視野内に半導体パッケージの
    端子部の像を導く導光手段と、 前記撮像手段の撮像データに基づいた三角測量法を用い
    て半導体パッケージの端子の平坦度を検査する検査手段
    と、 を具える半導体パッケージの検査装置。
  12. 【請求項12】前記導光手段はプリズムである請求項1
    1記載の半導体パッケージの検査装置。
  13. 【請求項13】前記半導体パッケージの上面像が撮像さ
    れる前記視覚カメラ手段の視野エリアの中央領域と前記
    半導体パッケージの上面との間の光路中に介在しないよ
    うに前記プリズムを配置または前記プリズムの一部を省
    略するようにしたことを特徴とする請求項12記載の半
    導体パッケージの検査装置。
  14. 【請求項14】前記プリズムの厚さを、半導体パッケー
    ジの上面から視覚カメラ手段までの光路と半導体パッケ
    ージから前記プリズムを介して視覚カメラ手段までの光
    路との光路長差を吸収する値に設定するようにしたこと
    を特徴とする請求項13記載の半導体パッケージの検査
    装置。
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