JPH10275885A - Ｊリードの位置データを自動的にチェックする方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は半導体素子のＪリードの位置データ
を自動的にチェックすることのできる方法および装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 光吸収材料からなるハウジング3 の側面
から突出してハウジングの下面まで延在している半導体
素子のＪリード5 の位置データを自動的にチェックする
ために、半導体素子を測定位置2 に供給し、ハウジング
3 の下面4 を垂直な角度で照明装置6 からの光で照射
し、反射された光をビームスプリッタ9 で分離して高解
像度のカメラ7 により捕捉し、カメラの画像信号を画像
処理装置8 へ供給し、データ記録を記憶し、画像信号か
らリードの位置データを決定し、位置データと基準デー
タとを比較して予め定められた基準位置からの位置デー
タの偏差を決定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハウジングの下面に平
行な平面に関してハウジングに収納されている半導体素
子のＪリードの位置データを自動的にチェックする方法
に関し、ハウジングは光吸収性材料から作られ、リード
はハウジングの側面から下面へ延在している。

【０００２】

【従来の技術】リードは半導体素子を外界へ接続する役
目を行う。これらはハウジングから突出しＪ型へ屈折さ
れ、それによってこれらは基本的に半導体素子のハウジ
ング下側に延在する。半導体素子は回路板のパッド上に
リードを位置させ、これらをパッドへはんだ結合するこ
とによって印刷回路板に取付けられる。

【０００３】Ｊリードはスタンピングプロセスにより形
成される。このようなプロセスでは、特にダイの異質の
もののために欠陥が生じる。リードは素子の下側にある
ので、素子がはんだ結合された後ではこのような欠陥は
修正できないので、リード、特にその位置データはスタ
ンピングプロセス後に直接チェックされる必要がある。
共直線性のためにハウジングの下面に平行な面（ｘｙ−
平面）の位置データをチェックすることが特に重要であ
る。ｘｙ−平面の不所望な変位はリードの変形により生
じる。ｘｙ−平面のリードの変位はまた、リードが同一
平面であるならば、即ちそれらのそれぞれの最低点がハ
ウジングの下面から同一距離だけ隔てられているなら
ば、存在する。この変形はまた“ボウ−イン”または
“ボウ−アウト”と呼ばれる。それ故、同一平面性のチ
ェックと独立して、ｘｙ−平面のリードの位置データを
チェック、即ち共直線性をチェックすることが必要であ
る。Ｙリードは不透明な素子の下では大部分が消滅する
ので透過された光測定技術のような一般的な自動的な方
法は適用できない。それ故実際上、手動の可視検査が実
行される。これを行うため、例えば幾つかの素子が直線
に沿って整列される。観察者は個々のリードが直線から
ほぼ同一距離隔てられているか否かを見るため各素子を
観察する。観察者の見解によりｘｙ−平面で過剰な偏差
のリードを有する素子はその後廃棄される。選択の信頼
性はしたがって観察者の観察力に依存している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は半導体
素子のＪリードの位置データを自動的にチェックする方
法および装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的は、本発明のチ
ェック方法およびチェック装置によって達成される。本
発明のチェック方法は、光吸収材料から作られているハ
ウジングの下面に平行な面に関するハウジングに収納さ
れハウジングの側面から突出してハウジングの下面まで
延在している半導体素子のＪリードの位置データを自動
的にチェックする方法において、半導体素子を測定位置
に供給し、ここでハウジングの下面は少なくとも１つの
再生可能な照射角度、特に実質上直角の角度で照明装置
からの光により照射され、高解像度のカメラにより基本
的に直角の角度でハウジングの下面およびリードから反
射された光を捕捉し、カメラの画像信号を画像処理装置
へ供給し、半導体素子へ割当てられた指示装置により少
なくとも１つのデータ記録を記憶し、画像信号からリー
ドの位置データを決定し、位置データと基準データとを
比較することにより予め定められた公称値からの位置デ
ータの偏差を決定するステップを有することを特徴とす
る。

【０００６】本発明による上記方法を実行するチェック
装置は、照明装置と、それから空間的に間隔を隔てられ
ているカメラと、画像信号処理装置と、半導体素子を測
定位置へ供給するための移送装置とを具備しており、ビ
ームスプリッタが測定位置と、カメラと、照明装置との
間に配置され、照明装置により放射される光をハウジン
グに導き、ハウジングおよびリードから反射された光を
カメラへ導くことを特徴とする。さらに、本発明の好ま
しい実施形態は従属請求項に記載されている。

【０００７】Ｊリードで、リードの湾曲がハウジングの
下面に平行なタンジェントを有するハウジングの下面に
垂直な点から光は基本的に反射される。この位置はリー
ドの最低点、即ちハウジングの下面から最も遠く離れた
点に対応する。この点で、リードははんだ結合中に回路
板上に置かれる。これらの点におけるタンジェント、即
ち傾斜は素子のハウジングの下面に対して傾斜されるの
で、リードの他の点からの光は他の方向に反射される。
ハウジングは光吸収材料から作られているので、非常に
僅かな光のみがそこから反射される。したがって、ハウ
ジングの下面に垂直な方向で反射された光はリードの位
置、より正確にはｘｙ−平面のリードの最低部分の位置
を示している。このようにして得られたカメラの画像信
号は画像信号処理装置で処理され、データ記録として記
憶される。画像を記録するため、ＣＣＤカメラが使用さ
れることができる。基準データと画像信号から得られた
リードの位置データとを比較することにより、どの程
度、各リードの位置データが予め定められた公称値から
偏差しているかが決定される。この方法により、全ての
リードを有するハウジングの下面全体の画像が生成され
ることができる。各素子は必要な値を満たしているか否
かについて試験されるので、適合しない各素子は廃棄さ
れることができる。

【０００８】好ましくは光は実質上直角の照射角度で半
導体素子へ導かれる。

【０００９】位置データが予め定められた交渉値から偏
差している半導体素子は自動的に廃棄されると便利であ
る。その後、廃棄されなかった素子が出荷のため自動的
に包装されることができる。本発明にしたがったリード
の位置データの自動的チェックは公称値から偏差する素
子の検出の信頼性を増加し、実質上通常の技術よりも迅
速である。

【００１０】ハウジングの上面が光源からの光で照射さ
れ、カメラへ入射した散乱光が測定され、ハウジングの
少なくとも１エッジの位置が得られた画像信号データ記
録から決定され、記憶される。ハウジングは光吸収材料
から作られているので、間接的なバック照明は光源によ
り生成され、それによってハウジングの正確な陰影投影
画像がカメラで生成される。これはハウジングのエッ
ジ、したがって測定位置の素子の位置を正確に決定する
ことを可能にする。素子のハウジングは多くは黒色のエ
ポキシ樹脂から作られる。

【００１１】さらに、画像信号は予め定められたしきい
値と比較され、しきい値よりも大きい画像信号は反射領
域を決定するために使用されることができ、それによっ
てハウジングの下面に平行な平面の各リード位置が決定
される。この方法で、リードを表す反射領域に属さない
光は除外され、それによってシャープな外形を有する画
像が生成される。反射領域の重心ｒ_cmを決定することが
可能である。これらは各リードの最低点を表している。
重心は以下の式から決定されることができる。

【００１２】

【数１】

【００１３】本発明の１実施形態では、反射領域の位置
またはハウジングのエッジに関する反射領域の重心位置
が決定される。反射領域からハウジングエッジまでの距
離と、特定化した公称値からのその偏差が決定される。
この距離が素子に特定された許容誤差を越えたものであ
るならば、半導体素子は廃棄される。

【００１４】本発明の別の実施形態では、反射領域の位
置または相互に関する反射領域の重心位置、特に隣接す
る反射領域からの反射領域の距離またはハウジングのエ
ッジに平行な反射領域を通る直線からの反射領域の距離
が決定される、リードはハウジングのエッジに平行な直
線上に通常位置するので、隣接する反射領域までの距離
からｘｙ−平面におけるリードの位置を決定し、全ての
反射領域を通る直線までの反射領域の距離から直線に対
して垂直方向の偏差を決定することが可能である。数学
的方法を用いた計算により、直線は反射領域または直線
から僅かにのみ偏移している反射領域にわたって位置さ
れることができる。

【００１５】基準データとして、正確に配置されたリー
ドを有する１つのハウジングにおける先行する測定の記
憶された画像信号、または２以上のこのようなハウジン
グにおける先行する測定の画像信号の平均値が使用され
ることができる。

【００１６】本発明のさらに好ましい実施形態では、光
は異なった角度の照射で順次連続的にハウジングとリー
ドに導かれ、直角でハウジングとリードから反射された
光はカメラに入射し、単位角度当りの照射で発生される
画像データがそれぞれのデータ記録として記憶され、リ
ードの形状データは半導体素子に関するデータ記録から
決定され、基準データと比較される。この方法で、各リ
ードの湾曲のアークプロフィールが正確に測定されるこ
とができる。これによって、リードの品質についての情
報、特に接触領域の平面性についての情報が得られる。
リードの形状から、その機械的安定性に関する結論も出
される。光源の光は垂直軸に関して異なった角度でリー
ドに衝突されるので、光はリードの異なった湾曲領域か
らカメラへ反射される。それぞれの光源の位置が知られ
ているので、光が反射された点におけるリードの傾斜角
度は画像信号処理装置で決定されることができる。した
がって、１つの光源当りのリードの１つの傾斜角度が光
反射を生じる点で得られ、それによってリードの湾曲が
決定されることができる。計算されたプロフィールを良
好な基準プロフィールと比較することによって、素子が
特定の要件を満たしているか否かが決定されることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明を添付図面を参照してより
詳細に説明する。図１は本発明の装置の概略断面図で示
している。移送レール１上で、半導体装置（図示せず）
を含んだハウジング３が測定位置２に位置されている。
ハウジング３は下面４を上にして整列されている。Ｊリ
ード５のうちの１つが示されており、これはハウジング
３の側面からハウジングの下面４へ延在している。これ
は正確なリード５であり、即ち変形されていないリード
５である。示されている実施形態では、リード５はハウ
ジング３の１つのエッジに沿って他のものの後部に整列
されている。本発明の装置はまた同じ方法を用いてリー
ドが２以上のエッジに沿って設けられているハウジング
の測定に適している。

【００１８】測定位置２の上方に設けられている照明装
置６により、光は予め定められた角度、ここでは下面に
垂直の照射でハウジング３の下面４に導かれる。半導体
装置のハウジング３は光吸収材料、通常は黒色の樹脂か
ら作られ、リード５は光反射性の材料、即ち導電性材料
から作られる。光はハウジング３へ入射し、リード５に
より反射される。画像信号処理装置８を有するカメラ７
はハウジング３とリード５から直角に反射する光がビー
ムスプリッタ９を通ってカメラ７へ導かれるように位置
されている。リード５からカメラ７へ反射される光は測
定位置２の平面またはハウジング３の下面４に垂直方向
で反射され、タンジェントが水平、即ちハウジング３の
下面４に平行であるリード５の点Ｐから反射される。し
たがってカメラ７により測定される反射光はリード５の
最低点Ｐの反射により形成される。この最低点Ｐで、リ
ード５は後に支持体、特に印刷回路板上に置かれる。リ
ード５の行の最低点Ｐはハウジング３の下面４に平行な
平面に正確に位置する。必要とされる正確度は半導体素
子の目的とする応用に特定された許容度に依存する。カ
メラ７の画像信号は画像信号処理装置８で処理される。

【００１９】光源10も設けられており、これによってハ
ウジング３の前面11が照射される。このため、少なくと
も測定位置で、ハウジング３が上に位置している移送レ
ール１の下部は透明材料で作られることが必要である。
このバック照射により、光吸収ハウジング３の陰影投影
が得られる。カメラ７はしたがってハウジング３のシャ
ドウグラフを撮影する。したがって得られた画像データ
から、移送レール１上の素子の位置は画像信号処理装置
８により決定されることができる。ハウジング３の周囲
エッジは画像信号処理装置８に設けられたソフトウェア
を用いてハウジング３のエッジ12の複数の予め定められ
た点を正確に測定することにより測定されることができ
る。そこから決定された外形が基準であり、そこからさ
らに別の測定動作の基準データが生成されることができ
る。ハウジング３のエッジ12に関するリード５の接触点
Ｐの位置は基準データとして予め計算され、許容範囲を
含んでいる。

【００２０】測定動作の結果が図２に示されている。半
導体素子のハウジング３が示されており、これはリード
５の２つの行を有し、それぞれ２つの対向するエッジ12
ａ、12ｂに沿っている。背景13で、ハウジング３の全体
的な周囲エッジ12のシルエットがみられる。周囲エッジ
12の位置データは光源10によるバック照射による測定か
ら得られる。照明装置６によるエピディアスコープ照射
によって、反射領域14が生成され、これはりーど５の接
触点Ｐの位置を表している。ハウジング３の周囲エッジ
12の測定から、予め定められた許容範囲を含むｘｙ−平
面におけるリード５の接触点Ｐの位置は画像信号処理装
置８で計算されることができる。反射領域14の測定され
たデータと、それにしたがって計算された値とを比較ｆ
することによって、ハウジング３の素子が目的とする応
用に使用されることができるか廃棄されるべきであるか
が決定されることができる。バック照射およびエピディ
アスコープ照射による測定から得られたデータは図２で
示されているようにこれらが１画面に共に存在されるよ
うな方法で処理されることができる。

【００２１】図２の測定結果の表示では、反射領域14、
したがってエッジ12ｂに沿った接触点Ｐは基本的に並ん
で行で存在し、即ち、ｙ方向に主要な偏差は存在しない
ことが認められる。エッジ12ａに沿って、ｙ方向の他の
反射領域14との整列した直線から明白に外れている反射
領域15が存在する。このような状態に関連する半導体素
子は廃棄されなければならない。廃棄は種々の方法で行
われることができる。それぞれの測定信号が与えられて
いる適切な装置を移送レール上またはその後部に設ける
ことによってこれは自動的に行われることができる。装
置は例えば素子が廃棄されるように開口されるフラップ
である。しかしながら廃棄される素子にマークを付け、
続いてマークをチェックすることも可能である。

【００２２】図３はｘｙ−平面におけるリード５の接触
点Ｐの変位が生じる態様を示している。図３のａは正確
なＪリード５を有するハウジング３の断面を示してい
る。リード５はハウジング３の１側面16からその下面４
まで延在する線上にある。この例では、リードは接触点
Ｐが丁度素子３のエッジ12ａ上であるように整列されて
いる。この場合、ハウジング３の下面４に垂直な投影ラ
イン17は接触点Ｐを通ってハウジング３のエッジ12ａ上
で丁度終端している。

【００２３】図３のｂでは、ハウジング３のリードは外
側に曲げられている。このような変形はリード５の形成
に必要とされるスタンピング動作で生じる。この場合、
接触点Ｐはｚ方向、即ちｘｙ−平面に垂直な方向におい
て図３のａの正確なリード５の接触点Ｐと同レベルであ
る。これはｘｙ−平面でのみ、この例ではｙ方向で変位
されている。リード５のこのような欠陥の結果として、
このリードは印刷回路板の関連するパッド上に位置せ
ず、したがってはんだ結合されることができない。この
欠陥はｘｙ−平面における測定によってのみ検出される
ことができる。ｚ方向の高さの測定によってこれは検出
されない。この場合、点Ｐを通る投影線17はハウジング
３の外部を通る。

【００２４】図３のｃは内側に曲げられているリード５
を有する同一のハウジング３が示されている。この場
合、接触点Ｐはｙ方向において内側に変位されている。
接触点Ｐを通る投影線17はハウジング３の内部で終端し
ている。この場合も、ｚ方向においてリード５の変形は
存在しない。図３のｃのように、欠陥はｘｙ−平面にお
ける接触点Ｐの投影を測定することによってのみ決定さ
れることができる。

【００２５】図４は本発明の別の実施形態を示してい
る。図１と類似して、半導体素子を含むハウジングは、
測定位置２において移送レール上にその上面11が位置
し、ハウジング３の下面４が上方向を向くように移送レ
ール１上に配置されている。基本的に直角でリード５
（１つのみ示されている）から反射される光はビームス
プリッタ９を経てカメラ７へ導かれる。カメラ７は画像
信号処理装置８を含んでおり、その中で、カメラ７によ
る撮影により発生される画像信号が記憶され、処理され
る。幾つかの単一照射源18が設けられ、これが１つの光
ビームを所定の角度でリードに誘導する点で、図４の実
施形態は図１の実施形態と異なっている。単一の照射源
18は基本的にリード５の形成する円形アークに沿って配
置されほぼ等間隔で隔てられている。入射角度および反
射角度が固定されているので、リード５に沿った異なっ
た点のタンジェントの勾配が測定されることができる。
これによって、リード５のアークのプロフィールの正確
な解析が演繹されることができる。リード５の形状はリ
ードの品質および安定性についての情報と、接触点Ｐに
おける接触領域の平面性についての情報を与える。例え
ばアークプロフィールはまたピットホールがフォトリソ
グラフおよびエッチング処理の結果として金属に存在す
るか否かを示す。このようなホールはリードを非常に不
安定にする。さらに、リード５の不規則な湾曲はリード
５の機械的剛性を減少し、それによって印刷回路板へは
んだ結合するとき変形される可能性を生じる。リードの
アークのプロフィールの基準は半導体素子に課された必
要条件にしたがって特定化されることができる。画像信
号処理装置８では、測定および処理された値は予め定め
られた基準値と比較されることができる。偏差が予め定
められた許容範囲外にあるならば、前述したように素子
は放棄されることができる。また制御装置（図示せず）
が設けられ、これによって単一の照射源18は順次連続し
て付勢され、それぞれのリード５で反射された光がカメ
ラ７により採取され、画像信号処理装置８で処理される
ことができる。この測定セットアップはまた単独でも図
１のセットアップとの組合わせでも使用されることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがった装置の第１の実施形態の概
略断面図。

【図２】本発明にしたがった方法により発生されたリー
ドを有するハウジングの下面の画像の図。

【図３】正確なＪリードを有する半導体素子のハウジン
グの断面図と、外側に屈曲したＪリードと、内側に屈曲
したＪリードの説明図。

【図４】本発明にしたがった装置の第２の実施形態の概
略図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハルトムート・ゼーガー ドイツ連邦共和国、デー − 79211 デ ンツリンゲン、トゥエリンガーシュトラー セ ８ (72)発明者 ベルント・ゾンマー スイス国、ツェーハー − 2024、サン・ オービン、アブニュ・デュ・ラック ３

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光吸収材料から作られているハウジング
   の下面に平行な面に関するハウジングに収納されハウジ
   ングの側面から突出してハウジングの下面まで延在して
   いる半導体素子のＪリードの位置データを自動的にチェ
   ックする方法において、 半導体素子を測定位置に供給し、ここでハウジングの下
   面は少なくとも１つの再生可能な照射角度、特に実質上
   直角の角度で照明装置からの光により照射され、高解像
   度のカメラにより基本的に直角の角度でハウジングの下
   面およびリードから反射された光を捕捉し、カメラの画
   像信号を画像処理装置へ供給し、半導体素子へ割当てら
   れた指示装置により少なくとも１つのデータ記録を記憶
   し、画像信号からリードの位置データを決定し、位置デ
   ータと基準データとを比較することにより予め定められ
   た公称値からの位置データの偏差を決定するステップを
   有することを特徴とする半導体素子のＪリードの位置デ
   ータのチェック方法。
2. 【請求項２】 予め定められた公称値から偏位している
   位置データを有する半導体素子が自動的に廃棄されるこ
   とを特徴とする請求項記載の方法。
3. 【請求項３】 パッケージの上面が光源により照射さ
   れ、カメラに入射した散乱された光が測定され、ハウジ
   ングの少なくとも１エッジの位置がそのようにして得ら
   れて記憶された画像信号データ記録から決定されること
   を特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 画像信号が予め定められたしきい値と比
   較され、しきい値よりも大きい画像信号が反射領域を決
   定するために使用され、それによって下面に平行な平面
   における各リードの位置が決定されることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】 反射領域の各重心が決定されることを特
   徴とする請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 反射領域の位置、またはハウジングのエ
   ッジに関する反射領域の重心の位置が決定されることを
   特徴とする請求項４または５記載の方法。
7. 【請求項７】 反射領域の位置、または相互に関する反
   射領域の重心の位置、特に反射領域から隣接する反射領
   域までの距離、または反射領域から反射領域を通るハウ
   ジングのエッジに平行に延びる直線までの距離が決定さ
   れることを特徴とする請求項４または５記載の方法。
8. 【請求項８】 正確に配置されたリードを有する１つの
   ハウジングにおける先行する測定の記憶された画像信
   号、または正確に配置されたリードを有する複数のハウ
   ジングにおける先行する測定の画像信号の平均値が基準
   データとして使用されることを特徴とする請求項１乃至
   ７のいずれか１項記載の方法。
9. 【請求項９】 異なった照射角度で光が順次ハウジング
   およびリードへ導かれ、ハウジングおよびリードから反
   射されたそれぞれの光がカメラにより捕捉され、単位照
   射角度当りに生成された画像データがそれぞれのデータ
   記録として記憶され、リードの形状データが半導体素子
   と関連するデータ記録から決定され、基準データと比較
   されることを特徴とする請求項１乃至８記載の方法。
10. 【請求項１０】 照明装置と、それから空間的に間隔を
    隔てられているカメラと、画像信号処理装置と、半導体
    素子を測定位置へ供給するための移送装置とを具備して
    おり、ビームスプリッタが測定位置と、カメラと、照明
    装置との間に配置され、照明装置により放射される光を
    ハウジングに導き、ハウジングおよびリードから反射さ
    れた光をカメラへ導く請求項１乃至８のいずれか１項記
    載の方法を実行する装置。
11. 【請求項１１】 異なった照射角度で、単一の照射源、
    特に光放射ダイオードがほぼ等間隔で測定位置周辺の円
    形アーク上に整列されていることを特徴とする請求項１
    ０記載の装置。
12. 【請求項１２】 移送装置、特に移送レールが設けら
    れ、それによって半導体素子が測定位置へ順次連続的に
    供給されることを特徴とする請求項１０または１１記載
    の装置。
13. 【請求項１３】 間接的なバック照射を発生するため、
    光源が測定位置のハウジングの上部を照射するために設
    けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいず
    れか１項記載の装置。