JPS63308509A - Ｌｓｉのピン形状検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 ＬＳＩのピンに対して斜め方向の光を照射してそのピン
形状を検査するＬＳＩのピン形状検査装置であって、Ｌ
ＳＩのピンの先端に許容された領域だけを照明する所定
形状の光透過孔を形成したマスクを使用し、このマスク
の光透過孔を透過した平行光線で照明された画像を検知
および処理することによって、ＬＳＩのピン形状を高速
および高精度に自動検査することを可能とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光学系を利用してＬＳＩのピン形状を検査する
ＬＳＩのピン形状検査装置に関し、特に、多数の微細な
ピンが配列されたＰＧＡ型ＬＳＩパッケージのピン形状
を高速および高精度に自動検査する装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、ＬＳＩの実装密度を向上させるためにＰＧＡ　（
ピン・グリッド・アレイ）型ＬＳＩパッケージが盛んに
使用されている。

第８図はＰＧＡ型ＬＳＩパッケージ（以下、ＰＧＡとも
称する）を示す斜視図であり、同図（ａ）はＰＧＡの表
面を示し、同図（ｂ）はＰＣＡの裏面を示すものである
。ＰＧＡ３０は、格子状（または千鳥状）に多数のピン
３が配列されたＬＳＩパッケージであり、従来のＤＩＰ
Ｄ’ユアル・インライン・パッケージ）やＦＰ（フラ・
２ト・パッケージ）に比して高い実装効率を有するもの
である。

ところで、ＰＧＡ型パッケージ３ｏの配線板への取付け
は、通常、配線板のパターン上にＰＧＡ３０を配置し、
熱風を利用した半田付＆Ｊにより行われている。すなわ
ち、第３図（ａ）に示されるように（第３図（ｂ）　で
は省略）　、ＰＧＡ３０の各ピン３の先端に半田３１を
予め付着させておき、このＰＧＡ３０を同様に半田を予
め付着させておいた配線板のパターン上に配置する。そ
して、熱風を吹き付けてＰＧＡ３０の各ピン３の先端お
よび配線板のパターン上の半田を溶融することでＰＧＡ
３０を配線板のパターン上に半田付けするようになされ
ている。そのため、ＰＧＡ３０のピン３は全て一様な形
状でなければならず、また、ピン３の位置もＰＧＡ３０
の正確な位置に取付けられていなければならない。

第９図は欠陥のあるＬＳＩのピン形状を示す図であり、
この第９図（ａ）〜（ｅ）に示されるように、ＬＳＩ（
ＰＧＡ型パッケージ）のピン３に欠陥があると、例えば
、熱風を利用してＰＧＡ型パンケージを配線板のパター
ン上に半田付けすることが困難となる。第９図（ａ）は
ピン３が曲がっている場合、同図（ｂ）はピン３の取付
は位置がずれている場合、同図（Ｃ）はピン３が欠落し
ている場合、同図（ｄ）はピン３の長さが短い場合およ
び同図（ｅ）はピン３の長さが長い場合である。

ところで、近年のＬＳＩに対する高実装密度化の要求は
、そのままＰＧＡ自体の高実装密度化に繋がっており、
第８図（ｂ）におけるピン３の直径ｄ、ピッチｐおよび
高さｈ等は、より高い実装密度を得るために微細化の方
向にある。具体的に、例えば、−辺のパッケージ長ｌが
〜数ｍｍ程度。

ピン３の高さｈが〜数ｍｍ程度、ピン３の直径ｄが〜数
１００μｍ程度およびピン３のピッチｐが〜１、ｍｍ程
度のＰＧＡ型パッケージ３０があり、ピン３の数も数百
を越えるものが実用化されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上３Ｍしたように、近年のＬＳＩに対する高実装密度化
に伴って、多数の微細化されたピンを有するＬＳＩが実
用化されている。このような多数の微細化されたＬＳＩ
のピンは、例えば、熱風を利用した半田付けにより、配
線板」二に取付けられるために、ピンに欠陥があるかど
うかの検査は不可欠なものである。しかし、例えば、ピ
ンの直径が数１００μｍ程度でピン数が数百を越えるよ
うなＬＳＩのピン形状を人間の目視により検査すること
は、もはや不可能である。そのため、ＬＳＩの多数の微
細化されたピン形状を高速および高精度に自動検査でき
る技術の開発が急務となでいる。

本発明は、上述した問題点に鑑み、ＬＳＩのピンの先端
に許容された領域だけを照明する所定形状の光透過孔を
形成したマスクを使用し、このマスクの光透過孔を透過
した平行光線で照明された画像を検知および処理するこ
とによって、ｒ−ｓｒのピン形状を高速および高精度に
自動検査することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明に係るＬＳＩのピン形状検査装置の構成
を示すブロック図である。

本発明によれば、ＬＳＩのピン３に対して斜め方向の光
を照射して該ＬＳＩのピン３の形状を検査するＬＳＴの
ピン形状検査装置であって、平行光線を照射する光源２
と、該光源１からの光が前記ＬＳＩのピン３の先端に許
容された領域だけを照明するように所定形状の光透過孔
が形成されたマスク２と、該マスク２により前記ＬＳＩ
のピン３の先端に許容された領域だけが照明された画像
を検知する画像検知手段４と、該検知された画像を処理
して前記ＬＳＩのピン形状を検査する画像処理手段５と
、を具備するＬ　Ｓ　Ｉのピン形状検査装置が提供され
る。

〔作　用〕

一ト述した構成を有する本発明のＬＳＩのピン形状検査
装置によれば、光源１から照射された平行光線は、マス
ク２に形成された所定形状の光透過孔を透過し、ＬＳＩ
のピン３の先端に許容された領域だけをそのピン３に対
して斜め方向に照明する。このＬＳＩのピン３の先端に
許容された領域だけが照明された画像は、画像検知手段
４で検知され、さらに、画像処理手段５で処理されてＬ
ＳＩのピン形状が検査されることになる。これにより、
ＬＳＩのピン形状を高速および高精度に自動検査するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係るＬＳＩのピン形状検
査装置の実施例を説明する。

第２図は本発明のＬＳＩのピン形状検査装置の一実施例
を模式的に示す図であり、同図（ａ）は装置の全体を示
し、また、同図（ｂ）はマスクを示すものである。

第２図（ａ）に示されるように、本実施例のＸ−８■の
ピン形状検査装置は、平行光線を照射するレーザ光源１
、レーザ光源１からの光を受ける光透過孔２１有するマ
スク２、マスク２の光透過孔２１を透過した平行光線に
より照明された領域の画像を検知する画像検知手段４、
および、画像検知手段４で検知された画像を処理してＰ
ＧＡ型バ・ノケージ３０のピン３の形状を検査する画像
処理手段５を備えている。

マスク２は、第２図（ｂ）に示されるように、長軸ａお
よび短軸すの楕円形状の光透過孔２１が形成されている
。この光透過孔２１はＰＧＡ３０におけるピン３の一列
に対応するマスク２の位置に複数個形成されていて、各
光透過孔２１はそれぞれ対応するピン３の先端に許容さ
れた領域だけを照明するようになされている。このピン
３の先端を照明する光は、ピン３を斜めに照射するよう
になされている。

画像検知手段４は、結像レンズ４１およびテレビカメラ
（二次元センサ）４２を備えていて、マスク２の光透過
孔２１を透過した平行光線により照明されたピン３の先
端に許容された領域の画像を結像レンズ４１で結像し、
テレビカメラ４２で撮像して検知するようになされてい
る。この画像検知手段４により検知された画像は、画像
処理手段５により処理されて、ＰＧＡ型パッケージ３０
のピン３の形状が検査されることになる。画像処理手段
５は、例えば、マイクロコンピュータシステムで構成さ
れ、画像バッファ５１および検査論理５２を備えている
。ここで、検査論理５２はマイクロコンピュータのソフ
トウェアとして構成することもできるが、電気回路とし
てハードウェアで構成することも可能である。

第３図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置におけるピ
ン形状の検査を説明するための図である。

同図（ａ）に示されるように、マスク２の光透過孔２１
を透過した光は、断面が光透過孔２１と等しい長軸ａお
よび短軸すの楕円形状である。ここで、ピン３の直径を
ｄ、ピン３のｘｙ平面の変動許容量をαおよびピン３の
先端の２軸方向の変動許容量をβとすると、照明光の入
射角θ、楕円形状の照明光の断面（光透過孔２１の形状
）の長軸ａおよび短軸すは、以下の式により決定される
。

θ−ｔａｎ−’　（α／β） ａ＝ｄ＋２α ｂ＝（ｄ＋２α）　−ｃｏｓθ＝ａ’ｃｏｓθこのよう
な楕円光を用いてピン３の先端を照明すると、第３図（
ｂ）および（Ｃ）に示されるように、ピン３の先端は照
明範囲２２の範囲が照明されることになる。ここで、ピ
ン３の変動許容範囲２３は、例えば、直径（ｄ＋２α）
で高さが２βの円柱状領域として定義することができる
が、マスク２の光透過孔２１の形状を変化させることに
より変動許容範囲２３を所望の大きさおよび形状に設定
することができる。

ところで、第３図（ａ）に示されるように、変動許容範
囲２３を直径（ｄ＋２α）で高さが２βの円柱状領域と
するために、マスク２に形成する光透過孔２１を長軸が
ａで短軸がｂの楕円形状とした場合、変動許容範囲２３
の内で領域２３ａおよび２３ｂにピン３の先端が存在す
ると欠陥と判断され、逆に、変動許容範囲２３の外でも
照明範囲２２内の領域２２ａおよび２２ｂにピン３の先
端が存在すると正常と判断されることになる。そのため
に、ピン３の変動許容範囲２３の定義および照明光の入
射角θ等を必要に応じて最適なものに設定する必要があ
る。

しかし、ピン３の先端が変動許容範囲２３の外で照明範
囲２２内の領域２２ａ（または、２２ｂ）に存在し、且
つ、正常と判断されるためには、ピン３の長さが短く　
（または、長＜）シかも照明光の方向にピン３の長さに
対応した位置ずれが生している場合であり、実際に、ピ
ン３の先端が変動許容範囲２３の外に存在していて正常
と判断される場合を考慮する必要は殆どない。

ここで、具体的に、ピン３の規格値を、ピン３の直径ｄ
　＝　０．２　（ｍｍ）　、　ピッチｐ＝１（ｍｍ）。

ピン３の高さｈ＝２（ｍｍ）、−辺のパッケージ長Ａ　
＝２０　（ｍｍ）および変動許容量α、β−０，２（ｍ
　ｍ　）と仮定すると、 θ−ｔａｎ−’　（α／β）　−ｔａｎ−’（０，２１
０，２）−ｔａｎ−’　（１）　　＝４５゜ ａ　−ｄ　＋　２ｔｘ−０，２−１−２Ｘｏ、２　＝、
、０．６　（ｍｍ）ｂ＝　（ｄ＋２α１ｌｃｏｓ　θ−
Ｑ、６ａ　ＸＣＯ５４５゜＝　０．６Ｘ　２−”２＃　
０．４　（ｍｍ）に設定することになる。

第４図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置により検知
された画像を示す図であり、同図（ａ）はピン３の先端
が変動許容範囲２３内に含まれ、ピン３の形状が正常な
場合の画像、同図（ｂ）はピン３の形状に欠陥がある場
合の画像である。

第４図（ｂ）において、画像す、およびｂ２はピン３が
曲がっているか、または、取付は位置がずれている場合
の画像、画像ｂ３はピン３の長さが長い場合の画像、そ
して、画像す、はピン３の長さが短いか、または、ピン
３が欠落している場合の画像である。このように、ピン
３の形状が正常な場合には、第４図（ａ）に示されるよ
うに、ピン３の先端は完全な円形状として検知される。

一方、ピン３の形状に欠陥が存在する場合には、第４図
（ｂ）に示されるように、欠陥の種類に応じて半円形状
や三日月形状として検知されたり、或いは、全く検知さ
れないことになる。

上記した検知画像の処理は、例えば、マイクロコンピュ
ータで構成された画像処理手段５　（第２図参照）によ
って実行されるが、検査論理５２としては、検知画像中
のピン３が存在すべき領域について、■ピン３の先端の
検知画像は存在するが？、および、■検知画像は定めら
れた形状（本実施例の場合は円形状）を満足しているか
？の２つの条件について判別し、これらの条件■および
■の両方を満足する場合に限ってピン３の形状は正常で
あると認定し、それ以外の場合にはピン３の形状には欠
陥があると認定することになる。

このように画像処理手段５の検査論理５２で判別される
条件は単純であり、コンピュータのソフトウェアまたは
電気回路のハードウェアのいずれの場合でも簡単に構成
することができ、しかも、短時間で処理を行うことがで
きる。

上述した実施例において、マスク２には４つの光透過孔
２１が形成されているが、この光透過孔２１は、例えば
、ＰＧＡ型パッケージ３０の一列のピンの数だけマスク
２に形成し、ＰＧＡ３０をピン３の１ピンチ分の距離だ
け順次移動させることによって、ＰＧＡ３０の全てのピ
ン３に対して形状の検査を行うようになされている。

第５図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置の一変形例
を説明するための図である。同図（ａ）は第２図で説明
したマスク２であり、同図（ｂ）はマスク２の変形例を
示すものである。

第５図（ｂ）に示されるように、マスク２ａに形成する
光透過孔２１ａは円形状とすることができる。ここで、
マスク２ａに形成する光透過孔２１．ａを円形状とする
と、マスク２ａを照明光に対して（９００−θ）の角度
に配設する必要がある。ここで、照明光の光軸に対して
マスク２ａと対称な位置にマスク２ａ’　を配設しても
同様である。このように、マスク２ａに形成する光透過
孔２１ａを楕円ではなく円形状にすれば、マスク２ａの
製造は、直径がａの円形の光透過孔２１ａを形成すれば
よいことになり、短時間で低価格にマスク２ａを製造す
ることができる。

第６図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置の他の変形
例を説明するための図である。同図（ａ）は第２図で説
明した検知手段４の設置方向を示し、同図（ｂ）は検知
手段４の設置方向の変形例を示すものである。

第２図のＬＳＩのピン形状検査装置では、検知手段４が
ピン３の真上に設置されているが、ピン３の先端面が鏡
面状にされているものに対しては、反射光を検出するた
めに検知手段４の設置方向を照明光の入射角θと対称な
反射角θの方向にする必要がある。しかし、ＬＳＩのピ
ン３の先端は、一般に、半田付は等による溶着強度を保
つために凹凸面とされ、入射角Ｏで入射された照明光は
乱反射されるので、ピン３の真上に検知手段４を設置す
ることができるのである。

第７図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置のさらに他
の変形例を説明するための図である。

第２図のＬＳＩのピン形状検査装置は、１つのマスク２
を使用してＬＳＩのピン３の一列だけを同時に検査する
ように構成されているが、第７図（ａ）に示されるよう
に、ピン３ｂおよび３Ｃの両側にそれぞれマスク２ｂお
よび２Ｃを配設して同時に２列のピン３ｂおよび３Ｃを
検査するように構成してもよい。この場合には、例えば
、ＰＧＡ型バ・ノケージ３０を２ピンチ分の距離だけ順
次移動させて、全てのＰＧＡ３０のピン３の検査を行う
ことになる。

第７図（ｂ）は、レンズ４１を介してテレビカメラ４２
に撮像された画像を示すものである。

この第７図（ａ）において、ピン３ｂおよび３Ｃ（ピン
３）の両側にそれぞれマスク２ｂおよび２Ｃを配設して
同時に２列のピン３ｂおよび３Ｃを検査し、次いで、Ｐ
ＧＡ型パッケージ３０を１ピ・ソチ分の距離だけ移動さ
せて２列のピン３Ｃおよび３ｄを検査するように構成す
れば、すなわち、１本のピン３Ｃ（ピン３）を異なる照
明光で２回検査すれば、変動許容範囲２３゛　は第７図
（Ｃ）の斜線部のようになる。すなわち、変動許容範囲
２３゛　は直径（ｄ＋２α）で高さが２βの円柱状領域
から、領域２３ａ。

２３ｂ、２３ｃおよび２３ｄが除かれた範囲となる。こ
のように、変動許容範囲２３（２３’）は、必要に応じ
て様々な形状の領域とすることができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明に係るＬＳＩのピン形状
検査装置は、ＬＳＩのピンの先端に許容された領域だけ
を照明する所定形状の光透過孔を形成したマスクを使用
し、このマスクの光透過孔を透過した平行光線で照明さ
れた画像を検知および処理することによって、１．、Ｓ
Ｉのピン形状を高速および高精度に自動検査することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＬＳＩのピン形状検査装置の構成
を示すブロック図、 第２図は本発明のＬＳＩのピン形状検査装置の一実施例
を模式的に示す図、 第３図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置におけるピ
ン形状の検査を説明するための図、第４図は第２図のＬ
ＳＩのピン形状検査装置により検知された画像を示す図
、 第５図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置の一変形例
を説明するための図、 第６図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置の他の変形
例を説明するだめの図、 第７図は第２図のＬＳＩのピン形状検査装置のさらに他
の変形例を説明するための図、第８図はＰＧＡ型ＬＳＩ
パッケージを示す斜視図、 第９図は欠陥のあるＬＳＩのピン形状を示す図である。 （符号の説明） １・・・光源、 ２・・・マスク、 ３・・・ＬＳＩのピン、 ４・・・画像検知手段、 ５・・・画像処理手段。 （ａ） （ｂ） ＰＧＡ型ＬＳＩパノケーノを示す斜視図第８図 ｈ・・・−辺のパッケージ長 Ｌ・・・ピンの高さ くＣ１）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　（Ｃ
）欠陥のあるＬＳＩのピン形状を示す図 纂９図 ン１マ　　−−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＬＳＩのピン（３）に対して斜め方向の光を照射し
   て該ＬＳＩのピン（３）の形状を検査するＬＳＩのピン
   形状検査装置であって、 平行光線を照射する光源（１）と、 該光源（１）からの光が前記ＬＳＩのピン（３）の先端
   に許容された領域だけを照明するように所定形状の光透
   過孔が形成されたマスク（２）と、該マスク（２）によ
   り前記ＬＳＩのピン（３）の先端に許容された領域だけ
   が照明された画像を検知する画像検知手段（４）と、 該検知された画像を処理して前記ＬＳＩのピン形状を検
   査する画像処理手段（５）と、 を具備するＬＳＩのピン形状検査装置。