JPH02232506A - ピンの配列状態検査装置 - 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〕 格子状に配列されているピンの艮さと曲りを測定してピ
ン配列状態を検査する装置に関し、ピンの配列状態を簡
単な構成の光学系により、簡甲に、かつ、効率良く検査
することを目的とし、光源からの光をピンにその長子方
向に対して傾斜した角度で照射する照射手段と、撮像信
号を得るテレビカメラと、該照射手段により光が照射さ
れるピン及びその取付部付近から得られる反射光のうち
、該ピンの長手方向に平行な光軸をもつ第１の反射光と
、該ピンの長手方向に略直交する方向の光軸をもつ第２
の反射光とを夫々前記テレビカメラに入射する入射手段
と、該第１及び第２の反射光が夫々入射される該テレビ
カメラの出力撮像信号を２値信号に変換した優、該第１
の反射光による２値信号の投影分布から前記ピンのピン
位ｌを演ｎ算出すると共に、該第２の反射光による２値
信号の投影分布から該ピンの長さをｍ算算出する演算手
段と、該演算手段により得られるピン位置及びピン長さ
を丞すデータを３次元的に並べて予め定めた配列とを重
ね合わせる演粋処即を行なって前記ピンの配列状態の検
査出力を得る館ね合わせ処理手段とより構成する。

（産東上の利用分野〕 本発明はピンの配列状態検査哀Ｎに係り、特に格了状に
配列されているピンの長さと曲りを測定してピン配列状
態を検査する装置に圓する。

民生機器や産業機器に使用される大規模集積回路（ＬＳ
Ｉ）は近年益々高密度化実装が要求され、その要求を満
たす手段の・一つとして、ピングリッドアレイ（　ＰＧ
Ａ　：　Ｐｉｎ　　Ｇｒｉｄ　，Ａｒｒａｙ）型（７）
ＬＳＩの使用が増加している。

このＰＧＡ型ＬＳＩは第１４図にその外観を概略的に示
すように、多数個のピン１０が・一定ｆ５１　１で格子
状に、ＬＳ【パッケージＰＫ上に植立された構造とされ
ている。

この構造のＰＧＡ型ＬＳＩをプリント基板に実装するに
際して、プリント基板にピン１０を例えばリフ〇一半田
付けする場合、ピン１０が曲がっていたり、ピン高さが
規格値より低い場合にはそのピンはペースト半田に届か
ないために半田付けできないこととなる。

従って、このような現象を防止するためにはＰＧＡ型Ｌ
ＳＩのピン１０の配列状態を自動的にかつ、効率良く検
査することが必要とされる。

〔従来の技術〕

従来、ピンの長さを測定する長さ測定方式としては、本
発明者が特願昭６２−２８１６６２号にて提案したピン
長さ測定方式がある。このものは、第１５図（Ａ）に示
す如く、ピン１０の長さ方向からスリット照明光を照射
し、これにより得られる反射光をテレビカメラに入射し
、このテレビカメラより同図（Ｂ）に示すアナログ信号
《すなわち′Ｒ像１ｔ号》を得る。

次に、この７ナＯグ信号を所定のしきい値と比較して第
１５図（Ｃ）に示す如きディジタル信号に変換してから
画像メモリに記憶させる。このディジタル信号はハイレ
ベルのＩｌ間が、ピン１０の頭部とｊ！部の夫々に対応
している。そして、この画像メモリからのディジタル信
号をディスプレイに表示して第１５図（Ｄ）に示す如き
ディジタルＩ！ｉｆ！Ｉｌを表示させると共に、マイク
ロ・プＣＩセッサ・ユニット（ＭＰＵ）を使用して上記
のディジタル信号から同図（Ｄ）にＬで示したピン長さ
を演算算出する。

これにより、このピン長さ測定方式によれば、ピンの長
さを非接触、かつ、高精度で自動測定することができる
。

また、ピンの曲りを測定する従来方式としては、本出願
人が先に提案した特願昭６２−１１２０５３号が知られ
ている。このものは、ピンからの反射光によって映鍮を
作成し、この映像をＩｉｉａＩ処理装置の画像メモリに
格納して、画像メモリに基準ピン用ウィンドとピン位置
の検査をする検査ウィンドとを設番Ｊで、検査ウィンド
によって求めたピン重心位置と検査ウィンドの位置とか
らピン曲りを検出する。これにより、この従来方式によ
れば定ｍ的なピン曲りの検出ができる。

上記のピン長さ及びピン曲りの測定検査により、ピンの
配列状態を検査することができる。

（発明が解決しようとするＷＲ題〕 しかるに、ピン長さの測定とピン曲りの測定検査は従来
、同時にできず、順次に行なわなければならず、またそ
の都度スリットレーザ照明装酋とテレビカメラとを目的
に合わせて配置しなければならなかった。

このため、ＰＧＡ型ＬＳＩ１Ｉｌのピンの配列状態を検
査するためには、ピン長さとピン曲りの別々の計測工程
が必要なために検査にｒｔ間がかかり、また上記の両Ｓ
１測工程で別々の光学系が必要となり光学系が？１２雑
で高価であるという問題があった。

本発明は上配の点に鑑みてなされたもので、ピンの配列
状態を簡単な構成の光学系により簡単に、かつ、効率良
く検査することができるピンの配列状態検査装置を捉供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 第１図は本発明の原理ブロック図を示す。同図中、１１
は光源、１２は照射手段、１３はピンで、照射手段１２
によりピン１３にその長子方向に傾斜した角度で光が照
射される。１４は入ｆＪＩ手段で、ピン１３の長手方向
に平行な光軸をもつ第１の反射光と、ピン１３の長手方
向に略直交する方向の光軸をもつ第２の反射光とをテレ
ビカメラ１５に入射する。

１６は演算手段で、テレビカメラ１５の出力藏像信号を
２値信号に変換した優、投影分布からピン１３の位置及
び長さを演ｒ５ｒ＞出する。

１７は重ね合わせ処即手段で、上記のピン位置及びピン
長さの各データを３次元的に並べて予め定めた配列と重
ね合わせる処理を行なってピンの配列状態の検査出力を
得る。

〔作用） 演わ手段１６に入力される２値信号のうち、第１の反射
光による２ｌＩｌｉ信号はピン１３を真上から見た画像
を示しているから、その投影分布によりピン１３の位置
を演算算出できる。このピン１３の配列が・一定間隔で
あるかどうかによりピン曲りがわかる。

一方、第２の反射光による２値信号はピン１３を斜め側
面から見た画像を丞しており、ピン１３の頭部と底部が
ピン１３の他の部分に比べて自画像となる。このため、
演算手段１６により第２の反射光による２値信号の投影
分布を求め、これに基づいてピン１３の長さを演算算出
することができる。

演わ手段１６により夫々演！Ｒ算出された各データは重
ね合わせ処理手段１７に供給され、ここで３次元処即し
た後予め定めた配列の冫スクとを重ね合わせるシミュレ
ーションを行ない、ピンの配列状態の検査出力が得られ
る。

従って、本発明によれば、光ｉｉｉは単一であり、ピン
曲りとピン長さとを・一括して測定でき、これにより迅
速にピンの配列状態検査出力を得ることができる。

〔実施例〕

第２図は本発明の・一実施例の構成図を示す。同図中、
２０はＰＧＡ型ＬＳＩで、そのパッケージの一面には第
１図のピン１３に相当する多数個のピン２１が格子状に
配列され、かつ、ピン２１の長手方向がパッケージ而に
直交するように植立されている。

一方、２２は前記光源１１としてのレーザー発振管で、
レーザービームを放射する。２３はシリンドリ力ルレン
ズで、レーザー発振管２２から放射されたスポットレー
ザービームを第３図に３６で示す如＜ｍ型に加工する。

２４はハーフミラーでシリンドリ力ルレンズ２３からの
レーザービームの一部を透過し、残りを反射する。２５
は遮光冫スクで、開口ＦＡ２６を有シテオリ、ＰＧＡＪ
ＸＪ１８　１　２　０＋７）上ｈ所定位置に固定されて
いる．ｎ口部２６はＰＧＡＩＬＳ　Ｉ２０上のピン２１
を一列分臨むように長方形に穿設されている。

２７は光学的帯域フィルタで、前記レーザーピームの波
長領域の反射光のみを透過させ、他の波長領域の自然光
などを遮断しノイズを除去する。

また、２８は集束レンズ、２９は前記テレビカメラ１５
に相当するテレビカメラである。３ｏは全反射ミラーで
、ピン２１からの後述の反射光を全反射して光路を変え
る．，３１は光路艮調整レンズ、３２は全反射ミラー、
３３は画像処耶装置、３４はモニタ用ディスプレイであ
る。

上記のシリンドリカルレンズ２３．ハーフミラー２４及
び遮光マスク２５は後述する如く、前記照射手段１２を
構成しており、またハーフミラー２４，全反射ミラー３
０，光路長調整レンズ３１，全反射ミラー３２．光学的
帯域フィルタ２７及び集束レンズ２８は前記した入射手
段１４を構成している。

更に、画像処理５Ａ置３３は後述する如く、前記演ロ手
段１６及び重ね合わせ処理手段１７をソフトウェア処理
にて実現する。

本実施例はピン曲りとピン長さの両ｈの測定検出を、光
路系を共用し、しかも単一のレーザー発ｒｉ管２２から
のレーザーピームだけを利用して一括して行なえるよう
構成した点に特徴を有するものであり、以下その作用動
ｎについて説明する。

第２図において、レーザー発振管２２から放射された、
光束所面形状が円形のレーザービームはシリンドリ力ル
レンズ２３により紙面と垂直方向に《第３図の３６で示
す如く》扇形にその光束を変えられた後、ハーフミラー
２４に入射され、ここで一部が反射されて遮光？スク２
５の開口部２６を通して格子状に配列されたピン２１の
うち一列分のピン２１に斜めにＷｌｏ４される。

第４図はこのピン２１に対する照明光の入射状態を示す
。開口部２６を通してピン２１にｊ！ｉ１射される照明
光３８は、ピン２１の長丁ｈ向（Ｚ軸方向）に対して傾
斜した角度で入射される。これにより、ピン２１が植立
されているＬＳＩパッケージ面上には、第４図に示す如
くピン２１により遮ぎられた影の部分３９と、その両側
の光照射部分４０ａ及び４０ｂとが夫々形成され、また
、ピン２１の特に頭部２１ａや底部２１ｂ，及びバッケ
ージ面などで反射された反射光が生じる。

本実施例では上記の反射光のうち、４１１で示す第１の
認識方向（Ｚ軸方向》であるピン２１の長手ｈ向に光軸
をもつ第１の反射光と、４１２で示す第２の認識方向（
ＸＹ平而に苅して若Ｔ傾斜した方向）であるピン２１の
長手ｈ向に略直交ずる方向に光軸をもつ第２の反射光と
を、夫々第２図に示すアレピカメラ２９に入射する。

すなわち、第２図において、上記の第１の反射光は遮光
マスク２５の開口部２６を通過してハーフミラー２４に
入射され、ここで一部が反射されるが、外りの透過光が
光学的帯域フィルタ２７及び集束レンズ２８を夫々透過
して第１の反射光Ａとしてテレビカメラ２９に入射され
る。

一方、上記の第２の反射光は全反射ミラー３０→光路艮
調整レンズ３１→全反射ミラー３２の順で伝搬されてハ
ー７ミラー２４に入射され、ここで一部が透過されるが
、残りの反射光が光学的帯域フィルタ２７及び集束レン
ズ２８を夫々透過して第２の反射光Ｂとしてデレビカメ
ラ２９に入射される。

テレビカメラ２９は同時に入射される上記の第１の反射
光Ａと第２の反射光Ｂを夫々充電変換などを行なって撮
像信号を生成し、これを画像処理装置３３に供給する。

画像処理装置３３は入力撮像信号に対して所定の画像処
理を行なってディスプレイ３４にａｍｌ表丞を行なわせ
ると共に、ピン曲りとピン長さとを大々演ロ算出してピ
ンの配列状態を検査する。

第５図は上記の画像処理装ｉ？ｉ３３の一例のブロック
図を丞す．同図中、入力喘子４５に入力された上記の撮
像信号は′Ｆｉ像信号処理回路４６に供給され、ここで
ディジタル｛ｎ号に変換される。このディジタル信号は
画像メモリ４７に供給され、その１画面分の画像情報が
記憶される。

画像メモリ４７は双方向のバス４８を介して冫イク口・
プロセッリ・コニット（ＭＰＵ）４９，ランダム・アク
セス・メモリ（ＲＡＭ）５０．リード・オンリ・メモリ
＜ＲＯＭ）５１及び表示制ｗＪ部５２などと接続されて
いる。ここで、Ｒ　Ａ　Ｍ５０はＭＰＵ４９による演ロ
処邪によるデータを格納したり、読み出したりするメモ
リ、ＲＯＭ５１はＭＰＵ４９に後述の第９図に示すフロ
ーチャートの動作を行なわせるためのプログラムが格納
されたメモリ、表示制御部５２は画像メモリ４７に格納
された２値信号を読み出してディスプレイ《第２図のデ
ィスプレイ３４）に静止画像として表示させるための画
像信号を生成する回路である。

上記の画像メモリ４７より取り出されるデイジタル信号
をＭＰＵ４９のソフトウエア処叩にて２値化し、その２
値画像信号を表示ｖｊｗ部５２を介してディスプレイ３
４に供給することにより得られるディスプレイ３４の画
面上の画像を第６図に丞す。同図中、ａは前記第１の反
射光Ａによる第１の画像を示し、ｂは館記第２の反射光
Ｂによる第２の画像讐丞す。本実施例では、これら第１
及び第２の画像ａ及びｂが第６図に示すように同時に表
示されることになる。

次にこの第１の画＠ａ及び第２の画像ｂについて更に訂
細に説明する。第１の画＠ａは第７図に示す如く、円形
の白画像５５と長方形の白画像５６及び５７とそれ以外
の黒画像５８とからなり、白画像５５〜５７が第６図に
示すように一定間隔で繰り返し表示されている。

この第１のｍ像ａは前記第４図に示した第１の認識方向
４１１から見た画像で、白画像５５はピン２１の頭部２
１ａの画像を示しており、また白画像５６及び５７は夫
々第４図に示したＬＳＩパッケージ面上の光照射部分４
０ａ及び４０ｂの各画像を示している。更に黒画像５８
は上記以外のＬｉパッケージ面や遮光マスク２５の開口
部２６以外の部分などの画像を示している。従って、自
画像５５によりピン２１の位置がわかり、白画像５５の
間隔を測定することによりピン２１の曲りを検出できる
ことになる。

他方、前記第２のｉｉｉ＊ｂは第８図に示す如く、弓形
の白１１６０と大略長ｈ形の白画像６１及び６２とそれ
以外の黒画像６３とからなり、白画像６０〜６２が第６
図に示すように一定問隔で繰り返し表示されている。

この第２の画像ｂ（．ｔ前記第４図に丞した第２の認識
方向４１２から見た画像で、白画像６０はピン２１の頭
／ｌ２１ａの画像を示しており、白画像６１及び６２は
夫々第４図に示した光照！８部分４０ａ及び４０ｂの各
画像を示している。更に黒画！１１６３はそれ以外の背
景部分の画像を示している。ただし、黒画ｆ＆６３のう
ち破線６４で囲んだ部分の画＠は頭部２１ａ以外のピン
２１の画像で、反射光聞が所定値以下のために黒画像と
して表示される。

次に［！ｉ像処１！！！装置３３によるもう一つの処理
勤ｎであるピンの配列状態検査動作について第５図、第
９図乃至第１３図の図面と共に詳細に説明する。

第５図に示すＭＰｔＪ４９は第９図に示すステップ７０
で′ｆ＆像信号処理回路４６によりＡＤ変換された入力
画像データを画像メモリ４７に１画面分書き込ませた後
、ステップ７１で２ｆｆｉ化レベルを求め、ステップ７
２で画像メモリ４７からの画像データを２１！化し、前
記２１画像信号を得る。

上記の２値化のためのしきい値は、例えば第６図に示し
た第１の画像ａの画像信号のｒｉ度ヒストグラム（ＩＩ
軸が画集数、横軸がｎ度）を求め、スリットビームの幅
が既知であることから画像中の白画像の予想できる総而
積Ｓ（スリットごームの厚さ方向の幅に相当するのが第
６図のＷである》に、上記輝度ヒストグラム中、明るい
画素数分布の面積が最も等しくなるレベルに設定される
。

次にＭＰｔＪ４９は第９図のスアップ７３でピン位置を
求める。このピン位画の幹出は、まず第１０図（Ａ）に
示す第１の画像ａ（これは前記第６図及び第７図に示し
た第１の画像ａと同一）の２値画像信号中の白画素５５
〜５７の数をライン（走査数）毎に３１数し、第１０図
（８）に示す如き画像投影分布を作成する。このＭ像投
影分布中、８１は自画＄５５によるもので、８２は白画
素５６及び５７によるものである。

次にこのｔｉ像投影分布の中から一番大きな山の中央（
第１０図（８）に８３で示す）をサーチし、この中央位
置８３より画面上、上側に位置する最初のピンの位置を
第１０図（Ａ＞に８４で模式的に示す如くリーチする。

そして、これら２つのデータからピンの画！１１５５の
すべてに第１０図（Ａ）及び第１１図に丞す検査ウイン
ド８５を設定する。

最後にＭＰＵ４９はこの検査ウィンド８５の夫々につい
て、その中の値が“１″である白画素５５の第１１図に
８６で示す中心位四（重心位置）を絆出し、それをピン
位ｎとする。このピン位置を示す第１のデータは画面上
での絶対座標である。

このピン位置を示す第１のデータの算出が終了すると、
次にＭＰＵ４９は第９図に示すステップ７４に進みピン
長声の測定を行なう。このピン長さの測定は、まず第１
２図（Ａ）に示す第２の画＆ｂ（これは前記第６図及び
第８図に示した第２の画ａｌｂと同一）の２値画像信号
中の値が“１Ｈの白画素６０〜６２の数をライン毎に計
数し、第１２図（Ｂ）に示す如き画像役彰分布を作成す
る。

この画像投影分布中、９０は白画素６０によるもので、
９１は白画累６１及び６２によるものである。

次にＭＰｕ４９はこの画像投影分布の中から一番大きな
山の画面上、下側に位置する端（第１２図（Ｂ）に９２
で示す》をシーチした後、第１２図（Ａ）に９３で模式
的に示す如く、画面上端から下方向に向って最初の白画
素の位置、すなわちピン２１の先端位置をサーチする。

そして、最後にＭＰＵ４９は上記のサーチした２つのデ
ータの差をとり、第１２図（Ａ＞にＬて示した距が、す
なわちピンの長さを丞す第２のデータを演粋梼出する。

この第２のデータの演粋ロ出が終了すると、ＭＰＵ４９
は第９図のステップ７５に逆み、前配第１のデータと上
記第２のデータとからなるピン位置データを第５図に示
したＲＡＭ５０に格納（ストア）した後、スアップ７６
でＰＧＡ聖ＬＳＩ（部品）２０をピン２１の１ピッチ分
スライドさゼ、すべてのピンのデータの演ｎσ出が終了
したかどうかを次のステップ７７で判定する。

このようにして、ＰＧＡ型ＬＳＩのパッケージ面上のピ
ン２１は１列分ずつステップ７０〜７７の処理によりそ
のピン位置データがｎ出されてＲＡＭ５０に順次格納さ
れる。以上のステップ７０〜７７の処理が前記演算手段
１６に相当することになる。

すべてのピン２１についてのピン位首データの演算算出
が終了すると、ＭＰｔＪ４９は第９図のステップ７８へ
進んでその並べ換えを｛ｊなう。この並べ換えは、３次
元的にデータを並べる処理動作で、第１３図に示す如く
、１画面分の前配第１のデータによるＸ，Ｙ座標位置に
１画面分の前記第２のデータによるＺ座標の“Ｘ”印で
示した位置のデータを仮想的に並べる。

次にＭＰＵ４９は第９図のステップ７つによりマスクと
の比較を行なう。これは実際にピン２１が実装されるＬ
ＳＩ（Ｗ板）のパッドの配列と同等に製作した基準冫ス
クテ．一夕をＭＰＵ４９のソフトウエア処即にて、上記
の測定して得られた３次元配列データに重ね合わせると
いったシミュレーションをＭＰＵ４９の内部で行なう処
Ｗであり、これにより、マスクと測定したピン先端位置
とが或る距離より離れているピンを特定するピン配列状
態検査結果が得られる。すなわち、上記のステップ７８
及び７９による処理動作により、前記した重ね合わせ処
理手段１７が実現される。

このようにして、ピン曲りやピン長さが短いために半田
付け不９となる可能性のあるピン２１を検出することが
できる。

（発明の効梁） 上述の如く、本発明によれば，単一の光源によりピン曲
りとピン長さとを一括して測定できるため、従来に比べ
て光学系が大幅に簡略化できると共に安価に構成でき、
またピン曲りとピン長さの測定結束に基づいて自初的に
ピンの配列状態の検査結果が得られるため、従来に比べ
て効！Ｂ的に正確なピンの配列状態を検査することかで
ぎる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は第２図の要部説明図、 第４図はピンに対する照明光の入射状態の説明図、 第５図は画像処理装置の一例のブロック図、第６図は第
２図の構成により１７られる画像を示す図、 第７図は第１の反射光による画像説明図、第８図は第２
の反射光による画像説明図、第９図は本発明の一実施例
の画像処叩動負説明用フローチャート、 第１０図は第１の画像の投影分布説明図、第１１図はピ
ンの重心位置説明図、 第１２図は第２の画像の投影分布説明図、第１３図はデ
ータの並べ換え説明図、 第１４図はＰＧＡ型ＬＳＩの概略外観図、第１５図は本
発明者が先に提案したピン長さ測定方式の原理説明図で
ある。 ２２はレーザー発振管、 ２４はハーフミラー ３３は画像処理装［ を足す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源（１１）からの光をピン（１３）にその長手方向に
   対して傾斜した角度で照射する照射手段（１２）と、 撮像信号を得るテレビカメラ（１５）と、 該照射手段（１２）により光が照射されるピン（１３）
   及びその取付部付近から得られる反射光のうち、該ピン
   （１３）の長手方向に平行な光軸をもつ第１の反射光と
   、該ピン（１３）の長手方向に略直交する方向の光軸を
   もつ第２の反射光とを夫々前記テレビカメラ（１５）に
   入射する入射手段（１４）と、 該第１及び第２の反射光が夫々入射される該テレビカメ
   ラ（１５）の出力撮像信号を２値信号に変換した後、該
   第１の反射光による２値信号の投影分布から前記ピン（
   １３）のピン位置を演算算出すると共に、該第２の反射
   光による２値信号の投影分布から該ピン（１３）の長さ
   を演算算出する演算手段（１６）と、 該演算手段（１６）により得られるピン位置及びピン長
   さを示すデータを３次元的に並べて予め定めた、配列と
   を重ね合わせる演算処理を行なつて前記ピン（１３）の
   配列状態の検査出力を得る重ね合わせ処理手段（１７）
   と、 よりなることを特徴とするピンの配列状態検査装置。