JPH0255903A - 被検体の位置測定方法およびその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は被検体の位置測定方法およびその装置に関し、
特に半導体装置のリードの曲がりや浮きを計測するのに
好適な被検体の位置測定方法およびその装置に関する。

（従来の技術とその問題点） 半導体素子は高集積化の一途を辿り、したがってこれを
パッケージに組み込んで形成された半導体素子も外部と
の電気的導通をとるための多数本のリードを有している
。また半導体装置自体は実装密度を高めるため小型化の
要請が強く、したがってリード幅、リード間隔が必然的
に小さくなってきている。例えば昨今においてはリード
幅が２００μｍ、リード間隔が３００μｍ程度のものが
出現している。

これら半導体装置ははんだ付けや、ソケットに差し込ま
れることにより基板上に電気的導通をとって実装される
のであるが、リードに曲がりや浮きが生じていると、は
んだ付けの障害となったり、実装不良となり信頼性の高
い実装基板が得られない。

そこで、これら半導体装置を自動の実装装置へ組み込む
前に計測装置により、リードの曲がりや浮きを検出し、
不良品を排除する必要がある。

従来、上記の計測装置としては、カメラを組み込んだ映
像認識装置が知られおり、映像処理をすることによって
リードの曲がりや浮きを検出するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかるにカメラによる映像処理によるときは次のような
問題点がある。

すなわち、リードの曲がりや浮き、つまりＸＹの両方向
の計測を行うには２台のカメラが必要となり、装置が大
型化する。例えばリードが四方に延出するクアドタイプ
の半導体装置の場合には合計８台のカメラが必要となる
のである。

またカメラによる映像解析にはカメラの分解能上からの
限界があり、上述のようにリード幅、リード間隔が小さ
くなっている半導体装置にあっては、精度のよい計測が
行えず、また計測が不能となる事態も生じる。

さらには映像処理時間も２．５ｓｅｃ程の長時間を要す
る。

そこで本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので
あり、その目的とするところは、装置の小型化が可能で
あり、また分解能も高く、精度のよい測定が行える計測
装置を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的は以下の手段によって達成される。

すなわち、レーザースポットを被検体面上に走査線が所
定間隔があくように平行に高速で走査させ、受光素子に
より被検体面からの反射光を受光すると共に、位置検出
センサーによりレーザースポットの被検体面への入光位
置を検出し、前記受光素子による受光信号および位置検
出センサーによる位置検出信号に基づいて演算制御装置
により被検体面のＸ方向位置とこれに垂直なＸ方向位置
とを算出することを特徴とする。

また、レーザー装置と、該レーザー装置からのレーザー
光を反射させて、この反射光を一平面内で振らす回転多
面鏡と、この回転多面鏡からの反射光を被検体面にレー
ザースポットとして結像させるレンズと、該レンズの光
路内に配置され、前記回転多面鏡からの反射光を前記レ
ンズの光軸外に導いて被検体面に入光させる反射ミラー
およびハーフミラ−と、被検体面へ入光する光を前記回
転多面鏡によって振られる面と垂直な面内でも振らすべ
く、前記反射ミラーおよび／またはハーフミラ−をその
入光光線に対して一定の角度を保って移動させる移動手
段と、前記ハーフミラ−の後方に配置され、被検体面か
らの反射光を受光する受光素子と、被検体面の近くに配
置され、被検体面上を走査されるレーザースポットの入
光位置を検出する位置検出センサーと、前記受光素子に
よる受光信号および前記位置検出センサーによる位置検
出信号に基づいて被検体面のＸ方向位置とＸ方向位置を
算出する演算制御装置とを具備することを特徴とする。

（作用） 被検体面上にレーザースポットを走査させて、受光素子
により被検体面上からの反射光を検出する。この反射光
が得られている時間およびレーザースポットの走査速度
等から、被検体の幅（Ｘ方向）、位置などの位置情報を
算出することができる。このレーザースポットの走査は
高速で回転する回転多面鏡によって行うことができる。

一方、レーザースポットを走査線が所定間隔をあくよう
に平行に被検体面上を走査させて、このレーザースポッ
トの入光位置を位置検出センサーによって検出すること
によって、被検体の高さ方向（Ｘ方向）の位置、厚みな
どの位置情報を算出することができる。このレーザース
ポットの走査は、回転多面鏡からの反射光の光路内に反
射ミラ、ハーフミラ−をおいて、この反射ミラーおよび
／またはハーフミラ−をその入光光線に対して一定の角
度を保ったまま移動することによって行うことができる
。これにより、走査線は被検体面上を斜めに走査するこ
とになり、幅方向、高さ方向の位置情報を同時に算出す
ることができるのである。

回転多面鏡を用いる際は、解像力が１０μＩ程度となり
、半導体装置のリードの曲がりや浮き等を精度よく、し
かも高速に計測することが可能となった。

（実施例） 以下本発明の好適な一実施例を添付図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図、第２図において、１０は回転多面鏡であり、本
実施例では六面鎮を用いている。この回転多面鏡１０は
回転軸１２を中心として７６００ＰＰＭ程度の一定の高
速度で回転される。なお回転装置は図示を省略した。

１４は半導体レーザー装置であり、回転多面鏡１０の側
方に配置されていて、コリメータ１６を介して回転多面
鏡１０の鏡面にレーザービームを照射する。したがって
回転多面鏡１０が高速回転されることによってその鏡面
で反射されたレーザービームは所定の角度範囲内を鏡面
ごとに振られて走行することになる。

１８はフォトセンサで、上記のレーザービームが振られ
る範囲内の端部に配置されていて、レーザービームが受
光された際後述の信号処理系をリセットするリセット信
号を発する。

２０は結像用のレンズで、反射レーザービームの走行範
囲内に配置されて、レーザービームを計測すべき半導体
装置２２のリード端面上に直径約３０μ−程度のレーザ
ースポットとして結像させる。

すなわち半導体装置２２は結像レンズ２０の焦点面上に
位置決めして配置される。

Ｍｌは反射ミラーで、結像レンズ２０から出たレーザー
ビームを直角方向に反射させる。Ｍｌはハーフミラ−で
反射ミラーＭ１からの反射光をさらに直角方向に反射さ
せて半導体装ｉ２２のリード端面上に導くものである。

反射ミラーＭ１は結像レンズ２０の光軸上を一定速度で
往復移動しうるようになっている。この移動装置は、例
えばサーボモータによって精確に駆動されるネジ杆によ
り反射ミラーＭ１を往復動させるようにして構成できる
（図示せず）。反射ミラーＭ１の移動距離は被検体の大
きさによって異なる。被検体が半導体装置２２のリード
のような小面積のものであれば、前後４＋ｎｍ位に亘っ
て移動できるようにすれば充分である。移動速度は、４
ＩＩｌｆｆｉの距離を０．５秒程度で移動するようにし
た。

このように反射ミラーＭ１が結像レンズ２０の光軸上を
前後動することによって、反射ミラーＭ１からの反射光
がハーフミラ−Ｍｌへ入射する位置が第１図上紙面の上
下方向へ変動する。これにより半導体装置２２のリード
端面へ導入されるレーザースポットも第１図上紙面の上
下方向、つまりリードの厚み方向に振られることがわか
る。

２４は位置検出センサーであり、被検体である半導体装
置２２の側方に配置され、ハーフミラ−Ｍｌからの光が
図示しない反射ミラーで反射されて入光されることによ
り、上記のようにリードの厚み方向に走行するレーザー
スポットの位置を検出し、位置信号を出力する。

２６はハーフミラ−Ｍ２の後方に配置された集光レンズ
であり、半導体装置２２のリード端面で反射されてハー
フミラ−Ｍ２を経た反射光を集光してフォトセンサー２
８に入光させる。

続いて動作について説明する。

回転多面鏡１０を回転してレーザービームを所定角度範
囲内で振らせ、また反射ミラーＭ＋を結像レンズ２０の
光軸上で移動させることにより、レーザースポットが半
導体装置２２のリード端面上を走査する。すなわち、回
転多面鏡１０が回転するごとにより、レーザースポット
は第１図上紙面に垂直な方向、つまり、リードの列置方
向（Ｘ方向とする）に走行し、また反射ミラーＭ１の移
動により前記したようにリードの厚み方向（Ｙ方向とす
る）に走行する。したがって、第３図に示すようにリー
ド３０の列置方向（Ｘ方向）に走行する速度をＳＸ、リ
ードの厚み方向（Ｙ方向）に走行する速度をｓｙとすれ
ば、 θ＝ｊａｎ　−’　ＳＹ　／　Ｓｘの角度でレーザービ
ームがリード端面上を斜めに走行することになる。

しかし、回転多面鏡１０は７６００ＲＰＭで回転すると
すれば、回転多面鏡１０で反射されたレーザースポット
のリード端面上を走行する１回の走査時間は約１．３ｍ
５ｅｃで、この間に数ｃＩＩ＋の距離を走行するわけで
あるから極めて高速である。例えば走行距離を５ｃｏ＋
とすればＳｘ　＃３８４６ｃｎ＋／ｓｅｃとなる。

一方、反射ミラーＭ１が移動する時間は前記したように
約０．５ｓｅｃであり、この間にレーザースポットは４
Ｉｌ１１１程度走行するのであるから低速であり、ＳＹ
　＝　０．８ｃｍ／ｓｅｅとなる。

したがって、θ＝　ｊａｎ−’　０．８／３８４６＃０
．０１度。

したがってレーザースポットはほとんど角度をもたずに
リード端面をリード面とほぼ平行に横切るとしてよい。

なお、レーザースポットは、リードの厚み方向に１回走
行する０、５秒間に、リードの列置方向に約３８５回走
行することになる。

また正確には、レーザースポットの走行軌跡は極めて緩
いサインカーブとなるが、はとんど直線とみてよい。

反射ミラーＭ１を移動させると、レーザースポット焦点
位置がリード端面から僅かにずれるが、リードの厚みは
０．２〜０　、３ｍｍ位なので、スポット径の変化は無
視できる。

前記第３図はリード端面をレーザースポットが走行する
例を示す模式図である。Ｘ方向へ走行する走査線のＹ方
向間隔は約１０μｍとなる。

リード端面からの反射光はフォトセンサ２８によって受
光され、受光信号が増幅１３２（第４図）により増幅さ
れてコンパレータ３４に入力され、基準レベル以上の信
号があった場合に、メモリ（ＦＩＦＯ）　　３６に反射
光の立上りエツジ、立下がりエツジがカウンター３８の
パルス信号としてストックされ、ＣＰＵに取り出されて
演算処理される。

第５図はタイムチャートを示す。

同図（ａ）はフォトセンサ２８での反射光の受光状態を
示す。

同図（ｂ）はフォトセンサ１８からのリセット信号を示
す。

同図（ｃ）、（ｄ）はメモリ３６ａ、３６ｂにストック
される、反射光の立上りエツジ、立下りエツジに対応す
るカウンター３８のパルス信号を示す。

標準となるリードの足位置情報はメモリ内に記憶させて
おく。

被検体のリードのＸ方向位置は、各リードにおける立上
りエツジと立下りエツジの中点に対応する位置とする。

すなわちａ点の位置とｂ点の位置の中点を第１のり一ド
３０の位置、Ｃ点の位置とｄ点の位置の中点を第２のり
一ド３０の位置とするのである。この中点位置は走査線
の数ラインの平均処理を行って決定する。この各リード
の位置情報とあらかじめメモリに記憶されている標準と
なるリードの足位置情報との差が算出されてリードの曲
がりが検出される。このリードの曲がりが許容範囲内で
あれば良品と判定され、許容範囲外であれば不良品と判
定される。

なおある基準となる位置からの各リードの実際の位置は
、レーザースポットのＸ方向速度と立上りエツジ、立下
がりエツジの時間情報から容易に算出される。この基準
位置はどこに設定してもよい。

なお各リードの幅は容易に算出することができる。

リードのＹ方向位置は、位置検出センサー２４によって
検出される。すなわち、レーザースポットの走査線は前
記したように約１０μｍの間隔で上昇する。そして各リ
ードにおける最初に発生した反射光位置を足底と設定す
ることによってリードのＹ方向位置を容易に検出しうる
。位置検出センサー２４には種々のものがあるが、例え
ば両端の端子から受光電流を出力するものであって、端
子間のどこに受光したかによってそれぞれの端子からの
出力電流が変化するものを用い、両端子間電圧を比較す
ることによって受光位置、すなわちリードのＹ方向位置
を検出することができる。

ある基準点からの実際のＹ方向位置は、基準点から反射
光を得られた点までの所用時間をΔｔ、Ｘ方向速度をＳ
×とすると、 Δ■＝Δｔ−３ｘ　ｔａｎ　θによって算出できる。

これはＣＰＵによって演算処理されて算出される。

リードの厚みも容易に算出できる。

またリード端面が矩形とすれば、この端面の面積も容易
に算出モきる。

上記の回転多面鏡１０を用いた場合の分解能は約１０μ
ｍであり、きわめて高精度に位置測定が行える。また信
号容処理時間も０．４ｓｅｃ程でよく、効率よく位置測
定が行える。

本発明における位置とは、基準点からの位置、幅、高さ
（Ｊ！Ｘみ）、面積などを全て含む概念とする。

なお上記実施例では、半導体装置あり一ドの位置測定を
例として説明したが、これに限られないことはもちろん
である。

以上本発明につき好適な実施例を挙げて説明したが、本
発明は上記実施例に限られないことはもちろんであり、
例えば、ハーフミラ−Ｍ２を移動させてもよいなど発明
の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を行うことができ
る。

（発明の効果） 以上のように本発明方法および装置によれば、被検体の
Ｘ方向、Ｙ方向位置を同時に測定することができ、効率
のよい位置測定を行うことができる。

また回転多面鏡を用い、さらにハーフミラ−１反射ミラ
ーの移動手段を設けることによって、簡易な装置で容易
にレーザースポットを被検体面上に斜めに走査させるこ
とができ、上記の効率よい位置測定を行えると同時に、
分解能もよく、半導体装置のリード位置検出など、微少
な被検体の位置測定を精度よく行えるという著効を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明装置の一例を示す模式図、第３
図はリード端面上をレーザースポットが走査する状態を
示す模式図、第４図は信号処理系のｍ要を示す説明図、
第５図はタイムチャートを示す。 １０・・・回転多面鏡、 １２・・・回転軸、　　１４・・・半導体レーザー装置
、　１６・・・コリメータ、　１８・・・フォトセンサ
ー、　２０・・・結像用のレンズ、２２・・・半導体装
置、　２４・・・位置検出センサー　　２６・・・集光
レンズ、　　２８・・・フォトセンサー　　３０・・・
リード、３２・・・増幅器、３４・・・コンパレータ、
３６・・・メモリ、 ３６ａ、３６ｂ・・・メモリ、 ３８・・・カウンター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザースポットを被検体面上に走査線が所定間隔
   があくように平行に高速で走査させ、受光素子により被
   検体面からの反射光を受光すると共に、位置検出センサ
   ーによりレーザースポットの被検体面への入光位置を検
   出し、前記受光素子による受光信号および位置検出セン
   サーによる位置検出信号に基づいて演算制御装置により
   被検体面のＸ方向位置とこれに垂直なＹ方向位置とを算
   出することを特徴とする被検体の位置測定方法。 ２、レーザー装置と、 該レーザー装置からのレーザー光を反射さ せて、この反射光を一平面内で振らす回転多面鏡と、 この回転多面鏡からの反射光を被検体面に レーザースポットとして結像させるレンズと、該レンズ
   の光路内に配置され、前記回転多 面鏡からの反射光を前記レンズの光軸外に導いて被検体
   面に入光させる反射ミラーおよびハーフミラーと、 被検体面へ入光する光を前記回転多面鏡に よって振られる面と垂直な面内でも振らすべく、前記反
   射ミラーおよび／またはハーフミラーをその入光光線に
   対して一定の角度を保って移動させる移動手段と、 前記ハーフミラーの後方に配置され、被検 体面からの反射光を受光する受光素子と、 被検体面の近くに配置され、被検体面上を 走査されるレーザースポットの入光位置を検出する位置
   検出センサーと、 前記受光素子による受光信号および前記位 置検出センサーによる位置検出信号に基づいて被検体面
   のＸ方向位置とＹ方向位置を算出する演算制御装置と を具備することを特徴とする被検体の位置 測定装置。 ３、被検体が半導体装置のリード足位置である請求項２
   記載の被検体の位置測定装置。