JPH0727532A

JPH0727532A - 半導体リード測定ためのマルチビームレーザセンサ

Info

Publication number: JPH0727532A
Application number: JP5312191A
Authority: JP
Inventors: David Fishbaine; デーヴィッド・フィッシュバイン; John P Konicek; ジョン・ピー・コニセック; Steven K Case; スティーヴン・ケイ・ケース; Timothy A Skunes; ティモシー・エイ・スカネス
Original assignee: Cyberoptics Corp
Current assignee: Cyberoptics Corp
Priority date: 1992-12-11
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-01-27

Abstract

(57)【要約】【目的】表面実装用部品配置マシーンに用いる高速、
高精度の部品リードの測定法とそのためのマルチビーム
レーザセンサを提供する。【構成】本センサシステムは、集積回路等の部品の配
置前に集積回路の多くのリードの各々の位置と状態とを
正確に検出するために使用される。各集積回路のリード
４０は、例えば４本のレーザダイオード６０Ａ〜Ｄから
のレーザビーム７００Ａ〜Ｄの焦点８００を名目的に通
され、光検出器７４Ａ，Ｂを用いて、各リードの位置
は、それがレーザビームの光線の全てあるいは一部を遮
断したときに決定される。プロセッサ手段を用いて、各
リードの実際の位置が計算され、次に、リードの実際の
位置と名目位置との差が計算され、各リードの位置は、
分類されて、最良の適合ライン又はシーティング平面か
らのリードの最大偏位が決定される。次に、許容偏位外
の場合には、部品配置マシーンに不合格又は配置し直し
信号のいずれかを発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面実装用ピック・ア
ンド・プレース・マシーンによって回路ボード上に集積
回路を配置する前に集積回路で使用されているリードの
位置と状態とを正確に検出するビジョンシステムに関す
る。特に、本発明は、最高度の解像度で、超微細ピッチ
を有するものを含め全ての集積回路部品のリードの横方
向の方向性と共平面性（ｃｏｐｌａｎａｒｉｔｙ）とを
決定しうる非接触型レーザベースのセンサシステムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子デバイスが益々小型化され、かつさ
らに複雑になるにつれて、そのようなデバイスの電子機
能を達成するために相互に接続されている電子部品もサ
イズが小さくなっている。さらに、多様な機能が単一の
ユニット型モノリシック集積回路に組み込まれつつあ
る。半導体パッケージまたはチップとも称されるこれら
の集積回路部品は電気接続を提供する多数のリードすな
わち要素を有している。サイズが小さくなる結果、カッ
ドフラットパック（ＱＦＰ）あるいはカッドパックと称
され、該カッドパックの各側から近接離隔のリードが出
てくる構成に集積回路が作られている。ＱＦＰは特に、
ガルウィングと称される特殊なリードを用いて表面実装
配置（ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を行うように構成されてい
る。ＱＦＰは、ガルウィング・リードにより回路ボード
の表面にピック・アンド・プレース・マシーンにより正
確に配置され、回路ボードあるいは加工物に予定された
回路接続部あるいはパッドと適正に接触させる。同様
に、益々多くのメーカが、テープ自動ボンディング即ち
タブ（ＴＡＢ）と称されるプロセスにおいて用いられ
る、テープ上に構成されたさらに微細なリードを備えた
集積回路を作っている。

【０００３】そのような部品におけるいずれかの対の隣
接リードの中心間の距離はピッチと称される。現在のと
ころ、一般的に製造されている部品の前記距離は０．６
３５ｍｍ（２５ミル）ピッチであり、各リードの中心は
０．６３５ｍｍ（１０００分の２５インチ）の間隔であ
る。しかしながら部品製造技術の進歩により０．３８１
および０．２５４ｍｍ（１５および１０ミル）ピッチの
集積回路が製造され、０．１０１６ｍｍ（４ミル）ピッ
チで離隔した数百本のリードを有するＴＡＢ部品も作ら
れてきている。

【０００４】これらのマイクロ電子部品を用いて電子デ
バイスを自動的に製造するためにはそのような部品を位
置決めして配置するのに最高度の精度が要求される。こ
のような微妙な作業を実行するために、精密な表面実装
用部品配置マシーンが開発されてきた。

【０００５】今日一般的に使用されている部品配置マシ
ーンには２つの形式がある。その中の一形式はデカルト
座標系システム（ｃａｒｔｅｓｉａｎｓｙｓｔｅｍ）
であって、ビンまで移動し、部品を取り上げ、該部品を
適正に方向づけ、回路ボードあるいはその他の加工物ま
で運び、該部品を適正位置に正確に配置するために、１
個以上の真空クイル（ｑｕｉｌｌ）が用いられている。
適正位置とは、リードが、回路ボードあるいは加工物上
に予定された回路接続部と適正に接触する位置である。
使用されている別の形式の配置システムはメリーゴーラ
ウンド（ｃａｒｏｕｓｅｌ）あるいはターレット配置シ
ステムであって、部品がビンから取り上げられ、回路ボ
ード上に配置されるために、円形の部品担持機構の周囲
に位置したステーションを通して段階的に送られる。部
品はその部品ビンにおいて整列されていない。典型的に
はガルウィング形式の部品は±１．２７ｍｍ（±５０ミ
ル）だけ位置が、かつ±５度だけ角度方向がずれる可能
性がある。従って、ビンからの部品の方向性は配置する
前に決定する必要がある。本発明は最高度の速度と精度
でもって部品を正確に配置する必要のある前記双方の形
式のシステムに対しても有用である。

【０００６】表面実装回路ボードは多数の個々の小さい
パッドを有している。各電気部品からの各リードは、適
正な電気接触を保証するために１個の回路ボード上に適
正に配置する必要があり、そのため部品の正確な角度方
向と横方向の位置決めとを要する。配置すべき部品の寸
法は通常０．５０８ｍｍ（０．０２インチ）と５０．８
ｍｍ（２．０インチ）の間で変動する。

【０００７】表面実装部品配置マシーンにおいては、搬
送アームが、配置すべき部品を静かに持ち上げる一次工
具として真空クイルを用いて部品ビンから部品を取り上
げ、それを部品ビンと回路ボードの間で搬送する。搬送
アームは部品を前記ビンから加工テーブル上に位置した
回路ボードまで動かす。殆んどの部品配置マシーンは、
配置ヘッドの位置を電気機械的に決定する組込み位置エ
ンコーダを有している。真空クイルが配置ヘッドに取り
付けられ、配置ヘッドによって部品ビンから回路ボード
まで動かされる。従って、部品配置マシーンはエンコー
ダの読取りに基きクイルの位置を知る。エンコーダは一
般的に±４ミクロンの精度で読み取る。エンコーダの精
度が回路ボード上に部品を正確に配置する部品配置マシ
ーンの能力を限定する。搬送の間、部品の角度方向およ
びクイルの中心から部品の偏位とが決定される。また、
何らかの曲げあるいは傾斜があるか否か決定するために
リードの状態も調べられる。次に、配置におけるいずれ
かの必要な修正が計算され、配置ヘッドがそのような修
正に対応するよう調整される。次に、回路ボード上に部
品を適合させるべく真空クイルが正確に降下される。現
在の部品配置マシーンにおいては、搬送アームとクイル
とは概ね１秒当り１メートルの速度で運動する。しかし
ながら、前記運動速度は１秒当り０から８メートルまで
の範囲で変わりうる。この速度においては、現在のシス
テムでは配置すべき部品の微細なピッチと範囲とに対処
し、かつ整合に必要な精度を達成することは難しい。

【０００８】品質の高い製造を行うには、部品リード
は、該リードの少なくとも８０％を回路ボードの対応す
るパッドに重ねて配置する必要がある。０．５０８ｍｍ
（２０ミル）ピッチを有するデバイスは一般的に０．２
５４ｍｍ（１０ミル）幅のリードを有している。８０％
重ねることにより、少なくとも２０３．２マイクロメー
トル（８ミル）のリード幅は、リード幅をパッドから
５．０８マイクロメートル（２ミル）以下のずれでもっ
てパッド上にもって来る必要がある。一般的に、配置す
るための部品を整合させるのに使用する検出システムは
要求精度より５〜１０倍良好な解像度を有する必要があ
る。従って、高品質製造法に対して規定される５０．８
マイクロメートル（２ミル）の最大配置エラーを達成す
るには５．０８〜１０．１６マイクロメートル（０．２
〜０．４ミル）の解像度が必要とされる。

【０００９】集積回路のリードは、例えば打抜きやエッ
チングのような種々の方法により作られる。異なる製造
法により作られたリードの形状は変動する。リードを形
成する一方法は金属の表面にフォトレジストを付与し、
それを光線に露光させることである。光線に露光される
とフォトレジストは金属を通して化学的にエッチングし
てリードを作り出す。エッチング速度はリードに概ね垂
直方向の壁が形成されないようなものでよい。むしろ壁
は貝柱形状（ｓｃａｌｌｏｐｅｄｓｈａｐｅ）とな
り、リードの断面が概ね台形となる。例えばリードが上
から下へエッチングされる場合、それらの側部はぎざぎ
ざが付き、下面すなわち底面は上面より大きくなる。リ
ードの形状のこのような不規性のためリード検出装置は
種々の形状に対応するよう特別に構成する必要がある。

【００１０】部品の各隅部および部品のリードを越えて
外方に延びる複数のバンパ（ｂｕｍｐｅｒｓ）をカッド
フラットパック（ＱＦＰ）を作ることができる。バンパ
は、リードが曲げられて適所から外れないよう保護する
のを助ける。バンパを備えるＱＦＰはリード検出装置に
新しい問題を発生させている。リードが曲げられないよ
うにするための物理的な保護を提供するためにバンパは
従来のビジョン検出システムの邪魔をする。バンパはリ
ードを越えて８ミクロンにわたり延在しうる。

【００１１】リードの決定に対して部品配置マシーンと
関連して用いられる従来のビジョンシステムは、５１２
×５１２画素すなわちピクセルの解像度を有するソリッ
ドステートテレビカメラを用いている。５０．８ｍｍ
（２インチ）の部分と５１２の画素を備えた対応する５
０．８ｍｍ（２インチ）の視野が０．１０１６ｍｍ（４
ミルすなわち１インチの１０００分の４）の基本的に解
像度を発生させる。これは十分な解像度ではなく、事
実、前に指摘したように、少なくとも１オーダ大きい解
像度を達成することが必要である。提案されてきた一解
決法は多数のレンズを用いることである。必要な倍率を
達成させるために種々のレンズを用いることにより多数
の視野を提供する。しかしながらレンズ系を変更すれば
時間がかかり、配置過程を遅くし、そのため精度のため
に速度を犠牲にする。

【００１２】提案されてきた別の解決法は超解像度を使
用することである。背面照射により、影が検出器アレイ
のソリッドステートのピクセル部品に投影され、検出器
アレイ上に投影された影縁部の強度情報にグレイスケー
ルの像処理アルゴリズムを適用することにより超解像度
を達成することができ、これはバイナリ処理により達成
しうる解像度の約４倍である。

【００１３】提案されたさらに別の解決法は２０００×
２０００画素を有する二次元の検出器アレイである。そ
のような製品はニューヨーク州ローチェスタのイースト
マンコダック社（ＥａｓｔｍａｎＫｏｄａｋｏｆ
Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ，Ｎｅｗｙｏｒｋ）によって製造さ
れている。しかしながらこの解決法は極めて高価であ
る。

【００１４】最後に、１０００〜２０００個の検出器要
素を有するリニア・アレイの使用も可能である。そのよ
うなシステムを用いることにより、部品（ｐａｒｔ）の
動きがアレイからの連続的に読み取られた一連のコマと
同期化され二次元の像を構成する。超解像度を用いるこ
とにより０．５０８ｍｍ（２０ミル）ピッチのデバイス
に対して必要とされるものと等しい解像精度が達成され
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題および課題を解決するた
めの手段】必要とされるものは、３．７５６，０．２５
４ｍｍ（１５，１０ミル）、さらには０．１０１６ｍｍ
（４ミル）のピッチさえ有するリードを正確に配置しう
る経済的なシステムである。これらのシステムは少なく
とも０．５０８マイクロメートル（０．０２ミル）の範
囲の精度の解像度を有する必要がある。必要とされるも
のは種々の形状およびサイズのリードを正確に配置する
ことのできるシステムである。必要とされるものはリー
ドが曲げられないようにする物理的保護を提供するバン
パにより光線がリードに到達しないように邪魔されない
検出システムである。本発明はこれらのニーズを満足さ
せることを指向する。

【００１６】本発明は、その基本的実施例において０．
５０８マイクロメートル（０．０２ミル）の解像度で集
積回路（ＩＣ）アレイのリードの横方向位置を検出しう
るマルチビームのレーザベースの検出システムである。
複数のレーザビームを用いた好適実施例はまたリードの
高さ、共直線性（ｃｏｌｉｎｅａｒｉｔｙ）、および共
平面性を計算することができる。本発明は必要に応じ、
バンパが全てのリードの全ての四隅を検出する必要な光
線を遮えぎることなくバンパを有する集積回路のリード
を検査する能力を提供する。

【００１７】好適実施例は空間における同じ点に集光
（ｆｏｃｕｓ）するレーザ光線の４本の個別のビームを
投影する４個のレーザダイオードを組み込んでいる。前
記の点からレーザビームは分流し２個の検出器上に来
る。レーザ間の干渉を排除するために４本のレーザが順
次付勢され、その結果１個のみのダイオードがいずれか
の所定の時間に作用している。いずれかの所定のときに
単一のレーザダイオードのみが付勢されるものの、多重
化速度は、配置ヘッドの速度に対して、全ての４本のレ
ーザビームが殆んどの計算に対して同時に存在するもの
として考えることができるほど十分速い。

【００１８】好適実施例は特定のレーザビームの遮断間
にスキャン軸に沿って移動した横方向距離に基いてリー
ドの高さを計算する。スキャン軸は、検出システムと部
品との間の相対運動の軌道（ｐａｔｈ）である。スキャ
ン軸に沿った横方向位置の測定解像度が計算された高さ
の解像度に直接影響する。ピック・アンド・プレース・
マシーンのエンコーダの解像度は補間法あるいはフェイ
ズ・ロックド・ループの速度（ｒａｔｅ）乗算器によっ
て増すことができる。

【００１９】好適実施例の４個のレーザは２対として配
置されており、各対は共に作動してリードの断面の特定
の隅を検出する。通過しているリードの特定の隅に導か
れるよう４個のレーザが対で配置されているため、本シ
ステムは各リードの断面における４隅の各々の位置を検
出し、測定することができる。このように、本システム
は集積回路のリードの横方向位置、共直線性および共平
面性を正確に決定することができる。

【００２０】本発明の１目的は、集積回路部品のリード
を分析してリードのいずれかが曲げられているか否かを
決定することである。本発明の１目的は、集積回路の各
リードの横方向位置を検知して、リードの位置が通常の
位置からずれているか否かを決定することである。本発
明の１目的は、集積回路部品のリードの共直線性を決定
することである。本発明の１目的は、集積回路部品のリ
ード共平面性を決定することである。本発明の１目的
は、集積回路部品のリード底部の隅の位置と高さを決定
して、それらの横方向位置、共直線性および共平面性を
決定することである。本発明の１目的は、バンパを有す
る集積回路部品のリードの底部の隅の位置と高さとを決
定し、それらの横方向位置、共直線性および共平面性を
決定することである。本発明の１目的は、横方向位置に
対しては０．２５４マイクロメートル（０．０１ミル）
の範囲で、かつ共直線性と共平面性とに対しては１．５
２４マイクロメートル（０．０６ミル）の範囲の精度で
集積回路部品のリードの横方向位置と、共直線性と共平
面性とを検査することである。本発明の１目的は、横方
向位置に対しては０．２５４マイクロメートル（０．０
１ミル）の範囲で、かつ共直線性と共平面性とに対して
は１．５２４マイクロメートル（０．０６ミル）の範囲
の精度で、バンパを有する集積回路部品のリードの横方
向位置と、共直線性と共平面性とを検査することであ
る。本発明の前記およびその他の目的や利点は以下の説
明、添付図面および特許請求の範囲を検討すれば当該技
術分野の専門家には明らかとなる。

【００２１】

【実施例】例えばオーディオ装置やビデオ装置並びにコ
ンピュータシステムのような電子製品の現在のメーカ
は、そのような製品を現在の技術を用いてできる限り小
さいパッケージあるいは面積内にパッケージ化したいと
思っている。このような目的を達成し、そのような電子
装置を経済的に製造するためには製造工程を自動化する
ことも必要であった。その結果として、表面実装エレク
トロニクスが開発されてきた。ピック・アンド・プレー
ス・マシーンを用いて、表面実装電子部品２４を受け入
るように特に構成された回路ボード２８に前記電子部品
が配置される。そのような自動化した製造方法に対して
は、品質管理に対して、かつ作動可能装置を作るには各
部品２４は回路ボード２８上の適正位置に正確に配置さ
れることが必須である。

【００２２】図１は、配置用ヘッド３０が懸架され、か
つレール３２から駆動され、配置すべき電子部品２４を
真空クイル３４により取り上げ、可及的速い速度で前記
部品２４を回路ボード２８まで運び、リード４０を回路
ボード２８上の対応する回路パッドあるいはライン上に
正確に配置させることにより、電子部品２４を適正位置
に正確に配置させる典型的な部品配置マシーン・システ
ムを示している。「高精度部品整合センサシステム（Ｈ
ｉｇｈＰｒｅｃｉｓｉｏｎＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡ
ｌｉｇｎｍｅｎｔＳｅｎｓｏｒＳｙｓｔｅｍ）」と
いう名称で、１９９１年２月２２日出願された同時係属
米国特許出願第０７／６５９，９８３号は、配置ヘッド
３０に担持され、配置に対して部品２４のＸ−Ｙ平面に
おける正しい角度方向を発生させるために使用され、ま
た、部品２４を回路ボード２８まで運ぶ真空クイル３４
の中心に対する部品２４の中心の何らかの偏位を電子的
に決定する非接触レーザベースの整合センサ４２を開示
している。この開示は参考のため本明細書に含めてい
る。

【００２３】上記先行発明による高速のレーザベースの
システム４２は、その整合度が検出されつつある部品２
４によって通されたり、遮断されるレーザ光線のストラ
イプ（図示せず）を利用している。部品２４によって投
影された影がリニア・アレイ検出器（図示せず）によっ
て検出され、該検出器のデータが影の先導縁と後行縁と
を検出するために分析される。この影縁部の検出情報は
部品２４を角度方向に方向づけ、かつ横方向に整合させ
のを達成するために分析される。角度方向の方向づけは
０．０３度より良好な精度で達成でき、横方向位置決め
は０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）より良好な精
度で達成しうるものの、上記システムは部品２４のリー
ド４０の各々を正確に配置するように構成されていな
い。

【００２４】従来のセンサシステム４２は、リード無し
の部品２４や、本発明５０を用いて検出し、かつ配置さ
れる部品２４を含むその他の全ての部品２４に対しては
適している。前記センサシステム４２と本発明のセンサ
システム５０とは、表面実装用部品ピック・アンド・プ
レース・マシーンが従来から使用されている全ての電子
部品２４のサイズを扱うのに適している。通常、これら
の電子部品２４は、サイズが０．５０８ｍｍ（０．０２
インチ）と５０．８ｍｍ（２．０インチ）の間である。
もっともそれより大きいサイズでも対応できる。

【００２５】通常、正確に配置するのが最も難しいのは
最大の部品２４である。より大きい部品２４は多くの微
妙なリード４０を備えて集積回路化する傾向がある。こ
れらは最も高価な部品２４であって、平均＄１００〜＄
５００につく。さらに、コンパクトさを保証するために
は、モノリシック集積回路２４に対してリード４０のサ
イズとリード４０の間隔は常に縮小されている。０．６
３５ｍｍ（２５ミル）のピッチ、即ち０．６３５ｍｍ
（０．０２５インチ）のリード間距離のある現在の部品
２４はカッドフラットパック部品としては一般的であ
る。しかしながら、０．１０１６ｍｍ（０．００４イン
チ）から０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）（４〜２
０ミル）の間隔を有する部品２４が市場に出廻り始めて
いる。これらの部品２４は数百のリード４０を有してい
るが、該リードの各々は回路ボード２８上の対応するパ
ッドあるいは回路ラインに正確に配置され、かつボンデ
ィングされる必要がある。最小の部品２４に対しては、
必要な間隔は人間の毛髪の直径と概ね同じである。その
ような配置を達成する解像度の精度は、前記部品２４の
配置において許容される最大誤差より大きいオーダでな
ければならない。

【００２６】ピック・アンド・プレース・マシーンを用
いて対応する回路ボード２８上に集積回路２４あるいは
その他の半導体デバイス２４のリード４０を正確に配置
するときに発生する、あるいは発生する可能性のある問
題に対する解決を提供する多数の実施例５０が本明細書
において開示され、かつ特許請求されている。前記実施
例５０の各々は、半導体デバイス２４のリード４０を正
確に配置させ、部品２４に対する設計規則内にあれば部
品２４を最も正確に配置するように、あるいはセンサ５
０が、１本以上のリード４０が該リード４０の垂直方向
平面あるいは水平方向平面において曲げられているため
に短絡あるいは開回路の可能性があることを決定したと
すれば部品２４を拒絶するよう配置マシーンに信号を提
供するように特に構成されている。

【００２７】リード４０を配置し、かつ共直線性と共平
面性とを決定することの主要な目的は、リード４０の底
部が回路ボード２８のどこに位置しているかを決定する
ことである。共直線性とは、集積回路部品２４の一方の
側におけるリード４０の計算された高さが十分、ライン
に適合しているかを測定することである。好適実施例に
おいては、使用されたラインは最良の適合ラインであ
る。この場合、最良の適合ライン（ｂｅｓｔｆｉｔ
ｌｉｎｅ）とは、リード４０の高さの平方偏差（ｓｑｕ
ａｒｅｓｄｅｖｉａｔｉｏｎ）の和が最小となるライ
ンである。最良の適合ラインからの１本のリード４０の
正あるいは負の偏差を計算することができる。殆んどの
場合、共直線性測定試験では共平面性試験にも不合格と
される集積回路部品２４を拒絶する。

【００２８】共平面性測定を実行するには、二方法すな
わち「シーティング平面（ＳｅａｔｉｎｇＰｌａｉ
ｎ）」と「最良の適合平面（ＢｅｓｔＦｉｔＰｌａ
ｉｎ）」とを採用しうる。共平面性に対する産業界での
標準的な試験は、ワシントンデイーシーの合同電子装置
技術協議会（ＪｏｉｎｔＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉ
ｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｕｎｓｅｌ，Ｗａ
ｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．）−ＪＥＤＥＣが設定した
シーティング平面法を用いている。ＪＥＤＥＣは表面実
装部品（ｐａｒｔ）のシーティング平面を規定する、１
９９１年１１月付けの表面実装半導体デバイス用共平面
試験（ＣｏｐｌａｎａｒｉｔｙＴｅｓｔｆｏｒＳ
ｕｒｆａｃｅ−ＭｏｕｎｔＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒＤｅｖｉｃｅｓ）という名称の規格（ＪＥＳＤ２２
−Ｂ１０８）を発行している。ＪＥＤＥＣの標準シーテ
ィング平面は、デバイス２４が平坦面の上に位置された
とき当該デバイスを支持する３本以上のリード４０の接
触点によって設定される平面と定義されている。共平面
からの偏差は、リード４０の予定された接触点と設定さ
れたシーティング平面との間の距離として定義されてい
る。共平面からの特定の偏差を上廻る１本以上のリード
４０を備えたいずれのデバイスも不合格とされる。他
方、最良の適合平面とは、その平面からの各リード４０
の高さの差の平方の和が最小となる（最小平方適合）よ
うに定義されている。

【００２９】再び図１を参照すれば、本発明の教示に従
って構成された１個以上のレーザベースのセンサを有し
ているステーション５０が示されている。図１に示すよ
うに、部品のリード４０は、本発明５０の一部であり各
リード４０の横方向位置または共平面性あるいはこれら
双方を分析するレーザビーム７０を通すことができる。
当該技術分野の専門家には、レーザビーム７０の焦点６
６を通じてのリード４０の運動は関係があり、かつ部品
２４はセンサステーション５０において停止させられ、
そこで安定し、センサ５０は平行移動テーブル（ｔｒａ
ｎｓｌａｔｉｏｎｔａｂｌｅ）（図示せず）等におい
てリード４０によって動かされることが理解される。ま
た、センサ５０と部品２４の双方は測定の間同時に運動
することも理解される。

【００３０】図２においては、（ａ）はレーザセンサ５
０の基本要素を示し、（ｂ）と（ｃ）とは本発明５０の
一物理的構成の側面図と上面図である。前記構成は単一
の光源６０と、レーザダイオードとを含み、当該レーザ
ダイオードは集光レンズ６２を介して集光され、直径が
約２５．４マイクロメートル（約１ミル）であるレーザ
ビーム７０の焦点６６がセンサシステム５０を通過する
リード４０の平面に集光される。レーザビーム７０が、
検出されつつあるリード４０によって遮断されないと、
レーザビーム７０は単一の検出器７４に衝突する。

【００３１】図２の（ａ）には単一のレーザビーム７０
を示しているが、本図および後続の図においては、図２
の（ｂ）に示すように集光されたレーザビーム７０を示
すものとして理解すべきで、ビーム７０は、分析されつ
つあるリード４０の公称平面即ち名目平面に約２５．４
マイクロメートル（約１ミル）の焦点６６を位置させて
おり焦点深度は約０．５０８ｍｍ（約２０ミル）であ
る。また、検出器７４は図２の（ａ）においてレーザ源
が見える直接の遮断されない線として示しているが、実
際にはレーザビームはミラー７６、レンズあるいはプリ
ズム（図示せず）を用いて曲げられ、下記する理由から
部品２４の上方への介入が最小とされる。レーザのパワ
ーを一定に保つよう制御回路９０（図４に示す）と共に
単一の光源６０を用いているので、一定の照射が保証さ
れる。単一の検出器７４を用いることにより、検出器７
４からの応答の均一性が保証される。その他の提案され
た方法において共通であったピクセル間の変動は無い。
リード４０を検出するための距離センサとして集光され
たレーザビーム７０を用いることも可能ではあるが、そ
のような実施例はリード面のミクロ構造の問題や、リー
ドの表面の刻み目や掻き傷の問題をもたらす。図示実施
例を用いることにより、レーザビーム７０は検出可能の
影を検出器７４に投影するための背面照射源として使用
され、表面のミクロ構造の問題の可能性を排除する。最
後に、リード４０自体に直接集光されたレーザビーム７
０を用いることにより、全てのデータがリードの構造に
対応しているためデータの最大限の利用が可能であり、
現在利用されているソリッドステートのＴＶシステムに
おいて一般的であるようにチップ２４を囲む環境や、あ
るいはデバイス２４のプラスチックパッケージ化に関す
るデータを検討したり、あるいは拒絶する必要はない。

【００３２】複数リード集積回路チップ２４はソースト
レイ３３においてテープ等の帯片に全体的に解放可能で
あるが接着状態に保持されている。従って、一般には、
ＩＣチップ２４上のリード４０は良好な共平面性を有
し、すなわち、リード４０の最下面が全体的に同じ平面
にある。しかしながら、パッケージ化、搬送、およびソ
ーストレイ３３への装荷の間、リード４０が、僅かに折
れ曲がり、あるいは傾斜するため全てのリード４０は回
路ボードパッド上に配置する上で常に平行ではない。図
３の（ａ）は全体的に、リード４０を有する部品２４を
示しており、リード４０の中の２個、４０１，４０２は
曲げられ、１個４０１は負の方向に偏位し、公称位置即
ち名目位置より後行し、１個４０２は正の方向に偏位し
ている。各リード４０の少なくとも８０％を、リード４
０を受け入れるために作られた回路パッド４１上に正確
に配置させる必要があるのは品質保証の一般的な設計ル
ールである。この配置を図３の（ｂ）に示す。リード４
０の影が検出器７４に投影されるにつれて、ＩＣチップ
２４の各リード４０の先行縁４０４と後行縁４０５とを
正確に表わすデータが記憶される。

【００３３】次に、（図４において９４で示す）プロセ
ッサ手段が使用され、各リード４０の先行縁４０４と後
行縁４０５との検出された位置を平均化して各リード４
０の中心を見つける。次に、リード４０の測定された中
心とリード４０の公称位置との間の差が計算される。各
リード４０の位置が、公称位置からのそのリード４０の
偏位により分類される。

【００３４】最後に、最も負の偏位と最も正の偏位とが
平均化されて回路ボード２８上の受け入れパッド４１上
にリード４０を配置させるための推奨された調整を行
う。前述した８０％の設計ルール内で調整を行いえない
場合、拒絶信号を発生させることができ、部品２４は拒
絶されメーカへ戻される。さらに、部品２４の方向およ
び対角方向の位置を調整することができる。

【００３５】本実施例において用いられる電気回路を図
４で概略図示する。リード位置探査装置測定および検出
計器５０によるリード位置４０の決定は、正確に導かれ
かつ集光されたレーザ光源６０の光線を遮断するＩＣリ
ード４０に基いている。各ＩＣリード４０は、導かれか
つ集光されたレーザビーム７０の焦点６６を通る。各リ
ード４０の位置は、それがレーザビーム７０の光線の全
てあるいは一部を遮えぎるとき決定される。焦点６６に
おけるレーザビーム７０の直径は典型的には０．２５４
ｍｍ（０．００１インチ）でリード４０がビーム７０へ
入り、そして出ていくときを極めて正確に指示すること
ができる。

【００３６】レーザビーム７０の遮断は、感光検出器７
４の出力をモニタし、基準電圧との比較を行うことによ
り決定される。各ＩＣリード４０の各縁部４０４，４０
５が検出されると、真空クイル３４の位置が記録され
る。次に、プロセッサ９４は通信インタフェース１１２
を介して、部品２４のリード４０が加工物２８上で配置
すべき位置を決定するために部品配置マシーンに出力を
提供する。

【００３７】リード位置検出計器５０の電気回路は検出
器７４と比較器８１とを含む。検出器７４は、該検出器
７４に衝突する光線の量に対応する電圧出力レベルを増
幅器１０６を介して比較器８１へ提供する。検出器７４
の出力電圧は従ってレーザビーム７０の遮断量に反比例
して関連する。比較器８１は、検出器の出力電圧を、ス
レッショルド調整論理８４とデジタル／アナログ変換器
８５とによって制御される段階的な基準電圧と比較する
ことによりビーム遮断のデジタル出力測定値を提供す
る。比較器８１からのビーム遮断信号は２つの状態、す
なわち遮断されたビームと遮断されないビームとを有し
ている。

【００３８】スレッショルド調整論理８４は、デジタル
／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器８５を駆動して段階的な基
準電圧を比較器８１に提供し、またスレッショルド調整
論理８４は、比較器８１に供給された基準電圧を自動的
に調整して、レーザビーム７０の光路におけるダストに
よるレーザビーム７０の遮断を補償し、かつ長時間のレ
ーザパワードリフトの補償を提供する較正論理を含む。
スレッショルド調整論理８４からの出力はＤ／Ａ変換器
８５を介して提供され比較器８１へ入力される。

【００３９】スレッショルド調整論理８４のシーケンス
の間、遮断されていないレーザ７０によって照射される
と検出器７４の出力電圧が決定される。次に、スレッシ
ョルド電圧は、例えば好適実施例においては５０％であ
る、遮断されないレーザの検出器７４の電圧出力の選定
したパーセントを採用して計算される。このように設定
されたスレッショルド値は、リード位置探査装置５０の
作動の間リード４０によってあるパーセントのレーザビ
ーム７０が遮断されるときを決定するために使用され
る。従って、「ビームの遮断」は、検出器７４によって
検出された光線の量が、リード４０が全体的にレーザビ
ーム７０から外れているとき検出器７４に衝突する光線
７０の量の望ましいパーセントであるとき比較器８１に
よって決定される。

【００４０】電気回路の決定論理はプロセッサ９４に基
いている。プロセッサ９４への入力は部品配置マシーン
のエンコーダ９９からのクイル３４の瞬間的な位置に関
するビーム遮断位置記録器９８から受け取ったビーム遮
断位置を含む。ビーム遮断位置情報はビーム遮断信号が
状態を変える毎に記録される。代替的に、部品２４およ
びそのリード４０の位置をより正確に決める動的信号９
８を図１２に関連して説明する本発明の実施例５０を用
いて発生させることができる。部品２４が静止してお
り、レーザが相対運動を提供している場合、ビーム７０
の位置を記録する必要がある。プロセッサ９４は、部品
配置マシーンへの通信インタフェース１１２を介して、
図２から図１３までに関連した本発明の種々の実施例と
関連して説明する計算を実行することができる。プロセ
ッサ９４はリードの位置、リードの高さ、リードの幅、
共平面性、拒絶のための等式、再位置決めのための等
式、統計情報および種々のその他の関連情報を計算する
ようプログラム化することができる。また、プロセッサ
ユニット９４内には、部品トレイの部品２４のライブラ
リ、および部品２４を回路ボード２８に配置するため部
品２４の偏位を計算するための十分な情報を含めること
が好ましい。プロセッサ９４の出力は、部品２４を正確
に位置決めしうるよう通信インタフェース１１２を介し
て部品配置マシーンの制御モジュールに提供される。当
該技術分野の専門家には、プロセッサ９４と、部品配置
マシーンへの通信インタフェース１１２とに対する多く
のハードウェアおよびソフトウェアの可能性があること
は明らかである。

【００４１】レーザ制御ダイオード９０はレーザダイオ
ード６０と共にパッケージ化されたフォトダイオード１
６０を採用している。フォトダイオード１６０は、レー
ザダイオード６０の光学的強度をモニタし、レーザパワ
ー制御回路９０からの一定の光学パワー出力を保持す
る。

【００４２】検出器７４は、該検出器７４のフォトダイ
オード１０８上に照射される光線の量に比例する電圧を
発生させるトランスインピーダンス（ｔｒａｎｓｉｍｐ
ｅｄａｎｃｅ）増幅器１０６を含む。比較器８１は、検
出器７４の増幅器１０６の出力を受け取り、Ｄ／Ａ変換
器８５の出力により供給される基準電圧と検出器の出力
とを比較する。Ｄ／Ａ変換器８５はスレッショルド調整
論理からデジタル入力を受け取り、基準電圧を比較器８
１に供給する。

【００４３】本発明の繰返し性（ｒｅｐｅａｔａｂｉｌ
ｉｔｙ）と精度とは主として３つの要素によって影響を
受ける。まず、レーザパワー出力強度を正確に制御する
能力、第２に、検出器の電子信号対雑音比、第３に集光
されたレーザビーム７０の直径である。縁部の精確に検
出する、あるいはビーム７０の半分が遮断されたときを
正確に検出する能力は三要素を変えることにより著しく
影響を受ける。このように、必要時、レーザパワー制御
回路９０を、一定のレーザパワー出力強度をより精確に
制御し、かつ保持するように改良すればよい。また検出
器の電子信号対雑音比は検出器回路を精密にすることに
より改良することができる。本発明の性能を高めるため
に、集光されたレーザビーム７０の直径を小さくするこ
とができるものの、これにはレーザビームの焦点深度の
長さにマイナスに作用する技術上の犠牲を含む。レーザ
ビーム７０の直径が減少するにつれて、装置の精度が向
上するが、対応して焦点深度が低減するとセンサの測定
繰返し性にマイナスに影響する。焦点深度が浅いとある
リード４０はレーザビーム７０の最良の集光領域の外へ
出てしまう。好ましいビームの直径と焦点深度とは、そ
れぞれ約３３．０２マイクロメートル（約１．３ミル）
と±０．６３５ｍｍ（±２５ミル）とである。好適なビ
ーム直径と焦点深度とを用いることにより、好適実施例
における測定繰返し性は０．５０８マイクロメートル
（０．０２ミル）である。この性能は前述の三要素を変
えることにより向上させることができる。

【００４４】本発明の一実施例を試験し、０．７ミクロ
ンの解像精度を有することが判明した。ミル当り２５ミ
クロン、すなわち１０００分の１インチ当たり２５ミク
ロンであるので、本発明は今日使用されている市販のビ
ジョンシステムより約２５倍高い解像度を示している。

【００４５】横方向平面におけるレーザベースのリード
位置探査装置５０を図２の（ａ）において検出器７４を
リード４０の個所の直接ラインに位置させて示している
が、実際の好適実施例においては集光レンズ６２とレー
ザダイオード６０とを用いており、レーザビーム７０を
曲げて部品配置マシーンの物理的構造を収容しうるよう
にしている。配置精度のため、また加速による振動や変
形を最小にするために、部品配置マシーンの真空クイル
３４の長さを出来るだけ短くすることが望ましい。従っ
てセンサ５０の検出アーム１２０を、それが部品２４と
配置ヘッド３０との間に適合（ｆｉｔ）し、かつ配置ヘ
ッド３０と接触しないか、あるいは阻害しないように出
来る限り薄く、あるいは狭くする必要がある。その結
果、多数の物理的実施例が図２の（ｂ）と図５の（ａ）
から（ｃ）までに示されており、それらは適切な焦点距
離を可能としているが検出アーム１２０の物理的寸法は
最小にしている。図２の（ｂ）に示すように、レーザビ
ーム７０を検出器７４の方に曲げる単一の反射ミラー７
６が示されている。図５の（ａ）に示すように、２個の
反射ミラー７６，７６１が用いられており、検出器７４
をセンサ５０の下方ハウジングに配置させることができ
る。図５の（ｂ）に示すように、センサの空洞１２４
は、遮断されたレーザビーム７０あるいは通されたレー
ザビームを受け取るようセンサ５０に孔を開けた開口に
検出器７４を正確に位置させることができるような深さ
に構成することができる。最後に、図５の（ｃ）に示す
ように、原始レーザビームと反射レーザビームとは、レ
ーザビーム７０を反射させるよう平坦な水平ミラー７６
を介装させてセンサハウジングの適当に開設した孔に位
置させることができる。精確に構成された部品配置マシ
ーンにおいては、図５の（ｃ）に示すミラー７６を配置
ヘッド３０の底面あるいは整合センサ４２に接着させる
かあるいは他の方法で固定し配置ヘッド３０と部品２４
との間の空間への進入を最小にすることができる。

【００４６】共平面性の測定は、全てのリード４０の最
下面が全て同じ水平面にあり電子的に欠陥のある回路を
確実に排除する上で重要である。リード４０を回路ボー
ド２８に接続するよう製造する共通の方法は回路ボード
２８の頂部においてステンシルを用いることを含む。ス
テンシルを介して回路ボード２８のパッド４１にはんだ
ペーストが付与される。集積回路２４がはんだペースト
上に正確に配置された後、回路ボード２８は炉中でから
焼き（ｂａｋｅ）される。から焼きされると、はんだは
溶けて、部品２４が電気的および機械的に回路ボード２
８に取り付けられる。典型的にははんだペーストは付与
されるときの厚さは約０．２０３２ｍｍ（約１０００分
の８インチ）である。はんだが溶けると、厚さが約０．
１０１６ｍｍ（約４ミルすなわち１０００の４インチ）
である。１個以上のリード４０が０．１０１６ｍｍ（１
０００分の４インチ）以上他のリードの公称平面の上あ
るいは下に曲げられた場合、それらははんだペーストを
介して回路ボード２８には接続されず、その結果開回路
となる。

【００４７】図６に示す本発明の好適実施例は、いずれ
かの曲がっているリード４０の横方向ずれ、部品チップ
２４の一方の側におけるリード４０の共直線性、リード
４０の厚さ、および所定のチップ２４のリード４０の共
平面性とを検査するために利用しうる。図６は２対のレ
ーザダイオード６０Ａ〜６０Ｄを示し、双方の対のレー
ザダイオード６０Ａ〜６０Ｄは単一の点８００に集光さ
れ、各対は独自の光検出器７４Ａ〜７４Ｂを有してい
る。各対のレーザダイオードは、法線（ｎｏｒｍａｌ）
からβの角度８０２である第１のビーム７００Ｂ，７０
０Ｃと、法線からβ（８０２）プラスα（８０４）の角
度である第２のビーム７００Ａ，７００Ｄを発生させ
る。前記ビームは全体的に同じ垂直平面に位置している
ので、２対のレーザダイオードから最も近いビームはβ
（８０２）の各度を形成する。このような構成において
は、各対のレーザビームは、リードの断面積の一方の下
方隅と、リードの断面積の一方の上方隅を検出すること
ができる。

【００４８】ビームの好ましい角度方向分離は二要素を
考慮して決定することができる。角度方向分離（α（８
０４））を増すことにより高さ測定におけるより大きい
解像度と精度とを提供するが、角度方向分離は、ビーム
が最大０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）までの隣接
するリードの共平面性誤差を有する部分を含む最も微細
なピッチ部分を阻害されずに通るようにするに十分小さ
くなければならない。好ましい角度β（８０２）は２０
度であり、５から４０度の範囲にある。角度β（８０
２）プラスα（８０４）は３５度において最適である
が、約２５度から５０度まで変わりうる。精度の点から
は角度α（８０４）は出来るだけ大きいことが好まし
い。しかしながら角度β（８０２）はリード４０の底面
と共に台形のリードの側部により形成された角度によっ
て限定される。角度β（８０２）プラスα（８０４）は
隣接するリード４０によって遮断されるレーザビームに
よって制限される。

【００４９】本実施例は、特定のビームの対の遮断の、
スキャン軸に沿った横方向位置の測定された差からリー
ドの高さを計算する。これらの位置の測定解像度は、計
算された高さの解像度に直接影響する。リードの高さ計
算において実行される幾何学は約３の解像乗数を提供す
る。従って、（配置マシーンにおける）エンコーダ９９
が例えば５ミクロンの解像度を有している場合、その結
果の最高の解像度は約１５μｍである。多くのＱＦＰは
１００μｍ以下の共平面性公差を有しているので、この
１５μｍの高さ解像度は粗すぎることが多い。ビーム遮
断の位置測定の解像度を増大する（もっと微細にする）
ために補間法が用いられる。

【００５０】本実施例は、測定されたリードの高さか
ら、シーティング平面と、シーティング平面の上方の全
てのリード４０の高さとを計算する。このような装置の
殆んどの消費者は、最良適合平面法よりもこの計算方法
を好む。要約すれば、シーティング平面は、（測定され
つつある）部品が平坦な面上に静かに位置された場合に
着座する平面であると定義される。部品２４の最小３本
のリード４０がこの平面と接触し、部品の重心は３本の
リード４０によって形成される三角形によって囲まれ
る。

【００５１】図６は、各対のレーザビーム７００Ａ〜７
００Ｂ、７００Ｃ〜７００Ｄ用の光検出器７４Ａ，７４
Ｂを示す。好適実施例は、各対のビームに対して１個の
光検出器を有しているが、本システムは全て４個のビー
ムに対して１個の光検出器あるいは４個の検出器、すな
わち各ビームに対して１個の光検出器を用いて構成する
ことができる。光検出器のサイズが大きくなるにつれ
て、その応答時間は減少し、これはセンサシステム５０
０に対してマイナス効果を有している。光検出器の表面
積を規制し、かつ合理的な応答時間を維持するために、
適正な形状およびサイズに単一の光検出器を専用化する
必要がある。このため、２個の検出器からなるシステム
に対して本システムのコストを増大させる。各ビームに
対して１個と４個の個別の光検出器も本システムのコス
トを増大させる。

【００５２】センサ５０が作動すると、リード４０の影
によってどのレーザビームが遮断されているかを検出
し、隣接ビームからの干渉を排除できることが重要であ
る。光線の種々の波長の使用を含み、前記のことを達成
しうる数種の方法がある。４本のビーム７００Ａ〜７０
０Ｄは図６においては同時に存在するものの好適実施例
はいづれの時においても一本のみのビームが存在するよ
うにビームを多重化することである。ビーム７００Ａ〜
７００Ｄを順次多重化することは最も経済的な解決法で
あることが判明している。

【００５３】図７の（ａ）から（ｄ）まではセンサの４
本のビーム７００Ａ〜７００Ｄを通るリード４０の軌道
を示す。図７の（ａ）は部品を遮断するビーム４の先行
縁４０４を示す。図７の（ａ）と（ｂ）とは先行縁検出
システムの作動を示す。図７の（ｃ）と（ｄ）とは後行
縁検出システムを示す。先行縁レーザ光源６０Ａ，６０
Ｂは２本のレーザビーム７００Ａ，７００Ｂを先行縁検
出器７４Ｂ上に投影する。図７の（ｂ）はビーム３を遮
断し始め、かつビーム４を遮断し続けているリード４０
を示す。このとき、ビーム３および４から光線を受け取
る光検出器７４Ｂはレーザビーム光線を何ら受け取らな
い。

【００５４】図７の（ｃ）と（ｄ）とは後行縁検出シス
テムの作動を示す。後行縁レーザ光源６０Ｃ，６０Ｄは
２本のレーザビーム７００Ｃ，７００Ｄを後行縁検出器
７４Ａ上に投射する。図７の（ｃ）はビーム２を避け、
ビームが光検出器７４Ａまで通るようにする部品２４の
後行縁４０５を示す。図７の（ｃ）において、ビーム１
は依然としてリード部品４０によって遮断されたままで
ある。図７の（ｄ）はビーム１を遮断せず、ビーム１の
光線が光検出器７４Ａに衝突するようにするリード４０
を示す。

【００５５】図７の（ａ）と（ｂ）とはレーザ３および
４によって検出される部品の先行縁４０４の下面４１４
を示している。先行縁４０４によって発生し、レーザ
３，４を遮断する影を検出することにより、センサ５０
はリード４０の高さを決定することができる。センサシ
ステム５０は、高さを決定するため、数式：高さ＝ｄ・
ｃｏｓ（φ）ｃｏｓ（φ＋α）／ｓｉｎ（φ）を用い
る。ここで、ｄはビーム３およびビーム４の遮断の間部
品２４が移動する横方向距離であり、角度β（８０２）
とα（８０４）とはセンサ５０が構成されるとき工場に
おいてセットされる。好適な角度α（８０４）とβ（８
０２）とはそれぞれ１５度および２０度である。従っ
て、高さと移行する横方向距離との間の関係は選択した
角度に基く定数である。好ましい角度を前述の式に代入
することにより定数は２．９７（ｈ＝２．９７ｄ）とな
る。

【００５６】図８は４本のビーム７００Ａ〜７００Ｄを
多重化しうる態様を示す。図示した多重化サイクルは
２．０マイクロ秒である。この場合、各レーザビームは
０．５マイクロ秒付勢される。ビーム７００Ａ〜７００
Ｄは、先のビームが消勢されると同時に各ビームが付勢
されるように順次多重化される。好適実施例において
は、ビーム７００Ａ〜７００Ｄは、同じ対のビーム間の
時間間隔が最小とされるように順次付勢され、消勢され
る。換言すれば、ビーム３，４は順次追従し、またビー
ム１と２が順次追従することが好ましい。このため、所
定の対のレーザビーム内の状態変化の間をリード４０が
移行しうる時間を最小とする。一対のビーム内でこの時
間を最小とすることにより、システムは双方共常にオン
であるかの如くビームを扱うことができる。ビーム７０
０Ａ〜７００Ｄを多重化する合計サイクル時間は２マイ
クロ秒である。このサイクル時間は理想的であることが
判明しており、本システムにおけるマイクロプロセッサ
・チップがセンサの精度を低下させることなく最大５０
０メートル／秒で運動できるようにする。２マイクロ秒
のサイクルは電子回路においては通常問題を呈しない。
サイクルは殆んどの計算に対して常に４本のビームがオ
ンと考えることができるほど十分迅速である。

【００５７】既述のように、スキャン軸に沿った横位置
測定の解像度は、計算された高さの解像度に直接影響す
る。エンコーダ９９の解像度を増大するための数種の方
法があるものの、時間補間法が好ましい方法である。図
９は、エンコーダ９９の位置対時間のプロットを示す。
好適実施例は、エンコーダ位置と時間との値が、レーザ
ビームの１つにおいて状態の変化がある毎に記録され
る。例えば、８個のビーム状態の変化に対して８個のエ
ンコーダの値と８個の時間値とが記録される。さらに、
補間を実行するためにより多くのデータポイントが必要
とされる場合、エンコーダの位置は専らデータポイント
の数を増加させるために時折記録しうる。時間補間法の
精度は速度の変動によりマイナスに影響される。特に、
図９は時間対エンコーダの位置の軸において最良の適合
ラインを補間する試みを示す。好適実施例において、時
間補間は１０ミクロンから１ミクロンまでエンコーダの
解像度を増加させるために使用される。

【００５８】好適実施例においては、センサ５０は、部
品ピック・アンド・プレース・マシーンの位置決めヘッ
ドが一定速度でセンサを通してチップを運動させる。エ
ンコーダの解像度は一般に約１０ミクロンである。移動
した横方向距離の計算と高さ計算との間には約３対１の
比があるので、エンコーダの位置の１０ミクロンのエラ
ーは高さの決定において約３０ミクロンのエラーをもた
らす。エンコーダの解像度が満足である場合（１ミクロ
ン）、補間は必要でない。

【００５９】好適実施例においては、補間法はエラーを
検査する能力を有している。エラーの検査により、補間
された位置から計算された高さをエンコーダの元の（ｒ
ａｗ）位置から計算された高さと比較し、前記高さの間
の喰違いが予め設定したスレッショルド値を上廻る場
合、本システムは速度が一定に保たれていないことを示
す。もしチップ２４が一定速度で移動していることが判
明しない場合、ＬＥＤランプが点灯し補間のエラーの可
能性を示す。

【００６０】好適実施例においては、チップ２４は一定
速度で動いているものの、本発明は、もしチップの速度
プロフィルが既知であるとすれば非一定速度と同等に作
用する。センサ５０を介してチップ２４の最高速度を得
るためには、チップ２４はセンサ５０の中心に達するま
で加速され、次に減速されなければならない。減速の
後、チップ２４は該チップ２４の別の側におけるリード
５０を検査するように回転しうる。

【００６１】また、フェイズ・ロックド・ループ法もエ
ンコーダの解像度を増大させるために利用しうる。フェ
イズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ）１１４は、パルス速
度（ｒａｔｅ）乗算器として作用することによりエンコ
ーダの解像度を増大させることができる。フェイズ・ロ
ックド・ループ乗算器は所定速度においてパルストレイ
ンを取り入れ、入力速度のある倍数でパルストレインを
出力する。例えば、フェイズ・ロックド・ループ１１４
はエンコーダ９９からエンコーダパルスを受け取り、同
じ時間内でこれらパルスの数の１０倍のパルスを発生さ
せることにより解像度を増大させる。しかしながら、フ
ェイズ・ロックド・ループによる方法は、時間補間法と
比較してより好ましくなくするある制限を有している。
周知のように、フェイズ・ロックド・ループ１１４は、
潜在的に非一貫性の速度プロフィルで、広範囲の周波数
にわたって十分作用しない。従って時間補間法は、最も
正確で、より安価で、エンコーダの解像度を増大させる
上で最も限定的でない方法であることが判明した。

【００６２】補間のためのＬＥＤエラー点灯の他に、好
適実施例はソフトウェアエラーとハードウェアエラーと
に対するＬＥＤエラー点灯を有している。

【００６３】図１０および図１１は好ましい４本レーザ
ビーム実施例の基本電子回路を示す。１個の多重化制御
装置２００は、レーザビーム７００Ａ〜７００Ｄを多重
化するのを助け、かつ光検出器７４Ａ，７４Ｂから同期
化信号を発生する。

【００６４】ビーム付勢システムが作動すると、信号Ａ
は、レーザ電源がレーザＡからレーザＢに切り換えられ
るにつれてレジスタにサンプリングされる。同様に、レ
ーザＢは、マルチプレクサ２０２がレーザビームＢから
レーザＣに切り換えるにつれてレジスタにサンプリング
される。このサンプリング過程はレーザＤを通して順次
進行し、次にレーザＡに戻る。信号は、特定のレーザが
一定時間にオンとされた後最も安定しているので、各レ
ーザはオフとなる、すなわち消勢される前の瞬間にサン
プリングされる。

【００６５】各光検出器７４Ａ，７４Ｂから１個の電気
信号が受け取られるものの、本システムは各レーザビー
ムに対して個別のスレッショルド電圧、すなわち基準電
圧を保持する。４個の比較器２２０が４個の基準電圧の
各々に対応することが好ましい。４個の基準電圧が比較
器２２０に提供され、各基準電圧は、汚れたレンズや長
時間のレーザドリフトを補償するよう独立して調整でき
る。各比較器は、検出器の出力電圧を特定の基準電圧と
比較して特定ビームの遮断についてデジタル出力測定を
提供する。４本のレーザビーム７００Ａ〜７００Ｄがあ
るので、対応する４個のバイナリ出力がある。

【００６６】増幅電子回路からデータ処理装置２３０ま
でビームデータを搬送するために単一のケーブルを利用
すべく、スイッチ２０４が、４個のバイナリ出力値を多
重化するよう利用される。次に多重化された信号は、デ
ータを処理する前に多重化制御装置２００によって制御
されて同期化信号を用いて別のスイッチ２０６により多
重化が戻される（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）。第２ケー
ブルが、同期化信号をデータプロセッサ２３０まで搬送
する。

【００６７】データ処理ハードウェアおよびソフトウェ
ア２３０が補間および高さ計算を実行する。さらに、デ
ータがいずれかのエラーがあるか決定するために処理さ
れる。データプロセッサ２３０は先行縁と後行縁との差
をとることによりリードの幅を決定することができる。
各隅の横位置と高さとによりリード４０の厚さや捩れを
計算することができる。データ処理ハードウェアおよび
ソフトウェア２３０はいずれかの側の上縁と、またいず
れかの側の底縁との高さの差をとることによりリードの
厚さを計算することができる。データ処理ハードウェア
およびソフトウェア２３０も４個の縁隅の検出された高
さに基きリード４０の捩れを計算することができる。

【００６８】当該技術分野の専門家は本発明のシテスム
によれば多数の代替的計算が可能となることを認識す
る。プロセッサ２３０に関連した利用可能メモリは、セ
ンサ５０によって検出され、かつ分析すべき全ての部品
２４のリード幅と間隔とを規定するダウンロード可能の
部品ライブラリを可能にする。先行縁データのみ検出
し、かつ分析し、そして部品ライブラリ情報を用いて各
リード４０の中心線と適正位置を発生させることが可能
である。さらに正確な測定値のためには、横方向位置お
よび高さの双方の分析に対しても後行縁データを用いる
ことができる。

【００６９】図６あるいは後続の図には示していない
が、当該技術分野の専門家には複数のビームシステムの
ビームは物理的に交差する必要のないことも明らかであ
る。ビームを既知の偏位量だけ相互にずらせてレーザビ
ームＡからの光線が検出器Ｂへ散入する可能性のないこ
とを確認することができる。ビーム間に何ら干渉のない
ことを確認する別の方法は、光線の多数の波長を用いて
検出器の前に適当な光帯域通過ろ波器を介装させて一方
の光源からの光線のみが検出されるようにすることであ
る。たとえばバッフル（図示せず）のような他の手段を
ビーム間に置くことも可能である。

【００７０】単一焦点の光ビーム７０ではなく、レーザ
光線のストライプを用いてもよい。ストライプはソース
レンズとストライプ投影光学要素とを用いて単一のレー
ザ光源６０から発生する。ソースレンズとストライプ投
影光学要素とを組み合わせて単一の光学要素を形成する
ことができる。

【００７１】図１２には、図２および図３に関連して示
し、かつ説明したものと概ね同様の構成の二次レーザセ
ンサ５０’が示されており、これは最高の精度と解像度
とにより部品配置マシーンの配置ヘッド３０をより正確
に位置づけ、かつヘッド４０の位置をより正確に識別す
るために本発明５０と共に有利に使用しうる。

【００７２】検出においてより高い解像度が達成され、
ピッチのより細かい部品２４が構成されるにつれて若干
の別の問題が発生する可能性がある。エンコーダ９９か
らの部品配置マシーン、配置ヘッド３０がその上に担持
されているレールフレーム３２、配置ヘッド３０および
真空クイル３６は明確な剛性を有している。すなわち、
それらは限りなく剛性というのではない。関連のクイル
位置エンコーダ９９は配置ヘッド３０と真空クイル３２
の位置を静状態において比較的正確にモニタすることに
よってエンコーダ９９を読み取ることによりヘッド３０
を正確に位置決めすることができる。動的な場合は、特
に配置ヘッド３０が加速されている間、さらに問題が発
生し、ピッチが益々細かくなるにつれて、移動の間この
問題はさらに顕著になる。本発明のセンサ５０の目的
は、部品２４とそのリード４０とがクイル３４に対して
どこにあるかを測定することであるので、配置ヘッド３
０と関連のクイル３４とを正確に位置決めするには１ミ
クロン程度の精密な解像度を要する。

【００７３】配置ヘッド３０の正確な位置決めは、当該
配置ヘッド３０の底部に固定された光学ターゲット１５
０を検出するように構成された、図１２の（ａ）に示す
ような類似のセンサ５０’を用いることにより達成しう
る。図１２の（ｂ）と（ｃ）とに示すように、光学ター
ゲット１５０は透明部分１５２と不透明部分１５４とを
交互にさせることにより処理機構５０’はサブミクロン
の精度で配置ヘッド３０の位置を検出することができ、
これが本発明の特徴とするところである。図１２の
（ｃ）には配置ヘッド３０の運動と干渉しないよう構成
された代替実施例が示されている。図１２の（ｃ）に示
す実施例を構成するために、光学ターゲット１５０はガ
ラス１５２上のクローム１５４から構成されることによ
って反射性のクローム面１５４からのレーザビーム７
０’の反射を検出器７４’で検出して配置ヘッド３０
と、関連のクイル３４、部品２４および部品のリード４
０の極めて正確な決定をすることが好ましい。

【００７４】前述してきた本発明の種々実施例のいずれ
かを用いることによりＩＣあるいはその他の半導体デバ
イス２４上の種々リード４０の横方向ずれの位置や高さ
を極めて正確かつ精密に決定することができる。図１３
を参照すれば、部品配置マシーンにおいて、リード４０
の４組全て１〜４を順に検査し、かつ決定しうる単一セ
ンサ５０を用いることができる。部品２４は停止し、４
回センサ５０を通す必要があるので、これが最も時間の
かかる過程であることは勿論である。同様に、第１の組
のリード、すなわち図１３の（ｂ）の側部２を検査する
ために部品２４がセンサ５０を通され、かつ反対側のリ
ード４０の組、すなわち図１３の（ａ）の側部１を読み
取るために部品ライブラリに応じて所定の距離（ｃ）だ
け、配置ヘッド３０を用いて図１３の（ｂ）に示す軌道
１７０に沿って移動させるために２個のセンサ５０を用
いることができる。次に、部品２４は９０度回転し、２
個のセンサシステム５０を通して図１３の（ａ）に示す
側部３および４のリード４０を検査することができる。
同様に、図１３の（ｃ）に示す３個のセンサシステム５
０を用いることができ、第１のセンサ５０が側部１のリ
ード４０の組を検査し、第２のセンサ５０が側部２のリ
ード４０の組を検査し、続いて配置ヘッド３０が９０度
方向回転し第２のセンサ５０が側部４のリード４０を、
第３のセンサ５０が側部３のリード４０を検査できるよ
うにする。４個の独立したセンサを用いることも可能な
ことは明らかである。メリーゴーラウンド配置システム
あるいはターレット配置システムに対しては、１個以上
のステーションに１個以上のセンサシステム５０を収容
させることが可能である。高速デカルト座標系配置シス
テムに対しては、最大サイズの部品２４を収容するよう
１０１．６〜１５２．４ｍｍ（４〜６インチ）の間隔を
おいて１個以上のレーザセンサを同じハウジングすなわ
ち包囲体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）に収容することが可能
である。

【００７５】１ミクロン以下の解像度で集積回路チップ
２４の曲ったリード４０を検出しうる基本的なレーザセ
ンサを図２に関連して開示してきた。ビルディングブロ
ックとして基本レーザセンサ５０を用いた種々の代替実
施例を示し、かつ説明してきたが、これらは組み合わさ
れると、半導体デバイスのリード４０の最下面を正確に
水平方向および垂直方向に１ミクロン以下の水平方向お
よび垂直方向解像度で配置し、これにより部品を概ね部
品配置マシーンの精度および解像度内で配置させること
ができる。共直線性、共平面性、リードの捩れおよびリ
ードの幅を計算しうる代替実施例を説明してきた。多数
の代替実施例を開示してきたが、当該技術分野の専門家
にはその他の修正や変更が可能なことは明らかである。
本発明の教示の範囲内の前記の修正や変更の各々は特許
請求の範囲に記載のように本発明の意図する範囲に入る
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いた部品配置システムを示し、部品
が配置ヘッドと、関連の真空クイルとによってソースト
レイから取り上げられ、当該部品は真空クイル上の正確
な角度方向に位置し、本発明により構成された１個以上
のセンサを通され、その後部品は当該部品を受け入れる
ようにされた回路ボード上に部品配置マシーンにより正
確に配置される態様を示す図。

【図２】（ａ）〜（ｃ）からなり、本発明の好適実施例
を示し、（ａ）は本発明の基本要素を示す図で、（ｂ）
と（ｃ）とは本発明の一実施例の機械的構造の側面図と
上面図。

【図３】（ａ）と（ｂ）からなり、（ａ）は横方向平面
において曲げられたリードを有する半導体パッケージを
示し、図３の（ｂ）は対応する回路接続パッドに部分的
にのみ重ねられたリードの配置を示す図。

【図４】センサ電子回路の概略線図。

【図５】（ａ）〜（ｃ）からなり、部品配置マシーンの
配置ヘッドとそのリードが分析されつつある部品との間
における本発明の諸部材の物理的干渉を最小とするよう
各々が構成されて入る代替的な物理的実施例を示す図。

【図６】高解像度で横方向位置、共直線性および共平面
性を分析するために使用しうる４本ビームの構成を示す
図。

【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は水平基
準面以下のリードを分析する４本ビームのシステムを示
し、（ａ）と（ｂ）は先行縁検出を、（ｃ）と（ｄ）と
は後行縁検出を示す図。

【図８】４本ビームシステムの多重化を示す線図。

【図９】時間の経過に対するエンコーダ位置の最良の適
合ラインの補間を示すグラフ。

【図１０】４本ビームのシステムに対する基本的電子回
路の線図であって、レーザと光検出器用の電子回路を示
す線図。

【図１１】４本ビームのシステムに対する基本的電子回
路の線図であって、データ処理ハードウェアおよびソフ
トウェアに対するインタフェースを示す線図。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）からなり、部品配置マシーン
の配置ヘッドの位置を動的に決定するために本発明を使
用する態様を示し、本発明のこの実施例を用いることに
より配置ヘッドの光学ターゲットと部品のリードの双方
の正確な位置が同時に検出され、集光されたレーザビー
ムが（ａ）に示すように光学ターゲットを通過するか、
あるいは（ｃ）に示すように光学ターゲットから反射し
うることを示す図。

【図１３】（ａ）は例えばカッドパック集積回路により
４個の側部を有する半導体チップを示す図で、（ｂ）と
（ｃ）とは本発明により構成された複数のセンサを用い
たときの部品配置ヘッドのとる軌道を示す図。

【符号の説明】

２４：表面実装電子部品２８：回路ボード３０：配置用ヘッド３３：ソーストレイ３４：真空クイル４０：リード４１：回路パッド４２：非接触レーザベースの整合センサ５０：センサシステム６０：レーザ光源６２：集光レンズ６６：焦点７０：レーザビーム７４：検出器７６：ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョン・ピー・コニセックアメリカ合衆国ミネソタ州55409，ミネアポリス，スティーヴンス・アベニュー・サウス 4632 (72)発明者スティーヴン・ケイ・ケースアメリカ合衆国ミネソタ州55416，セント・ルイス・パーク，イングルウッド・アベニュー 2829 (72)発明者ティモシー・エイ・スカネスアメリカ合衆国ミネソタ州55421，コロンビア・ハイツ，イースト・アップランド・クレスト 4837

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各要素が単一の水平面に名目的に配設さ
れている形式の複数要素デバイスであってマルチビーム
センサに対して運動する複数要素デバイスの各要素の高
さを決定するマルチビームセンサにおいて、光線を提供する少なくとも１個の光線提供手段と、前記光線提供手段からの光線を、水平面と垂直基準面と
の交差点に焦点を有する光線の第１のビームに集光し、
垂直基準面に対して５〜２５度の角度βを形成する第１
の集光手段と、前記光線提供手段からの光線を、水平面と垂直基準面と
の交差点に焦点を有する光線の第２のビームに集光し、
角度βより大きい角度を垂直基準面に対して形成する第
２の集光手段と、各ビームの軌道に位置され、複数要素デバイスの要素の
縁部による第１のビームの遮断により発生する影と、要
素の縁部による第２のビームの遮断により発生する影と
を検出する影検出手段と、複数要素デバイスの要素の縁部によって発生する各影が
前記影検出手段により検出されるにつれて複数要素デバ
イスの瞬間的な横方向位置を示すデータを受け取るデー
タ受取り手段と、前記影検出手段と前記データ受取り手段とに接続され、
水平面からの要素の縁部の高さを計算することにより、
高さの計算を、各影が要素の縁部によって発生する際の
複数要素デバイスの瞬間的な横位置に基いて行う論理手
段とを備えることを特徴とするマルチビームセンサ。
【請求項２】前記光線提供手段が２個のレーザダイオ
ードを有することを特徴とする請求項１に記載のマルチ
ビームセンサ。
【請求項３】前記影検出手段が２個の光検出器を有す
ることを特徴とする請求項１に記載のマルチビームセン
サ。
【請求項４】前記論理手段が第１のビームと第２のビ
ームの間で要素の縁部が移動する横方向距離を決定し、
定数を乗算することにより水平基準面からの要素の縁部
の高さを計算することを特徴とする請求項１に記載のマ
ルチビームセンサ。
【請求項５】前記論理手段が、複数要素デバイスの瞬
間的な横方向位置を得るために個別の記録されたエンコ
ーダ位置と時間との値との間を補間する補間手段を有す
ることを特徴とする請求項１に記載のマルチビームセン
サ。
【請求項６】前記補間手段がフェイズ・ロックド・ル
ープを有することを特徴とする請求項５に記載のマルチ
ビームセンサ。
【請求項７】前記補間手段が時間補間を実行するため
のタイミング装置を有することを特徴とする請求項５に
記載のマルチビームセンサ。
【請求項８】最良の適合ラインが、リードの高さの平
方偏差の和が最小とされるものとして定義され、前記論
理手段が最良の適合ラインからの要素の縁部の高さの偏
位を計算することを特徴とする請求項１に記載のマルチ
ビームセンサ。
【請求項９】シーティング平面が、部品が平坦面の頂
部に位置されたとき当該部品を支持する３個以上のリー
ドの接触点により設定される面として定義され、前記論
理手段が前記シーティング平面より上の要素縁部の高さ
を計算することを特徴とする請求項１に記載のマルチビ
ームセンサ。
【請求項１０】前記光線提供手段がさらに、交互にオ
ン、オフされるようビームを切り換える手段を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載のマルチビームセンサ。
【請求項１１】各要素が単一の水平面に名目的に配設
されている形式の複数要素デバイスの各要素の高さを決
定するマルチビームセンサであって、前記複数要素デバ
イスが、各要素が先行縁と後行縁とを有するよう相対運
動する、マルチビームセンサにおいて、先行縁検出装置であって、少なくとも１個の先行縁用光源と、前記先行縁用光源からの光線の一対の先行縁ビームを前
記要素の水平面において交差するように集光する集光手
段であって、前記一対の先行縁のビームが前記要素の先
行縁によって遮断される、集光手段と、前記要素の先行縁による前記一対の先行縁ビームの遮断
によって発生した先行縁の影を検出する少なくとも１個
の先行縁検出手段と、を有する先行縁検出装置と、後行縁検出装置であって、少なくとも１個の先行縁用光源と、前記後行縁用光源からの光線の一対の後行縁ビームを前
記要素の水平面において交差するよう集光する集光手段
であって、前記一対の後行縁ビームが前記要素の後行縁
によって遮断される、集光手段と、前記要素の後行縁による前記一対の後行縁ビームの遮断
によって発生した後行縁の影を検出する少なくとも１個
の後行縁検出手段と、を有する後行縁検出装置と、前記先行縁検出装置と前記後行縁検出装置とに接続さ
れ、前記要素の水平面上方の中心高さで前記先行縁の高
さと前記後行縁の高さとの平均である中心高さを決定す
る論理手段であって、前記先行縁検出装置から受け取っ
たデータに基き前記要素の先行縁の高さを計算する手段
と、前記後行縁検出装置から受け取ったデータに基き前
記要素の後行縁の高さを計算する手段とを含む論理手段
とを備えることを特徴とするマルチビームセンサ。
【請求項１２】共直線性が、集積回路の一方の側にお
けるリードの高さが、リードの平方偏差の和が最小であ
るラインとして定義された最良の適合ラインにどの程度
十分適合しているかの尺度であり、前記論理手段が、中
心高さに基いて要素の共直線性を決定する手段をさらに
含むことを特徴とする請求項１１に記載のマルチビーム
センサ。
【請求項１３】シーティング平面が平坦面上の３個以
上のリードの接触点によって形成される平面であり、前
記論理手段が複数要素デバイスの要素のシーティング平
面を決定する手段をさらに含むことを特徴とする請求項
１１に記載のマルチビームセンサ。
【請求項１４】前記双方の光源が、レーザダイオード
と、先行縁ビームと後行縁ビームの付勢および消勢を制
御する手段とを有することを特徴とする請求項１１に記
載のマルチビームセンサ。
【請求項１５】前記複数要素デバイスの相対運動速度
が一定であり、前記光線のビームの間で複数要素デバイスが移動するの
に要した時間に速度を乗算することにより前記光線のビ
ームの間で複数要素デバイスが移動した相対距離を決定
する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記
載のマルチビームセンサ。
【請求項１６】瞬間的な横方向位置が検出時の複数要
素デバイスの位置であり、複数要素デバイスの瞬間的な横方向位置を受け取る受取
り手段をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載
のマルチビームセンサ。
【請求項１７】前記受取り手段がエンコーダから横方
向位置情報を受け取り、かつ前記受取り手段がさらに、
エンコーダの解像度を増すために複数要素デバイスの横
方向位置を補間する手段を含むことを特徴とする請求項
１６に記載のマルチビームセンサ。
【請求項１８】前記補間する手段が直線補間を実行す
ることを特徴とする請求項１７に記載のマルチビームセ
ンサ。
【請求項１９】前記受取り手段がさらに、エンコーダ
の解像度を増すためにフェイズ・ロックド・ループを含
むことを特徴とする請求項１６に記載のマルチビームセ
ンサ。
【請求項２０】各要素が単一平面に名目的に配設され
ている形式の複数要素デバイスの各要素の高さを決定す
る４本ビームセンサであって、複数要素デバイスが４本
ビームセンサに対して相対運動する、４本ビームセンサ
において、第１，第２，第３，第４の光線を提供する手段と、前記第１の光線を提供する手段からの光線を光線の第１
のビームに集光する第１の集光手段であって、前記第１
のビームの焦点が水平面と垂直基準面との交差点にあ
り、前記第１のビームが垂直基準面に対して５〜２５度
の角度βを形成する第１の集光手段と、前記第２の光線を提供する手段からの光線を光線の第２
のビームに集光する第２の集光手段であって、前記第２
のビームの焦点が水平面と垂直基準面との交差点にあ
り、前記第２のビームが垂直基準面に対して、角度βよ
り大きい角度を形成する第２の集光手段と、前記第３の光線を提供する手段からの光線を光線の第３
のビームに集光する第３の集光手段であって、前記第３
のビームの焦点が水平面と垂直基準面との交差点にあ
り、前記第３のビームが第１のビームと共に２βの角度
を形成するよう垂直基準面に対してマイナスβの角度を
形成する第３の集光手段と、前記第４の光線を提供する手段からの光線を第４のビー
ムに集光する第４の集光手段であって、前記第４のビー
ムの焦点が水平面と垂直基準面との交差点にあり、前記
第４のビームが前記第１のビームと共に２βより大きい
角度を形成する第４の集光手段と、前記第１と第２のビームの軌道に位置し、複数要素デバ
イスの要素の縁部による第１のビームの遮断によって発
生する影の縁部と、前記要素の縁部による第２のビーム
の遮断によって発生した影とを検出する第１の検出手段
と、前記第３と第４のビームの軌道に位置し、複数要素デバ
イスの要素の縁部による第３のビームの非遮断によって
発生する影と、前記要素の縁部による第４のビームの非
遮断によって発生する影とを検出する第２の検出手段
と、複数要素デバイスの前記要素の縁部によって発生する各
影の縁部が前記第１と第２の検出手段によって検出され
るにつれて複数要素デバイスの瞬間的な横方向位置を示
すデータを受け取るデータ受取り手段と、前記第１と第２の検出手段と前記データ受取り手段とに
接続され、水平面からの前記要素の縁部の高さを計算す
ることにより、高さの計算を、各影の縁部が要素の縁部
により発生するにつれて複数要素デバイスの瞬間的な横
方向位置に基いて行う論理手段とを備えることを特徴と
する４本ビームセンサ。
【請求項２１】光線ビームを多重化する手段を含むこ
とを特徴とする請求項２０に記載の４本ビームセンサ。
【請求項２２】複数要素デバイスの横方向位置をより
正確に決定する補間手段を含むことを特徴とする請求項
２０に記載の４本ビームセンサ。
【請求項２３】複数要素デバイスが運動し、前記４本
ビームセンサは固定されていることを特徴とする請求項
２０に記載の４本ビームセンサ。
【請求項２４】複数要素デバイスの運動プロフィルは
計算の前には既知であることを特徴とする請求項２０に
記載の４本ビームセンサ。
【請求項２５】前記第１と第２の検出手段はリードの
底縁部のみ検出することを特徴とする請求項２０に記載
の４本ビームセンサ。
【請求項２６】シーティング平面が、平坦面上の３個
以上のリードの接触点によって形成される平面であり、
さらに、前記要素のシーティング平面を決定する手段を
含むことを特徴とする請求項２０に記載の４本ビームセ
ンサ。
【請求項２７】リードの捩れがリードの角度方向配置
の尺度であり、前記論理手段がさらに、リードの捩れを
計算する手段を含むことを特徴とする請求項２０に記載
の４本ビームセンサ。
【請求項２８】リードの幅がリードの一方の縁部から
他方の縁部までの距離として規定され、前記論理手段が
さらに、リードの幅を計算する手段を含むことを特徴と
する請求項２０に記載の４本ビームセンサ。
【請求項２９】リードの厚さがリードの上縁部から底
縁部までの距離であり、前記論理手段がさらに、リード
の厚さを計算する手段を含むことを特徴とする請求項２
０の４本ビームセンサ。
【請求項３０】共直線性が、リードの平方偏差の和が
最小とされるラインとして定義される最良の適合ライン
に集積回路の一方の側におけるリードの高さがどの程度
十分適合しているかの尺度であり、前記論理手段がさら
に、一組のリードの共直線性を決定する手段を含むこと
を特徴とする請求項２０に記載の４本ビームセンサ。
【請求項３１】共平面性が、リードの名目上の位置に
よって定義される平面に集積回路のリードの高さがどの
程度十分適合しているかの尺度であり、前記論理手段が
さらに一組のリードの共平面性を決定する手段を含むこ
とを特徴とする請求項２０に記載の４本ビームセンサ。
【請求項３２】第１と第２の検出手段がリードの上縁
部のみを検出することを特徴とする請求項２０に記載の
４本ビームセンサ。
【請求項３３】水平基準面からの、複数要素デバイス
のリードの下面の高さを検出し、かつリードの高さが許
容された高さ偏位内にあるか否かを決定する方法におい
て、垂直基準面を定義し、水平基準面を定義し、第１のレーザビームを発生させ、前記第１のレーザビームを水平基準面と垂直基準面との
交差点に集光することにより垂直基準面に対して５〜３
０度の角度βを形成し、第２のレーザビームを発生させ、前記第２のレーザビームの水平基準面と垂直基準面との
交差点に集光することにより垂直基準面に対してβの角
度に７〜２３度の間の角度αを加えた角度を形成させ、各リードの下面が２本のレーザビームの各々を通るよう
にマルチリードデバイスを水平方向に運動させ、リードの縁部による２本のレーザビームの中の１本の遮
断により発生した第１の状態の変化を検出し、第１の状態の変化には含まれていないが、リードの縁部
によるレーザビームの遮断により発生した第２の状態の
変化を検出し、リードが第１の状態変化を発生させる位置からリードが
第２の状態変化を発生させる位置までリードが移動する
横方向距離を測定し、移動した横方向距離にｃｏｓ（β）とｃｏｓ（β＋α）
とを乗算し、合計をｓｉｎ（β）で除算することにより
水平基準面の上方あるいは下方のリードの縁部の高さを
計算し、許容される高さ偏位を決定し、計算されたリードの縁部の高さを許容しうる高さの偏位
と比較し、もしリード縁部の高さが許容しうる高さ偏位より大きい
場合拒絶電気信号を発生させる各ステップを備えること
を特徴とする方法。
【請求項３４】リードの先行縁に対して計算した高さ
と、リードの後行縁に対して計算した高さとを平均化す
ることによりリードの中心高さを計算するステップをさ
らに含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】移動した横方向距離を測定する前記ス
テップが時間補間を含むことを特徴とする請求項３３に
記載の方法。
【請求項３６】２本のレーザビームを多重化するステ
ップをさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載の
方法。
【請求項３７】共直線性が、集積回路の一方の側にお
けるリードの高さがどの程度十分最良の適合ラインに適
合しているかの尺度であり、一組のリードの共直線性を
計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項
３３に記載の方法。
【請求項３８】シーティング平面が、平坦面の３個以
上のリードの接触点によって形成される平面であり、シ
ーティング平面を位置決めするステップをさらに含むこ
とを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】複数リードデバイスの瞬間的な横方向
位置を受け取るステップをさらに含むことを特徴とする
請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】レーザビームを遮断していない後行縁
によって発生した第３の状態変化と第４の状態変化とを
検出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項
３３に記載の方法。
【請求項４１】各要素を単一の水平面に名目的に配設
させている形式の複数要素デバイスの各要素の高さを決
定する方法であって、前記複数要素デバイスが相対運動
しており、各要素が先行縁と後行縁とを有している、方
法において、先行縁を検出するステップであって、先行縁用光線を発生させ、先行縁用光線からの光線の一対の先行縁ビームを前記要
素の水平面に集光し、前記一対の先行縁ビームが前記要
素の先行縁によって遮断され、前記要素の先行縁による前記一対の先行縁ビームの遮断
によって発生する先行縁の影を確認する各ステップを含
む先行縁を検出するステップと、後行縁を検出するステップであって、後行縁光線を発生させ、後行縁用光線からの光線の一対の後行縁ビームを前記要
素の水平面に集光し、前記一対の後行縁ビームが前記要
素の後行縁によって遮断され、前記要素の後行縁による前記一対の後行縁ビームの遮断
によって発生する後行縁の影を確認する各ステップを含
む後行縁を検出するステップと、先行縁を検出することにより受け取ったデータと、後行
縁を検出することにより受け取ったデータとを用いて、
水平面の上方の前記要素の中心高さで先行縁の高さと後
行縁の高さの平均である中心高さを決定するステップで
あって、先行縁を検出することから受け取ったデータに
基き前記要素の先行縁の高さを計算するステップと、後
行縁を検出することから受け取ったデータに基き前記要
素の後行縁の高さを計算するステップとを含む中心高さ
を決定するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項４２】共直線性が、集積回路の一方の側にあ
るリードの高さがどの程度十分最良の適合ラインに適合
しているかの尺度であり、さらに前記要素の中心高さに
基いて前記要素の共直線性を計算するステップを含むこ
とを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】シーティング平面が、平坦面上の３個
以上のリードの接触点によって形成される平面であり、
さらに前記要素のシーティング平面を計算するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項４１に記載の方
法。
【請求項４４】４本のビームを多重化するステップを
さらに含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】光線のビームの間で複数要素デバイス
が移動した時間に移動した複数要素デバイスの速度を乗
算することにより光線のビームの間で複数要素デバイス
が移動した距離を測定するステップを含むことを特徴と
する請求項４１に記載の方法。
【請求項４６】複数要素デバイスの瞬間的な横方向位
置を受け取るステップをさらに含むことを特徴とする請
求項４１に記載の方法。
【請求項４７】瞬間的横方向位置がエンコーダから受
け取られ、さらに、エンコーダの解像度を増すために複
数要素デバイスの位置を補間するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】前記補間が直線補間であることを特徴
とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】追加の横方向位置データを、フェイズ
・ロックド・ループを用いて発生させるステップをさら
に含むことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】先行縁の高さが下記数式により決定さ
れ、先行縁の高さ＝Ｄｃｏｓ（β）ｃｏｓ（β＋α）／ｓｉ
ｎ（β）但しＤは先行縁ビームの間を移動した横方向距離であ
り、βの角度が先行縁ビームと垂直基準面との間の角度
と等しく、αの角度が先行縁ビーム間の角度に等しいこ
とを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項５１】複数要素デバイスに位置したバンパに
より発生した光線のビームの遮断を決定するステップを
さらに含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。