JPH0575062B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はIC，LSIなどの半導体装置の構成部品
であるリードフレームの欠陥検査装置に関するも
のであり、さらに詳しく言えばエツチング法で製
造されたリードフレームに発生するリード間のシ
ヨートや突起及び表面上のピツトや欠けなどの欠
陥を自動的に検査する装置に関するものである。

（発明の背景） リードフレームとはエツチング法によつて厚さ
100〜130μｍの金属板を第２図示の様な形状に加
工し、アイランド１及びインナーリード２先端部
に金、銀等の金属を部分的にメツキしたもので、
このリードフレームのアイランド１には半導体チ
ツプを装着（ダイボンデイング）し、さらにイン
ナーリード先端部と半導体チツプの電極を金、ア
ルミなどの細い金属線で接続（ワイヤーボンデイ
ング）して半導体装置を製造するものである。な
お、第２図で、３はダム、４はアウターリード、
５は外枠、６は部分メツキ領域をそれぞれ表わ
す。

以上はリードフレームの説明であるがエツチン
グ法によるリードフレームでは、その製造工程に
於て、パターン形成用原版のキズや付着した異物
が転写されたり、リードフレームの基材である金
属板に塗布するレヅスト中の異物や泡、ピンホー
ルなどが原因となつて第３図２１〜２６に示すよ
うな欠陥が発生することがあり製品の中にこの様
な欠陥をもつ不良品が混入する事がある。この様
な不良品を使用すると完成した半導体装置の不良
や信頼性の低下などの原因となるため、リードフ
レーム製造後、検査を行い不良品を排除する事が
不可欠となつている。

（従来の技術及びその問題点） 従来この様な検査は裸眼又は顕微鏡を用いて行
なわれているのが通例であるが多数の製品を検査
するために多大な人手を要し、また官能検査であ
るために検査精度及び信頼性に問題があつた。

この様な問題を解決するために例えば第３図に
示す様なリード３０に発生する突起２２やシヨー
ト２１、凹欠陥２６を検査する方法に関しては
ITVを用いて、リードフレームを透過光照明で
撮影して得たビデオ信号を基準パターン又は隣接
するパターンを同様に撮影して得た信号と比較し
て欠陥を検出する方法が、またピツト２５や欠け
２３，２４などの表面上に発生した欠陥に関して
は反射光を用いて同様の処理を行つて欠陥を検出
する方法などが提案されているが、各々個別には
目的を達せられるものの検査項目毎に異なる照明
方法を用いなければならず、また微小な欠け２３
などの様に不良原因とならないものを検出して不
良と判定する場合があるなどの問題があり実用化
が困難であつた。

（発明の目的） 本発明の目的は上記のような問題を解決し、一
工程でリードフレームの種々の欠陥を精度良く、
自動的に検出する事ができるリードフレームの欠
陥検査装置を提供するにある。

（発明の概要） この目的を達成するために本発明はリードフレ
ームの表面状態を検査すべき方の面に対して垂直
に光を照射し、その正反射光による画像が得られ
る様にしてなる第１の照明手段と、上記リードフ
レームの反対の面に垂直に前記第１の照明手段の
光軸と一致するように光を照射し、その透過光に
よる画像が得られる様にしてなる第２の照明手段
と、前記第１及び第２の照明手段によつて同時に
光を照射されたリードフレームの正反射光及び透
過光を受光可能な位置に設置された撮像手段と、
該撮像手段から得られる画像信号を処理してリー
ドフレームの欠陥を検出する信号処理部とからな
ることを特徴とする。

（実施例） 以下実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

まず第１図の本発明による欠陥検査装置の一つ
の構成例を示すもので、光源８、レンズ１１、ハ
ーフミラー１３からなる第１の照明手段４０によ
つてリードフレーム２９の表面状態を検査すべき
方の面に光軸が垂直となるように光を照射し、撮
影レンズ１０により撮像手段であるリニアイメー
ヅセンサ９の受像面上にリードフレーム２９の反
射光による像を結像させ、また、同時に光源４８
とレンズ４１からなる第２の照明手段５０によつ
てリードフレーム２９の裏面に垂直に且つ前記第
１の照明手段４０の光軸と一致するように光を照
射し、リードフレーム２９の透過光による像を前
記リニアイメージセンサ９の受像面上の反射光に
よる像に重ねて結像させる。リニアイメージセン
サ９はその受像面上の光学像を読み取つて光量に
比例した電気信号を出力するものであり、該セン
サ９の出力信号は信号処理部８０におくられる。
該信号処理部８０は基本的には２つの２値化回路
１６，１７と判定処理部１９とから構成されてい
る。まず、前記センサ９の出力信号は２値化回路
１６，１７によつて各々異なる閾値で２値化し
て、リードフレーム２９の透過光による像の２値
化画像信号と第３図のピツト２５などのようにエ
ツチングによつて粗面となつた部分のみを分離し
た２値化画像信号とを得、その両画像信号の情報
に基づいて判定処理部１９によつて欠陥を検出す
るものである。１８は画像信号を比較することに
よつて欠陥検出を行なう場合に参照するための基
準パターン又は隣接パターンを撮像して得た画像
信号を記憶するメモリ、１２はモータ１４，１４
及びステージ制御部１５で駆動されリードフレー
ム２９を所定の走査経路で移動させるXYステー
ジ、２０は検査装置全体を制御する制御部であ
る。

次に以上の実施例によりリードフレームの欠陥
を検出する動作を説明する。まず、第４図は第１
図の構成でリニアイメージセンサ９の信号から透
過光による画像信号とリードフレームの表面に生
じた粗面部のみの画像信号を得る方法を説明する
もので、リニアイメージセンサ９の受像面での透
過光によつて生じる信号のレベルＴがリードフレ
ームの表面の欠陥のない部分の反射光によつて生
じる信号のレベルＲを上廻る様に光源８と光源４
８の強度を設定すると、第４図ａに示すリード３
０上の表面欠陥である欠け２４やピツト２５を通
る直線Ａ−Ａ上を走査したときの信号変化は第４
図ｂに示す様になり、閾値T_sをＴ＞T_s＞Ｒとな
る様にして画像を２値化すると、透過光による画
像信号となり、また、閾値R_sをR_s＜Ｒとなるよ
うにして２値化すると第４図ａの欠け２４、ピツ
ト２５等のリード３０の表面に生じた粗面部（欠
陥部）だけを抽出した画像信号が得られる。第４
図ｂでは閾値T_s，R_sを曲線で示しているが信号
レベルＴ及びＲの撮影視野内での変化が十分に少
なければT_s，R_sは一定値で処理可能である。

また照明手段、撮像手段等を第５図に示す様な
構成とすれば、光源８による照射光と光源４８に
よる照射光を各々偏光板３１，５１によつて互い
に直交した偏光面をもつ光としてリードフレーム
２９に同時に照射し、透過光及び反射光をハーフ
ミラー５３によつて２個のリニアイメージセンサ
９及び４９に導びいて当該各センサ９，４９の入
射光を偏光板３２，５２により制御して各リニア
イメージセンサが透過光だけの像と反射光だけの
像を受像する様にでき、各々の画像信号を２値化
した後、何れも暗部となる部分がリード３０の表
面に生じた欠け２４やピツト２５等の欠陥として
検出でき、また透過光による画像信号も得られ
る。

さらに照明手段及び撮像手段を第６図に示す様
な構成とすれば、光源８及び４８による照射光を
偏光板３１，５１によつて互いに直交する偏光面
をもつ光にした後、ハーフミラー１３，６３によ
つて両面からリードフレーム２９に照射し、両側
に設けられたリニアイメージセンサ９，４９の
各々から見た透過光と反射光の光量比を偏光板３
２，５２によつて調整する事ができるため各々の
リニアイメージセンサの信号は第４図で説明した
方法によつて２値化することができ、リードフレ
ーム２９の両面についての透過光画像信号とリー
ドフレーム２９の表面に生じた粗面部（欠陥部）
だけを抽出した画像信号が得られリードフレーム
の両面を同時に検査することができる。

次に以上の方法により得た透過光による画像信
号と粗面部の画像信号にもとづいて判定処理部１
９にて欠陥を検出する方法を説明する。

まず第３図シヨート２１、突起２２及び凹欠陥
２６に示す様な輪郭形状の変化を伴う欠陥の検出
は、前記の方法により得られた２値化した透過光
による画像信号を、あらかじめ基準パターン又は
隣接パターンなどの対応する部分を同様な方法で
撮像してメモリ１８に記憶してある画像信号と比
較するか、あるいは前記撮像手段と前記照明手段
を複数組設け各々の撮像手段によつて、単位パタ
ーンを繰り返し複数配列したリードフレームの異
なる単位パターンの対応する部分を撮影して得ら
れる画像信号から分離した透過光による画像信号
同志を比較して、その不一致部が比較する両面像
信号の量子化誤差による不一致部の大きさを越え
る場合に欠陥として検出することができる。量子
化誤差を除外して所定の大きさ以上の不一致部を
検出する方法は２値化画像信号によるパターンの
特徴抽出などでよく用いられる方法であるところ
の所定の大きさの領域内の画素データの論理演算
によつて得られるもので、例えば前記比較する両
画像信号の比較結果を第７図ａに示す様な２次元
的に配列したシフトレジスター群に順次入力する
と、そのシフトレジスター群の一部である領域Ｗ
内のデータは入力と共にシフトし、入力される画
像信号に対してＷの大きさの領域が１画素づつシ
フトしながら全画像を走査するのと等価な効果が
得られ領域Ｗ内の要素に対して判定論理を設定し
ておくと、その論理に合致した部分だけを検出す
ることができる。この領域Ｗ内の要素Wi.jに対し
て例えばW_1.1，W_1.2，W_2.2及びW_2.2に着目してそ
の全てが両画像間の不一致を示すデータとなつた
ときに欠陥として検出するようにすれば不一致部
が２×２画素の大きさを含む部分だけを検出で
き、その結果量子化誤差に起因するパターン輪郭
上に発生する２×２画素未満の不一致部を除外す
ることができる。また検出すべき欠陥の大きさが
２×２画素よりも大きければ領域Ｗ内の論理を３
×３，４×４など大きく設定し、その全てのデー
タが不一致を示すときに欠陥として検出するよう
にすれば量子化誤差と共にリードフレームとして
不良品とならないような微細な欠陥も除外するこ
とができる。

ところが比較法による欠陥検出は上記の様に量
子化誤差を除外するために画像信号の比較結果に
おいて、不一致部が２×２画素となる大きさの欠
陥が検出限界となるが、実際にこの方法で100％
検出できる欠陥は更に撮像系の解像度、映像信号
に含まれるノイズ、欠陥と画素との位置関係な
ど、２値化画像信号や比較結果の変動要因を考慮
する必要があり、その結果、３×３乃至４×４画
素に相当する大きさの欠陥となる。例えば１画素
の大きさが20μｍ×20μｍの場合に検出率が100％
となる欠陥は60μｍ×60μｍ乃至80μｍ×80μｍと
なりそれ以下の大きさの欠陥は見逃す可能性があ
る。したがつて第３図２２に示す様に突起状欠陥
が隣接するリードに相対して発生し各々の高さが
50μｍの場合には、１画素の大きさを20μｍ×20μ
ｍとした前記の検出法では何れの欠陥も100％検
出とならないために検出しない率があり得るが、
例えばリードフレームのインナーリード領域にお
いてはリード間隔が所定の値以下の部分は欠陥と
見なされるためこれらの欠陥も確実に検出する必
要がある。この様な欠陥を検出するためには比較
法においては画素を小さく設定して検出能力を向
上させる方法も考えられるが、画素を小さくする
と検査速度が低下するという欠点がある。これに
対し、透過光による画像信号において、各リード
間に対応するパターンの巾に着目して、許容され
る最小巾以下となる部分を欠陥として検出するよ
うにすれば第３図２２に示す様な隣接するリード
に相対して発生した各々単独では100％検出に満
たない致命度の高い欠陥に対しても検査速度を低
下させずに確実に検出することができる。例えば
前記透過光による画像信号を第７図ａのシフトレ
ジスター群に入力し、領域Ｗ内の要素の中から、
第８図の様な要素を選択し、中心となる要素W_5.5
がリード間に対応したデータであつて、しかも
W_1.5とW_9.5，W_2.2とW_8.8などの様に円周状配列の
要素の相対する二つの要素の両方がリード上に対
応したデータとなつたときに欠陥として検出する
ようにすれば円周配列の直径に応じたリード間隔
以下の部分を欠陥として検出することができる。
ところが、このリード間隔にもとづいた検出論理
では第３図２１に示す様な欠陥はリード間隔小の
部分が生じないので、欠陥であると判定できな
い。したがつてリードフレームの輪郭形状の変化
を伴う欠陥の検出は透過光による画像信号の比較
の結果不一致となる部分と、リード間隔が所定の
値以下となる部分の両方を欠陥として検出するよ
うにすれば第３図のシヨート２１、突起２２、凹
欠陥２６などの欠陥を全て、能率良く検出するこ
とができる。

次に第３図２４，２５に示す様なリード表面に
発生する欠陥を検出する方法を説明する。上記表
面上の欠陥は、エツチング法による製造工程でリ
ードフレームの基材表面に形成するレジスト被膜
のピンホールや欠落によつて発生するもので、こ
れらのレジスト欠陥の生じたリードフレームの基
材表面部分にはエツチングによつて凹部が形成さ
れその表面は粗面となる。したがつてリードフレ
ームに第１図示の如く、第１及び第２の照明手段
によつて同時に光を照射して撮像すると粗面とな
つている部分だけがその光散乱効果によつて暗く
なつているため映像信号レベルが低くなり、第４
図ｂに示す様に閾値R_sによつて２値化すると粗
面部だけをリード間や平滑面であるリード表面か
ら分離した画像信号が得られる。ところがこの方
法で分離される粗面部には第３図２４，２５など
の検出すべき欠陥の他に、２３に示す様なリード
フレームの機能上問題とならず許容される輪郭近
傍の軽微な欠けや、リードの断面形状のテーパに
よる２７，２８などの端部が含まれてしまうの
で、これらの検出不要な部分を除外して欠け２
４、ピツト２５などの欠陥だけを検出する必要が
ある。検出された粗面部から検出不要な部分を除
外して欠陥を検出するには、相互の位置関係が既
知の透過光による画像信号と粗面部の画像信号に
おいて、透過光画像信号のパターンエツジから所
定の距離以上離れた位置で検出される粗面部を欠
陥として判定して検出すればよく、例えば２値化
された透過光画像と粗面部の画像を各々別の第７
図ａに示すシフトレジスター群に入力し、各々の
領域Ｗにおいて透過光画像信号に対しては第８図
に示す判定用要素の内円周状に設定した要素を、
粗面部の画像信号に対しては円周の中心に対応す
る要素を各々判定用の要素として設定し、透過光
画像信号の領域Ｗに設定した判定要素の全てがリ
ード上に対応したデータをもち、しかも粗面部の
画像信号に対して設定した要素が粗面部に対応し
たデータとなつたときに欠陥として検出すれば、
リードのエツジ近傍の粗面部では前記円周配列要
素の何れかがリード間に対応したデータとなるた
め、前記論理に適合せず、除外できる。しかも２
値化画像信号で１画素となるような微細な欠陥ま
で検出することができ、特にインナーリード先端
のワイヤーボンデイング部など欠陥規格の厳しい
部分の欠陥検出に対して画素を縮小せずに検査で
きるという利点がある。

以上の方法は輪郭近傍に発生する欠けなどと同
程度またはそれ以下の大きさの欠陥を検出する方
法を示したものであるが、検出不要な欠けの大き
さを越える欠陥に対しては粗面部の画像だけで検
出可能であり、例えば前記粗面部に対する領域Ｗ
において３×３画素、４×４画素など所望の大き
さの判定要素を設定し、その全てが粗面部に対応
するデータとなるときに欠陥として検出するよう
にすればよく、また粗面部が正常パターンとして
設けられている部分では粗面部の画像を比較して
不一致部を欠陥として検出し、必要に応じて前記
の方法により輪郭近傍を除外して検査することが
できる。

（発明の効果） 以上説明した様に本発明によればエツチング法
で製造されたリードフレームに発生する輪郭形状
不良や表面欠陥などを１工程で検出できしかも不
良とならない欠陥を除外して大巾な検査精度、信
頼性及び能率の向上などの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるリードフレームの欠陥
検査装置の一実施例を示すブロツク図、第２図は
被検査体であるリードフレームの一例を示す平面
図、第３図はリードフレームに発生する欠陥の例
を示しており、第３図ａは平面図、第３図ｂは第
３図ａのＸ−Ｘにおける断面図、第４図は透過光
による画像信号とリードフレームの表面に生じた
粗面部のみの画像信号を得る方法を説明するもの
であり、第４図ａはリードの平面図、第４図ｂは
第４図ａのＡ−Ａに沿つて走査したときの画像信
号の波形図、第５図及び第６図は本発明にかかる
検査践置の照明手段及び撮像手段の他の実施例を
示す配置図、第７図及び第８図は２値化画像信号
から欠陥を検出する方法を説明するための説明図
である。 １……アイランド、２……インナーリード、３
……ダム、４……アウターリード、５……外枠、
８，４８……光源、９，４９……リニアイメージ
センサ、１０，７０……撮影レンズ、１１，４１
……レンズ、１２……XYステージ、１３……ハ
ーフミラー、１４……モータ、１５……ステージ
制御部、１６，１７……２値化回路、１８……メ
モリ、１９……判定処理部、２０……制御部、２
９……リードフレーム、３０……リード、３１，
５１，３２，５２……偏光板、４０……第１の照
明手段、５０……第２の照明手段、８０……信号
処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リードフレームの形状と表面状態を光学的に
   検出する方式のリードフレームの欠陥検査装置に
   おいて、リードフレームの表面状態を検査すべき
   方の面に対して垂直に光を照射し、その正反射光
   による画像が得られるようにしてなる第１の照明
   手段と、上記リードフレームの反対の面に垂直に
   且つ前記第１の照明手段の光軸と一致するように
   光を照射し、その透過光による画像が得られるよ
   うにしてなる第２の照明手段と、前記第１及び第
   ２の照明手段によつて同時に光を照射されたリー
   ドフレームの正反射光及び透過光を同時に受光可
   能な位置に設置された撮像手段と、該撮像手段か
   ら得られる画像を処理してリードフレームの欠陥
   を検出する信号処理部とからなり、前記信号処理
   部は少なくとも２つの２値化回路と１つの判定処
   理部とからなり、撮像手段の受像面での透過光に
   よつて生じる信号のレベルはリードフレームの表
   面の欠陥のない部分での反射光によつて生じる信
   号のレベルを上廻る様に前記第１、第２の照明手
   段の光強度を設定し、正反射光と透過光を同時に
   受光した撮像手段から出力される画像信号を前記
   ２つの２値化回路で各々異なるレベルの閾値で２
   値化して、透過光による画像信号とリードフレー
   ムの表面に生じた粗面部のみの画像信号とに分離
   し、該２つの画像信号に基づいて前記判定処理部
   にて欠陥を検出することを特徴とするリードフレ
   ームの欠陥検出装置。