(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体製造ラインにおいて半導体パッケージの着座不良の発生を正確、安定的に、かつ迅速、容易に判定できる着座姿勢判定装置を提供する。【解決手段】着座部１に半導体パッケージ３が着座された状態の検査対象が適宜数搭載された可動テーブル９と、可動テーブル９の一定のポイントにレーザ光を照射するレーザ光照射部１１と、レーザ光を照射された検査対象を撮像する撮像部１９と、撮像された検査対象の画像を取り込み、該画像の画像処理をする画像処理部とからなる。レーザ光照射部と検査対象とは相対的に移動可能とされる。画像処理部は予め設定されている基準ラインと上記画像を画像処理して得られる測定ラインとの比較より差分を算出し、上記差分から計算される浮き量が予め設定されている閾値を超えるか否かにより検査対象の着座姿勢の良／不良を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着座部に着座される半導体パッケージの着座姿勢を判定する装置であって、
着座部に半導体パッケージが着座された状態の検査対象が適宜数搭載されたテスト基板と、
該テスト基板の一定のポイントにレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
レーザ光を照射された検査対象を撮像する撮像部と、
撮像された検査対象の画像を取り込み、該画像の画像処理をする画像処理部とからなり、
上記レーザ光照射部と上記検査対象とが相対的に移動可能とされ、
上記画像処理部は予め設定されている基準ラインと上記画像を画像処理して得られる測定ラインとの比較より差分を算出し、
上記差分から計算される浮き量が予め設定されている閾値を超えるか否かにより検査対象の着座姿勢の良／不良を判定することを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が基準ラインの座標よりＹ軸方向の値として算出されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が基準ラインの座標よりＸ軸方向の値として算出されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が半導体パッケージと該半導体パッケージを着座せしめる着座部の一のライン値とから算出されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記画像処理部は、浮き量算出式及び基準ラインのマスタ値が登録される記憶手段と、取り込まれた検査対象の画像を２値化する２値化処理手段と、２値化処理により抽出されたライン部分を細線化する細線化処理手段と、細線化された線を直線近似化する直線近似化処理手段と、直線近似化された線の中点を求める中点化処理手段と、算出された浮き量と基準ラインのマスタ値とを比較する比較演算手段とからなることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記浮き量Ｐは次の浮き量算出式より求められることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
浮き量Ｐ＝ｔａｎ（レーザ光の入射角）×（基準ラインの値Ａ−測定ラインの値Ｂ）×ＣＣＤカメラの分解能
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が照射される検出エリアが上記検査対象に線状に得られることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記テスト基板がＸ軸及びＹ軸方向に可動であることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が上記レーザ光照射部より上記テスト基板に直接照射されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が上記レーザ光照射部よりミラー部を介して上記テスト基板に照射されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、レーザ光の照射角度が５０°であることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項１２】
請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が赤色レーザ光であることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項１３】
請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、着座不良の検出をした場合、アラームが発報されるアラーム発報手段が設けられることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、半導体パッケージのテスト工程に使用される装置に関し、さらに詳しくは半導体パッケージが正常に着座部に着座しているか否かをテスト工程前に判定する半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージは、潜在的な欠陥を除去するため、ソケット等の着座部に実装され、バーンインボード等を用いたテスト工程において、常温／低温／高温環境下等のテストに付される。
【０００３】
半導体パッケージの着座姿勢をチェックする従来の技術としては、例えば、スプリングバッグによる過負荷センサにより、着座不良を検出する接触型のタイプと、レーザ変位計による距離を検出する非接触型のタイプがある。本願発明は後者に属する。
【０００４】
上記接触型の場合、半導体パッケージがソケットに正常に着座しないときにセンサがオンになる構造のため、この動作分だけ余計な工程となり生産性が低下する。
【０００５】
また半導体パッケージがソケットに正常に着座されていないと、例えばソケットから浮いたような状態で着座されていると、リードフレームや端子等の接続部が曲がったり毀損されるおそれがある。
【０００６】
上記非接触型の場合、レーザ光の反射量で着座姿勢を判定するため、半導体パッケージ表面の光沢具合に影響され易く、多種類の半導体パッケージが流れる製造ラインの中では、表面状態が種々となるため、安定的な検出が困難であった。
【０００７】
また、検査対象の相対比較により着座姿勢を判定するため、レーザ光を照射するポイント数が多くなり、生産性が低下する。
【０００８】
さらに、危険クラスとなるレーザ光（例えばクラス４）を使用するため、安全装備が必要となり、運用が複雑となる欠点がある。
【０００９】
さらにまた、上記非接触型の場合、ただでさえ高額な装置が安全装備の分コストアップとなる欠点がある。
【００１０】
次に、従来においては、半導体製造ラインにおいて不良が発生した場合、それがバーンインボードハンドラによるものなのか、ソケットもしくはバーインボードによるものなのか、バーイン装置によるものなのか、その不良発生原因の特定乃至検証作業に多大の時間を要し、これによっても半導体製造の生産効率が低下していた。
【００１１】
また従来においては、半導体製造ラインにおいて不良が発生した場合、発生原因の特定乃至検証作業に多大の時間を要するのを避けるため、結果的に接続部が不良となっていなくとも、半導体パッケージ自体を不良処理して運用するところがあり、かかるときは製品ロスの発生となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−２２００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本願発明は上記従来技術の欠点を解消し、半導体製造ラインにおいて半導体パッケージの着座不良の発生を正確、安定的に、かつ迅速、容易に判定することを目的とする。
【００１４】
またこれにより、本願発明は、半導体製造ラインにおける半導体パッケージの不良発生率の低減に寄与し、生産性を向上せしめ、また不良発生時の原因特定を容易化するのに貢献することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的達成のため、本願発明による半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置は、  着座部に着座される半導体パッケージの着座姿勢を判定する装置であって、
着座部に半導体パッケージが着座された状態の検査対象が適宜数搭載されたテスト基板と、
該テスト基板の一定のポイントにレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
レーザ光を照射された検査対象を撮像する撮像部と、
撮像された検査対象の画像を取り込み、該画像の画像処理をする画像処理部とからなり、
上記レーザ光照射部と上記検査対象とが相対的に移動可能とされ、
上記画像処理部は予め設定されている基準ラインと上記画像を画像処理して得られる測定ラインとの比較より差分を算出し、
上記差分から計算される浮き量が予め設定されている閾値を超えるか否かにより検査対象の着座姿勢の良／不良を判定することを特徴とする。
また、請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が基準ラインの座標よりＹ軸方向の値として算出されることを特徴とする。
また、請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が基準ラインの座標よりＸ軸方向の値として算出されることを特徴とする。
また、請求項２又は請求項３記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が半導体パッケージと該半導体パッケージを着座せしめる着座部の一のライン値とから算出されることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記画像処理部は、浮き量算出式及び基準ラインのマスタ値が登録される記憶手段と、取り込まれた検査対象の画像を２値化する２値化処理手段と、２値化処理により抽出されたライン部分を細線化する細線化処理手段と、細線化された線を直線近似化する直線近似化処理手段と、直線近似化された線の中点を求める中点化処理手段と、算出された浮き量と基準ラインのマスタ値とを比較する比較演算手段とからなることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記浮き量Ｐは次の浮き量算出式より求められることを特徴とする。
浮き量Ｐ＝ｔａｎ（レーザ光の入射角）×（基準ラインの値Ａ−測定ラインの値Ｂ）×
ＣＣＤカメラの分解能
また、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が照射される検出エリアが上記検査対象に線状に得られることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記テスト基板がＸ軸及びＹ軸方向に可動であることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が上記レーザ光照射部より上記テスト基板に直接照射されることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が上記レーザ光照射部よりミラー部を介して上記テスト基板に照射されることを特徴とする。
また、請求項９又は請求項１０記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、レーザ光の照射角度が５０°であることを特徴とする。
また、請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が赤色レーザ光であることを特徴とする。
また、請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、着座不良の検出をした場合、アラームが発報されるアラーム発報手段が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明による計測原理は次の通りである。まず、正常に着座した状態の半導体パッケージ及び着座部について、レーザ光を照射して得られた一定エリアの画像から、画像処理部が画像処理する。この画像処理により得られたラインの中点座標によりＹ軸方向の差分を算出し、この差分値を浮き量を０とした基準ラインＡとし、これをマスタ登録する。
【００１７】
次に検査対象となる半導体パッケージ及び着座部について、レーザ光を照射して得られた上記エリアの画像から、画像処理部が画像処理し、得られたラインの中点座標によりＹ軸方向の差分を算出し、この差分値を測定ラインＢとする。
【００１８】
次いで、次式により浮き量Ｐを求める。
浮き量Ｐ＝ｔａｎ（レーザ光の入射角）×（基準ラインの値Ａ−測定ラインの値Ｂ）×ＣＣＤカメラの分解能
【００１９】
次いで、上記測定ラインの値Ｂと予め設定されている基準ラインの値Ａを比較し、浮き量Ｐが予め設定された閾値を超える場合、着座不良と判定する。
【００２０】
本願発明によれば、上記計測原理に基づき、所定のエリア内における基準ラインに対する測定ラインの差分により、検査対象の着座姿勢を浮き量として数値にて把握する。よって、浮き量の計測が定量的であり、正確である。
【００２１】
また、浮き量の計測は、ＣＣＤカメラからなる撮像部と、コンピュータからなる画像処理部による画像処理の協動により瞬時になされる。よって浮き量の計測が迅速に行われる。
【００２２】
着座姿勢の良／不良の判定は、画像処理技術を用い、予め設定されている閾値との比較により機械的になされるから、容易であり、かつ高速処理による迅速判定が可能である。
【００２３】
また本願発明による着座姿勢の判定は、半導体パッケージと着座部との相対関係を浮き量として数値にて把握するから、判定が容易である。
【００２４】
上記により、本願発明は半導体製造ラインにおける不良発生の原因を正確、迅速に特定するから、生産効率が向上し、また生産ロスの発生を防止する。
【００２５】
また上記により、本願発明によりテストを行なえば、生産コスト低下に寄与する。
【００２６】
赤色レーザ光を用いた場合、波長寿命が長いため安価で長寿命という効果がある。
【００２７】
レーザ光照射部による直接照射の場合、レーザ光の拡散損失が少なくなるため、検査対象に照射される光量が多くなり、安定した画像処理をすることができ、正確性に一層有利となる。
【００２８】
ミラー部１５による間接照射の場合、レーザポインタとレーザ光照射のための周辺構造を省スペース化にすることができるので、装置の大型化を回避するのに有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）は本願発明による半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置の実施の形態を示す概略正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ部拡大図、（Ｃ）は半導体パッケージの異常実装時の図である。
【図２】図１に示す半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置に接続される画像処理コンピュータ及び周辺機器を示す図である。
【図３】図１に示すＣＣＤカメラからの画像を取り込んだ画像処理部のモニタ画面の図である。
【図４】本願発明による半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置の計測原理を説明するための図である。
【図５】（Ａ）は図１のシステムにより検出した結果の値及びパッケージの着座不良の一の状態を示す図、（Ｂ）は同他の状態を示す図、（Ｃ）は同さらに他の状態を示す図、（Ｄ）は同さらに他の状態を示す図、（Ｅ）は同さらに他の状態を示す図である。
【図６】（Ａ）は本願発明による半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置の検出ステップを示すフローチャート、（Ｂ）は同画像処理ステップを示すフローチャートである。
【図７】パッケージの浮き量とラインのズレ量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、実施の形態を示す図面に基づき本願発明による半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置をさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図１及び図２において、１は半導体パッケージ３が挿入・着座される着座部としてのソケットであり、該ソケット１及び該半導体パッケージ３にて検査対象５を構成する。７は上記検査対象５が適宜数搭載されたテスト基板としてのバーンインボードである。本実施例の場合、該バーンインボード７に８×８個の検査対象５が搭載されている。９はＸ軸及びＹ軸方向に移動可能な可動テーブルであり、上記バーンインボード７が載置される。
【００３２】
１１は、所定波長のレーザ光を照射するレーザポインタ１３からなるレーザ光照射部である。該レーザポインタ１３のレーザ光照射角度は調整可能となっており、本実施例の場合、５０°に設定される。上記レーザポインタ１３はクラス２の波長（本実施例では６３５ｎｍ程度）のレーザ光１７が用いられる。本実施例の場合、レーザ光１７の照射時間は、各検査対象毎に０．１秒程度、本実施例の場合全体では約０．１秒×６４である。
【００３３】
本実施例の場合、レーザ光１７は、可動テーブル９がＸ軸（図１（Ａ）の左右方向）に移動するとき、１行目の検査対象に照射され、次いで可動テーブル９が上下方向に移動後、次の行の検査対象に照射される。このようにして最後の行の検査対象まで、レーザ光１７は、可動テーブル９がＸ軸（図１（Ａ）の左右方向）に移動するとき検査対象に照射される。
【００３４】
１５はミラー部であり、上記レーザポインタ１３から照射されたレーザ光１７を反射させるミラー１５ａからなる。上記レーザ光１７は検査部Ｐの一定のポイントに照射され、上記検査対象がＸ軸方向に沿って水平に移動することにより線状に照射される。
【００３５】
１９は撮像部であり、ＣＣＤカメラ２０からなる。該ＣＣＤカメラ２０の撮像能力は、本実施例の場合、２００万画素、コンピュータでの動画再生速度３０ｆｐｓ、シャッター速度１／３０秒である。なお、ＣＣＤカメラ２０のシャッター速度は可変である。
【００３６】
２１は画像処理コンピュータ２２及び画像処理ボード２３からなる画像処理部であり、上記ＣＣＤカメラ２０にて撮像された検査対象５の画像が取り込まれ、画像処理される。上記画像処理ボード２３と上記ＣＣＤカメラ２０とはカメラリンクされている。上記画像処理コンピュータ２２は、制御ＰＬＣ２４とＬＡＮ接続され、高速電力線通信が可能となっている。該制御ＰＬＣ２４の入出力はラインレーザ２５により高速で行う。
【００３７】
上記画像処理部２１は、浮き量算出式及び基準ラインのマスタ値が登録される記憶手段（図示省略）と、取り込まれた検査対象の画像を２値化する２値化処理手段（図示省略）と、２値化処理により抽出されたライン部分を細線化する細線化処理手段（図示省略）と、細線化された線を直線近似化する直線近似化処理手段（図示省略）と、直線近似化された線の中点を求める中点化処理手段（図示省略）と、算出された浮き量と基準ラインのマスタ値とを比較する比較演算手段（図示省略）とからなる。
【００３８】
図１において、（Ｂ）は半導体パッケージ３がソケット１に正常に着座された場合を示し、（Ｃ）は半導体パッケージ３のソケット１への着座が不良な場合を示す。
【００３９】
図３は、上記ＣＣＤカメラ２０からの画像を取り込んだ画像処理部２１のモニタ画面を示す。各画面は中央部に配設され、Ｐ1は半導体パッケージ３の位置を認識する画面、Ｐ2はソケット１の位置を認識する画面、Ｐ3は半導体パッケージ３の浮きを検出する画面である。
【００４０】
画面の上方に、「モード選択」「ボード・ラック情報」「復帰」「ブザー停止」「システムメニュー」の表示ボタンが設けられ、「品種Ｎｏ．」「品種名」「画像設定Ｎｏ．」「設定名」の表示欄、「動作モード」「挿入」の別が設けられる。また各画面の上方には、本願発明装置稼動時の着工情報が表示される。該着工情報は、該当ロットを着工開始した時間及び終了した時間が自動表示される「着工日時」、装置稼動時に自動計算されて表示される「サイクルタイム（ｓｅｃ／個）」の欄が設けられる。
【００４１】
半導体パッケージ３の位置を認識する画面Ｐ1の上方には「挿入情報」としてのロット情報入力画面が設けられ、ここに「ロットＮｏ．」「製品名」及び「着工予定数（個）」が入力される。またここに「着工数（個）」「ボード枚数（枚）」「トレイ枚数（枚）」が表示される。
【００４２】
ソケット１の位置を認識する画面Ｐ2の上方には「抜取情報」としてのロット情報入力画面が設けられ、ここに「ロットＮｏ．」「製品名」及び「着工予定数（個）」が入力される。またここに「着工数（個）」「ボード枚数（枚）」「トレイ枚数（枚）」「良品数（個）」「不良品数（個）」「不良率（％）」が表示される。
【００４３】
半導体パッケージ３の浮きを検出する画面Ｐ3の上方には「Ｒａｎｋ別抜取数」としてのロット情報入力画面が設けられ、ここに１乃至９及び不明のランク別の抜取数（個）の入力情報が表示される。
【００４４】
上記画面Ｐ1の下方には「処理時間（秒）」「処理率（％）」、ズーム、パン、Ｐ1〜Ｐ3の各表示エリア内での全画面表示、「取込モード」「回数」の表示欄及びＸ軸（ｐｉｘ）、Ｙ軸（ｐｉｘ）、角度θ（度）を表示する「認識位置」、Ｘ軸（μｍ）、Ｙ軸（μｍ）、角度θ（度）を表示する「補正量」の各欄が設けられ、「手動実行」「画像保存」「ファイル選択」ボタンが設けられる。
【００４５】
上記画面Ｐ2の下方には「処理時間（秒）」「処理率（％）」、ズーム、パン、Ｐ1〜Ｐ3の各表示エリア内での全画面表示、「取込モード」「回数」「スコア」の表示欄及びＸ軸（ｐｉｘ）、Ｙ軸（ｐｉｘ）、角度θ（度）を表示する「認識位置」、Ｘ軸（μｍ）、Ｙ軸（μｍ）、角度θ（度）を表示する「補正量」の各欄が設けられ、「手動実行」「画像保存」「ファイル選択」ボタンが設けられる。
【００４６】
上記画面Ｐ3の下方には「処理時間（秒）」「処理率（％）」、ズーム、パン、Ｐ1〜Ｐ3の各表示エリア内での全画面表示、「取込モード」「回数」「スコア」の表示欄及びＸ軸（Ｘ1、Ｘ2）、Ｙ軸（Ｙ1、Ｙ2）、角度θ（θ1、θ2）を表示する「認識位置」、浮き量を表示する「浮き量」（ｍｍ）の各欄が設けられ、「手動実行」「画像保存」「ファイル選択」ボタンが設けられる。
【００４７】
画面の最下方には「ランク分類ＯＦＦ」「実装情報ＯＦＦ」「Ｆａｉｌ−Ｓｏｃｋｅｔ情報ＯＦＦ」の各欄及び「運転」「停止」「払出し」のボタンが表示される。
【００４８】
図４及び図５に基づき、本願発明による半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置の計測原理を説明する。
【００４９】
図４は半導体パッケージ３がソケット１に正常に着座した状態を示す。このとき、本実施例では、ソケット１のライン１Ａ及び半導体パッケージ３のライン３Ａについてのマスタ値は表１の通りであり、Ｙ軸の差分は「８９．８６６」画素数（ｐｉｘ）（ライン３Ａ−ライン１Ａ＝６０１．７８６−５１１．９２＝８９．８６６）であり、これを登録差分としてマスタ登録する。このときの浮き量を「０」としてマスタ登録する。これらの値をマスタ値として上記画像処理コンピュータ２２の記憶手段（図示せず）に登録し、このライン１Ａ、３Ａを基準ラインの値Ａとする。なお、図４において、２はソケット１の端子であり、半導体パッケージ３の端子４と接続される。
【００５０】
【表１】
2015102398.tif 000003
【００５１】
図５は検査対象としての半導体パッケージ３がソケット１に不良着座された場合を示す。ここで、Ｙ軸のラインに注目して不良品の検出をする。夫々の状態におけるＹ軸のラインの値は表２の通りである。
【００５２】
【表２】
2015102398.tif 000004
【００５３】
表２において、図５に示すライン１Ｂはソケット１の右側フレームのラインを、ライン１Ｂ´はソケット１の左側フレームのラインを、ライン３Ｂは半導体パッケージ３のラインを各示す。各ライン１Ｂ、１Ｂ´、３Ｂは、上記ソケット１及び上記半導体パッケージ３の略中央部にレーザ光が照射される検出エリアＥ1、Ｅ2において線状に得られる。
【００５４】
図５（Ａ）の場合、ライン１Ｂとライン３Ｂの差分（画素の差）（ｐｉｘ）は「２８．２５１」である（表２）。ここでレーザ光の入射角＝５０度、基準ラインの値Ａ＝８９．８６６、測定ラインの値Ｂ２８．２５１、ＣＣＤカメラの分解能を０．０４８ｍとすると、浮き量Ｐは、上記浮き量算出式より、ｔａｎ（５０）×（８９．８６６−２８．２５１）×０．０４８＝３．５２５ｍｍとなる（表３）。この値は設定された閾値（本実施例では０．５００ｍｍ）超となるので浮き「有」と判定し、アラームを発報する。
【００５５】
同様にして計算すると、表２＜４＞の差分値より表３の如く、図５（Ｂ）では「３．０１５」、図５（Ｃ）では「３．４００」、図５（Ｄ）では「３．３７８」、図５（Ｅ）では「１．１４０」となる。いずれの場合も予め設定された閾値（本実施例では０．５００ｍｍ）超となるので、着座不良と判定する。
【００５６】
【表３】
2015102398.tif 000005
【００５７】
一方、例えば測定ラインの値Ｂが８９．０とすると、上記浮き量算出式より、
ｔａｎ（５０）×（８９．８６６−８９．０）×０．０４８＝０．０５０ｍｍ
となり、上記閾値（本実施例では０．５００ｍｍ）以下となるので、「正常着座」と判定する。
【００５８】
なお、図５（Ａ）は半導体パッケージ３がソケット１の下側にある状態、図５（Ｂ）は半導体パッケージ３がソケット１の上側にある状態、図５（Ｃ）は半導体パッケージ３がソケット１の右側にある状態、図５（Ｄ）は半導体パッケージ３がソケット１の左側にある状態、図５（Ｅ）はソケット１内でずれている状態である。これら半導体パッケージ３の状態は目視により確認した。
【００５９】
ここで図６に基づき、本願発明装置の操作方法について説明する。まず、所定数のソケット１が搭載されたバーンインボード７が半導体パッケージ３の挿入位置Ｐ（図１（Ａ）に示す）に搬送される（Ｓ１）。本実施例の場合、１枚のバーンインボード７には８×８＝６４個のソケット１が搭載されている。
【００６０】
次いでソケット１が開動作され（Ｓ２）、該ソケット１に半導体パッケージ３が図示しない挿入・抜取ハンドにより挿入・着座される（Ｓ３）。
【００６１】
次いで、検査対象にレーザ光１７が照射され、ソケット１に半導体パッケージ３が着座された状態の画像がＣＣＤカメラ２０により撮像される（Ｓ４）。
【００６２】
次いで検出対象となるソケット１及び半導体パッケージ３についての検出エリアＥ1、Ｅ2の画像を画像処理し、ライン部分Ｂを抽出する（Ｓ５）。なお、ライン部分を基準ラインの場合１Ａ、３Ａとして図４に示し、測定ラインの場合１Ｂ、３Ｂとして図５（Ａ）に示す。
【００６３】
Ｓ５の画像処理は、まず、上記画像中のソケット１及び半導体パッケージ３に映り込んでいる検出エリアＥ1、Ｅ2内の画像を画像処理コンピュータ２２に取り込み（Ｓ５１）、夫々の画像を検出エリアＥ1、Ｅ2内で所定の閾値により２値化処理する（Ｓ５２）。
【００６４】
次に抽出されたライン部分１Ｂ及び３Ｂに細線化処理を施し（Ｓ５３、Ｓ５４）、細線化処理された各線に対して直線近似化処理を施す（Ｓ５５）。
【００６５】
次に直線近似化処理された各直線の中点を求める（Ｓ５６）。
【００６６】
次に各々の中点座標からライン１Ｂとライン３ＢのＹ軸座標の差分を算出し、測定ラインの値Ｂとする（Ｓ５７）。
【００６７】
次に、基準ラインの値Ａとステップ５７の測定ラインの値Ｂとの差分、レーザ光の照射角度及びＣＣＤカメラの分解能の数値を画像処理コンピュータ２２の記憶手段より呼び出し、上記浮き量算出式により浮き量Ｐを算出する（Ｓ５８）。
【００６８】
基準ラインの値Ａは、予め正常着座と判断された半導体パッケージ３及びソケット１の嵌合組について、上記したステップ４及びステップ５１乃至ステップ５７を行なっておき、算出された差分値を画像処理コンピュータ２２の記憶手段にマスタ登録しておく。
【００６９】
次いでステップ６に移行し、上記浮き量Ｐが画像処理部２１の記憶手段に登録されている基準ラインのマスタ値Ａと比較され（Ｓ６）、予め設定された閾値（本実施例では閾値＝０．５００ｍｍ）を超えていない場合は良品として処理される。かくして上記一連のステップ５１乃至ステップ５８及びステップ６の処理が所定数（実施例では６４個）終了すると、次の検出動作に備え、ステップ１に戻る。
【００７０】
ステップ６が所定の閾値を超えている場合は不良品として処理され、アラームが発報される（Ｓ７）。この場合、装置が自動停止して検出作業が一時中止され、不良品が除去される。
【００７１】
図７は半導体パッケージ３の浮き量Ｐとラインのズレ量の関係を示し、浮き量Ｐ＝０の正常着座時と比較したときの浮き量Ｐの増加に伴うソケットのライン１Ａ及び１Ａ´、１Ｂ及び１Ｂ´と、パッケージのライン３Ａ、３Ｂの位置関係の変化量を示す。図７において、横軸が浮き量Ｐ（ｍｍ）、縦軸がズレ量（ｐｉｘ）であり、菱形ポイントが左側のライン１Ａ´又は１Ｂ´とライン３Ａ又は３Ｂの差を、四角ポイントが右側のライン１Ａ又は１Ｂとライン３Ａ又は３Ｂの差を表わす。
【００７２】
図７より、浮き量が０．１ｍｍ増加するごとに、平均すると約２画素のズレが生じることが判る。また図７より、浮き量が０．１５ｍｍ程度の場合は検出困難であるが、０．４ｍｍ程度以上であれば半導体パッケージ３の浮きを検出することができる。
【００７３】
表４は、本願発明装置による検査対象の浮き量検出の正確性を検証するため、予め厚さの判明しているシムを半導体パッケージ３とソケット１の間に挿入した状態で、半導体パッケージ３の浮き量（ｍｍ）を測定した結果を示す。表４（ａ）は、厚さ０．１ｍｍのシム１枚を挿入した場合、（ｂ）は同シムを２枚挿入した場合、（ｃ）は同シムを３枚挿入した場合、（ｄ）は０．３ｍｍ厚のシムを挿入した場合の各半導体パッケージ３の浮き量（ｍｍ）を示す。
【００７４】
【表４】
2015102398.tif 000006
【００７５】
表４より、本願発明装置による検査対象の浮き量検出の誤差率は２／１，０００乃至４５／１，０００であり、本願発明装置による検査が非常に高度の正確性を有することが判る。
【００７６】
このように本実施の形態によれば、ソケット１に対する半導体パッケージ３の着座不良の発生を正確、安定的に、かつ迅速、容易に判定することができる。
【００７７】
また半導体パッケージ３の不良発生率の低減に寄与するから生産性を向上せしめ、加えて不良発生時の原因特定を容易化するのに貢献することができる。
【００７８】
ＩＣパッケージの場合、表面に照射されるレーザ光が散乱し易いところ、本願発明装置によれば、照明コントロール等環境により判定基準値を任意に設定することができるから、検査対象の種類に応じた繊細な判定基準値を設定をすることができる。
【００７９】
閾値は１μｍ単位で設定することができる。
【００８０】
さらに、所定の閾値を超えた場合、アラーム発報するように構成すれば接続部を外部にコンタクトさせずに着座不良を正確に検出することができる。
【００８１】
本願発明による半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置は上記した実施の形態に限定されない。例えば、レーザ光の照射は、可動テーブルがＹ軸方向に移動するとき検査対象に照射されるようにしてもよい。この場合は基準ラインの値Ａと測定ラインの値Ｂより求められる差分値はＸ軸方向の値として算出される。
【００８２】
半導体パッケージはＩＣパッケージの他、その種類は問わない。例えば接続部に端子やリードフレームがあるもの、あるいはリードがない半田ボール端子、半田バンプやランドと呼ばれる端子の場合であっても本願発明を適用することができる。
【００８３】
レーザ光の照射角度は変更可能であり、検査対象によって適宜に設定され変更可能である。
【００８４】
半導体パッケージの形状は平面視正方形、長方形等任意である。
【００８５】
また半導体パッケージの構造は任意である。半導体パッケージは多くの場合、半導体と外部とを電気的に接続する端子と、半導体を搭載・密封保持する封止材とからなるが、これに限定されず、半導体を搭載する部材は必ずしも樹脂モールド等により封止されていなくてもよい。
【００８６】
レーザ光の周波数は、レーザポインタを変更すれば、検査対象により適宜変更することができる。例えば緑色のレーザ光でも適用することができる。
【００８７】
検査対象たる半導体パッケージ３とソケット１は各１個であっても本願発明装置を適用することができる。
【００８８】
上記実施の形態では差分の算出に用いる着座部のラインを右側のライン１Ａ又はライン１Ｂとしたが、左側のライン１Ａ´（図４）、１Ｂ´（図５）とし、これとライン３Ａ又はライン３Ｂとの差分を用いてもよい。
【００８９】
アラームが発報された場合、検出作業をリトライするかスキップするように設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本願発明は半導体製造ラインにおける生産効率の向上等に活用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１      ソケット
２      端子
３      半導体パッケージ
４      端子
５      検査対象
７      バーンインボード
９      可動テーブル
１１    レーザ光照射部
１３    レーザポインタ
１５    ミラー部
１６    ミラー
１７    レーザ光
１９    撮像部
２０    ＣＣＤカメラ
２１    画像処理部
２２    画像処理コンピュータ
２３    画像処理ボード
２４    制御ＰＬＣ
２５    ラインレーザ
【図１】
2015102398.tif 000007
【図２】
2015102398.tif 000008
【図３】
2015102398.tif 000009
【図４】
2015102398.tif 000010
【図５】
2015102398.tif 000011
【図６】
2015102398.tif 000012
【図７】
2015102398.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月19日(2015.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記目的達成のため、本願発明による半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置は、
着座部に着座される半導体パッケージの着座姿勢を判定する装置であって、
着座部に半導体パッケージが着座された状態の検査対象が適宜数搭載されたテスト基板と、
該テスト基板の一定のポイントにラインレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
ラインレーザ光を照射された検査対象を撮像する撮像部と、
撮像された検査対象の画像を取り込み、該画像の画像処理をする画像処理部とからなり、
上記レーザ光照射部と上記検査対象とが相対的に移動可能とされ、
上記画像処理部は予め設定されている基準ラインと上記画像を画像処理して得られる測定ラインとの比較より差分を算出し、
上記基準ライン及び測定ラインは半導体パッケージの検出エリア及び該半導体パッケージが着座する着座部の検出エリアに夫々線状に得られる画像を２値化、細線化及び直線近似化することにより得られる線の中点より抽出され、
上記基準ラインは上記半導体パッケージが上記着座部に正常に着座されたときの状態を浮き量０として設定登録される算出基準となるラインであり、
上記測定ラインは検出対象となる上記半導体パッケージが上記着座部に正常、異常を問わず着座された状態で半導体パッケージおよび上記着座部に照射されたラインレーザー光によって得られる判定対象となるラインであり、
上記差分から計算される浮き量が予め設定されている閾値を超えるか否かにより検査対象の着座姿勢の良／不良を判定することを特徴とする。
また、請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が基準ラインの座標よりラインレーザ光の照射方向に直交するＹ軸方向の値として算出されることを特徴とする。
また、請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が基準ラインの座標よりラインレーザ光の照射方向に沿うＸ軸方向の値として算出されることを特徴とする。
また、請求項２又は請求項３記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が半導体パッケージと該半導体パッケージを着座せしめる着座部の一のライン値とから算出されることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記画像処理部は、浮き量算出式及び基準ラインのマスタ値が登録される記憶手段と、取り込まれた検査対象の画像を２値化する２値化処理手段と、２値化処理により抽出されたライン部分を細線化する細線化処理手段と、細線化された線を直線近似化する直線近似化処理手段と、直線近似化された線の中点を求める中点化処理手段と、算出された浮き量と基準ラインのマスタ値とを比較する比較演算手段とからなることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記浮き量Ｐは次の浮き量算出式より求められることを特徴とする。
浮き量Ｐ＝ｔａｎ（レーザ光の入射角）×（基準ラインの値Ａ−測定ラインの値Ｂ）×
ＣＣＤカメラの分解能
また、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が照射される検出エリアが上記検査対象に線状に得られることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記テスト基板が上記Ｘ軸及び上記Ｙ軸方向に可動であることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記ラインレーザ光が上記レーザ光照射部より上記テスト基板に直接照射されることを特徴とする。
また、請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記ラインレーザ光が上記レーザ光照射部よりミラー部を介して上記テスト基板に照射されることを特徴とする。
また、請求項９又は請求項１０記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記ラインレーザ光の照射角度が５０°であることを特徴とする。
また、請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記ラインレーザ光が赤色レーザ光であることを特徴とする。
また、請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、着座不良の検出をした場合、アラームが発報されるアラーム発報手段が設けられることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
１５はミラー部であり、上記レーザポインタ１３から照射されたレーザ光１７を反射させるミラー１６からなる。上記レーザ光１７は検査部Ｐの一定のポイントに照射され、上記検査対象がＸ軸方向に沿って水平に移動することにより線状に照射される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着座部に着座される半導体パッケージの着座姿勢を判定する装置であって、
着座部に半導体パッケージが着座された状態の検査対象が適宜数搭載されたテスト基板と、
該テスト基板の一定のポイントにラインレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
ラインレーザ光を照射された検査対象を撮像する撮像部と、
撮像された検査対象の画像を取り込み、該画像の画像処理をする画像処理部とからなり、
上記レーザ光照射部と上記検査対象とが相対的に移動可能とされ、
上記画像処理部は予め設定されている基準ラインと上記画像を画像処理して得られる測定ラインとの比較より差分を算出し、
上記基準ライン及び測定ラインは半導体パッケージの検出エリア及び該半導体パッケージが着座する着座部の検出エリアに夫々線状に得られる画像を２値化、細線化及び直線近似化することにより得られる線の中点より抽出され、
上記基準ラインは上記半導体パッケージが上記着座部に正常に着座されたときの状態を浮き量０として設定登録される算出基準となるラインであり、
上記測定ラインは検出対象となる上記半導体パッケージが上記着座部に正常、異常を問わず着座された状態で半導体パッケージおよび上記着座部に照射されたラインレーザー光によって得られる判定対象となるラインであり、
上記差分から計算される浮き量が予め設定されている閾値を超えるか否かにより検査対象の着座姿勢の良／不良を判定することを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が基準ラインの座標よりラインレーザ光の照射方向に直交するＹ軸方向の値として算出されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が基準ラインの座標よりラインレーザ光の照射方向に沿うＸ軸方向の値として算出されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記差分が半導体パッケージと該半導体パッケージを着座せしめる着座部の一のライン値とから算出されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記画像処理部は、浮き量算出式及び基準ラインのマスタ値が登録される記憶手段と、取り込まれた検査対象の画像を２値化する２値化処理手段と、２値化処理により抽出されたライン部分を細線化する細線化処理手段と、細線化された線を直線近似化する直線近似化処理手段と、直線近似化された線の中点を求める中点化処理手段と、算出された浮き量と基準ラインのマスタ値とを比較する比較演算手段とからなることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記浮き量Ｐは次の浮き量算出式より求められることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
浮き量Ｐ＝ｔａｎ（レーザ光の入射角）×（基準ラインの値Ａ−測定ラインの値Ｂ）×ＣＣＤカメラの分解能
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記レーザ光が照射される検出エリアが上記検査対象に線状に得られることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記テスト基板が上記Ｘ軸及び上記Ｙ軸方向に可動であることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記ラインレーザ光が上記レーザ光照射部より上記テスト基板に直接照射されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記ラインレーザ光が上記レーザ光照射部よりミラー部を介して上記テスト基板に照射されることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記ラインレーザ光の照射角度が５０°であることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項１２】
請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、上記ラインレーザ光が赤色レーザ光であることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。
【請求項１３】
請求項１記載の半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置において、着座不良の検出をした場合、アラームが発報されるアラーム発報手段が設けられることを特徴とする半導体パッケージテスト用着座姿勢判定装置。