(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段により円孔を含む領域を撮影し、得られた円孔画像から画像処理手段により円孔画像の輪郭データを抽出し、さらに得られた円孔画像の輪郭データから試料の円孔の径寸法を演算処理して求める、試料の円孔の径寸法の測定方法であって、円孔を含む領域を撮影した撮影画像から、円孔画像の輪郭をたどり、円孔画像の輪郭を表す第１のベクトル列を求め、該第１のベクトル列のうち、ベクトルの方向の変化が所定の値の範囲でない急峻な箇所で挟まれた区間のベクトルがあれば、これを第１のベクトル列から除外して残った第２のベクトル列から、なければ第１のベクトル列から、実座標で表される輪郭座標列を得て、得られた輪郭座標列を用い、楕円近似により円孔画像の中心位置座標を求め、楕円近似により求められた円孔画像の中心位置座標を通り、且つ、円孔画像の径を測定する方向を含む所定の角度範囲内の直線を１つないし複数とり、それぞれの直線と輪郭座標列により表される輪郭との２交点間の距離をそれぞれ算出し、これらを平均化して、測定する方向における円孔画像の径寸法として求め、これより試料の円孔の径寸法を求めることを特徴とする円孔の径寸法測定方法。
【請求項２】
請求項１において、試料が外形加工されたリードフレームとその治具孔を有するもので、治具孔の径寸法を測定するものであることを特徴とする円孔の径寸法測定方法。
【請求項３】
請求項２において、治具孔は貫通孔で、透過照明によりその治具孔を含む領域を撮影し、画像処理手段により治具孔画像の各画素データを所定のスライスレベルにより２値化して、２値化画像データから治具孔画像の輪郭データを抽出するものであることを特徴とする円孔の径寸法測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，外形加工されたリードフレームとその治具孔を有する製品等、円孔が形成されている製品の円孔の径の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置は、電子機器の高性能化と軽薄短小化の傾向（時流）からＬＳＩのＡＳＩＣに代表されるように、ますます高集積化、高機能化になっている。
これに伴い、外部端子（ピン）の総数の増加となり、ますます多端子（ピン）化が求められるようになってきた。
多端子（ピン）ＩＣ、特にゲートアレイやスタンダードセルに代表されるＡＳＩＣあるいは、マイコン、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の半導体装置化には、リードフレームを用いたものとしては、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）等の表面実装型パッケージが用いられており、ＱＦＰでは３００ピンクラスのものまでが実用化に至ってきている。ＱＦＰは、図７（ｂ）に示す単層リードフレーム７１０を用いたもので、図７（ａ）に示すように、ダイパッド７１１上に半導体素子７２０を搭載し、銀めっき、金めっき等の処理がされたインナーリード７１２の先端部と半導体素子７２０の端子（電極パッド）７２１とをワイヤ７３０にて結線した後に、樹脂７４０で封止し、ダムバー部７１４をカットし、アウターリード７１３部をガルウイング状に折り曲げて作製されている。このようなＱＦＰは、パッケージの４方向へ外部回路と電気的に接続するためのアウターリードを設けた構造となり、多端子（ピン）化に対応できるものとして開発されてきた。ここで用いられる単層リードフレーム７１０は、通常、コバール、４２合金（４２％Ｎｉ−鉄）、銅系合金等の導電性に優れ、且つ強度が大きい金属板をフオトリソグラフイー技術を用いたエッチング加工方法やスタンピング法等により、図７（ｂ）（イ）に示すような形状に加工して作製されていた。
尚、図７（ｂ）（ロ）は図７（ｂ）（イ）のＦ１−Ｆ２における断面図である。
【０００３】
リードフレームは、通常、図７（ｂ）に示すリードフレーム単体を複数個、連結部にて枠部（フレーム部とも言う）に連結した１フレーム（１連とも言う）の状態で外形加工された後、１フレーム（１連とも言う）の状態のまま、めっき処理、ダウンセット処理、半導体素子の搭載、樹脂封止処理が行われる。
このため、各処理における位置決めを行うための、貫通孔からなる治具孔を１フレームの枠部等に設けることが一般的であるが、特に、エッチングによるリードフレームの外形加工においては、この治具孔の径寸法により、製品部の寸法的な品質判断する目安とする場合があり、近年の半導体装置の多端子化に伴う多ピン化、狭ピッチ化により、ますます、この治具孔の径寸法の正確な測定が求められている。
【０００４】
従来、この治具孔の測定は、撮像手段により得られた治具孔画像から画像処理手段により治具孔画像に対し、膨張、縮退処理を施し、孔部に突出した形状や異物の影響を除去して、輪郭データを抽出し、さらに得られた円孔画像の輪郭データから試料の円孔の径寸法を演算処理して求めていた。
しかし、この方法の場合、治具孔画像に対する膨張、縮退処理を施しても、大きな異物を除去しきれなかったり、正常の部分の形状まで変化してしまうことがあり、また、本当に孔の径が小さい場合にも異物付着と判定されてしまうことがあり、問題となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、エッチングによるリードフレームの外形加工においては、この治具孔の径寸法を正確に測定する方法が求められていた。
本発明は、これに対応するもので、撮像手段により円孔を含む領域を撮影し、得られた円孔画像から画像処理手段により円孔画像の輪郭データを抽出し、さらに得られた円孔画像の輪郭データから試料の円孔の径寸法を演算処理して求める、試料の円孔の径寸法の測定方法で、試料の円孔の径寸法を正確に測定する方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の円孔の径寸法測定方法は、撮像手段により円孔を含む領域を撮影し、得られた円孔画像から画像処理手段により円孔画像の輪郭データを抽出し、さらに得られた円孔画像の輪郭データから試料の円孔の径寸法を演算処理して求める、試料の円孔の径寸法の測定方法であって、円孔を含む領域を撮影した撮影画像から、円孔画像の輪郭をたどり、円孔画像の輪郭を表す第１のベクトル列を求め、該第１のベクトル列のうち、ベクトルの方向の変化が所定の値の範囲でない急峻な箇所で挟まれた区間のベクトルがあれば、これを第１のベクトル列から除外して残った第２ベクトル列から、なければ第１のベクトル列から、実座標で表される輪郭座標列を得て、得られた輪郭座標列を用い、楕円近似により円孔画像の中心位置座標を求め、楕円近似により求められた円孔画像の中心位置座標を通り、且つ、円孔画像の径を測定する方向を含む所定の角度範囲内の直線を１つないし複数とり、それぞれの直線と輪郭座標列により表される輪郭との２交点間の距離をそれぞれ算出し、これらを平均化して、測定する方向における円孔画像の径寸法として求め、これより試料の円孔の径寸法を求めることを特徴とするものである。
そして、上記において、試料が外形加工されたリードフレームとその治具孔を有するもので、治具孔の径寸法を測定するものであることを特徴とするものであり、該治具孔は貫通孔で、透過照明によりその治具孔を含む領域を撮影し、画像処理手段により治具孔画像の各画素データを所定のスライスレベルにより２値化して、２値化画像データから治具孔画像の輪郭データを抽出するものであることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】
本発明の円孔の径寸法測定方法は、上記のように構成することにより、撮像手段により円孔を含む領域を撮影し、得られた円孔画像から画像処理手段により円孔画像の輪郭データを抽出し、さらに得られた円孔画像の輪郭データから演算処理部により試料の円孔の径寸法を演算処理して求める、試料の円孔の径寸法の測定方法で、試料の円孔の径寸法を正確に測定する方法の提供を可能としている。具体的には、円孔を含む領域を撮影した撮影画像から、円孔画像の輪郭をたどり、円孔画像の輪郭を表す第１のベクトル列を求め、該第１のベクトル列のうち、ベクトルの方向の変化が所定の値の範囲でない急峻な箇所で挟まれた区間のベクトルがあれば、これを第１のベクトル列から除外して残った第２のベクトル列から、なければ第１のベクトル列から、実座標で表される輪郭座標列を得て、得られた輪郭座標列を用い、楕円近似により円孔画像の中心位置座標を求め、楕円近似により求められた円孔画像の中心位置座標を通り、且つ、円孔画像の径を測定する方向を含む所定の角度範囲内の直線を１つないし複数とり、それぞれの直線と輪郭座標列により表される輪郭との２交点間の距離をそれぞれ算出し、これらを平均化して、測定する方向における円孔画像の径寸法として求め、これより試料の円孔の径寸法を求めることにより、これを達成している。
また、試料が外形加工されたリードフレームとその治具孔を有するもので、治具孔の径寸法を測定するものである場合には、エッチング加工における、リードフレームの外形加工の寸法品質管理上で特に有効である。
また、治具孔を貫通孔とし、透過照明によりその治具孔を含む領域を撮影し、画像処理手段により治具孔画像の各画素データを所定のスライスレベルにより２値化して、２値化画像データから治具孔画像の輪郭データを抽出するものであることにより、比較的簡単に、且つ正確に治具孔画像の輪郭データを得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の円孔の径寸法測定方法の実施の形態の１例を挙げて説明する。
図１は、本発明の円孔の径寸法測定方法の実施の形態の１例の工程フロー図で、図２は治具孔の撮影画像の図で、図３（ａ）は２値化画像の治具孔の輪郭と輪郭に沿うベクトルを示した図で、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す各ベクトルを成分表示した図で、図４はベクトルの方向の変化を示した図、図５は一部のベクトルを除いたベクトル列から実座標で表される輪郭座標列をつなぎ表示した図、図６は径寸法を測定する方法を説明するための図である。
本例はリードフレームの貫通孔からなる治具孔の径寸法を測定する例で、治具孔を含む領域を透過照明により撮影し、得られた治具孔画像から画像処理手段により治具孔画像の輪郭データを抽出し、さらに得られた治具孔画像の輪郭データから治具孔の径寸法を演算処理して求める径寸法の測定方法である。
図１〜図６中、１１０は光強度大の領域（貫通部の領域）、１２０は光強度小の領域、１２５は異物部、１３０は画素、１３１は値が１の画素、１３２は値が０の画素、Ａ０〜Ａ９はベクトルを示している。
【０００９】
以下、図１に基づいて本例の円孔の径寸法測定方法処理を説明する。
尚、説明を分かり易くするため、治具孔部のみについて説明を限定する。
図１中、Ｓ１１０〜Ｓ１３０は処理ステップを示すものである。
治具孔部を透過照明により撮影する。（Ｓ１１０）
透過照明による撮影のため、撮影画像は、治具孔部が光強度大の領域（貫通部の領域）となり、それ以外の素材部分は光強度小の領域となり撮影される。
治具孔がほぼ円状である場合には、治具孔画像は、図２（ｂ）に示すように、ほぼ円状の光強度大の領域１１０を形成するが、治具孔領域内に達する照明光に不透明な異物がある場合には、例えば、図２（ａ）に示すように、光強度小の領域１２０である異物の画像１２５が撮影され、光強度大の領域１１０の形状が、本来の治具孔の形状と異なってくる。
撮影はＣＣＤ素子を用いたエリアセンサカメラで、あるいはラインセンサカメラを用い、試料であるリードフレームを移動させながら行う。
照明は、ハロゲン光源を用いた光ファイバー照明等で行っても良い。
【００１０】
次いで、得られた撮影画像を以下のように画像処理して、治具孔の径寸法を抽出する。
はじめに、撮影により得られた撮影画像について、各画素毎に、所定のスライスレベルで２値化処理を行い、２値化画像を作成する。（Ｓ１２１）
ここでは光強度が所定のレベル以上の画素を値１、所定のレベルより下の画素を値０として２値化する。
次いで、得られた２値化画像から、治具孔画像の輪郭をたどり、治具孔画像の輪郭を表すベクトル列を求める。（Ｓ１２２）
尚、２値化画像から治具孔のおおよその中心を求めるには、例えば、それぞれ、Ｘ、Ｙ方向の画素位置ごとに、値１の画素の数を採り、各方向のピークの位置を、それぞれおおよその中心（仮中心座標とも言う）を表す座標とすれば良い。
そして、このようにして得られた仮中心座標から任意の方向へ、画像の値を検索し、画素の値が１から０に変化する箇所、即ち、２値化画像の治具孔の輪郭の一部に相当する箇所を探索し、その箇所を起点として、順番に、２値化画像の治具孔の輪郭をたどり、輪郭を表すベクトル列を求める。
例えば、図３（ａ）のように、２値化画像の治具孔の一部が拡大して示された場合、画素Ａ（ｉ、ｊ）を起点の画素とした場合、治具孔の輪郭をたどるベクトルは、図３に示す、Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９となり、それぞれ、図３（ｂ）のように、その成分で表される。
これらのベクトルの列を第１のベクトル列と言い、ここではベクトル列Ａ（ｉ）（ｉ＝０、１、２、−−−、ｎでｎは整数）とする。
尚、ここでは、各ベクトルは、値１の輪郭画素から隣接する最短距離の値１の輪郭画素へのベクトルを示すものである。
【００１１】
次いで得られたベクトル列のベクトルの方向変化を調べる。（Ｓ１２３）
通常、図３に示すような、最短距離に隣接する輪郭画素毎のベクトル列をそのまま用いず、大局的にベクトル列のベクトルの方向変化をとらえるには、例えば、図３に示す、ベクトル列を順に複数個毎に１つのベクトルとして表したベクトル列を作成し、このベクトル列の各ベクトルの変化をとる。
例えば、図３に示すベクトル列Ａ（ｉ）を、順に、５個づつ加算したベクトルからなるベクトル列Ｂ（ｊ）（ｊ＝０、１、２、−−−−、ｍで、ｍは整数）を作成する。
Ｂ（ｊ）は以下の式で表される。
0003923657.tif 000002
（但し、ｊ＝０、１、２、−−−−、ｍで、ｍは整数）
Ｂ（ｊ）とＢ（ｊ＋１）とのなす角をθ（ｊ）とした場合、ｃｏｓθ（ｊ）をＣｊとすると、Ｃｊは以下の式で表される。
0003923657.tif 000003
（但し、Ｌｖ．Ｂ（ｊ）はＢ（ｊ）の長さを表すものとする。）
そして、Ｃｊをグラフをベクトル列の順にグラフ化する。
図４は、２値化画像に異物部の画像（図２（ａ）の１２５に相当）を含む場合のグラフである。
通常、画素のサイズと治具孔の孔径との関係より、治具孔がほぼ円に近い場合には、Ｃｊはほぼ１に近い値を示すが、図２（ａ）に示す撮影画像の場合のように、その２値化画像に異物部の画像（図２（ａ）の１２５に相当）を含む箇所においては、図４に示すように、その値は２箇所で大きな変化をする。この箇所は、２値化画像の治具孔の輪郭から異物部の２値化画像の輪郭に変わる、あるいはその逆に変わる２箇所である。
このようにして、Ｃｊをグラフから、ベクトルＢｊのうち、異物部の２値化画像の輪郭を表すベクトルの区間を知ることができる。図４では区間▲１▼に対応する範囲のベクトルがこれに相当する。
また、これより、ベクトル列Ａ（ｉ）のうち、異物部の２値化画像の輪郭を表すベクトルの区間を知ることができる。
【００１２】
図４に示すように、ベクトル方向の変化の大の箇所がある場合（即ち、撮影画像が図２（ａ）に示すような場合）には、区間▲１▼に対応するベクトルを第１のベクトル列（ベクトル列Ａ（ｉ））から除いた第２のベクトル列を作成し、これより、実座標の治具孔の輪郭座標配列を求める。（Ｓ１２４）
また、図４に示すように、ベクトル方向の変化の大の箇所がない場合（即ち、撮影画像が図２（ｂ）のような場合）には、第１のベクトル列（ベクトル列Ａ（ｉ））から、そのまま、実座標の治具孔の輪郭座標配列を求める。（Ｓ１２５）ここで言う、実座標の輪郭標配列とは、ベクトル列にそった２値化画像の輪郭画素の座標である。
【００１３】
次いで、このようにして求められた輪郭標配列の複数点の輪郭画素の座標を用い、楕円近似を行い、２値化画像の治具孔の中心位置座標を算出する。（Ｓ１２６）
【００１４】
次いで、楕円近似により求められた円孔画像の中心位置座標を通り、且つ、治具孔画像の径を測定する方向を含む所定の角度範囲内の直線を１つないし複数とり、それぞれの直線と輪郭座標列により表される輪郭との２交点間の距離をそれぞれ算出し、これらを平均化して、測定する方向における円孔画像の径寸法として求め、これより２値化画像の治具孔の径寸法を求める。（Ｓ１２７）
勿論、上記治具孔画像の径を測定する方向を含む所定の角度範囲内の１つないし複数の直線と輪郭座標列により表される輪郭とで２交点がない場合には、この測定する方向では、所望とする径が無いものとする。
尚、エッチング加工によるリードフレーム、治具孔の加工を行った場合、通常、測定する方向を含む所定の角度を±５度の範囲とすれば、この範囲内の直線で２交点が得られる箇所がある。
【００１５】
このようにして、撮影画像から治具孔部に付着した異物の影響をうけることなく高精度に、径寸法の測定を行うことができる。
上記においては、輪郭の抽出を値１、値０の２値化画像で行ったが、２値以外の多値画像のまま画素の明るさを利用して１画素以下の精度で輪郭抽出を行っても良い。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、撮像手段により円孔を含む領域を撮影し、得られた円孔画像から画像処理手段により円孔画像の輪郭データを抽出し、さらに得られた円孔画像の輪郭データから試料の円孔の径寸法を演算処理して求める、試料の円孔の径寸法の測定方法で、試料の円孔の径寸法を正確に測定する方法の提供を可能とした。
結果、撮影画像から治具孔部に付着した異物の影響をうけることなく高精度に、径寸法の測定を行うことができものとし、エッチング加工における、リードフレームとその治具孔を備えた加工においては、加工工程における寸法品質の管理を、正確に行えるものとした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円孔の径寸法測定方法の実施の形態の１例の工程フロー図
【図２】治具孔の撮影画像の図
【図３】図３（ａ）は２値化画像の治具孔の輪郭と輪郭に沿うベクトルを示した図で、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す各ベクトルを成分表示した図
【図４】ベクトルの方向の変化を示した図
【図５】一部のベクトルを除いたベクトル列から実座標で表される輪郭座標列をつなぎ表示した図
【図６】径寸法を測定する方法を説明するための図
【図７】ＱＦＰタイプの半導体装置とリードフレームの図
【符号の説明】
１１０              光強度大の領域（貫通部の領域）
１２０              光強度小の領域
１２５              異物部
１３０              画素
１３１              値が１の画素
１３２              値が０の画素
Ａ０〜Ａ９          ベクトル
【図１】
0003923657.tif 000004
【図２】
0003923657.tif 000005
【図３】
0003923657.tif 000006
【図４】
0003923657.tif 000007
【図５】
0003923657.tif 000008
【図６】
0003923657.tif 000009
【図７】
0003923657.tif 000010