(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査トレイに並べて配置された複数の半導体装置の検査方法であって、
外部接続端子となるリードを底面から露出させた樹脂封止型の前記各半導体装置を、ＸＹテーブルに設けられて該半導体装置の底面を撮像するカメラと該カメラで暗く撮像された樹脂バリと明るく撮像された金属光沢面の白黒画像から前記樹脂バリが黒く前記金属光沢面が白くなるように２値化レベルを決めて２値化データを作成し、該２値化データと基準値とを比較して該半導体装置の良否を判断する判別手段とを備えた検査装置によって個々に検査し、不良品であると判断された半導体装置については、前記ＸＹテーブルにピッキング機構が設けられた搬送手段でピックアップして前記検査トレイとは別位置に配置された不良品収納トレイに搬送し、前記搬送手段で前記不良品がピックアップされた空席位置に、更に別位置に配置された補充トレイから良品の半導体装置を補充することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の検査方法において、前記判別手段は、前記カメラによって撮像したデータを２値化して前記半導体装置のリードの光沢面の前記２値化データを作成し、幅方向の前記２値化データの大きさが基準値Ａ１以上又は前記基準値Ａ１を超える部分の前記基準端からの寸法を基準寸法値Ｂ１と比較してその良否を判定することを特徴とする半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部接続端子となるリードを底面から露出させた樹脂封止型の半導体装置の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、リードフレームを使用した樹脂封止型の半導体装置は、小型化の要求を満たすために、樹脂封止体の側面にリードを突出させず、樹脂封止体の底面に、外部接続端子となるリードを露出する、ＳＯＮ（Small  Outline  Non-leaded  package）／ＱＦＮ（Quad  Flat  Non-leaded  package）と呼ばれる半導体装置が注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の半導体装置においては、リードの露出面が樹脂封止体の底面とほぼ同一面状態で露出しているので、図６に示すように、半導体装置７０を樹脂封止する際に、リードの露出面７１上に樹脂が流出してしまうことがある。このようにリードの露出面７１に樹脂が流出してしまうと樹脂バリ７２となり、外観不良となるばかりでなく、その後リード表面に半田などの外装めっきを行う際に、めっきが付着しないという問題がある。
そこで、このように樹脂バリ７２が生じた半導体装置７０は、一般には不良品であるので、出荷前に検査して取り除く必要がある。従来はこの樹脂バリ７２の有無の検査は、人が目視によって行っており、生産性が非常に低いという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製造過程で樹脂バリの発生する可能性のある半導体装置の検査を人手を要することなく自動的に行う半導体装置の検査方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る半導体装置の検査方法は、検査トレイに並べて配置された複数の半導体装置の検査方法であって、
外部接続端子となるリードを底面から露出させた樹脂封止型の前記各半導体装置を、ＸＹテーブルに設けられて該半導体装置の底面を撮像するカメラと該カメラで暗く撮像された樹脂バリと明るく撮像された金属光沢面の白黒画像から前記樹脂バリが黒く前記金属光沢面が白くなるように２値化レベルを決めて２値化データを作成し、該２値化データと基準値とを比較して該半導体装置の良否を判断する判別手段とを備えた検査装置によって個々に検査し、不良品であると判断された半導体装置については、前記ＸＹテーブルにピッキング機構が設けられた搬送手段でピックアップして前記検査トレイとは別位置に配置された不良品収納トレイに搬送し、前記搬送手段で前記不良品がピックアップされた空席位置に、更に別位置に配置された補充トレイから良品の半導体装置を補充する。
これによって、検査トレイに良品の半導体装置のみを選別して載せることができる。
そして、この発明に係る半導体装置の検査方法において、前記判別手段は、前記カメラによって撮像したデータを２値化して前記半導体装置のリードの光沢面の前記２値化データを作成し、幅方向の前記２値化データの大きさが基準値Ａ１以上又は前記基準値Ａ１を超える部分の前記基準端からの寸法を基準寸法値Ｂ１と比較してその良否を判定するのが好ましい。
【０００６】
【０００７】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る半導体装置の検査方法に使用する設備の平面図、図２は検査しようとする半導体装置の底面図、図３は同半導体装置の更なる部分拡大図、図４は同半導体装置のリードの拡大図、図５はこの半導体装置の検査方法のフロー図である。
【０００８】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の検査方法に使用する設備１０（以下、単に検査設備という）は、検査しようとする半導体装置１１を並べて収納する検査トレイ１２と、半導体装置１１の外観を撮像するカメラ１３と、カメラ１３からの画像に基づき、半導体装置１１の良否を判断する図示しない判別手段と、判別手段によって不良と判断された半導体装置１１を収納する不良品収納トレイ１４と、検査トレイ１２の不良品の半導体装置１１があった位置に補充する良品の半導体装置１１を有する補充トレイ１５と、これらの検査トレイ１２、不良品収納トレイ１４及び補充トレイ１５との間で半導体装置１１を搬送する搬送手段１６とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。
【０００９】
検査トレイ１２、不良品収納トレイ１４及び補充トレイ１５は、この実施の形態ではそれぞれ実質的に同一形状となって、同一ピッチで形成された複数列の溝状の載置棚１７〜１９を有し、複数の半導体装置１１を各載置棚１７〜１９上に並べて配置できる構造となっている。この実施の形態では載置棚１７〜１９は溝状としたが、升状であって各升内に半導体装置を収納するものであってもよい。
この検査トレイ１２、不良品収納トレイ１４及び補充トレイ１５と平行（Ｘ方向）にこれらのトレイに載った半導体装置１１を搬送するための搬送手段１６を備えている。搬送手段１６にはＸＹテーブル２１と、ＸＹテーブル２１のＹ駆動軸２２の先部に設けられたカメラ１３及び半導体装置１１のピッキング機構２３を有している。カメラ１３を中心としてその周囲にはリング照明機構２４が設けられ、カメラ１３で撮像しようとする半導体装置１１の照明を行っている。
カメラ１３には、周知の絞り機構を備え、撮像対象物である半導体装置１１にピントを合わせることができるようになっていると共に、半導体装置１１の状況に応じて適切量の光が撮像素子（この実施の形態ではＣＣＤ）に照射されるようになっている。なお、カメラ１３にオートフォーカス機構を備えるのがより好ましい。
【００１０】
ＸＹテーブル２１は、両側を支柱２５、２６によって支持されてＸ軸方向に延びるガイドレール２７と、ガイドレール２７上を走行する走行台車２８を有している。走行台車２８には電動モータの一例であるパルスモータ２９及び図示しないラックピニオンを備えたＸ軸駆動機構を介して走行台車２８がガイドレール２７上を所定の距離移動するようになっている。
一方、この走行台車２８には、ガイドレール２７に対して直交する前記したＹ駆動軸２２をその軸方向に案内するガイド機構と電動モータの一例であるパルスモータ３０及び図示しないラックピニオンを備えたＹ軸駆動機構が設けられ、Ｙ駆動軸２２が所定距離移動できるようになっている。
このようにして、前記したカメラ１３、リング照明機構２４及びカメラ１３とは少しの距離を設けて配置されたピッキング機構２３がＸＹ方向に制御装置からの命令に従って、移動できるようになっている。
【００１１】
ピッキング機構２３は、Ｙ駆動軸２２の側部に突出した支持部３１に設けられ、最下部にある図示しない吸着盤とこの吸着盤の昇降手段の一例である図示しないシリンダとを有している。吸着盤には真空電磁弁を介して真空源が接続され、シリンダには図示しないエア電磁弁を介して空圧源に接続されている。これによって、必要な場合には、吸着盤にて半導体装置１１を吸着して上昇し、ＸＹテーブル２１を用いて所定の場所で下降させ、吸着盤から半導体装置１１を離して所定の場所に載置するようになっている。前記したＸＹテーブル２１、吸着盤の吸着動作及び昇降、カメラ１３の画像取込み及びその処理は、予め書き込みされたプログラムを有する制御装置の命令によって行われている。
前記した制御装置は、図２に示すように、カメラ１３で得た半導体装置１１の裏面側のリード３２の画像から、半導体装置１１の良否を所定の基準に照らして判定する判別手段を有する画像処理部を備えている。そして、カメラ１３とこの画像処理部とによって検査装置が構成される。
なお、前記したカメラ１３には手動又は自動の昇降機構（又はズーム機構）が設けられ、半導体装置１１に対して所定の大きさの画像が得られるようになっている。
【００１２】
次に、前記した検査設備１０を用いる半導体装置の検査方法について順を追って説明する。
まず、帯状又は短冊状に形成されている銅系又は鉄合金系等からなる導電性の薄板材料をエッチングやプレス加工によって、パッドとその周囲に配置された複数のリード３２を有するリードフレームを形状加工する。なお、各単位のリードフレームは帯状に配置する場合もあるが、この実施の形態ではリードフレームをマトリックス状に形成している。
次に、各単位のリードフレームのパッドに、銀ペースト等の接着剤や接着用テープを介して半導体チップを搭載し、搭載した半導体チップとリードを含む回路パターンとをワイヤボンディングやフリップチップ接続等の周知の接続方法にて電気的に接続する。
そして、マトリックス状に半導体チップが搭載されたリードフレームの半導体搭載面を一括して、各半導体装置１１の中央部分から外側方向を向いて配置されたリード３２の底面（即ち、リード露出面）が裏面側から露出するようにしてエポキシ等の樹脂によって封止する。この後、ダイシングブレード等の切断刃によって、個別の半導体装置１１に切り分ける。
【００１３】
個片化された半導体装置１１を、リード露出面が上側になるようにして検査トレイ１２に並べて収納し、この検査トレイ１２を、検査設備１０にセットする。なお、検査トレイ１２は前述のように複数の半導体装置１１を格子状に収納している。また、図１に示すように、検査設備１０には空の不良品収納トレイ１４及び良品の半導体装置１１が収納された補充トレイ１５をセットしておく。
検査設備１０には、前述のようにＸＹテーブル２１に、吸着盤を備えたピッキング機構２３と、カメラ１３と、カメラ１３の撮像を明確にするためのリング照明機構２４が設置されており、カメラ１３で撮像した画像に基づいて、撮像した半導体装置１１の良品及び不良品を判別する判別手段を有している。
検査設備１０の動作について、図５を参照しながら説明すると、予め半導体装置１１の種類及び以下に説明する半導体装置１１毎の２値化レベルを入力して、運転をスタートすると、カメラ１３が第１番の半導体装置１１の検査位置に移動する（ステップＳ１）。カメラ１３は、検査トレイ１２にリード３２の底面を露出させた状態で載っている個々の半導体装置１１について撮像を順次行うが、半導体装置１１の大きさ及び位置は、予め入力されたデータから分かっているので、ＸＹテーブル２１を作動させてカメラ１３の位置を検査しようとする半導体装置１１の位置に合わせる。
【００１４】
また、半導体装置１１のセンターにカメラ１３の光軸を正確に合わせる必要がある場合には、半導体装置１１の裏面の輪郭の画像を検索し、その図心又は重心を求めてカメラ１３の位置に合わせてもよい。なお、カメラ１３の動作時はリング照明機構２４をＯＮにしておく。
そして、図２に示すように、半導体装置１１の裏面像を場所１〜４に分けて、個々の場所について検査を行う（ステップＳ２）。この場合、更に場所１〜４に合わせてカメラ１３を動かしてもよいし、高画素のカメラ１３を用いて一枚の半導体装置１１の裏面画像から場所１〜４を分割してもよい。また、場合によっては、更には細かく各リード３２を個々に撮像して以下の検査を行ってもよい。
【００１５】
この実施の形態では、半導体装置１１の裏面を場所１〜４に分割して検査を行っている。図３は場所４の一部拡大図であるが、カメラ１３によって撮像された画像３３をもとに判別手段に書き込まれたプログラムによって、以下のようにして半導体装置１１の良否の判定を行う（ステップＳ３）。
撮像された画像３３をまず２５６階調の白黒画像に変換する。そして、封止樹脂３４及びこの封止樹脂３４がリード３２の上に被さった樹脂バリ３５の部分は暗く撮像され、リード３２の金属光沢面は明るく撮像されるので、樹脂バリ３５が黒に、リード３２の金属光沢面が白くなるような位置に２値化レベル（閾値）を決めて、白黒画像を２値化して各リード３２の光沢面の２値化データを作成する。この様子を一つのリード３２について、図４に示す。
一般に樹脂バリ３５は、図４に示すように半導体装置１１の中央側Ｃから外側端部Ｅに向けて発生し、しかも、中央側Ｃから外側端部Ｅに向けて徐々に幅が狭くなる傾向がある。そこで、リード３２が露出した白部分の幅方向の長さＷを画素（ドット）の数を数えて得る。この実施の形態ではリード３２の全幅が２０画素となって、樹脂バリ３５がある部分では、例えば１９画素、１５画素のようにその幅が狭くなっている。
【００１６】
そこで、まず良否の境界となる基準値である下限値Ａ１と上限値Ａ２を予め決定しておく。従って、Ａ１≦Ｗ≦Ａ２となる。なお、Ａ２はリード３２の幅より少し大きい値となり、Ａ１はリード３２の幅より少し狭い幅（例えば、９／１０〜６／１０）となる。これによって、白部分の幅方向の長さが基準値Ａ１以上となる領域が決定されるので、その領域の外側端部Ｅ（基準端）から寸法Ｌを求める。そして、この寸法Ｌに対して予め決定された基準寸法値である下限値Ｂ１と上限値Ｂ２の間に、寸法Ｌが入っているか否かを判断し、Ｂ１≦Ｌ≦Ｂ２を満足する場合には、そのリード３２は良ということになる。この場合、Ｂ１は例えばリード３２の全長の４／１０〜８／１０となり、Ｂ２はリード３２の全長を超える値（例えば、全長の１．１倍）となる。これによって、外部接続端子となるリード３２の部分に半田が確実に溶着できる。なお、以上のリード３２の判定において、上限値Ａ２、Ｂ２は必ずしも必要でないが、カメラ１３やその他の処理手段に異常がある場合の判定として使用できる。
このようなリード３２の検査を一つの半導体装置１１の各端子について行う。この場合、必要な場合にはＸＹテーブル２１を作動させてカメラ１３の位置を動かして行う。一つの半導体装置１１において、各リード３２の全てについて良であると判定が出た場合に、半導体装置１１を良品として扱う。そして、半導体装置１１の各リード３２のうち１つでも不良の判定が出た場合には、その半導体装置１１は不良品として扱う。
検査した半導体装置１１が良品である場合には、次の半導体装置１１を検査するために、ＸＹテーブル２１を移動させてカメラ１３を次の半導体装置１１を撮像すべき位置に合わせる（ステップＳ４）。
【００１７】
一方、ステップＳ３の判定で、半導体装置１１が不良品であると判断される場合には、不良品の半導体装置１１を排出する必要がある。この場合は、ＸＹテーブル２１を作動させて、ピッキング機構２３の吸着盤の位置を該当する半導体装置１１の中心位置に合わせ、シリンダを作動させて吸着盤を半導体装置１１の背中に合わせ、真空電磁弁を開いて吸着盤によって半導体装置１１を吸着し、シリンダを上昇させて半導体装置１１を所定位置まで上げ、ＸＹテーブル２１を作動させて半導体装置１１を不良品収納トレイ１４の所定の空き位置まで搬送し、シリンダを下降させると共に、真空状態を解いて吸着盤から半導体装置１１を離し、不良品収納トレイ１４の所定位置に半導体装置１１を載置する。これによって、不良品の半導体装置１１が排出される（ステップＳ５）。
【００１８】
これによって、検査トレイ１２から半導体装置１１が一つ無くなることになるので、半導体装置１１の補充を行うか否かの命令に従い、必要がある場合には（ステップＳ６）予め検査された良品の半導体装置１１を補充トレイ１５から補充する。この動作は、ＸＹテーブル２１と作動させてピッキング機構２３を動かし、吸着盤によって補充トレイ１５からの半導体装置１１を取り出し、検査トレイ１２の空き部分に移載する（ステップＳ７）。以上の処理を検査トレイ１２に載った各半導体装置１１について繰り返すことによって、不良品の半導体装置１１が全部除去され、しかも検査トレイ１２は良品の半導体装置１１で埋まる。従って、この検査トレイ１２をそのまま製品トレイとすることもできるし、更には全部の半導体装置１１を同時に別の製品トレイに移載することもできる。
【００１９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変形例を含むものであり、例えば、前記実施の形態においては、補充トレイを有さず、不良と判定された半導体装置を除去するだけでもよい。また、不良品収納トレイは、単にゴミ箱であってもよい。
更には、実施の形態では一つのＸＹテーブルにカメラ及びピッキング機構を設けているが、これらを干渉しないようにして独立に制御することもできる。
【００２０】
【発明の効果】
【００２１】
請求項１、２記載の半導体装置の検査方法は、各半導体装置を個々に検査装置によって検査して不良品であると判断された半導体装置については、搬送手段でピックアップして検査トレイとは別位置に配置された不良品収納トレイに搬送し、不良品がピックアップされた空席位置に、更に別位置に配置された補充トレイから良品の半導体装置を補充するので、検査終了後も検査トレイに必要な数の、しかも良品の半導体装置が並んでいることになる。従って、検査終了後の半導体装置を再度並べなおす必要がなく、作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の検査方法に使用する設備の平面図である。
【図２】検査しようとする半導体装置の底面図である。
【図３】同半導体装置の更なる部分拡大図である。
【図４】同半導体装置のリードの拡大図である。
【図５】この半導体装置の検査方法のフロー図である。
【図６】半導体装置の欠陥状況の説明図である。
【符号の説明】
１０：半導体装置の検査設備、１１：半導体装置、１２：検査トレイ、１３：カメラ、１４：不良品収納トレイ、１５：補充トレイ、１６：搬送手段、１７〜１９：載置棚、２１：ＸＹテーブル、２２：Ｙ駆動軸、２３：ピッキング機構、２４：リング照明機構、２５、２６：支柱、２７：ガイドレール、２８：走行台車、２９、３０：パルスモータ、３１：支持部、３２：リード、３３：画像、３４：封止樹脂、３５：樹脂バリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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