JPH0626835A - 電子部品のリード形状検査用光学装置およびこれを用いた電子部品のリード形状検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リードピッチおよびスタンドオフが比較的小
さい、各種サイズの電子部品の各リードの形状を同時に
検査する。 【構成】 ＩＣを載置するガラステーブル６に回折格子
５を付設し、その回折光を用いて各ＩＣリード１を同時
に水平に照明する。各ＩＣリード１の後方にレンズ系1
1,12 とＣＣＤカメラ13,14 を設置し、前記の照明で作
られたＩＣリード１の各投影像を同時に撮像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品のリード曲が
りや平坦度などその形状を検査するための装置に係り、
特に、リードの平坦度を検査するための光学装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】フラットパッケージ形のＩＣ等をプリン
ト基板に実装する際には、プリント基板に形成されてい
る端子部との接合を良好なものとするため、ＩＣリード
の形状に以下の不都合な点があるかどうかの検査を行
う。 (1) 図８に示すようなＩＣリード31の局所的あるいは全
体的な曲がり、及びピッチＰと、(2) 図９に示すような
ＩＣリード31の平坦部の基準面Ｏからの浮き、である。
そのＩＣリードの形状を検査するための各種の装置が提
案されている。以下に図面を参照しながら説明する。

【０００３】＜第１従来例＞図10はこの第１従来例に係
る装置の概略構成を示している。光を透過するガラスス
テージ31（裏面がスクリーン）の上にＩＣを乗せ、その
ステージ面に対して９０゜方向と４５゜方向からＩＣを
照明する。そして、裏面のスクリーンに映し出されたＩ
Ｃリード31の投影像をガラスステージ30の下方にある複
数台のＣＣＤカメラ32で撮像する。得られた９０゜照明
画像の画像データを画像処理部33で解析してその曲がり
を検査し、４５°照明画像の画像データからＩＣリード
の浮きの検査を行う。

【０００４】しかしながら、近年におけるＩＣの高密度
実装化に伴うＩＣサイズの縮小化、さらにはこれに伴っ
てのリード間隔の縮小化が進み、最小のもので0.3mm ピ
ッチのリード間隔を有するＩＣが開発されている。この
ようなファインピッチのＩＣリードの形状測定に上記の
ような装置を用いると、４５゜照明時でリードの投影像
が重なってしまいリードの浮き量の測定が不可能にな
る。そこで、次のような装置が提案された。

【０００５】＜第２従来例＞図11はこの第２従来例に係
る装置の概略構成を示している。この装置の特徴的な部
分は、リードの曲がりを測定するためにステージ面に対
して９０゜方向に配された曲がり照明灯34に加えて、リ
ードの浮き量を測定する浮き照明灯35をステージ面の延
長面上に配したことである。これによると、浮き照明灯
35の光が、ガラスステージ30面とＩＣ底面との間（この
距離をスタンドオフという）を通ってＩＣリード31を水
平方向から照明する。そして、そのＩＣリード31の投影
像をミラーｍでＣＣＤカメラ32に導き撮像する。ＩＣリ
ード31を水平方向から照明するので、ファインピッチの
ＩＣであってもリードの投影像が重なることなく、微妙
な浮き量を測定することができる。

【０００６】しかし、前記のスタンドオフがおよそ0.1m
m 程度の薄型のＩＣでは、光が十分にその間を通らない
こととなり、鮮明なリードの水平方向の投影像を得るこ
とができず、測定も困難なものであった。また、一度の
測定で、一方向のＩＣリードしか測定することができな
いため、ＩＣの向きを180 °反転させるという手間もか
かる。

【０００７】これを解消するには、ＩＣの真下に照明灯
を設置し、各ＩＣリード列を同時に水平方向から照明す
る手法が考えられる。だが、スタンドオフが0.1mm とい
う長さではこの間に照明灯を設置するわけにもいかな
い。そこで、次のような治具を使った装置が提案され
た。

【０００８】＜第３従来例＞図12はこの第３従来例に係
る主要部の概略構成を示している。ＩＣリード31の基部
でこれを支持するように、左右端に立ち上がり部が形成
された治具36の中に照明灯37を設置する。照明灯37から
の光をミラー38で前記の立ち上がり部の頂上に導き、そ
こからＩＣリード31に向けて直角方向に光を照射する。
この治具36を使えば、各ＩＣリード列を同時に直角方向
から照明することができ、前記の第１，第２従来例の問
題点が解消される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第３従
来例のような治具36を使う場合、ＩＣの各種サイズに応
じた治具36を用意する必要がある。すなわち、正確に左
右端の立ち上がり部でＩＣリード31の基部を支持しなけ
ればならないからで、そのためにはＩＣ本体の大きさ
（リード列同士の間隔）と、立ち上がり部の間隔とが一
致している必要がある。立ち上がり部の間隔は治具固有
のものであるから、ＩＣの各種サイズに対応してこれを
支持することができず、測定の汎用性に欠ける。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、リードピッチおよびスタンドオフが比較
的短い電子部品の各リード列を同時に検査することがで
きるとともに、各種サイズの電子部品のリード形状検査
に対応することができる電子部品のリード形状検査用光
学装置およびこれを用いた電子部品のリード形状検査装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために次のような構成をとる。すなわち、本発明
の電子部品のリード形状検査用光学装置は、(1) 電子部
品が載置される一部あるいは全体が透光性のステージ
と、(2) 前記電子部品の対向するリード列の間隙内で前
記ステージに付設されて前記リード列に沿う透光部と遮
光部とを１列又は交互に配列してなる回折格子と、(3)
前記回折格子を下方から照明する光源とを備えたことを
特徴とする。また、本発明の電子部品のリード形状検査
装置は、上記の構成に加えて、(4) 前記回折格子からの
回折光で照明された電子部品の各リード列の投影像をそ
れぞれに撮像する撮像手段を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の電子部品のリード形状検査用光学装置
によれば、光源から回折格子に入射する光の波長および
その入射角と、回折格子の透光部のピッチ間で決定され
る回折光の角度を、ステージ上の電子部品のリード列の
内側から外側へ水平に向かうように設定することで、各
リード列を一度にその回折光で鮮鋭に照明することがで
きる。この場合において、電子部品のサイズは少なくと
も回折格子を跨ぐだけの大きさがあればよく、１つの品
種に限られることはない。また、本発明の電子部品のリ
ード形状検査装置によると、前記回折光で照明された各
リード列の投影像をそれぞれに撮像手段で撮像するか
ら、検査に必要な各リード列の画像データが一度に得ら
れる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明のリード形状検査用光学装置を
用いたリード形状検査装置の概略構成を示している。そ
の光学装置は、ＩＣリード１の照明用光源として配され
ている照明灯２の出力光を、レンズ３によって平行光線
束に変換し、これをガラス板４を介して回折格子５に導
く。そして、ここで略90°に光を回折し、ＩＣが載置さ
れるガラスステージ６を通してＩＣリード１の内側から
外方に向けてこれを照明する。

【００１４】回折格子５は、図２の平面図に示すよう
に、ガラス等の透明板７に多数の遮光性の線条８を所要
ピッチで形成し、遮光部と透光部とが一列又は交互に配
置されるように構成する。そして、回折格子５の線条８
にＩＣリード１の列方向（Ｘ方向）が沿うように、また
両サイドのＩＣリード１で回折格子５を跨ぐようにして
ＩＣをガラスステージ６の上に置く。

【００１５】周知のように、回折格子５による回折光の
明るさの極大値が現れる位置は、次の (a)式を満足する
θ（回折角という）の方向となる。 ｄ(sinθo ＋ sinθ) ＝ｍλ ・・・・・・・・・・・・・(a) 上式において、符号ｄは回折格子５の透光部間（スリッ
ト間）のピッチ，θoは回折格子５への入射光角度，ｍ
は整数値，λは入射光の波長である。いま、図３に示す
ように平行光線束に変換された入射光B1が、ガラスステ
ージ６の面に対して垂直な法線ｎと同じ角度で回折格子
５に入射する場合、 (a)式におけるθoは法線ｎとの偏
角で表すため「０°」となる。これを (a)式に代入して
書き換えると、 sinθ＝ｍλ／ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(b) となる。

【００１６】つまり、この例のように、ガラス板４の直
下に照明灯２を設置した場合には、回折角は入射光の波
長と、回折格子５の透光部のピッチとで決定されるた
め、ＩＣリード１の内側から外側に向けて回折光の明る
さの極大値が表れるようにこれらの値を設定すればよ
い。そうすると、ＩＣリード１を鮮鋭に照明することが
でき、リード形状の検査に用いる投影像も鮮明なものが
得られる。

【００１７】なお、上記の構成では、回折格子５の上に
ガラスステージ６を設置しているが、このガラスステー
ジ６は回折格子５を保護する目的で配したものである。
したがって、特に必要なものでなく、これを廃してガラ
ス板４をＩＣの検査ステージとしてもよい。この場合、
回折格子５はＩＣの直下に位置することになるので、回
折角が丁度90°となるように前記の入射光の波長と、回
折格子５の透光部のピッチの値とを決定する。また、こ
の場合において、ガラス板４に回折格子５が入る縦長の
溝を形成し、溝の中に回折格子５を埋設した構成として
もよい。

【００１８】次に、上述した光学装置を用いてリード形
状の検査を行う検査装置について説明する。図１に示す
ように、この検査装置は上記の光学装置によって得られ
た回折光（ＩＣリード１の投影像）の光路をハーフミラ
ー10で分割し、一方を浮き量測定用のレンズ系11に導
き、もう一方を反射ミラー20を介してピッチ測定用のレ
ンズ系12に導く。そして、浮き量測定用のレンズ系11か
らの出力光像をエリア形ＣＣＤセンサー13（ＣＣＤカメ
ラ）で撮像し、ピッチ測定用のレンズ系12からの出力光
像をリニア形ＣＣＤセンサー14で撮像し、それらの画像
データを図示を省略している画像処理部に送出して検査
するようになっている。

【００１９】なお、この検査装置は列配置されている各
ＩＣリード１に対応して設置されるもので、図示のよう
にＩＣ本体の両サイドにリード１の列を有しているもの
では、その左右に上記の構成部品が配される。

【００２０】浮き量測定用のレンズ系11は、例えば図４
の斜視図に示すように、複数個の円柱レンズを絞り15を
挟んで前段側と後段側に配して構成される。前段側の円
柱レンズ群16は、その軸がＸ方向となるように配されて
おり、図のＹ方向にＩＣリード１の投影像を拡大する。
一方の後段側の円柱レンズ群17は、その軸がＹ方向とな
るように配されており、前段側の円柱レンズ群16でＹ方
向に拡大された像をＸ方向に縮小する。

【００２１】ここでＩＣリード１の投影像が図５に示す
ようであったとする。斜線部分が影の部分である。この
投影像はまず、前段側の円柱レンズ16によってＹ方向に
拡大され図６に示すような像に変換される。このＹ方向
は、図５の基準線Ｏ（ガラスステージ６の基準面に相
当）からリード１の最下面への向きで、つまりはリード
１の浮き方向である。浮き方向が拡大された投影像は、
絞り15によって図６のＤの範囲に絞られる。この範囲Ｄ
は、ちょうどリード１の浮き部分を含む最小の範囲に設
定されるのが好ましい。

【００２２】絞り込まれた像は、後段側の円柱レンズ17
でＸ方向に縮小され、結果、図７に示すような投影像Ｓ
が得られる。このように、投影像のサイズは絞り15と後
段側の円柱レンズ17によって縮小化されたものとなる
が、Ｙ方向（浮き方向）の像は前段側の円柱レンズ16で
拡大されたままである。したがって、より高い精度が要
求される浮き量の測定を、その方向に拡大された像に基
づいて行うことができ、また、投影像のサイズそのもの
は縮小化されているので、これを撮像するＣＣＤカメラ
13の設置個数が削減される。

【００２３】例えば、ＩＣの投影像をＹ方向に2.75倍に
拡大し、絞りの範囲Ｄを通常のＣＣＤカメラ13の有効視
野の一辺の長さである約 6.6mmに設定する。ＣＣＤカメ
ラ13によるＹ方向の画素数は通常約 480個であるから、
１画素は約 13.75μm に相当する。これに対して浮き量
の測定の場合は５μｍでの分解能が要求されている。す
なわち、等倍像の撮像では、有効視野の一辺の長さが
2.4mmのＣＣＤカメラ13を用いる必要があり（2.4mm ÷4
80 ＝５μｍ）、その長さが短くなった分、ＣＣＤカメ
ラ13の設置個数が増加していた。しかし、本例のように
投影像をＹ方向に2.75倍に拡大すると、１画素当たりの
投影像の長さは、等倍像の１／2.75倍、すなわち、13.7
5 μｍ／2.75＝５μｍとなる。

【００２４】つまり、通常のＣＣＤカメラ13を用いて５
μｍの分解能を実現でき、さらに、Ｘ方向への縮小を加
えることでＣＣＤカメラ13の設置個数は大幅に削減する
のである。

【００２５】一方のピッチ測定用のレンズ系12は、例え
ば、前記の後段側の円柱レンズ17をその軸がＸ方向とＹ
方向とにそれぞれ沿うように、２段に配して構成し、投
影像のサイズをＸ，Ｙ方向に縮小化する。ピッチ測定
は、ＩＣリード１のピッチ間を測定するものである。

【００２６】なお、上述の実施例では、ＩＣの両サイド
にリード１を有するものを例示したが、このタイプのＩ
Ｃに限ることはなく、ＩＣの全ての側面（４方向）から
リード１が延出しているタイプのＩＣも同じ原理で検査
することが可能である。つまり、図２に示した回折格子
５の上方に、同じ回折格子５を直交させた姿勢で設置
し、その直交位置にＩＣの中心位置がくるように、これ
をガラスステージ６の上に載置する。そして、上記のレ
ンズ系とＣＣＤカメラ等からなる検査機構を４方向に配
して構成する。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子部品のリード形状検査用光学装置は、電子部品が
載置される透光性のステージに回折格子を付設し、その
回折光を用いて電子部品のリードを照明するようにした
ため、回折光の角度を電子部品のリード列の内側から両
外側に向かうように設定することで、電子部品の各リー
ド列を一度にその回折光で鮮鋭に照明することができ
る。また、電子部品のサイズは少なくとも回折格子を跨
ぐだけの大きさがあればよく、１つの品種のものに限ら
ず、種々のサイズの電子部品に対応することができる。
また、本発明の電子部品のリード形状検査装置は、前記
回折光で照明された各リード列の投影像をそれぞれに撮
像手段で撮像するから、検査に必要な各リード列の画像
データを一度に得ることができ、検査時間の短縮化が図
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電子部品のリード形状
検査用光学装置およびこれを用いた電子部品のリード形
状検査装置の概略構成図である。

【図２】電子部品のリード形状検査用光学装置における
ＩＣの平面図である。

【図３】電子部品のリード形状検査用光学装置の作用を
説明する一部正面図である。

【図４】電子部品のリード形状検査装置におけるレンズ
系の一構成例を示した斜視図である。

【図５】電子部品のリード形状検査用光学装置によるＩ
Ｃリードの投影像を示した図である。

【図６】前記レンズ系で拡大された投影像の図である。

【図７】前記レンズ系を通して最終的に得られる投影像
の図である。

【図８】従来例においてＩＣリードの曲がり具合を示し
た図である。

【図９】従来例においてＩＣリードの浮き具合を示した
図である。

【図１０】第１従来例に係る装置の概略構成を示した図
である。

【図１１】第２従来例に係る装置の概略構成を示した図
である。

【図１２】第３従来例に係る装置の概略構成を示した図
である。

【符号の説明】

１・・・ＩＣリード ２・・・照明灯（光源） ５・・・回折格子 13・・・ＣＣＤカメラ 14・・・リニア形ＣＣＤセンサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品が載置される一部あるいは全体
   が透光性のステージと、前記電子部品の対向するリード
   列の間隙内で前記ステージに付設されて前記リード列に
   沿う透光部と遮光部とを１列又は交互に配列してなる回
   折格子と、前記回折格子を下方から照明する光源とを備
   えたことを特徴とする電子部品のリード形状検査用光学
   装置。
2. 【請求項２】 電子部品のリード列を照明して得られた
   投影像を画像処理装置で解析して各リードの曲がりや平
   坦度などを検査する電子部品のリード形状検査装置にお
   いて、電子部品が載置される一部あるいは全体が透光性
   のステージと、前記電子部品の対向するリード列の間隙
   内で前記ステージに付設されて前記リード列に沿う透光
   部と遮光部とを１列又は交互に配列してなる回折格子
   と、前記回折格子を下方から照明する光源と、前記回折
   格子からの回折光で照明された電子部品の各リード列の
   投影像をそれぞれに撮像する撮像手段とを備えたことを
   特徴とする電子部品のリード形状検査装置。