专利名称：用肉眼检查半导体器件引线的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用肉眼检查扁平封装形半导体器件引线的方法及设备。特别涉及不仅检测引线、并且也检查整个半导体器件的尺寸的半导体器件的引线的肉眼检查方法和设备。
将扁平封装形半导体器件安装到印刷电路板上，以便用引线焊接到印刷电路板的焊盘上。由于近年来所获得的半导体器件有许多功能，这倾向于使引线增多，而导致高封装密度。高封装密度必须使引线间距和印刷电路板上的焊盘间距减小。若半导体器件的引线过分弯曲或移位，则会使半导体器件不能安装到印刷电路板上。为了避免这种缺陷，则严格要求消除引线过分弯曲和移位，并彐惯于在半导体器件制造过程中用肉眼检查半导体器件的引线是否过分弯曲和位移。
由日本特许公开平4-809371(1992)公开了一种肉眼检查半导体器件的引线的常规设备。附

图1是这种常规肉眼检查半导体器件引线用设备的方框图。附图2是常规肉眼检查半导体器件引线用设备的主要零件的透视图。附图3是图2所示主要另件的光路图。
如图2和图3所示，半导体器件303位于检查台302的上表面上。检查台302包括一个导电的弱漫反射树脂块304，其侧面由导电的强漫反射树脂层322覆盖。检查台302透过位于透光台302下面的光源321发射的光。导电的弱漫反射的树脂块304，其上表面上有多个凸起307，每个凸起正对着从半导体器件303的外壳横向引出的引线324，起着光学棱镜的作用，把光分成沿引线324延伸方向取向的光线和沿垂直于该方向取向的光线，两种光线产生不同的亮度由检查光形成的引线324的投影图像通过反射镜305和棱镜306而被CCD(电荷耦合器件)照像机301拍摄。
导电的弱漫反射的树脂块304和导电的强漫反射的树脂层322均有不同程度的混浊度。光源321发射出的光朝上通过两个有不同程度混浊度的区域，在检查台302的上表面产生不同的亮度。更具体地说，若平行于检查台302的上表面水平透过的光线的亮度弱于以检查台302朝上透过的光线的亮度，则，水平光会在向上的光线干扰下漫反射。水平光线用于测试引线324的平整度，然后消失，造成引线平整度的测试误差。为了防止这种缺陷，将导电块304和导电层322的混浊度设计成使水平光线产生较大亮度。
在导电的强漫反射的树脂层322的外表面上安装金属遮光板323，以防止不希望的光线从导电层322到处横向散射。每个凸起307是进入由半导体器件303的外壳与引线324的弯曲部分之间限定的间隔的这样一种垂直形，因而半导体器件303可放在检查台302上的适当位置。
如图1所示，肉眼检查半导体器件引线的常规设备有读出CCD摄像机301拍摄的投影图像的图像读出器308，暂时存储投影图像数据用的图像存储器309，将图像数据变换成二进制图像数据的二进制数据发生器308a，按二进制图像数据产生引线324的投影图形用的仿形发生器31a，和CPU(中央处理单元)332。
CPU 332包括一个共面度计算单元313，用于由沿引线324伸出方向的投影图形的二进制图像数据来计算由引线324尖端构成的平面的平面度；一个引线弯曲计算单元333，用于由沿与引线324伸出方向垂直的方向的投影图形的二进制图像数据来计算沿引线324延伸的方向引线的弯曲度；和一个判断单元314，根据共面度计算单元313和引线弯曲计算单元333的计算结果，判断被检查引线是否合格。引线弯曲计算单元333由一个中心值计算器310和一个三角计算器311构成。
与CPU相连接的有分别通过I/O接口317a、317b存储计算和决定结果的外部存储器315、316；通过I/O接口371c、317d输出存储于外部存储器件315、316的计算和决定结果的CRT(阴极射线管)318和打印机319；以及一个通过I/O接口317d在检查工序之前把判断标准键入到外部存储器316的键盘。
以下将说明按图1至图3所示半导体器件引线的肉眼检查设备的测试过程和计算测试值的方法。图4给出了用图1所示半导体引线肉眼检查设备计算横向引线弯曲的计算方法。图5(a)至5(c)是测试值计算处理流程图。图6说明了引线共面度的计算处理。
用各检查CCD摄像机301拍摄由通过检查台302的光所形成的投影图像。用图像读出器308读出拍摄到的投影图像，并将其处理线6-位、64-级多值数据，然后将该数据存入图像存储器309。用二进制数据发生器308a将所储存的多值数据变换成二进制图像数据，并将二进制图像数据再存入图像存储器309。
用位于半导体器件303的横向位置的四个CCD摄像机301构成的图像来测试引线的共面度。如图6所示，建立每个引线324用的视窗W405。每个视窗W405中的引线324的外形和遮光板323的外形作为一组暗点存储在图像存储器309中，引线324与检查台302的上表面之间的面积作为一组亮点而储存在图像存储器309中。然后，仿形发生器312产生由每个视窗W405用的一组亮点构成的亮点组外形335。然后，共面度计算单元313检索每个视窗的亮度组外形335的垂直高度的最小值，计算全部视窗W405中最小值中的最大值，并确定计算出的最大值作为平整度值。通过I/O接口317a将平整度值存入外部存储器315，并送入判断单元314。判断单元314将平整度值与外部存储器316中存储的标准平整度值比较，由此决定被检查引线324是否合格。
以下参考图5(a)至5(c)说明引线324的横向弯曲的测试过程。如图4所示，在步骤S501中，建立了自位于半导体器件303上的四个CCD摄像机301的图像区的两个视窗W401，W402。然后，由二进制图像数据，中心值计算器310确定视窗401的侧边LW1与引线324之间相交点″a″，″b″的Y座标为WG1Y，步骤S502中，视窗402的侧边LW2与引线324之间相交点″c″、″d″的Y座标为WG2Y。
此后，在步骤S503中，中心值计算器310从交点″a″、″b″、″c″、″d″确定视窗W401、W402的侧边LW1、LW2上的引线324的中间点WG1(WG1x，WG1y)，WG2(WG2x，WG2y)，然后在步骤S504中按下式(1)根据确定的中间点WG1，WG2确定弯曲θ=tan-1WG2x-WG1xWG2y-WG1y-----······(1)]]>
之后，在步骤S505中，按图5(b)所示方法确定引线324末端的中点座标STP，而且，在步骤S506中也按图5(c)所示方法确定引线324在其最贴近末端处的中间点的座标SBP。用三角计算器311用三角函数由弯曲角计算出这些座标STP、SBP。之后，在步骤S507中，三角计算器311用从中间点座标STP的x座标STPx中减去中点座标SBP的x座标SBPx，计算出引线324的弯曲量。
因此，将所确定的每根引线324的弯曲量通过I/O接口317a存入存储器315中。将引线324弯曲量最大值送入判断单元314。
判断单元314将三角计算器311和共面度计算单元313送入的引线324的弯曲量和平整度量与外存储器316通过I/O接口317b送出的标准值比较；由此确定被检查引线324是否合格。之后，将判断数据存入外存储器315。CRT 318和打印机319输出由外存储器315，316通过I/O接口317c，317d输出的数据和测试结果。
上述的半导体器件引线肉眼检查用的常规设备确定每根分离引线的弯曲度是否合格。日本特许公开平1-236700(1989)公开了确定半导体中心位置和检查所确定的中心位置的引线弯曲量的另一种方法。
按该日本特许公开提供的方法，用CCD摄像机拍摄将光加到半导体引线上而产生的投影图像，并处理所获得的图像数据，以肉眼检查引线。
更具体地说，用CCD摄像机拍摄半导体器件引线的投影图像，将所产生的图像数据变换成二进制图像数据，然后存入图像存储器中。从存储的二进制图像数据指出代表引线边缘的亮度反转的位置。由这样确定的亮度反转的位置，确定引线的位置和数量。
若这样确定的引线数量与预定引线数量不相等，这就表示半导体器件有断线或有过大的引线移位，将其剔除。若这样确定的引线数量与预定量相等，然后，由规定在引线中心的引线位置计算出引线之间的距离或间距，并存入存储器中。即使半导体器件有个角度移位，引线间的距离也大于正常间距。这种情况下，可由引线间距离彼此相等的多个横向隔开的引线位置计算出引线边的中心位置。按二进制图像数据计算出引线位置和引线间距离。上述产生是沿半导体器件的每一边进行的。若半导体器件有四个边，则以四个引线边的中心计算出整个半导体器件的中心位置和角度移位。中心位置可以给定为两条直线之间的交点，两条直线各自连接四个引线边的两个相对引线边的中心。角度位移可给定成上述直线与直角座标系间的夹角，该直角座标系的座标原点是无任何不正常位移的半导体器件的中心位置。
从角度位移可以确定预先计算出的每个引线边上的引线间距离是否落入规定的范围。若落在规定范围之外，就说明有弯曲引线，予以剔除。若落入规定范围内，说明引线位置正确。最后，所获得的关于一个或每个引线边的二进制图像数据，它确定两边上的引线位置及其正确性是好还是不好。
上述半导体器件引线肉眼检查用的常规设备和方法存在以下缺陷。
按日本特许公开平4-80937(1992)。每根分离的引线实际上是检查其横向弯曲。因而，不可能判别安装在印刷电路板上的半导体器件的所有引线的弯曲。而且，由于用引线末端的中心位置的座标确定引线的任何弯曲，因此，即使引线宽度有一点变化，就会认为引线是弯曲的。
下面结合图7定量说明上述问题。图7所示的半导体器件有128根引线，引线间距为0.8mm，半导体器件为方形，每边长28mm(相当于日本电子装置工业协会规定的QFP 128，P-2828-080型器件的外形)。图7中，只画出了半导体器件每边的两端上的引线。
假设图7中9半导体器件上下两边上和左边上的所有引线均有0.15mm的引线弯曲，和右边最上部的引线弯曲为0.15mm，并且，引线宽度为0.50mm，超出QFP 128-P-2028-080型器件外型规定的宽度范围(标准范围是0.30-0.45mm，标准值是0.37mm)。若用上述常规设备，用引线弯曲的标准值0.15mm检查半导体器件的引线(本例中不检测共面度)则判断图7所示半导体器件是合格的。
在安装半导体器件的印刷电路板上安装盘的宽度按引线弯曲的标准值设计如下安装盘宽度＝引线宽度+2×引线弯曲标准值……(2)。
当把图7所示半导体器件安装在印刷电路板上时，由于左边最上的引线的引线弯曲是0.15mm，引线宽度超过标准引线宽度0.13mm，最上的引线与相应的安装盘错开的距离等于引线宽度超出的量，造成安装故障。也就是说，将半导体器件安装在印刷电路板上时，应剔除用常规设备判定是合格的那些半导体器件。
相反，甚至引线的引线弯曲超过标准值时，根据最靠近引线末端的位置将半导体器件安装到印刷电路板上时，也可能不出现缺陷。出现这种条件时，例如，右边最上引线的引线弯曲是0.17mm，而且，引线最靠近末端的位置离开图7所示位置的位移是0.1mm。由于引线弯曲大于标准值，因此判定半导体器件为次品。然而，实际上由于引线末端位置对标准位置右移0.07mm，因而，尽管将半导体器件安装在印刷电路板上时实际没有造成问题，却将这种半导体器件判为次品。
按日本特许公开平1-236700(1989)公开的方法，确定半导体器件的中心位置的位移和角度位移。并按所确定的角度位移来确定引线间距是否落在规定范围内。因而，有可能确定半导体器件有关外形的引线位置。用引线间距确定引线弯曲，并最后用这种引线弯曲作标准，确定半导体器件是否合格。而且用所公开的方法计算引线的各种宽度。
本发明的目的是，提供一种用肉眼检查半导体器件引线的设备，用它能容易地检查出各半导体器件安装到印刷电路板上会造成安装故障的引线弯曲，而且，也可制止各半导体器件安装到印刷电路板上时对实际无安装缺陷的引线判为次品。
为实现上述目的，提供一种按本发明的用肉检查扁平形封装的半导体器件引线的方法，包括下列工艺步骤将有关半导体器件引线的设计尺寸数据和标准值存入外部存储器；存入作为外形图像数据的所拍摄到的半导体器件外形的图像，并存入作为外形设计图像数据的设计尺寸数据；将外形图像数据与外形设计图像数据相互重叠，因而使外形图像数据与外形设计图像数据按相同方向取向，并使各自的中心彼此对准；在外形图像数据上移动外形设计图像数据，并检索出未重叠在关于引线末端的外形图像数据上的外形设计图像数据，由此确定外形图像数据相对于外形设计图像数据的误差；和用标准值比较误差，以确定半导体器件的引线弯曲是否合格。
上述方法，将扁平封装的半导体器件的引线设计尺寸数据和标准值存入外存储器中。根据半导体器件的拍摄图像把半导体外形作为外形图像数据存储，把所设计的尺寸数据作为外形设计图像数据存储起来，因此，使设计尺寸数据转换成类似于按拍摄图像的外形图像数据的图像数据。
外形图像数据与外形设计图像数据彼此重叠，使外形图像数据与外形设计图像数据按相同方向取向，且使各自的中心彼此对准。然后，外形设计图像数据在外形图像数据上移动，并检索出有关引线末端的外形设计图像数据未重叠在外形图像数据上的位置。现在，用半导体器件的中心为标准，确定引线位置与外形设计图像数据的误差。将误差与标准值比较，确定半导体器件的引线弯曲是否合格。
由于没判断单根引线的弯曲，但判断了引线末端位置相地于半导体器件中心的位置，因此，按半导体器件安装在印刷电路板上相同的条件判断半导体器件。防止了把安装到印刷电器板上时不会招来问题的半导体器件判为次品，相反，也防止了把安装到印刷电路上会引起麻烦的半导体器件判为合格。由于误差是检索有关引线末端的外形设计图像数据不重叠在外形图像数据的位置而确定的，因而，无论引线的宽度如何变化，均能正确地确定半导体器件是否合格。
上述方法中，重要的是精确地确定半导体器件的中心。通过逼近矩形半导体器件的外周边来确定半导体的中心，认为矩形的两条对角线的交点是半导体的中心。不受单条引线的弯曲的影响，用回归法，以对着代表半导体器件每边上的外形图像数据的引线末端的直线和由直线构成的矩形可以精确地确定矩形。
当外形设计图像数据在外形图像数据上移动时，可计算出外形设计图像数据的移动次数并用计算出的次数很容易地确定误差。
按本发明，还提供了一种用肉眼检查扁平形封装的半导体器件引线的设备，包括成像装置，用于拍摄半导体器件外形图像第一存储器，用于存储由成像装置所拍摄的图像，作为外形图像数据；外部存储器，用于存储设计尺寸数据和已提前输入的关于半导体器件引线的标准值。
第二存储器，用于储存设计尺寸数据，作为外形设计图像数据；外形图像数据校正装置，用于变换外形图像数据，使外形图像数据和外形设计图像数据按相同方向取向；第三存储器，用于存储由外形图像数据校正装置转换后的外形图像数据；误差计算装置，用于使第二存储器中所存储的外形图像数据和第三存储器中所存储的外形设计图像数据重叠，以使外形图像数据和外形设计图像数据各自的中心彼此对准，此后，使外形设计图像数据在外形图像数据上移动，并检索出有关引线末端的外形设计图像数据与外形图像数据不重叠的位置，由此确定外形图像数据与外形设计图像数据之间的误差；和判断单元，用于用标准值比较误差，以确定半导体器件的引线弯曲是否合格。
外部存储器存储已预先输入的关于半导体器件引线的设计尺寸数据和标准值。用成像装置拍摄表示半导体器件外形的图像，并作为外形图像数据存入第一存储器中。外部存储器中所存储的设计尺寸数据作为外形设计图像数据，与外形图像数据相同，储存在第二存储器中。
用外形图像数据校正装置变换外形图像数据，使外形图像数据与外形设计图像数据按相同方向取向，并将变换过的外形图像数据存入第三存储器中。
误差计算装置将外形图像数据和外形设计图像数据重叠，使外形图像数据和外形设计图像数据各自的中心相互对准，此后，使外形设计图像数据在外形图像数据上移动，并检索出有关引线末端的外形设计图像数据不与外形图像数据重叠的位置，由此确定关于外形设计图形数据的引线位置与半导体器件中心位置之间的位置误差。将误差与储存在外部存储器中的标准值比较，确定半导体器件的引线弯曲是否合格。
若成像装置所拍摄的图像是半导体器件的透射图像，作为图像处理结果的外形图像数据包含较小的干扰，因此，比由反射图像数据所产生的外形图像数据更精确。
从以下结合附图对本发明的实施例的说明使本发明的上述目的，其它目的，特征和优点将会变得清楚。
图1是用肉眼检查半导体器件引线的常规设备的方框图；图2是图1所示用肉眼检查半导体器件引线的常规设备的主要零件的透视图；图3是表示图2所示主要零件的光路图；图4是图1所示用肉眼检查半导体器件引线装置计算引线横向弯曲的算法局部图5(a)至5(c)是用图1所示用肉眼检查半导体器件引线的装置进行的测试值的计算过程的流程图。
图6是用图1所示用肉眼检查半导体器件引线的设备进行引线平整度计算过程的局部图；图7是定量显示半导体器件引线弯曲度的局部图；图8是按本发明第1实施例的用于肉眼检查半导体器件引线的设备的方框图；图9是表示存储在图8所示用肉眼检查半导体器件引线的设备中的第1帧存储器中的外形图像数据的直观图；图10是表示存储在图8所示用肉眼检查半导体器件引线的设备中的第2帧存储器中的外形设计图像数据的直观图；图11是图8所示用肉眼检查半导体器件引线的设备的全部工艺步骤或主要程序的流程图；图12是计算引线末端代表值的子程序的流程图；图13是说明引线末端代表值计算过程的局部图；图14是计算引线末端代表值的回归线的子程序流程图；图15是表示一个视窗中回归线示意图；图16是表示有关所有视窗的回归线的直观图；图17是计算外形中心的子程序流程图；图18是仿射变换用的子程序流程图；图19是仿射变形过程的说明图；图20是表示外形图像数据经过仿射变形后的直观图；图21(a)和21(b)是计算，终端中心位置误差用的子程序的流程图22是表示使外形图像数据和外形设计图像数据重叠和对照计算图21所示的终端中心位置误差的子程序中的图像数据所建立的图像超出区和匹配视窗的直观图；图23是表示图22相同的按图21所示的终端中心位置误差计算用的子程序将匹配视窗移到左边的直观图。
图24是表示与图22相同的，按图21所示的终端中心位置的误差计算用子程序将匹配视窗移到右边的直观图。
图25是表示与图22相同的按图21所示的终端中心位置误差计算用的子程序将匹配视窗向上移动的直观图。
图26是图22相同的按图21所示的终中心位置误差计算用子程序将匹配视窗向下移动的直观图。
图27(a)和27(b)是图21所示的计算终端中心位置误差用子程序中左边检索子程序的流程图；图28(a)和28(b)是图21所示的计算终端中心位置误差用子程序中右边检索子程序的流程图；图29(a)和29(b)是图21所示的计算终端中心位置误差用子程序中上边检索子程序的流程图；图30(a)和30(b)是图21所示的计算终端中心位置误差用子程序中下边检索子程序的流程图；图31是按本发明第二实施例的用肉眼检查半导体器件引线的设备的方框图。
第1实施例图8是按本发明第L实施例的用肉眼眼检查半导体器件引线的设备的方框图。
如图8所示，多个待检查的扁平封装的半导体器件1放在底座2上互补地分配给半导体器件1的外形的各个区域中。作为用于拍摄底座2上的一个半导体器件1的图像的成像装置的CCD摄像机7位于底座2的上方。
底座2可由底座操纵系统4移动，CCD摄像机7可用摄像机操纵系统5移动。底座操纵系统4和摄像机操纵系统5在其工作中由机械控制器8控制，机械控制器由CPU23通过I/O接口24控制。机械控制器8操作底座操纵系统4，使底座2上的一个半导体器件1的位置进入CCD摄像机7的视场范围内。若只用底座操纵系统4不可能使半导体器件1的位置进入CCD摄像机7的视场范围内，则机械控制器8操作摄像机操纵系统5，使CCD摄像机7移动，让半导体器件1进入CCD摄像机7的视场范围内。
在CCD摄像机7和底座2之间放置一环形光源6、在CCD摄像机7的视场范围内，用环形光源6发出的光照射半导体器件1。用CCD摄像机7拍摄由环形光源6发射并经半导体器件1反射出的光所显示出的半导体器件1的图像。
CCD摄像机7产生一个输出信号，它表示半导体器件1的图像，而放大器9将CCD摄像机7输出的信号放大到可以加到模数(A/D)变换器10的程度.A/D转换器10将放大器9放大后的信号变换成8位，256级数字数据，并将该数据存入第1帧存储器11中。更具体地说，用CCD摄像机7拍摄的半导体器件1的反射图像作为多值外形图像数据271(见图9)存入第1帧存储器11中，引线末端表示值计算单元12计算半导体器件1的各个引线末端的代表值。
在对半导体器件1进行肉眼检查之前，终端20用于输入预定数据，并显示由CPU23中的判断单元22所产生的判断结果。待由终端20输入的预定数据包括关于半导体器件1的引线的尺寸设计数据，即外形设计数据19b所建立的图像处理条件数据19c，如为在随后进行的图像处理中所使用的视窗的所建立数值和图像处理系统的清晰度、以及标准数据19d，如确定半导体器件是否合格的标准值。将这些由终端20输入的数据储存在外部存储器19中。
CAD(计算机辅助设计)数据变换器17根据外部存储器19中所存储的外形设计数据196产生外形设计图像数据281，如图10所示。图10中由终端20输入的外形设计数据19b，将引线宽度表示为″b″，总宽度为HE，总长度为HD，引线长为L1，引线间距为″e″，和每边上的引线数量。把CAD数据变换器17所产生的外形设计图像数据281存入第2帧存储器16中。
CPU 23包括回归线计算单元13，外形中心计算单元14，仿射变换单元15，终端中心位置误差计算单元21，判断单元22和计数器25。实际上，计数器25包括四个计算器，这将在下面说明。
回归线计算单元13朝每边上的各引线末端的代表点或值回归，每边上的引线末端的代表数值已用引线末端代表值计算单元12计算过，由此，确定出确定半导体器件1的外周边的四条直线。外形中心计算单元14确定由回归线计算单元13，确定的四条直线构成的矩形的两条对角线的交点即外形图像数据271的中心点。仿射转换单元15对带有所决定的中心点的外形图像数据271进行仿射变换。之后，外形图像数据271经过仿射变换后存入第三帧存储器18中。仿射变换是一个坐标变换，由此，按直线方向，角度方向或按相对于任选直轴的对称方向变换坐标位置并移入其它位置。
回归线计算单元13，外形中心计算单元14，仿射变换单元15，和引线末端代表值计算单元12共同构成外形图像数据校正装置，用于将外形图像数据271变换成有相同取向的数据，作为外形设计图像数据281。
终端中心位置误差计算单元21计算相当于占据第2帧存储器16中存储的外形设计图像数据281和存储在第3帧存储器18中的外形图像数据271的半导体器件1的引线位置的终端中心位置误差。终端中心位置误差计算单元21使图像数据每次移动一位，并用计数器25计算图像数据移动的次数，计算出这种中心位置误差。判断单元22用终端中心位置误差计算单元21算出的中心位置误差与外部存储器19中所存储的标准数据19d比较，由此确定半导体器件1是否合格，判断单元22做出的判断结果由终端20显示。
根据判断结果，判断单元22通过I/O接口24将命令送入机械控制器8。更具体地说，若判断单元22判定半导体器件1为合格。它便操作摄像机操纵系统5或底座操纵系统4，以检查下一个半导体器件1。若判断单元22判定半导体器件1次品，它操作真空吸臂3，从底座2拿去次品半导体器件1，然后，操作摄像机操纵系统5或底座操纵系统4，检查下一个半导体器件1。
下面结合图11将详细说明按本发明第1实施例的用于肉眼检查半导体器件引线的设备的操作。
在肉眼检查工艺开始之前，操作者通过终端20输入待检查的半导体器件1的外形设计尺寸数据19b，已建立的图像处理条件数据19c，和标准数据19d，并将输入的数据存入外存储器19中。
此后，在步骤S101中，底座2或CCD摄像机7移动，将半导体器件1带入用CCD摄像机7可以拍摄图像的位置。在步骤S102中半导体器件1定位之后，CCD摄像机7拍摄半导体器件1的反射图像，把由所拍摄的图像产生的外形图像数据271存入第1帧存储器11。
在步骤S103中，根据所建立的图像处理条件数据19c，建立关于存储在第1帧存储器11中的外形图像数据271的四个视窗Wa，Wb，Wc，Wd(见图9)。视窗Wa，Wb，Wc，Wd容纳在外形图像数据271的各个侧边上的末端部分。位于底座2上的半导体器件1的位移设有超出底座上相应的分得的区域所允许范围。因而，可按第1帧存储器11的绝对地址，至少对这种类型的半导体器件1，可稳定地建立视窗Wa，Wb，Wc，Wd。
在步骤S104中，在建立视窗Wa，Wb，Wc，Wd之后，引线末端代表值计算单元12计算在每个视窗Wa，Wb，Wc，Wd中的引线末端的代表值。
下面结合图12将详细说明步骤S104中计算引线末端代表值的子程序。
首先，在步骤S121中选出所建立的视窗Wa，Wb，Wc，Wd中的一个。在步骤S122中，根据所建立的图像处理条件数据19c限位的视窗信息从第1帧存储器11中提取相应的视窗Wi(i＝a，b，c，d)。假设选出视窗Wa。由于外形图像数据271是多值数据，因此，选出的视窗Wa中的数据也是多值数据，在步骤S123中，把选出的视窗Wa中数据变换成二进制数据。代表引线区域的数据，即反射光有较高亮度的区域的电平为″1″，其它区域的数据电平为″0″。用所建立的图像处理条件数据19c给出把所选出的视窗中的数据变变成二进制数据的阈值。然后，在步骤S124中视窗Wa中的二进制数据经过噪声处理。在噪声处理中，就视窗Wa中的数据电平为″1″的地址而言，一组比特数小于一个确定的整数，并且不构成一组噪声，并将该组比特数据重写成″0″。
噪声处理之后，在步骤S125中把以图13中的点划线表示的数据扫描线Sla(n)建立在视窗Wa的最外边。数据扫描线Sla(n)中的字母″n″表示移动步数。数据扫描线Sla(n)从视窗Wa的最外边向内移动一步，每次按″1″递增。数据扫描线Sla(n)在图13中从视图Wa的原点0Wa(0，0)沿着视窗Wa的长边从左至右每次移动一位，由此在步骤S127中读出数据。若在步骤S129中这样读出数据的同时存在一组″1″数据，则在步骤S130中要记数数据组数量，即记数引线数量。
读完数据的一根线后，数据扫描线Sla(n)在步骤S126中再向内移动一步，并再读数据。
在步骤S131中重复上述操作循环，直到数出的引线数等于由外形设计尺寸数据19b给出的引线数″j″为止。
甚至在数据扫描线Sla(n)已扫描到步骤S128中建立的图像处理条件数据19c给出的最大步数nmax(相当于视窗Wa最里边)后，数出的引线数仍不等于引线设计数″j″，则说明半导体器件1有短引线，在步骤S138中判定引线不足。
在数出的引线数等于引线设计数″j″时，扫描处理便暂停，在步骤S132中计数各引线宽度。例如，若从视窗Wa的最外边开始数，在第n步数出全部引线，之后，用下列等式表达每个引线的宽度。
引线宽bj＝|pj(x/j，n)-qj(x2j，n)|xβ…(3)式中pj代表数据刚刚以″0″变成″1″之前的地址，qj代表数据已从″0″变到″1″有地址(j是指引线数)，β代表由所建立的图像处理条件数据19c给出的图像处理系统的分辨度。
计算出各引线宽度bj后，在步骤S133中将算出的各引线宽度bj与由外形设计尺寸数据19b给出的引线宽度″b″比较。若算出的引线宽度bj小于设计的引线宽度″b″，则可以确定，由于引线弯曲等，只扫描了部分引线末端，并重复步骤S126至S132，直到计算的引线宽度bj等于或大于设计引线宽度″b″。
当所有引线均获得令人满意的引线宽度bj时，在步骤S134中计算每根引线的引线宽度bj的中间点mj。按下面等式(4)确定引线宽度bj的中间点mj中间点mj(x，y)＝(pj(x，y)+qj(xy))/2 …(4)然后，在步骤S135中确定穿过每条引线中间点mj而垂直于数据扫描线Sla(n)的垂直扫描线1aj。从视窗Wa的最里边至最外边顺序读出垂直扫描线1aj上的数据，在步骤S136中确定数据从″1″变到″0″的点taj。确定的点taj称作引线末端代表点。
对于视窗Wb，Wc，Wd也进行上述处理。若在步骤S137中确定了关于全部视窗Wi的引线末端代表点tij(i＝a，b，c，d)，然后，在步骤S139中将引线gs端代表点tij的坐标系从每个视窗Wi的相对坐标系变换成第1帧存储器中的顾及全部视窗Wi之间的相对关系的绝对坐标系。现在完成了计算引线末端代表值的程序，并将处理反回到操作程序或图11所示的主程序。
在步骤S105中回归线计算单元13从已转换成绝对坐标系的代表值tij计算每个视窗Wi中的引线末端的代表值tij的回归线。
下面将参考图14说明步骤105中计算每个视窗中引线末端的代表值的回归线的子程序或计算程序。
首先，在步骤S141中选出四个视窗Wi中的一个。之后，在步骤S142中，按最小四边形方法，从所选定的视窗中的引线末端的代表值tij计算回归线Li(i＝a，b，c，d)。例如，若选出视窗Wa，如图15所示，确定根据引线末端的代表值ta1，ta2，ta3，ta4的回归线。对余下的视窗Wi进行该处理。
图16是对全部视窗Wi确定的回归线Li的直观图。如图16所示，四条直线，即回归线La，Lb，Lc，Ld共同构成一个矩形，它代表由引线末端的互连直线确定的外形图像数据271的外形。
由于直线朝每边上的引线末端代表值tij回归，并构成代表外形图像数据271的外形的矩形，矩形精确且不受单根引线的弯曲影响。若在步骤S143中确定有关全部视窗Wi的回归线Li，然后，完成每个视窗中引线末端代表值的回归线计算过程，并将处理返回到图11所示的主程序。
回归线Li确定之后，在步骤S106中按确定的回归线Li计算外形图像数据271的外形中心。
下面将参考图16和17说明步骤S106中计算外形图像数据271的外形中心的子程序或计算过程。
首先，在步骤S145中确定回归线La，Lb，Lc，Ld之间的四个相交点κA，κB，κC，κD。然后，在步骤S146中确定连接彼此不相邻的交点的两条直线，即由回归线La，Lb，Lc，Ld构成的矩形的对角线LF，LE。之后，在步骤S147中确定两根对角线LF，LE的交点0′。这样确定的交点0′用作外形图形数据271的外形中心。
确定了外形图像数据271的外形中心0′之后，处理再返回到图11所示的主程序。外形图像数据271经受步骤S107中的仿射变换。
步骤S107中的这种仿射变换子程序示于图18中，下面将参考图18，19和20说明这种仿射变换过程。
在步骤S151中，从外形设计尺寸数据19b中读出总宽度HD和总长度HE，并用所建立的图像处理条件数据19c限定的分辨率β分成比特长度。在步骤S152中，根据变换成比特长度的总宽度HD和总长度HE来确定设计(理想的)外形直线λA，λB，λC，λD。这些外形直线λA，λB，λC，λD分别与对应由回归线计算单元13确定的回归线La，Lb，Lc，Ld(见图16)。
在步骤S153中确定由外形直线λA，λB，λC，λD构成的矩形的对角线λE，λF，并在步骤S154中确定对角线λE，λF的交点，即理想外形中心0。该理想外形中心与外形设计图像数据281的外形中心相同。理想外形中心0确定之后，使理想对角线λE，λF定位，因而使理想外形中心0与外形图数像数据271的外形中心0′对准。理想对角线λE，λF的这种定位显示于图19中。图19中，外形图像数据271与理想的外形设计图像数据281之间有角度位移。
步骤S156中确定在对角线LE，λE之间所形成的夹角θ1和在对角线LF，λF之间所形成的夹角θ2，并根据以下等式(5)算出校正角θCθC＝(θ1+θ2)/2……(5)在算出校正角θC之后，使外形图像数据271关于外形中心0(＝0′)的角度位移与校正角θC一致，即，经过了由下式(6)表示仿射变换。XY=cosθC-sinθCsinθCcosθCXY-----···(6)]]>式中，x，y代表仿射变换前的坐标，X，Y代表仿射变换后的坐标。经仿射变换后的外形图像数据展示于图20中。
上述实施例中，为了确定角θ1，θ2，根据对角线λE，λF确定了理想的外形中心0，并使其与外形图像数据的外形中心0′对准。但也可用其它处理来确定角θ1，θ2。例如，用平行于第1帧存储器11中的绝对坐标系x轴并与外形图像数据271相隔总长度HE的两条线段(相当于λA，λC)和平行于第1帧存储器11的绝对坐标系Y轴并与外形图像数据271相隔总长度HD的另两条线段(相当于λB，λD)包围外形图像数据271。将这些线段这样定位，使从外形图像数据271的外形中心0′到线段端点的距离彼此相等。由这些线段构成的矩形的两条对角线与线λE，λF一致，而且，这样的两条对角线的交点也与外形图像数据271的外形中心0′一致。
对外形图像数据271进行仿射变换处理后，在图11所示步骤S108中，将外形图像数据271存入第3帧存储器18中。
根据外形设计尺寸数据19b，CAD数据变换器17产生图10所示的外形设计图像数据181。在步骤S109中，把所产生的外形设计图像数据281存入第2帧存储器16中。
在步骤S110中，用存储在第2帧存储器16中的外形设计图像数据281和存储在第3帧存储器8中的外形图像数据271，由终端中心位置误差计算单元21计算出半导体器件1相对于半导体器件1的引线所占据的位置的终端中心位置误差。
下面将参考图21(a)和21(b)说明步骤S110中用于计算终端中心位置误差的子程序或计算过程。
首先，在步骤S161中，将存储在第2帧存储器16中的外形设计图像数据281的外形中心0(见图10)与存储在第3帧存储器18中的外形图像数据271的外形中心0′(见图20)重叠，这种重叠的条件为原始条件。
然后，在步骤S162中，在外形设计图像数据281的外边上建立图22中用虚线标示的图像取数区Фi(i＝a，b，c，d)，这些取数区与用于计算引线末端代表点而建立的视窗Wi(见图9)相似。 在每个图像取数区Фi中建立多个匹配视窗xij(i＝a，b，c，d，j＝引线数)。匹配视窗xij的位置和区域是引线存在的位置和区域。在匹配视窗xij建立之后，在步骤S164中重新设定计数器25。计数据25实际上包括检索上、下、左和右边用的四个计数器，这在下面会说明。
为了检索外开图像数据271左右两端的位置，从在步骤S165所建立的图像取数区Фi中选出两个相对的图像取数区Фa，Фc。然后如图23所示，在步骤S166中扫描在选出的图像取数区Фa，Фc中存在的所有匹配视窗xaj，xcj的左边一位数据。在步骤S167中作为扫描数据结果确定是仍有1比特的电平为″1″的数据存在。若存在，则在步骤S168中进行第1左边检索子程序。若不存在，则在步骤S169中进行第2左边检索子程序。
这两个左边检索子程序分别示于图27(a)和27(b)中。
在图27(a)所示的第1左边检索子程序中，在步骤S191中，图像取数区Фa，Фb朝左移动一位，然后，在步骤S192中扫描图像取数区Фa，Фc中存在的全部匹配视窗xaj，xcj的左边一位数据。在步骤S193中作为数据扫描结果确定是否仍有1比特的电平为″1″的数据存在。若存在，在步骤S194中从检索左边的计数器的计数中减去″1″。重复该循环直到扫描的数据不再包含″1″电平的数据为止。若扫描的数据不包含″1″电平数据，在步骤S915中从左边检索记数器的记数中减去″1″，并完成图27(a)所示第1左边检索子程序。
图27(b)所示第2左边检索子程序中，在步骤S201中，图像取数区Фa，Фc朝右移动一位，然后，在步骤S202中扫描图像取数区Фa，Фc中存在的全部匹配视窗xaj，xcj的左边一位数据。作为步骤S203的数据扫描的结果，确定是否仍有1比特的电平为″1″的数据存在。若不存在，在步骤S204中在左边检索记数器中的记数中增加″1″。重复该循环直到扫描数据包含有电平″1″的数据为止。若扫描数据含有电平″1″的数据，则完成了图27(b)所示的第2左边检索子程序。
在第1和第2左边检索子程序中，用于检索左边的计数器中的记数分别减少和增加。这就规定了从最初建立匹配视窗xij的原始位置开始，匹配视窗xij的统一确定的方向，规定向右和向上的方向为正方向。
当完成了第1和第2右边检索子程序时，存储在第2帧存储器16中的外形设计图像数据281的外形中心0与存储在第3帧存储器18中的外形图像数据271的外形中心0′再次重叠，再回到步骤170的初始条件。
然后，在步骤S171中，扫描事先选出的图像选出区Фa，Фc中存在的全部视窗xaj，xcj的右边一比特数据，如图24所示。在步骤S172中，作为数据扫描结果确定是否仍有1比特的电平为″1″的数据存在。若存在，在步骤S173中进行第1右边检索子程序。若不存在，在步骤S174中进行第2右边检索子程序。
这两个右边检索子程序分别示于图28(a)和28(b)中。图28(a)和28(b)中分别示出的右边检索子程序与图27(a)和27(b)分别示出的左边检索子程序相同，从一边到另一边只是术语″左″和″右″作变换，计数是减和加，因此下面不再详细说明。
当第1和第2右边检索子程序完成时，在步骤S175中，外形设计图像数据281和外形图像数据271之间的位置关系再回到原始条件。现在完成了图像取数区Фa，Фc的左右端检索处理。
此后，选择剩余的图像取数区Фb，Фd，并对图像取数区Фb，Фd的上端(步骤S177-S180)和下端(步骤S181-S185)依次进行检索处理。这些对上下端的检索处理与上述的对左右端的检索处理相同，只是同″左″和″右″用词″上″和″下″代替，因此不再详细描述。
图25展示出匹配视窗朝上移动，以检索上端，图26展示出匹配视窗朝下移动，以检索下端。图29(a)和29(b)展示出将要对上端进行检索处理的上边检索子程序，图30(a)和30(b)展示出将要对下端进行检索处理的下边检索子程序。
完成了左、右、上、下的检索处理之后，在步骤S186中读出各个方向中的记数，即各个方向中的位移数。之后，在步骤S187中从已建立的图像处理条件数据19c读出图像处理系统的分辨率。计数按分辨率β倍增，由此确定外形设计尺寸数据19b的左、右、上、下端处的引线位置。例如，当左边检索处理中达到的计数按分辨率β倍增时，就能确定半导体器件1的引线从有引线存在的区域的最左端至图像取数区Фa，Фc中存在的全部引线之间有多远。每个方向中这样确定的值在步骤S188中作为终端中心位置误差。
现在再回来参看图11，在步骤S111中用判断单元22将所确定的终端中心位置误差与待检查的半导体器件1的标准值比较。从存储在外部存储器19中的标准数据19d读出标准值。
若终端中心位置误差等于或小于标准值，则判断单元22判定半导体器件1合格，并在步骤S112中在终端20上显示一个合格信号。若终端中心位置误差大于标准值，则在步骤S113中，判断单元22在终端上显示一个缺陷信号，并操作真空吸臂3，在步骤S114中去除并剔除被检查的半导体器件1。
现在完成了肉眼检查一个半导体器件的全部程离。若还要肉眼检查下一个半导体器件。则重复由图11所示的步骤S101开始的全部程序。
按本实施例，如上所述，关于半导体器件1的设计尺寸变换成外形设计图像数据281，与半导体器件1拍摄成图像时产生的外形图像数据271相同，而且，外形设计图像数据281与外形图像数据271匹配。外形设计图像数据281在外形图像数据271上向上、向下、向左和向右移动，以确定外形图像数据271与外形设计图像数据281的误差。因而，按半导体器件1安装在印刷电路板上相同的条件来判定半导体条件1。防止把安装到印刷电路板上时，不会引起问题的半导体器件判为次品，反之也防止把安装到印刷电路板上引来麻烦的半导体器件判为合格。由于用检索引线末端的外形设计图像数据281不与外形图像数据271重叠的位置来确定误差，因而能准确地确定半导体器件是否合格，而不必考虑引线宽度的变化。
矩形是根据外形图像数据271的引线末端的代表值产生的。外形图像数据271的中心确定为所产生的矩形的两条对角线的交点。因而，可以精确地确定外形图像数据271的中心。
例如，在图7中假定，半导体器件的尺寸是，在每边的长度为40mm，引线长1.7mm，上边上的全部引线均匀弯曲1mm。若用日本特许公开平1-236700(1989)所公开的方法确定半导体器件的中心，由于在上边的引线位置有一个整体位移，所确定的中心在x轴方向从实际中心会位移0.5mm，按该实施例的方法，由于在上边的引线末端位置有位移，所确定的中心也从实际中心位移1.7mm的距离。所确定的中心也与实际中心位移的距离必须小于按常规方法产生的距离。因此，按本实施例的方法能更精确地确定半导体器件的中心。
按日本特许公开平1-236700(1989)公开的方法，由于弯曲引线有不变的间距，还会判定半导体器件合格。按本实施例的方法，然而，由于确定了关于引线末端与外形设计图像数据281的任何位移，并且按确定的位移来判定半导体器件，因此，可靠地判定半导体器件是次品。
第2实施例图31是按本发明第2实施例的用肉眼检查半导体器件引线设备的方框图。
如图31所示，按第2实施例的设备包括一个检查台81，它包括一个导电的透明玻璃板；此外，还有一个底座52，用于支撑多个半导体器件51。检查台81支撑已由真空吸臂53从底座52吸起的一片半导体器件51，并肉眼检查放在检查台81上的半导体器件51。
在检查台81下方设有光源56。CCD摄像机57拍摄以光源56透射过检查台81而产生的半导体器件51的透射图像。透射图像作为外形图像数据存入第1帧存储器61。在第2实施例中，检查台81不动作，但CCD摄像机57由摄像机操纵系统55使其两个方向移动，使放在检查台81上的半导体器件51进入摄像机视场内。
按实施例2的设备的其它结构细节和从计算终端中心位置误差到对半导体器件51的判断的处理过程与按第1实施例的设备的结构和处理过程相同，因此下面不再详述。然而，由于用CCD摄像机57拍摄的图像是透射图像，用黑点(在帧存储器中它们的电平是″0″)表示的以透射图像代表的引线不同于按第1实施例的以反射图像代表的引线。必须用按第1实施例数据处理的相反方式来处理黑点和亮点的数据。
若判定半导体器件51合格，则用真空吸臂53将其取出，并从检查台81返回到底座52。若判定半导体器件51为次品，则用真空吸臂53将其取出，并剔除。
通常，当根据光学系统所产生的图像来测试物体而采用测试光原系统时，已知反射光系统比透射光系统能产生更稳定的图像。因而用按第2实施例的设备由透射光产生的外形图像数据作为图像处理结果含有较低的噪声，因而比用按第1实施例的设备产生的外形图像数据更精确。
已用专门的术语说明了本发明的优选实施例，但这仅仅是为了说明本发明，应该了解，不脱离下附权利要求书要求保护的精神和范围可能做出各种改变和变化。
权利要求
1.一种用肉眼检查扁平封装的半导体器件引线的方法，包括下列步骤将半导体器件引线的设计尺寸数据和标准数据存入外部存储器中；存入代表半导体器件外形的拍摄图像作为外形图像数据，存入所述设计尺寸数据作为外形设计图像数据；将所述外形图像数据与所述外形设计图像数据彼此重叠，这样，使外形图像数据与外形设计图像数据按同一方向取向，并使各自的中心相互对准；在所述外形图像数据上移动所述外形设计图像数据，用没有重叠到引线末端的所述外形图像数据上的部分来确定所述外形图像数据与所述外形设计图像数据的误差；和比较所述误差与所述标准值，以确定半导体器件的引线弯曲是否合格。
2.按权利要求1的方法，还包括用矩形来逼近所述外形图像数据的外周围的步骤，并确定所述外形图像数据的中心为所述矩形的两条对角线的交点。
3.按权利要求2的方法，还包括回归步骤，用直线朝所述半导体器件每边上的所述外形图象数据的引线末端的代表点回归，并由所述直线构成矩形。
4.按权利要求1的方法，还包括记数所述外形设计图像数据移动次数的步骤，并用记数的次数确定所述误差。
5.用肉眼检查半导体器件引线的方法，包括以下步骤确定半导体器件外形设计图像数据及其标准值；构成半导体器件的拍摄图像作为外形图像数据；确定所述外形图像数据与所述外形设计图像数据彼此不重叠的面积范围，这样，使外形图像数据与外形设计图像数据按相同方向取向，并使各自的中心彼此对准；和将所确定的范围与所述标准值比较，以确定所述半导体器件的弯曲是否合格。
6.一种用肉眼检查扁平形封装的半导体器件引线的设备，包括拍摄半导体器件的外形图像的成像装置；第1存储器，用于存储由所述成像装置拍摄的图像，作外形图像数据；外部存储器，用于存储预先输入的关于半导体器件引线的设计尺寸数据和标准值；第2存储器，用于存储设计尺寸数据作为外形设计图像数据；外形图像数据校正装置，用于变换所述外形图像数据，这样，使外形图像数据与外形设计图像数据按相同方向取向；第3存储器，用于存储外形图像数据，作为用所述外形图像数据校正器变换的外形图形数据；误差计算装置，用于使所述第2存储器中存储的外形图像数据和所述第3存储器中存储的外形设计图像数据重叠，这样，使外形图象数据与外形设计图像数据各自的中心彼此对准，此后，在所述外形图像数据上移动所述外形设计图像数据，并检索出关于引线末端的所述外形设计图像数据在所述外形图像数据上不重叠的位置，由此确定所述外形图像数据与所述外形设计图像数据之间的误差；和判断单元，用于比较所述误差与所述标准值，以确定所述半导体器件的引线弯曲是否合格。
7.按权利要求6的设备，其特征是，所述外形图像数据校正装置包括引线末端表示值计算单元，用于计算半导体器件每边上所述外形图像数据的引线末端的代表点；回归线计算单元，用于用直线朝半导体器件每边上的代表点回归；外形中心计算单元，用于确定所述外形图像数据的中心，作为由所述回归线计算单元产生的直线构成的矩形的对角线的交点；和仿射转换单元，用于在外形图像数据上用所述外形中心计算单元确定的中心进行仿射转换。
8.按权利要求6的设备，还包括计数器，用于计数所述外形设计图像数据的移动次数。
9.按权利要求6的设备，其特征是，用所述成像装置拍摄的所述图像是半导体器件的透射图像。
全文摘要
关于半导体器件的设计尺寸变换成外形设计图像数据，与半导体器件拍成图像时产生的外形图像数据相同，外形设计图像数据与外形图像数据彼此重叠。当外形设计图像数据与外形图像数据彼此不重叠时确定所产生的误差，并将误差与标准值比较，确定半导体器件的引线弯曲是否合格。
文档编号G01N21/93GK1138213SQ96104358
公开日1996年12月18日 申请日期1996年1月30日 优先权日1995年1月30日
发明者木田智之 申请人:日本电气株式会社