外観検査装置
【課題】めっき層表面に生じるめっき未着等の欠陥を安定的に検出することが可能な外観検査装置を提供する。
【解決手段】外観検査装置２０は、パッド部１１ａ、１１ｂと、パッド部１１ａ、１１ｂと異なる色彩をもつめっき層１２とを有する被検査基材１０の外観を検査するものである。外観検査装置２０は、被検査基材１０に対してパッド部１１ａ、１１ｂからの反射率と、めっき層１２からの反射率との差が大きくなる特定波長成分を含む光を照射する照明装置２３ａ−２３ｃと、被検査基材１０を撮像してグレー画像を取得するモノクロカメラ２２と、モノクロカメラ２２に接続された画像処理装置３０とを備えている。画像処理装置３０は、モノクロカメラ２２からのグレー画像に基づいて白黒画像を生成する二値化処理部３３と、白黒画像に基づいてめっき層１２の未着を判定する判定部３４とを有している。
【解決手段】外観検査装置２０は、パッド部１１ａ、１１ｂと、パッド部１１ａ、１１ｂと異なる色彩をもつめっき層１２とを有する被検査基材１０の外観を検査するものである。外観検査装置２０は、被検査基材１０に対してパッド部１１ａ、１１ｂからの反射率と、めっき層１２からの反射率との差が大きくなる特定波長成分を含む光を照射する照明装置２３ａ−２３ｃと、被検査基材１０を撮像してグレー画像を取得するモノクロカメラ２２と、モノクロカメラ２２に接続された画像処理装置３０とを備えている。画像処理装置３０は、モノクロカメラ２２からのグレー画像に基づいて白黒画像を生成する二値化処理部３３と、白黒画像に基づいてめっき層１２の未着を判定する判定部３４とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置または半導体パッケージ部材のめっき層の外観検査を行う外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般に半導体装置または半導体パッケージ部材の外観検査を行う外観検査装置として、光学照明装置、カメラ、および画像処理装置等を備えた光学式検査装置が用いられている（例えば特許文献１）。
【０００３】
半導体装置及び半導体パッケージ部材の内部配線を実現するために、リードフレーム（lead-frame）と呼ばれる薄板の金属が使われている。このリードフレームは、外部配線との橋渡しをする配線部（リード部）、ＩＣチップを搭載するダイパッド部、Ａｕワイヤとの接続をとるワイヤボンディングパッド部等を有する部材であり、パッケージタイプにより、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package)、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded Package）、Ｍｉｃｒｏ−ＣＣ、ＢＣＣ等が存在する。
【０００４】
このような半導体装置及び半導体パッケージ部材に用いられるリードフレームでは、ワイヤボンディング時に、搭載された半導体チップとリードフレーム本体との電気的接合が損なわれない様にするため、パッド部（ワイヤボンディングパッド部）にめっき層が施される。また、半導体チップが搭載されるパッド部（ダイパッド部）にも、ダイアタッチペーストの濡れ性向上、もしくはワイヤボンディングにて電気的特性の向上（グランド等）を図るため、めっき層が施されることがある。中には、半導体装置及び半導体パッケージ部材の外部に露出し、外部接続のために使用するパッド部における、はんだ等の濡れ性向上および耐食性向上のため、全面めっき層（パラジウムめっき等）が施される場合もある。
【０００５】
リードフレーム以外の半導体装置及び半導体パッケージ部材、例えば、ＴＡＢ／ＣＯＦに代表されるフレキシブル基板、プリント配線板に代表される多層基板においても、上述した様なパッド部及びめっき層を有する。
【０００６】
従来より、一般に、上述した様な半導体装置又は半導体パッケージ部材における外観検査を行う外観検査装置として、光学照明装置、カメラ、及び画像処理装置等を備えた光学式検査装置が用いられている。
【特許文献１】特開平９−２７３９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の光学式検査装置を用いて半導体装置または半導体パッケージ部材の外観検査を行った場合、めっき層表面凹凸のばらつきにより、光の反射状態が変化する場合がある。この結果、特異な欠陥がない箇所でもＮＧ検出してしまう擬似欠陥（過剰検出）が発生する場合がある。めっき層表面凹凸のばらつきには、めっき層形成する金属材料表面（パッド部表面）の凹凸や、めっき層表面の光沢（光沢めっき又は無光沢めっき）に依存する凹凸が影響している。
【０００８】
このため、ＮＧ検出された半導体装置または半導体パッケージ部材に対して作業者が目視または顕微鏡により、ＮＧ検出された箇所に特異な欠陥があるかないかを確認し、実際の欠陥と擬似欠陥（過剰検出）とを判別するレビュー確認作業が必要となり、作業負荷が重くなっている。また、このような判別作業をせず、ＮＧ検出したものを全てそのまま排除してしまう場合、実際は良品である擬似欠陥品も捨てることとなり、無駄となる。
【０００９】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、めっき層表面の凹凸に起因する擬似欠陥の検出を低減するとともに、めっき未着等の欠陥を安定的に検出することが可能な外観検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、パッド部と、パッド部上に形成され、パッド部と異なる色彩をもつめっき層とを有する被検査基材の外観検査装置において、被検査基材に対して、パッド部からの反射率と、めっき層からの反射率との差が大きくなる特定波長成分を含む光を照射する照明装置と、被検査基材を撮像してグレー画像を取得するモノクロカメラと、モノクロカメラに接続された画像処理装置とを備え、画像処理装置は、モノクロカメラからのグレー画像に基づいて白黒画像を生成する二値化処理部と、二値化処理部からの白黒画像に基づいてめっき層の未着を判定する判定部とを有することを特徴とする外観検査装置である。
【００１１】
本発明は、照明装置は、被検査基材に対して青色光を照射する青色照明装置からなることを特徴とする外観検査装置である。
【００１２】
本発明は、照明装置は、モノクロカメラのレンズの光軸に対して同軸方向に光を照射する同軸方向の照明装置と、モノクロカメラのレンズの光軸に対して角度をつけて光を照射する斜め方向の照明装置とを有することを特徴とする外観検査装置である。
【００１３】
本発明は、同軸方向の照明装置および斜め方向の照明装置のうち、一方の照明装置の照度は、他方の照明装置の照度に比べて低いことを特徴とする外観検査装置である。
【００１４】
本発明は、パッド部は銅又は銅合金からなり、めっき層は銀からなり、かつ特定波長成分は青色成分からなることを特徴とする外観検査装置である。
【００１５】
本発明は、被検査基材はリードフレームであることを特徴とする外観検査装置である。
【００１６】
本発明は、照明装置は、光源と、光源からの光のうち特定波長成分の光のみを透過させるフィルタとを有することを特徴とする外観検査装置である。
【００１７】
本発明は、照明装置は、ＬＥＤ照明装置からなることを特徴とする外観検査装置である。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、照明装置が、被検査基材に対して、パッド部からの反射率と、めっき層からの反射率との差が大きくなる特定波長成分を含む光を照射し、モノクロカメラが被検査基材を撮像してグレー画像を取得する。また画像処理装置の二値化処理部は、モノクロカメラからのグレー画像に基づいて白黒画像を生成し、判定部は、二値化処理部からの白黒画像に基づいてめっき層の未着を判定する。このことにより、めっき層表面の凹凸に起因する擬似欠陥検出を低減（防止）し、外観検査装置のＯＫ通過率を向上させることができるとともに、レビュー確認作業の負荷軽減ができる。また、同時にめっき層表面に生じるめっき欠け等の未着を安定的に検出することができる。
【００１９】
また本発明によれば、被検査基材に対して光を照射する照明装置として、モノクロカメラのレンズの光軸に対して同軸方向に光を照射する同軸方向の照明装置と、モノクロカメラのレンズの光軸に対して角度をつけて光を照射する斜め方向の照明装置との双方を用いている。このことにより、めっき層表面の凹凸ばらつき（光沢度ばらつき）による擬似欠陥を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
【００２１】
図１乃至図７中、図１（ａ）は、リードフレーム（被検査基材）を示す平面図であり、図１（ｂ）は、リードフレーム（被検査基材）を示す断面図（図１（ａ）のIB−IB線断面図）であり、図２は、リードフレーム（被検査基材）上の欠陥を示す図である。図３は、本実施の形態による外観検査装置を示す構成図であり、図４は、青色フィルタの分光特性を示す図である。図５（ａ）−（ｃ）は、同軸方向の照明装置と斜め方向の照明装置とを併用する場合、斜め方向の照明装置のみを使用する場合、および同軸方向の照明装置のみを使用する場合における、二値化処理されたリードフレームの画像を比較して示す図であり、図６は、めっき層（銀）およびリードフレームのパッド部（銅合金）における反射率を示す図である。図７は、リードフレームの画像の輝度分布を示す概略図である。
【００２２】
本明細書において、光沢度は日本電色工業株式会社製の微小面光沢計（型番：ＶＳＲ−３００Ａ）を用いて、拡散反射率濃度（照射−受光／４５°−０°）を測定した値である。また、以下、光沢度について記述されている場合も、同方法によって得られる値である。
【００２３】
図１および図２に示すように、リードフレーム（被検査基材）１０は、金属材料からなり、ダイパッド部１１ａおよびボンディングパッド部１１ｂを含むリードフレーム本体１１と、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂ上の所定位置にパターン状に形成されためっき層１２とを有している。なお、本明細書では、リードフレーム本体１１のダイパッド部１１ａおよびボンディングパッド部１１ｂを総称してパッド部１１ａ、１１ｂという。
【００２４】
リードフレーム本体１１とめっき層１２は、互いに異なる色彩をもつ金属からなっている。例えばリードフレーム本体１１は、銅、銅合金等の赤色系の金属材料からなり、めっき層１２は、例えば銀、パラジウム、ニッケル等の白色系金属、金等の黄色系金属、またはこれらを多層に構成した金属層からなっている。なおめっき層１２は、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂの一部上に形成されていてもよく、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂの全体上に形成されていても良い。
【００２５】
図２に示すように、リードフレーム１０のめっき層１２表面には、めっき未着とよばれる欠陥Ｄが発生する場合がある。すなわち図２に示すように、リードフレーム本体１１上において、本来めっき層１２が形成される部分にめっき層１２が形成されず、リードフレーム本体１１が表面に露出する欠陥Ｄが生じる場合がある。
【００２６】
以下に説明する本実施の形態による外観検査装置２０は、上述したリードフレーム（被検査基材）１０（図１参照）の外観検査を行う装置である。具体的には、図２に示すように、めっき層１２表面に生じためっき未着による欠陥Ｄを効果的に検出する装置である。
【００２７】
次に、図３により、このような外観検査装置の構成について説明する。図３に示す外観検査装置２０は、リードフレーム１０を搬送する搬送装置２１と、搬送装置２１上方に配設され、搬送装置２１上のリードフレーム１０を撮像してグレー画像を取得するモノクロカメラ２２と、モノクロカメラ２２に接続された画像処理装置３０とを備えている。
【００２８】
このうち搬送装置２１は、検査対象となる複数のリードフレーム１０を、順次水平方向（図３の矢印方向）に間欠送りまたは連続送りで搬送するものである。
【００２９】
一方、モノクロカメラ２２は、リードフレーム１０を撮像してグレー画像を取得するものであり、そのレンズ２２ａの光軸Ａが鉛直方向、すなわちリードフレーム１０に対して垂直に向くように設置されている。このようなモノクロカメラ２２としては、ＣＣＤラインカメラ等のモノクロカメラ、例えばＤＡＬＳＡ社製のラインスキャンカメラ（品番：Ｐ２−２Ｘ等）を用いることができる。
【００３０】
また搬送装置２１上方に、リードフレーム１０に対して特定波長成分の光、ここでは青色光を照射する３つの青色照明装置（第１青色照明装置２３ａ（斜め方向の照明装置）、第２青色照明装置２３ｂ（斜め方向の照明装置）、第３青色照明装置２３ｃ（同軸方向の照明装置））が配置されている。さらにモノクロカメラ２２の鉛直下方には、ハーフミラー２４が設けられている。
【００３１】
上述した３つの青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、それぞれ白色光を照射する光源２３ｄと、光源２３ｄ近傍に配置された青色のフィルタ２３ｅと、フィルタ２３ｅからの青色光をリードフレーム１０側に導く光ファイバ（導光部材）２３ｆとを有している。このうちフィルタ２３ｅは、例えば図４に示すように、光源２３ｄからの光のうち特定波長成分である約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍ（青色成分）の波長域帯以外の光をカットし、特定波長成分の光のみを透過する性質を有している。
【００３２】
なお青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃとしては、上述した構成に代えて、青色ＬＥＤ照明装置を使用することもできる。
【００３３】
ここで特定波長成分とは、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂからの反射率と、めっき層１２からの反射率との差が大きくなる波長域帯に相当する。例えば、リードフレーム本体１１が銅又は銅合金からなり、めっき層１２が銀からなる場合、特定波長成分は、約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍ（青色成分）の波長域帯となる。なお本実施の形態においては、３つの青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃの光の波長帯域と特定波長成分である波長域帯がほぼ等しい例を示しているが、必ずしも、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃの光の波長域帯と特定波長成分である波長域帯とが一致する必要はなく、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃからの光が、特定波長成分である波長域帯をより高い割合で含んでいればよい。
【００３４】
これら青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうち、第１青色照明装置２３ａおよび第２青色照明装置２３ｂは、それぞれモノクロカメラ２２の外周に設けられている。
【００３５】
また第１青色照明装置２３ａおよび第２青色照明装置２３ｂの各軸Ｌa、軸Ｌbがモノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めになるように配置されている。この時の青色照明装置２３ａ、２３ｂの光の照射角度としては、リードフレーム１０の搬送面を基準にした場合、角度θ（図３参照）が６０〜８９°になるように設定するが、７０〜８０°が望ましい。このことにより、リードフレーム１０のめっき層１２表面に凹凸がある（光沢度が小さい）場合に、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に反射される光の割合が高くなる。
【００３６】
すなわち第１青色照明装置２３ａおよび第２青色照明装置２３ｂからの光は、リードフレーム１０に対して斜めに照射され、リードフレーム１０表面で反射するとともに、その反射光の一部がハーフミラー２４内を通過して、モノクロカメラ２２に入射する。
【００３７】
他方、第３青色照明装置２３ｃは、その軸Ｌcが水平方向を向くように配置されている。また上述したハーフミラー２４は、第３青色照明装置２３ｃの側方に設けられている。この結果、第３青色照明装置２３ｃからの光は、ハーフミラー２４に側方から入射するとともに、ハーフミラー２４内部で反射して、リードフレーム１０に対して垂直に照射される。さらにこの光はリードフレーム１０表面で反射し、ハーフミラー２４内を下方から上方に通過するとともに、モノクロカメラ２２に入射する。
【００３８】
このことにより、第３青色照明装置２３ｃでは、リードフレーム１０のめっき層１２表面が滑らかな（光沢度が大きい）場合に、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａの方向に反射される率が高くなる。
【００３９】
このように青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する照明装置）、と青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に光を照射する照明装置）のそれぞれの特徴から、双方を併用することにより、めっき層１２表面の凹凸ばらつき（光沢度ばらつき）に依存する擬似欠陥を低減することができる。
【００４０】
例えば、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する照明装置）を主照明装置とした場合、めっき層表面に凹凸がある（光沢度が小さい）部分では、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に反射される光の割合が高くなる一方、めっき層表面が滑らかな（光沢度が大きい）部分では、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に反射される光の割合が低くなり、撮像される画像では輝度が低くなる。結果的に、擬似欠陥の原因となりうる。
【００４１】
しかしながら、青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に照射）を、めっき層表面が滑らかな（光沢度が大きい）部分で低下する輝度を補充する、補助照明装置として併用すれば、青色照明装置２３ｃでは、リードフレーム１０のめっき層１２表面が滑らかな（光沢度が大きい）場合に、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａの方向に反射される率が高くなることから、めっき層表面が滑らかな（光沢度が大きい）部分で低下する輝度を補充することが可能である。
【００４２】
めっき層表面の凹凸ばらつき（光沢度のばらつき）の度合いにも依存するが、光沢度が０．４〜０．９の範囲であれば、補助照明装置（青色照明装置２３ｃ）の照度を主照明装置（青色照明装置２３ａ、２３ｂ）の２０〜４０％に設定すればよい。補助照明装置の照度を上げすぎることによって、光の干渉（ハレーション）により、めっき未着欠陥部と正常部との輝度コントラストが低くなることから、ＮＧ検出が困難になることがある。そのため、凹凸ばらつき（光沢度のばらつき）が小さい場合には、補助照明装置の照度を低めに設定する方がよい。
【００４３】
なお、青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に光を照射する照明装置）を主照明装置とし、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する照明装置）を補助照明装置として使用してもよく、青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に光を照射する照明装置）もしくは、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する照明装置）を単独にて検査したときに、欠陥検出能力が高い方を、主照明装置とすることが好ましい。
【００４４】
ところで、図５（ａ）−（ｃ）は、後述する画像処理装置３０の二値化処理部３３により二値化処理されたリードフレーム１０の画像を示している。このうち図５（ａ）は、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する斜め方向の照明装置）と青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に照射する同軸方向の照明装置）とを併用した場合、図５（ｂ）は、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（斜め方向の照明装置）のみを使用した場合、図５（ｃ）は、青色照明装置２３ｃ（同軸方向の照明装置）のみを使用した場合をそれぞれ示している。
【００４５】
図５（ａ）−（ｃ）から明らかなように、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（斜め方向の照明装置）のみを使用した場合（図５（ｂ））、および青色照明装置２３ｃ（同軸方向の照明装置）のみを使用した場合（図５（ｃ））には、いずれも本来白色として処理されるべきめっき層１２上に、黒色の影が映っている。このような影を擬似欠陥として検出するおそれがある。これに対して青色照明装置２３ａ、２３ｂ（斜め方向の照明装置）と青色照明装置２３ｃ（同軸方向の照明装置）とを併用した場合（図５（ａ））、めっき層１２上にこのような影が生じることがなく、疑似欠陥が検出されることがない。
【００４６】
なお、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃの個数、設置位置、および設置角度は上述したものに限定されるものではない。
【００４７】
他方、図３に示すように、画像処理装置３０は、モノクロカメラ２２により撮像されたグレー画像を取り込む画像取込部３１と、画像取込部３１によって取り込まれたグレー画像に基づいて白黒画像を生成する二値化処理部３３と、二値化処理部３３からの白黒画像に基づいてめっき層１２のめっき未着を判定する判定部３４とを有している。
【００４８】
二値化処理部３３は、画像取込部３１によって取り込まれたグレー画像を、輝度（例えば、２５６階調等）において、特定の閾値を基準として二値化処理する。すなわちグレー画像において、輝度が前記閾値を上回る部分を白色とし、前記閾値を下回る部分を黒色とする処理をする。例えば、上述したようにリードフレーム本体１１が銅又は銅合金からなり、めっき層１２が銀からなる場合、リードフレーム本体１１（銅又は銅合金）が黒色として処理され、めっき層１２（銀）が白色として処理される。
【００４９】
なお上記の方法に限定されず、輝度（２５６階調等）に基づいて特定の閾値を基準としたデジタル処理をする場合、輝度分布の特徴によっては、閾値を複数設定する、多値化処理をする方が有効な場合もある。
【００５０】
また判定部３４は、予め記憶しておいた、欠陥の存在しないマスター画像と、二値化処理部３３で二値化処理された画像とをパターンマッチングにより比較する。この結果、判定部３４は、めっき層１２（白色部分）上に所定の大きさ（例えば５０μｍ角）を上回る欠陥（黒色部分）（めっき未着）を検出した場合、検査したリードフレーム１０に欠陥があるとしてＮＧ判定を行う。逆に、判定部３４は、めっき層１２上に所定の大きさを上回る欠陥を検出できなかった場合、リードフレーム１０に欠陥が存在しないものとしてＯＫ判定を行う。
【００５１】
本実施の形態においては、欠陥を検出する検査アルゴリズムとして、パターンマッチングを紹介しているが、膨張及び収縮処理、特徴的な形状のフィルタリング等による、特徴抽出のアルゴリズムを用いてもよい。
【００５２】
一方、画像処理装置３０には記憶部４０が接続されている。記憶部４０は、検査したリードフレーム１０を特定する番号と、画像処理装置３０の判定部３４から送信された当該リードフレーム１０の判定結果とを記憶する機能を有している。
【００５３】
また記憶部４０には表示部５０が接続されている。この表示部５０は、記憶部４０に記憶されたリードフレーム１０の番号および当該リードフレーム１０の判定結果を表示するものである。
【００５４】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００５５】
まず、リードフレーム本体１１と、リードフレーム本体１１上に形成されためっき層１２とを有するリードフレーム１０が、外観検査装置２０の搬送装置２１に載置される。その後、リードフレーム１０は、搬送装置２１によって水平方向に搬送され、モノクロカメラ２２の下方に到達する。
【００５６】
この際、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃからリードフレーム１０に対して特定波長成分（青色成分：波長約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍ）の光が照射される。この光は、リードフレーム１０で反射し、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａに入射する。
【００５７】
続いて、モノクロカメラ２２は、搬送装置２１上のリードフレーム１０を撮像する。この際モノクロカメラ２２は、リードフレーム１０で反射した特定波長成分の光に基づき、リードフレーム１０のグレー画像を取得するとともに、このグレー画像を画像処理装置３０に送信する。
【００５８】
続いて、画像処理装置３０の画像取込部３１が、モノクロカメラ２２により撮像されたグレー画像を取り込む。
【００５９】
画像取込部３１によって取り込まれたグレー画像は二値化処理部３３に送られ、二値化処理部３３において、この特定波長成分を含む画像成分に対して画像処理が施される。
【００６０】
以下、この画像処理時における作用について詳細に説明する。なお、以下においては、リードフレーム本体１１が銅又は銅合金からなり、めっき層１２が銀からなる場合を例にとって説明する。
【００６１】
まず、上述したように青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃから出射され、リードフレーム１０表面で反射した特定波長成分（青色波長成分）の光がモノクロカメラ２２に入射する。次にモノクロカメラ２２は、リードフレーム１０表面で反射した青色波長成分のみを含む光に基づいて、グレー画像を作成する。
【００６２】
このようにモノクロカメラ２２が青色波長成分のみの画像を抽出する理由は以下の通りである。
【００６３】
図６に示すように、一般に、めっき層１２表面（銀面）における反射率（図６中、四角印で示す）は、可視光の波長域内（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において略同一である。これに対して、リードフレーム本体１１表面（銅面）における光の反射率（図６中、三角印で示す）は、青色の波長域内（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）より、赤色の波長域内（５５０ｎｍ〜７００ｎｍ）の方が大きい。したがって、めっき層１２表面（銀面）の反射率とリードフレーム本体１１表面（銅面）の反射率との差（図６中、丸印で示す）は、赤色の波長域内（５５０ｎｍ〜７００ｎｍ）より青色の波長域内（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）の方が大きくなる。
【００６４】
このため、モノクロカメラ２２が青色波長成分のみを含む光に基づいてグレー画像を取得することにより、めっき層１２表面（銀面）とリードフレーム本体１１表面（銅面）との輝度の差を大きくすることができる。これにより、二値化処理部３３において、めっき層１２とリードフレーム本体１１との差を明確に識別することができる。
【００６５】
リードフレーム本体１１とめっき層１２の構成としては、リードフレーム本体１１に銅又は銅合金を用い、めっき層１２に銀を用いる構成の他に、次のものが挙げられる。
【００６６】
リードフレーム本体１１に銅又は銅合金が用いられる場合には、そのめっき層１２として、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕ／Ｐｄ／Ｎｉ／Ａｇが付加される（下記表１参照）。リードフレーム本体１１に４２Ａが用いられる場合には、そのめっき層１２として、Ｃｕ／Ａｇが付加される。ここでは、めっき層１２を構成する複数層のめっき層に対して、リードフレーム本体１１を最下層とした場合、その上層にあたるめっき層を左側から順に表記し、各めっき層の間にスラッシュ（／）を置き表記した。
【表１】
【００６７】
上記構成の場合、互いに隣り合う２つの金属層（下層／上層）の種類としては、Ａｕ／Ａｇ、Ｎｉ／Ｃｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、銅又は銅合金／Ｎｉ、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｐｄ、４２Ａ／Ｃｕ、となる。このうち、上記金属層（下層／上層）の組合せがＡｕ／Ａｇの場合には、青色光をリードフレーム１０に対して照射することにより、白色光を照射する場合と比較し、めっき層１２とリードフレーム本体１１との差をより大きくする効果が期待できる（下記表２参照）。他方、上記金属層（下層／上層）の組合せがＮｉ／Ｃｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、銅又は銅合金／Ｎｉ、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｐｄ、４２Ａ／Ｃｕの場合には、赤色光をリードフレーム１０に対して照射することで、白色光を照射する場合と比較し、めっき層１２とリードフレーム本体１１との差をより大きくする効果が期待できる（下記表２参照）。
【表２】
【００６８】
なお、リードフレーム本体１１からの反射率と、めっき層１２からの反射率との差は、大きくなる程、好ましい。すなわち図６において、青色の波長域内（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）において、リードフレーム本体１１からの反射率と、めっき層１２からの反射率との差は１５％〜２０％程度である。これに対して、赤色の波長域内（５５０ｎｍ〜７００ｎｍ）では、前記反射率の差は１０％未満である。よって、このリードフレームでは、波長域帯４００ｎｍ〜５５０ｎｍが特性波長成分となる。仮に、反射率の差が小さい場合、二値化処理部３３において、めっき層１２とリードフレーム本体１１との差を明確に識別できないおそれがある。このため、反射特性分析等を実施し、最善の特性波長成分を選定することが重要である。
【００６９】
続いて、このようにグレー画像が画像取込部３１から二値化処理部３３に送られた後、二値化処理部３３は、このグレー画像を、その輝度に基づいて数値化する（例えば０〜２５５の２５６階調）。次に、二値化処理部３３は、予め定められた所定の閾値を基準として輝度の数値を二値化処理する。すなわちグレーの画像のうち、輝度が前記閾値を上回る部分を白色として処理し、前記閾値を下回る部分を黒色として二値化処理する。このようにして二値化処理部３３は白黒画像（２階調）を生成する。
【００７０】
この閾値は、以下のようにして予め定めておく。図７は、画像取込部３１が取り込んだグレー画像において、２５６階調に割り振られた輝度を持つ画素（画像分割の最小単位）が、それぞれどの程度存在するかの分布を示す概略図である。
【００７１】
一般に、青色の光は、リードフレーム本体１１（銅又は銅合金）に対する反射率が相対的に低く（輝度が低い）、めっき層１２（銀）に対する反射率が相対的に高い（輝度が高い）。したがって、図７に示すように、リードフレーム１０の輝度分布は、リードフレーム本体１１（銅又は銅合金）に対応する相対的に輝度の低いピークと、めっき層（銀）１２に対応する相対的に輝度の高いピークとに分離される。
【００７２】
上述した閾値は、これら２つのピークの間に設定する。そして二値化処理部３３は、輝度が前記閾値を上回る部分を白色（高輝度部分）とし、前記閾値を下回る部分を黒色（低輝度部分）として二値化処理し、白黒画像（２階調）を生成する。
【００７３】
続いて、この白黒画像は、二値化処理部３３から判定部３４に送られる。その後、判定部３４は、上述したように、予め記憶しておいたマスター画像と、二値化処理部３３で二値化処理された白黒画像とをパターンマッチングすることにより比較する。この結果、めっき層１２上に所定の大きさを上回る欠陥（黒色、低輝度部分）を発見した場合、ＮＧ判定を行い、所定の大きさを上回る欠陥を発見できなかった場合、ＯＫ判定を行う。
【００７４】
その後、画像処理装置３０は、検査したリードフレーム１０を特定する番号と、画像処理装置３０の判定部３４から送信された当該リードフレーム１０の判定結果とを記憶部４０に送信する。記憶部４０は、このリードフレーム１０の番号および判定結果を記憶する。また表示部５０は、記憶部４０に記憶されたリードフレーム１０の番号および判定結果を表示する。
【００７５】
他方、外観検査が終了したリードフレーム１０は、搬送装置２１によって後工程に搬送される。後工程側には、図示しない分離機構が設置され、この分離機構により、判定部３４からの判定結果に基づいて、ＮＧ判定されたリードフレーム１０と、ＯＫ判定されたリードフレーム１０とに分離される。
【００７６】
このように本実施の形態によれば、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃが、リードフレーム１０に対して、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂからの反射率と、めっき層１２からの反射率との差が大きくなる特定波長成分（青色成分）を含む光を照射し、モノクロカメラ２２がリードフレーム１０を撮像してグレー画像を取得する。また画像処理装置３０の二値化処理部３３は、モノクロカメラ２２からのグレー画像に基づいて白黒画像を生成し、判定部３４は、二値化処理部３３からの白黒画像に基づいてめっき層１２の未着を判定する。このことにより、リードフレーム本体１１表面とめっき層１２表面との輝度の差を大きくしているので、二値化処理部３３によりリードフレーム本体１１とめっき層１２との相違を明確に識別することができ、めっき未着等の欠陥を安定的に検出することができる。
【００７７】
またリードフレーム本体１１およびめっき層１２表面の凹凸に起因する擬似欠陥（過剰検出）の検出を低減することができるので、外観検査装置２０のＯＫ通過率を向上させることができる。これにより、目視もしくは顕微鏡にてＮＧ検出された箇所に特異な欠陥があるかないかを確認し、実際の欠陥と擬似欠陥（過剰検出）とを判別するレビュー確認作業の負荷を軽減することができる。
【００７８】
また本実施の形態によれば、リードフレーム１０に対して光を照射する照明装置として、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して同軸方向に光を照射する同軸方向の青色照明装置２３ｃと、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して角度をつけて光を照射する斜め方向の青色照明装置２３ａ、２３ｂとの双方を用いている。このことにより、めっき層１２表面の凹凸ばらつき（光沢度ばらつき）による擬似欠陥を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】リードフレーム（被検査基材）を示す図。
【図２】リードフレーム（被検査基材）上の欠陥を示す図。
【図３】本発明の一実施の形態による外観検査装置を示す構成図。
【図４】青色フィルタの分光特性を示す図。
【図５】同軸方向の照明装置と斜め方向の照明装置とを併用する場合、斜め方向の照明装置のみを使用する場合、および同軸方向の照明装置のみを使用する場合における、二値化処理されたリードフレームの画像を比較して示す図。
【図６】めっき層（銀）およびリードフレームのパッド部（銅合金）における反射率を示す図。
【図７】リードフレームの画像の輝度分布を示す概略図。
【符号の説明】
【００８０】
１０ リードフレーム（被検査基材）
１１ リードフレーム本体
１１ａ、１１ｂ パッド部
１２ めっき層
２０ 外観検査装置
２１ 搬送装置
２２ モノクロカメラ
２２ａ レンズ
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 青色照明装置
２３ｄ 光源
２３ｅ フィルタ
２３ｆ 光ファイバ
２４ ハーフミラー
３０ 画像処理装置
３１ 画像取込部
３３ 二値化処理部
３４ 判定部
４０ 記憶部
５０ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置または半導体パッケージ部材のめっき層の外観検査を行う外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般に半導体装置または半導体パッケージ部材の外観検査を行う外観検査装置として、光学照明装置、カメラ、および画像処理装置等を備えた光学式検査装置が用いられている（例えば特許文献１）。
【０００３】
半導体装置及び半導体パッケージ部材の内部配線を実現するために、リードフレーム（lead-frame）と呼ばれる薄板の金属が使われている。このリードフレームは、外部配線との橋渡しをする配線部（リード部）、ＩＣチップを搭載するダイパッド部、Ａｕワイヤとの接続をとるワイヤボンディングパッド部等を有する部材であり、パッケージタイプにより、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package)、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded Package）、Ｍｉｃｒｏ−ＣＣ、ＢＣＣ等が存在する。
【０００４】
このような半導体装置及び半導体パッケージ部材に用いられるリードフレームでは、ワイヤボンディング時に、搭載された半導体チップとリードフレーム本体との電気的接合が損なわれない様にするため、パッド部（ワイヤボンディングパッド部）にめっき層が施される。また、半導体チップが搭載されるパッド部（ダイパッド部）にも、ダイアタッチペーストの濡れ性向上、もしくはワイヤボンディングにて電気的特性の向上（グランド等）を図るため、めっき層が施されることがある。中には、半導体装置及び半導体パッケージ部材の外部に露出し、外部接続のために使用するパッド部における、はんだ等の濡れ性向上および耐食性向上のため、全面めっき層（パラジウムめっき等）が施される場合もある。
【０００５】
リードフレーム以外の半導体装置及び半導体パッケージ部材、例えば、ＴＡＢ／ＣＯＦに代表されるフレキシブル基板、プリント配線板に代表される多層基板においても、上述した様なパッド部及びめっき層を有する。
【０００６】
従来より、一般に、上述した様な半導体装置又は半導体パッケージ部材における外観検査を行う外観検査装置として、光学照明装置、カメラ、及び画像処理装置等を備えた光学式検査装置が用いられている。
【特許文献１】特開平９−２７３９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の光学式検査装置を用いて半導体装置または半導体パッケージ部材の外観検査を行った場合、めっき層表面凹凸のばらつきにより、光の反射状態が変化する場合がある。この結果、特異な欠陥がない箇所でもＮＧ検出してしまう擬似欠陥（過剰検出）が発生する場合がある。めっき層表面凹凸のばらつきには、めっき層形成する金属材料表面（パッド部表面）の凹凸や、めっき層表面の光沢（光沢めっき又は無光沢めっき）に依存する凹凸が影響している。
【０００８】
このため、ＮＧ検出された半導体装置または半導体パッケージ部材に対して作業者が目視または顕微鏡により、ＮＧ検出された箇所に特異な欠陥があるかないかを確認し、実際の欠陥と擬似欠陥（過剰検出）とを判別するレビュー確認作業が必要となり、作業負荷が重くなっている。また、このような判別作業をせず、ＮＧ検出したものを全てそのまま排除してしまう場合、実際は良品である擬似欠陥品も捨てることとなり、無駄となる。
【０００９】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、めっき層表面の凹凸に起因する擬似欠陥の検出を低減するとともに、めっき未着等の欠陥を安定的に検出することが可能な外観検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、パッド部と、パッド部上に形成され、パッド部と異なる色彩をもつめっき層とを有する被検査基材の外観検査装置において、被検査基材に対して、パッド部からの反射率と、めっき層からの反射率との差が大きくなる特定波長成分を含む光を照射する照明装置と、被検査基材を撮像してグレー画像を取得するモノクロカメラと、モノクロカメラに接続された画像処理装置とを備え、画像処理装置は、モノクロカメラからのグレー画像に基づいて白黒画像を生成する二値化処理部と、二値化処理部からの白黒画像に基づいてめっき層の未着を判定する判定部とを有することを特徴とする外観検査装置である。
【００１１】
本発明は、照明装置は、被検査基材に対して青色光を照射する青色照明装置からなることを特徴とする外観検査装置である。
【００１２】
本発明は、照明装置は、モノクロカメラのレンズの光軸に対して同軸方向に光を照射する同軸方向の照明装置と、モノクロカメラのレンズの光軸に対して角度をつけて光を照射する斜め方向の照明装置とを有することを特徴とする外観検査装置である。
【００１３】
本発明は、同軸方向の照明装置および斜め方向の照明装置のうち、一方の照明装置の照度は、他方の照明装置の照度に比べて低いことを特徴とする外観検査装置である。
【００１４】
本発明は、パッド部は銅又は銅合金からなり、めっき層は銀からなり、かつ特定波長成分は青色成分からなることを特徴とする外観検査装置である。
【００１５】
本発明は、被検査基材はリードフレームであることを特徴とする外観検査装置である。
【００１６】
本発明は、照明装置は、光源と、光源からの光のうち特定波長成分の光のみを透過させるフィルタとを有することを特徴とする外観検査装置である。
【００１７】
本発明は、照明装置は、ＬＥＤ照明装置からなることを特徴とする外観検査装置である。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、照明装置が、被検査基材に対して、パッド部からの反射率と、めっき層からの反射率との差が大きくなる特定波長成分を含む光を照射し、モノクロカメラが被検査基材を撮像してグレー画像を取得する。また画像処理装置の二値化処理部は、モノクロカメラからのグレー画像に基づいて白黒画像を生成し、判定部は、二値化処理部からの白黒画像に基づいてめっき層の未着を判定する。このことにより、めっき層表面の凹凸に起因する擬似欠陥検出を低減（防止）し、外観検査装置のＯＫ通過率を向上させることができるとともに、レビュー確認作業の負荷軽減ができる。また、同時にめっき層表面に生じるめっき欠け等の未着を安定的に検出することができる。
【００１９】
また本発明によれば、被検査基材に対して光を照射する照明装置として、モノクロカメラのレンズの光軸に対して同軸方向に光を照射する同軸方向の照明装置と、モノクロカメラのレンズの光軸に対して角度をつけて光を照射する斜め方向の照明装置との双方を用いている。このことにより、めっき層表面の凹凸ばらつき（光沢度ばらつき）による擬似欠陥を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
【００２１】
図１乃至図７中、図１（ａ）は、リードフレーム（被検査基材）を示す平面図であり、図１（ｂ）は、リードフレーム（被検査基材）を示す断面図（図１（ａ）のIB−IB線断面図）であり、図２は、リードフレーム（被検査基材）上の欠陥を示す図である。図３は、本実施の形態による外観検査装置を示す構成図であり、図４は、青色フィルタの分光特性を示す図である。図５（ａ）−（ｃ）は、同軸方向の照明装置と斜め方向の照明装置とを併用する場合、斜め方向の照明装置のみを使用する場合、および同軸方向の照明装置のみを使用する場合における、二値化処理されたリードフレームの画像を比較して示す図であり、図６は、めっき層（銀）およびリードフレームのパッド部（銅合金）における反射率を示す図である。図７は、リードフレームの画像の輝度分布を示す概略図である。
【００２２】
本明細書において、光沢度は日本電色工業株式会社製の微小面光沢計（型番：ＶＳＲ−３００Ａ）を用いて、拡散反射率濃度（照射−受光／４５°−０°）を測定した値である。また、以下、光沢度について記述されている場合も、同方法によって得られる値である。
【００２３】
図１および図２に示すように、リードフレーム（被検査基材）１０は、金属材料からなり、ダイパッド部１１ａおよびボンディングパッド部１１ｂを含むリードフレーム本体１１と、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂ上の所定位置にパターン状に形成されためっき層１２とを有している。なお、本明細書では、リードフレーム本体１１のダイパッド部１１ａおよびボンディングパッド部１１ｂを総称してパッド部１１ａ、１１ｂという。
【００２４】
リードフレーム本体１１とめっき層１２は、互いに異なる色彩をもつ金属からなっている。例えばリードフレーム本体１１は、銅、銅合金等の赤色系の金属材料からなり、めっき層１２は、例えば銀、パラジウム、ニッケル等の白色系金属、金等の黄色系金属、またはこれらを多層に構成した金属層からなっている。なおめっき層１２は、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂの一部上に形成されていてもよく、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂの全体上に形成されていても良い。
【００２５】
図２に示すように、リードフレーム１０のめっき層１２表面には、めっき未着とよばれる欠陥Ｄが発生する場合がある。すなわち図２に示すように、リードフレーム本体１１上において、本来めっき層１２が形成される部分にめっき層１２が形成されず、リードフレーム本体１１が表面に露出する欠陥Ｄが生じる場合がある。
【００２６】
以下に説明する本実施の形態による外観検査装置２０は、上述したリードフレーム（被検査基材）１０（図１参照）の外観検査を行う装置である。具体的には、図２に示すように、めっき層１２表面に生じためっき未着による欠陥Ｄを効果的に検出する装置である。
【００２７】
次に、図３により、このような外観検査装置の構成について説明する。図３に示す外観検査装置２０は、リードフレーム１０を搬送する搬送装置２１と、搬送装置２１上方に配設され、搬送装置２１上のリードフレーム１０を撮像してグレー画像を取得するモノクロカメラ２２と、モノクロカメラ２２に接続された画像処理装置３０とを備えている。
【００２８】
このうち搬送装置２１は、検査対象となる複数のリードフレーム１０を、順次水平方向（図３の矢印方向）に間欠送りまたは連続送りで搬送するものである。
【００２９】
一方、モノクロカメラ２２は、リードフレーム１０を撮像してグレー画像を取得するものであり、そのレンズ２２ａの光軸Ａが鉛直方向、すなわちリードフレーム１０に対して垂直に向くように設置されている。このようなモノクロカメラ２２としては、ＣＣＤラインカメラ等のモノクロカメラ、例えばＤＡＬＳＡ社製のラインスキャンカメラ（品番：Ｐ２−２Ｘ等）を用いることができる。
【００３０】
また搬送装置２１上方に、リードフレーム１０に対して特定波長成分の光、ここでは青色光を照射する３つの青色照明装置（第１青色照明装置２３ａ（斜め方向の照明装置）、第２青色照明装置２３ｂ（斜め方向の照明装置）、第３青色照明装置２３ｃ（同軸方向の照明装置））が配置されている。さらにモノクロカメラ２２の鉛直下方には、ハーフミラー２４が設けられている。
【００３１】
上述した３つの青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、それぞれ白色光を照射する光源２３ｄと、光源２３ｄ近傍に配置された青色のフィルタ２３ｅと、フィルタ２３ｅからの青色光をリードフレーム１０側に導く光ファイバ（導光部材）２３ｆとを有している。このうちフィルタ２３ｅは、例えば図４に示すように、光源２３ｄからの光のうち特定波長成分である約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍ（青色成分）の波長域帯以外の光をカットし、特定波長成分の光のみを透過する性質を有している。
【００３２】
なお青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃとしては、上述した構成に代えて、青色ＬＥＤ照明装置を使用することもできる。
【００３３】
ここで特定波長成分とは、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂからの反射率と、めっき層１２からの反射率との差が大きくなる波長域帯に相当する。例えば、リードフレーム本体１１が銅又は銅合金からなり、めっき層１２が銀からなる場合、特定波長成分は、約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍ（青色成分）の波長域帯となる。なお本実施の形態においては、３つの青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃの光の波長帯域と特定波長成分である波長域帯がほぼ等しい例を示しているが、必ずしも、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃの光の波長域帯と特定波長成分である波長域帯とが一致する必要はなく、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃからの光が、特定波長成分である波長域帯をより高い割合で含んでいればよい。
【００３４】
これら青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうち、第１青色照明装置２３ａおよび第２青色照明装置２３ｂは、それぞれモノクロカメラ２２の外周に設けられている。
【００３５】
また第１青色照明装置２３ａおよび第２青色照明装置２３ｂの各軸Ｌa、軸Ｌbがモノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めになるように配置されている。この時の青色照明装置２３ａ、２３ｂの光の照射角度としては、リードフレーム１０の搬送面を基準にした場合、角度θ（図３参照）が６０〜８９°になるように設定するが、７０〜８０°が望ましい。このことにより、リードフレーム１０のめっき層１２表面に凹凸がある（光沢度が小さい）場合に、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に反射される光の割合が高くなる。
【００３６】
すなわち第１青色照明装置２３ａおよび第２青色照明装置２３ｂからの光は、リードフレーム１０に対して斜めに照射され、リードフレーム１０表面で反射するとともに、その反射光の一部がハーフミラー２４内を通過して、モノクロカメラ２２に入射する。
【００３７】
他方、第３青色照明装置２３ｃは、その軸Ｌcが水平方向を向くように配置されている。また上述したハーフミラー２４は、第３青色照明装置２３ｃの側方に設けられている。この結果、第３青色照明装置２３ｃからの光は、ハーフミラー２４に側方から入射するとともに、ハーフミラー２４内部で反射して、リードフレーム１０に対して垂直に照射される。さらにこの光はリードフレーム１０表面で反射し、ハーフミラー２４内を下方から上方に通過するとともに、モノクロカメラ２２に入射する。
【００３８】
このことにより、第３青色照明装置２３ｃでは、リードフレーム１０のめっき層１２表面が滑らかな（光沢度が大きい）場合に、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａの方向に反射される率が高くなる。
【００３９】
このように青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する照明装置）、と青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に光を照射する照明装置）のそれぞれの特徴から、双方を併用することにより、めっき層１２表面の凹凸ばらつき（光沢度ばらつき）に依存する擬似欠陥を低減することができる。
【００４０】
例えば、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する照明装置）を主照明装置とした場合、めっき層表面に凹凸がある（光沢度が小さい）部分では、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に反射される光の割合が高くなる一方、めっき層表面が滑らかな（光沢度が大きい）部分では、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に反射される光の割合が低くなり、撮像される画像では輝度が低くなる。結果的に、擬似欠陥の原因となりうる。
【００４１】
しかしながら、青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に照射）を、めっき層表面が滑らかな（光沢度が大きい）部分で低下する輝度を補充する、補助照明装置として併用すれば、青色照明装置２３ｃでは、リードフレーム１０のめっき層１２表面が滑らかな（光沢度が大きい）場合に、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａの方向に反射される率が高くなることから、めっき層表面が滑らかな（光沢度が大きい）部分で低下する輝度を補充することが可能である。
【００４２】
めっき層表面の凹凸ばらつき（光沢度のばらつき）の度合いにも依存するが、光沢度が０．４〜０．９の範囲であれば、補助照明装置（青色照明装置２３ｃ）の照度を主照明装置（青色照明装置２３ａ、２３ｂ）の２０〜４０％に設定すればよい。補助照明装置の照度を上げすぎることによって、光の干渉（ハレーション）により、めっき未着欠陥部と正常部との輝度コントラストが低くなることから、ＮＧ検出が困難になることがある。そのため、凹凸ばらつき（光沢度のばらつき）が小さい場合には、補助照明装置の照度を低めに設定する方がよい。
【００４３】
なお、青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に光を照射する照明装置）を主照明装置とし、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する照明装置）を補助照明装置として使用してもよく、青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に光を照射する照明装置）もしくは、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する照明装置）を単独にて検査したときに、欠陥検出能力が高い方を、主照明装置とすることが好ましい。
【００４４】
ところで、図５（ａ）−（ｃ）は、後述する画像処理装置３０の二値化処理部３３により二値化処理されたリードフレーム１０の画像を示している。このうち図５（ａ）は、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して斜めに光を照射する斜め方向の照明装置）と青色照明装置２３ｃ（モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａと同方向に照射する同軸方向の照明装置）とを併用した場合、図５（ｂ）は、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（斜め方向の照明装置）のみを使用した場合、図５（ｃ）は、青色照明装置２３ｃ（同軸方向の照明装置）のみを使用した場合をそれぞれ示している。
【００４５】
図５（ａ）−（ｃ）から明らかなように、青色照明装置２３ａ、２３ｂ（斜め方向の照明装置）のみを使用した場合（図５（ｂ））、および青色照明装置２３ｃ（同軸方向の照明装置）のみを使用した場合（図５（ｃ））には、いずれも本来白色として処理されるべきめっき層１２上に、黒色の影が映っている。このような影を擬似欠陥として検出するおそれがある。これに対して青色照明装置２３ａ、２３ｂ（斜め方向の照明装置）と青色照明装置２３ｃ（同軸方向の照明装置）とを併用した場合（図５（ａ））、めっき層１２上にこのような影が生じることがなく、疑似欠陥が検出されることがない。
【００４６】
なお、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃの個数、設置位置、および設置角度は上述したものに限定されるものではない。
【００４７】
他方、図３に示すように、画像処理装置３０は、モノクロカメラ２２により撮像されたグレー画像を取り込む画像取込部３１と、画像取込部３１によって取り込まれたグレー画像に基づいて白黒画像を生成する二値化処理部３３と、二値化処理部３３からの白黒画像に基づいてめっき層１２のめっき未着を判定する判定部３４とを有している。
【００４８】
二値化処理部３３は、画像取込部３１によって取り込まれたグレー画像を、輝度（例えば、２５６階調等）において、特定の閾値を基準として二値化処理する。すなわちグレー画像において、輝度が前記閾値を上回る部分を白色とし、前記閾値を下回る部分を黒色とする処理をする。例えば、上述したようにリードフレーム本体１１が銅又は銅合金からなり、めっき層１２が銀からなる場合、リードフレーム本体１１（銅又は銅合金）が黒色として処理され、めっき層１２（銀）が白色として処理される。
【００４９】
なお上記の方法に限定されず、輝度（２５６階調等）に基づいて特定の閾値を基準としたデジタル処理をする場合、輝度分布の特徴によっては、閾値を複数設定する、多値化処理をする方が有効な場合もある。
【００５０】
また判定部３４は、予め記憶しておいた、欠陥の存在しないマスター画像と、二値化処理部３３で二値化処理された画像とをパターンマッチングにより比較する。この結果、判定部３４は、めっき層１２（白色部分）上に所定の大きさ（例えば５０μｍ角）を上回る欠陥（黒色部分）（めっき未着）を検出した場合、検査したリードフレーム１０に欠陥があるとしてＮＧ判定を行う。逆に、判定部３４は、めっき層１２上に所定の大きさを上回る欠陥を検出できなかった場合、リードフレーム１０に欠陥が存在しないものとしてＯＫ判定を行う。
【００５１】
本実施の形態においては、欠陥を検出する検査アルゴリズムとして、パターンマッチングを紹介しているが、膨張及び収縮処理、特徴的な形状のフィルタリング等による、特徴抽出のアルゴリズムを用いてもよい。
【００５２】
一方、画像処理装置３０には記憶部４０が接続されている。記憶部４０は、検査したリードフレーム１０を特定する番号と、画像処理装置３０の判定部３４から送信された当該リードフレーム１０の判定結果とを記憶する機能を有している。
【００５３】
また記憶部４０には表示部５０が接続されている。この表示部５０は、記憶部４０に記憶されたリードフレーム１０の番号および当該リードフレーム１０の判定結果を表示するものである。
【００５４】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００５５】
まず、リードフレーム本体１１と、リードフレーム本体１１上に形成されためっき層１２とを有するリードフレーム１０が、外観検査装置２０の搬送装置２１に載置される。その後、リードフレーム１０は、搬送装置２１によって水平方向に搬送され、モノクロカメラ２２の下方に到達する。
【００５６】
この際、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃからリードフレーム１０に対して特定波長成分（青色成分：波長約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍ）の光が照射される。この光は、リードフレーム１０で反射し、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａに入射する。
【００５７】
続いて、モノクロカメラ２２は、搬送装置２１上のリードフレーム１０を撮像する。この際モノクロカメラ２２は、リードフレーム１０で反射した特定波長成分の光に基づき、リードフレーム１０のグレー画像を取得するとともに、このグレー画像を画像処理装置３０に送信する。
【００５８】
続いて、画像処理装置３０の画像取込部３１が、モノクロカメラ２２により撮像されたグレー画像を取り込む。
【００５９】
画像取込部３１によって取り込まれたグレー画像は二値化処理部３３に送られ、二値化処理部３３において、この特定波長成分を含む画像成分に対して画像処理が施される。
【００６０】
以下、この画像処理時における作用について詳細に説明する。なお、以下においては、リードフレーム本体１１が銅又は銅合金からなり、めっき層１２が銀からなる場合を例にとって説明する。
【００６１】
まず、上述したように青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃから出射され、リードフレーム１０表面で反射した特定波長成分（青色波長成分）の光がモノクロカメラ２２に入射する。次にモノクロカメラ２２は、リードフレーム１０表面で反射した青色波長成分のみを含む光に基づいて、グレー画像を作成する。
【００６２】
このようにモノクロカメラ２２が青色波長成分のみの画像を抽出する理由は以下の通りである。
【００６３】
図６に示すように、一般に、めっき層１２表面（銀面）における反射率（図６中、四角印で示す）は、可視光の波長域内（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において略同一である。これに対して、リードフレーム本体１１表面（銅面）における光の反射率（図６中、三角印で示す）は、青色の波長域内（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）より、赤色の波長域内（５５０ｎｍ〜７００ｎｍ）の方が大きい。したがって、めっき層１２表面（銀面）の反射率とリードフレーム本体１１表面（銅面）の反射率との差（図６中、丸印で示す）は、赤色の波長域内（５５０ｎｍ〜７００ｎｍ）より青色の波長域内（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）の方が大きくなる。
【００６４】
このため、モノクロカメラ２２が青色波長成分のみを含む光に基づいてグレー画像を取得することにより、めっき層１２表面（銀面）とリードフレーム本体１１表面（銅面）との輝度の差を大きくすることができる。これにより、二値化処理部３３において、めっき層１２とリードフレーム本体１１との差を明確に識別することができる。
【００６５】
リードフレーム本体１１とめっき層１２の構成としては、リードフレーム本体１１に銅又は銅合金を用い、めっき層１２に銀を用いる構成の他に、次のものが挙げられる。
【００６６】
リードフレーム本体１１に銅又は銅合金が用いられる場合には、そのめっき層１２として、Ｎｉ／Ａｇ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ａｇ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕ／Ｐｄ／Ｎｉ／Ａｇが付加される（下記表１参照）。リードフレーム本体１１に４２Ａが用いられる場合には、そのめっき層１２として、Ｃｕ／Ａｇが付加される。ここでは、めっき層１２を構成する複数層のめっき層に対して、リードフレーム本体１１を最下層とした場合、その上層にあたるめっき層を左側から順に表記し、各めっき層の間にスラッシュ（／）を置き表記した。
【表１】
【００６７】
上記構成の場合、互いに隣り合う２つの金属層（下層／上層）の種類としては、Ａｕ／Ａｇ、Ｎｉ／Ｃｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、銅又は銅合金／Ｎｉ、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｐｄ、４２Ａ／Ｃｕ、となる。このうち、上記金属層（下層／上層）の組合せがＡｕ／Ａｇの場合には、青色光をリードフレーム１０に対して照射することにより、白色光を照射する場合と比較し、めっき層１２とリードフレーム本体１１との差をより大きくする効果が期待できる（下記表２参照）。他方、上記金属層（下層／上層）の組合せがＮｉ／Ｃｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、銅又は銅合金／Ｎｉ、Ａｕ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｐｄ、４２Ａ／Ｃｕの場合には、赤色光をリードフレーム１０に対して照射することで、白色光を照射する場合と比較し、めっき層１２とリードフレーム本体１１との差をより大きくする効果が期待できる（下記表２参照）。
【表２】
【００６８】
なお、リードフレーム本体１１からの反射率と、めっき層１２からの反射率との差は、大きくなる程、好ましい。すなわち図６において、青色の波長域内（４００ｎｍ〜５５０ｎｍ）において、リードフレーム本体１１からの反射率と、めっき層１２からの反射率との差は１５％〜２０％程度である。これに対して、赤色の波長域内（５５０ｎｍ〜７００ｎｍ）では、前記反射率の差は１０％未満である。よって、このリードフレームでは、波長域帯４００ｎｍ〜５５０ｎｍが特性波長成分となる。仮に、反射率の差が小さい場合、二値化処理部３３において、めっき層１２とリードフレーム本体１１との差を明確に識別できないおそれがある。このため、反射特性分析等を実施し、最善の特性波長成分を選定することが重要である。
【００６９】
続いて、このようにグレー画像が画像取込部３１から二値化処理部３３に送られた後、二値化処理部３３は、このグレー画像を、その輝度に基づいて数値化する（例えば０〜２５５の２５６階調）。次に、二値化処理部３３は、予め定められた所定の閾値を基準として輝度の数値を二値化処理する。すなわちグレーの画像のうち、輝度が前記閾値を上回る部分を白色として処理し、前記閾値を下回る部分を黒色として二値化処理する。このようにして二値化処理部３３は白黒画像（２階調）を生成する。
【００７０】
この閾値は、以下のようにして予め定めておく。図７は、画像取込部３１が取り込んだグレー画像において、２５６階調に割り振られた輝度を持つ画素（画像分割の最小単位）が、それぞれどの程度存在するかの分布を示す概略図である。
【００７１】
一般に、青色の光は、リードフレーム本体１１（銅又は銅合金）に対する反射率が相対的に低く（輝度が低い）、めっき層１２（銀）に対する反射率が相対的に高い（輝度が高い）。したがって、図７に示すように、リードフレーム１０の輝度分布は、リードフレーム本体１１（銅又は銅合金）に対応する相対的に輝度の低いピークと、めっき層（銀）１２に対応する相対的に輝度の高いピークとに分離される。
【００７２】
上述した閾値は、これら２つのピークの間に設定する。そして二値化処理部３３は、輝度が前記閾値を上回る部分を白色（高輝度部分）とし、前記閾値を下回る部分を黒色（低輝度部分）として二値化処理し、白黒画像（２階調）を生成する。
【００７３】
続いて、この白黒画像は、二値化処理部３３から判定部３４に送られる。その後、判定部３４は、上述したように、予め記憶しておいたマスター画像と、二値化処理部３３で二値化処理された白黒画像とをパターンマッチングすることにより比較する。この結果、めっき層１２上に所定の大きさを上回る欠陥（黒色、低輝度部分）を発見した場合、ＮＧ判定を行い、所定の大きさを上回る欠陥を発見できなかった場合、ＯＫ判定を行う。
【００７４】
その後、画像処理装置３０は、検査したリードフレーム１０を特定する番号と、画像処理装置３０の判定部３４から送信された当該リードフレーム１０の判定結果とを記憶部４０に送信する。記憶部４０は、このリードフレーム１０の番号および判定結果を記憶する。また表示部５０は、記憶部４０に記憶されたリードフレーム１０の番号および判定結果を表示する。
【００７５】
他方、外観検査が終了したリードフレーム１０は、搬送装置２１によって後工程に搬送される。後工程側には、図示しない分離機構が設置され、この分離機構により、判定部３４からの判定結果に基づいて、ＮＧ判定されたリードフレーム１０と、ＯＫ判定されたリードフレーム１０とに分離される。
【００７６】
このように本実施の形態によれば、青色照明装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃが、リードフレーム１０に対して、リードフレーム本体１１のパッド部１１ａ、１１ｂからの反射率と、めっき層１２からの反射率との差が大きくなる特定波長成分（青色成分）を含む光を照射し、モノクロカメラ２２がリードフレーム１０を撮像してグレー画像を取得する。また画像処理装置３０の二値化処理部３３は、モノクロカメラ２２からのグレー画像に基づいて白黒画像を生成し、判定部３４は、二値化処理部３３からの白黒画像に基づいてめっき層１２の未着を判定する。このことにより、リードフレーム本体１１表面とめっき層１２表面との輝度の差を大きくしているので、二値化処理部３３によりリードフレーム本体１１とめっき層１２との相違を明確に識別することができ、めっき未着等の欠陥を安定的に検出することができる。
【００７７】
またリードフレーム本体１１およびめっき層１２表面の凹凸に起因する擬似欠陥（過剰検出）の検出を低減することができるので、外観検査装置２０のＯＫ通過率を向上させることができる。これにより、目視もしくは顕微鏡にてＮＧ検出された箇所に特異な欠陥があるかないかを確認し、実際の欠陥と擬似欠陥（過剰検出）とを判別するレビュー確認作業の負荷を軽減することができる。
【００７８】
また本実施の形態によれば、リードフレーム１０に対して光を照射する照明装置として、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して同軸方向に光を照射する同軸方向の青色照明装置２３ｃと、モノクロカメラ２２のレンズ２２ａの光軸Ａに対して角度をつけて光を照射する斜め方向の青色照明装置２３ａ、２３ｂとの双方を用いている。このことにより、めっき層１２表面の凹凸ばらつき（光沢度ばらつき）による擬似欠陥を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】リードフレーム（被検査基材）を示す図。
【図２】リードフレーム（被検査基材）上の欠陥を示す図。
【図３】本発明の一実施の形態による外観検査装置を示す構成図。
【図４】青色フィルタの分光特性を示す図。
【図５】同軸方向の照明装置と斜め方向の照明装置とを併用する場合、斜め方向の照明装置のみを使用する場合、および同軸方向の照明装置のみを使用する場合における、二値化処理されたリードフレームの画像を比較して示す図。
【図６】めっき層（銀）およびリードフレームのパッド部（銅合金）における反射率を示す図。
【図７】リードフレームの画像の輝度分布を示す概略図。
【符号の説明】
【００８０】
１０ リードフレーム（被検査基材）
１１ リードフレーム本体
１１ａ、１１ｂ パッド部
１２ めっき層
２０ 外観検査装置
２１ 搬送装置
２２ モノクロカメラ
２２ａ レンズ
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 青色照明装置
２３ｄ 光源
２３ｅ フィルタ
２３ｆ 光ファイバ
２４ ハーフミラー
３０ 画像処理装置
３１ 画像取込部
３３ 二値化処理部
３４ 判定部
４０ 記憶部
５０ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッド部と、パッド部上に形成され、パッド部と異なる色彩をもつめっき層とを有する被検査基材の外観検査装置において、
被検査基材に対して、パッド部からの反射率と、めっき層からの反射率との差が大きくなる特定波長成分を含む光を照射する照明装置と、
被検査基材を撮像してグレー画像を取得するモノクロカメラと、
モノクロカメラに接続された画像処理装置とを備え、
画像処理装置は、モノクロカメラからのグレー画像に基づいて白黒画像を生成する二値化処理部と、二値化処理部からの白黒画像に基づいてめっき層の未着を判定する判定部とを有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
照明装置は、被検査基材に対して青色光を照射する青色照明装置からなることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
照明装置は、モノクロカメラのレンズの光軸に対して同軸方向に光を照射する同軸方向の照明装置と、モノクロカメラのレンズの光軸に対して角度をつけて光を照射する斜め方向の照明装置とを有することを特徴とする請求項１または２記載の外観検査装置。
【請求項４】
同軸方向の照明装置および斜め方向の照明装置のうち、一方の照明装置の照度は、他方の照明装置の照度に比べて低いことを特徴とする請求項３記載の外観検査装置。
【請求項５】
パッド部は銅又は銅合金からなり、めっき層は銀からなり、かつ特定波長成分は青色成分からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の外観検査装置。
【請求項６】
被検査基材はリードフレームであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の外観検査装置。
【請求項７】
照明装置は、光源と、光源からの光のうち特定波長成分の光のみを透過させるフィルタとを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の外観検査装置。
【請求項８】
照明装置は、ＬＥＤ照明装置からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の外観検査装置。
【請求項１】
パッド部と、パッド部上に形成され、パッド部と異なる色彩をもつめっき層とを有する被検査基材の外観検査装置において、
被検査基材に対して、パッド部からの反射率と、めっき層からの反射率との差が大きくなる特定波長成分を含む光を照射する照明装置と、
被検査基材を撮像してグレー画像を取得するモノクロカメラと、
モノクロカメラに接続された画像処理装置とを備え、
画像処理装置は、モノクロカメラからのグレー画像に基づいて白黒画像を生成する二値化処理部と、二値化処理部からの白黒画像に基づいてめっき層の未着を判定する判定部とを有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
照明装置は、被検査基材に対して青色光を照射する青色照明装置からなることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
照明装置は、モノクロカメラのレンズの光軸に対して同軸方向に光を照射する同軸方向の照明装置と、モノクロカメラのレンズの光軸に対して角度をつけて光を照射する斜め方向の照明装置とを有することを特徴とする請求項１または２記載の外観検査装置。
【請求項４】
同軸方向の照明装置および斜め方向の照明装置のうち、一方の照明装置の照度は、他方の照明装置の照度に比べて低いことを特徴とする請求項３記載の外観検査装置。
【請求項５】
パッド部は銅又は銅合金からなり、めっき層は銀からなり、かつ特定波長成分は青色成分からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の外観検査装置。
【請求項６】
被検査基材はリードフレームであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の外観検査装置。
【請求項７】
照明装置は、光源と、光源からの光のうち特定波長成分の光のみを透過させるフィルタとを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の外観検査装置。
【請求項８】
照明装置は、ＬＥＤ照明装置からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の外観検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１４５３５３（Ｐ２０１０−１４５３５３Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２５７６４（Ｐ２００８−３２５７６４）
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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