專利名稱：方形扁平封裝的引線質(zhì)量檢驗系統(tǒng)和檢驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一個檢驗方形扁平封裝(QFR)芯片組件的引線參數(shù)的系統(tǒng)，本發(fā)明也涉及使用本發(fā)明系統(tǒng)檢驗這些參數(shù)的方法。
大規(guī)模QFP芯片組件在其周圍具有很多根(有時上百根)“鷗翅”型的引線，隨著技術(shù)的發(fā)展，這些引線的尺寸和它們之間的間距變得越來越小，但在所有這些引線間都必須有適當?shù)拈g距，引線不得變形且要求共面，換言之，當將其置于一平面(如一個印刷電路板)上時，所有引線都應該與該平面接觸或存在一個在該平面焊線時所允許的最小間隙，不符合技術(shù)規(guī)范的器件不可能焊好，其結(jié)果是使制造成本增加并且，如果事先未檢出，就可能在現(xiàn)場造成代價更高的損失。
為了防止損傷這些極易碎的引線，通常將一打或更多的器件組裝在一起，用特殊的托架裝運。這些托架支撐著塑料或陶瓷插座體，引線沿托架邊沿延伸，以便放置引線觸點而不會發(fā)生任何接觸或變形。
根據(jù)本申請?zhí)岢龅腝FP檢驗系統(tǒng)，不必從標準托架中取出扁平封裝組件，就能詳盡地檢驗該器件的引線間的間距、彎線的狀態(tài)，整個引線的位置(幾何結(jié)構(gòu))和共面性等引線質(zhì)量。由于該方法不必操縱器件，所以由檢驗系統(tǒng)造成引線的進一步損傷的可能性是不存在的，這還簡化了操作過程(整塊托架代替了單一器件)。此外，正如下文中所述，所有的測量都與引線的肩狀平面有關(guān)一這個平面是該器件唯一的平穩(wěn)平面，這就為有價值的統(tǒng)計上的工藝控制和前期生產(chǎn)調(diào)整創(chuàng)造了條件。
本發(fā)明的一個特定的實施例就是提供一個檢驗方形扁平封裝(QFP)芯片組件的引線參數(shù)的系統(tǒng)，每一個QFP組件都有多個邊沿，所說的引線就沿著所說的邊沿延伸。
所說的系統(tǒng)包括A)一個掃描裝置，包括a)個傳感器頭裝置；b)用以在同一平面上，沿著第一方向，或沿著橫向于所說的第一方向的第二方向移動上述傳感器頭裝置的導向架裝置；c)一個固定上述導向架裝置的機座；d)位于所上述傳感器頭裝置之下、用于固定至少一個QFP組件的托架裝置；從而，使來自所說的傳感器頭裝置的光線對準至少一個所述的QFP組件，而從該QFP組件反射的光線又地準所說的傳感器頭以測試所說的參數(shù)。
用上述導向架裝置移動所說的傳感器頭，使其一次檢測一根該QFP的引線。
按照本發(fā)明的又一個特殊實施例，它提供一個檢驗方形扁平封裝(QFP)芯片組件的引線參數(shù)的系統(tǒng)，每一個QFP組件都有多個邊沿，所說的引線沿著所說的邊沿延伸。
一個傳感器頭裝置，包括
一個束分離器，該束分離器具有一條縱軸和一個第一激光器的輸入端；一個環(huán)形燈，該環(huán)形燈位于上述束分離器之下并與之軸向排列；當來自上述束分主離器和環(huán)形燈的光線正對準QFP組件時，該光對準所說的QFP組件并被其反射。
用于接收所述反射光的一個第一透鏡和一個第二透鏡，所述的第一透鏡包括用以阻塞來自所說的環(huán)形燈的光線的裝置，所說的第二透鏡包括用以阻塞來自上述激光器的光線的裝置。
因此，所說的第一透鏡僅通過來自上述激光器的光線，所說的第二透鏡僅通過來自上述環(huán)形燈的光線。
按照本發(fā)明的又一個特定的實施例，它提供一個檢驗方形扁平封裝(QFP)芯片組件的引線參數(shù)的系統(tǒng)，每個QFP組件都有多個邊沿，所說的引線沿著所說的邊沿延伸。
—傳感器頭裝置，包括—束分離器，該束分離器具有一條縱軸，一個沿該縱軸方向的第一激光器的第一輸入端和一個橫向于所說的縱向軸的第二激光器的第二輸入端；一個環(huán)形燈，該環(huán)形燈位于上述束分離器之下并與之軸向排列；當來自上述束分離器和環(huán)形燈的光線正對準一個QFP組件時，該光對準所說的QFP組件并被其反射；用以接收所說的反射光的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，該第一和第二透鏡包括用以阻塞來自上述環(huán)形燈的光線的裝置，該第三透鏡包括用以阻塞來自上述第一和第二激光器的光線的裝置。
因此，該第一和第二透鏡將僅通過來自上述第一和第二激光器的光，該第三透鏡將僅通過來自上述環(huán)形燈的光。
通過下文結(jié)合附圖介紹的檢驗過程，可以更好地理解本發(fā)明，其中

圖1是一個QFP的透視圖，圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的正視圖。
圖4是本發(fā)明系統(tǒng)的傳感器頭的透視圖。
圖5是圖4的局部側(cè)視詳圖。
圖6是如何測試引線截面的示意圖。
圖7是如何測試引線周邊的示意圖。
圖8是測試引線截面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計過程的示意圖。
圖9是沿試引線周邊和引線間距的統(tǒng)計過程的示意圖。
由圖1可以看出，QFP包括一個由塑料或陶瓷材料制成的插座體1，該插座體具有邊沿3。在本實施例中，插座體實際上是一個方形物，因而具有四個邊沿。
許多根引線5沿著插座體的每一邊沿延伸。
現(xiàn)看圖2和圖3，該系統(tǒng)包括一個固定本系統(tǒng)所有構(gòu)件的花崗石機座7，還有一個由用馬達10和12分別驅(qū)動的Y向滑動裝置9和X向滑動裝置11組成的導向架，滑板裝置9和11分別包括滑軌9a和9b以及11a和11b?；?a和9b按滑動方式承載滑動裝置11，滑軌11a和11b以滑動方式支承運載器10，運載器10再支承傳感器頭15的載體13，因此，導向架用來在同一平面上沿滑軌9a、9b和11a軌1b在兩個橫向(X和Y向)載運傳感器頭15。裝運QFPs的托架17置于傳感器頭15的下方，Z向工作臺19起校準作用。
圖4更詳細地示出了傳感器頭15，參見圖4，傳感器頭15包括一個束分離器20，該束分離器20包括第一激光器22的輸入端21和第二激光器24的輸入端23；一個配置在該束分離器之下并與之軸向排列的環(huán)形燈25。如圖5所示，激光束對準托架15中一個待測的QFP16。來自環(huán)形燈的光照亮包括全部QFP的表面。
再看圖4，第一長透鏡27與第一CCD(電荷耦合器)29有關(guān)，亦即使透鏡27的輸出對準CCD29的有效部分。同樣，第二長透鏡31也與第二CCD33有關(guān)。正如所示，該第一和第二透鏡27和29在同一平面上并相互垂直。
遠心透鏡35對準第三CCD37。
將CCD29、33和37的輸出饋入處理機38中，該CCD的數(shù)據(jù)首先被數(shù)字化。然后在該處理機中運算和分析。處理機38與一個信息顯示裝置40如一臺顯示終端，一臺打印機或類似的設(shè)備接在一起。
參見圖6，激光器1在一個方向上提供了一個光平面39，激光器2在與平面39垂直的另一個方向提供一個光平面，正如所示的那樣，來自激光器之一的反射激光器的光束將提供與沿該QFP的兩平行邊沿的每一根引線的截面有關(guān)的數(shù)據(jù)。反射的另一激光器的光線將提供與在橫向的兩平面邊沿上的每一根引線的截面有關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，激光器1提供沿著邊沿A和B(見圖1)的引線的截面有關(guān)的截面數(shù)據(jù)，激光器2提供沿著邊沿C和D(見圖1)的引線截面有關(guān)的數(shù)據(jù)。
從圖7中可以看出，環(huán)形燈將覆蓋至少包含一根引線的觀測區(qū)域，由反射的環(huán)形燈的光線傳送入CCD的圖象就是在觀測區(qū)域中的這根引線的周邊輪廓。
測試時，當環(huán)形燈的光線選通時，來自激光器之一的光束和來自環(huán)形燈的光束同時照射在觀測區(qū)域中的某一指定的QFP上，實際上，該光束將照射在一個指定的QFP的一根測試的引線上。
長透鏡27和29包括消除環(huán)形燈的選通的光線的干擾濾波器，使從QFP反射的該選通的環(huán)形燈的任何光線都不能抵達CCD29或CCD33。
遠心透鏡35插入了一個消除激光器光線的紅色/紅外切斷濾波器，使從QFP反射的任何一個激光器的光束都不可能對準CCD37，因此，盡管來自激光器之一的光束和來自環(huán)形燈的光束將在同一時刻對準了QFP，激光器和環(huán)形燈的光線也都被該QFP所反射，但僅僅激光器的光束將對準CCDs29和33，僅僅環(huán)形燈的光線將對準CCD37。
利用包含滑板9和11的導向架，使傳感器頭位于QFP的一個拐角處。然后，開啟環(huán)形燈的測試該QFP拐角處的這根引線的周邊特征以及中心軸線。為此，抽取超過300個引線邊沿的測試點，用于推算引線邊沿及引線軸線。這個滑板從被測的這根引線移向相鄰的另一根引線，并且當被那個激光器照射的激光器面在被測的引線軸上切割該引線(見圖9)時，相應的激光器發(fā)光。
利用這臺發(fā)射的激光器的反射光，抽取約150個沿著這根引線軸線的測試點，用地精確地確定這根引線的截面高度。對在觸點和肩狀區(qū)域的截面測試點進行線性回歸演算，正如圖8所示的那樣，定義觸點的兩條直線部分觸點截面和觸點邊沿的交叉點為共面測試點(觸點中心—見圖9)，上述高度測量是參照每一根引線的肩狀平面進行的。
在相應的CCD獲取有關(guān)截面的信息之后，這分發(fā)射的激光器關(guān)閉，在此期間相鄰的那根引線反射的環(huán)形燈的光線送達CCD37中，處理機38計算出該下一引線的軸線位置。此外，該處理機還控制驅(qū)動器10和12的行程以及激光器的開啟和關(guān)閉。
雖然附圖中并未示出，但為實現(xiàn)控制的目的，驅(qū)動器10和12的控制端需與計算機38接在一起。此外，這臺計算機還具有由滑板9和11提供的傳感器頭15的位置信息。由于托架17的位置也是已知的，因此，計算機也具有激光器光束和環(huán)形燈光線相對于托架117中的每一個QFP的相對位置的信息。Z向工作臺利用在圖1和圖2中向上和向下移動托架17而提供Z向的校準信息。應該指出，利用引線肩狀區(qū)域(瓢把(donbor)區(qū)域除外)和觸點區(qū)域(平坦部分)測試點的幾何中心推算每一根引線的軸線，為計算實際位置的公差，定義沿觸點邊沿測試點的軸線為該引線的位置。
沿這個適當?shù)姆较?，使傳感器頭移動到達第一邊沿的另一端，以測試沿該第一邊沿的(A)的每一根引線參數(shù)。然后，橫向驅(qū)動傳感器頭，使其沿著一個該QFP的橫向的第二方向的邊沿(C)測試引線的參數(shù)，當然，在后一測試中采用第二臺激光器。
在橫向的邊沿(C)上的所有引線被測試之后，再利用第一個激光器檢驗沿第三個橫向邊沿(B)的引線，然后，在沿第三個邊沿(B)的引線被檢驗之后，再利用第二激光器檢驗沿第四個橫向邊沿(D)的那些引線。
正如所述，利用本發(fā)明的裝置，不必直接連接或操縱這些QF-Ps，也不必在檢驗沿QFP的所有四個邊沿的那些引線時轉(zhuǎn)動這些QFPs或它們的托架。
此外，該系統(tǒng)既測試每根引線的周邊特征，同時又測試每根引線的截面，由此提高了測試速度，采用本發(fā)明的系統(tǒng)進行測試，可以達到每秒120根引線的速度。
雖然為說明本發(fā)明的目的，僅描述了一個實施例，但本發(fā)明并不限于該實施例，本領(lǐng)域有經(jīng)驗的同行容易提出的各種改進，也都包括在本權(quán)利要求書所限定的發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢驗方形扁平封裝片組件的引線參數(shù)的系統(tǒng)，每個QFP組件都有多個邊沿，所說的引線就從所說的邊沿延伸；所說的系統(tǒng)包括A)掃描裝置，包括a)傳感器頭裝置，b)在同一平面上沿著第一方向或沿著橫向于所說的第一方向的第二方向移動上述傳感器頭裝置的導向架裝置；c)一個固定上述導向架裝置的機臺；d)位于所述傳感器頭裝置之下，用于固定至少一個QFP組件的托架裝置；其特征在于，來自所述的傳感器頭裝置的光線對準至少一個所述的QFP組件，而該QFP組件反射的光線又對準所說的傳感器頭，以測試所述的參數(shù)；上述導向架裝置移動所說的傳感器頭，使其一次檢測一根該QFP的引線。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所說的導向架裝置包括第一滑板和第二滑板，該第一和第二滑板位于同一平面上并相互垂直。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，每一個滑板都包括兩根滑軌；上述第二滑板可沿著上述第一滑板的滑軌移動；攜帶所述傳感器頭裝置的傳感器載體，這個傳感器載體沿著上述第二滑板的滑軌移動；第一驅(qū)動器裝置和第二驅(qū)動器裝置，第一驅(qū)動器裝置驅(qū)動上述第二滑板，第二驅(qū)動器裝置驅(qū)動上述傳感器載體。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于包括一臺計算機裝置；這臺計算機裝置與上述第一和第二驅(qū)動器裝置的控制端連接在一起，從而，該計算機控制上述驅(qū)動器裝置的運行；在上述第一滑板的滑軌上的第一傳感器裝置用于指示該第一滑板的滑軌上的第二滑板的位置，在第二滑板的滑軌上的第二傳感器裝置用于指示位于第二滑板的滑軌上的傳感器載體的位置；該第一傳感器裝置和第二傳感器裝置的輸出端與上述計算機連接在一起；因此，上述計算機具有在有所時刻與傳感器頭的位置有關(guān)的數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括校準所述托架的高度的高度校準裝置，該高度校準裝置包括一個沿所述平面的垂直方向移動的工作臺。
6.一種檢驗方形扁平封裝(QFP)芯片組件的引線參數(shù)的系統(tǒng)，每個QFP組件都具有多個邊沿，所說的引線就從這些邊沿延伸；一個傳感器頭裝置，包括一個束分離器，該束分離器具有一縱軸和一第一激光器的輸入端；一個環(huán)形燈，該環(huán)形燈位于上述束分離器之下并與之軸向排列；當來自所說的束分離器和所說的環(huán)形燈的光線對準一個QFP組件時，對準所說的QFP組件的光被其反射；用于接收所述的反射光的第一透鏡和第二透鏡，所說的第一透鏡包括阻塞來自上述環(huán)形燈的光線的裝置，所說的第二透鏡包括阻塞來自上述激光器的光線的裝置。因此，所說的第一透鏡僅通過來自上述激光器的光線，所說的第二透鏡僅通過來自上述環(huán)形燈的光線。
7.如權(quán)利要求1所述的傳感器頭裝置中，其特征在于還包括一第一電荷耦合裝置(CCD)和一第二電荷耦合裝置；所述的第一透鏡的輸出端與所說的第一CCD相連接，所述的第二透鏡的輸出端與的所說的第二CCD相連接。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感器頭裝置中，其特征在于還包括一臺計算機；上述第一CCD和第二CCD的輸出接在該計算機上。
9.一種檢驗方形扁平封裝(QFP)芯片組件的引線參數(shù)的系統(tǒng)，每個QFP組件都有多個邊沿，這些引線就從這些邊沿延伸；傳感器頭裝置，包括束分離器，該束分離器具有一條縱軸，沿所說的縱軸的第一激光器的第一輸入端和橫向于所說的縱軸的第二激光器的第二輸入端；一環(huán)形燈，該環(huán)形燈位于上述束分離器之下并與之軸向排列；當來自所說的束分離器和環(huán)形燈的光線對準QFP組件，對準所說的QFP組件的光被其反射；接收所說的反射光的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，所說的第一和第二透鏡包括阻塞來自上述環(huán)形燈的光線的裝置，所說的第三透鏡包括阻塞來自上述第一和第二激光器的光線的裝置；其特征在于所說的第一和第二透鏡僅通過來自上述第一和第二激光器的光線，所說的第三透鏡僅通過來自上述環(huán)形燈的光線。
10.如權(quán)利要求9所述的傳感器頭裝置中，其特征在于包括第一電荷耦合裝置(CCD)，第二CCD和第三CCD；使上述第一透鏡的輸出饋送給所說的第一CCD，使上述第二透鏡的輸出饋送給所述的第二CCD，使上述第三透鏡的輸出饋送給所說的第三CCD。
11.如權(quán)利要求10所述的傳感器頭裝置，還包括一臺計算機；使上述第一CCD、第二CCD和第三CCD的輸出饋送給該計算機。
全文摘要
QFP的引線的光學系統(tǒng)檢驗。光學系統(tǒng)包括一個具有兩激光器的傳感頭，激光器的輸出饋給光束分離器，它提供兩個相互成直角的輸出，一個環(huán)燈設(shè)置在光束分離器下面并與其對齊。傳感器頭由導向架承載，沿兩個橫切方向運行，導向架轉(zhuǎn)動傳感器頭，使其沿QFP外邊每次檢驗一個引線。
文檔編號G01B11/245GK1124538SQ94192215
公開日1996年6月12日 申請日期1994年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月16日
發(fā)明者博吉考·沃丹奧維克, 米切爾·布蘭查德 申請人:模塊顯示系統(tǒng)有限公司