专利名称：方形扁平封装的引线质量检验系统和检验方法
技术领域：
本发明是一个检验方形扁平封装(QFR)芯片组件的引线参数的系统，本发明也涉及使用本发明系统检验这些参数的方法。
大规模QFP芯片组件在其周围具有很多根(有时上百根)“鸥翅”型的引线，随着技术的发展，这些引线的尺寸和它们之间的间距变得越来越小，但在所有这些引线间都必须有适当的间距，引线不得变形且要求共面，换言之，当将其置于一平面(如一个印刷电路板)上时，所有引线都应该与该平面接触或存在一个在该平面焊线时所允许的最小间隙，不符合技术规范的器件不可能焊好，其结果是使制造成本增加并且，如果事先未检出，就可能在现场造成代价更高的损失。
为了防止损伤这些极易碎的引线，通常将一打或更多的器件组装在一起，用特殊的托架装运。这些托架支撑着塑料或陶瓷插座体，引线沿托架边沿延伸，以便放置引线触点而不会发生任何接触或变形。
根据本申请提出的QFP检验系统，不必从标准托架中取出扁平封装组件，就能详尽地检验该器件的引线间的间距、弯线的状态，整个引线的位置(几何结构)和共面性等引线质量。由于该方法不必操纵器件，所以由检验系统造成引线的进一步损伤的可能性是不存在的，这还简化了操作过程(整块托架代替了单一器件)。此外，正如下文中所述，所有的测量都与引线的肩状平面有关一这个平面是该器件唯一的平稳平面，这就为有价值的统计上的工艺控制和前期生产调整创造了条件。
本发明的一个特定的实施例就是提供一个检验方形扁平封装(QFP)芯片组件的引线参数的系统，每一个QFP组件都有多个边沿，所说的引线就沿着所说的边沿延伸。
所说的系统包括A)一个扫描装置，包括a)个传感器头装置；b)用以在同一平面上，沿着第一方向，或沿着横向于所说的第一方向的第二方向移动上述传感器头装置的导向架装置；c)一个固定上述导向架装置的机座；d)位于所上述传感器头装置之下、用于固定至少一个QFP组件的托架装置；从而，使来自所说的传感器头装置的光线对准至少一个所述的QFP组件，而从该QFP组件反射的光线又地准所说的传感器头以测试所说的参数。
用上述导向架装置移动所说的传感器头，使其一次检测一根该QFP的引线。
按照本发明的又一个特殊实施例，它提供一个检验方形扁平封装(QFP)芯片组件的引线参数的系统，每一个QFP组件都有多个边沿，所说的引线沿着所说的边沿延伸。
一个传感器头装置，包括
一个束分离器，该束分离器具有一条纵轴和一个第一激光器的输入端；一个环形灯，该环形灯位于上述束分离器之下并与之轴向排列；当来自上述束分主离器和环形灯的光线正对准QFP组件时，该光对准所说的QFP组件并被其反射。
用于接收所述反射光的一个第一透镜和一个第二透镜，所述的第一透镜包括用以阻塞来自所说的环形灯的光线的装置，所说的第二透镜包括用以阻塞来自上述激光器的光线的装置。
因此，所说的第一透镜仅通过来自上述激光器的光线，所说的第二透镜仅通过来自上述环形灯的光线。
按照本发明的又一个特定的实施例，它提供一个检验方形扁平封装(QFP)芯片组件的引线参数的系统，每个QFP组件都有多个边沿，所说的引线沿着所说的边沿延伸。
—传感器头装置，包括—束分离器，该束分离器具有一条纵轴，一个沿该纵轴方向的第一激光器的第一输入端和一个横向于所说的纵向轴的第二激光器的第二输入端；一个环形灯，该环形灯位于上述束分离器之下并与之轴向排列；当来自上述束分离器和环形灯的光线正对准一个QFP组件时，该光对准所说的QFP组件并被其反射；用以接收所说的反射光的第一透镜、第二透镜和第三透镜，该第一和第二透镜包括用以阻塞来自上述环形灯的光线的装置，该第三透镜包括用以阻塞来自上述第一和第二激光器的光线的装置。
因此，该第一和第二透镜将仅通过来自上述第一和第二激光器的光，该第三透镜将仅通过来自上述环形灯的光。
通过下文结合附图介绍的检验过程，可以更好地理解本发明，其中
图1是一个QFP的透视图，图2是本发明系统的侧视图。
图3是本发明系统的正视图。
图4是本发明系统的传感器头的透视图。
图5是图4的局部侧视详图。
图6是如何测试引线截面的示意图。
图7是如何测试引线周边的示意图。
图8是测试引线截面的数据统计过程的示意图。
图9是沿试引线周边和引线间距的统计过程的示意图。
由图1可以看出，QFP包括一个由塑料或陶瓷材料制成的插座体1，该插座体具有边沿3。在本实施例中，插座体实际上是一个方形物，因而具有四个边沿。
许多根引线5沿着插座体的每一边沿延伸。
现看图2和图3，该系统包括一个固定本系统所有构件的花岗石机座7，还有一个由用马达10和12分别驱动的Y向滑动装置9和X向滑动装置11组成的导向架，滑板装置9和11分别包括滑轨9a和9b以及11a和11b。滑轨9a和9b按滑动方式承载滑动装置11，滑轨11a和11b以滑动方式支承运载器10，运载器10再支承传感器头15的载体13，因此，导向架用来在同一平面上沿滑轨9a、9b和11a轨1b在两个横向(X和Y向)载运传感器头15。装运QFPs的托架17置于传感器头15的下方，Z向工作台19起校准作用。
图4更详细地示出了传感器头15，参见图4，传感器头15包括一个束分离器20，该束分离器20包括第一激光器22的输入端21和第二激光器24的输入端23；一个配置在该束分离器之下并与之轴向排列的环形灯25。如图5所示，激光束对准托架15中一个待测的QFP16。来自环形灯的光照亮包括全部QFP的表面。
再看图4，第一长透镜27与第一CCD(电荷耦合器)29有关，亦即使透镜27的输出对准CCD29的有效部分。同样，第二长透镜31也与第二CCD33有关。正如所示，该第一和第二透镜27和29在同一平面上并相互垂直。
远心透镜35对准第三CCD37。
将CCD29、33和37的输出馈入处理机38中，该CCD的数据首先被数字化。然后在该处理机中运算和分析。处理机38与一个信息显示装置40如一台显示终端，一台打印机或类似的设备接在一起。
参见图6，激光器1在一个方向上提供了一个光平面39，激光器2在与平面39垂直的另一个方向提供一个光平面，正如所示的那样，来自激光器之一的反射激光器的光束将提供与沿该QFP的两平行边沿的每一根引线的截面有关的数据。反射的另一激光器的光线将提供与在横向的两平面边沿上的每一根引线的截面有关的数据。例如，激光器1提供沿着边沿A和B(见图1)的引线的截面有关的截面数据，激光器2提供沿着边沿C和D(见图1)的引线截面有关的数据。
从图7中可以看出，环形灯将覆盖至少包含一根引线的观测区域，由反射的环形灯的光线传送入CCD的图象就是在观测区域中的这根引线的周边轮廓。
测试时，当环形灯的光线选通时，来自激光器之一的光束和来自环形灯的光束同时照射在观测区域中的某一指定的QFP上，实际上，该光束将照射在一个指定的QFP的一根测试的引线上。
长透镜27和29包括消除环形灯的选通的光线的干扰滤波器，使从QFP反射的该选通的环形灯的任何光线都不能抵达CCD29或CCD33。
远心透镜35插入了一个消除激光器光线的红色/红外切断滤波器，使从QFP反射的任何一个激光器的光束都不可能对准CCD37，因此，尽管来自激光器之一的光束和来自环形灯的光束将在同一时刻对准了QFP，激光器和环形灯的光线也都被该QFP所反射，但仅仅激光器的光束将对准CCDs29和33，仅仅环形灯的光线将对准CCD37。
利用包含滑板9和11的导向架，使传感器头位于QFP的一个拐角处。然后，开启环形灯的测试该QFP拐角处的这根引线的周边特征以及中心轴线。为此，抽取超过300个引线边沿的测试点，用于推算引线边沿及引线轴线。这个滑板从被测的这根引线移向相邻的另一根引线，并且当被那个激光器照射的激光器面在被测的引线轴上切割该引线(见图9)时，相应的激光器发光。
利用这台发射的激光器的反射光，抽取约150个沿着这根引线轴线的测试点，用地精确地确定这根引线的截面高度。对在触点和肩状区域的截面测试点进行线性回归演算，正如图8所示的那样，定义触点的两条直线部分触点截面和触点边沿的交叉点为共面测试点(触点中心—见图9)，上述高度测量是参照每一根引线的肩状平面进行的。
在相应的CCD获取有关截面的信息之后，这分发射的激光器关闭，在此期间相邻的那根引线反射的环形灯的光线送达CCD37中，处理机38计算出该下一引线的轴线位置。此外，该处理机还控制驱动器10和12的行程以及激光器的开启和关闭。
虽然附图中并未示出，但为实现控制的目的，驱动器10和12的控制端需与计算机38接在一起。此外，这台计算机还具有由滑板9和11提供的传感器头15的位置信息。由于托架17的位置也是已知的，因此，计算机也具有激光器光束和环形灯光线相对于托架117中的每一个QFP的相对位置的信息。Z向工作台利用在图1和图2中向上和向下移动托架17而提供Z向的校准信息。应该指出，利用引线肩状区域(瓢把(donbor)区域除外)和触点区域(平坦部分)测试点的几何中心推算每一根引线的轴线，为计算实际位置的公差，定义沿触点边沿测试点的轴线为该引线的位置。
沿这个适当的方向，使传感器头移动到达第一边沿的另一端，以测试沿该第一边沿的(A)的每一根引线参数。然后，横向驱动传感器头，使其沿着一个该QFP的横向的第二方向的边沿(C)测试引线的参数，当然，在后一测试中采用第二台激光器。
在横向的边沿(C)上的所有引线被测试之后，再利用第一个激光器检验沿第三个横向边沿(B)的引线，然后，在沿第三个边沿(B)的引线被检验之后，再利用第二激光器检验沿第四个横向边沿(D)的那些引线。
正如所述，利用本发明的装置，不必直接连接或操纵这些QF-Ps，也不必在检验沿QFP的所有四个边沿的那些引线时转动这些QFPs或它们的托架。
此外，该系统既测试每根引线的周边特征，同时又测试每根引线的截面，由此提高了测试速度，采用本发明的系统进行测试，可以达到每秒120根引线的速度。
虽然为说明本发明的目的，仅描述了一个实施例，但本发明并不限于该实施例，本领域有经验的同行容易提出的各种改进，也都包括在本权利要求书所限定的发明范围之内。
权利要求
1.一种检验方形扁平封装片组件的引线参数的系统，每个QFP组件都有多个边沿，所说的引线就从所说的边沿延伸；所说的系统包括A)扫描装置，包括a)传感器头装置，b)在同一平面上沿着第一方向或沿着横向于所说的第一方向的第二方向移动上述传感器头装置的导向架装置；c)一个固定上述导向架装置的机台；d)位于所述传感器头装置之下，用于固定至少一个QFP组件的托架装置；其特征在于，来自所述的传感器头装置的光线对准至少一个所述的QFP组件，而该QFP组件反射的光线又对准所说的传感器头，以测试所述的参数；上述导向架装置移动所说的传感器头，使其一次检测一根该QFP的引线。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所说的导向架装置包括第一滑板和第二滑板，该第一和第二滑板位于同一平面上并相互垂直。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，每一个滑板都包括两根滑轨；上述第二滑板可沿着上述第一滑板的滑轨移动；携带所述传感器头装置的传感器载体，这个传感器载体沿着上述第二滑板的滑轨移动；第一驱动器装置和第二驱动器装置，第一驱动器装置驱动上述第二滑板，第二驱动器装置驱动上述传感器载体。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于包括一台计算机装置；这台计算机装置与上述第一和第二驱动器装置的控制端连接在一起，从而，该计算机控制上述驱动器装置的运行；在上述第一滑板的滑轨上的第一传感器装置用于指示该第一滑板的滑轨上的第二滑板的位置，在第二滑板的滑轨上的第二传感器装置用于指示位于第二滑板的滑轨上的传感器载体的位置；该第一传感器装置和第二传感器装置的输出端与上述计算机连接在一起；因此，上述计算机具有在有所时刻与传感器头的位置有关的数据。
5.如权利要求4所述的系统，还包括校准所述托架的高度的高度校准装置，该高度校准装置包括一个沿所述平面的垂直方向移动的工作台。
6.一种检验方形扁平封装(QFP)芯片组件的引线参数的系统，每个QFP组件都具有多个边沿，所说的引线就从这些边沿延伸；一个传感器头装置，包括一个束分离器，该束分离器具有一纵轴和一第一激光器的输入端；一个环形灯，该环形灯位于上述束分离器之下并与之轴向排列；当来自所说的束分离器和所说的环形灯的光线对准一个QFP组件时，对准所说的QFP组件的光被其反射；用于接收所述的反射光的第一透镜和第二透镜，所说的第一透镜包括阻塞来自上述环形灯的光线的装置，所说的第二透镜包括阻塞来自上述激光器的光线的装置。因此，所说的第一透镜仅通过来自上述激光器的光线，所说的第二透镜仅通过来自上述环形灯的光线。
7.如权利要求1所述的传感器头装置中，其特征在于还包括一第一电荷耦合装置(CCD)和一第二电荷耦合装置；所述的第一透镜的输出端与所说的第一CCD相连接，所述的第二透镜的输出端与的所说的第二CCD相连接。
8.如权利要求7所述的传感器头装置中，其特征在于还包括一台计算机；上述第一CCD和第二CCD的输出接在该计算机上。
9.一种检验方形扁平封装(QFP)芯片组件的引线参数的系统，每个QFP组件都有多个边沿，这些引线就从这些边沿延伸；传感器头装置，包括束分离器，该束分离器具有一条纵轴，沿所说的纵轴的第一激光器的第一输入端和横向于所说的纵轴的第二激光器的第二输入端；一环形灯，该环形灯位于上述束分离器之下并与之轴向排列；当来自所说的束分离器和环形灯的光线对准QFP组件，对准所说的QFP组件的光被其反射；接收所说的反射光的第一透镜、第二透镜和第三透镜，所说的第一和第二透镜包括阻塞来自上述环形灯的光线的装置，所说的第三透镜包括阻塞来自上述第一和第二激光器的光线的装置；其特征在于所说的第一和第二透镜仅通过来自上述第一和第二激光器的光线，所说的第三透镜仅通过来自上述环形灯的光线。
10.如权利要求9所述的传感器头装置中，其特征在于包括第一电荷耦合装置(CCD)，第二CCD和第三CCD；使上述第一透镜的输出馈送给所说的第一CCD，使上述第二透镜的输出馈送给所述的第二CCD，使上述第三透镜的输出馈送给所说的第三CCD。
11.如权利要求10所述的传感器头装置，还包括一台计算机；使上述第一CCD、第二CCD和第三CCD的输出馈送给该计算机。
全文摘要
QFP的引线的光学系统检验。光学系统包括一个具有两激光器的传感头，激光器的输出馈给光束分离器，它提供两个相互成直角的输出，一个环灯设置在光束分离器下面并与其对齐。传感器头由导向架承载，沿两个横切方向运行，导向架转动传感器头，使其沿QFP外边每次检验一个引线。
文档编号G01B11/245GK1124538SQ94192215
公开日1996年6月12日 申请日期1994年3月16日 优先权日1993年4月16日
发明者博吉考·沃丹奥维克, 米切尔·布兰查德 申请人:模块显示系统有限公司