JP2013076688A - Solder ball inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、はんだボール検査装置に関する。 The present invention relates to a solder ball inspection apparatus.
ソルダリングは、現在電子機器製造に必須の接合法であって、半導体パッケージング技術に欠かせない技術であり、接合部の汚染及び内部酸化を防止し、材料間の電気的、機械的接続及び濡れ性を良好にすることを目的とするものである。 Soldering is an indispensable joining method for electronic device manufacturing, and is an indispensable technology for semiconductor packaging technology. It prevents contamination and internal oxidation of joints, and makes electrical and mechanical connections between materials and The purpose is to improve the wettability.
また、ソルダリングは、４５０℃以下の温度で、金属面間における毛管現象により、はんだが全体的に広がるようにして接合する接合方式であって、良好なソルダリングのためには、濡れ性に優れ、容易に拡散されて接合性に優れていなければならない。前記二つの性質に優れている場合、「ソルダリングが良い」とし、また、新たな合金に対する信頼性をソルダリング性に含む場合もあるため、はんだの濡れ（ｗｅｔｔｉｎｇ）、濡れ性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）が非常に重要であるといえる。 Soldering is a joining method in which solder is spread over the entire surface by capillarity between metal surfaces at a temperature of 450 ° C. or less. It must be excellent, easily diffused and have good bonding properties. When the above two properties are excellent, “soldering is good” and the reliability of a new alloy may be included in the soldering property, so that the solder wettability and wettability are good. It can be said that it is very important.
金属面に接触した溶融はんだが流れながら広がる現象を濡れとし、溶融はんだが広がりながら金属面に容易に溶解される必要があるが、これを拡散とする。この場合、界面では、金属結合が生じるが、この時に生成される合金層が金属どうしの接合品質を左右し、一般的なはんだの濡れ性の評価方法には、メニスコグラフ（表面張力法、ウェッティングバランス法）、グロビュール、回転浸漬法などがある。 The phenomenon that the molten solder in contact with the metal surface spreads while flowing is made wet, and the molten solder needs to be easily dissolved on the metal surface while spreading. This is diffusion. In this case, metal bonding occurs at the interface, but the alloy layer generated at this time affects the bonding quality between the metals, and a general method for evaluating the wettability of the solder is meniscograph (surface tension method, wetting). Balance method), globule, and rotary dipping method.
本発明は、様々な環境条件、即ち、温度、環境ガス、荷重、接触材料により、はんだボールの形状がどのように変化するかを検査するために、はんだボールの接触角と高さと長軸長さなどを実測するはんだボール検査装置を提供することを目的とする。 In order to inspect how the shape of the solder ball changes according to various environmental conditions, that is, temperature, environmental gas, load, and contact material, the contact angle, height, and long axis length of the solder ball are examined. An object of the present invention is to provide a solder ball inspection apparatus for actually measuring the thickness of the solder balls.
本発明の好ましい一実施例によるはんだボール検査装置は、対象に光を照射する光源部と、前記対象のイメージを検出するイメージ検出部と、検出された前記イメージの情報を処理するイメージプロセッサと、前記光源部と前記イメージ検出部との間に装着され、試料を取り付けながら検査を行う試料室と、前記試料室を駆動させる試料室駆動部とを含むことを特徴とする。 A solder ball inspection apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a light source unit that irradiates light to an object, an image detection unit that detects an image of the object, an image processor that processes information of the detected image, A sample chamber, which is mounted between the light source unit and the image detection unit and inspects while attaching a sample, and a sample chamber driving unit for driving the sample chamber are included.
ここで、前記イメージ検出部は、イメージセンサと、レンズアセンブリとが含まれることを特徴とする。 Here, the image detection unit includes an image sensor and a lens assembly.
また、前記イメージプロセッサは、コンピュータで前記対象の接触角、高さ、長軸長さを実測する制御部を含むことを特徴とする。 In addition, the image processor includes a control unit that measures the contact angle, height, and long axis length of the object by a computer.
また、前記試料室は、試料を環境から完全にまたは部分的に隔離させる隔室からなることを特徴とする。 The sample chamber may be a compartment for completely or partially isolating the sample from the environment.
また、前記試料室は、内部を加熱する加熱装置と、内部の温度を測定する温度測定装置とが内装されることを特徴とする。 The sample chamber may include a heating device for heating the inside and a temperature measuring device for measuring the temperature inside.
また、前記試料室は、内部に特定の気体を流入させる気体流入口と、外部に気体を流出させる気体流出口とを含み、前記気体の流量を調節する流量弁を含むことを特徴とする。 In addition, the sample chamber includes a gas inflow port for allowing a specific gas to flow into the inside and a gas outflow port for allowing the gas to flow out to the outside, and includes a flow rate valve for adjusting the flow rate of the gas.
また、前記試料室は、内部壁を通過して光とイメージの情報が伝達されるようにする光窓を含むことを特徴とする。 The sample chamber may include a light window that transmits light and image information through the inner wall.
また、前記試料室は、下部に試料室駆動部が連結され、試料を所望通りに並進または回転させて所望の位置と角度に位置させることを特徴とする。 The sample chamber is characterized in that a sample chamber driving unit is connected to the lower portion and the sample is translated or rotated as desired to be positioned at a desired position and angle.
また、前記試料室は、内部の上部壁に装着され、試料に所望の力または圧力を印加するロードセルと、前記ロードセルの下部に連結されたダイとを含むことを特徴とする。 The sample chamber may include a load cell that is attached to an inner upper wall and applies a desired force or pressure to the sample, and a die connected to a lower portion of the load cell.
また、前記試料室は、内部の下部壁に装着された基板と、前記ダイと前記基板との間にはんだボールを位置させて、前記試料室の温度、環境ガス、荷重または接触材料による前記はんだボールの形状を検査することを特徴とする。 The sample chamber includes a substrate mounted on an inner lower wall, and a solder ball positioned between the die and the substrate, and the solder according to the temperature, environmental gas, load, or contact material of the sample chamber. It is characterized by inspecting the shape of the ball.
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。 The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。 Prior to the detailed description of the invention, the terms and words used in the specification and claims should not be construed in a normal and lexicographic sense, and the inventor shall best understand his invention. It should be construed as meaning and concept in accordance with the technical idea of the present invention in accordance with the principle that the concept of terms can be appropriately defined to explain in a method.
本発明のはんだボール検査装置は、光源部、イメージセンサ、レンズアセンブリ、試料室及び試料室駆動部を備えることにより、温度、環境ガス、荷重、接触材料により、はんだボールの形状がどのように変化するかを容易に検査できるようにすることを目的とする。 The solder ball inspection apparatus of the present invention includes a light source unit, an image sensor, a lens assembly, a sample chamber, and a sample chamber driving unit, so that the shape of the solder ball changes depending on temperature, environmental gas, load, and contact material. It is intended to make it possible to easily inspect whether or not to do.
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。 Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. In this specification, it should be noted that when adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are given the same number as much as possible even if they are shown in different drawings. I must. Further, in describing the present invention, if it is determined that a specific description of the known technique may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の好ましい実施例によるはんだボール検査装置の全体図であり、図２は、本発明の好ましい実施例によるはんだボール検査装置の部分拡大図であり、図３は、本発明の好ましい実施例によるはんだボール検査装置の制御部とイメージプロセッサを示す説明図である。 FIG. 1 is an overall view of a solder ball inspection apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view of a solder ball inspection apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. It is explanatory drawing which shows the control part and image processor of the solder ball test | inspection apparatus by a preferable Example.
本発明は、温度、環境ガス、荷重、接触材料によりはんだボールの形状がどのように変化するか、即ち、はんだボールの接触角θ、高さＨ、長軸長さＬなどを実測できる装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus capable of actually measuring how the shape of a solder ball changes depending on temperature, environmental gas, load, contact material, that is, contact angle θ, height H, major axis length L, etc. of the solder ball. Is.
図１に図示されたように、本発明の好ましい実施例によるはんだボール検査装置１００は、光源部１１０と、イメージセンサ１２０と、レンズアセンブリ１３０と、試料室１４０と、試料室駆動部１５０とからなる。
As shown in FIG. 1, a solder
光源部１１０は、対象に光を照射する部分である。即ち、光源部１１０は、光を放出する光源と、放出された光を試料室１４０に集束する集束レンズとで構成されており、装置を安定して底面に設けるための基底部１１１に連結固定され、光の光量を所望通りに調節することができる制御部に連結されている。
The
イメージセンサ１２０は、対象のイメージを検出し、獲得することができる部分であり、観測対象の拡大及び縮小が可能になるようにレンズアセンブリ１３０に連結されている。
The
イメージセンサ１２０は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳカメラなどであり、ズーム望遠鏡レンズと組み合わせることにより、観察する対象の拡大及び縮小が可能となり、基底部１１１に連結固定されている。
The
レンズアセンブリ１３０は、イメージセンサ１２０に連結されており、検出されたイメージの情報を処理するためのものである。
The
イメージセンサ１２０とレンズアセンブリ１３０は、対象のイメージを検出できる部分であるため、イメージ検出部１２０，１３０と通称する。
Since the
前記イメージ検出部１２０，１３０から検出されたイメージの情報を処理するために、イメージ検出部１２０，１３０は、イメージプロセッサに連結されている。
In order to process image information detected from the
イメージプロセッサは、イメージ検出部１２０，１３０のイメージセンサ（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ）を介してはんだボールの形状を検出した後、アナログイメージデータをデジタルイメージデータに転換する。
The image processor detects the shape of the solder ball via the image sensors (CCD, CMOS) of the
その後、コンピュータモニタに出力されたイメージデータのイメージを分析するために、制御部を介して接触角、高さ、長軸長さなどを求める。 Thereafter, in order to analyze the image of the image data output to the computer monitor, the contact angle, height, major axis length, and the like are obtained via the control unit.
試料室１４０は、光源部１１０とイメージ検出部１２０，１３０との間の光路（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ）に位置し、試料を取り付けながら試料環境の温度と気体雰囲気を調節して制御された力を試料に印加することができる。
The
試料室１４０は、試料を環境から完全にあるいは部分的に隔離する隔室を備え、隔室内部を加熱する加熱装置と、隔室内部の温度を測定する温度測定装置とを備えている。
The
加熱装置としては、主に電熱線、セラミックヒータ、コピーランプなどが用いられており、温度測定装置としては、白金抵抗温度計、熱電対、赤外線温度計など様々な種類が制限なく用いられている。 As heating devices, mainly heating wires, ceramic heaters, copy lamps, etc. are used, and as temperature measuring devices, various types such as platinum resistance thermometers, thermocouples, infrared thermometers are used without limitation. .
試料室１４０は、隔室に特定の気体を流入させる気体流入口１４１と、隔室外部に気体を流出させる気体流出口１４２とを備え、流量弁１４３により、気体流入口１４１と気体流出口１４２に流入または流出させる気体流量を調節することができる。
The
光とイメージの情報が隔室壁を通過して伝達されるようにする光窓１４５には、ガラス、ポリカーボネート、サファイアなど透明な材料が用いられ、試料室１４０の内部に位置した試料に、所望の力または圧力を印加するロードセル１４６で構成されている。
A transparent material such as glass, polycarbonate, or sapphire is used for the
また、試料室１４０は、試料室駆動部１５０に連結され底面に安定して設けられるために、基底部１１１に固定されており、温度、荷重、流量などを所望通りに調節させる制御部に連結される。
In addition, the
試料室駆動部１５０は、試料室１４０を所望通りに駆動するために、試料室１４０の下部に装着される。
The sample
また、試料室駆動部１５０は、試料室１４０に連結されて試料室１４０を所望通りに並進または回転運動させるとともに、所望の位置と角度に調節することができ、制御部とイメージプロセッサは、遠隔制御とデータ処理及び図示のために、コンピュータとディスプレイ装置で構成されている。
The sample
図２は、試料室１４０を拡大して示したものであり、試料室１４０の内部に装着された基板１４７に、はんだボール１６０を装着して、はんだボール１６０を検査することを示している。
FIG. 2 is an enlarged view of the
図２に図示されたように、試料室１４０の内部の下部には、基板１４７が装着され、基板１４７の上部には、はんだボール１６０が装着される。
As shown in FIG. 2, a
はんだボール１６０の上部は、ロードセル１４６に連結されたダイ１４８が押されながら、はんだボール１６０を検査する。ダイ１４８は、シリコーンダイであることが好ましい。
The upper part of the
即ち、ロードセル１４６にダイ１４８を付着して、温度、環境ガスの種類及び流量を所望通りに調節した状態でロードセル１４６を駆動して、ダイ１４８の表面に、はんだボール１６０を接触させるが、荷重は０になるようにする。
That is, the
温度、環境ガスの種類及び流量を、所望通りに変化させたり維持した状態で、ロードセル１４６を介して、はんだボールに所望の大きさの一定荷重を印加する。
A constant load of a desired size is applied to the solder ball via the
または、所望通りに荷重を変化させて温度、環境ガスの種類及び流量、荷重、時間などによるはんだボール１６０の形状と形状変化をイメージ検出部（不図示）に検出し、イメージプロセッサで処理した後、コンピュータでイメージ分析アルゴリズムにより接触角θ、高さＨ、長軸長さＬなどを求める。
Alternatively, after changing the load as desired, the shape and shape change of the
図３は、本発明の好ましい実施例によるはんだボール検査装置１００の制御部とイメージプロセッサを示す説明図であり、制御部とイメージプロセッサは、遠隔制御とデータ処理及び図示のために、コンピュータとディスプレイ装置とで構成されており（Ｓ１１０）、遠隔制御部のコンピュータには、温度、荷重、流量などを所望通りに調節できるソフトウェアが設けられている（Ｓ１２０）。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a control unit and an image processor of the solder
また、ソフトウェアを駆動して、ユーザが所望のパラメータを直接設定して、調整することができる（Ｓ１３０）。 In addition, by driving the software, the user can directly set and adjust desired parameters (S130).
イメージプロセッサは、温度、環境ガス、荷重接触材料によって変形されたはんだボールの形状を、イメージ検出部のイメージセンサ（ＣＣＤ、ＣＭＯＳカメラ）を介して検出した後、レンズアセンブリを介してアナログイメージデータをデジタルイメージデータに転換し、コンピュータモニタを介して出力する。 The image processor detects the shape of the solder ball deformed by the temperature, environmental gas, and load contact material through the image sensor (CCD, CMOS camera) of the image detection unit, and then converts the analog image data through the lens assembly. Convert to digital image data and output via computer monitor.
また、コンピュータモニタに出力されたイメージデータに基づいて、イメージ分析アルゴリズムにより、接触角θ、高さＨ、長軸長さＬなどを求めることができる。 Further, based on the image data output to the computer monitor, the contact angle θ, height H, major axis length L, and the like can be obtained by an image analysis algorithm.
イメージ分析アルゴリズムにより得られたデータ（接触角θ、高さＨ、長軸長さＬ）は、時間の経過に伴う温度、力による関係をグラフで示すことができ、コンピュータモニタに出力することができるとともに、保存、及びプリントなどによる印刷が可能である。 The data (contact angle θ, height H, major axis length L) obtained by the image analysis algorithm can show the relationship between temperature and force over time in a graph and can be output to a computer monitor. In addition, it can be stored and printed by printing.
図３に図示されたように、制御部及びイメージプロセッサを介して、時間の経過に伴うはんだボール１６０の温度関係または力の関係グラフを導き出すことができる（図２参照）。
As shown in FIG. 3, a graph of temperature relationship or force relationship of the
前記のような特徴を有する本発明によるはんだボール検査装置１００は、光源部１１０、イメージセンサ１２０、レンズアセンブリ１３０、試料室１４０及び試料室駆動部１５０を備えることにより、温度、環境ガス、荷重、接触材料により、はんだボール１６０の形状がどのように変化するかを容易に検査することができる。
The solder
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明によるはんだボール検査装置は、これに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。 As described above, the present invention has been described in detail based on specific embodiments. However, this is intended to specifically describe the present invention, and the solder ball inspection apparatus according to the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that modifications and improvements can be made within the technical idea of the present invention.
本発明の単純な変形乃至変更は、いずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。 All simple variations and modifications of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.
本発明は、はんだボールの接触角と高さと長軸長さなどを実測するはんだボール検査装置に適用可能である。 The present invention can be applied to a solder ball inspection apparatus that actually measures the contact angle, height, and long axis length of a solder ball.
１００ はんだボール検査装置
１１０ 光源部
１１１ 基底部
１２０ イメージセンサ
１３０ レンズアセンブリ
１４０ 試料室
１４１ 気体流入口
１４２ 気体流出口
１４３ 流量弁
１４５ 光窓
１４６ ロードセル
１４７ 基板
１４８ ダイ
１５０ 試料室駆動部
１６０ はんだボール
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記対象のイメージを検出するイメージ検出部と、
検出された前記イメージの情報を処理するイメージプロセッサと、
前記光源部と前記イメージ検出部との間に装着され、試料を取り付けながら検査を行う試料室と、
前記試料室を駆動させる試料室駆動部とを含むことを特徴とするはんだボール検査装置。 A light source unit for irradiating light on the object;
An image detection unit for detecting the target image;
An image processor for processing information of the detected image;
A sample chamber that is mounted between the light source unit and the image detection unit and inspects while attaching the sample;
A solder ball inspection apparatus comprising: a sample chamber driving unit for driving the sample chamber.
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