JP2002098511A - 導電性ボールの搭載状態の検査方法 - Google Patents

導電性ボールの搭載状態の検査方法

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JP2002098511A JP2000292058A JP2000292058A JP2002098511A JP 2002098511 A JP2002098511 A JP 2002098511A JP 2000292058 A JP2000292058 A JP 2000292058A JP 2000292058 A JP2000292058 A JP 2000292058A JP 2002098511 A JP2002098511 A JP 2002098511A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な精度でボール位置の検出が行える導電
性ボールの搭載状態の検査方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 基板2に形成された電極3上に搭載され
たボール4の搭載状態を検査するボールの搭載状態の検
査方法において、搭載面を撮像して搭載面の画像を取得
する際に、搭載面に環状照明によって全天方向から照明
光を照射し、ボール4からの反射光とともに電極3上面
からの反射光を受光することにより画面上でボール4に
対応する光沢部b(4)と電極3に対応する光沢部b
(3)を取得し、検査枠12内での全体の光沢部bの面
積を示す明部画素数を求め、この明部画素数をしきい値
と比較することにより、ボール4の電極3に対する位置
ずれ量を検出する。これにより、均一な照明によって良
好な精度でボール位置を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ形成用に搭
載される導電性ボールの搭載状態を検査する導電性ボー
ルの搭載状態の検査方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】BGA(Ball Grid Arra
y)などの半導体パッケージには基板回路との接続用の
球状突起電極である金属バンプが設けられている。この
金属バンプは半田ボールなどの導電性ボール(以下、単
に「ボール」と略称)をパッケージの電極上に搭載して
接合することにより形成される。ボールをパッケージに
搭載した後には、ボールの搭載状態、すなわちボールの
有無やボール位置が正常であるか否かを検査するための
搭載状態検査が行われる。従来よりこの検査はリング照
明などの照明手段によってボールを低角度で周囲から照
射した状態で搭載面を撮像し、この撮像結果を画像認識
することによって行われていた。この方法は、低角度か
らの照明光によって導電性ボールを全周方向から照明す
ることにより得られた画像上で円環状の光沢部を検出
し、この光沢部に基づいて重心検出などによってボール
位置を求めるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のボールの搭載状態検査では、以下に述べるようにボー
ルの認識を正しく行うことが困難であった。一般にボー
ルの表面は大気暴露による酸化やボール相互が擦れ合う
ことによる細かな表面傷によって、必ずしも照明光を均
一に反射するとは限らない。そして不均一な表面からの
反射光を受光して得られた画像上では、ボール形状を表
すべき光沢部はボールの形状に即した正しい形状を示さ
ない場合がある。
【0004】また上述の検査方法では多数のボールを対
象として検査を行うため、側方からの照明光が他のボー
ルによって遮られて各ボールに対して均一な照明状態を
実現することが困難で、光沢部の形状は照明状態によっ
てもボール毎にばらつく。従ってこのような光沢部に基
づいて求められたボール位置は信頼性のある結果を与え
るものではなく、従来の導電性ボールの搭載状態検査に
おいては、良好な精度でボール位置の検出が行えないと
いう問題点があった。
【0005】そこで本発明は、良好な精度でボール位置
の検出が行える導電性ボールの搭載状態の検査方法を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の導電性ボ
ールの搭載状態の検査方法は、ワークに形成された電極
上に搭載された導電性ボールの搭載状態を検査する導電
性ボールの搭載状態の検査方法であって、導電性ボール
の搭載面を撮像手段によって撮像する際に前記搭載面に
照明手段によって照明光を照射し、前記導電性ボールか
らの反射光とともに前記電極上面からの反射光を受光し
て画面上で導電性ボール表面と電極上面を示す光沢部を
検出し、この光沢部に基づいて電極に対する導電性ボー
ルの相対位置ずれを検出するようにした。
【0007】本発明によれば、電極上に搭載された導電
性ボールを撮像手段によって撮像する際に搭載面に照明
手段によって照明光を照射し、導電性ボールからの反射
光とともに電極上面からの反射光を受光して電極に対す
る導電性ボールの位置ずれを検出することにより、良好
な精度でボール位置を検出することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の導電
性ボールの搭載状態検査装置の側面図、図2は本発明の
一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査のフロー
図、図3、図4は本発明の一実施の形態の導電性ボール
の搭載状態検査方法を説明する画像図、図5は本発明の
一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明
するグラフである。
【0009】まず図1を参照して導電性ボールの搭載状
態検査装置について説明する。図1において、検査ステ
ージ1上にはワークとしての半導体パッケージの基板2
が載置されている。基板2の上面に格子状に形成された
電極3上には導電性ボール4(以下、「ボール4」と略
記)が搭載されている。通常、電極3の直径は導電性ボ
ールの直径よりも小さい。
【0010】検査ステージ1の上方には第1の環状照明
5および第2の環状照明6が上下方向に配設されてい
る。第1の環状照明5は、基板2のボール4の配列面に
対して水平方向に近い斜め方向から照明光を照射する。
第2の環状照明6は、径の異なる環状照明を多段に配設
して略半球面状の照明面としたものであり、基板2のボ
ール4の配列面に対して全天方向から照明光を照射す
る。第1の環状照明5および第2の環状照明6は共に照
明制御部10によって制御される。
【0011】第2の環状照明6の天頂位置には、撮像手
段であるカメラ7が配置されている。カメラ7はボール
4の配列面を垂直方向から撮像する。カメラ7によって
得られた撮像データは画像記憶部8に送られ記憶され
る。この撮像データは検査処理部9に読み込まれ、ここ
で撮像データを画像処理することにより、基板2の上面
のボール搭載面におけるボール4の有無や位置ずれが検
出される。検査処理部9は撮像時に照明制御部10を介
して第1の環状照明5および第2の環状照明6の照明状
態を制御する。表示部11はカメラ7によって撮像され
た画像を表示するほか、検査処理部9による検査結果を
表示する。
【0012】このボール搭載状態検査装置は上記のよう
に構成されており、以下ボール搭載状態検査について図
2〜図5を参照して説明する。まず図2のフロー図にお
いて、第1の環状照明5が点灯される(ST1)。これ
により基板2のボール4に対して全周方向から低い角度
で照明光が照射される。そしてこの照明光はボール4の
表面に入射して反射されるが、このとき特定範囲からの
反射光のみが上方に反射されてカメラ7によって受光さ
れる。
【0013】カメラ7の撮像画面上では、図3に示すよ
うにボール4からの反射光はボール4の輪郭線内に位置
する円環状の光沢部aとして認識され、これによりボー
ル4の存在が検出される。従って、基板2の電極3の位
置に光沢部aが検出されたか否かによって当該電極上に
ボール4が正常に存在しているか、欠品であるかが検査
され、電極3以外の位置に光沢部aが検出されるか否か
によって、余剰ボールの有無が検査される。すなわち、
第1の環状照明5を用いた撮像によって、ボール欠品、
余剰ボールの検査が行われる(ST2)。
【0014】次いで、第2の環状照明6が点灯される
(ST3)。これにより基板2に対してはほぼ全天方向
から照明光が照射され、ボール4の表面からの反射光や
電極3の上面からの反射光がカメラ7によって受光され
ることによりカメラ7の撮像画面上では、図4(a)に
示すようにボール4の各搭載位置に輝度値が所定値以上
の光沢部bが検出される。
【0015】そしてこの撮像画面上の各ボール搭載位置
(電極3の配列位置)には、ボール位置ずれ検出のため
の検査枠12が設定され、検査枠12内で光沢部bに対
応する明部画素数(所定の輝度値以上の画素数)が計算
される。ボール位置ずれ検査はこの明部画素数をしきい
値と比較することによって行われる。すなわち、検査枠
12内で検出された光沢部bに基づいて、ボール位置ず
れ検査が行われる(ST4)。そして、全てのボール4
についてボール位置ずれ検査を完了したならば、第1,
第2の環状照明を消灯して(ST5)、ボール搭載状態
検査を終了する。
【0016】以下、図4(b)、図5を参照して(ST
4)のボール位置ずれ検査について説明する。図4
(b)は、基板2のボール搭載位置に設定された検査枠
12内での、電極3に対するボール4の相対位置関係を
示す画像であり、ここでは3種類の異なる相対位置関係
を示している。(イ)は電極3とボール4との位置が一
致しており位置ずれ0の状態を、(ロ)はボール4が電
極に対して許容位置ずれ量d1だけ位置ずれしている状
態を、さらに(ハ)はボール4が許容位置ずれ量d1を
超えてd2だけ位置ずれしている状態を示している。
【0017】そしてこれらの各状態における明部画素数
について図5を参照して説明する。(イ)においては電
極3はボール4によって覆われていることからボール4
自体の形状がそのまま画像上に現れた状態での明部画素
数(N0)となっている。そして、この明部画素数N0
は、ボール位置ずれ量がほぼ0であることを示してい
る。(ロ)においては、ボール4に対応する光沢部b
(4)が電極3に対応する光沢部b(3)に対して位置
ずれしている結果、全体の光沢部bの面積が増大して明
部画素数が大きくなっている。そして許容位置ずれ量d
1だけずれた状態における明部画素数(N1)が、しき
い値(Nth)として設定される。また(ハ)において
は、ボール4が電極3に対して位置ずれ許容値を超えた
d2だけ位置ずれしていることから、明部画素数(N
2)はしきい値Nthよりも大きくなる。
【0018】すなわち、ボール搭載位置に設定された検
査枠12内での明部画素数Nは、ボール4の電極3に対
する相対的な位置ずれ量dに1対1対応しており、実際
の種々の位置ずれ状態における撮像データから、図5に
示すようにNとdの対応関係を示す曲線Lを設定するこ
とができる。従って、ボール位置ずれ検査においては、
撮像により明部画素数Nを求め、求められたNをしきい
値Nthと比較することにより、ボール4が電極3に対
して位置ずれ許容値を超えて相対的に位置ずれしている
か否かを検査することができる。
【0019】この方法によれば、撮像において照明光を
全天方向から照射するようにしていることから、基板2
上でのボール位置に拘わらず、各ボール4や電極3には
均一な条件で照明光が照射され、照明ムラに起因する取
得画像での光沢部分布のばらつきを防止することがで
き、従って位置ずれ検査を良好な精度で行うことができ
る。
【0020】なお、上記実施の形態では、ボール位置ず
れ検査を第1の環状照明5,第2の環状照明6をともに
点灯した状態で行う例を示したが、第1の環状照明5を
消灯し第2の環状照明6のみを用いるようにしてもよ
い。導電性ボールの上面全体を光沢部として検出させる
ことが可能な照明装置でよい。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、電極上に搭載された導
電性ボールを撮像手段によって撮像する際に搭載面に照
明手段によって照明光を照射し、導電性ボールからの反
射光とともに電極上面からの反射光を受光して電極に対
する導電性ボールの位置ずれを検出するようにしたの
で、良好な精度でボール位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状
態検査装置の側面図
【図2】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状
態検査のフロー図
【図3】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状
態検査方法を説明する画像図
【図4】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状
態検査方法を説明する画像図
【図5】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状
態検査方法を説明するグラフ
【符号の説明】
2 基板 3 電極 4 ボール 5 第1の環状照明 6 第2の環状照明 7 カメラ 9 検査処理部 10 照明制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークに形成された電極上に搭載された導
    電性ボールの搭載状態を検査する導電性ボールの搭載状
    態の検査方法であって、導電性ボールの搭載面を撮像手
    段によって撮像する際に前記搭載面に照明手段によって
    照明光を照射し、前記導電性ボールからの反射光ととも
    に前記電極上面からの反射光を受光して画面上で導電性
    ボール表面と電極上面を示す光沢部を検出し、この光沢
    部に基づいて電極に対する導電性ボールの相対位置ずれ
    を検出することを特徴とする導電性ボールの搭載状態の
    検査方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020136304A (ja) * 2019-02-13 2020-08-31 アスリートFa株式会社 導電性ボール検査リペア装置

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