JP2002107116A - 平坦度等測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶対平坦（平面）基準面によるチップのピン
等の位置の測定を可能とする平坦度等測定装置を提供す
るにある。 【解決手段】 光センサー５の水平移動面と平行に設け
られた光透過性平面板７と、この光透過性平面板７の外
側面からなり且つ測定対象物３を直接置くための、光セ
ンサー５の水平移動面と水平な平坦（平面）基準面８と
からなっていて、光透過性平面板７を透過しようとする
特定光線２の一部が平坦基準面８で反射して光センサー
５が感知可能な第１の反射光線が得られると共に、光透
過性平面板７を透過した特定光線２が測定対象物３で反
射して光透過性平面板７を戻り透過して光センサー５が
感知可能な第２の反射光線が得られるように透過性平面
板７の透過特性が設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にＩＣチップな
どの多数のピンの主に平坦度をレーザー変位センサーな
どにより測定する平坦度等測定装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来技術においては、例えばＩＣチップな
どの多数のピンの平坦度を測定する場合、平坦基準板の
上にピンを上にしてチップを置き、ピンの上方に設けた
レーザー変位センサーからレーザーを各ピンに当て各ピ
ンの位置を測定するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いては、平坦基準面を仮想（仮想平坦基準面）により決
めなければならないものであった。例えば、四角形のそ
れぞれの辺に多数のピン（リード：一辺に４０極など）
を有するチップの場合においては、検出されたピンの位
置からそれぞれの辺で最も上方に出ているピンを検出し
て、その中で最も出ていないピンを除く３本のピンの頂
点を結んだ三角形平面を平坦基準面とする仮想平坦基準
面を決め、その仮想平坦基準面からそれぞれのピンがど
の程度の距離凹んだ部位にあるかを測定するというもの
であった。このため、光学測定の「中央列の測定ができ
ない」、空間測定の「複数列での真の基準面が不明」と
いう問題を持つものであった。こうした従来技術は、図
１０に示すようにチップ本体に反りなどがある場合に
は、その反りにより仮想平坦基準面そのものが間違った
ものとなるので、結果、浮き基準を越える浮きピンが生
じることが多くなり、ピンを平坦な実装基盤上に置いて
（実装する段階）、半田付けしたりコネクターにはめ込
むことになり、実装不良を多く発生させるなどの問題を
持つものであった。

【０００４】本発明は以上のような従来技術の持つ問題
点に鑑みてなされたものであって、その目的は、絶対平
坦（平面）基準面によるチップのピン等の位置の測定を
可能とする平坦度等測定装置を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成するために次ぎに述べるようになっている。 ＜請求項１記載の発明＞特定光線を照射すると共に測定
対象物に当たった該特定光線の反射光線を感知する光セ
ンサーと、この光センサーを水平移動させる駆動部と、
前記光センサーから照射された前記特定光線が透過して
測定対象物に当り、その測定対象物で反射されて戻り透
過した前記特定光線の反射光線が前記光センサーが感知
できる強さとなる透過特性である、前記光センサーの水
平移動面と平行に設けられた光透過性平面板と、この光
透過性平面板の外側面からなり且つ測定対象物を主に置
くための、該光透過性平面板の内側に位置する前記光セ
ンサーの水平移動面と水平な平坦（平面）基準面と、前
記光センサーの感知データーに基づき測定対象物の測定
部分の前記平坦基準面からの位置（基準面から測定部分
までの距離）を演算したり前記駆動部等を制御したりす
る制御部とからなり、前記平坦基準面に測定対象物を置
き、前記特定光線を前記光センサーから該測定対象物の
測定部分に照射しその反射光線を該センサーで感知し、
その感知データーに基づき該平坦（平面）基準面を基準
点（０点）として該基準点から前記測定部分までの距離
を演算するようにしてなることを特徴とする。

【０００６】平坦基準面に例えば４角形の全ての辺にピ
ン（リード）を多数有するチップを、ピンを平坦基準面
に直接載せるようにして置く。光センサー（例えばオー
トフォーカスセンサー）から特定光線を測定対象物に照
射し、該測定対象物からの反射光線を光りセンサーで感
知（オートフォーカスセンサーの場合はピント合わせに
よる）して、平坦基準面から測定対象物までの距離（浮
き距離）を測定する。四辺の内で最も突き出ている３本
のピンが平坦基準面に当たってチップが置かれるので、
それは、そのまま平坦な実装基盤に置かれ実装される状
態であるので、誤差の生じない正確なピン位置測定を実
現している。

【０００７】「光透過性平面板の外側面からなり且つ測
定対象物を主に置くための」とは、直接に測定対象物を
平坦基準面に置く場合、平坦基準面に置いた何らかの受
台に置く場合、平坦基準面から離れた部に平行に受部を
設け該受台に測定対象物を置く場合などを技術的範囲に
含むものである。

【０００８】＜請求項２記載の発明＞請求項１記載の発
明において、光センサーから照射され光透過性平面板を
透過しようとする特定光線の一部が平坦基準面で反射し
て該光センサーが感知可能な第１の反射光線が得られる
と共に、前記光透過性平面板を透過した前記特定光線が
測定対象物で反射して該光透過性平面板を戻り透過して
前記光センサーが感知可能な第２の反射光線が得られる
ように前記透過性平面板の透過特性が設定され、前記第
１の反射光線の感知データーにより平坦基準点を演算
し、前記第２の反射光線の感知データーにより前記平坦
基準点から測定対象物の測定点までの距離を演算するよ
うにしてなることを特徴とする。

【０００９】＜請求項３記載の発明＞請求項１又は２記
載の発明の構成の光透過性平面板が主に透過性ガラス平
面板であり、特定光線である特定波長域光線の所定の透
過特性を得るための、フッ化マグネシウムなどの蒸着物
質（複数物質の混合物からなるものを含む）による適当
な蒸着膜（複数層を含む）などの被膜を前記光透過性平
面板両面に施したものであることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。＜実施の形態１＞図１は本発明の実
施の形態１の平坦度等測定装置の構成図、図２は同じ実
施の形態１の測定部分の構成図、図３は実施の形態１の
測定部分の構成図、図４は図３の構成図における測定結
果をモニターに波形で表示した画面図、図５、図６、図
７及び図８は四辺列に多数のピンを設けてなる四角形の
チップの各辺列の測定結果をモニターに表示した画面図
である。

【００１１】平坦（平面）度等測定装置１は、特定光線
２を照射すると共に測定対象物（体）３に当たった特定
光線２の反射光線を感知する光センサー５と、この光セ
ンサー５を水平移動させる駆動部６と、光センサー５か
ら照射された特定光線２が透過して測定対象物３に当
り、その測定対象物３で反射されて戻り透過した反射光
線４が光センサー５が感知できる強さとなる透過特性で
ある、光センサー５の水平移動面と平行に設けられた光
透過性平面板７と、この光透過性平面板７の外側面から
なり且つ測定対象物３を直接置くための、光透過性平面
板７の内側に位置する光センサー５の水平移動面と水平
な平坦（平面）基準面８と、光センサー５の感知データ
ーに基づき測定対象物３の測定部分９の平坦基準面８か
らの位置（浮き距離）を演算したり駆動部６等を制御し
たりする制御部１０と、測定・制御用表示モニター１１
と、プリンター１２とからなっていて、光センサー５か
ら照射され光透過性平面板７を透過しようとする特定光
線２の一部が平坦基準面８で反射して光センサー５が感
知可能な第１の反射光線が得られると共に、光透過性平
面板７を透過した特定光線２が測定対象物３で反射して
光透過性平面板７を戻り透過して光センサー５が感知可
能な第２の反射光線が得られるように透過性平面板７の
透過特性が設定され、第１の反射光線の感知データーに
より平坦基準点１１を演算し、第２の反射光線の感知デ
ーターにより平坦基準点１２から測定対象物３の測定部
分（ピンの測定点）９までの距離を演算するようにして
なっている。

【００１２】光センサー（光変位形）５はレーザーフォ
ーカスセンサー（フォーカス測離方式：分解能０．０１
μｍ）で、照射される特定光線２は６７０ナノメートル
のレーザー光線を使用している。光透過性平面板７は６
７０ナノメーターのレーザー光線である特定光線２の透
過率を９８パーセント以上になるように、ガラス平面板
の両面にフッ化マグネシウムを主成分とする蒸着膜（真
空蒸着による）が施されている。平坦基準面８からの反
射は２パーセント弱となる。平坦基準面８は平坦度３μ
ｍ以下程度に研磨された平坦精度に加工されている。光
透過性平面板はガラス板そのままでは反射が大きくて測
定対象物からの反射光線が十分に光センサーで感知でき
ないものである。光透過性平面板の透過率は、測定対象
物の光反射特性によって違うが、９５パーセント以上で
反射率は２パーセントから５パーセントくらいがよい。
ガラス板にフッ化マグネシウム、アルミ、白金、金、
銀、銅、クローム、シリコン、ニッケル、５酸化チタ
ン、ゲルマニュウム、二酸化チタン、一酸化珪素、二酸
化珪素等々の蒸着物質の蒸着（複数物質の混合、多層）
により、目的とする周波数域のレーザーを目的の透過率
のものとすることが出来る。これは、その会社なり作業
者により違いがありノウハウによるところが大きい。

【００１３】光透過性平面板７に向けて照射された特定
光線２は平坦基準面８（第１反射面）での第１の反射光
線と測定対象物３の測定部分９（第２反射面）での第２
の反射光線とがある。これはもちろん測定部分９（平坦
基準面８）からの浮き上がり（距離）を調べるのである
から、第２反射面を使っている。この場合、第１反射面
を避けるために特定光線２で測定できる範囲からはずし
測定部分９（第２反射面）を至近距離として、浮き上が
り量を最大で計測できる関係に設定してある。

【００１４】図２に示すように、測定対象物３のピン
（リード）１３先端である測定部分９を直接に平坦基準
面８上に置いて測定するので、ピン１３を実装基盤に載
せ測定部分９を該実装基盤に当接した状態と同じ条件で
の測定となるので、それは仮想平坦平坦基準面ではなく
実際の実装条件と同じ状態での絶対的な平坦基準面（絶
対平坦基準面）での測定となる。それれは、図２ごとく
測定対象物２０の本体が反っていても、実装基盤への実
装条件と同じ測定条件による測定であるので、実際の平
坦度を測定できるものである。

【００１５】図３において、一列５本のピン２２で４列
のピン列２３、２４、２５、２６を有する測定対象物２
７が平坦基準面８にセットされている。図４において、
図３の測定対象物２７の測定結果がモニター１１に表示
された測定結果画面を示している。ピン列２３の２番ピ
ン、ピン列２５の５番ピン、ピン列２６の３番ピンがそ
れぞれの列で最も突き出ているピンであるので、この３
ピンが平坦基準面８に当接して絶対的な平坦基準面を形
成する。この３ピンの当接部分すなわち平坦基準面８か
ら他のピンがどれだけ浮いているかが示されている。波
形が高いほど浮き距離が大きい。

【００１６】図５、図６、図７及び図８において、４角
形のピン列３０、３１、３２、３３（一列１５ピン）を
有する測定対象物（図示せず）２７の測定結果画面がモ
ニター１１に表示されている。ピン列３０の４番ピン、
ピン列３１の１４番ピン、ピン列３２の８番ピンがそれ
ぞれの列で最も突き出ているピンであるので、この３ピ
ンが平坦基準面８に当接して絶対的な平坦基準面を形成
する。この３ピンの当接部分すなわち平坦基準面８から
他のピンがどれだけ浮いているかが示されている。波形
が高いほど浮き距離が大きい。光センサーの特定光線の
強さは調節出来るようになっている。以下の実施の形態
の説明に置いて、前述した実施の形態の構成と同じ構成
については同じ符号を付しその説明を省略する。

【００１７】＜実施の形態２＞図９は本発明の実施の形
態２の平坦度等測定装置を示す構成図である。平坦度等
測定装置４０は、平坦度等測定装置１の構成に加えて、
光透過性平面板７の光センサー５の対向側に該光センサ
ー５と同じに一体的に水平移動する該５と同じ構成の光
センサー４１を設けた、光センサー４１を垂直移動させ
る垂直駆動部（図示せず）と、この垂直駆動部により垂
直移動した光センサー４１の垂直移動距離を測定する高
精度測定手段である高分解能スケールセンサー４４（測
定可能範囲５００００μｍ、分解能０．００５μｍ）が
設けられている。光センサー５と光センサー４１を一体
的に移動させるために、水平駆動手段４３は一体構成の
センサー固定アーム４５に光センサー５を、センサー固
定アーム４６にと光センサー４１を固定している。セン
サー固定アーム４５及び４６が一体的に水平移動する。
測定対象物４２を平坦基準面８上に置いた状態での測定
対象物４２の両面の平坦度及び同時に測定し且つ厚みも
測定することができるものである。光センサー４１を測
定対象物４２から外れた部位に移動させ、垂直下降させ
て光分解のスケールセンサー４４により平坦基準面８の
位置を測定し記憶する。測定対象物によっては、空き状
態で平坦基準面の位置を測定してから、測定対象物を置
く。光センサー４４により測定対象物４２の上部面を測
定することにより、該上部面の形状を測定することが出
来る。光センサー４４により測定した上部面の位置Ａ
を、記憶した平坦基準面位置から算出して、平坦基準面
からの距離Ｂを得ることが出来る。平坦基準面からの距
離Ｂから、光センサー５により測定した平坦基準面から
測定対象物４２の下部面までの距離（浮き距離）をマイ
ナス演算することにより、測定対象物の厚みＣを得るこ
とが出来る。測定対象物の厚みを測定する従来技術にお
いては、測定対象物の両側から測定光線を当ててその厚
みを測定するものであったが、この場合、基準点（中位
点）を決めるための高精度の校正ゲージを設け、両セン
サーを垂直に移動させた移動距離を測定するための高精
度のスケールセンサーを設けるというものであった。す
なわち、高価なスケールセンサーが二つ必要であるので
コスト高となるものであった。平坦度等測定装置４０に
おいては、この校正ゲージと一つのスケールセンサーを
必要としないものであるので、装置を安価に出来るもの
である。 ＜付記＞光センサー（第１のセンサー）と対となって同
調水平移動する第２の光センサーが平坦基準面側に設け
られ、この第２の光センサーを垂直移動させる垂直駆動
手段を設け、この垂直駆動手段により垂直移動した前記
第２の光センサーの移動距離を測定する高精度スケール
が設けられ、前記第２の光センサーを前記平坦基準面の
位置を測定出来る部位まで垂直移動させて前記高精度ス
ケールにより前記平坦基準面の位置を測定し、その測定
結果を記憶し、前記平坦基準面に置かれた測定対象物の
外面の測定可能位置まで垂直移動させて前記測定対象物
の外面を測定するようにしてなることを特徴とする請求
項１、２又は３記載の平坦度等想定装置。

【００１８】

【発明の効果】本発明は上述したようになっているので
次ぎに述べるような効果を奏する。 ＜請求項１記載の発明の効果＞光透過性平面板の外側面
が直接チップのピン等（測定対象物）を載せる絶対的な
平坦基準面（絶対平坦基準面）とし、且つ、光センサー
から照射され光透過性平面板を透過して測定対象物で反
射されて戻り透過した反射光線が光センサーが感知でき
る強さであるように、光透過性平面板の透過特性が設定
されているので、例えばチップ本体の反りに関係なく実
際に実装される実装基盤に置かれる状態での正確な総合
的平坦特性を得ることが出来る。これにより、従来技術
の問題点であった光学式測定の「中央列の測定ができな
い」、空間測定の「複数列での真の基準面が不明」とい
う問題を解決するという効果を奏する。それは多数のピ
ンを有するチップ等においては、不良品を確実に判別し
て除くことができるので、従来技術にあったようなチッ
プ本体の反りなどの影響を受ける仮想測定条件と実際の
実装条件の相違から生ずる実装不良を無くすことが出来
るという効果を奏する。すなわち、品質の定量的な測
定、評価と信頼性の向上をはかることができるものであ
る。当然、絶対平坦基準による測定対象物の反りや凸凹
形状などの表面形状などの測定も行うことができるもの
でもある。また、実施の形態２に記載したように、光セ
ンサーの対向側に対をなす光センサーを設けることによ
り、測定対象物の正確な厚み、二面のそれぞれの面形状
を正確に測定することができる装置を実現するものでも
ある。

【００１９】＜請求項２記載の発明の効果＞請求項１記
載の発明の効果に加えて、第１の反射光線（平坦基準
面）の感知データーにより平坦基準点を演算し、第２の
反射光線（測定対象物）の感知データーにより平坦基準
点から測定対象物の測定点までの距離を演算するように
してなるものであるので、平坦基準面面が特別な調節を
必要としないで確定できるので、誤差無く即測定できる
という装置を実現するという効果を奏する。

【００２０】＜請求項３記載の発明の効果＞請求項１又
は２記載の発明の効果と同じ効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の平坦度等測定装置の構
成図。

【図２】本発明の実施の形態１の測定部分の構成図。

【図３】本発明の実施の形態１の測定部分の構成図。

【図４】本発明の図３の構成図における測定結果をモニ
ターに波形で表示した画面図。

【図５】本発明の四辺列に多数のピンを設けてなる四角
形のチップの第１辺列の測定結果をモニターに表示した
画面図。

【図６】本発明の四辺列に多数のピンを設けてなる四角
形のチップの第２辺列の測定結果をモニターに表示した
画面図。

【図７】本発明の四辺列に多数のピンを設けてなる四角
形のチップの第３辺列の測定結果をモニターに表示した
画面図。

【図８】本発明の四辺列に多数のピンを設けてなる四角
形のチップの第４辺列の測定結果をモニターに表示した
画面図。

【図９】本発明の実施の形態２の平坦度等測定装置を示
す構成図。

【図１０】従来技術の平坦度測定装置の構成図。

【符号の説明】

１・・・・・平坦度等測定装置 ２・・・・・特定光線 ３・・・・・測定対象物 ４・・・・・反り部分 ５・・・・・光センサー ６・・・・・駆動部 ７・・・・・光透過性平面板 ８・・・・・平坦基準面 ９・・・・・測定部分 １０・・・・・制御部 １１・・・・・モニター １２・・・・・プリンター １３・・・・・ピン ２２・・・・・ピン ２３・・・・・ピン列 ２４・・・・・ピン列 ２５・・・・・ピン列 ２６・・・・・ピン列 ２７・・・・・測定対象物 ３０・・・・・ピン列 ３１・・・・・ピン列 ３２・・・・・ピン列 ３３・・・・・ピン列 ４０・・・・・平坦度等測定装置 ４１・・・・・光センサー ４２・・・・・測定対象物 ４３・・・・・水平駆動手段 ４４・・・・・高分解能スケールセンサー ４５・・・・・光センサー固定アーム ４６・・・・・光センサー固定アーム ５０・・・・・従来技術の平坦度測定装置 ５１・・・・・センサー水平移動駆動部 ５２・・・・・レーザーフォーカスセンサー ５３・・・・・測定対象物置台 ５４・・・・・特定光線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA06 AA47 BB13 BB25 CC27 DD10 FF10 FF42 GG04 GG21 HH02 MM14 MM24 MM28 PP02 QQ03 QQ13 QQ29 QQ32 SS01 SS06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定光線を照射すると共に測定対象物に
   当たった該特定光線の反射光線を感知する光センサー
   と、 この光センサーを水平移動させる駆動部と、 前記光センサーから照射された前記特定光線が透過して
   測定対象物に当り、その測定対象物で反射されて戻り透
   過した前記特定光線の反射光線が前記光センサーが感知
   できる強さとなる透過特性である、前記光センサーの水
   平移動面と平行に設けられた光透過性平面板と、 この光透過性平面板の外側面からなる、該光透過性平面
   板の内側に位置する前記光センサーの水平移動面と水平
   な平坦基準面とからなり、 前記平坦基準面に測定対象物を置き、前記特定光線を前
   記光センサーから該測定対象物の測定部分に照射しその
   反射光線を該センサーで感知し、その感知データーに基
   づき該平坦基準面を基準点（０点）として該基準点から
   前記測定部分までの距離を演算するようにしてなること
   を特徴とする平坦度等測定装置。
2. 【請求項２】 光センサーから照射され光透過性平面板
   を透過しようとする特定光線の一部が平坦基準面で反射
   して該光センサーが感知可能な第１の反射光線が得られ
   ると共に、前記光透過性平面板を透過した前記特定光線
   が測定対象物で反射して該光透過性平面板を戻り透過し
   て前記光センサーが感知可能な第２の反射光線が得られ
   るように前記透過性平面板の透過特性が設定され、前記
   第１の反射光線の感知データーにより平坦基準点を演算
   し、前記第２の反射光線の感知データーにより前記平坦
   基準点から測定対象物の測定点までの距離を演算するよ
   うにしてなることを特徴とする請求項１記載の平坦度等
   測定装置。
3. 【請求項３】 光透過性平面板が、特定光線である特定
   波長域光線の所定の透過特性を得るための、フッ化マグ
   ネシウムなどの蒸着物質による適当な蒸着膜などの薄膜
   を前記光透過性平面板両面に施したものであることを特
   徴とする請求項１又は２記載の平坦度測定装置。