JP2004200258A - バンプ検査装置および検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ランドが露出している個所を、バンプが適正に形成されているものと誤って判断することがない半田バンプ検査装置および検査方法を提供する。
【解決手段】配線基板Ｐを、該配線基板Ｐの板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段４と、前記配線基板Ｐに、該配線基板Ｐの板面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射する垂直照明手段６，７と、前記配線基板Ｐの板面に対して斜めの方向から、該配線基板Ｐに照明光を照射する斜め照明手段８と、ランドＬが形成された個所で、前記垂直照明手段６，７で配線基板Ｐに照明光を照射した状態で、前記撮像手段４により撮像された画像において暗く写り、なおかつ、前記斜め照明手段８で該配線基板Ｐに照明光を照射した状態で、該撮像手段４により撮像された画像において明るく写った個所に、バンプＳが形成されていると判断するバンプ量判断手段１４を備えた制御部１０とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】配線基板Ｐを、該配線基板Ｐの板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段４と、前記配線基板Ｐに、該配線基板Ｐの板面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射する垂直照明手段６，７と、前記配線基板Ｐの板面に対して斜めの方向から、該配線基板Ｐに照明光を照射する斜め照明手段８と、ランドＬが形成された個所で、前記垂直照明手段６，７で配線基板Ｐに照明光を照射した状態で、前記撮像手段４により撮像された画像において暗く写り、なおかつ、前記斜め照明手段８で該配線基板Ｐに照明光を照射した状態で、該撮像手段４により撮像された画像において明るく写った個所に、バンプＳが形成されていると判断するバンプ量判断手段１４を備えた制御部１０とを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板に設けられたランド上に、バンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査装置および検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、配線基板の接続端子として、半田バンプを用いる技術が普及している。
この様な配線基板の例としては、図１０の側断面図に示す様な、ボール・グリッド・アレイ型の、ビルドアップ式半導体パッケージＰが挙げられる。
【０００３】
半導体パッケージＰに、半導体チップ９０をフリップチップ接続によって搭載するための工程について説明する。
図１０（ａ）に示すように、半導体パッケージＰの一面側（図１０では上面側）には、ソルダーレジスト層９６から露出するランドＬ，Ｌ・・が設けられ、ランドの露出面（上面）上には、半導体パッケージＰと半導体チップ９０（後述）とをフリップチップ接続する接続端子としての、半球形の半田バンプＳ，Ｓ・・が設けられる。
この半導体パッケージＰの前記一面側に、半導体チップ９０を、その下面に形成された図示しないパッドと半田バンプＳ，Ｓ・・との位置が合うように、載置する。続いて、加熱手段によって、半導体チップ９０および半田バンプＳ，Ｓ・・を加熱し、半田バンプＳ，Ｓ・・をリフローさせて、半導体チップ９０を半導体パッケージＰ上に接続して搭載する（図１０（ｂ）参照）。続いて、半導体チップ９０と半導体パッケージＰとの間の隙間ａに、液体状の樹脂等の絶縁体９１を流し込み、隙間ａを埋め、絶縁体９１を硬化させる（アンダーフィル）（図１０（ｃ）参照）。
【０００４】
こうして、半導体パッケージＰの一面側には半導体チップ９０が搭載される。半導体チップ９０に接続された半田バンプＳ，Ｓ・・およびランドＬ，Ｌ・・は、半導体パッケージＰの内層に形成された導体部としてのビア９２，９２・・、および配線パターン９４，９４を介して、半導体パッケージＰの他面側（下面側）のランド９７，９７・・に接続される。各ランド９７は、半導体パッケージＰの前記他面のソルダーレジスト層９６の穴部から外面に露出するよう設けられる。各ランド９７の露出部上には、半球形の半田ボール９８が設けられ、半導体パッケージＰの実装基板への接続端子を形成する。
【０００５】
図１０（ａ）に示すようにランドＬ上に半田バンプＳを形成するには、クリームはんだを印刷することによって行う方法が普及している。この方法は、半導体パッケージＰ上を、ランドＬ部分が開口したマスクで覆い、クリームはんだを伴わせたスキージをマスク上で摺動させることで、マスクの開口部からランド上にクリームはんだを供給して、ランド上に半田バンプＳを形成する。
【０００６】
ランドＬ上に半田バンプＳが適正に形成された状態を、図１１に示す。半田バンプＳが適正に形成された状態とは、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、半田バンプＳがほぼ半球形に形成され、ランドＬが半田バンプＳに覆われて露出せず、なおかつ、半田バンプＳがソルダーレジスト層９６の表面側に流れ出すことがない状態である。
【０００７】
なお、半導体パッケージＰの、半導体チップ９０の接続用に形成されるランドＬとしては、図１１（ａ）に示すように、絶縁層９５のビアホール９５ａ内まで導体物がフィルされ、半田バンプＳとの接合面が平面状に形成されたものと、図１１（ｂ）に示すように、ビアホール９５ａ内が導体物でフィルされずに、中央部に凹部が形成されたものとがあり、これら二種類の形状のランドＬ，Ｌは、同一半導体パッケージＰにおいて混在する場合もある。
【０００８】
しかし、半田バンプＳをクリームはんだ印刷等により形成する工程において、ランドＬ上に、半田バンプＳが適正に形成されない場合がある。例えば、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、半田バンプＳがランドＬに対してずれて印刷されてしまったり、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、ランドＬに付着する半田量が少なく、半田バンプＳが小さすぎたり、図１４に示すように、隣接する半田バンプＳ，Ｓ間にも半田Ｓａが付着して、端子間（半田バンプＳ，Ｓ間）がショートしてしまったりする場合がある。これらの様に、ランドＬ上に半田バンプＳが適正に形成されない場合、半田バンプＳを介して半導体パッケージＰと半導体チップ９０とを接続する際、正常な導通がとれない等の問題が生じる。
【０００９】
従って、半導体パッケージＰ等の配線基板のランドＬ上に半田バンプＳを形成する工程の後には、半田バンプＳが適正に形成されたか否かを検査し、不良品を排除する必要がある。この検査には、従来、図１５に示す様な、半田バンプ検査装置Ｂが用いられている。
半田バンプ検査装置Ｂは、ランドＬの露出量および半田の付着量を観測することで、半田バンプＳの位置ずれや、半田の付着量が適正か否かを検査し、さらに、隣接する各半田バンプＳ，Ｓ間の半田Ｓａの有無を観測することで、半田バンプＳ，Ｓ間のショートの有無を検査することができる。
【００１０】
図１５の従来の半田バンプ検査装置Ｂは、ランドＬ上に半田バンプＳが形成された半導体パッケージＰを載置する基板載置部８０と、基板載置部８０に載置された半導体パッケージＰを、半導体パッケージＰの板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段としてのカメラ８２と、カメラ８２の光軸の近傍全周を取り囲んで、前記半導体パッケージＰに上方から照明光を照射するランド検出用照明手段８４と、ランド検出用照明手段８４の下方に、カメラ８２の光軸全周を取り囲んで設けられ、半導体パッケージＰの板面に対して、ランド検出用照明手段８４よりも鋭角度（低角度）の斜め上方から照明光を照射する半田検出用照明手段８６と、カメラ８２と通信可能に接続され、カメラ８２が撮像した画像データを受信可能なコンピュータ８８とを備える。
【００１１】
ランド検出用照明手段８４および半田検出用照明手段８６は、中空の円錐の先端部が切断された形状に形成され、円錐の内壁面から照明光を発する発光体を備える。
なお、図１５においては、カメラ８２の光軸の全周を取り囲んで設けられたランド検出用照明手段８４および半田検出用照明手段８６は、中央部で鉛直に切断した側断面図を示している。
【００１２】
コンピュータ８８には、カメラ８２から送られてきた画像を解析するソフトウェアとして構成された、ランドＬの露出量を検査するランド露出判断手段７０と、半田バンプＳの半田量を検査する半田量判断手段７２と、隣接する半田バンプＳ，Ｓ間のショートの有無を検査するショート判断手段７４とがインストールされている。
【００１３】
従来、半田バンプ検査装置Ｂを用いてランドＬの露出量を検査する場合には、ランド検出用照明手段８４によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で、カメラ８２によって半導体パッケージＰを撮像する。
この場合、ランド検出用照明手段８４は、カメラ８２の光軸の近傍に設けられており、半田バンプＳの表面は半球形であるため、図１６（ａ）に示すように、ランド検出用照明手段８４から発せられ、半球形の半田バンプＳに当たった反射光は、その大部分が周囲に散って、カメラ８２にはほとんど写らない。この場合、半球形の半田バンプＳに反射した光線の、カメラ８２に写る像は、図１６（ｂ）に示すように、ほとんど真っ暗な像となる。
【００１４】
一方、露出面（接合面）が平面状に形成されたランドＬにおいては、図１８（ａ）に示すように、ランド検出用照明手段８４から発せられ、表面平面状のランドＬに当たった反射光は、そのほとんどがカメラ８２に向かって反射する。従って、この場合、平面状のランドＬのカメラ８２に写る像は、図１８（ｂ）に示すように、ランドＬの露出面全面が明るく光った像となる。
また、中心部に凹部のあるランドＬにおいては、図１７（ａ）に示すように、その凹部の周辺の平面部と、凹部の平らな底面部に反射した光線がカメラ８２に写る。この場合、ランドＬに反射した光線のカメラ８２に写る像は、図１７（ｂ）に示すように、ランドＬの凹部の縁部以外（前記平面部および前記底面部）が光った像となる。
【００１５】
この様に、ランド検出用照明手段８４によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で、カメラ８２で撮像した画像においては、半田バンプＳは暗い像として捉えられ、ランドＬは明るい像として捉えられる。このことから、ランド露出判断手段７０は、ランド検出用照明手段８４で照明光を照射した状態でカメラ８２で撮像された半導体パッケージＰの画像において、明るい個所を検出することにより、図１２（ｂ）に示す様な、半田バンプＳからランドＬが露出している個所を検出することができる。
【００１６】
また、半田バンプ検査装置Ｂを用いて半田バンプＳの半田量およびショートの検査をする場合には、半田検出用照明手段８６によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で、カメラ８２によって半導体パッケージＰを撮像する。この場合、半田検出用照明手段８６は、カメラ８２の光軸全周を取り囲んで設けられ、半導体パッケージＰの板面に対して、ランド検出用照明手段８４よりも鋭角に照明光を照射するよう設けられているため、その光線は、図１９（ａ）に示すように、半球形の半田バンプＳの側面全周に当たって上方に反射し、その反射光は、図１９（ｂ）に示すように、半田の大きさおよび形状に応じた明るい像として、カメラ８２に捉えられる。
従って、半田量判断手段７２は、半田検出用照明手段８６で照明光を照射した状態でカメラ８２で撮像された半導体パッケージＰの画像において、各光った部分の面積を観測することで、各半田バンプＳの半田量を検出することができ、ランドＬ上に半田バンプＳが適正に形成されているか否かを判断することができる。
【００１７】
また、半田バンプＳのショートの検査は、半田検出用照明手段８６によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で撮像した前記画像を用いて行うことができる。図２１（ａ）に示すように、半田バンプＳ，Ｓ間をブリッジしている半田Ｓａの側面に当たった半田検出用照明手段８６の照明光が、カメラ８２方向に反射して、図２１（ｂ）に示すように、半田Ｓａは、明るい像としてカメラ８２に捉えられる。
従って、ショート判断手段７４は、隣接する半田バンプＳ，Ｓ間の光った部分の有無を検出することで、半田バンプＳ，Ｓ間が半田によってショートしているか否かを検査することができる。
【００１８】
なお、照明手段（照明部）と撮像手段（検出部）とを備える、他の従来の半田バンプ検出装置としては、特許文献１に開示されたものがある。これは、プリント配線板の側方から光を照射して、反射光を検出部で検出することで、樹脂絶縁層よりも低く形成された半田バンプを検出可能としたものである（特許文献１ 第６図、段落番号００２６−００３６参照）。
また、特許文献１では、検出部により検出した検出像をコンピュータに取り込んで、コントラストの差を二値化する等の画像処理を行えば、乱反射した光やノイズ等を除去することができるものとしている（特許文献１ 段落番号００２３、００３７−００３８参照）。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００１−２９８２６９号公報（第６図、段落番号００２３、００２６−００３８）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に示した従来の半田バンプ検査装置Ｂを用いて半田量の検査をする場合、前述の通り、半田量判断手段７２は、半田検出用照明手段８６で照明光を照射した状態で、カメラ８２で明るく捉えられた個所に、半田があるものと判断している（図１９）。
しかしながら、半田検出用照明手段８６からの照明光は、図２０（ａ）に示すように、中央部に凹部のあるランドＬの、凹部の縁部にも反射して、カメラ８２に捉えられる（図２０（ｂ））。そのため、ランドＬ上に半田バンプＳが正常に形成されずに、ランドＬが露出している場合（図１２（ｂ））でも、半田量判断手段７２は、カメラ８２ではランドＬが明るく写されることにより、そのランドＬに半田が正常に付着しているものと判断してしまい、半田バンプＳが適正に形成されていないのを検出できない場合があるといった課題がある。
【００２１】
また、半田バンプ検査装置Ｂを用いてランドＬの露出量を検査する場合、前述の通り、ランド露出判断手段７０は、ランド検出用照明手段８４で照明光を照射した状態で、カメラ８２で明るく捉えられた個所で、ランドが露出しているものと判断している（図１７，図１８）。
しかしながら、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、中央部に凹部のあるランドＬの場合、凹部の縁部が暗く写ってしまう。そのため、図１２（ｂ）の様に、半田バンプＳが適正に形成されておらず、凹部のあるランドＬが半田バンプＳから露出していても、従来の半田バンプ検査装置Ｂでは、凹部の周縁部が暗く写ってしまい、ランドＬが十分に明るく写らず、ランド露出判断手段７０がランドＬの露出を検出できない場合があるといった課題がある。
【００２２】
また、一般に半田バンプＳ形成に用いられるクリーム半田等の半田には、フラックスと呼ばれる液体が含まれている。ランド上に半田バンプＳを形成する際、フラックスは半田の表面を流れ、半田バンプＳ，Ｓ間を埋める場合がある。一般に、フラックスは導電性ではないため、半田バンプＳ，Ｓ間を埋めても、半導体パッケージＰの機能上、問題はない。
しかしながら、半田バンプ検査装置Ｂを用いて半田バンプＳ，Ｓ間のショートの検査をする場合、図２２（ａ）に示すように、半田検出用照明手段８６からの照明光は、凹凸のあるフラックス９９の表面にも反射して、カメラ８２によって捉えられる。そのため、図２２（ｂ）に示すように、半田バンプＳ，Ｓ間も、明るく写り、ショート判断手段７４は、半田バンプＳ，Ｓ間にも半田が存在するものと判断してしまう場合があるという課題がある。この場合、正常な製品までもが不良品として排除されて歩留まりが悪くなったり、不良品として排除された製品を、再度肉眼で確認する作業が必要となったりするなどの不都合が生じる。
【００２３】
本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、ランドが露出している個所を、バンプが適正に形成されているものと誤って判断することがなく、また、表面に凹部のあるランドであっても、それがバンプから露出している場合には確実に検出することが可能であり、さらに、バンプ間にフラックスが存在している場合に、そのフラックスをバンプ間のショートであると誤って判断することのない、バンプ検査装置および検査方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバンプ検査装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、配線基板に設けられたランド上に、半球形のバンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査装置において、前記配線基板を載置する基板載置部と、該基板載置部に載置された前記配線基板を、該配線基板の板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段と、前記配線基板に、該配線基板の板面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射する垂直照明手段と、前記配線基板の板面に対して斜めの方向から、該配線基板に照明光を照射する斜め照明手段と、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記垂直照明手段で該配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段により撮像された、該配線基板の第一の画像において暗く写り、なおかつ、前記斜め照明手段で該配線基板に照明光を照射した状態で、該撮像手段により撮像された、該配線基板の第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断するバンプ量判断手段を備えた制御部とを有することを特徴とする。
これによれば、配線基板の板面に対して斜めから照射した斜め照明手段の照明光の反射光を捉えた第二の画像には、バンプとランドの双方の反射光が含まれている可能性があるが、垂直照明手段の照明光の反射光を捉えた第一の画像には、ランドの反射光のみが含まれているため、第一の画像で暗く写り、第二の画像で明るく写った個所に、バンプが形成されているものと判断することにより、ランドが露出している位置をバンプが適正に形成されていると誤認することがない。
【００２５】
さらに、前記制御部は、前記第一と第二の画像を、それぞれ、画像の明暗にかかる所定の閾値を境界値として、画像の明暗によって二値化する二値化手段を備え、前記バンプ量判断手段は、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記二値化手段で二値化された前記第一の画像において暗く写り、なおかつ前記二値化手段で二値化された前記第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断することを特徴とする。
これによれば、画像を二値化することにより、画像ノイズ等を除去することで、バンプ量判断手段が正確な判断を行えると共に、バンプ量判断手段の演算処理を軽減することが可能となる。
【００２６】
また、前記垂直照明手段は、前記撮像手段と同軸に照明光を照射する同軸照明手段と、前記撮像手段の光軸を取り囲んで配設されたリング照明手段とから成ることを特徴とする。
これによれば、同軸照明手段とリング照明手段とを有することで、表面に凹部のあるランドＬの縁部にも好適に照明光を照射して、その反射光を撮像手段で捉えることができるため、第一の画像において、ランドが形成されている個所を、確実に明るく写すことができる。従って、ランドが露出している位置をバンプが正常に形成されていると誤認するのを、より確実に防ぐことができる。
【００２７】
さらに、前記制御部は、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の画像において明るく写った個所では、前記バンプから前記ランドが露出していると判断するランド露出判断手段を備えることを特徴とする。
これによれば、請求項３の構成によって、前述の通り、第一の画像において、ランドの形状に関わらず、ランドが形成されている個所を、撮像手段によって確実に明るく写すことができる。従って、ランド露出判断手段は、ランドが露出している個所を見逃すことがない。
【００２８】
また、前記バンプは半田によって形成され、前記斜め照明手段は、前記配線基板の板面に対する照明光の照射角度が、該配線基板の表面に流れ出した、半田に含まれるフラックスの表面からの反射光が、前記撮像手段により検知されない程度に、該板面に対してほぼ平行な照射角度となるよう設けられ、前記制御部は、前記第二の画像において、前記配線基板上の隣接する前記バンプ間で、明るく写った個所では、該バンプ間がショートしていると判断するショート判断手段を備えることを特徴とする。
これによれば、フラックスからの反射光が撮像手段によって捉えられるのを抑止することができ、バンプ間がショートしていると誤認するのを抑止することができる。
【００２９】
また、本発明に係るバンプ検査方法は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、請求項１、２、３、４または５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、半球形のバンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、前記垂直照明手段で前記基板載置部に載置された前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する第一の撮像ステップと、前記斜め照明手段で前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する第二の撮像ステップと、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の撮像ステップで撮像された、該配線基板の第一の画像において暗く写り、なおかつ、前記第二の撮像ステップで撮像された、該配線基板の第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断するバンプ量判断ステップとを含むことを特徴とする。
これによれば、配線基板の板面に対して斜めから照射した斜め照明手段の照明光の反射光を捉えた第二の画像には、バンプとランドの双方の反射光が含まれている可能性があるが、垂直照明手段の照明光の反射光を捉えた第一の画像には、ランドの反射光のみが含まれているため、第一の画像で暗く写り、第二の画像で明るく写った個所に、バンプが形成されているものと判断することにより、ランドが露出している位置をバンプが適正に形成されていると誤認することがない。
【００３０】
さらに、前記第一の撮像ステップで撮像された、前記配線基板の第一の画像と、前記第二の撮像ステップで撮像された、前記配線基板の第二の画像とを、それぞれ、画像の明暗にかかる所定の閾値を境界値として、画像の明暗によって二値化する二値化ステップを含み、前記バンプ量判断ステップは、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記二値化ステップで二値化された前記第一の画像において暗く写り、なおかつ前記二値化ステップで二値化された前記第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断することを特徴とする。
これによれば、画像を二値化することにより、画像ノイズ等を除去することで、バンプ量判断ステップで正確な判断を行えると共に、バンプ量判断ステップの演算処理を軽減することが可能となる。
【００３１】
また、請求項３、４または５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、バンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の画像において明るく写った個所では、前記バンプから前記ランドが露出していると判断するランド露出判断ステップを含むことを特徴とする。
これによれば、第一の画像において、ランドの形状に関わらず、ランドが形成されている個所を、撮像手段によって確実に明るく写すことができる。従って、ランド露出判断ステップでは、ランドが露出している個所を見逃すことがない。
【００３２】
また、請求項５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、バンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、前記斜め照明手段で前記基板載置部に載置された前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで撮像された、前記配線基板の画像において、該配線基板上の隣接する前記バンプ間で、明るく写った個所では、該バンプ間がショートしていると判断するショート判断ステップとを含むことを特徴とする。
これによれば、フラックスからの反射光が第二の撮像ステップで捉えられるのを抑止することができ、バンプ間がショートしていると誤認するのを抑止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバンプ検査装置および検査方法の好適な実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本実施の形態に係るバンプ検査装置としての半田バンプ検査装置Ａを示す図である。
図１の半田バンプ検査装置Ａは、ランドＬ上に半田バンプＳが形成された半導体パッケージＰを載置する基板載置部２と、基板載置部２に載置された半導体パッケージＰを、半導体パッケージＰの板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段としてのカメラ４と、カメラ４の光軸と同軸に、半導体パッケージＰに照明光を照射する同軸照明手段６と、カメラ４の光軸を取り囲んで配設され、半導体パッケージＰの板面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射するリング照明手段７と、半導体パッケージＰの外周を取り囲むように配設され、半導体パッケージＰの外周側から、半導体パッケージＰ面の板面に対してほぼ平行に近い鋭角度（低角度）の斜め方向に、半導体パッケージＰ面に照明光を照射する斜め照明手段８と、カメラ４と通信可能に接続され、カメラ４が撮像した画像データを受信可能な、制御部としてのコンピュータ１０とを備える。
【００３５】
同軸照明手段６は、カメラ４の光軸上に、光軸に対して４５°傾斜するよう配設されたハーフミラー６ａと、前記光軸に対して垂直かつハーフミラー６ａ面に対して４５°傾斜した角度から、ハーフミラー６ａに照明光を照射するランプ６ｂとから成る。ランプ６ｂから照射された照明光は、ハーフミラー６ａに反射して、カメラ４の光軸と同軸に、半導体パッケージＰ面に対して垂直に、半導体パッケージＰに照射される。
【００３６】
リング照明手段７は、中空の円錐の先端部が切断された形状に形成され、円錐の内壁面から照明光を発する発光体を備える。リング照明手段７は、半導体パッケージＰに対して上方に配設されることで、半導体パッケージＰに対してほぼ垂直な方向から照明光を照射できるように設けられる。
なお、本明細書に添付の図面においては、カメラ４の光軸の全周を取り囲んで設けられたリング照明手段７は、中央部で鉛直に切断した側断面図を示している。
【００３７】
上記同軸照明手段６とリング照明手段７とによって、垂直照明手段が構成される。
【００３８】
斜め照明手段８は、円筒形に形成され、基板載置部２上の半導体パッケージＰの外周を取り囲むように配設され、円筒の内壁面から照明光を発する発光体を備える。
なお、本明細書に添付の図面においては、カメラ８２の光軸の全周を取り囲んで設けられた斜め照明手段８は、中央部で鉛直に切断した側断面図を示している。
斜め照明手段８は、半導体パッケージＰの板面に対する照明光の照射角度が、半導体パッケージＰの表面に流れ出した、半田に含まれるフラックスの表面からの反射光が、カメラ４により検知されない程度に、半導体パッケージＰの板面に対してほぼ平行な照射角度となるよう配設される。つまり、斜め照明手段８は、照明光を、半導体パッケージＰの板面に対して大きな入射角で、ほぼ平行に照射するよう、基板載置部２の外周側の、低い位置に配設される。
【００３９】
コンピュータ１０には、カメラ４から送られてきた画像データを解析するソフトウェアとして構成された、ランドＬの露出量を検査するランド露出判断手段１２と、バンプ量判断手段としての、半田バンプの半田量を検査する半田量判断手段１４と、半田バンプＳ，Ｓ間のショートの有無を検査するショート判断手段１６とがインストールされている。また、コンピュータ１０は、ハードディスクおよび／またはＲＡＭ等の記憶部１８を備え、記憶部１８に、カメラ４から受信した画像データを記憶可能に設けられる。
また、コンピュータ１０は、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）および斜め照明手段８の図示しないスイッチに接続され、図示しない照明制御手段によって、垂直照明手段および斜め照明手段８を、それぞれ、点灯または消灯させるよう制御することができる。
【００４０】
上記半田バンプ検査装置Ａを用いた半田バンプＳの検査方法と、半田バンプ検査装置Ａの動作とを、以下に説明する。
【００４１】
半田バンプ検査装置Ａを用いてランドＬの露出量を検査する場合には、まず、ランドＬ上に半田バンプＳを未形成の半導体パッケージＰを、基板載置部２上に載置し、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）を点灯させて、半導体パッケージＰ面に対して垂直な方向から照明光を照射する。斜め照明手段８は消灯させておく。この状態で、カメラ４によって、その照明光の、半導体パッケージＰの反射光を撮像する。
この際、垂直照明手段は、半導体パッケージＰ面に対して垂直に照明光を照射するため、表面が平面状のランドＬに当たったその照明光の反射光は、光軸と平行に反射し、カメラ４に捉えられる（図２（ａ）参照）。また、中心部に凹部のあるランドＬも、その凹部の周辺の平面部と、凹部の底面部とに当たった反射光が、カメラ４に写る（図３（ａ）参照）。
【００４２】
ここで、垂直照明手段は、同軸照明手段６とリング照明手段７とから成り、同軸照明手段６によって、半導体パッケージＰ面に対して垂直方向から照明光を照射すると共に、リング照明手段７によって、半導体パッケージＰ面に対して若干斜めの全周からも照明光を照射する。そのため、従来のランド検出用照明手段８４のみで照明を行う場合に比較して、ランドＬの凹部の縁部に対して、多方向から照明光を照射することができる。従って、カメラ４によって、ランドＬの凹部周縁を従来より明るく写すことができる（図３（ｂ）参照）。
【００４３】
このように、ここで、垂直照明手段で照明光を照射した状態で撮像した半導体パッケージＰの画像（以下、初期画像）においては、ランドＬの形状に関わらず、ランドＬは明るい像として写る（図２（ｂ）および図３（ｂ）参照）。即ち、半導体パッケージＰ上に、表面が平面状のランドＬと、凹部のあるランドＬとが混在する場合においても、いずれの形状のランドＬをも明るい像として写すことができる。
【００４４】
カメラ４は、撮像した初期画像の画像データをコンピュータ１０に送信し、コンピュータ１０は、その画像データを記憶部１８に記憶する。記憶された画像データは、ランド露出判断手段１２と、半田量判断手段１４と、ショート判断手段１６とに適宜参照される。この初期画像の画像データにおいては、半導体パッケージＰ上のランドＬが全て明るい像として写っているため、ランド露出判断手段１２、半田量判断手段１４およびショート判断手段１６は、この画像データから、半導体パッケージＰ上のランドが形成された個所を認識することができる。
【００４５】
なお、同じ個所にランドＬが形成された、同種の複数の半導体パッケージＰを検査するような場合には、必ずしも全ての半導体パッケージＰの前記初期画像の撮像を行う必要はなく、一つの初期画像を用いて、他の同種の半導体パッケージＰのランドＬの個所を認識してもよい。
【００４６】
なお、ランド露出判断手段１２、半田量判断手段１４およびショート判断手段１６が行う、画像中の明暗の判断は、画像のデータ上の各ドットまたは領域の明暗を、一元的な数値に変換し、その数値がそれぞれ所定の閾値よりも大きいか小さいかによって判断を行う。この閾値の設定は、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）や斜め照明手段８の照明光の明るさや、カメラ４の感度や、画像データの作成方式等によって異なるものであり、ユーザーが適宜調整可能に構成するとよい。
【００４７】
続いて、半導体パッケージＰ上のランドＬ上に、半田バンプＳを形成する。これは、半導体パッケージＰ上を、ランドＬ部分が開口したマスクで覆い、クリームはんだを伴わせたスキージをマスク上で摺動させることで、マスクの開口部からランド上にクリームはんだを供給することで、半田バンプＳを形成する。
【００４８】
続いて、ランドＬ上に半田バンプＳが形成された半導体パッケージＰを、基板載置部２上に載置し、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）によって、半導体パッケージＰに、半導体パッケージＰ面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射した状態で、カメラ４によって、半導体パッケージＰを撮像する（第一の撮像ステップ）。ここで撮像された半導体パッケージＰの画像を、第一の画像と呼ぶ。
なお、第一の撮像ステップにおいて、斜め照明手段８は消灯させておく。
【００４９】
前記第一の撮像ステップにおいて、同軸照明手段６とリング照明手段７とを点灯させて、半導体パッケージＰ面に照明光を照射するため、前記初期画像の撮像時と同様に、ランドＬは、異なる形状のランドＬ，Ｌ・・が混在していたとしても、その形状に関わらず、カメラ４に明るい像として写る（図２（ｂ）および図３（ｂ）参照）。従って、第一の画像においては、半田バンプＳから露出しているランドＬは、ランドＬの形状に関わらず、明るい像として写る。
【００５０】
一方、前記第一の撮像ステップにおいて、半田バンプＳは、第一の撮像ステップにおいては、カメラ４には暗い像として捉えられる。これは、半田バンプＳの表面は半球形であるため、図４（ａ）に示すように、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）から発せられ、半球形の半田バンプＳに当たった反射光は、その大部分がが周囲に散って、カメラ４に向かわないためである。この場合、半球形の半田バンプＳからの反射光の、カメラ４に写る像は、図４（ｂ）に示すように、半田バンプＳの表面が光らない、暗い像となる。
【００５１】
この様に、第一の画像においては、半田バンプＳは暗い像として写り、一方半田バンプＳから露出したランドＬは、ランドの形状に関わらず、明るい像として写る。
ランド露出判断手段１２は、第一の画像を解析し、前記初期画像で認識できる半導体パッケージＰ上のランドＬが形成されている箇所のうち、明るく写った個所では、半田バンプＳからランドＬが露出していると判断する（ランド露出判断ステップ）。ここで、第一の画像においては、ランドＬの形状に関わらず、ランドＬの像は明るく写っているため、半田バンプＳから露出したランドＬ（図１２および図１３）の検出漏れがない。
【００５２】
また、半田バンプ検査装置Ａを用いて半田バンプＳの半田量およびショートの検査をする場合には、斜め照明手段８によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で、カメラ４によって半導体パッケージＰを撮像する（第二の撮像ステップ）。ここで撮像された半導体パッケージＰの画像を、第二の画像と呼ぶ。
なお、第二の撮像ステップにおいて、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）は消灯させておく。
【００５３】
前記第二の撮像ステップにおいて、斜め照明手段８は、半導体パッケージＰの外周を取り囲むように配設され、半導体パッケージＰの外周側から、半導体パッケージＰ面に、ほぼ平行な斜め方向から照明光を照射するため、その光線は、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、半球形の半田バンプＳの側面全周、または、半田バンプＳ，Ｓ間の半田（半田バンプＳ，Ｓ間をブリッジしている半田）に当たって上方に反射し、その反射光は、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、半田Ｓ，Ｓａの大きさおよび形状に応じた明るい像として、カメラ４に捉えられる。
【００５４】
ここで、斜め照明手段８は、照明光を、半導体パッケージＰの板面に対して大きな入射角で、ほぼ平行に照射するよう、半導体パッケージＰの外周側の低い位置に配置されている。そのため、図７（ａ）に示すように、その照明光の、フラックス９９の表面に反射した反射光の反射角が大きく、半導体パッケージＰ面に垂直な方向から半導体パッケージＰを撮像するカメラ４には、その反射光が捉えられない（言い換えると、反射光は、ショート判断手段１６の明暗の判断を行う前記所定の閾値に達しない程度の明るさにすることができる）。
フラックス９９の表面の凹凸は、半田バンプＳに比較して非常に緩やかなものであるため、フラックス９９の表面への照明光の入射角を大きくしておけば、フラックス９９の表面からの反射光を、半導体パッケージＰ面に垂直な方向にはほとんど向かわないようにすることができるのである。
従って、第二の画像においては、図７（ｂ）に示すように、半田バンプＳ，Ｓ間のフラックス９９は、暗い像として写る。
【００５５】
ショート判断手段１６は、第二の画像を解析し、半導体パッケージＰ上の半田バンプＳ，Ｓ間（即ち、前記初期画像で認識できるランドＬ，Ｌ間）のうち、明るく写った個所では、半田バンプＳ，Ｓ間がショートしていると判断する（ショート判断ステップ）。ここで、第二の画像においては、半田バンプＳ，Ｓ間のフラックス９９が光って明るく写ることがないため、半田バンプＳ，Ｓ間にフラックス９９が存在したとしても、半田バンプＳ，Ｓ間がショートしていると誤って判断することがない。
【００５６】
半導体パッケージＰ面に対してほぼ平行な斜めから照射した照明光の反射光を捉えた第二の画像には、半田バンプＳが明るい像として写っている。しかし、図８（ａ），（ｂ）に示すように、斜め照明手段８により照射された照明光は、ランドＬの凹部の縁部にも反射して、第二の画像において、ランドＬが露出している個所も明るい像として写ってしまう場合がある。従って、半田量判断手段が、単に、第二の画像において明るい像として写っている個所に半田付着していると判断すると、ランドが露出している個所でも、半田が適正に付着しているものと誤認してしまう場合がある。
本実施の形態に係る半田バンプ検査装置および検査方法の半田量判断手段１４は、前記誤認を防ぐために、以下の様な処理を行う。
【００５７】
図９に示すように、半田量判断手段１４は、まず、前記第一の画像と前記第二の画像のそれぞれを、画像の明暗によって二値化する（画像二値化ステップ）。この画像の二値化は、それぞれの画像データで、所定の閾値よりも明るい領域（またはドット）を１とし、その閾値よりも暗いドット（または所定の範囲）を０に変換したビットマップデータを作成することによって行う。
カメラ４により撮像された画像には、実際には、様々なノイズやぼやけ等があるが、二値化処理を行うことにより、半田バンプＳやランドＬの像の明暗を、よりはっきりと表現した画像データを得ることができる。また、二値化されたビットマップデータを用いれば、データ量が少ないと共に、データ形式が単純なため、画像解析や画像処理の負荷を軽減することができる。
【００５８】
続いて、半田量判断手段１４は、前記初期画像で認識できる半導体パッケージＰ上のランドＬが形成されている箇所のうち、二値化された前記第一の画像において暗く写り（０のビット）、なおかつ二値化された前記第二の画像において明るく写った個所（１のビット）に、半田バンプＳが形成されていると判断する（バンプ量判断ステップとしての半田量判断ステップ）。
この判断は、図９に示すように、二値化された第一の画像のビットマップデータを反転し、反転して得られた第一の画像と、第二の画像との論理積（ＡＮＤ）をとって得られた画像において、明るい部分（１のビット）の面積が、所定の閾値よりも大きい場合に、半田バンプＳが形成されていると判断することによって行う。
図９の例においては、上記論理積をとった後の半田バンプＳの像は、明るい面積が大きく、ランドＬの像は、いずれも明るい面積が小さいため、半田量判断手段１４は、ランドＬの個所に半田バンプＳが形成されていると誤認することがない。
【００５９】
半導体パッケージＰ面に対してほぼ平行な斜めから照射した照明光の反射光を捉えた第二の画像には、半田バンプＳとランドＬの双方の像が明るく写されている可能性があるが、半導体パッケージＰ面に対してほぼ垂直に照射した照明光の反射光を捉えた第一の画像には、半田バンプＳの像は明るく写らずに、ランドＬの像のみが明るく映されている。
従って、この半田量判断手段１４による前記半田量判断ステップによれば、第二の画像の明るく写ったランドＬの像を、明るく写ったランドＬを反転した第一の画像によって取り除くこととなり、図９の例に示すように、半田バンプＳが形成された個所を正確に抽出できるのである。
【００６０】
なお、前記第一および第二の画像を用いた、反転や論理積等の論理演算は、上記の方法に限定されず、上記演算と同値な論理演算を用いてもよい。例えば、前記第二の画像を反転させ、第一の画像と、反転させた第二の画像との論理和（ＯＲ）をとって、得られた画像において、暗い部分（０のビット）の面積が大きい部分に、半田バンプＳが形成されていると判断しても、全く同じ結果を得ることができる。
また、論理演算によらず、第一の画像において所定の閾値より暗く写った個所を抽出して記憶する処理を行い、続いて、前記抽出した個所のうち、第二の画像において所定の閾値より明るく写った個所を抽出する処理など、プログラム処理によって、半田バンプＳが形成された位置を判別するよう構成しても良い。
【００６１】
本実施の形態に係る半田バンプ検査方法においては、第一の撮像ステップ（第一の画像の撮像）を先に行い、第二の撮像ステップ（第二の画像の撮像）をその後に行うよう構成したが、その実行順序はこれに限定されるものではなく、第二の画像の撮像を行ってから、第一の画像の撮像を行ってもよい。
また、ランド露出判断ステップ、半田量判断ステップおよびショート判断ステップは、どのような順序で行っても良く、例えば、カメラ４で撮像された第一の画像および第二の画像のデータをコンピュータ１０のＲＡＭやハードディスク等の記憶部１８に記憶しておき、記憶部１８から適宜画像データを読み出すことで、それらのステップは任意の順番で行うことができる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、第一の画像および第二の画像の二値化は、半田量判断手段１４（半田量判断ステップ）でのみ行っているが、ランド露出判断手段（ランド露出判断ステップ）およびショート判断手段１６（ショート判断ステップ）でも二値化を行ってから、画像解析を行うよう構成してもよい。これにより、それらの手段（ステップ）においても、ノイズの除去および画像解析処理の軽減を図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態においては、半導体パッケージＰに、半導体チップ９０をフリップチップ接続するための半田バンプＳ，Ｓ・・の検査を行う半田バンプ検査装置および半田バンプ検査方法について記載したが、本発明は、その半田バンプＳ，Ｓの検査に限定されない。例えば、図１０において、半導体パッケージＰの下面側に形成された、半導体パッケージＰを実装基板に接続するための半田ボール（半田バンプ）９８の検査にも用いることができる。
また、検査対象のバンプの材質は、必ずしも半田に限らず、他の材質のバンプの検査にも応用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る半田バンプ検査装置および検査方法によれば、ランドが露出している個所を、バンプが適正に形成されているものと誤って判断することがなく、また、表面に凹部のあるランドであっても、それがバンプから露出している場合には確実に検出することが可能であり、さらに、バンプ間にフラックスが存在している場合に、そのフラックスをバンプ間のショートであると誤って判断することがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半田バンプ検査装置の構成を示した説明図である。
【図２】（ａ）は、垂直照明手段によって、表面が平面状のランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、表面が平面状のランドの像を示す図である。
【図３】（ａ）は、垂直照明手段によって、中央に凹部が形成されたランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、中央に凹部が形成されたランドの像を示す図である。
【図４】（ａ）は、垂直照明手段によって、半田バンプに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプの像を示す図である。
【図５】（ａ）は、斜め照明手段によって、半田バンプに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプの像を示す図である。
【図６】（ａ）は、斜め照明手段によって、半田バンプおよび半田バンプ間に照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプおよび半田バンプ間の像を示す図である。
【図７】（ａ）は、斜め照明手段によって、半田バンプおよび半田バンプ間に照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプおよび半田バンプ間の像を示す図である。
【図８】（ａ）は、斜め照明手段によって、中央に凹部が形成されたランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、中央に凹部が形成されたランドの像を示す図である。
【図９】半田量判断手段によって行われる画像処理の例を表す説明図である。
【図１０】半導体パッケージの側断面図であり、（ａ）は、半導体チップの接続用の半田バンプが形成された状態、（ｂ）は、半田バンプに半導体チップが接続された状態、（ｃ）は、半導体チップの下面に絶縁体がアンダーフィルされた状態を示す。
【図１１】（ａ）は、表面が平面状のランド上に半田バンプが形成された状態、（ｂ）は、中央に凹部が形成されたランド上に半田バンプが形成された状態を示す側断面図である。
【図１２】（ａ）は、表面が平面状のランドに対して、半田バンプがずれて形成された状態、（ｂ）は、中央に凹部が形成されたランドに対して、半田バンプがずれて形成された状態を示す側断面図である。
【図１３】（ａ）は、表面が平面状のランド上に付着した半田の量が少なすぎる状態、（ｂ）は、中央に凹部が形成されたランド上に付着した半田の量が少なすぎる状態を示す側断面図である。
【図１４】隣接する半田バンプ同士がショートした状態を示す側断面図である。
【図１５】従来の半田バンプ検査装置の構成を示した説明図である。
【図１６】（ａ）は、ランド検出用照明手段によって、半田バンプに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプの像を示す図である。
【図１７】（ａ）は、ランド検出用照明手段によって、中央に凹部が形成されたランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、中央に凹部が形成されたランドの像を示す図である。
【図１８】（ａ）は、ランド検出用照明手段によって、表面が平面状のランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、表面が平面状のランドの像を示す図である。
【図１９】（ａ）は、半田検出用照明手段によって、半田バンプに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプの像を示す図である。
【図２０】（ａ）は、半田検出用照明手段によって、中央に凹部が形成されたランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、中央に凹部が形成されたランドの像を示す図である。
【図２１】（ａ）は、半田検出用照明手段によって、半田バンプおよび半田バンプ間に照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプおよび半田バンプ間の像を示す図である。
【図２２】（ａ）は、半田検出用照明手段によって、半田バンプおよび半田バンプ間に照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプおよび半田バンプ間の像を示す図である。
【符号の説明】
Ａ 半田バンプ検査装置
２ 基板載置部
４ カメラ（撮像手段）
６ 同軸照明手段（垂直照明手段）
６ａ ハーフミラー
６ｂ ランプ
７ リング照明手段（垂直照明手段）
８ 斜め照明手段
１０ コンピュータ（制御部）
１２ ランド露出判断手段
１４ 半田量判断手段（バンプ量判断手段）
１６ ショート判断手段
１８ 記憶部
Ｐ 半導体パッケージ（配線基板）
Ｌ ランド
Ｓ 半田バンプ
Ｓａ 半田バンプ間の半田
９９ フラックス
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板に設けられたランド上に、バンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査装置および検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、配線基板の接続端子として、半田バンプを用いる技術が普及している。
この様な配線基板の例としては、図１０の側断面図に示す様な、ボール・グリッド・アレイ型の、ビルドアップ式半導体パッケージＰが挙げられる。
【０００３】
半導体パッケージＰに、半導体チップ９０をフリップチップ接続によって搭載するための工程について説明する。
図１０（ａ）に示すように、半導体パッケージＰの一面側（図１０では上面側）には、ソルダーレジスト層９６から露出するランドＬ，Ｌ・・が設けられ、ランドの露出面（上面）上には、半導体パッケージＰと半導体チップ９０（後述）とをフリップチップ接続する接続端子としての、半球形の半田バンプＳ，Ｓ・・が設けられる。
この半導体パッケージＰの前記一面側に、半導体チップ９０を、その下面に形成された図示しないパッドと半田バンプＳ，Ｓ・・との位置が合うように、載置する。続いて、加熱手段によって、半導体チップ９０および半田バンプＳ，Ｓ・・を加熱し、半田バンプＳ，Ｓ・・をリフローさせて、半導体チップ９０を半導体パッケージＰ上に接続して搭載する（図１０（ｂ）参照）。続いて、半導体チップ９０と半導体パッケージＰとの間の隙間ａに、液体状の樹脂等の絶縁体９１を流し込み、隙間ａを埋め、絶縁体９１を硬化させる（アンダーフィル）（図１０（ｃ）参照）。
【０００４】
こうして、半導体パッケージＰの一面側には半導体チップ９０が搭載される。半導体チップ９０に接続された半田バンプＳ，Ｓ・・およびランドＬ，Ｌ・・は、半導体パッケージＰの内層に形成された導体部としてのビア９２，９２・・、および配線パターン９４，９４を介して、半導体パッケージＰの他面側（下面側）のランド９７，９７・・に接続される。各ランド９７は、半導体パッケージＰの前記他面のソルダーレジスト層９６の穴部から外面に露出するよう設けられる。各ランド９７の露出部上には、半球形の半田ボール９８が設けられ、半導体パッケージＰの実装基板への接続端子を形成する。
【０００５】
図１０（ａ）に示すようにランドＬ上に半田バンプＳを形成するには、クリームはんだを印刷することによって行う方法が普及している。この方法は、半導体パッケージＰ上を、ランドＬ部分が開口したマスクで覆い、クリームはんだを伴わせたスキージをマスク上で摺動させることで、マスクの開口部からランド上にクリームはんだを供給して、ランド上に半田バンプＳを形成する。
【０００６】
ランドＬ上に半田バンプＳが適正に形成された状態を、図１１に示す。半田バンプＳが適正に形成された状態とは、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、半田バンプＳがほぼ半球形に形成され、ランドＬが半田バンプＳに覆われて露出せず、なおかつ、半田バンプＳがソルダーレジスト層９６の表面側に流れ出すことがない状態である。
【０００７】
なお、半導体パッケージＰの、半導体チップ９０の接続用に形成されるランドＬとしては、図１１（ａ）に示すように、絶縁層９５のビアホール９５ａ内まで導体物がフィルされ、半田バンプＳとの接合面が平面状に形成されたものと、図１１（ｂ）に示すように、ビアホール９５ａ内が導体物でフィルされずに、中央部に凹部が形成されたものとがあり、これら二種類の形状のランドＬ，Ｌは、同一半導体パッケージＰにおいて混在する場合もある。
【０００８】
しかし、半田バンプＳをクリームはんだ印刷等により形成する工程において、ランドＬ上に、半田バンプＳが適正に形成されない場合がある。例えば、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、半田バンプＳがランドＬに対してずれて印刷されてしまったり、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、ランドＬに付着する半田量が少なく、半田バンプＳが小さすぎたり、図１４に示すように、隣接する半田バンプＳ，Ｓ間にも半田Ｓａが付着して、端子間（半田バンプＳ，Ｓ間）がショートしてしまったりする場合がある。これらの様に、ランドＬ上に半田バンプＳが適正に形成されない場合、半田バンプＳを介して半導体パッケージＰと半導体チップ９０とを接続する際、正常な導通がとれない等の問題が生じる。
【０００９】
従って、半導体パッケージＰ等の配線基板のランドＬ上に半田バンプＳを形成する工程の後には、半田バンプＳが適正に形成されたか否かを検査し、不良品を排除する必要がある。この検査には、従来、図１５に示す様な、半田バンプ検査装置Ｂが用いられている。
半田バンプ検査装置Ｂは、ランドＬの露出量および半田の付着量を観測することで、半田バンプＳの位置ずれや、半田の付着量が適正か否かを検査し、さらに、隣接する各半田バンプＳ，Ｓ間の半田Ｓａの有無を観測することで、半田バンプＳ，Ｓ間のショートの有無を検査することができる。
【００１０】
図１５の従来の半田バンプ検査装置Ｂは、ランドＬ上に半田バンプＳが形成された半導体パッケージＰを載置する基板載置部８０と、基板載置部８０に載置された半導体パッケージＰを、半導体パッケージＰの板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段としてのカメラ８２と、カメラ８２の光軸の近傍全周を取り囲んで、前記半導体パッケージＰに上方から照明光を照射するランド検出用照明手段８４と、ランド検出用照明手段８４の下方に、カメラ８２の光軸全周を取り囲んで設けられ、半導体パッケージＰの板面に対して、ランド検出用照明手段８４よりも鋭角度（低角度）の斜め上方から照明光を照射する半田検出用照明手段８６と、カメラ８２と通信可能に接続され、カメラ８２が撮像した画像データを受信可能なコンピュータ８８とを備える。
【００１１】
ランド検出用照明手段８４および半田検出用照明手段８６は、中空の円錐の先端部が切断された形状に形成され、円錐の内壁面から照明光を発する発光体を備える。
なお、図１５においては、カメラ８２の光軸の全周を取り囲んで設けられたランド検出用照明手段８４および半田検出用照明手段８６は、中央部で鉛直に切断した側断面図を示している。
【００１２】
コンピュータ８８には、カメラ８２から送られてきた画像を解析するソフトウェアとして構成された、ランドＬの露出量を検査するランド露出判断手段７０と、半田バンプＳの半田量を検査する半田量判断手段７２と、隣接する半田バンプＳ，Ｓ間のショートの有無を検査するショート判断手段７４とがインストールされている。
【００１３】
従来、半田バンプ検査装置Ｂを用いてランドＬの露出量を検査する場合には、ランド検出用照明手段８４によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で、カメラ８２によって半導体パッケージＰを撮像する。
この場合、ランド検出用照明手段８４は、カメラ８２の光軸の近傍に設けられており、半田バンプＳの表面は半球形であるため、図１６（ａ）に示すように、ランド検出用照明手段８４から発せられ、半球形の半田バンプＳに当たった反射光は、その大部分が周囲に散って、カメラ８２にはほとんど写らない。この場合、半球形の半田バンプＳに反射した光線の、カメラ８２に写る像は、図１６（ｂ）に示すように、ほとんど真っ暗な像となる。
【００１４】
一方、露出面（接合面）が平面状に形成されたランドＬにおいては、図１８（ａ）に示すように、ランド検出用照明手段８４から発せられ、表面平面状のランドＬに当たった反射光は、そのほとんどがカメラ８２に向かって反射する。従って、この場合、平面状のランドＬのカメラ８２に写る像は、図１８（ｂ）に示すように、ランドＬの露出面全面が明るく光った像となる。
また、中心部に凹部のあるランドＬにおいては、図１７（ａ）に示すように、その凹部の周辺の平面部と、凹部の平らな底面部に反射した光線がカメラ８２に写る。この場合、ランドＬに反射した光線のカメラ８２に写る像は、図１７（ｂ）に示すように、ランドＬの凹部の縁部以外（前記平面部および前記底面部）が光った像となる。
【００１５】
この様に、ランド検出用照明手段８４によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で、カメラ８２で撮像した画像においては、半田バンプＳは暗い像として捉えられ、ランドＬは明るい像として捉えられる。このことから、ランド露出判断手段７０は、ランド検出用照明手段８４で照明光を照射した状態でカメラ８２で撮像された半導体パッケージＰの画像において、明るい個所を検出することにより、図１２（ｂ）に示す様な、半田バンプＳからランドＬが露出している個所を検出することができる。
【００１６】
また、半田バンプ検査装置Ｂを用いて半田バンプＳの半田量およびショートの検査をする場合には、半田検出用照明手段８６によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で、カメラ８２によって半導体パッケージＰを撮像する。この場合、半田検出用照明手段８６は、カメラ８２の光軸全周を取り囲んで設けられ、半導体パッケージＰの板面に対して、ランド検出用照明手段８４よりも鋭角に照明光を照射するよう設けられているため、その光線は、図１９（ａ）に示すように、半球形の半田バンプＳの側面全周に当たって上方に反射し、その反射光は、図１９（ｂ）に示すように、半田の大きさおよび形状に応じた明るい像として、カメラ８２に捉えられる。
従って、半田量判断手段７２は、半田検出用照明手段８６で照明光を照射した状態でカメラ８２で撮像された半導体パッケージＰの画像において、各光った部分の面積を観測することで、各半田バンプＳの半田量を検出することができ、ランドＬ上に半田バンプＳが適正に形成されているか否かを判断することができる。
【００１７】
また、半田バンプＳのショートの検査は、半田検出用照明手段８６によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で撮像した前記画像を用いて行うことができる。図２１（ａ）に示すように、半田バンプＳ，Ｓ間をブリッジしている半田Ｓａの側面に当たった半田検出用照明手段８６の照明光が、カメラ８２方向に反射して、図２１（ｂ）に示すように、半田Ｓａは、明るい像としてカメラ８２に捉えられる。
従って、ショート判断手段７４は、隣接する半田バンプＳ，Ｓ間の光った部分の有無を検出することで、半田バンプＳ，Ｓ間が半田によってショートしているか否かを検査することができる。
【００１８】
なお、照明手段（照明部）と撮像手段（検出部）とを備える、他の従来の半田バンプ検出装置としては、特許文献１に開示されたものがある。これは、プリント配線板の側方から光を照射して、反射光を検出部で検出することで、樹脂絶縁層よりも低く形成された半田バンプを検出可能としたものである（特許文献１ 第６図、段落番号００２６−００３６参照）。
また、特許文献１では、検出部により検出した検出像をコンピュータに取り込んで、コントラストの差を二値化する等の画像処理を行えば、乱反射した光やノイズ等を除去することができるものとしている（特許文献１ 段落番号００２３、００３７−００３８参照）。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００１−２９８２６９号公報（第６図、段落番号００２３、００２６−００３８）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に示した従来の半田バンプ検査装置Ｂを用いて半田量の検査をする場合、前述の通り、半田量判断手段７２は、半田検出用照明手段８６で照明光を照射した状態で、カメラ８２で明るく捉えられた個所に、半田があるものと判断している（図１９）。
しかしながら、半田検出用照明手段８６からの照明光は、図２０（ａ）に示すように、中央部に凹部のあるランドＬの、凹部の縁部にも反射して、カメラ８２に捉えられる（図２０（ｂ））。そのため、ランドＬ上に半田バンプＳが正常に形成されずに、ランドＬが露出している場合（図１２（ｂ））でも、半田量判断手段７２は、カメラ８２ではランドＬが明るく写されることにより、そのランドＬに半田が正常に付着しているものと判断してしまい、半田バンプＳが適正に形成されていないのを検出できない場合があるといった課題がある。
【００２１】
また、半田バンプ検査装置Ｂを用いてランドＬの露出量を検査する場合、前述の通り、ランド露出判断手段７０は、ランド検出用照明手段８４で照明光を照射した状態で、カメラ８２で明るく捉えられた個所で、ランドが露出しているものと判断している（図１７，図１８）。
しかしながら、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、中央部に凹部のあるランドＬの場合、凹部の縁部が暗く写ってしまう。そのため、図１２（ｂ）の様に、半田バンプＳが適正に形成されておらず、凹部のあるランドＬが半田バンプＳから露出していても、従来の半田バンプ検査装置Ｂでは、凹部の周縁部が暗く写ってしまい、ランドＬが十分に明るく写らず、ランド露出判断手段７０がランドＬの露出を検出できない場合があるといった課題がある。
【００２２】
また、一般に半田バンプＳ形成に用いられるクリーム半田等の半田には、フラックスと呼ばれる液体が含まれている。ランド上に半田バンプＳを形成する際、フラックスは半田の表面を流れ、半田バンプＳ，Ｓ間を埋める場合がある。一般に、フラックスは導電性ではないため、半田バンプＳ，Ｓ間を埋めても、半導体パッケージＰの機能上、問題はない。
しかしながら、半田バンプ検査装置Ｂを用いて半田バンプＳ，Ｓ間のショートの検査をする場合、図２２（ａ）に示すように、半田検出用照明手段８６からの照明光は、凹凸のあるフラックス９９の表面にも反射して、カメラ８２によって捉えられる。そのため、図２２（ｂ）に示すように、半田バンプＳ，Ｓ間も、明るく写り、ショート判断手段７４は、半田バンプＳ，Ｓ間にも半田が存在するものと判断してしまう場合があるという課題がある。この場合、正常な製品までもが不良品として排除されて歩留まりが悪くなったり、不良品として排除された製品を、再度肉眼で確認する作業が必要となったりするなどの不都合が生じる。
【００２３】
本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、ランドが露出している個所を、バンプが適正に形成されているものと誤って判断することがなく、また、表面に凹部のあるランドであっても、それがバンプから露出している場合には確実に検出することが可能であり、さらに、バンプ間にフラックスが存在している場合に、そのフラックスをバンプ間のショートであると誤って判断することのない、バンプ検査装置および検査方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバンプ検査装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、配線基板に設けられたランド上に、半球形のバンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査装置において、前記配線基板を載置する基板載置部と、該基板載置部に載置された前記配線基板を、該配線基板の板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段と、前記配線基板に、該配線基板の板面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射する垂直照明手段と、前記配線基板の板面に対して斜めの方向から、該配線基板に照明光を照射する斜め照明手段と、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記垂直照明手段で該配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段により撮像された、該配線基板の第一の画像において暗く写り、なおかつ、前記斜め照明手段で該配線基板に照明光を照射した状態で、該撮像手段により撮像された、該配線基板の第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断するバンプ量判断手段を備えた制御部とを有することを特徴とする。
これによれば、配線基板の板面に対して斜めから照射した斜め照明手段の照明光の反射光を捉えた第二の画像には、バンプとランドの双方の反射光が含まれている可能性があるが、垂直照明手段の照明光の反射光を捉えた第一の画像には、ランドの反射光のみが含まれているため、第一の画像で暗く写り、第二の画像で明るく写った個所に、バンプが形成されているものと判断することにより、ランドが露出している位置をバンプが適正に形成されていると誤認することがない。
【００２５】
さらに、前記制御部は、前記第一と第二の画像を、それぞれ、画像の明暗にかかる所定の閾値を境界値として、画像の明暗によって二値化する二値化手段を備え、前記バンプ量判断手段は、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記二値化手段で二値化された前記第一の画像において暗く写り、なおかつ前記二値化手段で二値化された前記第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断することを特徴とする。
これによれば、画像を二値化することにより、画像ノイズ等を除去することで、バンプ量判断手段が正確な判断を行えると共に、バンプ量判断手段の演算処理を軽減することが可能となる。
【００２６】
また、前記垂直照明手段は、前記撮像手段と同軸に照明光を照射する同軸照明手段と、前記撮像手段の光軸を取り囲んで配設されたリング照明手段とから成ることを特徴とする。
これによれば、同軸照明手段とリング照明手段とを有することで、表面に凹部のあるランドＬの縁部にも好適に照明光を照射して、その反射光を撮像手段で捉えることができるため、第一の画像において、ランドが形成されている個所を、確実に明るく写すことができる。従って、ランドが露出している位置をバンプが正常に形成されていると誤認するのを、より確実に防ぐことができる。
【００２７】
さらに、前記制御部は、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の画像において明るく写った個所では、前記バンプから前記ランドが露出していると判断するランド露出判断手段を備えることを特徴とする。
これによれば、請求項３の構成によって、前述の通り、第一の画像において、ランドの形状に関わらず、ランドが形成されている個所を、撮像手段によって確実に明るく写すことができる。従って、ランド露出判断手段は、ランドが露出している個所を見逃すことがない。
【００２８】
また、前記バンプは半田によって形成され、前記斜め照明手段は、前記配線基板の板面に対する照明光の照射角度が、該配線基板の表面に流れ出した、半田に含まれるフラックスの表面からの反射光が、前記撮像手段により検知されない程度に、該板面に対してほぼ平行な照射角度となるよう設けられ、前記制御部は、前記第二の画像において、前記配線基板上の隣接する前記バンプ間で、明るく写った個所では、該バンプ間がショートしていると判断するショート判断手段を備えることを特徴とする。
これによれば、フラックスからの反射光が撮像手段によって捉えられるのを抑止することができ、バンプ間がショートしていると誤認するのを抑止することができる。
【００２９】
また、本発明に係るバンプ検査方法は、上記課題を解決するために、以下の構成を備える。すなわち、請求項１、２、３、４または５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、半球形のバンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、前記垂直照明手段で前記基板載置部に載置された前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する第一の撮像ステップと、前記斜め照明手段で前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する第二の撮像ステップと、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の撮像ステップで撮像された、該配線基板の第一の画像において暗く写り、なおかつ、前記第二の撮像ステップで撮像された、該配線基板の第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断するバンプ量判断ステップとを含むことを特徴とする。
これによれば、配線基板の板面に対して斜めから照射した斜め照明手段の照明光の反射光を捉えた第二の画像には、バンプとランドの双方の反射光が含まれている可能性があるが、垂直照明手段の照明光の反射光を捉えた第一の画像には、ランドの反射光のみが含まれているため、第一の画像で暗く写り、第二の画像で明るく写った個所に、バンプが形成されているものと判断することにより、ランドが露出している位置をバンプが適正に形成されていると誤認することがない。
【００３０】
さらに、前記第一の撮像ステップで撮像された、前記配線基板の第一の画像と、前記第二の撮像ステップで撮像された、前記配線基板の第二の画像とを、それぞれ、画像の明暗にかかる所定の閾値を境界値として、画像の明暗によって二値化する二値化ステップを含み、前記バンプ量判断ステップは、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記二値化ステップで二値化された前記第一の画像において暗く写り、なおかつ前記二値化ステップで二値化された前記第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断することを特徴とする。
これによれば、画像を二値化することにより、画像ノイズ等を除去することで、バンプ量判断ステップで正確な判断を行えると共に、バンプ量判断ステップの演算処理を軽減することが可能となる。
【００３１】
また、請求項３、４または５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、バンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の画像において明るく写った個所では、前記バンプから前記ランドが露出していると判断するランド露出判断ステップを含むことを特徴とする。
これによれば、第一の画像において、ランドの形状に関わらず、ランドが形成されている個所を、撮像手段によって確実に明るく写すことができる。従って、ランド露出判断ステップでは、ランドが露出している個所を見逃すことがない。
【００３２】
また、請求項５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、バンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、前記斜め照明手段で前記基板載置部に載置された前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで撮像された、前記配線基板の画像において、該配線基板上の隣接する前記バンプ間で、明るく写った個所では、該バンプ間がショートしていると判断するショート判断ステップとを含むことを特徴とする。
これによれば、フラックスからの反射光が第二の撮像ステップで捉えられるのを抑止することができ、バンプ間がショートしていると誤認するのを抑止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバンプ検査装置および検査方法の好適な実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本実施の形態に係るバンプ検査装置としての半田バンプ検査装置Ａを示す図である。
図１の半田バンプ検査装置Ａは、ランドＬ上に半田バンプＳが形成された半導体パッケージＰを載置する基板載置部２と、基板載置部２に載置された半導体パッケージＰを、半導体パッケージＰの板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段としてのカメラ４と、カメラ４の光軸と同軸に、半導体パッケージＰに照明光を照射する同軸照明手段６と、カメラ４の光軸を取り囲んで配設され、半導体パッケージＰの板面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射するリング照明手段７と、半導体パッケージＰの外周を取り囲むように配設され、半導体パッケージＰの外周側から、半導体パッケージＰ面の板面に対してほぼ平行に近い鋭角度（低角度）の斜め方向に、半導体パッケージＰ面に照明光を照射する斜め照明手段８と、カメラ４と通信可能に接続され、カメラ４が撮像した画像データを受信可能な、制御部としてのコンピュータ１０とを備える。
【００３５】
同軸照明手段６は、カメラ４の光軸上に、光軸に対して４５°傾斜するよう配設されたハーフミラー６ａと、前記光軸に対して垂直かつハーフミラー６ａ面に対して４５°傾斜した角度から、ハーフミラー６ａに照明光を照射するランプ６ｂとから成る。ランプ６ｂから照射された照明光は、ハーフミラー６ａに反射して、カメラ４の光軸と同軸に、半導体パッケージＰ面に対して垂直に、半導体パッケージＰに照射される。
【００３６】
リング照明手段７は、中空の円錐の先端部が切断された形状に形成され、円錐の内壁面から照明光を発する発光体を備える。リング照明手段７は、半導体パッケージＰに対して上方に配設されることで、半導体パッケージＰに対してほぼ垂直な方向から照明光を照射できるように設けられる。
なお、本明細書に添付の図面においては、カメラ４の光軸の全周を取り囲んで設けられたリング照明手段７は、中央部で鉛直に切断した側断面図を示している。
【００３７】
上記同軸照明手段６とリング照明手段７とによって、垂直照明手段が構成される。
【００３８】
斜め照明手段８は、円筒形に形成され、基板載置部２上の半導体パッケージＰの外周を取り囲むように配設され、円筒の内壁面から照明光を発する発光体を備える。
なお、本明細書に添付の図面においては、カメラ８２の光軸の全周を取り囲んで設けられた斜め照明手段８は、中央部で鉛直に切断した側断面図を示している。
斜め照明手段８は、半導体パッケージＰの板面に対する照明光の照射角度が、半導体パッケージＰの表面に流れ出した、半田に含まれるフラックスの表面からの反射光が、カメラ４により検知されない程度に、半導体パッケージＰの板面に対してほぼ平行な照射角度となるよう配設される。つまり、斜め照明手段８は、照明光を、半導体パッケージＰの板面に対して大きな入射角で、ほぼ平行に照射するよう、基板載置部２の外周側の、低い位置に配設される。
【００３９】
コンピュータ１０には、カメラ４から送られてきた画像データを解析するソフトウェアとして構成された、ランドＬの露出量を検査するランド露出判断手段１２と、バンプ量判断手段としての、半田バンプの半田量を検査する半田量判断手段１４と、半田バンプＳ，Ｓ間のショートの有無を検査するショート判断手段１６とがインストールされている。また、コンピュータ１０は、ハードディスクおよび／またはＲＡＭ等の記憶部１８を備え、記憶部１８に、カメラ４から受信した画像データを記憶可能に設けられる。
また、コンピュータ１０は、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）および斜め照明手段８の図示しないスイッチに接続され、図示しない照明制御手段によって、垂直照明手段および斜め照明手段８を、それぞれ、点灯または消灯させるよう制御することができる。
【００４０】
上記半田バンプ検査装置Ａを用いた半田バンプＳの検査方法と、半田バンプ検査装置Ａの動作とを、以下に説明する。
【００４１】
半田バンプ検査装置Ａを用いてランドＬの露出量を検査する場合には、まず、ランドＬ上に半田バンプＳを未形成の半導体パッケージＰを、基板載置部２上に載置し、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）を点灯させて、半導体パッケージＰ面に対して垂直な方向から照明光を照射する。斜め照明手段８は消灯させておく。この状態で、カメラ４によって、その照明光の、半導体パッケージＰの反射光を撮像する。
この際、垂直照明手段は、半導体パッケージＰ面に対して垂直に照明光を照射するため、表面が平面状のランドＬに当たったその照明光の反射光は、光軸と平行に反射し、カメラ４に捉えられる（図２（ａ）参照）。また、中心部に凹部のあるランドＬも、その凹部の周辺の平面部と、凹部の底面部とに当たった反射光が、カメラ４に写る（図３（ａ）参照）。
【００４２】
ここで、垂直照明手段は、同軸照明手段６とリング照明手段７とから成り、同軸照明手段６によって、半導体パッケージＰ面に対して垂直方向から照明光を照射すると共に、リング照明手段７によって、半導体パッケージＰ面に対して若干斜めの全周からも照明光を照射する。そのため、従来のランド検出用照明手段８４のみで照明を行う場合に比較して、ランドＬの凹部の縁部に対して、多方向から照明光を照射することができる。従って、カメラ４によって、ランドＬの凹部周縁を従来より明るく写すことができる（図３（ｂ）参照）。
【００４３】
このように、ここで、垂直照明手段で照明光を照射した状態で撮像した半導体パッケージＰの画像（以下、初期画像）においては、ランドＬの形状に関わらず、ランドＬは明るい像として写る（図２（ｂ）および図３（ｂ）参照）。即ち、半導体パッケージＰ上に、表面が平面状のランドＬと、凹部のあるランドＬとが混在する場合においても、いずれの形状のランドＬをも明るい像として写すことができる。
【００４４】
カメラ４は、撮像した初期画像の画像データをコンピュータ１０に送信し、コンピュータ１０は、その画像データを記憶部１８に記憶する。記憶された画像データは、ランド露出判断手段１２と、半田量判断手段１４と、ショート判断手段１６とに適宜参照される。この初期画像の画像データにおいては、半導体パッケージＰ上のランドＬが全て明るい像として写っているため、ランド露出判断手段１２、半田量判断手段１４およびショート判断手段１６は、この画像データから、半導体パッケージＰ上のランドが形成された個所を認識することができる。
【００４５】
なお、同じ個所にランドＬが形成された、同種の複数の半導体パッケージＰを検査するような場合には、必ずしも全ての半導体パッケージＰの前記初期画像の撮像を行う必要はなく、一つの初期画像を用いて、他の同種の半導体パッケージＰのランドＬの個所を認識してもよい。
【００４６】
なお、ランド露出判断手段１２、半田量判断手段１４およびショート判断手段１６が行う、画像中の明暗の判断は、画像のデータ上の各ドットまたは領域の明暗を、一元的な数値に変換し、その数値がそれぞれ所定の閾値よりも大きいか小さいかによって判断を行う。この閾値の設定は、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）や斜め照明手段８の照明光の明るさや、カメラ４の感度や、画像データの作成方式等によって異なるものであり、ユーザーが適宜調整可能に構成するとよい。
【００４７】
続いて、半導体パッケージＰ上のランドＬ上に、半田バンプＳを形成する。これは、半導体パッケージＰ上を、ランドＬ部分が開口したマスクで覆い、クリームはんだを伴わせたスキージをマスク上で摺動させることで、マスクの開口部からランド上にクリームはんだを供給することで、半田バンプＳを形成する。
【００４８】
続いて、ランドＬ上に半田バンプＳが形成された半導体パッケージＰを、基板載置部２上に載置し、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）によって、半導体パッケージＰに、半導体パッケージＰ面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射した状態で、カメラ４によって、半導体パッケージＰを撮像する（第一の撮像ステップ）。ここで撮像された半導体パッケージＰの画像を、第一の画像と呼ぶ。
なお、第一の撮像ステップにおいて、斜め照明手段８は消灯させておく。
【００４９】
前記第一の撮像ステップにおいて、同軸照明手段６とリング照明手段７とを点灯させて、半導体パッケージＰ面に照明光を照射するため、前記初期画像の撮像時と同様に、ランドＬは、異なる形状のランドＬ，Ｌ・・が混在していたとしても、その形状に関わらず、カメラ４に明るい像として写る（図２（ｂ）および図３（ｂ）参照）。従って、第一の画像においては、半田バンプＳから露出しているランドＬは、ランドＬの形状に関わらず、明るい像として写る。
【００５０】
一方、前記第一の撮像ステップにおいて、半田バンプＳは、第一の撮像ステップにおいては、カメラ４には暗い像として捉えられる。これは、半田バンプＳの表面は半球形であるため、図４（ａ）に示すように、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）から発せられ、半球形の半田バンプＳに当たった反射光は、その大部分がが周囲に散って、カメラ４に向かわないためである。この場合、半球形の半田バンプＳからの反射光の、カメラ４に写る像は、図４（ｂ）に示すように、半田バンプＳの表面が光らない、暗い像となる。
【００５１】
この様に、第一の画像においては、半田バンプＳは暗い像として写り、一方半田バンプＳから露出したランドＬは、ランドの形状に関わらず、明るい像として写る。
ランド露出判断手段１２は、第一の画像を解析し、前記初期画像で認識できる半導体パッケージＰ上のランドＬが形成されている箇所のうち、明るく写った個所では、半田バンプＳからランドＬが露出していると判断する（ランド露出判断ステップ）。ここで、第一の画像においては、ランドＬの形状に関わらず、ランドＬの像は明るく写っているため、半田バンプＳから露出したランドＬ（図１２および図１３）の検出漏れがない。
【００５２】
また、半田バンプ検査装置Ａを用いて半田バンプＳの半田量およびショートの検査をする場合には、斜め照明手段８によって半導体パッケージＰに照明光を照射した状態で、カメラ４によって半導体パッケージＰを撮像する（第二の撮像ステップ）。ここで撮像された半導体パッケージＰの画像を、第二の画像と呼ぶ。
なお、第二の撮像ステップにおいて、垂直照明手段（同軸照明手段６とリング照明手段７）は消灯させておく。
【００５３】
前記第二の撮像ステップにおいて、斜め照明手段８は、半導体パッケージＰの外周を取り囲むように配設され、半導体パッケージＰの外周側から、半導体パッケージＰ面に、ほぼ平行な斜め方向から照明光を照射するため、その光線は、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、半球形の半田バンプＳの側面全周、または、半田バンプＳ，Ｓ間の半田（半田バンプＳ，Ｓ間をブリッジしている半田）に当たって上方に反射し、その反射光は、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、半田Ｓ，Ｓａの大きさおよび形状に応じた明るい像として、カメラ４に捉えられる。
【００５４】
ここで、斜め照明手段８は、照明光を、半導体パッケージＰの板面に対して大きな入射角で、ほぼ平行に照射するよう、半導体パッケージＰの外周側の低い位置に配置されている。そのため、図７（ａ）に示すように、その照明光の、フラックス９９の表面に反射した反射光の反射角が大きく、半導体パッケージＰ面に垂直な方向から半導体パッケージＰを撮像するカメラ４には、その反射光が捉えられない（言い換えると、反射光は、ショート判断手段１６の明暗の判断を行う前記所定の閾値に達しない程度の明るさにすることができる）。
フラックス９９の表面の凹凸は、半田バンプＳに比較して非常に緩やかなものであるため、フラックス９９の表面への照明光の入射角を大きくしておけば、フラックス９９の表面からの反射光を、半導体パッケージＰ面に垂直な方向にはほとんど向かわないようにすることができるのである。
従って、第二の画像においては、図７（ｂ）に示すように、半田バンプＳ，Ｓ間のフラックス９９は、暗い像として写る。
【００５５】
ショート判断手段１６は、第二の画像を解析し、半導体パッケージＰ上の半田バンプＳ，Ｓ間（即ち、前記初期画像で認識できるランドＬ，Ｌ間）のうち、明るく写った個所では、半田バンプＳ，Ｓ間がショートしていると判断する（ショート判断ステップ）。ここで、第二の画像においては、半田バンプＳ，Ｓ間のフラックス９９が光って明るく写ることがないため、半田バンプＳ，Ｓ間にフラックス９９が存在したとしても、半田バンプＳ，Ｓ間がショートしていると誤って判断することがない。
【００５６】
半導体パッケージＰ面に対してほぼ平行な斜めから照射した照明光の反射光を捉えた第二の画像には、半田バンプＳが明るい像として写っている。しかし、図８（ａ），（ｂ）に示すように、斜め照明手段８により照射された照明光は、ランドＬの凹部の縁部にも反射して、第二の画像において、ランドＬが露出している個所も明るい像として写ってしまう場合がある。従って、半田量判断手段が、単に、第二の画像において明るい像として写っている個所に半田付着していると判断すると、ランドが露出している個所でも、半田が適正に付着しているものと誤認してしまう場合がある。
本実施の形態に係る半田バンプ検査装置および検査方法の半田量判断手段１４は、前記誤認を防ぐために、以下の様な処理を行う。
【００５７】
図９に示すように、半田量判断手段１４は、まず、前記第一の画像と前記第二の画像のそれぞれを、画像の明暗によって二値化する（画像二値化ステップ）。この画像の二値化は、それぞれの画像データで、所定の閾値よりも明るい領域（またはドット）を１とし、その閾値よりも暗いドット（または所定の範囲）を０に変換したビットマップデータを作成することによって行う。
カメラ４により撮像された画像には、実際には、様々なノイズやぼやけ等があるが、二値化処理を行うことにより、半田バンプＳやランドＬの像の明暗を、よりはっきりと表現した画像データを得ることができる。また、二値化されたビットマップデータを用いれば、データ量が少ないと共に、データ形式が単純なため、画像解析や画像処理の負荷を軽減することができる。
【００５８】
続いて、半田量判断手段１４は、前記初期画像で認識できる半導体パッケージＰ上のランドＬが形成されている箇所のうち、二値化された前記第一の画像において暗く写り（０のビット）、なおかつ二値化された前記第二の画像において明るく写った個所（１のビット）に、半田バンプＳが形成されていると判断する（バンプ量判断ステップとしての半田量判断ステップ）。
この判断は、図９に示すように、二値化された第一の画像のビットマップデータを反転し、反転して得られた第一の画像と、第二の画像との論理積（ＡＮＤ）をとって得られた画像において、明るい部分（１のビット）の面積が、所定の閾値よりも大きい場合に、半田バンプＳが形成されていると判断することによって行う。
図９の例においては、上記論理積をとった後の半田バンプＳの像は、明るい面積が大きく、ランドＬの像は、いずれも明るい面積が小さいため、半田量判断手段１４は、ランドＬの個所に半田バンプＳが形成されていると誤認することがない。
【００５９】
半導体パッケージＰ面に対してほぼ平行な斜めから照射した照明光の反射光を捉えた第二の画像には、半田バンプＳとランドＬの双方の像が明るく写されている可能性があるが、半導体パッケージＰ面に対してほぼ垂直に照射した照明光の反射光を捉えた第一の画像には、半田バンプＳの像は明るく写らずに、ランドＬの像のみが明るく映されている。
従って、この半田量判断手段１４による前記半田量判断ステップによれば、第二の画像の明るく写ったランドＬの像を、明るく写ったランドＬを反転した第一の画像によって取り除くこととなり、図９の例に示すように、半田バンプＳが形成された個所を正確に抽出できるのである。
【００６０】
なお、前記第一および第二の画像を用いた、反転や論理積等の論理演算は、上記の方法に限定されず、上記演算と同値な論理演算を用いてもよい。例えば、前記第二の画像を反転させ、第一の画像と、反転させた第二の画像との論理和（ＯＲ）をとって、得られた画像において、暗い部分（０のビット）の面積が大きい部分に、半田バンプＳが形成されていると判断しても、全く同じ結果を得ることができる。
また、論理演算によらず、第一の画像において所定の閾値より暗く写った個所を抽出して記憶する処理を行い、続いて、前記抽出した個所のうち、第二の画像において所定の閾値より明るく写った個所を抽出する処理など、プログラム処理によって、半田バンプＳが形成された位置を判別するよう構成しても良い。
【００６１】
本実施の形態に係る半田バンプ検査方法においては、第一の撮像ステップ（第一の画像の撮像）を先に行い、第二の撮像ステップ（第二の画像の撮像）をその後に行うよう構成したが、その実行順序はこれに限定されるものではなく、第二の画像の撮像を行ってから、第一の画像の撮像を行ってもよい。
また、ランド露出判断ステップ、半田量判断ステップおよびショート判断ステップは、どのような順序で行っても良く、例えば、カメラ４で撮像された第一の画像および第二の画像のデータをコンピュータ１０のＲＡＭやハードディスク等の記憶部１８に記憶しておき、記憶部１８から適宜画像データを読み出すことで、それらのステップは任意の順番で行うことができる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、第一の画像および第二の画像の二値化は、半田量判断手段１４（半田量判断ステップ）でのみ行っているが、ランド露出判断手段（ランド露出判断ステップ）およびショート判断手段１６（ショート判断ステップ）でも二値化を行ってから、画像解析を行うよう構成してもよい。これにより、それらの手段（ステップ）においても、ノイズの除去および画像解析処理の軽減を図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態においては、半導体パッケージＰに、半導体チップ９０をフリップチップ接続するための半田バンプＳ，Ｓ・・の検査を行う半田バンプ検査装置および半田バンプ検査方法について記載したが、本発明は、その半田バンプＳ，Ｓの検査に限定されない。例えば、図１０において、半導体パッケージＰの下面側に形成された、半導体パッケージＰを実装基板に接続するための半田ボール（半田バンプ）９８の検査にも用いることができる。
また、検査対象のバンプの材質は、必ずしも半田に限らず、他の材質のバンプの検査にも応用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る半田バンプ検査装置および検査方法によれば、ランドが露出している個所を、バンプが適正に形成されているものと誤って判断することがなく、また、表面に凹部のあるランドであっても、それがバンプから露出している場合には確実に検出することが可能であり、さらに、バンプ間にフラックスが存在している場合に、そのフラックスをバンプ間のショートであると誤って判断することがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半田バンプ検査装置の構成を示した説明図である。
【図２】（ａ）は、垂直照明手段によって、表面が平面状のランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、表面が平面状のランドの像を示す図である。
【図３】（ａ）は、垂直照明手段によって、中央に凹部が形成されたランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、中央に凹部が形成されたランドの像を示す図である。
【図４】（ａ）は、垂直照明手段によって、半田バンプに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプの像を示す図である。
【図５】（ａ）は、斜め照明手段によって、半田バンプに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプの像を示す図である。
【図６】（ａ）は、斜め照明手段によって、半田バンプおよび半田バンプ間に照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプおよび半田バンプ間の像を示す図である。
【図７】（ａ）は、斜め照明手段によって、半田バンプおよび半田バンプ間に照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプおよび半田バンプ間の像を示す図である。
【図８】（ａ）は、斜め照明手段によって、中央に凹部が形成されたランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、中央に凹部が形成されたランドの像を示す図である。
【図９】半田量判断手段によって行われる画像処理の例を表す説明図である。
【図１０】半導体パッケージの側断面図であり、（ａ）は、半導体チップの接続用の半田バンプが形成された状態、（ｂ）は、半田バンプに半導体チップが接続された状態、（ｃ）は、半導体チップの下面に絶縁体がアンダーフィルされた状態を示す。
【図１１】（ａ）は、表面が平面状のランド上に半田バンプが形成された状態、（ｂ）は、中央に凹部が形成されたランド上に半田バンプが形成された状態を示す側断面図である。
【図１２】（ａ）は、表面が平面状のランドに対して、半田バンプがずれて形成された状態、（ｂ）は、中央に凹部が形成されたランドに対して、半田バンプがずれて形成された状態を示す側断面図である。
【図１３】（ａ）は、表面が平面状のランド上に付着した半田の量が少なすぎる状態、（ｂ）は、中央に凹部が形成されたランド上に付着した半田の量が少なすぎる状態を示す側断面図である。
【図１４】隣接する半田バンプ同士がショートした状態を示す側断面図である。
【図１５】従来の半田バンプ検査装置の構成を示した説明図である。
【図１６】（ａ）は、ランド検出用照明手段によって、半田バンプに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプの像を示す図である。
【図１７】（ａ）は、ランド検出用照明手段によって、中央に凹部が形成されたランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、中央に凹部が形成されたランドの像を示す図である。
【図１８】（ａ）は、ランド検出用照明手段によって、表面が平面状のランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、表面が平面状のランドの像を示す図である。
【図１９】（ａ）は、半田検出用照明手段によって、半田バンプに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプの像を示す図である。
【図２０】（ａ）は、半田検出用照明手段によって、中央に凹部が形成されたランドに照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、中央に凹部が形成されたランドの像を示す図である。
【図２１】（ａ）は、半田検出用照明手段によって、半田バンプおよび半田バンプ間に照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプおよび半田バンプ間の像を示す図である。
【図２２】（ａ）は、半田検出用照明手段によって、半田バンプおよび半田バンプ間に照明光を照射した状態を表す説明図であり、（ｂ）は、その状態で、カメラによって捉えられる、半田バンプおよび半田バンプ間の像を示す図である。
【符号の説明】
Ａ 半田バンプ検査装置
２ 基板載置部
４ カメラ（撮像手段）
６ 同軸照明手段（垂直照明手段）
６ａ ハーフミラー
６ｂ ランプ
７ リング照明手段（垂直照明手段）
８ 斜め照明手段
１０ コンピュータ（制御部）
１２ ランド露出判断手段
１４ 半田量判断手段（バンプ量判断手段）
１６ ショート判断手段
１８ 記憶部
Ｐ 半導体パッケージ（配線基板）
Ｌ ランド
Ｓ 半田バンプ
Ｓａ 半田バンプ間の半田
９９ フラックス
Claims (9)
- 配線基板に設けられたランド上に、半球形のバンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査装置において、
前記配線基板を載置する基板載置部と、
該基板載置部に載置された前記配線基板を、該配線基板の板面に対して垂直な方向から撮像する撮像手段と、
前記配線基板に、該配線基板の板面に対してほぼ垂直な方向から照明光を照射する垂直照明手段と、
前記配線基板の板面に対して斜めの方向から、該配線基板に照明光を照射する斜め照明手段と、
前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記垂直照明手段で該配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段により撮像された、該配線基板の第一の画像において暗く写り、なおかつ、前記斜め照明手段で該配線基板に照明光を照射した状態で、該撮像手段により撮像された、該配線基板の第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断するバンプ量判断手段を備えた制御部とを有することを特徴とするバンプ検査装置。 - 前記制御部は、前記第一と第二の画像を、それぞれ、画像の明暗にかかる所定の閾値を境界値として、画像の明暗によって二値化する二値化手段を備え、
前記バンプ量判断手段は、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記二値化手段で二値化された前記第一の画像において暗く写り、なおかつ前記二値化手段で二値化された前記第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断することを特徴とする請求項１記載のバンプ検査装置。 - 前記垂直照明手段は、
前記撮像手段と同軸に照明光を照射する同軸照明手段と、
前記撮像手段の光軸を取り囲んで配設されたリング照明手段とから成ることを特徴とする請求項１または２記載のバンプ検査装置。 - 前記制御部は、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の画像において明るく写った個所では、前記バンプから前記ランドが露出していると判断するランド露出判断手段を備えることを特徴とする請求項３記載のバンプ検査装置。
- 前記バンプは半田によって形成され、
前記斜め照明手段は、前記配線基板の板面に対する照明光の照射角度が、該配線基板の表面に流れ出した、半田に含まれるフラックスの表面からの反射光が、前記撮像手段により検知されない程度に、該板面に対してほぼ平行な照射角度となるよう設けられ、
前記制御部は、前記第二の画像において、前記配線基板上の隣接する前記バンプ間で、明るく写った個所では、該バンプ間がショートしていると判断するショート判断手段を備えることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のバンプ検査装置。 - 請求項１、２、３、４または５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、半球形のバンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、
前記垂直照明手段で前記基板載置部に載置された前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する第一の撮像ステップと、
前記斜め照明手段で前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する第二の撮像ステップと、
前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の撮像ステップで撮像された、該配線基板の第一の画像において暗く写り、なおかつ、前記第二の撮像ステップで撮像された、該配線基板の第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断するバンプ量判断ステップとを含むことを特徴とするバンプ検査方法。 - 前記第一の撮像ステップで撮像された、前記配線基板の第一の画像と、前記第二の撮像ステップで撮像された、前記配線基板の第二の画像とを、それぞれ、画像の明暗にかかる所定の閾値を境界値として、画像の明暗によって二値化する二値化ステップを含み、
前記バンプ量判断ステップは、前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記二値化ステップで二値化された前記第一の画像において暗く写り、なおかつ前記二値化ステップで二値化された前記第二の画像において明るく写った個所に、前記バンプが形成されていると判断することを特徴とする請求項６記載のバンプ検査方法。 - 請求項３、４または５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、バンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、
前記配線基板の、前記ランドが形成された個所で、前記第一の画像において明るく写った個所では、前記バンプから前記ランドが露出していると判断するランド露出判断ステップを含むことを特徴とするバンプ検査方法。 - 請求項５記載のバンプ検査装置を用いて、配線基板に設けられたランド上に、バンプが適正に形成されているか否かを検査するバンプ検査方法であって、
前記斜め照明手段で前記基板載置部に載置された前記配線基板に照明光を照射した状態で、前記撮像手段によって、該配線基板からの反射光を撮像する撮像ステップと、
該撮像ステップで撮像された、前記配線基板の画像において、該配線基板上の隣接する前記バンプ間で、明るく写った個所では、該バンプ間がショートしていると判断するショート判断ステップとを含むことを特徴とするバンプ検査方法。
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