JP2004317226A - Bump inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上に形成されたバンプを検査する装置に関し、例えば半導体チップを搭載して実装するための基板上に形成された半田バンプを非破壊で検査するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本発明で検査の対象とする基板としては、例えば図2に示されるように、基板2の表面に半田バンプ4が複数個配列されて形成されており、基板2の裏面にはパッド6が複数個形成されたものである。この基板はバンプ4と裏面のパッドが基板内に形成された配線により接続されている。この基板2は、半導体装置が形成されたICチップ8がそのパッド形成面を下向きにして基板2の半田バンプ形成領域上におかれ、半田バンプ4によってチップ8が基板2上に接続されて搭載されるものである。その後、基板2の裏面のパッド6には端子が取り付けられ、チップ8上にはケースが被せられ、放熱フィンが取り付けられてCPUチップなどのパッケージされた半導体装置となる。本発明が検査の対象にする基板は、チップ8が搭載される前の状態ものである。
【0003】
半田バンプの検査を行なう方法として、X線を照射し、バンプを透過したX線を検出して画像処理を施すことにより、バンプの欠陥を検知することが行なわれている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
そのようなX線を使用した検査装置では、一般に検査対象の基板はバンプが上向になるように配置し、下側にX線発生装置を設け、基板を透過したX線を基板の上方に設けたX線検出器によって検出するように配置されている。これは、1つには検査対象のバンプを目視できるようにするためである。
【0005】
X線発生装置を対象物の下に配置した装置では、検査対象物を支持するためにカーボン板などの支持板上に検査対象物を載せることが多い。また、検出器としてはイメージ管が使用されているのが一般的である。
【0006】
X線検出器に関しては、医療用のX線CTなどではフラットパネルが使用されている。フラットパネルは歪が少なく、分解能がよいなどの特徴を備えているが、基板の検査装置などではフラットパネルは一般には使用されていない。それは、フラットパネルは感度が低いという欠点があるためである。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−358161号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
検査対象物をバンプを上向に配置し、下側にX線発生装置を設けた従来の検査装置の構成においては、次のような問題がある。
検査対象物をバンプが上向になるように支持すると、X線発生装置とバンプとの間には少なくとも検査対象物の基板の厚みが存在する。さらに検査対象物をカーボン板などの支持部材に載せて支持すると、その支持部材の厚みも加算される。したがって、X線発生装置とバンプとの距離は一定以下には近づけられないという問題がある。また、検査対象物の基板厚みは対象物によって異なるため、X線発生装置とバンプの距離が一定しないという問題もある。
【0009】
半田バンプでは、外径形状の検査だけでなく、内部にボイド(空隙)が存在するか否かの検査も重要であるが、従来のこの種の検査装置では、バンプとX線発生装置との距離を接近させるのは限界があるため、得られる画像のS/N比(信号対ノイズ)は低いだけでなく、X線発生装置とバンプの距離が一定しないために、ボイドの大きさなどを安定して計測するのが困難であるという問題につながる。
そこで、本発明はX線画像のS/N比を向上させ、安定してバンプを検査できるようにすることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に形成された複数個のバンプをX線の透過により検査するバンプ検査装置において、検査対象物である基板を、そのバンプ形成面が下向きになるように支持し、水平面内で移動させうる基板支持機構と、基板支持機構に支持された基板の下方に配置され、上向きにX線を放射するX線発生装置と、基板支持機構に支持された基板の上方で、X線発生装置から放射されたX線を検出する位置に配置されたX線検出器としてのフラットパネルとを備えている。
【0011】
本発明では検査対象物である基板は、そのバンプ形成面がX線発生装置の方向を向いているので、検査対象である観測部位、すなわちバンプとX線発生装置との距離を小さくすることができる。そのためバンプのボイドなどの検出精度を上げることができる。
【0012】
さらに、検出器であるフラットパネルも管球に近づけることができる。このような配置をとることにより、同じ撮影倍率で、同じX線出力であっても検出器の輝度は増加する。従来の装置のように検出器としてイメージ管を用いた場合には、このような配置にすると検出器が飽和する。またイメージ管をX線発生装置に一定距離以上近づけるとイメージ管の湾曲に基づいてシェーディングがきつくなり、得られる画像の輝度分布が一定でなくなり、二値化後の画像処理を困難にさせる。
【0013】
それに対し、本発明により検出器としてフラットパネルを用いるので、シェーディング等の問題もなく、また輝度が低いというフラットパネルの欠点は、本発明に限り長所になり、X線管球に接近させても出力が飽和しにくいので、X線発生装置に余裕のある範囲で出力を上げることができ、結果的に画像のS/N比を向上させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図1は一実施例を概略的に示したものである。10は検査対象物の基板2をそのバンプ形成面が下向きになるように支持する基板支持機構である。基板支持機構10は、基板2をそのバンプ形成面を下向きにし、かつバンプ4を露出させた状態で支持するために、トレイ状の基板ホルダー12を備えている。支持機構10は基板2を水平面内で支持し、水平面内のX方向とY方向に移動して検査位置に位置決めできるようにXYステージなどの駆動機構を備えており、その駆動機構は移動制御部14によって移動が制御されるようになっている。
【0015】
基板支持機構10に支持された基板2の下方にはX線発生装置16が配置されて固定されている。X線発生装置16はX線管球を備え、X線管球から発生するX線18が基板2を透過する。
【0016】
基板支持機構10に支持された基板2の上方にはX線検出器としてのフラットパネル20がX線発生装置16に対向して配置されている。22は画像処理装置で、フラットパネル20が検出したX線画像を取り込み、バンプ4の形状及びその内部のボイドの有無を判定する。
【0017】
この実施例では、基板支持機構10に支持された基板2が移動制御部14によって検査位置に位置決めされ、X線発生装置16から照射されるX線18が基板のバンプ4を透過してフラットパネル20で検出され、そのX線画像が画像処理装置22に取り込まれてバンプの良否が判定される。
【0018】
図3はX線発生装置のターゲット部分を概略的に示したものである。X線発生装置16のX線管球16aは、その内側(図では下側)の真空領域内にターゲット16bを備えており、電子ビーム27がターゲット16bに照射されることによってターゲット16aからX線18が発生する。
【0019】
図4は基板支持機構10とX線発生装置16の好ましい配置の一例を示したものである。X線発生装置16のX線管球16aは、その上面の周囲部分にフッ素樹脂などのプレート24が取り付けられている。X線管球16aはプレート24が基板支持機構のトレイ12の下面に接触するように配置されている。これにより、X線管球16aと基板2の距離が常に一定となり、したがってX線管球16aのターゲット16bでX線の発生する点26、すなわちX線管球16aの焦点と、バンプ4の距離が接近して一定の距離となる。
【0020】
図5(A)は基板支持機構のフレーム12の好ましい例を示したものである。フレーム12には基板2を1つずつ支持する開口30が開けられており、開口30には基板2がバンプが下向きになるように挿入されて支持される。フレーム12の各開口32の4辺のうち隣り合う2つの辺には、開口32に挿入された基板2を水平方向に押して位置を固定するためのバネ材32が設けられている。バネ材32は図5(B)に示されるように、折り曲げられた形状をしており、フレーム12と基板2の隙間に介在して基板2を対向するフレームの縁に押しつける方向にバネ力を作用させる。図5(A)で矢印で示されるように2つのバネ材32が基板2を押すことによって、基板2がフレーム12に押しつけられて位置が固定される。
【0021】
図6は検査対象の基板2において検査するバンプを正確に位置決めするための好ましい実施例を示したものである。支持機構のフレーム12に固定された基板2のバンプ形成面のうち、図6で示されるようにバンプ4が配列されている領域の周辺部の2ヶ所又はそれ以上の個所で、a,bで示されるような領域の画像を計測する。その画像をもとに基板2の位置を補正するようにしたものである。
【0022】
領域a,bの画像を取り込むために、検査用のX線を使用してもよく、又は別の位置にCCDカメラなどの画像読取り装置を別途設けてもよい。
【0023】
【発明の効果】
本発明では、検査対象物である基板をそのバンプ形成面が下向きになるように支持して水平面内で移動できるようにし、支持された基板の下方にX線発生装置、基板の上方にX線検出器を配置したので、バンプとX線発生装置との距離を小さくすることができ、バンプのボイドなどの検出精度を上げることができる。
また、X線検出器としてフラットパネルを使用したので、X線管球に近づけてもシェーディング等の問題もなく、出力が飽和しにくいので、X線発生装置に余裕のある範囲で出力を上げることができ、画像のS/N比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を示す概略構成図である。
【図2】本発明の検査装置が検査対象とする基板をそれに搭載するチップとともに示す斜視図である。
【図3】一実施例の要部概略断面図である。
【図4】他の実施例の要部概略断面図である。
【図5】(A)は基板支持機構のフレームと支持された基板を示す平面図、(B)は同基板支持機構に備えられたバネ材を示す斜視図である。
【図6】基板の検査部位の位置決めを説明する基板の平面図である。
【符号の説明】
2 検査対象物である基板
4 バンプ
10 基板支持機構
12 基板ホルダー
14 移動制御部
16 X線発生装置
16a X線管球
16b ターゲット
18 X線
20 フラットパネル
32 バネ材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for inspecting bumps formed on a substrate, and more particularly to an apparatus for non-destructively inspecting solder bumps formed on a substrate for mounting and mounting a semiconductor chip.
[0002]
[Prior art]
As a substrate to be inspected in the present invention, for example, as shown in FIG. 2, a plurality of
[0003]
As a method of inspecting a solder bump, a defect of a bump is detected by irradiating X-rays, detecting X-rays transmitted through the bumps, and performing image processing (for example, Patent Document 1). reference.).
[0004]
In an inspection apparatus using such X-rays, generally, the substrate to be inspected is arranged so that the bumps face upward, an X-ray generator is provided on the lower side, and the X-rays transmitted through the substrate are placed above the substrate. It is arranged so that it may be detected by the provided X-ray detector. This is partly to make the bumps to be inspected visible.
[0005]
In an apparatus in which an X-ray generator is arranged below an object, the object to be inspected is often mounted on a support plate such as a carbon plate to support the object to be inspected. In general, an image tube is used as a detector.
[0006]
As for the X-ray detector, a flat panel is used in medical X-ray CT and the like. The flat panel has features such as low distortion and good resolution, but the flat panel is not generally used in a substrate inspection apparatus or the like. This is because flat panels have a drawback of low sensitivity.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-358161 A
[Problems to be solved by the invention]
The configuration of a conventional inspection apparatus in which an inspection object is arranged with bumps facing upward and an X-ray generator is provided below has the following problems.
When the inspection object is supported so that the bumps face upward, at least the thickness of the substrate of the inspection object exists between the X-ray generator and the bump. Further, when the inspection object is supported by being placed on a support member such as a carbon plate, the thickness of the support member is also added. Therefore, there is a problem that the distance between the X-ray generator and the bump cannot be made smaller than a certain value. Further, since the substrate thickness of the inspection target varies depending on the target, there is a problem that the distance between the X-ray generator and the bump is not constant.
[0009]
In the case of solder bumps, it is important not only to inspect the outer diameter shape but also to inspect whether or not voids (voids) exist inside the solder bumps. Since there is a limit to how close the distance can be, the S / N ratio (signal to noise) of the obtained image is not only low, but also because the distance between the X-ray generator and the bump is not constant, the size of the void and the like must be reduced. This leads to the problem that it is difficult to measure stably.
Accordingly, it is an object of the present invention to improve the S / N ratio of an X-ray image so that a bump can be inspected stably.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a bump inspection apparatus for inspecting a plurality of bumps formed on a substrate by transmitting X-rays, wherein the substrate to be inspected is supported such that its bump formation surface faces downward, A substrate support mechanism that can be moved by the X-ray generator, an X-ray generator that is arranged below the substrate supported by the substrate support mechanism and emits X-rays upward, and an X-ray that is above the substrate supported by the substrate support mechanism. A flat panel as an X-ray detector disposed at a position for detecting X-rays emitted from the generator.
[0011]
In the present invention, since the bump forming surface of the substrate to be inspected faces the direction of the X-ray generator, the observation site to be inspected, that is, the distance between the bump and the X-ray generator can be reduced. it can. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the void of the bump and the like.
[0012]
Further, a flat panel serving as a detector can be close to the tube. With such an arrangement, the luminance of the detector increases even at the same imaging magnification and the same X-ray output. When an image tube is used as a detector as in a conventional apparatus, such an arrangement saturates the detector. Further, when the image tube is brought closer to the X-ray generator by a certain distance or more, shading is sharpened based on the curvature of the image tube, and the luminance distribution of the obtained image is not constant, which makes image processing after binarization difficult.
[0013]
On the other hand, since the flat panel is used as the detector according to the present invention, there is no problem such as shading, and the disadvantage of the flat panel having low luminance is an advantage only in the present invention. Since the output is less likely to be saturated, the output can be increased in a range where the X-ray generator has room, and as a result, the S / N ratio of the image can be improved.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail based on examples.
FIG. 1 schematically shows one embodiment.
[0015]
An
[0016]
A
[0017]
In this embodiment, the
[0018]
FIG. 3 schematically shows a target portion of the X-ray generator. The
[0019]
FIG. 4 shows an example of a preferred arrangement of the
[0020]
FIG. 5A shows a preferred example of the
[0021]
FIG. 6 shows a preferred embodiment for accurately positioning the bumps to be inspected on the
[0022]
An X-ray for inspection may be used to capture images of the areas a and b, or an image reading device such as a CCD camera may be separately provided at another position.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, a substrate to be inspected is supported so that its bump forming surface faces downward so as to be movable in a horizontal plane, an X-ray generator is provided below the supported substrate, and an X-ray is provided above the substrate. Since the detector is arranged, the distance between the bump and the X-ray generator can be reduced, and the accuracy of detecting a void in the bump can be improved.
In addition, since a flat panel is used as the X-ray detector, there is no problem such as shading even when approaching the X-ray tube, and the output is unlikely to be saturated. And the S / N ratio of the image can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a substrate to be inspected by the inspection apparatus of the present invention together with a chip mounted thereon.
FIG. 3 is a schematic sectional view of a main part of one embodiment.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a main part of another embodiment.
FIG. 5A is a plan view showing a frame of a substrate support mechanism and a supported substrate, and FIG. 5B is a perspective view showing a spring member provided in the substrate support mechanism.
FIG. 6 is a plan view of the substrate for explaining the positioning of the inspection site on the substrate.
[Explanation of symbols]
2 Substrate to be inspected 4
Claims (5)
検査対象物である前記基板を、そのバンプ形成面が下向きになるように支持し、水平面内で移動させうる基板支持機構と、
前記基板支持機構に支持された基板の下方に配置され、上向きにX線を放射するX線発生装置と、
前記基板支持機構に支持された基板の上方で、前記X線発生装置から放射されたX線を検出する位置に配置されたX線検出器としてのフラットパネルとを備えたことを特徴とするバンプ検査装置。In a bump inspection apparatus for inspecting a plurality of bumps formed on a substrate by transmitting X-rays,
A substrate support mechanism that supports the substrate to be inspected so that its bump forming surface faces downward, and can be moved in a horizontal plane,
An X-ray generator that is arranged below the substrate supported by the substrate support mechanism and emits X-rays upward;
A flat panel as an X-ray detector disposed at a position above the substrate supported by the substrate support mechanism and for detecting X-rays emitted from the X-ray generator. Inspection equipment.
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