JP2005257424A - 半導体装置等の実装基板のバンプ像を抽出する方法、バンプ像の検査方法、それらの方法のプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体及びバンプの検査装置 - Google Patents
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Abstract
バンプ領域を正確に認識できるようにする。
【解決手段】
検査対象となる両面実装基板を測定し、そのX線透過画像を取り込み、バンプ単体像を抽出する。バンプ単体像の相対位置情報を求め、バンプ配置の規則性から、他の像と重なっているバンプ位置を推定する。推定したバンプ位置を例えばハフ(Hough)変換を利用して補正する。補正されたバンプ推定位置で例えばバンプの大きさと同等の円形パターンとのマッチングによりバンプ領域を決定する。
【選択図】 図4
Description
そこで、本発明はサブトラクション法による画像処理の前段階としてバンプ領域を正確に認識できるようにすることを目的とするものである。
(1)両面に部品が実装され、そのうちの表面側の部品にのみバンプを介して接続された部品を含んでいる両面実装基板を検査対象とし、その両面実装基板の一方の面の側からX線を照射し、他方の面の側で透過X線を検出して検査対象画像を得るステップ、
(2)複数の検査対象基板の同一部位の画像に含まれる物体像からバンプ単体像を抽出するバンプ単体像抽出ステップ、
(3)バンプ単体像抽出ステップで抽出された複数のバンプ単体像の相対位置を求める相対位置決定ステップ、
(4)相対位置決定ステップで求められた相対位置情報を基にして他の像と重なっているバンプの位置を推定するバンプ位置推定ステップ、
(5)バンプ位置推定ステップで得られた推定位置の近傍で円弧状に分布する輪郭点に対応する円の中心を求めてそれをそのバンプの補正された推定位置とするバンプ推定位置補正ステップ、及び
(6)補正されたバンプ推定位置の近傍でバンプの大きさと同等の円形パターンとのマッチングを行なってバンプの領域を決定するバンプ領域検出ステップ。
本明細書では、両面実装基板の面で部品がバンプにより接続されて搭載されている面を表面、その反対側の面を裏面と称している。
本発明のコンピュータ読取り可能な記録媒体は、上のバンプ領域抽出プログラム又はバンプ検査プログラムを記録したものである。
相対位置決定ステップ及び相対位置決定部は、例えば、バンプ単体像に対して互いの相対位置ベクトルを行方向と列方向について計算し、相対位置ベクトルの最小公倍数からバンプの行方向と列方向のピッチ間隔を求める。
ハフ(Hough)変換で、xy空間のある円弧Aの中心を求める操作は次のように行なう。xy空間で座標(a,b)を中心とする円で円弧A上に載る点があれば、abz空間の(a,b)に対応するzの値を1増やす。この操作をxy空間内のすべての点について行なったとき、zの値が極大になった座標(a,b)をその円弧の中心とする。
また、バンプ領域内でのサブトラクション処理の結果が評価できるようになるので、バンプ領域にサブトラクション処理の不用な残差が残らないように最適な条件でサブトラクション処理を行なうことができるようになる。サブトラクション法を適用しバンプ像を作成して両面実装基板を検査する場合に、参照用の片面実装基板を別途用意する必要がなくなる。
図1は本発明が適用される検査装置を概略的に示したものである。2は検査対象の両面実装基板であり、両面に部品が実装されている。その表面側には例えば半導体装置4がバンプ6によって接続されて搭載されている。基板2の裏面側には他の部品8が実装されている。部品8は抵抗やコンデンサ、半導体装置など種々の電子部品を含むが、それらの部品8の基板2への接続はバンプではなく、半田付けなど他の方法で行なわれている。
基板2の一方の側、この例では下側、にX線発生装置10が配置されている。X線発生装置10はX管球を備え、X管球から発生するX線11が基板2を透過する。
14はX線検出器12が検出した透過X線画像を処理し、半導体装置を基板2に接続して搭載しているバンプ6の画像を抽出してその良否を判定するための画像処理装置である。
図2において、16はX線検出器12が検出した両面実装基板2の検査対象画像からバンプ6の平面形状を表わす2値化像を抽出する2値化像作成部である。18はバンプの断面像を表現するフィルタを保持しているフィルタ保持部であり、20は2値化像作成部16が作成した2値化像にフィルタ保持部18に保持されているフィルタを作用させることによりバンプモデル像を作成するバンプモデル像作成部である。22は検査対象画像とバンプモデル像との差分から両面実装基板2の裏面像を作成する裏面像作成部、24は裏面像作成部22が作成した裏面像に対しスムージング処理を施すスムージング部、26は検査対象画像とスムージング部24によりスムージング処理が施された裏面像との差分からバンプ像を作成するバンプ像作成部である。
図3において、30は複数の検査対象基板による検査対象画像のうちの同一部位の画像に含まれる物体像からバンプ単体像を抽出するバンプ単体像抽出部、32はバンプ単体像抽出部30で抽出された複数のバンプ単体像の相対位置を求める相対位置決定部、34は相対位置決定部32で求められた相対位置情報を基にして他の像と重なっているバンプの位置を推定するバンプ位置推定部、36はバンプ位置推定部34で得られた推定位置の近傍で円弧状に分布する輪郭点に対応する円の中心を求めてそれをそのバンプの補正された推定位置とするバンプ推定位置補正部、38は補正されたバンプ推定位置の近傍でバンプの大きさと同等の円形パターンとのマッチングを行なってバンプの領域を決定するバンプ領域検出部、40はバンプ単体像抽出部30で抽出されたバンプ単体像及びバンプ領域検出部38で決定されたバンプ領域からなるバンプ領域を用いて検査対象画像からサブトラクション処理によりバンプ像を抽出するバンプ像抽出部である。
図4は図3に示された2値化像作成部16の動作を示すものであり、バンプの2値化像を作成するためのバンプ領域を決定するための動作であり、本発明のバンプ領域抽出方法の一実施例に該当する。
(2)バンプ単体像を抽出する(ステップS2)。
バンプ形状はほぼ一定であることから、ここでは例えば、複数検査基板の同一部位の画像に含まれる物体像に対して面積ヒストグラムを作成し、最大度数近傍の面積を持つ像をバンプ単体と判定する。
一例として、バンプ単体像に対して互いの相対位置ベクトルを行方向、列方向について計算し、相対位置ベクトルの最小公倍数からバンプの行方向、列方向のピッチ間隔を求める。
他の像と重なっているバンプは、上のステップS2ではバンプ像としては抽出されないので、そのような重なりあるバンプの位置を推定するのである。例えば、適当なバンプ単体像の位置を基準に、行方向、列方向にそれぞれのピッチ間隔で、他の像と重なっているバンプの位置を推定する。
ここでは、まず、図6(A)の左側のような検査対象画像からその右側のような輪郭画像を作成する。その右側の図の右上にあると推定されるバンプの位置は、重なりのある画像からの輪郭画像であるので、誤差を伴うことが多い。そのため、バンプ推定位置の近傍で、円弧状に分布する輪郭点に対応する円の中心を求め、それを補正されたバンプ推定位置とする。この操作により、バンプ位置の推定精度が高まる。
近傍のバンプから推定した重なりのあるバンプの輪郭であると推測される円弧の中心を求める方法として、前述のハフ(Hough)変換を利用することができる。
重なっている部分のバンプの輪郭は、かなり強度が弱い輪郭まで拾わないと見えてこないので、他の実装部品や背景パターンの輪郭との区別が難しくなる。そこで、例えば、図6(B)の左側の図に示されるように、補正されたバンプ推定位置の近傍でバンプの大きさと同等の円形パターンとのマッチングを行い、バンプの輪郭候補点を検出する。検出した輪郭候補点を連結し、バンプの領域を決定する。その結果が図6(B)の右側の図である。ステップS5でバンプ位置を正確に推定しておけば、その点を中心にした狭い範囲でのパターンマッチングにより、バンプの輪郭を容易に検出できる。
検査基板のバンプの良否を検査するには、このバンプ領域情報を用いて検査対象画像からサブトラクション処理でバンプ像を抽出する。サブトラクション法によっては、バンプ領域内での処理結果を評価し、最良の結果が得られるまで、条件を変えて繰り返しサブトラクション処理を行なう場合もある。
このようにして求めたフィルタ関数を図2の検査装置のフィルタ保持部18に保持しておく。
この2値画像にフィルタ保持部18に保持しておいたフィルタを作用させ、期待されるバンプのモデル像を作成する(ステップS13)。作成されたモデル像は断面形状が図9(B)の(c1)で示されたものであり、その平面画像は(c2)で示されたものとなる。
4 半導体装置
6 バンプ
8 部品
10 X線発生装置
11 X線
12 X線検出器
14 画像処理装置
16 2値化像作成部
18 フィルタ保持部
20 バンプモデル像作成部
22 裏面像作成部
24 スムージング部
26 バンプ像作成部
Claims (9)
- 両面に部品が実装され、そのうちの表面側の部品にのみバンプを介して接続された部品を含んでいる両面実装基板を検査対象とし、その両面実装基板の一方の面の側からX線を照射し、他方の面の側で透過X線を検出して検査対象画像を得るステップと、
複数の検査対象基板の同一部位の画像に含まれる物体像からバンプ単体像を抽出するバンプ単体像抽出ステップと、
前記バンプ単体像抽出ステップで抽出された複数のバンプ単体像の相対位置を求める相対位置決定ステップと、
前記相対位置決定ステップで求められた相対位置情報を基にして他の像と重なっているバンプの位置を推定するバンプ位置推定ステップと、
前記バンプ位置推定ステップで得られた推定位置の近傍で円弧状に分布する輪郭点に対応する円の中心を求めてそれをそのバンプの補正された推定位置とするバンプ推定位置補正ステップと、
補正されたバンプ推定位置の近傍でバンプの大きさと同等の円形パターンとのマッチングを行なってバンプの領域を決定するバンプ領域検出ステップと、
を備えて前記バンプ単体像抽出ステップで抽出されたバンプ単体像及び前記バンプ領域検出ステップで決定されたバンプ領域からなるバンプ領域を抽出する検査対象画像中のバンプ領域抽出方法。 - 前記バンプ単体像抽出ステップは、複数の検査対象基板の同一部位の画像に含まれる物体像に対して面積ヒストグラムを作成し、最大度数近傍の面積を持つ像をバンプ単体と判定する請求項1に記載のバンプ領域抽出方法。
- 前記相対位置決定ステップは、バンプ単体像に対して互いの相対位置ベクトルを行方向と列方向について計算し、相対位置ベクトルの最小公倍数からバンプの行方向と列方向のピッチ間隔を求める請求項1又は2に記載のバンプ領域抽出方法。
- 前記バンプ推定位置補正ステップは幾何学的図形を検出するハフ(Hough)変換を利用したパターンマッチングにより円の中心を求める請求項1から3のいずれかに記載のバンプ領域抽出方法。
- 検査対象画像からサブトラクション処理によりバンプ像を抽出して検査をする方法において、
検査対象画像からサブトラクション処理によりバンプ像を抽出する際に、請求項1から4のいずれかに記載のバンプ領域抽出方法により抽出されたバンプ領域情報を用いるバンプ検査方法。 - 両面に部品が実装され、そのうちの表面側の部品にのみバンプを介して接続された部品を含んでいる両面実装基板を検査対象とし、その両面実装基板の一方の面の側からX線を照射し、他方の面の側で透過X線を検出して得られた検査対象画像からバンプ領域を抽出するために、コンピュータを、
複数の検査対象基板の同一部位の画像に含まれる物体像からバンプ単体像を抽出するバンプ単体像抽出手段、
前記バンプ単体像抽出手段で抽出された複数のバンプ単体像の相対位置を求める相対位置決定手段、
前記相対位置決定手段で求められた相対位置情報を基にして他の像と重なっているバンプの位置を推定するバンプ位置推定手段、
前記バンプ位置推定手段で得られた推定位置の近傍で円弧状に分布する輪郭点に対応する円の中心を求めてそれをそのバンプの補正された推定位置とするバンプ推定位置補正手段、及び
補正されたバンプ推定位置の近傍でバンプの大きさと同等の円形パターンとのマッチングを行なってバンプの領域を決定するバンプ領域検出手段として機能させるためのバンプ領域抽出プログラム。 - 請求項6に記載のバンプ領域抽出プログラムに、さらに、該バンプ領域抽出プログラムにより抽出されたバンプ領域情報を用いてコンピュータを前記検査対象画像からサブトラクション処理によりバンプ像を抽出する手段として機能させるためのプログラムを備えたバンプ検査プログラム。
- 請求項6に記載のバンプ領域抽出プログラム又は請求項7に記載のバンプ像作成プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
- 両面に部品が実装され、そのうちの表面側の部品にのみバンプを介して接続された部品を含んでいる両面実装基板を検査対象とし、その両面実装基板の一方の面の側からX線を照射するX線発生装置と、
前記両面実装基板の他方の面の側で透過X線を検出するX線検出装置と、
前記X線検出装置の検出信号データである検査対象画像に基づいて画像処理を行ない前記バンプの形状を抽出して出力する画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、
複数の検査対象基板の同一部位の画像に含まれる物体像からバンプ単体像を抽出するバンプ単体像抽出部と、
前記バンプ単体像抽出部で抽出された複数のバンプ単体像の相対位置を求める相対位置決定部と、
前記相対位置決定部で求められた相対位置情報を基にして他の像と重なっているバンプの位置を推定するバンプ位置推定部と、
前記バンプ位置推定部で得られた推定位置の近傍で円弧状に分布する輪郭点に対応する円の中心を求めてそれをそのバンプの補正された推定位置とするバンプ推定位置補正部と、
補正されたバンプ推定位置の近傍でバンプの大きさと同等の円形パターンとのマッチングを行なってバンプの領域を決定するバンプ領域検出部と、
前記バンプ単体像抽出部で抽出されたバンプ単体像及び前記バンプ領域検出部で決定されたバンプ領域からなるバンプ領域を用いて前記検査対象画像からサブトラクション処理によりバンプ像を抽出するバンプ像抽出部と、を備えた検査装置。
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JP2004068639A JP4380371B2 (ja) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | 半導体装置等の実装基板のバンプ像を抽出する方法、バンプ像の検査方法、それらの方法のプログラム、そのプログラムを記録した記録媒体及びバンプの検査装置 |
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JP2007178228A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Shimadzu Corp | X線検査装置 |
JP4577213B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2010-11-10 | 株式会社島津製作所 | X線検査装置 |
JP2012069732A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Nec Corp | ボールボンド検査装置、及び該ボールボンド検査装置に用いられるボールボンド検査方法 |
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