JP2015148481A - Flatness measuring device of bga and flatness measurement method of bga - Google Patents

Flatness measuring device of bga and flatness measurement method of bga Download PDF

Info

Publication number
JP2015148481A
JP2015148481A JP2014020545A JP2014020545A JP2015148481A JP 2015148481 A JP2015148481 A JP 2015148481A JP 2014020545 A JP2014020545 A JP 2014020545A JP 2014020545 A JP2014020545 A JP 2014020545A JP 2015148481 A JP2015148481 A JP 2015148481A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
ball
row
column
dimensional shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014020545A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
羽田 誠
Makoto Haneda
誠 羽田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CORES KK
Original Assignee
CORES KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CORES KK filed Critical CORES KK
Priority to JP2014020545A priority Critical patent/JP2015148481A/en
Publication of JP2015148481A publication Critical patent/JP2015148481A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flatness measuring device of BGA for measuring deformation of a package during heating without mechanical removal of a solder ball.SOLUTION: Measurement data 60a-1 and measurement data 60b-1 are piled together, to thereby generate ball existence surface three-dimensional shape data 16-1. Solder ball data parts 58-1 and 58-2 are determined by a ball absence surface three-dimensional shape data generation part, and the solder ball data parts 58-1 and 58-2 are removed by program processing, to thereby generate ball absence surface three-dimensional shape data 21-1.

Description

本発明は、パッケージ平面に多数の半田ボールを有するBGA(Ball Grid Array)の、加熱した場合のパッケージ部分の平坦度の変化を計測するBGAの平坦度計測装置およびBGAの平坦度計測方法に関する。   The present invention relates to a BGA flatness measuring apparatus and a BGA flatness measuring method for measuring a change in flatness of a package part when a BGA (Ball Grid Array) having a large number of solder balls on a package plane is heated.

従来の技術として、特許文献1には、パッケージの表面に配置された多数の半田ボールを備えてなるBGAの平坦度の計測方法が開示されている。   As a conventional technique, Patent Document 1 discloses a method for measuring the flatness of a BGA including a large number of solder balls arranged on the surface of a package.

特開2012-78248号公報JP 2012-78248 JP

上述した特許文献1の技術は、BGAの全ての半田ボールを機械的に削除したボール削除パッケージを作成し、干渉縞(画像)による等高線観察計測方法(モアレ方式)によって、ボール削除パッケージの常温時の常温時反り度を計測し、加熱ピーク温度時のピーク温度時反り度を計測し、常温時から加熱ピーク温度時の反りを計測するという計測方法である。   The technique of Patent Document 1 described above creates a ball removal package in which all the BGA solder balls are mechanically deleted, and uses a contour line observation measurement method (moire method) with interference fringes (images) at room temperature of the ball removal package. This is a measurement method in which the degree of warping at normal temperature is measured, the degree of warping at peak temperature at the heating peak temperature is measured, and the degree of warping at the heating peak temperature from normal temperature is measured.

係る特許文献1の計測方法は、半田ボールを機械的に削除するための手間がかかる、削除作業によるパッケージの変形、削りすぎによる厚みの変化、付傷などの不安があるものであった。
また、半田ボールを機械的に削除したパッケージ(以下「ボール削除パッケージ」という。)の加熱計測であるので、半田ボール有りのパッケージ(以下「ボール有りパッケージ」ともいう。)の変形とは異なる変形の計測になる可能性が大あり、実際のボール有りパッケージの変形を正確に計測しているものとは言えないものであった。
一般的には、干渉縞の照射パターンを撮影するために、ボール削除パッケージに白色塗料などの特殊塗料の塗布を行わなければならないものでもあった。
また、「端子面と捺印面の相関」や「ボール搭載相当のリフロー熱履歴」が必要であった。
The measurement method disclosed in Patent Document 1 is troublesome in that it takes time to mechanically delete the solder ball, deformation of the package due to the deletion operation, change in thickness due to excessive cutting, and scratches.
Further, since the measurement is a heating measurement of a package in which solder balls are mechanically deleted (hereinafter referred to as “ball deletion package”), the deformation is different from the deformation of a package with solder balls (hereinafter also referred to as “package with balls”). Therefore, it cannot be said that the deformation of an actual package with a ball is accurately measured.
In general, in order to photograph the irradiation pattern of interference fringes, it has been necessary to apply a special paint such as a white paint to the ball removal package.
In addition, “correlation between terminal surface and stamped surface” and “reflow heat history equivalent to ball mounting” were necessary.

しかるに、BGAを計測する場合、JEITA(EIAJ)規格(一般社団法人電子情報技術産業協会(Japan Electronics and Information Technology Industries Association))では以下の様に規格されている。
<JEITA ED-7306より引用>
*計測個所
JESD22B112:基板底面の端子エリアをボールなしの状態で計測。
JEITA規定骨子:計測個所はボール頂点でなく、基板面とする。端子面を計測することを基本として、相関が実証されている場合に限って反対面(通常は捺印面)からの計測も許容する。
*ボール除去
JESD22B112:
・予めボールなしの場合、ボール搭載相当のリフロー熱履歴が必要。
・ボールを除去して計測する場合、除去の影響を予め確認する。
JEITA規定骨子:
・予めボールなしの場合、ボール搭載相当のリフロー熱履歴が必要。
・ボールを除去して計測する場合、加熱しない機械的な除去を推奨する。
However, when measuring BGA, the JEITA (EIAJ) standard (Japan Electronics and Information Technology Industries Association) is standardized as follows.
<Quoted from JEITA ED-7306>
* Measurement location
JESD22B112: Measures the terminal area on the bottom of the board without a ball.
JEITA regulation outline: The measurement location is not the ball apex, but the substrate surface. Based on the measurement of the terminal surface, measurement from the opposite surface (usually the stamped surface) is allowed only when the correlation is proven.
* Ball removal
JESD22B112:
・ If there is no ball in advance, a reflow heat history equivalent to mounting the ball is required.
-When measuring with the ball removed, check the effect of removal in advance.
JEITA regulation outline:
・ If there is no ball in advance, a reflow heat history equivalent to mounting the ball is required.
・ When removing the ball and measuring, it is recommended to remove it without mechanical heating.

本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑み、端子面と捺印面の相関、半田ボール搭載相当のリフロー熱履歴必要とせず、かつ半田ボールの機械的な除去をする事なく、加熱中のパッケージの変形を計測するBGAの平坦度計測装置およびBGAの平坦度計測方法を提供することを目的としている。   In view of the drawbacks of the prior art as described above, the present invention does not require the correlation between the terminal surface and the marking surface, the reflow heat history equivalent to mounting of solder balls, and without removing the solder balls mechanically. An object of the present invention is to provide a BGA flatness measuring device and a BGA flatness measuring method for measuring deformation of a package.

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成としている。
<請求項1記載の発明>
加熱手段とワークセット部を有し、該ワークセット部にセットした、パーケージ平面に多数の半田ボールを有するBGAを前記加熱手段で加熱する加熱ユニットと、
前記パッケージの前記半田ボールを有する半田ボール有り面に向けて計測光を照射する照射部と、
前記半田ボール有り面に照射された前記計測光の反射光を計測して、該半田ボール有り面の表面3次元形状データであるボール有り面3次元形状データを作成するボール有り面3次元形状データ作成部と、
前記ボール有り面3次元形状データから、プログラム処理によって半田ボールデータ部分を除外してボール無し面3次元形状データを作成するボール無し面3次元形状データ作成部と、
を備えてなることを特徴とするBGAの平坦度計測装置である。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
<Invention of Claim 1>
A heating unit having a heating means and a work setting unit, and heating the BGA having a large number of solder balls on a package plane, which is set in the work setting unit, by the heating means;
An irradiating unit for irradiating measurement light toward a surface having a solder ball having the solder ball of the package;
Three-dimensional shape data with a ball for measuring the reflected light of the measurement light irradiated on the surface with the solder ball and generating three-dimensional shape data with a ball, which is the surface three-dimensional shape data of the surface with the solder ball The creation department;
A ball-free surface three-dimensional shape data creating unit that creates a ball-free surface three-dimensional shape data by excluding the solder ball data portion by program processing from the three-dimensional shape data with the ball;
A flatness measuring apparatus for BGA, comprising:

「BGA」とはBall Grid Arrayのことであって、ICチップの表面実装タイプのパッケージ方法の一種で、平面のパッケージから小さいボール状の電極が並んでいるタイプのことである。   “BGA” is a Ball Grid Array, which is a kind of IC chip surface-mount type packaging method in which small ball-shaped electrodes are arranged from a planar package.

「3次元」は「3D」と同義語で使用している。
「計測光」には以下のような計測光および計測方法がある。
ライン状のレーザ光源を検査ワークに照射し、その反射光を高さデータ(プロファイル)として取得する「光切断法」。ワークとの距離は三角測量に基づいて計測(測定)し、検査時にはワークあるいは光源を移動させることで、検査ワーク全体の計測を行い、3次元形状を取得する方法がある。
また、ストライプパターン(縞模様)を投影しワークを面で計測を行い、3次元形状を取得するパターンプロジェクション法がある。
「計測光」および計測方法は以上のものに限定されるものではない。
“3D” is used synonymously with “3D”.
“Measurement light” includes the following measurement light and measurement method.
“Optical cutting method” in which a line-shaped laser light source is irradiated onto an inspection work and the reflected light is acquired as height data (profile). There is a method in which the distance from the workpiece is measured (measured) based on triangulation, and the entire workpiece is measured by moving the workpiece or the light source at the time of inspection to obtain a three-dimensional shape.
There is also a pattern projection method in which a stripe pattern (striped pattern) is projected, a workpiece is measured on a surface, and a three-dimensional shape is acquired.
The “measurement light” and the measurement method are not limited to the above.

<請求項2記載の発明>
前記計測光が縞模様光であることを特徴とする請求項1記載のBGAの平坦度計測装置である。
<Invention of Claim 2>
2. The BGA flatness measuring apparatus according to claim 1, wherein the measuring light is striped light.

<請求項3記載の発明>
前記計測光が横列光と縦列光であり、
前記横列光によって横列データが得られ、
前記縦列光によって縦列データが得られ、
前記横列データおよび前記縦列データによって前記ボール有り面3次元形状データが形成され、
前記ボール有り面3次元形状データから前記半田ボールデータ部分を除外して行くために、
(1)前記横列データの横1列毎のデータに対して横列近似線および横列カットレベルを引いて、前記横列カットレベルを超えたデータ部分を除外して横列補正データを作成する横列近似補正を行い、
(2)前記横列補正で除外したデータ部分に、最終確定した最終確定横列近似線のデータを入れて横1列のデータを作成し、
(3)全横列データに前記(1)、(2)の処理を行って全横列近似補正データを作成し、
(4)前記縦列データの縦1列毎のデータに対して縦列近似線および縦列カットレベルを引いて、前記縦列カットレベルを超えたデータ部分を除外して縦列補正データを作成する縦列近似補正を行い、
(5)前記縦列補正で除外したデータ部分に、最終確定した最終確定縦列近似線のデータを入れて縦1列のデータを作成し、
(6)全縦列データに前記(4)、(5)の処理を行って全縦列近似補正データを作成し、
(7)前記全横列近似補正データと前記全縦列近似補正データによって、前記ボール無し面3次元形状データを作成するようにしたことを特徴とする請求項1、2のいずれか1項に記載のBGAの平坦度計測装置である。
<Invention of Claim 3>
The measurement light is row light and column light,
Row data is obtained by the row light,
Column data is obtained by the column light,
The three-dimensional shape data with the ball is formed by the row data and the column data,
In order to exclude the solder ball data portion from the three-dimensional shape data with the ball,
(1) A row approximation correction is performed in which a row approximation line and a row cut level are drawn with respect to the data for each row of the row data, and a row correction data is generated by excluding a data portion exceeding the row cut level. Done
(2) In the data part excluded by the row correction, the data of the final confirmed row approximate line that has been finalized is put into one row of data,
(3) The processing of (1) and (2) is performed on all row data to create all row approximate correction data,
(4) A column approximation correction is performed in which a column approximation line and a column cut level are drawn with respect to the data of each column of the column data, and a column correction data is generated by excluding a data portion exceeding the column cut level. Done
(5) In the data part excluded by the column correction, the data of the final confirmed column approximate line is finalized to create one column of data,
(6) All the column data are subjected to the processes (4) and (5) to create all column approximation correction data,
(7) The ball-free surface three-dimensional shape data is created from the all-row approximate correction data and the all-column approximate correction data, according to any one of claims 1 and 2. It is a flatness measuring device of BGA.

<請求項4記載の発明>
前記半田ボールデータ部分の一部をカットした、半田ボール部位を低くした低山半田ボールデータ部分を作成し、この低山半田ボールデータ部分を除外して行くための、前記横列近似補正および前記縦列近似補正以後の処理を行うようにしたことを特徴とする請求項3記載のBGAの平坦度計測装置である。
<Invention of Claim 4>
The row approximation correction and the column for creating a low mountain solder ball data portion in which a part of the solder ball data portion is cut and the solder ball portion is lowered and excluding the low mountain solder ball data portion. 4. A flatness measuring apparatus for a BGA according to claim 3, wherein the processing after the approximate correction is performed.

<請求項5記載の発明>
前記加熱ユニットをセットする加熱ユニットセット部を有する計測ユニットが設けられ、
前記照射部が前記計測ユニットに設けられ、
前記計測ユニットと前記加熱ユニットは別体とされ、
前記加熱ユニットの前記加熱ユニットセット部へのセットは、取り外し自在形態でセットされるようにしてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のBGAの平坦度計測装置である。
<Invention of Claim 5>
A measurement unit having a heating unit setting unit for setting the heating unit is provided,
The irradiation unit is provided in the measurement unit;
The measurement unit and the heating unit are separated.
5. The BGA flatness measuring apparatus according to claim 1, wherein the heating unit is set to the heating unit setting section in a removable form. 6. is there.

<請求項6記載の発明>
BGAを加熱する加熱工程と、
この加熱工程で加熱中の前記BGAの半田ボールを有する半田ボール有り面に向けて計測光を照射する計測光照射工程と、
前記半田ボール有り面に照射された前記計測光の反射光を計測して、該半田ボール有り面の表面3次元形状データであるボール有り面3次元形状データを作成するボール有り面3次元形状データ作成工程と、
前記ボール有り面3次元形状データから、プログラム処理によって半田ボールデータ部分を除外して、前記半田ボールデータ部分の無いパッケージの表面3次元形状データであるボール無し面3次元形状データを作成するボール無し面3次元形状データ作成工程と、
以上の工程を備えてなることを特徴とするBGAの平坦度計測方法である。
<Invention of Claim 6>
A heating step for heating the BGA;
A measurement light irradiation step of irradiating the measurement light toward the surface having the solder balls having the BGA solder balls being heated in the heating step;
Three-dimensional shape data with a ball for measuring the reflected light of the measurement light irradiated on the surface with the solder ball and generating three-dimensional shape data with a ball, which is the surface three-dimensional shape data of the surface with the solder ball Creation process,
The ball-free surface 3D shape data, which is the surface 3D shape data of the package without the solder ball data portion, is created by excluding the solder ball data portion by program processing from the ball-side surface 3D shape data Surface 3D shape data creation process;
It is a BGA flatness measuring method characterized by comprising the above steps.

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
<請求項1記載の発明の効果>
BGAを半田ボールを有した状態で加熱しながら計測して取得したボール有り面3次元形状データから、プログラム処理によって半田ボールデータ部分を除外して、該半田ボールデータ部分の無いパッケージの表面3次元形状データであるボール無し面3次元形状データを作成するものであるので、半田ボールをパッケージから機械的に削り取る作業が必要なく、ボール搭載相当のリフロー熱履歴の取得、予めボール除去の影響の確認などが必要なく、半田ボール有状態でのパッケージの正確な変形を計測できるという効果を奏する。
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
<Effect of the Invention of Claim 1>
3D surface data of a package without the solder ball data portion by excluding the solder ball data portion by program processing from the three-dimensional shape data with the ball surface obtained by measuring while heating the BGA with the solder ball. Since it creates 3D shape data without balls, which is shape data, there is no need to mechanically scrape the solder balls from the package. Reflow heat history equivalent to ball mounting is obtained and the effect of ball removal is confirmed in advance. There is no need for the above, and it is possible to measure the exact deformation of the package in the presence of the solder balls.

<請求項2記載の発明の効果>
請求項1記載の発明と同様な効果を奏するとともに、計測光が縞模様を投影する縞模様光であるので、ボール有り面全体を面で一瞬に計測するので、例えば、1秒間に面計測を1回から数回あるいはそれ以上の速さで計測ができるという効果を奏する。
よって、例えば、一秒間に一回以上のワークの変化を計測しデータ化し表示することができる。すなわち、リアルタイムなワーク(BGA)の変化を取得し出力可能とする。
<Effects of Invention of Claim 2>
The effect similar to that of the first aspect of the invention is achieved, and the measurement light is a striped pattern light that projects a striped pattern. Therefore, since the entire surface with the ball is measured instantaneously, the surface measurement is performed in one second, for example. There is an effect that the measurement can be performed at a speed of one to several times or more.
Therefore, for example, it is possible to measure and display a change in the workpiece once or more per second. That is, real-time workpiece (BGA) changes can be acquired and output.

<請求項3記載の発明の効果>
請求項1、2のいずれか1項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、近似補正によってノイズを除外し、計測データをノイズの少ない高精度のものにできるという効果を奏する。
<Effect of the Invention of Claim 3>
In addition to the same effects as the invention described in any one of claims 1 and 2, there is an effect that noise can be excluded by approximation correction and measurement data can be made highly accurate with little noise.

<請求項4記載の発明の効果>
請求項3記載の発明と同様な効果を奏するとともに、半田ボールデータ部分の一部をカットした低山半田ボールデータ部分に近似補正をかける事で、半田ボールデータ部分に引っ張られ山反りないし谷反りになる傾向を無くす事ができるので、計測データをノイズの少ない高精度のものにできるという効果を奏する。
また、パッケージ部分のデータ量より半田ボール部分のデータ量が多くなり、半田ボール部分に近似線が引かれてしまうような場合でも、半田ボール部分のデータ量をパッケージ部分のデータ量より少なくい低山半田ボールデータ部分とすることにより、半田ボール部分に近似線が引かれないようにすることができ、よって、高精度の計測データにできるという効果を奏する。
<Advantageous Effects of Invention>
According to the third aspect of the present invention, the same effect as that of the invention described in claim 3 can be obtained, and by applying an approximate correction to the low mountain solder ball data portion in which a part of the solder ball data portion is cut, the solder ball data portion is pulled and the warp or valley warp Therefore, the measurement data can be made highly accurate with less noise.
Even if the data amount of the solder ball portion is larger than the data amount of the package portion and an approximate line is drawn to the solder ball portion, the data amount of the solder ball portion is lower than the data amount of the package portion. By using the mountain solder ball data portion, it is possible to prevent an approximate line from being drawn in the solder ball portion, and therefore, there is an effect that high-precision measurement data can be obtained.

<請求項5記載の発明の効果>
請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、加熱ユニットと照射部を有する計測ユニットがそれぞれ独立して、取り外し自在形態としているので、加熱ユニットを外して、BGA以外のワークの形状計測装置としても使用できるという効果を奏する。
<Effect of the Invention of Claim 5>
While having the same effect as that of the invention according to any one of claims 1 to 4, the heating unit and the measurement unit having the irradiation unit are each independently configured to be removable, so the heating unit is removed, There exists an effect that it can be used also as a shape measuring apparatus of workpieces other than BGA.

<請求項6記載の発明の効果>
請求項1記載の発明と同様な効果を奏する。
<Advantageous Effects of Invention>
The same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained.

本発明の実施例1の全体構成図。1 is an overall configuration diagram of Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1の計測ヘッドと加熱ユニットの構成図。The block diagram of the measurement head and heating unit of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のブロック図。1 is a block diagram of Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1の加熱ユニット外観斜視図。1 is an external perspective view of a heating unit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1のフローチャート。The flowchart of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の計測光のBGAへの投影状態を示す部分拡大斜視図。FIG. 3 is a partially enlarged perspective view illustrating a projection state of measurement light onto a BGA according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の半田ボールデータ部分の除外処理イメージ図。FIG. 3 is an image of an exclusion process of a solder ball data portion according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の1回目の近似補正を示す図。The figure which shows the 1st approximation correction of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の2回目の近似補正を示す図。The figure which shows the 2nd approximation correction of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の3回目の近似補正を示す図。The figure which shows the 3rd approximation correction of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の最終補正を示す図。The figure which shows the last correction | amendment of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の半田ボールデータ部分の一部カット方法を示す図。The figure which shows the partial cut method of the solder ball data part of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の半田ボールデータ部分の一部カット方法を示す図。The figure which shows the partial cut method of the solder ball data part of Example 1 of this invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態である実施例について説明する。但し、本発明をこれら実施例のみに限定する趣旨のものではない。また、後述する実施例の説明に当って、前述した実施例の同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。   Embodiments that are the best mode for carrying out the present invention will be described below. However, the present invention is not intended to be limited to these examples. Further, in the description of the embodiments to be described later, the same reference numerals are given to the same components of the above-described embodiments, and the overlapping description is omitted.

図1〜図13に示す本発明の実施例1において、BGAの平坦度計測装置1は次のような構成となっている。(図1参照)
筐体がコの字形態の計測ユニット2と、加熱ユニット3と、制御部4とを備えている。
計測ユニット2には加熱ユニット3を取り外し自在形態でセットする、加熱ユニットセット部5が設けられている。加熱ユニットセット部5には加熱ユニット3の底部に設けられた突起6(凹みでもよい)が嵌って動かないようにする突起嵌り穴7(突起でもよい)が設けられている。
In the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 13, the BGA flatness measuring apparatus 1 has the following configuration. (See Figure 1)
The casing includes a U-shaped measurement unit 2, a heating unit 3, and a control unit 4.
The measuring unit 2 is provided with a heating unit setting section 5 for setting the heating unit 3 in a detachable form. The heating unit set portion 5 is provided with a protrusion fitting hole 7 (which may be a protrusion) so that the protrusion 6 (which may be a dent) provided on the bottom of the heating unit 3 is fitted and does not move.

また、計測ユニット2には、計測ヘッド14と計測コントローラ18が内設されている。(図1参照)
計測ヘッド14には(図2参照)、横向きの縞模様計測光である横列光8a−1〜8a−n、縦向きの縞模様計測光である縦列光8b−1〜8b−n(ストライプパターン=縞模様)を照射する照射部8a、8bと、ワークであるBGA9のパッケージ10の半田ボール11を有する半田ボール有り面12に向けて照射された、横列光8a−1〜8a−n、縦列光8b−1〜8b−nの反射光30から、半田ボール有り面12の3次元計測をする3次元計測部13を有する受光部31とが内蔵されている。
計測コントローラ18には(図3参照)、3次元計測部13の計測データ15から、半田ボール有り面12の表面3次元形状データであるボール有り面3次元形状データ16を作成するボール有り面3次元形状データ作成部17を有している。
横列光8a−1〜8a−n、縦列光8b−1〜8b−nの光源32a、32bは、異なる光色の二つのLEDからなっている。(図2参照)
The measurement unit 2 includes a measurement head 14 and a measurement controller 18. (See Figure 1)
The measurement head 14 (see FIG. 2) includes row light 8a-1 to 8a-n which is horizontal stripe pattern measurement light, and column light 8b-1 to 8b-n which is vertical stripe pattern measurement light (stripe pattern). = Row light 8a-1 to 8a-n irradiated to the surface 12 with solder balls having the solder balls 11 of the package 10 of the BGA 9 which is a work, A light receiving unit 31 having a three-dimensional measuring unit 13 that performs three-dimensional measurement of the surface 12 with the solder balls from the reflected light 30 of the light 8b-1 to 8b-n is incorporated.
The measurement controller 18 (see FIG. 3) creates a ball-side surface 3D shape data 16 which is a surface three-dimensional shape data of the surface 12 with a solder ball from the measurement data 15 of the three-dimensional measurement unit 13. A dimensional shape data creation unit 17 is provided.
The light sources 32a and 32b of the row light 8a-1 to 8a-n and the column light 8b-1 to 8b-n are composed of two LEDs of different light colors. (See Figure 2)

横列光8a−1〜8a−nとは、横列光8a−1と横列光8a−2は計測光の種類が異なる意味である。例えば、横列光8a−1の照射線の太さと横列光8a−2の照射線の太さは異なるなどである。よって、n種類の照射線の種類があるという意味である。このことは計測光縦列光8b−1〜8b−nについても同様である。
また、計測光の照射計測は、一列毎に所定の位相分ずらしながら複数回撮影計測する。
The row light 8a-1 to 8a-n means that the row light 8a-1 and the row light 8a-2 have different types of measurement light. For example, the thickness of the irradiation light of the row light 8a-1 is different from the thickness of the irradiation light of the row light 8a-2. Therefore, it means that there are n types of irradiation rays. The same applies to the measurement light column light 8b-1 to 8b-n.
Further, the measurement light irradiation measurement is performed by measuring a plurality of times while shifting by a predetermined phase for each row.

照射部8a、8bからは交互に縞模様計測光が照射され(図3参照)、それぞれが3次元計測部13で計測されて行く。横列光8a−1と縦列光8b−1は向きが違うだけの同じ縞模様計測光である。
横列光8a−1+縦列光8b−1の計測データで第1のボール有り面3次元形状データが作成され、横列光8a−2+縦列光8b−2で第2のボール有り面3次元形状データが作成され、横列光8a−3+縦列光8b−3で第3のボール有り面3次元形状データが作成され、横列光8a−n+縦列光8b−nで第nのボール有り面3次元形状データが作成され、第1〜第nのボール有り面3次元形状データに計測時間および推定ワーク温度が付与されたボール有り面3次元形状データ16が作成される。
第1のボール有り面3次元形状データ〜第nのボール有り面3次元形状データのいずれか一つのデータのみで、ボール有り面3次元形状データ16とする場合もある。
Stripe pattern measurement light is alternately emitted from the irradiation units 8 a and 8 b (see FIG. 3), and each is measured by the three-dimensional measurement unit 13. The row light 8a-1 and the column light 8b-1 are the same striped pattern measurement light having different directions.
First three-dimensional shape data with a ball is created from the measurement data of the row light 8a-1 + the vertical light 8b-1, and the second three-dimensional shape data with a ball is created by the row light 8a-2 + the vertical light 8b-2. The third ball-equipped surface three-dimensional shape data is created by the row light 8a-3 + column light 8b-3, and the n-th ball-equipped surface three-dimensional shape data is created by the row light 8a-n + column light 8b-n. The three-dimensional shape data 16 with a ball is created, in which the measurement time and the estimated workpiece temperature are added to the first to n-th three-dimensional shape data with a ball.
Only one of the first three-dimensional shape data with a ball to the n-th three-dimensional shape data with a ball may be used as the three-dimensional shape data 16 with a ball.

本実施例1の試作装置においては、計測ヘッド14および計測コントローラ18は、株式会社キーエンスの画像処理システムXG−8000シリーズ(計測ヘッドはXR−Series、XR−HT40MあるいはXR−HT15M)を使用している。
撮像素子はモノクロCMOS撮像素子、シャッター速度は50μs〜200ms、データ間隔(X、Y)は9.5μm(XR−HT15M)、18.5μm(XR−HT40M)である。
これら計測ヘッドは、BGAの半田ボールの有無、ボールピッチの計測、高さの計測を含む一括3次元計測(=一括3次元検査)を、リアルタイムで計測する。
配列指定領域は、最大1万点までの計測箇所(検査箇所)を一度に指定、計測が可能であり、高さ面積の多点同時計測を行うことができる。
In the prototype device of the first embodiment, the measurement head 14 and the measurement controller 18 use the Keyence Corporation image processing system XG-8000 series (the measurement head is XR-Series, XR-HT40M or XR-HT15M). Yes.
The imaging device is a monochrome CMOS imaging device, the shutter speed is 50 μs to 200 ms, and the data interval (X, Y) is 9.5 μm (XR-HT15M), 18.5 μm (XR-HT40M).
These measuring heads measure in real time a collective three-dimensional measurement (= collective three-dimensional inspection) including the presence / absence of a BGA solder ball, a ball pitch measurement, and a height measurement.
The array designation region can designate and measure up to 10,000 measurement points (inspection points) at a time, and can perform multipoint simultaneous measurement of the height area.

計測コントローラ18を用いず、直接PC(制御部4に相当)に接続して使用できる、XR−HT40MDあるいはXR−HT15MDを計測ヘッド14として使用するのもよい。
この場合の、ボール有り面3次元形状データ作成部17は計測ヘッド14側に設けるか、制御部4側に設ける。
XR-HT40MD or XR-HT15MD that can be directly connected to a PC (corresponding to the control unit 4) without using the measurement controller 18 may be used as the measurement head 14.
In this case, the ball-equipped surface three-dimensional shape data creation unit 17 is provided on the measurement head 14 side or the control unit 4 side.

制御部4には(図3参照)、ボール有り面3次元形状データ16からプログラム処理によって半田ボールデータ部分20を除外して、該半田ボールデータ部分20の無いパッケージ10の表面3次元形状データであるボール無し面3次元形状データ21を作成するボール無し面3次元形状データ作成部22が設けられている。
また、制御部4には、加熱ユニット3内の温度制御を行う加熱ユニット制御部23と、予め取得してある加熱手順データを保存している加熱室制御データ保存部25と、計測ヘッド14の設定、加熱ユニット3の設定および各種データの出力の設定を行う設定指示部26が設けられている。
ボール有り面3次元形状データ16、ボール無し面3次元形状データ21、温度データなどの各種データは、出力部27に統合され設定部28の指示に基づいた出力がなされるようになっている。
各種設定指示はモニタ24の画面を通じて行われる。
The control unit 4 (see FIG. 3) excludes the solder ball data portion 20 from the three-dimensional shape data 16 with the ball by program processing, and uses the surface three-dimensional shape data of the package 10 without the solder ball data portion 20. A ball-less surface three-dimensional shape data creating unit 22 for creating a certain ball-free surface three-dimensional shape data 21 is provided.
The control unit 4 includes a heating unit control unit 23 that controls the temperature in the heating unit 3, a heating chamber control data storage unit 25 that stores heating procedure data acquired in advance, and a measurement head 14. A setting instruction unit 26 is provided for setting, heating unit 3, and various data output settings.
Various data such as the three-dimensional shape data 16 with a ball, the three-dimensional shape data 21 without a ball, and temperature data are integrated into the output unit 27 and output based on an instruction from the setting unit 28.
Various setting instructions are given through the screen of the monitor 24.

加熱ユニット3は(図2、図3、図4参照)、中央上部が凹み部35となっている筐体36と、該筐体36の左右に内設された熱風供給部37a、37b、熱風排気部38a、38bと、熱風供給部37a、37bからの熱風47a、47bが供給される加熱室39と、この加熱室39の中央に設けられた、BGA9を載置セットするセラミック製のワークセット部40を有している。   The heating unit 3 (see FIGS. 2, 3, and 4) includes a housing 36 having a recessed portion 35 at the center upper portion, hot air supply units 37 a and 37 b provided on the left and right sides of the housing 36, and hot air Exhaust parts 38a, 38b, a heating chamber 39 to which hot air 47a, 47b from hot air supply parts 37a, 37b is supplied, and a ceramic work set on which BGA 9 is placed and set at the center of the heating chamber 39 Part 40.

加熱室39は(図2、図4参照)、セラミック製のベース41の中央にワークセット部40が設けられている。
ベース41の左側にヒータからなる加熱手段42aを有する熱風供給部37aと、その下に熱風排気部38aが配置されている。
ベース41の右側にヒータからなる加熱手段42bを有する熱風供給部37bと、その下に熱風排気部38bが配置されている。
加熱手段42a、42bおよび送風機(図示せず)は、あるいはそのいずれか一方は加熱ユニット制御部23によって、加熱室39の温度が所定の温度になるように制御されている。
The heating chamber 39 (see FIGS. 2 and 4) is provided with a work set unit 40 in the center of a ceramic base 41.
On the left side of the base 41, a hot air supply part 37a having a heating means 42a composed of a heater, and a hot air exhaust part 38a are arranged below the hot air supply part 37a.
On the right side of the base 41, a hot air supply part 37b having a heating means 42b made of a heater and a hot air exhaust part 38b are arranged below the hot air supply part 37b.
Either or both of the heating means 42a and 42b and the blower (not shown) are controlled by the heating unit controller 23 so that the temperature of the heating chamber 39 becomes a predetermined temperature.

加熱室39の天井壁は二層耐熱透明ガラス43となっていて、前後壁も二層耐熱透明ガラス壁となっている。
二層耐熱透明ガラス43は加熱室39を上部から塞ぐセラミック製の天井板44に組み込まれている。
天井板44の左右には、指で自在に回し操作するつまみ付ねじ45a、45bが設けられている。つまみ付ねじ45a、45bは筐体36に設けられた雌ねじ46a、46bに螺合させて締め付けることで、二層耐熱透明ガラス43を有する天井板44を固定し、加熱室39の天井を密封する。
つまみ付ねじ45a、45bを緩め雌ねじ46a、46bとの螺合を解除すると、天井板44を加熱室39の天井から取り外すことができ、この取り外し状態でBGA9のワークセット部40への載置セットおよび取り除きを行う。
The ceiling wall of the heating chamber 39 is a double-layer heat-resistant transparent glass 43, and the front and rear walls are also double-layer heat-resistant transparent glass walls.
The two-layer heat-resistant transparent glass 43 is incorporated in a ceramic ceiling plate 44 that closes the heating chamber 39 from above.
Screws 45a and 45b with knobs that can be freely rotated with fingers are provided on the left and right sides of the ceiling plate 44. The screws 45a and 45b with knobs are screwed into female screws 46a and 46b provided in the housing 36 and tightened to fix the ceiling plate 44 having the two-layer heat-resistant transparent glass 43 and seal the ceiling of the heating chamber 39. .
When the screws 45a and 45b with knobs are loosened and the screwing with the female screws 46a and 46b is released, the ceiling plate 44 can be removed from the ceiling of the heating chamber 39, and in this removed state, the BGA 9 is placed on the work set unit 40. And do the removal.

加熱室39には該加熱室39内の温度を検出する温度センサ48が設けられている。
温度センサ48と加熱手段42a、42bは加熱ユニット制御部23に接続されている。
加熱ユニット制御部23は加熱室39の温度が設定された所定の温度になるように、加熱室制御データ49に基づいて加熱手段42a、42bを制御するようになっている。
The heating chamber 39 is provided with a temperature sensor 48 that detects the temperature in the heating chamber 39.
The temperature sensor 48 and the heating means 42 a and 42 b are connected to the heating unit controller 23.
The heating unit controller 23 controls the heating means 42a and 42b based on the heating chamber control data 49 so that the temperature of the heating chamber 39 becomes a predetermined temperature.

加熱室制御データ49は以下のようにして取得する。
予めBGA9を実際のリフロー炉における、BGA9の温度変化を該BGA9に直接ワーク温度検知センサをつけて計測して取得した実炉加熱データを、実炉加熱データ保存部52に保存しておく。
ワーク温度検知センサを直接つけたBGA9をワークセット部40にセットする。
熱風供給部37a、37bから熱風47a、47bを加熱室39に供給する。
ワークセット部40上のBGA9の温度変化が前記実炉加熱データと同じ変化となるように加熱手段42a、42bを制御し、そのときの温度センサ48で計測した室温の制御データが加熱室制御データ49として加熱室制御データ保存部25に保存される。
すなわち、温度センサ48の計測した加熱室の温度とワーク温度検知センサで計測したBGA9のワーク温度とが関連づけられたデータが加熱室制御データ49であり、加熱室の温度A℃時のワーク温度A’℃が推定ワーク温度として、ボール有り面3次元形状データ16に計測時間とともに付与される。
The heating chamber control data 49 is acquired as follows.
The actual furnace heating data obtained by measuring the temperature change of the BGA 9 in advance in the actual reflow furnace by attaching the workpiece temperature detection sensor directly to the BGA 9 is stored in the actual furnace heating data storage unit 52.
The BGA 9 directly attached with the workpiece temperature detection sensor is set in the workpiece setting unit 40.
Hot air 47a, 47b is supplied to the heating chamber 39 from the hot air supply units 37a, 37b.
The heating means 42a and 42b are controlled so that the temperature change of the BGA 9 on the work set unit 40 becomes the same change as the actual furnace heating data, and the room temperature control data measured by the temperature sensor 48 at that time is the heating chamber control data. 49 is stored in the heating chamber control data storage unit 25.
That is, data relating the temperature of the heating chamber measured by the temperature sensor 48 and the workpiece temperature of the BGA 9 measured by the workpiece temperature detection sensor is the heating chamber control data 49, and the workpiece temperature A at the heating chamber temperature A ° C. '° C is given to the three-dimensional shape data 16 with the ball as the estimated workpiece temperature together with the measurement time.

以後の直接ワーク温度検知センサをつけないBGA9の加熱計測(本計測)は、加熱室制御データ49と温度センサ48の計測温度データとによる、加熱室39の温度管理となる。
BGA9の加熱計測(本計測)においては、例えば、温度センサ48の計測した加熱室の温度が200℃のときは、BGA9の温度は加熱室制御データ49に基づいて190℃(推定ワーク温度)と推定して加熱制御が行われる。
The subsequent heating measurement (main measurement) of the BGA 9 without the direct workpiece temperature detection sensor is temperature management of the heating chamber 39 based on the heating chamber control data 49 and the measured temperature data of the temperature sensor 48.
In the heating measurement (main measurement) of the BGA 9, for example, when the temperature of the heating chamber measured by the temperature sensor 48 is 200 ° C., the temperature of the BGA 9 is 190 ° C. (estimated workpiece temperature) based on the heating chamber control data 49. Heating control is performed by estimation.

計測ヘッド14から照射する横列光8a−1〜8a−n、縦列光8b−1〜8b−nをいずれのものにするか、何種類にするか、1秒間の照射回数および計測回数を何回にするかは、設定部28で設定できるようになっている。   Which of the row light 8a-1 to 8a-n and the column light 8b-1 to 8b-n irradiated from the measuring head 14 is used, how many types are used, and how many times the number of times of irradiation and measurement are performed per second. Whether or not to set can be set by the setting unit 28.

図6は、BGA9の半田ボール有り面12の一部(上図)と、半田ボール有り面12に横列縞模様である横列光8a−1を照射した状態(中図)と、縦列縞模様である縦列光8b−1を照射した状態(下図)を示している。半田ボールは半田ボール11−1、半田ボール11−2としている。
このように、横列光8a−1〜8a−nと縦列光8b−1〜8b−nとは交互に照射され、重なって照射はしない。
FIG. 6 shows a part (upper diagram) of the surface 12 with solder balls of the BGA 9, a state (in the middle diagram) where the surface 12 with solder balls is irradiated with the row light 8 a-1 that is a row stripe pattern, and a column stripe pattern. The state (lower figure) in which a certain column light 8b-1 is irradiated is shown. The solder balls are a solder ball 11-1 and a solder ball 11-2.
As described above, the row light 8a-1 to 8a-n and the column light 8b-1 to 8b-n are alternately irradiated and do not overlap.

図7は、図6の照射された計測光を計測した計測データとその後のデータ処理をイメージ化したものである。
3次元計測部13において、照射された横列光8a−1の計測データである横列データ60a−1(図7−(a)図)と、照射された縦列光8b−1の計測データである縦列データ60b−1(図7−(b)図)が作成される。
計測コントローラ18において、横列データ60a−1と縦列データ60b−1とを重ねてボール有り面3次元形状データ16−1((図7−(c)図))を作成する。
ボール無し面3次元形状データ作成部22において、半田ボールデータ部分58−1と58−2を判断し、プログラム処理によって半田ボールデータ部分58−1と58−2を除外(消去)して、ボール無し面3次元形状データ21−1(図7−(d)図)を作成する。
FIG. 7 is an image of measurement data obtained by measuring the irradiated measurement light in FIG. 6 and subsequent data processing.
In the three-dimensional measuring unit 13, the row data 60a-1 (FIG. 7A), which is measurement data of the irradiated row light 8a-1, and the column, which is measurement data of the irradiated column light 8b-1. Data 60b-1 (FIG. 7B) is created.
In the measurement controller 18, the row data 60a-1 and the column data 60b-1 are overlapped to create the three-dimensional shape data 16-1 with a ball ((FIG. 7C)).
In the ball-free surface three-dimensional shape data creation unit 22, the solder ball data portions 58-1 and 58-2 are judged, and the solder ball data portions 58-1 and 58-2 are excluded (erased) by a program process. The non-surface three-dimensional shape data 21-1 (FIG. 7D) is created.

横列データ60a−1の横列半田ボールデータ部分を特定して該横列半田ボールデータ部分を除外した、横列ボール無し3次元形状データを作成し、
縦列データ60b−1の縦列半田ボールデータ部分を特定して該縦列半田ボールデータ部分を除外した、縦列ボール無し3次元形状データを作成し、
横列ボール無し3次元形状データと縦列ボール無し3次元形状データとによって、ボール無し面3次元形状データ21−1を作成するようにするのもよい。
The row solder ball data portion of the row data 60a-1 is specified and the row solder ball data portion is excluded, and 3D shape data without row balls is created,
Creating three-dimensional shape data without column balls by identifying the column solder ball data portion of the column data 60b-1 and excluding the column solder ball data portion;
The three-dimensional shape data 21-1 without balls may be generated from the three-dimensional shape data without row balls and the three-dimensional shape data without columns balls.

BGA9の加熱変形の計測は次のようなものである。
加熱室39の加熱と同時あるいは加熱直前から横列光8a−1〜8a−n、縦列光8b−1〜8b−nの照射を行い、3次元計測を行い所定の時間毎(計測時間)のボール有り面3次元形状データ16がボール有り面3次元形状データ作成部17で作成され、計測時間59と推定ワーク温度57が付与されたボール有り面3次元形状データ16がボール有り面3次元形状データ保存部55に保存されて行く。
計測時間59毎の加熱室39の加熱室温度56が温度センサ48で検出され、加熱室温度56のときの推定ワーク温度57が特定され、ボール有り面3次元形状データ保存部55にボール有り面3次元形状データ16と関連づけられて保存(付与されて保存)される。
ボール有り面3次元形状データ16はボール無し面3次元形状データ作成部22で、半田ボールデータ部分58−1〜58−nの判断がされ、プログラム処理によって半田ボールデータ部分58−1〜58nが除外されたボール無し面3次元形状データ21が作成され、ボール無し面3次元形状データ21はボール無し面3次元形状データ保存部54に保存される。
The measurement of the heat deformation of the BGA 9 is as follows.
Simultaneously with heating of the heating chamber 39 or immediately before the heating, irradiation with the row light 8a-1 to 8a-n and the column light 8b-1 to 8b-n is performed, three-dimensional measurement is performed, and a ball every predetermined time (measurement time) The three-dimensional shape data 16 having the three-dimensional shape with the ball is created by the three-dimensional shape data creating unit 17 with the ball and the measurement time 59 and the estimated work temperature 57 are given. The data is stored in the storage unit 55.
The heating chamber temperature 56 of the heating chamber 39 at every measurement time 59 is detected by the temperature sensor 48, the estimated workpiece temperature 57 at the heating chamber temperature 56 is specified, and the ball-equipped surface is stored in the three-dimensional shape data storage unit 55 having the ball. It is associated with the three-dimensional shape data 16 and stored (given and stored).
The ball-side surface three-dimensional shape data 16 is determined by the ball-free surface three-dimensional shape data creating unit 22 to determine the solder ball data portions 58-1 to 58-n, and the solder ball data portions 58-1 to 58n are determined by program processing. The excluded ball-free surface three-dimensional shape data 21 is created, and the ball-free surface three-dimensional shape data 21 is stored in the ball-free surface three-dimensional shape data storage unit 54.

ボール無し面3次元形状データ21とその詳細なデータは、例えば0.1秒ごと、0.2秒ごと、0.3秒ごと、0.4秒ごと、0.5秒ごと、0.6秒ごと、0.7秒ごと、0.8秒ごと、0.9秒ごとあるいは1秒ごとの変化が計測保存され、モニタ24でその変化を可視的にも数字的にも詳細にみることができるようになっている。   The three-dimensional shape data 21 and its detailed data are, for example, every 0.1 seconds, every 0.2 seconds, every 0.3 seconds, every 0.4 seconds, every 0.5 seconds, and 0.6 seconds. Every 0.7 seconds, every 0.8 seconds, every 0.9 seconds, or every second is measured and stored, and the change can be visually and numerically viewed on the monitor 24. It is like that.

次にプログラム処理により半田ボールデータ部分58−1〜58−nを除外して行く補正方法について、図8〜図11により説明する。
(1)ノイズのある横列データ60a−1の横1列分の1回目生データに対して、1回目の横列近似線および1回目の横列カットレベルを引き、1回目の横列カットレベルを超えたデータ部分を除外(消去)して1回目の横列補正データ(補正生データ1)を作成する1回目の横列近似補正を行い(図8)、
(2)1回目の横列補正データ(補正生データ1)に対して2回目の横列近似線および2回目の横列カットレベルを引き、2回目の横列カットレベルを超えたデータ部分を除外して2回目の横列補正データ(補正生データ2)を作成する2回目の横列近似補正を行い(図9)、
(3)2回目の横列補正データ(補正生データ2)に対して3回目の横列近似線および3回目の横列カットレベルを引き、3回目の横列カットレベルを超えたデータ部分を除外して3回目の横列補正データ(補正生データ3)を作成する3回目の横列近似補正を行い(図10)、
(4)1回目の横列補正〜3回目の横列補正で除外したデータ部分に、最終確定した最終確定横列近似線のデータを入れ(データ数4,6,8,10,12,14の箇所の値(10)が該当)、横1列のデータを作成し(図11)、
(5)全横列に前記(1)〜(4)の処理を行って全横列近似補正データを作成し、
(6)縦列データ60b−1の縦1列毎のデータに対して1回目の縦列近似線および1回目の縦列カットレベルを作成し、1回目の縦列カットレベルを超えたデータ部分を除外して1回目の縦列補正データを作成する1回目の縦列近似補正を行い、
(7)1回目の縦列補正データに対して2回目の縦列近似線および2回目の縦列カットレベルを作成し、2回目の縦列カットレベルを超えたデータ部分を除外して2回目の縦列補正データを作成する2回目の縦列近似補正を行い、
(8)2回目の縦列補正データに対して3回目の縦列近似線および3回目の縦列カットレベルを作成し、3回目の縦列カットレベルを超えたデータ部分を除外して3回目の縦列補正データを作成する3回目の縦列近似補正を行い、
(9)1回目の縦列補正〜3回目の縦列補正で除外したデータ部分に、最終確定した最終確定縦列近似線のデータを入れ、縦1列のデータを作成し、
(10)全縦列に前記(6)〜(9)の処理を行って全縦列近似補正データを作成し、
(11)前記全横列近似補正データと前記全縦列近似補正データによって、ボール無し面3次元形状データ21−1を作成する。
以上のようにノイズをカットし、ボール無し面3次元形状データの傾向を求める処理を行う。
近似補正し処理の回数は任意であり、一回でよい場合もあるし、複数回に及ぶ場合もある。
Next, a correction method in which the solder ball data portions 58-1 to 58-n are excluded by program processing will be described with reference to FIGS.
(1) The first row approximate line and the first row cut level are subtracted from the first row raw data for one row of the row data 60a-1 with noise, and the first row cut level is exceeded. Excluding (erasing) the data portion and performing the first row approximation correction for creating the first row correction data (corrected raw data 1) (FIG. 8),
(2) By subtracting the second row approximation line and the second row cut level from the first row correction data (corrected raw data 1), the data portion exceeding the second row cut level is excluded and 2 The second row approximation correction for creating the second row correction data (corrected raw data 2) is performed (FIG. 9),
(3) The third row approximate line and the third row cut level are subtracted from the second row correction data (corrected raw data 2), and the data portion exceeding the third row cut level is excluded and 3 The third row approximation correction for creating the third row correction data (corrected raw data 3) is performed (FIG. 10),
(4) The final confirmed row approximate line data is put in the data portion excluded in the first row correction to the third row correction (the number of data of 4, 6, 8, 10, 12, 14). Value (10)), and create one horizontal row of data (FIG. 11)
(5) The processing of (1) to (4) is performed on all rows to create all row approximate correction data,
(6) Create a first column approximation line and a first column cut level for each column of the column data 60b-1, and exclude data portions that exceed the first column cut level. Perform the first column approximation correction to create the first column correction data,
(7) A second column approximation line and a second column cut level are created for the first column correction data, and a data portion exceeding the second column cut level is excluded and the second column correction data is excluded. Perform the second column approximation correction to create
(8) A third column approximation line and a third column cut level are created for the second column correction data, and a data portion exceeding the third column cut level is excluded, and the third column correction data is excluded. Perform the third column approximation correction to create
(9) Put the data of the final confirmed column approximate line finally finalized in the data part excluded in the first column correction to the third column correction, and create one column of data,
(10) The processing of (6) to (9) is performed on all columns to generate all column approximation correction data,
(11) The ball-free surface three-dimensional shape data 21-1 is created from the all-row approximate correction data and the all-column approximate correction data.
As described above, noise is cut and processing for determining the tendency of the three-dimensional shape data without a ball is performed.
The number of approximation correction processes is arbitrary, and may be one or may be multiple.

ボール有り面3次元形状データを補正し、半田ボールデータ部分のみを除外(カット)する補正順序Aについて説明する。
1:ボール有り面3次元形状データ読込
2:2乗平面補正
3:近似補正カットレベル0.05mm
4:平均処理(隣接9個の平均)
近似補正はXY方向にかけることで、半田ボールデータ部分の影響を押さえ、全体の反り傾向を見る事ができる。ライン毎の傾きによって筋が惹かれたようになることがあるが、平均処理を行うことで回避する。
A correction sequence A for correcting the three-dimensional shape data with a ball and excluding (cutting) only the solder ball data portion will be described.
1: Reading 3D shape data with ball surface 2: Square plane correction 3: Approximate correction cut level 0.05mm
4: Average processing (average of 9 adjacent)
By applying approximate correction in the XY direction, the influence of the solder ball data part can be suppressed and the overall warping tendency can be seen. The line may be attracted by the inclination of each line, but it is avoided by performing the averaging process.

ボール有り面3次元形状データを補正し、半田ボールデータ部分を除外する補正順序Bについて説明する。
1:ボール有り面3次元形状データ読込
2:2乗平面補正
3:レベルカット (0.1〜-0.14の50%でカット)
4:平均処理
5:近似補正カットレベル0.05mm
6:平均処理 (隣接9個の平均)
A correction sequence B for correcting the three-dimensional shape data with the ball and excluding the solder ball data portion will be described.
1: Reading 3D shape data with ball surface 2: Square plane correction 3: Level cut (cut at 50% of 0.1 to -0.14)
4: Average processing 5: Approximate correction cut level 0.05mm
6: Average processing (average of 9 adjacent)

半田ボールデータ部分に引っ張られ、近似線の極性が変わってしまう場合(ボールなしデータ部分は凹反り、ボール部分は凸反りなど)は、半田ボールデータ部分の一部をカットし近似補正を行う様にする。
具体的には、レベルカットを使用し、半田ボールデータ部分の一部をカットして低山半田ボールデータ部分を引き、この低山半田ボールデータ部分に近似補正をかける事で、半田ボールデータ部分に引っ張られ山反りになる傾向を無くす。よって、半田ボールデータ部分を出来るだけ切り取った状態での低山半田ボールデータ部分で補正を行う。
1:半田ボールの直径を入力する。
2:半田ボールデータ部分の高さ(直径)50%のエッジを検出する(図12(a)図)。(立ち上り〜立下りエッジ)
例えば、0.1〜-0.14の50%でカットとし、0.12以上のデータをカットする。半田ボールデータ部分径が約0.2mmであるので、約半分をカットしている事となる。
3:エッジ内から頂点を検出する(図12(b)図)。
4:頂点から半田ボールデータ部分の直径+10%を検出する(図12(c)図)。
5:直径+10%間を直線補間する(図12(d)図)。
6:近似補正かける。
7:面平均をかける。
When the polarity of the approximate line changes due to being pulled by the solder ball data part (the data part without the ball is concavely warped, the ball part is convexly warped, etc.), a part of the solder ball data part is cut and approximate correction is performed. To.
Specifically, using a level cut, a part of the solder ball data part is cut and the low mountain solder ball data part is drawn, and an approximate correction is applied to this low mountain solder ball data part, so that the solder ball data part Eliminate the tendency to be warped by being pulled by. Therefore, correction is performed on the low mountain solder ball data portion with the solder ball data portion cut out as much as possible.
1: Enter the solder ball diameter.
2: An edge having a 50% height (diameter) of the solder ball data portion is detected (FIG. 12A). (Rising edge-falling edge)
For example, 50% of 0.1 to -0.14 is cut, and data of 0.12 or more is cut. Since the solder ball data part diameter is about 0.2 mm, about half is cut.
3: Vertices are detected from within the edge (FIG. 12B).
4: The diameter + 10% of the solder ball data portion is detected from the apex (FIG. 12C).
5: Linear interpolation is performed between the diameter and 10% (FIG. 12D).
6: Approximate correction is applied.
7: Multiply the surface average.

データ間引きが必要である。
または、3次元センサにてビニング処理を行う必要がある。
ビニングなしデータ数 :2048×2048
ビニングありデータ数 :1024×1024
ビニング処理とは、CCDのチップ上で隣り合う素子(ピクセル)のいくつかをひとまとめにすることにより受光面積を仮想的に大きくして信号を増幅検出する機能である。感度は基本的にCCDの面積に比例するので、ビニング時はビニング2(2×2)ならば4倍、ビニング4(4×4)ならば16倍の感度となる。また、ビニングをかけるとその度合いに応じて解像度が下がるが、ファイル容量が小さくなって扱いやすくなるというメリットがある。
Data decimation is required.
Or it is necessary to perform a binning process with a three-dimensional sensor.
Number of data without binning: 2048 x 2048
Number of data with binning: 1024 x 1024
The binning process is a function of amplifying and detecting a signal by virtually enlarging a light receiving area by grouping several adjacent elements (pixels) on a CCD chip. Since the sensitivity is basically proportional to the area of the CCD, the binning sensitivity is 4 times for binning 2 (2 × 2) and 16 times for binning 4 (4 × 4). In addition, when binning is applied, the resolution decreases depending on the degree of the binning, but there is an advantage that the file capacity becomes small and it is easy to handle.

前記では、頂点から半田ボールデータ部分の直径+10%を検出し、直径+10%間を直線補間するようにしている。
状況によっては、頂点から半田ボールデータ部分の直径−10%を検出し、直径−10%間を直線補間するようにして、半田ボールデータ部分同士の間隔を広くする補正も有効である。
In the above, the diameter + 10% of the solder ball data portion is detected from the apex, and linear interpolation is performed between the diameter + 10%.
Depending on the situation, it is also effective to increase the interval between the solder ball data portions by detecting the diameter -10% of the solder ball data portions from the apex and linearly interpolating between the diameters -10%.

その技術的思想は、頂点から半田ボールデータ部分の直径のプラス%を検出し、この直径プラス%間を直線補間するようにする、あるいは、頂点から半田ボールデータ部分の直径のマイナス%を検出し、この直径マイナス%間を直線補間するようにするところにある。
「プラス%」、「マイナス%」の適正値は任意であり、最適値はBGAの半田ボールの大きさ、高さ、間隔、解像度等によって決められるものである。
The technical idea is to detect plus% of the diameter of the solder ball data part from the apex and linearly interpolate between the diameter plus%, or detect minus% of the diameter of the solder ball data part from the apex. The linear interpolation is made between this diameter minus%.
Appropriate values of “plus%” and “minus%” are arbitrary, and the optimum value is determined by the size, height, interval, resolution, etc. of the BGA solder balls.

図13(a)図に示すように、BGAの半田ボール面が小さいくかつその間隔が狭い場合、パッケージ部分のデータ量より半田ボールデータ部分のデータ量が多くなり、半田ボールデータ部分に近似線(非目標近似線)が引かれてしまい、目標近似線に近似線が惹かれない可能性が考えられる。   As shown in FIG. 13A, when the solder ball surface of the BGA is small and the interval is narrow, the data amount of the solder ball data portion is larger than the data amount of the package portion, and an approximate line is formed in the solder ball data portion. (Non-target approximate line) is drawn, and there is a possibility that the approximate line is not attracted to the target approximate line.

図13(b)、(c)図に示すような対応策を行う。
すなわち、半田ボールデータ部分の一部をカットして低山半田ボールデータ部分を作成した後、近似補正を行う。ボール有の場合は、近似線が半田ボールデータ部分に引っ張られるので、パッケージデータ部分の反り補正を行う。
1:最小2乗平面補正で全体の傾きを補正する(図13(b)図)。
2:半田ボールデータ部分をカットし、近似線が極力パッケージに近付く様にする(図13(c)図)。
The countermeasures shown in FIGS. 13B and 13C are taken.
That is, a part of the solder ball data part is cut to create a low mountain solder ball data part, and then approximate correction is performed. When there is a ball, the approximate line is pulled to the solder ball data portion, so the warpage correction of the package data portion is performed.
1: The entire inclination is corrected by least square plane correction (FIG. 13B).
2: The solder ball data portion is cut so that the approximate line is as close to the package as possible (FIG. 13C).

本発明は、BGAを製造、使用する産業で利用される。   The present invention is utilized in industries that manufacture and use BGA.

1:BGAの平坦度計測装置、
2:計測ユニット、
3:加熱ユニット、
4:制御部、
5:加熱ユニットセット部、
6:突起、
7:突起嵌り穴、
8a、8b:照射部、
8a−1〜8a−n:横列光、
8b−1〜8b−n:縦列光、
9:BGA、
10:パッケージ、
11、11−1、11−2:半田ボール、
12:半田ボール有り面、
13:3次元計測部、
14:計測ヘッド、
15:計測データ、
16、16−1:ボール有り面3次元形状データ、
17:ボール有り面3次元形状データ作成部、
18:計測コントローラ、
20:半田ボールデータ部分、
21、21−1:ボール無し面3次元形状データ、
22:ボール無し面3次元形状データ作成部、
23:加熱ユニット制御部、
24:モニタ、
25:加熱室制御データ保存部、
26:設定指示部、
27:出力部、
28:設定部、
30:反射光、
31:受光部、
32a、32b:光源、
35:凹み部、
36:筐体、
37a、37b:熱風供給部、
38a、38b:熱風排気部、
39:加熱室、
40:ワークセット部、
41:ベース、
42a、42b:加熱手段、
43:二層耐熱透明ガラス、
44:天井板、
45a、45b:つまみ付ねじ、
46a、46b:雌ねじ、
47a、47b:熱風、
48:温度センサ、
49:加熱室制御データ、
52:実炉加熱データ保存部、
54:ボール無し面3次元形状データ保存部、
55:ボール有り面3次元形状データ保存部、
56:加熱室温度、
57:推定ワーク温度、
58−1〜58n:半田ボールデータ部分。
59:計測時間、
60a−1:横列データ、
60b−1:縦列データ。
1: BGA flatness measuring device,
2: Measuring unit,
3: heating unit,
4: Control unit,
5: Heating unit set part,
6: protrusion,
7: protrusion fitting hole,
8a, 8b: irradiation part,
8a-1 to 8a-n: row light,
8b-1 to 8b-n: tandem light,
9: BGA
10: Package
11, 11-1, 11-2: solder balls,
12: Surface with solder balls,
13: 3D measurement unit,
14: Measuring head,
15: Measurement data,
16, 16-1: Three-dimensional shape data with a ball surface,
17: Three-dimensional shape data creation unit with ball surface,
18: Measurement controller,
20: Solder ball data part,
21, 21-1: Three-dimensional shape data without a ball,
22: Three-dimensional shape data creation unit without a ball,
23: heating unit controller,
24: Monitor
25: heating chamber control data storage unit,
26: Setting instruction section,
27: Output unit,
28: Setting section,
30: reflected light,
31: light receiving part,
32a, 32b: light source,
35: dent,
36: housing
37a, 37b: hot air supply unit,
38a, 38b: Hot air exhaust part,
39: heating chamber,
40: Work set part
41: Base,
42a, 42b: heating means,
43: Two-layer heat-resistant transparent glass,
44: Ceiling board,
45a, 45b: screws with knobs,
46a, 46b: female thread,
47a, 47b: hot air,
48: temperature sensor,
49: Heating chamber control data,
52: Actual furnace heating data storage unit,
54: Three-dimensional shape data storage unit without a ball surface,
55: Three-dimensional shape data storage unit with ball surface,
56: heating chamber temperature,
57: Estimated workpiece temperature,
58-1 to 58n: Solder ball data portion.
59: Measurement time,
60a-1: row data,
60b-1: column data.

Claims (6)

加熱手段とワークセット部を有し、該ワークセット部にセットした、パーケージ平面に多数の半田ボールを有するBGAを前記加熱手段で加熱する加熱ユニットと、
前記パッケージの前記半田ボールを有する半田ボール有り面に向けて計測光を照射する照射部と、
前記半田ボール有り面に照射された前記計測光の反射光を計測して、該半田ボール有り面の表面3次元形状データであるボール有り面3次元形状データを作成するボール有り面3次元形状データ作成部と、
前記ボール有り面3次元形状データから、プログラム処理によって半田ボールデータ部分を除外してボール無し面3次元形状データを作成するボール無し面3次元形状データ作成部と、
を備えてなることを特徴とするBGAの平坦度計測装置。
A heating unit having a heating means and a work setting unit, and heating the BGA having a large number of solder balls on a package plane, which is set in the work setting unit, by the heating means;
An irradiating unit for irradiating measurement light toward a surface having a solder ball having the solder ball of the package;
Three-dimensional shape data with a ball for measuring the reflected light of the measurement light irradiated on the surface with the solder ball and generating three-dimensional shape data with a ball, which is the surface three-dimensional shape data of the surface with the solder ball The creation department;
A ball-free surface three-dimensional shape data creating unit that creates a ball-free surface three-dimensional shape data by excluding the solder ball data portion by program processing from the three-dimensional shape data with the ball;
A flatness measuring apparatus for BGA, comprising:
前記計測光が縞模様光であることを特徴とする請求項1記載のBGAの平坦度計測装置。   2. The BGA flatness measuring apparatus according to claim 1, wherein the measuring light is striped light. 前記計測光が横列光と縦列光であり、
前記横列光によって横列データが得られ、
前記縦列光によって縦列データが得られ、
前記横列データおよび前記縦列データによって前記ボール有り面3次元形状データが形成され、
前記ボール有り面3次元形状データから前記半田ボールデータ部分を除外して行くために、
(1)前記横列データの横1列毎のデータに対して横列近似線および横列カットレベルを引き、前記横列カットレベルを超えたデータ部分を除外して横列補正データを作成する横列近似補正を行い、
(2)前記横列補正で除外したデータ部分に、最終確定した最終確定横列近似線のデータを入れて横1列のデータを作成し、
(3)全横列データに前記(1)、(2)の処理を行って全横列近似補正データを作成し、
(4)前記縦列データの縦1列毎のデータに対して縦列近似線および縦列カットレベルを引き、前記縦列カットレベルを超えたデータ部分を除外して縦列補正データを作成する縦列近似補正を行い、
(5)前記縦列補正で除外したデータ部分に、最終確定した最終確定縦列近似線のデータを入れて縦1列のデータを作成し、
(6)全縦列データに前記(4)、(5)の処理を行って全縦列近似補正データを作成し、
(7)前記全横列近似補正データと前記全縦列近似補正データによって、前記ボール無し面3次元形状データを作成するようにしたことを特徴とする請求項1、2のいずれか1項に記載のBGAの平坦度計測装置。
The measurement light is row light and column light,
Row data is obtained by the row light,
Column data is obtained by the column light,
The three-dimensional shape data with the ball is formed by the row data and the column data,
In order to exclude the solder ball data portion from the three-dimensional shape data with the ball,
(1) A row approximation correction is performed in which a row approximation line and a row cut level are drawn with respect to the data of each row of the row data, and a row correction data is generated by excluding a data portion exceeding the row cut level. ,
(2) In the data part excluded by the row correction, the data of the final confirmed row approximate line that has been finalized is put into one row of data,
(3) The processing of (1) and (2) is performed on all row data to create all row approximate correction data,
(4) A column approximation correction is performed in which a column approximation line and a column cut level are drawn with respect to the data of each column of the column data, and column correction data is generated by excluding data portions exceeding the column cut level. ,
(5) In the data part excluded by the column correction, the data of the final confirmed column approximate line is finalized to create one column of data,
(6) All the column data are subjected to the processes (4) and (5) to create all column approximation correction data,
(7) The ball-free surface three-dimensional shape data is created from the all-row approximate correction data and the all-column approximate correction data, according to any one of claims 1 and 2. BGA flatness measuring device.
前記半田ボールデータ部分の一部をカットした、半田ボール部位を低くした低山半田ボールデータ部分を作成し、この低山半田ボールデータ部分を除外して行くための、前記横列近似補正および前記縦列近似補正以後の処理を行うようにしたことを特徴とする請求項3記載のBGAの平坦度計測装置。   The row approximation correction and the column for creating a low mountain solder ball data portion in which a part of the solder ball data portion is cut and the solder ball portion is lowered and excluding the low mountain solder ball data portion. 4. A flatness measuring apparatus for a BGA according to claim 3, wherein the processing after the approximate correction is performed. 前記加熱ユニットをセットする加熱ユニットセット部を有する計測ユニットが設けられ、
前記照射部が前記計測ユニットに設けられ、
前記計測ユニットと前記加熱ユニットは別体とされ、
前記加熱ユニットの前記加熱ユニットセット部へのセットは、取り外し自在形態でセットされるようにしてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のBGAの平坦度計測装置。
A measurement unit having a heating unit setting unit for setting the heating unit is provided,
The irradiation unit is provided in the measurement unit;
The measurement unit and the heating unit are separated.
The flatness measuring apparatus for a BGA according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating unit is set in a detachable form.
BGAを加熱する加熱工程と、
この加熱工程で加熱中の前記BGAの半田ボールを有する半田ボール有り面に向けて計測光を照射する計測光照射工程と、
前記半田ボール有り面に照射された前記計測光の反射光を計測して、該半田ボール有り面の表面3次元形状データであるボール有り面3次元形状データを作成するボール有り面3次元形状データ作成工程と、
前記ボール有り面3次元形状データから、プログラム処理によって半田ボールデータ部分を除外して、前記半田ボールデータ部分の無いパッケージの表面3次元形状データであるボール無し面3次元形状データを作成するボール無し面3次元形状データ作成工程と、
以上の工程を備えてなることを特徴とするBGAの平坦度計測方法。
A heating step for heating the BGA;
A measurement light irradiation step of irradiating the measurement light toward the surface having the solder balls having the BGA solder balls being heated in the heating step;
Three-dimensional shape data with a ball for measuring the reflected light of the measurement light irradiated on the surface with the solder ball and generating three-dimensional shape data with a ball, which is the surface three-dimensional shape data of the surface with the solder ball Creation process,
The ball-free surface 3D shape data, which is the surface 3D shape data of the package without the solder ball data portion, is created by excluding the solder ball data portion by program processing from the ball-side surface 3D shape data Surface 3D shape data creation process;
A BGA flatness measuring method comprising the steps described above.
JP2014020545A 2014-02-05 2014-02-05 Flatness measuring device of bga and flatness measurement method of bga Pending JP2015148481A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014020545A JP2015148481A (en) 2014-02-05 2014-02-05 Flatness measuring device of bga and flatness measurement method of bga

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014020545A JP2015148481A (en) 2014-02-05 2014-02-05 Flatness measuring device of bga and flatness measurement method of bga

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015148481A true JP2015148481A (en) 2015-08-20

Family

ID=53891957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014020545A Pending JP2015148481A (en) 2014-02-05 2014-02-05 Flatness measuring device of bga and flatness measurement method of bga

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015148481A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019168328A (en) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社東芝 Method for inspecting semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
CN110940260A (en) * 2019-12-23 2020-03-31 西安空间无线电技术研究所 Grid array device flatness detection tool and detection method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019168328A (en) * 2018-03-23 2019-10-03 株式会社東芝 Method for inspecting semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
CN110940260A (en) * 2019-12-23 2020-03-31 西安空间无线电技术研究所 Grid array device flatness detection tool and detection method
CN110940260B (en) * 2019-12-23 2021-04-13 西安空间无线电技术研究所 Grid array device flatness detection tool and detection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6457072B2 (en) Integration of point clouds from multiple cameras and light sources in 3D surface shape measurement
JP5709009B2 (en) 3D measuring device
US10482592B2 (en) Shape measuring device, structured object manufacturing system, shape measuring method, structured object manufacturing method, shape measuring program, and recording medium
JP6519265B2 (en) Image processing method
WO2016166807A1 (en) Appearance inspection apparatus and appearance inspection method
JP6027220B1 (en) 3D measuring device
WO2020065850A1 (en) Three-dimensional measuring device
JP2020027055A (en) Optical displacement meter
CN108369090B (en) Shape measuring method
BR112021001219A2 (en) optical inspection system and method for using an optical inspection system
JP2006058091A (en) Three-dimensional image measuring device and method
JP2015148481A (en) Flatness measuring device of bga and flatness measurement method of bga
CN102628678B (en) Three-dimensional measuring apparatus, method for three-dimensional measurement
JP6781969B1 (en) Measuring device and measuring method
CN104576483B (en) A kind of silicon wafer pre-alignment device and its method
JP2016065863A (en) Steel sheet shape measurement device and its method, as well as steel sheet manufacturing apparatus using the same and its method
JP2017516101A (en) Method for measuring the spatial displacement vector field
JP2013191775A (en) Component mounting device and component shape measuring method
JP2019045346A (en) Inspection device
JP2017009533A (en) Image inspection system
JP5743433B2 (en) 3D shape measuring device
JP2009036631A (en) Device of measuring three-dimensional shape and method of manufacturing same
JP6121123B2 (en) Measuring device and measuring method
TW201713919A (en) Three-dimensional measurement device
EP2646769B1 (en) System and method for creating a three-dimensional image file