JP2022034165A - 検査装置、樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

検査装置、樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022034165000001
【課題】 ワークである樹脂成形品表面の異なる複数種類の欠陥を共通の検査工程で検出可能な技術が提案されていないのが現状である。
【解決手段】 拡散板を介して光を発する第1光源と、集光光学部品を介して光を発する第2光源と、第1光源及び前記第2光源から光が照射された樹脂成形基板を撮像するカメラとを備える検査装置。
【選択図】図2

Description

本発明は、検査装置、樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法に関する。
特許文献1には、ワークに対して、2種類の光源を切り換え、欠陥を検査する技術が開示されている。
特開2008-202949号公報
上記特許文献1には、光源を切り換えて使っており、斜め入射照明用光源と同軸落射照明用光源を同時に照射して用いるものではない。
ワークである樹脂成形品表面の異なる複数種類の欠陥を共通の検査工程で検出可能な技術が提案されていないのが現状である。
上記の課題を解決するために、本発明の検査装置は、拡散板を介して光を発する第1光源と、集光光学部品を介して光を発する第2光源と、第1光源及び第2光源から光が照射された樹脂成形基板を撮像するカメラとを備える。
本発明の樹脂成形装置は、基板を樹脂成形する樹脂成形部と、前記検査装置とを備える。
本発明の樹脂成形品の製造方法は、前記樹脂成形装置を用いて樹脂成形部で樹脂成形を行う樹脂成形工程と、樹脂成形工程で樹脂成形された樹脂成形基板を前記検査装置により検査する検査工程とを含む。
本発明によれば、ワークである樹脂成形品表面の異なる複数種類の欠陥を共通の検査工程で検出可能な技術を提供することができる。
本実施形態の樹脂成形装置の構成を模式的に示す平面図である。 本実施形態の検査装置を平面図および側面図である。 比較例の検査装置を模式的に示す側面図である。 本実施形態および比較例の検査装置による画像データを示す図である。
<本発明の一実施形態>
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
<樹脂成形装置100の全体構成>
本実施形態の樹脂成形装置100は、半導体チップ等の電子部品が搭載された基板Tに対して電子部品が搭載された部品搭載面を樹脂で封止して樹脂成形品(樹脂成形基板W)を製造するものである。
なお、基板Tとしては、シリコンウェーハ等の半導体基板、リードフレーム、プリント配線基板、金属製基板、樹脂製基板、ガラス製基板、セラミック製基板等を挙げることができる。また、基板Tは、FOWLP(Fan Out Wafer Level Packaging)、FOPLP(Fan Out Panel Level Packaging)に用いられるキャリアであってもよい。さらにいえば、配線がすでに施されているものでもよいし、未配線のものでも構わない。
樹脂成形装置100は、図1に示すように、基板供給・収納モジュールAと、樹脂成形モジュールBと、樹脂材料供給モジュールCとを、それぞれ構成要素として備える。各構成要素(各モジュールA~C)は、それぞれの構成要素に対して着脱可能かつ交換可能である。樹脂成形モジュールBは、樹脂成形部に相当する。
基板供給・収納モジュールAは、基板供給部1と、基板収納部2と、搬送路31、32と、検査装置4と、基板搬送機構5と、基板載置部TMと、成形基板載置部WMと、制御部COMとを有する。基板供給部1は、成形前の樹脂成形対象物である基板Tを供給する。搬送路31は、基板供給部1から供給された基板Tを、Y方向に搬送するのに用いられる。基板載置部TMは、搬送路31で搬送された基板Tが載置される。
基板搬送機構5は、基板載置部TMに載置された基板TをY方向に移動可能な移動機構(不図示)から受け取り、基板供給・収納モジュールAおよび樹脂成形モジュールB内においてX方向およびY方向に移動して、基板Tを樹脂成形モジュールBの後述する成形型7に搬送する。さらに、基板搬送機構5は、基板供給・収納モジュールAおよび樹脂成形モジュールB内においてX方向およびY方向に移動して、樹脂成形モジュールBの後述する成形型7で樹脂成形された樹脂成形基板W(樹脂成形品)を受け取り、基板供給・収納モジュールAに搬送する。
成形基板載置部WMは、基板搬送機構5から移動された樹脂成形基板WがY方向に移動可能な移動機構(不図示)により載置される。搬送路32は、成形基板載置部WMに載置された樹脂成形基板Wを、Y方向に搬送するのに用いられる。
搬送路31、32は、一例として、断面がC字形状の溝部が形成され、その溝部の開口部が対向するように配置された一対のレールにより構成することができる。この例の場合、基板T又は樹脂成形基板Wの端部がレールの溝部にはまるように配置することにより、レールに沿ってレールの長手方向(図1であればY方向に相当)に、基板T又は樹脂成形基板Wをスライド移動させることができる。
検査装置4は、後述するように、成形基板載置部WMから移動され搬送路32で搬送されている樹脂成形基板Wの外観を検査する。基板収納部2は、搬送路32から搬送された樹脂成形基板Wを収納する。
制御部COMは、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行うように構成されている。制御部COMは、少なくとも検査装置4を制御するように構成されており、樹脂成形装置100全体を制御するように構成されてもよい。制御部COMによる検査装置4の動作制御の詳細については、後述する。
樹脂成形モジュールBは、基板Tに樹脂を成形するための樹脂成形部であって、成形型7と、成形型7を型締めする型締め機構6と有している。樹脂成形モジュールBは、樹脂材料供給部Cにより供給された樹脂材料を用いて圧縮形成法によって樹脂成形基板W(樹脂成形品)を製造する。なお、樹脂成形基板Wが樹脂成形される成形型7の表面は、成形型7からの樹脂成形基板Wの離型が容易なようにシボ加工されている。シボ加工としては、たとえば、梨地加工などが挙げられる。
圧縮成形用の成形型7としては、たとえば、互いに対向して配置される上型および下型を備え、上型に基板Tが供給され、下型に樹脂材料Pが供給される構成のものを用いることができる。この例の場合、下型としては、キャビティ底面を構成する底面部材とキャビティ側面を構成する側面部材とを備え、底面部材と側面部材とが相対的にスライド可能な構成のものを用いることができる。また、この下型の構成では、これら底面部材および側面部材のキャビティを構成する表面に、シボ加工が施される。
樹脂材料供給モジュールCは、移動テーブル8と、移動テーブル8上に載置される樹脂材料収容部9と、樹脂材料収容部9に樹脂材料を供給する樹脂材料供給部10と、樹脂材料収容部9を搬送して樹脂成形モジュールBの成形型7に樹脂材料Pを供給する樹脂材料搬送機構11とを有している。移動テーブル8は、樹脂材料供給モジュールC内においてX方向およびY方向に移動するように構成されている。樹脂材料搬送機構11は、樹脂材料供給モジュールCおよび樹脂成形モジュールB内において、X方向およびY方向に移動する。そして、樹脂材料搬送機構11は、樹脂材料を収容した樹脂材料収容部9を成形型7に搬送して樹脂材料を供給する。樹脂材料収容部9としては、一例として、枠状部材の開口した下面を塞ぐように離型フィルムを配置して構成することができる。
<検査装置4の構成>
次に、本実施形態の検査装置4について詳述する。図2(a)は検査装置4の平面図で、図2(b)は検査装置の側面図を示す。
検査装置4は、樹脂成形モジュールB(樹脂成形部)で樹脂成形された後に基板収納部2に向かって、搬送路32で移動している樹脂成形基板W(樹脂成形品)の外観を検査するものである。この検査装置4は、図2に示すように、第1光源41と、第2光源42と、カメラ43とを備えている。なお、樹脂成形基板Wが搬送路32で搬送されているとき、パッケージ面は下を向いている。本実施形態の樹脂成形基板Wは、基板Tの一方の面に半導体チップが装着され、その一方の面を樹脂封止されたパッケージ面としている。また、樹脂成形基板Wはシボ加工された成形型7により形成されているため、樹脂成形基板Wの表面にはしわ模様が形成されている。
第1光源41は、拡散板を介して拡散光を照射するように構成されている拡散型光源である。第1光源は、カメラ43と同軸に配置され、樹脂成形基板Wのパッケージ面に対して垂直方向から光を照射する。
第2光源42は、集光光学部品を介してある一点に光を集めるように構成されている集光型光源である。第2光源は、カメラ43および樹脂成形基板Wに対して斜めに配置され、樹脂成形基板Wのパッケージ面に対して斜めの方向から光を照射する。なお、第1光源および第2光源は、どちらも白色光である。
カメラ43は、搬送路32で搬送されている樹脂成形基板Wのパッケージ面を撮像する。カメラ43は、検査範囲R毎に第1光源41および第2光源42を同時に照射して樹脂成形基板Wから反射された光を撮像する。樹脂成形基板Wのパッケージ面を検査範囲R毎に分割して撮像したデータを1枚の画像データとして生成する。カメラ43は、樹脂成形基板Wのパッケージ面に照射した光の反射光である鏡面反射光と拡散反射光とを撮像する。このとき、カメラ43は、第1光源41によって照射した光の反射光である鏡面反射光と、第2光源42によって照射した光の反射光である拡散反射光を撮像している。なお、カメラ43の一例としては、ラインスキャンカメラ、エリアスキャンカメラが挙げられる。検査範囲Rは、カメラ43の1回の撮像動作で撮像される範囲となり、ラインスキャンカメラでは1スキャンライン領域となり、エリアスキャンカメラでは複数のスキャンライン領域となる。
なお、本実施形態では、樹脂成形基板Wの下面のパッケージ表面の外観検査を行うので、第1光源41と第2光源42とカメラ43とが、搬送路32の下方に配置されている。
制御部COMは、検査範囲R毎にカメラ43で撮像することにより得られた画像データに基づいて、樹脂成形基板Wの外観を検査する。カメラ43として、ラインスキャンカメラを用いた場合には、ラインスキャンカメラの撮像により複数の1次元状の画像データを取得し、これら複数の1次元状の画像データを合成して、2次元状の画像データを得ることができる。制御部COMは、あらかじめ設定されたパッケージ面の欠陥情報に基づいて、欠陥の有無を検出する。欠陥が有る場合、制御部COMは、樹脂成形基板Wのパッケージ面の欠陥の位置を特定するとともに、欠陥の大きさが所定範囲内に収まっているか否かを判定する。ここで、欠陥とは、樹脂成形時の不良で生じるボイドや、搬送時や樹脂材料の乾燥などで生じる浅い傷などが挙げられる。
<検査装置4の動作>
この検査装置4において、成形基板載置部WMから搬送路32に沿って基板収納部2に向かって移動している樹脂成形基板Wに対して、第1光源41および第2光源42を照射し、反射した光(鏡面反射光および拡散反射光)をカメラ43で撮像する。カメラ43で検査範囲R毎に分割して撮像され、生成された1枚の画像データに基づいて、制御部COMは樹脂成形基板Wの外観を検査する。
ここで、カメラ43としてラインスキャンカメラを用いて、第1光源41に接近してカメラ43を配置すると、エリアスキャンカメラを用いる場合よりも、全体の撮像領域をカメラ43に接近した領域とすることができる。したがって、ラインスキャンカメラを用いると、拡散型光源である第1光源41から垂直方向に照射しても、樹脂成形基板Wからの鏡面反射光の成分を、エリアスキャンカメラを用いる場合よりも多くカメラに入射させることができる。
また、カメラ43として、エリアスキャンカメラを用いた場合には、ラインスキャンカメラを用いる場合よりも、安価に構成することができる。
<比較例>
図3は、1種類の光源を設けた検査装置を示す比較例である。
図3(a)は拡散型光源である第1光源41を樹脂成形基板Wに対して斜めに照射し、カメラ43が拡散反射光を撮像した比較例aを表し、図3(b)は第1光源41を樹脂成形基板Wに対して斜めに照射し、カメラ43が鏡面反射光を撮像した比較例bを表す。図3(c)は集光型光源である第2光源42を樹脂成形基板Wに対して斜めに照射し、カメラ43が拡散反射光を撮像した比較例cを表し、図3(d)は第2光源42を樹脂成形基板Wに対して斜めに照射し、カメラ43が鏡面反射光を撮像した比較例dを表す。
<検査結果>
図4は、2種類の光源を設けた検査装置(本実施形態)と、図3に示された1種類の光源を設けた検査装置(比較例a~d)とによる検査結果を示すものである。ここでは、樹脂成形基板Wのパッケージ表面にある欠陥の1種であるボイドと浅い傷とを検査した。
図4に示すように、本実施形態は、欠陥の1種であるボイドと浅い傷とのどちらも検出することができる。
これは以下のように考察される。まず、拡散型光源である第1光源41を樹脂成形基板Wに対して垂直方向から照射し、垂直方向からカメラ43により反射光を観察する場合について説明する。第1光源41から拡散光を照射すると、比較的広い面積に比較的弱い光が照射される。そして、垂直方向からカメラ43により観察すれば、垂直入射光の鏡面反射光を観察することができる。この鏡面反射光では、拡散反射光よりも強く、樹脂成形基板Wのパッケージ表面のしわ模様での反射によるコントラストと、浅い傷での反射によるコントラストとのいずれもがカメラ43により十分に観察可能な値となり、しわ模様と浅い傷とを区別して観察でき、浅い傷の検査が可能となる。
次に、集光型光源である第2光源42を樹脂成形基板Wに対して斜め方向から照射し、垂直方向からカメラ43により反射光を観察する場合について説明する。第2光源42から集光された光を照射すると、比較的狭い面積に比較的強い光が照射される。そして、第2光源42による照射方向とは異なる垂直方向からカメラ43により観察すれば、拡散反射光を観察することができる。この拡散反射光は、鏡面反射光よりも弱く、樹脂成形基板Wのパッケージ表面のボイド等の欠陥周辺での反射によるコントラストがカメラ43により十分に観察可能な値となり、ボイド等の欠陥の検査が可能となる。このとき、第1光源41を樹脂成形基板Wに対して垂直方向から照射するとともに、第2光源42を樹脂成形基板Wに対して斜め方向から照射し、垂直方向から共通のカメラ43により反射光を観察しても、第1光源41により生じる鏡面反射光と第2光源42により生じる散乱反射光との強さが大きく変わらなければ、両方の反射光を観察することができる。
これに対して、比較例aは、第1光源41を樹脂成形基板Wに対して斜めから照射し、垂直方向からカメラ43により拡散反射光を撮像すると、ボイドと浅い傷どちらも検出することができない。
比較例bは、第1光源41を樹脂成形基板Wに対して斜めから照射し、反対側の斜め方向からカメラ43により鏡面反射光を撮像すると、樹脂成形基板Wのパッケージ表面のしわ模様を検出することはできるが、浅い傷は検出することができない。
比較例cは、第2光源42を樹脂成形基板Wに対して斜めから照射し、垂直方向からカメラ43により拡散反射光を撮像すると、ボイドは検出することができないが、浅い傷は検出することができる。
比較例dは、第2光源42を樹脂成形基板Wに対して斜めから照射し、反対側の斜め方向からカメラ43に撮像すると、ボイドと浅い傷どちらも検出することができない。
したがって、比較例a~dのように1種類の光源を設けた検査装置では複数の欠陥を同時に共通の検査工程で検出することができないが、本実施形態の検査装置であれば複数の欠陥を同時に共通の検査工程で検出することができる。
<樹脂成形品の製造方法>
図1に示した樹脂成形装置100を用いた樹脂成形品(樹脂成形基板W)の製造方法について説明する。
基板Tが成形型7に供給される基板供給工程が行われる。基板供給・収納モジュールAにおいて、基板Tは、基板供給部1から搬送路31を介して基板載置部TMに搬送される。移動機構(不図示)は、基板載置部TMに載置された基板Tを基板搬送機構5に受け渡す。基板搬送機構5は、受け取った基板Tを、樹脂成形モジュールBに搬送し、樹脂成形モジュールB内の成形型7に供給する。
一方、樹脂材料Pが成形型7に供給される樹脂材料供給工程が行われる。樹脂材料供給モジュールCにおいて、樹脂材料Pは、移動テーブル8上に載置された樹脂材料収容部9に樹脂材料供給部10から供給される。移動テーブル8は、樹脂材料収容部9に収容された樹脂材料Pを、樹脂材料搬送機構11に受け渡す。樹脂材料搬送機構11は、受け取った樹脂材料収容部9を樹脂成形モジュールBに搬送し、樹脂成形モジュールB内の成形型7に樹脂材料Pを供給する。ここで、基板供給工程および樹脂材料供給工程は、いずれが先に行われてもよいし、少なくとも一部が同時に行われてもよい。
基板供給工程および樹脂材料供給工程の後に、樹脂成形工程が行われる。樹脂成形モジュールBにおいて、基板Tおよび樹脂材料Pが成形型7に供給された状態で、型締め機構6が成形型7を型締めし、樹脂成形が行われる。樹脂成形の後に、型締め機構6は、成形型7を型開きする。基板搬送機構5は、樹脂成形により基板Tにパッケージが形成された樹脂成形品である樹脂成形基板Wを、型開きされた成形型7から取り出す。
樹脂成形工程の後に検査工程が行われる。基板搬送機構5は、取り出した樹脂成形基板Wを、樹脂成形モジュールBから基板供給・収納モジュールAに搬送する。基板供給・収納モジュールAにおいて、移動機構(不図示)は、基板搬送機構5から成形基板載置部WMに樹脂成形基板Wを移載する。成形基板載置部WMに載置された樹脂成形基板Wは、搬送部32を搬送されながら、検査装置4により上述したような検査が行われた後、基板収納部2に収納される。この検査工程での検査結果に基づいて、樹脂成形基板Wの良又は不良の判定を行うことができる。
<他の実施形態>
上記実施形態の思想は、以上で説明された実施の形態に限定されない。以下、上記実施形態の思想を適用できる他の実施の形態の一例について説明する。
上記実施形態の樹脂成形装置100において、圧縮成形法によって樹脂成形基板W(樹脂成形品)を製造していた。しかしながら、圧縮成形法に限らず、トランスファモールド法によって樹脂成形基板W(樹脂成形品)を製造してもよい。
上記実施形態の樹脂成形装置100において、樹脂成形モジュールBの成形型7の表面はシボ加工されていた。しかしながら、成形型7の表面は必ずしもシボ加工されていなくてもよい。
上記実施形態の検査装置4において、第1光源41と第2光源42とカメラ43とが搬送路32の下方に配置され、樹脂成形基板Wの下面のパッケージ面を検査していた。しかしながら、樹脂成形基板Wの上面のパッケージ面を検査する場合、第1光源41と第2光源42とカメラ43とを、搬送路32の上方に配置すればよい。
上記実施形態の検査装置4において、搬送路32を移動している樹脂成形基板Wを検査していた。しかしながら、樹脂成形基板Wを移動させず、静止している状態で検査してもよい。この場合、第1光源41、第2光源42およびカメラ43を含む光学系を移動させて検査してもよい。また、樹脂成形基板Wおよび光学系の両方を移動させて検査してもよい。
上記実施形態の検査装置4において、第1光源および第2光源には白色光を用いた。しかしながら、第1光源および第2光源に他の波長域の光源を用いてもよい。
上記実施形態の検査装置4において、拡散型光源である第1光源41を樹脂成形基板Wに対して垂直方向から照射するようにした。しかしながら、第1光源41の照射方向を厳密に垂直としなくもよく、第1光源41により生じる鏡面反射光と第2光源42により生じる散乱反射光とにより、両方の反射光それぞれによる欠陥検出を行うことできる程度の照射方向であればよい。
上記実施形態の検査装置4において、カメラ43は検査範囲R毎に分割して撮像したデータを1枚の画像データとして生成した。しかしながら、カメラ43は検査範囲R毎に分割して撮像せず、一括で撮像したデータを画像データとして生成してもよい。また、カメラ43は検査範囲R毎に分割して撮像したデータを複数(2枚以上)の画像データとして生成してもよい。
<実施形態の構成およびその効果>
上記実施形態の検査装置は、拡散板を介して光を発する第1光源と、集光光学部品を介して光を発する第2光源と、第1光源及び第2光源から光が照射された樹脂成形基板を撮像するカメラとを備える。この検査装置によれば、ワークである樹脂成形品表面の異なる複数種類の欠陥を共通の検査工程で検出することができる。
具体的な検査装置の構成として、検査対象物は表面の少なくとも一部にしわ模様が形成されている樹脂成形基板であることが望ましい。この構成によれば、たとえば樹脂部であるパッケージの表面にしわ模様が形成されている樹脂成形基板であっても、しわ模様と区別して欠陥を検出ことできる。
具体的な検査装置の構成として、カメラはラインスキャンカメラであることが望ましい。この構成によれば、エリアスキャンカメラよりも全体の撮像領域をカメラに接近した領域とすることができ、拡散光源である第1光源から垂直方向に照射しても、樹脂成形基板からの鏡面反射光の成分を多くカメラに入射させることができる。
具体的な検査装置の構成として、上記樹脂成形基板を移動しながら検査することが望ましい。この構成によれば、光学系の移動を抑えることができるので、光学調整の頻度を低減できる。
また、上記実施形態の樹脂成形装置は、基板を樹脂成形する樹脂成形部と、上記検査装置とを備える。この樹脂成形装置であれば、樹脂成形された樹脂成形品(樹脂成形基板)表面の異なる複数種類の欠陥を共通の検査工程で検出することができ、効率的な外観検査を行うことができ、生産性の向上を図ることができる。
具体的な樹脂成形装置の構成として、上記樹脂成形部に成形型を含み、この成形型の表面がシボ加工されていることが望ましい。この構成によれば、離型性向上のために成形型表面にシボ加工を施すことにより、検査対象物の表面にしわ模様が形成されても、しわ模様と区別して欠陥を検出ことできる。
さらに、上記実施形態の樹脂成形品の製造方法であれば、上記樹脂成形部で樹脂成形を行う樹脂成形工程と、樹脂成形工程で樹脂成形された樹脂成形基板を上記検査装置により検査する検査工程とによって樹脂成形品を製造する。この樹脂成形品の製造方法であれば、樹脂成形された樹脂成形品(樹脂成形基板)表面の異なる複数種類の欠陥を共通の検査工程で検出することができ、効率的な外観検査を行うことができ、生産性の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について例示的に説明した。すなわち、例示的な説明のために、詳細な説明および添付の図面が開示された。よって、詳細な説明および添付の図面に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須でない構成要素が含まれることがある。したがって、それらの必須でない構成要素が詳細な説明および添付の図面に記載されているからといって、それらの必須でない構成要素が必須であると直ちに認定されるべきではない。
また、上記実施形態は、あらゆる点において本発明の例示にすぎない。上記実施の形態は、本発明の範囲内において、種々の改良や変更が可能である。すなわち、本発明の実施にあたっては、実施形態に応じて具体的構成を適宜採用することができる。
100・・・樹脂成形装置
4・・・検査装置
41・・・第1光源
42・・・第2光源
43・・・カメラ
COM・・・制御部
7・・・成形型
A・・・基板供給・収納モジュール
B・・・樹脂成形モジュール(樹脂成形部)
C・・・樹脂材料供給モジュール
T・・・基板
W・・・樹脂成形基板

Claims (7)

  1. 拡散板を介して光を発する第1光源と、
    集光光学部品を介して光を発する第2光源と、
    前記第1光源及び前記第2光源から光が照射された樹脂成形基板を撮像するカメラとを備える検査装置。
  2. 前記樹脂成形基板の表面の少なくとも一部は、しわ模様が形成されている、請求項1に記載の検査装置。
  3. 前記カメラはラインスキャンカメラである、請求項1または2に記載の検査装置。
  4. 前記樹脂成形基板を移動しながら、前記検査装置で検査する、請求項1~3のいずれか1項に記載の検査装置。
  5. 基板を樹脂成形する樹脂成形部と、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の検査装置とを備える樹脂成形装置。
  6. 前記樹脂成形部は成形型を含み、前記成形型の表面はシボ加工されている、請求項5に記載の樹脂成形装置。
  7. 請求項5または6に記載の樹脂成形装置を用いて樹脂成形品を製造する方法であって、
    前記樹脂成形部で樹脂成形を行う樹脂成形工程と、
    前記樹脂成形工程で樹脂成形された樹脂成形基板を前記検査装置により検査する検査工程とを含む樹脂成形品の製造方法。
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