JP3012602B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

表面欠陥検査装置

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JP3012602B2 JP10222680A JP22268098A JP3012602B2 JP 3012602 B2 JP3012602 B2 JP 3012602B2 JP 10222680 A JP10222680 A JP 10222680A JP 22268098 A JP22268098 A JP 22268098A JP 3012602 B2 JP3012602 B2 JP 3012602B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ICパッケージの
表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置に関し、更に詳細
には、疑似欠陥とは区別して真の欠陥であるボイドを検
出できる構成を備えた表面欠陥検査装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路を組み込んだICパッケ
ージ、例えばQFP型ICパッケージは、製品出荷時
に、通常、最終検査の一環として、表面欠陥検査装置に
よってICパッケージの表面欠陥の有無が検査される。
表面欠陥のうち特に問題になるのは、ボイドである。ボ
イドは表面が落ち込んでいる欠陥であって、ICパッケ
ージの封止状態が良好でないことを意味し、仮にトラン
ジスタ等の半導体集積回路の特性が良くても、耐久性の
欠如等が懸念される。
【0003】ここで、図6を参照して、ICパッケージ
用の従来の表面欠陥検査装置の構成を説明する。図6は
従来の表面欠陥検査装置の構成を説明する模式図であ
る。従来の表面欠陥検査装置10は、モールド寸法が1
0mm□〜28mm□の被験ICパッケージ12を対象と
し、トレイ上にセットされたICパッケージを自動的に
取り出し、濃淡画像処理によりボイド検査を高精度で行
い、0.2mm角以上のボイドを検出して、ボイドの無い
良品、又はボイドが発生している不良品に分類収納する
装置である。
【0004】表面欠陥検査装置10の構成は、基本的に
は、図6に示すように、被験ICパッケージ12を載置
する検査ステージ14と、被験ICパッケージ12を撮
像するCCDカメラ16と、被験ICパッケージ12と
CCDカメラ16との間に位置して、被験ICパッケー
ジ12を照明する1個のリング型のLED式照明器具1
8とから構成されている。検査ステージ14は、例えば
真空吸着式チャック(図示せず)を備え、ICパッケー
ジ12を固定して載せることができる。CCDカメラ1
6は、被験ICパッケージ12の表面を撮像して画像デ
ータを演算装置(図示せず)に出力する。演算装置は、
CCDカメラ16から出力された画像データをコントラ
スト等に基づいて分析し、被験ICパッケージ12につ
いてボイドの有無を判定する。照明器具18は四角環状
のLED式照明器具であって、中央の開放領域を介して
被験ICパッケージ12がCCDカメラ16から見える
ようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の表面欠陥検査装置10を使って、被験ICパッケージ
12を検査すると、被験ICパッケージ12の表面の微
細な凹凸面が色ムラとなって撮像され、演算装置がボイ
ドと間違えて判定することが多い。その結果、許容でき
る程度の微細な表面凹凸をボイドである旨の検査虚報を
出すことになり、虚報の発生率が10%以上にも上る。
これでは、虚報の発生率が高すぎて、量産現場で表面欠
陥検査装置として使用することは実用的に難しかった。
【0006】そこで、本発明の目的は、色ムラ等の疑似
欠陥を排除してボイド等の真の表面欠陥を検出できる表
面欠陥検査装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、色ムラは、
微細な表面の凹凸によって周囲とは異なって見える現象
であって、様々な角度から色ムラを見ると、色が違って
見えることをヒントにして、照明角度を変えて画像を取
り込み、その画像の形状を比較することを思い付いた。
即ち、本発明者は、照明角度がA、Bと相互に異なる2
個の照明器具を1個ずつ切り換えて、例えば、最初、照
明角度Aの照明器具で、次いで照明角度Bの照明器具で
被験ICパッケージを照明することを考えた。
【0008】ボイドが表面にある場合、ボイドはIC表
面に出来た穴であるため、照明角度か変わってもボイド
の画像の形状は変化しない。従って、図4(a)及び
(b)に示すように、照明角度の異なる画像であって
も、濃淡がほぼ一様な画像がボイドの画像として得られ
る。一方、疑似欠陥である色ムラ等の部分は、図5
(a)に示すように、照明角度が変化すると、光の反射
状態が変化し、照明角度が異なるときには異なる画像と
なるので、その合成画像は、図5(b)に示すように、
濃淡の異なる画像となる。よって、それぞれの照明時の
欠陥部分の形状を比較することにより、ボイドか色ムラ
かを区別することが出来る。
【0009】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る表面欠陥検査装置は、ICパッ
ケージの表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置であっ
て、被験ICパッケージを載置させる載置台と、載置台
の上方に配置され、載置台上の被験ICパッケージを撮
像するCCDカメラと、CCDカメラで撮像できる照度
で載置台上の被験ICパッケージを相互に異なる角度か
ら光を照射する照明装置とを備え、第1の光の角度で被
験ICパッケージを照明して、被験ICパッケージを撮
像した第1の画像に現れた形状欠陥と、第1の光の角度
とは異なる第2の光の角度で被験ICパッケージを照明
して、被験ICパッケージを撮像した第2の画像に現れ
た形状欠陥とを比較して、両者の形状が同一であれば真
の表面欠陥と判断し、また、両者の形状が異なれば疑似
欠陥であると判断することにより、真の表面欠陥か疑似
欠陥かを区別するようにしたことを特徴としている。
【0010】照明角度の異なる照明装置を使って、被験
ICパッケージを照明し、撮像することにより、被験I
Cパッケ−ジの表面欠陥(ボイド)を疑似欠陥(色ムラ
等)とは区別して検出する。
【0011】好適には、照明装置は、載置台上の被験I
CパッケージとCCDカメラとの間に載置台上の被験I
Cパッケージに対して同心状で配置され、外形寸法が相
互に異なる複数個のリング状の照明器具である。また、
リング状の照明器具は、少なくとも、CCDカメラの撮
像領域より広い中心開放領域を有する。リング状の照明
器具は、円環状又は四角環状の照明器具である。
【0012】本発明の好適な実施態様では、照明装置
は、2個のリング状の第1の照明器具と第2の照明器具
とから構成され、第1の照明器具は、被験ICパッケー
ジに近い位置に配置され、第2の照明器具は、外形寸法
が第1のリング状の照明器具とは異なり、かつ第1のリ
ング状の照明器具とCCDカメラとの間に配置されてい
る。第1の照明器具と第2の照明器具との間の外形寸法
の相違は、必要な照明角度の相違が生じる程度の相違で
良い。好適には、第1及び第2の照明器具が、LEDを
発光源とする照明器具である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る表面欠陥検査装置の実施
形態の一例であって、図1は本実施形態例の表面欠陥検
査装置の構成を示す立面図、及び、図2は本実施形態例
の表面欠陥検査装置の構成を示す平面図である。本実施
形態例の表面欠陥検査装置20は、図1に示すように、
被験ICパッケージ22を載置する検査ステ−ジ24
と、検査ステージ24の上方に配置され、被験ICパッ
ケージ22を撮像するCCDカメラ26と、検査ステー
ジ24とCCDカメラ26との間に配置され、被験IC
パッケージ22を照明する第1の照明器具28と、第1
の照明器具28とCCDカメラ26との間に配置され、
第1の照明器具28とは異なる照明角度で被験ICパッ
ケージ22を照射する第2の照明器具30とを備えてい
る。
【0014】第1の照明器具28及び第2の照明器具3
0は、双方とも、リング照明で、中心が開放された四角
環状のリング型LED式照明器具であって、第1の照明
器具28の照明リングは、図2に示すように、第2の照
明器具30の照明リングより外形寸法が大きく、また、
第2の照明器具30の照明リングの外形寸法は、CCD
カメラ26の撮像範囲より大きい。第1の照明器具28
及び第2の照明器具30とも、単独で、被験ICパッケ
ージ22の表面をCCDカメラ26によって撮像し、画
像として取り込めるのに充分な照度で被験ICパッケー
ジ22を照明することができる。
【0015】以上の第1の照明器具28及び第2の照明
器具30の構成と配置により、検査ステージ22上の被
験ICパッケージ22は、斜めの相互に異なった角度か
ら照明され、第2の照明器具30は、図3(a)に示す
ように、照明角度Aで被験ICパッケージ22を照射
し、第1の照明器具28は、図3(b)に示すように、
照明角度Bで被験ICパッケージ22を照射する。本実
施形態例では、照明角度A>照明角度Bである。なお、
照明角度は、光の入射方向と被験ICパッケージの表面
との成す角度である。具体的には、第1の照明器具28
の高さは被験ICパッケージ22の表面から上方に50
mm〜150mm程度、第2の照明器具30の高さは被
験ICパッケージ22の表面から上方に100mm〜2
00mm程度が良い。
【0016】以下に図3を参照して、表面欠陥検査装置
20の使用方法を説明する。先ず、図3(a)に示すよ
うに、第2の照明器具30で被験ICパッケージ22を
照明し、角度Aの照明角度の光で照射された被験ICパ
ッケージ22の画像をCCDカメラで撮像する。次い
で、図3(b)に示すように、第2の照明器具28で被
験ICパッケージ22を照明し、角度Bの照明角度の光
で照射された被験ICパッケージ22の画像をCCDカ
メラで撮像する。次いで、角度Aの画像と角度Bの画像
とを比較する。
【0017】図4及び図5は、角度A又は角度Bの光で
2段照明した場合のボイドと色ムラの光の反射状態を表
したものである。ボイドの場合、それはパッケ−ジ表面
に出来た穴なので、2段照明のどちらで照明してもCC
Dカメラに取り込まれる画像(ボイドの見え方)に変化
はない。これに対して、色ムラの場合、2段の照明でそ
れぞれ照明すると、光の反射に違いが出るので、CCD
カメラに取り込まれる画像(色ムラの見え方)に違いが
出る。よって、照明角度Aで照射した場合と、照明角度
Bで照射した場合でのボイド、又は色ムラ画像の形状を
比較することにより、形状が同じであればボイド、形状
が違っていれば色ムラと判断することが出来る。
【0018】色ムラについて補足すると、通常、パッケ
−ジ表面は、細かな凸凹状の表面、いわゆる梨地状表面
であり、そこでは光は乱反射し、パッケ−ジ全体はグレ
−色に見える。ところが、梨地面の凹凸が樹脂封止用の
封入金型の汚れ等により埋められて平坦になると、そこ
だけが鏡面状になり光が正反射し、上から見ると、黒く
見えるようになる。これが色ムラであり、見る角度(光
の正反射の角度)によっては、白く光って見える角度が
ある。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、表面欠陥検査装置とし
て、載置台と、CCDカメラと、CCDカメラで撮像で
きる照度で載置台上の被験ICパッケージを相互に異な
る角度から光を照射する照明装置とを備え、光の角度を
切り換えて被験ICパッケージを照明し、異なる角度の
光で照射された被験ICパッケージを撮像する。これに
より、異なる角度の光で照射された被験ICパッケージ
の画像を得ることができるので、それぞれの照明角度で
の欠陥画像の形状を比較してボイドと色ムラとを区別す
ることができる。従って、虚報の発生率が極めて低い。
一方、従来の表面欠陥検査装置では、CCDカメラに黒
く映るボイドと色ムラに対し、同じ照明角度の光で照明
して検出しようとしていたために、ボイドと色ムラを区
別することが出来ず、色ムラも欠陥として検出していた
ので、虚報の発生率が高かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例の表面欠陥検査装置の構成を示す立
面図である。
【図2】実施形態例の表面欠陥検査装置の構成を示す平
面図である。
【図3】図3(a)及び(b)は、それぞれ、照明器具
から照射された光の角度を示す図である。
【図4】図4(a)及び(b)は、それぞれ、ボイドの
画像を説明するための模式図である。
【図5】図5(a)及び(b)は、それぞれ、色ムラ画
像を説明するための模式図である。
【図6】従来の表面欠陥検査装置の構成を示す立面図で
ある。
【符号の説明】
10 従来の表面欠陥検査装置 12 被験ICパッケージ 14 検査ステージ 16 CCDカメラ 18 照明器具 30 実施形態例の表面欠陥検査装置 22 被験ICパッケージ 24 検査ステージ 26 CCDカメラ 28 第1の照明器具 30 第2の照明器具

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ICパッケージの表面欠陥を検出する表
    面欠陥検査装置であって、 被験ICパッケージを載置させる載置台と、 載置台の上方に配置され、載置台上の被験ICパッケー
    ジを撮像するCCDカメラと、 CCDカメラで撮像できる照度で載置台上の被験ICパ
    ッケージを相互に異なる角度から光を照射する照明装置
    とを備え、 第1の光の角度で被験ICパッケージを照明して、被験
    ICパッケージを撮像した第1の画像に現れた形状欠陥
    と、第1の光の角度とは異なる第2の光の角度で被験I
    Cパッケージを照明して、被験ICパッケージを撮像し
    た第2の画像に現れた形状欠陥とを比較して、両者の形
    状が同一であれば真の表面欠陥と判断し、また、両者の
    形状が異なれば疑似欠陥であると判断することにより、
    真の表面欠陥か疑似欠陥かを区別するようにしたことを
    特徴とする表面欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 照明装置は、載置台上の被験ICパッケ
    ージとCCDカメラとの間に載置台上の被験ICパッケ
    ージに対して同心状で配置され、外形寸法が相互に異な
    る複数個のリング状の照明器具であることを特徴とする
    請求項1に記載の表面欠陥検査装置。
  3. 【請求項3】 リング状の照明器具は、少なくとも、C
    CDカメラの撮像領域より広い中心開放領域を有するこ
    とを特徴とする請求項2に記載の表面欠陥検査装置。
  4. 【請求項4】 リング状の照明器具は、円環状又は四角
    環状の照明器具であることを特徴とする請求項3に記載
    の表面欠陥検査装置。
  5. 【請求項5】 照明装置は、2個のリング状の第1の照
    明器具と第2の照明器具とから構成され、 第1の照明器具は、被験ICパッケージに近い位置に配
    置され、 第2の照明器具は、外形寸法が第1のリング状の照明器
    具とは異なり、かつ第1のリング状の照明器具とCCD
    カメラとの間に配置されていることを特徴とする請求項
    2から4のうちのいずれか1項に記載の表面欠陥検査装
    置。
  6. 【請求項6】 表面欠陥が、被験ICパッケージの表面
    に存在するボイドであることを特徴とする請求項1から
    5のうちのいずれか1項に記載の表面欠陥検査装置。
  7. 【請求項7】 第1及び第2の照明器具が、LEDを発
    光源とする照明器具であることを特徴とする請求項6に
    記載の表面欠陥検査装置。
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