JP3258607B2 - 表面検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チップサイズパッ
ケージ（ＣＳ）等の外観検査、特に半田ボールの位置、
高さの測定に好適な表面検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩパッケージの基板への組み
立て方法は、次のように行なわれている。図１１に示す
ように、リード付きＬＳＩパッケージ５１は、スルーホ
ール付き基板５２に、リードがスルーホールに挿入され
るように装着され、主に半田付けによって固定されてい
た。こうした、従来の組み立て方法を用いるためには、
パッケージ内の総配線長が長くなるうえ、リードの処理
の繁雑さがある。

【０００３】近年では、半導体デバイスの多様化に伴
い、ピン数、サイズとも様々な要求があり、特に多ピン
化の要求に対して、図１２に示すような、チップサイズ
パッケージ５３（以下、ＣＳと略称する）が開発されて
いる。

【０００４】このＣＳパッケージ５３の最大の特徴は、
接続端子列を周辺配置から面配置に変えて、ピンピッチ
を制限せずに、図９に示す半田ボール５４を採用して、
多ピン化したことである。この半田ボール５４のサイズ
は、直径０．２ｍｍ、ピッチ０．５〜１．０ｍｍであ
る。ＣＳパッケージ５３は、半田ボール５４の配列を遂
行するための基板を備えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、次世代
の実装チップとして電気特性が優れ、小型、高密度実装
が可能なＣＳパッケージ５３は、基板としての電気コン
タクトを確保するため、接点である半田ボール５４の高
さの誤差が±０．５μｍ〜５．０μｍ程度となる精度が
必要である。このため、半田ボール５４を検査対象物と
して、その高さを正確、かつ高速に測定する装置が要求
されていた。

【０００６】本発明は前記のような事情を考慮してなさ
れたもので、検査対象物の位置、高さを精度良く、高速
に測定することが可能な表面検査装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、検査対象物の
表面の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段よって
撮像された画像により検査対象物表面の突起物の位置を
算出する画像処理手段と、前記検査対象物を走査するこ
とにより前記突起物の高さに応じた信号を出力する高さ
検出手段と、前記画像処理手段によって算出された突起
物の位置に応じて、前記高さ検出手段を検査対象物表面
の突起物の位置で走査させる移動手段と、前記高さ検出
手段から出力された信号をもとにして、前記検査対象物
上の突起物の高さを算出する高さ信号処理手段とを具備
したことを特徴とする。

【０００８】また、前記高さ検出手段による検出を行な
うための所定の位置に検査対象物を搬送する搬送手段
と、前記搬送手段によって搬送されている検査対象物
が、前記高さ検出手段による検出を行なうための所定の
位置に到達したことを検知する検知手段とを具備し、前
記検知手段による検知があった際に、前記搬送手段によ
る搬送を中断することを特徴とする。

【０００９】また、前記検知手段によって検査対象物が
所定の位置に到達したことが検知された際に、前記搬送
手段によって搬送された検査対象物を、前記高さ検出手
段による検査位置に移動させる移動手段を具備したこと
を特徴とする。

【００１０】また本発明は、検査対象物の表面画像を撮
像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画
像により検査対象物表面の突起物の位置を算出する画像
処理手段と、前記検査対象物を走査することにより前記
突起物の高さに応じた信号を出力する高さ検出手段と、
前記高さ検出手段による検出を行うための所定の位置に
検査対象物を高速に移動させる粗動位置決め手段と、前
記画像処理手段によって算出された突起物の位置に応じ
て、前記粗動位置決め手段による移動を制御する粗動位
置制御手段と、前記高さ検出手段による検出を行うため
の所定の位置に検査対象物を高精度で位置決めする微動
位置決め手段と、前記画像処理手段によって算出された
突起物の位置に応じて、前記微動位置決め手段による位
置決めを制御する微動位置制御手段と、前記高さ検出手
段から出力された信号をもとにして、前記検査対象物上
の突起物の高さを算出する高さ信号処理手段とを具備し
たことを特徴とする。

【００１１】また、前記微動位置決め手段は、前記高さ
検出手段によって検出される高さ方向に対して垂直な平
面内での検査対象物の位置決めを行なう平面微動位置決
め手段と、前記高さ検出手段に対する検査対象物の表面
の傾斜を調整する傾斜微動位置決め手段と、前記高さ検
出手段によって検出される高さ方向に対して検査対象物
の位置決めを行なう高さ微動位置決め手段とからなるこ
とを特徴とする。

【００１２】

【００１３】また、前記高さ信号処理手段によって算出
された前記検査対象物面上の突起物の高さを表す表示を
行うための表示手段を具備したことを特徴とする。ま
た、前記高さ検出手段は、検査対象物面上の突起物の高
さを検出するための検査用検出マイクロコイルと、予め
突起物の高さが測定されている参照用検査対象物面上の
突起物の高さを検出するための参照用検出マイクロコイ
ルとが設けられ、前記高さ信号処理手段は、前記検査用
検出マイクロコイルと参照用検出マイクロコイルから出
力される信号と、予め測定されている前記参照用検査対
象物面上の突起物の高さをもとにして、前記検査対象物
面上の突起物の高さを算出することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は第１実施形態に係わ
る表面検査装置の構成を示すブロック図である。図１に
示すように、第１実施形態における表面検査装置は、検
出装置１、制御装置２、及び搬送装置３によって構成さ
れている。

【００１５】検出装置１は、検査対象物であるチップサ
イズパッケージ５３（以下、ＣＳと略称する）から、Ｃ
Ｓパッケージ５３の半田ボール５４の高さを測定するた
めのデータを検出するものである。

【００１６】検出装置１には、光電スイッチ１０、セン
サ１２、ＣＳパッケージ受枠１４、ＣＣＤカメラ１６、
及びガイド棒１８の各種機構が設けられている。光電ス
イッチ１０は、検査対象物であるチップサイズパッケー
ジ５３が、搬送経路上の検査位置にあることを検出する
ためのスイッチであり、検出信号を後述する搬送装置３
の駆動を制御する制御機能に通知する。

【００１７】センサ１２は、検査位置にあるＣＳパッケ
ージ５３の表面と相対しながら走査するように移動さ
れ、ＣＳパッケージ５３の半田ボール５４の高さを検出
するための信号を検出して制御装置２（オッシレータ・
デュモジュレータ２６）に出力する。

【００１８】ＣＳパッケージ受枠１４は、センサ１２に
よる走査が行われる検査位置に、ＣＳパッケージ５３が
位置するように規定するためのもので、後述する搬送装
置３のＣＳパッケージ押上装置３２によってＣＳパッケ
ージ５３が押し上げられることでＣＳパッケージ５３と
圧接する。

【００１９】ＣＣＤカメラ１６は、検査位置にあるＣＳ
パッケージ５３に対して、センサ１２による走査が行わ
れる前に表面の画像を撮像するもので、撮像した画像の
画像信号を制御装置２の画像処理装置２４に出力する。

【００２０】ガイド棒１８は、センサ１２がＣＳパッケ
ージ５３に対して走査するように移動される際の経路方
向を規定するものである。制御装置２は、検出装置１に
よってデータを検出するための制御や、検出結果の出力
等を行なうもので、駆動装置２０、センサ位置設定装置
２２、表示器２３、画像処理装置２４、オッシレータ・
デュモジュレータ２６、信号処理装置２８、表示器２９
が設けられている。

【００２１】駆動装置２０は、センサ位置設定装置２２
によって設定されたセンサ位置に応じて、ガイド棒１８
により規定される方向に沿って、センサ１２をＣＳパッ
ケージ５３の半田ボール５４上を走査するように移動さ
せる。

【００２２】センサ位置設定装置２２は、画像処理装置
２４による処理結果に応じて、ＣＳパッケージ５３の半
田ボール５４上をセンサ１２が走査するようにセンサ位
置を設定する。

【００２３】表示器２３は、画像処理装置２４による処
理結果である、ＣＳパッケージ５３の半田ボール５４の
位置を表示出力する。画像処理装置２４は、検出装置１
のＣＣＤカメラ１６の制御と共に、ＣＣＤカメラ１６に
よって撮像された画像をもとに、ＣＳパッケージ５３の
半田ボール５４の位置を算出する。

【００２４】オッシレータ・デュモジュレータ２６は、
検出装置１のセンサ１２によって検出された信号を、信
号処理装置２８において処理できるように信号処理す
る。信号処理装置２８は、オッシレータ・デュモジュレ
ータ２６を介して得られたセンサ１２によって検出され
た信号をもとに、ＣＳパッケージ５３の半田ボール５４
の高さを検出する。

【００２５】表示器２９は、信号処理装置２８によって
検出された半田ボール５４の高さを表示出力する。搬送
装置３は、検査対象物であるＣＳパッケージ５３を検出
装置１による検査位置に搬送するためのもので、コンベ
ア３０、ＣＳパッケージ押上装置３２が設けられてい
る。

【００２６】コンベア３０は、図示せぬ制御機能による
搬送制御のもとで、検査の対象とする複数のＣＳパッケ
ージ５３を、連続的に検出装置１による検査位置方向へ
搬送する。コンベア３０は、ＣＳパッケージ５３が検出
装置１の光電スイッチ１０によって検査位置に到達した
ことが検出され、制御機能に通知されると、ＣＳパッケ
ージ５３の搬送を停止する。

【００２７】ＣＳパッケージ押上装置３２は、図示せぬ
制御機能による搬送制御のもとで、ＣＳパッケージ５３
を検出装置１による検査位置に移動させるもので、コン
ベア３０を搬送されたＣＳパッケージ５３を、チャック
３４によって挟み込んでコンベア３０上から検出装置１
のＣＳパッケージ受枠１４（検査位置）にまで押し上
げ、検出装置１による処理が完了した後にコンベア３０
上に戻す。ＣＳパッケージ押上装置３２は、検出装置１
による検査位置に合わせて設置され、コンベア３０によ
るＣＳパッケージ５３の搬送が停止された際に、コンベ
ア３０上にあるＣＳパッケージ５３を押し上げること
で、検出装置１のＣＳパッケージ受枠１４にＣＳパッケ
ージ５３を圧接させ、検査位置に固定させることができ
る。

【００２８】図２には、搬送装置３の概略平面図を示し
ている。図２に示すように、ＣＳパッケージ押上装置３
２は、コンベア３０によるＣＳパッケージ５３の搬送経
路を挟んで設けられ、コンベア３０上のＣＳパッケージ
５３を両側から挟み込むことができる。

【００２９】図３には、センサ１２の詳細な構成を示す
断面図を示している。図３に示すセンサ１２は、相互誘
導型マイクロコイルによって構成された例を示してい
る。図３に示すように、センサ１２は、励磁コイル４０
を挟んで、検査用検出マイクロコイルアレイ４２、参照
用検出マイクロコイルアレイ４４が設けられている。ま
た、参照用検出マイクロコイルアレイ４４の近傍には、
参照用ＣＳパッケージ４６が設けられている。

【００３０】参照用検出マイクロコイルアレイ４４と参
照用ＣＳパッケージ４６とは、参照用検出マイクロコイ
ルアレイ４４のコイル面と参照用ＣＳパッケージ４６の
半田ボールの頂点との特定の距離Ｌ１に設定されてい
る。距離Ｌ１は、検査用検出マイクロコイルアレイ４２
によってＣＳパッケージ５３の半田ボール５４の高さを
測定する際の基準となる。

【００３１】次に、第１実施形態における表面検査装置
の動作について説明する。検査対象とするＣＳパッケー
ジ５３は、搬送装置３のコンベア３０によって、検出装
置１による検査位置の方向へ順次搬送される。コンベア
３０で搬送されたＣＳパッケージ５３が検出装置１の下
方位置に進入すると、光電スイッチ１０によって先端部
が到達したことが検知される。

【００３２】続いて、ＣＳパッケージ５３が搬送されて
ＣＳパッケージ受枠１４の真下に到達し、後端部が光電
スイッチ１０によって検知されると、搬送装置３の制御
機能に通知されて、コンベア３０による搬送が停止され
る。

【００３３】コンベア３０によるＣＳパッケージ５３の
搬送が停止されると、コンベア３０上のＣＳパッケージ
５３は、ＣＳパッケージ押上装置３２により検出装置１
による検査位置へ押し上げられる。すなわち、ＣＳパッ
ケージ５３は、チャック３４によって挟み込まれて、上
方へ押し上げられることで、検出装置１のＣＳパッケー
ジ受枠１４に圧接される。ＣＳパッケージ受枠１４で
は、ＣＳパッケージ５３の周辺の肩部（上面と側面とに
よる角部）が保持され、ＣＳパッケージ５３が検査位置
で安定する。

【００３４】ＣＳパッケージ５３がＣＳパッケージ受枠
１４に圧接され、検査位置に保持されると、画像処理装
置２４の制御のもとでＣＣＤカメラ１６により、ＣＳパ
ッケージ５３の上面、すなわち半田ボール５４が設けら
れた面が撮像される。

【００３５】図４には、ＣＣＤカメラ１６によって撮像
されたＣＳパッケージ５３の上面の画像の一例を示して
いる。画像処理装置２４は、図４に示すように撮像され
た画像をもとにして、半田ボール５４の各ボールの位置
として頂点Ｔを求める。画像処理装置２４は、算出した
半田ボール５４の頂点Ｔの位置をセンサ位置設定装置２
２に通知する。また、表示器２３は、画像処理装置２４
によって算出された、ＣＳパッケージ５３の半田ボール
５４の位置を表す表示を出力する。このように、センサ
１２の走査位置が画像処理によって求められるので、Ｃ
Ｓパッケージ５３の半田ボール５４の高さの測定処理を
高速化することができる。

【００３６】センサ位置設定装置２２は、画像処理装置
２４によって算出された半田ボール５４の頂点Ｔの位置
に応じて、ＣＳパッケージ５３に対してセンサ１２が半
田ボール５４上を走査する位置を設定する。センサ位置
設定装置２２は、設定したセンサ位置に応じて、駆動装
置２０によってセンサ１２を移動させ、検査位置にある
ＣＳパッケージ５３を走査させる。

【００３７】ＣＳパッケージ受枠１４の上方には、図５
に示すように、ガイド棒１８が設置されている。ガイド
棒１８は、検査位置にＣＳパッケージ５３が保持された
状態で、半田ボール５４の配列方向と平行となるように
設置されている。

【００３８】駆動装置２０によって駆動されるＣＣＤカ
メラ１６は、ガイド棒１８上で摺動される。従って、セ
ンサ１２は、検査位置にあるＣＳパッケージ５３の表面
と相対しながら走査するように移動され、ＣＳパッケー
ジ５３の半田ボール５４の高さを検出するための信号を
検出することができる。

【００３９】第１実施形態における表面検査装置のセン
サ１２は、図３に示すように、検査用検出マイクロコイ
ルアレイ４２と参照用検出マイクロコイルアレイ４４と
から成っており、参照用検出マイクロコイルアレイ４４
のコイル面と参照用ＣＳパッケージ４６の半田ボールの
頂点との距離Ｌ１が一定となるように保持されている。

【００４０】ＣＳパッケージ５３を走査することによっ
て、検査用検出マイクロコイルアレイ４２によって測定
される信号は、オッシレータ・デュモジュレータ２６を
介して信号処理装置２８に入力される。

【００４１】センサ１２によって検出された信号の信号
波形Ｓは、例えば図６のようになる。図６に示すよう
に、信号波形Ｓは、半田ボール５４の配列に応じて、各
半田ボールの頂点Ｔに対応する位置での信号レベルにピ
ークが現れるようになる。すなわち、半田ボールの頂点
Ｔの高さに応じた信号レベルが得られる。

【００４２】信号処理装置２８は、オッシレータ・デュ
モジュレータ２６を介して得られた信号から、参照用検
出マイクロコイルアレイ４４によって参照用ＣＳパッケ
ージ４６をもとに得られる距離Ｌ１での信号レベルを基
準として、半田ボール５４の高さを求める。すなわち、
距離Ｌ１で検出される信号レベルでの半田ボールの高さ
が予め分かっているので、実際に検出された信号レベル
から距離Ｌ２が算出でき、半田ボールの高さを正確に求
めることができる。また、表示器２９は、信号処理装置
２８によって求められたＣＳパッケージ５３の半田ボー
ル５４の高さを表す表示を出力する。

【００４３】なお、センサ１２の検査用検出マイクロコ
イルアレイ４２、参照用検出マイクロコイルアレイ４４
のコイルのピッチを狭くすることにより、ＣＳパッケー
ジ５３の位置がずれていたとしても、何れかのコイルに
よって半田ボール５４の頂点を検出することができる。
従って、あらゆる形状のＣＳパッケージ５３の半田ボー
ル５４の高さを測定することができる。

【００４４】また、前述したセンサ１２は、複数のマイ
クロコイルが所定の方向に配列された構成を持つ検査用
検出マイクロコイルアレイ４２を用い、図５に示すよう
に、ガイド棒１８に従って所定の１方向に移動されるも
のとしているが、図７に示すように、単独マイクロコイ
ル４２ａを用いて、半田ボール５４の配列に応じて順次
走査するようにしても良い。

【００４５】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図８は第２実施形態に係わる表面検査装置の構成
を示すブロック図である。図８に示すように、第２実施
形態における表面検査装置は、検出装置６１、制御装置
６２、及び搬送系によって構成されている。なお、搬送
系には、検査部６３、搬入装置６４、搬出装置６６、ロ
ーダ６７、アンローダ６８、及び図示せぬ制御機能が含
まれている。

【００４６】検出装置６１は、検査対象物であるチップ
サイズパッケージ５３（ＣＳパッケージ５３）から、Ｃ
Ｓパッケージ５３の半田ボール５４の高さを測定するた
めのデータを検出するものである。

【００４７】検出装置６１には、レーザフォーカス変位
計７０、ＣＣＤカメラ７２が設けられている。レーザフ
ォーカス変位計７０は、レーザ光を利用して、レーザ光
の照射先に位置する、検査対象物であるＣＳパッケージ
５３の半田ボール５４の高さを測定するものである。第
２実施形態におけるレーザフォーカス変位計７０は、例
えば測定範囲が±０．３ｍｍ、分解能が０．１μｍの能
力を有しているものとする。

【００４８】ＣＣＤカメラ７２は、検査位置にあるＣＳ
パッケージ５３に対して、レーザフォーカス変位計７０
による半田ボール５４の高さの測定が行われる前に表面
の画像を撮像するもので、撮像した画像の画像信号を制
御装置６２の画像処理装置９４に出力する。

【００４９】制御装置６２は、検出装置６１によってデ
ータを検出するための制御や、検出結果の出力等を行な
うもので、コントローラ９０、波形モニタ９１、微動テ
ーブル制御装置９２、粗動ステージ制御装置９３、画像
処理装置９４、及び表示器９５が設けられている。

【００５０】コントローラ９０は、レーザフォーカス変
位計７０による半田ボール５４の高さの測定を制御する
もので、レーザフォーカス変位計７０によって得られる
測定結果を波形モニタ９１において出力させる。

【００５１】波形モニタ９１は、コントローラ９０の制
御のもとで、レーザフォーカス変位計７０により測定さ
れたＣＳパッケージ５３の半田ボール５４の高さを表す
信号波形を出力する。

【００５２】微動テーブル制御装置９２は、画像処理装
置９４によって算出されるＣＳパッケージ５３の半田ボ
ール５４の位置に基づいて、搬送系の検査部６３におけ
る高さ傾斜微動テーブル７８、及びＸＹ回転微動テーブ
ル８０によるＣＳパッケージ５３の位置決めを制御す
る。微動テーブル制御装置９２による位置決めは、レー
ザフォーカス変位計７０の性能に応じた高精度で行われ
る。

【００５３】粗動ステージ制御装置９３は、搬送系の検
査部６３における粗動ステージ７４によるＣＳパッケー
ジ５３の移動を、レーザフォーカス変位計７０による検
査位置まで高速に行なうように制御するもので、粗動用
モータ７５，７６に対する駆動制御によって行なう。

【００５４】画像処理装置９４は、検出装置６１のＣＣ
Ｄカメラ７２の制御と共に、ＣＣＤカメラ７２によって
撮像された画像をもとに、ＣＳパッケージ５３の半田ボ
ール５４の位置を算出する。

【００５５】表示器９５は、画像処理装置２４による処
理結果である、ＣＳパッケージ５３の半田ボール５４の
位置を表示出力する。搬送系には、検査部６３、搬入装
置６４、搬出装置６６、ローダ６７、アンローダ６８が
設けられている。

【００５６】検査部６３は、検査対象とするＣＳパッケ
ージ５３を、検出装置６１による検査位置に移動させる
ものである。詳細な構成については後述する。搬入装置
６４は、図示せぬ搬送機能によって動作が制御されるも
ので、検査対象とするＣＳパッケージ５３をマガジン５
６の単位で複数まとめて搬送する。搬入装置６４は、所
定の位置までマガジン５６を搬送すると、ＣＳパッケー
ジ５３を検査部６３に移動させるために一時停止する。
ＣＳパッケージ５３は、それぞれセル５８に乗せられた
状態で搬送される。この時、ＣＳパッケージ５３の半田
ボール５４が上面側にあるようにセル５８に乗せられて
いる。

【００５７】搬出装置６６は、図示せぬ搬送機能によっ
て動作が制御されるもので、検査部６３において検査済
みのＣＳパッケージ５３をマガジン５６の単位で複数ま
とめて搬送する。

【００５８】ローダ６７は、図示せぬ搬送機能によって
動作が制御されるもので、搬入装置６４によって所定の
位置まで搬送されたマガジン５６から、検査対象とする
１個のＣＳパッケージ５３を取り上げ、検査部６３上に
移動し、検査部６３の搬入位置（Ａ）にある固定枠８２
上にＣＳパッケージ５３を乗せる。ローダ６７は、マガ
ジン５６の各ＣＳパッケージ５３について、１個のＣＳ
パッケージ５３に対する検査が終了する毎に前述した動
作を繰り返し行なう。

【００５９】アンローダ６８は、図示せぬ搬送機能によ
って動作が制御されるもので、検査部６３において検査
が終了した、搬出位置（Ｃ）にある固定枠８２から検査
済みのＣＳパッケージ５３を取り上げ、搬出装置６６上
に移動し、搬出装置６６上のマガジン５６に乗せる。た
だし、アンローダ６８は、検査されたＣＳパッケージ５
３の半田ボール５４の高さに基づく、合格品あるいは不
合格品の判別に応じて選別して搬出する。

【００６０】検査部６３には、図８に示すように、粗動
ステージ７４、粗動用モータ７５，７６、スクリューね
じ７７ａ，７７ｂ、高さ傾斜微動テーブル７８、ＸＹ回
転微動テーブル８０、固定枠８２が設けられている。

【００６１】粗動ステージ７４は、高さ傾斜微動テーブ
ル７８、ＸＹ回転微動テーブル８０、及び固定枠８２
（ＣＳパッケージ５３が載置される）を乗せて、検出装
置６１による検査位置に移動させるためのものである。

【００６２】粗動用モータ７５，７６は、粗動ステージ
制御装置９３の制御のもとで、粗動ステージ７４を検出
装置６１による検査位置に移動させるための駆動力を発
生させる。粗動用モータ７６は、スクリューねじ７７ａ
を回転駆動させることで、スクリューねじ７７ａと係合
されている粗動ステージ７４を、スクリューねじ７７ａ
の軸方向に移動させる。また、粗動用モータ７５は、ス
クリューねじ７７ａと垂直方向に配置されたスクリュー
ねじ７７ｂを回転駆動させることで、スクリューねじ７
７ｂと係合されている、粗動ステージ７４、粗動用モー
タ７６、及びスクリューねじ７７ａが取り付けられたス
テージを、スクリューねじ７７ｂの軸方向に移動させ
る。粗動用モータ７５，７６は、粗動ステージ７４を、
検出装置６１による検査位置まで高速に移動させるため
に使用される。

【００６３】高さ傾斜微動テーブル７８は、固定枠８
２、ＸＹ回転微動テーブル８０を乗せて粗動ステージ７
４上に設けられたもので、微動テーブル制御装置９２の
制御のもとで、検出装置６１のレーザフォーカス変位計
７０に対して、固定枠８２に載置されるＣＳパッケージ
５３の検査面が水平、かつ半田ボール５４の高さが検査
範囲内に入るように、高さ、及び傾斜を高精度に調整す
るためのテーブルである。

【００６４】ＸＹ回転微動テーブル８０は、固定枠８２
を乗せて高さ傾斜微動テーブル７８上に設けられたもの
で、微動テーブル制御装置９２の制御のもとで、検出装
置６１のレーザフォーカス変位計７０に対して、固定枠
８２に載置されるＣＳパッケージ５３の検査面が水平、
かつ半田ボール５４の高さが検査範囲内に入るように、
Ｘ方向、Ｙ方向（Ｘ方向とＹ方向とは互いに垂直に交差
する方向とする）、回転位置を高精度に調整するための
テーブルである。

【００６５】固定枠８２は、ＸＹ回転微動テーブル８０
上に設けられたもので、検査対象としてローダ６７によ
って搬送されたＣＳパッケージ５３を保持する。次に、
第２実施形態における表面検査装置の動作について説明
する。

【００６６】検査対象とするマガジン５６は、搬入装置
６４によって所定の方向へ順次搬送される。搬送された
マガジン５６が所定の位置に到達すると、制御機能によ
って搬入装置６４による搬送が一時停止される。

【００６７】また、制御機能によってローダ６７が駆動
されて、搬入装置６４上のマガジン５６から１個のＣＳ
パッケージ５３が取り出され、検査部６３の方向に搬送
され、検査部６３の搬入位置（Ａ）にある固定枠８２上
に載置される。

【００６８】検査対象とするＣＳパッケージ５３が固定
枠８２上に載置されると、制御装置６２の粗動ステージ
制御装置９３は、粗動用モータ７５，７６を回転駆動さ
せて、粗動ステージ７４を検出装置６１の下方に位置す
る検査位置（Ｂ）へ高速に移動させる。

【００６９】さらに、微動テーブル制御装置９２は、高
さ傾斜微動テーブル７８、ＸＹ回転微動テーブル８０を
制御して、固定枠８２上に載置されたＣＳパッケージ５
３が、レーザフォーカス変位計７０に対して、半田ボー
ル５４が設けられている検査面が平行、かつ高さ方向で
検査範囲内に入るように高精度に位置決めがなされる。

【００７０】ＣＳパッケージ５３が検査部６３において
所定の位置に位置決めされると、画像処理装置９４の制
御のもとでＣＣＤカメラ７２により、ＣＳパッケージ５
３の上面、すなわち半田ボール５４が設けられた面が撮
像される。

【００７１】図４には、ＣＣＤカメラ７２によって撮像
されたＣＳパッケージ５３の上面の画像の一例を示して
いる（第１実施形態と同じ）。画像処理装置９４は、図
４に示すように撮像された画像をもとにして、半田ボー
ル５４の各ボールの位置として頂点Ｔを求める。画像処
理装置９４は、算出した半田ボール５４の頂点Ｔの位置
を微動テーブル制御装置９２に通知する。また、表示器
９５は、画像処理装置９４によって算出された、ＣＳパ
ッケージ５３の半田ボール５４の位置を表す表示を出力
する。このように、レーザフォーカス変位計７０による
半田ボール５４の高さの測定位置が画像処理によって求
められるので、ＣＳパッケージ５３の半田ボール５４の
高さの測定処理を高速化することができる。

【００７２】微動テーブル制御装置９２は、画像処理装
置９４によって算出された半田ボール５４の頂点Ｔの位
置に応じて、粗動ステージ制御装置９３により粗動用モ
ータ７５，７６を駆動させて、粗動ステージ７４の位置
決め制度範囲で位置決めを行なう。

【００７３】さらに、微動テーブル制御装置９２は、半
田ボール５４の頂点Ｔの位置がレーザフォーカス変位計
７０から照射されるレーザ光の照射位置が一致するよう
に、高さ傾斜微動テーブル７８あるいはＸＹ回転微動テ
ーブル８０（または両方）を駆動して、ＣＳパッケージ
５３の位置を高精度に調整する。

【００７４】なお、ＣＳパッケージ５３に設けられた複
数の半田ボール５４に対して、微動テーブル制御装置９
２は、図９に示すような測定方向に従って、測定が行わ
れるように位置決めを制御するものとする。

【００７５】コントローラ９０は、微動テーブル制御装
置９２によって高精度の位置決めがなされたＣＳパッケ
ージ５３に対して、レーザフォーカス変位計７０によっ
てレーザ光を照射させることで、レーザフォーカス変位
計７０と半田ボール５４との距離に基づく信号を発生さ
せる。

【００７６】レーザフォーカス変位計７０を用いて発生
された信号の信号波形Ｓは、例えば図１０のようにな
る。図１０に示すように、信号波形Ｓは、半田ボール５
４の配列に応じて、各半田ボールの頂点Ｔに対応する位
置での信号レベルにピークが現れるようになる。すなわ
ち、半田ボールの頂点Ｔの高さに応じた信号レベルが得
られる。

【００７７】コントローラ９０は、検出された信号か
ら、予め規定されている基準点からの距離Ｌ１に基づい
て、各々の半田ボール５４の高さを求める。また、波形
モニタ９１は、コントローラ９０の制御のもとで、ＣＳ
パッケージ５３の半田ボール５４の高さを表す表示を出
力する。

【００７８】以下、同様にして、画像処理装置９４によ
って検査対象のＣＳパッケージ５３の撮影画像から算出
された半田ボール５４の位置をもとに、図９に示す測定
方向に従って、粗動ステージ制御装置９３の制御のもと
で粗動ステージ７４の位置決めを高速に行ない、さらに
微動テーブル制御装置９２の制御のもとで、高さ傾斜微
動テーブル７８及びＸＹ回転微動テーブル８０によるレ
ーザフォーカス変位計７０の能力に応じた高精度な位置
決めを行なって、前述のようにして半田ボール５４の高
さの測定を行なう。

【００７９】こうして、検査部６３の検査位置（Ｂ）に
おける検査が完了すると、粗動ステージ制御装置９３に
よって粗動用モータ７５，７６が駆動されて、粗動ステ
ージ７４が搬出位置（Ｃ）に移動される。

【００８０】なお、半田ボール５４の高さが測定された
ＣＳパッケージ５３は、測定結果に基づいて、合格品と
不合格品とに分類される。搬出位置（Ｃ）に移動された
粗動ステージ７４上の固定枠８２に載置されたＣＳパッ
ケージ５３は、アンローダ６８によって持ち上げられ、
搬出装置６６の方向に移動され、搬出装置６６上のマガ
ジン５６に載置される。この際、搬送機能の制御のもと
で、検査済みのＣＳパッケージ５３は、合格品と不合格
品とに選別されて搬出される。

【００８１】このようにして、第２実施形態における表
面検査装置では、粗動ステージ７４と、高さ傾斜微動テ
ーブル７８及びＸＹ回転微動テーブル８０とを使い分け
て、検査対象とするＣＳパッケージ５３を検査位置に移
動させることができる。

【００８２】すなわち、一般に、高速に移動できるステ
ージでは位置決め精度が悪く、また高精度に位置決めで
きるステージでは移動速度が遅いという特性に対して、
第２実施形態では、高精度位置決めを高速に行なうた
め、まず粗動ステージ７４で目標の検査位置へ粗動ステ
ージ７４の位置決め精度範囲で高速に移動させ、次に高
さ傾斜微動テーブル７８及びＸＹ回転微動テーブル８０
によって高精度に目標の検査位置へ位置決めできるよう
になっている。

【００８３】このような制御をすることにより、検査対
象物であるＣＳパッケージ５３の検査位置への位置決め
を、高速かつ高精度に行なうことができ、半田ボール５
４の位置や高さを精度良く、高速に測定できるようにな
る。

【００８４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、検
査対象物の表面の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像
手段によって撮像された画像により検査対象物表面の突
起物の位置を算出する画像処理手段と、前記検査対象物
面上の突起物の高さを検出する高さ検出手段と、前記画
像処理手段によって算出された突起物の位置に応じて、
前記高さ検出手段を検査対象物表面の突起物の位置へ移
動させる移動手段とを具備したことにより、画像処理に
よって検査対象物面上の突起物の位置、及び高さ検出手
段による検出を行なうための位置決めがされるので、高
速な処理が可能となる。

【００８５】また、前記高さ検出手段による検出を行な
うための所定の位置に検査対象物を搬送する搬送手段
と、前記搬送手段によって搬送されている検査対象物
が、前記高さ検出手段による検出を行なうための所定の
位置に到達したことを検知する検知手段とを具備し、前
記検知手段による検知があった際に、前記搬送手段によ
る搬送を中断することにより、連続的に複数の検査対象
物を検査対象として供給することができる。

【００８６】また、前記検知手段によって検査対象物が
所定の位置に到達したことが検知された際に、前記搬送
手段によって搬送された検査対象物を、前記高さ検出手
段による検査位置に移動させる移動手段を具備したこと
により、連続的に複数の検査対象物を検査対象とした際
に、それぞれが確実に検査位置に移動されるので、正確
な測定が可能となる。

【００８７】また、検査対象物の表面の画像を撮像する
撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像によ
り検査対象物表面の突起物の位置を算出する画像処理手
段と、前記検査対象物面上の突起物の高さを検出する高
さ検出手段と、前記高さ検出手段による検出を行なうた
めの所定の位置に検査対象物を高速に移動させる粗動位
置決め手段と、前記画像処理手段によって算出された突
起物の位置に応じて、前記粗動位置決め手段による移動
を制御する粗動位置制御手段と、前記高さ検出手段によ
る検出を行なうための所定の位置に検査対象物を高精度
で位置決めする微動位置決め手段と、前記画像処理手段
によって算出された突起物の位置に応じて、前記微動位
置決め手段による位置決めを制御する微動位置制御手段
とを具備したので、検査対象物を高速、かつ高精度に位
置決めすることができるので、検査対象物の位置、高さ
を精度良く、高速に測定することが可能となる。

【００８８】また、前記微動位置決め手段は、前記高さ
検出手段によって検出される高さ方向に対して垂直な平
面内での検査対象物の位置決めを行なう平面微動位置決
め手段と、前記高さ検出手段に対する検査対象物の表面
の傾斜を調整する傾斜微動位置決め手段と、前記高さ検
出手段によって検出される高さ方向に対して検査対象物
の位置決めを行なう高さ微動位置決め手段とからなるの
で、検査対象物を高精度に検査対象位置に位置決めする
ことができる。

【００８９】また、前記高さ検出手段が前記検査対象物
面上の突起物の高さに応じた信号を出力するものであっ
て、前記高さ検出手段から出力された信号をもとにし
て、前記検査対象物面上の突起物の高さを算出する高さ
信号処理手段を具備したことを特徴とする。

【００９０】また、前記高さ信号処理手段によって算出
された前記検査対象物面上の突起物の高さを表す表示を
行なうための表示手段を具備したことを特徴とする。ま
た、前記高さ検出手段は、検査対象物面上の突起物の高
さを検出するための検査用検出マイクロコイルと、予め
突起物の高さが測定されている参照用検査対象物面上の
突起物の高さを検出するための参照用検出マイクロコイ
ルとが設けられ、前記高さ信号処理は、前記検査用検出
マイクロコイルと参照用検出マイクロコイルから出力さ
れる信号と、予め測定されている前記参照用検査対象物
面上の突起物の高さをもとにして、前記検査対象物面上
の突起物の高さを算出することを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係わる表面検査装置の
構成を示すブロック図。

【図２】図１中に示す搬送装置３の概略構成を示す平面
図を示す図。

【図３】図１中に示すセンサ１２の詳細な構成を示す断
面図。

【図４】第１実施形態におけるＣＣＤカメラ１６によっ
て撮像されたＣＳパッケージ５３の上面の画像の一例を
示す図。

【図５】図１中に示すＣＳパッケージ受枠１４の上方に
設けられたガイド棒１８の設置状況を示す図。

【図６】図１中に示すセンサ１２によって検出された信
号の信号波形Ｓの一例を示す図。

【図７】単独マイクロコイル４２ａを用いた場合のＣＳ
パッケージ５３の半田ボール５４に対する走査方向を説
明するための図。

【図８】本発明の第２実施形態に係わる表面検査装置の
構成を示すブロック図。

【図９】図８に示す検査部６３によって移動制御される
ＣＳパッケージ５３の半田ボール５４の測定方向を説明
するための図。

【図１０】図８中に示すレーザフォーカス変位計７０に
よって検出された信号の信号波形Ｓの一例を示す図。

【図１１】従来のＬＳＩパッケージを示す図。

【図１２】チップサイズパッケージの一例を示す図。

【符号の説明】

１ 検出装置 ２ 制御装置 ３ 搬送装置 １０ 光電スイッチ １２ センサ １４ ＣＳパッケージ受枠 １６ ＣＣＤカメラ １８ ガイド棒 ２０ 駆動装置 ２２ センサ位置設定装置 ２３，２９ 表示器 ２４ 画像処理装置 ２８ 信号処理装置 ３０ コンベア ３２ ＣＳパッケージ押上装置 ４２ 検査用検出マイクロコイルアレイ ４４ 参照用検出マイクロコイルアレイ ６４ 搬入装置 ６６ 搬出装置 ６７ ローダ ６８ アンローダ ７０ レーザフォーカス変位計 ７４ 粗動ステージ ７８ 高さ傾斜微動テーブル ８０ ＸＹ回転微動テーブル ８２ 固定枠 ９０ コントローラ ９１ 波形モニタ ９２ 微動テーブル制御装置 ９３ 粗動ステージ制御装置 ９４ 画像処理装置

フロントページの続き (72)発明者 小松 直隆 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (56)参考文献 特開 平８−14848（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−261718（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110494（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−220256（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−159721（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257354（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−216443（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−103256（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/88 - 21/956 G01B 11/00 - 11/22 H01L 21/66 H05K 3/34 512

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物の表面の画像を撮像する撮像
   手段と、 前記撮像手段よって撮像された画像により検査対象物表
   面の突起物の位置を算出する画像処理手段と、 前記検査対象物を走査することにより前記突起物の高さ
   に応じた信号を出力する高さ検出手段と、 前記画像処理手段によって算出された突起物の位置に応
   じて、前記高さ検出手段を検査対象物表面の突起物の位
   置で走査させる移動手段と、 前記高さ検出手段から出力された信号をもとにして、前
   記検査対象物上の突起物の高さを算出する高さ信号処理
   手段とを具備したことを特徴とする表面検査装置。
2. 【請求項２】 前記高さ検出手段による検出を行なうた
   めの所定の位置に検査対象物を搬送する搬送手段と、 前記搬送手段によって搬送されている検査対象物が、前
   記高さ検出手段による検出を行なうための所定の位置に
   到達したことを検知する検知手段とを具備し、 前記検知手段による検知があった際に、前記搬送手段に
   よる搬送を中断することを特徴とする請求項１記載の表
   面検査装置。
3. 【請求項３】 前記検知手段によって検査対象物が所定
   の位置に到達したことが検知された際に、前記搬送手段
   によって搬送された検査対象物を、前記高さ検出手段に
   よる検査位置に移動させる移動手段を具備したことを特
   徴とする請求項２記載の表面検査装置。
4. 【請求項４】 検査対象物の表面画像を撮像する撮像手
   段と、 前記撮像手段によって撮像された画像により検査対象物
   表面の突起物の位置を算出する画像処理手段と、前記検査対象物を走査することにより前記突起物の高さ
   に応じた信号を出力する高さ検出手段と、 前記高さ検出手段による検出を行うための所定の位置に
   検査対象物を高速に移動させる粗動位置決め手段と、 前記画像処理手段によって算出された突起物の位置に応
   じて、前記粗動位置決め手段による移動を制御する粗動
   位置制御手段と、 前記高さ検出手段による検出を行うための所定の位置に
   検査対象物を高精度で位置決めする微動位置決め手段
   と、 前記画像処理手段によって算出された突起物の位置に応
   じて、前記微動位置決め手段による位置決めを制御する
   微動位置制御手段と、前記高さ検出手段から出力された信号をもとにして、前
   記検査対象物上の突起物の高さを算出する高さ信号処理
   手段と を具備したことを特徴とする表面検査装置。
5. 【請求項５】 前記微動位置決め手段は、 前記高さ検出手段によって検出される高さ方向に対して
   垂直な平面内での検査対象物の位置決めを行う平面微動
   位置決め手段と、 前記高さ検出手段に対する検査対象物の表面の傾斜を調
   整する傾斜微動位置決め手段と、 前記高さ検出手段によって検出される高さ方向に対して
   検査対象物の位置決めを行なう高さ微動位置決め手段と
   からなることを特徴とする請求項４記載の表面検査装
   置。
6. 【請求項６】 前記高さ信号処理手段によって算出され
   た前記検査対象物面上の突起物の高さを表す表示を行う
   ための表示手段を具備したことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項４記載の表面検査装置。
7. 【請求項７】 前記高さ検出手段は、 検査対象物面上の突起物の高さを検出するための検査用
   検出マイクロコイルと、予め突起物の高さが測定されて
   いる参照用検査対象物面上の突起物の高さを検出するた
   めの参照用検出マイクロコイルとが設けられ、 前記高さ信号処理手段は、 前記検査用検出マイクロコイルと参照用検出マイクロコ
   イルから出力される信号と、予め測定されている前記参
   照用検査対象物面上の突起物の高さをもとにして、前記
   検査対象物面上の突起物の高さを算出することを特徴と
   する請求項１または請求項４記載の表面検査装置。