JP3659152B2 - 導電性ボールの搭載状態の検査方法 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ形成用に搭載される導電性ボールの搭載状態を検査する導電性ボールの搭載状態の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）などの半導体パッケージには基板回路との接続用の球状突起電極である金属バンプが設けられている。この金属バンプは半田ボールなどの導電性ボール（以下、単に「ボール」と略称）をパッケージの電極上に搭載して接合することにより形成される。ボールをパッケージに搭載した後には、ボールの搭載状態、すなわちボールの有無やボール位置が正常であるか否かを検査するための搭載状態検査が行われる。従来よりこの検査はリング照明などの照明手段によってボールを低角度で周囲から照射した状態で搭載面を撮像し、この撮像結果を画像認識することによって行われていた。この方法は、低角度からの照明光によって導電性ボールを全周方向から照明することにより得られた画像上で円環状の光沢部を検出し、この光沢部に基づいて重心検出などによってボール位置を求めるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のボールの搭載状態検査では、以下に述べるようにボールの認識を正しく行うことが困難であった。一般にボールの表面は大気暴露による酸化やボール相互が擦れ合うことによる細かな表面傷によって、必ずしも照明光を均一に反射するとは限らない。そして不均一な表面からの反射光を受光して得られた画像上では、ボール形状を表すべき光沢部はボールの形状に即した正しい形状を示さない場合がある。
【０００４】
また上述の検査方法では多数のボールを対象として検査を行うため、側方からの照明光が他のボールによって遮られて各ボールに対して均一な照明状態を実現することが困難で、光沢部の形状は照明状態によってもボール毎にばらつく。従ってこのような光沢部に基づいて求められたボール位置は信頼性のある結果を与えるものではなく、従来の導電性ボールの搭載状態検査においては、良好な精度でボール位置の検出が行えないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、良好な精度でボール位置の検出が行える導電性ボールの搭載状態の検査方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の導電性ボールの搭載状態の検査方法は、ワークに形成された電極上に搭載された導電性ボールの搭載状態を検査する導電性ボールの搭載状態の検査方法であって、導電性ボールの搭載面を撮像手段によって撮像する際に前記搭載面に照明手段によって照明光を照射し、前記導電性ボールからの反射光とともに前記電極上面からの反射光を受光して画面上で導電性ボール表面と電極上面を示す光沢部を検出し、この導電性ボール表面と電極上面の全体の光沢部の面積の大きさに基づいて電極に対する導電性ボールの相対位置ずれを検出するようにした。
【０００７】
本発明によれば、電極上に搭載された導電性ボールを撮像手段によって撮像する際に搭載面に照明手段によって照明光を照射し、導電性ボールからの反射光とともに電極上面からの反射光を受光して電極に対する導電性ボールの位置ずれを検出することにより、良好な精度でボール位置を検出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査のフロー図、図３、図４は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明する画像図、図５は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明するグラフである。
【０００９】
まず図１を参照して導電性ボールの搭載状態検査装置について説明する。図１において、検査ステージ１上にはワークとしての半導体パッケージの基板２が載置されている。基板２の上面に格子状に形成された電極３上には導電性ボール４（以下、「ボール４」と略記）が搭載されている。通常、電極３の直径は導電性ボールの直径よりも小さい。
【００１０】
検査ステージ１の上方には第１の環状照明５および第２の環状照明６が上下方向に配設されている。第１の環状照明５は、基板２のボール４の配列面に対して水平方向に近い斜め方向から照明光を照射する。第２の環状照明６は、径の異なる環状照明を多段に配設して略半球面状の照明面としたものであり、基板２のボール４の配列面に対して全天方向から照明光を照射する。第１の環状照明５および第２の環状照明６は共に照明制御部１０によって制御される。
【００１１】
第２の環状照明６の天頂位置には、撮像手段であるカメラ７が配置されている。カメラ７はボール４の配列面を垂直方向から撮像する。カメラ７によって得られた撮像データは画像記憶部８に送られ記憶される。この撮像データは検査処理部９に読み込まれ、ここで撮像データを画像処理することにより、基板２の上面のボール搭載面におけるボール４の有無や位置ずれが検出される。検査処理部９は撮像時に照明制御部１０を介して第１の環状照明５および第２の環状照明６の照明状態を制御する。表示部１１はカメラ７によって撮像された画像を表示するほか、検査処理部９による検査結果を表示する。
【００１２】
このボール搭載状態検査装置は上記のように構成されており、以下ボール搭載状態検査について図２〜図５を参照して説明する。まず図２のフロー図において、第１の環状照明５が点灯される（ＳＴ１）。これにより基板２のボール４に対して全周方向から低い角度で照明光が照射される。そしてこの照明光はボール４の表面に入射して反射されるが、このとき特定範囲からの反射光のみが上方に反射されてカメラ７によって受光される。
【００１３】
カメラ７の撮像画面上では、図３に示すようにボール４からの反射光はボール４の輪郭線内に位置する円環状の光沢部ａとして認識され、これによりボール４の存在が検出される。従って、基板２の電極３の位置に光沢部ａが検出されたか否かによって当該電極上にボール４が正常に存在しているか、欠品であるかが検査され、電極３以外の位置に光沢部ａが検出されるか否かによって、余剰ボールの有無が検査される。すなわち、第１の環状照明５を用いた撮像によって、ボール欠品、余剰ボールの検査が行われる（ＳＴ２）。
【００１４】
次いで、第２の環状照明６が点灯される（ＳＴ３）。これにより基板２に対してはほぼ全天方向から照明光が照射され、ボール４の表面からの反射光や電極３の上面からの反射光がカメラ７によって受光されることによりカメラ７の撮像画面上では、図４（ａ）に示すようにボール４の各搭載位置に輝度値が所定値以上の光沢部ｂが検出される。
【００１５】
そしてこの撮像画面上の各ボール搭載位置（電極３の配列位置）には、ボール位置ずれ検出のための検査枠１２が設定され、検査枠１２内で光沢部ｂに対応する明部画素数（所定の輝度値以上の画素数）、すなわち明部の面積の大きさが計算される。ボール位置ずれ検査はこの明部画素数をしきい値と比較することによって行われる。すなわち、検査枠１２内で検出された光沢部ｂに基づいて、ボール位置ずれ検査が行われる（ＳＴ４）。そして、全てのボール４についてボール位置ずれ検査を完了したならば、第１，第２の環状照明を消灯して（ＳＴ５）、ボール搭載状態検査を終了する。
【００１６】
以下、図４（ｂ）、図５を参照して（ＳＴ４）のボール位置ずれ検査について説明する。図４（ｂ）の（イ）〜（ハ）は、基板２のボール搭載位置に設定された検査枠１２内での、電極３に対するボール４の相対位置関係を示す画像であって、ボール４表面と電極３上面全体の光沢部を示しており、ここでは３種類の異なる相対位置関係を示している。（イ）は電極３とボール４との位置が一致しており位置ずれ０の状態を、（ロ）はボール４が電極に対して許容位置ずれ量ｄ１だけ位置ずれしている状態を、さらに（ハ）はボール４が許容位置ずれ量ｄ１を超えてｄ２だけ位置ずれしている状態を示している。
【００１７】
そしてこれらの各状態における明部画素数について図５を参照して説明する。（イ）においては電極３はボール４によって覆われていることからボール４自体の形状がそのまま画像上に現れた状態での明部画素数（Ｎ０）となっている。そして、この明部画素数Ｎ０は、ボール位置ずれ量がほぼ０であることを示している。（ロ）においては、ボール４に対応する光沢部ｂ（４）が電極３に対応する光沢部ｂ（３）に対して位置ずれしている結果、ボール４表面と電極３上面全体の光沢部ｂの面積が増大して明部画素数（明部の面積）が大きくなっている。そして許容位置ずれ量ｄ１だけずれた状態における明部画素数（Ｎ１）が、しきい値（Ｎｔｈ）として設定される。また（ハ）においては、ボール４が電極３に対して位置ずれ許容値を超えたｄ２だけ位置ずれしていることから、明部画素数（Ｎ２）はしきい値Ｎｔｈよりも大きくなる。
【００１８】
すなわち、ボール搭載位置に設定された検査枠１２内での明部画素数Ｎは、ボール４の電極３に対する相対的な位置ずれ量ｄに１対１対応しており、実際の種々の位置ずれ状態における撮像データから、図５に示すようにＮとｄの対応関係を示す曲線Ｌを設定することができる。従って、ボール位置ずれ検査においては、撮像により明部画素数Ｎを求め、求められたＮをしきい値Ｎｔｈと比較することにより、ボール４が電極３に対して位置ずれ許容値を超えて相対的に位置ずれしているか否かを検査することができる。
【００１９】
この方法によれば、撮像において照明光を全天方向から照射するようにしていることから、基板２上でのボール位置に拘わらず、各ボール４や電極３には均一な条件で照明光が照射され、照明ムラに起因する取得画像での光沢部分布のばらつきを防止することができ、従って位置ずれ検査を良好な精度で行うことができる。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、ボール位置ずれ検査を第１の環状照明５，第２の環状照明６をともに点灯した状態で行う例を示したが、第１の環状照明５を消灯し第２の環状照明６のみを用いるようにしてもよい。導電性ボールの上面全体を光沢部として検出させることが可能な照明装置でよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、電極上に搭載された導電性ボールを撮像手段によって撮像する際に搭載面に照明手段によって照明光を照射し、導電性ボールからの反射光とともに電極上面からの反射光を受光して電極に対する導電性ボールの位置ずれを検出するようにしたので、良好な精度でボール位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査のフロー図
【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明する画像図
【図４】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明する画像図
【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明するグラフ
【符号の説明】
２ 基板
３ 電極
４ ボール
５ 第１の環状照明
６ 第２の環状照明
７ カメラ
９ 検査処理部
１０ 照明制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ形成用に搭載される導電性ボールの搭載状態を検査する導電性ボールの搭載状態の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）などの半導体パッケージには基板回路との接続用の球状突起電極である金属バンプが設けられている。この金属バンプは半田ボールなどの導電性ボール（以下、単に「ボール」と略称）をパッケージの電極上に搭載して接合することにより形成される。ボールをパッケージに搭載した後には、ボールの搭載状態、すなわちボールの有無やボール位置が正常であるか否かを検査するための搭載状態検査が行われる。従来よりこの検査はリング照明などの照明手段によってボールを低角度で周囲から照射した状態で搭載面を撮像し、この撮像結果を画像認識することによって行われていた。この方法は、低角度からの照明光によって導電性ボールを全周方向から照明することにより得られた画像上で円環状の光沢部を検出し、この光沢部に基づいて重心検出などによってボール位置を求めるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のボールの搭載状態検査では、以下に述べるようにボールの認識を正しく行うことが困難であった。一般にボールの表面は大気暴露による酸化やボール相互が擦れ合うことによる細かな表面傷によって、必ずしも照明光を均一に反射するとは限らない。そして不均一な表面からの反射光を受光して得られた画像上では、ボール形状を表すべき光沢部はボールの形状に即した正しい形状を示さない場合がある。
【０００４】
また上述の検査方法では多数のボールを対象として検査を行うため、側方からの照明光が他のボールによって遮られて各ボールに対して均一な照明状態を実現することが困難で、光沢部の形状は照明状態によってもボール毎にばらつく。従ってこのような光沢部に基づいて求められたボール位置は信頼性のある結果を与えるものではなく、従来の導電性ボールの搭載状態検査においては、良好な精度でボール位置の検出が行えないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、良好な精度でボール位置の検出が行える導電性ボールの搭載状態の検査方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の導電性ボールの搭載状態の検査方法は、ワークに形成された電極上に搭載された導電性ボールの搭載状態を検査する導電性ボールの搭載状態の検査方法であって、導電性ボールの搭載面を撮像手段によって撮像する際に前記搭載面に照明手段によって照明光を照射し、前記導電性ボールからの反射光とともに前記電極上面からの反射光を受光して画面上で導電性ボール表面と電極上面を示す光沢部を検出し、この導電性ボール表面と電極上面の全体の光沢部の面積の大きさに基づいて電極に対する導電性ボールの相対位置ずれを検出するようにした。
【０００７】
本発明によれば、電極上に搭載された導電性ボールを撮像手段によって撮像する際に搭載面に照明手段によって照明光を照射し、導電性ボールからの反射光とともに電極上面からの反射光を受光して電極に対する導電性ボールの位置ずれを検出することにより、良好な精度でボール位置を検出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査のフロー図、図３、図４は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明する画像図、図５は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明するグラフである。
【０００９】
まず図１を参照して導電性ボールの搭載状態検査装置について説明する。図１において、検査ステージ１上にはワークとしての半導体パッケージの基板２が載置されている。基板２の上面に格子状に形成された電極３上には導電性ボール４（以下、「ボール４」と略記）が搭載されている。通常、電極３の直径は導電性ボールの直径よりも小さい。
【００１０】
検査ステージ１の上方には第１の環状照明５および第２の環状照明６が上下方向に配設されている。第１の環状照明５は、基板２のボール４の配列面に対して水平方向に近い斜め方向から照明光を照射する。第２の環状照明６は、径の異なる環状照明を多段に配設して略半球面状の照明面としたものであり、基板２のボール４の配列面に対して全天方向から照明光を照射する。第１の環状照明５および第２の環状照明６は共に照明制御部１０によって制御される。
【００１１】
第２の環状照明６の天頂位置には、撮像手段であるカメラ７が配置されている。カメラ７はボール４の配列面を垂直方向から撮像する。カメラ７によって得られた撮像データは画像記憶部８に送られ記憶される。この撮像データは検査処理部９に読み込まれ、ここで撮像データを画像処理することにより、基板２の上面のボール搭載面におけるボール４の有無や位置ずれが検出される。検査処理部９は撮像時に照明制御部１０を介して第１の環状照明５および第２の環状照明６の照明状態を制御する。表示部１１はカメラ７によって撮像された画像を表示するほか、検査処理部９による検査結果を表示する。
【００１２】
このボール搭載状態検査装置は上記のように構成されており、以下ボール搭載状態検査について図２〜図５を参照して説明する。まず図２のフロー図において、第１の環状照明５が点灯される（ＳＴ１）。これにより基板２のボール４に対して全周方向から低い角度で照明光が照射される。そしてこの照明光はボール４の表面に入射して反射されるが、このとき特定範囲からの反射光のみが上方に反射されてカメラ７によって受光される。
【００１３】
カメラ７の撮像画面上では、図３に示すようにボール４からの反射光はボール４の輪郭線内に位置する円環状の光沢部ａとして認識され、これによりボール４の存在が検出される。従って、基板２の電極３の位置に光沢部ａが検出されたか否かによって当該電極上にボール４が正常に存在しているか、欠品であるかが検査され、電極３以外の位置に光沢部ａが検出されるか否かによって、余剰ボールの有無が検査される。すなわち、第１の環状照明５を用いた撮像によって、ボール欠品、余剰ボールの検査が行われる（ＳＴ２）。
【００１４】
次いで、第２の環状照明６が点灯される（ＳＴ３）。これにより基板２に対してはほぼ全天方向から照明光が照射され、ボール４の表面からの反射光や電極３の上面からの反射光がカメラ７によって受光されることによりカメラ７の撮像画面上では、図４（ａ）に示すようにボール４の各搭載位置に輝度値が所定値以上の光沢部ｂが検出される。
【００１５】
そしてこの撮像画面上の各ボール搭載位置（電極３の配列位置）には、ボール位置ずれ検出のための検査枠１２が設定され、検査枠１２内で光沢部ｂに対応する明部画素数（所定の輝度値以上の画素数）、すなわち明部の面積の大きさが計算される。ボール位置ずれ検査はこの明部画素数をしきい値と比較することによって行われる。すなわち、検査枠１２内で検出された光沢部ｂに基づいて、ボール位置ずれ検査が行われる（ＳＴ４）。そして、全てのボール４についてボール位置ずれ検査を完了したならば、第１，第２の環状照明を消灯して（ＳＴ５）、ボール搭載状態検査を終了する。
【００１６】
以下、図４（ｂ）、図５を参照して（ＳＴ４）のボール位置ずれ検査について説明する。図４（ｂ）の（イ）〜（ハ）は、基板２のボール搭載位置に設定された検査枠１２内での、電極３に対するボール４の相対位置関係を示す画像であって、ボール４表面と電極３上面全体の光沢部を示しており、ここでは３種類の異なる相対位置関係を示している。（イ）は電極３とボール４との位置が一致しており位置ずれ０の状態を、（ロ）はボール４が電極に対して許容位置ずれ量ｄ１だけ位置ずれしている状態を、さらに（ハ）はボール４が許容位置ずれ量ｄ１を超えてｄ２だけ位置ずれしている状態を示している。
【００１７】
そしてこれらの各状態における明部画素数について図５を参照して説明する。（イ）においては電極３はボール４によって覆われていることからボール４自体の形状がそのまま画像上に現れた状態での明部画素数（Ｎ０）となっている。そして、この明部画素数Ｎ０は、ボール位置ずれ量がほぼ０であることを示している。（ロ）においては、ボール４に対応する光沢部ｂ（４）が電極３に対応する光沢部ｂ（３）に対して位置ずれしている結果、ボール４表面と電極３上面全体の光沢部ｂの面積が増大して明部画素数（明部の面積）が大きくなっている。そして許容位置ずれ量ｄ１だけずれた状態における明部画素数（Ｎ１）が、しきい値（Ｎｔｈ）として設定される。また（ハ）においては、ボール４が電極３に対して位置ずれ許容値を超えたｄ２だけ位置ずれしていることから、明部画素数（Ｎ２）はしきい値Ｎｔｈよりも大きくなる。
【００１８】
すなわち、ボール搭載位置に設定された検査枠１２内での明部画素数Ｎは、ボール４の電極３に対する相対的な位置ずれ量ｄに１対１対応しており、実際の種々の位置ずれ状態における撮像データから、図５に示すようにＮとｄの対応関係を示す曲線Ｌを設定することができる。従って、ボール位置ずれ検査においては、撮像により明部画素数Ｎを求め、求められたＮをしきい値Ｎｔｈと比較することにより、ボール４が電極３に対して位置ずれ許容値を超えて相対的に位置ずれしているか否かを検査することができる。
【００１９】
この方法によれば、撮像において照明光を全天方向から照射するようにしていることから、基板２上でのボール位置に拘わらず、各ボール４や電極３には均一な条件で照明光が照射され、照明ムラに起因する取得画像での光沢部分布のばらつきを防止することができ、従って位置ずれ検査を良好な精度で行うことができる。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、ボール位置ずれ検査を第１の環状照明５，第２の環状照明６をともに点灯した状態で行う例を示したが、第１の環状照明５を消灯し第２の環状照明６のみを用いるようにしてもよい。導電性ボールの上面全体を光沢部として検出させることが可能な照明装置でよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、電極上に搭載された導電性ボールを撮像手段によって撮像する際に搭載面に照明手段によって照明光を照射し、導電性ボールからの反射光とともに電極上面からの反射光を受光して電極に対する導電性ボールの位置ずれを検出するようにしたので、良好な精度でボール位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査のフロー図
【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明する画像図
【図４】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明する画像図
【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載状態検査方法を説明するグラフ
【符号の説明】
２ 基板
３ 電極
４ ボール
５ 第１の環状照明
６ 第２の環状照明
７ カメラ
９ 検査処理部
１０ 照明制御部
Claims (1)
- ワークに形成された電極上に搭載された導電性ボールの搭載状態を検査する導電性ボールの搭載状態の検査方法であって、導電性ボールの搭載面を撮像手段によって撮像する際に前記搭載面に照明手段によって照明光を照射し、前記導電性ボールからの反射光とともに前記電極上面からの反射光を受光して画面上で導電性ボール表面と電極上面を示す光沢部を検出し、この導電性ボール表面と電極上面の全体の光沢部の面積の大きさに基づいて電極に対する導電性ボールの相対位置ずれを検出することを特徴とする導電性ボールの搭載状態の検査方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000292058A JP3659152B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 導電性ボールの搭載状態の検査方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000292058A JP3659152B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 導電性ボールの搭載状態の検査方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002098511A JP2002098511A (ja) | 2002-04-05 |
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| KR102022475B1 (ko) * | 2015-06-15 | 2019-09-18 | 한화정밀기계 주식회사 | 플립 칩의 범프 인식 보정 방법 |
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- 2000-09-26 JP JP2000292058A patent/JP3659152B2/ja not_active Expired - Fee Related
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