JP4557471B2 - Method and apparatus for testing flatness of semiconductor device package - Google Patents

Method and apparatus for testing flatness of semiconductor device package Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、BGA(ボールグリットアレイ)やCSP(チップサイズパッケージ)などのパッケージのように、一平面に複数個のボール端子が配列された半導体装置実装体(本明細書では、「半導体パッケージ」又は単に「パッケージ」ともいう)のボール端子の平坦度を検査する方法と装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
BGAやCSPなど、一平面に複数個のボール端子が配列された半導体パッケージでは、形成されたボール端子の先端が半導体パッケージの一平面に平行な平面内に規定の精度で収まるようになっていなければならない。
しかし、BGAやCSPのボール端子の頂点位置が一平面内になるように平坦度を保って均一に製造することは現状技術では困難であり、仮に平坦度を均一に保ってボール端子を形成することができたとしても、その後の工程で熱ストレスや外部からの応力が作用することによりボール端子頂点位置の平坦度が劣化することがある。
【0003】
そのため、BGAやCSPについては、実装工程前にレーザ変位計測装置や画像処理計測装置などの検査装置を用いて、ボール端子頂点位置の平坦度が計測される。その平坦度が低い場合は、半導体パッケージを基板に実装する際に実装不良を起こす可能性があるので、その平坦度が規定値以下のものは破棄されている。
【0004】
平坦度の計測はリードスキャナを用いた仮想平面方式が一般的である。そこでは、全てのボール端子についてそれぞれの先端の高さを求め、それらの高さの座標から三角測量法や最小自乗法を用いて仮想平面を求めている。しかし、測定対象である半導体パッケージ自体の樹脂の位置ずれや変形(反り)は考慮されていない。そのため、ボール端子の高さのみから求められた仮想平面は、実際にその半導体パッケージを搭載する平面と対応したものにならないことが起こりうる。
【0005】
測定対象が理想的な半導体パッケージであれば、従来の仮想平面と実際の搭載面とが対応するために、正確な平坦度を測定することができる。しかし、現状のアセンブリ技術で理想的な半導体パッケージばかりを生産することは不可能であるため、仮想平面方式による平坦度の計測はなお改良の余地がある。平坦度の計測が不正確である場合には、不良品が良品として誤って市場に出回る虞があり、品質保証が十分にできないという問題が生じる。
【0006】
仮想平面方式による平坦度検査方法として、ボール端子を備えた半導体パッケージではないが、リードを持つフラットパッケージのリードの平坦度を検査する方法として、全リードの高さを計測し、半導体パッケージの重心とそれらのリードの高さに基づいて、半導体パッケージを仮想平面上に自然落下させたと仮定したときの仮想平面上で半導体パッケージが自立するまでのリードの位置をシミュレーションし、リードの平坦度を検査する方法が提案されている(特許第690675号公報参照)。
【0007】
しかし、その提案された方法では、半導体パッケージの樹脂の位置ずれや変形などは考慮されておらず、重心は理想的な半導体パッケージを前提にして決められているため、シミュレーション結果と現実の半導体パッケージが水平面上に置かれた状態とでは差異が生じ、やはり平坦度の測定に誤差を生じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
パッケージの変形などにかかわらず、正確な平坦度の測定を行おうとすれば、半導体パッケージを実平面上に置いた状態で端子の平坦度を測定すればよいが、ボール端子は半導体パッケージの下面に配列されているため、ボール端子が下向きになるように実平面上に置いた状態ではボール端子の高さを測定することはできない。
そこで、本発明は仮想平面方式と、半導体パッケージを実平面上に置いたときの姿勢を加味する事によって正確な平坦度の測定を行えるようにすることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の平坦度検査方法は、1つの面に複数のボール端子をもつ半導体パッケージのボール端子平坦度を検査する方法であり、以下の工程(A)から(E)を含む。
(A)前記半導体パッケージをそのボール端子をもつ面を下にして平面ステージ上に置き、その半導体パッケージの姿勢を求める姿勢計測ステップ、
(B)前記半導体パッケージを空中に浮かした状態で各ボール端子先端の座標位置を求めるボール計測ステップ、
(C)姿勢計測ステップで求めた半導体パッケージの姿勢とボール計測ステップで求めた各ボール端子先端の座標位置とから前記ボール端子先端のいくつかと接する仮想平面を求めるステップ、
(D)求めた仮想平面と前記ボール計測ステップで求めた各ボール端子先端の座標位置とからボール端子の平坦度を求めるステップ、
(E)求めた平坦度を規格値と比較して良否を判定するステップ。
【0010】
本発明の平坦度検査装置は、1つの面に複数のボール端子をもつ半導体パッケージのボール端子平坦度を検査する装置であり、図1に示されるように、平面ステージ上にボール端子をもつ面を下にして置かれた半導体パッケージの姿勢を光学的に計測する姿勢計測部2と、姿勢計測部2で求められた半導体パッケージの姿勢を記憶する記憶装置4と、半導体パッケージを空中に浮かした状態で各ボール端子先端の座標位置を求めるボール計測部6と、記憶装置4に記憶された半導体パッケージの姿勢とボール計測部6で求めたその半導体パッケージの各ボール端子先端の座標位置とからボール端子先端のいくつかと接する仮想平面を求め、その仮想平面とその半導体パッケージの各ボール端子先端の座標位置とからボール端子の平坦度を求め、その平坦度を規格値と比較して良否を判定するデータ処理装置8と、半導体パッケージを収納容器から取り出して姿勢計測部2及びボール計測部6へ位置決めするとともに、検査修了後の半導体パッケージを所定の場所へ収納する搬送機構とを備えたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の平坦度検査方法において、姿勢計測ステップは、一例として、前後左右の横4方向からの撮像を行ない、半導体パッケージの姿勢として全体的な傾き又は部分的な傾きを求めるものである。
【0012】
本発明の平坦度検査装置において、姿勢計測部2は、例えば、半導体パッケージが置かれた平面ステージの前後左右4方向の側方に撮像機構を備え、その撮像機構により撮像された画像データから半導体パッケージの全体的な傾きと部分的な傾きの一方又は両方をその半導体パッケージの姿勢として抽出するものである。
【0013】
その撮像機構の一例は、その平面ステージの前後左右4方向の側方に配置され、その平面ステージ上に載せられた半導体パッケージに向けられた4台の電子カメラである。
【0014】
その撮像機構の他の例は、その平面ステージの前後左右4方向の側方で、平面ステージ上に載せられた半導体パッケージに対して傾斜して配置された4個の反射鏡と、各反射鏡を介して平面ステージ上の半導体パッケージを撮像するように移動可能に取りつけられた1台の電子カメラとを備えているものである。
【0015】
【実施例】
図2は第1の実施例を示す概略平面図、図3はその概略正面図である。10は搬送機構のP&P(ピック・アンド・プレース)ユニットであり、ハンド12を案内するレール11と、レール11に沿って移動可能なハンド12と、トレイを移送する搬送レーン(図示略)を備えている。ハンド12は上下動可能であり、その先端には吸着又はチャッキングにより半導体パッケージ14を保持したり離したりできるようになっている。ハンド12は説明上、各停止位置にそれぞれ示されているが、その数は1個であってもよく、複数個であってもよい。
【0016】
半導体パッケージは複数個がトレイに収納された状態で移送され、トレイから姿勢計測部2やボール計測部6へ移送され、それら各部での計測終了後、再びトレイに戻される。
P&Pユニット10の一端部にはローダー(図示略)が設けられ、ローダーはストッカー16にあるトレイを1枚ずつ切り出して搬送レーン上の位置18に配置する。
【0017】
P&Pユニット10に沿って、一端部から順に姿勢計測部2と、ボール計測部6が配置されている。姿勢計測部2は平面ステージ20と電子カメラ22−1〜22−4及び照明装置(図示略)を備えている。
平面ステージ20はP&Pユニット10のレールの下方に配置され、その表面が梨地処理されて完全な水平状態に保たれている。CCDカメラなどの電子カメラ22−1〜22−4は平面ステージ20の前後左右4方向の側方に配置されて、平面ステージ20上にボール端子を下向きにして置かれた検査対象の半導体パッケージ14を側方から撮像できる方向に向けられている。照明装置は平面ステージ20の前後左右の4方向で、電子カメラ22−1〜22−4それぞれの近くに設置され平面ステージ20上に置かれた半導体パッケージ14を側方から照明できるようになっている。
【0018】
ボール計測部6には、P&Pユニット10のハンド14に保持された状態の半導体パッケージ14の下面にあるボール端子の高さを計測するために、検査カメラ30が配置されている。検査カメラ30はレーザ変位計測方式による計測部であってもよく、CCDカメラなどの撮像機構を備えた画像処理計測装置であってもよい。レーザ変位計測方式による計測部の場合には、検査カメラ30として半導体レーザ照射部とレーザ変位計で構成されたレーザーヘッドを備えている。この実施例では、ボール計測部6としてレーザ変位計測方式による計測部を備えているものとする。
【0019】
P&Pユニット10の他端側にはアンローダー部が設けらけれている。アンローダー部では、検査結果によって良品と不良品の何れかに判定された半導体パッケージがP&Pユニット10によってそれぞれのトレイに収納される。34は良品用のトレイ、36は不良品用のトレイである。所定数の半導体パッケージを収納したトレイはアンローダー部によりそれぞれのストッカー40,42に移送される。
【0020】
次にこの実施例の動作について、図4及び図5も参照して説明する。図4は一連の動作を示すフローチャート図、図5は姿勢計測部2で取り込まれる画像データを表わしている。
【0021】
ローダー部は未測定半導体パッケージの入ったトレイをストッカー16から1枚ずつ自動的に切り出す。切り出されたトレイ18は搬送レーンを通って姿勢計測部2の平面ステージ20の方向に送られる。トレイ18が平面ステージ20の横に搬送されてきたら、P&Pユニット10のハンド12がトレイ18から半導体パッケージ(図4ではICと略記している)14を1個取り出して平面ステージ20上に置く。このとき、半導体パッケージ14はボール端子のある面が下向きになるようにして、かつ半導体パッケージ14の中心が平面ステージ20の中心にくるように置く。
【0022】
平面ステージ20上に半導体パッケージ14が置かれたら、ステージ横の前後左右の4方向に設置された照明装置(図示略)が点灯し、平面ステージ20上の半導体パッケージ14の真横4方向から照明が当たる。照明が当たると同時に電子カメラ22−1〜22−4が平面ステージ20上の半導体パッケージ14の像を画像データとして取り込む。
【0023】
その撮像データは、例えば図5に示されるように4方向からの画像データとして取り込まれる。取り込まれた画像は、各辺ごとにA辺画像、B辺画像、C辺画像、D辺画像として、それぞれ2値化変換され、パッケージ部分の上部の複数箇所をサーチして取り込み、これからZ軸座標値を割り出す。例えば、パッケージ部分上部の両端の高さの差として傾きが求められる。これを四辺について行ない、4つの傾きデータを繋ぎあわせて、傾きを持った平面を導き出すことができる。また、中心点と両端との高さから変形量を求めたり、更に短い区間での高さの差を変形量として求めたりすることもできる。ここで算出された平面データはその半導体パッケージ固有のデータとしてトレイのアドレスデータと共に一時的に記憶装置4に格納される。
【0024】
姿勢計測部2での計測が終了すると、ハンド12により半導体パッケージ14は平面ステージ20からトレイ18に戻され、ハンド12はトレイ18内の次の半導体パッケージ12を平面ステージ20上に置く。これを繰り返してトレイ18内の全ての半導体パッケージ14の姿勢計測を終えたら、トレイ18は搬送レーンによってボール計測部6の横に搬送される。ボール計測部6では、半導体パッケージ14はP&Pユニット10のハンド12によってレーザーヘッドの真上に静止させられる。レーザーヘッドは予め入力された半導体パッケージ情報を基に、半導体パッケージ14の真下から全ボールのX/Y/Z軸座標及び半導体パッケージ14上でのX/Y座標を取り込むように半導体パッケージ14を走査する。レーザ走査によって得られた各座標位置は一時記憶装置4に格納される。
【0025】
ここで、先に測定した半導体パッケージ14の姿勢データ(傾きデータ又は変形データ)を記憶装置4から呼び出してきて、そのデータとボール計測部6でのボール位置データとからこの半導体パッケージ14を平面上に置いたときにボール端子と接する仮想平面を算出する。
【0026】
仮想平面の算出方法は、例えば次のように行なう。仮想平面を求めようとする半導体パッケージ14についてのボール位置データから従来のように三角測量法や最小自乗法を用いて仮想平面を求める。その仮想平面と姿勢データとの間での座標の引き算を行ない、姿勢データに基づく仮想平面の修正を行なう。
【0027】
その後、その算出され修正された仮想平面からボール端子頂上部の座標データとの距離をコプラナリティデーターとして平坦度を算出する。算出されたデータは利用者が予め設定した規格値と比較して規格内か規格外れかの判定が行なわれ、良品/不良品を判定する。算出された各座標データ及び良品/不良品データは記憶装置4に格納される。
この作業を繰り返してトレイ内全ての半導体パッケージ14の検査を行う。
【0028】
全ての半導体パッケージ14の検査を終えたら、トレイはアンローダー部に送られ、良品半導体パッケージは良品専用のトレイに、不良品半導体パッケージは不良品専用トレイにP&Pユニット10のハンド12で搬送され、これを複数トレイについて繰り返すことにより多数の半導体パッケージ14の連続検査を行なう。
【0029】
図6と図7は第2の実施例を示したものである。図6、図7は第1の実施例の図2、図3に対応しており、同一の部分には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
この実施例では姿勢計測部2の構成が第1の実施例のものとは異なる。姿勢計測部2では、平面ステージ20の左右前後の側方には中心に対して135度の角度で下向きのミラー50−1〜50−4が取りつけられており、ミラー50−1〜50−4の直下は空洞になっている。平面ステージ20の下方には1台のCCDカメラ52と照明装置54が取りつけられている。CCDカメラ52は各ミラー50−1〜50−4の下方の位置に順次移動して位置決めされるように移動可能に取りつけられており、各ミラー50−1〜50−4を介してそれぞれの位置で半導体パッケージ14の画像を取り込むことができるようになっている。
【0030】
この姿勢計測部2では、平面ステージ20に半導体パッケージ14が置かれたら、照明装置54が点灯し、ミラー50−1〜50−4に反射して半導体パッケージ14を真横4方向から照明する。そして、CCDカメラ52はミラー50−1〜50−4に写し出された半導体パッケージ14の4方向の画像をミラー50−1〜50−4を通して順次画像データとして取り込む。取り込まれた画像は、第1の実施例と同様に処理される。
【0031】
姿勢計測部2で半導体パッケージ14の姿勢として全体的な傾きを求めたときは、仮想平面は傾きをもった平面となる。また、半導体パッケージ14の姿勢として部分的な傾き、すなわち変形量を求めたときは、仮想平面は傾きの異なる部分平面を組み合わせたものとなる。
【0032】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、半導体パッケージを実際に平面ステージ上に置いたとの姿勢と各ボール端子先端の座標位置に基づいて仮想平面を求め、その仮想平面と各ボール端子先端の座標位置とからボール端子の平坦度を求めるようにしたので、平坦度をより正確に求めることができるようになる。
請求項2の発明によれば、半導体パッケージの姿勢として全体的な傾き又は部分的な傾きを求めるようにしたので、仮想平面に反映させるのが容易である。
請求項3の発明によれば、このような正確な平坦度測定を自動的に行なうことができるようになる。
請求項4の発明では、平面ステージの前後左右4方向の側方に撮像機構を備えているので、半導体パッケージの画像データを4方向から取り込むことができ、半導体パッケージの姿勢を正しく読みとることができる。
請求項5の発明によれば、撮像機構としては平面ステージの前後左右4方向の側方に4台の電子カメラを配置しているので、4方向から同時に画像データを取り込むことができ、高速処理が可能になる。
請求項6の発明によれば、撮像機構として移動可能な1台の電子カメラを用いるので、装置を安価に製造することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の平坦度検査装置を概略的に示すブロック図である。
【図2】平坦度検査装置の第1の実施例を示す概略平面図である。
【図3】同実施例の概略正面図である。
【図4】同実施例の動作を示すフローチャート図である。
【図5】同実施例において姿勢計測部で取り込まれる画像データを示す図である。
【図6】平坦度検査装置の第2の実施例を示す概略平面図である。
【図7】同実施例の概略正面図である。
【符号の説明】
2 姿勢計測部
4 記憶装置
6 ボール計測部
8 データ処理装置
10 P&Pユニット
12 ハンド12
14 半導体パッケージ
20 平面ステージ
22−1〜22−4,52 電子カメラ
30 検査カメラ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device mounting body in which a plurality of ball terminals are arranged in one plane, such as a package such as a BGA (Ball Grit Array) or a CSP (Chip Size Package) (in this specification, “semiconductor package”). The present invention also relates to a method and an apparatus for inspecting the flatness of a ball terminal of a “package”.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor package such as BGA or CSP in which a plurality of ball terminals are arranged in one plane, the tip of the formed ball terminal must be within a plane parallel to one plane of the semiconductor package with a specified accuracy. I must.
However, it is difficult with the current technology to keep the flatness so that the apex positions of the ball terminals of BGA and CSP are within one plane, and it is difficult to manufacture the ball terminals with the flatness kept uniform. Even if it is possible, the flatness of the ball terminal apex position may deteriorate due to thermal stress or external stress acting in the subsequent process.
[0003]
Therefore, for the BGA and CSP, the flatness of the ball terminal apex position is measured using an inspection device such as a laser displacement measuring device or an image processing measuring device before the mounting process. When the flatness is low, there is a possibility that a mounting failure may occur when the semiconductor package is mounted on the substrate, and those whose flatness is below the specified value are discarded.
[0004]
The flatness is generally measured by a virtual plane method using a read scanner. There, the height of each tip is obtained for all ball terminals, and the virtual plane is obtained from the coordinates of those heights using the triangulation method or the least square method. However, the positional deviation or deformation (warpage) of the resin of the semiconductor package itself that is the measurement target is not considered. Therefore, the virtual plane obtained only from the height of the ball terminal may not correspond to the plane on which the semiconductor package is actually mounted.
[0005]
If the measurement target is an ideal semiconductor package, the conventional virtual plane and the actual mounting surface correspond to each other, so that accurate flatness can be measured. However, since it is impossible to produce only an ideal semiconductor package with the current assembly technology, there is still room for improvement in the flatness measurement by the virtual plane method. When the flatness measurement is inaccurate, there is a risk that a defective product will be mistakenly marketed as a non-defective product, resulting in a problem that quality assurance cannot be sufficiently performed.
[0006]
As a method for inspecting the flatness of the flatness of the virtual package, it is not a semiconductor package with ball terminals. Based on the height of these leads and the lead height, it is assumed that the semiconductor package has been naturally dropped on the virtual plane. Has been proposed (see Japanese Patent No. 690675).
[0007]
However, the proposed method does not take into account the resin displacement and deformation of the semiconductor package, and the center of gravity is determined based on the ideal semiconductor package. Is different from the state in which it is placed on a horizontal plane, and an error occurs in the measurement of flatness.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Regardless of the deformation of the package, if you want to measure the flatness accurately, you can measure the flatness of the terminal with the semiconductor package placed on the actual plane. Since they are arranged, the height of the ball terminal cannot be measured in a state where the ball terminal is placed on a real plane so that the ball terminal faces downward.
Accordingly, an object of the present invention is to enable accurate flatness measurement by taking into account the virtual plane method and the posture when the semiconductor package is placed on the real plane.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The flatness inspection method of the present invention is a method for inspecting the ball terminal flatness of a semiconductor package having a plurality of ball terminals on one surface, and includes the following steps (A) to (E).
(A) An attitude measurement step for placing the semiconductor package on a flat stage with the surface having the ball terminal facing down, and obtaining the attitude of the semiconductor package;
(B) a ball measurement step for obtaining a coordinate position of each ball terminal tip in a state where the semiconductor package is floated in the air;
(C) obtaining a virtual plane in contact with some of the ball terminal tips from the attitude of the semiconductor package obtained in the posture measurement step and the coordinate position of each ball terminal tip obtained in the ball measurement step;
(D) calculating the flatness of the ball terminal from the determined virtual plane and the coordinate position of each ball terminal tip determined in the ball measurement step;
(E) A step of comparing the obtained flatness with a standard value to determine pass / fail.
[0010]
The flatness inspection apparatus of the present invention is an apparatus for inspecting the flatness of a ball terminal of a semiconductor package having a plurality of ball terminals on one surface. As shown in FIG. 1, a surface having ball terminals on a flat stage. The attitude measurement unit 2 that optically measures the attitude of the semiconductor package placed with the face down, the storage device 4 that stores the attitude of the semiconductor package obtained by the attitude measurement unit 2, and the semiconductor package floating in the air The ball measurement unit 6 that obtains the coordinate position of each ball terminal tip in a state, the ball from the attitude of the semiconductor package stored in the storage device 4 and the coordinate position of each ball terminal tip of the semiconductor package obtained by the ball measurement unit 6 Obtain a virtual plane that contacts some of the terminal tips, and determine the flatness of the ball terminal from the virtual plane and the coordinate position of each ball terminal tip of the semiconductor package. A data processing device 8 for comparing the flatness with a standard value to determine pass / failure, and taking out the semiconductor package from the storage container and positioning it on the posture measuring unit 2 and the ball measuring unit 6, and predetermining the semiconductor package after completion of the inspection And a transporting mechanism for storing in the place.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the flatness inspection method of the present invention, the posture measurement step, as an example, performs imaging from the four directions of the front, rear, left, and right, and obtains an overall tilt or a partial tilt as the posture of the semiconductor package.
[0012]
In the flatness inspection apparatus according to the present invention, the attitude measurement unit 2 includes, for example, an imaging mechanism in the front, rear, left, and right sides of a planar stage on which a semiconductor package is placed, and a semiconductor is obtained from image data captured by the imaging mechanism. One or both of the overall inclination and the partial inclination of the package are extracted as the attitude of the semiconductor package.
[0013]
An example of the imaging mechanism is four electronic cameras that are arranged on four sides of the planar stage in the front, rear, left, and right directions and are directed to the semiconductor package placed on the planar stage.
[0014]
Another example of the imaging mechanism includes four reflecting mirrors arranged at an angle with respect to the semiconductor package placed on the planar stage at four sides of the planar stage in the front, rear, left, and right directions, and each reflecting mirror. And an electronic camera movably mounted so as to image the semiconductor package on the planar stage.
[0015]
【Example】
FIG. 2 is a schematic plan view showing the first embodiment, and FIG. 3 is a schematic front view thereof. Reference numeral 10 denotes a P & P (pick and place) unit of the transport mechanism, which includes a rail 11 for guiding the hand 12, a hand 12 movable along the rail 11, and a transport lane (not shown) for transporting the tray. ing. The hand 12 can move up and down, and the semiconductor package 14 can be held or separated by suction or chucking at the tip. For the sake of explanation, the hand 12 is shown at each stop position, but the number of hands 12 may be one or plural.
[0016]
A plurality of semiconductor packages are transferred in a state of being accommodated in the tray, transferred from the tray to the posture measuring unit 2 and the ball measuring unit 6, and returned to the tray again after the measurement in each unit is completed.
A loader (not shown) is provided at one end of the P & P unit 10, and the loader cuts out the trays in the stocker 16 one by one and arranges them at a position 18 on the transport lane.
[0017]
A posture measuring unit 2 and a ball measuring unit 6 are arranged in this order from one end along the P & P unit 10. The attitude measurement unit 2 includes a planar stage 20, electronic cameras 22-1 to 22-4, and an illumination device (not shown).
The flat stage 20 is disposed below the rails of the P & P unit 10, and its surface is satin-finished and kept in a completely horizontal state. The electronic cameras 22-1 to 22-4 such as CCD cameras are arranged on the side of the front / rear / left / right directions of the flat stage 20, and are placed on the flat stage 20 with the ball terminals facing downward. Is directed in the direction in which the image can be taken from the side. The illumination device can illuminate the semiconductor package 14 placed near the electronic cameras 22-1 to 22-4 from the side in four directions, front, rear, left and right of the planar stage 20, from the side. Yes.
[0018]
An inspection camera 30 is disposed in the ball measuring unit 6 in order to measure the height of the ball terminal on the lower surface of the semiconductor package 14 held by the hand 14 of the P & P unit 10. The inspection camera 30 may be a measurement unit using a laser displacement measurement method, or may be an image processing measurement device including an imaging mechanism such as a CCD camera. In the case of a measuring unit using a laser displacement measuring method, the inspection camera 30 includes a laser head composed of a semiconductor laser irradiation unit and a laser displacement meter. In this embodiment, it is assumed that the ball measurement unit 6 includes a measurement unit using a laser displacement measurement method.
[0019]
An unloader portion is provided on the other end side of the P & P unit 10. In the unloader unit, the semiconductor package determined as a non-defective product or a defective product based on the inspection result is stored in each tray by the P & P unit 10. 34 is a non-defective product tray, and 36 is a defective product tray. The tray storing the predetermined number of semiconductor packages is transferred to the stockers 40 and 42 by the unloader unit.
[0020]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing a series of operations, and FIG. 5 shows image data captured by the attitude measurement unit 2.
[0021]
The loader section automatically cuts out trays containing unmeasured semiconductor packages one by one from the stocker 16. The cut out tray 18 is sent in the direction of the planar stage 20 of the posture measuring unit 2 through the conveyance lane. When the tray 18 is conveyed to the side of the planar stage 20, the hand 12 of the P & P unit 10 takes out one semiconductor package (abbreviated as IC in FIG. 4) 14 from the tray 18 and places it on the planar stage 20. At this time, the semiconductor package 14 is placed so that the surface with the ball terminals faces downward and the center of the semiconductor package 14 is at the center of the planar stage 20.
[0022]
When the semiconductor package 14 is placed on the planar stage 20, lighting devices (not shown) installed in the four directions of front, rear, left and right next to the stage are turned on, and illumination is performed from the four lateral directions of the semiconductor package 14 on the planar stage 20. Hit it. Simultaneously with the illumination, the electronic cameras 22-1 to 22-4 capture an image of the semiconductor package 14 on the planar stage 20 as image data.
[0023]
The imaging data is captured as image data from four directions as shown in FIG. 5, for example. The captured image is binarized and converted as an A-side image, a B-side image, a C-side image, and a D-side image for each side, and a plurality of locations at the upper part of the package part are searched and captured. Determine the coordinate values. For example, the inclination is obtained as a difference in height between both ends of the upper part of the package portion. This is performed on four sides, and the four tilt data are connected to obtain a plane having a tilt. Further, the deformation amount can be obtained from the height between the center point and both ends, or the difference in height in a shorter section can be obtained as the deformation amount. The plane data calculated here is temporarily stored in the storage device 4 together with the tray address data as data specific to the semiconductor package.
[0024]
When the measurement by the posture measuring unit 2 is completed, the semiconductor package 14 is returned from the planar stage 20 to the tray 18 by the hand 12, and the hand 12 places the next semiconductor package 12 in the tray 18 on the planar stage 20. When the posture measurement of all the semiconductor packages 14 in the tray 18 is completed by repeating this, the tray 18 is transported to the side of the ball measuring unit 6 by the transport lane. In the ball measuring unit 6, the semiconductor package 14 is stopped just above the laser head by the hand 12 of the P & P unit 10. Based on the semiconductor package information inputted in advance, the laser head scans the semiconductor package 14 so as to capture the X / Y / Z axis coordinates of all balls and the X / Y coordinates on the semiconductor package 14 from directly under the semiconductor package 14. To do. Each coordinate position obtained by laser scanning is stored in the temporary storage device 4.
[0025]
Here, the orientation data (inclination data or deformation data) of the semiconductor package 14 previously measured is called from the storage device 4, and the semiconductor package 14 is displayed on the plane from the data and the ball position data in the ball measuring unit 6. Calculate the virtual plane that touches the ball terminal when placed on.
[0026]
The virtual plane calculation method is performed, for example, as follows. The virtual plane is obtained from the ball position data of the semiconductor package 14 for which the virtual plane is to be obtained by using the triangulation method or the least square method as in the prior art. The coordinates are subtracted between the virtual plane and the attitude data, and the virtual plane is corrected based on the attitude data.
[0027]
Thereafter, the flatness is calculated using the distance between the calculated and corrected virtual plane and the coordinate data of the top of the ball terminal as coplanarity data. The calculated data is compared with a standard value set in advance by the user to determine whether the data is within the standard or not, and a non-defective product / defective product is determined. The calculated coordinate data and good / defective product data are stored in the storage device 4.
This operation is repeated to inspect all the semiconductor packages 14 in the tray.
[0028]
When all the semiconductor packages 14 have been inspected, the tray is sent to the unloader unit, the non-defective semiconductor package is transferred to the non-defective product tray, and the defective semiconductor package is transferred to the non-defective product tray with the hand 12 of the P & P unit 10. By repeating this for a plurality of trays, a continuous inspection of a large number of semiconductor packages 14 is performed.
[0029]
6 and 7 show the second embodiment. FIGS. 6 and 7 correspond to FIGS. 2 and 3 of the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
In this embodiment, the configuration of the posture measurement unit 2 is different from that of the first embodiment. In the posture measurement unit 2, mirrors 50-1 to 50-4 that are directed downward at an angle of 135 degrees with respect to the center are attached to the left and right and front and rear sides of the planar stage 20. The space just below is hollow. A CCD camera 52 and an illumination device 54 are attached below the planar stage 20. The CCD camera 52 is movably mounted so as to be sequentially moved to positions below the respective mirrors 50-1 to 50-4, and the respective positions are passed through the respective mirrors 50-1 to 50-4. Thus, the image of the semiconductor package 14 can be captured.
[0030]
In the attitude measurement unit 2, when the semiconductor package 14 is placed on the planar stage 20, the illumination device 54 is turned on, and is reflected by the mirrors 50-1 to 50-4 to illuminate the semiconductor package 14 from four directions. Then, the CCD camera 52 sequentially captures four-direction images of the semiconductor package 14 projected onto the mirrors 50-1 to 50-4 as image data through the mirrors 50-1 to 50-4. The captured image is processed in the same manner as in the first embodiment.
[0031]
When the attitude measuring unit 2 obtains the overall inclination as the attitude of the semiconductor package 14, the virtual plane is an inclined plane. Further, when the partial inclination, that is, the deformation amount is obtained as the attitude of the semiconductor package 14, the virtual plane is a combination of partial planes having different inclinations.
[0032]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a virtual plane is obtained based on the attitude that the semiconductor package is actually placed on the planar stage and the coordinate position of each ball terminal tip, and the virtual plane and the coordinate position of each ball terminal tip are Therefore, the flatness of the ball terminal can be obtained more accurately.
According to the second aspect of the present invention, since the overall inclination or the partial inclination is obtained as the attitude of the semiconductor package, it is easy to reflect it on the virtual plane.
According to the invention of claim 3, such accurate flatness measurement can be automatically performed.
In the invention of claim 4, since the imaging mechanism is provided on the side of the planar stage in the front, rear, left and right directions, the image data of the semiconductor package can be taken from the four directions, and the attitude of the semiconductor package can be read correctly. .
According to the invention of claim 5, since the four electronic cameras are arranged on the side of the front / rear / left / right directions of the plane stage as the imaging mechanism, image data can be taken in simultaneously from the four directions, and high-speed processing is performed. Is possible.
According to the invention of claim 6, since one movable electronic camera is used as the imaging mechanism, the apparatus can be manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a flatness inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a first embodiment of a flatness inspection apparatus.
FIG. 3 is a schematic front view of the same embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating image data captured by an attitude measurement unit in the embodiment.
FIG. 6 is a schematic plan view showing a second embodiment of the flatness inspection apparatus.
FIG. 7 is a schematic front view of the same embodiment.
[Explanation of symbols]
2 Attitude measurement unit 4 Storage device 6 Ball measurement unit 8 Data processing device 10 P & P unit 12 Hand 12
14 Semiconductor Package 20 Planar Stage 22-1 to 22-4, 52 Electronic Camera 30 Inspection Camera

Claims (4)

1つの面に複数のボール端子をもつ半導体装置実装体のボール端子平坦度を検査する方法において、以下の工程(A)から(E)を含むことを特徴とする平坦度検査方法。
(A)前記半導体装置実装体をそのボール端子をもつ面を下にして平面ステージ上に置き、その半導体装置実装体の姿勢を求めるために、前後左右の横4方向からの撮像を行ない、半導体装置実装体の姿勢として全体的な傾き又は部分的な傾きを求める姿勢計測ステップ、
(B)前記半導体装置実装体を空中に浮かした状態で各ボール端子先端の座標位置を求めるボール計測ステップ、
(C)姿勢計測ステップで求めた半導体装置実装体の姿勢とボール計測ステップで求めた各ボール端子先端の座標位置とから前記ボール端子先端のいくつかと接する仮想平面を求めるステップ、
(D)求めた仮想平面と前記ボール計測ステップで求めた各ボール端子先端の座標位置とからボール端子の平坦度を求めるステップ、
(E)求めた平坦度を規格値と比較して良否を判定するステップ。
A method for inspecting the flatness of a ball terminal of a semiconductor device mounting body having a plurality of ball terminals on one surface, comprising the following steps (A) to (E):
(A) The semiconductor device mounting body is placed on a flat stage with its ball terminal facing down, and in order to determine the posture of the semiconductor device mounting body , imaging is performed from four directions, front, rear, left, and right. Attitude measurement step for obtaining an overall inclination or a partial inclination as the attitude of the device mounting body ,
(B) a ball measurement step for obtaining a coordinate position of each ball terminal tip in a state where the semiconductor device mounting body is floated in the air;
(C) obtaining a virtual plane in contact with some of the ball terminal tips from the posture of the semiconductor device mounting body obtained in the posture measurement step and the coordinate position of each ball terminal tip obtained in the ball measurement step;
(D) calculating the flatness of the ball terminal from the determined virtual plane and the coordinate position of each ball terminal tip determined in the ball measurement step;
(E) A step of comparing the obtained flatness with a standard value to determine pass / fail.
1つの面に複数のボール端子をもつ半導体装置実装体のボール端子平坦度を検査する平坦度検査装置において、
平面ステージ上にボール端子をもつ面を下にして置かれた前記半導体装置実装体の姿勢を光学的に計測する姿勢計測部であって、前記平面ステージの前後左右4方向の側方に撮像機構を備え、その撮像機構により撮像された画像データから半導体装置実装体の全体的な傾きと部分的な傾きの一方又は両方をその半導体装置実装体の姿勢として抽出する姿勢計測部と、
前記姿勢計測部で求められた半導体装置実装体の姿勢を記憶する記憶装置と、
前記半導体装置実装体を空中に浮かした状態で各ボール端子先端の座標位置を求めるボール計測部と、
前記メモリに記憶された半導体装置実装体の姿勢と前記ボール計測部で求めたその半導体装置実装体の各ボール端子先端の座標位置とから前記ボール端子先端のいくつかと接する仮想平面を求め、その仮想平面とその半導体装置実装体の各ボール端子先端の座標位置とからボール端子の平坦度を求め、その平坦度を規格値と比較して良否を判定するデータ処理装置と、
半導体装置実装体を収納容器から取り出して前記姿勢計測部及び前記ボール計測部へ位置決めするとともに、検査修了後の半導体装置実装体を所定の場所へ収納する搬送機構とを備えたことを特徴とする平坦度検査装置。
In a flatness inspection apparatus for inspecting the flatness of a ball terminal of a semiconductor device mounting body having a plurality of ball terminals on one surface,
An attitude measurement unit that optically measures the attitude of the semiconductor device mounting body placed on a planar stage with a surface having a ball terminal facing down , wherein an imaging mechanism is provided laterally in the front, rear, left, and right directions of the planar stage. An attitude measurement unit that extracts one or both of the overall inclination and the partial inclination of the semiconductor device mounting body as the attitude of the semiconductor device mounting body from image data captured by the imaging mechanism ,
A storage device for storing the posture of the semiconductor device mounting body obtained by the posture measurement unit;
A ball measuring unit for obtaining a coordinate position of each ball terminal tip in a state where the semiconductor device mounting body is floated in the air;
A virtual plane in contact with some of the ball terminal tips is obtained from the posture of the semiconductor device package stored in the memory and the coordinate position of each ball terminal tip of the semiconductor device package obtained by the ball measurement unit, and the virtual plane is obtained. A data processing device for determining the flatness of the ball terminal from the plane and the coordinate position of each ball terminal tip of the semiconductor device mounting body, and comparing the flatness with a standard value to determine pass / failure,
A semiconductor device mounting body is taken out from a storage container and positioned on the posture measuring unit and the ball measuring unit, and a transport mechanism for storing the semiconductor device mounting body after completion of inspection in a predetermined place is provided. Flatness inspection device.
前記撮像機構は前記平面ステージの前後左右4方向の側方に配置され、前記平面ステージ上に載せられた半導体装置実装体に向けられた4台の電子カメラである請求項に記載の平坦度検査装置。 3. The flatness according to claim 2 , wherein the imaging mechanism is four electronic cameras disposed on four sides of the planar stage in front, rear, left, and right directions and directed to a semiconductor device mounting body mounted on the planar stage. Inspection device. 前記撮像機構は前記平面ステージの前後左右4方向の側方で、前記平面ステージ上に載せられた半導体装置実装体に対して傾斜して配置された4個の反射鏡と、
前記各反射鏡を介して前記平面ステージ上の半導体装置実装体を撮像するように移動可能に取りつけられた1台の電子カメラとを備えている請求項に記載の平坦度検査装置。
The imaging mechanism has four reflecting mirrors disposed on the side of the planar stage in the front, back, left, and right directions in an inclined manner with respect to the semiconductor device mounting body placed on the planar stage;
The flatness inspection apparatus according to claim 2 , further comprising: one electronic camera movably attached so as to image the semiconductor device mounting body on the planar stage via the reflecting mirrors.
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