JPH03215704A - バンプ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 バンプ検査装置、特に、ＩＣやＬＳＩ等のパッケージの
裏側にアレイ状に設けられた基板接続用バンプの形状を
観測してその欠陥の有無を検査する技術に関し、 パッケージの裏側に有り観測し難いバンプの形状を観測
し、ひいてはその欠陥の有無を簡単に検査することを目
的とし、 光ビームを発生する光源と、該光源からの光ビームを前
記パッケージの裏面に沿って各バンプ列の間に平行にま
たは各バンプ列に対し斜め方向に入射させる光学系と、
前記各バンプ列の間を透過してきた光または各バンプ列
の表面から反射してきた光をそれぞれ所定の位置に結像
する光学系と、該所定の位置に配設された画像センサと
、該画像センサで検知された各バンプの影画像の間隔ま
たは各バンプの像点の位置を計測し、それぞれ所定の基
準間隔または所定の基準位置と比較する手段とを具備し
、該比較の結果に基づきバンプの欠陥の有無を検査する
ように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、バンプ検査装置に関し、特に、ＩＣやＬＳＩ
等のパッケージの裏側にアレイ状に設けられた基板接続
用バンプの形状を観測してその欠陥の有無を検査する技
術に関する。

ＬＳＩの高集積化に伴い、そのパッケージをプリント基
板へ実装する際にもその高密度化が課題となっている。

実装の技術としては当初のＤＩＰ（Ｄｕａｌ　Ｉｎ−ｌ
ｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）からＱ　Ｆ　Ｐ　（Ｑｕａｄ
　ＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）等のように、引き出し線の
高密度化とビン数の増加の傾向がある。これらの技術は
パッケ一ジの緑に沿ってピンを引き出そうとするもので
あるが、最近では、パッケージの面を利用して格子状に
ビンを引き出すようにした方式、例えばＰＧＡ（Ｐｉｎ
　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）やバンプを用いた方式（第７
図参照）、が提案されている。

本発明は、バンプの接合部を外観から観測してその欠陥
の有無を検査しようとするものであり、その欠陥として
は、第８図（ｂ）　，　（ｃ）に示すような間隔異常（
近接し過ぎ）欠陥、ショート欠陥等がある。なお、第８
図（ａ）は正常なバンプの形状を示す。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする課題〕

従来、半田付け部（バンプ）を検査するには、外観を実
体顕微鏡で観測して半田の形状を検査する方法か、ある
いはＸ線の透過画像を観測して濃淡画像の濃度から半田
量の多寡を判断する方法が採られている。

ところが、外観検査では外部から直接観測できるものだ
けが対象となり、パッケージの裏側の特に周縁から奥の
方に位置するバンプについてはその検査を行うことはで
きない。一方、Ｘ線による検査では、外部から直接観測
できない部分のバンプの形状を画像の形態で観測できる
利点があるが、その反面、Ｘ線の透過画像の中にプリン
ト基板の配線や、パッケージ部品、ＩＣ，ＬＳＩ等の画
像が重なって観測されるため、それぞれを分離する必要
がある。これは、画像処理の複雑化につながるので、好
ましいとは言えない。

そのため、パッケージの裏側に設けられたバンプの外観
を検査するには、上から観測するか、あるいは鏡を用い
て反射像を観測するしか方法がなかった。

しかしながらバンプの場合には、通常、プリント基板と
パッケージの間隔が［Ｉ以下となる上、パッケージの周
縁から最も奥に位置するバンプまでの距離はｌＯａ＋ｍ
にも達するので、そのようなバンプを直接観測してその
欠陥の有無を検査することは極めて困難である。

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作され
たもので、パッケージの裏側に有り観測し難いバンプの
形状を観測し、ひいてはその欠陥の有無を簡単に検査す
ることができるバンプ検査装置を提供することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明では、各バンプの間隔
が通常は一定であり、欠陥がある時のみその間隔が異常
値を呈することを利用している。

従って本発明によれば、集積回路用パッケージの裏側に
アレイ状に設けられた基板接続用バンプの形状を観測し
てその欠陥の有無を検査する装置であって、光ビームを
発生する光源と、該光源からの光ビームを前記パッケー
ジの裏面に沿って各バンプ列の間に平行にまたは各バン
プ列に対し斜め方向に入射させる光学系と、前記各バン
プ列の間を透過してきた光または各バンプ列の表面から
反射してきた光をそれぞれ所定の位置に結像する光学系
と、該所定の位置に配設された西像センサと、該画像セ
ンサで検知された各バンプの影画像の間隔または各バン
プの像点の位置を計測し、それぞれ所定の基準間隔また
は所定の基準位置と比較する手段とを具備し、該比較の
結果に基づきバンプの欠陥の有無を検査するようにした
ことを特徴とするバンプ検査装置が提供される。

また、上記バンプ検査装置は、光源からの光ビームを各
バンプ列の間隔毎に順次走査すると共に該光ビームの走
査に応じて結像位置を順次変化させる手段を具備してい
てもよい。

〔作用〕

上述した構成において、光源からの光ビームをパッケー
ジの裏面に沿って各バンプ列の間に平行に入射させた場
合、各バンプ列の間を透過してきた光の像を画像センサ
で観測すると、例えば凸部の有るバンプ（通常のものよ
り大きいバンプ）を含むバンプ列に対応する部分では、
影画像の間隔が所定の基準間隔よりも狭くなるので、当
該部分にバンプの間隔異常（近接し過ぎ）欠陥が有るこ
とが容易に判定される。また、互いに短絡しているバン
プを含むバンプ列（２列）に対応する部分では、途中に
光の量が少ない黒い部分が画像センサで観測されるので
、当該部分にバンプのショート欠陥が有ることが容易に
判定される。

この手法では、凹部の有るバンプ（通常のものより小さ
いバンプ）に対しては有効にその欠陥を検出できるとは
限らない（後述の実施例参照）。

そこで、光源からの光ビームをパッケージの裏面に沿っ
て各バンプ列に対し斜め方向に入射させる手法を用いる
。斜めから入射した光はバンプで反射され、（結像）光
学系により所定の位置に結像される。正常なバンプと欠
陥の有るバンプとでは光の反射位置が異なるので、その
結像位置も異なる。従って、その反射光の像点の位置を
計測し、所定の基準位置と比較することにより、バンプ
に欠陥がある（通常のものより小さいバンプ）か否かが
簡単に判定される。

つまり、バンプの間に千行光を透過させてその透過光量
および透過光像の大きさからバンプの欠陥の有無を検査
し、また、バンプに光を一度反射させてその反射位置か
らバンプの欠陥の有無を検査するようにしている。

また、光源からの光ビームを各バンプ列の間隔毎に順次
走査すると共に該光ビームの走査に応じて結像位置を順
次変化させる手段を設けた場合、次々と各バンプ列の形
状を観測することができ、ひいてはその欠陥の有無を検
査することが可能となる。

なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。

〔実施例〕 第１図には本発明の一実施例としてのバンプ検査装置の
構成が一部模式的に示される。

同図において、１は｛Ｃパッケージ、Ｂｉは該パッケー
ジの裏側にアレイ状に設けられたバンプ、２は該バンプ
を介してパッケージ１が実装されるプリント基板、３は
該プリント基板を載置し、バンプ検査時に駆動系（図示
せず）によりその位置が移動されるテーブル、１１はレ
ーザ光源、１２は該光源からの光ビームを拡大する光ビ
ーム拡大器、１３は該光ビーム拡大器からの光を反射さ
せ、その反射光を所定の範囲内で振動させるガルバノミ
ラ、１４は該ガルバノミラーからの光ビームを走査する
レンズを示す。

１５Ａは走査レンズ１４からの光ビームを反射させ、そ
の反射光をパッケージｌの裏面に沿って各バンプ列の間
に平行に入射させる三角ミラー、１５Ｂは各バンプ列の
間を透過してきた光を反射させる三角ミラーを示し、該
三角ミラーはそれぞれテーブル３と同様にバンプ検査時
に駆動系（図示せず）によりその位置調整が行われる。

１６は三角ミラー１５Ｂからの反射光を所定の位置に結
像するレンズ、１７はその所定の位置に配設された画像
センサ、１８は該画像センサで検知された各バンプの影
画像の間隔を計測し、所定の基準間隔と比較してバンプ
の欠陥の有無を指示する画像解析器、１９はその解析結
果を出力する装置（例えばプリンタ、ＸＹブロック等）
、そして、２０はコントローラを示す。

コントローラ２０は、画像解析器１８に対して計測およ
び比較処理の制御を行うと共に、光ビームが各バンプ列
の間隔毎に順次走査されるようにガルバノミラーｌ３の
振動角を制御し、該光ビームの走査に応じて観測系（結
像レンズ１６および画像センサ１７）を移動させその結
像位宜を順次変化させる機能を有している。

次に、本実施例装置によるバンプ検査方法について第２
図を参照しながら説明する。

まず、レーザ光源１１からのレーザ光を光ビーム拡大器
１２で拡大し、ガルバノミラ−１３および走査レンズ１
４を通して三角ミラー１５Ａに入射させる。

この三角ミラー１５Ａからの反射光は、各バンプ列Ｂｉ
の間を透過して三角ミラー１５Ｂに入射し、該三角ミラ
ーで反射され、さらに結像レンズ１６で集光されて画像
センサ１７で検知される。この画像センサ１７で検知さ
れた画像は、第２図にハッチングで示したように見える
ので、次段の画像解析器１８において各パンブの影画像
の間隔を計測し、所定の基準間隔と比較することにより
バンプの欠陥の有無を検査することができる。

すなわち、バンプＢ．のように凸部の有る、通常のもの
より大きいバンプを含むバンプ列に対応する部分では、
隣合う影画像との間隔ｄ，が所定の基準間隔ｄ０よりも
狭くなるので、当該部分にバンプの間隔異常欠陥が有る
ことが容易に判定される。

また、互いに短絡しているバンプＩｈ，Ｂ３を含むバン
プ列（２列）に対応する部分では、途中に光の量が少な
い黒い部分が観測されるので、当該部分にバンプのショ
ート欠陥が有ることが容易に判定される。

但しこの場合には、バンプＢ４のように凹部の有る、通
常のものより小さいバンプを含むパンプ列に対応する部
分では、光の進行方向に対して当該バンプＢ４の下流側
のバンプは通常の大きさであるため、画像センサ１７の
当該部分で検知される影画像の間隔は基準間隔ｄ．を呈
する。つまり、バンプＢ４が欠陥を有しているにもかか
わらず、その欠陥を検出することができない。そこで、
以下に記述する手法を用いる。

第３図は第１図実施例の変形例の構成を示すもので、第
１図実施例の装置と異なる点は、■走査レンズ１４を通
して入射され三角ミラー１５Ａで反射された光がパッケ
ージ１の裏面に沿って各バンプ列に対し斜め方向に入射
するように光ビーム走査が行われること、■各バンプ列
の表面で反射され更に三角ミラー１５Ａで反射された光
が検知されるよう観測系（結像レンズｌ６および画像セ
ンサ１７）が配設されていること、■三角ミラー１５Ｂ
が設けられていないこと、である。

この実施例では、三角ミラー１５Ａからの反射光は、各
バンプ列Ｂｉの表面で反射され、更に三角ミラー１５Ａ
で反射された後、結像レンズ１６で集光されて画像セン
サ１７で検知される。この場合、第４図に示されるよう
に、正常なバンプと欠陥の有るバンプＢ４　（破線で表
示）とでは光の反射位置が異なるので、その結像位置、
すなわち画像センサ１７で検知される像点の位置も異な
る。従って、画像解析器ｌ８においてその反射光の像点
の位置Ｑ＋を計測し、所定の基準位置Ｑ０と比較するこ
とにより、バンプに欠陥がある（通常のものより小さい
バンプ）か否かを簡単に検査することができる。

また、コントローラ２０を用いて、光ビームが各バンプ
列の間隔毎に順次走査されるように（第５図に矢印Ａで
図示）ガルバノミラー１３の振動角を制御すると共に、
該光ビームの走査に応じて観測系（結像レンズ１６のみ
図示）を移動させる（同図に矢印Ｂで図示）ことにより
、各バンプ列の形状を次々と観測し、その欠陥の有無を
検査することができる． 第６図には第１図および第３図装置が行うバンプ検査処
理のフローチャートが示される。いずれの場合にも、基
本的には同じ処理を実行する。

すなわち、ステップＳ１ではＩＣパッケージ１が実装さ
れたプリント基板２を載置したテーブル３が駆動系（図
示せず）により適当な位置に移動される。ステップＳ２
では、三角ミラー１５Ａ，　１５Ｂがそれぞれ駆動系（
図示せず）により適当な位置に移動調整される。ステッ
プＳ３では、コントローラ２０、ガルハノミラ−１３お
よび走査レンズ１４により光ビーム走査が行われる。ス
テップＳ４では、コントローラ２０により、ステップＳ
３の光ビーム走査に応じて観測系（結像レンズｌ６およ
び画像センサ１７）の位置調整が行われる。ステップＳ
５では画像センサ１７が画像計測を行い、さらにステッ
プＳ６では、画像解析器１８によりバンプの欠陥の有無
が検査される。

この検査は、バンプの間に千行光を透過させてその透過
光量および透過光像の大きさに基づき行われる形態（第
２図）と、バンプに光を一度反射させてその反射位置に
基づき行われる形態（第４図）を適宜併用して行われる
。

最後に、ステップＳ７では全てのバンプについて検査が
終了した（ＹＥＳ）か否（ＮＯ）かが判定され、判定が
ＹＥＳの場合にはこのフローは「エンド」となり、判定
がＮＯの場合にはステップ５１に戻り、上述の処理を繰
り返す。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、パッケージの裏側
に有り観測し難いバンプの形状を光学的手法で観測する
ことができ、ひいてはその欠陥の有無を簡単に検査する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのバンプ検査装置の構
成を一部模式的に示した図、 第２図は第１図装置によるバンプ検査の原理を説明する
ための図、 第３図は第１図実施例の変形例の構成を一部模式的に示
した図、 第４図は第３図装置によるバンプ検査の原理を説明する
ための図、 第５図は第３図装置による各列毎のバンプ検査の原理を
説明するための図、 第６図は第１図および第３図装夏が行うバンプ検査処理
を表すフローチャート、 第７図はバンプを説明するための斜視図、第８図（ａ）
〜（ｃ）はそれぞれバンプの形状を示す断面図、 である。 （符号の説明） Ｂｉ・・・バンプ、ｌ・・・（ＩＣ）パッケージ、２・
・・プリント基板、３・・・テーブル、１１・・・レー
ザ光源、１２・・・光ビーム拡大器、１３・・・ガルバ
ノミラー、ｌ４・・・走査レンズ、１５Ａ．１５Ｂ・・
・三角ミラー、１６・・・結像レンズ、１７・・一画像
センサ、１８・・・画像解析器、ｌ９・・・出力装置、
２０・・・コントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、集積回路用パッケージ（１）の裏側にアレイ状に設
   けられた基板接続用バンプ（Ｂｉ）の形状を観測してそ
   の欠陥の有無を検査する装置であって、光ビームを発生
   する光源（１１）と、 該光源からの光ビームを前記パッケージの裏面に沿って
   各バンプ列の間に平行にまたは各バンプ列に対し斜め方
   向に入射させる光学系（１４、１５Ａ）と、前記各バン
   プ列の間を透過してきた光または各バンプ列の表面から
   反射してきた光をそれぞれ所定の位置に結像する光学系
   （１５Ａ、１５Ｂ、１６）と、該所定の位置に配設され
   た画像センサ（１７）と、該画像センサで検知された各
   バンプの影画像の間隔または各バンプの像点の位置を計
   測し、それぞれ所定の基準間隔または所定の基準位置と
   比較する手段（１８）とを具備し、 該比較の結果に基づきバンプの欠陥の有無を検査するよ
   うにしたことを特徴とするバンプ検査装置。 ２、前記光源からの光ビームを各バンプ列の間隔毎に順
   次走査すると共に該光ビームの走査に応じて結像位置を
   順次変化させる手段（２０、１３、１４、１６）を具備
   することを特徴とする請求項１に記載のバンプ検査装置
   。