JPH04315006A - フリップチップのボンディング検査方法 - Google Patents

フリップチップのボンディング検査方法

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JPH04315006A
JPH04315006A JP7953091A JP7953091A JPH04315006A JP H04315006 A JPH04315006 A JP H04315006A JP 7953091 A JP7953091 A JP 7953091A JP 7953091 A JP7953091 A JP 7953091A JP H04315006 A JPH04315006 A JP H04315006A
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JP
Japan
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bump
bumps
flip chip
width
bonding
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7953091A
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English (en)
Inventor
Shinji Suzuki
伸二 鈴木
Moritoshi Ando
護俊 安藤
Satoshi Iwata
敏 岩田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線によるフリップチ
ップのボンディング検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化に伴って、プリ
ント基板の実装密度が高くなっており、また、大型計算
機の回路システムにおいてはLSI相互間を接続する配
線長を短くして信号伝播速度を向上させるために、LS
Iの入力端子をLSIチップサイズの範囲内に設けるこ
とが望まれており、この要望を満たす手段としてフリッ
プチップボンディング方式が注目されている。
【0003】フリップチップボンディング方式とはLS
Iの電極パッド部に薄膜電極メタルを介して鉛・錫系半
田をボール状に形成し、これをリフローすることによっ
てプリント基板に形成されている電極に一括ボンディン
グする方式であり、高密度実装・高信頼性・高生産性の
点で優れている。
【0004】フリップチップのボンディングプロセスの
詳細を図2を参照して以下に説明する。
【0005】同図(a)に示すように、半導体チップ2
1の電極上に金等の薄膜電極22を形成する。
【0006】同図(b)に示すように、薄膜電極22上
に半田ボールを載置するかまたは蒸着法を使用して半田
を供給し、これを加熱溶融して半田バンプ23を形成す
る。
【0007】一方、同図(c)に示すように、プリント
基板24のフリップチップのバンプ23に対応する位置
に金等の電極25を形成する。
【0008】同図(d)に示すように、半田バンプ形成
領域を囲む領域にガラスダム26を形成し、前記の半導
体チップ21の場合と同様の方法を使用して半田バンプ
27を形成する。
【0009】同図(e)に示すように、プリント基板2
4に形成された半田バンプ27上に半導体チップ21の
バンプ23を重ね合わせる。
【0010】同図(f)に示すように、半田バンプ23
と27とを加熱溶融して一体のバンプ28となし、半導
体チップ21とプリント基板24とを接続する。この時
、溶融した半田の表面張力によって半導体チップのバン
プの位置とプリント基板のバンプの位置とは自動的に整
合される。 同図(g)は接続後の斜視図である。
【0011】ところで、このようにして接続された後の
半田バンプの形状の代表例を図3と図4とに示す。
【0012】図3に示すバンプ形状は正常と判定される
ものであり、図4に示すバンプ形状は下記のような欠陥
を有する。すなわち、同図(a)はバンプ間の融合が不
十分であり、同図(b)(c)(d)は局部的にくびれ
ており、同図(e)は内部にボイドがあり、同図(f)
は位置ずれがあり、同図(g)は上端が細くなっている
【0013】したがって、フリップチップボンディング
後の各バンプのボンディング状態を検査することが必要
であり、検査方法としては、バンプの外観を実体顕微鏡
で観測して検査する方法や電気導通試験による検査、X
線による検査等の方法が知られている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実体顕微鏡
による外観検査は、外部から直接観測できる範囲にある
もの、すなわちフリップチップの周辺に形成されている
バンプのみが検査可能であり、フリップチップの内側に
形成されているバンプの検査は不可能である。鏡を使用
して反射像を観測することも行われているが、この方法
でもフリップチップの周辺から最も奥に形成されている
バンプを観測して欠陥の有無を検査することは極めて困
難である。
【0015】電気的導通試験による検査は、ロジックを
いろいろ組み合わせて導通試験をしなければならないの
で、検査時間が極めて長くなる。
【0016】X線による検査は被検査物を透過したX線
の二次元濃淡画像を分析して欠陥検査するため、プリン
ト配線基板のように多数の形状の異なる部品が実装され
ている場合には、その中から被検査対象物を認識して選
びだす画像処理が必要になるため、工程が複雑になり時
間がかゝる。このため、従来のX線による検査は目視検
査に頼っている。
【0017】また、X線をフリップチップの真上から照
射して検査する場合には、図4の(a)(d)(e)(
f)に示すように、X線の透過方向(図において紙面の
上下方向)におけるバンプの厚さに大きな差異があるよ
うな欠陥の場合には、透過X線濃淡画像から比較的容易
に欠陥を検出できるが、(b)(c)(g)に示すよう
に、厚さの差異が少ない欠陥の場合には、透過X線画像
の濃淡差が少なくなって欠陥の判別は難しく、誤認識や
見逃しをする可能性が大きい。
【0018】何故ならば、厚さtの物体に入射X線量I
O のX線を照射した場合の透過X線量Iは次式で表さ
れる。
【0019】I=IO exp (−μt)すなわち、
透過X線量は厚さに対して指数関数的に減少するので、
厚さの厚い物体にX線を照射した場合の透過X線量は極
めて少なくなる。したがって、厚さの僅かに異なる二つ
の厚さの厚い物体にX線を照射した場合の透過X線量の
差は極めて少なくなり、したがって、X線透過画像の濃
淡差が少なくなるからである。
【0020】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、フリップチップの内側に形成されているバ
ンプを含めて、従来検出が困難であった欠陥を含むすべ
ての欠陥を高速に検査できるフリップチップのボンディ
ング検査方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、プリント
基板(24)の電極にボンディングされたフリップチッ
プ(21)の複数のバンプ(28)に対してほゞ真横か
ら、照射方向におけるバンプ(28)相互の重なりが最
も少なくなる方向にX線を照射して複数のバンプ(28
)のX線透視画像を撮像し、撮像された複数のバンプ(
28)のX線透視画像からそれぞれのバンプに対応する
パッドの幅を求めてその値をLとし、前記の複数のバン
プ(28)のX線透視画像からそれぞれのバンプの一番
細い部分の幅を検出してその値をAとし、AがaL(但
し、aは1より小さい定数である。)より小さい場合に
ボンディング不良であると判定するフリップチップのボ
ンディング検査方法によって達成される。
【0022】さらに、前記の複数のバンプ(28)のX
線透視画像からそれぞれのバンプ(28)の一番太い部
分の幅とパッドの幅Lとの差を検出してその値をBとし
、BがbL(但し、bは1より小さい定数である。)よ
り大きい場合にボンディング不良であると判定し、また
、前記のパッドの幅の中心を中心とする幅aLの範囲内
にバンプ(28)の画像エッジが存在する場合にボンデ
ィング不良であると判定するものとする。
【0023】
【作用】本発明は、ボンディングされたフリップチップ
のバンプに対してX線をほゞ真横から照射してバンプの
輪郭を正確に計測し、その輪郭からボンディングが正常
であるか否かを判定する検査アルゴリズムに関するもの
である。
【0024】図5と図6に、ボンディング状態判定の原
理説明図を示す。ボンディングされたフリップチップの
バンプに対してほゞ真横からX線を照射した時のX線透
視画像を示しており、図5は正常な状態を示し、図6は
不良な状態を示す。
【0025】X線透視画像の上端の幅Lu と下端の幅
Ld とを検出し、何れか大きい方をパッド(バンプの
形成されている電極)の幅Lとみなす。次に、バンプの
一番細い部分の寸法Aを検出し、A≦aL(aは1より
小さい定数である。)の関係が成立する場合、すなわち
、図6の(a)(b)(c)(d)に示すバンプは不良
であると判定する。また、A>aLの関係が成立する場
合、すなわち、図5の(a)(b)に示すバンプは正常
であると判定する。
【0026】バンプの一番太い部分において、パッドの
幅Lより右にはみ出している長さBrと左にはみ出して
いる長さBlとを検出し、両者を加えた長さをB(B=
Br+Bl)としたときに、B≧bL(bは1より小さ
い定数である。)の関係が成立する場合、すなわち、図
6の(b)(c)に示すバンプは不良であると判定する
【0027】また、パッドの中心を中心とする幅aLの
範囲内にパッド以外のエッジ画像が存在する場合、すな
わち、図6の(e)(f)(g)に示すバンプは不良で
あると判定する。
【0028】なお、図5・図6においては、1例として
定数aに2/3、定数bに1/4を使用している。
【0029】このようにすれば、一つのバンプ内におけ
る厚さの差が少ない欠陥をも検出することができ、また
、X線透視画像には実装部品の画像が含まれないので、
画像データを解析してバンプのデータのみを抽出する等
の複雑な画像処理を必要としないため高速に検査するこ
とができる。また、フリップチップの内側に形成されて
いるバンプの検査も可能である。
【0030】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
係るフリップチップのボンディング検査方法について説
明する。
【0031】図7に、ボンディングされたフリップチッ
プのバンプに対して真横からX線を照射するX線検査装
置の1例を示す。図において、1は電子を放出する電子
放出手段であり、2は加速された電子が照射されてX線
を発生するターゲットであり、3はフリップチップ21
のボンディングされたプリント配線基板24を載置する
ステージであり、4はX線透視画像を検出するX線検出
器であり、上記のすべての構成機器またはX線検出器4
を除くすべての構成機器は真空容器(図示せず)内に収
納されている。ターゲット2をフリップチップ21の近
傍の側面に配置することによって、フリップチップ21
のバンプ28に対してほゞ真横からX線を照射すること
ができる。 X線照射方向においてバンプ相互の重なりが最も少なく
なる方向にX線を照射すると、図8(a)に示すX線透
視画像が得られる。
【0032】以下、図1に示すフローチャートを同時に
参照してフリップチップのボンディング検査方法を説明
する。
【0033】X線透視画像をX線センサ4で検出し〔ス
テップ(1)〕、検出した画像をA/D変換器5でA/
D変換する〔ステップ(2)〕。A/D変換された濃淡
画像を画像入力ボード6に入力し〔ステップ(3)〕、
コンピュータのメモリ7に記憶する。記憶された濃淡画
像をCPU8によってエッジ抽出し、図8(b)に示す
ようにバンプの輪郭を出力する〔ステップ(4)〕。
【0034】一方、フリップチップ21の実装されたプ
リント配線基板24を載置するステージ3をモータ3a
によって移動し、検査されるフリップチップ21をター
ゲット2に近接させる〔ステップ(5)〕。ステージコ
ントローラ9からのステージ3の移動方向、移動距離、
画像拡大率(線源方向の移動距離)の情報をI/Oボー
ド10を介して入力する〔ステップ(6)(7)(8)
〕。この入力された情報とエッジ抽出されたバンプの輪
郭とから各バンプについて上端の幅Lu と下端の幅L
d とを検出し〔ステップ(9)〕、両者(Lu 、L
d )のうちの長い方の幅をそれぞれのバンプのパッド
の幅とみなし、その値をLとする〔ステップ(10)〕
。次に、それぞれのバンプの一番細い部分を割り出し〔
ステップ(11)〕、その値をAとする〔ステップ(1
2)〕。
【0035】パッドの幅Lに定数a(例えば2/3)を
掛けた値aLよりバンプの一番細い幅Aが小さい場合(
A≦aL)にはそのバンプのボンディングは不良である
と判定する〔ステップ(13)〕。
【0036】次に、パッドの中心を中心とする幅aLの
範囲内にパッド以外の画像のエッジが存在する場合には
そのバンプのボンディングは不良であると判定する〔ス
テップ(14)〕。
【0037】次いで、バンプの一番太い部分を割り出し
〔ステップ(15)〕、この部分のパッドの幅Lより左
側にはみ出している長さBlと右側にはみ出している長
さBrとを検出し〔ステップ(16)〕、両者を加えた
値をBとする(B=Bl+Br)〔ステップ(17)〕
。このBの値がパッドの幅Lに定数b(例えば1/4)
を掛けた値bLより大きい場合(B≧bL)にはそのバ
ンプのボンディングは不良であると判定し〔ステップ(
18)〕、BがbLより小さい場合(B<bL)には正
常であると判定する。
【0038】1チップの検査が終了したらターゲットコ
ントローラ11によってモータ11aを駆動してターゲ
ット2を引き上げた後、プリント配線基板を載置するス
テージ3をモータ3aによって移動し、次のフリップチ
ップの近傍にターゲット2を配置して前記と同様の検査
を繰り返し実行する。
【0039】なお、X線源と被測定バンプとX線センサ
の各位置関係から拡大率がわかり、また基板上のパッド
の幅は予めわかっているので、これらにより投影された
パッドの幅Lを決めることもできる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るフリ
ップチップのボンディング検査方法においては、ボンデ
ィングされたフリップチップのバンプの真横から、照射
方向においてバンプ相互の重なりが少なくなる方向にX
線を照射して透視画像を撮像し、撮像されたバンプの輪
郭からボンディングの接合状態を判定するので、フリッ
プチップの内側に形成されているバンプを含めて、従来
検出が困難であった欠陥を含むすべての欠陥を高速に検
出することができ、フリップチップのボンディングの検
査精度及び検査効率の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るフリップチップのボンディング検
査方法のフローチャートである。
【図2】フリップチップのボンディング工程図である。
【図3】正常バンプの形状図である。
【図4】不良バンプの形状図である。
【図5】ボンディング状態を判定する原理説明図である
。(正常バンプ)
【図6】ボンディング状態を判定する原理説明図である
。(不良バンプ)
【図7】X線検査装置の構成図である。
【図8】X線透視画像の画像処理説明図である。
【符号の説明】
1  電子放出手段 2  ターゲット 3  ステージ 4  X線検出器 5  A/D変換器 6  画像入力ボード 7  メモリ 8  CPU 9  ステージコントローラ 10  I/Oボード 11  ターゲットコントローラ 21  フリップチップ 24  プリント配線基板 28  ボンディング後のバンプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  プリント基板(24)の電極にボンデ
    ィングされたフリップチップ(21)の複数のバンプ(
    28)に対してほゞ真横から、照射方向におけるバンプ
    (28)相互の重なりが最も少なくなる方向にX線を照
    射して前記複数のバンプ(28)のX線透視画像を撮像
    し、該撮像された複数のバンプ(28)のX線透視画像
    からそれぞれのバンプに対応するパッドの幅を求めてそ
    の値をLとし、前記複数のバンプ(28)のX線透視画
    像からそれぞれのバンプの一番細い部分の幅を検出して
    その値をAとし、AがaL(但し、aは1より小さい定
    数である。)より小さい場合にボンディング不良である
    と判定することを特徴とするフリップチップのボンディ
    ング検査方法。
  2. 【請求項2】  請求項1記載のフリップチップのボン
    ディング検査方法において、複数のバンプ(28)のX
    線透視画像からそれぞれのバンプ(28)の一番太い部
    分の幅とパッドの幅Lとの差を検出してその値をBとし
    、BがbL(但し、bは1より小さい定数である。)よ
    り大きい場合にボンディング不良であると判定すること
    を特徴とするフリップチップのボンディング検査方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載のフリップチップの
    ボンディング検査方法において、前記パッドの幅の中心
    を中心とする幅aLの範囲内に前記バンプ(28)の画
    像エッジが存在する場合にボンディング不良であると判
    定することを特徴とするフリップチップのボンディング
    検査方法。
JP7953091A 1991-04-12 1991-04-12 フリップチップのボンディング検査方法 Withdrawn JPH04315006A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1164351A3 (en) * 2000-06-14 2003-01-02 Shinko Electric Industries Co. Ltd. Method and apparatus for measuring a bump on a substrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1164351A3 (en) * 2000-06-14 2003-01-02 Shinko Electric Industries Co. Ltd. Method and apparatus for measuring a bump on a substrate

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