JPH04359447A - Soldering-junction inspecting apparatus for semiconductor device - Google Patents

Soldering-junction inspecting apparatus for semiconductor device

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JPH04359447A
JPH04359447A JP3134280A JP13428091A JPH04359447A JP H04359447 A JPH04359447 A JP H04359447A JP 3134280 A JP3134280 A JP 3134280A JP 13428091 A JP13428091 A JP 13428091A JP H04359447 A JPH04359447 A JP H04359447A
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JP
Japan
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solder joint
ray
solder
detection means
semiconductor device
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Withdrawn
Application number
JP3134280A
Other languages
Japanese (ja)
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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Abstract

PURPOSE:To make it possible to inspect a soldering junction at a central part of a chip easily at a high speed with high accuracy with regard to an inspecting apparatus for a soldering junction of a semiconductor device. CONSTITUTION:A soldering-junction inspecting apparatus is used for a semiconductor device having a semiconductor chip 1 and a substrate 3, which are bonded together through soldering bumps 5 and 7 formed on the semiconductor chip 1. The soldering-junction inspecting apparatus includes an X-ray source 12 for irradiating a soldering junction 2, and an X-ray detecting means 14 for detecting an X-ray that has been transmitted through the soldering junction 2. Moreover, the soldering-junction inspecting apparatus includes a multi-valued shading data forming means 25 for generating multi-valued shading data on the detected X-ray from the output of the X-ray detecting means 14, and a soldering-junction abnormality judging means 30 for judging whether or not there is a change in shading in a given region of the soldering junction by using the multi-valued shading data.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のハンダ接合
部検査装置に関し、特に表面実装部品のハンダ工程後の
自動検査に用いる検査装置に関する。最近、電子機器の
小型化に伴って、半導体装置を構成するプリント基板の
実装密度が高くなっている。大型計算機の回路システム
では、LSI 間の配線長を短くして信号伝播速度を向
上させるため、増加するLSI の入力端子を同一チッ
プサイズ内で吸収する必要がある。このような要求に対
してフリップチップが注目されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder joint inspection apparatus for semiconductor devices, and more particularly to an inspection apparatus used for automatic inspection of surface mount components after a soldering process. 2. Description of the Related Art Recently, with the miniaturization of electronic devices, the packaging density of printed circuit boards constituting semiconductor devices has increased. In circuit systems for large computers, in order to shorten the wiring length between LSIs and improve signal propagation speed, it is necessary to accommodate the increasing number of LSI input terminals within the same chip size. Flip chips are attracting attention in response to these demands.

【0002】フリップチップは、LSI チップの電極
パッド部にバイアメタルを介してPn, Sn系のボー
ル状のハンダを予め設け、基板に載せてハンダを溶融す
ることにより全ての電極を基板へ一括接続するものであ
る。フリップチップは、高密度実装、高信頼性、高生産
性の点で優れており、従来のチップ部品に対して非常に
実装面積を小さくすることができる。しかし、チップを
基板に実装した後でハンダ接合部の検査を行う必要があ
るが、フリップチップの場合には、ハンダ接合部の検査
をこれまでの目視検査や光学的検査で行うと困難なこと
が多い。
[0002] In the flip chip, ball-shaped solder made of Pn or Sn is previously provided on the electrode pads of an LSI chip via via metal, and all the electrodes are connected to the board at once by placing it on the board and melting the solder. It is something to do. Flip chips are superior in terms of high-density packaging, high reliability, and high productivity, and can have a much smaller mounting area than conventional chip components. However, it is necessary to inspect the solder joints after the chip is mounted on the board, but in the case of flip chips, it is difficult to inspect the solder joints using conventional visual or optical inspections. There are many.

【0003】0003

【従来の技術】図7はフリップチップの半導体装置の一
例を示し、(A)はシリコンチップ1がハンダ接合部2
により基板3に実装されたところを示す斜視図、(B)
はハンダ接合前の状態を拡大して示し、(C)はハンダ
接合後の状態を拡大して示す図である。(B)に示され
るように、シリコンチップ1には薄膜電極4上にボール
状のハンダバンプ5が蒸着等により設けられており、一
方、基板3にも電極6上にボール状のハンダバンプ7が
設けられる。シリコンチップ1のハンダバンプ5と基板
3のハンダバンプ7とは対応する位置に配置され、シリ
コンチップ1を基板3の上に載せる。それからシリコン
チップ1を載せた基板3を加熱すると、(C)に示すよ
うに、ハンダバンプ5,7が溶融して接合し、ハンダ接
合部(フットプリント)2になる。溶融したハンダバン
プ5,7には表面張力が発生するので、上下のハンダバ
ンプ5,7の位置は自動的に整合し、一体構造の球又は
丸みのある円筒形状の一体構造のハンダ接合部2が得ら
れる。しかし、中には、欠陥のあるハンダ接合部2が形
成されることがある。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows an example of a flip-chip semiconductor device, in which (A) a silicon chip 1 is connected to a solder joint 2.
(B) is a perspective view showing the mounting on the board 3 by
(C) is an enlarged view showing the state before soldering, and (C) is an enlarged view showing the state after soldering. As shown in (B), ball-shaped solder bumps 5 are provided on the thin film electrode 4 of the silicon chip 1 by vapor deposition or the like, while ball-shaped solder bumps 7 are provided on the electrode 6 of the substrate 3 as well. It will be done. The solder bumps 5 of the silicon chip 1 and the solder bumps 7 of the substrate 3 are arranged at corresponding positions, and the silicon chip 1 is placed on the substrate 3. Then, when the substrate 3 on which the silicon chip 1 is mounted is heated, the solder bumps 5 and 7 melt and join together, forming a solder joint (footprint) 2, as shown in (C). Since surface tension is generated in the molten solder bumps 5, 7, the positions of the upper and lower solder bumps 5, 7 are automatically aligned, and a monolithic spherical or rounded cylindrical solder joint 2 is obtained. It will be done. However, in some cases, defective solder joints 2 are formed.

【0004】図8はハンダ接合部2の例を示す図である
。(A)〜(C)は正常なハンダ接合部2を示し、(D
)〜(G)は欠陥のある異常なハンダ接合部2を示して
いる。ここでは、(D)〜(G)のハンダ接合部2をそ
れぞれ、未融合、とっくり型、逆とっくり型、伸びと呼
んでいる。その他、ハンダ接合部2が斜めに倒れた位置
ずれや、ボイド等があることもある。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a solder joint 2. As shown in FIG. (A) to (C) show normal solder joints 2, and (D
) to (G) show defective and abnormal solder joints 2. Here, the solder joints 2 (D) to (G) are respectively referred to as unfused, toppling type, reverse topping type, and elongated. In addition, there may be a positional shift where the solder joint part 2 falls diagonally, a void, etc.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従って、シリコンチッ
プ1を基板3に実装した後でハンダ接合部2の検査を行
う必要がある。従来のフリップチップのハンダ接合部2
の検査は、主として顕微鏡による目視検査に頼っていた
。しかし、目視検査では、シリコンチップ1の周辺部に
位置するハンダ接合部2を見ることはできるが、シリコ
ンチップ1の中心部に位置するハンダ接合部2を見るこ
とが困難なことであった。また、鏡を用いてハンダ接合
部2の反射像を観測することも可能であるが、やはりシ
リコンチップ1の中心部に位置するハンダ接合部2を検
査することは困難であった。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is necessary to inspect the solder joints 2 after mounting the silicon chip 1 on the substrate 3. Conventional flip chip solder joint 2
Inspections have relied primarily on visual inspection using a microscope. However, in visual inspection, although it is possible to see the solder joints 2 located at the periphery of the silicon chip 1, it is difficult to see the solder joints 2 located at the center of the silicon chip 1. Although it is also possible to observe the reflected image of the solder joint 2 using a mirror, it is still difficult to inspect the solder joint 2 located at the center of the silicon chip 1.

【0006】別のフリップチップのハンダ接合部2の検
査は、電気的導通試験を行うことである。しかし、検査
すべき製品は複雑なロジックを含むものが多いため、電
気的導通試験を行う場合には製品のロジックに合わせた
面倒な試験を行わなければならず、非常に時間がかかる
という問題があった。
Another test for flip chip solder joints 2 is to perform an electrical continuity test. However, many of the products to be inspected include complex logic, so when conducting an electrical continuity test, it is necessary to perform a tedious test that matches the logic of the product, which is extremely time-consuming. there were.

【0007】また、シリコンチップ1の中心部に位置す
るハンダ接合部2を検査するためには、X線をシリコン
チップ1の表面に照射し、全てのハンダ接合部2を透視
することが考えられる。しかし、従来のX線技術では、
X線写真あるいはデイスプレイ上に濃淡画像を形成し、
濃淡画像を目視して濃淡の差から異常を判断するように
なっている。この場合にも、得られた濃淡画像は微細な
構造であり、そのような濃淡画像から被検査対称を認識
するのは困難であり、時間がかかるという問題があった
。また、CTスキャン等の技術もあるが、そのような技
術をハンダ接合部検査に直接に使用することは無理があ
る。
[0007] Furthermore, in order to inspect the solder joints 2 located at the center of the silicon chip 1, it is conceivable to irradiate the surface of the silicon chip 1 with X-rays and see through all the solder joints 2. . However, with conventional X-ray technology,
Forming a grayscale image on an X-ray photograph or display,
Abnormalities are determined by visually observing the grayscale image and based on the difference in grayscale. In this case as well, the obtained grayscale image has a fine structure, and it is difficult and time-consuming to recognize the object to be inspected from such a grayscale image. Additionally, although there are techniques such as CT scanning, it is difficult to use such techniques directly for inspecting solder joints.

【0008】本発明の目的は、チップの中心部に位置す
るハンダ接合部の検査が可能になり、簡単で高速、高精
度な検査を行うことのできる半導体装置のハンダ接合部
検査装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a solder joint inspection device for a semiconductor device that enables inspection of the solder joint located at the center of a chip, and that enables simple, high-speed, and highly accurate inspection. That's true.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
のハンダ接合部検査装置は、ハンダ接合部を照射するX
線源と、ハンダ接合部を透過したX線を検出するX線検
出手段と、該X線検出手段の出力から検出X線の多値化
濃淡データを形成する多値化濃淡データ形成手段と、該
多値化濃淡データからハンダ接合部の所定の領域内に濃
淡の変化する部分があるかどうかを判断するハンダ接合
部異常判断手段とを備えたことを特徴とするものである
[Means for Solving the Problems] A solder joint inspection device for a semiconductor device according to the present invention includes an X-ray beam that irradiates a solder joint.
a radiation source, an X-ray detection means for detecting the X-rays transmitted through the solder joint, and a multi-value gradation data forming means for forming multi-value gradation data of the detected X-rays from the output of the X-ray detection means; The present invention is characterized by comprising a solder joint abnormality determining means for determining whether or not there is a portion where the density changes within a predetermined region of the solder joint based on the multivalued gray data.

【0010】また、本発明の別の態様による半導体装置
のハンダ接合部検査装置は、ハンダ接合部の上方側及び
下方側から照射可能な2つのX線源と、該2つのX線源
から照射されてハンダ接合部を透過したX線をそれぞれ
に検出可能な2つのX線検出手段と、一方のX線検出手
段の出力から検出X線の濃淡データを形成する第1の濃
淡データ形成手段と、他方のX線検出手段の出力から検
出X線の濃淡データを形成する第2の濃淡データ形成手
段と、該第1及び第2の濃淡データ形成手段によって形
成された濃淡データを比較することによってハンダ接合
部異常を判断するハンダ接合部異常判断手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
A solder joint inspection device for a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes two X-ray sources that can irradiate from above and below the solder joint; two X-ray detection means each capable of detecting the X-rays transmitted through the solder joint, and a first gray-scale data forming means for forming gray-scale data of the detected X-rays from the output of one of the X-ray detection means. , by comparing the second gradation data forming means for forming gradation data of detected X-rays from the output of the other X-ray detection means with the gradation data formed by the first and second gradation data forming means. The present invention is characterized by comprising a solder joint abnormality determination means for determining a solder joint abnormality.

【0011】また、本発明の別の態様による半導体装置
のハンダ接合部検査装置は、ハンダ接合部を照射するX
線源と、ハンダ接合部を透過したX線を検出するX線検
出手段と、該X線検出手段の出力から少なくともハンダ
バンプの中心又はその近傍を通るプロファイルの濃淡デ
ータを形成する濃淡データ形成手段と、該プロファイル
の濃淡データの2次微分を求めて該2次微分からハンダ
バンプが異常かどうかを判断するハンダ接合部異常判断
手段とを備えたことを特徴とするものである。
[0011] Furthermore, an apparatus for inspecting a solder joint portion of a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes
a radiation source, an X-ray detection means for detecting X-rays transmitted through the solder joint, and a gray-scale data forming means for forming gray-scale data of a profile passing through at least the center of the solder bump or its vicinity from the output of the X-ray detection means. , a solder joint abnormality determining means for determining a second-order differential of the density data of the profile and determining from the second-order differential whether or not the solder bump is abnormal.

【0012】0012

【作用】上記した本発明の各特徴においては、X線源と
、X線検出手段と、濃淡データ形成手段と、ハンダ接合
部異常判断手段とを備えている。濃淡データの形成の仕
方及びそれに対応するハンダ接合部異常判断はそれぞれ
に詳細な特徴を有するが、いずれの場合にも、ハンダ接
合部をX線で透過することによって形成した濃淡データ
からハンダ接合部の異常をコンピュータにより自動的に
判断することができる。
[Function] The above-described features of the present invention include an X-ray source, an X-ray detection means, a grayscale data forming means, and a solder joint abnormality determining means. The method of forming shading data and the corresponding determination of solder joint abnormalities each have detailed characteristics, but in any case, solder joints can be determined from shading data formed by transmitting the solder joint with X-rays. Abnormalities can be automatically determined by a computer.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明の第1の特徴の原理を示す図で
あり、上段はハンダ接合部2の頭上からX線を照射する
段階を示している。ハンダ接合部2は電極4,6の間に
形成され、これは図7のフリップチップ接合の半導体装
置のハンダ接合部2の一つに相当する。ハンダ接合部2
はシリコンチップ1及び基板3のハンダバンプ5,7が
溶融して一体化したものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing the principle of the first feature of the present invention, and the upper row shows the step of irradiating the solder joint 2 with X-rays from above. A solder joint 2 is formed between the electrodes 4 and 6, and corresponds to one of the solder joints 2 of the flip-chip bonded semiconductor device shown in FIG. Solder joint 2
The solder bumps 5 and 7 of the silicon chip 1 and the substrate 3 are melted and integrated.

【0014】X線は各ハンダ接合部2の頭上から照射さ
れ、各ハンダ接合部2を透過したX線は通常は濃淡画像
として形成される。本発明においては、各ハンダ接合部
2を透過したX線は各ハンダ接合部2の微小区画毎に数
値として検出され、各ハンダ接合部2の全域に沿った濃
淡データを提供する。ハンダはPn等のX線を吸収しや
すい(X線を透過しにくい)成分を含み、電極4,6、
並びにシリコンチップ1及び基板3はハンダよりもX線
を吸収しない成分で作られる。従って、電極4,6、並
びにシリコンチップ1及び基板3を同時にX線で照射し
ても、これらはハンダ接合部2ほど透過X線の濃淡の変
化としてあらわれない。
[0014] X-rays are irradiated from above each solder joint 2, and the X-rays transmitted through each solder joint 2 are usually formed as a grayscale image. In the present invention, the X-rays transmitted through each solder joint 2 are detected as numerical values for each minute section of each solder joint 2, providing grayscale data along the entire area of each solder joint 2. The solder contains components that easily absorb X-rays (hardly transmits X-rays) such as Pn, and the solder
Furthermore, the silicon chip 1 and the substrate 3 are made of a component that absorbs less X-rays than solder. Therefore, even if the electrodes 4 and 6, as well as the silicon chip 1 and substrate 3 are irradiated with X-rays at the same time, these do not appear as changes in the density of the transmitted X-rays as much as the solder joint 2.

【0015】このようにして得られた透過X線の濃淡デ
ータを直接に使用することもできるが、好ましくは、こ
の濃淡データをlog 変換して厚さtに対応したデー
タとして使用する。一般に、物体にX線を照射したとき
のX線の減衰量は次の式で表される。 I=I0 exp(−μt)            
      (1)ここで、I0 は入射X線量、Iは
透過X線量、μは吸収係数、tは物体の厚さである。こ
こで、連続X線の吸収係数が一定であると仮定し、(1
)式をlog 変換すると、物体の厚さtに関する次の
式が得られる。この式に検出した透過X線量を代入する
と、厚さtが求められる。 t=−(1/μ)In(I/I0)         
   (2)
Although the density data of the transmitted X-rays obtained in this manner can be used directly, it is preferable to log-convert the density data and use it as data corresponding to the thickness t. Generally, the amount of attenuation of X-rays when an object is irradiated with X-rays is expressed by the following formula. I=I0exp(-μt)
(1) Here, I0 is the incident X-ray dose, I is the transmitted X-ray dose, μ is the absorption coefficient, and t is the thickness of the object. Here, assuming that the absorption coefficient of continuous X-rays is constant, (1
) is converted into log, the following equation for the thickness t of the object is obtained: By substituting the detected amount of transmitted X-rays into this equation, the thickness t can be determined. t=-(1/μ)In(I/I0)
(2)

【0016】図2の中段はこのようにして
log 変換したハンダ接合部2の透過X線の濃淡デー
タを示している。 この濃淡データはハンダ接合部2の微小区画毎の厚さt
に比例的なプロフィルを示し、厚さtの大きい中央部分
では透過X線量は低く、外周部にいくほど透過X線量は
高い。
The middle part of FIG. 2 shows the density data of the transmitted X-rays of the solder joint 2 which has been log-converted in this manner. This shading data is the thickness t of each minute section of the solder joint 2.
It shows a profile proportional to , and the amount of transmitted X-rays is low in the central portion where the thickness t is large, and the amount of transmitted X-rays increases toward the outer periphery.

【0017】次に、透過X線の濃淡データを多値化する
。図2の下段に示されるように、透過X線量の濃淡のス
ライスレベルを定め、各レベルのデータをプロットして
画像化すると、同心円状の縞模様ができる。この同心円
状の縞模様は実質的には濃淡レベルの等高線である。
Next, the density data of the transmitted X-rays is multivalued. As shown in the lower part of FIG. 2, when the slice levels of the density of the transmitted X-ray dose are determined and the data of each level is plotted and imaged, a concentric striped pattern is created. This concentric striped pattern is essentially contour lines of light and shade levels.

【0018】次に、このようにして得られた透過X線の
多値化濃淡データからハンダ接合部2の異常を判断する
。異常なハンダ接合部2の例は図8の(D)〜(G)に
示されており、未融合、とっくり型、逆とっくり型、伸
び、並びに位置ずれや、ボイド等である。これらの異常
品は外周形状がくびれており、図8の(A)〜(C)に
示す正常品に比べて、例えば電極4,6を結ぶ円筒の領
域よりも内側に肉厚tの小さい部分がある。従って、そ
のような肉厚tの小さい部分は多値化濃淡データに現れ
るので、容易に異常と判断できる。
Next, an abnormality in the solder joint 2 is determined from the multivalued gradation data of the transmitted X-rays obtained in this manner. Examples of abnormal solder joints 2 are shown in FIGS. 8D to 8G, and include unfused solder joints, cracked solder joints, reverse bent shapes, elongation, misalignment, voids, and the like. These abnormal products have a constricted outer circumferential shape, and compared to the normal products shown in FIGS. There is. Therefore, such a portion with a small wall thickness t appears in the multivalued gray data and can be easily determined to be abnormal.

【0019】図2は正常なハンダ接合部2及びその多値
化濃淡データの例を示し、縞模様及び等高線はほとんど
電極4,6を結ぶ円筒の領域よりも外側に形成される。 図3は異常なハンダ接合部2及びその多値化濃淡データ
の例を示し、縞模様及び等高線の一部が電極4,6を結
ぶ円筒の領域よりも内側に形成される。従って、例えば
電極4,6の面積と等しい円内に縞模様又は等高線があ
れば異常と判断できる。なお、実際には電極4,6より
も小さい円、すなわちハンダ接合部2の中心から所定の
半径の円を基準として使用することができる。
FIG. 2 shows an example of a normal solder joint 2 and its multilevel gradation data, in which the striped pattern and contour lines are mostly formed outside the cylindrical region connecting the electrodes 4 and 6. FIG. 3 shows an example of the abnormal solder joint 2 and its multivalued gradation data, in which a part of the striped pattern and contour lines are formed inside the cylindrical region connecting the electrodes 4 and 6. Therefore, for example, if there is a striped pattern or contour lines within a circle equal to the area of the electrodes 4 and 6, it can be determined that there is an abnormality. In fact, a circle smaller than the electrodes 4 and 6, that is, a circle with a predetermined radius from the center of the solder joint 2, can be used as a reference.

【0020】図4は本発明の第1実施例を示す図である
。移動ステージ10が、シリコンチップ1がハンダ接合
部2により基板3に実装されてなる半導体装置を支持す
る。移動ステージ10はモータ等のアクチュエータを含
むステージコントローラ11により制御され、一平面内
でXY方向に移動可能である。シリコンチップ1の上方
にはX線源12が配置され、基板3の下方にはX線蛍光
板13及びラインセンサ14が配置される。さらにX線
蛍光板13及びラインセンサ14との間に結像レンズ8
5が挿入されている。X線源12はハンダ接合部2を照
射し、ハンダ接合部2を透過したX線はX線蛍光板13
に当たり、X線蛍光板13は透過X線量に応じて発光す
る。ラインセンサ14はハンダ接合部2の透過X線量を
検出するものであり、X線蛍光板13の蛍光を電気信号
に変換し、A/D変換器15及び画像信号入力手段16
へ送る。ラインセンサ14は例えば複数の光─電気変換
素子を一列に並べたCCD からなり、ハンダ接合部2
の微小な複数の2次元区画の一列に相当する区画の透過
X線量を検出する。ハンダ接合部2がラインセンサ14
を横切るように移動ステージ10を送ることによって、
ハンダ接合部2の全区画の検出をする。
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. A moving stage 10 supports a semiconductor device in which a silicon chip 1 is mounted on a substrate 3 by a solder joint 2. The moving stage 10 is controlled by a stage controller 11 including an actuator such as a motor, and is movable in the X and Y directions within one plane. An X-ray source 12 is arranged above the silicon chip 1, and an X-ray fluorescent screen 13 and a line sensor 14 are arranged below the substrate 3. Further, an imaging lens 8 is provided between the X-ray fluorescent screen 13 and the line sensor 14.
5 has been inserted. The X-ray source 12 irradiates the solder joint 2, and the X-rays transmitted through the solder joint 2 are sent to the X-ray fluorescent screen 13.
At this time, the X-ray fluorescent screen 13 emits light according to the amount of transmitted X-rays. The line sensor 14 detects the amount of X-rays transmitted through the solder joint 2, converts the fluorescence of the X-ray fluorescent screen 13 into an electrical signal, and connects the A/D converter 15 and the image signal input means 16.
send to The line sensor 14 is composed of, for example, a CCD in which a plurality of light-to-electric conversion elements are arranged in a row, and the solder joint 2
The amount of transmitted X-rays in a section corresponding to one row of a plurality of minute two-dimensional sections is detected. The solder joint 2 is the line sensor 14
By sending the moving stage 10 across the
All sections of the solder joint 2 are detected.

【0021】本発明のハンダ接合部検査装置はコンピュ
ータ、即ちCPU 17を含み、多値化濃淡データの形
成とハンダ接合部2の異常の判断はコンピュータで実施
する。 CPU17はバスを介して画像信号入力手段16、メモ
リ18、I/Oポート19へ接続されている。ステージ
コントローラ11はI/Oポート19を介して制御され
る。
The solder joint inspection apparatus of the present invention includes a computer, that is, a CPU 17, and the formation of multivalued gray data and the determination of abnormalities in the solder joint 2 are carried out by the computer. The CPU 17 is connected to an image signal input means 16, a memory 18, and an I/O port 19 via a bus. Stage controller 11 is controlled via I/O port 19.

【0022】図5は図4の装置で実施されるハンダ接合
部の検査のフローチヤートである。X線源12から照射
されたX線は、ハンダ接合部2を透過し、X線蛍光板1
3を通ってラインセンサ14で検出される(ステップ2
1)。ラインセンサ14の出力信号はA/D変換され(
ステップ22)、濃淡画像信号として取りこまれ、メモ
リ18に記憶される(ステップ23)。この濃淡画像信
号はlog 変換され(ステップ24)、特定のスライ
スレベルで多値化され、多値化濃淡データとしてメモリ
18に記憶される(ステップ25)。
FIG. 5 is a flowchart of inspection of solder joints carried out with the apparatus of FIG. The X-rays irradiated from the X-ray source 12 pass through the solder joint 2 and pass through the X-ray fluorescent screen 1.
3 and is detected by the line sensor 14 (step 2
1). The output signal of the line sensor 14 is A/D converted (
Step 22), it is captured as a grayscale image signal and stored in the memory 18 (Step 23). This grayscale image signal is log-converted (step 24), multivalued at a specific slice level, and stored in the memory 18 as multivalued grayscale data (step 25).

【0023】一方、コンピュータは移動ステージ10の
ステージコントローラ11は制御しており、X線が各ハ
ンダ接合部2の中心にほぼ垂直に照射するようになって
おり(ステップ26)、ステージ移動量が常に入力され
ている(ステップ27)。そこで、多値化濃淡データに
対してバンプ(ハンダ接合部2)の中心の位置を割り出
す(ステップ28)。この中心に対して検査範囲の割り
出しを行い(ステップ29)、ハンダ接合部2の中心か
ら所定の半径の円を設定する。次に、この検査範囲内に
縞模様が存在するかどうかを判断する(ステップ30)
。イエスであれば正常と判断し(ステップ31)、ノー
であれば異常と判断する(ステップ32)。
On the other hand, the computer controls the stage controller 11 of the moving stage 10 so that the X-rays are irradiated almost perpendicularly to the center of each solder joint 2 (step 26), and the amount of stage movement is controlled by the computer. It is always input (step 27). Therefore, the position of the center of the bump (solder joint 2) is determined based on the multivalued gray data (step 28). An inspection range is determined with respect to this center (step 29), and a circle having a predetermined radius from the center of the solder joint 2 is set. Next, it is determined whether a striped pattern exists within this inspection range (step 30).
. If yes, it is determined to be normal (step 31), and if no, it is determined to be abnormal (step 32).

【0024】図6はこの検査手順を示す模式図である。 基板3には複数のシリコンチップ1が設けられており、
移動ステージ10はシリコンチップ1及びその中のハン
ダ接合部2を順次に選びながら移動する。バンプの中心
の位置の割り出しは、各ハンダ接合部2毎に行われる。 検査範囲Sはハンダ接合部2の中心から所定の半径の円
内の領域として設定される。最後に、この検査範囲S内
に縞模様が存在するかどうかを判断する。
FIG. 6 is a schematic diagram showing this testing procedure. A plurality of silicon chips 1 are provided on the substrate 3,
The moving stage 10 moves while sequentially selecting the silicon chip 1 and the solder joints 2 therein. The location of the center of the bump is determined for each solder joint 2. The inspection range S is set as an area within a circle with a predetermined radius from the center of the solder joint 2. Finally, it is determined whether a striped pattern exists within this inspection range S.

【0025】図9は本発明の第2の特徴に従った実施例
であり、ハンダ接合部2の上方側及び下方側から照射可
能な2つのX線源12a,12bと、該2つのX線源1
2a,12bから照射されてハンダ接合部2を透過した
X線をそれぞれに検出可能な2つのX線検出手段44a
,44bとを備えている。この実施例においては、X線
検出手段44a,44bはX線イメージインテンシファ
イアからなる。
FIG. 9 shows an embodiment according to the second feature of the present invention, which includes two X-ray sources 12a and 12b that can irradiate from above and below the solder joint 2, and the two X-ray sources 12a and 12b. Source 1
Two X-ray detection means 44a each capable of detecting X-rays irradiated from 2a and 12b and transmitted through the solder joint 2
, 44b. In this embodiment, the X-ray detection means 44a, 44b consist of an X-ray image intensifier.

【0026】上方のX線源12aは下方のX線検出手段
44aとほぼ同一線上にあり、下方のX線源12bは上
方のX線検出手段44bとほぼ同一線上にあって、それ
ぞれに組となっている。これらの二組の検出装置は、同
一のハンダ接合部2を上下からX線を照射してその結果
を比較しながら異常を検査するように意図されたもので
ある。
The upper X-ray source 12a is located approximately on the same line as the lower X-ray detection means 44a, and the lower X-ray source 12b is located approximately on the same line as the upper X-ray detection means 44b. It has become. These two sets of detection devices are intended to irradiate the same solder joint 2 with X-rays from above and below and compare the results to inspect for abnormalities.

【0027】図9において、各X線検出手段44a,4
4bの出力信号はそれぞれにA/D変換器15a,15
b及び画像信号入力手段16a,16bを介してメモリ
18a,18bに第1及び第2の濃淡データとして記憶
される。この実施例においては、コンピュータ、即ちC
PU17が第1及び第2の濃淡データを比較することに
よってハンダ接合部2の異常の判断を実施する。また、
ステージコントローラ(SC)11はI/Oポート19
を介して制御される。
In FIG. 9, each X-ray detection means 44a, 4
The output signals of 4b are sent to A/D converters 15a and 15, respectively.
b and are stored as first and second grayscale data in the memories 18a and 18b via the image signal input means 16a and 16b. In this example, a computer, namely C
The PU 17 determines whether the solder joint 2 is abnormal by comparing the first and second shading data. Also,
Stage controller (SC) 11 has I/O port 19
controlled via.

【0028】この実施例では、これらの二組の検出装置
は移動ステージ10に支持された半導体装置の移動方向
で所定の距離離れて配置されている。一方の組の検出装
置12b,44bであるハンダ接合部2を検出したら、
半導体装置を移動させ、もう一方の組の検出装置12,
44aで同ハンダ接合部2を検出するようになっている
。最初に検出信号を発生するX線検出手段44bの信号
路の途中には遅刻回路45が挿入され、このX線検出手
段44bの検出信号を同ハンダ接合部2の移動時間に相
当する時間保持し、両方のX線検出手段44a,44b
が同期して出力されるようになっている。
In this embodiment, these two sets of detection devices are arranged a predetermined distance apart in the direction of movement of the semiconductor device supported on the movement stage 10. Once the solder joint 2, which is one set of detection devices 12b and 44b, is detected,
The semiconductor device is moved and the other set of detection devices 12,
The solder joint 2 is detected at 44a. A delay circuit 45 is inserted in the signal path of the X-ray detection means 44b that first generates the detection signal, and holds the detection signal of the X-ray detection means 44b for a time corresponding to the moving time of the solder joint 2. , both X-ray detection means 44a, 44b
are output synchronously.

【0029】図10は一方からX線を照射した場合の問
題点を説明する図である。(A)は異常なハンダ接合部
2の例を示し、この場合、一方の電極4側が先細りにな
っている。(B)は正常なハンダ接合部2の例を示して
いる。(A)のハンダ接合部2の首の部分が局部的に括
れているが、全体的な厚さの分布を問題にする場合には
、(A)及び(B)のハンダ接合部2の厚さの変動は比
較的に小さいので、一方からX線を照射した場合に得ら
れる濃淡データにも変動要因が現れにくくなり、(A)
のハンダ接合部2を異常と判断しにくくなる。
FIG. 10 is a diagram illustrating problems when X-rays are irradiated from one side. (A) shows an example of an abnormal solder joint 2, in which one electrode 4 side is tapered. (B) shows an example of a normal solder joint 2. The neck part of the solder joint 2 in (A) is locally constricted, but when considering the overall thickness distribution, the thickness of the solder joint 2 in (A) and (B) Since the variation in the density is relatively small, the variation factor is less likely to appear in the density data obtained when X-rays are irradiated from one side. (A)
It becomes difficult to determine that the solder joint 2 is abnormal.

【0030】そこで本発明では、2つのX線源12a,
12bがハンダ接合部2の上方側及び下方側からX線を
照射し、2つのX線検出手段44a,44bからの出力
により第1の濃淡データと第2の濃淡データとを比較す
るようにしたものである。
Therefore, in the present invention, two X-ray sources 12a,
12b irradiates the solder joint 2 with X-rays from above and below, and the first shading data and the second shading data are compared based on the outputs from the two X-ray detection means 44a and 44b. It is something.

【0031】図11を参照すると、図10の(A)に示
すようなハンダ接合部2に上方からX線を照射した場合
にはPで示すような特徴の濃淡データが得られ、同ハン
ダ接合部2に下方からX線を照射した場合にはQで示す
ような特徴の濃淡データが得られる。P及びQの特徴に
は、かなりの差が表われることが分かった。そこで、P
及びQの特徴の差をとることにより、ハンダ接合部2に
異常があるかどうかを判断することができる。
Referring to FIG. 11, when X-rays are irradiated from above to the solder joint 2 as shown in FIG. When the section 2 is irradiated with X-rays from below, gradation data having a characteristic as shown by Q is obtained. It was found that there are considerable differences in the characteristics of P and Q. Therefore, P
By determining the difference between the characteristics of

【0032】上下からハンダ接合部2にX線を照射した
場合にこのような濃淡データの差が生じるのは、X線源
から物体までの距離が近いほどX線透視画像の影が大き
くなり、X線源から物体までの距離が遠いほどX線透視
画像の影が小さくなるためである。(特に、マイクロフ
ォーカスX線を使用し、拡大率が大きな場合にこの傾向
は大きくなる。)従って、本発明の第2の特徴によれば
、全体的な形状は比較的によいが、上下非対称な欠陥を
もったハンダ接合部2の異常を検出するのに有効である
。この場合、上記本発明の第1の特徴の場合のように多
値化を行う必要がないので、構成はさらに簡単になる。
[0032] When the solder joint 2 is irradiated with X-rays from above and below, such a difference in density data occurs because the closer the distance from the X-ray source to the object is, the larger the shadow in the X-ray fluoroscopic image becomes. This is because the longer the distance from the X-ray source to the object, the smaller the shadow in the X-ray fluoroscopic image. (Especially, this tendency increases when microfocus X-rays are used and the magnification is large.) Therefore, according to the second feature of the present invention, although the overall shape is relatively good, the vertical asymmetric This is effective for detecting abnormalities in solder joints 2 that have serious defects. In this case, there is no need to perform multi-value conversion as in the case of the first feature of the present invention, so the configuration becomes even simpler.

【0033】図12及び図13は、上記本発明の第1の
特徴及び第2の特徴を組み合わせた検査のフローチャー
トである。ステップ51からステップ55において、一
方の組のX線検出手段44bの出力から上記図1から図
5に示した第一の検査による判定を実施する。ステップ
55でイエスの場合には異常と判断してステップ56で
欠陥の処置をする。ステップ55でノーの場合には(A
)に進む。同様に、ステップ57からステップ60にお
いて第一の検査による判定を実施する。ステップ60で
イエスの場合には異常と判断してステップ61で欠陥の
処置をする。ステップ60でノーの場合には(A)に進
む。
FIGS. 12 and 13 are flowcharts of an inspection that combines the first and second features of the present invention. In steps 51 to 55, the first test shown in FIGS. 1 to 5 is performed based on the output of one set of X-ray detection means 44b. If the answer is YES in step 55, it is determined that there is an abnormality, and the defect is dealt with in step 56. If no in step 55, (A
). Similarly, in steps 57 to 60, determinations are made based on the first inspection. If YES in step 60, it is determined that there is an abnormality, and the defect is dealt with in step 61. If the answer in step 60 is NO, the process proceeds to (A).

【0034】図13において、ステップ62で同一パッ
ドの認識を行い、ステップ63でそれぞれのX線検出手
段44a,44bの出力からの濃淡画像データのパター
ンマッチングを行い、ステップ64で両濃淡画像データ
の差し引きを行う。それから、ステップ65で差し引き
濃淡画像データを特定のスライスレベルで二値化し、ス
テップ65で二値化面積を計算し、ステップ66でその
二値化面積が所定値βよりも小さいかどうかを判定する
。ノーであればステップ68で欠陥処理を行い、イエス
であればステップ69で正常処理を行う。
In FIG. 13, in step 62 the same pad is recognized, in step 63 pattern matching of the gray scale image data from the outputs of the respective X-ray detection means 44a and 44b is performed, and in step 64 both gray scale image data are matched. Make a deduction. Then, in step 65, the subtraction gray image data is binarized at a specific slice level, the binarized area is calculated in step 65, and it is determined in step 66 whether the binarized area is smaller than a predetermined value β. . If no, defect processing is performed in step 68, and if yes, normal processing is performed in step 69.

【0035】図14は本発明の第2の特徴に従った第2
の実施例である。図9の実施例と同様に、ハンダ接合部
2の上方側及び下方側にそれぞれX線源12a,12b
と、X線検出手段44a,44bが配置される。この実
施例において、X線源12aとX線検出手段44aの組
と、X線源12bとX線検出手段44bの組とは、互い
にたすき掛けの関係で斜めに配置され、同時に同一のハ
ンダ接合部2を上下から検査するようになっている。こ
の場合にも、図9の実施例と同様に、2つのX線検出手
段44a,44bからの出力データを比較することによ
ってハンダ接合部2の欠陥の検査を行うことができる。
FIG. 14 shows a second embodiment according to the second feature of the invention.
This is an example. Similar to the embodiment of FIG. 9, X-ray sources 12a and 12b are provided on the upper and lower sides of the solder joint 2, respectively.
And X-ray detection means 44a, 44b are arranged. In this embodiment, the set of the X-ray source 12a and the X-ray detection means 44a and the set of the X-ray source 12b and the X-ray detection means 44b are arranged diagonally in a cross-crossing relationship, and at the same time are connected by the same solder. Section 2 is inspected from above and below. In this case as well, similarly to the embodiment of FIG. 9, defects in the solder joint 2 can be inspected by comparing the output data from the two X-ray detection means 44a and 44b.

【0036】図15は本発明の第3の特徴に従った実施
例である。この実施例でも、移動ステージ10が、シリ
コンチップ1がハンダ接合部2により基板3に実装され
てなる半導体装置を支持する。移動ステージ10はステ
ージコントローラ11により制御される。シリコンチッ
プ1の上方にはX線源12が配置され、基板3の下方に
はX線イメージインテンシファイア45及びテレビカメ
ラ46からなるX線検出手段が配置される。
FIG. 15 shows an embodiment according to the third feature of the invention. In this embodiment as well, the moving stage 10 supports a semiconductor device in which a silicon chip 1 is mounted on a substrate 3 via a solder joint 2. The moving stage 10 is controlled by a stage controller 11. An X-ray source 12 is arranged above the silicon chip 1, and an X-ray detection means consisting of an X-ray image intensifier 45 and a television camera 46 is arranged below the substrate 3.

【0037】この実施例でも、ハンダ接合部2の異常の
判断はコンピュータで実施する。CPU 17はバスを
介してA/D変換回路15、メモリ18、I/Oポート
19、ディスプレイ等の出力へ接続されている。さらに
、対数変換手段48、2次微分手段49、欠陥検出手段
50等が設けられている。これらの対数変換手段48、
2次微分手段49、欠陥検出手段50はCPU 17で
実施される機能手段として、あるいはCPU 17で制
御される回路手段として設けられている。
In this embodiment as well, the determination of abnormality in the solder joint 2 is carried out by a computer. The CPU 17 is connected to the outputs of the A/D conversion circuit 15, memory 18, I/O port 19, display, etc. via a bus. Furthermore, logarithmic conversion means 48, quadratic differentiation means 49, defect detection means 50, etc. are provided. These logarithmic conversion means 48,
The second-order differentiating means 49 and the defect detecting means 50 are provided as functional means implemented by the CPU 17 or as circuit means controlled by the CPU 17.

【0038】図16はハンダ接合部2の検査のフローチ
ャートである。ステップ71でX線透視を行い、ステッ
プ72でバンプの中心位置の検出を行い、ステップ73
で1ラインのプロファイルの抽出を行い、ステップ74
で対数変換(log 変換)を行う。これまでの手順は
図1の中段に示したX線濃淡画像データを得るのとほぼ
同じである。ただし、図1ではX線濃淡画像データはハ
ンダ接合部2の全体について行ったが、この実施例の場
合には、ハンダ接合部2の中心又はその近傍を通る1ラ
インについて行えばよい。
FIG. 16 is a flowchart for inspecting the solder joint 2. In step 71, X-ray fluoroscopy is performed, in step 72, the center position of the bump is detected, and in step 73
Extract one line profile in step 74.
Perform logarithmic transformation (log transformation). The procedure up to this point is almost the same as that for obtaining the X-ray grayscale image data shown in the middle part of FIG. However, in FIG. 1, the X-ray grayscale image data was obtained for the entire solder joint 2, but in this embodiment, it is sufficient to perform the data for one line passing through the center of the solder joint 2 or its vicinity.

【0039】次にステップ75でハンダ接合部2のプロ
ファイル(1ライン分のX線濃淡画像データ)の2次微
分を計算する。図17及び図18に示されるように、ハ
ンダ接合部2のプロファイルはハンダ接合部2を横断す
る線に沿った距離(x)に対する関数fとして得られ、
その2次微分f″を計算することができる。それからス
テップ76で正負の連続性を検出し、ステップ77で欠
陥検出を行うことができる。なお、この場合、ステップ
78のルックアップテーブルを使用することができる。
Next, in step 75, the second derivative of the profile of the solder joint 2 (one line of X-ray density image data) is calculated. As shown in FIGS. 17 and 18, the profile of the solder joint 2 is obtained as a function f of the distance (x) along the line crossing the solder joint 2,
The second derivative f'' can then be calculated. Then, in step 76, positive/negative continuity can be detected, and in step 77, defect detection can be performed. Note that in this case, the lookup table in step 78 is used. be able to.

【0040】図17は樽形に膨らんだ正常なハンダ接合
部2を検査した場合のプロファイルf及びその2次微分
t″の特徴を示し、図18は鼓形に括れた異常なハンダ
接合部2を検査した場合のプロファイルf及びその2次
微分f″の特徴を示している。図17に示す正常なハン
ダ接合部2のプロファイルfでは、ハンダ接合部2の外
周部に近い位置Xにおいて下に凸の曲線となり、その2
次微分f″は正の値から急に立ち下がる波形になる。こ
れに対して、図18に示す異常なハンダ接合部2のプロ
ファイルfでは、ハンダ接合部2の外周部に近い位置X
において上に凸の曲線となり、その2次微分f″は不の
値に向かって急に立ち下がる波形になる。このように、
ハンダ接合部2が括れているかどうかによって、ハンダ
接合部2のプロファイルfの2次微分f″は明らかなコ
ントラストを示し、よって正常か異常かを判断すること
ができる。
FIG. 17 shows the characteristics of the profile f and its second derivative t'' when inspecting a normal solder joint 2 that is bulged in a barrel shape, and FIG. The characteristics of the profile f and its second-order differential f'' are shown when inspecting the profile f and its second-order differential f''. In the profile f of the normal solder joint 2 shown in FIG. 17, there is a downwardly convex curve at a position
The second derivative f'' has a waveform that suddenly falls from a positive value.On the other hand, in the profile f of the abnormal solder joint 2 shown in FIG.
becomes an upwardly convex curve, and its second-order derivative f'' becomes a waveform that falls suddenly toward the value of zero.In this way,
Depending on whether the solder joint 2 is constricted or not, the second derivative f'' of the profile f of the solder joint 2 exhibits a clear contrast, and it can therefore be determined whether it is normal or abnormal.

【0041】実際に異常の判断を行うに当たっては、図
19に示される判定方法を採用するとよい。図19の(
A)は2次微分f″をプロットする微小区間毎の数値の
正負の連続性を検出することを示している。正あるいは
負の数値が定められた個数だけ連続することにより、図
17の傾向か、図18の傾向かを判断する。また、(B
)は一定のしきい値を定めておき、そのしきい値までの
和を計算して、または積分して、その正負を判断する。 このような方法を採用することにより判断の精度を高め
ることができる。
When actually determining abnormality, it is preferable to adopt the determination method shown in FIG. 19. In Figure 19 (
A) shows that the continuity of the positive and negative values of the numerical values in each minute interval plotting the second derivative f'' is detected. By having a predetermined number of consecutive positive or negative numerical values, the trend shown in Fig. 17 is detected. or the trend shown in Figure 18.Also, (B
) determines whether the value is positive or negative by determining a certain threshold value and calculating or integrating the sum up to that threshold value. By adopting such a method, the accuracy of judgment can be improved.

【0042】図20は本発明の第3の特徴に従った第2
の実施例である。この実施例では、X線検出手段の構成
が図15と異なっている。このX線検出手段は図4のX
線蛍光板13及びラインセンサ14と同様なX線蛍光板
83及びラインセンサ84を含み、さらにX線蛍光板8
3及びラインセンサ84との間に結像レンズ85が挿入
されている。
FIG. 20 shows a second embodiment according to the third aspect of the invention.
This is an example. In this embodiment, the configuration of the X-ray detection means is different from that in FIG. 15. This X-ray detection means is
It includes an X-ray fluorescent screen 83 and a line sensor 84 similar to the line fluorescent screen 13 and line sensor 14, and further includes an X-ray fluorescent screen 8
An imaging lens 85 is inserted between the line sensor 84 and the line sensor 84 .

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体装置のハンダ接合部検査装置は、X線源と、X線検出
手段と、濃淡データ形成手段と、ハンダ接合部異常判断
手段とを備えた構成であるので、ハンダ接合部をX線で
透過することによって形成した濃淡データからハンダ接
合部の異常を自動的に判断することができ、かつチップ
の中心部に位置するハンダ接合部でも検査が可能である
As described above, the solder joint inspection device for semiconductor devices according to the present invention includes an X-ray source, an X-ray detection means, a grayscale data forming means, and a solder joint abnormality determining means. With this configuration, abnormalities in solder joints can be automatically determined from the shading data created by transmitting X-rays through the solder joints, and even solder joints located in the center of the chip can be inspected. is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention.

【図2】正常なハンダ接合部及びその多値化濃淡データ
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a normal solder joint and its multivalued gradation data.

【図3】異常なハンダ接合部及びその多値化濃淡データ
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an abnormal solder joint and its multivalued shading data.

【図4】本発明の第1実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図5】ハンダ接合部の検査のフローチャートを示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a flowchart for inspecting solder joints.

【図6】検査手順を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an inspection procedure.

【図7】フリップチップの半導体装置を示す図であり、
(A)は完成したフリップチップの斜視図、(B)は接
合前の部分拡大図、(C)は接合後の部分拡大図である
FIG. 7 is a diagram showing a flip-chip semiconductor device;
(A) is a perspective view of the completed flip chip, (B) is a partial enlarged view before bonding, and (C) is a partial enlarged view after bonding.

【図8】ハンダ接合部の例を示す図であり、(A)から
(C)は正常なハンダ接合部を示し、(D)から(G)
は欠陥のあるハンダ接合部を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing examples of solder joints, in which (A) to (C) show normal solder joints, and (D) to (G)
FIG. 3 shows a defective solder joint.

【図9】本発明の第2の特徴に従った実施例を示す図で
ある。
FIG. 9 shows an embodiment according to the second aspect of the invention.

【図10】一方からX線を照射した場合の問題点を説明
する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating problems when X-rays are irradiated from one side.

【図11】上下からX線を照射した場合を説明する図で
ある。
FIG. 11 is a diagram illustrating a case where X-rays are irradiated from above and below.

【図12】ハンダ接合部の検査のフローチャートの前半
部分を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing the first half of a flowchart for inspecting solder joints.

【図13】ハンダ接合部の検査のフローチャートの後半
部分を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the second half of a flowchart for inspecting solder joints.

【図14】本発明の第2の特徴に従った第2の実施例を
示す図である。
FIG. 14 shows a second embodiment according to the second feature of the invention.

【図15】本発明の第3の特徴に従った実施例を示す図
である。
FIG. 15 shows an embodiment according to the third aspect of the invention.

【図16】ハンダ接合部の検査のフローチャートを示す
図である。
FIG. 16 is a diagram showing a flowchart of inspecting a solder joint.

【図17】2次微分を使用する検査で正常な場合の判断
を示す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating judgment when the test using second-order differentiation is normal.

【図18】2次微分を使用する検査で異常な場合の判断
を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating judgment when an abnormality occurs in an examination using second-order differentiation.

【図19】2次微分を使用する検査での判定の例を示す
図であり、(A)は正負の連続性を検出する例を示す図
、(B)はしきい値までの和を計算する例を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram showing an example of judgment in an inspection using second-order differentiation, where (A) is a diagram showing an example of detecting positive and negative continuity, and (B) is a diagram showing the calculation of the sum up to the threshold value. FIG.

【図20】本発明の第3の特徴に従った第2の実施例を
示す図である。
FIG. 20 shows a second embodiment according to the third feature of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコンチップ 2…ハンダ接合部 3…基板 4,6…電極 5,7…ハンダバンプ 10…移動ステージ 12…X線源 12a,12b…X線源 14…ラインセンサ 44a,44b…X線検出手段 45…イメージインテンシファイア 1...Silicon chip 2...Solder joint 3...Substrate 4, 6...electrode 5, 7...Solder bump 10...Movement stage 12...X-ray source 12a, 12b...X-ray source 14...Line sensor 44a, 44b...X-ray detection means 45...Image intensifier

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ハンダバンプ(5, 7)を設けた半
導体チップ(1) と基板(3) とを該ハンダバンプ
の融合により接合した半導体装置のハンダ接合部検査装
置であって、ハンダ接合部(2) を照射するX線源(
12)と、ハンダ接合部(2) を透過したX線を検出
するX線検出手段(14)と、該X線検出手段の出力か
ら検出X線の多値化濃淡データを形成する多値化濃淡デ
ータ形成手段(25)と、該多値化濃淡データからハン
ダ接合部の所定の領域内に濃淡の変化する部分があるか
どうかを判断するハンダ接合部異常判断手段(30)と
を備えた半導体装置のハンダ接合部検査装置。
1. A solder joint inspection apparatus for a semiconductor device in which a semiconductor chip (1) provided with solder bumps (5, 7) and a substrate (3) are joined by fusion of the solder bumps, the solder joint part (2) being ) is an X-ray source that irradiates (
12), an X-ray detection means (14) for detecting the X-rays transmitted through the solder joint (2), and a multi-value converter for forming multi-value gray scale data of the detected X-rays from the output of the X-ray detecting means. The solder joint abnormality determining means (30) is equipped with a shading data forming means (25) and a solder joint abnormality determining means (30) for determining whether there is a part where the shading changes in a predetermined area of the solder joint from the multivalued shading data. Semiconductor device solder joint inspection equipment.
【請求項2】  前記多値化濃淡データは同レベルの透
過X線量を結んだ同心円状の縞模様に形成され、前記ハ
ンダ接合部異常判断手段はハンダ接合部の中心から所定
の半径の円内に縞模様があるかどうかを判断するように
した請求項1に記載の半導体装置のハンダ接合部検査装
置。
2. The multilevel grayscale data is formed in a concentric striped pattern connecting transmitted X-ray doses of the same level, and the solder joint abnormality determination means detects a pattern within a circle with a predetermined radius from the center of the solder joint. 2. The solder joint inspection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein the inspection device determines whether or not there is a striped pattern on the solder joint portion of a semiconductor device.
【請求項3】  ハンダバンプ(5, 7)を設けた半
導体チップ(1) と基板(3) とを該ハンダバンプ
の融合により接合した半導体装置のハンダ接合部検査装
置であって、ハンダ接合部(2) の上方側及び下方側
から照射可能な2つのX線源(12a, 12b)と、
該2つのX線源から照射されてハンダ接合部(2) を
透過したX線をそれぞれに検出可能な2つのX線検出手
段(44a, 44b)と、一方のX線検出手段の出力
から検出X線の濃淡データを形成する第1の濃淡データ
形成手段(54)と、他方のX線検出手段の出力から検
出X線の濃淡データを形成する第2の濃淡データ形成手
段(59)と、該第1及び第2の濃淡データ形成手段に
よって形成された濃淡データを比較することによってハ
ンダ接合部異常を判断するハンダ接合部異常判断手段(
67)とを備えた半導体装置のハンダ接合部検査装置。
3. A solder joint inspection device for a semiconductor device in which a semiconductor chip (1) provided with solder bumps (5, 7) and a substrate (3) are joined by fusion of the solder bumps, the solder joint part (2) being ) two X-ray sources (12a, 12b) capable of irradiating from above and below;
Two X-ray detection means (44a, 44b) each capable of detecting X-rays emitted from the two X-ray sources and transmitted through the solder joint (2), and detection from the output of one X-ray detection means. a first grayscale data forming means (54) for forming grayscale data of X-rays; a second grayscale data forming means (59) for forming grayscale data of detected X-rays from the output of the other X-ray detection means; solder joint abnormality determination means (
67) A solder joint inspection device for a semiconductor device, comprising:
【請求項4】  半導体装置が所定の方向に移動可能に
支持されており、前記2つのX線源の一方とそれに対応
する一方のX線検出手段との組と、他方のX線源とそれ
に対応する他方のX線検出手段との組とが、該所定の方
向で所定の距離離れて配置され、さらに、一方のX線検
出手段があるハンダバンプの透過X線の検出値を出力し
、半導体装置が該所定の方向に移動するときに同ハンダ
バンプが該一方のX線検出手段から他方のX線検出手段
に達する移動時間の後で、他方のX線検出手段が同ハン
ダバンプの透過X線の検出値を出力するようになってお
り、そして、該一方のX線検出手段の検出値を前記移動
時間に相当する時間保持して出力する保持手段を備え、
該一方及び他方のX線検出手段の検出値が同期して出力
されるようにした請求項3に記載の半導体装置のハンダ
接合部検査装置。
4. A semiconductor device is supported movably in a predetermined direction, and includes a set of one of the two X-ray sources and a corresponding one of the X-ray detection means, and a set of the other X-ray source and the corresponding X-ray detection means. A corresponding set of X-ray detection means and the other X-ray detection means are arranged a predetermined distance apart in the predetermined direction, and further output a detected value of the transmitted X-rays of the solder bump where one of the X-ray detection means is located, and When the device moves in the predetermined direction, after a travel time for the solder bump to reach the other X-ray detection means from the one X-ray detection means, the other X-ray detection means detects the transmitted X-rays of the solder bump. The apparatus is configured to output a detected value, and includes a holding means for holding and outputting the detected value of the one X-ray detecting means for a time corresponding to the travel time,
4. The solder joint inspection apparatus for a semiconductor device according to claim 3, wherein the detection values of the one and the other X-ray detection means are outputted in synchronization.
【請求項5】  ハンダバンプ(5, 7)を設けた半
導体チップ(1) と基板(3) とを該ハンダバンプ
の融合により接合した半導体装置のハンダ接合部検査装
置であって、ハンダ接合部(2) を照射するX線源(
12)と、ハンダ接合部(2) を透過したX線を検出
するX線検出手段(45)と、該X線検出手段の出力か
ら少なくともハンダバンプの中心又はその近傍を通るプ
ロファイルの濃淡データを形成する濃淡データ形成手段
(48)と、該プロファイルの濃淡データの2次微分を
求めて該2次微分からハンダバンプが異常かどうかを判
断するハンダ接合部異常判断手段(50)とを備えた半
導体装置のハンダ接合部検査装置。
5. A solder joint inspection apparatus for a semiconductor device in which a semiconductor chip (1) provided with solder bumps (5, 7) and a substrate (3) are joined by fusion of the solder bumps, the solder joint part (2) being ) is an X-ray source that irradiates (
12), an X-ray detection means (45) for detecting X-rays transmitted through the solder joint (2), and forming shading data of a profile passing through at least the center of the solder bump or its vicinity from the output of the X-ray detection means. A semiconductor device comprising: grayscale data forming means (48) for determining the density data of the profile; and solder joint abnormality determining means (50) for calculating the second derivative of the grayscale data of the profile and determining from the second derivative whether or not the solder bump is abnormal. solder joint inspection equipment.
【請求項6】  前記ハンダ接合部異常判断手段は2次
微分値の正負の連続性を検出することにより異常を判断
するようにした請求項5に記載の半導体装置のハンダ接
合部検査装置。
6. The solder joint inspection device for a semiconductor device according to claim 5, wherein the solder joint abnormality determining means determines the abnormality by detecting continuity of positive and negative values of the second-order differential value.
【請求項7】  前記ハンダ接合部異常判断手段は2次
微分値のプロファイルの一定のしきい値内の値の和を求
め、その正負により異常を判断するようにした請求項5
に記載の半導体装置のハンダ接合部検査装置。
7. The solder joint abnormality determining means calculates the sum of values within a certain threshold value of the profile of the second-order differential value, and determines abnormality based on the sign or negative of the sum.
A solder joint inspection device for a semiconductor device according to .
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