JPH10224100A - ボンド塗布検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャワーノズルでの多点塗布の場合に必要と
される塗布後の塗布密度分布をも判定要素に含んだ信頼
性の高いボンド塗布検査装置を提供する。 【解決手段】 カメラ１３で基板１０を観察し、基板１
０に多点状に塗布されたボンド１１の画像データを入手
し、塗布状態判定部１７へ入力する。塗布状態判定部１
７は、基板位置検出手段１８と、ラベリング手段１９
と、特定された各かたまりのデータを２値判定して塗布
面の境界を検出するボンド境界検出手段２０と、境界検
出手段２０により検出された各かたまりの境界を円近似
する近似円算出手段２１と、各近似円の面積を求め塗布
量として置き換える塗布量算出手段２２と、各近似円の
中心の座標を求め塗布位置を算出する塗布位置の座標算
出手段２３と、各塗布量及び各塗布位置に基づき塗布状
態の合否判定を行う塗布状態合否判定手段２４とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板やリ
ードフレームなどの基板にチップを接着するために多点
状に塗布されたボンドの塗布状態を検査するボンド塗布
検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程において、ウエハから
切り出されたベアチップやフリップチップなどのチップ
を基板などに固着させるためには一般にエポキシ樹脂な
どのボンドを用いて接着する方法が用いられる。半導体
など、接着剤の塗布に際してその塗布量、塗布位置とも
に正確さが要求される分野では、厳密な管理を行うため
には塗布作業毎に塗布状態を検査することが望ましい。
しかし大量に生産されしかも微小な部品を対象とするこ
の検査を人間の目により行うことは実際上非常に困難で
ある。

【０００３】そこで塗布後の状態を光学的に画像として
取り込み、画像処理により塗布状態の合否判定を自動的
に行う方法が導入されている。この方法では、対象とな
る検査面について取り込まれた塗布後の画像を２値化処
理し、塗布された部分と塗布されていない部分とに分け
る。そして塗布された部分についてその面積及び重心を
数値演算によって求めこれら２つのデータに基づき合否
判定を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の方法では
塗布された部分全体の合計面積と重心のみを基準として
合否を判定するため、シャワーノズルなどにより多点状
に塗布され塗布後の塗布密度分布も問題とされるような
場合においてはこの判定法では対応ができない。何故な
らば、検査面の全体の塗布面積と重心位置が判定基準を
満たしていても、必ずしも必要とされる塗布密度分布を
満たしているとは限らないからである。このように従来
の方法は実際の検査で求められる要件を完全に満足する
ものではなく、本来不良であるものが良品として誤判定
されてしまう場合が発生するなど信頼性に欠けるという
問題点があった。

【０００５】そこで本発明は、信頼性の高い検査結果が
得られるボンド塗布検査装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のボンド塗布検査
装置は、半導体を接着するためのボンドが多点状に塗布
された基板表面の画像データを取り込む画像取り込み部
と、この画像取り込み部によって得られた画像データを
記憶する画像記憶部と、この画像データを用いて前記ボ
ンドの塗布状態を判定する塗布状態判定部と、この判定
結果を電気信号として出力する出力手段とを有するボン
ド塗布検査装置であって、前記塗布状態判定部が、前記
画像データの中から画像のかたまりを検出し特定するラ
ベリング手段と、このラベリング手段により特定された
各かたまりの大きさを算出するかたまり大きさ算出手段
と、各かたまりの座標を算出する座標算出手段と、前記
かたまり大きさ算出手段と前記座標算出手段の算出結果
に基づいて前記ボンドの塗布状態の合否判定を行う塗布
状態合否判定手段とを有する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明によれば、複数点の所定の
位置にそれぞれ所定の量のボンドが塗布されているかど
うかを基準として合否を判定するため、塗布密度の分布
をも判定対象として含むなどして的確な検査が行える。

【０００８】以下、本発明の一実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は、本発明の一実施の形態のボンド
塗布検査装置を備えたボンド塗布装置の全体斜視図、図
２は同ボンド塗布検査装置を備えたボンド塗布装置のボ
ンド塗布用のシャワーノズルの斜視図、図３は同ボンド
塗布検査装置の構成を示すブロック図、図４は同ボンド
塗布検査装置の検査フロー図、図５は同ボンド塗布検査
装置の検査対象良品サンプルの画像図、図６は同ボンド
塗布検査装置による境界検出後の画像図、図７は同ボン
ド塗布検査装置による近似円算出後の画像図である。

【０００９】まず図１を参照してボンド塗布装置の全体
構造を説明する。１はＸテーブル、２はＹテーブルであ
り、互いに直交して設けられている。Ｙテーブル２の下
面にはボンド塗布ヘッド３が装着されている。ボンド塗
布ヘッド３の下部にはボンド塗布子４が着脱自在に装着
されている。ボンド塗布子４は複数本のニードル５を多
ピン状に有している（図２も参照）。このような多ピン
状のボンド塗布子４は一般にシャワーノズルと称されて
いる。

【００１０】このボンド塗布ヘッド３は、空気圧により
ニードル５からエポキシ樹脂などのボンドを吐出する。
ボンドの吐出量は、ニードル５の直径、加えられる空気
圧の大きさと時間などによって調整される。６は可動テ
ーブルであって，Ｘテーブル７とＹテーブル８と基板ホ
ルダ９を段積して構成されている。基板ホルダ９には基
板１０が保持されている。Ｘテーブル７とＹテーブル８
が駆動することにより、基板１０はＸ方向やＹ方向へ水
平移動し、その位置が調整される。基板１０の上面には
ボンド塗布ヘッド３によりボンド１１が多点状に塗布さ
れる。Ｘテーブル１の側方にはテーブル１２が設けられ
ており、テーブル１２には画像取り込み部としてのカメ
ラ１３とリング状の光源１４が保持されている。

【００１１】このボンド塗布装置は、ボンド塗布ヘッド
３を基板１０に対して相対的にＸ方向やＹ方向に移動さ
せながら、基板１０の所定の座標位置にボンド１１を多
点状に塗布する。そしてその後、カメラ１３により基板
１０の上面を観察して、ボンド１１の塗布状態の検査を
行う。

【００１２】次にボンド塗布検査装置の構成を図３によ
り説明する。１３は上記カメラであって、ボンド１１が
塗布された基板１０の上方に位置し、この基板１０の塗
布面の状態を画像データとして取り込む。このカメラ１
３はＣＣＤカメラであり、基板１０を照明するリング状
の光源１４が備えられている。カメラ１３にはアナログ
信号である画像データをデジタル信号に変換するために
Ａ／Ｄ変換器１５が接続されており、Ａ／Ｄ変換器５は
画像記憶部１６に接続されている。画像記憶部１６はＡ
／Ｄ変換器１５よりのデジタル信号を多値データとして
記憶する機能を備え、画像情報としてのデジタルデータ
を以下に説明する塗布状態判定部１７に伝達する。

【００１３】塗布状態判定部１７は、画像情報に基づい
て塗布状態が設定された基準を満たしているか否かの判
定を行う機能を備えたものであり、以下その構成を説明
する。基板位置検出手段１８は、基板１０が光学系の座
標に対してどの位置にあるかを検出するもので、基板１
０に形成された位置基準点または基板１０の２つの直交
するエッジなどの特徴部を検出して基板１０の位置を特
定する。ラベリング手段１９は、画像の中から１つのか
たまりとして取り扱える部分を特定する機能を有し、一
続きとなった塗布面を特定することに相当する。

【００１４】ボンド境界検出手段２０は、図６に示すよ
うにラベリングされた範囲についてスキャンニングを行
い、２値判定により塗布面と非塗布面との境界を検出す
る。この場合スキャンニングは本来塗布されるべき位置
として予め特定された点、すなわちボンド１１の内部と
予想される点３０を起点として放射状に行われる（矢印
を参照）。この予め特定された点３０については後述す
る。

【００１５】近似円算出手段２１は、図６に示すように
前記ボンド境界検出手段２０にて検出された境界面の点
列３１のデータを最小２乗法などの手法を用いて近似的
に円に置き換える演算を行うものであって、かたまり大
きさ算出手段となっている。図７は近似円に置き換えら
れた後の状態を示し、この場合２つの円の重なった部分
３５は無視され、これを除いた範囲の点列を用いて近似
円算出が行われる。

【００１６】図３において、塗布量算出手段２２は、塗
布面積を塗布量のパラメータと見なし、近似円算出手段
２１により求められた近似円３２の面積３４（図７）を
計算することで塗布量を算出する。塗布位置の座標算出
手段２３は、近似円３２の中心位置３３（図７）を塗布
位置と見なし、基板位置検出手段１８にて検出された基
板１０の位置を基準として近似円の中心位置３３の座標
値を算出する。

【００１７】塗布状態合否判定手段２４は、塗布量算出
手段２２により求められた塗布量及び塗布位置の座標算
出手段２３により求められた塗布位置の２つのデータに
基づき塗布状態の合否判定を行うものである。判定は、
サンプルの前記２つのデータを予め設定された基準良品
マスターデータと比較することによって、すなわち予め
特定された所定の位置に所定の量が塗布されているか否
かについて、自動的に合否が判定される。この基準良品
マスターデータの設定方法としては設計図面情報として
与えてもよく、また図５に示すような実物の良品マスタ
ーを検査装置に撮像させてティーチングにより行っても
よい。この良品マスターは基板１０内のボンドが本来塗
布されるべき位置３０に塗布されるべき量で存在してい
るものである。

【００１８】出力手段２５は、前記判定結果を品質デー
タをオンライン転送するとともに検査装置付属のモニタ
ー画面等に表示する機能を有する。また、前記の塗布量
情報及び塗布位置情報はボンド塗布ヘッド３（図１参
照）に塗布条件設定のためにフィードバックされる。

【００１９】このボンド塗布検査装置は上記のような構
成より成り、以下動作及び判定のフローについて各図を
参照して説明する。図１において、ボンド塗布ヘッド３
によりボンド１１が塗布された基板１０は、可動テーブ
ル６が作動することによりカメラ１３の直下へ移動し、
以下に述べる検査が行われる。すなわち、まずカメラ１
３により画像の取り込みが開始され（図４のＳＴ１）、
次に基板１０の位置を認識してボンドが塗布されるべき
位置を検出する（同ＳＴ２）。

【００２０】次にボンド１１が塗布される位置にボンド
があるか否かをラベリング手段１９にて検出する（同Ｓ
Ｔ３）。ここで全てボンド１１が存在するかどうかの判
断がなされ（同ＳＴ４）、いずれかのラベルでボンド１
１なしと判断されたものは不良の判定（同ＳＴ１３）が
なされる。全てボンド１１ありと判断された場合には、
次にそれぞれのボンド１１の境界を検出し（同ＳＴ
５）、検出した境界よりそれぞれのボンド１１の近似円
を算出する（同ＳＴ６）。次に近似円の中心と、この近
似円に対応するボンド１１の塗布されるべき位置とのず
れの平均値を算出し（同ＳＴ７）、近似円の面積の総和
または論理和よりボンド１１全体の塗布面積（塗布量）
が求められる（同ＳＴ８）。

【００２１】次に判定のステップに移り、それぞれの近
似円の大きさは許容範囲内か（同ＳＴ９）、近似円の中
心の位置ずれは許容範囲内か（同ＳＴ１０）、塗布面積
は許容範囲内か（同ＳＴ１１）が判定され、これら全て
を満たすものは合格の判定（同ＳＴ１２）が、また前記
ＳＴ９からＳＴ１１までのいずれかを満たさないものに
ついては不良（同ＳＴ１３）の判定がなされる。次にこ
れらの判定結果を出力し（同ＳＴ１４）、検査のサイク
ルが終了する。

【００２２】次にこのボンドの塗布検査装置による判定
結果例について図を参照して説明する。図８は本発明の
一実施の形態のボンド塗布検査装置を備えたボンド塗布
装置によりボンドが正常に塗布された基板の平面図、図
９は同ボンド塗布装置によりボンドが不正常に塗布され
た基板の平面図、図１０は同ボンド塗布装置のシャワー
ノズルによるボンド塗布状態不良の説明図である。

【００２３】合格判定がなされるものは、図８に示すよ
うにボンド１１の塗布がチップ搭載位置４０の中心線４
１に対してほぼ対称になされており、しかも中心部分が
塗布密度が高く所期の密度分布に沿った塗布状態となっ
ているものである。それに対して図９の例では、塗布面
積の総計は合格基準を満たしているものの塗布面積の重
心は４２の位置にあり、中心線４１の左側の部分に塗布
されているボンドの量が許容範囲以下となっている。従
って、初期の密度分布と異なっているため不良の判定が
なされる。このような不良は図１０に示すようにシャワ
ーノズル４のニードル５が基板１０の表面に対して垂直
でない場合などに発生する。

【００２４】次に上記の検査で合格と判定されたサンプ
ルについて、望ましくは、以下に述べる追加の検査が行
われる。図１１は、本発明の一実施の形態のボンド塗布
検査装置を備えたボンド塗布装置によるボンド塗布領域
内部に塗布ムラがある状態の基板の断面図、図１２は同
ボンド塗布装置によるボンド塗布領域内部に塗布ムラが
ある状態の画像図である。

【００２５】前記の検査では、複数点の所定の位置にそ
れぞれ所定の大きさのかたまりが存在するか否かをを判
定するものである。この検査では塗布領域とその外側と
の境界を求めるのみであり、塗布領域内部については判
定の対象としていない。しかしながら、塗布領域内部の
ボンド１１の塗布密度は必ずしも均一ではない。すなわ
ち図１１に示すように、部分的（本例では中央部）には
塗布量が少なく、実質的には塗布されていないに等しい
部分が生じる場合がある。この塗布されていないに等し
い部分が所定割合以上存在する場合には、前記検査の判
定結果にかかわらず不良と見なされなければならない。

【００２６】このような塗布ムラを検査するため、前記
検査と同一の画像データを用いボンド境界検出手段２０
により各ラベルについて検査が行われる。この検査で
は、塗布領域内部をスキャンニングし、前記検査で用い
たものとは異なるスレッシュホールドレベルで２値判定
が行われる。スキャンニングの結果、図１１で示すスレ
ッシュホールドレベル４３以下の部分、すなわちある設
定された塗布密度以下の部分は塗布なしと見なされ、画
像上では図１２に示すような塗布領域４４内部の空隙４
５として表される。このスレッシュホールドレベル４３
は、どの程度の塗布密度を以てボンドの接着効果の有無
の境界とするかを判断した上で決定される。そしてこの
空隙４５の全塗布面積に対する面積比率などの基準によ
り合否が判定される。

【００２７】本発明は上記実施の形態に限定されないの
であって、例えば塗布状態判定の基準としては各ラベル
単独のみで判断しても、またサンプル全体の全ラベルに
ついて総合的に判断するようにしてもよい。さらには、
本発明は、要は基板に多点状に塗布されたボンドのかた
まりの大きさとその分布状態を求めてこれらに基づいて
塗布状態の合否を判定すればよいものであり、従って上
記実施の形態では近似円とその面積を算出してボンドの
塗布量の合否を判断しているが、例えばかたまりの直径
の大きさなどからボンドの塗布量の合否を判断してもよ
いものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明のボンド塗布検査装置は、複数点
の所定の位置にそれぞれ所定の量の接着剤が実際に塗布
されているか否かを検査するものであるため、シャワー
ノズルでの多点塗布のように、塗布密度の分布をも管理
する必要がある場合にも高い信頼性を以て検査すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置を
備えたボンド塗布装置の全体斜視図

【図２】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置を
備えたボンド塗布装置のボンド塗布用のシャワーノズル
の斜視図

【図３】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置の
構成を示すブロック図

【図４】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置の
検査フロー図

【図５】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置の
検査対象良品サンプルの画像図

【図６】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置に
よる境界検出後の画像図

【図７】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置に
よる近似円算出後の画像図

【図８】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置を
備えたボンド塗布装置によりボンドが正常に塗布された
基板の平面図

【図９】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置を
備えたボンド塗布装置によりボンドが不正常に塗布され
た基板の平面図

【図１０】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置
を備えたボンド塗布装置のシャワーノズルによるボンド
塗布状態不良の説明図

【図１１】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置
を備えたボンド塗布装置によるボンド塗布領域内部に塗
布ムラがある状態の基板の断面図

【図１２】本発明の一実施の形態のボンド塗布検査装置
を備えたボンド塗布装置によるボンド塗布領域内部に塗
布ムラがある状態の画像図

【符号の説明】

１３ カメラ（画像取り込み部） １６ 画像記憶部 １７ 塗布状態判定部 １８ 基板位置検出手段 １９ ラベリング手段 ２０ ボンド境界検出手段 ２１ 近似円算出手段（かたまり大きさ算出手段） ２２ 塗布量算出手段 ２３ 塗布位置の座標算出手段 ２４ 塗布状態合否判定手段 ２５ 出力手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体を接着するためのボンドが多点状に
   塗布された基板表面の画像データを取り込む画像取り込
   み部と、この画像取り込み部によって得られた画像デー
   タを記憶する画像記憶部と、この画像データを用いて前
   記ボンドの塗布状態を判定する塗布状態判定部と、この
   判定結果を電気信号として出力する出力手段とを有する
   ボンド塗布検査装置であって、前記塗布状態判定部が、
   前記画像データの中から画像のかたまりを検出し特定す
   るラベリング手段と、このラベリング手段により特定さ
   れた各かたまりの大きさを算出するかたまり大きさ算出
   手段と、各かたまりの座標を算出する座標算出手段と、
   前記かたまり大きさ算出手段と前記座標算出手段の算出
   結果に基づいて前記ボンドの塗布状態の合否判定を行う
   塗布状態合否判定手段とを有することを特徴とするボン
   ド塗布検査装置。