KR0155588B1 - 구성요소간 접합부의 검사 방법 및 장치 - Google Patents

구성요소간 접합부의 검사 방법 및 장치 Download PDF

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미카엘 루크 스테판
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윌리암 티. 엘리스
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Abstract

본 발명은 구성요소들간에 접착된 접합부를 검사하는 방법 및 장치를 제공한다. 접합부의 횡단면 이미지(cross-sectional image)가 횡단면 이미지내에서 접합부의 제 1 특징의 위치, 즉, 접합부의 중심을 측정한 후, 중심의 위치를 기준으로 접합부의 제 2 특징을 측정함으로써 분석된다. 이러한 측정치는 접합부의 품질을 판정할 목적으로 측정에 기대되는 사전결정된 사양과 비교됨으로써 사용될 수 있다. 본 발명은 전자 부품들과 이들 전자 부품이 탑재되는 기판간의 땜납 접합부의 횡단면 X-선 이미지들을 연구하는데 특히 유리하며, 주사 빔 X-선 라미노그라피 시스템 또는 디지탈 토모신세시스 시스템과 같은 횡단면 X-선 검사 장치에서 생성된 이미지들의 분석용으로 구현될 수 있다.

Description

구성요소간 접합부의 검사 방법 및 장치
제1도는 기본적인 볼-그리드-어레이 구조를 도시한 도면.
제2도는 땜납량이 부족한 상태와 개방된 상태를 도시한 도면.
제3도는 패드의 비습윤 상태를 도시한 도면.
제4도는 땜납 브리지를 도시한 도면.
제5도는 볼과 패드의 오정렬 상태를 도시한 도면.
제6도는 X-선 검사 시스템에서 횡단면 이미지 발생을 설명하기 위한 도면.
제7도는 횡단면 이미지를 취하기 위한, 즉, 이미지 슬라이싱을 위한 대표적인 위치를 나타낸 도면.
제8도는 이미지 중심의 위치를 결정하기 위한 기법을 도시한 도면.
제9도는 볼-그리드-어레이 접속부에서의 땜납 분포를 도시한 도면.
제10도는 접합부 이미지 중심에 대해 환형 영역에 위치된 땜납 두께의 측정을 설명하기 위한 도면.
제11도는 땜납 필렛의 윤곽선 및 크기의 측정을 설명하기 위한 도면.
제12도는 땜납 브리지의 검사를 설명하기 위한 도면.
제13(a)도는 땜납 함량이 적은 접합부와 공칭 접합부를 도시한 도면.
제13(b)도는 패드 슬라이스에서의 대응하는 X-선 이미지를 나타낸 도면.
제14(a) 내지 14(e)도는 땜납 접합부 검사를 위한 본 발명의 흐름도를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 땜납 볼 2 : 세라믹 칩 패키지
3 : 원형 패드 4 : 공융 땜납
6 : 인쇄 회로 기판 8 : 공융 땜납 페이스트
10 : 원형 구리 패드
12 : 땜납량이 적은 볼-그리드-어레이 접합부
14 : 간격이 있는 땜납 볼-그리드-어레이 접합부
16 : 땜납 볼과 PCB패드사이의 간격
18 : 땜납 브리지 24 : 전자 빔
26 : 텅스텐 타켓 애노드 30 : 위치 테이블
32 : 실리콘-강화-튜브 카메라 36 : 원형 관심 영역
34 : 형광체 스크린 46 : 볼 중심
52 : 중앙 볼 영역 54 : 내측 링 영역
56 : 외측 링 영역 72 : 직사각형 영역
100 : 볼 슬라이스 102 : 패드 슬라이스
104 : 패키지 슬라이스
본 발명은 전반적으로 횡단면 이미지 검사(cross-sectional imaging inspection)를 이용하여 전자 장치들 또는 구성요소들간의 상호접속부를 검사하는 기술에 관한 것이다.
집적 회로(Integrated-Circuit;IC) 칩의 도입 이래로, 인쇄 회로 기판(Printed-Circuit Boards;PCBs)상에 IC칩을 실장하는 통상적인 기법은 핀-쓰루우-홀(Pin-Through-Hole;PTH) 기술이었다. 그러나, IC칩의 복잡성, 성능 및 배치 밀도가 계속적으로 증가함에 따라, 패키지 상호접속부(package interconnection)의 밀도와 기능성에 대한 요구가 있게 되었는데, 이러한 요구를 만족시키기 위해 볼-그리드-어레이(Ball-Grid-Array;BGA) 상호접속 기법과 같은 다양한 표면-실장-기술(Surface-Mount-Technology;SMT) 패키지 상호접속 기법의 개발이 촉진되었다.
이들 -기법은 에프. 에프. 카포.(F.F.Cappo.) 등에 의해 1991년 9월, IEEE/CHMTIEMT Symposium 1991. pp.424-438에 Highly Manufacturable Multi-layered Ceramic Surface-Mounted Package란 명칭의 논문에 개시되어 있다. 볼-그리드-어레이는 평방인치당 400개의 상호접속부를 갖는 밀도를 성취할 수 있는 평면 어레이 상호접속 기법(an area-array interconnection)이다. 상호접속부의 복잡성과 밀도 때문에, 상호접속부의 품질을 감시하기 위한 많은 기술이 개발되어 왔다.
땜납 접합부의 품질을 감시하는데 상업적으로 이용가능한 다양한 자동화된 땜납 검사 시스템이 있다. 이들 시스템에서 사용되는 기법은, 사용된 방사선의 종류(적외선, 가시광선, X-선, 또는 음향), 이 방사선이 검사되는 대상물과 상호작용하는 방식, 이 방사선의 응답을 검출하는데 사용된 수단으로 특징지워질 수 있다. 방사선의 유형은 크게 두 유형, 즉, 방사선이 개재된 칩 패키지 물질(chiD-Backage material)을 통과하여 볼-그리드-어레이 접합부를 이미지화할 수 있는냐의 여부에 따라 투과형과 비투과형으로 나누어질 수 있다. 음향 혹은 X-선 같은 투과형 방사선을 이용하는 기법은, 주변의 접속부와 칩 패키지 물질 아래 숨겨진 접속부를 포함한, 영역 어레이내의 모든 볼-그리드-어레이 접속부를 검사하는 것이 가능하다. 이미지는 빔의 경로에 위치한 모든 각 특징에 의한 결합된 감쇠에 근거하여 투과형 촬상 시스템(transmission systems)(횡단형 촬상 시스템에 반대되는 것으로서임)에 의해 발생된다. 따라서, 동일한 빔 경로를 따라 위치한 상이한 특징들에 의한 빔의 감쇠에 대한 개개의 기여도는 단독으로 분리될 수 없다. 예를 들어, 볼-그리드-어레이 접속부의 경우, 납 함량이 높은 지지 땜납 볼(supporting solder ball)은 투과 이미지내에서 공융 땜납 필렛(eutectic-solder fillets)을 완전히 불명확하게 한다. 이와 같은 이유로 투과형 촬상 시스템은 볼-그리드-어레이 접속부의 검사에 비효과적인 것이 되곤 한다. 그러나, 횡단형 검사 기법은, 초소형 전자장치를 검사하기 위해 횡단형 이미지화를 이용하는 검사 시스템을 기술하고 있는, 부루스 디. 베이커(Bruce D. Baker) 등의 미국 특허 제 5,097,492 호(1992. 3. 17) 및 미국 특허 제 4,926,452 호(1990. 5. 15)와, 투과형 X-선 검사 시스템을 기술하는 죤 아담스(John Adams) 등의 미국 특허 제 4,809,308호(1989. 2. 28)에 개시될 바와 같이, 효과적인 것으로 판명되었다.
비록 전술한 횡단형 이미지화 시스템이 검사에 유용하지만, 다수의 상호접속부 또는 땜납의 결함은 이들 시스템에 의해 신뢰성있게 검출되지 않는다.
앞서 참조된 특허들은 상호접속부의 품질을 판정하기 위해서 상호접속 특성의 측정을 위한 기준(a reference) 또는 위치(location)로서 상호접속부의 횡단 이미지의 중심(centroid of a cross-sectional image)을 사용하는 것을 개시하고 있지 않다. 상호접속부 이미지의 중심을 이용하면 검사시에 측정의 정확성을 크게 향상시켜서, 특히 볼-그리드-어레이 접합 환경에서, 결함있는 접속부와 양호한 접속부가 더욱 신뢰성있게 구별될 수 있는 것으로 판정되었다.
볼-그리드-어레이(BGA)는 기존의 조립 공정(assembly process)과 호환되고, 핀-쓰루우-흘(PTH)에 비해 기능적으로 우수하지만, 동일하게 장기간 신뢰성을 제공할 수 없다면, PTH를 성공적으로 대신할 수 없다. 땜납 접속부의 용적 및 볼과 패드(pad)의 정렬은, 장기간의 신뢰성을 보장하기 위해 볼-그리드-어레이의 조립 공정이 일정하게 생산해야 하는 가장 중요한 특성이다. 더우기, 조립 공정은 패드의 비습윤(nonwet) 및 땜납 브리지(solder bridge)와 같은 공정상의 결함을 최소화하도록 제어되어야 한다. 이와 같이 강력한 조립 공정을 개발하여 제어하기 위해서는 검사 기법을 이용하여, 땜납 접속부의 용적 및 볼과 패드의 정렬과 같은 볼-그리드-어레이 접속부의 중요한 특징을 정량적으로 측정함으로써 공정을 특성화할 것을 요구한다. 이러한 목적을 위해, 검사에 있어서 가장 강조되었던 것은, 폐루프 방식으로 검사를 개선하는데 사용될 수 있는 조립 공정에 대한 데이터를 제공하는 것이었지, 전혀 결함에 대해 조립 공정 생산물을 가려내지는 못하였다. 그러나, 볼-그리드-어레이 기술은, 검사를 요하는 공융 땜납 필렛이 납 함량이 높은 땜납 볼 및 두껍게 금속화된 세라믹 기판에 의해 불명료해지기 때문에, 만족스런 검사 공정을 개발하는 것에 대한 상당한 압력을 받고 있다. 이와 같이, 땜납 필렛을 신뢰성있게 검사하기 위해, 검사 시스템은 땜납 볼 및 세라믹 기판으로부터 땜납 필렛을 격리시킬 수 있어야 한다. 본 발명의 방법은 이같은 목적을 실현할 수 있는 적절한 검사 시스템을 제공한다.
제1도는 본 발명에 의해 검사될 수 있는 볼-그리드-어레이 구조물을 도시한다.
본 특정 볼-그리드-어레이 접속 구조체는 직경이 0.89mm이고 90%의 납과 10%의 주석으로 이루어진 땜납 볼(1)로 구성되어 있으며, 이 땜납 볼(1)은 1.27mm의 피치(pitch)로 세라믹 칩 패키지(2)의 하측면상의 원형 패드(circular Pads)(3)에, 63%의 주석과 37%의 납으로 이루어진 공융 땜납(4)에 의해 부착된다. 이와 같이하여 얻어진 표면 실장 패키지는 통상 인쇄 회로 기판(a printed-circuit board;PCB)에 부착되는데, 표면 실장 패키지를, 원형 구리 패드(10)상에 스크리닝된, 63%의 주석과 37%의 납으로 구성된 공융 땜납-페이스트(solder-paste)(8)내에 위치시킨 다음, 그 조립체를 적외선 혹은 열풍 대류 오븐(hot-air convection oven)내에서 리플로우(reflow)시킴으로서 부착된다. 리플로우중, 표면 장력은 볼을 공융 땜납 필렛의 중심으로 동적으로 이동시킴으로써 공융 땜납 필렛의 표면 자유 에너지(surface free-energy)를 최소화한다. 땜납 볼은 세라믹 패키지와 PCB 사이에 필요한 거리를 유지하여, 전력 사이클(power cycling) 동안 나타나는 열 팽창 계수의 부정합에 의해 야기되는 전단 변형(shear strains)을 경감시킨다.
볼-그리드-어레이 접속부의 피로 수명(fatigue life)을 최대화하기 위한 가장 중요한 특징은 볼(1)과 PCB 패드(10) 사이의 땜납 필렛(패드 필렛)(8)의 크기에 의해 결정되는데, 그 크기는 그의 최소 단면에서의 직경에 의해 특징지워지며 또한 전력 사이클동안 나타나는 압력을 충분히 견딜 수 있어야 한다. 또한, 땜납 볼의 중심은, 피로 장애(fatigue failure)에 대한 접속부의 저항력을 더욱 증가시키기 위하여 패키지 및 PCB 패드의 중심을 따라 정렬되어야 한다. 따라서, 땜납의 크기 및 볼과 패드의 정렬은, 볼-그리드-어레이의 조립 공정이 장기간의 신뢰성을 보장하도록 일관성있게 생산해야 하는 상호접속부의 가장 중요한 특징이다. 표준 SMT 조립 공정에서의 경험과 최근의 볼-그리드-어레이 조립 공정의 발달로부터 얻어진 경험에 근거하여 보면, 볼-그리드-어레이 접속부에는 다음에 설명되는 바와 같은 결함이 나타난다.
제2도는 땜납량이 부족한 상태와 개방된 상태를 도시한다. 땜납량이 부족한 볼-그리드-어레이 접속부(12)에서는 땜납이 땜납 볼을 PCB상의 구리 패드에 적절히 부착시키기에 불충분하므로, 피로 균열((atigue cracking)을 초래할 수도 있다.
개방 상태(10)는, 땜납이 볼과 구리 패드사이를 접촉시키지 못하는 땜납량이 부족한 접속부의 극단적인 형태이다. 개방된 접속부나 땜납량이 부족한 접속부는 모두 구리 패드 표면에 대한 땜납 페이스트의 부족한 스크리닝(poor screening)이나 용융된 땜납의 부족한 습윤(poor wetting)에 기인한다.
제3도는 패드의 비습윤 상태를 도시한다. 이러한 상태는 땜납 볼과 PCB패드사이의 개방부(16) 혹은 땜납 불충분 상태와, 칩 패키지의 패드와 볼 사이에 증가된 땜납 크기(18)로 특징지워진다. 오염 혹은 부족한 유동 활동(Poor fluxactivity)에 기인하는 구리 패드에 대한 용융 땜납의 부족한 습윤은 패드를 비습윤 상태로 만든다. 용융된 땜납은 PCB 패드를 습윤시킬 수는 없으나, 땜납 볼을 쉽게 습윤시키게 되므로, 모세관 인력으로 인해 용융 땜납은 땝납 볼을 칩 패키지 수준으로 끌어올린다.
제4도는 땜납 브리지 상태(solder bridging)를 도시한다. 땜납 브리지는 다수의 볼-그리드-어레이 접속부들간을 접속시키는 어떤 원치않는 땜납 접속(20) 또는 인접한 비아(an adjacent via)로의 원치않는 볼-그리드-어레이 접속부(22)를 포함한다. 이러한 브리징 현상은, (a) 패드상에 침착된 과잉 땜납 페이스트, (b) 인접한 패드상의 땜납 페이스트의 합체를 초래하는 땜납 페이스트의 부정합, (c) 땜납 페이스트의 인접한 패드로의 이동을 야기하는 과잉 배치 압력(excessive placement pressure),혹은 (d) 정상 상태하에서 볼이 리플로우중에 오정열하여 인접한 볼과 작은 브리지를 형성하게 하는 볼 및/또는 패드상의 오염물질에 기인해서 발생한다.
제5도는 볼과 패드의 오정열 상태를 도시한다. 볼과 패드의 오정렬은, 볼의 수직 축과 패드 중심간의 수평 거리가 제5a도에 도시된 바와 같이 패드 폭의 25%보다 클때 발생한다. 볼의 오정열은, (a) 모듈의 배치가 부적절하고, 또 리플로우중에 땜납 볼을 표면 장력에 의해 재정렬시키기 위한 거주 시간(dwell-time)이 불충분한 것이 결합됨으로써, (b) 패드 및/또는 볼상의 오염물 또는 산화물, 혹은 (c)땜납 브리지에 기인하여 발생한다. 오염물은 종종 국부적으로 발생하여, 단지 소수의 볼에만 영향을 미치는 반면에(제5b도), 모듈의 부족한 정합은 모듈상의 모든 볼을 중심으로부터 어느정도 어긋나게 한다(제5c도).
[횡단면 X-선 이미징]
X-선 시스템을 이용해서 볼-그리드-어레이 접합의 공용 땜납 필렛을 검사하려면, 시스템이 특정한 횡단 평면상에 포커싱하여, 땜납 볼로부터 땜납 필렛을 분리시킬 수 있어야 한다. 주사 빔 X-선 라미노그래피(scanned-beam X-ray Laminography;SBXLAM)는, 관심있는 평면에 포커싱시켜서 이 평면내의 특징들을 매우 세밀하게 크게 대비시켜서 조사하고, 관심있는 평면 상하의 평면들은 디포커싱 시켜서 관심있는 평면 이외에 존재하는 특징들을 흐리게 할 수 있는 확립된 자동 X-선 기술이다. 제6b도에 도시된 바와 같이, X-선 소스와 X-선 검출기는 관심있는 평면에 수직인 축 주위로 개개의 평면상에서 연속적으로 동기하여 이동함으로써 기계적으로 라미노그래픽 효과(laminographic effect)를 얻는다. 라미노그래픽 동작중에 얻어진 몇 개의 X-선 이미지를 평균함으로써, 초점면내의 특징들에 대한 선명한 화상이 수직으로 인접한 평면의 흐린 이미지들 위에 겹쳐져서 생성된다.
제6도의 SBXLAM 시스템은 땜납 접속부 검사용 자동 검사 시스템을 도시한다. 전자 빔(24)이 SBXLAM내의 텅스텐 타겟-애노드(tungsten target-anode)(26)에 충돌하면, 180°위상차를 갖는 회전형 검출기와 동기해서 고정축을 중심으로 600RPM으로 주사 또는 회전되어, 고정된 위치에 초점면을 생성한다. 전자 빔의 주사 반경을 변경하면, 초점면의 수직 위치가 이동하고, 이것은 또한 배율을 변화시킨다. 본 시스템은 유리하게도 두 개의 주사 반경을 가지는데, 이것은 제각기 10.2x9.5mm 및 5.1x4.8mm의 시야(Field-Of-Views;FOVs)내에서 9.5∼19 범위의 배율과, 제각기 28°및 26°의 라미노그래픽 각도를 갖는다. 배치 테이블(30)을 이용해서 초점면을 통해 PCB 조립체를 이동시킴으로써 조립체의 상이한 층들을 이미지화할 수 있다. 레이저 거리계(laser range-finder)를 이용해서 초점면에 대한 PCB 상부 표면의 상대적인 위치를 측정할 수 있다. 이 시스템은 자동 검사 설비에 유용하다.
이러한 시스템에서, 실리콘 강화 튜브 카메라(Silicon-Intensifier-Tube camera)(32)는 매 33ms마다 형광체 스크린상(3B)에 형성된 이미지를 포획하고, 프레임 버퍼(frame buffer)는 이 포획된 이미지를 디지탈화하며, 그 결과 1회전당 3개의 이미지가 생성된다. 각각의 디지탈화된 이미지는 256개의 그레이 레벨(gray level)을 갖는 512×480 화소로 구성된다. 이미지 해상도는, FOV의 크기에 따라, 화소당 20㎛ 혹은 10㎛이다. 그러나, 달성가능한 해상도를 결정하는 X-선 소스 포컬-스폿사이즈(focal-spot size)는 약 16㎛로 고정되어 있다. 다수의 이들 이미지 혹은 프레임은 프레임 그래버(frame grabber)에서 회전형 검출기의 일회 이상의 완전회전에 대해 평균되어져서, 분석될 최종 이미지를 형성한다. 그리고 나서, 하나 이상의 컴퓨터상에서 실행되는 소프트웨어 루틴(software routine)은 이 이미지를 분석해서 접속부 이미지를 측정하여 분류한다.
SBXLAM 시스템은 초점면내에 위치한 땜납의 두께를 정확히 측정하도록 조정될 수 있다. 초점면내의 땜납 접합부의 전체 그레이-스케일 휘도(total gray-scale intensity)는 (a) 초점면밖에 존재하는 특징들이 흐려짐으로써 발생되는 배경 그레이 레벨(a gray-level)과, (b) 초점면내에 존재하는 땜납에 기인한 그레이 레벨 변화량의 가산 합이다. 단지 초점면내의 땜납에 기인한 땜납 접속부 영역에 대한 그레이 레벨 변화량을 산출하기 위해, 이 땜납 접속부내 영역의 평균 그레이 레벨로부터 이 땜납 접속부를 둘러싼 영역의 평균 배경 그레이 레벨을 감산한다.
그러나, 특정 땜납 두께에 대한 그레이 레벨 변화량은 땜납 자체에 의존할 뿐만 아니라 배경 그레이 레벨에도 의존한다. 초점면 외부의 특징들에 의해 X-선 빔의 감쇠가 증가함에 따라, 특정 땜납 두께와 그 배경간의 대비(contrast)는 감소하며, 이것은 배경 그레이 레벨에 있어서의 증가와 그레이 레벨 변화량의 감소로 나타난다.
따라서, 시스템에 대한 그레이-스케일 휘도와 땜납 두께 사이의 전체적인 조정은 두단계, 즉, (a) 전형적인 배경 그레이 레벨에서, 기지의 땜납 두께 범위에 대한 배경 그레이 레벨 및 그레이 레벨 변화량 측정, (b) 상이한 배경 그레이 레벨에서, 일정한 기지의 땜납 두께에 대한 배경 그레이 레벨 및 그레이 레벨 변화량 측정을 포함한다.
횡단면 X-선 이미지를 발생하는 다른 기법은 디지탈 토모신세시스(digital tomosynthesis)로 불리며, 이 기술은 검출기의 기계적인 회전에 의존하기 보다는, 상이한 관측점으로부터 얻어진 다수의 X-선 이미지를 수치적으로 결합하여 하나의 횡단면 이미지를 발생한다. 디지탈 토모신세시스는, 조정가능한 빔 마이크로초점 튜브가 수직축에 직교하는 수평 경로를 따라 N개의 상이한 위치들(통상 8개 이상)로 부터 X-선 빔을 발생하는 동안 고정된 채로 유지되는 단일의 대직경 이미지 강화장치를 이용하거나 다수의 소직경 이미지 강화장치를 이용한다. N개의 이산적인 투사 이미지는 개별적으로 저장되고, 평균화한다거나, n승에 대한 근을 취한다거나 혹은 최소 연산자(minimum operator)를 사용한다거나와 같은 다양한 기법을 이용하여 수치적으로 결합되며, 이들 기법들은 모두 반복적으로 적용되어 이미지 흠결을 더욱 감소시킬 수 있다. 디지탈 토모신세시스의 또 다른 장점은, 결합에 앞서 개개의 이미지를 서론에 대해 특정 양만큼 이동시킴으로써 상이한 면에 포커싱될 수 있고, 따라서 관심있는 대상물을 수직 위치지정하는 일이 불필요해진다는 것이다. 물론, 이러한 시스템은 보다 나은 결합 기법, 특히 반복적인 기법을 적용하기 위해 상당한 계산 능력을 필요로 한다. 이러한 디지탈 토모신세시스는 디지탈 혈관 조영법(digital angiography)과 같은 의학 응용용으로 지난 20여년에 걸쳐 개발되어 왔으며 산업용 비-파괴 평가 기술로서 고려된 것은 최근에서이다.
본 발명은 땜납 접속부 검사를 목적으로 전술한 두 검사 시스템의 사용에 있어서 중요한 진보를 제공한다.
본 발명은 구성요소간의 상호접속부를 검사하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에서, 검사될 구성요소는, 예를 들어, IC 칩 흑은 패키지와 같은 전자 장치 또는 모듈과, 이들이 실장되는, 세라믹 기판 또는 PCB 기판과 같은 기판을 포함할 수 있으며, 본 명세서에서 언급되는 상호접속부는 이 전자 장치의 전기적 단자를 기판상의 대응하는 전기적 접촉부와 연결하는 땜납 접속부이다.
상호접속부의 횡단면 이미지는 구성요소들간의 상호접속부를 가로질러 생성된다.
이 상호접속부의 제 1 특징(a first characteristic)은 횡단면 이미지내 상호접속부의 중심으로 결정된다.
상호접속부의 제 2 특징은 중심의 위치를 기준으로 측정된다. 다음으로, 이러한 측정결과는 상호접속부의 품질을 판정할 목적으로 사전결정된 사양(specification)과 비교된다. 이 제 2 특징은 횡단면 이미지에서 상호접속부 주변의 선택된 영역을 포함한다. 대안적으로, 이 제 2 특징은 또한 횡단면 이미지내 상호접속부의 땜납의 선택된 영역을 포함할 수 있다. 마지막으로, 제 2 특징은 또한 횡단면 이미지내 상호접속부 땜납의 선택된 영벽의 밀도를 포함할 수 있다.
접속부는 땜납의 상이한 성분들을 포함할 수도 있다. 선택된 제 1 특징은 모든 땜납의 중심이거나 접속부내 한 땜납 성분의 중심이며, 제 2 특징은 다른 땜납 성분들중 하나의 중심이다.
대안적으로, 제 1 특징은 하나의 땜납 성분의 중심을 포함하고, 제 2 특징은 제 2땜납 성분의 중심을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상호접속부를 검사하는 방법이 제공되는데, 이 방법에서 상이한 위치들을 가로지르는 상호접속부의 횡단면 이미지가 구성요소들간의 상호접속부의 종방향 축을 따라 생성된다.
횡단면 이미지들중 한 이미지내 상호접속부의 중심이 제 1 특징으로 선택될 수 있다.
이 상호접속부의 제 2 특징은 이 중심의 위치를 기준으로 하는 측정치이다.
이 측정치는 상호접속부의 품질을 판정할 목적으로 사전결정된 사양과 비교된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제 2 특징은 임의의 횡단면 이미지내 상호접속부의 선택된 영역 또는 주변 영역일 수 있다.
이 제 2 특징은 또한 임의의 횡단면 이미지내 상호접속부 땜납의 선택된 영역의 중심일 수 있다. 또한 제 2 특징은 임의의 횡단면 이미지내 상호접속부 땜납의 선택된 영역의 밀도일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 구성요소들간의 땜납 접속부를 검사하는 방법을 제공하는데, 이 방법에서 상호접속부의 횡단면 이미지는 구성요소들과 제 1 특징(중심)의 위치간에 연장된 상호접속부를 가로질러 생성되며, 횡단면 이미지내 각 상호접속부에 대해 측정된다.
다음으로, 각 상호접속부의 제 2 특징은 중심의 위치를 기준으로 하여 측정된다.
이 제 2 특징의 측정치와 중심 위치 사이의 관계는 상호접속부의 품질을 판정할 목적으로 사전결정된 사양에 비교된다.
개시된 본 발명은 X-선 검사 시스템에 적용될 수 있고, 소프트웨어로 구현될 수 있다. 또한 본 발명은 컴퓨터와 같은 데이타 처리 장치를 이용하여 오프 라인 검사 시스템에 의해 생성된 이미지들을 분석하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현은 접속부들의 검사를 최적화하기 위해 개발되었다.
예상되는 결함의 유형에 따라, 주사 빔 X-선 라미노그래피를 이용해서 볼-그리드-어레이(BGA) 접속부들의 품질을 판정함으로써 평면내 구조물들을 조사하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예들이 개발되었다. 볼과 패드의 정렬, 땜납 두께 및 평균 접속부 직경을 포함하는, 볼-그리드-어레이 접합부 특징들이 측정되었다. 이들 측정치는 결함이 있는 볼-그리드-어레이 접속부를 식별하는데 사용되었다.
1.1 볼-그리드-어레이 특징들의 측정
공칭 볼-그리드-어레이 접속부와 결함있는 볼-그리드-어레이 접속부의 라미노그래픽 X-선 이미지들을 조사함으로써, 이하에 열거하는 바와 같은 특징들이 볼-그리드-어레이 접속부들과 그들을 측정하기 위한 이미지-슬라이스(image-slices)를 특징짓는 것으로 밝혀졌다.
(1) 볼과 패드의 오프셋(offset)(볼과 패드 슬라이스 양측에서 측정됨)
(2) 주변에서의 평균 땜납 두께
(3) 평균 접속부 직경(패드와 패키지 슬라이스 양측에서 측정됨)
더우기, 측정은 브릿지에 대해서도 검사하기 위해 볼-그리드-어레이를 둘러싸는 영역에서도 행해졌다. 볼-그리드-어레이 접속부를 더욱 특징지우며, 분류 공정(classification process)의 정확도를 더욱 향상시키기 위해, 부가의 측정, 특히, 땜납 두께 측정이 행해졌다. 공칭 볼-그리드-어레이 접속부를 특징지우고, 결함있는 볼-그리드-어레이 접속부를 식별하는 라미노그라픽 X-선 이미지들의 상기한 특징들을 분석함으로써, 필요한 측정을 수행하여 볼-그리드-어레이 접속부들을 분류함으로써 그들의 허용가능성을 확인하는 본 발명의 방법이 개발되었다.
공정 제어를 위하여 복수의 공정 결함을 식별하고 볼-그리드-어레이 접속부들을 특징지우기 위해 다수의 볼-그리드-어레이 접속부 특징이 요구될 수도 있다.
각 검사 루틴이 이전에 행해진 측정을 반복하는 대신에, 현재의 시계를 분석하는 제 1 루틴이 볼-그리드-어레이 접속부들을 특징지우는데 필요한 측정을 수행하며, 이들 측정 결과를 후속하는 결함 식별 루틴에 이용할 수 있게 한다. 따라서, 땜납 브리지를 검출하는 루틴을 제외하고는, 결함 식별 루틴은 제각기의 결함을 식별하기 위한 측정을 수행하지 않는다.
이러한 제 1 루틴(측정 루틴)을 MEASURE라고 하며, 3개의 특정 이미지 슬라이스에서, 바람직하게는 제7도에 도시된 바와 같이 볼 슬라이스(100), 패드 슬라이스(102), 패키지 슬라이스(104)의 순서로 각각의 접속부에 대한 공통적인 측정을 수행한다. 패드 슬라이스와 패키지 슬라이스에서 측정을 수행하기 전에, 우선 MEASURE는 볼 슬라이스에서 X-Y 평면내 땜납 볼의 중심을 위치지정한다. 볼 슬라이스에서 볼 중심이 결정되면 땜납 볼이 패드 필렛이나 패키지 필렛과의 간섭없이 정확하게 위치될 수 있다. MEASURE가 볼 중심을 위치시켰으면, 검사되고 있는 카드에 대한 패드 슬라이스내 패드 중심들을 위치지정하는 설계 데이터를 이용하여, 패드 중심도 비숫한 방식으로 위치지정될 수 있다. 대부분의 카드는 컴퓨터 이용 설계(Computer Aided Design;CAD)를 이용하여 설계되므로, CAD 데이타는 중심 위치에 대한 제 1 추정치로서 사용되며 이 제 1 추정치는 그후 본 명세서에 개시된 기술에 의해 정련된다. 패드에 대한 땜납 볼의 위치가 패드 필렛과 패키지 필렛의 형상을 결정하므로, 볼 중심을 먼저 위치지정하는 것이 중요하다 패드 및 패키지 슬라이스에서, MEASURE는 각각의 접합부에 대해 3가지 기본적 동작, 즉, (1) 국부적인 배경 그레이 레벨을 측정하고, (2) 볼과 패드 중심에 대해 위치한 3 개의 환형 링(annular rings)에서의 평균 땜납 두께를 측정, (3) 땜납 덩어리 윤곽선 및 땜납 가장자리 측정치를 이용하여 평균 접속부 직경을 판정한다.
(a) X-Y 평면에 땜납 볼의 중심을 위치지정(볼 슬라이스)
땜납 볼은 패드 및 패키지 필렛의 표면 자유 에너지를 최소화하도록 임의의 방향으로 이동할 수 있으므로, 볼의 중심은 모든 후속되는 측정을 위해 관심 영역(regions of interest;ROls)의 위치를 적절히 조정하도록 위치되어야 한다. 이후 계속되는 절차에서 3개의 기본적인 이미지 처리 루틴, 즉, 가중 중심 루틴(weighted centroid routine), 스포크 에지-검출 루틴(spoke edge-detector routine), 및 도넛(donut)-연산자 루틴이 순차적으로 사용되어 제8도에 도시되는 바와 같이 볼 슬라이스내에 골 중심을 위치지정한다.
(i ) 원형 관심 영역(ROI)(36)의 중심을 카드의 설계 데이타에 의해 정의된 패드 중심에 일치시킨다(제8a도). 이 영역의 반경은 패드의 반경에 인접하는 패드간의 거리의 1/2을 가산한 것과 동일하며, 내측 패드 거리(Inner Pad Distance;IPD)로 칭하여진다. 본 명세서에 개시된 실시예에서, 관심 영역내의 가장 어두운 화소 (darkest pixels)만이 볼 중심의 제 1 추정치로서 조사된 이미지의 가중 중심을 판정하는데 사용된다.
(ii) 제8b도를 참조하면, 가중 중심 위치로부터 8개의 스포크(spoke)(38)가, 공칭 볼 직경보다 적어도 20%를 초과하는 직경을 갖는 원형 관심 영역의 에지쪽으로 연장된다. 이미지 그레이 레벨의 변화율은 각 스포크를 따라 계산되며, 볼 에지는 변화율 절대값이 최대가 되는 점에 위치된다. 그리고 나서, 8개의 스포크와 에지가 만나는 점이, 1989년, pp.362-370, No.45, 컴퓨터 비젼, 그래픽스 및 이미지 프로세싱에 공개된 원형 아크 중심과 그의 반경을 추정하기 위한 간단한 접근법이라는 명칭의 논문에 토마스(Thomas)와 찬(Chan)에 의해 개시된 기법을 적용함으로써, 볼 중심 및 그 반경의 제 2 추정치로 사용된다.
(iii) 제8c도를 참조하면, 외측 영역(42)과 내측 영역(B4)으로 구성된 직사각형의 도넛 연산자가, 평균 땜납 두께가 최대가 되는 위치를 볼 중심의 최종 추정치로서 지정하는데 사용된다. 도넛 연산자를 정의된 직선 경로를 따라 각 화소상에 순차적으로 센터링 시켜가면서, 각 화소에 대해 도넛 연산자의 외측 영역에서의 평균 그레이 레벨과 내측 영역에서의 평균 그레이 레벨간의 차를 계산한다. 음의 값을 갖는 차가 최대가 되는 화소가 평균 땜납 두께가 최대인 위치이다. 볼 중심의 최종 추정치를 구하기 위하여, 도넛 연산자는 먼저 볼 중심의 제 2추정치에 센터링 되어, X 방향으로 실행된 후, 이 제 1 단계 실행으로부터의 조정된 X와 볼 중심의 제 2 추정치의 Y에 센터링되어 Y 방향으로 실행된다. 이와 같은 도넛 연산자의 최종 단계 실행에서 식별된 화소가 제 1 특징으로 언급되는 볼 중심의 위치로 사용된다.
제8d도를 참조하면, 그리고 나서, 실제의 패드 중심이 패드 슬라이스와 유사한 방식으로 측정된다. MEASURE는 계속해서 패드 평면에 투사된 볼 중심(46)(볼의 X-Y 위치)과 패드 중심(48)간의 거리, 즉, 볼과 패드의 오프셋(offset)(50)을 계산한다. 그리고 나서, 땜납 볼의 X-Y 위치(46) 및 총 볼과 패드의 오프셋(50)은 글로벌 데이타 영역(global data-area)에 저장된다.
(b) 국부적인 배경 그레이 레벨의 측정(패드 및 패키지 슬라이스)
이 측정 루틴은 각 땜납 필렛에 대해 후속되는 땜납 두께 측정에 필요한 국부적인 배경 그레이 레벨을 측정한다. 패드와 볼을 둘러싸는 원형 관심 영역 내측에 생성된 화소 그레이 레벨의 빈도 막대그래프로부터, 배경(최저 그레이 레벨을 갖는 화소)에 대한 가중 평군 그레이 레벨이 계산된다. 이 값은 국부적인 배경 그레이 레벨로서 글로벌 데이타 영역에 저장된다. 최고의 그레이 레벨을 갖는 화소들은 패드 영역내의 땜납을 표시한다. 이들 화소의 가중 평균은 패드 영역에 대한 평균 땜납 두께를 계산하는데 사용된다.
(c) 링-구조 특징의 측정(패드 및 패키지 슬라이스)
제9도에 도시된 볼-그리드-어레이 접속부에서의 땜납 분포는 3개의 링 영역, 즉, 중앙 볼 영역(52), 내측 링 영역(54) 및 외측 링 영역(56)으로 구성된다. 중앙 볼 영역(52)내의 땜납 두께는 초점면에 대한 볼의 근접도를 잘 나타내는 표시기로서, 그것을 감안하도록 다른 땜납 두께 측정을 정규화하는데 사용될 수 있다. 그러나, 불충분한 땜납 접속부와 공칭 땜납 접속부 사이의 땜납 두께의 변화량은 외측 링 영역(56)에서 가장 뚜렷하다.
제9도는 볼이 패드를 따라 정렬된 이상적인 경우를 나타낸다. 그러나, 볼이 패드로부터 오프셋되면, 환형 링 구조는 여전히 뚜렷할 것이지만, 땜납 필렛은 볼쪽으로 기울어지게 된다. 따라서, 평균 땜납 두께는 제10도에 도시된 바와 같이 볼 중심과 패드 중심간의 오프셋에 대해 센터링된 3개의 주변 링에서 측정된다. 이들 측정은 이하에 개시되는 절차를 따라 수행된다.
(i ) 패드 반경의 약 55% 반경을 갖는 원형 관심 영역내의 볼-그리드-어레이 접속부의 볼 영역(52)내에서 평균 땜납 두께가 측정된다.
(ii) 그리고 나서, 내측 링 관심 영역(54)과 외측 링 관심 영역(56)내에서 볼 영역과 패드 주변간에 평균 땜납 두께가 측정된다. 볼(1)과 패드(10)의 중심이 일치하지 않으면, 각 환형 측정 영역의 한계를 정의하는 원의 중심도 일치하지 않는다.
대신에, 제10도에 도시된 바와 같이, 이들 원의 반경이 중가함에 따라, 이들 원은 볼 중심과 패드 중심간의 선분을 따라 점진적으로 패드의 중심쪽을 향해 센터링되어, 패드 중심으로부터 땜납 볼이 오프셋됨으로써 발생되는 필렛의 기울어짐을 감안한다. 내측 링(54)과 외측 링(56)의 반경은 각각 패드 반경의 약 85% 및 115%이다.
(d) 땜-납 필렛 크기의 측정(패드 및 패키지 슬라이스)
패드상에서 땜납의 크기(extent)를 특징지우기 위해 다음과 같은 땜납 필렛 측정이 수행된다.
(i) 제11도에 도시된 바와 같이, 제 1 측정치는 정의된 원형 관심 영역내에서 동일한 그레이 레벨을 갖는 모든 화소들을 연결하는 땜납 접속부 둘레의 윤곽선을 추적한다. 윤곽선 레벨은 필렛의 횡단면이 최소인 에지에서의 대략적인 땜납 두께에 대응하는 전체 그레이 레벨(즉, 배경 그레이 레벨과 그레이 레벨 변화량의 가산 합계)을 지정한다. 공칭 볼-그리드-어레이 접속부와 결함있는 볼-그리드-어레이 접속부의 물리적인 횡단면은, 필렛 횡단면이 최소인 에지에서의 땜납 두께가 통상 평균 땜납 두께의 약 50∼60%인 0.05mm-0.08mm사이임을 보여주었다. 그리고 나서, 윤곽선상에 놓여지는 화소들은 땜납 필렛의 직경과 중심을 추정하는데 사용된다.
(ii) 윤곽선 추적 기법은 전체 볼-그리드-어레이 접속부 주위의 배경 그레이 레벨이 일정할 것을 요구하나, 이러한 요건이 항상 충족되는 것은 아니다. 따라서, 땜납 필렛의 에지 위치를 알아내기 위한 부가의 측정이 스포크(38) 에지 검출 방법을 사용하여 행해진다. 제11도에 도시된 바와 같이, 패드 중심과 볼 중심사이의 선분의 중점으로부터, 8개의 스포크가 볼 및 패드를 둘러싸는 원형 관심 영역의 에지를 향해 연장된다. 땜납 필렛 에지는 정의된 에지 임계치(a defined edge threshold)를 이용하여 8개의 각 스포크를 따라 위치지정된다. 윤곽선 화소의 경우처럼, 8개의 에지 화소가 땜납 필렛의 평균 직경 혹은 크기를 측정하는데 사용된다.
(i)의 경우와는 달리, 이러한 측정은 땜납 두께 조정에 의존하지 않는다.
1.2. 개방 땜납 및 부족 땜납 식별 루틴
개방 혹은 부족 땜납 상태를 식별하는 루틴은, 볼-그리드-어레이 접속부에 개방 땜납 또는 부족 땜납 상태가 존재하는지의 여부를 판정하기 위해 이하 개시되는 측정치 및 비율(ratio)을 사용한다.
(i ) 패드상의 평균 땜납 두께(섹션 1.1.(b) 참조).
(ii) 볼 영역, 볼 영역 주위의 내측 링 및 외측 링에서의 평균 땜납 두께(섹션 1.1.(C) 참조).
(iii) 땜납 필렛 윤곽의 평균 직경(섹션 1.1(d) 참조).
(iv) 외측 링 두께와 내측 링 두께의 곱을 볼 영역 두께로 나눈 비율(본 명세서에서 내/외측 볼(Outer-Inner-Ball;OIB) 비율이라 함). 이 정규화 비율은 전술한 측정치들이 모두 초점면에 대한 땜납 볼의 근접도에 민감하기 때문에 사용된다.
볼 영역 두께로 나눔으로써 이같은 효과가 보상되고, 내측 링 두께로 곱함으로써 개방 땜납 및 부족 땜납 상태가 보다 현저하게 표시된다.
이들 측정치와 내외측 볼 비율을 그들의 임계치에 비교한 결과에 따라, 개방 땜납 및 부족 땜납 루틴은 볼-그리드-어레이가 개방 땜납 및 부족 땜납 상태를 갖고 있는지의 여부를 판정한다.
[1.3패드-비습윤 상태 식별 루틴]
패드 슬라이스에서 볼-그리드-어레이 접속부에 개방 땜납 및 부족 땜납 상태가 존재하는 경우, 패드 비습윤 루틴은, 비록 패키지 슬라이스에서 수행되더라도 개방 땜납 및 부족 땜납 루틴의 경우와 동일한 측정치 및 내외측 볼 비율을 사용하여 과잉-땜납 상태를 식별한다. 이 루틴은, 측정치 또는 내외측 볼 비율중 어느 것이라도 그의 임계치보다 크면, 패드 비습윤 상태를 갖는 것으로 접속부를 분류한다.
[1.4 볼과 패드 오정렬 상태 식별 루틴]
볼과 패드의 오정렬 상태를 식별하는 루틴은 볼 중심과 패드 중심간의 거리를 사용자가 정의한 볼과 패드의 최대 오프셋과 비교하여, 볼이 오정렬되었는지의 여부를 판정한다. 사용자가 정의한 최대 임계치는 패드 폭의 백분율로서 지정된다.
[1.5 땜납-브리지 식별 루틴]
이 루틴은, 특정의 이미지 슬라이스상에 땜납 브리지가 존재하는 위치를 찾아내려는 동작을 시작하기 전에, 먼저 이 슬라이스상의 평균 땜납 두께를 사용자에 의해 설정된 최소 임계치와 비교한다. 평근 땜납 두께가 임계치보다 작으면, 루틴은 더 이상 접속부를 분석하지 않으며, 평균 땜납 두께가 임계치보다 크면, 측정을 수행하여 접속부 주위에 땜납 브리지가 존재하는지의 여부, 땜납 브리지의 크기 및 접속부에 대한 그의 각 변위(angular displacement)를 결정한다.
(a) 큰 브리지 (major bridge)의 검사
큰 브리지는 인접하는 볼-그리드-어레이 접속부로 향하는 주된 방향을 따른 접속부 영역 외측의 소영역(small area)내에서 평균 배경 그레이 레벨을 초과하는 그레이 레벨 변화량을 측정함으로써 발견될 수 있다. 이 루틴은 이하에 개시되는 방법으로 큰 브리지의 검사를 수행한다.
(i ) 제12도를 참조하면, 8개의 직사각 영역(72)이, 볼과 패드를 모두 둘러싸며, 볼과 패드의 중심에 대해 위치된 타원(도시되지 않음)을 따라 접속부 주위에 정의된다. 각 영역에서 땜납 두께가 측정되어 사용자에 의해 설정된 임계치와 비교된다.
(ii) 땜납 두께가 임계치보다 크면, 섹션 1.1.(a)에서 설명된 스포크 에지-검출 기법을 사용하여 브리지의 길이방향 에지(76)를 찾아내고 이 에지를 따른 브리지의 폭(78)을 측정한다.
(iii) 또한 스포크 에지 검출 기법은 브리지의 길이(80)를 구하는데 이용될 수도 있는데, 이에 의해 브리지가 인접하는 볼-그리드-어레이 접속부 혹은 간극 비아로 연장됨을 확인한다. 그리고 나서, 브리지의 폭 및 크기는 사용자에 의해 정의된 임계치와 비교되며, 두 측정치가 모두 제각기의 임계치보다 크면, 큰 브리지가 식별된다. 큰 브리지가 발견되지 않으면, 이 루틴은 작은 브리지 검사로 진행한다.
(b) 작은 브리지의 검사
작은 브리지는 평균 배경 그레이 레벨보다 큰 그레이 레벨을 갖더라도, 큰 브리지 검사중에 발견되지 않을 수도 있다.
그러나, 이들의 가장 결정적인 특징은 이들의 명백한 에지이다. 따라서, 작은 브리지는 접속부 영역 외측의 원형 경로를 따라 에지를 탐색함으로써 발견될 수 있다. 이 루틴은 이하에 개시되는 방식으로 작은 브리지의 검사를 수행한다.
(i ) 제12도에 도시된 바와 같은 원형 경로(74)가 볼과 패드 영역의 외측에 정의되는데, 그의 중심이 볼 중심과 패드 중심간 선분의 중점에 위치하고, 원주는 패드 중심과 볼에 가장 가까운 인접 패드의 중심간 선분의 중점을 통과한다. 그리고 나서, 이 경로를 따라 변화율 측정이 수행되어, 땜납 브리지의 가능한 에지를 표시하는, 사용자에 의해 설정된 임계치보다 더 큰 절대값을 갖는 국부적인 변화율 극치(gradient-extrema)의 위치를 알아낸다. 국부적 변화율 극치의 위치를 알아낼 때, 연속적인 변화율 최대치와 최소치가 땜납 브리지의 선단 에지와 후단 에지를 표시한다는 가정아래, 이 최대치와 최소치는 쌍을 이루어 선분의 양단부점을 표시한다.
최소 높이/폭 비율을 만족시키는 이들 국부적 변화율 극치만이 선택된다.
(ii) 에지 탐색에 의해 복귀된 각각의 국부적 변화율 극치 쌍들에 대해, 패드중심에 대한 브리지의 폭 및 각변위가 측정된다. 큰 브리지 검사의 경우, 스포크 에지 검출 기법을 사용하여 브리지의 크기를 알아내서, 브리지가 인접하는 볼-그리드-어레이 접속부 혹은 간극 비아로 연장되어 있음을 확인한다. 브리지의 폭과 크기는 사용자에 의해 정의된 임계치와 비교되며, 이 측정치들이 모두 제각기 임계치보다 크면, 작은 브리지가 식별되나, 그렇지 않고, 브리지 폭이 임계치보다 크지만 브리지가 접속부들을 넘어서 연장되지 않는 경우는, 또 검사가 수행된다.
(iii) 섹션 4.1(d)에서 설명된 윤곽선 추적 기법을 사용하여, 8개의 모든 인접하는 볼-그리드-어레이 접속부들의 중심으로 연장되는, 직사각형 관심 영역내의 땜납의 크기를 측정한다. 윤곽선 그레이 레벨은 두 에지 사이의 평균 그레이 레벨로 설정된다. 땜납 윤곽선이 인접하는 접속부의 주변이나 간극 비아에 도달하면, 작은 브리지로서 식별된다.
제 13a 및 13b도는 물리적 상태들과 X-선 이미지들간의 비교를 예시한다.
본 발명은 접속부 품질을 판정하기 위해 X-선 이미지들을 분석하는데 적용된다.
제14도는 본 발명이 땜납 접속부를 검사하는데 사용된 것을 예시하는 바람직한 실시예의 흐름도로서, 제14a도는 측정 루틴, 제14b도는 개방 및 부족 땜납 식별 루틴, 제14c도는 패드 비습윤 식별 루틴, 제14d도는 볼과 패드 오정열 상태 식별 루틴, 제14e도는 땜납 브리지 식별 및 측정 루틴을 예시한다.

Claims (15)

  1. 제 1 구성요소(a first component)와 제 2 구성요소(a second component)의 접속부에서 상기 구성요소들간에 접착된 접합부(a bonded joint)를 검사하는 방법에 있어서, ① 상기 구성요소들간의 상기 접합부의 실질적으로 중간 위치에서 상기 접합부와 교차하는 제 1 평면(a first plane)과, 실질적으로 상기 제 1 구성요소에서의 위치 및 실질적으로 상기 제 2 구성요소에서의 위치중 어느 하나의 위치에서의 제 2 평면에서 생성된 상기 접합부의 횡단면 이미지들(cross-sectional images)을 사용하는 단계와, ② 상기 중간 위치에서 획득된 상기 횡단면 이미지에서 상기 접착된 접합부의 중심의 위치를 측정하는 단계와, ③ 상기 제 1 및 제 2 구성요소들중 한 구성요소의 접속부에서 획득된 상기 횡단면 이미지들중 하나에서 상기 접착된 접합부의 중심의 위치를 측정하는 단계와, ④ 상기 제 1 평면에서 획득된 상기 접합부의 중심의 위치를 상기 제 2 평면에서 획득된 상기 접합부의 중심의 위치에 비교함으로써 상기 접합부의 오프셋을 산출하는 단계와, ⑤ 상기 오프셋을 사전결정된 값(a predetermined value)에 비교하여 상기 접합부의 허용가능 여부를 판정하는 단계를 포함하는 접착된 접합부 검사 방법.
  2. 제 1 구성요소와 제 2 구성요소의 접속부에서 상기 구성요소들간에 접착된 접합부를 검사하는 방법에 있어서, ① 투과형 방사선(penetrating radiation)을 이용하여, 상기 구성요소들간의 상기 접합부의 실질적으로 중간 위치에서 상기 구성요소들간에 연장되는 상기 접합부의 길이방향 축에 교차하는 제 1 평면과, 실질적으로 상기 제 1 구성요소에서의 위치와 실질적으로 상기 제 2 구성요소에서의 위치중 한 위치에서의 제 2 평면에서 생성된 상기 접합부의 횡단면 이미지들을 발생하는 단계와, ② 상기 중간 위치에서 획득된 상기 횡단면 이미지에서 상기 접착된 접합부의 중심의 위치를 측정하는 단계와, ③ 상기 제 1 구성요소와 상기 제 2구성요소중 한 구성요소의 접속부에서 획득된 상기 횡단면 이미지들중 하나에서 상기 접착된 접합부의 중심의 위치를 측정하는 단계와, ④ 상기 중간 위치에서 획득된 상기 접합부 중심의 이미지를 상기 접속부 에서 획득된 상기 접합부의 중심의 상기 이미지에 비교함으로써 상기 접합부의 오프셋을 산출하는 단계와, ⑤ 상기 오프셋을 사전결정된 값에 비교하여 상기 접합부의 허용가능 여부를 판정하는 단계를 포함하는 접착된 접합부 검사 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구성요소들중 한 구성요소의 접속부에서의 상기 접합부의 측정치를 상기 접합부의 품질을 판정할 목적으로 사전결정된 사양(a predetermined specification)과 비교하는 단계를 더 포함하는 접착된 접합부 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구성요소들중 한 구성요소의 상기 접속부에서 상기 접합부의 중심의 위치를 측정하는 상기 단계는 상기 횡단면 이미지내의 상기 접합부 주변의 선택된 영역(a selected region)을 측정하는 것을 더 포함하는 접착된 접합부 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구성요소들중 한 구성요소의 상기 접속부에서 상기 접합부의 중심의 위치를 측정하는 상기 단계는 상기 횡단면 이미지내의 상기 접합부의 접착 재료의 선택된 영역을 측정하는 것을 더 포함하는 접착된 접합부 검사 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구성요소들중 한 구성요소의 상기 접속부에서 상기 접합부의 중심의 위치를 측정하는 상기 단계는 상기 횡단면 이미지내의 상기 접합부의 접착 재료의 선택된 영역의 밀도를 측정하는 것을 더 포함하는 접착된 접합부 검사 방법.
  7. 구성요소들간의 땜납 접합부(a solder joint)를 검사하는 방법에 있어서, ① 상기 접합부와 교차하는 평행한 평면들중 적어도 하나의 평면에서 발생된, 상기 접합부들의 저장된 횡단면 이미지들을 사용하는 단계와, ② 상기 접합부들 각각의 제 1 특징의 위치를 측정하는 단계-상기 특징은 상기 횡단면 이미지들중 한 이미지내의 각 상기 접합부의 중심을 포함함-와, ③ 상기 중심들의 위치를 기준으로 상기 접합부들 각각의 제 2 특징을 측정하는 단계를 포함하되, 상기 구성요소들은 단자를 갖는 구성요소 모듈과 상기 구성요소 모듈이 부착되는 기판을 포함하고, 상기 땜납 접합부는 상기 구성요소 모듈의 상기 단자와 상기 기판상의 대응하는 기판 접속 수단과 접합하기 위한 땜납 접합부를 포함하는 땜납 접합부 검사 방법.
  8. 구성요소들간의 땜납 접합부를 검사하는 방법에 있어서, ① 상기 접합부에 교차하는 실질적으로 평행하게 이격된 다수의 평면들에서 상기 접합부의 횡단면 이미지를 발생하는 단계와, ② 상기 횡단면 이미지들중 하나에서 상기 접합부의 중심을 포함하는 상기 접합부의 제 1 특징의 위치를 측정하는 단계와, ③ 상기 접합부의 상기 중심의 위치를 기준으로, 상기 나머지 횡단면 이미지들중 다른 하나에서 상기 접합부의 제 2 특징을 측정하는 단계와, ④ 상기 접합부들의 상기 제 1 및 제 2 특징의 위치를 상기 접합부의 품질을 판정할 목적으로 사전결정된 사양과 비교하는 단계를 포함하는 땜납 접합부 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 구성요소들은 전자 모듈(an eletronic module)과, 상기 전자 모듈이 탑재되는 기판(a substiate)을 포함하고, 상기 땜납 접합부는 상기 전자 모듈의 단자(a termination)와 상기 기판상의 대응하는 접속 수단(connection means) 사이의 납땜된 접속부(a soldered connection)를 포함하며, 상기 횡단면 이미지들은 상기 단자와, 상기 접합부에 근접한 상기 접속 수단과, 상기 땜납 접속부의 중심 부분을 가로지르는 이미지들을 포함하는 땜납 접합부 검사 방법.
  10. 볼 슬라이스, 패드 슬라이스 및 패키지 슬라이스에서 볼-그리드 어레이의 땜납 접합부와 교차하는 평면들에 생성된 상기 접합부의 횡단면 이미지들을 사용하여 볼-그리드 어레이의 땜납 접합부를 검사하는 장치에 있어서, ① 상기 볼 슬라이스에서 획득된 상기 횡단면 이미지내의 상기 접합부의 땜납 볼의 중심을 위치지정하는 수단과, ② 상기 패드 슬라이스에서 교차되는 상기 접합부를 검사하는 수단-상기 수단은 ㉮ 상기 패드 슬라이스에서 상기 접합부를 측정하는 수단과, ㉯ 상기 패드의 중심을 위치지정하는 수단과, ㉰ 상기 볼과 패드의 오프셋을 측정하는 수단과, ㉱ 상기 패드상의 평균 땜납 두께 및 이미지 배경 그레이 레벨을 측정하는 수단과, ㉲ 상기 볼 및 패드 중심들에 대해 위치된 다수의 환형 링들에서 상기 패드상의 땜납 두께를 측정하는 수단과, ㉳ 상기 패드의 중심에 대한 상기 패드상의 땜납의 크기를 측정하는 수단을 포함함-과, ③ 상기 패키지 슬라이스에서 교차되는 상기 접합부를 검사하는 수단-상기 수단은 ㉮ 상기 패키지 슬라이스에서 상기 접합부를 측정하는 수단과, ㉯ 상기 패키지 슬라이스에서 상기 접합부의 중심을 위치지정하는 수단과, ㉰ 상기 볼과 패키지의 오프셋을 측정하는 수단과, ㉱ 상기 패키지 슬라이스에서의 평균 땜납 두께와 이미지 배경 그레이 레벨을 측정하는 수단과, ㉲ 상기 볼과 패키지 중심들에 대해 위치된 다수의 환형 링들에서 상기 패키지 슬라이스에서의 땜납 두께를 측정하는 수단과, ㉳ 상기 패키지 슬라이스에서 상기 접합부의 중심에 대한 상기 패키지 슬라이스에서의 땜납의 크기를 측정하는 수단을 포함함-과, ④ 선택된 측정치들을 사전결정된 임계 값들에 비교하여 결함있는 접합부 또는 허용가능한 접합부를 식별하는 수단을 포함하는 볼-그리드 어레이의 땜납 접합부 검사 장치.
  11. 패키지와 기판을 접합하며 하나 이상의 접속 패드를 갖는 볼-그리드 어레이의 땜납 접합부를 검사하는 장치에 있어서, ① 상기 볼을 가로질러 생성된 상기 접합부의 횡단면 이미지내의 상기 접합부의 땜납 볼의 중심을 위치지정하는 수단과, ② 상기 패드를 가로질러 생성된 상기 접합부의 횡단면 이미지내의 상기 접합부의 상기 패드의 중심을 위치지정하는 수단과, ③ 상기 이미지들간의 상기 위치들을 비교하는 수단에 의해 측정된 상기 볼과 패드의 오프셋을 계산하는 수단과, ④ 패드와 패키지 슬라이스에서 상기 접합부의 횡단면 이미지들의 국부적인 배경 그레이 레벨들을 측정하는 수단과, ⑤ 상기 볼과 패드의 중심들간의 오프셋에 대해 센터링된 주변 링들에서 평균 땜납 두께를 측정함으로써 패드 및 패키지 슬라이스들에서의 상기 횡단면 이미지들내의 상기 접합부의 특징들을 측정하는 수단과, ⑥ 상기 땜납 접합부의 에지 윤곽을 측정함으로써 상기 패드 및 패키지 슬라이스들에서의 상기 땜납의 크기를 측정하는 수단과, ⑦ 상기와 같이하여 획득된 정보를 사전결정된 임계 값들과 비교하는 수단을 포함하는 볼-그리드 어레이의 땜납 접합부 검사 장치.
  12. 구성요소들간의 복수의 땜납 접합부를 검사하는 방법에 있어서, ① 상기 구성요소들간의 상기 접합부에 교차하는 평면에서 발생된 상기 접합부의 횡단면 이미지를 사용하는 단계와, ② 상기 접합부들 각각의 제 1 특징의 위치를 측정하는 단계-상기 특징은 상기 횡단면 이미지내의 각 상기 접합부들의 중심을 포함함-와, ③ 상기 중심들의 위치를 기준으로 상기 접합부들 각각의 제 2 특징을 측정하는 단계를 포함하되, 상기 특징의 상기 측정치와 상기 중심들의 위치간의 관계를 산출하여 상기 접합부의 품질을 판정할 목적으로 사전결정된 사양에 비교하는 땜납 접합부 검사 방법.
  13. 구성요소들간의 볼 그리드 어레이 땜납 접합부를 검사하는 방법에 있어서, ① 상기 구성요소들간의 상기 접합부와 교차하는 평면에서 상기 접합부들의 상기 횡단면 이미지를 발생하는 단계와, ② 상기 횡단면 이미지내의 상기 접합부들의 각 땜납 볼의 중심의 위치를 측정하는 단계와, ③ 상기 중심들의 위치를 기준으로 상기 접합부들 각각의 특징을 측정하는 단계를 포함하되, 상기 특징의 상기 측정치들과 상기 중심들의 위치간의 관계가 산출되어 상기 접합부들의 품질을 판정할 목적으로 사전결정된 사양에 비교되는 볼 그리드 어레이 땜납 접합부 검사 방법.
  14. 볼-그리드 어레이의 땜납 접합부를 검사하는 방법에 있어서, ① 볼 슬라이스, 패드 슬라이스 및 패키지 슬라이스에서, 상기 접합부와 교차하는 평면들에서 생성된 상기 접합부의 횡단면 이미지들을 사용하는 단계와, ② 상기 볼 슬라이스에서 획득된 상기 횡단면 이미지내의 상기 접합부의 상기 땜납 볼의 상기 중심을 위치지정하는 단계와, ③ 상기 패드 슬라이스에서, 상기 접합부를 측정하고, 상기 패드의 중심을 위치지정하며, 상기 볼과 패드의 오프셋을 측정하고, 상기 패드의 영역에서 이미지의 배경 그레이 레벨과 평균 땜납 두께를 측정하며, 상기 볼과 패드의 중심에 대해 상대적으로 위치된 다수의 환형 링에서 상기 패드상의 땜납 두께를 측정하고, 상기 패드의 중심에 대해 상대되는 상기 패드상의 땜납의 크기를 측정하는 단계와, ④ 상기 패키지 슬라이스에서, 상기 접합부를 측정하고, 상기 접합부의 중심을 위치지정하며, 상기 볼과 접합부의 오프셋을 측정하고, 상기 패키지상의 상기 접합부에서 이미지의 배경 그레이 레벨과 평균 땜납 두께를 측정하며, 상기 볼과 패키지 중심들에 대해 상대적으로 위치된 다수의 환형 링들에서 상기 패키지상의 땜납 두께를 측정하고, 상기 패키지 슬라이스에서 상기 접합부의 중심에 대해 상대되는 상기 패키지에서의 땜납의 크기를 측정하는 단계와, ⑤ 선택된 측정치들을 사전결정된 임계 값과 비교하여 결함있는 접합부 또는 허용가능한 접합부를 식별하는 단계를 포함하는 볼-그리드 어레이의 땜납 접합부 검사 방법.
  15. 패키지와 기판을 접합하는 것을 포함하고, 하나 이상의 접속 패드를 갖는 볼-그리드 어레이의 납땜된 접합부를 검사하는 방법에 있어서, ① 상기 볼을 가로질러 생성된 상기 접합부의 횡단면 이미지내의 상기 접합부의 땜납 볼의 중심을 위치지정하는 단계와, ② 상기 패드를 가로질러 생성된 상기 접합부의 횡단면 이미지내의 상기 접합부의 패드의 중심을 위치지정하는 단계와, ③ 상기 이미지들간의 상기 위치들을 비교함으로써 측정되는 상기 패드와 볼의 오프셋을 계산하는 단계와, ④ 상기 패드와 패키지 슬라이스에서 상기 접합부의 횡단면 이미지들의 국부적인 배경 그레이 레벨을 측정하는 단계와, ⑤ 상기 볼과 패드의 중심들간의 오프셋에 대해 센터링된 주변 링에서의 평균 땜납 두께를 측정함으로써 상기 패드와 패키지 슬라이스에서 상기 횡단면 이미지들내의 상기 접합부의 특징을 측정하는 단계와, ⑥ 상기 땜납 접합부의 에지 윤곽을 측정함으로써 상기 패드와 패키지 슬라이스에서 상기 땜납의 크기를 측정하는 단계와, ⑦ 상기와 같이하여 얻어진 정보를 사전결정된 임계 값과 비교하는 단계를 포함하는 볼-그리드 어레이의 땜납 접합부 검사 방법.
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