KR20100111483A - 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법 - Google Patents

엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엑스선을 이용한 플립칩 검사방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 엑스선(X-ray)를 이용하여 기판에 접합된 플립칩의 컬러영상(RGB color image)을 획득하는 A단계; 상기 A단계에서 획득한 상기 컬러영상으로부터 명암영상을 얻는 B단계; 상기 B단계에서 얻어진 상기 명암영상으로부터 빛의 강도의 분포를 나타내는 인텐시티분포도(intensity distribution map)를 얻는 C단계; 및 상기 C단계에서 얻어진 상기 인텐시티분포도로부터 상기 플립칩의 솔더범프의 접합상태를 판단하는 D단계; 를 포함하기 때문에 기판에 접합된 플립칩 솔더범프의 접합상태를 정확하게 검사할 수 있는 기술이 개시된다.
엑스선, 비파괴검사, 플립칩,

Description

엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법{test method of flip chip solder bump using X-ray}
본 발명은 엑스선을 이용한 플립칩 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 칩이 고집적화 및 고속화 되면서 외부단자와의 연결을 기존의 골드 와이어 본딩 기술의 기술적 한계를 극복하기 위한 기술로서 플립칩 기술이 있다. 플립칩이란 반도체 칩 표면의 입출력패드에 솔더(solder), 금(Au), 납(Pb) 또는 은(Ag)과 같은 무른 금속으로 만들어진 솔더범프(solder bump)가 형성되어 있고, 와이어나 리드 등을 사용하지 않은 상태에서 범프가 아래로 향하도록(face down)하여 인쇄회로기판 또는 메인보드에 직접 본딩한 반도체 칩을 일컬으며 상기와 같이 반도체 칩을 결합할 때 뒤집는다는 의미에서 플립칩(flip chip)이라고 부른다.
도 1은 플립칩 반도체 패키지의 일반적인 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면 플립칩 반도체 패키지의 구조는 다음과 같다.
먼저 반도체칩(1)의 상부표면에는 칩보호막(2) 및 칩보호막(2)을 통해 열려진 다수의 입출력패드(3)가 형성되어 있다. 그리고 이 입출력패드(3)에 범프금 속(4)과 솔더범프(5)가 형성되어 있다. 그리고 솔더범프(5)는 PCB기판(6)의 솔더레지스트(solder resist)(7)를 통해 열려진 기판패드(8)와 접합되어 있다. 그리고 반도체 칩(1)과 기판(6)사이에는 기계적인 응력 및 외부 환경으로부터 보호하기 위해 에폭시 등으로 된 언더필부재(9)가 마련되어 있다. 그리고 반도체칩(1)과 전기적으로 연결된 기판(6)의 반대면에 외부인쇄회로기판(미도시) 등에 전기적으로 연결하기 위한 솔더볼(solder ball, 또는 BGA(Ball Grid Array)라고도 함)(10)이 있다.
이러한 구조를 갖는 플립칩 반도체 패키지 즉, 플립칩비지에이(FCBGA : flip chip ball grid array)는 면배열이 가능하기 때문에 고집적화, 다핀화 및 소형화가 가능하게 된다. 또한, 전기적 거리가 짧기 때문에 전기적 신호가 빠른 반도체 칩에 적용할 수 있다는 장점 등이 있다.
현재 플립칩의 주요 기술로는 접합관련 공정 및 기술, 범핑 기술, 범프금속(Under Bump Metallugy : UBM) 프로세스 기술을 들 수 있다. 그러나 플립칩에 맞추어진 검사 기술(즉, 플립칩 솔더범프의 배열형태에 맞추어진 솔더범프(5)의 접합상태 검사 기술)은 연구가 부족한 실정이다. 도 1에 도시된 바와 같은 플립칩은 칩 외부로 와이어를 연결하여 전기적 신호를 통하는 기존의 칩과는 달리 솔더범프(5)를 통해 PCB(print circuit board)와 전기적으로 연결되는 연결부위가 내부로 감추어진 형태이기 때문에 솔더범프(5)의 접합상태를 관찰하기 위해서는 칩을 절삭하여 단면을 확인할 수 밖에 없었다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플립칩을 절삭할 필요 없이 플립칩의 접합상태를 검사할 수 있는 비파괴 검사방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법은 엑스선(X-ray)을 이용하여 기판에 접합된 플립칩의 컬러영상(RGB(Red,Green,Blue) color image)을 획득하는 A단계; 상기 A단계에서 획득한 상기 컬러영상으로부터 명암영상을 얻는 B단계; 상기 B단계에서 얻어진 상기 명암영상으로부터 빛의 강도의 분포를 나타내는 인텐시티분포도(intensity distribution map)를 얻는 C단계; 및 상기 C단계에서 얻어진 상기 인텐시티분포도로부터 상기 플립칩 솔더범프의 접합상태를 판단하는 D단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 B단계에서 상기 명암영상은 상기 컬러영상을 구성하는 각각의 픽셀에 대한 RGB값들을 명암도(luminosity)로 변환함으로써 얻으며, 상기 변환은 각 픽셀에 대한 RGB값의 평균치 산출을 통해 각각의 픽셀(pixel)에 대한 명암도를 얻음으로써 이루어지는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
여기서, 상기 B단계는 상기 컬러영상을 명암영상으로 변환시키는 B1단계; 및 상기 B1단계에서 변환된 상기 명암영상에서 노이즈를 제거하는 B2단계; 를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
나아가 상기 B2단계에서 상기 명암영상을 메디안필터(median filter)로 필터링함으로써 노이즈를 제거하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
여기서, 상기 C단계에서의 상기 인텐시티분포도는 상기 명암영상에서의 상기 플립칩의 특정 부분이나 임의의 방향축을 기준으로 하여 위치순서(픽셀순서)대로 빛의 강도를 나타내는 인텐시티값들을 나열함으로써 얻어지는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
상기 D단계에서의 상기 인텐시티분포도에 나타난 인텐시티분포패턴이 표준 인텐시티분포패턴-정상적으로 접합된 플립칩 솔더범프에 대한 최적의 인텐시티분포패턴-에 대하여 소정의 오차범위 내에서 근사적으로 동등하면 상기 플립칩의 솔더범프의 접합이 정상적으로 이루어진 것으로 판단하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
여기서, 상기 D단계에서의 상기 인텐시티분포도에서 상기 플립칩의 접합위치에 대응되는 인텐시티패턴이 표준 인텐시티패턴(정상적으로 접합된 플립칩 솔더범프의 픽셀에서 나타나는 최적의 인텐시티패턴)에 대하여 반대되는 인텐시티패턴이면 상기 플립칩이 접합되지 않았거나 플립칩 솔더범프가 없는 것으로 판단하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
여기서, 상기 D단계에서의 상기 인텐시티분포도에서 상기 플립칩 솔더범프의 접합위치에 대응되는 인텐시티의 오목한 분포패턴이 이웃하는 접합위치에서의 오목한 분포패턴과 적어도 일부분이 겹쳐진 분포이면 상기 플립칩 솔더범프의 접합위치에서 이웃한 접합과 전기적으로 연결된 브릿지(bridge)상태인 것으로 판단하는 것 을 또 하나의 특징으로 한다.
여기서, 상기 D단계에서의 상기 인텐시티분포도에서 상기 플립칩의 접합위치에 대응되는 픽셀에서의 인텐시티패턴이 표준 인텐시티패턴(정상적으로 접합된 솔더범프의 픽셀에서 나타나는 최적의 인텐시티패턴)에 대하여 특정한 범위(사용자가 정하는 오차범위)를 벗어나는 크기의 인텐시티패턴이면 과접합된 것으로 판단하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법을 컴퓨터상에서 실현시킬 수 있도록 하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법은 엑스선을 이용하여 얻은 인텐시티분포도(intensity distribution map)를 분석하고 표준 인텐시티패턴(정상적으로 접합된 솔더범프의 픽셀에서 나타나는 최적의 인텐시티패턴)과 비교하여 플립칩 솔더범프의 접합상태를 판단할 수 있기 때문에 플립칩의 손상없이 정확한 검사가 이루어지는 효과가 있으며, 나아가 자동화 검사 공정을 통해 플립칩 생산수율을 향상에 도움을 줄 수 있다.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명한다.
엑스선(X-ray)영상은 물체의 표면에 반사되는 빛의 밝기 값을 CCD(Charge-Coupled Device)에서 감광하여 얻어지는 카메라 검사방법과는 달리 엑스선이 물체를 투과하면서 감쇄되는 정도를 감광하여 영상을 얻는다. 즉 카메라에서 얻어진 명암영상(또는 명암도로 표현되는 흑백영상을 말한다.)은 물체의 표면에서 반사된 빛의 양을 나타내는 반면, 엑스선 영상에서의 인텐시티(intensity)(엑스선의 강도)는 엑스선의 투과량, 즉 물체의 두께에 대한 정보를 나타낸다.
발생된 엑스선의 인텐시티는 어떤 물질을 투과함에 따라 지수적으로 감쇄되는 성질을 갖는데, 이 때 엑스선의 감쇄 정도는 엑스선의 강도와 대상 물질의 물성치, 그리고 투과된 거리에 따라 결정된다.(즉, 선형감쇄계수 는 엑스선 광량, 파장, 대상 물질의 종류, 밀도 등에 따라 결정된다.)
이를 엑스선 감쇄식으로 표현하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009020893791-PAT00001
이 감쇄식은 엑스선 감쇄 계수가 인 물질을 엑스선의 입사강도(즉, 입사인텐시티)로 z만큼의 두께를 통과한 후의 엑스선 통과강도I 를 나타낸 식이다. 이 식에서 z는 엑스선이 투과되는 대상 물질의 두께이고,
Figure 112009020893791-PAT00003
는 밀도,
Figure 112009020893791-PAT00004
는 질량흡수계수이다.
이러한 원리를 이용하여 플립칩 솔더범프의 접합상태를 검사할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 엑스레이를 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법은 A단계, B단계, C단계 및 D단계를 포함하여 이루어진다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 플립칩의 엑스선 컬러영상을 개략적으로 나타낸 엑스선사진이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, A단계(S110)는 엑스선을 이용하여 기판에 접합된 플립칩의 컬러영상을 획득하는 단계이다. 좀 더 구체적으로 보면, 먼저 기판에 접합된 플립칩에 엑스선을 조사한다. 조사된 엑스선은 기판에 접합된 플립칩을 투과한다. 투과된 엑스선으로부터 도 3에 나타낸 엑스선사진과 같이 기판에 접합된 플립칩의 컬러영상(엑스선사진)을 획득한다.
B단계는 A단계에서 획득한 플립칩의 컬러영상으로부터 명암영상을 얻는 단계이다.
이러한 B단계는 B1단계(S121) 및 B2단계(S122)를 포함하여 이루어질 수 있다.
B1단계(S121)에서는 컬러영상을 명암영상으로 변환시킨다. A단계에서 획득한 컬러영상에서 컬러영상을 구성하는 각각의 픽셀(pixel)에 대한 RGB(red, green, blue)값들을 명암도(luminosity)로 변환하여 얻는다. 여기에서 상기 컬러영상이 변환되어 얻어진 명암영상의 명암도(즉, 밝고 어두운 정도)는 인텐시티(intensity)값으로 나타내게 된다.
좀 더 상세히 설명하면, A단계(S110)에서 획득된 엑스선 컬러영상에서 각각의 픽셀에 해당하는 RGB(Red, Green, Blue를 의미하며, 이하 간단히 RGB라 함)값은 RGB의 컬러공간에 표현될 수 있다. 이 가상의 컬러공간은 서로 가산될 수 있는 삼원색인 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue)으로 구성되며, 직교좌표계에서 삼원색 각각이 한 축(axis)을 담당하는 컬러공간으로 표현될 수 있다.
그리고 컬러의 분광 요소들이 부가적으로 복합되어 컬러를 만들어 낸다. 이 컬러공간에서 원점은 검정(black)을 나타내며, RGB좌표(R,G,B)가 좌표(1,1,1)에서는 흰색(white)를 나타낸다. 따라서, 이 컬러공간에서 원점(0,0,0)인 검정에서 흰색좌표(1,1,1)을 잇는 선(line)상에서는 명암의 등급인 명암도를 나타낼수 있다. 원점에 가까울수록 검정에 가까운 어두운 회색을 나타내고, 흰색좌표(1,1,1)에 가까울수록 밝은 회색을 나타낼 수 있다.
이러한 컬러공간모델을 이용하여 RGB 영상은 명암도의 영상으로 변환될 수 있다.
엑스선 영상은 명암도(인텐시티)의 형태로 표현이 될 수 있으므로, 획득된 엑스선 영상을 명암영상으로 변환시켜준다. RGB컬러영상에서 명암도 등급으로 변환 하기 위해서는 다음과 같은 몇가지 방법을 이용할 수 있다. 그 중 하나는 명도에 대한 NTSC표준에 따라 다음의 수식에 따라 산출해 낼 수 있다.
명암도(인텐시티) = 0.299R + 0.587G + 0.114B
RGB컬러를 명암도 등급으로 변환하는 또 다른 변환방법은 간단하게 평균을 취하는 것으로 다음의 수식에 따라 산출해 낼 수 있다.
명암도(인텐시티) = 0.333R + 0.333G + 0.333B
이와 같은 명암도(인텐시티)로의 변환방법을 통해 컬러영상을 명암영상으로 변환시킬 수 있다.
B2단계(S122)에서는 B1단계(S121)에서 변환된 명암영상에서 노이즈를 제거시켜준다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 플립칩의 필터링된 엑스선 명암영상을 개략적으로 나타낸 엑스선사진이다.
흑백의 명암형태로 변환된 영상은 엑스선 영상의 특성상 노이즈를 많이 포함할 수 있다. 따라서 흑백의 명암형태로 변환된 영상에서 노이즈를 제거시켜준다. 특히 고주파 노이즈는 명암영상의 인텐시티(intensity)값의 미분치를 이용한 에지(edge)나 모서리 같은 형상 정보를 얻는 과정에서 에러인자(error factor)로 나타날 수 있기 때문에 제거되는 것이 바람직하다. 고주파 노이즈를 제거하기 위하여 메디안필터(median filter)를 사용하여 필터링하는 것이 바람직하다.
메디안필터는 주변의 픽셀데이터(pixel data)를 스캔(scan)한 후 중간값을 표현하여 주는 필터링을 한다. 메디안필터를 사용하면 모서리의 픽셀의 데이터를 최대한 보존하면서 고주파의 노이즈를 감소시켜주는 장점이 있다. 도 4에서 필터링된 명암영상을 일 예로 나타내었다.
C단계(S130)는 앞서 설명한 B단계에서 얻어진 명암영상으로부터 빛(엑스선)의 인텐시티(강도)의 분포를 나타내는 인텐시티분포도(intensity distribution map)를 얻는 단계이다.
B단계에서 얻어진 명암영상에서 상기 플립칩의 특정 부분이나 축을 기준으로 하여 픽셀의 위치순서대로 명암의 인텐시티값(빛(엑스선)의 강도값)을 나열함으로써 인텐시티분포도를 얻는다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 정상적으로 접합된 플립칩의 엑스선영상 및 인텐시티분포도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 엑스선영상에 나타낸 축방향을 따라 인텐시티분포도를 나타낸다. 원점포인트에 해당하는 지점이 인텐시티분포도에서 픽셀0에 해당되며, 축방향을 따라 오른쪽으로 갈수록 축상에 위치한 해당픽셀에 대응되는 인텐시티를 나타내면 인텐시티분포도가 얻어지게 된다.
D단계(S140)는 C단계에서 얻어진 인텐시티분포도로부터 플립칩의 솔더범프의 접합상태를 판단하는 단계이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 정상적으로 접합된 플립칩의 엑스선사진 및 인텐시티분포를 개략적으로 나타낸 도면이다.
정상적으로 접합된 플립칩 솔더범프에 대한 인텐시티분포도와 상기 C단계(S130)에서 얻어진 상기 인텐시티분포도의 인텐시티분포 패턴이 표준 인텐시티분포패턴-정상적으로 접합된 플립칩 솔더범프에 대한 최적의 인텐시티분포 패턴-에 대하여 소정의 오차범위 내에서 근사적으로 동등하면 상기 플립칩 솔더범프의 접합이 정상적으로 이루어진 것으로 판단한다.
비교적 어두운 픽셀에 대응되는 인텐시티 값은 작게 나타나며 밝은 영역에서의 인텐시티 값은 크다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 엑스선이 투과하면서 엑스선의 인텐시티는 지수적으로 감쇄하기 때문이다.
솔더범프가 접합된 위치에서 어두운 영역은 투과거리가 길고 재료의 밀도차이 때문에 어둡게 나타나게 된 것이며 인텐시티 값이 작게 나타난다. 반면에 솔더범프가 없거나 솔더범프가 접합되지 않은 위치에서는 투과거리가 짧고 재료의 밀도차이 때문에 비교적 밝게 나타나게 되며 인텐시티 값이 크게 나타나게 된다.
따라서, 엑스선검사결과 얻어진 인텐시티분포가 표준 인텐시티분포(정상적으로 접합된 플립칩 솔더범프에 대한 최적의 인텐시티분포)와 동등한 패턴을 나타내면 정상적으로 접합이 이루어져있음을 알 수 있으며, 어느 픽셀의 위치에서 인텐시티분포패턴의 양상이 틀리면 해당 위치에서의 솔더범프의 접합에 이상이 있음을 알 수가 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 일부분에 솔더범프가 없거나 솔더범프가 접합되지 않은 플립칩의 엑스선영상 및 인텐시티분포도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
C단계(S130)에서 얻은 인텐시티분포도에서, 플립칩 솔더범프의 접합위치에 대응되는 픽셀에서의 인텐시티분포패턴이 표준 인텐시티분포패턴(정상적으로 접합된 솔더범프의 픽셀에서 나타나는 인텐시티분포패턴)에 대하여 반대되는 인텐시티분포패턴이면 해당 픽셀에 대응되는 위치에서 상기 플립칩의 솔더범프가 접합되지 않았거나 솔더범프가 없는 것으로 판단할 수 있다.
즉, 도 6에서 hole로 표시한 바와 같이 플립칩의 솔더범프가 접합되지 않았거나 솔더범프가 없는 경우 인텐시티분포도에서 밝은 인텐시티피크(intensity peak)의 분포패턴이 일부분 이상이 겹쳐진 것을 볼 수 있다. 따라서, 이 픽셀에 해당하는 위치에서 플립칩의 솔더범프가 접합되지 않았거나 솔더범프가 없는 것을 알 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 이웃하는 솔더범프간 브릿지된 플립칩의 엑스선영상 및 인텐시티분포도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
C단계(S130)에서 얻은 인텐시티분포도에서, 플립칩 솔더범프의 접합위치에 대응되는 인텐시티의 오목한 분포패턴이 이웃하는 접합위치에서의 인텐시티의 오목한 분포패턴과 적어도 일부분이 겹쳐진 분포패턴이면 상기 플립칩 솔더범프의 접합위치에서 이웃한 접합과 전기적으로 연결된 브릿지(bridge)상태인 것으로 판단할 수 있다.
즉, 도 7에 나타난 바와 같이 서로 브릿지(bridge)된 솔더범프 같은 경우에는 알파벳 "W"나 "M"자 형태와 같이 인텐시티분포패턴 일부가 겹쳐져서 나타나게 되며, 이를 통해 해당 위치에서 브릿지가 있음을 알 수가 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 솔더범프가 과접합된 플립칩의 엑스선영상을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 솔더범프가 과접합된 플립칩의 인텐시티분포도를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 표준인텐시티패턴과 솔더범프가 과접합된 플립칩 솔더범프의 인텐시티패턴을 비교하여 나타낸 인텐시티분포도이다. 도 9 및 도 10 에서 X축은 픽셀의 위치를 나타내며, Y축은 인텐시티를 나타낸다.
C단계(S130)에서 얻은 인텐시티분포도에서 플립칩 솔더범프의 접합위치에 대응되는 인텐시티패턴이 표준 인텐시티패턴(정상적으로 접합된 솔더범프에서 나타나는 최적의 인텐시티패턴)에 대하여 소정의 오차범위를 벗어나면 과접합된 것으로 판단할 수 있다.
여기서 과접합이란 예를 들어 솔더범프가 필요이상의 접합열을 공급받아 형성되는 것과 같이 정상적인 접합 정도보다 과하게 접합되는 것을 말한다.
도 8의 엑스선영상을 참조하여 보면 솔더범프가 위치한 어두운 영역이 흐릿하게 보일 뿐 어떤상태인지 알기 어렵다. 플립칩 솔더범프(5, 도 1참조)가 과접합된 경우 솔더범프의 모양이 도 1에 도시된 것과 같은 형상이 아니라 옆으로 퍼지게 된다. 따라서, 솔더범프의 두께가 얇아지게 되며 심한 경우에는 플립칩(1, 도 1참조)과 기판(6, 도 1참조)사이의 간격이 좁아지거나 접합이 불량하게 된다. 과접합으로 인하여 솔더범프(5, 도 1참조)의 두께가 얇아지게 되면 엑스선이 투과될 때 투과길이(투과깊이)가 정상적으로 접합된 플립칩의 경우에 비하여 짧아지게 되므로 엑스선감쇄가 덜 일어나게 된다. 따라서 도 9의 인텐시티분포도에서 알 수 있는 바와 같이 솔더범프의 위치에 대응되는 셀에 나타난 인텐시티와 다른 위치에서의 인텐시티의 차이가 많이 나지 않게 된다.
이러한 인텐시티의 차이는 도 10에 도시된 인텐시티분포도에 도시된 바와 같이 과접합된 플립칩 솔더범프에 대한 인텐시티패턴(91)과 표준인텐시티패턴(92)을 비교하면 좀 더 명확하게 알 수 있다. 도 10에서 표준인텐시티패턴(92)와 과접합된 플립칩 솔더범프에 대한 인텐시티패턴(91)을 비교하여 보면 솔더범프의 위치에서 인텐시티의 차이가 대략 20 내지 35정도 차이가 나는 것을 알 수 있다.
여기서 인텐시티의 차이의 범위 즉, 오차범위는 검사조건 설정을 통해 설정하여 줄 수 있다. 그리고 인텐시티값과 인텐시티분포는 기본적으로 수치데이터형식을 갖고 분포도로 그래프화 하여 비교하거나 인텐시티를 일일이 비교함으로써 설정 된 오차범위를 초과하는지 여부를 확인함으로써 과접합된 상태인지 여부를 알 수 있게 된다.
이와 같이 인텐시티분포도를 표준 인텐시티분포도(정상적으로 접합된 플립칩 솔더범프의 픽셀에서 나타나는 최적의 인텐시티분포도)와 비교함으로써 솔더범프의 접합패턴 오차를 검출할 수 있으며, 충분히 본 발명에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 검사방법은 자동화된 솔더범프 비파괴 엑스선검사시스템으로 구현될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에 의하면 엑스선을 이용하여 얻은 인텐시티분포도(intensity distribution map)를 분석하여 플립칩 솔더범프의 접합상태를 판단할 수 있기 때문에 플립칩의 손상없이 편리하면서도 정확한 검사가 이루어질 수 있으며 검사공정을 자동화 할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예들은 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
도 1은 플립칩 반도체 패키지의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 플립칩의 엑스선 컬러영상을 개략적으로 나타낸 엑스선사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 플립칩의 엑스선 명암영상을 개략적으로 나타낸 엑스선사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 정상적으로 접합된 플립칩의 엑스선사진 및 인텐시티분포도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 솔더범프가 없거나 접합되지 않은 플립칩의 엑스선사진 및 인텐시티분포도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 이웃하는 솔더범프간 브릿지된 플립칩의 엑스선사진 및 인텐시티분포도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합 상태 검사방법에서 솔더범프가 과접합된 플립칩의 엑스선영상을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 솔더범프가 과접합된 플립칩의 인텐시티분포도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법에서 표준인텐시티패턴과 솔더범프가 과접합된 플립칩 솔더범프의 인텐시티패턴을 비교하여 나타낸 인텐시티분포도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
S110 : A단계 S121 : B1단계 S122 : B2단계
S130 : C단계 S140 : D단계
91 : 정상적으로 접합된 솔더칩 솔더범프의 표준인텐시티분포
92 : 과접합된 솔더칩 솔더범프의 인텐시티분포

Claims (10)

  1. 엑스선(X-ray)를 이용하여 기판에 접합된 플립칩의 컬러영상(RGB color image)을 획득하는 A단계;
    상기 A단계에서 획득한 상기 컬러영상으로부터 명암영상을 얻는 B단계;
    상기 B단계에서 얻어진 상기 명암영상으로부터 빛의 강도의 분포를 나타내는 인텐시티분포도(intensity distribution map)를 얻는 C단계; 및
    상기 C단계에서 얻어진 상기 인텐시티분포도로부터 상기 플립칩의 솔더범프의 접합상태를 판단하는 D단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 B단계에서 상기 명암영상은
    상기 컬러영상을 구성하는 각각의 픽셀(pixel)에 대한 RGB값들을 명암도(luminosity)로 변환함으로써 얻으며,
    상기 변환은 각 픽셀에 대한 RGB값의 평균치 산출을 통해 각각의 픽셀(pixel)에 대한 명암도를 얻음으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 B단계는
    상기 컬러영상을 명암영상으로 변환시키는 B1단계; 및
    상기 B1단계에서 변환된 상기 명암영상에서 노이즈를 제거하는 B2단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 B2단계에서
    상기 명암영상을 메디안필터(median filter)로 필터링함으로써 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 C단계에서의 상기 인텐시티분포도는
    상기 명암영상에서의 상기 플립칩의 특정 부분이나 임의의 방향축을 기준으로 하여 위치순서대로 빛의 강도를 나타내는 인텐시티값들을 나열함으로써 얻어지 는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 D단계에서의 상기 인텐시티분포도에 나타난 인텐시티분포패턴이 표준 인텐시티분포패턴-정상적으로 접합된 플립칩의 솔더범프에 대한 인텐시티분포패턴-에 대하여 소정의 오차범위 내에서 근사적으로 동등하면 상기 플립칩의 솔더범프의 접합이 정상적으로 이루어진 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 D단계에서의 상기 인텐시티분포도에서
    상기 플립칩의 접합위치에 대응되는 픽셀에서의 인텐시티분포패턴이 표준 인텐시티분포패턴-정상적으로 접합된 플립칩의 솔더범프에 대한 인텐시티분포패턴-에 대하여 반대되는 인텐시티분포패턴이면 상기 플립칩이 접합되지 않았거나 솔더범프가 없는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 D단계에서의 상기 인텐시티분포도에서
    상기 플립칩의 솔더범프의 접합위치에 대응되는 인텐시티의 오목한 분포패턴이 이웃하는 접합위치에서의 인텐시티의 오목한 분포패턴과 적어도 일부분이 겹쳐진 분포패턴이면 상기 플립칩의 솔더범프의 접합위치에서 이웃한 접합과 전기적으로 연결된 브릿지(bridge)상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 D단계에서의 상기 인텐시티분포도에서
    상기 플립칩의 솔더범프의 접합위치에 대응되는 인텐시티패턴이 표준 인텐시티패턴(정상적으로 접합된 솔더범프에서 나타나는 최적의 인텐시티패턴)에 대하여 소정의 오차범위를 벗어나면 과접합된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는
    엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 엑스선을 이용한 플립칩 솔더범프의 접합상태 검사방법을 컴퓨터상에서 실현시킬 수 있도록 하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101066858B1 (ko) * 2009-04-14 2011-09-26 서울과학기술대학교 산학협력단 엑스선을 이용한 플립칩의 솔더범프 형상 검사방법

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