JP2000161916A - 半導体パッケージの検査装置 - Google Patents
半導体パッケージの検査装置Info
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Abstract
えるようにする。 【解決手段】ボール端子の全体画像を撮像する2次元計
測用ラインセンサ1と、パッケージPの端子形成面に対
し斜め方向からボール端子の全体画像を撮像する3次元
計測用ラインセンサ2と、これらラインセンサ1,2と
パッケージPとを相対的に移動する駆動機構11とを備
え、2次元計測用ラインセンサ1で撮像されたボール端
子の全体画像から各ボール端子の中心位置を求め、3次
元計測用ラインセンサ2で撮像されたボール端子の全体
画像から各ボール端子の頂点を認識し、次いで中心位置
データより各ボール端子の2次元的な位置度を認識し、
頂点データとの相関をとることにより頂点データを1つ
の平面データに変換して、その変換後のデータからボー
ル端子群の頂点に沿う仮想平面を得てボールコプラナリ
ティを求める。
Description
ッケージ等の半導体パッケージに配列されたボール端子
(はんだバンプ)を検査する装置に関する。
を検査する装置としては、従来、レーザ変位計測装置が
あり、また、画像処理を用いた装置が提案されている。
をトレイに反転した状態で収容し、パッケージ裏面のボ
ール端子に対してレーザ光をスキャンすることにより、
ボール端子の有無、ボールピッチ、ボール径、ボール形
状及びボール位置度(位置ずれ)を計測する装置であ
る。また、そのようなボール計測に加えて、ボール端子
配列の平坦度(ボールコプラナリティ)を計測する3次
元レーザ変位計測装置が実用化されている。
元画像と3次元画像からボール天面の光沢小円の移動量
を求めてボール高さを計測しようとするものがある。
計測装置によれば、ボール端子の頂点にレーザ光を正確
に照射しなければならず、しかもパッケージ内の全ての
ボール端子に対してレーザ光をスキャンする必要がある
ので、計測に多くの時間を要する。また、ボール端子の
頂点にレーザ光を照射し、その反射レーザ光をセンサ光
学系で計測する方式であるので、ボール端子の表面状況
が良好である場合は問題がないが、ボール端子全体が曇
っていて頂点に光沢(つや)がない場合や、ボール端子
の頂点表面に傷等がある場合には、正確な計測結果を得
ることができない。
配列の列方向または行方向に沿って行われるが、計測ポ
ジションに対するパッケージ収納トレイの位置決めの誤
差などの原因により、レーザ光のスキャン位置が、必ず
しもボール端子の頂点に一致しているとは限らず、ボー
ルコプラナリティ計測の信頼性に欠けるという問題もあ
る。
ては、図8に例示するように、ボール天面に照明によっ
て光沢小円を作り、2次元センサでのボール画像中の光
沢小円の位置(A)と、斜めから撮像した3次元画像に
できる光沢小円の位置(B)との差で高さを求めようと
するものであるが、本方法では、ボール天面が現実に起
こり得る、酸化等による曇りが発生した場合や、同様に
天面に欠け、傷が生じて小円を作れなかった場合、及
び、ボールの真球度が損なわれている場合には、大きな
誤差を生じ計測ができなくなるという問題がある。
もので、ボールコプラナリティ計測を正確かつ高速に行
うことが可能な半導体パッケージの検査装置の提供を目
的とする。
GA・CSPパッケージなどの半導体パッケージに2次
元配列されたボール端子を検査する装置であって、半導
体パッケージのボール端子形成面と直交する方向から、
ボール端子の全体画像を撮像する2次元計測用ラインセ
ンサと、その2次元計測用ラインセンサと平行に配置さ
れ、半導体パッケージのボール端子形成面に対し斜め方
向から、ボール端子の全体画像を撮像する3次元計測用
ラインセンサと、これらラインセンサ及び半導体パッケ
ージを、ボール端子配列の一方向に相対的に移動する駆
動機構と、演算処理手段とを備えている。そして、演算
処理手段が、2次元計測用ラインセンサで撮像されたボ
ール端子の全体画像から、各ボール端子の中心位置を求
め、3次元計測用ラインセンサで撮像されたボール端子
の全体画像を曲線補間演算することにより各ボール端子
の頂点を認識し、次いでボール端子の中心位置データよ
りパッケージの傾きを含む各ボール端子の2次元的な位
置度を認識し、頂点データとの相関をとることにより頂
点データを1つの平面データに変換し、その変換後のデ
ータからボール端子群の頂点に沿う仮想平面を求め、そ
の仮想平面を用いてボール端子配列の平坦度を求めるよ
うに構成されていることによって特徴づけられる。
平面画像及び斜め画像を撮像し、その2つの画像データ
からボールコプラナリティを求めているので、ボール端
子の頂点をレーザ光でスキャンする方式のレーザ変位計
測装置に比べて、検査速度を速くすることができる。
て相対的に移動させて、パッケージ内の全てのボール端
子を撮像する方式であるので、パッケージのボール端子
形成面に対してラインセンサ(3次元計測用)を傾けて
配置しても、得られる画像にラインセンサの傾き方向
(撮像方向)における歪み(縮み)が生じることがなく
なる。これにより、3次元計測用ラインセンサで撮像さ
れる斜め画像のデータ補正(ソフト的な補正)、あるい
はテレセントリックレンズ等の特殊なレンズ系を用いた
ハード的な補正が不要になる。
位置の移動で計測しようとする方法に比べ、ボール端子
の全輪郭を撮像し、その画像からボール端子の頂点を求
めているので、ボール端子全体が曇っていて頂点に光沢
(つや)がない場合や、頂点表面に傷等がある場合な
ど、ボール端子の頂点部の表面状況が悪くても、また、
少々真球度が悪くても、ボール端子の頂点を正確に認識
することができる。
面に基づいて説明する。
す斜視図である。図2はその実施の形態の信号処理系の
構成を示すブロック図である。
ストッカ(図示せず)からハンドリングされ、移動テー
ブル11a上に位置決めされたローダトレイT1 を、X
軸方向に沿って搬送して2次元/3次元計測ポジション
S1 を通過させる第1の移動機構11と、表裏反転機構
13によって移動テーブル12a上に位置決めされたア
ンローダトレイT2 を、X軸方向に沿って搬送し(第1
の移動機構11とは逆向きの搬送)、外観検査ポジショ
ンS2 を通過させる第2の移動機構12とを備えてい
る。なお、ローダトレイT1 には、所定数のパッケージ
Pが、ボール端子Bの形成面を上に向けた状態で収納さ
れる。
ポジションS1 を通過したローダトレイT1 に、待機中
の空トレイ(アンローダトレイT2 )を上方から被せ、
そのセット状態のローダトレイT1 と空トレイとの上下
を反転させることにより、ローダトレイT1 に収容され
ているパッケージPを、表裏を反転させた姿勢で空トレ
イに移し替え、次いで上側のトレイ(ローダトレイT1
)を外し、下側のトレイ(アンローダトレイT2 )を
第2の移動機構12の移動テーブル12a上に位置決め
する、という動作を実行するように構成されている。
構12及び表裏反転機構13は、それぞれ、演算処理装
置20からのコントロール信号によって後述する動作で
駆動制御される。
第1の移動機構11によってX軸方向に移動するパッケ
ージPのボール端子形成面と直交する方向(真上)か
ら、ボール端子Bの全体画像を撮像する2次元計測用ラ
インセンサ(CCDカメラ)1と、その2次元計測用ラ
インセンサ1と平行に配置され、パッケージPのボール
端子形成面に対し斜め方向(例えば仰角30°)から、
ボール端子Bの全体画像を撮像する3次元計測用ライン
センサ(CCDカメラ)2が配置されている。
元計測用ラインセンサ2は、画素配列がパッケージPの
移動方向と直交する方向つまりY軸方向に沿うように配
置されている。また、2次元/3次元計測ポジションS
1 には、2次元計測用ラインセンサ1の下方で、このラ
インセンサ1の光軸を挟んで互い対向する2本の照明用
光源4が配置されている。
機構12によってX軸方向に移動するパッケージP表面
の平面像を撮像する外観検査用ラインセンサ(CCDカ
メラ)3(複数台でもよい)及びその照明用光源5が配
置されている。なお、外観検査用ラインセンサ3も、先
と同様に、画素配列がパッケージPの移動方向と直交す
る方向(Y軸方向)に沿うように配置されている。
外観検査用ラインセンサ3と、2次元/3次元計測ポジ
ションS1 に配置された2次元計測用ラインセンサ1及
び3次元計測用ラインセンサ2の各出力信号は、図2に
示すように、画像処理装置21,22,23に順次に導
かれ、所定の信号処理(多値化処理等)が施された後、
演算処理装置20に採り込まれる。
3とその照明用光源4,5はそれぞれ演算処理装置20
によって駆動が制御され、2次元計測用ラインセンサ1
及び3次元計測用ラインセンサ2と照明用光源4は、ロ
ーダトレイT1 が2次元/3次元計測ポジションS1 を
通過する間においてONとなり、また、外観検査用ライ
ンセンサ3とその照明用光源5は、アンローダトレイT
2 が外観検査ポジションS2 を通過する間においてON
となる。
元/3次元計測ポジションS1 を通過したときに採取さ
れる、2次元計測用ラインセンサ1からの平面画像デー
タ(図3参照)に基づいて、ボール端子の有無、ボール
径及びボール形状を求めるとともに、その平面画像デー
タ上での各ボール端子Bの中心位置を求め、その中心位
置データからボールピッチ及びボール位置度を求める。
ラインセンサ2からの斜め画像データ(図4参照)を処
理して、その平面画像データ上での各ボール端子Bの頂
点を認識し、その頂点データと先に求めた中心位置デー
タとを用いて、ボールコプラナリティを求める。
タから、撮像時におけるボール端子の配列方向(列方
向)のX軸に対する傾き(ローダトレイT1 及びパッケ
ージPの位置決め誤差)を求め、その傾きデータと3次
元計測の角度データ(30°)とをボール端子の頂点デ
ータにフィードバックして相関をとり、頂点データを1
つの平面データに変換し、その変換後のデータから、最
小二乗法により、ボール端子の頂点群に沿う仮想平面を
求め、この仮想平面を用いてボールコプラナリティを求
めるといった演算処理を行う。
Pが外観検査ポジションS2 を通過したときに採取され
る外観検査用ラインセンサ3からの画像データに基づい
て、マーク有無・欠け・文字抜け及びパッケージボイド
の有無等を判定する。
加えて、ボールピッチ、ボール径、ボール位置度及びボ
ールコプラナリティの各データ、及び、マーク・パッケ
ージボイドに関するデータをCRT等のビデオモニタ装
置24、FFD(フロッピィディスクドライブ)25及
びプリンタ26等の外部機器に出力する、という処理も
行う。
る。まず、ローダトレイT1 にパッケージPを、ボール
端子形成面を上にした状態でセットし、このローダトレ
イT1 を段積みストッカ(図示せず)に収納しておく。
1枚のローダトレイT1 が取り出され、第1の移動機構
11の移動テーブル11a上に位置決めされる。この動
作が完了した時点で、第1の移動機構11が駆動され、
ローダトレイT1 が2次元/3次元計測ポジションS1
に向かって移動し、その計測ポジションS1 を通過する
際に、2次元計測用ラインセンサ1と3次元ラインセン
サ2によって、ローダトレイT1 内のパッケージPのボ
ール端子Bの平面画像と斜め画像が撮像され、その各画
像データが演算処理装置20内に採り込まれる。
到達した時点で、表裏反転機構13が駆動され、2次元
/3次元計測が完了したパッケージPがローダトレイT
1 からアンローダトレイT2 へと移し替えられ、そのア
ンローダトレイT2 つまりパッケージPが表面側を上に
して収容されたアンローダトレイT2 が第2の移動機構
12の移動テーブル12a上に位置決めされる。なお、
パッケージPの移し替えにより空となったローダトレイ
T1 は回収ストッカに収納される。
1の移動機構11が駆動され、移動テーブル11aが初
期位置へと戻り、その移動テーブル11a上に、次のロ
ーダトレイT1 が位置決めされる。また、表裏反転動作
が完了した時点で、第2の移動機構12が駆動され、ア
ンローダトレイT2 が外観検査ポジションS2 に向かっ
て移動し、その検査ポジションS2 を通過する際に、外
観検査用ラインセンサ3によってパッケージP表面の平
面画像が撮像され、その画像データが演算処理装置20
内に採り込まれる。なお、このような外観検査処理を行
っている間に、第1の移動機構11が駆動されて、次の
ローダトレイT1 内のパッケージPの2次元/3次元計
測処理が並列して実行される。
元/3次元計測ポジションS1 で採取された画像データ
を基にして、演算処理装置20が、ボール端子の有無、
ボールピッチ、ボール径、ボール形状、ボール位置度、
及び、ボールコプラナリティを求め、その各データが許
容範囲内に入っているか否かを判定するとともに、外観
検査ポジションS2 で採取された画像データからマーク
欠陥・パッケージボイドの有無を判定し、それら判定結
果からパッケージPの良否を判定する。そして、パッケ
ージ不良がある場合は、詰替えポジション(図示せず)
において、不良品パッケージと予め準備された良品パッ
ケージとの詰替え処理が実行される。
元ポジションS1 でのボール計測と外観検査ポジション
S2 でのマーク・パッケージボイド検査を同一タクトで
行うことができるので、BGA・CSP等のパッケージ
の外観検査(ボール計測+マーク・パッケージボイド検
査)を行うにあたり、その検査タクトの短縮化をはかる
ことができる。
ような演算処理によりボールコプラナリティを求めてい
るので、常に正確なボールコプラナリティ計測を行うこ
とができる。その理由を、先の図1及び図5〜図7を参
照しながら、以下に詳細に説明する。
精度良く形成され、その2次元配列の列または行方向
(図1のY方向)に並ぶボール端子B・・Bが直線上に位
置している場合は、3次元計測用ラインセンサ2の撮像
方向において、各ボール端子Bと3次元計測用ラインセ
ンサ2との間の距離に差がないので、この3次元計測用
ラインセンサ2の画像データから得られる頂点データの
みでボールコプラナリティを求めても問題はない。
に並ぶボール端子B・・Bが直線上にない場合、3次元計
測用ラインセンサ2の撮像方向において、各ボール端子
Bの距離に差が生じるため、実際では、全てのボール端
子B・・Bの頂点高さが同じであるのにも関わらず(図
5)、画像データ上では、図7に示すように、ボール端
子Bの輪郭頂点が直線上に並ばなくなり、頂点高さが異
なってしまう。すなわち、ボール端子Bを斜め方向から
撮像した場合、その撮像方向におけるボール端子B・・B
の位置精度が計測精度に大きな影響を及ぼすことにな
る。
慮して、2次元計測用ラインセンサ1からの平面画像デ
ータに基づいて各ボール端子の中心位置を求め、その中
心位置データを、3次元計測用ラインセンサ2によって
得られたボール端子の斜め画像(3次元画像)にフィー
ドバックすることで、パッケージPの2次元的な傾き及
びボール端子個々の位置精度による影響を補正してお
り、しかも、本発明の検査装置では、ボール端子に照射
した照明光のうち、ボール端子の頂点で正反射光からボ
ール端子の頂点を測定する方式ではなく、ボール端子の
全輪郭(斜め画像)を撮像し、その画像処理によりボー
ル端子の頂点を認識しているので、ボール端子の頂点付
近の表面状態が悪くて、正常な反射光が得られなくて
も、それには関係なく、ボール端子の頂点を常に正確に
検出することができる。その結果として、常に正確なボ
ールコプラナリティを得ることができる。
によれば、BGA・CSPパッケージ等のボール端子の
ボールコプラナリティを、高速かつ高精度で計測するこ
とができる。しかも、ボール端子の全体画像を撮像し
て、その画像データからボール端子の頂点位置を認識し
て、ボールコプラナリティを求めているので、ボール端
子が曇っていたり、あるいはボール頂部に傷等がある場
合であっても、それに関係なく常に正確な計測を行える
ので、実用的である。
ある。
ブロック図である。
ンセンサで撮像される画像の一例を示す図である。
ンセンサで撮像される画像の一例を示す図である。
ィを求める際の演算手法の説明図である。
図である。
図である。
法の説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 BGA・CSPパッケージなどの半導体
パッケージに配列されたボール端子を検査する装置であ
って、 半導体パッケージのボール端子形成面と直交する方向か
ら、ボール端子の全体画像を撮像する2次元計測用ライ
ンセンサと、その2次元計測用ラインセンサと平行に配
置され、半導体パッケージのボール端子形成面に対し斜
め方向から、ボール端子の全体画像を撮像する3次元計
測用ラインセンサと、これらラインセンサ及び半導体パ
ッケージを、ボール端子配列の一方向に相対的に移動す
る駆動機構と、演算処理手段とを備え、 その演算処理手段は、2次元計測用ラインセンサで撮像
されたボール端子の全体画像から各ボール端子の中心位
置を求め、3次元計測用ラインセンサで撮像されたボー
ル端子の全体画像から各ボール端子の頂点を認識し、次
いでボール端子の中心位置データより各ボール端子の2
次元的な位置度を認識し、頂点データとの相関をとるこ
とにより頂点データを1つの平面データに変換し、その
変換後のデータからボール端子群の頂点に沿う仮想平面
を求め、その仮想平面を用いてボール端子配列の平坦度
を求めるように構成されていることを特徴とする半導体
パッケージの検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34165998A JP4191295B2 (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 半導体パッケージの検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP4191295B2 JP4191295B2 (ja) | 2008-12-03 |
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JP (1) | JP4191295B2 (ja) |
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1998
- 1998-12-01 JP JP34165998A patent/JP4191295B2/ja not_active Expired - Fee Related
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