JP2929961B2 - How to measure coplanarity - Google Patents
How to measure coplanarityInfo
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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、ＬＳＩ（高集積回路）
チップ及びこれを実装する基板等、実装部材又は被実装
部材に形成されたバンプ等の被測定点の同一平面性を示
すコプラナリティを測定する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an LSI (highly integrated circuit).
The present invention relates to a method for measuring coplanarity of a point to be measured such as a bump formed on a mounting member or a mounted member, such as a chip and a substrate on which the chip is mounted, or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＬＳＩの高速化・高集積化に伴い、ＬＳ
Ｉチップを基板に実装する方法が、ワイヤボンディング
法から半田バンプ法へ移行している。図８は半田バンプ
法によるチップの実装方法を説明する説明図である。図
８（ａ）の如く、平面視が正方形であるチップ20の下面
には複数のチップ側パッド21，21，…が所定の間隔を隔
ててマトリックス状に形成してあり、各チップ側パッド
21，21，…の下端には略半球状の半田ボール30，30，…
が設けてある。一方、チップ20が実装される基板10には
前述したチップ側パッド21，21，…に対応して複数のパ
ッド11，11，…が形成してある。2. Description of the Related Art With the increase in speed and integration of LSIs,
The method of mounting an I chip on a substrate has shifted from a wire bonding method to a solder bump method. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a chip mounting method by a solder bump method. As shown in FIG. 8A, a plurality of chip-side pads 21, 21,... Are formed in a matrix at predetermined intervals on the lower surface of a chip 20 having a square plan view.
Approximately hemispherical solder balls 30, 30,.
Is provided. On the other hand, a plurality of pads 11, 11,... Corresponding to the above-mentioned chip pads 21, 21,.
【０００３】このような基板10にチップ20を実装するに
は、図８（ａ）の如く、チップ20をそのチップ側パッド
21，21，…が基板10のパッド11，11，…にそれぞれ当接
するように配置し、予熱時間，昇温速度及び冷却速度
等，予め定めたスケジュールに従って所要温度まで加熱
して半田ボール30，30，…を溶融する。そして、図８
（ｂ）の如く、重力の作用によってパッド11，11，…に
溶融した半田ボール30，30，…をそれぞれ溶着させた
後、冷却することによってパッド11，11，…とチップ側
パッド21，21，…とを接合する。To mount a chip 20 on such a substrate 10, as shown in FIG.
Are arranged so as to contact the pads 11, 11,... Of the substrate 10, respectively, and are heated to a required temperature according to a predetermined schedule such as a preheating time, a heating rate and a cooling rate, and the solder balls 30, Melt 30, ... And FIG.
As shown in (b), the solder balls 30, 30,... Melted on the pads 11, 11,... By the action of gravity are welded, respectively, and then cooled to cool the pads 11, 11,. ,….
【０００４】この半田バンプ法には次のような問題があ
る。図９はそりが生じている基板にチップを半田バンプ
法により実装した結果を示す模式的部分側断面図であ
る。図９の如く、基板10には下に凸のそりが発生してお
り、基板10の表面とチップ20の下面との間の距離はチッ
プ20の縁部より中央部の方が大きい。そのため、このよ
うな基板10に前同様にチップ20を実装すると、基板10の
表面とチップ20の下面との間の距離が大きくなるに従っ
て、パッド11とチップ側パッド21との半田付けが十分で
なく、接合強度が低い低接合強度部ＪL、または溶融し
た半田ボール30がパッド11に溶着していない未接合部Ｊ
N が生じて不良品となる。The solder bump method has the following problems. FIG. 9 is a schematic partial side sectional view showing a result of mounting a chip on a warped substrate by a solder bump method. As shown in FIG. 9, the substrate 10 has a downwardly projecting warp, and the distance between the surface of the substrate 10 and the lower surface of the chip 20 is larger at the center than at the edge of the chip 20. Therefore, when the chip 20 is mounted on the substrate 10 as before, the soldering between the pad 11 and the chip-side pad 21 is sufficient as the distance between the surface of the substrate 10 and the lower surface of the chip 20 increases. And a low bonding strength portion J L with low bonding strength or an unbonded portion J in which the molten solder ball 30 is not welded to the pad 11
N occurs and becomes a defective product.
【０００５】そこで、次のような方法により基板に形成
されたパッド，配線等のバンプの同一平面性を示すコプ
ラナリティを測定し、その結果に基づいて半田ボールの
大きさを調整して低接合強度部及び未接合部の発生を防
止していた。In view of the above, coplanarity indicating the coplanarity of bumps such as pads and wirings formed on a substrate is measured by the following method, and the size of the solder ball is adjusted based on the result to obtain low bonding strength. And the occurrence of unjoined portions was prevented.
【０００６】図10は従来のコプラナリティの測定方法を
適用する装置の要部を示す模式図であり、図中35はレー
ザ光の出射装置である。出射装置35はステージ31に対向
して斜めに配置してあり、出射装置35から出射されたレ
ーザ光の反射光はセンサ36に入射されるようになってい
る。出射装置35及びセンサ36はステージ31のｘ軸及びｙ
軸方向に走査されるようになっている。このとき、出射
装置35から出射されたレーザ光の走査領域が平坦である
場合、その反射光はセンサ36の同一位置に入射され、平
坦でない場合、反射光は凹凸の高さに応じた距離だけ隔
てた位置に入射される。従って、両位置の差に基づいて
凹凸の高さが算出される。FIG. 10 is a schematic view showing a main part of an apparatus to which a conventional method for measuring coplanarity is applied. In FIG. 10, reference numeral 35 denotes a laser beam emitting device. The light emitting device 35 is arranged obliquely opposite the stage 31, and the reflected light of the laser light emitted from the light emitting device 35 is incident on the sensor 36. The emitting device 35 and the sensor 36 are connected to the x-axis and the y-axis of the stage 31.
Scanning is performed in the axial direction. At this time, if the scanning area of the laser light emitted from the emitting device 35 is flat, the reflected light is incident on the same position of the sensor 36, and if not, the reflected light is a distance corresponding to the height of the unevenness. It is incident on a separated position. Therefore, the height of the unevenness is calculated based on the difference between the two positions.
【０００７】ステージ31上には、パッド又は配線等のバ
ンプ13が予め形成してある基板10が載置してあり、出射
装置35から出射されたレーザ光はバンプ13上を走査され
る。バンプ13からの反射光はセンサ36に入射され、ステ
ージ31の表面からの入射位置を基準にバンプ13の高さが
算出される。A substrate 10 on which bumps 13 such as pads or wirings are formed in advance is mounted on a stage 31, and a laser beam emitted from an emitting device 35 is scanned on the bumps 13. The reflected light from the bump 13 is incident on the sensor 36, and the height of the bump 13 is calculated based on the incident position from the surface of the stage 31.
【０００８】図11は従来のコプラナリティの測定方法を
説明する説明図である。図11（ａ）の如く、基板に形成
された複数のバンプ13，13，…のステージ31の表面から
の高さ及びその位置を全て求め、図11（ｂ）の如く、求
めた結果に基づいて最小自乗法を用いて平均的な平面Ｐ
を求める。そして、図11（ｃ）の如く、平面Ｐを最も高
いバンプ13の頂点まで平行移動して基準面ＰS とし、該
基準面ＰS から各々のバンプ13，13，…頂点までの距離
を算出してコプラナリティとしていた。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a conventional method of measuring coplanarity. As shown in FIG. 11 (a), all the heights and positions of the plurality of bumps 13, 13,... Formed on the substrate from the surface of the stage 31 are obtained, and based on the obtained results as shown in FIG. 11 (b). Average plane P using the least squares method
Ask for. Then, calculated as FIG. 11 (c), the a reference plane P S moves parallel to the top of the highest bumps 13 a plane P, each of the bumps 13, 13 from the reference plane P S, the distance to ... vertex And coplanarity.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のコ
プラナリティの測定方法にあっては、最小自乗法によっ
て単に平均化した平面Ｐに基づいて基準面ＰS を求めて
いるため、実際に基板にチップを実装した場合、多くの
場合、該基準面ＰS ではチップは安定し得ない。つまり
基準面ＰS は実装の実際に則しておらず、該基準面ＰS
から測定したコプラナリティに基づいて半田ボールの大
きさを調整しても、低接合強度部及び未接合部の発生の
防止効果は低い。本発明はかかる事情に基づいてなされ
たものであって、その目的とするところは高さに基づい
て選択された３つの被測定点を頂点とする三角形の領域
における実装領域の重心の有無を判断して基準面を定め
ることによって、低接合強度部及び未接合部の発生の防
止効果が高いコプラナリティの測定方法を提供すること
にある。In the however measuring method of the conventional coplanarity [0006] Because merely seeking reference plane P S on the basis of a plane P which is averaged by the least squares method, actually the chip to a substrate If implemented, often, the chip in the reference plane P S is not stable. That is, the reference plane P S does not conform to the actual implementation, and the reference plane P S
Even if the size of the solder ball is adjusted based on the coplanarity measured from the above, the effect of preventing the occurrence of the low bonding strength portion and the unbonded portion is low. The present invention has been made in view of the above circumstances, and a purpose thereof is to determine the presence or absence of the center of gravity of a mounting area in a triangular area having three vertices selected based on heights. An object of the present invention is to provide a method of measuring coplanarity having a high effect of preventing the occurrence of a low bonding strength portion and an unbonded portion by determining a reference plane.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】第１発明に係るコプラナ
リティの測定方法は、平板状の被実装部材又は該被実装
部材に実装される実装部材の実装領域における複数の被
測定点の位置及び任意基準から被測定点までの高さを検
出した結果に基づいて基準面を算出し、該基準面と被測
定点との間の距離に基づいてコプラナリティを測定する
方法において、実装領域の重心を算出する重心算出ステ
ップと、高い方から３つの被測定点を選択する選択ステ
ップと、選択した被測定点の内、より高い２つの被測定
点を通る直線を決定する直線決定ステップと、残りの被
測定点が前記直線の重心側に存在するか否かを判断する
第１判断ステップと、重心側に存在する場合、それらの
被測定点を頂点とする三角形の領域内に前記重心が存在
するか否かを判断する第２判断ステップと、重心が存在
すると判断した場合、その３つの被測定点によって定ま
る面を基準面とする基準面決定ステップと、第１判断ス
テップ又は第２判断ステップで存在しないと判断した場
合、選択した測定対象点の内、より低い１被測定点と、
選択しなかった被測定点の内、より高い１被測定点とを
入れ替える入替ステップとを包含し、直線決定ステップ
から入替ステップまでの各ステップを、基準面が決定さ
れるまで行うことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for measuring coplanarity, comprising the steps of: selecting a position of a plurality of measurement points in a flat mounting member or a mounting region of a mounting member mounted on the mounting member; In a method of calculating a reference plane based on a result of detecting a height from a reference to a measured point and measuring coplanarity based on a distance between the reference plane and the measured point, a center of gravity of a mounting area is calculated. Calculating the center of gravity, selecting the three highest points to be measured, determining a straight line passing through two higher points among the selected points to be measured, and determining the remaining points. A first judging step of judging whether or not the measurement point is on the side of the center of gravity of the straight line, and if the measurement point is on the side of the center of gravity, whether or not the center of gravity exists in a triangular area having the measured points as vertices Judge When it is determined that the center of gravity exists, a reference plane determining step using a plane determined by the three measured points as a reference plane, and it is determined that the center does not exist in the first determining step or the second determining step. In this case, one lower measured point among the selected measurement target points,
A replacement step of replacing a higher measurement point among the unmeasured measurement points, wherein each step from the straight line determination step to the replacement step is performed until the reference plane is determined. I do.
【００１１】第２発明に係るコプラナリティの測定方法
は、第１発明に加えて、更に、決定された基準面と平行
であり、基準面からの距離が等しい被測定点に接するコ
プラナリティ平面を形成することを特徴とする。The method for measuring coplanarity according to the second invention, in addition to the first invention, further comprises forming a coplanarity plane parallel to the determined reference plane and in contact with a point to be measured having an equal distance from the reference plane. It is characterized by the following.
【００１２】[0012]
【作用】第１発明に係るコプラナリティの測定方法は、
基準面と被測定点との間の距離に基づいてコプラナリテ
ィ測定するに当たり、前記基準面を次のように求める。
図２はチップが実装される基板の実装領域を示す拡大平
面図であり、図２（ａ）はパッドは形成してある場合
を、また図２（ｂ）は配線が形成してある場合をそれぞ
れ示している。図２（ａ）の如く、基板10の実装領域Ｒ
には複数のパッド11，11，…が（ｘ1 ，ｙ1 ）〜
（ｘn ，ｙm ）まで所定の間隔でマトリックス状に形成
してある。このような基板10に対しては、基板10のパッ
ド11，11，…に対応してその裏面にパッドが形成たチッ
プが実装され、パッド11，11，…の領域がチップが当接
して実装される実装領域Ｒである。The method for measuring coplanarity according to the first invention comprises:
In measuring coplanarity based on the distance between the reference plane and the measured point, the reference plane is obtained as follows.
FIG. 2 is an enlarged plan view showing a mounting area of a substrate on which a chip is mounted. FIG. 2 (a) shows a case where pads are formed, and FIG. 2 (b) shows a case where wirings are formed. Each is shown. As shown in FIG. 2A, the mounting area R of the substrate 10
Include a plurality of pads 11, 11,... (X 1 , y 1 )
(X n, y m) are formed in a matrix at predetermined intervals until. On such a substrate 10, a chip having pads formed on the back surface thereof corresponding to the pads 11, 11,... Of the substrate 10 is mounted, and the area of the pads 11, 11,. Is a mounting area R to be used.
【００１３】実装領域Ｒにおける重心Ｇは、図２（ａ）
にあっては、次の（１）式によって求める。 Ｇ（ｘG ，ｙG ）＝｛（ｘn −ｘ1 ）／２，（ｙm −ｙ1 ）／２｝…（１）The center of gravity G in the mounting area R is shown in FIG.
Is determined by the following equation (1). G (x G, y G) = {(x n -x 1) / 2, (y m -y 1) / 2} ... (1)
【００１４】一方、図２（ｂ）にあっては、基板10に所
定のパターンとなるように形成された複数の配線12，1
2，…における実装領域Ｒは、設計により予め定められ
ており、該実装領域Ｒと各配線12，12，…との交点（Ｘ
1 ，Ｙ1 ）〜（Ｘn ，Ｙm ）を算出し、次の（２）式に
よって重心Ｇを求める。 Ｇ（ＸG ，ＹG ）＝｛（Ｘn −Ｘ1 ）／２，（Ｙm −Ｙ1 ）／２｝…（２）On the other hand, in FIG. 2B, a plurality of wirings 12, 1 formed in a predetermined pattern on the substrate 10 are formed.
The mounting area R in the areas 2,... Is predetermined by design, and the intersection (X) of the mounting area R and each of the wirings 12, 12,.
1 , Y 1 ) to (X n , Y m ) are calculated, and the center of gravity G is obtained by the following equation (2). G (X G , Y G ) = {(X n −X 1 ) / 2, (Y m −Y 1 ) / 2} (2)
【００１５】図３は基板の実装領域の拡大平面図であ
り、基準面の算出方法を説明するためのものである。基
板10には複数のパッド11，11，…がマトリックス状に形
成してあり、各パッド11，11，…の位置及び高さをレー
ザ光を利用して，または表面粗さ計等により測定する。
いま、各パッド11，11，…の高さはｔ1 ＞ｔ2 ＞ｔ3 ＞
ｔ4 ＞…であったとすると、その高さが高い順から３つ
のパッド11，11，11（ｔ 1 〜ｔ3 ）を選択し、その中で
その高さが高い２つのパッド11，11（ｔ1 ，ｔ2）を通
る直線Ｋを決定する。平板状のチップをパッド11，11，
…に実装する場合、高いパッド11，11，…に当接するの
で、パッド11，11（ｔ1 ，ｔ2 ）は実装の実際に則して
選択されたことになる。一方、前述した如く、実装領域
Ｒにおける重心Ｇを求めておく。FIG. 3 is an enlarged plan view of a mounting area of the substrate.
This is for explaining the method of calculating the reference plane. Base
The board 10 has a plurality of pads 11, 11,.
The position and height of each pad 11, 11, ...
It is measured using the light or by a surface roughness meter or the like.
Now, the height of each pad 11, 11,.1> TTwo> TThree>
tFour>…, If the height is the highest three
Pads 11, 11, 11 (t 1~ TThree) And in it
The tall two pads 11, 11 (t1, TTwoThrough)
Is determined. Pads 11, 11,
When mounting on…, it comes in contact with the high pads 11, 11,…
Then, pads 11, 11 (t1, TTwo) Depends on the implementation
You will be selected. On the other hand, as described above, the mounting area
The center of gravity G at R is determined.
【００１６】そして、残りのパッド11（ｔ3 ）が直線Ｋ
より重心Ｇ側であるか否かを判断し、重心Ｇ側である場
合、パッド11，11，11（ｔ1 〜ｔ3 ）を頂点とする三角
形Ｔ 1 の領域内に重心Ｇがあるか否かを判断する。これ
によって、パッド11，11，11（ｔ1 〜ｔ3 ）によって平
板状のチップが安定して支持されるか否かが判断され
る。図３にあっては、パッド11（ｔ3 ）は直線Ｋより重
心Ｇ側にあるものの、重心Ｇは三角形Ｔ1 の領域内には
ない。従って、パッド11（ｔ3 ）は条件を満足せず、パ
ッド11，11，11（ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ）ではチップを安定
して支持できないので、パッド11（ｔ3 ）の次に高いパ
ッド11（ｔ4 ）について前同様に両条件を満足するか否
かを判断する。Then, the remaining pads 11 (tThree) Is a straight line K
It is determined whether the center of gravity G is closer to the center of gravity or not.
In this case, the pads 11, 11, 11 (t1~ TThree) At the top of the triangle
Type T 1It is determined whether or not the center of gravity G exists in the area. this
As a result, the pads 11, 11, 11 (t1~ TThreeFlat by
It is determined whether or not the plate-shaped chip is supported stably.
You. In FIG. 3, the pad 11 (tThree) Is heavier than straight line K
Although the center of gravity G is on the side of the center G, the center of gravity G is a triangle T1Within the area of
Absent. Therefore, pad 11 (tThree) Does not satisfy the conditions,
11, 11, 11 (t1, TTwo, TThree) In a stable chip
Pad 11 (tThreeThe next highest
11 (tFourWhether both conditions are satisfied as before
Judge.
【００１７】一方、パッド11（ｔ3 ）が直線Ｋより重心
Ｇ側になかった場合、パッド11（ｔ 3 ）と直線Ｋに係る
パッド11，11（ｔ1 ，ｔ2 ）とによって平板状のチップ
が安定して支持されることはないので、三角形Ｔ1 内の
領域内に重心Ｇがあるか否かを判断することなく、パッ
ド11（ｔ4 ）についてそれが直線Ｋより重心Ｇ側である
か否かの判断に移る。On the other hand, the pad 11 (tThree) Is center of gravity above line K
If not on the G side, pad 11 (t Three) And the straight line K
Pads 11, 11 (t1, TTwo) And by flat chip
Is not stably supported, so the triangle T1Inside
Without determining whether the center of gravity G exists in the region,
Do 11 (tFour) That is on the center of gravity G side of the straight line K
Move to the determination of whether or not.
【００１８】図３にあっては、パッド11（ｔ4 ）は両条
件を満足し、パッド11，11，11（ｔ 1 ，ｔ2 ，ｔ4 ）に
よってチップが安定して支持されため、パッド11，11，
11（ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ4 ）で定まる平面を基準面とする。
そして、この基準面と各パッド11，11，…との間の距離
をそれぞれ求め、求めた距離に基づいてコプイラナリテ
ィを測定する。即ち、パッド11，11，…についての前記
距離が同じであれば同じコプラナリティであるとする。In FIG. 3, the pad 11 (tFour) Is both articles
Satisfied, the pads 11, 11, 11 (t 1, TTwo, TFour)
Therefore, since the chip is stably supported, the pads 11, 11, and
11 (t1, TTwo, TFourThe plane determined by the parentheses is used as the reference plane.
Then, the distance between this reference plane and each of the pads 11, 11, ...
Are calculated, and based on the obtained distance,
Measurement. That is, the above-described pad 11, 11,.
If the distances are the same, the coplanarities are assumed to be the same.
【００１９】一方、パッド11，11，11（ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ
4 ）を頂点とする三角形Ｔ2 内の領域内に重心Ｇがなか
った場合、パッド11（ｔ4 ）に代えて、パッド11
（ｔ5 ；ｔ 5 ＜ｔ4 ）を選択し、前同様、パッド11（ｔ
5 ）が直線Ｋより重心Ｇ側にあるか否か、重心Ｇ側にあ
ればパッド11，11，11（ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ5 ）を頂点とす
る三角形Ｔ3 の領域内に重心Ｇがあるか否かを順次判断
し、基準面が決定されるまでこれを繰り返す。On the other hand, pads 11, 11, 11 (t1, TTwo, T
Four) With a triangle TTwoThe center of gravity G is in the area inside
The pad 11 (tFour) Instead of pad 11
(TFive; T Five<TFour) And pad 11 (t) as before.
Five) Is on the center of gravity G side of the straight line K,
If the pads 11, 11, 11 (t1, TTwo, TFive) As the vertex
Triangle TThreeSequentially determine whether or not there is a center of gravity G in the area of
This is repeated until the reference plane is determined.
【００２０】第２発明のコプラナリティの測定方法にあ
っては、前述した如く決定した基準面を平行移動して、
基準面からの距離が同じである被測定点に接するコプラ
ナリティ平面を形成する。これによって、実装領域にお
けるコプラナリティの範囲及び形状が認識され、各コプ
ラナリティ平面毎に各半田ボールの直径を調整する等の
対応がなされる。In the method for measuring coplanarity according to the second invention, the reference plane determined as described above is translated,
A coplanarity plane tangent to a point to be measured having the same distance from the reference plane is formed. Thereby, the range and the shape of the coplanarity in the mounting area are recognized, and measures such as adjusting the diameter of each solder ball for each coplanarity plane are taken.
【００２１】[0021]
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る方法を適用す
る装置の要部を示す模式図及びその制御系を示すブロッ
ク図であり、共焦点法を利用した場合について示してあ
る。出射装置５から出射されたレーザ光はレンズ４によ
って所定幅の平行光になされてビームスプリッタ３に入
射され、ビームスプリッタ３は入射光を垂直下方へ出射
する。ビームスプリッタ３の下方には収束レンズ２が配
置してあり、収束レンズ２はビームスプリッタ３からの
光を収束してステージ１に照射する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part of an apparatus to which the method according to the present invention is applied and a block diagram showing a control system thereof, showing a case where a confocal method is used. The laser light emitted from the emission device 5 is converted into parallel light having a predetermined width by the lens 4 and is incident on the beam splitter 3, and the beam splitter 3 emits the incident light vertically downward. A converging lens 2 is disposed below the beam splitter 3, and the converging lens 2 converges light from the beam splitter 3 and irradiates the light to the stage 1.
【００２２】ステージ１は水平方向に移動自在なｘ軸ス
テージ1xと、これと直交する方向に移動自在なｙ軸ステ
ージ1yと、鉛直方向に移動自在なｚ軸ステージ1zとを備
えている。各ステージ1x，1y，1zはそれぞれステージコ
ントローラ８に接続してあり、ステージコントローラ８
はコンピュータ９からの指令信号によって各ステージ1
x，1y，1zの移動を各別に制御するようになっている。The stage 1 includes an x-axis stage 1x movable in a horizontal direction, a y-axis stage 1y movable in a direction perpendicular to the x-axis stage 1x, and a z-axis stage 1z movable in a vertical direction. Each of the stages 1x, 1y, 1z is connected to a stage controller 8, respectively.
Is each stage 1 by the command signal from the computer 9
The movement of x, 1y, 1z is controlled individually.
【００２３】ステージ１上には複数のバンプが形成され
た基板10が載置してあり、ｘ軸ステージ1x及びｙ軸ステ
ージ1yの移動によって、予め定められたピッチで基板10
を水平移動し、移動地点においてｚ軸ステージ1zによっ
て基板10を鉛直方向に移動しながら、ステージ１上に照
射されたレーザ光の反射光を得る。A substrate 10 on which a plurality of bumps are formed is placed on the stage 1. The substrate 10 is moved at a predetermined pitch by moving the x-axis stage 1x and the y-axis stage 1y.
Is horizontally moved, and while the substrate 10 is moved in the vertical direction by the z-axis stage 1z at the movement point, reflected light of the laser light irradiated onto the stage 1 is obtained.
【００２４】ステージ１又は基板10からの反射光は収束
レンズ２及びビームスプリッタ３を介してＣＣＤ（固体
撮像装置）６に受光され、そこで光電変換された電気信
号が信号検出器７に連続的に与えられる。信号検出器７
は与えられた電気信号に基づいて、照射されたレーザ光
の焦点が合ってその反射光の強度が最も強いタイミング
をコンピュータ９に与える。The reflected light from the stage 1 or the substrate 10 is received by a CCD (solid-state imaging device) 6 via a converging lens 2 and a beam splitter 3, and the photoelectrically converted electric signal is continuously output to a signal detector 7. Given. Signal detector 7
Gives the computer 9 a timing at which the emitted laser light is focused and the intensity of the reflected light is the strongest, based on the given electric signal.
【００２５】コンピュータ９にはステージコントローラ
８から水平及び垂直方向の位置信号が与えられるように
なっており、コンピュータ９はｚ軸ステージ1zが移動し
て基準位置から前述したタイミング信号が得られるまで
の距離を算出し、ステージ１表面からバンプ頂点までの
高さを得ると共に、当該バンプの水平方向の位置を算出
する。そして、ｘ軸ステージ1x及びｙ軸ステージ1yの移
動に伴って、コンピュータ９は基板10に形成された全て
のバンプの高さ及び位置を前同様に算出する。一方、コ
ンピュータ９には基板10に形成されたバンプ領域におけ
る、実装領域に係る情報が与えられており、コンピュー
タ９は算出したバンプの位置情報及び前記情報に基づい
て当該基板10における実装領域の重心の位置を演算す
る。そして、コンピュータ９はそれらの結果に基づいて
次のようにしてコプラナリティを求める。The computer 9 is supplied with position signals in the horizontal and vertical directions from the stage controller 8, and the computer 9 operates from the movement of the z-axis stage 1z until the aforementioned timing signal is obtained from the reference position. The distance is calculated, the height from the surface of the stage 1 to the bump vertex is obtained, and the horizontal position of the bump is calculated. Then, with the movement of the x-axis stage 1x and the y-axis stage 1y, the computer 9 calculates the heights and positions of all the bumps formed on the substrate 10 as before. On the other hand, the computer 9 is provided with information on the mounting area in the bump area formed on the substrate 10, and the computer 9 calculates the center of gravity of the mounting area on the substrate 10 based on the calculated bump position information and the information. Is calculated. Then, the computer 9 obtains coplanarity based on those results as follows.
【００２６】図４及び図５はコプラナリティの算出手順
を示すフローチャートである。前述した如く、コンピュ
ータ９は実装領域における重心の位置を演算する（ステ
ップＳ１）。そして、基板10に形成された全てのバンプ
の高さ及び位置を算出すると、コンピュータ９は各バン
プに係る情報をその高さ順に並べ換え（ステップＳ
２）、高い方から３つバンプを選択する（ステップＳ
３）。選択したバンプの内、高い方２つを通る直線を決
定し（ステップＳ４）、残りのバンプが前記直線に対し
て重心が存在する側にあるのか、重心が存在しない側に
あるのかを判断する（ステップＳ５）。FIGS. 4 and 5 are flowcharts showing the procedure for calculating coplanarity. As described above, the computer 9 calculates the position of the center of gravity in the mounting area (step S1). After calculating the heights and positions of all the bumps formed on the substrate 10, the computer 9 sorts the information on the bumps in the order of their heights (step S5).
2), select three bumps from the highest (step S)
3). A straight line passing through the higher two of the selected bumps is determined (step S4), and it is determined whether the remaining bumps are on the side where the center of gravity exists or the side where the center of gravity does not exist with respect to the straight line. (Step S5).
【００２７】重心が存在する側にあると判断すると、そ
れら３つのバンプを頂点とする三角形を決定し（ステッ
プＳ６）、決定した三角形の領域内に前記重心が存在す
るか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、三角形
の領域内に重心が存在すると判断した場合、それら３つ
のバンプで定まる平面を基準面とする（ステップＳ
８）。If it is determined that the center of gravity exists on the side where the center of gravity exists, a triangle having the three bumps as vertices is determined (step S6), and it is determined whether or not the center of gravity exists within the area of the determined triangle (step S6). Step S7). If it is determined that the center of gravity exists in the triangular area, a plane defined by these three bumps is set as a reference plane (step S5).
8).
【００２８】一方、ステップＳ５又はステップＳ７にお
いて、重心が存在しないと判断すると、コンピュータ９
は選択した３つのバンプの内、より低いバンプから１つ
選ぶ（ステップＳ11）と共に、選択されなかった被測定
点の内、より高いバンプを選択し（ステップＳ12）、前
記バンプと入れ替え（ステップＳ13）てステップＳ４に
戻り、基準面が決定されるまでそれを繰り返す。そし
て、決定された基準面と各々のバンプとの間の距離を算
出し（ステップＳ９）、同じ距離の複数のバンプで定ま
る平面，つまり基準面と平行であり、基準面からの距離
が同じである被測定点に接するコプラナリティ平面を形
成する（ステップＳ10）。このコプラナリティ平面に基
づいて半田ボールの直径を調整して基板10にチップを実
装する。これによって、低接合強度部及び未接合部の発
生が確実に防止される。On the other hand, if it is determined in step S5 or S7 that there is no center of gravity, the computer 9
Selects one of the three selected bumps from among the lower bumps (step S11), selects a higher one of the unselected measured points (step S12), and replaces the bump with the bump (step S13). ) And return to step S4, and repeat until the reference plane is determined. Then, the distance between the determined reference plane and each bump is calculated (step S9), and the plane is determined by a plurality of bumps having the same distance, that is, parallel to the reference plane, and the distance from the reference plane is the same. A coplanarity plane in contact with a certain measured point is formed (step S10). The chip is mounted on the substrate 10 by adjusting the diameter of the solder ball based on the coplanarity plane. As a result, the occurrence of a low bonding strength portion and an unbonded portion is reliably prevented.
【００２９】次に本発明に係る方法を実施した結果につ
いて説明する。１辺が３５ｍｍの正方形のアルミナ基板
の中央の一辺が２０ｍｍの実装領域に、タングステン製
のパッドを、後付け印刷法により直径が１５０μｍ，５
００μｍのピッチで１６００個となるように形成し、各
パッドの高さを求めた後、そのコプラナリティを測定し
た。Next, the results of implementing the method according to the present invention will be described. A tungsten pad having a diameter of 150 μm and a diameter of 150 μm was mounted on a mounting region of a square alumina substrate having a side of 35 mm by a post printing method.
After forming 1600 pieces at a pitch of 00 μm and determining the height of each pad, its coplanarity was measured.
【００３０】図６は実装領域に形成されたパッドの高さ
を求めた結果を示す３次元等高線図であり、図７はその
コプラナリティを測定した結果を示す３次元等高線図で
ある。図６に示した如く得られたパッドの高さに基づい
て、前述した如き手順によりコプラナリティを測定した
ところ、１６００個のパッドに対応する基準面を高効率
に求めることができ、実装操作の実際に則したコプラナ
リティが短時間で測定された。FIG. 6 is a three-dimensional contour diagram showing the result of determining the height of the pad formed in the mounting area, and FIG. 7 is a three-dimensional contour diagram showing the result of measuring the coplanarity. Based on the pad height obtained as shown in FIG. 6, the coplanarity was measured by the above-described procedure, and a reference plane corresponding to 1600 pads could be obtained with high efficiency. Was measured in a short time.
【００３１】なお、本実施例では基板にチップを実装す
る場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例
えば、チップを内装したパッケージを対応する基板に実
装する場合にも適用し得ることはいうまでもない。ま
た、本実施例では基板側のコプラナリティの測定に適用
しているが、本発明はこれに限らず、チップ側のコプラ
ナリティの測定にも適用し得ることはいうまでもない。In this embodiment, the case where a chip is mounted on a substrate has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a case where a package containing a chip is mounted on a corresponding substrate. Needless to say. Further, in this embodiment, the present invention is applied to the measurement of the coplanarity on the substrate side. However, it is needless to say that the present invention is not limited to this, and can be applied to the measurement of the coplanarity on the chip side.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係るコプラナ
リティの測定方法にあっては、実装領域における重心及
び被測定点の高さに基づいて基準面を求めるため、実装
の現実に則したコプラナリティが測定され、前記基準面
を用いて求めたコプラナリティ平面に基づいて半田ボー
ルを調整することによって低接合強度部及び未接合部の
発生が確実に防止される。更に、被測定点の数が多くて
も、基準面を高効率に算出することができ、測定時間が
短い等、優れた効果を奏する。As described in detail above, in the method for measuring coplanarity according to the present invention, since the reference plane is determined based on the center of gravity and the height of the point to be measured in the mounting area, the coplanarity according to the actuality of mounting is determined. Is measured, and by adjusting the solder ball based on the coplanarity plane determined using the reference plane, the occurrence of the low bonding strength portion and the unbonded portion is reliably prevented. Further, even when the number of points to be measured is large, the reference plane can be calculated with high efficiency, and excellent effects such as a short measurement time can be obtained.
【図１】本発明に係る方法を適用する装置の要部を示す
模式図及びその制御系を示すブロック図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part of an apparatus to which a method according to the present invention is applied, and a block diagram showing a control system thereof.
【図２】チップが実装される基板の実装領域を示す拡大
平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view showing a mounting area of a substrate on which a chip is mounted.
【図３】基板の実装領域の拡大平面図である。FIG. 3 is an enlarged plan view of a mounting area of a substrate.
【図４】コプラナリティの算出手順を示すフローチャー
トである。FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for calculating coplanarity.
【図５】コプラナリティの算出手順を示すフローチャー
トである。FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for calculating coplanarity.
【図６】実装領域に形成されたパッドの高さを求めた結
果を示す３次元等高線図である。FIG. 6 is a three-dimensional contour diagram showing a result of obtaining a height of a pad formed in a mounting area.
【図７】コプラナリティを測定した結果を示す３次元等
高線図である。FIG. 7 is a three-dimensional contour diagram showing a result of measuring coplanarity.
【図８】半田バンプ法によるチップの実装方法を説明す
る説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a method of mounting a chip by a solder bump method.
【図９】そりが生じている基板にチップを半田バンプ法
により実装した結果を示す模式的部分側断面図である。FIG. 9 is a schematic partial side sectional view showing a result of mounting a chip on a warped substrate by a solder bump method.
【図１０】従来のコプラナリティの測定方法を適用する
装置の要部を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a main part of an apparatus to which a conventional method for measuring coplanarity is applied.
【図１１】従来のコプラナリティの測定方法を説明する
説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a conventional method of measuring coplanarity.
１ ステージ ５ 出射装置 ６ ＣＣＤ ７ 信号検出器 ８ ステージコントローラ ９ コンピュータ Reference Signs List 1 stage 5 emission device 6 CCD 7 signal detector 8 stage controller 9 computer
Claims (2)
実装される実装部材の実装領域における複数の被測定点
の位置及び任意基準から被測定点までの高さを検出した
結果に基づいて基準面を算出し、該基準面と被測定点と
の間の距離に基づいてコプラナリティを測定する方法に
おいて、 実装領域の重心を算出する重心算出ステップと、 高い方から３つの被測定点を選択する選択ステップと、 選択した被測定点の内、より高い２つの被測定点を通る
直線を決定する直線決定ステップと、 残りの被測定点が前記直線の重心側に存在するか否かを
判断する第１判断ステップと、 重心側に存在する場合、それらの被測定点を頂点とする
三角形の領域内に前記重心が存在するか否かを判断する
第２判断ステップと、 重心が存在すると判断した場合、その３つの被測定点に
よって定まる面を基準面とする基準面決定ステップと、 第１判断ステップ又は第２判断ステップで存在しないと
判断した場合、選択した測定対象点の内、より低い１被
測定点と、選択しなかった被測定点の内、より高い１被
測定点とを入れ替える入替ステップとを包含し、 直線決定ステップから入替ステップまでの各ステップ
を、基準面が決定されるまで行うことを特徴とするコプ
ラナリティの測定方法。1. A method for detecting a position of a plurality of points to be measured and a height from an arbitrary reference to a point to be measured in a mounting area of a flat mounting member or a mounting member mounted on the mounting member. A method of calculating a reference plane and measuring a coplanarity based on a distance between the reference plane and the measured point, comprising: a center of gravity calculating step of calculating a center of gravity of a mounting area; A selecting step of selecting; a straight line determining step of determining a straight line passing through two higher measured points among the selected measured points; and determining whether or not the remaining measured points are on the center of gravity of the straight line. A first judging step of judging; and a second judging step of judging whether or not the centroid exists in a triangular area having the measured points as vertices when the centroid exists, and If you decide, If it is determined in the first determination step or the second determination step that there is no reference plane using the reference plane determined by the plane determined by the three measured points, one of the selected measurement target points is lower than the one to be measured. A replacement step for replacing a point and a higher measurement point among the unmeasured measurement points, and performing each step from the straight line determination step to the replacement step until the reference plane is determined. Coplanarity measurement method characterized by the following.
基準面からの距離が等しい被測定点に接するコプラナリ
ティ平面を形成する請求項１記載のコプラナリティの測
定方法。2. The method according to claim 1, further comprising: being parallel to the determined reference plane;
2. The method for measuring coplanarity according to claim 1, wherein a coplanarity plane is formed which is in contact with a point to be measured having an equal distance from the reference plane.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4305495A JP2929961B2 (en) | 1995-03-02 | 1995-03-02 | How to measure coplanarity |
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH08240422A JPH08240422A (en) | 1996-09-17 |
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1995
- 1995-03-02 JP JP4305495A patent/JP2929961B2/en not_active Expired - Lifetime
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