JPH11183406A - フリップチップ接合検査方法 - Google Patents
フリップチップ接合検査方法Info
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- JPH11183406A JPH11183406A JP9351006A JP35100697A JPH11183406A JP H11183406 A JPH11183406 A JP H11183406A JP 9351006 A JP9351006 A JP 9351006A JP 35100697 A JP35100697 A JP 35100697A JP H11183406 A JPH11183406 A JP H11183406A
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
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- Wire Bonding (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フリップチップ接合で使用される接合検査装
置において、従来検出が困難であった１０μｍ以下の微
小な接合部のオープン不良でも検査の可能な方法を提供
すること。 【解決手段】 Ｘ線撮影装置または、赤外線顕微鏡を用
いて接合部の位置を正確に検出し、検出された接合部に
対して高さ測定、スポット加熱による温度分布の時系列
変化の観察、または、超音波による接合部の形状計測な
どにより接合部のオープン不良を検査するフリップチッ
プ接合検査方法。
置において、従来検出が困難であった１０μｍ以下の微
小な接合部のオープン不良でも検査の可能な方法を提供
すること。 【解決手段】 Ｘ線撮影装置または、赤外線顕微鏡を用
いて接合部の位置を正確に検出し、検出された接合部に
対して高さ測定、スポット加熱による温度分布の時系列
変化の観察、または、超音波による接合部の形状計測な
どにより接合部のオープン不良を検査するフリップチッ
プ接合検査方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ベアチップ
を回路基板に直接実装するフリップチップ実装の接合検
査において、Ｘ線撮影装置や赤外線顕微鏡等のベアチッ
プ内部の観察手段、レーザー変位計等のベアチップ裏面
の高さ測定手段、レーザー光等のスポット加熱手段と赤
外線カメラ等の表面温度分布測定手段、および超音波に
よるベアチップ内部の端面形状測定手段を用いて、半導
体ベアチップと回路基板の接合部のオープン不良を検査
する方法に関する。
を回路基板に直接実装するフリップチップ実装の接合検
査において、Ｘ線撮影装置や赤外線顕微鏡等のベアチッ
プ内部の観察手段、レーザー変位計等のベアチップ裏面
の高さ測定手段、レーザー光等のスポット加熱手段と赤
外線カメラ等の表面温度分布測定手段、および超音波に
よるベアチップ内部の端面形状測定手段を用いて、半導
体ベアチップと回路基板の接合部のオープン不良を検査
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フリップチップ実装の接合検査方
法としては、Ｘ線を用いてバンプ接合部の透視画像を撮
像し、目視にて接合部のバンプと電極ランドの位置ず
れ、バンプつぶれ等の形状不良、バンプの脱落、隣設す
る電極ランド間での接合剤のショート等の不良を検査し
ていた。また、接合部のバンプと電極ランドの間隔が１
０μｍ以上離れたオープン不良は、Ｘ線装置を斜めに配
置して得られる斜め透視画像を目視で確認することによ
り検査していた。さらに、１０μｍ以下のオープン不良
はバンプ接合部を切断して断面を顕微鏡で確認する破壊
検査法によっても行われていた。
法としては、Ｘ線を用いてバンプ接合部の透視画像を撮
像し、目視にて接合部のバンプと電極ランドの位置ず
れ、バンプつぶれ等の形状不良、バンプの脱落、隣設す
る電極ランド間での接合剤のショート等の不良を検査し
ていた。また、接合部のバンプと電極ランドの間隔が１
０μｍ以上離れたオープン不良は、Ｘ線装置を斜めに配
置して得られる斜め透視画像を目視で確認することによ
り検査していた。さらに、１０μｍ以下のオープン不良
はバンプ接合部を切断して断面を顕微鏡で確認する破壊
検査法によっても行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、携帯情報機器等
の電子機器の市場では商品の小型・軽量化が求められて
おり、電子機器を構成する回路基板に対しても小型・軽
量化の要望が強くなっている。そのため、従来のように
半導体ベアチップを、電極リードが付いたパッケージ部
品に組み立ててから回路基板に実装するのではなく、半
導体ベアチップの電極パッドにバンプと呼ばれる導通性
にある突起物を形成し、バンプを介して回路基板上に半
導体ベアチップを直接実装することにより電子回路の小
型・軽量化を実現できるフリップチップ実装工法が広く
採用されつつある。ところで、電子回路の実装では電極
接合部に不良があると電子機器が正常に動作しないの
で、接合不良のある回路基板は製造工程のできるだけ早
い段階で回収し、修理または廃棄する必要がある。とこ
ろが、フリップチップ実装では接合部が外から見えない
ため、従来のリード付き電子部品のように接合部の外観
検査ができないという問題があった。そのため、接合部
の不良は電子機器が動作可能な状態まで組み立てられた
後の機能検査によって初めて発見されており、実装不良
のある回路基板も組立工程に供給されていた。このロス
コストを削減するために、フリップチップ実装直後のバ
ンプ接合部を、Ｘ線を用いて非破壊で検査しようとする
取り組みがなされているが、現在使用されている最も分
解能の高いＸ線装置を用いても、バンプと電極ランドの
オープンが１０μｍ以下の場合はオープン不良の検出が
困難であった。
の電子機器の市場では商品の小型・軽量化が求められて
おり、電子機器を構成する回路基板に対しても小型・軽
量化の要望が強くなっている。そのため、従来のように
半導体ベアチップを、電極リードが付いたパッケージ部
品に組み立ててから回路基板に実装するのではなく、半
導体ベアチップの電極パッドにバンプと呼ばれる導通性
にある突起物を形成し、バンプを介して回路基板上に半
導体ベアチップを直接実装することにより電子回路の小
型・軽量化を実現できるフリップチップ実装工法が広く
採用されつつある。ところで、電子回路の実装では電極
接合部に不良があると電子機器が正常に動作しないの
で、接合不良のある回路基板は製造工程のできるだけ早
い段階で回収し、修理または廃棄する必要がある。とこ
ろが、フリップチップ実装では接合部が外から見えない
ため、従来のリード付き電子部品のように接合部の外観
検査ができないという問題があった。そのため、接合部
の不良は電子機器が動作可能な状態まで組み立てられた
後の機能検査によって初めて発見されており、実装不良
のある回路基板も組立工程に供給されていた。このロス
コストを削減するために、フリップチップ実装直後のバ
ンプ接合部を、Ｘ線を用いて非破壊で検査しようとする
取り組みがなされているが、現在使用されている最も分
解能の高いＸ線装置を用いても、バンプと電極ランドの
オープンが１０μｍ以下の場合はオープン不良の検出が
困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のフリップチップ接合検査方法では、フリッ
プチップ実装された回路基板面に対して垂直方向にＸ線
を照射し、回路基板のＸ線透視画像から複数のバンプ接
合部の位置を検出し、次に、バンプ接合部の裏側の半導
体ベアチップ裏面の高さと、バンプ接合部近傍の回路基
板面の高さを測定し、その測定値の差を全てのバンプ接
合部について求め、その差の平均値に対するばらつきが
一定の範囲内に有るかどうかを調べるように構成したも
のである。
に、本発明のフリップチップ接合検査方法では、フリッ
プチップ実装された回路基板面に対して垂直方向にＸ線
を照射し、回路基板のＸ線透視画像から複数のバンプ接
合部の位置を検出し、次に、バンプ接合部の裏側の半導
体ベアチップ裏面の高さと、バンプ接合部近傍の回路基
板面の高さを測定し、その測定値の差を全てのバンプ接
合部について求め、その差の平均値に対するばらつきが
一定の範囲内に有るかどうかを調べるように構成したも
のである。
【０００５】これにより、５μｍから１０μｍ以下のバ
ンプ接合部のオープン不良を検出することができる。さ
らに、回路基板のＸ線透視画像から複数のバンプ接合部
の位置を検出し、次に加熱手段によりバンプ接合部を局
所的に加熱し、同時に半導体ベアチップの裏面を温度分
布測定手段によって温度分布の時系列な変化を観測し、
正常に接合されたバンプ接合部における温度分布の時系
列変化と、オープン不良が発生しているときの温度分布
の時系列変化を比較できるように構成したものである。
ンプ接合部のオープン不良を検出することができる。さ
らに、回路基板のＸ線透視画像から複数のバンプ接合部
の位置を検出し、次に加熱手段によりバンプ接合部を局
所的に加熱し、同時に半導体ベアチップの裏面を温度分
布測定手段によって温度分布の時系列な変化を観測し、
正常に接合されたバンプ接合部における温度分布の時系
列変化と、オープン不良が発生しているときの温度分布
の時系列変化を比較できるように構成したものである。
【０００６】これにより、５μｍ以下の微小なバンプ接
合部のオープン不良も検出することができる。さらに、
回路基板のＸ線透視画像から複数のバンプ接合部の位置
を検出し、次に検出された位置に超音波を入射し、その
端面からのエコーの強さとエコーが戻ってくるまでの時
間の波形を観測し、正常に接合されたバンプ接合部にお
ける波形と、オープン不良が発生しているときの波形を
比較できるように構成したものである。
合部のオープン不良も検出することができる。さらに、
回路基板のＸ線透視画像から複数のバンプ接合部の位置
を検出し、次に検出された位置に超音波を入射し、その
端面からのエコーの強さとエコーが戻ってくるまでの時
間の波形を観測し、正常に接合されたバンプ接合部にお
ける波形と、オープン不良が発生しているときの波形を
比較できるように構成したものである。
【０００７】これにより、５μｍ以下の微小なバンプ接
合部のオープン不良も検出することができる。また、前
記バンプ接合部位置検出方法として用いたＸ線透視画像
による方法に代えて、赤外線顕微鏡による方法を用いた
フリップチップ接合検査方法である。半導体ベアチップ
のように薄いシリコンで作られた対象物は赤外線を透過
するので、赤外線顕微鏡でバンプ位置の検出が可能であ
り、Ｘ線装置を使う場合に比べて安全で低コストな検査
装置を構成できる。
合部のオープン不良も検出することができる。また、前
記バンプ接合部位置検出方法として用いたＸ線透視画像
による方法に代えて、赤外線顕微鏡による方法を用いた
フリップチップ接合検査方法である。半導体ベアチップ
のように薄いシリコンで作られた対象物は赤外線を透過
するので、赤外線顕微鏡でバンプ位置の検出が可能であ
り、Ｘ線装置を使う場合に比べて安全で低コストな検査
装置を構成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、半導体ベアチップを回路基板に直接実装するフリッ
プチップ実装の接合検査において、フリップチップ実装
された回路基板面に対して垂直方向にＸ線を照射するＸ
線発生器と回路基板を透過したＸ線を検出して回路基板
のＸ線透視画像が得られるＸ線検出器とを備えたバンプ
接合位置検出手段と、前記回路基板面および回路基板上
に実装された半導体ベアチップの裏面の高さをそれぞれ
個別に測定する高さ測定手段を有し、前記バンプ接合位
置検出手段が検出したバンプ接合位置で、バンプ接合部
の裏側の前記半導体ベアチップの裏面の高さと、バンプ
接合部近傍の回路基板面の高さを、前記高さ測定手段に
より測定し、その測定値の差を全てのバンプ接合部につ
いて求め、その差の平均値によりバンプ接合部のオープ
ン不良を検出することを特徴とするものであり、５μｍ
から１０μｍ以下のバンプ接合部のオープン不良を検出
することができ、同時にＸ線画像により接合部の位置ず
れ等の不良も検査できるという作用を有する。
は、半導体ベアチップを回路基板に直接実装するフリッ
プチップ実装の接合検査において、フリップチップ実装
された回路基板面に対して垂直方向にＸ線を照射するＸ
線発生器と回路基板を透過したＸ線を検出して回路基板
のＸ線透視画像が得られるＸ線検出器とを備えたバンプ
接合位置検出手段と、前記回路基板面および回路基板上
に実装された半導体ベアチップの裏面の高さをそれぞれ
個別に測定する高さ測定手段を有し、前記バンプ接合位
置検出手段が検出したバンプ接合位置で、バンプ接合部
の裏側の前記半導体ベアチップの裏面の高さと、バンプ
接合部近傍の回路基板面の高さを、前記高さ測定手段に
より測定し、その測定値の差を全てのバンプ接合部につ
いて求め、その差の平均値によりバンプ接合部のオープ
ン不良を検出することを特徴とするものであり、５μｍ
から１０μｍ以下のバンプ接合部のオープン不良を検出
することができ、同時にＸ線画像により接合部の位置ず
れ等の不良も検査できるという作用を有する。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
フリップチップ接合検査方法において、バンプ接合位置
検出手段が赤外線顕微鏡であり、ベアチップを透過した
赤外線を検出することによりベアチップ裏面のバンプ接
合位置を検出することを特徴とするものであり、Ｘ線装
置を使う場合に比べて安全で低コストに検査を実施で
き、５μｍから１０μｍ以下のバンプ接合部のオープン
不良を検出することができるという作用を有する。
フリップチップ接合検査方法において、バンプ接合位置
検出手段が赤外線顕微鏡であり、ベアチップを透過した
赤外線を検出することによりベアチップ裏面のバンプ接
合位置を検出することを特徴とするものであり、Ｘ線装
置を使う場合に比べて安全で低コストに検査を実施で
き、５μｍから１０μｍ以下のバンプ接合部のオープン
不良を検出することができるという作用を有する。
【００１０】請求項３に記載の発明は、半導体ベアチッ
プを回路基板に直接実装するフリップチップ実装の接合
検査において、フリップチップ実装された回路基板面に
対して垂直方向にＸ線を照射するＸ線発生器と回路基板
を透過したＸ線を検出して回路基板のＸ線透視画像が得
られるＸ線検出器とを備えたバンプ接合位置検出手段
と、前記半導体ベアチップを局所的に加熱するレーザー
光等の加熱手段と、半導体ベアチップの裏面の温度分布
を測定する赤外線カメラ等の温度分布測定手段を有し、
バンプ接合位置検出手段が検出したバンプ接合位置の真
上を加熱手段により局所的に加熱し、同時に半導体ベア
チップの裏面の温度分布の時系列の変化を前記温度分布
測定手段によって測定し、正常に接合されたバンプ接合
部における温度分布の時系列変化と、バンプが離れて接
続しないオープン不良が発生しているときの温度分布の
時系列変化とを比較することにより、バンプ接合部のオ
ープン不良を検出することを特徴とするものであり、５
μｍ以下の微小なバンプ接合部のオープン不良も検出す
ることができ、同時にＸ線画像により接合部の位置ずれ
等の不良も検査できるという作用を有する。
プを回路基板に直接実装するフリップチップ実装の接合
検査において、フリップチップ実装された回路基板面に
対して垂直方向にＸ線を照射するＸ線発生器と回路基板
を透過したＸ線を検出して回路基板のＸ線透視画像が得
られるＸ線検出器とを備えたバンプ接合位置検出手段
と、前記半導体ベアチップを局所的に加熱するレーザー
光等の加熱手段と、半導体ベアチップの裏面の温度分布
を測定する赤外線カメラ等の温度分布測定手段を有し、
バンプ接合位置検出手段が検出したバンプ接合位置の真
上を加熱手段により局所的に加熱し、同時に半導体ベア
チップの裏面の温度分布の時系列の変化を前記温度分布
測定手段によって測定し、正常に接合されたバンプ接合
部における温度分布の時系列変化と、バンプが離れて接
続しないオープン不良が発生しているときの温度分布の
時系列変化とを比較することにより、バンプ接合部のオ
ープン不良を検出することを特徴とするものであり、５
μｍ以下の微小なバンプ接合部のオープン不良も検出す
ることができ、同時にＸ線画像により接合部の位置ずれ
等の不良も検査できるという作用を有する。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３記載の
フリップチップ接合検査方法において、バンプ接合位置
検出手段が赤外線顕微鏡であり、ベアチップを透過した
赤外線を検出することによりベアチップ裏面のバンプ接
合位置を検出することを特徴とするものであり、Ｘ線装
置を使う場合に比べて安全で低コストに検査を実施で
き、５μｍ以下の微小なバンプ接合部のオープン不良も
検出することができるという作用を有する。
フリップチップ接合検査方法において、バンプ接合位置
検出手段が赤外線顕微鏡であり、ベアチップを透過した
赤外線を検出することによりベアチップ裏面のバンプ接
合位置を検出することを特徴とするものであり、Ｘ線装
置を使う場合に比べて安全で低コストに検査を実施で
き、５μｍ以下の微小なバンプ接合部のオープン不良も
検出することができるという作用を有する。
【００１２】請求項５に記載の発明は、半導体ベアチッ
プを回路基板に直接実装するフリップチップ実装の接合
検査において、フリップチップ実装された回路基板面に
対して垂直方向にＸ線を照射するＸ線発生器と回路基板
を透過したＸ線を検出して回路基板のＸ線透視画像が得
られるＸ線検出器とを備えたバンプ接合位置検出手段
と、前記半導体ベアチップ表面を走査して指向性の高い
超音波をベアチップ内部に向けて入射する超音波発信手
段と、半導体ベアチップ内部に入射した超音波がベアチ
ップ端面に反射して戻るまでの時間と反射した超音波エ
コーの強さを波形で表しベアチップ端面の形状を測定す
る超音波測定手段を有し、前記バンプ位置検出手段が検
出したバンプ接合位置で超音波発信手段によりバンプ接
合部に向けて超音波を発信し、バンプ接合部からの反射
エコーを測定し、正常に接合されたバンプ接合部におけ
る超音波エコーの波形と、バンプが離れて接続しないオ
ープン不良が発生しているときの超音波エコーの波形を
比較することにより、バンプ接合部のオープン不良を検
出することを特徴とするものであり、５μｍ以下の微小
なバンプ接合部のオープン不良も検出することができ、
同時にＸ線画像により接合部の位置ずれ等の不良も検査
できるという作用を有する。
プを回路基板に直接実装するフリップチップ実装の接合
検査において、フリップチップ実装された回路基板面に
対して垂直方向にＸ線を照射するＸ線発生器と回路基板
を透過したＸ線を検出して回路基板のＸ線透視画像が得
られるＸ線検出器とを備えたバンプ接合位置検出手段
と、前記半導体ベアチップ表面を走査して指向性の高い
超音波をベアチップ内部に向けて入射する超音波発信手
段と、半導体ベアチップ内部に入射した超音波がベアチ
ップ端面に反射して戻るまでの時間と反射した超音波エ
コーの強さを波形で表しベアチップ端面の形状を測定す
る超音波測定手段を有し、前記バンプ位置検出手段が検
出したバンプ接合位置で超音波発信手段によりバンプ接
合部に向けて超音波を発信し、バンプ接合部からの反射
エコーを測定し、正常に接合されたバンプ接合部におけ
る超音波エコーの波形と、バンプが離れて接続しないオ
ープン不良が発生しているときの超音波エコーの波形を
比較することにより、バンプ接合部のオープン不良を検
出することを特徴とするものであり、５μｍ以下の微小
なバンプ接合部のオープン不良も検出することができ、
同時にＸ線画像により接合部の位置ずれ等の不良も検査
できるという作用を有する。
【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項５記載の
フリップチップ接合検査方法において、バンプ接合位置
検出手段が赤外線顕微鏡であり、ベアチップを透過した
赤外線を検出することによりベアチップ裏面のバンプ接
合位置を検出することを特徴とするものであり、Ｘ線装
置を使う場合に比べて安全でコストに検査を実施でき、
５μｍ以下の微小なバンプ接合部のオープン不良も検出
することができるという作用を有する。
フリップチップ接合検査方法において、バンプ接合位置
検出手段が赤外線顕微鏡であり、ベアチップを透過した
赤外線を検出することによりベアチップ裏面のバンプ接
合位置を検出することを特徴とするものであり、Ｘ線装
置を使う場合に比べて安全でコストに検査を実施でき、
５μｍ以下の微小なバンプ接合部のオープン不良も検出
することができるという作用を有する。
【００１４】以下、本発明の実施の形態について図１か
ら図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の請求項１記載のフリッ
プチップ接合検査方法の説明図である。図１において、
Ｘ線発生器１から照射されたＸ線は、回路基板２と回路
基板２上に接合されたフリップチップＩＣ３を透過し、
Ｘ線センサー４のセンサー面で光に変換されて画像化さ
れる。フリップチップ接合の接合部はＸ線の吸収率が高
い鉛や金等の重金属材料が使われているので、Ｘ線画像
では接合部が周辺に比べて黒くなり、その位置を容易に
特定することができる。次に、フリップチップＩＣ３の
裏面で接合部の上部に当たる位置の高さを、測定精度１
μｍ以下のレーザーフォーカス変位計５により測定す
る。さらに、接合部に最も近い位置の回路基板面の高さ
を測定し、図７に示すように、全接合点の測定結果から
最小二乗法により、ＩＣ裏面の高さを表す直線（ｙ＝ａ
1 ｘ＋ｂ1 ）と、回路基板面の高さを表す直線（ｙ＝ａ
2 ｘ＋ｂ2 ）を求め、それぞれの直線の傾きの差（ａ1
−ａ2 ）が一定値以上になっている場合は、フリップチ
ップＩＣの片側が浮いているオープン不良と判定する。
このとき、レーザーフォーカス変位計５はＸ線撮影に影
響しないようにＸ線を透過するミラー６を介して横方向
から測定できるようにする。
ら図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の請求項１記載のフリッ
プチップ接合検査方法の説明図である。図１において、
Ｘ線発生器１から照射されたＸ線は、回路基板２と回路
基板２上に接合されたフリップチップＩＣ３を透過し、
Ｘ線センサー４のセンサー面で光に変換されて画像化さ
れる。フリップチップ接合の接合部はＸ線の吸収率が高
い鉛や金等の重金属材料が使われているので、Ｘ線画像
では接合部が周辺に比べて黒くなり、その位置を容易に
特定することができる。次に、フリップチップＩＣ３の
裏面で接合部の上部に当たる位置の高さを、測定精度１
μｍ以下のレーザーフォーカス変位計５により測定す
る。さらに、接合部に最も近い位置の回路基板面の高さ
を測定し、図７に示すように、全接合点の測定結果から
最小二乗法により、ＩＣ裏面の高さを表す直線（ｙ＝ａ
1 ｘ＋ｂ1 ）と、回路基板面の高さを表す直線（ｙ＝ａ
2 ｘ＋ｂ2 ）を求め、それぞれの直線の傾きの差（ａ1
−ａ2 ）が一定値以上になっている場合は、フリップチ
ップＩＣの片側が浮いているオープン不良と判定する。
このとき、レーザーフォーカス変位計５はＸ線撮影に影
響しないようにＸ線を透過するミラー６を介して横方向
から測定できるようにする。
【００１５】（実施の形態２）図２は本発明の請求項２
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。図
２において、赤外線顕微鏡７により図８に示すフリップ
チップＩＣ裏面のバンプ接合部の位置を検出する構成の
ものである。半導体ベアチップのように薄いシリコンで
作られた対象物は赤外線が透過するので、Ｘ線によるバ
ンプ位置検出手段に代えて、赤外線顕微鏡でバンプ位置
を検出することが可能であり、Ｘ線装置を使う場合に比
べて安全で低コストな検査装置を構成できる。次に、フ
リップチップＩＣ３の裏面で接合部の上部に当たる位置
の高さを、測定精度１μｍ以下のレーザーフォーカス変
位計５により測定する。さらに、接合部に最も近い位置
の回路基板面の高さを測定し、図７に示すように、全接
合点の測定結果から最小二乗法により、ＩＣ裏面の高さ
を表す直線（ｙ＝ａ1 ｘ＋ｂ1 ）と、回路基板面の高さ
を表す直線（ｙ＝ａ2 ｘ＋ｂ2 ）を求め、それぞれの直
線の傾きの差（ａ1−ａ2 ）が一定値以上になっている
場合は、フリップチップＩＣの片側が浮いているオープ
ン不良と判定する。このとき、レーザーフォーカス変位
計５はＸ線撮影に影響しないようにＸ線を透過するミラ
ー６を介して横方向から測定できるようにする。
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。図
２において、赤外線顕微鏡７により図８に示すフリップ
チップＩＣ裏面のバンプ接合部の位置を検出する構成の
ものである。半導体ベアチップのように薄いシリコンで
作られた対象物は赤外線が透過するので、Ｘ線によるバ
ンプ位置検出手段に代えて、赤外線顕微鏡でバンプ位置
を検出することが可能であり、Ｘ線装置を使う場合に比
べて安全で低コストな検査装置を構成できる。次に、フ
リップチップＩＣ３の裏面で接合部の上部に当たる位置
の高さを、測定精度１μｍ以下のレーザーフォーカス変
位計５により測定する。さらに、接合部に最も近い位置
の回路基板面の高さを測定し、図７に示すように、全接
合点の測定結果から最小二乗法により、ＩＣ裏面の高さ
を表す直線（ｙ＝ａ1 ｘ＋ｂ1 ）と、回路基板面の高さ
を表す直線（ｙ＝ａ2 ｘ＋ｂ2 ）を求め、それぞれの直
線の傾きの差（ａ1−ａ2 ）が一定値以上になっている
場合は、フリップチップＩＣの片側が浮いているオープ
ン不良と判定する。このとき、レーザーフォーカス変位
計５はＸ線撮影に影響しないようにＸ線を透過するミラ
ー６を介して横方向から測定できるようにする。
【００１６】（実施の形態３）図３は本発明の請求項３
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。図
３において、Ｘ線発生器１から照射されたＸ線は、回路
基板２と回路基板２上に接合されたフリップチップＩＣ
３を透過し、Ｘ線センサー４のセンサー面で光に変換さ
れて画像化される。フリップチップ接合の接合部はＸ線
の吸収率が高い鉛や金等の重金属材料が使われているの
で、Ｘ線画像では接合部が周辺に比べて黒くなり、その
位置を容易に特定することができる。次に、フリップチ
ップＩＣ３の裏面で接合部の上部に当たる位置にレーザ
ー照射器８でレーザースポット光を照射して部分的に加
熱し、赤外線カメラ９で加熱した部分の温度変化を観察
する。バンプが正常に接続していれば、熱は基板側に伝
達されフリップチップＩＣ面の温度上昇に時間がかかる
が、接合部のオープン不良が発生している場合は、熱の
逃げ場所がないためフリップチップＩＣ面の温度が短時
間に上昇する。従って、赤外線カメラ９で捕らえたフリ
ップチップＩＣ面の温度分布を時系列に観察することに
よりオープン不良を検査することができる。このとき、
レーザー照射器８および赤外線カメラ９はＸ線撮影に影
響しないようにそれぞれＸ線を透過するミラー６を介し
て横方向から測定できるようにする。
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。図
３において、Ｘ線発生器１から照射されたＸ線は、回路
基板２と回路基板２上に接合されたフリップチップＩＣ
３を透過し、Ｘ線センサー４のセンサー面で光に変換さ
れて画像化される。フリップチップ接合の接合部はＸ線
の吸収率が高い鉛や金等の重金属材料が使われているの
で、Ｘ線画像では接合部が周辺に比べて黒くなり、その
位置を容易に特定することができる。次に、フリップチ
ップＩＣ３の裏面で接合部の上部に当たる位置にレーザ
ー照射器８でレーザースポット光を照射して部分的に加
熱し、赤外線カメラ９で加熱した部分の温度変化を観察
する。バンプが正常に接続していれば、熱は基板側に伝
達されフリップチップＩＣ面の温度上昇に時間がかかる
が、接合部のオープン不良が発生している場合は、熱の
逃げ場所がないためフリップチップＩＣ面の温度が短時
間に上昇する。従って、赤外線カメラ９で捕らえたフリ
ップチップＩＣ面の温度分布を時系列に観察することに
よりオープン不良を検査することができる。このとき、
レーザー照射器８および赤外線カメラ９はＸ線撮影に影
響しないようにそれぞれＸ線を透過するミラー６を介し
て横方向から測定できるようにする。
【００１７】（実施の形態４）図４は本発明の請求項４
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。本
実施の形態では、実施の形態２と同様に赤外線顕微鏡７
により図８に示すフリップチップＩＣ裏面のバンプ接合
部の位置が検出される。次に、フリップチップＩＣ３の
裏面で接合部の上部に当たる位置にレーザー照射器８で
レーザースポット光を照射して部分的に加熱し、赤外線
カメラ９で加熱した部分の温度変化を観察する。バンプ
が正常に接続していれば、熱は基板側に伝達されフリッ
プチップＩＣ面の温度上昇に時間がかかるが、接合部に
オープン不良が発生している場合は、熱の逃げ場所がな
いためフリップチップＩＣ面の温度が短時間に上昇す
る。従って、赤外線カメラで捕らえたフリップチップＩ
Ｃ面の温度分布を時系列に観察することによりオープン
不良を検査することができる。
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。本
実施の形態では、実施の形態２と同様に赤外線顕微鏡７
により図８に示すフリップチップＩＣ裏面のバンプ接合
部の位置が検出される。次に、フリップチップＩＣ３の
裏面で接合部の上部に当たる位置にレーザー照射器８で
レーザースポット光を照射して部分的に加熱し、赤外線
カメラ９で加熱した部分の温度変化を観察する。バンプ
が正常に接続していれば、熱は基板側に伝達されフリッ
プチップＩＣ面の温度上昇に時間がかかるが、接合部に
オープン不良が発生している場合は、熱の逃げ場所がな
いためフリップチップＩＣ面の温度が短時間に上昇す
る。従って、赤外線カメラで捕らえたフリップチップＩ
Ｃ面の温度分布を時系列に観察することによりオープン
不良を検査することができる。
【００１８】（実施の形態５）図５は本発明の請求項５
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。図
５において、Ｘ線発生器１から照射されたＸ線は、回路
基板２と回路基板２上に接合されたフリップチップＩＣ
３を透過し、Ｘ線センサー４のセンサー面で光に変換さ
れて画像化される。フリップチップ接合の接合部はＸ線
の吸収率が高い鉛や金等の貴金属材料が使われているの
で、Ｘ線画像では接合部が周辺に比べて黒くなり、その
位置を容易に特定することができる。次に、フリップチ
ップ接合部に向けて超音波プローブ１０から超音波を入
射し、接合面から反射してきた超音波エコーを計測す
る。正常に接合されている場合は、超音波は図８に示す
フリップチップ接合面から回路基板側に逃げるため、フ
リップチップ接合面から反射する超音波エコーは比較的
小さいが、接合部にオープン不良が発生している場合
は、フリップチップ接合面に当たった超音波は反射して
超音波プローブまで戻るので、検出される超音波エコー
のエネルギーは大きくなる。従って、超音波のエコーの
大きさを観測することによる接合部のオープン不良を検
査することができる。
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。図
５において、Ｘ線発生器１から照射されたＸ線は、回路
基板２と回路基板２上に接合されたフリップチップＩＣ
３を透過し、Ｘ線センサー４のセンサー面で光に変換さ
れて画像化される。フリップチップ接合の接合部はＸ線
の吸収率が高い鉛や金等の貴金属材料が使われているの
で、Ｘ線画像では接合部が周辺に比べて黒くなり、その
位置を容易に特定することができる。次に、フリップチ
ップ接合部に向けて超音波プローブ１０から超音波を入
射し、接合面から反射してきた超音波エコーを計測す
る。正常に接合されている場合は、超音波は図８に示す
フリップチップ接合面から回路基板側に逃げるため、フ
リップチップ接合面から反射する超音波エコーは比較的
小さいが、接合部にオープン不良が発生している場合
は、フリップチップ接合面に当たった超音波は反射して
超音波プローブまで戻るので、検出される超音波エコー
のエネルギーは大きくなる。従って、超音波のエコーの
大きさを観測することによる接合部のオープン不良を検
査することができる。
【００１９】（実施の形態６）図６は本発明の請求項６
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。本
実施の形態では、実施の形態２および４と同様に赤外線
顕微鏡により図８に示すフリップチップＩＣ裏面のバン
プ接合部の位置が検出される。次に、フリップチップ接
合部に向けて超音波プローブ１０から超音波を入射し、
接合面から反射してきた超音波エコーを計測する。正常
に接合されている場合は、超音波は図８に示すフリップ
チップ接合面から回路基板側に逃げるため、フリップチ
ップ接合面から反射する超音波エコーは比較的小さい
が、接合部にオープン不良が発生している場合は、フリ
ップチップ接合面に当たった超音波は反射して超音波プ
ローブまで戻ってくるので、検出される超音波エコーの
エネルギーは大きくなる。従って、超音波エコーの大き
さを観測することにより接合部のオープン不良を検査す
ることができる。
記載のフリップチップ接合検査方法の説明図である。本
実施の形態では、実施の形態２および４と同様に赤外線
顕微鏡により図８に示すフリップチップＩＣ裏面のバン
プ接合部の位置が検出される。次に、フリップチップ接
合部に向けて超音波プローブ１０から超音波を入射し、
接合面から反射してきた超音波エコーを計測する。正常
に接合されている場合は、超音波は図８に示すフリップ
チップ接合面から回路基板側に逃げるため、フリップチ
ップ接合面から反射する超音波エコーは比較的小さい
が、接合部にオープン不良が発生している場合は、フリ
ップチップ接合面に当たった超音波は反射して超音波プ
ローブまで戻ってくるので、検出される超音波エコーの
エネルギーは大きくなる。従って、超音波エコーの大き
さを観測することにより接合部のオープン不良を検査す
ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明のフリップチップ
接合検査方法によれば、従来検査が困難であったバンプ
と電極ランドのオープンが１０μｍ以下のフリップチッ
プ接合部のオープン不良の検査においても、信頼性の高
い検査が可能になるという有利な効果が得られる。
接合検査方法によれば、従来検査が困難であったバンプ
と電極ランドのオープンが１０μｍ以下のフリップチッ
プ接合部のオープン不良の検査においても、信頼性の高
い検査が可能になるという有利な効果が得られる。
【図１】本発明の請求項１記載の検査方法の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の請求項２記載の検査方法の説明図であ
る。
る。
【図３】本発明の請求項３記載の検査方法の説明図であ
る。
る。
【図４】本発明の請求項４記載の検査方法の説明図であ
る。
る。
【図５】本発明の請求項５記載の検査方法の説明図であ
る。
る。
【図６】本発明の請求項６記載の検査方法の説明図であ
る。
る。
【図７】本発明の請求項１および２記載の高さ測定方法
の説明図である。
の説明図である。
【図８】フリップチップ接合状態を示す断面図である。
１ Ｘ線発生装置 ２ 回路基板 ３ フリップチップＩＣ ４ Ｘ線センサー ５ レーザーフォーカス変位計 ６ ミラー ７ 赤外線顕微鏡 ８ レーザー照射器 ９ 赤外線カメラ １０ 超音波プローブ
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体ベアチップを回路基板に直接実装
するフリップチップ実装の接合検査において、フリップ
チップ実装された回路基板面に対して垂直方向にＸ線を
照射するＸ線発生器と回路基板を透過したＸ線を検出し
て回路基板のＸ線透視画像が得られるＸ線検出器とを備
えたバンプ接合位置検出手段と、前記回路基板面および
回路基板上に実装された半導体ベアチップの裏面の高さ
をそれぞれ個別に測定する高さ測定手段を有し、前記バ
ンプ接合位置検出手段が検出したバンプ接合位置で、バ
ンプ接合部の裏側の半導体ベアチップの裏面の高さと、
バンプ接合部近傍の回路基板面の高さを、前記高さ測定
手段により測定し、その測定値の差を全てのバンプ接合
部について求め、その差の平均値によりバンプ接合部の
オープン不良を検出することを特徴とするフリップチッ
プ接合検査方法。 - 【請求項２】 バンプ接合位置検出手段が赤外線顕微鏡
であり、ベアチップを透過した赤外線を検出することに
よりベアチップ裏面のバンプ接合位置を検出することを
特徴とする請求項１記載のフリップチップ接合検査方
法。 - 【請求項３】 半導体ベアチップを回路基板に直接実装
するフリップチップ実装の接合検査において、フリップ
チップ実装された回路基板面に対して垂直方向にＸ線を
照射するＸ線発生器と回路基板を透過したＸ線を検出し
て回路基板のＸ線透視画像が得られるＸ線検出器とを備
えたバンプ接合位置検出手段と、前記半導体ベアチップ
を局所的に加熱するレーザー光等の加熱手段と、半導体
ベアチップの裏面の温度分布を測定する赤外線カメラ等
の温度分布測定手段を有し、バンプ接合位置検出手段が
検出したバンプ接合位置の真上を加熱手段により局所的
に加熱し、同時に半導体ベアチップの裏面の温度分布の
時系列の変化を前記温度分布測定手段によって測定し、
正常に接合されたバンプ接合部における温度分布の時系
列変化と、バンプが離れて接続しないオープン不良が発
生しているときの温度分布の時系列変化とを比較するこ
とにより、バンプ接合部のオープン不良を検出すること
を特徴とするフリップチップ接合検査方法。 - 【請求項４】 バンプ接合位置検出手段が赤外線顕微鏡
であり、ベアチップを透過した赤外線を検出することに
よりベアチップ裏面のバンプ接合位置を検出することを
特徴とする請求項３記載のフリップチップ接合検査方
法。 - 【請求項５】 半導体ベアチップを回路基板に直接実装
するフリップチップ実装の接合検査において、フリップ
チップ実装された回路基板面に対して垂直方向にＸ線を
照射するＸ線発生器と回路基板を透過したＸ線を検出し
て回路基板のＸ線透視画像が得られるＸ線検出器とを備
えたバンプ接合位置検出手段と、前記半導体ベアチップ
表面を走査して指向性の高い超音波をベアチップ内部に
向けて入射する超音波発信手段と、半導体ベアチップ内
部に入射した超音波がベアチップ端面に反射して戻るま
での時間と反射した超音波エコーの強さを波形で表しベ
アチップ端面の形状を測定する超音波測定手段を有し、
前記バンプ位置検出手段が検出したバンプ接合位置で超
音波発信手段によりバンプ接合部に向けて超音波を発信
し、バンプ接合部からの反射エコーを測定し、正常に接
合されたバンプ接合部における超音波エコーの波形と、
バンプが離れて接続しないオープン不良が発生している
ときの超音波エコーの波形を比較することにより、バン
プ接合部のオープン不良を検出することを特徴とするフ
リップチップ接合検査方法。 - 【請求項６】 バンプ接合位置検出手段が赤外線顕微鏡
であり、ベアチップを透過した赤外線を検出することに
よりベアチップ裏面のバンプ接合位置を検出することを
特徴とする請求項５記載のフリップチップ接合検査方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35100697A JP3599986B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | フリップチップ接合検査方法および検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35100697A JP3599986B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | フリップチップ接合検査方法および検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11183406A true JPH11183406A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3599986B2 JP3599986B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=18414405
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35100697A Expired - Fee Related JP3599986B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | フリップチップ接合検査方法および検査装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3599986B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048841A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Moritex Corp | シリコン基板によるチップを基材にバンプ接合した構造体の検査装置 |
| WO2009069074A1 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Nxp B.V. | Method of and device for determining the distance between an integrated circuit and a substrate |
| WO2009069075A2 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Nxp B.V. | Method of and device for determining and controlling the distance between an integrated circuit and a substrate |
| JP2009175136A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-08-06 | Panasonic Corp | 超音波測定方法、電子部品製造方法、及び、半導体パッケージ |
| KR101258394B1 (ko) | 2010-05-19 | 2013-04-30 | 파나소닉 주식회사 | 반도체 발광 소자의 실장 방법과 실장 장치 |
| KR101373125B1 (ko) * | 2012-10-29 | 2014-03-11 | 한국생산기술연구원 | 반도체 패키지의 결함 검출 시스템 및 이를 이용한 검출 방법 |
| JP2014168089A (ja) * | 2014-04-23 | 2014-09-11 | Nikon Corp | 基板重ね合わせ装置、基板重ね合わせ方法、及びデバイスの製造方法 |
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| JP2018115932A (ja) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 東芝Ｉｔコントロールシステム株式会社 | Ｘ線検査装置 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35100697A patent/JP3599986B2/ja not_active Expired - Fee Related
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