JP2000161916A - Inspection device for semiconductor packages - Google Patents
Inspection device for semiconductor packagesInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、BGA・CSPパ
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。The present invention relates to an apparatus for inspecting ball terminals (solder bumps) arranged in a semiconductor package such as a BGA / CSP package.
【0002】[0002]
【従来の技術】BGA・CSPパッケージのボール端子
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。2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for inspecting a ball terminal of a BGA / CSP package, there has been a laser displacement measuring device, and a device using image processing has been proposed.
【0003】レーザ変位計測装置は、半導体パッケージ
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。A laser displacement measuring apparatus accommodates a semiconductor package in a tray in an inverted state, and scans a ball terminal on the back surface of the package with a laser beam, thereby obtaining a semiconductor package.
This device measures the presence or absence of ball terminals, ball pitch, ball diameter, ball shape, and ball position (position shift). In addition to such ball measurement, a three-dimensional laser displacement measuring device for measuring the flatness (ball coplanarity) of a ball terminal array has been put to practical use.
【0004】画像処理を用いた検査装置としては、2次
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。[0004] As an inspection apparatus using image processing, there is an inspection apparatus which measures the height of a ball by calculating the amount of movement of a small glossy circle on the top surface of a ball from a two-dimensional image and a three-dimensional image.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ変位
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。According to the laser displacement measuring device, the apex of the ball terminal must be accurately irradiated with the laser light, and the laser light is applied to all the ball terminals in the package. Since it is necessary to scan, much time is required for measurement. In addition, since the apex of the ball terminal is irradiated with laser light and the reflected laser light is measured by a sensor optical system, there is no problem if the surface condition of the ball terminal is good, but the entire ball terminal is clouded. If there is no gloss at the apex, or if there is a flaw on the surface of the apex of the ball terminal, an accurate measurement result cannot be obtained.
【0006】さらに、レーザ光のスキャンはボール端子
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。Further, the scanning of the laser beam is performed along the column direction or the row direction of the ball terminal array. However, the scanning position of the laser beam is not always adjusted to the ball position due to an error in the positioning of the package storage tray with respect to the measurement position. There is also a problem that the ball coplanarity measurement is not always reliable because it does not always coincide with the vertex of the terminal.
【0007】一方、画像処理を用いた従来の考え方とし
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。On the other hand, as a conventional idea using image processing, as shown in FIG. 8, a small glossy circle is formed on the top surface of the ball by illumination, and the position of the small glossy circle in the ball image by the two-dimensional sensor is used. The height is determined by the difference between (A) and the position (B) of a small glossy circle formed in a three-dimensional image taken obliquely. In this method, the ball top surface may actually occur. If there is clouding due to oxidation, etc., if the top surface is also chipped or scratched and a small circle could not be made, or if the sphericity of the ball has been impaired, a large error will occur. There is a problem that measurement cannot be performed.
【0008】本発明はそのような実情に鑑みてなされた
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。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor package inspection apparatus capable of performing ball coplanarity measurement accurately and at high speed.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の検査装置は、B
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。According to the present invention, there is provided an inspection apparatus comprising:
An apparatus for inspecting ball terminals two-dimensionally arranged in a semiconductor package such as a GA / CSP package, wherein the ball terminals are formed in a direction orthogonal to a ball terminal forming surface of the semiconductor package.
A two-dimensional measurement line sensor that captures an entire image of a ball terminal, and is arranged in parallel with the two-dimensional measurement line sensor, and captures an overall image of the ball terminal from an oblique direction with respect to the ball terminal formation surface of the semiconductor package. A line sensor for three-dimensional measurement, a drive mechanism for relatively moving the line sensor and the semiconductor package in one direction of a ball terminal array, and an arithmetic processing unit are provided. Then, the arithmetic processing means obtains the center position of each ball terminal from the whole image of the ball terminal imaged by the two-dimensional measurement line sensor, and calculates the whole image of the ball terminal imaged by the three-dimensional measurement line sensor as a curve. By recognizing the apex of each ball terminal by performing an interpolation operation, and then recognizing the two-dimensional position of each ball terminal including the inclination of the package from the center position data of the ball terminal, and correlating with the vertex data Vertex data is converted into one plane data, a virtual plane along the vertex of the ball terminal group is obtained from the converted data, and the flatness of the ball terminal array is obtained using the virtual plane. Characterized by
【0010】本発明の検査装置によれば、ボール端子の
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。According to the inspection apparatus of the present invention, a plane image and an oblique image of a ball terminal are captured, and the ball coplanarity is obtained from the two image data. The inspection speed can be increased as compared with the laser displacement measuring device.
【0011】しかも、パッケージをラインセンサに対し
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。Further, since the package is moved relative to the line sensor and all ball terminals in the package are imaged, the line sensor (three-dimensional measurement ) Does not cause distortion (shrinkage) in the obtained image in the tilt direction (imaging direction) of the line sensor. This eliminates the need for data correction (soft correction) of an oblique image picked up by the three-dimensional measurement line sensor or hardware correction using a special lens system such as a telecentric lens.
【0012】また、3次元計測では、従来の光沢小円の
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。In the three-dimensional measurement, the entire contour of the ball terminal is imaged and the vertex of the ball terminal is obtained from the image, as compared with the conventional method of measuring by moving the position of the small gloss circle. Even when the surface of the apex of the ball terminal is poor, such as when the entire ball terminal is fogged and there is no gloss at the apex, or when the apex surface is scratched,
Even if the sphericity is slightly poor, the apex of the ball terminal can be accurately recognized.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、以下、図
面に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1は本発明の実施の形態の概略構成を示
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。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the signal processing system of the embodiment.
【0015】まず、本実施の形態の検査装置は、段積み
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。First, the inspection apparatus of the present embodiment converts the loader tray T1 handled by a stacking stocker (not shown) and positioned on the moving table 11a into an X.
A first moving mechanism 11 which is conveyed along the axial direction and passes through the two-dimensional / three-dimensional measuring position S1 and an unloader tray T2 positioned on the moving table 12a by the front / back inverting mechanism 13 are moved along the X-axis direction. And transport (1st
And a second moving mechanism 12 for passing through the visual inspection position S2. A predetermined number of packages P are stored in the loader tray T1 in a state where the surface on which the ball terminals B are formed faces upward.
【0016】表裏反転機構13は、2次元/3次元計測
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。The reversing mechanism 13 covers the loader tray T1 that has passed the two-dimensional / three-dimensional measurement position S1 from above with a waiting empty tray (unloader tray T2).
By inverting the loader tray T1 in the set state and the empty tray upside down, the package P accommodated in the loader tray T1 is transferred to the empty tray in an upside down posture, and then the upper tray (loader Tray T1
) Is removed, and the lower tray (unloader tray T2) is positioned on the moving table 12a of the second moving mechanism 12.
【0017】以上の第1の移動機構11、第2の移動機
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。The above-described first moving mechanism 11, second moving mechanism 12, and front / back reversing mechanism 13 are each driven and controlled by a control signal from the arithmetic processing unit 20 in an operation described later.
【0018】2次元/3次元計測ポジションS1 には、
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。At the two-dimensional / three-dimensional measurement position S1,
A two-dimensional measurement line sensor (CCD camera) 1 that captures an entire image of the ball terminal B from a direction (directly above) orthogonal to the ball terminal formation surface of the package P that moves in the X-axis direction by the first moving mechanism 11. Are arranged in parallel with the two-dimensional measurement line sensor 1 and obliquely to the ball terminal forming surface of the package P (for example, at an elevation angle of 30 °).
A three-dimensional measurement line sensor (CCD camera) 2 that captures an entire image of the ball terminal B is arranged.
【0019】これら2次元計測用ラインセンサ1と3次
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。The two-dimensional measurement line sensor 1 and the three-dimensional measurement line sensor 2 are arranged such that the pixel array is along a direction orthogonal to the moving direction of the package P, that is, along the Y-axis direction. In addition, 2D / 3D measurement position S
1, two illumination light sources 4 are arranged below the two-dimensional measurement line sensor 1 so as to face each other with the optical axis of the line sensor 1 interposed therebetween.
【0020】外観検査ポジションS2 には、第2の移動
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。At the appearance inspection position S 2, an appearance inspection line sensor (CCD camera) 3 (a plurality of CCD cameras may be provided) for capturing a planar image of the surface of the package P moved in the X-axis direction by the second moving mechanism 12 and a plurality thereof. An illumination light source 5 is provided. Note that the visual inspection line sensor 3 is also arranged such that the pixel array is along the direction (Y-axis direction) orthogonal to the moving direction of the package P, as before.
【0021】この外観検査ポジションS2 に配置された
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。Each output of the line sensor 3 for visual inspection arranged at the visual inspection position S2 and the line sensor 1 for two-dimensional measurement and the line sensor 2 for three-dimensional measurement arranged at the two-dimensional / three-dimensional measuring position S1. As shown in FIG. 2, the signals are sequentially guided to the image processing devices 21, 22, and 23, and are subjected to predetermined signal processing (eg, multi-value processing).
It is adopted in the arithmetic processing unit 20.
【0022】なお、以上の3台のラインセンサ1,2,
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。The above three line sensors 1, 2, 2
3 and its illumination light sources 4 and 5, respectively,
The drive is controlled by the two-dimensional measurement line sensor 1
The three-dimensional measurement line sensor 2 and the illumination light source 4 are turned on while the loader tray T1 passes the two-dimensional / three-dimensional measurement position S1, and the visual inspection line sensor 3 and its illumination light source 5 are , Unloader tray T
ON while 2 passes the visual inspection position S2
Becomes
【0023】演算処理装置20は、パッケージPが2次
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。The arithmetic processing unit 20 is based on plane image data (see FIG. 3) from the two-dimensional measurement line sensor 1 which is collected when the package P passes through the two-dimensional / three-dimensional measurement position S1. The presence / absence of a ball terminal, the ball diameter and the ball shape are determined, the center position of each ball terminal B on the plane image data is determined, and the ball pitch and the ball position are determined from the center position data.
【0024】また、演算処理装置20は、3次元計測用
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。The arithmetic processing unit 20 processes the oblique image data (see FIG. 4) from the three-dimensional measurement line sensor 2 and recognizes the vertices of each ball terminal B on the plane image data. The ball coplanarity is obtained using the vertex data and the previously obtained center position data.
【0025】具体的には、全ボール端子の中心位置デー
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。Specifically, an inclination (positioning error of the loader tray T1 and the package P) with respect to the X-axis in the arrangement direction (row direction) of the ball terminals at the time of imaging is obtained from the center position data of all the ball terminals. The data and the angle data (30 °) of the three-dimensional measurement are fed back to the vertex data of the ball terminal to obtain a correlation.
An operation process is performed such that the data is converted into two plane data, a virtual plane along the vertex group of the ball terminal is obtained from the converted data by the least square method, and the ball coplanarity is obtained using the virtual plane.
【0026】さらに、演算処理装置20は、パッケージ
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。Further, the arithmetic processing unit 20 determines the presence / absence of a mark, chipping, missing characters, and package void based on the image data from the visual inspection line sensor 3 which is collected when the package P has passed the visual inspection position S2. Is determined.
【0027】なお、演算処理装置20は、以上の処理に
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。In addition to the above-mentioned processing, the arithmetic processing unit 20 also outputs data on ball pitch, ball diameter, ball position and ball coplanarity, and data on marks and package voids to a video monitor 24 such as a CRT. , Output to an external device such as an FFD (floppy disk drive) 25 and a printer 26.
【0028】次に、本実施の形態の検査動作を説明す
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。Next, the inspection operation of this embodiment will be described. First, the package P is set on the loader tray T1 with the ball terminal forming surface facing upward, and the loader tray T1 is stored in a stacking stocker (not shown).
【0029】検査が開始されると、段積みストッカから
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。When the inspection is started, one loader tray T1 is taken out of the stacking stocker and positioned on the moving table 11a of the first moving mechanism 11. When this operation is completed, the first moving mechanism 11 is driven,
The loader tray T1 is in the 2D / 3D measurement position S1
, And passes through the measurement position S1, the two-dimensional measurement line sensor 1 and the three-dimensional line sensor 2 capture a plane image and an oblique image of the ball terminal B of the package P in the loader tray T1. Then, each of the image data is taken into the arithmetic processing unit 20.
【0030】次に、ローダトレイT1 が表裏反転位置に
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。Next, when the loader tray T1 reaches the front / back inversion position, the front / back inversion mechanism 13 is driven, and the package P on which the two-dimensional / three-dimensional measurement has been completed is loaded into the loader tray T.
1 is transferred to the unloader tray T2, and the unloader tray T2, that is, the unloader tray T2 in which the package P is stored with its front side facing up, is positioned on the moving table 12a of the second moving mechanism 12. In addition,
The loader tray T1 emptied by the transfer of the package P is stored in the collection stocker.
【0031】以上の表裏反転動作が完了した時点で、第
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。When the above-described reversal operation is completed, the first moving mechanism 11 is driven, the moving table 11a returns to the initial position, and the next loader tray T1 is positioned on the moving table 11a. . Further, at the time when the front / back reversal operation is completed, the second moving mechanism 12 is driven, and the unloader tray T2 moves toward the visual inspection position S2, and when passing through the inspection position S2, the line sensor for visual inspection is used. 3 captures a planar image of the surface of the package P, and the image data is processed by the arithmetic processing unit 20.
It is taken in. During such an appearance inspection process, the first moving mechanism 11 is driven, and the two-dimensional and three-dimensional measurement processes of the package P in the next loader tray T1 are executed in parallel. .
【0032】以上でトレイ1枚分の計測が完了し、2次
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。With the above, the measurement for one tray is completed. Based on the image data taken at the two-dimensional / three-dimensional measurement position S1, the arithmetic processing unit 20 determines whether or not there is a ball terminal.
Ball pitch, ball diameter, ball shape, ball position,
In addition, the ball coplanarity is obtained, and it is determined whether or not each data is within an allowable range, and the presence or absence of a mark defect / package void is determined from the image data collected at the visual inspection position S2. From the package P is determined. If there is a package defect, a refill position (not shown)
, A refilling process is performed between the defective package and a previously prepared non-defective package.
【0033】以上の実施の形態によれば、2次元/3次
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。According to the above-described embodiment, the ball measurement at the two-dimensional / three-dimensional position S1 and the mark / package void inspection at the visual inspection position S2 can be performed with the same tact. In performing the package appearance inspection (ball measurement + mark / package void inspection), the inspection tact can be reduced.
【0034】ここで、本発明の検査装置では、前記した
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。Here, in the inspection apparatus of the present invention, since the ball coplanarity is obtained by the above-described arithmetic processing, accurate ball coplanarity measurement can be always performed. The reason will be described in detail below with reference to FIG. 1 and FIGS.
【0035】まず、パッケージPのボール端子B・・Bが
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。First, the ball terminals BB of the package P are formed with high precision, and the ball terminals BB arranged in the column or row direction (Y direction in FIG. 1) of the two-dimensional array are located on a straight line. In this case, there is no difference in the distance between each ball terminal B and the line sensor 2 for three-dimensional measurement in the imaging direction of the line sensor 2 for three-dimensional measurement. There is no problem if the ball coplanarity is obtained only from the vertex data obtained from the data.
【0036】しかし、図5及び図6に示すように、1列
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。However, as shown in FIGS. 5 and 6, when the ball terminals B are not arranged in a straight line, the distance between the ball terminals B in the imaging direction of the three-dimensional measurement line sensor 2 is determined. In fact, although the vertex heights of all the ball terminals B are the same (FIG. 5), as shown in FIG. Are not aligned on a straight line, and the vertex heights are different. That is, when the ball terminal B is imaged in an oblique direction, the ball terminals B,.
Position accuracy has a great influence on the measurement accuracy.
【0037】本発明の検査装置では、そのような点を考
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。In the inspection apparatus of the present invention, in consideration of such a point, the center position of each ball terminal is obtained based on the plane image data from the two-dimensional measurement line sensor 1, and the center position data is obtained by 3 By feeding back to the oblique image (three-dimensional image) of the ball terminal obtained by the line sensor 2 for dimension measurement, the two-dimensional inclination of the package P and the influence of the positional accuracy of each ball terminal are corrected. According to the inspection apparatus of the present invention, of the illumination light applied to the ball terminal, the whole contour (oblique image) of the ball terminal is imaged instead of measuring the vertex of the ball terminal from the specularly reflected light at the vertex of the ball terminal. However, since the vertex of the ball terminal is recognized by the image processing, even if the surface state near the vertex of the ball terminal is bad and normal reflected light cannot be obtained, It is possible to always accurately detect the apex of the ball terminals. As a result, accurate ball coplanarity can always be obtained.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の検査装置
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。As described above, according to the inspection apparatus of the present invention, the ball coplanarity of a ball terminal such as a BGA / CSP package can be measured at high speed and with high accuracy. In addition, since the entire image of the ball terminal is captured, the vertex position of the ball terminal is recognized from the image data, and the ball coplanarity is obtained, the ball terminal is fogged or the ball top has a scratch or the like. However, it is practical because accurate measurement can always be performed irrespective of this.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の実施の形態の概略構成を示す斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明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。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing system according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態において2次元計測用ライ
ンセンサで撮像される画像の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image captured by a two-dimensional measurement line sensor according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態において3次元計測用ライ
ンセンサで撮像される画像の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an image captured by a three-dimensional measurement line sensor according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の検査装置においてボールコプラナリテ
ィを求める際の演算手法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a calculation method when obtaining ball coplanarity in the inspection device of the present invention.
【図6】同じくボールコプラナリティの演算手法の説明
図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a ball coplanarity calculation method.
【図7】同じくボールコプラナリティの演算手法の説明
図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a ball coplanarity calculation method.
【図8】画像処理を用いた検査装置における高さ計測方
法の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a height measuring method in an inspection device using image processing.
1 2次元計測用ラインセンサ 2 3次元計測用ラインセンサ 3 外観検査用ラインセンサ 4,5 照明用光源 11 第1の移動機構 12 第2の移動機構 13 表裏反転機構 20 演算処理装置 21,22,23 画像処理装置 P パッケージ T1 ローダトレイ T2 アンローダトレイ S1 2次元/3次元計測ポジション S2 外観検査ポジション DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2D measurement line sensor 2 3D measurement line sensor 3 Visual inspection line sensor 4,5 Illumination light source 11 1st moving mechanism 12 2nd moving mechanism 13 Front / back inversion mechanism 20 Arithmetic processing unit 21,22 23 Image processing device P Package T1 Loader tray T2 Unloader tray S1 2D / 3D measurement position S2 Visual inspection position
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA00 AA03 AA04 AA16 AA17 AA21 AA24 AA26 AA31 AA47 AA49 AA51 BB07 BB15 BB18 CC26 DD06 FF04 FF42 GG14 GG16 HH12 HH14 JJ03 JJ05 JJ08 JJ09 JJ26 NN02 PP12 QQ03 QQ18 QQ21 QQ23 QQ24 QQ25 RR05 RR08 SS01 SS06 SS13 TT01 TT02 TT07 TT08 2G051 AA61 AA62 AB20 BA01 CA03 CA04 CA07 CB01 EA11 EC06 FA10 Continuation of the front page F term (reference) 2F065 AA00 AA03 AA04 AA16 AA17 AA21 AA24 AA26 AA31 AA47 AA49 AA51 BB07 BB15 BB18 CC26 DD06 FF04 FF42 GG14 GG16 HH12 HH14 JJ03 JJ05 JJ08 Q03 GG08 NN09 SS13 TT01 TT02 TT07 TT08 2G051 AA61 AA62 AB20 BA01 CA03 CA04 CA07 CB01 EA11 EC06 FA10
Claims (1)
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。1. An apparatus for inspecting ball terminals arranged in a semiconductor package such as a BGA / CSP package, wherein a two-dimensional image of an entire image of the ball terminals is taken from a direction orthogonal to a ball terminal forming surface of the semiconductor package. A line sensor for measurement, a line sensor for three-dimensional measurement which is arranged in parallel with the line sensor for two-dimensional measurement, and captures an entire image of the ball terminal from an oblique direction with respect to the ball terminal formation surface of the semiconductor package; A driving mechanism for relatively moving the sensor and the semiconductor package in one direction of the ball terminal array; and an arithmetic processing means, wherein the arithmetic processing means is an entire image of the ball terminal imaged by the two-dimensional measurement line sensor. The center position of each ball terminal is calculated from the overall image of the ball terminal captured by the three-dimensional measurement line sensor. Recognizing the vertices of Le terminal, then 2 from the center position data of the ball pin of the ball pin
The vertex data is converted into one plane data by recognizing the dimensional position and correlating with the vertex data, and a virtual plane along the vertex of the ball terminal group is obtained from the converted data. A semiconductor package inspection apparatus characterized in that the flatness of a ball terminal array is obtained by using the method.
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