JPH1123484A - パターン検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】欠陥を過剰検出することなくはんだ付用ピンラ
ンドの良否を判定する。 【解決手段】ピン挿入孔のポジパターンを取得し（２７
１）ノイズパターンを除去した後に拡大したもの（２８
１）と、ピン周囲部に形成されたはんだ付用ピンランド
のポジパターン（２７２）を取得して反転したもの（２
８２）との論理積パターン（２８３）を取得し、この論
理積パターンのサイズが設定値以上であればピンランド
が欠陥であると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピングリッドアレ
イ（ＰＧＡ）パッケージ等に形成された、孔周囲部のリ
ング状ランドのパターン検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、検査対象としてのＰＧＡパッケ
ージ１０を示している。このパッケージの中央凹部に搭
載された半導体チップ１１の周囲には、ボンディングパ
ッド１２が形成さており、ボンディングパッド１２と半
導体チップ１１上の不図示のパッドとの間が、ボンディ
ングワイヤ１３で結線されている。ＰＧＡパッケージ１
０の表面外周部には、ピン挿入孔１４が格子状に形成さ
れ、各ピン挿入孔１４を中心としてその周囲部に、リン
グ状のピンランド１５が形成さている。ピンランド１５
は、ＰＧＡパッケージ１０の内部でボンディングパッド
１２と接続されている。ピン挿入孔１４にピンが挿入さ
れ、このピンがピンランド１５とはんだ付けされる。

【０００３】ＰＧＡパッケージ１０の外観検査は、ピン
をピン挿入孔１４に挿入する前に行われる。図８は、図
７の一部断面拡大図である。ピン挿入孔１４１〜１４３
の内周面及びその両端縁部はメッキされており、この両
端縁部がピンランドであり、ピンランド１５１〜１５３
はその一方側のものである。ピンランド１５１〜１５３
が形成された後に、ＰＧＡパッケージ１０の表面に保護
膜として樹脂膜１６が被着され、そのうち、ピンランド
１５１〜１５３の部分がエッチングにより除去される。
この除去が不完全で残留樹脂１６２及び１６３がそれぞ
れピンランド１５２及び１５３上に存在すると、その程
度によって、ピンとピンランド１５２及び１５３のそれ
ぞれとのはんだ付けが不良になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ピンランド外周部が樹
脂膜で覆われていても、ピンランドのピン挿入孔付近に
残留樹脂が存在しなければ、はんだ付けを正常に行うこ
とができる。また、ピン挿入孔の直径は０．６ｍｍ程度
であるが、この直径にはばらつきがあるので、残留樹脂
が存在しなければはんだ付けを正常に行うことが可能な
ピンランドピン挿入孔付近の範囲が、ピン挿入孔の直径
により異なる。

【０００５】はんだ付けを正常に行うことができるにも
拘わらず、ピンランド上に残留樹脂が存在するというこ
とだけで欠陥であると判定すると、ＰＧＡパッケージ１
０の歩留りが悪くなるので、欠陥過剰検出をできるだけ
少なくする必要がある。本発明の目的は、このような問
題点に鑑み、欠陥の過剰検出を低減可能なパターン検査
方法及び装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及びその作用効果】請求項
１では、基材の孔の周囲部に形成されたリング状ランド
のパターンを検査するパターン検査方法において、該孔
のパターンを第１パターンとして取得し、該ランドのパ
ターンを第２パターンとして取得し、該第１パターンを
拡大して拡大第１パターンを取得し、該拡大第１パター
ン内かつ該第２パターン外の部分に基づいて該ランドの
良否を判定する。

【０００７】第１及び第２のパターンは、ポジ又はネガ
のいずれであってもよい。このパターン検査方法によれ
ば、第１パターンを拡大して拡大第１パターンを取得し
ているので、孔のサイズのばらつきが考慮されて、ラン
ドの良否判定が正確になり、拡大第１パターンの替わり
に固定パターンを用いた場合よりも欠陥の過剰検出を低
減することが可能となるという効果を奏し、検査の質の
向上に寄与するところが大きい。

【０００８】請求項２のパターン検査方法では、請求項
１において、上記孔はスルーホールであり、進行方向が
該スルーホールの方向を含む光で上記基材の上記ランド
と反対側の面を照明し同時に該ランドを照明して該ラン
ドを撮像し、該ランドの画像を第１スライスレベルで２
値化することにより上記第１パターンを取得し、該２値
化と逆の論理で、該ランドの画像を第２スライスレベル
で２値化することにより、上記第２パターンを取得す
る。

【０００９】このパターン検査方法によれば、第１パタ
ーンと第２パターンとを同時に取得するので、これらを
別々に取得する場合よりも高速処理が可能になり、か
つ、両パターン間の位置ずれがなくなるので画像処理精
度が向上するという効果を奏する。請求項３のパターン
検査方法では、請求項１又は２において、上記第１パタ
ーンを拡大する前に、該第１パターンを縮小し次いで拡
大することによりノイズパターンを除去する。

【００１０】このパターン検査方法によれば、パターン
縮小後拡大することにより縮小の際に微小なノイズパタ
ーンが除去され、ノイズパターンの拡大が防止されるの
で、ランドの良否判定をより正確に行うことが可能とな
るという効果を奏する。請求項４のパターン検査方法で
は、請求項１乃至３のいずれか１つにおいて、上記拡大
第１パターン内かつ上記第２パターン外の画素が存在す
ればランド欠陥と判定する。

【００１１】このパターン検査方法によれば、構成が簡
単になるという効果を奏する。請求項５のパターン検査
方法では、請求項１乃至３のいずれか１つにおいて、上
記拡大第１パターン内かつ上記第２パターン外の部分の
大きさが設定値以上であればランド欠陥と判定する。こ
のパターン検査方法によれば、請求項４の場合よりも欠
陥過剰検出を低減することができるという効果を奏す
る。

【００１２】請求項６では、基材の孔の周囲部に形成さ
れたリング状ランドのパターンを検査するパターン検査
装置において、該孔のパターンを第１パターンとして取
得し、該ランドのパターンを第２パターンとして取得す
るパターン取得装置と、該第１パターンを拡大して拡大
第１パターンを取得し、該拡大第１パターン内かつ該第
２パターン外の部分を得る画像処理回路と、該拡大第１
パターン内かつ該第２パターン外の部分に基づいて該ラ
ンドの良否を判定する判定回路とを有する。

【００１３】請求項７のパターン検査装置では、請求項
６において、上記孔はスルーホールであり、上記パター
ン取得装置は、進行方向が上記孔の方向を含む光で上記
基材の上記ランドと反対側の面を照明し該ランドを照明
する照明装置と、該ランドを撮像して映像信号を出力す
る撮像装置と、該映像信号を第１スライスレベルで２値
化する第１の２値化回路と、該映像信号を第２スライス
レベルで２値化する第２の２値化回路と、該第１の２値
化回路の出力が書き込まれて、該孔のパターンが第１パ
ターンとして作成され、該第２の２値化回路の出力が書
き込まれて、該ランドのパターンが第２パターンとして
作成される画像メモリとを有する。

【００１４】請求項８のパターン検査装置では、請求項
６又は７において、上記画像処理回路は、上記第１パタ
ーンを拡大する前に、該第１パターンを縮小し次いで拡
大することによりノイズパターンを除去する。請求項９
のパターン検査装置では、請求項６乃至８のいずれか１
つにおいて、上記判定回路は、上記拡大第１パターン内
かつ上記第２パターン外の画素が存在すればランド欠陥
と判定する。

【００１５】請求項１０のパターン検査装置では、請求
項６乃至８のいずれか１つにおいて、上記判定回路は、
上記拡大第１パターン内かつ上記第２パターン外の部分
の大きさが設定値以上であればランド欠陥と判定する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。 ［第１実施形態］図１は、本発明の第１実施形態のパタ
ーン検査装置概略構成を示す。ＰＧＡパッケージ１０
は、搬送装置１８に搭載されてステップ駆動され、検査
部において１つずつ外観検査される。この検査部には、
ＰＧＡパッケージ１０の下方に面状の照明装置２０が配
置され、ＰＧＡパッケージ１０の上方にリング状の照明
装置２１が配置されている。ＰＧＡパッケージ１０の表
面は、結像レンズ２２で撮像素子２３上に結像され、撮
像素子２３からビデオ信号ＶＳが出力される。撮像素子
２３と結像レンズ２２とで撮像装置が構成されている。
撮像素子２３は、ポイントセンサ、ラインセンサ又はエ
リアセンサであり、ポイントセンサ又はラインセンサの
場合には、不図示の走査光学系を用いかつＰＧＡパッケ
ージ１０を搬送装置１８又は不図示のステージで連続的
に移動させて、２次元画像のビデオ信号ＶＳを得る。

【００１７】図２（Ａ）は、検査対象の一部の平面図で
あり、ハッチングを施した部分は樹脂膜１６を示してい
る。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中のＡ−Ａ線に沿ったビ
デオ信号ＶＳの波形を示す。後述の処理対象画像をより
正確にするために、ピン挿入孔１４１及び１４４の透過
光のビデオ信号ＶＳが飽和出力（１００％）となり、ピ
ンランド１５１及び１５４での反射光のビデオ信号ＶＳ
が飽和出力の約５０％になるように、照明装置２０及び
２１の電力が調整されている。

【００１８】図１において、ビデオ信号ＶＳは２値化回
路２４及び２５に供給され、それぞれスライスレベルＳ
Ｌ１及びＳＬ２と比較さて２値化される。上記処理対象
画像をより正確にするために、スライスレベルＳＬ１及
びＳＬ２はそれぞれ、図２（Ｂ）に示す如く、ビデオ信
号ＶＳの飽和出力の約７５％及び約２５％に設定されて
いる。

【００１９】２値化回路２４及び２５の出力はそれぞれ
画像メモリ２６及び２７に書き込まれる。図３に示す透
過２値画像２７１及び反射２値画像２７２はそれぞれ画
像メモリ２６及び２７に格納された、図２（Ａ）に対応
した画像（処理対象画像）である。例えば、ハッチング
を施した部分の画素値は‘１’であり、その他の部分の
画素値は‘０’である。

【００２０】図１の画像処理回路２８は、これらの画像
に対し、図３に示すような処理を行う。すなわち、一方
では透過２値画像２７１中のピン挿入パターン１４１Ａ
及び１４４Ａを拡大してそれぞれピン挿入孔拡大パター
ン１４１Ｂ及び１４４Ｂとした透過２値拡大画像２８１
を取得し、他方では反射２値画像２７２の各画素の論理
値を反転して反射２値反転画像２８２を取得する。そし
て、透過２値拡大画像２８１と反射２値反転画像２８２
の対応する各画素について論理積を演算し、論理積画像
２８３を得る。残留樹脂パターン１６４Ａは、ピン挿入
孔拡大パターン１４４Ｂの内側に存在する樹脂膜の一部
である。

【００２１】図１の判定回路２９は、画像処理回路２８
で得られた論理積画像２８３に基づいて、ピンランドが
正常であるか欠陥であるかを判定する。図３の場合、ピ
ン挿入孔拡大パターン１４１Ｂの内側には‘１’の画素
が存在しないので、図２（Ａ）のピンランド１５１は正
常であると判定され、ピン挿入孔拡大パターン１４４Ｂ
の内側には‘１’の画素が存在するので、図２（Ａ）の
ピンランド１５４は欠陥であると判定される。

【００２２】パターン拡大は、例えば図６（Ｃ）に示す
如く、各画素について、着目画素が‘１’であればこれ
を中心とする３×３画素を全て‘１’にすることにより
行われる。この場合、透過２値拡大画像２８１は透過２
値画像２７１と異なる記憶領域に作成される。本第１実
施形態では、照明装置２０及び２１並びに２値化回路２
４及び２５を用い、図２（Ｂ）に示すように２つのスラ
イスレベルＳＬ１及びＳＬ２を設定することにより、図
３の透過２値画像２７１と反射２値画像２７２とを同時
に取得しているので、これらを別々に取得する場合より
も高速処理が可能になり、かつ、両画像の位置ずれがな
くなるので画像処理精度が向上する。

【００２３】また、ピン挿入孔の画像２７１を取得しこ
れを拡大しているので、ピン挿入孔のサイズのばらつき
が考慮されて、判定回路２９での判定が、拡大パターン
の替わりの固定パターンを用いた場合よりも正確にな
る。 ［第２実施形態］上記第１実施形態では、図３の論理積
画像２８３中に‘１’の画素が１つでも存在すれば欠陥
であると判定しているので、ノイズ対策が充分でない場
合にはビデオ信号ＶＳに含まれるノイズにより、ピン挿
入孔拡大パターン内に残留樹脂パターンが存在しないに
も拘わらず欠陥と判定される虞れが生ずる。また、ピン
挿入孔拡大パターン内に残留樹脂パターンが存在して
も、そのサイズが小さければはんだ付けを正常に行うこ
とができる。

【００２４】そこで、この第２実施形態では、図１の判
定回路２９において、残留樹脂パターン１６４Ａのサイ
ズを測定し、その値が設定値以上であれば欠陥であると
判定している。この測定には、例えば図４に示すような
周知のラジアル測長センサ３０を用いることができる。
ラジアル測長センサ３０は、その中央から放射状に延び
た画素について、中央から外側へ連続する‘１’の画素
数を求めるもとのであり、例えば８方向中の４方向が１
００μｍに相当する画素数以上であれば欠陥であると判
定する。図４の場合、残留樹脂パターン１６４Ｂ及び１
６４Ｃの存在によっては欠陥と判定されず、残留樹脂パ
ターン１６４Ａの存在によって欠陥と判定される。

【００２５】本第２実施形態によれば、ピン挿入孔拡大
パターン内の残留樹脂パターンサイズにより正常である
か欠陥であるかを判定するので、欠陥過剰検出を第１実
施形態の場合よりも低減することができる。 ［第３実施形態］図３において、パターン拡大を行うと
ノイズパターンも拡大されてしまい、これが残留樹脂パ
ターンと連なることにより欠陥と誤判定される虞が生ず
る。そこで、この第３実施形態では図５に示す如く、２
値化回路２４と画像メモリ２６との間にノイズパターン
除去回路３１を接続している。他の構成は、上記第１実
施形態又は第２実施形態と同一である。

【００２６】図６は、ノイズパターン除去回路３１によ
るノイズパターン除去方法の一例を示す。この方法で
は、パターンを縮小した後、拡大することにより、縮小
の際に微小なノイズパターンを除去し、除去されなかっ
たパターンのみ拡大して元のパターンに戻している。す
なわち、各画素について、着目画素を中心とする例えば
３×３画素が全て‘１’であれば着目画素を‘１’とす
ることによりパターン縮小を行う。この処理により、図
６（Ａ）では‘１’の画素が全て消失し、図６（Ｂ）で
は３×３画素がその中心の１画素に縮小される。次に、
図６（Ｃ）に示すように、第１実施形態で述べたパター
ン拡大処理を行う。

【００２７】本第３実施形態によれば、画像処理回路２
８においてノイズパターンの拡大が防止されるので、判
定回路２９での判定をより正確に行うことが可能とな
る。なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。
例えば、２値化回路２５の反転出力を用いることによ
り、回路２８で画像処理を行うことなく図３の反射２値
反転画像２８２を直接取得する構成であってもよい。

【００２８】また、２値化回路２４の反転出力を用い、
図３の反射２値反転画像２８２を取得せず、反射２値画
像２７２と、透過２値拡大画像２８１の反転画像との否
定論理和画像を得る構成であってもよい。２値化回路２
４及び２５の両方の反転出力を用いても、画像処理回路
２８での論理演算で対応できるので、同じ良否判定結果
を得ることができる。

【００２９】さらに、図５のノイズパターン除去回路３
１は、孤立してる‘１’の画素をパターンノイズとして
除去する構成であってもよい。また、検査対象は孔周囲
部にリング状パターンがあればよく、ピンが挿入されな
い多層基板のスルーホールに形成されたランドであって
もよい。メモリ２６及び２７を１つのメモリとし、その
内部がソフト的に２値化回路２４の出力の記憶領域と２
値化回路２５の出力の記憶領域とに分けられた構成であ
ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態のパターン検査装置概略
構成を示す図である。

【図２】（Ａ）は検査対象平面図であり、（Ｂ）は
（Ａ）中のＡ−Ａ線に沿ったビデオ信号波形を示す図で
ある。

【図３】図１の装置による画像処理の説明図である。

【図４】本発明の第２実施形態における正常／欠陥判定
処理の説明図である。

【図５】本発明の第３実施形態のパターン検査装置概略
構成を示す図である。

【図６】ノイズパターン除去方法の一例を示す説明図で
ある。

【図７】検査対象としてのピングリッドアレイパッケー
ジを示す図である。

【図８】図７のパッケージの一部断面拡大図である。

【符号の説明】

１０ ＰＧＡパッケージ １４、１４１〜１４４ ピン挿入孔 １４１Ａ、１４４Ａ ピン挿入パターン １４１Ｂ、１４４Ｂ ピン挿入孔拡大パターン １５、１５１〜１５４ ピンランド １５１Ａ、１５４Ａ ピンランドパターン １６ 樹脂膜 １６２〜１６４ 残留樹脂 １６４Ａ〜１６４Ｃ 残留樹脂パターン ２０、２１ 照明装置 ２２ 結像レンズ ２３ 撮像素子 ２４、２５ ２値化回路 ２６、２７ 画像メモリ ２７１ 透過２値画像 ２７２ 反射２値画像 ２８ 画像処理回路 ２８１ 透過２値拡大画像 ２８２ 反射２値反転画像 ２８３ 論理積画像 ２９ 判定回路 ３０ ラジアル測長センサ ３１ ノイズパターン除去回路 ＳＬ１、ＳＬ２ スライスレベル ＶＳ ビデオ信号

フロントページの続き (72)発明者 芳賀 進 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 大場 英俊 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の孔の周囲部に形成されたリング状
   ランドのパターンを検査するパターン検査方法におい
   て、 該孔のパターンを第１パターンとして取得し、 該ランドのパターンを第２パターンとして取得し、 該第１パターンを拡大して拡大第１パターンを取得し、 該拡大第１パターン内かつ該第２パターン外の部分に基
   づいて該ランドの良否を判定する、 ことを特徴とするパターン検査方法。
2. 【請求項２】 上記孔はスルーホールであり、 進行方向が該スルーホールの方向を含む光で上記基材の
   上記ランドと反対側の面を照明し同時に該ランドを照明
   して該ランドを撮像し、 該ランドの画像を第１スライスレベルで２値化すること
   により上記第１パターンを取得し、 該２値化と逆の論理で、該ランドの画像を第２スライス
   レベルで２値化することにより、上記第２パターンを取
   得する、 ことを特徴とする請求項１記載のパターン検査方法。
3. 【請求項３】 上記第１パターンを拡大する前に、該第
   １パターンを縮小し次いで拡大することによりノイズパ
   ターンを除去することを特徴とする請求項１又は２記載
   のパターン検査方法。
4. 【請求項４】 上記拡大第１パターン内かつ上記第２パ
   ターン外の画素が存在すればランド欠陥と判定すること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のパ
   ターン検査方法。
5. 【請求項５】 上記拡大第１パターン内かつ上記第２パ
   ターン外の部分の大きさが設定値以上であればランド欠
   陥と判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   か１つに記載のパターン検査方法。
6. 【請求項６】 基材の孔の周囲部に形成されたリング状
   ランドのパターンを検査するパターン検査装置におい
   て、 該孔のパターンを第１パターンとして取得し、該ランド
   のパターンを第２パターンとして取得するパターン取得
   装置と、 該第１パターンを拡大して拡大第１パターンを取得し、
   該拡大第１パターン内かつ該第２パターン外の部分を得
   る画像処理回路と、 該拡大第１パターン内かつ該第２パターン外の部分に基
   づいて該ランドの良否を判定する判定回路と、 を有することを特徴とするパターン検査装置。
7. 【請求項７】 上記孔はスルーホールであり、上記パタ
   ーン取得装置は、 進行方向が上記孔の方向を含む光で上記基材の上記ラン
   ドと反対側の面を照明し該ランドを照明する照明装置
   と、 該ランドを撮像して映像信号を出力する撮像装置と、 該映像信号を第１スライスレベルで２値化する第１の２
   値化回路と、 該映像信号を第２スライスレベルで２値化する第２の２
   値化回路と、 該第１の２値化回路の出力が書き込まれて、該孔のパタ
   ーンが第１パターンとして作成され、該第２の２値化回
   路の出力が書き込まれて、該ランドのパターンが第２パ
   ターンとして作成される画像メモリと、 を有することを特徴とする請求項６記載のパターン検査
   装置。
8. 【請求項８】 上記画像処理回路は、上記第１パターン
   を拡大する前に、該第１パターンを縮小し次いで拡大す
   ることによりノイズパターンを除去することを特徴とす
   る請求項６又は７記載のパターン検査装置。
9. 【請求項９】 上記判定回路は、上記拡大第１パターン
   内かつ上記第２パターン外の画素が存在すればランド欠
   陥と判定することを特徴とする請求項６乃至８のいずれ
   か１つに記載のパターン検査装置。
10. 【請求項１０】 上記判定回路は、上記拡大第１パター
    ン内かつ上記第２パターン外の部分の大きさが設定値以
    上であればランド欠陥と判定することを特徴とする請求
    項６乃至８のいずれか１つに記載のパターン検査装置。