(57)【要約】【課題】簡易且つ低コストな構成で、バンプに対するフラックスの転写状態を正確に検知する。【解決手段】フリップチップ部品１６のバンプ１６Ａを有する表面１６Ｂに対して、該表面１６Ｂと垂直な方向Ｚから平行光６０を照射可能な同軸照明装置（平行光照射機構）５２を備え、該フリップチップ部品１６の表面１６Ｂ及びフラックス５０の表面５０Ａからの反射光７０をＣＣＤカメラ（撮像機構）で捉えることにより、該撮像情報を利用してフラックスの転写状態を検知する。【選択図】図１
2008041758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品のバンプに対して転写されたフラックスの転写状態を検査する方法において、
前記部品の、前記フラックスが転写されたバンプを有する表面に対して、該表面と垂直な方向から平行光を照射する工程と、
該平行光の前記部品の表面及びフラックスの表面からの反射光を撮像する工程と、
該反射光の撮像情報を利用して、前記部品上のフラックスの転写状態を検知する工程と、を含む
ことを特徴とするフラックスの転写状態の検査方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記反射光の撮像情報を、フラックス転写が適正に行われたことを確認するために予め設定された指標情報と比較することにより、フラックス転写の適否を判断する
ことを特徴とするフラックスの転写状態の検査方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記フラックス転写の適否を、更にバンプの部品上の位置情報を考慮して判断する
ことを特徴とするフラックスの転写状態の検査方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記バンプの部品上の位置情報を、部品の前記表面全体に対してリング状の照明光を照射することにより、該部品の前記バンプの実位置を検知することによって得る  
ことを特徴とするフラックスの転写状態の検査方法。
【請求項５】
部品のバンプに対して転写されたフラックスの転写状態の検査装置において、
前記部品の、前記フラックスが転写されたバンプを有する表面に対して、その垂直な方向から平行光を照射可能な平行光照射機構と、
該平行光の前記部品の表面及びフラックスの表面からの反射光を撮像可能な撮像機構と、を備えたことを特徴とするフラックスの転写状態の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の実装装置におけるフラックスの転写状態検査方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップなどの電子部品を吸着ノズルにて吸着し、基板上の所定の位置に装着可能に構成した部品の実装装置が広く知られている。この部品の実装にあたっては、ハンダ接合が広く用いられており、その接合性を向上させるためにバンプにフラックスを転写・塗布するようにしている。
【０００３】
フラックスは腐食性を有するため、バンプに対して必要最小限のみ転写され、接合後に洗浄・除去されるのが好ましい。しかしながら、フリップチップのようにバンプの間隔が微小な電子部品の場合、転写されるべきフラックスの量や転写位置のコントロールもそれだけ微細になり、必要な部分に必要なだけのフラックスを塗布するのが困難になる。一方、フラックスが適正に塗布されていない状態では、ハンダ接合が不良となる恐れがある。
【０００４】
従来、フラックスの転写が良好に行われたか否かを確認するためには、該フラックスを転写したフリップチップ等の部品を、ダミーのガラス基板などのフラックスの転写具合が容易に観察できる基板に一度搭載し、搭載した部品を慎重に取り除いて、基板に残ったフラックスの付着量を顕微鏡で観察していた。或いは、実際に部品を試験基板に搭載して、リフロー処理後の電気的導通チェックを行うことによって、フラックスの転写量を観察していた。
【０００５】
これに対し、例えば特許文献１において、フラックスが転写されたバンプを直接撮像して画像認識し、この画像認識結果に基づいてフラックスの転写量を検査する技術が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０６０３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この特許文献１において開示されている検査手法を用いて実際にフラックスの転写状態の検査を行うためには、複数の検査環境が整っている必要があった。
【０００８】
まず、フラックスの材質が、画像認識に用いる照明の反射具合を変化させる性質を持っている必要があった。そのため、無色透明のフラックスでは、検査が不可能であった。
【０００９】
更に、バンプ内部の光沢変化を検出する必要があったため、画像認識装置にはその変化を検出できるだけの高度な分解能（カメラ解像度）が要求された。従って、小さいバンプを有する部品では適用が困難であるという問題があった。
【００１０】
即ち、この特許文献１に記載されている検査手法は、バンプが十分大きな部品であり、且つ、フラックスが無色透明ではなく画像認識時の照明で反射の光沢具合が大きく変化するものでなければ事実上適用することができず、適用できる場面が極めて狭いという問題を有していた。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、低コストで簡単な構成により、バンプの大小や形成密度等のいかんに関わらず、種々の部品の種々のバンプに対してフラックスの転写状態を良好に検査することができるようにすることをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、部品のバンプに対して転写されたフラックスの転写状態を検査する方法において、前記部品の、前記フラックスが転写されたバンプを有する表面に対して、該表面と垂直な方向から平行光を照射する工程と、該平行光の前記部品の表面及びフラックスの表面からの反射光を撮像する工程と、該反射光の撮像情報を利用して、前記部品上のフラックス状態を検知する工程と、を含む構成とすることにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
本発明では、フラックス転写が必要になる部品の特徴及び当該フラックスの特徴に着目し、平行光の照射とその反射光の撮像という手法により、従来と同程度の分解能の撮像装置を用いた場合であっても、バンプが小さい部品に対しても高精度でフラックスの転写状態を検査することが可能である。この原理については、後に詳述する。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態は、前記反射光の撮像情報を、フラックス転写が適正に行われたことを確認するために予め設定された指標情報と比較することにより、フラックス転写の適否を判断するように構成することである。これにより、得られた撮像情報を利用して当該バンプのフラックス転写が適正に行われたか否かを自動判定することができるようになる。
【００１５】
この場合、前記フラックス転写の適否を、更にバンプの部品上の位置情報を考慮して判断するように構成すると、一層適確にフラックス転写の適否を判断することができる。
【００１６】
このバンプの部品上の位置情報は、設計上予め知られている情報を用いても良いし、例えば、部品全体に対してリング状の照明光を照射することにより、該部品の前記バンプの実位置を検知することによって得るようにしても良い。これにより、現に観察されるバンプの実位置情報に基づいて一層適確にフラックスの転写状態を検査することができるようになる。
【００１７】
なお、本発明は、部品のバンプに対して転写されたフラックスの転写状態の検査を行うための装置であって、前記部品の、前記フラックスが転写されたバンプを有する表面に対して、その垂直な方向から平行光を照射可能な平行光照射機構と、該平行光の前記部品の表面及びフラックスの表面からの反射光を撮像可能な撮像機構と、を備えたことを特徴とする検査装置として捉えることも可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低コストで簡単な構成により、バンプの大小等や形成密度のいかんに関わらず、種々の部品の種々のバンプに対してフラックスの転写状態を良好に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態に係るフラックスの転写状態の検査方法を実施するための検査装置が組み込まれたフリップチップ部品の実装装置の全体構成を模式的に示したブロック図、図２は、該実装装置全体の概略をその機能に着目して分解して示した概略斜視図である。
【００２１】
この実装装置ＭＤは、図２に示されるように、吸着ノズル１８を備えた移載ヘッド１１が、ＸＹテーブル１２、１３上に移動自在に組み込まれている。符号１９は搬送コンベアであり、基板１４を位置決め部１５へ搬送する。位置決め部１５は、基板１４をクランプして位置決めする。位置決め部１５の奥にはフリップチップ部品１６を収容したパーツフィーダ（部品供給装置）１７が設けられている。
【００２２】
図１、図２を併せて参照してこの実装装置ＭＤの構成及び作用を簡単に説明すると、Ｘ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２２により、パーツフィーダ１７上にＸ−Ｙ移動した移載ヘッド１１は、Ｚ軸モータ２３を介して吸着ノズル１８ごと下降され、吸着ノズル１８の先端部がフリップチップ部品１６の上面に到達した時点で停止される。ここで、必要ならばθ軸モータ２４を駆動して吸着ノズル１８の方向を調整し、バキューム機構２５を介して負圧を発生させることによって該フリップチップ部品１６を吸着する。その後、吸着ノズル１８を上昇させてフリップチップ部品１６を持ち上げ、再びＸ−Ｙ移動して基板１４上の所定の位置決め部１５の搭載位置に移動し、吸着ノズル１８を下降させる。フリップチップ部品１６が基板１４の上面に到達した時点で負圧を遮断し、吸着ノズル１８を上昇させてフリップチップ部品１６の基板１４上への実装動作を終了する。この実装装置ＭＤの基本的な構成・作用は、特に従来と異なるところはない。
【００２３】
図３に示されるように、このフリップチップ部品１６のバンプ１６Ａには、実装時のハンダ接合性を向上させる目的で、ペースト状のフラックス５０が転写される。この転写は、具体的には、フラックス５０の保持装置５１上で薄く伸ばされたフラックス５０に該バンプ１６Ａを当接させることによって行っている。転写の適否は、フリップチップ部品１６の実装の確実性に大きく影響するため、この実装装置ＭＤでは以下のような転写状態の検査装置ＣＭを組み込んでいる。
【００２４】
この検査装置ＣＭは、図１に示されるように、同軸照明装置（平行光照射機構）５２、リング状照明装置５４、これらの照明装置５２、５４を制御する照明制御装置５６、及びＣＣＤカメラ（撮像機構）５８から主に構成されている。
【００２５】
前記同軸照明装置５２は、フリップチップ部品１６のフラックス５０が転写されたバンプ１６Ａを有する表面１６Ｂに対して、平行光６０を照射するためのものである。この平行光６０は、ハーフミラー６２によって直角方向にその進行方向が曲げられ、フリップチップ部品１６の表面１６Ｂに対して垂直な方向Ｚから照射されるようになっている。
【００２６】
前記リング照明装置５４は、フリップチップ部品１６の表面１６Ｂに対してほぼ水平に近い状態から該フリップチップ部品１６の表面１６の全体を照射するものである。リング状照明装置５４は、フラックス５０が透明に近い性質を持っていることを利用してフリップチップ部品１６上におけるバンプ１６Ａの実位置を可視化する。したがって、このリング照明装置５４の照光により、フラックス５０が転写された状態でありながら、その奥にあるバンプ１６Ａの実位置を検知可能である。
【００２７】
前記ＣＣＤカメラ５８は、前記平行光６０の反射光７０を撮像するとともに、（切り換えにより）前記リング状照明装置５４によって照光されたフリップチップ部品１６のバンプ１６Ａ自体を撮像する。このＣＣＤカメラ５８は、本来的には、フリップチップ部品１６が正しく吸着ノズル１８に吸着されたか否かを検知するためのもので、従来この種の実装装置ＭＤにもともと装備されているものをそのまま用いている。本実施形態では、フラックス５０の転写状態の検知にあたり、平行光６０とその反射光７０を利用するようにしているため、この従来装備されているＣＣＤカメラ５８でも十分にフラックス５０の転写状態を検知することができる。
【００２８】
なお、図１の符号２７は、画像認識装置で、Ａ／Ｄ変換器２７ａ、メモリ２７ｂ及びＣＰＵ２７ｃを備えている。画像認識装置２７は、記憶装置２６を介してメイン制御装置２０に接続されている。メイン制御装置２０は、装置全体を制御するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、及びＲＡＭ、ＲＯＭ等の公知の機器或いは素子等によって構成されている。又、符号２８はキーボード、２９はマウス、３０はディスプレイである。
【００２９】
次に、実装装置ＭＤに組み込まれた検査装置ＣＭの作用を、検査方法の説明と共に詳細に説明する。
【００３０】
図４は、平行光６０（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、…）がフリップチップ部品１６のバンプ１６Ａ及びフラックス５０に照射されたときの反射光７０（７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、…）の進行状態を模式的に示したものである。
【００３１】
フリップチップ部品１６は、一般にシリコンウエハから製造されるため、その表面１６Ｂは、鏡面状の滑らかな平面を形成している。又、フラックス５０は、ペースト状或いは液状であることから、表面張力が働くため、フリップチップ部品１６に転写したフラックス５０の表面５０Ａは滑らかな曲面を形成している。
【００３２】
そこで、フラックス５０の転写後に、フリップチップ部品１６の表面１６Ｂに対して垂直な方向Ｚから照射される平行光６０を用いて該フリップチップ部品１６の表面１６Ａ及びフラックス５０の表面５０Ａからの反射光７０をＣＣＤカメラ５８にて撮像することにより、フラックス５０の転写状態を該反射光７０の変化を介して観察することができるようになる。
【００３３】
この理由をより詳細に説明すると、フリップチップ部品１６の表面１６Ｂは、平滑な平面であるため、例えば、図４の一番左側の実線矢印６０ａで示されるように、表面１６Ｂに対して垂直方向Ｚから照射された平行光６０ａは、一番左の破線矢印７０ａで示されるように、フリップチップ部品１６の表面１６Ｂであたかも鏡のようにまっすぐに反射して戻る。そのため、ＣＣＤカメラ５８では、フリップチップ部品１６の表面１６Ｂは明るい面として観察される。
【００３４】
一方、フラックス５０の表面５０Ａは、該フラックス５０の表面張力により、滑らかな曲面を形成しており、フリップチップ部品１６の表面１６Ｂに対して所定の角度を有する曲面を形成していることになる。そのため、例えば、図４の左から２番目の実線矢印６０ｂで示されるように、平行光６０ｂに対して垂直でない曲面では、入射点Ｐｉにおいて入射角α１と反射角α２とが等しくなる方向に反射光７０ｂが進むため（６０ｂ→７０ｂ）、ＣＣＤカメラ５８では、フラックス５０の表面５０Ａは暗い面として観察される。
【００３５】
従って、例えば図５に示されるように、フリップチップ部品１６の表面１６Ｂ上においてフラックス５０の存在しない部分と存在する部分とでは、ＣＣＤカメラ５８で観察した場合に濃度差（濃淡）が発生する。特に、この濃度差分布は、フラックス５０の境界８０で大きく変化する。そこで、本実施形態では、この反射光７０の濃淡を含む撮像情報を利用して、フラックス５０の転写状態を検知する。例えば、濃淡変化の微分値がある閾値以上になったことを検出することによって（ＣＣＤカメラ５８自体の画像分解能がそれほど高くなくても）正確にフラックス５０の境界８０を検知することができるようになる。また、この濃淡変化は、フラックス５０の表面５０Ａの曲面形状に応じて所定のパターンをもって変化するため、このパターンの定性的傾向を分析することによって、単にフラックス５０の境界８０のみならず、境界８０から離れた部分におけるフラックス５０の転写状態をもある程度推定・検知することができる。
【００３６】
更に、この得られた検知情報（反射光７０の撮像情報）と、フラックス転写が適正に行われたことを確認するために予め設定された指標情報（マッチング情報）と比較することにより、フラックス転写の適否を判断することができる。
【００３７】
例えば、バンプ１６Ａの形成密度が高く、且つ形成高さがそれほど高くないときには、フラックス５０は、図５に例示されるように、各バンプ１６Ａをそっくり包み込むように転写されることがある。このような場合には、フラックス５０の転写が適正に行われたか否かを確認するための指標情報として、寸法Ｘ１〜Ｘ５、Ｙ１〜Ｙ５のいくつかについて、ある範囲を持った値として予め記憶装置２６に記憶しておき、これらの指標情報とＣＣＤカメラ５８によって実測された対応寸法と比較する方法が考えられる。この他、これらの寸法から得られた転写面積等も指標情報の１つとなり得る。
【００３８】
なお、図示はしないが、バンプ１６Ａの大きさが比較的大きいとき、或いはその形成密度が低いとき等にあっては、フラックス５０は各バンプ１６Ａ毎に個別に直接転写されるような転写態様となるため、バンプ１６Ａの形成位置との関係が極めて重要になる。バンプ１６Ａの位置は、予め設計上既知である場合には部品毎にその形成位置の情報を記憶装置２６に記憶しておいても良いが、本実施形態では、リング状照明装置５４を用いてバンプ１６Ａの実位置（重心位置）を特定できるため、この実位置との関係で例えば、フラックス５０の境界８０がバンプ１６Ａの実位置から所定の範囲内の距離に存在するか否かを指標情報としてフラックス転写の適否を判断することも可能である。
【００３９】
本実施形態では、このように、リング状照明装置５４と同軸照明装置５２による照明を切り換えて照射できるようにしてあるため、バンプ１６Ａの実位置を特定した上でフラックス５０の転写状態の適否を判断できることから、非常に正確な判断を自動的に行うことが可能である。
【００４０】
フラックス５０の転写状態の検査は、具体的には図６に示されるような制御フローに従って実行される。
【００４１】
まず、ステップ８４でリング状照明装置５４が点灯される。この結果、透明なフラックス５０を透視してフリップチップ部品１６上のバンプ１６Ａが可視化されるため、該バンプ１６Ａの実位置を画像認識によって求める（ステップ８６）。次いでステップ８８に進み、リング状照明装置５４を消灯し、同軸照明装置５２を点灯して平行光６０を照射する（ステップ９０）。
【００４２】
その後、前述したような原理に従ってフラックス５０の画像認識（反射光７０の解析）を行ない（ステップ９２）、ステップ９４でフラックス５０の転写状態の適否が判定される。このフラックス５０の転写状態の適否は、バンプ１６Ａの形状、大きさ、形成密度、或いは形成高さに依存してフラックス５０の転写態様自体が様々な態様となるため、それに対応して様々な指標情報が選定されることになる。
【００４３】
本実施形態によれば、試験用の別途のダミー部品や検知設備を準備することなくフラックスの転写状態の検査を実機においてそのまま実行することが可能となる。そのため、当該フラックスの転写状態に不良が発生していると判断されたときには、即座に対応することができ、不良品の発生を抑制することができるようになるという優れた効果が得られる。又、これらの効果を従来の実装装置をほとんど改変することなく、わずかな追加構成のみで実現することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
フリップチップ部品のように、フラックスの転写されるバンプを有する電子部品を実装する実装装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係るフラックスの転写状態の検査装置が組み込まれたフリップチップ部品の実装装置のシステム構成を示すブロック図
【図２】上記実装装置の概略構成を示す要部斜視図
【図３】フリップチップ部品にフラックスを転写する際の工程を示す断面図
【図４】フラックスの転写されたフリップチップ部品の平行光が照射されたときの反射状態を示す断面図
【図５】ＣＣＤカメラによって得られた画像の一例を示す撮像図
【図６】フラックスの転写状態の検査手順の一例を示す流れ図
【符号の説明】
【００４６】
ＭＤ…実装装置
ＣＭ…検査装置
１１…移載ヘッド
１２、１３…Ｘ、Ｙテーブル
１４…基板
１５…位置決め部
１８…吸着ノズル
１９…コンベア
１６…フリップチップ部品
１６Ａ…バンプ
１６Ｂ…表面
１７…パーツフィーダ
２６…記憶装置
５０…フラックス
５０Ａ…表面
５２…同軸照明装置（平行光照射機構）
５４…リング状照明装置
５６…照明制御装置
５８…ＣＣＤカメラ（撮像機構）
６０…平行光
７０…反射光
８０…境界
Ｚ…垂直な方向
【図１】
2008041758.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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