(57)【要約】【課題】両面実装基板のＸ線透過画像から抽出した表面の画像に裏面に実装された部品の位置ずれや形状個体差が残るのを避ける。【解決手段】検査対象となる両面実装基板を測定し、そのＸ線透過画像を取り込み（ステップＳ１）、バンプ領域のエッジを検出し、バンプ領域だけの２値画像を作成する（ステップＳ２）。この２値画像にフィルタを作用させ、期待されるバンプのモデル像を作成する（ステップＳ３）。検査対象画像とバンプモデル像との差分をとって裏面像とし、それにスムージング処理を施こす（ステップＳ５）。検査対象画像からスムージング処理された裏面像を差し引いてバンプ画像のみを表す表面像（バンプ像）を作成する。【選択図】  図３
2004356131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に部品が実装され、そのうちの表面側の部品にのみバンプを介して接続された部品を含んでいる両面実装基板を検査対象とし、その両面実装基板の一方の面の側からＸ線を照射し、他方の面の側で透過Ｘ線を検出して検査対象画像を得るステップと、
前記検査対象画像からバンプの平面形状を表わす２値化像を作成し、その２値化像にバンプの断面像を表現するフィルタを作用させることによりバンプ形状のみを抽出したバンプモデル像を作成するバンプモデル像作成ステップと、
前記検査対象画像と前記バンプモデル像との差分から前記両面実装基板の裏面像を作成する裏面像作成ステップと、
前記裏面像作成ステップで作成された裏面像に対しスムージング処理を施すスムージングステップと、
前記検査対象画像と前記スムージングステップによりスムージング処理が施された裏面像との差分からバンプ像を作成するバンプ像作成ステップとを備えていることを特徴とする検査方法。
【請求項２】
両面に部品が実装され、そのうちの表面側の部品にのみバンプを介して接続された部品を含んでいる両面実装基板を検査対象とし、その両面実装基板の一方の面の側からＸ線を照射するＸ線発生装置と、
前記両面実装基板の他方の面の側で透過Ｘ線を検出するＸ線検出装置と、
前記Ｘ線検出装置の検出信号データである検査対象画像に基づいて画像処理を行ない前記バンプの形状を抽出して出力する画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、
前記検査対象画像からバンプの平面形状を表わす２値化像を抽出する２値化像作成部と、
バンプの断面像を表現するフィルタを保持しているフィルタ保持部と、
前記２値化像作成部が作成した２値化像に前記フィルタ保持部に保持されているフィルタを作用させることによりバンプモデル像を作成するバンプモデル像作成部と、
前記検査対象画像と前記バンプモデル像との差分から前記両面実装基板の裏面像を作成する裏面像作成部と、
前記裏面像作成部が作成した裏面像に対しスムージング処理を施すスムージング部と、
前記検査対象画像と前記スムージング部によりスムージング処理が施された前記裏面像との差分からバンプ像を作成するバンプ像作成部とを備えていることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両面実装基板のＸ線透過画像に基づいてバンプの欠陥を検査する装置とその方法に関し、特にそのＸ線透過画像からバンプ像のみを抽出するための検査装置と方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置のパッケージングには、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）やＣＳＰ（チップサイズパッケージ）などのように、パッケージの１つの面に接続用のバンプを備えたものがある。そのような半導体装置をバンプにより実装基板に接続して搭載すると、バンプはもはや目視することができない。そのため、そのような半導体装置を搭載した実装基板のバンプ接続の良否は、実装基板の一方の面の側からＸ線を照射し、他方の面の側で透過Ｘ線を検出して、その透過Ｘ線画像に基づいて検査することが行なわれている。
【０００３】
そのような透過Ｘ線画像に基づく検査で両面に部品が実装された両面実装基板を検査対象とする場合、透過Ｘ線画像には検査対象であるバンプ像に裏面の抵抗やコンデンサといった部品の像が重なり合って正確に検査ができないことがある。そのために、表面のバンプ像だけを抽出する必要がある。
【０００４】
従来の両面実装基板の検査方法としては、表面のバンプ像だけを抽出するサブトラクション法がある。サブトラクション法は、検査対象となる両面実装基板とは別に、裏面だけに部品を実装した基板を用意し、それぞれの透過Ｘ線画像の差分を取ることにより、表面だけの画像を得ようとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサブトラクション法では、別々の実装基板の裏面像を比較するので、実装部品の位置のずれや形状個体差による裏面の像の誤差が、差分後の表面の像に強く残って検査に支障をきたす。
そこで、本発明は両面実装基板のＸ線透過画像から抽出した表面の画像に裏面に実装された部品の位置ずれや形状個体差が残るのを避けることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する本発明の検査方法は、両面に部品が実装され、そのうちの表面側の部品にのみバンプを介して接続された部品を含んでいる両面実装基板を検査対象とし、その両面実装基板の一方の面の側からＸ線を照射し、他方の面の側で透過Ｘ線を検出して検査対象画像を得るステップと、前記検査対象画像からバンプの平面形状を表わす２値化像を作成し、その２値化像にバンプの断面像を表現するフィルタを作用させることによりバンプ形状のみを抽出したバンプモデル像を作成するバンプモデル像作成ステップと、前記検査対象画像と前記バンプモデル像との差分から前記両面実装基板の裏面像を作成する裏面像作成ステップと、前記裏面像作成ステップで作成された裏面像に対しスムージング処理を施すスムージングステップと、前記検査対象画像と前記スムージングステップによりスムージング処理が施された裏面像との差分からバンプ像を作成するバンプ像作成ステップとを備えている。
本明細書では、両面実装基板の面で部品がバンプにより接続されて搭載されている面を表面、その反対側の面を裏面と称している。
【０００７】
本発明では、別の個体の裏面像を使う代わりに、検査対象である両面実装基板の像から裏面像を作成し、それと検査対象画像との差分をとることにより表面画像であるバンプ像を作成する。その結果、実装部品の位置ずれと形状個体差の影響が小さくなる。
【０００８】
検査対象となるバンプの像は、接合状態の形状から中心部分がフラットな断面形状をもつ。差分後の像がこの性質を満たすと同時に、裏面の像の濃度分布が連続的で滑らかになるように裏面像を構成する。
【０００９】
そのために、接合状態の形状から物理的に予測されるバンプの像を仮定する。これと検査対象画像の差分を取ると、本来のバンプ像と仮定したバンプ像との誤差を含む裏面像が得られる。この誤差は裏面像の濃度分布を不連続で滑らかさを欠いたものにする。これにスムージング処理をかけた像と検査対象画像の差分を取ると、フラットな断面像の性質を保持したまま、より本来のバンプに近い像が得られる。
【００１０】
この検査方法を実現する本発明の検査装置は、両面に部品が実装され、そのうちの表面側の部品にのみバンプを介して接続された部品を含んでいる両面実装基板を検査対象とし、その両面実装基板の一方の面の側からＸ線を照射するＸ線発生装置と、前記両面実装基板の他方の面の側で透過Ｘ線を検出するＸ線検出装置と、前記Ｘ線検出装置の検出信号データである検査対象画像に基づいて画像処理を行ない前記バンプの形状を抽出して出力する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記検査対象画像からバンプの平面形状を表わす２値化像を抽出する２値化像作成部と、バンプの断面像を表現するフィルタを保持しているフィルタ保持部と、前記２値化像作成部が作成した２値化像に前記フィルタ保持部に保持されているフィルタを作用させることによりバンプモデル像を作成するバンプモデル像作成部と、前記検査対象画像と前記バンプモデル像との差分から前記両面実装基板の裏面像を作成する裏面像作成部と、前記裏面像作成部が作成した裏面像に対しスムージング処理を施すスムージング部と、前記検査対象画像と前記スムージング部によりスムージング処理が施された前記裏面像との差分からバンプ像を作成するバンプ像作成部とを備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の検査装置を概略的に示したものである。２は検査対象の両面実装基板であり、両面に部品が実装されている。その表面側には例えば半導体装置４がバンプ６によって接続されて搭載されている。基板２の裏面側には他の部品８が実装されている。部品８は抵抗やコンデンサ、半導体装置など種々の電子部品を含むが、それらの部品８の基板２への接続はバンプではなく、半田付けなど他の方法で行なわれている。
【００１２】
基板２は適当な支持機構により保持され、面内方向であるＸＹ方向に移動させることができて、所定の部分が検査できるようになっている。
基板２の一方の側、この例では下側、にＸ線発生装置１０が配置されている。Ｘ線発生装置１０はＸ管球を備え、Ｘ管球から発生するＸ線１１が基板２を透過する。
【００１３】
基板２に関し、Ｘ線発生装置１０とは反対側にはＸ線検出器１２が配置され、基板２を透過したＸ線を検出するようになっている。Ｘ線検出器１２としてはイメージ管の他、フラットパネルなど、Ｘ線検出用に用いられる種々の検出器を用いることができる。
【００１４】
１４はＸ線検出器１２が検出した透過Ｘ線画像を処理し、半導体装置を基板２に接続して搭載しているバンプ６の画像を抽出してその良否を判定するための画像処理装置である。
【００１５】
画像処理装置１４で行われる画像処理の操作は、プログラムに従ってなされるが、その機能を表現すると図２に示されるものとなる。
１６はＸ線検出器１２が検出した両面実装基板２の検査対象画像からバンプ６の平面形状を表わす２値化像を抽出する２値化像作成部である。１８はバンプの断面像を表現するフィルタを保持しているフィルタ保持部であり、２０は２値化像作成部１６が作成した２値化像にフィルタ保持部１８に保持されているフィルタを作用させることによりバンプモデル像を作成するバンプモデル像作成部である。２２は検査対象画像とバンプモデル像との差分から両面実装基板２の裏面像を作成する裏面像作成部、２４は裏面像作成部２２が作成した裏面像に対しスムージング処理を施すスムージング部、２６は検査対象画像とスムージング部２４によりスムージング処理が施された裏面像との差分からバンプ像を作成するバンプ像作成部である。
【００１６】
本実施例の動作を図３〜５に基づいて説明する。そのうち図３はこの検査装置で行われる検査方法の一実施例に該当するものである。
検査対象の基板の処理に先立ち、図４、図５に示されるように、正常なバンプ形状の断面像を表現するフィルタを作成しておく。フィルタの作成には正常なバンプにより半導体装置が実装された基板をこの検査装置で検査し、図４（Ｂ）に示されるバンプ像を得る。この画像の４方向についてのエッジ部分（このバンプ像の周縁と鎖線との交点）のサンプリングを行ない、その平均的なフィルタを作成する。フィルタは、エッジ部分では図４（Ａ）に示されるような断面形状に応じたＸ線強度が得られるように、図４（Ｃ）に示す条件で作成された関数Ｆである。ここで、ｎは各位置を表わし、ａは各位置でのＸ線強度を表わしている。また、バンプのエッジ部分は左右で対称であると仮定している。
このようにして求めたフィルタ関数をフィルタ保持部１８に保持しておく。
【００１７】
この検査装置の動作は、図３に示されるように、検査対象となる両面実装基板を測定し、そのＸ線透過画像を取り込み（ステップＳ１）、バンプ領域のエッジを検出し、バンプ領域だけの２値画像を作成する（ステップＳ２）。２値画像は図５（Ｂ）の▲２▼で示されたものとなる。
【００１８】
この２値画像にフィルタ保持部１８に保持しておいたフィルタを作用させ、期待されるバンプのモデル像を作成する（ステップＳ３）。作成されたモデル像は断面形状が図５（Ｂ）の▲３▼ａで示されたものであり、その平面画像は▲３▼ｂで示されたものとなる。
【００１９】
次に、検査対象画像と、ステップＳ３で作成されたバンプモデル像との差分がとられる。この差分が、図５（Ｂ）に▲４▼で示されるように、測定された基板２の裏面像となる（ステップＳ４）。この裏面像は本来のバンプ像とバンプモデル像▲３▼ｂとの誤差を含んだものとなり、本来のバンプの微細な構造はこの裏面像に含まれる。そのために裏面像の濃度分布は不連続になったり、滑らかさを欠いたりすることがある。
【００２０】
そこで、そのような不連続性などを取り除くために、この裏面像にスムージング処理が施され（ステップＳ５）、図５（Ｂ）に▲５▼で示されるように、バンプ画像のみが除かれた検査対象基板のＸ線透過画像を得られる。スムージング処理は、例えばローパスフィルタをかけることにより行なうことができる。
【００２１】
次に、検査対象画像からステップＳ５でスムージング処理された裏面像が差し引かれる差分処理がなされ、図５（Ｂ）に▲６▼で示されるように、バンプ画像のみを表す表面像（バンプ像）が作成される。このバンプ像には裏画像から取り除かれたバンプ像の誤差がバンプ像モデルに加算され、検査対象基板の本来のバンプ像により近い像となる。
【００２２】
この表面像が表示され、バンプ接続の良否の判定に利用される。バンプ接続の良否の判定は表示された画像をみて人が判断してもよく、その画像に基づいて自動的に判定するようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、別の個体の裏面像を使う代わりに、検査対象である両面実装基板の像から裏面像を作成し、それと検査対象画像との差分をとることにより表面画像であるバンプ像を作成するようにしたので、裏面像を得るために別の基板を用意する従来のサブトラクション法と比べ、差分後の像に対する裏面像の実装部品の位置ズレや個体差による誤差の影響が少ないので、検査精度の向上が見込める。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の検査装置の一実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明の検査方法の一実施例を示すフローチャート図である。
【図４】同実施例で使用するフィルタを説明する図である。
【図５】同実施例における各ステップでの画像を概略的に示す図である。
【符号の説明】
２      両面実装基板
４      半導体装置
６      バンプ
８      部品
１０      Ｘ線発生装置
１１      Ｘ線
１２      Ｘ線検出器
１４      画像処理装置
１６      ２値化像作成部
１８      フィルタ保持部
２０      バンプモデル像作成部
２２      裏面像作成部
２４      スムージング部
２６      バンプ像作成部
【図１】
2004356131.tif 000003
【図２】
2004356131.tif 000004
【図３】
2004356131.tif 000005
【図４】
2004356131.tif 000006
【図５】
2004356131.tif 000007