(57)【要約】【課題】クリーム半田バンプを、その高さを含む立体形状まで高精度で測定する。【解決手段】第１および第２スリット光源３１，３２は、プリント基板１０の上方に配置され、プリント基板１０の上面に形成されたクリーム半田バンプに斜め上方両側から一対のスリット光をほぼ平行に照射する。カメラ３３も、プリント基板１０の上方に設けられて、クリーム半田バンプを撮像する。プリント基板１０を載置したステージ２０はスライドアクチュエータ２１によって駆動されて、クリーム半田バンプの上面がスリット光で走査される。カメラ３３によるスリット光の走査画像を表す画像データは、コンピュータ本体部４１に順次転送される。コンピュータ本体部４１は、この順次転送された複数組の画像データを用いて、光切断法に従った画像処理によってクリーム半田バンプの形状を測定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板の上面に形成されたクリーム半田バンプにプリント基板の上面に対して斜め上方両側から一対のスリット光をほぼ平行に照射するとともに、クリーム半田バンプの表面を前記一対のスリット光でそれらの長尺方向と直角方向に走査し、
前記走査中にプリント基板の上方からクリーム半田バンプを順次撮像して、同撮像によるクリーム半田バンプに照射された前記一対のスリット光の画像を順次取得し、かつ
前記順次取得した一対のスリット光を表す複数の画像を用いて、光切断法に従った画像処理によりクリーム半田バンプの形状を測定するようにしたことを特徴とするクリーム半田の形状測定方法。
【請求項２】
前記一対のスリット光として、４０５ｎｍから８３０ｎｍまでの範囲内の波長を有するレーザ光を用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のクリーム半田バンプの形状測定方法。
【請求項３】
前記クリーム半田バンプの撮像をＣＭＯＳカメラで行うようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のクリーム半田バンプの形状測定方法。
【請求項４】
プリント基板の上面に形成されたクリーム半田バンプにプリント基板の上面に対して斜め上方両側から一対のスリット光をほぼ平行に照射する一対のスリット光源と、
プリント基板の上方からクリーム半田バンプを撮像するカメラと、
クリーム半田バンプの表面を前記一対のスリット光でそれらの長尺方向と直角方向に走査する走査手段と、
前記走査に連動して前記カメラによって順次撮像されるとともに、クリーム半田バンプに照射された前記一対のスリット光を表す複数の画像を順次取得するスリット画像取得手段と、
前記順次取得した一対のスリット光の複数の画像を用いて、光切断法に従った画像処理によってクリーム半田バンプの形状を測定する形状測定手段とを備えたことを特徴とするクリーム半田バンプの形状測定装置。
【請求項５】
前記一対のスリット光源を、４０５ｎｍから８３０ｎｍまでの範囲内の波長を有する一対のレーザ光を発光する一対のレーザ光源で構成したことを特徴とする請求項４に記載のクリーム半田バンプの形状測定装置。
【請求項６】
前記カメラをＣＭＯＳカメラで構成したことを特徴とする請求項４または５に記載のクリーム半田バンプの形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップのような電子部品をプリント基板に装着するために、同基盤上面に形成されたクリーム半田バンプの形状を測定する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、下記特許文献１に示すように、プリント基板の上面に形成されたクリーム半田バンプの形状を測定して、クリーム半田バンプの塗布状態を検査することは知られている。この形状測定装置においては、緑色または青色領域波長の光と赤色波長領域の光とをそれぞれ別個にクリーム半田バンプに上方から照射するとともに、カメラによってそれぞれ別個にクリーム半田バンプを撮像して独立した２つ画像を得ている。そして、前者の画像によりクリーム半田バンプのエッジ部の座標を求めてクリーム半田の塗布位置の不良を判定し、また後者の画像によりエッジ内部のクリーム半田バンプの画像を得てクリーム半田の塗布状態の不良を判定している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６５７５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の装置にあっては、クリーム半田バンプの上方から見た平面的な形状を測定できるものの、クリーム半田バンプの立体的な形状を測定することはできない。したがって、クリーム半田バンプの高さを含む立体形状までを含めたクリーム半田バンプの検査をすることはできない。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、クリーム半田バンプの高さを含む立体形状まで高精度で測定することが可能なクリーム半田バンプの測定方法および測定装置を提供するものである。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、プリント基板の上面に形成されたクリーム半田バンプにプリント基板の上面に対して斜め上方両側から一対のスリット光をほぼ平行に照射するとともに、クリーム半田バンプの表面を一対のスリット光でそれらの長尺方向と直角方向に走査し、前記走査中にプリント基板の上方からクリーム半田バンプを順次撮像して、同撮像によるクリーム半田バンプに照射された一対のスリット光の画像を順次取得し、かつ前記順次取得した一対のスリット光を表す複数の画像を用いて、光切断法に従った画像処理によりクリーム半田バンプの形状を測定するようにしたことにある。
【０００７】
前記本発明の特徴によれば、クリーム半田バンプの形状測定に光切断法を適用したので、クリーム半田バンプの高さを含む立体形状も測定することができるようになり、クリーム半田バンプの検査精度を向上させることができる。また、この光切断法を用いたクリーム半田バンプの立体形状の把握においては、プリント基板の上面に形成されたクリーム半田バンプにプリント基板の上面に対して斜め上方両側から一対のスリット光をほぼ平行に照射するようにしたので、単一の光源を利用した場合に光源の反対側の部分に生じる影の問題を回避でき、クリーム半田バンプ全体の立体形状を正確に測定できるようになる。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、前記一対のスリット光として、４０５ｎｍから８３０ｎｍまでの範囲内の波長を有するレーザ光を用いるようにしたことにある。このレーザ光の波長は、青紫色、青色および緑色領域のレーザ光の波長に対応するものである。そして、半導体チップのような電子部品が装着されるプリント基板面（レジスト膜）は緑色であることが一般的であるので、前記のようなレーザ光を利用することにより、プリント基板面が高い反射率を有することになり、同基板面の測定が容易になる。その結果、クリーム半田バンプの立体形状の測定精度が向上する。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、前記クリーム半田バンプの撮像をＣＭＯＳカメラで行うようにしたことにある。これによれば、光切断法では全画面の情報は必要でなくスリットに関する情報のみを必要とし、ＣＭＯＳカメラは部分走査機能を有しているので、この部分走査機能を用いることにより画像処理のためにカメラから取得する情報量を少なくすることができる。その結果、カメラによる撮像サイクルを高速化でき、ひいてはクリーム半田バンプの形状測定を短時間で済ますことができる。
【００１０】
【実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図１は同実施形態に係るクリーム半田バンプの形状測定装置を含むクリーム半田バンプの検査装置を概略的に示している。
【００１１】
この検査装置は、半導体チップのような電子部品の装着のためにクリーム半田を塗布したプリント基板１０をワークとして載置するためのステージ２０を備えている。ステージ２０はプリント基板１０と共に図示矢印方向に移動可能に構成されていて、スライドアクチュエータ２１の作動によって前記図示矢印方向に移動する。このスライドアクチュエータ２１にはドライブ回路２２が接続され、ドライブ回路２２はスライド２０の位置を検知しながらスライドアクチュエータ２２の作動を制御する。プリント基板１０には、図３に拡大して示すように、クリーム半田の塗布によって多数のクリーム半田バンプ１１（以下、単にバンプ１１という）が形成される。
【００１２】
ステージ２０の上方には、第１スリット光源３１、第２スリット光源３２およびカメラ３３が固定配置されている。第１および第２スリット光源３１，３２は、ステージ２０上に載置されたプリント基板１０を挟んでステージ２０の移動方向両側に配置され、プリント基板１０のバンプ１１にプリント基板１０の上面に対して斜め上方両側から第１および第２スリット光を照射する。これらの第１および第２スリット光の長尺方向は、プリント基板１０の上面に対して平行であり、かつステージ２０の移動方向に対して直交する。
【００１３】
第１及び第２スリット光源３１，３２は、例えば、レーザ光を発光するレーザ光源と、同レーザ光源からのレーザ光をスリット状（すなわち長尺状）に変換するためのシリンドリカルレンズ、回転ミラーなどの光学素子とからなる。また、レーザ光源から発光されるレーザ光は、４０５ｎｍから８３０ｎｍまでの範囲内にある波長を有する。なお、このレーザ光の波長は、プリント基板１０面（レジスト膜）の一般的な色である緑色と同種の青紫色、青色または緑色に対応している。これらの第１および第２スリット光源３１，３２は、それぞれパワー回路３３，３４によってオン・オフ動作が制御されるようになっている。
【００１４】
カメラ３３は、第１および第２スリット光源３１，３２の中央位置、すなわちステージ２０上に載置されたプリント基板１０のぼぼ垂直上方に配置され、プリント基板１０のバンプ１１を撮像する。このカメラ３３としては、ＣＣＤカメラを利用することもできるが、部分走査機能を有するＣＭＯＳカメラを採用することが望ましく、本実施形態ではＣＭＯＳカメラを採用している。
【００１５】
これらのドライブ回路２２、カメラ３３およびパワー回路３４，３５には、コンピュータ本体部４１が接続されている。コンピュータ本体部４１は、例えばパーソナルコンピュータＰＣの本体部を構成するものであり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを主要構成部品としている。このコンピュータ本体部４１は、図２に示すプログラムを実行して、ドライブ回路２２、カメラ３３およびパワー回路３４，３５との協働によりバンプ１１の測定および検査処理を実行する。
【００１６】
このコンピュータ本体部４１には、入力装置４２、記憶装置４３および表示器４４が接続されている。入力装置４２は、キーボード、マウスなどからなり、作業者による操作に従った指示をコンピュータ本体部４１に入力するために利用される。記憶装置４３は、ハードディスク、コンパクトディスク、フレキシブルディスクなどの記録媒体およびそれらのドライブ回路からなり、図２のプログラムを含む各種プログラムを記憶するとともに、必要なデータも記憶する。表示器４４は、ＣＲＴ，液晶表示器などからなり、文字、図形などを表示する。
【００１７】
次に、上記のように構成した実施形態の動作を説明する。まず、作業者は、バンプ１１の形成されたプリント基板１０をステージ２０上に載置する。このプリント基板１０の載置は、作業者の手作業によってもよいし、図示しない移動機構により自動的に行ってもよい。次に、作業者による入力装置４２を用いた指示により、図２のプログラムの実行開始を指示する。
【００１８】
このプログラムの実行は、ステップＳ１０にて開始され、コンピュータ本体部４１は、ステップＳ１２にてパワー回路３４，３５を制御して第１スリット光源３１をオン状態に切り換えるとともに、第２スリット光源３２をオフ状態に切り換える。これにより、第１スリット光源３１が第１スリット光をバンプ１１に照射し、バンプ１１上には図３の実線で示すように第１スリット光の帯が形成される。次に、ステップＳ１４にて、カメラ３３を制御してバンプ１１を撮像させるとともに、同撮像された画像を表す画像データを取得する。この画像データの取得においては、カメラ３３の部分走査機能を利用して、第１スリット光の帯に係る部分の画像データのみが、カメラ３３からコンピュータ本体部４１に送られる。
【００１９】
このステップＳ１４の処理後、コンピュータ本体部４１は、ステップＳ１６にてパワー回路３４，３５を制御して第１スリット光源３１をオフ状態に切り換えるとともに、第２スリット光源３２をオン状態に切り換える。これにより、第２スリット光源３２が第２スリット光をバンプ１１に照射し、バンプ１１上には図３の破線で示すように第２スリット光の帯が形成される。次に、ステップＳ１８にて、前記ステップＳ１４と同様に、カメラ３３を制御してバンプ１１を撮像させるとともに、同撮像された画像を表す画像データを取得する。この場合も、第２スリット光源３２からの第２スリット光によってバンプ１１に形成されている第２スリット光の帯に係る部分の画像データのみが、カメラ３３からコンピュータ本体部４１に送られる。
【００２０】
次に、ステップＳ２０にて、１つのバンプ１１に関するステップＳ１２〜Ｓ１８による画像データ取得処理が終了したか否かを判定する。前記１つのバンプ１１に関する画像データ取得処理が終了していなければ、ステップＳ２０に「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２２にてドライブ回路２２を介してスライドアクチュエータ２１を制御して、ステージ２０を予め決められた所定量だけ移動して、ステップＳ１２に戻る。また、このステップＳ２２のステージ２０の移動処理時には、ステージ２０の位置情報もドライブ回路２２から入手しておく。
【００２１】
そして、１つのバンプ１１に関する画像データ取得処理が終了するまで、ステップＳ１２〜Ｓ２２からなる循環処理を繰り返し実行する。なお、初期においては、バンプ１１の左端から若干量だけ左位置に前記第１および第２スリット光源３１，３２による第１および第２スリット光の帯が形成される。そして、図３に矢印で示すように、第１および第２スリット光の帯が右方向に移動し、バンプ１１の右端から若干量だけ右位置まで移動したことをもって、１つのバンプ１１に関する画像データ取得処理が終了したとされる。
【００２２】
前記ステップＳ１２〜Ｓ２２の循環処理中、ステップＳ１２，Ｓ１６，Ｓ２２の処理が、バンプ１１の表面を第１および第２スリット光でそれらの長尺方向と直角方向に走査することに相当する。そして、ステップＳ１４，Ｓ１８の処理が、前記走査に連動してカメラ３３によって順次撮像されるとともに、バンプ１１に照射された第１および第２スリット光を表す複数の画像をそれぞれ表す画像データを順次取得することに相当する。
【００２３】
このような循環処理により、１つのバンプ１１に関する画像データ取得処理が終了すると、ステップＳ２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２４にて第２スリット光源３２をオフする。次に、ステップＳ２６にて、順次取得した第１および第２スリット光を表す複数の画像データおよびステージ２０の位置情報を用いて、光切断法に従った画像処理によりバンプ１１の３次元立体形状を合成する。そして、ステップＳ２８にて、前記合成したバンプ１１の３次元立体形状に基づいて、バンプ１１の不良判定を行い、その結果を表示器４４に表示して、ステップＳ３０にてこのプログラムの実行を終了する。
【００２４】
この不良判定においては、例えば、バンプ１１の上面の最高高さが所定範囲に収まっていないと、バンプ１１の不良が判定される。また、バンプ１１の上面の高さの分布が規定される分布範囲内に無かったり、バンプ１１の形状が所定形状範囲内に無かったりする場合にも、バンプ１１の不良が判定されるようにしてもよい。なお、バンプ１１の不良判定が、前記のようにバンプ１１の上面の最高高さのみで判定されるような場合には、前記ステップＳ２６によるバンプ１１の３次元立体形状の合成においては、バンプ１１上面の各部の高さを計算する処理のみでよい。したがって、本明細書においては、このようなバンプ１１上面の各部の高さを計算する処理もバンプ１１の３次元立体形状を合成する処理に含まれると解される。
【００２５】
なお、上記説明では、１つのバンプ１１の測定についてのみ説明したが、１つのバンプ１１の測定終了ごとに、ステージ２０を次のバンプ１１位置まで移動して、上述した処理を行って複数のバンプ１１に関する形状測定を次々に行うようにするとよい。この場合、ステップＳ２６，Ｓ２８の処理を１つのバンプ１１ごとに行うようにしてもよいが、複数のバンプ１１に対して、ステップＳ１２〜Ｓ２２の処理またはステップＳ１２〜Ｓ２６の処理を行った後に、ステップＳ２４〜Ｓ２８またはステップＳ２８の処理を実行するようにしてもよい。
【００２６】
上記説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、バンプ１１の形状測定に光切断法を適用したので、バンプ１１の高さを含む立体形状も測定することができるようになり、バンプ１１の検査精度を向上させることができる。また、この光切断法を用いたバンプ１１の立体形状の把握においては、プリント基板１０の上面に形成されたバンプ１１にプリント基板の上面に対して斜め上方両側から第１および第２スリット光をほぼ平行に照射するようにしたので、図４に示すように単一の光源を利用した場合に光源の反対側の部分に生じる影の問題を回避でき、バンプ１１全体の立体形状を正確に測定できるようになる。
【００２７】
また、第１及び第２スリット光として、４０５ｎｍから８３０ｎｍまでの範囲内の波長を有するレーザ光、すなわち青紫色、青色および緑色領域にあるレーザ光を採用した。したがって、プリント基板１０面（レジスト膜）は緑色であることが一般的であるが、前記ようなレーザ光を利用することにより、プリント基板１０面が高い反射率を有することになり、プリント基板１０面の測定が容易になる。その結果、バンプ１１の立体形状の測定精度が向上する。
【００２８】
さらに、カメラ３３としてＣＭＯＳカメラを採用するとともに、ＣＭＯＳカメラの部分走査機能を採用して、カメラ３３からコンピュータ本体部４１に光切断法に必要なスリット光に関する情報のみを転送するようにした。その結果、カメラ３３による撮像サイクルを高速化でき、ひいてはバンプ１１の形状測定を短時間で済ますことができる。
【００２９】
また、上記実施形態では、第１および第２スリット光源３１，３２からの第１および第２スリット光を交互にバンプ１１上に照射して、第１および第２スリット光を用いたバンプ１１の走査画像を交互に取得するようにした。しかし、これに代えて、第１スリット光を用いたバンプ１１の走査画像を取得した後に、第２スリット光を用いたバンプ１１の走査画像を取得するようにしてもよい。
【００３０】
この場合、コンピュータ本体部４１は、図２のプログラムに代えて、図５の変形プログラムを実行する。この変形プログラムにおいては、その実行がステップＳ５０にて開始され、ステップＳ５２にて上記ステップＳ１２と同様に、コンピュータ本体部４１がパワー回路３４，３５を制御して第１スリット光源３１をオン状態に切り換えるとともに、第２スリット光源３２をオフ状態に切り換える。そして、上記ステップＳ１４，Ｓ２２，Ｓ２０と同様なステップＳ５４〜Ｓ５８の循環処理により、第１スリット光源３１からの第１スリット光のバンプ１１上の走査画像を取得する。
【００３１】
そして、この循環処理の終了後、ステップＳ６０にて上記ステップＳ１６と同様に、コンピュータ本体部４１がパワー回路３４，３５を制御して第１スリット光源３１をオフ状態に切り換えるとともに、第２スリット光源３２をオン状態に切り換える。そして、上記ステップＳ１８，Ｓ２２，Ｓ２０と同様なステップＳ６２〜Ｓ６６の循環処理により、第２スリット光源３２からの第２スリット光のバンプ１１上の走査画像を取得する。ただし、ステップＳ６４のステージ移動処理においては、前記ステップＳ５６の場合とは反対方向にステージ２０を移動するか、このステップＳ６２〜Ｓ６６の循環処理に入る前に、ステージ２０を元の位置まで戻した後に前記ステップＳ５６の場合と同一方向にステージ２０を移動する。
【００３２】
その後、ステップＳ６８にて第２スリット光源をオフ状態に切り換え、上記ステップＳ２６，Ｓ２８と同様なステップＳ７０，Ｓ７２の画像処理および不良判定・表示処理を実行して、ステップＳ７４にてこのプログラムの実行を終了する。したがって、この変形例においても、上記実施形態と同様な効果が期待できる。
【００３３】
以上、本発明の一実施形態およびその変形例について詳しく説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態およびその変形例においては、バンプ１１上面をスリット光で走査するために、ステージ２０を移動させるようにしたが、第１および第２スリット光源３１，３２、または第１スリット光源３１、第２スリット光源３２およびカメラ３３を前記ステージ２０の移動方向と同一方向、すなわち第１および第２スリット光の長尺方向と直交する方向に移動させるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態およびその変形例においては、第１および第２スリット光による画像を区別するために、第１および第２スリット光源３１，３２による第１および第２スリット光のバンプ１１上への照射タイミングを独立させた。しかし、カメラ３３としてカラーカメラを用いるとともに、第１および第２スリット光源３１，３２から発光される第１および第２スリット光の色を異ならせて、色の違いにより第１および第２スリット光による画像を区別するようにしてもよい。これによれば、第１および第２スリット光源３１，３２が第１および第２スリット光のバンプ１１に対して同時に照射し、カメラ３３も第１および第２スリット光による画像を一度に撮像できる。これによれば、バンプ１１の形状測定および検査処理をより短時間で済ますことができる。
【００３６】
この場合も、プリント基板１０の上面のレジスト膜は緑色が通常であるので、異なる色であっても緑色に近い２色を有するレーザ光を採用するとよい。また、プリント基板１０上のスリット画像の検出の難さを許容するならば、赤色のレーザ光と緑色のレーザ光のように全く異なる色のレーザ光を利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るクリーム半田バンプの形状検査装置の概略図である。
【図２】図１のコンピュータ本体部により実行されるプログラムのフローチャートである。
【図３】クリーム半田バンプを説明するための図１のプリント基板の拡大平面図である。
【図４】図３のクリーム半田バンプの一つを示す正面図である。
【図５】図２のプログラムを変形した変形プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…プリント基板、１１…クリーム半田バンプ、２０…ステージ、２１…スライドアクチュエータ、２２…ドライブ回路、３１，３２…スリット光源、３３…カメラ、４１…コンピュータ本体部、４２…入力装置、４３…記憶装置、４４…表示器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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