(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光線からなる特定光線を照射すると共に測定対象物に当たった該特定光線の反射光線をピント合わせによって感知するレーザーオートフォーカスセンサーである光センサーと、
この光センサーを水平移動させる駆動部と、
前記光センサーの水平移動面と平行に設けられた光透過性平面板と、
この光透過性平面板の外側面からなる前記測定対象物を直接置く平坦基準面と、
前記光センサーから照射され前記光透過性平面板を透過しようとする前記特定光線の一部が第１反射面である前記平坦基準面で反射して該光センサーが感知可能な第１の反射光線が得られると共に、前記光透過性平面板を透過した前記特定光線が第２反射面である前記測定対象物の測定部分で反射して前記光センサーが感知可能な前記第１の反射光線よりも強い第２の反射光線が得られるようにするための、前記光透過性平面板の両面に施された前記特定光線である特定波長域光線の所定の透過特性を得るための蒸着膜などの薄膜とからなるとともに、
前記測定対象物のある箇所での前記第１の反射光線と前記第２の反射光線がある状態では、弱い反射光線である前記第１の反射光線には前記ピント合わせがされず、強い反射光線である前記第２の反射光線に前記ピント合わせがされて該第２の反射光線が計測でき、かつ、前記測定対象物の無い箇所では前記第１の反射光線に前記ピント合わせがされて該第１の反射光線が計測できるように、弱い反射光線である前記第１の反射光線と強い反射光線である前記第２の反射光線の関係になるように前記透過特性が設定され、
前記第１の反射光線の感知データーにより平坦基準点を演算し、前記第２の反射光線の感知データーにより前記平坦基準点から測定対象物の測定点までの距離を演算するようにしてなることを特徴とする平坦度等測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にＩＣチップなどの多数のピンの主に平坦度をレーザー変位センサーなどにより測定する平坦度等測定装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来技術においては、例えばＩＣチップなどの多数のピンの平坦度を測定する場合、平坦基準板の上にピンを上にしてチップを置き、ピンの上方に設けたレーザー変位センサーからレーザーを各ピンに当て各ピンの位置を測定するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術においては、平坦基準面を仮想（仮想平坦基準面）により決めなければならないものであった。例えば、四角形のそれぞれの辺に多数のピン（リード：一辺に４０極など）を有するチップの場合においては、検出されたピンの位置からそれぞれの辺で最も上方に出ているピンを検出して、その中で最も出ていないピンを除く３本のピンの頂点を結んだ三角形平面を平坦基準面とする仮想平坦基準面を決め、その仮想平坦基準面からそれぞれのピンがどの程度の距離凹んだ部位にあるかを測定するというものであった。このため、光学測定の「中央列の測定ができない」、空間測定の「複数列での真の基準面が不明」という問題を持つものであった。こうした従来技術は、図１０に示すようにチップ本体に反りなどがある場合には、その反りにより仮想平坦基準面そのものが間違ったものとなるので、結果、浮き基準を越える浮きピンが生じることが多くなり、ピンを平坦な実装基盤上に置いて（実装する段階）、半田付けしたりコネクターにはめ込むことになり、実装不良を多く発生させるなどの問題を持つものであった。
【０００４】
本発明は以上のような従来技術の持つ問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、絶対平坦（平面）基準面によるチップのピン等の位置の測定を可能とする平坦度等測定装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した目的を達成するために次ぎに述べるようになっている。
レーザー光線からなる特定光線を照射すると共に測定対象物に当たった該特定光線の反射光線をピント合わせによって感知するレーザーオートフォーカスセンサーである光センサーと、
この光センサーを水平移動させる駆動部と、
前記光センサーの水平移動面と平行に設けられた光透過性平面板と、
この光透過性平面板の外側面からなる前記測定対象物を直接置く平坦基準面と、
前記光センサーから照射され前記光透過性平面板を透過しようとする前記特定光線の一部が第１反射面である前記平坦基準面で反射して該光センサーが感知可能な第１の反射光線が得られると共に、前記光透過性平面板を透過した前記特定光線が第２反射面である前記測定対象物の測定部分で反射して前記光センサーが感知可能な前記第１の反射光線よりも強い第２の反射光線が得られるようにするための、前記光透過性平面板の両面に施された前記特定光線である特定波長域光線の所定の透過特性を得るための蒸着膜などの薄膜とからなるとともに、
前記測定対象物のある箇所での前記第１の反射光線と前記第２の反射光線がある状態では、弱い反射光線である前記第１の反射光線には前記ピント合わせがされず、強い反射光線である前記第２の反射光線に前記ピント合わせがされて該第２の反射光線が計測でき、かつ、前記測定対象物の無い箇所では前記第１の反射光線に前記ピント合わせがされて該第１の反射光線が計測できるように、弱い反射光線である前記第１の反射光線と強い反射光線である前記第２の反射光線の関係になるように前記透過特性が設定され、
前記第１の反射光線の感知データーにより平坦基準点を演算し、前記第２の反射光線の感知データーにより前記平坦基準点から測定対象物の測定点までの距離を演算するようにしてなることを特徴とする平坦度等測定装置である。
【０００６】
平坦基準面に例えば４角形の全ての辺にピン（リード）を多数有するチップを、ピンを平坦基準面に直接載せるようにして置く。光センサー（例えばオートフォーカスセンサー）から特定光線を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光線を光りセンサーで感知（オートフォーカスセンサーの場合はピント合わせによる）して、平坦基準面から測定対象物までの距離（浮き距離）を測定する。四辺の内で最も突き出ている３本のピンが平坦基準面に当たってチップが置かれるので、それは、そのまま平坦な実装基盤に置かれ実装される状態であるので、誤差の生じない正確なピン位置測定を実現している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形態１の平坦度等測定装置の構成図、図２は同じ実施の形態１の測定部分の構成図、図３は実施の形態１の測定部分の構成図、図４は図３の構成図における測定結果をモニターに波形で表示した画面図、図５、図６、図７及び図８は四辺列に多数のピンを設けてなる四角形のチップの各辺列の測定結果をモニターに表示した画面図である。
【０００８】
平坦（平面）度等測定装置１は、特定光線２を照射すると共に測定対象物（体）３に当たった特定光線２の反射光線を感知する光センサー５と、この光センサー５を水平移動させる駆動部６と、光センサー５から照射された特定光線２が透過して測定対象物３に当り、その測定対象物３で反射されて戻り透過した反射光線４が光センサー５が感知できる強さとなる透過特性である、光センサー５の水平移動面と平行に設けられた光透過性平面板７と、この光透過性平面板７の外側面からなり且つ測定対象物３を直接置くための、光透過性平面板７の内側に位置する光センサー５の水平移動面と水平な平坦（平面）基準面８と、光センサー５の感知データーに基づき測定対象物３の測定部分９の平坦基準面８からの位置（浮き距離）を演算したり駆動部６等を制御したりする制御部１０と、測定・制御用表示モニター１１と、プリンター１２とからなっていて、光センサー５から照射され光透過性平面板７を透過しようとする特定光線２の一部が平坦基準面８で反射して光センサー５が感知可能な第１の反射光線が得られると共に、光透過性平面板７を透過した特定光線２が測定対象物３で反射して光透過性平面板７を戻り透過して光センサー５が感知可能な第２の反射光線が得られるように透過性平面板７の透過特性が設定され、第１の反射光線の感知データーにより平坦基準点１１を演算し、第２の反射光線の感知データーにより平坦基準点１２から測定対象物３の測定部分（ピンの測定点）９までの距離を演算するようにしてなっている。
【０００９】
光センサー（光変位形）５はレーザーフォーカスセンサー（フォーカス測距方式：分解能０．０１μｍ）で、照射される特定光線２は６７０ナノメートルのレーザー光線を使用している。光透過性平面板７は６７０ナノメーターのレーザー光線である特定光線２の透過率を９８パーセント以上になるように、ガラス平面板の両面にフッ化マグネシウムを主成分とする蒸着膜（真空蒸着による）が施されている。平坦基準面８からの反射は２パーセント弱となる。平坦基準面８は平坦度３μｍ以下程度に研磨された平坦精度に加工されている。光透過性平面板はガラス板そのままでは反射が大きくて測定対象物からの反射光線が十分に光センサーで感知できないものである。光透過性平面板の透過率は、測定対象物の光反射特性によって違うが、９５パーセント以上で反射率は２パーセントから５パーセントくらいがよい。ガラス板にフッ化マグネシウム、アルミ、白金、金、銀、銅、クローム、シリコン、ニッケル、５酸化チタン、ゲルマニュウム、二酸化チタン、一酸化珪素、二酸化珪素等々の蒸着物質の蒸着（複数物質の混合、多層）により、目的とする周波数域のレーザーを目的の透過率のものとすることが出来る。これは、その会社なり作業者により違いがありノウハウによるところが大きい。
【００１０】
測定対象物３が置かれた部位での照射された特定光線２は第１の反射光線と第２の反射光線とがある。これはもちろん平坦基準面８からの測定対象物の浮き上がり（距離）を調べるのであるから、第２の反射光線を測定する。この場合、第１の反射光線を避けるために該第１の反射光線を測定できる範囲からはずし第２の反射光線を測定して、平坦基準面８からの測定対象物３の浮き上がり量を最大で計測できる関係に設定してある。
【００１１】
図２に示すように、測定対象物３のピン（リード）１３先端である測定部分９を直接に平坦基準面８上に置いて測定するので、ピン１３を実装基盤に載せ測定部分９を該実装基盤に当接した状態と同じ条件での測定となるので、それは仮想平坦基準面ではなく実際の実装条件と同じ状態での絶対的な平坦基準面（絶対平坦基準面）での測定となる。それれは、図２のごとく測定対象物２０の本体が反っていても、実装基盤への実装条件と同じ測定条件による測定であるので、実際の平坦度を測定できるものである。
【００１２】
図３において、一列５本のピン２２で４列のピン列２３、２４、２５、２６を有する測定対象物２７が平坦基準面８にセットされている。図４において、図３の測定対象物２７の測定結果がモニター１１に表示された測定結果画面を示している。ピン列２３の２番ピン、ピン列２５の５番ピン、ピン列２６の３番ピンがそれぞれの列で最も突き出ているピンであるので、この３ピンが平坦基準面８に当接して絶対的な平坦基準面を形成する。この３ピンの当接部分すなわち平坦基準面８から他のピンがどれだけ浮いているかが示されている。波形が高いほど浮き距離が大きい。
【００１３】
図５、図６、図７及び図８において、４角形のピン列３０、３１、３２、３３（一列１５ピン）を有する測定対象物（図示せず）２７の測定結果画面がモニター１１に表示されている。ピン列３０の４番ピン、ピン列３１の１４番ピン、ピン列３２の８番ピンがそれぞれの列で最も突き出ているピンであるので、この３ピンが平坦基準面８に当接して絶対的な平坦基準面を形成する。この３ピンの当接部分すなわち平坦基準面８から他のピンがどれだけ浮いているかが示されている。波形が高いほど浮き距離が大きい。光センサーの特定光線の強さは調節出来るようになっている。
以下の実施の形態の説明に置いて、前述した実施の形態の構成と同じ構成については同じ符号を付しその説明を省略する。
【００１４】
＜実施の形態２＞
図９は本発明の実施の形態２の平坦度等測定装置を示す構成図である。平坦度等測定装置４０は、平坦度等測定装置１の構成に加えて、光透過性平面板７の光センサー５の対向側に該光センサー５と同じに一体的に水平移動する該光センサー５と同じ構成の光センサー４１を設けた、光センサー４１を垂直移動させる垂直駆動部（図示せず）と、この垂直駆動部により垂直移動した光センサー４１の垂直移動距離を測定する高精度測定手段である高分解能スケールセンサー４４（測定可能範囲５００００μｍ、分解能０．００５μｍ）が設けられている。光センサー５と光センサー４１を一体的に移動させるために、水平駆動手段４３は一体構成のセンサー固定アーム４５に光センサー５を、センサー固定アーム４６に光センサー４１を固定している。センサー固定アーム４５及びセンサー固定アーム４６が一体的に水平移動する。測定対象物４２を平坦基準面８上に置いた状態での測定対象物４２の両面の平坦度及び同時に測定し且つ厚みも測定することができるものである。光センサー４１を測定対象物４２から外れた部位に移動させ、垂直下降させて光分解のスケールセンサー４４により平坦基準面８の位置を測定し記憶する。測定対象物によっては、空き状態で平坦基準面の位置を測定してから、測定対象物を置く。光センサー４４により測定対象物４２の上部面を測定することにより、該上部面の形状を測定することが出来る。光センサー４４により測定した上部面の位置Ａを、記憶した平坦基準面位置から算出して、平坦基準面からの距離Ｂを得ることが出来る。平坦基準面からの距離Ｂから、光センサー５により測定した平坦基準面から測定対象物４２の下部面までの距離（浮き距離）をマイナス演算することにより、測定対象物の厚みＣを得ることが出来る。測定対象物の厚みを測定する従来技術においては、測定対象物の両側から測定光線を当ててその厚みを測定するものであったが、この場合、基準点（中位点）を決めるための高精度の校正ゲージを設け、両センサーを垂直に移動させた移動距離を測定するための高精度のスケールセンサーを設けるというものであった。すなわち、高価なスケールセンサーが二つ必要であるのでコスト高となるものであった。平坦度等測定装置４０においては、この校正ゲージと一つのスケールセンサーを必要としないものであるので、装置を安価に出来るものである。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は上述したようになっているので次ぎに述べるような効果を奏する。
レーザー光線からなる特定光線を照射すると共に測定対象物に当たった該特定光線の反射光線をピント合わせによって感知するレーザーオートフォーカスセンサーである光センサーと、この光センサーを水平移動させる駆動部と、前記光センサーの水平移動面と平行に設けられた光透過性平面板と、この光透過性平面板の外側面からなる前記測定対象物を直接置く平坦基準面と、前記光センサーから照射され前記光透過性平面板を透過しようとする前記特定光線の一部が第１反射面である前記平坦基準面で反射して該光センサーが感知可能な第１の反射光線が得られると共に、前記光透過性平面板を透過した前記特定光線が第２反射面である前記測定対象物の測定部分で反射して前記光センサーが感知可能な前記第１の反射光線よりも強い第２の反射光線が得られるようにするための、前記光透過性平面板の両面に施された前記特定光線である特定波長域光線の所定の透過特性を得るための蒸着膜などの薄膜とからなるとともに、前記測定対象物のある箇所での前記第１の反射光線と前記第２の反射光線がある状態では、弱い反射光線である前記第１の反射光線には前記ピント合わせがされず、強い反射光線である前記第２の反射光線に前記ピント合わせがされて該第２の反射光線が計測でき、かつ、前記測定対象物の無い箇所では前記第１の反射光線に前記ピント合わせがされて該第１の反射光線が計測できるように、弱い反射光線である前記第１の反射光線と強い反射光線である前記第２の反射光線の関係になるように前記透過特性が設定され、前記第１の反射光線の感知データーにより平坦基準点を演算し、前記第２の反射光線の感知データーにより前記平坦基準点から測定対象物の測定点までの距離を演算するようにしてなることを特徴とする平坦度等測定装置であるので、
例えばチップ本体の反りに関係なく実際に実装される実装基盤に置かれる状態での正確な総合的平坦特性を得ることが出来る。これにより、従来技術の問題点であった光学式測定の「中央列の測定ができない」、空間測定の「複数列での真の基準面が不明」という問題を解決するという効果を奏する。それは多数のピンを有するチップ等においては、不良品を確実に判別して除くことができるので、従来技術にあったようなチップ本体の反りなどの影響を受ける仮想測定条件と実際の実装条件の相違から生ずる実装不良を無くすことが出来るという効果を奏する。すなわち、品質の定量的な測定、評価と信頼性の向上をはかることができるものである。
【００１６】
第１の反射光線（平坦基準面）の感知データーにより平坦基準点を演算し、第２の反射光線（測定対象物）の感知データーにより平坦基準点から測定対象物の測定点までの距離を演算するようにしてなるものであるので、平坦基準面が特別な調節を必要としないで確定できるので、誤差無く即測定できるという装置を実現するという効果を奏する。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の平坦度等測定装置の構成図。
【図２】本発明の実施の形態１の測定部分の構成図。
【図３】本発明の実施の形態１の測定部分の構成図。
【図４】本発明の図３の構成図における測定結果をモニターに波形で表示した画面図。
【図５】本発明の四辺列に多数のピンを設けてなる四角形のチップの第１辺列の測定結果をモニターに表示した画面図。
【図６】本発明の四辺列に多数のピンを設けてなる四角形のチップの第２辺列の測定結果をモニターに表示した画面図。
【図７】本発明の四辺列に多数のピンを設けてなる四角形のチップの第３辺列の測定結果をモニターに表示した画面図。
【図８】本発明の四辺列に多数のピンを設けてなる四角形のチップの第４辺列の測定結果をモニターに表示した画面図。
【図９】本発明の実施の形態２の平坦度等測定装置を示す構成図。
【図１０】従来技術の平坦度測定装置の構成図。
【符号の説明】
１・・・・・平坦度等測定装置
２・・・・・特定光線
３・・・・・測定対象物
４・・・・・反り部分
５・・・・・光センサー
６・・・・・駆動部
７・・・・・光透過性平面板
８・・・・・平坦基準面
９・・・・・測定部分
１０・・・・・制御部
１１・・・・・モニター
１２・・・・・プリンター
１３・・・・・ピン
２２・・・・・ピン
２３・・・・・ピン列
２４・・・・・ピン列
２５・・・・・ピン列
２６・・・・・ピン列
２７・・・・・測定対象物
３０・・・・・ピン列
３１・・・・・ピン列
３２・・・・・ピン列
３３・・・・・ピン列
４０・・・・・平坦度等測定装置
４１・・・・・光センサー
４２・・・・・測定対象物
４３・・・・・水平駆動手段
４４・・・・・高分解能スケールセンサー
４５・・・・・光センサー固定アーム
４６・・・・・光センサー固定アーム
５０・・・・・従来技術の平坦度測定装置
５１・・・・・センサー水平移動駆動部
５２・・・・・レーザーフォーカスセンサー
５３・・・・・測定対象物置台
５４・・・・・特定光線
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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