【手続補正書】
【提出日】平成16年5月24日(2004.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  プリント基板の検査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  プリント基板の検査装置において、電気検査手段と、電気検査中に、基板上部に取り付けられた赤外線カメラで、前記プリント基板を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像データの抽出手段と、良品の画像データと比較し良否を判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とするプリント基板の検査装置。
【請求項２】  電気検査によって良品の判定結果が得られたときのみ、赤外線カメラを用いて接合部の検査を行うことを特徴とする請求項１記載のプリント基板の検査装置。
【請求項３】  電気検査がバウンダリースキャン方式であることを特徴とする請求項１記載のプリント基板の検査装置。
【請求項４】  電子部品をプリント基板上に実装した後に電気検査を行うプリント基板の検査装置において、電気検査中に、電子部品の上部に取り付けられた赤外線カメラで、電子部品の電極とプリント基板のランドとの接合部を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像データから接合部分を抽出する抽出手段と、予め記憶された良品接合部の画像データと比較し良否を判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とするプリント基板の検査装置。
【請求項５】  プリント基板の実装検査方法において、電気検査中に、基板上部に取り付けられた赤外線カメラで、前記プリント基板を撮像し、前記撮像により撮像された画像データを抽出し、良品の画像データと比較し良否を判定することを特徴とするプリント基板の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品をプリント基板上に実装した後に、電気検査を行うプリント基板の検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フリップチップＩＣのような半導体電子部品では狭ピッチ化、多電極化が行われ、プリント基板上に電子部品を確実に実装し、良品生産を確保するためには、高度な検査計測技術の開発が不可欠である。
【０００３】
フリップチップＩＣのような半導体電子部品を実装後に検査する装置として、一般的にインサーキットテスタ（以下ＩＣＴという）など電気的に検査する手段が用いられている。また、特開平７−１４２５４５号公報に記載されているように、赤外線カメラを用いて実装中に接合部の検査を可能にする方法も知られている。
【０００４】
以下、従来の電子部品の実装検査方法の一例について、図４を参照しながら説明する。図４において、２５は赤外線カメラ、２６は赤外線カメラで撮像された映像信号から電極部３５の形状に相当する部分を抽出する抽出部、２７は抽出部２６で得られた抽出画像に基づいて電極部３５の位置ずれ量や接合面積などを演算する計測部、２８は計測部２７で求められた結果を予め設定されている許容値２９と比較判定し、接合状態の良否を決定する比較判定部である。
【０００５】
ヒータ付きノズル３２で吸着されたフリップチップＩＣ３４を基板の所定の位置に移動させプリント基板３６に実装する。その直後に下面から赤外線カメラ２５で撮像し、その撮像された画像データから基板の接合部分のみを抽出部２６により抽出する。次に、抽出された接合部の位置ズレ量と面積値を計測部２７で計測し、予め設定された許容値２９と比較判定することによって、実装状態の良否を判定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した従来の電気的検査方法では、狭ピッチ化、多電極化された電子部品の全ピンにプロービングすることは困難であり、さらに、プロービングのためのテストパッドが必要になるため、基板全体のサイズが小型化できないという課題があった。また、電流の導通のみしか検査できず、接合部の面積の大小や実装ずれ等、すなわち接合部の状態が検査できないため、検査工程後または市場で接合不良が発生するという問題点があった。
【０００７】
また、赤外線カメラを用いて実装中に接合部の検査を可能にする方法では、接合部分の材質が金や銀の場合、放射温度が低いため赤外線カメラを用いて撮像しても十分な感度が得られず、接合部を誤認識するという問題点があった。さらに、安定した検査を行うためには周辺の温度などの条件や環境を十分に整えなければならないという問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリント基板検査装置においては、電気検査中に、電子部品の上部に取り付けられた赤外線カメラで、電極とプリント基板のランドとの接合部を撮像する撮像手段と、画像データから接合部分を抽出する抽出手段と、予め記憶された良品接合部の画像データとを比較し良否を判定する比較判定手段とを備えることにより、電子部品実装後の電極接合状態の検査をより正確に判定できる実装検査装置が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、プリント基板の検査装置において、電気検査手段と、電気検査中に、基板上部に取り付けられた赤外線カメラで、前記プリント基板を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像データの抽出手段と、良品の画像データと比較し良否を判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とするものであり、ＩＣＴの電気検査で電子部品とプリント基板のランドパターンとの接合部に電流を流し、接合部の微少の抵抗値により発熱する熱量を赤外線カメラで撮像し、温度分布を基準値と比較することにより接合状態の良否を安定して判定できるという作用を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、電気検査によって良品の判定結果が得られたときのみ、赤外線カメラを用いて接合部の検査を行うことを特徴としたものであり、検査時間を短縮できるという作用を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、電気検査がバウンダリースキャン方式であることを特徴としたものであり、電子部品の電極とプリント基板のランドパターンとの接合部に集中的に電流を流すことにより、発熱量を増加させ温度分布をより正確に検出できるという作用を有する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、電子部品をプリント基板上に実装した後に電気検査を行うプリント基板の検査装置において、電気検査中に、電子部品の上部に取り付けられた赤外線カメラで、電子部品の電極とプリント基板のランドとの接合部を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像データから接合部分を抽出する抽出手段と、予め記憶された良品接合部の画像データと比較し良否を判定する比較判定手段とを備えたことを特徴とするプリント基板の検査装置であり、請求項５に記載の発明は、プリント基板の実装検査方法において、電気検査中に、基板上部に取り付けられた赤外線カメラで、前記プリント基板を撮像し、前記撮像により撮像された画像データを抽出し、良品の画像データと比較し良否を判定することを特徴とするプリント基板の検査方法であり、請求項１に記載の発明と同じ作用を有する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態における電子部品の実装検査装置の構成図である。
【００１５】
図１において、１は赤外線カメラであり、フリップチップ部品の主な材質であるシリコンを透過して撮像するために撮像管感度特性が３〜６μｍで、測定温度分解能が０．０２〜０．０５℃、最小空間分解能が１０μｍ程度のカメラを用いる。２は赤外線カメラ１から転送されてくるアナログ映像信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、３は温度補正器、４はノイズ除去処理部である。これらの温度補正器３、ノズル除去処理部４の処理によって温度画像データを生成する。
【００１６】
次に、５は接合部抽出処理部であり、予め設定された温度閾値と接合部の位置座標データに基づいてプリント基板のランドパターン上に存在する接合部を抽出する。６は温度ヒストグラム生成部で、抽出処理部５で抽出された接合部の温度分布をＸ軸とＹ軸方向のヒストグラムにする。７は比較判定部、８は良品データ格納部であり、予め良品の接合部の温度分布データが格納されている。
【００１７】
また、１４は検査対象であるプリント基板で、１５は電子部品（フリップチップＩＣ）である。
【００１８】
次に、本発明の電子部品の実装検査装置における動作を図１と図２を用いて説明する。図２は本発明の電子部品の検査装置における動作をフローチャートで示したものである。
【００１９】
まず、制御部９から電気検査起動信号が発信されるとＩＣＴ検査装置１２は、ステップ＃１で、赤外線カメラ１で撮像するフリップチップ部品１５とプリント基板１４との接合部に電流を流し、電気的な検査を行うステップ＃２で、ＸＹテーブル１７を移動し、ステップ＃３でＩＣＴ検査装置１２の検査結果が良品（ＯＫ）であるとき次のステップ＃３に進む。不良（ＮＧ）が検出された場合は、ステップ＃１１で、プリント基板１４がＮＧストッカーに格納される。ステップ＃２では、赤外線カメラ１が電子部品位置座標データ格納部１０に格納されている位置データに基づいて、制御部９でカメラの移動距離を計算し、赤外線カメラが取り付けられたＸＹテーブル１７により所定の位置に移動される。このとき、ステップ＃４で、赤外線カメラ１が電子部品の電極とプリント基板のランドパターンの接合部を撮像する。この時接合部にはＩＣＴ検査装置１２により電流が流れており、接合部の微少の抵抗値により発熱する熱量を赤外線カメラで撮像する。
【００２０】
アナログ映像信号をディジタル映像信号に変換した後、画像処理装置によりステップ＃５〜＃８の処理が行われる。
【００２１】
次に、画像処理結果が良品（ＯＫ）である場合、ステップ＃１０に進みプリント基板上の接合部の検査を全点行う。画像処理結果が不良品（ＮＧ）である場合、ステップ＃１１で、プリント基板１４がＮＧストッカーに格納される。  以上、本発明の電子部品の実装検査装置について主な動作機能を説明した。
【００２２】
次に、画像処理装置で実行する一実施例について図３を用いて説明する。
【００２３】
図３（ａ）は、フリップチップ部品１５がプリント基板１４上に実装された断面を示している。２４はランドパターンであり、２０〜２３が接合部である。２０と２１は導電性接着剤が多すぎるために互いに接触し、隣接した電極がショートしているショート不良の状態を示している。ショート不良の場合、ショート幅が１０μｍ以上であれば電気検査により不良として検出が可能であるが、数μｍ以下の場合、隣接した接合部の抵抗値が大きいため、電気検査では良品と判定する可能性もある。
【００２４】
接合部２２は導電性接着剤が少ないためにランドパターンとの接合面積が小さい状態を示している。接合部２２のように接合面積が小さい場合、接合強度が不足し、次工程または市場への出荷後に、振動などの影響でオープンになる可能性もある。従って、この場合は不良品として次工程に進ませないことが望ましい。
【００２５】
図３（ｂ）は、赤外線カメラ１で撮像し、温度補正器３、ノイズ除去処理部４の処理によって生成された温度画像データである。赤外線カメラ１の空間分解能が１０μｍ程度であれば、バンプの直径が８０μｍ、ピッチが約１２０μｍのフリップチップ部品を撮像すると、１画面内に１０〜１５個程度の接合部を撮像することができる。接合部抽出処理部５によって予め設定された温度閾値に基づいて抽出された部分を２０〜２３で示している。接合部に相当する部分２０〜２３はＩＣＴ検査装置１２で電気検査中のため電流が流れている。接合部は微少の抵抗値を持っているために周囲の温度よりも少し高くなっている。この接合部の温度分布をヒストグラムにＸ軸とＹ軸でそれぞれ表すと図３（ｃ）に示したようになる。
【００２６】
次に、比較判定部７で、良品データ８で予め設定されているＴ（ｘ）、Ｔ（ｙ）との２乗誤差が予め設定されているＸ方向、Ｙ方向のそれぞれの判定基準値εxmin、εxmax、εymin、εymax内の場合のみ良品と判定する。すなわち、次式（１）と（２）が成立した場合のみ良品と判定する。
【００２７】
【数１】
1998335900.tif 000001
【００２８】
【数２】
1998335900.tif 000002
前述した電気検査はＩＣＴ検査装置を用いているが、バウンダリースキャン方式を用いても同様の検査が可能になる。バウンダリースキャン方式は、数本のテスト信号をコントロールし、ＩＣのピン間に間接的にアクセスし、ＩＣ自身のセルフテスト、ショート・オープン、インサーキットテストなどが実行できる。このため、電子部品の電極とプリント基板のランドパターンとの接合部に集中的に電流を流すことになり、発熱量を増加させ温度分布をより正確に検出できる。
【００２９】
なお、本発明の実施例では、接合部の温度分布をヒストグラムにし、その結果を良品の接合部の温度分布と比較判定するものとしたが、ラベリングなどの形状認識に使用される画像処理アルゴリズムでも検査可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電気検査中に、電子部品の上部に取り付けられた赤外線カメラで、電極とプリント基板のランドとの接合部を検査することにより、接合部の面積の大小や実装ずれ等の状態が検査でき、検査工程後または市場で発生する接合不良を事前に防止できるため、実装品質を向上させることができる。さらに、電気検査によって、良品の判定結果が得られたときのみ赤外線カメラを用いて接合部の検査を行うため、検査時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の電子部品の実装検査装置の構成図である。
【図２】
本発明の電子部品の実装検査装置の動作のフローチャートである。
【図３】
（ａ）  本発明のフリップチップＩＣの接合部の断面を示した図である。
（ｂ）  本発明の赤外線カメラで撮像したフリップチップＩＣの接合部の画像を示した図である。
（ｃ）  本発明の接合部の温度分布を示した図である。
【図４】
従来の実装検査装置の構成図である。
【符号の説明】
１  赤外線カメラ
２  Ａ／Ｄ変換器
３  温度補正器
４  ノイズ除去処理部
５  接合部抽出処理部
６  温度ヒストグラム生成部
７  比較判定部
８  良品データ格納部
９  制御部
１０  電子部品位置座標データ格納部
１１  ＸＹテーブル駆動部
１２  ＩＣＴ検査装置
１３  プローブ
１４  プリント基板
１５  電子部品（フリップチップＩＣ）
１６  画像処理装置
１７  ＸＹテーブル
１８  Ｙ軸モータ
１９  Ｘ軸モータ
２０  電極接合部
２４  ランドパターン