(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合部(11a)を有する被検査部(11)を温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまで同一パワーで連続加熱する工程と、
同時に前記被検査部(11)の加熱された部分に温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまでの温度変移を測定する工程と、
前記被検査部(11)の加熱された部分から測定した温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正する工程と、
前記補正後の温度変移と、同様に基準となる加熱パワーでの温度変移に補正した基準となる良品が示す温度変移とを比較選別する工程と、
その比較選別結果により前記被検査部(11)の良否を判定する工程とから成り、
前記温度変移の比較選別は、前記補正後の温度変移が、予め記憶されている基準となる加熱パワーでの良品が示す温度変移の上限と下限の間に存在するか否かにより行われることを特徴とする金属接合部の検査方法。
【請求項２】
被検査部(11)の加熱は前記被検査部(11)にレーザを照射することにより行われ、
前記被検査部(11)のレーザが照射された部分の温度変移を前記被検査部(11)における放射温度測定時の放射率の影響に起因する温度測定誤差を実質的に無視できる２色放射温度計(13)により測定し、
前記２色放射温度計(13)により得られた温度変移を熱容量の関係式から基準となる加熱パワーでの温度変移に補正することにより、前記被検査部(11)におけるレーザ加熱時の吸収率の影響に起因する加熱パワーの差を無視する、
請求項１に記載の金属接合部の検査方法。
【請求項３】
接合部(11a)を有する被検査部(11)を温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまで同一パワーで連続加熱する加熱手段(12)と、
同時に前記被検査部(11)の加熱された部分に温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまでの温度変移を測定する温度変移測定手段(13)と、
前記被検査部(11)の加熱された部分から測定した温度変移を、基準となる加熱パワーでの温度変移に補正する温度変移補正手段(14)と、
補正後の前記温度変移と、同様に基準となる加熱パワーでの温度変移に補正した基準となる良品が示す温度変移とを比較選別し、その比較選別結果により前記被検査部(11)の良否を判定する良否判定手段(16)とを備えて成り、
前記温度変移の比較選別は、前記補正後の温度変移が、予め記憶されている基準となる加熱パワーでの良品が示す温度変移の上限と下限の間に存在するか否かにより行われることを特徴とする金属接合部の検査装置。
【請求項４】
前記加熱手段が被検査部(11)にレーザを照射可能なレーザ源(12)であり、
前記温度変移測定手段(14)が、被検査部(11)のレーザが照射された部分の温度変移を前記被検査部(11)における放射温度測定時の放射率の影響に起因する温度測定誤差を実質的に無視できる２色放射温度計(13)であり、
前記温度変移補正手段が、前記２色放射温度計(13)により得られた温度変移を熱容量の関係式から基準となる加熱パワーでの温度変移に補正することにより、前記被検査部(11)におけるレーザ加熱時の吸収率の影響に起因する加熱パワーの差を無視する請求項３記載の金属接合部の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電子部品などにおける超音波接合やハンダ付け等の微小な金属接合部の接合状態の良否を判定するための金属接合部の検査方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に金属間の接合方法は、接合材料同士が溶融して接合される融接と、接合材料は固体のままで、金属原子の拡散により接合される圧接と、接合材料は固体のままで、別のろう材を介して接合されるろう接、並びに、接着剤を介して接合される接着とに分類される。そして、電子部品の接合について考えてみると、電子機器の高性能小型化に伴い、電子部品の小型化と高密度実装が進み、それに伴って信頼性の高い高度な接合技術が要求されている。このような観点から、電子部品のような小物部品の接合には、主にハンダ付け（ろう接に属する）、超音波接合ないし抵抗溶接（共に圧接に属する）、あるいは、接着が用いられている。
【０００３】
ここで、電子部品の接合部、たとえば電子回路基板のはんだ付け部には従来から欠陥が多く指摘されていることからこの接合部を検査する必要性があり、その検査方法として、例えばレーザではんだ接合部を単位時間加熱し、その放熱状態を測定し、良品との比較方式により、はんだ接合部の良否を判定する検査装置が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。この装置では、欠陥のある接合部を有する場合と正常な接合部を有する場合とでは放熱状態に違いが生じるという原理に基づいており、その温度変移測定を被検査部から放射される赤外線を赤外線センサでセンシングする事で温度測定している。
【０００４】
しかし、同一温度でも物体から放射される赤外線の放射量は材質により異なり、特に表面状態や形状により顕著な違いがある。例えば、鉄とアルミでは同じ温度でも放射する赤外線量に違いがあり、この赤外線を放射する物体やその表面状態における係数として放射率が一般的に知られている。従来の赤外線放射温度計は放射率が１である理想黒体を基準にその温度を算出するようにしているが、電子部品の接合部等の被検査部は理想黒体とは明らかに異なる放射率を有している。このため、被検査部から放射される赤外線量から温度を算出する従来の赤外線放射温度計の測定結果はその被検査部の正確な温度を表すものにならない。よって、このような赤外線放射温度計の測定結果を被検査部の温度としてその良否の判断を行う上記従来の検査方法は、その検査精度が著しく低いという不具合があった。
【０００５】
この不具合を解消するために、接合部を有する被検査部をレーザにおいて加熱するとともに、接合部の欠陥の有無によって影響を受けない短時間の温度変化に基づいて被検査部の表面状態を検出し、被検査部の比較的長時間の温度変化にその表面状態に基づく補正を加えて接合部の欠陥の有無を判定する「接合状態の検査方法及び検査装置」が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この「接合状態の検査方法及び検査装置」では、被検査部の温度変化に対してその被検査部の表面状態に基づく補正を加え、そのような補正が加えられた温度上昇値に基づいてその接合部の欠陥の有無を判定するので、その検査精度を従来よりも高められるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−７３３４７（特願昭５８−１８０６８７）号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】電子材料１９８９年１０月号１８２〜１８５頁（Vanzetti Systems社；レーザ式ハンダ付け不良自動検査装置）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記「接合状態の検査方法及び検査装置」では、上述したように、接合部の欠陥の有無によって影響を受けない短時間の温度変化に基づいて被検査部の表面状態を検出し、被検査部の比較的長時間の温度変化にその表面状態に基づく補正を加えるものであるとしているが、接合部の欠陥の有無によって影響を受けない「短時間」の程度及び被検査部の「比較的長時間」における程度を明確に求めること自体が困難であり、その温度測定も赤外線量から温度を算出する従来の赤外線放射温度測定法を用いていることから、上記「接合状態の検査方法及び検査装置」における補正は適正なものといえず、期待したほど検査精度を向上することができないという未だ解決すべき課題が残存していた。
【０００９】
本発明の目的は、適正な補正を行うことにより良否判定の検査精度を著しく向上し得る金属接合部の検査方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意研究努力の結果、被検査部における温度変移の相違が被検査部における接合部の接合面積の相違に強い相関があることを知見し、本発明をするに至った。
【００１１】
即ち、本発明の金属接合部の検査方法は、接合部(11a)を有する被検査部(11)を温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまで同一パワーで連続加熱する工程と、同時に前記被検査部(11)の加熱された部分に温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまでの温度変移を測定する工程と、前記被検査部(11)の加熱された部分から測定した温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正する工程と、前記補正後の温度変移と、同様に基準となる加熱パワーでの温度変移に補正した基準となる良品が示す温度変移とを比較選別する工程と、  その比較選別結果により前記被検査部(11)の良否を判定する工程とから成り、前記温度変移の比較選別は、前記補正後の温度変移が、予め記憶されている基準となる加熱パワーでの良品が示す温度変移の上限と下限の間に存在するか否かにより行われることを特徴とする。
【００１２】
ここで、被検査部の加熱は被検査部にレーザを照射することにより行われ、被検査部のレーザが照射された部分の温度変移を被検査部における放射温度測定時の放射率の影響に起因する温度測定誤差を実質的に無視できる２色放射温度計により測定し、２色放射温度計により得られた温度変移を熱容量の関係式から基準となる加熱パワーでの温度変移に補正することにより、被検査部におけるレーザ加熱時の吸収率の影響に起因する加熱パワーの差を無視することが好ましい。
【００１３】
一方、本発明の金属接合部の検査装置は、接合部を有する被検査部を温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまで同一パワーで連続加熱する加熱手段と、同時に被検査部の加熱された部分に温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまでの温度変移を測定する温度変移測定手段と、被検査部の加熱された部分から測定した温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正する温度変移補正手段と、補正後の温度変移と、同様に基準となる加熱パワーでの温度変移に補正した基準となる良品が示す温度変移とを比較選別し、その比較選別結果により被検査部の良否を判定する良否判定手段とを備えて成り、前記温度変移の比較選別は、前記補正後の温度変移が、予め記憶されている基準となる加熱パワーでの良品が示す温度変移の上限と下限の間に存在するか否かにより行われることを特徴とする。
【００１４】
ここで、加熱手段が被検査部にレーザを照射可能なレーザ源であり、温度変移測定手段が、被検査部のレーザが照射された部分の温度変移を被検査部における放射温度測定時の放射率の影響に起因する温度測定誤差を実質的に無視できる２色放射温度計であり、温度変移補正手段が、２色放射温度計により得られた温度変移を熱容量の関係式から基準となる加熱パワーでの温度変移に補正することにより、被検査部におけるレーザ加熱時の吸収率の影響に起因する加熱パワーの差を無視することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の金属接合部の検査方法及び装置では、被検査部の加熱された部分から測定した温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正するので、被検査部と比較の対象となる良品との間に生じる吸収率の相違に起因する温度変移の相違を解消することができる。そして、本発明者らは、被検査部における温度変移の相違が被検査部における接合部の接合面積の相違に強い相関があることを知見した。このため、その補正後の温度変移と良品が示す温度変移を比較選別することにより、被検査部の良否を比較的高い精度で判定することができることになる。
【００１６】
そして、レーザを照射することにより被検査部を加熱し、被検査部のレーザが照射された部分の温度変移を被検査部における放射率の影響に起因する温度測定誤差を実質的に無視できる２色放射温度計により測定することにより、被検査部の表面状態や形状にかかわらずその被検査部の正確な温度を測定することができる。そして、この正確に測定された温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正することにより、レーザ加熱時の吸収率と赤外放射温度測定時の放射率に影響されない補正後の温度変移を得ることができる。このため、その補正後の温度変移と、良品が示す温度変移を比較選別することにより、被検査部の良否判定精度を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の検査装置を示す構成図である。
【図２】本発明の検査方法におけるフローチャートである。
【図３】赤外線の波長と強さの関係を示す図である。
【図４】被検査部の加熱された部位の時間と温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の金属接合部の検査装置１０は、接合部１１ａを有する被検査部１１を温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまで同一パワーで連続加熱する加熱手段１２と、同時に被検査部１１の加熱された部分に温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまでの温度変移を測定する温度変移測定手段１３と、被検査部１１の加熱された部分から測定した温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正する温度変移補正手段１４と、補正後の温度変移と基準となる良品が示す温度変移を比較選別した結果により被検査部１１の良否を判定する良否判定手段１６とを備える。
【００２０】
図１における符号１８は、セラミック基盤１７に接着された半導体部品１８であり、セラミック基盤１７には銅により回路パターン１９が形成される。その半導体部品１８の図示しない端子と銅により形成された回路パターン１９とはアルミニウム線２１により接続され、アルミニウム線２１と回路パターンを形成する銅１９とは超音波接合される。この実施の形態における被検査部１１は、この超音波接合されたアルミニウム線２１と銅１９から成る部分であり、この被検査部１１は超音波接合により生じるアルミニウム線２１と銅１９のそれぞれの金属原子が拡散して実際に接合された接合部１１ａを有する。なお、このセラミック基盤は図示しないいわゆるＸ−Ｙテーブルに搭載される。
【００２１】
この実施の形態における加熱手段は被検査部１１にレーザを照射可能なレーザ源１２であり、このレーザ源１２としては、非接触で高速にパワー可変とオンオフ制御を行なうことができる半導体レーザが例示される。そして、図１における符号２２は、レーザ源１２から照射されたレーザの光軸上にあって、そのレーザを被検査部１１の表面で所定径に集光する集光レンズ２２である。レーザは被検査部１１を構成する一方の金属に照射されるものとし、この実施の形態ではアルミニウム線２１側にそのレーザを照射するものとする。また、図１における符号２３は、そのレーザが照射された被検査部１１から発せられる赤外線を温度変移測定手段１３に向かわせるダイクロイックフィルタであり、符号２４はその赤外線を集光する集光レンズ２４である。
【００２２】
また、この実施の形態における温度変移測定手段は、被検査部１１のレーザが照射された部分の温度変移を被検査部１１における放射温度測定時の放射率の影響に起因する温度測定誤差を実質的に無視できる２色放射温度計１３であり、被検査部１１から放射される赤外線を非接触で高速に測定し得るものである。図３に示すように、所定温度から発せられる赤外線の各波長とその強さが描く放物線状のカーブは、その温度が上昇するに従って、その最高強度を生じる点が短波長側にずれることは知られている。従来技術において用いられていた放射温度計は全波長や特定の単波長に対して測定しているので、この放物線が描く強度を赤外線の量としたので、放射率の影響を顕著に受け正確な温度測定ができず正しい良否判定ができなかった。これに対して本発明では、従来のもので用いられた放射温度計と異なる２色放射温度計１３を用いる。この２色放射温度計１３は、特定の２波長（図３におけるλ１及びλ２）についての赤外線量のみを検出し、それらの比率を求めてその比率に対応する温度を被検査部１１の表面の温度として出力するものである。このため、この２色放射温度計１３では、被検査部１１における放射率の影響を受けるが２波長比率では相殺されるので、その被検査部１１の放射率の影響を無視でき正確な温度を測定することができるものである。
【００２３】
セラミック基盤１７を搭載する図示しないＸ−Ｙテーブル及びレーザ源１２は制御コンピュータ２６により制御される。この制御コンピュータ２６には基準となる加熱パワーが吸収された良品が示す温度変移が記憶されたメモリ２６ａが設けられ、この制御コンピュータ２６には温度変移補正手段１４と良否判定手段１６が設けられる。ここで、温度変移補正手段１４は２色放射温度計１３により得られた温度変移を熱容量の関係式から補正するものである。具体的に説明すると、温度変移補正手段１４では、飽和温度が同じ構造で同じ材質の被検査部１１に同じ熱量を加えたら同じ温度になるという熱容量の関係式から補正がなされる。そして、比較の対象である良品の基準となる加熱パワーと同量のレーザによる加熱パワーが被検査部１１に吸収された場合における温度変移を得る。これにより、被検査部１１と、比較の対象である良品との温度変移における基準が一致し、レーザ加熱時の吸収率の影響が補正された被検査部１１における温度変移が得られる。そして、良否判定手段１６は補正後の温度変移と、同様に基準となる加熱パワーでの温度変移に補正した基準となる良品が示す温度変移を、温度変移の相違が接合部の接合面積の相違に強い相関があるとして、比較選別し、その比較選別結果により被検査部１１の良否を判定するものである。
【００２４】
次に、本発明に係る金属接合部の検査方法を説明する。
【００２５】
本発明における金属接合部の検査方法は、接合部１１ａを有する被検査部１１を温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまで同一パワーで連続加熱する加熱工程と、その加熱工程と同時に被検査部１１の加熱された部分に温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまでの温度変移を測定する温度測定工程と、被検査部１１の加熱された部分から測定した温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正する変移補正工程と、補正後の温度変移と良品が示す温度変移を比較選別して被検査部１１の良否を判定する良否判定工程から成る。この方法におけるフローチャートを図２に示すとともに、以下に各工程を説明する。
【００２６】
＜加熱工程＞
この工程では、接合部１１ａを有する被検査部１１を温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまで同一パワーで連続加熱する。この実施の形態における被検査部１１の加熱は被検査部１１にレーザを照射することにより行われる場合を示し、このレーザ加熱は制御コンピュータ２６からの指令によりレーザ源１２から被検査部にレーザを照射することにより行われる。レーザ源１２から照射された所定波長のレーザは、集光レンズ２２によりアルミニウム線２１の直径以下の所定径に集光されて、その被検査部１１であるアルミニウム線２１の表面に照射される。照射されたレーザがその被検査部１１の表面で吸収されて熱に変換され、被検査部１１であるアルミニウム線２１の表面温度が上昇する。アルミニウム線２１の表面温度が上昇すると接合面を通して熱が回路パターン１９やセラミック基盤１７に熱伝導される。被検査部１１の温度は時間と共に上昇するが、レーザによる加熱量と熱伝導量が同一になったときに被検査部１１の温度上昇は停止する。このように温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまで、この工程では被検査部１１を同一パワーで連続加熱する。
【００２７】
＜温度測定工程＞
この工程では、被検査部１１の加熱された部分に温度変化が見られなくなる飽和温度に達するまでの温度変移を測定する。この検査方法では、従来用いられていた赤外線放射温度計に代えて、被検査部１１のレーザが照射された部分の温度変移を被検査部１１における放射温度測定時の放射率の影響に起因する温度測定誤差を実質的に無視できる２色放射温度計１３により測定する。２色放射温度計１３は被検査部１１から放射される赤外線の測定を特定の２波長についてのみ行う。そして２色放射温度計１３は、特定の２波長についての赤外線量の比率を求め、その比率に対応する温度を被検査部１１の表面における加熱点の温度として出力する。
【００２８】
赤外線量測定時にはその赤外線が放射される部位の放射率の影響は避けられないが、この放射率はある温度の物体が赤外線を発するとき、その物体と同じ温度の黒体放射との比で表される。従って、従来の赤外線量を測定してその温度を求めていた赤外線放射温度計では、その放射率を考慮しなければ、測定対象の正確な温度を測定することが困難であった。これに対して、２色放射温度計１３を用いる本発明では、特定の２波長における赤外線量を測定し、その比率から被検査部１１の表面の温度を求めるので、そのレーザ加熱された部位における放射率が相殺できその被検査部１１の表面における加熱点の正確な温度を測定することができる。
【００２９】
＜変移補正工程＞
この工程では、被検査部１１の加熱された部分から測定した温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正する。即ち、２色放射温度計１３により得られた温度変移を熱容量の関係式から基準となる加熱パワーでの温度変移に補正することにより、被検査部１１におけるレーザ加熱時の吸収率の影響に起因する加熱パワーの差を無視するものである。
【００３０】
この検査方法は、被検査部１１の接合部１１ａに関するものであるので、検査する前提として接合部１１ａが存在することが必要とされ、金属同士が接合されずに離間して接合部１１ａが存在しない、いわゆる断線の場合は除かれる。この接合部１１ａを有するか又は断線しているかの判断は、２色放射温度計１３が測定する温度により判断でき、その測定された温度が熱容量の関係式により推測される所定温度以上の場合は断線であると判定して測定を終了する。この断線か否かの判定はレーザが照射されている間に行われ、断線と判定された時点でレーザ照射を停止するようになっている。
【００３１】
超音波接合されたアルミニウム線２１と銅１９から成る図１に示す被検査部１１より説明すると、レーザの照射によってアルミニウム線２１が熱せられた結果、アルミニウム線２１が銅１９に接合されているので、アルミニウム線２１内部では接合された銅１９に向かって熱が伝導していく。そして、アルミニウム線２１から接合部１１ａを介して銅１９に向かって多くの熱が伝導するため、加熱点の温度は低めになる。これに対して、そのアルミニウム線２１が銅１９に接合されていない場合、即ち、アルミニウム線２１と銅１９が離間して断線状態となっている場合は、アルミニウム線２１から銅１９へ熱は伝導されない。このため、加熱されたアルミニウム線２１の温度が急激に高くなる。この急激にアルミニウム線２１の温度が高められると、そのアルミニウム線２１から放射される赤外線の量も急激に上昇するので、２色放射温度計１３が測定した温度が所定値以上の場合は熱容量の関係式より断線であると判断できるのである。
【００３２】
一方、２色放射温度計１３が測定した温度が所定値未満の場合はアルミニウム線２１と銅１９は離間しておらず少なくとも両者は接合されているとものとして、その２色放射温度計１３により得られた温度変移を熱容量の関係式から補正する。即ち、レーザを照射した結果として生じる温度変移は、被検査部１１の吸収率の影響が大きいという欠点がある。この吸収率は、被検査部１１の表面状態が平坦だと小さく、粗いと大きくなり、その表面状態や形状によって大きく影響されることになる。この変移補正工程はこのような吸収率に関する欠点を解消するためのものであり、その飽和温度が同じ構造で同じ材質の被検査部に同じ熱量を加えたら同じ温度になるという熱容量の関係式から、被検査部１１と比較の対象となる良品とその基準を同一にするものである。即ち、比較の対象となる良品の基準となる加熱パワーと同一の加熱パワーが吸収された場合における補正後の温度変移を求めることにより、レーザ加熱時の吸収率の影響が補正された温度変移を得る。
【００３３】
この補正手順については種々挙げられるけれども、例えば、レーザによる加熱パワーの全てが基準となる加熱パワーとされた場合では、被検査部１１の吸収率を求めた後に温度変移をその吸収率で割ることが例示される。具体的に、この場合における補正は２段階により行われ、第１に、熱容量の関係式から被検査部１１の吸収率αを求める。ここで、被検査部１１の吸収率αを求めるには、加熱量Ｑと吸収率αの積を被検査部１１の飽和温度Ｔで除した値が熱容量Ｃと等しくなるという熱容量の関係式（Ｃ＝αＱ／Ｔ）から求めることができる。即ち、飽和温度Ｔは２色放射温度計１３により得られており、加熱量Ｑもレーザの照射量であるので既知の値とできる。熱容量Ｃは被検査部１１の固有の値であり、アルミニウム線２１と銅１９から成る被検査部１１における熱容量Ｃの値は、予め良品等を測定することにより求めておくこともできる。これらを上記式（Ｃ＝αＱ／Ｔ）に代入することにより被検査部１１の吸収率αが求められる。そして、第２に、２色放射温度計１３により得られた温度変移をその求められた吸収率αで割る。これにより良品と同様に良品と同一のレーザによる基準となる加熱パワーの全てが吸収された場合の補正後の温度変移を求める事ができる。
【００３４】
また、その飽和温度が同じ構造で同じ材質の被検査部に同じ熱量を加えたら同じ温度になるという熱容量の関係式からすると、比較の対象となる良品と被検査部１１は同一構造であるので、比較の対象となる良品における吸収率が被検査部１１における吸収率と一致しない場合には、被検査部１１における飽和温度は良品のものと異なることになる。このため、被検査部１１における飽和温度と良品における飽和温度との比を求めて、被検査部の温度変移にその比を乗じることにより、良品と同一の飽和温度を生じさせる被検査部１１における補正後の温度変移を求めるようにしても良い。即ち、良品における飽和温度を１として、２色放射温度計１３により測定された飽和温度がその１に成るように温度変移を補正するものである。２色放射温度計１３により得られた温度は、レーザにより照射された全加熱パワーＱに吸収率αを乗じた一部のエネルギ一が吸収された結果生じた変化であるといえる。また、熱容量の関係式から同一熱容量の被検査部に同一の熱量を加えたら同一温度になるのであるから、被検査部１１における飽和温度を比較の対象である良品における飽和温度と同一にすることにより、２色放射温度計１３により得られた飽和温度を比較の対象である良品と同じにスケーリングする事になり、これは両者の吸収率を同一にして基準となる加熱パワーでの温度変移に補正することといえる。このような補正を行う変移補正工程により、比較の対象となる良品が示す温度変移とその基準を同一にし、レーザ加熱時の吸収率と赤外放射温度測定時の放射率の影響のない補正後の温度変移を得ることができる。そして、この補正後の温度変移は、例えば、図４に示すように、時間の経過とともに温度が上昇し、レーザによる加熱量と熱伝導量が同一になったときに被検査部１１の温度上昇は飽和してその変化が見られない状態となる。
【００３５】
＜良否判定工程＞
この工程では、補正後の温度変移と、同様に基準となる加熱パワーでの温度変移に補正した基準となる良品が示す温度変移を比較選別し、その比較選別結果により被検査部１１の良否を判定する。この良否の判定は、被検査部１１における温度変移の相違が被検査部１１における接合部１１ａの接合面積の相違に強い相関があることを知見したことにより行うものである。ここで、図１の拡大図で説明すると、レーザは被検査部１１を構成するアルミニウム線２１のみを加熱しており、その加熱されたアルミニウム線２１は加熱されていない銅１９との間に温度勾配が生じ、破線矢印で示すようにアルミニウム線２１から接合部１１ａを介して銅１９に向かう熱の流れが生じる。このように、温度差のある物体間を流れる熱量は、熱伝導路の断面積である接合部１１ａの接合面積と、温度勾配の積に比例する。即ち、アルミニウム線２１から接合部１１ａを介して銅１９に流れる熱量ｑは、その接合部１１ａの面積Ｓと、アルミニウム線２１と銅１９の温度勾配ｇｒａｄＴとの積に比例する。ちなみに、このときの比例定数がいわゆる熱伝導率Ｋと呼ばれ、物質の種類とその状態によって決まる物性値とされている。してみると、接合部１１ａの面積がアルミニウム線２１から銅１９に向かう熱量に影響を及ぼすことは明白であり、その熱量が異なれば加熱部位における温度変移も異なる。よって、レーザにより被検査部１１に吸収された加熱パワーＱが比較の対象である良品の基準となる加熱パワーと同一であると補正された補正後の温度変移に基づいてその良否を判定することにより、被検査部１１の吸収率や放射率を無視できる方法で、接合部１１ａの面積が規定値に達しない被検査部１１、又は接合部１１ａの面積が規定値を超える被検査部１１を不良として分別することが可能となる。
【００３６】
ここで、本発明では、接合部１１ａの接合面積が適正な範囲の被検査部１１を良品とする考え方であるけれども、これはこの接合部１１ａの面積がそのままアルミニウム線２１と銅１９との接合強度や良質な電気伝導路を表すものだからである。即ち、ハンダ付けのようなろう付けにしても、あるいはワイヤボンディングのような拡散接合にしても、金属イオンの間を自由電子が行き交う一体化の状態（当然電気抵抗も小さい）になると高い接合強度や良質な電気伝導路が得られるものである。しかし、接合部１１ａの一部にボイドや異物混入等のような一体化していない部分が存在する場合には、その分だけ接合強度や電気伝導路が弱いことになり、一体化している接合部１１ａの面積を比較すれば接合強度や電気抵抗の大小が検査できるからである。
【００３７】
なお、メモリ２６ａには、予め、基準となる加熱パワーが吸収された良品が示す温度変移が記憶される。即ち、複数の正常なサンプルの被検査部１１に所定出力のレーザを照射し、その良品であるサンプルの温度変移を同様に基準となる加熱パワーでの温度変移に補正し、得られた温度変移を基準となる加熱パワーでの良品が示す温度変移としてメモリ２６ａに記憶される。ここで、基準となる加熱パワーは前工程における温度変移補正工程における比較の対象となる良品におけるものとして、被検査部１１における温度変移を補正する際にも利用される。そして、この工程では、補正後の温度変移と、同様に基準となる加熱パワーでの温度変移に補正した基準となる良品が示す温度変移を比較選別する。この温度変移の比較は、基準となる加熱パワーでの良品が示す温度変移の上限と下限をメモリ２６ａに記憶し、被検査部１１における補正後の温度変移がこの上限と下限の間に存在するか否かにより行われ、この間にあるとして選別されたものを良品とし、この間から逸脱するものとして選別されたものを不良品として、被検査部１１の良否を判定する。
【００３８】
具体的な手順を説明すると、接合部１１ａの必要最小限の面積を有するサンプル被検査部１１に上記加熱工程と温度測定工程と変移補正工程とを行い、図４に示すように、その温度変移を一方の限界カーブとしてメモリに記憶する。同様に、接合部１１ａの必要最大限の面積を有するサンプル被検査部１１に上記加熱工程と温度測定工程と変移補正工程とを行い、その温度変移を他方の限界カーブとしてメモリに記憶する。その後の検査において、被検査部１１に対して同様に上記加熱工程と温度測定工程と変移補正工程とを行い、補正後の温度変移を得る。そして、これらの温度変移量の所定時間の積を比較選別し、図４における上側の限界カーブが示す温度変移量の所定時間の積と、下側の限界カーブが示す温度変移量の所定時間の積との間に、補正後の温度変移量の所定時間の積が存在する場合には良品と判定し、この範囲から逸脱するものを不良品と判定する。これは、補正後の温度変移が図４に示す限界カーブの間を通過する場合には良品と判定し、この範囲から逸脱するものを不良品と判定するものといえる。
【００３９】
ここで、積を求める所定時間とは、加熱し始めた時点から被検査部１１が飽和温度に達するまでの時間の全部又は一部であるけれども、いずれの場合も基準を同一にするため同一の時間的範囲である。そして、この所定時間は、温度変移の差が明確になる飽和温度に達する直前の図４の斜線で示す範囲、例えば飽和温度に達するまでの時間を１とすると後半の１／２程度の時間の範囲であることが好ましい。これは飽和温度に達する直前の温度変移が最も安定するからであり、それ以前の誤差を含む加熱最初の温度変移を除くことにより、良否の判定精度を向上させるものである。
【００４０】
以上説明したように、本発明の金属接合部の検査方法及び装置１０では、被検査部１１の加熱された部分から測定した温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正するので、被検査部と比較の対象となる良品との間に生じる吸収率の相違に起因する温度変移の相違を解消することができる。そして、その補正後の温度変移と、良品が示す温度変移を比較選別することにより、被検査部の良否を比較的高い精度で判定することができる。そして、レーザを照射することにより被検査部を加熱し、被検査部のレーザが照射された部分の温度変移を２色放射温度計により測定することにより、被検査部の表面状態や形状にかかわらずその被検査部の正確な温度を測定することができる。そして、この正確に測定された温度変移を基準となる加熱パワーでの温度変移に補正することにより、レーザ加熱時の吸収率と赤外放射温度測定時の放射率に影響されない補正後の温度変移が得られ、その補正後の温度変移と、良品が示す温度変移を比較選別することにより、被検査部の良否判定精度を更に向上させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  金属接合部の検査装置
１１ａ  接合部
１１  被検査部
１２  レーザ源（加熱手段）
１３  ２色放射温度計（温度変移測定手段）
１４  温度変移補正手段
１６  良否判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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