(57)【要約】【課題】より容易にはんだ内部の状態を検出することができる検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】主制御部８６の撮像部８６ａは、照明装置２および調光装置３により、はんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外線を照射させ、撮像装置４により、その基板を撮像させる。検出部８６ｂは、撮像装置４に基づく画像データのうち基板から反射された赤外光の強度分布に基づいてはんだの断面の状態を検出する。これにより、従来のようにＸ線を用いずにはんだの内部の状態を検出することが可能となるので、コストダウン、装置の小型化等が可能となり、結果として、より容易にはんだ内部の状態を検出することができる【選択図】  図１
2008045883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射するステップと、
前記赤外光が照射された前記基板を撮像するステップと、
前記基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいて、前記基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出するステップと
を有することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記クリームはんだの断面積に基づいて、前記クリームはんだの状態を判定するステップ
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の検査方法。
【請求項３】
クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明手段と、
前記赤外光が照射された前記基板を撮像する撮像手段と、
前記基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいて、前記基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に塗布されたクリームはんだの状態を検査する検査方法および検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品が実装された基板の品質の安定化を図るため、塗布されたクリームはんだの状態を検査する検査装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半導体装置が搭載された基板において、半導体装置と基板との間に塗布されたクリームはんだを検査する方法が開示されている。この方法では、基板に対して赤外光を照射し、クリームはんだ表面で反射する反射光をカメラで撮像し、この画像信号データをＡＤ変換して濃淡画像信号を取得し、所定の領域内の予め設定した濃度値より大きい画素からなる面積を計測することによりクリームはんだの状態を検出する。
【０００４】
また、特許文献２には、Ｘ線による透過画像に基づいて、基板上に形成されたクリームはんだの状態を検査する方法が開示されている。この方法では、基板に対してＸ線を照射し、基板を透過したＸ線透過画像を検出し、このＸ線透過画像に基づいてクリームはんだの状態を検出する。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８９５３６号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では、クリームはんだ表面からの反射光に基づいてクリームはんだの状態を検出するため、クリームはんだ表面の状態は検査することができるものの、クリームはんだ内部の状態を検査することができなかった。また、特許文献２の方法では、クリームはんだ内部の状態は検査できるものの、Ｘ線を用いるため、装置の価格が高い、Ｘ線遮断具の配置等で装置が大きい等の問題があった。
【０００７】
そこで、本願発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、より容易にクリームはんだ内部の状態を検出することができる検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る検査方法は、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射するステップと、赤外光が照射された基板を撮像するステップと、基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいて、基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出するステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
上記検査方法において、クリームはんだの断面積に基づいて、クリームはんだの状態を判定するステップをさらに有するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る検査装置は、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明手段と、赤外光が照射された基板を撮像する撮像手段と、基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいて、基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射し、この基板を撮像し、撮像された画像における電極パッドからの反射光からクリームはんだの断面形状を検出することにより、従来のようにＸ線を用いずにクリームはんだの内部の状態を検出することが可能となるので、コストダウン、装置の小型化等が可能となり、結果として、より容易にクリームはんだ内部の状態を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
［検査装置の構成］
図１に示すように、本実施の形態に係る検査装置１は、照明装置２と、調光装置３と、撮像装置４と、駆動装置５と、表示装置６と、入力装置７と、制御装置８とを備える。
【００１４】
照明装置２は、赤外線ＬＥＤ(Light Emitting Diode)など赤外光を出力する照明装置から構成され、調光装置３から供給される電圧（以下、「供給電圧」と呼ぶ。）により駆動する。例えば図２に示すように、照明装置２を構成する赤外線ＬＥＤ２ａは、基板Ｐの上方において、光軸が基板Ｐの主表面に垂直な軸に対して１０度±６度を有するように設置される。図２のように、一対の赤外線ＬＥＤ２ａが設けられている場合には、それぞれは上記垂直な軸に対して線対称に設けるようにしてもよい。このような照明装置２からは、８７５±３０ｎｍの波長の赤外光を出力可能となっている。なお、図２に示すように、照明装置２は、赤外線ＬＥＤ２ａのみならず、可視光を照射する可視光ＬＥＤ２ｂを設けるようにしてもよい。
【００１５】
調光装置３は、照明装置２に供給電圧を供給する装置である。ここで、供給電圧は、制御装置８からの指示に基づいて調節される。
【００１６】
撮像装置４は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラなどから構成され、赤外領域の波長感度を有する。撮像装置４は、制御装置８の指示に基づいて撮像を行う。このような撮像装置４は、例えば図２に示すように、基板Ｐ上方に設けるようにしてもよい。
【００１７】
駆動装置５は、基板の搬入および搬出を実現するための搬送装置（図示せず）や撮像装置４を基板上方で移動させる移動装置（図示せず）等に設けられたモータやアクチュエータなどから構成される。このような駆動装置５は、制御装置８の指示に基づいて駆動する。
【００１８】
表示装置６は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)またはＦＥＤ(Field Emission Display)等の公知の表示装置から構成される。このような表示装置６は、制御装置８の指示に基づいて各種情報を表示する。
【００１９】
入力装置７は、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する装置から構成される。入力装置７により検出された情報は、制御装置８に入力される。
【００２０】
制御装置８は、検査装置１の全体の動作を制御するための装置であり、照明制御部８１、画像処理部８２、駆動制御部８３、Ｉ／Ｆ部８４、記憶部８５および主制御部８６を備える。
【００２１】
照明制御部８１は、主制御部８６の指示に基づいて、照明装置２から照射させる赤外光の光強度を設定する機能部である。設定した強度は、調光装置３に出力される。調光装置３は、照明制御部８１により設定された強度にしたがって供給電圧を調整する。これにより、照明装置２から所定の強度の赤外光が出力される。
【００２２】
画像処理部８２は、主制御部８６の指示に基づいて、撮像装置４に撮像の指示を出し、この指示に基づいて撮像装置４により撮像された取込画像に対してＡ／Ｄ変換等の画像処理を行い画像データを出力する機能部である。これにより、例えば図３に示すような反射光の光強度が濃淡で表された画像データが生成される。
【００２３】
駆動制御部８３は、主制御部８６の指示に基づいて、駆動装置５を駆動させるための駆動信号を生成して出力する機能部である。
【００２４】
Ｉ／Ｆ部８４は、主制御部８６の指示に基づいて、各種情報を表示装置６に表示させる。さらに、入力装置７により検出された各種情報を主制御部８６に送出する。
【００２５】
記憶部８５は、主制御部８６の指示に基づいて、画像データ等の各種情報を記憶する機能部である。
【００２６】
主制御部８６は、例えば、ユーザやホストコンピュータ等の外部からの指示に基づいて、照明制御部８１、画像処理部８２、駆動制御部８３およびＩ／Ｆ部８４に対して指示を出すことにより、基板に印刷されたクリームはんだの状態を検査する検査動作を実現する機能部である。このような主制御部８６は、クリームはんだが塗布された基板を撮像させる撮像部８６ａと、その画像データからクリームはんだの断面形状を検出してその断面積を算出する検出部８６ｂと、算出されたクリームはんだの断面積からそのクリームはんだの良否を判定する判定部８６ｃとを備える。
【００２７】
このような制御装置８は、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置、インターネット、ＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ(Wide Area Network)等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した照明制御部８１、画像処理部８２、駆動制御部８３、Ｉ／Ｆ部８４、記憶部８５、主制御部８６が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。
【００２８】
［動作原理］
次に、本実施の形態に係る検査装置１の動作原理について説明する。
【００２９】
クリームはんだは、はんだ粉末とフラックスとから構成されており、このようなクリームはんだが塗布された基板に赤外光を照射すると、この赤外光は、クリームはんだ中のフラックスを透過しながらクリームはんだ中を進行し、金属層からなる電極パッドに到達した赤外光は、この電極パッドにより反射される。この反射光は、再びクリームはんだ中のフラックスを透過して、クリームはんだ外部に放出された赤外光が撮像装置４により検出される。
【００３０】
このようにクリームはんだ中を透過する際、赤外光は、はんだ粉末により散乱させられたり、フラックスにより減衰したりする。したがって、クリームはんだがより厚いほど、赤外光は、クリームはんだ内でより長い距離を通過するため、散乱したり減衰したりする成分が多くなり、結果として反射光の光強度が弱くなる。
【００３１】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、クリームはんだをスクリーン印刷により印刷する際のスクリーンの厚さをそれぞれ５０μｍ，７０μｍ，１００μｍとした基板に所定の強度に設定した赤外光を照射し、その基板を撮像装置４により撮像したときの画像である。この図３（ａ）〜図３（ｃ）において、各画素の明るさは、基板表面で反射した赤外光の光強度を表しており、光強度が高いほど白く、光強度が低いほど黒く表示されている。
【００３２】
図３（ａ）〜図３（ｃ）に示されるように、基板を構成するシリコンは、赤外光が透過するため反射光が殆ど生じないので、黒く表示されている。基板上に形成された金属層からなる電極パッドは、赤外光を反射するため、白く表示されている。
【００３３】
電極パッド上に塗布されたクリームはんだは、図３（ｂ）、図３（ｃ）のようにクリームはんだが厚い場合（７０μｍ，１００μｍ）、反射光の光強度が弱くなるため、電極パッド上に黒く表示される。一方、図３（ａ）のようにクリームはんだが薄い場合（５０μｍ）には、反射光の光強度が強いために白く表示されており、電極パッドと殆ど区別することができない。
【００３４】
上述したようにクリームはんだの厚みにより基板からの反射光の光強度が変化するので、その反射光の強度分布、言い換えると画像の明るさに基づいてクリームはんだの断面形状を検出することができる。すなわち、同じ明るさの画素の部分は、赤外光が同じ距離だけクリームはんだを透過したと考えられるので、クリームはんだの厚さが等しいと言うことができる。また、一定の明るさ以下の領域は、クリームはんだが一定以上の厚みをもって塗布された領域と言うことができる。
【００３５】
このため、基板Ｐ状に塗布されたクリームはんだが、例えば図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すような断面（基板面に対して垂直な方向）をそれぞれ有する場合、これらの基板Ｐに対して所定の強度の赤外光を照射して基板Ｐを撮像したとき、それぞれの画像は図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すようになる。
【００３６】
具体的には、図４（ａ）に示すように、クリームはんだａが厚くかつ広く塗布されている場合、赤外光は、クリームはんだの広い平面領域においてクリームはんだ内部を通過する距離が長くなる。このため、図５（ａ）に示すように、暗部（符号ｅ）の面積が大きな画像が得られる。この暗部ｅの形状は、クリームはんだａの所定の厚さにおける断面形状と言うことができる。
【００３７】
一方、図４（ｂ）に示すように、クリームはんだｂがクリームはんだａよりも薄くかつ狭く塗布されている場合、クリームはんだ内部を通過する平面領域が狭くなるとともに、クリームはんだ内部を通過する距離も短くなる。このため、図５（ｂ）に示すように暗部（符号ｆ）の面積が小さな画像が得られる。この暗部ｆの形状は、クリームはんだｂの所定の厚さにおける断面形状と言うことができる。
【００３８】
また、図４（ｃ）に示すように、クリームはんだｃの内部に気泡ｄが存在する場合、その気泡ｄに対応する箇所を透過する赤外光は、クリームはんだ内部を通過する距離が短くなる。このため、図５（ｃ）に示すように、気泡ｄの部分が明るいドーナツ状の暗部（符号ｇ）の画像が得られる。この暗部ｇの形状は、クリームはんだｃの所定の厚さにおける断面形状と言うことができる。
【００３９】
このように、本実施の形態によれば、クリームはんだが塗布された基板に、合成した方向が基板に垂直となる赤外光を照射した状態で、その基板を垂直上方から撮像することにより、基板からの反射光の強度分布を示す画像に基づいて、クリームはんだの基板と平行な面の断面形状を検出することができるので、従来のようにＸ線を用いなくても、クリームはんだ内部の気泡や所定の高さにおけるクリームはんだの面積等を検出することができる。
【００４０】
なお、反射光の強度は、照射する赤外光の強度に比例する。例えば、図６に示すように赤外光の強度を高くするほど、反射光の強度が高くなるため、クリームはんだに対応する画素の明るさが明るくなる。具体的には、電極パッドｋ上のクリームはんだｌの明るさは、画像ｈから画像ｊへと赤外光の強度を強くするにつれて、明るくなっている。したがって、同じ明るさのクリームはんだの画像でも、照射する赤外光の強度が高ければ、その部分のクリームはんだは厚いと言うことができる。
【００４１】
［検査装置の動作］
次に、図７を参照して、本実施の形態に係る検査装置１による検査動作について説明する。
【００４２】
まず、主制御部８６の撮像部８６ａは、入力装置７やホストコンピュータから検査動作を行うようにとの指示を受け付けると、駆動制御部８３によりクリームはんだが塗布された基板を検査装置１の所定の箇所に搬入して固定させ、照明制御部８１により照明装置２からその基板に対して所定の強度の赤外光を照射させる（ステップＳ１）。ここで、赤外光の強度は、基板に塗布されたクリームはんだの厚さ等に応じて適宜自由に設定される。この赤外光の強度は、予め記憶部８５に記憶しておくようにしてもよい。また、クリームはんだの厚さに関する情報は、入力装置７やホストコンピュータから取得したり、記憶部８５に記憶された情報から取得することができる。
【００４３】
赤外光が照射されると、撮像部８６ａは、画像処理部８２により撮像装置４に赤外光が照射された基板を撮像させる（ステップＳ２）。
【００４４】
撮像装置４により画像が取り込まれると、撮像部８６ａは、画像処理部８２によりその取込画像に対して画像処理を行わせ、画像データを生成させる（ステップＳ３）。生成された画像データは、記憶部８５に記憶させるようにしてもよい。
【００４５】
画像データが生成されると、主制御部８６の面積算出部８６ｂは、その画像データからクリームはんだの断面の面積を算出する（ステップＳ４）。例えば、基板、特に電極パッドからの反射光の強度分布、すなわちクリームはんだに対応する画素の明るさに基づいて、基板と平行な方向からのクリームはんだの断面形状を検出し、クリームはんだの断面に対応する画素の数量を測定することにより、クリームはんだの断面の面積を算出する。
【００４６】
クリームはんだの断面の面積が算出されると、主制御部８６の判定部８６ｃは、そのクリームはんだの面積が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定は、例えば、面積算出部８６ｂにより算出されたクリームはんだの面積と、予め設定されたしきい値とを比較することにより行うことができる。例えば、塗布されたクリームはんだの量が少なかったり、内部に気泡が存在したりし、断面積がしきい値よりも小さい場合、判定部８６ｃは、クリームはんだの面積が所定の値以上ではないと判定する。このようにすることにより、クリームはんだの量の過小や気泡の存在を検出することができる。なお、上記しきい値は、予め記憶部８５に記憶させるようにしてもよい。
【００４７】
クリームはんだの面積が所定の値以上である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、判定部８６ｃは、基板を搬出する（ステップＳ６）。一方、クリームはんだの面積が所定の値以上ではない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、判定部８６ｃは、クリームはんだが不良であると判定し、警告動作を行う（ステップＳ７）。この警告動作としては、例えば、表示装置６等にクリームはんだに不良が存在する旨を示す表示をさせたり、シグナルタワーの警告を表すランプを点灯させたりすることができる。これにより、不良のクリームはんだが塗布された基板が搬出されるのを防ぐことができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射し、その基板を撮像し、基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいてクリームはんだの断面形状を検出することにより、従来のようにＸ線を用いずにクリームはんだの内部の状態を検出することが可能となるので、コストダウン、装置の小型化等が可能となり、結果として、より容易にクリームはんだ内部の状態を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、クリームはんだを塗布した基板の検査方法や検査装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】照明装置２の構成を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）は５０μｍ，（ｂ）は７０μｍ，（ｃ）は１００μｍの厚さのスクリーンでクリームはんだを塗布した基板に対して同一の強度の赤外光を照射したときの反射光の画像を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）クリームはんだの垂直断面を模式的に示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図５（ａ）〜（ｃ）に同一の強度の赤外光を照射したときの反射光の画像を模式的に示す図である。
【図６】赤外光の強度を変化させたときの反射光の画像を示す図である。
【図７】検査動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１…検査装置、２…照明装置、２ａ…赤外線ＬＥＤ、２ｂ…可視光ＬＥＤ、３…調光装置、４…撮像装置、５…駆動装置、６…表示装置、７…入力装置、８…制御装置、８１…照明制御部、８２…画像処理部、８３…駆動制御部、８４…Ｉ／Ｆ部、８５…記憶部、８６…主制御部、８６ａ…撮像部、８６ｂ…検出部、８６ｃ…判定部。
【図１】
2008045883.tif 000003
【図２】
2008045883.tif 000004
【図３】
2008045883.tif 000005
【図４】
2008045883.tif 000006
【図５】
2008045883.tif 000007
【図６】
2008045883.tif 000008
【図７】
2008045883.tif 000009