(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対してレーザ光を照射するとともに、基板面および半田面からの反射光をビームスプリッタで分光し、分光された半田面からの反射光をＰＳＤ（半導体位置検出素子）によって、また、基板面からの反射光をリニアセンサによってそれぞれ検出し、前記基板の小領域単位毎の基板面高さ情報を求め、該小領域毎の基板面高さ情報を基に該領域における半田高さを計測することを特徴とする半田高さ計測方法。
【請求項２】
前記小領域毎の基板面高さ情報を、少なくとも３点からなる基板面の計測値により求めた基板面の方程式とし、該方程式に高さを計測する半田面の位置座標を代入し、該領域における半田高さを計測するようにしたことを特徴とする請求項１記載の半田高さ計測方法。
【請求項３】
基板上の装置に配置され該基板に対してレーザ光を照射するレーザ光源と、
該レーザ光源よりのレーザ光の照射により基板面や半田面からの反射光を受ける位置の前記装置に配置され基板面および半田面から反射されたレーザ光を分光するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタにより分光された半田面からの反射光を受光するＰＳＤおよび基板面からの反射光を受光するリニアセンサと、
基板側あるいは該レーザ光源側の何れかあるいはその両者を駆動し基板の全面に渡ってレーザ光を掃引させるための駆動手段と、
前記ＰＳＤのレーザ光受光位置を基に半田面の高さを計測する半田面高さ計測手段と、
前記リニアセンサのレーザ光受光位置を基に基板面の高さを計測する基板面高さ計測手段と、
前記半田面高さ計測手段および基板面高さ計測手段の各計測値を記憶する記憶部と、
該記憶部において記憶した基板面高さ計測値により基板の小領域ごとの基板面高さ情報を求め、その情報を基に該半田面高さ計測手段の計測値を補正する制御部と、
から構成されることを特徴とする半田高さ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に塗布されたクリーム半田の高さを、基板の反りやうねりによる影響を除去して正確に求めることができるようにした半田高さの計測方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板に塗布されるクリーム半田の高さは数年前までは２００〜３００ミクロンであったが、近年では部品の小型化や高密度化にともなって１００〜２００ミクロンの高さとなり、小さな部品のクリーム半田の場合には１００ミクロン以下の高さに形成されている。
【０００３】
そして、クリーム半田の高さが高い場合には、基板の反りやうねりの影響は比較的少なかったが、クリーム半田の高さが１００ミクロンになると、基板の反りやうねりの影響を無視することができないこととなる。そこで、従来、この基板の反りやうねりを計測する方法として、特開平５−２９６７３１号の提案に代表されるように、配線パターン（銅箔）上にレーザ光を照射し、その反射光をＰＳＤ（半導体位置検出素子）で受光することにより、基板の反りやうねりを計測する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、配線パターンから基板の高さを正確に計測するには、初めに配線パターンに被覆されているレジストが透明であることを前提にした上で、反りやうねりの影響を少なくするために基板を小さな領域に分割し、その領域ごとの配線パターン面を計測するが、小さな領域ごとにその領域の面を確定するために必要な少なくとも３点からなる計測ポイントを基板上の全領域に渡って設定できないといった問題があった。
【０００５】
そこで、小さな領域ごとに３点以上の計測点を設定するには、計測点を基板面上に設定することが考えられるが、通常、ガラスエポキシ材からなる基板面にレーザ光を照射した場合には、ＰＳＤには基板内で拡散した反射光しか受光されないため、３点以上の計測ポイントを配線パターン上に設定できない場合には、その領域の基板面を特定することができないといった問題があった。
【０００６】
本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、小領域中においても複数の計測点の設定が可能な基板面上に設けるとともに、該基板面からの反射光の内、最大値を持つ表面からの反射光を選別できるリニアセンサを半田面の高さを計測するＰＳＤとは別に用い、各領域ごとの基板面の高さを正確に計測して、より正確な半田高さの計測が行えるようにした半田高さ計測方法およびその装置を提供せんとするにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半田高さ計測方法は前記した目的を達成するもので、その手段は、基板に対してレーザ光を照射するとともに、基板面および半田面からの反射光をビームスプリッタで分光し、分光された半田面からの反射光をＰＳＤ（半導体位置検出素子）によって、また、基板面からの反射光をリニアセンサによってそれぞれ検出し、前記基板の小領域単位毎の基板面高さ情報を求め、該小領域毎の基板面高さ情報を基に該領域における半田高さを計測することを特徴とする。
【０００８】
また、前記小領域毎の基板面高さ情報を、少なくとも３点からなる基板面の計測値により求めた基板面の方程式とし、該方程式に高さを計測する半田面の位置座標を代入し、該領域における半田高さを計測するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の半田高さ計測装置の手段は、基板上の装置に配置され該基板に対してレーザ光を照射するレーザ光源と、該レーザ光源よりのレーザ光の照射により基板面や半田面からの反射光を受ける位置の前記装置に配置され基板面および半田面から反射されたレーザ光を分光するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分光された半田面からの反射光を受光するＰＳＤおよび基板面からの反射光を受光するリニアセンサと、基板側あるいは該レーザ光源側の何れかあるいはその両者を駆動し基板の全面に渡ってレーザ光を掃引させるための駆動手段と、前記ＰＳＤのレーザ光受光位置を基に半田面の高さを計測する半田面高さ計測手段と、前記リニアセンサのレーザ光受光位置を基に基板面の高さを計測する基板面高さ計測手段と、前記半田面高さ計測手段および基板面高さ計測手段の各計測値を記憶する記憶部と、該記憶部において記憶した基板面高さ計測値により基板の小領域ごとの基板面高さ情報を求め、その情報を基に該半田面高さ計測手段の計測値を補正する制御部とから構成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半田高さ計測方法を実施するための装置の一実施の形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の半田高さ計測装置の構成の概略を示すブロック図で、a は基板、b は基板ａ上に印刷されたクリーム半田、ｃは基板ａを載置するとともに基板ａをｘ−ｙ方向に駆動する駆動手段（図示せず）を有するＸＹテーブルである。
【００１１】
１はレーザ光を基板ａおよびクリーム半田ｂに斜め上方から照射する本装置の半導体レーザ光源、２は同じく基板ａおよびクリーム半田ｂからの反射光を分光するビームスプリッタ、３は該ビームスプリッタ２で分光された一方の光を受光するＰＳＤ（半導体位置検出素子）、４は分光された他方の光を受光するリニアセンサで、上記符号の１〜４は装置上部に固定されている。なお、レーザ光を集光するためのレンズ系、およびレジスト等については図示を省略してある。
【００１２】
１１は図示しないレーザドライバーを備えたレーザ光源１に対して駆動信号を出力するレーザ光源信号出力部、１２は前記ＰＳＤ３の両端子（ａ，ｂ）からの光電流値の演算（Ｉａ−Ｉｂ／Ｉａ＋Ｉｂ）を行い、予め設定した受光位置と高さデータとの対応から、レーザ光を受光した位置に対する高さをデジタル信号として出力する半田面高さ計測手段である。
【００１３】
１３は多数の受光素子から構成される前記リニアセンサ４の各受光素子毎の光電流値をデジタル信号に変換するとともに、予め設定した受光素子と高さデータとの対応から、最大輝度のレーザ光を受光した受光素子（＝受光位置）に対する高さをデジタル信号として出力する基板面高さ計測手段、１４は図示しない駆動手段を介して制御されるＸＹテーブルｃを介して駆動信号を出力するＸＹテーブル信号出力部である。なお、前記基板面高さ計測手段は、受光素子のセンターを各受光素子の高さ基準とする。
【００１４】
２０は装置のハードディスクに記憶するか、ＣＤ等の記憶媒体を介した形で実装された半田高さを計測する制御プログラムに従い、前記したレーザ光源信号出力部１１、半田高さ計測手段１２、基板面高さ計測手段１３およびＸＹテーブル１４を制御するとともに、前記半田面高さ計測値と基板面高さ計測値から真の半田高さを計測するＣＰＵから構成される制御部である。
【００１５】
２１は装置内あるいは装置外に配置され、半田面高さ計測値、基板面高さ計測値と制御部による演算結果を記憶する記憶部、２２は図示しないディスプレイやプリンタ等の表示装置や印字装置に対して前記制御部２０の処理結果である高さデータを数値や３次元表示の形態によって出力する出力部である。
【００１６】
なお、上記した説明においては、基板ａ上にレーザ光を掃引するために基板ａ側に駆動手段（ＸＹテーブル）を設けた場合について説明したが、駆動手段を上記１〜４のレーザ光源側に設けてもよい。また、ｘ方向とｙ方向の駆動機構を各側に個別に設けてもよい。
【００１７】
次に、上記の構成による半田高さ計測装置の動作について、図２，３に従い説明する。
先ず、制御部２０は半田高さ計測用の制御プログラムに従い、レーザ光源信号出力部１１を介してレーザ光源１から基板にレーザ光を照射するとともにＸＹテーブル信号出力部１４を介してＸＹテーブルを水平方向に駆動し、図３の基板ａの平面図に示す数十ミクロンピッチのレーザ掃引を行う。
【００１８】
そして、基板面からの反射光をＰＳＤ３およびリニアセンサー４で受光するとともに予め設定された計測ポイント毎の半田面高さ計測用データと基板面高さ計測用データを三角測量の原理によってサンプリングする。また、サンプリングした計測用データを元に、各高さ計測手段１２，１３で変換された各高さ計測値をメモリ２１に記憶する（ステップＳ１）。
【００１９】
次いで、制御部２０で基板ａを分割した各小領域Ｓ（例えば５×５ｍｍ）毎の基板面高さを、例えば、各小領域内の３点（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ  ｎ＝１，２，３）の計測点から基板平面の一次方程式Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｃｚ＋Ｄ＝０を求める。求めた各小領域ごとの基板面高さ情報をメモリ２１に記憶する（ステップＳ２）。さらに、制御部２０でメモリ２１に記憶した半田面高さ計測値と、該当する領域の基板面高さ情報の差分を行う。（ステップＳ３）
【００２０】
前記したステップＳ３において、上記の１次方程式によって、基板面高さ情報を求めた場合には、最初に、その方程式に差分を実行する半田面の位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を入力した基板面高さ（Ｚｎ）を求めた後に半田面高さ計測値との差分を実行する。最後に、その差分結果をメモリに記憶するとともに数値データあるいは半田面の３次元形状データとして出力する（ステップＳ４）。
【００２１】
なお、前記実施の形態は、基板に対するレーザ光の掃引と半田高さの計測を別々の工程によって実施したが、任意の小領域を単位としてレーザ光掃引と半田高さ計測を実行してもよい。
【００２２】
また、上記の実施形態では計測点を3 点としたが、計測点を３点以上とし、偏差が少ない場合にはその平均値をその小領域の基板面高さ情報とすることも、また、ｎ点の計測点から求めた平面の方程式を基板面高さ情報とすることも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は前記したように、基板に対してレーザ光を照射するとともに、半田面からの反射光をＰＳＤによって、また、基板面からの反射光をリニアセンサによってそれぞれ検出し、前記基板の小領域単位毎の基板面高さ情報を求め、該小領域毎の基板面高さ情報を基に該領域における半田高さを計測するようにしたので、半田面と基板面の高さを同時、かつ、正確に計測でき、従って、半田の高さを迅速、かつ、正確に計測することができる等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半田高さ計測装置を示すブロック図である。
【図２】同上のブロックにおける動作を示すフローチャートである。
【図３】基板面のレーザ光を掃引した状態の説明図である。
【符号の説明】
ａ      基板
ｂ      クリーム半田
ｃ      ＸＹテーブル
１      レーザ光源
２      ビームスプリッタ
３      ＰＳＤ
４      リニアセンサ
１１    レーザ光源信号出力部
１２    半田面高さ計測手段
１３    基板面高さ計測手段
１４    ＸＹテーブル信号出力部
２０    制御部
２１    メモリ
２２    出力部
【図１】
0004796232.tif 000002
【図２】
0004796232.tif 000003
【図３】
0004796232.tif 000004