(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を超音波伝達媒体を介して検査対象に作用させ、検査対象で反射した超音波を受信して前記検査対象を超音波検査するに際し、
検査対象を液体状の樹脂で覆って前記樹脂を硬化させて検査対象を覆う樹脂層を形成し、
前記樹脂層の形成された検査対象を超音波伝達媒体に没入させ、超音波探触子から前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を伝搬して探傷検査する
乾式超音波探傷方法。
【請求項２】
超音波を超音波伝達媒体を介して検査対象に作用させ、検査対象で反射した超音波を受信して前記検査対象を超音波検査するに際し、
前記検査対象の検査個所を露出させて収容ケースに収容し、
検査対象の少なくとも前記検査個所を液体状の樹脂で覆って前記樹脂を硬化させて樹脂層を形成し、
前記収容ケースならびに前記樹脂層の形成された検査対象を超音波伝達媒体に没入させ、超音波探触子から前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を伝搬して探傷検査する
乾式超音波探傷方法。
【請求項３】
超音波を超音波伝達媒体を介して検査対象に作用させ、検査対象で反射した超音波を受信して前記検査対象を超音波検査する超音波探傷装置であって、
検査対象を収容し、検査対象個所の全面を覆うように供給され、硬化して膜を形成する液体状の樹脂を保持する収容ケースと、
超音波伝達媒体を収容し、前記樹脂の硬化後の検査対象を収容ケースごと没入させることができる媒体収容容器と、
前記超音波伝達媒体と接触し前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を発射する超音波探触子と
を設けた超音波探傷装置。
【請求項４】
樹脂層を介して検査対象に超音波伝達媒体を接触させ、超音波探触子が前記超音波伝達媒体を介して前記検査対象を超音波検査するに際し、
前記検査対象の検査個所を露出させて収容ケースに収容し、
検査対象の検査対象領域が開口した開口部が形成された蓋部材によって前記収容ケースの開口個所を覆い、
前記蓋部材の前記開口部から液体状の樹脂を検査対象領域を覆うように供給し、硬化させて検査対象領域を覆う樹脂層を形成し、
前記収容ケースならびに前記樹脂層の形成された検査対象を超音波伝達媒体に没入させ、超音波探触子から前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を伝搬して探傷検査する
乾式超音波探傷方法。
【請求項５】
樹脂層を介して検査対象に超音波伝達媒体を接触させ、超音波探触子が前記超音波伝達媒体を介して前記検査対象を超音波検査する超音波探傷装置であって、
前記検査対象の検査個所を露出させて収容する収容ケースと、
前記収容ケースの開口を覆うとともに検査対象の検査対象領域が開口した開口部が形成された蓋部材と、
前記検査対象と前記蓋部材との間に設けられ前記蓋部材の開口部から検査個所を覆うように供給された液体状の樹脂を保持する樹脂保持部材と、
超音波伝達媒体を収容し、前記樹脂の硬化後、検査対象を収容ケースごと没入させることができる媒体収容容器と、
前記超音波伝達媒体と接触し前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を発射する超音波探触子と
を設けた超音波探傷装置。
【請求項６】
前記液体状の樹脂は、イソブレンゴム、スチレン‐ブタジエン共重合体ゴム、エチレン‐プロピレン‐ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、アクリルニトリル‐ブタジエンゴム、シリコーンゴムのいずれかを主成分とすることを特徴とする
請求項１、請求項２、請求項４の何れかに記載の乾式超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品などの検査対象を乾式で検査する超音波探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今のトレンドである小型、薄型の商品を実現するための一つの手段として、実装面積を小さくするために、ＢＧＡやＣＳＰなど下面に電極を有する電子部品が増えてきている。下面電極部品を用いた際、基板との接合部を光学手段により観察できないため、品質を保証する他の手段が必要となる。
【０００３】
従来、電子部品の内部を観察する方法として、Ｘ線を用いる方法や超音波探傷方法がある。Ｘ線を用いた方法においては、断線、ショート、体積異常などの検査に対して大きな効果が得られるが、剥離などの接合部の検査には不向きである。また、超音波探傷方法においては、主に１ＭＨｚ以上の超音波が用いられており、１ＭＨｚ以上の超音波は空気中では減衰が大きく伝播しにくい。そのため検査対象を水などの液体の超音波伝達媒体に浸漬し、前記超音波伝達媒体を介して検査対象に対する超音波の送受信を実行し探傷されているが、液体の超音波伝達媒体に浸漬したことによって検査対象の電極材料がイオンとして超音波伝達媒体に溶出して信頼性が低下するという問題に加え、生産現場では、検査後のリンス工程や乾燥工程などの工程が増えてしまう。
【０００４】
また、（特許文献１）には、検査対象を超音波伝達媒体に浸漬せずに検査する乾式の超音波探傷方法が開示されている。これは、図７（ａ）に示すように、底面だけが高分子膜５０で閉塞され内部に超音波伝達媒体２と前記高分子膜５０を収容した媒体収容容器３を使用し、媒体収容容器３の底部に設けられた枠状の連結体５１を、図７（ｂ）に示すように、配線基板４に押し当てて、検査対象としての半導体チップ５を連結体５１の内側に収容するとともに、連結体５１の内側を減圧装置５２に接続して、配線基板４、連結体５１、高分子膜５０とで形成される閉空間を減圧して、高分子膜５０を半導体チップ５に密着させ、超音波探触子８から超音波伝達媒体２と前記高分子膜５０を介して半導体チップ５に超音波を送信し、反射エコーを超音波探触子８で受信して探傷している。
【特許文献１】特開２００３−１７７１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、（特許文献１）に記載の乾式の超音波探傷方法では、図８（ａ）に示すように半導体チップ５の近くに別の電子部品６が実装されている実装効率の高い配線基板４の場合には、配線基板４、連結体５１、高分子膜５０とで閉空間が形成できない。そのため、減圧装置５２で減圧しても高分子膜５０を半導体チップ５に密着させることができず、探傷検査を実施できない。
【０００６】
また、図８（ｂ）に示すように半導体チップ５の検査対象範囲が大きくて、半導体チップ５の一部にしか高分子膜５０を密着させることができない場合には、範囲Ａ，Ｂの探傷検査が実施できない。
【０００７】
さらに、図８（ｃ）に示すように、配線基板４、連結体５１と高分子膜５０とで形成される閉空間を減圧する時、排気通路につながる周囲空間が優先的に排気されることで、高分子膜５０の周辺部に近い外側部分が先に密着状態を形成する。このため、半導体チップ５の表面と高分子膜５０との間の本来排気したい個所で、所要の密着性を得ることができずに空気層５３が残る場合がある。特に、図８（ｄ）に示すように、半導体チップ５の表面に微細な凹凸がある場合、凹部５Ａにおいて密着性を得ることがさらに難しくなる。このような場合、半導体チップ５の表面と高分子膜５０の間に部分的に空気層５３が残存し、空気層を超音波は非常に透過しにくいため、半導体チップ５の全面にわたり、探傷検査ができない。
【０００８】
本発明は、実装効率の高い基板に取り付けられた検査対象の場合や、検査対象の範囲が大きい場合であっても、検査対象を全面にわたって検査できる乾式超音波探傷方法および超音波探傷装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１記載の乾式超音波探傷方法は、超音波を超音波伝達媒体を介して検査対象に作用させ、検査対象で反射した超音波を受信して前記検査対象を超音波検査するに際し、検査対象を液体状の樹脂で覆って前記樹脂を硬化させて検査対象を覆う樹脂層を形成し、記樹脂層の形成された検査対象を超音波伝達媒体に没入させ、超音波探触子から前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を伝搬して探傷検査することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２記載の乾式超音波探傷方法は、超音波を超音波伝達媒体を介して検査対象に作用させ、検査対象で反射した超音波を受信して前記検査対象を超音波検査するに際し、前記検査対象の検査個所を露出させて収容ケースに収容し、検査対象の少なくとも前記検査個所を液体状の樹脂で覆って前記樹脂を硬化させて樹脂層を形成し、前記収容ケースならびに前記樹脂層の形成された検査対象を超音波伝達媒体に没入させ、超音波探触子から前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を伝搬して探傷検査することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３記載の超音波探傷装置は、超音波を超音波伝達媒体を介して検査対象に作用させ、検査対象で反射した超音波を受信して前記検査対象を超音波検査する超音波探傷装置であって、検査対象を収容し、検査対象個所の全面を覆うように供給され、硬化して膜を形成する液体状の樹脂を保持する収容ケースと、超音波伝達媒体を収容し、前記樹脂の硬化後の検査対象を収容ケースごと没入させることができる媒体収容容器と、前記超音波伝達媒体と接触し前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を発射する超音波探触子とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４記載の乾式超音波探傷方法は、樹脂層を介して検査対象に超音波伝達媒体を接触させ、超音波探触子が前記超音波伝達媒体を介して前記検査対象を超音波検査するに際し、前記検査対象の検査個所を露出させて収容ケースに収容し、検査対象の検査対象領域が開口した開口部が形成された蓋部材によって前記収容ケースの開口個所を覆い、前記蓋部材の前記開口部から液体状の樹脂を検査対象領域を覆うように供給し、硬化させて検査対象領域を覆う樹脂層を形成し、前記収容ケースならびに前記樹脂層の形成された検査対象を超音波伝達媒体に没入させ、超音波探触子から前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を伝搬して探傷検査することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５記載の超音波探傷装置は、樹脂層を介して検査対象に超音波伝達媒体を接触させ、超音波探触子が前記超音波伝達媒体を介して前記検査対象を超音波検査する超音波探傷装置であって、前記検査対象の検査個所を露出させて収容する収容ケース（と、記収容ケースの開口を覆うとともに検査対象の検査対象領域が開口した開口部が形成された蓋部材と、前記検査対象と前記蓋部材との間に設けられ前記蓋部材の開口部から検査個所を覆うように供給された液体状の樹脂を保持する樹脂保持部材と、超音波伝達媒体を収容し、前記樹脂の硬化後、検査対象を収容ケースごと没入させることができる媒体収容容器と、前記超音波伝達媒体と接触し前記超音波伝達媒体と前記樹脂層を介して検査対象に超音波を発射する超音波探触子とを設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６記載の乾式超音波探傷方法は、請求項１、請求項２、請求項４の何れかにおいて、前記液体状の樹脂は、イソブレンゴム、スチレン‐ブタジエン共重合体ゴム、エチレン‐プロピレン‐ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、アクリルニトリル‐ブタジエンゴム、シリコーンゴムのいずれかを主成分とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の乾式超音波探傷方法と超音波探傷装置によると、実装基板の電子部品のような精密検査を必要とする検査対象を乾式で、しかも生産現場での実施に適した超音波探傷検査を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の各乾式超音波探傷方法を、図１〜図６に示す各実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ），図１（ｂ）は本発明の（実施の形態１）を示す。
【００１７】
ここで検査対象としての半導体チップ５は、配線基板４に実装されている。検査対象が取り付けられた電気部品としての配線基板４には半導体チップ５の他にも電子部品６が半導体チップ５の実装位置の近傍に実装されている。
【００１８】
乾式超音波探傷に際しては、図１（ａ）に示すように、配線基板４の全体を、液体状の樹脂で覆い樹脂を硬化させ、樹脂層１を形成させる。樹脂層１は、イソブレンゴム、スチレン‐ブタジエン共重合体ゴム、エチレン‐プロピレン‐ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、アクリルニトリル‐ブタジエンゴム、シリコーンゴムのいずれかを主成分とする樹脂である。
【００１９】
樹脂層１に覆われた配線基板４を、図１（ｂ）に示すように、媒体収容容器３に収容された超音波伝達媒体２の中に没入させる。そして、超音波探触子８から送信された超音波が、半導体チップ５の目的の深さの位置において感度良く反射して超音波探触子８で受信するように、超音波探触子８と半導体チップ５との距離を調節して設定し、超音波を発射し、半導体チップ５での反射超音波を超音波探触子８で受信して、送信と受信の時間差から検査部位の目的の深さの位置の様子を検査する。検査後には樹脂層１を除去して、次工程へ引き継ぐ。
【００２０】
このように半導体チップ５の表面に対して液体状の樹脂を供給して硬化させて配線基板４の全体を樹脂層１で覆うことで、半導体チップ５の表面と樹脂層１との間の確実な密着が図れ、半導体チップ５の表面に凹凸があっても未硬化の樹脂がこの凹部に入り込んで硬化するため、従来のような空気層５３が発生せず、半導体チップ５の正確な超音波探傷検査を実施できる。
【００２１】
また、半導体チップ５の近傍位置に電子部品６が実装されていても樹脂層１がその形状に応じて形成されるため、半導体チップ５の正確な超音波探傷検査を実施でき、配線基板４上のどこに半導体チップ５が存在しても超音波探傷検査を実施できる。
【００２２】
なお、ここでは半導体チップ５と電子部品６が実装された配線基板４の全面に樹脂層１を形成したが、半導体チップ５の上面だけに樹脂層１を形成して、乾式検査することもできる。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は本発明の（実施の形態２）を示す。
（実施の形態１）では、配線基板４の全体を樹脂層１で覆っていたが、この（実施の形態２）では、収容ケース１０を使用して配線基板４の背面に樹脂層１を形成していない点だけが異なっている。（実施の形態１）と同じである。
【００２４】
配線基板４の背面を覆う収容ケース１０の開口部の内周には、配線基板４を支持する保持部材１１が設けられている。検査対象の半導体チップ５が実装された配線基板４は、半導体チップ５の実装面を上にして保持部材１１の上に載置する。そして、その上から配線基板４の上面と配線基板４の外周部から収容ケース１０にかけて液体状の樹脂を供給して覆う。そしてこの樹脂を硬化させ樹脂層１を形成させる。この液体状の樹脂の供給方法は、スプレー式またはダイコート式で実施できる。
【００２５】
その後、図２（ｂ）に示すように、配線基板４を収容ケース１０ごと媒体収容容器３に収容された超音波伝達媒体２の中に没入させ検査する。
このように、収容ケース１０に形成された保持部材１１により検査対象基板を保持することで、電子部品が基板の両面に実装された検査対象基板であっても、超音波伝達媒体没入後も配線基板４と半導体チップ５の平面性を確実に保つことができ、正確な探傷検査が実施できる。
【００２６】
さらに、配線基板４の背面を樹脂層で覆う必要が無くなるため、必要な樹脂の量を減らすことができ、ランニングコストを低減させることができる。検査後には樹脂層１を除去して、配線基板４と収容ケース１０とを分離して、配線基板４を次工程へ引き継ぐ。
【００２７】
（実施の形態３）
図３と図４は本発明の（実施の形態３）を示す。
先の（実施の形態２）では、配線基板４の上面全体を樹脂層１で覆うように、収容ケース１０の上面は開口していたが、図３（ａ）に示すように、収容ケース１０に半導体チップ５の位置に応じた開口部１３を持つ蓋部材１２が設けられている。蓋部材１２の開口部１３の周囲には、配線基板４の表面と収容ケース１０の高さの差に応じた樹脂保持部材１４が形成されている。その他は（実施の形態２）と同じである。
【００２８】
検査に際しては、配線基板４を収容ケース１０に収容後、蓋部材１２によって閉じた後、蓋部材１２に設けられた開口部１３に液体状の樹脂を供給し、硬化させ樹脂層１を形成させる。その後、図３（ｂ）に示すように、配線基板４を収容ケース１０ごと、媒体収容容器３に収容された超音波伝達媒体２の中に没入させ検査する。
【００２９】
このように、半導体チップ５の位置に応じた開口部１３を持つ蓋部材１２によって、配線基板４を覆い、樹脂保持部材１４により、配線基板４と蓋部材１２を密着させることで、半導体チップ５の位置にのみ液体状の樹脂を供給するだけでよくなるため、（実施の形態２）の場合よりも、さらに必要な樹脂の量を減らすことができ、ランニングコストを低減させることができる。
【００３０】
図４（ａ）（ｂ）はそれぞれ図３（ａ）の変形例を示している。
図４（ａ）を説明する。図３（ａ）では樹脂保持部材１４の先端は配線基板４の表面に当接していたが、この変形例の樹脂保持部材１４の先端は、半導体チップ５の上面５Ａの外周部に当接している。その他は図３（ａ）と同じである。
【００３１】
図４（ｂ）を説明する。この変形例の樹脂保持部材１４の先端は、２つの半導体チップ５の内の一方に対応する樹脂保持部材１４の先端は半導体チップ５の上面５Ａに当接している。もう一方の半導体チップ５に対応する樹脂保持部材１４の先端は、図３（ａ）と同じように半導体チップ５を取り巻くように配線基板４の表面に当接している。
【００３２】
なお、樹脂保持部材１４の先端が半導体チップ５の上面５Ａに当接している個所では、密着している部分の表面粗さに応じた微小な空隙が残るが、液体状の樹脂を供給した際、毛細管現象により、その隙間にも樹脂が行き渡り，確実に配線基板４を密閉することが可能である。また、樹脂保持部材１４の先端が半導体チップ５の上面５Ａに当接させた場合には、樹脂保持部材１４の先端を配線基板４の表面に当接させた場合に比べて、樹脂層１が半導体チップ５の下部にまわり込まないので、検査後の樹脂層１の除去が容易である。
【００３３】
（実施の形態４）
図５は、本発明の（実施の形態４）を示す。
先の（実施の形態３）の検査工程では、液体状の樹脂を上から滴下するなどして供給し、そのまま硬化させて樹脂層１を形成しているが、この（実施の形態４）では、液体状の樹脂１Ａを供給後、硬化する前に収容ケース１０ごとＸＹ平面方向に振動を加えるための振動盤２０に搭載し、液体状の樹脂の高さを一定にする工程が加えられている。その他は（実施の形態３）と同じである。
【００３４】
このように、液体状の樹脂の硬化前に、ＸＹ方向に振動を与える工程を加えることで、半導体チップ５の上面に形成される樹脂層１の厚みを一定にすることが可能となり、半導体チップ５の正確な超音波探傷検査を実施することができる。
【００３５】
（実施の形態５）
図６は、本発明の（実施の形態５）を示す。
この（実施の形態５）は先の（実施の形態３）における蓋部材１２の変形例を示しており、ここでは図３（ａ），図４（ａ），図４（ｂ）のうちの図４（ｂ）の場合を例に挙げて説明する。
【００３６】
図６（ａ）に示した蓋部材１２では、開口部１３の周囲に、環状の厚さ調整部３０と、厚さ調整部３０の外側に位置する樹脂収容部３１が設けられている。その他は（実施の形態３）と同じである。
【００３７】
このように構成したため、配線基板４を収容ケース１０に収容後、蓋部材１２を閉じた後、蓋部材１２に設けられた開口部１３に液体状の樹脂１Ａを供給した後、開口部１３の大きさに合わせたスキージ３２を、厚さ調整部３０の上面に沿って動かすことで、図６（ｂ）に示すように、余分に供給された液体状の樹脂１ａを樹脂収容部３１に除去し、硬化後、均一な厚さの樹脂層１を形成させることが可能となり、半導体チップ５の正確な超音波探傷検査を実施することができる。
【００３８】
この厚さ調整部３０と樹脂収容部３１は、図３（ａ），図４（ａ）でも同様に実施できる。また、図３（ａ），図４（ａ），図４（ｂ）において、厚さ調整部３０を広くすることで樹脂収容部３１を兼ねることもできる。
【００３９】
なお、上記の各実施の形態において、樹脂層１を乾式超音波探傷検査の完了直後に除去して次工程に受け渡すとして説明したが、樹脂層１で覆ったままの状態で次工程に輸送する輸送容器として利用することもできる。図２（ａ），図３（ａ），図４（ａ），図４（ｂ），図６の場合には、収容ケース１０に入れて、かつ樹脂層１で覆ったままの状態で輸送容器として利用する。
【００４０】
なお、上記の各実施の形態において、半導体チップ５の上面５Ａに樹脂層１を形成する液体状の樹脂を供給するに際しては、半導体チップ５の上面５Ａにアルコールを予め微少量だけ供給して前記上面５Ａの凹凸の凹部の空間を低減し、この状態で、後に樹脂層１を形成する液体状の樹脂を供給することによって、樹脂層１と前記上面５Ａの間の空気層を低減して、検査精度の向上を期待できる。具体的には、アルコールとしてはイソプロピルアルコール，エタノール，メタノールなどを使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は生産工程中の検査対象を濡らすことなく正確な超音波探傷検査を実現することができ、各種半導体装置を実装した電子基板のインライン検査に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の（実施の形態１）の超音波探傷方法の検査工程図
【図２】本発明の（実施の形態２）の超音波探傷方法の検査工程図
【図３】本発明の（実施の形態３）の超音波探傷方法の検査工程図
【図４】同実施の形態の変形例の断面図
【図５】本発明の（実施の形態４）の超音波探傷方法の検査工程図
【図６】本発明の（実施の形態５）の超音波探傷方法の検査工程図
【図７】従来の超音波探傷装置を使用した検査工程の断面図
【図８】同従来例の検査例を示す断面図
【符号の説明】
【００４３】
１    樹脂層
１ａ    液体状の樹脂
２    超音波伝達媒体
３    媒体収容容器
４    配線基板
５    半導体チップ（検査対象）
５Ａ    半導体チップ５の上面
６    電子部品
８    超音波探触子
１０    収容ケース
１１    保持部材
１２    蓋部材
１３    蓋部材の開口部
１４    樹脂保持部材
２０    振動盤
３０    厚さ調整部
３１    樹脂収容部
３２    スキージ
【図１】
0004667233.tif 000002
【図２】
0004667233.tif 000003
【図３】
0004667233.tif 000004
【図４】
0004667233.tif 000005
【図５】
0004667233.tif 000006
【図６】
0004667233.tif 000007
【図７】
0004667233.tif 000008
【図８】
0004667233.tif 000009