(57)【要約】【課題】  回路モジュールに於いて二つ以上のはんだ層が積層されている場合には、各層に於けるボイドの有無を区別できる態様にて、回路モジュールのはんだ層に於けるボイドの有無を検査する方法を提案すること。【解決手段】  本発明の方法は、はんだ層の境界の像を含む回路モジュールの少なくとも一部の像を撮像する過程と、回路モジュールの少なくとも一部の像に於けるはんだ層の境界の像からはんだ層の占有面積を検出する過程と、はんだ層の占有面積と基準値とを比較することによりはんだ層内のボイドの有無又は大きさを推定する過程とを含むことを特徴とする。また、回路モジュールに於いてはんだ層の配置される領域の少なくとも一部の境界にはんだ層の溶解時にはんだの移動を妨げるストッパー部材が配置され、ストッパー部材のはんだ層に接する部位にはんだ層の境界の一部が存在していると推定されてよい。【選択図】        図２
2012084791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路板上にて平板状の回路素子がはんだ層により接合された回路モジュールに於ける前記はんだ層内のボイドの有無又は大きさを検査する方法であって、前記はんだ層の境界の像を含む前記回路モジュールの少なくとも一部の像を撮像する過程と、前記回路モジュールの少なくとも一部の像に於ける前記はんだ層の境界の像から前記はんだ層の占有面積を検出する過程と、前記はんだ層の占有面積と基準値とを比較することにより前記はんだ層内のボイドの有無又は大きさを推定する過程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、前記はんだ層が予め定められた体積及び厚みを有することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２の方法であって、前記回路素子が上面及び下面を有し、前記上面及び前記下面に前記はんだ層が接合されていることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの方法であって、前記回路モジュールが少なくとも二つの積層されたはんだ層を有していることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの方法であって、前記回路モジュールに於いて前記はんだ層の配置される領域の少なくとも一部の境界に前記はんだ層の溶解時にはんだの移動を妨げるストッパー部材が配置され、前記はんだ層の占有面積を検出する過程に於いて、前記ストッパー部材のはんだ層に接する部位に前記はんだ層の境界の一部が存在していると推定することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかの方法であって、前記回路モジュールが前記回路素子へ前記はんだ層により接合され前記はんだ層の境界の一部に重なって延在するリード部材を有する場合には、前記回路モジュールの少なくとも一部の像に於いて前記リード部材が重なって延在する前記はんだ層の境界の一部のうちの少なくとも一部の像が出現するよう前記リード部材に切り欠きが設けられ、前記はんだ層の占有面積を検出する過程に於いて、前記リード部材の切り欠きに於ける前記はんだ層の境界の像と前記リード部材が重なって延在していない前記はんだ層の境界の像とに基づいて、前記リード部材の像によって像が隠れた前記はんだ層の境界の位置を推定することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの方法であって、前記回路モジュールの少なくとも一部の像が前記回路モジュールに照射された光の反射光像であることを特徴とする方法。
【請求項８】
回路板上にて平板状の回路素子がはんだ層により接合された回路モジュールに於ける前記はんだ層内のボイドの有無又は大きさを検査する装置であって、前記はんだ層の境界の像を含む前記回路モジュールの少なくとも一部の像を撮像する手段と、前記回路モジュールの少なくとも一部の像に於ける前記はんだ層の境界の像から前記はんだ層の占有面積を検出する手段と、前記はんだ層の占有面積と標準値とを比較することにより前記はんだ層内のボイドの有無又は大きさを推定する手段とを含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュール等の回路板上に素子を接合する層状のはんだ（以下、はんだ層と称する。）に於けるボイド（空泡又は空隙）の有無を検査するための方法又は装置に係り、より詳細には、画像を用いてはんだ層内のボイドを検査するための方法又は装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカー、電気自動車、その他の大型の機械などに利用される大電流を制御するためのパワーモジュール或いは電力制御装置に於いては、図１（Ａ）に模式的に描かれている如き、平板状に構成された回路素子（例えば、サイリスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのパワートランジスタ、パワーダイオード、パワー半導体など）が層状に実装された回路板が用いられている。かかる回路板の組み立てに於いては、典型的には、まず、セラミック等で形成された絶縁材上に配置された金属製の回路板の上に、両面（又は片面）全体が電極と成っている素子及び端子がシート状のはんだを挟んで層状に載置される。次いで、リフロー装置と呼ばれるはんだ付け装置などを用いて、素子が載置された状態で回路板を加熱してはんだシートを溶解し、しかる後、回路板を冷却して、溶解したはんだを固化させることにより、素子の電極と回路板の間、素子の電極と端子との間を機械的及び電気的に接合するはんだ層が形成される。
【０００３】
上記の如き回路板−素子間及び／又は素子−端子間を接合するはんだ層に於いては、はんだが溶解し更に固化する過程に於いて、内部に「ボイド」、即ち、空泡又は空隙が残留してしまう場合があり、「ボイド」が残留すると、その部分に於ける熱伝達性能の低下（特に、パワーモジュールに於ける素子は、発熱量が大きい。）や剛性又は接着性の低下などの問題が生じ得る。そこで、従来より、Ｘ線撮像法により、素子実装後の回路板（以下、「回路モジュール」と称する。）のはんだ層内に於けるボイドの有無の検査が実行されている（特許文献１、２）。かかるＸ線撮像法による検査に於いては、図６に模式的に示されている如く、回路モジュールに対してＸ線を垂直に照射するＸ線発生器と、回路モジュールを透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを用いて、図６右の如き回路モジュールのＸ線透過像が撮影され、かかるＸ線透過像に於けるボイドの像の有無が目視検査又は画像処理による自動検査により確認される。なお、特許文献２に於いては、Ｘ線透過像に於けるＸ線の照射量のむらを解消するための補正方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８０７２７
【特許文献２】特開２００３−４２９７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のＸ線透過像による回路モジュールのはんだ層に於けるボイドの検査方法の場合、図６（Ｂ）に例示されている如く、回路モジュールに於いて二つ以上のはんだ層が積層されていると、各層のボイドの像が同一の画像上に出現することとなり（図６（Ｂ）右）、ボイドが存在するはんだ層が特定できず、誤判定を惹起する可能性がある。また、回路モジュールの底面又は頂面に凹凸が存在する場合（例えば、一部の回路モジュールの底面には、冷却用のフィンが形成されている場合がある。）には、凹凸の像とはんだ層の像が重なり、ボイドの像の有無を正確に確認することが困難となる。更に、Ｘ線透過像による検査方法は、Ｘ線発生器を使用するため、検査のための設備がやや大掛かりとなり、且つ、設備の取り扱いが複雑で煩わしさを有する。
【０００６】
かくして、本発明の主な課題は、回路モジュールに於いて二つ以上のはんだ層が積層されている場合には、各層に於けるボイドの有無を区別できる態様にて、回路モジュールのはんだ層に於けるボイドの有無を検査する方法又は装置を提案することである。
【０００７】
また、本発明のもう一つの課題は、Ｘ線透過像を用いずに回路モジュールのはんだ層に於けるボイドの有無を検査することが可能な方法又は装置を提案することである。
【０００８】
ところで、上記の如き回路モジュールに於いて、素子を安定的に接合するべく、はんだ層の量及び厚みは、それぞれ所定の値と成るように管理することが可能である。その場合、もしはんだ層内にボイドが発生していると、回路板上に於けるはんだ層の占有面積が大きくなる（図２（Ａ）参照）。従って、かかるはんだ層の占有面積を計測できれば、Ｘ線透過像によりボイドの像が確認できなくても、ボイドの有無又はその大きさを検知可能となる。また、回路モジュールに二つ以上のはんだ層が積層されていても、それぞれのはんだ層の占有面積が別々に計測できれば、層毎にボイドの有無やその大きさの確認が可能となる。かかる知見は、回路モジュールのはんだ層に於けるボイドの検査に於いて利用できそうである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、上記の課題は、回路板上にて平板状の回路素子がはんだ層により接合された回路モジュールに於けるはんだ層内のボイドの有無又は大きさを検査する方法であって、はんだ層の境界の像を含む回路モジュールの少なくとも一部の像を撮像する過程と、回路モジュールの少なくとも一部の像に於けるはんだ層の境界の像からはんだ層の占有面積を検出する過程と、はんだ層の占有面積と基準値とを比較することによりはんだ層内のボイドの有無又は大きさを推定する過程とを含むことを特徴とする方法により達成される。かかる構成に於いて、「回路モジュール」は、典型的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＤコンバータ、高圧電力スイッチング回路などの大電流制御のためのモジュールであり、「回路素子」は、典型的には、サイリスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのパワートランジスタ、パワーダイオードなどのパワー半導体であってよい。また、回路素子は、シリコンカーバイド或いは窒化ガリウムなどのシリコン以外の材料を使用した素子であってもよい。「基準値」は、ボイドの存在しないはんだ層に於いて想定される面積値に基づいて決定される値であり、理論的に或いは実験的に設定されてよい。実験的に設定される基準値は、例えば、実際にボイドが存在しないはんだ層の像を撮像して得られたはんだ層の占有面積値であってよい。
【００１０】
上記の構成に於いては、回路モジュールの少なくとも一部の像に於けるはんだ層の境界の像からはんだ層の占有面積が検出され、その検出された占有面積が基準値と比較される。既に触れた如く、はんだ層内にボイドが発生していると、回路板上に於けるはんだ層の占有面積が大きくなるので、検出されたはんだ層の占有面積が、基準値と比較して相対的に大きければ（典型的には、基準値を上回っていれば）、はんだ層内に有意なボイドが存在すること、或いは、かかるボイドの大きさが推定できることとなる。かかる構成によれば、従前のＸ線透過像を用いた検査方法の如くボイドの像を確認するのとは異なり、はんだ層の占有面積が参照されるので、はんだ層の境界の像が確認されれば、はんだ層内のボイドの像が明瞭に確認できなくても、或いは、はんだ層内のボイドの像自体が得られなくても、ボイドの有無又は大きさが推定できることとなり、これにより、従前のＸ線透過像を用いた検査方法に於ける種々の問題が解消される。例えば、回路モジュールに於いて二つ以上のはんだ層が積層されており、Ｘ線透過像であれば、それらのはんだ層内のボイドが同一の画像に写り込む場合でも、はんだ層の境界は別々に特定され、従って、個々のはんだ層の占有面積を別々に検出できるので、いずれのはんだ層に有意なボイドが存在しているか、或いは、各はんだ層に於いて形成されているボイドの大きさが検知可能となる。従って、上記の本発明は、回路素子が上面及び下面を有し、その上面及び下面にはんだ層が接合されている場合であっても、或いは、回路モジュールが少なくとも二つの積層されたはんだ層を有している場合にも適用可能である。また、上記の本発明の構成によれば、回路モジュールの像に回路モジュールの凹凸などの像が写り込み、ボイドの像が鮮明に得られにくい場合であるか否かによらず、ボイドの有無又は大きさが推定可能となる。
【００１１】
上記の本発明の検査方法は、はんだ層の境界の像さえ得られれば、達成可能であることは理解されるべきである。従って、はんだ層の境界の像を含む回路モジュールの少なくとも一部の像の撮像は、はんだ層の境界の像が撮像可能な任意の撮像方法により為されてよい。典型的には、回路モジュールの少なくとも一部の像は、回路モジュールに任意の光、典型的には、可視光を照射し、その反射光による像を、任意の撮像装置、典型的にはカメラを用いて撮像することにより得られてよい（その場合、回路モジュールの少なくとも一部の像が回路モジュールに照射された光の反射光像である。）。即ち、本発明では、もはやＸ線透過撮像法を利用する必要はなくなり、通常の可視光像を撮像するための設備だけでボイドの有無又は大きさが推定可能となるので、Ｘ線透過撮像法を利用する場合に比して、検査に必要な設備、手間及び費用は、大幅に低減可能となる。［しかしながら、Ｘ線透過撮像法による画像に於いて、はんだ層の占有面積が検出されて、ボイドの有無又は大きさが判断されてもよい。］
【００１２】
なお、上記の本発明の方法に於いて、はんだ層内にボイドが発生している場合に、ボイドの体積がはんだ層の占有面積に確実に反映されるように、好適には、はんだ層が予め定められた体積及び厚みを有するべく、回路モジュールの組み立てに於いて、実施形態の欄に於いて説明されている如き、はんだ層の量及び厚みを調整する処置が実行されていてよい。
【００１３】
ところで、上記の如き回路板上にて平板状の回路素子がはんだ層により接合された回路モジュールに於いては、図３に於いて模式的に描かれている如く、回路素子には、はんだ層を介してリード部材（典型的には、平板状の電導性部材）又はその他の部材が接合されることがある。特に、リード部材又はその他の部材（以下、「リード部材等」と称する。）が、そのリード部材等と回路素子の電極との間に接合されるはんだ層の境界の一部に重なって外方に（はんだ層から離れる方向に）延在するよう配置されるとき、回路モジュールの少なくとも一部の像に於いて、かかるリード部材等によってはんだ層の境界の一部の像が隠れてしまい、境界の像の検出が困難になるか、或いは、不可能と成り得る。そうなると、正確にはんだ層の占有面積を検出することも困難となる。
【００１４】
そこで、本発明の方法の一つの態様に於いては、回路モジュールに於いてはんだ層の配置される領域の少なくとも一部の境界にはんだ層の溶解時にはんだの移動を妨げるストッパー部材が配置され、はんだ層の占有面積を検出する過程に於いて、ストッパー部材のはんだ層に接する部位にはんだ層の境界の一部が存在していると推定されるようになっていてよい。かかる構成によれば、リード部材等の存在によってはんだ層の境界の一部の像が回路モジュールの少なくとも一部の像に於いて確認できなくても、かかる確認のできないはんだ層の境界の位置が把握され、はんだ層の占有面積を精度よく検出することが可能となる。また、特に、回路モジュールが回路素子へはんだ層により接合されはんだ層の境界の一部に重なって延在するリード部材を有する場合のもう一つの態様として、リード部材に於いて、切り欠きが、回路モジュールの少なくとも一部の像に於いてリード部材が重なって延在するはんだ層の境界の一部のうちの少なくとも一部の像が出現するよう設けられ、はんだ層の占有面積を検出する過程に於いて、リード部材の切り欠きに於けるはんだ層の境界の像とリード部材が重なって延在していないはんだ層の境界の像とに基づいて、リード部材の像によって像が隠れたはんだ層の境界の位置が推定されるようになっていてもよい。かかる構成によっても、回路モジュールの少なくとも一部の像に於いて像が見えないはんだ層の境界の部分の位置が把握され、はんだ層の占有面積を精度よく検出することが可能となる。
【００１５】
なお、上記の本発明の方法は、回路板上にて平板状の回路素子がはんだ層により接合された回路モジュールに於ける前記はんだ層内のボイドの有無又は大きさを検査する装置であって、前記はんだ層の境界の像を含む前記回路モジュールの少なくとも一部の像を撮像する手段と、前記回路モジュールの少なくとも一部の像に於ける前記はんだ層の境界の像から前記はんだ層の占有面積を検出する手段と、前記はんだ層の占有面積と標準値とを比較することにより前記はんだ層内のボイドの有無又は大きさを推定する手段とを含むことを特徴とする装置によって達成可能である。この場合も理解されるべきことは、回路モジュールの少なくとも一部の像を撮像する手段は、反射光像を撮像する任意の装置であってよく、従って、装置に要する費用、使用時の手間は、従前に比して大幅に低減されることが期待される。
【発明の効果】
【００１６】
かくして、上記の本発明によれば、回路モジュールに於けるはんだ層内のボイドの像が明瞭に確認することが困難な場合、或いは、回路モジュールが複数のはんだ層の積層された構造を有し、これにより、はんだ層内のボイドの像が明瞭に確認できてもそれぞれのボイドがいずれのはんだ層に存在しているかがＸ線透過像では確認することが困難な場合であっても、はんだ層内のボイドの有無又は大きさの検出が可能となる。本発明の方法は、既に述べた如く、必ずしもＸ線透過撮像法を用いる必要はなく、反射光の像を撮像することにより達成可能であるので、従前のＸ線透過撮像法によるボイドの検査方法よりも準備・使用時に於ける労力及び費用を大幅に低減できることとなる。また、特に、上記のストッパー部材を用いる態様によれば、回路モジュールの像に於いてはんだ層の境界の像の一部が確認できない場合でもはんだ層の占有面積を精度よく推定でき、これにより、はんだ層内のボイドの有無又は大きさを検出できる点で有利である。
【００１７】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、本発明の方法及び装置に於いてボイドの有無又は大きさが検査される回路モジュールの模式的な斜視図、平面図、側面図である。図１（Ｄ）は、回路モジュールの組み立て工程の模式図である。図１（Ｅ）、（Ｆ）は、はんだ層の厚み及び回路素子の回路板に対する傾き（又は端子部材の回路素子に対する傾き）を調整するための手段を模式的に説明する図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の方法及び装置に於けるはんだ層内のボイドの存在を検出する原理を説明する図である。図２（Ｂ）は、本発明の方法及び装置に於ける回路モジュールの撮像方法を説明する図であり、図２（Ｃ）は、回路モジュールの像からはんだ層の占有面積を決定する過程を説明する図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、回路素子の上面に回路素子の上下のはんだ層の境界を越えて外方に延在するリード部材が装着された回路モジュールの模式的な側面図と平面図を示している。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、リード部材が装着された回路モジュールの模式的な側面図と平面図であって、本発明の教示に従って、回路素子の側面にはんだ層の溶解時にはんだの流れを阻止するストッパー部材が設けられた状態を示している。
【図５】図５は、本発明の教示に従って、切り欠きが設けられたリード部材が装着された回路モジュールの模式的な側面図［（Ａ）、（Ｃ）］と平面図［（Ｂ）、（Ｄ）］を示している。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）は、従来のＸ線透過撮像法により回路モジュールのはんだ層内のボイドの検査を行う手法の説明する図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０…回路モジュール
１２…回路板
１４…絶縁板
１６…回路素子
１８ａ、ｂ…はんだ層
１８ａ-bd、ｂ-bd…はんだ層の境界
２０…上部電極
２４…球状体
２６…ワイヤループ
２８…リード部材
３０…ストッパー部材
３２…観察窓（切り欠き）
３４…幅低減部（切り欠き）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。図中、同一の符号は、同一の部位を示す。
【００２１】
回路モジュールの構成
本発明の方法及び装置は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に模式的に示されている如き、ハイブリッドカー、電気自動車、その他の大型の機械などに利用される大電流を制御するためのパワーモジュール（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＤコンバータ、高圧電力スイッチング回路など）として利用される回路モジュール１０に於けるはんだ層のボイド検査に適用される。回路モジュール１０は、端的に述べれば、金属製の回路板１２と、回路板１２の下面に装着される窒化アルミニウム又はセラミックなどで形成された絶縁材１４とを有し、更に、回路板１２の上面に於いて、回路素子１６が装着された構成を有している。回路素子１６は、典型的には、サイリスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどのパワートランジスタ、パワーダイオードなどのパワー半導体或いはシリコンカーバイド或いは窒化ガリウムなどのシリコン以外の材料を使用した素子などの、一辺が約１〜数ｃｍの平板状の素子であり、下面に在る電極面に於いてはんだ層１８ａにより回路板１２へ電気的及び機械的に接合され、上面に在る電極面に於いてはんだ層１８ｂにより端子部材２０又はリード部材等（或いは別の回路素子であってもよい。）へ電気的及び機械的に接合される。また、回路モジュールに於いては、数百アンペアの電流が流れるので、絶縁材１４の下部には、モジュールを冷却するための、冷却用フィンなどの構成（図示せず）が設けられる場合がある。
【００２２】
上記の如き回路モジュール１０の組み立てに於いては、典型的には、図１（Ｄ）左に模式的に描かれている如く、下面に絶縁材１４が貼着された回路板１２上に、下側から、シート状はんだ１８ａ、回路素子１６、シート状はんだ１８ｂ、端子部材２０を順に積層した後、リフロー装置と称される装置内にて加熱され、これにより、シート状はんだ１８ａ、ｂが溶解し、次いで回路モジュール１０を冷却することにより、はんだ１８ａ、ｂが固化して（はんだ層が形成される。）、回路素子１６の上下面と、回路板１２及び端子部材２０との接合がそれぞれ達成される。なお、はんだ層の溶解時から固化するまでに、回路素子１６が回路板１２に対して及び端子部材２０が回路素子１６に対してそれぞれ傾くと、はんだ層１８ａ、ｂの厚みにそれぞれムラが生じ、このことにより、回路素子１６と回路板１２との間及び回路素子１６と端子部材２０との間に於いて熱伝達性能にムラが生ずるなどして熱的安定性に影響を与え得る。そこで、好適には、はんだ層１８ａ、ｂに於いては、層の厚みの均一性を担保するための処置が施される。かかる処置の一つの例に於いては、図１（Ｅ）に模式的に例示されている如く、回路素子１６と回路板１２との間及び回路素子１６と端子部材２０との間のはんだ層１８ａ、ｂにおいて、例えば、ニッケル製の、球状体２４が分散され、かかる球状体２４によって、はんだ層の溶解時から固化するまでの期間、回路素子１６の下面と回路板１２の上面との距離、及び、回路素子１６の上面と端子部材２０の下面との距離がそれぞれ均一に保持される。また、層の厚みの均一性を担保するための処置の別の態様として、図１（Ｆ）に模式的に例示されている如く、回路素子１６の下面と回路板１２の上面との距離、及び、回路素子１６の上面と端子部材２０の下面との距離をそれぞれ均一に保持するワイヤループ２６がはんだ層内に配置されてもよい。この場合、シート状はんだ１８ａ、ｂを回路素子１６及び端子部材２０と共に回路板１２上に積層する際に、シート状はんだ１８ａ、ｂの上面又は下面にワイヤループ２６が共に挟み込まれ、はんだの溶解時に、ワイヤループ２６が、図１（Ｆ）に図示の如くはんだ層内に進入して、回路素子１６の下面と回路板１２の上面との距離、及び、回路素子１６の上面と端子部材２０の下面との距離をそれぞれ均一に保持することとなる。
【００２３】
更に、上記の回路モジュールの構成に於いて、はんだ層１８ａ、ｂ内に於いては、ボイド（空泡又は空隙）が形成される場合がある。かかるボイドが形成されると、ボイドの部分に於ける熱伝達性能にムラが生ずるなどして熱的安定性に影響を与え得る。そこで、上記の如く回路素子１６を回路板１２上に接合した後、はんだ層内に於けるボイドの有無又はその大きさが検査される。かかるボイドの検査は、従前に於いては、図６に於いて模式的に描かれている如く、回路モジュールのＸ線透過像を撮像し、その画像に於いて、ボイドの像Ｖを直接検出することにより行われていた。かかるＸ線透過撮像法による場合、図６（Ａ）の如く、はんだ層が一層の場合には、ボイドの像Ｖが検出されれば、かかる一つのはんだ層に於いてボイドが形成されていることが判断されるところ、図６（Ｂ）の如く、はんだ層が二つ以上存在する場合には、それらのはんだ層内のボイドの像Ｖは、一つの画像上に重複して現れるので、それぞれのボイドの像Ｖがいずれのはんだ層に形成しているかは、判断できないこととなる。また、図示していないが、絶縁材１４の下部に冷却機構などの付加的な構造が存在する場合には、その構造に於ける凹凸がＸ線透過像に出現することとなり、ボイドの像Ｖを明瞭に確認できなくなる場合がある。更に、Ｘ線透過撮像法の場合、Ｘ線発生器を必ず使用するので、検査装置の取り扱いに十分な注意を要する。
【００２４】
そこで、本発明に於いては、以下に説明される如く、ボイドの像Ｖを直接確認することなく、ボイドの有無又は大きさの検査を可能にする新規な原理に基づく方法及び装置が提案される。
【００２５】
本発明の原理
図２（Ａ）に模式的に描かれている如く、はんだ層にボイドが形成されている場合、回路板１２上又は回路素子１６上に於けるはんだ層の占有面積は、ボイドの無いはんだ層の占有面積に比して増大する。［既に述べた如く、上記の回路モジュールに於いてはんだ層は、典型的には、或る体積を有するシート状はんだの形態にて回路素子１６と回路板１２との間及び回路素子１６と端子部材２０との間に積層されて与えられ、はんだ層の厚みは、図１（Ｅ）、（Ｆ）に例示されている処置などによって制御されるので、はんだ層の体積と厚みとは、それぞれ所定の値を有するよう管理可能である。］そして、ボイドの大きさが大きいほど、はんだ層の占有面積の増分ΔＡは増大する。従って、回路板１２上又は回路素子１６上に於けるはんだ層の占有面積を参照することにより、ボイドの像自体を確認しなくても、ボイドの有無又は大きさを検査することが可能となる。はんだ層の占有面積は、回路モジュールの平面像に於けるはんだ層の境界の像が検出されれば、その境界の像から算出可能である。そこで、本発明に於いては、回路モジュールの平面像を撮像し、そこに於けるはんだ層の境界の像を検出して、はんだ層の占有面積を算出して、ボイドの有無を確認し、或いは、その大きさ（ボイドの総体積）を検査することが試みられる。
【００２６】
本発明の装置及び処理の構成
本発明のボイドの検査に於いては、まず、回路モジュール１０の平面像が撮像される。撮像方法は、回路モジュール上のはんだ層の境界の像が確認できる方法であれば、任意の手法であってよい。撮像は、典型的には、図２（Ｂ）に模式的に描かれている如く、回路モジュール１０をその上方から照明光にて照明し、その反射光による像をカメラにて撮像することにより為されてよい。照明光は、はんだ層の境界の像が明瞭に識別できる光であれば、任意の光、例えば、可視光であってよく、専用の照明装置により与えられてもよく、或いは、通常の室内照明の光が照明光として利用されてもよい。［Ｘ線透過撮像法によるＸ線透過像に於いてはんだ層の境界の像が確認できる場合には、Ｘ線透過像を利用してもよいが、その場合には、Ｘ線透過撮像を達成するための設備を要する。］カメラは、使用される照明光の反射光の像を撮像できるものであれば、任意のものであってよい。撮像範囲は、回路モジュール１０全体である必要はなく、ボイドの検査が為されるべきはんだ層の境界の像の確認が可能な範囲であってよい。
【００２７】
かくしてカメラにより、図２（Ｃ）左に模式的に描かれている如き、回路モジュール１０の平面像が取得されると、その像は、画像処理装置に送られ、そこに於いて、はんだ層の境界の像１８ａ−ｂｄ、１８ｂ−ｂｄが抽出される。はんだ層の境界の像の抽出は、任意の手法により為されてよい。例えば、検査者が回路モジュール１０の平面の画像上に於いて目視によりはんだ層境界の像を目視によりトレースすることにより、抽出が為されてよい。また、取得画像に於ける色及び／又は明るさに基づいてはんだ層の境界の像が抽出されてもよい。具体的には、例えば、はんだ特有の色を有し、且つ、所定の明るさを有する画素領域が選択的に検出された後、検出された画素領域の外周がはんだ層の境界であると判定されてよい。なお、はんだ層の境界の像は、はんだ層毎に抽出される。
【００２８】
はんだ層の境界の像１８ａ−ｂｄ、１８ｂ−ｂｄが抽出されると、はんだ層の境界の像１８ａ−ｂｄ、１８ｂ−ｂｄの内部（図２（Ｃ）右の斜線領域）の面積がはんだ層毎に算出され、各はんだ層の（平面に於ける）占有面積Ａが算定される。そして、各はんだ層の占有面積Ａは、基準値Ａstと比較され、はんだ層の占有面積Ａが基準値Ａstよりも上回るときには、はんだ層内に有意な又は許容できないボイドが存在していると判定され、そのはんだ層を担持する回路モジュールは、不合格とされる。基準値は、ボイドの存在しないはんだ層に於いて想定される面積値に基づいて決定される値であり、理論的に或いは実験的に設定されてよい。理論的には、ボイドの存在しないはんだ層の占有面積Ａthは、はんだ層の体積ｖと厚みｈとから、Ａth＝ｖ／ｈとなる。従って、例えば、基準値は、Ａth＋Δαと設定されてよい。（Δαは、測定誤差を考慮した微小量である。）また、実験的には、ボイドの存在しないはんだ層の像から算定されたはんだ層の占有面積Ａexが予め計測され、基準値は、Ａexに基づいて、例えば、Ａex＋Δαと設定されてよい。なお、基準値は、検査されるべきはんだ層毎に準備されてよい（はんだ層１８ａと１８ｂの判定には、それぞれ異なる基準値が用いられる。）また、各はんだ層の占有面積と基準値との差（ΔＡ＝Ａ−Ａst）を参照して、各はんだ層内のボイドの大きさが評価されてもよい。
【００２９】
はんだ層境界の像の一部が隠れる場合の対処法
回路モジュールの構成によっては、例えば、図３に例示されている如く、回路素子１６の上面に、リード部材２８などの外方へ長く延在する部材（「リード部材等」）が接合されることがある。その場合、図３（Ｂ）に例示されている如く、回路モジュール１０’の平面像に於いて、はんだ層１８ａ、１８ｂの境界の像の一部がリード部材２８等の像により隠れてしまい、これにより、上記に述べた如き手法そのままでは、はんだ層の占有面積を算定できなくなることとなる。そのような場合、下記の態様にて、はんだ層の境界の位置を推定し、はんだ層の占有面積の算定ができるようになっていてよい。
【００３０】
一つの態様に於いては、図４に模式的に描かれている如く、回路モジュール１０’に於けるはんだ層１８ａ、ｂの境界のリード部材２８等の像により隠れる部位に於いてストッパー部材３０が配置される。ストッパー部材３０が配置されることにより、回路素子の接合を成すべく、回路モジュール１０’がリフロー装置内で加熱され、シート状はんだが溶解したとき、はんだの流れがストッパー部材で堰き止められることとなり、その状態にてはんだが固化してはんだ層を形成すると、はんだ層の境界がストッパー部材３０の面に一致することとなる。従って、回路モジュール１０’の平面像に於いて、リード部材２８等の部材の像により隠れるはんだ層１８ａ、ｂの境界の部分がストッパー部材３０のはんだ層に接する面に存在すると推定することが可能となる。ストッパー部材３０は、はんだに対するぬれ性の低い絶縁体、例えば、カーボン、（はんだ溶解時にも溶融しない）耐熱性樹脂などで形成された部材であってよく、図１（Ｄ）左に例示されている如き回路板１２上に、シート状はんだ１８ａ、１８ｂを回路素子１６の上下に積層する際にシート状はんだ１８ａ、１８ｂに隣接して配置されてよい。（従って、はんだ層１８ｂの位置は、回路素子１６の中央付近ではなく、回路素子の縁に沿って配置されることとなる。）そして、はんだ層の境界の像１８ａ−ｂｄ、１８ｂ−ｂｄの抽出の際には、ストッパー部材に接した境界については、ストッパー部材３０の縁に境界が存在するものと推定し、それ以外の境界の像が上記の態様にて検出され、図４（Ｂ）の下方に描かれている如く、検出された境界とストッパー部材に接した境界との内部に含まれる領域の面積がはんだ層の占有面積として算定される。かかる構成によれば、リード部材等の存在によってはんだ層の境界の一部の像が確認できなくても、はんだ層の占有面積を精度よく検出することが可能となる。
【００３１】
また、はんだ層１８ａ、１８ｂの境界の像の一部を隠す部材が平板状のリード部材２８である場合に於いては、図５に模式的に描かれている如く、リード部材２８に於いて、その下部のはんだ層の境界の像が回路モジュールの平面像に現れるように、切り欠きが設けられてよい。かかる切り欠きの一つの形態は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されている如く、リード部材２８の、はんだ層の境界と重なる領域に設けられる観察窓３２であってよい。また、切り欠きの別の形態として、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示されている如く、はんだ層の境界と重なる領域に於いてリード部材２８の縁を切り取り、リード部材２８の幅が低減されてよい（幅低減部３４の形成）。そして、はんだ層の境界の像１８ａ−ｂｄ、１８ｂ−ｂｄの抽出の際には、観察窓３２を形成する場合も、幅低減部３４を形成する場合も、回路モジュールの平面像に於いて観察されるはんだ層の境界の像を検出した後、リード部材２８の像によって隠れた部分のはんだ層境界の像は、検出された像に基づいて直線で補完することにより推定されてよい。かかる構成によれば、本来、リード部材２８の像によって隠れるはずだったはんだ層の境界の像の一部が回路モジュールの平面像に現れ、リード部材２８の像によって実際に隠れるはんだ層の境界の範囲が低減されるので、補完により推定される像の長さは短く、推定誤差は然程に大きくならないことが期待される。なお、リード部材２８に設けられる切り欠きの形状は、図示の例とは異なる形状であってもよい。
【００３２】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【００３３】
例えば、回路モジュール上に積層されるはんだ層の数は、それらの境界の像がそれぞれ検出又は推定できるかぎり、二つ以上であってよい。特に、上記に於いては、一つの回路素子が回路板に接合され、かかる回路素子の上に端子部材又はリード部材が接合された回路モジュールが例示されているが、回路モジュールは、二つ以上の回路素子がはんだ層を挟んで積層された回路モジュールであってもよい。また、はんだ層の厚みを均一に保持する手法は、本明細書に記載されている処置（図１（Ｅ）、（Ｆ））とは異なる手法であってもよく、そのような場合も本発明の範囲に属することは理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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