CN1828281A - X射线检查设备和x射线检查方法 - Google Patents
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Abstract
一种X射线检查设备，用于检查具有焊球(4a)的电路设备(20)与具有焊盘(6)的印刷电路板(10)之间的焊接部分，该设备包括：X射线发射装置(50)，用于向焊球(4a)与焊盘(6)之间的焊接部分发射X射线；X射线检测装置，用于检测透过焊接部分的X射线，以及输出检测信号；以及成像装置(70)，用于根据该检测信号形成并输出焊接部分的水平断层图像。该水平断层图像表示是否存在设置于焊盘(6)一侧(6a)的焊块(4)。
Description
技术领域
本发明涉及一种X射线检查设备和一种X射线检查方法。
背景技术
常规上，美国专利第6823040号公开了一种用于检查电路设备与印刷电路板之间的焊接部分的连接状态的X射线检查方法。在该电路设备的一侧，形成了点阵图案的焊球，而在印刷电路板中对应于焊球的位置上形成了焊盘。
美国专利第6823040中公开的X射线检查方法包括将样品固定在平台上的步骤，在该样品中，电路设备固定在印刷电路板上。然后，将X射线源设置为面对X射线检测部分，并且该X射线源和X射线检测部分将平台夹在中间。继而，旋转该X射线源和X射线检测部分，同时X射线源朝样品发射X射线。因此，获得了方向垂直于印刷电路板主表面的断层图像。根据该断层图像，检测焊球脱落的故障。
通常，焊球与焊盘之间的焊接部分的连接状态故障是一种浮动状态，这种方式使得焊球与焊盘完全分离。而且，故障包括焊球未完全熔化使得焊球部分粘结于焊盘的状态。当焊球部分粘结于焊盘时，有可能由于温度周期负载或振动而在短时间内破坏该焊接部分。
然而，在焊球部分粘结于焊盘的状态下该焊接部分的形状，与焊球正常粘结于焊盘的状态下焊球与焊盘之间的焊接部分的形状并无决定性差别。在美国专利第6823040号公开的检查方法中，利用垂直于印刷电路板主表面的断层图像，能够检测焊球的浮动故障。然而，难以检测焊球部分粘结于焊盘的故障。
此外，该检查方法定义了除可以获得垂直于印刷电路板主表面的断层图像，还能够获得平行于该印刷电路板主表面的断层图像。然而，该检查方法没有定义焊球部分粘结于焊盘的故障。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种X射线检查设备。本发明的另一个目的是提供一种X射线检查方法。
因此，本发明提供了一种X射线检查设备，用于检查具有焊球的电路设备与具有焊盘的印刷电路板之间的焊接部分，该设备包括：X射线发射装置，用于在电路设备的焊球粘结于印刷电路板的焊盘从而在焊球与焊盘之间形成焊接部分时发射X射线；X射线检测装置，用于检测透过焊接部分的X射线，以及输出对应于检测到的X射线的检测信号；以及成像装置，用于根据该检测信号形成并输出焊接部分的水平断层图像。该水平断层图像表示是否存在设置于焊盘一侧的焊块。
当具有焊球的电路设备固定在包括与抗蚀剂分离设置的焊盘的印刷电路板上时，熔化焊球使得焊球正常粘结于焊盘。在这种状态下，在焊盘的顶部和侧面形成了焊块。然而，当焊球和焊盘没有完全粘接在一起，从而焊球与焊盘分离或者焊球部分粘结于焊盘的时候，在焊盘的侧面几乎不能形成焊块。因此，在电路设备固定在印刷电路板上的状态下，向焊接部分发射X射线，并且根据透过该焊接部分的X射线，形成和输出表示是否存在焊块的水平断层图像。因此，不仅能够检查焊球的浮动故障，还能够检查焊球部分粘结于焊盘的故障。因此，可靠地检查了焊接部分的故障。
此外，本发明还提供了一种X射线检查方法，利用X射线检查设备来检查电路设备与印刷电路板之间的焊接部分。该电路设备包括设置在电路设备面对印刷电路板的表面上的焊球，并且该印刷电路板包括设置在该印刷电路板表面中对应于焊球的位置的焊盘。该方法包括以下步骤：当电路设备的焊球粘结于印刷电路板的焊盘从而在焊球与焊盘之间形成焊接部分时，利用X射线检查设备向焊接部分发射X射线；检测透过该焊接部分的X射线；输出对应于检测到的X射线的检测信号；并且根据该检测信号形成和输出焊接部分的水平断层图像。该水平断层图像表示是否存在设置在焊盘一侧的焊块。
因此，当具有焊球的电路设备固定在具有与抗蚀剂分离的焊盘的印刷电路板上时，焊球与焊盘正常粘接。在这种状态下，在焊盘的顶部和侧面形成了焊块。然而，当焊球和焊盘没有完全粘接在一起，从而焊球与焊盘分离或者焊球部分粘结于焊盘的时候，在焊盘的侧面基本上没有形成焊块。因此，形成并输出表示是否存在焊块的水平断层图像，该焊块设置在焊盘的与抗蚀剂分离的侧面。因此，不仅能够检查焊球的浮动故障，还能够检查焊球部分粘结于焊盘的故障。因此，可靠地检查了焊接部分的故障。
附图说明
根据以下参照附图的详细说明，将更清楚本发明的以上和其它目的、特征和优点。在附图中：
图1A是表示根据本发明第一实施例的印刷电路板的部分横截面图；图1B是表示根据第一实施例的电路设备的部分横截面图；
图2是表示根据第一实施例的电路设备固定在印刷电路板上的状态的部分横截面图；
图3是表示根据第一实施例的X射线检查设备的示意结构图；
图4是说明根据第一实施例，当电路设备固定在印刷电路板上时焊接部分的连接状态的部分横截面图；
图5是由根据第一实施例的X射线检查设备形成的沿图4中V-V线截取的焊接部分的水平断层图像；
图6是表示根据第一实施例的修改的X射线检查设备的示意结构图；
图7A是表示根据本发明第二实施例的电路设备固定在印刷电路板上的状态的部分横截面图，图7B是表示根据第二实施例的印刷电路板的部分平面图；
图8是表示根据第二实施例的电路设备和印刷电路板的翘曲校正标记设置在不同位置处的部分横截面图；
图9是表示根据第二实施例的翘曲测量设备的示意图；
图10A是表示电路设备固定在具有翘曲的印刷电路板上的状态的部分横截面图，图10B是沿图10A中的XB-XB线截取的焊接部分的水平断层图像，图10C是沿图10中的XC-XC线截取的焊接部分的水平断层图像。
具体实施方式
(第一实施例)
参照以下附图，说明本发明的第一实施例。图1A是表示根据本发明第一实施例的印刷电路板的示意构造的部分横截面图。图1B是表示根据本发明第一实施例的电路设备的示意构造的部分横截面图。图2是表示根据本发明第一实施例的电路设备固定在印刷电路板上的状态的示意构造的部分横截面图。
首先，说明了根据本发明实施例的作为检查对象的电子设备30。该电子设备30包括印刷电路板10和电路设备20。
如图1A中所示，根据本发明实施例的印刷电路板10包括印刷电路板侧焊剂4b、印刷电路板侧焊盘6、基底5、印刷电路板侧抗蚀剂7等等。
该基底5是由陶瓷、热塑树脂等制成的绝缘基底。多个印刷电路板侧焊盘6、印刷电路板侧抗蚀剂7、作为构图导电层(未示出)的布线图等设置在基底5的固定表面上，电路设备20安装在该表面上。
多个印刷电路板侧焊盘6是电连接到布线图的导电构件。每个印刷电路板侧焊盘6形成在对应于电路设备20的电路设备侧焊剂4a的位置处，这将在后面进行说明。印刷电路板侧焊剂4b形成在印刷电路板侧焊盘6的焊盘顶部6b(即焊盘6的顶部6b)上。在重熔过程中使电路设备20的印刷电路板侧焊剂4b和电路设备侧焊剂4a熔化并且正常粘接在一起。因此，印刷电路板侧焊盘6与电路设备侧焊剂4a电连接。此处，优选将印刷电路板侧焊盘6的厚度设为约40μm，以便形成印刷电路板侧焊盘6与印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像，如后面所述。
印刷电路板侧抗蚀剂7形成在多个印刷电路板侧焊盘6之间，从而防止焊块4粘附于印刷电路板侧焊盘6以外的布线图，或者防止多个印刷电路板侧焊盘6与焊块4等连接在一起。
在本发明中，检查印刷电路板侧焊盘6的焊盘侧部分6a上是否存在焊块4，以便检查印刷电路板侧焊盘6与电路设备侧焊剂4a是否正常连接在一起，即是否形成了焊块4。因此，当检查了印刷电路板侧焊盘6的焊盘侧部分6a上是否存在焊块4时，需要在焊盘侧部分6a(即焊盘6的侧部分6a)上形成焊块4，该焊块4是在将电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b熔化并正常粘接在一起的情况下，通过熔化并粘接电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b而形成的。后面描述详细的检查方法。
因此，在电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b正常连接在一起的状态下，需要设定印刷电路板侧抗蚀剂7与印刷电路板侧焊盘6之间的距离，以在焊盘侧部分6a上形成焊块4，该焊块4是通过熔化并粘接电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b而形成的。
将印刷电路板侧抗蚀剂7与印刷电路板侧焊块6之间的距离设为约20μm。这样，在电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b正常连接在一起的情况下，在焊盘侧部分6a上形成焊块4。
优选的是，将印刷电路板侧抗蚀剂7与印刷电路板侧焊盘6之间的距离设为约30μm。通过将印刷电路板侧抗蚀剂7与印刷电路板侧焊盘6之间的距离设为约30μm，在电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b正常连接在一起的情况下，在焊盘侧部分6a上可靠地形成焊块4。
当形成印刷电路板侧抗蚀剂7和印刷电路板侧焊盘6时，可以观察到印刷电路板侧抗蚀剂7或者印刷电路板侧焊盘6的形成位置的一些误差。当印刷电路板侧抗蚀剂7或者印刷电路板侧焊盘6的形成位置出现误差时，即使在电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b正常连接在一起的状态下，也不可以在焊盘侧部分6a上形成焊块4。因此，优选的是将印刷电路板侧抗蚀剂7与印刷电路板侧焊盘6之间的的距离设为约75μm±30μm。通过将印刷电路板侧抗蚀剂7与印刷电路板侧焊盘6之间的距离设为约75μm±30μm，即使印刷电路板侧抗蚀剂7或者印刷电路板侧焊盘6的形成位置出现误差时，在电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b正常连接在一起的状态下，也可以在焊盘侧部分6a上可靠地形成焊块4。此处，将所形成的印刷电路板侧抗蚀剂7与印刷电路板侧焊盘6之间分开一定距离的结构称作正常抗蚀剂结构。
根据本实施例的电路设备20是诸如BGA(即球格栅阵列)和CSP(即芯片规模封装)的半导体电路设备。如图1B所示，该电路设备20包括插入物1、电路设备侧焊盘2、电路设备侧抗蚀剂3、电路设备侧焊剂4a等。
将裸露芯片固定在插入物1的一侧。在插入物1的用于固定裸露芯片的固定表面上形成布线图。当该裸露芯片固定在插入物1上时，该布线图与裸露芯片的电极直接连接，或者利用电线将该布线图与裸露芯片的电极电连接。在插入物1中形成通孔等。该插入物1还包括通过该通孔与布线图电连接的电路设备侧焊盘2。
在对应于印刷电路板侧焊剂4b的位置上形成电路设备侧焊盘2。在电路设备侧焊盘2上形成电路设备侧焊剂4a(即焊球)。该电路设备侧焊剂4a通过熔化并与印刷电路板侧焊剂4b粘接在一起来提供焊块4，也就是将电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b熔化并粘接在一起，从而形成焊块4。
在裸露芯片固定在插入物1上并且该裸露芯片与布线图电连接在一起的状态下，利用树脂模型密封并模制该电路设备20。
接着，说明根据本实施例的X射线检查设备。图3是表示根据本发明第一实施例的X射线检查设备的示意构造的结构图。根据本实施例的X射线检查设备从倾斜方向向检查对象发射X射线，从而对检查对象进行三维断层拍摄。此处，检查对象是电子设备30，该设备由具有电路设备20的印刷电路板1构成。具体讲，检查对象是印刷电路板10与电路设备20之间的焊接部分。因此，该X射线检查设备是用于检查待检对象的透射型三维X射线检查设备(下文中称作倾斜CT)。
如图3所示，该X射线检查设备包括平台40、X射线管50、照相机60、处理设备70等。
从X射线管50发射的X射线能够透过平台40。该平台固定了作为检查对象的电子设备30，该设备由印刷电路板10和电路设备20构成。
该X射线管50是用于向电子设备30发射X射线的X射线源。发射由图3中虚线表示的宽扩展X射线。优选的是，将具有小焦点直径的微焦点X射线源用作X射线管50，以获得清晰的水平断层图像。
在关于电子设备30和平台40与X射线管50相对的位置处设置照相机60。该照相机60包括照相机驱动设备(未示出)。该照相机驱动设备围绕作为旋转中心的轴IIIA(表示为短划线)旋转照相机60。该照相机60利用透过平台40和电子设备30的X射线检测电子设备30(即焊接部分)在平台40上的投影图像，X射线是从X射线管50发出的。
处理设备70主要由微型计算机构成，并且包括诸如ROM和RAM的存储器、接口电路和用于发送数据的总线。在存储器中存储了对应于各种功能的用于在该处理设备70中执行的程序。
该处理设备70向X射线管50输出控制信号，以根据存储器中存储的程序控制X射线的发射。此外，该处理设备70向照相机驱动设备输出驱动信号，以命令照相机60旋转，并且接收表示照相机60检测到的投影图像的图像信号，使得该处理设备70形成了三维图像，等等。
该处理设备70根据所形成的三维图像形成印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像，从而检查焊接部分。该处理设备70检查电路设备侧焊剂4a的浮动故障以及电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b部分粘接在一起的故障(下文中称作焊剂润湿性故障)。
参照附图说明利用X射线检查设备检查焊接部分的状态的检查方法。图4是表示电路设备20固定在印刷电路板10上的状态的部分横截面图，以便说明焊接部分的连接状态。图5是利用X射线检查设备形成的焊接部分的水平断层图像。该水平断层图像是表示沿图4中的V-V线截取的电子设备30的横截面图。
首先，形成印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像。该处理设备70向用于发射X射线的X射线管50输出控制信号。而且，该处理设备70向照相机驱动设备输出用于旋转该照相机60的驱动信号。此处，该X射线管50固定在平台40上。在输出了控制信号之后，该X射线管50朝电子设备30发射如图3中的虚线所示的宽扩展X射线。在输出了驱动信号之后，照相机驱动设备围绕作为旋转中心的轴IIIA旋转该照相机60。
在X射线管50发射X射线并且围绕作为中心的轴IIIA旋转照相机60的状态下，该处理设备70以预定的间隔获得图像信号并将其存储到存储器中，从照相机60输出的图像信号表示了电子设备30(即焊接部分)的投影图像。然后，该处理设备70处理存储在存储器中的图像信号，从而形成电子设备30(即焊接部分)的三维图像。而且，该处理设备70处理所形成的三维图像，从而获得印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像，即包括印刷电路板侧焊盘6的预定范围内的水平断层图像。此处，预定范围的水平断层图像例如为包括一个印刷电路板侧焊盘6的预定范围内的水平断层图像或者包括多个印刷电路板侧焊盘6的预定范围内的水平断层图像。
为了容易地说明该水平断层图像，将图4所示的焊接部分用于说明。在图4所示的焊接部分中，该附图左侧的部分表示了正常连接状态，该附图右侧的部分表示了具有焊剂润湿性故障的连接状态。如图4所示，当电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b正常连接在一起时，也就是当焊接部分处于正常连接状态时，在焊盘侧部分6a上形成焊块4。另一方面，当电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b未正常连接在一起时，也就是当焊接部分处于具有焊剂润湿性故障的连接状态时，在焊盘侧部分6a上形成焊块4的可能性小。
当根据本实施例的X射线检查设备形成了沿图4中的V-V截取的作为焊接部分的印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像时，获得了图5所示的图像。在图5所示的水平断层图像中，在作为正常连接状态的该附图左侧表示的焊接部分的情况下，在印刷电路板侧焊盘6的边缘上形成了焊块4。另一方面，在作为具有焊剂润湿性故障的连接状态的该附图右侧表示的焊接部分的情况下，在印刷电路板侧焊盘6的边缘上未形成焊块4。
当利用图5所示的水平断层图像检查焊接部分时，该处理设备70根据焊块4在所形成的预定范围水平断层图像中的占用率，来检查该焊接部分。
关于电路设备侧焊剂4a的浮动故障，在印刷电路板侧焊盘6的焊盘侧部分6a上形成焊块4的可能性小。因此，形成了该印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像，从而检查该焊接部分。由此进行检查。
因此，该印刷电路板10具有正常抗蚀剂结构，并且形成印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像，从而检查该焊接部分。在这种情况下，不仅检查了浮动故障，还检查了具有焊剂润湿性故障的连接状态，从而能够可靠地检查焊接部分的故障。
上述实施例描述了形成一个位置处形成水平断层图像(即沿图4中的V-V线截取的水平断层图像)，从而检查焊接部分故障的实例。本发明不限于本实例。可以形成多个位置处的水平断层图像，从而检查焊接部分的故障。当形成多个位置处的水平断层图像，从而检查焊接部分的故障时，提高了检测精度。当形成多个位置处的水平断层图像时，首先检测印刷电路板侧焊盘6的焊盘顶部6b。然后，可以形成从焊盘顶部6b到基底5的多个位置(例如以10μm的间隔)处的水平断层图像。
而且，当用于检查焊接部分的连接状态的单元，即用于形成水平断层图像的单元是印刷电路板侧焊盘6的单元时，提高了检测精度。而且，当在多个印刷电路板侧焊盘6的每个单元中进行检查时，缩短了检测时间。
上述实施例说明了旋转照相机60以形成水平断层图像的实例。然而，本发明不限于本实例。作为本实施例的修改例，可以旋转平台40以及电子设备30，而不旋转照相机60。
图6是表示根据本发明第一实施例的修改例的X射线检查设备的示意构造的结构图。此处，根据该修改例的X射线检查设备具有许多与上述实施例相同的特征。省略了对这些相同特征的详细说明，并且以下主要描述其差别。在本修改中，旋转平台40以及电子设备30，这与上述实施例是不同的。
如图6所示，根据本修改例的X射线检查设备包括平台40、X射线管50、照相机60、处理设备70等等。
从X射线管50发射的X射线能够透过平台40。该平台40固定了作为检查对象的电子设备30，其由印刷电路板10和电路设备20构成。该平台40包括平台驱动设备(未示出)，使得该平台40围绕以虚线表示的轴VIA旋转。
处理设备70主要由微型计算机构成。该处理设备70包括诸如ROM和RAM的存储器、接口和用于发送数据的总线等等。该存储器存储了对应于各种功能的用于在该处理设备70中执行的程序。
该处理设备70向X射线管50输出控制信号，以根据存储器中存储的程序控制X射线的发射。此外，该处理设备70向平台驱动设备输出驱动信号，以命令平台40旋转，并且接收表示照相机60检测到的投影图像的图像信号，使得该处理设备70形成了三维图像，等等。
该处理设备70根据所形成的三维图像形成印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像，从而检查焊接部分。该处理设备70检查电路设备侧焊剂4a的浮动故障以及电路设备侧焊剂4a与印刷电路板侧焊剂4b部分粘接在一起的故障。
(第二实施例)
接着参照附图说明本发明的第二实施例。图7A是表示根据本发明第二实施例的电路设备固定在印刷电路板上的状态的示意构造的部分横截面图。图7B是表示根据本发明第二实施例的印刷电路板的示意构造的部分平面图。图8是表示根据本发明第二实施例的在不同位置处设置电路设备和印刷电路板的翘曲校正标记的部分横截面图。图9是表示根据本发明第二实施例的翘曲测量设备的示意构造的说明图。
此处，根据第二实施例的X射线检查设备考虑到印刷电路板的翘曲来检查焊接部分的连接状态。根据第二实施例的X射线检查设备具有许多与上述第一实施例相同的特征。省略了对于这些相同特征的详细说明，并且以下主要描述其差别。在第二实施例中，根据印刷电路板10的翘曲来校正水平断层图像，这与上述第一实施例是不同的。
如图7A和7B所示，电子设备30包括印刷电路板10和电路设备20。该印刷电路板10包括由诸如图1A到1B所示的铜图案的导电图案制成的翘曲校正标记5a。该翘曲校正标记5a设置在该印刷电路板10表面的至少三个位置上，从而测量该印刷电路板10的翘曲(在本实施例中，标记5a设置在四个位置处)。优选Ti作为翘曲校正标记5a，该标记设置在与电路设备20的固定表面相对的表面上，并且设置在对应于电路设备20的四个角的位置处，使得印刷电路板10在印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘处的翘曲适当地反映到水平断层图像的校正。
如图8所示，翘曲校正标记5a可以形成在印刷电路板10的固定表面侧上，在该表面上固定了电路设备20。即使在这种情况下，也优选将翘曲校正标记5a接近电路设备20设置。
翘曲测量设备80是常规的激光翘曲测量设备。如图9所示，该设备80包括激光束发射部分81、激光束接收部分82、翘曲量计算部分83等等。当利用翘曲测量设备80测量印刷电路板10的翘曲时，移动翘曲测量设备80或者印刷电路板10，从激光束发射部分81朝每个翘曲校正标记5a发射激光束，激光束接收部分82接收翘曲校正标记5a反射的激光束。
翘曲量计算部分83利用激光束发射部分81和激光束接收部分82检测每个翘曲校正标记5a的高度(即相对于激光束发射部分81的距离)。翘曲量计算部分83根据预先确定的翘曲校正标记5a的X-X定位坐标以及检测到的翘曲校正标记5a的高度，计算每个翘曲校正标记5a的定位坐标。而且，翘曲量计算部分83利用算得的定位坐标计算印刷电路板10的虚拟平面。然后，该翘曲量计算部分83通过将该虚拟平面与正常状态(即具有小翘曲的状态)下该印刷电路板10的平面进行比较来计算印刷电路板10的翘曲量，即印刷电路板10的梯度。
当计算该印刷电路板10的翘曲量时，根据该翘曲量校正水平断层图像。具体讲，如上述实施例，当形成印刷电路板侧焊盘6和印刷电路板侧焊盘6的边缘的水平断层图像时，该平面的水平断层图像根据翘曲测量设备80算得的翘曲量倾斜。
此处，参照图10A和10B说明水平断层图像的差别，即考虑印刷电路板10的翘曲的情况与未考虑翘曲的情况之间的差别。图10A是表示电路设备固定在具有翘曲的印刷电路板上的状态的部分横截面图，以便说明焊接部分的连接状态。图10B表示了沿图10A中的XB-XB线截取的水平断层图像，图10C表示了沿图10A中的XC-XC线截取的水平断层图像。
当不考虑印刷电路板10的翘曲时形成的水平断层图像如图10B所示，即沿着XB-XB虚线截取的平面的水平断层图像。在这种印刷电路板10中，该附图的左侧视图表示了正常连接状态，该附图的右侧视图表示了具有焊剂润湿性故障的连接状态。然而，如图10B所示，尽管该附图的左侧视图表示了焊接部分的正常连接状态，但是由于印刷电路板10的翘曲，所以将该左侧视图确定为故障。
然而，如本实施例中所述，通过考虑到印刷电路板10的翘曲而形成水平断层图像，来防止确定误差。具体讲，形成图10A所示的印刷电路板10在该平面上的水平断层图像，该平面根据翘曲测量设备80算得的翘曲倾斜。在这种情况下，如图10C所示，形成沿XC-XC虚线截取的该平面上的水平断层图像。如图10C所示，通过考虑到印刷电路板10的翘曲而形成水平断层图像，适当地输出焊接部分的连接状态。因此，即使当印刷电路板发生翘曲时，也能够无误判地高精度检查焊接部分的连接状态。
本发明提供了如下所述的一种X射线检查设备和一种X射线检查方法。
一种X射线检查设备，用于检查具有焊球的电路设备与具有焊盘的印刷电路板之间的焊接部分，该设备包括：X射线发射装置，用于在电路设备的焊球粘结于印刷电路板的焊盘从而在焊球与焊盘之间形成焊接部分时向焊接部分发射X射线；X射线检测装置，用于检测透过焊接部分的X射线，以及输出对应于检测到的X射线的检测信号；以及成像装置，用于根据该检测信号形成并输出焊接部分的水平断层图像。该水平断层图像表示是否存在设置于焊盘一侧的焊块。
当具有焊球的电路设备固定在包括与抗蚀剂分离设置的焊盘的印刷电路板上时，熔化焊球使得焊球正常粘结于焊盘。在这种状态下，在焊盘的顶部和侧面形成了焊块。然而，当焊球和焊盘没有完全粘接在一起，使得焊球与焊盘分离或者焊球部分粘结于焊盘的时候，在焊盘的侧面几乎不能形成焊块。因此，在电路设备固定在印刷电路板上的状态下，向焊接部分发射X射线，并且根据透过该焊接部分的X射线，形成和输出表示是否存在焊块的水平断层图像。因此，不仅能够检查焊球的浮动故障，还能够检查焊球部分粘结于焊盘的故障。因此，可靠地检查了焊接部分的故障。
可选择的是，该焊球可以包括多个球部分，该焊盘可以包括多个焊盘部分，并且该焊接部分可以包括多个连接部件，每个连接部件是由每个球部分和相应的焊盘部分提供的。该成像装置形成并输出每个连接部件中的水平断层图像。可选择的是，该成像装置可以形成并输出包括预定数量的连接部件的每个单元中的水平断层图像。
可选择的是，该成像装置可以形成并输出包括焊盘侧面和焊盘边缘的预定范围中的水平断层图像，并且该成像装置包括确定装置，以用于根据预定范围的水平断层图像中焊块在焊盘侧面的占用率来检查焊接部分的质量。因此，可靠地检查焊盘的侧面是否存在焊剂，从而检查焊接部分连接状态的质量。
可选择的是，焊盘设置在印刷电路板上，并且该焊盘包括面对电路设备的顶部。焊接部分的水平断层图像包括多个图像部分。每个图像部分表示相对于朝印刷电路板的焊盘顶部相应距离处的焊接部分的相应横截面。该横截面平行于印刷电路板。
可选择的是，该X射线检查设备还包括：翘曲测量装置，用于测量印刷电路板的翘曲量，并且输出表示该翘曲量的翘曲信号。该成像装置根据该翘曲信号校正水平断层图像。可以观察由于每个组件的热膨胀系数不同而造成的印刷电路板的翘曲。当印刷电路板发生翘曲时，在形成了表示焊盘侧面是否存在焊剂的水平断层图像的情况下，可以形成处于相对于焊盘偏移的位置处的水平断层图像。因此，当形成了处于相对于焊盘偏移的位置处的水平断层图像时，可能误判焊接部分的连接状态。然而，在以上设备中，即使当印刷电路板发生翘曲时，也可以无误判地高精度检查焊接部分的连接状态。
可选择的是，该印刷电路板还包括位于该印刷电路板表面上的至少三个翘曲校正标记，并且该翘曲测量装置包括激光束测量装置，其向翘曲校正标记发射激光束，从而测量该印刷电路板的翘曲量。
而且，提供了一种X射线检查方法，利用X射线检查设备来检查电路设备与印刷电路板之间的焊接部分。该电路设备包括设置在电路设备面对印刷电路板的表面上的焊球，并且该印刷电路板包括设置在该印刷电路板表面中对应于焊球的位置的焊盘。该方法包括以下步骤：当电路设备的焊球粘结于印刷电路板的焊盘从而在焊球与焊盘之间形成焊接部分时，利用X射线检查设备向焊接部分发射X射线；检测透过该焊接部分的X射线；输出对应于检测到的X射线的检测信号；并且根据该检测信号形成和输出焊接部分的水平断层图像。该水平断层图像表示了是否存在设置在焊盘一侧的焊块。
因此，当具有焊球的电路设备固定在具有与抗蚀剂分离的焊盘的印刷电路板上时，焊球与焊盘正常粘接。在这种状态下，在焊盘的顶部和侧面形成了焊块。然而，当焊球和焊盘没有完全粘接在一起，使得焊球与焊盘分离或者焊球部分粘结于焊盘的时候，在焊盘的侧面基本上没有形成焊块。因此，形成并输出表示是否存在焊块的水平断层图像，焊块设置在焊盘上与抗蚀剂分离的侧面。因此，不仅能够检查焊球的浮动故障，还能够检查焊球部分粘结于焊盘的故障。因此，可靠地检查了焊接部分的故障。
尽管已经参照本发明的优选实施例描述了本发明，但是应当理解本发明不限于这些优选实施例和结构。本发明旨在覆盖各种修改和等价设置。此外，尽管各种组合和配置是优选的，但是包括更多、更少或仅包括一个单独元件的其它组合和配置也在本发明的精神和范围内。
Claims (31)
1.一种X射线检查设备，用于检查具有焊球(4a)的电路设备(20)与具有焊盘(6)的印刷电路板(10)之间的焊接部分，该设备包括：
X射线发射装置(50)，用于在电路设备(20)的焊球(4a)粘结于印刷电路板(10)的焊盘(6)从而在焊球(4a)与焊盘(6)之间形成焊接部分时向焊接部分发射X射线；
X射线检测装置(60)，用于检测透过焊接部分的X射线，以及输出对应于检测到的X射线的检测信号；以及
成像装置(70)，用于根据该检测信号形成并输出焊接部分的水平断层图像，其中
该水平断层图像表示是否存在设置于焊盘(6)一侧(6a)的焊块(4)。
2.根据权利要求1所述的X射线检查设备，其中该印刷电路板(10)还包括抗蚀剂(7)，其与焊盘(6)分离。
3.根据权利要求1所述的X射线检查设备，其中：
该焊球(4a)包括多个球部分(4a)，
该焊盘(6)包括多个焊盘部分(6)，
该焊接部分包括多个连接部件，每个连接部件是由每个球部分(4a)和相应的焊盘部分(6)提供的，并且
该成像装置(70)形成并输出每个连接部件中的水平断层图像。
4.根据权利要求1所述的X射线检查设备，其中：
该焊球(4a)包括多个球部分(4a)，
该焊盘(6)包括多个焊盘部分(6)，
该焊接部分包括多个连接部件，每个连接部件是由每个球部分(4a)和相应的焊盘部分(6)提供的，并且
该成像装置(70)形成并输出包括预定数量的连接部件的每个单元中的水平断层图像。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的X射线检查设备，其中：
该成像装置(70)形成并输出包括焊盘(6)侧面(6a)和焊盘(6)边缘的预定范围中的水平断层图像，并且
该成像装置(70)包括确定装置(70)，以用于根据预定范围的水平断层图像中焊块(4)在焊盘(6)侧面(6a)的占用率来检查焊接部分的质量。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的X射线检查设备，其中：
该焊盘(6)设置在印刷电路板(10)上，
该焊盘(6)包括面对电路设备(20)的顶部(6a)，
焊接部分的水平断层图像包括多个图像部分，
每个图像部分表示相对于朝印刷电路板(10)的焊盘(6)顶部(6b)相应距离处的焊接部分的相应横截面，并且该横截面平行于印刷电路板(10)。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的X射线检查设备，其中：
该成像装置(70)能够根据焊接部分的三维图像形成水平断层图像。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的X射线检查设备，还包括：
翘曲测量装置(80)，用于测量印刷电路板(10)的翘曲量，并且输出表示该翘曲量的翘曲信号，其中：
该成像装置(70)根据该翘曲信号校正水平断层图像。
9.根据权利要求8所述的X射线检查设备，其中：
该印刷电路板(10)还包括位于该印刷电路板(10)表面上的至少三个翘曲校正标记(5a)，并且
该翘曲测量装置(80)包括激光束测量装置(81-83)，其向翘曲校正标记(5a)发射激光束，从而测量该印刷电路板(10)的翘曲量。
10.根据权利要求9所述的X射线检查设备，其中：
每个翘曲校正标记(5a)接近电路设备(20)设置。
11.根据权利要求9所述的X射线检查设备，其中：
每个翘曲校正标记(5a)设置在印刷电路板(10)的与电路设备(20)相反的表面上。
12.根据权利要求9所述的X射线检查设备，其中：
每个翘曲校正标记(5a)设置在印刷电路板(10)的面对电路设备(20)的表面上。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的X射线检查设备，其中：
焊盘(6)的厚度约为40μm。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的X射线检查设备，其中：
该印刷电路板(10)还包括抗蚀剂(7)，其与焊盘(6)分离，并且
焊盘(6)与抗蚀剂(7)之间的距离约为20μm。
15.根据权利要求1-4中任一项所述的X射线检查设备，其中：
该印刷电路板(10)还包括抗蚀剂(7)，其与焊盘(6)分离，并且
焊盘(6)与抗蚀剂(7)之间的距离约为30μm。
16.根据权利要求1-4中任一项所述的X射线检查设备，其中：
该印刷电路板(10)还包括抗蚀剂(7)，其与焊盘(6)分离，并且
焊盘(6)与抗蚀剂(7)之间的距离约为75μm±30μm。
17.一种X射线检查方法，利用X射线检查设备(40、50、60、70)来检查电路设备(20)与印刷电路板(10)之间的焊接部分，其中该电路设备(20)包括设置在电路设备(20)的面对印刷电路板(10)的表面上的焊球(4a)，并且其中该印刷电路板(10)包括设置在该印刷电路板(10)表面中对应于焊球(4a)的位置的焊盘(6)，该方法包括以下步骤：
当电路设备(20)的焊球(4a)粘结于印刷电路板(10)的焊盘(6)从而在焊球(4a)与焊盘(6)之间形成焊接部分时，利用X射线检查设备(40、50、60、70)向焊接部分发射X射线；
检测透过该焊接部分的X射线；
输出对应于检测到的X射线的检测信号；并且
根据该检测信号形成和输出焊接部分的水平断层图像，其中：
该水平断层图像表示了是否存在设置于焊盘(6)一侧(6a)的焊块(4)。
18.根据权利要求17所述的X射线检查方法，其中：
该焊盘(6)的厚度约为40μm。
19.根据权利要求17所述的X射线检查方法，其中：
该印刷电路板(10)还包括抗蚀剂(7)，其与焊盘(6)分离，并且
焊盘(6)与抗蚀剂(7)之间的距离约为20μm。
20.根据权利要求17所述的X射线检查方法，其中：
该印刷电路板(10)还包括抗蚀剂(7)，其与焊盘(6)分离，并且
焊盘(6)与抗蚀剂(7)之间的距离约为30μm。
21.根据权利要求17所述的X射线检查方法，其中：
该印刷电路板(10)还包括抗蚀剂(7)，其与焊盘(6)分离，并且
焊盘(6)与抗蚀剂(7)之间的距离约为75μm±30μm。
22.根据权利要求17所述的X射线检查方法，其中：
该焊球(4a)包括多个球部分(4a)，
该焊盘(6)包括多个焊盘部分(6)，
该焊接部分包括多个连接部件，每个连接部件是由每个球部分(4a)和相应的焊盘部分(6)提供的，并且
形成每个连接部件中的水平断层图像。
23.根据权利要求17所述的X射线检查方法，其中：
该焊球(4a)包括多个球部分(4a)，
该焊盘(6)包括多个焊盘部分(6)，
该焊接部分包括多个连接部件，每个连接部件是由每个球部分(4a)和相应的焊盘部分(6)提供的，并且，
形成包括预定数量的连接部件的每个单元中的水平断层图像。
24.根据权利要求17-23中任一项所述的X射线检查方法，还包括以下步骤：
根据预定范围的水平断层图像中焊块(4)在焊盘(6)侧面(6a)上的占用率，来检查焊接部分的质量，其中：
形成包括焊盘(6)的侧面(6a)和焊盘(6)的边缘的预定范围中的水平断层图像。
25.根据权利要求17-23中任一项所述的X射线检查方法，其中：
该焊盘(6)包括顶部(6b)，其面对电路设备(20)，
焊接部分的水平断层图像包括多个图像部分，
每个图像部分表示相对于朝印刷电路板(10)的焊盘(6)顶部(6b)相应距离处的焊接部分的相应横截面，
该横截面平行于印刷电路板(10)，并且，
根据水平断层图像的图像部分检查焊接部分。
26.根据权利要求17-23中任一项所述的X射线检查方法，其中：
该X射线检查设备(40、50、60、70)是透射型三维X射线检查设备(40、50、60、70)，并且，
根据该透射型三维X射线检查设备(40、50、60、70)获得的焊接部分三维图像，形成水平断层图像。
27.根据权利要求17-23中任一项所述的X射线检查方法，还包括以下步骤：
测量印刷电路板(10)的翘曲量；
根据该翘曲量校正水平断层图像。
28.根据权利要求27的X射线检查方法，其中：
该印刷电路板(10)还包括位于印刷电路板(10)的表面上的至少三个翘曲校正标记(5a)，并且，
按照使激光束照射到翘曲校正标记(5a)的方式测量印刷电路板(10)的翘曲量。
29.根据权利要求28所述的X射线检查方法，其中：
每个翘曲校正标记(5a)接近电路设备(20)设置。
30.根据权利要求28所述的X射线检查方法，其中：
每个翘曲校正标记(5a)设置在印刷电路板(10)的与电路设备(20)相反的表面上。
31.根据权利要求28所述的X射线检查方法，其中：
每个翘曲校正标记(5a)设置在印刷电路板(10)的面对电路设备(20)的表面上。
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