DE3821422A1

DE3821422A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung von durchkontaktloch-fehlstellen in einer mehrlagenplatine

Info

Publication number: DE3821422A1
Application number: DE3821422A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Hara; Kenzo Endo
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1989-01-05
Also published as: JPH0660878B2; KR910002268B1; DE3821422C2; US4930890A; KR890001413A; JPS641940A

Description

Die Erfindung betrifft die automatische Prüfung von Durch kontaktloch-Fehlstellen in Mehrlagenleiterplatten bzw. -platinen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum hochzuverlässigen Prüfen von Durchkontaktloch-Fehl stellen in einer Mehrlagenplatine.

Zum elektrischen Zusammenschalten von Lagen einer Mehr lagenplatine wird auf die Innenwand eines Durchkontaktloches z. B. eine Kupferschicht durch elektroloses Metallisieren aufgebracht, und dann wird auf der Kupferschicht eine Lot schicht durch elektrolytisches Metallisieren gebildet.

Der Durchmesser des Durchkontaktlochs wird jedoch propor tional zur Erhöhung der Packungsdichte von auf der Mehr lagenplatine befindlichen Bauelementen und der Zunahme der Anzahl Lagen immer kleiner, während der Lochtiefe zunimmt. Unter diesen Umständen kann die Ausbildung der Metallisie rungsschichten an der Innenwand des Durchkontaktlochs nur mit großen Schwierigkeiten erreicht werden, was zu fehler hafter elektrischer Leitung führt.

Ein derartiger Fehler ist in der Anfangsphase der Produk tion schwer festzustellen; wenn er aber nicht festgestellt und beseitigt wird, führt er zu einem Geräteausfall, was häufig schwerwiegende Folgen hat.

Es ist daher sehr wichtig, eine fehlerhafte Abscheidung von Kupfer an der Innenwand eines Durchkontaktlochs, d. h. eine Durchkontaktloch-Fehlstelle, frühzeitig festzustellen und zu beseitigen.

Es wurde bereits ein Verfahren zur Durchkontaktloch-Fehl stellenprüfung vorgeschlagen (JP-A-60-85 596), bei dem auf eine Oberfläche einer Platine eine lichtempfindliche Platte oder Schicht haftend so aufgebracht wird, daß sie im we sentlichen sämtliche zu prüfenden Durchkontaktlöcher über deckt; dann wird die eine Oberfläche der Platine in solcher Weise belichtet, daß das Licht sämtliche zu prüfenden Durchkontaktlöcher durchsetzen kann, und schließlich wird die so behandelte lichtempfindliche Platte bzw. Schicht als Lichtabschirmmaske zur Durchführung der Durchkontaktloch prüfung verwendet.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist z. B. in Processing Technical Program Natl, Electron Packaging Production Con ference, Vol. 1974, S. 56-62 (1974) angegeben; dort wird das Lagenmaterial mit einem Leuchtstoff vermischt, und ein unter UV-Strahlung an einer Durchkontaktloch-Fehlstelle erzeugter Lumineszenzstrahl wird beobachtet bzw. gemessen. Insbesondere wird das Lagenmaterial mit einer Leuchtfarbe vermischt, die durch einen Anregungsstrahl einer Wellen länge von 350 mm anregbar ist und einen Lumineszenzstrahl einer Wellenlänge von 472 mm erzeugt. Ein Filter zum Durch laß eines Strahls einer Wellenlänge von 350 mm ist über einer UV-Lampe gehaltert. Eine zu prüfende Platine ist horizontal über dem Filter gehaltert, und ein zweites Fil ter für die Absorption der UV-Strahlung von 350 mm ist über der Platine gehaltert. Das untere Filter, die Platine und das obere Filter sind zweckmäßigerweise voneinander beab standet.

Wenn die von der zuunterst befindlichen UV-Lampe ausge sandte UV-Strahlung das untere Filter bestrahlt und in einem Durchkontaktloch eine Durchkontaktloch-Fehlstelle vorhanden ist, trifft der UV-Strahl durch die Durchkontakt loch-Fehlstelle hindurch auf einen Abschnitt der Platine auf und erzeugt einen Lumineszenzstrahl. Der das obere Filter von oben beobachtende Bediener kann das defekte Durchkontaktloch mit der Durckontaktloch-Fehlstelle hell leuchten sehen und eine Prüfung auf Vorhandensein der Durchkontaktloch-Fehlstelle durchführen.

Mit diesem bekannten Verfahren kann eine relativ große Durchkontaktloch-Fehlstelle geprüft werden.

Bei dem erstgenannten bekannten Verfahren treten folgende Probleme auf.

Insbesondere muß bei dem erstgenannten bekannten Verfahren ein Ende eines Durchkontaktlochs vollständig abgedeckt sein, damit der Beleuchtungsstrahl nur den Rand des Durch kontaktlochs beleuchten und an einem Eintritt in das Durch kontaktloch gehindert werden kann. Wenn nämlich ein Ende des Durchkontaktlochs unvollständig abgedeckt ist, wird das Vorhandensein einer Durchkontaktloch-Fehlstelle fälschli cherweise festgestellt, obwohl tatsächlich keine solche Fehlstelle vorhanden ist. Wenn ferner die Anzahl Durchkon taktlöcher groß ist, müssen viele Durchkontaktlöcher am einen Ende nacheinander oder gemeinsam geöffnet und ge schlossen werden, was eine aufwendige Öffnungs/Schließope ration bedingt.

Bei dem erstgenannten Stand der Technik muß das den Rand des Durchkontaktlochs beleuchtende Licht durch das Innere der Platine und die Durchkontaktloch-Fehlstelle das Durch kontaktloch erreichen.

Wenn jedoch in Abhängigkeit vom Typ der Platine viele Lagen vorgesehen sind und Innenlagen ein spezielles Verdrahtungs muster aufweisen, kann das Bestrahlungslicht auf seiner Bahn unterbrochen werden. Ferner kann das Bestrahlungslicht durch ein Schaltungsmuster unterbrochen werden, das auf der äußersten Oberfläche der Platine bereits gebildet wurde. Aus diesen Gründen geschieht es häufig, daß eine Prüfung der Durchkontaktloch-Fehlstellen unmöglich ist.

Wenn ferner bei dem erstgenannten bekannten Verfahren das Bestrahlungslicht die andere Oberfläche der Platine ent gegengesetzt zu der Fläche, auf der die lichtempfindliche Platte bzw. Schicht vorgesehen ist, beleuchtet, ist es schwierig zu verhindern, daß das Licht in ein Durchkonakt loch eintritt.

Das zweitgenannte bekannte Verfahren wurde zwar vor mehr als zehn Jahren vorgeschlagen, es hat sich aber bisher nicht allgemein durchgesetzt. Dies hat vermutlich die nach stehend genannten Gründe.

Erstens muß das Lagenmaterial mit dem Lumineszenzmaterial vermischt werden, und es ist somit zu erwarten, daß durch den zusätzlichen Arbeitsschritt des Vermischens die Kosten steigen und die Zuverlässigkeit des Lagenmaterials nach teilig beeinflußt wird.

Zweitens ist die Prüfung auf eine Platine gerichtet, bei der das Durchkontaktloch ein Verhältnis von ca. 1 zwischen seinem Durchmesser und seiner Tiefe hat, und es ist mit diesem bekannten Verfahren schwierig, Durchkontaktloch- Fehlstellen in modernen Platinen zu prüfen, bei denen die Platine eine Dicke von einigen mm hat, was erheblich größer als der Durchmesser eines Durchkontaktlochs mit 0,3-0,5 mm ist.

Bei einer solchen Platine mit durchmesserkleinen Durchkon taktlöchern ist die Stärke eines Lumineszenzstrahls, der eine kleine Durchkontaktloch-Fehlstelle durchsetzt, sehr gering, und die Prüfung von Durchkontaktloch-Fehlstellen ist mit dem zweitgenannten bekannten Verfahren schwierig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Prüfung von Durchkontaktloch-Fehlstellen auf der Basis von Lumineszenz erscheinungen, wobei eine hochzuverlässige Prüfung einer kleinen Durchkontaktloch-Fehlstelle möglich ist, während das Lagenmaterial nicht mit irgendwelchen Leuchfarben ver mischt werden muß und der Einfluß der Auslegung von Innen lagen-Schaltungsmustern einer Platine vermieden wird.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Prüfen von Durchkon taktloch-Fehlstellen in einer Mehrlagenplatine ist gekenn zeichnet durch Beleuchten eines Durchkon taktlochs, das mit einem elektrischen Leiter zum Verbinden von Verdrahtungsmustern oberer Lagen und Verdrahtungs mustern unterer Lagen der Platine versehen ist, mit einem Lichtstrahl, dessen Wellenlänge innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbands liegt, das einen Lumineszenzstrahl von einem durch eine Fehlstelle im Durchkontaktloch hindurch freiliegenden Lagenmaterial der Platine anregen kann, durch Bündeln des Lumineszenzstrahls, der durch den auf das Lagenmaterial durch die Fehlstelle im Durchkontaktloch hin durch auftreffenden Lichtstrahl angeregt wird, mittels einer Fokussieroptik auf einen lichelektrischen Wandler, der den Lumineszenzstrahl in ein elektrisches Signal umwan delt, und durch Prüfen des Durchkontaktlochs auf Vorhan densein einer Fehlstelle aufgrund des elektrischen Signals.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zum Prüfen von Durch kontakt-Fehlstellen in einer Mehrlagen-Platine ist gekenn zeichnet durch eine Beleuchtungsoptik zum Beleuchten eines Durchkontaktlochs, das mit einem elektrischen Leiter zum Zusammenschalten von Verdrahtungsmustern oberer Lagen und Verdrahtungsmustern unterer Lagen der Platine versehen ist, mit einem Lichtstrahl einer Wellenlänge innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbands, das einen Lumineszenzstrahl von einem durch eine Fehlstelle in dem Durchkontaktloch hindurch freiliegenden Lagenmaterial der Platine anregen kann, und eine Lumineszenzstrahl-Erfassungsoptik, die den Lumineszenzstrahl, der durch den auf das Lagenmaterial durch die Fehlstelle im Durchkontaktloch hindurch auftref fenden Lichtstrahl angeregt wird, auf einen lichtelektri schen Wandler richtet, der den Lumineszenzstrahl in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei das vom lichtelektri schen Wandler erzeugte elektrische Signal zur Prüfung des Vorhandenseins einer Durchkontaktloch-Fehlstelle genützt wird.

Die Lichterfassungsoptik umfaßt dabei eine Lampe, z. B. eine Höchstdruck-Quecksilberdampflampe, und ein von dieser ausgesandter Anregungslichtstrahl hoher Intensität wird von einer Sammellinse gesammelt und durch ein Anregungsfilter geleitet, so daß nur eine Wellenlänge des Anregungslichts austritt, die auf ein Wellenlängenband begrenzt ist, das für die Erzeugung eines Lumineszenzstrahls aus dem Lagen material der Platine optimal ist, wonach der Anregungs strahl dieser Wellenlänge ein Mikroskopobjektiv erreicht. Dieses hat eine so große numerische Apertur bzw. NA, daß der Anregungsstrahl unter einem Bündelungswinkel von 10° oder mehr gebündelt wird und ein Durchkontaktloch be strahlt. Der Anregungsstrahl wird von dem Mikroskopobjektiv einmal auf einen Punkt im Durchkontaktloch fokussiert, dessen Innenwand eine Streufläche aufweist, und wird wie derholt an der Streufläche reflektiert und im Durchkontakt loch gestreut, so daß die gesamte Streufläche beleuchtet bzw. bestrahlt wird.

Bei Vorhandensein einer Durchkontaktloch-Fehlstelle im Durchkontaktloch, insbesondere in der Streufläche, trifft der Anregungsstrahl auf die Platinenlage durch diese Fehl stelle auf und erzeugt einen Lumineszenzstrahl, der durch das Durchkontaktloch gestreut wird. Da der Lumineszenz strahl im allgemeinen eine Wellenlänge hat, die innerhalb eines Wellenlängenbereichs liegt, der breiter als derjenige des Anregungsstrahls ist, und keine Richtfähigkeit hat, wird der Lumineszenzstrahl zum Durchkontaktloch gestreut unter Bildung von gestreuten Lumineszenzstrahlen gleich mäßiger Stärke. Von den gestreuten Lumineszenzstrahlen werden solche, die in Richtung zur Lichterfassungsoptik weisen, wiederholt an der Streufläche reflektiert, errei chen den Eingang des Durchkontaktlochs und werden durch das Mikroskopobjektiv auf einen Detektor der Lichterfassungs optik fokussiert. Ein zwischen dem Mikroskopobjektiv und dem Detektor angeordneter dichroitischer Spiegel, der den von der Lampe ausgesandten Anregungsstrahl reflektiert, läßt nur den Lumineszenzstrahl durch. Ein zwischen dem dichroitischen Spiegel und dem Detektor angeordnetes Filter absorbiert dann das Wellenlängenband des Anregungsstrahls und läßt nur den Lumineszenzstrahl durch. Infolgedessen kann der Detektor ein helles Bild des Eingangs des Durch kontaktlochs bei Anwesenheit einer Durchkontaktloch-Fehl stelle erfassen, wogegen er bei Abwesenheit einer Durch kontaktloch-Fehlstelle ein dunkles Bild des Durchkontakt loch-Eingangs erfaßt, was anzeigt, daß kein Lumineszenz strahl erfaßt wird.

Auf diese Weise kann ein Durchkontaktloch sehr einfach auf An- oder Abwesenheit von Fehlstellen geprüft werden.

Wenn die Größe der Durchkontaktloch-Fehlstelle gering ist, ist die Intensität des Lumineszenzstrahls von der Durch kontaktloch-Fehlstelle sehr gering, so daß auf der Ober fläche des Detektors eine Beleuchtng einer Stärke von ca. 10^-3 bis 10^-2 1x erzeugt wird. Daher kann eine übliche Fernsehkamera oder ein üblicher Linearbildsensor nicht als Detektor verwendet werden. Gemäß der Erfindung kann als Detektor eine spezielle Fernsehkamera, z. B. eine Si-Ver stärkertarget-Fernsehkamera oder eine Bildverstärker-Fern sehkamera eingesetzt werden, die einen schwachen Strahl einer Stärke von 10^-3 1x oder weniger erfassen kann. Ferner kann als Detektor ein handelsüblicher ultrahochempfindli cher Linearbildsensor verwendet werden, bei dem eine Bild verstärkerröhre und ein normaler Linearbildsensor kombi niert werden.

Gemäß der Erfindung wird also die Lichterfassungsoptik, umfassend das Mikroskopobjektiv mit großer NA und den ultrahochempfindlichen Detektor, dazu verwendet, einen An regungsstrahl für die Erzeugung eines Lumineszenzstrahls zu liefern, dessen Wellenlängenband von demjenigen des Anre gungsstrahls bei Anwesenheit einer Durchkontaktloch-Fehl stelle in einem Durchkontaktloch verschieden ist, und den vom Eingang des Durchkontaktlochs kommenden Lumineszenz strahl mittels des Detektors zu erfassen; dadurch wird sichergestellt, daß die Durchkontaktloch-Fehlstelle leicht und hochzuverlässig auf Anwesenheit geprüft werden kann, um die Produktion fehlerhafter Platinen und einen Ausfall von Geräten wie Rechnern, die Platinen verwenden, zu vermeiden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich tung zur Prüfung von Durchkontaktloch-Fehl stellen gemäß einer Ausführungsform der Er findung;

Fig. 2A eine Grafik, die den Lichtdurchlaßgrad eines Anregungsfilters zeigt;

Fig. 2B eine Grafik, die den Lichtdurchlaßgrad eines dichroitischen Spiegels zeigt;

Fig. 2C eine Grafik, die den Lichtdurchlaßgrad eines Absorptionsfilters zeigt;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von Durchkontaktloch-Fehlstellen;

Fig. 4 und 5 weitere Ausführungsformen der Vorrichtung zur Prüfung von Durchkontaktloch-Fehlstellen;

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Prüfung im Fall des Vorhandensein eines Fremdkörpers auf einer Platine;

Fig. 7A eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von Durchkontaktloch-Fehlstellen;

Fig. 7B ein Diagramm zur Erläuterung einer Irisblende der Ausführungsform nach Fig. 7A;

Fig. 8A bis 12B Diagramme, die die Beziehung zwischen dem Seh feld eines Mikroskopobjektivs und der Iris blende erläutern;

Fig. 13A eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von Durchkontaktloch-Fehlstellen nach der Erfindung; und

Fig. 13B eine vergrößerte Teildraufsicht, die die Umgebung von Durchkontaktlöchern in einer Platine von Fig. 13A zeigt.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von Durch kontaktloch-Fehlstellen wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert. Nach Fig. 1 hat eine Platine bzw. Lei terplatte 1 eine Mehrlagenstruktur, wobei jede Lage ein Verdrahtungsmuster 1 b aufweist und ein Durchkontaktloch 2 vorgesehen ist, das die Lagen durchsetzt. Die Innenwand des Durchkontaktlochs 2 und die Ober- und Unterseite der Pla tine 1 sind jeweils mit Kupferfolie 3 a und 3 b belegt. Die die Innenwand des Durchkontaktlochs 2 bedeckende Kupfer folie 3 a hat eine Streufläche, die einen Anregungsstrahl 13 von einer noch zu erläuternden Lichterfassungsoptik 5 reflektieren kann. Ein Teil der Kupferfolie 3 a an der In nenwand des Durchkontaktlochs 2 ist abgelöst, so daß eine Durchkontaktloch-Fehlstelle 4 gebildet ist. Die Lichter fassungsoptik 5 umfaßt eine Lampe 6, eine Sammellinse 7, ein Anregungsfilter 8, einen dichroitischen Spiegel 9, ein Mikroskopobjektiv 10, ein Absorptionsfilter 11 und einen Detektor 12. Die Lampe 6 ist z. B. eine Höchstdruck-Queck silberdampflampe, die einen sehr starken Anregungsstrahl 13 aussenden kann. Die Sammellinse 7 sammelt den aus der Lampe 6 austretenden Anregungsstrahl. Das Anregungsfilter 8 kann eine Wellenlänge des Anregungsstrahls 13 durchlassen, die zur Erzeugung eines Lumineszenzstrahls 14 bei Auftreffen auf ein Lagenmaterial 1 a optimal ist. Somit kann durch das Filter 8 nur der Anregungsstrahl 13 einer Wellenlänge durchgelassen werden, die auf ein Wellenlängenband begrenzt ist, das z. B. in Fig. 2A dargestellt ist. Der dichroiti sche Spiegel 9 kann den Lumineszenzstrahl 14 durchlassen (dessen Wellenlänge länger als diejenige des Anregungs lichtstrahls 13 ist), während er den Anregungsstrahl 13 reflektiert (vgl. Fig. 2B). Das Mikroskopobjektiv 10 hat eine numerische Apertur mit großem Wert, und zwar NA = sin R, und hat insbesondere einen Bündelungswinkel R von 10° oder größer für den Anregungsstrahl 13 und den Lumineszenzstrahl 14 von Fig. 1, so daß NA = sin 10° erhal ten wird, wobei der aus dem Durchkontaktloch 2 austretende Lumineszenzstrahl 14 genügend gebündelt werden kann. Das Absorptionsfilter 11 kann das Wellenlängenband des Anre gungsstrahls 13 absorbieren und nur den Lumineszenzstrahl 14 durchlassen (vgl. Fig. 2C). Der Detektor 12 ist z. B. eine ultrahochempfindliche Siliziumverstärkertarget-Fern sehkamera oder eine Bildverstärker-Fernsehkamera, die einen sehr schwachen Lumineszenzstrahl einer Beleuchtungsstärke von 10^-3 bis 10^-2 1x oder weniger erfassen kann. Der Detek tor 12 kann ferner ein Linearbildsensor sein, und zwar insbesondere ein handelsüblicher ultrahochempfindlicher Linearbildsensor, in dem in Kombination eine Bildverstär kerröhre und ein üblicher Linearbildsensor verwendet wer den. Der Lumineszenzstrahl 14, der bei Auftreffen des An regungsstrahls 13 auf das Lagenmaterial 1 a erzeugt wird, hat keine Richtfähigkeit und streut gleichmäßig aus der Durchkontaktloch-Fehlstelle 4 in das Durchkontaktloch 2.

Ein Verfahren zur Prüfung einer Durchkontaktloch-Fehlstelle wird unter Anwendung der vorstehend erläuterten Vorrichtung durchgeführt.

Ein aus der Lampe 6 austretender Anregungsstrahl 13 wird in der Sammellinse 7 gesammelt, und nur eine Wellenlänge des Anregungsstrahls 13, die auf das Wellenlängenband nach Fig. 2A begrenzt ist, kann das Anregungsfilter 8 passieren. Der Ausgangsstrahl des Filters 8 wird am dichroitischen Spiegel 9 reflektiert und auf einen Punkt im Durchkontaktloch 2 gebündelt, und zwar mittels des Mikroskopobjektivs 10, das für eine Fokussieroptik mit großer NA steht, so daß NA≧ sin 10° erhalten wird; dadurch kann der Anregungs strahl 13 in dem Durchkontaktloch 2 hinreichend gestreut werden, um den gesamten Bereich der Oberfläche der Kupfer folie 3 a zu bestrahlen.

Bei Vorhandensein einer Fehlstelle 4 in einem Durchkontakt loch trifft der Anregungsstrahl 13 auf das Lagenmaterial 1 a der Platine 1 durch die Fehlstelle 4 hindurch auf, und der von dem Lagenmaterial 1 a erzeugte Lumineszenzstrahl 14 streut durch die Fehlstelle 4 zum Durchkontaktloch 2. Von den gestreuten Lumineszenzstrahlen 14 werden nach oben weisende Strahlen wiederholt an der Oberfläche der Kupfer folie 3 a reflektiert und erreichen einen Eingang 2 a des Durchkontaktlochs 2 und werden auf den Detektor 12 von dem Mikroskopobjektiv 10, das für die Fokussieroptik steht, fokussiert. Der dichroitische Spiegel 9, der den Anregungs strahl 13 reflektiert, läßt nur den Lumineszenzstrahl 14 durch, wie Fig. 2B zeigt. Da das Absorptionsfilter 11 das Wellenlängenband des Anregungsstrahls 13 absorbiert und nur den Lumineszenzstrahl 14 durchläßt, wie Fig. 2C zeigt, kann der Detektor 12 ein helles Bild des Eingangs 2 a des Durch kontaktlochs 2 bei Anwesenheit einer Fehlstelle 4 in diesem erfassen, während er bei Abwesenheit von Fehlstellen 4 in dem Durchkontaktloch 2 ein dunkles Bild des Eingangs 2 a des Durchkontaktlochs 2 erfaßt, was bedeutet, daß kein Lumi neszenzstrahl erfaßt wird. Der als ultrahochempfindlicher Linearbildsensor ausgebildete Detektor kann einen Lumines zenzstrahl so geringer Beleuchtungsstärke wie 10^-3 - 10^-2 1x oder weniger erfassen.

Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Lampe 6, die auf einer Seite der Platine 1 so angeordnet ist, daß sie dem Detektor 12 auf der anderen Seite der Platine 1 durch ein Durchkontaktloch 2 gegenübersteht. Bei dieser Ausführungsform entfällt der dichroitische Spiegel 9 von Fig. 1, stattdessen ist eine Kondensorlinse 15 vorgesehen, die als Kondensoroptik für den Anregungsstrahl 13 dient. Die Kondensorlinse 15 hat eine große NA, die derjenigen eines Mikroskopobjektivs 10′ vergleichbar ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird als Anregungs strahl 13 ein Laserstrahl von einer Laserlichtquelle 16 verwendet, der von der Sammellinse gesammelt und erweitert wird.

Die Laserlichtquelle 16 kann entweder eine einzelne Wellen länge oder mehrere Wellenlängen innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbands aussenden. Bei Verwendung einer Laser lichtquelle, die nur einen Laserstrahl der Wellenlänge aus sendet, die innerhalb des erforderlichen Anregungsbands liegt, kann daher das Anregungsfilter 8 von Fig. 1 ent fallen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist die Art und Weise, wie der Anregungsstrahl gesammelt wird, besonders berück sichtigt, wenn der auf die Platine auftreffende Anregungs strahl einen Einfallswinkel hat, der einer NA von ca. 1 äquivalent ist.

Dabei wird ein von einer Lampe 6 ausgehender Anregungs strahl 13 nach unten an einem Rotations-Parabolflächen reflektor 17 reflektiert, der in bezug auf eine die Licht quelle und ein Durchkontaltloch verbindende Gerade rota tionssymmetrisch ist, und reflektierte Strahlen werden von einem gleichartigen Rotations-Parabolflächenreflektor, der dem Reflektor 17 gegenübersteht, und einem Mikroskopobjek tiv 10 im Inneren des Reflektors 18 gesammelt, so daß ein gesammelter Strahl schräg in ein Durchkontaktloch 2 in der Platine 1 eintritt und auf Abschnitte im Durchkontaktloch 2 fokussiert wird. Insbesondere bildet der Rotations-Para bolflächenreflektor 18 eine Beleuchtungs/Fokussier-Optik, die es ermöglicht, daß der Anregungsstrahl auf den gesamten Innenumfang des Durchkontaktlochs auftrifft, was gewähr leistet, daß Anregungsstrahlen 13 hoher Intensität im Durchkontaktloch nach schräg unten gestreut werden. Wenn bei Vorhandensein einer Durchkontaktloch-Fehlstelle (nicht gezeigt) im Durchkontaktloch 2 ein Lumineszenzstrahl 14 erzeugt wird, wird dieser nach Austritt aus dem Durchkon taktloch 2 auf den Detektor 12 fokussiert, und zwar von zwei Reflektoren 19 a und 19 b, während er das Anregungsfil ter 11 durchsetzt, das nur den Lumineszenzstrahl 14 durch läßt. Bei dieser Ausführungsform kann der dichroitische Spiegel nach Fig. 1 entfallen.

Somit tritt hier der Anregungsstrahl 13 hoher Intensität in das Durchkontaktloch 2 schräg ein und wird mit hohem Wir kungsgrad im Durchkontaktloch schräg reflektiert und trifft durch eine etwa vorhandene feine Fehlstelle im Durchkon taktloch auf das Lagenmaterial auf.

Wenn eine relativ breite Fläche auf der Platine 1 mit dem Anregungsstrahl 13 bestrahlt wird und eventuell ein Fremd körper 20 (Fig. 6) innerhalb dieses Bereichs vorhanden ist, erzeugt der Fremdkörper 20 einen Lumineszenzstrahl 14, der zu der fehlerhaften Feststellung einer Fehlstelle in einem Durchkontaktloch 2 führt. Um dieses Problem auszuschalten, wird der Beleuchtungsbereich auf der Platine 1 durch Be grenzung des Anregungsstrahls 13 verringert. Wie z. B. die Fig. 7A und 7B zeigen, ist zwischen dem Anregungsfilter 8 und dem dichroitischen Spiegel der Lichterfassungsoptik 5 nach Fig. 1 eine Irisblende 21 angeordnet, so daß auf der Oberfläche der Platine 1 eine Abbildung des Anregungs strahls erzeugt wird.

Insbesondere zeigen die Fig. 8A und 8B den Fall, bei dem als Irisblende 21 eine relativ große kreisrunde Irisblende 21 a verwendet wird, die geringfügig kleiner als das Sehfeld 10 a des Mikroskopobjektivs 10 ist. In diesem Fall beleuch tet der Anregungsstrahl 13 das gesame Sehfeld des Mikro skopobjektivs 10. Die Fig. 9A und 9B zeigen den Fall, daß eine kleine kreisrunde Irisblende 21 verwendet wird, so daß der Anregungsstrahl 13 nur ein Durchkontaktloch 2 beleuch ten kann. Die Fig. 10A und 10B zeigen den Fall, daß eine Irisblende 21 c mit mehreren kleinen Löchern verwendet wird, um mehrere Durchkontaktlöcher 2 gleichzeitig zu beleuchten.

Durch Verwendung einer geeignet ausgebildeten Irisblende 21 kann die fehlerhafte Erkennung einer Durchkontaktloch-Fehl stelle, hervorgerufen durch einen Fremdkörper 20, auch dann verhindert werden, wenn sich der Fremdkörper 20 auf der Oberfläche der Platine 1 mit Ausnahme des Durchkontaktlochs 2 befindet und einen Lumineszenzstrahl 14 erzeugt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8-10 wurde die Auslegung der Irisblende unter der Annahme beschrieben, daß als Detektor 12 eine Fernsehkamera eingesetzt wird. Wenn als Detektor 12 ein Linearbildsensor verwendet wird, wird eine langge streckte Irisblende 21 d nach den Fig. 11A und 11B verwen det, so daß nur ein von dem Linearbildsensor zu erfassender Abschnitt beleuchtet wird, oder es wird eine Irisblende 21 e mit mehreren Öffnungen an Stellen, die Durchkontaktlöchern 2 entsprechen, verwendet (Fig. 12A und 12B), so daß nur die Durchkontaktlöcher bestrahlt werden.

In den Fig. 8-12 wird die Irisblende 21 als kreisrund oder länglich beschrieben, aber dies stellt keine Einschränkung dar; die Irisblende kann z. B. auch quadratisch oder oval sein.

Bei der Beschreibung der Fig. 1-12B wird als zu prüfen der Gegenstand eine Platine 1 ohne Muster auf der äußersten Lage angegeben, wie sie vor dem Ätzvorgang vorliegt. Da die gesamte Platine 1 vor dem Ätzvorgang mit einer Kupferfolie bedeckt ist, erfaßt der Detektor 12 einen Lumineszenzstrahl 14 nur dann, wenn in einem Durchkontaktloch in der Platine 1 eine Fehlstelle 4 vorhanden ist; davon ausgenommen ist der seltene Fall, daß ein Fremdkörper 20 einen Lumineszenz strahl 14 erzeugt. Somit kann das Vorhandensein einer Fehl stelle 4 in dem Durchkontaktloch 2 durch die Erfassung des Lumineszenzstrahls 14 bestimmt werden.

Es ist daher einfach, etwaige Durchkontaktloch-Fehlstellen 4 im Prüfgegenstand, der eine Platine 1 vor dem Ätzvorgang ist, festzustellen.

In der Praxis wird jedoch manchmal eine Leiterplatte 1 mit einem Muster auf der äußersten Lage und nach dem Ätzvorgang als Prüfobjekt betrachtet. Bei der Prüfung dieser Art von Platine 1 wird ein Lumineszenzstrahl 14 erzeugt, wenn ein Anregungsstrahl 13 auf ein Lagenmaterial 1 a′ der Platine 1′ mit Ausnahme eines Durchkontaktlochs 2 auftrifft, wie die Fig. 13A und 13B zeigen, und das Lagenmaterial 1 a′ wird fälschlicherweise als Fehlstelle 4 in einem Durchgangsloch 2 angesehen. Zur Lösung dieses Problems ist bei einer wei teren Ausführungsform nach den Fig. 13A und 13B eine Iris blende 21 vorgesehen, die den Bestrahlungsbereich auf eine Fläche begrenzt, die kleiner als die Größe einer Kontakt, fläche 3 a aus Kupferfolie auf der äußersten Lage ist, wobei diese Kontaktfläche mit einer Kupferfolie zusammenhängt, die als elektrischer Leiter in einem Durchkontaktloch 2 dient; zwischen der Irisblende 21 und dem Anregungsfilter 8 ist ein Verschluß 22 vorgesehen, der aufgrund eines Befehls von einer Steuereinheit 24 geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Steuereinheit 24 steuert ferner den Antrieb eines Tischs 23, der die Platine 1′ trägt und durch Antriebskraft angetrieben wird, die von einer Antriebseinheit zugeführt wird, so daß der Tisch in X- und Y-Richtung in der zur Zeichenebene der Fig. 13A senkrechten Horizontalebene ver fahrbar ist. Damit ist der Verschluß 22 aufgrund des Be fehls von der Steuereinheit 24 mit der Bewegung des Tischs 23 verriegelt und so gesteuert, daß er nur öffnet, wenn die Fokuslage des Anregungsstrahls 13 durch das Mikroskopob jektiv 10 mit einem Punkt im Durchkontaktloch 2 der Platine 1′ koinzident ist, und schließt, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist. Dabei ist die Lage von Durchkontaktlöchern 2 relativ zu einer Bezugslage auf der Platine 1′ durch be kannte Größen dargestellt, die aus Auslegungsdaten abge leitet sind. Die Auslegungsdaten sind auf einem Aufzeich nungsträger 25 aufgezeichnet und werden in die Steuerein heit 24 eingegeben. Somit steuert die Steuereinheit 24 die Bewegung des die Platine 1′ tragenden Tischs 23 nach Maß gabe der eingegebenen Auslegungsdaten und kann den Zeit punkt bestimmen, zu dem die Lage eines Durchkontaktlochs 2 mit der Fokuslage des Objektivs 10 koinzident ist, und den Befehl zum Öffnen des Verschlusses 22 zum Zeitpunkt der Koinzidenz erzeugen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Verschluß 22 natürlich in Verbindung mit der Optik zur Erfassung des Lumineszenzstrahls vorgesehen sein, wie in Fig. 13A in Strichlinien angedeutet ist. Bei Verwendung einer Abtastimpulslichtquelle, die den Anregungsstrahl aus senden kann, kann der Verschluß 22 entfallen. Da jedoch ein Anregungsstrahl hoher Intensität ausgesandt werden muß, können bevorzugt die Höchstdruck-Quecksilberdampflampe 6 und der Verschluß 22 in Kombination verwendet werden. Die Lichtquelle in Form einer Laserquelle kann ohne weiteres ein- und ausgeschaltet werden, indem ein opto-akustischer Reflektor od. dgl. verwendet wird.

Bei der Prüfung auf An- oder Abwesenheit von Durchkontakt loch-Fehlstellen nach Bildung des Verdrahtungsmusters auf der äußersten Lage (nach dem Ätzen) wird, wenn der Anre gungsstrahl auf das von dem Kupferfolienmuster befreite Lagenmaterial auftrifft, ein Lumineszenzstrahl hoher Inten sität vom Lagenmaterial erzeugt, und der ulrahochempfind liche Detektor 12 wird beim Empfang des Lumineszenzstrahls beschädigt. Der Detektor 12 muß also in bezug auf den Emp fang des starken Lumineszenzstrahls geschützt sein.

Bei der Prüfvorrichtung nach den Fig. 13A und 13B kann die Erfassung einer Durchkontaktloch-Fehlstelle im wesentlichen in der gleichen Weise durchgeführt werden, wie sie in Ver bindung mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen er läutert wurde.

Gemäß der Erfindung kann also eine Prüfung auf An- oder Abwesenheit einer Fehlstelle in einem Durchkontaktloch in einfacher Weise mit hoher Zuverlässigkeit erfolgen, wodurch die Produktion fehlerhafter Platinen bzw. ein Ausfall von Geräten, etwa Computern, die solche Platinen verwenden, vermieden wird.

Claims

1. Verfahren zum Prüfen von Durchkontaktloch-Fehlstellen in einer Mehrlagenplatine, gekennzeichnet durch

- Beleuchten eines Durchkontaktlochs (2), das mit einem elektrischen Leiter (3 a) zum Verbinden von Verdrahtungs mustern (1 b) oberer Lagen und Verdrahtungsmustern (1 b) unterer Lagen der Platine (1) versehen ist, mit einem Lichtstrahl (13), dessen Wellenlänge innerhalb eines bestimm ten Wellenlängenbands liegt, das einen Lumineszenzstrahl (14) von einem durch eine Fehlstelle (4) im Durchkon taktloch hindurch freiliegenden Lagenmaterial (1 a) der Platine anregen kann;
- Bündeln des Lumineszenzstrahls, der durch den auf das Lagenmaterial durch die Fehlstelle im Durchkontaktloch hindurch auftreffenden Lichtstrahl angeregt wird, mittels einer Fokussieroptik (10) auf einen lichtelektrischen Wandler (12), der den Lumineszenzstrahl in ein elektri sches Signal umwandelt; und
- Prüfen des Durchkontaktlochs auf Vorhandensein einer Fehlstelle aufgrund des elektrischen Signals.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussieroptik eine numerische Apertur einer Größe NA = sin R hat, wobei sin 10₀ oder mehr ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Leiter (3 a) auf der Gesamtheit wenig stens einer Oberfläche der Platine gebildet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilstrahlbeleuchtung erfolgt, indem die Größe des Beleuchtungsstrahls kleiner als die Größe einer Kontakt fläche (40), an der ein Durchkontaktloch ausgebildet ist, gemacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung des Durchkontaktlochs nach Maßgabe der Auslegungsdaten durchgeführt und anschließend ein Ver schluß (22) geöffnet wird, um den Teilstrahl an das posi tionierte Durchkontaktloch anzulegen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung des Durchkontaktlochs nach Maßgabe der Auslegungsdaten durchgeführt und anschließend ein Ver schluß (22) geöffnet wird, so daß die Fokussieroptik den aus dem positionierten Durchkontaktloch austretenden Lumi neszenzstrahl auf den lichtelektrischen Wandler fokussieren kann.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als lichtelektrischer Wandler ein Bildverstärker- Detektor verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als lichtelektrischer Wandler eine Bildverstärker- Fernsehkamera verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als lichtelektrischer Wandler eine Siliziumverstärker target-Fernsehkamera verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchungsstrahl schräg auf den Gesamtumfang einer Eintrittsöffnung (2 a) des Durchkontaktlochs abge strahlt wird.

11. Vorrichtung zum Prüfen von Durchkontakt-Fehlstellen in einer Mehrlagen-Platine, gekennzeichnet durch

- eine Beleuchtungsoptik (6, 9, 10) zum Beleuchten eines Durchkontaktlochs (2), das mit einem elektrischen Leiter (3 a) zum Zusammenschalten von Verdrahtungsmustern (1 b) oberer Lagen und Verdrahtungsmustern (1 b) unteren Lagen der Platine (1) versehen ist, mit einem Lichtstrahl (12) einer Wellenlänge innerhalb eines bestimmten Wellenlän genbands, das einen Lumineszenzstrahl (14) von einem durch eine Fehlstelle (4) in dem Durchkontaktloch hin durch freiliegenden Lagenmaterial (1 a) der Platine an regen kann; und
- eine Lumineszenzstrahl-Erfassungsoptik (9, 10, 11), die den Lumineszenzstrahl, der durch den auf das Lagenmate rial durch die Fehlstelle in dem Durchkontaktloch hin durch auftreffenden Lichtstrahl angeregt wird, auf einen lichtelektrischen Wandler (12) richtet, der den Lumines zenzstrahl in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei das vom lichtelektrischen Wandler erzeugte elek trische Signal zur Prüfung des Vorhandenseins einer Durchkontaktloch-Fehlstelle genützt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik eine Lichtquelle (6), die einen Anregungsstrahl (13) hoher Intensität aussendet, einen dichroitischen Spiegel (9), der den Anregungsstrahl reflek tiert und den Lumineszenzstrahl (14) durchläßt, und ein Objektiv (10), das den Anregungsstrahl und den Lumineszenz strahl fokussiert, aufweist, und daß die Lumineszenzstrahl- Erfassungsoptik das Objektiv, den dichroitischen Spiegel und ein Absorptionsfilter (11) aufweist, das eine geringe Intensität eines Strahls des bestimmten Wellenlängenbands, der in dem durch den dichroitischen Spiegel gelangten Lumi neszenzstrahl enthalten ist, absorbiert und nur den Lumi neszenzstrahl durchläßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Höchstdruck-Quecksilberdampflampe ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Laserlichtquelle (16) ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik ferner ein Anregungsfilter (8) aufweist, das zwischen die Lichtquelle und den dichroiti schen Spiegel geschaltet ist und eine Wellenlänge des An regungsstrahls durchläßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik eine Lichtquelle (6), die einen Anregungslichtstrahl (13) hoher Intensität aussendet, und eine Beleuchtungs/Kondensations-Optik (15) mit großer numerischer Apertur zur Kondensation des aus der Licht quelle austretenden Anregungsstrahls und Beleuchten eines Endes eines Durchkontaktlochs mit dem Anregungsstrahl auf weist, und daß die Lumineszenzstrahl-Erfassungsoptik eine Detektor/Fokussier-Optik (10′) mit großer numerischer Aper tur zur Fokussierung des Anregungsstrahls und eines aus dem anderen Ende des Durchkontaktlochs austretenden Lumines zenzstrahls sowie ein Absorptionsfilter (11) aufweist, das nur den von der Detektor/Fokussier-Optik fokussierten Lumi neszenzstrahl durchläßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik eine Lichtquelle (6), die einen Anregungsstrahl (13) hoher Intensität aussendet, und eine Beleuchtungs/Fokussier-Optik (18) mit großer numerischer Apertur, die den Anregungsstrahl so fokussiert, daß ein Durchkontaktloch mit dem schräg einfallenden Anregungs strahl beleuchtet wird, aufweist, und daß die Lumineszenz strahl-Erfassungsoptik eine Detektor/Fokussier-Optik (18, 19 a, 19 b) mit großer numerischer Apertur, die den Anre gungsstrahl und einen aus dem Durchkontaktloch austretenden Lumineszenzstrahl fokussiert, und ein Absorptionsfilter (11) aufweist, das nur den von der Detektor/Fokussier-Optik fokussierten Lumineszenzstrahl durchläßt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein zwischen die Lichtquelle und die Beleuchtungs/Fokus sier-Optik geschaltetes Anregungsfilter (8), das eine Wellenlänge des Anregungsstrahls durchläßt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungs/Fokussier-Optik einen Rotations-Para bolflächen-Reflektor od. dgl. aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik und die Lumineszenzstrahl-Erfas sungsoptik auf derselben Seite der Platine angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik eine Irisblende (21) zur Teil strahlbeleuchtung aufweist, wodurch die Größe des Beleuch tungsstrahls kleiner als die Größe einer Kontaktfläche (40), an der ein Durchkontaktloch ausgebildet ist, gemacht wird.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsoptik ferner einen Verschluß (22) auf weist, der geöffnet wird, um den Teilbeleuchtungsstrahl auf das fertig positionierte Durchkontaktloch zu richten.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lumineszenzstrahl-Erfassungsoptik einen Verschluß (22) aufweist, der geöffnet wird, so daß der lichtelektri sche Wandler den aus dem fertig positionierten Durchkon taktloch austretenden Lumineszenzstrahl erfassen kann.

24. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler einen Bildverstärker aufweist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler eine Bildverstärker-Fern sehkamera aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Verstärker eine Siliziumverstär kertarget-Fernsehkamera aufweist.