DE3821422C2

DE3821422C2 -

Info

Publication number: DE3821422C2
Application number: DE3821422A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Machida Jp Hara; Kenzo Hadano Jp Endo
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1991-09-26
Also published as: DE3821422A1; KR910002268B1; JPS641940A; US4930890A; KR890001413A; JPH0660878B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Zum Feststellen von Durchkontakt-Fehlerstellen auf der Oberfläche eines Durchkontaktlochs in einer Mehrlagenplatine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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

Der Durchmesser des Durchkontaktlochs wird jedoch proportional zur Erhöhung der Packungsdichte von auf der Mehrlagenplatine befindlichen Bauelementen und der Zunahme der Anzahl Lagen immer kleiner, während die 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 Durchkontakt-Fehlerstelle, frühzeitig festzustellen und zu beseitigen.

Es wurde bereits ein Verfahren zur Durchkontakt-Fehler 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 Durchkontakt-Fehlerstelle erzeugter Lumineszenzstrahl wird beobachtet bzw. gemessen. Insbesondere wird das Lagenmaterial mit einer Leuchtfarbe vermischt, die durch einen Anregungsstrahl einer Wellen länge von 350 nm anregbar ist und einen Lumineszenzstrahl einer Wellenlänge von 472 nm erzeugt. Ein Filter zum Durch laß eines Strahls einer Wellenlänge von 350 nm 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 Durchkontakt-Fehlerstelle vorhanden ist, trifft der UV-Strahl durch die Durchkontakt- Fehlerstelle 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 Durchkontakt-Fehlerstelle hell leuchten sehen und eine Prüfung auf Vorhandensein der Durchkontakt-Fehlerstelle durchführen.

Mit diesem bekannten Verfahren kann eine relativ große Durchkontakt-Fehlerstelle 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 Durchkontakt-Fehlerstelle fälschli cherweise festgestellt, obwohl tatsächlich keine solche Fehlerstelle 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 Durchkontakt-Fehlerstelle 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 Durchkontakt-Fehlerstellen 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 Durchkontakt 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, Durchkontakt- Fehlerstellen 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 Durchkontakt-Fehlerstelle durchsetzt, sehr gering, und die Prüfung von Durchkontakt-Fehlerstellen ist mit dem zweitgenannten bekannten Verfahren schwierig.

In der US-PS 33 95 286 ist eine Vorrichtung zum Zählen von Löchern in Blechen beschrieben. Das zu untersuchende Blech wird hierzu zwischen Leuchtstoffröhren und einer Lichtmeßkammer geführt. Bei Auftreten von Löchern ab einem gewissen Durchmesser kann das das Blech durchdringende Licht von der Lichtmeßkammer aufgenommen und für einen charakteristischen Zählwert verwendet werden.

Das DE-GM 18 18 578 beschreibt eine Spiegelanordnung zur Anzeige von Löchern in Blechen oder anderen Materialien. Hierbei wird wiederum das zu messende Blech zwischen einer Lichtquelle und einer lichtempfindlichen Zelle geführt. Zur Detektion von kleinen und etwas schräg liegenden Löchern wird die Lichtquelle auf die lichtempfindliche Zelle durch einen Spiegel mit elliptischem Querschnitt abgebildet. Dadurch kann ein großer Wellenlängenbereich hergestellt werden und es ist eine Anpassung an die Spektralempfindlichkeit der Strahlungsempfänger möglich.

Zur Erkennung von Fehlstellen eines Durchgangslochs einer Leiterplatte wird in der JP 61-265 557 A eine Lichtquelle auf derselben Seite wie ein Lichtmeßgerät angeordnet.

Mittels eines Spiegels, der lichtdurchlässige und lichtreflektierende Teilflächen besitzt, wird Licht auf den Umfang eines Durchgangslochs in der Platine fokussiert. Das von einer Fehlstelle in dem Durchgangsloch hervorgerufene Streulicht kann durch die lichtdurchlässige Teilfläche eines Spiegels hindurchstrahlen und zum Lichtmeßgerät gelangen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur zuverlässigen Prüfung von Durchkontakt-Fehlerstellen auf der Basis von Lumineszenzerscheinungen, wobei auch das Feststellen von kleinen Durchkontaktloch-Fehlerstelle möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst.

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, 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 Durchkontakt-Fehlerstelle im Durchkontaktloch, insbesondere in der Streufläche, trifft der Anregungsstrahl auf die Platinenlage durch diese Fehler 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 Durchkontakt-Fehler stelle erfassen, wogegen er bei Abwesenheit einer Durch kontakt-Fehlerstelle 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 Fehlerstellen geprüft werden.

Wenn die Größe der Durchkontakt-Fehlerstelle gering ist, ist die Intensität des Lumineszenzstrahls von der Durch kontakt-Fehlerstelle sehr gering, so daß auf der Ober fläche des Detektors eine Beleuchtng einer Stärke von ca. 10^-3 bis 10^-2 lx erzeugt wird. Daher kann eine übliche Fernsehkamera oder ein üblicher Linearbildsensor nicht als Detektor verwendet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel 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 lx 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 numerischer Apertur, dazu verwendet, einen Anregungsstrahl für die Erzeugung eines Lumineszenzstrahls zu liefern, dessen Wellenlängenband von demjenigen des Anre gungsstrahls bei Anwesenheit einer Durchkontakt-Fehler 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 Durchkontakt-Fehlerstelle 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 Durchkontakt-Fehler 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 und 4 weitere Ausführungsformen der Vorrichtung zur Prüfung von Durchkontaktloch-Fehlerstellen;

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Prüfung im Fall des Vorhandensein eines Fremdkörpers auf einer Platine;

Fig. 6A eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von Durchkontakt-Fehlerstellen;

Fig. 6B ein Diagramm zur Erläuterung einer Irisblende der Ausführungsform nach Fig. 6A;

Fig. 7A bis 11B Diagramme, die die Beziehung zwischen dem Seh feld eines Mikroskopobjektivs und der Iris blende erläutern;

Fig. 12A eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von Durchkontakt-Fehlerstellen;

Fig. 12B eine vergrößerte Teildraufsicht, die die Umgebung von Durchkontaktlöchern in einer Platine von Fig. 12A zeigt.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von Durch kontakt-Fehlerstellen wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläutert. Nach Fig. 1 hat eine Platine bzw. Lei terplatte die Struktur einer Mehrlagenplatine 1, wobei jede Lage ein Verdrahtungsmuster 1b aufweist und ein Durchkontaktloch 2 vorgesehen ist, das die Lagen durchsetzt. Die Innenwand des Durchkontaktlochs 2 und die Ober- und Unterseite der Mehrlagenpla tine 1 sind jeweils mit Kupferfolie als elektrische Leiter 3a und 3b belegt. Die die Innenwand des Durchkontaktlochs 2 bedeckende Kupfer folie 3a hat eine Streufläche, die einen Anregungslichtstrahl 13 von einer noch zu erläuternden Lichterfassungsoptik 5 reflektieren kann. Ein Teil der Kupferfolie 3a an der In nenwand des Durchkontaktlochs 2 ist abgelöst, so daß eine Durchkontakt-Fehlerstelle 4 gebildet ist. Die Lichter fassungsoptik 5 umfaßt eine Lichtquelle 6, eine Sammellinse 7, ein Anregungsfilter 8, einen dichroitischen Spiegel 9, ein Mikroskopobjektiv als Fokussierungsoptik 10, ein Absorptionsfilter 11 und einen lichtelektrischen Wandler 12 als Detektor. Die Lichtquelle 6 ist z. B. eine Höchstdruck-Queck silberdampflampe, die einen sehr starken Anregungslichtstrahl 13 aussenden kann. Die Sammellinse 7 sammelt den aus der Lichtquelle 6 austretenden Anregungsstrahl. Das Anregungsfilter 8 kann eine Wellenlänge des Anregungslichtstrahls 13 durchlassen, die zur Erzeugung einer Fluoreszenzstrahlung 14 bei Auftreffen auf ein Lagenmaterial 1a optimal ist. Somit kann durch das Anregungs filter 8 nur der Anregungslichtstrahl 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 die Fluoreszenzstrahlung 14 durchlassen (deren Wellenlänge länger als diejenige des Anregungs lichtstrahls 13 ist), während er den Anregungslichtstrahl 13 reflektiert (vgl. Fig. 2B). Das Mikroskopobjektiv hat eine numerische Apertur mit großem Wert, und zwar NA = sinR, und hat insbesondere einen Bündelungswinkel R von 10° oder größer für den Anregungslichtstrahl 13 und die Fluoreszenzstrahlung 14 von Fig. 1, so daß NA = sin 10° erhal ten wird, wobei die aus dem Durchkontaktloch 2 austretende Fluoreszenzstrahlung 14 genügend gebündelt werden kann. Das Absorptionsfilter 11 kann das Wellenlängenband des Anre gungslichtstrahls 13 absorbieren und nur die Fluoreszenzstrahlung 14 durchlassen (vgl. Fig. 2C). Der lichtelektrische Wandler 12 ist z. B. eine ultrahochempfindliche Siliziumverstärkertarget-Fern sehkamera oder eine Bildverstärker-Fernsehkamera, die eine sehr schwache Fluoreszenzstrahlung einer Beleuchtungsstärke von 10^-3 bis 10^-2 lx oder weniger erfassen kann. Der lichtelektrische Wandler 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. Die Fluoreszenzstrahlung 14, die bei Auftreffen des An regungslichtstrahls 13 auf das Lagenmaterial 1a erzeugt wird, hat keine Richtfähigkeit und streut gleichmäßig aus der Durchkontakt-Fehlerstelle 4 in das Durchkontaktloch 2.

Ein Verfahren zur Prüfung einer Durchkontakt-Fehlerstelle wird unter Anwendung der vorstehend erläuterten Vorrichtung durchgeführt.

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

Bei Vorhandensein einer Durchkontakt-Fehlerstelle 4 in einem Durchkontakt loch 2 trifft der Anregungslichtstrahl 13 auf das Lagenmaterial 1a der Mehrlagenplatine 1 durch die Durchkontakt-Fehlerstelle 4 hindurch auf, und die von dem Lagenmaterial 1a erzeugte Fluoreszenzstrahlung 14 streut durch die Durchkontakt-Fehlerstelle 4 zum Durchkontaktloch 2. Von der gestreuten Fluoreszenzstrahlung 14 werden nach oben weisende Strahlen wiederholt an der Oberfläche der Kupfer folie reflektiert und erreichen einen Eingang 2a des Durchkontaktlochs 2 und werden auf den lichtelektrischen Wandler 12 von dem Mikroskopobjektiv, das für die Fokussieroptik 10 steht, fokussiert. Der dichroitische Spiegel 9, der den Anregungslicht strahl 13 reflektiert, läßt nur die Fluoreszenzstrahlung 14 durch, wie Fig. 2B zeigt. Da das Absorptionsfilter 11 das Wellenlängenband des Anregungslichtstrahls 13 absorbiert und nur die Fluoreszenzstrahlung 14 durchläßt, wie Fig. 2C zeigt, kann der lichtelektrische Wandler 12 ein helles Bild des Eingangs 2a des Durch kontaktlochs 2 bei Anwesenheit einer Durchkontakt-Fehlerstelle 4 in diesem erfassen, während er bei Abwesenheit von Durchkontakt-Fehlerstellen 4 in dem Durchkontaktloch 2 ein dunkles Bild des Eingangs 2a des Durchkontaktlochs 2 erfaßt, was bedeutet, daß keine Fluoreszenzstrahlung erfaßt wird. Der als ultrahochempfindlicher Linearbildsensor ausgebildete Detektor kann eine Fluoreszenzstrahlung so geringer Beleuchtungsstärke wie 10^-3 - 10^-2 lx oder weniger erfassen.

Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele erläutert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird als Anregungslicht 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. 4 ist die Art und Weise, wie der Anregungslichtstrahl gesammelt wird, besonders berück sichtigt, wenn der auf die Mehrlagenplatine auftreffende Anregungslicht strahl einen Einfallswinkel hat, der einer numerischen Apertur von ca. 1 äquivalent ist.

Dabei wird ein von einer Lichtquelle 6 ausgehender Anregungslicht strahl 13 nach unten an einem Rotations-Parabolflächen reflektor 17 reflektiert, der in bezug auf eine die Licht quelle und ein Durchkontaktloch verbindende Gerade rota tionssymmetrisch ist, und reflektierte Strahlen werden von einem gleichartigen Rotations-Parabolflächenreflektor, der dem Rotations-Parabolflächenreflektor 17 gegenübersteht, und einem Mikroskopobjektiv als Fokussierungsoptik 10 im Inneren des Rotations-Parabolflächenreflektors 18 gesammelt, so daß ein gesammelter Strahl schräg in ein Durchkontaktloch 2 in der Mehrlagenplatine 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 Anregungslichtstrahl auf den gesamten Innenumfang des Durchkontaktlochs auftrifft, was gewähr leistet, daß Anregungslichtstrahlen 13 hoher Intensität im Durchkontaktloch nach schräg unten gestreut werden. Wenn bei Vorhandensein einer Durchkontakt-Fehlerstelle (nicht gezeigt) im Durchkontaktloch 2 eine Fluoreszenzstrahlung 14 erzeugt wird, wird diese nach Austritt aus dem Durchkon taktloch 2 auf den lichtelektrischen Wandler 12 fokussiert, und zwar von zwei Reflektoren 19a und 19b, während sie das Anregungsfil ter 11 durchsetzt, das nur die Fluoreszenzstrahlung 14 durch läßt. Bei dieser Ausführungsform kann der dichroitische Spiegel nach Fig. 1 entfallen.

Somit tritt hier der Anregungslichtstrahl 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 Fehlerstelle im Durchkon taktloch auf das Lagenmaterial auf.

Wenn eine relativ breite Fläche auf der Mehrlagenplatine 1 mit dem Anregungslichtstrahl 13 bestrahlt wird und eventuell ein Fremd körper 20 (Fig. 5) innerhalb dieses Bereichs vorhanden ist, erzeugt der Fremdkörper 20 eine Fluoreszenzstrahlung 14, die zu der fehlerhaften Feststellung einer Fehlerstelle in einem Durchkontaktloch 2 führt. Um dieses Problem auszuschalten, wird der Beleuchtungsbereich auf der Mehrlagenplatine 1 durch Be grenzung des Anregungslichtstrahls 13 verringert. Wie z. B. die Fig. 6A und 6B 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 Mehrlagenplatine 1 eine Abbildung des Anregungslicht strahls erzeugt wird.

Insbesondere zeigen die Fig. 7A und 7B den Fall, bei dem als Irisblende 21 eine relativ große kreisrunde Irisblende 21a verwendet wird, die geringfügig kleiner als das Sehfeld 10a des Mikroskopobjektivs 10 ist. In diesem Fall beleuch tet der Anregungslichtstrahl 13 das gesame Sehfeld des Mikro skopobjektivs der Fokussierungsoptik 10. Die Fig. 8A und 8B zeigen den Fall, daß eine kleine kreisrunde Irisblende 21 verwendet wird, so daß der Anregungslichtstrahl 13 nur ein Durchkontaktloch 2 beleuch ten kann. Die Fig. 9A und 9B zeigen den Fall, daß eine Irisblende 21c 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 Durchkontakt-Fehler stelle, hervorgerufen durch einen Fremdkörper 20, auch dann verhindert werden, wenn sich der Fremdkörper 20 auf der Oberfläche der Mehrlagenplatine 1 mit Ausnahme des Durchkontaktlochs 2 befindet und eine Fluoreszenzstrahlung 14 erzeugt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7-9 wurde die Auslegung der Irisblende unter der Annahme beschrieben, daß als lichtelektrischer Wandler 12 eine Fernsehkamera eingesetzt wird. Wenn als lichtelektrischer Wandler 12 ein Linearbildsensor verwendet wird, wird eine langge streckte Irisblende 21d nach den Fig. 10A und 10B verwen det, so daß nur ein von dem Linearbildsensor zu erfassender Abschnitt beleuchtet wird, oder es wird eine Irisblende 21e mit mehreren Öffnungen an Stellen, die Durchkontaktlöchern 2 entsprechen, verwendet (Fig. 11A und 11B), so daß nur die Durchkontaktlöcher bestrahlt werden.

In den Fig. 7-11 wird die Irisblende 21 als kreisrund oder länglich beschrieben; die Irisblende kann z. B. auch quadratisch oder oval sein.

Bei der Beschreibung der Fig. 1-11B wird als zu prüfen der Gegenstand eine Mehrlagenplatine 1 ohne Muster auf der äußersten Lage angegeben, wie sie vor dem Ätzvorgang vorliegt. Da die gesamte Mehrlagenplatine 1 vor dem Ätzvorgang mit einer Kupferfolie bedeckt ist, erfaßt der lichtelektrische Wandler 12 eine Fluoreszenzstrahlung 14 nur dann, wenn in einem Durchkontaktloch in der Mehrlagenplatine 1 eine Durchkontakt-Fehlerstelle 4 vorhanden ist; davon ausgenommen ist der seltene Fall, daß ein Fremdkörper 20 eine Fluoreszenzstrahlung 14 erzeugt. Somit kann das Vorhandensein einer Durchkontakt-Fehler stelle 4 in dem Durchkontaktloch 2 durch die Erfassung der Fluoreszenzstrahlung 14 bestimmt werden.

Es ist daher einfach, etwaige Durchkontakt-Fehlerstellen 4 im Prüfgegenstand, der eine Mehrlagenplatine 1 vor dem Ätzvorgang ist, festzustellen.

In der Praxis wird jedoch manchmal eine Leiterplatte mit einem Muster auf der äußersten Lage nach dem Ätzvorgang als Prüfobjekt betrachtet. Bei der Prüfung dieser Art von Mehrlagenplatinen 1 wird eine Fluoreszenzstrahlung 14 erzeugt, wenn ein Anregungslichtstrahl 13 auf ein Lagenmaterial 1a′ der Platine 1′ mit Ausnahme eines Durchkontaktlochs 2 auftrifft, wie die Fig. 12A und 12B zeigen, und das Lagenmaterial 1a′ wird fälschlicherweise als Durchkontakt-Fehlerstelle 4 in einem Durchkontaktloch 2 angesehen. Zur Lösung dieses Problems ist bei einer wei teren Ausführungsform nach den Fig. 12A und 12B eine Iris blende 21 vorgesehen, die den Bestrahlungsbereich auf eine Fläche begrenzt, die kleiner als die Größe einer Kontakt fläche des elektrischen Leiters 3a 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. 12A 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 Anregungslichtstrahls 13 durch das Mikroskopob jektiv der Fokussierungsoptik 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 der Fokussierungsoptik 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 Fokussierungsoptik zur Erfassung der Fluoreszenzstrahlung vorgesehen sein, wie in Fig. 12A in Strichlinien angedeutet ist. Bei Verwendung einer Abtastimpulslichtquelle, die den Anregungslichtstrahl aus senden kann, kann der Verschluß 22 entfallen. Da jedoch ein Anregungslichtstrahl hoher Intensität ausgesandt werden muß, können bevorzugt eine Höchstdruck-Quecksilberdampflampe als Lichtquelle 6 und der Verschluß 22 in Kombination verwendet werden. Die Lichtquelle 6 in Form einer Laserlichtquelle 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-Fehlerstellen nach Bildung des Verdrahtungsmusters auf der äußersten Lage (nach dem Ätzen) wird, wenn der Anre gungslichtstrahl auf das von dem Kupferfolienmuster befreite Lagenmaterial auftrifft, eine Fluoreszenzstrahlung hoher Inten sität vom Lagenmaterial erzeugt, und der ultrahochempfind liche lichtelektrische Wandler 12 wird beim Empfang der Fluoreszenzstrahlung beschädigt. Der lichtelektrische Wandler 12 muß also in bezug auf den Emp fang der starken Fluoreszenzstrahlung geschützt sein.

Bei der Prüfvorrichtung nach den Fig. 12A und 12B kann die Erfassung einer Durchkontakt-Fehlerstelle im wesentlichen in der gleichen Weise durchgeführt werden, wie sie in Ver bindung mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen er läutert wurde.

Wie beschrieben kann also eine Prüfung auf An- oder Abwesenheit einer Durchkontakt-Fehlerstelle 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 Feststellen von Durchkontakt-Fehlerstellen (4) auf der Oberfläche eines Durchkontaktlochs (2) in einer Mehrlagenplatine (1), das zum Verbinden von Verdrahtungsmustern (1b) oberer Lagen und Verdrahtungsmustern (1b) unterer Lagen der Mehrlagenplatine (1) mit einem elektrischen Leiter (3a) ausgekleidet ist, mit folgenden Verfahrensschritten:

- Beleuchten des Durchkontaktlochs (2), das mit einem Anregungslichtstrahl (13) einer Lichtquelle (6; 16), dessen Wellenlänge innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbandes liegt, um im Durchkontaktloch (2) durch eine Durchkontakt-Fehlerstelle (4) freiliegendes Lagenmaterial (1a) der Mehrlagenplatine (1) zur Abgabe von Fluoreszenzstrahlung (14) anzuregen, und
- Erfassen der von der Durchkontakt-Fehlerstelle (4) abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung (14), mit einem lichtelektrischen Wandler (12) zum Feststellen der Durchkontakt-Fehlerstelle (4),

gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte:

- Fokussieren des Anregungslichtstrahls (13) oberhalb des Durchkontaktlochs (2) und Ausleuchten des Durchkontaktlochs (2) mit dem Anregungslichtstrahl (13) durch eine Fokussierungsoptik (10; 18), wobei der Einfallswinkel des Anregungslichtstrahls (13) auf die Seitenwände des Durchkontaktlochs (2) mehr als 10° beträgt, und
- Fokussieren der Fluoreszenzstrahlung (14) durch die genannte Fokussierungsoptik (10) auf den lichtelektrischen Wandler (12), der auf derselben Seite der Mehrlagenplatine (1) angeordnet ist wie die Lichtquelle (6; 16).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Anregungslichtstrahls kleiner ist als die Größe einer Kontaktfläche, an der ein Durchkontaktloch ausgebildet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung des Durchkontaktlochs (2) unter die Fokussierungsoptik (10) nach Maßgabe der Auslegungsdaten durchgeführt und anschließend ein Verschluß (22) geöffnet wird, um den Anregungslichtstrahl (13) an das positionierte Durchkontaktloch (2) anzulegen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung des Durchkontaktlochs (2) unter die Fokussierungsoptik (10) nach Maßgabe der Auslegungsdaten durchgeführt und anschließend ein Verschluß (22) geöffnet wird, um die aus dem positionierten Durchkontaktloch (2) austretende Fluoreszenzstrahlung (14) auf den lichtelektrischen Wandler (12) gelangen zu lassen.

5. Vorrichtung zum Prüfen von Durchkontakt-Fehlerstellen (4 auf der Oberfläche eines Durchkontaktlochs (2) in einer Mehrlagenplatine, das zum Verbinden von Verdrahtungsmustern (1b) oberer Lagen und Verdrahtungsmustern (1b) unterer Lagen der Mehrlagenplatine (1) mit einem elektrischen Leiter (3a) ausgekleidet ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, mit

- einer Lichtquelle (6; 16) und einem Anregungsfilter (8) zum Beleuchten des Durchkontaktlochs (2), mit einem Anregungslichtstrahl (13) einer Wellenlänge innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbandes, um im Durchkontaktloch (2) durch einen Durchkontakt-Fehlerstelle (4) freiliegendes Lagenmaterial (1a) der Mehrlagenplatine (1) zur Abgabe von Fluoreszenzstrahlung (14) anzuregen,
- einem Absorptionsfilter (11), der nur die von der Durchkontakt-Fehlerstelle (4) abgestrahlte Fluoreszenzstrahlung (14) durchläßt und
- einem lichtelektrischen Wandler (12) zum Erfassen der von der Durchkontakt-Fehlerstelle (4) abgestrahlten Fluoreszenzstrahlung (14),

dadurch gekennzeichnet, daß

- eine Fokussierungsoptik (10, 18) mit einer numerischen Apertur von mehr als 10° zur Fokussierung des Anregungslichtstrahls (13) oberhalb des Durchkontaktlochs (2) zur Ausleuchtung des Durchkontaktlochs (2) vorgesehen ist, und
- der lichtelektrische Wandler (12) zum Erfassen des durch den Absorptionsfilter (11) transmittierten Lichts auf derselben Seite der Mehrlagenplatine (1) wie die Fokussierungsoptik (10; 18) angeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dichroitischer Spiegel (9) vorgesehen ist, der den Anregungslichtstrahl (13) reflektiert und die Fluoreszenzstrahlung (14) durchläßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Höchstdruck-Quecksilberdampflampe ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Laserlichtquelle (16) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungsfilter (8) zwischen der Lichtquelle (6; 16) und dem dichroitischen Spiegel (9) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungsfilter (8) zwischen der Lichtquelle und der Fokussierungsoptik angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsoptik einen Rotations-Parabolflächenreflektor aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Anregungsstrahlengang eine Irisblende (21) zur Teilstrahlbeleuchtung vorgesehen ist, wodurch die Größe des Anregungsstrahls (13) kleiner als die Größe einer Kontaktfläche, an der ein Durchkontaktloch (2) ausgebildet ist, gemacht wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Anregungsstrahlengang ein Verschluß (22) vorgesehen ist, der geöffnet wird, um den Anregungslichtstrahl (13) auf das positionierte Durchkontaktloch (2) zu richten.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Wege der Fluoreszenzstrahlung (14) ein Verschluß (22) vorgesehen ist, der geöffnet wird, so daß der lichtelektrische Wandler (12) die aus dem positionierten Durchkontaktloch (2) austretende Fluoreszenzstrahlung erfassen kann.

15. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler (12) einen Bildverstärker aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler (12) eine Bildverstärker- Fernsehkamera aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtelektrische Wandler (12) eine Siliziumverstärkertarget-Fernsehkamera aufweist.