JP2002139453A

JP2002139453A - 実装検査装置および実装検査方法

Info

Publication number: JP2002139453A
Application number: JP2000337855A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Ishimaru; 幸宏石丸; Takashi Kitae; 孝史北江; Tsutomu Mitani; 力三谷; Hiroteru Takezawa; 弘輝竹沢; Tetsuyoshi Ogura; 哲義小椋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】外部接続端子が実装面に配置された電子部品
実装体を基板上に実装する際に、接続部分の長期信頼性
を確実に保証することが可能な実装検査を実現する。【解決手段】電子部品実装体１は、電子部品である半
導体チップをキャリア基板上に搭載し、実装時に基板２
と対向する実装面に、外部接続端子であるはんだボール
１ａを格子状に配置したＢＧＡ方式の電子部品実装体で
ある。また、電子部品実装体１と基板２との接続状態を
検査する実装検査装置３は、電子部品実装体１の反り量
等、表面形状の異常を測定することで、電子部品実装体
１と基板２との接続部分のはんだ形状、及び基板２の形
状が正常か否かを検出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装体を
基板上に実装する際に、前記電子部品実装体と基板との
接続部分の品質を検査するための実装検査装置および実
装検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、市場の要求により、半導体部品を
中心とする電子部品が搭載された電子部品実装体の開発
は、軽薄短小の言葉に代表されるように、小型化の方向
へと進んでいる。このように電子部品実装体の小型化が
進められる中で、電子部品実装体を基板上に接続してい
るはんだ接続部分も、小型化、狭ピッチ化されてきてい
る。

【０００３】さらに、半導体集積回路に代表されるＩＣ
（Integrated Circuit）チップの実装方式として、従来
からのリード部品を用いた方式だけでなく、最近では、
ＢＧＡ（Ball Grid Array）方式やＬＧＡ（Land Grid A
rray）方式も使用されている。ＢＧＡ方式およびＬＧＡ
方式とは、パッケージの裏面（実装する基板と対向する
面）に格子状に配置された外部接続端子により、基板上
に実装する方式である。

【０００４】このような、はんだ接続部分の小型化や実
装方式の多様化のため、電子部品実装体と基板との接続
部分の品質を保証するための実装検査が、ますます重要
となってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電子部品実装体をリー
ド部品にて基板上に実装する方式の場合、実装検査は、
電気的な機能検査と共に、電子部品実装体と基板との接
続部分のはんだ形状を観察することで行われている。図
１６には、電子部品実装体１０１がリード部品１０１ａ
にて基板１０２上に実装されている様子が示されてい
る。このような実装方式の場合、図１７（ａ）に示すよ
うに、リード部品１０１ａと基板１０２側の接続端子１
０２ａとを接続するはんだ１０３がフィレット形状であ
れば、接続部分の品質が良好であると判断してよい。し
かしながら、はんだ１０３に図１７（ｂ）や図１７
（ｃ）に示すような異常形状が見られる場合、たとえ電
気的な機能検査を満足している場合であっても、接続部
分の長期信頼性を保証することは困難である。従って、
リード部品１０１ａを用いる実装方式では、接続部分の
はんだ形状に異常が見られる場合に接続不良品と判定す
る接続部分の形状検査が、一般的に行われる。

【０００６】ところが、外部接続端子が裏面に格子状に
配置されているＢＧＡ方式やＬＧＡ方式の電子部品実装
体の場合、基板への接続後に、基板との接続部分を外部
から目視にて観察することができない。このため、接続
部分の長期信頼性を保証することが困難となる。

【０００７】本発明はこれらの問題を解決するために、
外部接続端子が裏面に配置された電子部品実装体を基板
上に実装する際に、接続部分の長期信頼性を保証するた
めの検査を行うことが可能な実装検査装置および実装検
査方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１に係る実装検査装置は、外部接
続端子が実装面側に設けられた電子部品実装体を、前記
外部接続端子を介して基板上へ実装する際に、前記電子
部品実装体と前記基板との接続状態を検査する実装検査
装置であって、前記電子部品実装体の表面形状を測定す
る表面形状測定手段と、前記表面形状測定手段により得
られる表面形状測定値を用いて、前記電子部品実装体と
前記基板との接続状態を判定する判定手段とを備え、前
記表面形状測定手段が、前記基板への接続後に前記電子
部品実装体の表面形状を測定することを特徴としてい
る。

【０００９】ここで、実装面に外部接続端子が配置され
る電子部品実装体としては、例えば、実装方式としてＬ
ＧＡ方式やＢＧＡ方式が採用された、半導体集積回路に
代表されるＩＣチップが挙げられる。なお、電子部品実
装体の実装面とは、ここでは、基板上へ実装される際に
該基板と対向する面を示している。

【００１０】基板へ実装する際、ＬＧＡ方式にて実装さ
れたＩＣチップの場合には、前記基板との接続部分に、
スクリーン印刷方法等によりクリームはんだが適量与え
られる。従って、この場合は、接続時に与えられるクリ
ームはんだ量を調節することで、接続部分のはんだ量を
適量の範囲に制御することができる。

【００１１】一方、ＢＧＡ方式にて実装されたＩＣチッ
プ場合には、外部接続端子として設けられたはんだボー
ルの大きさと、ＬＧＡ方式の場合と同様に適量与えられ
るクリームはんだ量とにより、接続部分のはんだ量が決
定される。すなわち、ＢＧＡ方式の場合、接続部分のは
んだ量は、はんだボールの大きさと、スクリーン印刷時
に与えられるはんだ量とを調節することで、適量の範囲
に制御することができる。

【００１２】このように接続部分のはんだ量が一定に制
御されていれば、接続部分のはんだ形状に異常が発生し
た場合は、はんだ形状が正常な場合と比較して、接続部
分の厚み（高さ）が変化することになる。さらに、前記
接続部分の高さは、基板に接続された電子部品実装体の
表面形状に反映される。従って、電子部品実装体を基板
に接続した後に、前記電子部品実装体の表面形状を測定
することで、接続部分の形状が正常か否かを検出するこ
とができる。

【００１３】また、接続部分に作用する残留応力は、電
子部品実装体と基板との接続の寿命に大きく影響する。
つまり、電子部品実装体が実装される基板に反り等の形
状異常が発生した場合、たとえ接続部分の形状が正常で
あっても、接続部分に作用する残留応力は大きくなる。
このため、接続部分の寿命が短くなってしまう。このよ
うな基板の形状異常は、接続部分を介して、実装された
電子部品実装体の表面形状に反映される。すなわち、接
続後の電子部品実装体の表面形状を測定することで、こ
のような基板の形状異常をも検出することができる。

【００１４】上記のように、接続部分の長期信頼性を低
下させる原因として挙げられる、接続部分や基板の形状
異常は、接続後の電子部品実装体の表面形状に反映され
る。本発明の実装検査装置は、接続後の電子部品実装体
の表面を測定する表面形状測定手段を備え、前記表面実
装測定手段から得られる測定値に基づいて、判定手段で
接続状態を判定する構成である。従って、接続後に目視
にて観察できない接続部分や基板の形状異常を的確に検
出することができる。

【００１５】これにより、接続部分の長期信頼性を正確
に判断することが可能な実装検査を実現できる。

【００１６】本発明の請求項２に係る実装検査装置は、
請求項１に記載の構成において、前記表面形状測定手段
が、さらに、前記基板への接続前に前記電子部品実装体
の表面形状を測定することを特徴としている。

【００１７】この構成によれば、表面形状測定手段によ
って、基板への接続前後それぞれの、電子部品実装体の
表面形状測定値を得ることができる。従って、判定手段
は、接続前後それぞれの表面形状測定値を用いて接続状
態を判断するので、電子部品実装体と基板との接続部分
や基板の形状異常を、より的確に検出することができ
る。

【００１８】これにより、接続部分の長期信頼性をより
確実に保証することが可能な実装検査を実現できる。

【００１９】本発明の請求項３に係る実装検査装置は、
請求項１または２に記載の構成において、前記電子部品
実装体の表面形状測定時に、前記電子部品実装体および
前記基板を所定温度に保つ温度保持手段をさらに備えた
ことを特徴としている。

【００２０】この構成により、基板と電子部品実装体と
の熱膨張の差が、前記電子部品実装体の表面形状に与え
る影響を、少なくすることができる。それゆえ、接続部
分や基板の形状異常を、より的確に検出することができ
る。

【００２１】これにより、接続部分の長期信頼性をより
確実に保証することが可能な実装検査を実現できる。

【００２２】本発明の請求項４に係る実装検査装置は、
請求項１または２に記載の構成において、前記電子部品
実装体の表面形状測定時に、前記電子部品実装体の温度
を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段から得ら
れる温度測定値に基づいて、前記表面形状測定値を補正
する補正手段とをさらに備えたことを特徴としている。

【００２３】この構成によれば、表面形状測定時に温度
測定手段にて測定された電子部品実装体の温度に応じ
て、補正手段が表面形状測定値を補正するため、電子部
品実装体と基板との熱膨張の差が、前記電子部品実装体
の表面形状へ与える影響を、少なくすることができる。
それゆえ、接続部分や基板の形状異常をより的確に検出
することができる。

【００２４】これにより、接続部分の長期信頼性をより
確実に保証することが可能な実装検査を実現できる。

【００２５】本発明の請求項５の実装検査装置は、請求
項１ないし４の何れか一つに記載の構成において、前記
電子部品実装体と前記基板とを接続する接続装置上に設
置されていることを特徴としている。

【００２６】電子部品実装体と基板とを接続する接続装
置としては、一般的にリフロー装置が用いられる。そこ
で、本発明の実装検査装置を、例えばリフロー装置と一
体的に形成することで、実装検査を、電子部品実装体と
基板とを接続する作業の一連として行うことができる。
これにより、実装検査の効率が向上する。

【００２７】本発明の請求項６の実装検査装置は、請求
項５に記載の構成において、前記表面形状測定手段が、
前記基板上の電子部品実装体が搬送されている際に、表
面形状を測定することを特徴としている。

【００２８】この構成によれば、搬送中に電子部品実装
体の表面形状を測定することにより、効率よく実装検査
を行うことができる。さらに、例えば接続装置の搬送手
段を利用することで、電子部品実装体を移動させる装置
を設ける必要がなくなり、より安価に実装検査をするこ
とができる。

【００２９】本発明の請求項７の実装検査装置は、請求
項１ないし６の何れか一つに記載の構成において、前記
表面形状測定手段は、前記電子部品実装体の表面を、交
差する二方向に走査して、表面形状を測定することを特
徴としている。

【００３０】この構成によれば、電子部品実装体の表面
を、ほぼ十字に走査することにより、表面形状を測定す
る。これにより、一方向のみの走査によって測定するよ
りも、正確に表面形状を測定することができる。

【００３１】本発明の請求項８の実装検査装置は、請求
項１ないし７の何れか一つに記載の構成において、前記
表面形状測定手段が、前記表面形状として、前記電子部
品実装体の反り量を測定することを特徴としている。

【００３２】接続部分や基板の形状に異常が生じて、接
続状態が不良である場合、その形状異常は、電子部分実
装体の表面に反り等の現象として反映される。従って、
表面形状として反り量を測定することにより、接続部分
や基板の形状異常をより的確に検出することができる。
なお、反り量とは、反りによって生じる、電子部品実装
体の厚み方向における、該電子部品実装体表面の変位差
の最大値である。

【００３３】これにより、接続部分の長期信頼性をより
確実に保証することが可能な実装検査を実現できる。

【００３４】また、上記の目的を達成するために、本発
明の請求項９に係る実装検査方法は、外部接続端子が実
装面側に設けられた電子部品実装体を、前記外部接続端
子を介して基板上へ実装する際に、前記電子部品実装体
と前記基板との接続状態を検査する実装検査方法であっ
て、前記基板への接続後に、前記電子部品実装体の表面
形状を測定する第１の工程と、前記第１の工程で得られ
た接続後の表面形状測定値を用いて、前記電子部品実装
体と前記基板との接続状態を判定する第２の工程とを含
むことを特徴としている。

【００３５】上述したように、接続部分の長期信頼性を
低下させる原因として挙げられる、接続部分や基板の形
状異常は、接続後の電子部品実装体の表面形状に反映さ
れる。従って、本発明の方法によれば、接続後に目視に
て観察できない接続部分や基板の形状異常を、的確に検
出することができる。

【００３６】これにより、接続部分の長期信頼性を正確
に判断することが可能な実装検査を実現できる。

【００３７】本発明の請求項１０に係る実装検査方法
は、請求項９に記載の方法において、前記第１の工程の
前であって、かつ、前記基板への接続前に、前記電子部
品実装体の表面形状を測定する工程をさらに含み、前記
第２の工程では、接続前の表面形状測定値も用いて、前
記電子部品実装体と前記基板との接続状態を判定するこ
とを特徴としている。

【００３８】この方法によれば、接続前後の表面形状測
定値を用いて接続状態を判定できるため、接続後の表面
形状測定値のみから判定するよりも、接続部分や基板の
形状異常をより的確に検出できる。

【００３９】これにより、接続部分の長期信頼性をより
確実に保証することが可能な実装検査を実現できる。

【００４０】本発明の請求項１１に係る実装検査方法
は、請求項９または１０に記載の方法において、前記電
子部品実装体の表面形状として、前記電子部品実装体の
反り量を測定することを特徴としている。

【００４１】接続部分や基板の形状に異常が生じて、接
続状態が不良である場合、その形状異常は、電子部分実
装体の表面に反り等の現象として反映される。従って、
この方法のように、表面形状として反り量を測定するこ
とにより、接続部分や基板の形状異常をより的確に検出
することができる。なお、反り量の定義は上述したとお
りである。

【００４２】これにより、接続部分の長期信頼性をより
確実に保証することが可能な実装検査を実現できる。

【００４３】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］以下、本発明の
第１の実施形態について、図面を参照しながら説明す
る。

【００４４】図１（ａ）（ｂ）は、電子部品実装体１を
基板２上に実装する際に行われる実装検査の様子を概略
的に示す説明図である。

【００４５】電子部品実装体１は、電子部品である半導
体チップをキャリア基板上に搭載し、実装時に基板２と
対向する面（以下、実装面と称する）に、外部接続端子
のはんだボール１ａを格子状に配置したＢＧＡ方式の電
子部品実装体である。電子部品実装体１は、はんだボー
ル１ａにより基板２上に接続されている。

【００４６】また、電子部品実装体１と基板２との接続
状態を検査する実装検査装置３は、電子部品実装体１の
反り量等、表面形状の異常を測定することで、電子部品
実装体１と基板２との接続部分のはんだ形状が正常か否
かを検出している。

【００４７】ここで、接続部分のはんだ形状が正常な接
続良品例が図２（ａ）に示されており、接続部分の形状
が異常な接続不良品例が図２（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示さ
れている。図２（ｂ）（ｃ）に示された不良品は、接続
部分のはんだボール１ａの形状に異常がある場合であ
り、図２（ｄ）に示された不良品は、基板２の形状異常
により、はんだボール１ａにかかる残留応力が良品と比
較して大きくなっている場合である。両不良品例は、共
に、接続部分の信頼性寿命が短くなる。そこで、本実施
の形態においては、このような接続状態の異常を、実装
検査装置３を用いて的確に検出する。

【００４８】次に、図３を用いて、本実施の形態の実装
検査にて使用される実装検査装置３の構成について説明
する。図３には、実装検査装置３の概略構成が示されて
いる。

【００４９】本実施の形態の実装検査装置３は、駆動装
置３１と、レーザ変位計（表面形状測定手段）３４と、
演算装置（判定手段）３５とを備えている。駆動装置３
１は、電子部品実装体１および基板２を搬送および駆動
する。レーザ変位計３４は、半導体レーザ発振機３２お
よび検出器３３からなり、電子部品実装体１の表面形状
を測定するために設けられている。演算装置３５は、レ
ーザ変位計３４により得られた電子部品実装体１の表面
形状測定値に基づいて、接続部分の良品・不良品を判定
する。

【００５０】実装検査装置３による表面形状測定は、駆
動装置３１にて駆動される電子部品実装体１に対して、
所定位置に固定された半導体レーザ発振機３２からレー
ザ光Ｌを照射し、その反射光を検出器３３にて検出する
ことにより行われる。この時、電子部品実装体１の表面
に照射されるレーザ光Ｌが図４に示す軌跡（図中、矢印
で示されている）を描くように、駆動装置３１にて電子
部品実装体１を移動させる。電子部品実装体１の表面を
図４に示すように走査して得られたデータを用い、演算
装置３５にて電子部品実装体１の表面形状（反り量等）
を求める。

【００５１】なお、本実施の形態においては、レーザ変
位計３４を固定し、被測定物である基板２に実装された
電子部品実装体１を移動させて表面形状を測定したが、
レーザ変位計３４を移動させる、あるいは両方を移動さ
せることで測定してもよい。

【００５２】以下に、実装検査装置３による本実施の形
態の実装検査方法について、図５を用いて説明する。図
５は、基板２上への電子部品実装体１の実装時に行われ
る、本実施の形態の実装検査方法を示すフローチャート
である。

【００５３】まず、電子部品実装体１を、基板２の所定
の個所に実装機等を用いて載置する（Ｓ１）。次に、リ
フロー等の接続装置により、電子部品実装体１を基板２
上に接続する（Ｓ２）。次に、実装検査装置３により、
基板２と接続された電子部品実装体１の表面形状を測定
する（Ｓ３）。Ｓ３にて得られる表面形状測定値を用い
て、接続部分や基板２の形状が正常か否かを判定し（Ｓ
４）、正常であると判定された場合、基板２上に電子部
品実装体１が正常に接続された状態、つまり接続良品で
ある判定する（Ｓ５）。また、Ｓ４にて、接続部分の形
状が正常でないと判定された場合は、リペア作業（Ｓ
６）の後、再びＳ１からの作業を繰り返す。

【００５４】以下に示す表１には、実装検査装置３によ
り検出された電子部品実装体１の表面の反り量と、信頼
性試験の結果との関係が示されている。ここでは、１０
０個の電子部品実装体１を対象として行われた、反り量
と信頼性試験の結果との関係が示されている。なお、測
定された反り量とは、反りによって生じる、電子部品実
装体１の厚み方向における表面変位差の最大値である。

【００５５】

【表１】

【００５６】ここで使用された電子部品実装体１および
基板２の具体的な構成は、次のとおりである。

【００５７】電子部品である半導体チップは、縦１１ｍ
ｍ×横１１ｍｍ、厚みが０．４ｍｍである。前記半導体
チップを搭載するキャリア基板は、縦１３ｍｍ×横１３
ｍｍ、厚み０．４ｍｍの、アルミナを材料としたセラミ
ック基板である。前記半導体チップを前記キャリア基板
に搭載する実装方式には、特開昭６３−３０４５８７号
公報に開示されているＳＢＢ（Stud Bump Bonding）方
式が用いられている。さらに、外部接続端子のはんだボ
ール１ａは、０．５ｍｍ径の共晶はんだからなり、図６
に示すように、１６行１６列の格子状に配置されてい
る。また、端子ピッチは０．８ｍｍである。一方、基板
２は、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ、厚み０．８ｍｍの、ガ
ラス繊維入りエポキシ樹脂からなる基板（ガラスエポキ
シ基板）である。

【００５８】以上のように作製された電子部品実装体１
をリフロー装置により基板２上に接続し、その後、実装
検査装置３にて電子部品実装体１の反り量を測定した。
さらに、反り量測定後、信頼性試験（気相熱衝撃試験−
４０℃〜＋８０℃，各３０分）を行った。

【００５９】本来、電子部品実装体１と基板２との熱膨
張係数を比較すると、電子部品実装体＜基板となるた
め、リフローにより実装された後の電子部品実装体１の
表面には、図２（ａ）に示すように、わずかに凸状の反
りが生じている。表１によれば、反り量が５〜１０μｍ
である場合の信頼性が最も良好であるため、この時の形
状が、わずかに凸状の反りが生じた正常の形状であると
考えられる。反り量がこれよりも大きくなると形状異常
が生じているものと判断でき、実際に信頼性試験におい
ても、短寿命であるとの結果が得られている。

【００６０】本方法において良品・不良品を判定する際
には、まず、表１に示すような反り量と信頼性試験の結
果との関係を実験により明確にし、予め判定基準を設定
しておく。この判定基準を用いて、実際に測定された反
り量から、良品・不良品を判定する。

【００６１】このように、実装後の電子部品実装体１の
反り量から接続部分の良品・不良品を判定する、本実施
の形態の実装検査装置３および実装検査方法を採用する
ことで、長期信頼性の保証が可能な実装検査を実現でき
ることが証明された。

【００６２】［実施の形態２］以下、本発明の第２の実
施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、
説明の便宜上、実施の形態１で説明した部材と同じ機能
を有する部材については、同一の参照番号を付記し、そ
の説明を省略する。

【００６３】図７は、本実施の形態の実装検査にて使用
される実装検査装置４の概略構成を示している。

【００６４】実装検査装置４は、実施の形態１にて用い
た実装検査装置３と同様に、駆動装置３１およびレーザ
変位計３４を備え、また、演算装置３５の代わりに演算
装置４１を備えている。この演算装置４１は、レーザ変
位計３４から得られた、電子部品実装体１の接続前後の
表面形状測定値を比較して、接続後の接続部分や基板２
の形状を判定し、良品・不良品を決定する。実装検査装
置４は、さらに、電子部品実装体１の表面形状測定時に
電子部品実装体１と基板２との熱膨張の差により生じる
反りに起因する反り量の誤差を小さくするために、表面
形状測定時の電子部品実装体１および基板２の温度を一
定に保つ温度保持機構（温度保持手段）４２も備えてい
る。温度保持機構４２は、非検査部の温度を測定し、所
定の温度よりも高温あるいは低温側にずれたときには、
ヒータ等や冷却装置を稼動させて加熱あるいは冷却を行
い、温度を一定に保つ制御を行っている。

【００６５】次に、実装検査装置４を用いて行われる本
実施の形態の実装検査方法について、図８に示すフロー
チャートに基づいて説明する。

【００６６】まず、電子部品実装体１を、基板２の所定
個所に実装機等を用いて載置する（Ｓ１１）。次に、基
板２上に載置された電子部品実装体１の表面形状を、実
装検査装置４のレーザ変位計３４にて測定し、接続前の
表面形状測定値を得る（Ｓ１２）。次に、リフロー装置
等の接続装置により、電子部品実装体１を基板２に接続
する（Ｓ１３）。次に、再びレーザ変位計３４により電
子部品実装体１の表面形状を測定し、接続後の表面形状
測定値を得る（Ｓ１４）。次に、演算装置４１にて、接
続前後の表面形状測定値の比較により得られる電子部品
実装体１の反り量の差により、接続部分あるいは基板２
の形状が正常か否かが判定され（Ｓ１５）、正常である
と判定された場合に、電子部品実装体１と基板２との接
続部分を良品とする（Ｓ１６）。Ｓ１５にて接続部分の
形状が正常でないと判定された場合は不良品とし、リペ
ア作業（Ｓ１７）の後、再びＳ１１からの作業を繰り返
す。

【００６７】なお、本実施の形態では、電子部品実装体
１を基板２上に載置した後に、電子部品実装体１の表面
形状を測定したが、載置する前に予め表面形状を測定し
ても同様の効果を得ることができる。

【００６８】以下に示す表２には、実装検査装置４によ
り得られた、電子部品実装体１における接続前後の反り
量の差と、信頼性試験の結果との関係が示されている。
ここでは、１００個の電子部品実装体１を対象として行
われた、反り量の差と信頼性試験の結果との関係が示さ
れている。

【００６９】

【表２】

【００７０】ここで使用された電子部品実装体１および
基板２の具体的な構成は、前記した実施の形態１の場合
と同じであるため、ここでは省略する。

【００７１】実施の形態１においても説明したように、
本来、電子部品実装体１と基板２との熱膨張係数を比較
すると、電子部品実装体＜基板となるため、リフローに
より実装された後の電子部品実装体１の表面は、図２
（ａ）に示すように、わずかに凸状の反りが生じてい
る。従って、反り量の差が０〜マイナスとは、図２
（ｃ）に示す状態に相当し、実際には起こってはならな
い形状異常が生じていることを示している。実際に、表
２に示された結果においても、反り量の差が０〜マイナ
スの場合は短寿命であるという結果になっている。一
方、反り量の差がプラスの場合には、反り量の差が２〜
６μｍ程度の場合に良好な信頼性結果が得られており、
反り量の差がこれよりも大きくなると短寿命となってい
る。これは、反り量の差がプラスであって、且つ大きい
ときには、図２（ｂ）に示すような形状異常が生じてい
るためである。

【００７２】本方法において良品・不良品を判定する際
には、まず、表２に示すような反り量の差と信頼性試験
の結果との関係を実験により明確にし、予め判定基準を
設定しておく。この判定基準を用いて、実際に測定され
た反り量の差から、良品・不良品を判定する。

【００７３】このように、電子部品実装体１における接
続前後の反り量の差から、接続部分や基板２の形状を検
出して良品か不良品かを決定する、本実施の形態の検査
装置および方法を採用することで、長期信頼性の保証が
可能な実装検査を実現することができる。

【００７４】さらに、本実施の形態の実装検査装置４
は、電子部品実装体１の表面形状測定時に電子部品実装
体１と基板２との温度を一定に保つ温度調節機構４２を
備えている。従って、電子部品実装体１と基板２との熱
膨張の差により生じる反りによって及ぼされる、電子部
品実装体１の表面形状の影響を、小さくできる。このた
め、接続部分や基板２の形状が正確に反映された表面形
状測定値から、電子部品実装体１の接続前後の反り量の
差を求めることができるので、実装検査の信頼性がより
向上する。

【００７５】［実施の形態３］以下、本発明の第３の実
施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、
説明の便宜上、実施の形態１または２で説明した部材と
同じ機能を有する部材については、同じ参照番号を付記
し、その説明を省略する。

【００７６】図９は、本実施の形態の実装検査にて使用
される実装検査装置５の概略構成を示している。

【００７７】本実施の形態の実装検査装置５は、電子部
品実装体１を基板２に接続するリフロー装置６の前後そ
れぞれに、電子部品実装体１の表面形状を測定するレー
ザ変位計３４を複数備えている。さらに、基板２上の電
子部品実装体１を搬送する手段として設けられた基板搬
送装置５１は、リフロー装置６の基板搬送手段としても
兼用されている。つまり、本実施の形態の実装検査装置
５は、リフロー装置６と一体的に形成されており、電子
部品実装体１と基板２との接続と、実装検査とを、一連
の作業として実行する。

【００７８】実装検査装置５には、さらに、温度測定機
（温度測定手段）５２と演算装置（判定手段、補正手
段）５３とが設けられている。温度測定機５２は、レー
ザ変位計３４とほぼ同位置に配置されており、表面形状
測定時の電子部品実装体１の温度を測定する。演算装置
５３は、電子部品実装基板１と基板２との熱膨張の差に
より生じる反りに起因する反り量の誤差を小さくするた
め、温度測定機５２の測定結果に応じて表面形状測定値
から得られる電子部品実装体１の反り量を補正すると共
に、実施の形態２の演算装置４１と同様に、接続前後の
表面形状測定値を比較して良品・不良品を判定する。

【００７９】図１０（ａ）ないし図１０（ｃ）には、基
板搬送装置５１を駆動させて電子部品実装体１および基
板２を搬送し、所定位置に固定されたレーザ変位計３４
から発射されるレーザ光Ｌを、電子部品実装体１の表面
に走査する様子が、段階的に示されている。このよう
に、本実施の形態の実装検査装置５は、電子部品実装体
１を搬送しながら表面形状を測定する構成であるため、
レーザ変位計３４を固定したまま、効率よく実装検査を
行うことができる。

【００８０】また、図１１は、実装検査装置５におい
て、電子部品実装体１の表面形状を測定する様子を基板
２の搬送方向から見た図である。同図に示されているよ
うに、本実施の形態においては、接続前後の所定位置そ
れぞれに、６台のレーザ変位計３４が搬送方向に対して
垂直に配置されている。従って、表面形状測定時に電子
部品実装体１上に照射されるレーザ光Ｌの軌跡は、図１
２に示すような、搬送方向に平行な６本線（図中、矢印
で示されている）となり、電子部品実装体１全体の表面
形状を測定することができる。

【００８１】以上のように、本実施の形態の実装検査装
置５は、基板搬送装置５１としてリフロー装置６の搬送
系を利用しているので、電子部品実装体１と基板２との
接続作業と実装検査とを、一連の作業として行うことが
できる。これにより、安価で、かつ効率の良い実装検査
を実現できる。さらに、実装検査装置５は、演算装置５
３にて、表面形状測定時の温度に応じて反り量を補正す
るため、より正確に接続部分の形状を検出して、良品・
不良品の判定を行うことができる。

【００８２】また、図１３には、実装検査装置５におい
て、表面形状測定部分の基板搬送装置５１の搬送路、お
よびレーザ変位計３４の配置を変形した例が示されてい
る。

【００８３】同図に示す表面形状測定部分の基板搬送装
置５１には、搬送方向順に、第１の搬送部５１ａ、第２
の搬送部５１ｂ、および第３の搬送路５１ｃが設けられ
ている。第２の搬送部５１ｂは、第１の搬送部５１ａと
搬送方向がほぼ直交するように配置されている。第３の
搬送部５１ｃは、第１の搬送部５１ａと搬送方向がほぼ
同じになるように配置されている。また、レーザ変位計
３４は、第１の搬送部５１ａおよび第２の搬送部５１ｂ
の位置に、それぞれ１台ずつ固定配置されている。

【００８４】上記の変形例のように基板搬送路５１を形
成し、かつレーザ変位計３４を配置することにより、表
面形状測定時に電子部品実装体１上に照射されるレーザ
光Ｌは、図１４（ａ）または図１４（ｂ）に矢印で示す
ような、交差する２本線（十字線）の軌跡を描くことと
なる。すなわち、電子部品実装体１の表面形状を十字状
に測定することができる。これにより、一方向のみの走
査によって測定するよりも、接続部分の形状をより正確
に検出することができる。

【００８５】なお、上記した実施の形態１ないし３にお
いては、表面形状測定手段としてレーザ変位計３４を用
いたが、焦点深度を用いた変位計や接触式の変位計等を
用いても同様の結果を得ることができる。

【００８６】また、表面形状を測定するための走査パタ
ーンは、上記した実施の形態１ないし３で示したパター
ンに限定されず、同様の結果が得られるパターンであれ
ばよい。

【００８７】また、外部接続端子であるはんだボール１
ａは、図６に示すように完全に格子状に配置される必要
はなく、例えば、図１５（ａ）ないし図１５（ｃ）に示
すように、ほぼ格子状に配置されているものであっても
よい。

【００８８】なお、実施の形態１ないし３では、電子部
品実装体１として半導体チップがキャリア基板にＳＢＢ
法にて搭載された実装体を用いており、さらに、電子部
品実装体１の表面に半導体がむきだしの状態のものが好
ましい。これは、半導体チップがＳｉ等で形成されてお
り、その厚みや表面状態が均一であるため表面形状を測
定しやすく、さらにその測定値として接続部分等の異常
が反映されやすいためである。しかしながら、その他の
実装方法であっても良く、また樹脂等でモールドされた
実装体を用いても良い。

【００８９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の実装検
査装置および実装検査方法によれば、外部接続端子が裏
面に配置された電子部品実装体を基板上に実装する際
に、接続部分の長期信頼性を確実に保証することが可能
な実装検査を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１における実装
検査の様子を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）は、断
面図である。

【図２】（ａ）は、電子部品実装体が基板上に正常に接
続された状態を示す断面図であり、（ｂ）ないし（ｃ）
は、電子部品実装体が基板上に正常に接続されない状態
を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態１における実装検査装置の
概略構成を示す説明図である。

【図４】上記実装検査装置において、電子部品実装体の
表面に形成されるレーザ光の軌跡を示す平面図である。

【図５】上記実装検査装置による実装検査方法を示すフ
ローチャートである。

【図６】本発明の実施の形態１にて用いられる電子部品
実装体の外部接続端子を示す平面図である。

【図７】本発明の実施の形態２における実装検査装置の
概略構成を示す説明図である。

【図８】上記実装検査装置による実装検査方法を示すフ
ローチャートである。

【図９】本発明の実施の形態３における実装検査装置の
概略構成を示す説明図である。

【図１０】（ａ）ないし（ｂ）は、上記実装検査装置に
よる電子部品実装体の表面形状を測定する様子を示す説
明図である。

【図１１】上記実装検査装置において、電子部品実装体
の表面形状を測定する様子を搬送方向から見た断面図で
ある。

【図１２】上記実装検査装置において、電子部品実装体
の表面に形成されるレーザ光の軌跡を示す説明図であ
る。

【図１３】上記実装検査装置の表面形状測定部分におい
て、基板搬送装置の搬送路およびレーザ変位計の配置が
変形された例を示す説明図である。

【図１４】図１３に示す変形例の実装検査装置におい
て、電子部品実装体の表面に形成されるレーザ光の軌跡
を示す説明図である。

【図１５】実施の形態１ないし３にて使用可能な、電子
部品実装体の外部接続端子を示す平面図である。

【図１６】電子部品実装体が、リード部品を用いた実装
方式にて、基板上に実装されている様子を示す斜視図で
ある。

【図１７】リード部品を用いた実装方式において、電子
部品実装体のリード部品と基板側の接続端子とを接続す
るはんだの形状を示す断面図であって、（ａ）は、はん
だ形状が正常な状態を示しており、（ｂ）および（ｃ）
は、はんだ形状が正常でない状態を示している。

【符号の説明】

１電子部品実装体１ａはんだボール（外部接続端子）２基板３実装検査装置４実装検査装置５実装検査装置６リフロー装置（接続装置）３４レーザ変位計（表面形状測定手段）３５演算装置（判定手段）４１演算手段（判定手段）４２温度保持機構（温度保持手段）５２温度測定機構（温度測定手段）５３演算装置（判定手段、補正手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三谷力大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者竹沢弘輝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小椋哲義大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA54 BB13 CC26 EE01 FF61 GG04 MM02 PP12 SS04 2G051 AA65 AB14 AC11 BA10 CB01 DA07 DA20 EB01 5E319 AC01 BB05 CC33 CD04 CD29 CD53 GG03 GG15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部接続端子が実装面側に設けられた電
子部品実装体を、前記外部接続端子を介して基板上へ実
装する際に、前記電子部品実装体と前記基板との接続状
態を検査する実装検査装置であって、前記電子部品実装体の表面形状を測定する表面形状測定
手段と、前記表面形状測定手段により得られる表面形状測定値を
用いて、前記電子部品実装体と前記基板との接続状態を
判定する判定手段とを備え、前記表面形状測定手段は、前記基板への接続後に前記電
子部品実装体の表面形状を測定することを特徴とする実
装検査装置。
【請求項２】前記表面形状測定手段は、さらに、前記
基板への接続前に前記電子部品実装体の表面形状を測定
することを特徴とする請求項１に記載の実装検査装置。
【請求項３】前記電子部品実装体の表面形状測定時
に、前記電子部品実装体および前記基板を所定温度に保
つ温度保持手段をさらに備えたことを特徴とする請求項
１または２に記載の実装検査装置。
【請求項４】前記電子部品実装体の表面形状測定時
に、前記電子部品実装体の温度を測定する温度測定手段
と、前記温度測定手段から得られる温度測定値に基づいて、
前記表面形状測定値を補正する補正手段とをさらに備え
たことを特徴とする請求項１または２に記載の実装検査
装置。
【請求項５】前記電子部品実装体と前記基板とを接続
する接続装置上に設置されていることを特徴とする請求
項１ないし４の何れか一つに記載の実装検査装置。
【請求項６】前記表面形状測定手段は、前記基板上の
電子部品実装体が搬送されている際に、表面形状を測定
することを特徴とする請求項５に記載の実装検査装置。
【請求項７】前記表面形状測定手段は、前記電子部品
実装体の表面を交差する二方向に走査して、表面形状を
測定することを特徴とする請求項１ないし６の何れか一
つに記載の実装検査装置。
【請求項８】前記表面形状測定手段は、前記表面形状
として、前記電子部品実装体の反り量を測定することを
特徴とする請求項１ないし７の何れか一つに記載の実装
検査装置。
【請求項９】外部接続端子が実装面側に設けられた電
子部品実装体を、前記外部接続端子を介して基板上へ実
装する際に、前記電子部品実装体と前記基板との接続状
態を検査する実装検査方法であって、前記基板への接続後に、前記電子部品実装体の表面形状
を測定する第１の工程と、前記第１の工程で得られた接続後の表面形状測定値を用
いて、前記電子部品実装体と前記基板との接続状態を判
定する第２の工程とを含むことを特徴とする実装検査方
法。
【請求項１０】前記第１の工程の前であって、かつ、
前記基板への接続前に、前記電子部品実装体の表面形状
を測定する工程をさらに含み、前記第２の工程では、接続前の表面形状測定値も用い
て、前記電子部品実装体と前記基板との接続状態を判定
することを特徴とする請求項９に記載の実装検査方法。
【請求項１１】前記電子部品実装体の表面形状とし
て、前記電子部品実装体の反り量を測定することを特徴
とする請求項９または１０に記載の実装検査方法。