JP2002310640A - はんだ表面検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機器から基板を取り外す必要が無く、形状測
定装置よりも大きな基板上のはんだ接合部であっても、
その表面形状を検査する。 【解決手段】 はんだ接合部を直接検査する従来とは異
なり、表面形状転写部１１が基板２０上のはんだ接合部
の表面形状を測定物に転写し、形状測定装置１２が、こ
の測定物の表面形状を検査することにより、間接的には
んだ接合部の表面形状を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、はんだ接合部の経
年劣化を把握するためのはんだ表面検査装置及び方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、はんだ接合部は、長期間の使用
に伴い、はんだの金属組織が粗大化することにより、剥
離やき裂が発生して経年的に劣化する。ここで、はんだ
の金属組織を観察すれば、経年劣化の目安を得られるこ
とが知られている。

【０００３】一般に、はんだの金属組織を観察する場
合、試料を破壊する必要がある。しかしながら、試料の
破壊を避けるため、非破壊で検査する試みがなされてい
る。係る非破壊検査の方法としては、例えば、金属組織
の粗大化に伴い表面の凹凸が変化することに着目した方
法がある。

【０００４】一方、経年劣化の別の目安として、機器の
電源の入断の繰り返しにより発生する熱疲労き裂の長さ
を測定する方法がある。これらの方法は、いずれも機器
から基板を取り外して形状測定装置にセットし、基板上
のはんだ接合部を直接測定することにより、非破壊で経
年劣化の目安を得ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の非破壊検査方法では、機器から基板を取り外す必要が
ある。また、基板の大きさが形状測定装置に入る大きさ
に制限されるので、部品の取り付け方向によっては対象
部品が測定不可能となり、やむをえず基板を小さく切断
する場合がある。

【０００６】また、はんだ接合部の表面がフラックスで
覆われている場合には、はんだ接合部の真の表面形状が
測定不可能となる場合がある。

【０００７】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、機器から基板を取り外す必要が無く、形状測定装置
よりも大きな基板上のはんだ接合部であっても、その表
面形状を検査し得るはんだ表面検査装置及び方法を提供
することを目的とする。

【０００８】また、本発明の他の目的は、フラックスで
覆われたはんだ接合部の真の表面形状を検査し得るはん
だ表面検査装置及び方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、はんだ
接合部を直接検査する従来とは異なり、はんだ接合部の
表面形状を複製し、その複製物の表面形状を検査する構
成により、基板の取り外しや、大きい基板の切断を伴わ
ずに、はんだ接合部の表面形状を検査できることにあ
る。また、フラックスで覆われたはんだ接合部であって
も、表面形状を検査することができる。

【００１０】さて以上のような本発明の骨子に基づいて
具体的には以下のような手段が講じられる。なお、以下
の各発明は、重複した記載を避ける観点から、装置又は
方法として表現された場合を示すが、表現されたカテゴ
リーに限らず、方法、装置、システム又はプログラム等
の他のカテゴリーで表現してもよいことは言うまでもな
い。第１の発明は、はんだ接合部の表面形状を検査する
ためのはんだ表面検査装置であって、前記はんだ接合部
の表面形状を測定物に転写する形状転写手段と、前記転
写手段により転写された測定物の表面形状を測定する形
状測定手段と、前記測定手段による測定結果を出力する
結果出力手段と、を備えたはんだ表面検査装置である。

【００１１】このように、はんだ接合部を直接検査する
従来とは異なり、はんだ接合部の表面形状を測定物に転
写し、この測定物の表面形状を検査することにより、間
接的にはんだ接合部の表面形状を検査する。

【００１２】従って、機器から基板を取り外す必要が無
く、形状測定装置よりも大きな基板上のはんだ接合部で
あっても、その表面形状を検査することができる。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、前記
形状転写手段が、加熱した熱可塑性樹脂を前記はんだ接
合部の表面に貼付けられたフィルム上に滴下する機能を
有しており、前記測定物が、熱可塑性樹脂付フィルムの
剥離面であり、前記形状測定手段が、前記はんだ接合部
から剥離された熱可塑性樹脂付フィルムの剥離面の表面
形状を測定するはんだ表面検査装置である。これによ
り、第１の発明の作用を容易且つ確実に奏することがで
きる。

【００１４】第３の発明は、はんだ接合部の表面形状を
検査するためのはんだ表面検査方法であって、溶剤を含
ませたフィルムを前記はんだ接合部に貼付するフィルム
貼付工程と、前記フィルム貼付工程により貼付けられた
フィルムから溶剤を揮発させる溶剤揮発工程と、前記溶
剤揮発工程により溶剤を揮発させた後、前記フィルム上
に加熱した熱可塑性樹脂を滴下し、この熱可塑性樹脂を
固化させて前記フィルムの表面形状を固定する表面形状
固定工程と、を含んでいるはんだ表面検査方法である。

【００１５】これにより、表面形状固定工程にて固化し
た熱可塑性樹脂をフィルムごと、はんだ接合部から剥離
し、この剥離面の表面形状を測定すればよいので、第１
の発明と同様に、機器から基板を取り外す必要が無く、
形状測定装置よりも大きな基板上のはんだ接合部であっ
ても、その表面形状を検査することができる。

【００１６】第４の発明は、第３の発明であって、前記
はんだ接合部の表面をフラックスが覆っているとき、前
記フィルム貼付工程よりも前に、前記フラックスを除去
するための前処理工程を含んでおり、前記前処理工程
は、前記フラックスを溶解させる溶剤を含ませたフィル
ムをはんだ接合部に貼付する第１工程と、前記第１工程
により貼付けられたフィルムから溶剤を揮発させ、前記
フィルム中にフラックスを保持させる第２工程と、前記
第２工程により溶剤を揮発させた後、前記フィルムをは
んだ接合部から剥離する第３工程と、を含んでいるはん
だ表面検査方法である。

【００１７】これにより、はんだ接合部の表面を覆った
フラックスを除去できるので、第３の発明の作用に加
え、フラックスで覆われたはんだ接合部の真の表面形状
を検査することができる。

【００１８】なお、以上のような各発明において、前記
フィルムは、厚さ３０〜１００μｍのアセチルセルロー
スを材料に用いてもよい。また、前記溶剤は、酢酸メチ
ル、イソプロピルアルコール及びリモネンのうち、いず
れか１種類以上を含有してもよい。さらに、前記熱可塑
性樹脂は、低融点パラフィン又はエチレン酢酸ビニル共
重合体を材料に用いてもよい。このようなフィルム、溶
剤及び／又は熱可塑性樹脂を用いた場合、上述した作用
を容易且つ確実に奏することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態に
係るはんだ表面検査装置の構成を示す模式図である。こ
のはんだ表面検査装置１０は、プリント基板２０のはん
だ接合部の表面検査に用いられるものであり、具体的に
は、表面形状転写部１１、形状測定装置１２及び出力装
置１３を備えている。なお、形状測定装置１２及び出力
装置１３は、検査装置本体１４ともいう。

【００２０】ここで、表面形状転写部１１は、検査装置
本体１４から独立して移動可能に設けられ、はんだ接合
部の表面形状を転写するものであって、具体的には図２
に示すようなプリント基板２０上のはんだ接合部２１
（プリント基板２０と部品２２とをはんだ２３により接
合した部分）に対し、図３に示すように、溶剤付きフィ
ルムＳＦをプリント基板２０上のはんだ接合部２１に貼
り付ける貼付機能と、溶剤の揮発の後、図４に示すよう
に、溶剤付きフィルムＳＦから溶剤無しフィルムＦに変
化した当該フィルムＦに熱可塑性樹脂Ｒを加熱して液状
で滴下させる加熱・滴下機能とをもっている。

【００２１】形状測定装置１２は、表面形状転写部１１
により熱可塑性樹脂付きフィルムＦに転写されたはんだ
接合部２１の表面形状を測定し、測定結果を出力装置１
３に送出するものである。出力装置１３は、形状測定装
置１２から送出された測定結果を出力するものである。

【００２２】次に、ここで用いられるフィルム及び溶剤
等について詳述する。フィルムＦは、基材が表面形状転
写部１１に保持されており、転写前に溶剤が塗布されて
はんだ接合部２１に貼り付けられるものであり、基材と
してアセチルセルロースが使用されている。基材のアセ
チルセルロースは、溶剤に溶け易く、成形性や剥離性に
優れる性質をもっている。

【００２３】溶剤としては、酢酸メチルが使用され、さ
らに、イソプロピルアルコール及び／又はリモネンが含
有される。酢酸メチルは、基材のアセチルセルロースを
溶解させる作用を有し、短時間の塗布であればフィルム
Ｆを溶解させずに軟化させるのに好適である。

【００２４】イソプロピルアルコール及びリモネンは、
各々はんだ接合部２１のフラックスを溶解させる作用を
有し、フィルムＦとフラックスとを一体化させる作用を
有する。なお、本明細書中、「フラックス」ははんだ接
合部２１の保護剤であり、「溶剤」はフィルムＦに塗布
される薬品であって、両者は異なるものである。

【００２５】フィルムＦの厚さは、３０μｍ以下では溶
解又は破損の可能性があり、１００μｍ以上では表面形
状を粗く不正確に転写する可能性があるため、３０μｍ
から１００μｍの範囲内にあることが最も好ましい。

【００２６】熱可塑性樹脂Ｒは、表面形状転写部１１か
らフィルムＦ上に滴下されて固化するものであって、具
体的には例えば、低融点パラフィン及びエチレン酢酸ビ
ニル共重合体が使用されている。なお、熱可塑性樹脂Ｒ
は、はんだよりも低い融点を有し、固化により、フィル
ムＦの反りや縮みを防ぎ、はんだ接合部２１の表面形状
をフィルムＦに固定（転写）させる機能を有する。

【００２７】ここで、低融点パラフィンは、約４０℃で
軟化する性質を有し、高温のヒータを不要とする利点を
奏する。エチレン酢酸ビニル共重合体は、数秒間で固化
する性質を有し、作業性に優れている利点を奏する。

【００２８】次に、以上のように構成されたはんだ表面
検査装置によるはんだ表面検査方法について図５のフロ
ーチャートを用いて説明する。まず、操作者により、図
２に示す如き、はんだ接合部２１の表面にフラックスが
付着しているか否かが判定される（ＳＴ１）。フラック
スが付着している場合には、表面形状転写部１１によ
り、図３に示すように、溶剤付きフィルムＳＦがはんだ
接合部２１に貼付される（ＳＴ２）。このとき、溶剤に
含まれるイソプロピルアルコール及び／又はリモネンが
各々はんだ接合部２１のフラックスを溶解させ、フラッ
クスと溶剤付きフィルムＳＦとを一体化させる。

【００２９】次に、数分間の経過により、溶剤付きフィ
ルムＳＦ中から溶剤を揮発させる（ＳＴ３）。しかる
後、操作者が溶剤無しのフィルムＦを剥離することによ
り、フィルムＦと一体化したフラックスを除去する（Ｓ
Ｔ４）。これにより、フラックスが厚かった場合にはフ
ラックスの剥離面が得られ、フラックスが薄かった場合
には清浄なはんだ表面が得られる。

【００３０】フラックスを除去した場合、又はステップ
ＳＴ１にてフラックスの付着が無いと判定された場合に
は、同様に図３に示すように、溶剤付きフィルムＳＦが
はんだ接合部２１に貼付けられる（ＳＴ５）。次に、数
分間の経過により、溶剤付きフィルムＳＦ中から溶剤を
揮発させる（ＳＴ５）。

【００３１】その後、表面形状転写部１１は、図４に示
すように、加熱して流動性を持たせた熱可塑性樹脂Ｒを
フィルムＦの上に滴下させる（ＳＴ７）。熱可塑性樹脂
Ｒが固化した後（ＳＴ８）、熱可塑性樹脂Ｒ付のフィル
ムＦは、操作者により、プリント基板２０から剥離され
る（ＳＴ９）。ここで、熱可塑性樹脂Ｒ付のフィルムＦ
の剥離面（フィルム面）には、はんだ接合部２１の表面
形状が転写されて複製されている。なお、この熱可塑性
樹脂Ｒ付のフィルムＦは、プリント基板２０の大きさと
基板２０内の部品２２の位置との両者に無関係に、はん
だ接合部２１の表面形状を複製できる性質をもつ。

【００３２】このような熱可塑性樹脂Ｒ付のフィルムＦ
は、操作者により、剥離面の角度が任意の位置に固定さ
れて形状測定装置１２にセットされ（ＳＴ１０）、しか
る後、形状測定装置１２により、剥離面の形状が測定さ
れる（ＳＴ１１）。この測定結果は、出力装置１３を介
して出力される（ＳＴ１２）。

【００３３】これにより、部品２２がプリント基板２０
上のいかなる位置に取り付けてあっても、形状測定装置
１２側の制限を受けずにはんだ接合部２１の表面形状を
検査することができる。

【００３４】上述したように本実施形態によれば、はん
だ接合部２１を直接検査する従来とは異なり、はんだ接
合部２１の表面形状を熱可塑性樹脂Ｒ付きのフィルムＦ
の剥離面に複製し、この剥離面の表面形状を検査するの
で、プリント基板２０の取り外しや、大きい基板の切断
を伴わずに、はんだ接合部２１の表面形状を検査するこ
とができる。

【００３５】はんだ接合部２１から取り外した熱可塑性
樹脂Ｒ付きフィルムＦの剥離面の角度を形状測定装置１
２の任意の位置に固定できるので、対象機器から基板２
０を取り外したり、形状測定装置１２の制限から基板２
０上の測定位置が限られることなく、はんだ接合部２１
の表面形状を検査することができる。

【００３６】表面形状を転写する表面形状転写部１１が
検査装置本体１４から独立しているため、対象機器にプ
リント基板２０が搭載された状態でもはんだ接合部２１
の表面形状を測定することができる。

【００３７】すなわち、対象機器からプリント基板２０
を取り外したり、形状測定装置の制限から測定位置が限
られることなく、はんだ接合部２１の表面形状を検査す
ることができる。

【００３８】はんだ接合部２１の表面がフラックスで覆
われていてもフラックスを除去することにより、はんだ
接合部２１の真の表面形状を検査することができる。

【００３９】また、本実施形態によれば、以下の（ａ）
〜（ｄ）のようなフィルムＦや溶剤を用いた場合、はん
だ接合部２１の表面形状を剥離面に正確に転写できるた
め、上述した効果を容易且つ確実に奏することができ
る。

【００４０】（ａ）フィルムＦに厚さ３０〜１００μｍ
のアセチルセルロースを使用しているので、はんだ接合
部２１の表面形状を正確に転写することができる。

【００４１】（ｂ）溶剤にフィルムＦを軟化させる作用
を持つ酢酸メチルを含んでいるので、溶剤付きフィルム
ＳＦをはんだ接合部２１の表面になじませることがで
き、表面形状を正確に転写することができる。

【００４２】（ｃ）溶剤にフラックスを溶解させる作用
を持つイソプロピルアルコール及び／又はリモネンを含
んでいるので、はんだ接合部２１の表面のフラックスを
溶剤付きフィルムＳＦと一体化させることができ、表面
形状を正確に転写することができる。

【００４３】（ｄ）熱可塑性樹脂Ｒに低融点パラフィン
及び／又はエチレン酢酸ビニル共重合体を使用している
ので、フィルムＦの反りや縮みを防ぐことができ、表面
形状を正確に転写することができる。

【００４４】なお、本願発明は、上記各実施形態に限定
されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない
範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施
形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、そ
の場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記
各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示
される複数の構成用件における適宜な組み合わせにより
種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される
全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発
明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施す
る場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるもの
である。

【００４５】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、機
器から基板を取り外す必要が無く、形状測定装置よりも
大きな基板上のはんだ接合部であっても、その表面形状
を検査できる。また、フラックスで覆われたはんだ接合
部の真の表面形状を検査できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るはんだ表面検査装置
の構成を示す模式図

【図２】同実施形態におけるはんだ接合部を説明するた
めの模式断面図

【図３】同実施形態におけるフィルムの貼付けを説明す
るための模式断面図

【図４】同実施形態における熱可塑性樹脂の滴下を説明
するための模式断面図

【図５】同実施形態におけるはんだ表面検査方法を説明
するためのフローチャート

【符号の説明】

１０…はんだ表面検査装置 １１…表面形状転写部 １２…形状測定装置 １３…出力装置 １４…検査装置本体 ２０…プリント基板 ２１…はんだ接合部 ２２…部品 ２３…はんだ ＳＦ…溶剤付きフィルム Ｆ…フィルム Ｒ…熱可塑性樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 理也 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 2F069 AA66 BB14 BB40 DD13 DD25 DD27 DD30 GG00 KK10 PP04 RR03 RR07 RR09 2G052 AA11 AD32 FC02 FC09 FC15 FD04 GA00 JA04 JA07 JA16 2G055 AA01 AA08 BA09 CA12 CA13 EA06

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだ接合部の表面形状を検査するため
   のはんだ表面検査装置であって、 前記はんだ接合部の表面形状を測定物に転写する形状転
   写手段と、 前記転写手段により転写された測定物の表面形状を測定
   する形状測定手段と、 前記測定手段による測定結果を出力する結果出力手段
   と、 を備えたことを特徴とするはんだ表面検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のはんだ表面検査装置に
   おいて、 前記形状転写手段は、加熱した熱可塑性樹脂を前記はん
   だ接合部の表面に貼付けられたフィルム上に滴下する機
   能を有しており、 前記測定物は、熱可塑性樹脂付フィルムの剥離面であ
   り、 前記形状測定手段は、前記はんだ接合部から剥離された
   熱可塑性樹脂付フィルムの剥離面の表面形状を測定する
   ことを特徴とするはんだ表面検査装置。
3. 【請求項３】 はんだ接合部の表面形状を検査するため
   のはんだ表面検査方法であって、 溶剤を含ませたフィルムを前記はんだ接合部に貼付する
   フィルム貼付工程と、 前記フィルム貼付工程により貼付けられたフィルムから
   溶剤を揮発させる溶剤揮発工程と、 前記溶剤揮発工程により溶剤を揮発させた後、前記フィ
   ルム上に加熱した熱可塑性樹脂を滴下し、この熱可塑性
   樹脂を固化させて前記フィルムの表面形状を固定する表
   面形状固定工程と、 を含んでいることを特徴とするはんだ表面検査方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のはんだ表面検査方法で
   あって、 前記はんだ接合部の表面をフラックスが覆っていると
   き、前記フィルム貼付工程よりも前に、前記フラックス
   を除去するための前処理工程を含んでおり、 前記前処理工程は、 前記フラックスを溶解させる溶剤を含ませたフィルムを
   はんだ接合部に貼付する第１工程と、 前記第１工程により貼付けられたフィルムから溶剤を揮
   発させ、前記フィルム中にフラックスを保持させる第２
   工程と、 前記第２工程により溶剤を揮発させた後、前記フィルム
   をはんだ接合部から剥離する第３工程と、 を含んでいることを特徴とするはんだ表面検査方法。
5. 【請求項５】 請求項３又は請求項４に記載のはんだ表
   面検査方法において、 前記フィルムは、厚さ３０〜１００μｍのアセチルセル
   ロースを材料に用いたことを特徴とするはんだ表面検査
   方法。
6. 【請求項６】 請求項３乃至請求項５のいずれか１項に
   記載のはんだ表面検査方法において、 前記溶剤は、酢酸メチルを含有することを特徴とするは
   んだ表面検査方法。
7. 【請求項７】 請求項３乃至請求項６のいずれか１項に
   記載のはんだ表面検査方法において、 前記溶剤は、イソプロピルアルコールを含有することを
   特徴とするはんだ表面検査方法。
8. 【請求項８】 請求項３乃至請求項７のいずれか１項に
   記載のはんだ表面検査方法において、 前記溶剤は、リモネンを含有することを特徴とするはん
   だ表面検査方法。
9. 【請求項９】 請求項３乃至請求項８のいずれか１項に
   記載のはんだ表面検査方法において、 前記熱可塑性樹脂は、低融点パラフィンを材料に用いた
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載したはん
   だ表面検査方法。
10. 【請求項１０】 請求項３乃至請求項９のいずれか１項
    に記載のはんだ表面検査方法において、 前記熱可塑性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合体を材
    料に用いたことを特徴とするはんだ表面検査方法。