JP2006234635A - フレキシブルプリント配線板の接合部の非破壊検査方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 人体に悪影響を与え得るＸ線やガンマ線を使用せず、接合部における不都合な欠陥を容易かつ確実に検出できる非破壊検査方法を提供する。
【解決手段】 非破壊検査方法を実施するための装置４０は、被検査体３０を支持可能なステージ４２と、被検査体３０の接続部２４の表面を加熱するためのストロボ光源４４と、被検査体３０の接続部２４の表面温度の経時変化を測定可能な赤外線サーモグラフ４６とを有する。なおステージ４２は、加熱された被検査体３０の温度変化すなわち冷却を促進するために被検査体３０を載置可能なヒートシンク４８を有することが好ましい。
【選択図】 図７

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板の接合部が電気的に接合されているかを判別する非破壊検査方法に関する。
従来の接合部の非破壊検査方法は、例えば、Ｘ線又はガンマ線を用いて接合部の形状を調べるものである。例えば特許文献１には、試料の内部の非破壊検査に用いられる、Ｘ線を利用した非破壊検査方法が開示されている。
特開２００４−２５１９１７号明細書
Ｘ線又はガンマ線を用いた方法では、接合部間の微小な隙間（例えば１μｍ以下のギャップ）の存在を見逃す可能性がある。またＸ線やガンマ線は人体に悪影響を与える虞があるため、その取り扱いには十分注意しなければならない。
そこで本発明は、人体に悪影響を与え得るＸ線やガンマ線は使用せず、接合部における不都合な欠陥を容易かつ確実に検出できる非破壊検査方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに電気的に導通接続されたフレキシブルプリント基板及び基材を用意するステップと、前記フレキシブルプリント基板と前記基材との接合部の表面全体が略均一な温度になるように前記接合部を加熱するステップと、前記接合部の加熱後から前記接合部の表面温度の経時変化を測定するステップと、前記接合部の表面温度の経時変化の測定結果に基づいて、前記接合部の電気的接続状態を検査するステップと、を有する非破壊検査方法を提供する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非破壊検査方法において、前記フレキシブルプリント基板及び前記基材は前記接合部において互いに部分的に導通接続され、前記検査するステップは、前記接合部における部分的な導通接続部位の表面温度が前記接合部の前記部分的な導通接続部位以外の部位の表面温度よりも速く低下することをもって、該部分的な導通接続部位において導通接続がなされていると判断することを含む、非破壊検査方法を提供する。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の非破壊検査方法において、前記加熱するステップは、前記接合部の外側に配置された光源からの照射光によって前記接合部を加熱することを含む、非破壊検査方法を提供する。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の非破壊検査方法において、前記光源は環状形状を有する、非破壊検査方法を提供する。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非破壊検査方法において、前記測定するステップにおいて赤外線サーモグラフが使用される、非破壊検査方法を提供する。
本発明に係る非破壊検査方法によれば、人体に悪影響を与え得るＸ線又はガンマ線を使用せず、接合部の導通接続状態を容易かつ確実に検査することができる。
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係る非破壊検査方法の適用に適した被検査体の作製方法を示す図である。なおこの作製方法は、非導電性フィルムを用いたフレキシブルプリント配線板を接続する技術に基づくものである。
先ず図１（ａ）及び（ｂ）に示すような、ポリイミド等からなるベース板１４上に導電体１２が形成されたフレキシブルプリント基板（以降、ＦＰＣと略称する）１０を用意する。次に図２に示すように、ＦＰＣ１０の導電体１２の一部をエンボス加工して導電体１２の表面に凹凸を形成する。次に図３に示すように、導電体１２のエンボス加工された部位に例えばエポキシ樹脂系の接着剤１６をラミネート状に形成する。次に図４（ａ）に示すような、ＦＰＣ１０の導電体１２に導通接続すべき導電体２０がガラエポ等の剛性基板２２上に形成された基材（以降、ＰＣＢと略称する）１８を用意し、最後に図４（ｂ）に示すようにＰＣＢ１８の導電体２０をＦＰＣ１０の導電体１２に熱プレス等により接着する。このとき導電体１２の凸部と導電体２０との間の接着剤は凸部の周囲に押し出され、導電体１２と導電体２０とが直接接触すなわち導通接続される。このようにして、図６に示すような接合部２４を備えた被検査体３０が作製される。
次に図７は、本発明の好適な非破壊検査方法を実施するための装置４０の概要を示す図である。装置４０は、上述の被検査体３０を支持可能なステージ４２と、被検査体３０の接合部２４の表面を加熱するための、キセノンランプ等のストロボ光源４４と、被検査体３０の接合部２４の表面温度の経時変化を（例えば０．１秒間隔で）測定可能な赤外線サーモグラフ４６とを有する。サーモグラフ４６としては、赤外線放射を利用する公知の赤外線サーモグラフが使用可能である。なおステージ４２は、加熱された被検査体３０の温度変化すなわち冷却を促進するために被検査体３０を載置可能なヒートシンク４８を有することが好ましく、またヒートシンク４８はＸ、Ｙ及びＺいずれの方向にも可動すなわち任意の方向に位置調節可能であることが好ましい。
装置４０は、被検査体３０の接合部２４の表面温度が接合部全体にわたって均一になるように、接合部２４の表面を均一に加熱できる構造を有する。そのためにストロボ光源４４は、接合部２４の外側から均一に光を照射できる形状、例えば環状形状を有することが好ましい。ただしこのような光源形状であっても接合部２４の中央付近と外周付近とでは光源との距離差がまだ存するため、この差により生じ得る接合部の表面温度差を解消するために、装置４０は、ストロボ光源４４から接合部２４の表面に直接向かわない照射光を接合部２４の表面に向けて反射する反射鏡５０をさらに有することが好ましい。
またサーモグラフ４６の代わりに、赤外線サーモグラフと同様に赤外線放射を利用する赤外線カメラを用いてもよい。この場合も、接合部全体の温度分布を画像表示によって知ることができる。
また被検査体３０の接合部２４の温度分布を画像表示する赤外線サーモグラフ又は赤外線カメラの代わりに、測定すべき部位（すなわち導通接続部位及びそれ以外の部位）をスポット計測可能な分光放射計又はスポット放射温度計を用いてもよい。この場合は、接合部２４全体の温度分布を視覚的に示す代わりに、各部位の温度が数値によって表されることになるが、導通接続状態を確認すべき部位及びそれ以外の部位の温度変化を適当な時間間隔（例えば０．１秒刻み）で測定することにより、本発明の非破壊検査方法に必要な経時変化のデータを得ることができる。
本発明においては一般に、サーモグラフ４６はＦＰＣ１０のベース板１４の裏側の面すなわちＰＣＢ１８と接続されない側の面の表面温度を測定する。従って本発明に係る上述の非破壊検査方法を適用するためには、ベース板１４の厚さは所定の厚さ以下であることが望まれる。一例として図８に示す接合部２４の断面において、ＦＰＣ１０のベース板１４は厚さが１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、厚さが１２．５、２５、５０及び７５μｍのポリイミドフィルムである。またＦＰＣ１０の導電体１２は、厚さが５０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、厚さが４、９、１２、１８及び３５μｍの銅箔である。
一方ＰＣＢ１８の導電体２０は、ＦＰＣ１０の導電体１２と同様に、厚さが５０μ以下であることが好ましく、より好ましくは、厚さが４、９、１２、１８及び３５μｍの銅箔である。またＰＣＢ１８の剛性基板２２は、厚さが約１００〜５００μｍのガラエポであることが好ましいが、ＦＰＣ１０のベース板１４と同様に可撓性を備えたポリイミド等の基板であってもよい。
またＦＰＣ１０の導電体１２の凸部１２ａ〜１２ｄの高さ（すなわち導電体１２の凹部１２ｅと導電体２０との厚さ方向距離）ｄは、約３〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくは約５μｍである。また隣接する凸部間のピッチｐは、約０．１〜０．３ｍｍであることが好ましく、より好ましくは約０．２ｍｍである。またピッチｐに関連し、サーモグラフ４６の分解能はピッチｐよりも小さいことが必要とされる。
次に本発明の非破壊検査方法の手順について説明する。
上述のような、互いに電気的に導通接続されたＦＰＣ１０及びＰＣＢ１８からなる被検査体３０を用意し、ヒートシンク４８上に載置する（図７参照）。次に被検査体３０の接合部２４の表面全体が略均一な温度になるように、ストロボ光源４４の発光によって接合部２４を加熱する。ストロボ光源４４の発光直後（すなわち接合部２４の表面温度が均一に昇温されたとき）からの接合部２４の表面温度の経時変化を、サーモグラフ４６を用いて測定する。なお一般に表面温度の冷却は比較的迅速であり、故に経時変化の測定はストロボ発光直後から０．１〜０．３秒間隔で数秒間にわたって行われることが好ましい。
上述の方法によって得られるサーモグラフ４６の測定結果の一例を図９に示す。なお図９はサーモグラフによる接合部２４の一部の出力画像を模式的に示した図であり、ストロボ発光後のある時点での表面温度分布を示すものである。図８に示したように接合部２４におけるＦＰＣ１０の導電体１２は凹凸を有するので、接合部２４において実際に導通接続されているのは導電体１２の凸部のみとなる。本発明に係る非破壊検査方法は、実際に導通接続されている部位（図８の例では凸部１２ａ〜１２ｄ）とされていない部位とでＦＰＣ１０からＰＣＢ１８への熱伝導率が大きく異なることを利用する。すなわち、金属同士が直接当接する部位すなわち凸部での熱伝導率は、一般には樹脂系の接着剤が介在する（場合によっては接着剤もない単なる空隙である）部位すなわち凹部での熱伝導率より数十倍から数百倍であるため、ストロボ発光による加熱後は凸部及びその近傍の方が凹部及びその近傍より速く冷却（すなわちＦＰＣ１０からＰＣＢ１８へ熱移動）することになる。例えば図９に示す例の場合は、複数の凸部１２ａ〜１２ｄのうち凸部１２ｃのみ、他よりもある時点での温度が高く（すなわち冷却速度が遅い）、故に何らかの原因により確実な導通接続がなされていないことを示す。このように、接合部の表面温度の経時変化を測定することにより、接合部の各導通接続部位すなわち凸部の電気的接合状態を非破壊検査することができる。またＸ線やガンマ線を用いた非破壊検査では見落とす可能性がある導通接続部位間の１μｍ程度の微小な隙間があっても、その隙間により熱伝導性は下がるので、本発明による非破壊検査はそのような隙間を見落とすことはない。
本発明は、ＦＰＣのベース板を光照射により短時間で一様に昇温させ、その後の冷却すなわち熱移動を追跡する方法であるので、ＦＰＣと接合する相手はいかなる材料であってもよい。具体的には、ＦＰＣと、ＦＰＣ、硬質プリント配線プリント板、ガラス基板又は半導体チップとの接合が検査可能である。また本発明は、部分的に導通接続された接合部位の非破壊検査に特に好適であるが、無論他の方法による接合部位にも適用可能であり、いずれの場合も接続部位の導通接続状態を簡易かつ確実に検査することができる。
（ａ）本発明に係る非破壊検査方法により検査される被検査体が有するＦＰＣの概略図であり、（ｂ）（ａ）のＦＰＣ上の導電体の部分拡大図である。 図１（ｂ）の導電体にエンボス加工を施した図である。 図２の導電体上に接着剤をラミネートした図である。 （ａ）図１（ａ）のＦＰＣに導通接続すべきＰＣＢの概略図であり、（ｂ）（ａ）の部分拡大図である。 ＦＰＣとＰＣＢとの接合を示す図である。 導通接続されたＦＰＣ及びＰＣＢの概略図である。 本発明に係る非破壊検査方法を実施するための概略の装置構成を示す図である。 被検査体の導通接続部の概略断面図である。 サーモグラフによる被検査体の測定結果の一例を示す図である。
符号の説明
１０ ＦＰＣ
１２、２０ 導電体
１８ ＰＣＢ
２４ 接合部
３０ 被検査体
４０ 装置
４２ ステージ
４４ ストロボ光源
４６ サーモグラフ
４８ ヒートシンク
５０ 反射鏡

Claims (5)

  1. 互いに電気的に導通接続されたフレキシブルプリント基板及び基材を用意するステップと、
    前記フレキシブルプリント基板と前記基材との接合部の表面全体が略均一な温度になるように前記接合部を加熱するステップと、
    前記接合部の加熱後から前記接合部の表面温度の経時変化を測定するステップと、
    前記接合部の表面温度の経時変化の測定結果に基づいて、前記接合部の電気的接続状態を検査するステップと、
    を有する非破壊検査方法。
  2. 前記フレキシブルプリント基板及び前記基材は前記接合部において互いに部分的に導通接続され、前記検査するステップは、前記接合部における部分的な導通接続部位の表面温度が前記接合部の前記部分的な導通接続部位以外の部位の表面温度よりも速く低下することをもって、該部分的な導通接続部位において導通接続がなされていると判断することを含む、請求項１に記載の非破壊検査方法。
  3. 前記加熱するステップは、前記接合部の外側に配置された光源からの照射光によって前記接合部を加熱することを含む、請求項１又は２に記載の非破壊検査方法。
  4. 前記光源は環状形状を有する、請求項３に記載の非破壊検査方法。
  5. 前記測定するステップにおいて赤外線サーモグラフが使用される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非破壊検査方法。
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