JP2008045883A - Inspection method and inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に塗布されたクリームはんだの状態を検査する検査方法および検査装置に関するものである。 The present invention relates to an inspection method and an inspection apparatus for inspecting the state of cream solder applied on a substrate.
従来より、電子部品が実装された基板の品質の安定化を図るため、塗布されたクリームはんだの状態を検査する検査装置が開発されている。 Conventionally, in order to stabilize the quality of a substrate on which electronic components are mounted, an inspection apparatus for inspecting the state of applied cream solder has been developed.
例えば、特許文献1には、半導体装置が搭載された基板において、半導体装置と基板との間に塗布されたクリームはんだを検査する方法が開示されている。この方法では、基板に対して赤外光を照射し、クリームはんだ表面で反射する反射光をカメラで撮像し、この画像信号データをAD変換して濃淡画像信号を取得し、所定の領域内の予め設定した濃度値より大きい画素からなる面積を計測することによりクリームはんだの状態を検出する。
For example,
また、特許文献2には、X線による透過画像に基づいて、基板上に形成されたクリームはんだの状態を検査する方法が開示されている。この方法では、基板に対してX線を照射し、基板を透過したX線透過画像を検出し、このX線透過画像に基づいてクリームはんだの状態を検出する。
しかしながら、特許文献1の方法では、クリームはんだ表面からの反射光に基づいてクリームはんだの状態を検出するため、クリームはんだ表面の状態は検査することができるものの、クリームはんだ内部の状態を検査することができなかった。また、特許文献2の方法では、クリームはんだ内部の状態は検査できるものの、X線を用いるため、装置の価格が高い、X線遮断具の配置等で装置が大きい等の問題があった。
However, in the method of
そこで、本願発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、より容易にクリームはんだ内部の状態を検出することができる検査方法および検査装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an inspection method and an inspection apparatus that can more easily detect the state of cream solder.
上述したような課題を解決するために、本発明に係る検査方法は、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射するステップと、赤外光が照射された基板を撮像するステップと、基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいて、基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出するステップとを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an inspection method according to the present invention includes a step of irradiating a substrate coated with cream solder with infrared light having a predetermined intensity, and a substrate irradiated with infrared light. And a step of detecting a cross-sectional shape of the cream solder along a surface separated from the substrate based on an image representing an intensity distribution of infrared light reflected from the substrate.
上記検査方法において、クリームはんだの断面積に基づいて、クリームはんだの状態を判定するステップをさらに有するようにしてもよい。 The inspection method may further include a step of determining the state of the cream solder based on the cross-sectional area of the cream solder.
また、本発明に係る検査装置は、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明手段と、赤外光が照射された基板を撮像する撮像手段と、基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいて、基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。 Further, the inspection apparatus according to the present invention includes an illumination unit that irradiates infrared light having a predetermined intensity on a substrate coated with cream solder, an imaging unit that images the substrate irradiated with infrared light, and a substrate. And detecting means for detecting a cross-sectional shape of the cream solder along a surface separated from the substrate based on an image representing an intensity distribution of infrared light reflected from the substrate.
本発明によれば、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射し、この基板を撮像し、撮像された画像における電極パッドからの反射光からクリームはんだの断面形状を検出することにより、従来のようにX線を用いずにクリームはんだの内部の状態を検出することが可能となるので、コストダウン、装置の小型化等が可能となり、結果として、より容易にクリームはんだ内部の状態を検出することができる。 According to the present invention, a substrate coated with cream solder is irradiated with infrared light having a predetermined intensity, the substrate is imaged, and the cross-sectional shape of the cream solder is reflected from the reflected light from the electrode pad in the captured image. By detecting this, it becomes possible to detect the internal state of the cream solder without using X-rays as in the prior art, which makes it possible to reduce costs, reduce the size of the device, etc., and as a result, more easily The internal state of the cream solder can be detected.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[検査装置の構成]
図1に示すように、本実施の形態に係る検査装置1は、照明装置2と、調光装置3と、撮像装置4と、駆動装置5と、表示装置6と、入力装置7と、制御装置8とを備える。
[Configuration of inspection equipment]
As shown in FIG. 1, the
照明装置2は、赤外線LED(Light Emitting Diode)など赤外光を出力する照明装置から構成され、調光装置3から供給される電圧(以下、「供給電圧」と呼ぶ。)により駆動する。例えば図2に示すように、照明装置2を構成する赤外線LED2aは、基板Pの上方において、光軸が基板Pの主表面に垂直な軸に対して10度±6度を有するように設置される。図2のように、一対の赤外線LED2aが設けられている場合には、それぞれは上記垂直な軸に対して線対称に設けるようにしてもよい。このような照明装置2からは、875±30nmの波長の赤外光を出力可能となっている。なお、図2に示すように、照明装置2は、赤外線LED2aのみならず、可視光を照射する可視光LED2bを設けるようにしてもよい。
The
調光装置3は、照明装置2に供給電圧を供給する装置である。ここで、供給電圧は、制御装置8からの指示に基づいて調節される。
The
撮像装置4は、CCD(Charge Coupled Device)カメラなどから構成され、赤外領域の波長感度を有する。撮像装置4は、制御装置8の指示に基づいて撮像を行う。このような撮像装置4は、例えば図2に示すように、基板P上方に設けるようにしてもよい。
The
駆動装置5は、基板の搬入および搬出を実現するための搬送装置(図示せず)や撮像装置4を基板上方で移動させる移動装置(図示せず)等に設けられたモータやアクチュエータなどから構成される。このような駆動装置5は、制御装置8の指示に基づいて駆動する。
The
表示装置6は、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)またはFED(Field Emission Display)等の公知の表示装置から構成される。このような表示装置6は、制御装置8の指示に基づいて各種情報を表示する。
The
入力装置7は、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する装置から構成される。入力装置7により検出された情報は、制御装置8に入力される。
The
制御装置8は、検査装置1の全体の動作を制御するための装置であり、照明制御部81、画像処理部82、駆動制御部83、I/F部84、記憶部85および主制御部86を備える。
The
照明制御部81は、主制御部86の指示に基づいて、照明装置2から照射させる赤外光の光強度を設定する機能部である。設定した強度は、調光装置3に出力される。調光装置3は、照明制御部81により設定された強度にしたがって供給電圧を調整する。これにより、照明装置2から所定の強度の赤外光が出力される。
The
画像処理部82は、主制御部86の指示に基づいて、撮像装置4に撮像の指示を出し、この指示に基づいて撮像装置4により撮像された取込画像に対してA/D変換等の画像処理を行い画像データを出力する機能部である。これにより、例えば図3に示すような反射光の光強度が濃淡で表された画像データが生成される。
The
駆動制御部83は、主制御部86の指示に基づいて、駆動装置5を駆動させるための駆動信号を生成して出力する機能部である。
The
I/F部84は、主制御部86の指示に基づいて、各種情報を表示装置6に表示させる。さらに、入力装置7により検出された各種情報を主制御部86に送出する。
The I /
記憶部85は、主制御部86の指示に基づいて、画像データ等の各種情報を記憶する機能部である。
The
主制御部86は、例えば、ユーザやホストコンピュータ等の外部からの指示に基づいて、照明制御部81、画像処理部82、駆動制御部83およびI/F部84に対して指示を出すことにより、基板に印刷されたクリームはんだの状態を検査する検査動作を実現する機能部である。このような主制御部86は、クリームはんだが塗布された基板を撮像させる撮像部86aと、その画像データからクリームはんだの断面形状を検出してその断面積を算出する検出部86bと、算出されたクリームはんだの断面積からそのクリームはんだの良否を判定する判定部86cとを備える。
The
このような制御装置8は、CPU等の演算装置、メモリ、HDD(Hard Disc Drive)等の記憶装置、インターネット、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うI/F装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した照明制御部81、画像処理部82、駆動制御部83、I/F部84、記憶部85、主制御部86が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。
Such a
[動作原理]
次に、本実施の形態に係る検査装置1の動作原理について説明する。
[Operating principle]
Next, the operation principle of the
クリームはんだは、はんだ粉末とフラックスとから構成されており、このようなクリームはんだが塗布された基板に赤外光を照射すると、この赤外光は、クリームはんだ中のフラックスを透過しながらクリームはんだ中を進行し、金属層からなる電極パッドに到達した赤外光は、この電極パッドにより反射される。この反射光は、再びクリームはんだ中のフラックスを透過して、クリームはんだ外部に放出された赤外光が撮像装置4により検出される。
Cream solder is composed of solder powder and flux. When infrared light is irradiated onto a substrate coated with such cream solder, the infrared light passes through the flux in the cream solder and cream solder. Infrared light that travels inside and reaches the electrode pad made of a metal layer is reflected by the electrode pad. This reflected light is transmitted again through the flux in the cream solder, and the infrared light emitted to the outside of the cream solder is detected by the
このようにクリームはんだ中を透過する際、赤外光は、はんだ粉末により散乱させられたり、フラックスにより減衰したりする。したがって、クリームはんだがより厚いほど、赤外光は、クリームはんだ内でより長い距離を通過するため、散乱したり減衰したりする成分が多くなり、結果として反射光の光強度が弱くなる。 In this way, when passing through the cream solder, infrared light is scattered by the solder powder or attenuated by the flux. Therefore, the thicker the cream solder, the more the infrared light passes through the cream solder and the more components that scatter or attenuate, resulting in a weaker light intensity of the reflected light.
図3(a)〜図3(c)は、クリームはんだをスクリーン印刷により印刷する際のスクリーンの厚さをそれぞれ50μm,70μm,100μmとした基板に所定の強度に設定した赤外光を照射し、その基板を撮像装置4により撮像したときの画像である。この図3(a)〜図3(c)において、各画素の明るさは、基板表面で反射した赤外光の光強度を表しており、光強度が高いほど白く、光強度が低いほど黒く表示されている。
3 (a) to 3 (c) irradiate a substrate having a screen thickness of 50 μm, 70 μm, and 100 μm when the cream solder is printed by screen printing with infrared light set to a predetermined intensity, respectively. This is an image when the substrate is imaged by the
図3(a)〜図3(c)に示されるように、基板を構成するシリコンは、赤外光が透過するため反射光が殆ど生じないので、黒く表示されている。基板上に形成された金属層からなる電極パッドは、赤外光を反射するため、白く表示されている。 As shown in FIGS. 3A to 3C, the silicon constituting the substrate is displayed in black because almost no reflected light is generated because infrared light is transmitted. The electrode pad made of a metal layer formed on the substrate is displayed in white because it reflects infrared light.
電極パッド上に塗布されたクリームはんだは、図3(b)、図3(c)のようにクリームはんだが厚い場合(70μm,100μm)、反射光の光強度が弱くなるため、電極パッド上に黒く表示される。一方、図3(a)のようにクリームはんだが薄い場合(50μm)には、反射光の光強度が強いために白く表示されており、電極パッドと殆ど区別することができない。 When the cream solder applied on the electrode pad is thick (70 μm, 100 μm) as shown in FIGS. 3B and 3C, the light intensity of the reflected light is weakened. Displayed in black. On the other hand, when the cream solder is thin as shown in FIG. 3A (50 μm), it is displayed in white because the light intensity of the reflected light is strong, and is hardly distinguishable from the electrode pad.
上述したようにクリームはんだの厚みにより基板からの反射光の光強度が変化するので、その反射光の強度分布、言い換えると画像の明るさに基づいてクリームはんだの断面形状を検出することができる。すなわち、同じ明るさの画素の部分は、赤外光が同じ距離だけクリームはんだを透過したと考えられるので、クリームはんだの厚さが等しいと言うことができる。また、一定の明るさ以下の領域は、クリームはんだが一定以上の厚みをもって塗布された領域と言うことができる。 As described above, since the light intensity of the reflected light from the substrate changes depending on the thickness of the cream solder, the cross-sectional shape of the cream solder can be detected based on the intensity distribution of the reflected light, in other words, the brightness of the image. That is, it can be said that the portions of pixels having the same brightness have the same cream solder thickness because infrared light is considered to have passed through the cream solder by the same distance. Moreover, the area | region below fixed brightness can be said to be the area | region where the cream solder was apply | coated with thickness more than fixed.
このため、基板P状に塗布されたクリームはんだが、例えば図4(a)〜図4(c)に示すような断面(基板面に対して垂直な方向)をそれぞれ有する場合、これらの基板Pに対して所定の強度の赤外光を照射して基板Pを撮像したとき、それぞれの画像は図5(a)〜図5(c)に示すようになる。 For this reason, when the cream solder applied to the substrate P has cross sections (directions perpendicular to the substrate surface) as shown in FIGS. 4A to 4C, for example, these substrates P When the substrate P is imaged by irradiating infrared light with a predetermined intensity to each, the images are as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c).
具体的には、図4(a)に示すように、クリームはんだaが厚くかつ広く塗布されている場合、赤外光は、クリームはんだの広い平面領域においてクリームはんだ内部を通過する距離が長くなる。このため、図5(a)に示すように、暗部(符号e)の面積が大きな画像が得られる。この暗部eの形状は、クリームはんだaの所定の厚さにおける断面形状と言うことができる。 Specifically, as shown in FIG. 4A, when the cream solder a is thick and widely applied, the infrared light has a longer distance to pass through the cream solder in a wide planar area of the cream solder. . For this reason, as shown to Fig.5 (a), an image with a large area of a dark part (code | symbol e) is obtained. The shape of the dark part e can be said to be a cross-sectional shape of the cream solder a at a predetermined thickness.
一方、図4(b)に示すように、クリームはんだbがクリームはんだaよりも薄くかつ狭く塗布されている場合、クリームはんだ内部を通過する平面領域が狭くなるとともに、クリームはんだ内部を通過する距離も短くなる。このため、図5(b)に示すように暗部(符号f)の面積が小さな画像が得られる。この暗部fの形状は、クリームはんだbの所定の厚さにおける断面形状と言うことができる。 On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the cream solder b is applied thinner and narrower than the cream solder a, the planar area passing through the cream solder becomes narrower, and the distance passing through the cream solder. Is also shortened. For this reason, as shown in FIG.5 (b), the image with a small area of a dark part (code | symbol f) is obtained. The shape of the dark part f can be said to be a cross-sectional shape of the cream solder b at a predetermined thickness.
また、図4(c)に示すように、クリームはんだcの内部に気泡dが存在する場合、その気泡dに対応する箇所を透過する赤外光は、クリームはんだ内部を通過する距離が短くなる。このため、図5(c)に示すように、気泡dの部分が明るいドーナツ状の暗部(符号g)の画像が得られる。この暗部gの形状は、クリームはんだcの所定の厚さにおける断面形状と言うことができる。 Moreover, as shown in FIG.4 (c), when the bubble d exists in the inside of the cream solder c, the distance which the infrared light which permeate | transmits the location corresponding to the bubble d passes the cream solder inside becomes short. . For this reason, as shown in FIG.5 (c), the image of the dark part (code | symbol g) of the donut shape where the part of the bubble d is bright is obtained. The shape of the dark part g can be said to be a cross-sectional shape of the cream solder c at a predetermined thickness.
このように、本実施の形態によれば、クリームはんだが塗布された基板に、合成した方向が基板に垂直となる赤外光を照射した状態で、その基板を垂直上方から撮像することにより、基板からの反射光の強度分布を示す画像に基づいて、クリームはんだの基板と平行な面の断面形状を検出することができるので、従来のようにX線を用いなくても、クリームはんだ内部の気泡や所定の高さにおけるクリームはんだの面積等を検出することができる。 As described above, according to the present embodiment, the substrate coated with cream solder is irradiated with infrared light whose combined direction is perpendicular to the substrate, and the substrate is imaged from vertically above, Since the cross-sectional shape of the surface parallel to the cream solder substrate can be detected based on the image showing the intensity distribution of the reflected light from the substrate, the inside of the cream solder can be detected without using X-rays as in the prior art. Bubbles, the area of cream solder at a predetermined height, and the like can be detected.
なお、反射光の強度は、照射する赤外光の強度に比例する。例えば、図6に示すように赤外光の強度を高くするほど、反射光の強度が高くなるため、クリームはんだに対応する画素の明るさが明るくなる。具体的には、電極パッドk上のクリームはんだlの明るさは、画像hから画像jへと赤外光の強度を強くするにつれて、明るくなっている。したがって、同じ明るさのクリームはんだの画像でも、照射する赤外光の強度が高ければ、その部分のクリームはんだは厚いと言うことができる。 Note that the intensity of the reflected light is proportional to the intensity of the irradiated infrared light. For example, as shown in FIG. 6, as the intensity of infrared light is increased, the intensity of reflected light is increased, and the brightness of pixels corresponding to cream solder becomes brighter. Specifically, the brightness of the cream solder l on the electrode pad k becomes brighter as the intensity of infrared light increases from the image h to the image j. Therefore, it can be said that even if the image of the cream solder having the same brightness is used, if the intensity of the irradiated infrared light is high, the cream solder in that portion is thick.
[検査装置の動作]
次に、図7を参照して、本実施の形態に係る検査装置1による検査動作について説明する。
[Operation of inspection equipment]
Next, with reference to FIG. 7, the inspection operation by the
まず、主制御部86の撮像部86aは、入力装置7やホストコンピュータから検査動作を行うようにとの指示を受け付けると、駆動制御部83によりクリームはんだが塗布された基板を検査装置1の所定の箇所に搬入して固定させ、照明制御部81により照明装置2からその基板に対して所定の強度の赤外光を照射させる(ステップS1)。ここで、赤外光の強度は、基板に塗布されたクリームはんだの厚さ等に応じて適宜自由に設定される。この赤外光の強度は、予め記憶部85に記憶しておくようにしてもよい。また、クリームはんだの厚さに関する情報は、入力装置7やホストコンピュータから取得したり、記憶部85に記憶された情報から取得することができる。
First, when the
赤外光が照射されると、撮像部86aは、画像処理部82により撮像装置4に赤外光が照射された基板を撮像させる(ステップS2)。
When the infrared light is irradiated, the
撮像装置4により画像が取り込まれると、撮像部86aは、画像処理部82によりその取込画像に対して画像処理を行わせ、画像データを生成させる(ステップS3)。生成された画像データは、記憶部85に記憶させるようにしてもよい。
When an image is captured by the
画像データが生成されると、主制御部86の面積算出部86bは、その画像データからクリームはんだの断面の面積を算出する(ステップS4)。例えば、基板、特に電極パッドからの反射光の強度分布、すなわちクリームはんだに対応する画素の明るさに基づいて、基板と平行な方向からのクリームはんだの断面形状を検出し、クリームはんだの断面に対応する画素の数量を測定することにより、クリームはんだの断面の面積を算出する。
When the image data is generated, the
クリームはんだの断面の面積が算出されると、主制御部86の判定部86cは、そのクリームはんだの面積が所定の値以上であるか否かを判定する(ステップS5)。この判定は、例えば、面積算出部86bにより算出されたクリームはんだの面積と、予め設定されたしきい値とを比較することにより行うことができる。例えば、塗布されたクリームはんだの量が少なかったり、内部に気泡が存在したりし、断面積がしきい値よりも小さい場合、判定部86cは、クリームはんだの面積が所定の値以上ではないと判定する。このようにすることにより、クリームはんだの量の過小や気泡の存在を検出することができる。なお、上記しきい値は、予め記憶部85に記憶させるようにしてもよい。
When the cross-sectional area of the cream solder is calculated, the
クリームはんだの面積が所定の値以上である場合(ステップS5:YES)、判定部86cは、基板を搬出する(ステップS6)。一方、クリームはんだの面積が所定の値以上ではない場合(ステップS5:NO)、判定部86cは、クリームはんだが不良であると判定し、警告動作を行う(ステップS7)。この警告動作としては、例えば、表示装置6等にクリームはんだに不良が存在する旨を示す表示をさせたり、シグナルタワーの警告を表すランプを点灯させたりすることができる。これにより、不良のクリームはんだが塗布された基板が搬出されるのを防ぐことができる。
When the area of the cream solder is equal to or larger than the predetermined value (step S5: YES), the
以上説明したように、本実施の形態によれば、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射し、その基板を撮像し、基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいてクリームはんだの断面形状を検出することにより、従来のようにX線を用いずにクリームはんだの内部の状態を検出することが可能となるので、コストダウン、装置の小型化等が可能となり、結果として、より容易にクリームはんだ内部の状態を検出することができる。 As described above, according to the present embodiment, infrared light having a predetermined intensity is irradiated onto a substrate coated with cream solder, the substrate is imaged, and infrared light reflected from the substrate is reflected. By detecting the cross-sectional shape of the cream solder based on the image representing the intensity distribution, it becomes possible to detect the internal state of the cream solder without using X-rays as in the prior art. The size can be reduced, and as a result, the state inside the cream solder can be detected more easily.
本発明は、クリームはんだを塗布した基板の検査方法や検査装置に適用することができる。 The present invention can be applied to an inspection method and inspection apparatus for a substrate coated with cream solder.
1…検査装置、2…照明装置、2a…赤外線LED、2b…可視光LED、3…調光装置、4…撮像装置、5…駆動装置、6…表示装置、7…入力装置、8…制御装置、81…照明制御部、82…画像処理部、83…駆動制御部、84…I/F部、85…記憶部、86…主制御部、86a…撮像部、86b…検出部、86c…判定部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記赤外光が照射された前記基板を撮像するステップと、
前記基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいて、前記基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出するステップと
を有することを特徴とする検査方法。 Irradiating a substrate coated with cream solder with infrared light having a predetermined intensity;
Imaging the substrate irradiated with the infrared light;
Detecting a cross-sectional shape of the cream solder along a surface spaced from the substrate based on an image representing an intensity distribution of infrared light reflected from the substrate.
をさらに有することを特徴とする請求項1記載の検査方法。 The inspection method according to claim 1, further comprising: determining a state of the cream solder based on a cross-sectional area of the cream solder.
前記赤外光が照射された前記基板を撮像する撮像手段と、
前記基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像に基づいて、前記基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする検査装置。
Illumination means for irradiating infrared light of a predetermined intensity to a substrate coated with cream solder;
Imaging means for imaging the substrate irradiated with the infrared light;
An inspection apparatus comprising: a detecting unit configured to detect a cross-sectional shape of the cream solder along a surface separated from the substrate based on an image representing an intensity distribution of infrared light reflected from the substrate.
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