JP2013181827A

JP2013181827A - 不良検出装置

Info

Publication number: JP2013181827A
Application number: JP2012045742A
Authority: JP
Inventors: Motoji Seto; 基司瀬戸; Hiroaki Murakami; 浩明村上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: CN104145188B; CN107064724A; CN104145188A; EP2824465A1; US20140372068A1; EP2824465A4; US20180136272A1; JP5244990B1; WO2013128503A1

Abstract

【課題】本実施形態は、より高精度に半導体装置の不良箇所を検出可能な不良検出装置を提供する。
【解決手段】本実施形態の不良検出装置は、被検査装置に信号を入力したのち、前記被検査装置の不良箇所で反射された反射信号を受けるまでの第１時間を測定する測定部と、前記被検査装置のＣＡＤデータと、前記ＣＡＤデータに応じて前記第１時間と前記信号の予測伝導距離との関係を示すモデルデータを保持する記憶部と、前記ＣＡＤデータに基づいて前記被検査装置内で選択された検査対象の範囲を演算し、前記モデルデータに基づいて、前記第１時間から前記予測伝導距離を演算し、前記検査対象の範囲内のうち、前記測定部から前記予測伝導距離だけ離れた位置を特定する制御部と、前記ＣＡＤデータに前記位置を表示する表示部とを備える。
【選択図】図１

Description

実施形態は、例えば時間領域反射測定（ＴＤＲ：Time Domain Reflectmetry）を用いて不良を検出する不良検出装置に関する。

実装基板上に電子部品を実装する電子装置の製造工程においては、実装基板上に電子部品を実装する際、実装基板上の接続部と電子部品の接続部とを半田により接続し、そののち、その接続部で短絡や断線などが生じていないかの検査がなされる。

例えば、半導体装置の一形態として、ＢＧＡ型半導体装置がある。この場合には、ボールグリッドアレイでは、パッケージの底面に半田ボールがグリッド状に配設されており、この半田ボールを介してプリント基板等との接続が行われる。プリント基板（実装基板）に実装されたはんだボールの状態を目視では確認することはできず、たとえば、バウンダリスキャンやＸ線による検査が行われる。

バウンダリスキャンやＸ線による検査の他に、たとえば、時間領域反射測定装置（ＴＤＲ；Time Domain Reflectmetry）を利用したはんだ付け検査装置が提案されている。

特開２００３−１２４８５１号公報特開平９−６１４８６号公報

本実施形態は、より高精度に被検査装置の不良箇所を検出可能な不良検出装置を提供する。

実施形態に係る不良検出装置は、被検査装置に信号を入力したのち、前記被検査装置の不良箇所で反射された反射信号を受けるまでの第１時間を測定する測定部と、前記被検査装置のＣＡＤデータと、前記ＣＡＤデータに応じて前記第１時間と前記信号の予測伝導距離との関係を示すモデルデータを保持する記憶部と、前記ＣＡＤデータに基づいて前記被検査装置内で選択された検査対象の範囲を演算し、前記モデルデータに基づいて、前記第１時間から前記予測伝導距離を演算し、前記検査対象の範囲内のうち、前記測定部から前記予測伝導距離だけ離れた位置を特定する制御部と、前記ＣＡＤデータに前記位置を表示する表示部とを備える。

第１実施形態に係る不良検出装置の全体構成例。被検査装置の一態様であるＢＧＡ型半導体装置を示す断面図。被検査装置２００がＢＧＡ型半導体装置である場合の、ガラエポ基板２０１の第１面に対応するＣＡＤデータを示す模式図。図３のＳの拡大図である。被検査装置２００がＢＧＡ型半導体装置の場合のイメージデータを示す模式図。本実施形態の記憶部３０に保持された、特性データに関するテーブルを示す模式図。本実施形態の記憶部３０に保持された、特性データとモデルデータとの関係を示すテーブルの模式図。本実施形態の不良検出装置の検査動作を示すフローチャート図である。図８のステップＳ５を示すフローチャート図。本変形例１の不良検出装置の検査動作のフローチャート図。変形例３の不良検出装置の記憶部３０に保持された、モデルデータに関するテーブルを示す図。変形例３の不良検出装置の検査動作のフローチャート図。第２実施形態の不良検出装置の記憶部３０に保持された、モデルデータに関するテーブルを示す図。第２実施形態の不良検出装置の検査動作のフローチャート図。

以下、本実施形態につき図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１実施形態）
[第１実施形態の不良検出装置の構成]
本実施形態の不良検出装置の構成について、図１のブロック図を用いて説明する。図１は、本実施形態の不良検出装置と被検査装置を示すブロック図である。説明の便宜上、被検査装置２００の一例として、ＢＧＡ型半導体装置を用いて説明するが、これに限定されることなく、複数の電子部品が電気的に接続される装置であればいかなる装置であってもよい。例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリを搭載したＳＳＤ、ＳＤカードである。

まず、本実施形態の不良検出装置１００を説明する前に、説明を簡単にすべく、被検査装置２００のＢＧＡ型半導体装置について図２の断面図を用いて説明する。

図２に示すように、ＢＧＡ型半導体装置２００は、ガラエポ基板２０１、複数の半導体チップ２０３ａ〜２０３ｃ（第１半導体チップ２０３ａ、第２半導体チップ２０３ｂ、第３半導体チップ２０３ｃ）、ボンディングワイヤ２０５、半田ボール２０６、モールド樹脂２０９を有する。ここで、第１半導体チップ２０３ａは、接着層２０２を介してガラエポ基板２０１に接着される。第２半導体チップ２０３ｂは、接着層２０４ａを介して第１半導体チップ２０３ａに接着される。第２半導体チップ２０３ｃは、接着層２０４ｂを介して第２半導体チップ２０３ｂに接着される。ガラエポ基板２０１の表面（図２の第１面）は、複数の第１電極（図示略）、第１電極それぞれに接続される複数の第１配線を有する。第１電極それぞれは、対応する半田ボール２０６に接続される。ガラエポ基板２０１の裏面（図２の第２面）は、複数の第２電極（図示略）、第２電極それぞれに接続される複数の第２配線を有する。第２電極それぞれは、対応するボンディングワイヤ２０５に接続される。第１配線と第２の配線はビア（図示略）を介して接続される。ボンディングワイヤ２０５それぞれは、対応する第２電極と半導体チップ２０３ａ〜２０３ｃの対応する第３電極（図示略）を接続する機能を有する。複数の半導体チップ２０３ａ〜２０３ｃ、ボンディングワイヤ２０５は、モールド樹脂２０９で覆われる。半田ボール２０６それぞれには、ピン番号が付与される。

１．全体構成
図１を用いて本実施形態に係る不良検出装置１００について説明する。本実施形態の不良検出装置１００は、外部とデータの授受を行う入出力部１０と、所望の演算処理を行う制御部２０と、各種データを保持する記憶部３０と、被検査装置２００に例えば周波数信号を入力して、所望の測定を行う時間領域反射測定部４０とを有する。

１−１．入出力部１０について
本実施形態の入出力部１０について説明する。図１に示すように、入出力部１０は、後述する制御部２０に接続される。入出力部１０は、利用者により入力された被検査装置２００の例えばＣＡＤデータを制御部２０に転送する機能を有する。また、入出力部１０は、被検査装置２００の不良検出検査を行うとき、利用者により入力された諸種のデータも制御部２０に転送する機能を有する。

入出力部１０は、不良検出検査２００の検査結果を制御部２０から受けたとき、検査結果を外部に出力する。例えば被検査装置２００に不良箇所があるとき、ＣＡＤデータのイメージデータに不良箇所を示すポインタを明示し外部の利用者に出力する。

１−２．制御部２０について
次に、本実施形態の制御部２０について、図１のブロック図を用いて説明する。図１に示すように、制御部２０は、ＲＡＭ部２１、ライブラリ２２、分割部２３、演算部２４を有する。なお、本実施形態のライブラリ２２は、制御部２０に設けたが、これに限られず、例えば後述する記憶装置３０に設けてもよい。

ＲＡＭ部２１は、入出力部１０から入力された例えばＣＡＤデータを一時的に保存する機能を有する。また、ＲＡＭ部２１は、所望の演算を行うスペースとしても用いられる。なお、ＣＡＤデータには、イメージデータ（例えば図３）と、各部品の寸法等を示す特性データが含まれるものとする。

分割部２３は、ＣＡＤデータのイメージデータを、被検査装置２００を構成する部品に分割する機能を有する。分割する部品に関するデータは、ライブラリ２２に保持される。分割部２３は、ＣＡＤデータをＲＡＭ部２１に読み込んだのち、ライブラリ２２にアクセスし、ＣＡＤデータを部品に分割する。

具体的に、図３に示すガラエポ基板２０１の第１面に対応するＣＡＤデータを制御部２０が受け取った場合を例として図３及び図４を用いて説明する。図３は、被検査装置２００がＢＧＡ型半導体装置である場合の、ガラエポ基板２０１の第１面に対応するＣＡＤデータを示す模式図である。図４は図３のＳの拡大図である。

ガラエポ基板２０１の第１面において、ピン番号１の半田ボール２０６（１）に接続されたイメージデータＳを分割部２１が部品に分割するとき、分割部２１は、ライブラリ２２にアクセスし、各部品に関するデータに基づいて、図４に示すように、Ｓを、ピン番号１の半田ボール２０６（１）と、半田ボール２０６（１）に接続された第１配線２０７（１）、ビア２０８（１）に分割する。

さらに、分割部２１は、部品の特性が部品の途中で変化する場合に、その部品を特性ごとに部分に分割する。上記の例を用いて具体的に説明する。図４に示すように、第１配線２０７（１）は、配線の途中で配線幅が変化したり、配線の途中で配線が曲がったりしている。分割部２１は、この第１の配線２０７（１）の特性に応じて、第１配線を第１部分２０７（１−１）、第２部分２０７（１−２）…第１３部分（２−１３）と分割する。

ライブラリ２２には、部品を部分に分割する判断基準を示すデータを保持する。例えば、部品が配線であるとき、配線幅が変わると配線を分割する。配線が曲がる（例えば２０７（１−６））と配線を分割する。

この分割方法は上記に記載の方法以外に種々あるが、単位長さ当たりの抵抗値が変わるときに分割する。単位長さあたりの抵抗値が変化しない限り、分割せずに１つの部分として取り扱う。配線幅が異なると単位長さ当たりの抵抗値は変わるため、分割する。同様に、配線が途中で曲がる場合にも、単位長さあたりの抵抗値が変わるため、分割する。

制御部２０は、ＣＡＤデータのイメージデータと、分割された部品または部分ごとに、特性データを記憶部３０に出力する。なお、この場合に限定されることなく、例えば、分割された部品または部分ごとに、ＣＡＤデータのイメージデータと特性データを記憶部３０に出力してもよい。

演算部２４は、不良検出検査のとき、不良検出検査を実施している半田ボールに対応する部品または部分を認識し、部品ごとまたは部分ごとのモデルデータ（後述）をＲＡＭ部２１に読み出し、時間領域反射測定部（後述）４０から入力されたデータをモデルデータに適用して、部品または部分にある不良箇所を特定する機能を有する。詳細な説明は後述する。

１−３．記憶部３０について
記憶部３０は、被検査装置２００を構成する部品ごとに、または、この部品を複数に分割した部分ごとに、ＣＡＤデータの特性データを保持する。記憶部３０は、ＣＡＤデータのイメージデータを全体として保持してもよく、部品ごとにまたは部分ごとにＣＡＤデータのイメージデータを保持してもよい。

これらのデータは、部品または部分にある不良箇所を非破壊に特定するために用いるデータであり、部品または部分にある不良箇所を利用者に明示するために用いるデータであってもよい。

記憶部３０は、入出力部１０からＣＡＤデータが入力されるたびに、イメージデータと部品ごとまたは部分ごとの特性データとを保持する。例えば図２で示すＢＧＡ型半導体装置の場合には、図５に示すように、記憶部３０は５つのイメージデータＩ１〜Ｉ５と、イメージデータＩ１〜Ｉ５に対応する部品ごとまたは部分ごとの特性データＤ１〜Ｄ５を保持する。ここで、図５は、被検査装置２００がＢＧＡ型半導体装置の場合のイメージデータを示す模式図である。

イメージデータＩ１は、ガラエポ基板２０１の第１面に関するイメージデータである。このイメージデータＩ１は、ガラエポ基板２０１の第１面に形成された第１電極、第１配線、ビアそれぞれのイメージデータである。特性データＤ１は、第１電極、第１配線、ビアそれぞれの特性データ（配置位置を示すデータ、長さを示すデータ、幅を示すデータ、基準線に対する傾きを示すデータ、形状を示すデータ、材料データ）である。

イメージデータＩ２は、ガラエポ基板２０１の第２面に関するイメージデータである。このイメージデータＩ２は、ガラエポ基板２０１の第２面に形成された第２電極、第２配線、ビアそれぞれのイメージデータである。特性データＤ２は、第２電極、第２配線、ビアそれぞれの特性データ（配置位置を示すデータ、長さを示すデータ、幅を示すデータ、基準線に対する傾きを示すデータ、形状を示すデータ、材料データ）である。

イメージデータＩ３〜Ｉ５は、半導体チップ２０３ａ〜２０３ｃそれぞれに関するイメージデータである。すなわち、半導体チップ２０３ａ〜２０３ｃそれぞれ第３電極に接続される配線や半導体チップ２０３ａ〜２０３ｃ内の電子部品等のイメージデータである。特性データＤ３〜Ｄ５は、配線や電子部品等の特性データ（配置位置を示すデータ、長さを示すデータ、幅を示すデータ、基準線に対する傾きを示すデータ、形状を示すデータ、材料データ）である。

なお、本実施形態では、記憶部３０はイメージデータＩ１〜Ｉ５とイメージデータＩ１〜Ｉ５に対応する部品ごとまたは部分ごとの特性データＤ１〜Ｄ５を保持するが、例えば特性データＤ１〜Ｄ５によって、イメージデータＩ１〜Ｉ５を再現できる場合には、特性データＤ１〜Ｄ５のみを記憶部３０に保持してもよい。本実施形態では、特性データとして、部品は配線であるとき、部品または部分の配置位置を示すデータ、長さを示すデータ、幅を示すデータ、基準線に対する傾きを示すデータ、形状を示すデータを示したが、これに限られず、配線または配線の部分を特定するデータであればいかなるデータであってもよい。半田ボール、ビアの特性データとして、例えば円形形状を示すデータ、径の大きさを示すデータ（第１の径の大きさを示すデータ、第２の径の大きさを示すデータ）、材料を示すデータがある。半田ボールをはじめとする部品、部品の部分を特定するデータであればいかなるデータであってもよい。

これらの特性データは、例えば図６に示すテーブルで記憶部３０に保持される。図６は、本実施形態の記憶部３０に保持された、特性データに関するテーブルを示す模式図である。

図６に示すように、部品ごとにまたは部分ごとに、幅（または第１の径）、長さ（または第２の径）、重心座標、基準線に対する傾き、材料、形状を示す特定データが対応付けられている。半田ボール２０６（１）、第１配線２０７（１−１）〜２０７（１−１３）、ビア２０８（１）の幅（または第１の径）は、それぞれａ１−１，ａ２−１〜ａ２−１３，ａ３−１であり、長さ（または第２の径）は、それぞれｂ１−１，ｂ２−１〜ｂ２−１３，ｂ３−１であり、形状は、それぞれｃ１−１，ｃ２−１〜ｃ２−１３，ｃ３−１である。半田ボール２０６（１）、第１配線２０７（１−１）〜２０７（１−１３）、ビア２０８（１）の材料は、いずれもＸ（例えば銅Ｃｕ）である。

記憶部３０は、上記のＣＡＤデータのイメージデータ、部品ごとまたは部分ごとの特性データを保持するだけでなく、モデルデータも保持する。ここで、モデルデータは、部品ごとにまたは部分ごとに周波数パルスの伝導特性をモデル化したデータ（例えば関数データ）である。このモデルデータは、後述する時間領域反射測定部４０から入力されたデータと、イメージデータ、特性データに基づいて、部品または部分にある不良箇所を特定するために用いられる。

モデルデータは、時間領域反射測定部４０で不良検出検査を行う前に事前に記憶部３０に保持される。モデルデータの算出方法については、後述する。

記憶部３０は、部品または部分ごとの特性データに対応したモデルデータを保持する。

以下、具体的に図７に示すテーブルを用いて説明する。ここで、図７は、本実施形態の記憶部３０に保持された、特性データとモデルデータとの関係を示すテーブルの模式図である。

図７に示すように、例えば特性データが、材料Ｘ、幅ａ２−１、形状ｃ２−１のときモデルデータＬ２−１は、式（１）を満たす。

Ｌ２−１＝ｆ２−１（ｔ） …式（１）
ここで、モデルデータＬ２−１は、材料Ｘ、幅ａ２−１、形状ｃ２−１の配線（または配線の部分）の端から周波数パルスを入力したのち時間ｔを経過したとき、この周波数パルスが配線（または配線の部分）の端から伝導する予測伝導距離を示す。

図７では、３種のモデルデータのみ開示されているが、被検査装置２００に用いられている全ての部品、部分に対応するモデルデータが保持されている。ただし、材料Ｘ、幅ａ２−１、形状ｃ２−１（直線）の配線について、長さが異なる複数の配線があったとしても、周波数パルスの伝導特性が同じ場合には、モデルデータは共通のものを使用する。これにより、保持すべきモデルデータが増大することを防止することができる。

本実施形態では、記憶部３０は被検査装置２００に用いられている全ての部品、部分に対応するモデルデータを保持するが、検査対象があらかじめ定められている場合には、検査対象の部品、部分に対応するモデルデータのみを記憶部３０が保持してもよい。

関数ｆ２−１（ｔ）は時間ｔに正の相関をもつ関数であり、例えばｆ２−１（ｔ）＝Ａ２−１*ｔ＋Ｂ２−１のような一次関数である。ここでＡ２−１（＞０）、Ｂ２−１は、材料Ｘ、幅ａ２−１、形状ｃ２−１に基づいて定められる定数である。関数ｆ２−１（ｔ）は１次関数でなくてもよく、例えば時間ｔの平方根の関数でも、２次関数等であってもよい。

モデルデータｆ１−１（ｔ）、ｆ２−１（ｔ）…は、特性データそれぞれに対応付けられて記憶部３０に保持される。なお、本実施形態では、記憶部３０は特性データそれぞれに対応付けてモデルデータを保持するが、部品ごとまたは部分ごとにモデルデータが対応付けられて記憶部３０に保持されてもよい。

１−４．時間領域反射測定部４０について
次に、本実施形態の時間領域反射測定部４０について、図１を用いて説明する。図１に示すように、時間領域反射測定部４０は、制御部２０と被検査装置２００に接続される。時間領域反射測定部４０は、図示せぬプローブ針を有し、このプローブ針を検査対象の半田ボールに接触されることで不良検出検査を実行する。

時間領域反射測定部４０として、例えば時間領域反射測定（ＴＤＲ：Time Domain Reflectmetry）装置を用いる。

不良検出検査を実行する信号を制御部２０から受けて、時間領域反射測定部４０は、被検査装置２００に周波数パルスを入力する。被検査装置２００の検査対象の半田ボールに接続される配線等に不良（配線の断線やスクラッチがある等）がある場合には、不良箇所で周波数パルスが反射する。この反射パルス（反射信号）を被検査装置２００から時間領域反射測定部４０は受け取る。時間領域反射測定部４０は、周波数パルスを入力したのち反射パルスを受け取るまでの時間Ｔを計測する。

時間領域反射測定部４０は、時間Ｔのデータを制御部２０に出力する。

［第１実施形態の不良検出装置の検査動作］
次に、本実施形態の不良検出装置の検査動作について、図８のフローチャート図を用いて説明する。ここで、図８は、本実施形態の不良検出装置の検査動作を示すフローチャート図である。

本実施形態の不良検出装置の検査動作は、被検査装置２００の検査対象を構成する部品ごとに、または、この部品を複数に分割した部分ごとに、ＣＡＤデータの特性データを記憶部３０が保持し、部品ごとまたは部分ごとのモデルデータを記憶部３０が保持したのちに、実行される。

具体的な不良検出装置の検査方法を説明する前に、モデルデータの算出方法の一例を説明する。モデルデータは、部品ごとにまたは部分ごとに伝導特定を測定して定められる。具体的には、例えばある配線の伝導特性を以下のように測定する。

同じ特性の配線を２本準備し、１本目の配線には、配線の端から距離ＬＬ１離れた箇所に不良を生成する。２本目の配線には、配線の端から距離ＬＬ２（＞ＬＬ１）離れた箇所に不良を生成する。１本目の配線の端に時間領域反射測定部４０を接続し、周波数パルスを配線の端に入力する。時間領域反射測定部４０は周波数パルスを入力したのち反射パルスを受け取るまでの時間ＴＴ１を計測する。同様に、２本目の配線の端に時間領域反射測定部４０を接続し、周波数パルスを配線の端に入力する。時間領域反射測定部４０は周波数パルスを入力したのち反射パルスを受け取るまでの時間ＴＴ２を計測する。

時間ＴＴ１、ＴＴ２、距離ＬＬ１、ＬＬ２に基づいて、モデルデータを定める。サンプル数を増やすことで精度の高いモデルデータを定めることができる。

このように定められた部品ごとまたは部分ごとのモデルデータは記憶部３０に保持される。

次に、本実施形態の不良検出装置の検査動作について、図８を用いて説明する。なお、既に記憶部３０には、被検査装置２００の構成する部品ごとに、または、この部品を複数に分割した部分ごとのＣＡＤデータの特性データ、ＣＡＤデータのイメージデータ、被検査装置２００に用いられている全ての部品、部分に対応するモデルデータが保持されているものとする。

まず、ステップＳ１で、検査対象の半田ボールのピン番号を受け取ると、入出力部１０は、ピン番号を制御部２０に出力する。なお、ステップＳ１では、ピン番号だけではなく、例えばソルダーレジストの材料、配線の材料、半田ボールの材料及び大きさ、配線の高さ（配線が延びる平面に対して垂直な方向の高さ）を受け取ると、入出力部１０は、これらを制御部２０に出力する。これらのデータにも基づいて、後述するステップＳ３でモデルデータを抽出し並べてもよい。

ステップＳ２で、制御部２０の演算部２４は、選択されたピン番号の半田ボールと電気的に接続された範囲を検査対象としてＣＡＤデータから検査対象の範囲を抽出する。例えば、被検査装置２００がＢＧＡ型半導体装置である場合、演算部２４は、イメージデータＩ１から検査対象の半田ボールに接続された第１電極、第１配線、ビアを特定し検査対象の範囲に含める。

演算部２４は、イメージデータＩ２から、イメージデータＩ１で検査対象の範囲に含まれたビアに接続された第２配線、第２電極を特定し、これらを検査対象の範囲に含める。同様に、イメージデータＩ３〜Ｉ５から、半導体チップ２０３ａ〜２０３のうち、ボンディングワイヤ２０５を介してイメージデータＩ２の検査対象の範囲に接続された半導体チップ２０３ａ〜２０３ｃの電子部品等を特定し、これらを検査対象の範囲に含める。

ステップＳ３で、演算部２４は、検査対象の範囲に含まれた部品、部分に対応するモデルデータを周波数パルスが伝導する順に並ぶようにＲＡＭ部２１に読み出す。具体的には、演算部２４は、検査対象の範囲に含まれる部品、部分に該当する特性データを記憶部３０の図６のテーブルからＲＡＭ部２１に読み出し、周波数パルスが伝導する順に検査対象に含まれた部品、部分並べる。そして、演算部２４は、記憶部３０の図７のテーブルにアクセスして、各部品、部分の特性データに対応するモデルデータをＲＡＭ部２１に読み出す。そして、演算部２４は、周波数パルスが伝導する順にモデルデータをＲＡＭ部２１に並べる。

そして、ステップＳ４で、制御部２０は、不良検出検査を実行する信号を時間領域反射測定部４０に出力する。これにより、不良検出検査が実行される。時間領域反射測定部４０は被検査装置２００の検査対象の半田ボールにプローブ針を接触させる。時間領域反射測定部４０は周波数パルスを入力し、周波数パルスを入力したのち反射パルスを受け取るまでの時間Ｔ１を計測する。時間領域反射測定部４０は時間Ｔ１のデータを制御部２０に出力する。

ステップＳ５で、制御部２０は、ステップＳ３で得た周波数パルスが伝導する順のモデルデータと、ステップＳ４で得た時間Ｔ１に基づいて、不良箇所を特定する。

具体的な方法を、図９のフローチャート図を用いて説明する。検査対象の半田ボールがピン番号１であり、不良箇所が第１配線２０７（１−３）にあるものとして説明する。ステップＳ３で得た周波数パルスが伝導する順のモデルデータ、長さの特性データが下記のとおりになっていたと仮定する。

半田ボール２０６（１）：Ｌ１−１＝ｆ１−１（ｔ）、ｂ１−１
第１配線２０７（１−１）：Ｌ２−１＝ｆ２−１（ｔ）、ｂ２−１
第１配線２０７（１−２）：Ｌ２−２＝ｆ２−２（ｔ）、ｂ２−２
第１配線２０７（１−３）：Ｌ２−３＝ｆ２−３（ｔ）、ｂ２−３
…
第１配線２０７（１−１２）：Ｌ２−１２＝ｆ２−１２（ｔ）、ｂ２−１２
第１配線２０７（１−１３）：Ｌ２−１２＝ｆ２−１２（ｔ）、ｂ２−１３
…
このとき、以下のステップで、制御部２０は不良箇所を特定する。図９に示すように、ステップＳ５−１で、演算部２４は、順に並んだモデルデータのうち、先頭のモデルデータに時間Ｔ１を代入する。

ステップＳ５−２で、演算部２４は、ｉ＝１、ｊ＝１と設定する。

ステップＳ５−３で、演算部２４は、時間Ｔ１を代入したモデルデータにより、距離Ｌｉ−ｊ（Ｔ１）を算出する。

ステップＳ５−４で、演算部２４は、距離Ｌｉ−ｊ（Ｔ１）と長さの特性データｂｉ−ｊを比較する。

距離Ｌｉ−ｊ（Ｔ１）が長さの特性データｂｉ−ｊより大きいとき（ステップＳ５−４、Ｙｅｓ）、ｊをインクリメントする。ただし、ｊが最大値であるとき、ｉをインクリメントする（ステップＳ５−５）。ｉをインクリメントするとき、ｊは初期のｊ＝１に設定する。なお、ｉとｊは、分割部２３によって、イメージデータを分割したときに設定される。このｉとｊについては、不良検出装置１００の内部に保持される。また、演算部２４は、下記の式（２）を満たす時間Ｔ（ｉ）（ｊ）を算出する（ステップＳ５−５）。

Ｌｉ−ｊ（Ｔ（ｉ）（ｊ））＝ｂｉ−ｊ …式（２）
演算部２４は、時間Ｔ１−ΣＴ（ｉ）（ｊ）（すなわち、全てのｊに対するＴ（１）（ｊ）の総和と、全てのｊに対するＴ（２）（ｊ）の総和と、・・全てのｊに対するＴ（ｉ−１）（ｊ）の総和と、Ｔ（ｉ）（１）からＴ（ｉ）（ｊ−１）までの総和とを全て合計した時間）を算出する。なお、Ｔ１１＝０とする。演算部２４は、時間Ｔ１の代わりに時間Ｔ１−ΣＴｉｊをセットして（ステップＳ５−５）、ステップＳ５−３に戻る。

距離Ｌｉ−ｊ（Ｔ１）が長さの特性データｂｉ−ｊより小さいとき（ステップＳ５−４、Ｎｏ）、演算部２４は、距離Ｌｉ−ｊ（Ｔ１）を不良箇所として検出し（ステップＳ５−６）、ステップＳ６に進む。

ステップＳ５−３以降の動作を上記の例を用いて説明すると、演算部２４は、距離Ｌ１−１（Ｔ１）を算出し、距離Ｌ１−１（Ｔ１）と長さの特性データｂ１−１を比較する（ステップＳ５−４）。距離Ｌ１−1（Ｔ１）の方が大きいため、演算部２４は、ｉをインクリメントしてｉ＝２とし、ｊ＝１とし、Ｔ（１）（１）を算出する（ステップＳ５−５）。そして、ステップＳ５−３に戻り、演算部２４は、時間Ｔ１−Ｔ（１）（１）を代入したモデルデータによって、距離Ｌ２−１（Ｔ１−Ｔ（１）（１））を算出する（ステップＳ５−３）。演算部２４は、Ｌ２−１（Ｔ１−Ｔ（１）（１））とｂ２−１を比較する（ステップＳ５−４）。距離Ｌ２−１（Ｔ１−Ｔ（１）（１））の方が大きいため、演算部２４は、ｊをインクリメントしてｉ＝２とし、ｊ＝２とし、Ｔ（１）（１）＋Ｔ（２）（１）を算出する（ステップＳ５−５）。そして、ステップＳ５−３に戻り、演算部２４は、時間Ｔ１−Ｔ（１）（１）−Ｔ（２）（１）を代入したモデルデータによって、距離Ｌ２−１（Ｔ１−Ｔ（１）（１）−Ｔ（２）（１））を算出する（ステップＳ５−３）。

演算部２４は、距離Ｌ２−１（Ｔ１−Ｔ（１）（１）−Ｔ（２）（１））とｂ２−２を比較する（ステップＳ５−４）。距離Ｌ２−１（Ｔ１−Ｔ（１）（１）−Ｔ（２）（１））の方が小さいため、演算部２４は、距離Ｌ２−１（Ｔ１−Ｔ（１）（１）−Ｔ（２）（１））を不良箇所として検出し（ステップＳ５−６）、終了する。

ステップＳ６で、制御部２０は、記憶部２０のうち、ＣＡＤデータのイメージデータをＲＡＭ部２１に読み出し、ステップＳ５で検出された不良箇所の位置をイメージデータにマーキングする。制御部２０は、不良箇所がマーキングされたイメージデータを入出力部１０に出力する。

ステップＳ７は、入出力部１０は、不良箇所がマーキングされたイメージデータを表示する。
［第１実施形態の効果］
以上より、本実施形態の不良検出装置は、より高精度に被検査装置の不良箇所を検出できる。以下、具体的に説明する。時間領域反射測定（ＴＤＲ：Time Domain Reflectmetry）装置で被検査装置の不良箇所を特定する比較例を例として、本実施形態の効果を説明する。

比較例の装置で、被検査装置の不良箇所を特定する場合には、周波数パルスを被検査装置に入力し、周波数パルスを入力したのち反射パルスを受け取るまでの時間を計測しても、この時間によって不良箇所がどのあたりにあるのか判断することはできない。被検査装置がＢＧＡ型の半導体装置であるとき、ガラエポ基板の配線に不良があるのか、半導体チップ内部の配線に不良があるのかすら判断することは困難である。

しかし、本実施形態では、制御部２０は、ＣＡＤデータに基づいて、部品ごとまたは部分ごとに分割し、分割された部品ごとまたは部分ごとにモデルデータを読み出し、所望の演算を行うことで不良箇所を特定する。その結果、分割されたどの部品または部分に不良箇所が存在するか検出できるだけなく、部品または部分のうち、所定の距離離れた部分に不良箇所があることを検出することができる。以上より、本実施形態の不良検出装置は、より高精度に被検査装置の不良箇所を検出できる。

（変形例１）
本実施形態の変形例１の不良検出装置は、第１実施形態の不良検出装置の構成に対して、記憶部３０にモデルデータと、第１実施形態に示す図７のテーブルのみ保持されており、記憶部３０にＣＡＤデータのイメージデータや特性データは保持されていない点で相違し、その他の構成については同様であり、詳細な説明は省略する。

次に、本変形例１の不良検出装置の検査動作について、図１０を用いて説明する。なお、既に記憶部３０には、被検査装置２００に用いられている全ての部品、部分に対応するモデルデータが保持されているものとする。

まず、ステップＳ１で、検査対象の半田ボールのピン番号、ＣＡＤデータ（イメージデータと特性データ）を受け取ると、入出力部１０は、ピン番号、ＣＡＤデータを制御部２０に出力する。なお、ステップＳ１では、ピン番号、ＣＡＤデータだけではなく、例えばソルダーレジストの材料、配線の材料、半田ボールの材料及び大きさ、配線の高さ（配線が延びる平面に対して垂直な方向の高さ）を受け取ると、入出力部１０は、これらを制御部２０に出力する。これらのデータにも基づいて、後述するステップＳ４でモデルデータを抽出し並べてもよい。

ステップＳ２で、制御部２０の演算部２４は、ＣＡＤデータをＲＡＭ部２１に保持し、選択されたピン番号の半田ボールと電気的に接続された範囲を検査対象としてＣＡＤデータから検査対象の範囲を抽出する。検査対象の範囲の抽出する方法は、第１実施形態のステップＳ２と同様である。

ステップＳ３で、ＲＡＭ部２１内で、分割部２３は、ライブラリ２２に保持されたデータに基づき、検査対象の範囲を部品、部分ごとに分割する。分割部２３は、検査対象の範囲のみ、部品または部分に分割し、検査対象外の範囲については分割しない。

ステップＳ４で、演算部２４は、記憶部３０のうち図７のテーブルにアクセスして、検査対象の範囲に含まれた部品、部分に対応するモデルデータを周波数パルスが伝導する順に並べる。

ステップＳ５で、制御部２０は、不良検出検査を実行する信号を時間領域反射測定部４０に出力する。これにより、不良検出検査が実行される。時間領域反射測定部４０は被検査装置２００の検査対象の半田ボールにプローブ針を接触させる。時間領域反射測定部４０は周波数パルスを入力し、周波数パルスを入力したのち反射パルスを受け取るまでの時間Ｔ２を計測する。時間領域反射測定部４０は時間Ｔ２のデータを制御部２０に出力する。

ステップＳ６で、制御部２０は、ステップＳ３で得た周波数パルスが伝導する順のモデルデータと、ステップＳ５で得た時間Ｔ２に基づいて、不良箇所を特定する。

ステップＳ７で、制御部２０は、ＲＡＭ部２１にあるＣＡＤデータのイメージデータに不良箇所をマーキングする。制御部２０は、不良箇所がマーキングされたイメージデータを入出力部１０に出力する。

ステップＳ８は、入出力部１０は、不良箇所がマーキングされたイメージデータを表示する。
［変形例１の効果］
以上より、変形例１の不良検出装置は、第１実施形態と同様に、より高精度に被検査装置の不良箇所を検出できる。

また、変形例１の不良検出装置は、第１実施形態に対して、記憶部３０のサイズを小さくすることができる。さらに、変形例１の不良検出装置では、検査動作のステップＳ３で、分割部２３は、検査対象の範囲のみ、部品または部分に分割し、検査対象外の範囲については分割しない。したがって、被検査装置の全ての部品または部分を分割せずとも、不良検出検査を行うことができる。その結果、本変形例１の検査動作は、第１実施形態の検査動作と比べて短時間で検査することができる。

（変形例２）
本実施形態の変形例２の不良検出装置は、第１実施形態の不良検出装置の構成と同様である。本変形例２は、第１実施形態の検査動作のステップＳ２及びステップＳ３を、ステップＳ４と並行処理する点で、第１実施形態の検査動作とは異なり、その他の検査動作は同様であり、詳細な説明は省略する。ステップＳ３及びステップＳ４がともに完了したことを検知した後に、制御部２０はステップＳ５に進む。

［変形例２の効果］
以上より、変形例２の不良検出装置は、第１実施形態と同様に、より高精度に被検査装置の不良箇所を検出できる。

また、変形例２の不良検出装置は、第１実施形態の検査動作のステップＳ２及びステップＳ３を、ステップＳ４と並行処理する。その結果、本変形例２の検査動作は、第１実施形態の検査動作と比べて短時間で検査することができる。

なお、変形例１に変形例２を適用することもでき、この場合には、変形例１よりもさらに短時間で検査することができる。

（変形例３）
［変形例３の不良検出装置の構成］
本実施形態の変形例３の不良検出装置は、第１実施形態の不良検出装置に対して、記憶部３０に、各部品または部分ごとに、部品または部分の一端から他端まで周波数パルスが伝導する時間を保持させる点で相違し、その他の構成は同一であり詳細な説明は省略する。

部品または部分の一端から他端まで周波数パルスが伝導する時間について、具体的に図１１を用いて説明する。ここで、図１１は、変形例３の不良検出装置の記憶部３０に保持された、モデルデータに関するテーブルを示す図である。

図１１に示すように、例えば特性データが、材料Ｘ、幅ａ２−１、形状ｃ２−１のときモデルデータＬ２−１は、式（１）を満たす。

Ｌ２−１＝ｆ２−１（ｔ） …式（１）
ここで、モデルデータＬ２−１は、材料Ｘ、形状ｃ２−１の配線（または配線の部分）の端から周波数パルスを入力したのち時間ｔを経過したとき、この周波数パルスが配線（または配線の部分）の端から伝導する予測伝導距離を示す。

関数ｆ２−１（ｔ）は時間ｔに正の相関をもつ関数である。モデルデータｆ１−１（ｔ）、ｆ２−１（ｔ）…は、特性データそれぞれに対応付けられて記憶部３０に保持される。なお、本実施形態では、記憶部３０は特性データそれぞれに対応付けてモデルデータを保持するが、部品ごとまたは部分ごとにモデルデータが対応付けられて記憶部３０に保持されてもよい。

本実施形態では、例えばモデルデータＬ２−1に対応して、部品または部分の一端から他端まで周波数パルスが伝導する時間ｔｔ２−１も記憶部３０に保持される。

［変形例３の不良検出装置の検査動作］
次に、変形例３の不良検出装置の検査動作について、図１２のフローチャート図を用いて説明する。なお、既に記憶部３０には、被検査装置２００の構成する部品ごとに、または、この部品を複数に分割した部分ごとのＣＡＤデータの特性データ、ＣＡＤデータのイメージデータ、被検査装置２００に用いられている全ての部品、部分に対応するモデルデータが保持されているものとする。

まず、ステップＳ１で、検査対象の半田ボールのピン番号を受け取ると、入出力部１０は、ピン番号を制御部２０に出力する。なお、ステップＳ１では、ピン番号だけではなく、例えばソルダーレジストの材料、配線の材料、半田ボールの材料及び大きさ、配線の高さ（配線が延びる平面に対して垂直な方向の高さ）を受け取ると、入出力部１０は、これらを制御部２０に出力する。

ステップＳ２で、制御部２０の演算部２４は、選択されたピン番号の半田ボールと電気的に接続された範囲を検査対象としてＣＡＤデータから検査対象の範囲を抽出する。

ステップＳ３で、演算部２４は、検査対象の範囲に含まれた部品、部分に対応するモデルデータを周波数パルスが伝導する順に並ぶようにＲＡＭ部２１に読み出す。このとき、モデルデータに対応する、部品または部分の一端から他端まで周波数パルスが伝導する時間ｔｔをもＲＡＭ部２１に読み出す。時間ｔｔは、周波数パルスが伝導する順に並べる。

そして、ステップＳ４で、制御部２０は、不良検出検査を実行する信号を時間領域反射測定部４０に出力する。これにより、不良検出検査が実行される。時間領域反射測定部４０は被検査装置２００の検査対象の半田ボールにプローブ針を接触させる。時間領域反射測定部４０は周波数パルスを入力し、周波数パルスを入力したのち反射パルスを受け取るまでの時間Ｔ３を計測する。時間領域反射測定部４０は時間Ｔ３のデータを制御部２０に出力する。

ステップＳ５で、制御部２０は、ステップＳ３で得た周波数パルスが伝導する順のモデルデータと、時間ｔｔと、ステップＳ４で得た時間Ｔ３に基づいて、不良箇所を特定する。

このとき、制御部２０は先頭のモデルデータに対応する部品または部分の一端から他端まで周波数パルスが伝導する時間ｔｔ１−１と時間Ｔ３を比較する。時間Ｔ３が時間ｔｔ１−１よりも大きいときは、制御部２０は、ＲＡＭ部２１に次のモデルデータに対応する時間ｔｔ２−１を読み出し、時間Ｔ３と時間ｔｔ１−１＋ｔｔ２−１を比較する。

時間Ｔ３が時間ｔｔ１−１＋ｔｔ２−１よりも大きいときは、制御部２０は、ＲＡＭ部２１にさらに次のモデルデータに対応する時間ｔｔ２−２を読み出す。例えば時間Ｔ３が時間ｔｔ１−１＋ｔｔ２−１＋…＋ｔｔ（２−ｉ）まで足したときに、初めて時間Ｔ３が時間ｔｔ１−１＋ｔｔ２−１＋…＋ｔｔ（２−ｉ）よりも小さくなったとき、制御部２０は、時間ｔｔ（２−ｉ）に対応するモデルデータＬに時間Ｔ３−ｔｔ１−１−ｔｔ２−１−…−ｔｔ（２―（ｉ−１））を代入して、不良箇所を特定する。

ステップＳ７は、入出力部１０は、不良箇所がマーキングされたイメージデータを表示する。
［変形例３の効果］
以上より、変形例３の不良検出装置は、第１実施形態と同様に、より高精度に被検査装置の不良箇所を検出できる。

また、変形例３の不良検出装置は、第１実施形態の検査動作と比較して、ステップＳ５の演算処理が大幅に削減される。その結果、本変形例３の検査動作は、第１実施形態の検査動作と比べて短時間で検査することができる。

なお、変形例３に変形例２を適用することもでき、この場合には、変形例３よりもさらに短時間で検査することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の不良検出装置について、図１３のテーブルを用いて説明する。ここで、図１３は、第２実施形態に係る不良検出装置の記憶部３０のうち、モデルデータを示すテーブルである。

第２実施形態の不良検出装置は、第１実施形態の不良検出装置の構成に対して、記憶部３０にモデルデータが相違し、その他の構成については同様であり、詳細な説明は省略する。

[第２実施形態の不良検出装置の構成]
２−１．記憶部３０について
本実施形態の不良検出装置の記憶部３０について図１３を用いて説明する。本実施形態の記憶部３０は、モデルデータも保持する。ここで、モデルデータは、部品ごとにまたは部分ごとに周波数パルスの伝導特性をモデル化したデータ（例えば関数データ）である。このモデルデータは、後述する時間領域反射測定部４０から入力されたデータと、イメージデータ、特性データに基づいて、部品または部分にある不良箇所を特定するために用いられる。

図１３に示すこのモデルデータは、時間ｔの関数であるだけでなく、幅の関数でもある。図１３に示すように、材料、形状ごとにモデルデータが対応付けされている。例えば特性データが、材料Ｘ、形状ｃ２−１のときモデルデータＬ２−１は、式（１）を満たす。

Ｌ２−１＝ｆ２−１（ｔ、幅） …式（１）
ここで、モデルデータＬ２−１は、材料Ｘ、形状ｃ２−１の配線（または配線の部分）の端から周波数パルスを入力したのち時間ｔを経過したとき、この周波数パルスが配線（または配線の部分）の端から伝導する予測伝導距離を示す。

関数ｆ２−１（ｔ）は時間ｔに正の相関をもつ関数であり、配線幅に負の相関をもつ関数である。

本実施形態のモデルデータの変数は、時間と、幅の特性データである。これには限定されず、モデルデータに変数として入れることが可能な特性データがあるとき、モデルデータはこれらの特性データの関数としてもよい。

［第２実施形態の不良検出装置の検査動作］
次に、本実施形態の不良検出装置の検査動作について、図１４のフローチャート図を用いて説明する。なお、既に記憶部３０には、被検査装置２００の構成する部品ごとに、または、この部品を複数に分割した部分ごとのＣＡＤデータの特性データ、ＣＡＤデータのイメージデータ、被検査装置２００に用いられている全ての部品、部分に対応するモデルデータが保持されているものとする。

ステップＳ３で、演算部２４は、検査対象の範囲に含まれた部品、部分に対応するモデルデータを周波数パルスが伝導する順に並ぶようにＲＡＭ部２１に読み出す。このとき、モデルデータの変数になっていない特性データと、モデルデータの対応付けから、モデルデータを選択し、ＲＡＭ部２１に読み出す。

そして、ステップＳ４で、制御部２０は、不良検出検査を実行する信号を時間領域反射測定部４０に出力する。これにより、不良検出検査が実行される。時間領域反射測定部４０は被検査装置２００の検査対象の半田ボールにプローブ針を接触させる。時間領域反射測定部４０は周波数パルスを入力し、周波数パルスを入力したのち反射パルスを受け取るまでの時間Ｔ４を計測する。時間領域反射測定部４０は時間Ｔ４のデータを制御部２０に出力する。

ステップＳ５で、制御部２０は、ステップＳ３で得た周波数パルスが伝導する順のモデルデータと、ステップＳ４で得た時間Ｔ１、配線幅のデータに基づいて、不良箇所を特定する。

このとき、モデルデータの変数である配線幅のデータもＣＡＤデータの特性データからＲＡＭ部２１に読み出し、順次モデルデータに代入する。部品ごとにまたは部分ごとに配線幅が変わるが、材料や形状などの他の特性データが変わらない場合には、同じモデルデータを用いて不良箇所を算出する。

ステップＳ７は、入出力部１０は、不良箇所がマーキングされたイメージデータを表示する。
［第２実施形態の効果］
以上より、第２実施形態の不良検出装置は、第１実施形態と同様に、より高精度に被検査装置の不良箇所を検出できる。

また、第２実施形態の不良検出装置では、制御部２０は、ステップＳ３で得た周波数パルスが伝導する順のモデルデータと、ステップＳ４で得た時間Ｔ１、配線幅のデータに基づいて、不良箇所を特定する。その結果、制御部２０は、部品ごとにまたは部分ごとに配線幅が変わるが、材料や形状などの他の特性データが変わらない場合には、同じモデルデータを用いて不良箇所を算出する。したがって、本実施形態は、第１実施形態と比べて、記憶部３０のサイズを小さくすることができる。

なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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。更に、上記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要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うる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。

１０…入出力部
２０…制御部
３０…記憶部
４０…時間領域反射測定部
１００…不良検出装置
２００…被検査装置

Claims

被検査装置に信号を入力したのち、前記被検査装置の不良箇所で反射された反射信号を受けるまでの第１時間を測定する測定部と、
前記被検査装置のＣＡＤデータと、前記ＣＡＤデータに応じて前記第１時間と前記信号の予測伝導距離との関係を示すモデルデータを保持する記憶部と、
前記ＣＡＤデータに基づいて前記被検査装置内で選択された検査対象の範囲を演算し、前記モデルデータに基づいて、前記第１時間から前記予測伝導距離を演算し、前記検査対象の範囲内のうち、前記測定部から前記予測伝導距離だけ離れた位置を特定する制御部と、
前記ＣＡＤデータに前記位置を表示する表示部と
を備えることを特徴とする不良検出装置。
前記制御部は、前記ＣＡＤデータに基づいて、前記検査対象の範囲を複数の部品に分割し、前記部品を複数の部分に分割する分割部をさらに有し、
前記記憶部は、前記複数の部品または前記複数の部分それぞれに応じたモデルデータを有することを特徴とする請求項１記載の不良検出装置。