JP2013205176A

JP2013205176A - 配線基板の検査方法

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Publication number: JP2013205176A
Application number: JP2012073588A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyasu Ishihara; 光泰石原; Tomoyoshi Ito; 友芳伊藤
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP5971516B2

Abstract

【課題】検査時間の増加を抑制しつつ、小径ランド及び従来ランドの欠陥の検出精度を向上させるとともに、虚報を低減させた配線基板の検査方法を提供する。
【解決手段】基材と、この基材上に形成されたランド及びソルダーレジストを有する配線基板の外観検査方法であって、前記ソルダーレジストが複数のランドの全体を一括して露出させるように開口を形成した領域Ａと、前記ソルダーレジストが個々のランドの一部を露出させるように開口を形成した領域Ｂとで、検出可能な欠陥サイズによる合否判定の閾値またはランド面積に対する検査領域の面積の割合による合否判定の閾値を異ならせた配線基板の外観検査方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、小径ランドを有する配線基板の検査方法に関する。

携帯部品をはじめとする多層配線板では、電子部品の高機能化に伴い、ますます高密度化や高精細化が進んでおり、それに伴って、表層のランド（以下、「表層ランド」ということがある。）も小径化する傾向がある。特にＩＣ搭載部分の表層ランドは、はんだ接合するＩＣ側のパッドと同じように、例えば２００μｍ未満に小径化する要求があり、このような小径ランド（直径２００μｍ未満のランドをいう。）の異物付着やランド欠けなどの欠陥にも厳しい仕様要求がある。一方、多層配線板の表層には、このような小径ランドだけでなく、直径２００μｍを超えるランド（以下、「従来ランド」ということがある。）も混在しており、このような従来ランドでは、小径ランドに比べて、異物付着やランド欠けなどの欠陥に対する仕様要求は緩く設定される。したがって、小径ランドと従来ランドでは、合否判定の閾値が異なる。
※ 段落

に合わせて、小径ランドは直径２００μｍ未満、従来ランドは、それ以上としました。

このような合否判定の閾値が異なる部分が混在する多層配線板を検査する方法として、はんだ印刷部分において、ピン取り付け部分とコンデンサ取り付け部分で分けて、明度の閾値とはんだの良品基準値を設定し、明度を比較して良否を検査する方法が開示されている（特許文献１）。

また、穴検査方法においては、値が異なる検査閾値を設定しておき、各検査閾値ごと検査を繰り返していき、検査対象の抽出範囲を細かくして、加工された穴の穴径や穴底の表面状態を識別する方法が開示されている（特許文献２）。

特開２００２−３６８４１２号公報特開２００４−３１７３０５号公報

従来ランド（直径２００μｍ以上）では、個々のランドの一部を露出させるようにソルダーレジストに設けた開口によって、はんだ接合を行うランド径が決定される。ランドとソルダーレジストのコントラストはつき難いが、従来ランドにおいて問題となる大きさの欠陥（長さ４５〜５０μｍ以上）の検出は可能であった。しかし、小径ランド（直径２００μｍ未満）については、ソルダーレジストが複数のランドの全体を一括して露出させるように開口を形成するため、ランド全体が露出し、コントラストは付き易いものの、問題となる大きさの欠陥（長さ３０μｍ以上）がランド径同様小さくなり、従来の検査での閾値での検出が難しい。また、単純に従来の検査での閾値よりも閾値を厳しくすると、より小さい欠陥の検出は可能となるが、従来ランドでは、仕様要求よりも厳しいソルダーレジスト表面の凹凸やずれ、もしくは異物などを、欠陥として必要以上に検出してしまう虚報が多発し、検査時間が５〜１０倍になってしまう問題があった。
また、厳しい閾値が必要な小径ランドと、従来の閾値のままで良い従来ランドを含む領域（小径ランド部以外の領域）とを分けて、繰り返し検査を行なう方法が考えられるが、検査時間及びその段取り時間などで、検査にかかる時間が検査の回数分かかってしまう問題があった。

本発明は、検査時間の増加を抑制しつつ、小径ランド及び従来ランドの欠陥の検出精度を向上させるとともに、虚報を低減させた配線基板の検査方法を提供する。

本発明は、以下に関する。
１．基材と、この基材上に形成されたランド及びソルダーレジストを有する配線基板の外観検査方法であって、前記ソルダーレジストが複数のランドの全体を一括して露出させるように開口を形成した領域Ａと、前記ソルダーレジストが個々のランドの一部を露出させるように開口を形成した領域Ｂとで、検出可能な欠陥サイズによる合否判定の閾値またはランド面積に対する検査領域の面積の割合による合否判定の閾値を異ならせた配線基板の外観検査方法。
２．項１において、領域Ｂの合否判定の閾値よりも領域Ａの合否判定の閾値が厳しく設定された配線基板の外観検査方法。
３．項１または２において、領域Ｂの最小ランドの直径よりも、領域Ａの最小ランドの直径が小さい配線基板を対象とする配線基板の外観検査方法。
４．項１から３の何れかにおいて、領域Ａにおいて検出可能な欠陥サイズが領域Ｂより小さく、領域Ａにおいて検査する検査領域の面積のランドの面積に対する割合が領域Ｂより大きい配線基板の検査方法。
５．項１から４の何れかにおいて、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の検査対象を特定する検査ＣＡＤデータと、領域Ｂのみの検査対象を特定する検査ＣＡＤデータとを合成し、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の合否判定の閾値の設定と、領域Ｂの合否判定の閾値の設定とを、それぞれの領域毎に行う配線基板の検査方法。
６．項５において、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の合否判定の閾値を、領域Ａの検査仕様に合わせた閾値に設定し、領域Ｂの合否判定の閾値を、領域Ｂの検査仕様に合わせた閾値に設定する配線基板の検査方法。
７．項５または６において、領域Ａにおいては、領域Ａの検査仕様に合わせた閾値に基づく検査結果を、領域Ｂにおいては、領域Ｂの検査仕様に合わせた閾値に基づく検査結果を、優先して出力する配線基板の検査方法。

本発明によれば、従来よりも高精細な小径ランドを有した配線基板の外観検査においても、検査時間の増加を抑制しつつ、小径ランド部の欠陥の検出精度を向上させるとともに、虚報を低減させた配線基板の検査方法を提供することができる。

本発明の実施例の配線基板の検査方法に用いる検査対象製品の小径ランドを配置した領域Ｂの（Ａ）断面図及び（Ｂ）平面図である。本発明の実施例の配線基板の検査方法に用いる検査対象製品の従来ランドを配置した領域Ａの一部の（Ａ）断面図及び（Ｂ）平面図である。本発明の実施例の配線基板の検査方法に用いる検査対象製品の（Ａ）製品シート全体の検査データによる検査対象領域（領域Ａ及び領域Ｂ）と（Ｂ）特定の部分の閾値を厳しくするために合成する検査データによる検査対象領域（領域Ｂ）である。

本発明の外観検査方法の対象となる配線基板における領域Ａとは、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、ソルダーレジスト２が基材３上に形成された複数のランド４の全体を一括して露出させるように開口した領域をいい、これは、いわゆる小径ランド４を配置した領域であり、ＩＣチップ等の電子部品が搭載される領域等に用いられる。領域Ａには、ソルダーレジスト２が無く、基材３とランド４を含む導体パターンのみが配置される。領域Ａは、ＩＣチップ等の電子部品を実装する配線基板の片面のみにあることが多いが、両面に配置されていても良い。

本発明の外観検査方法の対象となる配線基板の領域Ｂとは、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ソルダーレジスト２が個々のランド１の一部を露出させるように開口を形成した領域を含む領域をいう。例えば、図３においては、領域Ｂ８は、領域Ａ７を除く他の検査対象領域であり、図２（Ａ）（Ｂ）に示す様に、ソルダーレジスト２のある部分、あるいはランド１にソルダーレジスト２が重なりランド１の一部分が露出したもの、あるいはその集合領域、もしくは、単独のランド１がソルダーレジスト２から露出したもの、あるいはその領域が該当する。領域Ｂ８は、配線基板の表と裏の両面ともに配置することができる。

本発明の外観検査方法の対象となる配線基板のランドとは、基材上に配置される導体パターンであって、ＩＣチップ等の電子部品と接続を行うものをいう。ランドの形状は、円であることが望ましいが、多角形であっても良い。また、ランドの数は、特に限定されるものではなく、電子部品を実装する側のはんだ等による接続端子の数に対応して設定される。また、ランド同士のそれぞれの間隔は、特に限定されるものではなく、導体パターンとして単独であって、隣接するランド同士が電気的に接続してなければ良い。また、本発明の外観検査方法の対象となる配線基板のランド径の大きさは、従来の検査での閾値では問題となる欠陥の検出が困難となる２００μｍ未満のランド径の製品が望ましい。ランド径１５０μｍ〜１１０μｍであればより有効であり、１１０μｍ以下であればさらに有効である。

本発明の外観検査方法の対象となる配線基板のソルダーレジストとは、基材上の導体パターンを保護し絶縁する目的で設けられるものをいう。必要な部分以外での実装された電子部品等との電気的接続を妨げ、導体パターンを絶縁するものであれば、特に限定するものではない。このようなものとしては、フィルム状レジストあるいは、液状レジストが挙げられ、これらを印刷、スプレーコーティング、ラミネート等で塗布されたものを、露光・現像・乾燥などの工程によって、開口パターンを形成することができる。

本発明における欠陥サイズとは、外観検査で検出できる最小の不具合の大きさをいい、基材上に形成された導体パターンのパターン欠けや突起、エッチング除去されなかった導体残りの幅、パターン上に付着した異物の大きさ、接続ビアのずれによるランド端からの接続ビアの露出幅などをいう。また、欠陥とは、パターン上に限らず、基材上のものも含むものである。本発明の検査方法が対象とする欠陥サイズは、従来の検査での閾値では、問題となる欠陥の検出が困難となる４０μｍ未満の大きさが望ましく、３０μｍ未満がより望ましい。また、２０μｍ以上の欠陥サイズであれば、現状の外観検査機の性能で検出可能なため望ましい。

本発明における、ランド面積に対する検査領域の面積の割合とは、ランド面積設計値に対し、実際の検査領域として検査機で設定しているランド面積の割合をいう。実際の導体パターンであるランド面積の仕上がり値にばらつきがあり、設計値より小さいものと大きいものが混在している。ランド面積設計値と実際の検査領域の設定するランド面積を全く同じにしてしまうと、設計値より小さく仕上がったランドは全て欠陥として判定し、虚報となってしまう。実際の検査領域として検査機で設定しているランド面積は、ランドの仕上がりばらつき、あるいはソルダーレジストのずれなどを考慮し、ある程度の割合で面積を小さく設定している。従来の検査での閾値では、この面積の割合が設計値に対し約６０％程度であるが、本発明であれば、図２（Ｂ）の様に厳しく検査したい領域Ａのみ新たに検査データを作製すれば、ソルダーレジストのずれの影響を考慮しなくて良く、領域Ａのみ面積割合を変更し、より厳しく検査することが可能で、その割合は従来検査と虚報の報告数と変わらない約８０％以下が望ましいとされる。８０％を超えると仕上がりばらつきの影響で虚報報告数が大きくなり、検査時間が増大するので望ましくない。

本発明の閾値とは、外観検査機において検出する欠陥サイズの大きさの設定値、あるいはランド面積に対する検査領域の面積の割合の設定値をいう。

本発明の配線基板の外観検査方法では、ソルダーレジストが複数のランドの全体を一括して露出させるように開口を形成した領域Ａと、ソルダーレジストが個々のランドの一部を露出させるように開口を形成した領域Ｂとで、検出可能な欠陥サイズによる合否判定の閾値またはランド面積に対する検査領域の面積の割合による合否判定の閾値を異ならせる。これは、例えば、外観検査機において、図３（Ａ）のような導体パターンであるランド部分１及び４、ソルダーレジスト部分２、基材部分３からなる製品シートの検査ＣＡＤデータ（領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の検査対象を特定する検査ＣＡＤデータ）に対して、図３（Ｂ）の様な厳しく検査したい部分のみ取り出したランド部分４のみからなる検査ＣＡＤデータ（領域Ａのみの検査対象を特定する検査ＣＡＤデータ）を合成して検査データを作製することで実現できる。つまり、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の検査対象を特定する検査ＣＡＤデータと、領域Ａのみの検査対象を特定する検査ＣＡＤデータとを合成し、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の合否判定の閾値の設定と、領域Ａの合否判定の閾値の設定とを、それぞれの領域毎に行う。また、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の合否判定の閾値を、領域Ａの検査仕様に合わせた閾値に設定し、領域Ｂの合否判定の閾値を、領域Ｂの検査仕様に合わせた閾値に設定する。そして、領域Ａにおいては、領域Ａの検査仕様に合わせた閾値に基づく検査結果を、領域Ｂにおいては、領域Ｂの検査仕様に合わせた閾値に基づく検査結果を、優先して出力する。これにより、１回のスキャンで従来の検査時間のままで、仕様の厳しい図３（Ｂ）部分のみ合否判定の閾値を厳しくすることが可能になる。また、従来の虚報報告数で同じ検査時間のまま、閾値を従来より厳しく検査可能となる。なお、外観検査とは、配線基板の外観の検査であって、主にランド等の導体パターンの欠陥や異物等の有無を検査することをいう。光学的原理を用いた外観検査機を用いて行うことができる。また、検査ＣＡＤデータとは、検査対象（パターン）を特定するものである。この検査ＣＡＤデータにより、検査対象（パターン）を特定して、検査対象毎のそれぞれの合否判定の閾値を設定することにより、１回のスキャンで検査を行う検査対象であっても、検査対象毎に異なった合否判定の閾値が設定可能になる。

以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。

図２（Ａ）に示すような、板厚０．４ｍｍ、製品サイズ（１シート当りのサイズ）１００ｍｍ×１００ｍｍ、６層ビルドアップ配線基板フィルドめっき仕様（日立化成工業製基材Ｅ−６７９ＦＧ）、部品実装面である表面にのみ導体パターン小径ランド（直径１１０μｍ）を有し、ソルダーレジスト（太陽インキ製造株式会社製ＰＳＲ−４０００ＡＵＳ３０８、「ＰＳＲ」は登録商標。）が塗布されていて、小径ランド（直径１１０μｍ）部分のみ大きくソルダーレジストが開口されている配線基板の製品シート７を外観検査するために２０シート用意した。また、検査領域となる製品個片８は１０×１０ｍｍであり、小径ランド部のソルダーレジスト開口部分は５×５ｍｍである。

検査における閾値を決定するため、小径ランド部上に大きさ１０μｍ〜５０μｍのソルダレジスト異物のある配線基板と、小径ランド部にランド大きさ１０μｍ〜５０μｍのランド欠けのある基板を用意し、検査条件出しサンプルとして使用した。異物及びランド欠けの大きさはあらかじめ１００倍の顕微鏡（株式会社ニコン製金属顕微鏡）で測定してデジタルカメラで写真を撮影しておいた。

次に、外観検査機で検査を行なうため、図３（Ａ）に示すような検査ＣＡＤデータと、小径ランド部分のみ抜き出した図３（Ｂ）のような検査ＣＡＤデータを用意し、外観検査機（大日本スクリーン株式会社製）を使用し、用意した２つの検査データを合成して新たな検査データを作製し、１スキャンで２つの領域ＡとＢにおいて異なる閾値で検査できる様にした。

領域Ａの検査閾値（欠陥サイズ及び検査領域）の設定は、表１のように設定して検査を行なった。ここで、欠陥サイズは、検出できる最小の欠陥サイズの設定であり、検査領域は、ランドサイズの設計値に対して実際に検査する領域の割合である。検査はまず外観検査機でスキャンを行なって欠陥の検出を行い、製品２０シートについて、１シート当りのスキャンに要したスキャン時間を測定し、製品１シート当りの平均値を算出した。次に、確認機（ベリファイ）で、金属顕微鏡で測定しておいた欠陥を外観検査機で検出できているかを確認するとともに、外観検査機で検出した欠陥が本当に欠陥か否かを確認するためにかかった、製品２０について、１シート当りの検査時間を測定し、製品１シート当りの平均値を算出した。

領域Ａと領域Ｂについて、検査閾値条件である欠陥サイズ及び検査領域を、表１の実施例１〜３のように設定した場合は、見逃しも無く、設定値以上のサイズの欠陥を検出できており、かつ、嘘報数も２０個程度以下であった。また、このため、外観検査機で検出した欠陥が本当に欠陥か否かを確認するために要する検査時間も９０秒程度以下であった。一方、領域Ａと領域Ｂについて、検査閾値条件である欠陥サイズ及び検査領域を、表１の比較例１及び２のように設定した場合は、設定値以上の欠陥サイズは検出可能であるものの、虚報数が実施例に比べて大幅に増加したり、検査時間が大きくかかってしまう結果であった。

１…（従来）ランド
２…ソルダーレジスト
３…基材
４…（小径）ランド
５…接続ビア
６…（内層）ランド
７…領域Ａ
８…領域Ｂ
９…製品シート
１０…検査対象領域（製品個片）

Claims

基材と、この基材上に形成されたランド及びソルダーレジストを有する配線基板の外観検査方法であって、前記ソルダーレジストが複数のランドの全体を一括して露出させるように開口を形成した領域Ａと、前記ソルダーレジストが個々のランドの一部を露出させるように開口を形成した領域Ｂとで、検出可能な欠陥サイズによる合否判定の閾値またはランド面積に対する検査領域の面積の割合による合否判定の閾値を異ならせた配線基板の外観検査方法。
請求項１において、領域Ｂの合否判定の閾値よりも領域Ａの合否判定の閾値が厳しく設定された配線基板の外観検査方法。
請求項１または２において、領域Ｂの最小ランドの直径よりも、領域Ａの最小ランドの直径が小さい配線基板を対象とする配線基板の外観検査方法。
請求項１から３の何れかにおいて、領域Ａにおいて検出可能な欠陥サイズが領域Ｂより小さく、領域Ａにおいて検査する検査領域の面積のランドの面積に対する割合が領域Ｂより大きい配線基板の検査方法。
請求項１から４の何れかにおいて、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の検査対象を特定する検査ＣＡＤデータと、領域Ｂのみの検査対象を特定する検査ＣＡＤデータとを合成し、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の合否判定の閾値の設定と、領域Ｂの合否判定の閾値の設定とを、それぞれの領域毎に行う配線基板の検査方法。
請求項５において、領域Ａ及び領域Ｂを合わせた合成領域の合否判定の閾値を、領域Ａの検査仕様に合わせた閾値に設定し、領域Ｂの合否判定の閾値を、領域Ｂの検査仕様に合わせた閾値に設定する配線基板の検査方法。
請求項５または６において、領域Ａにおいては、領域Ａの検査仕様に合わせた閾値に基づく検査結果を、領域Ｂにおいては、領域Ｂの検査仕様に合わせた閾値に基づく検査結果を、優先して出力する配線基板の検査方法。