JP2022520963A - プリント回路基板上の水溶性プリフラックス層に関する情報を取得する方法 - Google Patents

プリント回路基板上の水溶性プリフラックス層に関する情報を取得する方法 Download PDF

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Abstract

プリント回路基板上の水溶性プリフラックス層の情報を得る方法が開示され、方法は、プリント回路基板（１６）の領域の一部を覆う銅層（１８）を有するプリント回路基板（１６）を提供するまたは製造するステップであって、ソルダーレジスト（１９）が銅層（１８）上に配置され、かつソルダーレジスト（１９）が開口部（２１）を有し、開口部（２１）において、銅層（１８）の銅表面が個々の厚さ（２０）を有する水溶性プリフラックス層で覆われている、ステップと、蛍光測定システム（１０）を提供するステップであって、蛍光測定システム（１０）は、放射線ビーム（２２）を放射するのに適した放射線源（１１）、蛍光放射線（２３）を検出するための検出ユニット（１２）および放射線源（１１）およびプリント回路基板（１６）を少なくとも一次元で互いに相対的に移動するよう構成された移動装置（２４）を備える、ステップと、を備え、方法は、ａ）プリント回路基板（１６）状の開口部（２１）の位置の情報を得るステップ（Ｓ２）と、ｂ）少なくとも１つの開口部（２１）を選択し、それにより少なくとも１つの選択された開口部を得るステップ（Ｓ３）と、ｃ）移動装置（２４）によって放射線源（１１）およびプリント回路基板（１６）を互いに相対的に移動し、放射線ビーム（２２）が少なくとも１つの選択された開口部（２１）、および少なくとも１つの選択された開口部の水溶性プリフラックス層（２０）に照射される位置に放射線源（１１）を配置するステップ（Ｓ４）と、ｄ）水溶性プリフラックス（２０）から放出される蛍光放射線（２３）を検出ユニット（１２）で検出するステップ（Ｓ５）と、を備える。

Description

本発明は、プリント回路基板上の水溶性プリフラックス（organic solderability preservative）層に関する情報を取得する方法、特にプリント回路基板上の水溶性プリフラックス（ＯＳＰ）層の個々の厚さを決定する方法に関する。
プリント回路基板（ＰＣＢ）は、非導電性基板上に配置された銅導電性パスなどの銅構造を備えている。ソルダーレジストは、プリント回路基板上に配置され、基板と銅構造のほとんどの部分をカバーする。ソルダーレジストは、銅がソルダーレジストで覆われていない開口部を備える。これらの開口部により、コンタクトパッドにアクセスすることができる。コンタクトパッドは、ＰＣＢの銅構造から、ＰＣＢ上に配置され、はんだ接続によってＰＣＢに接続される電子部品へのコンタクトを作成するための接合部である。コンタクトパッドの面積は、割り当てられた開口部よりも小さい場合と大きい場合がある。はんだ接続を行うために、開口部にはんだペーストを充填し、部品を挿入してリフローはんだ付けで接続する。
電子部品をＰＣＢに接続する前に、ＰＣＢは、数週間または数か月間保管され得る。この間、ソルダーレジストで覆われていないコンタクトパッド内の露出した銅が酸化し、信頼性の高いはんだ接続が不可能になることがある。これが、コンタクトパッドがいわゆる水溶性プリフラックス（ＯＳＰ）によって一時的に保護されている理由である。ＰＣＢは、ＯＳＰ溶液に浸され、ＯＳＰは銅と反応することにより、コンタクトパッドの露出した銅にのみ特異的に堆積される。したがって、ＯＳＰは、特に開口部を埋め、開口部のコンタクトパッドの銅面を覆う。後のはんだ付けプロセスでは、ＰＣＢのソルダーレジストに影響を与えることなく、ＯＳＰは、気化、分解、または他のコンポーネントと混合される。
ＰＣＢの後の機能を保証するために、コンタクトパッドの銅がＯＳＰで十分に覆われているかどうかを知る必要がある。コンタクトパッド上のＯＳＰの層の厚さを知ることが特に望まれている。すべてのコンタクトパッドで同じ厚さのＯＳＰを使用することが望まれるが、通常、さまざまな寸法の開口部により、さまざまな厚さのＯＳＰが作成される。これらの理由から、ＯＳＰの個々の厚さを決定するための迅速で信頼性の高い方法が強く望まれている。
最先端のプロセスでは、ＯＳＰの厚さは、コンタクトパッドを切断または研磨し、電子顕微鏡でＯＳＰの厚さを測定することによって決定される。この方法の欠点は、ＰＣＢが測定プロセスのために破壊され、分析が高価で、時間がかかり、きわめて複雑であることである。別の手法では、ＯＳＰは化学的に溶解され、ＯＳＰを形成する溶解化合物の濃度が測定される。上記化合物の濃度から、コンタクトパッド内のＯＳＰの平均厚さが計算される。この方法の明らかな欠点は、少なくともＯＳＰが破壊されることに加えて、平均的で理論的な厚さしか決定されないことである。手っ取り早い方法であるが、特定の開口部における特定のＯＳＰの個々の厚さを決定することはできない。さらに、これらの手法はランダムサンプリングにのみ適している。また、アクティブなリアルタイム検査のためにこのような方法を実装することは不可能である。
他のアプローチでは、非破壊的な方法が適用される。例えば、特許文献１は、プリント基板上に形成された有機膜を検出するためのフィルム検出装置、検査システム、およびプリント回路基板を検査する方法に言及している。
特許文献２は、マシンビジョン検査システムを操作して蛍光画像の高さを決定し、ワークピース上の蛍光材料の層内に配置されたワークピースの特徴エッジの位置を繰り返し決定するための蛍光画像を取得する方法を含む、精密ソルダーレジストレジストレーション検査方法に言及している。
米国特許出願公開第２００６／０２３９３６号明細書 米国特許出願公開第２０１２／０９２４８８号明細書
本発明の目的は、プリント回路基板上の水溶性プリフラックスの層に関する情報を取得するため、特にプリント回路基板上の水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを決定するための、改善され大幅に簡略化された方法を提供することであり、それによって上記の欠点を回避される。特に、アクティブな製造管理などの簡素化された方法を利用することが望まれていた。特に、ＯＳＰ層の厚さプロファイルを取得するための改善された方法を提供することも目的であった。
本発明は、請求項１に記載のプリント回路基板上の水溶性プリフラックスの層に関する情報を取得するための方法を提供する。特定の実施形態は、従属項の対象であるか、または本明細書に記載されている。
したがって、本発明は、プリント回路基板上の水溶性プリフラックスの層に関する情報を取得するための方法を提供し、この方法は、
－ プリント回路基板の領域の一部を覆う銅層を有するプリント回路基板を提供するまたは製造するステップであって、ソルダーレジストは、銅層上に配置され、ソルダーレジストは、開口部を有し、開口部において、銅層の銅表面は、個々の厚さを有する水溶性プリフラックスの層によって覆われる、ステップと、
－ 放射線ビームを放出するのに適した放射線源、
蛍光放射線を検出するための検出ユニット、および
放射線源とプリント回路基板を少なくとも一次元で互いに相対的に移動させるように構成された移動装置、
を備える蛍光測定システムを提供するステップと、
を備え、
方法は、
ａ）プリント回路基板の開口部の位置に関する情報を取得するステップ
ｂ）開口部の少なくとも１つを選択し、それによって少なくとも１つの選択された開口部を取得するステップ
ｃ）移動装置によって放射線源とプリント回路基板を互いに相対的に移動し、放射線ビームが少なくとも１つの選択された開口部内におよび少なくとも１つの選択された開口部の水溶性プリフラックスの層に照射されるような位置に放射線源を配置するステップ
ｄ）水溶性プリフラックスから放出される蛍光放射線を検出ユニットで検出するステップ
を備える。
検出された蛍光放射線は、ＰＣＢ上のＯＳＰ層の品質管理およびさらなる製造および処理における情報として使用されることが好ましい。詳細な説明は以下のとおりである。蛍光放射線を検出する場合、好ましくは信号、特に信号の強度が検出される。
特定の実施形態では、この方法は、水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを決定するための方法であり、この方法は、
ｅ）少なくとも１つの選択された開口部における水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを決定するステップ
をさらに備える。
この方法により、ＯＳＰの層の個々の厚さは、好ましくは選択された各開口部において、蛍光放射線の助けを借りて決定される。
「個々の厚さ」という用語は、選択された意見の厚さを意味する。「個々」という用語は、異なる開口部ではＯＳＰ層の異なる厚さが発生する可能性があることを表しており、そのため、厚さは個々の厚さである。
本発明の方法は、プリント回路基板を損傷または破壊することなく実行される。
この方法では、測定システム、特に放射線源は、好ましくは、ＰＣＢの任意の表面位置で移動され、ＯＳＰの個々の厚さは、好ましくは、ソルダーレジストに開口部を有する任意の所望の位置で決定される。
この方法は、好ましくは高解像度でＰＣＢ上のＯＳＰの層の個々の厚さを決定することを可能にし、それにより、ソルダーレジストを完全にまたは部分的に照射することによって引き起こされる誤った読み取りを回避する。ソルダーレジストコンパウンドは通常、励起時に蛍光放射線を発する。したがって、ＯＳＰの代わりに、またはＯＳＰと一緒にソルダーレジストを（また）照射すると、間違った結果が得られる。これは、本発明の方法によって回避することができる。
本発明の方法は、層の厚さ、好ましくは、さらに、ＰＣＢ上のＯＳＰの厚さ分布を決定するための非破壊的方法である。この方法により、プロセスの信頼性が大幅に向上し、化学薬品とリソースの節約に役立つ。
方法のより高い信頼性により、最小の厚さを保証するために、必要に応じてより厚いＯＳＰを作成する必要なしに、ＯＳＰの厚さをより正確に調整することができる。
本発明の方法は、好ましくは当技術分野で使用される方法と比較して、迅速、安価、および著しく単純であり、この方法はさらに大規模な生産管理を可能にする。
蛍光測定システムにおいて、放射線ビームを放出する放射線源は、好ましくは、ＵＶ範囲の放射線を放出する。放射線源は、レーザーであることが好ましい。好ましくは、放射線源は、最大１５０ｍＷの出力を有することが最適である。好ましくは、本発明の方法において、放射線ビームが、２０ｍＷ～２００ｍＷの範囲、好ましくは４０ｍＷ～１８０ｍＷの範囲、より好ましくは６０ｍＷ～１６０ｍＷの範囲、最も好ましくは８０ｍＷ～１４０ｍＷの範囲の出力を有する。
放射線ビームは、好ましくは、水溶性プリフラックスの層の上の０．５～１ｍｍ２の領域を照射する。
開口部は、好ましくは、少なくとも１ｍｍ２の面積を有し、最も好ましくは、少なくとも１つの選択された開口部は少なくとも１ｍｍ２の面積を有する。面積の上限は、好ましくは１００ｍｍ２である。
放射線ビームは、選択された／放射された開口部において蛍光放射線を生じ、蛍光放射線は、ＯＳＰから放出され、検出ユニットによって検出される。
検出ユニットは、好ましくはフォトダイオードである。
移動装置によって、放射線源とＰＣＢは互いに相対的に移動されるので、そのような相対的な移動において、放射線源は、ＰＣＢに接触することなく、ＰＣＢの表面に沿って、またはＰＣＢの表面に隣接して移動される。
放射線源およびＰＣＢの一方は、好ましくは静止位置に保持され、他方は、移動装置によって移動される。別の実施形態では、放射線源とＰＣＢの両方が移動装置によって移動される。
好ましくは、放射線源は、移動装置に結合されている。
この方法は、好ましくは、移動装置に隣接してプリント回路基板を配置するステップをさらに備える。この実施形態は、プリント回路基板が静止位置にあり、蛍光測定システムが移動装置によって移動されるときに適用されることが好ましい。
好ましくは、移動装置は、
－ 放射線源と検出ユニット、および
－ プリント回路基板
を少なくとも２次元で互いに相対的に移動するように構成されている。
二次元での動きは、好ましくは、動きにおいて、放射線源とＰＣＢ、特にＰＣＢの表面との間の距離が一定または本質的に一定に保たれるような方法である。
選択されたデカルト座標系では、ＰＣＢ、特に銅層とＯＳＰの層は、Ｘ方向とＹ方向に延びることが好ましく（ＰＣＢと層はもちろんＺ方向の厚さを有する）、相対移動は好ましくはＸ方向とＹ方向の１つまたは複数で実行される。
好ましくは、移動はまた、三次元で可能である。デカルト座標系では、ＰＣＢは、Ｘ方向およびＹ方向に延びることが好ましく、相対移動は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向のうちの１つまたは複数で行われることが好ましい。Ｚ方向への移動により、ＯＳＰの厚さが決定される場所で、または相対移動中に、ＰＣＢのさまざまな厚さに方法を適応させることが可能となる。
移動装置は、好ましくは、放射線源を保持するための保持装置を含み、好ましくは、検出ユニットも含む。
移動装置は、好ましくは、線形ガイドを備え、
－ 放射線源、および好ましくは検出ユニット、
－ ＰＣＢ
の１つまたは複数の移動を可能にする。
移動装置は、好ましくは、移動をもたらすためのモーターおよび／またはギア機構を備える。
移動装置は、好ましくは、一方向に０．１～０．５ｍｍのステップで移動することを可能にする。
いずれの場合も、開口部は、ＰＣＢ上に、好ましくはＰＣＢの少なくとも２つの側縁に関して位置を有し、各開口部は、その位置に関する個別の情報を有する。プリント回路基板の開口部の位置に関する情報を取得するには、さまざまな可能性がある。１つの可能性は目視検査である。目視検査にはカメラを使用することが好ましい。
さらなる可能性は、開口部の位置に関する情報がデータセットに含まれていることである。次に、ステップａ）で、開口部の位置に関する情報をデータセットから取得することが好ましい。この情報に基づいて、ステップｂ）での選択が行われる。
データセットは、好ましくは、ガーバー形式の場所に関する情報を含む。これは、２Ｄバイナリイメージ用のオープンＡＳＣＩＩベクトル形式である。
ステップｂ）における開口部の少なくとも１つ（すなわち、１つまたは複数）を選択するステップは、好ましくは、個々の決定によって、またはプログラムされた手順またはワークフローによって行われる。例えば、開口部の位置に関する情報が言及されたデータセットから得られる場合、そのような情報は、好ましくは、ステップｂ）における選択の基礎とされる。好ましくは、選択ステップｂ）は、所定の順序でいくつかの開口部を選択するステップを含む。このような順序は、ＰＣＢ上のサイズの順序、または場所の順序であることが好ましい。
開口部の少なくとも１つが選択されると、次のステップは、好ましくは、放射線源およびプリント回路基板を移動装置を用いて互いに相対的に移動させ、放射線ビームが少なくとも１つの選択された開口部内、および少なくとも１つの選択された開口部の水溶性プリフラックスの層上中に照射されるような位置に放射線源を配置するステップである。
本発明の方法は、水溶性プリフラックスの層を特異的に照射することを可能にする。ソルダーレジスト、またはさらなるソルダーレジストが照射されると、厚さの決定が誤ってしまう。したがって、放射線源は、ソルダーレジストが照射されないように配置することが好ましい。
好ましい本発明の方法において、ステップｃ）において、放射線ビームは、ソルダーレジストが照射されないように照射される。本発明の方法では、例えば、放射線ビームが０．５～１ｍｍ２の領域のみを照射する場合に、測定システムが高解像度を可能にするため、非常に小さな開口部でも厚さを決定することが可能である。
ステップｄ）で検出ユニットを用いて水溶性プリフラックスから放出される蛍光放射線を検出する場合、信号、特に蛍光放射線の強度を検出することが好ましい。
ＯＳＰの層の厚さを決定する場合、好ましくはステップｄ）で検出される強度が、好ましくは、ＯＳＰの層の厚さに割り当てられる。言い換えると、層の厚さは、好ましくは、蛍光放射線の強度から決定される。さらに言えば、好ましくはステップｄ）で検出される強度は、ＯＳＰの層の厚さを決定するために、ＯＳＰの層の厚さに関連して設定されることが好ましい。好ましくは、強度は、層の厚さに依存する。この強度の厚さへの依存性は、好ましくは、以下でさらに説明される校正によって得られる。
好ましくは、各ステップｄ）の後に、検出された蛍光放射線、好ましくは前記強度は、読取データを形成し、これは、より好ましくは、処理済読取データにさらに処理される。より好ましくは、後続のステップにおいて、それぞれ、読取データおよび処理済読取データは、それぞれ、参照読取データおよび処理済参照読取データに関連して設定される。最も好ましくは、本発明の方法において、読取データおよび処理済読取データは、それぞれ、既知の基準厚さを有する水溶性プリフラックスの少なくとも１つの参照層を有する参照サンプルから得られた参照読取データおよび処理済参照読取データにそれぞれ関連して設定される。これにより、水溶性プリフラックスの層の個々の厚さが決定される。
蛍光放射線、特に放射強度からＯＳＰ層の厚さを結論付けるために、校正が好ましくは実行される。この方法は、好ましくは、
－ 水溶性プリフラックスの参照層の異なる参照サンプルの参照蛍光放射線を検出するステップであって、参照サンプルのそれぞれにおいて、参照層は既知の厚さを有する、ステップ（このステップでは、水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを決定するためにも使用される蛍光測定システムが好ましく使用される）
－ 水溶性プリフラックスの層の厚さへの参照蛍光放射線の割り当てを取得するステップ
を備える。
前記割り当ては、好ましくは、参照として、言い換えれば、参照情報としてとらえられる。
「既知の厚さ」は、好ましくは他の方法によって決定される厚さである。たとえば、参照サンプルのＯＳＰ層は、層を切断または研磨し、顕微鏡で個々の層の厚さを測定するなど、顕微鏡で検査することが好ましい。
割り当ては、好ましくは、値の割り当てとして、例えば、校正データテーブルで表されるか、校正曲線として表されるか、または数学的関係で表される。簡単な実施形態では、割り当ては線形関係である。
本発明の方法では、ＰＣＢが提供または製造される。後者の場合、プリント回路基板の製造は、好ましくは、開口部内および開口部内の銅層の銅表面上に水溶性プリフラックスの層を堆積するステップを含む。
個々の厚さは、割り当ての情報に基づいて決定されることが好ましい。これは好ましくは、
－ 割り当てで同じ値を見つけるために、ステップｄ）の蛍光放射線の検出値を割り当てと比較するステップであって、割り当ての確立時にまったく同じ値が検出されなかった場合、割り当ての値は補間値とすることができる、ステップ
－ 割り当てで割り当てられた厚さを識別するステップ
によって行われる。
本発明の一実施形態では、この方法は、
－ ステップｄ）で検出された蛍光放射線の信号または強度、および／または
－ ステップｅ）で決定された水溶性プリフラックスの層の個々の厚さ
が希望の範囲または定格範囲内にあるかどうかをチェックするステップを含む。
この情報は、方法で使用されたＰＣＢを再仕上げするための情報として、および／またはさらなるＰＣＢの製造プロセスにさらに影響を与えるための情報として、品質管理のために使用されることが好ましい。
ステップｄ）で蛍光放射線を検出する際に得られる信号または強度は、実際に厚さを決定することなく、ＯＳＰ層の厚さまたは品質に関する情報としてとらえることができる。たとえば、強度が目的の範囲または定格範囲外にある場合は、ＯＳＰ層の厚さが薄すぎるか厚すぎることを示している可能性がある。
好ましくは、この方法は、
ｉ）プリント基板を廃棄するステップ
ｉｉ）水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを変更するためにプリント回路基板を再仕上げするステップ
ｉｉｉ）少なくとも一つのさらなるプリント回路基板上の水溶性プリフラックスの層の個々の厚さが所望範囲内または定格範囲内となるために、少なくとも一つのさらなるプリント回路基板上に水溶性プリフラックス層の製造方法を適応させるステップ
のうちの１つまたは複数をさらに含む。
厚さが変化すると、蛍光放射線の信号が変化したり、強度が変化したりする。ＯＳＰの厚さが変更されたＰＣＢをチェックまたは再チェックすると、蛍光放射線の信号または強度が変更され、（再度）厚さを決定せずに、この信号または強度が目的の範囲または定格範囲にあるかどうかを判断できる。
ｉ）の場合、必要に応じて層が薄くなったり厚くなったりすると、ＰＣＢは廃棄される。
ｉｉ）の場合、この方法は、プリント回路基板上に水溶性プリフラックスの層を製造する方法とも呼ばれ、この方法は、プリント回路基板上の水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを決定するステップを含む。ＰＣＢは、水溶性プリフラックスの層の製造段階に戻される。
ｉｉ）の場合、ＯＳＰ層の厚さを増やすことが好ましい。
ｉｉｉ）の場合、この方法は、プリント回路基板上の水溶性プリフラックスの層の製造方法とも呼ばれ、この方法は、プリント回路基板上の水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを決定するステップを含む。
ｉｉｉ）の場合、以下でさらに説明するように、所望の厚さに到達するために製造方法が適合される。これは、好ましくは、さらなるＰＣＢのＯＳＰの層が、適合前の厚さと比較して増加した厚さまたは減少した厚さを有するように、開口部の堆積を適合させることによって行われる。
たとえば、ＯＳＰの生成は、堆積によって行われる。堆積は、好ましくは、ＯＳＰ形成化合物の溶液に浸漬することによって行われる。厚さが望ましい定格範囲の外である場合、水溶性プリフラックスの層を堆積する方法のパラメータを変更することが好ましい。
ｉｉｉ）の製造方法の変更は、
－ ＯＳＰ生産のプロセスを中断するステップ
－ ＯＳＰ形成化合物を含む溶液中のＯＳＰ形成化合物の濃度を変更するステップ
－ プロセス時間、特にＯＳＰ形成化合物を含む溶液への浸漬時間を変更するステップ
－ プロセス温度を変更するステップ
－ ＯＳＰ形成化合物を含む溶液のｐＨを変更するステップ
の１つまたは複数を含むことが好ましい。
一実施形態では、本発明の方法は、
－ プリント回路基板上の少なくとも１つの選択された開口部の位置に関する情報を、放射線源とプリント回路基板の相対的な動きを制御するコントローラに提供するステップ
を備え、
ステップｃ）において、放射線源およびプリント回路基板の互いに対する相対的な移動、および放射線源の配置は、コントローラによって制御される。コントローラは、好ましくは、移動装置の一部またはさらなる装置例えば、移動装置に接続されたコンピュータの一部である。
好ましくは、この方法は、少なくとも１つの選択された開口部内の異なる位置でのＯＳＰの個々の厚さを決定するステップを含む。これにより、開口部内のＯＳＰの厚さプロファイルを取得することができる。
コントローラの情報は、上記のデータセットから提供されることが好ましい。情報は、好ましくは、所定のまたはプログラムされた方法で、または所定のまたはプログラムされた順序で提供される。これにより、特に複数の開口部のＯＳＰの厚さが決定される場合、または１つの開口部内の異なる位置の厚さが決定される場合、および／または複数のＰＣＢの厚さが決定される場合に、プロセスの自動化が可能になる。ＰＣＢ上の開口部の順序および／またはＰＣＢ上の望ましい照射位置は、プロセス、特に放射線源とＰＣＢの相対的な動き、および放射線源の放射線ビームによる照射を制御するための情報として定義および取得されることが好ましい。
本発明の方法の一実施形態では、ステップｂ）からｄ）が１回以上繰り返され、各繰り返しにおいて、ステップｂ）ではさらなる、すなわち、異なる開口部が選択され、水溶性プリフラックスは、さらなる開口部のそれぞれの照射位置で決定される。この実施形態では、複数の開口部の厚さが、好ましくは所定の順序で決定される。上記のデータセットとコントローラを使用することが好ましい。ステップｂ）からｄ）が繰り返される場合、繰り返しにおいてステップｂ）では、一連の異なる開口部が基準を基準にして、異なる開口部におけるそれぞれの照射位置で水溶性プリフラックスの層の厚さを決定することが好ましい。
より具体的な実施形態では、さらなる開口部、またはより多くの繰り返しの場合複数のさらなる開口部は、異なる面積を有し、この方法は、
－ 開口部の面積と水溶性プリフラックスの層の厚さの間の割り当てを決定するステップ
をさらに含む。
理想的な場合、ＯＳＰ層の厚さは、開口部の面積またはＯＳＰ層の面積に依存してはならないか、少なくとも強く依存してはならない。このような割り当てに関する知識は、ＯＳＰの製造プロセスがこれに到達するためにどのように影響を受ける可能性があるかについての情報を提供する。
本発明の方法のさらなる実施形態では、ステップｂ）からｄ）が１回以上繰り返され、各繰り返しにおいてステップｂ）では、同じ開口部が選択され、ステップｃ）において、放射線源が異なる位置に移動される、同じ開口部内で、水溶性プリフラックスの層の異なる場所が照射される。この実施形態では、開口部内の複数の場所でのＯＳＰの厚さは、好ましくは所定の順序で決定される。上記のデータセットとコントローラを使用することが好ましい。もちろん、この実施形態を、ＯＳＰの厚さが決定される実施形態と組み合わせることが可能である。もちろん、この実施形態を、異なる開口部の厚さが決定される前の実施形態と組み合わせることが可能である。
ソルダーレジストは決して制限されることはない。ソルダーレジストは、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
開口部で厚さが決定される水溶性プリフラックスは、固体物質、特に固体層である。好ましい本発明の方法は、開口部の水溶性プリフラックスの層が重合および硬化された層である。
この方法の一実施形態では、水溶性プリフラックス（ＯＳＰ）は、イミダゾール化合物および／またはベンズイミダゾール化合物を含む。イミダゾール化合物および／またはベンズイミダゾール化合物は、好ましくは、ＯＳＰの主成分であり、これは、ＯＳＰの少なくとも５０重量％を構成することを意味する。ＯＳＰのさらなる構成要素は、ＯＳＰが形成されている表面の銅に由来するＣｕ（Ｉ）である。
Ｃｕ（Ｉ）は、好ましくは、イミダゾールおよび／またはベンズイミダゾール化合物と錯体を形成する。水溶性プリフラックスは、好ましくは、イミダゾール－Ｃｕ（Ｉ）錯体および／またはベンズイミダゾール－Ｃｕ（Ｉ）錯体を含む。水溶性プリフラックスの層は、少なくとも部分的に有機金属層であることが好ましい。有機金属層は、金属として銅を含む。有機金属層は、銅（Ｉ）濃度の勾配を示すことが好ましく、濃度は、層の外面に向かって減少することが好ましい。
したがって、ＯＳＰ層は、（ベンズ）イミダゾールなどのＯＳＰ層を形成するときに銅上に堆積する化合物によって形成されるだけでなく、銅層自体からの銅によっても形成されることが好ましく、その結果、複合層が形成される。本発明の方法により、このような複合層の個々の厚さを高精度で決定することができる。
イミダゾール化合物は、好ましくはアルキルイミダゾールであり、特にエチルイミダゾール、プロピルイミダゾール、ブチルイミダゾール、ペンチルイミダゾールからなる群から選択される。ベンズイミダゾール化合物は、好ましくはアルキルベンズイミダゾールであり、特にエチルベンズイミダゾール、プロピルベンズイミダゾール、ブチルベンズイミダゾール、ペンチルベンズイミダゾールからなる群から選択される。
ベンズイミダゾール化合物は、好ましくは、ハロゲンベンズイミダゾール、特にクロロベンズイミダゾールである。ベンズイミダゾール化合物は、置換または無置換のアリールベンズイミダゾールであることが好ましく、特にフェニルベンズイミダゾール、ジフェニルベンズイミダゾール、クロロベンジルベンズイミダゾール、クロロフェニルベンズイミダゾール、ジクロロベンジルベンズイミダゾールからなる群から選択される。
水溶性プリフラックスは、エポキシ樹脂を含まないことが好ましい。
水溶性プリフラックスは、好ましくはヨウ化物を含む。
決定されるＯＳＰ層の厚さは、好ましくは５０～５００ｎｍの範囲、より好ましくは１００ｎｍ～４７０ｎｍの範囲、さらにより好ましくは１５０ｎｍ～４５０ｎｍの範囲、さらにより好ましくは２００ｎｍ～４３０ｎｍの範囲、最も好ましくは２５０ｎｍ～４１０ｎｍの範囲である。
本発明の方法において、好ましくは、すべての開口部において、銅層の銅表面は、水溶性プリフラックスの層によって覆われている。これは、従来、このような開口部をスズ、スズ合金、ニッケル、金、またはそれらの組み合わせで覆う代わりに、銅表面の酸化を一時的に防ぐために、好ましくは前記水溶性プリフラックスが使用されるため、最も好ましい。したがって、開口部にＯＳＰ層を形成する前に、プリント回路基板が、スズ、スズ合金、ニッケル、金、またはそれらの組み合わせで覆われた開口部を含まない、本発明の方法が好ましい。
好ましい本発明の方法において、放射線ビームは、２５０ｎｍ～４５０ｎｍの範囲、好ましくは３００ｎｍ～４００ｎｍの範囲、最も好ましくは３５０ｎｍ～３７５ｎｍの範囲の波長を有する。
好ましい本発明の方法において、蛍光放射線は、３５０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲、好ましくは４００ｎｍ～５２０ｎｍの範囲、最も好ましくは４５０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲の波長を有する。
好ましくは、放射線ビームの波長は、蛍光放射線の波長と同一ではない。より好ましい本発明の方法において、放射線ビームの波長が蛍光放射線の波長よりも短い。最も好ましい本発明の方法において、放射線ビームの波長が３５０ｎｍ～３７５ｎｍの範囲にあり、蛍光放射線の波長が４５０ｎｍ～４７０ｎｍの範囲にある。
前述のように、本発明の方法は非破壊的方法である。したがって、好ましい本発明の方法において、ステップｃ）において、水溶性プリフラックスの層のいずれも除去されない、すなわち、部分的または完全に除去されない。
好ましい本発明の方法において、放射線ビームは、Ｘ線放射線ビームではない。
好ましい本発明の方法において、複数の個別の厚さが決定され、それらが個別の厚さ分布として提供される。
ステップｄ）で検出された蛍光放射線と水溶性プリフラックスの層の個々の厚さが直線的に相関する本発明の方法が好ましい。これは図３で確認することができる。
好ましい本発明の方法において、少なくともいくつかの開口部が予備はんだで満たされ、好ましくは熱処理を受けて予備はんだ付きの開口部が得られ、熱処理中に水溶性プリフラックスが分解される。好ましくは、予備はんだは、スズおよび／またはニッケルを含む。
本発明の方法で利用されるプリント回路基板および蛍光測定システムの配置を概略的に示す。 本発明の方法の特定の一の実施形態における蛍光測定システム、プリント回路基板、および移動装置を示す。 SITA Cleano Spectorの校正線とＯＳＰの層厚の関係を示す。 ＰＣＢおよびその上のいくつかの測定点の上面図を示す。 本発明の方法のステップの概要を示す。
例
蛍光測定システムは、レーザーベースの蛍光測定ヘッドであるSITA CompanyのCleano Spector（登録商標）であった。
測定原理：
原理を図１に示す。SITA Cleano Spectorは、３６５ｎｍの励起周波数を使用し、４６０ｎｍの周波数でそれぞれの基板から放出された光を検出する。ビームガイダンスとさまざまなフィルターにより、放出された光のみが検出器に到達する。０～２０００ＲＦＵ（相対蛍光単位）の値を記録することができる。
ＯＳＰの層の厚さが増すと、ＲＦＵの増加が記録または出力される。ＯＳＰの層の厚さは、標準と校正ラインを使用して決定することができる。
図１は、以下の構成要素を示す。
１０ 蛍光測定システム
１１ 放射線ビームを放出する放射線源
１２ 検出ユニット、好ましくは光学的検出ユニット
１３ ローパスフィルター
１４ ハイパスフィルター
１５ 半透性ミラー
１６ プリント回路基板（ＰＣＢ）
１７ ＰＣＢの一部である銅層のための基板
１８ 銅層、ＰＣＢの一部
１９ ソルダーレジスト、ＰＣＢの一部
２０ 水溶性プリフラックス（ＯＳＰ）
２１ コンタクトパッドへのアクセスを可能にする開口部（この断面図の開口部の端）
２２ 放射線ビーム、ＵＶ光
２３ 蛍光放射線
図２は、測定システム１０と、さらに移動装置２４を示す。移動装置２４は、固定手段によって測定システム１０が取り付けられた保持装置２５を備える。保持装置は、ガイダンス２６に沿ってＹ方向に移動可能であり、別のガイダンス（図示せず）に沿って、Ｙに垂直のＸ方向に沿って移動可能である（座標系が示されている）。動きはモーターとギア機構（図示せず）によって行われる。プリント回路基板１６は、ＸＹ方向に向けられているので、蛍光測定システム１０は、移動装置２４によって、プリント回路基板１６を横切ってその上の任意の場所に移動することができる。
例１（校正）
それぞれ３５μｍの銅箔を有するＦＲ４ベース材料（５ｘ５ｃｍ）の４つのサンプルが、１５秒から１２０秒の範囲内の異なる堆積時間の結果として、異なるＯＳＰ層厚の水溶性プリフラックスAtotech OS Tech（登録商標）の層で堆積された。このＯＳＰの主成分は２－［（４－クロロフェニル）メチル］－１Ｈ－ベンズイミダゾールである。表１に結果を示す。
方法１（本発明によるものではない）：ＯＳＰ全体を０．５％ＨＣｌで剥がし、２７０ｎｍで測定されたＵＶに基づいて定義された体積における濃度を決定する。その結果、平均層厚が計算される。これは校正ラインの作成に使用された（図３）。
方法２（本発明によるものではない）：断面を作成し、走査型電子顕微鏡（ＦＩＢ）を用いて層の厚さを決定する。
方法３（本発明による）：SITA Cleano Spector（図１）。方法１の結果を方法３と相関させる。
Figure 2022520963000002
図３は、校正ラインであり、測定されたＲＦＵを方法１による厚さの測定値に関連づけて設定する。＊は、方法２で得られた追加の結果を示す。
例１は、非常に信頼性の高い相関関係を示す。
例２
層の厚さの分布は、２つの方法によってプリント回路基板上で決定される。この目的のために、プリント回路基板上のＯＳＰで覆われた異なる類似の開口部で測定が行われる。
図４にＰＣＢと測定点１～９の上面図を示す。測定点の各々は、ソルダーレジスト１９が付着していない異なる開口部内に配置され、開口部は、１’～９’として指定される。開口部の一部は、エリア１’～９’で異なる。銅の一部分は、ソルダーレジスト１９で覆われている。覆われている導電経路２７など。
Figure 2022520963000003
方法３による厚さは、例１で使用した校正で得られた（図３）。
開口部およびコンタクトパッド上のＯＳＰ層の厚さは、開口部のサイズに依存していることがわかる。たとえば、大きい開口部８’と９’（測定点８と９）の厚さは、小さい開口部１’～３’（測定点１～３）よりも薄くなっている。したがって、個々の厚さが確実に決定されることは、本発明の方法の大きな利点である。
最大面積を有する開口部である測定点９では、測定点８を有するより小さな開口部と比較して、層の厚さが増加していることが分かる。これは予想外の結果であるが、個々の開口部の個々の厚さを決定することを可能にし、そのような予期しない結果を決定することを可能にする本発明の方法の利点を示し、これは、ＰＣＢ上のＯＳＰ層の製造プロセスの適合の基礎として使用することができる。
図５は、基本的な実施形態における、本発明の全方法の概要を示している。前の図、特に図１、２および前の例を参照されたい。
Ｓ１：蛍光測定システム１０の移動装置２４に隣接してプリント回路基板１６を配置するステップ。これは、図２に示されている。
Ｓ２：プリント回路基板１６の開口部の位置に関する情報を取得するステップ。ここで、データセット（ガーバーデータセット）からのデータは、好ましくは、例えば、移動装置２４の移動を制御するコントローラ（図示せず）に提供される。データはプログラムで選択することが望ましい。別の方法として、ＰＣＢ１６をカメラで目視検査することによって情報を取得することもできる。
Ｓ３：開口部２１の少なくとも１つを選択するステップ。この選択は、個人の決定またはコンピュータプログラムによって行われることが好ましい。
Ｓ４：図１および図２に示すように、好ましくは、移動装置２４によって放射線源１１を移動し、放射線ビーム２２が少なくとも１つの選択された開口部２１に、および少なくとも１つの選択された開口部の水溶性プリフラックス２０の層に照射するような位置に放射線源を配置するステップ。
Ｓ５：図１に示すように、検出ユニット１２を用いて、水溶性プリフラックス２０から放出される蛍光放射線２３を検出するステップ。
Ｓ６：少なくとも１つの選択された開口部２１内の照射位置での水溶性プリフラックス２０の層の個々の厚さを決定するステップ。これは上記の例１と２で説明されている。
ステップＳ３～Ｓ６は、好ましくは、図４に示されるように、例えば、異なる開口部および／または異なる測定点、例えば、１～９で繰り返される。
１０ 蛍光測定システム
１１ 放射線源
１２ 検出ユニット、光学的検出ユニット
１３ ローパスフィルター
１４ ハイパスフィルター
１５ 半透性ミラー
１６ プリント回路基板（ＰＣＢ）
１７ 基板
１８ 銅層、ＰＣＢの一部
１９ ソルダーレジスト、ＰＣＢの一部
２０ 水溶性プリフラックス（ＯＳＰ）
２１ 開口部
２２ 放射線ビーム、ＵＶ光
２３ 蛍光放射線
２４ 移動装置
２５ 保持装置
２６ ガイダンス

Claims (17)

  1. プリント回路基板上の水溶性プリフラックス層の情報を得る方法であって、前記方法は、
    プリント回路基板（１６）の領域の一部を覆う銅層（１８）を有するプリント回路基板（１６）を提供するまたは製造するステップであって、ソルダーレジスト（１９）が前記銅層（１８）上に配置され、かつ前記ソルダーレジスト（１９）が開口部（２１）を有し、前記開口部（２１）において、前記銅層（１８）の銅表面が個々の厚さを有する水溶性プリフラックス（２０）の層で覆われている、ステップと、
    蛍光測定システム（１０）を提供するステップであって、前記蛍光測定システム（１０）は、
    放射線ビーム（２２）を放射するのに適した放射線源（１１）、
    蛍光放射線（２３）を検出するための検出ユニット（１２）および
    前記放射線源（１１）および前記プリント回路基板（１６）を少なくとも一次元で互いに相対的に移動するよう構成された移動装置（２４）
    を備える、ステップと、
    を備え、
    前記方法は、
    ａ）前記プリント回路基板（１６）状の前記開口部（２１）の位置の情報を得るステップ（Ｓ２）と、
    ｂ）少なくとも１つの前記開口部（２１）を選択し、それにより少なくとも１つの選択された開口部を得るステップ（Ｓ３）と、
    ｃ）前記移動装置（２４）によって前記放射線源（１１）および前記プリント回路基板（１６）を互いに相対的に移動し、前記放射線ビーム（２２）が前記少なくとも１つの選択された開口部（２１）、および前記少なくとも１つの選択された開口部の前記水溶性プリフラックス（２０）の層に照射される位置に前記放射線源（１１）を配置するステップ（Ｓ４）と、
    ｄ）前記水溶性プリフラックス（２０）から放出される前記蛍光放射線（２３）を前記検出ユニット（１２）で検出するステップ（Ｓ５）と、
    を備える、方法。
  2. 前記方法は、前記水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを決定するための方法であり、前記方法は、
    ｅ）前記少なくとも１つの選択された開口部における前記水溶性プリフラックス（２０）の層の個々の厚さを決定するステップ（Ｓ６）
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. ステップｃ）において、ソルダーレジスト（１９）が照射されないように、前記放射線ビーム（２２）が照射される、請求項１または２に記載の方法。
  4. 基準水溶性プリフラックスの層の異なる基準サンプルの基準蛍光放射線を検出するステップであって、各前記基準サンプルにおいて、基準層は既知の厚さを有する、ステップと、
    前記水溶性プリフラックスの層の厚さに対する前記基準蛍光放射線の割り当てを得るステップと、
    を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記個々の厚さが前記割り当てに基づいて決定される、請求項２に従属する請求項４に記載の方法。
  6. ステップｄ）で検出された前記蛍光放射線の信号または強度、および／または
    ステップｅ）で決定された前記水溶性プリフラックスの層の前記個々の厚さ
    が所望の範囲または定格範囲内であるかどうかを確認するステップを備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. ｉ）前記プリント回路基板（１６）を廃棄するステップ、
    ｉｉ）前記水溶性プリフラックスの層の前記個々の厚さを変更するために前記プリント回路基板（１６）を再仕上げするステップ、
    ｉｉｉ）前記少なくとも１つのさらにプリント回路基板の水溶性プリフラックスの層の個々の厚さを所望の範囲または定格範囲内とするために、少なくとも１つのさらなるプリント回路基板上への水溶性プリフラックスの層の製造方法を適応させるステップ、
    の１または複数のステップをさらに備える、請求項６に記載の方法。
  8. 前記開口部の位置に関する情報がデータセットに含まれ、ステップａ）において、前記開口部の位置に関する情報が前記データセットから得られる、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記放射線源（１１）および前記プリント回路基板（１６）の相対的な移動を制御するコントローラに前記プリント回路基板の少なくとも１つの選択された開口部の位置に関する情報を提供するステップを備え、
    ステップｃ）において、前記放射線源（１１）および前記プリント回路基板（１６）を互いに相対的に移動し、前記放射線源を配置するステップが前記コントローラによって制御されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. ステップｂ）～ｄ）が１または複数回繰り返され、各繰り返しにおいて、ステップｂ）でさらなる開口部が選択され、前記さらなる開口部におけるそれぞれの照射位置において前記水溶性プリフラックスの層の厚さが決定される、請求項２～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記さらなる開口部、または複数回の繰り返しにおいては、さらなる複数の開口部が異なる面積を有し、前記方法は、
    開口部の面積および前記水溶性プリフラックスの層の厚さの間の割り当てを決定するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
  12. ステップｂ）～ｄ）が、１または複数回繰り返され、各繰り返しにおいて、ステップｂ）で同じ前記開口部が選択され、ステップｃ）で前記放射線源が異なる位置に移動され、前記同じ開口部内の前記水溶性プリフラックスの層の異なる位置に照射される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記水溶性プリフラックスがイミダゾール化合物および／またはベンズイミダゾール化合物を含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記水溶性プリフラックスがイミダゾール‐Ｃｕ（Ｉ）錯体および／またはベンズイミダゾール－Ｃｕ（Ｉ）錯体を含み、前記水溶性プリフラックスの層が少なくとも部分的に有機金属層である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記放射線ビームが前記水溶性プリフラックスの層の０．５ｍｍ２～１ｍｍ２の面積を照射する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記プリント回路基板（１６）を製造するステップが、前記開口部（２１）および前記開口部（２１）内の前記銅層（１８）の銅表面に水溶性プリフラックス（２０）の層を堆積させるステップ（Ｓ０）を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 少なくとも１つの選択された開口部（２１）が少なくとも１ｍｍ２の面積を有する、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
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