JP4651668B2

JP4651668B2 - 超音波探傷方法と超音波探傷装置

Info

Publication number: JP4651668B2
Application number: JP2007524547A
Authority: JP
Inventors: 浩章桂; 陽一郎上田; 和也後川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: US7793546B2; US20090301201A1; WO2007007500A1; CN101156065A; CN101156065B; JPWO2007007500A1

Description

本発明は電子部品などの検査対象を乾式で検査する超音波探傷方法に関するものである。

昨今のトレンドである小型、薄型の商品を実現するための一つの手段として、実装面積を小さくするために、ＢＧＡやＣＳＰなど裏面電極を有する電子部品が増えてきている。裏面電極部品を用いた際、接合部を光学手段により観察できないため、品質を保証する他の手段が必要となる。

従来、電子部品の内部を観察する方法として、Ｘ線を用いる方法や超音波探傷方法がある。Ｘ線を用いた方法においては、断線、ショート、体積異常などの検査に対して大きな効果が得られるものの、剥離などの接合部の検査には不向きである。また、超音波探傷方法においては、超音波が音響的に性質の異なる部分において反射するため、剥離などの接合部検査に適しているものの、検査対象を超音波伝達物媒体としての液体に浸漬し、前記液体を介して検査対象に対する超音波の送受信を実行して探傷されているが、液体に浸漬したことによって検査対象の電極材料がイオンとして前記液体に溶出して信頼性の低下と、液体に浸漬するという性質上、生産現場では実施できないという問題がある。

また、特許文献１には、検査対象を液体に浸漬せずに検査する乾式の超音波探傷方法が開示されている。これは、図５に示すように、底面だけが高分子膜１で閉塞され内部に超音波伝達媒体２を収容した容器３を使用し、図６Ａに示すように、容器３の底部に設けられた枠状の連結体４を検査対象基板５に押し当てて、検査対象部品６を連結体４の内側に収容するとともに、連結体４の内側を減圧装置７ａに接続して検査対象基板５と高分子膜１との間を減圧して、高分子膜１を検査対象部品６に密着させ、超音波探触子８から超音波伝達媒体２と前記高分子膜１を介して検査対象部品６に超音波を送信し、反射波を超音波探触子８で受信して探傷している。
特開２００３−１７７１１７号公報

しかし、特許文献１に記載の乾式の超音波探傷方法では、図６Ｂに示すように検査対象部品６の近くに別の電子部品９が実装されている実装効率の高い検査対象基板５の場合には、検査対象基板５と高分子膜１との間を減圧装置７ａで減圧しても高分子膜１を検査対象部品６に密着させることができず、探傷検査を実施できない。

また、図６Ｃに示すように検査対象部品６の検査対象範囲が大きくて、検査対象部品６の一部にしか高分子膜１を密着させることができ無い場合には、範囲Ａ，Ｂの探傷検査を実施できない。

本発明は、実装効率の高い検査対象基板５の場合や検査対象範囲が大きい場合であっても検査できる超音波探傷装置を提供することを目的とする。

本発明の超音波探傷装置は、高分子膜を介して検査対象に超音波伝達媒体を接触させ、超音波探触子が前記超音波伝達媒体を介して前記検査対象を超音波検査する超音波探傷装置であって、超音波伝達媒体を収容し開口部が高分子膜で密閉された媒体槽と、前記媒体槽とは別体に設けられ、検査対象を収容すると共に媒体槽の前記高分子膜に対向して開口が形成された検査対象収容容器本体と、前記検査対象収容容器本体と一体または連結され、前記高分子膜および検査対象とで測定環境空間を形成する枠体と、前記高分子膜と検査対象および枠体とで形成された前記測定環境空間を減圧して前記高分子膜を検査対象に密着させる減圧手段と、前記超音波伝達媒体と高分子膜を介して検査対象に超音波を発射する超音波探触子とを設け、かつ前記検査対象収容容器本体の内部を可撓性の隔膜によって加圧室と検査対象である電子回路基板の収容室とに区画したことを特徴とする。

本発明の超音波探傷方法は、高分子膜を介して検査対象に超音波伝達媒体を接触させ、超音波探触子が前記超音波伝達媒体を介して前記検査対象を超音波検査するに際し、超音波伝達媒体を収容し開口部が高分子膜で密閉された媒体槽とは別体で、媒体槽の前記高分子膜に対向して開口が形成され、内部を可撓性の隔膜によって加圧室と検査対象である電子回路基板の収容室とに区画された検査対象収容容器本体の前記収容室に検査対象を収容し、媒体槽と検査対象収容容器本体を相対移動させて検査対象収容容器本体の前記開口を媒体槽の前記高分子膜で覆うとともに、前記高分子膜と検査対象および前記検査対象収容容器本体と一体または連結された枠体とで形成された空間を減圧して前記高分子膜を検査対象に密着させ、検査対象収容容器本体の前記加圧室を加圧して前記隔膜によって前記検査対象を支持し、超音波探触子から前記超音波伝達媒体と高分子膜を介して検査対象に超音波を発射して探傷検査することを特徴とする。

また、上記のいずれかの超音波探傷方法において、媒体槽と検査対象収容容器本体を相対移動させて検査対象収容容器本体の前記開口を媒体槽の前記高分子膜で覆うに際して、前記媒体槽に超音波伝達媒体を注入する前あるいは注入後に、前記高分子膜の表面をアルコールで濡らすことを特徴とする。

本発明の超音波探傷方法と超音波探傷装置によると、実装基板の電子部品のような精密検査を必要とする検査対象を乾式で、しかも生産現場での実施に適した超音波探傷検査を実現できる。

以下、本発明の超音波探傷方法を図１〜図４と図７に示す各実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１Ａ，図１Ｂは本発明の（実施の形態１）を示す。

媒体槽１０は、底部の開口部１１が高分子膜１で密閉され内部には超音波伝達媒体２が収容されている。８は超音波探触子である。
検査対象収容容器本体１２は媒体槽１０とは別体に設けられた有底の箱体で、高分子膜１に対向して開口１３が形成されている。図１Ａでは検査対象収容容器本体１２に検査対象部品６が実装された検査対象基板５が、検査対象部品６の実装面を上側にして収容されている。枠体１４は検査対象収容容器本体１２とで検査対象基板５を挟持している。

なお、媒体槽１０の底部には、枠体１４の端面に形成された凹部１５に対応して凸部１６が形成されている。
測定は、図１Ａに示すように検査対象収容容器本体１２に検査対象基板５と枠体１４をセットした後に、枠体１４の凹部１５に媒体槽１０の凸部１６が係合するように媒体槽１０を載置する。そして、減圧装置７ａを運転して、枠体１４と高分子膜１および検査対象基板５とで形成された測定環境空間１７を減圧する。

この減圧によって、図１Ｂに示すように高分子膜１が検査対象部品６に密着する。次に、超音波探触子８から送信された超音波が検査対象部品６の目的の深さの位置において反射して超音波探触子で受信するように、超音波探触子８と検査対象部品６との距離を調節して設定し、超音波を発射し、検査対象部品６での反射超音波を超音波探触子８で受信して、送信と受信の時間差から検査部位の目的の位置の堅さの様子を検査している。

このように、検査対象基板５の全体を検査対象収容容器本体１２に収容して、減圧することによって、検査対象基板５の検査対象部品６の周りにその他の電子部品９が実装されていても、枠体１４の作用によって高分子膜１を検査対象部品６に密着させて正確な超音波探傷検査を実施できる。また、検査対象範囲が従来よりも広くても超音波探傷検査を実施できる。

また、媒体槽１０とは別体に設けられた検査対象収容容器本体１２にセットして測定するため、検査対象基板５を平行に保持することができ、短時間で測定を開始できる。
また、検査対象基板５がセットされた枠体１４と検査対象収容容器本体１２の側に対して、媒体槽１０を着脱自在に構成したにもかかわらず、互いに係合する凹部１５と凸部１６が形成されているため、両者間の位置合わせが正確である。

また、検査対象基板５に連通したスルーホール孔が有ったり、未装着の部品挿入孔が残されている場合であっても、検査対象収容容器本体１２が検査対象基板５の裏面側を覆って閉塞しているため、未装着の部品挿入口を通して検査対象収容容器本体１２の内部を減圧装置７ａが測定環境空間１７と共に減圧されるため、高分子膜１の検査対象部品６への密着不良を解消できる。

（実施の形態２）
図２Ａ，図２Ｂは本発明の（実施の形態２）を示す。
先の（実施の形態１）では、検査対象基板５は外周部で検査対象収容容器本体１２と枠体１４とで挟持されているだけであったが、この（実施の形態２）では、検査対象収容容器本体１２に検査対象基板５の裏面側に当接するサポータ１８が形成されている。さらに、サポータ１８の先端で吸引口が開口している。その他は（実施の形態１）と同じである。

このように構成したため、検査対象基板５をセットする際に、サポータ１８の吸引口１９を減圧装置７ｂで減圧し、セットされた検査対象基板５を吸着保持する。その後、図２Ｂに示したように枠体１４の凹部１５に媒体槽１０の凸部１６が係合するように媒体槽１０を載置する。そして、減圧装置７ａを運転して、枠体１４と高分子膜１および検査対象基板５とで形成された測定環境空間１７を減圧して検査する。

このように、サポータ１８が検査対象基板５を支持しているので（実施の形態１）の場合よりも検査対象基板５の平面性が向上するので、より正確な探傷検査を期待できる。
（実施の形態３）
図３Ａ，図３Ｂは本発明の（実施の形態３）を示す。

先の（実施の形態１）では、検査対象基板５は外周部で検査対象収容容器本体１２と枠体１４とで挟持されているだけであったが、この（実施の形態３）では、検査対象収容容器本体１２に可撓性の隔膜２０が形成されている。さらに、隔膜２０と底部との間に形成された加圧室２１を加圧装置２２で加圧できるように構成されている。その他は（実施の形態１）と同じである。

このように構成したため、検査対象基板５をセットする際に、図３Ａに示すように、隔膜２０によって加圧室２１と収容室２３とに内部が区画された検査対象収容容器本体１２の内部で、収容室に検査対象基板５をセットする。

次に、図３Ｂに示すように枠体１４の凹部１５に媒体槽１０の凸部１６が係合するように媒体槽１０を載置する。そして、減圧装置７を運転して、枠体１４と高分子膜１および検査対象基板５とで形成された測定環境空間１７を減圧するとともに、加圧装置２２を運転して加圧室２１を加圧して、隔膜２０を検査対象基板５の裏面に押し付けて検査対象基板５を支持するので（実施の形態１）の場合よりも検査対象基板５の平面性が向上するので、より正確な探傷検査を期待できる。

（実施の形態４）
図４Ａ，図４Ｂは本発明の（実施の形態４）を示す。
上記の各実施の形態では、検査対象収容容器本体１２と枠体１４とは別体であったが、図４に示すように両者を一体に構成した検査対象収容容器２４を構成しても実現できる。具体的には、図４Ａに示すように検査対象収容容器２４の内周部に段部２５を形成し、段部２５に検査対象基板５を載置して検査対象収容容器２４の深さ方向の中間部に検査対象基板５をセットし、その後、図４Ｂに示したように検査対象収容容器２４の凹部１５に媒体槽１０の凸部１６が係合するように媒体槽１０を載置する。そして、減圧装置７ａを運転して、測定環境空間１７を減圧して検査する。

（実施の形態５）
上記の各実施の形態の超音波探傷方法では、高分子膜１を検査対象部品６にそのまま当接させたが、図７Ａに示すように媒体槽１０にセットされた高分子膜１を、アルコール２６に浸漬して、図７Ｂに示すように高分子膜１の表面をアルコール２６で濡らした後に、高分子膜１を検査対象部品６に押し当てることによって、検査対象部品６の表面の凹凸が原因の検査精度の低下を回避できる。

具体的には、高分子膜１をアルコール２６に付ける時には、媒体槽１０には超音波伝達媒体２が既に注入されていて、高分子膜１の中央が下側に膨れており、媒体槽１０を引き上げた状態では、高分子膜１に付いているアルコール３３は高分子膜１の中央に集まる。

この状態で、高分子膜１を検査対象部品６の表面に接触させることによって最初に、高分子膜１の中央に集まったアルコール２６が検査対象部品６の上面の中央に接触し、検査対象部品６の上面の中央の凹凸（図示せず）がアルコール２６で濡れる。これによって検査対象部品６の上面の中央部の凹部にアルコール２６が入る。媒体槽１０と検査対象部品６がさらに接近して、検査対象部品６の上面の中央から外側に向かって高分子膜１が接触するに伴って、検査対象部品６の上面の中央部に供給された余分なアルコール２６が、検査対象部品６の外側に向かって押し広げられながら検査対象部品６の凹部に充填されることになり、検査対象部品６と高分子膜１の間に空気が残らない状態で密着する。検査対象部品６と高分子膜１の間から排除された余分なアルコール２６は、蒸発して基板６の上には残らないので、電気的性能に影響しない。

このように、アルコール２６を検査対象部品６に付けることによって、検査対象部品６の表面に凹凸があっても、高分子膜１を検査対象部品６に密着させることができ、検査対象部品６の表面の凹部に空気が残留する場合に比べて検査精度が向上する。

なお、アルコール２６としてはイソプロピルアルコール，エタノール，メタノールなどを使用することができる。
図７Ａ，図７Ｂでは、媒体槽１０には超音波伝達媒体２が既に注入されている状態で高分子膜１をアルコール２６に浸漬したが、図７Ｃに示すように超音波伝達媒体２を注入する前の状態で高分子膜１をアルコール２６に浸漬し、図７Ｄのように媒体槽１０を持ち上げる、その後に超音波伝達媒体２を媒体槽１０に注入しても同様の効果を期待できる。

また、上記の各実施の形態では、検査対象収容容器本体１２に検査対象基板５と枠体１４をセットした後に、枠体１４の凹部１５に媒体槽１０の凸部１６が係合するように媒体槽１０を載置したが、検査対象基板５がセットされた枠体１４と検査対象収容容器本体１２の側を媒体槽１０に対して接近させたり、互いに近づけて、枠体１４の凹部１５に媒体槽１０の凸部１６を係合させても同様である。

本発明は生産工程中の検査対象を濡らすことなく正確な超音波探傷検査を実現することができ、各種の半導体装置を実装した電子基板のインライン検査に使用できる。

本発明の（実施の形態１）の超音波探傷方法の検査工程図本発明の（実施の形態２）の超音波探傷方法の検査工程図本発明の（実施の形態３）の超音波探傷方法の検査工程図本発明の（実施の形態４）の超音波探傷方法の検査工程図従来の超音波探傷装置の断面図と検査対象部品を搭載した検査対象基板の側面図従来例の超音波探傷方法の測定中の断面図本発明の（実施の形態５）の超音波探傷方法の要部の工程図

符号の説明

１高分子膜
２超音波伝達媒体
５検査対象基板
６検査対象部品
７ａ減圧装置
７ｂ減圧装置
８超音波探触子
１０媒体槽
１２検査対象収容容器本体
１４枠体
１５凹部
１６凸部
１７測定環境空間
１８サポータ
１９吸引口
２０隔膜

Claims

高分子膜を介して検査対象に超音波伝達媒体を接触させ、超音波探触子が前記超音波伝達媒体を介して前記検査対象を超音波検査する超音波探傷装置であって、
超音波伝達媒体を収容し開口部が高分子膜で密閉された媒体槽と、
前記媒体槽とは別体に設けられ、検査対象を収容すると共に媒体槽の前記高分子膜に対向して開口が形成された検査対象収容容器本体と、
前記検査対象収容容器本体と一体または連結され、前記高分子膜および検査対象とで測定環境空間を形成する枠体と、
前記高分子膜と検査対象および枠体とで形成された前記測定環境空間を減圧して前記高分子膜を検査対象に密着させる減圧手段と、
前記超音波伝達媒体と高分子膜を介して検査対象に超音波を発射する超音波探触子とを設け、かつ前記検査対象収容容器本体の内部を可撓性の隔膜によって加圧室と検査対象である電子回路基板の収容室とに区画した超音波探傷装置。
検査対象収容容器本体に、検査対象である電子回路基板の検査対象面とは反対側の面に当接して支持するサポートを形成した請求項１記載の超音波探傷装置。
高分子膜を介して検査対象に超音波伝達媒体を接触させ、超音波探触子が前記超音波伝達媒体を介して前記検査対象を超音波検査するに際し、
超音波伝達媒体を収容し開口部が高分子膜で密閉された媒体槽とは別体で、媒体槽の前記高分子膜に対向して開口が形成され、内部を可撓性の隔膜によって加圧室と検査対象である電子回路基板の収容室とに区画された検査対象収容容器本体の前記収容室に検査対象を収容し、
媒体槽と検査対象収容容器本体を相対移動させて検査対象収容容器本体の前記開口を媒体槽の前記高分子膜で覆うとともに、
前記高分子膜と検査対象および前記検査対象収容容器本体と一体または連結された枠体とで形成された空間を減圧して前記高分子膜を検査対象に密着させ、
検査対象収容容器本体の前記加圧室を加圧して前記隔膜によって前記検査対象を支持し、
超音波探触子から前記超音波伝達媒体と高分子膜を介して検査対象に超音波を発射して探傷検査する超音波探傷方法。
媒体槽と検査対象収容容器本体を相対移動させて検査対象収容容器本体の前記開口を媒体槽の前記高分子膜で覆うに際して、前記媒体槽に超音波伝達媒体を注入する前あるいは注入後に、前記高分子膜の表面をアルコールで濡らす請求項３記載の超音波探傷方法。