JP4910378B2 - Ｘ線検査装置及びｘ線検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線検査装置及びＸ線検査方法に関するものである。特に、本発明のＸ線検査方法は、プリント基板と回路素子との間の半田接続部における接続状態の検査に適用されるものである。

従来、一方の面に半田ボールが格子状に形成された回路素子と半田ボールに対応する位置にランド部が形成されたプリント基板との半田接続部における接続状態をＸ線検査する方法として特許文献１に示すものがあった。

特許文献１に示す検査方法は、プリント基板に回路素子が実装された試料を載置台に載置する。その載置台を挟んでＸ線源とＸ線検出部とを対向して配置する。そして、Ｘ線源から試料に向けてＸ線を照射しながらＸ線源とＸ線検出部とを回転させることによって、プリント基板の主面に対して垂直方向となる断層画像を取得し、その断層画像によって半田ボールの浮き上がり不良の検査をするものである。
特開２０００−２７５１９１号公報

通常、半田ボールとランド部との半田接続部が不良となる接続状態としては、半田ボールとランド部とが完全に離間している浮き上がり状態のみならず、半田ボールが完全に溶融しておらず半田ボールとランド部とが部分的に接続されている状態もありうる。この半田ボールとランド部とが部分的に接続されている状態である場合、半田接続部は温度サイクル負荷や振動などによって短時間でオープンにいたる可能性がある。

ところが、半田ボールとランド部とが部分的に接続されている状態での半田接続部の形状は、半田ボールとランド部との半田接続部位が正常に接続されている状態での形状と顕著な差がない。したがって、特許文献１に示す検査方法では、プリント基板の主面に対して垂直方向となる断層画像を用いることによって半田ボールの浮き上がり不良を検査することはできるものの、半田ボールとランド部とが部分的に接続されているような不良は検査しにくいという問題があった。

また、特許文献１に示す検査方法は、プリント基板の主面に対して垂直方向となる断層画像以外にも、プリント基板の主面に対して水平方向となる断層画像なども取得する旨は記載されているものの、半田ボールとランド部とが部分的に接続されている不良に関する記載はされていない。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、半田接続部の不良を確実に検査できるＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の検査装置は、複数の半田ボールを備えた回路素子とレジストと離間して設けられるランドを備えたプリント基板との半田接続部の接続状態を検査するＸ線検査装置であって、ランドは、プリント基板における回路素子の実装面に対して突出して設けられるとともに、半田接続部の接続状態が正常の場合はランドの側面の全周に亘って半田が形成され、半田接続部の接続状態が不良の場合はランドの側面に半田が形成されないものであり、Ｘ線検査装置は、回路素子がプリント基板に実装された状態において半田接続部にＸ線を照射するＸ線照射手段と、半田接続部を透過したＸ線を検出して検出信号を出力するＸ線検出手段と、検出信号に基づいてランドの側面に半田が存在するか否かを示す水平断層画像を作成して出力する画像作成手段とを備え、画像作成手段は、ランドの側面を含むランドの周囲を含む所定の範囲の水平断層画像を作成して出力するものであり、所定の範囲の水平断層画像におけるランドの側面の半田の占有率によって当該ランドの側面の全周に亘って半田が形成されているか否かを判定し、前記ランドの側面の全周に亘って半田が形成されていると判定した場合は正常な接続状態とみなし、前記ランドの側面に田が形成されていないと判定した場合は不良な接続状態とみなす判定手段を備えることを特徴とするものである。

レジストと離間して設けられるランドを備えたプリント基板上に複数の半田ボールを備えた回路素子を実装すると、半田ボールが溶融して半田ボールとランドとが正常に接続されている状態では、ランドの上面及び側面に半田が形成される。ところが、半田ボールとランドとが完全に結合されず、半田ボールとランドとが離間した状態、半田ボールとランドとが部分的に接続されている状態においては、ランドの側面には半田が形成されないことが多い。

したがって、回路素子がプリント基板に実装された状態において半田接続部にＸ線を照射し、半田接続部を透過したＸ線に基づいてランドの側面に半田が存在するか否かを示す水平断層画像を作成して出力することによって、半田ボールの浮き上がり不良のみならず、半田ボールとランドとが部分的に接続されているような不良も検査でき、半田接続部の不良を確実に検査することができる。また、画像作成手段は、ランドの側面を含むランドの周囲を含む所定の範囲の水平断層画像を作成して出力するものであり、所定の範囲の水平断層画像におけるランドの側面の半田の占有率によって半田接続部の接続状態の良否判定を行う判定手段を備えることによって、ランドの側面に半田が存在するか否かを確実に検査することができ、半田接続部の接続状態の良否判定を行うことができる。

また、請求項２に示すように、画像作成手段は、ランド毎に水平断層画像を作成して出力することによって、検査精度を向上させることができる。また、請求項３に示すように、画像作成手段は、複数のランド単位で検水平断層画像を作成して出力することによって、検査時間を短縮することができる。

また、請求項４に記載のＸ線検査装置では、画像作成手段は、ランド上面を検出し、その上面から回路素子とは反対方向における複数点の水平断層画像を作成し、複数点の水平断層画像を作成して出力することを特徴とするものである。

このように、複数点の水平断層画像によって検査を行うことによって検査精度を向上させることができる。

また、請求項５に示すように、画像作成手段は、半田接続部の３次元画像から水平断層画像を作成することによって水平断層画像を作成することができる。

また、プリント基板は、構成部材の熱膨張係数の違いなどによって反りが生じる場合がある。プリント基板に反りが生じた場合、ランドの側面に半田が存在するか否かを示す水平断層画像を作成する際に、ランドからずれた位置の水平断層画像を作成する可能性がある。このようにランドからずれた位置の水平断層画像を作成した場合、半田接続部の接続状態を誤判定する可能性がある。

また、プリント基板の反り量を測定する場合、請求項６に示すように、プリント基板は、表面に少なくとも３つの反り補正マークを備え、補正マークにレーザを照射することによってプリント基板の反り量を測定するレーザ測定手段を備えることによってプリント基板の反り量を測定することができる。

また、請求項７に示すように、反り補正マークは、回路素子の近傍に設けることによって、水平断層画像を補正する場合に半田接続部の反りを適切に反映させることができる。

また、請求項８に示すように、反り補正マークは、回路素子の実装面とは反対面に設けることによって、反り補正マークをより一層半田接続部に近づけて設けることができ、水平断層画像を補正する場合に半田接続部の反りをより一層適切に反映させることができる。また、請求項９に示すように、反り補正マークは、回路素子の実装面に設けるようにしてもよい。

また、請求項１０に記載のＸ線検査方法では、回路素子とプリント基板との半田接続部の接続状態をＸ線検査装置にて検査するＸ線検査方法であって、回路素子はプリント基板と対向する面に配置された複数の半田ボールを備え、プリント基板はプリント基板における回路素子の実装面に対して突出して設けられるものであり、半田ボールに対応する位置にレジストと離間して設けられるランドを備え、
半田接続部の接続状態が正常の場合はランドの側面の全周に亘って半田が形成され、半田接続部の接続状態が不良の場合はランドの側面に半田が形成されないものであり、
回路素子をプリント基板に実装した状態において、Ｘ線検査装置にて半田接続部にＸ線を照射して、回路素子とプリント基板とを透過したＸ線にてランドの側面に半田が存在するか否かを示す水平断層画像を作成して出力するものであり、ランドの側面を含むランドの周囲を含む所定の範囲の水平断層画像における半田の占有率によってランドの側面の全周に亘って半田が形成されているか否かを判定し、ランドの側面の全周に亘って半田が形成されていると判定した場合は正常な接続状態とみなし、ランドの側面に半田が形成されていないと判定した場合は不良な接続状態とみなす検査を行うことを特徴とするものである。

このように、レジストと離間して設けられるランドを備えたプリント基板上に複数の半田ボールを備えた回路素子を実装すると、半田ボールとランドとが正常に接続されている状態では、ランドの上面及び側面に半田が形成される。ところが、半田ボールとランドとが完全に結合されず、半田ボールとランドとが離間した状態、半田ボールとランドとが部分的に接続されている状態においては、ランドの側面には半田が形成されないことが多い。

したがって、レジストと離間して設けられるランドの側面に半田が存在するか否かを示す水平断層画像を作成して出力することによって、半田ボールの浮き上がり不良のみならず、半田ボールとランドとが部分的に接続されているような不良も検査でき、半田接続部の不良を確実に検査することができる。また、ランドの側面を含むランドの周囲を含む所定の範囲の水平断層画像における半田の占有率によってランドの側面に半田が存在するか否かを確実に検査することができる。

また、ランドとランドの周囲の水平断層画像を作成するためには、請求項１１に示すように、ランドの厚さを略４０μｍとすることによって確実にランドとランドの周囲の水平断層画像を作成することができる。

また、ランドの側面に半田が存在するか否かを検査するためには、半田ボールとランドとが溶融して正常に結合されている状態において、半田がランド側面に形成されることが必要となる。したがって、請求項１２に示すように、ランドとレジストとの間隔を略２０μｍとすることによって、半田ボールとランドとが正常に結合されている状態において半田をランド側面に形成させることができる。

また、ランドとレジストとの間は、好ましくは請求項１３に示すように略３０μｍとするとよい。このように、ランドとレジストとの間隔を略３０μｍとすることによって、半田ボールとランドとが正常に結合されている状態において半田をランド側面に確実に形成させることができる。

また、ランド及びレジストを形成する際には、ランドもしくはレジストの形成位置に誤差が生じる可能性がある。このように、ランドもしくはレジストの形成位置に誤差が生じてしまうと、半田ボールとランドとが正常に結合されている状態において半田がランド側面に形成されなくなる可能性がある。しかしながら、請求項１４に示すように、ランドとレジストとの間隔は、略７５μｍ±３０μｍとすることによって、ランドもしくはレジストの形成位置に誤差が生じた場合であっても半田ボールとランドとが正常に結合されている状態において半田をランド側面に確実に形成させることができる。

また、請求項１５に示すように、ランド毎に検査を行うことによって、検査精度を向上させることができる。また、請求項１６に示すように、複数のランド単位で検査を行うことによって、検査時間を短縮することができる。

また、請求項１７に記載の検査方法では、ランド上面を検査し、その上面から回路素子とは反対方向における複数点の水平断層画像を作成し、複数点の水平断層画像によって検査を行うことを特徴とするものである。

このように、複数点の水平断層画像によって検査を行うことによって検査精度を向上させることができる。

また、ランドとランドの周囲の水平断層画像を作成する場合、請求項１８に示すように、Ｘ線検査装置として透過型の３次元Ｘ線検査装置を用いて、その透過型の３次元Ｘ線検査装置にて得られる半田接続部の３次元画像から水平断層画像を作成することによってランドとランドの周囲の水平断層画像を作成することができる。また、請求項１９に示すように、プリント基板の反り量を測定して、当該反り量に応じて前記水平断層画像を補正するようにしてもよい。

また、請求項２０乃至請求項２３に記載のＸ線検査方法での作用・効果に関しては、上述の請求項６乃至請求項９と同様であるため説明を省略する。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるプリント基板の概略構成を示す部分的な断面図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態における回路素子の概略構成を示す部分的な断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態における回路素子をプリント基板に実装した状態の概略構成を示す部分的な断面図である。

まず、本実施の形態における被検査体である電子装置３０について説明する。電子装置３０は、プリント基板１０と回路素子２０とからなる。

本実施の形態におけるプリント基板１０は、図１（ａ）に示すようにプリント基板側半田４ｂ、プリント基板側ランド６、基材５、プリント基板側レジスト７などを備える。

基材５は、セラミックや熱可塑性樹脂などからなる絶縁性の基板であり、回路素子２０が実装される実装面に、複数のプリント基板側ランド６、プリント基板側レジスト７、パターニングされた導体層である配線パターン（図示せず）などを備える。

複数のプリント基板側ランド６は、配線パターンに電気的に接続される導体部材であり、後ほど説明する回路素子２０の回路素子側半田４ａに対応する位置に形成される。また、各プリント基板側ランド６のランド上面部６ｂには、プリント基板側半田４ｂが形成される。このプリント基板側半田４ｂと回路素子２０の回路素子側半田４ａとは、リフロー工程にて溶融して正常に結合することによって半田バンプ４が形成され、プリント基板側ランド６と回路素子側半田４ａとが電気的に接続される。なお、プリント基板側ランド６の厚さは、後ほど説明するプリント基板側ランド６とプリント基板側ランド６の周辺の水平断層画像を作成するために略４０μｍとすることが好ましい。

また、複数のプリント基板側ランド６間には、プリント基板側ランド６以外の配線パターンに半田バンプ４が付着しないように、または複数のプリント基板側ランド６どうしが半田バンプ４などによって接続されないようにするためのプリント基板側レジスト７が形成される。

なお、本発明は、プリント基板側ランド６と回路素子側半田４ａとが正常に接続されているか否か、すなわち半田バンプ４が形成されているか否かを検査するために、プリント基板側ランド６のランド側面部６ａに半田バンプ４が存在するか否かを検査するものである。このようにプリント基板側ランド６のランド側面部６ａに半田バンプ４が存在するか否かを検査するためには、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが溶融して正常に結合されている状態において回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが溶融して結合した半田バンプ４がランド側面６ａに形成される必要がある。なお、詳しい検査方法に関しては後ほど説明する。

したがって、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが正常に接続されている状態において、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが溶融して結合した半田バンプ４がランド側面６ａに形成されるためには、プリント基板側レジスト７とプリント基板側ランド６との間に所定の間隔を設ける必要がある。

このプリント基板側レジスト７とプリント基板側ランド６との間隔は、略２０μｍとすることによって、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが正常に結合されている状態において半田バンプ４をランド側面６ａに形成させることができる。

また、プリント基板側レジスト７とプリント基板側ランド６との間隔は、好ましくは略３０μｍとするとよい。このように、プリント基板側レジスト７とプリント基板側ランド６との間隔を略３０μｍとすることによって、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが正常に結合されている状態において半田バンプ４をランド側面６ａに確実に形成させることができる。

また、プリント基板側レジスト７とプリント基板側ランド６を形成する際には、プリント基板側レジスト７もしくはプリント基板側ランド６の形成位置に誤差が生じる可能性がある。このように、プリント基板側レジスト７もしくはプリント基板側ランド６の形成位置に誤差が生じてしまうと、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが正常に結合されている状態において半田バンプ４がランド側面６ａに形成されなくなる可能性がある。そこで、プリント基板側レジスト７とプリント基板側ランド６との間隔を略７５μｍ±３０μｍとすると好ましい。このように間隔を略７５μｍ±３０μｍとすることによって、プリント基板側レジスト７もしくはプリント基板側ランド６の形成位置に誤差が生じた場合であっても回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが正常に接続されている状態において半田バンプ４をランド側面６ａに確実に形成させることができる。なお、プリント基板側レジスト７をプリント基板側ランド６に対して間隔を隔てて設ける構造をノーマルレジスト構造とも称する。

一方、本実施の形態における回路素子２０は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Scale Package）などのような半導体回路素子である。回路素子２０は、図１（ｂ）に示すように、インターポーザ１、回路素子側ランド２、回路素子側レジスト３、回路素子側半田４ａなどを備える。

インターポーザ１は、一方の面にベアチップを搭載するものであり、そのベアチップを搭載する搭載面には配線パターンが形成されている。この配線パターンは、ベアチップが搭載された状態において、ベアチップの電極と直接あるいはワイヤなどによって電気的に接続される。また、インターポーザ１は、スルーホールなどが形成され、このスルーホールを介して配線パターンと電気的に接続される回路素子側ランド２を備える。

この回路素子側ランド２は、プリント基板側半田４ｂに対応する位置に形成されるものである。また回路素子側ランド２には、プリント基板側半田４ｂと溶融して結合することによって半田バンプ４となる回路素子側半田４ａ（半田ボール）が形成される。

そして、回路素子２０は、インターポーザ１にベアチップが搭載され、このベアチップと配線パターンとが電気的に接続された状態において、モールド樹脂にてモールド封止されている。

次に、本実施の形態におけるＸ線検査装置について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態におけるＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるＸ線検査装置は、被検査体に対して斜め方向からＸ線を照射して、被検査体の３次元断層撮影を行う事によって被検査体を検査する透過型の３次元Ｘ線検査装置（以降、３次元斜めＣＴとも称する）である。

Ｘ線検査装置は、図３に示すようにステージ４０、Ｘ線管５０、カメラ６０、処理装置７０などを備える。

ステージ４０は、Ｘ線管５０から照射されるＸ線を透過するものであり、被検査体であるプリント基板１０と回路素子２０とからなる電子装置３０を搭載するものである。

Ｘ線管５０は、電子装置３０にＸ線を照射するＸ線源であり、図３の点線で示すような大きな広がりのＸ線を照射する。また、Ｘ線管５０は、鮮明な水平断層画像を得るため、焦点径の小さいマイクロフォーカスＸ線源を用いると好ましい。

カメラ６０は、電子装置３０及びステージ４０に対してＸ線管５０の反対方向に配置されている。また、カメラ６０は、一点鎖線で示す軸ａを中心に回転するために図示しないカメラ駆動装置を備える。このカメラ６０は、Ｘ線管５０から照射され電子装置３０及びステージ４０を透過したＸ線によってステージ４０上の電子装置３０（半田接続部）の投影像を検出する。

処理装置７０は、マイクロコンピュータを主体として構成されるもので、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリやインターフェース回路あるいはデータ転送用のバスラインを備える。メモリには、処理装置７０が実行する機能に対応したプログラムが記憶されている。

処理装置７０は、このメモリに記憶されているプログラムに従って、Ｘ線管５０に対してＸ線の照射を制御するための制御信号を出力したり、カメラ駆動装置に対してカメラ６０の回転を指示する駆動信号を出力したり、カメラ６０にて検出された投影像を示す画像信号を取得して３次元画像を作成したりなどを行う。

さらに、処理装置７０は、作成した３次元画像からプリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺の水平断層画像を作成して半田接続部の検査を行う。すなわち、処理装置７０は、回路素子側半田４ａの浮き上がり不良や、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが部分的に接続されているような不良（以降、不濡れ不良とも称する）があるか否かを検査する。

ここで、Ｘ線検査装置にて半田接続部の状態を検査する検査方法について図に基づいて説明する。図４は、半田接続部の接続状態を説明するための回路装置をプリント基板に実装した状態の部分的断面図である。図５は、本発明の第１の実施の形態におけるＸ線検査装置にて作成した半田接続部の水平断層画像である。

まず、プリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺の水平断層画像を作成する。処理装置７０は、Ｘ線管５０にＸ線を照射することを示す制御信号を出力すると共に、カメラ駆動装置に対してカメラ６０の回転を指示する駆動信号を出力する。なお、Ｘ線管５０とテーブル４０とは固定した状態である。Ｘ線管５０は、制御信号が出力されると図３の点線で示すような大きな広がりのＸ線を電子装置３０に対して照射する。カメラ駆動装置は、駆動信号が出力されるとカメラ６０を軸ａを中心として回転させる。

処理装置７０は、Ｘ線管５０からＸ線が照射されつつ、カメラ６０が軸ａを中心として回転している状態において、カメラ６０から出力される電子装置３０（半田接続部）の投影像を示す画像信号を所定間隔ごとに取得してメモリに記録する。そして、処理装置７０は、メモリに記録した画像信号を画像処理することによって電子装置３０（半田接続部）の３次元画像を作成する。さらに、処理装置７０は、作成した３次元画像を画像処理することによってプリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺、すなわちプリント基板側ランド６を含む所定範囲の水平断層画像を作成する。なお、所定範囲の水平断層画像とは、例えば、１つのプリント基板側ランド６を含む所定範囲の水平断層画像や複数のプリント基板側ランド６を含む所定範囲の水平断層画像などである。

この水平断層画像をわかりやすく説明するために、図４に示すような半田接続部を用いて説明する。図４に示す半田接続部は、紙面左側が正常な接続状態であり、紙面右側が不濡れ不良の接続状態である。図４からもわかるように、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが正常に結合されている状態、すなわち半田接続部が正常な接続状態である場合は、半田バンプ４がランド側面６ａに形成さる。一方、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが正常に結合されていない状態、すなわち半田接続部が不濡れ不良の接続状態である場合は、半田バンプ４がランド側面６ａに形成される可能性が低い。

そこで、本実施の形態におけるＸ線検査装置にて、図４に示す半田接続部のプリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺のＡ−Ａ水平断層画像を作成すると、図５に示すような画像が得られる。図５に示す水平断層画像では、紙面左側の正常な接続状態である半田接続部の場合はプリント基板側ランド６の周辺に半田バンプ４が形成されているのがわかる。一方、紙面右側の不濡れ不良の接続状態である半田接続部の場合はプリント基板側ランド６の周辺に半田バンプ４が形成されていないのがわかる。

そして、図５に示すような水平断層画像を用いて半田接続部が不良であるか否かを検査する場合、処理装置７０は、作成した所定範囲の水平断層画像における半田バンプ４の占有率によって半田接続部が不良であるか否かを検査する。

また、回路素子側半田４ａの浮き上がり不良の場合に関しても、プリント基板側ランド６のランド側面６ａには半田バンプ４は形成される可能性が少ないので、プリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺の水平断層画像を作成して半田接続部の検査を行うことによって検査することができる。

このように、プリント基板１０をノーマルレジスト構造とし、プリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺の水平断層画像を作成して半田接続部の検査を行うことによって、浮き上がり不良状態のみならず、不濡れ不良の接続状態も検査することができ、半田接続部の不良を確実に検査できる。

なお、上述の実施の形態においては、一点の水平断層画像（Ａ−Ａ水平断層画像）を作成して半田接続部の不良を検査する例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。複数点の水平断層画像を作成して、半田接続部の不良の検査を行うようにしてもよい。このように複数点の水平断層画像を作成して、半田接続部の不良の検査を行うことによって、検査精度を向上させることができる。この複数点の水平断層画像を作成する場合、まず、プリント基板側ランド６のランド上面部６ｂを検出し、そのランド上面部６ｂから基材５方向に複数点（例えば１０μｍごと）の水平断層画像を作成するするとよい。

また、半田接続部の接続状態を検査する単位、すなわち水平断層画像を作成する単位は、プリント基板側ランド６単位で検査を行うことによって検査精度を向上させる。また、複数のプリント基板側ランド６単位で検査を行うことによって検査時間を短縮することができる。

（変形例）
なお、上述の実施の形態においては、水平断層画像を作成するためにカメラ６０を回転させる例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。変形例として、カメラ６０を回転させるかわりに、電子装置３０と共にステージ４０を回転させるようにしてもよい。

図６は、本発明の第１の実施の形態の変形例におけるＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。なお、変形例におけるＸ線検査装置は、上述の実施の形態におけるものと共通するところが多いので、以下、共通部分についての詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。この変形例において、上述の実施の形態と異なる点は、カメラ６０を回転させるかわりに、電子装置３０と共にステージ４０を回転させる点である。

変形例におけるＸ線検査装置は、図６に示すようにステージ４０、Ｘ線管５０、カメラ６０、処理装置７０などを備える。

ステージ４０は、Ｘ線管５０から照射されるＸ線を透過するものであり、被検査体であるプリント基板１０と回路素子２０とからなる電子装置３０を搭載するものである。また、ステージ４０は、一点鎖線で示す軸ａを中心に回転するために図示しないステージ駆動装置を備える。

処理装置７０は、マイクロコンピュータを主体として構成されるもので、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリやインターフェース回路あるいはデータ転送用のバスラインを備える。メモリには、処理装置７０が実行する機能に対応したプログラムが記憶されている。

処理装置７０は、このメモリに記憶されているプログラムに従って、Ｘ線管５０に対してＸ線の照射を制御するための制御信号を出力したり、ステージ駆動装置に対してステージ４０の回転を指示する駆動信号を出力したり、カメラ６０にて検出された投影像を示す画像信号を取得して３次元画像を作成したりなどを行う。

さらに、処理装置７０は、作成した３次元画像からプリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺の水平断層画像を作成して半田接続部の検査を行う。すなわち、処理装置７０は、回路素子側半田４ａの浮き上がり不良や、回路素子側半田４ａとプリント基板側半田４ｂとが部分的に接続されているような不良があるか否かを検査する。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図に基づいて説明する。図７（ａ）は本発明の第２の実施の形態における回路素子をプリント基板に実装した状態の概略構成を示す部分的な断面図であり、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態におけるプリント基板の概略構成を示す部分的な平面図である。図８は、本発明の第２の実施の形態における回路素子及びプリント基板の反り補正マークを別の位置に配置した場合の部分的な断面図である。図９は、本発明の第２の実施の形態における反り測定装置の概略構成を示す説明図である。

なお、第２の実施の形態におけるＸ線検査装置は、プリント基板の反りを考慮して半田接続部の接続状態を検査するものである。また、第２の実施の形態によるＸ線検査装置は、上述の第１の実施の形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分についての詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態と異なる点は、プリント基板１０の反りに応じて水平断層画像を補正する点である。

電子装置３０は、図７に示すように、プリント基板１０と回路素子２０とからなる。プリント基板１０は、図１に示すようにＣｕなどの導体パターンからなる反り補正マーク５ａを備える。この反り補正マーク５ａは、プリント基板１０の反りを測定するためのものであり、プリント基板１０の表面の少なくとも３点に設ける（本実施の形態では４点に設けてある）。また、プリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺におけるプリント基板１０の反りを適切に水平断層画像の補正に反映するために、反り補正マーク５ａは、回路素子２０の実装面とは反対面であり、回路素子２０の四隅に対応する位置に設けると好ましい。

また、反り補正マーク５ａは、図８に示すように、プリント基板１０における回路素子２０の実装面側に設けても良い。この場合でもあっても、反り補正マーク５ａは、回路素子２０の近傍に設けることが好ましい。

反り測定装置８０は、周知のレーザ式の反り測定装置であって、図９に示すようにレーザ発光部８１、レーザ受光部８２、反り量算出部８３などを備える。この反り測定装置８０にてプリント基板１０の反りを測定する場合、反り測定装置８０もしくはプリント基板１０を移動させ、レーザ発光部８１から各反り補正マーク５ａに対してレーザ光を照射し、この反り補正マーク５ａにて反射したレーザ光をレーザ受光部８２にて受光する。

反り量算出部８３は、レーザ発光部８１、レーザ受光部８２によって各反り補正マーク５ａの高さ（レーザ発光部８１からの距離）を検出する。そして、反り量算出部８３は、予め設定されている各反り補正マーク５ａのＸＹ位置座標と、検出した各反り補正マーク５ａの高さによって各反り補正マーク５ａの位置座標を算出する。さらに、反り量算出部８３は、算出した位置座標を用いてプリント基板１０の仮想平面を算出し、この仮想平面と正常な（反りの少ない）状態であるプリント基板１０の平面とによってプリント基板１０の反り量、すなわちプリント基板１０の傾きを算出する。

そして、このようにプリント基板１０の反り量を算出すると、この反り量に基づいて水平断層画像を補正する。すなわち、上述の実施の形態にて説明したように、プリント基板側ランド６及びプリント基板側ランド６の周辺の水平断層画像を作成する際に、反り測定装置８０にて算出された反り量に対応させて傾かせた平面の水平断層画像を作成する。

ここで図１０を用いてプリント基板１０の反りを考慮した場合と考慮してない場合の水平断層画像の違いについて説明する。図１０（ａ）は半田接続部の接続状態を説明するための回路装置を反りを有するプリント基板に実装した状態の部分的断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ水平断層画像を示すものであり、（ｃ）はＢ’−Ｂ’水平断層画像を示すものである。

このプリント基板１０の反りを考慮せずに水平断層画像を作成すると、図１０（ｂ）に示すように点線ＢＢにおける平面の水平断層画像を作成することとなる。このプリント基板１０においては、紙面左側が正常な接続状態であり、紙面右側が不濡れ不良の接続状態である。しかしながら、図１０（ｂ）に示すように、紙面左側は、半田接続部の接続状態は正常であるにもかかわらず、プリント基板１０が反っていることによって不良と判断される。

ところが、本実施の形態に示すように、プリント基板１０の反りを考慮して水平断層画像を作成することによって、このような誤判定を防止することができる。すなわち、図１０（ａ）に示すプリント基板１０の水平断層画像を反り測定装置８０にて算出された反り量に対応させて傾かせた平面にて作成すると、図１０（ｃ）に示すように一点鎖線Ｂ’−Ｂ’における平面の水平断層画像を作成することとなる。図１０（ｃ）に示すように、プリント基板１０の反り量を考慮して水平断層画像を作成することによって、半田接続部の接続状態を適切に出力することができ、プリント基板に反りが生じた場合であっても誤判定することなくより一層正確に半田接続部の接続状態を検査することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるプリント基板の概略構成を示す部分的な断面図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態における回路素子の概略構成を示す部分的な断面図である。 本発明の第１の実施の形態における回路素子をプリント基板に実装した状態の概略構成を示す部分的な断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。 半田接続部の接続状態を説明するための回路装置をプリント基板に実装した状態の部分的断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるＸ線検査装置にて作成した半田接続部の水平断層画像である。 本発明の第１の実施の形態の変形例におけるＸ線検査装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明の第２の実施の形態における回路素子をプリント基板に実装した状態の概略構成を示す部分的な断面図であり、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態におけるプリント基板の概略構成を示す部分的な平面図である。 本発明の第２の実施の形態における回路素子及びプリント基板の反り補正マークを別の位置に配置した場合の部分的な断面図である。 本発明の第２の実施の形態における反り測定装置の概略構成を示す説明図である。 （ａ）は半田接続部の接続状態を説明するための回路装置を反りを有するプリント基板に実装した状態の部分的断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ水平断層画像を示すものであり、（ｃ）はＢ’−Ｂ’水平断層画像を示すものである。

符号の説明

１ インターポーザ、２ 回路素子側ランド、３ 回路素子側レジスト、４ 半田バンプ、４ａ 回路素子側半田、４ｂ プリント基板側半田、５ 基材、６ プリント基板側ランド、６ａ ランド側面部、６ｂ ランド上面部、７ プリント基板側レジスト、１０ プリント基板、２０ 回路素子、３０ 電子装置、４０ ステージ、５０ Ｘ線管、６０ カメラ、７０ 処理装置

Claims (23)

1. 複数の半田ボールを備えた回路素子とレジストと離間して設けられるランドを備えたプリント基板との半田接続部の接続状態を検査するＸ線検査装置であって、
   前記ランドは、前記プリント基板における前記回路素子の実装面に対して突出して設けられるとともに、前記半田接続部の接続状態が正常の場合は当該ランドの側面の全周に亘って半田が形成され、当該半田接続部の接続状態が不良の場合は当該ランドの側面に半田が形成されないものであり、
   前記Ｘ線検査装置は、
   前記回路素子が前記プリント基板に実装された状態において前記半田接続部にＸ線を照射するＸ線照射手段と、
   前記半田接続部を透過したＸ線を検出して検出信号を出力するＸ線検出手段と、
   前記検出信号に基づいて前記ランドの側面に半田が存在するか否かを示す水平断層画像を作成して出力する画像作成手段と、を備え、
   前記画像作成手段は、前記ランドの側面を含む当該ランドの周囲を含む所定の範囲の前記水平断層画像を作成して出力するものであり、当該所定の範囲の水平断層画像における前記ランドの側面の半田の占有率によって当該ランドの側面の全周に亘って半田が形成されているか否かを判定し、前記ランドの側面の全周に亘って半田が形成されていると判定した場合は正常な接続状態とみなし、前記ランドの側面に半田が形成されていないと判定した場合は不良な接続状態とみなす判定手段を備えることを特徴とするＸ線検査装置。
2. 前記画像作成手段は、前記ランド毎に水平断層画像を作成して出力することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記画像作成手段は、複数のランド単位で水平断層画像を作成して出力することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
4. 前記画像作成手段は、前記ランド上面を検出し、当該上面から前記回路素子とは反対方向における複数点の前記水平断層画像を作成し、当該複数点の水平断層画像を作成して出力することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＸ線検査装置。
5. 前記画像作成手段は、前記半田接続部の３次元画像から前記水平断層画像を作成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＸ線検査装置。
6. 前記プリント基板は、表面に少なくとも３つの反り補正マークを備え、
   前記補正マークにレーザを照射することによってプリント基板の反り量を測定するレーザ測定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＸ線検査装置。
7. 前記反り補正マークは、前記回路素子の近傍に設けることを特徴とする請求項６に記載のＸ線検査装置。
8. 前記反り補正マークは、前記回路素子の実装面とは反対面に設けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のＸ線検査装置。
9. 前記反り補正マークは、前記回路素子の実装面に設けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のＸ線検査装置。
10. 回路素子とプリント基板との半田接続部の接続状態をＸ線検査装置にて検査するＸ線検査方法であって、
    前記回路素子は、前記プリント基板と対向する面に配置された複数の半田ボールを備え、
    前記プリント基板は、当該プリント基板における前記回路素子の実装面に対して突出して設けられるものであり、前記半田ボールに対応する位置にレジストと離間して設けられるランドを備え、
    前記半田接続部の接続状態が正常の場合は当該ランドの側面の全周に亘って半田が形成され、当該半田接続部の接続状態が不良の場合は当該ランドの側面に半田が形成されないものであり、
    前記回路素子を前記プリント基板に実装した状態において、前記Ｘ線検査装置にて前記半田接続部にＸ線を照射して、当該回路素子と当該プリント基板とを透過したＸ線にて前記ランドの側面に半田が存在するか否かを示す水平断層画像を作成して出力するものであり、
    前記ランドの側面を含む当該ランドの周囲を含む所定の範囲の前記水平断層画像における半田の占有率によって当該ランドの側面の全周に亘って半田が形成されているか否かを判定し、前記ランドの側面の全周に亘って半田が形成されていると判定した場合は正常な接続状態とみなし、前記ランドの側面に半田が形成されていないと判定した場合は不良な接続状態とみなす検査を行うことを特徴とするＸ線検査方法。
11. 前記ランドの厚さは、略４０μｍとすることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線検査方法。
12. 前記ランドと前記レジストとの間隔は、略２０μｍとすることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のＸ線検査方法。
13. 前記ランドと前記レジストとの間隔は、略３０μｍとすることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のＸ線検査方法。
14. 前記ランドと前記レジストとの間隔は、略７５μｍ±３０μｍとすることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のＸ線検査方法。
15. 前記ランド毎に検査を行うことを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載のＸ線検査方法。
16. 複数のランド単位で検査を行うことを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載のＸ線検査方法。
17. 前記ランド上面を検出し、当該上面から前記回路素子とは反対方向における複数点の前記水平断層画像を作成し、当該複数点の水平断層画像によって検査を行うことを特徴とする請求項１０乃至請求項１６のいずれかに記載のＸ線検査方法。
18. 前記Ｘ線検査装置は、透過型の３次元Ｘ線検査装置であり、当該透過型の３次元Ｘ線検査装置にて得られる前記半田接続部の３次元画像から前記水平断層画像を作成することを特徴とする請求項１０乃至請求項１７のいずれかに記載のＸ線検査方法。
19. 前記プリント基板の反り量を測定して、当該反り量に応じて前記水平断層画像を補正することを特徴とする請求項１０乃至請求項１８のいずれかに記載のＸ線検査方法。
20. 前記プリント基板は、表面に少なくとも３つの反り補正マークを備え、前記反り補正マークにレーザ光を照射することによって前記プリント基板の反り量を測定することを特徴とする請求項１９に記載のＸ線検査方法。
21. 前記反り補正マークは、前記回路素子の近傍に設けることを特徴とする請求項１９に記載のＸ線検査方法。
22. 前記反り補正マークは、前記回路素子の実装面とは反対面に設けることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載のＸ線検査方法。
23. 前記反り補正マークは、前記回路素子の実装面に設けることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載のＸ線検査方法。

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