JPH02247514A - 孔充填状態検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［目次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第１０図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例 第！実施例（第２〜５図） 第２実施例（第６．７図） 第３実施例（第８．９図） 発明の効果 ［概要コ 基材の貫通孔に充填された充填物の充填状態、特に、セ
ラミック多層基板を構成する焼成前のセラミックシート
の貫通孔に充填されたペースト状導体の充填状態を検査
するのに好適な孔充填状態検査装置に関し、 基材の貫通孔への充填物の充填不足を正確に判定するこ
とができるようにすることを第１目的とし、高速処理を
可能にすることを第２目的とし、第１目的を達成するた
めに、基材の貫通孔に充填物が充填された被検査物の面
に略直角に光束を収束照射させる光照射手段と、光照射
点を該被検査面に対し相対的に走査させる走査手段と、
該光照射点から斜め方向への反射光の強度を検出する光
検出器と、該光検出器の出力値を基準値と比較して充填
不足であるかどうかを推定する充填不足推定手段と、該
照射点が充填部であるかどうかを検出する充填部検出手
段と、充填部が検出されかつ充填不足と推定された場合
には充填不足と判定する充填不足判定手段とを備えて構
成し、第２目的を達成するために、前記走査手段は前記
照射光を角走査して一方向に振１）．前記充填不足推定
手段は前記充填部が検出されている間、首記照射点が該
充填部と前記基材部との境界上にあるときの前記光検出
器の出力値に比例した値を保持しこの値を前記基準値と
するするように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は基材の貫通孔に充填された充填物の充填状態、
特に、セラミック多層基板を構成する焼成前のセラミッ
クシートの貫通孔に充填されたペースト状導体の充填状
態を検査するのに好適な孔充填状態検査装置に関する。

［従来の技術］ 電子回路の処理を高速化するためには、低誘電率の基板
に電子部品を高密度実装して部品間の配線長を短くする
必要があ１）．また、高密度実装のためには、シリコン
に近い熱膨張率を有する基板に電子部品を表面実装する
必要があ１）．このような要請に応える基板として、グ
リーンシート法によるセラミック多層基板が最近に至り
用いられるようになった。

このセラミック多層基板は、厚さ２００〜３００μ−の
柔らかいグリーンシートに貫通孔を穿設してこれにペー
スト状の導体を充填し、このグリーンシート上に配線パ
ターンを印刷したものを例えば３０Ｍ積み重ね、焼成す
ることにより形成される（エレクトロニクス実装技術、
１９８８年１１月号、７２〜７５頁、株式会社情報調査
会発行）。

グリーンシート間はこの充填導体により電気的に接続さ
れる。充填導体の個数は、高密度実装が進んで、例えば
２００１角の１枚のグリーンシートに１万個以上となっ
ている。そのうち１個でも充填不足であると、出来上が
ったセラミック多層基板−全体が不良品となるので、充
填状態の検査においては充填不足であるかどうかを正確
に判定することが極めて重要となる。

従来では第１θ図に示す如く、被検査面を斜方向から照
明し、その反射光の強度を検出して基準値と比較し、基
準値以下であれば貫通孔１３への導体１４が充填不足で
あると判定していた。また、この基準値は固定されてい
た（特開昭６３−２４１３４４号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、貫通孔１３の内面で照射光が反射して導体１４
の表面の影の部分を照らすので、導体１４が充填不足で
あっても正常であると誤判定することがあった。

また、充填不足判定基準値が固定されていたので、照射
光を振って光走査する場合、光走査線を長くして高速処
理しようとすると、光走査線の端部側で反射光強度が小
さくな１）．充填状態が正常であっても充填不足と誤判
定することがあった。

このため、検査後に、目視により検査結果が正しいかど
うかを確認しなければならず、検査を完全に自動化する
ことができなかった。

このような問題点に鑑み、本発明の第１目的は、基材の
貫通孔への充填物の充填不足を正確に判定することがで
きる孔充填状態検査装置を提供することにある。

本発明の第２目的は、高速処理が可能な孔充填状態検査
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。

図中、ｌは光照射手段であ１）．基材の貫通孔に充填物
２が充填された被検査物３の面に略直角に光束を収束照
射させる。

４は走査手段であ１）．例えばポリゴンミラーやガルバ
ノミラ−を用いて照射光を振１）．光照射手段Ｉを被検
査物３に対し平行移動させ、被検査物３が載置されるテ
ーブルを平行移動させ、あるいはこれらの組み合わせに
よ１）．光照射点を被検査面に対し相対的に走査させる
。

５は光検出器であ１）．光照射点から斜め方向への反射
光の強度を検出する。

６は充填不足推定手段であ１）．光検出器５の出力値を
基準値と比較して充填不足であるかどうかを推定する。

この基準値は固定値であってもよいが、好ましくは、充
填部が検出されている間、照射点すなわち微少面積を有
する光スポットが充填部と基材部との境界上にあるとき
の光検出器５の出力値に比例した値を保持しこの値を基
準値とする。

７は充填部検出手段であ１）．例えば照射光の戻り光の
強度を検出しまたは照射光が被検査物３を透過した光の
強度を検出することによ１）．照射点が充填部であるか
どうかを検出する。

８は充填不足判定手段であ１）．充填部が検出されかつ
充填不足と推定された場合には充填不足と判定する。

［作用］ 被検査面に略直角に光束を収束照射させ、照射点から斜
め方向への反射光の強度を検出しているので、第４図に
示す如く、充填物（１４）が充填不足である場合には、
走査により入射光束し、がり１、Ｌ、へと移動すると、
反射光が貫通孔（１３）の内面により遮られて、検出器
（３２）の出力が小さくなる。

したがって、充填不足を確実に検出することができる。

しかし、検出器５の出力が小さくなったからといって、
必ず充填不足であるとは限らない。これは、例えば基材
に小さなゴミが付着していると、その点での反射光の強
度が小さくなるからである。

そこで、充填部が検出されかつ充填不足と推定された場
合に充填不足と判定することによ１）．充填不足の誤検
出を防止している。

走査手段４を、照射光を角走査して振る構成にすれば、
高速処理が可能とな１）．検査時間を短縮することがで
きる。この角走査による光走査線を長くするほど、さら
に高速処理が可能となる。

しかし、照射光の検査対象面に対する入射角が９０’か
らずれるほど検出器５の出力が小さくなる。

したがって、光走査線が長くなり過ぎると、充填物２の
充填が正常であっても充填不足と誤判定することになる
。

そこで、充填部が検出されている間、照射点が充填部と
基材部との境界上にあるときの光検出器５の出力値に比
例した値を保持しこの値を基準値とすれば、光走査線を
ある程度長くでき、しかも、このような誤判定を防止す
ることができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

（り第１実施例 第２図は第１実施例の孔充填状態検査装置の構成を示す
。

Ｘ−Ｙテーブル１０上には、被検査物としての、焼成前
の柔らかいセラミックシートＩ２が載置されている。こ
のセラミックソート１２Ｊこは、第３図（Ａ）に示す如
く、多数の貫通孔１３が穿設され、各貫通孔１３に、導
体粉と溶剤を混合したペースト状の導体１４が充填され
ている。

第２図に示す如く、レーザ１６から放射されたレーザ光
は、ビームエクスパンダ１８により拡径平行化され、平
面鏡２０により偏向され、ビームスプリッタ２２を通っ
てポリゴンミラー２４の側面で反射され、次いでｆ＃レ
ンズ２６を通って絞られ、平面鏡２８で偏向されてセラ
ミックシート１２の表面に略直角に収束照射される。モ
ータ２９によりポリゴンミラー２４を回転駆動すると、
この照射点がセラミックシート１２上を直線走査する。

この走査は、照射光がセラミックシート１２の表面に略
直角になる範囲で行われ、ｌ走査線の長さは平面鏡２８
とセラミックシート１２との間隔が大きいほど長くなる
。このｌ走査毎に、ｘ−ＹテーブルｌＯは第２図Ｘ方向
へ微少距離移動し、セラミックシート１２の端部までこ
の移動を繰り返すと、Ｘ−Ｙテーブル１０は第２図Ｘ方
向へ１走査線の長さだけ移動し、このような処理を繰り
返す。

照射点から斜め方向への反射光は、収束レンズ３０を介
して光電子増倍管３２へ収束入射され、その光強度が検
出される。光電子増倍管３２の出力はコンパレータ３４
へ供給されて基準電圧Ｅ。

と比較される。

照射点から斜め方向への反射光を検出しているので、第
４図に示す如く導体１４が充填不足である場合には、走
査により入射光束１）．がり３、Ｌ３へと移動すると、
反射光が貫通孔Ｉ３の内面により遮られて、光電子増倍
管３２の出力が小さくなる。また、セラミックシート１
２よりも導体１４の方が反射率が小さい。したがって、
第３図（Ａ）に示す断面に沿って光走査した場合には、
コンパレータ３４の入力は同図（Ｂ）に示す如くな１）
．その出力は同図（Ｃ）に示す如く、なる。すなわち、
充填不足のところでは、コンパレータ３４の出力が高レ
ベルになる。

しかし、コンパレータ３４の出力が高レベルであるから
といって、必ず充填不足であるとは限らない。これは、
例えばセラミックシート１２上に小さなゴミが付着して
いると、同図（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く、その点での反
射光の強度が小さくなってコンパレータ３４の出力が高
レベルとなる場合があるからである。そこで、充填不足
の誤検出を防止するために、次のような工夫をしている
。

すなわち、第２図において、セラミックシート１２上の
照射点からの反射光のうち、戻り光は平面鏡２Ｂで反射
され、「０レンズ２６を通１）．ポリゴンミラー２４、
ビームスプリッタ２２で反射され、収束レンズ３６を通
り収束される。収束レンズ３６の焦点面には中央部遮光
板３８が配置されている。中央部遮光板３８の中央部に
形成された遮光スポット３８ａの中心は、収束レンズ３
６の焦点に一致させている。

ここで、第５図に示す如く、導体Ｉ４上に照射した光は
その照射点から反射されるが、セラミックシート１２は
半透明物質であ１）．これに照射した光はセラミックシ
ート１２内で拡散されるので、照射点近傍からも光が戻
る。したがって、導体１４上からの戻り光は、第２図に
おいて、ｒＯレンズ２６を通ると平行化され収束レンズ
３６により遮光スボッ）３８ａ上に収束されるので、中
央部遮光板３８の後方に配置した光電子増倍管４０には
戻り光が到達しない。これに対し、セラミックシート１
２上からの戻り光は、遮光スポット３８ａの外側を通１
）．光電子増倍管４０へ入射されて検出される。したが
って、光電子増倍管４０は照射点近傍のみ見ていること
にな１）．セラミックシー）１２上に小さなゴミが付着
していた１）．導体１４を構成する導体粉の平面が真上
を向いて反射光強度がセラミックシートＩ２上での強度
と同程度であったりしても、これらは無視される。

光電子増倍管４０の出力は、コンパレータ４２により基
準電圧Ｅ、と比較される。コンパレータ４２の入力端子
は第３図（Ｄ）に示す如く変化し、コンパレータ４２の
出力は同図（Ｅ）に示す如く変化する。

すなわち、光照射点が導体１４上にある場合には、コン
パレータ４２の出力が高レベルになる。

コンパレータ３４及び４２の出力は、アンドゲ−ト４４
に供給される。アンドゲート４４の出力は第３図（Ｆ）
に示す如くな１）．コンパレータ３４の出力に含まれて
いたセラミックシート１２上のゴミなどの検出が除去さ
れている。したがって、アンドゲート４４の出力を用い
ることによ１）．充填不足の誤検出が防止される。

コンパレータ４２の出力は２次元パターン検査回路４６
へ供給され、その内部の画像メモリに書き込まれて導体
１４の面積又は直径が測定され、第３図（Ａ）に示すよ
うな滲み欠陥が検知される。

また、アンドゲート４４の出力は充填状態検査回路４８
に供給され、その内部の画像メモリに書き込まれて充填
不足の面積または直径が測定され、充填不足欠陥が検知
される。ただし、セラミックシート１２に対する収束レ
ンズ３０の光軸の角度等によっては、充填不足画素が１
点でもあれば充填不足欠陥と判定する。２次元パターン
検査回路４６及び充填状態検査回路４８から出力される
欠陥信号はプリンタ５０へ供給され、プリンタ５０は欠
陥の種類及びその位置を記録する。この欠陥位置は、不
図示の回路によ１）．ｘ−Ｙテーブル１０の位置座標、
ポリゴンミラー２４の回転角及び首記画像メモリ上のア
ドレスを用いて求められ、プリンタ５０に供給される。

（２）第２実施例 第６図は第２実施例の孔充填状態検査装置の要部構成を
示す。

第１実施例において、セラミックシート１２上の光走査
線を長くするほど高速処理が可能とな１）．検査時間を
短縮することができる。

しかし、照射光のセラミックシート１２に対する入射角
が９０°からずれるほど光電子増倍管３２の出力が小さ
くなる（第７図）。一方、この出力と比較される基準電
圧Ｅ１は固定されている。したがって、光走査線が長く
なり過ぎると、導体■４の充填が正常であっても充填不
足と誤判定することになる。

そこで、本第２実施例では、光走査線をある程度長くで
き、しかも、このような誤判定を防止することができる
構成にしている。

すなわち、光電子増倍管３２の出力電圧Ｖをサンプルホ
ールド回路５２を介し分圧抵抗器３５に供給し、コンパ
レータ４２の出力でサンプルホールド回路５２を制御し
て、コンパレータ３４の反転入力端子に供給される基準
電圧ＥＩＩを変動させている。コンパレータ４２の出力
電圧が低レベルの場合には、光電子増倍管３２の出力電
圧■の分圧抵抗器３５による分圧がそのまま基準電圧Ｅ
８としてコンパレータ３４の反転端子に供給される。

コンパレータ４２の出力電圧が高レベルになった時点で
、すなわち、セラミックシート１２上寄りのセラミック
シート１２上と導体１４上との境界上に光スポットがあ
るときに、サンプルホールド回路５２は光電子増倍管３
２の出力電圧Ｖをサンプリングし、これをコンパレータ
４２の出力電圧が高レベルの間（導体１４が検出されて
いる間）保持して分圧抵抗器３５に印加する。第７図（
Ａ）はコンパレータ３４の入力端子波形を示し、同図（
Ｂ）はコンパレータ４２の出力電圧波形を示し、同図（
Ｃ）はコンパレータ３４の出力電圧波形を示す。

このようにして上記問題点が解決される。

なお、上記電圧■の保持は、この■に比例した基準電圧
Ｅ、の保持を行っていることになる。また、セラミック
シート１２上寄りの上記境界の検出は、光電子増倍管４
０の出力を微分回路を介し別個のコンパレータへ供給し
て検出する構成であってもよい。

（３）第３実施例 第８図は第３実施例の孔充填状態検査装置の構成を示す
。

この第３実施例では、照射光の戻り光を用いる代わりに
、照射光の透過光を用いて２次元パターン等を検出して
いる。

すなわち、Ｘ−ＹテーブルＩＯの上面はガラス等の透明
板が用いられてお１）．この上にセラミックシート１２
が載置され、ｘ−Ｙテーブル１０を介し平面！１１２８
に対向して収束レンズ５４、光電子増倍管５６が配置さ
れている。平面鏡２８からの照射光は、セラミックシー
ト１２を透過し、収束レンズ５４により光電子増倍管５
６に収束入射されてその光強度が検出される。光電子増
倍管５６の出力は、コンパレータ５８，６０へ供給され
てそれぞれ基準電圧Ｅ５、Ｅ４と比較される。

第９図（Ａ）において、セラミックシート１２は半透明
であ１）．導体１４は不透明であるので、光電子増倍管
５６の出力は、導体１４の軸芯部が落下して貫通状態に
なっている場合に最も大きく、次に、セラミックシート
１２に割れ目がある所で大きく、次に、セラミックシー
ト１２の平坦部、充填されている導体Ｉ４の順となって
いる。

基準電圧Ｅ３、Ｅ、の大小関係は、第９図（Ｉｌ）に示
す如く、Ｅ　４　＞　Ｅ　ｓである。基準電圧Ｅ３は第
Ｉ実施例の基準電圧Ｅ、と同様に導体１４を検出するた
めのものであ１）．基準電圧Ｅ４は第１実施例では検出
することができない貫通部及び割れ口部を検出するため
のものである。コンパレータ５８の出力は同図（Ｃ）に
示す如く変化し、コンパレータ６０の出力は同図（Ｄ）
に示す如く変化する。

このコンパレータ５８は、第１図に示すコンパレータ３
４に対応している。コンパレータ６ｏの出力はプリンタ
５０に供給され、貫通欠陥やセラミックシートＩ２の割
れ目欠陥がその位置とともに記録される。

なお、第９図（Ｅ）、（Ｆ）において点線で示すように
、割れ目によっては、反射光強度が小さくなってコンパ
レータ４２の出力が高レベルになることがあるが、アン
ドゲート４４の出力にはこれが現れない。

他の点は第１実施例と同一である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る孔充填状態検査装置
によれば、被検査面に略直角に光束を収束照射させ、照
射点から斜め方向への反射光の強度を検出しているので
、充填不足を確実に検出することができ、しかも、充填
部が検出されかつ充填不足と推定された場合に充填不足
と判定するので、充填不足の誤検出を防止することがで
き、したがって、充填不足を正確に判定することができ
るという優れた効果を奏し、孔充填状態の検査の完全な
自動化に寄与するところが大きい。

また、走査手段を、照射光を角走査して一方向に振る構
成にし、充填部が検出されている間、照射点が充填部と
基材部との境界上にあるときの光検出器の出力値に比例
した値を保持しこの値を充填不足推定の基準値とすれば
、光走査線をある程度長くしても正常な充填を充填不足
と誤判定するのを防止することができ、処理速度の高速
化による検査時間の短縮に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。 第２図乃至第５図は本発明の第１実施例に係１）．第２
図は孔充填状態検査装置の構成図、第３図は第２図に示
す孔充填状態検査装置の動作説明図、 第４図は充填不足検出説明図、 第５図はレーザ光反射・拡散説明図である。 第６図及び第７図は本発明の第２実施例に係１）．第６
図は孔充填状態検査装置の要部構成図、第７図は第６図
に示すコンパレータの入出力波形図である。 第８図乃至第９図は本発明の第３実施例に係１）．第８
図は孔充填状態検査装置の構成図、第９図は第８図に示
す孔充填状態検査装置の動作説明図である。 第１θ図は従来技術の問題点説明図である。 図中、 ｌＯはＸ−Ｙテーブル Ｉ２はセラミックシート １３は貫通孔 １４は充填物としての導体 １６はレーザ ２４はポリゴンミラー ２６はｒ８レンズ ３０．３６．５４は収束レンズ ３２．４０．５６は光電子増倍管 第 図 レーザ光反酊・鉱清ガ梵明図 第６ 図 コンパレータの入出力波形図 第７図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）．　基材の貫通孔に充填物（２）が充填された被検
   査物（３）の面に略直角に光束を収束照射させる光照射
   手段（１）と、 光照射点を該被検査面に対し相対的に走査させる走査手
   段（４）と、 該光照射点から斜め方向への反射光の強度を検出する光
   検出器（５）と、 該光検出器（５）の出力値を基準値と比較して充填不足
   であるかどうかを推定する充填不足推定手段（６）と、 該照射点が充填部であるかどうかを検出する充填部検出
   手段（７）と、 充填部が検出されかつ充填不足と推定された場合には充
   填不足と判定する充填不足判定手段（８）と、 を有することを特徴とする孔充填状態検査装置。 ２）．　前記走査手段（４）は前記照射光を角走査して
   一方向に振り、 前記充填不足推定手段（６）は、前記充填部が検出され
   ている間、前記照射点が該充填部と前記基材部との境界
   上にあるときの前記光検出器の出力値に比例した値を保
   持しこの値を前記基準値とする ことを特徴とする請求項１記載の装置。