JPH05296731A - クリーム半田の高さ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光による測定精度の向上を図ることが
できるクリーム半田の高さ測定方法を提供する。 【構成】 基板１の電極２上に形成された半田コーティ
ング部１４に塗布されたクリーム半田３に発光部６から
レーザ光Ｂを照射し、その反射光を受光部７に受光し
て、このクリーム半田３の高さを測定することにより、
クリーム半田３の布量の良否を検査するにあたり、この
電極２の側部のソルダーレジスト１３により覆われた回
路パターン１２にレーザ光Ｂを照射してその上面の高さ
を測定し、この上面の高さをクリーム半田３の高さの基
準として測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はクリーム半田の高さ測定
方法に係り、詳しくは、ソルダーレジストにより覆われ
た平面性の良好な回路パターンの上面を高さの基準にし
てクリーム半田の高さをレーザ光により測定し、これに
基づいてクリーム半田の塗布量の良否を検査するように
したものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩなどのチップは半田付けに
より基板の電極に接着される。この半田付けは、スクリ
ーン印刷装置により基板の電極にクリーム半田を塗布
し、このクリーム半田上にチップのリードを着地させた
後、リフロー装置によりクリーム半田を加熱処理して行
われる。

【０００３】ところで、クリーム半田の塗布量が適正で
ないと、半田付けが不良となりやすいことから、チップ
マウンタによりチップを基板に搭載する前に、クリーム
半田部の塗布量の良否を判定する検査が行われる。この
検査方法として、レーザ装置を用いてクリーム半田の高
さを測定し、その結果に基づいてクリーム半田の塗布量
の良否を判定することが知られている。

【０００４】この高さの測定は、基板の電極に塗布され
たクリーム半田に、発光部からレーザ光を照射し、その
反射光を受光部に受光することにより行われるが、この
場合、クリーム半田の高さの基準を設定せねばならな
い。そこで従来は、レーザ光によりクリーム半田が塗布
されている電極の上面の高さを測定し、この上面の高さ
を高さの基準にしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電極の上面
には、クリーム半田のヌレ性を改善するために半田レベ
ラーや半田メッキ等により半田コーティング部が形成さ
れており、従って、上述したクリーム半田の実際の高さ
の基準は、この半田コーティング部の上面となる。とこ
ろが半田コーティング部の上面は粗面であって凹凸が甚
だしいことから、レーザ光を照射してその高さを測定し
た場合、測定結果がばらつきやすいものである。このた
め半田コーティング部を高さの基準とする従来手段で
は、クリーム半田の高さの測定結果の信頼性が低く、ひ
いてはクリーム半田の塗布量の良否判定ミスを生じやす
いという問題点があった。

【０００６】また基板には、電極以外の部分に半田が付
着しないように、ソルダーレジストが塗布されている。
このソルダーレジストは透明または半透明であってレー
ザ光は透過する。またエッチング手段などにより電極と
同時に形成される回路パターンはソルダーレジストによ
り覆われているが、その上面は凹凸の比較的少ない平滑
面であり、しかもソルダーレジストにより保護されてい
るので、比較的平面性が良い。

【０００７】そこで本発明は、上記事情に鑑みなされた
ものであって、レーザ光による測定精度の向上を図るこ
とができるクリーム半田の高さ測定方法を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、電
極の側部のソルダーレジストにより覆われた回路パター
ンにレーザ光を照射してその上面の高さを測定し、測定
された高さを高さの基準として、クリーム半田の高さを
レーザ光により測定するようにしたものである。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、電極の側部の回路パターン
に、発光部からレーザ光を照射すると、レーザ光は透明
または半透明のソルダーレジストを透過して回路パター
ンの上面に照射され、その反射光を受光部に受光して回
路パターンの上面の高さを検出する。そして基板の電極
に塗布されたクリーム半田にレーザ光を照射し、その反
射光を受光部に受光してクリーム半田の高さを測定する
が、この場合、回路パターンの上面は平滑面であってし
かもソルダーレジストに覆われて保護されているので、
平面性が比較的良好であり、高さの基準としての信頼性
がきわめて高い。従って回路パターンの上面の高さをク
リーム半田の高さの基準とすることにより、信頼性の高
い測定結果を得ることができ、これに基づいて、クリー
ム半田の塗布量の良否判定を的確に行うことができる。

【００１０】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１はクリーム半田の高さ測定装置の正面図
である。１は基板、２は基板１上に形成された電極、３
は電極２の上面にスクリーン印刷装置により塗布された
クリーム半田、４はＸテーブル、５はＹテーブルであ
る。６はレーザ光Ｂの発光部、７は発光部６から照射さ
れて対象物で反射されたレーザ光Ｂを受光する受光部、
８は発光部６と受光部７をＹテーブル５に取り付けるブ
ラケット、９，１０はＸＹテーブル４，５の駆動用のモ
ータであり、発光部６と受光部７は、一体的にＸＹ方向
に移動する。１１はＹテーブル５に設けられて、クリー
ム半田３を観察するＣＣＤカメラである。

【００１１】図２は電極２にクリーム半田３が塗布され
た基板１の断面図であって、基板１の上面には電極２に
接続する回路パターン１２が形成されている。電極２と
回路パターン１２は銅箔のエッチング手段などにより同
時に形成されるものであり、その表面は凹凸の比較的少
ない平滑面である。１３は回路パターン１２の電極２以
外の部分を覆うソルダーレジストである。このソルダー
レジスト１３は、透明または半透明な樹脂からなり、レ
ーザ光Ｂは透過して回路パターン１２の上面の高さを測
定できる。１４はクリーム半田３のヌレ性を改善するた
めに、電極２の上面に形成された半田コーティング部で
ある。この半田コーティング部１４は半田レベラーや半
田メッキなどにより形成されており、上述したようにそ
の上面は凹凸のある粗面である。

【００１２】次にこの測定装置を用いたクリーム半田３
の検査方法を説明する。本実施例では、カメラ１１によ
るクリーム半田３の平面形状の良否検査と、レーザ光Ｂ
によるクリーム半田３の高さの検査を行い、両方の検査
に共に合格すれば、クリーム半田３の塗布量は良と判定
される。

【００１３】まずカメラ１１によるクリーム半田３の平
面形状の良否検査を行う。図３はカメラ１１によるクリ
ーム半田３の平面形状の良否を判定するための説明図で
ある。図中、Ａ欄はカメラ１１に取り込まれたＣＣＤ画
像を２値化処理した電極２の平面画像を示している。銅
箔から成る電極２は暗く観察され、また鉛と錫の合金な
どから成るクリーム半田３は明るく観察される。またＢ
欄はその良否の判定図を示している。ａ欄は良品のクリ
ーム半田３を示しており、ｂ欄は位置ずれ、ｃ欄は欠
け、ｄ欄はにじみによる不良品のクリーム半田３を示し
ている。次に、このクリーム半田３の平面形状の良否判
定方法を詳細に説明する。

【００１４】Ａ−ａに示すクリーム半田３は、電極２の
中央部に適量塗布されている。Ｂ−ａはこのクリーム半
田３の良否判定図を示している。このクリーム半田３の
良否判定は、電極２の設計面積を基準に行われる。すな
わち、この電極２の設計面積Ｓ１からクリーム半田３の
面積を差し引いた不塗布部の面積（すなわちＡ−ａ欄で
影線を施した部分の面積）Ｓ２が予め設定された面積の
範囲内にあるか否かによって判定される。Ｌ（ＬＯＷ）
は面積の下限値、Ｈ（ＨＩＧＨ）は面積の上限値であ
る。この下限値Ｌと上限値Ｈは、要求される精度に応じ
て設定される。Ｂ−ａ欄において、Ｓ２は下限値Ｌと上
限値Ｈの間にあり、したがって良品と判定される。なお
電極２の設計面積Ｓ１は設計上既知であって、予めコン
ピュータ（図示せず）に登録されている。また上記面積
Ｓ２は輝度分布に基づく周知の画像処理により簡単に求
められる。

【００１５】また、Ａ−ｂにおいて、クリーム半田３は
右上方に位置ずれして電極２に形成されている。このよ
うな位置ずれは、スクリーン印刷装置によるクリーム半
田３の印刷時にスクリーンマスクと基板１の間に位置ず
れがある場合に起きる。このものは、電極２からはみ出
した分だけクリーム半田３の面積が小さくなり、このた
めＢ−ｂに示すように、不塗布部の面積Ｓ２は上限値Ｈ
を超えるので不良品と判定される。

【００１６】Ａ−ｃにおいて、クリーム半田３は左端部
が欠けている。このような欠けは、スクリーン印刷装置
のスクリーンマスクに穿孔されたパターン孔の一部が目
詰りした場合などに起きる。クリーム半田３が欠けた分
だけその面積は小さくなり、このためＢ−ｃに示すよう
に、不塗布面積Ｓ２は上限値Ｈを超えるので不良品と判
定される。

【００１７】Ａ−ｄにおいて、クリーム半田３は電極２
の外縁部近くまでにじみ出している。このにじみは、電
極２にクリーム半田３が多量に塗布された場合に生じ
る。このにじみ出た分だけクリーム半田３の面積は大き
くなり、このためＢ−ｄに示すように、不塗布面積Ｓ２
は下限値Ｌより小さくなるので不良品と判定される。こ
のように、電極２の設計面積Ｓ１を判定基準とすること
により、クリーム半田３の平面形状の良否判定を簡単に
行える。

【００１８】このカメラ１１での平面形状の検査によ
り、不良と判定されたクリーム半田３が形成された基板
１は除去され、全てのクリーム半田３が良品と判定され
た基板１だけについて、以下に述べるようにその後レー
ザ光Ｂによるクリーム半田３の高さの検査が行われる。
この検査は、図４において電極２を縦断する方向（矢印
Ｘ方向）にレーザ光Ｂをスキャンニングさせて、クリー
ム半田３の長手方向の高さ分布を測定する検査と、電極
２を横断する方向（矢印Ｙ方向）にレーザ光Ｂをスキャ
ンニングさせて、クリーム半田３の幅方向の高さ分布を
測定する検査とから成っている。

【００１９】まず、このクリーム半田３の長手方向（Ｘ
方向）の高さ分布を測定する検査を詳細に説明する。図
５はクリーム半田３の良否判定の説明図である。図５
中、Ａ欄は電極２にクリーム半田３が塗布された基板１
の断面図を示しており、Ｂ欄はクリーム半田３の良否の
判定図を示し、Ｃ欄は良否の判定式を示している。ま
た、図５のａ欄は良品のクリーム半田３、同図ｂ欄は過
少による不良品のクリーム半田３、同図ｃ欄は過多によ
る不良品のクリーム半田３を示している。

【００２０】レーザ光ＢをＸ方向にスキャンニングさせ
て、Ｂ−ａに示されるクリーム半田３の長手方向の高さ
分布を入手する。そして予め設定された上限値Ｈ（ＨＩ
ＧＨ）と下限値Ｌ（ＬＯＷ）の範囲内にある長さＬ１，
Ｌ２，Ｌ３の和Ｌを求め、この和Ｌが予め設定された下
限値Ｌmin と上限値Ｌmax の範囲内にあるか否かにより
良否を判定する。本例ではＣ−ａに示すようにＬmin ＜
Ｌ＜Ｌmax であり、良品と判定される。

【００２１】Ｂ−ａにおいて、Ｓ．Ｌは高さの基準であ
り、図２に示すようにレーザ光Ｂにより電極２の側部の
ソルダーレジスト１３により覆われた回路パターン１２
の上面の高さを測定して設定される。上述のように回路
パターン１２の上面は平滑であり、しかもソルダーレジ
スト１３により覆われているのでその平面性はきわめて
良好であり、従って回路パターン１２の上面を高さの基
準とすれば、クリーム半田３の高さの測定結果の信頼性
はきわて高く、的確な良否判定を行える。なお、Ｍ（Ｍ
ＡＸ）は上限値Ｈを超える位置に設定されたクリーム半
田３の最大限界高さであり、Ｃ−ａの判定式を満足する
場合でも、クリーム半田３の一部がこれを超えたら不良
と判定される。

【００２２】図５のＡ−ｂにおいて、クリーム半田３は
電極２に少量しか塗布されておらず、高さが低く形成さ
れている。この場合Ｂ−ｂに示すように、ＬはＬ１だけ
となり、このためＢ−ｃに示すように、ＬはＬmin より
小さくなるので不良品と判定される。

【００２３】図５のＡ−ｃにおいて、クリーム半田３は
電極２に多量に塗布されて高くなっている。この場合、
Ｂ−ｃに示すようにＬ１，Ｌ２，Ｌ３の和Ｌは小さくな
り、このためＣ−ｃに示すように、ＬはＬmin より小さ
くなるので不良品と判定される。

【００２４】このレーザ光Ｂでのクリーム半田３の長手
方向の高さ分布の検査により、不良と判定されたクリー
ム半田３を有する基板１は除去され、全てのクリーム半
田３が良品と判定された基板１だけについて、次に述べ
るようにクリーム半田３の幅方向の高さ分布の検査が行
われる。

【００２５】次に、このクリーム半田３の幅方向の高さ
分布の検査を図６を参照して説明する。図６はクリーム
半田３の良否判定の説明図である。図６のＡ欄は３つの
電極２にクリーム半田３が塗布された基板１の断面図を
示しており、Ｂ欄はそのクリーム半田３の良否の判定図
を示し、Ｃ欄はその良否の判定式を示している。また、
図６のａ欄は良品のクリーム半田３、同図のｂ欄はにじ
みによる不良品のクリーム半田３を示している。

【００２６】レーザ光Ｂを図４矢印Ｙ方向にスキャンニ
ングさせて、Ｂ−ａに示されるクリーム半田３の幅方向
の高さ分布を入手する。そして高さの基準Ｓ．Ｌにおけ
るクリーム半田３の幅Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を測定し、これ
らのＤ１，Ｄ２，Ｄ３が、予め設定された下限値Ｄmin
と上限値Ｄmax の範囲内にあるか否かにより良否を判定
する。本例ではＣ−ａに示すようにＤmin ＜Ｄ１＜Ｄma
x ，Ｄmin ＜Ｄ２＜Ｄmax ，Ｄmin ＜Ｄ３＜Ｄmax であ
り、良品と判定される。

【００２７】図６のＡ−ｂにおいて、中央のクリーム半
田３は電極２に多量に塗布されて、電極２の外縁部にに
じみ出しており、Ｂ−ｂに示すように中央のクリーム半
田３の高さ基準面における幅Ｄ２は長くなっている。こ
のためＣ−ｂに示すように、Ｄ２はＤmax より大きく不
良品と判定される。

【００２８】レーザ光Ｂでのクリーム半田３の幅方向の
高さ分布の検査により、不良と判定されたクリーム半田
３が形成された基板１は除去され、カメラ１１による平
面形状の検査と、レーザ光ＢによるＸ方向およびＹ方向
のクリーム半田３の高さの検査に、全てのクリーム半田
３が良品と判定された基板１だけが、リフローなどの後
工程に送られる。

【００２９】本手段は、このように回路パターン１２の
上面を高さの基準として、クリーム半田３の高さを測定
するがこの場合、回路パターン１２の上面は平滑面であ
ってしかもソルダーレジスト１３に覆われて保護されて
いるので、平面性が比較的良好であり、高さの基準とし
ての信頼性が高い。従って回路パターン１２の上面の高
さをクリーム半田３の高さの基準とすることにより、従
来のように平面性に乏しい粗面の半田コーティング部１
４に覆われた基板１の電極２の上面を高さの基準にした
ものに比較して、信頼性の高い測定結果を得ることがで
き、これに基づいて、クリーム半田３の塗布量の良否判
定を的確に行うことができる。

【００３０】また、実施例では、このカメラ１１での平
面形状の検査により、不良と判定されたクリーム半田３
が形成された基板１は除去され、全てのクリーム半田３
が良品と判定された基板１だけについて、その後レーザ
光Ｂによるクリーム半田３の高さの検査を行うようにし
ているので、検査に時間がかかるレーザ光Ｂによる検査
の前に、予めカメラ１１での検査により不良なクリーム
半田３の基板１を除去して、検査時間の短縮ができると
ともに、このクリーム半田３の外観検査の検査精度を向
上できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、回路パ
ターンの上面を高さの基準として、クリーム半田の高さ
や幅を測定するので、従来のように平面性に乏しい粗面
の半田コーティング部に覆われた基板の電極の上面を高
さの基準にしたものに比較して、クリーム半田の高さの
測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクリーム半田の測定装置の正面図

【図２】本発明に係るクリーム半田が塗布された基板の
断面図

【図３】本発明に係るクリーム半田の平面形状の良否を
判定するための説明図

【図４】本発明に係るクリーム半田が塗布された基板の
平面図

【図５】本発明に係るクリーム半田の長さ方向の高さ分
布の良否を判定するための説明図

【図６】本発明に係るクリーム半田の幅方向の高さ分布
の良否を判定するための説明図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 電極 ３ クリーム半田 ６ 発光部 ７ 受光部 １２ 回路パターン １３ ソルダーレジスト １４ 半田コーティング部 Ｂ レーザ光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の電極上に形成された半田コーティン
   グ部に塗布されたクリーム半田に発光部からレーザ光を
   照射し、その反射光を受光部に受光してこのクリーム半
   田の高さを測定し、測定された高さに基づいてクリーム
   半田の塗布量の良否を検査するにあたり、上記電極の側
   部のソルダーレジストにより覆われた回路パターンにレ
   ーザ光を照射してその上面の高さを測定し、この上面の
   高さを上記クリーム半田の高さの基準とすることを特徴
   とするクリーム半田の高さ測定方法。