JPH07122658B2 - 電子部品の検査方法、試験方法並びにこれらの装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子部品の耐熱性試験装置及びはんだ付け実装
時損傷検査装置に係り、特に電子部品加熱時の耐クラツ
ク性の評価に好適な耐熱性試験装置及びはんだ付け実装
時の電子部品のクラツク発生検出に好適な損傷検査装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、電子部品のはんだ付け実装においては、基板に挿
入したリードの先端部のみをはんだ槽に浸漬する従来の
実装方式から、電子部品を基板表面に仮止めした後、電
子部品、基板全体を加熱する面付け実装方式へと主流が
移りつつある。このような実装方式では、例えば樹脂封
止型半導体装置の場合などのように、電子部品が吸湿性
を有している場合、電子部品内部に吸収された水分が、
はんだ付け時の加熱によつて急激に気化し、膨張するた
め、電子部品にクラツクが発生することがある。

第15図は、一般的な樹脂封止型半導体装置の構造を示す
透視図である。第15図において、半導体素子１は、タブ
２の上に接着剤などを用いて固定され、半導体素子１上
の端子はタブ２の周囲に配設された複数のリード３と金
属細線４によつて電気接続されている。リード３及び、
タブ２を支持するタブ吊りリード５は、いずれも最初、
図示していない共通の外枠に連結されて、タブ２ととも
にリードフレーム６を形成しており、樹脂７によつてモ
ールドを行つた後、外枠から切離される。

このような半導体装置の樹脂７内部あるいは、半導体素
子１、タブ２と樹脂７との界面に水分が存在し、これが
はんだ付け時の高温にさらされると、水分が急激に気化
して、第16図に示すように水蒸気８が界面をはく離させ
て、すき間を押し拡げる。発生した水蒸気８の一部は、
タブ吊りリード５と樹脂７の界面などを通して外部に放
出されるが、吸湿量が多い場合や、加熱温度、加熱速度
が高い場合には、内部の圧力が上昇し過ぎて、樹脂７に
クラツク９を発生させるようになる。クラツク９の発生
する形態としては、第16図の例のように、タブ２や半導
体素子１の端部から発生して樹脂７の外表面に達する場
合のほか、タブ２、半導体素子１の端部から樹脂７内部
のリード３に向かつて発生し、リード３と樹脂７の界面
から水蒸気８が放散される場合がある。後者の場合、ク
ラツク９は半導体装置表面には表われないが、いずれの
場合でも、半導体装置の封止性能が損なわれるため信頼
性上好ましくない。

このような吸湿によるクラツク発生の現象は、樹脂封止
型半導体装置だけでなく、チツプコンデンサなど他の面
付実装用電子部品においても発生する可能性がある。さ
らに、樹脂と導体箔を積層した構造の配線基板において
も、水分の膨張によつて層間にはく離が発生することが
ある。

上記のようなはんだ付け時のクラツク発生を検査する方
法としては、従来、例えばアイ・イー・イー・イー ト
ランザクシヨンズ オン コンポーネンツ，ハイブリツ
ズ，アンド アニユフアクチヤリング テクノロジー，
シー エイチ エム テイー 10巻，第２号（1987年）
第209頁から第216頁（IEEE Trans.on Components,Hybri
ds,and Manufacturing Tehnology,Vol.CHMT−10,No.2
（1987）,pp.209−216）に記載されているように、はん
だ付け実装試験終了後に電子部品表面のクラツクの有無
を検査するか、あるいは、試験終了後の電子部品を切断
して、断面を観察することが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち、電子部品の表面を検査する方法に
おいては、クラツクが表面に貫通する形態の損傷モード
しか発見することができず、内部のクラツクを見落す危
険性があつた。また、断面を観察する方法では、電子部
品内部のすべての部位についてクラツクの有無を検査す
ることに多大の労力を要するため、やはり内部クラツク
を見落す危険性が残されていた。また、断面を観察する
方法では、検査のために電子部品を破壊するため、実際
のはんだ付け実装工程での製品検査には適用することが
できなかつた。

さらに従来技術では、試験終了後のクラツクの有無に関
する情報しか得られないため、加熱過程中、どの時点で
クラツクが発生したかが分からず、信頼性の不足の程度
を定量的に知ることができなかつた。また、クラツクが
発生しない場合でも、電子部品内部にすき間が全く発生
しない場合や、水蒸気の発生量が樹脂の破壊限界よりも
真に低い場合だけでなく、発生した水蒸気が、タブ吊り
リード５と樹脂７の界面などから放散されて圧力が低減
される場合もあり、従来技術ではこれらを判別すること
ができなかつた。

本発明の目的は、電子部品加熱時の水分膨張による損傷
を非破壊で感度良く検出し、また損傷時期の同定及び損
傷モードの判別を行うことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、電子部品を加熱する際、その変形を測定す
ることにより、達成される。

本発明の電子部品の検査方法は、電子部品の加熱過程に
おける変形を測定してはんだ付け実装時の損傷を検査す
ることを特徴とする。

本発明の電子部品の試験方法は電子部品の変形を測定し
つつ加熱を行い、電子部品構成材料間の界面はく離発
生、電子部品内部における水蒸気の膨張、及び／または
構成材料のクラック発生に関わる耐熱性を試験すること
を特徴とする。

本発明の測定装置は、上記各方法に対応するものであつ
て、電子部品のはんだ付け実装時の損傷を検査すべく若
しくは電子部品加熱時の、電子部品構成材料間の界面は
く離発生、電子部品内部における水蒸気の膨張、及び／
または構成材料のクラック発生に関わる耐熱性を試験す
べく電子部品の変形測定手段と加熱手段とを併設してな
ることを特徴とする。この場合、更に電子部品に損傷が
発生したと判断する機能を付加し、その損傷モード判別
基準として変形量の絶対値、変形量の単位時間当たりの
変化率、若しくはこれらの組合わせを用いること、或い
は更に測定した変形挙動と基準となる試料の変形挙動と
の差分を算出する機能を付加することが望ましい。上記
判断基準を利用するに際しては、予め設定したこれらの
基準値を越えたときを損傷発生と判断することが好まし
い。また電子部品は支持台に真空吸着によつて固定する
ことが好ましい。

〔作用〕

電子部品の温度が上昇し、内部で水蒸気が膨張し始める
と、電子部品の外形にも変形が現れる。内部にクラツク
が発生すると変形は急激に増加し、さらにクラツクが伸
びて水蒸気の放散経路が電子部品の外部まで到達する
と、変形は急速に減少する。クラツクが発生することな
く、微小なすき間から水蒸気が徐々に放散される場合な
どには、変形の急激な増減は生じない。したがつてこの
ような変形を測定し、その変化挙動を調べることによつ
て、電子部品に発生した損傷を検出し、さらに損傷モー
ドの判別を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によつて説明する。

第１図は、本発明の一実施例である電子部品の耐熱性試
験装置の部分断面正面図である。第１図において、電子
部品10は支持台11の上に設置され、電子部品10の上部に
は、ガイド12によつて支持された石英ガラス製の触針13
が鉛直に立てられている。電子部品10は、赤外線ヒータ
14によつて加熱され、電子部品10が変形すると、触針13
が上下に移動して、触針13の電子部品10接触端とは反対
側の端部に取付けられた金属片15の変位が、非接触型の
変位検出器16によつて測定できるように配置されてい
る。石英ガラスの線膨張係数は0.4×10^-6/℃程度と小さ
く、触針13自体の熱膨張は無視できるので、変位検出器
16によつて測定された変位は、ほぼ電子部品10上面の変
位とみなすことができる。

測定された変位の時間変化の例を第２図の（ａ）に示
す。第２図（ｂ）には参考のために、被測定電子部品と
同一仕様の別部品内に熱電対を埋め込んで測定した温度
変化も示してある。時間ｔ＝０秒において赤外線ヒータ
14の照射を開始すると、測定変位には第２図の（ａ）に
Ａ部で示すような電子部品10の熱膨張変形が現われてく
る。温度が上昇し、電子部品10内部で界面がはく離し、
水蒸気がすき間を押し拡げ始めると、第２図の（ａ）に
Ｂ部で示すように変位の増加率が増大するようになる。
内部にクラツクが発生すると第２図の（ａ）のｃ部のよ
うに変位が急激に増加し、クラツクが外部まで貫通した
瞬間、内部の圧力が急激するのでＤ部に示すように変位
も急減する。したがつて、クラツク貫通の瞬間には第２
図の（ａ）にＥ点で示すような変位の鋭いピークが現れ
るクラツクが貫通した後は、水蒸気圧と蒸気放散経路の
抵抗とがつり合つた状態で変形が進行するので、第２図
の（ａ）にＦ部で示すように変位の変化もゆるやかとな
る。

上記に示したように、電子部品加熱中の変位の変化挙動
を観察すれば、電子部品に発生している界面のはく離、
水蒸気の膨張、クラツクの発生、貫通などの損傷を容易
に検出あるいは判別することができ、損傷の発生した温
度を知ることもできる。

第２図に示したような変位の測定結果には、電子部品10
の変形だけでなく、第１図に示した支持台11や触針13な
ど測定系の熱変形も含まれている。これら測定系の熱変
形は、温度に対してほぼ直線的に増加するため、水蒸気
の膨張による変形を識別することは比較的容易にでき
る。しかし検出精度を向上させるためには、測定系の熱
変形の影響をできる限り小さくしておくことが望まし
い。このためには、被測定試料である電子部品10以外は
できるだけ加熱されないように装置を配置し、触針13の
ような加熱を避けられない部分には石英ガラスを使用す
ることが望ましい。支持台11も同様に石英ガラスなどの
低熱膨張材で構成することが望ましいか、これと同時
に、電子部品10から支持台11及び触針13への熱伝導も小
さくすることが望ましい。触針13は直径1mm程度以下ま
で容易に細くすることができ、また、電子部品10に接触
する先端はさらに細くすることができるので問題ない。
支持台11は、電子部品10を支持するのに必要な最小限の
面積で電子部品10を支持するよう構成するか、あるいは
多孔性セラミツクスなど断熱性の高い材料で構成するこ
とが望ましい。

変位の測定方法としては、第１図に示したように触針13
を介して行う方法のほか、接触型変位検出器のプローブ
を直接、電子部品10にあてる方法や、電子部品10表面の
一部に金属箔をはり付けて、金属箔の変位を電気的な非
接触型変位検出器で測定する方法なども使用することが
できる。ただし、これら触針13を使用しない方法では、
変位検出器16自体も加熱されるため、第１図に示した方
法に比べて耐熱性の高い高価な変位検出器16が必要とな
る。

電子部品10の変形を触針13の変位に変換する方法として
は、第１図のように、触針13の軸方向の変位に変換する
ほか、支持点まわりの回転変位に変換しても良い。ま
た、触針13の変位を測定する方法としては、渦電流や静
電容量を利用した非接触変位検出器16によつて金属片15
の変位を測定する方法のほか、触針13に取付けた金属棒
の変位を差動トランスによつて測定する方法、光学的に
測定する方法や、種々の接触型変位検出器を使用する方
法が考えられる。

電子部品10表面において変形を測定する位置は、水蒸気
の膨張による変位が最も顕著に現れる位置が望ましい。
例えば第15図に示したような一般の樹脂封止型半導体装
置の場合、水蒸気８の膨張は第16図に示したように、タ
ブ２と樹脂７の界面において最も発生しやすい。これ
は、タブ２と樹脂７の接着強度も比較的弱い上に、この
部分の界面の面積が最が大きく、水蒸気圧による力を最
も強く受けやすいためである。この場合の変位の測定
は、第15図の樹脂封止型半導体装置を上下反転して支持
台11上に設置し、その状態での上面、すなわち、タブ２
側の樹脂７表面の中央部の変位を測定することが望まし
い。第２図の（ａ）に示した変位データは、このように
して測定した厚さ2mmの樹脂封止型半導体装置の測定結
果である。第２図の（ａ）に示したように水蒸気の膨張
による変形は極めて大きいため、上下反転しない場合で
も変位の測定は可能である。

第３図は、本発明の他の実施例である耐熱性試験装置の
断面図である。第３図において、ふつ素系の不活性液体
17は、容器18内で電気ヒータ19によって加熱され沸騰し
ており、容器18の上部は、不活性液体17の飽和蒸気20が
満たされている。電子部品10は、石英ガラス製の支持台
11と同じく石英ガラス製の触針13にはさまれた状態で容
器18外部から飽和蒸気20内へ挿入できるようになつてい
る。電子部品10が飽和蒸気20内に挿入されると、電子部
品10は、飽和蒸気20の凝縮潜熱によつて、不活性液体17
の沸点まで加熱される。適切な沸点の不活性液体17を選
択すれば、この方法によつて電子部品10をはんだ付け温
度まで加熱することができ、第１図に示したような赤外
線ヒータ14を使用する加熱方法に比べて電子部品10を均
一かつ迅速に加熱することができる。この場合も、加熱
時の電子部品10の変形挙動は、第１図の加熱方法の場合
と同様であり、変形挙動を観察することによつて電子部
品の損傷を検出、判別することができる。不活性液体17
の飽和蒸気20を使用する方法では、電子部品10の一定温
度までの均一な加熱が可能となるので、電子部品10の耐
熱性を再現性良く評価することができる。

第４図は、本発明のさらに他の実施例である耐熱性試験
装置の、電子部品10支持部を示す断面図である。支持台
11の電子部品10搭載面には、真空吸着孔25が開口してお
り、真空吸着孔25は支持台11内部を経て、真空ポンプに
接続されている。この方法によれば、電子部品10を支持
台11に真空吸着して強固に固定することができるので、
周囲の振動などの影響を受けることなく、安定した測定
を行うことができる。また、電子部品10と支持台11との
接触面積を小さくすることができるので、電子部品10と
支持台11の間の熱伝導を最小限にすることもできる。さ
らに、この方法によれば、電子部品10を任意の角度に保
持したり、電子部品10を支持台11とともに移動すること
も容易となるので、種々の加熱方法を採用することがで
きる。

電子部品10の加熱方法としては、第１図及び第３図に示
した方法のほかに、電子部品10を溶融はんだその他の液
体中に浸漬する方法や、電子部品10に熱風をあてる方
法、レーザを照射する方法などが考えられる。ただし、
電子部品10の耐熱性を評価する場合、加熱速度が遅過ぎ
ると、電子部品10内部の水蒸気圧上昇よりも、電子部品
10の表面や、微小なすき間からの水蒸気の放散の方が速
くなり、損傷が発生しなくなる。また、加熱速度が速過
ぎると、電子部品の均一な加熱が困難となり、定量的な
耐熱性評価が困難となる。耐熱性試験装置としての加熱
速度は、毎秒１℃から10℃程度までの範囲であることが
望ましい。

第５図、本発明のさらに他の実施例である電子部品のは
んだ付け実装時損傷検査装置の断面図である。基板21上
に電子部品10をはんだ付けするため、１個もしくは複数
個の電子部品10が基板21の所定の位置に搭載されてい
る。各電子部品10の上部には、石英ガラス製の触針13が
鉛直に立てられており、触針13の上端には変位測定のた
めの金属片15が取付けられている。触針13を支持するガ
イド12及び、触針13の変位を測定する変位検出器16は、
ケーシング22に取付けられており、ケーシング22はフレ
ーム23に支持されて基板21上、もしくは基板21と共通の
支持台上に搭載されている。ケーシング22には冷却水配
管24が取付けられており、変位検出器16の周囲を覆うこ
とによつて変位検出器16の温度上昇を防止している。ケ
ーシング22は個々の変位検出器16ごどに設けても、ま
た、複数個の変位検出器16に対して一括して設けても良
い。電子部品10のはんだ付け実装を行うには、第４図に
示した装置全体を基板21上に図示のように配置して、赤
外線あるいは加熱飽和蒸気槽などの加熱装置内に入れ
る。本方法によれば、はんだ付け実装中に、水蒸気の膨
張によつて発生する電子部品の界面はく離、クラツク発
生などの損傷を非破壊で検出することができる。本実施
例の場合、測定される変位は、基板21の熱変形も重畳さ
れたものとなつているが、水蒸気の膨張による変形は温
度に対して直線的には変化しないため、容易に熱変形と
識別することができる。

第６図は、損傷の判定機能を付加した場合の本発明の一
実施例である耐熱性試験装置又は損傷検査装置の信号処
理部を示すブロツク図である。第６図において、変位検
出器16で測定した変位信号は、変換増幅器26に入力さ
れ、以後の信号処理に適した電気信号に変換される。変
換増幅器26の出力信号は、比較器27において、基準値設
定器28によつて設定された基準値と比較され、基準値を
越えた場合には、出力制御装置29の出力信号によつて、
表示ランプや液晶表示装置、陰極線管表示装置、又は印
字装置などの表示装置30に損傷発生の表示が行われ、警
報発生器31からは警報音が発せられる。ここで、表示装
置30と警報発生器31は必ずしも両方同時に備えられてい
る必要はなく、片方のみであつても良い。本実施例によ
れば、変位の絶対値を監視することによつて、第２図
（ａ）のＢ部に示したような界面はく離の発生又は同図
Ｃ部に示したようなクラツク発生による電子部品の変形
増加を検出することができる。界面はく離発生、クラツ
ク発生のいずれの階段を検出するかは、基準値設定器28
で設定する基準値の大小に依存する。基準値設定器28で
複数の基準値を設定するか、あるいは比較器27と基準値
発生器28を複数組使用すれば、界面はく離とクラツク発
生の両方を分離検出することができる。

第７図は、損傷の判定機能を付加した場合の本発明の他
の実施例である耐熱性試験装置又は損傷検査装置の信号
処理部を示すブロツク図である。第７図においては、変
換増幅器26の出力信号は一たん微分器32によつて微分さ
れた後、比較器27に入力される。本実施例では、微分器
32を使用することによつて、変位の単位時間あたりの変
化率を監視することができる。したがつて、符号が正の
基準値を設定することによつて、界面はく離、クラツク
発生、いずれの場合の変化率増大をも検出し得ることは
もちろん、負の基準値を設定することによつて、クラツ
ク貫通時の急激な変位の減少をも捕えることができるの
で、電子部品の損傷を一層確実に検出することができ
る。比較器27における基準値との比較方法及び基準値超
過時の表示方法、警報出力方法、さらに複数の基準値と
の比較方法については、第６図の実施例の場合と同様で
ある。

第８図は、損傷の判定機能を付加した場合の本発明のさ
らに他の実施例である耐熱性試験装置又は損傷検査装置
の信号処理部を示すブロツク図である。第８図では、変
換増幅器26の出力信号は分岐されて、片方は比較器27に
直接入力され、他方は微分器32を介して第２の比較器27
に入力されている。変換増幅器26から直接入力される信
号及び微分器32を介して入力される信号の両方がそれぞ
れの基準値を越えたとき、出力制御装置29から損傷発生
の表示あるいは警報音発生の信号が出力される。本実施
例によれば、変位の絶対値と変化率の両方を同時に監視
できるので、電子部品及び測定系の熱変形によるゆるや
かな変位増加及び、周囲の振動あるいは電子的雑音など
による一時的な変位信号の変動を、電子部品の真の損傷
による変位の変化と判別することができ、損傷の判定精
度を向上させることができる。

第９図は、損傷の判定機能を付加した場合の本発明のさ
らに他の実施例である耐熱性試験装置又は損傷検査装置
の信号処理部を示すブロツク図である。第９図におい
て、変換増幅器26の出力信号は演算・制御装置33によつ
て制御された信号入力装置34によつてデイジタル信号に
変換され、記憶装置35に格納される。演算・制御装置33
は、記憶装置35に格納された変位データと、同じく記憶
装置35に格納された判定のための基準値を使用して、第
６図乃至第８図の実施例に示した信号処理と同様の判定
を行うことができ、判定の結果は表示装置30又は警報発
生器31に出力される。さらに第９図の構成では、記憶装
置35に格納された変位の時間的変化挙動を解析すること
によつて、以下に示すような電子部品に発生する種々の
損傷モードを詳細に判別することができる。

第10図は、電子部品を加熱した場合に測定される変位の
時間変化を分類した結果である。第10図の（ａ）は、電
子部品内部に水蒸気の膨張が発生せず、固体の熱膨張変
形のみが測定される場合の変位の変化挙動である。変位
はゆるやかに増加し、勾配の急激な変位は観察されな
い。第10図の（ｂ）は、電子部品内部の界面がはく離し
て、水蒸気がすき間を押し拡げ、その状態でクラツクが
発生することなく、電子部品が水蒸気圧に耐えている場
合の変位の変化挙動である。界面にはく離が発生した段
階で変位の増加率は増大するが、その後顕著な増加率の
変化は見られない。第10図の（ｃ）は、水蒸気がすき間
を押し拡げた後、電子部品内部にクラツクが発生し、表
面まで貫通する場合の変化挙動である。クラツクが発生
した時点で変位は急増し、貫通と同時に水蒸気圧が開放
されて変位は急激する。変位の変化曲線には鋭いピーク
が現れ、ピーク直後に大きな変位の減少が現れる。第10
図の（ｄ）は、発生したクラツクが表面に貫通せずに電
子部品内部のリードなどに到達し、リードと樹脂の界面
などを経由して水蒸気が放散される場合の変位の変化挙
動である。クラツクが発生した時点で変位は急増し、変
位の変化曲線には鋭いピークが現れる。しかし、この場
合には水蒸気放散経路の抵抗が大きいため、水蒸気圧の
低下は少なく、ピーク直後の変位の減少量は小さい。第
10図の（ｅ）は、水蒸気がすき間を押し拡げた後、第15
図の樹脂封止型半導体装置の場合のタブ吊りリード５と
樹脂７の界面のように、外部まで到達している界面の接
着をはく離させ、そのすき間から徐々に放散される場合
の変位の変化挙動である。水蒸気の放散経路が外部に通
じると変位の増加率は減少するが、放散の抵抗が大きい
ため、クラツク発生の場合のような変位の鋭いピークは
現れない。

第９図に示した信号処理部によつて第10図の各損傷モー
ドを判別する方法の例を第11図のフローチヤートによつ
て説明する。まず加熱開始から加熱終了までの変位デー
タを第９図の記憶装置35に取込み、取込んだ変位データ
中に所定値以上の変化率の増加がなければ、第10図の
（ａ）の場合に該当するものとして、損傷なしと判定す
る。変化率の増加があれば、界面はく離が発生したもの
と判定する。その後、所定値以上の変化率の減少がなけ
れば、第10図の（ｂ）の場合に該当するものとして判定
を終了する。所定値以上の変化率の減少がある場合は、
さらに変位の鋭いピークの有無を調べ、ピークがない場
合には、第10図の（ｅ）の場合に該当するものとして、
すき間からの水蒸気の漏れ発生と判定する。ピークがあ
る場合は、ピーク直後の変位の減少量を算出し、減少量
が所定値以上でなければ、第10図の（ｄ）の場合に該当
するものとして、内部クラツク発生と判定する。変位の
減少量が所定値以上であれば、第10図の（ｃ）の場合に
該当するものとして、表面貫通型のクラツク発生と判定
する。以上のすべての損傷モードの判別は、加熱が終了
した時点で可能となるが、加熱途中でも、取込んだ変位
の絶対値あるいは変化率と基準値との比較を常時、上記
の判定処理と並行して演算・制御装置33で行うことによ
り界面はく離又はクラツクの発生時点での検出が可能と
なる。

第12図は、本発明のさらに他の実施例である耐熱性試験
装置又は損傷検査装置の変位測定部を示すブロツク図で
ある。試験又は検査の対象である電子部品10と同時に標
準試料36も同一の条件で加熱され、電子部品10と同一の
方法で変位が測定される。電子部品10と標準試料36のそ
れぞれの変位を測定する２個の変位検出器16の出力は、
共通の変換差動増幅器37に入力され、変換差動増幅器37
からは、電子部品10と標準試料36の変位の差分に相当す
る電気信号が出力される。変換差動増幅器37の出力信号
は、記録計などに出力させ、結果を人間が判定しても良
いし、また、第６図乃至第９図に示した信号処理回路の
変換増幅器26の出力信号のかわりに使用して、比較器2
7,又は微分器32,信号入力装置34に入力しても良い。標
準試料36としては、試験、検査対象となる電子部品10と
同一の材質、形状を有する別の電子部品をあらかじめ十
分乾燥させたものか、又は、試験、検査対象品とほぼ同
一の材質及び寸法を有する固形片などを使用する。

第12図に示した実施例の動作を第13図により説明する。
第13図の（ａ）は試験又は検査の対象である電子部品10
の変位と標準試料36の変位の変化挙動の例を示してい
る。試験、検査対象である電子部品10の変位には、電子
部品10自体や測定系の固体の熱膨張による変形と、水蒸
気の膨張による変形が重畳されている。これに対して標
準試料36の変位は、固体の熱膨張変形分のみであり、両
者の熱膨張変形量はほぼ同程度の大きさとなつている。
したがつて、両者の変位の差分を求めることにより、電
子部品10の水蒸気の膨張による変形分だけを取り出すこ
とができる。第13図の（ａ）に示した２つの変位の差を
変換差動増幅器37によつて求めた結果を第13図の（ｂ）
に示す。電子部品10と標準試料36の変位の差を求めるこ
とにより、界面のはく離発生やクラツク発生などによる
変位の変化が一層明瞭となり、損傷の検出精度を向上さ
せることができる。電子部品10と標準試料36の変位の差
を求めるには、第12図に示したように変換差動増幅器37
によつて電気的に減算を行うほかに、変位の差を１つの
変位検出器16で直接測定できるよう変位検出器16を配置
又は選択することもできる。また、電子部品10及び標準
試料36それぞれに第６図乃至第９図に示した実施例と同
様の変換増幅器26を使用し、これら２台の変換増幅器26
の出力を減算器によつて減算しても良い。

第14図は、本発明のさらに他の実施例である耐熱性試験
装置又は損傷検査装置の変位測定部及び信号処理部を示
すブロツク図である。第14図においては、試験、検査対
象の電子部品10と、標準試料36のそれぞれに対して変位
検出器16及び変換増幅器26を設け、２つの変換増幅器26
の出力信号はともに、演算・制御装置33によつて制御さ
れた信号入力装置34によつてデイジタル信号に変換され
る。デイジタル信号化された変位データは、個別にその
まま記憶装置35に格納されるか、又は演算・制御装置33
によつて一たん電子部品10と標準試料36の変位差に変換
された後、記憶装置35に格納される。本実施例によれ
ば、特別な変換差動増幅器37あるいは変位検出器16を使
用することなく、演算・制御装置33によつて変位差を算
出することができる。また、一たん記憶装置35に格納さ
れた電子部品10及び標準試料36個々の変位データを使用
して変位差を算出する方式では、試験，検査対象の電子
部品10と、標準試料36の加熱をを同時に行う必要がな
く、別々に測定された記憶装置35に格納された変位デー
タを、演算・制御装置33によつて数値的に減算すること
ができる。さらに、試験，検査対象の電子部品10と、標
準試料36の変位測定を同時に行う必要がなくなるので、
第14図の信号入力装置34に入力する変位測定部を１系統
のみとし、同一の変位検出器16、変換増幅器26によつて
試験、検査対象品及び標準試料36両方の変位を測定する
ことができる。この場合は、同一測定系による変位デー
タの減算を行うので、測定系の個体差の影響も除去する
ことができ、一層精度の高い損傷判定を行うことができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電子部品に発生する種々の損傷を変位
の変化として検出することができるので、電子部品加熱
時の水分膨張による損傷を非破壊で感度良く検出し、ま
た損傷時期の同定及び損傷モードの判別を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電子部品の耐熱性試験
装置の部分断面正面図、第２図は電子部品加熱時の変位
と温度の時間変化を示す図、第３図は本発明の他の実施
例に係る電子部品の耐熱性試験装置の断面図、第４図は
本発明のさらに他の実施例に係る電子部品の耐熱性試験
装置の電子部品支持部を示す断面図、第５図は本発明の
一実施例に係る電子部品のはんだ付け実装時損傷検査装
置の断面図、第６図は損傷の判定機能を付加した場合の
本発明の一実施例に係る電子部品の耐熱性試験装置又は
はんだ付け実装時損傷検査装置の信号処理部を示すブロ
ツク図、第７図は損傷の判定機能を付加した場合の本発
明の他の実施例に係る電子部品の耐熱性試験装置又はは
んだ付け実装時損傷検査装置の信号処理部を示すブロツ
ク図、第８図及び第９図は損傷の判定機能を付加した場
合の本発明のさらに他の実施例に係る電子部品の耐熱性
試験装置又ははんだ付け実装時損傷検査装置の信号処理
部を示すブロツク図、第10図は電子部品加熱時の変位の
時間変化を分類した図、第11図は第９図の信号処理部に
よつて電子部品の損傷モードを判別する方法を説明する
ためのフローチヤート、第12図は本発明のさらに他の実
施例に係る電子部品の耐熱性試験装置又ははんだ付け実
装時損傷検査装置の変位測定部を示すブロツク図、第13
図は第12図の変位測定部の動作を説明するための変位の
時間変化を示す図、第14図は本発明のさらに他の実施例
に係る電子部品の耐熱性試験装置又ははんだ付け実装時
損傷検査装置の変位測定部及び信号処理部を示すブロツ
ク図、第15図は一般的な樹脂封止型半導体装置の構造を
示す透視図、第16図は第15図の樹脂封止型半導体装置の
クラツク発生メカニズムを示す断面図である。 １……半導体素子、２……タブ、３……リード、４……
金属細線、５……タブ吊りリード、６……リードフレー
ム、７……樹脂、８……水蒸気、９……クラツク、10…
…電子部品、11……支持台、12……ガイド、13……触
針、14……赤外線ヒータ、15……金属片、16……変位検
出器、17……不活性液体、18……容器、19……電気ヒー
タ、20……飽和蒸気、21……基板、22……ケーシング、
23……フレーム、24……冷却水配管、25……真空吸着
孔、26……変換増幅器、27……比較器、28……基準値設
定器、29……出力制御装置、30……表示装置、31……警
報発生器、32……微分器、33……演算・制御装置、34…
…信号入力装置、35……記憶装置、36……標準試料、37
……変換差動増幅器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢口 昭弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 河合 末男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 実開 昭61−65347（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品の加熱過程における変形を測定し
   てはんだ付け実装時の損傷を検査することを特徴とする
   電子部品の検査方法。
2. 【請求項２】電子部品の変形を測定しつつ加熱を行い、
   電子部品構成材料間の界面はく離発生、電子部品内部に
   おける水蒸気の膨張、及び／または構成材料のクラック
   発生に関わる耐熱性を試験することを特徴とする電子部
   品の試験方法。
3. 【請求項３】電子部品のはんだ付け実装時の損傷を検査
   すべく、若しくは電子部品加熱時の、電子部品構成材料
   間の界面はく離発生、電子部品内部における水蒸気の膨
   張、及び／または構成材料のクラック発生に関わる耐熱
   性を試験すべく電子部品の変形測定手段と加熱手段とを
   併設してなることを特徴とする測定装置。
4. 【請求項４】更に電子部品に損傷が発生したと判断する
   機能を付加し、その損傷モード判別基準として変形量の
   絶対値、変形量の単位時間当たりの変化率、若しくはこ
   れらの組合せを用いることを特徴とする請求項３の測定
   装置。
5. 【請求項５】更に測定した変形挙動と基準となる試料の
   変形挙動との差分を算出する機能を付加したことを特徴
   とする請求項３または４の測定装置。