JPS627200A - 接合状態検出装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はＬＳＩなどの電気部品のはんだ付は部において
、該はんだ付けが確実に行われているかどうかを検出す
る接合状態検出装置に関す　　　　）るものである。

〔発明の背景〕

通常、電気製品において、はんだ付けの不良は、製品の
不良に直接に関係があるから絶対に許されない。特に大
型計算機などのように多数　　　　□の部品を高密度に
実装するような場合、はんだ付は部の点数も膨大な数と
なり、製品の信頼性を高くするためには、前記はんだ付
は部をすべて検査する必要がある。

また上記信頼性と共に生産性の向上も同時に満足させる
必要があり、膨大な数のはんだ付は部を効率よく検査す
る必要がある。このため現在では、はんだ付は部、特に
フラットパッケージ型部品のはんだ付は部の外観を自動
的に検査する要求が高まってきている。

接合状態の良否の検査が困難な場合として、第６図（ａ
）に示すようなフラットパッケージ型部品のはんだ付は
部３０．同（ｂ）に示すようなＬＳＩなどのワイヤボン
ディング３１および同（Ｃ）に示す゛ような物体３２と
３３を接合する場合の接合部３４などがある。そして接
合状態の欠陥には、接合部が完全に離れているもの、接
触しているのみで完全に接合していないものおよび接合
部がずれているものなどがある。第６図に示す接合部で
は、完全に離れているものおよび接触しているのみで完
全に接合していないものは、外観上あたかも接合してい
るように観察され、欠陥を発見するのが極めて困難であ
る。

従来のフラットパッケージ型部品のはんだ付は部の外観
検査には、下記に述べる二つの方式第１の方式は例えば
米国特許第４２１８９２２号に示されているように、振
動子をはんだ付は部に直接接触させることにより、６０
敗〜２００ＫＨｚの周波数ではんだ付は部を加振し、こ
のときの撮動状態を基にして欠陥の判定を行うものであ
る０ 第２の方式は例えば米国特許第４２８７７６６号に示さ
れているように、振動子をはんだ付は部に直接接触させ
、２０）１ｚ〜ＩＭＨｚまたは１５０〜６５０ＫＩＩｚ
の範囲で、はんだ付は部に与える振動周波数を変化させ
てはんだ付は部を加振し、このときの振動の大きさを振
動検出器で検出することにより、はんだ付は部の周波数
応答を測定し、該周波数応答を基にしてはんだ付は部の
欠陥判定を行うようにしたものである。

上記のような従来方式では、はんだ付は部に直接振動子
を接触させて１ケんだ付は部を加振し、かつ振動の検出
を振動検出器により行うようにしたため、はんだ付は部
のことごとくに振動子を正確に接触しなければなら危い
から、検査速度を大きくすることができず、まな、はん
だ付は部と振動子および振動検出器との接触状態を一定
に保つことが困難であるから、信頼性に限界がある。し
たがって、従来方式は大型計算機のように多数の部品を
実装する、いわゆる高密化への対応がむつかしい。

〔発明の目的〕

本発明は従来技術の問題点を解消し、接合状態の良否を
非接触で、かつ迅速Ｉこ検出することができる接合状態
検出装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、検査対象物を非接
触で加振する加振手段と、該加振手段により加振された
対象物の振動状態を光学的に検出する振動検出手段と、
該振動検出手段により検出された振動状態を解析する解
析手段と、前記振動検出手段により検出された検出光量
を検知する手段および該検出光量を適正化する手段から
なる光量制御手段とを備え、前記検査対象物を非接触で
加振し、該対象物にレーザ光を照射したときに生ずるス
ペックルを検出し、この検出光量の適正化を行った後、
前記スペックルの振動によって検査対象物の振動を計測
することにより、検査対象物の接合状態を検出すること
を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明するに先だっ
て、その原理について詳述する。

検査対象物の接合状態が異なると（第６図参照）、該合
状態の弾性的性質が異なるため、前記検査対象物の接合
部を加振し、この際の振動状態を検出すれば、前記接合
状態の異状、すなわち欠陥を判定することができる。

例えば第１図に示すフラットパッケージ形部品２２のは
んだ付は部の良品のリード２４および同不良品のリード
２６を加振すると、良品のリード２４は基板２５にしっ
かりと固定されているからほとんど振動しないが、不良
品のり−ド２６は基板２５と接続されていないからある
程度振動する。

この振動の大きさを測定し、所定値以上の振動を起して
いるものを欠陥品と判定する。

一方、上記振動を検出する場合には、検査対象品にレー
ザ光を照射し、該レーザ光をセンサで受光してレーザ・
スペツクルと呼°ばれるコントラストの強い班点を観測
する。該レーザ・スペツクルは、ランダムな回折格子と
見なされる微小な凹凸を有する検査対象物の表面に照射
されたレーザ光が回折を起し、該回折光が相互に干渉し
て生じたものである。該スペックルは検査対象物の移動
に伴って移動するため、該移動を元手センサで観測する
ことにより、４検企対象物の移動を検出することができ
る。

一般に光学センサには蓄積形のものと非蓄積形のものが
あり、前者の蓄積形センサは入射光量の時間積分したも
のを検出する形式のものであるが、後者の非蓄積形セン
サは入射光量の時間変動を検出する形式のものである。

非蓄槓形セ／すで振動しているレーザ・スペツクルを検
出すれば、該スペックルの班点の位置が振動しているた
め、任意の一点の検出光量も振動して観察され、振動し
ていないレーザ・スペツクルに対しては検出光量は一定
に観察される。前記非蓄積形センサにより検出されたス
ペックル波形の時間変動を図示すると、第２図に示すと
おりであり、同図（ａ）　（ｂ）は良品リート°および
不良品リードに対するそれぞれのスペックルを示したも
のである。

一方、蓄積形センサで振動しているレーザ・スペツクル
を検出すれば、該スペックルの班点の位置が振動してい
るため、蓄積時間を振動周期以上にとれば、特定の一点
の検出光量はｔｌぼ場所に依存しない一定値となる。

第３図は蓄積形センサで検出されたスペックル像を示し
たものである。同図（ａ）は振動していない良品リード
に対するスペックル像で、コントラストの強いスペック
ルが観察され、同図（ｂ）は振動している不良品のリー
ドに対するスペックル像で、コントラストのないぼけ九
ようなスペックルが観察される。

次に上述した原理に基づいてなされた第１実施例の具体
的構成を第４図について説明する。

第４図において、１は加振系２の空気ノズルで、該ノズ
ル１はＸ−Ｙテーブル２８上に設置した基板２５上に形
成された配線パターン２７と、フラットパッケージ形部
品２２（以下、部品と称す）に取付けられた検査対象の
部品リード２６との接合Ｗ（はんだ付は部）２３に乱流
の空気噴流を吹き付ける。３はレーザ光源４と照射光学
系５とからなるレーザ照射光学系、６はハーフミラ−７
、レーザ・スペツクルを検出するための結像位ｆｔ、′
ｔｆｃはテフォーカス位置に像面を設定した結像光学系
８および蓄積形センサ、例えばＴＶカーメラ９からなる
検出光学系である。

１０は空気ノズル１より噴射される空気噴流を制御する
噴流制御部１１と、ＴＶ右カメラを操作するセンサ駆動
回路１２と、Ｘ−Ｙテーブル２８を０７　）　ｏ−ルｆ
ル？−７’ルコントローラ１３ト、レーザ光源４のレー
ザ光出力を制御するレーザ制御回路１４と、前記センサ
駆動回路１２に接続する欠陥判定部１５と、該欠陥判定
部１５．噴流制御部１１．テーブルコントロー−）１３
およびレーザ制御回路１４に接続する制御部１６からな
る全体制御部である。

上記のような構成からなる第１実施例の動作について説
明する。

まず、制御部１６からの指令により、テーブルコントロ
ーラ１３を介してＸ−Ｙテーブル２８ヲ検査開始位置へ
移動させる。ついで、該テーブル２８を駆動し、部品２
２に取付けられた部品リード２６を検査位置に位置決め
する。次にレーザ制御回路１６からの指令により、レー
ザ制御回路１４を介してレーザ光源４からレーザ光を照
射し、さらにＴＶ右カメラでスペックル検出光量を各画
素の光量和または最大光量として検出する。該検出光量
に応じてＴＶ右カメラの感度を調整して一定の検出光量
とする。

すなわち、検出光量が予かしめ定められた上限値より大
である場合には、レーザ光量を検出光量に応じて減少さ
せるが、逆に下限値より小である場合ｌこは、レーザ光
量を検出量に応じて増加させることにより適正な検出光
量とする。

この状態で噴流制御部１１からの指令により、空気ノズ
ル１からエアを噴射して部品リード２６を加振する。該
加振状態では、良品リードは振動しないが、不良品リー
ドは振動している。この状態をサンプルレートが振動周
波数より大きい蓄積形のＴＶカメラ９で観測し、第３図
に示すレーザ・スペツクルを得る。同図（ａ）　（ｂ）
はそれぞれ良品リードおよび不良品リードに対するスペ
ックルである。そこで、各リードに対応する場所のレー
ザ・スペツクルの状態をもとに欠陥判定を行う。

上記欠陥判定は次に述べる方法により行われる。すなわ
ち蓄積形のＴＶカメラ９で得られたレーザ・スペツクル
は、良品リードでは第５図（ａ）に示すようにコントラ
ストの強い斑点が検出される。ところが、不良品の接続
なしリードではリードが振動しているから、スペックル
は振動し、該振動を積分した形で検出しているため、ピ
ッチが大きく、かつならだかな像を観察することができ
る。この違いを各リードに対応するスペックル像の二次
元の微分値をとリー１微分値の総和をエア噴射の前後で
商をとって比較し、エア噴射後の微分値がエア噴射前の
微分値より予かしめ決められた割合以下に減少するリー
ドを不良とする。

上述した第１実施例によれば、二次元のセンサである蓄
積形センナを用いることにより、広範囲領域の情報をう
ろことができるから、信頼性を向上させることができる
。

上記のように第１実施例では、検出光学系６において蓄
積形センサであるＴＶカメラ９を使用したが、第５図に
示す第２実施例では、前記ＴＶカメラの代りに非蓄積セ
ンサであるフオトマルグを用いた点が異なり、その他の
構造は第１実施例と同様であるから説明を省略する。な
お、第５図に示す符号のうち、第４図に示す符号と同一
のものは同一部分を示すものとする。

このような構成からなる第２実施例は、前記第１実施例
とほぼ同様な作用を行うが、非蓄積センサであるフオト
マＡＩ９′を使用することにより、第２図に示すスペッ
クルの時間変動を検出し、該検出スペックルをもとにし
て欠陥判定を行う。

上記欠陥判定は次に述べる方法により行われる。すなわ
ち良品リードに対しては、部品リードが振動していない
ため、第２図（ａ）に示すように検出光量がほとんど変
化しないつところが非接続のリードに対しては、部品リ
ードがリードの固有振動数で振動しているため、第２図
（ｂ）に示すように検出光量が振動し、該撮動状態を解
析することにより欠陥判定を行う。上述した第２実施例
によれば、時間変動をとらえているため、外部振動など
によるノイズを防ぐことができる利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、フラットパッケ
ージ形部品のけんだ付は部およびＬＳＩなどのワイヤ・
ボンディング個所などの接合状態の良否を、非接触で、
かつ迅速に検出することができるので、はんだ付は部の
信頼性を向上させると共に、検査の自動化をはかること
ができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図はフラットパッケージ形部品のはんだ付は部の斜
視図、第２図（ａ）（ｂ）は非蓄積形センサで検出した
スペックル波形の時間変動を示す図、第３図（ａ）　（
ｂ）は蓄積形センサで検出し念スペックル像を示す図、
第４図および第５図は本発明の接合状態検出装置の各実
施例を示す構成図、第　　　　６図（ａ）〜（ｃ）はそ
れぞれフラットハラケージ形部品のけんだ付は部、ＬＳ
Ｉなどのワイヤボンディング個所および一般的な検査対
象品の接合状態を示す斜視図である。 １・・・空気ノズル　　　２・・・加振系４・・・レー
ザ光源　　　５・・・レーザ照射光学系６・・・検出光
学系　　　９．９′・・・センサ１１・・・噴流制御部
１２・・・センサ駆動回路１３・・・テーブルコントロ
ーラ １４・・・レーザ制御回路　１５・・・欠陥判定部１６
・・・制御部　　　　　２６・・・検査対象物２日・・
・Ｘ−Ｙテーブル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検査対象物を非接触で加振する加振手段と、該加振
   手段により加振された対象物の振動状態を光学的に検出
   する振動検出手段と、該振動検出手段により検出された
   振動状態を解析する解析手段と、前記振動検出手段によ
   り検出された検出光量を検知する手段および該検出光量
   を適正化する手段からなる光量制御手段とを備えること
   を特徴とする接合状態検出装置。 ２、上記加振手段は気体を噴射する気体噴射手段からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の接合状
   態検出装置。 ３、上記振動検出手段は、対象物にレーザを照射するレ
   ーザ照射手段と、対象物から観測されるレーザ・スペツ
   クルの変動を検出する検出手段とからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の接合状態検出装置。 ４、上記適正手段はレーザ出力を制御するレーザ制御手
   段、または振動検出手段の検出感度を補正する補正手段
   により構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の接合状態検出装置。