JPWO2013132638A1 - 電子部品検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

受光センサ（４０）は、基板（２０）に実装された電子部品（１０）の実装領域内に配置された光源（３０）からの光を受けて光の強度を検出する。電子部品検査装置（１００）の制御部（１１２）は、受光センサ（４０）が検出した光の強度分布と、予め取得してある強度分布とを比較した結果に基づいて、実装領域内の接合部の状態を判定する。

Description

実施形態は、電子部品の実装状態を検査する装置及び方法に関する。

近年、電子部品が実装されて電子回路を形成する回路基板は益々小型となり、高密度化が進められている。回路基板に実装される電子部品の中で、大規模集積回路（ＬＳＩ）は高密度化が進められ、外部接続用端子の数が増大している。その反面、ＬＳＩにも小型高密度化が求められ、小型で多ピン化が可能なボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）型ＬＳＩが採用される場合が多い。

ＢＧＡ型ＬＳＩは、一般に実装面に整列して配置された外部接続端子として多数のはんだボール端子を有している。このようなＢＧＡ型ＬＳＩは、はんだボール端子を回路基板の接続パッドに接合することで回路基板に実装される。

回路基板にＬＳＩを実装した後で、全てのはんだボール端子が回路基板の接続パッドに接合されているか否かを検査する。はんだボール端子は実装時に溶融してから固化することではんだ接合部が形成される。ＬＳＩの電極は、はんだ接合部を介して回路基板の接続パッドに接合される。このため、実装後のはんだ接合部の状態を目視することで、ＬＳＩの各電極がはんだ接合部を介して回路基板の接続パッドに適切に接続されているか否かを判定することができる。

しかし、上述のように近年のＢＧＡ型ＬＳＩは実装面には多数のはんだボール端子が設けられており、ＢＧＡ型ＬＳＩが回路基板に実装された後で、回路基板とＬＳＩとの間の狭い空間に存在する多数のはんだ接合部を目視で検査することはできない。そこで、実装後のはんだ接合部に光を照射し、はんだ接合部の間を通過した光の強度（光量）を利用してはんだ接合部の接続状態を検査する光学的な検査方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００１−１４４１４７号公報 特開２００６−４１１６７号公報 特開２０００−３４６６２２号公報

はんだ接合部が密集した部分に一方から光を照射して反対側に透過した光の強度を検出して検査する場合、はんだ接合部の密度が大きくなってその間隔が狭くなると、透過した光の強度が弱くなって強度の変化をうまく検出することができない。また、はんだ接合部が整列している方向に光が照射されると、一つのはんだ接合部の影になっている位置にあるはんだ接合部は、透過光に影響を与えず、したがって検査することはできない。

このように、多数のはんだボール端子が近接して配置されたＢＧＡ型ＬＳＩのような電子部品を回路基板に実装してから、はんだ接合部を検査するには、透過光の強度を利用した検査方法では、確実に検査できないおそれがある。

そこで、本発明の実施形態は、電子部品の接合部を確実に検査することのできる電子部品検査方法及び装置を提供することを目的とする。

一実施態様によれば、基板に実装された電子部品の実装領域内に配置された光源と、該実装領域外に配置され、該光源からの光を受けて光の強度を検出する受光センサと、該受光センサが検出した光の強度分布と、予め取得してある強度分布とを比較した結果に基づいて、前記実装領域内の接合部の状態を判定する制御部とを有する電子部品検査装置が提供される。

他の実施態様によれば、基板と該基板に実装した電子部品との間の実装領域の内部から光を周囲に照射し、該実装領域から出てくる光を該電子部品の外側で受光して、光の強度分布を取得し、取得した強度分布と予め取得しておいた強度分布とを比較して該実装領域内の接合部の状態を判定する電子部品検査方法が提供される。

さらに他の実施態様によれば、基板に実装された電子部品の実装領域に光を照射する光源と、該実装領域から出てくる光を受けて、該光の強度を検出する受光センサと、該受光センサが検出した光の強度分布と、予め取得してある強度分布とを比較した結果に基づいて、該実装領域内の接合部の状態を判定する制御部とを有し、該受光センサは、該光源から照射される光の回折光を所定の波長領域の光に分光し、該分光の強度を検出する電子部品検査装置が提供される。

上述の電子部品検査装置及び方法によれば、実装領域内の接合部の状態を精度良く確実に判定することができる。

ＢＧＡ型ＬＳＩの実装面の平面図である。 ＢＧＡ型ＬＳＩを回路基板に実装する前の状態を示す側面図である。 ＢＧＡ型ＬＳＩを実装した後の、ＢＧＡ型ＬＳＩと回路基板を示す側面図である。 ＢＧＡ型ＬＳＩの一辺に相当する長さのラインイメージセンサにより、はんだ接合部の間を通ってきた光の強度分布を検出する構成を説明するための図である。 強度分布の比較で実装の良否を判定する方法を説明するための図である 回折光の波長の分光分布観測を行なう概略構成を示す図である。 図６に示すカラーフィルタとマイクロプリズムアレイの機能を説明するための図である。 光の入射角度の違いがラインイメージセンサの各セルに入射する光に及ぼす影響を説明するための図である。 光の入射角度の違いがラインイメージセンサの各セルに入射する光に及ぼす影響を説明するための図である。 ラインイメージセンサ一つのセルに対して３種類のフィルタＲ，Ｇ，Ｂを設けた構成を示す図である。 回転可能なテーブルを示す斜視図である。 回路基板を回転させながら光の強度分布を取得する工程を示す図である。 回路基板を回転させながら光の強度分布を取得する工程を示す図である。 回路基板を回転させながら光の強度分布を取得する工程を示す図である。 ＬＥＤを回路基板に搭載する工程を示す図である。 ＬＥＤを回路基板に埋め込んで搭載する工程を示す図である。 回路基板の裏側からＬＥＤを差し込む構成を示す斜視図である。 回路基板の裏側からＬＥＤを差し込む構成を示す側面図である。 ＬＥＤが埋め込まれたＬＳＩの内部を示す斜視図である。 回路基板上のＬＳＩの検査を行なう工程を説明するための図である。 ＬＳＩの全周を囲むように形成したラインイメージセンサを示す斜視図である。 検査装置の全体構成を示す図である。

次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。

まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態では、多数の外部接続端子を有する電子部品の一例としてＢＧＡ型ＬＳＩが用いられる。図１はＢＧＡ型ＬＳＩの実装面の平面図である。図１に示すＢＧＡ型ＬＳＩ１０は矩形状の外形を有し、実装面１０ａに多数の外部接続端子としてはんだボール端子１２が整列して設けられている。

図２はＢＧＡ型ＬＳＩ１０を回路基板２０に実装する前の状態を示す側面図である。回路基板２０は例えばプリント回路基板である。ＢＧＡ型ＬＳＩ１０を含む様々な電子部品や電気部品等を回路基板２０に実装することで、ある機能を有する電子回路が回路基板２０上で形成される。以降、ＢＧＡ型ＬＳＩ１０を単にＬＳＩ１０と称する。

本実施形態は、ＬＳＩ１０を回路基板２０に実装した後、実装状態を光学的に検査して、はんだボール端子１２が溶けてから固化することで形成されたはんだ接続部の良否を判定するための検査装置及び検査方法に関する。

ＬＳＩ１０の回路基板２０への実装は、ＬＳＩ１０の複数のはんだボール端子１２を回路基板２０上の対応する接続パッド２２に合わせてＬＳＩ１０を回路基板２０上に載置し、はんだボール端子１２をリフローにより溶かしてから固化させることで行なわれる。図３はＬＳＩ１０を実装した後の、ＬＳＩ１０と回路基板２０を示す側面図である。はんだボール端子１２が一旦溶けてから固化して形成されたはんだ接合部１２Ａにより、ＬＳＩ１０の電極（図示せず）と回路基板２０の接続パッド２２とが電気的及び機械的に接続される。

なお、「はんだ」は回路基板２０の接続パッド２２とＬＳＩ１０の電極とを接合する接合材としての熱溶融接合材の一例であり、熱熔融接合材として例えばロウ材が用いられることもある。また、回路基板２０の接続パッド２２とＬＳＩ１０の電極とを接合する接合材としては、例えば導電性樹脂のような接合材が用いられることもある。

はんだ接合部１２Ａは、ＬＳＩ１０の実装面１０ａと回路基板２０との間に、はんだボール端子１２と同様に整列した状態で存在する。本実施形態では、図２，３に示すように、はんだ接合部１２Ａに光を照射するための光源として、発光ダイオード３０（以下、ＬＥＤ３０と称する）が回路基板２０上に設けられる。ＬＥＤ３０は回路基板２０上で接続パッド２２がマトリクス状に配列された領域の中央部分に設けられる。したがって、ＬＳＩ１０が回路基板２０に実装された後は、ＬＥＤ３０は、複数のはんだ接合部１２Ａの配列の中央に位置することとなり、ＬＥＤ３０の周囲にはんだ接合部１２Ａが配置された状態となる。

上述のように、複数のはんだ接合部１２Ａが配列された領域の中央にＬＥＤ３０が位置した状態で、ＬＥＤ３０を発行させ、ＬＳＩ１０の外側に設けた光センサにより、はんだ接合部１２Ａの間を通って出てきた光の強度を検出する。これにより、光センサの長さに応じた所定の長さ（範囲）における光の強度分布を取得する。所定の長さとは、例えばＬＳＩ１０の一辺に相当する長さとする。すなわち、図４に示すように、ＬＳＩ１０の一辺に相当する長さのラインイメージセンサ４０をＬＳＩ１０の一辺側に配置し、はんだ接合部１２Ａの間を通ってきたＬＥＤ３０の光の強度分布を検出する。そして、検出した光の強度分布と、正常に実装されたＬＳＩ１０を用いて得られた同様な光の強度分布とを比較する。これら２つの強度分布が実質的に等しければ、ＬＳＩ１０は正常な状態で実装されていると判定する。なお、図４において、ラインイメージセンサ４０の下方に示されたパターンは、ラインイメージセンサ４０で検出した光の強度分布を表している。

一方、図５に示すように、これら２つの強度分布が等しくなく差違が有る場合、検査しているＬＳＩ１０の実装状態は不良であると判定する。例えば、検査中のＬＳＩ１０のはんだボール端子１２のはんだ量が少な過ぎた場合、実装後には、はんだ接合部１２Ａが非常に小さくて通常の形状とは異なり、接合が不完全となる。あるいは、はんだボール端子１２が設けられていない部分があった場合、はんだ接合部１２Ａ自体が形成されない部分が生じる。また、実装時のはんだボール端子１２のリフロー中にはんだがずれてしまい、はんだ接合部１２Ａの位置がずれてしまったり、隣接するはんだ接合部１２Ａが一つに繋がってしまうということもある。これらの状態はいずれもＬＳＩ１０の実装不良となるので、検査によりこれらの不良が無いか否かをチェックする必要がある。

そこで、上述のように、はんだ接合部１２Ａの中央に位置するＬＥＤ３０から出た光をＬＳＩ１０の外側で検出する。例えば、正常であればはんだ接合部１２Ａが存在する部分に、はんだ接合部１２Ａが形成されていない場合、この不良部分付近を通過する光が影響を受け（本来、光が通過できない部分を通過する）、ラインイメージセンサ４０で受けた光の強度は不良部分に応じて変化する。したがって、はんだ接合１２Ａの不良部分があるときには、ラインイメージセンサ４０で受けた光の強度分布には、正常に実装されたＬＳＩ１０から得られた光の強度分布とは異なる部分が生じる（図５のＡ部参照）。図５において点線で示すパターンは図４に示すパターンと同様に正常時の光の強度分布を表す。はんだ接合部１２Ａのいずれかに不良部分があると、例えば、図５のＡ部において太い実線で示したパターンとなり、正常時と異なるパターンとなる。したがって、ラインイメージセンサ４０で受けた光の強度分布において、正常に実装されたＬＳＩ１０から得られた光の強度分布のパターンとは異なる部分が生じている場合、はんだ接合部１２Ａの中に不良部分が存在すると判定することができる。強度分布の比較はパターンマッチング技術を用いて行なうことができる。

以上のように、複数のはんだ接合部１２Ａが二次元的に配置されている領域の中央から周囲に対して光を照射し、実装領域の外側（すなわち、ＬＳＩ１０の外側）での光の強度分布を検出することで、はんだ接合部１２Ａの不良の有無を検査することができる。本明細書では、複数のはんだ接合部１２Ａが二次元的（マトリクス状）に配置されている部分又は領域を「実装領域」と定義する。例えば高密度の端子を有するＬＳＩの場合、実装領域の一辺側から光を照射して反対側で受光する構成であると、多数の密集したはんだ接合部１２Ａで光がほとんど遮断されてしまい、反対側まで光が透過しないおそれがある。しかし、本実施形態では、実装領域の中央に光源としてＬＥＤ３０が配置されるので、実装領域の一辺側から光を照射して反対側で受光する構成に比べて、光源からラインイメージセンサ４０までの距離は半分以下とすることができる。これにより、本実施形態によれば、光の強度分布をより確実に得ることができ、確実な検査を行なうことができる。

上述のラインイメージセンサ４０の配置や形状等は様々なものが考えられ、その例については後述する。

ここで、従来のように実装領域の外側からはんだ接合部１２Ａの整列方向に光を照射し、隣接するはんだ接合部１２Ａの間を透過してきた光を観測する方法では、例えば一つのはんだ接合部１２Ａの影にあたる部分に隠れているはんだ接合部１２Ａは検査対象とはならない。透過する光の強さを計測して検査することは、光が遮断されたか透過したかによって透過光の光量が変わることを利用している。したがって、光の進行方向で一つでもはんだ接合部１２Ａが存在すれば、その後ろ側（影の部分）に他のはんだ接合部１２Ａがあっても無くても、透過する光の量に変化は無く、影の部分にはんだ接合部１２Ａが正常に存在するか、あるいは存在しないのかは検査できない。

そこで、本実施形態において、ラインイメージセンサ４０で検出する光を、はんだ接合部１２Ａにより回折された回折光とすることで、不良部分の検出精度を向上することができる。しかし、はんだ接合部１２Ａの極近傍を通過する光は、回折によりその進路が変えられる。回折により変えられる光の角度は光の波長に依存している。そのため、透過光を検出して得られた強度分布を見るよりも、はんだ接合部１２Ａの影の部分に回り込むことのできる回折光の波長の分光分布を観測することで、はんだ接合部１２Ａの状態をより確実に検査することができる。

ここで、回折光の波長の分光分布を観測するための構成の一例について説明する。図６は回折光の波長の分光分布観測を行なう概略構成を示す図である。図６に示す例では、ラインイメージセンサ４０の前にカラーフィルタ４２を配置し、さらにその手前にマイクロプリズムアレイ４４を配置している。

ＬＥＤ３０から出た光（ＬＥＤ３０は白色光ＬＥＤとする）は、図６の矢印Ｔで示すようにはんだ接合部１２Ａの間を透過してマイクロプリズムアレイ４４に入射する。このとき、はんだ接合部１２Ａの極近傍を通過する光は、回折によりその進路が変えられて矢印Ｄで示す方向に進んでからマイクロプリズムアレイ４４に入射する。マイクロプリズムアレイ４４に入射した回折光は各波長に分光されてカラーフィルタ４２に入射する。カラーフィルタ４２は、例えば、所定の単色光のみ（所定の波長領域の光）を通過させるフィルタを組み合わせたフィルタである。

図７は、カラーフィルタ４２とマイクロプリズムアレイ４４の機能を説明するための図である。マイクロプリズムアレイ４４は多数の小さなプリズムを平面的に並べて形成されたものであり、全体として平面形状に形成されたプリズムである。カラーフィルタ４２は、複数の単色光の各々を選択的に透過するフィルタを組み合わせたフィルタである。例えば、図７に示すように、カラーフィルタ４２は、赤に相当する波長の光のみを通過させるフィルタＲ、緑に相当する波長の光のみを通過させるフィルタＧ、及び青に相当する波長の光のみを通過させるフィルタＢを組み合わせて形成される。カラーフィルタ４２の下側に配置されたラインイメージセンサ４０は、センサの長手方向に整列した多数の小さなセル４１Ｒ−ｎ，４１Ｇ−ｎ，４１Ｂ−ｎ（ｎは整数）に分かれており、セル４１Ｒ−ｎ，４１Ｇ−ｎ，４１Ｂ−ｎの各々は入射する光の光量を検出する。

以上のような構成において、マイクロプリズムアレイ４４にある角度で入射した白色光は、マイクロプリズムアレイ４４の分光作用により波長分光される。波長分光された光は、カラーフィルタ４２に入射するが、フィルタＲの部分では、赤に相当する波長の光のみが通過される。同様に、フィルタＧの部分では、緑に相当する波長の光のみが通過され、また、フィルタＢの部分では、青に相当する波長の光のみが通過される。したがって、ラインイメージセンサ４０の各セルに入射する光は、赤、緑又は青の波長のうち一つの波長の光だけとなる。

図７に示す例では、波長分光された赤の光だけがセル４１−２に入射し、波長分光された緑の光だけがセル４１−９に入射する。したがって、セル４１−２は、波長分光された回折光のうち、赤の光のみの強度（光量）を検出することができる。同様に、セル４１−２は、波長分光された回折光のうち、緑の光のみの強度（光量）を検出することができる。

どのセル４１−ｎにどの色（波長）の光が入射するかは、はんだ接合部１２Ａで回折されながらマイクロプリズムアレイ４４に入射した白色光の角度によって決まる。図８Ａ及び図８Ｂは光の入射角度の違いが各セル４１−ｎに入射する光に及ぼす影響を説明するための図である。

図８Ａではマイクロプリズムアレイ４４に入射する光の角度はαであり、図８Ｂではマイクロプリズムアレイ４４に入射する光の角度は角度αより大きな角度βである。図８Ａの入射角度αでは、マイクロプリズムアレイ４４により波長分光されて出くる光のうち赤の光はセル４１Ｒ−２に入射し、緑の光はセル４１Ｇ−７に入射する。一方、図８Ｂの入射角度βでは、マイクロプリズムアレイ４４により波長分光されて出てくる光のうち赤の光はセル４１Ｒ−３に入射し、緑の光はセル４１Ｇ−８に入射する。

このように、マイクロプリズムアレイ４４に入射する光の入射角度によって、ラインイメージセンサ４０の各位置（各セル）で検出する光量は変化する。マイクロプリズムアレイ４４に入射する光は、ＬＥＤ４０からの光がはんだ接合部１２Ａで回折されて進行方向が変化した光である回折光を含んでいる。したがって、図７に示すマイクロプリズムアレイ４４とカラーフィルタ４２とラインイメージセンサ４０との組み合わせにより、回折光の分光分布特性を求めることができる。

３種類の色の光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の強度分布を得た後、これらを合成した合成強度分布を求め、そこから合成強度分布の特徴を表す三刺激値や色度座標などを計算し、予め求めていた正常時のものと比較することができる。

以上のように、一つのはんだ接合部１２Ａで生じた回折光は、当該はんだ接合部１２Ａの裏側に回り込むように進むため、当該はんだ接合部１２Ａの裏側を通過することになる。すなわち、ＬＥＤ３０（光源）から見ると当該はんだ接合部１２Ａの影になっている部分にも回折光が進むため、当該はんだ接合部１２Ａの影になっている部分にある他のはんだ接合部にも回折光が照射される。したがって、一つのはんだ接合部１２Ａの影になっているはんだ接合部１２Ａの形状や存在の有無は、回折光の分光分布特性の変化として現れる。そこで、回折光の分光分布特性を、正常に実装されたＬＳＩ１０を用いて求めた回折光の分光分布特性と比較することで、はんだ接合部１２Ａの状態を確実に判定することができる。

上述の構成では、カラーフィルタ４２は３種類の色のフィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）により３種類の分光分布特性を各々独立に求め、その各色波長における光の強度分布を観察している。ただし、これら分光分布特性を合成して一つの強度分布としてから正常時との比較を行なってもよい。また、図９に示すように、ラインイメージセンサ４０の一つのセルに対して３種類のフィルタＲ，Ｇ，Ｂを設けて、いずれか一つの色の光の強度を一つのセルが検出するようにしてもよい。

以上のように複数の色（波長）の光で強度分布を得るのは、波長により回折量が変化するためであり、複数波長の光を観察することで、強度分布が最も大きく変化する波長の光を観察することで、判定精度を高めることができる。

なお、カラーフィルタ４２を必ずしも設けなくてもよい。例えば、光源として単色光を放つ光源を用いた場合は、カラーフィルタ４２は不要となる。また、はんだ接合部１２Ａでの回折により十分な分光が得られている場合や、判定に高精度を必要としない場合等にも、カラーフィルタ４２を設けなくてもよい。

また、光源としてのＬＥＤ３０は白色光に限られず、単色光ＬＥＤであってもよく、あるいは異なる色のＬＥＤ（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの三種類）を組み合わせて一つの光源として用いてもよい。また、単色光ＬＥＤとした場合には、発色波長帯域が広いＬＥＤを用いることが好ましい。

ＬＥＤ３０は周囲の全方向に光を放出する全方向性ＬＥＤであれば、搭載領域の中央に一つ配置することで、全てのはんだ接合部１２Ａに向けて光を照射することができる。ただし、全方向性ＬＥＤではなく、特定の範囲の方向にのみ光を放出する指向性ＬＥＤを複数個組み合わせて全周をカバーしてもよい。あるいは、一つの指向性ＬＥＤを３６０度回転可能にして、全方向に光を照射できるようにしてもよい。

次に、光源としてのＬＥＤ３０の位置と、受光センサとしてのラインイメージセンサ４０の構成及び配置について詳細に説明する。

ＬＥＤ３０は、ＬＳＩ１０が回路基板２０に実装された状態で、多数のはんだ接合部１２Ａが形成された領域である実装領域の内側に設けられる。そして、ラインイメージセンサ４０は、実装領域の外側（すなわち、ＬＳＩ１０の外側）に配置される。ＬＥＤ３０は、上述のように実装領域のほぼ中央に設けられることが好ましいが、特に中央に限定されるものではない。実装領域の内側にＬＥＤ３０が配置されていれば、一つのＬＥＤ３０から、実装領域内の全てのはんだ接合部１２Ａに向かう方向に光を放出することができ、且つ、実装領域の外側に配置されているラインイメージセンサ４０で、実装領域から出てくる光（透過光、回折光を含む）を受光することができる。

例えば、特に接合の状態を確認したい部分（はんだ接続部１２Ａ）がある場合には、実装領域の中央ではなく、確認したい部分よりは実装領域の内側でその近傍にＬＥＤ３０を配置してもよい。これにより、光源から検査対象となるはんだ接合部１２Ａまでの距離及び光源から受光センサまでの距離を短くすることができ、任意の位置のはんだ接合部１２Ａに対して確実な検査を行なうことができる。

本実施形態では、光源としてのＬＥＤ３０を実装領域の内側で、中央に配置することとして説明する。光源を実装領域の中央に配置することで、受光センサを実装領域の外側でＬＳＩ１０の各辺に沿った位置に配置した場合、光源から受光センサまでの距離を、実装領域を光源と受光センサとの間に挟むように配置した場合とくらべて、半分以下にすることができる。これにより、実装領域内のはんだ接続部１２Ａの数が多く密度が高い場合でも、光源からの光が確実に受光センサまで届くこととなり、確実な検査を行なうことができる。

ＬＥＤ３０が実装領域の中央に配置されている場合、１つのラインイメージセンサ４０をＬＳＩ１０の一辺に沿って配置することができる。この場合、実装領域内の全てのはんだ接続部１２Ａに対して検査を行なうためには、図１０に示すように、ＬＳＩ１０を実装した後の回路基板２０を載置する載置台であるテーブル５０に回転機構５２を設ける。ＬＳＩ１０の一辺がラインイメージセンサ４０に対向するように回路基板２０が載置されたテーブル５０を回転させ、その位置で当該一辺から出てくる光の強度分布をラインイメージセンサ４０により取得する。その後、回転機構５２を駆動してテーブル５０を回転させ、ＬＳＩ１０の他の辺がラインイメージセンサ４０に対向する位置においてラインイメージセンサ４０により当該他の辺から出てくる光の強度分布を取得する。これを繰り返して、ＬＳＩ１０の４辺から出てくる光の強度分布を取得することで、ＬＳＩ１０と回路基板２０の間の全てのはんだ接合部１２Ａを検査することができる。

また、回転機構５２により回転可能なテーブル５０を用いる場合、ラインイメージセンサ４０を一辺の長さより短くし、ＬＳＩ１０及び回路基板２０を回転させながら連続してラインイメージセンサ４０で受光し、その強度分布を取得することもできる。すなわち、図１１Ａの状態でラインイメージセンサ４０により強度分布を求め、次にＬＳＩ１０が図１１Ｂに示す位置まで回転した状態でラインイメージセンサ４０により強度分布を求め、続いて、図１１Ｃに示す位置まで回転した状態でラインイメージセンサ４０により強度分布を求める。この測定を、ＬＳＩ１０が一回転するまで行ない、その後、得られた強度分布を繋ぎ合わせて全周分（ＬＳＩ１０の４辺すべて）の強度分布を求め、これと予め求めておいた正常な実装状態時の強度分布とを比較する。なお、図１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて、ラインイメージセンサ４０の上方に示すパターンは、ラインイメージセンサ４０で検出した光の強度分布を表すパターンである。

ここで、光源としてのＬＥＤ３０を回路基板２０に搭載する方法について説明する。図１２はＬＥＤ３０を回路基板２０に搭載する工程を示す図である。まず、回路基板２０を準備し（図１２−（ａ）参照）、次に、回路基板２０のＬＥＤ搭載部に、銅めっきによりＬＥＤ接続用電極２４Ａ，２４Ｂを形成する（図１２−（ｂ）参照）。続いて、ＬＥＤ接続用電極２４Ａ，２４Ｂの上にニッケルめっきや金めっきを施してから、その上にはんだペーストを塗布する（図１２−（ｃ）参照）。そして、はんだペーストを介してＬＥＤ接続用電極２４Ａ，２４Ｂ上にＬＥＤ３０を搭載する（図１２−（ｄ）参照）。その後、はんだペーストをリフローしてＬＥＤ３０をＬＥＤ接続用電極２４Ａ，２４Ｂにはんだ付けする（図１２−（ｅ）参照）。

図１３はＬＥＤ３０を回路基板２０に埋め込んで搭載する工程を示す図である。まず、回路基板２０を準備し（図１３−（ａ）参照）、次に、回路基板２０のＬＥＤ搭載部に、埋め込み穴２６を形成する（図１３−（ｂ）参照）。続いて、埋め込み穴２６の内面に、銅めっきによりＬＥＤ接続用電極２４Ａ，２４Ｂを形成する（図１３−（ｃ）参照）。続いて、ＬＥＤ接続用電極２４Ａ，２４Ｂの表面にニッケルめっきや金めっきを施す（図１３−（ｄ）参照）。そして、埋め込み穴２６内にＬＥＤ３０を埋め込んで、ＬＥＤ３０の電極とＬＥＤ接続用電極２４Ａ，２４Ｂとを接合する（図１３−（ｅ））。

上述の実施形態では、光源としてのＬＥＤ３０は回路基板２０に搭載されているが、光源は必ずしも回路基板２０に搭載されていなくてもよい。すなわち、ＬＳＩ１０が回路基板に搭載されたときに、ＬＳＩ１０と回路基板２０の間において、はんだ接合部１２Ａが配置されている実装領域の内側に、光源が位置していればよい。具体的には、例えば、回路基板２０の裏側から光源（例えば、ＬＥＤ３０）を差し込んで、ＬＳＩ１０と回路基板２０との間の実装領域に突出させることとしてもよい。あるいは、光源としてのＬＥＤ３０をＬＳＩ１０の実装面１０ａに実装しておくこともできる。

以下に、回路基板２０の裏側から光源（例えば、ＬＥＤ３０）を差し込む例について説明する。図１４は回路基板２０の裏側からＬＥＤ３０を差し込む構成を示す斜視図である。図１５は回路基板２０の裏側からＬＥＤ３０を差し込む構成を示す側面図である。なお、図１４及び図１５においてＬＳＩ１０が回路基板２０から離れて示されているが、これは図示の便宜上であり、実際にはＬＳＩ１０は回路基板２０に実装されており、実装領域にははんだ接合部１２Ａが形成されている。

ＬＥＤ３０は細長い支持体３２の先端に取り付けられている。支持体３２はテーブル５０の下方から延在し、テーブル５０の貫通孔５４ａも貫通して、テーブル５０の載置面から突出している。したがって、支持体３２の先端に取り付けられたＬＥＤ３０はテーブル５０の載置面から突出している。この突出したＬＥＤ３０が回路基板２０の貫通孔５４ｂに挿入されるように、ＬＳＩ１０が搭載された回路基板２０をテーブル５０の上に載置する。これにより、ＬＥＤ３０は回路基板２０の貫通孔５４ｂも貫通して、ＬＳＩ１０と回路基板２０との間の実装領域に配置された状態になる。

テーブル５０の貫通孔５４ａは回転の中心に形成されており、貫通孔５４ａに挿入されたＬＥＤ３０を支持する支持体３２は、回転の中心に位置してテーブル５０が回転しても回転しない。また、ＬＳＩ１０の外側に設けられるラインイメージセンサ４０も定位置に固定されている。したがって、テーブル５０を回転すると、ＬＳＩ１０と回路基板２０の、ＬＥＤ３０とラインイメージセンサ４０とに挟まれた部分が、ＬＥＤ３０に対して相対的に回転移動する。この場合、ＬＥＤ３０の光の放出方向に指向性をもたせ、常にラインイメージセンサ４０の方向に光が放出されるようにしておけばよい。テーブル５０を回転することでＬＳＩ１０が搭載された回路基板２０が回転するので、実装領域内のはんだ接合部１２Ａの全てを検査することができる。

なお、上述の例ではＬＥＤ３０を細長い支持体３２の先端に取り付けて光源としているが、ＬＥＤ３０ではなく他の発光体でもよい。あるいは、支持体３２を光ファイバにより形成し、光ファイバの先端から光を周囲に照射するようにしてもよい。

次に、光源をＬＳＩに設ける例について説明する。図１６はＬＥＤが埋め込まれたＬＳＩ６０の内部を示す斜視図である。図１６に示すＬＳＩ６０には、ＬＥＤ３０が埋め込まれている。ＬＥＤ３０はＬＳＩ６０のパッケージ内部の基板６２の裏面に搭載される。基板６２の表面には半導体チップ６４が搭載されており、ＬＥＤ３０は半導体チップ６４とは反対側に搭載される。

ＬＥＤ３０は、その頂部がパッケージから露出するように封止される。ＬＳＩ６０はＢＧＡ型ＬＳＩであり、複数のはんだボール端子６６を有しているが、そのうちの２つのはんだボール端子６６が、ＬＥＤ３０を点灯するための電極に接続されている。例えば、複数のはんだボール端子６６のうち、一番外側の２つのはんだボール端子６６（ＬＥＤ点灯用端子：搭載後ははんだ接合部となる）をそれぞれＬＥＤ３０の正極（＋）端子と負極（−）に接続する。ＬＥＤ３０を点灯する際は、回路基板２０側から当該２つのはんだボール端子６６を介してＬＥＤ３０に対して通電する。ＬＥＤ点灯用端子は、ＬＳＩ６０のパッケージの上面又は側面に設けてもよい。

次に、受光センサとしてのラインイメージセンサ４０の配置例について説明する。一般的に、ＬＳＩ１０が搭載される回路基板２０は、ＬＳＩ１０よりははるかに大きいことが多く、図１７に示すように、ＬＳＩが複数個搭載されたり、他の電子部品が搭載される場合が多い。このような回路基板２０への実装状態を検査するには、上述のように各ＬＳＩの実装領域の中央にＬＥＤ３０を配置し、ラインイメージセンサ４０を回路基板２０上で順次移動して光の強度分布を取得する。

図１７を参照すると、他の電子部品１６を避けながら回路基板２０に搭載されたＬＳＩ１０−１の一辺に沿ってラインイメージセンサ４０を配置し、ＬＥＤ３０から照射された光をラインイメージセンサ４０で受けて強度分布を取得する。続いて、強度分布の取得が終了したら、次にラインイメージセンサ４０を移動して、他の電子部品１６を避けながら当該ＬＳＩ１０−１の他の辺に沿って配置し、強度分布を取得する。ＬＳＩ１０−１の四辺での強度分布の取得が終了したら、他のＬＳＩ１０−２の一辺に沿った位置にラインイメージセンサ４０を移動し、同様に強度分布を取得する。このように、１つのラインイメージセンサ４０を移動することで、複数のＬＳＩの検査を行なうことができる。

しかし、ＬＳＩ１０の周囲に電子部品等が存在しないのであれば、図１８に示すように、ＬＳＩ１０の全周を囲むようにラインイメージセンサを枠状に形成したラインイメージセンサ４０Ａとすることができる。ＬＳＩの四辺からの光を同時にラインイメージセンサ４０Ａで受光して強度分布を取得する。この場合、ＬＥＤ３０は光を全周方向に同時に照射することのできる全方向性ＬＥＤとする。この場合、一回の測定で、ＬＳＩ１０の四辺全ての測定を一度に行なうことができる。例えば、ＬＥＤ３０が実装領域外（ＬＳＩ１０の外側）に配置されていた場合は、一度に測定できるのは三辺までである。四辺すべてについて測定を行なうには、一度測定を行なった後、ラインイメージセンサを移動してから測定できなかった辺について測定を行なう必要がある。したがって、ＬＥＤ３０を実装領域の中央に配置してＬＳＩ１０の四辺全ての測定を一度に行なうこととすれば、検査時間を短縮できる。

次に、本実施形態による検査を行なう検査装置の全体構成について、図１９を参照しながら説明する。

検査装置１００は、被検査体２００（例えば、ＬＳＩ１０が実装された回路基板２０）を載置するテーブル５０と、受光センサとしてのラインイメージセンサ４０と、検査装置本体１１０と、検査結果表示装置１２０とを有する。被検査体２００は、例えばＬＳＩ１０が実装された回路基板２０であり、検査すべき複数のはんだ接合部１２Ａ及び実装領域の内側に配置された光源（例えば、ＬＥＤ３０）を含んでいる。

ラインイメージセンサ４０は、テーブル５０上に載置された被検査体２００の一辺に沿った位置に配置される。ラインイメージセンサ４０は、検査装置本体１１０により制御される移動装置１３０により移動される。移動装置１３０は、ラインイメージセンサ４０を上下、左右に移動し、かつ回転することができる。テーブル５０は回転機構５２により回転可能であり、検査装置本体１１０により駆動・制御される。検査装置本体１１０は、マイクロコンピュータ等の処理装置を含む制御部１１２を含み、回転機構５２と移動装置１３０とを駆動して、ラインイメージセンサ４０を被検査体２００に対して所望の検査位置に配置する。

検査装置本体１１０の制御部は、ラインイメージセンサ４０で受けた光の強度を処理して強度分布を取得する。そして、検査装置本体１１０の制御部１１２は、取得した強度分布と予め取得してメモリに保存してあった正常時の強度分布とを比較し、被検査体２００のはんだ接合部の良否を判定する。検査装置本体１１０は、判定結果を検査結果表示装置１２０に送り、判定結果を表示させる。

検査装置１００で行なわれる検査処理は以下のとおりである。まず、テーブル５０に載置された被検査体２００に対する所望の位置にラインイメージセンサ４０を配置する。そして、実装領域の内側に配置されているＬＥＤ３０を点灯するとともにラインイメージセンサ４０でＬＥＤ３０からの光を受光する。ラインイメージセンサ４０で検出した光の強度情報は、検査装置本体１１０に送られる。

検査装置本体１１０の制御部１１２は、ラインイメージセンサ４０で検出した光の強度情報に基づいて、強度分布（パターン）を取得する。この強度情報は、ラインイメージセンサ４０が、受光する光を所定の色の光に分光して強度を検出するものであれば、分光分析結果情報（パターン）となる。

そして、検査装置本体１１０の制御部１１２は、取得した強度分布あるいは分光分析結果情報と、予めメモリに保存してある正常時の強度分布あるいは分光分析結果情報とを比較し、被検査体２００の良否を判定する。

なお、予め取得した正常時の強度分布あるいは分光分析結果を用いずに、取得した強度分布あるいは分光分析結果のみで良否の判定を行なうこともできる。例えば、ＬＥＤ３０に対してはんだ接合部１２Ａが点体称となる位置に配置されているような被検査体２００を考える。そのよう被検査体２００の４辺での強度分布を取得した場合、それら四つの強度分布を互いに比較し、それらが実質的に同じ強度分布であれば、異常の確立は低いため、良品と判定することができる。言い換えれば、四つの強度分布のうち一つでも他のものと実質的に異なる強度分布がある場合、その相違がはんだ接続部１２Ａのいずれかの異常である確立が高く、この場合には不良品と判定する。

本発明は上述の具体的に開示された実施例に限られず、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変形例、改良例がなされるであろう。

産業上の利用分野

本発明は電子部品の実装状態を検査する検査装置及び方法に適用することができる。

１０ ＢＧＡ型ＬＳＩ
１２ はんだボール端子
１２Ａ はんだ接合部
２０ 回路基板
２２ 接続パッド
２４Ａ，２４Ｂ ＬＥＤ接続用電極
２６ 埋め込み穴
３０ ＬＥＤ
３２ 支持体
４０，４０Ａ ラインイメージセンサ
４１Ｒ−ｎ，４１Ｇ−ｎ，４１Ｂ−ｎ セル
４２ カラーフィルタ
４４ マイクロプリズムアレイ
５０ テーブル
５２ 回転機構
５４ａ，５４ｂ 貫通孔
６０ ＬＳＩ
６２ 回路基板
６４ 半導体チップ
６６ はんだボール端子
１００ 検査装置
１１０ 検査装置本体
１１２ 制御部
１２０ 判定結果表示装置
１３０ 移動装置
２００ 被検査体

Claims (11)

1. 基板に実装された電子部品の実装領域内に配置された光源と、
   該実装領域外に配置され、該光源からの光を受けて光の強度を検出する受光センサと、
   該受光センサが検出した光の強度分布と、予め取得してある強度分布とを比較した結果に基づいて、前記実装領域内の接合部の状態を判定する制御部と
   を有する電子部品検査装置。
2. 請求項１記載の電子部品検査装置であって、
   前記受光センサは、前記光源から照射される光が前記接合部により回折された回折光を所定の波長領域の光に分光し、該分光の強度を検出する電子部品検査装置。
3. 請求項１又は２記載の電子部品検査装置であって、
   前記電子部品が実装された前記基板を載置する載置台と、
   該載置台を回転させる回転機構と
   をさらに有する電子部品検査装置。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の電子部品検査装置であって、
   前記受光センサは、前記電子部品の一辺の長さに対応した長さのラインイメージセンサである電子部品検査装置。
5. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の電子部品検査装置であって、
   前記受光センサは、前記電子部品の外周を囲む枠状のラインイメージセンサである電子部品検査装置。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の電子部品検査装置であって、
   前記光源は、前記基板を貫通する貫通孔に挿入された支持体の先端に設けられる電子部品検査装置。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の電子部品検査装置であって、
   前記光源は白色光発光ダイオードであり、前記受光センサは所定の色の光を選択的に透過させるカラーフィルタを含む電子部品検査装置。
8. 請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の電子部品検査装置であって、
   前記光源は単色光発光ダイオードである電子部品検査装置。
9. 基板と該基板に実装した電子部品との間の実装領域の内部から光を周囲に照射し、
   該実装領域から出てくる光を前記電子部品の外側で受光して、光の強度分布を取得し、
   取得した強度分布と予め取得しておいた強度分布とを比較して前記実装領域内の接合部の状態を判定する
   電子部品検査方法。
10. 請求項９記載の電子部品検査方法であって、
    前記実装領域から出てきた光を分光分析して所定の波長帯域の光の強度分布を取得し、
    前記所定の波長帯域の光の強度分布と、予め取得しておいた前記所定の波長帯域の光の強度分布とを比較して前記接合部の状態を判定する電子部品検査方法。
11. 基板に実装された電子部品の実装領域に光を照射する光源と、
    該実装領域から出てくる光を受けて、該光の強度を検出する受光センサと、
    該受光センサが検出した光の強度分布と、予め取得してある強度分布とを比較した結果に基づいて、前記実装領域内の接合部の状態を判定する制御部と
    を有し、
    前記受光センサは、前記光源から照射される光の回折光を所定の波長領域の光に分光し、該分光の光の強度を検出する
    電子部品検査装置。

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