JPH10253323A

JPH10253323A - バンプ付き電子部品の実装状態検査方法

Info

Publication number: JPH10253323A
Application number: JP9051319A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kusuki; 弘典楠木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】バンプ付き電子部品の実装状態の良否を簡単
・的確に判定することができるバンプ付き電子部品の実
装状態検査方法を提供することを目的とする。【解決手段】バンプ付き電子部品５を実装した後の基
板４上において、基板４の上面の複数点の高さと、バン
プ付き電子部品５の上面の複数点の高さを高さ計測手段
１０により計測し、この計測結果から複数位置における
基板の上面と電子部品の上面との高低差を求める。求め
られた高低差が、予め設定された許容範囲内にあるか否
かにより、バンプの浮きや電子部品５の傾きなどの実装
状態の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップな
どのバンプ付き電子部品の実装状態検査方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の実装方法として、フリップチ
ップやＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）などの
バンプ付きの電子部品を基板の回路パターンの電極に固
着する方法が知られている。この方法は、バンプを加熱
することにより、ハンダなどで形成されたバンプを回路
パターンの電極に固着するようになっている。

【０００３】ところで電子部品を基板に実装した後は、
バンプは大部分が電子部品の下に隠された状態となり、
外部からバンプを観察することはできないので、外観検
査による方法では実装状態の検査を行うことができな
い。そこで従来は、Ｘ線によりバンプの固着状態を検査
することが知られている。この検査は、電子部品に垂直
にＸ線を照射し、この透過Ｘ線を画像に取り込んで実装
状態を判定するものである。すなわち、バンプは鉛（Ｐ
ｂ）を含んでいるためＸ線が透過しにく、画像上では影
となって現れることから、その画像からバンプの固着状
態の良否を判定するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＸ線によ
る検査方法では、たとえばバンプが基板の回路パターン
の電極と接触せずバンプと電極の間に隙間を生じてい
る、いわゆる「浮き」の状態は原理的に判定できないな
ど、検査の信頼性は低いものであった。また、Ｘ線検査
装置は放射線を使用するので、オペレータへの安全性に
も重大な問題があった。更にはＸ線装置は高価であるこ
とから、多大な設備費を要するという問題点があった。
以上のことから、Ｘ線による検査方法は汎用性のある適
切な方法とはいえないものであった。

【０００５】そこで本発明は、信頼性が高く簡便安価
で、しかも安全にバンプ付き電子部品の実装状態の検査
ができるバンプ付き電子部品の実装状態検査方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のバンプ付き電子
部品の実装状態の検査方法は、バンプ付き電子部品を実
装した基板上において、基板の上面の複数点の高さと、
バンプ付き電子部品の上面の複数点の高さを高さ計測手
段により計測し、この計測結果から複数位置における基
板の上面とバンプ付き電子部品の上面との高低差を求
め、これらの高低差を予め設定された設定値と比較する
ことにより、バンプ付き電子部品のバンプの固着状態の
良否を判定する。

【０００７】

【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、実装
後の基板上において基板上面とバンプ付き電子部品の上
面との高低差を求め、この高さをあらかじめ設定された
設定値と比較することにより、バンプ付き電子部品の実
装状態の良否を簡単・的確に判定することができる。

【０００８】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施の形態のバンプ付
き電子部品の実装状態検査装置の斜視図、図２は同基板
の平面図、図３は同基板の側断面図、図４（ａ）、
（ｂ）は同基板の側断面図、図５は同基板の側断面図、
図６は同基板の側断面図である。

【０００９】まず、図１を参照してバンプ付き電子部品
の実装状態検査装置の構成を説明する。図１において、
１は可動テーブルであり、Ｘ軸モータ２およびＹ軸モー
タ３が装着されている。可動テーブル１上には検査対象
である基板４が載置される。基板４上にはバンプ付き電
子部品５が実装されている。Ｘ軸モータ２とＹ軸モータ
３が駆動することにより、基板４はＸ方向やＹ方向に水
平移動し、その位置が調整される。

【００１０】可動テーブル１の上方には、高さ計測手段
１０が配設されている。高さ計測手段１０はレーザ発生
器とＰＳＤ（位置検出素子）との組み合わせより成り、
以下その構成を説明する。１１はレーザ発生器であり、
計測用のレーザ光を発射する。レーザ発生器１１からの
レーザ光を反射する位置に２つのスキャンニング用のミ
ラー１２ａ、１２ｂが配設されている。２つのミラー１
２ａ，１２ｂは、それぞれを駆動するガルバノ１３と連
結されている。これらの２つのガルバノ１３の回転角を
制御することにより、レーザ発生器１１から照射された
レーザ光をＸ方向およびＹ方向にスキャンニングさせる
ことができる。

【００１１】ミラー１２ｂからの反射光の経路にはｆθ
レンズ１４が配設されている。このｆθレンズ１４を透
過することにより、レーザ光は平行光線となる。ｆθレ
ンズ１４に隣接してハーフミラー１５が装着されてい
る。ハーフミラー１５はｆθレンズ１４を透過した光線
を反射させ、下の基板４上に照射する。また、ハーフミ
ラー１５の直上にはカメラ１６が備えられている。この
カメラ１６は基板４と電子部品５の位置をハーフミラー
１５を透過して認識する。基板４の上方には、基板４を
中心に平面視して９０度ごとの放射状に４個のＰＳＤ１
７が配設されている。これらのＰＳＤ１７は、基板４や
電子部品５からのレーザ光の反射光を受光する。この反
射光を４個のＰＳＤ１７で４方向から受光することによ
り、計測点の高さ位置を計測する。

【００１２】次にバンプ付き電子部品の実装状態検査装
置の制御系を説明する。図１において、スキャナ制御部
２０はガルバノ１３に接続され、レーザ光線のＸ方向お
よびＹ方向へのスキャンニング制御を行う。レーザ制御
部２１はレーザ発生器１１に接続され、レーザ光の制御
を行う。判定部２２は、ＰＳＤ１７からの信号を受け計
測点の高さ求める。この高さに基づき、基板４と電子部
品５の高低差を計算し、この高低差を予め設定された設
定値すなわち許容範囲と比較して合否判定を行う。モー
タ制御部２３は可動テーブル１のＸ軸モータ２、Ｙ軸モ
ータ３の動作制御を行う。主制御部２４は判定部２２か
ら判定結果が入力され、また上記スキャナ制御部２０，
レーザ制御部２１，判定部２２，モータ制御部２３の全
体の制御を行う。

【００１３】このバンプ付き電子部品の実装状態検査装
置は上記のような構成より成り、以下、バンプ付き電子
部品の実装状態の検査方法について説明する。図１にお
いて、バンプ付きの電子部品５が実装された基板４は可
動テーブル１上に載置される。この基板４及び電子部品
５をカメラ１６が画像認識する。この認識結果に基づき
可動テーブル１が駆動され、基板４および電子分品５の
各計測対象点が位置決めされる。

【００１４】次に高さ計測手段１０により高さの計測が
行われる。図２（ａ），（ｂ）において、ａｉ（ａ１、
ａ２、ａ３、ａ４）は基板４上の計測点、ｂｉ（ｂ１、
ｂ２、ｂ３、ｂ４）は電子部品５上の計測点を示す。図
２（ａ）では、電子部品５の４辺の中点に対応する４位
置について、また図２（ｂ）では、電子部品５の各角部
付近の４位置について計測が行われる例を示している。
計測は、スキャンニング用のミラー１２ａ，１２ｂをガ
ルバノ１３によって回転させることによりレーザ光を基
板４または電子部品５の上面のそれぞれの計測点ａｉ，
ｂｉに移動させて行われる。各計測点からの反射光はＰ
ＳＤ１７にて受光され、判定部２２にて、計測点の高さ
とそれぞれの計測位置に対応する高低差が計算される。

【００１５】次にこの高低差の計算方法について説明す
る。図３において、Ｈａｉ、Ｈｂｉは、各計測点ａｉ，
ｂｉでの高さ計測値を示す。従って高低差ｈｉは、基板
４と電子部品５の高さ計測値の差、すなわちｈｉ＝Ｈａ
ｉ−Ｈｂｉである。この高低差ｈｉが、設定された許容
範囲からはずれた場合に、実装状態は不良であると判定
される。

【００１６】以下、バンプ付き電子部品の実装状態の検
査方法による判定例について説明する。まず、不良と判
定される実装状態の例を図４（ａ）、（ｂ）を参照して
説明する。図４（ａ）、（ｂ）において、５ａは電子部
品５のバンプを，４ａは基板４の電極を示す。

【００１７】図４（ａ）は、この高低差ｈｉが許容範囲
を超える場合の不良例を示す。この例では電子部品５は
基板４に対して十分に圧着されておらず、電子部品５の
バンプ５ａは部分的に基板４の電極４ａから浮き上がっ
た状態にある（図４（ａ）において、左側から２番目の
バンプ５ａを参照）。このような不良は、高低差ｈｉが
バンプ５ａの高さのばらつきよりも大きい場合に発生す
る。

【００１８】図４（ｂ）は、高低差ｈｉが許容範囲未満
である場合の不良例を示す。このような例は、バンプ５
ａの高さが基準以下であるか、または上からの荷重によ
りつぶされて横方向に変形し隣接したバンプ５ａ同士が
接触しているようなときに生じる（図４（ｂ）におい
て、右側の２個のバンプ５ａを参照）。また、図４
（ｂ）に示す電子部品５の下面と基板４の上面との隙間
Ｇが小さすぎると、実装後にこの部分に注入されるアン
ダーフィル２５の注入不良の原因ともなる。なおアンダ
ーフィル２５は、基板４と電子部品５の熱膨張率の差に
より発生するせん断力によってバンプ５ａの固着面が剥
離するのを防ぐ補強のために注入される。

【００１９】次に、図５および図６を参照して、その他
の判定例について説明する。図５は電子部品５が基板４
上で傾いている例を示す。図５において、Ｈｂ１，Ｈｂ
２は電子部品５の上面の高さ計測値である。また基板４
は水平である。この例では一方の高低差ｈ１は許容範囲
を越えており、また他方の高低差ｈ２は許容範囲未満で
ある。従って電子部品５は基板４に対して設定値以上に
傾いており、実装状態は不良と判定される。

【００２０】図６は、基板４がいわゆる「そり」もしく
は厚さのばらつきを有する場合の例を示す。図６におい
て、Ｈｂ１，Ｈｂ２は電子部品５の上面の高さ計測値で
ある。また基板４は「そり」のため、部分的に電子部品
５の傾斜角とほぼ等しい角度で傾斜している。この例で
は、電子部品５は水平面に対しては傾いているが、基板
４との関係でみれば、高低差ｈ１，ｈ２ともに許容範囲
内にある。従って実装状態は良好と判定される。

【００２１】図５及び図６の例で示すように、電子部品
５が同様に傾いていても、基板４の状態によっては良否
の判定が分かれるものであるが、本方法は電子部品５と
基板４との相対的な高低差に基づいて良否の判定を行う
ため、電子部品５が傾いている場合でも、的確な良否の
判定を行うことができる。このように電子部品５が傾い
ている場合は、従来のＸ線検査や外観検査では検査でき
なかったものである。なお図５，図６では、これらの傾
きは誇張して示されているが、実際の傾きは微少であ
り、上述の高低差ｈで数十ミクロンのオーダーの値が良
否を左右する。

【００２２】本発明は上記実施の形態には限定されない
のであって、例えば高さ計測手段として本実施の形態で
はＰＳＤ１７を用いているが、この方法に変えて接触式
の高さ計測手段などを用いてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、バンプ付き電子部品を
実装した後の基板上において基板上面とバンプ付き電子
部品の上面との高低差を求め、この値を予め設定された
設定値と比較することにより、従来のＸ線検査や外観検
査では不可能であった検査対象をも含めて、バンプ付き
電子部品の実装状態の良否を簡単・的確に判定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のバンプ付き電子部品の
実装状態検査装置の斜視図

【図２】本発明の一実施の形態の基板の平面図

【図３】本発明の一実施の形態の基板の側断面図

【図４】（ａ）本発明の一実施の形態の基板の側断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の基板の側断面図

【図５】本発明の一実施の形態の基板の側断面図

【図６】本発明の一実施の形態の基板の側断面図

【符号の説明】

１可動テーブル４基板５電子部品５ａバンプ１０高さ計測手段１１レーザ発生器１４ｆθレンズ１７ＰＤＳ２２判定部２４主制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バンプ付き電子部品を実装した基板上にお
いて、基板の上面の複数点の高さと、バンプ付き電子部
品の上面の複数点の高さを高さ計測手段により計測し、
この計測結果から複数位置における基板の上面とバンプ
付き電子部品の上面との高低差を求め、これらの高低差
を予め設定された設定値と比較することにより、バンプ
付き電子部品のバンプの固着状態の良否を判定すること
を特徴とするバンプ付き電子部品の実装状態検査方法。