JPS627198A

JPS627198A - 接合状態検出装置

Info

Publication number: JPS627198A
Application number: JP60144668A
Authority: JP
Inventors: 隆典二宮; 高志広井; 和士吉村; 中川　泰夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-07-03
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1987-01-14

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〕本発明は複数の部品の接合状態を検出する複合接合状態
検出装置に関するものである。

〔発明の背景〕

検査すべき接合部にはフラットパッケージ形部品１のは
んだ封部１ａ（第２図−１）、ＬＳＩなどのワイヤ・ボ
ンディング箇所２（第２図う））などの例がある。これ
らの対象物の欠陥としては接合部が完全に離れているも
の、接触をしているのみで完全には結合してい表いもの
、接合部がずれているものなどがある。これらの欠陥の
うち接合部が完全に離れているもの、接触しているのみ
であるものは自動検査が困難であるばか〕でなく、目視
による検査も困難であるため、特に検査自動化の必要性
が高い。これらの検査対象はすべて第２図（ｏｌに示す
如く、第１の物体３と第２の物体４とそれらの接合部５
とから構成される同一の構造を持っている。そこで、以
下はこれらの検査対象のうちフラットパッケージ形部品
のリード非接続欠陥（完全に浮いているものと接触はし
ているがはんだ付けがなされていないものを含む）の検
査に限って説明する。同様のことが、その他の第２図ｂ
）Ｋ示される構造を持つ対象物の検査について言え、本
発明を用いれば検：ｉを行うことがてきることは勿論で
ある。

従来技術としてフラットパッケージ形部品のはんだ何部
の外観検査をおこなうものとして以下に述べるＶａｔｔ
ｅｌｌｅ研の２つの技術がある。

その第」の技術では、振動子をはんだ何部に接触させる
ととＫよル、＋５ＯＨＥ〜２００ＫＨｚの周波数で加振
をおこない、そのときの振動の状態を振動検出器で検出
し、このときの振動の状態をもとに欠陥判定をおこなう
。（Ｕ、Ｓ、Ｐａｔａｎｔ　　４，２１８゜第２の技術
では、振動子をはんだ何部に接触させることによＪ）、
２０Ｈｚ　〜ＩＭＨｚ’！たけ１５０ＫＨｚ〜６ｓｏｘ
ａｚｔで変化させてはんだ何部の加振をおこない、この
ときの振動の大きさを振動検出器で検出することＫよ〕
けんギ封部の周波数応答を測定し、この周波数応答をも
とに欠陥判定をおζなう。（Ｕ、Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　４
，２８７，７６６）　　゛これらの方式は、接触式で加
振、振動検出を行っているため１次に述べる技術的課題
が残る。

１）検査速度が遅い。

２）はんだ何部と振動子および検出器の接触状態を一定
に保つことが困難であシ、検査信頼性の確保がむずかし
い。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記従来技術の課題を解決し部品の接合
状態の検査において、高速で信頼性良く接合状態の検出
を可能とする接合状態検出装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は前記の目的を達成するため、対象物に対して非
接触で外力を加える加振手段と、上記対象物を照明する
レーザ発信器と、とのレーザ発信器からの照明光の光軸
に対して所定の角度傾斜した方向から上記対象物を光学
的に検出する光学的結像手段と、この光学的結像手段か
らのスペックル像のうち、予じめ設定された範囲のみの
スペックル像を選択的に検出してこれを電気的信号に変
換する検出手段と、上記加振手段によって加振された上
記対象物のスペックル像の電気信号の時間的変化を解析
する解析手段とを設け、上記対象物の接合状態を非接触
で検出しうるように構成したもので、と〈Ｋレーザ発信
器からの照明光の光軸に対してスペックル像を検出する
検出手段の光軸を平行にし次いで、上記対象物に照射さ
れたレーザ照射位置を斜め方向よシ検出するようＫした
ことを特徴とするものである。すなわち、上記レーザス
ペックルとは、対象物にレーザ光を照射し、光学的結像
手段によ勺上記対象物の光学儂を検出したとき、コント
ラストの強い斑点が検出される゛。

これはレーザスペックルと呼ばれ、竜小な凹凸を有する
対象物表面で散乱したレーザ光が互いに不規則な位相関
係で干渉することによって発生するものである。このス
ペックルは、対象物の表面の移動に伴なって移動するの
で、これＫよって対象物の移動およびこの時間変化によ
って対象物に発生する振動を検出することができる。ま
た、上記スペックル像を検出する際Ｋ、光学的結像手段
の合焦位置からけずれたとき、この対象物の移動量を拡
大して検出することが知られている。本発明は上記の原
理に基いて欠陥の検出を行なうものであるが、上記欠陥
の見逃しを防止するため、レーザ発信器からの照明光の
光軸に対して光学的結像手段の光軸を平行忙しないで対
象物に照射されたレーザ照射位置を斜めの方向から検出
するように構成し、これＫよ）正しく被検査リードにレ
ーザ光が照射して検査している場合（第３図−）参照）
に対してそうでない場合（第３図ら）参照）には異なっ
た位置にスペックル像が検出されるので、これを識別検
出することによシ、たとえリードの浮きおよびリードの
位置ずれが同時に発生しているようなときでも、これを
見逃すことなく検出することが可能である。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を示す図面について説明する・第１
図は本発明の実施例を示す複合状態検出装置の説明図で
ある。同図において、１はＬＳＩ（またはｘｃ）ＫＬ、
て、被検査はんだ何部１ａを介してその下方位置に配置
されたプリント基板６に接続している。このプリント基
板６はテーブル７上に位置決め固定されている。８はレ
ーザ発信器にして、レーザ光をその先軸８ａが上記被検
査はんだ封部１ａのリード上面中央部に向って垂直に照
射する如く配置されている。９はビームエキスパンダに
して、上記レーザ発信器８の下方のレーザ光の光軸８ａ
上に配置され、上記レーザ発信器８からのレーザ光を平
行光とする。１０ｍはレンズにして。

上記ビームエキスパンダ９の下方のレーザ光の光軸８ａ
上に配置され、レーザ光を上記被検査はんだ封部１ａの
リード面に集光させる如く配置されている。１１は光電
子増幅管であって、受光軸８ｂ上にあってレンズ１０ｂ
　Ｋよる結像位置１０ｏからはずれた位置にあるピンホ
ール１２の小穴１２ｍを通じて上記はんだ封部１ａのリ
ード上面から反射したレーザ受光を電気的信号に変換す
る。１３はノズルにして先端を上記被検査はんだ封部１
ａのリード上面に対向し、後述のマイク四コンビエータ
１７の指令によ）気体供給源（図示せず）からの高圧気
禄（空気）を被検査はんだ封部１ａに吹き付ける如く配
置されている。１４は低周波通過フィルタ（ＬＰＦ）に
して、第５図−１に示す如く、低周波遮断周波数″’ｔ
　ｆＴ、ｃとしたとき、仁の低周波連断周波数ｆｆ、Ｃ
以下の信号成分（通過周波数領域）は主として、上記光
電子増幅管１１にピンホール１２を通じてスペックル光
が轟ってｈるか否か、すな、わち。

レーザ光が正しく嶋りているか否かを示し、連続的に検
査を行なっているときの上記ノズル１３からリードに向
って吹き付けている高圧気体の吹き付は周期をＴとした
とき、上記低周波遮断周波数ム直とはくｆムＣの関係になる苓うＫする。１５は高岡、波透過フィルタ
（ＩＩＬＦ）Ｋｌ、て、第５図ら）に示す如く、高周波
遮断周波数をｔｔｉａとし、上記ノズル１３から高圧気
体が吹き付けられることＫよ）正しくはんだ付けされて
いない浮きリードに発生する固有振動数の最小値をｆ８
Ｌとしたとき、ｆｓｔｃ＜　　ｆｅｚ ’ＬＯ＜＜　ｆｉｃとする。すなわち、高周波通過フィルタ１５の高周波遮
断周波数ｆｌｏ以上の信号成分（高周波通過領域）は上
記ノズル１３から吹き付けられた高圧気体によ〕浮きリ
ードが振動したとき、これに伴なって光電子増幅管１１
に当ったスペックル光が高速で振動している場合である
。１６ｍ、１，６ｂけ２個のＡ／Ｄ変換器であって夫々
上記低周波通過フィルタ１４および高岡液通過フィルタ
１５からの信号をディジタル信号に変換する。１７けマ
イクｃ１コンビ晶−タ（また＃ｉオニコンビ為−タ）で
ｆ５カ、上記レーザ発信器８からのレーザ光の光軸軸が
被検査はんだ封部１ａのリード上面中央部に照射する如
（ＮＧデータ（図示せず）を参照して後述のテーブル制
御装置１８に指令を与える。かつ第４図に示す如く、上
記２個のＡ／Ｄ変換器１６ｍ、１６ｂからのディジタル
信号が入力してからｔ１秒後止記ノズル１３からリード
面に高圧気体を吹き付け、これからｔ２秒後止記ノズル
１３からの高圧気体の吹き付けを停止させる。さらに上
記２個のＶＤ変換器ＩＳａ、１６ｂからのディジタル信
号を検出して被検査はんだ封部１ａのリードの欠陥を判
定し、かつ１個のリードＯ欠陥判定後、後述のテーブル
制御装置１８に指令を与えてテーブル４をつぎのリード
位置まで移動させる。１Ｂはテーブル制御装置であ〕、
上記マイク四コンビーータ１７の指令に基づいてモータ
１９を駆動したとき、ネジ軸２０およびナツト２１を介
してテーブル４を移動させる。　　　゛つぎに欠陥判定動作について第４図によ）説明する。マ
イクロ、コンビ１−夕１７＃ｉ、　２個のＡ／Ｄ変換器
１６ａ、１６ｂからの信号を入力してからｔ１秒経過す
ると、　ｔｚ秒だけノズル１３からリードに向りて高圧
気体を吹き付ける。このとき正しくはんだ付けされたリ
ードの場合には第４図−）Ｋ示す如く、低周波通過フィ
ルタ１Ｌおよび高周波通過フィルタ１５を通過した信号
は共にノズル１３からリードに向って高圧気体を吹き付
けた前後およびノズル１３から高圧気体の吹き付けを停
止した前後に大きな変化を発生しないが、リードが正し
くはんだ付けされていない場合には、第４１図らＩＫ示
す如く、高周波通過フィルタ１５を通過し良信号のみが
、ノズル１３からリードに向って高周気体を吹き付けた
直後から、ノズル１３からの高圧気体の吹き付けを停止
するまでの間、大きく振動を発生する。またリードの位
置ずれなどによシレーザ光の光軸８ａ２＞！−ドの上面
中央部を正しく照射していない場合たとえば第１図に破
線にて示す如くスペックル像を形成している場合には、
光電子増幅管１１にレーザ光が入射されないで、第４図
（ｃｌに示す如く、低周波通過フィルタ１４の出力信号
は一定値ＶｔＨ以下になる。ただし、ノズル１３からの
高圧気体の吹き付けによってリードが位置ずれを生じた
場合には、第４図１ｄ）Ｋ示す如くノズル１ｓから高圧
気体を吹き付けてリードが位置ズレを発生したときから
、低周波通過フィルタ１４、の出力信号は一定値Ｖ？Ｉ
以下になる。そこで。

上記マイクロプンピ為−夕１７はつぎのどとく欠陥判定
を行なう。

（１）すなわち高圧気体の吹き付は前の低周波通過フィ
ルタ１４からの出力信号が一定値ｖ１に対して等しいか
あるいけそれ以下のとき・・・・・・擬欠陥（２）　　高圧気体の吹き付は前の低周波通過フィルタ
１４からの出力信号が一定値ｖｙｉｔよシも大きく。

（２，１）　　高圧気体吹き付は後の低周波通過フィル
タ１４からの出力信号が一定値ｙ！Ｍ　Ｋ対して等しい
かあるいけそれ以下のとき・・・・・・リードの浮き欠
陥（２，１）　　高圧気体吹き付は後の低周波通過フィル
タ１４からの出力信号が一定値Ｖ！重よ）大きく（イ）高圧気体吹き付は後の高周波通過フィルタ１５か
らの出力信号が振動をしているとき・・・・・・リード浮き欠陥 −高圧気体吹き付は後の高周波通過フィルタ１５からの
出力信号が振動をしていないとき・・・・・・良品０４種類の状態を識別し、欠陥判定を行なう。欠陥判定
結果は直ちに出力するか、あるいは一旦メモリに蓄積し
たのち、すべての欠陥判定結果が出たとき出力するかは
必要に応じて選択することができる。まえ、欠陥マーク
打刻機構を設置して欠陥リードに欠陥マーりを打刻する
こともできる。

このようにマイクロコンビ為−夕１７が１個のり−ドの
欠陥判定が終了すると、該マイクロコンビーータ１７か
らの指令に基づいてテーブル制御装置１８がモータ１９
１ｆｃ駆動してテーブル７をつぎのリード位置まで移動
し、以下上記作用を繰返すととＫよ〕、すべてのリード
の欠陥判定を行なうことができる。なお１本実施例にお
けるレーザ発信器８はたとえば■・−Ｎｏなどのガスレ
ーザ、ルビーなどの固体レーザ、半導体レーザなど可干
渉性のめるレーザ光を出力するものであればよく、また
上記光電子増幅管１１け光源の波長に感度を有し、スペ
ックル像を検出するのに必要な感度があって、スペック
ル像の光量振動を検出できるものであれば、たとえば光
電管、フォトトランジスタ、フォトダイオードなどを使
用することができ。

とくに受光部の小さいフォトダイオードを使用すればピ
ンホール１２を取除くことができる。さらに検出信号の
フィルタリング（低周波通過フィルタ１４および高周波
通過フィルタ１５）および判定処理（マイクロコンビ凰
−夕１７）などは、上記に述ぺたと同等な機能を有する
ものであれば、上記以外のものに変形することが可能で
あ夛、かつ投光光学系（レーザ発信器８．ビームエキス
パン／９およびレンズ１０ａなど）および受光光学系（
光電子増幅管１１、ピンホール１２．およびレンズ１０
ｂなど）の位置を上記と逆にしたシ、角度関係が上記と
異なったルすることも可能である。

したがって、本実施例によれば比較的簡単な構成にして
、非接触で、高速、高信頼の接合状態検査を行なうこと
ができる。

つぎに第６図によシ本発明の他の一実施例について説明
する。本実施例においては被検査はんだ付は部２のリー
ドの加振方法として電磁石２５を用い、マイクｃ１コン
ビ凰−夕１７からの指令に基いて電磁石制御回路２２が
、上記電磁石２３を駆動するもので、上記以外は前記の
実施例と同一であるから、第１図と同一符号を示してい
る。そして上記電磁石２３の駆動は第７１図に示す如＜
、Ｎ極、Ｓ極を交互に反転させて行なうものである。

なお、本実施例における電磁石２３の代）Ｋ永久磁石ま
たは電磁石を回転軸の周ＪＫ回転させて被検査リード上
の磁界を変化させることも可能である。したがって本実
施例によれば、磁性材料で形成された被検査対象部品を
低騒音かつ非接触で。

高速、高信頼の接合状態検査を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明は非接触で接合部の加振、高感
度振動を検出して接合部の接合状態を高速度で高信頼性
のある検査を行なうことができる。

また投光光学系と受光光学系との各光軸とを平行にしな
いで、ある角度をもって配置されているので、たとえ被
検査対象部品の取付位置がずれていても、被検査対象部
品の所定位置を正しくレーザ光が照射することができ、
これによって被検査対象部品の欠陥を見逃がすことなく
検査することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す接合状態検出装置の説
明図、第２図は本発明の検査対象物品を示す斜視図であ
って同図−）はフラットパッケージ形部品のけんだ何部
を示す図、同図ら）はＬＳＩなどのワイヤ・ボンディン
グ箇所を示す図、同−図（ｏｌは同図１ａ）および同図
ｆｂ）の基本的な構成図、第３図は第１図に示す光学系
の作動説明図であって同図ｉ）は正しい被検査リードの
場合、同図らｌＦｉ正しく接合されていない被検査リー
ドの場合を示す図、第４図は高圧気体の吹き付は開始お
よび停止に応じて得られる低周波通過フィルタおよび高
周波通過フィルタの出力信号曲線であって同図（ａｌは
正しくけんだ付けされたリードの場合、同図０３）は正
しくはんだ付けされないリードの場合、同図１ａｌはレ
ーザ光がリードの上面中央部に正しく照射されていない
場合、同図Ｗは高圧気体の吹き付は後リードが位置ずれ
を生じた場合をそれぞれ示す図、第５図はフィルタの特
性を説明する図、第６図は本発明の他の一実施例を示す
接合状態検出装置の説明図、第７図はその電磁石の磁界
曲線図である。１・・・フラットパッケージ形部品、１ａ・・・はんだ
何部、２・・・ＬＳＩなどのワイヤ・ボンディング箇所
。３・・・第１の物体、Ｌ・・・第２の物体、５・・・接
合部。６・・・プリント基板、７・・・テーブル、８・・・レ
ーザ発信器、　８ａ・・・照射光軸、８ｂ・・・受光軸
、９・・・ビームエキスパンダ％１０ｍ、１０ｂ・・・
レンズ、１０ｏ・・・結像位置、１１・・・光電子増幅
管、１２・・・ピンホール、１３・・・ノズル、１４．
・・・低周波通過フィルタ、１５・・・高周波通過フィ
ルタ、１６ｍ、１ｉＳｂ・・・２個のＡ／ｂ変換器、１
７−・・マイクロコンビ島−タ、１Ｂ・・・テーブル制
御装置、１９・・・モータ、２０・・・ネジ軸、２１・
・・ナツト、２２・・・電磁石制御回路、２３・・・電
磁石。

Claims

【特許請求の範囲】

１、対象物に非接触で外力を加える加振手段と、対象物
の被検査接合部を照射するレーザ発信系と、このレーザ
発信系からのレーザ光の光軸に対して所定の角度傾斜し
た受光軸上に配置され上記対象物の被検査接合部を検出
する光学的結像手段と、この光学的結像手段で検出され
たスペックル像のうち、予じめ設定された範囲のみのス
ペックル像を選択的に検出してこれを電気的信号に変換
する検出手段と、上記加振手段によって加振された上記
対象物のスペックル像の電気信号の時間的変化を解析す
る解析手段とを設けたことを特徴とする接合状態検出装
置。