JP5377245B2

JP5377245B2 - Ｌｅｄの実装構造の検査方法及び検査装置

Info

Publication number: JP5377245B2
Application number: JP2009267866A
Authority: JP
Inventors: 威中筋; 一功葛原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP2011114083A

Description

本発明は、ＬＥＤがフリップチップ実装された配線板におけるＬＥＤの実装が適切であるか否かを検査する検査方法及び検査装置に関する。

従来から、ＬＥＤがフリップチップ実装された配線板におけるＬＥＤの実装構造の良否を判定する検査方法として、配線板に電流を流してＬＥＤと配線板の接合部の発熱を赤外線カメラで測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。図５は、このようなＬＥＤの実装構造の検査方法に用いられる検査装置１０１の構成を示す。この検査装置１０１は、基板１２２上にＬＥＤ１２１がフリップチップ実装された配線板１０２に電流を供給する電源１０３と、ＬＥＤ１２１と基板１２２の接合部であるバンプ１２４を撮像する赤外線カメラ１０４と、赤外線カメラ１０４で撮像された温度画像データを基にして実装が適切であるか否かを判定する画像処理部１０５と、を備える。

画像処理部１０５は、赤外線カメラ１０４によって得られた温度画像データから温度ヒストグラムを生成する画像処理部１５１と、良品の温度分布データが格納される記憶部１５２と、画像処理部１５１で生成された温度ヒストグラムと記憶部１５２に格納された良品の温度分布データを比較して実装の良否を判定する判定部１５３と、を有する。

図６は、上記のように構成された検査装置１０１を用いて行う検査方法に係るフローチャートを示す。まず、ＬＥＤ１２１が実装された配線板１０２に電源１０３から電流を供給し（Ｓ１０１）、電流を一定時間流して発熱させたバンプ１２４を赤外線カメラ１０４で撮像する（Ｓ１０２）。赤外線カメラ１０４の撮像によって得られた温度画像データを画像処理部１５１で処理して温度ヒストグラムを生成する（Ｓ１０３）。

生成された温度ヒストグラムと記憶部１５２に格納された良品の温度分布データを比較して、温度ヒストグラムが温度分布データの範囲内か否かを判定部１５３で判定する（Ｓ１０４）。温度ヒストグラムが温度分布データの範囲内であると判定されたとき（Ｓ１０４でＹＥＳ）、配線板１０２を良品トレイへ移し（Ｓ１０５）、温度ヒストグラムが温度分布データの範囲外であると判定されたとき（Ｓ１０４でＮＯ）、配線板１０２を不良品トレイへ移す（Ｓ１０６）。このようにして、検査装置１０１を用いてＬＥＤ２１の実装構造の検査を行う。

しかしながら、この検査装置１０１を用いて行う検査方法では、ＬＥＤ１２１自身が発光によって発熱するので、ＬＥＤ１２１の発熱をバンプ１２４の発熱と誤検知する虞がある。また、検査装置１０１は、赤外線カメラ１０４を備えるのでコスト高となる。

特開平１０−３３５９００号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、赤外線カメラを用いずにＬＥＤ実装の良否判定を行うことができ、ＬＥＤの発熱による誤検知が発生せず、検査コストの低減を図ることができるＬＥＤの実装構造の検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、配線板に実装されたＬＥＤの実装構造を検査する検査方法において、前記ＬＥＤが接続された前記配線板の配線パターン間に複数の値の電流を時系列に供給する電流供給ステップと、前記電流供給ステップにより供給された各電流値ごとに前記配線パターン間の電圧を測定する測定ステップと、前記測定ステップにより測定された各電圧値の変化率を演算する変化率演算ステップと、前記変化率演算ステップにより得られた変化率が予め定められた範囲内にあるとき、実装が適切であると判定する判定ステップと、を備えるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のＬＥＤの実装構造を検査する検査方法において、前記測定ステップは、各電流値間の電圧値の推移を測定し、前記判定ステップは、電圧値の推移が予め定められた範囲内にあるとき、実装が適切であると判定するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤの実装構造を検査する検査方法において、前記電流供給ステップは、微小電流からＬＥＤの定格電流までの範囲で電流を供給するものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載のＬＥＤの実装構造を検査する検査方法において、前記測定ステップは、電流供給ステップによりＬＥＤに定格電流が供給されるときに該ＬＥＤの光特性を測定し、前記判定ステップは、光特性が予め定められた範囲内にあるとき、実装が適切であると判定するものである。

請求項５の発明は、配線板に実装されたＬＥＤの実装構造を検査する検査装置において、前記ＬＥＤが接続された前記配線板の配線パターン間に複数の値の電流を時系列に供給する電流供給手段と、前記電流供給手段により供給された各電流値ごとに前記配線パターン間の電圧を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された各電圧値の変化率を演算する変化率演算手段と、変化率の上限値と下限値が格納される記憶手段と、前記変化率演算手段により得られた変化率が、前記記憶手段に格納された変化率の上限値と下限値の範囲内にあるとき、実装が適切であると判定する判定手段と、を備えるものである。

請求項１の発明によれば、配線パターンに供給した電流値ごとに測定された電圧値の変化率によってＬＥＤ実装の良否判定を行うので、ＬＥＤの発熱による誤検知が発生せず、良否判定を確実に行うことができる。また、赤外線カメラを用いないので、検査コストを低減することができる。

請求項２の発明によれば、電圧値の推移によってＬＥＤ実装の良否判定を行うので、電圧値の変化率による良否判定では見つけることができなかった不良品を発見することができ、良否判定の確実性が向上する。

請求項３の発明によれば、幅広い値の電流を印加してＬＥＤ実装の良否判定を行うので、その確実性が向上する。

請求項４の発明によれば、光特性によってＬＥＤ実装の良否判定を行うので、電圧値の変化率及び推移による良否判定では見つけることができなかった不良品を発見することができ、良否判定の確実性が向上する。

請求項５の発明によれば、上記のような効果が得られる検査装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤの実装構造の検査装置のブロック図。同検査装置を用いたＬＥＤの実装構造に係る検査方法のフローチャート。良品の電圧値及び変化率と、不良品の電圧値及び変化率を示すグラフ。良品の電圧値の推移と、不良品の電圧値の推移を示すグラフ。従来のＬＥＤの実装構造の検査装置のブロック図。同検査装置を用いたＬＥＤの実装構造に係る検査方法のフローチャート。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤの実装構造の検査装置について、図１乃至図４を参照して説明する。図１に示されるように、ＬＥＤの実装構造の検査装置１（以下、検査装置という）は、ＬＥＤ２１が実装された配線板２に電流を供給する電源３と、配線板２の電流と電圧を測定する電流・電圧測定装置４と、ＬＥＤ２の光特性を測定する光特性測定装置５と、ＬＥＤ２１の実装が適切であるか否かを判定する演算・判定装置６と、配線板２を固定するステージ７と、を備える。なお、光特性測定装置５は、光特性を用いた検査をする場合に必要なものである。

配線板２は、基板２２と、基板２２上に形成された配線パターン２３と、配線パターン２３上にアレイ状に並べられている突起状のバンプ２４と、を有する。ＬＥＤ２１は、バンプ２４を介して配線パターン２３と電気的に接続されて、基板２２にフリップ実装される。

電源３は、給電線で繋がった検査プローブ３１を有し、この検査プローブ３１を介して配線パターン２３と電気的に接続する。電流・電圧測定装置４は、配線パターン２３と直列になるようにして電源３と繋げられる電流測定部４１と、配線パターン２３と並列になるようにして電源３と繋げられる電圧測定部４２と、を有する。電流・電圧測定装置４や光特性測定装置５で測定された種々の測定値は、演算・判定装置６に供給される。

演算・判定装置６は、電圧測定部４２で測定された電圧値の変化率を演算する演算部６１と、良品の電圧値、変化率及び光特性に係る予め定められた範囲のデータが格納される記憶部６２と、測定値又は変化率と記憶部６２に格納されたデータを比較して実装の良否を判定する判定部６３と、を有する。

ＬＥＤ２１は、サファイア基板上にバッファ層、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を順に積層して形成される。ｎ型半導体層は表面にｎ型電極が形成され、ｐ型半導体層は表面に電流拡散膜とｐ型電極が形成される。電流拡散膜は、光の反射率が高く、導電性の金属から成る。ＬＥＤ２１は、ｎ型電極とｐ型電極を電源と電気的に接続して電流を流すことで発光する。

基板２２は、セラミック、樹脂、フィルム、金属、リードフレーム、シリコン、窒化アルミニウムなどの材料から成る。配線パターン２３は、銅、ニッケル、金、タングステン、アルミニウム、銀、ロジウム等の材料から成り、プリント印刷又は電気めっき等によって基板２２上に形成される。バンプ２４は、Ａｕ、Ａｇ又はＣｕ等の導電性を有する材料から成り、電気めっきによって配線パターン２３上に形成される。

図２は、上記のように構成された検査装置１０１を用いて行う検査方法に係るフローチャートを示す。まず、ＬＥＤ２１が実装された配線板２をステージ７上に固定し（Ｓ１）、配線パターン２３に検査プローブ３１を繋ぐ（Ｓ２）。検査プローブ３１を介して電源３から配線パターン２３に、低電流の微小電流Ｉａから高電流の定格電流Ｉｂまでの電流を時系列に印加する（Ｓ３）。微小電流Ｉａから定格電流Ｉｂまでの幅広い値の電流を配線パターン２３に印加してＬＥＤ２１の実装の良否判定を行うので、その確実性が向上する。なお、配線パターン２３に高電流から低電流までの電流を時系列に印加してもよい。

微小電流Ｉａを印加したときの電圧Ｖａと、定格電流Ｉｂを印加したときの電圧Ｖｂを電流・電圧測定装置４で測定する（Ｓ４）。さらに、電流ＩａからＩｂまでを印加したときの電圧値の推移を電流・電圧測定装置４で測定する（Ｓ５）。定格電流Ｉｂを印加したときのＬＥＤ２１の全光束、色度、相関色温度などの光特性を光特性測定装置５で測定する（Ｓ６）。電流・電圧測定装置４で測定された電圧Ｖａ、Ｖｂを基にして、Ｖｂ／Ｖａで定義される変化率Ａを演算部６１で演算する（Ｓ７）。

予め定められた変化率の上限値ｘと下限値ｙのデータを記憶部６２から取り出し、変化率Ａが上限値ｘと下限値ｙの範囲内（ｘ＜Ａ＜ｙ）であるか否かを判定する（Ｓ８）。この変化率によって判定する判定ステップの詳細は後述する。

変化率Ａが予め定められた範囲内であると判定されたとき（Ｓ８でＹＥＳ）、良品の電圧ＶａからＶｂまでの推移であるＩ−Ｖ特性曲線を基にして予め定められた範囲のデータを記憶部６２から取り出す。測定した電圧ＶａからＶｂまでの推移であるＩ−Ｖ特性曲線が、予め定められた範囲内であるか否かを判定する（Ｓ９）。この電圧値の推移によって判定する判定ステップの詳細は後述する。

電圧値の推移が予め定められた範囲内であると判定されたとき（Ｓ９でＹＥＳ）、予め定められた光特性の上限値と下限値のデータを記憶部６２から取り出す。光特性測定装置５で測定した光特性の値が予め定められた上限値と下限値の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０）。光特性によってＬＥＤ２１の実装の良否判定を行うので、電圧値の変化率及び推移による良否判定では見つけることができなかった不良品を発見することができ、良否判定の確実性が向上する。なお、検査コスト削減のために、電圧値の推移に係る測定及び判定（Ｓ５、Ｓ９）を省略してもよく、その場合でもＬＥＤ実装の良否判定は支障なく行うことができる。

光特性の値が予め定められた範囲内であると判定されたとき（Ｓ１０でＹＥＳ）、検査プローブ３１を配線パターン２３から外し、ステージ７から取り外した配線板２を良品トレイへ移す（Ｓ１１）。変化率、電圧値の推移又は光特性が予め定められた範囲外であると判定されたとき（Ｓ８、Ｓ９又はＳ１０でＮＯ）、検査プローブ３１を配線パターン２３から外し、ステージ７から取り外した配線板２を不良品トレイへ移す（Ｓ１２）。

図３は、電圧値のばらつきと、電圧値の変化率に係るグラフを示す。縦の実線は良品の電圧値のばらつきの幅を示し、縦の一点鎖線は不良品の電圧値のばらつきの幅を示す。また、実線の矢印の傾きは良品の電圧値の変化率を示し、一点鎖線の矢印の傾きは不良品の電圧値の変化率を示す。これら電圧値のばらつきは、配線パターン２３に一定の電流を印加したとき、配線板２の個体差によって生じる。しかし、電圧値から演算された変化率は、配線板２の個体差によるばらつきが少ない。このため本発明では、電圧値を比較するのではなく、電圧値の変化率を比較してＬＥＤ２１の実装の良否判定を行う。もし、電圧値を比較してＬＥＤ２１の実装の良否判定を行うと、電流Ｉａ、Ｉｂのいずれを印加したときも、測定した電圧値が良品と不良品の電圧値のばらつきの幅が重なっている部分に該当する場合があり、この場合には良否判定を行うことができない。

図４は、電圧値の推移であるＩ−Ｖ特性曲線に係るグラフを示す。良品のＩ−Ｖ特性曲線（実線）を基にして予め定められた範囲（灰色で表示）と、不良品のＩ−Ｖ特性曲線（一点鎖線）を示す。Ｉ−Ｖ特性曲線によって良否判定を行った場合、不良品のＩ−Ｖ特性曲線は、予め定められた範囲外の部分があるので、不良品と判定される。しかし、電圧値の変化率で良否判定を行った場合、不良品のＩ−Ｖ特性曲線は、微小電流Ｉａの電圧値と定格電流Ｉｂの電圧値が予め定められた範囲内であるので、不良品であるにも関わらず良品と判定されてしまう。このため、電圧値の推移によって判定することで、電圧値の変化率による判定では見つけることができなかった不良品を発見することができ、ＬＥＤ２１の実装の良否判定の確実性が向上する。

上記のように行われる本実施形態の検査装置１を用いる検査方法においては、電圧値の変化率によってＬＥＤ２１の実装の良否判定を行うので、ＬＥＤ２１の発熱による誤検知が発生せず、良否判定の確実性を向上させることができる。また、赤外線カメラを用いないので検査コストの低減を図ることができる。

また、上記実施形態では、光特性装置５を用いて光特性の測定及び判定（Ｓ６、Ｓ１０）を行うものを示したが、この光特性による検査を省いても、ＬＥＤ実装の良否判定は支障なく行うことができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、変化率ＡがＶｂ／Ｖａと定義されているものを示したが、変化率ＡがＶａ／Ｖｂと定義されているものであっても構わない。変化率Ａの定義をＶａ／Ｖｂに変更した場合、変化率の上限値ｘと下限値ｙの値も変化率Ａに対応する値に変更する。

１検査装置
２配線板
２１ＬＥＤ
２３配線パターン
３電源（電流供給手段）
４２電圧測定部（測定手段）
５光特性測定装置（測定手段）
６１演算部（変化率演算手段）
６２記憶部（記憶手段）
６３判定部（判定手段）

Claims

配線板に実装されたＬＥＤの実装構造を検査する検査方法において、
前記ＬＥＤが接続された前記配線板の配線パターン間に複数の値の電流を時系列に供給する電流供給ステップと、
前記電流供給ステップにより供給された各電流値ごとに前記配線パターン間の電圧を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにより測定された各電圧値の変化率を演算する変化率演算ステップと、
前記変化率演算ステップにより得られた変化率が予め定められた範囲内にあるとき、実装が適切であると判定する判定ステップと、を備えることを特徴とするＬＥＤの実装構造の検査方法。
前記測定ステップは、各電流値間の電圧値の推移を測定し、
前記判定ステップは、電圧値の推移が予め定められた範囲内にあるとき、実装が適切であると判定することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの実装構造の検査方法。
前記電流供給ステップは、微小電流からＬＥＤの定格電流までの範囲で電流を供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤの実装構造の検査方法。
前記測定ステップは、電流供給ステップによりＬＥＤに定格電流が供給されるときに該ＬＥＤの光特性を測定し、
前記判定ステップは、光特性が予め定められた範囲内にあるとき、実装が適切であると判定することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤの実装構造の検査方法。
配線板に実装されたＬＥＤの実装構造を検査する検査装置において、
前記ＬＥＤが接続された前記配線板の配線パターン間に複数の値の電流を時系列に供給する電流供給手段と、
前記電流供給手段により供給された各電流値ごとに前記配線パターン間の電圧を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された各電圧値の変化率を演算する変化率演算手段と、
変化率の上限値と下限値が格納される記憶手段と、
前記変化率演算手段により得られた変化率が、前記記憶手段に格納された変化率の上限値と下限値の範囲内にあるとき、実装が適切であると判定する判定手段と、を備えることを特徴とするＬＥＤの実装構造の検査装置。