JPH03188307A - バイアホール検査装置 - 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】 〔概要〕 この発明は、セラミック基板上のバイアホール欠陥を光
学的に検査するバイアホール検査装置に関し、 光切断法を用い、しかも１μｍレベルの微小凹凸を検出
して、バイアホール欠陥を正確に判定することを目的と
し、 検査対象となるセラミック基板上にレーザビームを走査
しつつその再帰反射光に基いて当該レーザビームがバイ
アホールを通過するタイミングを検出するホール位置検
出用光学系と、前記ホール位置検出用光学系の走査ビー
ムを光源として、検査対象となるセラミック基板の表面
高さを光切断法により検出する表面高さ検出用光学系と
、前記表面高さ検出用光学系で検出される各走査位置毎
の基板高さのうちで、前記ホール位置検出用光学系で検
出されるバイアホール通過部分を除いた部分の平均値を
求める手段と、前記平均値に基づき設定されたしきい値
を基準としてバイアホール通過部分の基板高さを２値化
することにより、バイアホール表面の性状を判定する手
段と、を具備して構成する。

〔産業上の利用分野〕

この発明は、セラミック基板上のバイアホール欠陥を光
学的に検査するバイアホール検査装置に関する。

この種のセラミック多層基板の製作にあたっては、先ず
各層基板のバイアホールに導通体である金属銅を充填を
しておき、次いで同様にしてなる各層基板を互いに重ね
合わせた後、これを所定温度で焼結して全体を完成する
。

このため、セラミック多層基板におけるスルーホールの
信頼性を保証するには、焼結前の状態において、各層基
板のバイアホール内に導通体である金属銅が正しく充填
されているかを検査せねばならない。

しかし、焼結前における各層基板は半透明状を呈してい
るため、これにレーザビームを照射して所謂光切断法に
よりバイアホール欠陥を検査しようとすると、金属銅充
填部分の凹凸判定基準となる基板の表面高さを正確に検
出することができず、その為金属銅充填部分の凹凸検出
能力には限界があった。

〔従来の技術〕

昨今、パターンの高密度化、信号処理速度の高速化に伴
い、プリント基板の材質はプラスチック系からセラミッ
ク系へと移り変わりつつある。

セラミック系素材は、プラスチック系素材に比べ、熱伝
導率が良いことおよび高絶縁性を有すること等の利点を
有し、このため高速の信号処理用基板に適している。

セラミック基板の作成にあたっては、従来のプラスチッ
ク系基板とは全く異なる製造方法が採用される。例えば
、多層基板の各層を接続するスルーホールの構成に着目
すると、プラスチック基板の場合には、各層を積層した
後、それらに貫通光を開け、内部を銅メツキして、電気
的導通をとっている。

しかるに、セラミック基板の場合には、各層を積層する
前に、−枚ごとに孔（バイアホール）を開け、内部に導
通体である金属銅を充填しておき、最後に各層を重ね合
わせた後、これらを焼結して全体を完成する。

このため、スルーホールの信頼度を保証するには、各層
で導通体が各バイアホールに確実に充填されているかを
検査する必要がある。

バイアホールの数は、基板の一面当たり数万個にもおよ
び、検査の自動化が要請されている。

また、バイアホールの検査は、焼結前とともに焼結後に
ついても必要である。すなわち、積層した後の表面には
金属銅のバイアホールが表れている。この部分は、基板
表面に搭載する電子部品との電気的接続を行う役目があ
る。

焼結後の多層基板表面に表れるバイアホールの性状の幾
つかの例を第５図に示す。

同図において、正常ホール１の場合には、導通体である
金属銅は基板４のほぼ表面高さまで、ノ＜イアホール内
に密に充填されている。

また、凹凸ホール２の場合には、導通体である金属鋼は
粗に充填されており、この為バイアホールの表面には数
μｍ程度の微小凹凸が残されている。

また、陥没ホール３の場合には、導通体である金属鋼は
基板４の表面まで満たされておらず、この為バイアホー
ル部分には比較的大きな陥没が残されている。

そして、凹凸ホール２、陥没ホール３が存在すると、接
合部の電気的接触面積が許容値以下となったり、甚だし
き場合には接触不能となり、回路の動作不良が生ずる。

尚、以上は焼結後の多層基板において説明したが、焼結
前の各層基板においても同様なバイアホール欠陥が生ず
る。

ところで、一般に表面が平坦な部材上の凹凸欠陥を光学
的に検査する技術としては、レーザビームを用いた光切
断法が知られている。

この光切断法においては、部材表面の平坦部分を基準高
さにとり、これをしきい値として凹凸欠陥を検出するよ
うにしている。。

しかしながら、セラミック基板４は半透明状を呈してい
るため（特に、焼結前にその傾向が強い）、これにレー
ザビームを照射すると、照射されたレーザビームは基板
４の表面において拡散してしまい、レーザビーム反射光
像の大きさが数十μｍとなり、これを高さ基準とした場
合バイアホール欠陥判定に必要な１μｍレベルの微小凹
凸を検出できないという問題点があった。

この発明は、上述の問題点に鑑み成されたものであり、
その目的とするところは、光切断法を用い、しかも１μ
ｍレベルの微小凹凸を検出して、バイアホール欠陥を正
確に判定できるようにしたバイアホール検査装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するために、検査対象と
なるセラミック基板上にレーザビームを走査しつつその
再帰反射光に基いて当該レーザビームがバイアホールを
通過するタイミングを検出するホール位置検出用光学系
と、前記ホール位置検出用光学系の走査ビームを光源と
して、検査対象となるセラミック基板の表面高さを光切
断法により検出する表面高さ検出用光学系と、前記表面
高さ検出用光学系で検出される各走査位置毎の基板高さ
のうちで、前記ホール位置検出用光学系で検出されるバ
イアホール通過部分を除いた部分の平均値を求める手段
と、前記平均値に基づき設定されたしきい値を基準とし
てバイアホール通過部分の基板高さを２値化することに
より、バイアホール表面の性状を判定する手段と、を具
備することを特徴とするものである。

〔作用〕

このような構成によれば、表面高さ検出用光学系で検出
される各走査位置ごとの基板高さの中で、ホール位置検
出用光学系で検出されるバイアホール通過部分を除いた
部分の平均値を求め、この平均値に基づき設定されたし
きい値を基準としてバイアホール通過部分の基板高さを
２値化し、バイアホール表面の正常を判定するように認
め、基板表面におけるレーザビーム拡散にも拘らず、基
板表面高さを正確に検出し得、これに基づき１μｍレベ
ルの微小凹凸ついてもを正確に検出することができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係わるバイアホール検査装置の１実
施例における光学系の構成を示す図である。

同図に示されるように、この実施例に示される光学系は
、検査対象となるセラミック基板上にレーザビームを走
査しつつその再帰反射光に基づいて当該レーザビームが
バイアホールを通過するタイミングを検出するホール位
置検出用光学系５と、ホール位置検出用光学系５の走査
ビームを光源として、検査対象となるセラミック基板の
表面高さを光切断法により検出する表面高さ検出用光学
系６とから構成されている。

ホール位置検出用光学系５は、レーザ発生源５１から発
生するレーザ光を、レンズ系５２．５３を介して収束さ
せるとともに、これを回転ミラー５５、レンズ系５６を
介して、バイアホール９を有するセラミック基板７上に
、走査軌跡８に示されるように走査するとともに、レン
ズ系５６、回転ミラー５５、ハーフミラ−５４を逆に戻
る再帰反射光を、レンズ系５７を介して光電素子５８に
導き、これにより二次元形状信号を得るようになってい
る。

後述するように、この二次元形状信号は、所定の２値化
回路を経由することにより、マスク信号ａに変換される
。

表面高さ検出用光学系６は、セラミック基板７の表面で
反射された反射光を、レンズ系６１を介して２分割ビー
ムスプリッタ６２上に結像させるとともに、２分割ビー
ムスプリッタ６２で分離された光を光電子増倍管６３Ａ
、６３Ｂで電気信号Ａ、Ｂに変換するとともに、さらに
演算器６４において（Ａ−Ｂ）／　（Ａ＋Ｂ）なる演算
を施すことにより、後述する高さ信号すを得るようにな
っている。

ここで、２分割ビームスプリッタ６２の構造は、よく知
られているように、透明なガラス板の下半分を反射領域
、上半分を透過領域とすることにより、それらの境界附
近に結像された像の分離分量により、その時点で走査さ
れているセラミック基板７の高さを検出するようにした
ものである。

この様にして得られた高さ信号すは、その後段にある処
理回路へと送られ、最終的に欠陥検出信号ｄが求められ
る。

第２図は、実施例の処理回路構成図、第３図は同処理回
路中におけるｎ走査分平均化回路の詳細構成図、第４図
は処理回路各部の信号状態を示す波形図であり、以下こ
れらの図面を参照しながら、処理回路の動作について説
明する。

前述したように、焼結前のセラミック基板７は半透明状
を呈しているため、走査軌跡８に沿ってレーザビームを
走査した場合、２分割ビームスプリッタ６２上にはその
輪郭がぼやけたスポット像が結像され、これを光電子増
倍管６３ａ、６３ｂを介して電気信号に変換した場合、
第４図に示されるように、高さ信号す中には基板上の高
さ１０μｍに相当するノイズ成分が混入される。

そのため、セラミック基板７の表面高さを基準にして、
バイアホール部９の凹凸を検出する場合、そのままでは
本願が目的とする１μｍ程度の凹凸を正確に検出するこ
とはできない。

そこで、第２図に示される処理回路においては、高さ信
号すをサンプルホールド回路１０に経由させることによ
り、高さ信号す中からバイアホール部分の信号を取り除
き、次いでこの鋼部除去後の高さ信号Ｃをアンプ１１、
アナログ・デジタル変換器１２を経由させることにより
デジタル化し、さらにｎ走査分平均化回路１３を通過さ
せることによって、セラミック基板７の高さ成分だけを
抽出する。

このｎ走査分平均化回路１３は、例えば第３図に示され
るように、アナログ・デジタル変換器１２から得られる
信号をｎ走査分だけ蓄えるＦＩＦＯ機能を有する画像メ
モリ１３ａと、この画像メモリ１３ａの毎走査における
同一タイミングの信号を取り出して加算・平均化を行う
加算・平均化回路１３ｂとから構成されており、これに
より毎走査周期中の該当信号レベルを加算平均化するこ
とによって、セラミック基板７の表面高さを正確に検出
するようにしたものである。

この様にして得られた表面高さ信号は、スライスレベル
設定回路１４に送られ、これによりセラミック基板７の
表面高さｈを基準としかつその上下に±Δｈだけの許容
幅を与えたスライスレベルが設定される。

次いで、このスライスレベルｈ＋Δｈ１ｈ−Δｈは所定
のウィンドウコンパレータ１５へと送られ、これにより
当初の高さ信号すの２値化処理が行われ、最終的に欠陥
検出信号ｄが得られる。

このように、本実施例のバイアホール検査装置によれば
、当初得られた高さ信号すからバイアホール部分の信号
を取り除き、次いでこれを時系列平均化処理することに
より、安定な高さ信号を生成し、この高さ信号を基準と
してバイアホール部分の２値化処理を行っているため、
バイアホール部分の微小凹凸を精密に測定することがで
き、例えば、１μｍレベルの計測精度を実現することが
できる。

また、ｎ走査分平均化回路１３を用いて基板高さを求め
ているため、第４図に示されるように、基板傾斜部分に
ついてもバイアホール部分の微小凹凸を正確に検出する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、この発明によれば、表面
高さ検出用光学系で検出される各走査位置ごとの基板高
さの中で、ホール位置検出用光学系で検出されるバイア
ホール通過部分を除いた部分の平均値を求め、この平均
値に基づき設定されたしきい値を基準としてバイアホー
ル通過部分の基板高さを２値化するようにしたため、セ
ラミック基板が半透明上を有することに起因して表面高
さ検出用光学系の出力中にノイズ成分が混入されている
場合にあっても、基板高さを安定的に捕らえ、これに基
づきバイアホール表面の正常を精密に検査し得、例えば
１μｍ程度の微小凹凸も確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の光学系構成図、 第２図は実施例の処理回路構成図、 第３図はｎ走査分平均化回路の詳細構成図、第４図は処
理回路各部の波形図、 第５図はバイアホールの性状例を示す図である。 ５・・・ホール位置検出用光学系 ６・・・表面高さ検出用光学系 ７・・・セラミック基板 ８・・・走査軌跡 ９・・・バイアホール １０・・・サンプルホールド回路 １１・・・アンプ １２・・・アナログ・デジタル変換器 １３・・・ｎ走査分平均化回路 １４・・・スライスレベル設定回路 １５・・・ウィンドウコンパレータ ａ・・・マスク信号 ｂ・・・高さ信号 Ｃ・・・鋼部除去後の高さ信号 ｄ・・・欠陥検出信号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 検査対象となるセラミック基板上にレーザビームを走査
   しつつその再帰反射光に基いて当該レーザビームがバイ
   アホールを通過するタイミングを検出するホール位置検
   出用光学系（５）と、前記ホール位置検出用光学系の走
   査ビームを光源として、検査対象となるセラミック基板
   の表面高さを光切断法により検出する表面高さ検出用光
   学系（６）と、 前記表面高さ検出用光学系で検出される各走査位置毎の
   基板高さのうちで、前記ホール位置検出用光学系で検出
   されるバイアホール通過部分を除いた部分の平均値を求
   める手段（１３）と、前記平均値に基づき設定されたし
   きい値を基準としてバイアホール通過部分の基板高さを
   ２値化することにより、バイアホール表面の性状を判定
   する手段（１５）と、 を具備することを特徴とするバイアホール検査装置。