JPH06317537A

JPH06317537A - 基板検査装置

Info

Publication number: JPH06317537A
Application number: JP10848293A
Authority: JP
Inventors: Nobusane Shibuya; 伸実渋谷; Moritoshi Ando; 護俊安藤; Koji Oka; 浩司岡; Giichi Kakigi; 義一柿木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1994-11-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は蛍光色素を含有するファイバを用い
て基板を検査する基板検査装置に関し、信頼度の向上及
び小型化、低コスト化を図ることを目的とする。【構成】グリーンシート１１の導電体１３が充填され
たバイアホール１２に光照射系３２で垂直方向からレー
ザ光３４ａを照射し、その反射光を該バイアホール１２
の両側斜め方向に配置した蛍光ファイバ束３７の側面に
入力させ、出力面から第１の光検知器３８に出力する。
そして、第１の光検知器３８の出力を比較回路３９で基
準電圧Ｖｒと比較して、バイアホール１２内の導電体１
３の充填状態を判断する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蛍光色素を含有するファ
イバを用いて基板を検査する基板検査装置に関する。

【０００２】近年、配線パターンの高密度化や信号処理
速度の高速化に伴って、プリント基板の材質が、プラス
チック系から高い熱伝導率や絶縁性を有するセラミック
系へと移行してきており、かつ多層基板となってきてい
る。多層のセラミック基板は、各配線パターンや導電体
が充填された複数のバイアホールが形成されたグリーン
シートを積層して焼結により形成される。

【０００３】このバイアホールは、一面当たり数万個形
成されるものもあり、導電体の充填量の確認検査を肉眼
から自動化することが要求されている。そして、自動化
にあたり信頼性が高く、小型、低コストのものが望まれ
ている。

【０００４】

【従来の技術】従来、プラスチック系の多層基板におけ
るスルーホールは、貫通孔（バイアホール）を形成して
内部に電気的導通を図るために銅めっきが施されるが、
セラミック系の多層基板の場合は、前述のように、グリ
ーンシートのバイアホールに導電体を充填して形成す
る。その導電体の充填状態を自動的に検査を行う場合に
光学的な方法で行う。

【０００５】ここで、図５に、検査対象を説明するため
の図を示す。図５（Ａ）〜（Ｄ）は、セラミック系の多
層基板における焼成前のグリーンシート１１に所定数の
バイアホール１２が形成され、そのバイアホール１２に
ペースト状の導電体１３を充填させたときの状態を示し
ている。

【０００６】図５（Ａ）は、バイアホール１２全体に導
電体１３が充填された場合のもので、正常な状態を示し
ている。図５（Ｂ）はバイアホール１２に導電体１３が
全く充填されていない状態であり、図５（Ｃ）は導電体
１３が充填不足で上部に空間がある状態であり、図５
（Ｄ）は図５（Ｃ）の導電体１３の上面が左右非対称で
ある状態である。図５（Ｄ）は仮に導電体１３の一部が
バイアホール１２の上部まで達していても、空間がある
状態では、グリーンシート１１間の配線パターンの導通
が得られない。

【０００７】そこで、図６に、従来の基板検査装置の構
成図を示す。図６の基板検査装置２１は、例えば特開平
１ー２９７１８９号（特願昭６３ー１２４９４４号）に
記載されているように、大別して光照射系２２と斜め観
測系２３で構成される。

【０００８】光照射系２２は、レーザ光源２４から出射
されたレーザ光２４ａを回転ミラー２５で走査し、集光
レンズ２６を介して垂直方向からグリーンシート１１の
バイアホール１２を照射する。

【０００９】また、斜め観測系２３は、グリーンシート
１１からの反射光を斜め方向に配置した集光レンズ２７
を介して光検知器２８で検出する。光検知器２８からの
出力は、比較回路２９で基準電圧（しきい値電圧）と比
較され、比較回路２９の出力が導電体１３の充填状態を
示すものとなる。

【００１０】すなわち、導電体１３が図５（Ａ）の状態
では、垂直方向からグリーンシート１１に照射されたレ
ーザ光２４ａが導電体１３の上面で反射され、斜め観測
系２３の光検知器２８に入射して、その反射光が検知さ
れる。また、図５（Ｂ）の状態では、レーザ光２４ａが
導電体１３の上面で反射されず、光検知器２８が反射光
を検知しない。

【００１１】さらに、図５（Ｃ），（Ｄ）の状態では、
導電体１３の上面でレーザ光２４ａが反射されても、空
間のために光検知器２８が反射光を検知しない。図５
（Ｂ）〜（Ｄ）では光検知器２８の出力が基準電圧Ｖｒ
より小さいことから、比較回路２９の出力から不良状態
として観測されるものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、導電体１３からの反射光を斜め観測系２３で検出す
ることは、照射するレーザ光２４ａの走査距離が長いこ
とから、光照射位置（反射位置）から光検知器２８まで
の距離が長くなり、そのため集光レンズ２７が大型化し
て装置全体が大型化するという問題がある。

【００１３】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、信頼度の向上及び小型化、低コスト化を図る基
板検査装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、多層基板を
構成する個々のシート基板に所定数形成され、導電体が
充填される孔に、光を照射してその反射光から該導電体
の充填状態を検査する基板検査装置において、前記反射
光を、入力面及び該入力面に連続する出力面との間で入
出力させる蛍光色素を含有する所定数の導波手段と、該
導波手段の出力面から出力される光を検知する第１の光
検知手段と、該第１の光検知手段からの出力より、前記
孔内の前記導電体の充填状態を判断する判断手段と、で
構成することにより解決される。

【００１５】

【作用】上述のように、シート基板の導電体が充填され
た孔に光を照射すると、その反射光が導波手段により第
１の光検知手段に導かれ、該第１の光検知手段の出力か
ら判断手段が孔内の導電体の充填状態を判断する。

【００１６】この場合、導波手段は、蛍光色素を含有す
るもので、入力面（例えばファイバの軸方向の側面）に
反射光を入力させ、入力面に連続する出力面（例えば該
ファイバの側面と連続する端面）に伝播させて該出力面
より出力させる。

【００１７】これにより、導波手段を検査対象の孔に近
接させて配置することが可能となり、検査の信頼度の向
上を図ることが可能となる。また、集光レンズを使用し
ないことから小型化が可能となり、これに伴って低コス
トが可能となる。

【００１８】

【実施例】図１に、本発明の第１実施例の構成図を示
す。なお、検査対象は図５と同一の符号を付す。

【００１９】図１（Ａ）の基板検査装置３１における検
査対象は、前述したように、シート基板であるグリーン
シート１１に複数個の孔であるバイアホール１２が形成
され、このバイアホールにペースト状の導電体１３が充
填されたものである。このグリーンシートは複数枚重ね
られて焼成されることで多層基板が形成されるもので、
このときのバイアホール１２（導電体１３）が各グリー
ンシート間の電気的導通を行う役割をする。

【００２０】そこで、図１（Ａ）に示す基板検査装置３
１は、大別して、光照射系３２と斜め観測系３３で構成
される。

【００２１】光照射系３２は、レーザ光源３４，回転ミ
ラー３５及び集光レンズ３６により構成される。すなわ
ち、レーザ光源３４から出射されるレーザ光３４ａが回
転ミラー３５で走査され、集光レンズ３６で集光されて
検査対象部分のバイアホール１２に垂直方向から照射す
る。

【００２２】また、斜め観測系３３は、導波手段である
蛍光ファイバ３７ａが複数本で構成される蛍光ファイバ
束３７，第１の光検知手段である光検知器３８，判断手
段である比較回路３９により構成される。

【００２３】蛍光ファイバ束３７は、図１（Ｂ）に示す
ように、グリーンシート１１のバイアホール１２の両側
に同数の蛍光ファイバ束３７₁，３７₂が左右対称に配
置される。例えば図１（Ｂ）に示すように、レーザ光３
４ａの照射部分を開口状態として広い範囲で反射光を入
力させるように、円弧状に許容範囲内で配置される。

【００２４】この蛍光ファイバ３７ａは、側面を入力面
とし、側面と連続する一方の端面を出力面とするもので
（逆でもよい）、例えばペリレン系の蛍光色素が含有さ
れる。すなわち、蛍光ファイバ３７ａの側面から入力さ
れた光が含有する蛍光色素に入射すると、該蛍光色素が
入射光を吸収して発光し、この発光を端面（出力面）よ
り出力光として出力するものである。

【００２５】また、光検知器３８が、蛍光ファイバ束３
７の出力端面に設けられ、それぞれの蛍光ファイバ３７
ａからの出力を受光して光電変換し、出力する。そし
て、比較回路３９が光検知器３８からの出力と、基準値
電圧Ｖｒとを比較して出力する。この出力がバイアホー
ル１２内に充填される導電体１３の充填状態を表わすも
のである。

【００２６】このような基板検査装置３１は、まず、バ
イアホール１２に、レーザ光源３４から回転ミラー３５
及び集光レンズ３６を介して垂直方向からレーザ光３４
ａを照射する。このとき、バイアホール１２内に導電体
１３が所定量充填されていれば、レーザ光３４ａは導電
体１３の表面に入射して反射する。このときの反射光は
散乱光であり、斜め方向に配置された蛍光ファイバ束３
７₁，３７₂の側面に入射する。

【００２７】蛍光ファイバ束３７の端面（出力面）から
の出力光を光検知器３８により入射光に応じて光電変換
して、比較回路３９の一方の入力端子より入力させる。
比較回路３９では他方の入力端子より入力される基準電
圧Ｖｒに対して、光検知器３８の出力が比較されて出力
される。

【００２８】ここで、図２に、バイアホールに対する検
出状態の説明図を示す。図２（Ａ）〜は図５（Ａ）
〜（Ｄ）に対応するもので、図２（Ｂ）は図２（Ａ）
〜に対応する光検知器３８の出力信号のグラフであ
る。

【００２９】図２（Ａ）のように、バイアホール１２
の上部まで導電体１３が充填されている場合には、導電
体１３の表面からの反射光が多く蛍光ファイバ束３７に
入射されることとなり、図２（Ｂ）に示すように、光
検知器３８からの出力信号がしきい値（基準電圧Ｖｒ）
より高いレベルとなり、正常状態として比較回路３９よ
り信号が出力される。

【００３０】また、図２（Ａ）〜に示すように、バ
イアホール１２に導電体１３が充填されておらず、また
導電体１３の上部に空間を有する場合には、蛍光ファイ
バ束３７への入射光が少なくなり、光検知器３８の出力
が低レベルとなって欠陥状態として比較回路３９より信
号が出力されるものである。

【００３１】このように、蛍光ファイバ束３７のような
導波手段を光照射位置の両側斜め方向で広範囲に設ける
ことにより、バイアホール検査の信頼度を向上させるこ
とができ、集光レンズ等を必要としないことから、装置
の小型化、低コスト化を実現することができるものであ
る。

【００３２】次に、図３に、本発明の第２実施例の構成
図を示す。図３の基板検査装置３１は、まず検査対象の
グリーンシート１１がＸＹテーブル４１上に載置され、
グリーンシート１１上に図１（Ａ）に示すように蛍光フ
ァイバ束３７が配置される。この場合のＡが照射される
レーザ光３４ａの走査方向を示しており、Ｂが反射光を
示している。

【００３３】さらに本実施例では、垂直観測系が設けら
れる。この垂直観測系４２は、レーザ光源３４と回転ミ
ラー３５との光路の中間に設けた分光手段であるビーム
スプリッタ４３ａと、ビームスプリッタ４３ａで分光さ
れたバイアホール１２からの垂直反射光を検知する第２
の光検知手段である第２の光検知器４３ｂとで構成され
る。なお、他の光照射系３２と斜め観測系３３の構成は
図１と同様である。

【００３４】また、第１の光検知器３８の出力が第１の
比較回路４４の一方の入力端に送出され、他方の入力端
に基準電圧Ｖｒが入力される。一方、第２の光検知器４
３ｂの出力が第２の比較回路４５の一方の入力端に送出
され、他方の入力端には基準電圧Ｖｒが入力される。そ
して、第１の比較回路４４の出力がアンド回路４６の一
方の入力端に送出され、他方の入力端には第２の比較回
路４５の出力が送出される。また、第２の比較回路４５
の出力が出力端子４７ａに送出され、アンド回路４６の
出力が出力端子４７ｂに送出される。これら第１及び第
２の比較回路４４，４５及びアンド回路４６により判断
手段を構成する。

【００３５】上述のような基板検査装置３１は、ＸＹテ
ーブル４１によりグリーンシート１１の所定領域ごとに
レーザ光３４ａを垂直方向よりＡ方向に走査しながら照
射を行う。また、本実施例では、グリーンシート１１の
バイアホール１２からの反射光のうち、垂直反射光が、
集光レンズ３６，回転ミラー３５，ビームスプリッタ４
３ａを介して第２の光検知器４３で検知される。

【００３６】すなわち、グリーンシート１１のバイアホ
ール１２（図示は省略する）の上部まで導電体１３が充
填されている場合は（図２（Ａ））、第１及び第２比
較回路４４，４５の出力は共に高レベルになり、アンド
回路４６の出力は高レベルになるが、導電体１３が充填
され且つ導電体の上部に空間がある場合は、第２の比較
回路４３の出力は高レベルになり、第１の比較回路３８
の出力は低レベルになる。また、導電体１３が全く充填
されていない場合は（図２（Ａ））、第１及び第２の
比較回路４４，４５及びアンド回路４６の出力は総て低
レベルになって不良内容を容易に区別することができ
る。

【００３７】このように、グリーンシート１１の反射光
を検出する蛍光ファイバ束３７を光照射位置の両側に設
けることにより、検査装置自体をコンパクトにし、コス
トを少なくし、バイアホール内の上部に左右非対称な空
間がある場合とは無関係に導電体１３の上部に空間があ
るバイアホール１２を、確実に検知でき、信頼度を向上
させることができる。

【００３８】次に、図４に、本発明の第３実施例の構成
図を示す。

【００３９】図４（Ａ）に示す基板検査装置３１は、図
３に示す蛍光ファイバ束３７をバイアホール１２の両側
に配置した場合に対して、その両側の蛍光ファイバ束３
７₁，３７₂のそれぞれの端面（出力面）にそれぞれ第
１Ａ及び第１Ｂの光検知器３８₁，３８₂を設け、これ
らの出力をそれぞれ第１Ａ及び第１Ｂの比較回路４
４ ₁，４４₂に送出させる。そして、第１Ａ及び第１Ｂ
の比較回路４４₁，４４₂の出力がそれぞれアンド回路
４６ａに入力され、その出力がアンド回路４６の一方の
入力端に送出される。なお、他の構成は、図３と同様で
ある。

【００４０】ところで、図４（Ｂ）（図２（Ａ））に
示すように、バイアホール１２内の導電体１３上部に左
右非対称の空間を有する場合、図３に示すように単一の
第１の光検知器３８で検知すると導電体１３の左右非対
称の上面からの反射光を受光して正常な状態を判断され
る場合がある。

【００４１】そこで、本実施例では左右のそれぞれの蛍
光ファイバ３７₁，３７₂への入射を、第１及び第２の
光検知器３８₁，３８₂で別個に検知することにより、
誤判断を防止することができるものである。

【００４２】すなわち、バイアホールの１２の上部まで
導電体１３が充填されている場合は（図２Ａ）、第１
Ａ，第１Ｂ及び第２の比較回路４４₁，４４₂，４５の
出力は共に高レベルになりアンド回路４６，４６ａの出
力は高レベルになるが、導電体１３が充填され、且つ導
電体１３の上部に空間がある場合は（図２（Ａ））、
第２の比較回路４５の出力は高レベルになり、第１Ａ及
び第１Ｂの比較回路４４₁，４４₂及びアンド回路４
６，４６ａの出力は低レベルになる。

【００４３】また、導電体１３が全く充填されていない
場合は（図２Ａ）、第１及び第２の比較回路４４₁，
４４₂，４５及びアンド回路４６，４６ａの出力は全て
低レベルになって不良内容を容易に区別することができ
る。

【００４４】さらに、バイアホール１２内の上部に左右
非対称な空間がある場合（図２（Ａ））、その空間の
形状により第１Ａ及び第１Ｂの光検知器３８₁，３８₂
で出力が異なり、片方が高レベルとなり片方で低レベル
となって、アンド回路４６ａにより出力は低レベルとな
り欠陥と判定される。

【００４５】このように、グリーンシート１１の反射光
を検出するよう蛍光ファイバ束３７を光照射位置の両側
に設け、それぞれ別々の第１Ａ及び第１Ｂの光検知器３
８₁，３８₂で光検知させることにより、装置自体を小
型にし、コストを少なくし、バイアホール１２内の上部
に左右非対称な空間がある場合とは無関係に確実に検知
でき、信頼度を向上させることができるものである。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シート基
板の導電体が充填された孔に光を照射し、その反射光を
入力面及びこれに連続する出力面との間で入出力させる
蛍光色素を含有する導波手段で第１の光検知手段に導
き、該第１の光検知手段の出力から導電体の充填状態を
判断させることにより、検査の信頼度の向上、装置の小
型化、低コスト化を実現することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】バイアホールに対する検出状態の説明図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例の構成図である。

【図４】従来の第３実施例の構成図である。

【図５】検査対象を説明するための図である。

【図６】従来の基板検査装置の構成図である。

【符号の説明】

１１グリーンシート１２バイアホール１３導電体３１基板検査装置３２光照射系３３斜め観測系３４レーザ光源３４ａレーザ光３５回転ミラー３６集光レンズ３７蛍光ファイバ束３７ａ蛍光ファイバ３８光検知器（第１の光検知器）３９比較回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柿木義一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層基板を構成する個々のシート基板
（１１）に所定数形成され、導電体（１３）が充填され
る孔（１２）に、光（３４ａ）を照射してその反射光か
ら該導電体（１３）の充填状態を検査する基板検査装置
において、前記反射光を、入力面及び該入力面に連続する出力面と
の間で入出力させる蛍光色素を含有する所定数の導波手
段（３７）と、該導波手段（３７）の出力面から出力される該反射光を
検知する第１の光検知手段（３８，３８₁，３８₂）
と、該第１の光検知手段（３８，３８₁，３８₂）からの出
力より、前記孔（１２）内の前記導電体（１３）の充填
状態を判断する判断手段（３９，４４，４５）と、を有することを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】前記導波手段（３７）として、光照射さ
れる前記孔の両側に、左右対称で第１及び第２の導波手
段（３７₁，３７₂）を配設することを特徴とする請求
項１記載の基板検査装置。
【請求項３】前記第１の光検知手段を、前記第１及び
第２の導波手段（３７₁，３７₂）からの何れの出力光
をも検知する単一の光検知器（３８）で構成することを
特徴とする請求項２記載の基板検査装置。
【請求項４】前記第１の光検知手段を、前記第１及び
第２の導波手段（３７₁，３７₂）からの出力光をそれ
ぞれ検知する第１及び第２の光検知器（３８ ₁，３
８₂）で構成することを特徴とする請求項２記載の基板
検査装置。
【請求項５】前記孔（１２）に垂直方向から光（３４
ａ）を照射させ、該垂直方向の反射光を取り出す分光手
段（４３ａ）と、該分光手段（４３ａ）からの該反射光
を検知する第２の光検知手段（４３ｂ）とを設け、前記判断手段が、前記第１の光検知手段（３８，３
８₁，３８₂）又は該第１及び第２の光検知手段（３
８，３８₁，３８₂，４３ｂ）からの出力に基づいて、
該孔（１２）内の前記導電体（１３）の充填状態を判断
することを特徴とする請求項４記載の基板検査装置。