JP6246061B2 - 多層基板の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばパワー半導体モジュール等の多層基板において、はんだ接合部に生じたボイドやヒケ等の欠陥を非破壊で検査する検査方法に関するものである。

従来、パワー半導体モジュール等のはんだ接合部の欠陥を検出する検査方法として、被検体であるパワー半導体モジュールに放射線を透過させて、その透過画像からはんだ接合部の欠陥を検出する方法が提案されている。
従来の被検体に放射線を透過させる検査方法では、被検体が多層構造の場合、はんだ接合部の面積等により層毎に判定基準が異なる。また、透過画像から欠陥がどの層にあるかまでは判別できないので、過検出気味に判定せざるを得なかった。
それゆえ、パワー半導体モジュールを手直しする修正工程が増えるとともに、修正によりパワー半導体モジュールが不良となることもあった。

このような問題を解決するものとして、異なる２つの角度から放射線を被検体に照射して得られた２つの透過画像を合成して、検査する層以外から生じるノイズ画像を除去する検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１９６９８３号公報（第６−７頁、第１図、第２図）

パワー半導体モジュール等に用いられる多層基板のはんだ接合部のボイドを、各層毎に判別しようとすると、ボイドの重なりを回避する必要がある。
特許文献１に記載の検査方法において、ボイドの重なりを回避するには、放射線の被検体への入射角度の拡大や、被検体の回転が不可欠となり、検査時間が長くなるとともに、検査装置が複雑化して装置コストが増大するとの問題があった。
また、ボイドの大きさは一定でないので、ボイドの重なりを回避できる条件が明確でなく、重なりを回避できない場合があり、ボイドを各層毎に判別できないという問題もあった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、多層基板における異なる層にあるボイドを、ボイド像が重なった場合でも、放射線の被検体への入射角を拡大したり、被検体を回転したりすることなしに、各層毎に確実に判別する検査方法を得ることである。

本発明に係わる多層基板の検査方法は、２方向から放射線を、被検体の一方の面から反対側の他方の面に透過させて得た画像から、はんだ層のボイドを検出する多層基板の検査方法であって、第１の方向の放射線による第１画像と第２の方向の放射線による第２画像とを得るステップと、第１画像と第２画像との各々の基準ハンダ層の領域から、各基準点を求めるステップと、第１画像と第２画像とにおいて、各ボイド像の重心位置を求めた後、第１画像における、基準点からボイド像の重心位置までの距離である重心距離と、第２画像における、基準点からボイド像の重心位置までの距離である重心距離とを比較するステップと、第１画像と第２画像とで、重心距離が一致しなかったボイド像について、基準はんだ層のボイド像の外接矩形と、他のはんだ層のボイド像の外接矩形とが重複しているか否かを判別するステップと、異なるはんだ層にある両ボイド像の外接矩形が重複している場合に、両ボイド像からなる外接矩形の領域の投影波形を求めるステップと、投影波形の輝度差の有無から、各はんだ層のボイド像を抽出するステップと、抽出した各はんだ層のボイド像から、各はんだ層のボイド率を算出するステップと、ボイド率から被検体の良否を判定するステップと、を備えたものである。

本発明に係わる多層基板の検査方法は、上記のように構成されているため、多層基板における異なる層にあるボイドを、ボイド像が重なった場合でも、放射線の被検体への入射角を拡大したり、被検体を回転したりすることなしに、各層毎に確実に判別できる。

実施の形態１の多層基板の検査方法で用いられる被検体の模式図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法におけるフローチャートである。 実施の形態１の多層基板の検査方法における、ステップＳ１からステップＳ６までの工程での第１画像および第２画像を示す図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ８において、各ボイドに基づく、第１画像のボイド像の重心距離と第２画像のボイド像の重心距離とを比較した場合を示す図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１０における、第１画像のボイド像と第２画像のボイド像とで重心位置が一致しないボイド像について、ボイド像の外接矩形が他層ボイド像の外接矩形と重複しているか否かを示す図である。 第１画像と第２画像とでボイド像が重なる場合の他の例を示す図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１１における、面積が大きいボイド像の外接矩形領域および重なっている可能性があるボイド像の外接矩形領域の、投影波形を説明する図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１２における、基板下ボイド像を抽出する手段を説明する図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１３で抽出した基板下ボイドのボイド像を示す図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１４で抽出した部品下ボイド像を示す図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法により、１つの部品下ボイドと２つの基板下ボイドがある基板を有する被検体を検査した場合を示す図である。 実施の形態１の多層基板の検査方法により、基板下ボイドのみがある基板を有する被検体を検査した場合を示す図である。 実施の形態２の多層基板の検査方法により、１つの部品下ボイドと２つの基板下ボイドがある基板を有する被検体を検査した場合を示す図である。 実施の形態２の多層基板の検査方法により、基板下ボイドのみがある基板を有する被検体を検査した場合を示す図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の多層基板の検査方法で用いられる被検体の模式図である。
本実施の形態の被検体１００は、例えば、半導体素子や電子部品が実装された電子基板等を備えたパワーモジュールである。
図１に示すように、被検体１００は、ベース３と、ベース３にはんだで接合された基板２と、基板２にはんだで接合されている部品１ａおよび部品１ｂとを備えており、基板２の上下に、はんだ層がある。すなわち、部品１ａと基板２との間のはんだ層が部品下はんだ４１であり、部品１ｂと基板２との間のはんだ層が部品下はんだ４２であり、基板２とベース３との間のはんだ層が基板下はんだ４３である。

図２は、実施の形態１の多層基板の検査方法におけるフローチャートである。
本実施の形態の多層基板の検査方法は、被検体に、その一方の面から反対側の他方の面に放射線（Ｘ線、ガンマ線等を含む）を透過させて得た放射線透過画像から、各はんだ層のボイドを検出する方法である。
すなわち、図２に示すように、２方向から放射線を被検体１００に透過させて、ステップＳ１からステップＳ１６までの工程を実施して、部品下はんだ４１にあるボイド（部品下ボイドと記す）Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３と、基板下はんだ４３にあるボイド（基板下ボイドと記す）Ｃ１，Ｃ２とを判別して、被検体１００を構成する多層基板の良否を判定するものである。

まず、ステップＳ１では、被検体１００を第１の方向に透過した放射線による第１の放射線透過画像（第１画像と記す）を得るとともに、被検体１００を第２の方向に透過した放射線による第２の放射線透過画像（第２画像と記す）を得る。
図３は、実施の形態１の多層基板の検査方法における、ステップＳ１からステップＳ６までの工程での第１画像および第２画像を示す図である。
図３には、被検体１００も示している。

図３（ａ）に示すように、ステップＳ１で得られた第１画像Ｓ１＿ＩＭＧ１には、部品下ボイドＢ１，Ｂ２，Ｂ３に基づくボイド像（部品下ボイド像と記す）Ｂ１ｖ，Ｂ２ｖ，Ｂ３ｖと基板下ボイドＣ１，Ｃ２に基づくボイド像（基板下ボイド像と記す）Ｃ１ｖ，Ｃ２ｖとが混在している。
また、第２画像Ｓ１＿ＩＭＧ２には、部品下ボイド像Ｂ１′ｖ，Ｂ２′ｖ，Ｂ３′ｖと基板下ボイド像Ｃ１′ｖ，Ｃ２′ｖとが混在している。
そして、部品下ボイドＢ１，Ｂ２，Ｂ３および基板下ボイドＣ１，Ｃ２のいずれか１つが存在する部分は、放射線の減衰が少なくなるので、各ボイド像は明るく写っている。
本実施の形態では、第１画像と第２画像とにおいて、部品下ボイドボイド像と基板下ボイド像とを区別するため、基板下ボイド像に縦縞を入れている。

ステップＳ２では、１次微分オペレータ、２次微分オペレータ等のフィルタを用いて、第１画像および第２画像の各々における基準点を求める領域(基準領域と記す)のエッジ検出を行う。
本実施の形態では、基準領域を第１の部品下はんだ４１の領域としており、第１画像および第２画像の各々における第１の部品下はんだ４１の領域のエッジ検出を行う。このエッジ検出を行う領域を投影するはんだ層が基準はんだ層である。
ステップＳ３では、ステップＳ２で求めたエッジから、最小２乗法等で、基準領域である第１の部品下はんだ４１の領域の２辺の近似直線を求める。
図３（ｂ）に、ステップＳ３で得られた、第１画像Ｓ３＿ＩＭＧ１における２辺の近似直線Ｄ１，Ｄ２と、第２画像Ｓ３＿ＩＭＧ２における２辺の近似直線Ｄ１′，Ｄ２′とを示す。

各エッジの近似直線は、ｙ＝ａｘ＋ｂで示すことができ、ステップＳ２にて得られた複数のエッジ点（ｘｉ，ｙｉ）から、（１）式で求められる。

ステップＳ４では、ステップＳ３で求めた各画像の２つのエッジの近似直線の交点から基準点を求める。
図３（ｃ）に、ステップＳ４での、第１画像Ｓ４＿ＩＭＧ１と第２画像Ｓ４＿ＩＭＧ２との、各々における基準点Ｅ，Ｅ′を示す。
ステップＳ５では、適応２値化等にてボイド像を抽出する。
適応２値化は、周辺輝度の平均値を用いて局所的に異なるしきい値を設けることで、輝度ムラの影響を低減する方法である。
ある画素の輝度をｆ（ｘ，ｙ）とした場合、局所領域Ｄ内（Ｎ画素）のしきい値ｄ（ｘ，ｙ）は、（２）式で求められる。

ある画素の輝度ｆ（ｘ，ｙ）が、（２）式で求めたしきい値ｄ（ｘ，ｙ）よりも一定割合以上低ければ黒、高ければ白とする。
図３（ｄ）に、ステップＳ５で２値化した、第１画像Ｓ５＿ＩＭＧ１と第２画像Ｓ５＿ＩＭＧ２とを示す。
図３（ｄ）に示すように、第１画像Ｓ５＿ＩＭＧ１と第２画像Ｓ５＿ＩＭＧ２とには、２値化されて白で表した各ボイド像がある。但し、図３（ｄ）でも、部品下ボイド像と基板下ボイド像とを区別するため、基板下ボイド像には縦縞を施している。
ステップＳ５での画像の２値化は、適応２値化であるが、単一しきい値の２値化処理であっても良い。

ステップＳ６では、ステップＳ５で２値化した、第１画像Ｓ５＿ＩＭＧ１と第２画像Ｓ５＿ＩＭＧ２の各々にあるボイド像について、特徴量計測を実施する。
特徴量として、一般に知られている、ボイド像の面積、始点座標が（Ｘｓ，Ｙｓ）であり終点座標が（Ｘｅ，Ｙｅ）である四角形で囲われるボイド像の外接矩形、ボイド像の重心位置Ｇの座標（Ｘｇ，Ｙｇ）を求める。
図３（ｅ）には、ステップＳ６で求めた、第１画像Ｓ６＿ＩＭＧ１におけるボイド像の外接矩形Ｆと重心位置Ｇとを示している。また、第２画像Ｓ６＿ＩＭＧ２におけるボイド像の外接矩形Ｆ′と重心位置Ｇ′とを示している。

ステップＳ７では、第１画像Ｓ６＿ＩＭＧ１の各ボイド像について、ステップＳ４で得た基準点Ｅの座標（Ｘｄ，Ｙｄ）から、各ボイド像の重心位置Ｇの座標（Ｘｇ，Ｙｇ）までの距離（重心距離と記す）を求める。また、第２画像Ｓ６＿ＩＭＧ２の各ボイド像について、ステップＳ４で得た基準点Ｅ′の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）から、各ボイド像の重心位置Ｇ′の座標（Ｘｇ，Ｙｇ）までの距離（重心距離と記す）を求める。

ステップＳ８では、ステップＳ７で求めた重心距離を用いて、各ボイド像から部品下ボイド像の候補を抽出する。
抽出手段は、基準はんだ層である部品下はんだにある部品下ボイド像が、第１画像の重心距離と第２画像の重心距離とが等しくなり、部品下はんだと異なる層にあるボイドに基づく基板下ボイド像が、第１画像の重心距離と第２画像の重心距離とが異なることを利用するものである。

図４は、実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ８において、各ボイドに基づく、第１画像のボイド像の重心距離と第２画像のボイド像の重心距離とを比較した場合を示す図である。
図４（ａ）に示すように、ステップＳ８での、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１の重心位置がＧ１であるボイド像の重心距離と、第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２の重心位置Ｇ１´であるボイド像の重心距離とは一致する。
図４（ｂ）に示すように、ステップＳ８での、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１の重心位置がＧ２であるボイド像の重心距離と、第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２の重心位置Ｇ２´であるボイド像の重心距離とは一致しない。

図４（ｃ）に示すように、ステップＳ８での、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１の重心位置がＧ３であるボイド像の重心距離と、第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２の重心位置Ｇ３´であるボイド像の重心距離とは一致しない。
図４（ｄ）に示すように、ステップＳ８での、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１の重心位置がＧ４であるボイド像の重心距離と、第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２の重心位置Ｇ４´であるボイド像の重心距離とは一致する。
第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１でのボイド像の重心距離と第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２でのボイド像の重心距離とが一致した場合は、部品下ボイド像の可能性が高いのでステップＳ９へ進む。また、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１でのボイド像の重心距離と第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２でのボイド像の重心距離とが一致しない場合は、ステップＳ１０へ進む。

ステップＳ９では、ステップＳ８で重心距離が一致した、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１のボイド像の面積と第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２のボイド像の面積とを比較する。
両画像でのボイド像の面積が同じなら同一ボイドの像と判定して、ステップＳ１４に進み、部品下ボイド像と識別する。このボイド像の例は、図４（ａ）に示したボイド像の重心位置が、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１ではＧ１であり、第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２ではＧ１´のものである。
また、両画像でのボイド像の面積が異なる場合は、部品下ボイド像と基板下ボイド像とが重なっている可能性があるとして、ステップＳ１１に進む。このボイド像の例は、図４（ｄ）に示した、ボイド像の重心位置が、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１ではＧ４であり、第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２ではＧ４´のものである。

ステップＳ１０では、ステップＳ８において、第１画像でのボイド像の重心距離と第２画像でのボイド像の重心距離とが一致しないボイド像の外接矩形が、異なる層のボイドのボイド像（他層ボイド像と記す）の外接矩形と重複するか否かを調べる。
図５は、実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１０における、第１画像のボイド像と第２画像のボイド像とで重心位置が一致しないボイド像について、ボイド像の外接矩形が他層ボイド像の外接矩形と重複しているか否かを示す図である。

図５に示すように、ステップＳ１０での、第１画像Ｓ１０＿ＩＭＧ１の重心位置がＧ２であるボイド像の外接矩形Ｆ１と、第２画像Ｓ１０＿ＩＭＧ２の重心位置がＧ２´であるボイド像の外接矩形Ｆ１´とは同じであり、他層ボイド像と重なっていないと判定する。ボイド像の外接矩形が重なっていないボイド像については、ステップＳ１３で基板下ボイド像と識別される。
また、図５に示すように、第１画像Ｓ１０＿ＩＭＧ１の重心位置がＧ３であるボイド像の外接矩形Ｆ２と、第２画像Ｓ１０＿ＩＭＧ２の重心位置がＧ３´であるボイド像の外接矩形Ｆ２´とは異なっており、外接矩形Ｆ２´のボイド像が他層ボイド像と重なっている可能性があると判定する。ここで、Ｈ１は重複領域を示している。

図６は、第１画像と第２画像とでボイド像が重なる場合の他の例を示す図である。
図６に示すように、第１画像Ｓ１０＿ＩＭＧ３における重なったボイド像の外接矩形がＦ３であり、第２画像Ｓ１０＿ＩＭＧ４における重なったボイド像の外接矩形がＦ３´とすると、外接矩形がＦ３と外接矩形がＦ３´との重複領域Ｈ２は、画像Ｓ１０＿ＩＭＧ５に示すようになる。
第１画像および第２画像の少なくとも一方で、他層ボイド像と重なる可能性が認められたボイド像については、ステップＳ１１に進んで、ボイド像の重複領域から各層のボイド像を分離して抽出する。

ステップＳ１１では、ステップＳ９で、第１画像のボイド像と第２画像のボイド像とで重心距離は一致するが面積が異なり、他層ボイド像と重なっている（外接矩形が重なっている）可能性があるとしたボイド像について、面積が大きい方のボイド像（重心位置がＧ４のボイド像）の外接矩形部について、輝度の投影波形（投影波形と記す）を作成する。
また、ステップＳ１０で、第１画像のボイド像と第２画像のボイド像とで重心距離が一致せず、且つボイド像の外接矩形が他層ボイド像の外接矩形と重なっている可能性があるボイド像（重心位置がＧ３′である像）の外接矩形部について、投影波形を作成する。

図７は、実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１１における、面積が大きいボイド像の外接矩形領域および重なっている可能性があるボイド像の外接矩形領域の、投影波形を説明する図である。
投影波形の作成には、２値化画像ではなく原画像が用いられる。

図７には、第１画像Ｓ１１＿ＩＭＧ１にある、部品下ボイドＢ３のボイド像Ｂ３ｖを覆っている基板下ボイドＣ２のボイド像Ｃ２ｖの外接矩形Ｆ４の領域の投影波形Ｗ１を示している。
また、図７には、第２画像Ｓ１１＿ＩＭＧ２にある、外接矩形が重なっている部品下ボイドＢ２のボイド像Ｂ２′ｖと基板下ボイドＣ２のボイド像Ｃ２′ｖとでなるボイド像の外接矩形Ｆ５の領域の投影波形Ｗ２を示している。

図７に示すように、外接矩形Ｆ４の領域の投影波形Ｗ１および外接矩形Ｆ５の領域の投影波形Ｗ２の両方とも、ボイド像が重なっている部分の輝度が高くなっている。投影波形Ｗ１における、重なっている部分の輝度をＬ２とし、重なっていない部分の輝度をＬ１とする。また、投影波形Ｗ２における、重なっている部分の輝度をＬ４とし、重なっていない部分の輝度をＬ３とする。

ステップＳ１２では、重なっている可能性のあるボイド像についてボイド像の輝度差を判別する。
図８は、実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１２における、基板下ボイド像を抽出する手段を説明する図である。
図８に示すように、この抽出手段は、まず、第１画像Ｓ１２＿ＩＭＧ１における、基板下ボイドＣ２のボイド像Ｃ２ｖの外接矩形Ｆ４の領域から、部品下ボイドＢ３のボイド像Ｂ３ｖの外接矩形の領域（重複領域に相当）Ｈ３除いた領域の平均輝度を求め、重複領域Ｈ３の全てをこの平均輝度に置き換えた場合の外接矩形Ｆ４の領域の投影波形Ｗ３を作成する。
そして、この投影波形Ｗ３をステップＳ１１で作成した投影波形Ｗ１と比較して、一定の輝度差があるか否か判定する。

また、同様に、第２画像Ｓ１２＿ＩＭＧ２における、外接矩形Ｆ５の領域から重複領域Ｈ４を除いた領域の平均輝度を求め、重複領域Ｈ４の全てをこの平均輝度に置き換えた場合の外接矩形Ｆ５の領域の投影波形Ｗ４を作成する。
そして、この投影波形Ｗ４をステップＳ１１で作成した投影波形Ｗ２と比較して、一定の輝度差があるか否かを判定する。

ステップＳ１３では、ステップＳ１０で、ボイド像が他層ボイド像と重なっていないと判定された像を、基板下ボイド像として抽出する。
また、ステップＳ１２で作成した投影波形Ｗ３の輝度が、ステップＳ１１で作成した投影波形Ｗ１の輝度Ｌ１と輝度差がない判定されたボイド像を、基板下ボイド像として抽出する。ステップＳ１２で作成した投影波形Ｗ４の輝度が、ステップＳ１１で作成した投影波形Ｗ２の輝度Ｌ３と輝度差がない判定されたボイド像を、基板下ボイド像として抽出する。

図９は、実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１３で抽出した基板下ボイドのボイド像を示す図である。
図９の画像Ｓ１３＿ＩＭＧ１にあるボイド像Ｃ１ｖとＣ２ｖとが、ステップＳ１３で抽出された基板下ボイドＣ１，Ｃ２によるボイド像である。

ステップＳ１４では、ステップＳ８で、第１画像でのボイド像の重心距離と第２画像でのボイド像の重心距離とが一致しており、且つステップＳ９で、第１画像と第２画像とで面積が等しいと判定されたボイド像を、ボイドＢ１に基づく部品下ボイド像として抽出する。
また、ステップＳ１２で求めた投影波形の高い範囲以外の平均輝度（例えば、Ｌ１）を基準とした場合の一定の輝度差をしきい値として、外接矩形Ｆ４の範囲内において、しきい値より大きい部分を白にし、しきい値以下の部分を黒として２値化することで、重なっている部品下ボイドＢ３に基づく部品下ボイド像Ｂ３ｖを抽出する。

同様に、外接矩形Ｆ５の範囲内においても、投影波形の高い範囲以外の平均輝度（例えば、Ｌ３）を基準とした場合の一定の輝度差をしきい値として、しきい値より大きい部分を白にし、しきい値以下の部分を黒にして２値化することで、重なっていた部品下ボイドＢ２に基づく部品下ボイド像Ｂ２′を抽出する。
図１０は、実施の形態１の多層基板の検査方法のステップＳ１４で抽出した部品下ボイド像を示す図である。
図１０の画像Ｓ１４＿ＩＭＧ１にあるように、部品下ボイドＢ３のボイド像であるＢ３ｖが抽出される。また、図１０の画像Ｓ１４＿ＩＭＧ２にあるように、部品下ボイドＢ２のボイド像であるＢ２′ｖが抽出される。

本実施の形態では、投影波形の高い範囲以外の平均輝度を基準としてしきい値を求めたが、投影波形の高い範囲の平均輝度を基準としてしきい値を求めてもよい。この場合はしきい値以上を白として、しきい値未満を黒とすることで部品下ボイド像を抽出できる。

ステップＳ１５では、ステップＳ１３で抽出した基板下ボイド像から、基板下ボイドのボイド率Ｖｃを下記の（３）式から求め、ステップＳ１４で抽出した部品下ボイド像のボイド率Ｖｂを下記の（４）式から求める。

Ｖｂ（％）＝（Ｂｂ／Ｓｂ）×１００・・・（３）
Ｖｃ（％）＝（Ｂｃ／Ｓｃ）×１００・・・（４）
Ｂｂ：部品下ボイド像の総面積
Ｓｂ：部品下はんだ領域像全体の面積
Ｂｃ：基板下ボイド像の総面積
Ｓｃ：基板下はんだ領域像全体の面積

ステップＳ１６では、ステップＳ１５で得られた各はんだ層におけるボイド率と、あらかじめ定められた各はんだ層のボイド率のしきい値とを比較して、多層基板の良否を判定する。
本実施の形態の多層基板の検査方法は、２層のはんだ層において、異なるはんだ層のボイドが重なっても、ボイドをはんだ層毎に判別することができるので、信頼性が優れている。また、放射線の被検体への入射角を拡大したり、被検体を回転したりすることなしに、異なる層にあるボイドを判別できる。

実施の形態２．
実施の形態２の多層基板の検査方法は、第１画像および第２画像の各々における基準領域を、基板下はんだ４３の領域として、各層のボイドを検出するものである。
すなわち、第１画像と第２画像とを求め、基板下はんだ４３の層を基準はんだ層として、実施の形態１と同様に、ステップＳ２からステップＳ１４までの工程を実施することにより、基板下ボイドを抽出できる。つまり、ステップＳ２では、基板下はんだ４３の領域のエッジ検出を行い、ステップＳ４では、基板下はんだの領域のエッジの近似直線（２辺）の交点から、基準点Ｅ２，Ｅ２′を求める。

２層の基板であれば、部品下はんだ層および基板下はんだ層の各々を基準はんだ層として、各ステップを実施する必要はないが、３層以上の基板の場合、任意のはんだ層を基準はんだ層として、各層にてステップＳ２からステップＳ１４までの工程を実施することにより、２層だけでなく多層のボイドを層毎に抽出することができる。
この場合、ステップＳ２では、任意はんだ層の領域のエッジ検出を行い、ステップＳ４では、任意のはんだ層の領域のエッジの近似直線（２辺）の交点から、基準点を求める。

次に、例えば、多層基板における各層を基準はんだ層として利用する効果について説明する。
図１１は、実施の形態１の多層基板の検査方法により、１つの部品下ボイドと２つの基板下ボイドがある基板を有する被検体を検査した場合を示す図である。
図１２は、実施の形態１の多層基板の検査方法により、基板下ボイドのみがある基板を有する被検体を検査した場合を示す図である。
図１１に示す被検体２００では、第１画像Ｓ４＿ＩＭＧ１において、部品下ボイドＢ１に基づくボイド像Ｂ１ｖと基板下ボイドＣ１に基づくボイド像Ｃ１ｖとが重なり、第２画像Ｓ４＿ＩＭＧ２において、部品下ボイドＢ１に基づくボイド像Ｂ１′ｖと基板下ボイドＣ２に基づくボイド像Ｃ２′ｖが重なっている。

この場合、２値化した第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１における重なったボイド像Ｂ１ｖの重心位置Ｇ１の基準点Ｅ１からの距離と、２値化した第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２における重なったボイド像Ｂ１′ｖの重心位置Ｇ２′の基準点Ｅ１′からの距離とが一致するとともに、両ボイド像の面積が等しいので、部品下ボイド像として抽出される。
図１２に示す基板下ボイドのみの被検体３００では、２値化した第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ１におけるボイド像Ｃ１ｖの重心位置Ｇ１の基準点Ｅ１からの距離と、２値化した第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ２におけるボイド像Ｃ２′ｖの重心位置Ｇ２′の基準点Ｅ１′からの距離とが一致する場合、両ボイド像の面積が等しいので、部品下ボイド像として抽出されるので、誤りとなる。

図１３は、実施の形態２の多層基板の検査方法により、１つの部品下ボイドと２つの基板下ボイドがある基板を有する被検体を検査した場合を示す図である。
図１４は、実施の形態２の多層基板の検査方法により、基板下ボイドのみがある基板を有する被検体を検査した場合を示す図である。

図１３は、被検体２００の場合であり、第１画像Ｓ４＿ＩＭＧ３を２値化した第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ３における重なったボイド像Ｃ１ｖの重心位置Ｇ１の基準点Ｅ２からの距離と、第２画像Ｓ４＿ＩＭＧ４を２値化した第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ４におけるボイド像Ｃ１′ｖの重心位置Ｇ１′の基準点Ｅ２′からの距離とが一致するとともに、両ボイド像の面積が等しいので、基板下ボイド像として抽出される。
また、２値化した第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ３におけるボイド像Ｃ２ｖの重心位置Ｇ２の基準点Ｅ２からの距離と、２値化した第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ４における重なったボイド像Ｃ２′ｖの重心位置Ｇ２′の基準点Ｅ２′からの距離とが一致するとともに、両ボイド像の面積が等しいので、基板下ボイド像として抽出される。

次に、重心位置の一致したボイド同士の輝度を比較すると、図１３における、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ３の重なったボイド像Ｃ１ｖの輝度が、第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ４のボイド像Ｃ１′ｖの輝度より高くなるので、部品下ボイドが有ると判定できる。
同様に、図１３における、第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ４の重なったボイド像Ｃ２′ｖの輝度が、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ３のボイド像Ｃ２ｖの輝度より高くなるので、部品下ボイドが有ると判定できる。

図１４は、被検体３００の場合であり、第１画像Ｓ４＿ＩＭＧ３を２値化した第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ３におけるボイド像Ｃ１ｖの重心位置Ｇ１の基準点Ｅ２からの距離と、第２画像Ｓ４＿ＩＭＧ４を２値化した第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ４におけるボイド像Ｃ１′ｖの重心位置Ｇ１′の基準点Ｅ２′からの距離とが一致するとともに、両ボイド像の面積が等しいので、基板下ボイド像として抽出される。
また、２値化した第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ３におけるボイド像Ｃ２ｖの重心位置Ｇ２の基準点Ｅ２からの距離と、２値化した第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ４におけるボイド像Ｃ２′ｖの重心位置Ｇ２′の基準点Ｅ２′からの距離とが一致するとともに、両ボイド像の面積が等しいので、基板下ボイド像として抽出される。

しかし、第１画像Ｓ８＿ＩＭＧ３のボイド像Ｃ１ｖの輝度と第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ４のボイド像Ｃ１′ｖの輝度とが同じとなるので、部品下ボイドが無いと判定できる。
また、１の画像Ｓ８＿ＩＭＧ３のボイド像Ｃ２ｖの輝度と第２画像Ｓ８＿ＩＭＧ４のボイド像Ｃ２′ｖの輝度とが同じとなるので、部品下ボイドが無いと判定できる。
そこで、実施の形態１の検査方法で抽出した、部品下ボイドの結果から重心位置が一致するボイドを除けばよい。
多層基板において、各はんだ層を基準はんだ層とすることにより、多層のはんだ層におけるボイドを各々の層で抽出することができ、ボイドを過検出なく確実に抽出できる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

本発明の多層基板の検査方法は、各層のボイドを分離して検出できるので、多層基板における接合不良部位を発見でき、多層基板が用いられた半導体モジュールの信頼性を向上できる。

１ａ 部品、１ｂ 部品、２ 基板、３ ベース、４１ 部品下はんだ、
４２ 部品下はんだ、４３ 基板下はんだ、
１００，２００，３００ 被検体。

Claims (3)

1. ２方向から放射線を、被検体の一方の面から反対側の他方の面に透過させて得た画像から、はんだ層のボイドを検出する多層基板の検査方法であって、
   第１の方向の上記放射線による第１画像と第２の方向の上記放射線による第２画像とを得るステップと、
   上記第１画像と上記第２画像との各々の基準ハンダ層の領域から、各基準点を求めるステップと、
   上記第１画像と上記第２画像とにおいて、各ボイド像の重心位置を求めた後、上記第１画像における、上記基準点から上記ボイド像の重心位置までの距離である重心距離と、上記第２画像における、上記基準点から上記ボイド像の重心位置までの距離である重心距離とを比較するステップと、
   上記第１画像と上記第２画像とで、上記重心距離が一致しなかったボイド像について、上記基準はんだ層のボイド像の外接矩形と、他の上記はんだ層のボイド像の外接矩形とが重複しているか否かを判別するステップと、
   異なる上記はんだ層にある両ボイド像の外接矩形が重複している場合に、上記両ボイド像からなる外接矩形の領域の投影波形を求めるステップと、
   上記投影波形の輝度差の有無から、上記各はんだ層のボイド像を抽出するステップと、
   上記抽出した各はんだ層のボイド像から、上記各はんだ層のボイド率を算出するステップと、
   上記ボイド率から上記被検体の良否を判定するステップと、を備えた多層基板の検査方法。
2. 上記多層基板が２層以上のはんだ層を備えており、各はんだ層を上記基準はんだ層として、上記各はんだ層毎のボイド像を抽出することを特徴とする請求項１に記載の多層基板の検査方法。
3. 上記第１画像と上記第２画像とで、上記重心距離が一致したボイド像について、上記第１画像のボイド像の輝度と、上記第２画像のボイド像の輝度とを比較することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層基板の検査方法。

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