電子部品用加熱式３次元形状測定装置の開発

電子部品のBGAパッケージは加熱時の平坦度（コプラナリティー）の管理が重要になっている。既存の測定方式は加熱環境下での変形を直接測れず、測定方法の見直しが求められていた。部品実装業界やパッケージ製造メーカ、大手セットメーカからは、既存の測定方式に取って変わる基準装置として大きな期待が寄せられていた。

加熱炉と測定ユニットを一体型の構造とし、ガラス面に基準面をつくった。飛び止め治具の調整の手間と設置誤差をなくした。ガラスステージ下面にも熱風が回り込む仕組みを取り入れ、ガラスステージの土台四隅を固定してガラスステージを浮かせた。測定範囲は33.9mm×4スキャンを最大限広げ、63mm×63mmに拡張した。加熱炉体積（76×62×25＝117,800立方mm）はできる限り維持した。熱風の流れと揺らぎをPIV法で可視化し、加熱炉内可視化設備を導入して熱風量と方向を確認した。ヒータ及びエアー雰囲気に加え窒素雰囲気でも動作できるようにし、酸素濃度計を介して測定できるようにした。

熱風の流れを可視化したことで、今までの手探りと感覚による実験から脱却できた。パッケージ表面の最大温度誤差は8.2℃から2.5℃に改善し、排気の流れも確認できた。炉調整作業の工数が削減され、加熱炉内の均等な加熱も実現した。BGAのボールを除去せずに測定でき、測定画像も非常に鮮明に取得できるようになった。

今後量産に向けて、測定精度を定量化（誤差何ミクロンとするか）して決定することが課題である。多種多様なワークを計測し、ユーザの要求数値と業界の標準数値を勘案して決定していく必要がある。