CN100354601C - 器件引脚共面度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种器件引脚共面度测量方法，它通过选用一个双面光滑厚度均匀的轻薄平板，并用该平板的一个平面去覆盖该被测器件所有引脚，得到由被测器件最高三个不在同一直线上引脚高度确定的参考平面，再用三坐标测量仪或者具有类似功能的测量仪器设备直观地测得器件各引脚与参考平面的垂直距离，进而得到共面度。所以，本发明的共面度测量完全遵循器件引脚共面度定义的，能直观方便地对各种封装形式尤其是BGA封装形式的器件引脚共面度进行测量。

Description

器件引脚共面度测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量方法，尤其涉及一种集成电路电子器件引脚共面度测量方法。

背景技术

IC器件即集成电路电子器件的最低引脚和不在同一直线上三个最高引脚构成的平面之间的距离偏差定义为共面性误差，通常简称为共面度。把IC器件所有的引脚精确地成形在同一个平面上是几乎就是不可能的，某些引线可能比公称位置稍微偏上或偏下，所以共面度误差是存在的。当这种误差超出一定范围时，某些器件的引脚同PCB焊盘即印刷电路板焊盘的表面不能紧密接触，当焊料不能把这些引脚和其相应的焊盘连接在一起形成良好焊点时，就会产生缺陷。

IC器件的引脚共面度是衡量IC器件封装技术的一个关键指标，它表明IC器件引脚与PCB焊盘平面接触匹配好坏程度。共面度越差说明IC器件的引脚与PCB焊盘表面越不能更好地紧密接触，在回流焊过程中会有开焊、少锡等缺陷发生的可能。反之，共面度越好，则IC器件的引脚与PCB焊盘表面越能更好地完全接触，回流焊中可得到最好的焊接质量。

目前不少IC封装制造公司，使用光线投影法测量引脚共面度。光线投影法通过把IC器件引脚朝上放置在水平的光滑金属平面上，然后通过水平方向观测最高引脚与最低脚端点之间的垂直距离作为共面度。光线投影法简单、极易操作。然而光线投影法却存在如下不足：器件共面度的测量结果由于测量过程受到测量者视力影响而不稳定、比较粗略，精度没有很好的保证；该方法更适用于SOP(小外形封装)、QFP(四边引脚扁平封装)器件共面度的测量，BGA(球栅阵列封装)的器件引脚共面度测量受到限制，因为BGA器件中间引脚没有办法测量到。

器件共面度测量的另外一种测量方法是LED光源法。该方法采用两个LED光源进行器件共面度测量。一个LED光源以90°方向向下照射IC器件，以2D形式收集IC器件位置、尺寸信息；另外一个LED光源以一定角度α入射IC器件，以3D形式收集IC器件引脚高度方面信息，然后经过几何学公式推导得出IC器件引脚之间的高度差，其中的最大高度差就作为共面度。利用LED光源法测量器件共面度存在如下不足：器件共面度是利用几何学、光学原理经过一系列的公式计算推导出来的，器件共面度不是直接测量，生产实际运用起来比较麻烦。

另外，上述两种方法并不符合标准的器件共面度定义，不被认可，不利于行业间交流。

发明内容

本发明的目的是提供一种完全遵循器件引脚共面度定义的、能适应各种器件封装形式尤其是BGA封装形式的、直观方便的器件引脚共面度测量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种器件引脚共面度测量方法，其特征在于，包括：

A、选用一个至少能覆盖器件所有引脚、厚度均匀的平板，并测得其厚度值；

B、将被测器件引脚向上地安置在测量平台上，用所述平板的一个平面去覆盖该被测器件所有引脚，用三坐标测量仪把所述平板的上表面设定为共面度测量参考平面；

C、移去所述平板，用所述三坐标测量仪测量所述被测器件所有引脚到该测量参考平面的垂直距离，并根据测量结果及所述平板厚度值获得被测器件引脚共面度。

其中，所述步骤A中平板可以是双面光滑、厚度均匀的玻璃片或者硅片。

所述的三坐标测量仪为具有可调节的三维定位功能的三坐标测量仪进行测量。

所述的步骤C中获得被测器件引脚共面度的方法可以是将测量结果中的最大值减去所述平板的厚度。

所述步骤C中采用的三坐标测量仪最好还具有自动聚焦搜索的功能

所述三坐标测量仪的测量精度要求小于2.5微米。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明由于选用一个双面光滑厚度均匀的平板，并用该平板的一个平面去覆盖该被测器件所有引脚，从而能够直观、方便地便得到了标准共面度定义中由三个最长引脚确定的参考平面，进而测得器件引脚的共面度。

把被测器件是引脚向上地安置在测量平台上，并通过三坐标测量仪尤其是具有自动聚焦搜索和运算功能的，可以方便、精确地把与共面度定义中的参考平面平行而相距一个厚度的测量参考平面定位下来，并以直观的方式方便地测量出各种封装形式尤其是BGA器件各个引脚与测量参考平面之间的垂直距离，进而得到共面度。

附图说明

图1为本发明优化实施方案的具体流程。

具体实施方式

本发明的核心思想在于选用一个双面光滑厚度均匀的轻薄平板，并用该平板的一个平面去覆盖该被测器件所有引脚，从而能够直观、方便地便得到了标准共面度定义中由不在同一直线上三个最高引脚确定的参考平面，进而测得器件引脚的共面度。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的优化实施方案可以分为如下步骤：

步骤11、选用一个双面光滑厚度均匀的轻薄平板

本发明的一个突出特点就是利用平板把标准共面度定义中参考平面的确定实物化，即共面度定义中的参考平面就是该平板覆盖器件引脚时不在同一直线上三个最高引脚接触的那个光滑平面。

但在本发明中，由于需要适应包括BGA在内的各种封装形式，所以观测方向应当与引脚的指向相向，这样才可以观测到所有的引脚；而当该平板覆盖器件引脚时在观测方向只能对该平板中与引脚相背的那个面进行直接定位。

所以，对于器件引脚与参考平面的垂直距离并不是直接测量得到的，而是通过测量各器件引脚与该平板另一个光滑平面的垂直距离再减去该平板的厚度得到的。这样，实际的测量参考平面是该平板中与引脚相背的另一个光滑平面，而不是与引脚相接触的、符合参考平面定义的那个光滑平面。

这也就要求该平板应当满足两个关键要求：一是两个面都必须光滑，二是两个面应当相互平行，即该平板各点的厚度应当一致。当然，绝对完全精确地满足这两个条件是很难的，实际中只要与共面度测量精度的要求相适应即可。比如，通常要求共面度在0.1毫米即100微米以下，测量精度在10微米以内，如果该平板的光滑度、厚度均匀度在1微米或者几微米以内，则可以满足测量要求。

对于满足这种要求的平板，一般可以采用玻璃片。这是一种比较普通、容易获得、成本低廉的平板。当然，只要满足这两个要求，也可以采用其它的材料制成的平板。比如，一个半导体生产厂商，如果能进行硅片的激光切割、容易获得光滑平整厚度一致的硅片，那么也可以用硅片作为本发明中的平板。

平板的面积大小应当能够覆盖被测器件的所有引脚。一般来说，略大于器件引脚的外围即可，平板的厚度也不宜太厚，以减轻平板的重量，避免压伤器件及其引脚和方便使用，也就是说，平板应当尽可能轻薄。

步骤12、测量平板的厚度

测量出平板的厚度，所用的测量设备与方法只根其所达到的测量精度能与共面度测量精度要求相适应即可。

步骤13、把被测器件引脚向上地安置在测量平台上

把被测器件引脚向上地安置在测量平台上，这样方便后续步骤的进行。比如方便把平板覆盖在该被测器件的引脚上从而确定测量参考平面，可以在上方为观测方向的测量仪器设备留下足够的操作和调整空间。

步骤14、把平板覆盖在该被测器件的引脚上

把平板覆盖在该被测器件的引脚上，这样，平板的一个光滑平面就与被测器件的最长三个引脚接触而方便直观地成为共面度定义中的参考平面。而且，由于平板两个光滑平面平行的特点，所以，也就同时可以获得一个与共面度定义中的参考平面平行、相距一个平板厚度的实际测量参考平面。

步骤15、用三坐标测量仪把平板的上表面确定为测量参考平面

对于覆盖在引脚向上地安置在测量平台上的被测器件的平板来说，其上表面就是实际的测量参考平面。用具有可调节的三维定位功能的三坐标测量仪对实际的测量参考平面进行定位，从而为直观地测量器件各个引脚到该测量参考平面的垂直距离设置基准。定位的方法是在平板的上表面任意选择不在同一直线上的三个点；通常把这三个点设在平板的外缘上并沿圆周方向大致均匀分布，以便尽可能取得较好的定位效果。

步骤16、用三坐标测量仪测量所有引脚到测量参考平面的垂直距离

在定位了实际测量参考平面后，就可以移去平板，用三坐标测量仪根据设定的测量基准直观测量出器件各引脚到该测量参考平面的垂直距离。使用具有自动聚焦搜索功能的三坐标测量仪，则能够在沿与测量参考平面垂直的方向进行自动搜索聚焦定位、得出各引脚端点到测量参考平面的垂直距离，避免受测量人员的视力判断的影响，测量精度更有保证；一般可以达到2.5微米以内。

步骤17、比较得出垂直距离中的最大值

通过比较，得到所有引脚与测量参考平面垂直距离中的最大值。先得出最大值再减去平板的厚度，而不是先减去平板的厚度再得出最大值，可以减少运算次数。

步骤18、把最大值减去平板的厚度得到共面度

由于实际测量的参考平面与共面度定义的参考平面相比更远一个平板的厚度，所以共面度应当是实际测得距离的最大值减去平板的厚度。

当然，如果三坐标测量仪具有把任意角度的平面沿其垂直线方向移动的功能，则在步骤15与步骤16之间插入一个平面移位的步骤，把定位后的平板上表面向引脚方向的垂直线移动一个平板的厚度，使实际测量参考平面就是共面度定义中的参考平面；这样，步骤18也就不需要，步骤17中得到的就是器件引脚的共面度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1、一种器件引脚共面度测量方法，其特征在于，包括：

A、选用一个至少能覆盖器件所有引脚、厚度均匀的平板，并测得其厚度值；

B、将被测器件引脚向上地安置在测量平台上，用所述平板的一个平面去覆盖该被测器件所有引脚，用三坐标测量仪把所述平板的上表面设定为共面度测量参考平面；

C、移去所述平板，用所述三坐标测量仪测量所述被测器件所有引脚到该测量参考平面的垂直距离，并根据测量结果及所述平板厚度值获得被测器件引脚共面度。

2、根据权利要求1所述的器件引脚共面度测量方法，其特征在于，所述步骤A中平板是双面光滑、厚度均匀的玻璃片或者硅片。

3、根据权利要求1或2所述的器件引脚共面度测量方法，其特征在于，所述的三坐标测量仪为具有可调节的三维定位功能的三坐标测量仪。

4、根据权利要求3所述的器件引脚共面度测量方法，其特征在于，所述的步骤C中获得被测器件引脚共面度的方法是将测量结果中的最大值减去所述平板的厚度。

5、根据权利要求4所述的器件引脚共面度测量方法，其特征在于，所述步骤C中采用的三坐标测量仪还具有自动聚焦搜索的功能。

6、根据权利要求5所述的器件引脚共面度测量方法，其特征在于，所述三坐标测量仪的测量精度要求小于2.5微米。