JP2004028810A - 電子部品検査用配線基板及び電子部品の外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の通電検査において、電子部品の突起電極の酸化被膜を突き破ることにより低抵抗で安定に接触し、かつ、突起電極との接触部分の脱落を防止できる電子部品検査用配線基板を提供する。
【解決手段】配線パターン７を形成した絶縁基板２上に電子部品８の突起電極９と電気的に接続する接触子を形成した検査用配線基板１において、上記接触子は、内径が電子部品の突起電極の径より径小でかつ、内周の一部を内方に突出させたリング状接触子５である。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品検査用配線基板に関し、特に、外部端子を半田ボール等の突起電極で構成した電子部品の通電検査と光学的外観検査に際し有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の軽薄短小のニーズに応えるため、半導体装置を含む電子部品の外部端子は、半田ボール等の突起電極を格子状に配列したＢＧＡ構造が主流となっている。これら電子部品の通電検査には、板バネもしくはコイルバネで接触子を押し当てる構造や半田ボールの両側から挟み込む構造のものが使用されてきた。
【０００３】
しかし、更なる小型化の要求から突起電極の配列ピッチが０．５ｍｍ以下となると、上記構造を取ることが困難となり、突起電極に対応した位置に接触子を配列し、配線パターンを介して外部接続を行う検査用配線基板が用いられ始めている。
【０００４】
一般に突起電極の表面は電気伝導度の低い自然酸化皮膜で覆われているため、平面的な接触子では安定した低抵抗での接触を得ることが困難とされてきた。このため、導電ランド上に微小突起を配設し、電子部品の突起電極表面の酸化皮膜を突き破ることで接触抵抗を低下させることで安定した接触を図る方法が開示されている。
【０００５】
代表例としては、図９（ａ）の絶縁基板２上に形成された導電ランド６と、導電ランド６上に円形の微小突起１２を設けた構造が特開２０００−００９７９５に、図９（ｂ）の四角形の微小突起１２を設けた構造が特開２００１−２９８０５９に、図９（ｃ）の扇形の微小突起１２を設けた構造が特開２０００−１８０４７２に、それぞれ開示されている。また、配線基板の繰り返し使用時に生ずる酸化皮膜から成る堆積物の影響を受けにくくする微小突起の間隔、高さに関しては、特開２０００−２３５０６２に開示されている。
【０００６】
さらに、突起部を持たないリング部のみの形状（特開２０００−２３５０６２の図２０参照）やリング部内周が多角形の形状（特開２００１−２４２２１９の図６参照）の接触子、基板の裏面まで貫通する十文字の切欠きを入れた形状（特開平１０−２６１４７３の図３参照）も、開示されており、これらと本発明の作用、効果の差異については、実施形態の項で詳細に述べる。
【０００７】
一方、前述の如く微小突起を形成した接触子においては、通電検査後に電子部品を検査用配線基板から離す際に、微小突起が突起形成用ランドから脱落する問題がある。この現象は、バーンイン試験等の温度による加速を行う通電検査後に顕著に起こり、１００℃以上の高温環境での合金層の形成、微小突起により破砕された酸化皮膜の付着、突起の微小化による突起形成用ランドへの密着力低下が原因している。
【０００８】
微小突起の脱落防止対策としては、図１０（ａ）の絶縁基板２上に形成された突起形成用ランドに相当する配線パターン７と配線パターン７上の微小突起１２とをめっき層１３で覆う構造が特開２０００−１８０４７１に、また、図１０（ｂ）の微小突起１２の下部を同一材料で一体化した構造が特開２００１−２０１５１８に開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでの突起の脱落防止対策の構造は、電子部品の突起電極との接触の際に、突起に対し配線基板面に平行な方向に働く力に抗しきれず、突起の脱落を完全に防止できないという問題がある。
【００１０】
図１１は、図１０（ａ）の配線基板と電子部品の突起電極９との接触状態を示す断面図であり、図１１中、図１０（ａ）と同一の符号を付した部分は同一物を表わす。
【００１１】
突起電極９の表面の酸化皮膜を突き破るため、配線基板１面に鉛直方向の力Ｊが突起電極９に加えられた時、突起電極９と微小突起１２の接触点では、突起電極９の中心方向への抗力Ｋと配線基板１面に平行で突起電極９の中心から遠ざかる方向の力Ｌが働いており、抗力Ｋと力Ｌとの合成力Ｍが力Ｊと釣り合っている。
【００１２】
この時、微小突起１２の脱落を防止する力は、微小突起１２の配線パターン７への密着力とめっき層１３の破壊強度によって決定される。しかしながら、微小突起１２の脱落を防止するだけの密着力を得るには微小突起１２の底面積が小さく、また、力Ｌによりめっき層１３に働く応力は微小突起１２の底面外周部直近のめっき層に集中するため、配線基板１の繰り返し使用によって疲労を起こし、微小突起１２の脱落を生じ易い。
【００１３】
図１０（ｂ）の微小突起１２の下部を同一材料で一体化した構造においても同様に、微小突起の底面外周部に応力が集中するため、微小突起の脱落を生じ易い。
【００１４】
また、微小突起の脱落防止対策の構造を形成するには、少なくとも１回のパターン形成工程の追加が必要であり、製造工程の増加によるコストアップの問題が生じている。
【００１５】
さらに、通電検査終了後の電子部品の光学的手段を用いた外観検査を行う際に、外観検査の領域が走査される突起電極の経路上に、突起電極の酸化皮膜を突き破った圧接痕が存在すると、圧接痕が外観検査、判定に影響を与えるという問題がある。
【００１６】
本発明は、突起電極と低抵抗で安定して接触し、突起電極との接触部分が脱落しない検査用配線基板の提供と、安価に製造できる検査用配線基板の提供と、圧接痕が外観検査、判定に影響を与えることのない検査用配線基板及び外観検査方法の提供という、４つの課題の少なくとも１つを解決しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する手段として、下記の構成を提案する。
【００１８】
配線パターンを形成した絶縁基板上に電子部品の突起電極と電気的に接続する接触子を形成した電子部品検査用配線基板において、上記接触子は、内径が電子部品の突起電極の径より径小でかつ、内周の一部を内方に突出させたリング状接触子である。
【００１９】
また、上記電子部品検査用配線基板において、上記接触子は、突起電極の半径をＲ、上記接触子の中心と上記突出部の先端との距離をＱとしたとき、Ｑ＞０．２５Ｒとなるように上記突出部を配置したリング状接触子である。
【００２０】
また、上記電子部品検査用配線基板において、配線パターンと電気的に接続された導電ランドを形成し、この導電ランド上にリング状接触子が配置されている。
【００２１】
また、上記電子部品検査用配線基板において、リング状接触子が絶縁基板上に直接的に形成され、配線パターンと電気的に接続されている。
【００２２】
さらに、突起電極上を走査して突起電極の外観を検査する電子部品の検査方法において、突起電極についたリング状接触子の突出部による圧接痕を避けた部分を、外観検査の領域の走査経路とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）　図１中、図９、図１０と同一の符号を付した部分は同一物を表わす。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本実施形態の検査用配線基板１は、ポリイミド、液晶ポリマ等の絶縁基板２と、絶縁基板２上に形成された配線パターン７と、配線パターン７と電気的に接続されるように絶縁基板２上に形成された導電ランド６と、導電ランド６上に形成され電子部品の突起電極と接触する接触子から構成され、接触子は、内径が電子部品の突起電極の径より径小でかつ、リング部３の内周の一部を内方に突出させた突出部４を持つリング状接触子５である。
【００２６】
絶縁基板２は、絶縁性材料であれば良いが、電子部品の突起電極の高さばらつき（コプラナリティ）を吸収し、安定した接触を得るには、ポリイミド、液晶ポリマ等のフレキシブル材料が望ましい。
【００２７】
配線パターン７は、銅等の導電性金属の貼り付け、めっき及び／又はエッチング等の一般的な手法により形成され、検査用配線基板１の外周部で、図示しない通電検査装置に電気的に接続される。
【００２８】
電子部品の通電検査に際しては、図３（ａ）に示すように、リング状接触子５の突出部４のみが、電子部品８の突起電極９と点接触し、図３（ｂ）に示すように、リング部３は接触していない。その後、適切な加圧方法によって突出部４が突起電極９の表面に形成された酸化皮膜を突き破ることにより、突起電極９と低抵抗で安定した接触が得られる。
【００２９】
その際、突出部４が突起電極９の頂部に近い位置にあると、突起電極９が球体であるため接触の初期から平面的な接触となり、突起電極９の表面に形成された酸化皮膜を充分に突き破ることができず、いわゆるワイピング効果が得られないため、低抵抗で安定した接触が得られない。
【００３０】
突出部４の配置に関しては、図３（ｃ）に示すように、突起電極９の半径をＲ、接触子の中心と突出部の先端との距離をＱとしたとき、Ｑ＞０．２５Ｒとなるように上記突出部４を配置すると、突起電極９と突出部４の接触点には突起電極の法線方向からｓｉｎ^−１（０．２５）すなわち、約１５°以上傾いた力が加わり、表面を削り取る突起電極の接線方向の分力を生ずるため、酸化皮膜を充分に突き破り、突起電極と低抵抗で安定した接触が得られる。
【００３１】
突起電極との接触部分である突出部の脱落防止に関しては、突出部４がリング部３に外側から囲まれる構造であるため、図１１を用いて説明したリング部外周方向に働く力Ｌを受けた突出部４が変位することなくリング部３によって支持され、また、突出部４とリング部３が両方の底面で一体となって導電ランド６へ固着することにより密着力が増すため、突出部４の脱落が防止できる。
【００３２】
また、突出部以外のリング部の内周円弧は、突出部全体が突起電極に食い込んだ後は、それ以上不要の圧接痕を付けないストッパとしての機能を果たしている。突起電極の高さばらつき（コプラナリティ）が大きい場合にはこの機能が有効に働き、最初に接触した突起電極をリング部の内周円弧が支持した後、順次他のより低い突起電極が接触していくため、検査用配線基板の全面にわたって、安定した接触が可能となる。このため、本発明の配線基板は、特に数多くの突起電極を持つ電子部品の通電検査に好適である。
【００３３】
従来の技術の項で述べた公知例の、突起部を持たないリング部のみの形状とリング部内周が多角形の形状及び基板の裏面まで貫通する十文字の切欠きを入れた形状は、突起電極と線接触又は平面的な接触をするため酸化皮膜を突き破る効果が小さいこと、及び、前述の酸化皮膜を突き破った後に突起電極のストッパとして働く効果が無いことから、低抵抗で安定した接触を図るという接触子本来の機能が劣っている。また、公知例のリング部は接触子としての効果を有しているのに対し、本発明のリング部は、突起電極との接触部分である突出部を支持し脱落を防止するという、公知例とは異質の作用、効果を有している。
【００３４】
本発明の特徴は、突起電極との接触部分に水平方向に働く力が微小突起の脱落の主原因であることを解明し、微小突起を突起形成用ランド上に設けるという従来技術での固定概念から離れて、突出部４とそれを支持するリング部３が同一平面上に一体に形成された、接触部分の脱落防止に有効な構成を創出したことにある。
【００３５】
なお、リング部は途中が切断された形状であっても、突出部を外側から支持し、突出部と一体となって導電ランドへ固着するので、全体としてリング状であれば良い。
【００３６】
突出部のリング部の中心方向への突出量は、２μｍ未満では突起電極と接触子の相対的な位置ずれや突起電極の高さばらつきに対して低抵抗での安定した接触ができず、２０μｍを超えると突出部先端が剥がれやすくなるため、２〜２０μｍである。
【００３７】
突出部の個数に関しては、通電検査の際の加圧による圧力を接触初期の接触点に集中させて、酸化皮膜を突き破るためには少ない方が良いが、２個以下では突起電極とリング状接触子の相対的な位置ずれに対して安定した接触が得られないため、３〜４個が最も望ましい。
【００３８】
突出部の形状は、長方形に限定されるものではなく、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように多角形、円形等の一部を用いた形状及びそれらを組み合わせた形状であっても、応力集中が図れる形状であれば良い。
【００３９】
図示例ではリング状接触子、導電ランド、配線パターンを単層の導電性金属で説明したが、銅などの導電性が良好な導電性金属表面を電解ニッケルめっき又は無電解ニッケルめっきで被覆した後、さらにその表面を金コバルト、パラジウム、ルテニウム等の硬質貴金属めっきで被覆すると良い。前記ニッケルめっき層は、接触子表面の硬度を高めると共に金と銅の相互拡散を防止する効果を有する。また前記硬質貴金属めっき層は、導電性金属の腐食を防止し、突起電極が低融点金属であっても純金めっきのように合金層を形成することが無く、通電検査後の電子部品の脱着が容易になる効果がある。
【００４０】
上記ニッケルめっきと硬質貴金属めっきの厚さと被覆領域は、検査用配線基板の適用品種や用途、コストによって適宜決定でき、例えばその被覆領域は、リング状接触子のみやリング状接触子の突起電極と対向する面のみに限定しても良い。
【００４１】
（第２の実施形態）　図５は、本発明の他の実施形態の検査用配線基板の要部の構成を説明するための平面図、図６は図５に示すＤ−Ｄ線で切った断面での電子部品の突起電極との接触状態を示す断面図である。
【００４２】
図５、図６に示すように、本実施形態の検査用配線基板１は、ポリイミド、液晶ポリマ等の絶縁基板２と、絶縁基板２上に形成された配線パターン７と、配線パターン７と電気的に接続されるように絶縁基板２上に直接的に形成され、電子部品８の突起電極９と接触する接触子から構成され、接触子は、内径が電子部品８の突起電極９の径より径小でかつ、内周の一部を内方に突出させた突出部４を持つリング状接触子５である。
【００４３】
このような、リング状接触子５を直接的に絶縁基板２上に設けた構造においても本発明は有効であり、リング部３が突出部４を外側から支持する構造であるため、また、突出部４とリング部３が両方の底面で一体となって絶縁基板２へ固着することにより密着力が増すため、突出部４の脱落が防止できるという第１の実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【００４４】
また、突出部４の配置に関しても、突起電極９の半径をＲ、接触子の中心と突出部の先端との距離をＱとしたとき、Ｑ＞０．２５Ｒとなるように突出部を配置すると、突起電極の表面に形成された酸化皮膜を充分に突き破り、突起電極と低抵抗で安定した接触が得られるという、第１の実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【００４５】
さらに本実施形態によれば、従来技術では突起形成用の導電ランドと配線パターン形成で１回、微小突起形成で１回、さらに突起脱落対策構造で１回の計３回必要であったパターン形成回数が、配線パターン、突出部とリング部の全てが同一平面で構成されているため同時に形成でき、大幅な製造工程の短縮によって検査用配線基板を安価に提供できるという優れた効果が得られる。
（第３の実施形態）　本実施形態の電子部品の検査方法を用いて検査を行う場合について、図７を用いて説明する。
【００４６】
電子部品８上の突起電極９についたリング状接触子の突出部による圧接痕１１を避けた部分を、外観検査の領域１０の走査経路Ｅ及びＦとする。
【００４７】
通電検査終了後の電子部品は、光学的手段を用い、外観検査の領域が突起電極上を順次走査する方法で、突起電極の有無、変形、高さ等の寸法、外観検査、判定が行われる。その際、外観検査の領域が走査される経路上に、突起電極の酸化皮膜を突き破った圧接痕が存在すると、圧接痕が外観検査、判定に影響を与える。
【００４８】
本実施形態によれば図７に示すように、外観検査の領域１０が走査される経路Ｅ及びＦに、突起電極９の酸化皮膜を突き破った圧接痕１１が存在しないため、圧接痕１１の影響を受けずに正確な外観検査、判定が可能となる。
【００４９】
一般に外観検査の領域の走査方向は、突起電極の中心を通り直交する２つの配列方向にとられ、検査用配線基板上ではその外周に平行な直線方向に対応するので、図８（ａ）に示すようにリング状接触子５の突出部４を、リング状接触子５の中心を通り検査用配線基板１の外周に平行な直線の延長線Ｇ及びＨを避けた部分に設けた検査用配線基板を用いることで、本実施形態の検査方法が容易に実現できる。
【００５０】
ここで、前記の電子部品検査用配線基板は、検査用配線基板に対する外観検査の領域の走査方向の調整（アライメント）の不要な検査用配線基板である。
【００５１】
また、図８（ｂ）に示すように、リング部３の内周に７個以下の突出部４を等間隔に配置する場合には、リング状接触子５の中心と任意の突出部とを結ぶ直線の延長線Ｉと、リング状接触子５の中心を通り検査用配線基板１の外周に平行な直線の延長線Ｇ及びＨとの為す角度を４５°とすると、残る突出部全てをリング状接触子５の配列方向である延長線Ｇ及びＨ即ち、外観検査の領域の走査方向から最も遠ざけた配置となり、圧接痕の影響を最小化できる。
【００５２】
尚、本発明の電子部品検査用配線基板及び電子部品の検査方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように、配線パターンを形成した絶縁基板上に電子部品の突起電極と電気的に接続する接触子を形成した電子部品検査用配線基板において、上記接触子は、内径が電子部品の突起電極の径より径小でかつ、内周の一部を内方に突出させたリング状接触子である電子部品検査用配線基板によれば、その接触部分の脱落を防止できるという優れた産業上の効果を奏し得る。
【００５４】
また、上記電子部品検査用配線基板において、突起電極の半径をＲ、接触子の中心と突出部の先端との距離をＱとしたとき、Ｑ＞０．２５Ｒとなるように突出部を配置したリング状接触子を有する電子部品検査用配線基板によれば、突起電極の酸化被膜を突き破ることにより低抵抗で安定に接触できるという優れた産業上の効果を奏し得る。
【００５５】
また、上記電子部品検査用配線基板において、リング状接触子が絶縁基板上に直接的に形成され、配線パターンと電気的に接続されている電子部品検査用配線基板によれば、製造工程の短縮により、検査用配線基板を安価に提供できるという優れた産業上の効果を奏し得る。
【００５６】
また、上記電子部品検査用配線基板において、リング状接触子の突出部を、リング状接触子の中心を通り検査用配線基板の外周に平行な直線の延長線を避けた部分に設けた検査用配線基板によれば、検査用配線基板に対する外観検査の領域の走査方向の調整（アライメント）が不要になるという優れた産業上の効果を奏し得る。
【００５７】
さらに、突起電極上を走査して突起電極の外観を検査する電子部品の検査方法において、突起電極についたリング状接触子の突出部による圧接痕を避けた部分を、外観検査の領域の走査経路とする電子部品の検査方法によれば、突起電極の圧接痕の影響を受けずに検査、判定ができるという優れた産業上の効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の検査用配線基板の構成を説明するための平面図である。
【図２】図１に示す要部Ａ部の拡大平面図である。
【図３】（ａ）図２に示すＢ−Ｂ線で切った断面での、電子部品の突起電極との接触状態を示す断面図である。
（ｂ）図２に示すＣ−Ｃ線で切った断面での、電子部品の突起電極との接触状態を示す断面図である。
（ｃ）リング状接触子の突出部の配置方法を説明するための断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はリング状接触子の突出部の他の形状を説明するための平面図である。
【図５】リング状接触子を直接的に絶縁基板上に形成した他の実施例の要部を示す平面図である。
【図６】図５に示すＤ−Ｄ線で切った断面での、電子部品の突起電極との接触状態を示す断面図である。
【図７】光学的外観検査の領域と、電子部品の突起電極の圧接痕との関係を説明するための、電子部品を突起電極側から見た平面図である。
【図８】（ａ）リング状接触子の突出部の、検査用配線基板内での配置方法を説明する平面図である。
（ｂ）リング部の内周に突出部を等間隔に配置する場合の、検査用配線基板内での配置方法を説明する平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、従来技術における微小突起の形状を説明する平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｂ）は、従来技術における微小突起の脱落防止対策を説明する断面図である。
【図１１】図１０（ａ）の検査用配線基板において、突起電極と微小突起の接触後の加圧によって微小突起に働く力を説明する断面図である。
【符号の説明】
１　検査用配線基板
２　絶縁基板
３　リング部
４　突出部
５　リング状接触子
６　導電ランド
７　配線パターン
８　電子部品
９　突起電極
１０　外観検査の領域
１１　圧接痕
１２　微小突起
１３　めっき層
Ａ　検査用配線基板の要部
Ｂ　要部Ａ部の切断線
Ｃ　要部Ａ部の他の切断線

Claims (6)

1. 配線パターンを形成した絶縁基板上に電子部品の突起電極と電気的に接続する接触子を形成した検査用配線基板において、上記接触子は、内径が電子部品の突起電極の径より径小でかつ、内周の一部を内方に突出させたリング状接触子であることを特徴とする電子部品検査用配線基板。
2. 請求項１に記載の電子部品検査用配線基板において、上記接触子は、突起電極の半径をＲ、上記接触子の中心と上記突出部の先端との距離をＱとしたとき、Ｑ＞０．２５Ｒとなるように上記突出部を配置したリング状接触子であることを特徴とする電子部品検査用配線基板。
3. 請求項１に記載の電子部品検査用配線基板において、配線パターンと電気的に接続された導電ランドを形成し、この導電ランド上にリング状接触子を配置したことを特徴とする電子部品検査用配線基板。
4. 請求項１に記載の電子部品検査用配線基板において、リング状接触子が絶縁基板上に直接的に形成され、配線パターンと電気的に接続されたことを特徴とする電子部品検査用配線基板。
5. 請求項１に記載の電子部品検査用配線基板において、リング状接触子の少なくとも１つの突出部を、リング状接触子の中心を通り検査用配線基板の外周に平行な直線の延長線を避けた部分に設けたことを特徴とする電子部品検査用配線基板。
6. 内周の一部を内方に突出させたリング状接触子を有する検査用配線基板と突起電極を有する電子部品とを対向させ、上記リング状接触子に突起電極を圧接させて電子部品の電気的特性を検査した後、電子部品の突起電極上を走査して突起電極の外観を検査する電子部品の検査方法であって、突起電極についたリング状接触子の突出部による圧接痕を避けた部分を、外観検査の領域の走査経路とすることを特徴とする電子部品の外観検査方法。

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