JP2007155640A - 集積回路の検査方法と検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集積回路を基板に搭載しボンディングワイヤを接続した直後に、その接続状態を含む回路の健全性を非破壊検査する。
【解決手段】各信号入出力端子に内部回路保護用のダイオードが直列接続された保護回路を備えた集積回路１０を、任意の回路基板１１に搭載して、各入出力端子を回路基板１１の電気接点１２に直接もしくは間接的に電気接続した状態で検査を実施する。集積回路１０の入出力端子のうち、電源端子と接地端子とを選択して、電源端子を電気接続した電気接点１４と、接地端子を電気接続した電気接点１５とを短絡させて、第１の測定端子２５を接続する。集積回路チップの残りのいずれかの入出力端子を電気接続した電気接点に、スイッチ３４を介して第２の測定端子２６を接続する。第１の測定端子２５と第２の測定端子２６との間に、定電流電源２７を接続して、内部回路保護用のダイオードの順方向に一定の測定電流Ｉを供給し、両測定端子２５，２６間の電位差を測定する。これを、予め設定した基準値と比較する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板に搭載後の集積回路チップの健全性を非破壊検査することができる集積回路の検査方法と検査装置に関する。

基板に集積回路を搭載する場合には、始めに集積回路チップを基板に接着剤等で仮固定する。次に、集積回路の入出力端子を回路基板の電気接点に電気接続する。電気接続には、多数のボンディングワイヤが使用される。基板搭載前には、所定の検査装置により集積回路の健全性が確認される。また、基板搭載後は、回路の機能テストにより、良否判断がされる。こうした集積回路の検査のために、各種の装置が開発されている（特許文献１）。
特開２００２−１５８２５５号公報

ここで、従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
基板に多数の集積回路を搭載した場合に、いずれかの集積回路の機能やボンディングワイヤの接続が不良であると判断されると、その部分の修復に非常に手間と時間がかかる。また、修復時に他の部品を破損する恐れもある。本発明は以上の点に着目してなされたもので、集積回路を基板に搭載し、ボンディングワイヤを接続した直後に、その接続状態を含む回路の健全性を非破壊検査できる集積回路の検査方法と検査装置を提供することを目的とする。

本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
各信号入出力端子に内部回路保護用のダイオードが直列接続された保護回路を備えた集積回路チップを、任意の回路基板に搭載して、上記各入出力端子を上記回路基板の電気接点に直接もしくは間接的に電気接続した状態で、上記集積回路の入出力端子のうち、電源端子と接地端子とを選択して、上記電源端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点と、上記接地端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点とを短絡させて第１の測定端子を接続し、上記集積回路チップの残りのいずれかの入出力端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点に、第２の測定端子を接続して、上記第１の測定端子と第２の測定端子との間に定電流電源を接続して、上記いずれかの内部回路保護用のダイオードの順方向に一定の測定電流を供給し、上記第１の測定端子と上記第２の測定端子の間の電位差を測定して、予め設定した基準値と比較することを特徴とする基板に搭載した集積回路の検査方法。

集積回路チップが、各信号入出力端子に内部回路保護用のダイオードが直列接続された保護回路を備えるとき、いずれかの入出力端子と電源回路の端子との間に、定電流電源を接続する。上記ダイオードの順方向に一定の測定電流を供給すると、１回の測定動作で、保護用のダイオードを含む内部回路とボンディングワイヤの接続状態の健全性を回路基板に搭載後に非破壊検査できる。

〈構成２〉
構成１において、集積回路の内部回路に影響の無い試験電流を選択して、全ての入出力端子を順に選択して、上記第２の測定端子を接続する上記電気接点を自動的に切り替えて、上記定電流電源から一定の測定電流を供給することを特徴とする集積回路の検査方法。

集積回路の内部回路に影響の無い試験電流を予め計算しておき、測定端子毎に適正な安全な試験電流を供給する。これにより、安全に自動的に非破壊試験ができる。

〈構成３〉
構成２において全ての入出力端子の中から複数の入出力端子を順に選択して、上記第２の測定端子を、選択した複数の入出力端子に電気接続することを特徴とする集積回路の検査方法。

第２の測定端子を、選択した複数の入出力端子に電気接続すると、一括して複数の端子について測定ができ、検査のスピードアップが図れる。

〈構成４〉
任意の回路基板に搭載された、各信号入出力端子に内部回路保護用のダイオードが直列接続された保護回路を備えた集積回路チップの非破壊検査を行うものであって、上記集積回路チップの各入出力端子は、上記回路基板の電気接点に直接もしくは間接的に電気接続されており、上記集積回路の入出力端子のうち、電源端子と接地端子とを選択して、上記電源端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点と、上記接地端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点とを短絡させて接続する第１の測定端子と、上記集積回路チップの残りのいずれかの入出力端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点に接続する第２の測定端子と、上記第１の測定端子と第２の測定端子との間に定電流電源を接続して、上記いずれかの内部回路保護用のダイオードの順方向に一定の測定電流を供給し、上記第１の測定端子と上記第２の測定端子の間の電位差を測定する電位差測定器とを備えたことを特徴とする基板に搭載した集積回路の検査装置。

〈構成５〉
任意の回路基板に搭載された、各信号入出力端子に内部回路保護用のダイオードが直列接続された保護回路を備えた集積回路チップの非破壊検査を行うものであって、上記集積回路チップの各入出力端子は、上記回路基板の電気接点に直接もしくは間接的に電気接続されており、上記集積回路の入出力端子のうち、電源端子と接地端子とを選択して、上記電源端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点と、上記接地端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点とを短絡させて接続する第１の測定端子と、上記集積回路チップの残りの入出力端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点に接続する第２の測定端子と、予め指定された順に上記第２の測定端子を、上記残りの入出力端子を電気接続した上記回路基板上の電気接点に選択的に接続する、スイッチ回路と、上記第１の測定端子と第２の測定端子との間に定電流電源を接続して、上記いずれかの内部回路保護用のダイオードの順方向に一定の測定電流を供給し、上記第１の測定端子と上記第２の測定端子の間の電位差を測定する電位差測定器と、上記電位差測定器の測定結果を出力する出力回路とを備えたことを特徴とする基板に搭載した集積回路の検査装置。

以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。

図１は、本発明による集積回路の検査装置実施例を示すブロック図である。
図の集積回路１０は、回路基板１１に搭載されている。回路基板１１のサイズや形状等は自由であるが、ここでは、例えば、１個の集積回路１０を搭載できる形状のものとした。回路基板１１上には、集積回路１０の入出力端子を電気接続するための電気接点１２が、集積回路１０を取り囲むように多数設けられている。集積回路１０の入出力端子と電気接点１２とは、ボンディングワイヤ１３により電気接続される。本発明による集積回路の検査装置は、こうした電気接点１２に、図示しない検査用の端子を接続することにより、その健全性を検査する。

図の左側に示すように、この装置は、定電流電源２７と電位差計２８と比較器３１とスイッチ３４を備える。この装置の第１の測定端子２５は、図の回路基板１１の電気接点１４と１５とを短絡させた部分に電気接続される。電気接点１４は、例えば、集積回路１０の電源端子を電気接続したものである。また、接続端子１５は、集積回路１０の接地端子を電気接続したものである。装置の第２の測定端子２６は、スイッチ３４を介してその他の電気接点に接続される。この図の例では、破線の矢印で各電気接点に順番にスイッチ３４が接続される例を示した。しかしながら、回路基板１１にコネクタ接続用のピンや電気接点が形成されている場合には、コネクタを介して第１の測定端子や第２の測定端子を接続すればよい。

第１の測定端子２５と第２の測定端子２６には、定電流電源２７を接続し、一定の測定電流を供給する。第１の測定端子２５と第２の測定端子２６の間には、電位差計２８を接続し、測定電流により生じた電位差を測定する。電位差計の測定結果は、比較器３１に入力する。比較器３１には、電位差の基準値２９が入力する。比較器３１は、基準値２９と電位差計２８の出力とを比較し、その比較結果３２を出力する。基準値２９は、測定端子に出現すべき電位差を示す。この電位差は一点の数値でもよいが、良品である場合の電位差の範囲を示すものでもよい。即ち、比較器では、測定した電位差が所定の範囲内の場合は良品、範囲外の場合は不良品という旨の比較結果を出力する。電気接点とボンディングワイヤとの接続が不良である場合、ボンディングワイヤと集積回路１０の入出力端子との接続が不良である場合、集積回路１０の内部回路に異常がある場合等に、良否判定ができる。

図２は、上記の検査装置の動作原理説明図である。
図に示すように、定電流電源２７からは、集積回路１０の保護回路として設けられたダイオード２１の順方向に、測定電流Ｉが供給される。集積回路１０には、入出力端子２０が設けられている。この入出力端子２０のうちの一つの端子は電源端子で、もう一つの端子が接地端子である。なお、Ｂ＋とＢ−の２電源の場合には、もう一つ電源端子用の入出力端子が設けられる。ここでは一電源の例のみを示す。電源端子は、電気接点１４を介して、第１の測定端子２５に電気接続される。接地端子は、電気接点１５を介して第１の測定端子２５に接続される。その他の回路基板上の入出力端子は、電気接点１２とスイッチ３４を介して第２の測定端子２６に接続される。

電源端子と接地端子以外の残りの入出力端子２０は、必ず集積回路の内部回路３５を通じて、電源端子もしくは接地端子に電気接続されている。その内部抵抗は予めわかっている。従って、定電流電源２７から一定の電流を供給すれば、内部抵抗に応じた電流が第１の測定端子２５と第２の測定端子２６の間に流れる。この時生じた電位差Ｖを電位差計で読み取り、基準値と比較する。基準値は正常な状態における該当する電気接点間の電位差に相当する値である。

なお、スイッチ３４は、集積回路１０の入出力端子に接続された多数の電気接点１２を順番に選択して、自動的に電気接点を切り換えて定電流電源２７の測定電流を集積回路１０に供給する機能を持つものが好ましい。以上のような検査方法によって、集積回路を回路基板に搭載して、ボンディングワイヤを接続した後でも、接続の良否と集積回路の健全性をチェックできる。また、基準値は、検査対象となる集積回路毎に、最適値を求めておき、それぞれ例えば、＊＊ボルトプラスマイナス＊＊ボルトというように設定しておけばよい。基準値に幅を持たせるとき、入出力端子ごとに異なる幅にして構わない。また、比較演算の段階で一定のマージンを定めておき、基準値自体に幅をもたせなくても構わない。

図３は、実施例２の集積回路の検査装置を示すブロック図である。
上記の実施例１では、第２の測定端子２６を電源端子や接地端子以外の残りの端子に選択的に電気接続し、集積回路やボンディングワイヤ接続の健全性を検査した。しかしながら、多数の接続端子がある場合に、全ての電気接点を一つずつ選択して特性を測定すると、多くの検査時間がかかる。そこで、この例では、例えば、２個あるいは３個以上の電気接点を短絡してまとめ、検査のスピードアップを図る。例えば、図のように、電気接点１７、１８に対して第２の測定端子２６を、スイッチ３４を介して電気接続する。

図４は、実施例２の動作説明図である。
この図に示すように、電気接点１７と１８は、入出力端子２０を介してダイオード２１に電気接続されている。内部回路は、これらのダイオード２１によって保護されている。この時、２つの電気接点１７と１８を短絡し、第２の測定端子２６を電気接続する。その後、第１の測定端子２５と第２の測定端子２６の間に、電位差計２８を接続し、定電流電源２７から供給される測定電流Ｉにより生じた電位差を測定する。電位差計の測定結果は、比較器３１（図３）に入力する。

こうすれば、定電流電源２７から供給される電流は、２つのダイオード２１を通じて内部回路３５に供給される。そして、電源端子や接地端子を通じて電気接点１４、１５に向かって流れる。第１の接続端子２５をこれらの電気接点１４、１５に接続しておくことにより、一定の内部抵抗に応じた測定電流が流れる。この回路の特性を予め測定しておけば、実施例１と同様の検査が可能になる。複数の端子、すなわち、２個以上の任意の数の端子をまとめて１個の端子として取り扱えるので、多数の電気接点がある集積回路基板の検査を効率良くスピーディに行うことができる。なお、この場合には、異常値が検出されたとしても、どの電気接点に接続した回路が不良かは不明である。もちろん、回路の性質上、どの電気接点に接続した回路が不良か予測できる場合もある。しかしながら、一つでも回路が機能不全であれば、その基板を後工程に回さないで処分するのだから、こうした検査方法で対処すればよい。

図５は、定電流電源とコンピュータのインタフェース回路の具体例結線図である。
この回路は、本発明による検査装置のマザーボードに搭載される回路基板の実例である。この基板は、コネクタ４８を介してマザーボードに接続される。図の回路４０は、定電流電源に該当する。具体的な素子名や各素子の具体的な特性値は明記していない。上半分は５ボルト用、下半分は２．３ボルト用の正負二電源方式のものである。端子４３は接地端子、端子４１は５ボルト用の正負電源端子、端子４３は２．３ボルト用の正負電源端子である。検査対象となる集積回路の定格電圧と保護用のダイオードの極性により、どの端子を使用するか決定する。この回路が、検査対象の集積回路に対し、一定の検査用電流を供給する機能を持つ。

回路４４は、コンピュータと接続をしてデータの送受信をするシリアルインタフェース回路である。図５に示した回路基板は、マザーボードを介して図６に示した回路基板と接続されている。図６に示した回路基板で取得された検査結果がこの図５に示す回路４４を通じてコンピュータに転送される。コネクタ４８の端子４５の部分がシリアルインタフェースコネクタに接続される。

図６は、検査対象の集積回路に接続される回路の具体例結線図である。
図に示すコネクタ５１が検査対象の集積回路に接続される。すなわち、集積回路を搭載した回路基板の端子に接続される。接続対象の全ての端子にコネクタ５１を接続し、スイッチ回路５３を用いて各端子を順番に選択する。選択された端子から入力するアナログ信号は、マイクロコンピュータ５４に送り込まれる。マイクロコンピュータ５４には、Ａ／Ｄ変換器が組み込まれており、入力したアナログ電圧信号をデジタル信号に変換する。そして、このデータをコンピュータに順次送信する。コネクタ５２は、検査装置のマザーボードに接続される。このコネクタ５２と図５に示したコネクタ４８を介して、回路４４に検査結果が転送される。そして、回路４４から順番にコンピュータに対し、検査結果を転送する。コンピュータでは、その結果を予め用意した基準値と比較演算処理する。なお、図５に示した各回路の詳細な結線は、汎用されている回路と変わらない。各機能ブロックを組み合わせることによって本発明の検査装置を実現している。従って、さらに詳細な回路動作の説明は省略する。もちろん、これらの回路を組み立てる際に使用する集積回路やマイクロコンピュータの特性により、その結線は自由に変更して構わない。

図７は、上記のような検査装置を使用した検査システムの外観斜視図である。
図に示すように、検査装置６０をデータ転送ケーブル６２を介して検査対象となる基板６１に接続する。また、検査装置６０をシリアルインタフェースケーブル６３を介して、パーソナルコンピュータ６５に接続する。このような状態で検査装置６０を起動する。パーソナルコンピュータ６５から検査開始命令が入力すると、検査装置６０は基板６１に搭載された特定の集積回路について、既に説明した通りの電圧測定を実行する。そして、測定されたデータをシリアルインタフェースケーブル６３を通じてパーソナルコンピュータ６５に転送する。パーソナルコンピュータ６５は、予め検査対象となる集積回路について、全ての端子の測定電圧と基準値とを比較演算処理する。一定の範囲に測定値が含まれていれば正常であり、範囲外の場合には、不良と判断する。

こうして、基板６１に搭載された特定の集積回路について、その集積回路自体の健全性や配線の健全性を自動的に簡便に高速検査することができる。なお、図に示した基板６１とケーブル６２との接続は、例えば、特定の集積回路検査用に設けられた検査専用の端子に接続してもよいし、基板６１を実際に使用される機器に接続するための端子に接続しても構わない。また、基板６１は、完成品であっても半製品であっても構わない。なお、上記の回路中に、基準値発生回路や比較判定回路を設ければ、コンピュータを接続しなくても、検査が可能である。実験によれば、ある集積回路では、測定電流値は６０マイクロアンペア程度が適することがわかった。この値は集積回路に応じて選定すればよい。

本発明による集積回路の検査装置実施例を示すブロック図である。 上記の検査装置の動作原理説明図である。 実施例２の集積回路の検査装置を示すブロック図である。 実施例２の動作説明図である。 定電流電源とコンピュータのインタフェース回路の具体例結線図である。 検査対象の集積回路に接続される回路の具体例結線図である。 上記のような検査装置を使用した検査システムの外観斜視図である。

符号の説明

１０ 集積回路
１１ 回路基板
１２ 電気接点
１３ ボンディングワイヤ
２７ 定電流電源
２８ 電位差計
３１ 比較器
３４ スイッチ
２５ 第１の測定端子
１４、１５ 電気接点
２６ 第２の測定端子
３４ スイッチ
２８ 電位差計
２７ 定電流電源
３１ 比較器
２９ 基準値
３２ 比較結果

Claims (5)

1. 各信号入出力端子に内部回路保護用のダイオードが直列接続された保護回路を備えた集積回路チップを、任意の回路基板に搭載して、前記各入出力端子を前記回路基板の電気接点に直接もしくは間接的に電気接続した状態で、
   前記集積回路の入出力端子のうち、電源端子と接地端子とを選択して、前記電源端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点と、前記接地端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点とを短絡させて第１の測定端子を接続し、
   前記集積回路チップの残りのいずれかの入出力端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点に、第２の測定端子を接続して、
   前記第１の測定端子と第２の測定端子との間に定電流電源を接続して、前記いずれかの内部回路保護用のダイオードの順方向に一定の測定電流を供給し、
   前記第１の測定端子と前記第２の測定端子の間の電位差を測定して、
   予め設定した基準値と比較することを特徴とする基板に搭載した集積回路の検査方法。
2. 請求項１において、
   集積回路の内部回路に影響の無い試験電流を選択して、
   全ての入出力端子を順に選択して、
   前記第２の測定端子を接続する前記電気接点を自動的に切り替えて、
   前記定電流電源から一定の測定電流を供給することを特徴とする集積回路の検査方法。
3. 請求項２において
   全ての入出力端子の中から複数の入出力端子を順に選択して、
   前記第２の測定端子を、選択した複数の入出力端子に電気接続することを特徴とする集積回路の検査方法。
4. 任意の回路基板に搭載された、各信号入出力端子に内部回路保護用のダイオードが直列接続された保護回路を備えた集積回路チップの非破壊検査を行うものであって、前記集積回路チップの各入出力端子は、前記回路基板の電気接点に直接もしくは間接的に電気接続されており、
   前記集積回路の入出力端子のうち、電源端子と接地端子とを選択して、前記電源端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点と、前記接地端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点とを短絡させて接続する第１の測定端子と、
   前記集積回路チップの残りのいずれかの入出力端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点に接続する第２の測定端子と、
   前記第１の測定端子と第２の測定端子との間に定電流電源を接続して、前記いずれかの内部回路保護用のダイオードの順方向に一定の測定電流を供給し、前記第１の測定端子と前記第２の測定端子の間の電位差を測定する電位差測定器とを備えたことを特徴とする基板に搭載した集積回路の検査装置。
5. 任意の回路基板に搭載された、各信号入出力端子に内部回路保護用のダイオードが直列接続された保護回路を備えた集積回路チップの非破壊検査を行うものであって、前記集積回路チップの各入出力端子は、前記回路基板の電気接点に直接もしくは間接的に電気接続されており、
   前記集積回路の入出力端子のうち、電源端子と接地端子とを選択して、前記電源端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点と、前記接地端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点とを短絡させて接続する第１の測定端子と、
   前記集積回路チップの残りの入出力端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点に接続する第２の測定端子と、
   予め指定された順に前記第２の測定端子を、前記残りの入出力端子を電気接続した前記回路基板上の電気接点に選択的に接続する、スイッチ回路と、
   前記第１の測定端子と第２の測定端子との間に定電流電源を接続して、前記いずれかの内部回路保護用のダイオードの順方向に一定の測定電流を供給し、前記第１の測定端子と前記第２の測定端子の間の電位差を測定する電位差測定器と、
   前記電位差測定器の測定結果を出力する出力回路とを備えたことを特徴とする基板に搭載した集積回路の検査装置。

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