JP2009239239A5 - - Google Patents

Description

電子部品パッケージ、回路基板、電子部品実装装置、およびそれらの接合部の検査方法

本発明は、ＩＣなどの電子部品が搭載された表面実装型の電子部品パッケージ、回路基板、電子部品実装装置およびそれらの接合部の検査方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化・高機能化に伴い、半田付けランドを底面に設けたエリアアレイ型ＩＣパッケージ、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型やＬＧＡ（Land Grid Array）型のＣＳＰ（Chip Size Package）による電子部品実装が多く行われている。

従来のＢＧＡパッケージを回路基板に半田実装した電子部品実装装置の接合部を拡大した断面概念図を図１７に示す。電子部品実装装置１０１は、回路基板１０２にＢＧＡパッケージ（以下、電子部品パッケージと呼ぶ）１０３が実装された構成である。回路基板１０２は、絶縁基板１０５上に一部が回路基板側レジスト１１０で覆われた回路基板側ランド１０６が配置されて構成されている。

電子部品パッケージ１０３は、キャリア基板１０７と、キャリア基板１０７の上面１０７ａに配置されたＩＣチップ（図示せず）と、キャリア基板の下面１０７ｂに配置され、一部がレジスト１１１に覆われた外部接続用ランド１０８と、外部接続用ランド１０８に配置された半田ボール１０４とを有する。半田ボール１０４は、回路基板側ランド１０６と外部接続用ランド１０８とを接続する。

次に、上記構成の電子部品実装装置１０１の製造方法について説明する。まず、絶縁性のキャリア基板の上面１０７ａ上にＩＣチップを実装する。次に、外部接続用ランド１０８に半田ボール１０４を接合して、電子部品パッケージ１０３を構成する。次に、回路基板側ランド１０６上にクリーム半田（図示せず）を塗布する。次に、外部接続用ランド１０８と回路基板側ランド１０６とが対向するように位置決めし、半田ボール接合を行って接合部１０９を構成する。以上の工程により、電子部品実装装置１０１が製造される。

図１８は、図１７の接合部１０９をスライス面Ｉ１〜Ｉ５で切断したときのそれぞれの断面形状を断面ｉ１〜ｉ５として示している。断面ｉ１は、レジスト１１１により露出された外部接続用ランド１０７の形状を示している。断面ｉ５は、レジスト１１０により露出された回路基板側ランド１０６の形状を示している。

一般に、断面ｉ１と断面ｉ５とは円形形状を示している。断面ｉ２は断面ｉ１より若干大きくなり、溶融半田ボールの最大断面領域となる断面ｉ３で最大の大きさになる。同様に、断面ｉ４は断面ｉ５より若干大きくなっている。

ところが、半田ボール１０４と外部接続用ランド１０８が濡れないと、断面ｉ１から断面ｉ２への形状がほぼ連続的に大きくなるのではなく、不連続になったり、不規則になったり、断面ｉ２の形状が小さくなり過ぎたりする。この現象は、外からの目視による観察では判断し難い。

この半田の濡れ不良は、リフロー時の熱による基板の反り、フラックスの活性力が弱いこと、半田ボールの大きさの不揃いなどが原因で生じる。半田ボールの濡れ性が不良であると、回路基板側ランドと外部接続用ランドとの接合が不良となる。

図１７に示すように、Ｘ線（矢印方向）を紙面内上方から下方に向かって照射し下方のＸ線受信装置（図示せず）で受信して、Ｘ線画像データを作成し、Ｘ線画像を表示する。スライス面Ｉ１とＩ５のいずれか小さい方の形状内はほぼ同一な濃度だが、その外側は徐々にＸ線が多くなっていく。これをＸ線画像濃度で表現すると内から外へ徐々に薄くなっていく。しかし、この構成では、断面ｉ１と断面ｉ２を観測することができないため、濡れ性の良否を判断することが難しい。

さらに、ランドと半田ボールの透過断面が同様の円形形状であるため、Ｘ線画像濃度の各形状の境界や輪郭が明瞭にならず、断面ｉ１と断面ｉ２を観測することがさらに難しい。

また、半田ボールが球状であり、ランドが円形状であるため、半田ボールが濡れ広がった場合も、濡れ広がらなかった場合もＸ線画像は円形状に表示され、濡れ性（ランドとの接合性）の良否を判断し難い。

上記問題を改善する方法として、電子部品実装装置において、回路基板側ランドのランド形状を四角形などの多角形にすることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この構成により、半田ボールの濡れ性が良好な場合、回路基板側の半田ボールがランドの形状に応じた形状となるため、半田ボールのＸ線画像が円とはならない。このため、接合部の接合性の良否を判断することができる。したがって、非破壊で接合性の検査を行うことができることから回路基板および電子回路装置の信頼性を高めることができる。

また、セラミック基板をチップキャリアとした場合、チップキャリアの裏面に配置された外部接続用ランドの形状を角型にすることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。これにより、キャリア基板のランドの接続面積が増すので、ランドの接合力が強い電子部品パッケージを形成することができる。
特開平１０−３３５７９６号公報 特開平８−２７４２１３号公報

一般に、接合する溶融半田ボールには表面張力で丸まろうとする力が働くので、上記特許文献に開示された構成のランドでは、直線部分において半田で濡れ難くなり、かつ弧部（ランドの外周形状が弧となる部分）が全くないので、ランド形状の一直線部（ランドの外周形状が直線となる部分）が半田で濡れなかった場合、他の直線部近傍が半田で濡れ難くなって半田ボールの溶融形状が大きく歪む。その結果、回路基板側ランドと半田ボールとの間に接合不良が発生し易くなって接続信頼性が低下するという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電子部品パッケージの外部接続用ランドおよび回路基板側ランドと半田ボールとの接合不良を低減するとともに、接合状態の検査がし易い電子部品実装装置とその接合部の検査方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品パッケージは、絶縁性のキャリア基板と、前記キャリア基板の一方の面に敷設された接続配線と、前記接続配線に接続されたＩＣチップと、前記キャリア基板の他方の面に配置され、前記キャリア基板内の配線を介して前記接続配線と接続された外部接続用ランドと、前記外部接続用ランドに配置された半田ボールとを備える。上記課題を解決するために、前記外部接続用ランドにおける前記半田ボールと接合可能部分の外形形状に、少なくとも１つの弧部と少なくとも１つの直線部とを有することを特徴とする。

この構成により、外部接続用ランドの外形形状に弧部を有するために、表面張力で丸まろうとする溶融半田ボールが大きく歪むことなく濡れるので、半田ボールと外部接続用ランドとの接合性が良好になる。さらに、外部接続用ランドの外形形状に直線部を有するため、Ｘ線画像に直線部が表示され、Ｘ線を用いて半田ボールと外部接続用ランドとの接合性検査を容易に行うことができる。このため、半田ボールと外部接続用ランドとの接合性の信頼性が向上する。

また、本発明の回路基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に配置された回路基板側ランドと、前記絶縁基板上に敷設され、前記回路基板側ランドに接続された配線とを備える。上記課題を解決するために、前記回路基板側ランドにおける、実装する電子部品パッケージの半田ボールと接合可能部分の外形形状に、少なくとも１つの弧部と少なくとも１つの直線部とを有することを特徴とする。

この構成により、回路基板側ランドの外形形状に弧部を有するために、実装される電子部品パッケージの半田ボールが大きく歪むことなく濡れるので、半田ボールと回路基板側ランドとの接合性が良好になる。さらに、回路基板側ランドの外形形状に直線部を有するため、Ｘ線画像に直線部が表示され、Ｘ線を用いて半田ボールと回路基板側ランドとの接合性検査を容易に行うことができる。このため、半田ボールと回路基板側ランドとの接合性の信頼性が向上する。

また、本発明の電子部品実装装置は、上記電子部品パッケージと、上記回路基板とを備え、前記半田ボールが前記回路基板側ランドに接続された構成である。この構成により、半田ボールと外部接続用ランドとの接合性、および半田ボールと回路基板側ランドとの接合性が良好になる。それとともに、Ｘ線を用いて半田ボールと外部接続用ランドとの接合性検査、および半田ボールと回路基板側ランドとの接合性検査を容易に行うことができる。

また、本発明の電子部品パッケージの接合部の検査方法は、上記電子部品パッケージにおける外部接続用ランドと半田ボールとの接合部を検査する方法であって、前記接合部にＸ線を照射し、前記接合部を透過したＸ線に基づいて形成された画像において、前記半田ボールの外形形状に直線部分が含まれる場合に、前記電子部品パッケージの前記外部接続用ランドと前記半田ボールとの接合部が接合良好であると判断する。この方法により、外部接続用ランドと半田ボールとの接合部の接合状態を容易に判断することができる。

また、電子部品実装装置の接合部の検査方法は、回路基板に電子部品パッケージが実装された装置において、上記と同様に接合部にＸ線を照射し、前記接合部を透過したＸ線に基づいて形成された画像により、電子部品パッケージの外部接続用ランドと半田ボールとの接合部、および回路基板側ランドと半田ボールとの接合部の接合状態を容易に判断することができる。

本発明によれば、電子部品パッケージの外部接続用ランドおよび回路基板側ランドの外形形状に、弧部と直線部とを有することにより、外部接続用ランドおよび回路基板側ランドと半田ボールとの接合不良を低減するとともに、接合状態の検査がし易い電子部品実装装置とその接合部の検査方法を提供することができる。

本発明は、上記構成を基本として、様々の態様をとることができる。すなわち、上記電子部品パッケージにおいて、前記外部接続用ランドの表面全体が、前記半田ボールと接合可能な領域である構成にすることができる。

また、前記キャリア基板の他方の面に配置され、開口部を有するレジストを備え、前記外部接続用ランドにおける前記レジストの開口部から露出された領域が、前記半田ボールとの接合可能部分である構成にすることができる。

また、前記外部接続用ランドにおける前記半田ボールと接合可能部分の外形形状は、略半円の弧部と、前記弧部の両端を結ぶ直線部とからなる構成にすることができる。この構成により、外部接続用ランドにおいて、直線部が１つであることから、Ｘ線画像において、弧部と直線部とが判別しやすい。

また、前記外部接続用ランドにおける前記半田ボールと接合可能部分の外形形状は、複数の弧部と、前記複数の弧部の端部を複数の直線部で結ぶ構成にすることができる。この構成により、Ｘ線の照射により、直線部を見ることができるため、短時間で接合状態を判断することができる。

また、本発明の回路基板において、前記回路基板側ランドの表面全体を、実装する電子部品パッケージの半田ボールとの接合可能部分に構成にすることができる。

また、前記絶縁基板上に配置され、開口部を有するレジストを備え、前記回路基板側ランドにおける前記レジストの開口部から露出された領域を、実装する電子部品パッケージの半田ボールとの接合可能部分に構成にすることができる。

また、前記回路基板側ランドにおける、実装する電子部品パッケージの半田ボールと接合可能部分の外形形状は、略半円の弧部と、前記弧部の両端を結ぶ直線部とからなる構成にすることができる。この構成により、回路基板側ランドにおいて、直線部が１つであることから、Ｘ線画像において、弧部と直線部とが判別しやすい。

また、前記回路基板側ランドにおける、実装する電子部品パッケージの半田ボールと接合可能部分の外形形状は、複数の弧部と、前記複数の弧部の端部を複数の直線部で結ぶ構成にすることができる。この構成により、Ｘ線の照射により、直線部を見ることができるため、短時間で接合状態を判断することができる。

また、電子部品パッケージの接合部の検査方法において、前記Ｘ線を前記電子部品パッケージの前記キャリア基板面に対して傾斜して照射することにより、直線部がどの位置にあっても直線部を見ることができるため、短時間で接合状態を判断することができる。

また、電子部品実装装置の接合部の検査方法において、前記Ｘ線を前記電子部品パッケージの前記キャリア基板面に対して傾斜して照射することにより、直線部がどの位置にあっても直線部を見ることができるため、短時間で接合状態を判断することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における電子部品パッケージ３を用いた電子部品実装装置１の構成を示す断面概念図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の一部を拡大した断面概念図である。これらの図において、同じ構成の要素には、同じ符号を付与し、符号の一部を省略している。図２Ａは、本実施の形態におけるキャリア基板の下面８ｂの概念図である。図２Ｂは、本実施の形態における回路基板２の概念図である。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、図１（ａ）および図１（ｂ）と同じ構成の要素には、同じ符号を付与し、符号の一部を省略している。

図１（ａ）に示すように、電子部品実装装置１は、回路基板２に電子部品パッケージ３が実装されて構成されている。電子部品パッケージ３は、キャリア基板８の上面８ａにＩＣチップ１２が実装され、キャリア基板８の下面８ｂには、半田ボール４が配置されて構成されている。

キャリア基板８は、絶縁性部材で構成されている。キャリア基板８の絶縁性部材としては、芳香族ポリアミドなどの有機物からなる繊維またはガラス繊維にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを含浸して硬化させたものや、ＢＴレジンを用いたものが挙げられる。また、上記樹脂基板以外に、絶縁性のセラミック基板を用いることができる。

キャリア基板の上面８ａには、接続配線９が配置されている。接続配線９は、例えば銅粒子を含む配線パターン用導体ペーストによりスクリーン印刷法でパターン印刷されて形成される。キャリア基板の下面８ｂには、外部接続用ランド１０が配置されている。図１（ｂ）に示すように、レジスト１５は、キャリア基板の下面８ｂに形成された外部接続用ランド１０の一部を覆い、外部接続用ランド１０の位置に開口部を有する。開口部の形状により、露出される外部接続用ランド１０の形状が規定される。

図１（ａ）に示すように、キャリア基板８の内部に形成されたビアホール１１は、接続配線９と外部接続用ランド１０とを接続する。ビアホール１１は、キャリア基板８の貫通孔に、例えばスクリーン印刷時に導体ペーストが埋め込まれて形成される。

ＩＣチップ１２には、金（Ａｕ）により形成された電極バンプ１３が配置されている。ＩＣチップ１２は、表面側（電極バンプ１３が形成された側）を下にして、キャリア基板８に実装されている。電極バンプ１３と接続配線９との接合部は封止剤（図示省略）により封止されている。半田ボール１４は、電極バンプ１３と接続配線９とを接続する。

回路基板２は、絶縁基板５上に、回路基板側ランド６が形成されて構成されている。回路基板２としては、プリント配線基板を用いることができる。図１（ｂ）に示すように、レジスト７は、絶縁基板５上に形成された回路基板側ランド６の一部を覆い、回路基板側ランド６の位置に開口部を有する。開口部の形状により、回路基板側ランド６の形状が規定される。外部接続用ランド１０と回路基板側ランド６とは、対向する位置に配置され、半田ボール４を介して接続されている。

本実施の形態において、外部接続用ランド１０の形状あるいはレジスト１５の開口部の形状は、少なくとも１つの弧部と少なくとも１つの直線部とを有する形状である。具体的には、図２Ａに示すように、外部接続用ランド１０の外形形状は、楕円弧部１０ａと、楕円弧部１０ａの両端を結ぶ１つの直線部１０ｂとを有する略半円形状である。この場合、略半円形状は、外部接続用ランド１０の形状であっても、図１（ｂ）に示すようにレジスト１５の開口部の形状により規定された形状でもよく、どちらであっても同様の効果を得る。

また、回路基板側ランド６の形状あるいはレジスト７（図１（ｂ）参照）の開口部の形状は、少なくとも１つの弧部と少なくとも１つの直線部とを有する形状である。図２Ｂに示すように、回路基板側ランド６の外形形状は、楕円弧部６ａと、楕円弧部６ａの両端を結ぶ１つの直線部６ｂとを有する略半円形状である。この場合、略半円形状は、回路基板側ランド６の形状であっても、図１（ｂ）に示すレジスト７の開口部の形状により規定された形状でもよく、どちらであっても同様の効果を得る。

次に、回路基板２に対する電子部品パッケージ３の実装について説明する。まず、回路基板側ランド６と外部接続用ランド１０とが対向するように、回路基板２と電子部品パッケージ３との位置決めを行う。次に、半田ボール４を介してＩＣチップ１２を実装済みの電子部品パッケージ３を回路基板２上に載置する。次に、加熱炉でリフローし、回路基板側ランド６と外部接続用ランド１０とを半田ボール４により金属接合させ、接合部１６を形成する。このように、電子部品パッケージ３が回路基板２に実装されて、電子部品実装装置１が製造される。

リフロー時において、外部接続用ランド１０の接合可能部分の外形形状が、楕円弧部１０ａと楕円弧部１０ａの両端を結ぶ１つの直線部１０ｂとを有する略半円形状なので、表面張力で丸まろうとする溶融半田ボールが楕円弧部１０ａ部分には大きく歪むことなく濡れ、それとともに、直線部１０ｂの部分も濡れる。つまり、外部接続用ランド１０全体が濡れ、良好な接合を有する接合部１６が形成される。その結果、外部接続用ランド１０と半田ボール４との間の接合不良の発生が低減し接続信頼性が向上する。

同様に、回路基板側ランド６の接合可能部分の外形形状も楕円弧部と、楕円弧部の両端を結ぶ１つの直線部を有する略半円形状であるので、回路基板側ランド６と半田ボール４との間の接合不良の発生が低減し、接続信頼性が向上できる。

なお、上記において、弧部を楕円弧部として説明したが、弧部は円弧状や楕円弧状あるいはそれらの組み合わせでもよく、滑らかな曲率を有する弧状であればよい。弧部と弧部の両端を結ぶ直線部が１つの場合は、ランドは略半円形状となる。

また、上記において、外部接続用ランド１０は弧部と１つの直線部を有する略半円形状にしたものについて説明したが、例えば図３（ａ）に外形形状を示すように１つの弧部と、弧部の両端をつなぐ２つの直線部からなる外部接続用ランド１０ｃをキャリア基板の下面８ｂに設けてもよい。あるいは図３（ｂ）に示すように１つの弧部と、弧部の両端を結ぶ３つの直線部を有する形状の外部接続用ランド１０をキャリア基板の下面８ｂに設けてもよい。あるいは外部接続用ランド１０を１つの弧部と、弧部の両端を結ぶ４つ以上の直線部を有する形状にしてもよい。また、外部接続用ランド１０の外形形状が、複数の弧部と弧部の間を互いに結ぶ複数の辺を有する形状であってもよい。

この場合、直線部および弧部がなす角度は鈍角であることが望ましく、溶融半田ボールが鈍角をなす２辺間に濡れ易くなり、接合が良好になる。これらにより、同様に、接合不良の発生が低減し接続信頼性が向上する。

同様に、回路基板側ランド６も、１つの弧部とその弧部の両端を複数の直線部で結ぶ形状であっても外部接続用ランド１０と同様の効果を得ることができる。また、回路基板側ランド６の形状が、複数の弧部と弧部の間を互いに結ぶ複数の直線部を有する形状であってもよい。これにより、回路基板側ランド６も接合不良の発生が低減し、接続信頼性が向上する。

また、以下に説明するように、Ｘ線透過による接合部の検査において、外部接続用ランド１０の外形形状は直線部１０ｂを有しているので、Ｘ線画像が半田ボール断面の略円形形状とランド直線部１０ｂによる異なる形状の輪郭を示し、接合状態の良否判断がし易くなる。

次に、本実施の形態の電子部品実装装置１に示す回路基板２と電子部品パッケージ３との接合部１６における接合状態の検査について説明する。

まず、電子部品実装装置１の接合部１６にＸ線を照射する。そして、接合部１６を透過したＸ線をＸ線受信装置（図示せず）により受信して、画像データを構成し、表示装置（図示せず）にＸ線画像を表示する。操作者は、Ｘ線画像を見て、以下に示す判断基準により、接合部１６の接合状態の良否を判断する。Ｘ線としては、例えば軟Ｘ線を用いることができる。軟Ｘ線は半田の厚みによりＸ線の透過具合が異なる。即ち、半田が厚いとＸ線透過量が少なくなり、逆に薄いと多くなり、半田の厚みによる濃淡が生じたＸ線画像が得られる。

図４は、図１（ｂ）の接合部１６をスライス面Ｂ１〜Ｂ５で切断したときのそれぞれの断面形状を断面ｂ１〜ｂ５として示す断面概念図である。スライス面Ｂ１は、外部接続用ランド１０の表面であり、断面ｂ１は、外部接続用ランド１０の形状（レジスト１５から露出した部分の形状）を示す。また、スライス面Ｂ５は、回路基板側ランド６の表面であり、断面ｂ５は、回路基板側ランド６の形状（レジスト７から露出した部分の形状）を示す。

一般に、半田が濡れ広がりランドとの接合が良好な場合、半田のランドとの境界における形状は、ランドの外形形状に近くなる。つまり、図４の断面ｂ１のように、外部接続用ランド１０が略半円形状であるので、適正な半田付けの場合、スライス面Ｂ２が外部接続用ランド１０に近いほど断面ｂ２の形状が丸みをおびた略半円形状（外部接続用ランド１０の形状）に近い形状となる。

一方、半田が濡れ広がらずランドとの接合が不良な場合、半田の表面張力が、半田がランドを濡らす力より大きくなり、半田ボールには、表面張力により表面積を小さくするように、つまり球形状となるように力が掛かる。そのため、半田ボールの形状とランドの形状との相関が薄い。

したがって、外部接続用ランド１０の近傍で半田ボール４が濡れなかったり、適正な拡散接合が行われなかったりする場合、スライス面Ｂ２における半田ボール４の断面は歪んだ形状の略円形状あるいは楕円形状になったり、あるいは不規則不連続な形状となったりする。

次に、接合部１６のＸ線画像について説明する。図４に示すように、断面ｂ１〜ｂ５において、ｂ３が最も面積が大きい。そのため、回路基板２の平面に垂直な方向からＸ線が照射されると、断面ｂ３の形状がＸ線画像として表示され、接合部分における接合状態を判断することが難しい。そこで、Ｘ線源または電子部品実装装置のいずれか一方または両方を任意の角度で動かして、Ｘ線画像を複数枚撮り画像処理をする。

本実施の形態では、図１（ｂ）、図２Ａの矢印Ａ方向のように、Ｘ線をキャリア基板８面の垂線からθ度、例えば約４０度傾斜し、外部接続用ランド１０の略半円形状の直線部１０ｂに対してほぼ直角方向に照射する。

図５は、Ｘ線画像を模式的に示す。図５（ｂ）および（ｄ）は、傾斜観察（上記照射方向）に平面的な回転角度を加えた３次元的観察であり、さらに顕著な、現物に近い接続状態差異画像が得られる。また、図５（ｂ）および（ｄ）における半田ボール像２１において破線で示す部分が外部接続用ランド１０との接合形状を示す接合部分像２２である。図５（ａ）および（ｂ）は、接合部１６の接合状態が良好な場合を示す。良好な半田接続では、どの角度（通常θが１０度〜６０度の間）においても直線部が図５（ａ）のＸ１、図５（ｂ）のＸ２のように確認できる。

図５（ｃ）および図５（ｄ）は、接合部１６の接合状態が不良な場合を示す。接合不良の場合、Ｘ線照射角を所定の角度以上にすると、図５（ｃ）、（ｄ）のように直線部分（Ｘ１、Ｘ２）が丸みをおびて、直線部が確認できなくなり、正常半田接続と明らかな差異が確認できる。

図５（ｂ）に示すように、Ｘ線画像の接合部分像２２において、明瞭な直線部の輪郭を含んでいる場合、半円形状の外部接続用ランド１０全体に半田ボール４が濡れて接合し、接合は良好である。しかし、図５（ｄ）に示すように、Ｘ線画像の接合部分像２２において直線部の輪郭が見えず、歪んだ形状の略円形状や略楕円形状あるいは不規則不連続な形状などとなった場合は、略半円形状の外部接続用ランド１０に一部分接合しているだけで、接合は不良である。つまり、接合部１６のＸ線画像において、操作者は、判断基準として、直線部が観測できれば接合状態が良好であり、直線部が観測できなければ接合状態が不良であるとして、接合状態を判断することができる。

上記においては、Ｘ線をキャリア基板８面の垂線から約４０度傾斜して照射したが、Ｘ線画像で接合部分像２２の直線部が見え易いように照射角や方向を設定してもよい。あるいは、ランドの外周形状が複数の直線部を有する場合はさらに照射角や方向を設定することによりさらに検査し易くなる。

上記により、外部接続用ランド１０の外形形状に弧部と直線部とを有する形状であるので、Ｘ線画像が半田ボール断面の略円形形状と直線部による異なる形状の輪郭を含んでいるか否かの観察であるため、接合状態の検査がし易くなる。また、直線部が１つの場合、Ｘ線画像において、直線部が弧部と明瞭に区別でき、接合の良否判断が容易となる。

また、上記により、斜め所定方向からＸ線を照射することにより、ランドの直線部近傍のＸ線画像が明瞭な直線部状の輪郭を含んで示されるので、接合の良否判断がさらにし易くなる。

なお、上記においては、電子部品実装装置１における半田ボール４と外部接続用ランド１０との接合状態について説明したが、半田ボール４と回路基板側ランド６との接合状態についても、半田ボール４と外部接続用ランド１０との接合状態と同様に検査することができる。また、半田ボール４と外部接続用ランド１０との接合状態および、半田ボール４と回路基板側ランド６との接合状態の両方を検査することができる。

また、実装する前の電子部品パッケージ３における半田ボール４と外部接続用ランド１０との接合状態についても、上記の電子部品実装装置１の場合と同様に検査することができる。

上記それぞれの結合状態の検査においても、ランドと半田ボールの接合状態を容易に判断することができる。

また、上記において、Ｘ線を電子部品パッケージに対して傾斜して照射するとして説明したが、Ｘ線を電子部品パッケージ面の垂線方向から照射してもよい。図６は、この場合の電子部品実装装置の接合部１６のＸ線透過像（画像処理をした）の一例を示すＸ線画像概念図である。接合部１６の接合状態が良好な場合、破線で示す外部接続用ランド１０の部分が濃く表示される。これは、Ｘ線画像では半田ボール断面の略円形形状の輪郭内とランドの楕円弧部と直線部による略半円形状の輪郭内の濃度が異なった状態で表示されるためである。したがって、直線部が観測されるか否かにより接合状態の検査することができる。

なお、本実施の形態においては、キャリア基板の上面８ａの接続配線９とキャリア基板の下面８ｂの外部接続用ランド１０とを接続するために、キャリア基板８内にビアホール１１を設けた構成について説明した。しかし、本発明はビアホール以外（例えば多層基板）であってもよく、キャリア基板８内の配線であればよい。

なお、本実施の形態では、外部接続用ランドについて説明したが、図４の断面ｂ５に示すように、回路基板側ランドに同様の構成を用いても、半田ボールとの接合不良の発生が低減し、接続信頼性が向上するとともに、接合性を容易に判断することができる。

また、図４では、外部接続用ランドと回路基板側ランドの外形形状に直線部がそれぞれランドの中心から同じ向きに形成された構成を示したが、異なる向きに形成されていてもよい。直線部が異なる向きに形成されていると、Ｘ線画像において、異なる向きに直線部が表示されるので、接合不良が生じた場合に、半田ボールが外部接続用ランドと回路基板側ランドのどちらと接合不良であるかを判断しやすくなる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る半導体（電子部品）実装装置のキャリア基板８における外部接続用ランド３１の構成を示す平面図である。本実施の形態に係る半導体実装装置は、実施の形態１の電子部品実装装置と外部接続用ランド３１の構成が異なるだけであり、他の構成は実施の形態１の電子部品実装装置と同様である。本実施の形態の半導体実装装置において、実施の形態１の電子部品実装装置と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

外部接続用ランド３１の外形形状は、頂点部分が円弧状である矩形形状である。つまり、４つの弧部と４つの直線部が互いに結び付けられた形状である。この構成により、表面張力で丸まろうとする溶融半田ボール４が、外部接続用ランド３１の４つの円弧部に歪むことなく均等に濡れ易くなるので、外部接続用ランド３１と半田ボール４との間の接合不良の発生が低減し、接続信頼性が向上する。

図８（ａ）および図８（ｂ）は、キャリア基板８面に対して、傾斜角４５度でさらに、キャリア基板８面内において４５度回転させた向きから写した半田ボール４のＸ線画像を示す模式図である。図８（ａ）は、半田ボール４が外部接続用ランド３１と接合良好な状態を示す図である。図８（ｂ）は、半田ボール４が外部接続用ランド３１と接合不良な状態を示す図であり、比較のため，外部接続用ランド３１の表面形状を破線で示している。半田ボール画像３２の外部接続用ランド３１との接合部に直線部３３が含まれる。これは、半田ボール４が外部接続用ランド３１の全面に濡れ広がり、外部接続用ランド３１の直線部に倣った形状が写されたためである。つまり、半田ボール４と外部接続用ランド３１とは、接合が良好である。

一方、半田ボール画像３４の外形形状には、直線部が含まれず、円形状となっている。これは、半田ボール４が外部接続用ランド３１に濡れ広がらなかったことを示している。このことにより、半田ボール４と外部接続用ランド３１とが接続不良であることがわかる。

したがって、写し出された半田ボールのＸ線画像において、外部接続用ランド３１との接合部に直線部を含むか否かにより、半田ボールと外部接続用ランド３１との接続状態の良否を容易に判断することができる。

なお、外部接続用ランド３１の形状は、上記形状に限定されず、例えば、図９（ａ）〜（ｃ）に示す外部接続用ランドであってもよい。図９（ａ）に示す外部接続用ランド３５は、２つの弧部と、弧部の端部を接続する２つの直線部とからなる。また、図９（ｂ）に示す外部接続用ランド３６は、３つの弧部と、弧部の端部を接続する３つの直線部とからなる三角形の頂点が弧部である形状である。図９（ｃ）に示す外部接続用ランド３７の形状は、４つの弧部と、弧部の端部を接続する４つの直線部とからなる。また、これら以外に、外部接続用ランドが弧部と直線部を含む外形形状であれば同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、外部接続用ランドについて説明したが、回路基板側ランドに同様の構成を用いても、半田ボールとの接合不良の発生が低減し、接続信頼性が向上するとともに、接合性を容易に判断することができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る電子部品実装装置４１の構成を示す平面図である。電子部品実装装置４１は、回路基板４２に電子部品パッケージ４３が実装された構成である。回路基板４２は、エポキシ樹脂などの絶縁基板と、絶縁基板上に敷設された配線（図示せず）と、配線および回路基板４２上に配置されたレジストとを有する。配線は、銅などで形成されている。また、配線の端部には、電子部品パッケージ４３と接続するための回路基板側ランド（図１０には図示せず）が形成されている。

電子部品パッケージ４３は、底面に回路基板４２と電気的に接続するための接続端子が設けられた表面実装型ＩＣパッケージ、例えば、キャリア基板などを含むＢＧＡ型やＬＧＡ型のＣＳＰによりパッケージ化されている。電子部品パッケージ４３に設けられた外部接続用ランドには、はんだボールが設けられている。半田ボールは、外部接続用ランドと回路基板４２に形成されたランドとを電気的に接続している。

図１１は、電子部品パッケージ４３における外部接続用ランド５７が配置された領域の構成を示す平面図である。外部接続用ランド５７は、長方形に形成されている。外部接続用ランド５７は、絶縁基板上に銅箔を形成し、ウェットエッチングによりパターニングされて形成される。そして、図１２に示すように、長方形からなる外形の頂点部分の形状は、弧状となっている。レジスト５８には、長方形の開口部５２が形成されている。

外部接続用ランド５７は、図１１に示すように、レジスト５８の開口部５２から一部が露出されている。外部接続用ランド５７の長手方向と、レジスト５１の開口部５２の長手方向は、直交している。このため、外部接続用ランド５７の長手方向において、外部接続用ランド５７の両端部はレジスト５８によって覆われている。つまり、外部接続用ランド５７の四隅がレジスト５８に覆われている。一方、外部接続用ランド５７の短手方向において、外部接続用ランド５７はレジスト５８から露出され、かつ、レジスト５８の長手方向の開口幅は外部接続用ランド５７の短手方向の幅よりも大きく、これにより、レジスト５８と外部接続用ランド５７との間にレジストがない隙間（クリア）５４が生じている。

図１３は、図１０における電子部品実装装置４１のＣ−Ｃ線に沿った断面の一部分を示す拡大図である。また、図１３は、図１１における外部接続用ランド５７のＥ−Ｅ線に沿った断面に対応する。絶縁基板５５上にレジスト５１と回路基板側ランド５３が配置されている。絶縁基板５５は、多層化されていてもよい。回路基板側ランド５３は、絶縁基板５５が多層化されている場合、例えば絶縁基板５５に形成されたビア（図示せず）に接続され、絶縁基板５５の内部の層における配線と接続されている。

レジスト５１は、絶縁基板５５の表面に敷設された配線の酸化防止、配線の他の部品との絶縁性を確保するために設けられている。レジスト５１には、ソルダーレジストを用いることができる。電子部品パッケージ４３は、外部接続用ランド５７と、実装面における外部接続用ランド５７以外の領域に配置されたレジスト５８と、電子部品５９と、半田ボール５６とを有する。回路基板側ランド５３と外部接続用ランド５７とは、半田ボール５６により接続されている。

なお、レジスト５１と回路基板側ランド５３の形状および位置関係は、レジスト５８と外部接続用ランド５７の形状および位置関係と同じであるので、説明を省略する。

図１３において、外部接続用ランド５７とレジスト５８との間には図１１に示したような隙間５４が生じている。このため、接合時に半田ボール５６の一部は、隙間５４に流れ込み、外部接続用ランド５７の側面にまで濡れ広がる。このため、外部接続用ランド５７の側面部への半田接合によるアンカー効果により、外部接続用ランド５７と半田ボール５６との接合強度が向上する。

図１４は、図１０における電子部品実装装置４１のＤ−Ｄ線に沿った断面の一部を示す拡大図である。また、図１４は、図１１における外部接続用ランド５７のＦ−Ｆ線に沿った断面に対応する。図１４において、レジスト５８は、図１１に示したように、外部接続用ランド５７の一部を覆うように配置されている。特に、外部接続用ランド５７の四隅をレジスト５８が覆っている。このため、外部接続用ランド５７が剥離し難くなり、外部接続用ランド５７と電子部品５９との接合強度が向上し、外部接続用ランド５７が電子部品５９から剥離し難い。

以上のように、本実施の形態に係る電子部品実装装置４１は、一方向では外部接続用ランド５７とレジスト５８との間に隙間５４が設けられ、他方向では外部接続用ランド５７の端部がレジスト５８により覆われた構成である。このため、外部接続用ランド５７と半田ボール５６との接合強度および外部接続用ランド５７と電子部品５９との接合強度の両方について、剥離が生じない程度に高めることができる。

次に、電子部品実装装置４１における半田ボール５６と外部接続用ランド５７との結合状態について説明する。半田ボール５６と外部接続用ランド５７との接合時において、図１０のＣ−Ｃ線方向において、半田ボール５６が隙間５４に流れ込み、アンカー効果により半田ボール５６は外部接続用ランド５７と強固に接合する。一方、図１０のＤ−Ｄ線方向において、図１１に示すように、レジスト５８の開口形状が直線部状であるため、半田ボール５６の外部接続用ランド５７との接合部における外形形状には、直線部が含まれる。つまり、半田ボール５６と外部接続用ランド５７との接合部にけるＸ線画像には、接合良好であれば直線部が現れる。したがって、実施の形態１で示した半田ボールとランドの接合状態を検査する方法を用いて、半田ボール５６と外部接続用ランド５７との接合状態を検査することができる。

なお、回路基板側ランド５３側においても、外部接続用ランド５７側と同様に、半田ボール５６と回路基板側ランド５３との接合強度を剥離が生じない程度に高めることができる。また、実施の形態１で示した半田ボールとランドの接合状態を検査する方法を用いて、半田ボール５６と回路基板側ランド５３との接合状態を検査することができる。

（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４に係る電子部品実装装置の外部接続用ランド６１が配置された領域の構成を示す平面図である。本実施の形態は、実施の形態３における外部接続用ランド５７が楕円形の外部接続用ランド６１に置き換わった構成であり、他の構成は実施の形態３と同様である。なお、回路基板側のレジスト５１と回路基板側ランド５３の形状および位置関係は、レジスト５８と外部接続用ランド６１の形状および位置関係と同じであるので、説明を省略する。また、本実施の形態において、実施の形態３と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

外部接続用ランド６１の形状は、楕円形状であり、長軸方向（Ｇ−Ｇ線方向）がレジスト５８の開口部５２の長手方向（Ｈ−Ｈ線方向）に対して垂直方向となるように配置されている。Ｈ−Ｈ線方向における電子部品実装装置の断面は、図１３と同様（外部接続用ランド５７が外部接続用ランド６１に置き換わった）の構成であり、外部接続用ランド６１とレジスト５８との間に隙間５４が生じている。このため、アンカー効果により、外部接続用ランド６１と半田ボール５６との接合強度が向上する。

また、Ｇ−Ｇ線方向における電子部品実装装置の断面は、図１４と同様（外部接続用ランド５７が外部接続用ランド６１に置き換わった）に外部接続用ランド６１の両端部がレジスト５８で覆われた構成である。このため、外部接続用ランド６１と電子部品５９との接合強度が向上し、外部接続用ランド６１が電子部品５９から剥離し難い。

以上のように、本実施の形態に係る電子部品実装装置は、一方向では外部接続用ランド６１とレジスト５８との間に隙間５４が設けられ、他方向では外部接続用ランド６１の長軸方向の端部がレジスト５８で覆われた構成である。このため、外部接続用ランド６１と半田ボール５６との接合強度および外部接続用ンド６１と電子部品５９との接合強度の両方について、剥離が生じない程度に高めることができる。

次に、半田ボール５６と外部接続用ランド６１との接合状態について説明する。半田ボール５６と外部接続用ランド６１との接合時において、図１５のＨ−Ｈ線方向において、半田ボール５６が隙間５４に流れ込み、アンカー効果により外部接続用ランド６１と強固に接合する。一方、図１５のＧ−Ｇ線方向において、レジスト５８の開口形状が直線部状であるため、半田ボール５６の外部接続用ランド６１との接合部における形状には、直線部が含まれる。つまり、半田ボール５６と外部接続用ランド６１との接合部にけるＸ線画像には、接合良好であれば直線部が現れる。したがって、実施の形態１と同様に、半田ボール５６と外部接続用ランド６１との接合状態を検査することができる。

なお、本実施の形態において、外部接続用ランド６１の形状が楕円であり、レジスト５８の開口部５２の形状が長方形である例を示したが、外部接続用ランド６１の形状が長方形であり、レジスト５６の開口部５２の形状が楕円であってもよい。

なお、実施の形態３および４において、レジストの開口部が長方形である構成を示したが、これに限定されず、楕円形状や正方形であってもよい。また、ランド形状が長方形や楕円形状であってもよい。すなわち、ランドがレジストの開口部に対して、一方向においては、ランドとレジストとの間にレジストがない隙間が生じており、他方向においては、ランドの端部がレジストで覆われている構成であればよく、さらにランドが露出している部分に直線部を有する構成であればよい。このような構成であれば、上記効果を有する。

なお、回路基板側ランドにおいても、外部接続用ランド６１側と同様に、半田ボール５６と回路基板側ランドとの接合強度を剥離が生じない程度に高めることができる。また、実施の形態１で示した半田ボールとランドの接合状態を検査する方法を用いて、半田ボール５６と回路基板側ランドとの接合状態を検査することができる。

また、実施の形態３において、回路基板側ランドにおける隙間の位置と、外部接続用ランドにおける隙間の位置が同じ方向である場合について説明した。しかし、この例に限定されず、異なる方向に位置する構成にすることができる。

図１６は、外部接続用ランド５７ｂが配置された領域の構成を示す平面図である。この電子部品実装装置が実装される回路基板側ランドが配置された領域の構成は、図１１に示した外部接続用ランドが配置された領域と同じ構成である。図１６に示すように、外部接続用ランド５７ｂに対して、隙間５４ｂがＦ−Ｆ方向に位置している。一方、回路基板側は図１１に示すものと同様に、回路基板側ランドにおいて、隙間がＥ−Ｅ方向に位置している。つまり、ランドにおける隙間の位置の方向が、電子部品パッケージ側と回路基板側とで直交している。

この電子部品実装装置おいても、図１６に示すように、一方向では外部接続用ランド５７ｂとレジスト５８ｂとの間に隙間５４ｂが設けられ、他方向では外部接続用ランド５７ｂの端部がレジスト５８ｂにより覆われた構成である。このため、外部接続用ランド５７ｂと半田ボールとの接合強度および外部接続用ランド５７ｂと電子部品５９との接合強度の両方について、剥離が生じない程度に高めることができる。

つまり、外部接続用ランド５７ｂの長手方向と回路基板側ランドの長手方向とが一致していても、直交していても、同様にはんだボールによる外部接続用ランドおよび回路基板側ランドとの接合強度は高い。なお、実施の形態４における外部接続用ランドおよび回路基板側ランドが楕円形状の場合でも、ランドの長軸方向が一致していても、直交していても、同程度の強度を有する。

また、外部接続用ランドおよび回路基板側ランドのどちらか一方が実施の形態１〜４のいずれかのランドの構成であれば、接合強度が高めることができ、かつ接合性の検査を行うことができる。また、実施の形態１〜４のランドの構成において、外部接続用ランドと、回路基板側ランドとで異なる構成にしても、接合強度を高めることができ、かつ接合強度の検査を行うことができる。

本発明は、ランドの外形形状に弧部と直線部とを有する構成であり、接合不良の発生が低減するとともに、Ｘ線による接合部の検査がし易くなるので、接続信頼性が向上するという効果を有し、電子部品パッケージを用いた電子部品実装装置として小型の電子機器分野などにおいて有用である。

（ａ）は本発明の実施の形態１における電子部品パッケージを用いた電子部品実装装置の構成を示す断面概念図であり、図１（ｂ）は同要部拡大断面概念図 本発明の実施の形態１におけるキャリア基板の下面の概念図 本発明の実施の形態１における回路基板の概念図 本発明の実施の形態１における他のキャリア基板の下面の概念図 図１（ｂ）のスライス面Ｂ１〜Ｂ５における断面概念図 本発明の実施の形態１における電子部品パッケージを用い半田接合させた電子部品実装装置の接合部のＸ線画像概念図である。 本発明の実施の形態１における電子部品パッケージを用い半田接合させた電子部品実装装置の接合部のＸ線画像概念図 本発明の実施の形態２における他のキャリア基板の下面の概念図 本発明の実施の形態２におけるＸ線画像を示す模式図 本発明の実施の形態２における他のキャリア基板の下面の概念図 本発明の実施の形態３に係る電子部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の実施の形態３に係る電子部品パッケージ上のランドが配置された領域の構成を示す平面図 図１１における部分拡大図 図１０における電子部品実装装置のＣ−Ｃ断面図 図１０における電子部品実装装置のＤ−Ｄ断面図 本発明の実施の形態４に係る電子部品実装装置の外部接続用ランドが配置された領域の構成を示す平面図 本発明の実施の形態における外部接続用ランドが配置された領域の構成を示す平面図 従来例からある電子部品パッケージを用いた電子部品実装装置の構成を示す断面概念図 図１７のスライス面Ｉ１〜Ｉ５における断面概念図

１、４１ 電子部品実装装置
２、４２ 回路基板
３、４３ 電子部品パッケージ
４、１４、５６ 半田ボール
５、５５ 絶縁基板
６、５３ 回路基板側ランド
６ａ、１０ａ 楕円弧部
６ｂ、１０ｂ、３３ 直線部
７、１５、５１、５８、５８ｂ レジスト
８ キャリア基板
８ａ キャリア基板の上面
８ｂ キャリア基板の下面
９ 接続配線
１０、１０ｃ、１０ｄ、３１、５７、５７ｂ、６１ 外部接続用ランド
１１ ビアホール
１２ ＩＣチップ
１３ 電極バンプ
１６ 接合部
２１ 半田ボール像
２２ 接合部分像
３２ 第１半田ボール
３４ 第２半田ボール
３５〜３７ 外部接続用ランド
５２、５２ｂ 開口部
５４、５４ｂ 隙間
５９ 電子部品

Claims (11)

1. 絶縁体からなるキャリア基板の一方の面にＩＣチップが実装され、当該キャリア基板の他方の面に前記ＩＣチップの外部接続用ランドが配置されるとともに、その外部接続用ランドに半田ボールが接合された電子部品パッケージであって、
   前記外部接続用ランドにおける前記半田ボールが接合された接合可能部分の外形形状に、少なくとも１つの弧部と少なくとも１つの直線部とを有することを特徴とする電子部品パッケージ。
2. 前記キャリア基板の他方の面にレジストを備え、
   前記外部接続用ランドにおける半田ボールの接合可能部分の外形形状は、前記レジストに形成された開口部の形状である請求項１記載の電子部品パッケージ。
3. 前記外部接続用ランドにおける前記半田ボールの接合可能部分の外形形状は、半円状の弧部と、前記弧部の両端を結ぶ直線部とからなる請求項１〜２のいずれかに記載の電子部品パッケージ。
4. 前記外部接続用ランドにおける前記半田ボールの接合可能部分の外形形状は、弧状に形成され複数の弧部と、その弧部と弧部との端部間が複数の直線部とからなる請求項１〜２のいずれかに記載の電子部品パッケージ。
5. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に敷設された配線と、
   その配線に接続された回路基板側ランドを備え、
   前記回路基板側ランドに、ＩＣチップを備えた電子部品パッケージの外部接続用ランドに接合された半田ボールが接合される回路基板であって、
   前記回路基板側ランドにおける前記半田ボールの接合可能部分の外形形状に、少なくとも１つの弧部と少なくとも１つの直線部とを有することを特徴とする回路基板。
6. 前記回路基板側ランドにおける前記半田ボールの接合可能部分の外形形状は、回路基板に配置したレジストに形成された開口部の形状である請求項５記載の回路基板。
7. 前記回路基板側ランドにおける前記半田ボールの接合可能部分の外形形状は、円状の弧部と、前記弧部の両端を結ぶ直線部とからなる請求項５〜６のいずれかに記載の回路基板。
8. 前記回路基板側ランドにおける前記半田ボールの接合可能部分の外形形状は、弧状に形成された複数の弧部と、その弧部と弧部との端部間が複数の直線部からなる請求項５〜６のいずれかに記載の回路基板。
9. 請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品パッケージと、
   請求項５〜８のいずれかに記載の回路基板とを備え、
   前記電子部品パッケージの外部接続用ランドに接合された半田ボールが前記回路基板の回路基板側ランドに接続され、回路基板に電子部品パッケージが実装された電子部品実装装置。
10. 請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品パッケージにおけるキャリア基板の外部接続用ランドと半田ボールとの接合部の接合状態を検査する方法であって、
    前記接合部にＸ線を照射し、前記接合部を透過したＸ線による表示画像において、前記半田ボールの外形を示す形状に直線部分が含まれる場合に、前記外部接続用ランドと半田ボールとの接合部が接合良好であると判断する電子部品パッケージの接合部の検査方法。
11. 請求項９に記載の電子部品実装装置における半田ボールによる外部接続用ランドと回路基板側ランドとの接合部を検査する方法であって、
    前記接合部にＸ線を照射し、前記接合部を透過したＸ線による表示画像において、前記外部接続用ランドの接合可能部分における半田ボールの外形を示す形状および前記回路基板側ランドの接合可能部分における半田ボールの外形を示す形状にそれぞれ直線部分が含まれる場合に、前記接合部が接合良好であると判断する電子部品実装装置の接合部の検査方法。