JPH063399A - プリント配線基板の評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はプリント配線板の評価方法に関し、
短時間の測定で、微細な不良であっても、確実に検出出
来るようにすることを目的とする。 【構成】 熱衝撃試験機３内に入れたプリント配線基板
４の各測定ポイントを、スキャナ８へ接続し、該スキャ
ナ８の出力端子を抵抗計９へ接続する。また、各測定ポ
イントの切り換えは、制御装置１０Ａで制御する。この
装置において、各測定ポイントの抵抗値を連続測定しな
がら、プリント配線基板４へ熱ストレスを印加する。熱
ストレスを加える場合、導体の連続導通試験を実施しな
がら、図１のように、急激な負の温度差（−Δｔ）の
熱ストレスを加えたり、或いは、図１のように、急激
な正の温度差（＋Δｔ）の熱ストレスを加えたりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、セラミック多
層基板のようなプリント配線基板の導体の不良検出に用
いられるプリント配線基板の評価方法に関する。

【０００２】近年、電子計算機のＣＰＵや、メモリを構
成するのに、例えば、セラミック多層基板が用いられて
いる。このようなセラミック多層基板は、信号数が多く
なると、層数、パターン数、ビア（ＶＩＡ）数が増加
し、良品の基板を製造するのが益々困難になりつつあ
る。

【０００３】基板不良の一つとして、ビアの導通不良が
あり、その原因として、ボイド（空洞）の発生がある
が、通常の導通試験では、発見されずに、使用後、数百
乃至数千時間で発生する悪質な不良である。

【０００４】従って、このような基板不良を、確実に、
かつ短時間で検出するための評価方法の開発が期待され
ている。

【０００５】

【従来の技術】図５、図６は、従来例を示した図であ
り、図５、図６中、１はセラミック多層基板、２はビア
（ＶＩＡ）、３は熱衝撃試験機、４はプリント配線基
板、５はテスタを示す。

【０００６】従来、プリント配線基板４として、例え
ば、セラミック多層基板が知られていた。このようなセ
ラミック多層基板の断面図を図５に示す。一般に、セ
ラミック多層基板は、所定の厚膜パターン（導体パター
ン）等が形成された多数の誘電体層（あるいは、絶縁体
層）を積層した基板であり、各層の厚膜パターン間は、
ビア２によって接続されている。

【０００７】このビア２が導通不良になると、基板不良
となる。そこで、この基板不良を検出するため、図５
に示したような評価方法が実施されていた。従来の評価
方法は、プリント配線基板４を、熱衝撃試験機３（液相
と、気相がある）に入れ、所定のストレスを加える。そ
の後、あるサイクル時に、熱衝撃試験機３からプリント
配線基板４を取りだし、熱平衡状態（通常は、常温にな
った状態）になってから、テスタ５により、プリント配
線基板４の導体抵抗を測定する。そして、測定結果に基
づいて、プリント配線基板４の評価を行う。

【０００８】このようなプリント配線基板４の評価方法
を実施する際のサンプル（プリント配線基板４）とスト
レス条件を表１に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】この表によれば、例えば、セラミック基板
を液相で熱ストレスを加える場合、次のようになる。こ
の熱ストレスは、−６５℃で２０分、ＲＴ（常温）で３
０分、１２５℃で２０分、ＲＴ（常温）で３０分を１サ
イクルとし、これを数百サイクル繰り返して行う。

【００１１】前記ストレス条件の温度勾配を図６に示
す。この場合、熱衝撃試験機３には液相と気相とがあ
り、気相の場合のプリント配線基板の基板表面温度勾配
を図６に示し、液相の場合のプリント配線基板の基板
表面温度勾配温度勾配を図６に示す。

【００１２】図６において、Ａ−Ｃ間は、低温槽に入
れ、Ｅ−Ｇ間は、高温槽に入れ、その他の間は、常温
（空気中）とする。上記ストレス条件に従い、図６の温
度勾配の熱ストレスをプリント配線基板４に与え、その
後、プリント配線基板４を熱衝撃試験機３から取り出し
て、熱平衡状態になってから、プリント配線基板４の導
体抵抗を測定して、評価を行うが、この評価における不
良検出の可否を表２に示す。

【００１３】

【表２】

【００１４】この表に示したように、熱ストレスを加え
る前は、抵抗値が良好（正常な値）で、熱ストレス印加
中に抵抗値が大または、小に変動し、熱ストレス印加
後、抵抗値が良好な状態に戻る場合には、不良検出が出
来ない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のも
のにおいては、次のような課題があった。 (1) プリント配線基板４を熱衝撃試験機３に入れて、熱
ストレスを加えた後、プリント配線基板４を熱衝撃試験
機３から取り出し、熱平衡状態になってから導体抵抗を
測定していた。従って、プリント配線基板４の評価を行
うための試験時間は、熱衝撃試験機３の稼働時間と、導
体抵抗の測定時間との和の時間であり、試験時間が長く
かかる。

【００１６】(2) プリント配線基板４を熱衝撃試験機３
から出して、常温になってから測定するため、微細な不
良（常温に戻すと、導体抵抗が元に戻るもの）は、長時
間熱ストレスを印加（常温にもどしても導体抵抗が元に
戻らなくなるまで、熱ストレスを印加する）しなけれ
ば、検出出来なかった。

【００１７】(3) 熱衝撃試験機３内での導体抵抗の変化
を見ることが出来ない。従って、上記のように、熱スト
レスを加える前は、抵抗値が良好（正常な値）で、熱ス
トレス印加中に抵抗値が大または、小に変動し、熱スト
レス印加後、抵抗値が良好な状態に戻る場合には、不良
検出が出来ない。

【００１８】本発明は、このような従来の課題を解決
し、短時間の測定で、微細な不良であっても、確実に検
出出来るようにすることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図であり、図１中、図５、図６と同じものは、同一符号
で示してある。また、８はスキャナ、９は抵抗計、１０
Ａは制御装置を示す。

【００２０】本発明は上記の課題を解決するため、次の
ように構成した。 (1) プリント配線基板４に、熱ストレスを加えることに
より、該プリント配線基板４の導体の導通不良を評価す
るプリント配線基板の評価方法において、上記プリント
配線基板４に対して、導体の連続導通試験を実施しなが
ら、熱ストレスを加えるようにした。

【００２１】(2) 構成（１）において、上記熱ストレス
を、温度差が負の熱ストレスとした。 (3) 構成（１）において、上記熱ストレスを、温度差が
正の熱ストレスとした。

【００２２】

【作用】上記構成に基づく本発明の作用を、図１に基づ
いて説明する。プリント配線基板の評価を行う際に使用
する装置としては、図１に示したように、熱衝撃試験
機３と、スキャナ８と、抵抗計９と、制御装置１０Ａと
を用いる。

【００２３】そして、熱衝撃試験機３では、急激な負の
温度差（−Δｔ）と、正の温度差（＋Δｔ）を印加出来
るようにしておくと共に、導体抵抗の測定が出来るよう
にしておく。

【００２４】そして、熱衝撃試験機３内に入れたプリン
ト配線基板４の各測定ポイントを、スキャナ８へ接続
し、該スキャナ８の出力端子を抵抗計９へ接続する。ま
た、各測定ポイントの切り換えは、制御装置１０Ａで制
御する。

【００２５】この様な装置において、各測定ポイントの
抵抗値を連続測定しながら、プリント配線基板４へ熱ス
トレスを印加する。熱ストレスを加える場合、導体の連
続導通試験を実施しながら、図１のように、急激な負
の温度差（−Δｔ）の熱ストレスを加えたり、或いは、
図１のように、急激な正の温度差（＋Δｔ）の熱スト
レスを加えたりする。

【００２６】このように導通試験を行いながら、熱スト
レスを加えるので、短時間で正確な不良検出が出来る。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２乃至図４は、本発明の実施例を示した図であ
り、図中、図１、及び図５、図６と同じものは、同一符
号で示してある。また、１０はパソコンを示す。

【００２８】本実施例におけるプリント配線基板の評価
方法の説明図を図２に示す。図２は、プリント配線基
板４に、微細な不良があって、−Δｔ（ｔ：温度）を印
加した場合の図、図２は、プリント配線基板４に、微
細な不良があって、＋Δｔ（ｔ：温度）を印加した場合
の図である。

【００２９】図２では、常温で導体Ａと導体Ｂの間に
クラックがあったとする。この状態で、−Δｔを印加す
ると、クラックが大きくなり、導体Ａと、導体Ｂの間の
抵抗値が大きくなるが、再び、常温に戻すと、クラック
が小さくなって、元の抵抗値に戻る例である。

【００３０】また、図２では、常温で、導体Ａと導体
Ｂの間にクラックがあったとする。この状態で、＋Δｔ
を印加すると、クラックが小さくなり、導体Ａと導体Ｂ
の間の抵抗値が小さくなるが、再び常温に戻すと、クラ
ックが大きくなって、もとの抵抗値に戻る例である。

【００３１】すなわち、プリント配線基板４に対して、
急激な−Δｔを印加すると、基板の各材料は収縮し、急
激な＋Δｔを印加すると、基板の各材料は膨張するた
め、図２のような現象が発生する。

【００３２】本実施例では、このような特性を利用し
て、熱ストレス中の抵抗値をモニタし、微細な不良を検
出する。プリント配線基板４の評価に用いる装置の構成
を図３に示す。

【００３３】この装置では、熱衝撃試験機３と、スキャ
ナ８と、抵抗計９と、パソコン（小型コンピュータ）１
０とを用いる。この場合、熱衝撃試験機３は、急激な−
Δｔ（ｔ：温度）と、＋Δｔを印加すると共に、導体抵
抗の測定が出来るように、液相の熱衝撃試験機を用い
る。

【００３４】そして、熱衝撃試験機３内に入れたサンプ
ル６（プリント配線基板４）の各測定ポイントをスキャ
ナ８へ接続し、該スキャナ８の出力端子を抵抗計９へ接
続する。また、各測定ポイントの切り換えは、パソコン
１０で制御する。

【００３５】この様な装置において、各測定ポイントの
抵抗値を連続測定しながら、サンプル６へ熱ストレスを
印加する。 （ストレス条件の説明）本実施例では、次の条件ストレ
ス（３水準）を印加し、その時の導体抵抗をモニタす
る。 ストレス条件 −６５℃（２０分）〜ＲＴ（３０分）〜１２５℃（２０
分）〜ＲＴ（３０分） ストレス条件 −プリント配線基板４０℃（２０分）〜ＲＴ（３０分）
〜１２５℃（２０分）〜ＲＴ（３０分） ストレス条件 ０℃（２０分）〜ＲＴ（３０分）〜１００℃（２０分）
〜ＲＴ（３０分） （試験サンプルの説明）この実施例では、試験用のサン
プル６として、セラミック多層基板（図５参照）を用い
た。

【００３６】（ストレス条件の温度勾配の説明）この実
施例では、図３に示したストレス条件の温度勾配とし
た。図３において、横軸は時間（Ｔ）を示し、縦軸は
温度（℃）を示す。

【００３７】熱ストレスを加える場合、Ａ−Ｃ間は低温
槽に入れて−Δｔ（ｔ：温度）の熱ストレスを加え、Ｅ
−Ｇ間は高温槽に入れて＋Δｔの熱ストレスを加え、そ
の他は常温とする。

【００３８】以上の各条件等に基づいて、試験を実施し
た結果、次の表３、表４のデータを得た。

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】表３はストレス条件と導体抵抗変動のデー
タ、表４は抵抗値変動箇所の抵抗値のデータである。表
３、表４より、次のことが分かる。

【００４２】(1) 抵抗大は、Ａ−Ｃ間と、Ｇ−Ｉ間のみ
で観測された。特に、Ａ−Ｃ間で多く観測されたが、そ
の理由は、Ａ−Ｃ間の温度勾配が急なためと考えられ
る。なお、ストレスの強さは、Ａ−Ｃ間＞Ｇ−Ｉ間であ
る。

【００４３】(2) 抵抗小は、Ｃ−Ｅ間と、Ｅ−Ｇ間のみ
で観測された。特に、Ｅ−Ｇ間で多く観測されたが、そ
の理由は、Ｅ−Ｇ間の温度勾配が急なためと考えられ
る。なお、ストレスの強さは、Ｅ−Ｇ間＞Ｃ−Ｅ間であ
る。

【００４４】(3) 上記（１）より急激な−Δｔを印加す
れば、抵抗大を観測することが出来る。また、（２）よ
り、急激な＋Δｔを印加すれば、抵抗小を観測すること
が出来る。

【００４５】(4) ０〜ＲＴ〜１００℃では、抵抗の変動
を観測することが出来なかったため、抵抗の変動を観測
出来る温度は、次の通りである。 （−Δｔの場合）・・−６０℃以上（ＲＴ〜４０℃）温
度を下げる。 （＋Δｔの場合）・・１００℃以上（ＲＴ〜４０℃）温
度を上げる。

【００４６】(5) 表４より、熱ストレス印加中をみれ
ば、不良と分かるが、熱ストレス印加前と、熱ストレス
印加後の抵抗だけを比較すると、あまり差がなく、不良
と判定することが難しいものが見られた。

【００４７】従って、モニタしながら、熱ストレス印加
すれば、微細な不良を取り除くことが出来る。上記実施
例の評価方法を、従来例と比較した説明図を、図４に示
す。

【００４８】図４のは、従来例の基板表面の温度勾配
（液相）を示す。また、図４の、は本実施例の基板
表面の温度勾配（液相）を示し、図４は、−Δｔ印加
で抵抗大を観測する場合、図４は−Δｔ印加で抵抗小
を観測する場合を示す。

【００４９】の従来例では、Ａ−Ｃ間が低温槽、Ｅ−
Ｇ間が高温槽、その他が常温であり、Ａ−Ｉ間が１サイ
クルである。これに対して、の実施例では、Ａ−Ｃ間
が低温槽、Ｃ−Ｅ間が常温であり、Ａ−Ｅ間が１サイク
ルである。

【００５０】また、の実施例では、Ａ−Ｃ間が高温
槽、Ｃ−Ｅ間が常温であり、Ａ−Ｅ間が１サイクルであ
る。この図から明らかなように、本実施例では、従来例
と比較して、熱ストレスのサイクル時間が短くなってい
る。

【００５１】（他の実施例）以上実施例について説明し
たが、本発明は次のようにしても実施可能である。 (1) セラミック多層基板に限らず、他のプリント配線基
板、例えば、樹脂の多層基板等にも同様に適用可能であ
る。

【００５２】(2) 熱ストレスの加え方は、上記実施例と
異なる方法でも良い。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。 (1) 導通試験を行いながら、熱ストレスを加えるので、
短時間で正確な不良検出が出来る。

【００５４】(2) 試験時間は、従来は、熱衝撃試験機の
稼働時間＋導体抵抗の測定時間であるが、本発明では、
熱衝撃試験機の稼働時間だけで済む。従って、試験時間
が短縮出来る。

【００５５】(3) 従来の方法では、熱ストレスで発生し
たクラック等の不良を検出出来なかったが、本発明で
は、十分に検出可能である。 (4) 微細な不良も簡単に検出出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例における評価方法の説明図（そ
の１）である。

【図３】本発明の実施例における評価方法の説明図（そ
の２）である。

【図４】本発明の実施例と、従来例との比較説明図であ
る。

【図５】従来例の説明図である。

【図６】従来例におけるストレス条件の温度勾配を示し
た図である。

【符号の説明】

３ 熱衝撃試験機 ４ プリント配線基板 ８ スキャナ ９ 抵抗計 １０Ａ 制御装置

フロントページの続き (72)発明者 阿久津 利一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線基板（４）に、熱ストレス
   を加えることにより、 該プリント配線基板（４）の導体の導通不良を評価する
   プリント配線基板の評価方法において、 上記プリント配線基板（４）に対して、導体の連続導通
   試験を実施しながら、熱ストレスを加えることを特徴と
   したプリント配線基板の評価方法。
2. 【請求項２】 上記熱ストレスを、温度差が負の熱スト
   レスとしたことを特徴とする請求項１記載のプリント配
   線基板の評価方法。
3. 【請求項３】 上記熱ストレスを、温度差が正の熱スト
   レスとしたことを特徴とする請求項１記載のプリント配
   線基板の評価方法。