JPH1126903A - 電子部品実装基板およびその接続検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】検査専用の装置を使用することなく電子部品と
プリント基板との電気的接続状態を容易に検査すること
ができる電子部品実装基板およびその電気的接続検査方
法を提供する。 【解決手段】ＢＧＡ型半導体装置のＢＧＡ基板（１１）
に、少なくとも２個以上のチェック用半田バンプ（１
４）を設け、当該各チェック用半田バンプ間が当該チェ
ック用半田バンプの変形幅以下の距離となるように配置
し、当該ＢＧＡ型半導体装置をプリント基板（２０）に
載置してリフローする。その後、当該各チェック用半田
バンプ間の導通状態をテスター等を使用して確認する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品とプリン
ト基板とを通電用部材を融解して物理的および電気的に
接続した電子部品実装基板およびその接続検査方法に関
し、特に、該電子部品の平面方向に該通電用部材をその
変形幅以下の間隔で配置することにより、該電子部品と
該プリント基板との電気的接続状態を容易に検査するこ
とができる電子部品実装基板およびその電気的接続検査
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置等の電子部品の高機能化に伴
い、当該電子部品に設けられた入出力用の端子数が増大
する傾向にある。また、プリント基板の実装密度を高く
するため、電子部品の電極間ピッチは狭くなり、例え
ば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ ＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）で
は、０．３ｍｍピッチといった極めて狭いものまで使用
されている。

【０００３】しかし、電極間ピッチの狭小化は製造工程
の困難さを招き、電子部品の品質を確保するには、高度
な製造技術が必要である等の問題がある。

【０００４】そこで、近年、電子部品の裏面にグリッド
状に半田バンプ配置し、当該半田バンプを電極として使
用するものが注目されている。この種の電子部品として
は、例えば、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａ
ｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇ
ｅ）、あるいはフリップチップ等が挙げられる。

【０００５】上記のような半田バンプを具備する電子部
品は、プリント基板に半田付けされた際に電極部が当該
電子部品と当該プリント基板の間に隠れてしまうため、
半田付けの状態を確認することが困難である。

【０００６】この問題を解決するため、従来は、半田付
けの検査方法としてＸ線検査装置を使用して電極部の状
態を透視する方法や、特開平７−２３４１８９に記載さ
れているように、微細管にセンサを配置し、当該微細管
を電子部品の電極部に挿入して接続状態を検知する方法
が使用されている。

【０００７】また、特開平６−９９４２９に開示されて
いるように、光ファイバーを用いて端子間の隙間を観察
するものや、特開平８−１２４９８５に開示されている
ように、端子間の隙間を機械的あるいは光学的に計測し
て検査するものが知られている。

【０００８】また、特開平８−１２４９８５に開示され
ている発明では、ＢＧＡ型半導体装置の半田付けが正常
に行われた場合には、当該半導体装置と基板間の隙間が
所定の寸法になることに着目し、半田付け終了後に当該
寸法を測定してその良否を判断している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｘ線検査装置
を使用する方法では、検査装置が非常に高額であり、ま
た、プリント基板に設けられたパッドへの半田の濡れ不
良を判別できないという問題や、検査部位がプリント基
板の配線パターンあるいは検査部位の反対側に設置され
て半田付け部分の像と重なって良否の判定が困難である
という問題がある。

【００１０】また、特開平７−２３４１８９に開示され
ている方法では、隙間の狭い部分であってもセンサーを
挿入することができるようにセンサーの固定には微細管
を使用しているが、たとえ、どのように微細な管状のも
のであっても実際にＢＧＡ等の電極部を直接センシング
することは困難であり、検出精度が低くくなるという問
題がある。

【００１１】また、特開平６−９４４２９に開示されて
いる方法では、非常に狭い隙間の中に配置された複数の
電極の状態を個々に観察しなけらばならないため、検査
に多大な時間を要するだけでなく、検査の精度が低いと
いう問題がある。

【００１２】また、特開平８−１２４９８５に開示され
ている方法では、半田付けの状態を計測するための光学
的検査装置が必要となるため、検査装置自体にコストが
かかる。さらに、当該装置では、電極の数だけ検出動作
を実行する必要があるため、特開平６−９４４２９に開
示されている方法と同様に検査に多大な時間を要すると
いう問題がある。

【００１３】また、特開平８−１２４９８５に開示され
ている方法では、ＢＧＡ型半導体装置とプリント基板間
の隙間の寸法は精度良く測定する必要があるため、寸法
測定用の装置または人手による精巧な検査を要し、検査
工程に費用がかかるという問題がある。

【００１４】そこで、本発明は、検査専用の装置を使用
することなく電子部品とプリント基板との電気的接続状
態を容易に検査することができる電子部品実装基板およ
びその電気的接続検査方法を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、第１の電気的接続部位が複
数配置された電子部品と、該各第１の電気的接続部位に
対応する位置に第２の電気的接続部位が配置された基板
の該第１の電気的接続部位と該第２の電気的接続部位と
を通電用部材が溶融することにより電気的に接続した電
子部品実装基板において、前記通電用部材のうち、少な
くとも２個は、前記電子部品の平面方向に該通電用部材
の変形幅以下の間隔で配置されることを特徴とする。

【００１６】また、請求項２記載の発明は、基板上に配
置された複数の第２の電気的接続部位のそれぞれに対応
する位置に第１の電気的接続部位を備えるとともに、溶
融することにより該第１の電気的接続部位と該第２の電
気的接続部位とを電気的に接続する通電用部材を該第１
の電気的接続部位に備えた電子部品において、前記通電
用部材のうち、少なくとも２個は、前記電子部品の平面
方向に該通電用部材の変形幅以下の間隔で設けられてい
ることを特徴とする。

【００１７】また、請求項３記載の発明は、電子部品に
配置された複数の第１の電気的接続部位のそれぞれに対
応する位置に第２の電気的接続部位を備えるとともに、
溶融することにより該第１の電気的接続部位と該第２の
電気的接続部位とを電気的に接続する通電用部材を該第
２の電気的接続部位に備えた基板において、前記通電用
部材のうち、少なくとも２個は、前記電子部品の平面方
向に該通電用部材の変形幅以下の間隔で設けられている
ことを特徴とする。

【００１８】また、請求項４記載の発明は、第１の電気
的接続部位が複数配置された電子部品と、該各第１の電
気的接続部位に対応する位置に第２の電気的接続部位が
配置された基板の該第１の電気的接続部位と該第２の電
気的接続部位とを通電用部材が溶融することにより電気
的に接続した電子部品実装基板の電気的接続検査方法に
おいて、前記通電用部材のうち、少なくとも２個は、前
記電子部品の平面方向に該通電用部材の変形幅以下の間
隔で配置され、該通電用部材を溶融して接続した前記第
１の電気的接続部位と前記第２の電気的接続部位との間
の抵抗値を測定することによって、前記第１の電気的接
続部位と前記第２の電気的接続部位との電気的接続状態
を検査することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】まず、図１を使用して本発明の概
要を説明する。

【００２０】本発明は、同図に示すように、ＢＧＡ型半
導体装置のＢＧＡ基板１１に、少なくとも２個以上のチ
ェック用半田バンプ１４を設け、当該各チェック用半田
バンプ間が当該チェック用半田バンプの変形幅以下の距
離となるように配置し、当該ＢＧＡ型半導体装置をプリ
ント基板２０に載置してリフローする。その後、当該各
チェック用半田バンプ間の導通状態をテスター等を使用
して確認するものである。

【００２１】ここで、本明細書中「変形幅」とは、上記
チェック用半田バンプ等の通電用部材の溶融前の径の長
さと、溶融後楕円形状となったときの長軸の長さの差を
意味するものとする。

【００２２】また、通電用部材の形状が半田バンプのよ
うに球でない場合には、「変形幅」とは、当該通電用部
材の溶融前の長さと溶融後の長さの差を意味するものと
し、当該通電用部材には、矩形状の半田やソルダーペー
スト等の金属、あるいは溶融してその形状が変化しかつ
導体としての性質を有する樹脂等の化学物質も含まれる
ものとする。

【００２３】以下、本発明に係る電子部品実装基板およ
びその電気的接続検査方法の一実施の形態を添付図面を
参照して詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明をＢＧＡ型半導体装置の実
装に適用した場合の一例を示す立体図である。

【００２５】図１においてＢＧＡ型半導体装置は、半導
体チップを内部に封止したＢＧＡモールド１０と、当該
半導体チップの入出力に特定の配線パターンを供給する
ＢＧＡ基板１１と、ＢＧＡ基板１１の裏側に設けられ当
該半導体チップの入出力と電気的に接続し、外部端子と
なる半田バンプ１３と、半田バンプ１３と同じ半田ボー
ルから形成されたチェック用半田バンプ１４と、当該チ
ェック用半田バンプと電気的に接続され、ＢＧＡ基板１
１の上面に露呈したチェック用電極３０から構成され
る。

【００２６】ここで、チェック用半田バンプ１４は、図
１に示すように、ＢＧＡ基板１１の四隅に２個１組とし
て配置され、各組における２個のチェック用半田バンプ
間の距離は当該各チェック用半田バンプの変形幅となっ
ている。

【００２７】このように、チェック用半田バンプ１４を
四隅にのみ設ければ、最小のチェック部位で効率の高い
検査を実現することができる。もちろん、必要に応じて
チェック用半田バンプ１４をさらに設けてもよい。

【００２８】一方、プリント基板２０は、前記半田バン
プ１３に対応する位置に設けられＢＧＡ型半導体装置と
の電気的接続を達成するためのパッド２１と、前記チェ
ック用半田バンプ１４に対応する位置に設けられたチェ
ック用パッド２２から構成される。

【００２９】ＢＧＡ型半導体装置は、図１に示す矢印の
方向に搭載され、その後所定のリフロー工程を経てプリ
ント基板２０と電気的に接続される。

【００３０】図２は、図１に示すＢＧＡ型半導体装置を
プリント基板に載置し、この状態を前面側から見た側面
図である。

【００３１】図２に示すように、ＢＧＡ型半導体装置の
四隅に設けられた２個のチェック用半田バンプ１４は、
間隔ｄをおいて配置されている。この間隔ｄは、前述し
たように、チェック用半田バンプ１４の変形幅以下で決
定される。

【００３２】ここで、図３を使用してチェック用半田バ
ンプの「変形幅」について説明する。図３は、図２に示
すチェック用半田バンプのリフロー前の状態と、リフロ
ー後の状態を示す側面図である。

【００３３】同図に示すように、リフロー前のチェック
用半田バンプ１４は球状であるが、リフロー後は半田バ
ンプ１３およびチェック用半田バンプ１４が熱によって
溶融するため、ＢＧＡ型半導体装置の部品重量に応じて
楕円形状に潰れる。即ち、各チェック用半田バンプ１４
は横方向に幅が広がることになる。

【００３４】上記のようなチェック用半田バンプの横方
向の幅の広がりは、搭載する部品の重量および半田付け
に使用される半田バンプの総数によって一定の値とな
る。そこで、この幅の広がりを予め測定しておきこの長
さと変形前の半田バンプの径との差を変形幅とする。

【００３５】例えば、Ｓｎ６３−Ｐｂ３７半田でできた
ボール径０．７６〜０．７９ｍｍの半田バンプが１．２
７ｍｍピッチで配置されているＢＧＡ型半導体装置をパ
ッド径０．６ｍｍのプリント基板に半田付けした場合に
は、リフロー後の半田バンプの長径は０．９２ｍｍ〜
０．９７ｍｍとなる。

【００３６】このようにして求めた変形幅を、図３左側
の図に示す間隔ｄに使用してチェック用半田バンプ１４
を配置すれば、リフロー後は、同図右側の図に示すよう
に隣接したチェック用半田バンプが接触する。

【００３７】一方、プリント基板２０には、各チェック
用半田バンプ１４に対応する位置にチェック用パッド２
２が設けられ、各チェック用パッドには、半田付けを良
好に行うためにフラックス４０が塗布される。

【００３８】ＢＧＡ型半導体装置をプリント基板に載置
した後は、半田バンプ１３およびチェック用半田バンプ
１４が溶融する温度でリフロー工程を行い、半田バンプ
１３をパッド２１に、チェック用半田バンプ１４を各チ
ェック用パッド２２に融着させる。

【００３９】図４は、図２に示すＢＧＡ型半導体装置の
搭載状態からリフローを行い、プリント基板と接続した
状態およびその接続検査例を示す側面図である。

【００４０】図４に示すように、半田バンプ１３が正常
に融解した場合には、チェック用パッド１４は融解した
状態でフラックス４０に接触し、当該フラックスと融合
してチェックパッド２２に融着する。そして、隣接して
チェック用半田バンプ１４は接触し、導通状態となる。

【００４１】一方、リフロー時に半田バンプ１３が溶融
する温度に達しなかった場合、または、フラックスによ
る活性化が不十分であった場合には、半田バンプ１３は
完全に溶融せず、ＢＧＡ型半導体装置は沈み量だけ沈ま
ない状態となり、隣接するチェック用半田バンプ１４は
接触せず絶縁状態となる。

【００４２】そこで、隣接したチェック用半田バンプ１
４間の導通状態を当該各チェック用半田バンプに接続さ
れたチェック用電極３０を使用し、導通状態を検査すれ
ば、半田付けの良否を判定することができる。この検査
は、図４に示すように、テスター７０のプローブをチェ
ック用電極３０に接触させることにより行う。

【００４３】このようなテスターによる導通検査をＢＧ
Ａ型半導体装置の四隅に設けた全てのチェック用半田バ
ンプ１４について行い、すべてが導通状態であった場合
は、半田付けは正常に終了したものと判定する。

【００４４】このように、本発明では、隣接した通電用
部材を当該通電用部材の変形幅の間隔で配置し溶融する
ことにより、半田付けの状態を当該通電用部材の導通状
態で表すことができるため、表面実装部品の半田付けの
良否を容易に判定することができる。

【００４５】図５は、図４に示す検査例とは別の検査例
を示す側面図である。

【００４６】図５においては、チェック用電極３０をＢ
ＧＡ基板１１ではなくプリント基板２０側に設ける。こ
のチェック用電極３０は、プリント基板２０の裏面から
貫通させて各チェック用パッド２２と電気的に接続する
ように配置し、その先端をプリント基板の裏面から露呈
させておく。後は、図５に示すように、テスター７０の
プローブをチェック用電極３０に接触させて隣接するチ
ェック用半田バンプ１４間の導通状態を検査する。

【００４７】ところで、上記実施例で示したように、隣
接するチェック用半田バンプ１４の間隔ｄを当該チェッ
ク用半田バンプの変形量と等しくすると、半田バンプ１
３が完全に溶融し規定量だけ沈んだときのみ当該隣接す
るチェック用半田バンプ間が導通状態となるため、厳格
な検査結果を得ることができる。

【００４８】しかし、実際は、半田バンプがそこまで完
全に融解しなくても電子部品とプリント基板との電気的
接続は達成されるため、間隔ｄは、変形幅よりもやや狭
く（例えば変形幅の１０％）設定すれば半田付けの良否
を十分判定することができる。即ち、間隔ｄは、検査精
度に応じて設定する。

【００４９】尚、上述した実施形態においては、チェッ
ク用半田バンプ１４に半田バンプ１３と同じものを使用
した場合の例について説明したが、チェック用半田バン
プ１４に半田バンプ１３よりも径の大きな半田ボールを
使用し、チェック用半田バンプを当該半田ボールの変形
幅の間隔で配置してもよい。この場合には、間隔ｄは上
述した実施形態のものよりも広くなる。

【００５０】また、チェック用半田バンプに代えてクリ
ーム半田を通電用部材として使用し、その供給量を調整
してリフロー後に隣接するクリーム半田が接触するよう
に構成してもよい。このクリーム半田は、チェック用パ
ッド上に供給される。

【００５１】また、通電用部材には、電気を通すもので
あれば半田以外の金属または樹脂等の通電用部材を使用
してもよいし、その形状も特に球形等には限定されず、
当該通電用部材の変形幅を予め測定しておきとの変形幅
を図２に示す間隔ｄとすればいかなる形状で形成しても
よい。

【００５２】また、チェック用半田バンプを電子部品の
周縁部に設けＧＮＤパターンとして使用すれば、当該電
子部品のＧＮＤが強化されシールド効果を得ることもで
きる。

【００５３】また、本発明は、ＢＧＡ型半導体装置にか
ぎらず、表面実装部品等の通電用部材を溶融して電気的
接続を行うすべての電子部品の実装検査に適用すること
ができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
隣接した通電用部材を当該通電用部材の変形幅の間隔で
配置し溶融することにより、半田付けの状態を当該通電
用部材の導通状態で表すことができるため、表面実装部
品の半田付けの良否を容易に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をＢＧＡ型半導体装置の実装に適用した
場合の一例を示す立体図。

【図２】図１に示すＢＧＡ型半導体装置をプリント基板
に載置し、この状態を前面側から見た側面図。

【図３】図２に示すチェック用半田バンプのリフロー前
の状態と、リフロー後の状態を示す側面図。

【図４】図２に示すＢＧＡ型半導体装置の搭載状態から
リフローを行い、プリント基板と接続した状態およびそ
の接続検査例を示す側面図。

【図５】図４に示す検査例とは別の検査例を示す側面
図。

【符号の説明】

１０…ＢＧＡモールド、１１…ＢＧＡ基板、１３…半田
バンプ、１４…チェック用半田バンプ、２０…プリント
基板、２１…パッド、２２…チェック用パッド、３０…
チェック用電極、４０…フラックス、７０…テスター。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の電気的接続部位が複数配置された
   電子部品と、該各第１の電気的接続部位に対応する位置
   に第２の電気的接続部位が配置された基板の該第１の電
   気的接続部位と該第２の電気的接続部位とを通電用部材
   が溶融することにより電気的に接続した電子部品実装基
   板において、 前記通電用部材のうち、少なくとも２個は、 前記電子部品の平面方向に該通電用部材の変形幅以下の
   間隔で配置されることを特徴とする電子部品実装基板。
2. 【請求項２】 基板上に配置された複数の第２の電気的
   接続部位のそれぞれに対応する位置に第１の電気的接続
   部位を備えるとともに、溶融することにより該第１の電
   気的接続部位と該第２の電気的接続部位とを電気的に接
   続する通電用部材を該第１の電気的接続部位に備えた電
   子部品において、 前記通電用部材のうち、少なくとも２個は、 前記電子部品の平面方向に該通電用部材の変形幅以下の
   間隔で設けられていることを特徴とする電子部品。
3. 【請求項３】 電子部品に配置された複数の第１の電気
   的接続部位のそれぞれに対応する位置に第２の電気的接
   続部位を備えるとともに、溶融することにより該第１の
   電気的接続部位と該第２の電気的接続部位とを電気的に
   接続する通電用部材を該第２の電気的接続部位に備えた
   基板において、 前記通電用部材のうち、少なくとも２個は、 前記電子部品の平面方向に該通電用部材の変形幅以下の
   間隔で設けられていることを特徴とする基板。
4. 【請求項４】 第１の電気的接続部位が複数配置された
   電子部品と、該各第１の電気的接続部位に対応する位置
   に第２の電気的接続部位が配置された基板の該第１の電
   気的接続部位と該第２の電気的接続部位とを通電用部材
   が溶融することにより電気的に接続した電子部品実装基
   板の電気的接続検査方法において、 前記通電用部材のうち、少なくとも２個は、 前記電子部品の平面方向に該通電用部材の変形幅以下の
   間隔で配置され、 該通電用部材を溶融して接続した前記第１の電気的接続
   部位と前記第２の電気的接続部位との間の抵抗値を測定
   することによって、前記第１の電気的接続部位と前記第
   ２の電気的接続部位との電気的接続状態を検査すること
   を特徴とする電子部品実装基板の電気的接続検査方法。