(57)【要約】      （修正有）【課題】接続の完全性のＸ線検証と一緒に電子部品の方位を検査するための装置および方法を提供する。【解決手段】例示方法は、表面実装集積のために電子部品１００を供給し、電子部品の表面実装集積を実行した後でＸ線検査により電子部品１００の正しい方位が検証可能なように、電子部品１００のためのＸ線可視方位インジケータ３００、４０２、５００、６００を供給することから構成される。Ｘ線検査はまた、検証可能な電子部品１００の接続の完全性も作る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査可能な電子部品を形成する方法であって、
集積のための電子部品を供給する工程と、
前記電子部品の集積の後にＸ線検査により前記電子部品の正しい方位が検証可能なように、前記電子部品のためのＸ線可視方位インジケータを形成する工程と、
を備え、
前記Ｘ線検査は、また、電子部品の集積後に電子部品の接続の完全性の検証も可能とする、方法。
【請求項２】
前記集積はボールグリッドアレイ集積である、請求項１の方法。
【請求項３】
前記電子部品は、はんだパッドの対称的な配列を含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記Ｘ線可視方位インジケータは金属を含有する、請求項１の方法。
【請求項５】
前記Ｘ線可視方位インジケータは前記電子部品の製造プロセスの一部として形成される、請求項１の方法。
【請求項６】
前記製造プロセスは前記電子部品のためのダイを作ることである、請求項５の方法。
【請求項７】
前記製造プロセスは前記電子部品上のマーキングをシルクスクリーニングすることである、請求項５の方法。
【請求項８】
前記製造プロセスは、前記電子部品のためのはんだパッドを形成することである、請求項５の方法。
【請求項９】
電子部品を検査する方法であって、
Ｘ線可視方位インジケータを含む電子部品が集積された後に、前記電子部品のＸ線像を形成する工程と、
前記電子部品の接続の完全性を検証するために、および前記電子部品の正しい方位を検証するために前記Ｘ線像の検査を実行する工程と、
を備えた方法。
【請求項１０】
前記電子部品はボールグリッドアレイ集積される、請求項９の方法。
【請求項１１】
前記電子部品は、はんだパッドの対称的な配列を含む、請求項９の方法。
【請求項１２】
前記Ｘ線可視方位インジケータは金属を含有する、請求項９の方法。
【請求項１３】
前記Ｘ線可視方位インジケータは前記電子部品の製造プロセスの一部として形成される、請求項９の方法。
【請求項１４】
前記製造プロセスは前記電子部品のためのダイを作ることである、請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記製造プロセスは前記電子部品上のマーキングをシルクスクリーニングすることである、請求項１３の方法。
【請求項１６】
前記製造プロセスは、前記電子部品のためのはんだパッドを形成することである、請求項１３の方法。
【請求項１７】
集積のための電子部品と、
前記電子部品の集積の後にＸ線検査により前記電子部品の正しい方位を検証可能とする、前記電子部品のためのＸ線可視方位インジケータと、
を備え、
前記Ｘ線検査は、また、前記電子部品の集積後に前記電子部品の接続の完全性の検証も可能とする、装置。
【請求項１８】
前記集積はボールグリッドアレイ集積である、請求項１７の装置。
【請求項１９】
前記電子部品は、はんだパッドの対称的な配列を含む、請求項１７の装置。
【請求項２０】
前記Ｘ線可視方位インジケータは金属を含有する、請求項１７の装置。
【請求項２１】
前記Ｘ線可視方位インジケータは前記電子部品の製造プロセスの一部として形成される、請求項１７の装置。
【請求項２２】
前記製造プロセスは前記電子部品のためのダイを作ることである、請求項２１の装置。
【請求項２３】
前記製造プロセスは、前記電子部品上のマーキングをシルクスクリーニングすることである、請求項２１の装置。
【請求項２４】
前記製造プロセスは前記電子部品のためのはんだパッドを形成することである、請求項２１の装置。
【請求項２５】
集積プロセスにより電子アセンブリに集積するための電子部品手段と、
前記電子部品の集積の後にＸ線検査により前記電子部品の正しい方位を検証するためのＸ線可視方位インジケータ手段と、
を備え、
前記Ｘ線検査はまた、電子部品の集積後に前記電子部品の接続の完全性の検証も可能とする、装置。
【請求項２６】
前記集積プロセスはボールグリッドアレイ集積である、請求項２５の装置。
【請求項２７】
前記電子部品手段は、はんだパッドの対称的な配列を含む、請求項２５の装置。
【請求項２８】
前記Ｘ線可視方位インジケータ手段は金属を含有する、請求項２５の装置。
【請求項２９】
前記Ｘ線可視方位インジケータ手段は前記電子部品の製造プロセスの一部として形成される、請求項２５の装置。
【請求項３０】
前記製造プロセスは前記電子部品手段のためのダイを作ることである、請求項２９の装置。
【請求項３１】
前記製造プロセスは、前記電子部品上のマーキングをシルクスクリーニングすることである、請求項２９の装置。
【請求項３２】
前記製造プロセスは前記電子部品のためのはんだパッドを形成することである、請求項２９の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積電子部品(integrated electronic components)を検査するためのシステムと方法に関し、特にボールグリッドアレイ(ball grid array)（ＢＧＡ）が接続された部品を検査するためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路パッケージング技術は回路設計の重要な一面を呈示する。パッケージングの改良された方法は、回路性能ならびにコストおよび時間の節約に改良を与える。電子部品がプリント回路基板の表面上の金属パッドに直接ハンダ付けされる表面実装技術は、１９６０年代における開発以来、従来の「スルーホール」パッケージング方法に取って代わった。そのような技術はより良い回路性能とより高い接続密度を提供する。現在利用可能な表面実装技術のいくつかは、プラスチック・リードチップキャリア、スモールアウトライン(small-outline)集積回路、チップキャパシタ、チップ抵抗、ボールグリッドアレイ、およびチップスケールパッケージ(chip scale package)である。
【０００３】
パッケージング技術と同様に、部品接続品質の検査と検証のための効率的な方法とシステムは表面実装技術を実現するために重要である。Ｘ線検査は部品接続を検証するためにときどき使用され、特に、通常の目視検査では接続のいくつかが見えない場合に使用される。
【０００４】
ボールグリッドアレイ技術は一般に、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような電子部品とプリント回路基板（ＰＣＢ））との電気的接続を容易にするために、分離したはんだボール(solder ball)の密度の高いグリッドを採用する。正確な位置合わせと加熱により、溶融されたはんだボールを介して部品上のはんだパッドのアレイと印刷回路上のハンダパッドの他の対応するアレイとの間で接続がなされる。ＢＧＡパッケージングの利点は部品サイズの低減、コストの低減、重量の低減、所定の回路基板のためのより高いＩ／Ｏカウント(count)、改良された電気的性能およびマルチチップモジュールへの拡張が容易な点を含む。グリッドは隠れて見えない接続を呈示するので、ＢＧＡ接続の完全性を検証するためにＸ線検査が一般に使用される。
【０００５】
さらに、表面実装技術を採用する多くの部品設計および特にＢＧＡ技術は、はんだパッドアレイの対称的な接続パターンを有する。対称的な接続パターンは好ましい（事実上、標準）。何故なら、対称的な接続パターンは接続の密度の濃い配列と便利な処理を提供するからである。密度の濃い接続パターンは、ＢＧＡ技術を含む表面実装技術のための本質的な動機である。対象接続パターンを有した部品の正しい位置確認は、部品がプリント回路基板を用いて集積されるとき、視覚インジケータにより因襲的に判断される。しかしながら、部品の正しくない位置確認が依然として生じている。
【０００６】
視覚位置確認インジケータは、部品の外部に典型的にスクリーン印刷され、Ｘ線検査では見えない。一部の例では、電子部品の収納部材に組み込まれた物理的特長も、電子部品の正しい方位を示すためにマーカーとして使用される。しかしながら、収納部材は、Ｘ線に対していつも見えない；Ｘ線に対して見える収納部材は電子部品集積のＸ線検査を妨げるであろう。従って、接続完全性検査および方位検証は現在２つの別個のプロセスとして実行される。
【０００７】
電子回路パッケージングに対する検査のより効率的なシステムと方法の必要性がある。最小のさらなる機器と手続きを用いてさらなる検査チェックの必要性がある。特に、ＢＧＡパッケージングの部品方位を検査するための改良されたシステムと方法のための必要性がある。さらに、対象接続パターンの利益を損なうことなく、そのようなシステムと方法のための必要性がある。この発明はこれらの必要性を満たす。
【発明の概要】
【０００８】
この発明は、集積後の電子部品の接続の完全性を検証するためにＸ線検査が採用される場合の電子部品集積の方位の検査を提供する方法および装置を開示する。従って、この発明は、特に、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）集積のような表面実装技術に有用である。この発明は、最小限のさらなる時間と機器を必要とする既存の集積検査プロセスに組み込むことができる。
【０００９】
この発明を使用する検査可能な電子部品を形成する例示方法は、集積のための電子部品を供給し、電子部品の集積の後でＸ線検査により電子部品の正しい方位が検証可能なように、電子部品のためのＸ線に対して見える方位インジケータを供給する。Ｘ線検査はまた、電子部品の集積後に電子部品の接続の完全性の検証も可能とする。
【００１０】
この発明を用いた電子部品を検査する例示方法は、電子部品が集積された後で電子部品のＸ線像を形成し、電子部品はＸ線可視方位インジケータを含み、電子部品の接続の完全性を検証し、電子部品の正しい方位を検証するためにＸ線のＸ線検査を実行することを含む。
【００１１】
この発明を用いた例示装置は、集積のための電子部品、および電子部品の集積の後でＸ線検査により電子部品の正しい方位が検証可能であるような、電子部品のためのＸ線可視方位インジケータとから構成される。Ｘ線検査はまた、電子部品の集積後、電子部品の接続の完全性の検証も可能とする。
【００１２】
この発明は、ボールグリッドアレイ集積のような表面実装技術のようなＸ線検査された集積技術とともに使用することができる。この発明は、電子部品がはんだパッドおよび／またははんだボールの対称的な配列を含む場合に有用である。
【００１３】
一実施形態において、Ｘ線可視方位インジケータは金属を含有する。Ｘ線可視方位インジケータは電子部品の製造プロセスの一部として形成することができる。例えば、Ｘ線可視方位インジケータは電子部品のためのダイ(die)を作る一部として（例えば、方位インジケータがダイ内に作られる）、電子部品上にマーキングをシルク印刷する一部として（例えば１つのマークが方位インジケータである）、または電子部品のためのはんだパッドを形成する一部として（例えば、固有のはんだパッドが方位インジケータである）形成することができる。
【００１４】
好ましい実施形態の以下の記述において、これに関連して一部を形成する添付図面に対して参照がなされ、その図面の中にこの発明が実施される実例として特定の実施の形態が示される。他の実施形態を利用することもでき、この発明の範囲から逸脱することなく構造の変更ができることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａ、Ｂは、典型的なＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。
【図２】図２は、例示ＢＧＡ接続の拡大図を図解する。
【図３】図３は、Ｘ線可視方位インジケータを有した例示ＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。
【図４】図４は、ダイの中にＸ線可視方位インジケータを有した例示ＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。
【図５】図５は、Ｘ線可視方位インジケータはんだパッドを有した例示ＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。
【図６】図６は、別個のＸ線可視方位インジケータを有した例示ＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。
【図７】図７は、この発明を使用した検査可能な電子部品を形成するための方法のフローチャートである。
【図８】図８は、この発明を使用した電子部品を検査する方法のフローチャートである。
【発明の詳細な説明】
【００１６】
１．概観
この発明は、接続完全性検査と部品集積のための方位検証との間の相乗効果を創出する。この発明は、より大きな回路に集積される電子部品（例えば集積回路）に適用可能であり、Ｘ線検査の下で対称接続パターンを明らかにする。集積された電子部品のための接続の完全性を検証するために、自動または手動のＸ線検査が使用される。しかしながら、電子部品の接続パターンが対称なら、捕捉されたＸ線の精密な調査は、部品が不当に配置されているかどうかを表示しないことがしばしばあるであろう。これは、Ｘ線可視接続パターンが典型的に対称であるからである。
【００１７】
図１Ａおよび１Ｂは、電子部品１００の典型的なボールグリッドアレイＸ線像を図解する。対称的な接続パターン１１０ははんだボール接続１０２のグリッドから構成される。各接続１０２は電子部品１００上の第１のはんだパッド１０６と、プリント回路基板１０４上の第２のハンダパッド１０８との間に作られる。Ｘ線検査ははんだパッド１０６、１０８へのはんだボール１１２の接続の完全性を検証するために使用される。慣例により、特定の接続１０２Ａは部品１００およびプリント回路基板１０４の両方に対して「ピン１」として指定される。電子部品１００の正しい方位は２つのエレメント間の「ピン１」接続１０２Ａを一致させることにより検証される。しかしながら、上述したように、伝統的なインジケータは、Ｘ線検査に対して見えない。もちろん、この発明は「ピン１」に向けられた方位インジケータを提供することに制限されない；部品１００内のいかなる接続またはロケーションは、この後の例示の実施形態に記載される方位インジケータとして役に立つことができる。
【００１８】
図２は例示ＢＧＡ接続１０２の拡大図を図解する。はんだボール１１２は電子部品１００上の第１のはんだパッド１０６とプリント回路基板１０４上の第２のはんだパッド１０８との間の接続を形成する。接続は、電子部品１００の第１のはんだパッド１０６に接着されたはんだボールで始まり、次に、基板１０４の第２のはんだパッド１０８に正確に溶融することにより形成することができる。
【００１９】
さらに、対称接続パターン１１０は４つの可能な方位を有するグリッドの形態で示されるけれども、他の対称パターンも使用される。対称パターン１１０は集積電子部品１００がＸ線検査されるとき見分けのつかない少なくとも２つの可能な方位を持つことだけを必要とする。他の実施の形態において、対称接続パターンは、１つ以上の省略された行および／または列または行および／または列の省略された部分（図示せず）を有するグリッドから形成される。
【００２０】
この発明は、また、接続の完全性を検証するために、コンピュータ化された画像認識を実行するプロセスのような、なんらかの既存の自動化されたＸ線検査プロセスに効率的に組み込むことができる。方位インジケータの位置を識別することは、接続の完全性に必要なより複雑な画像認識で容易に補完することができる。
【００２１】
さらに、この発明は、ここでは、主に、ＢＧＡ集積電子部品１００のＸ線検査に関して記載するけれども、この発明は、部品１００の任意のＸ線検査プロセスに組み込むことができる。この発明はＢＧＡ集積に限定されない、またはさらには表面実装技術には限定されない。
【００２２】
２．例示実施形態
この発明の一実施形態において、Ｘ線可視インジケータが電子部品に備わっている。必要ではないけれども、インジケータは金属を含有するであろう、それにより、Ｘ線中に、より識別可能なマークを供給する。インジケータを形成するために多数の異なる技術を使用することができるが、インジケータは、電子部品の通常の製造プロセスの一部として形成するのが望ましく、従って実施のコストを最小にする。また、インジケータは、Ｘ線検査されるエレメントを見えなくしないようにすることも望ましい。
【００２３】
この発明を実施するために変更可能な、電子部品の通常の製造プロセスのいくつかの例は以下のパラグラフで詳細に記述される。それらのプロセスはプリント識別マーク、ダイ作製、およびはんだパッドと電気接点の製造と位置ぎめを含む。
【００２４】
図３はＸ線可視方位インジケータ３００を示す例示ＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。マーキングは、識別のために通常の製造プロセスの一部として電子部品１００の外部上に印刷される。例えば、電子部品１００はシルクスクリーン捺染法を用いてマークすることができる。この実施の形態において、方位インジケータ３００は、「ピン１」接続１０２Ａを示すシルクスクリーンされたＸ線可視「１」マークである。マークのＸ線視認性を高めるために、金属をシルクスクリーンされた材料に含めることができる。例えば、シルクスクリーンされたインクは金属紛を用いて装着することができる。スタンプあるいは手書のような他の印刷プロセスも、Ｘ線可視マークが形成されるなら使用することができる。さらに、「１」は業界において、認識を得るけれども、マーク自体はいかなる形態または形状を取ることが出来る。
【００２５】
図４は部品１００の電子回路のダイ４００にＸ線可視方位インジケータを有する例示ＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。電子部品製造は、典型的に部品１００の電子回路のダイ４００を作り、はんだパッド１０６を用いて電気接続を形成することを含む。一実施形態において、Ｘ線可視方位インジケータ４０２はＢＧＡ接続のＸ線検査を見えなくさせない無害領域内のダイ４００内に作られる。方位インジケータは、電子部品１００の正しい方位を検証するために使用することができるかぎり、いかなる形状であってもよい。一実施の形態において、ダイ４００の１つの角は、方位インジケータ４０２として、金属を用いて区別可能にマークされる。方位インジケータ４０２は、ダイ４００が金属成分を含むので、Ｘ線に対して見えるであろう。
【００２６】
図５ははんだパッド１０２Ａ内に含まれるＸ線可視方位インジケータ５００を有する例示ＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。この発明のこの実施の形態において、方位インジケータ５００は、「ピン１」接続１０２Ａにおいて、区別可能に形成された接続パッド５００である。区別可能な接続パッド５００の形状は、他の接続パッド１０２から区別可能にするなんらかの形状であり得る。しかしながら、形状は、部品１００の電気的性能に与える影響が無視できる程度であり、電子接続のＸ線検査を見えなくしないものでなければならない。
【００２７】
図６は別個のＸ線可視方位インジケータを有した例示ＢＧＡ接続Ｘ線像を図解する。この発明のさらに他の実施の形態において、Ｘ線可視方位インジケータ６００は部品材料内の別個のエレメントである。インジケータ６００は通常の製造プロセスから別個に追加することができる。あるいは、別個のインジケータ６００は機能的はんだパッドとともに、便宜的に設置された、さらなる非機能的はんだパッド（電気コネクタまたははんだボールなしに）であり得る。方位インジケータ６００として、余分のはんだパッドを用いることは、別個に製造されたパッドの必要性を消去する。
【００２８】
３．例示方法実施形態
図７はこの発明を用いて検査可能な電子部品を形成する方法のフローチャートである。プロセスはブロック７００において、集積のための電子部品を供給することにより始まる。次に、ブロック７０２において、電子部品の集積の後、電子部品の正しい方位がＸ線検査により検証可能であるように電子部品のためのＸ線可視方位インジケータが提供される。方位インジケータは、識別マークを印刷すること、ダイの作製、およびはんだパッドの製造および位置決めのような多数の通常の電子部品製造プロセスの一部として供給することができる。Ｘ線検査はまた、電子部品の集積後に電子部品の接続の完全性の検証も可能とする。
【００２９】
図８はこの発明を使用して電子部品を検査する方法のフローチャートである。プロセスは、ブロック８００において、電子部品が集積された後電子部品のＸ線を形成することにより開始する。電子部品は、Ｘ線可視方位インジケータを含む。方位インジケータは、識別マークを印刷すること、ダイの作製、およびはんだパッドを製造し位置決めすることのような多数の通常の電子部品製造プロセスの一部として備えることができる。次に、ブロック８０２において、電子部品の接続の完全性を検証するために、および電子部品の正しい方位を検証するために、Ｘ線の検査が実行される。
【００３０】
結論
これでこの発明の好ましい実施形態を含む記述を完結する。この発明の好ましい実施形態を含む以上の記述は、実例と説明のために呈示された。発明をすべて網羅したわけではないし、開示した正確な形態にこの発明を限定することを意図したものでもない。上述の開示の観点から多くの均等な変更や変形例が可能である。
【００３１】
この発明の範囲はこの詳細な記述により限定されるのではなく、添付されたクレームにより限定されることが意図される。上述の明細書、例および情報はこの発明の装置と方法の製造と使用の完全な記述を提供する。この発明の多くの実施の形態はこの発明の範囲から逸脱することなく作ることができるため、この発明は添付した以下のクレーム内に存在する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010103543.tif 000008
【図７】
2010103543.tif 000009
【図８】
2010103543.tif 000010
【外国語明細書】
2010103543000001.pdf