(57)【要約】【課題】熱サイクル試験による半田接合部のクラック発生状況をマイクロセクションによる顕微鏡観察によって確認する従来の方法では、熱サイクル試験を終了した後に、経験やスキルを要する面倒な作業を行って半田接合部の断面を露出させる必要があるため、検査結果が出るまで長い期間がかかっていた。【解決手段】本発明の電子部品の検査方法では、基板にリード３を半田付けして実装された電子部品１の半田接合部に歪みセンサ７を貼り付けて熱サイクル試験を行うとともに、この熱サイクル試験中に歪みセンサ７によって得られる電気的出力に基づいて半田接合部の良否を判定する。【選択図】図３
2006030048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に半田付けによって実装された電子部品の半田接合部に歪みセンサを貼り付けて熱サイクル試験を行うとともに、前記熱サイクル試験中に前記歪みセンサによって得られる電気的出力に基づいて前記半田接合部の良否を判定することを特徴とする電子部品の検査方法。
【請求項２】
前記電気的出力の変動幅に基づいて前記半田接合部の良否を判定する
ことを特徴とする請求項１記載の電子部品の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の検査方法に係り、特に、電子部品の半田接合部の耐クラック性を検査する際に適用して好適な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表面実装型の電子部品は半田付けによって基板に実装されている。表面実装型の電子部品には、外部接続用端子となる複数のリードが設けられている。各々のリードの端部は、基板上に設けられたランド部分に半田付けによって接合される。近年では、環境や安全性への配慮から半田の無鉛化が進んでいる。無鉛半田は有鉛半田に比べて半田接合時の濡れ性が悪くなる。したがって、リードの半田付けが良好に行われない恐れがある。
【０００３】
そこで従来においては、電子部品の半田付けに関して種々の検査方法が提案されている。例えば、下記特許文献１には、半田接合部の温度を一定時間内で制御しつつ、リードと端子との間の電圧が所定の許容範囲内か否かによって半田付けの良否を判定する方法が記載されている。また、下記特許文献２には、予め正常に半田付けされたリードの温度を測定して得られた温度パターンと、検査対象となる電子部品のリードの温度を測定して得られた温度パターンとを比較することにより、半田付けの良否を判定する方法が記載されている。
【０００４】
こうした方法は、主に電子機器の組立工程の最終段階で電子部品の半田付けの状態を確認するために行われる方法であるが、これ以外にも、電子機器の信頼性を保証するために熱サイクル試験（冷熱衝撃試験）によって半田接合部の耐クラック性を検査することも行われている。熱サイクル試験では、予め設定された温度範囲（低温と高温の間）で温度変化を繰り返す。そして、予め設定されたサイクル数だけ温度変化を繰り返した後、半田接合部にクラックが発生しているか否かを確認する。こうしたクラック発生状況の確認はマイクロセクションによる顕微鏡観察で行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７９６１５号公報
【特許文献２】特開平５−１３３９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マイクロセクションによる顕微鏡観察によって半田接合部のクラック発生状況を確認する手法では、熱サイクル試験を終了した後に、リードの半田接合部の断面を外部に露出させるために、検査対象となる電子部品の外形切断、切断部品の樹脂埋め、検査対象部位となるリードの切断、リード切断面の研磨（荒研磨、仕上げ研磨）などの作業を順に行い、その後、走査電子顕微鏡を使って断面（研磨面）の観察を行う必要があるため、検査結果が出るまでに長い期間を要していた。
【０００７】
また、リードの切断面を研磨するときは、クラック発生状況を確認できる面がちょうど露出したところで研磨を終える必要があるが、少しでも研磨が過剰に行われると、顕微鏡で観察すべき面が消失してしまう。そのため、研磨を終えるタイミングの判断が非常に難しく、経験やスキルを必要としていた。また、観察すべき面をうっかり研磨してしまった場合は、熱サイクル試験を含めて検査を最初からやり直す必要があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、熱サイクル試験による半田接合部のクラック発生状況を簡易に短期間で確認することができる電子部品の検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、耐クラック性の簡易な確認手法を模索するなかで、歪みセンサの使用を思い付き、実際に歪みセンサを検査対象部位に貼り付けて熱サイクル試験を行ってみた。そうしたところ、歪みセンサによって得られる電気的な出力は熱サイクル試験中の温度変化に応じてほぼ一定の振幅で変動するものの、熱サイクル試験中に半田接合部にクラックが発生すると、クラック発生の前後で出力波形の振幅に大きな変化が現れることが判明した。こうした事実に鑑みて本発明の電子部品の検査方法では、基板に半田付けによって実装された電子部品の半田接合部に歪みセンサを貼り付けて熱サイクル試験を行うとともに、この熱サイクル試験中に歪みセンサによって得られる電気的出力に基づいて半田接合部の良否を判定することとした。
【００１０】
本発明に係る電子部品の検査方法においては、電子部品の半田接合部に歪みセンサを貼り付けて熱サイクル試験を行い、この熱サイクル試験中に歪みセンサによって得られる電気的出力に基づいて半田接合部の良否（クラック発生の有無）を判定するため、マイクロセクションによる顕微鏡観察を行わなくても、半田接合部のクラック発生状況を確認することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子部品の検査方法によれば、熱サイクル試験中に歪みセンサによって得られる電気的出力に基づいて半田接合部の良否を判定するため、熱サイクル試験による半田接合部のクラック発生状況を、経験やスキルを要する面倒な作業なしに短期間で確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
図１は検査対象となる電子部品の一例として、半導体パッケージ（ＩＣパッケージ）の構成を示す平面図である。図示した半導体パッケージ１は、ＱＦＰ(Quad Flat Package)と呼ばれる表面実装型のパッケージ構造を有するものである。半導体パッケージ１は、平面視矩形のパッケージ本体２と、このパッケージ本体２の外周部（４辺）から外側に延出した複数のリード３，…とを備えている。各々のリード３は、略クランク状（ガルウィング形状）に曲げられている。
【００１４】
図２は図１に示す電子部品（半導体パッケージ１）の実装例を示す断面図である。図において、基板４は、例えば、ガラスエポキシ基板、シリコンインターポーザ等からなるものである。基板４には半導体パッケージ１を含めて各種の電子部品が実装されるが、図２では半導体パッケージ１が実装される基板部分のみを示している。基板４の上面には図示しない配線パターンにつながる複数のランド５が設けられている。ランド５は、半導体パッケージ１のリード３と１：１の対応関係となるように設けられている。各々のランド５に対しては、半導体パッケージ１から延出するリード３の下端部が半田６によって接合（半田付け）されている。
【００１５】
続いて、本発明の実施形態に係る電子部品の検査方法について説明する。この検査方法は、基板４に半田付けによって実装された半導体パッケージ１の半田接合部の耐クラック性を確認するために行われるものである。実際に検査する場合は、まず、図３（Ａ）又は（Ｂ）に示すように、検査対象部位となるリード３の先端部（半田接合部）に歪みセンサ７を貼り付ける。歪みセンサ７としては、細い金属線を絶縁フィルム等に埋め込んだ金属抵抗歪みセンサ（歪みゲージ）を用いることができる。
【００１６】
リード３の先端部は上記図２に示すように半田６によってランド５に接合されているため、この半田接合部を覆うように歪みセンサ７を密着させて貼り付ける。歪みセンサ７の貼り付けに接着剤を用いる場合は、接着剤によって半田接合部が補強されないように、接着剤の塗布量（塗布厚）を必要最小限に抑えることが望ましい。また、歪みセンサ７を貼り付ける向き（方向）は、図３（Ａ）に示すようにリード３の軸方向（リード長方向）に対して歪みセンサ７のゲージ長方向が平行になる向きであってもよいし、図３（Ｂ）に示すようにリード３の軸方向に対して歪みセンサ７のゲージ長方向が直交する向きであってもよい。
【００１７】
このように検査対象部位となるリード３の先端部（半田接合部）に歪みセンサ７を貼り付けたら、検査対象となる半導体パッケージ１を基板４と一緒に熱サイクル試験槽に投入して熱サイクル試験を開始する。熱サイクル試験中は、歪みセンサ７によって得られる電気的出力（例えば、歪みセンサ７の抵抗の変化を電圧又は電流に変換して出力した出力データ）を一定の時間刻みで連続的にサンプリングする。そうすると、図４に示すように、試験槽内の温度が予め設定された低温レベル（例えば、−３５℃）と高温レベル（例えば、＋１２５℃）の間で変化するのに伴い、歪みセンサ７から得られる電気的出力（歪み）のレベルも、ある下限レベルと上限レベルの間で変化する。したがって、低温レベルと高温レベルの間で試験槽内の温度を繰り返し変化させると、歪みセンサ７から得られる電気的出力レベルも下限レベルと上限レベルの間で同様の変化を繰り返す。
【００１８】
そこで、熱サイクル試験中に歪みセンサ７によって得られる電気的出力のデータを、縦軸にセンサ出力レベル（歪みの大きさ）、横軸に温度変化のサイクル数（時間）をとってグラフにプロットすると、例えば図５のような測定データが得られる。図５においては、温度変化のサイクル数がＮ回に到達する前はセンサ出力レベルがほぼ一定の幅（振幅）Ｗ１で変動しているものの、Ｎ回に到達した後はセンサ出力レベルの変動幅が次第に大きくなり、その後、再び一定の変動幅Ｗ２で推移している（但し、温度変化のサイクル数がＮ回に到達する前に比較するとセンサ出力レベルの変動幅は拡大）。ちなみに、図５に示すセンサ出力レベルの変動幅Ｗ１，Ｗ２は、図４に示す歪みの変動幅（最大値と最小値の差分）に相当するものである。
【００１９】
上述のようにセンサ出力レベルの変動幅（出力波形）が熱サイクル試験中に変化する理由は、検査対象部位としたリード３の半田接合部にクラックが生じるためである。実際に上記同様の方法で測定を行って、センサ出力レベルの変動幅に変化が見られたものと変化が見られなかったものを、それぞれマイクロセクションによる顕微鏡観察で確認してみたところ、前者の半田接合部にはクラックの発生が認められ、後者の半田接合部にはクラックの発生が認められなかった。図６（Ａ）にクラックが発生していない半田接合部の状態を示し、図６（Ｂ）にクラックが発生した半田接合部の状態を示す。
【００２０】
以上のことから、上記図５のような測定データをモニタ画面等に出力し、これを検査員が目視で確認して、センサ出力レベルの変動幅に変化があるかどうかを判別し、変化が認められれば半田接合部にクラックが生じていると判断し、変化が認められなければ半田接合部にクラックが生じていないと判断することができる。よって、熱サイクル試験後に顕微鏡観察のための面倒な作業を行わなくても、熱サイクル試験中に歪みセンサ７によって得られる電気的出力（出力波形）に基づいて半田接合部の良否（耐クラック性）を的確に判定することができる。
【００２１】
また、従来の検査方法では、予め決められたサイクル数にしたがって熱サイクル試験を行い、その後で、マイクロセクションによる顕微鏡観察によってクラック発生状況を確認するため、例えば、顕微鏡観察でクラックの発生が認められても、どの時点でクラックが生じたのかは全く分からないが、本発明に係る検査方法では、熱サイクル試験中に歪みセンサ７によって得られる電気的出力をモニターするため、どの時点（サイクル数）で半田接合部にクラックが生じたのかを正確に把握することができる。
【００２２】
そのため、従来の検査方法では、半田接合部にクラックが生じた後でも、クラックの発生を知らずに熱サイクル試験を継続して無駄に時間を費やしてしまうことが考えられるが、本発明に係る方法では、半田接合部にクラックが生じたことを認識した時点で熱サイクル試験を停止することにより、熱サイクル試験の実行サイクル数（実際に温度変化させたサイクル数）を必要最小限に抑えて時間の浪費を回避することができる。
【００２３】
さらに、本発明の応用例として、センサ出力レベルの変動幅に変化が生じたか否かを測定器で自動的に判別する方法を採用することも可能である。具体的には、例えば、各温度サイクルでのセンサ出力レベルの変動幅を順に検出するとともに、前回の温度サイクルで検出した変動幅と今回の温度サイクルで検出した変動幅の差分を求める。そして、求めた差分と予め設定された閾値とを比較し、差分が閾値よりも大きい場合はセンサ出力レベルの変動幅に変化が生じたと判断し、差分が閾値以下の場合はセンサ出力レベルの変動幅に変化が生じていないと判断する。また、差分が閾値よりも大きい状況が所定の温度サイクル回数（例えば、５回）だけ連続して検出された場合に、センサ出力レベルの変動に変化が生じたと判断するものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】検査対象となる電子部品の一例を示す平面図である。
【図２】電子部品の実装例を示す断面図である。
【図３】歪みセンサの貼り付け状態を示す図である。
【図４】熱サイクル試験中に歪みセンサから得られる電気的出力の変化を示す図である。
【図５】熱サイクル試験中に歪みセンサから得られる電気的出力データを時系列にプロットした図である。
【図６】半田接合部のクラック発生状況を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…半導体パッケージ（電子部品）、３…リード、４…基板、５…ランド、６…半田、７…歪みセンサ
【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】
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