(57)【要約】      （修正有）【課題】ＢＧＡパッケージに搭載されたはんだボールの接合状態を全数検査する方法を提供する。【解決手段】加圧ヘッドにより加圧治具３の下面を、ＢＧＡパッケージ基板１のボール接合面に一定高さまで下降させ（図３（ａ）参照）、はんだボール２の２／３以上を加圧治具３の穴部４内に入る（図３（ｂ）参照）。基板ステージ６を振動させはんだボール２にボール径の１０％程度となる横方向の応力を加えて、基板から外れた接合が不適なはんだボール７を加圧治具３の吸引孔５から吸引しつつ上昇させて、除去する（図３（ｄ）参照）。【選択図】図３
2006203153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＧＡパッケージ基板のボール接合面のはんだボールを、導電性樹脂基板に接触させて超音波の振動を印加することにより、前記基板と接合状態の不適な前記はんだボールを検出することを特徴とするＢＧＡパッケージの検査方法。
【請求項２】
前記超音波の振動方向をＢＧＡパッケージの端辺と４５°の角度を持たせたことを特徴とする請求項１記載のＢＧＡパッケージの検査方法。
【請求項３】
ＢＧＡパッケージ基板のボール接合面のはんだボールとほぼ同サイズ、かつボール位置に対応する箇所に半球状のくぼみを設けた治具を、前記はんだボールと対向する前記治具のくぼみに挿入した状態にして、前記ＢＧＡパッケージを振動させることによって、前記基板と接合状態の不適な前記はんだボールを検出することを特徴とするＢＧＡパッケージの検査方法。
【請求項４】
ＢＧＡパッケージ基板のボール接合面のはんだボールとほぼ同サイズ、かつボール位置に対応する箇所に半球状のくぼみを設けた治具と、前記ＢＧＡパッケージを前記はんだボールと対向する前記治具のくぼみに挿入した状態で振動させる手段とを備え、前記ＢＧＡパッケージを振動させて、前記基板と接合状態が不適な前記はんだボールを検出することを特徴とするＢＧＡパッケージの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＧＡパッケージの基板とはんだボールの取り付け状態が不適なボールを検出し取り除くためのＢＧＡパッケージの検査方法及び検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のＩＣチップの高機能化に伴い、半導体パッケージに有するピン数は増大する方向にあり、また、電子機器の小型化に対応して、半導体パッケージの小型化する要望も高まっている。これらの要望に応える代表的な半導体パッケージとしてＢＧＡパッケージがある。図６にＢＧＡパッケージの概略斜視図を示す。このＢＧＡパッケージは、基板１上でマザーボードと接続する接続側の電極部にはんだボール２を形成している。このはんだボール２は、ＢＧＡパッケージの電極上にはんだペーストを塗布し、その上にはんだボール２を搭載してリフロー加熱を行うことにより取り付けられている。
【０００３】
はんだボール２の取り付け後は、電気特性検査や外観検査などを経た後に、トレーに収納されアルミニウムのラミネート袋で包装された状態で出荷される。
【特許文献１】特開平８−５２６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成のＢＧＡパッケージのはんだボールに関して、ＢＧＡパッケージの出荷時は、外観検査においてはんだボール接合面を確認しており、全ての電極にはんだボールが接続していることを確認した上で出荷する。しかしながら、梱包後、高所からの落下などによって、はんだボールの接合部に過大な機械的負荷が加わった場合、はんだボールとＢＧＡパッケージの電極界面ではんだボールが外れるといった、ボール脱落が発生する場合があった。
【０００５】
このボール脱落が発生したＢＧＡパッケージにおけるはんだボールに対して、ボールシェア試験を実施したところ、強度値が通常の１／３程度であり、破壊モードは、通常のはんだボールのはんだ自体が変形を伴いながら破断する、いわゆるはんだバルク破壊であるのに対し、はんだボールと電極界面での脆性的な剥離であることが確認された。
【０００６】
この問題に対しては、はんだボールの取り付け条件を再検討することによって、ボールシェア試験での破壊モードが、はんだバルク破壊となるように設定しているため、ボール脱落の発生は抑えられている。
【０００７】
現在は、定期的にはんだボール強度の測定を実施することで、はんだボールの取り付け条件が適正であることを確認しているが、製品においてのはんだボールの脱落を発生させないために、出荷前にはんだボールの接合状態を全数検査することが要望されていた。
【０００８】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、ＢＧＡパッケージに搭載するはんだボールの接合状態を全数検査するＢＧＡパッケージの検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明に係るＢＧＡパッケージの検査方法は、ＢＧＡパッケージ基板のボール接合面のはんだボールを、導電性樹脂基板に接触させて超音波の振動を印加することにより、基板と接合状態の不適なはんだボールを検出すること、さらに、超音波の振動方向をＢＧＡパッケージの端辺と４５°の角度を持たせたことを特徴とする。
【００１０】
また、ＢＧＡパッケージの検査方法は、ＢＧＡパッケージ基板のボール接合面のはんだボールとほぼ同サイズ、かつボール位置に対応する箇所に半球状のくぼみを設けた治具を、はんだボールと対向する治具のくぼみに挿入した状態にして、ＢＧＡパッケージを振動させることによって、基板と接合状態の不適なはんだボールを検出することを特徴とする。
【００１１】
また、ＢＧＡパッケージの検査装置は、ＢＧＡパッケージ基板のボール接合面のはんだボールとほぼ同サイズ、かつボール位置に対応する箇所に半球状のくぼみを設けた治具と、ＢＧＡパッケージをはんだボールと対向する治具のくぼみに挿入した状態で振動させる手段とを備え、ＢＧＡパッケージを振動させて、基板と接合状態の不適なはんだボールを検出することを特徴とする。
【００１２】
前記検査方法及び装置によれば、ＢＧＡパッケージのはんだボールに対して、水平方向にひずみを加えることによって、基板と接合状態が劣悪なはんだボールを検出し取り除くことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＢＧＡパッケージに搭載した取り付けが良好なはんだボールに対してはダメージを与えないレベルの負荷を加えることで、はんだボールの取り付け状態が不適なはんだボールのみを検出し取り除くことができ、またはんだボールの全数検査が可能であることから、ユーザーに対してはんだボールの脱落発生率の低いＢＧＡパッケージの供給ができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１におけるＢＧＡパッケージの検査工程を模式的に示す工程図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、導電性樹脂基板である導電性シート１４と、吸着ヘッド１５により保持したＢＧＡパッケージの基板１のはんだボール２を圧接させた状態で、基板１面と水平方向に超音波の振動を印加することにより、図１（ｃ）に示す接合状態が不適である外れたはんだボール７を除去することが可能である。
【００１６】
使用する導電性シート１４は、はんだボール２を変形させることがなく、かつ超音波の振動印加時にはんだボール２との間ですべりが発生しないものが好ましく、例えば、導電性を付与したゴムなどが挙げられる。
【００１７】
さらに、はんだボール２がペリフェラル（周辺）に配置されているＢＧＡパッケージにおいて、超音波の振動方向は図１（ｄ）に示すように、基板１の各辺に対して４５°の角度を持たせることにより、各はんだボール２への負荷を均一化することが可能である。
【００１８】
図２は本発明の実施の形態２における加圧治具を示す断面図である。図２に示すように、加圧治具３はＢＧＡパッケージのボール位置に対向する位置に半球状のくぼみの穴部４が設けられており、また各穴部４には貫通した吸引孔５があり真空吸引が可能である。なお、穴部４は検査を行うはんだボールの高さの６０％程度、はんだボールの径よりも１．１倍程度の径の半球状が望ましい。
【００１９】
図３（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態２のＢＧＡパッケージの検査工程を模式的に示す工程図であり、図４は図２の加圧治具を用いてはんだボールの接合状態を検査する検査装置の正面図を示し、図５は上面図である。ここで、前記従来例を示す図６において説明した構成部材に対応して同等機能を有するものには同一の符号を付す。
【００２０】
検査装置は図４に示すように、ＢＧＡパッケージの基板を搬送する基板搬送路１０と、基板を固定し位置合わせを行った後、基板を加圧ヘッド部まで移動させる基板ステージ６と、ＢＧＡパッケージの基板のはんだボールと加圧治具３を接触させて水平方向にひずみを加える加圧ヘッド８と、ＢＧＡ基板位置確認用カメラ９から構成されている。
【００２１】
また、図５に示すように、基板ステージ６は基板を真空吸着により固定する基板台１２と、検査によって外れたはんだボールを排出する排出トレー１１と、加圧治具位置確認用カメラ１３から構成されている。
【００２２】
次に、前述の検査装置を用いたはんだボールの検査手順を図３〜図５を参照しながら説明する。まず、基板ステージ６を検査装置奥側に移動（図５の矢印Ｂ方向）させ加圧治具位置確認用カメラ１３で加圧治具３の位置を確認する。終了後は基板ステージ６を元の位置に戻す。
【００２３】
検査を行うＢＧＡパッケージの基板１を、基板搬送路１０を通して基板ステージ６上の基板台１２上に移動させる。基板台１２には真空吸引用の孔が空いており、真空吸引によりＢＧＡパッケージの基板１の固定が可能である。
【００２４】
基板ステージ６を検査装置手前側に移動（図５の矢印Ａ方向）させ、ＢＧＡパッケージの基板１の位置をＢＧＡ基板位置確認用カメラ９で確認し、同様に基板ステージ６を元の位置に移動させるとともに、ＢＧＡパッケージの基板１と加圧治具３の位置合わせを行う。
【００２５】
加圧ヘッド８により加圧治具３の下面とＢＧＡパッケージ基板のボール接合面との間が一定の高さになるまで下降させる（図３（ａ）参照）。このときＢＧＡパッケージのはんだボール２の２／３以上が加圧治具３の穴部４内に入ることが、検査時にはんだボール２にひずみを与えるために必要である（図３（ｂ）参照）。
【００２６】
この状態で、図３（ｃ）に示すように基板ステージ６を振動させることによってはんだボール２に横方向の応力を加えると、接合が不適なはんだボール２は基板１から外れる。接合が良好なはんだボール２に過大な負荷を与えず、接続が不適なはんだボール２を除去するためには、加える振幅としてははんだボール２径の１０％程度が望ましい。
【００２７】
また、加圧治具３の材質は、はんだボール２表面に傷を付けないために樹脂性が望ましい。なお、振動を加える時間については特に指定はないが、０．５秒以上であれば確実に不適な接合のはんだボール２が除去できることを確認している。
【００２８】
次に、加圧ヘッド８を加圧治具３の吸引孔５から吸引しつつ上昇させて、外れたはんだボール７は加圧治具３の穴部４に残ったまま上昇する（図３（ｄ）参照）。
【００２９】
その後、基板台１２から検査済みのＢＧＡパッケージの基板１が、例えば右方向に移動して検査装置の外へ送り、次のＢＧＡパッケージの基板１が基板搬送路１０を通って基板台１２に移動する。先ほどと同様に、基板ステージ６が検査装置手前側に移動（図５の矢印Ａ方向）して、ＢＧＡ基板位置確認用カメラ９でＢＧＡパッケージの基板１の位置確認を行うとともに、加圧ヘッド８の加圧治具３の真空破壊を行うことで、排出トレー１１に先の検査で外れたはんだボール７を排出する。
【００３０】
この動作の繰り返しにより、ＢＧＡパッケージのはんだボール２の検査を行う。検査後はＢＧＡパッケージの基板１を各パッケージに分割し、その後、はんだボール寸法検査機によりはんだボール２の有無を確認し、はんだボール２が外れたＢＧＡパッケージは不良品として取り扱う。
【００３１】
以上のように、本実施の形態の検査装置及び検査方法により全てのＢＧＡパッケージで全はんだボール２の検査が行えるため、製品出荷後にユーザーでのボール脱落の発生を低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係るＢＧＡパッケージの検査方法及び検査装置は、ＢＧＡパッケージの基板に搭載した取り付け状態が不適なはんだボールのみを検出し取り除くことができ、また、はんだボールの全数検査が可能となり、はんだボールの脱落発生率の低いＢＧＡパッケージ供給ができ、はんだボールを搭載するＢＧＡパッケージの検査に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＢＧＡパッケージの検査工程（ａ）〜（ｄ）を模式的に示す工程図
【図２】本発明の実施の形態２における加圧治具を示す断面図
【図３】本実施の形態２におけるＢＧＡパッケージの検査工程（ａ）〜（ｄ）を模式的に示す工程図
【図４】本実施の形態２における加圧治具を用いてはんだボールの接合状態を検査する検査装置の正面図
【図５】本実施の形態２における検査装置の上面図
【図６】ＢＧＡパッケージの概略斜視図
【符号の説明】
【００３４】
１  基板
２  はんだボール
３  加圧治具
４  穴部
５  吸引孔
６  基板ステージ
７  外れたはんだボール
８  加圧ヘッド
９  ＢＧＡ基板位置確認用カメラ
１０  基板搬送路
１１  排出トレー
１２  基板台
１３  加圧治具位置確認用カメラ
１４  導電性シート
１５  吸着ヘッド
【図１】
2006203153.tif 000003
【図２】
2006203153.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006203153.tif 000006
【図５】
2006203153.tif 000007
【図６】
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