(57)【要約】【課題】配線基板と部品とを接合する接合部材の状態を的確に評価する。【解決手段】検査回路は、基板と、基板の表面に互いに離間して設けられた第１のランド部及び第２のランド部を有するランドパターンと、基板の表面に設けられ、第１のランド部に接続された第１の分岐部及び第２の分岐部並びに第２のランド部に接続された第３の分岐部及び第４の分岐部を有する分岐パターンと、第１のランド部に第１の接合部材を介して接合された第１の電極、第２のランド部に第２の接合部材を介して接合された第２の電極及び第１の電極と第２の電極との間に設けられた導体または抵抗体を有する検査チップと、を含む。【選択図】図３
2018101679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に互いに離間して設けられた第１のランド部及び第２のランド部を有するランドパターンと、
前記基板の表面に設けられ、前記第１のランド部に各々接続された第１の分岐部及び第２の分岐部、並びに前記第２のランド部に各々接続された第３の分岐部及び第４の分岐部を有する分岐パターンと、
前記第１のランド部に第１の接合部材を介して接合された第１の電極、前記第２のランド部に第２の接合部材を介して接合された第２の電極及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた導体または抵抗体を有する検査チップと、
を含む検査回路。
【請求項２】
前記検査チップは、前記基板とは異なる熱膨張係数を有する基材を含んで構成されている
請求項１に記載の検査回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検査回路と、
前記第１の分岐部、前記第２の分岐部、前記第３の分岐部及び前記第４の分岐部に接続され、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を測定する測定器と、
含む検査システム。
【請求項４】
前記測定器は、
一端が前記第１の分岐部及び第２の分岐部のうちの一方に接続され、他端が前記第３の分岐部及び前記第４の分岐部のうちの一方に接続された電源と、
前記電源から出力される電流が流れる経路上に設けられた電流計と、
一端が前記第１の分岐部及び第２の分岐部のうちの他方に接続され、他端が前記第３の分岐部及び前記第４の分岐部のうちの他方に接続された電圧計と、
を含む請求項３に記載の検査システム。
【請求項５】
前記測定器は、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値の変動量から、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材に生じた亀裂の亀裂面積率を導出する演算部を更に含む
請求項４に記載の検査システム。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に設けられた電子部品と、
前記基板の表面に互いに離間して設けられた第１のランド部及び第２のランド部を含む少なくとも１つのランドパターンと、
前記ランドパターンに対応して前記基板の表面に設けられ、対応する前記第１のランド部に接続された第１の分岐部及び第２の分岐部並びに対応する前記第２のランド部に接続された第３の分岐部及び第４の分岐部を有する分岐パターンと、
前記ランドパターンに対応して設けられ、対応する前記第１のランド部に第１の接合部材を介して接合された第１の電極、対応する前記第２のランド部に第２の接合部材を介して接合された第２の電極、及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた導体または抵抗体を有する検査チップと、
を含む回路基板。
【請求項７】
前記分岐パターンに接続されたコネクタ端子を更に含む
請求項６に記載の回路基板。
【請求項８】
前記分岐パターンと前記コネクタ端子とを接続する複数の配線が、互いに交差しないように配置されている
請求項７に記載の回路基板。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の回路基板と、
前記コネクタ端子を介して前記回路基板に接続され、前記検査チップについて、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を測定する測定器と、
含む検査システム。
【請求項１０】
基板と、
前記基板の表面に互いに離間して設けられた第１のランド部及び第２のランド部を各々が含む複数のランドパターンと、
前記複数のランドパターンの各々に対応して前記基板の表面に設けられ、各々が、対応する前記第１のランド部に接続された分岐部及び対応する前記第２のランド部に接続された分岐部を含む複数の分岐パターンと、
前記複数のランドパターンの各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記第１のランド部に第１の接合部材を介して接合された第１の電極、対応する前記第２のランド部に第２の接合部材を介して接合された第２の電極、及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた導体または抵抗体を有する複数の検査チップと、
前記複数の分岐パターンの各々に接続された複数のコネクタ端子と、
を含む検査用基板。
【請求項１１】
前記複数の分岐パターンを構成する分岐部のうち、前記第１のランド部の各々に接続された複数の分岐部の各々が、共通配線を介して前記複数のコネクタ端子のうちの一部に接続されている
請求項１０に記載の検査用基板。
【請求項１２】
前記複数の検査チップ、前記複数のランドパターン及び前記複数の分岐パターンが複数のグループに分けられており、グループ毎に前記基板上に集合して配置されている
請求項１０または請求項１１に記載の検査用基板。
【請求項１３】
前記第１のランド部の各々に接続された複数の分岐部のうち、同一のグループに属する分岐部の各々が同一の共通配線を介して前記複数のコネクタ端子のうちの一部に接続され、他のグループに属する分岐部の各々が他の共通配線を介して前記コネクタ端子のうちの他の一部に接続されている
請求項１２に記載の検査用基板。
【請求項１４】
前記複数のランドパターン、前記複数の分岐パターン及び前記複数の検査チップが、前記基板の両面に亘って設けられている
請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の検査用基板。
【請求項１５】
前記複数の分岐パターンの各々と前記複数のコネクタ端子の各々とを接続する複数の配線が、互いに交差しないように配置されている
請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の検査用基板。
【請求項１６】
請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の検査用基板と、
前記コネクタ端子を介して前記検査用基板に接続され、前記複数の検査チップの各々について、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を測定する測定器と、
含む検査システム。
【請求項１７】
前記複数の検査チップ、前記複数のランドパターン及び前記複数の分岐パターンが複数のグループに分けられて、グループ毎に前記基板上に集合して配置されており、
前記測定器は、前記複数のグループの各々において測定対象となる検査チップを１つずつ選択し、選択した検査チップの各々について前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を同時に測定する
請求項１６に記載の検査システム。
【請求項１８】
請求項１または請求項２に記載の検査回路を用いて前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の状態を評価する評価方法であって、
前記第１の分岐部、前記第２の分岐部、前記第３の分岐部及び前記第４の分岐部に接続された測定器によって、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を４端子法によって測定するステップを含む
評価方法。
【請求項１９】
前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値の変動量から、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材に生じた亀裂について亀裂面積率を導出するステップを含む
請求項１８に記載の評価方法。
【請求項２０】
前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値の変動量を取得する場合の各測定において、周囲温度を一致させ且つ同一の測定器を使用する
請求項１９に記載の評価方法。
【請求項２１】
前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値の初期値を前記測定器によって測定するステップと、
前記検査回路に冷熱サイクル試験を実施するステップと、
前記冷熱サイクル試験後に前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を前記測定器によって測定するステップと、
初期状態における前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値と、前記冷熱サイクル試験後に測定した前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値との差分に基づいて、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材に生じた亀裂について亀裂面積率を導出するステップと、
を含む請求項１８に記載の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査回路、検査システム、回路基板、検査用基板及び評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板と、配線基板上にはんだ等の接合部材によって接合された電子部品と、を含む電子機器においては、冷熱サイクル等による熱ストレスが加わることによって接合部材に亀裂が生じるなどして接合部材における電気的及び機械的な接合性能が劣化する。上記の如き電子機器において、配線基板と電子部品とを接合する接合部材の状態を評価する技術として以下の技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、多数のバンプ電極が形成された電子部品を、回路基板に形成された回路パターンの所定接合部にバンプ接合して実装された状態において、回路パターン間の抵抗値測定により電子部品の接合品質を評価する接合品質評価方法が開示されている。この評価方法では、回路基板に形成された回路パターンの閉回路間を絶縁し、開回路間を導通させる導体パターンが形成された接合品質評価用検査チップを回路基板に実装して評価ツールを作成する。この評価ツールを所定環境下に曝して検査チップによって導通された回路パターン間の抵抗値変動を測定して、バンプ接合位置個々の接合品質を評価する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６３１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１に記載の評価方法によれば、例えば、バンプ接合部が破断に至るような場合には、抵抗値変化が比較的大きくなるので、抵抗値測定によってパンプ接合部における接合性能の劣化を検出することは可能である。しかしながら、バンプ接合部に生じた亀裂が進展している過程においては、バンプ接合部における抵抗値変化は極めて小さく、バンプ接合部における状態を的確に評価することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、配線基板と部品とを接合する接合部材の状態を的確に評価することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る検査回路は、基板と、前記基板の表面に互いに離間して設けられた第１のランド部及び第２のランド部を有するランドパターンと、前記基板の表面に設けられ、前記第１のランド部に各々接続された第１の分岐部及び第２の分岐部並びに前記第２のランド部に各々接続された第３の分岐部及び第４の分岐部を有する分岐パターンと、前記第１のランド部に第１の接合部材を介して接合された第１の電極、前記第２のランド部に第２の接合部材を介して接合された第２の電極及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた導体または抵抗体を有する検査チップと、を含む。
【０００８】
本発明に係る検査システムは、上記の検査回路と、前記第１の分岐部、前記第２の分岐部、前記第３の分岐部及び前記第４の分岐部に接続され、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を測定する測定器と、含む。
本発明に係る検査回路において、前記分岐パターンは、前記検査回路と前記測定器とを接続するためのコネクタ端子として使用することも可能である。
【０００９】
本発明に係る回路基板は、基板と、前記基板上に設けられた電子部品と、前記基板の表面に互いに離間して設けられた第１のランド部及び第２のランド部を含む少なくとも１つのランドパターンと、前記ランドパターンに対応して前記基板の表面に設けられ、対応する前記第１のランド部に接続された第１の分岐部及び第２の分岐部並びに対応する前記第２のランド部に接続された第３の分岐部及び第４の分岐部を有する分岐パターンと、前記ランドパターンに対応して設けられ、各々が、対応する前記第１のランド部に第１の接合部材を介して接合された第１の電極、対応する前記第２のランド部に第２の接合部材を介して接合された第２の電極、及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた導体または抵抗体を有する検査チップと、を含む。
本発明に係る検査システムは、上記の回路基板と、前記コネクタ端子を介して前記回路基板に接続され、前記検査チップについて、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を測定する測定器と、含む。
【００１０】
本発明に係る検査用基板は、基板と、前記基板の表面に互いに離間して設けられた第１のランド部及び第２のランド部を各々が含む複数のランドパターンと、前記複数のランドパターンの各々に対応して前記基板の表面に設けられ、各々が、対応する前記第１のランド部に接続された分岐部及び対応する前記第２のランド部に接続された分岐部を含む複数の分岐パターンと、前記複数のランドパターンの各々に対応して設けられ、各々が、対応する前記第１のランド部に第１の接合部材を介して接合された第１の電極、対応する前記第２のランド部に第２の接合部材を介して接合された第２の電極、及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた導体または抵抗体を有する複数の検査チップと、前記複数の分岐パターンの各々に接続された複数のコネクタ端子と、を含む。
【００１１】
本発明に係る検査システムは、上記の検査用基板と、前記コネクタ端子を介して前記検査用基板に接続され、前記複数の検査チップの各々について、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を測定する測定器と、含む。
【００１２】
本発明に係る評価方法は、上記の検査回路を用いて前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の状態を評価する評価方法であって、前記第１の分岐部、前記第２の分岐部、前記第３の分岐部及び前記第４の分岐部に接続された測定器によって、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材の抵抗値を４端子法によって測定するステップを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、配線基板と部品とを接合する接合部材の状態を的確に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る検査回路の構成を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａにおける１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る配線基板の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る検査システムの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る検査システムを用いた接合部材の状態の評価方法の一例を示すフロー図である。
【図５】本発明の実施形態に係る検査システムを用いた接合部材の状態の評価方法の一例を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施形態に係る回路基板の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る検査システムの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る検査用基板の構成を示す平面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る検査用基板の構成を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る検査システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る検査回路１の構成を示す平面図、図１Ｂは、図１Ａにおける１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。検査回路１は、配線基板１０と、配線基板１０上に搭載された検査チップ２０と、を含んで構成されている。図２は、配線基板１０の構成を示す平面図である。
【００１７】
配線基板１０は、一例として、ガラスエポキシ樹脂で構成される基材１１と、基材１１の表面に設けられた、銅箔等の導体で構成される導体配線を有する。図２に示すように、配線基板１０は、導体配線として、互いに離間して配置された第１のランド部１２Ａ及び第２のランド部１２Ｂからなるランドパターンを有する。本実施形態において、第１のランド部１２Ａ及び第２のランド部１２Ｂは、それぞれ、これらの並ぶ方向と交差する方向を長手方向とする矩形形状を有している。
【００１８】
配線基板１０は、導体配線として、第１の分岐部１４Ａ、第２の分岐部１４Ｂ、第３の分岐部１４Ｃ及び第４の分岐部１４Ｄからなる分岐パターンを更に有する。第１の分岐部１４Ａは、第１のランド部１２Ａの外側の長辺の中央部に接続されており、第２の分岐部１４Ｂは、第１のランド部１２Ａの外側の長辺の端部に接続されている。第３の分岐部１４Ｃは、第２のランド部１２Ｂの外側の長辺の端部に接続されており、第４の分岐部１４Ｄは、第２のランド部１２Ｂの外側の長辺の中央部に接続されている。
【００１９】
検査チップ２０は、一例として、面実装型のチップ抵抗器の形態を有しており、酸化アルミニウム（アルミナ）で構成される基材２１と、基材２１の表面に形成された導体２２と、導体２２の両端に接続された第１の電極２３Ａ及び第２の電極２３Ｂと、を含んで構成されている。第１の電極２３Ａと第２の電極２３Ｂとの間の抵抗値（すなわち、導体２２の抵抗値）は、数ミリオーム〜数十ミリオーム程度であることが好ましい。導体２２は、例えば、Ａｕ、ＡｇまたはＰｔ等の低抵抗の金属またはこれらの金属を含む合金によって構成され得る。なお、基材２１の表面には導体２２に代えて、抵抗値が導体２２よりも大きい抵抗体が形成されていてもよい。
【００２０】
図１Ｂに示すように、検査チップ２０は、第１の電極２３Ａが接合部材２４Ａによって第１のランド部１２Ａに接合され、第２の電極２３Ｂが接合部材２４Ｂによって第２のランド部１２Ｂに接合されることで、配線基板１０の表面に固定されている。接合部材２４Ａ及び２３Ｂは、例えば、はんだで構成されている。
【００２１】
ガラスエポキシ樹脂で構成される配線基板１０の基材１１と、酸化アルミニウムで構成される検査チップ２０の基材２１とは、互いに異なる熱膨張係数を有していることから、検査回路１に熱ストレスを加えると、接合部材２４Ａ、２４Ｂが熱疲労を起こす。これにより、接合部材２４Ａ及び２４Ｂに亀裂（クラック）が生じ、接合部材２４Ａ及び２４Ｂにおける電気的及び機械的な接合性能が劣化する。
【００２２】
図３は、接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態を評価するための、本発明の実施形態に係る検査システム１００の構成を示す図である。検査システム１００は、検査回路１と、測定器３０とを含んで構成されている。測定器３０は、交流電源３１、電流計３２、電圧計３３及び演算部３４を備えている。交流電源３１は、一端が第２の分岐部１４Ｂに接続され、他端が電流計３２を介して第３の分岐部１４Ｃに接続されている。電流計３２は、交流電源３１から出力される電流の経路上に配置されており、接合部材２４Ａ及び２４Ｂを経由して検査チップ２０の導体２２を流れる交流電流の電流値を測定する。電圧計３３は、一端が第１の分岐部１４Ａに接続され、他端が第４の分岐部１４Ｄに接続されており、第１の分岐部１４Ａと第４の分岐部１４Ｄとの間の電圧値を測定する。演算部３４は、電圧計３３によって測定された電圧値を、電流計３２によって測定された電流値で除算することにより、接合部材２４Ａ、第１の電極２３Ａ、導体２２、第２の電極２３Ｂ及び接合部材２４Ｂを経由する経路の抵抗値を算出する。すなわち、測定器３０は、４端子測定法によって接合部材２４Ａと接合部材２４Ｂとの間の抵抗値（以下において、接合部間の抵抗値ともいう）を測定する。４端子法を用いることで、測定器３０と検査回路１との接触抵抗の影響や配線基板１０に形成されたランドパターン及び分岐パターンの抵抗成分の影響を排除することができ、接合部間の抵抗値を高精度に測定することが可能である。
【００２３】
図４は、検査システム１００を用いた接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態の評価方法の一例を示すフロー図である。
【００２４】
ステップＳ１において、図３に示すように測定器３０を検査回路１に接続して検査システム１００を構成し、初期状態における接合部材２４Ａと接合部材２４Ｂとの間の抵抗値Ｒ０を取得する。
【００２５】
ステップＳ２において、検査回路１に対して冷熱サイクル試験を実施する。冷熱サイクル試験において検査回路１は、加熱及び冷却が繰り返される環境下に晒される。配線基板１０と検査チップ２０との間で熱膨張係数差を有していることから、冷熱サイクル試験を実施することで、接合部材２４Ａ及び２４Ｂにストレスが加わり、熱疲労が生じる。
【００２６】
ステップＳ３において、図３に示すように測定器３０を検査回路１に接続して検査システム１００を構成し、冷熱サイクル試験後における、接合部材２４Ａと接合部材２４Ｂとの間の抵抗値Ｒを取得する。
【００２７】
ステップＳ４において、初期状態における接合部間の抵抗値Ｒ０と冷熱サイクル試験後における接合部間の抵抗値Ｒとの差分である抵抗値変動量ΔＲ（＝Ｒ−Ｒ０）を取得する。なお、測定器３０の演算部３４に抵抗値変動量ΔＲを算出させてもよい。
【００２８】
ステップＳ５において、抵抗値変動量ΔＲに基づいて接合部材２４Ａ及び２４Ｂの劣化具合を推定する。冷熱サイクル試験を実施して接合部材２４Ａ及び２４Ｂに熱ストレスを加えることで、接合部材２４Ａ及び２４Ｂに亀裂が生じる場合がある。接合部材２４Ａ及び２４Ｂに亀裂が生じると、接合部間の抵抗値が、初期状態の抵抗値よりもわずかに大きくなる。従って、抵抗値変動量ΔＲを取得することによって、接合部材２４Ａ及び２４Ｂの劣化具合を推定することができる。例えば、抵抗値変動量ΔＲが大きい程、接合部材２４Ａ及び２４Ｂの劣化の程度が大きいものと推定することができる。
【００２９】
ステップＳ５における処理を実施した後、処理はステップＳ２に戻される。すなわち、接合部材２４Ａ及び２４Ｂに更に熱ストレスを加え、接合部材２４Ａ及び２４Ｂの劣化の進展を観測する。
【００３０】
本実施形態に係る検査回路１によれば、配線基板１０には第１の分岐部１４Ａ、第２の分岐部１４Ｂ、第３の分岐部１４Ｃ及び第４の分岐部１４Ｄからなる分岐パターンが設けられているので、配線基板１０に検査チップ２０が搭載された状態において、接合部間の抵抗値を、４端子測定法によって測定することが可能である。従って、接合部間の抵抗値を高精度に測定することが可能となり、接合部材２４Ａ及び２４Ｂに亀裂が生じたことに伴う接合部間の抵抗値のわずかな変動を高精度に測定することが可能となる。
【００３１】
また、数ミリオーム〜数十ミリオーム程度の導体２２を備えた検査チップ２０を用いることで、接合部間の抵抗値の変動の測定精度を更に高めることができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る検査システム１００によれば、交流電源３１を用いて抵抗値の測定を行うので、直流電源を用いた場合と比較して、熱起電力の影響による測定誤差を小さくすることができる。
【００３３】
なお、接合部間の抵抗値の変動の測定精度を更に高めるために、Ｒ０及びＲを測定する場合の各測定において、周囲温度を一致させるとともに、同一の測定器を使用することが好ましい。また、各測定における測定環境（例えば温度、湿度など）のゆらぎ（時間ドリフト）の影響を低減するために、各測定において、抵抗値が一定であることが保証された基準サンプルの抵抗値を測定し、各測定において得られたＲ０及びＲを、基準サンプルの抵抗値に基づいて補正してもよい。
【００３４】
図５は、本発明の他の実施形態に係る接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態の評価方法を示すフロー図である。本実施形態に係る評価方法におけるステップＳ１からステップＳ４までの処理は、図４に示す評価方法におけるステップＳ１からステップＳ４までの処理と同じである。本実施形態に係る評価方法では、ステップＳ５Ａにおいて、抵抗値変動量ΔＲに基づいて、接合部材２４Ａ及び２４Ｂに生じた亀裂について、亀裂面積率（亀裂進展率）を導出する。
【００３５】
検査回路１に熱ストレスが加わることによって接合部材２４Ａ及び２４Ｂに生じる亀裂は、面状に進展する。亀裂の進展の度合いは、亀裂面積率Ａｃｒによって表すことができる。亀裂面積率Ａｃｒは、亀裂の進展経路に沿って切断した断面の全断面積のうち、実際に亀裂が生じている部分の面積の割合である。亀裂面積率Ａｃｒが大きい程、亀裂の進展の度合いが大きいことを意味する。従って、亀裂面積率Ａｃｒを、接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態を示す指標値として好適に用いることができる。亀裂面積率Ａｃｒは、下記の（１）式のように抵抗値変動量ΔＲの関数として表すことができる。
Ａｃｒ＝ｆ（ΔＲ）  ・・・（１）
亀裂面積率Ａｃｒと抵抗値変動量ΔＲとの関係式は、実験等により求めることができ、一例として、（２）式で表すことができる。
Ａｃｒ＝１／（１＋Ｒｏ／ΔＲ）  ・・・（２）
【００３６】
なお、測定器３０の演算部３４に亀裂面積率Ａｃｒを算出させてもよい。この場合、演算部３４は、電流計３２及び電圧計３３の各測定値から初期状態における接合部間の抵抗値Ｒ０及び冷熱サイクル試験後の接合部間の抵抗値Ｒを算出し、続いて、抵抗値変動量ΔＲ（＝Ｒ−Ｒ０）を算出する。演算部３４は、（２）式で示される関係式を記憶しており、算出したΔＲを（２）式に代入することによって亀裂面積率Ａｃｒを導出する。
【００３７】
このように、本実施形態に係る検査システム１００及び評価方法によれば、亀裂という実際に生じているキーとなる劣化現象と密接な関係を有する亀裂面積率Ａｃｒという評価指標で、接合部材２４Ａ及び２４Ｂの劣化具合を表現することが可能となる。また、接合部材２４Ａ及び２４Ｂは、電気回路の導体機能も有し、接合部間の抵抗値の変動が機能劣化と解釈できる。従って、抵抗値変動量ΔＲに対応する亀裂面積率Ａｃｒは、亀裂という物理的な劣化現象と、抵抗値変動という機能劣化を共に含む実用的且つ簡便な評価指標であるといえる。
なお、第１の分岐部１４Ａ、第２の分岐部１４Ｂ、第３の分岐部１４Ｃ及び第４の分岐部１４Ｄを、検査回路１と測定器３０とを接続するためのコネクタ端子として使用してもよい。また、例えば、図６に示すコネクタ部５５のように、第１の分岐部１４Ａ〜第２の分岐部１４Ｄから配線を引き出して、検査回路１の１つ辺に沿ってコネクタ部を構成してもよい。
【００３８】
［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る回路基板２の構成を示す平面図である。回路基板２は、各々が上記した第１の実施形態に係る検査回路１と同様の構成を有する複数の検査回路を内蔵している。すなわち、回路基板２は、配線基板５０と、配線基板５０上に搭載された複数の電子部品５２及び複数の検査チップ２０とを含んでいる。回路基板２は、複数の電子部品５２を備えることによって所定の機能を発揮する電子機器として構成されている。検査チップ２０は、上記した第１の実施形態に係る検査回路１を構成する検査チップ２０と同じ構成を有する。
【００３９】
配線基板５０は、一例として、ガラスエポキシ樹脂で構成される基材と、基材の表面に設けられた、銅箔等の導体で構成される導体配線を含んで構成されている。配線基板５０は、導体配線として、複数の電子部品５２に接続される配線パターン（図示せず）に加え、複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられた複数のランドパターン及び複数の分岐パターンを有している。配線基板５０に設けられる複数のランドパターンの各々及び複数の分岐パターンの各々は、上記した第１の実施形態に係る検査回路１を構成するランドパターン及び分岐パターンと同様の構成を有する。
【００４０】
すなわち、配線基板５０において、複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられたランドパターンの各々は、互いに離間して配置された第１のランド部１２Ａ及び第２のランド部１２Ｂを含んで構成されている。第１のランド部１２Ａ及び第２のランド部１２Ｂは、それぞれ、これらの並ぶ方向と交差する方向を長手方向とする矩形形状を有している。
【００４１】
配線基板５０において、複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられた分岐パターンの各々は、第１の分岐部１４Ａ、第２の分岐部１４Ｂ、第３の分岐部１４Ｃ及び第４の分岐部１４Ｄを含んで構成されている。第１の分岐部１４Ａは、第１のランド部１２Ａの外側の長辺の中央部に接続されており、第２の分岐部１４Ｂは、第１のランド部１２Ａの外側の長辺の端部に接続されている。第３の分岐部１４Ｃは、第２のランド部１２Ｂの外側の長辺の端部に接続されており、第４の分岐部１４Ｄは、第２のランド部１２Ｂの外側の長辺の中央部に接続されている。
【００４２】
複数の検査チップ２０の各々は、第１の電極２３Ａが接合部材２４Ａによって対応する第１のランド部１２Ａに接合され、第２の電極２３Ｂが接合部材２４Ｂによって対応する第２のランド部１２Ｂに接合されることで、配線基板５０の表面に固定されている。複数の検査チップ２０は、配線基板５０上に分散して配置されることが好ましい。
【００４３】
配線基板５０の端部には、コネクタ部５５が設けられている。コネクタ部５５は、検査チップ２０毎に独立して設けられたコネクタ端子群５４を有している。各コネクタ端子群５４は、コネクタ端子５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ及び５４Ｄによって構成されている。コネクタ端子５４Ａは、配線５６Ａを介して対応する第１の分岐部１４Ａに接続されている。コネクタ端子５４Ｂは、配線５６Ｂを介して対応する第２の分岐部１４Ｂに接続されている。コネクタ端子５４Ｃは、配線５６Ｃを介して対応する第３の分岐部１４Ｃに接続されている。コネクタ端子５４Ｄは、配線５６Ｄを介して対応する第４の分岐部１４Ｄに接続されている。各コネクタ端子群５４に接続された配線５６Ａ〜５６Ｄは、それぞれ、他の配線と交差しないように配置されている。
【００４４】
図７は、回路基板２において、複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられた接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態を評価するための本発明の実施形態に係る検査システム１００Ａの構成を示す図である。検査システム１００Ａは、回路基板２と測定器３０Ａとを含んで構成されている。測定器３０Ａは、コネクタ部５５を介して回路基板２に接続される。
【００４５】
測定器３０Ａは、上記した第１の実施形態に係る測定器３０（図３参照）と同様、交流電源３１、電流計３２、電圧計３３及び演算部３４を備えている。測定器３０Ａは、更に、切替部３５及び制御部３６を備えている。切替部３５は、回路基板２のコネクタ部５５に接続されており、交流電源３１、電流計３２及び電圧計３３の接続先を、制御部３６から供給される制御信号に基づいて切り替える。制御部３６は、回路基板２に設けられた複数の検査チップ２０の各々について、接合部間の抵抗値を順次測定するように切替部３５を制御する。交流電源３１、電流計３２及び電圧計３３は、各測定において、分岐部１４Ａ〜１４Ｄに対する接続形態が、図３に示す接続形態と同様の接続形態となるように接続される。すなわち、測定器３０Ａは、複数の検査チップ２０の各々について、接合部間の抵抗値を４端子測定法によって順次測定する。
【００４６】
検査システム１００Ａを用いた接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態の評価は、上記した第１の実施形態に係る評価方法（図４及び図５参照）と同様の方法を用いて行うことができる。すなわち、回路基板２に設けられた複数の検査チップ２０の各々について、初期状態における接合部間の抵抗値Ｒ０を取得する。次に、回路基板２に対して冷熱サイクル試験を実施して接合部材２４Ａ及び２４Ｂに熱ストレスを加えた後、複数の検査チップ２０の各々について、接合部間の抵抗値Ｒを取得する。次に、初期状態における接合部間の抵抗値Ｒ０と冷熱サイクル試験後における接合部間の抵抗値Ｒとの差分である抵抗値変動量ΔＲ（＝Ｒ−Ｒ０）を取得する。なお、測定器３０Ａの演算部３４に抵抗値変動量ΔＲを算出させてもよい。次に、取得した抵抗値変動量ΔＲに基づいて接合部材２４Ａ及び２４Ｂの劣化具合を推定する。抵抗値変動量ΔＲに基づいて亀裂面積率Ａｃｒを導出してもよい。なお、冷熱サイクル試験を実施することに代えて、回路基板２に設けられた電子部品５２を実動作させる実動作試験を実施してもよい。
【００４７】
本実施形態に係る回路基板２によれば、配線基板５０上には電子部品５２と共に複数の検査チップ２０が搭載されているので、配線基板５０上の各部に作用する応力、温度環境、製造条件及び使用条件による接合部材２４Ａ及び２４Ｂへの影響を、接合部間の抵抗値の測定を通じて確認することができる。
【００４８】
また、本実施形態に係る回路基板２によれば、第１の分岐部１４Ａ〜第４の分岐部１４Ｄにそれぞれ接続された配線５６Ａ〜５６Ｄが、コネクタ部５５に集約されているので、コネクタ部５５を介して回路基板２と測定器３０Ａとを接続することで測定回路を容易に形成することができ、複数の検査チップ２０の各々について、接合部間の抵抗値の測定を連続的に行うことが可能である。
【００４９】
また、本実施形態に係る回路基板２によれば、複数の検査チップ２０に対応して設けられた分岐パターンの各々をコネクタ部５５に導く配線５６Ａ〜５６Ｄは、それぞれ、他の配線と交差しないように配置されている。これにより、交流電源を用いた抵抗値の測定に伴って生じる電磁ノイズの影響を低減することが可能となり、抵抗価の測定精度を高めることが可能となる。
なお、本実施形態では、検査回路２が、第１の実施形態に係る検査回路１と同様の構成を有する複数の検査回路を内蔵している場合を例示したが、検査回路２は、少なくとも１つの検査回路を内蔵していればよい。
【００５０】
［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態に係る検査用基板３の第１の面Ｐ１側の構成を示す平面図である。
【００５１】
検査用基板３は、配線基板６０と、配線基板６０上に搭載された複数の検査チップ２０とを含んでいる。検査チップ２０は、上記した第１の実施形態に係る検査回路１を構成する検査チップ２０と同じ構成を有する。
【００５２】
配線基板６０は、一例として、ガラスエポキシ樹脂で構成される基材と、基材の表面に設けられた、銅箔等の導体で構成される導体配線を含んで構成されている。配線基板６０は、導体配線として、複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられた複数のランドパターン及び複数の分岐パターンを有している。
【００５３】
複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられたランドパターンの各々は、互いに離間して配置された第１のランド部１２Ａ及び第２のランド部１２Ｂを含んで構成されている。第１のランド部１２Ａ及び第２のランド部１２Ｂは、それぞれ、これらの並ぶ方向と交差する方向を長手方向とする矩形形状を有している。
【００５４】
複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられた分岐パターンの各々は、第１の分岐部１４Ａ、第２の分岐部１４Ｂ及び第３の分岐部１４Ｃを含んで構成されている。第１の分岐部１４Ａは、第１のランド部１２Ａの外側の長辺に接続されている。第２の分岐部１４Ｂは、第２のランド部１２Ｂの外側の長辺の端部に接続されており、第３の分岐部１４Ｃは、第２のランド部１２Ｂの外側の長辺の中央部に接続されている。
【００５５】
複数の検査チップ２０の各々は、第１の電極２３Ａが接合部材２４Ａによって対応する第１のランド部１２Ａに接合され、第２の電極２３Ｂが接合部材２４Ｂによって対応する第２のランド部１２Ｂに接合されることで配線基板６０の表面に固定されている。
【００５６】
複数の検査チップ２０、複数のランドパターン及び複数の分岐パターンは、複数のグループに分けられており、グループ毎に配線基板６０上に集合して配置されている。図８に示す例において、各グループは、６個の検査チップ２０を含んで構成されており、第１のグループＧ１に属する６個の検査チップ２０が、配線基板６０の第１の面Ｐ１上の左側に配置され、第２のグループＧ２に属する６個の検査チップ２０が、配線基板６０の第１の面Ｐ１上の右側に配置されている。
【００５７】
配線基板６０は、グループ毎に互いに分離して設けられた共通配線７０を有する。各グループに属する第１の分岐部１４Ａの各々は、同一グループに属する共通配線７０に接続されている。共通配線７０には、共通配線７１及び７２が接続されている。
【００５８】
配線基板６０の端部には、複数のコネクタ端子を備えるコネクタ部６５が設けられている。第２の分岐部１４Ｂおよび第３の分岐部１４Ｃは、それぞれ、個別配線６６Ｂ及び６６Ｃを介してコネクタ端子６４Ｂ及び６４Ｃに接続されている。第２の分岐部１４Ｂおよび第３の分岐部１４Ｃに接続されるコネクタ端子６４Ｂ及び６４Ｃは、複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられている。
【００５９】
各グループに属する第１の分岐部１４Ａの各々は、同一グループに属する共通配線７０、７１及び７２を介してコネクタ端子６４Ｘ及び６４Ｙに接続されている。第１の分岐部１４Ａに接続されるコネクタ端子６４Ｘ及び６４Ｙは、複数のグループの各々に対応して設けられている。個別配線６６Ｂ及び６６Ｃ並びに共通配線７１及び７２は、それぞれ、他の配線と交差しないように配置されている。
【００６０】
図９は、検査用基板３の側面図である。検査用基板３は、配線基板６０の第１の面Ｐ１及び第１の面Ｐ１とは反対側の第２の面Ｐ２の両面に亘って検査チップ２０が設けられている。配線基板６０の第２の面Ｐ２側の構成は、図８に示す第１の面Ｐ１側の構成と同じである。すなわち、配線基板６０の第２の面Ｐ２には、複数の検査チップ２０、複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられた複数のランドパターン及び分岐パターン、共通配線、個別配線及びコネクタ端子が設けられている。配線基板６０の第２の面Ｐ２において第３のグループＧ３及び第４のグループＧ４が形成されている。すなわち、検査用基板３は、合計２４個の検査チップ２０を含んで構成されている。
【００６１】
図１０は、検査用基板３において、複数の検査チップ２０の各々に対応して設けられた接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態を評価するための本発明の実施形態に係る検査システム１００Ｂの構成を示す図である。検査システム１００Ｂは、検査用基板３と測定器３０Ｂとを含んで構成されている。測定器３０Ｂは、コネクタ部６５を介して検査用基板３に接続される。
【００６２】
測定器３０Ｂは、第１の測定ユニット３０１、第２の測定ユニット３０２、第３の測定ユニット３０３、第４の測定ユニット３０４、切替部３５及び制御部３６を備えている。第１〜第４の測定ユニット３０１〜３０４は、それぞれ、交流電源３１、電流計３２及び電圧計３３を含んで構成されている。切替部３５は、検査用基板３のコネクタ部６５に接続されており、第１〜第４の測定ユニット３０１〜３０４における交流電源３１、電流計３２及び電圧計３３の接続先を、制御部３６から供給される制御信号に基づいて切り替える。制御部３６は、第１〜第４のグループＧ１〜Ｇ４の各々から、測定対象となる検査チップ２０を１つずつ選択し、選択した検査チップ２０の各々について、接合部間の抵抗値を同時に測定するように切替部３５を制御する。
【００６３】
第１の測定ユニット３０１は、第１のグループＧ１に属する複数の検査チップ２０の中から選択された１つの検査チップ２０における接合部間の抵抗値を４端子測定法によって測定する。第２の測定ユニット３０２は、第２のグループＧ２に属する複数の検査チップ２０の中から選択された１つの検査チップ２０における接合部間の抵抗値を４端子測定法によって測定する。第３の測定ユニット３０３は、第３のグループＧ３に属する複数の検査チップ２０の中から選択された１つの検査チップ２０における接合部間の抵抗値を４端子測定法によって測定する。第４の測定ユニット３０４は、第４のグループＧ４に属する複数の検査チップ２０の中から選択された１つの検査チップ２０における接合部間の抵抗値を４端子測定法によって測定する。切替部３５は、制御部３６から供給される制御信号に基づいて、各グループにおいて測定対象となる検査チップを順次切り替える。このように、グループ内において測定対象とする検査チップ２０を常に１つのみとされる。
【００６４】
検査システム１００Ｂを用いた接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態の評価は、上記した第１の実施形態に係る評価方法（図４及び図５参照）と同様の方法を用いて行うことができる。すなわち、検査用基板３に設けられた複数の検査チップ２０の各々について、初期状態における接合部間の抵抗値Ｒ０を取得する。次に、検査用基板３に対して冷熱サイクル試験を実施して接合部材２４Ａ及び２４Ｂに熱ストレスを加えた後、複数の検査チップ２０の各々について、接合部間の抵抗値Ｒを取得する。次に、複数の検査チップ２０の各々について、初期状態における接合部間の抵抗値Ｒ０と冷熱サイクル試験後における接合部間の抵抗値Ｒとの差分である抵抗値変動量ΔＲ（＝Ｒ−Ｒ０）を取得する。なお、測定器３０Ｂの演算部３４に抵抗値変動量ΔＲを算出させてもよい。次に、複数の検査チップ２０の各々について取得した抵抗値変動量ΔＲに基づいて、複数の検査チップ２０の各々に対応する接合部材２４Ａ及び２４Ｂの劣化具合を推定する。抵抗値変動量ΔＲに基づいて亀裂面積率Ａｃｒを導出してもよい。
【００６５】
本実施形態に係る検査用基板３によれば、配線基板６０上に搭載された複数の検査チップ２０の各々について接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態を評価することができる。従って、接合部材２４Ａ及び２４Ｂの状態のばらつき（例えば亀裂面積率Ａｃｒのばらつき）を統計的に評価することが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態に係る検査用基板３によれば、第１の分岐部１４Ａに接続された共通配線７１及び７２並びに第２の分岐部１４Ｂ及び第３の分岐部１４Ｃにそれぞれ接続された個別配線６６Ｂ及び６６Ｃが、コネクタ部６５に集約されているので、コネクタ部６５を介して検査用基板３と測定器３０Ｂとを接続することで測定回路を容易に形成することができる。これにより、複数の検査チップ２０の各々について、接合部間の抵抗値の測定を連続的に行うことが可能である。
【００６７】
また、本実施形態に係る検査用基板３によれば、共通配線７０、７１及び７２を設け、複数の検査チップ２０で配線を共有する構成としているので、配線数およびコネクタ端子数の増大を抑制することができ、これにより、配線基板６０のサイズの増大を抑制することができる。
【００６８】
また、本実施形態に係る検査用基板３によれば、コネクタ端子に接続される個別配線６６Ｂ及び６６Ｃ並びに共通配線７１及び７２は、それぞれ、他の配線と交差しないように配置されている。更に、本実施形態に係る検査システム１００Ｂによれば、グループ内において測定対象とする検査チップ２０が１つのみとされる。これにより、交流電源を用いた抵抗値の測定に伴って生じる電磁ノイズの影響を低減することが可能となる。
【００６９】
なお、本実施形態では、各グループに６個の検査チップ２０を設ける構成を例示したが、各グループに設ける検査チップ２０の数は、適宜増減することが可能である。また、本実施形態では、複数の検査チップ２０を４つのグループに分割する構成を例示したが、グループの数は、適宜増減することが可能である。また、本実施形態では、複数の検査チップ２０を配線基板６０の両面に亘って設ける構成を例示したが、複数の検査チップ２０を配線基板６０の一方の面にのみ設けてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１  検査回路
２  回路基板
３  検査用基板
１０  配線基板
１１  基材
１２Ａ  第１のランド部
１２Ｂ  第２のランド部
１４Ａ  第１の分岐部
１４Ｂ  第２の分岐部
１４Ｃ  第３の分岐部
１４Ｄ  第４の分岐部
２０  検査チップ
２１  基材
２２  導体
２３Ａ  第１の電極
２３Ｂ  第２の電極
２４Ａ  第１の接合部材
２４Ｂ  第２の接合部材
３０、３０Ａ、３０Ｂ  測定器
３１  交流電源
３２  電流計
３３  電圧計
３４  演算部
５０  配線基板
５２  電子部品
５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ  コネクタ端子
６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｘ、６４Ｙ  コネクタ端子
７０、７１、７２  共通配線
１００、１００Ａ、１００Ｂ  検査システム
【図１Ａ】
2018101679.tif 000003
【図１Ｂ】
2018101679.tif 000004
【図２】
2018101679.tif 000005
【図３】
2018101679.tif 000006
【図４】
2018101679.tif 000007
【図５】
2018101679.tif 000008
【図６】
2018101679.tif 000009
【図７】
2018101679.tif 000010
【図８】
2018101679.tif 000011
【図９】
2018101679.tif 000012
【図１０】
2018101679.tif 000013