(57)【要約】【課題】電気的欠陥の発生部位を自動的に推測し、その推測に基づいて欠陥発生部位の特定および解析をより迅速に行なうことができる配線基板の電気的欠陥解析方法および電気的欠陥解析装置を提供すること。【解決手段】端子間の電気的な接続状態を検査するとともに、配線基板のネット情報および設計配線情報を基に各配線ネットを構成する部位毎に電気的欠陥の発生する可能性の重み付けを行い、しかる後、端子間の接続状態の検査結果の情報と重み付けの情報とを基に演算することにより端子間の接続状態に異常のある配線ネットにおける欠陥発生部位を推測する。【選択図】図３
2012047605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板の表面に設けられた複数の端子間を前記絶縁基板の内部を介して電気的に接続する複数の配線ネットを有する配線基板の前記配線ネットにおける電気的欠陥を解析する配線基板の電気的欠陥解析方法であって、前記端子間の電気的な接続状態を検査する工程と、前記配線基板のネット情報および設計配線情報を基に各前記配線ネットを構成する部位毎に電気的欠陥の発生する可能性の重み付けを行なう工程と、前記端子間の接続状態の検査結果の情報と前記重み付けの情報とを基に演算することにより前記端子間の接続状態に異常のある配線ネットにおける欠陥発生部位を推測する工程とを行なうことを特徴とする配線基板の電気的欠陥解析方法。
【請求項２】
複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板の表面に設けられた複数の端子間を前記絶縁基板の内部を介して電気的に接続する複数の配線ネットを有する配線基板の前記配線ネットにおける電気的欠陥を解析する配線基板の電気的欠陥解析装置であって、前記端子間の電気的な接続状態を検査する検査装置と、該検査装置により検査された前記端子間の接続状態の検査結果の情報を格納する検査結果データベースと、前記配線基板のネット情報と設計配線情報を基に各前記配線ネットを構成する部位毎に電気的欠陥の発生する可能性の重み付けを行なった重み付けの情報を格納する解析用ネット情報データベースと、前記検査結果データベースの前記検査結果の情報と前記解析用ネット情報データベースの前記重み付けの情報とを基に演算することにより前記端子間の接続状態に異常のある配線ネットにおける欠陥発生部位を推測する演算装置とを備えることを特徴とする配線基板の電気的欠陥解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板の電気的欠陥解析方法および電気的欠陥解析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板は、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁層やエポキシ樹脂等から成る絶縁層を複数層積層して成る絶縁基板の内部および表面に銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の配線導体を設けて成る。このような配線基板においては、絶縁基板の上面に設けた配線導体の一部が半導体素子等の電子部品の電極に半田バンプを介して電気的に接続される電子部品接続用の複数の端子を形成しているとともに絶縁基板の下面に設けた配線導体の一部が外部電気回路基板に半田ボール等の外部接続端子を介して電気的に接続される外部接続用の複数の端子を形成しており、これらの端子は、所定のもの同士が絶縁基板の内部および表面に設けた配線導体で形成される配線ネットを介して互いに電気的に接続されている。
【０００３】
なお、このような配線基板においては、各端子間の電気的な接続の状態を確認するために、各端子間の電気抵抗および絶縁抵抗を測定することにより各端子に接続された配線ネットにおける電気的接続の欠陥の有無を判定している。そして、いずれかの配線ネットにおいて電気的な欠陥があると判定された配線基板は、その電気的欠陥の解析がなされる。解析の結果、電気的欠陥の原因が特定できるようであれば、その原因を排除するような設計的な改善や製造工程、材料等の改善がなされ、それにより配線基板の品質向上と歩留まり向上が図られる。また、その解析結果は新たな配線基板を設計する際の設計基準に反映される。
【０００４】
ところで、電気的欠陥があると判定された配線ネットにおける電気的欠陥の原因を解析するには、その配線ネットにおける欠陥箇所を見つけ出し、その欠陥箇所を観察する必要がある。このような欠陥箇所を見つけ出すために、たとえば特開２００４−２８８３１号公報では、導通検査または布線検査の検査結果に基づき、抽出された不良パターンおよびその周辺パターンと、選択された部分座標範囲とを示すビットマップデータのグラフィック表示をし、且つ、不良パターンの部分座標範囲の拡大画像を拡大表示ユニットにより表示し、解析者は、ビットマップデータのグラフィック表示を参照しながら、不良パターンの部分座標範囲の拡大画像により不良パターン上の欠陥箇所を順に特定する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような技術は、配線基板の表面の配線パターンにおいては有用であるものの、配線基板の内部に形成された配線パターンにおける欠陥箇所を特定することはできない。そこでＸ線を使って配線基板を透視する技術と組み合わせることも考えられるが、複数の配線パターンが上下に重なり合った場合には、欠陥箇所を特定することが困難となる。そこで、内部に配線導体を有する配線基板においては、電気的欠陥があると判定された配線ネットについて、配線基板内の位置を設計データから特定し、その配線ネットにおける欠陥箇所に到達するまで配線基板を表面から少しずつ削り込んでいくことにより、欠陥箇所を特定する方法が採用されている。この方法によると、該当する配線ネットにおける欠陥箇所に到達するまで、欠陥の有無を確認しながら少しずつ削り込んでいくため、欠陥箇所の特定までに長時間を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、端子間の接続状態に異常のある配線ネットにおける電気的欠陥の発生部位を自動的に推測し、その推測に基づいて欠陥発生部位の特定および解析をより迅速に行なうことができる配線基板の電気的欠陥解析方法および電気的欠陥解析装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の配線基板の電気的欠陥解析方法は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板の表面に設けられた複数の端子間を前記絶縁基板の内部を介して電気的に接続する複数の配線ネットを有する配線基板の前記配線ネットにおける電気的欠陥を解析する配線基板の電気的欠陥解析方法であって、前記端子間の電気的な接続状態を検査する工程と、前記配線基板のネット情報および設計配線情報を基に各前記配線ネットを構成する部位毎に電気的欠陥の発生する可能性の重み付けを行なう工程と、前記端子間の接続状態の検査結果の情報と前記重み付けの情報とを基に演算することにより前記端子間の接続状態に異常のある配線ネットにおける欠陥発生部位を推測する工程とを行なうことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の配線基板の電気的欠陥解析装置は、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板の表面に設けられた複数の端子間を前記絶縁基板の内部を介して電気的に接続する複数の配線ネットを有する配線基板の前記配線ネットにおける電気的欠陥を解析する配線基板の電気的欠陥解析装置であって、前記端子間の電気的な接続状態を検査する検査装置と、該検査装置により検査された前記端子間の接続状態の検査結果の情報を格納する検査結果データベースと、前記配線基板のネット情報と設計配線情報を基に各前記配線ネットを構成する部位毎に電気的欠陥の発生する可能性の重み付けを行なった重み付けの情報を格納する解析用ネット情報データベースと、前記検査結果データベースの前記検査結果の情報と前記解析用ネット情報データベースの前記重み付けの情報とを基に演算することにより前記端子間の接続状態に異常のある配線ネットにおける欠陥発生部位を推測する演算装置とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の配線基板の電気的欠陥解析方法および電気的欠陥解析装置によれば、端子間の接続状態の検査結果の情報と、配線ネットを構成する部位毎の電気的欠陥の発生する可能性の重み付けを行なった重み付けの情報とを基に演算することにより、端子間の接続状態に異常のある配線ネットにおける欠陥発生部位を推測することから、推測された欠陥発生部位について優先的に欠陥の有無を確認することにより効率的な解析を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明により解析される配線基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、図１に示す配線基板の各端子間の電気的な接続状態を検査する検査装置および検査方法を説明するための概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の配線基板の電気的欠陥解析装置の実施形態の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明により解析される配線ネットの例を抜き出して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の配線基板の電気的欠陥解析方法および電気的欠陥析装置の実施形態の一例について、添付の図面を基に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の電気的欠陥解析方法および電気的欠陥解析装置により解析される配線基板の例を示す概略断面図である。図１において１は絶縁基板、２は配線導体、３，４は端子であり、主としてこれらで例えば半導体素子Ｓを搭載するための配線基板２０が構成される。なお、この例では端子３に半田バンプ５を溶着した場合を示している。
【００１４】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の絶縁層１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂがそれぞれ複数層ずつ積層されて成り、その上面から下面にかけて銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１５】
絶縁基板１を構成する絶縁層１ａは、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．２〜１．０ｍｍ程度の複数のスルーホール７を有している。そして、その上下面には配線導体２の一部が配線パターンとして被着されているとともに各スルーホール７の内面には配線導体２の一部がスルーホール導体として被着されており、上下面の配線パターン同士がスルーホール導体を介して電気的に接続されている。
【００１６】
このような絶縁層１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、絶縁層１ａ上下面の配線パターンは、絶縁層１ａ用のシートの上下全面に厚みが５〜５０μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともに、この銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより所定のパターンに形成される。また、スルーホール７内のスルーホール導体は、絶縁層１ａにスルーホール７を設けた後に、このスルーホール７内面に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが５〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００１７】
さらに、絶縁層１ａは、そのスルーホール７の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る孔埋め樹脂８が充填されている。孔埋め樹脂８は、スルーホール７を塞ぐことによりスルーホール７の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール７内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この孔埋め樹脂８を含む絶縁層１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１８】
絶縁層１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜５０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数のビアホール９を有している。絶縁層１ｂにはその表面に配線導体２の一部が配線パターンとして被着されているとともにビアホール９内には配線導体２の一部がビアホール導体として被着されている。そして、上層の配線パターンと下層の配線パターンとをビアホール導体を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。
【００１９】
このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜５０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂フィルムを絶縁層１ａの上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工によりビアホール９を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面およびビアホール９内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面およびビアホール９内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００２０】
絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、半導体素子Ｓの各電極を外部電気回路基板に電気的に接続するための導電路として機能する。配線導体２の一部は、絶縁基板１の上面において、半導体素子Ｓの各電極が半田バンプ５を介して接続される半導体素子接続用の端子３を形成している。また配線導体２の一部は、絶縁基板１の下面において、外部電気回路基板に半田を介して電気的に接続される外部接続用の端子４を形成している。そして、これらの端子３，４は、所定のもの同士が絶縁基板１の内部および表面に設けた配線導体２で形成される配線ネットを介して互いに電気的に接続されている。
【００２１】
さらに、この例では最表層の絶縁層１ｂ上にソルダーレジスト層１０が被着されている。上面側のソルダーレジスト層１０には、端子３を露出させる開口部が設けられており、下面側のソルダーレジスト層１０には、端子４を露出させる開口部が設けられている。ソルダーレジスト層１０は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機絶縁物粉末フィラーを３０〜７０質量％程度分散させた絶縁材料から成る。このようなソルダーレジスト層１０は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層１０用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって端子３や端子４を露出させる開口部を形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。
【００２２】
さらにまた、半導体素子接続用の端子３には、錫−銀合金や錫−銀−銅合金等の低融点半田から成る半田バンプ５が被着されている。それにより端子３の変色や酸化が防止されるとともに半導体素子Ｓの各電極と端子３との半田バンプ５を介した電気的な接続が容易なものとなっている。
【００２３】
次に、本例において、配線基板２０の各端子３および４間の電気的な接続状態を検査する方法およびそれに用いる検査装置の例を説明する。図２（ａ），（ｂ）は、本例に用いられる検査装置３０により各端子３および４間の電気的な接続状態を検査する方法を説明するための概略断面図である。この検査装置３０は、配線基板２０を載置するためのテーブル３１と、テーブル３１を貫通するように設けられた多数の下面側測定端子３２と、テーブル３１の上方に配置された多数の上面側測定端子３３とを備えている。
【００２４】
配線基板２０における各端子３および４間の接続状態を検査するには、まず、図２（ａ）に示すように、端子３に半田バンプ５が被着された配線基板２０を検査装置３０のテーブル３１上に載置する。テーブル３１には配線基板２０の端子４に対応する位置に貫通孔が設けてあり、貫通孔内には端子４に接続する電気検査用の下面側測定端子３２がソケット内３２Ｓにバネにより上方に付勢された状態で収納されて挿通されている。また、テーブル３１に載置された配線基板２０の上方には電気検査用の上面側測定端子３３が半田バンプ５に対応する位置に図示しない支持部材に支持された状態で配置されている。なお下面側測定端子３２および上面側測定端子３３は図示しない電気検査用の計測装置に接続されており、その計測装置により下面側測定端子３２と上面側測定端子３３との間の電気抵抗と、下面側測定端子３２同士および上面側測定端子３３同士の絶縁抵抗とを測定可能となっている。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、半田バンプ５の頂部に、上面側測定端子３３の先端部を上方から接触させて電気的に接続する。そして、下面側測定端子３２と上面側測定端子３３との間の電気抵抗と下面側測定端子３２同士および上面側測定端子３３同士の絶縁抵抗とを測定する。これにより、各端子３および４の間の電気的接続の状態を検査する。
【００２６】
次に本例では、図３に示すように、上述のようにして得られた各端子３および４の間の接続状態の検査結果の情報を検査装置３０から検査結果データベース４１に送って格納する。
【００２７】
また、本例では、配線基板２０のネット情報４２および設計配線情報４３を基に、各配線ネットを構成する部位毎に電気的欠陥の発生する可能性の重み付けを行う。この重み付けの情報は解析用ネット情報データベース４４に格納される。なお、ネット情報４２は配線基板２０における端子と、どの端子とがどの配線パターンやどのビア導体、どのスルーホール導体を介して接続されているか等の情報を含んでおり、設計配線情報４３は、各配線パターンの幅や長さ、および隣接する配線パターンとの間隔等の情報を含んでいる。
【００２８】
ここで、重み付けの方法について説明する。図４は、配線基板２０のネット情報および設計配線情報を基に、２つの配線ネットＮ１，Ｎ２を抜き出して示した斜視図である。なお、この図では簡略のため配線導体の層数を図１で示した配線導体２０よりも減らして示している。
【００２９】
配線ネットＮ１は、配線基板２０の上面に端子３ａを有しており、下面に端子４ａを有している。そして、これらの端子３ａと４ａとの間が上から数えて第１層目の配線パターンＬ１ａ、第２層目の配線パターンＬ２ａ、第３層目の配線パターンＬ３ａ、第４層目の配線パターンＬ４ａおよび第１〜２層間のビアホール導体Ｖ１ａ、第２〜３層間のスルーホール導体Ｔ１ａ、第３〜４層間のビアホール導体Ｖ２ａにより電気的に接続されている。
【００３０】
配線ネットＮ２は、配線基板２０の上面に端子３ｂと３ｃとを有しており、下面に端子４ｂを有している。そして、これらの端子３ｂと４ｂとの間が上から数えて第１層目の配線パターンＬ１ｂ、第２層目の配線パターンＬ２ｂ、第３層目の配線パターンＬ３ｂ、第４層目の配線パターンＬ４ｂおよび第１〜２層間のビアホール導体Ｖ１ｂ、第２〜３層間のスルーホール導体Ｔ１ｂ、第３〜４層間のビアホール導体Ｖ２ｂにより電気的に接続されている。更に、端子３ｂと３ｃとが上から数えて第１層目の配線パターン１Ｌｃを介して電気的に接続されている。
【００３１】
この例において、配線ネットＮ１，Ｎ２における断線の発生の可能性に対する重み付けの例を説明する。配線ネットを構成する配線パターンにおける断線の発生の可能性は、一般的には配線パターンの幅が狭くなる程、また配線パターンの長さが長くなる程、高くなる。したがって、配線ネットを構成する配線パターンの幅が狭いもの程、また配線パターンの長さが長いもの程、断線の発生する可能性に対する重み付けを重くすればよい。例えば配線ネットＮ１においては、第１層目の配線パターンＬ１ａは、他の配線パターンＬ２ａ，Ｌ３ａ，Ｌ４ａよりも幅が狭い。したがって、配線パターンＬ１ａは、他の配線パターンＬ２ａ，Ｌ３ａ，Ｌ４ａよりは断線の発生する可能性が高くなるように重み付けをする。さらに、過去の欠陥の発生状況を統計的に分析することにより、その発生状況の実績を勘案して製品毎、あるいはロット毎に各配線パターンＬ１ａ〜Ｌ４ａおよびビアホール導体Ｖ１ａ，Ｖ２ａおよびスルーホール導体Ｈ１ａにおける断線の発生する可能性に対する重み付けを行なうこともできる。重み付けの例としては、例えば、配線パターンＬ１ａが５０ポイント、Ｌ２ａが５ポイント、Ｌ３ａが３ポイント、Ｌ４ａが３ポイント、Ｖ１ａが１２ポイント、Ｖ２ａが１２ポイント、Ｈ１ａが１５ポイントというように重み付けする。
【００３２】
配線ネットＮ２に関しても同様にして各部分における断線の発生の可能性に対する重み付けを行なうことができる。例えば配線ネットＮ２においては、Ｌ１ｂとＬ１ｃは同じ幅であるが、Ｌ１ｂの方がＬ１ｃよりも長さが長いので、断線の発生する可能性に対する重み付けはＬ１ｂの方を重くする。ただし、配線ネットＮ２の場合、端子３ｂと３ｃとの間の接続に異常がある場合、Ｌ１ｃにおける断線の可能性に対する重み付けを重くする。
【００３３】
次に配線ネットＮ１，Ｎ２における短絡の発生の可能性に対する重み付けの例を説明する。配線ネットを構成する配線パターンにおける短絡の発生の可能性は、一般的には隣接する配線ネットの配線パターンとの間隔が狭くなる程、また隣接する長さが長くなる程、高くなる。したがって、隣接する配線ネットにおける配線パターン同士の間隔が狭いもの程、また隣接する長さが長いもの程、短絡の発生する可能性に対する重み付けを重くすれば良い。例えば配線ネットＮ１とＮ２の場合であれば、配線パターンＬ１ａとＬ１ｂとの間が他の配線パターン同士よりも互いの間隔が狭いとともに隣接する長さも長い。したがって、配線パターンＬ１ａとＬ１ｂとの間は、他の配線パターン間よりは短絡の発生する可能性が高くなるように重み付けする。この場合も、過去の欠陥の発生状況を統計的に分析することにより、その発生状況の実績を勘案して製品毎、あるいはロット毎に各配線パターン間における短絡の発生する可能性に対する重み付けを行なうこともできる。重み付けの例としては、例えば、配線パターンＬ１ａとＬ１ｂとの間が８０ポイント、Ｌ２ａとＬ２ｂとの間が１０ポイント、Ｌ３ａとｌ３ｂとの間が５ポイント、Ｌ４ａとＬ４ｂとの間が５ポイントというように重み付けする。
【００３４】
次に、検査結果データベース４１に格納された検査結果の情報と解析用ネット情報データベースに格納された重み付けのデータとを基に演算装置４５により演算処理することにより、端子間の接続状態に異常のある配線ネットにおける欠陥発生部位を推定し、その結果を解析レポート４６として出力する。そして、その推定された欠陥発生部位について優先的に欠陥の有無を確認することにより効率的な解析を行なうことができる。また、欠陥の発生の可能性に対する重み付けの軽い配線ネットにおいて電気的接続状態の異常が検査された場合には、その検査が何らかの誤報である可能性が高いので、再度その配線ネットに関する各端子間の電気的な接続状態の検査を行なわせることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１            絶縁基板
１ａ，１ｂ    絶縁層
３，４        端子
２０          配線基板
３０          検査装置
４１          検査結果データベース
４２          ネット情報
４３          設計配線情報
４４          解析用ネット情報データベース
４５          演算装置
Ｎ１，Ｎ２    配線ネット
【図１】
2012047605.tif 000003
【図２】
2012047605.tif 000004
【図３】
2012047605.tif 000005
【図４】
2012047605.tif 000006