(57)【要約】【課題】外観からは検査が困難な半導体パッケージとプリント配線板とのはんだ接合状態を検査可能なはんだ接合検査装置を得ること。【解決手段】プリント配線板１２と、はんだボール１６を介して前記プリント配線板１２上に積層されはんだ接合された半導体パッケージ１４と、を備えて成るプリント配線板組立品１０のはんだ接合状態を検査するはんだ接合検査装置２０であって、前記半導体パッケージ１４又は前記プリント配線板１２の一方を加熱する加熱手段２２と、他方の表面温度分布を一定の条件で測定する測定手段２４と、前記測定手段２４により前記一定の条件で測定された前記表面温度分布に基づいて前記プリント配線板組立品１０のはんだ接合状態の良否を判定する判定手段２６と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板と、はんだボールを介して前記プリント配線板上に積層されはんだ接合された半導体パッケージと、を備えて成るプリント配線板組立品のはんだ接合状態を検査するはんだ接合検査装置であって、
前記半導体パッケージ又は前記プリント配線板の一方を加熱する加熱手段と、
他方の表面温度分布を一定の条件で測定する測定手段と、
前記測定手段により前記一定の条件で測定された前記表面温度分布に基づいて前記プリント配線板組立品のはんだ接合状態の良否を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするはんだ接合検査装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記一定の条件で測定された表面温度分布と、予め前記一定の条件で測定されて記憶された良品のプリント配線板組立品の表面温度分布と、を比較してはんだ接合状態の良否を判定することを特徴とする請求項１に記載のはんだ接合検査装置。
【請求項３】
前記一定の条件は、定常温度状態、過渡温度状態、又は、定常温度状態及び過渡温度状態の両方であることを特徴とする請求項２に記載のはんだ接合検査装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記半導体パッケージを加熱し、前記測定手段は、前記プリント配線板の表面温度分布を測定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のはんだ接合検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品である半導体パッケージとプリント配線板とのはんだ接合作業後に、はんだ接合状態を検査するはんだ接合検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップをバンプを介して有機、セラミック等の基板上に逆転実装（フリップチップ実装）した半導体装置のバンプ接合検査装置において、前記半導体チップに熱線を照射する熱線発生手段と、前記半導体チップの加熱により輻射する輻射熱を検出するセンサ手段と、前記輻射熱から得られる前記半導体チップの表面の温度分布と前記半導体チップのバンプ配置情報とに基づきバンプ接合部の良否を判定する判定処理手段と、を有するバンプ接合検査装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記判定処理手段は、バンプ接合箇所の半導体チップ上面の温度のみの温度分布、又はバンプ接合箇所及びバンプ接合間の中間箇所の半導体チップ上面の温度のみの温度分布によりバンプ接合部の良否を判定するか、又は前記半導体チップ上面への熱線の照射の開始から温度上昇の過渡状態のセンサ手段の出力を少なくとも１回検出して前記温度分布を取得するか、これらを組合せて良否を判定している。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−１６６４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、バンプ接合検査装置による検査によって良品と判定された半導体チップが半導体メーカで封止され、半導体パッケージとして半導体メーカから実装事業者に販売供給され、実装事業者側でプリント配線板とはんだ接合される。ところが、半導体パッケージの電極の位置によっては、プリント配線板へのはんだ接合状態を、外観検査するのが困難である、という問題があった。
【０００６】
また、上記従来の技術は、半導体メーカが半導体パッケージを製造する過程で検査を行なうために用いられ、半導体パッケージ単体の良否を判定するものであり、実装事業者側での、半導体パッケージとプリント配線板とのはんだ接合状態の良否判定を行なうことはできない。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プリント配線板と、はんだボールを介してプリント配線板上に積層されはんだ接合された半導体パッケージと、を備えて成るプリント配線板組立品のはんだ接合状態を検査するはんだ接合検査装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プリント配線板と、はんだボールを介して前記プリント配線板上に積層されはんだ接合された半導体パッケージと、を備えて成るプリント配線板組立品のはんだ接合状態を検査するはんだ接合検査装置であって、前記半導体パッケージ又は前記プリント配線板の一方を加熱する加熱手段と、他方の表面温度分布を一定の条件で測定する測定手段と、前記測定手段により前記一定の条件で測定された前記表面温度分布に基づいて前記プリント配線板組立品のはんだ接合状態の良否を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、プリント配線板と、はんだボールを介して前記プリント配線板上に積層されはんだ接合された半導体パッケージと、を備えて成るプリント配線板組立品のはんだ接合状態を検査するはんだ接合検査装置が得られる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるはんだ接合検査装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態
図１は、本発明にかかるはんだ接合検査装置の実施の形態を示す一部断面図であり、図２は、放射熱発生装置の作動後に、１個のはんだボールの反対側のプリント配線板表面温度を赤外線撮像装置によって撮影測定した測定値を示す図であり、図３は、プリント配線板の表面温度分布を示す図である。
【００１２】
実施の形態のはんだ接合検査装置２０は、半導体パッケージ１４とプリント配線板１２とのはんだボール１６によるはんだ接合が、未接合状態（接合不良）の場合は接触熱抵抗値が良品よりも大きくなり、熱伝導率が低下するという物理現象を利用するものである。
【００１３】
図１に示すように、プリント配線板組立品１０は、実装事業者が半導体メーカから購入した（一般的に流通市販されている）半導体パッケージ１４を、実装事業者側で用意したプリント配線板１２に実装したものである。半導体パッケージ１４には、はんだボール１６がはんだ付けされていて、プリント配線板組立品１０は、実装事業者側の作業で、半導体パッケージ１４とプリント配線板１２とを、はんだボール１６を介して積層し、はんだ接合したものである。
【００１４】
次に、はんだ接合検査装置２０について説明する。はんだ接合検査装置２０は、加熱手段としての放射熱発生装置２２と、測定手段としての赤外線撮像装置２４と、判定手段としてのデータ処理表示装置２６と、を備えている。放射熱発生装置２２は、矢印２３の方向に放射熱を発生し、半導体パッケージ１４へ伝熱（加熱）する。
【００１５】
測定手段としての赤外線撮像装置２４は、プリント配線板１２の、半導体パッケージ１４がはんだボール１６を介してはんだ接合されている面と反対側の面の表面温度分布を撮影する。判定手段としてのデータ処理表示装置２６は、赤外線撮像装置２４の撮影データを処理し、判定し、表示する。
【００１６】
半導体パッケージ１４とプリント配線板１２とを、はんだボール１６を介して積層し、はんだ接合した後に、プリント配線板組立品１０の半導体パッケージ１４へ、放射熱発生装置２２から、放射熱を矢印２３の方向に放射し、半導体パッケージ１４に伝熱する。放射熱の伝熱により、半導体パッケージ１４が加熱され、熱伝導により、はんだボール１６を通ってプリント配線板１２に伝熱される。
【００１７】
赤外線撮像装置２４は、半導体パッケージ１４が、はんだボール１６を介してはんだ接合されている面の反対面のプリント配線板１２の表面温度分布を撮影測定する。測定値（撮影データ）は、判定手段としてのデータ処理表示装置２６に取り込まれ、データ処理され、良品・不良品の判定が行われ、判定結果が表示される。
【００１８】
次に、図２を参照して、実施の形態のデータ処理表示装置２６による良否判定動作について説明する。はんだ接合が良品で、半導体パッケージ１４が、はんだボール１６ａを介してプリント配線板１２にはんだ接合されていれば、プリント配線板１２の点１２ａにおける表面温度の時間変化は、図２に示す温度曲線３２のようになる。
【００１９】
一方、はんだ接合が不良であれば、接触熱抵抗が大きく、半導体パッケージ１４からプリント配線板１２への熱伝導量が小さくなり、プリント配線板１２の点１２ａにおける表面温度の時間変化は、温度曲線３４のようになる。すなわち、温度曲線３４は、単位時間当たりの温度上昇率が、温度曲線３２ａに対して温度曲線３４ａのように小さくなる。また、定常状態においても、定常温度３２ｂに対して定常温度３４ｂのように低くなる。
【００２０】
図３は、赤外線撮像装置２４により撮影測定され、データ処理表示装置２６で画像処理された、プリント配線板１２の表面温度分布を示す図である。プリント配線板組立品１０ａのプリント配線板の表面温度分布は、複数のはんだボール１６を介したはんだ接合が全て良品の場合を示している。
【００２１】
実施の形態のはんだ接合検査装置２０では、赤外線撮像装置２４により、プリント配線板組立品１０ａのプリント配線板の表面温度分布が、所定時間経過毎（一定の条件）に撮影され、撮影データは、データ処理表示装置２６に取り込まれ、データ処理され、記憶される。
【００２２】
一方、プリント配線板組立品１０ｂのプリント配線板の表面温度分布は、複数のはんだボール１６を介したはんだ接合の一部分４４が不良品の場合を示している。実施の形態のはんだ接合検査装置２０では、赤外線撮像装置２４により、プリント配線板組立品１０ｂのプリント配線板の表面温度分布が、プリント配線板組立品１０ａと同様に、所定時間経過毎（一定の条件）に撮影され、撮影データは、データ処理表示装置２６に取り込まれ、データ処理され、記憶される。
【００２３】
過渡状態から定常状態まで、所定時間経過毎に、全てのはんだ接合が良品の場合の表面温度分布と、一部のはんだ接合が不良品の場合の表面温度分布とを比較することにより、不良品の一部分４４の温度が、良品の一部分４２の温度よりも低いことを検知することができる。このように、半導体パッケージ１４がはんだ接合されている面の反対面のプリント配線板１２の表面は、はんだ接合の状態によって良品と不良品では温度の差がある。
【００２４】
以上のようにして、測定された表面温度分布の差により、はんだ接合状態の良・不良を判定する。良・不良を判定するために、予め、はんだ接合の良品を、一定の条件で測定した表面温度分布の良品データを、データ処理表示装置２６内に記憶させておく。この良品データと測定データ（画像情報）の時間経過と座標位置を一致させて、温度の差を求め、所定の温度差以内なら良品と判定する。
【００２５】
はんだ接合の不良箇所があれば、良品データとの差分を取れば、差分（温度差）が大きい所があり、不良と判定することができる。一定の条件としては、定常温度状態、過渡温度状態、又はその両方としても良い。
【００２６】
以上説明したように、実施の形態のはんだ接合検査装置２０は、プリント配線板１２の表面温度分布によってはんだ接合状態の良否を検査、判定することにより、プリント配線板１２とのはんだ接合状態を外観からでは検査困難な市販半導体パッケージ１４を、実装事業者側でプリント配線板１２にはんだ接合作業した後に、実装事業者側単独の作業で、簡単に検査することができる。また、表面温度分布による判定に、良品のプリント配線板組立品１０の同一条件の測定データを用いるので、検査判定の精度が高い。
【００２７】
なお、実施の形態では、プリント配線板組立品１０の半導体パッケージ１４を放射熱発生装置２２により加熱し、プリント配線板１２の表面温度分布を赤外線撮像装置２４によって撮影測定するようにしたが、プリント配線板組立品１０のプリント配線板１２を放射熱発生装置２２により加熱し、半導体パッケージ１４の表面温度分布を赤外線撮像装置２４によって撮影測定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかるはんだ接合検査装置は、半導体パッケージの実装事業者に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかるはんだ接合検査装置の実施の形態を示す一部断面図である。
【図２】１個のはんだボールの反対面のプリント配線板表面温度を赤外線撮像装置によって撮影測定した測定値を示す図である。
【図３】プリント配線板の表面温度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０，１０ａ，１０ｂ  プリント配線板組立品
１２  プリント配線板
１４  半導体パッケージ
１６  はんだボール
２０  はんだ接合検査装置
２２  放射熱発生装置（加熱手段）
２４  赤外線撮像装置（測定手段）
２６  データ処理表示装置（判定手段）
４２  良品の一部分
４４  不良品の一部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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