JP2005010147A - 検査機能付きモジュール及びその検査方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】テスト信号ラインの長さの最小化により実際駆動信号が歪曲されることを防ぐボールグリッドアレイパッケージ実装モジュールとその検査方法を提供する。
【解決手段】ボールグリッドアレイパッケージ（ＢＧＡパッケージ）検査機能部が用意されたモジュール及びこれを利用する検査方法を開示する。このようなＢＧＡパッケージ検査機能部は、テストをするための信号ラインがパッケージ用テスト信号ラインと基板用テスト信号ラインとで構成され、そのパッケージ用テスト信号ライン及び基板用テスト信号ラインは接続部により分離、または連結できるように構成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、ボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ：以下「ＢＧＡ」と称する）パッケージ（Ｐａｃｋａｇｅ）の検査機能部が用意されたモジュール及びこれを利用する検査方法に関し、さらに詳しく説明すると、ＢＧＡパッケージが実装されたモジュール基板上で実際動作するメモリー素子の特性を評価するテスト構造を有する、ボールグリッドアレイパッケージ検査機能部が用意されているモジュール及びこれを利用する検査方法に関する。

最近の半導体製品の主な応用分野であるコンピューターに装着されるメモリーモジュール（Ｍｅｍｏｒｙ Ｍｏｄｕｌｅ）は単位メモリー素子（Ｍｅｍｏｒｙ Ｄｅｖｉｃｅ）をモジュール基板の半田づけで複数を実装（Ｍｏｕｎｔ）させて必要な容量をつくりコンピュータ本体のソケットに装着する。通常、メモリーモジュールに使用するモジュール用基板は、一個から何十個の単位メモリー素子を装着することができる。単位メモリー素子は、単位メモリー容量を有するメモリーチップが内装されたパッケージを有し、半導体チップと連結されている外部接続端子がパッケージの外部に整列されて形成された構造を有する。最近、半導体パッケージは、大きさは小さく、入・出力ピン（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｉｎ）は、数多いパッケージ形態を要求するためそれに応じて開発されたパッケージのうちの一つで、ボールを外部接続端子として使用するＢＧＡパッケージがある。

図１は、ＢＧＡパッケージ１０の幾つかが基板の上に実装されてメモリーモジュール５０をなす状態を示す図である。図で示されたようにメモリーモジュール５０は、ＢＧＡパッケージ１０を所定の間隔で安着させるモジュール基板５１を有し、前記モジュール基板５１には配線パターン５３が形成される。配線パターン５３は、モジュール基板５１の両面に形成され、必要によってモジュール基板５１の内部、または一面だけを形成させることもできる。前記配線パターン５３は、基板パッド５３ａ、タブ（ｔａｂ）５３ｂ及び回路パターン（ｃｉｒｃｕｉｔ ｐａｔｔｅｒｎ）５３ｃで構成される。基板パッド５３ａは、ＢＧＡパッケージ１０のボール（図示せず）が安着される所で、モジュール基板５１に安着されるＢＧＡパッケージ１０のボールの配列に対応するように形成される。前記タブ５３ｂは、外部電子装置のソケットに挿入されて外部電子装置とメモリーモジュール５０を電気的に連結させる部分として、基板パッド５３ａと連結され、モジュール基板の長い辺側を沿って所定の間隔を持って形成される。前記タブ５３ｂと基板パッド５３ａは、回路パターン５３ｃで各々連結され、基板パッド５３ａは、ＢＧＡパッケージ１０と電気的に連結される。モジュール基板５１の上部面と下部面に形成されている配線パターン５３はビアホール(Ｖｉａ Ｈｏｌｅ)５５によって電気的に連結される。

前述のようにモジュール基板５１に実装された各ＢＧＡパッケージ１０の特性評価は、実際動作する信号波形を、テストを通じて確認する方法が一般的に用いられる。従来はそのようにモジュール基板５１上に実装されたＢＧＡパッケージ１０の特性を評価するためにＢＧＡパッケージ１０が実装された面と反対の面に前記ビアホール５３を通じてテストのプローブ針Ｐを接続させてテストした。

このような例として大韓民国公開特許公報が開示されている。（特許文献１参照）
その構成は、ボール形態の外部接続端子を有する半導体チップパッケージとか内側にメッキ層が形成されているビアホールと接合されて実装された印刷回路基板を前記ビアホールと電気的に連結させてテストする装置として、前記ビアホールと機械的に接続される接続ピンと、前記接続ピンを固定するソケット本体と、前記接続ピンと電気的に連結され、外部に露出された部分が前記外部接続端子の間隔よりも大きく間隔を有するように接続リード及び前記接続リードの外部に露出された部分と接続されて電気的な信号を伝達するタブ針を有する。

しかし、前述のような方式は、モジュール基板５１の両面にＢＧＡパッケージ１０を実装する場合、ビアホール５３を通じてテスト作業を実施することが不可能であると言う問題がある。
従って、従来はプローブ針の接続位置をＢＧＡパッケージ１０が実装されている外側にしてこのような問題をなくそうとした。

図２に示されるようにモジュール基板５１上で基板パッド５３ａからテストを実施するための別度のテスト信号ライン５７を引き出させることとして、実際ＢＧＡパッケージ１０が実装されている外郭に引き出させ、その端部にテストのプローブピンが接続されるプローブパッド５９を構成する。しかし、この場合、ＢＧＡパッケージ１０の外部接続端子であるボール（図示せず）に伝達できる実際信号を確実にチェックできると言うメリットはあるが、そのテストライン５７の長さが長くなった場合、信号の歪曲が発生すると言う短所もある。また、追加されたテスト信号ライン５７は、スタッブ（ＳＴＵＢ）として作用してインピーダンス不整合、信号の反射、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｃｏｍｐａｔａｂｉｌｉｔｙ）を惹き起こすこともある。一方、スタッブとして作用するテストラインは、高い周波数の領域でアンテナとして動作してＥＭＩを深化させる。

図３は、テストポイントをＢＧＡパッケージが実装されている外郭側に用意した従来の他の例を示す図である。前記図３では、テスターとの接続のためにモジュール基板５１のタブ５３ｂと連結されて実際信号が加わる回路パターン５３ｃ上にテストパッド６１を追加した。このような場合、その構成の簡単さを得ることはできるが、メモリーモジュール５０が実際駆動される状態での実際信号とテスターを通じて測定された信号との差が発生すると言う問題点がある。
韓国公開特許公報第２０００−０００２３７７号明細書

本発明は前述の問題を解決するためのもので、本発明の一つ目の目的は、実際のＢＧＡパッケージの各ボールに到達する信号に対する正確な測定構造を有するようにし、テスト信号ラインの長さを最小化させ、テスト信号ラインの追加により実際駆動信号の歪曲されることを防止することができるボールグリッドアレイパッケージ検査装置が用意されたモジュールを提供することにある。

本発明の二つ目の目的は、外部接続端子である各ボールに伝達される実際信号に対する正確な測定を行うようにし、テストラインの長さの縮小により実際駆動信号の歪曲されることを防止することができるボールグリッドアレイパッケージ検査方法を提供することにある。

前述の一つ目の目的を達成するための本発明の第１観点からみると、回路基板上面に半導体チップが装着されるとともに前記回路基板下面に複数のソルダーボールが格子形に用意されたボールグリッドアレイパッケージ（ＢＧＡパッケージ）と、少なくとも一面に前記ＢＧＡパッケージをいくつか実装し、前記ＢＧＡパッケージのボールと接触する複数の基板パッドが用意されたモジュール基板で構成されたモジュール及び前記ＢＧＡパッケージの各々に連結される検査機能部を含み、前記検査機能部は前記複数のソルダーボールに連結され、ソルダーボール整列ラインの外郭側に引き出されたパッケージ用テスト信号ラインと、前記パッケージ用テスト信号ラインと対応する位置にモジュール基板上に用意されるとともに、実装されたＢＧＡパッケージの外郭線の外に引き出された長さを有する基板用テスト信号ラインと、前記基板用テスト信号ラインの端部側に用意されてテスターのプローブ針と接触するプローブパッド及び前記パッケージ用信号ライン及び前記基板用テスト信号ラインを接続／分離させる接続部を含むことを特徴とする検査機能付きモジュールが提供される。

前記接続部は、前記パッケージ用テスト信号ラインに連結されているパッケージ用テストパッドと、前記パッケージ用テストパッドと対応する位置に前記基板用テスト信号ラインに連結されている基板用テストパッド及び前記パッケージ用テストパッドと前記基板用テストパッドとの間に介在される接続部材を含む。
前記接続部材はボール形にする。

前記プローブパッドと前記パッケージ用テスト信号ライン及び基板用テスト信号ラインを通じて連結されるソルダーボールの距離は５〜１０mmとする。
各ソルダーボール群は、各々一つのラインに配置され、前記パッケージ用テスト信号ラインが終わる各々の位置は、前記各ソルダーボール群のどれか一つに整列される。
前記ソルダーボールは、所定のピッチをおいて前記格子形の形態として整列され、前記パッケージ用テストパッドは、前記ソルダーボールの格子形の整列形態を従いながら前記ピッチと同一なピッチにして前記ソルダーボールの各々から配置されるようにすることが望ましい。

本発明の第２観点からみると、回路基板の上面に半導体チップが装着されるとともに前記回路基板下面に複数のソルダーボールが格子形に備えられたボールグリッドアレイパッケージ（ＢＧＡパッケージ）を用意し、モジュール基板を含むモジュールボードを備え、前記複数のソルダーボールに連結されソルダーボール整列ラインの外郭側に引き出されたパッケージ用テスト信号ラインと、前記モジュール基板の表面に用意されたプローブパッドと、前記モジュール基板上に用意されながら前記プローブパッドと各々連結される基板用テスト信号ラインを含む検査機能部を具備し、前記ＢＧＡパッケージの底面に形成されたパッケージ用テスト信号ラインと前記基板用テスト信号ラインを各々電気的に連結させるとともに前記モジュール基板にＢＧＡパッケージを安着させ、前記モジュール基板に安着されたＢＧＡパッケージの半導体チップにモジュール基板を通じて信号を入力し、検査装置のプローブをプローブパッドに接続させることを含むことを特徴とするボールグリッドアレイパッケージ検査方法が提供される。

前記検査機能部の提供は、ＢＧＡパッケージの底面に格子形に配列された複数のソルダーボール外郭側にパッケージ用テストパッドを追加して備え、前記パッケージ用テストパッドと前記複数のソルダーボールを連結するパッケージ用テスト信号ラインを具備し；前記ＢＧＡパッケージ複数が少なくとも一面に実装されてモジュールをなすモジュール基板上に前記パッケージ用テストパッドと接続される基板用テストパッドを備え、前記基板用テストパッドと接続されながら実装された前記ＢＧＡパッケージの外郭線外に引き出される基板用信号ラインを備えることにより；前記モジュール基板に前記ＢＧＡパッケージが実装されて前記パッケージ用テストパッド及び基板用テストパッドを通じて基板用信号ラインにパッケージテスト用信号ラインが電気的に連結されることによる。

前記パッケージテストパッド上に各々接続部材を追加で形成して前記ＢＧＡパッケージがモジュール基板に実装されるとともに接続部材が基板用テストパッドと接触する。
前記パッケージテストパッド上の接続部材は、各々電導体のボールで形成される。

前述のように本発明は、テスト信号ラインをソルダーボールに直接連結して測定することによってソルダーボールに伝えられる信号を正確に測定できるというメリットがある。
このように、本発明の詳しい説明では、具体的な実施例に関して説明したが、本発明の範囲から外れない限り、さまざまな変形が可能であることはもちろんである。従って、本発明の範囲は、説明された実施例に限って定められてはならないことと、前述の特許請求範囲のみでなくこの特許請求範囲と均等なものによって定められる。

以下図４ないし図６を参照して本発明によるモジュール基板上に実装されたＢＧＡパッケージ検査機能部及びその検査方法に対してさらに詳しく説明する。
図４に示されるようにＢＧＡパッケージ１１０は、モジュール基板１０１の上面にいくつか実装されてメモリーモジュール１００を成す。前記モジュール基板１０１には、前記ＢＧＡパッケージ１１０のソルダーボール（後述）と連結されるように複数の基板パッド１０３が備えられ、前記モジュール基板１０１の長い辺側には、所定の間隔を置きタブ１０５が形成される。前記タブ１０５は、外部電子装置のソケットに挿入されて外部電子装置とメモリーモジュール１００を電気的に連結させる部分として基板パッド１０３と連結される。

前記ＢＧＡパッケージ１１０は、図５に示されるように印刷回路基板１１１と、前記印刷回路基板１１１上部のパッド１１１ａ上に電導性接着剤によって接着固定された半導体チップ１１３と、前記モジュール基板１０１と半導体チップ１１３の電気的連結のためである導電体１１５と、前記半導体チップ１１３と導電体１１５を連結させるワイヤ１１７と、前記半導体チップ１１３と印刷回路基板１１１の上部面の導電体１１５及びワイヤ１１７を保護するためのパッケージ本体１１８と、印刷回路基板１１１の背面に付着されて外部電極リードとして使用される複数のソルダーボール１１９で構成される。前記ソルダーボール１１９は図６に示されるように格子形で配置される。

前述のようなモジュール基板１０１上に配置されるＢＧＡパッケージ１１０の特性評価のために前記ＢＧＡパッケージ１１０及びモジュール基板１０１上には検査機能部１３０が構成される。その検査機能部１３０は、大きくパッケージ用テスト信号ライン１３１と、基板用テスト信号ライン１３２と、接続ユニット１３３で構成される。前記パッケージ用テスト信号ライン１３１は、図５及び図６に示されるように前記複数のソルダーボール１１９に各々連結され、格子形に整列されたソルダーボール１１９整列群の外側に備えられる。

一方、前記基板用テスト信号ライン１３２は、前記パッケージ用テスト信号ライン１３１と対応する位置としてモジュール基板１０１上に備えられ、実装されたＢＧＡパッケージ１１０の外郭線の外に引き出される長さになるよう製作されてその引き出された端部側には、テスターのプローブ針１４０と接触するプローブパッド１３５が連結される。

接続部１３３は、前記パッケージ用テスト信号ライン１３１に連結されたパッケージ用テストパッド１３３ａと、前記パッケージ用テストパッド１３３ａと対応する位置として前記基板用テスト信号ライン１３２に連結された基板用テストパッド１３３ｂと、前記パッケージ用テストパッド１３３ａ及び前記基板用テストパッド１３３ｂとの間に介する接続部材１３３ｃを備える。

前記接続部材１３３ｃは、ソルダーボール１１９のようにボール形に製作することが望ましく、その連結は前記パッケージ用テストパッド１３３ａと基板用テストパッド１３３ｂとの間に連結させることが望ましい。

前記パッケージ用テスト信号ライン１３１と、基板用テスト信号ライン１３２が連結されてできる総長さ、つまり最外郭に配置されたソルダーボール１１９と前記プローブパッド１３５との距離Ｌは５〜１０mmとすることが望ましい。これはテスト信号ラインの長さＬが長くなると測定しようとするソルダーボール１１９から反射波形と干渉を起こし、実際の信号とは異なった波形を示すようになるからである。

前記パッケージ用テストパッド１３３ａの配置位置は、前記ソルダーボール１１９の格子形の整列形態に従うが、その整列ピッチｐは、前記ソルダーボール１１９の整列ピッチｐ′を有する位置にするか、または整列された最外郭ソルダーボール１１９の位置と近接した位置にすることが望ましい。これは実際メモリーモジュール１００を駆動させる状態でソルダーボール１１９と連結されたパッケージ用テスト信号ライン１３１の長さを最大限に短く維持するためである。

前述のように構成されたＢＧＡパッケージ１１０は、その特性検査を実施する場合は図５に示されるように接続部材１３３ｃをパッケージ用テストパッド１３３ａ、または基板用テストパッド１３３ｂに付着された状態に維持させ、前記パッケージ用テストパッド１３３ａと基板用テストパッド１３３ｂを接続させる。それにより、パッケージ用テスト信号ライン１３１と基板用テスト信号ライン１３２は連結状態をなし、プローブ針１４０をプローブパッド１３５に接触させてソルダーボール１１９から伝達されるテスト信号を測定する。

図７は、前述のようなＢＧＡパッケージ１１０検査機能部がモジュール基板１０１の両面に用いられた例を示す図であり、図に示されるようにＢＧＡパッケージ１１０がモジュール基板１０１の両面に設けられてもプローブ針１４０を効果的に接触させることができる。

従来のＢＧＡパッケージをモジュール基板にいくつも実装させて構成されるメモリーモジュールを示す平面図である。 モジュール基板上に実装されたＢＧＡパッケージを検査するための検査機能部が構成された一例を示す図である。 従来のモジュール基板上に実装されたＢＧＡパッケージを検査するための機能部が構成された他の例を示す平面図である。 本発明の一実施例によるモジュール基板上に実装されたＢＧＡパッケージを検査するための検査機能部が構成された例を示す平面図である。 前記図６のＩ−Ｉ′に沿う断面図である。 前記図５のＢＧＡパッケージの底面図である。 本発明によるＢＧＡパッケージ検査装置がモジュール基板の両面に構成された例を示す図である。

符号の説明

１００ メモリーモジュール
１０１ モジュール基板
１０３ 基板パッド
１０５ タブ
１１０ ＢＧＡパッケージ
１１１ 印刷回路基板
１１３ 半導体チップ
１１７ ワイヤ
１１９ ソルダーボール
１３０ 検査機能部
１３１ パッケージ用テスト信号ライン
１３２ 基板用テスト信号ライン
１３３ 接続部
１３３ａ パッケージ用テストパッド
１３３ｂ 基板用テストパッド
１３３ｃ 接続部材
１３５ プローブパッド
１４０ プローブ針

Claims (10)

1. 回路基板上面に半導体チップが装着されるとともに前記回路基板下面に複数のソルダーボールが格子形で用意されているボールグリッドアレイパッケージ（ＢＧＡパッケージ）と、
   少なくとも一面に前記ＢＧＡパッケージをいくつか実装し、前記ＢＧＡパッケージのボールと接触される複数の基板パッドが用意されているモジュール基板で構成されたモジュールボードと、
   前記ＢＧＡパッケージの各々に連結される検査機能部とを含み、
   前記検査機能部は前記複数のソルダーボールに連結されソルダーボール整列ラインの外側に引き出されたパッケージ用テスト信号ラインと、
   前記パッケージ用テスト信号ラインと対応する位置としてモジュール基板上に用意されて実装されたＢＧＡパッケージの外郭線の外に引き出された長さを有する基板用テスト信号ラインと、
   前記基板用テスト信号ラインの端部側に用意されてテスターのプローブ針と接触されるプローブパッドと、
   前記パッケージ用信号ライン及び前記基板用テスト信号ラインを接続／分離させる接続部とを含むことを特徴とする検査機能付きモジュール。
2. 前記接続部は、前記パッケージ用テスト信号ラインに連結されているパッケージ用テストパッドと、
   前記パッケージ用テストパッドと対応する位置として前記基板用テスト信号ラインに連結された基板用テストパッドと、
   前記パッケージ用テストパッドと前記基板用テストパッドとの間に介する接続部材を含むことを特徴とする請求項１記載の検査機能付きモジュール。
3. 前記接続部材は、ボール形であることを特徴とする請求項２記載の検査機能付きモジュール。
4. 前記プローブパッドと前記パッケージ用テストライン及び基板用テスト信号ラインを通じて連結されるソルダーボールとの距離は５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の検査機能付きモジュール。
5. 前記各ソルダーボール群は、各々一つのラインに配置され、前記パッケージ用テストラインが終わる各々の位置は前記各ソルダーボール群のどれかひとつに整列されたことを特徴とする請求項１記載の検査機能付きモジュール。
6. 前記ソルダーボールは、所定のピッチをおいて、前記格子形の形態に整列され、前記パッケージ用テストパッドは前記ソルダーボールの格子形の整列形態を有するが、前記ピッチと同様なピッチにして前記ソルダーボール各々から配置されるようになったことを特徴とする請求項２記載の検査機能付きモジュール。
7. 回路基板上面に半導体チップが装着されるとともに、前記回路基板下面に複数のソルダーボールが格子形で用意されているボールグリッドアレイパッケージ（ＢＧＡパッケージ）を用意し、
   モジュール基板を含むモジュールボードを用意し、
   前記複数のソルダーボールに連結され、ソルダーボール整列ラインの外側に引き出されたパッケージ用テストラインと、前記モジュール基板の表面に用意されているプローブパッドと、前記モジュール基板上に用意されて前記プローブパッドと各々連結される基板用テスト信号ラインを含む検査機能部を用意し、
   前記ＢＧＡパッケージの底面に形成されているパッケージ用テスト信号ラインと前記基板用テスト信号ラインを各々電気的に連結されるとともに前記モジュール基板にＢＧＡパッケージを安着させ、
   前記モジュール基板に安着されているＢＧＡパッケージの半導体チップにモジュール基板を通じて信号を入力し、
   前記検査機能部のプローブパッドにプローブを接続させることを含むことを特徴とする検査機能付きモジュールの検査方法。
8. 前記検査装置の提供は、ＢＧＡパッケージの底面に格子形で配列されている複数のソルダーボール外側にパッケージ用テストパッドを追加して用意し、前記パッケージ用テストパッドと前記複数のソルダーボールを連結するパッケージ用テスト信号ラインを用意し、
   前記ＢＧＡパッケージ複数が少なくとも一面に実装されてモジュールを形成するモジュール基板上に前記パッケージ用テストパッドと接続する基板用テストパッドを用意し、前記基板用テストパッドと接続し、実装された前記ＢＧＡパッケージの外郭線の外に引き出される基板用信号ラインを用意することにより、
   前記モジュール基板に前記ＢＧＡパッケージが実装されて前記パッケージ用テストパッド及び基板用テストパッドを通じて基板用信号ラインにパッケージテスト用信号ラインが電気的に連結されることを特徴とする請求項７記載の検査機能付きモジュールの検査方法。
9. 前記パッケージテストパッド上に各々接続部材を追加して形成し、前記ＢＧＡパッケージがモジュール基板に実装されるとともに接続部材が基板用テストパッドと接続することを特徴とする請求項８記載の検査機能付きモジュールの検査方法。
10. 前記パッケージテストパッド上の接続部材は、各々伝導体のボールで形成されることを特徴とする請求項９記載の検査機能付きモジュールの検査方法。

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