JP2735048B2 - 電子部品の半田接続検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は半田接続検査方法及
び検査装置に関し、特に電子部品のリードの半田接続を
検査する方法及び検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リードを有するＱＦＰ（Quad Flat Pack
age）等の半導体パッケージのリードの半田接続検査方
法（単に「リード接続検査方法」ともいう）として、従
来、例えばインサーキットテスタ（例えば日置電気社
製）を用い２本のプローブにて導通試験する電気的検査
方法がある。

【０００３】半導体パッケージ等の電子部品のリード接
続検査方法の従来例を図面を参照して以下に詳細に説明
する。

【０００４】図５は、２本のプローブで導通試験を行う
電気的検査方法による、従来の電子部品のリード接続検
査方法を説明するための図である。

【０００５】図５を参照して、従来の検査方法は、４端
子測定用の同軸プローブ５６、５６′を２本用いて、回
路基板５０側のパッド５５と半導体パッケージ５１のリ
ード５３のリード肩部５４との間に電流源５７により電
流を流し、これにより発生した２本のプローブ５６、５
６′間の電圧を電圧計５８で測定し、電流値と電圧測定
値とからオームの法則によりプローブ５６、５６′間の
抵抗値を求め、リード５３とパッド５５との半田の接続
状態を検査するものである。

【０００６】４端子測定法の場合、一般には、４本のプ
ローブで測定するが、半導体パッケージの狭ピッチ化に
伴い、リード５３に２本のプローブを当接してプロービ
ングすることは困難となってきており、このため同軸プ
ローブを用いている。

【０００７】なお、狭ピッチ化に伴い、半導体パッケー
ジのリード幅及びリード厚みが共に小さくなり、プロー
ブのコンタクトによるリードへの損傷（ダメージ）が大
きくなるため、接触式プロービングでは狭ピッチの半導
体パッケージへの対応に限界がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電子部品の
リード半田接続検査方法は、４端子測定法による接触方
式の測定であるため、例えば、わずかに浮いているリー
ドに対して、接触圧力即ちプローブによる押圧により、
そのリードが回路基板５０のパッド５５と接触し、これ
によりプロービング時に該リードは電気的に接続状態と
なり良品と誤判定され、接続不良（不良品）を見逃して
しまうという可能性がある。

【０００９】また、上記従来の電子部品のリード半田接
続検査方法においては、コンタクト（プローブ先端部と
の当接）に伴うリード５３の損傷の発生等の問題がある
上、さらにプロービング時にソフトタッチ（コンタクト
に時間を要する）が要求されるため、高速プロービング
を実現することが著しく困難であるという問題を有して
いる。

【００１０】従って、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解消し、狭ピッチの電子部品の半田接続検査
を、高速かつ確実に行うことを可能とする半田接続検査
方法及び検査装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、回路基板上に実装された、少なくとも半
導体パッケージを含む電子部品のリードの半田接続を検
査する方法において、前記リードの、半田接続部側とは
離間して位置する、所定の領域に近接して電界検出セン
サを配設し、前記リードが半田接続されるべき前記回路
基板上のパッド部にプローブを当接して信号を印加し、
前記電界検出センサにて前記リードの前記所定領域にお
ける電界強度を検出し、前記リードと前記回路基板上の
パッドとの半田接続状態を検出することを特徴とする電
子部品の半田接続検査方法を提供する。

【００１２】本発明においては、好ましくは、前記電界
検出センサが近接して配設される前記リードの所定の領
域が、前記リードの肩部であることを特徴とする。

【００１３】また、本発明においては、好ましくは、前
記電界検出センサが、前記リード肩部に対して、その検
出感度が確保される範囲内の空間ギャップを介して設置
され、非接触状態にて電界強度を検出するようにしたこ
とを特徴とする。

【００１４】さらに、本発明は、前記回路基板上のパッ
ド部に当接される前記プローブによる信号の印加は所定
のパッド部１箇所とし、信号が印加されるべき前記リー
ドの電界強度を測定する半田接続の検査に加え、前記リ
ードに相隣る、信号が印加されていないリードの電界強
度も同時に測定し、前記リードと前記相隣るリードとの
間の短絡状態（ショート）の検査も行うようにしたこと
を特徴とする。

【００１５】そして、本発明は、前記回路基板上のパッ
ド部への信号の印加を、前記電子部品の全リードに共通
して、又は前記電子部品の各辺の複数のリードに共通し
て行っても良い。

【００１６】本発明においては、好ましくは、前記電界
検出センサが、電気光学素子を含むＥＯセンサからな
る。

【００１７】また、本発明は、回路基板上に実装され
た、リードを有する少なくとも半導体パッケージを含む
電子部品の半田接続を検査する装置において、前記電子
部品のリードの半田接続部側とは離間して位置する所定
の領域の近傍に対して予め定めた所定の空間ギャップを
介して配設され電界強度を検出する電界検出センサと、
前記リードと半田接続されるべき回路基板上のパッド部
に位置決めして当接されるプローブと、前記プローブを
介して前記パッド部に信号を印加するための信号発生器
と、前記電界検出センサの出力を入力し前記リードの前
記所定の領域における電界強度の検出信号の処理を行な
う信号処理手段と、を備え、前記電界強度のレベルを予
め定めた所定の値と比較判定して、前記リードと前記回
路基板上のパッドとの半田接続状態を検出することを特
徴とする電子部品の半田接続検査装置を提供する。

【００１８】本発明によれば、信号を印加するためのプ
ローブは回路基板のパッド上のみに当接し、電気光学効
果を利用して電界を検出するＥＯセンサを用いてＱＦＰ
等の半導体パッケージのリード部の電界強度を測定し、
非接触方式で半田の接続状態を検査するようにしたこと
により、リードに対する損傷（ダメージ）を与えること
なく、確実に半田の未接続状態を検出することができ
る。また、本発明によれば、接触式の検査で必要とされ
るソフトタッチのプロービング動作が不要とされるため
（本発明ではＥＯセンサはリード部と非接触とされ
る）、高信頼性、高速、及び高効率な検査を可能とす
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に詳細に説明する。

【００２０】

【実施形態１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る
電子部品のリードの半田接続検査装置を説明するための
図である。

【００２１】図１を参照して、本実施形態においては、
回路基板１上に実装された半導体パッケージ２のリード
４のうち、半田接続部１１とは離間離した樹脂モールド
３側のリード肩部５に近接して電界強度を検出するＥＯ
センサ７を配置し、リード４が半田接続されるべき回路
基板１上のパッド６部にプローブ８を当接して信号源９
から電圧を印加し、ＥＯセンサ７でリード肩部５の電界
強度を検出し、ＥＯセンサ７の出力を入力する信号処理
部１０で信号レベルの大きさにより、リード４と回路基
板１上のパッド６との半田接続状態を検査する。

【００２２】図２は、図１に示した本実施形態における
ＥＯセンサ７の構成の一例を模式的に示す断面図であ
る。

【００２３】図２を参照して、ＥＯセンサ７は、光源と
してのレーザ２１と、戻り光を除去するアイソレータ２
２と、レーザ光のＳ成分を１００％反射すると共にＰ成
分はその一部を透過させる偏光ビームスプリッタ２３
と、レーザ光を集光する第一の集光レンズ２４と、電界
中に置かれると電気光学効果によりその屈折率が変化す
る電気光学素子（ＥＯ素子）２５と、被測定物に近接し
た電界を電気光学素子２５に導く金属体２６と、電気光
学素子２５の金属体２６側の端面で反射し電気光学素子
２５中で偏光変化を受けて偏光ビームスプリッタ２３で
反射されたレーザ光をＰ、Ｓ成分に分光するウォラスト
ンプリズム２７と、ウォラストンプリズム２７で分光さ
れたＰ、Ｓ２つのレーザ光を集光する第二の集光レンズ
２８と、集光された２つのレーザ光を受光し光量を電流
に変換する２チャンネルのフォトディテクタ２９と、か
ら構成されている。

【００２４】電界強度の変化に伴って、Ｐ、Ｓ成分の２
つのレーザ光強度が変化するため、両者の光強度の差を
検出することにより、被測定物の電位状態を測定でき
る。一方、ＥＯセンサ７の空間分決解能は金属体２６の
先端の大きさで決まるが、先端径を例えば１００μｍ程
度にすることにより、０．３ｍｍピッチ程度の狭ピッチ
に対しても容易に対応できる。

【００２５】図１を参照して、リード肩部５の電位によ
り生じる電界強度は、パッド６とリード４とが接続され
ている場合には一定レベル以上の値を示すが、未接続の
場合にはその電界強度はゼロレベルとなるため、検出さ
れた電界強度からリード４の半田接続状態を検査するこ
とができる。

【００２６】また、電界強度は、リード肩部５からのＥ
Ｏセンサ７の距離、すなわち空間ギャップの大きさに依
存して指数関数的に減少するが、予め定めたしきい値を
基準として検出レベルとの比較により半田接続の良否判
定を行なうために、ＥＯセンサ７の検出感度内で許容し
得る空間ギャップが設けられる。

【００２７】すなわち、ＥＯセンサ７を用いることによ
り、非接触方式による半田接続の検出が可能とされる。
特に、半田の未接続を検出するためには、リード肩部５
へのＥＯセンサ７の接触は極力避けた方が良い。本実施
形態は、このように、非接触方式で半田の接続状態（良
／不良）を検出することを特徴としており、リードに対
する損傷（ダメージ）の発生が回避され、確実に半田の
未接続状態を検出することができ、高信頼性、高速及び
高効率な検査を実現するという作用効果を有する。

【００２８】

【実施形態２】図３は、本発明の第２の実施形態に係る
電子部品の半田接続検査方法を説明するための斜視図で
ある。

【００２９】図３を参照して、回路基板上の１本のパッ
ド部６にプローブ８で信号源９からの電圧を印加し、電
圧が印加されているリード４の電界強度をＥＯセンサ７
により測定するという前記第１の実施形態の半田接続検
査に加え、本実施形態においては、リード４に相隣るリ
ードであって、電圧が印加されていないリード４′、
４″の電界強度もＥＯセンサ７をそれぞれのリード肩部
５′、５″に対して副走査（図中３１で示す）し、電圧
が印加されているリード４と相隣るリード４′、４″間
とのショート（短絡）検査を行う。

【００３０】この１連の測定を、電圧印加用プローブ８
とＥＯセンサ７を同期させてリードの配列方向に主走査
（図中３０で示す）することで、半田接続検査とショー
ト検査を同時に行うことができる。

【００３１】

【実施形態３】図４は、本発明の第３の実施形態を説明
するための斜視図である。

【００３２】図４を参照して、半導体パッケージ２が実
装されるべき回路基板上のパッド部６へ共通電極３２を
用いて各辺毎に一括して電圧を印加し、ＥＯセンサ７を
半導体パッケージ２のリード肩部５の上方でリード４の
配列方向に主走査３０することにより、各リードの半田
接続検査を行う。

【００３３】ＥＯセンサ７は、リード肩部５に対して、
所定の空間ギャップを保って定速移動されるため、高速
な検査を行うことができる。

【００３４】例えば、ＥＯセンサ７の移動速度を２０ｍ
ｍ／ｓとすると、０．４ｍｍピッチのＱＦＰで、検査時
間は、０．０２秒／ピンとなる。一般的なフライングプ
ローブ式のインサーキットテスタの検査時間が０．１秒
／ピンであり、本実施形態はこれの５倍の高速検査を実
現できる。また、本実施形態における検査の高速化の効
果は、ピッチが小さいほど大きくなる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
の半田接続検査方法及び装置は、従来の４端子法による
半田接続検査方法が接触式であるのに対して、ＥＯセン
サを用いて半導体パッケージのリード電圧を非接触方式
で測定するようにしたことにより、リードに対する損傷
（ダメージ）を与えることなく、確実に半田の未接続状
態を検出できる上、接触式の検査で必要とされるソフト
タッチのプロービング動作が不要とされるため、高信頼
性で且つ高速に検査を行うことができるという効果を有
する。

【００３６】また、本発明によれば、ＥＯプローブを走
査し、電圧が印加されていない、検査対象のリードに相
隣るリードの電界強度も測定することにより、リードと
相隣るリード間との短絡を検査することもできる。

【００３７】さらに、本発明によれば、回路基板上のパ
ッド部への電圧印加を、全リードに共通して、又は各辺
のリードに共通して行うことにより検査工程の高速化を
達成している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を説明するための図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態におけるＥＯセンサの構成
を説明するための断面図である。

【図３】本発明の別の実施形態を説明するための斜視図
である。

【図４】本発明のさらに別の実施形態を説明するための
斜視図である。

【図５】従来例を説明するための図である。

【符号の説明】

１、５０ 回路基板 ２、５２ 半導体ＰＫＧ ３、５２ 樹脂モールド ４、４′４″、５３ リード ５、５′５″、５４ リード肩部 ６、５５ パッド ７ ＥＯセンサ ８、５６、５６′ プローブ ９ 信号源 １０ 信号処理部 ２１ レーザ ２２ アイソレータ ２３ 偏光ビームスプリッタ ２４ 第一の集光レンズ ２５ 電気光学素子 ２６ 金属体 ２７ ウォラストンプリズム ２８ 第二の集光レンズ ２９ フォトディテクタ ３０ 主走査 ３１ 副走査 ３２ 共通電極 ５７ 電流計 ５８ 電圧計

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板上に実装された、少なくとも半導
   体パッケージを含む電子部品のリードの半田接続を検査
   する方法において、 前記リードの、半田接続部側とは離間して位置する、所
   定の領域に近接して電界検出センサを配設し、 前記リードが半田接続されるべき前記回路基板上のパッ
   ド部にプローブを当接して信号を印加し、 前記電界検出センサにて前記リードの前記所定領域にお
   ける電界強度を検出し、 前記リードと前記回路基板上のパッドとの半田接続状態
   を検出することを特徴とする電子部品の半田接続検査方
   法。
2. 【請求項２】前記電界検出センサが近接して配設される
   前記リードの所定の領域が、前記リードの肩部であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子部品の半田接続検査
   方法。
3. 【請求項３】前記電界検出センサが、前記リード肩部に
   対して、その検出感度が確保される範囲内の空間ギャッ
   プを介して設置され、非接触状態にて電界強度を検出す
   るようにしたことを特徴とする請求項２記載の電子部品
   の半田接続検査方法。
4. 【請求項４】前記回路基板上のパッド部に当接される前
   記プローブによる信号の印加は所定のパッド部１箇所と
   し、 信号が印加されるべき前記リードの電界強度を測定する
   半田接続の検査に加え、 前記リードに相隣る、信号が印加されていないリードの
   電界強度も同時に測定し、 前記リードと前記相隣るリードとの間の短絡状態（ショ
   ート）の検査も行うようにしたことを特徴とする請求項
   １又は２記載の電子部品の半田接続検査方法。
5. 【請求項５】前記回路基板上のパッド部への信号の印加
   を、前記電子部品の全リードに共通して、又は前記電子
   部品の各辺の複数のリードに共通して行うことを特徴と
   する請求項１又は４記載の電子部品の半田接続検査方
   法。
6. 【請求項６】前記電界検出センサが、前記リード肩部に
   対して所定の空間ギャップを保ち所定の走査方向に沿っ
   て移動制御されるようにしたことを特徴とする請求項５
   記載の電子部品の半田接続検査方法。
7. 【請求項７】前記電界検出センサが、電気光学効果によ
   り電界強度を検出することを特徴とする請求項１から６
   のいずれか一に記載の半田接続検査方法。
8. 【請求項８】前記プローブから前記パッド部に電圧を印
   加することを特徴とする請求項１から７のいずれか一に
   記載の半田接続検査方法。
9. 【請求項９】回路基板上に実装された、リードを有する
   少なくとも半導体パッケージを含む電子部品の半田接続
   を検査する装置において、 前記電子部品のリードの半田接続部側とは離間して位置
   する所定の領域の近傍に対して予め定めた所定の空間ギ
   ャップを介して配設され電界強度を検出する電界検出セ
   ンサと、 前記リードと半田接続されるべき回路基板上のパッド部
   に位置決めして当接されるプローブと、 前記プローブを介して前記パッド部に信号を印加するた
   めの信号発生器と、 前記電界検出センサの出力を入力し前記リードの前記所
   定の領域における電界強度の検出信号の処理を行なう信
   号処理手段と、 を備え、 前記電界強度のレベルを予め定めた所定の値と比較判定
   して、前記リードと前記回路基板上のパッドとの半田接
   続状態を検出することを特徴とする電子部品の半田接続
   検査装置。
10. 【請求項１０】前記電界検出センサを、前記電子部品の
    リードの長手方向に直交する方向に前記リードの肩部に
    対して所定の空間ギャップを保って移動走査する手段を
    備えたことを特徴とする請求項９記載の半田接続検査装
    置。
11. 【請求項１１】前記電界検出センサが、電気光学効果を
    有する素子を含むＥＯセンサからなることを特徴とする
    請求項９記載の半田接続検査装置。