JP5258497B2 - Wiring structure for solder joint inspection of printed wiring board - Google Patents
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Description
この発明は、はんだ接合部を有するプリント配線板のはんだ接合検査用配線構造に関するものである。 The present invention relates to a wiring structure for inspecting solder joints of a printed wiring board having solder joints.
例えば、BGA(Ball Grid Array)パッケージを実装したプリント配線板(以降「基板」と称する。)のはんだ接合部は、パッケージと基板との間に隠れるので、パッケージの周囲に配置された外部接続端子であるはんだボール(以降「ピン」と称する。)以外のピンでは、そのはんだ接合の状態を目視で確認することができない。 For example, since a solder joint portion of a printed wiring board (hereinafter referred to as “substrate”) mounted with a BGA (Ball Grid Array) package is hidden between the package and the substrate, external connection terminals arranged around the package For pins other than the solder balls (hereinafter referred to as “pins”), the solder joint state cannot be visually confirmed.
隠れたはんだ接合部を検査する方法としては、X線撮影装置による透視映像を用いてはんだ形状を確認する方法の他に、TDR(Time Domain Reflectometry:時間領域反射計測装置)を用いて、はんだ接合部につながる基板配線からの反射波の波形計測を行って電気的な接続有無を調べ、はんだ接合の状態を判断する方法が用いられる(例えば特許文献1の図2参照)。 As a method of inspecting the hidden solder joint, in addition to the method of confirming the solder shape using a fluoroscopic image obtained by an X-ray imaging apparatus, a solder joint using TDR (Time Domain Reflectometry) is used. A method is used in which the presence or absence of electrical connection is determined by measuring the waveform of a reflected wave from the substrate wiring connected to the part to determine the state of solder bonding (see, for example, FIG. 2 of Patent Document 1).
半導体集積回路パッケージの中でも、特にピン数の多いBGAパッケージは、GNDやVCC等の給電ピンが複数あるので、BGAパッケージを実装する基板は、配線引き出しのために、多層の基板を用いる。そして、この多層の基板において、GNDやVCC等への給電配線は、ベタ面をなす導体プレーンによる層(以降「給電層」と称する。)で形成される。BGAパッケージの給電ピンは、通常、はんだ接合される基板のBGAパッドの直近に設けてあるビアで給電層に接続されている(例えば特許文献2の図1参照)。 Among the semiconductor integrated circuit packages, a BGA package having a large number of pins has a plurality of power supply pins such as GND and VCC. Therefore, a substrate on which the BGA package is mounted uses a multilayer substrate for wiring extraction. In this multilayer substrate, the power supply wiring to GND, VCC, etc. is formed by a layer (hereinafter referred to as “power supply layer”) made of a solid conductor plane. The power supply pin of the BGA package is normally connected to the power supply layer by a via provided in the immediate vicinity of the BGA pad of the substrate to be soldered (see, for example, FIG. 1 of Patent Document 2).
ここで、TDRによるはんだ接合部の電気接続検査は、基板配線にプローブを接触させて行うので、基板配線にプローブ用のテストパッドを設けるか、配線区間内に在るビアやランドをテストパッドとして代用する。しかし、特にピン数の多いBGAパッケージを実装する基板では、全ピンに対する検査のために、ピン数と同数のテストパッドを設けるのは、配置が困難であるだけでなく、BGAパッケージ実装の本質である基板面積の節約効果が期待できなくなる。そのため、BGAパッケージを実装する基板では、回路形成における配線引き出しのために、BGAパッドの直近に設けられるビアをテストパッドとして代用するのが有効である。この場合、プローブは、基板のBGA実装面と反対面のビアに接触させる。 Here, since the electrical connection inspection of the solder joint portion by TDR is performed by bringing a probe into contact with the board wiring, a test pad for the probe is provided on the board wiring, or a via or land in the wiring section is used as a test pad. to substitute. However, it is not only difficult to arrange test pads as many as the number of pins for the inspection of all pins, especially on a board mounting a BGA package with a large number of pins. The saving effect of a certain substrate area cannot be expected. For this reason, in a substrate on which a BGA package is mounted, it is effective to substitute a via provided in the immediate vicinity of the BGA pad as a test pad in order to lead out a wiring in forming a circuit. In this case, the probe is brought into contact with a via on the surface opposite to the BGA mounting surface of the substrate.
ところが、BGAパッケージを実装する基板は、前記したように、BGA給電ピンがBGAパッド直近のビアで給電層に接続される構造の多層基板であり、給電配線は伝送路を構成しないベタ面である。そのため、電流経路が不確定である。同時に、複数の給電ピンが給電層によって共通配線されるので、はんだ接合部のインピーダンスは、常に、ほぼゼロとなる。つまり、給電ピンは、接合されていないピンが存在しても、他の接合されているピンによって電気的には短絡されている。したがって、電流経路となる配線区間にプローブを接触させて、インピーダンスの時間変化を計測し接合状態を判断するTDRでは、BGAパッド直近のビアにプローブを接触させても、はんだ接合部の電気接続検査ができないという問題があった。 However, as described above, the board on which the BGA package is mounted is a multilayer board having a structure in which the BGA feed pin is connected to the feed layer through the via close to the BGA pad, and the feed wiring is a solid surface that does not constitute a transmission path. . Therefore, the current path is indeterminate. At the same time, since the plurality of power supply pins are commonly wired by the power supply layer, the impedance of the solder joint is always almost zero. That is, the power feeding pin is electrically short-circuited by another joined pin even if there is an unjoined pin. Therefore, in TDR, in which the probe is brought into contact with the wiring section serving as the current path, the impedance change over time is measured and the joining state is judged, even if the probe is brought into contact with the via close to the BGA pad, the electrical connection inspection of the solder joint is performed. There was a problem that could not.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、はんだ接合部を有するプリント配線板において、TDRを用いて該はんだ接合部の接合状態に応じたインピーダンス差異を計測可能にするはんだ接合部検査用配線構造を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in a printed wiring board having a solder joint, using a TDR, it is possible to measure an impedance difference according to the joint state of the solder joint. The object is to obtain a wiring structure.
上述した目的を達成するために、この発明は、プリント配線板において、実装される電子部品の給電用端子がはんだ接合されるパッドと給電層との間を接続する伝送遅延時間Lsの伝送線路と、前記伝送線路上の前記パッドからの伝送遅延時間がLt(Lt≦Ls/2)である位置に配置されたテストパッドとを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a transmission line having a transmission delay time Ls for connecting a power supply terminal between a power supply terminal of a mounted electronic component and a power supply layer in a printed wiring board. And a test pad arranged at a position where a transmission delay time from the pad on the transmission line is Lt (Lt ≦ Ls / 2).
この発明によれば、はんだ接合によって実装される電子部品における給電用のはんだ接合部への電流経路を確定し、複数の同機能はんだ接合部による電気的な短絡点を時間的に離すことができるので、TDRを用いて該はんだ接合部の接合状態に応じたインピーダンス差異が計測可能になるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to determine a current path to a power supply solder joint in an electronic component mounted by solder joint, and to temporally separate electrical short-circuit points by a plurality of the same function solder joints. Therefore, there is an effect that the impedance difference according to the joining state of the solder joint can be measured using TDR.
以下に図面を参照して、この発明にかかるプリント配線板のはんだ接合部検査用配線構造の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a wiring structure for inspecting a solder joint portion of a printed wiring board according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるプリント配線板のはんだ接合部検査用配線構造の配線条件を説明する配線パターン図である。図1において、符号1は、検査対象の電子部品として、例えば、BGAパッケージである。符号2と符号5は、それぞれ、基板の実装面に配置されるパッドである。ここでは、BGAパッケージ1のピンが接合相手なので、パッド2,5は、BGAパッド2,5と称する。
Embodiment 1 FIG.
1 is a wiring pattern diagram for explaining wiring conditions of a wiring structure for inspecting a solder joint portion of a printed wiring board according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes, for example, a BGA package as an electronic component to be inspected.
BGAパッケージ1の給電ピンには、多数のVCCピン及びGNDピンがある。図1では、代表例として、1つのVCCピン及び1つのGNDピンを取り上げ、1つのVCCピンがBGAパッド2にはんだ接合され、1つのGNDピンがBGAパッド5にはんだ接合される場合を示している。
The power supply pins of the BGA package 1 include a number of VCC pins and GND pins. FIG. 1 shows a case where one VCC pin and one GND pin are taken as a representative example, and one VCC pin is soldered to the
符号3と符号6は、それぞれ、基板における給電層である。これらの給電層は、導体プレーンによるベタ面を有するベタ層である。図示例では、給電層3はVCC用であり、給電層6はGND用である。
さて、図1(1)(2)に示すように、BGAパッド2とVCC給電層3との間を伝送遅延時間がLsである伝送線路4で接続し、BGAパッド5とGND給電層6との間を伝送遅延時間がLsである伝送線路7で接続する。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
また、図1(1)に示すように、プロービング用のテストパッド8,9を伝送線路4,7上にそれぞれ配置する。この場合、BGAパッド2,5からテストパッド8,9までの伝送遅延時間Ltは、伝送線路4,7での伝送遅延時間Lsの1/2以下とする。
In addition, as shown in FIG. 1A,
そして、図1(2)に示すように、テストパッド8,9を伝送線路4,7から離れた位置に配置する場合は、テストパッド8,9と伝送線路4,7との間を接続する分岐伝送線路10,11での伝送遅延時間aは、「Ls−Lt」以下とする。
As shown in FIG. 1 (2), when the
多層構成の基板では、各層に各種材質の媒体が用いられるが、同一媒体の中での伝送遅延時間は、距離に正比例するので、伝送線路4,7や分岐伝送線路10,11の配線パターンを同一基材で構成した場合、伝送遅延時間Ls,Lt,aは、それぞれ、伝送線路の長さと考えてよい。
In a multi-layered substrate, media of various materials are used for each layer, but the transmission delay time in the same medium is directly proportional to the distance, so the wiring patterns of the transmission lines 4 and 7 and the
これによって、給電層3,6から検査対象のはんだ接合部であるBGAパッド2,5までの電流経路を確定することができる。また、複数の給電ピンがベタ面の給電層によって共通接続されず、その給電層からそれぞれの給電ピンまで伝送遅延時間の異なる伝送線路で接続されるので、複数の同機能給電ピンによる電気的な短絡点を時間的に分離することができる。
As a result, a current path from the
実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2として、図1にて説明する配線条件を満たすはんだ接合部検査用配線構造を有するプリント配線板の具体的な構造例を説明する図である。図2(2)に示す断面図では、基板20の層構成と、検査対象パッケージであるBGAパッケージ26の実装状態とが示されている。基板20は、第3層に給電層21を有する。なお、給電層21は、説明の便宜から、VCC給電層とGND給電層との双方を一緒に示してある。以降、給電層21は、VCC/GNDベタ層21と称する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific structural example of a printed wiring board having a solder joint inspection wiring structure that satisfies the wiring conditions described in FIG. 1 as
BGAパッケージ26は、信号ピン23とVCC/GNDピン24とが対応するBGAパッドにはんだ接合される。VCC/GNDピン24がはんだ接合されるBGAパッド29の直近にはビア27が設けられる。符号を付してないが信号ピン23がはんだ接合されるBGAパッドでも同様である。また、図2(1)に示す上面透視図では、基板20の第1,第2の層を透かした第3層のVCC/GNDベタ層21と、BGAパッケージ26の実装位置直下における配線状態とが示されている。
The
さて、図2に示すように、BGAパッケージ26の実装位置22直下の給電層(図示例では第3層のVCC/GNDベタ層21)をパッケージ外形形状でくり抜き、VCC/GNDピン24がはんだ接合されるBGAパッド29の直近に在るビア27のVCC/GNDベタ層21に対応する側部と、VCC/GNDベタ層21のくり抜き側端部とを引き出し配線25で接続する。そして、ビア27の下端を、プローブを接触させるテストパッド28として使用できる形状にしておけば、実質的に図1にて説明した配線条件を満たすはんだ接合部検査用配線構造が構成される。
As shown in FIG. 2, the power supply layer (the third VCC / GND
このように、図1にて説明した配線条件を満たすはんだ接合部検査用配線構造を組み込んだ基板20では、VCC/GNDベタ層21から、検査対象のはんだ接合部(VCC/GNDピン24がはんだ接合されるBGAパッド29)までの電流経路が確定されているので、テストパッド28にプローブを接触させてTDRの測定を実施すると、検査対象のはんだ接合部からの反射波形を得ることができる。
As described above, in the
このとき、VCC/GNDベタ層21までの伝送遅延時間によって、複数ある同機能ピンの影響が排除される。その結果、例えば図3に示すように、接合されているピンと接合されていないピンとでインピーダンスの相違を計測でき、接合状態を判断することが可能になる。
At this time, the influence of a plurality of the same function pins is eliminated by the transmission delay time to the VCC / GND
図3は、図1にて説明する配線条件を満たすはんだ接合部検査用配線構造を有するプリント配線板においてTDRによる各種のはんだ接合部の電気接続検査を実施した場合のTDR計測波形を比較して示す波形図である。図3では、接合されているピンの波形32と接合されていないピンの波形31とが識別可能に得られることが示されている。接合されているピンの波形32は既知の波形である。 FIG. 3 compares TDR measurement waveforms when electrical connection inspection of various solder joints by TDR is performed on a printed wiring board having a solder joint inspection wiring structure that satisfies the wiring conditions described in FIG. FIG. FIG. 3 shows that the waveform 32 of the pin that is joined and the waveform 31 of the pin that is not joined are identifiable. The waveform 32 of the pin being joined is a known waveform.
以上のように、この実施の形態によれば、検査対象に、元々検査可能な信号ピンに給電ピンが加わるので、実質的にTDRによるBGAパッケージの全ピンのはんだ接合検査を実施することが可能となり、X線撮影装置に対するTDRの利点である低コストでの高速検査が実現できる。 As described above, according to this embodiment, since the power supply pin is added to the signal pin that can be inspected in the inspection object, it is possible to substantially perform the solder joint inspection of all the pins of the BGA package by TDR. Thus, high-speed inspection at low cost, which is an advantage of TDR over the X-ray imaging apparatus, can be realized.
なお、図2では、ピン数の多いBGAパッケージとのはんだ接合部を検査することを目的に、プローブを接触させるテストパッドをビア27で代用する構成例を示したが、テストパッドが予め設けられている場合や、基板20の表層に給電層が設けられている場合でも、図1にて説明した配線条件で、引き出し配線とテストパッドとを形成すれば、同様に給電ピンの検査が可能である。
FIG. 2 shows a configuration example in which the test pad for contacting the probe is replaced by the via 27 for the purpose of inspecting the solder joint portion with the BGA package having a large number of pins. However, the test pad is provided in advance. Even if the power supply layer is provided on the surface layer of the
また、以上に示した実施の形態では、BGAパッケージを実装する基板に組み込んだはんだ接合部検査用配線構造の構成例を説明したが、半導体集積回路パッケージ以外の他のはんだ接合の検査にも利用できることはいうまでもない。 In the above-described embodiment, the configuration example of the wiring structure for inspecting the solder joint incorporated in the substrate on which the BGA package is mounted has been described. However, the embodiment is also used for inspecting other solder joints other than the semiconductor integrated circuit package. Needless to say, it can be done.
以上のように、この発明にかかるプリント配線板のはんだ接合部検査用配線構造は、はんだ接合部を有するプリント配線板において、TDRを用いて該はんだ接合部の接合状態に応じたインピーダンス差異を計測可能にするはんだ接合部検査用配線構造として有用であり、特に、ピン数の多い半導体集積回路パッケージとのはんだ接合部を検査するのに適している。 As described above, the printed wiring board solder joint inspection wiring structure according to the present invention uses the TDR to measure the impedance difference according to the joining state of the solder joint in the printed wiring board having the solder joint. This is useful as a wiring structure for inspecting solder joints, and is particularly suitable for inspecting solder joints with a semiconductor integrated circuit package having a large number of pins.
1 検査対象の電子部品(BGAパッケージ)
2,5,29 パッド(BGAパッド)
3 VCC給電層
4,7 伝送線路
6 GND給電層
8,9 テストパッド
10,11 分岐伝送線路
20 プリント配線板(基板)
21 給電層(VCC/GNDベタ層)
22 BGAパッケージの実装位置
23 信号ピン
24 VCC/GNDピン
25 引き出し配線
26 検査対象パッケージ(BGAパッケージ)
27 ビア
28 ビア27の下端に形成したテストパッド
1 Electronic components to be inspected (BGA package)
2,5,29 pad (BGA pad)
3 VCC feeding layer 4, 7
21 Power feeding layer (VCC / GND solid layer)
22 BGA
27 Via 28 Test pad formed at the lower end of the via 27
Claims (3)
実装される電子部品の給電用端子がはんだ接合されるパッドと、前記プリント配線板の主面に垂直な方向から透視した場合に前記プリント配線板に略均等な形状のベタ層が前記電子部品に重ならないようにくり抜かれた給電層との間を接続する伝送遅延時間Lsの伝送線路と、
前記伝送線路上の前記パッドからの伝送遅延時間がLt(Lt≦Ls/2)である位置から分岐する伝送遅延時間がa(a≦Ls−Lt)である分岐伝送線路を介して前記伝送線路に接続されているテストパッドと、
を備えていることを特徴とするプリント配線板のはんだ接合検査用配線構造。 In printed wiring boards,
A pad to which a power feeding terminal of the electronic component to be mounted is soldered and a solid layer having a substantially uniform shape on the printed wiring board when seen through from a direction perpendicular to the main surface of the printed wiring board are formed on the electronic component. A transmission line having a transmission delay time Ls connecting between the feeding layers hollowed out so as not to overlap ,
The transmission line via the branch transmission line whose transmission delay time a (a ≦ Ls−Lt) branches from the position where the transmission delay time from the pad on the transmission line is Lt (Lt ≦ Ls / 2). A test pad connected to the
A printed wiring board solder joint inspection wiring structure characterized by comprising:
ビアは、前記プリント配線板の主面に垂直な方向から透視した場合に表面実装型パッケージに重なる位置において、表面実装型パッケージ側の一端から表面実装型パッケージの反対側の他端まで前記プリント配線板を貫通しており、 The vias extend from the one end on the surface mounted package side to the other end on the opposite side of the surface mounted package at a position overlapping the surface mounted package when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the printed wiring board. Through the board,
前記プリント配線板の内層には、前記給電層と、前記給電層をビアの一端及び他端の中間部に電気的に接続する引き出し配線とが設けられており、 The inner layer of the printed wiring board is provided with the power feeding layer and a lead-out wiring that electrically connects the power feeding layer to an intermediate portion between one end and the other end of the via.
前記ビアの一端は、はんだ接合されるパッドに電気的に接続され、 One end of the via is electrically connected to a solder bonded pad;
前記ビアの他端は、テストパッドに接続されている The other end of the via is connected to a test pad
ことを特徴とする請求項1に記載のプリント配線板のはんだ接合検査用配線構造。 The printed wiring board solder joint inspection wiring structure according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のプリント配線板のはんだ接合検査用配線構造。 The printed wiring board solder joint inspection wiring structure according to claim 2.
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