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JP2001228191A - Lsiはんだ接続構造及びそれに用いるlsiはんだ付け部接続異常検出方法 - Google Patents

Lsiはんだ接続構造及びそれに用いるlsiはんだ付け部接続異常検出方法

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Publication number
JP2001228191A
JP2001228191A JP2000037338A JP2000037338A JP2001228191A JP 2001228191 A JP2001228191 A JP 2001228191A JP 2000037338 A JP2000037338 A JP 2000037338A JP 2000037338 A JP2000037338 A JP 2000037338A JP 2001228191 A JP2001228191 A JP 2001228191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
connection
lsi
solder
joint
abnormality
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000037338A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisatsugu Harada
久嗣 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2000037338A priority Critical patent/JP2001228191A/ja
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 LSI動作中の随時においてはんだ接続状態
をモニタ可能とし、接続異常を早期に発見可能なLSI
はんだ付け部接続異常検出方法を提供する。 【解決手段】 接続確認用はんだボール3,4は機械的
応力が一番大きく、理論的にはんだ接続寿命の低いとさ
れるBGA1の最外周部の任意の場所に配置され、PW
B8にはんだを用いて電気的に接続されている。接続確
認用はんだボール3は電気的にGNDに接続され、LS
I内配線2を通して接続確認用はんだボール4に接続さ
れている。接続確認用はんだボール4は抵抗9によって
プルアップされ、コンパレータ10の一端(+)に接続
されている。コンパレータ10の他端(−)には基準電
源(Vref)が接続されている。コンパレータ10の
出力ははんだ接続部7a,7bの接続異常を検出するは
んだ接続部監視部11が接続され、接続部監視部11の
出力は装置制御部12へ接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はLSIはんだ接続構
造及びそれに用いるLSIはんだ付け部接続異常検出方
法に関し、特にBGA(Ball Grid Arra
y)等をはんだ付けでPWB(Printed Wir
ing Board)と接続する場合の接続異常を検出
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、はんだ付けの良否の判定は、はん
だ盛付け状態を外観によって判定するか、必要に応じて
低電圧を流し、その電圧降下によって判定している。ま
た、はんだ盛付け状態の検査は管能検査の一つである外
観検査によって行われ、盛付け状態を示す限度見本等を
使用して行われており、そのために使用する特別な検査
装置はない。
【0003】さらに、接続良否を検査する検査装置は、
乾電池と電圧計もしくは電流計を組合せた簡単な装置が
使用されている。これらはんだ付け接続欠陥の検査方法
については、特開平6−18463号公報等に開示され
ているが、これらはいずれも製造直後の検査方法であ
る。
【0004】一般的に、BGA等をはんだ付けでPWB
と接続する場合、はんだ付け寿命がBGAを実装したパ
ッケージの寿命決定の一要因になっている。しかしなが
ら、はんだ付け寿命は機械的、構造的な寿命であるた
め、動作中に継続的に接続状態をモニタしていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のはんだ
付け部接続異常検出方法では、動作中に継続的に接続状
態をモニタしていないので、高信頼性を求められる装置
において、運用中のはんだ接続寿命(劣化)による装置
故障を極力避ける必要がある場合に、その故障発生前に
対応することができない。
【0006】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、LSI動作中の随時においてはんだ接続状態をモ
ニタすることができ、接続異常を早期に発見することが
できるLSIはんだ接続構造及びそれに用いるLSIは
んだ付け部接続異常検出方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるLSIはん
だ接続構造は、大規模集積回路の基板への電気的接続を
行うためのLSIはんだ接続構造であって、前記大規模
集積回路と前記基板との熱膨張差によって機械的応力が
一番大きい前記大規模集積回路の最外周部に配置されか
つその最外周部における接続異常を検出するためのはん
だ接続部材を備え、前記はんだ接続部材の接続異常を検
出するようにしている。
【0008】本発明によるLSIはんだ付け部接続異常
検出方法は、大規模集積回路の基板への電気的接続を行
うためのLSIはんだ接続構造におけるLSIはんだ付
け部接続異常検出方法であって、前記大規模集積回路と
前記基板との熱膨張差によって機械的応力が一番大きい
前記大規模集積回路の最外周部における接続異常を検出
するためのはんだ接続部材を当該最外周部に配置し、前
記はんだ接続部材の接続異常を検出するようにしてい
る。
【0009】すなわち、本発明のLSIはんだ付け部接
続異常検出方法は、LSI(大規模集積回路)の電気的
接続を行うためのはんだ接続構造において、接続異常を
検出するはんだ接続ピン(ボール)を有し、接続異常を
検出時、異常を装置の上位制御部に連絡し、接続寿命を
把握して装置故障を防ぐことを特徴とする。
【0010】より具体的に、本発明のLSIはんだ付け
部接続異常検出方法は、BGAとPWBとの熱膨張差に
よって機械的応力が一番大きく、そのため、理論的には
んだ接続寿命の低いとされる最外周部の接続異常を電気
的にインピダンス変化としてとらえ、LSI動作中の随
時において、はんだ接続状態をモニタすることを可能と
し、接続異常の早期発見を可能としている。
【0011】つまり、接続異常の検出ポイントを接続寿
命の短い最外周としているため、信号用ボール部分が接
続寿命の限界に到達する前に、はんだ付け異常の発生を
予測可能となり、信号用接続断線によるシステム動作断
の前に対策を実施することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例によ
るLSIはんだ付け部接続異常検出方法を示す概念図で
ある。図1において、接続確認用はんだボール3,4は
BGA1とPWB8との熱膨張差によって機械的応力が
一番大きく、そのため、理論的にはんだ接続寿命の低い
とされるBGA1の最外周部の任意の場所に配置され、
PWB8にはんだを用いて電気的に接続されている(は
んだ接続部7a,7b)。
【0013】接続確認用はんだボール3は電気的にGN
D(グランド)に接続され、LSI内配線2を通して接
続確認用はんだボール4に接続されている。接続確認用
はんだボール4は抵抗9によってプルアップされ、コン
パレータ10の一端(+)に接続されている。コンパレ
ータ10の他端(−)には基準電源(Vref)が接続
されている。
【0014】コンパレータ10の出力にはその出力をモ
ニタし、はんだ接続部7a,7bの接続異常(高インピ
ダンス、開放)を検出するはんだ接続部監視部11が接
続され、接続部監視部11の出力はその検出した接続異
常情報から、接続確認用はんだボール3,4と比較して
接続寿命の長い信号用はんだボール5,6の接続寿命を
保持できる間に、部品交換依頼を要求する装置制御部1
2へ接続されている。
【0015】図2は図1のコンパレータ10の異常発生
時における信号波形を示す信号波形図である。これら図
1及び図2を参照して本発明の一実施例によるLSIは
んだ付け部接続異常検出方法の動作について説明する。
【0016】はんだ付け不良が未発生の場合、コンパレ
ータ10の(+)側入力端子は接続確認用はんだボール
4、はんだ接続部7b、LSI内配線2、接続確認用は
んだボール3、はんだ接続部7aを介してGNDに接続
されており、電位は0Vである。
【0017】また、コンパレータ10の(−)端子側は
Vref電圧(Vcc>Vref)に設定されている。
これによって、コンパレータ10の出力は“L”レベル
になっている。
【0018】はんだ接続異常がはんだ接続部7a,7b
で発生すると、はんだ接続部7a,7bのインピダンス
が徐々に上昇するため、コンパレータ10の(+)側端
子の電位も徐々に上昇する。
【0019】このコンパレータ10の(+)側端子の電
位がコンパレータ10の(−)端子のVref値を上回
った時、コンパレータ10の出力は反転し、出力レベル
は“H”になる。この信号レベル反転をはんだ接続部監
視部11が検出し、その検出結果を装置制御部12へ報
告する。
【0020】装置制御部12は接続部監視部11にて検
出された接続異常情報から、接続確認用はんだボール
3,4と比較して接続寿命の長い信号用はんだボール
5,6の接続寿命を保持できる間に部品交換を要求す
る。
【0021】このように、BGA1とPWB8との熱膨
張差によって機械的応力が一番大きく、そのため、理論
的にはんだ接続寿命の低いとされる最外周部の接続異常
を電気的にインピダンス変化としてとらえ、LSI動作
中の随時において、はんだ接続状態をモニタすることが
でき、接続異常を早期に発見することができる。
【0022】また、接続異常の検出ポイントを接続寿命
の短い最外周としているため、信号用はんだボール5,
6の部分が接続寿命の限界に到達する前に、はんだ付け
異常の発生を予測することができ、信号用接続断線によ
るシステム動作断の前に対策を実施することができる。
【0023】図3は本発明の他の実施例によるLSIは
んだ付け部接続異常検出方法を示す概念図である。図3
において、接続確認用ピン15,16はPGA(Pin
Grid Array)13とPWB8との熱膨張差
によって機械的応力が一番大きく、そのため、理論的に
はんだ接続寿命の低いとされるPGA13の最外周部の
任意の場所に配置され、PWB8にはんだを用いて電気
的に接続されている(はんだ接続部7a,7b)。
【0024】接続確認用ピン15は電気的にGND(グ
ランド)に接続され、LSI内配線14を通して接続確
認用ピン16に接続されている。接続確認用ピン16は
抵抗9によってプルアップされ、コンパレータ10の一
端(+)に接続されている。コンパレータ10の他端
(−)には基準電源(Vref)が接続されている。
【0025】コンパレータ10の出力にはその出力をモ
ニタし、はんだ接続部7a,7bの接続異常(高インピ
ダンス、開放)を検出するはんだ接続部監視部11が接
続され、接続部監視部11の出力はその検出した接続異
常情報から、接続確認用ピン15,16と比較して接続
寿命の長い信号用ピン17,18の接続寿命を保持でき
る間に、部品交換依頼を要求する装置制御部12へ接続
されている。
【0026】図1に示す本発明の一実施例によるはんだ
付け構造ではBGA1の接続確認用はんだボール3,4
をBGA1の最外周部の任意の場所に配置しているが、
図3に示すように、BGA1でなくPGA13でも、本
発明の一実施例と同様なモニタ方式が可能である。
【0027】図4は本発明の別の実施例によるLSIは
んだ付け部接続異常検出方法を示す概念図である。図4
において、接続確認用はんだボール3,4はBGA1と
PWB8との熱膨張差によって機械的応力が一番大き
く、そのため、理論的にはんだ接続寿命の低いとされる
BGA1の最外周部の任意の場所に配置され、PWB8
にはんだを用いて電気的に接続されている(はんだ接続
部7a,7b)。
【0028】接続確認用はんだボール3は電気的にGN
D(グランド)に接続され、LSI内配線2を通して接
続確認用はんだボール4に接続されている。接続確認用
はんだボール4は抵抗21によってプルアップされ、コ
ンパレータ22の一端(−)に接続されている。コンパ
レータ22の他端(+)には基準電源(Vref)が接
続されている。
【0029】コンパレータ22の出力にはその出力をモ
ニタし、はんだ接続部7a,7bの接続異常を検出する
はんだ接続部監視部23が接続され、接続部監視部23
の出力はその検出した接続異常情報から、接続確認用は
んだボール3,4と比較して接続寿命の長い信号用はん
だボール5,6の接続寿命を保持できる間に、部品交換
依頼を要求する装置制御部24へ接続されている。
【0030】図5は図4のコンパレータ22の異常発生
時における信号波形を示す信号波形図である。これら図
4及び図5を参照して本発明の別の実施例によるLSI
はんだ付け部接続異常検出方法の動作について説明す
る。
【0031】はんだ付け不良が未発生の場合、コンパレ
ータ22の(−)側入力端子は接続確認用はんだボール
4、はんだ接続部7b、LSI内配線2、接続確認用は
んだボール3、はんだ接続部7aを介してGNDに接続
されており、電位は0Vである。
【0032】また、コンパレータ22の(+)端子側
は、Vref電圧(Vcc>Vref)に設定されてい
る。これによって、コンパレータ22の出力は“H”レ
ベルになっている。
【0033】はんだ接続異常がはんだ接続部7a,7b
で発生すると、はんだ接続部7a,7bのインピダンス
が徐々に上昇するため、コンパレータ22の(−)側端
子の電位も徐々に上昇する。
【0034】コンパレータ22の(−)側端子の電位が
コンパレータ22の(+)端子のVref値を上回った
時、コンパレータ22の出力は反転し、出力レベルは
“L”になる。この信号レベル反転をはんだ接続部監視
部23が検出し、その検出結果を部品交換依頼を要求す
る装置制御部24へ報告する。
【0035】装置制御部24は接続部監視部23にて検
出された接続異常情報によって、接続確認用はんだボー
ル3,4と比較して接続寿命の長い信号用はんだボール
5,6の接続寿命を保持できる間に、部品交換を要求す
る。
【0036】このように、本発明の別の実施例によるL
SIはんだ付け部接続異常検出方法の如く、コンパレー
タ22の入力端子の(+)と(−)とを交換しても、本
発明の一実施例によるLSIはんだ付け部接続異常検出
方法と同様な効果を得ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、大
規模集積回路の基板への電気的接続を行うためのLSI
はんだ接続構造において、大規模集積回路と基板との熱
膨張差によって機械的応力が一番大きい大規模集積回路
の最外周部における接続異常を検出するためのはんだ接
続部材を当該最外周部に配置し、はんだ接続部材の接続
異常を検出することによって、大規模集積回路動作中の
随時においてはんだ接続状態をモニタすることができ、
接続異常を早期に発見することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるLSIはんだ付け部接
続異常検出方法を示す概念図である。
【図2】図1のコンパレータの異常発生時における信号
波形を示す信号波形図である。
【図3】本発明の他の実施例によるLSIはんだ付け部
接続異常検出方法を示す概念図である。
【図4】本発明の別の実施例によるLSIはんだ付け部
接続異常検出方法を示す概念図である。
【図5】図4のコンパレータの異常発生時における信号
波形を示す信号波形図である。
【符号の説明】
1 BGA 2,14 LSI内配線 3,4 接続確認用はんだボール 5,6 信号用はんだボール 7a,7b はんだ接続部 8 PWB 9,21 抵抗 10,22 コンパレータ 11,23 接続部監視部 12,24 装置制御部 13 PGA 15,16 接続確認用ピン 17,18 信号用ピン

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大規模集積回路の基板への電気的接続を
    行うためのLSIはんだ接続構造であって、前記大規模
    集積回路と前記基板との熱膨張差によって機械的応力が
    一番大きい前記大規模集積回路の最外周部に配置されか
    つその最外周部における接続異常を検出するためのはん
    だ接続部材を有し、前記はんだ接続部材の接続異常を検
    出するようにしたことを特徴とするLSIはんだ接続構
    造。
  2. 【請求項2】 前記はんだ接続部材は、接続確認用のは
    んだボールからなることを特徴とする請求項1記載のL
    SIはんだ接続構造。
  3. 【請求項3】 前記大規模集積回路は、BGA(Bal
    l Grid Array)からなることを特徴とする
    請求項2記載のLSIはんだ接続構造。
  4. 【請求項4】 前記はんだ接続部材は、接続確認用のピ
    ン部材からなることを特徴とする請求項1記載のLSI
    はんだ接続構造。
  5. 【請求項5】 前記大規模集積回路は、PGA(Pin
    Grid Array)からなることを特徴とする請
    求項4記載のLSIはんだ接続構造。
  6. 【請求項6】 前記はんだ接続部材の接続異常を電気的
    にインピダンス変化としてとらえるようにしたことを特
    徴とする請求項1から請求項5のいずれか記載のLSI
    はんだ接続構造。
  7. 【請求項7】 大規模集積回路の基板への電気的接続を
    行うためのLSIはんだ接続構造におけるLSIはんだ
    付け部接続異常検出方法であって、前記大規模集積回路
    と前記基板との熱膨張差によって機械的応力が一番大き
    い前記大規模集積回路の最外周部における接続異常を検
    出するためのはんだ接続部材を当該最外周部に配置し、
    前記はんだ接続部材の接続異常を検出するようにしたこ
    とを特徴とするLSIはんだ付け部接続異常検出方法。
  8. 【請求項8】 前記はんだ接続部材は、接続確認用のは
    んだボールからなることを特徴とする請求項7記載のL
    SIはんだ付け部接続異常検出方法。
  9. 【請求項9】 前記大規模集積回路は、BGA(Bal
    l Grid Array)からなることを特徴とする
    請求項8記載のLSIはんだ付け部接続異常検出方法。
  10. 【請求項10】 前記はんだ接続部材は、接続確認用の
    ピン部材からなることを特徴とする請求項7記載のLS
    Iはんだ付け部接続異常検出方法。
  11. 【請求項11】 前記大規模集積回路は、PGA(Pi
    n Grid Array)からなることを特徴とする
    請求項10記載のLSIはんだ付け部接続異常検出方
    法。
  12. 【請求項12】 前記はんだ接続部材の接続異常を電気
    的にインピダンス変化としてとらえるようにしたことを
    特徴とする請求項7から請求項11のいずれか記載のL
    SIはんだ付け部接続異常検出方法。
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