[发明专利]焊点的高灵敏度阻抗测量设备及其监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊点的高灵敏度阻抗测量设备及其监控方法，其监控通过焊 点在电路板上安装的封装例如球栅阵列的焊点连接状态，具体地，涉及焊点 的高灵敏度阻抗测量设备及其监控方法，其检测通过应力在焊点中产生的裂 缝所造成的阻抗细微变化。

背景技术

近来，在例如服务器的系统板上设置多个处理器的球栅阵列封装(以下， 称为“BGA封装”)中，由于功能的增强和服务器功耗的增加，将电源引脚 (pin)和信号引脚增加至1000个引脚或2000个引脚，并且BGA封装的尺 寸也随之增加。当BGA封装的尺寸以这种方式增加时，由于系统主板、BGA 封装、和构成具有不同材料的处理器的半导体IC的热循环引起的热膨胀系 数中的相互差异，在BGA封装和电路板的焊点(solder bump)之间的焊连 接单元重复施加应力，并且存在焊点连接单元的应力变形增加的危险，从而 造成损坏，例如微小裂缝。在其上设置有BGA封装的例如系统主板的电路 板的尺寸也增加，并且，当电路板的尺寸增加时，存在这样的危险，即在电 路板的操作或板组装处理期间引起的板变形可在BGA封装的焊点中造成损 坏，例如微小裂缝。当在BGA封装的焊点中生成微小裂缝时，这些裂缝通 常随着时间的流逝而生长，并且当裂缝的发展状态超过某个限制时，这些裂 缝就会快速生长，从而迅速增加焊点的阻抗，并且有时候会导致破裂，例如 微小裂缝的这些损坏是长期可靠性降低的原因。在BGA封装中焊点的损坏 使得焊点连接单元的阻抗增加，然而，为了检测微小裂缝生成的初始损坏， 必须检测极其微小的阻抗变化。通常，已知的检测微小阻抗变化的方法例如 4端方法。在4端方法中，向阻抗测量提供电流的电路和检测在阻抗中生成 的电压的电路是独立的，从而2个端用于提供电流，2个端用于电压测量， 即总共提供4个端。在4端方法中使用的伏特计具有极高内阻抗，并且几乎 没有电流流过在电压测量侧的电路，从而可以忽略由例如作为测量对象的焊 点连接单元的接触阻抗或测量器件的接线阻抗造成的压降，而仅可以精确测 量焊点连接单元的阻抗。

[专利文档1]日本专利申请特开公布No.2003-043091

[专利文档2]日本专利申请特开公布No.H7-104023

然而，使用这种传统4端方法对焊点连接单元的阻抗变化的检测存在检 测灵敏度不够的问题，并且不能够精确检测微小阻抗变化。作为传统4端方 法，例如，当假定具有最小分辨能力为1毫伏以及测量范围为100毫伏的伏 特计时，另外，假设焊点连接单元的初始阻抗为1欧姆，并且假设流过焊点 连接单元的恒定电路的电流值是1毫安时，初始电势为1毫伏，并且1毫伏 的电势变化显示了1欧姆的阻抗变化。为了检测与焊点连接单元的裂缝的发 展状态对应的阻抗变化，需要大约百分之0.01初始阻抗的分辨能力。因此， 如果初始阻抗是1欧姆，则必须检测0.01欧姆的阻抗变化。可通过使用4端 方法增加流过焊点连接单元的恒定电流值的这种方式提高阻抗检测的分辨 能力。然后，当恒定电流的电流值增加至100毫安时，1毫伏的电压变化可 表示0.01欧姆的阻抗变化。然而，由于焊点的初始阻抗是1欧姆，所以测量 电压的初始值是100毫伏，即范围的最大值；并且，当之后的阻抗增加0.01 欧姆时，出现这样的问题，测量电压溢出到101毫伏，就不能够测量出微小 阻抗变化。此外，当通过检测微小阻抗变化对特定焊点连接单元进行质量确 定时，出现这样的问题，由于阻抗也是按整个封装的温度变化来改变，所以 由例如焊点连接单元的裂缝的损坏造成的阻抗变化和由温度变化造成的阻 抗变化不能够彼此区分，并且不能够检测出由焊点连接单元的损坏造成的阻 抗变化。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了焊点的高灵敏度阻抗测量设备以及测量 方法。