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接合強度測定方法及びこの方法を用いた接合強度測定装置並びに接合強度変動検出器 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P07A011751
整理番号 OP00109
掲載日 2007年11月16日
出願番号 特願2005-317491
公開番号 特開2007-121241
登録番号 特許第4876241号
出願日 平成17年10月31日(2005.10.31)
公開日 平成19年5月17日(2007.5.17)
登録日 平成23年12月9日(2011.12.9)
発明者
  • 多田 直哉
出願人
  • 学校法人岡山大学
発明の名称 接合強度測定方法及びこの方法を用いた接合強度測定装置並びに接合強度変動検出器 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】接合用金属と被接合用金属との接合強度をより精度よく測定可能な接合強度測定方法及び接合強度測定装置並びに接合強度変動検出器を提供する。
【解決手段】接合用金属と、この接合用金属が接合された被接合用金属との接合部に通電し、接合用金属の電位を被接合用金属の電位を基準として測定し、この電位の測定結果を解析することにより接合用金属と被接合用金属との接合強度を算定する接合強度の測定方法及び測定装置において、被接合用金属には第1の接合用金属と第2の接合用金属を接合して、第1の接合用金属から被接合用金属に測定用の電流を入力するとともに、第2の接合用金属から電流を出力させながら、第1の接合用金属の電位と第2の接合用金属の電位を測定して接合強度を算定する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来、電子部品を実装基板に実装するための半田接合や、溶接による金属同士の接合では、接合される一方の金属と他方の金属とが所要の接合強度を有して接合される必要があり、所望の強度で接合していることを確認するために接合強度の様々な測定方法が提案されている。



最も簡単には、第1の基体と第2の基体とを所要の接合方法で接合した後に、第1の基体と第2の基体とを互いに反対方向に引っ張って引張り強度を測定し、この引張り強度を接合強度とみなす方法が用いられている。



たとえば、実装基板に接合するための半田バンプを設けた電子部品における半田バンプの接合強度の測定は、半田バンプを介して電子部品を実装基板に実装した後に、電子部品を実装基板から引き剥がす際に加えた引張り強度の測定によって行われている。



ただし、半田バンプを用いた電子部品の実装基板への実装では、数十~数百個の半田バンプを用いて実装が行われており、電子部品を実装基板から引き剥がして強度測定を行う場合には、各半田バンプの接合強度の総和しか測定することができず、半田バンプごとの接合強度を測定できなかった。この場合における部分的な接合不良の有無判定は、強度による判定ではなく、電子部品を実装基板から引き剥がした後の半田バンプの形状を目視観察し、剥がれ具合のモードを判定することによって行っていた。



すなわち、電子部品を実装基板から引き剥がした際に、半田バンプ部分で破壊が生じていた場合には、半田バンプが電子部品との接続界面及び実装基板との接続界面と十分な強度で接合していたと判定でき、一方、電子部品との接続界面、または実装基板との接続界面が露出するように破壊または分離が生じていた場合には、その界面では十分な強度で接合されていなかったと判定していた。



昨今では、このような半田バンプの接合強度の判定において、1個ずつの半田バンプの接合強度を数値的に測定して判定可能とするために、電子部品に装着した半田バンプを再溶融させてプローブを接続し、このプローブを引っ張って引張り強度を測定することによって接合強度を測定可能とした測定装置も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。



一方、スポット溶接などでは、引張り強度を接合強度とみなす測定方法ではなく、接合した金属間の電気抵抗の大きさから接合界面の状態を推察し、接合強度に換算する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。



すなわち、接合用金属と、この接合用金属が接合された被接合用金属との接合部に所要の測定用電流を通電して、被接合用金属の電位を基準として接合用金属の電位を測定し、この電位の測定結果を解析することにより接合用金属と被接合用金属との接合強度を算定しているものである。

【特許文献1】特開平08-111417号公報

【特許文献2】特開昭48-079145号公報

産業上の利用分野


本発明は、接合用金属と、この接合用金属が接合された被接合用金属との接合部の接合強度を測定する接合強度測定方法、及びこの方法を用いた接合強度測定装置、並びに接合強度変動検出器に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
接合用金属と、この接合用金属が接合された被接合用金属との接合部に通電し、
前記接合用金属の電位を前記被接合用金属の電位を基準として測定し、
この電位の測定結果を解析することにより前記接合用金属と前記被接合用金属との接合強度を算定する接合強度測定方法において、
電子回路基板に設けられた複数の被接合用金属と、半導体装置に設けられた複数の被接合用金属と、を接合用金属でそれぞれ接合することにより、前記電子回路基板に前記半導体装置を接合し、
複数の前記接合用金属の1つに、測定用の電流を入力する電流入力線を接続し、
複数の前記接合用金属の他の1つに、測定用の電流を出力する電流出力線を接続し、
複数の前記接合用金属のいずれか2つに測定用配線をそれぞれ直接に接続し、
前記電流入力線から入力される電流を、前記半導体装置や前記電子回路基板の内部配線を用いつつ複数の前記接合用金属の全てを通るように形成された通電経路を通って、前記電流出力線から出力させ、
複数の前記接合用金属に直接に接続された前記2つの測定用配線を介して、1つの電位測定回路により、前記測定用配線を接続された2つの前記接合用金属の電位を測定することを特徴とする接合強度測定方法。

【請求項2】
前記測定用配線が接続される2つの接合用金属と、これら2つの接合用金属が接続される前記被接合用金属の少なくともいずれか一つの温度を計測して、計測された温度に基づいて、前記測定用配線が接続される2つの接合用金属の少なくとも一方の電位の測定結果を補正することを特徴とする請求項1記載の接合強度測定方法。

【請求項3】
接合用金属と、この接合用金属が接合された被接合用金属との接合部に測定用の電流を通電する通電手段と、
前記被接合用金属の電位を基準として前記接合用金属の電位を測定する電位測定手段と、
この電位測定手段の測定結果を解析して前記接合用金属と前記被接合用金属との接合強度を算定する解析手段を備えた接合強度測定装置において、
電子回路基板に設けられた複数の被接合用金属と、半導体装置に設けられた複数の被接合用金属と、を接合用金属でそれぞれ接合することにより、前記電子回路基板に前記半導体装置を接合し、
前記通電手段は、複数の前記接合用金属の1つに接続した電流入力線に測定用の電流を入力し、複数の前記接合用金属の他の1つに接続した電流出力線から測定用の電流を出力させ、
前記電流入力線から入力される電流は、前記半導体装置や前記電子回路基板の内部配線を用いつつ複数の前記接合用金属の全てを通るように形成された通電経路を通って、前記電流出力線から出力するように構成されており、
前記電位測定手段は、測定用配線を複数の前記接合用金属のいずれか2つにそれぞれ直接に接続しており、これら2つの測定用配線を介して、1つの電位測定回路により、前記測定用配線を接続された2つの前記接合用金属の電位を測定することを特徴とする接合強度測定装置。

【請求項4】
前記測定用配線が接続される2つの接合用金属と、これら2つの接合用金属が接続される前記被接合用金属の少なくともいずれか一つの温度を計測する温度計測手段を設け、
前記解析手段では、前記温度計測手段での計測結果に基づいて、前記測定用配線が接続される2つの接合用金属の少なくとも一方の電位の測定結果を補正するように構成したことを特徴とする請求項3記載の接合強度測定装置。

【請求項5】
被接合用金属に接合された接合用金属の接合強度が低下したことを検出する接合強度変動検出器であって、
電子回路基板に設けられた複数の被接合用金属と、半導体装置に設けられた複数の被接合用金属と、をそれぞれ接合する複数の接合用金属の接合強度が低下したことを検出するにあたり、
複数の前記接合用金属の1つに接続した電流入力線に測定用の電流を入力し、複数の前記接合用金属の他の1つに接続した電流出力線から測定用の電流を出力させる通電手段と、
測定用配線を複数の前記接合用金属のいずれか2つにそれぞれ直接に接続しており、これら2つの測定用配線を介して、1つの電位測定回路により、前記測定用配線を接続された2つの前記接合用金属の電位を測定する電位測定手段と、
この電位測定手段の測定結果を解析して接合強度の低下を検出する検出手段を備え
前記電流入力線から入力される電流は、前記半導体装置や前記電子回路基板の内部配線を用いつつ複数の前記接合用金属の全てを通るように形成された通電経路を通って、前記電流出力線から出力するように構成されていることを特徴とする接合強度変動検出器。

【請求項6】
前記測定用配線が接続される2つの接合用金属と、これら2つの接合用金属が接続される前記被接合用金属の少なくともいずれか一つの温度を計測する温度計測手段を備えるとともに、
前記解析手段では、前記温度計測手段での計測結果に基づいて、前記測定用配線が接続される2つの接合用金属の少なくとも一方の電位の測定結果を補正するように構成したことを特徴とする請求項5記載の接合強度変動検出器。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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