JP4072082B2 - Defective solder diagnosis circuit for semiconductor devices - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、LSI等の半導体装置とプリント基板との半田付け不良を診断する回路に係り、特に、汎用性の高い半田不良診断回路の提供を図ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の回路としては、例えば、BGA(Ball Grid Array)と称されるICパッケージを用いてなるLSIがPCB(プリント配線基板)に半田付けされた場合に、BGAとPCBとの熱膨張の差によって、BGAの特に最外周部のピンとPCBとの間の半田付けが他の部分に比して大きな機械的なストレスが加わり、そのため、この部分の半田付けにクラックや剥離が発生し易いことに鑑みて、BGAの最外周部のピンとPCBとの半田付けの不良を検出する検出回路を設けるようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−228191号公報(第3−4頁、図1−4)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、検出回路を接続するためにBGAに専用のピンを複数確保する必要があり、そのため、検出回路を設ける以前のBGAに検出回路を接続するための新たなピンを確保するだけの余裕が無い場合には、BGA自体を変更する必要があり、検出回路の汎用性に欠けるという問題があった。
本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、半導体装置のピン配置に変更を来すことなく汎用性の高い半導体装置用半田不良診断回路を提供するものである。
本発明の他の目的は、比較的簡易な構成で半導体装置の信頼性の向上を図ることのできる半導体装置用半田不良診断回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置用半田不良診断回路は、
半導体装置とプリント基板との半田付け不良を検出し、検出結果に応じて報知動作を行う半導体装置用半田不良診断回路であって、
当該半導体装置用半田不良診断回路は、比較回路と報知部とを有してなり、
前記半導体装置は、前記プリント基板と半田付けされる面側に、複数のパッドがBGA配置されて設けられ、そのパッド面の最外周部に位置するパッドと、当該最外周部に位置するパッドの内側に位置するパッドとが、当該半導体装置への電源の供給に確保されてなるものであり、
前記比較回路は、前記半導体装置へ供給される電源とグランドとの間に第1及び第2の抵抗器が直列接続されて設けられ、当該第1の抵抗器の電源側の端部には、前記半導体装置のパッド面の半田付けの不良が最初に生ずる可能性の大きい最外周部に位置するパッドであって前記半導体装置への電源供給用のパッドが接続される一方、
前記半導体装置へ供給される電源とグランドとの間に第3の抵抗器とコンデンサが直列接続されて設けられ、当該第3の抵抗器とコンデンサの相互の接続点には、前記半導体装置のパッド面の最外周部に位置するパッドの内側に位置するパッドであって前記半導体装置への電源供給用のパッドが接続され、前記電源供給用のパッドが半田付け不良の発生の検出に流用可能とされて、
前記第1及び第2の抵抗器の相互の接続点における電圧を基準電圧として、当該基準電圧と前記第3の抵抗器とコンデンサとの相互の接続点における電圧の比較結果が得られるよう構成されてなり、
前記報知部は、前記比較回路から前記半導体装置とプリント基板との半田付け不良に対応する所定の信号が出力された際に、予め設定された報知動作を行うよう構成されてなるものである。
【0006】
かかる構成においては、半導体装置へ供給される電源電圧が印加されるパッドの内、半田付け不良が最初に生ずる可能性の大きい最外周部に位置するパッドを、半導体装置の電源電圧を供給する電源とグランドとの間に設けられた第3の抵抗器の電源側の一端に、また、最外周部に位置するパッドよりも内側に位置するパッドを第3の抵抗器の他端に、それぞれ接続し、最外周部に位置するパッドの半田付けの剥離が生じた場合に第3の抵抗器に生ずる電圧変動を検出できるような構成とすることで、従来と異なり、半田付け不良の有無を検出するために専用のパッド、ピンを半導体装置に設けることなく、半田付け不良の有無を検出することが可能となるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図5を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
まず、本発明の実施の形態における半導体装置用半田不良診断回路が用いられる半導体装置Sについて図4を参照しつつ説明することとする。
図4においては、半導体装置Sと、この半導体装置Sが半田付けされるプリント基板11とが模式的に示されると共に、半導体装置Sの概略の内部構造が模式的に示されている。
半導体装置Sは、一般的に同図にあるように、その内部に半導体チップ12が設けられ、その周囲に設けられた電子部品13とボンディングワイヤ14を介して接続されて所望の回路が構成されるようになっている。本発明の実施の形態における半導体装置Sは、例えば、LSI(Large Scale Integration)に代表されるものであって、特に、この種の半導体装置のパッケージとして近年主流となっているBGA(Ball Grid Array)と称される入出力ピン配置を有するパッケージを用いてなるものである。この半導体装置Sのプリント基板11と半田付けされる面側には、複数のパッド15がBGA配置されて設けられており、プリント基板11に設けられた半田バンプ16に公知・周知のいわゆるリフロー半田付けによって半田付けされるようになっているものである。なお、半導体装置Sのいわゆる入出力ピン(図示せず)はパッド15と接続されているので、パッド15をプリント基板11に半田付けすることは、半導体装置Sの入出力ピンをプリント基板11に半田付けすることに外ならない。ここで、入出力ピンは、信号のみならず電源供給やグランドなどに用いられるものも含むものとする。
【0008】
半導体装置Sのプリント基板11と半田付けされる面、すなわちパッド面は、図5に示されたように、多数のパッド15がいわば碁盤の目の如くにBGA配置されたものとなっている。同図に示された例では、紙面左上端のパッド位置を「A1」とし、その右側へ1つづつ昇順にA2、A3、・・・A20と算用数字の20まで付される一方、A1の位置から下方向へ1つ行を下がるに従いアルファベット順にB、C、D、・・・Yまで付されて、行方向(図5において紙面上下方向)の位置をアルファベットで、列方向(図5において紙面左右方向)の位置を数値で表すことで、パッド位置を特定するようにした例が示されている。
本発明の実施の形態の半導体装置Sのパッド面は、その最外周に位置するパッド(A1〜A20、B1〜Y1、B20〜Y20、Y1〜Y20)とその内側の周に位置するパッド(A2〜A19、B2〜X2、B19〜X19、Y2〜Y19)は、半導体装置Sの電源(例えば5V)の供給に使用されるものとして確保されたものとなっている。なお、図5においては、図面の簡略化のため、こられのパッドよりさらに内側に位置し、信号の入出力に使用されるパッドについては図示を省略してある。
【0009】
次に、本発明の実施の形態における半導体装置用半田不良診断回路CR1の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
この半導体装置用半田不良診断回路CR1は、比較器1を中心に構成に構成された比較回路101と、比較回路101の比較結果に応じて必要な報知処理を行う報知部102とに大別されて構成されたものとなっている。この半導体装置用半田不良診断回路CR1は、先のプリント基板11上に設けられても、また、半導体装置SがいわゆるカスタムLSIであり、内部の部品配置スペースに余裕がある場合には、半導体装置S内部に組み込むようにしても、いずれでも良いものである。
まず、比較回路101は、比較器1を有してなり、半導体装置S及びこの半導体装置用半田不良診断回路CR1の電源電圧を供給する図示されない電源が接続される電源ライン2とグランドとの間には、第1の抵抗器(図1においては「R1」と表記)3と第2の抵抗器(図1においては「R2」と表記)4が直列接続されて設けられると共に、その相互の接続点は比較器1の反転入力端子に接続されたものとなっている。電源ライン2は、半導体装置Sのパッド面の最外周部に位置するパッド(以下、便宜的にこのパッドを「最外周パッド」と言う)の内、電源供給用の複数のパッドに接続されている。すなわち、本発明の実施の形態においては、電源ライン2は、最外周パッドA1,A20,Y1,Y20に接続されたものとなっている(図1及び図5参照)。すなわち、換言すれば、本発明の実施の形態においては、これらの最外周パッドA1,A20,Y1,Y20は、半導体装置Sの図示されない電源ピン(5V)が接続されたものとなっている。
【0010】
また、電源ライン2とグランドとの間には、第3の抵抗器(図1においては「R3」と表記)5とコンデンサ(図1においては「C1」と表記)6とが直列接続されて設けられると共に、その相互の接続点は比較器1の非反転入力端子に接続されている。さらに、この比較器1の非反転入力端子は、半導体装置Sのパッド面の最外周部の直ぐ内側の周に位置するパッド(以下、便宜的にこのパッドを「内側パッド」と言う)の内、電源供給用の複数のパッドに接続されている。すなわち、本発明の実施の形態においては、比較器1の非反転入力端子は、内側パッドB2,A16,B19,P20,W2,W19に接続されたものとなっている(図1及び図5参照)。
なお、先の電源ライン2に接続された最外周パッドA1,A20,Y1,Y20と比較器1の非反転入力端子に接続された内側パッドB2,A16,B19,P20,W2,W19は、半導体装置Sが正常な状態においては、当然ながら半導体装置Sの内部で図示されない電源供給ラインを介して電気的に導通状態となっているものである。
【0011】
一方、比較器1の出力端子は、次述する報知部102の入力段に接続されたものとなっている。
報知部102は、比較器1から後述するように半田付け不良に相当する所定の信号が出力された場合に、使用者に対してその旨を認識させるべく報知動作を行うよう構成されてなるものである。ここで、報知動作としては、例えば、点灯素子の点灯、警報素子の鳴動、文字や図形等の表示素子による表示等が好適であり、いずれかに限定される必要はないものである。
図2には、点灯動作を行う報知部102の構成例が示されており、以下、同図を参照しつつこの構成例について説明すれば、この構成例は、点灯素子としてLED7を用いたもので、そのアノードには第4の抵抗器8を介して報知部用電源電圧VBが印加されるようになっている一方、カソードは比較器1の出力端子に接続されたものとなっている。なお、この場合、比較器1は、その出力段がいわゆるオープンコレクタとなっているものが好適である。
【0012】
次に、上記構成における本発明の実施の形態における半導体装置用半田不良診断回路の動作について説明する。
まず、前提として、報知部102は、図2を参照しつつ説明した構成であるとする。
最初に、半導体装置Sとプリント基板11との半田付けに異常(不良)がなく、半導体装置Sが正常に動作している状態において、第3の抵抗器5の両端は、最外周パッドA1,A20,Y1,Y20と内側パッドB2,A16,B19,P20,W2,W19とが半導体装置Sの内部で導通状態にあることから、いずれも電源電圧Vccに保持され、そのため、比較器1の非反転入力端子も電源電圧Vccに保持されることとなる。
一方、第1及び第2の抵抗器3,4の直列接続部分においては、電源電圧Vccが抵抗分割される結果、比較器1の反転入力端子には、基準電圧Vref=R2×Vcc/(R1+R2)と表される電圧が印加されることとなる。なお、ここで、R1,R2は便宜的に順に第1の抵抗器3の抵抗値、第2の抵抗器4の抵抗値とし、また、Vccは電源電圧の値とする。
【0013】
そして、この比較器1の反転入力端子における基準電圧Vrefは、この正常動作時において、比較器1の非反転入力端子の電圧より小さな値となるように、すなわち、本発明の実施の形態においては、Vref<Vccとなるように予め第1及び第2の抵抗器3,4の抵抗値が設定されたものとなっている。
したがって、正常動作時においては、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の基準電圧Vrefを越えた状態にあるため、比較器1は論理値Highに相当する信号を出力することとなる。
そして、比較器1の出力が論理値Highに相当する状態にあっては、LED7は、非導通状態となるため消灯状態となる。
【0014】
次に、半田付け不良が生じた場合について説明すれば、まず、従来から知られているように、半田付け不良、すなわち、具体的には半田付けの剥離は、BGAパッケージを用いた半導体装置Sにおいては、プリント基板11との熱膨張の差に起因して、半導体装置Sのパッド面の最外周部に位置するパッドで最初に生ずることが殆どである。
例えば、最外周パッドA1,A20,Y1,Y20のいずれかにおけるプリント基板11との半田付けの剥離が生じたとする。この場合、半導体装置Sへの電源電圧Vccの供給は、最外周パッドを介して行われるため、比較器1の非反転入力端子及び反転入力端子における電圧に変化は生ぜず、報知部102は正常時における動作状態を維持することとなる。
次に、半導体装置Sのパッド面の最外周部に位置するパッドの内、半導体装置用半田不良診断回路CR1に接続されているパッドの全て、すなわち、本発明の実施の形態においては、最外周パッドA1,A20,Y1,Y20のすべてにおいて半田付け剥離が生じたとすると、半導体装置Sへは、内側のパッドすなわち、本発明の実施の形態においては、内側パッドB2,A16,B19,P20,W2,W19を介してのみ電源電圧Vccの供給がなされることとなる。そのため、正常時においては先に述べたように第3の抵抗器5の両端は電源電圧Vccに保持されて、電流の流れが生じなかったのに対して、最外周パッドA1,A20,Y1,Y20のすべてにおいて半田付け剥離が生じた場合には、第3の抵抗器5において電流の流れが生じ、そのため電圧降下が発生することとなる。その結果、比較器1の非反転入力端子における電圧は、Vcc−R3×I3で表されるように正常時よりも第3の抵抗器5における電圧降下分(R3×I3)だけ低下することとなる。なお、ここで、便宜的にR3は、第3の抵抗器5の抵抗値、I3は、第3の抵抗器5を流れる電流値とする。
【0015】
そして、この比較器1の非反転入力端子の電圧(Vcc−R3×I3)が、反転入力端子の基準電圧Vrefを十分下回るように予め第3の抵抗器5の抵抗値が設定されているため、結局、半田付け剥離が生ずると、比較器1は論理値Lowに相当する信号を出力し、そのため、LED7が導通し点灯状態となり、使用者への半田付け剥離発生の報知がなされることとなる。
なお、報知部102が上述したLED7に代えてブザーのような鳴動素子を用いた構成の場合には、上述した半田付け剥離発生の際のLED7の点灯に代わってブザー(図示せず)が鳴る点を除けば、他の回路部分の基本的な動作は上述したと同様であるので、再度の詳細な説明は省略する。
【0016】
次に、報知部102の他の構成例について図3を参照しつつ説明する。
この報知部102は、公知・周知のマイクロコンピュータ(図3においては「CPU」と表記)9及び表示素子(図3においては「DSP」と表記)10とを主たる構成要素として構成されたものとなっている。そして、マイクロコンピュータ9の信号入力端子には、比較器1の出力端子が接続されており、その論理値判定が行われるようになっている。なお、表示素子10は、いわゆるCRTや液晶表示器等に代表される公知・周知のものであるが、勿論、特定の種類のものに限定される必要はなく、文字や画像等の表示が可能なものであれば良いものである。
かかる構成において、先に述べたように最外周パッドにおいて半田付け剥離が生じていないとして比較器1から論理値Highに相当する信号が出力されている場合、マイクロコンピュータ9においては入力信号が論理値Highであり、最外周パッドにおける半田付け剥離が生じていないと判定され、半田付け剥離が生じていない旨を示す文字や図等による所定の表示が表示素子10において行われるようになっている。
【0017】
一方、先に述べたように最外周パッドの半田付け剥離の発生により比較器1から論理値Lowに相当する信号が出力された場合、マイクロコンピュータ9においては入力信号が論理値Lowであり、最外周パッドにおける半田付け剥離が生じたと判定され、半田付けの剥離が発生した旨を示す文字や図等による予め定められた表示が表示素子10において行われるようになっている。
なお、上述した構成例における半導体装置用半田不良診断回路CR1に接続される半導体装置Sの最外周パッド及び内側パッドの位置はあくまでも一例であり、これに限定される必要はないことは勿論である。
【0018】
また、上述の構成例においては、半導体装置Sの電源電圧Vccを第1及び第2の抵抗器3,4により抵抗分圧して比較器1の反転入力に印加される基準電圧Vrefを得るような構成としたが、基準電圧Vrefは必ずしもこのような構成で得るものに限定される必要のないことは勿論である。すなわち、例えば、基準電圧Vrefを発生する回路を別個に設け、それを用いるようにしても良い。なお、この場合、当然ながら、図1に示された構成における第1及び第2の抵抗器3,4は不要となり、基準電圧を発生する別個の回路の出力端が比較器1の反転入力端子に接続されることとなる。
【0019】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、プリント基板と半田付けされている半導体装置のパッドの内、最外周部に位置し電源電圧が印加されるパッドと、最外周部に位置するパッドより内側に位置し電源電圧が印加されるパッドを流用して半田付け不良の発生を検出できるような構成としたので、従来と異なり、半田付け不良の有無を検出するために専用のパッド、ピンを半導体装置に設けることなく、汎用性の高い半導体装置用半田不良診断回路を提供することができるという効果を奏するものである。
また、本発明によれば、半田付けの不良によって電圧変化が生ずるような回路構成とし、その電圧変化を以て半田付け不良を検出できるようにしたので、比較的簡易な構成で半田付け不良を検出することができ、そのため、半導体装置の信頼性向上に資することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における半導体装置用半田不良診断回路の回路構成例を示す回路図である。
【図2】図1に示された半導体装置用半田不良診断回路を構成する報知部の具体的な回路構成例を示す回路図である。
【図3】図1に示された半導体装置用半田不良診断回路を構成する報知部の具体的な他の回路構成例を示す回路図である。
【図4】本発明の実施の形態における半導体装置用半田不良診断回路が用いられる半導体装置とプリント基板を説明する模式図である。
【図5】本発明の実施の形態における半導体装置用半田不良診断回路が用いられる半導体装置のパッド面を模式的に示す模式図である。
【符号の説明】
1…比較器
3…第1の抵抗器
4…第2の抵抗器
5…第3の抵抗器
15…パッド
101…比較回路
102…報知部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit for diagnosing a soldering failure between a semiconductor device such as an LSI and a printed board, and more particularly to a circuit for providing a highly versatile soldering failure diagnosing circuit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of circuit, for example, when an LSI using an IC package called BGA (Ball Grid Array) is soldered to a PCB (printed wiring board), thermal expansion between the BGA and the PCB is performed. Due to this difference, the soldering between the pins of the BGA, particularly the outermost peripheral pins, and the PCB is subject to a large mechanical stress compared to other parts, so that cracking and peeling are likely to occur in the soldering of this part. In view of this, there has been proposed one in which a detection circuit for detecting a soldering failure between the pin on the outermost peripheral portion of the BGA and the PCB is provided (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-228191 A (page 3-4, FIGS. 1-4)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, it is necessary to secure a plurality of pins dedicated to the BGA in order to connect the detection circuit. Therefore, a new pin for connecting the detection circuit to the BGA before the detection circuit is provided. If there is not enough room to ensure the BGA, it is necessary to change the BGA itself, and there is a problem that the versatility of the detection circuit is lacking.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a highly versatile solder failure diagnosis circuit for a semiconductor device without changing the pin arrangement of the semiconductor device.
Another object of the present invention is to provide a solder failure diagnostic circuit for a semiconductor device that can improve the reliability of the semiconductor device with a relatively simple configuration.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a solder failure diagnostic circuit for a semiconductor device according to the present invention comprises:
A solder failure diagnosis circuit for a semiconductor device that detects a soldering failure between a semiconductor device and a printed circuit board and performs a notification operation according to a detection result,
The semiconductor device solder failure diagnostic circuit includes a comparison circuit and a notification unit,
The semiconductor device is provided with a plurality of pads arranged in a BGA arrangement on a surface to be soldered to the printed circuit board, and a pad located on the outermost peripheral portion of the pad surface and a pad located on the outermost peripheral portion. The pad located on the inside is secured to supply power to the semiconductor device,
The comparison circuit includes a first resistor and a second resistor connected in series between a power source supplied to the semiconductor device and a ground, and an end portion on the power source side of the first resistor While the pad located at the outermost peripheral portion where the defective soldering of the pad surface of the semiconductor device is likely to occur first is connected to the pad for supplying power to the semiconductor device,
A third resistor and a capacitor are connected in series between a power source supplied to the semiconductor device and the ground, and a pad of the semiconductor device is connected to a connection point between the third resistor and the capacitor. A pad located on the inner side of a pad located on the outermost peripheral portion of the surface and connected to a pad for supplying power to the semiconductor device, and the pad for supplying power can be used for detecting occurrence of a soldering failure. Being
Using the voltage at the connection point between the first and second resistors as a reference voltage, a comparison result of the voltage at the connection point between the reference voltage and the third resistor and the capacitor is obtained. And
The notification unit is configured to perform a preset notification operation when a predetermined signal corresponding to a soldering failure between the semiconductor device and the printed circuit board is output from the comparison circuit.
[0006]
In such a configuration, among the pads to which the power supply voltage supplied to the semiconductor device is applied, the power supply that supplies the power supply voltage of the semiconductor device to the pad located at the outermost peripheral portion where the soldering failure is likely to occur first. A pad located on the power supply side of the third resistor provided between the first resistor and the ground, and a pad located on the inner side of the pad located on the outermost peripheral portion are connected to the other end of the third resistor, respectively. However, unlike the conventional case, it is possible to detect the presence or absence of soldering defects by adopting a configuration that can detect voltage fluctuations that occur in the third resistor when the solder located on the outermost pad is peeled off. Therefore, it is possible to detect the presence or absence of soldering defects without providing dedicated pads and pins in the semiconductor device.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a semiconductor device S in which a solder failure diagnosis circuit for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is used will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, the semiconductor device S and the printed circuit board 11 to which the semiconductor device S is soldered are schematically shown, and the schematic internal structure of the semiconductor device S is schematically shown.
In general, the semiconductor device S has a
[0008]
As shown in FIG. 5, the surface to be soldered to the printed circuit board 11 of the semiconductor device S, that is, the pad surface, has a large number of
The pad surface of the semiconductor device S according to the embodiment of the present invention includes pads (A1 to A20, B1 to Y1, B20 to Y20, Y1 to Y20) located on the outermost periphery and pads (A2) located on the inner periphery thereof. To A19, B2 to X2, B19 to X19, and Y2 to Y19) are ensured to be used for supplying power (for example, 5 V) of the semiconductor device S. In FIG. 5, for simplification of the drawing, the illustration of the pads located further inside than these pads and used for signal input / output is omitted.
[0009]
Next, a configuration example of the solder failure diagnostic circuit CR1 for a semiconductor device in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The semiconductor device solder failure diagnosis circuit CR1 is roughly divided into a
First, the
[0010]
A third resistor (indicated as “R3” in FIG. 1) 5 and a capacitor (indicated as “C1” in FIG. 1) 6 are connected in series between the power supply line 2 and the ground. The connection point is connected to the non-inverting input terminal of the
The outermost peripheral pads A1, A20, Y1, Y20 connected to the previous power supply line 2 and the inner pads B2, A16, B19, P20, W2, W19 connected to the non-inverting input terminal of the
[0011]
On the other hand, the output terminal of the
The
FIG. 2 shows a configuration example of the
[0012]
Next, the operation of the solder failure diagnosis circuit for a semiconductor device in the embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described.
First, it is assumed that the
First, when there is no abnormality (defect) in soldering between the semiconductor device S and the printed circuit board 11 and the semiconductor device S is operating normally, both ends of the third resistor 5 are connected to the outermost peripheral pads A1, Since A20, Y1, Y20 and the inner pads B2, A16, B19, P20, W2, W19 are in a conductive state inside the semiconductor device S, all are held at the power supply voltage Vcc. The inverting input terminal is also held at the power supply voltage Vcc.
On the other hand, in the series connection portion of the first and second resistors 3 and 4, the power supply voltage Vcc is resistance-divided, so that the reference voltage Vref = R2 × Vcc / (R1 + R2) is applied to the inverting input terminal of the comparator 1. ) Is applied. Here, for the sake of convenience, R1 and R2 are the resistance value of the first resistor 3 and the resistance value of the second resistor 4, respectively, and Vcc is the value of the power supply voltage.
[0013]
The reference voltage Vref at the inverting input terminal of the
Therefore, during normal operation, since the voltage at the non-inverting input terminal exceeds the reference voltage Vref at the inverting input terminal, the
When the output of the
[0014]
Next, a case where a soldering failure occurs will be described. First, as conventionally known, the soldering failure, that is, specifically, the peeling of soldering is performed by the semiconductor device S using the BGA package. In most cases, the first occurs at the pad located at the outermost peripheral portion of the pad surface of the semiconductor device S due to the difference in thermal expansion from the printed circuit board 11.
For example, it is assumed that the soldering peeling from the printed circuit board 11 occurs in any of the outermost peripheral pads A1, A20, Y1, and Y20. In this case, since the supply of the power supply voltage Vcc to the semiconductor device S is performed via the outermost peripheral pad, the voltage at the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the
Next, of the pads located on the outermost periphery of the pad surface of the semiconductor device S, all of the pads connected to the semiconductor device solder failure diagnostic circuit CR1, that is, the outermost periphery in the embodiment of the present invention. If solder peeling occurs in all of the pads A1, A20, Y1, and Y20, the inner pads, that is, the inner pads B2, A16, B19, P20, and W2 in the embodiment of the present invention are connected to the semiconductor device S. , W19 is used to supply the power supply voltage Vcc. Therefore, at the normal time, as described above, both ends of the third resistor 5 are held at the power supply voltage Vcc and no current flows, whereas the outermost peripheral pads A1, A20, Y1, When the soldering peeling occurs in all of Y20, a current flow occurs in the third resistor 5, so that a voltage drop occurs. As a result, the voltage at the non-inverting input terminal of the
[0015]
The resistance value of the third resistor 5 is set in advance so that the voltage (Vcc−R3 × I3) of the non-inverting input terminal of the
In the case where the
[0016]
Next, another configuration example of the
The notifying
In this configuration, as described above, when the signal corresponding to the logical value High is output from the
[0017]
On the other hand, as described above, when a signal corresponding to the logical value Low is output from the
Note that the positions of the outermost peripheral pads and the inner pads of the semiconductor device S connected to the solder failure diagnostic circuit CR1 for the semiconductor device in the above-described configuration example are merely examples, and need not be limited to this. .
[0018]
In the above configuration example, the power supply voltage Vcc of the semiconductor device S is divided by the first and second resistors 3 and 4 to obtain the reference voltage Vref applied to the inverting input of the
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, among the pads of the semiconductor device soldered to the printed circuit board, the pads located on the outermost periphery and applied with the power supply voltage, and the pads located on the outermost periphery. Unlike the conventional case, the dedicated pad and pin are used to detect the presence of soldering defects, because the configuration is such that the occurrence of soldering defects can be detected by diverting pads located on the inner side to which power supply voltage is applied. Therefore, it is possible to provide a highly versatile solder failure diagnosis circuit for a semiconductor device without providing the semiconductor device.
In addition, according to the present invention, since the circuit configuration is such that a voltage change is caused by a soldering failure, and the soldering failure can be detected by the voltage change, the soldering failure is detected with a relatively simple configuration. Therefore, it is possible to contribute to improving the reliability of the semiconductor device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration example of a solder failure diagnostic circuit for a semiconductor device in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration example of a notification unit that constitutes the solder failure diagnostic circuit for a semiconductor device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing another specific circuit configuration example of a notification unit that constitutes the solder failure diagnostic circuit for a semiconductor device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a semiconductor device and a printed circuit board in which the solder failure diagnosis circuit for a semiconductor device according to the embodiment of the present invention is used.
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing a pad surface of a semiconductor device in which a solder failure diagnostic circuit for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is used.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記半導体装置は、前記プリント基板と半田付けされる面側に、複数のパッドがBGA配置されて設けられ、そのパッド面の最外周部に位置するパッドと、当該最外周部に位置するパッドの内側に位置するパッドとが、当該半導体装置への電源の供給に確保されてなるものであって、
前記半導体装置へ供給される電源とグランドとの間に抵抗器とコンデンサを直列接続して設けると共に、当該抵抗器の電源側の端部には、前記半導体装置のパッド面の半田付けの不良が最初に生ずる可能性の大きい最外周部に位置するパッドであって前記半導体装置への電源供給用のパッドを接続する一方、
前記抵抗器とコンデンサの相互の接続点には、前記半導体装置のパッド面の最外周部に位置するパッドの内側に位置するパッドであって前記半導体装置への電源供給用のパッドを接続し、前記電源供給用のパッドを半田付け不良の発生の検出に流用して、
前記抵抗器とコンデンサとの相互の接続点における電圧と基準電圧を比較することによって前記半導体装置とプリント基板との半田付け不良の発生の有無を診断することを特徴とする半導体装置半田不良診断方法。A method for diagnosing a solder failure in a semiconductor device for determining whether or not a soldering failure has occurred between a semiconductor device and a printed circuit board,
The semiconductor device is provided with a plurality of pads arranged in a BGA arrangement on a surface to be soldered to the printed circuit board, and a pad located on the outermost peripheral portion of the pad surface and a pad located on the outermost peripheral portion. The pad located on the inner side is secured to supply power to the semiconductor device,
A resistor and a capacitor are connected in series between a power supply to be supplied to the semiconductor device and a ground, and a soldering failure of the pad surface of the semiconductor device is present at an end of the resistor on the power supply side. While the pad located on the outermost peripheral portion that is likely to occur first and connecting the pad for supplying power to the semiconductor device,
A connection point between the resistor and the capacitor is a pad located on the inner side of the pad located on the outermost peripheral portion of the pad surface of the semiconductor device and connected to a pad for supplying power to the semiconductor device, Using the power supply pad to detect the occurrence of soldering failure,
A method of diagnosing a solder failure of a semiconductor device, comprising: diagnosing occurrence of soldering failure between the semiconductor device and a printed circuit board by comparing a voltage at a connection point between the resistor and the capacitor with a reference voltage. .
当該半導体装置用半田不良診断回路は、比較回路と報知部とを有してなり、
前記半導体装置は、前記プリント基板と半田付けされる面側に、複数のパッドがBGA配置されて設けられ、そのパッド面の最外周部に位置するパッドと、当該最外周部に位置するパッドの内側に位置するパッドとが、当該半導体装置への電源の供給に確保されてなるものであり、
前記比較回路は、前記半導体装置へ供給される電源とグランドとの間に第1及び第2の抵抗器が直列接続されて設けられ、当該第1の抵抗器の電源側の端部には、前記半導体装置のパッド面の半田付けの不良が最初に生ずる可能性の大きい最外周部に位置するパッドであって前記半導体装置への電源供給用のパッドが接続される一方、
前記半導体装置へ供給される電源とグランドとの間に第3の抵抗器とコンデンサが直列接続されて設けられ、当該第3の抵抗器とコンデンサの相互の接続点には、前記半導体装置のパッド面の最外周部に位置するパッドの内側に位置するパッドであって前記半導体装置への電源供給用のパッドが接続され、前記電源供給用のパッドが半田付け不良の発生の検出に流用可能とされて、
前記第1及び第2の抵抗器の相互の接続点における電圧を基準電圧として、当該基準電圧と前記第3の抵抗器とコンデンサとの相互の接続点における電圧の比較結果が得られるよう構成されてなり、
前記報知部は、前記比較回路から前記半導体装置とプリント基板との半田付け不良に対応する所定の信号が出力された際に、予め設定された報知動作を行うよう構成されてなることを特徴とする半導体装置用半田不良診断回路。A solder failure diagnosis circuit for a semiconductor device that detects a soldering failure between a semiconductor device and a printed circuit board and performs a notification operation according to a detection result,
The semiconductor device solder failure diagnostic circuit includes a comparison circuit and a notification unit,
The semiconductor device is provided with a plurality of pads arranged in a BGA arrangement on a surface to be soldered to the printed circuit board, and a pad located on the outermost peripheral portion of the pad surface and a pad located on the outermost peripheral portion. The pad located on the inside is secured to supply power to the semiconductor device,
The comparison circuit includes a first resistor and a second resistor connected in series between a power source supplied to the semiconductor device and a ground, and an end portion on the power source side of the first resistor While the pad located at the outermost peripheral portion where the defective soldering of the pad surface of the semiconductor device is likely to occur first is connected to the pad for supplying power to the semiconductor device,
A third resistor and a capacitor are connected in series between a power source supplied to the semiconductor device and the ground, and a pad of the semiconductor device is connected to a connection point between the third resistor and the capacitor. A pad located on the inner side of a pad located on the outermost peripheral portion of the surface and connected to a pad for supplying power to the semiconductor device, and the pad for supplying power can be used for detecting occurrence of a soldering failure. Being
Using the voltage at the connection point between the first and second resistors as a reference voltage, a comparison result of the voltage at the connection point between the reference voltage and the third resistor and the capacitor is obtained. And
The notification unit is configured to perform a preset notification operation when a predetermined signal corresponding to a soldering failure between the semiconductor device and the printed circuit board is output from the comparison circuit. A solder failure diagnosis circuit for semiconductor devices.
当該半導体装置用半田不良診断回路は、比較回路と報知部とを有してなり、
前記半導体装置は、前記プリント基板と半田付けされる面側に、複数のパッドがBGA配置されて設けられ、そのパッド面の最外周部に位置するパッドと、当該最外周部に位置するパッドの内側に位置するパッドとが、当該半導体装置への電源の供給に確保されてなるものであり、
前記比較回路は、前記半導体装置へ供給される電源とグランドとの間に抵抗器とコンデンサが直列接続されて設けられ、当該抵抗器の電源側の端部には、前記半導体装置のパッド面の半田付けの不良が最初に生ずる可能性の大きい最外周部に位置するパッドであって前記半導体装置への電源供給用のパッドが接続される一方、
前記抵抗器とコンデンサの相互の接続点には、前記半導体装置のパッド面の最外周部に位置するパッドの内側に位置するパッドであって前記半導体装置への電源供給用のパッドが接続され、前記電源供給用のパッドが半田付け不良の発生の検出に流用可能とされて、
前記抵抗器とコンデンサとの相互の接続点における電圧と基準電圧との比較結果が得られるよう構成されてなり、
前記報知部は、前記比較回路から前記半導体装置とプリント基板との半田付け不良に対応する所定の信号が出力された際に、予め設定された報知動作を行うよう構成されてなることを特徴とする半導体装置用半田不良診断回路。A solder failure diagnosis circuit for a semiconductor device that detects a soldering failure between a semiconductor device and a printed circuit board and performs a notification operation according to a detection result,
The semiconductor device solder failure diagnostic circuit includes a comparison circuit and a notification unit,
The semiconductor device is provided with a plurality of pads arranged in a BGA arrangement on a surface to be soldered to the printed circuit board, and a pad located on the outermost peripheral portion of the pad surface and a pad located on the outermost peripheral portion. The pad located on the inside is secured to supply power to the semiconductor device,
In the comparison circuit, a resistor and a capacitor are connected in series between a power source supplied to the semiconductor device and a ground, and a power source side end of the resistor has a pad surface of the semiconductor device. While a pad located on the outermost peripheral portion where a soldering failure is likely to occur first and a pad for supplying power to the semiconductor device is connected,
A connection point between the resistor and the capacitor is connected to a pad located on the inner side of the pad located on the outermost peripheral portion of the pad surface of the semiconductor device and for supplying power to the semiconductor device, The power supply pad can be diverted to detect the occurrence of soldering failure,
It is configured to obtain a comparison result between a voltage at a connection point between the resistor and the capacitor and a reference voltage,
The notification unit is configured to perform a preset notification operation when a predetermined signal corresponding to a soldering failure between the semiconductor device and the printed circuit board is output from the comparison circuit. A solder failure diagnosis circuit for semiconductor devices.
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