JPH10153644A - Ｂｇａデバイス・テスト用アダプタ・モジュール - Google Patents

Ｂｇａデバイス・テスト用アダプタ・モジュール

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JPH10153644A
JPH10153644A JP9310318A JP31031897A JPH10153644A JP H10153644 A JPH10153644 A JP H10153644A JP 9310318 A JP9310318 A JP 9310318A JP 31031897 A JP31031897 A JP 31031897A JP H10153644 A JPH10153644 A JP H10153644A
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JP
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test
adapter
module
substrate
vias
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JP9310318A
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Terrel L Morris
テレル・エル・モリス
Douglas S Ondricek
ダグラス・エス・オンドリセク
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Hewlett Packard Co
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    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07364—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch
    • G01R1/07378—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with provisions for altering position, number or connection of probe tips; Adapting to differences in pitch using an intermediate adapter, e.g. space transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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Abstract

(57)【要約】 【目的】基板からＢＧＡデバイスを取り外すことなし
に、所望のテスト・ポイントへアクセスできるようにす
る。 【構成・作用】ＰＣＢ基板１０２とＢＧＡデバイス１０
１の間にプローブ・アダプタ１０５を挿入する。アダプ
タには多数のバイアが形成されているとともに、所望の
テスト・ポイントと接触するこれらバイアから信号を引
き出してアダプタの周辺に導く配線が形成されている。
これにより、アダプタの側部からＢＧＡデバイスの内側
の端子や基板に電気的にアクセスすることができるよう
になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、一般に、マルチプ
ロセッサ・コンピュータ・システム等のテストに関する
ものであり、とりわけ、両面ボール・グリッド・アレイ
・デバイスのテストを実施するための方法及び装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】両面ボール・グリッド・アレイ（ＢＧ
Ａ）デバイスをテストするプローブの基本的問題は、プ
ロセッサ基板上で両面デバイスを実現すると、基板のモ
ニタを必要とする重要な箇所へのオシロスコープや他の
テスト装置によるアクセスが妨げられることである。
【０００３】単一ユニットについての試験あるいはデバ
ッグ試験に関する既知の先行技術による解決策の１つ
は、基板の片面上のＳＲＡＭまたは他のチップを除去す
ることによって、回路基板上の実装密度を部分的に減ら
すことである。これによって、テスト・ポイントへのア
クセスは可能になるが、基板は部分的にしか機能しない
ので、基板テストのデータによって、基板動作の真の正
確な状態を示すことはできない。従って、ＢＧＡ実装さ
れている片側だけのデバイスの場合、裏面のバイアにア
クセスしてこれらのバイアをプロービングするだけで、
回路のモニタを行うことが可能である。しかし、両面実
装された、すなわち上側と下側のチップ構成要素を備え
たＢＧＡデバイスの場合、その完全な機能性を維持しな
がら、この種の基板をプロービングする方法は知られて
いない。
【０００４】先行技術によるもう１つの既知の解決策
は、マルチ・ユニット・テストまたはフル生産時試験を
目指したものであり、この解決策では、基板にテスト・
ポイントを設ける。しかし、テスト・ポイントによって
回路にスタブが付加され、このため、さらに回路に反射
をもたらす。基板上のＢＧＡ構成要素の個数、及び各構
成要素毎の多数のサンプル・ポイントを考えると、全サ
ンプル・ポイント数は途方もない数になる。多数のスタ
ブによって生じる反射は信号を劣化させる。さらに、テ
スト・ポイントは、基板製造のコスト及び複雑性を増大
させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、基板から部品を除去せずにデバッグ・テストができ
るようにし、また基板回路に反射を生じさせたり基板を
設計変更することなく、生産時試験に利用できるデバイ
スを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の及びその他の要求
は、バイアと外周辺の間に延びるプリント回路基板つま
りＰＣＢカードトレースを利用する方法及びシステムに
よって満たされる。テスト基板は、デバイス製造段階に
おいて、あるいはエラーが検出された後にデバッグのた
めに、挿入される。このカードは、ＢＧＡ主基板と表面
実装された層の少なくとも１つとの間に位置するように
挿入される。テスト基板上のトレースは主基板のある部
分に接触し、これによって当該接触部分からの信号を試
験基板の縁まで引き出す。これによって、スコーププロ
ーブがテスト基板の外周辺にアクセスできるようにな
る。このテスト基板は、所望ならＢＧＡ主基板よりわず
かに広くなるように設計することができる。
【０００７】ＢＧＡボール（通常はハンダ）がモジュー
ルの両面に配置されて、デバイス（ＳＲＡＭのような）
をモジュールに固定し、またモジュールを主基板に固定
する。部品を除去する必要がないので、主基板は完全に
機能することができ、テストによって、デバッグ解析の
ための正確なテスト結果が得られる。
【０００８】モジュールは、アセンブリ製造プロセスに
組み込むことができる。これによって、自動テスト装置
による主基板のランダム・サンプリングとロット全数テ
ストのいずれでも行うことができるようになる。これ
は、初期基板生産時において、また基板のアップ・グレ
ードまたは修正を行うときにとりわけ有効である。テス
ト段階が完了すると、最終アセンブリ・プロセスだけし
か修正の必要がない。すなわち、モジュールはもはや取
り付けられない。スタブを用いる従来技術によるシステ
ムの場合、スタブを除去するには基板設計の変更が必要
であった。
【０００９】ある実施例では、ＰＣＢは、テスト・プロ
ーブをよりよく受け入れることができるように、周縁部
のエッジ・バイアが縦割りで半分に切り欠かれたバイア
・マトリクスを利用して構成されている。
【００１０】本発明の技術的利点は、ＰＣＢカードをス
コープ・プローブ・アダプタとして利用することによっ
て、両側ＢＧＡ基板のバイアに対する試験用アクセスが
できるようになる。
【００１１】本発明のもう１つの技術的利点は、ワイヤ
・トレーシングを使用して、テスト・モジュールの周辺
に置かれたテスト・ポイントから、主基板の内側に配置
されたテスト・ポイントに至る種々のバイアに接触する
ことである。
【００１２】本発明のもう１つの技術的利点は、２つの
モジュールを上側及び下側構成で用いることによって、
テストを受けるバイアの総数を増大させることである。
【００１３】本発明のさらにもう１つの利点は、テスト
・ポイントとして半分になったバイアを利用することに
よって、テスト・サイクルの効率を増すことである。
【００１４】以上は、後続の本発明に関する詳細な説明
をより明確に理解することができるように、本発明の特
徴及び技術的利点についてかなり大まかな概略を述べた
ものである。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する
本発明に関するこれ以上の特徴及び利点については、以
下で述べる。開示の概念及び特定の実施例は、本発明の
同じ目的を実施するために、修正を加えたり、他の構造
を設計する場合の基礎として簡単に利用することができ
ることは、当業者には明らかなはずである。このような
均等な構成は本願特許請求の範囲請求項に記載の本発明
の精神及び範囲を逸脱するものではないこともまた当業
者には理解できるはずである。
【００１５】
【実施例】図１Ａには、本発明のモジュールを備えたＢ
ＧＡの分解図が示されている。この構成は、ＳＲＡＭデ
バイスまたは他の表面実装デバイスであってよい上側Ｂ
ＧＡ１０１、ＰＣＢ基板１０２、及び下側ＢＧＡ１０３
を有するサンドイッチ構造を形成している。ＢＧＡボー
ル１０４は、デバイスを互いに固定し、またデバイスを
互いに電気的に接続するハンダ・ボールである。スコー
プ・プローブ・アダプタ１０５が上側ＢＧＡ１０１とＰ
ＣＢ基板１０２の間に挿入される。アダプタ１０５は、
特定の基板に関する問題を解析するために、技術者がデ
バッグ操作の一部として挿入することもできるし、ある
いは生産時運転試験のためのアセンブリ工程の一部とし
て、機械によって挿入することもできる。いずれの場合
でも、表面実装デバイスの全て、いくつか、または１つ
だけにモジュールを提供することができる。
【００１６】図１Ａに示すサンドイッチ状スタックは、
本発明のスコープ・プローブ・アダプタ・モジュールの
必要性をはっきりと示している。スタックが片面基板で
ある場合、すなわちＢＧＡ部品１０３が取り付けられて
いない場合、プローブは不要であり、背面バイアをプロ
ービングすればよい。単一のＢＧＡ基板１０２に上側と
下側の両側のＢＧＡ部品１０１、１０３が取り付けられ
る場合、バイアにプローブでアクセスする余地はない。
スコープ・プローブ・アダプタ１０５は、基板１０２と
ＢＧＡ１０１の間にうまく納まり、プローブがバイアに
アクセスできるようにする。基板１０２のバイアは、上
側部品１０１と下側部品１０３の両方と共通である。こ
れは、これらのバイアによって、上側部品と下側部品が
ＰＣＢ基板１０２を通って電気的に接続されるというこ
とを意味している。
【００１７】図２には、それぞれ異なる中央バイア構成
のテストを行うための、９つのアダプタを有すアダプタ
モジュール生産用カードが描かれており、また、各種の
スコープ・プローブ・アダプタ・モジュールを構成する
ところの、裸のカード上に被着した金属のパターンを画
定する上部アート・ワークが示されている。図２に示す
ように、周辺テスト・ポイント２０４は、金属トレース
配線２０６によって中央バイア２０５に接続されたプロ
ーブ・アクセス・ポイントである。中央バイアによっ
て、ＢＧＡ部品が、ＰＣＢ基板１０２を経由して互いに
相互接続される。４８個の周辺テスト・ポイントと１１
９本の中央バイアが存在する。従って、テストを必要と
するバイアが利用可能なテスト・ポイントよりも多いか
もしれない。この問題の解決策を図１Ｂ図に示す。１Ｂ
の構成は図１Ａの構成と同様であるが、下側ＢＧＡ部品
１０３とＰＣＢ基板１０２の間に挟まれた第２のアダプ
タ・モジュール１０６を含んでいる。これによって、利
用可能なテスト・ポイント数が２倍になる、すなわち、
下部アダプタ１０６は、上部アダプタ１０５とは異なる
中央バイアのテストを行うことができる。
【００１８】基板１０２に取り付けられるデバイスのタ
イプに応じて、電源配置、信号タイプ、バイア配置及び
密度、信号リンク、あるいは反射が問題になるかもしれ
ない。各ワイヤ・トレース２０６は本質的には小さいス
タブであるため、多数のスタブを備えることによって、
状況によっては、信号リンクまたは反射を生じる。従っ
て、モジュール２０１のようにトレース・ワイヤの少な
いアダプタ・モジュールを利用すると、信号に関する問
題を生じることなく、特定の機能のテストができるよう
になる。そのような問題のない場合には、モジュール２
０２のようなワイヤの多いモジュールを利用でき、これ
によって複数の機能のテストができるようになる。使用
に当たっては、プローブ基板は、各テスト・フェーズ毎
に異なることがあり得、また所望の任意の順序で使用で
きる。
【００１９】本発明のもう１つの特徴は、それぞれがス
コープ・プローブの端部を捕らえる小カップを形成す
る、一群のテスト・パッド４０２（図４）を形成するこ
とである。このカップによって、より簡単かつ迅速にプ
ローブとテスト・ポイントのアライメントをとることが
できる。カップは周辺バイアを縦方向に半分に切断する
ことによって形成される。図３には、図２のアダプタ・
モジュール生産用カードにおいて周辺バイアの切断を行
うための切断パターン３０１が示されている。図３のパ
ターン・ダイヤグラム３００に図２のモジュール・カー
ド２００を重ねることで、周辺バイア２０４及び２０７
の中心軸を通る切断操作によって半分になったバイアが
形成されるような一つの切断方法を示す。
【００２０】図４には、周辺テスト・ポイントが半分に
なったバイアでできているところの生産用カードから分
離された完成したアダプタ・モジュールが示されてい
る。
【００２１】このモジュールは手動テスト操作で作動
し、これによって、主基板またはマウントされたモジュ
ール上の選択された点における信号を試験することがで
きる。このアダプタを使えば、デバッギングを目的とし
た高周波オシロスコープによる信号の個別モニタができ
るようになる。モジュールは、それがサービスを行うデ
バイスよりも２０ミル（約０．５０８ｍｍ）広い。モジ
ュールをこれより広くすると、熱風装置はボール・グリ
ッド・アレイのためのボールを適切にハンダ付けできな
くなる。これは、幅が増すと、熱風の温度が低下しがち
であり、この結果、デバイスの中心におけるハンダ・ボ
ールのリフローが不十分になるためである。テスト対象
のデバイスよりモジュールをわずかに広くすることによ
って、自動テスト機は、テスト・ポイントに対してより
簡単にアクセスでき、同時に適正なハンダのフローも可
能になる。自動テストのためにモジュールをもっと幅広
に拡大することも可能であるが、これには、それに相応
な熱風装置のセッティングの変更が必要となってしま
う。モジュールは、テストが完了すると除去することも
できるし、あるいはテスト・モジュールをその場に残し
たままで基板を出荷することもできる。
【００２２】図５Ａには、一般に直径が約０．００８イ
ンチ（０．２０３２ｍｍ）の内側のバイア４０３が示さ
れており、図５Ｂには直径が約０．０１２インチ（０．
３０４８ｍｍ）の周辺バイアが示されている。テスト・
モジュールの厚さは一般に０．０３２インチ（０．８１
２８ｍｍ）である。ここで示している実施例では、バイ
アは電気信号を通すようにしっかりとメッキされてお
り、主基板とマウントされるデバイスの両方に接触する
ように、上部表面と下部表面にパッド５０１、５０２、
５０３、５０４が設けられている。バイアが大きすぎる
と、ハンダのリフロー工程において、バイアによって形
成される毛細管を介して、ハンダのウイッキングが生じ
るという点に留意されたい。
【００２３】本発明及びその利点について詳述してきた
が、もちろん、本願特許請求の範囲によって定義される
本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、さまざまな
変更、置換、及び改変を施すことができる。例えば、プ
リント配線板テスト・モジュールは、任意の材料から製
作することが可能であり、信号接続については、ワイヤ
や銅である必要はなく、光の通路とすることもできる
し、あるいは、測定すべき任意のタイプの信号の通路と
することもできる。また、スタックされた、すなわち層
状のデバイスの場合、テスト・モジュールは所望であれ
ば、デバイスの各層間毎に１つずつ用いることもでき
る。
【００２４】以下に本発明の実施態様の例を示す。
【００２５】〔実施態様１〕以下の(a)及び(b)を設け、
基板１０２上にマウントされたＢＧＡデバイス１０１に
アクセスできるようにするテスト・アダプタ・モジュー
ル１０５であって、前記基板１０２は前記ＢＧＡデバイ
ス１０１に電気的に接続されている点を有するテスト・
アダプタ・モジュール： (a) アダプタ・バイアの周辺に配置された複数のテスト
・ポイント２０４、２０７； (b) 前記テスト・ポイント２０４の少なくとも一部を選
択された前記アダプタ・バイア２０５、４０３に接続す
る複数の信号パターン２０６。
【００２６】〔実施態様２〕前記基板１０２には、その
両面に少なくとも２つのデバイス１０１、１０３が取り
付けられており、前記基板１０２にバイア４０３が設け
られており、前記少なくとも２つのデバイスの少なくと
も一方のデバイス１０１と前記基板１０２との間にアダ
プタが挿入されて、前記アダプタのバイアと前記基板の
前記点のパターンとのアライメントがとられることを特
徴とする実施態様１に記載のテスト・アダプタ。
【００２７】〔実施態様３〕前記少なくとも２つのデバ
イスの他方のデバイス１０３と前記基板１０２の間に挿
入されるもう１つのアダプタ１０６を設けたことを特徴
とする実施態様１または２に記載のテスト・アダプタ。
【００２８】〔実施態様４〕前記もう１つのアダプタ１
０６が前記基板１０２における前記点のパターンに対応
し、それとのアライメントがとれるパターンをなすよう
に配列された複数のアダプタ・バイアを備えており、こ
れにより前記アダプタの対応するバイアが前記もう１つ
のアダプタの対応するバイアに電気的に接続され、前記
もう１つのアダプタが前記アダプタ・バイアの周辺に配
置された複数のテスト・ポイントを備え、前記もう１つ
のアダプタが、前記テスト・ポイントの少なくとも一部
と、前記アダプタの前記アダプタ・バイアとは場所の異
なる選択されたアダプタ・バイアを接続する複数の信号
経路を備えていることを特徴とする実施態様３に記載の
テスト・アダプタ。
【００２９】〔実施態様５〕前記アダプタが前記基板の
製造プロセスの一部として挿入されることを特徴とする
実施態様１ないし４の何れかに記載のテスト・アダプ
タ。
【００３０】〔実施態様６〕前記アダプタが、基板１０
２で行われる診断作業の一部として挿入されることを特
徴とする実施態様１ないし４の何れかに記載のテスト・
アダプタ。
【００３１】〔実施態様７〕前記アダプタが、基板１０
２で行われる診断作業の一部として挿入されることを特
徴とする実施態様１ないし４の何れかに記載のテスト・
アダプタ。
【００３２】〔実施態様８〕前記テスト・ポイント・バ
イアの直径が前記アダプタ・バイアより大きいことを特
徴とする実施態様１ないし７の何れかに記載のテスト・
アダプタ。
【００３３】〔実施態様９〕前記テスト・ポイント２０
４、２０７がバイアであり、それぞれほぼ半分に切断さ
れて、テスト・プローブを受け入れ、またアライメント
をとるためのキャッチ部分を形成していることを特徴と
する実施態様１ないし８の何れかに記載のテスト・アダ
プタ。
【００３４】〔実施態様１０〕前記アダプタの周辺が前
記デバイスの周辺よりも約２０ミル大きいことを特徴と
する実施態様１ないし９の何れかに記載のテスト・アダ
プタ。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ＢＧＡ基板における本発明のモジュールの構
成に関する分解図。
【図１Ｂ】本発明のモジュールの別構成を示す図。
【図２】本発明によるモジュールを備えたカードを示す
図。
【図３】図２中のモジュールを切断するために用いられ
る切取りパターンを示す図。
【図４】本発明の切り取られたモジュールを示す図。
【図５Ａ】モジュールの内部バイアの典型的な寸法を示
す図。
【図５Ｂ】モジュールのエッジ・バイアの改善された寸
法を示す図。
【符号の説明】
１０１：上側ＢＧＡデバイス １０２：ＰＣＢ基板 １０３：下側ＢＧＡデバイス １０４：ＢＧＡボール １０５：スコープ・プローブ・アダプタ １０６：第２のアダプタ・モジュール ２０１、２０２：モジュール ２０４：周辺バイア ２０５：中央バイア ２０６：金属トレース配線 ２０７：周辺バイア ４０２：テスト・パッド ５０１、５０２、５０３、５０４、５０５：パッド

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】以下の(a)及び(b)を設け、基板１０２上に
    マウントされたＢＧＡデバイス１０１にアクセスできる
    ようにするテスト・アダプタ・モジュール１０５であっ
    て、前記基板１０２は前記ＢＧＡデバイス１０１に電気
    的に接続されている点を有するテスト・アダプタ・モジ
    ュール： (a) アダプタ・バイアの周辺に配置された複数のテスト
    ・ポイント２０４、２０７； (b) 前記テスト・ポイント２０４の少なくとも一部を選
    択された前記アダプタ・バイア２０５、４０３に接続す
    る複数の信号パターン２０６。
JP9310318A 1996-11-12 1997-11-12 Ｂｇａデバイス・テスト用アダプタ・モジュール Pending JPH10153644A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/745,531 US6020749A (en) 1996-11-12 1996-11-12 Method and apparatus for performing testing of double-sided ball grid array devices
US745,531 1996-11-12

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JPH10153644A true JPH10153644A (ja) 1998-06-09

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ID=24997079

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JP9310318A Pending JPH10153644A (ja) 1996-11-12 1997-11-12 Ｂｇａデバイス・テスト用アダプタ・モジュール

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US (1) US6020749A (ja)
EP (1) EP0841573B1 (ja)
JP (1) JPH10153644A (ja)
DE (1) DE69731713T2 (ja)

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