專利名稱：器件引腳共面度測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量方法，尤其涉及一種集成電路電子器件引腳共面度測量方法。
背景技術(shù)：
IC器件即集成電路電子器件的最低引腳和不在同一直線上三個最高引腳構(gòu)成的平面之間的距離偏差定義為共面性誤差，通常簡稱為共面度。把IC器件所有的引腳精確地成形在同一個平面上是幾乎就是不可能的，某些引線可能比公稱位置稍微偏上或偏下，所以共面度誤差是存在的。當(dāng)這種誤差超出一定范圍時，某些器件的引腳同PCB焊盤即印刷電路板焊盤的表面不能緊密接觸，當(dāng)焊料不能把這些引腳和其相應(yīng)的焊盤連接在一起形成良好焊點時，就會產(chǎn)生缺陷。
IC器件的引腳共面度是衡量IC器件封裝技術(shù)的一個關(guān)鍵指標(biāo)，它表明IC器件引腳與PCB焊盤平面接觸匹配好壞程度。共面度越差說明IC器件的引腳與PCB焊盤表面越不能更好地緊密接觸，在回流焊過程中會有開焊、少錫等缺陷發(fā)生的可能。反之，共面度越好，則IC器件的引腳與PCB焊盤表面越能更好地完全接觸，回流焊中可得到最好的焊接質(zhì)量。
目前不少IC封裝制造公司，使用光線投影法測量引腳共面度。光線投影法通過把IC器件引腳朝上放置在水平的光滑金屬平面上，然后通過水平方向觀測最高引腳與最低腳端點之間的垂直距離作為共面度。光線投影法簡單、極易操作。然而光線投影法卻存在如下不足器件共面度的測量結(jié)果由于測量過程受到測量者視力影響而不穩(wěn)定、比較粗略，精度沒有很好的保證；該方法更適用于SOP(小外形封裝)、QFP(四邊引腳扁平封裝)器件共面度的測量，BGA(球柵陣列封裝)的器件引腳共面度測量受到限制，因為BGA器件中間引腳沒有辦法測量到。
器件共面度測量的另外一種測量方法是LED光源法。該方法采用兩個LED光源進行器件共面度測量。一個LED光源以90°方向向下照射IC器件，以2D形式收集IC器件位置、尺寸信息；另外一個LED光源以一定角度α入射IC器件，以3D形式收集IC器件引腳高度方面信息，然后經(jīng)過幾何學(xué)公式推導(dǎo)得出IC器件引腳之間的高度差，其中的最大高度差就作為共面度。利用LED光源法測量器件共面度存在如下不足器件共面度是利用幾何學(xué)、光學(xué)原理經(jīng)過一系列的公式計算推導(dǎo)出來的，器件共面度不是直接測量，生產(chǎn)實際運用起來比較麻煩。
另外，上述兩種方法并不符合標(biāo)準的器件共面度定義，不被認可，不利于行業(yè)間交流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種完全遵循器件引腳共面度定義的、能適應(yīng)各種器件封裝形式尤其是BGA封裝形式的、直觀方便的器件引腳共面度測量方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種器件引腳共面度測量方法，其特征在于，包括A、選用一個至少能覆蓋器件所有引腳、厚度均勻的平板，并測得其厚度值；B、用所述平板的一個平面去覆蓋該被測器件所有引腳，并把所述平板另的一個平面設(shè)定為共面度測量參考平面；
C、測量所述被測器件所有引腳到該測量參考平面的垂直距離，并根據(jù)測量結(jié)果及所述平板厚度值獲得被測器件引腳共面度。
其中，所述步驟A中平板可以是雙面光滑、厚度均勻的玻璃片或者硅片。
所述步驟B中被測器件最好是引腳向上地安置在測量平臺上，所述平板覆蓋在引腳上，其上表面即為測量參考平面。
所述步驟C中可以采用具有可調(diào)節(jié)的三維定位功能的三坐標(biāo)測量儀進行測量。
所述的步驟C中獲得被測器件引腳共面度的方法可以是將測量結(jié)果中的最大值減去所述平板的厚度。
所述步驟C中采用的三坐標(biāo)測量儀最好還具有自動聚焦搜索的功能所述三坐標(biāo)測量儀的測量精度要求小于2.5微米。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明由于選用一個雙面光滑厚度均勻的平板，并用該平板的一個平面去覆蓋該被測器件所有引腳，從而能夠直觀、方便地便得到了標(biāo)準共面度定義中由三個最長引腳確定的參考平面，進而測得器件引腳的共面度。
把被測器件是引腳向上地安置在測量平臺上，并通過三坐標(biāo)測量儀尤其是具有自動聚焦搜索和運算功能的，可以方便、精確地把與共面度定義中的參考平面平行而相距一個厚度的測量參考平面定位下來，并以直觀的方式方便地測量出各種封裝形式尤其是BGA器件各個引腳與測量參考平面之間的垂直距離，進而得到共面度。


圖1為本發(fā)明優(yōu)化實施方案的具體流程。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心思想在于選用一個雙面光滑厚度均勻的輕薄平板，并用該平板的一個平面去覆蓋該被測器件所有引腳，從而能夠直觀、方便地便得到了標(biāo)準共面度定義中由不在同一直線上三個最高引腳確定的參考平面，進而測得器件引腳的共面度。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)化實施方案可以分為如下步驟步驟11、選用一個雙面光滑厚度均勻的輕薄平板本發(fā)明的一個突出特點就是利用平板把標(biāo)準共面度定義中參考平面的確定實物化，即共面度定義中的參考平面就是該平板覆蓋器件引腳時不在同一直線上三個最高引腳接觸的那個光滑平面。
但在本發(fā)明中，由于需要適應(yīng)包括BGA在內(nèi)的各種封裝形式，所以觀測方向應(yīng)當(dāng)與引腳的指向相向，這樣才可以觀測到所有的引腳；而當(dāng)該平板覆蓋器件引腳時在觀測方向只能對該平板中與引腳相背的那個面進行直接定位。
所以，對于器件引腳與參考平面的垂直距離并不是直接測量得到的，而是通過測量各器件引腳與該平板另一個光滑平面的垂直距離再減去該平板的厚度得到的。這樣，實際的測量參考平面是該平板中與引腳相背的另一個光滑平面，而不是與引腳相接觸的、符合參考平面定義的那個光滑平面。
這也就要求該平板應(yīng)當(dāng)滿足兩個關(guān)鍵要求一是兩個面都必須光滑，二是兩個面應(yīng)當(dāng)相互平行，即該平板各點的厚度應(yīng)當(dāng)一致。當(dāng)然，絕對完全精確地滿足這兩個條件是很難的，實際中只要與共面度測量精度的要求相適應(yīng)即可。比如，通常要求共面度在0.1毫米即100微米以下，測量精度在10微米以內(nèi)，如果該平板的光滑度、厚度均勻度在1微米或者幾微米以內(nèi)，則可以滿足測量要求。
對于滿足這種要求的平板，一般可以采用玻璃片。這是一種比較普通、容易獲得、成本低廉的平板。當(dāng)然，只要滿足這兩個要求，也可以采用其它的材料制成的平板。比如，一個半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商，如果能進行硅片的激光切割、容易獲得光滑平整厚度一致的硅片，那么也可以用硅片作為本發(fā)明中的平板。
平板的面積大小應(yīng)當(dāng)能夠覆蓋被測器件的所有引腳。一般來說，略大于器件引腳的外圍即可，平板的厚度也不宜太厚，以減輕平板的重量，避免壓傷器件及其引腳和方便使用，也就是說，平板應(yīng)當(dāng)盡可能輕薄。
步驟12、測量平板的厚度測量出平板的厚度，所用的測量設(shè)備與方法只根其所達到的測量精度能與共面度測量精度要求相適應(yīng)即可。
步驟13、把被測器件引腳向上地安置在測量平臺上把被測器件引腳向上地安置在測量平臺上，這樣方便后續(xù)步驟的進行。比如方便把平板覆蓋在該被測器件的引腳上從而確定測量參考平面，可以在上方為觀測方向的測量儀器設(shè)備留下足夠的操作和調(diào)整空間。
步驟14、把平板覆蓋在該被測器件的引腳上把平板覆蓋在該被測器件的引腳上，這樣，平板的一個光滑平面就與被測器件的最長三個引腳接觸而方便直觀地成為共面度定義中的參考平面。而且，由于平板兩個光滑平面平行的特點，所以，也就同時可以獲得一個與共面度定義中的參考平面平行、相距一個平板厚度的實際測量參考平面。
步驟15、用三坐標(biāo)測量儀把平板的上表面確定為測量參考平面對于覆蓋在引腳向上地安置在測量平臺上的被測器件的平板來說，其上表面就是實際的測量參考平面。用具有可調(diào)節(jié)的三維定位功能的三坐標(biāo)測量儀對實際的測量參考平面進行定位，從而為直觀地測量器件各個引腳到該測量參考平面的垂直距離設(shè)置基準。定位的方法是在平板的上表面任意選擇不在同一直線上的三個點；通常把這三個點設(shè)在平板的外緣上并沿圓周方向大致均勻分布，以便盡可能取得較好的定位效果。
步驟16、用三坐標(biāo)測量儀測量所有引腳到測量參考平面的垂直距離在定位了實際測量參考平面后，就可以移去平板，用三坐標(biāo)測量儀根據(jù)設(shè)定的測量基準直觀測量出器件各引腳到該測量參考平面的垂直距離。使用具有自動聚焦搜索功能的三坐標(biāo)測量儀，則能夠在沿與測量參考平面垂直的方向進行自動搜索聚焦定位、得出各引腳端點到測量參考平面的垂直距離，避免受測量人員的視力判斷的影響，測量精度更有保證；一般可以達到2.5微米以內(nèi)。
步驟17、比較得出垂直距離中的最大值通過比較，得到所有引腳與測量參考平面垂直距離中的最大值。先得出最大值再減去平板的厚度，而不是先減去平板的厚度再得出最大值，可以減少運算次數(shù)。
步驟18、把最大值減去平板的厚度得到共面度由于實際測量的參考平面與共面度定義的參考平面相比更遠一個平板的厚度，所以共面度應(yīng)當(dāng)是實際測得距離的最大值減去平板的厚度。
當(dāng)然，如果三坐標(biāo)測量儀具有把任意角度的平面沿其垂直線方向移動的功能，則在步驟15與步驟16之間插入一個平面移位的步驟，把定位后的平板上表面向引腳方向的垂直線移動一個平板的厚度，使實際測量參考平面就是共面度定義中的參考平面；這樣，步驟18也就不需要，步驟17中得到的就是器件引腳的共面度。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種器件引腳共面度測量方法，其特征在于，包括A、選用一個至少能覆蓋器件所有引腳、厚度均勻的平板，并測得其厚度值；B、用所述平板的一個平面去覆蓋該被測器件所有引腳，并把所述平板另的一個平面設(shè)定為共面度測量參考平面；C、測量所述被測器件所有引腳到該測量參考平面的垂直距離，并根據(jù)測量結(jié)果及所述平板厚度值獲得被測器件引腳共面度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件引腳共面度測量方法，其特征在于，所述步驟A中平板是雙面光滑、厚度均勻的玻璃片或者硅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件引腳共面度測量方法，其特征在于，所述步驟B中被測器件是引腳向上地安置在測量平臺上，所述平板覆蓋在引腳上，其上表面即為測量參考平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的器件引腳共面度測量方法，其特征在于，所述步驟C中采用具有可調(diào)節(jié)的三維定位功能的三坐標(biāo)測量儀進行測量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件引腳共面度測量方法，其特征在于，所述的步驟C中獲得被測器件引腳共面度的方法是將測量結(jié)果中的最大值減去所述平板的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件引腳共面度測量方法，其特征在于，所述步驟C中采用的三坐標(biāo)測量儀還具有自動聚焦搜索的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件引腳共面度測量方法，其特征在于，所述三坐標(biāo)測量儀的測量精度要求小于2.5微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種器件引腳共面度測量方法，它通過選用一個雙面光滑厚度均勻的輕薄平板，并用該平板的一個平面去覆蓋該被測器件所有引腳，得到由被測器件最高三個不在同一直線上引腳高度確定的參考平面，再用三坐標(biāo)測量儀或者具有類似功能的測量儀器設(shè)備直觀地測得器件各引腳與參考平面的垂直距離，進而得到共面度。所以，本發(fā)明的共面度測量完全遵循器件引腳共面度定義的，能直觀方便地對各種封裝形式尤其是BGA封裝形式的器件引腳共面度進行測量。
文檔編號G01B21/00GK1847784SQ20051006307
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月5日
發(fā)明者申中國, 唐衛(wèi)東 申請人:華為技術(shù)有限公司