JP2010166059A - リフロー装置及びリフロー方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被処理体に提供されたはんだボールをリフローする装置において、電源と、前記電源から電流が印加されて前記被処理体を加熱するコイルと、前記コイルの前方又は後方に提供され、前記被処理体を支持する支持部材と、前記被処理体が、前記コイルによって囲まれて提供される内部空間を貫通して通過するように前記被処理体又は前記コイルを相対移動させる移動部材とを有する。
【選択図】 図3
Description
また、はんだボールのリフロー工程を行う際に処理速度を向上させることができるリフロー装置及びリフロー方法を提供することにある。
また、リフロー工程に必要とする時間を短縮して処理速度を向上させることができるという効果がある。
被処理体1は、チップマウント工程(chip mounting process)が行われた半導体チップ20が実装されたプリント回路基板10であり得る。図1(a)は半導体チップ20が実装されたプリント回路基板10の一実施形態を概略的に示す。
本実施形態で被処理体はこれに限らず、はんだボール22のようにリフロー工程が必要な外部端子を有する様々な種類の部品であってもよい。以下の実施形態では被処理体が半導体チップ20が載置されたプリント回路基板10である場合を実施形態に挙げて説明する。
パッケージング装置2は第1ユニット40、第2ユニット50、及び第3ユニット60を有する。第2ユニット50はプリント回路基板10上に実装された半導体チップ20のはんだボール22を加熱してはんだボール22をリフローする工程を行う。
第1ユニット40は半導体チップ20が実装されたプリント回路基板10を第2ユニット50に供給するローダーユニット(loader unit)であり、第3ユニット60はリフロー工程が完了したプリント回路基板10を第2ユニット50から外部に排出するアンローダーユニット(unloader unit)である。
図3は、図2のリフロー装置部分の構造の一実施形態を概略的に示す斜視図である。
入力支持台201は加熱部材300の前方に位置し、出力支持台202は加熱部材300の後方に位置する。リフロー工程が行われる前にプリント回路基板10は入力支持台201に載置され、リフロー工程が完了したプリント回路基板10は出力支持台202に載置される。
上述したように支持部材200は入力支持台201と出力支持台202を有する。入力支持台201と出力支持台202は実質的に同じ構造及び形状を有する。入力支持台201と出力支持台202は加熱部材300の位置を基準に互いに実質的に対称をなすように位置する。
加熱部材300は誘導加熱方式(induction heating method)ではんだボール22を加熱する。コイルに交流電流を印加すると、コイルの周りに交流磁場が発生する。磁場が発生した領域に提供された導体(被処理体)には磁場の方向と垂直の方向に渦電流(eddy current)が発生する。渦電流は導体(被処理体)の表面に沿って流れ、熱を発生させて損失する。誘導加熱方式はこの時発生する熱を利用して導体(被処理体)を加熱する方式である。
加熱部材300は、電源320とコイル340を有する。コイル340は電源320に電気的に接続されて電源320から交流電流が印加される。コイル340の内部にはプリント回路基板10が貫通して通過する内部空間348が提供される。内部空間348はコイル340によって囲まれて提供される空間である。
第1線部342と第2線部344は実質的に同じ形状を有する。第2線部344は第1線部342の終端から継続的に延長されるように提供される。第1線部342と第2線部344はそれぞれがその全体の長さにわたって同じ幅Cwを有する。ここで第1線部342と第2線部344の幅はその長さ方向と直交する部分である。第1線部342と第2線部344はこれらの間を横切る仮想の平面を基準に互いに対称するように配置される。
図6に示すように、入力支持台201と出力支持台202との間にコイル340が配置される。コイル340はその内部空間348の前方が入力支持台201と対向し、その内部空間348の後方が出力支持台202と対向するように位置する。第1線部342の一部は入力支持台201に載置されたプリント回路基板10より低く位置し、第1線部342の残りの一部は入力支持台201に載置されたプリント回路基板10より高く位置する。
図7の加熱部材301は電源320、コイル340、及び案内部材390を有する。電源320とコイル340は図5の加熱部材300の電源320及びコイル340と同じ構造及び形状を有する。
案内部材390は、コイル340の内部空間348内に位置してプリント回路基板10の移動をガイドする。一実施形態として、案内部材390は第1ブロック390aと第2ブロック390bとを有する。
上述した実施形態とは異なり、第1ブロック390aと第2ブロック390bがそれぞれ上壁392を有することなく側壁394と下壁396のみを具備してもよい。また、第1ブロック390aと第2ブロック390bはコイル340に脱着可能に提供されてもよい。また、第1ブロック390aと第2ブロック390bはコイル340と離隔してコイル340の内部空間348内に位置してもよい。
図8の加熱部材1300は、電源1320とコイル1340を有する。コイル1340は電源1320に電気的に接続されて電源1320から交流電流を印加される。コイル1340の内部にはプリント回路基板10がコイル1340を貫通して通過する複数個の内部空間1348が提供される。それぞれの内部空間1348はコイル1340によって囲まれて提供される空間である。内部空間1348は互いに区分されるように提供される。
それぞれの拡大部1342aは第2線部1344と対向する面の反対側に凸状に突出するように提供される。縮小部1342bは隣接する拡大部1342aの間に位置する。第1線部1342の縮小部1342bとこれと対向する第2線部1344の縮小部1344b間の領域の幅Swnは、第1線部1342の拡大部1342aとこれと対向する第2線部1344の拡大部1344a間の幅Swwより狭く提供される。
リフロー装置1050のコイル1340はその内部空間1348が第3方向66に互いに離隔して提供されるように入力支持台1201、1203と出力支持台1202、1204の間に位置する。
入力支持台1201、1203と出力支持台1202、1204はそれぞれコイル1340に提供された内部空間1348の数と同じ数が提供される。入力支持台1201、1203は互いに第3方向66に所定距離離隔して位置する。入力支持台1201、1203のうち一つと出力支持台1202、1204のうち一つは一対をなしながら互いに同じ高さで提供される。
図10の加熱部材1301は電源1320、コイル1340、及び案内部材1390を有する。図10の加熱部材1301の電源1320とコイル1340は図8の加熱部材1300の電源1320及びコイル1340と同じ構造及び形状を有する。案内部材1390はコイル1340のそれぞれの内部空間1348に位置してプリント回路基板10の移動をガイドする。それぞれの案内部材1390は図7の案内部材390と同じ構造及び形状を有し得る。
加熱部材2300は電源2320とコイル2340を有する。コイル2340は電源2320に電気的に接続されて電源2320から交流電流が印加される。コイル2340の内部にはプリント回路基板10がコイル2340を貫通して通過する内部空間2348が提供される。内部空間2348はコイル2340によって囲まれて提供される空間である。
リフロー装置2050の入力支持台2201、2203と出力支持台2202、2204はそれぞれ複数個が提供され、互いに同じ数が提供される。入力支持台2201、2203は互いに第1方向62に沿って所定の距離離隔するように配置される。入力支持台2201と出力支持台2202、入力支持台2203と出力支持台2204は一対をなしてコイル2340を基準に互いに対向するように配置される。
図13の加熱部材2301は電源2320、コイル2340、及び案内部材2390を有する。図13の加熱部材2301の電源2320とコイル2340は図11の加熱部材2300の電源2320及びコイル2340と同じ構造及び形状を有する。それぞれの案内部材2390はコイル2340の第1線部2342と第2線部2344によって囲まれた領域内に位置し、プリント回路基板10の移動をガイドする。
加熱部材3300は電源3320とコイル3340を有する。コイル3340は電源3320に電気的に接続されて電源3320から交流電流を印加される。コイル3340の内部にはプリント回路基板10がコイル3340を貫通して通過する複数の内部空間3348が提供される。
リフロー装置3050の入力支持台3201、3203、3205と出力支持台3202、3204、3206はそれぞれコイル3340に提供された内部空間3348の数と同じ数が提供される。入力支持台3201、3203、3205は互いに第3方向66に所定の距離離隔して位置する。入力支持台3201と出力支持台3202、入力支持台3203と出力支持台3204、入力支持台3205と出力支持台3206は一対をなして互いに同じ高さで提供される。
図16の加熱部材3301は電源3320、コイル3340、及び案内部材3390を有する。図16の加熱部材3301の電源3320とコイル3340は図14の加熱部材3300の電源3320及びコイル3340と同じ構造及び形状を有する。案内部材3390はコイル3340のそれぞれの内部空間3348内に位置してプリント回路基板10の移動をガイドする。それぞれの案内部材3390は図7の案内部材390と同じ構造及び形状を有し得る。
加熱部材4300は電源4320とコイル4340を有する。コイル4340は電源4320に電気的に接続されて電源4320から交流電流を印加される。コイル4340の内部にはプリント回路基板10がコイル4340を貫通して通過する内部空間4348が提供される。コイル4340は第1線部4342と第2線部4344を有する。第1線部4342と第2線部4344は同じ形状を有する。
第1線部4342の側部4342bと第2線部4344の側部4344bは互いに離隔して平行をなすように提供される。
リフロー装置4050の入力支持台4201、4203と出力支持台4202、4204はそれぞれコイル4340に提供された内部空間4348の数と同じ数が提供される。入力支持台4201、4203は互いに第3方向66に所定の距離離隔して位置する。入力支持台4201と出力支持台4202、入力支持台4203と出力支持台4204は一対をなして互いに同じ高さで提供される。
リフロー装置5は、支持部材5200、加熱部材5300、及び移動部材5500を有する。支持部材5200は入力支持台5200aと出力支持台5200bを有する。
入力支持台5200aと出力支持台5200bは第2方向64に沿って順次配置される。入力支持台5200aはリフロー工程が行われる前のプリント回路基板10を支持し、出力支持台5200bはリフロー工程が完了したプリント回路基板10を支持する。加熱部材5300は入力支持台5200aと出力支持台5200bの間に配置される。
入力マガジン5240aは実質的に直方体のケースの形状を有する。入力マガジン5240aは底板5222、二つの側板5224、及び上部板5226を有する。底板5222と上部板5226は互いに対向するように上下方向に離隔して位置する。二つの側板5224は底板5222の両側端から上部板5226の両側端まで延長される。側板5224は互いに同じ形状を有する。入力マガジン5240aの前方と後方に該当する面は開放される。
図22〜図24でコイル5340は二つのプリント回路基板10が同時に通過可能な大きさの内部空間5348を有する。入力ベース5220a上にはプリント回路基板10が収容された入力マガジン5240aが載置され、入力マガジン5240aの最上部に位置する二つのスロット5240がコイル5340の内部空間5348に対応する高さに提供されるように入力ベース5220aが位置する。出力ベース5220b上には内部が空の状態である出力マガジン5240bが載置され、出力マガジン5240bの最上部に位置する二つのスロット5240がコイル5340の内部空間5348に対応する高さに提供されるように出力ベース5220bが位置する(図22参照)。
その後、入力ベース5220aと出力ベース5220bがどちらも第3方向66に沿って所定の距離移動する(図24参照)。以後、上述した図23及び図24の過程が繰り返される。
リフロー装置6は、支持部材6100、加熱部材6300、及び移動部材6500を有する。加熱部材6300、支持部材6100、移動部材6500はハウジング(図示せず)内に提供され得る。ハウジングは図3のハウジング100と実質的に類似の構造、形状、及び材質を有する。
先ず、加熱部材6300の前方にプリント回路基板10が収容された入力マガジン6140が載置され、加熱部材6300の後方に空の状態の出力マガジン6160が載置される。加圧板6520は入力マガジン6140内の全てのプリント回路基板10が同時にコイル6340の内部空間6348を通過して出力マガジン6160内に挿入されるように第2方向64にプリント回路基板10を押す。プリント回路基板10がコイル6340の内部空間6348を通過する間に、はんだボール22がリフローされる。
リフロー装置7は、支持部材7100、加熱部材7300、及び移動部材7500を有する。図27の支持部材7100及び移動部材7500は図25の支持部材6100及び移動部材6500と同じ構造及び形状を有する。ただし、加熱部材7300は図18の加熱部材4301と類似の構造を有する。コイル7340は入力マガジン7140に提供されたスロット7142と同じ数の案内部7342d、7344dを有する。それぞれの案内部7342d、7344dはそれぞれのスロット7142と対応する高さに位置する。
リフロー装置8は、支持部材8100、加熱部材8300、及び移動部材8500を有する。加熱部材8300及び移動部材8500は図27の加熱部材7300及び移動部材7500と同じ構造を有する。支持部材8100は入力マガジン8140と出力マガジン8160を有する。入力マガジン8140と出力マガジン8160は図27の入力マガジン7140及び出力マガジン7160と同じ構造を有する。ただし、入力マガジン8140は加熱部材8300の前方で加熱部材8300に固設され、出力マガジン8160は加熱部材8300の後方で加熱部材8300に固設される。
2 パッケージング装置
10 プリント回路基板
12 接続端子
14 パッド
20、20’ 半導体チップ
22、22’ はんだボール
40 第1ユニット
50 リフロー装置(第2ユニット)
60 第3ユニット
100 ハウジング
200 支持部材
201、1201、1203 入力支持台
202、1202、1204 出力支持台
220、240 コンベア
300、301、1300、1301 加熱部材
320、1320 電源
340、1340 コイル
342、1342 第1線部
344、1344 第2線部
348、1348 内部空間
390、1390 案内部材
390a 第1ブロック
390b 第2ブロック
560 移動部材
562 ローラ
564 モータ
1342a、1344a 拡大部
1342b、1344b 縮小部
Claims (10)
- 被処理体に提供されたはんだボールをリフローする装置において、
電源と、
前記電源から電流が印加されて前記被処理体を加熱するコイルと、
前記コイルの前方又は後方に提供され、前記被処理体を支持する支持部材と、
前記被処理体が、前記コイルによって囲まれて提供される内部空間を貫通して通過するように前記被処理体又は前記コイルを相対移動させる移動部材とを有することを特徴とするリフロー装置。 - 前記内部空間内に位置するように前記コイルに固設され、前記コイルの内部空間内で前記被処理体の直線移動をガイドするように被処理体を支持する案内部材をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のリフロー装置。
- 前記コイルは、第1線部と第2線部とを含み、
前記第1線部と前記第2線部は同じ形状で提供され、前記第1線部と第2線部との間を横切る仮想の平面を基準に互いに対称するように配置され、
前記第2線部は、前記1線部の終端から継続的に延長されて提供され、
前記第1線部は、前記第2線部に向かう方向に突出するように延長されて前記被処理体の一側縁を支持する、1つ又は上下方向に積層される複数の前記案内部材を含むことを特徴とする請求項1に記載のリフロー装置。 - 前記内部空間は、互いに区別された複数の内部空間によってなることを特徴とする請求項1に記載のリフロー装置。
- 前記複数の内部空間内に位置するように前記コイルに固設され、前記コイルの前記複数の内部空間内で複数の前記被処理体の直線移動をガイドするように被処理体を支持する支持面を有する複数の案内部材をさらに有し、
前記複数の案内部材は、第1方向に沿って複数個が並んで提供され、
前記複数の内部空間は、前記案内部材によって互いに区別されることを特徴とする請求項4に記載のリフロー装置。 - 前記コイルは、第1線部と第2線部とを含み、
前記第1線部と前記第2線部は同じ形状で形成され、前記第1線部と第2線部との間を横切る仮想の平面を基準に互いに対称するように配置され、
前記第2線部は、前記1線部の終端から継続的に延長されて提供され、
前記第1線部及び第2線部は、それぞれの対向する面の反対側に凸状に突出する複数の拡大部と該拡大部の間に位置する少なくとも1つ以上の縮小部とを含み、
前記第1線部の縮小部とこれと対向する前記第2線部の縮小部間の領域の幅は、前記第1線部の拡大部とこれと対向する前記第2線部の拡大部間の領域の幅より狭く提供され、
前記第1線部の拡大部とこれと対向する前記第2線部の拡大部間の領域は、前記複数の内部空間として提供されることを特徴とする請求項4に記載のリフロー装置。 - 前記コイルは、実質的に互いに平行をなすように配置される少なくとも三つの線部と、
隣接する前記線部の一つの終端同士を連結し、前記線部より1つ少ない数が提供される連結部とを含み、
前記コイルは、その長さ方向に沿って前記線部と連結部が交互に順次して提供され、
2つの前記線部とこれらを連結する連結部との間の領域はそれぞれ前記複数の内部空間として提供されることを特徴とする請求項4に記載のリフロー装置。 - 前記支持部材は、前記コイルの前方に提供され、前記被処理体が積層されて挿入される第1マガジンと、
前記コイルの後方に前記第1マガジンと対向するように提供され、前記被処理体が積層されて挿入される第2マガジンとを含むことを特徴とする請求項1に記載のリフロー装置。 - 被処理体に提供されたはんだボールをリフローする方法において、
コイルを提供するステップと、
前記コイルに電流を印加するステップと、
前記被処理体が、前記コイルによって囲まれて提供される内部空間を貫通するように、前記被処理体又は前記コイルを相対移動させるステップとを有することを特徴とするリフロー方法。 - 前記被処理体又は前記コイルを相対移動させるステップは、複数の前記被処理体が互いに積層する方向に配置されて前記コイルの内部空間を同時に貫通するように前記被処理体又は前記コイルを移動させるステップを含むことを特徴とする請求項9に記載のリフロー方法。
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