JP2010533364A - 板状部材から残留はんだを除去する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、板状部材（１０）から残留はんだ（１２）を除去するための方法及び装置に関し、残留はんだの入口となる開口（２２）を備えたスリーブ（１９）を、前記開口の外縁部（２１）が前記板状部材に気密又はほぼ気密に接触するように、前記板状部材の残留はんだと位置を合わせて配置される。前記残留はんだには熱エネルギーが照射され、前記スリーブで規定されるスリーブ内腔部（２３）にはスリーブの長手方向軸（３０）を横断するように排出部材（２９）に向けて空気流（２８）が流される。

Description

本発明は請求項１の前提条件に記載の（板状部材から残留はんだを除去する）方法及びその方法を実行するための請求項５の前提条件に記載の装置に関する。

所謂「ボールグリッドアレイ」によって接触基板へのはんだ付けが行われる公知の方法では、はんだ分散容器の中から移送板によってはんだが取り出され、接触基板のはんだ接合位置と重なるように位置決めされる。移送板に「ボールグリッドアレイ」を形成するためには、移送板にアレイと対応する開口パターンを設けて、はんだ分散容器からはんだが後方へと吸引されるように負圧をかける。このように構成すると、開口よりも少なくとも僅かには直径が大きいはんだが開口に吸着される。

接触基板のはんだ付けは、接触基板表面と接触するはんだを保持する移送板を接触基板に向けて押圧し、はんだに熱エネルギーを照射して少なくとも一部を溶融することによって行われる。

接触基板表面のフラックスコーティングが充分でなかったり、移送板表面のはんだ濡れ防止加工に欠陥があったりすると、移送板から、全てのはんだが分離されないことがある。こうして、接触基板の方は不完全にはんだが付着して汚れる。また、移送板の方は、残留したはんだを次のはんだ付け工程の前に除去しなければならない。

試験を行った結果、残留はんだを機械的、例えば引っかくなどの方法で除去するとはんだ濡れ防止加工された移送板表面に傷ができることが分かった。よってこのような方法では、確実に移送板からはんだを除去できても、次の工程でもはんだが繰り返し残留する可能性が高くなる。

このような理由から、本発明の目的は移送板の表面を傷つけないように残留はんだを除去する方法及び装置を提供することである。

上記目的は請求項１の特徴を備えた方法及び請求項５の特徴を備えた装置により達成される。

本発明による板状部材から残留はんだを除去する方法においては、残留はんだの入口となる開口を備えたスリーブを、前記開口の外縁部が前記板状部材に気密に又はほぼ気密に接触するように、前記板状部材の残留はんだと位置を合わせて配置し、前記残留はんだに熱エネルギーを照射して、前記スリーブで規定されるスリーブ内腔部にはスリーブの長手方向軸を横断するように排出部材に向けて負圧を生成するための空気流が流される。

スリーブ内腔部に横断空気流が流れると、（エジェクタ効果により）少なくとも開口部が板状部材に気密に接触している間は一時的に負圧が発生する。更に、熱エネルギーを残留はんだに照射して少なくとも１部を溶融させると、負圧によって（少なくとも１部を溶融させた）残留はんだが板状部材から分離される。同時に、スリーブの排出部材に向けて流れる負圧を生成するための横断空気流によってスリーブ内からはんだを排出することができる。

このように、本発明の方法によれば、残留はんだや板状部材に機械的ツールを用いて直接的作用を与えることなく板状部材の表面から残留はんだを分離又は除去することができる。スリーブの開口外縁部を板状部材に接触させると、横断空気流により（例えばエジェクタ効果によって）スリーブ内に負圧が発生する。横断空気流の流量によっては、開口端と板状部材の間に僅かな隙間が形成されるように、つまり開口端と板状部材が直に接触することがないように、開口外縁部と板状部材とを接近させてもよい。

残留はんだへの熱エネルギーの照射はレーザーエネルギーで行うことが特に好ましいことが分かった。レーザーエネルギーにすると、導電性リード線や熱伝導熱性リード線などを使わずに、残留はんだ部分に限定して熱による効果を発生させることができる。残留はんだに照射するレーザーエネルギーをレーザー光線にすると、スリーブ領域からエネルギー供給用リード線を完全になくすことができる。

レーザー光線はスリーブ内腔部を規定するレンズ系によって集束させると特に好ましいことが分かった。このレンズ系は、スリーブ内腔部の開口上に焦点を結ぶように反対側の後方終端部に位置させてレンズ系の焦点距離（光軸）が規定されている。

本発明による、板状部材から残留はんだを除去する装置は、前記板状部材との接触端に残留はんだの入口となる開口を備えたスリーブと、前記スリーブの内腔部を規定する規定部材の近傍に配置される排出部材と、前記スリーブ内腔部に（負圧を生成する）圧縮空気を流すために前記排出部材と対面して設けられる圧縮空気連結部と、前記はんだに熱エネルギーを照射する加熱器具を備える。

好ましい実施例によれば、加熱器具はレーザーエネルギー発振器とする。

レーザーエネルギー発振器にレンズ系を設けて、レーザービームをスリーブの開口外縁部で規定される開口断面に集束させるようにすると、レーザーエネルギー発振器と残留はんだ及び開口外縁部との位置をそれぞれ任意に設定することができる。このような構成にすると、熱エネルギーを残留はんだに供給するための手段をスリーブ内部に設ける必要がない。

また、スリーブ内腔部を光軸方向に規定する手段としてレンズ系を使用すると、装置の構成部材を最小限に抑えることができる。

排出部材は、圧縮空気流を加速させる設計にすると特に好ましいことが分かった。このように構成すると、スリーブ内腔部に比較的大きな負圧を発生させることできる。

前記圧縮空気流を加速させる設計の排出部材は、ベンチュリノズルであることが好ましい。

板状部材とスリーブとの相対位置関係を変更するための位置決め部材をスリーブに備えることが特に好ましいことが分かった。このように構成すると、板状部材の様々な箇所に残留したはんだを１個の同じスリーブで除去することができる。

また、複数のスリーブでスリーブアッセンブリを構成してもよい。この構成によると、板状部材から複数のはんだを同時に除去することができる。

スリーブをマトリクス状に配置してスリーブアッセンブリを構成すると、スリーブが板状部材表面のはんだの位置と対応する。

はんだが所定の構成で配列された移送板を示す。 はんだを接触基板に移送した後の図１の移送板を示す。 除去装置が移送板へと移動した後の、除去工程の初期段階を示す。 除去装置が移送板へと移動した後の、除去工程の終わり段階を示す。

図面を参考にしながら本発明の装置により実現される方法を説明することにより装置の好ましい実施形態を更に詳しく以下に説明する。

図１に記載の本実施形態では板状部材を移送板１０として設計する。図１では１軸方向しか図示されていないが実際はマトリクス状にはんだ１２が配列されており、個々のはんだ１２が移送板の各開口１３に吸着されるように、移送板１０に形成される開口１３のマトリクス状の開口パターン１４とはんだの配列１１を対応させている。移送板１０は操作器具１５に収納されており、移送板の背面は多孔状金属プレート１６に支持されている。

移送板１０ははんだ分散容器からはんだを取り出すために使用し、ここでは詳細に説明はしないが、移送板の背面側に負圧１７をかけてはんだを取り出している。図１に示すように、負圧１７によってはんだ１２が移送板の開口１３に吸着保持される。このような構成によって、はんだの配列１１が移動して接触基板（詳細な説明は省略）上の配列と重なるように配置され、個々のはんだ１２が接触基板表面の所定位置に配置される。接触基板表面にはんだ１２をはんだ付けするためには、移送板１０を接触基板に向かって下方に移動させ、はんだ１２に圧力をかけて温度を上げることによって、接触基板表面へはんだ１２を移動すると同時に溶融することができる。

図２ははんだ１２を移動した後の移送板１０を示す図であり、例えば移送板１０のはんだ濡れ防止加工表面に損傷がある等の原因により、はんだ１２が移送板１０から分離されずに残った状態を示す。

図３は移送板１０及び移送板１０に付着する残留はんだ１２を除去するために設けた除去装置１８を示す。

除去装置１８にはノズルとして形成されたスリーブ１９が備えられ、スリーブの接触端２０（図３参照）が移送板１０と対面するよう構成される。接触端２０には開口外縁部２１で規定される開口２２が設けられる。スリーブ１９のスリーブ内腔部２３は、開口２２の開口断面２４からその他端に配置されるレンズ系２５までを指す。図３に記載の除去装置１８の実施例では、レンズ系２５はスリーブ１９と共に操作部２６に収納されている。

図３に記載の実施例によれば、レンズ系２５はレーザー発振器（レーザー発振器は周知な為、詳細説明は省略）の構成要素であるだけでなく、スリーブ内腔部２３を規定するものでもある。スリーブ１３の開口２２と反対の端部領域のレンズ系２５近傍に、圧縮空気連結部２７が設けられる。排出部材２９の向かい側に設けられた圧縮空気連結部２７によってスリーブ内腔部２３に内部を横断する方向に空気流２８が流れる。圧縮空気連結部２７からスリーブ内腔部２３の長手軸を横断する方向に流れる横断空気流２８が加速してベンチュリー効果を増幅するように、排出部材２９を排出方向に向けて拡径する例えばベンチュリノズルとして設計してもよい。図３に記載の実施例によれば、圧縮空気連結部２７及び排出部材２９を一体型の空気流動器具として構成し、この器具とスリーブ１３を１個のモジュールとして結合してもよい。

移送板１０から残留はんだ１２を分離除去するためには、図３に記載するように開口２２の開口断面２４が残留はんだ１２の位置と重なるように除去装置１８を移送板１０へと移動させる。図３に記載の通り、開口外縁部２１によって残留はんだ１２が包囲されるように開口外縁部２１を移送板１０の表面に近づける。レーザービーム３２の照射をレンズ系２５の後方から行うと、レンズ系２５を通過したレーザービームが残留はんだに向かって集束し、少なくとも１部の残留はんだを溶融することができる。残留はんだ１２を溶融することにより移送板１０の表面への付着力が弱まる。圧縮空気連結部２７がスリーブ内腔部２３に横断方向の空気流を形成することによって、負圧が生成されスリーブ内腔２３に矢印３３で示す負圧空気流が発生する。

熱エネルギーの照射により残留はんだ１２は付着力が弱まり、図４に示すように負圧空気流３３により移送板１０の表面から分離される。残留はんだ１２は横断空気流２８に向かって移動すると、横断空気流２８により排出部材２９へと強制的に運ばれ、排出部材２９からスリーブ内腔部２３の外へと排出される。その後、残留はんだは不図示の処理手段により処分される。

図４に記載の前記残留はんだ除去工程を補助するために、移送板１０の後方から圧縮空気流３４を流してもよい。

Claims (13)

1. 板状部材（１０）から残留はんだ（１２）を除去する方法であって、
   残留はんだの入口となる開口（２２）を備えたスリーブ（１９）を、前記開口の外縁部（２１）が前記板状部材に気密又はほぼ気密に接触するように、前記板状部材の残留はんだと位置を合わせて配置し、
   前記残留はんだに熱エネルギーを照射して、
   前記スリーブで規定されるスリーブ内腔部（２３）には、スリーブの長手方向軸（３０）を横断するように排出部材（２９）に向けて空気流（２８）が流されることを特徴とする残留はんだの除去方法。
2. 前記残留はんだ（１２）への熱エネルギーの照射は、レーザーエネルギーで行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記残留はんだ（１２）に照射されるレーザーエネルギーは、レーザー光線であることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記レーザー光線は、前記スリーブ（１９）の内腔部（２３）を規定するレンズ系（２５）によって集束させることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 板状部材（１９）から残留はんだ（１２）を除去する装置であって、
   前記板状部材との接触端（２０）に残留はんだの入口となる開口（２２）を備えたスリーブ（１９）と、
   前記スリーブの内腔部（２３）を規定する規定部材の近傍に配置される排出部材（２９）と、
   前記スリーブ内腔部（２３）に圧縮空気を流すために前記排出部材（２９）と対面して設けられる圧縮空気連結部（２７）と、
   前記はんだに熱エネルギーを照射する加熱器具を備えたことを特徴とする残留はんだ除去装置。
6. 前記加熱器具はレーザーエネルギー発振器であることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. 前記レーザーエネルギー発振器は、レーザービーム（３２）を開口外縁部（２１）で規定される前記開口（２２）の開口断面（２４）に集束させるためのレンズ系を備えることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 前記レンズ系（２５）は、前記スリーブ内腔部（２３）を軸方向に規定する規定部材として設けられることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 前記排出部材（２９）は、前記圧縮空気流を加速させる加速手段として設計されることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記加速手段は、ベンチュリノズルであることを特徴とする請求項９記載の装置。
11. 前記スリーブ（１９）には、前記板状部材（１０）との相対位置を変更する位置決め手段が設けられることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記スリーブ（１９）は、複数のスリーブより成るスリーブアッセンブリの一部であることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記複数のスリーブは、前記スリーブアッセンブリにマトリクス状に配置されることを特徴とする請求項１２記載の装置。

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