JP2013244447A - フラックス洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半田接合後の電子基板の狭隘隙間に付着残留したフラックスを対象として、洗浄対象の破損を招くことなく十分な洗浄品質を得ることができるフラックス洗浄装置を提供することを目的とする。
【解決手段】洗浄対象物である電子基板の狭隘隙間内に半田接合により付着残留したフラックス残渣を洗浄するフラックス洗浄において、洗浄前において狭隘隙間内が空気で満たされた洗浄対象物が処理槽４内にて洗浄液３Ａ中に浸漬された状態で処理槽４内の減圧および昇圧を反復して、狭隘隙間内の空気の圧縮および膨張を反復させるとともにこの狭隘隙間内への洗浄液３Ａの浸入および排出を反復させる。これにより、狭隘隙間に付着残留したフラックスを対象として、洗浄対象の破損を招くことなく十分な洗浄品質を得ることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、半導体チップが半田接合された電子基板などの電子部品を洗浄して狭隘隙間に付着残留したフラックスを除去するフラックス洗浄装置に関するものである。

半導体装置の構成として、電子基板上にフリップチップを半田接合により実装した構成の積層型の半導体装置が知られている。このような半導体装置の製造工程では、半田を加熱接合する過程において接合性確保のために半田接合部にフラックスを供給するが、半田を加熱接合した後にフラックスを除去するための洗浄処理が実行される。このようなフラックス除去のための洗浄装置として、半田接合後の電子基板に対して洗浄液を噴射する構成の洗浄装置が多用される（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、フラックス洗浄槽やリンス槽などを含む複数槽に洗浄対象の電子基板を順次移動させるようにしている。

特許第２９２７７７７号公報

しかしながら上述の先行技術には、洗浄対象における洗浄部位が狭隘隙間であることから、所望の洗浄品質を確保することが困難であった。すなわち電子部品のファイン化に伴って、電子基板とフリップチップとの隙間は従来よりも格段に狭隘化しており、半田接合後の電子基板を洗浄液に浸漬するのみでは洗浄液を洗浄部位に浸入させることができず、十分な洗浄効果を得ることが難しい。そして洗浄液を洗浄部位に十分に到達させるために洗浄液を高い圧力で狭隘隙間内に噴射すると、ファイン化によって薄化・脆弱化した電子基板やフリップチップを破損させるおそれがある。このように半田接合後の電子基板の狭隘隙間を洗浄対象とする従来技術には、洗浄対象の破損を招くことなく十分な洗浄品質を得ることが困難であるという課題があった。

そこで本発明は、半田接合後の電子基板の狭隘隙間に付着残留したフラックスを対象として、洗浄対象の破損を招くことなく十分な洗浄品質を得ることができるフラックス洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明のフラックス洗浄装置は、狭隘隙間を有する洗浄対象物において前記狭隘隙間内に半田接合により付着残留したフラックス残渣を洗浄するフラックス洗浄装置であって、前記フラックスに対する洗浄力を有する洗浄液を供給する洗浄液供給部と、前記洗浄液による洗浄処理後のすすぎ洗浄処理を行うためのリンス液を供給するリンス液供給部と、前記洗浄対象物を気密に収容して少なくとも前記洗浄処理およびすすぎ洗浄処理を行う処理槽と、前記処理槽内を真空吸引する真空吸引部と、前記処理槽と前記洗浄液供給部、リンス液供給部および真空吸引部とをそれぞれ接続する洗浄液配管、リンス液配管および真空吸引配管と、前記洗浄液配管、リンス液配管および真空吸引配管をそれぞれ任意のタイミングで開閉することにより、前記処理槽内の減圧・昇圧、前記処理槽内への洗浄液およびリンス液の送給・排出を制御する洗浄制御部とを備え、前記洗浄制御部は、洗浄前において前記狭隘隙間内が空気で満たされた前記洗浄対象物が前記処理槽内にて洗浄液またはリンス液中に浸漬された状態で、前記処理槽内の減圧および昇圧を反復することにより、前記狭隘隙間内の空気の圧縮および膨張を反復させるとともにこの狭隘隙間内への洗浄液またはリンス液の浸入および排出を反復させる。

本発明によれば、洗浄対象物の狭隘隙間内に半田接合により付着残留したフラックス残渣を洗浄するフラックス洗浄において、洗浄前において狭隘隙間内が空気で満たされた洗浄対象物が処理槽内にて洗浄液またはリンス液中に浸漬された状態で処理槽内の減圧および昇圧を反復して、狭隘隙間内の空気の圧縮および膨張を反復させるとともにこの狭隘隙間内への洗浄液またはリンス液の浸入および排出を反復させることにより、狭隘隙間に付着残留したフラックスを対象として、洗浄対象の破損を招くことなく十分な洗浄品質を得ることができる。

本発明の一実施の形態のフラックス洗浄装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のフラックス洗浄装置の処理槽の構造および機能の説明図 本発明の一実施の形態のフラックス洗浄装置の洗浄対象物となるワークの説明図 本発明の一実施の形態のフラックス洗浄装置の処理槽に備えられた加熱保温部の構成説明図 本発明の一実施の形態のフラックス洗浄装置による洗浄処理の工程説明図 本発明の一実施の形態のフラックス洗浄装置による洗浄処理の工程説明図 本発明の一実施の形態のフラックス洗浄装置による洗浄処理における狭隘隙間内の洗浄液の挙動説明図 本発明の一実施の形態のフラックス洗浄装置による洗浄処理における狭隘隙間内の洗浄液の挙動説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、フラックス洗浄装置１の全体構成を説明する。フラックス洗浄装置１は、電子基板上に半導体チップを半田接合により実装したワークなど、狭隘隙間を有する洗浄対象物において狭隘隙間内に半田接合により付着残留したフラックス残渣を洗浄する機能を有するものである。

図１において、フラックス洗浄装置１は、洗浄対象物を気密に収容する処理槽４を備えており、処理槽４には、処理液供給部２から洗浄処理に用いられる処理液が供給される。処理液供給部２は、フラックスに対する洗浄力を有する洗浄液３Ａを供給する洗浄液供給部２Ａと、洗浄液３Ａによる洗浄処理後のすすぎ洗浄処理を行うための第１リンス液３Ｂを供給する第１リンス液供給部２Ｂ、第２リンス液３Ｃを供給する第２リンス液供給部２Ｃより構成される。本実施の形態においては、洗浄液３Ａとして、有機溶剤と水とを混合することによりフラックスや油脂成分を除去する洗浄力を有する準水系の洗浄剤が用いられており、リンス液としては水が用いられている。ここでは、第１リンス液３Ｂ、第２リンス液３Ｃにはいずれも清浄度の高い浄化処理水が用いられており、特に第２リンス液３Ｃには純水に近い清浄度の水が用いられる。

洗浄処理過程では洗浄対象物は処理槽４に収容され、処理槽４内に洗浄液３Ａを供給して洗浄対象物を浸漬することにより、狭隘隙間内に半田接合により付着残留したフラックス残渣を除去する洗浄処理が実行される。そしてこの洗浄後には、処理槽４内に第１リンス液３Ｂを供給して洗浄対象物を浸漬する第１すすぎ洗浄処理が行われ、さらに処理槽４内に第２リンス液３Ｃを供給して洗浄対象物を浸漬する第２すすぎ洗浄処理が行われる。

本実施の形態においては、以下に説明するように、すすぎ洗浄処理後に処理槽４内に熱風を供給した後にこの処理槽４内を減圧することにより狭隘隙間内を真空乾燥するようにしている。但し必要とされる乾燥度合いによっては、真空乾燥処理を省略してもよい。すなわち処理槽４は、洗浄対象物を気密に収容して少なくとも洗浄処理およびすすぎ洗浄処理を行う。

次に処理槽４の構造および処理槽４内に処理液を供給・排出するための配管系について説明する。処理槽４は下部が絞られた錐体形状の中空容器４ａを主体としており、中空容器４ａにおいて下端部および上部の側面には、それぞれ給排液口４ｂ、給排気口４ｃが設けられている。中空容器４ａの上面は蓋部材２０（図２）によって開閉自在となっており、蓋部材２０を開閉搬送機構６によって駆動して中空容器４ａを開放することにより洗浄対象物である電子基板２４を収納したマガジン２３を処理槽４内に搬入・搬出することができる。さらに処理槽４の側面には、処理槽４を外面側から加熱して保温する加熱保温部５が設けられている。

ここで図２を参照して、処理槽４の構造および処理槽４内へのマガジン２３の搬入・搬出について説明する。図２（ａ）に示すように、中空容器４ａの上端部には外方に延出するフランジ部４ｄが設けられており、開閉搬送機構６によって昇降軸２０ａを介して蓋部材２０を下降させた状態では、蓋部材２０はフランジ部４ｄの上面に装着されたシール部材２１に対して押し付けられ、これにより処理槽４の処理空間４ｅは気密に密封される。蓋部材２０の下面からは、マガジン２３を保持するためのワーク保持桿２２が下方に延出して設けられており、ワーク保持桿２２の下端部にはマガジン２３を係止するための保持係止部２２ａが設けられている。

マガジン２３は蓋部材２０を処理槽４の側方に位置させた状態で保持係止部２２ａにセットされ、開閉搬送機構６を駆動することにより、図２（ｂ）に示すように、マガジン２３は蓋部材２０とともに昇降し（矢印ａ）、水平移動する（矢印ｂ）。これにより図２（ａ）に示すように、マガジン２３を処理空間４ｅ内に搬入して洗浄位置に保持し、また図２（ｂ）に示すように、マガジン２３を洗浄処理後の処理槽４から搬出するワーク搬送動作が行われる。

次に処理槽４内へ処理液供給部２から処理液を送給しまた処理槽４から排出するための配管系について説明する。図１において処理槽４の給排液口４ｂ、給排気口４ｃにそれぞれ接続する管路１４ａ、１７ａに介設された給排液バルブＶＡ，給排気バルブＶＢは開閉バルブであり、給排液バルブＶＡ，給排気バルブＶＢを操作することにより給排液口４ｂ、給排気口４ｃを開放・閉塞することができる。第１切替バルブＶ１〜第５切替バルブＶ５はいずれも１つの主ポートと２つの分岐ポート有する３方切替バルブであり、主ポートを分岐ポートのいずれかと選択的に連通させて連通したポート間での流体の流動を許容する。給排液バルブＶＡ，給排気バルブＶＢの開閉および第１切替バルブＶ１〜第５切替バルブＶ５の切り替えは、いずれも電磁操作やエアオペレートなどの遠隔操作によって行うことができるようになっている。

給排液口４ｂに接続された給排液バルブＶＡは、管路１４ａを介して第１切替バルブＶ１の主ポートに接続されており、第１切替バルブＶ１の分岐ポートにはさらにそれぞれ管路１４ｂ、１４ｃを介して熱風供給部９、第２切替バルブＶ２の主ポートが接続されている。熱風供給部９を作動させた状態で第１切替バルブＶ１を切り替えて管路１４ａ、１４ｂを連通させ、さらに給排液バルブＶＡを開状態にすることにより処理空間４ｅ内には洗浄後の乾燥用の熱風が供給される。すなわちフラックス洗浄装置１は処理槽４内に乾燥用の熱風を供給する熱風供給部９をさらに備え、すすぎ洗浄処理後に処理槽４内に熱風を供給した後にこの処理槽４内を減圧することにより狭隘隙間２４ａ内を真空乾燥するように構成されている。

第２切替バルブＶ２の分岐ポートに接続された管路１４ｄ、１５ａのうち、管路１４ｄにはさらに第３切替バルブＶ３の主ポートが接続されている。また管路１５ａは洗浄液供給部２Ａ内に延下して下端部の吸引口が洗浄液３Ａ内に位置するように配設されている。第３切替バルブＶ３の分岐ポートに接続された管路１５ｂ、管路１５ｃは同様に第１リンス液供給部２Ｂ，第２リンス液供給部２Ｃ内に延下して下端部の吸引口が第１リンス液３Ｂ、第２リンス液３Ｃ内に位置するように配設されている。

ここで洗浄液供給部２Ａには、温調部１２によって制御されて作動するヒータ１０が洗浄液３Ａ内に発熱部を挿入して装備されており、洗浄液３Ａ内には温度センサ１１（液加熱手段）が配設されている。これにより、洗浄液３Ａを予め設定された所定の温度に加熱することができるようになっている。加熱された洗浄液３Ａはポンプ１３によって管路１６ａを介して処理槽４に設けられた加熱保温部５に送給される。そして加熱された洗浄液３Ａを加熱保温部５の内部を通液させることにより、処理槽４を外側から加熱して冷却を防止する。この後温度が低下した洗浄液３Ａは、管路１６ｂを介して洗浄液供給部２Ａに還流する。

処理槽４の上部側面において、処理空間４ｅと連通して設けられた給排気口４ｃに接続された管路１７ａは、給排気バルブＶＢを介して第４切替バルブＶ４の主ポートに接続されており、第４切替バルブＶ４の分岐ポートにはさらにそれぞれ管路１７ｂ、１７ｃを介して真空吸引部７、第５切替バルブＶ５の主ポートが接続されている。真空吸引部７を作動させた状態で、第４切替バルブＶ４を切り替えて管路１７ａ、１７ｂを連通させ、さらに給排気バルブＶＢを開状態にすることにより処理槽４は給排気口４ｃから真空吸引され、処理空間４ｅの内部が減圧される。

第５切替バルブＶ５の分岐ポートには、管路１７ｄ、１７ｅを介して正圧供給部８、排気部１８がそれぞれ接続されている。正圧供給部８を作動させた状態で第５切替バルブＶ５を切り替えて管路１７ｄ、１７ｃを連通させることにより、管路１７ｃにはドライエアなどの正圧気体が供給される。このとき、第４切替バルブＶ４を切り替えて管路１７ａ、１７ｃを連通させ、さらに給排気バルブＶＢを開状態にすることにより、処理槽４には給排気口４ｃを介して正圧気体が供給され、処理空間４ｅの内部が加圧される。さらにこの加圧状態において、第５切替バルブＶ５を切り替えて管路１７ｅ、１７ｃを連通させることにより、処理空間４ｅは排気部１８と連通し、処理空間４ｅ内の正圧気体は排気部１８から外部へ排気される。

上述のように、管路１５ａ、１５ｂ、１５ｃはそれぞれ洗浄液供給部２Ａ、第１リンス液供給部２Ｂ、第２リンス液供給部２Ｃに延下して洗浄液３Ａ、第１リンス液３Ｂ、第２リンス液３Ｃを吸引可能な状態にある。したがって処理槽４の処理空間４ｅ内を減圧した状態において、第１切替バルブＶ１、第２切替バルブＶ２、第３切替バルブＶ３を操作して、管路１５ａ、１５ｂ、１５ｃのいずれかを管路１４ａに連通させ、さらに給排液バルブＶＡを開状態にすることにより、洗浄液供給部２Ａ、第１リンス液供給部２Ｂ、第２リンス液供給部２Ｃに貯留された洗浄液３Ａ、第１リンス液３Ｂ、第２リンス液３Ｃを、選択的に処理空間４ｅ内の負圧によって吸引して処理槽４内に供給することができる。

この状態において、第４切替バルブＶ４、第５切替バルブＶ５を操作して管路１７ｄと管路１７ａとを連通させた状態で正圧供給部８を作動させることにより、給排気口４ｃから処理空間４ｅ内に大気圧よりも高い正圧が供給されて内部が加圧される。これにより、処理槽４内に供給された洗浄液３Ａ、第１リンス液３Ｂ、第２リンス液３Ｃは、吸引時における経路と逆経路を通じて洗浄液供給部２Ａ、第１リンス液供給部２Ｂ、第２リンス液供給部２Ｃに戻される。

上記構成において、管路１５ａ、１４ｃ、１４ａは、処理槽４と洗浄液供給部２Ａとを接続する洗浄液配管となっている。管路１５ｂ、１４ｄ、１４ｃおよび管路１４ａは、処理槽４と第１リンス液供給部２Ｂとを接続する第１洗浄液配管となっている。また管路１５ｃ、１４ｄ、１４ｃおよび管路１４ａは、処理槽４と第２リンス液供給部２Ｃとを接続する第２洗浄液配管となっている。さらに、管路１７ａ、１７ｂは、処理槽４と真空吸引部７とを接続する真空吸引配管となっている。そして正圧供給部８は、処理槽４内を大気圧以上に加圧する加圧部として機能している。

開閉搬送機構６、真空吸引部７、正圧供給部８、熱風供給部９、温調部１２、ポンプ１３の作動および給排液バルブＶＡ，給排気バルブＶＢ、第１切替バルブＶ１〜第５切替バルブＶ５の操作は洗浄制御部１９によって制御され、これにより上述の洗浄液配管、リンス液配管および真空吸引配管をそれぞれ任意のタイミングで開閉することができ、したがって処理槽４内の減圧・昇圧、処理槽４内への洗浄液３Ａおよびリンス液３Ｂ，３Ｃの送給・排出を制御することが可能となっている。洗浄制御部１９が記憶部（図示省略）に予め記憶された洗浄処理プログラムにしたがって上述の各部およびバルブを制御することにより、処理槽４内に収容されたワークを洗浄とした洗浄処理、すすぎ洗浄処理および乾燥処理が実行される。

すなわち上述の洗浄処理において、洗浄制御部１９は処理槽４内を減圧することにより洗浄液３Ａまたはリンス液３Ｂ，３Ｃを処理槽４内に吸引させ、処理槽４内を昇圧させることにより処理槽４内の洗浄液３Ａまたはリンス液３Ｂ，３Ｃを排出するようになっている。この構成により、処理液への浸漬によって洗浄処理を行う従来の洗浄装置において必要とされた移液ポンプなどの液送手段を用いることなく、洗浄液３Ａまたはリンス液３Ｂ，３Ｃの移液が可能となっており、装置構成が簡略化されている。すなわち洗浄制御部１９は、洗浄液配管、リンス液配管および真空吸引配管をそれぞれ任意のタイミングで開閉することにより、処理槽４内の減圧・昇圧、処理槽４内への洗浄液３Ａおよびリンス液３Ｂ，３Ｃの送給・排出を制御する機能を有している。

次に洗浄対象のワークについて説明する。図３（ａ）に示すように、保持係止部２２ａに保持されるマガジン２３には、複数の板状の電子基板２４が所定隙間で収納されている。図３（ｂ）に示すように、電子基板２４は基板２５に半導体チップ２６を半田接合により実装した後の状態であり、基板２５に形成された電極２７に半導体チップ２６に形成された半田バンプ２８を半田接合した接合構造を有している。本実施の形態においては、基板２５、半導体チップ２６とも薄型部品であることから、基板２５の上面２５ａと半導体チップ２６の下面２６ａとの間は狭隘隙間２４ａとなっており、狭隘隙間２４ａ内には半田接合に際し接合部位に供給された接合補助剤のフラックス残渣２９などが付着残留している。本実施の形態に示すフラックス洗浄装置１は、このような狭隘隙間２４ａに付着残留するフラックス残渣２９を主な洗浄対象とする。

次に図４を参照して、処理槽４に付設される加熱保温部５の構成および機能について説明する。フラックス洗浄装置１による洗浄作業では、減圧することで洗浄液が蒸発して潜熱が奪われると、洗浄液の液温が低下する。洗浄液の洗浄力は温度依存性が高いため、洗浄液の液温が低下すると洗浄品質が低下する。このため減圧洗浄を効率よく行うには、潜熱相当分の熱量を供給する必要がある。処理槽４に付設された加熱保温部５は、減圧乾燥に際して必要とされる潜熱を供給する機能を有するものであり、本実施の形態のフラックス洗浄装置１においては、洗浄液供給部２Ａにおいて加熱された洗浄液３Ａを加熱保温部５内に導いて通液させることにより、必要な熱量を供給するようにしている。

すなわち、図４（ａ）に示すように、加熱保温部５は処理槽４の外側面に接触して設けられており、加熱保温部５には図１に示す管路１６ａ、１６ｂが接続されている。洗浄液供給部２Ａにおいてヒータ１０によって加熱されて昇温状態の洗浄液３Ａは、ポンプ１３によって管路１６ａを介して加熱保温部５に送給される（矢印ｃ）。そしてこの洗浄液３Ａは加熱保温部５の内部を通液し、処理槽４に熱量を与えて温度が低下した後、管路１６ｂを介して排出され（矢印ｄ）、洗浄液供給部２Ａに戻る。

加熱保温部５の構造としては、図４（ｂ）（イ）に示すように、ステンレス鋼やアルミニウムなど熱伝導性に優れる金属板を素材とした中空部５２を有する箱部材５１とした構造の加熱保温部５Ａや、図４（ｂ）（ロ）に示すように、同様に熱伝導性に優れる金属ブロック５３内に、熱交換用の循環孔５４を設けた加熱保温部５Ｂを用いることができる。さらに、図４（ｃ）に示すように、熱伝導性に優れる金属管５５を中空容器４ａの外周にコイル状に巻き付けた構成の加熱保温部５Ｃを用いてもよい。いずれの例においても、洗浄液３Ａを管路１６ａ、管路１６ｂを介して中空部５２、循環孔５４、金属管５５の内部を循環させることにより、接触伝熱により処理槽４に熱量を与えて処理空間４ｅ内の減圧による温度の低下を防止する。

次に、図５，図６および図７，図８を参照して、フラックス洗浄装置１による洗浄作業過程について説明する。なお図５，図６は、処理槽４内へのマガジン２３の挿脱および処理液の吸入・排出の状態を示しており、図７，図８は、処理空間４ｅ内での電子基板２４の狭隘隙間２４ａにおける処理液の挙動を示すものである。

まず図５（ａ）に示すように、保持係止部２２ａに洗浄対象の電子基板２４を収納したマガジン２３を保持させた蓋部材２０を開閉搬送機構６によって処理槽４の上方に移動させ、次いで蓋部材２０を下降させて（矢印ｅ）、マガジン２３を処理空間４ｅ内に挿入する。これにより、図５（ｂ）に示すように、蓋部材２０が処理槽４のフランジ部４ｄに上面側から当接し、当接面がシール部材２１によって密封されるとともに、マガジン２３が洗浄位置に保持される。マガジン２３内には半田接合が終了した後の洗浄対象の電子基板２４が収納されており、図７（ａ）に示すように、基板２５と半導体チップ２６との間の狭隘隙間２４ａにおいて、上面２５ａには半田接合後に残留したフラックス残渣２９が付着している。なお、ここでは半田バンプ２８の図示を省略している。

このとき、第１切替バルブＶ１、第２切替バルブＶ２および給排液バルブＶＡの操作によって、管路１５ａ、１４ｃ、１４ａが連通した洗浄液配管が形成されており、洗浄液供給部２Ａから洗浄液３Ａを吸引することが可能な状態にある。次いで図５（ｃ）に示すように、給排気口４ｃから真空吸引する（矢印ｆ）。これにより処理空間４ｅ内が減圧され、この負圧によって上述の洗浄液配管を経由して洗浄液供給部２Ａ内から吸引された洗浄液３Ａが、給排液口４ｂを介して処理空間４ｅ内に吸引される（矢印ｇ）。そして図５（ｄ）は、このようにして処理槽４内への洗浄液３Ａの吸引が完了した後に給排液バルブＶＡを閉状態にして、洗浄液３Ａによる浸漬洗浄処理を開始した状態を示している。

この状態において、電子基板２４は洗浄液３Ａ内に浸漬状態にあるが、狭隘隙間２４ａ内は洗浄液３Ａによって完全には満たされず、図７（ｂ）に示すように、塊状の空気は減圧されて残留した空隙部Ａは膨張する。このような空隙部Ａが洗浄対象部位の各所に形成されると、洗浄液３Ａはこれらの範囲では洗浄対象部位に接触せず、洗浄液３Ａの有する洗浄力、すなわちフラックス残渣２９などの油脂成分を溶け出させて除去する作用が及ばない結果となる。このような狭隘隙間２４ａを対象とする浸漬洗浄における不具合を解消するため、本実施の形態においては、以下のように処理槽４内において洗浄液３Ａの大気開放または加圧による昇圧・減圧を反復することにより、洗浄液３Ａの洗浄対象部位への接触を促進するようにしている。

すなわちこの浸漬洗浄処理では、まず第４切替バルブＶ４の操作によって、管路１７ｂを閉状態に、管路１７ｃを開状態にする。その後、第５切替バルブＶ５の操作によって、管路１７ｅに連通させ大気開放させる。または、管路１７ｄに連通した正圧付与配管を形成する。次いで正圧供給部８を作動させて、上述の正圧付与配管を経由して正圧空気を給排気口４ｃを介して処理空間４ｅ内に供給し、洗浄液３Ａを加圧する。これにより、処理空間４ｅ内の洗浄液３Ａの圧力が上昇し、図７（ｃ）に示すように、空隙部Ａが周囲から圧縮されて容積が縮小し、より小サイズの複数の気泡ａに変化する。これにより、空隙部Ａの容積縮小分だけ狭隘隙間２４ａ内に周囲から洗浄液３Ａが流入し、狭隘隙間２４ａ内の洗浄対象部位に接触して洗浄液３Ａの洗浄力が狭隘隙間２４ａ内に及ぶ。

この大気開放または加圧による昇圧を所定時間継続した後、減圧処理が行われる。まず第４切替バルブＶ４、給排気バルブＶＢの操作によって、管路１７ａ、１７ｂが連通した真空吸引配管を形成する。次いで真空吸引部７を作動させて、上述の真空吸引配管を経由して給排気口４ｃを介して、図６（ｂ）に示すように、給排気口４ｃから真空吸引して処理空間４ｅ内の洗浄液３Ａを減圧する。これにより図７（ｃ）に示す気泡ａは容積が膨張して、図８（ａ）に示すように、空隙部Ａ＊に変化する。

これにより、空隙部Ａの容積増大分だけ狭隘隙間２４ａから周囲に洗浄液３Ａが流出する。このとき、フラックス残渣２９などによる汚染物を含む洗浄液３Ａもともに狭隘隙間２４ａから流出し、洗浄が促進される。さらにこの後、図５（ｄ）と同様の操作によって処理空間４ｅ内の昇圧が実行され、図８（ｂ）に示すように、一旦膨張した空隙部Ａ＊が再度圧縮されて容積が縮小した気泡ａ＊に変化する。そしてこれに伴い、狭隘隙間２４ａ内に周囲から洗浄液３Ａが流入することにより、狭隘隙間２４ａ内における洗浄液３Ａの流動が促進される。

このように、図５（ｄ）、図６（ａ）に示す処理槽４内の昇圧・減圧を所定回数反復して実行することにより、狭隘隙間２４ａ内には反復して洗浄液３Ａが流入し、また流入した洗浄液３Ａは狭隘隙間２４ａから排出される。これにより狭隘隙間２４ａ内は洗浄液３Ａによる洗浄力によって十分な洗浄品質で洗浄される。

すなわち、本実施の形態においては、洗浄制御部１９が各部を制御することにより、洗浄前において狭隘隙間２４ａ内が空気で満たされた洗浄対象物が処理槽４内にて洗浄液３Ａまたはリンス液３Ｂ，３Ｃ中に浸漬された状態で、処理槽４内の減圧および昇圧を反復することにより、狭隘隙間２４ａ内の空気の圧縮および膨張を反復させるとともに、この狭隘隙間２４ａ内への洗浄液３Ａまたはリンス液３Ｂ，３Ｃの浸入および排出を反復させるようにしている。そして狭隘隙間２４ａ内の空気の圧縮および処理槽４内の洗浄液３Ａまたはリンス液３Ｂ，３Ｃの排出を、大気圧以上の圧力によって行う形態となっている。

このようにして洗浄処理が終了したならば、処理槽４からの洗浄液３Ａの排出を行う。すなわち、第１切替バルブＶ１、第２切替バルブＶ２および給排液バルブＶＡの操作によって、前述の洗浄液配管を形成するとともに、第５切替バルブＶ５、第４切替バルブＶ４および給排気バルブＶＢの操作によって前述の大気開放、または正圧付与配管を形成し、この状態で図６（ｂ）に示すように、給排気口４ｃから正圧を付与して処理空間４ｅ内部を加圧する（矢印ｊ）。これにより、洗浄処理に使用された洗浄液３Ａが加圧力により給排液口４ｂを介して排出される（矢印ｋ）。

この後すすぎ洗浄処理に移行する。このすすぎ洗浄処理では、図５（ｃ）から図６（ｂ）までの過程と同様の処理が、第１リンス液３Ｂを処理液として用いて実行される。そして仕上げ品質上から要請されるすすぎ精度が高い場合には、より清浄度が高い第２リンス液３Ｃを処理液として用いた再度のすすぎ洗浄処理が実行される。この洗浄処理およびすすぎ洗浄処理により、図８（ｃ）に示すように、電子基板２４において狭隘隙間２４ａ内の基板２５の上面２５ａ、半導体チップ２６の下面２６ａに付着していたフラックス残渣２９が除去される。

次いで、乾燥処理が実行される。すなわち処理槽４からリンス液が完全に排出された後に、処理槽４内に熱風供給部９によって乾燥用の熱風を供給した後に、処理槽４内を減圧することにより狭隘隙間２４ａ内を真空乾燥する。すなわち図６（ｃ）に示すように、給排液バルブＶＡを閉状態にして給排気口４ｃから真空吸引して（矢印ｌ）、処理空間４ｅ内を減圧するとともに、加熱保温部５に加熱された洗浄液３Ａを通液させて処理槽４に熱を伝達する。

これにより、処理空間４ｅ内において電子基板２４に付着した液滴の蒸発が促進され、乾燥効率が向上する。そしてこの蒸発に伴う気化潜熱は加熱保温部５からの熱伝導によって常に補われ、処理空間４ｅ内部の温度低下が防止される。そしてこのようにして洗浄処理、すすぎ洗浄処理、乾燥処理が完了した後、図６（ｄ）に示すように、蓋部材２０を上昇させて（矢印ｍ）、洗浄対象の電子基板２４を収納したマガジン２３を処理槽４から取り出し、洗浄作業の１サイクルを終了する。

上記説明したように、本実施の形態のフラックス洗浄装置１は、洗浄対象物である電子基板２４の狭隘隙間２４ａ内に半田接合により付着残留したフラックス残渣２９を洗浄するフラックス洗浄において、洗浄前において狭隘隙間２４ａ内が空気で満たされた電子基板２４が処理槽４内にて洗浄液３Ａまたはリンス液３Ｂ、３Ｃ中に浸漬された状態で処理槽４内の減圧および昇圧を反復して、狭隘隙間２４ａ内の空気の圧縮および膨張を反復させるとともにこの狭隘隙間２４ａ内への洗浄液３Ａまたはリンス液３Ｂ、３Ｃの浸入および排出を反復させるようにしたものである。これにより、狭隘隙間２４ａに付着残留したフラックス残渣を対象として、洗浄対象の破損を招くことなく十分な洗浄品質を得ることができる。

また狭隘隙間を洗浄する方法として、浸透力が強い有機溶剤系やアルコール系の洗浄液を使用する方法があるが、その場合は洗浄液が可燃物であるため洗浄装置は防爆仕様にする必要があり、構成が複雑で設備費用が増大するという難点がある。これに対し、本実施の形態のフラックス洗浄装置１では、防爆仕様にする必要がない準水系洗浄液を使用できるので、装置を安価に製作することが可能である。

本発明のフラックス洗浄装置、半田接合後の電子基板の狭隘隙間に付着残留したフラックス残渣を対象として、洗浄対象の破損を招くことなく十分な洗浄品質を得ることができるという効果を有し、電子基板上に半導体チップを接合して積層型の半導体装置を製造する分野において有用である。

１ フラックス洗浄装置
２ 処理液供給部
２Ａ 洗浄液供給部
２Ｂ 第１リンス液供給部
２Ｃ 第２リンス液供給部
３Ａ 洗浄液
３Ｂ 第１リンス液
３Ｃ 第２リンス液
４ 処理槽
５ 加熱保温部
ＶＡ 給排液バルブ
ＶＢ 給排気バルブ
Ｖ１ 第１切替バルブ
Ｖ２ 第２切替バルブ
Ｖ３ 第３切替バルブ
Ｖ４ 第４切替バルブ
Ｖ５ 第５切替バルブ

Claims (6)

1. 狭隘隙間を有する洗浄対象物において前記狭隘隙間内に半田接合により付着残留したフラックス残渣を洗浄するフラックス洗浄装置であって、
   前記フラックスに対する洗浄力を有する洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
   前記洗浄液による洗浄処理後のすすぎ洗浄処理を行うためのリンス液を供給するリンス液供給部と、
   前記洗浄対象物を気密に収容して少なくとも前記洗浄処理およびすすぎ洗浄処理を行う処理槽と、
   前記処理槽内を真空吸引する真空吸引部と、
   前記処理槽と前記洗浄液供給部、リンス液供給部および真空吸引部とをそれぞれ接続する洗浄液配管、リンス液配管および真空吸引配管と、
   前記洗浄液配管、リンス液配管および真空吸引配管をそれぞれ任意のタイミングで開閉することにより、前記処理槽内の減圧・昇圧、前記処理槽内への洗浄液およびリンス液の送給・排出を制御する洗浄制御部とを備え、
   前記洗浄制御部は、洗浄前において前記狭隘隙間内が空気で満たされた前記洗浄対象物が前記処理槽内にて洗浄液またはリンス液中に浸漬された状態で、前記処理槽内の減圧および昇圧を反復することにより、前記狭隘隙間内の空気の圧縮および膨張を反復させるとともにこの狭隘隙間内への洗浄液またはリンス液の浸入および排出を反復させることを特徴とするフラックス洗浄装置。
2. 前記洗浄制御部は、前記処理槽内を減圧することにより前記洗浄液またはリンス液を処理槽内に吸引させ、前記処理槽内を昇圧させることによりこの処理槽内の前記洗浄液またはリンス液を排出することを特徴とする請求項１記載のフラックス洗浄装置。
3. 前記処理槽内を大気圧以上に加圧する加圧部をさらに備え、前記狭隘隙間内の空気の圧縮および処理槽内の前記洗浄液またはリンス液の排出を、大気圧以上の圧力によって行うことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のフラックス洗浄装置。
4. 前記処理槽内に乾燥用の熱風を供給する熱風供給部をさらに備え、すすぎ洗浄処理後に前記処理槽内に熱風を供給した後にこの処理槽内を減圧することにより前記狭隘隙間内を真空乾燥することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフラックス洗浄装置。
5. 前記洗浄液を加熱する液加熱手段をさらに備え、前記処理槽に設けられた加熱熱保温部に加熱された前記洗浄液を通液させることにより、前記処理槽を加熱して前記減圧による冷却を防ぐことを特徴とする請求項４に記載のフラックス洗浄装置。
6. 前記リンス液は、水であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のフラックス洗浄装置。

Images