JP3279940B2 - 電子回路装置の製造方法、半田残渣均一化治具、金属ロウペースト転写用治具及び電子回路装置の製造装置 - Google Patents
電子回路装置の製造方法、半田残渣均一化治具、金属ロウペースト転写用治具及び電子回路装置の製造装置Info
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- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Description
製する工程で、一度搭載された半導体装置が不良であっ
た場合に、不良半導体装置を半導体装置搭載用基板より
取り外し、再度新たな半導体装置を半導体装置搭載用基
板に搭載するリペアー工程を包含する電子回路装置の製
造方法及びこの製造方法で使用する半田残渣均一化治
具、金属ロウペースト転写用治具並びにこの製造方法の
実施に使用する電子回路装置の製造装置に関する。
半導体装置(電子部品)を配線基板(半導体装置搭載用
基板)から取り外すと、配線基板上の接続部、即ちラン
ドには、例えば金属ロウからなる半田残渣が残留する。
この半田残渣の高さは不均一であるため、この状態で新
たな半導体装置を再搭載すると、接続不良を引き起こ
し、断線等の原因となる。
良を防止するために、以下に示す(1),(2)の工程
を行っていた。
渣に押し当て、この状態で金属板を加熱し、金属板側に
半田残渣を回収することにより、配線基板上の半田残渣
を完全に除去する。
装置の半田突起電極自体が、加熱することにより溶融
し、配線基板に接続できるので、ランドにフラックスを
塗布し、酸化を防止した上で、半田突起電極を加熱・溶
融して両者の接続を行う。
気炉を用いたり、或いは半田突起電極に加熱空気を当て
ていた。
−209736号公報や特開平8−46351号公報等
に開示されたものがある。
極を用いて回路基板に電子部品をフリップチップ実装す
る場合、半導体装置と配線基板の熱膨張係数に差がある
と、半田突起電極が加熱・溶融されている温度と常温と
の温度差或いは半導体装置の動作状態での温度と停止
(保存)状態での温度差等によって生じる半導体装置と
配線基板との伸び縮みの差、つまり熱応力に起因して、
半田突起電極部分に歪みが発生し、接続不良を誘発する
おそれがある。それ故、熱膨張係数の差に起因する歪み
は、製品の信頼性を低下させる原因となっていた。
は、半導体装置と配線基板との間になにも充填しない場
合は、下記(1)式、(2)式で示されるコフィン・マ
ンソンの接続疲労寿命式から予測される値に良く一致
し、接続部における最大歪みγmaxを少なくするには、
上記(2)式からわかるように、接続部の高さHjを高
くすればよい。そして、そのためには、半田量を増やせ
ばよい。
接続部直径DB1,DB2のうちの小さい方の値 △α:配線基板と半導体装置の熱膨張係数の差 d:熱応力からの中立点 △E:疲労に至る活性化エネルギ である。
各値中の代表的なものを示してある。
田残渣を完全に除去し、かつ、半田電極自体のみの半田
量による接続であったため、半田量は少ない。このた
め、接続部の高さHjを大きくすることができず、製品
の信頼性を向上することが困難であった。
ものであり、接続対象の半導体装置や配線基板に応じて
半田量を十分に確保でき、結果的に接続部の高さを高く
でき、製品の信頼性を向上することができる電子回路装
置の製造方法及びこの製造方法で使用する半田残渣均一
化治具、金属ロウペースト転写用治具並びにこの製造方
法の実施に使用する電子回路装置の製造装置を提供する
ことを目的とする。
製造方法は、金属ロウからなり、半導体装置の一主面上
に形成された突起電極と、該突起電極に対応する接続用
のランドを有する半導体装置搭載用基板とを位置合わせ
した後、該突起電極を加熱溶融して該半導体装置を該半
導体装置搭載用基板に搭載することにより電子回路装置
を作製する工程で、一度搭載された該半導体装置が不良
であった場合に、不良半導体装置を該半導体装置搭載用
基板より取り外し、再度新たな半導体装置を該半導体装
置搭載用基板に搭載するリペアー工程を行う電子回路装
置の製造方法において、該リペアー工程が、金属ロウに
濡れる金属からなる板を、該金属ロウ残渣の上に、一定
量の隙間を保った状態で載置し、該板を加熱することに
より、該不良半導体装置が取り外された該半導体装置搭
載用基板の該ランドに残留する金属ロウの残渣の内、余
分なものを取り除き、均一量だけ残す工程と、該新たな
半導体装置と該半導体装置搭載用基板とを位置合わせす
る工程と、該ランドに残留する均一化された金属ロウ及
び新たな半導体装置の突起電極を加熱溶融し、該新たな
半導体装置と該半導体装置搭載用基板とを接続する工程
とを包含しており、そのことにより上記目的が達成され
る。
は、金属ロウからなり、半導体装置の一主面上に形成さ
れた突起電極と、該突起電極に対応する接続用のランド
を有する半導体装置搭載用基板とを位置合わせした後、
該突起電極を加熱溶融して該半導体装置を該半導体装置
搭載用基板に搭載することにより電子回路装置を作製す
る工程で、一度搭載された該半導体装置が不良であった
場合に、不良半導体装置を該半導体装置搭載用基板より
取り外し、再度新たな半導体装置を該半導体装置搭載用
基板に搭載するリペアー工程を行う電子回路装置の製造
方法において、該リペアー工程が、金属ロウに濡れる金
属からなる板を、該金属ロウ残渣の上に、一定量の隙間
を保った状態で載置し、該板を加熱することにより、該
不良半導体装置が取り外された該半導体装置搭載用基板
の該ランドに残留する金属ロウの残渣の内、余分なもの
を取り除き、均一量だけ残す工程と、該新たな半導体装
置の突起電極の先端に金属ロウペーストを供給する工程
と、該新たな半導体装置と該半導体装置搭載用基板とを
位置合わせする工程と、該ランドに残留する均一化され
た金属ロウ及び新たな半導体装置の突起電極と金属ロウ
ペーストを加熱溶融し、該新たな半導体装置と該半導体
装置搭載用基板とを接続する工程とを包含しており、そ
のことにより上記目的が達成される。
一量が、前記金属ロウの表面張力に対応した高さであ
る。
金属ロウペーストを供給する工程を転写法で行う。
が金属ロウと同種の金属粉体をバインダー中に分散させ
た金属ロウペーストである。
均一化された金属ロウ及び新たな半導体装置の突起電極
ないし新たな半導体装置の突起電極と金属ロウペースト
の加熱溶融をランプによる光加熱で行う。
外ランプを用いる。
前記ランドのランド径の1/4〜1/10の大きさであ
る。
田又は共晶半田に若干の添加物を加えて強度を増大した
半田である。
アアレイ状の突起電極を有する半導体パッケージであ
る。
記電子回路装置の製造方法に使用される半田残渣均一化
治具であって、前記板の外周縁部に複数本のピンを立設
してなり、そのことにより上記目的が達成される。
具は、前記電子回路装置の製造方法において、前記新た
な半導体装置の突起電極の先端に金属ロウペーストを供
給するために使用される金属ロウペースト転写用治具で
あって、治具本体の中央部に割溝又は円形の凹溝が形成
され、該溝の深さが前記半導体装置の前記突起電極の高
さの1/3〜1/2であり、そのことにより上記目的が
達成される。
は、金属ロウからなり、半導体装置の一主面上に形成さ
れた突起電極と、該突起電極に対応する接続用のランド
を有する半導体装置搭載用基板とを位置合わせした後、
該突起電極を加熱溶融して該半導体装置を該半導体装置
搭載用基板に搭載することにより電子回路装置を製造す
る装置であって、一度搭載された該半導体装置が不良で
あった場合に、不良半導体装置を該半導体装置搭載用基
板より取り外し、再度新たな半導体装置を該半導体装置
搭載用基板に搭載することが可能になった電子回路装置
の製造装置において、該半導体装置搭載用基板を保持す
る手段と、該半導体装置又は該新たな半導体装置を保持
する手段と、該半導体装置搭載用基板と該半導体装置又
は該新たな半導体装置との位置合わせを行う手段と、金
属ロウに濡れる金属からなる板であって、該金属ロウ残
渣の上に、一定量の隙間を保った状態で載置されて加熱
されることにより、該不良半導体装置が取り外された該
半導体装置搭載用基板の接続部に残留する金属ロウの残
渣の内、余分なものを取り除き、該金属ロウの表面張力
に対応した均一量だけ残す半田残渣均一化治具と、位置
合わせされた該新たな半導体装置の突起電極を加熱溶融
して該半導体装置搭載用基板に接続する加熱手段とを備
えており、そのことにより上記目的が達成される。
は、金属ロウからなり、半導体装置の一主面上に形成さ
れた突起電極と、該突起電極に対応する接続用のランド
を有する半導体装置搭載用基板とを位置合わせした後、
該突起電極を加熱溶融して該半導体装置を該半導体装置
搭載用基板に搭載することにより電子回路装置を製造す
る装置であって、一度搭載された該半導体装置が不良で
あった場合に、不良半導体装置を該半導体装置搭載用基
板より取り外し、再度新たな半導体装置を該半導体装置
搭載用基板に搭載することが可能になった電子回路装置
の製造装置において、該半導体装置搭載用基板を保持す
る手段と、該半導体装置又は該新たな半導体装置を保持
する手段と、該半導体装置搭載用基板と該半導体装置又
は該新たな半導体装置との位置合わせを行う手段と、金
属ロウに濡れる金属からなる板であって、該金属ロウ残
渣の上に、一定量の隙間を保った状態で載置されて加熱
されることにより、該不良半導体装置が取り外された該
半導体装置搭載用基板の接続部に残留する金属ロウの残
渣の内、余分なものを取り除き、該金属ロウの表面張力
に対応した均一量だけ残す半田残渣均一化治具と、前記
金属ロウペースト転写用治具と、位置合わせされた該新
たな半導体装置の突起電極を加熱溶融して該半導体装置
搭載用基板に接続する加熱手段とを備えており、そのこ
とにより上記目的が達成される。
された前記半導体装置搭載用基板の接続部に残留する金
属ロウの残渣の内、余分なものを取り除き、均一量だけ
残す手段が、前記半田残渣均一化治具である。
である。
に対応した均一量だけ残し、かつ、新たな半導体装置側
に半田ペーストを供給する手法によれば、リペアーされ
た半導体装置に対しても十分な半田量を確保することが
できる。
続疲労寿命式からわかるように、接続部の高さHjを高
くでき、接続部における最大歪みγmaxを少なくできる
ので、接続不良、即ち断線を発生することがない。よっ
て、半導体装置の信頼性を向上できる。
装置及び配線基板の種類によっては、このような転写工
程は不要である。本発明者等の実験結果によれば、一例
として、ランドピッチLPが0.6mmの半導体装置
を、ランド径LDが200μmφの配線基板に搭載する
場合は、印刷半田は整地後の半田残渣高さで70μmφ
あるため、転写工程を行わずとも、信頼性の半導体装置
を得ることができることを確認できた。
去した後の半田残渣は、完全に除去するのではなく、積
極的に残し、半田量を増やすこととしているが、リペア
ーのために除去した後の半田残渣は、不均一な量が残る
が、溶融半田の表面張力を利用すれば、均一量、即ち高
さ一定の半田残渣に制御できる。
用いて、半田残渣を加熱することにより容易に達成され
る。
供給は、転写法が簡易で、かつ、均一量の供給ができ好
都合である。
用治具を用いれば、容易に達成できる。
ンソンの接続疲労寿命式より、接続高さを高くするため
には、できるだけ多くの半田ペーストを転写すればよ
く、配線基板上に残留する半田残渣の量及びその表面張
力との関係で1/3以上が好ましい。一方、転写量を余
り多くすると、後述の図3(a)に示すように、半田ペ
ースト12が半導体装置20に付着し、半田突起電極2
1,21間をブリッジ23するおそれがある。このよう
なブリッジ23が発生すると、図3(b)に示すよう
に、リフロー(再搭載で加熱することも含む)で、溶融
した半田の表面張力で半田が一体化し、大径の半田突起
電極24を生じるという不具合がある。このような、不
具合を防止するためには、転写量を半田突起電極21の
高さの1/2、つまり半田突起電極21の赤道面を越え
ない値に制限すればよい。
写用治具の溝の深さを、半田突起電極の高さの1/2〜
1/3に設定し、転写量が半田突起電極21の高さの1
/2〜1/3になるようにしている。
は、余分な外力が作用しないものがよい。即ち、余分な
外力が作用しなければ、位置合わせ後の半導体装置と配
線基板とが位置ズレすることがなく、その分、容易かつ
効率良くリペアー工程を行えるからである。このため、
本発明では、外力の作用しないランプによる光加熱で加
熱を行っている。
Rランプ)が好適である。即ち、半導体装置では、主に
回路基板の材質としてSiが用いられており、Siは近
赤外領域(波長で1μm〜5μm)の光をよく透過する
性質があり、その波長の光を用いると、Siを透過して
直接半田突起電極と半田ペーストを効率良く加熱できる
からである。
半田に若干の添加物を加えたものを用いると、半田強度
を向上できるので、実施する上で好ましいものになる。
に基づき具体的に説明する。
本発明電子回路装置の製造方法の実施形態1を示す。本
発明方法は、リペアー工程に特徴を有するものであり、
以下に、図1に基づきリペアー工程の概略について説明
する。
体装置が不良であることを確認すると、ステップS2で
不良半導体装置をランプで加熱し、半田突起電極を熔融
させて配線基板から半導体装置を取り外す。
取り外した後に、配線基板上に残留する半田残渣を、均
一量だけ残すようにし、余分な半田は除去する。
を用意し、この新たな半導体装置の半田突起電極の先端
部に半田ペーストを転写法で供給し、再搭載の準備をす
る(ステップS5)。
写した新たな半導体装置と、均一量の半田残渣が残る配
線基板とを位置合わせする。
装置をランプの光で加熱し、半田突起電極と半田ペース
トを熔融させ、両者を接続し、これでリペアー工程を終
了する(ステップS8)。
により、近赤外ランプ(IRランプ)が好ましい。即
ち、半導体装置では、主に回路基板の材質としてSiが
用いられており、Siは近赤外領域(波長で1μm〜5
μm)の光をよく透過する性質があり、その波長の光を
用いると、Siを透過して直接半田突起電極と半田ペー
ストを効率良く加熱できるからである。
程は、一例として、図2に示す半田ペースト転写治具1
0を用いて行われる。この治具10は、直方体状をな
し、その表面の中央部に割溝状の溝11を有する。溝1
1は半田ペースト12を一定の厚さにするためのもので
あり、その深さは、半導体装置の半田突起電極21(図
3参照)の高さの1/2〜1/3が適当である。
の接続疲労寿命式より、接続高さを高くするためには、
できるだけ多くの半田ペースト12を転写すればよく、
配線基板上に残留する半田残渣の量及びその表面張力と
の関係で1/3以上が好ましい。一方、転写量を余り多
くすると、図3(a)に示すように、半田ペースト12
が半導体装置20に付着し、半田突起電極21,21間
をブリッジ23するおそれがある。このようなブリッジ
23が発生すると、図3(b)に示すように、リフロー
(再搭載で加熱することも含む)で、溶融した半田の表
面張力で半田が一体化し、大径の半田突起電極24を生
じるという不具合がある。このような、不具合を防止す
るためには、転写量を半田突起電極21の高さの1/
2、つまり半田突起電極21の赤道面を越えない値に制
限すればよい。
11の深さを、半田突起電極21の高さの1/2〜1/
3に設定し、転写量が半田突起電極21の高さの1/2
〜1/3になるようにしている。
た半田ペースト転写工程の詳細について説明する。ま
ず、治具10の溝11に半田ペースト12を入れ、半田
ペースト12がちょうど溝11内に埋まるように、スキ
ージ等(図示せず)を用いて半田ペースト12の表面を
平らにする。その後、半導体装置20を治具10に押し
当て(図4(a)参照)、半田突起電極21の先端に半
田ペースト12を付着させる。そして、半導体装置20
を引き上げ、これで半田ペースト12の転写工程を終了
する(図4(b)参照)。
具10’は、円盤状をなし、その中央部に円形の溝1
1’を有する。但し、その中央には、治具10’の表面
と面一になった突部13が残存している。この溝11’
の深さも、上記同様に半田突起電極21の高さの1/2
〜1/3に設定されている。
半田残渣量を均一化するために用いる半田残渣均一化治
具を示す。この治具40は、半田に漏れる金属からな
り、形状直方体の金属板41の四隅にピン42を立設し
たものである。ピン42は配線基板30(図7参照)と
の間に一定量の隙間を保つ機能を有する。
配線基板30上の半田残渣31を均一化する工程を具体
的に説明する。まず、図7(a)に示すように、不良半
導体装置が取り外された配線基板30に、上方より治具
40をピン42を下にして押し当てる。そして、この状
態で、治具40を加熱する。すると、配線基板30上の
半田残渣31は熔融し、半田に漏れる金属板41に漏れ
広がっていく(図7(b)参照)。
1に漏れ広がった半田は示していないが、半田の表面張
力のために、一定量の半田が配線基板30の接続用のラ
ンド33に残った状態32で治具40への漏れ広がりは
止まる。この時、必要に応じてフラックス等を、治具4
0或いは配線基板30に塗布しておいてもよい。その
後、治具40を取り除けば、均一量だけの半田32が配
線基板30のランド33に残存する(図7(c)参
照)。
残渣31を均一化するためには、ピン42の高さが重要
であり、ランド33の大きさ(ランドサイズ)に対して
1/4〜1/10程度の高さがよいことを確認できた。
ては、一例として、エリアアレイ状の半田突起電極を有
する半導体パッケージが例示される。
方法の実施形態2を示す。本実施形態2はリペアー工程
における半田残渣均一化方法に特徴を有する。即ち、本
実施形態2では、半田コテを用いて半田残渣の均一化工
程を行っている。以下にその詳細を説明する。
50を配線基板30の上方にセットする。より具体的に
は、その先端が配線基板30上の半田残渣31に接触し
得る高さにセットする。
にある半田コテ50を水平方向に一定速度で移動させ
る。ここで、半田コテ50には、フラックスを塗布して
おくことが望ましい。
1は半田コテ50で加熱され、溶融し、半田コテ50と
ランド33とに漏れ広がって行く。なお、図中では、繁
雑になるため半田コテ50に漏れ広がった半田は示して
いないが、半田の表面張力のために、一定量が配線基板
30のランド33に残存する状態32で漏れ広がりは止
まる(図8(c)参照)。半田ゴテ50の移動速度は、
ランド33を通過する時間が1/10〜1秒程度がよい
ことを確認できた。
動的に行うようにしてもよいが、ここでは手動で行って
いる。
させて半田残渣31をこすり、これを整地する場合は、
ランド径(ランドサイズ)LDとの関係を考慮する必要
がある。即ち、配線基板30のランド径LDの大きさに
よっては、このような整地方法では、半田残渣31のバ
ラツキ等を生じ、好ましくない事態を発生するからであ
る。以下にランド径LDの好ましい範囲について説明す
る。
半導体装置20の半田電極サイズHD、半田電極ピッチ
HP及び配線基板30のランドピッチLP(半田電極ピッ
チHPと同じ)について説明する。
0.8mmφ、半田電極ピッチHP及び配線基板30の
ランドピッチLPは、0.5mm〜1.27mmであ
る。
基板30を用いて実験したところ、図10に示すような
結果を得た。
ド径LDに応じて異なり(例えば、図10中に示すよう
に、ランド径LD=150μmφの場合の半田残渣の好
ましい高さは、55μm〜90μm、ランド径LD=2
50μmφの場合の半田残渣の好ましい高さは、60μ
m〜100μmである。)、上記実験結果によれば、好
ましいランド径LDの範囲は、150μmφ〜550μ
mφであることを確認できた。
配線基板30に対しては、半田残渣31を半田コテでこ
すって整地するのは好ましい方法ではなく、この場合
は、半田ペーストをディスペンスする方法が好ましいこ
とを確認できた。因みに、ランド径LDが、1mmφを
越えると、半田残渣31の分布の最小値が下がる傾向に
あり、かつバラツキも大きくなり、好ましくないことを
確認できた。
態1では、新たな半導体装置20の半田突起電極21に
半田ペーストを転写し、これにより接続高さを稼ぐ手法
を採用しているが、製品の種類、即ち接続対象の半導体
装置20及び配線基板30の種類によっては、このよう
な転写工程は不要である。即ち、実施形態1のステップ
S5の工程を省略したリペアー方法も可能である。
て、ランドピッチLPが0.6mmの半導体装置20
を、ランド径LDが200μmφの配線基板30に搭載
する場合は、印刷半田は整地後の半田残渣高さで70μ
mφあるため、図10からもわかるように、この場合
は、ステップS5の転写工程を行わずとも、信頼性のあ
るリペアー工程が可能であることを確認できた。
半導体装置及びリペアーしない、即ち直行品との温度サ
イクル信頼性評価の試験結果を示す。リペアーした場合
も直行品と同様の信頼性を有することが確認できた。
した半導体装置と従来のリペアー法による半導体装置
(半田残渣を完全に除去し、半田ペーストを転写するこ
となくリペアーした半導体装置)との断線発生の比較結
果について説明する。
ば、従来方法で多発していた断線不良を確実に無くせる
ことがわかる。
な仕様は以下の通り。
2〜3μmの無電解Niメッキ、フラッシュAuメッキ
仕上を行っている。
機製で、タングステンフィラメントの近赤外ランプであ
る。電力225Wで使用している。配線基板の表面〜半
導体装置附近に焦点をもつように方物面鏡で集光してあ
る。
置を250℃にする。
タルズ社の商品名RMA501−88−3−30で、共
晶半田(Sn63%,Pb37%)の微小半田粉(平均
30μm中)をRMAタイプフラックスで練りあわせた
もので30万CPSの粉度をもっている。
イス加工で150μm深さの溝を切った図2の治具10
にのせてガラス板(コーニング社の商品名7027,
1.1mm厚)でスキージして溝に均一にならす。
ー社の商品名392)で吸着し、150μm厚にならし
た半田ペーストに手でおしつける。半田ペーストを半導
体装置の半田突起電極21になじませるため2分以上放
置した。
厚)にISO・M2ネジのメネジを4ヶ所設け、ISO
・M2ネジの先端をシンチュウ板面から0.1mm出る
ようにしてピン(図6のピン42)とした治具40を用
いて行った。シンチュウ板にはディップ半田法で薄く半
田メッキしている。これにフラックス(日本アルミット
社の商品名RF−350−RMA)を塗布(ハケ塗りの
ため膜厚は不明)したものを用いている。
ンプで加熱1225W(分)すると、半田はランド上で
50〜70μm厚の丘状になる。
フラックス(商品名RF−350−RMA)を塗布(ハ
ケ塗り)し、半田ゴテ(ハッコー社の商品名926M、
コテ先900M−T1−C)でコテ先温度300℃〜3
20℃にしたものでこすると上記と同等な半田残渣とな
った。
置20を真空ピンセットで吸着して配線基板のマーク
(『,』)を目標に目合わせで半導体装置20を置い
た。
突起電極21、転写された半田ペースト全てが熔融して
接続される。熔融した際、半田の表面張力が働き、位置
がずれていても正常な位置にもどる(セルフアライメン
ト効果)ので、0.3mmランドの場合、±0.15m
mまで許容できる。このため目合わせの搭載でも可能で
あることを確認できた。
発明電子回路装置の製造装置の実施形態1を示す。この
製造装置は、配線基板30を保持し、位置合わせのため
に精密に移動可能な基板ステージ130と、半田ペース
ト転写用の治具10と、不良半導体装置20’の除去及
び半田残渣を均一化し、新たな半導体装置20の再搭載
のために加熱する熱源としてのランプ160と、半導体
装置20を保持、移動させるピックアップツール170
と、位置合わせのための光学系190と、位置合わせ確
認用モニターTV191とを備えている。
用ランプ160及び位置合わせ用光学系190は図上左
右方向に移動できるようになっており、その移動は、例
えば図示しないリニアモータにより行われる。
まず、ランプ160を不良半導体装置20’の上に移動
させ、次いで、ランプ160を点灯し、不良半導体装置
20’を加熱する。これにより、半田が加熱・溶融さ
れ、不良半導体装置20’が取り外し可能となる。
導体装置20’の上に移動させ、これを吸着して、除去
する。
田残渣31の上に乗せて再びランプ160で加熱して半
田残渣を均一化する。
プツール170に吸着する。このとき、転写治具10の
溝11には半田ペースト12を入れて、スキージ等で平
坦化しておく。ピックアップツール170に吸着した半
導体装着20を半田ペースト12を充填した転写治具1
0の溝11に押し当て、半田ペースト12を半導体装着
20の半田突起電極21の先端に転写する。
ピックアップツール170を配線基板30の上に移動さ
せて、位置合わせ用光学系190及び位置合わせ確認用
モニター191を用いて、基板ステージ130を動かし
て配線基板30と半導体装着20とを位置合わせし、配
線基板30上に半導体装置20を搭載する。その後、ラ
ンプ160で半導体装着20を加熱し、半田を加熱・溶
融して両者を接続する。なお、ランプ160には、IR
ランプを用いている。
発明電子回路装置の製造装置の実施形態2を示す。この
製造装置は、半田コテ50及びこれを水平方向に移動さ
せる移動機構51を備えてい点のみが、上記実施形態1
の製造装置と異なっている。このため、上記の製造装置
と対応する部分には同一の符号を付してあり、重複する
説明については仕様略する。なお、移動機構51は、例
えばリニアモータで実現される。
ず、ランプ160を不良半導体装置20’の上に移動さ
せ、次いで、加熱して、半田を加熱・溶融する。そし
て、ピックアップツール170を不良半導体装置20’
の上に移動させ、これを吸着して除去する。次に、半田
コテ50を配線基板30に接触させ、この状態で半田コ
テ移動機構51を駆動して、配線基板30上の半田残渣
31を均一化する。
プツール170に吸着し、半導体装着20を半田ペース
ト12を充填した半田ペースト転写用の治具10の溝1
1に押し当て、半田ペースト12を半導体装置20の半
田突起電極21の先端に転写する。
導体装着20とを位置合わせし、配線基板30上に半導
体装置20を搭載する。その後、ランプ160で半導体
装着20を加熱し、両者を接続する。
テ50の移動機構51は、接触していることが重要であ
るが、移動速度のマージンが大きいため、省略して人手
で対応することも可能であり、その場合は、半田コテ5
0及び半田コテ移動機構51のない、実施形態1の製造
装置と同じ構成でよい。
の表面張力に対応した均一量だけ残し、かつ、新たな半
導体装置側に半田ペーストを供給する手法をとるので、
リペアーされた半導体装置に対しても十分な半田量を確
保することができる。このため、コフィン・マンソンの
接続疲労寿命式からわかるように、接続部の高さHjを
高くでき、接続部における最大歪みγmaxを少なくでき
るので、接続不良、即ち断線を発生することがない。よ
って、半導体装置の信頼性を向上できる。
装置及び配線基板の種類によっては、このような転写工
程は不要である。
去した後の半田残渣は、完全に除去するのではなく、積
極的に残し、半田量を増やすこととしているが、リペア
ーのために除去した後の半田残渣は、不均一な量が残る
が、溶融半田の表面張力を利用すれば、均一量、即ち高
さ一定の半田残渣に制御できる。この制御は、本発明の
半田残渣均一化治具を用いて、半田残渣を加熱すること
により容易に達成される。
供給は、転写法が簡易で、かつ、均一量の供給ができ好
都合である。
用治具を用いれば、容易に達成できる。
接続疲労寿命式より、接続高さを高くするためには、で
きるだけ多くの半田ペーストを転写すればよく、配線基
板上に残留する半田残渣の量及びその表面張力との関係
で1/3以上が好ましい。一方、転写量を余り多くする
と、半田突起電極間をブリッジするおそれがあり、この
ようなブリッジが発生すると、リフロー(再搭載で加熱
することも含む)で、溶融した半田の表面張力で半田が
一体化し、大径の半田突起電極を生じるという不具合が
あり、このような不具合を防止するためには、転写量を
半田突起電極の高さの1/2、つまり半田突起電極の赤
道面を越えない値に制限すればよい。
写用治具の溝の深さを、半田突起電極の高さの1/2〜
1/3に設定し、転写量が半田突起電極の高さの1/2
〜1/3になるようにしている。
は、余分な外力が作用しないものがよい。即ち、余分な
外力が作用しなければ、位置合わせ後の半導体装置と配
線基板とが位置ズレすることがなく、その分、容易かつ
効率良くリペアー工程を行えるからである。このため、
本発明では、外力の作用しないランプによる光加熱で加
熱を行っている。
Rランプ)が好適である。即ち、半導体装置では、主に
回路基板の材質としてSiが用いられており、Siは近
赤外領域(波長で1μm〜5μm)の光をよく透過する
性質があり、その波長の光を用いると、Siを透過して
直接半田突起電極と半田ペーストを効率良く加熱できる
からである。
半田に若干の添加物を加えたものを用いると、半田強度
を向上できる利点がある。
ローチャート。
スト転写用の治具を示す斜視図、(b)はこの治具に転
写ペーストを充填した状態を示す斜視図。
を説明するための図。
半田ペースト転写用の治具を示す斜視図、(b)はこの
治具に転写ペーストを充填した状態を示す斜視図。
均一化する工程を示す工程図。
渣を均一化する工程を示す工程図。
示す図。
囲を説明するためのグラフ。
するための図。
Claims (16)
- 【請求項1】 金属ロウからなり、半導体装置の一主面
上に形成された突起電極と、該突起電極に対応する接続
用のランドを有する半導体装置搭載用基板とを位置合わ
せした後、該突起電極を加熱溶融して該半導体装置を該
半導体装置搭載用基板に搭載することにより電子回路装
置を作製する工程で、一度搭載された該半導体装置が不
良であった場合に、不良半導体装置を該半導体装置搭載
用基板より取り外し、再度新たな半導体装置を該半導体
装置搭載用基板に搭載するリペアー工程を行う電子回路
装置の製造方法において、 該リペアー工程が、 金属ロウに濡れる金属からなる板を、該金属ロウ残渣の
上に、一定量の隙間を保った状態で載置し、該板を加熱
することにより、該不良半導体装置が取り外された該半
導体装置搭載用基板の該ランドに残留する金属ロウの残
渣の内、余分なものを取り除き、均一量だけ残す工程
と、 該新たな半導体装置と該半導体装置搭載用基板とを位置
合わせする工程と、 該ランドに残留する均一化された金属ロウ及び新たな半
導体装置の突起電極を加熱溶融し、該新たな半導体装置
と該半導体装置搭載用基板とを接続する工程とを包含す
る電子回路装置の製造方法。 - 【請求項2】 金属ロウからなり、半導体装置の一主面
上に形成された突起電極と、該突起電極に対応する接続
用のランドを有する半導体装置搭載用基板とを位置合わ
せした後、該突起電極を加熱溶融して該半導体装置を該
半導体装置搭載用基板に搭載することにより電子回路装
置を作製する工程で、一度搭載された該半導体装置が不
良であった場合に、不良半導体装置を該半導体装置搭載
用基板より取り外し、再度新たな半導体装置を該半導体
装置搭載用基板に搭載するリペアー工程を行う電子回路
装置の製造方法において、 該リペアー工程が、 金属ロウに濡れる金属からなる板を、該金属ロウ残渣の
上に、一定量の隙間を保った状態で載置し、該板を加熱
することにより、該不良半導体装置が取り外された該半
導体装置搭載用基板の該ランドに残留する金属ロウの残
渣の内、余分なものを取り除き、均一量だけ残す工程
と、 該新たな半導体装置の突起電極の先端に金属ロウペース
トを供給する工程と、 該新たな半導体装置と該半導体装置搭載用基板とを位置
合わせする工程と、 該ランドに残留する均一化された金属ロウ及び新たな半
導体装置の突起電極と金属ロウペーストを加熱溶融し、
該新たな半導体装置と該半導体装置搭載用基板とを接続
する工程とを包含する電子回路装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記ランドに残留する前記均一量が、前
記金属ロウの表面張力に対応した高さである請求項1又
は請求項2記載の電子回路装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記突起電極の先端に金属ロウペースト
を供給する工程を転写法で行う請求項2記載の電子回路
装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記金属ロウペーストが金属ロウと同種
の金属粉体をバインダー中に分散させた金属ロウペース
トである請求項2〜請求項4のいずれかに記載の電子回
路装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記ランドに残留する均一化された金属
ロウ及び新たな半導体装置の突起電極ないし新たな半導
体装置の突起電極と金属ロウペーストの加熱溶融をラン
プによる光加熱で行う請求項1〜請求項5のいずれかに
記載の電子回路装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記ランプとして近赤外ランプを用いる
請求項6記載の電子回路装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記一定量の隙間が、前記ランドのラン
ド径の1/4〜1/10の大きさである請求項1または
請求項2記載の電子回路装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記金属ロウが共晶半田又は共晶半田に
若干の添加物を加えて強度を増大した半田である請求項
1〜請求項8のいずれかに記載の電子回路装置の製造方
法。 - 【請求項10】 前記半導体装置がエリアアレイ状の突
起電極を有する半導体パッケージである請求項1〜請求
項9のいずれかに記載の電子回路装置の製造方法。 - 【請求項11】 請求項1又は請求項2記載の電子回路
装置の製造方法に使用される半田残渣均一化治具であっ
て、 前記板の外周縁部に複数本のピンを立設してなる半田残
渣均一化治具。 - 【請求項12】 請求項2、請求項4〜10のいずれか
に記載の電子回路装置の製造方法において、前記新たな
半導体装置の突起電極の先端に金属ロウペーストを供給
するために使用される金属ロウペースト転写用治具であ
って、 治具本体の中央部に割溝又は円形の凹溝が形成され、該
溝の深さが前記半導体装置の前記突起電極の高さの1/
3〜1/2である金属ロウペースト転写用治具。 - 【請求項13】 金属ロウからなり、半導体装置の一主
面上に形成された突起電極と、該突起電極に対応する接
続用のランドを有する半導体装置搭載用基板とを位置合
わせした後、該突起電極を加熱溶融して該半導体装置を
該半導体装置搭載用基板に搭載することにより電子回路
装置を製造する装置であって、一度搭載された該半導体
装置が不良であった場合に、不良半導体装置を該半導体
装置搭載用基板より取り外し、再度新たな半導体装置を
該半導体装置搭載用基板に搭載することが可能になった
電子回路装置の製造装置において、 該半導体装置搭載用基板を保持する手段と、 該半導体装置又は該新たな半導体装置を保持する手段
と、 該半導体装置搭載用基板と該半導体装置又は該新たな半
導体装置との位置合わせを行う手段と、 金属ロウに濡れる金属からなる板であって、該金属ロウ
残渣の上に、一定量の隙間を保った状態で載置されて加
熱されることにより、該不良半導体装置が取り外された
該半導体装置搭載用基板の接続部に残留する金属ロウの
残渣の内、余分なものを取り除き、該金属ロウの表面張
力に対応した均一量だけ残す半田残渣均一化治具と、 位置合わせされた該新たな半導体装置の突起電極を加熱
溶融して該半導体装置搭載用基板に接続する加熱手段と
を備えた電子回路装置の製造装置。 - 【請求項14】 金属ロウからなり、半導体装置の一主
面上に形成された突起電極と、該突起電極に対応する接
続用のランドを有する半導体装置搭載用基板とを位置合
わせした後、該突起電極を加熱溶融して該半導体装置を
該半導体装置搭載用基板に搭載することにより電子回路
装置を製造する装置であって、一度搭載された該半導体
装置が不良であった場合に、不良半導体装置を該半導体
装置搭載用基板より取り外し、再度新たな半導体装置を
該半導体装置搭載用基板に搭載することが可能になった
電子回路装置の製造装置において、 該半導体装置搭載用基板を保持する手段と、 該半導体装置又は該新たな半導体装置を保持する手段
と、 該半導体装置搭載用基板と該半導体装置又は該新たな半
導体装置との位置合わせを行う手段と、 金属ロウに濡れる金属からなる板であって、該金属ロウ
残渣の上に、一定量の隙間を保った状態で載置されて加
熱されることにより、該不良半導体装置が取り外された
該半導体装置搭載用基板の接続部に残留する金属ロウの
残渣の内、余分なものを取り除き、該金属ロウの表面張
力に対応した均一量だけ残す半田残渣均一化治具と、 請求項12記載の金属ロウペースト転写用治具と、 位置合わせされた該新たな半導体装置の突起電極を加熱
溶融して該半導体装置搭載用基板に接続する加熱手段と
を備えた電子回路装置の製造装置。 - 【請求項15】 前記半田残渣均一化治具が、前記板の
外周縁部に複数本のピンを立設してなる請求項14記載
の電子回路装置の製造装置。 - 【請求項16】 前記加熱手段が近赤外ランプである請
求項13〜請求項15のいずれかに記載の電子回路装置
の製造装置。
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