JP3450618B2 - 面実装形半導体パッケージの交換用治具および交換方法、面実装形半導体パッケージを有する回路モジュール - Google Patents

面実装形半導体パッケージの交換用治具および交換方法、面実装形半導体パッケージを有する回路モジュール

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JP3450618B2
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  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多数の半田ボール
を有する面実装形の半導体パッケージを交換する際に用
いる治具およびこの半導体パッケージの交換方法、なら
びに半導体パッケージを回路基板に面実装してなる回路
モジュールに関する
【0002】
【従来の技術】面実装形の半導体パッケージとして、ボ
ールグリッドアレイ形(以下BGAと称す)の半導体パ
ッケージが知られている。この種の半導体パッケージに
は、パッケージ基材としてプリント基板を用いたプラス
チックBGA、パッケージ基材にセラミックを用いたセ
ラミックBGAおよびパッケージ基材にフィルムを用い
たテープBGA等の種類があり、これらBGAは用途に
応じて使い分けられている。
【0003】このようなBGAのうち、上記プラスチッ
クBGAは、プリント基板にボンディングされたICチ
ップと、このICチップをモールドする合成樹脂製のモ
ールド材とを有し、これらモールド材とプリント基板と
によって偏平な箱状をなすパッケージ本体が構成されて
いる。
【0004】プリント基板の裏面には、ボール状の多数
の半田バンプがマトリックス状に並べて配置されてい
る。半田バンプは、半導体パッケージの外部端子として
機能するものであり、上記プリント基板の裏面に半田付
けされている。
【0005】このBGA形の半導体パッケージは、回路
基板に実装されている。この回路基板は、半導体パッケ
ージが実装される実装面を有している。この実装面に
は、多数のパッドがマトリックス状に並べて配置されて
いる。パッドは、回路基板に形成された導体パターンに
電気的に接続されており、これらパッドに半導体パッケ
ージの半田バンプが半田付けされている。
【0006】ところで、この種の半導体パッケージで
は、半田バンプとパッドとの半田付け部が、パッケージ
本体と回路基板との間の微小な隙間に位置されるため
に、周辺部だけが半田付けされたQFP(quad flat pa
ckage )のように、上記半田付け部を直接外方に露出さ
せることができない。
【0007】このため、ICチップの不良等により、半
導体パッケージを交換する必要が生じた場合、従来で
は、エアーリフローのような専用の設備で半導体パッケ
ージの実装部分に熱を加え、半田バンプとパッドとを接
合している半田を溶融させることで、半導体パッケージ
を回路基板の実装面から取り外している。
【0008】ところが、この構成によると、交換すべき
半導体パッケージばかりでなく、この半導体パッケージ
の周囲に位置する他の回路部品や半導体パッケージも高
温に加熱されるために、これら回路部品や半導体パッケ
ージに対する熱影響が極めて大きくなり、不良発生の原
因となる。
【0009】また、交換すべき半導体パッケージの周囲
に、耐熱性の低い回路部品が位置するような場合には、
半導体パッケージの実装部分を加熱する以前に、予め耐
熱性の低い回路部品を一時的に回路基板から取り外し、
熱による回路部品の損傷を防止する必要がある。そのた
め、作業工数が多くなり、半導体パッケージの取り外し
作業に多大な手間と労力を要するといった問題が生じて
くる。
【0010】このような問題に対処するため、従来、上
記半田バンプとパッドとの半田付け部を直接加熱し得る
ようにした交換用治具が考案されている。この交換用治
具は、櫛歯状をなす複数の偏平な加熱部を含む治具本体
を有している。治具本体は、熱伝導性を有する材料にて
構成され、この治具本体の一端には、半田ごてやヒータ
のような熱源が挿入される接続口が形成されている。
【0011】このような交換用治具を用いて半導体パッ
ケージを回路基板から取り外すには、まず、治具本体の
加熱部を回路基板とパッケージ本体との間の隙間に差し
込み、この加熱部を隣り合う半田バンプの間に位置させ
る。加熱部は、熱源からの熱伝達により加熱されるの
で、この加熱部の熱が半田バンプとパッドとの半田付け
部に集中して伝わり、半田バンプとパッドとを接合して
いる半田が溶融する。
【0012】そのため、交換すべき半導体パッケージの
周囲の回路部品に対する熱影響を抑えつつ、半田バンプ
とパッドとの半田付けを容易に解除することができ、半
導体パッケージの取り外しが可能となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
交換用治具は、櫛歯状の治具本体を半導体パッケージと
回路基板との間の隙間に挿入する必要があるため、この
半導体パッケージの周囲に他の回路部品が配置されてい
ると、この回路部品が邪魔となって、上記隙間への治具
本体の挿入が不可能となる。
【0014】そのため、交換用治具を使用するには、ま
ず最初に、交換すべき半導体パッケージの周囲に位置す
る回路部品を一旦回路基板から取り外して、この半導体
パッケージの周囲に治具本体を収めるスペースを確保し
なくてはならない。したがって、作業工数が多くなり、
半導体パッケージの取り外し作業に多大な手間と労力を
要するといった問題がある。
【0015】しかも、上記交換用治具は、半導体パッケ
ージの周囲にスペースがないと使用できないために、回
路基板の実装面に多数の回路部品を高密度に実装するこ
とができなくなる。この結果、回路基板上にデッドスペ
ースが生じてしまい、半導体パッケージを含む回路部品
の配置に無理が生じたり、回路基板の大型化を招くとと
いった不具合が生じてくる。
【0016】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、取り外すべき半導体パッケージの周囲へ
の熱影響を極力少なく抑えることができ、しかも、この
半導体パッケージの周囲に専用のスペースを確保する必
要もなく、半導体パッケージの取り外し作業を容易に行
えるとともに、高密度な実装が可能となる交換用治具お
よび交換方法、ならびに回路モジュールを得ることにあ
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載された発明は、パッケージ本体の裏
面に多数の半田バンプがマトリックス状に並べて配置さ
れた半導体パッケージを、上記半田バンプが半田付けさ
れた多数のパッドを有する回路基板から取り外す際に用
いる交換用治具であって、この交換用治具は、上記パッ
ケージ本体に支持され、このパッケージ本体と上記回路
基板との間に介在されるとともに、上記半田バンプとパ
ッドとを接合する半田を溶融させるに足りる温度に発熱
又は加熱される治具本体と、この治具本体に形成され、
上記半田バンプが入り込む複数の開口部とを備えてい
る。
【0018】このような構成において、半導体パッケー
ジを回路基板から取り外すには、まず最初に、交換用治
具の治具本体を発熱又は加熱させる。すると、治具本体
の開口部の内側には、半田バンプが位置されているの
で、治具本体の熱は、開口部の開口周縁を通じて半田バ
ンプとパッドとを接合している半田に直接伝えられ、こ
の半田が溶融する。半田が溶融したならば、交換用治具
を半導体パッケージと共に回路基板に沿うようにスライ
ドさせる。このスライドにより、開口部の開口周縁が溶
融状態にある半田に接触し、この半田を分断する。この
結果、半田バンプとパッドとの半田付けが解除され、半
導体パッケージを回路基板から取り外すことができる。
【0019】このような交換用治具は、予め半導体パッ
ケージと共に回路基板に実装されているので、半田バン
プとパッドとの半田付け部を直接かつ集中的に加熱する
ことができ、半導体パッケージの周囲への熱影響が少な
くなる。
【0020】しかも、治具本体を半導体パッケージと回
路基板との間の微小な隙間に差し込む必要もないので、
この半導体パッケージの周囲に他の回路部品が配置され
ていても何等支障はない。そのため、半導体パッケージ
の周囲の回路部品を一旦取り外すといった面倒で手間の
かかる作業が不要となり、その分、作業工数が少なくな
って、半導体パッケージの取り外し作業を容易に行なう
ことができる。
【0021】それとともに、取り外すべき半導体パッケ
ージの周囲に交換用治具を出し入れするスペースを確保
する必要もなくなるので、回路基板上からデッドスペー
スを排除することができ、高密度な実装が可能となる。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】上記目的を達成するため、請求項に記載
された発明は、多数の半田バンプがマトリックス状に並
べた配置された半導体パッケージを、上記半田バンプが
半田付けされた回路基板から取り外して交換する方法で
あって、上記半田バンプの間に介在される複数の半田切
断部を有する交換用治具を用意し、この交換用治具を上
記半導体パッケージに取り付けるとともに、この交換用
治具の半田切断部を上記半導体パッケージの隣り合う半
田バンプの間に介在させる第1の工程と上記半導体パ
ッケージの半田バンプを上記回路基板上のパッドに半田
付けし、上記交換用治具の半田切断部を上記半導体パッ
ケージと回路基板との間に位置させる第2の工程と
記交換用治具を発熱又は加熱することにより、上記半田
バンプとパッドとを接合している半田を溶融させる第3
の工程と上記半田が溶融された時に、上記交換用治具
の半田切断部で上記半田を切断することにより上記半田
バンプとパッドとを互いに分離させる第4の工程と
記交換用治具を回路基板から遠ざかる方向に移動させる
ことにより、上記半導体パッケージを回路基板から取り
出す第5の工程とを備えている。
【0037】この方法によれば、交換用治具は、予め半
導体パッケージと共に回路基板に実装されているので、
半田バンプとパッドとの半田付け部を直接かつ集中的に
加熱することができ、半導体パッケージの周囲への熱影
響が少なくなる。しかも、半田を溶融させる際に、治具
本体を半導体パッケージと回路基板との間の微小な隙間
に差し込む必要もなく、この半導体パッケージの周囲に
他の回路部品が配置されていても何等支障はない。その
ため、従来のように半導体パッケージの周囲の回路部品
を一旦取り外すといった面倒で手間のかかる作業が一切
不要となり、その分、作業工数が少なくなって、半導体
パッケージの取り外し作業を容易に行なうことができ
る。
【0038】それとともに、取り外すべき半導体パッケ
ージの周囲に交換用治具を出し入れするスペースを確保
する必要もないので、回路基板上からデッドスペースを
排除することができ、高密度な実装が可能となる。
【0039】上記目的を達成するため、請求項に記載
された発明は、パッケージ本体の裏面に多数の半田バン
プがマトリックス状に並べて配置された半導体パッケー
ジとこの半導体パッケージが実装される実装面を有
し、この実装面に上記半田バンプに対応する多数のパッ
ドがマトリックス状に並べて配置された回路基板と
備えており、上記半導体パッケージの半田バンプを上記
回路基板のパッドに半田付けしてなる回路モジュールを
前提としている。そして、上記半導体パッケージと上記
回路基板との間に、この半導体パッケージを交換する際
に用いる治具を配置し、この治具は、熱伝導性を有し、
しかも、上記半田バンプとパッドとを接合する半田を溶
融させるに足りる温度に発熱又は加熱される治具本体
有し、この治具本体は、上記パッケージ本体に支持され
ているとともに、上記半田バンプが入り込む複数の開口
部を備えている。
【0040】この構成において、半導体パッケージを回
路基板から取り外すには、まず最初に、交換用治具の治
具本体を発熱又は加熱させる。すると、治具本体の開口
部の内側には、半田バンプが位置されているので、治具
本体の熱は、開口部の開口周縁を通じて半田バンプとパ
ッドとを接合している半田に直接伝えられ、この半田が
溶融する。半田が溶融したならば、交換用治具を半導体
パッケージと共に回路基板に沿うようにスライドさせ
る。このスライドにより、開口部の開口周縁が溶融状態
にある半田に接触し、この半田を分断する。この結果、
半田バンプとパッドとの半田付けが解除され、半導体パ
ッケージを回路基板から取り外すことができる。
【0041】このような交換用治具は、予め半導体パッ
ケージと共に回路基板に実装されているので、半田バン
プとパッドとの半田付け部を直接かつ集中的に加熱する
ことができ、半導体パッケージの周囲への熱影響が少な
くなる。しかも、半田を溶融させる際に、治具本体を半
導体パッケージと回路基板との間の微小な隙間に差し込
む必要はなく、この半導体パッケージの周囲に他の回路
部品が配置されていても何等支障はない。そのため、従
来のように、半導体パッケージの周囲の回路部品を一旦
取り外すといった面倒で手間のかかる作業が不要とな
り、その分、作業工数が少なくなって、半導体パッケー
ジの取り外し作業を容易に行なうことができる。
【0042】それとともに、取り外すべき半導体パッケ
ージの周囲に交換用治具を出し入れするスペースを確保
する必要もなくなるので、回路基板上からデッドスペー
スを排除することができ、高密度な実装が可能となる。
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【0062】
【発明の実施の形態】以下本発明の第1の実施の形態
を、図1ないし図8にもとづいて説明する。図1は、電
子機器としてのポータブルコンピュータ1を示してい
る。このコンピュータ1は、偏平な箱状をなす筐体2
と、この筐体2に支持されたフラットなディスプレイユ
ニット3とを備えている。
【0063】筐体2は、ベース4と、このベース4に取
り外し可能に連結されたアッパカバー5とに分割されて
いる。ベース4は、平坦な底壁4aを有している。アッ
パカバー5は、底壁4aと向かい合う上壁5aを有して
いる。上壁5aの前部は、平坦なパームレスト6となっ
ており、このパームレスト6の後方にキーボード7が配
置されている。
【0064】ディスプレイユニット3は、筐体2の後端
部にヒンジ軸8を介して支持されている。そのため、デ
ィスプレイユニット3は、パームレスト6やキーボード
7を上方から覆う閉じ位置と、キーボード7の後方にお
いて起立する開き位置とに亘って回動可能となってい
る。
【0065】筐体2の内部には、回路モジュール9が収
容されている。回路モジュール9は、回路基板10と、
この回路基板10に実装されたBGA形の半導体パッケ
ージ11およびこの半導体パッケージ11に隣接して配
置されたその他の回路部品12とを備えている。
【0066】上記回路基板10は、筐体2の底壁4aに
取り外し可能に支持されている。この回路基板10は、
図6の(A)に示すように、例えばガラスエポキシある
いはポリイミド等により形成された絶縁基板13を有
し、この絶縁基板13の上に導体パターン14が形成さ
れている。
【0067】絶縁基板13の表面は、平坦な実装面13
aをなしている。実装面13aには、図7に示すよう
に、多数のパッド15がマトリックス状に並べて配置さ
れている。これらパッド15は、上記導体パターン14
に電気的に接続されている。パッド15は、夫々円形の
平面形状を有し、夫々のパッド15の表面は、半田層1
6によって覆われている。半田層16は、パッド15の
表面に半田ペーストを印刷することにより構成されてい
る。
【0068】また、絶縁基板13は、上記パッド15に
対応する部分を除いてソルダレジスト層18により覆わ
れている。
【0069】図2に示すように、上記半導体パッケージ
11は、パッケージ本体20を有している。パッケージ
本体20は、偏平な四角形箱状をなしている。このパッ
ケージ本体20は、パッケージ基材としてのプリント基
板21と、このプリント基板21の表面21aに実装さ
れ、動作中に発熱するICチップ22と、このICチッ
プ22をプリント基板21にモールドする合成樹脂ある
いはセラミック製のモールド材23とを備えている。プ
リント基板21の表面21aには、配線パターン24が
形成されており、この配線パターン24に上記ICチッ
プ22がワイヤーボンディングされている。
【0070】プリント基板21の裏面21bは、モール
ド材23によって覆われておらず、この裏面21bに
は、図6の(A)に示すような多数の接続パッド26が
マトリックス状に並べて配置されている。接続パッド2
6は、上記配線パターン24に導通されている。プリン
ト基板21の裏面21bは、上記接続パッド26に対応
する部分を除いてソルダレジスト層25により覆われて
いる。
【0071】プリント基板21の接続パッド26には、
夫々球形の半田バンプ27が接合されている。半田バン
プ27の外周面は、夫々半田層28によって覆われてお
り、この半田層28によって半田バンプ27と接続パッ
ド26とが互いに接合されている。
【0072】半田バンプ27は、半導体パッケージ11
の外部端子として機能するものであり、上記回路基板1
0のパッド15と対応するように、上記プリント基板2
1の裏面21bにマトリックス状に並べて配置されてい
る。すなわち、図5に示すように、多数の半田バンプ2
7は、上記プリント基板21の裏面21bに、複数のバ
ンプ列29を構成している。各バンプ列29において
は、複数の半田バンプ27が互いに間隔を存して一列に
並べられており、これらバンプ列29は、互いに間隔を
存して平行に配置されている。そのため、隣り合う半田
バンプ27の間には、隙間30が形成されている。
【0073】なお、上記半田バンプ27は、上記半田層
16および28よりも高融点の半田にて構成されてい
る。このような構成の半導体パッケージ11は、リフロ
ー・半田付け方式により回路基板10に実装される。こ
の実装手順について説明すると、まず、半導体パッケー
ジ11を回路基板10の実装面13aに供給し、半田バ
ンプ27を所望のパッド15に対応させる。次に、回路
基板10を半導体パッケージ11と共にリフロー炉に収
容し、これら回路基板10および半導体パッケージ11
を加熱する。この加熱により、半田層16,28が溶融
して互いに一体化され、これら半田層16,28を介し
て半田バンプ27とパッド15とが接合される。この結
果、半導体パッケージ11がパッド15に電気的に接続
されるとともに、回路基板10に固着される。
【0074】ところで、上記回路モジュール9における
半導体パッケージ11の実装部分には、図8に示すよう
な交換用治具31が一体的に実装されている。この交換
用治具31は、半導体パッケージ11を回路基板10か
ら取り外す際に使用するものであり、以下この交換用治
具31について説明する。
【0075】図2および図8に示すように、交換用治具
31は、治具本体32を備えている。治具本体32は、
熱伝導性に優れ、しかも、軽量なアルミニウム合金材料
にて構成されている。治具本体32は、上記半導体パッ
ケージ11のパッケージ本体20よりも僅かに大きな平
面形状を有する平坦な板状をなしている。この治具本体
32の肉厚は、上記半田バンプ27の直径よりも小さく
定められている。
【0076】治具本体32には、複数の開口部34が形
成されている。開口部34は、上記半導体パッケージ1
1のバンプ列29に対応するものであり、夫々バンプ列
29の長手方向に延びるスリット状をなしている。開口
部34の長軸方向の長さL1は、バンプ列29の全長より
も大きく定められているとともに、開口部34の短軸方
の長さL2は、半田バンプ27の直径よりも大きく定め
られている。そして、開口部34は、互いに間隔を存し
て平行に配置されており、これら開口部34の数は、上
記バンプ列29数と一致している。
【0077】隣り合う開口部34の間には、複数の半田
切断部35が形成されている。半田切断部35は、バン
プ列29の方向に延びるバー状をなしており、これら半
田切断部35は、開口部34の開口周縁34aに連なっ
ている。
【0078】治具本体32は、半導体パッケージ11の
プリント基板21の裏面21bに重ねられている。この
場合、半導体パッケージ11のバンプ列29は、夫々治
具本体32の開口部34の内側に入り込んでおり、隣り
合うバンプ列29の間の隙間30に上記半田切断部35
が配置されている。そして、図6の(A)に示すよう
に、半田切断部35に連なる開口周縁34aと半田バン
プ27とは、互いに向かい合っている。この開口周縁3
4aや半田切断部35を含む治具本体32の外表面は、
耐熱性と電気絶縁性とを兼ね備えた絶縁被膜36により
覆われている。そのため、治具本体32と半田バンプ2
7およびプリント基板21とは、電気的に絶縁された状
態に保たれている。
【0079】治具本体32は、一対の受熱部37a,3
7bを一体に備えている。受熱部37a,37bは、治
具本体32の外周部において、上記開口部34の長軸方
向に互いに離間して配置されている。そのため、受熱部
37a,37bは、開口部34を挾んで互いに向かい合
っている。
【0080】受熱部37a,37bの下端部と治具本体
32の上面とで規定される角部には、係合溝38a,3
8bが形成されており、これら係合溝38a,38bに
上記半導体パッケージ11のプリント基板21が取り外
し可能に係合されている。この係合により、治具本体3
2と半導体パッケージ11とが一体化され、治具本体3
2がプリント基板21の裏面21bに重ねられている。
【0081】そのため、半導体パッケージ11を回路基
板10に実装すると、これら半導体パッケージ11と回
路基板10との間に治具本体32が介在されるようにな
っている。
【0082】受熱部37a,37bは、夫々挿入口40
を備えている。挿入口40の終端は、上記治具本体32
の外周部にまで達しており、これら挿入口40には、熱
源としてのシーズヒータ41が取り外し可能に挿入され
るようになっている。
【0083】したがって、挿入口40にシーズヒータ4
1を挿入すると、このシーズヒータ41の熱が受熱部3
7a,37bを介して治具本体32に伝わり、この治具
本体32が上記半田バンプ27とパッド15とを接合し
ている半田層16,28を溶融させるに足りる温度に加
熱されるようになっている。
【0084】このような構成において、半導体パッケー
ジ11のICチップ22に不良が発生した場合に、この
半導体パッケージ11を交換する手順について説明す
る。まず最初に、回路基板10を筐体2から取り出し、
半導体パッケージ11と共に回路基板10に実装されて
いる交換用治具31の挿入口40にシーズヒータ41を
挿入する。
【0085】このシーズヒータ41の熱は、受熱部37
a,37bを通じて治具本体32に伝えられ、その開口
周縁34aを含む半田切断部35がパッド15と半田バ
ンプ27とを接合している半田層16,28を溶融させ
るに足りる温度に加熱される。
【0086】すると、治具本体32の開口周縁34a
は、半田バンプ27に隣接されているので、この治具本
体32の熱が半田層16,28に直接伝えられ、半田層
16,28が溶融する。半田層16,28が溶融した
ら、図6の(B)や図7のの矢印に示すように、交換用
治具31を半導体パッケージ11と共に回路基板10の
実装面13aに沿ってバンプ列29の配列方向にスライ
ドさせる。
【0087】このスライドにより、開口部34の開口周
縁34a、つまり半田切断部35が上記溶融状態にある
半田層16,28に接触し、バンプ列29上の複数の半
田バンプ27とパッド15とを接合している半田層1
6,28を一度に分断する。この結果、半田バンプ27
とパッド15とが分離され、半導体パッケージ11の半
田付けが解除される。
【0088】最後に、半導体パッケージ11を回路基板
10の実装面13aから遠ざかる方向に引き上げ、この
半導体パッケージ11を回路基板10から取り外すこと
で、一連の作業が終了する。
【0089】このような構成によれば、加熱される交換
用治具31は、予め半導体パッケージ11と共に回路基
板10に実装され、その治具本体32の半田切断部35
が半田バンプ27とパッド15とを接合している半田層
16,28に隣接しているので、この半田層16,28
を直接かつ集中的に加熱することができる。したがっ
て、半導体パッケージ11の周囲に位置する他の回路部
品12への熱影響を少なく抑えることができる。
【0090】しかも、交換用治具31を半導体パッケー
ジ11と回路基板10との間の微小な隙間に差し込む必
要はなく、この半導体パッケージ11の周囲に他の回路
部品12が配置されていても何等支障は生じない。その
ため、従来のように半導体パッケージ11の周囲に位置
する回路部品12を一旦取り外すといった面倒で手間の
かかる作業は一切不要となり、その分、作業工数が少な
くなって、半導体パッケージ11の取り外し作業を容易
に行なうことができる。
【0091】特に、交換用治具31は、バンプ列29の
配列方向にスライドされるとともに、交換用治具31の
半田切断部35は、隣り合うバンプ列29の間に介在さ
れているので、交換用治具31をバンプ列29の配置間
隔に対応した量だけスライドさせるだけの作業で、全て
の半田バンプ27とパッド15とを接合している半田層
16,28を分断することができる。
【0092】そのため、交換用治具31のスライド量が
少なくて済み、半導体パッケージ11の周囲に交換用治
具31のスライドを許容する広いスペースを必要としな
い。よって、高密度な実装を実現する上で好都合となる
とともに、多数の半田バンプ27とパッド15との分離
作業を短時間のうちに効率良く行なうことができる。
【0093】それとともに、上記構成によると、交換用
治具31は、予め半導体パッケージ11と一体的に回路
基板10に実装されているので、取り外すべき半導体パ
ッケージ11の周囲に交換用治具31を出し入れするス
ペースを確保する必要はない。そのため、回路基板10
上からデッドスペースを排除することができ、高密度な
実装が可能となる。
【0094】また、交換用治具31は、その受熱部37
a,37bにシーズヒータ41を差し込むことにより所
望の温度に加熱されるので、交換用治具31に熱源を内
蔵する必要はなく、この交換用治具31の構成を簡略化
することができる。そのため、交換用治具31のコスト
を低減することができる。
【0095】さらに、熱伝導性を有する治具本体32
は、半導体パッケージ11に接しているので、コンピュ
ータ1の動作に伴って半導体パッケージ11が発熱する
と、この半導体パッケージ11の熱が上記治具本体32
に伝わる。この半導体パッケージ11の熱は、治具本体
32に拡散されるとともに、この拡散による自然空冷に
より筐体2の内部に放熱され、この筐体2を通じて空気
中に逃がされる。
【0096】このため、半導体パッケージ11を交換す
る必要がない時は、交換用治具31を半導体パッケージ
11のヒートシンクとして活用することができる。した
がって、筐体2の内部に専用のヒートシンクを収容する
必要はなく、限られた大きさの筐体2の内部を有効に活
用することができる。
【0097】なお、本発明は、上記第1の実施の形態に
特定されるものではなく、図9に本発明の第2の実施の
形態を示す。この第2の実施の形態は、交換用治具31
を加熱する構成が上記第1の実施の形態と相違してお
り、それ以外の構成は、上記第1の実施の形態と同様で
ある。そのため、第2の実施の形態において、第1の実
施の形態と同一の構成部分には、同一の参照符号を付し
てその説明を省略する。
【0098】図9に示すように、交換用治具31の治具
本体32には、リード線50を介してパルス電源51が
取り外し可能に接続されている。このパルス電源51
は、治具本体32に瞬間的に大電流を流すことで、この
治具本体32を加熱するものであり、この電流値を変化
させることで、治具本体32の加熱温度を複数のステッ
プに自由に変えられるようになっている。
【0099】このような構成によると、治具本体32の
温度を複数のステップに自由に設定できるために、例え
ば交換用治具31を回路基板11に沿ってスライドさせ
る以前に、予め交換用治具31そのものを半田層16,
28の溶融温度付近にまで加熱しておき、この交換用治
具31の半田切断部35が半田層16,28に接した瞬
間に、上記溶融温度よりも高い温度に交換用治具31を
昇温させるといった制御が可能となる。
【0100】そのため、パッド15と半田バンプ27と
を接合している半田層16,28を確実に分断すること
ができ、半導体パッケージ11の半田付けを解除する際
の信頼性がより向上する。
【0101】また、図10ないし図12は、本発明の第
3の実施の形態を開示している。この第3の実施の形態
は、交換用治具31を加熱する構成が上記第1の実施の
形態と相違しており、それ以外の構成は、上記第1の実
施の形態と同様である。したがって、この第3の実施の
形態においても、第1の実施の形態と同一の構成部分に
は、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【0102】この第3の実施の形態は、交換用治具31
を熱風あるいは蒸気のような加熱媒体を利用して加熱す
るようにしたものである。図10および図11に示すよ
うに、治具本体31の一方の受熱部37aの内部には、
媒体供給室61が形成され、他方の受熱部37bの内部
には、媒体排出室62が形成されている。
【0103】また、受熱部37a,37bに連なる治具
本体32の両側部には、第1および第2の媒体通路63
a,63bが形成されている。第1の媒体通路63a
は、上記媒体供給室61に連なっている。第2の媒体通
路63bは、上記媒体排出室62に連なっている。
【0104】これら第1および第2の媒体通路63a,
63bは、上記開口部34を挾んで互いに向かい合うと
ともに、開口部34の配列方向に沿って直線状に延びて
いる。そして、第1および第2の媒体通路63a,63
bは、複数の連通路64を介して互いに連通されてい
る。連通路64は、治具本体32の半田切断部35に対
応して配置されており、これら半田切断部35の内部を
貫通して延びている。
【0105】受熱部37aの媒体供給室61には、媒体
供給管65が取り外し可能に接続されている。この媒体
供給管65は、図示しない媒体供給源に連なっている。
また、受熱部37bの媒体排出室62には、媒体排出管
66が取り外し可能に接続されている。
【0106】このような構成の交換用治具31を加熱す
るには、回路基板10を筐体2から取り出した後、治具
本体32の媒体供給室61に媒体供給管65を接続する
とともに、媒体排出室62に媒体排出管66を接続す
る。媒体供給管65から供給される加熱媒体は、媒体供
給室61を通じて第1の媒体通路63aに導かれ、ここ
から連通路64に流れ込む。この加熱媒体の流通によ
り、主に治具本体32の半田切断部35が半田層16,
28を溶融させるに足りる温度に加熱される。そして、
この連通路64を流れる加熱媒体は、第2の媒体通路6
3bを介して媒体排出室62に導かれ、ここから媒体排
出管66を介して治具本体32の外方に排出される。
【0107】したがって、この第3の実施の形態による
と、治具本体32の半田切断部35を、連通路64を流
れる加熱媒体によって加熱することができる。そのた
め、上記第1の実施の形態と同様に、交換用治具11を
回路基板10に沿ってスライドさせれば、加熱された半
田切断部35によってパッド15と半田バンプ27とを
接合している半田層16,28を分断することができ、
半導体パッケージ11の半田付けを解除することができ
る。
【0108】なお、上記第1の実施の形態では、治具本
体に複数のバンプ列に対応した数の開口部を形成した
が、本発明はこれに限らず、一つの開口部を二つのバン
プ列が入り込めるような大きさに形成しても良い。
【0109】また、治具本体の開口部をバンプ列の長さ
方向に沿って区分けすることにより、半田切断部を格子
状に形成するようにしても良い。さらに、交換用治具の
材質は、アルミニウム合金に特定されるものではなく、
例えば真鍮、モリブデン、マグネシウムあるいはステン
レスのような他の金属材料にて構成しても良い。
【0110】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、交換用治
具は、予め半導体パッケージと共に回路基板に実装され
ているので、半田バンプとパッドとの半田付け部を直接
かつ集中的に加熱することができ、半導体パッケージの
周囲への熱影響が少なくなる。
【0111】しかも、治具本体を半導体パッケージと回
路基板との間の微小な隙間に差し込む必要もないので、
この半導体パッケージの周囲に他の回路部品が配置され
ていても何等支障はない。そのため、半導体パッケージ
の周囲の回路部品を一旦取り外すといった面倒で手間の
かかる作業が不要となり、その分、作業工数が少なくな
って、半導体パッケージの取り外し作業を容易に行なう
ことができる。それとともに、取り外すべき半導体パッ
ケージの周囲に交換用治具を出し入れするスペースを確
保する必要もなくなるので、回路基板上からデッドスペ
ースを排除することができ、高密度な実装が可能となる
といった利点がある。
【0112】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態において、面実装形
半導体パッケージが実装された回路基板を有するポータ
ブルコンピュータの断面図。
【図2】面実装形半導体パッケージと交換用治具とを互
いに分離させた状態を示す断面図。
【図3】交換用治具を一体化した面実装形半導体パッケ
ージと回路基板との関係を示す断面図。
【図4】交換用治具および面実装形半導体パッケージを
回路基板に半田付けした状態を示す断面図。
【図5】図3のA−A線に沿う矢視図。
【図6】(A)は、図5のB−B線に断面図。(B)
は、交換用治具をスライドさせることにより、回路基板
のパッドと半導体パッケージの半田バンプとの半田付け
を解除した状態を示す断面図。
【図7】交換用治具をスライドさせた時の治具本体の開
口部とパッドとの位置関係を示す平面図。
【図8】交換用治具の斜視図。
【図9】本発明の第2の実施の形態において、交換用治
具および面実装形半導体パッケージを回路基板に半田付
けした状態を示す断面図。
【図10】本発明の第3の実施の形態において、交換用
治具および面実装形半導体パッケージを回路基板に半田
付けした状態を示す断面図。
【図11】交換用治具の断面図。
【図12】図11のC−C線に沿う断面図。
【符号の説明】9…回路モジュール 10…回路基板 11…半導体パッケージ 13a…実装面 15…パッド 20…パッケージ本体 27…半田バンプ 31…交換用治具 32…治具本体 34…開口部 35…半田切断部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−338545(JP,A) 特開 平8−186149(JP,A) 特開 平8−236984(JP,A) 特開 平9−139569(JP,A) 特開 平7−131151(JP,A) 特開 平5−345290(JP,A) 実開 平2−146440(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60 H05K 3/34 H05K 13/04

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッケージ本体の裏面に多数の半田バン
    プがマトリックス状に並べて配置された半導体パッケー
    ジを、上記半田バンプが半田付けされた多数のパッドを
    有する回路基板から取り外す際に用いる交換用治具であ
    って、 上記パッケージ本体に支持され、このパッケージ本体と
    上記回路基板との間に介在されるとともに、上記半田バ
    ンプとパッドとを接合する半田を溶融させるに足りる温
    度に発熱又は加熱される治具本体と、 この治具本体に形成され、上記半田バンプが入り込む複
    数の開口部とを備えていることを特徴とする交換用治
    具。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、上記半導体パ
    ッケージは、複数の半田バンプが一列に並べられた複数
    のバンプ列を有し、これらバンプ列は、互いに間隔を存
    して平行に配置されているとともに、上記治具本体の開
    口部は、上記バンプ列の方向に沿って延びるスリット状
    をなしており、これら開口部の数は、上記バンプ列の数
    に対応していることを特徴とする交換用治具。
  3. 【請求項3】 請求項1の記載において、上記治具本体
    は、熱伝導性を有する材料にて構成され、この治具本体
    は、熱源が取り外し可能に接続される受熱部を備えてい
    ることを特徴とする交換用治具。
  4. 【請求項4】 多数の半田バンプがマトリックス状に並
    べた配置された半導体パッケージを、上記半田バンプが
    半田付けされた回路基板から取り外して交換する方法で
    あって、 上記半田バンプの間に介在される複数の半田切断部を有
    する交換用治具を用意し、この交換用治具を上記半導体
    パッケージに取り付けるとともに、この交換用治具の半
    田切断部を上記半導体パッケージの隣り合う半田バンプ
    の間に介在させる第1の工程と、 上記半導体パッケージの半田バンプを上記回路基板上の
    パッドに半田付けし、上記交換用治具の半田切断部を上
    記半導体パッケージと回路基板との間に位置させる第2
    の工程と、 上記交換用治具を発熱又は加熱することにより、上記半
    田バンプとパッドとを接合している半田を溶融させる第
    3の工程と、 上記半田が溶融された時に、上記交換用治具の半田切断
    部で上記半田を切断することにより、上記半田バンプと
    パッドとを互いに分離させる第4の工程と、 上記交換用治具を回路基板から遠ざかる方向に移動さ
    せ、上記半導体パッケージを回路基板から取り出す第5
    の工程と、 を備えていることを特徴とする半導体パッケージの交換
    方法。
  5. 【請求項5】 請求項4の記載において、上記交換用治
    具は、上記第4の工程の時に上記半導体パッケージと共
    に上記回路基板に沿ってスライドされることを特徴とす
    る半導体パッケージの交換方法。
  6. 【請求項6】 パッケージ本体の裏面に多数の半田バン
    プがマトリックス状に並べて配置された半導体パッケー
    ジと、 この半導体パッケージが実装される実装面を有し、この
    実装面に上記半田バンプに対応する多数のパッドがマト
    リックス状に並べて配置された回路基板と、を備え、上
    記半導体パッケージの半田バンプを上記回路基板のパッ
    ドに半田付けしてなる回路モジュールにおいて、 上記半導体パッケージと上記回路基板との間に、この半
    導体パッケージを交換する際に用いる治具を配置し、こ
    の治具は、熱伝導性を有し、しかも、上記半田バンプと
    パッドとを接合する半田を溶融させるに足りる温度に発
    熱又は加熱される治具本体を有し、この治具本体は、上
    記パッケージ本体に支持されているとともに、上記半田
    バンプが入り込む複数の開口部を備えていることを特徴
    とする回路モジュール。
  7. 【請求項7】 請求項6の記載において、上記半導体パ
    ッケージは、複数の半田バンプが一列に並べられた複数
    のバンプ列を有し、これらバンプ列は、互いに間隔を存
    して平行に配置されているとともに、上記治具本体の開
    口部は、バンプ列の方向に沿って延びるスリット状をな
    しており、これら開口部の数は、上記バンプ列の数に対
    応していることを特徴とする回路モジュール。
JP31942096A 1996-11-29 1996-11-29 面実装形半導体パッケージの交換用治具および交換方法、面実装形半導体パッケージを有する回路モジュール Expired - Fee Related JP3450618B2 (ja)

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