JP3735069B2 - はんだ付けされた電子部品の取り外し方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上にはんだ付けで表面実装された電子部品の取り外し方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板などに搭載される表面実装用電子部品（ＳＭＤ）としては、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＬＣＣ（Leaded Chip Carrier）、抵抗やコンデンサなどの角チップ、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などがある。また、挿入用電子部品（ＩＭＤ）としてＤＩＰ（Dual Inline Package）、ＳＩＰ（Single Inline Package）、コンデンサ、ダイオードなどがある。
【０００３】
上記のような電子部品は、リフローによる方法又はフローによる方法によってプリント基板に実装されており、リフローによる方法には、赤外線炉、電熱炉、熱風、光ビーム、ベーパーソルダリング装置などが、またフローによる方法には、はんだ浴を噴流させるウエーブソルダリングや、はんだ浴を静止させた状態で基板を浸漬させるデイップソルダリングなどの方法が使用されている。
【０００４】
そして、このようにはんだ付けされた電子部品の一部には、はんだブリッジ、はんだボールの付着、はんだ付け部の剥離、はんだのぬれ不足、熱影響によるプリント基板や電子部品の焦げや反りなどの発生によって、検査の段階で不良と判定されるものがある。このため、不良の程度によって、一部修正、補修、抜き取り除去される。例えば一部修正の場合には、ＱＦＰのリード線部におけるはんだブリッジ、はんだボールの付着のときは、専用のピンセットを使って手作業ではんだブリッジの箇所、はんだボールの付着物を直接取り除く。また補修のときはＱＦＰや角チップなどは専用のはんだゴテで、はんだ付け部を溶融して取り外し、その場で溶融はんだを吸引器などで吸い取る。
【０００５】
しかし、ＣＳＰ、ＢＧＡなどのように、はんだバンプ部と配線電極のパッドとが直接接続されているようなタイプ、又は、ＬＧＡ（リードレス・グリッド・アレイ）のように、あらかじめクリームはんだで印刷された配線電極のパッドとＬＧＡ側のパッドとを直接接合するようなタイプにおいては、接続箇所を直接加熱できない。
【０００６】
このため、従来より、プリント基板の実装面側から直接熱風を吹き付け、実装面とは反対の裏面側からは、比較的広い範囲で電気ヒータ又は赤外線で加熱することにより、はんだ接続部を溶融させて取り外す方法が行われており、このような装置は、リペア装置、リワーク装置として知られている。
【０００７】
図６には、このような加熱されたガスとプリント基板の予熱を利用した従来のリペア装置の構成の一例が示されている。このリペア装置７０は、プリント基板４２の配線電極４４にはんだ層４３を介して実装された電子部品４１の実装面側に設けられたガス吹き付け手段と、実装面とは反対の裏面側に設けられたプリント基板予熱手段とより構成されている。
【０００８】
ガス吹き付け手段は、電子部品４１を覆うようにプリント基板４２上に密着して被せられる外側ノズル７１と、この外側ノズル７１内に配置された内側ノズル７２とを備えている。
【０００９】
内側ノズル７２の上部開口７７には、吸引パッド７３が上下昇降可能に挿入されている。また、外側ノズル７１の上面中央には電気ヒータ７５が配置されたガス供給管７６が連結されており、また、外側ノズル７１の上面の周縁部にはガス排出口７４が複数個設けられている。
【００１０】
一方、プリント基板予熱手段は、電気ヒータ７７及び送風ファン７８より構成されている。
【００１１】
このリペア装置７０を用いた取り外し方法は、まず、図６に示すように、電子部品４１が実装されたプリント基板４２に、電子部品４１を覆うように外側ノズル７１を被せて配置する。
【００１２】
一方、実装面とは反対の裏面側から、電気ヒータ７７により加熱された空気を送風ファン７８により吹き付けて、プリント基板４２を予熱しておく。
【００１３】
この状態で、図示しないガス供給装置よりガスＧをガス供給管７６を通して導入する。このガスＧは電気ヒータ７５を通過して加熱され、開口部７７から内側ノズル７２の内部空間７９、及び内側ノズル７２と外側ノズル７１との間の空間８０を通って、電子部品４１全体に吹き付けられる。
【００１４】
これによって、電子部品４１全体が均一に加熱され、配線電極４４上のはんだ層４３が溶融する。このとき、内側ノズル７２はプリント基板４２上の電子部品４１のはんだ層４３をすべて覆うように被せられているので、上記空間７９は高温で均一な温度分布をなすことができる。
【００１５】
そして、はんだ層４３が溶けるタイミングで吸着パッド７３が降下して電子部品４１を吸着し、その状態で吸着パッド７３が上昇して、電子部品４１を配線電極４４から取り外すことができる。なお、供給されたガスＧはガス排出口７４から大気中に排出される。
【００１６】
また、上記の方法以外にも、例えば、特開２００１−１９６７３５号公報、特開２００１−７７５２６号公報には、加熱された不活性ガスを実装面側から吹き付けて、はんだ付けされた電子部品を取り外すことにより、電子部品及びプリント基板の酸化劣化を防止することが開示されている。また、特開平５−２３５５３６号公報、特開平５−２３５５３８号公報には、レーザ光の照射を利用して、はんだ付けされた部分の修正を行う電子部品修正装置が開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の実装面側から直接熱風を吹き付け、裏面側から電気ヒータ等でプリント基板を予熱しておく方法では、プリント基板の実装側と裏面側の両面から加熱しなければならないため、プリント基板の温度管理や加熱のタイミングなどの調整が煩雑であり、また、実装面側からの加熱がガスのみであるので熱伝導が悪く、加熱に要する時間が長くなるという問題があった。
【００１８】
また、加熱時間が長いので、熱影響によって周辺に実装されている電子部品の熱破壊、破損、熱変色などが発生したり、基板配線パターンの剥離や基板の反りなどが発生しやすいという問題点も生じていた。
【００１９】
一方、特開２００１−１９６７３５号公報、特開２００１−７７５２６号公報に開示されているような加熱された不活性ガスを吹き付けることによって、はんだ付けされた電子部品を取り外す方法においても、やはりガスを用いるために加熱に要する時間が長く、周辺に実装されている電子部品等への熱影響が生じ易かった。
【００２０】
更に、特開平５−２３５５３６号公報、特開平５−２３５５３８号公報に開示されているような、レーザ光の照射によってはんだ付け部を局所的に加熱する方法においては、加熱時間は短いものの、局所加熱されるので過熱状態になり易く、やはり電子部品への熱影響が生じ易かった。また、レーザ光を集光して局所加熱するので、複数のはんだ付け箇所がある場合には同時に加熱することができないという問題もあった。
【００２１】
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたもので、電子部品の不良と判定されたはんだ付け部を短時間に、かつ周辺の電子部品及びプリント基板などに対して熱影響を与えずに取り外すことができるようにした、はんだ付けされた電子部品の取り外し方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のはんだ付けされた電子部品の取り外し方法は、プリント基板の複数の配線電極上にはんだ付けされている電子部品に対して、レーザ光の照射と共に加熱されたガスを吹き付けて前記電子部品を前記プリント基板から取り外す方法において、前記レーザ光の光軸を前記ガスの吹き出しノズル内に配置して、前記吹き出しノズル内に、前記レーザ光が通過する開口を有する仕切壁を設けて、レーザ光照射手段側とノズル開口側とを仕切り、該仕切壁のレーザ光照射手段側をパージガス室とし、該仕切壁のノズル開口側を加熱ガス供給路として、パージガス室には常温ガスを導入して前記開口を通して前記加熱ガス供給路に導入し、前記加熱ガス供給路には加熱ガスを供給して、ノズル開口を通して前記電子部品に吹き付けると共に、前記レーザ光を前記電子部品に対して面状に照射して、該電子部品の全てのはんだ付け部をほぼ同時に溶融させることを特徴とする。
【００２３】
本発明の方法によれば、レーザ光の光軸をガスの吹出しノズル内に配置し、加熱されたガスを電子部品に吹き付けることによって電子部品を均一に予備加熱すると共に、レーザ光を電子部品に対して面状に照射することにより、複数のはんだ付け部が短時間でほぼ同時に溶融温度まで達するので、プリント基板や周辺の電子部品への熱影響を抑えつつ、電子部品の取り外しを効率よく容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の方法においては、前記電子部品を覆うように、前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルとを有するガス吹き付け手段を用い、前記内側ノズルを通して前記電子部品に前記加熱されたガスを吹き付け、このガスを前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通し、更に前記外側ノズルに設けたガス流出口を通して流出させることが好ましい。
【００２５】
これにより、電子部品の周囲に高温ガスの雰囲気を作ることができ、電子部品の周縁部分までガスが回り込むので、電子部品を更に均一に加熱することができると共に、高温ガスを内側ノズルと外側ノズルとの隙間を通し、更に外側ノズルに設けたガス流出口を通して流出させることにより、周辺に配置された電子部品への熱影響を軽減することができる。
【００２６】
また、前記電子部品を覆うように、前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、前記内側ノズルから前記外側ノズルの外部へ抜ける排気路とを有するガス吹き付け手段を用い、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通して前記電子部品に前記加熱されたガスを吹き付け、このガスを前記内側ノズルの内部に導入し、更に前記排気路を通して流出させる方法も好ましく採用される。
【００２７】
この方法においても、電子部品の周囲に高温ガスの雰囲気を作ることができ、電子部品の周縁部分までガスが回り込むので、電子部品を更に均一に加熱することができると共に、高温ガスを内側ノズルの内部から排気路を通して流出させることにより、周辺に配置された電子部品への熱影響を軽減することができる。
更に、前記ガスとして不活性ガス又は空気を用いることが好ましい。
【００２８】
不活性ガスを用いる場合には、プリント基板や電子部品の酸化劣化を防止することができるので、新しい電子部品等を再度はんだ付けする際に、はんだ付けが確実に行われる。また、プリント基板への再はんだ付けを行わない場合には、空気を用いれば安価であるので経済的である。
【００２９】
一方、本発明の電子部品の取り外し装置は、プリント基板の複数の配線電極上にはんだ付けされている電子部品を前記プリント基板から取り外す装置において、レーザ光を所定箇所に照射するレーザ光照射手段と、加熱されたガスを所定箇所に吹き付けるガス吹き付け手段とを備え、前記レーザ光照射手段によるレーザ光の光軸が前記ガス吹き付け手段の吹き出しノズル内に配置され、前記吹き出しノズル内に、前記レーザ光が通過する開口を有する仕切壁が設けられて、レーザ光照射手段側とノズル開口側とに仕切られ、該仕切壁のレーザ光照射手段側がパージガス室とされ、該仕切壁のノズル開口側が加熱ガス供給路とされて、前記パージガス室には常温ガスを導入して前記開口を通して前記加熱ガス供給路に導入し、前記加熱ガス供給路には加熱ガスを供給して、ノズル開口を通して前記電子部品に吹き付けると共に、前記レーザ光が前記電子部品に対して面状に照射されるように構成されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明の装置によれば、ガス吹き付け手段の吹き出しノズルから加熱されたガスを吹き出して電子部品に吹き付けると共に、上記吹き出しノズル内に光軸を有するレーザ光を電子部品に対して面状に照射することによって、複数のはんだ付け部を短時間でほぼ同時に溶融させ、プリント基板や周辺の電子部品への熱影響を抑えつつ、電子部品の取り外しを効率よく容易に行うことができる。
【００３１】
本発明の装置においては、前記ガス吹き付け手段が、前記電子部品を覆うように前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、この外側ノズルに設けたガス流出口とを備え、前記加熱されたガスが、前記内側ノズルを通して前記電子部品に吹き付けられ、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間に導入された後、前記ガス流出口を通して流出するように構成されていることが好ましい。
【００３２】
これによれば、電子部品の周囲に高温ガスの雰囲気を作って、電子部品の周縁部分まで高温ガスが回り込むので、電子部品を均一に加熱することができると共に、高温ガスを内側ノズルと外側ノズルとの隙間を通し、更に外側ノズルに設けたガス流出口を通して流出させることにより、周辺に配置された電子部品への熱影響を軽減することができる。
【００３３】
また、前記ガス吹き付け手段が、前記電子部品のはんだ付け部を覆うように前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、前記内側ノズルから前記外側ノズルの外部へ抜ける排気路とを備え、前記加熱されたガスが、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通して前記電子部品に吹き付けられ、前記内側ノズルの内部に導入された後、前記排気路を通して流出するように構成されていることが好ましい。
【００３４】
この態様においても、電子部品の周囲に高温ガスの雰囲気を作って、電子部品の周縁部分までガスが回り込むので、電子部品を均一に加熱することができると共に、高温ガスを内側ノズルの内部から排気路を通して流出させることにより、周辺に配置された電子部品への熱影響を軽減することができる。
更に、前記ガスとして不活性ガス又は空気が用いられることが好ましい。
【００３５】
不活性ガスを用いる場合には、プリント基板や電子部品の酸化劣化を防止することができ、新しい電子部品等を再度はんだ付けする際に、はんだ付けが確実に行われる。また、プリント基板への再はんだ付けを行わない場合には、空気を用いれば安価であるので経済的である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１〜３には、本発明のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の一実施形態が示されている。図１は同取り外し装置の一実施形態を示す概略構成図、図２はプリント基板に実装された電子部品近傍の拡大図、図３は同取り外し装置の拡大図であって、（ａ）は集光ユニット及びガスノズル近傍の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'矢視線に沿った断面図である。
【００３７】
図１に示すように、この取り外し装置１０は、ＹＡＧレーザ等のレーザ発振器２１を有し、このレーザ発振器２１は、光ファイバ２２を介して集光ユニット２３に連結されている。集光ユニット２３は、光ファイバ２２を通して導入されたレーザ光Ｌを集光させる集光レンズ２４を有している。上記レーザ発振器２１、光ファイバ２２、集光ユニット２３が、本発明におけるレーザ光照射手段を構成している。
【００３８】
集光ユニット２３は、レーザ光Ｌをプリント基板４２上に実装された電子部品４１に集光させるものであるが、レーザ光Ｌが電子部品４１に対して面状に照射されるように、焦点位置からややずれた位置で電子部品４１に照射されるように構成されている。なお、この実施態様では、レーザ光Ｌが焦点より遠方にずれた位置で電子部品４１に照射されるように構成されているが、焦点より手前の位置で電子部品４１に照射されてもよい。
【００３９】
上記集光ユニット２３の下方には、ガスノズル３０が配置されている。図３に示すように、ガスノズル３０は、ほぼ同心状に配置された、外側ノズル３０ａと、内側ノズル３０ｂとを有する二重ノズルで構成されている。
【００４０】
外側ノズル３０ａは、集光ユニット２３の下面に連設されていて、その周壁には複数、この実施形態の場合２つのガス供給口３３が設けられている。また、各ガス供給口３３は、ガス供給チューブ３２を介して、ガスボンベ、ファン、ポンプなどのガス供給装置３１に連結されている。
【００４１】
更に、各ガス供給口３３は、加熱ガス供給路３４と、常温ガス供給路３６とに連通しており、供給されたガスが上記各供給路３４、３６に分割されて流れるようになっている。また、加熱ガス供給路３４には、供給されるガスを加熱するための電気ヒータ３５が配置されている。
【００４２】
そして、外側ノズル３０ａの常温ガス供給路３６が導入された空間は、第１仕切壁３０ｅで仕切られてパージガス室３０ｆとなっている。第１仕切壁３０ｅの中央には、開口３０ｃが形成され、この開口３０ｃを通して内側ノズル３０ｂが配置された空間に連通している。
【００４３】
また、外側ノズル３０ａの加熱ガス供給路３４が導入された空間は、内側ノズル３０ｂが配置された空間に直接連通している。内側ノズル３０ｂは、その下面が開放されていて、プリント基板４２上に実装された電子部品４１上に覆い被されるように配置されている。内側ノズル３０ｂの上面には第２仕切壁３０ｇが設けられ、第２仕切壁３０ｇの中央には開口３０ｄが形成されている。この開口３０ｄを介して、外側ノズル３０ａが内側ノズル３０ｂの内部空間３０ｉに連通している。
【００４４】
更に、外側ノズル３０ａ内周と内側ノズル３０ｂ外周との間隙は、加熱ガス流路３０ｈをなしている。外側ノズル３０ａの下面は、内側ノズル３０ｂと同様に開口しており、電子部品４１を覆うように配置された内側ノズル３０ｂの更に外側を囲むように配置されている。
【００４５】
次に、この取外し装置１０を用いた、本発明のはんだ付けされた電子部品の取外し方法の一実施形態を説明する。
【００４６】
本発明の取外し方法が適用される電子部品としては、前述したＱＦＰ、ＳＯＰ、ＬＣＣ、抵抗やコンデンサなどの角チップ、ＢＧＡ、ＣＳＰなどや、挿入用電子部品であるＤＩＰ、ＳＩＰ、コンデンサ、ダイオードなど、各種のものが挙げられる。しかし、これらの中でも、ＣＳＰ、ＢＧＡなどのように、はんだバンプ部と配線電極のパッドとが直接接続されているようなタイプ、又はＬＧＡ（リードレス・グリッド・アレイ）のように、あらかじめクリームはんだで印刷された配線電極のパッドとＬＧＡ側のパッドとを直接接合するようなタイプであって、接続箇所を直接加熱できないものに特に好適である。
【００４７】
電子部品４１は、図２に示すように、プリント基板４２上の配線電極４４に、はんだ層４３を介して接続されている。この電子部品４１を本発明の方法で取外す際には、図３に示すように、上記電子部品４１が搭載されたプリント基板４２に、ガスノズル３０を近接させて、内側ノズル３０ｂで電子部品４１が覆われるように配置する。このとき、ガスノズル３０の下端とプリント基板４２表面との間には、加熱ガスを流出させるための所定の距離ｄを設ける。ここで、距離ｄは適宜選択可能であるが、１〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００４８】
この状態で、ガス供給装置３１から、圧力、流量などが調節されたガスを供給し、ガス供給チューブ３２を通して、ガスノズル３０のガス供給口３３から導入する。なお、本発明において、上記ガスとしては不活性ガス又は空気を用いることが好ましい。不活性ガスを用いる場合には、不活性ガスでシールドされることによる酸化防止効果と、レーザ光の短時間照射によって熱影響が少ないという効果との相乗効果により、配線電極４４の清淨度が向上するので、電子部品４１を交換する場合に再接合が確実になる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムなどが使用できる。また、再接合等を行わない場合には空気、好ましくは乾燥空気を用いることがコストの点から好ましい。
【００４９】
ガス供給口３３から導入されたガスは、加熱ガス供給路３４と、常温ガス供給路３６との２つの流路に分かれて流れる。常温ガス供給路３６に導入されたガスは、パージガス室３０ｆに流入し、集光レンズ２４等の光学系を保護するためのパージガスとなる。また、上記ガスの流入によってパージガス室３０ｆは、加熱ガス流路３０ｈや、内側ノズル３０ｂの内部空間３０ｉよりも常に若干の正圧となっており、加熱ガスのパージガス室３０ｆへの流入を防止する。
【００５０】
一方、加熱ガス供給路３４に導入されたガスは、電気ヒータ３５によって、好ましくは５０〜３００℃、より好ましくは１５０〜２５０℃に加熱される。そして、加熱されたガスは、その一部が内側ノズル３０ｂの開口３０ｄを通って内部空間３０ｉに入ると共に、残りが加熱ガス流路３０ｈに入り、それぞれの下端開口部から電子部品４１上に吹き付けられてはんだ層４３が予熱される。なお、ワークの大きさにもよるが、このときのガスの噴出圧は０．０１〜０．５ＭＰａ、流速は０．５〜１０ＮＬ（リットル）／分が好ましい。加熱されたガスはプリント基板４２と外側ノズル３０ａの隙間より排出される。
【００５１】
次に、上記の工程ではんだ層４３を均一に予熱した後、レーザ発振器２１からのレーザ照射を行う。レーザ発振器２１で出力されるレーザ光Ｌは、光ファイバ２２を通して集光ユニット２３に導入され、集光ユニット２３内に配置された集光レンズ２４によって集光されつつ、ガスノズル３０の内部を通る。そして、この実施形態の場合、レーザ光Ｌは、ガスノズル３０の内部で一旦集光されて焦点を結んだ後、再度広がって電子部品４１の上面を覆うように面状に照射される。なお、レーザ光Ｌが焦点を結ぶ手前の部分で電子部品４１に面状に照射されるようにしてもよい。
【００５２】
その結果、加熱ガスによって予備加熱されたはんだ層４３が、レーザ光Ｌの照射によって急速に加熱され、電子部品４１のはんだ付け個所の全てが同時に溶融するので、電子部品４１を容易に取り外すことができる。電子部品４１を取り外す方法としては、ガスノズル３０をプリント基板４２に対して相対的に横にずらしてガスノズル３０の先端で電子部品４１を動かして取り外す方法や、手作業により電子部品４１を吸引器やピンセットで取り外す方法等が採用される。
【００５３】
なお、レーザ照射する面積は、例えば集光レンズ２４の位置を上下するなどの光学設計により適宜変更可能である。また、例えばＳＯＰのようにリード線が外部に張り出しているようなものについては、レーザ光Ｌをリード線全体まで張り出す範囲の面積まで拡大して照射すればよい。レーザ光Ｌの照射面積は特に限定されないが、電子部品４１の実装面側からみた面積の５０％以上をカバーすることが好ましく、全体をカバーすることがより好ましい。
【００５４】
また、上記レーザ光Ｌの出力は、ワークの種類、大きさによって適宜変更可能であるが、通常１〜４０Ｗが好ましい。レーザの種類も特に限定されず、ＹＡＧレーザ以外のレーザであってもよい。また、ＹＡＧレーザ等を用いたレーザ発振は、通常、連続発振（ＣＷ）で行われているが、レーザ出力をパルス化してもよい。このように、レーザ出力をパルス化すると、レーザ光がＯＮのときに溶融、ＯＦＦのときに冷却となる。また、このパルスの繰り返し周波数（Ｈｚ）、あるいはパルスＯＮ時間の設定により、はんだの溶融温度が制御しやすくなるため、急激な温度上昇が抑えられ、プリント基板や周辺の電子部品に対する悪影響を抑えることができる。このように、レーザ出力をパルス化するためには、内部シャッターとしてメカシャッターでＯＮ、ＯＦＦしてもよく、電気的にＯＮ、ＯＦＦしてもよい。
【００５５】
このように、本発明の取り外し方法によれば、加熱されたガスが電子部品の周囲から全体を覆うように吹き付けられ、更に、電子部品のはんだ付け部を覆うように面状にレーザ光が照射されるので、はんだ付け部を含む電子部品全体が均一に加熱される。よって、多数のはんだ接合箇所がほとんど同時に溶融されることになるので、短時間で容易に電子部品を取り外すことができる。
【００５６】
図４には、本発明のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の他の実施形態が示されている。なお、前記実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略することにする。
【００５７】
この取り外し装置１０ａは、基本的な構成は図１〜３の装置と同じであるが、ガスノズル５０の構造が図３とは異なっている。すなわち、外側ノズル５０ａの途中に仕切壁５０ｄが設けられ、加熱ガス供給路３４、及びパージガス室３０ｆの開口３０ｃが、仕切壁５０ｄの中央に設けられた開口３０ｄを通して、内側ノズル５０ｄの内部空間３０ｉにのみ連通している。
【００５８】
そして、外側ノズル５０ａの下端は、内側ノズル５０ｂの下端よりも下方に延出されており、プリント基板４２に実装された電子部品４１を囲んで、その下端がプリント基板４２に当接するように配置されている。また、内側ノズル５０ｂは、外側ノズル５０ａよりも上記のように短く形成されているので、内側ノズル５０ｂの下端とプリント基板４２表面との間に加熱ガスが流通する隙間が設けられている。また、外側ノズル５０ａの周壁には、複数のガス流出口５０ｃが設けられている。
【００５９】
したがって、この取り外し装置１０ａによれば、電気ヒータ３５で加熱されたガスは、開口３０ｄを通って内側ノズル５０ｂの内部空間３０ｉに入り、内側ノズル５０ｂの下端開口から電子部品４１に吹き付けられる。更に、加熱ガスは、電子部品４１の周縁部から、内側ノズル５０ｂの下端とプリント基板４２表面との隙間を通って、外側ノズル５０ａと内側ノズル５０ｂの間の通路３０ｈに導入され、外側ノズル５０ａのガス流出口５０ｃから排出される。
【００６０】
このようにガス流出口５０ｃを外側ノズル５０ａの上部に設け、外側ノズル５０ａの下端をプリント基板４２に当接させることにより、加熱されたガスが、外側ノズル５０ａで囲まれた空間に効率的に吹き付けられて、電子部品４１のはんだ付け部が均一に予熱されるようにすると共に、取り外したい電子部品４１の周辺に位置する電子部品に吹き付けられることを防止することができる。
【００６１】
図５には、本発明のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の更に他の実施形態が示されている。なお、前記実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略することにする。
【００６２】
この取り外し装置１０ｂも、基本的な構成は図１〜３の装置と同じであるが、ガスノズル６０の構造が図３とは異なっている。すなわち、内側ノズル６０ｂの上端が、パージガス室３０ｆの仕切壁３０ｅまで伸びて連設されており、パージガス室３０ｆの開口３０ｃは、内側ノズル６０ｂの内部空間３０ｉにのみ連通している。内側ノズル６０ｂの途中には、開口３０ｄを有する仕切壁６０ｄが形成されている。
【００６３】
また、外側ノズル６０ａは、内側ノズル６０ｂを囲んで、内側ノズル６０ｂとの間に加熱ガス流路３０ｈを形成しており、前記加熱ガス供給路３４は、加熱ガス流路３０ｈのみに連通している。更に、外側ノズル６０ａの下端は、内側ノズル６０ｂの下端よりも下方に延出されており、プリント基板４２に実装された電子部品４１を囲んで、その下端がプリント基板４２に当接するように配置されている。
【００６４】
そして、内側ノズル６０ｂは、外側ノズル６０ａよりも上記のように短く形成されているので、内側ノズル６０ｂの下端とプリント基板４２表面との間に加熱ガスが流通する隙間が設けられている。更に、内側ノズル６０ｂの周壁の途中には、加熱ガス流路３０ｈを横切って外側ノズル６０ａの外部へ抜ける排気路６０ｃが設けられている。
【００６５】
したがって、この取り外し装置１０ｂによれば、電気ヒータ３５で加熱されたガスは、外側ノズル６０ａと内側ノズル６０ｂの間の加熱ガス流路３０ｈを通って、その下端開口から電子部品４１に向かって吹き付けられ、その後、内側ノズル６０ｂの内部空間３０ｉに導入されて、排気路６０ｃを通って排出される。
【００６６】
そして、外側ノズル６０ａをプリント基板４２に当接させることにより、加熱されたガスが、外側ノズル６０ｂで囲まれた空間に効率的に吹き付けられて、電子部品４１のはんだ付け部が均一に予熱される。また、内側ノズル６０ｂの内部空間３０ｉに導入された加熱ガスを、排気路６０ｃを通して外側ノズル６０ａの外側に排気するようにしたので、取外したい電子部品４１の周辺に位置する電子部品に吹き付けられることを防止することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板にはんだ付けされた電子部品を取り外すに際し、レーザ光の光軸をガスの吹出しノズル内に配置し、加熱されたガスを電子部品に吹き付けることによって電子部品を均一に予備加熱すると共に、レーザ光を電子部品に対して面状に照射することにより、複数のはんだ付け部が短時間でほぼ同時に溶融温度まで達するので、プリント基板や周辺の電子部品への熱影響を抑えつつ、電子部品の取り外しを効率よく容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 プリント基板に実装された電子部品近傍の拡大図である。
【図３】 同取り外し装置の拡大図であって、（ａ）は集光ユニット及びノズル近傍の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'矢視線に沿った断面図である。
【図４】 本発明によるはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の他の実施形態を示す集光ユニット及びガスノズル近傍の部分拡大図である。
【図５】 本発明によるはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の更に他の実施形態を示す集光ユニット及びガスノズル近傍の部分拡大図である。
【図６】 従来技術によるはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ：はんだ付けされた電子部品の取り外し装置
２１：レーザ発振器
２２：光ファイバ
２３：集光ユニット
２４：集光レンズ
３０、５０、６０：ガスノズル
３０ａ、５０ａ、６０ａ：外側ノズル
３０ｂ、５０ｂ、６０ｂ：内側ノズル
３０ｃ、３０ｄ：開口
３０ｅ：第１仕切壁
３０ｆ：パージガス室
３０ｇ：第２仕切壁
３０ｈ：加熱ガス流路
３０ｉ：内部空間
３１：ガス供給装置
３２：ガス供給チューブ
３３：ガス供給口
３４：加熱ガス供給路
３５：電気ヒーター
３６：常温ガス供給路
４１：電子部品
４２：プリント基板
４３：はんだ層
４４：配線電極
５０ｃ：ガス流出口
６０ｃ：排気路
Ｌ：レーザ光
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上にはんだ付けで表面実装された電子部品の取り外し方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板などに搭載される表面実装用電子部品（ＳＭＤ）としては、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＬＣＣ（Leaded Chip Carrier）、抵抗やコンデンサなどの角チップ、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などがある。また、挿入用電子部品（ＩＭＤ）としてＤＩＰ（Dual Inline Package）、ＳＩＰ（Single Inline Package）、コンデンサ、ダイオードなどがある。
【０００３】
上記のような電子部品は、リフローによる方法又はフローによる方法によってプリント基板に実装されており、リフローによる方法には、赤外線炉、電熱炉、熱風、光ビーム、ベーパーソルダリング装置などが、またフローによる方法には、はんだ浴を噴流させるウエーブソルダリングや、はんだ浴を静止させた状態で基板を浸漬させるデイップソルダリングなどの方法が使用されている。
【０００４】
そして、このようにはんだ付けされた電子部品の一部には、はんだブリッジ、はんだボールの付着、はんだ付け部の剥離、はんだのぬれ不足、熱影響によるプリント基板や電子部品の焦げや反りなどの発生によって、検査の段階で不良と判定されるものがある。このため、不良の程度によって、一部修正、補修、抜き取り除去される。例えば一部修正の場合には、ＱＦＰのリード線部におけるはんだブリッジ、はんだボールの付着のときは、専用のピンセットを使って手作業ではんだブリッジの箇所、はんだボールの付着物を直接取り除く。また補修のときはＱＦＰや角チップなどは専用のはんだゴテで、はんだ付け部を溶融して取り外し、その場で溶融はんだを吸引器などで吸い取る。
【０００５】
しかし、ＣＳＰ、ＢＧＡなどのように、はんだバンプ部と配線電極のパッドとが直接接続されているようなタイプ、又は、ＬＧＡ（リードレス・グリッド・アレイ）のように、あらかじめクリームはんだで印刷された配線電極のパッドとＬＧＡ側のパッドとを直接接合するようなタイプにおいては、接続箇所を直接加熱できない。
【０００６】
このため、従来より、プリント基板の実装面側から直接熱風を吹き付け、実装面とは反対の裏面側からは、比較的広い範囲で電気ヒータ又は赤外線で加熱することにより、はんだ接続部を溶融させて取り外す方法が行われており、このような装置は、リペア装置、リワーク装置として知られている。
【０００７】
図６には、このような加熱されたガスとプリント基板の予熱を利用した従来のリペア装置の構成の一例が示されている。このリペア装置７０は、プリント基板４２の配線電極４４にはんだ層４３を介して実装された電子部品４１の実装面側に設けられたガス吹き付け手段と、実装面とは反対の裏面側に設けられたプリント基板予熱手段とより構成されている。
【０００８】
ガス吹き付け手段は、電子部品４１を覆うようにプリント基板４２上に密着して被せられる外側ノズル７１と、この外側ノズル７１内に配置された内側ノズル７２とを備えている。
【０００９】
内側ノズル７２の上部開口７７には、吸引パッド７３が上下昇降可能に挿入されている。また、外側ノズル７１の上面中央には電気ヒータ７５が配置されたガス供給管７６が連結されており、また、外側ノズル７１の上面の周縁部にはガス排出口７４が複数個設けられている。
【００１０】
一方、プリント基板予熱手段は、電気ヒータ７７及び送風ファン７８より構成されている。
【００１１】
このリペア装置７０を用いた取り外し方法は、まず、図６に示すように、電子部品４１が実装されたプリント基板４２に、電子部品４１を覆うように外側ノズル７１を被せて配置する。
【００１２】
一方、実装面とは反対の裏面側から、電気ヒータ７７により加熱された空気を送風ファン７８により吹き付けて、プリント基板４２を予熱しておく。
【００１３】
この状態で、図示しないガス供給装置よりガスＧをガス供給管７６を通して導入する。このガスＧは電気ヒータ７５を通過して加熱され、開口部７７から内側ノズル７２の内部空間７９、及び内側ノズル７２と外側ノズル７１との間の空間８０を通って、電子部品４１全体に吹き付けられる。
【００１４】
これによって、電子部品４１全体が均一に加熱され、配線電極４４上のはんだ層４３が溶融する。このとき、内側ノズル７２はプリント基板４２上の電子部品４１のはんだ層４３をすべて覆うように被せられているので、上記空間７９は高温で均一な温度分布をなすことができる。
【００１５】
そして、はんだ層４３が溶けるタイミングで吸着パッド７３が降下して電子部品４１を吸着し、その状態で吸着パッド７３が上昇して、電子部品４１を配線電極４４から取り外すことができる。なお、供給されたガスＧはガス排出口７４から大気中に排出される。
【００１６】
また、上記の方法以外にも、例えば、特開２００１−１９６７３５号公報、特開２００１−７７５２６号公報には、加熱された不活性ガスを実装面側から吹き付けて、はんだ付けされた電子部品を取り外すことにより、電子部品及びプリント基板の酸化劣化を防止することが開示されている。また、特開平５−２３５５３６号公報、特開平５−２３５５３８号公報には、レーザ光の照射を利用して、はんだ付けされた部分の修正を行う電子部品修正装置が開示されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の実装面側から直接熱風を吹き付け、裏面側から電気ヒータ等でプリント基板を予熱しておく方法では、プリント基板の実装側と裏面側の両面から加熱しなければならないため、プリント基板の温度管理や加熱のタイミングなどの調整が煩雑であり、また、実装面側からの加熱がガスのみであるので熱伝導が悪く、加熱に要する時間が長くなるという問題があった。
【００１８】
また、加熱時間が長いので、熱影響によって周辺に実装されている電子部品の熱破壊、破損、熱変色などが発生したり、基板配線パターンの剥離や基板の反りなどが発生しやすいという問題点も生じていた。
【００１９】
一方、特開２００１−１９６７３５号公報、特開２００１−７７５２６号公報に開示されているような加熱された不活性ガスを吹き付けることによって、はんだ付けされた電子部品を取り外す方法においても、やはりガスを用いるために加熱に要する時間が長く、周辺に実装されている電子部品等への熱影響が生じ易かった。
【００２０】
更に、特開平５−２３５５３６号公報、特開平５−２３５５３８号公報に開示されているような、レーザ光の照射によってはんだ付け部を局所的に加熱する方法においては、加熱時間は短いものの、局所加熱されるので過熱状態になり易く、やはり電子部品への熱影響が生じ易かった。また、レーザ光を集光して局所加熱するので、複数のはんだ付け箇所がある場合には同時に加熱することができないという問題もあった。
【００２１】
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたもので、電子部品の不良と判定されたはんだ付け部を短時間に、かつ周辺の電子部品及びプリント基板などに対して熱影響を与えずに取り外すことができるようにした、はんだ付けされた電子部品の取り外し方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のはんだ付けされた電子部品の取り外し方法は、プリント基板の複数の配線電極上にはんだ付けされている電子部品に対して、レーザ光の照射と共に加熱されたガスを吹き付けて前記電子部品を前記プリント基板から取り外す方法において、前記レーザ光の光軸を前記ガスの吹き出しノズル内に配置して、前記吹き出しノズル内に、前記レーザ光が通過する開口を有する仕切壁を設けて、レーザ光照射手段側とノズル開口側とを仕切り、該仕切壁のレーザ光照射手段側をパージガス室とし、該仕切壁のノズル開口側を加熱ガス供給路として、パージガス室には常温ガスを導入して前記開口を通して前記加熱ガス供給路に導入し、前記加熱ガス供給路には加熱ガスを供給して、ノズル開口を通して前記電子部品に吹き付けると共に、前記レーザ光を前記電子部品に対して面状に照射して、該電子部品の全てのはんだ付け部をほぼ同時に溶融させることを特徴とする。
【００２３】
本発明の方法によれば、レーザ光の光軸をガスの吹出しノズル内に配置し、加熱されたガスを電子部品に吹き付けることによって電子部品を均一に予備加熱すると共に、レーザ光を電子部品に対して面状に照射することにより、複数のはんだ付け部が短時間でほぼ同時に溶融温度まで達するので、プリント基板や周辺の電子部品への熱影響を抑えつつ、電子部品の取り外しを効率よく容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の方法においては、前記電子部品を覆うように、前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルとを有するガス吹き付け手段を用い、前記内側ノズルを通して前記電子部品に前記加熱されたガスを吹き付け、このガスを前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通し、更に前記外側ノズルに設けたガス流出口を通して流出させることが好ましい。
【００２５】
これにより、電子部品の周囲に高温ガスの雰囲気を作ることができ、電子部品の周縁部分までガスが回り込むので、電子部品を更に均一に加熱することができると共に、高温ガスを内側ノズルと外側ノズルとの隙間を通し、更に外側ノズルに設けたガス流出口を通して流出させることにより、周辺に配置された電子部品への熱影響を軽減することができる。
【００２６】
また、前記電子部品を覆うように、前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、前記内側ノズルから前記外側ノズルの外部へ抜ける排気路とを有するガス吹き付け手段を用い、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通して前記電子部品に前記加熱されたガスを吹き付け、このガスを前記内側ノズルの内部に導入し、更に前記排気路を通して流出させる方法も好ましく採用される。
【００２７】
この方法においても、電子部品の周囲に高温ガスの雰囲気を作ることができ、電子部品の周縁部分までガスが回り込むので、電子部品を更に均一に加熱することができると共に、高温ガスを内側ノズルの内部から排気路を通して流出させることにより、周辺に配置された電子部品への熱影響を軽減することができる。
更に、前記ガスとして不活性ガス又は空気を用いることが好ましい。
【００２８】
不活性ガスを用いる場合には、プリント基板や電子部品の酸化劣化を防止することができるので、新しい電子部品等を再度はんだ付けする際に、はんだ付けが確実に行われる。また、プリント基板への再はんだ付けを行わない場合には、空気を用いれば安価であるので経済的である。
【００２９】
一方、本発明の電子部品の取り外し装置は、プリント基板の複数の配線電極上にはんだ付けされている電子部品を前記プリント基板から取り外す装置において、レーザ光を所定箇所に照射するレーザ光照射手段と、加熱されたガスを所定箇所に吹き付けるガス吹き付け手段とを備え、前記レーザ光照射手段によるレーザ光の光軸が前記ガス吹き付け手段の吹き出しノズル内に配置され、前記吹き出しノズル内に、前記レーザ光が通過する開口を有する仕切壁が設けられて、レーザ光照射手段側とノズル開口側とに仕切られ、該仕切壁のレーザ光照射手段側がパージガス室とされ、該仕切壁のノズル開口側が加熱ガス供給路とされて、前記パージガス室には常温ガスを導入して前記開口を通して前記加熱ガス供給路に導入し、前記加熱ガス供給路には加熱ガスを供給して、ノズル開口を通して前記電子部品に吹き付けると共に、前記レーザ光が前記電子部品に対して面状に照射されるように構成されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明の装置によれば、ガス吹き付け手段の吹き出しノズルから加熱されたガスを吹き出して電子部品に吹き付けると共に、上記吹き出しノズル内に光軸を有するレーザ光を電子部品に対して面状に照射することによって、複数のはんだ付け部を短時間でほぼ同時に溶融させ、プリント基板や周辺の電子部品への熱影響を抑えつつ、電子部品の取り外しを効率よく容易に行うことができる。
【００３１】
本発明の装置においては、前記ガス吹き付け手段が、前記電子部品を覆うように前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、この外側ノズルに設けたガス流出口とを備え、前記加熱されたガスが、前記内側ノズルを通して前記電子部品に吹き付けられ、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間に導入された後、前記ガス流出口を通して流出するように構成されていることが好ましい。
【００３２】
これによれば、電子部品の周囲に高温ガスの雰囲気を作って、電子部品の周縁部分まで高温ガスが回り込むので、電子部品を均一に加熱することができると共に、高温ガスを内側ノズルと外側ノズルとの隙間を通し、更に外側ノズルに設けたガス流出口を通して流出させることにより、周辺に配置された電子部品への熱影響を軽減することができる。
【００３３】
また、前記ガス吹き付け手段が、前記電子部品のはんだ付け部を覆うように前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、前記内側ノズルから前記外側ノズルの外部へ抜ける排気路とを備え、前記加熱されたガスが、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通して前記電子部品に吹き付けられ、前記内側ノズルの内部に導入された後、前記排気路を通して流出するように構成されていることが好ましい。
【００３４】
この態様においても、電子部品の周囲に高温ガスの雰囲気を作って、電子部品の周縁部分までガスが回り込むので、電子部品を均一に加熱することができると共に、高温ガスを内側ノズルの内部から排気路を通して流出させることにより、周辺に配置された電子部品への熱影響を軽減することができる。
更に、前記ガスとして不活性ガス又は空気が用いられることが好ましい。
【００３５】
不活性ガスを用いる場合には、プリント基板や電子部品の酸化劣化を防止することができ、新しい電子部品等を再度はんだ付けする際に、はんだ付けが確実に行われる。また、プリント基板への再はんだ付けを行わない場合には、空気を用いれば安価であるので経済的である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１〜３には、本発明のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の一実施形態が示されている。図１は同取り外し装置の一実施形態を示す概略構成図、図２はプリント基板に実装された電子部品近傍の拡大図、図３は同取り外し装置の拡大図であって、（ａ）は集光ユニット及びガスノズル近傍の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'矢視線に沿った断面図である。
【００３７】
図１に示すように、この取り外し装置１０は、ＹＡＧレーザ等のレーザ発振器２１を有し、このレーザ発振器２１は、光ファイバ２２を介して集光ユニット２３に連結されている。集光ユニット２３は、光ファイバ２２を通して導入されたレーザ光Ｌを集光させる集光レンズ２４を有している。上記レーザ発振器２１、光ファイバ２２、集光ユニット２３が、本発明におけるレーザ光照射手段を構成している。
【００３８】
集光ユニット２３は、レーザ光Ｌをプリント基板４２上に実装された電子部品４１に集光させるものであるが、レーザ光Ｌが電子部品４１に対して面状に照射されるように、焦点位置からややずれた位置で電子部品４１に照射されるように構成されている。なお、この実施態様では、レーザ光Ｌが焦点より遠方にずれた位置で電子部品４１に照射されるように構成されているが、焦点より手前の位置で電子部品４１に照射されてもよい。
【００３９】
上記集光ユニット２３の下方には、ガスノズル３０が配置されている。図３に示すように、ガスノズル３０は、ほぼ同心状に配置された、外側ノズル３０ａと、内側ノズル３０ｂとを有する二重ノズルで構成されている。
【００４０】
外側ノズル３０ａは、集光ユニット２３の下面に連設されていて、その周壁には複数、この実施形態の場合２つのガス供給口３３が設けられている。また、各ガス供給口３３は、ガス供給チューブ３２を介して、ガスボンベ、ファン、ポンプなどのガス供給装置３１に連結されている。
【００４１】
更に、各ガス供給口３３は、加熱ガス供給路３４と、常温ガス供給路３６とに連通しており、供給されたガスが上記各供給路３４、３６に分割されて流れるようになっている。また、加熱ガス供給路３４には、供給されるガスを加熱するための電気ヒータ３５が配置されている。
【００４２】
そして、外側ノズル３０ａの常温ガス供給路３６が導入された空間は、第１仕切壁３０ｅで仕切られてパージガス室３０ｆとなっている。第１仕切壁３０ｅの中央には、開口３０ｃが形成され、この開口３０ｃを通して内側ノズル３０ｂが配置された空間に連通している。
【００４３】
また、外側ノズル３０ａの加熱ガス供給路３４が導入された空間は、内側ノズル３０ｂが配置された空間に直接連通している。内側ノズル３０ｂは、その下面が開放されていて、プリント基板４２上に実装された電子部品４１上に覆い被されるように配置されている。内側ノズル３０ｂの上面には第２仕切壁３０ｇが設けられ、第２仕切壁３０ｇの中央には開口３０ｄが形成されている。この開口３０ｄを介して、外側ノズル３０ａが内側ノズル３０ｂの内部空間３０ｉに連通している。
【００４４】
更に、外側ノズル３０ａ内周と内側ノズル３０ｂ外周との間隙は、加熱ガス流路３０ｈをなしている。外側ノズル３０ａの下面は、内側ノズル３０ｂと同様に開口しており、電子部品４１を覆うように配置された内側ノズル３０ｂの更に外側を囲むように配置されている。
【００４５】
次に、この取外し装置１０を用いた、本発明のはんだ付けされた電子部品の取外し方法の一実施形態を説明する。
【００４６】
本発明の取外し方法が適用される電子部品としては、前述したＱＦＰ、ＳＯＰ、ＬＣＣ、抵抗やコンデンサなどの角チップ、ＢＧＡ、ＣＳＰなどや、挿入用電子部品であるＤＩＰ、ＳＩＰ、コンデンサ、ダイオードなど、各種のものが挙げられる。しかし、これらの中でも、ＣＳＰ、ＢＧＡなどのように、はんだバンプ部と配線電極のパッドとが直接接続されているようなタイプ、又はＬＧＡ（リードレス・グリッド・アレイ）のように、あらかじめクリームはんだで印刷された配線電極のパッドとＬＧＡ側のパッドとを直接接合するようなタイプであって、接続箇所を直接加熱できないものに特に好適である。
【００４７】
電子部品４１は、図２に示すように、プリント基板４２上の配線電極４４に、はんだ層４３を介して接続されている。この電子部品４１を本発明の方法で取外す際には、図３に示すように、上記電子部品４１が搭載されたプリント基板４２に、ガスノズル３０を近接させて、内側ノズル３０ｂで電子部品４１が覆われるように配置する。このとき、ガスノズル３０の下端とプリント基板４２表面との間には、加熱ガスを流出させるための所定の距離ｄを設ける。ここで、距離ｄは適宜選択可能であるが、１〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００４８】
この状態で、ガス供給装置３１から、圧力、流量などが調節されたガスを供給し、ガス供給チューブ３２を通して、ガスノズル３０のガス供給口３３から導入する。なお、本発明において、上記ガスとしては不活性ガス又は空気を用いることが好ましい。不活性ガスを用いる場合には、不活性ガスでシールドされることによる酸化防止効果と、レーザ光の短時間照射によって熱影響が少ないという効果との相乗効果により、配線電極４４の清淨度が向上するので、電子部品４１を交換する場合に再接合が確実になる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムなどが使用できる。また、再接合等を行わない場合には空気、好ましくは乾燥空気を用いることがコストの点から好ましい。
【００４９】
ガス供給口３３から導入されたガスは、加熱ガス供給路３４と、常温ガス供給路３６との２つの流路に分かれて流れる。常温ガス供給路３６に導入されたガスは、パージガス室３０ｆに流入し、集光レンズ２４等の光学系を保護するためのパージガスとなる。また、上記ガスの流入によってパージガス室３０ｆは、加熱ガス流路３０ｈや、内側ノズル３０ｂの内部空間３０ｉよりも常に若干の正圧となっており、加熱ガスのパージガス室３０ｆへの流入を防止する。
【００５０】
一方、加熱ガス供給路３４に導入されたガスは、電気ヒータ３５によって、好ましくは５０〜３００℃、より好ましくは１５０〜２５０℃に加熱される。そして、加熱されたガスは、その一部が内側ノズル３０ｂの開口３０ｄを通って内部空間３０ｉに入ると共に、残りが加熱ガス流路３０ｈに入り、それぞれの下端開口部から電子部品４１上に吹き付けられてはんだ層４３が予熱される。なお、ワークの大きさにもよるが、このときのガスの噴出圧は０．０１〜０．５ＭＰａ、流速は０．５〜１０ＮＬ（リットル）／分が好ましい。加熱されたガスはプリント基板４２と外側ノズル３０ａの隙間より排出される。
【００５１】
次に、上記の工程ではんだ層４３を均一に予熱した後、レーザ発振器２１からのレーザ照射を行う。レーザ発振器２１で出力されるレーザ光Ｌは、光ファイバ２２を通して集光ユニット２３に導入され、集光ユニット２３内に配置された集光レンズ２４によって集光されつつ、ガスノズル３０の内部を通る。そして、この実施形態の場合、レーザ光Ｌは、ガスノズル３０の内部で一旦集光されて焦点を結んだ後、再度広がって電子部品４１の上面を覆うように面状に照射される。なお、レーザ光Ｌが焦点を結ぶ手前の部分で電子部品４１に面状に照射されるようにしてもよい。
【００５２】
その結果、加熱ガスによって予備加熱されたはんだ層４３が、レーザ光Ｌの照射によって急速に加熱され、電子部品４１のはんだ付け個所の全てが同時に溶融するので、電子部品４１を容易に取り外すことができる。電子部品４１を取り外す方法としては、ガスノズル３０をプリント基板４２に対して相対的に横にずらしてガスノズル３０の先端で電子部品４１を動かして取り外す方法や、手作業により電子部品４１を吸引器やピンセットで取り外す方法等が採用される。
【００５３】
なお、レーザ照射する面積は、例えば集光レンズ２４の位置を上下するなどの光学設計により適宜変更可能である。また、例えばＳＯＰのようにリード線が外部に張り出しているようなものについては、レーザ光Ｌをリード線全体まで張り出す範囲の面積まで拡大して照射すればよい。レーザ光Ｌの照射面積は特に限定されないが、電子部品４１の実装面側からみた面積の５０％以上をカバーすることが好ましく、全体をカバーすることがより好ましい。
【００５４】
また、上記レーザ光Ｌの出力は、ワークの種類、大きさによって適宜変更可能であるが、通常１〜４０Ｗが好ましい。レーザの種類も特に限定されず、ＹＡＧレーザ以外のレーザであってもよい。また、ＹＡＧレーザ等を用いたレーザ発振は、通常、連続発振（ＣＷ）で行われているが、レーザ出力をパルス化してもよい。このように、レーザ出力をパルス化すると、レーザ光がＯＮのときに溶融、ＯＦＦのときに冷却となる。また、このパルスの繰り返し周波数（Ｈｚ）、あるいはパルスＯＮ時間の設定により、はんだの溶融温度が制御しやすくなるため、急激な温度上昇が抑えられ、プリント基板や周辺の電子部品に対する悪影響を抑えることができる。このように、レーザ出力をパルス化するためには、内部シャッターとしてメカシャッターでＯＮ、ＯＦＦしてもよく、電気的にＯＮ、ＯＦＦしてもよい。
【００５５】
このように、本発明の取り外し方法によれば、加熱されたガスが電子部品の周囲から全体を覆うように吹き付けられ、更に、電子部品のはんだ付け部を覆うように面状にレーザ光が照射されるので、はんだ付け部を含む電子部品全体が均一に加熱される。よって、多数のはんだ接合箇所がほとんど同時に溶融されることになるので、短時間で容易に電子部品を取り外すことができる。
【００５６】
図４には、本発明のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の他の実施形態が示されている。なお、前記実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略することにする。
【００５７】
この取り外し装置１０ａは、基本的な構成は図１〜３の装置と同じであるが、ガスノズル５０の構造が図３とは異なっている。すなわち、外側ノズル５０ａの途中に仕切壁５０ｄが設けられ、加熱ガス供給路３４、及びパージガス室３０ｆの開口３０ｃが、仕切壁５０ｄの中央に設けられた開口３０ｄを通して、内側ノズル５０ｄの内部空間３０ｉにのみ連通している。
【００５８】
そして、外側ノズル５０ａの下端は、内側ノズル５０ｂの下端よりも下方に延出されており、プリント基板４２に実装された電子部品４１を囲んで、その下端がプリント基板４２に当接するように配置されている。また、内側ノズル５０ｂは、外側ノズル５０ａよりも上記のように短く形成されているので、内側ノズル５０ｂの下端とプリント基板４２表面との間に加熱ガスが流通する隙間が設けられている。また、外側ノズル５０ａの周壁には、複数のガス流出口５０ｃが設けられている。
【００５９】
したがって、この取り外し装置１０ａによれば、電気ヒータ３５で加熱されたガスは、開口３０ｄを通って内側ノズル５０ｂの内部空間３０ｉに入り、内側ノズル５０ｂの下端開口から電子部品４１に吹き付けられる。更に、加熱ガスは、電子部品４１の周縁部から、内側ノズル５０ｂの下端とプリント基板４２表面との隙間を通って、外側ノズル５０ａと内側ノズル５０ｂの間の通路３０ｈに導入され、外側ノズル５０ａのガス流出口５０ｃから排出される。
【００６０】
このようにガス流出口５０ｃを外側ノズル５０ａの上部に設け、外側ノズル５０ａの下端をプリント基板４２に当接させることにより、加熱されたガスが、外側ノズル５０ａで囲まれた空間に効率的に吹き付けられて、電子部品４１のはんだ付け部が均一に予熱されるようにすると共に、取り外したい電子部品４１の周辺に位置する電子部品に吹き付けられることを防止することができる。
【００６１】
図５には、本発明のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の更に他の実施形態が示されている。なお、前記実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略することにする。
【００６２】
この取り外し装置１０ｂも、基本的な構成は図１〜３の装置と同じであるが、ガスノズル６０の構造が図３とは異なっている。すなわち、内側ノズル６０ｂの上端が、パージガス室３０ｆの仕切壁３０ｅまで伸びて連設されており、パージガス室３０ｆの開口３０ｃは、内側ノズル６０ｂの内部空間３０ｉにのみ連通している。内側ノズル６０ｂの途中には、開口３０ｄを有する仕切壁６０ｄが形成されている。
【００６３】
また、外側ノズル６０ａは、内側ノズル６０ｂを囲んで、内側ノズル６０ｂとの間に加熱ガス流路３０ｈを形成しており、前記加熱ガス供給路３４は、加熱ガス流路３０ｈのみに連通している。更に、外側ノズル６０ａの下端は、内側ノズル６０ｂの下端よりも下方に延出されており、プリント基板４２に実装された電子部品４１を囲んで、その下端がプリント基板４２に当接するように配置されている。
【００６４】
そして、内側ノズル６０ｂは、外側ノズル６０ａよりも上記のように短く形成されているので、内側ノズル６０ｂの下端とプリント基板４２表面との間に加熱ガスが流通する隙間が設けられている。更に、内側ノズル６０ｂの周壁の途中には、加熱ガス流路３０ｈを横切って外側ノズル６０ａの外部へ抜ける排気路６０ｃが設けられている。
【００６５】
したがって、この取り外し装置１０ｂによれば、電気ヒータ３５で加熱されたガスは、外側ノズル６０ａと内側ノズル６０ｂの間の加熱ガス流路３０ｈを通って、その下端開口から電子部品４１に向かって吹き付けられ、その後、内側ノズル６０ｂの内部空間３０ｉに導入されて、排気路６０ｃを通って排出される。
【００６６】
そして、外側ノズル６０ａをプリント基板４２に当接させることにより、加熱されたガスが、外側ノズル６０ｂで囲まれた空間に効率的に吹き付けられて、電子部品４１のはんだ付け部が均一に予熱される。また、内側ノズル６０ｂの内部空間３０ｉに導入された加熱ガスを、排気路６０ｃを通して外側ノズル６０ａの外側に排気するようにしたので、取外したい電子部品４１の周辺に位置する電子部品に吹き付けられることを防止することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板にはんだ付けされた電子部品を取り外すに際し、レーザ光の光軸をガスの吹出しノズル内に配置し、加熱されたガスを電子部品に吹き付けることによって電子部品を均一に予備加熱すると共に、レーザ光を電子部品に対して面状に照射することにより、複数のはんだ付け部が短時間でほぼ同時に溶融温度まで達するので、プリント基板や周辺の電子部品への熱影響を抑えつつ、電子部品の取り外しを効率よく容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 プリント基板に実装された電子部品近傍の拡大図である。
【図３】 同取り外し装置の拡大図であって、（ａ）は集光ユニット及びノズル近傍の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'矢視線に沿った断面図である。
【図４】 本発明によるはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の他の実施形態を示す集光ユニット及びガスノズル近傍の部分拡大図である。
【図５】 本発明によるはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の更に他の実施形態を示す集光ユニット及びガスノズル近傍の部分拡大図である。
【図６】 従来技術によるはんだ付けされた電子部品の取り外し装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ：はんだ付けされた電子部品の取り外し装置
２１：レーザ発振器
２２：光ファイバ
２３：集光ユニット
２４：集光レンズ
３０、５０、６０：ガスノズル
３０ａ、５０ａ、６０ａ：外側ノズル
３０ｂ、５０ｂ、６０ｂ：内側ノズル
３０ｃ、３０ｄ：開口
３０ｅ：第１仕切壁
３０ｆ：パージガス室
３０ｇ：第２仕切壁
３０ｈ：加熱ガス流路
３０ｉ：内部空間
３１：ガス供給装置
３２：ガス供給チューブ
３３：ガス供給口
３４：加熱ガス供給路
３５：電気ヒーター
３６：常温ガス供給路
４１：電子部品
４２：プリント基板
４３：はんだ層
４４：配線電極
５０ｃ：ガス流出口
６０ｃ：排気路
Ｌ：レーザ光
Claims (8)
- プリント基板の複数の配線電極上にはんだ付けされている電子部品に対して、レーザ光の照射と共に加熱されたガスを吹き付けて前記電子部品を前記プリント基板から取り外す方法において、前記レーザ光の光軸を前記ガスの吹き出しノズル内に配置して、前記吹き出しノズル内に、前記レーザ光が通過する開口を有する仕切壁を設けて、レーザ光照射手段側とノズル開口側とを仕切り、該仕切壁のレーザ光照射手段側をパージガス室とし、該仕切壁のノズル開口側を加熱ガス供給路として、パージガス室には常温ガスを導入して前記開口を通して前記加熱ガス供給路に導入し、前記加熱ガス供給路には加熱ガスを供給して、ノズル開口を通して前記電子部品に吹き付けると共に、前記レーザ光を前記電子部品に対して面状に照射して、該電子部品の全てのはんだ付け部をほぼ同時に溶融させることを特徴とするはんだ付けされた電子部品の取り外し方法。
- 前記電子部品を覆うように、前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルとを有するガス吹き付け手段を用い、前記内側ノズルを通して前記電子部品に前記加熱されたガスを吹き付け、このガスを前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通し、更に前記外側ノズルに設けたガス流出口を通して流出させる、請求項１記載のはんだ付けされた電子部品の取り外し方法。
- 前記電子部品を覆うように、前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、前記内側ノズルから前記外側ノズルの外部へ抜ける排気路とを有するガス吹き付け手段を用い、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通して前記電子部品に前記加熱されたガスを吹き付け、このガスを前記内側ノズルの内部に導入し、更に前記排気路を通して流出させる、請求項１記載のはんだ付けされた電子部品の取り外し方法。
- 前記ガスとして不活性ガス又は空気を用いる、請求項１〜３のいずれか一つに記載のはんだ付けされた電子部品の取り外し方法。
- プリント基板の複数の配線電極上にはんだ付けされている電子部品を前記プリント基板から取り外す装置において、レーザ光を所定箇所に照射するレーザ光照射手段と、加熱されたガスを所定箇所に吹き付けるガス吹き付け手段とを備え、前記レーザ光照射手段によるレーザ光の光軸が前記ガス吹き付け手段の吹き出しノズル内に配置され、前記吹き出しノズル内に、前記レーザ光が通過する開口を有する仕切壁が設けられて、レーザ光照射手段側とノズル開口側とに仕切られ、該仕切壁のレーザ光照射手段側がパージガス室とされ、該仕切壁のノズル開口側が加熱ガス供給路とされて、前記パージガス室には常温ガスを導入して前記開口を通して前記加熱ガス供給路に導入し、前記加熱ガス供給路には加熱ガスを供給して、ノズル開口を通して前記電子部品に吹き付けると共に、前記レーザ光が前記電子部品に対して面状に照射されるように構成されていることを特徴とするはんだ付けされた電子部品の取り外し装置。
- 前記ガス吹き付け手段が、前記電子部品を覆うように前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、この外側ノズルに設けたガス流出口とを備え、前記加熱されたガスが、前記内側ノズルを通して前記電子部品に吹き付けられ、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間に導入された後、前記ガス流出口を通して流出するように構成されている、請求項５記載のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置。
- 前記ガス吹き付け手段が、前記電子部品のはんだ付け部を覆うように前記プリント基板上に被せられる外側ノズルと、この外側ノズル内に配置された内側ノズルと、前記内側ノズルから前記外側ノズルの外部へ抜ける排気路とを備え、前記加熱されたガスが、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの隙間を通して前記電子部品に吹き付けられ、前記内側ノズルの内部に導入された後、前記排気路を通して流出するように構成されている、請求項５記載のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置。
- 前記ガスとして不活性ガス又は空気が用いられる、請求項５〜７のいずれか一つに記載のはんだ付けされた電子部品の取り外し装置。
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