JP4102538B2 - 電子回路基板補修方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板から実装済みの電子部品を取り外す工程と、取り外した電子部品あるいは別の電子部品をこの基板の部品取外し領域に実装する工程とを実施する電子回路基板補修方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品の取外しと再実装とを行うこの種の電子回路基板補修方法（以下、リペアという）としては、ＰＷＢ(Printed Wiring Board)等のマザー基板上における品質試験で不良が判明した電子部品を別のものと交換するために実施するものがある。ＢＧＡ(Ball Grid Array)、ＬＧＡ(Land Grid Array)、ＣＳＰ(Chip Size Package)など、いわゆるピンと呼ばれる接合電極を品質試験装置に仮接続することが困難な半導体装置では、このようにマザー基板に実装してから品質試験を行い、不良が判明した際にリペアを実施して半導体装置を交換することが多い。
【０００３】
また、マザー基板から一旦取り外した電子部品を、再びこのマザー基板上に実装するようなリペアもある。例えば、マザー基板上の品質試験で不良が疑われたものの実際には電子部品自体には異常がなかった場合などには、このような電子部品のリペアが行われる。
【０００４】
ところで、近年の半導体装置は、接合電極として、例えばＱＦＰ(Quad Flat Pack)のようにパッケージ側面からガルウイング状に突き出したリード端子を有するものよりも、例えばＬＧＡ、ＢＧＡ、ＣＳＰのようにパッケージ下面にアレイ状に配設された微小電極を有するものが主流になりつつなる。後者の半導体装置では、接合電極をパッケージ下面に設けることにより、これにガルウイング構造のような複雑な立体構造を採用する必要がなくなるため、接合電極を微小電極にすることが可能になる。そして、このことにより、パッケージを大型化することなく、Ｉ／Ｏ数を増加させることができる。
【０００５】
このような微小電極を有する半導体装置をマザー基板に実装する工程においては、半田ペースト印刷法を用いる場合がある。
例えば、微小電極として扁平電極を有するＬＧＡでは、半田ペースト印刷法によってその各微小電極上に半田突起を印刷するか、あるいはマザー基板の電極パターンとしてのパッド上に複数の半田突起を印刷する。そして、これら半田突起とパッドとを重ね合わせるようにＬＧＡをマザー基板上にマウントした後、これら半田突起中の半田粒をリフロー炉法、熱風照射、レーザー照射などによって溶融させる。更に、溶融させた半田を硬化させて上記扁平電極とマザー基板のパッドとを半田接続する。
また例えば、各接合電極がパッケージ下面から突出する突出電極（バンプ電極）となっており、この突出電極が半田ボールで形成されているＢＧＡやＣＳＰでも、マウント後におけるマザー基板上での位置ズレを軽減したり、より確実な半田接続を発揮させたりするなどの目的で、各突出電極に対応する半田突起をマザー基板のパッド上に印刷しておくことがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の半田ペースト印刷法では、例えば、マザー基板に密着せしめた孔版マスクの各孔に半田ペーストを充填した後、この孔版マスクをマザー基板から剥がす際に孔内の半田ペーストの一部を孔内壁で引きずってしまうため、どうしても各孔内に未転写の半田ペーストを残してしまう。そして、このことにより、半田突起の印刷量不足を生ずる結果、マザー基板のパッドと電子部品の接合電極との半田接合が不十分になって導通不良を引き起こすという問題があった。特に、リペアにおいては、マザー基板上の部品取外し領域の周囲に実装されている電子部品が邪魔になるなどの理由により、いわゆる印刷装置を用いることができず、半田ペーストの印刷を手作業で行うことが多い。このため、印圧や、孔版マスクをマザー基板から剥がす際の版離れ速度などを微妙に調整することができず、上述のような印刷量不足を生じ易くなる。
【０００７】
なお、これは半田ペースト印刷法に孔版マスクを用いた場合の問題であるが、凹版マスクを用いても同様の問題が生じ得る。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、半田突起の印刷量不足に起因して生ずる基板と電子部品との導通不良を低減することができる電子回路基板補修方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基板から実装済みの電子部品を取り外す取外し工程と、該基板の部品取外し領域に該電子部品あるいは別の電子部品を実装する実装工程とを実施する電子回路基板補修方法において、本体下面から突出する複数の突出電極を接合電極として有する電子部品を該基板に実装し、該実装工程で、孔版の各孔のそれぞれを該基板の電極パターン上におけるそれぞれの対応位置に合わせるように該孔版を該基板に密着せしめる密着工程と、密着せしめた孔版の各孔に半田ペーストを充填する充填工程と、電子部品を該部品取外し領域に載置して各突出電極の先端をそれぞれ該孔版の対応する孔内に挿入する載置工程と、各孔内の半田ペーストを加熱して該半田ペースト中の半田粒を溶融させる溶融工程と、溶融させた半田を冷却によって硬化させて該電極パターンと各突出電極とを半田接続する硬化工程とを実施し、該孔版として、該電極パターンの互いに独立した２つ以上の電極に対向するような形状の孔を具備するものを用い、且つ、該硬化工程にて、該孔内の半田でそれら２つ以上の電極を短絡させるように、該孔内の半田を硬化させることを特徴とするものである。
【００１９】
この電子回路基板補修方法においては、電子部品を基板上に実装する実装工程で、半田ペースト印刷法における孔版と同様の孔版を用いる。但し、孔版の各孔に半田ペーストをスキージング等によって充填した後には、従来の半田ペースト印刷法のような孔版と基板との剥離を行わず、孔版を該基板上にそのまま残しておく。次に、電子部品の本体下面から突出する各突出電極の先端をそれぞれ孔版の対応する孔内に挿入するように該電子部品を該孔版上に載置する。そして、各孔内の半田ペーストの半田粒を溶融・硬化させ、先に各孔内に挿入せしめておいた各突出電極と、基板の電極パターンとを電気的及び機械的に半田接続する。かかる構成においては、孔版と基板との剥離を行わず、該孔版の各孔に充填した半田ペースト中の半田の全量を、該基板の電極パターンと電子部品の突出電極との半田接続に寄与させているため、半田突起の印刷量不足に起因して生ずる該基板と該電子部品との導通不良を解消することができる。
また、この電子回路基板補修方法においては、電子部品の接合電極の不本意なショートを回避しながら、電極パターン内の任意の電極同士を短絡させて該電極パターンを変更することもできる。具体的には、電子部品のリペアの際に基板の電極パターンを変更する必要に迫られる場合がある。例えば、実装後に電極パターンの設計変更が生じたり、電極パターンの欠陥が見つかったりした場合などである。ところが、一般に、表面実装用の基板では電子部品と密着せしめる領域に多くの電極パターンを形成しており、この領域内に新たな配線などを追加してしまうと、例えば複数の接合電極（突出電極や扁平電極）をショートさせてしまうなどの理由から、電子部品の実装を困難にしてしまうおそれがある。そこで、本電子回路基板補修方法においては、孔版として、基板の電極パターンに含まれる互いに独立した２つ以上の電極に対向し得るような形状の孔を有するものを用いる。そして、この孔に充填した半田ペースト中の半田粒を上記溶融工程と上記硬化工程とで溶融・硬化させて、これら電極を電気的に短絡させる。かかる構成においては、電子部品の接合電極の不本意なショートを回避しながら、電極パターン内の任意の電極同士を短絡させて該電極パターンを変更することができる。なお、２つ以上の電極を短絡させるような比較的大きな半田突起は、一般に、その半田粒が溶融・硬化せしめられる際に基板上でいわゆるダレによる広がりを生じ易い。そして、このことにより、短絡不良や不本意なショートを生ずるおそれがある。しかしながら、本電子回路基板補修方法では、半田ペースト中の半田粒を孔版の孔内で溶融・硬化させることで上記ダレを回避して、これら短絡不良や不本意なショートを防止することができる。
ところで、上記実装工程で実装する電子部品としては、接合電極が例えばＬＧＡのように孔版の孔内に挿入することができない扁平電極となっているものがある。
【００２０】
そこで、請求項２の発明は、請求項１の電子回路基板補修方法において、上記接合電極として上記突出電極の代わりに本体下面に設けられた複数の扁平電極を有する電子部品を実装し、且つ、上記載置工程に先立ち、孔版又は凹版を用いた半田ペースト印刷法によって各扁平電極上に半田突起を印刷する印刷工程を実施して、該半田突起からなる上記突出電極を形成することを特徴とするものである。
【００２１】
この電子回路基板補修方法においては、上記実装工程で実装する電子部品として、本体下面に配設された複数の扁平電極を有するものを用いる。そして、孔版又は凹版を用いた半田ペースト印刷法によって各扁平電極に複数の半田突起を印刷してから上記載置工程を実施する。かかる構成においては、例えばＬＧＡのような電子部品であっても、その扁平電極上に形成した半田突起を基板上の孔版の各孔に挿入することが可能になる。よって、各扁平電極と基板の電極パターンとを半田接合して電子部品を実装することが可能になる。但し、上記請求項５の電子回路基板補修方法では、半田突起の印刷量不足に起因して生ずる基板と電子部品との導通不良を解消することができたのに対し、本電子回路基板補修方法では、扁平電極への半田突起の印刷量不足を生ずる結果、該導通不良を引き起こすという新たな問題を生ずるおそれがある。
【００２２】
そこで、請求項３の発明は、請求項２の電子回路基板補修方法において、上記印刷工程で、電子部品に密着せしめた孔版又は凹版内の半田ペーストに対して加熱による半田溶融処理と冷却による半田硬化処理とを施してから、あるいは、該半田ペーストをその半田粒の融点よりも低い温度で加熱して該半田ペースト中の溶剤を揮発させてから、該孔版又は凹版を該電子部品から剥がして上記半田突起を印刷することを特徴とするものである。
【００２３】
この電子回路基板補修方法においては、上記印刷工程で、半田溶融処理と半田硬化処理とを施してから、あるいは、半田ペーストをその半田粒の融点よりも低い温度で加熱して半田ペースト中の溶剤を揮発させてから、孔版又は凹版を電子部品から剥がすことで、電子部品への半田突起の印刷量不足が軽減される。よって、この印刷量不足に起因して生ずる新たな導通不良を低減することができる。
【００２７】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の電子回路基板補修方法において、上記印刷工程に使用する孔版又は凹版として、樹脂材料に孔又は凹部をアブレーション加工した樹脂製のものを用いることを特徴とするものである。
【００２８】
この電子回路基板補修方法においては、いわゆるプラスチックマスクなど、アブレーション加工によって孔や凹部を形成した樹脂製の孔版や凹版を上記印刷工程に用いる。かかる孔版や凹版においては、例えばメタルマスクなど、フォトリソグラフィー法やエッチング法によって加工された孔や凹部を有するものよりも、孔内壁や凹部内壁の平滑性が遥かに優れている。よって、メタルマスク等よりも、半田固形物や固化した半田ペーストと、孔内壁や凹部内壁との摩擦力が少なくなる。そして、このことにより、孔内あるいは凹部内からの半田固形物等の抜け性が向上して半田突起の印刷量不足が軽減される。但し、樹脂製の孔版や凹版は金属製のものよりも加熱による変形を生じ易いため、この変形に起因する半田突起の印刷位置不良などを引き起こすという新たな問題を生ずるおそれがある。
【００２９】
そこで、請求項５の発明は、請求項４の電子回路基板補修方法において、上記樹脂材料としてポリイミド樹脂を用いたことを特徴とするものである。
【００３０】
この電子回路基板補修方法においては、耐熱性を有するポリイミド樹脂製の孔版や凹版を用いる。かかる構成の孔版や凹版は、他の樹脂製のものに比べて加熱に伴う変形が少ない。特に、半田粒の融点である２００[℃]程度の加熱では殆ど変形しない。このため、加熱に伴う孔版や凹版の変形に起因する半田突起の印刷位置不良を低減することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明を適用した実施形態として、ＣＳＰの取外しと実装とを行う電子回路基板補修方法（以下、リペアという）について説明する前に、本発明を理解する上で参考になる参考形態のリペアについて説明する。
【００３２】
図１は参考形態に係るリペアの対象となるマザー基板を示す斜視図である。図において、ＰＷＢ等からなるマザー基板１には、ベアチップ２、ＱＦＰ３、ＣＳＰ４などの電子部品が搭載されている。このマザー基板１は、周知の品質試験法によってＣＳＰ４の動作不良が確認されたため、リペアが行われる。
【００３３】
この参考形態に係るリペアでは、実装済みのＣＳＰ４の取外し工程、半田ペースト印刷工程、載置工程であるマウント工程、溶融工程であるリフロー工程、及び硬化工程という順で作業を進める。なお、取外し工程と半田ペースト印刷工程との順序を逆にして実施してもよい。
【００３４】
図２（ａ）から（ｃ）はそれぞれ上記取外し工程の作業フローを示す説明図である。図２（ａ）の断面において、マザー基板１は電極パターンとしての複数の基板電極１ａを有し、図示しない固定手段によって金属製のステージ６上に固定されている。このマザー基板１上に搭載されたＣＳＰ４は、そのパッケージ４ａの下面にアレイ状に配設されたＩ／Ｏ用のパッド４ｂを有している。マザー基板１とＣＳＰ４とは、各基板電極１ａと各パッド４ｂとがそれぞれ半田５を介して個別に半田接続されることにより、電気的及び機械的に接続されている。このように接続されたＣＳＰ４をマザー基板１から取り外すためには、まず、各基板電極１ａと各パッド４ｂとの間に介在している半田５を溶融させて半田接続を解除しなければならない。そこで、図２（ｂ）に示すように、熱風ノズル７からＣＳＰ４の上面に向けて熱風８を吹き付けるとともに、ステージ６を図示しないヒータ等の発熱手段によって加熱することで、ＣＳＰ側と基板側との両方から半田５を加熱して溶融させる。そして、図２（ｃ）に示すような真空ピンセット８によってＣＳＰ４を上から吸い付けてマザー基板１から取り外す。取外し後には、基板に残留する半田５を半田ゴテで溶融させながらソルダーウイックに吸い取らせるなどして、マザー基板１上からきれいに除去する。
【００３５】
なお、上記基板電極１ａと上記パッド４ｂとを接続している半田５を溶融させる方法として、マザー基板１をリフロー炉に入れる方法や、レーザー照射する方法などを用いてもよい。また、半田溶融後にＣＳＰ４を取り外す手段としてクランパーなどを用いてもよい。
【００３６】
図３（ａ）から（ｃ）、及び、図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ上記半田ペースト印刷工程の作業フローを示す説明図である。図３（ａ）において、符号４は新品のＣＳＰ４を示し、この新品のＣＳＰは各パッド４ａ上にそれぞれ半田ボール４ｃが溶着された突起電極（バンプ電極）を備えている。上記半田ペースト印刷工程では、このような新品のＣＳＰ４を、まず、その下面が上側を向くように位置決め冶具９上にセットする。そして、図３（ｂ）に示すように、孔版としてのスクリーンマスク１０をＣＳＰ４に密着せしめた後、このスクリーンマスク１０の上側から、図３（ｃ）に示すようなスキージ１１を用いてスクリーンマスク１０の各孔１０ａに半田ペースト１２を充填する。この半田ペースト１２には、無数の半田微粒子と、半田溶融の際にこの半田微粒子の酸化膜を除去するフラックスとを含有させており、更に、このフラックスには樹脂成分と溶剤とを含有させている。
【００３７】
なお、上記半田ペースト印刷工程では、スクリーンマスク１０をＣＳＰ４に密着せしめるのに先立ち、このＣＳＰ４の半田ボール４ｃ上にフラックスを塗布しておくことが望ましい。本発明者らの実験によれば、このようにフラックスを塗布することで、スクリーンマスク１０の各孔１０ａの周囲部分と、半田ボール４ｃとの密着性を向上せしめ、後の半田ペースト１２の充填において各孔１０ａからの半田ペースト１２の滲み出しを抑えることができた。そして、このことにより、半田ペースト１２の滲み出しに起因して生ずる電極間のショートを大幅に低減することができた。
【００３８】
図３（ｃ）の作業を終えると、次に、図４（ａ）に示すように、スクリーンマスク１０の上側に熱風ノズル７を配備し、ここからスクリーンマスク１０に向けて熱風８を吹き付けて、各孔１０ａ内に充填した半田ペースト１２中の半田微粒子を溶融させる。そして、図４（ｂ）に示すように、熱風ノズル７を撤去した後、図示しない送風手段によってスクリーンマスク１０に向けて送風１５を当てて溶融半田を冷却・硬化させる。即ち、図４（ａ）及び（ｂ）の作業では、加熱による半田溶融処理と、冷却による半田硬化処理とを行って各孔１０ａの半田ペースト１２を半田５に変化させている。このようにして半田５を得た後には、図４（ｃ）に示すように、スクリーンマスク１０をＣＳＰ４から剥がしてＣＳＰ４の半田ボール４ｃ上に半田５からなる半田突起を印刷する。なお、溶融半田の冷却については、上記送風手段などを用いずに自然冷却を行ってもかまわない。
【００３９】
図５（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、スクリーンマスク１０の孔１０ａに充填されてから、ＣＳＰ４の半田ボール４ｃ上に印刷されるまでの半田ペースト１２の挙動を示す断面図である。上記スキージ１１によって孔１０ａに充填された半田ペースト１２は、図５（ａ）に示すように、この孔１０ａ内に充満した状態になっている。この状態で半田溶融処理によってその内部の半田微粒子が溶融せしめられると、融合によって個々の半田微粒子が一体化するとともに、半田ボール４ｃとも一体化する。また、図５（ｂ）に示すように、収縮しながら丸みを帯びるように変形する。この収縮は加熱によって内部の溶剤が揮発することによって起こり、また、変形は個々の半田微粒子が溶融して融合する際に表面張力が生ずることによって起こる。このような収縮と変形とを起こした溶融半田は、図５（ｂ）に示すように、孔内壁との接触面積が大幅に低下する。そして、冷却による半田硬化処理によって硬化・固化すると半田５になってその粘性が殆ど失われる。以上のような半田微粒子や半田ボール４ｃの一体化と、接触面積の低下と、粘性の消失との相乗作用により、孔１０ａ内の半田５は半田ペースト１２の状態のときよりも孔内壁との摩擦力を大幅に低下させ、図５（ｃ）に示すように、孔１０ａからスムーズに抜けて半田ボール４ｃ上に転写・印刷される。よって、本リペアでは、孔１０ａ内の半田ペースト１２をそのままの状態で転写・印刷する従来の半田ペースト印刷法を用いる場合とは異なり、孔１０ａからの半田の抜け性を向上せしめて半田ボール４ｃへの半田突起の印刷量不足を軽減することができる。
【００４０】
参考のため、従来の半田ペースト印刷法における半田ペースト１２の挙動を図６（ａ）及び（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように、従来の半田ペースト印刷法では、孔１０ａに粘性の高い半田ペースト１２が充填されたスクリーンマスク１０をそのままの状態でＣＳＰ４から剥がすことで、半田ペースト１２を孔内壁で引きずって孔１０ａ内に多量の半田ペースト１２を残留させていた。図６（ａ）においては、半田ボール４ｃ上に印刷された半田ペースト１２からなる半田突起の量が十分にあるように見えるが、これは半田突起の半田ペースト１２が加熱による収縮を起こしていないからであり、この半田ペーストに半田溶融処理及び半田硬化処理を施すと、図６（ｂ）に示す状態になる。図５（ｃ）と比較すると、明らかに半田突起の量が減少していることがわかる。
【００４１】
なお、参考形態に係るリペアにおいて、図５に示したように半田ボール４ｃ上に半田突起を印刷する場合には、半田ボール４ｃよりも融点の低い半田微粒子を含有する半田ペースト１２を用いることが望ましい。このような半田ペースト１２を用いることで、半田ペースト印刷工程において、図５（ｂ）に示したように半田ペースト１２の半田微粒子のみを溶融させ、半田ボール４ｃの溶融によるダレを回避することができるからである。
【００４２】
ところで、本発明者は鋭意研究により、図５（ｂ）において、半田５と孔１０ａの内壁との間には、半田ペースト１２の半田フラックスの固形成分が固化した状態で介在しており、場合によっては半田５と該内壁との接着を助長してしまうことを見出した。このように半田フラックスの固形成分を介在させても、スクリーンマスク１０のように比較的厚みの小さいものを用いる場合には、大きな問題とはならない。しかし、比較的厚みの大きいスクリーンマスク１０を用いると、半田５と内壁との接触面積が大きくなることに起因して、上記固形成分による半田５と内壁との接着力が、半田５と半田ボール４ｃとの固着力を上回って半田印刷量不足を生ずるおそれがある。そこで、参考形態に係るリペアにおいては、スクリーンマスク１０をＣＳＰ４から剥がす前に、各孔１０ａの内部に上記固形成分を溶融させ得るイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶媒を充填しておくことが望ましい。かかる有機溶媒を各孔１０ａに充填することで、孔１０ａの内壁や半田５に固着した上記固形成分をこの有機溶媒に溶融せしめ、固形成分による内壁と半田５との接着を解除することができるからである。
【００４３】
図７（ａ）から（ｃ）、及び図８は、それぞれ上記マウント工程の作業フローを示す説明図である。このマウント工程では、まず、図７（ａ）に示すように、上記位置決め冶具９の上に別の位置決め冶具１６をその開口が下側を向くようにして重ねた後、これら冶具の上下を反転させる。すると、図７（ｂ）に示すように、ＣＳＰ４がこの別の位置決め冶具１６上に、下面（半田ボール面）を下側に向けてセットされる。このようにしてＣＳＰ４を別の位置決め冶具１６上にセットした後には、図７（ｃ）に示すように、部品吸着ノズル１７をこのＣＳＰ４の上面に当てて引き上げる。そして、これによってＣＳＰを吸着ノズル１７にセットする。次いで、図８に示すように、図中左右方向にスライド移動するＸテーブル２０上で、図中奥行き方向にスライド移動するＹテーブル２１上に、先に上記取外し工程を済ませておいたマザー基板１を固定する。そして、部品吸着ノズル１７にセットしたＣＳＰ４と、マザー基板１との間に光学監視装置１８を介在させ、この光学監視装置１８のモニタ１９に映し出される映像を見ながら、上記Ｘテーブル２０やＹテーブル２１をスライド移動させて、ＣＳＰ４の各半田ボール４ｃの直下にマザー基板１の各基板電極１ａをポジショニングさせるように位置合わせする。なお、上記光学監視装置１８は、その上側にあるＣＳＰ４の平面像と、その直下にあるマザー基板１の平面像とを、これらの平面的な相対位置が現実のものと同一になるように合成して上記モニタ１９に映し出すようになっている。このようにして映し出される映像を見ながら位置合わせを行った後には、光学監視装置１８を撤去して部品吸着ノズル１７をゆっくりと垂直に降下させ、ＣＳＰ４をマザー基板１にソフトタッチさせる。そして、バキューム機能の停止によって部品吸着ノズル１７からＣＳＰ４を離してマザー基板１上にマウントする。
【００４４】
なお、このマウント工程においては、マウントに先立ち、ハケやノズル等によって半田突起あるいは基板電極１ａの少なくとも一方にフラックスを塗布しておくことが望ましい（後述の各変形例や実施形態も同様）。このようにフラックスを塗布することで半田突起と基板電極１ａとの摩擦力を高め、マウント後の両者の位置ズレを軽減することができるからである。また、フラックスの代わりに半田ペースト１２を塗布することは、不本意なショートを生ずるおそれがあるので避けた方がよい。
【００４５】
このようにして新品のＣＳＰ４をマザー基板１上の部品取外し領域にマウントした後には、リフロー工程を実施して、マザー基板１の基板電極１ａとＣＳＰ４のパッド４ｂとの間に介在する半田ボール４ｃ及び半田５を溶融・融合させる。次いで、硬化工程の実施によって溶融半田を硬化させて、マザー基板１の基板電極１ａとＣＳＰ４のパッド４ｂとを半田接続する。この半田接続により、マザー基板１の部品取外し領域に新たなＣＳＰ４が実装される。なお、上記リフロー工程における作業は図２（ｂ）に示した作業と同様であり、上記硬化工程における作業は図４（ｂ）に示した作業と同様であるので、それぞれ説明を省略する。
【００４６】
半田ペースト印刷工程には、エキシマレーザー等を用いたアブレーション加工によって孔１０ａを形成したいわゆるプラスチックマスクを用いることが望ましい。かかるプラスチックマスクでは、フォトリソグラフィー法やエッチング法によって加工された孔１０ａを有するメタルマスク等よりも、孔内壁の平滑性が遥かに優れており、孔１０ａ内からの半田５の抜け性をより向上せしめることができるからである。
【００４７】
また、このプラスチックマスクに用いる樹脂材料としては、ポリイミド樹脂を用いることが望ましい。耐熱性のポリイミド樹脂からなるプラスチックマスクは、他の樹脂製のものに比べて加熱に伴う変形が少なく、加熱による変形に起因する半田突起の印刷位置不良を低減することができるからである。
【００４８】
次に、参考形態のリペアの各変形例について説明する。
[変形例１]
図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本変形例１のリペアにおける作業フローの一部を示す断面図である。本リペアでは、上記印刷工程において、半田ペースト１２中の半田微粒子を溶融させる代わりに、半田ペースト１２を該半田微粒子の融点よりも低い温度で加熱してその内部の溶剤を揮発させる。そして、この揮発により、半田ペースト１２の少なくとも外側部分（孔１０ａの開口から露出している部分、及び孔内壁との接触部分）を固化させる。このように溶剤を揮発させると、図９（ａ）に示すように、半田ペースト１２が僅かに収縮する。このように収縮した状態でスクリーンマスク１０をＣＳＰ４から剥がした場合にも、図９（ｂ）に示すように、半田ペースト１２を孔１０ａからスムーズに離脱させて半田ボール４ｃ上に転写・印刷することができる。よって、本リペアでも、孔１０ａ内の半田ペースト１２をそのままの状態で転写・印刷する従来の半田ペースト印刷法を用いる場合とは異なり、孔１０ａからの半田ペースト１２の抜け性を向上せしめて半田ボール４ｃへの半田突起の印刷量不足を軽減することができる。このように半田ペースト１２の抜け性を向上せしめ得る原因は次のように考えられる。即ち、半田ペースト１２の少なくとも外側部分を固化させることにより、該外側部分と孔内壁との粘着性を低下させていることが関与していると考えられる。
【００４９】
孔１０ａ内でその外側部分を固化させた半田ペースト１２は、図５（ｂ）に示した溶融半田とは異なり、個々の半田微粒子を融合させておらず、融合の際の表面張力に起因する形状変化を生じていない。このため、転写・印刷後の半田突起は、図９（ｂ）に示したように、その先端部分の丸みが図５（ｂ）のものよりも軽減される。このため、後のマウント工程において、マザー基板１の基板電極１ａとの接触面積が広くなる。また、その全体を固化させておらず、完全な半田に変化していないため、良好な弾力性を発揮することができる。これらの結果、上記リフロー工程及び硬化工程において、より確実に基板電極１ａに接触しながら溶融・硬化して、基板電極１ａとパッド４ｂとの半田接続不良（導通不良）を良好に抑えることができる。
【００５０】
図１０（ａ）はＣＳＰ４の半田ボール４ｃ上に転写・印刷した半田ペースト１２からなる半田突起と、マザー基板１の基板電極１ａとの接触状態を示す断面図である。図示のように、この半田突起は、上記マウント工程において基板電極１ａと良好に密着する。これに対し、参考形態に係るリペアで半田ボール４ｃ上に転写印刷した半田５からなる半田突起は、図１０（ｂ）に示すように、その先端の丸みによって基板電極１ａとの接触面積が小さくなる。
【００５１】
[変形例２]
図１１（ａ）から（ｃ）は、それぞれ本変形例２のリペアにおける作業フローの一部を示す断面図である。本リペアでは、半田突起をＣＳＰ４の半田ボール４ｃ上にではなく、マザー基板１の部品取外し領域の電極パターン（基板電極１ａ）上に印刷する。具体的には、図１１（ａ）に示すように、マザー基板１の部品取外し領域にスクリーンマスク１０を密着させた後、スキージ１１によってこのスクリーンマスク１０の各孔１０ａに半田ペースト１２を充填する。そして、図４（ａ）及び（ｂ）に示した作業と同様の作業によって各孔１０ａ内の半田ペースト１２に半田溶融処理及び半田硬化処理を施した後、スクリーンマスク１０をマザー基板１から剥がして図１１（ｂ）に示すような半田５からなる半田突起を印刷する。このような印刷においても、半田ペースト１２ではなく固化変性した半田５を転写・印刷することで、基板電極１ａへの半田突起の印刷量不足を軽減することができる。
【００５２】
半田突起を印刷した後には、図１１（ｃ）に示すように、マザー基板１上にＣＳＰ４をマウントした後、上記リフロー工程と上記硬化工程とを実施すればよい。
【００５３】
なお、本発明者らの実験によれば、本変形例２のリペアにおいても、印刷工程でスクリーンマスク１０をマザー基板１に密着せしめるのに先立ち、このマザー基板１の基板電極１ａ上に予めフラックスを塗布しておくことで、半田ペースト１２の滲み出しに起因して生ずる電極間のショートを大幅に低減することができた。従って、マザー基板１の基板電極１ａ上に予めフラックスを塗布してから、スクリーンマスク１０をマザー基板１に密着せしめることが望ましい。
【００５４】
次に、本発明を適用した実施形態のリペアについて説明する。なお、本リペアにおける基本的な作業フローについては、上記参考形態のリペアにおける作業フローと同様であるので、ここでは特徴的な作業フローについてのみ説明する。
【００５５】
図１２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ本実施形態のリペアにおける作業フローの一部を示す断面図である。本リペアにおいては、上記変形例２のリペアと同様に、既に取外し工程を済ませたマザー基板１の部品取外し領域にスクリーンマスク１０を密着させる。但し、このスクリーンマスク１０は、図１１（ａ）に示したような端部に枠を設けたものではなく、このような枠を設けていないシート状のものを使用する。そして、このスクリーンマスク１０の各孔１０ａに、スキージ等によって半田ペースト１２を充填する（充填工程）。次いで、図１２（ｂ）に示すように、ＣＳＰ４の各ボール電極４ｃの先端をそれぞれ対応する孔１０ａに挿入するように、ＣＳＰ４をスクリーンマスク１０上にマウントする（載置工程）。そして、溶融工程及び硬化工程の実施によって各ボール電極４ｃと各基板電極１ａとを半田接続して、図１２（ｃ）に示すように、スクリーンマスク１０を所謂はめ殺しの状態にする。
【００５６】
このようなリペアでは、スクリーンマスク１０とマザー基板１との剥離を行わず、スクリーンマスク１０の各孔１０ａに充填した半田ペースト１２中の半田微粒子の全量を、マザー基板１の基板電極１ａとＣＳＰ４の半田ボール４ｃとの半田接続に寄与させている。このため、半田突起の印刷量不足に起因して生ずる基板電極１ａとパッド４ｂとの半田接続不良を解消することができる。なお、ＣＳＰ４のようにパッド４ｂと半田ボール４ｃとからなる突出電極を備えておらず、パッド４ｂのみを備えるＬＧＡをリペアする場合には、上記参考形態で説明した半田ペースト印刷工程によって予めパッド４ｂに半田突起を印刷しておけばよい。
【００５７】
図１３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第２実施形態の変形例のリペアにおける作業フローの一部を示す断面図である。このリペアでは、図１３（ａ）に示すように、複数の基板電極１ａに対向するような横長の孔を設けたスクリーンマスク１０を使用することで、図１２（ｂ）に示すように、これら複数の基板電極１ａを短絡させることができる。そして、この短絡により、マザー基板１の電極パターンを変更することができる。なお、本リペアでは、上記充填工程に先立って図１２の各図に示すような金属製のリード部材を孔１０ａ内に投入しておくと、上記複数の基板電極１ａをより確実に短絡せしめることができる。
【００５８】
なお、この変形例のリペアでは、マザー基板１の部品取外し領域よりも大きいサイズのスクリーンマスク１０を用い、ＣＳＰ４の直下の基板電極１ａではなく、ＣＳＰ４の周囲にある基板電極１ａを短絡させるように、このスクリーンマスク１０に専用の孔１０ａを設けてもよい。
【００５９】
また、この変形例のリペアにおいても、印刷工程でスクリーンマスク１０をマザー基板１に密着せしめるのに先立ち、このマザー基板１の基板電極１ａ上に予めフラックスを塗布しておくことが望ましい。
【００６０】
以上、実施形態及び変形例において、ＣＳＰ４を交換するリペアについて説明したが、ＢＧＡ、ＬＧＡ、ＱＦＰ、ＬＳＩ、ベアチップなど、他の電子部品を取外し／実装するリペアにも本発明の適用が可能であることは言うまでもない。
【００６１】
また、印刷工程でスクリーンマスクを用いるリペアについて説明したが、各凹部に半田ペーストを充填した凹版をマザー基板や電子部品に密着させる印刷工程を実施するリペアにも本発明の適用が可能である。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、半田突起の印刷量不足に起因して生ずる基板と電子部品との導通不良を解消することができるという優れた効果がある。更には、電子部品の接合電極の不本意なショートを回避しながら、基板電極パターン内の任意の電極同士を短絡させて該電極パターンを変更することができるという優れた効果もある。
【００６５】
請求項２の発明によれば、突起電極の代わりに扁平電極を有する電子部品であっても、この扁平電極と基板の電極パターンとを半田接合して該電子部品を該基板に実装することができるという優れた効果がある。
【００６６】
請求項３の発明によれば、上記請求項６の発明で生ずる新たな導通不良を低減することができるという優れた効果がある。
【００６８】
請求項４の発明によれば、フォトリソグラフィー法やエッチング法によって加工した孔版や凹版を用いる場合よりも、半田突起の印刷量不足を軽減するので、この印刷量不足に起因して生ずる基板と電子部品との導通不良をより確実に低減することができるという優れた効果がある。
【００６９】
請求項５の発明によれば、加熱に伴う孔版や凹版の変形に起因する半田突起の印刷位置不良を低減することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考形態に係るリペアの補修対象となるマザー基板を示す斜視図。
【図２】 （ａ）から（ｃ）はそれぞれ同リペアの取外し工程の作業フローを示す説明図。
【図３】 （ａ）から（ｃ）は、それぞれ同リペアの半田ペースト印刷工程の作業フローを示す説明図。
【図４】 （ａ）から（ｃ）は、それぞれ同作業フローの続きのフローを示す説明図。
【図５】 （ａ）から（ｃ）は、それぞれ同リペアにおいて、スクリーンマスクの孔に充填されてから、ＣＳＰの半田ボール上に印刷されるまでの半田ペーストの挙動を示す断面図。
【図６】 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ従来の半田ペースト印刷法における半田ペーストの挙動を示す断面図。
【図７】 （ａ）から（ｃ）は、それぞれ同リペアのマウント工程の作業フローを示す説明図。
【図８】 同作業フローの続きのフローを示す説明図。
【図９】 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ変形例１のリペアにおける作業フローの一部を示す断面図。
【図１０】 （ａ）は、同リペアにおける半田突起と基板電極との接触状態を示す断面図。
（ｂ）は、参考形態のリペアにおける半田突起と基板電極との接触状態を示す断面図。
【図１１】 （ａ）から（ｃ）は、それぞれ変形例２のリペアにおける作業フローの一部を示す断面図。
【図１２】 （ａ）から（ｃ）は、それぞれ実施形態のリペアにおける作業フローの一部を示す断面図。
【図１３】 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施形態の変形例のリペアにおける作業フローの一部を示す断面図。
【符号の説明】
１：マザー基板
１ａ：基板電極
２：ベアチップ
３：ＱＦＰ
４：ＣＳＰ
４ａ：パッケージ
４ｂ：パッド
４ｃ：半田ボール
５：半田
６：ステージ
７：熱風ノズル
８：熱風
９：位置決め冶具
１０：スクリーンマスク
１１：スキージ
１２：半田ペースト
１２ａ：半田ペースト（固化済み）
１５：送風
１６：位置決め冶具
１７：部品吸着ノズル
１８：光学監視装置
１９：モニタ
２０：Ｘテーブル
２１：Ｙテーブル

Claims (5)

1. 基板から実装済みの電子部品を取り外す取外し工程と、該基板の部品取外し領域に該電子部品あるいは別の電子部品を実装する実装工程とを実施する電子回路基板補修方法において、
   本体下面から突出する複数の突出電極を接合電極として有する電子部品を該基板に実装し、
   該実装工程で、孔版の各孔のそれぞれを該基板の電極パターン上におけるそれぞれの対応位置に合わせるように該孔版を該基板に密着せしめる密着工程と、密着せしめた孔版の各孔に半田ペーストを充填する充填工程と、電子部品を該部品取外し領域に載置して各突出電極の先端をそれぞれ該孔版の対応する孔内に挿入する載置工程と、各孔内の半田ペーストを加熱して該半田ペースト中の半田粒を溶融させる溶融工程と、溶融させた半田を冷却によって硬化させて該電極パターンと各突出電極とを半田接続する硬化工程とを実施し、
   該孔版として、該電極パターンの互いに独立した２つ以上の電極に対向するような形状の孔を具備するものを用い、
   且つ、該硬化工程にて、該孔内の半田でそれら２つ以上の電極を短絡させるように、該孔内の半田を硬化させることを特徴とする電子回路基板補修方法。
2. 請求項１の電子回路基板補修方法において、
   上記接合電極として上記突出電極の代わりに本体下面に設けられた複数の扁平電極を有する電子部品を実装し、且つ、上記載置工程に先立ち、孔版又は凹版を用いた半田ペースト印刷法によって各扁平電極上に半田突起を印刷する印刷工程を実施して、該半田突起からなる上記突出電極を形成することを特徴とする電子回路基板補修方法。
3. 請求項２の電子回路基板補修方法において、
   上記印刷工程で、電子部品に密着せしめた孔版又は凹版内の半田ペーストに対して加熱による半田溶融処理と冷却による半田硬化処理とを施してから、あるいは、該半田ペーストをその半田粒の融点よりも低い温度で加熱して該半田ペースト中の溶剤を揮発させてから、該孔版又は凹版を該電子部品から剥がして上記半田突起を印刷することを特徴とする電子回路基板補修方法。
4. 請求項１、２又は３の電子回路基板補修方法において、
   上記印刷工程に使用する孔版又は凹版として、樹脂材料に孔又は凹部をアブレーション加工した樹脂製のものを用いることを特徴とする電子回路基板補修方法。
5. 請求項４の電子回路基板補修方法において、
   上記樹脂材料としてポリイミド樹脂を用いたことを特徴とする電子回路基板補修方法。

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