JP4336967B2 - 洗浄用パッケージパレット、これを備えた洗浄装置、及び洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は洗浄用パッケージパレット、これを備えた洗浄装置、及び洗浄方法に関し、詳しくは、電子部品、精密部品などを洗浄する洗浄用パッケージパレット、これを備えた洗浄装置、及びこの装置を用いた洗浄方法に関する。

電子部品の実装技術の進展は目覚ましく、益々高密度化、高品位化が進んでおり、なかでも低コストで高密度、高品質な実装が可能なフリップチップ実装方式の採用が増えている。同時に、このフリップチップ実装されたパッケージの洗浄も、実装技術の高密度、高品質化が進むにつれて、高度な精密性が要求される。つまり、高密度にハンダ処理された基板と当該チップとの隙間に存在するフラックスを確実に除去する必要がある。

かかる洗浄処理は、一般に洗浄剤による洗浄工程、リンス処理工程、乾燥工程などを経て行われる。洗浄剤としては、通常、各種界面活性剤やグリコールエーテル系化合物などを有する水系洗浄剤や準水系洗浄剤（含水率が数重量％程度のもの）が多く用いられる。特に、これら洗浄剤で鉛含有量が多い高融点ハンダを洗浄する場合、乾燥後にバンプの短絡状態を引き起こす可能性がある。もっとも、これに代えて、非水系の洗浄剤、例えば、炭化水素系有機溶剤や塩素系溶剤などを用いることが考えられるが、フラックス中のイオン残渣を十分に除去できず、洗浄能力に問題がある。

そこで、本出願人は、これら問題点を改善可能な洗浄剤および洗浄方法を開発する（特許文献１）と共に、この洗浄方法に相応しい洗浄装置として、直通式洗浄装置を発明した（特許文献２）。

この直通式洗浄装置は、洗浄剤の循環ライン中に組み込まれている洗浄塔内に、遊挿状態で収容設置されて、胴部通液孔がなく底部にのみ通液孔を有する被洗浄物収納用の縦形容筒を有する構造を備えている。その内部に、フリップチップ実装物などの被洗浄物を互いに接触しないようにして、その複数個をパッケージパレットＰ０に装着した後、パッケージパレットＰ０を僅かな隙間を形成して複数個を重ね合わせ、取り扱い易いように全体をバンドＢ等で締結してから、図４に示すように、縦形容筒７内に収納する。そして、縦形容筒７内に洗浄剤を強制流通させて、被洗浄物を洗浄するようになっている。このパッケージパレットの寸法などは、ＪＥＤＥＣ（合同電子デバイス委員会）規格に定められている。
特開平１０−４６１９８号公報 特開平７−３２８５６５号公報

しかしながら、従来のパッケージパレットＰ０は、図５に示すように、被洗浄物に対する洗浄液の流路の構成が悪く、洗浄効率は必ずしも良くないという問題がある。

すなわち、このパッケージパレットＰ０は、角形をした被洗浄物を嵌め込み装着する４箇所のコーナー突起Ｐ１が形成されていると共に、パッケージパレットＰ０間に送給された洗浄液は側部のスリットＰ２から侵入して、被洗浄物の装着裏面側に形成された多数の貫通孔Ｐ３から排出するため、送給された洗浄液の多くが被洗浄物に接触することなく、短い時間で貫通孔Ｐ３から排出され、洗浄液の送給量の割りには、洗浄に寄与する洗浄液の量が少なく、洗浄効率は必ずしも良好とは言えないものであった。のみならず、このパッケージパレットＰ０はポリプロピレン、あるいはポリプロピレンにポリエチレンを混合した樹脂製であるため、６０℃以上の溶剤中への浸漬や７０℃以上の熱風乾燥に繰り返し曝らされる環境条件においては、変形する、あるいはクラックが発生するといった事態が発生し、耐久性に問題があり、改善が要請されていた。

そこで、本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、送給された洗浄液が有効に被洗浄物に接触し易くして、洗浄効率を一層向上可能にする洗浄用パッケージパレット、これを備えた洗浄装置、及びこれを用いた洗浄方法を提供することを第１の目的とし、更には、６０℃以上の溶剤中への浸漬や７０℃以上の熱風乾燥に繰り返し曝らされる環境条件においても、長期の使用に耐え、十分な耐久性を有する洗浄用パッケージパレット、これを備えた洗浄装置、及びこれを用いた洗浄方法を提供することを第２の目的とする。

上記課題は請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る洗浄用パッケージパレットの特徴構成は、耐熱、耐溶剤性の樹脂製であって、被洗浄物を載置可能な複数の載置面が矩形状に配置された洗浄用パッケージパレットであって、前記載置面の周囲箇所に前記被洗浄物の移動を阻止可能に設けられた突起物と、前記矩形の長手方向両側周縁部に形成された縦壁とを有し、前記被洗浄物を前記載置面に載置した洗浄用パッケージパレットを複数積層した状態において、洗浄剤は洗浄用パッケージパレット間の隙間を前記長手方向に通流されて、前記被洗浄物の表面が洗浄され、前記縦壁は、別の洗浄用パッケージパレットの裏面側に嵌合され、側面での洗浄剤の出入りが生じないことにある。

この構成によれば、被洗浄物を載置して互いに積層した積層体を、洗浄装置に装着して洗浄する際、洗浄剤の流路は被洗浄物の表面を通る上下方向にのみ形成されるので、洗浄剤が被洗浄物に接触することなく排出されることを極力防止でき、洗浄効率を著しく高めることができる。

その結果、送給された洗浄液が有効に被洗浄物に接触し易くして、洗浄効率を一層向上可能にする洗浄用パッケージパレットを提供することができた。

前記洗浄剤が通流される通流流路の出入り口を上下にした場合、前記載置面の周囲箇所に形成されている前記突起物の内、少なくとも下方側に位置する突起物近傍に貫通孔が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、液切り、乾燥処理を行う場合に、洗浄剤やリンス用液体などが最も滞留し易い、下方に位置する突起物近傍に、貫通孔が形成されているため、この貫通孔から残存した洗浄剤やリンス用液体を容易に排除することができる。

ポリアミドイミド樹脂を射出成形として製造されていることが好ましい。

この構成によれば、６０℃以上の溶剤中への浸漬や７０℃以上の熱風乾燥に繰り返し曝らされる環境条件において、一層長期の使用に耐えることができる。

また、本発明に係る洗浄装置の特徴構成は、洗浄剤を貯留した液槽と、この液槽から洗浄剤を送り出す送液手段と、被洗浄物を装着した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄用パッケージパレットを前記洗浄剤により洗浄する洗浄塔と、この洗浄塔からの洗浄残液を再度液槽に戻す循環経路とを有することにある。

この構成によれば、送給された洗浄液が有効に被洗浄物に接触し易くして、洗浄効率を一層向上可能にする洗浄装置を提供できる。更には、６０℃以上の溶剤中への浸漬や７０℃以上の熱風乾燥に繰り返し曝らされる環境条件においても、長期の使用に耐え、十分な耐久性を有する洗浄用パッケージパレットを備えた洗浄装置を提供することができる。

更に又、洗浄方法の特徴構成は、被洗浄物を装着した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄用パッケージパレットの複数枚を積層し、これを洗浄塔内に配置された縦形容筒に挿入し、この縦形容筒内に洗浄剤を送り出すと共に、循環経路を通して前記洗浄剤を強制循環させることにより、前記洗浄用パッケージパレットに装着された被洗浄物を洗浄することにある。

この構成によれば、送給された洗浄液が有効に被洗浄物に接触し易くして、洗浄効率を一層向上可能にする洗浄用パッケージパレットを用いた洗浄方法を提供することができる。更には、６０℃以上の溶剤中への浸漬や７０℃以上の熱風乾燥に繰り返し曝らされる環境条件においても、長期の使用に耐え、十分な耐久性を有する洗浄用パッケージパレットを用いた洗浄方法を提供することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る洗浄用パッケージパレット（以下、パレットということがある）を備えた洗浄装置の概略全体構成を示す。

この洗浄装置は、洗浄剤２を貯留した液槽１と、液槽１内に形成されている液出口１ａから洗浄剤２を送り出す送液手段の１種である送液ポンプ５と、被洗浄物の１種であるフリップチップ実装物を多数装着した、後述するパレットＰを束ねて収納した縦形容筒７を洗浄剤２により洗浄する洗浄塔４と、この洗浄塔４からの洗浄残液を再度液槽１の液戻り口１ｂに戻す循環経路３と、等を備えて構成されている。

洗浄塔４内には、胴部通液孔が設けられておらず、底部にのみ通液孔を有するパレットＰ収納用の縦形容筒７が遊挿状態で収納されている。つまり、縦形容筒７はフランジ部８を有していて、このフランジ部８が、洗浄塔４の内周面の上端から内方に向けて突出している環状部材９に係合され、懸架されて遊挿状態となっている。縦形容筒７の断面は、丸形でもよく角形でもよく、束ねたパレットＰを収納できるものであればよい。パレットＰの数は、縦形容筒７に収納可能であればよく、多数個を束ねても、洗浄能力が低下することはない。また、図１では、洗浄塔４内に縦形容筒７が１個のみ収納されている例を示すが、その個数は特に限定なく、仕様に応じて適宜変更可能である。

縦形容筒７のフランジ部８と環状部材９とは、面接触シール部１０を形成しており、この面接触シール部１０を境として、洗浄塔４は上室４ａと下室４ｂとに区画されている。

上記循環経路３を通して、洗浄塔４内に配置された縦形容筒７のフリップチップ実装物を洗浄するには、送液ポンプ５を作動して、液槽１内の洗浄剤２を送り出し、強制循環させるのであるが、その際、バルブＶ１，Ｖ２を開状態とし、バルブＶ３〜Ｖ５を閉鎖する。

更に、本実施形態の洗浄装置は、フリップチップ実装物を液切りし、乾燥するため、循環経路３の途中から分岐する風または熱風供給ライン１１と排気ライン１２とを、夫々循環経路３の往路３ａと復路３ｂとに設けている。風または熱風供給ライン１１には、送風機１３とその下流側にヒーター１４とを備えている。もっとも、送風機１３はヒーター１４の下流側に設けてもよく、排気ライン１２に設けられている気液分離装置１５の下流側に設けてもよい。

乾燥時には、風または熱風が、バルブＶ１，Ｖ３の切り換え操作により、供給ライン１１を通して洗浄塔４の上室ａに導入され、更に縦形容筒７の下端から入り、フリップチップ実装物を液切り及び乾燥と付着洗浄剤の剥離が行われる。また、排気ライン１２に設けられている気液分離装置１５の下流側に真空装置を設けて、液切り及び乾燥処理を減圧状態で行うこともできる。

風または熱風は、その後、排気ライン１２を通して気液分離装置１５に送られ、分離された液体は返送ライン１６を通ってバルブＶ６の開状態により液槽１に戻され、気体は大気に放出される。洗浄を終えると、送液ポンプ５を停止して洗浄剤２の循環を止め、バルブＶ１，Ｖ２を閉鎖すると共に、バルブＶ３〜Ｖ５を開いて、洗浄塔４、縦形容筒７の洗浄残液を返送ライン６を通して液槽１に戻す。

また、図番１７は洗浄塔４の上蓋である。また、循環経路３ａの途中に、汚染した洗浄液を浄化するフィルター装置１９を接続してもよい。

次に、上記洗浄装置に用いるパレットＰについて説明する。このパレットＰを積層した状態の正面構造を図２に、１枚のパレットＰの平面構造を図３に示す。このパレットＰは、従来技術と異なり、ポリアミドイミド樹脂製であり、耐熱性、耐溶剤性、強度に優れるため、６０℃以上の溶剤中への浸漬や７０℃以上の熱風乾燥に繰り返し曝らされる環境条件においても、長期の使用に耐え、十分な耐久性がある。しかも、射出成形可能であり、高い生産性を維持できるので、製造コストはそれほど高くなく、耐久性を考慮すれば割安となるものである。

図２、３に示すパレットＰは、フリップチップ実装物Ｆが２４枚装着されるようになっており、各フリップチップ実装物Ｆは４隅に設けられた突起物であるコーナー突起Ｐ１に囲まれた載置面２０に対して、基板配線が形成された面（表面）を上方に向けて装着される。フリップチップ実装物Ｆが装着されたパレットＰは、その複数枚（通常、２５〜４０枚程度。内、１枚は外蓋）が図２に示すように重ねられると共に、バンド等の締結具を用いて束ねられ、縦形容筒７内に懸架、挿入される。洗浄剤２は、束ねられたパレットＰ間の隙間Ｓ（通常、約２０〜１００μｍ）に対して上方から送給され下方に向けて排出されるようになっており、側面には縦壁Ｐ４が形成されていることから、側面での洗浄剤の出入りは生じない。縦壁Ｐ４は、パレットＰが積層されと、図２に示すように、パレットＰの裏面側に嵌合されて、結局、隙間Ｓは、パレットＰの積層体の長手方向を上下にして縦形容筒７内に懸架、挿入された場合に、上下方向にのみ形成されることになる。

従って、洗浄剤の流路は、従来技術の場合と異なり、使用時には上下方向の一方向に通流され、送給された洗浄液は確実にフリップチップ実装物Ｆの表面の洗浄に寄与することになり、洗浄剤の通流に無駄がなく、洗浄効率は大きく向上することになる。

なお、載置面２０には、その各隅部近傍に貫通孔Ｐ３が４個穿たれているが、これは洗浄を終了した後の当該洗浄液の液切りの際、引き続くリンス処理を終了した後の当該リンス液の液切りの際、またはこれら液切りの後の乾燥の際に、滞留し易い隅部での洗浄剤やリンス用液体などの残存を排除し易くしたものであり、洗浄中の洗浄剤の排出を目的としたものではない。貫通孔Ｐ３は、通常、その径は２〜５ｍｍ程度が好ましい。

貫通孔Ｐ３は、４隅のコーナー突起Ｐ１の内、下方に位置するコーナー突起Ｐ１の２隅近傍に２個設けられていればよいが、本実施形態のように４隅に設けておくと、パレットＰを上下いずれにも使用できるので、作業性に優れる。このように、本実施形態のパレットＰは、従来技術のパレットと異なり、貫通孔Ｐ３の数は著しく少いため、ここからの洗浄剤の排出は少なく、洗浄効率を低下させることはほとんどない。

図３に示すパレット（長辺約３１７ｍｍ、短辺約１３７ｍｍ、４個の貫通孔は約３ｍｍ径）を３０枚（１枚当たり、約３３ｍｍ角のフリップチップ実装物を２４個装着。形成された隙間は約２ｍｍ）積層すると共に、これをバンドで束ねて、図１に示す縦形容筒に懸架・挿入して洗浄した。洗浄剤としては、準水系のもの（グリコールエーテル系溶剤、水及び必要により界面活性剤からなり、含水率が５重量％程度のもの）を用い、約０．１Ｍｐａ流体圧で約１０分流通させた。その後、リンス液（純水）でリンス処理すると共に乾燥（８０℃で１０分間）させた。このように処理したフリップチップ実装物のいずれも、バンプ周りにフラックス残渣は認められなかった。

これは、従来の技術での洗浄に約３０分程度要していたことに比べて、洗浄時間が１／３程度に短縮でき、本実施形態のパレットを用いると洗浄効率が高いことがわかる。
〔別実施の形態〕
（１）本発明に係るパレットは、使用する洗浄剤として水系、準水系、非水系（溶剤系）など各種洗浄剤に適用できる。
（２）上記実施形態では、パレットの材質としてポリアミドイミド樹脂製のものを例に挙げて説明したが、これと同程度の耐熱性、耐溶剤性、強度があれば、他の材質のものを用いてもよい。
（３）上記実施形態では、突起物として、長手方向側面部近傍の略Ｌ形、短辺方向側面部中央の略Ｔ字形、中央部の略＋形に形成した例を示したが、もとより突起物自体の形状はこれに限定されるものではなく、洗浄の際に装着された被洗浄物の移動を防止可能であれば、棒状突起、帯状突起など種々の形状のものを採用できる。
（４）突起物近傍に穿たれた貫通孔の形状も、図３に示した丸形に限定されるものではなく、残存液体を排除可能であれば種々の形状のものを採用でき、また、貫通孔の数は多くする必要はないものの、サイズを考慮して適宜変更可能である。

本発明の一実施形態に係る洗浄用パッケージパレットを備えた洗浄装置の概略全体構成図 本発明の一実施形態に係る洗浄用パッケージパレットを重ね合わせた状態を示す正面図 図２の洗浄用パッケージパレットの平面図 パッケージパレットを容筒内に収納する状態を説明する斜視図 従来技術のパッケージパレットの部分平面図

符号の説明

１ 液槽
１ａ 液出口
１ｂ 液戻り口
２ 洗浄剤
３ 循環経路
３ａ 往路
３ｂ 復路
４ 洗浄塔
４ａ 上室
４ｂ 下室
５ 送液手段
６ 返送ライン
７ 縦形容筒
８ フランジ部
９ 環状部材
１０ 面接触シール部
１１ 熱風供給ライン
１２ 排気ライン
１３ 送風機
１４ ヒーター
１５ 気液分離装置
１６ 返送ライン
１７ 上蓋
１９ フィルター装置
２０ 載置面
Ｂ バンド
Ｆ 被洗浄物
Ｐ，Ｐ０ パッケージパレット
Ｐ１ 突起物
Ｐ２ スリット
Ｐ３ 貫通孔
Ｐ４ 縦壁
Ｓ 隙間
Ｖ１〜Ｖ６ バルブ

Claims (5)

1. 被洗浄物を載置可能な複数の載置面が矩形状に配置された洗浄用パッケージパレットであって、
   前記載置面の周囲箇所に前記被洗浄物の移動を阻止可能に設けられた突起物と、
   前記矩形の長手方向両側周縁部に形成された縦壁とを有し、
   前記被洗浄物を前記載置面に載置した洗浄用パッケージパレットを複数積層した状態において、洗浄剤は洗浄用パッケージパレット間の隙間を前記長手方向に通流されて、前記被洗浄物の表面が洗浄され、
   前記縦壁は、別の洗浄用パッケージパレットの裏面側に嵌合され、側面での洗浄剤の出入りが生じない洗浄用パッケージパレット。
2. 前記洗浄剤が通流される通流流路の出入り口を上下にした場合、前記載置面の周囲箇所に形成されている前記突起物の内、少なくとも下方側に位置する突起物近傍に貫通孔が形成されている請求項１の洗浄用パッケージパレット。
3. ポリアミドイミド樹脂を射出成形して製造されている請求項１又は２記載の洗浄用パッケージパレット。
4. 洗浄剤を貯留した液槽と、この液槽から洗浄剤を送り出す送液手段と、被洗浄物を装着した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄用パッケージパレットを前記洗浄剤により洗浄する洗浄塔と、この洗浄塔からの洗浄残液を再度液槽に戻す循環経路とを有する洗浄装置。
5. 被洗浄物を装着した請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄用パッケージパレットの複数枚を積層し、これを洗浄塔内に配置された縦形容筒に挿入し、この縦形容筒内に洗浄剤を送り出すと共に、循環経路を通して前記洗浄剤を強制循環させることにより、前記洗浄用パッケージパレットに装着された被洗浄物を洗浄する洗浄方法。

Images