JP4839947B2 - Board desoldering equipment - Google Patents
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Description
本発明は、はんだ不良基板のはんだを除去する基板のはんだ除去装置に関する。 The present invention relates to a substrate desoldering apparatus for removing solder from a defective solder substrate.
近年、高機能な半導体の開発要求から、半導体チップを搭載するパッケージ基板も高密度化が進んでいる。フリップチップを搭載するはんだバンプについても、微細かつ高密度になり、バンプ間距離も150μと狭くなってきている。このため、図3(a),(b)に示すように、基板11のはんだバンプ13間のブリッジ15や、はんだ不足17といった不良が頻発するようになっている。
In recent years, due to the demand for development of highly functional semiconductors, the density of package substrates on which semiconductor chips are mounted has been increasing. The solder bumps on which flip chips are mounted are also becoming finer and higher in density, and the distance between the bumps is becoming as narrow as 150 μm. For this reason, as shown in FIGS. 3A and 3B, defects such as a
従来、このようなはんだ不良が発生した基板は、図4に示すように、窒素ガス等の無酸素雰囲気中において、加熱ヒータ19で基板11を加熱してはんだを溶かすとともに、ブラシ21で基板11表面を擦ってはんだを除去していた。そしてその後、リペア(はんだバンプを取り除いて再印刷が可能な状態に戻す)を行い再印刷を行うようにしていた。
Conventionally, as shown in FIG. 4, the substrate on which such a solder failure has occurred is heated in the oxygen-free atmosphere such as nitrogen gas by heating the
しかしながら、近年、微細化に伴いバンプ13間のピッチが狭くなる傾向にあり、はんだを擦り切っても引き伸ばされたはんだが残ってしまいブリッジ15を解消することが困難になってきている。
However, in recent years, the pitch between the
一方、最近、高密度基板としてPALAP(Patterned prepreg Lay up Proces)基板が開発されている。このPALAP基板は、表面にパターン加工するとともにビアホールに金属ペーストを充填した熱可塑性樹脂シートを多数積層し、一度にプレス成型して接続と接着を同時に行ったものである。このPALAP基板においては、表層のランドが小さいため、ランドの外周部に重ねて樹脂層を形成しランドの剥離を防止している。したがって、ランド23はこの樹脂層に囲まれた窪み25の底面に位置しており、このランド23にはんだバンプ13が搭載されている。
On the other hand, recently, a PALAP (Patterned prepreg Lay up Process) substrate has been developed as a high-density substrate. This PALAP substrate is obtained by laminating a large number of thermoplastic resin sheets whose surfaces are patterned and via holes are filled with a metal paste, press-molded at once, and simultaneously connecting and bonding. In this PALAP substrate, since the land on the surface layer is small, a resin layer is formed on the outer periphery of the land to prevent the land from peeling off. Therefore, the
このため、PALAP基板では、ワーク表面に凹凸が多く、はんだの除去が困難であるとともに、一端溶融したはんだがランドの窪みに流れ込んでしまう場合もあり、上記従来の方法でははんだを十分除去できないという問題点があった。 For this reason, in the PALAP substrate, the work surface has many irregularities and it is difficult to remove the solder, and the molten solder may flow into the dent of the land, and the conventional method cannot sufficiently remove the solder. There was a problem.
また、はんだ吸引器ではんだを吸い取る方法もあるが、これには以下のような問題があった。すなわち、銅箔からなるランドには、この銅箔とはんだバンプとの接合性を良好にするためアンダーコートが施されている。しかしながら、窪み中のはんだを吸引器で吸引するとアンダーコートも含めて吸引してしまい、リペア後の基板に再印刷ができないという問題点があった。 There is also a method of sucking out solder with a solder suction device, but this has the following problems. That is, the land made of copper foil is provided with an undercoat in order to improve the bondability between the copper foil and the solder bump. However, when the solder in the recess is sucked with a suction device, the solder including the undercoat is sucked, and there is a problem that reprinting cannot be performed on the repaired substrate.
本発明は、上記問題点を解決することをその課題とし、高密度基板においても、はんだ不良を十分除去できる基板のはんだ除去装置を提供する。 The present invention has as its object to solve the above-mentioned problems, and provides a board solder removal apparatus that can sufficiently remove defective solder even in a high-density board.
上記課題を解決するため、はんだ不良基板(S)のはんだを溶融して除去する基板のはんだ除去方法において、はんだ不良基板(S)を、はんだの融点を超える温度で液体状態の熱媒体(L)に浸漬する工程と、このはんだ不良基板(S)の表面をブラシで擦り、不良はんだを掻き落とす工程とを備えた手段を採用し、また、はんだ不良基板(S)のはんだを溶融して除去する基板のはんだ除去装置であって、はんだの融点を超える温度で液体状態の熱媒体(L)を貯留したはんだ処理槽(33)と、はんだ不良基板(S)をはんだ処理槽(33)に搬出入する基板搬送装置と、はんだ処理槽(33)中の熱媒体(L)に浸漬されたはんだ不良基板(S)の表面を擦ることによって、熱媒体(L)によって加熱溶融されたはんだを掻き落とすブラシ(45)とを備えた手段を採用することができる。 In order to solve the above-mentioned problem, in a method for removing solder from a substrate in which solder on a defective solder substrate (S) is melted and removed, the defective solder substrate (S) is heated in a liquid state at a temperature exceeding the melting point of the solder (L ) And a step of rubbing the surface of the defective solder substrate (S) with a brush and scraping off the defective solder, and melting the solder of the defective solder substrate (S) A device for removing solder from a substrate to be removed, the solder processing tank (33) storing a heat medium (L) in a liquid state at a temperature exceeding the melting point of the solder, and the solder processing tank (33) The substrate transport device that is carried in and out of the solder and the solder that is heated and melted by the heat medium (L) by rubbing the surface of the defective solder substrate (S) immersed in the heat medium (L) in the solder treatment tank (33) Scrape It can be employed means and a brush (45).
この手段によれば、微細な凹凸を有する基板表面に微細なピッチで印刷されたはんだであっても確実に除去することができる。また、基板を液中に浸漬することから、基板全体に対する温度分布を均一にすることができ温度ストレスを軽減することができる。さらに、液体中で加熱溶融が行われるため、はんだが基板から離れても固化を防止し除去をスムーズにおこなうことができる。また、はんだが除去された後のはんだ面を熱媒体が覆うため、はんだの再溶着を防止することができる。さらに、熱媒体による加熱によって溶融状態になったはんだを除去するため、ブラシを軽く基板に押し当てるだけではんだを撹拌除去できるため、基板表面に対する機械的ストレスを最小限に抑えることができる。 According to this means, even the solder printed at a fine pitch on the substrate surface having fine irregularities can be reliably removed. Further, since the substrate is immersed in the liquid, the temperature distribution over the entire substrate can be made uniform, and temperature stress can be reduced. Furthermore, since heat melting is performed in the liquid, solidification can be prevented and removal can be smoothly performed even when the solder is separated from the substrate. In addition, since the heat medium covers the solder surface after the solder is removed, re-welding of the solder can be prevented. Furthermore, since the solder melted by heating with the heat medium is removed, the solder can be stirred and removed by simply pressing the brush against the substrate, so that mechanical stress on the substrate surface can be minimized.
上記課題を解決するため、ブラシ(45)で掻き落とされたはんだを、基板の下方に設けられたはんだ回収容器(49)に受ける工程をさらに備えた手段を採用することができ、はんだ処理槽(33)の下部に設けられはんだ不良基板から掻き落とされたはんだを受けるはんだ回収容器(49)をさらに備えた手段を採用することができる。したがって、はんだ不良基板から掻き落とされた微細な溶融はんだを回収することができ、これを一箇所に集めることで次第に凝集してまとめることができる。 In order to solve the above-mentioned problem, it is possible to employ a means further comprising a step of receiving the solder scraped off by the brush (45) in a solder recovery container (49) provided below the substrate. (33) A means further provided with a solder recovery container (49) for receiving solder scraped off from a defective solder substrate can be employed. Therefore, the fine molten solder scraped off from the defective solder substrate can be collected, and can be gradually aggregated and collected by collecting them in one place.
上記課題を解決するため、前記はんだ処理槽(33)は、その下部に加熱ヒータ(39)を有する手段を採用することができる。したがって、はんだ処理槽中の熱媒体を容易に加熱することができ、効率よくはんだの除去を行うことができる。 In order to solve the above-mentioned problems, the solder processing tank (33) can employ means having a heater (39) in the lower part thereof. Therefore, the heat medium in the solder processing tank can be easily heated, and the solder can be efficiently removed.
上記課題を解決するため、はんだ処理槽(33)に貯留された熱媒体(L)の上方に、はんだ処理槽(33)と連続して形成され、熱媒体(L)の蒸気を冷却するとともに基板表面の残留はんだを無酸化雰囲気で冷却する冷却室(41)をさらに備えた手段を採用することができ、冷却室(41)は、その外周に冷却手段(43)が設けられている手段を採用することができる。したがって、搬入されてきた基板を予熱することができ、基板に対する熱衝撃を緩和することができる。 In order to solve the above problem, the heat treatment medium (L) stored in the solder treatment tank (33) is continuously formed with the solder treatment tank (33) to cool the vapor of the heat medium (L). A means further provided with a cooling chamber (41) for cooling residual solder on the substrate surface in a non-oxidizing atmosphere can be adopted, and the cooling chamber (41) is provided with a cooling means (43) on the outer periphery thereof. Can be adopted. Therefore, the substrate that has been carried in can be preheated and thermal shock to the substrate can be mitigated.
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施の形態について、図1及び図2を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、本発明の実施の形態である基板のはんだ除去装置31を示す。この基板のはんだ除去装置31は有底筒状のはんだ処理槽33を有しており、このはんだ処理槽33の上部には、このはんだ処理槽33を閉鎖する蓋体35が設けられている。
FIG. 1 shows a substrate
はんだ処理槽33は、その下半部33aの内部に、ガルテン等の熱媒体Lを貯留するリペア室37が形成されている。はんだ処理槽33のリペア室37の下方にはヒータ39が設けられ、リペア室37内の熱媒体Lをはんだの融点以上の所定の温度に加熱するようになっている。そして、このリペア室37ではんだの融点以上に加熱された熱媒体Lに基板を浸漬することによって基板上のはんだを融解するようになっている。
In the
はんだ処理槽33の上半部33bの内部には、熱媒体Lからの蒸気Gを収容する冷却室41が形成されおり、この上半部33bの外周には冷却剤が循環する熱交換器43が設けられている。そして、冷却室37の熱媒体の蒸気Gを冷却して凝集し回収するようになっている。
Inside the
このはんだ除去装置31には、はんだ不良の基板Sを、はんだ処理槽33の外部位置P1、冷却室37内の位置P2、リペア室37内の位置P3間で移動させる基板搬送装置(図示せず)が設けられている。
The
また、このはんだ除去装置31には、はんだ不良の基板Sがリペア室37の位置P3にいるとき、この基板Sの表面を擦ってはんだを基板ら取り除くブラシ45と、このブラシ45を保持するブラシ保持体47が設けられており、さらに、ブラシ45を基板面に対して縦横に移動させるブラシ駆動装置(図示せず)が設けられている。ここで、このブラシ45は、窪みに入り込んだはんだに対応するため、ナスロン(日本精繊株式会社の登録商標)の8μmのステンレス製金属繊維を固めたフェルト状のリペアブラシを採用しており、したがって、基板表面の凹凸に対応できるとともに、微細なはんだも除去できるようになっている。そして、基板搬送装置によってリペア室37に搬送されてきた基板S上のはんだは、熱媒体Lによって加熱されて溶融し、ブラシ45によって擦り落とされるようになっている。
The
はんだ処理槽33の底面には、はんだ受皿49が設けられており、基板Sからブラシ45によって擦り取られて落ちてきたはんだを収容するようになっている。
A
また、はんだ処理槽33、ヒータ39の外周は、断熱材51で覆われている。そして、はんだ処理槽33内部の各位置の温度設定を容易にするとともに熱が外部に洩れないようにしてエネルギー効率を向上させるようになっている。
The outer periphery of the
このように構成されたはんだ除去装置31を使用して、はんだ不良を生じたPALAPの基板Sのはんだを除去する方法について説明する。
A method of removing the solder of the PALAP substrate S in which the solder failure has occurred using the
まず、基板Sを基板搬送装置(図示せず)で保持し、位置P1から位置P2に移動させてはんだ処理槽33の冷却室41に搬入する。
First, the substrate S is held by a substrate transfer device (not shown), moved from the position P1 to the position P2, and carried into the cooling chamber 41 of the
この冷却室41は、蒸発した熱媒体の低沸点成分で満たされるため、150℃〜200℃の温度に保たれ、蒸発した熱媒体の成分は熱交換器で冷却されて還流される。ここに搬入されてきた基板Sは、熱衝撃を緩和するようにはんだ融点近傍まで予熱される。 Since this cooling chamber 41 is filled with the low boiling point component of the evaporated heat medium, it is maintained at a temperature of 150 ° C. to 200 ° C., and the evaporated component of the heat medium is cooled and refluxed by the heat exchanger. The board | substrate S carried in here is pre-heated to the solder melting | fusing point vicinity so that a thermal shock may be relieved.
次いで、基板Sを冷却槽41内の位置P2からリペア槽37内の位置P3まで移動させて熱媒体Lに浸漬する。熱媒体Lは、例えばはんだの融点250℃に加熱されており、これによって基板上のはんだは溶融する。
Next, the substrate S is moved from the position P2 in the cooling tank 41 to the position P3 in the
ここで、溶融したはんだは、液体である熱媒体中にあるため、はんだの表面張力と熱媒体の表面張力によって熱媒体内で微細粒子に分散しやすく、そのままでも比較的容易に基板からはんだを除去することができる。また、はんだは熱媒体内で微細粒子に分散するため、はんだの再凝縮を防止することができる。 Here, since the molten solder is in a liquid heat medium, it is easy to disperse into fine particles in the heat medium due to the surface tension of the solder and the surface tension of the heat medium. Can be removed. Moreover, since the solder is dispersed into fine particles in the heat medium, re-condensation of the solder can be prevented.
次に、この状態で、図2に示すように、微細なステンレス繊維を固めたフェルト状のブラシ45で基板Sの表面を擦る。この場合、基板を固定してブラシを動かしているが、逆にブラシを固定して基板を動かしてもよい。これによって、基板の凹凸や窪みに入り込んだはんだを微細な粒子に分散して容易に取り除くことができる。特に、PALAPの基板Sの場合、基板面Saから50μm程窪んだ窪みSbの底面に銅箔からなるランドScが形成されているため、微細なブラシ45を使用することによってきめこまかくはんだの除去が可能である。なお、この場合、ランド表面には、銅箔とバンプはんだとの接合性を確保するためのアンダーコーティングが施されているが、このアンダーコーティングまで除去してしまわないようにすることが必要である。このため、通常は、バンプはんだが基板表面から出ない程度まではんだを除去するようにしている。
Next, in this state, as shown in FIG. 2, the surface of the substrate S is rubbed with a felt-
このようにして、基板Sから除去されたはんだ61は、熱媒体より比重が大きいので落下し、下方に設けられたはんだ受け皿49に収容される。また、分散したはんだの微粒子も一箇所に集めることで次第に凝集してまとめることができ、はんだの回収を容易に行うこともできる。
In this way, the
次いで、所定回数ブラシ45で基板S表面を縦横に擦った後、基板Sを基板搬送装置(図示せず)によって上昇させて冷却室41内の位置P2に上昇させる。この冷却室41内でランド表層のはんだを平滑状態で固化し、その後基板Sを冷却室41から外部に取り出しリペアを完了する。 Next, after the surface of the substrate S is rubbed vertically and horizontally by the brush 45 a predetermined number of times, the substrate S is raised by a substrate transfer device (not shown) and raised to a position P <b> 2 in the cooling chamber 41 . The solder on the land surface layer is solidified in the cooling chamber 41 in a smooth state, and then the substrate S is taken out from the cooling chamber 41 to complete the repair.
このように、このはんだ除去装置31およびはんだ除去方法にあっては、はんだの融点を超える温度で液体状態の熱媒体Lを貯留したはんだ処理槽33と、はんだ不良基板Sをはんだ処理槽33に搬出入する基板搬送装置と、はんだ処理槽33中の熱媒体Lに浸漬されたはんだ不良基板Sの表面を擦ることによって、熱媒体Lによって過熱されたはんだを掻き落とすブラシ45とを備えているから、微細な凹凸を有する基板表面に微細なピッチで印刷されたはんだバンプであっても確実に除去することができる。また、基板を液中に浸漬することから、基板全体に対する温度分布を均一にすることができ、したがって、局部加熱をする場合に比して基板に対する温度ストレスを軽減することができる。さらに、液体中で加熱溶融が行われるため、はんだが基板から離れても冷却されることなく溶融状態を維持することができ、したがって、はんだの固化を防止し除去をスムーズにおこなうことができる。また、はんだが除去された後のはんだ面を熱媒体が覆うため、はんだの再溶着を防止することができる。さらに、熱媒体による加熱によって溶融状態になったはんだを除去するため、ブラシを軽く基板に押し当てるだけではんだを撹拌除去できるため、基板表面に対する機械的ストレスを最小限に抑えることができる。
As described above, in the
また、一般にはんだは酸化雰囲気で溶融すると酸化物となり溶融することができないが、このはんだ除去装置及び方法にあっては、無酸化雰囲気の熱媒体中で昇温してはんだの溶融が行われるため、はんだの酸化を防止してはんだの溶融状態を維持することができ、したがって高価なはんだの凝集回収を容易に行うことができる。また、無酸化雰囲気ではんだの除去が行われるので、はんだ除去後のランドの銅箔の酸化防止のため、N2等の不活性ガスを供給する付帯装置を必要とせず、したがって、コストを削減できる。 In general, when solder is melted in an oxidizing atmosphere, it becomes an oxide and cannot be melted. However, in this solder removal apparatus and method, the temperature is raised in a heat medium in a non-oxidizing atmosphere and the solder is melted. Therefore, it is possible to prevent the solder from being oxidized and to maintain the molten state of the solder. Therefore, it is possible to easily collect and collect expensive solder. Further, since the solder is removed in a non-oxidizing atmosphere, an auxiliary device for supplying an inert gas such as N2 is not required for preventing the oxidation of the copper foil of the land after the solder is removed, and thus the cost can be reduced. .
また、はんだ処理槽33に貯留された熱媒体の上方に、はんだ処理槽33と連続して、熱媒体の蒸気が150℃から200℃の温度に保たれた冷却室41が形成されているから、搬入されてきた基板を予熱することができ、したがって、基板に対する熱衝撃を緩和することができる。
Further, a cooling chamber 41 in which the vapor of the heat medium is maintained at a temperature of 150 ° C. to 200 ° C. is formed continuously above the heat medium stored in the
また、はんだ処理槽33内に、熱媒体を貯留するリペア室37と冷却室41とが形成されているから、装置全体を簡単かつコンパクトな構造にすることができる。
Further, since the
なお、上記実施の形態においては、処理される基板の例としてPALAPを挙げているが、これに限る必要はなく、本発明はどのような基板にも適用できるのは勿論である。 In the above embodiment, PALAP is given as an example of a substrate to be processed. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can of course be applied to any substrate.
31 はんだ除去装置
33 はんだ処理槽
37 リペア室
39 ヒータ
41 冷却室
43 熱交換器
45 ブラシ
49 はんだ受け皿
DESCRIPTION OF
Claims (4)
はんだの融点を超える温度で液体状態の熱媒体(L)を貯留したはんだ処理槽(33)と、
はんだ不良基板(S)を前記はんだ処理槽(33)に搬出入する基板搬送装置と、
前記はんだ処理槽(33)中の前記熱媒体(L)に浸漬された前記はんだ不良基板(S)の表面を擦ることによって、前記熱媒体(L)によって加熱溶融されたはんだを掻き落とすブラシ(45)と、を備え、
前記はんだ処理槽(33)に貯留された前記熱媒体(L)の上方に、前記はんだ処理槽(33)と連続して形成され、前記熱媒体(L)の蒸気を冷却するとともに基板表面の残留はんだを無酸化雰囲気で冷却する冷却室(41)をさらに備え、
前記冷却室は、前記はんだ不良基板に対する熱衝撃を緩和する150℃〜200℃の温度に保たれていることを特徴とする基板のはんだ除去装置。 A solder removal apparatus for a substrate that melts and removes solder from a defective solder substrate (S),
A solder processing tank (33) storing a heat medium (L) in a liquid state at a temperature exceeding the melting point of the solder;
A substrate transfer device for transferring the solder defective substrate (S) into and out of the solder processing tank (33);
A brush that scrapes off the solder heated and melted by the heat medium (L) by rubbing the surface of the defective solder substrate (S) immersed in the heat medium (L) in the solder treatment tank (33). 45), and
Above the heat medium (L) stored in the solder processing tank (33), it is formed continuously with the solder processing tank (33) to cool the vapor of the heat medium (L) and A cooling chamber (41) for cooling the residual solder in a non-oxidizing atmosphere;
The substrate desoldering apparatus, wherein the cooling chamber is maintained at a temperature of 150 ° C. to 200 ° C. for relaxing a thermal shock to the defective solder substrate.
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