JP7004275B2

JP7004275B2 - 電子部品の取り外し方法

Info

Publication number: JP7004275B2
Application number: JP2020004443A
Authority: JP
Inventors: 功一古家
Original assignee: 株式会社エイム
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: JP2021111753A

Description

本発明は、基板に半田付けされた電子部品の取り外し方法に関する。

従来より、電子部品が重力方向を向くようにプリント基板を配置し、はんだを加熱・溶解させてプリント基板から電子部品を落下させることで、物理的な外力を作用させる装置を用いずにプリント基板から電子部品を取り外す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０－２１２３７３号公報

しかしながら、上記方法では、電子部品は、溶解した半田の表面張力により容易には落下せず、電子部品や基板は長時間の加熱に晒されることとなるため、再利用を視野に入れた電子部品や基板に対する取り外し方法としては適していない。

また、上記方法では、耐熱性の両面テープにより電子部品に重り（連結板）を固定して電子部品の落下を助長させているが、この方法の場合、適切なサイズの重りを選択して固定するという労力が生じると共に、落下時の衝撃も大きくなってしまうため、再利用を視野に入れた電子部品や基板に対する取り外し方法としては、やはり適していない。

そこで、本発明は、電子部品及び基板の品質の劣化を抑制しながらも、基板に半田付けされた電子部品を容易に取り外すことの可能な電子部品の取り外し方法を提供することを目的としている。

本発明は、基板の第一面と、前記第一面に半田付けされた電子部品と、の間の空隙に、前記電子部品が前記第一面から離れるような付勢力を生じさせる付勢部材を配置する工程と、前記第一面が下方となるように前記基板を支持する工程と、直接的又は間接的に前記半田を加熱する工程と、を備えたことを特徴とする電子部品の取り外し方法を提供している。

このような構成によれば、電子部品は、電子部品と基板を接続していた全ての半田が溶解した瞬間に落下することとなるので、電子部品や基板を長時間の加熱に晒すことなく、電子部品を基板から容易に取り外すことが可能となる。特に、基板上に多数の電子部品が半田付けされている場合には効果的であり、各電子部品に対して付勢部材を配置してしまえば、半田が溶解するまでの時間だけで全ての電子部品を取り外すことが可能となる。また、表面張力は、溶解した半田から電子部品の一部を遠ざけるだけで極端に小さくなるので、電子部品と基板の間には、付勢部材を一つでも配置すれば良く、付勢部材の配置作業に労力を要しない。また、付勢部材は、溶解した半田から電子部品の一部を遠ざけるだけの小さな付勢力を生じさせる簡易な構造で済むため、小さな金属片等により安価かつ大量に製造することが可能である。

また、前記付勢部材は、前記加熱する工程によって前記半田が溶解した際に、前記電子部品と共に落下するように構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、半田溶解後の付勢部材を支持する構造が不要である。また、安価かつ大量に製造することが可能な小さな金属片等を付勢部材として使用することができるので、経済的であり、かつ、電子部品の落下時の衝撃を軽減することが可能となる。

また、前記加熱する工程では、加熱装置内で前記半田を間接的に加熱し、前記基板は、前記加熱する工程の開始から所定時間経過後に前記基板が前記加熱装置内から外部に移動するように設定された移動装置に支持されていることが好ましい。

このような構成によれば、基板が加熱装置内から外部に移動するまでに半田が溶解しているように、加熱装置内の移動距離を考慮して、加熱装置による加熱温度、及び、移動装置の移動速度を設定しておけば、電子部品及び基板を加熱に晒す時間及び加熱温度を必要最小限にすることが可能となり、電子部品及び基板の品質の劣化を抑制することが可能となる。また、電子部品及び基板が直接的に加熱されないので、電子部品及び基板の品質の劣化は更に抑制される。更に、基板は、加熱装置内でその全体が加熱されるので、基板が収縮して反ってしまうことも抑制される。

本発明の電子部品の取り外し方法によれば、電子部品及び基板の品質の劣化を抑制しながらも、基板に半田付けされた電子部品を容易に取り外すことが可能となる。

本発明の実施の形態による電子部品及び基板の概略外観図本発明の実施の形態による付勢部材の説明図本発明の実施の形態による電子部品の取り外し方法のフローチャート本発明の実施の形態による加熱装置の内部の説明図本発明の変形例による付勢部材の説明図

以下、本発明の実施の形態による電子部品の取り外し方法について、図１－図４を参照して説明する。

本実施の形態による電子部品の取り外し方法は、基板２に半田付けされた電子部品１を取り外すためのものである。

本実施の形態では、図１に示すように、電子部品１として、ＩＣパッケージを採用した例を用い、電子部品１には一又は複数の部品側接続部１１が、基板２の第一面２１には電子部品１の部品側接続部１１に対応した基板側接続部２２が、それぞれ形成されており、互いに半田付けされている。部品側接続部１１としては、リード、ピン、ＢＧＡのボール端子等が考えられ、基板側接続部２２としては、ランドやスルーホール等が考えられる。

半田付けされた電子部品１と基板２との間には、図１（ｂ）の側面図に示すように、僅かな空隙Ｓが生じており、本実施の形態による電子部品の取り外し方法を行う際には、空隙Ｓに付勢部材３が配置される。図１（ａ）の平面図では、電子部品１の部品側接続部１１が存在しない位置から付勢部材３が差し込まれた例が示されている。

付勢部材３は、電子部品１が基板２（第一面２１）から離れるような付勢力を生じさせるものであり、本実施の形態では、付勢部材３として、図２（ａ）に示すように、薄い金属片を折り曲げたものを採用し、図２（ｂ）に示すように、閉じた状態の一対の開放端３１を空隙Ｓに差し込むものとする。付勢部材３が付勢力を生じさせるためには、図２（ａ）に示すように、空隙Ｓに差し込まれていない状態では、一対の開放端３１間に多少の空間が残っている必要がある。このようにして配置された付勢部材３は、他の支持部材によって支持されることなく、自らの付勢力によって電子部品１と基板２（第一面２１）の間に支持されることとなる。

付勢部材３の素材としては、半田と接合されない（されにくい）ステンレス等の金属が好ましい。付勢部材３は、図２に示すものに限定されないが、対象となる電子部品１の周辺にある他の部品などに干渉しないサイズ・形状であることが好ましい。

続いて、図３のフローチャートを用いて、本実施の形態による電子部品の取り外し方法について説明する。

まず、電子部品１と基板２との間の空隙Ｓに付勢部材３を配置する（Ｓ１）。本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、閉じた状態の一対の開放端３１を差し込む。

続いて、基板２を加熱装置４内の支持部４１に、第一面２１が下方となるように支持させる（Ｓ２）。

加熱装置４としては、図４に示すように、内部にベルトコンベア等の移動装置５が設けられたリフロー装置等が考えられる。

支持部４１は、移動装置５上に配置され、基板２は、支持部４１上に載置される。基板２が支持部４１上に略水平に載置された状態で、基板２（電子部品１）と移動装置５の搬送面との間には、電子部品１が落下するための空間が設けられている。

最後に、加熱装置４による間接的な加熱、及び、移動装置５の移動を開始させる（Ｓ３）。

この際、基板２が加熱装置４内から外部に移動するまでに半田が溶解しているように、加熱装置４内の移動距離を考慮して、加熱装置４による加熱温度、及び、移動装置５の移動速度を設定することが好ましい。

ここで、電子部品１が重力方向を向くように基板２を配置して加熱するだけでは、電子部品１（特に表面面積の大きい電子部品）は、溶解した半田の表面張力により容易には落下せず、電子部品１及び基板２は長時間の加熱に晒されることとなるため、再利用を視野に入れた電子部品１及び基板２に対する取り外し方法としては適していない。

しかしながら、本実施の形態では、半田付けされた電子部品１と基板２との間の空隙Ｓに付勢部材３が配置されている。このような構成により、電子部品１は、電子部品１と基板２を接続していた全ての半田が溶解した瞬間に落下するので、電子部品１や基板２を長時間の加熱に晒すことなく、電子部品１を基板２から容易に取り外すことが可能となる。なお、この際、付勢部材３は、電子部品１と共に落下することとなる。

本願の発明者の実験によると、従来のリワーク装置で電子部品を１つずつ取り外していくと、１個当たり１０分程度の時間がかかるところ、上記方法によれば、付勢部材３を配置してしまえば（数秒程度）、半田が溶解するまでの時間（５分程度）で電子部品１を取り外すことができた。特に、基板２上に多数の電子部品１が半田付けされている場合、従来のリワーク装置では、約１０分×電子部品の個数分の時間がかかるところ、上記方法によれば、電子部品１の個数に限らず、５分程度の時間で全ての電子部品１を取り外すことができた。

以上説明したように、本実施の形態による電子部品の取り外し方法では、電子部品１と基板２（第一面２１）の間の空隙Ｓに付勢部材３を配置し、第一面２１が下方となるように基板２を支持した上で、半田を加熱する。

このような構成によれば、電子部品１は、電子部品１と基板２を接続していた全ての半田が溶解した瞬間に落下することとなるので、電子部品１や基板２を長時間の加熱に晒すことなく、電子部品１を基板２から容易に取り外すことが可能となる。特に、基板２上に多数の電子部品１が半田付けされている場合には効果的であり、各電子部品１に対して付勢部材３を配置してしまえば、半田が溶解するまでの時間だけで全ての電子部品１を取り外すことが可能となる。また、表面張力は、溶解した半田から電子部品１の一部を遠ざけるだけで極端に小さくなるので、電子部品１と基板２の間には、付勢部材３を一つでも配置すれば良く、付勢部材３の配置作業に労力を要しない。また、付勢部材３は、溶解した半田から電子部品１の一部を遠ざけるだけの小さな付勢力を生じさせる簡易な構造で済むため、小さな金属片等により安価かつ大量に製造することが可能である。

また、本実施の形態による電子部品の取り外し方法では、付勢部材３は、半田が溶解した際に、電子部品１と共に落下するように構成されている。

このような構成によれば、半田溶解後の付勢部材３を支持する構造が不要である。また、安価かつ大量に製造することが可能な小さな金属片等を付勢部材３として使用することができるので、経済的であり、かつ、電子部品１の落下時の衝撃を軽減することが可能となる。

また、本実施の形態による電子部品の取り外し方法では、基板２は、加熱の開始から所定時間経過後に基板２が加熱装置４内から外部に移動するように設定された移動装置５に支持されている。

このような構成によれば、基板２が加熱装置４内から外部に移動するまでに半田が溶解しているように、加熱装置４内の移動距離を考慮して、加熱装置４による加熱温度、及び、移動装置５の移動速度を設定しておけば、電子部品１及び基板２を加熱に晒す時間及び加熱温度を必要最小限にすることが可能となり、電子部品１及び基板２の品質の劣化を抑制すること可能がとなる。また、電子部品１及び基板２が直接的に加熱されないので、電子部品１及び基板２の品質の劣化は更に抑制される。更に、基板２は、加熱装置４内でその全体が加熱されるので、基板２が収縮して反ってしまうことも抑制される。

尚、本発明の電子部品の取り外し方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上記実施の形態では、付勢部材３として、薄い金属片を折り曲げたものを採用したが、電子部品１が基板２から離れるような付勢力を生じさせるものであれば、他の形状であっても良い。

例えば、図５（ａ）に示すように、金属片に２つのスリットを入れて、付勢力を生じさせるように曲げたものを採用しても良い。また、リードが半田付けされた電子部品１の場合、一方向からの付勢力だけでは、半田が溶解するまでの間にリードが曲がってしまう可能性があるので、複数個所に付勢部材３を配置することが考えられる。その場合には、図５（ｂ）に示すように、一つの付勢部材３で複数個所に付勢力を配置させるような構造のものを準備しても良い。これは、既定サイズの電子部品１には特に効果的である。

また、上記実施の形態では、空隙Ｓに付勢部材３を配置した後に基板２を支持したが、基板２を支持した後に空隙Ｓに付勢部材３を配置しても良い。

また、上記実施の形態では、基板２は、支持部４１上に略水平に載置されたが、略水平に限らず、半田が溶解した際に電子部品１が落下すれば、その他の角度であっても良い。

また、上記実施の形態では、電子部品１として、ＩＣパッケージを例に説明したが、基板２（第一面２１）との間に空隙Ｓが生じていれば、他の電子部品に対しても適用可能である。

また、上記実施の形態では、加熱装置４による加熱と、移動装置５の移動と、を同時に開始したが、電子部品１及び基板２を加熱に晒す時間を短くできれば、必ずしも同時でなくても良い。

上記実施の形態では、リフロー装置を用いて半田を間接的に加熱したが、他の装置を用いても良く、また、直接的に加熱することを除外するものでもない。

また、上記実施の形態では、半田が接合されない（されにくい）金属として、ステンレスを挙げたが、例えば、半田が鉛フリーのステンレス用のものの場合、他の金属を使用することが好ましい。

１電子部品
２基板
３付勢部材
４加熱装置
５移動装置
１１部品側接続部
２１第一面
２２基板側接続部
３１開放端
４１支持部
Ｓ空隙

Claims

基板の第一面と、前記第一面に半田付けされた電子部品と、の間の空隙に、前記電子部品が前記第一面から離れるような付勢力を生じさせる付勢部材を配置する工程と、
前記第一面が下方となるように前記基板を支持する工程と、
直接的又は間接的に前記半田を加熱する工程と、
を備え、
前記付勢部材は、一枚の折り曲げられた金属片から構成されており、
前記配置する工程において、前記折り曲げられた付勢部材を前記電子部品と前記第一面の間で反発力が生じるように前記空隙に配置することで、前記付勢部材は、前記電子部品と前記第一面の間に支持され、
前記加熱する工程において、前記半田が溶解した際に前記支持が解除され、前記付勢部材は、前記電子部品と共に落下するように構成されていることを特徴とする電子部品の取り外し方法。
前記加熱する工程では、加熱装置内で前記半田を間接的に加熱し、
前記基板は、前記加熱する工程の開始から所定時間で前記基板が前記加熱装置内から外部に移動するように設定された移動装置に支持されており、
前記所定時間は、前記加熱する工程において前記半田が溶解してから、前記付勢部材が配置されていない場合に前記電子部品が前記溶解した半田の表面張力に抗して落下するより前の時間であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の取り外し方法。