JPH0250447A - 過剰はんだ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、印刷回路基板上に搭載された半導体チップ等
の部品交換時に生じる基板上の電極部の過剰はんだを除
去する過剰はんだ除去装置に係り、特に短時間に過剰は
んだを除去し電極部の残留はんだを均一とするのに好適
なはんだ除去装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、基板上の電極部の残留はんだを除去する装置とし
ては、実開昭５５−６８３８１号に記載のようなポンプ
の吸引作用により溶融はんだを吸い取る装置、実開昭５
７−１１５２７７号に記載のような金属繊維の毛細管現
象により溶融はんだを吸い取る工具等が知られている。

第１４図に前者のポンプの吸引作用によるはんだ除去装
置の構造を示す。はんだごて１の中に通路穴２が明いて
おり、この先にはポンプ３が接続されている。作業は、
基板４上の不用箇所のはんだ５にはんだごて１を押当て
てはんだ５を溶かし、ポンプ３の吸引によりはんだごて
１の通路２から溶けたけんだ５を吸い取ることによって
行なう。第１５図に後者の金属繊維の毛細管現象による
はんだ除去工具の構造を示す。工具は、はんだごて６の
先端を覆っているキャップ形の金属繊維７から成ってお
り、はんだごて６を基板上の不用箇所のはんだに押付け
はんだを溶かし、先端の金属繊維７で溶かしたはんだを
吸い取ることではんだ除去を行なう。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術のうち、前者のポンプの吸引作用によるは
んだ除去装置では、基板上の半導体チップ等の部品搭載
領域内における電極１つずつあるいは一部分しかはんだ
を除去できないので、除去作業に長時間を要し、基板に
熱的損傷を与える恐れがある。また、過剰はんだ除去後
、電極間に残留はんだ高さのばらつきが出て半導体チッ
プ等の再搭載時に接続信頼性を低下させる恐れがあると
いう問題があった。後者の金属繊維の毛細管現象による
はんだ除去工具では、高密度実装の基板について配慮さ
れておらず、そのままで適用したのでは半導体チップの
場合、チップ搭載領域が非常に小さいため、チップ搭載
領域のまわりにある論理変更用パッドや論理変更用パッ
ドに接続布線されている論理変更用ワイヤ等に熱的およ
び機械的損傷を与える恐れがある。また、はんだを吸い
取る金属繊維の表面積が大きいため、はんだが取れ過ぎ
てしまい、電極面が酸化して半導体チップの再搭載時の
接続信頼性、はんだぬれ性を低下させる恐れがあるとい
う問題があった。

本発明の目的は、半導体チップ等の部品搭載領域内の過
剰はんだを、論理変更用接続パッドおよび論理変更用ワ
イヤ等に影響をおよぼすことなく短時間に電極上の残留
はんだが均一な膜状比なるように除去する装置を提供す
ることにある。

〔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は、印刷回路基板の下面
から基板全体を残留はんだの融点以下の一定温度で予熱
するプリヒータを有し、印刷回路基板の過剰はんだを除
去すべき任意の部品搭載領域を所定位置に位置決め可能
な基板位置決めユニッ１−と１部品搭載領域と同じ大き
さのはんだぬれ性の良い金属板を該基板位置決めユニッ
トで位置決めされた部品搭載領域の上に供給する金属板
供給ユニットと、該金属板供給ユニットで供給された金
属板の上に該金属板と同じ大きさの面で接触し、かつ基
板の傾斜にならう機構と該金属板を吸着する機構を有し
た加熱ブロック（ヒータ内蔵）を押し付け該金属板を通
して下の部品搭載領域のはんだを溶融温度に加熱するか
熱ヘツドユニットと、金属板供給時には該金属板と部品
搭載領域との相対ずれを、また加熱ブロック押付け時に
は該金属板と加熱ブロックとの相対ずれをそれぞれ確認
するためのテレビカメラおよびテレビモニタとを備え、
はんだ除去すべき部品搭載領域の上に供給された金属板
に溶融した過剰はんだを転写して除去するようにしたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

基板位置決めユニットで位置決めされ、予熱された印刷
回路基板の過剰はんだを除去すべき部品搭載領域の上に
、金属板供給ユニットで部品搭載領域と同じ大きさのは
んだぬれ性の良い金属板を供給し、部品搭載領域に位置
合せする。次に、加熱ヘッドユニットにより、該金属板
の上に加熱ブロックを基板の傾斜にならって均一に押し
付け、金属板の下の部品搭載領域のはんだのみを溶かし
て金属板にそのはんだを転写させ、転写後、該金属板を
加熱ブロックに吸着して−引き上げることにより、部品
搭載領域内の過剰はんだを除去する。

金属板と部品搭載領域との位置合せおよび金属板と加熱
ブロックとの位置合せは、テレビカメラおよびテレビモ
ニタを用いて行なう。

本発明の装置によれば、１回の動作で部品搭載領域全体
の過剰はんだを除去できるため、短時間の作業で基板に
熱的損傷を与えることが少なく、はんだ除去後の部品搭
載領域内の電極間の高さのばらつきがない均一なはんだ
除去ができる。また、転写する金属板の大きさは部品搭
載領域と同じ大きさであり、金属板の下のはんだのみを
溶かせるため、その周囲の論理変更用パッドや論理変更
用ワイヤおよび他の搭載された部品に悪影響を与えるこ
とがない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第１３図により説明
する。第１図は本実施例の装置全体を示す斜視図、第２
図は第１図の各ユニットの拡大図、第３図以降は各ユニ
ットの動作を説明する図で、その中で第３図、第４図は
基板位置決め動作の説明図、第５図から第７図までは銅
板供給動作の説明図、第８図から第１３図までははんだ
除去動作の説明図である。

本実施例では、はんだを転写する金属板として銅板を使
用しているが、これに限定されるものではなく、はんだ
ぬれ性の良い金属板であればよい。

第１図に示しであるように本実施例は、架台１０上に取
付けられた加熱ヘッドユニット１１．基板位置決めユニ
ット１２．銅板供給ユニット１４、銅板位置合せ用テレ
ビカメラ１５．テレビモニタ１６．およびフラックス供
給用デイスペンサ１７から構成されている。

第２図（α）に示すように加熱ヘッドユニット１１は、
架台１０に締結されたスタンド１８と、該スタンド１８
に水平方向に可動なようにリニアガイド１９を介して支
持されシリンダ２０で駆動されるベース２１と、該ベー
ス２１に垂直方向に可動なようにリニアガイド（図示し
ない）を介して支持されシリンダ２２で駆動されるカム
ベース２３と、該カムベース２３に垂直方向のリニアガ
イド（図示しない）を介して支持され、モータ２４駆動
のカム２５の偏心により上下動するカムホロワ２Ｂを介
して駆動さ九るヘッドベース２７と、該ヘッドベース２
７に断熱プレート２８を介して取付けられた加熱ヘッド
部２９から主に構成されている。第２図（ｈ）に加熱ヘ
ッド部２９の詳細を示す。加熱ヘッド部２９は、断熱プ
レート２８に取付けられたヘッドブロック３０と、該ヘ
ッドブロック３０に圧入された位置決めピン３１により
位置決めされ、該位置決めピン３１から外れることによ
り自由状態となる加熱ブロック（ヒータ３２内蔵）３３
と、該加熱ブロック３３を位置決めピン３１に戻す力を
働かせる基板押付バネ３４と、ヘッドブロック３０にね
じ込まればね３４の戻し力を調整する押付力調整ねじ３
５と、加熱ブロック３３の吸着口３７を延長する排気パ
イプ３８から構成されている。基板位置決めユニット１
２は、第２図（Ｃ）に示すように、架台１０に締結され
たベース３９と、該ベース３９にθ方向微動回転可能な
θステージ４０を介して取付けられたＸＹ粗動ステージ
ユニット４１、ＸＹ微動ステージ４２と、ヒータを内蔵
するプリヒータプレート４３と、該プリヒータプレート
４３からの熱を遮断する断熱プレート４４と、プリヒー
タプレート４３の３本の位置決めピン４５により位置決
めされ着脱可能なパレット４６から構成されている。Ｘ
Ｙ粗動ステージユニット４１は、０ステージ４０に取付
けられたプレート５０と、該プレート５０にＸ方向移動
可能なようにリニアガイド５１を介して取付けられたＸ
プレート５２と、該Ｘプレート５２にＹ方向移動可能な
ようにリニアガイド５３を介して取付けられたＹプレー
ト５４から構成されており、Ｘプレー１・５２に付いた
基板４７の部品搭載ピッチごとに穴の明いた粗動プレー
ト５５の穴５６に、プレート５ｏにステー５７を介して
取付けられたノブ５８と挿入することにより基板４７を
Ｘ方向に粗位置決め可能となっている。

Ｙ方向についても同様に粗位置決め可能となっている。

さらに、第２図（ｄ）に示すように銅板供給ユニット１
４は、架台１０に締結されたポールベース５９と、該ポ
ールベース５９に水平方向に可動なようにリニアガイド
６０を介して取付けられたブロック６１と、該ブロック
６１に垂直方向に可動のＺ軸ステージ６２を介して取付
けられたチャック６３と、ポールベース５９に取付けら
れた銅板位置決めブロック６４と、該銅板位置決めブロ
ック６４に対して図示する矢印の方向に可動な銅板位置
決めピン６５とから主に構成されている。チャック６３
の水平方向の移動は、ブロック６１に取付けられた取手
６８を握り人手により行ない、ポールベース５９に取付
けられたストッパ６６にブロック６１のカムホロワ６７
が当たることにより両端の位置出しが可能となっている
。また、チャック６３には銅板７１を吸着するための吸
着穴７０が明いていて、穴７０には図示しないが真空吸
引源につながるチューブが接続されている。

次に、本実施例の各機構の動作を第３図により説明する
。まず、第３図に示すように基板位置出しブロック４９
により位置決めされた基板４７がセットされたパレット
４６を、基板位置決めユニット１２のプリヒータプレー
ト４３に取付けられた３本の位置決めピン４５を基準に
取付け、プリヒータプレート４３および図示しない温度
調節器により、基板４７をはんだ融点以下の一定の温度
に予熱する。予熱後、第４図に示すように、基板４７上
のはんだ除去すべき部品搭載領域７３が第１図において
前進した加熱ヘッド部２９の加熱ブロック３３の真下と
なるように、ＸＹ粗動ステージユニット４１のノブ５８
をはんだ除去すべき部品搭載領域７３に対応する粗動プ
レー１・５５の穴５６に入れＸＹそれぞれの粗位置決め
をする。その後、この部品搭載領域７３にデイスペンサ
１７によりブラックスフ２を滴下し供給する。このこと
によりはんだのぬれ性が増し、はんだ除去し易くなる。

次に、銅板供給ユニット１４の銅板位置決めブロック６
４に部品搭載領域７３と同じ大きさの銅板７１をおき、
銅板位置決めピン６５を図示する矢印の方向に動かすこ
とにより銅板７１を位置決めする。位置決めされた銅板
７１を第６図に示すように銅板供給ユニッ］・１４のＺ
軸ステージ６２のハンドル６９で下降させたチャック６
３で吸着し、銅板７１を持ち上げ、銅板供給ユニット１
４の取手６８を握り、ブロック６１に取付けられたカム
ホロワ６７がストッパ６６に当たるまでチャック６３を
基板４７側へ移動し。

銅板７１を搬送する。ここで、第７図に示すように粗位
置決めされた部品搭載領域７３と搬送された銅板７１に
は相対位置ずれが生じているため７位置合せを行なう必
要があり、この状態を上部からとらえたテレビカメラ１
５を通して映るテレビモニタ１６上で、銅版７１が部品
搭載領域７３の周囲の論理変更用接続パッド７４にかか
ることなく部品搭載領域７３内に入るように基板位置決
めユニット１２のＸＹ微動ステージ４２．θステージ４
０を微動させて位置合せを行なう。銅板７１と部品搭載
領域７３との位置合せ後、チャック６３を降下させ、吸
着を切り、銅板ハを部品搭載領域７３に乗せ後退する。

以上が銅板供給動作である。次に、加熱ヘッドユニット
１１によるはんだ除去動作を説明する。まず、供給され
た銅板７１上に加熱ヘッドユニット１１の加熱ブロック
３３の下面（銅板と同じ大きさになっている）が乗るよ
うに銅板７１と加熱ブロック３３との位置合せを行なう
必要がある。しかし、加熱ブロック３３の構造から直接
位置合わせできないため、第８図に示すように予め加熱
ヘッド部２９が前進した位置を上部からとらえたテレビ
カメラ１５を通して映るテレビモニタ１６上マーキング
７５シておき、間接的に銅板７１とテレビモニタ１６上
のマーキング７５をＸＹ微動ステージ４２、θステージ
４０により位置合せすることにより、銅板７１と加熱ブ
ロック３３の位置合せを行なう。次に、シリンダ２０に
より加熱ヘッド部２９を前進させ、下降させる。下降動
作は第９図に示すように、（α）の状態にある加熱ヘッ
ド部２９をＣｈ）のようにシリンダ２２によりカムベー
ス２３、ヘッドベース２７、断熱プレート２８を介して
一段目の下降をさせ１次にカム２５を回転させることに
よりカム２５の偏心からカムホロワ２６、ヘッドベース
２７、断熱プレート２８を介して二段目の下降をさせ。

（Ｃ）のように加熱ブロック３３の下面を基板４７上の
銅板７１に接触させる。下降を２段とし２段目の下降を
一定速度での下降を可能としているカム駆動方式をとっ
ているため、銅板７１との接触時、基板４７に大きな衝
撃を与えることなく、はんだを溶かすための銅板との接
触時間を設定することができる。銅板７１との接触時、
第１０図に示すように加熱ブロック３３は１位置出しピ
ン３１から外れ自由状態となることから、基板４７に傾
きがあっても、基板の傾斜にならい、基板押付ばね３４
により常に銅板７１に対して垂直に力が加えられる。こ
のことから。

供給された銅板７１に対して片当すせず均一に加熱でき
、第１１図に示すように、予め設定した時間。

銅板７１を通して下の部品搭載領域の残留はんだ７６を
、はんだ溶融温度に加熱した後、加熱ブロック３３の吸
着口３７で銅板７１を吸着し引き上げることにより、電
極部７７上の溶融した過剰はんだ７８を銅板７１に転写
して取り除き、部品搭載領域７３において均一なはんだ
除去が行なえる。

通常は、第１１図で示すように平板銅板７１のみで均一
な状態ではんだ除去が行なえるが、部品搭載領域内の電
極部間のはんだ残留量のばらつきが大きい場合には、第
１２図に示すような溝の付いた溝付き銅板７９と平板銅
板７１を組合せて行なう。第１３図に溝付銅板７９によ
るはんだ除去動作を示す。最初に溝付銅板７９を用い、
基板表面に対して一定高さに銅板を保持する。よって、
残留量の多いはんだ溝の底に接するが、残留量の少ない
はんだは接しない。この状態で加熱し、溝付銅板７９を
引き上げることにより残留量の多いはんだのみが除去さ
れることになり、部品搭載領域内の電極部間のはんだ残
留量の大きなばらつきをまず少なくする。

次に、平板銅板７１を用いて第１１図のようにはんだ除
去することで、よりばらつきの少ないはんだ除去が行な
える。

〔発明の効果〕

本発明によれば、印刷回路基板上の半導体チップ等の部
品交換時に部品搭載領域に残留する過剰はんだを、部品
搭載領域の周囲の論理変更用接続パッドや論理変更用ワ
イヤに影響を与えることなく、また基板や他の搭載部品
に熱的影響を与えることなく短時間で除去し、部品搭載
領域内の各電極上の残留はんだ量を均一にすることがで
きる。

これにより、設計変更、製造不良等による半導体チップ
等の部品の交換に容易に対応できるようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置全体の斜視図。 第２図は第１図に示す各ユニットの拡大図、第３図は基
板位置決めユニットにパレットを供給する動作の説明図
、第４図は、ｘｙ位置決め動作およびフラックス供給の
説明図、第５図は銅板位置決めブロックでの銅板位置決
め動作の説明図、第６図は銅板搬送動作の説明図、第７
図は銅板と部品搭載領域を位置合せする動作の説明図、
第８図は銅板と加熱ブロックを位置合せする動作の説明
図。 第９図は加熱ヘッド部下降動作の説明図、第１０図は加
熱ブロックの基板傾斜ならい動作の説明図。 第１１図は銅板によるはんだ除去動作の説明図、第１２
図は銅板の種類を示す図、第１３図は溝付銅板を使用し
たはんだ除去動作の説明図、第１４図、第１５図は従来
技術の説明図である。 １０・・・架台、　１１・・・加熱ヘッドユニット、１
２・・・基板位置決めユニット、１４・・・銅板供給ユ
ニット、１５・・・テレビカメラ、１６・・・テレビモ
ニタ、１７・・・デイスペンサ、２４・・・モータ、２
５・・・カム、２６・・・カムホロワ、２９・・・加熱
ヘッド部、３１・・・位置決めピン、３２・・・ヒータ
、３３・・・加熱ブロック、３４・・・基板押付ばね、
３７・・・吸着口、４０・・・θステージ、４１・・・
ＸＹ粗動ステージユニット、４２・・・ＸＹ微動ステー
ジ、４３・・・プリヒータフレート、４５・・・位置決
めピン、４６・・・パレット、４７・・・基板、６２・
・・Ｚ軸ステージ、６３・・・チャック、６４・・・銅
板位置決めブロック、６５・・・銅板位社決めピン、７
０・・・吸着穴、７１・・・銅板、７２・・・フラツク
ス、７３・・・部品搭載領域、７４・・・回路変更用接
続・パッド、７５・・・マーキング、７６・・・残留は
んだ、７７・・・電極部、７９・・・溝付銅板。 祐ｌの ／ρ１．−ｆら　　　　　　　　　１４−一〜ｆｌＬ伊
沸きユニ、ト　　１７・−デ１スペンサ／　／　、、−
１ｔｒＪ＊ヘ−ドコＪ−９）　　／６−プレｅｊＪｌｊ
　　　　　　２＃−”ｉ）＞ｒ１２−・練ｔＬ、Ｌ）’
ｙ）ユ七−）　　／６・−テレ口゛（ニタ　　　　２４
・−（−７夛し２　（２１（こ） 第２国（創 第２国Ｉｂ） 見−５目 処乙目 ６ｙ 晃７目 晃７２目 （α） Ｃｂ） 感７５目 （ユ〕 （ｂ） 晃４囚 め７０口 ５４、、　／　を目 （α） （ｂ） 慧７４閃 第１５囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．印刷回路基板上に複数個の半導体チップ等のの部品
   を搭載したモジュールから部品を機械的、熱的に取り除
   いた後、印刷回路基板の当該部品搭載領域内の電極部に
   残留する過剰はんだを取り除く過剰はんだ除去装置にお
   いて、印刷回路基板の下面から基板全体を残留はんだの
   融点以下の一定温度で予熱するプリヒータを有し、印刷
   回路基板の過剰はんだを除去すべき任意の部品搭載領域
   を所定位置に位置決め可能な基板位置決めユニットと、
   部品搭載領域と同じ大きさのはんだぬれ性の良い金属板
   を該基板位置決めユニットで位置決めされた部品搭載領
   域の上に供給する金属板供給ユニットと、該金属板供給
   ユニットで供給された金属板の上に該金属板と同じ大き
   さの面で接触し、かつ、基板の傾斜にならう機構と該金
   属板を吸着する機構を有した加熱ブロック（ヒータ内蔵
   ）を押し付け該金属板を通して下の部品搭載領域のはん
   だを溶融温度に加熱する加熱ヘッドユニットと、金属板
   供給時には該金属板と部品搭載領域との相対ずれを、ま
   た加熱ブロック押付け時には該金属板と加熱ブロックと
   の相対ずれをそれぞれ確認するためのテレビカメラおよ
   びテレビモニタとを備え、はんだ除去すべき部品搭載領
   域の上に供給された金属板に溶融した過剰はんだを転写
   して除去するようにしたことを特徴とする過剰はんだ除
   去装置。