JPS6188480A - Local heating method and apparatus - Google Patents

Local heating method and apparatus

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JPS6188480A
JPS6188480A JP20819584A JP20819584A JPS6188480A JP S6188480 A JPS6188480 A JP S6188480A JP 20819584 A JP20819584 A JP 20819584A JP 20819584 A JP20819584 A JP 20819584A JP S6188480 A JPS6188480 A JP S6188480A
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gas
heating
heated
temperature distribution
substrate
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JP20819584A
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勝 坂口
大島 宗夫
旻 村田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、特に被加熱物上面を所望の温度分布に設定で
きる局所ガス加熱方法及び装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention particularly relates to a local gas heating method and apparatus that can set the upper surface of an object to be heated to a desired temperature distribution.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

配線基板上に電子部品をはんだ接続する方法においては
、耐熱性が低い部品を有するモジーールはモジュール全
体をはんだ溶融温度まで加熱することができないため、
はんだ付けする部品のみを局所的に加熱し、その近傍の
低耐熱性部品への影響を極力小さくする加熱方法が必要
である。この場合、接続歩留り及び接続の信頼性の面か
ら、はんだ接続部が均一に加熱されることが重要である
In the method of soldering electronic components onto wiring boards, modules with components with low heat resistance cannot be heated to the solder melting temperature as a whole.
There is a need for a heating method that locally heats only the components to be soldered and minimizes the effect on nearby components with low heat resistance. In this case, from the viewpoint of connection yield and connection reliability, it is important that the solder joint is heated uniformly.

従来の局所加熱方法及び装置として、より MTeal
mical Disclosure Bulletin
における” HOT GASGLTN’ (Tol、 
15 No、 3 August 1972)に示され
ているものがある。これは石英管の内部にヒータを組み
込み、このヒータに通電すると同時に石英管の一端から
ガスを送入し、他端から加熱されたガスを送出するガス
加熱装置であり、この装置によって生成した加熱ガスを
はんだ何されるチップの背面に吹き付けてはんだ付けす
る方法も同時に示されている。
As a conventional local heating method and device, more MTeal
mical Disclosure Bulletin
"HOT GASGLTN' (Tol,
15 No. 3 August 1972). This is a gas heating device that incorporates a heater inside a quartz tube, and at the same time when the heater is energized, gas is introduced from one end of the quartz tube and heated gas is sent out from the other end. At the same time, a method for soldering by spraying gas onto the back side of the chip to be soldered is also shown.

ところがこの方法においては、ガス吹出し口でのガス温
度分布は、ノズル先端形状によって決まってしまうため
、はんだ付けされる部品の形状、寸法、熱容量、基板の
材値が異なると、はんだ付は部の温度分布が不均一にな
ったり、接続不良の増加、接続信頼性の低下及び基板の
破損をまねく等の懸念があった。
However, in this method, the gas temperature distribution at the gas outlet is determined by the shape of the nozzle tip, so if the shapes, dimensions, heat capacities, and material values of the boards differ, the soldering will vary depending on the part. There were concerns that this would lead to uneven temperature distribution, an increase in connection failures, a decrease in connection reliability, and damage to the board.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記の問題点をなくし、被加熱面の温
度分布を所望の値に設定できる加熱方法及び装置を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems and provide a heating method and apparatus that can set the temperature distribution of a heated surface to a desired value.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明においては、管内に複数個の発熱体を設置し、そ
れぞれの発熱体を独立に加熱制御することにより、加熱
される面の温度分布を所望の範囲に設定できるようにな
したことを特徴とする。
The present invention is characterized in that by installing a plurality of heating elements inside the tube and controlling the heating of each heating element independently, the temperature distribution of the heated surface can be set within a desired range. shall be.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第1図乃至第11図により詳
細に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 11.

第1図は本発明によるガス加熱装置の正面図、第2図は
平面図である。第1図及び第2図において、例えば石英
管2の内部には、複数個の発熱体aa、4h、4c、4
ct、4t、af、4yが配置されており、それぞれの
発熱体は、電力供給端子6α、6b、6C。
FIG. 1 is a front view of a gas heating device according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view. 1 and 2, for example, inside the quartz tube 2, there are a plurality of heating elements aa, 4h, 4c, 4.
ct, 4t, af, and 4y are arranged, and the respective heating elements are power supply terminals 6α, 6b, and 6C.

6d、6g、6f、6ダ(6L65は図示せず)に接続
されている。ガス送入口8は、電力供給端子盤10の上
部に配置され、石英管2の下部はガス送出口11となっ
ている。第3図〜第5図は、第1図及び第2図に示すガ
ス加熱装置により加熱されたガスの、ガス送出口11の
領域における温度分布を等温線図で示したものである。
6d, 6g, 6f, and 6da (6L65 is not shown). The gas inlet 8 is arranged at the upper part of the power supply terminal board 10, and the lower part of the quartz tube 2 serves as the gas outlet 11. 3 to 5 are isothermal diagrams showing the temperature distribution of the gas heated by the gas heating device shown in FIGS. 1 and 2 in the region of the gas outlet 11.

以上の構成において、ガス送入口8からガスを送り込み
、各電力供給端子6α〜6!Iにあらかじめ実験によっ
て求めた値の電力を供給することにより、発熱体4α〜
4!Iが加熱され、この発熱体によって加熱されたガス
がガス送出口11から送り出される。
In the above configuration, gas is fed from the gas inlet 8 and each power supply terminal 6α to 6! By supplying power of a value determined in advance by experiment to I, the heating element 4α ~
4! I is heated, and the gas heated by this heating element is sent out from the gas outlet 11.

ここで、各発熱体4α〜4!1に独立して所望の電力を
供給することにより、ガス送出口11の位。
Here, by independently supplying desired power to each of the heating elements 4α to 4!1, the gas delivery port 11 is heated.

置でのガス温度分布を所望の値に設定することができる
。第3図は、外周部の6個の発熱体4α。
The gas temperature distribution at the location can be set to a desired value. FIG. 3 shows six heating elements 4α on the outer periphery.

4.6,4c、4g 、4f、4gに同じ電力を供給し
、中心部の発熱体4dに外周部の発熱体より若干少ない
電力を供給した場合のガス温度分布である。また第4図
は、発熱体AC,4d、4gを高温にし、発熱体4α、
4ハ’fAyを低温にした場合の例、さらに第5図は発
熱体4α、ab*4ct、4f t’ダを高温にし、発
熱体4C24−を低温にした場合のガス温度分布図であ
る。
This is the gas temperature distribution when the same power is supplied to 4.6, 4c, 4g, 4f, and 4g, and slightly less power is supplied to the central heating element 4d than to the outer peripheral heating element. In addition, FIG. 4 shows that heating elements AC, 4d, and 4g are heated to high temperature, and heating elements 4α,
FIG. 5 is a gas temperature distribution diagram in which the heating elements 4α, ab*4ct, and 4f t' are set to high temperatures, and the heating element 4C24- is set to a low temperature.

このように、発熱体への電力供給量を個々に制御するこ
とにより、ガス温度分布の形状を種々変化させることが
できる。このため形状、大きさ、熱容量が異なる被加熱
物に対し、あらかじめ最適な温度分布形状を求めておけ
ば、異なった部品に対し常に最適の条件で加熱処理を再
現性よく行なうことができる。
In this way, by individually controlling the amount of power supplied to the heating elements, the shape of the gas temperature distribution can be varied in various ways. Therefore, by determining the optimal temperature distribution shape in advance for objects to be heated that have different shapes, sizes, and heat capacities, it is possible to always perform heat treatment on different parts under optimal conditions with good reproducibility.

第6図及び第7図は、石英管2の断面形状を短形及び長
円形にした他の実施例であるが、この場合においても、
第1図及び第2図に示した第1の実施例と同様の効果が
得られる。
6 and 7 show other embodiments in which the cross-sectional shape of the quartz tube 2 is rectangular and oval; in this case as well,
The same effects as the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.

第8図乃至第11図にさらに別の実施例を示す。第8図
は本発明による加熱方法によって配線基板上にLSIチ
ップをはんだリフロ接続する方法を示す正面図、第9図
は側面図、第10図は平面図である。また第11図は加
熱時の配線基板上の温度分布図である。各図において同
一符号は同一構成要素を示す。
Still another embodiment is shown in FIGS. 8 to 11. FIG. 8 is a front view, FIG. 9 is a side view, and FIG. 10 is a plan view, showing a method for reflow soldering of LSI chips on a wiring board using the heating method according to the present invention. Moreover, FIG. 11 is a temperature distribution diagram on the wiring board during heating. In each figure, the same reference numerals indicate the same components.

第8図乃至第10図において、配線パターンが形成され
たガラスを用いた基板12の上面には、はんだバンプ1
3を有するLSIチップ14が位置合わせされ載置され
ている。基板12の下面及び上面には、チップ取り付は
エリア15及び基板端部16を開放形にした下部遮蔽板
17と上部遮蔽板18が設置されている。下部遮蔽板1
7は基板保持具(図示せず)に設置固定されている。基
板12の内部には耐熱性が例えば150℃の樹脂19が
固着されており、上部遮蔽板18はこの樹脂19の上面
を履って保護している。
In FIGS. 8 to 10, solder bumps 1 are placed on the top surface of a glass substrate 12 on which a wiring pattern is formed.
The LSI chips 14 having the number 3 are aligned and mounted. A lower shielding plate 17 and an upper shielding plate 18 are installed on the lower and upper surfaces of the substrate 12, with a chip mounting area 15 and an open substrate end 16. Lower shielding plate 1
7 is installed and fixed on a substrate holder (not shown). A resin 19 having a heat resistance of, for example, 150° C. is fixed inside the substrate 12, and the upper shielding plate 18 covers the upper surface of this resin 19 for protection.

基板12の上方に(ま、ガス加熱装置i20が配置され
ている。このガス加熱装置20は、長円形をした石英管
21内に、それぞれ独立に電力が供給できる構成にした
4個の発熱体22α、227,22c、22ctを有し
ており、第8図において左右方向、上下方向及び紙面に
垂直方向にスライドできる機構(図示せず)を有してい
る。
A gas heating device i20 is arranged above the substrate 12. This gas heating device 20 has four heating elements arranged in an oval quartz tube 21, each of which can be supplied with electric power independently. 22α, 227, 22c, and 22ct, and has a mechanism (not shown) that can slide horizontally, vertically, and perpendicularly to the plane of the paper in FIG.

第11図において、基板12上に二点鎖線で表示した部
分はチップ取り付はエリア15で、その周辺の曲線は等
混線23である。
In FIG. 11, the portion indicated by the two-dot chain line on the substrate 12 is the chip mounting area 15, and the curved line around the area is the equimixing line 23.

このような構成において、まず下部遮蔽板17の開放部
中央にチップ取り付はエリア15が位置するように、チ
ップ14を載置した基板12を設置する。次いで、基板
12の上面に上部遮蔽板18を設置する。次に、加熱さ
れたガスを吹き出すガス加熱装置20をチップ取り付は
エリア15の上方に位置するように設置する。ガス加熱
装置20内の各発熱体は、チップ取り付は部の温度分布
が第11図に示すように、チップ。
In such a configuration, first, the substrate 12 on which the chip 14 is mounted is installed so that the chip mounting area 15 is located at the center of the open portion of the lower shielding plate 17. Next, the upper shielding plate 18 is installed on the upper surface of the substrate 12. Next, a gas heating device 20 for blowing out heated gas is installed above the chip mounting area 15. Each heating element in the gas heating device 20 has a chip-attached temperature distribution as shown in FIG.

取り付はエリア15と基板端部16が等温になるように
あらかじめ設定されている。このような状態で一定時間
加熱することにより、はんだバンプ13は溶融し、基板
12とチップ14ははんだ接合される。はんだ溶融後、
一定時rJj経過後にガス加熱装置20をボンディング
部から移動させ、ボンディング部を自然冷却することに
より、接続部のはんだが凝固し、ボンディングが完了す
る。
The mounting is preset so that the area 15 and the substrate end 16 are at the same temperature. By heating in this state for a certain period of time, the solder bumps 13 are melted and the substrate 12 and the chip 14 are soldered together. After melting the solder,
After a certain period of time rJj has elapsed, the gas heating device 20 is moved from the bonding part and the bonding part is naturally cooled, thereby solidifying the solder at the connection part and completing the bonding.

本実施例では、基板にガラスを用いているため、基板端
部に引張り応力が作用すると容易に基板破断を起こして
致命的な不良となる。このような不良に発生させない温
度分布形状として第11図に示す如くチップ取り付はエ
リア15と基板端部16を等温とする湿度分布で加熱す
ることが有効である。ところが、チップ取り付はエリア
15には形状及び寸法が異なるLSIチップが取り付け
られることがあり、その都度チップ取り付はエリア15
での熱容量が異なり、一定条件の加熱ではチップの種類
によって異なる温度分布形状が生じ上述した不良の原因
となるが、本発明ではガス加熱装置20内の発熱体22
α、 225 、22C、22dの電力供給量をそれぞ
れのチップ形状に適合した値に設定することができ、チ
ップの種類が違っても常に最適な湿度分布形状を礎保す
ることができる。
In this embodiment, since glass is used for the substrate, if tensile stress is applied to the edge of the substrate, the substrate will easily break, resulting in a fatal defect. As a temperature distribution shape that does not cause such defects, it is effective to heat the chip mounting area 15 and the substrate end 16 with a humidity distribution that makes them the same temperature, as shown in FIG. However, there are cases where LSI chips with different shapes and dimensions are installed in area 15, and each time the chip is installed in area 15.
The heat capacity of the heating element 22 in the gas heating device 20 is different, and when heated under certain conditions, the temperature distribution shape differs depending on the type of chip, which causes the above-mentioned defects.
The amount of power supplied to α, 225, 22C, and 22d can be set to values suitable for each chip shape, and an optimal humidity distribution shape can always be maintained even if the types of chips are different.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べた如く本発明によれば、チップ取り付はエリア
と基板端部を常に等温に保持することができるため、基
板端部においてガラス破断の原因となる引張り熱応力の
発生をなくすることができ、ボンディング処理時のガラ
ス破断不良を皆蕪にすることが可能である。また、加熱
ガス吹出し口でのガス温度分布を所望の値に選定できる
ため、寸法及び熱容量の異なる種々のチップに対しても
、常に最適なボンディング条件を容易に選定することが
可能となり、作業効率の向上及び接続歩留り、接続信頼
性の大巾向上が図れる。
As described above, according to the present invention, since the chip mounting area and the edge of the substrate can always be maintained at the same temperature, it is possible to eliminate the generation of tensile thermal stress that causes glass breakage at the edge of the substrate. This makes it possible to completely eliminate glass breakage defects during bonding processing. In addition, since the gas temperature distribution at the heated gas outlet can be selected to a desired value, it is possible to easily select the optimal bonding conditions for various chips with different sizes and heat capacities, and work efficiency is increased. , connection yield, and connection reliability can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるガス加熱装置の正面図、第2図は
第1図の平面図、第3図乃至第5gはガスの温度分布等
混線図、第6図及び第7図は本発明による他のガス加熱
装置の平面図、第8乃至第10図は本発明によるガス加
熱装置を用いたチップボンディング加熱方法のそれぞれ
正面図、側面図及び平面図、第11図は、チンプボンデ
ィング時の基板上面の温度分布等温線図である。 2.21・・・石英管、 4.22・・・発熱体、 12・・・基板、 14・・・チップ、 15・・・チップ取り付はエリア、 16・・・基板端部、 20・・・ガス加熱装置。 \゛−1−7′ 代理人弁理士 高  橋  明  夫 第 1 η 第 2圀 第6 口 第3力      躬 90 閉 11  口
Fig. 1 is a front view of the gas heating device according to the present invention, Fig. 2 is a plan view of Fig. 1, Figs. 3 to 5g are crosstalk diagrams such as temperature distribution of gas, and Figs. FIGS. 8 to 10 are a front view, a side view, and a plan view of a chip bonding heating method using the gas heating device according to the present invention, and FIG. 11 is a plan view of another gas heating device according to the present invention. FIG. 3 is a temperature distribution isotherm diagram on the upper surface of the substrate. 2.21...Quartz tube, 4.22...Heating element, 12...Substrate, 14...Chip, 15...Chip mounting area, 16...Board end, 20. ...Gas heating device. \゛-1-7' Representative Patent Attorney Akio Takahashi 1st η 2nd District 6th 3rd Liability 90 Closed 11th

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内部に発熱体を備えた管の中に気体を送入し、管
の一端から加熱ガスを送出するようになした局所加熱方
法において、上記管内に個々に発熱制御が可能な複数個
の発熱体を設け、各発熱体の発熱量を所望の値に設定す
ることにより、加熱される面の温度分布を所望の範囲に
設定するように構成したことを特徴とする局所加熱方法
(1) In a local heating method in which gas is introduced into a tube equipped with a heating element inside, and the heated gas is sent out from one end of the tube, there are multiple units in the tube that can individually control heat generation. 1. A local heating method characterized in that the temperature distribution of a surface to be heated is set within a desired range by providing heating elements and setting the calorific value of each heating element to a desired value.
(2)内部に発熱体を備えた管の中に気体を送入し、管
の一端から加熱ガスを送出するようになした局所加熱装
置において、上記管内に個々に発熱制御が可能な複数個
の発熱体を備えたことを特徴とする局所加熱装置。
(2) In a local heating device in which gas is introduced into a tube equipped with a heating element inside, and the heated gas is sent out from one end of the tube, there are multiple units in the tube that can individually control heat generation. A local heating device characterized by comprising a heating element.
JP20819584A 1984-10-05 1984-10-05 Local heating method and apparatus Granted JPS6188480A (en)

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JPH0341952B2 JPH0341952B2 (en) 1991-06-25

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012146842A (en) * 2011-01-13 2012-08-02 Sensbey Co Ltd Selective soldering device and selective soldering method
US9391488B1 (en) 2014-12-17 2016-07-12 Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha Rotary body driving apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012146842A (en) * 2011-01-13 2012-08-02 Sensbey Co Ltd Selective soldering device and selective soldering method
US9391488B1 (en) 2014-12-17 2016-07-12 Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha Rotary body driving apparatus

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