KR101825231B1

KR101825231B1 - 전자 부품의 세정 장치 및 세정 방법

Info

Publication number: KR101825231B1
Application number: KR1020127011366A
Authority: KR
Inventors: 다이시 니시가키
Original assignee: 아라까와 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2018-02-02
Also published as: US20120216840A1; TWI508795B; JP5742721B2; JPWO2011055502A1; KR20120084746A; TW201129428A; CN102574167B; CN102574167A; WO2011055502A1

Abstract

복수의 분사부가 전자 부품의 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 복수의 분사 영역을 향하여 세정액을 각각 분사한다. 복수의 분사 영역은 각각 선형으로 연장된다. 분사부는, 분사 영역의 연장 방향에서 본 분사 방향이, 분사 영역을 포함하는 면에 대하여 수직이 되는 분사 패턴을 갖는다. 분사부는, 분사 영역이 상호 병행으로 되도록 배치된다. 분사부로부터 분사된 세정액을 분사 영역에 충돌시킴으로써 세정 대상 부위를 향하는 세정액류를 발생시킨다.

Description

전자 부품의 세정 장치 및 세정 방법{ELECTRONIC COMPONENT CLEANING DEVICE AND CLEANING METHOD}

본 발명은 전자 회로 칩, 트랜지스터, 콘덴서, 다이오드 등의 각종 반도체 디바이스가 실장된 기판 등, 간극을 갖는 전자 부품의 세정 장치 및 세정 방법에 관한 것이다.

기판(웨이퍼를 포함함)에 전자 회로 칩(반도체 디바이스 등)을 실장하여 이루어지는 전자 부품은, 기판과 각종 전자 회로 칩의 납땜 개소로 이루어지는 간극이나 미세한 구조부가 존재한다. 이하, 이러한 간극이나 미세한 구조부를 총칭하여 간극이라고 한다. 예컨대, 플립 칩·볼 그리드 어레이(이하, FC-BGA라고 함) 타입의 반도체 실장 기판에서는, 반도체 디바이스로 이루어지는 전자 회로 칩의 이면 전체에 다수의 땜납 범프를 배치하고 있고, 이들 땜납 범프를 기판에 융착시킴으로써 구성되어 있지만, 전자 회로 칩과 기판 사이의 간극은, 약 0.05 ㎜밖에 안 된다. 그 때문에, 땜납 융착 후, 간극에는, 땜납 범프를 기판에 융착할 때에 사용되는 플럭스나, 땜납 잔사, 금속 불순물 등의 미세한 불용물이 잔존하기 쉽다. 이들 불용물은, 전자 부품의 성능 불량(예컨대, 회로 쇼트)이나 제품 수율의 저하 등의 원인이 된다. 그래서, 전자 부품을 밀봉제로 피복하여 최종 제품으로 하기 전에, 이들 불용물의 세정 제거가 행해진다. 그러나, 일반적으로, 세정액을, 전자 부품의 세정 대상 부위(간극 등)에 침입시키는 것이나 세정 대상 부위로부터 불용물을 용출시키는 것은 용이하지 않고, 그 때문에 전자 부품의 세정은 그 표면의 세정보다 곤란하게 되어 있다.

전자 부품에 있어서의 세정 대상 부위의 세정으로서는, 초음파를 발생시킨 세정액 내에 전자 부품을 침지하고, 초음파 진동에 의해 불용물을 전자 부품으로부터 박리시켜 제거하는 초음파 세정 방법이 있다. 그러나, 초음파 세정 방법에는, 초음파가 전해지기 어려운 부위의 세정에는 효과를 기대할 수 없는 등의 제약이 있다. 또한, 초음파 진동에 의해 전자 부품에 손상, 파손이 생기는 경우도 있어, 전자 부품의 세정에 폭 넓게 적용할 수 없다.

그래서, 종래부터 세정 노즐로부터 세정액을 전자 부품의 코너부를 향하여 분사하여 부품 내부에 유입시킴으로써, 전자 부품의 세정을 행하는 노즐 세정 방법이 고안되어 있다. 이 방법에서는, 세정액을 전자 회로 칩(반도체 디바이스)의 코너부로부터 부품 내부에 유입시킴으로써 전자 회로 칩의 단부 가장자리를 따라 고속 흐름을 형성하고, 이에 의해 고속 흐름에 접하는 좁은 틈 사이의 단부 가장자리측을 부압으로 하여 세정 대상 부위(간극 등)에의 세정액의 침투를 촉진시키고 있다(특허문헌 1).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성11-300294호 공보

그러나, 종래의 세정 방법에서는, 세정 공정 내외의 자동화가 어려워 세정의 효율적인 실시가 곤란하였다.

본 발명은, 높은 세정 효과를 갖는 전자 부품의 세정 장치나 세정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전자 부품의 세정 장치는,

전자 부품의 세정 대상 부위를 세정하는 전자 부품의 세정 장치로서,

상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 복수의 분사 영역을 향하여 세정액을 각각 분사하는 복수의 분사부를 구비하고,

상기 복수의 분사 영역은 각각 선형이며,

상기 복수의 분사부는, 상기 분사 영역이 선형으로 연장되는 방향에서 본 분사 방향이, 상기 분사 영역을 포함하는 면에 대하여 수직이 되는, 분사 패턴을 각각 가지고,

상기 복수의 분사부는, 상기 복수의 분사 영역이 상호 병행으로 되도록 배치되며, 상기 복수의 분사부로부터 분사된 상기 세정액을 상기 복수의 분사 영역에 충돌시킴으로써 상기 세정 대상 부위를 향하는 세정액류를 발생시킨다.

여기서, 복수의 분사 영역이 상호 병행으로 된다는 것은, 상호 평행한 상태를 포함하지만, 평행한 상태뿐만이 아니라, 양자가 각도차 5°이내의 미소 각도로 교차하는 상태도 포함한다. 또한 분사 영역을 포함하는 면에 대하여 수직이 된다는 것은, 상기 면에 대하여 수직이 되는 방향을 포함하지만, 수직 방향뿐만 아니라, 상기 면에 대하여 85∼95°의 각도 범위가 되는 방향도 포함한다. 또한, 선형이란, 직선형이 가장 바람직하지만, 완만한 곡률의 곡선형이나 파선형도 포함한다.

각 분사부로부터 분사된 세정액은 분사 영역에 충돌하여 분기된다. 이에 의해, 상호 반대 방향의 세정액류가, 분사 영역을 포함하는 면을 따라 형성되고, 또한 마주보는 분사 영역 사이의 거의 중간 위치에, 상호 반대 방향으로 된 한 쌍의 세정액류가 상대하는 유역(이하, 액류 상대 영역이라고 함)이 형성된다. 그래서 인접하는 분사 영역 사이의 거의 중간 위치에, 전자 부품의 세정 대상 부위(예컨대, 전자 부품 내에 형성되는 간극)가 위치하도록, 분사부를 배치하면, 액류 상대 영역에 있는 상호 반대 방향의 세정액류가 세정 대상 부위에 유입되어 이곳을 세정한다.

이상의 세정 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 본 발명은 다음의 양태에 있어서 실시되는 것이 바람직하다.

상기 세정 대상 부위는, 상기 분사 영역을 향하여 개방된 상기 전자 부품의 간극을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 적합하게 세정 가능한 전자 부품은, 기판 또는 웨이퍼와, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼에 실장된 전자 회로 칩을 구비하고 있고, 상기 간극은, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼와 상기 전자 회로 칩의 사이에 형성되어 있는 전자 부품이다.

또한, 상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 한쪽 측의 상기 분사 영역으로부터 다른쪽 측의 상기 분사 영역을 향하여 상기 전자 부품을 이동시키는 반송부를 더욱 구비하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 반송부에 의해 전자 부품이 이동하면, 전자 부품은, 세정액류끼리 상대하는 액류 상대 영역(마주보는 분사 영역의 거의 중간 위치에 형성됨)을 순차 통과하게 된다. 이에 의해, 세정 대상 부위는 상호 반대 방향의 2방향의 세정액류에 의해 순차 세정된다.

또한, 상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 한쪽 측의 상기 분사 영역과 다른쪽 측의 상기 분사 영역 사이의 이격 간격은, 상기 한쪽 측의 분사 영역과 상기 다른쪽 측의 분사 영역의 대향 방향을 따른 상기 세정 대상 부위의 크기보다 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 전자 부품은, 기판 또는 웨이퍼와, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼에 실장된 전자 회로 칩을 구비하고 있고, 상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 한쪽 측의 상기 분사 영역과 다른쪽 측의 상기 분사 영역 사이의 이격 간격(D)과, 상기 한쪽 측의 분사 영역과 상기 다른쪽 측의 분사 영역의 대향 방향을 따른 상기 전자 회로 칩의 폭 치수(L)는, L<D≤(L+25 ㎜)의 식을 만족하는, 것이 바람직하다. 이에 의해, 상호 반대 방향의 세정액류를 보다 확실하게 세정 대상 부위에 유입시키는 것이 가능해진다.

반송부를 구비하는 구성에서는, 전자 부품의 반송 속도는, 100 ㎜/분∼1500 ㎜/분으로 하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 전자 부품의 이동과 세정액류의 간섭에 의한 세정 효과에의 영향을 저감시킬 수 있으며, 생산성의 충분한 확보와 세정 장치 사이즈의 컴팩트화를 도모할 수 있다.

또한, 세정액류의 유속이 0.03 m/초∼0.2 m/초이고, 분사 압력이 0.05 ㎫∼0.8 ㎫인 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 안정된 세정 성능의 확보와 전자 부품의 파손 방지를 도모할 수 있다.

또한, 분사부는 부채형 노즐로 하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 피세정 대상물(전자 부품)에 맞추어 세정액의 유량을 용이하게 조절하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 부채형 노즐의 세정액 분사 각도가, 40°이하인 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 세정액이 분사 영역 밖으로 누출되는 것을 억제할 수 있어 세정성이 향상된다.

또한, 상기 분사부는, 슬릿 노즐을 갖는 것이 바람직하다. 슬릿 노즐은, 분사량이 균일한 긴 직선형의 분사 패턴을 용이하게 얻을 수 있기 때문에, 장치 설계 상의 제약이 적어진다.

본 발명에서는, 분사부는, 분사 영역의 위치에 관계없이 유량이 균일하게 되는 균등 노즐을 채용하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 세정 얼룩 없이 안정적인 세정성을 확보할 수 있다.

본 발명에서는, 상기 분사부는, 상기 반송부의 반송에 의해 상기 전자 부품이 상기 분사 영역을 통과하는 기간에서는, 상기 세정액의 분사를 일시 정지하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 세정액의 분사에 의해 전자 부품이 손상되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 전자 부품의 세정 방법은,

전자 부품의 세정 대상 부위를 세정하는 전자 부품의 세정 방법으로서,

복수의 분사 영역을 향하여 세정액을 각각 분사하는 복수의 분사부를 구비하고, 상기 복수의 각 분사 영역이 각각 선형이며, 상기 복수의 분사부는, 상기 분사 영역이 선형으로 연장되는 방향에서 본 분사 방향이 상기 분사 영역을 포함하는 면에 대하여 수직이 되는 분사 패턴을 각각 가지며, 상기 복수의 분사부는, 상기 복수의 분사 영역이 상호 병행으로 되도록 배치된 전자 부품 세정 장치를 준비한 뒤에,

상기 세정 대상 부위가 상기 복수의 분사 영역의 사이에 위치하도록 상기 전자 부품을 배치하며,

상기 복수의 분사부로부터 분사된 상기 세정액을 상기 복수의 분사 영역에 충돌시킴으로써 상기 세정 대상 부위를 향하는 세정액류를 발생시켜, 그 세정액류에 의해 상기 세정 대상 부위를 세정한다.

본 발명의 전자 부품의 세정 방법에서는,

상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 한쪽 측의 상기 분사 영역으로부터 다른쪽 측의 상기 분사 영역을 향하여 상기 전자 부품을 이동시키면서, 상기 세정액류에 의해 상기 세정 대상 부위를 세정하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 예컨대, 간극 폭이 50 ㎛ 정도의 좁은 간극을 갖는 전자 부품의 세정은 물론, 금후의 미세화에 따라 요구되는 간극 폭 20 ㎛ 정도의 더욱 좁은 간극을 갖는 전자 부품의 세정에 특히 적합하다.

본 발명의 전자 부품의 간극의 세정 장치 및 세정 방법은, 높은 세정 효과를 얻을 수 있다.

또한, 반송부를 구비함으로써, 간단한 구성으로, 전자 부품의 세정을 연속적으로 행할 수 있게 된다. 그 결과, 세정 공정 내의 자동화가 가능한데다가, 전후의 공정과의 자동화가 가능한 인라인 방식의 세정 시스템을 구축하는 것이 가능해진다. 그 결과, 전자 부품의 세정을 한층 더 효율적으로 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1의 전자 부품의 간극의 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1의 전자 부품의 간극의 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1의 전자 부품의 간극의 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4a는 플립 칩·볼 그리드 어레이(FC-BGA) 실장 기판의 개략 구성도(투영도)이다.
도 4b는 플립 칩·볼 그리드 어레이(FC-BGA) 실장 기판의 개략 구성도(정면도)이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2의 전자 부품의 간극의 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2의 전자 부품의 간극의 세정 장치(도 5)에 있어서의 세정 공정 부분의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 2의 전자 부품의 간극의 세정 장치(도 5)에 있어서의 세정 공정 부분의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시의 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에서는, 전자 부품으로서, 플립 칩·볼 그리드 어레이 실장 기판(이하, FC-BGA(1)라고 말함)을 세정하는 경우를 예로 하고 있지만, 다른 전자 부품에 있어서도 동일하게 실시할 수 있는 것은 물론이다.

(본 발명의 세정 장치의 실시형태 1)

도 1은 본 발명의 세정 장치의 실시형태 1의 개략 구성을 나타내는 측면도이다. 도 2는 이 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 정면도이다. 도 3은 이 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 세정 장치는 FC-BGA(1) 등의 전자 부품을 배치하기 위한 배치부(10)와, 분사부(30a, 30b)를 구비한다.

분사부(30a)는, 배치부(10)의 상면에 선형의 분사 영역(E1)을 설정하고 있다. 분사부(30a)는, 설정한 분사 영역(E1)을 향하여 분사 패턴(P1)으로 세정액을 분사시킨다. 분사 패턴(P1)은, 분사 영역(E1)이 선형으로 연장되는 방향(도 1에 있어서의 지면의 수직 방향, 도 2에 있어서의 지면의 좌우 방향)에서 본 분사 방향이, 분사 영역(E1)을 포함하는 면에 대하여 수직이 되는 면 상에 마련된다. 여기서, 분사 영역(E1)을 포함하는 면이란, 예컨대 배치부(10)의 상면이 된다. 또한, 선형이란, 직선형이 가장 바람직하지만, 완만한 곡률의 곡선형이나 파선형도 포함한다.

분사부(30b)는, 배치부(10)의 상면에 선형의 분사 영역(E2)을 설정하고 있다. 분사부(30b)는, 설정한 분사 영역(E2)을 향하여 분사 패턴(P2)으로 세정액을 분사시킨다. 분사 패턴(P2)은, 분사 영역(E2)이 선형으로 연장되는 방향(도 1에 있어서의 지면의 수직 방향, 도 2에 있어서의 지면의 좌우 방향)에서 본 분사 방향이, 분사 영역(E2)을 포함하는 면에 대하여 수직이 되는 면 상에 마련된다. 여기서, 분사 영역(E2)을 포함하는 면이란, 구체적으로 배치부(10)의 상면이 된다. 이는 분사 영역(E1)을 포함하는 면과 마찬가지이다. 또한, 분사부(30a, 30b)는, 선형으로 된 분사 영역(E1, E2)이 상호 병행으로 되도록 대향 배치되어 있다. 또한, 분사 영역(E1)을 포함하는 면은, 배치부(10)의 상면 이외에도 설정 가능하고, 그 예에 대해서는 후술한다.

여기서, 분사 영역(E1, E2)이 상호 병행으로 된다는 것은, 상호 평행한 상태를 포함하지만, 평행한 상태뿐만 아니라, 양자가 각도차 5°이내의 미소 각도로 교차하는 상태도 포함한다. 또한 분사 영역(E1, E2)을 포함하는 면에 대하여 수직이 된다는 것은, 분사 영역(E1, E2)을 포함하는 면에 대하여 수직이 되는 방향을 물론 포함하지만, 수직인 방향뿐만 아니라, 85∼95°의 각도 범위의 방향도 포함한다.

배치부(10)의 상면에는, 판형의 유지구(20)가 착탈 가능하게 장착되어 있다. 이 유지구(20)의 상면(20a)에, 전자 부품의 일례인 FC-BGA(1)가 유지 고정된다.

FC-BGA(1)는, 도 4a, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 기판(1a)과 전자 회로 칩(1c)을 가지고 있고, 땜납 범프(1b)를 개재하여 전자 회로 칩(1c)이 기판(1a)에 실장되어 있다. 땜납 범프(1b)가 마련된 기판(1a)과 전자 회로 칩(1c) 사이에는, 간극(N)이 존재하고 있다. FC-BGA(1)에서는, 간극(N)이 세정 대상 부위가 된다. 전자 회로 칩(1c)은, 적합하게는 반도체 디바이스로 구성되어 있다. 여기서 기판(1a)은 웨이퍼여도 좋다.

분사부(30a, 30b)는, 도 2에 나타내는 대로, 세정액을 일축 방향을 따라 분사 각도 θ로 부채형으로 분사하는 부채형 균등 노즐로 구성되어 있고, 분사 패턴(P1, P2)은, 분사 방향에서 본 투영면이 각각 일방향으로 연장되고 있다.

분사부(30a, 30b)는, 분사 영역(E1, E2) 내의 각 부위에 있어서의 분사 유량의 균일성을 확보하기 위해, 그 분사 각도(θ)는, 15°∼40°범위 내로 설정되어 있다. 또한 분사부(30a, 30b)는, 다음과 같이 배치되어 있다. 즉, 15 ㎜∼150 ㎜의 범위에서 배치부(10)에 대한 각 분사부(30a, 30b)의 노즐 높이를 적절하게 조정함으로써 FC-BGA(1)의 부품 폭 전체가 분사 영역(E1, E2)에 포함되도록, 분사부(30a, 30b)가 배치되어 있다.

FC-BGA(1)는, 분사 영역(E1, E2) 사이의 배치부(10)의 상면에 배치된다. 또한, 분사부(30a, 30b)의 분사 유량이 동일한 경우, FC-BGA(1)는, 분사 영역(E1, E2) 각각으로부터 등간격으로 이격된 중간 위치에 배치된다. 또한, FC-BGA(1)가 배치부(10)에 배치된 상태에서는, 간극(N)은, FC-BGA(1)의 배치면인 유지구(20)의 상면(20a)과 평행한 방향을 따라 연장된 상태로 되어 있고, 간극(N)은, 분사 영역(E1, E2)이 대향하는 방향을 따라 개방된 상태로 되어 있다. 이하, 분사 영역(E1, E2)이 대향하는 방향을 분사 영역 대향 방향(H)이라고 말한다.

또한, 분사부(30a, 30b)는, 이 예에서는, 부채형 균등 노즐을 사용하고 있지만, 분사 방향에서 본 투영면이 일방향으로 연장되는 대략 직선형의 분사 패턴을 갖는 노즐이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 슬릿형 노즐을 사용하여도 좋다.

분사부(30a, 30b)에 의해 분사구(31a, 31b)를 통하여 분사 패턴(P1, P2)으로 분사된 세정액은, 분사 영역(E1, E2)에 충돌하여 분기된다. 이 분기에 의해 분기 세정액류(F1, F2)가 생긴다. 분기 세정액류(F1)는 분사 영역(E1)에 충돌하여 분기된 분기 세정액류이고, 분기 세정액류(F2)는 분사 영역(E2)에 충돌하여 분기된 분기 세정액류이다.

분사 영역(E1, E2)은, 배치부(10), 유지구(20) 혹은 기판(1a)의 상면에 설정 가능하다. 본 실시형태에서는, 전자 회로 칩(1c)에 비해서, 기판(1a)의 크기가 대폭으로 크고, 세정액이 충돌하는 유지구(20)의 상면(20a)은, 기판(1a)에 의해 덮여져 있다. 그 때문에, 분사 영역(E1, E2)은 기판(1a)의 상면이 되고, 분사 영역(E1, E2)을 포함하는 면도 기판(1a)의 상면이 된다.

분기 세정액류(F1)는, 기판(1a)을 따라 상호 반대 방향으로 된 한 쌍의 세정액류(F1₁, F1₂)로 이루어진다. 마찬가지로, 분기 세정액류(F2)는, 기판(1a)을 따라 상호 반대 방향으로 된 한 쌍의 세정액류(F2₁, F2₂)로 이루어진다. 이들 세정액류(F1₁, F1₂, F2₁, F2₂)는, 유지구(20)나 기판(1a)의 표면을 따라 고속으로 흐른다.

세정액류(F1₁)는, 분사 영역(E1)에서 세정액류(F1₂)로부터 분기된 후 기판(1a)을 따라 분사 영역(E2)측을 향한다. 세정액류(F2₂)는, 분사 영역(E2)에서 세정액류(F2₁)로부터 분기된 후 기판(1a)을 따라 분사 영역(E1)측을 향한다. 세정액류(F1₁)와 세정액류(F2₂)는, 분사 영역(E1)과 분사 영역(E2)의 중간 위치(분사 패턴(P1, P2) 사이의 중간 위치)에서 상대하여 액류 상대 영역을 발생시킨다. 액류 상대 영역이란, 상호 반대 방향으로 된 한 쌍의 세정액류가 상대하는 유역(流域)이다.

FC-BGA(1)는, 분사 영역(E1, E2)의 중앙 위치에, 세정 대상 부위인 간극(N)이 위치하도록 유지구(20)에 의해 유지된다. 이에 의해, 액류 상대 영역이 되는 기판(1a)의 상면 부위에 있어서, 간극(N)이, 분사 영역 대향 방향(H)을 따라 개방된 상태가 된다. 이러한 배치를 행함으로써, 상호 반대 방향의 2방향의 세정액류(F1₁, F2₂)가, 효율적으로 간극(N)에 유입된다. 그 결과, 간극(N)에 잔존하는 플럭스 등의 불용물이 효과적으로 제거된다.

이때, 분사 영역(E1, E2)이 일방향을 따라 연장되는 직선형으로 되어 있고, 세정액류(F1₁, F2₂)는, 폭 넓은 액류로 되어 있다. 그 때문에, 기판(1a) 상에 생기는 세정액류(F1₁, F2₂)의 폭 내에 간극(N)이 수렴하는 위치에 FC-BGA(1)를 배치하는 것만으로, 고압 분류에 의한 세정 장치와 같은 엄밀한 위치 결정을 요하는 일없이 간극(N)의 내부를 효율적으로 세정하는 것이 가능해진다.

이하, FC-BGA(1)의 세정 대상 부위와 이격 간격(D)에 대해서 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 분사 영역(E1, E2)의 이격 간격(D)은, 분사 영역 대향 방향(H)을 따른 FC-BGA(1)의 세정 대상 부위(간극(N))를 포함하는 전자 회로 칩(1c)의 크기보다 크게 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, FC-BGA(1)는, 전자 회로 칩(1c)보다 폭이 넓은 기판(1a)에 전자 회로 칩(1c)을 실장한 형상을 가지며, FC-BGA(1)에 있어서 세정을 필요로 하는 영역(즉, 세정 대상 부위)은, 전술한 바와 같이, 전자 회로 칩(1c)의 하방에 형성된 간극(N)이 된다. 그 때문에, FC-BGA(1)에 있어서 분사 영역 대향 방향(H)을 따른 세정 대상 부위의 크기는, FC-BGA(1)의 최대 폭(기판(1a)의 폭)이 아니라, 전자 회로 칩(1c)의 폭(L)이 된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 인접하는 이격 간격(D)은, FC-BGA(1)를 배치부(10)에 배치한 상태에 있어서 분사 영역 대향 방향(H)을 따른 전자 회로 칩(1c)의 폭(L)보다 크게 되어 있다(D>L). 이에 의해, 분사 영역(E1, E2)에서 분기되어 기판 상면(1a)을 따라 FC-BGA(1)를 향하는 세정액류(F1₁, F2₂)는, 간극(N)에 효율적으로 들어가 불용물을 세정한다.

또한, 본 실시형태에서는, 이격 간격(D)과 분사 영역 대향 방향(H)을 따른 폭 치수(L)가 다음 (1) 식을 만족한다.

L<D≤(L+25 ㎜)…(1)

이에 의해, 분사 영역(E1, E2)으로부터 분기되어 기판 상면(1a)을 따라 FC-BGA(1)를 향하는 세정액류(F1₁, F2₂)는, 일반적인 전자 회로 칩(1c)의 상기 폭 방향(L)에 더하여, 25 ㎜ 이내라고 하는 너무 길지 않은 적절한 간격을 두고 간극(N) 내에 들어가게 되어, 불용물의 세정 효율이 더욱 향상된다.

또한, 간극(N)에 방향성이 있는 전자 부품(예컨대 1방향을 따른 관통 구멍으로 이루어지는 간극(N)을 갖는 칩 부품이 표면 실장된 전자 부품)의 세정을 행하는 경우에는, 관통 구멍의 개구부(간극(N)의 개구)가 세정액류의 유동 방향(분사 영역 대향 방향(H))을 향하도록 전자 부품을 위치 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 칩 부품으로서는, 예컨대, 트랜지스터, 콘덴서 등이 예시된다.

세정액류(F1₁, F2₂)의 유속은, 특별히 한정되지 않고, 세정 대상물인 전자 부품에 따라 적절하게 결정하면 좋지만, FC-BGA(1) 등의 반도체 디바이스 실장 기판으로 이루어지는 전자 부품을 세정하는 경우는, 간극(N)에의 세정액의 침투성과 전자 회로 칩(1c)의 파손 방지의 관점에서 통상, 0.03 m/초∼0.2 m/초 정도의 유속을 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 분사부(30a, 30b)로부터 분사되는 세정액의 노즐 분사 압력은, 통상, 0.05 ㎫∼0.8 ㎫의 저압으로 충분하다. 이와 같이, 본 발명의 세정 장치에서는, 종래의 세정 방법에서 채용되는 것과 같은, 예컨대, 1.0 ㎫∼5.0 ㎫ 정도의 고압 세정액을 사용하는 일없이, 간극(N)의 세정을 행할 수 있기 때문에, 세정 중에 FC-BGA(1)를 파손시키는 일이 없다.

또한, 본 실시양태에서는, 전자 회로 칩(1c)은, 세정액이 분사 영역(E1, E2)에 충돌함으로써 형성되는 세정액류(F1₁, F2₂)에 의해 세정된다. 그 때문에, 분사부(30a, 30b)가 분사하는 세정액을 전자 회로 칩(1c)이 직접 받는 경우는 없다. 따라서, 분사부(30a, 30b)의 분사 압력을 높게 설정하였다고 해도, 전자 회로 칩(1c)이 파손될 걱정은 없다.

(본 발명의 세정 장치의 실시형태 2)

도 5는 본 발명의 세정 장치의 실시형태 2의 개략 구성을 나타내는 측면도이다. 도 6은 이 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 정면도이다. 도 7은 이 세정 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다. 또한, 각 부호는, 실시형태 1과 동일하다.

본 발명의 세정 장치의 실시형태 2는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 전자 부품을 연속 반송하는 반송부를 구비한 세정 장치의 일례이다. 이 세정 장치는, 전공정 처리부(예컨대, 리플로우 처리부)와 후공정 처리부(예컨대, 플라즈마 처리부나 언더필 처리부)에 연결 가능한 장치 구성을 구비하고 있다. 세정 장치는, 세정 공정 처리부(W1)와, 린스 공정 처리부(W2)와, 건조 공정 처리부(W3)를 구비하고 있고, 세정 공정 처리부(W1)와 린스 공정 처리부(W2)는, 각각 실시형태 1에서 설명한 세정 장치가 편입되어 있다.

또한, 배치부와 반송부를, 세정 공정 처리부(W1)와 린스 공정 처리부(W2)와 건조 공정 처리부(W3)에서 겸용하여도 좋고, 본 실시형태에서는, 린스 공정 처리부(W2)와 건조 공정 처리부(W3)에 있어서, 배치부와 반송부가 겸용되어 있다. 이하, 세정 공정 처리부(W1)에 마련된 배치부와 반송부를, 배치부(50A), 반송부(51A)라고 말하며, 린스 공정 처리부(W2)와 건조 공정 처리부(W3)에 겸용으로 마련된 배치부와 반송부를, 배치부(50B), 반송부(51B)라고 말한다.

반송부(51A)는, 벨트 컨베이어(52A)와, 벨트 컨베이어(52A)를 구동시키는 구동부(53A)를 구비하고 있다. 마찬가지로, 반송부(51B)는, 벨트 컨베이어(52B)와, 벨트 컨베이어(52B)를 구동시키는 구동부(53B)를 구비하고 있다. 실시형태 2에서는, 배치부(50A, 50B)는, 벨트 컨베이어(52A, 52B)의 벨트로 구성되어 있다. 또한, 벨트 컨베이어(52A, 52B)의 상면(52Aa, 52Ba)에는, 도 6에 나타내는 바와 같이 FC-BGA(1)의 유지구(55)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 또한, 여기서 말하는 벨트 컨베이어(52A, 52B)의 상면(52Aa, 52Ba)이란, 물품 반송 가능 상태로 된 벨트 컨베이어(52A, 52B)의 상면, 즉, 벨트 반송 시에 상향 상태로 된 벨트 상면 영역을 말한다.

세정 공정 처리부(W1)와 린스 공정 처리부(W2)에 각각 마련된 세정 장치 구성은, 세정액을 벨트 컨베이어(52A, 52B)를 향하여, 구체적으로 분사 영역(E1∼E8)을 향하여 복수의 분사 패턴(P1∼P8)으로 분사하는 분사부(30a∼30h)를 구비하고 있다. 세정 공정 처리부(W1)에는 분사부(30a∼30d)가 마련되고, 린스 공정 처리부(W2)에는, 분사부(30e∼30h)가 마련되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 린스 공정 처리부(W2)에서 이용하는 세정액을 린스액이라고 칭한다.

도 5∼도 7에 나타내는 바와 같이, 벨트 컨베이어(52A, 52B)에 의해 반송되는 복수의 FC-BGA(1)에는, 이동하면서 세정액에 의한 세정과 그 후의 순수 세정 및 건조가 순차 실시된다. 그때, 세정 공정 처리부(W1)나 린스 공정 처리부(W2)에서는, 세정액 탱크(T1) 또는 순수 탱크(T2)에 저류되어 있는 세정액 또는 린스물(순수)이, 각각 펌프(Pomp1, Pomp2)의 작동에 의해, 여과 필터(FL1, FL2)를 통과하여 분사부(30a∼30d, 30e∼30h)에 보내지고, 세정 처리 또는 린스 처리에 제공된다. 사용된 세정액 또는 린스물은, 장치 하부에 마련된 버퍼 탱크(R1, R2)를 통과하여, 각각의 탱크(T1, T2)에 회수되어 재이용된다.

분사부(30a∼30d)는, 반송부(51A)의 반송 방향(G1)의 축선을 따라 순차 배치되어 있다. 마찬가지로, 분사부(30e∼30h)는, 반송부(51B)의 반송 방향(G2)의 축선을 따라 순차 배치되어 있다.

분사부(30a∼30h)는, 실시형태 1과 마찬가지로, 세정액을 일축 방향을 따라 분사 각도 θ로 부채형으로 분사하는 부채형 균등 노즐로 구성되어 있고, 분사 패턴(P1∼P8)을 갖는다. 분사부(30a∼30h)는, 다음의 조건을 만족하도록 배치되어 있다. 즉, 노즐(30a∼30d)에 마련된 분사구(31a∼31d)가 벨트 상면(52Aa)을 향하고, 노즐(30e∼30h)에 마련된 분사구(31e∼31h)가 벨트 상면(52Ba)을 향하며, 분사 영역(E1∼E4)이 상호 병행으로 되고, 분사 영역(E5∼E8)이 상호 병행으로 되며, 분사 패턴(P1∼P4)이 벨트 상면(52Aa)에 대하여 수직이 되고, 분사 패턴(P5∼P8)이 벨트 상면(52Ba)에 대하여 수직이 되며, 분사 패턴(P1∼P4)에 있어서의 분사 영역 대향 방향(H)이 반송 방향(G1)과 동일 방향이 되고, 분사 패턴(P5∼P8)에 있어서의 분사 영역 대향 방향(H)이 반송 방향(G2)과 동일 방향이 되며, 15 ㎜∼150 ㎜의 범위에서 벨트 상면(52Aa, 52Ba)에 대한 노즐 높이를 적절하게 조정함으로써 FC-BGA(1)의 부품 폭 전체가 분사 영역(E1∼E8)에 포함되도록, 세정 노즐(30a∼30h)이 배치되어 있다. 또한, 여기서 말하는 병행 상태나 수직 상태는, 실시형태 1에서 설명한 개념과 동일하고, 분사 영역(E1∼E8)이 선형으로 연장되는 방향에서 본 분사부(30a∼30h)의 분사 방향이 분사 영역(E1∼E8)을 포함하는 면은, 벨트 상면(52Aa, 52Ba)이 된다. 또한, 선형이란, 직선형이 가장 바람직하지만, 완만한 곡률의 곡선형이나 파선형도 포함한다.

이상의 구성을 구비함으로써, 반송 방향(G1, G2)을 따라 벨트 컨베이어(51A, 51B)로 반송되는 FC-BGA(1)는, 분사 영역 대향 방향(H)(실시형태 2에서는, 반송 방향(G1, G2)과 동일)을 따라 분사 영역(E1∼E8) 각각을 돌아 이동한다. FC-BGA(1)의 이동 중, 각 간극(N)은, 벨트 컨베이어 상면(52Aa, 52Ba)과 평행한 상태가 되고, 분사 영역 대향 방향(H)을 따라 개방된 상태가 된다.

또한, 실시형태 2에서는, 분사부(30a∼30h)로서 부채형 균등 노즐을 사용하고 있지만, 분사 방향에서 본 투영면이 일방향으로 연장되는 대략 직선형의 분사 패턴을 갖는 노즐이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 슬릿형 노즐을 사용하여도 좋다.

분사부(30a∼30h)의 분사구(31a∼31h)를 통하여, 분사 패턴(P1∼P8)을 따라 분사된 세정액 또는 린스액류가, 분사 영역(E1∼E8)에 충돌하여 분기됨으로써 분기 세정액류를 발생시킨다. 이하, 분기 세정액류를 분사 패턴마다 구분하여, 분기 세정액류(F1∼F4)와, 분기 세정액류(F5∼F8)라고 칭한다. 분기 세정액류(F1∼F4)는, 각각 분사 영역(E1∼E4)에 대응하며, 분기 세정액류(F5∼F8)는, 각각 분사 영역(E5∼E8)에 대응한다. 분기 세정액류(F1∼F8) 각각은, 벨트 상면(52Aa, 52Ba)을 따라 상호 반대 방향으로 된 한 쌍의 세정액류[(F1₁, F1₂)∼(F8₁, F8₂)]로 구성되어 있다. 세정액류[(F1₁, F1₂)∼(F8₁, F8₂)]는, 벨트 상면(52Aa, 52Ba)이나 기판(1a) 표면을 따라 고속으로 흐른다.

이하, 분기 세정액류(F1∼F8)에 대해서 설명한다. 분기 세정액류(F1∼F8)는, 기본적으로 동일한 특징을 구비하고 있다. 그 때문에, 분기 세정액류(F1∼F8)를 분기 세정액류(Fn-1, Fn, Fn+1)로 총칭하고, 세정액류[(F1₁, F1₂)∼(F8₁, F8₂)]를, 세정액류[(Fn-1₁, Fn-1₂), (Fn₁, Fn₂), (Fn+1₁, Fn+1₂)]로 총칭하며, 분사 영역(E1∼E8)을 분사 영역(En-1, En, En+1)으로 총칭하여 설명한다. 여기서 n은 자연수이다.

분기 세정액류(Fn)는, 기판(1a)을 따라 상호 반대 방향으로 된 한 쌍의 세정액류[(Fn₁, Fn₂)]로 이루어지고, 분기 세정액류(Fn+1)는, 기판(1a)을 따라 상호 반대 방향으로 된 한 쌍의 세정액류[(Fn+1₁, Fn+1₂)]로 이루어지며, 분기 세정액류(Fn-1)는, 기판(1a)을 따라 상호 반대 방향으로 된 한 쌍의 세정액류[(Fn-1₁, Fn-1₂)]로 이루어진다.

세정액류(Fn₁)는, 분사 영역(En)에서 세정액류(Fn₂)로부터 분기된 후 기판(1a)을 따라 분사 영역(En+1)측을 향한다. 세정액류(Fn₂)는, 분사 영역(En)에서 세정액류(Fn₁)로부터 분기된 후 기판(1a)을 따라 분사 영역(En-1)측을 향한다. 세정액류(Fn+1₂)는, 분사 영역(En+1)에서 세정액류(Fn+1₁)로부터 분기된 후 기판(1a)을 따라 분사 영역(En)측을 향한다. 세정액류(Fn-1₁)는, 분사 영역(En-1)에서 세정액류(Fn-1₂)로부터 분기된 후 기판(1a)을 따라 분사 영역(En)측을 향한다. 세정액류(Fn₁)와 세정액류(Fn+1₂)는, 배치부(10) 상의 분사 영역(En, En+1) 사이의 중간 위치에서 상대하여 액류 상대 영역을 발생시킨다. 세정액류(Fn₂)와 세정액류(Fn-1₁)는, 배치부(10) 상의 분사 영역(En, En-1) 사이의 중간 위치에서 상대하여 액류 상대 영역을 발생시킨다.

인접하는 분사 영역 사이의 대략 중앙 위치에, 각 FC-BGA(1)의 간극(N)이 순차 위치하도록 벨트 컨베이어(52A, 52B)가 배치된 상태로, 반송부(51A, 51B)가 벨트 컨베이어(52A, 52B)를 무한 이송하여 벨트 상면(52Aa, 52Ba) 상의 복수의 FC-BGA(1)를 순차 반송한다. 그렇게 하면, 분사 영역 대향 방향(H)을 따라 간극(N)이 개방된 상태의 각 FC-BGA(1)가, 각 분사 영역(En)의 양측에 있는 액류 상대 영역에 순차 연속하여 도달하면서 이동한다. 이때, 반송부(51A, 51B)는, 반송 속도를, 100 ㎜/분∼1500 ㎜/분으로 한다. 그렇게 하면, 전자 부품의 이동과 세정액류의 간섭에 의한 세정 효과에의 영향을 저감할 수 있으며, 생산성의 충분한 확보와 세정 장치 사이즈의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 이와 같이 FC-BGA(1)의 반송을 행함으로써, 상호 반대 방향의 2방향의 세정액류[(Fn-1₁, Fn₂), (Fn₁, Fn+1₂)]가, 효율적으로 복수의 FC-BGA(1)의 간극(N)에 순차 유입된다. 그 결과, 간극(N)에 잔존하는 플럭스 등의 불용물이 효과적으로 제거된다.

이때, 분사 영역(E1∼E8)이 선형으로 되어 있기 때문에, 분기 세정액류(F1∼F8)는, 폭이 넓은 액류가 된다. 그 때문에, 벨트 상면(52Aa, 52Ba)을 따라 흐르는 분기 세정액류(F1∼F8)의 폭 내에 각 FC-BGA(1)의 전자 회로 칩(1c)이 들어가도록 벨트 컨베이어(52A, 52B)를 설치하면, 간극(N)의 내부는, 효율적으로 세정된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 전공정으로부터 세정 공정 처리부(W1)나 린스 공정 처리부(W2)에 반입된 FC-BGA(1)는, 이동하는 벨트 컨베이어(52A, 52B) 상에 배치되고, 복수의 액류 상대 영역을 순차 통과한다. 이에 의해, 간극(N)에 대하여 2방향의 세정액류에 의한 세정이 복수회 반복되는 결과, 간극(N) 내의 플럭스 등의 불용물이 효과적으로 제거된다.

또한, 벨트 폭 방향으로 열배치한 복수의 FC-BGA(1)를 열단위로 대량으로 세정 처리하기 위해, 벨트 컨베이어(52A, 52B)의 벨트 폭을, 분사부(30a∼30h) 각각의 분사 영역(E1∼E8)의 영역 폭보다 크게 하는 경우에는, 다음과 같이 구성된다.

즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 벨트 상의 각 위치의 상방에, 복수의 분사부를 마련한다. 도 6, 도 7에서는, 각 위치에 3개의 분사부(30n1∼30n3)가 배치되어 있다. 분사부(30n1∼30n3) 각각이 갖는 분사 영역(En1∼En3)은 반송 방향(G1, G2)과 직교하는 방향을 따라 열배치된다. 이때, 열배치된 분사 영역(En1∼En3)에 의해 밸트 컨베이어(52A, 52B)의 전체 폭(구체적으로는 벨트 폭을 따라 열배치되는 전자 부품열의 폭)이 덮이도록, 각 위치의 분사부군의 수를 설정하면 좋다.

이상으로부터, 거의 벨트 폭에 상당하는 광폭의 분기 세정액류를 발생시키는 것이 가능해져, 액류 상대 영역이 폭이 넓어지게 된다. 이에 의해, 대량의 FC-BGA(1)를 한번에 세정 처리할 수 있다. 또한, 벨트 컨베이어(52A, 52B) 상의 임의의 위치에 FC-BGA(1)를 배치하였다고 해도, 벨트 컨베이어(52A, 52B)가 이동함에 따라, 확실하게 3회, 상호 반대 방향의 2방향의 세정액류를 FC-BGA(1)의 간극(N)에 유입시킬 수 있게 된다. 이에 의해, FC-BGA(1)를 배치하는데 있어서, 엄밀한 위치 결정을 행할 필요가 없어진다.

이와 같이, 본 발명의 세정 장치에 의한 간극의 세정은, 전자 부품의 정확한 위치 결정이 필요하지 않기 때문에, 공지의 자동 반송 장치와 용이하게 조합하는 것이 가능해진다. 그 결과, 세정 공정의 자동화, 및 전후 공정과의 연계(인라인 방식화)가 용이해지고, 간극을 효율적으로, 또한 높은 청정 레벨로 세정할 수 있다.

본 실시양태에서는, 벨트 컨베이어(52A, 52B)에 배치된 FC-BGA(1)는, 직접, 분사부(30a∼30h)의 분사 영역(E1∼E8)을 통과하게 되지만, 실시형태 1에서 설명한 대로, 세정액의 노즐 분사 압력은, 통상, 0.05 ㎫∼0.8 ㎫ 정도의 저압으로 충분하기 때문에, 통상, FC-BGA(1)를 파손시키는 일은 없다. 단, 보다 높은 세정성을 목적으로, 노즐 분사 압력을 보다 높게 하는 경우나, 통상보다 파손되기 쉬운 FC-BGA(1)를 세정하는 경우에서는, 각 FC-BGA(1)의 전자 회로 칩(1c)이, 분사 영역(E1∼E8)을 통과하는 기간에서는, 분사부(30a∼30h)는 세정액이나 린스액의 분사를 정지하고, 그 이외의 기간에만 세정액이나 린스액의 분사를 행하면 좋다. 또한, 분사부(30a∼30h)는, 간헐 분사의 타이밍과 벨트 컨베이어(52A, 52B)의 이동·정지의 타이밍을, 일정한 택트 타임으로 연동시켜도 좋다. 어느 방법을 실시하여도, 분사부(30a∼30h)는, 반송부(51A, 51B)에 의한 반송 중에 FC-BGA(1)가 분사 영역(E1∼E8)에 위치하는 기간에서는, 세정액의 분사를 일시 정지하게 되고, 이에 의해 FC-BGA(1)의 파손을 방지하면서, 간극(N)의 세정을 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 세정 공정 처리부(W1)에 의한 처리가 종료한 FC-BGA(1)는, 도시하지 않는 반송 장치에 의해, 린스 공정 처리부(W2)로 이송된다. 또한, 린스 공정 처리부(W2)에 의한 처리가 종료한 FC-BGA(1)는, 반송부(51B)에 의해 연속적으로 건조 공정 처리부(W3)로 이송된다. 건조 공정 처리부(W3)에서는, 건조한 가열 에어를 FC-BGA(1)에 분무하는 에어 노즐(40)을 구비하고 있고, 건조 공정 처리부(W3)에 의한 FC-BGA(1)의 건조 처리가 종료하면, 일련의 전자 부품 세정 처리가 종료한다. 세정을 끝낸 FC-BGA(1)는, 마지막으로 벨트 컨베이어(52B)로부터, 도시하지 않는 반송 장치에 의해 다음 공정으로 이송된다.

실시예

1. 간극 세정성 시험

(간극 세정성 평가용 샘플의 제작)

시판의 수용성 플럭스(제품명 「ALPHA WS-9190」, 쿡손일렉트로닉스가부시키가이샤 제조)를 Cu 테스트 피스(0.3 ㎜×40 ㎜×40 ㎜) 상에 0.1 g 도포하고, 270℃의 핫 플레이트 상에서 대기 분위기로서 30초간 가열함으로써 수용성 플럭스 잔사를 조제하였다. 또한 60개×60개의 땜납 범프(범프 직경; 120 ㎛, 범프 높이; 30 ㎛, 피치; 180 ㎛)를 정사각형으로 배치한 솔더 레지스트 시험 기판(1.0 ㎜×40 ㎜×40 ㎜의 유리 에폭시 기재로 이루어지며 그 표면에 솔더 레지스트를 피복한 기판)을 준비하고, 이 시험 기판의 범프에 상기 수용성 플럭스 잔사를 도포하였다. 또한, 플럭스 잔사를 도포한 시험 기판에, 투명한 유리 칩(0.5 ㎜×16 ㎜×16 ㎜ 마츠나미가라스고교 제조)을 접합하였다. 접합은, 유리 칩이 범프 정점부와 접하도록 행하였다. 또한, 이 유리 칩을 갖는 시험 기판을, 리플로우로(reflow furnace)를 이용하여 피크 온도 260℃에서 20초간 가열하였다. 이상의 처리를 거친 유리 칩을 갖는 시험 기판을 간극 세정성의 평가용 샘플로 하였다.

(시험 방법)

실시형태 2(도 5∼도 7)의 인라인형 벨트 컨베이어 반송 방식의 샤워 세정 장치를 사용하며, 반송 속도 300 ㎜/분으로 상기 평가용 샘플의 간극 세정성의 시험을 실시하였다. 또한, 시험의 평가용 샘플에 사용한 플럭스 잔사는, 수용성이기 때문에, 세정 공정 처리부(W1)의 세정액으로서 액온 40°의 탈이온수를 사용하고, 린스 공정 처리부(W2)를 가동하는 일없이, 평가용 샘플을 세정 처리한 뒤에, 그 평가용 샘플을 건조 공정(W3)에 반입하며, 에어 노즐에 의해 평가용 샘플에 건조 에어를 분무하여 그 간극에 들어간 물방울을 제거하였다. 그 뒤에, 간극의 플럭스 잔사의 잔존 상태를 투명한 유리 칩 상면에서 육안으로 관찰하였다. 또한, 세정 전후의 플럭스 잔사 부착 면적으로부터 플럭스 잔사 제거율을 다음 (2) 식에 의해 산출한 뒤에, 후술하는 평가 기준으로 평가하였다.

C=100-(G1÷G2)×100…(2)

(2) 식에 있어서, C는 플럭스 잔사 제거율(％)이며, G1은 세정 후의 플럭스 잔사 부착 면적이고, G2는 세정 전의 플럭스 잔사 부착 면적이다.

또한, 도 5와 마찬가지로, 세정 노즐(30a∼30d)은 반송 방향 축선을 따라 4부분 배열되어 있고, 또한, 열의 각 위치의 세정 노즐은, 노즐군(3개의 세정 노즐)으로 구성되어 있다.

(실시예 1)

분사부(30a∼30h)로서, 분사 영역(E1∼E8)이 직선형인 부채형 균등 노즐(키리노이케우치 제조)을 사용하며, 분사부(30a∼30h)의 분사구로부터 배치 영역(E1∼E8)까지의 높이를 60 ㎜로 하고, 분사부(30a∼30h)의 분사 압력을 0.3 ㎫로 하며, 분사부(30a∼30h)의 분사 각도 40°로 하고, 분사 영역(E1∼E8)이 상호 병행으로 되며, 분사 영역(E1∼E8)이 선형으로 연장되는 방향에서 본 분사 방향이 분사 영역(E1∼E8)을 포함하는 면에 대하여 수직이 되도록, 각 분사부(30a∼30h)를 배치하였다. 또한, 분사 영역(E1∼E8)의 이격 간격(D)(분사부의 분사구 중심점을 연결하는 거리)을 28 ㎜로 하였다. 발생한 각 세정액류(F1₁∼F2₂)의 평균 유속은 0.03 m/초였다.

또한, 세정액류(F1₁∼F2₂)의 평균 유속은 다음과 같이 하여 산출하였다. 즉, 각 세정액류(F1₁∼F2₂)가 분사 영역(E1∼E8)을 포함하는 면을 흐르는 단위 시간당의 유량을 측정한 뒤에, 그 측정값을, 세정액류(F1₁∼F2₂)의 폭 방향 단면적(㎟)으로 나눔으로써, 세정액류(F1₁∼F2₂)의 평균 유속을 산출하였다. 또한, 세정액류(F1₁∼F2₂)의 폭 방향 단면적은, 산정식(세정액류의 높이 치수×세정 노즐의 분사 패턴의 길이 치수)에 기초하여 산정하였다. 또한, 세정액류(F1₁∼F2₂)의 높이 치수는, 산정식(노즐 분사구의 구멍 폭÷2)에 기초하여 산정하였다.

(실시예 2∼5, 실시예 7∼9)

실시예 1에 있어서의 분사 영역(E1∼E8)의 이격 간격(D), 분사 압력, 분사 각도를, 표 1에 기재된 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하다.

(실시예 6)

분사부(30a∼30h)를 슬릿 노즐(스프레잉 시스템즈 재팬 제조 워터 커튼 노즐)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하다.

(비교예 1)

분사부(30a∼30h)를 풀콘형 스프레이 노즐(소유량 타입: 스프레잉 시스템즈 재팬 제조)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하다.

(비교예 2)

가장 전방의 열의 분사부(30a)의 분사 영역(E1)을 분사 영역 대향 방향(H)에 대하여 45°기운 방향을 따라 배치하고, 제2열째의 분사부(30b)의 분사 영역(E2)이 분사 영역(30a)의 분사 영역(E1)에 근접하도록(상호 비평행이 되도록), 분사 영역(E2)을 분사 영역 대향 방향(H)에 대하여 45°기운 방향을 따라 배치하였다. 이하, 제3열째 및 제4열째의 분사부(30c, 30d)에 대해서도 동일하게 조정하였다. 이에 의해 인접하는 분사 영역(E1∼E8)끼리는 전부 크게 비평행으로 되어 있다. 그 이외에는, 실시예 1과 동일하다.

(비교예 3)

실시형태 1(도 1∼도 3)의 세정 장치를 사용하며, 분사 영역(E1, E2)이 선형으로 연장되는 방향에서 본 분사부(30a, 30b)의 분사 방향이 분사 영역(E1, E2)을 포함하는 면(배치면)에 대하여 동일한 방향으로 45°로 기울였다. 그 이외에는, 실시예 1과 동일하다.

이들 장치에 평가용 샘플을 셋트하고, 인라인 방식의 세정 장치를 사용한 각 실시예에서 평가용 샘플이 세정 공정을 통과하는데 요하는 기간(1분)동안, 세정 처리를 행하고, 실시예 1과 동일한 건조 처리를 더 행하였다.

(세정성의 평가 기준)

세정 후의 평가용 샘플의 유리 칩의 상면으로부터 육안 평가를 행하여, 플럭스 잔사의 부착 면적에 있어서의 세정 전/세정 후의 비율을 산출하고, 그 결과를 이하의 평가 기준으로 평가하였다.

◎: 플럭스 잔사 제거율이 100％이다.

○: 플럭스 잔사 제거율이 95％ 이상 100％ 미만이다.

△: 플럭스 잔사 제거율이 60％ 이상 95％ 미만이다.

×: 플럭스 잔사 제거율이 60％ 미만이다.

(간극 세정 시험 결과)

실시예 1∼9와 비교예 1∼3에서 평가용 샘플을 세정한 결과(플럭스 잔사 제거율)를 표 1에 나타낸다. 표 1로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 각 실시예 1∼9는, 비교예 1∼3에 비해서 플럭스 잔사 제거율이 향상되어 있다. 또한, 비교예 2, 3에 있어서의 평가 결과는, △로 되어 있지만, 구체적으로는, 비교예 2에서는 플럭스 잔사 제거율=70％이며, 비교예 3에서는, 플럭스 잔사 제거율=65％였다.

2. 세정에 의한 손상 시험

(세정에 의한 손상 시험 평가용 샘플의 작성)

평가용 샘플의 작성에 사용한 솔더 레지스트 시험 기판의 범프 정점부에 실리콘 웨이퍼(0.1 ㎜×10 ㎜×10 ㎜)를 접합시켜, 손상 평가용의 샘플을 작성하였다.

(시험 방법)

실시형태 2(도 5∼7)의 인라인형 벨트 컨베이어 반송 방식의 샤워 세정 장치를 사용하며, 반송 속도 300 ㎜/분으로, 손상 평가용 샘플의 세정 처리를 행하였다.

(실시예 10)

전술한 간극 세정성 시험의 실시예 1 및 실시예 8과 동일한 조건으로 하였다.

(비교예 4)

전술한 간극 세정성 시험의 비교예 3과 동일한 샤워 세정 장치(실시형태 1(도 1∼3) 참조)를 사용하고, 분사부(30a)의 분사 각도만을 45°로 변경하였다. 이와 같이 변경한 분사부(30a)만을 사용하고, 셋트한 평가용 샘플의 간극을 향하여, 분사 압력 1.0 ㎫의 고압 세정액을 직접 분사하여 손상 평가용 샘플의 세정 처리를 행하였다. 세정 처리 시간은, 각 실시예의 손상 평가용 샘플과 동일 시간(1분간)으로 하였다.

(시험 결과)

실시예 10에서는, 손상용 평가 샘플에 파손이 보이지 않았지만, 비교예 4에서는, 평가용 샘플의 웨이퍼 상에 균열이 발생하였다.

본 발명은, 전자 회로 칩, 트랜지스터, 콘덴서, 다이오드 등의 각종 반도체 디바이스가 실장된 기판 등, 간극을 갖는 전자 부품의 세정 장치 및 세정 방법으로서 특히 유용하다.

1: FC-BGA
1a: 기판
1b: 땜납 범프
1c: 전자 회로 칩
10: 배치부
20: 유지구
20a: 유지구의 상면
30a∼30h: 분사부
31a, 31b: 분사구
50A, 50B: 배치부
51A, 51B: 반송부
52A, 52B: 벨트 컨베이어
52Aa, 52Ba: 벨트 상면
53A, 53B: 구동부
55: 유지구
55a: 유지구 상면
N: 간극
θ: 분사 각도
D: 분사 영역의 이격 간격
E1∼E8: 분사 영역
F1∼F8: 분기 세정액류
F1₁, F1₂∼F8₁, F8₂: 세정액류
G: 반송 방향
H: 분사 영역 대향 방향
L: 전자 회로 칩의 폭 치수
P1∼P8: 분사 패턴
T1, T2: 탱크
Pomp1, Pomp2: 송액 펌프
FL1, FL2: 여과 필터
R1, R2: 버퍼 탱크
W1: 세정 공정 처리부
W2: 린스 공정 처리부
W3: 건조 공정 처리부

Claims

전자 부품의 세정 대상 부위를 세정하는 전자 부품의 세정 장치로서,
상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 복수의 분사 영역을 향하여 세정액을 각각 분사하는 복수의 분사부를 구비하고,
상기 복수의 분사 영역은 각각 선형이며,
상기 복수의 분사부는, 상기 분사 영역이 선형으로 연장되는 방향에서 본 분사 방향이, 상기 분사 영역을 포함하는 면에 대하여 수직이 되는 분사 패턴을 각각 가지고,
상기 복수의 분사부는, 상기 복수의 분사 영역이 상호 평행하거나 또는 각도차 5도 이내로 교차하도록 배치되며, 상기 복수의 분사부로부터 분사된 상기 세정액을 상기 복수의 분사 영역에 충돌시킴으로써 상기 세정 대상 부위를 향하는 세정액류를 발생시키고,
상기 세정 대상 부위는, 상기 분사 영역을 향하여 개방된 상기 전자 부품의 간극을 포함하며,
상기 전자 부품은, 기판 또는 웨이퍼와, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼에 실장된 전자 회로 칩을 구비하고,
상기 간극은, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼와 상기 전자 회로 칩 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 세정 장치.
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제1항에 있어서, 상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 한쪽 측의 상기 분사 영역으로부터 다른쪽 측의 상기 분사 영역을 향하여 상기 전자 부품을 이동시키는 반송부를 더 구비하는 전자 부품의 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 한쪽 측의 상기 분사 영역과 다른쪽 측의 상기 분사 영역 사이의 이격 간격은, 상기 한쪽 측의 분사 영역과 상기 다른쪽 측의 분사 영역의 대향 방향을 따른 상기 세정 대상 부위의 크기보다 큰 것인 전자 부품의 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 전자 부품은, 기판 또는 웨이퍼와, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼에 실장된 전자 회로 칩을 구비하고,
상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 한쪽 측의 상기 분사 영역과 다른쪽 측의 상기 분사 영역 사이의 이격 간격(D)과, 상기 한쪽 측의 분사 영역과 상기 다른쪽 측의 분사 영역의 대향 방향을 따른 상기 전자 회로 칩의 폭 치수(L)는,
L<D≤(L+25 ㎜)
의 식을 만족하는 것인 전자 부품의 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 반송부에 의한 상기 전자 부품의 반송 속도를, 100 ㎜/분∼1500 ㎜/분으로 설정하는 것인 전자 부품의 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 분사부가 분사하는 상기 세정액의 유속은, 0.03 m/초∼0.2 m/초이고, 상기 분사부에 의한 분사 압력이 0.05 ㎫∼0.8 ㎫인 것인 전자 부품의 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 분사부는, 부채형 균등 노즐을 갖는 것인 전자 부품의 세정 장치.
제9항에 있어서, 상기 부채형 균등 노즐의 세정액 분사 각도가, 40°이하인 것인 전자 부품의 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 분사부는, 슬릿 노즐을 갖는 것인 전자 부품의 세정 장치.
제4항에 있어서, 상기 분사부는, 상기 반송부의 반송에 의해 상기 전자 부품이 상기 분사 영역을 통과하는 기간에는, 상기 세정액의 분사를 일시 정지하는 것인 전자 부품의 세정 장치.
전자 부품의 세정 대상 부위를 세정하는 전자 부품의 세정 방법으로서,
복수의 분사 영역을 향하여 세정액을 각각 분사하는 복수의 분사부를 구비하고, 상기 복수의 각 분사 영역이 각각 선형이며, 상기 복수의 분사부는, 상기 분사 영역이 선형으로 연장되는 방향에서 본 분사 방향이 상기 분사 영역을 포함하는 면에 대하여 수직이 되는 분사 패턴을 각각 가지고, 상기 복수의 분사부는, 상기 복수의 분사 영역이 상호 평행하거나 또는 각도차 5도 이내로 교차하도록 배치된 전자 부품 세정 장치를 준비한 뒤에,
상기 세정 대상 부위가 상기 복수의 분사 영역의 사이에 위치하도록 상기 전자 부품을 배치하며,
상기 복수의 분사부로부터 분사된 상기 세정액을 상기 복수의 분사 영역에 충돌시킴으로써 상기 세정 대상 부위를 향하는 세정액류를 발생시켜, 그 세정액류에 의해 상기 세정 대상 부위를 세정하고,
상기 세정 대상 부위는, 상기 분사 영역을 향하여 개방된 상기 전자 부품의 간극을 포함하며,
상기 전자 부품은, 기판 또는 웨이퍼와, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼에 실장된 전자 회로 칩을 구비하고,
상기 간극은, 상기 기판 또는 상기 웨이퍼와 상기 전자 회로 칩 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 세정 방법.
제13항에 있어서, 상기 세정 대상 부위를 사이에 두고 있는 한쪽 측의 상기 분사 영역으로부터 다른쪽 측의 상기 분사 영역을 향하여 상기 전자 부품을 이동시키면서, 상기 세정액류에 의해 상기 세정 대상 부위를 세정하는 것인 전자 부품의 세정 방법.