(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品がはんだ付けされた基板を固定する固定部と、
該電子部品を把持する把持部と、
該把持部に連係接続され、外力を該基板からの離隔方向に作用する力として該把持部に伝達する伝達部と、
該伝達部を該固定部に対して揺動自在に支持する支持部と、を備え、
該伝達部が、
該外力を受けて該支持部を中心として揺動する揺動部と、
該揺動部の揺動のうち該基板に垂直な方向への直線運動を抽出する運動変換部と、
該運動変換部を介して該揺動部に連結され、該把持部が設けられた直線運動部と、を有する
ことを特徴とする、電子部品の引き剥がし装置。
【請求項２】
該把持部が、該伝達部とは別体に形成され、該伝達部に対して着脱自在に設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の電子部品の引き剥がし装置。
【請求項３】
該支持部による該伝達部の支持位置を可変とする可変機構を備えた
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の電子部品の引き剥がし装置。
【請求項４】
該直線運動部を該固定部に対して摺動自在に支持するガイド部を備えた
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【請求項５】
電子部品がはんだ付けされた基板を作業台に固定する第一工程と、
該第一工程で該作業台に固定された該電子部品を、該作業台に対して揺動自在に支持された部材の一端に把持させる第二工程と、
該第二工程で該電子部品を該部材の一端に把持させた状態で、該部材に外力を付与して該部材を揺動させる第三工程と、
該第三工程による該部材の揺動に伴って、該基板からの離隔方向への力を該部材から該電子部品に作用させる第四工程と、を備え、
該第四工程において、該第三工程による該部材の揺動を該基板に垂直な方向への直線運動に変換する
ことを特徴とする、電子部品の引き剥がし方法。
【請求項６】
該第二工程で該部材に把持させた該電子部品を該第四工程の後で該部材から取り外す第五工程を備えた
ことを特徴とする、請求項５記載の電子部品の引き剥がし方法。
【請求項７】
該作業台に対する該部材の支持位置を該第三工程の前に調整する第六工程を備えた
ことを特徴とする、請求項５又は６記載の電子部品の引き剥がし方法。
【請求項８】
該第四工程において、該部材をガイド部材に摺動自在に支持させる
ことを特徴とする、請求項５〜７の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、はんだ付けによってプリント基板上に実装された電子部品を引き剥がす技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、はんだ付けによってプリント基板に実装された電子部品の接合品質や信頼性を確認するための手法として、温度サイクル試験が用いられている。温度サイクル試験は、温度変化を繰り返し与えることによってはんだ接合部にストレスを生じさせる試験である。温度サイクル試験を通してクラックの発生の有無やクラックの深さ，進行状態，クラックの位置等を確認することで、はんだ接合部の品質や信頼性が予測される。クラックの確認手法としては、プリント基板に対して垂直な面で切断，研磨した後、走査型電子顕微鏡（SEM）等を用いて断面形状を観察する解析手法が知られている。
【０００３】
しかし、上記の解析手法では切断面に露出したクラックしか観察することができない。つまり、例えば一つの電子部品に複数のはんだ接合部が設けられたものにあっては、切断面を複数箇所に設定する必要がある。このため、切断作業や研磨作業に多大な時間，手間を要し、作業効率が低い。また、例えばプリント基板に対して平行に面状に形成されるようなクラックが生じている場合に、そのクラックの全貌を把握することが難しい。
【０００４】
このような課題に対し、クラックの広がり面に沿ってはんだ接合部を裂断させ、その裂断面を観察する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６４８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、クラックの状態を維持したままはんだ接合部を裂断させるのは容易ではない。例えば、試料の引張試験用の強度試験装置を使って電子部品を基板から引き剥がそうとすると、はんだ接合部に延性破壊が生じ、はんだ接合部の形状やクラック形状が変形する可能性がある。また、上記の変形によって新たな傷やクラックが生じる場合があり、熱的ストレスによって生じたクラックと物理的ストレスによって生じたクラックとの識別が必要になるおそれがある。
【０００７】
このように、従来の技術では、はんだ接合部の引き剥がし作業時の痕跡が断面に残留する場合があり、断面解析の精度を向上させることが難しいという課題がある。
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、はんだ接合部に延性破壊を生じさせることなく電子部品を引き剥がし、はんだ接合部の分析精度を向上させることである。
【０００８】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の電子部品の引き剥がし装置は、電子部品がはんだ付けされた基板を固定する固定部と、該電子部品を把持する把持部と、外力を該基板からの離隔方向に作用する力として該把持部に伝達する伝達部と、該伝達部を該固定部に対して揺動自在に支持する支持部と、を備える。また、該伝達部が、該外力を受けて該支持部を中心として揺動する揺動部と、該揺動部の揺動のうち該基板に垂直な方向への直線運動を抽出する運動変換部と、該運動変換部を介して該揺動部に連結され、該把持部が設けられた直線運動部と、を有する。
【００１０】
開示の電子部品の引き剥がし方法は、電子部品がはんだ付けされた基板を作業台に固定する第一工程と、該作業台に対して揺動自在に支持された部材の一端に該電子部品を把持させる第二工程とを備える。また、該部材に外力を付与して該部材を揺動させる第三工程と、該基板からの離隔方向への力を該部材から該電子部品に作用させる第四工程と、を備える。また、該第四工程において、該第三工程による該部材の揺動を該基板に垂直な方向への直線運動に変換する。
【発明の効果】
【００１１】
開示の技術によれば、揺動を直線運動に変換することで、電子部品に作用する引き剥がし力を基板に対して垂直にすることができ、破断面の変形や破断時の傷の発生を防止することができ、はんだ接合部の正確な分析に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態に係る引き剥がし装置の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は把持部の斜視図、（ｃ）は引き剥がしの対象となる電子部品の斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図１の引き剥がし装置における把持部の断面を拡大して示す図である。
【図３】図１の引き剥がし装置を用いた引き剥がし手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１の引き剥がし装置で引き剥がされた電子部品のはんだ接合部を示す図であり、（ａ）は引き剥がし後の把持部を示す正面図、（ｂ）はその要部拡大図である。
【図５】第二実施形態に係る引き剥がし装置の構成を示す側面図であり、（ａ）は引き剥がし前の状態、（ｂ）は引き剥がし後の状態をそれぞれ示すものである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図４のガイド部の変形例を説明するための断面図である。
【図７】第三実施形態に係る引き剥がし装置の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して電子部品の引き剥がし装置に係る実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（各実施形態及び各変形例を組み合わせる等）して実施することができる。
【００１４】
［１．第一実施形態］
［１−１．構成］
図１（ａ）〜（ｃ）は、引き剥がし装置１０の構成の一例を示す図である。この引き剥がし装置１０は、基板１１（プリント基板）上にはんだ接合部を介して装着された電子部品１２を基板１１から引き剥がす装置である。本装置１０は、例えば温度サイクル試験によって熱的ストレスが加えられたはんだ接合部の品質や信頼性を確認，解析するのに用いられる。
【００１５】
ここでは、図１（ｃ）に示すように、はんだバンプをアレイ状（碁盤目の交点の配列）に並べたBGA（Ball Grid Array）パッケージの電子部品１２の引き剥がしを例に挙げて説明する。この電子部品１２は、IC（Integrated Circuits）やLSI（Large Scaled IC）等のチップを内蔵した樹脂封止部１２ａの一側面に、はんだ接合部としての複数のはんだバンプ１３（以下、単にはんだと呼ぶ）が配列されたパッケージである。
引き剥がし装置１０は、基板１１にはんだ付けされた後の電子部品１２の引き剥がし作業に際し、複数のはんだ１３を一度に裂断させるものであり、固定部１，把持部２，伝達部３，支持部４及び衝撃力付与部５を有する。
【００１６】
固定部１は、作業台９に対して基板１１を固定する部材である。作業台９は、例えば机上に水平に設けられ、固定部１はこれに対して垂直に立設した状態で固定される。図１（ａ）に示すように、側面視において作業台９及び固定部１はＬ字状に配置される。固定部１の表面１ａには帯状の止め金具１ｂが設けられ、基板１１は固定部１の表面１ａと止め金具１ｂとの間に挟み込まれて固定される。なお、基板１１に予め設けられた位置決め用のビス穴を利用して、基板１１を固定部１の表面１ａにビス止めしてもよい。
【００１７】
把持部２は、固定部１に固定された基板１１上の電子部品１２を把持する部位であり、図１（ｂ）に示すように、直方体に三つの凹部を形成した外形を有する。直方体の第一面２ａには、電子部品１２の外形に合わせて凹設されたへこみ部２ｆが形成される。直方体の第一面２ａに隣接する四面をそれぞれ、第二面２ｂ，第三面２ｃ，第四面２ｄ及び第五面２ｅとおくと、互いに平行な第二面２ｂ及び第四面２ｄのそれぞれには、第三面２ｃから第五面２ｅに至る溝状の係止部２ｇ，２ｈが設けられる。係止部２ｇ，２ｈの溝の向きは第一面２ａと平行である。なお、換言すれば、把持部２は、第三面２ｃをＨ型に形成され、第三面２ｃに垂直な方向に押し出し成形され、さらに第一面２ａにへこみ部２ｆが凹設された形状を有する。
【００１８】
伝達部３は、梃子部３ａ及び支柱部３ｂを有する。梃子部３ａは、その一端側３ｅに把持部２を連係接続された棒状の部材である。梃子部３ａの一端側３ｅには、把持部２の係止部２ｇ，２ｈに嵌合する突起部３ｃが形成される。これにより、把持部２は梃子部３ａに対して着脱自在に固定される。なお、伝達部３と把持部２とを別体に形成してもよく、あるいは伝達部３の一端側３ｅに把持部２を一体形成してもよい。つまり、伝達部３と把持部２とが連なり繋がって設けられたものであればよい。
【００１９】
支柱部３ｂは、上端部を梃子部３ａに固定され、下端部を支持部４に軸支された棒状の部材である。また、支持部４は、回転軸４ａを介して支柱部３ｂを作業台９に対して揺動自在に支持する部材である。伝達部３は、支柱部３ｂによって回転軸４ａを中心として揺動自在に支持される。
【００２０】
梃子部３ａ及び支柱部３ｂの上端部には複数のねじ穴３ｄが梃子部３ａの延在方向に列設され、支柱部３ｂの上端はねじ穴３ｄに対して所定の締結具２１を介して締結固定される。これにより、梃子部３ａと支柱部３ｂとの接合位置は梃子部３ａの延在方向について変更可能である。
【００２１】
同様に、支持部４及び作業台９にも梃子部３ａの延在方向に沿って複数のねじ穴９ａが列設され、支持部４はねじ穴９ａに対して締結具２２を介して締結固定される。これにより、支持部４の作業台９上での固定位置も、梃子部３ａの延在方向について変更可能である。これらのねじ穴３ｄ，９ａは、締結具２１，２２との協働により、支持部４による伝達部３の支持位置を可変とする可変機構として機能する。
【００２２】
支柱部３ｂは、梃子部３ａがその一端側３ｅから他端側３ｆにかけて水平となるように、梃子部３ａを支持する。したがって、梃子部３ａは基板１１に対して垂直に配向される。
衝撃力付与部５は、伝達部３への外力を与えるための装置であり、鋼球６を内蔵した本体５ａとこれの下面に開閉自在に設けられた扉５ｂとを有する。衝撃力付与部５は、鋼球６を落下させることにより梃子部３ａの他端側３ｆに衝撃力を付与する。なお、ここでいう衝撃力とは衝撃荷重によって生じる力を意味する。
【００２３】
伝達部３は、外力を把持部２に伝達し、電子部品１２が基板１１から離隔する方向に作用させる梃子として機能する。図１（ａ）に示すように、鋼球６によって衝撃力が与えられる点が力点となり、回転軸４ａの回転中心が支点となり、基板１１及び電子部品１２間のはんだ１３近傍が作用点となる。なお、力点から支点までの距離Ｌ1と作用点から支点までの距離Ｌ2との比Ｌ1／Ｌ2は、作用点に作用する力の大きさと力点に与えられた力の大きさの比に一致する。したがって、衝撃力を増幅させるには、距離Ｌ1を距離Ｌ2に比して大きく設定することが好ましい。逆に、外力が過大であって衝撃力を減少させたい場合には、距離Ｌ1を距離Ｌ2に比して小さく設定することが好ましい。
【００２４】
このように、電子部品１２の引き剥がし時における支点，力点，作用点はそれぞれ、引き剥がし装置１０の支持部４，伝達部３，把持部２に存在する。つまり、支持部４は支点を有する支点部材として機能し、伝達部３は力点を有する力点部材として機能し、把持部２は作用点を有する作用点部材として機能する。
【００２５】
例えば、衝撃力付与部５の扉５ｂが開放されて鋼球６が落下し、梃子部３ａの他端側３ｆに下方向への衝撃力が与えられると、伝達部３が回転軸４ａを中心として揺動し、梃子部３ａの一端側３ｅ及び把持部２に衝撃力が与えられる。このとき把持部２は、回転軸４ａを中心として回転運動しようとするため、把持部２に作用する力の成分には、基板１１の板面に対して平行な成分と、板面に対して垂直な成分とが含まれる。
【００２６】
梃子部３ａには一対の加速度センサ７ａ，７ｂが設けられる。一方の加速度センサ７ａ（以下、第一センサと呼ぶ）は、梃子部３ａの一端で把持部２の近傍に設けられる。また、他方の加速度センサ７ｂ（以下、第二センサと呼ぶ）は、梃子部３ａの他端に設けられる。第一センサ７ａは引き剥がし時に電子部品１２に作用する加速度を検出し、第二センサ７ｂは外力によって生じる梃子部３ａの他端の加速度を検出する。
【００２７】
把持部２の縦断面を図２（ａ）に例示する。把持部２のへこみ部２ｆと電子部品１２との間隙には、接着剤１４が充填される。なお、接着剤１４は省略してもよく、又ははんだ１３の接合強度等に応じて電子部品１２の上面（バンプが形成された面の裏面）のみに塗布してもよいし、あるいは電子部品１２の側面のみに塗布してもよい。
【００２８】
また、図２（ｂ）に示すように、複数の半導体基板を重畳させた電子部品１２（例えば、積層構造のマルチチップモジュールなど）の場合には、基板１１と電子部品１２とのはんだ接合部で引き剥がすために、電子部品１２の上面及び側面だけでなく、下層部品１２Ａと上層部品１２Ｂとの隙間にも接着剤１４を充填してもよい。これにより、上層部品１２Ｂが下層部品１２Ａから引き剥がされるような事態が防止される。
【００２９】
［１−２．手順］
図３は、電子部品１２の引き剥がし方法の一例を説明するためのフローチャートである。ここでは、一個の電子部品１２を基板１１から引き剥がす一サイクルの工程が時系列に従って記載されている。
【００３０】
ステップＡ１（第一工程）では、基板１１が表面１ａと止め金具１ｂとの間に挟み込まれて固定部１に固定される。ここでは、引き剥がしの対象となる電子部品１２の高さ方向の位置が、梃子部３ａを推定に配向させたときの高さ方向の位置に一致するように、基板１１の固定位置が設定される。
【００３１】
次いでステップＡ２（第二工程）では、ステップＡ１で固定部１に固定され、延いては作業台９に固定された電子部品１２の樹脂封止部１２ａの上面及び側面が、把持部２のへこみ部２ｆに把持される。ここで、例えば把持部２のへこみ部２ｆ内に接着剤１４を塗布して、樹脂封止部１２ａの上面を接着してもよい。あるいは、へこみ部２ｆと樹脂封止部１２ａとの隙間に接着剤１４を充填して、樹脂封止部１２ａの上面及び側面を接着してもよい。
これにより、電子部品１２が把持部２に堅固に把持された状態となる。また、この把持部２が梃子部３ａの一端側３ｅに装着される。したがって、電子部品１２は伝達部３の一端に把持された状態となる。
【００３２】
ステップＡ３（第六工程）では、支柱部３ｂと梃子部３ａとの接合位置、及び、支持部４の作業台９上での固定位置が調整される。このステップでの調整によって比Ｌ1／Ｌ2が変更され、作用点に作用する力の大きさが調整されることになる。
続くステップＡ４（第三工程）では、ステップＡ２で電子部品１２を伝達部３の一端に把持させた状態で、衝撃力付与部５の扉５ｂが開放される。鋼球６が落下すると梃子部３ａの他端側３ｆに鋼球の質量及び落下距離に応じた衝撃力が付与される。これにより、例えば図１（ａ）中の伝達部３は、回転軸４ａを中心として右回転方向に揺動する。
【００３３】
また、このとき力点に入力された衝撃力の大きさは第二センサ７ｂで検出される。ここで検出された衝撃力の大きさは、図示しないコントローラ又はコンピュータに入力され、その後のサイクルでのステップＡ４で衝撃力付与部５によって付与される衝撃力の設定時に参照される。
伝達部３の揺動に伴い、ステップＡ５（第四工程）では、ステップＡ４での揺動に伴って、基板１１からの離隔方向への衝撃力が電子部品１２のはんだ１３に作用する。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、基板１１の板面に垂直なＸ方向の衝撃力と板面に水平なＹ方向の衝撃力との作用により、はんだ１３の内部に剪断方向の応力が生じ、はんだ１３が裂断して電子部品１２が引き剥がされる。このとき、はんだ１３の内部にクラックや傷等の脆弱な箇所がすでに存在していた場合には、そのクラックや傷を界面とした裂断面が形成されることになる。また、引き剥がされたそれぞれのはんだ１３は電子部品１２の樹脂封止部１２ａの一側面に付着したままの状態であり、各はんだ１３の相互の配置は引き剥がしの前後で変化しない。
【００３５】
また、このとき作用点に作用した衝撃力の大きさは第一センサ７ａで検出される。ここで検出された衝撃力の大きさは、図示しないコントローラ又はコンピュータに入力され、はんだ１３の接合強度の確認に用いられる。また、力点に入力された衝撃力の大きさと同様、その後のサイクルでのステップＡ４で衝撃力付与部５によって付与される衝撃力の設定時に参照される。
【００３６】
ステップＡ６（第五工程）では、引き剥がされた電子部品１２が把持された把持部２が梃子部３ａから取り外される。この把持部２が走査型電子顕微鏡の試料室内に配置され、はんだ１３の裂断面が一括して確認される。図４（ａ）に示すように、電子部品１２には裂断したはんだ１３の一方が残存しており、裂断面にはクラック１９や傷の痕跡が残存する。
【００３７】
例えば、アレイ状に配置された各はんだ１３の裂断面の一部にクラック１９が観察された場合、その部位は温度サイクル試験による破断箇所であると推定される。また、クラック１９の表面に残存するストライエーション１９ａ（条痕）の縞模様の方向を観察することで、熱的ストレスの作用方向が（縞模様に垂直な方向にストレスが作用したと）推定される。また、ストライエーション１９ａの模様の間隔を観察することで、応力の大きさが推定される。
【００３８】
さらに、本引き剥がし方法では、クラック１９の分布から一つの電子部品１２の樹脂封止部１２ａの強度やはんだ接合強度の偏りが推定される。例えば、図４（ｂ）に示すように、クラック１９が電子部品１２の右上部分に偏って分布している場合には、電子部品１２の右上部分の強度が他の部分と比べて弱いものと推定される。あるいは、クラック１９の進展状況から、電子部品１２の右上側から順に破断が進行したものと推定される。さらに、クラック１９の面積やはんだ１３の接合面積に対するクラック１９の面積比が計測され、熱的ストレスに対するはんだ１３の耐久性（寿命）が推定される。
これらのような推定は、引き剥がしの前後で各はんだ１３の位置関係や樹脂封止部１２ａとの位置関係が変化しないことによって保証される。
【００３９】
［１−３．効果］
このように、梃子の原理を利用した電子部品１２の引き剥がし（すなわち、外力の作用時に回転軸４ａを中心として伝達部３を揺動させること）により、把持部２に伝達される力を増幅する又は減少させて調整することができ、適切な引き剥がし力で電子部品１２を基板１１上から引き剥がすことができる。これにより、裂断面の変形や破断時の傷の発生を防止することができる。
【００４０】
なお、電子部品１２の引き剥がしの速度が遅ければ、はんだ１３の裂断面に延性破壊が生じる場合がある。延性破壊とは、はんだ１３が塑性的に引き延ばされた後に破断に至る破壊現象であり、裂断面に引き剥がし速度に依存する変形が残存する。このため、例えば外力を徐々に付与するような手法では、はんだ１３の破壊面の形状が変形してしまい、正確な断面解析ができないおそれがある。このような課題は、静止状態（初速がゼロである状態）からの引き上げが行われる引張試験用の強度試験装置を使った場合に顕著となる。
【００４１】
このような課題に対し、上述の実施形態によれば、伝達部３に衝撃力を付与することにより、把持部２の運動の初速を増大させることができ、はんだ１３の延性破壊を抑制することができる。これにより、裂断面の変形や破断時の傷の発生を確実に防止することができる。特に、引張試験用の強度試験装置を使った場合と比較して、裂断面に残存するクラック１９の変形を防止することができ、断面解析の精度を向上させることができる。
【００４２】
さらに、引き剥がした電子部品１２を把持部２ごと伝達部３から取り外すことができ、可搬性を向上させることができる。例えば、走査型電子顕微鏡の試料室に設置することが容易となる。また、把持部２を交換することにより異なる大きさの電子部品１２への対応が容易となり、汎用性を向上させることができる。
【００４３】
加えて、上述の第一実施形態では、梃子部３ａと支柱部３ｂとの接合位置が変更可能であり、かつ、支持部４の作業台９上での固定位置が変更可能に形成される。つまり、支持部４による伝達部３の支持位置を可変とすることで、同一の外力によって把持部２近傍に作用する力の大きさ及び方向を変更することができる。例えば、支点の位置を作用点に近づけるほど比Ｌ1／Ｌ2が大きくなり、引き剥がし対象の電子部品１２のはんだ１３に作用する衝撃力を増大させることができる。逆に、支点の位置を力点に近づけるほど比Ｌ1／Ｌ2が小さくなり、衝撃力を減少させることができる。したがって、はんだ１３の接合強度や電子部品１２の樹脂封止部１２ａの強度，接着剤１４の強度等に応じて、最適な支点の位置を模索することができる。
【００４４】
また、上述の第一実施形態では、作用点及び力点のそれぞれの近傍に第一センサ７ａ及び第二センサ７ｂが設けられるため、実際の外力によって付与された衝撃力の大きさと、引き剥がし対象の電子部品１２のはんだ１３に作用した衝撃力の大きさとを正確に把握することができる。これらのパラメータを参照することで、はんだ１３の接合強度を確認することができるとともに、上記の最適な支点の位置をより正確に設定することが可能となる。
【００４５】
また、接着剤１４を用いて把持部２のへこみ部２ｆに電子部品１２の上面を接着した場合には、電子部品１２の把持力を強化することができ、確実に電子部品１２を基板１１上から引き剥がすことができる。さらに、接着剤１４をへこみ部２ｆと電子部品１２との隙間に充填した場合には、さらに電子部品１２の把持力を強化することができる。特にこの場合、図２（ｂ）に示すように、複数の半導体基板を重畳させた電子部品１２であっても、そのはんだ付けされた部位のみに引き剥がし力を作用させることができ、確実に電子部品１２を基板１１上から引き剥がすことができる。
【００４６】
また、複数のはんだ１３で接合された電子部品１２のはんだ接合部を一度に引き剥がすことにより、クラック１９の分布やその広がりを二次元的に観察することができる。さらに、複数のはんだ接合部を同時に引き剥がすことにより、引き剥がしの前後で各はんだ１３の相互の配置関係や各はんだ１３と樹脂封止部１２ａとの相対的な位置関係を確実に保持することが可能となり、樹脂封止部１２ａの強度やはんだ接合強度の偏りを推定することができる。
【００４７】
［２．第二実施形態］
［２−１．構成］
図５（ａ），（ｂ）を用いて第二実施形態に係る引き剥がし装置２０を説明する。図５（ａ），（ｂ）において、図１（ａ）と同じ符号を付した要素は第一実施形態と同様のものを示している。また、図５（ａ），（ｂ）では衝撃力付与部５の記載を省略している。この引き剥がし装置２０は、固定部１，把持部２，伝達部８，支持部４及び衝撃力付与部５を有する。
【００４８】
伝達部８は、梃子部８ａ，支柱部８ｂ，直線運動部８ｃ及びガイド部８ｄを有する。梃子部８ａ及び支柱部８ｂは、第一実施形態の梃子部３ａ及び支柱部３ｂに対応する部材である。梃子部８ａは外力を受ける棒状の部材であり、支柱部８ｂはその上端部を梃子部８ａの一端に対して固定された棒状の部材である。支柱部８ｂの下端部は支持部４に軸支される。梃子部８ａは、支柱部８ｂによって回転軸４ａを中心として揺動自在に支持される揺動部として機能する。また、梃子部８ａの一端には、回転軸４ａを中心とした放射方向に延在する長穴８ｅが穿孔される。
【００４９】
直線運動部８ｃは、その一端側８ｇに把持部２を保持する箱状の部材であり、上面及び下面が平滑に形成される。直線運動部８ｃの一端側８ｇには、把持部２の係止部２ｇ，２ｈに嵌合する突起部８ｊが形成される。これにより、把持部２は直線運動部８ｃに対して着脱自在に固定される。また、直線運動部８ｃの他端側８ｈには、梃子部８ａ及び支柱部８ｂの揺動軸と平行な方向に突設された突起部８ｆが設けられる。
【００５０】
突起部８ｆは長穴８ｅの内部に摺動可能に係止され、直線運動部８ｃと梃子部８ａとを連結する。梃子部８ａ及び支柱部８ｂの揺動に伴って突起部８ｆが長穴８ｅの内部で移動する。
ガイド部８ｄは、作業台９に固定され、直線運動部８ｃの上面及び下面に摺接する部材である。このガイド部８ｄは、直線運動部８ｃの移動方向を基板１１に垂直な方向に制限するガイドとして機能する。また、ガイド部８ｄ，長穴８ｅ及び突起部８ｆは、梃子部８ａ及び支柱部８ｂの揺動のうち基板１１に垂直な方向への直線運動を抽出する運動変換部として機能する。
【００５１】
この引き剥がし装置２０では、電子部品１２の引き剥がし時における支点，力点，作用点がそれぞれ、支持部４，伝達部８，把持部２に存在する。つまり、支持部４は支点を有する支点部材として機能し、伝達部８は力点を有する力点部材として機能し、把持部２は作用点を有する作用点部材として機能する。
なお、伝達部８の長穴８ｅと突起部８ｆとの接触部位を作用点であるとみなせば、力点部材として機能する部位は梃子部８ａ及び支柱部８ｂである。この場合、長穴８ｅと突起部８ｆとの接触部位に作用する衝撃力と電子部品１２の引き剥がしに係る衝撃力とは同一である。
【００５２】
［２−２．作用，効果］
図５（ａ）に示す伝達部８の力点に衝撃力が付与されると、図５（ｂ）に示すように、梃子部８ａ及び支柱部８ｂが回転軸４ａを中心として揺動する。このとき、長穴８ｅの移動軌跡は円弧状であり、長穴８ｅの内部に係止された突起部８ｆは図中右方向に連れ回される。このとき、直線運動部８ｃの移動方向は基板１１に垂直な方向に制限されているため、突起部８ｆは長穴８ｅ内を摺動し、直線運動部８ｃは基板１１から離間する方向へと直線的に移動する。つまり、電子部品１２に作用する衝撃力の方向は、基板１１の板面に垂直なＸ方向のみとなる。
【００５３】
なお、温度サイクル試験後にはんだ１３に生じるクラック１９には、クラック幅が数[μm]〜数十[μm]で基板１１とほぼ平行に形成されるものが存在する。例えば、電子部品１２のはんだ接合面のサイズが20[mm]とすると、クラック１９の表面に傷を付けることなくはんだ１３を裂断するには、電子部品１２の引き剥がし時に許容される傾きは、基板１１の垂線に対しておよそ0.8[deg]以下となる。この傾き許容角度は、クラック１９の幅が狭いほど小さくなるため、引き剥がし時に電子部品１２に作用する力の作用方向には極めて正確な垂直性が要求される。
【００５４】
このような要求に対し、上述の実施形態によれば梃子部８ａ及び支柱部８ｂの揺動を直線運動に変換することにより、電子部品１２に作用する引き剥がし力を基板１１に対して垂直にすることができ、裂断面の変形や破断時の傷の発生を防止することができる。これにより、破断面の正確な分析が可能となる。
また、ガイド部８ｄが直線運動部８ｃを摺動自在に支えた構造とすることにより、電子部品１２に作用する引き剥がし力の基板１１に対する垂直度を向上させることができる。これにより、裂断面の変形や破断時の傷の発生を確実に防止することができる。
【００５５】
［２−３．変形例］
ガイド部８ｄによる直線運動部８ｃの支持構造に関する変形例を図６（ａ）〜（ｃ）に例示する。図６（ａ）は、直線運動部８ｃを軸状（円筒状）に形成するとともにガイド部８ｄとの間にベアリング１５を介装したものの断面図である。なお、ベアリング１５の種類はボールベアリングやローラーベアリング等、任意のものを使用できる。また、ベアリング１５の代わりに軸状又は球状のころを用いることも考えられる。
【００５６】
これらのような構成により、ガイド部８ｄと直線運動部８ｃとの間の摩擦抵抗を減少させることができ、電子部品１２に伝達される衝撃力を増大させることができる。つまり、電子部品１２の引き剥がしに要する衝撃力が一定である場合に、衝撃力付与部５によって付与すべき衝撃力を小さくすることができ、構成の小型化及び簡素化が可能となる。
【００５７】
図６（ｂ）は、図６（ａ）のガイド部８ｄを直線運動部８ｃの移動方向に沿って複数箇所に設けたものである。ガイド部８ｄによって移動方向が拘束される直線運動部８ｃの表面積（あるいは、ベアリングとの接触箇所数）を増大させることで、直線運動部８ｃの摺動方向の角度ズレを抑制することができ、電子部品１２に作用する引き剥がし力の基板１１に対する垂直度をさらに向上させることができる。
【００５８】
なお、複数のガイド部８ｄを並設する場合には、ガイド部８ｄ間の距離を大きくすることが好ましい。また、ガイド部８ｄの個数やベアリング１５との接触箇所数を増加させるほど摩擦抵抗が増大するため、衝撃力付与部５によって付与される衝撃力を増加させて、引き剥がしに係るエネルギーを増大させることが好ましい。
【００５９】
図６（ｃ）は、図６（ａ）のガイド部８ｄを設けるとともに、直線運動部８ｃの先端部８ｋを分離したものである。この先端部８ｋは、一端部に把持部２を保持するとともに他端部を直線運動部８ｃに対して摺動自在に内挿した形状に形成される。先端部８ｋの摺動方向は直線運動部８ｃの摺動方向と同一である。
【００６０】
先端部８ｋにおける直線運動部８ｃに内挿された部位には、摺動方向に対して垂直に形成された第一当接面１６が形成され、直線運動部８ｃにおけるこれに対向する位置に第二当接面１７が形成される。第一当接面１６及び第二当接面１７は、所定距離Ｍ1の間隔をあけて平行に配置される。また、先端部８ｋにおける直線運動部８ｃに内挿された部位と直線運動部８ｃとの間にはベアリング２３が介装される。
【００６１】
このような構成により、直線運動部８ｃの摺動量が所定距離Ｍ1となったときに第二当接面１７から第一当接面１６へと衝撃力が伝達され、先端部８ｋが基板１１の板面に垂直な方向に摺動する。つまり、把持部２の運動の初速を増大させることができ、はんだ１３の延性破壊を抑制することができる。したがって、裂断面の変形や破断時の傷の発生を確実に防止することができる。
【００６２】
［３．第三実施形態］
［３−１．構成］
図７を用いて第三実施形態に係る引き剥がし装置３０を説明する。図７において、図１（ａ）と同じ符号を付した要素は第一実施形態と同様のものを示している。また、図７では衝撃力付与部５の記載を省略している。この引き剥がし装置３０は、第一実施形態の引き剥がし装置１０における引き剥がし力の作用方向を変更したものであり、固定部１，把持部２，伝達部１８，支持部４及び衝撃力付与部５を有する。
【００６３】
伝達部１８は、第一梃子部１８ａ，第二梃子部１８ｂ及び支柱部１８ｃを有する。第一梃子部１８ａは、その上端に把持部２を保持し、基板１１の板面に平行に延在する棒状の部材である。また、第二梃子部１８ｂは、第一梃子部１８ａの下端から基板１１の板面に垂直に延設された棒状の部材である。第一梃子部１８ａ及び第二梃子部１８ｂは、図７に示すように、Ｌ字状をなして一体形成される。
【００６４】
支柱部１８ｃは、第一梃子部１８ａ及び第二梃子部１８ｂを支持部４に対して揺動自在に支持する部材である。揺動の中心となる回転軸４ａは、把持部２の直下方に位置する。図７に示すように、把持部２を通り、伝達部１８に入力される外力の作用方向に向かう仮想線Ｐ（ここでは、鉛直線であって基板１１の表面と平行な線）を描くと、回転軸４ａの位置はこの仮想線Ｐ上に配置される。
【００６５】
伝達部１８の機能に着目すると、第一梃子部１８ａ及び第二梃子部１８ｂは、第一実施形態の伝達部３の梃子部３ａに対応する部材であるといえる。また、支柱部１８ｃは支柱部３ｂに対応する。このように、第三実施形態に係る引き剥がし装置３０は、第一実施形態に係る引き剥がし装置１０における支点と作用点との位置関係のみを変更したものと捉えることができる。
【００６６】
この引き剥がし装置３０では、電子部品１２の引き剥がし時における支点，力点，作用点がそれぞれ、支持部４，伝達部１８，把持部２に存在する。つまり、支持部４は支点を有する支点部材として機能し、伝達部１８は力点を有する力点部材として機能し、把持部２は作用点を有する作用点部材として機能する。
【００６７】
［３−２．作用，効果］
図７に示す第二梃子部１８ｂの力点に衝撃力が付与されると、第一梃子部１８ａが回転軸４ａを中心として揺動する。回転軸４ａは把持部２の直下方に位置するため、把持部２を介して電子部品１２に働く引き剥がし力の作用方向は、図７中に示すように、ほぼ基板１１の板面に垂直なＸ方向のみとなる。
【００６８】
したがって、電子部品１２に作用する引き剥がし力を基板１１に対して垂直にすることができ、裂断面の変形や破断時の傷の発生を防止することができる。これにより、破断面の正確な分析が可能となる。
【００６９】
［４．その他］
上述した実施形態の一例に関わらず、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
【００７０】
上述の実施形態では、鋼球６の落下衝撃を利用して電子部品１２を引き剥がすものを例示したが、衝撃力付与部５による衝撃力の付与手法はこれに限定されない。例えば、流体圧シリンダーや電動モータ，リニアモータ等の駆動源で駆動される物体を衝突させることによって生じる力を電子部品１２の引き剥がし力として伝達することが考えられる。これらのような手段を用いて把持部２の運動の初速を増大させることで、はんだ１３の延性破壊を抑制することができる。
【００７１】
また、上述の実施形態では、把持部２のへこみ部２ｆと電子部品１２との隙間に接着剤１４を充填する手法を例示したが、接着剤１４を用いることなく電子部品１２を把持部２に把持させてもよい。この場合、へこみ部２ｆのへこみ形状を電子部品１２と嵌合する大きさに形成する（すなわち、へこみ部２ｆの形状と電子部品１２の形状とをほぼ一致させる）ことが考えられる。また、互いに離接方向に駆動される一対の把持面を有するピンセット状の把持構造を把持部２に適用してもよい。あるいは、電子部品１２の保持性を高めるべく、把持面に合成樹脂やゴムからなる滑り止め部材を貼付してもよいし、把持面に溝部を切削形成して溝部の内側に電子部品１２を係止して脱落を防止することも一案である。
【００７２】
このように、把持部２の具体的な形状は任意である。接着剤１４を使用しない場合には、引き剥がした後の電子部品１２を把持部２から取り外す作業が容易となり、把持部２の再使用が可能となるまでの時間を短縮することができる。
【００７３】
また、上述の実施形態では、複数のねじ穴３ｄ，９ａ及び締結具２１，２２を用いて可変機構を実現したが、支持部４による伝達部３の支持位置を変更する具体的な手法はこれに限定されない。例えば、作業台９上にレール部材を配設するとともに支持部４をレール部材上で摺動自在に設け、さらに支持部４の摺動位置を固定するための固定機構を設けてもよい。同様に、支柱部３ｂの上端と梃子部３ａとの間にもレール部材及び固定機構を設けてもよい。力点及び作用点に対する支点の相対位置を変更することにより、作用点に作用する力の大きさ及び方向を任意に設定することが可能である。
【００７４】
また、上述の実施形態では、把持部２に把持された電子部品１２側に付着したはんだ１３の裂断面を引き剥がし後の観察対象としたものを例示したが、基板１１側に残存するはんだ１３の裂断面を観察してもよいし、両者をともに観察してもよい。
【００７５】
また、上述の実施形態はBGAパッケージの電子部品１２の引き剥がしを例に挙げて説明したが、引き剥がしの対象となる電子部品１２の種類は任意であり、表面実装タイプの任意のパッケージを引き剥がすことが可能である。例えば、電子部品１２からリードが突出したSOP（Small Outline Package）やQFD（Quad Flat Package）を引き剥がす場合には、リードの部分を接着剤１４で固めることではんだ１３の部分を裂断させることができる。なお、表面実装タイプの電子部品１２の中でも特に、はんだ接合部が樹脂封止部１２ａの一側面上に配置されるCSP（Chip Size Package）やSCSP（Super CSP）等に用いて好適である。
【００７６】
［５．付記］
以上の実施形態および変形例に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００７７】
（付記１）
電子部品がはんだ付けされた基板を固定する固定部と、
該電子部品を把持する把持部と、
該把持部に連係接続され、外力を該基板からの離隔方向に作用する力として該把持部に伝達する伝達部と、
該伝達部を該固定部に対して揺動自在に支持する支持部と、
を備えたことを特徴とする、電子部品の引き剥がし装置。
【００７８】
（付記２）
該把持部が、該伝達部とは別体に形成され、該伝達部に対して着脱自在に設けられる
ことを特徴とする、付記１記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００７９】
（付記３）
該支持部による該伝達部の支持位置を可変とする可変機構を備えた
ことを特徴とする、付記１又は２記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８０】
（付記４）
該伝達部が、
該外力を受けて該支持部を中心として揺動する揺動部と、
該揺動部の揺動のうち該基板に垂直な方向への直線運動を抽出する運動変換部と、
該運動変換部を介して該揺動部に連結され、該把持部が設けられた直線運動部と、を有する
ことを特徴とする、付記１〜３の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８１】
（付記５）
該直線運動部を該固定部に対して摺動自在に支持するガイド部を備えた
ことを特徴とする、付記４記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８２】
（付記６）
該把持部の近傍に設けられ、該電子部品に作用する加速度を検出する第一センサを備えた
ことを特徴とする、付記１〜５の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８３】
（付記７）
該伝達部に設けられ、該外力による加速度を検出する第二センサを備えた
ことを特徴とする、付記１〜６の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８４】
（付記８）
該電子部品の上面を該把持部に接着する第一接着層を備えた
ことを特徴とする、付記１〜７の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８５】
（付記９）
該電子部品の側面を該把持部に接着する第二接着層を備えた
ことを特徴とする、付記１〜８の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８６】
（付記１０）
該伝達部への該外力として、衝撃力を付与する衝撃力付与部を備えた
ことを特徴とする、付記１〜９の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８７】
（付記１１）
該支持部が、該把持部を基準として、該伝達部に入力される該外力の作用方向に向かう仮想線上に配置される
ことを特徴とする、付記１〜１０の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８８】
（付記１２）
樹脂封止部の一側面に複数のはんだバンプを有する電子部品の引き剥がし装置であって、
該把持部が、該樹脂封止部を把持するとともに、
該伝達部が、該外力を該はんだバンプに作用する力として該把持部に伝達する
ことを特徴とする、付記１〜１１の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし装置。
【００８９】
（付記１３）
電子部品がはんだ付けされた基板を作業台に固定する第一工程と、
該第一工程で該作業台に固定された該電子部品を、該作業台に対して揺動自在に支持された部材の一端に把持させる第二工程と、
該第二工程で該電子部品を該部材の一端に把持させた状態で、該部材に外力を付与して該部材を揺動させる第三工程と、
該第三工程による該部材の揺動に伴って、該基板からの離隔方向への力を該部材から該電子部品に作用させる第四工程と、
を備えたことを特徴とする、電子部品の引き剥がし方法。
【００９０】
（付記１４）
該第二工程で該部材に把持させた該電子部品を該第四工程の後で該部材から取り外す第五工程を備えた
ことを特徴とする、付記１３記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９１】
（付記１５）
該作業台に対する該部材の支持位置を該第三工程の前に調整する第六工程を備えた
ことを特徴とする、付記１３又は１４記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９２】
（付記１６）
該第四工程において、該第三工程による該部材の揺動を該基板に垂直な方向への直線運動に変換する
ことを特徴とする、付記１３〜１５の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９３】
（付記１７）
該第四工程において、該部材をガイド部材に摺動自在に支持させる
ことを特徴とする、付記１６記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９４】
（付記１８）
該第四工程において、該電子部品に作用する加速度を検出する
ことを特徴とする、付記１３〜１７の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９５】
（付記１９）
該第四工程において、該外力によって生じる該部材の加速度を検出する
ことを特徴とする、付記１３〜１８の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９６】
（付記２０）
該第二工程において、該電子部品の上面を接着する
ことを特徴とする、付記１３〜１９の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９７】
（付記２１）
該第二工程において、該電子部品の側面を接着する
ことを特徴とする、付記１３〜２０の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９８】
（付記２２）
該第三工程において、該外力として衝撃力を付与する
ことを特徴とする、付記１３〜２１の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【００９９】
（付記２３）
該第三工程において、該部材の揺動中心位置を、該把持部を基準として、該外力の作用方向に向かう仮想線上に配置する
ことを特徴とする、付記１３〜２２の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【０１００】
（付記２４）
樹脂封止部の一側面に複数のはんだバンプを有する電子部品の引き剥がし方法であって、
該第二工程において、該電子部品の樹脂封止部を該部材の一端に把持させるとともに、
該第三工程において、該外力を該はんだバンプに作用させる
ことを特徴とする、付記１３〜２３の何れか１項に記載の電子部品の引き剥がし方法。
【符号の説明】
【０１０１】
１  固定部
２  把持部
２ｆ  へこみ部
３  伝達部
３ａ  梃子部
３ｂ  支柱部
４  支持部
４ａ  回転軸
５  衝撃力付与部
７  加速度センサ
７ａ  第一センサ
７ｂ  第二センサ
８  伝達部
８ａ  梃子部
８ｂ  支柱部
８ｃ  直線運動部
８ｄ  ガイド部
８ｅ  長穴
８ｆ  突起部
９  作業台
１０  引き剥がし装置
１１  基板
１２  電子部品
１３  はんだ（はんだバンプ）
１４  接着剤
１９  クラック
１９ａ  ストライエーション
【図１】
0005549461.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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