(57)【要約】【課題】リペア作業に起因したはんだ潰れに因る短絡問題を防止可能とする。【解決手段】回路基板４に実装されている電子部品Ｔを吸着して当該電子部品Ｔを回路基板４から取り外すリペア用吸着ノズルにおいて、吸着ノズル３の先端部に浮動ノズル部１０を設ける。浮動ノズル部１０は、吸着ノズル３の本体部１１の長手方向に沿って当該本体部１１に対して遠近方向に変位が可能となっている。電子部品Ｔと回路基板４間のはんだＰを溶融させるための加熱時には、浮動ノズル部１０は浮動状態とする。これにより、その加熱時に吸着ノズル３と回路基板４と電子部品Ｔ等が熱膨張しても、その熱膨張に起因したはんだＰへの圧力が軽減できて、はんだＰの潰れ量を許容範囲内に抑制することが可能となる。このため、はんだＰ同士の接合や、電子部品Ｔからはみ出たはんだＰが隣の電子部品に接合する等の事態を回避できて、短絡問題を防止できる。【選択図】        図１
2004186491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に実装されている電子部品を吸着して当該電子部品を回路基板から取り外すリペア用吸着ノズルにおいて、吸着ノズルの先端部には、吸着ノズルの本体部の長手方向に沿って当該本体部に対して遠近方向に変位が可能な浮動ノズル部が設けられており、当該浮動ノズル部の先端部は電子部品に当接して当該電子部品を吸着する部位と成していることを特徴とする電子部品のリペア用吸着ノズル。
【請求項２】
浮動ノズル部の基端側には鍔部が設けられ、また、吸着ノズルの本体部の先端にはその先端の端縁部から浮動ノズル部の鍔部を間隔を介して挟む形態で先方に伸設した突壁部が設けられ、浮動ノズル部の鍔部よりも先方に伸長した突壁部の位置には、浮動ノズル部の鍔部の下面に係止する爪部が形成されており、この爪部と突壁部の基端側との間の吸着ノズルの本体部の先端側内部は、浮動ノズル部が吸着ノズルの本体部に対して遠近方向に変位可能な空間部と成していることを特徴とする請求項１記載の電子部品のリペア用吸着ノズル。
【請求項３】
吸着ノズルの本体部に対する浮動ノズル部の遠近方向の変位可能範囲長は、予め求まる吸着対象の電子部品上面の配置位置のばらつき範囲長よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品のリペア用吸着ノズル。
【請求項４】
浮動ノズル部の重量は、当該重量の全てが電子部品に加えられた状態で電子部品と回路基板間に配置した接合用のはんだを溶融した際に、浮動ノズル部と電子部品の合算の重量に起因したはんだの潰れの量が予め定めた許容範囲内に抑制される重量であることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の電子部品のリペア用吸着ノズル。
【請求項５】
はんだによって回路基板に実装されている電子部品を取り外すためのリペア方法において、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の電子部品のリペア用吸着ノズルを用いることとし、そのリペア用吸着ノズルの浮動ノズル部の先端部を、取り外し対象の電子部品の上面に当接させ、電子部品と回路基板の接合用のはんだが加熱により溶融している状態で、リペア用吸着ノズルによって取り外し対象の電子部品を吸着して当該電子部品を回路基板から引き離すことにより電子部品を回路基板から取り外すこととし、前記浮動ノズル部の先端部を電子部品の上面に当接させる工程においては、浮動ノズル部の配置位置を、吸着ノズルの本体部に対する遠近方向の浮動位置に調整することを特徴とするリペア方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に実装された電子部品を取り外す際に使用されるリペア用吸着ノズルおよびリペア方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
回路基板に電子部品をはんだによって表面実装して回路を形成した後に、通常、その回路基板の回路が正常に動作するか否かの検査が行われる。その検査により、回路基板に搭載されている電子部品に異常が認められたときには、その不良の電子部品を回路基板から取り外し、その取り外した場所に新しい同種の電子部品を実装するというリペア作業が行われることがある。
【０００３】
そのリペア作業は次に示すように行われる。例えば、まず、図４（ａ）に示されるような加熱ノズル１の先端のフード部２を、取り外し対象の電子部品Ｔの上方側に配置する。フード部２の内部には、図４（ｂ）の模式的な断面図に示されるように、吸着ノズル３が配置されており、上記のようにフード部２を配置するときには、吸着ノズル３の先端部が取り外し対象の電子部品Ｔの上面に接触するように、フード部２の配置位置を調整する。
【０００４】
その後、電子部品Ｔが配置されている回路基板領域を下方側から熱風や赤外線により加熱すると共に、加熱ノズル１のフード部２を通して電子部品Ｔおよびその周囲の回路基板部分に熱風を当てて加熱する。この加熱により、電子部品Ｔと回路基板４を接合しているはんだＰを溶融させる。そして、はんだＰが溶融している状態で、吸着ノズル３によって電子部品Ｔを吸着し、加熱ノズル１（フード部２）を吸着ノズル３と一体的に上方側に移動させて、電子部品Ｔを回路基板４から取り外す。
【０００５】
然る後に、電子部品Ｔを取り外した場所に、別の同種の電子部品を表面実装する。このようにリペア工程が行われる。なお、図４（ｂ）中の符号６は、電子部品Ｔの底面に形成された電極を示し、また、符号７は、回路基板４の表面上に形成された接続用のランドパターンを示している。それら電子部品Ｔの底面電極６と、回路基板４のランドパターン７とは、はんだＰを介して接合され、これにより、回路基板４の回路に電子部品Ｔが電気的に組み込まれている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１８３５１２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子部品のリペア工程では、吸着ノズル３の先端部が電子部品Ｔの上面に接触した状態で加熱が行われる。この加熱時には、吸着ノズル３も加熱されるので、当該吸着ノズル３は熱膨張し、これにより、吸着ノズル３から電子部品Ｔには当該電子部品Ｔを回路基板４に押し付ける方向の押圧力が作用する。また、加熱により電子部品Ｔおよび回路基板４も熱膨張するが、吸着ノズル３の押圧力によって電子部品Ｔは回路基板４側に押え付けられているために、当該電子部品Ｔは吸着ノズル３側への熱膨張は規制され、回路基板４側に熱膨張することになる。このため、はんだＰには回路基板４側と、電子部品Ｔ側とから大きな圧力が加えられる。この状態で、加熱によりはんだＰが溶融するので、その大きな圧力により、図５に示されるように、はんだＰが大きく潰れて、例えば、隣り合ったはんだＰ同士が接合してしまったり、また、電子部品ＴからはんだＰが大きくはみ出して、当該はみ出したはんだＰが隣の電子部品に接合してしまう等の事態が発生することがある。これに起因して、回路に短絡問題が発生する虞があった。
【０００８】
そこで、加熱時のはんだＰの潰れを抑制するために、例えば、吸着ノズル３と回路基板４と電子部品Ｔ等の熱膨張を考慮して吸着ノズル３と電子部品Ｔ間に隙間を形成した状態で加熱を開始することが考えられる。この場合には、熱膨張に起因したはんだＰへの圧力が軽減して、はんだＰの潰れを抑制することが可能となる。しかしながら、電子部品Ｔの上面の高さ位置は回路基板４の反り等の問題によってばらつくために、加熱前の吸着ノズル３と電子部品Ｔ間の隙間を設計通りにすることは非常に難しい。その吸着ノズル３と電子部品Ｔ間の隙間が狭いと、前記同様にはんだＰの潰れが大きくなってしまうし、反対に、吸着ノズル３と電子部品Ｔ間の隙間が広すぎると、熱膨張しても、吸着ノズル３と電子部品Ｔ間の隙間が広くて吸着ノズル３によって電子部品Ｔを吸着することができないという問題が発生してしまう。
【０００９】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、電子部品のリペア工程において、電子部品を回路基板から取り外す際に、電子部品と回路基板の接合用のはんだの潰れ量を抑制して、そのはんだ潰れに起因した短絡問題を防止することができる電子部品のリペア用吸着ノズルおよびリペア方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明の電子部品のリペア用吸着ノズルは、回路基板に実装されている電子部品を吸着して当該電子部品を回路基板から取り外すリペア用吸着ノズルにおいて、吸着ノズルの先端部には、吸着ノズルの本体部の長手方向に沿って当該本体部に対して遠近方向に変位が可能な浮動ノズル部が設けられており、当該浮動ノズル部の先端部は電子部品に当接して当該電子部品を吸着する部位と成していることを特徴としている。
【００１１】
また、この発明のリペア方法は、はんだによって回路基板に実装されている電子部品を取り外すためのリペア方法において、この発明の特徴的な構成を持つ電子部品のリペア用吸着ノズルを用いることとし、そのリペア用吸着ノズルの浮動ノズル部の先端部を、取り外し対象の電子部品の上面に当接させ、電子部品と回路基板の接合用のはんだが加熱により溶融している状態で、リペア用吸着ノズルによって取り外し対象の電子部品を吸着して当該電子部品を回路基板から引き離すことにより電子部品を回路基板から取り外すこととし、前記浮動ノズル部の先端部を電子部品の上面に当接させる工程においては、浮動ノズル部の配置位置を、吸着ノズルの本体部に対する遠近方向の浮動位置に調整することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態例の説明において、図４に示す構成と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００１３】
この実施形態例のリペア用吸着ノズルにおいて特徴的なことは、図１に示されるように、リペア用の吸着ノズル３の先端部に浮動ノズル部１０が設けられていることである。この浮動ノズル部１０は、吸着ノズル３の本体部１１の長手方向に沿って当該本体部１１に対して遠近方向Ａに変位が可能なものである。この浮動ノズル部１０の先端部が電子部品Ｔに当接して当該電子部品Ｔを吸着する部位と成っている。
【００１４】
浮動ノズル部１０の基端側には鍔部１２が形成されている。また、吸着ノズル３の本体部１１の先端の端縁部から突壁部１３が伸設されている。この突壁部１３は、浮動ノズル部１０の鍔部１２を間隔を介して挟む形態であれば、その形態は特に限定されるものではなく、例えば、突壁部１３は、浮動ノズル部１０の基端側を間隔を介して囲繞するような形態であってもよい。また、突壁部１３である複数のアームが互いに間隔を介して浮動ノズル部１０の基端側を囲むようにして配置されている構成としてもよい。
【００１５】
この実施形態例では、突壁部１３の先端部には、内向きの爪部１４が形成されている。この爪部１４は浮動ノズル部１０の鍔部１２の下面を係止させることができるものであり、当該爪部１４に浮動ノズル部１０の鍔部１２の下面が係止することによって、浮動ノズル部１０は、吸着ノズル３の本体部１１に吊り下げ連結することができる。また、爪部１４と突壁部１３の基端側との間の吸着ノズル３の本体部１１の先端側内部の空間部Ｓは、浮動ノズル部１０を吸着ノズル３の本体部１１に対して遠近方向に変位可能にするための空間部となっている。換言すれば、例えば、浮動ノズル部１０の鍔部１２が吸着ノズル３の先端側の爪部１４に係止している状態のときに、鍔部１２の上面位置と突壁部１３の基端側位置との間に隙間（クリアランス）が形成されるように、鍔部１２と突壁部１３と爪部１４のそれぞれの寸法が設計されており、これにより、浮動ノズル部１０は、吸着ノズル３の本体部１１に対して遠近方向に変位可能となっている。
【００１６】
この実施形態例では、突壁部１３の基端側位置とその先端側の爪部１４との間の間隔と、浮動ノズル部１０の鍔部１２の厚みとによって、吸着ノズル３の本体部１１に対する浮動ノズル部１０の遠近方向の変位可能範囲長が定まる。ここでは、その浮動ノズル部１０の変位可能範囲長が、回路基板４や電子部品Ｔの反り等に起因した電子部品Ｔの上面の配置位置のばらつき範囲長よりも大きくなるように、鍔部１２と突壁部１３と爪部１４のそれぞれの寸法が設計されている。なお、浮動ノズル部１０が変位可能な隙間（クリアランス）Ｓを広げすぎると、吸着ノズル３の本体部１１と、浮動ノズル部１０との間の隙間からの真空排気の漏れが多くなって浮動ノズル部１０が電子部品Ｔを吸着することができない場合が生じるので、そのことを考慮して、浮動ノズル部１０が変位可能なクリアランスの寸法が設定されている。
【００１７】
また、この実施形態例では、浮動ノズル部１０の重量は、当該重量が全て電子部品Ｔに加えられた状態で電子部品Ｔと回路基板４間の接合用のはんだＰを溶融した際に、浮動ノズル部１０と電子部品Ｔの合算の重量に起因したはんだＰの潰れ量を予め定めた許容範囲内に抑制できる重量となっている。
【００１８】
具体的には、例えば、０．８ｍｍピッチ・１２８ピンタイプのＩＣ部品がＳｎＰｂ共晶はんだによって回路基板４に接合されているときに、そのＩＣ部品をこの実施形態例に示す吸着ノズル３を利用して取り外すとした場合に、浮動ノズル部１０の重量は約０．２ｍｇとする。
【００１９】
この実施形態例のリペア用の吸着ノズル３は上記のように構成されている。以下に、この吸着ノズル３を利用したリペア工程を図２を利用して説明する。
【００２０】
まず、図２（ａ）に示されるように、取り外し対象の電子部品Ｔの上方側に吸着ノズル３を移動させる。このとき、吸着ノズル３の先端部の浮動ノズル部１０の鍔部１２が本体部１１の先端の爪部１４に係止して、浮動ノズル部１０は、吸着ノズル３の本体部１１に吊り下げ連結の状態となっている。
【００２１】
次に、図２（ｂ）に示されるように、吸着ノズル３を電子部品Ｔに向けて下方側（電子部品Ｔ側）に移動させて浮動ノズル部１０の先端部を電子部品Ｔの上面に当接させる。このように、浮動ノズル部１０の先端部が電子部品Ｔの上面に当接した後にも、吸着ノズル３の本体部１１を電子部品Ｔ側に僅かに移動させて、図２（ｃ）に示されるように、本体部１１側の爪部１４と浮動ノズル部１０の鍔部１２との係止状態を解除させる。これにより、浮動ノズル部１０は浮動状態となる。この実施形態例では、浮動ノズル部１０の配置位置が、吸着ノズル３の本体部１１に対する遠近方向の変位可能範囲のほぼ中央位置となるように、浮動ノズル部１０の浮動位置を調整する。このとき、回路基板４の反りや、回路基板４と電子部品Ｔの接合状態などの理由によって、電子部品Ｔの上面が傾いていても、浮動ノズル部１０を浮動状態とすることにより、浮動ノズル部１０が電子部品Ｔの上面の傾きに倣って傾いて浮動ノズル部１０は電子部品Ｔの上面に密着することができる。
【００２２】
浮動ノズル部１０を浮動状態とした後に、電子部品Ｔが配置されている回路基板領域に回路基板４の底面側から熱風や赤外線を当てて加熱すると共に、加熱ノズル１のフード部２を通して電子部品Ｔおよびその周囲の回路基板領域に熱風を当てて加熱する。このとき、その加熱によって吸着ノズル３と回路基板４と電子部品Ｔはそれぞれ熱膨張するが、吸着ノズル３の本体部１１と浮動ノズル部１０間の隙間を例えば本体部１１の熱膨張量よりも大きくしておくことによって、本体部１１が熱膨張しても当該本体部１１が浮動ノズル部１０に押圧力を加えることは無く、浮動ノズル部１０の浮動状態を維持できる。また、そのように、浮動ノズル部１０の浮動状態を維持できることによって、回路基板４や電子部品Ｔが熱膨張しても、その熱膨張を吸着ノズル３側に逃がすことができて、熱膨張に起因したはんだＰへの圧力を軽減することができる。
【００２３】
さらに、加熱によって電子部品Ｔと回路基板４の接合用のはんだＰが溶融する。この溶融はんだＰには、浮動状態の浮動ノズル部１０の重量と、電子部品Ｔの重量との合算の重量が加えられて、はんだＰは潰れるが、この実施形態例では、浮動ノズル部１０の重量は、そのはんだＰの潰れ量が予め定めた許容範囲内に抑制できる重量となっている。このため、はんだＰの潰れに起因して、例えば、隣り合うはんだＰ同士が接合してしまうという問題や、電子部品Ｔからはみ出したはんだＰが隣の電子部品に接合してしまうという問題を回避することができて、短絡問題の発生を防止できる。
【００２４】
そして、加熱によってはんだＰが溶融している状態で、図２（ｄ）に示されるように、吸着ノズル３の浮動ノズル部１０に電子部品Ｔを吸着させ、吸着ノズル３を回路基板４側から離れる方向に移動させて電子部品Ｔを回路基板４から引き離す。このようにして、電子部品Ｔを回路基板４から取り外すことができる。
【００２５】
その後、その電子部品Ｔを取り外した場所に、新しい同種の電子部品を実装する。このとき、その新たな電子部品の搬送用の吸着ノズルとして、この実施形態例において特有な吸着ノズル３を用いてもよいし、別の構成の吸着ノズルを利用してもよい。以上のようにして、この実施形態例におけるリペア工程が終了する。
【００２６】
なお、この発明はこの実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、浮動ノズル部１０の鍔部１２を係止する爪部１４は、突壁部１３の先端に設けられていたが、例えば、図３に示されるように、突壁部１３の先端以外の場所に爪部１４を設けてもよい。
【００２７】
また、この実施形態例では、リペア工程において、浮動ノズル部１０の先端部が電子部品Ｔの上面に当接した後に加熱してはんだＰを溶融させていたが、例えば、加熱により電子部品Ｔと回路基板４の接合用のはんだＰを溶融させてから、吸着ノズル３の先端の浮動ノズル部１０を電子部品Ｔの上面に当接させてもよい。そして、その後、実施形態例と同様に、吸着ノズル３の浮動ノズル部１０に電子部品Ｔを吸着させて吸着ノズル３を回路基板４から離す方向に移動させることにより、電子部品Ｔを回路基板４から取り外すという工程順でもってリペア作業を行ってもよい。
【００２８】
さらに、この実施形態例では、浮動ノズル部１０は、当該浮動ノズル部１０の鍔部１２と、本体部１１の突壁部１３と爪部１４とによって、当該浮動ノズル部１０が吸着ノズル３の本体部１１に連結されていたが、例えば、浮動ノズル部１０は、吸着ノズル３の本体部１１にばね性を持つ部材によって連結されている構成としてもよい。
【００２９】
さらに、この実施形態例では、リペア工程において、吸着ノズル３の浮動ノズル部１０の先端部を電子部品Ｔの上面に当接した後に、浮動ノズル部１０の配置位置を、変位可能範囲の中央位置に調整していたが、例えば、その変位可能範囲の中央位置以外の浮動位置に浮動ノズル部１０を配置してもよいものである。
【００３０】
さらに、この実施形態例では、吸着ノズル３は、加熱ノズル１に一体化して設けられていたが、吸着ノズル３は、加熱ノズル１とは別々に配置される構成としてもよい。また、加熱ノズル１の構成はこの実施形態例に示した図示の例に限定されるものではない。また、この実施形態例では、吸着ノズル３は、はんだＰによって回路基板４に接合されている電子部品Ｔのリペア工程に利用する例を示したが、例えば、この発明のリペア用吸着ノズルは、例えば、はんだ以外の接着剤等の接合材料によって回路基板に接合されている電子部品のリペア工程に利用してもよいものである。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によれば、リペア用吸着ノズルの先端部には、吸着ノズルの本体部の長手方向に沿って当該本体部に対して遠近方向に変位が可能な浮動ノズル部を設けた。このため、例えば、吸着ノズルの先端部の浮動ノズル部を取り外し対象の電子部品の上面に当接させて加熱する際に、その浮動ノズル部を浮動状態としておくことによって、加熱により電子部品や回路基板が熱膨張したときに、その熱膨張を吸着ノズル側に逃がすことができる。これにより、熱膨張に起因したはんだへの押圧力を軽減することができて、加熱により溶融されたはんだの潰れ量を予め定めた許容範囲内に抑制することが可能となる。よって、はんだの潰れに起因した短絡問題の発生を防止することができる。
【００３２】
浮動ノズル部の基端側に鍔部が設けられ、吸着ノズルの本体部の先端には突壁部が設けられ、当該突壁部には鍔部を係止する爪部が設けられているものにあっては、簡単な構造で、浮動ノズル部を変位可能な状態で吸着ノズルの本体部に連結させることができる。
【００３３】
また、回路基板の反り等によって、取り外し対象の電子部品の上面位置にばらつきが生じるが、吸着ノズルの本体部に対する浮動ノズル部の遠近方向の変位可能範囲長を、予め求まる吸着対象の電子部品上面の配置位置のばらつき範囲長よりも大きくすることによって、例えば、吸着ノズルの本体部を移動させて浮動ノズル部の先端部を電子部品の上面に当接させ、その後、浮動ノズル部を浮動状態とする場合に、その吸着ノズルの本体部の配置位置の調整や、浮動ノズル部の浮動状態の調整をラフに行っても、前記電子部品上面の配置位置のばらつきの悪影響を受けずに浮動ノズル部を浮動状態にすることができる。つまり、吸着ノズルの本体部の配置位置調整および浮動ノズルの浮動状態調整を容易にすることができる。
【００３４】
電子部品の上面に浮動ノズル部を当接した後に、浮動ノズル部を浮動位置に調整することによって、浮動ノズル部の全ての重量が電子部品に加わるので、その浮動ノズル部の重量と電子部品の重量との合算の重量が、電子部品と回路基板間のはんだに作用することになる。はんだを溶融したときに、浮動ノズル部と電子部品の合算の重量によって、はんだは潰れるが、浮動ノズル部の重量を、はんだ潰れ量が予め定めた許容範囲内に抑制できる重量とすることによって、はんだの潰れを小さく抑えることができる。これにより、はんだ潰れに起因した短絡問題を回避することができる。
【００３５】
上記のように、この発明において特有な構成を持つリペア用吸着ノズルを用い、本発明において特有なリペア方法に従って、電子部品のリペア作業を行うことによって、上記のような優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリペア用吸着ノズルの一実施形態例を説明するためのモデル図である。
【図２】図１のリペア用吸着ノズルを利用したリペア工程の一例を説明するための図である。
【図３】リペア用吸着ノズルのその他の形態例を説明するための図である。
【図４】電子部品のリペア工程の一従来例を説明するための図である。
【図５】従来の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
３  吸着ノズル
４  回路基板
１０  浮動ノズル部
１１  吸着ノズルの本体部
１２  鍔部
１３  突壁部
１４  爪部
Ｔ  電子部品
Ｐ  はんだ
【図１】
2004186491.tif 000003
【図２】
2004186491.tif 000004
【図３】
2004186491.tif 000005
【図４】
2004186491.tif 000006
【図５】
2004186491.tif 000007