(57)【要約】【課題】半田付け不良を検出でき、さらには、修復可能なＢＧＡ電子チップの基板への実装装置を提供する。【解決手段】ＢＧＡ端子１０に半田付けされる基板２の端子１２に基板２表面から裏面に貫通するスルーホール１１を備えるよう構成し、ＢＧＡ端子１０をスルーホール１１の表面側開口部となる基板２側端子１２に溶融して半田付けし、半田付け後にスルーホール１１を経由して空気が通過するか否かにより半田付けが完了しているか否かを判定する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＧＡ端子を備えるＢＧＡ電子部品の基板への実装方法であって、
前記ＢＧＡ端子に半田付けされる基盤の端子に基板表面から裏面に貫通するスルーホールを備えるよう構成し、
前記ＢＧＡ端子をスルーホールの表面側開口部となる基板側端子に溶融して半田付けし、
前記半田付け後にスルーホールを経由して空気が通過するか否かにより半田付けが完了しているか否かを判定することを特徴とするＢＧＡ電子部品の基板への実装方法。
【請求項２】
前記半田付けが完了しているか否かの判定により半田付け不良と判断された基板は、再びＢＧＡ端子をスルーホールの表面側開口部となる基板側端子に溶融して半田付けすることを特徴とする請求項１に記載のＢＧＡ電子部品の基板への実装方法。
【請求項３】
ＢＧＡ端子を備えるＢＧＡ電子部品の基板への実装装置であって、
前記ＢＧＡ端子に半田付けされる基盤の端子に基板表面から裏面に貫通するスルーホールを備えるよう構成し、
前記ＢＧＡ端子をスルーホールの表面側開口部となる基板側端子に溶融して半田付け手段により半田付けし、
前記半田付け後に判定手段によりスルーホールを経由して空気が通過するか否かにより半田付けが完了しているか否かを判定することを特徴とするＢＧＡ電子部品の基板への実装装置。
【請求項４】
前記判定手段により半田付け不良と判断された基板は、半田付け手段により再び半田付けして判定手段により半田付けが完了しているか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載のＢＧＡ電子部品の基板への実装装置。
【請求項５】
前記判定手段により半田付け不良と判断された基板の半田付け手段により再び半田付けして判定手段により半田付けが完了しているか否かを判定する作動は、半田付け完了まで複数回繰り返し行うことを特徴とする請求項４に記載のＢＧＡ電子部品の基板への実装装置。
【請求項６】
前記判定手段は、ＢＧＡ電子部品が固定される基板の背面に密着した吸引器内の空気を吸引装置により吸引して負圧とし、所定時間後の圧力変化により半田付けが完了しているか否かを判定するものであることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか一つに記載のＢＧＡ電子部品の基板への実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールグリッドアレイ端子を備えた電子部品（「ＢＧＡ電子チップ」）を基板へ半田付け接続する実装方法および実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡ）端子を備えた電子部品は、基板への半田付けの際に加熱装置にて基板上に塗布されたクリーム半田とＢＧＡ端子の半田ボール（ボールグリッド）とに熱を加えることにより、それぞれを溶融して固定するようにしている。
【０００３】
従来からＢＧＡ端子を備えた電子部品の基板への実装後に半田付け不良に対して半田付けのやり直しを容易にするものが知られており、例えば、特開平１０−１０７０７３号公報に記載されたものがある。
【０００４】
これは基板のＢＧＡ端子への半田付け部位にスルーホールを形成し、このスルーホールに半田溜まりを形成した構成とし、半田付け不良の場合にはスルーホールの半田を溶融して再度半田付け可能としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＢＧＡ電子チップのＢＧＡ端子と基板とを加熱装置により加熱する場合、多列に整列した中でもチップの中心部に位置するＢＧＡ端子には、熱が伝わりにくく半田付け不良が発生しやすく外部からの目視確認ができずに容易に半田付け不良を検出することができないという不具合があった。
【０００６】
また、上記従来例においても、半田付けの不良が発生した際に不良箇所を容易に修正できるものであるが、半田付け不良の検出はできないものであった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、半田付け不良を検出でき、さらには、修復可能なＢＧＡ電子チップの基板への実装方法および実装装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＢＧＡ端子を備えるＢＧＡ電子部品の基板への実装方法であって、ＢＧＡ端子に半田付けされる基盤の端子に基板表面から裏面に貫通するスルーホールを備えるよう構成し、ＢＧＡ端子をスルーホールの表面側開口部となる基板側端子に溶融して半田付けし、半田付け後にスルーホールを経由して空気が通過するか否かにより半田付けが完了しているか否かを判定することを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
したがって、本発明では、ＢＧＡチップ半田付け後に基板端子のスルーホールを通過する空気があるか否かによりＢＧＡ端子の半田付け不良を判定するため、ＢＧＡ電子部品の全てのＢＧＡ端子について確実に且つ速やかに半田付け不良を判定できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１、２は、本発明を適用したＢＧＡ電子部品の基板への実装装置の一例を示し、図１は実装装置の概略構成図であり、図２はその作動手順を示す手順フローである。
【００１２】
先ず、図１により、ＢＧＡ電子部品１の基板２への実装装置について説明する。この実装装置は、基板２を保持する保持台３と、保持された基板２上の予め設定された部位に位置決めされたＢＧＡ電子部品１（ＢＧＡ電子チップとも云う）および基板２に熱風を送りリフロー処理を施す半田付け手段４と、ＢＧＡ電子チップ１を半田付けされた基板２の裏面に密着して半田付け状態を判定する判定手段５と、これらを制御する半田付けコントローラ６とから構成している。
【００１３】
前記基板２は、図３（Ａ）に示すように、ＢＧＡ電子チップ１の多列に整列したＢＧＡ端子１０（ボールグリッド）に対応した位置において基板２の表面から裏面に貫通するスルーホール１１が設けられたものが使用される。スルーホール１１の基板２表面側はＢＧＡ端子１０と電気的に接続される端子１２（ランド）が配置されている。基板２は図示しないマニプレータにより搬送され、半田付けステージの保持台３上に位置決めされ固定される。保持台３はＢＧＡ電子チップ１が半田付けされる基板２の裏面側においてスルーホール３Ａが設けられ、後述する半田付け判定手段５を基板２の裏面に接触可能としている。ＢＧＡ電子チップ１はマニプレータにより搬送され基板２上の設定位置に位置決めされ載置される。載置状態のＢＧＡ電子チップ１のＢＧＡ端子１０は、図３（Ａ）、詳しくは図３（Ｂ）に示すように、基板２のスルーホール１１の開口にＢＧＡ端子１０のボール部分の一部が嵌りあって平面方向の移動が阻止されて位置決めされる。
【００１４】
前記半田付け手段４は、基板２の表面側からＢＧＡ電子チップ１を取囲み、その先端の縁が基板２表面に近接可能な導風器１５と、導風器１５にダクト１６を経由して熱風若しくは冷風を送込む加熱冷却装置１７とから構成している。導風器１５は、図示しないマニプレータ等により、基板２表面に接触若しくは極めて近接する加熱冷却位置と基板２表面から大きく離脱した待機位置のいずれかに位置決めされて位置する。
【００１５】
前記判定手段５は、保持台３のスルーホール３Ａ内でＢＧＡ電子チップ１が半田付けされる基板２の裏面側へ接近離脱可能な吸引器２０と、吸引器２０にダクト２１を介して負圧を供給する吸引装置２２と、吸引器２０内が所定負圧となるよう調整する圧力調整弁２３と、吸引器２０内の圧力を検出する圧力センサ２４とで構成している。
【００１６】
前記吸引器２０は、図示しないマニプレータにより基板２背面に気密シール２５を介して接触するテスト位置と基板２背面から大きく離脱する待機位置のいずれかに位置決めされて位置する。判定手段５は、吸引器２０がテスト位置に位置する際に、吸引装置２２の作動によりダクト２１を介して吸引器２０内の空気を吸引し、圧力調整弁２３で設定する負圧値とし、この負圧値は圧力センサ２４で検出される。判定手段５は、また、吸引装置２２の停止により吸引器２０および圧力制御弁２３までの間の空間は密閉され、圧力センサ２４により負圧値の変化が計測される。
【００１７】
前記半田付けコントローラ６は、実装装置を図２に示す手順により、各マニプレータ、半田付け手段４、判定手段５を制御する。以下に半田付けコントローラ６の制御手順に基づいて実装装置の作動を説明する。
【００１８】
先ず、ステップ１において、マニプレータを作動させて基板２を半田付けステージの保持台３上に位置決め固定する。基板２上のＢＧＡチップ１が位置決めされる部位の各端子１２上にはクリーム半田１３が塗布されている。次いで、マニプレータにより搬送されるＢＧＡ電子チップ１を基板２の規定された部位に位置決めして載置する。載置されたＢＧＡ電子チップ１の各ＢＧＡ端子１０は、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、夫々基板２のスルーホール１１の開口にＢＧＡ端子１０のボール部分の一部が嵌りあって平面方向の移動が阻止されて位置決めされる。
【００１９】
ステップ２では、半田付け手段４によるリフロー処理が行われる。これは、先ず、導風器１５を図示しないマニプレータにより待機位置から加熱冷却位置にセットする。この加熱冷却位置にセットされた導風器１５はＢＧＡ電子チップ１を上方から取囲んで基板２に縁が接するよう位置している。次いで、加熱装置１７を作動させ、加熱装置１７の熱風をダクト１６を介して導風器１５に供給する。熱風は導風器１５内でＢＧＡ電子チップ１と基板２との間に至り、ＢＧＡ端子１０および基板２の端子１２上に塗布されたクリーム半田１３を溶かして馴染ませ、基板２の端子１２（ランド）とＢＧＡ端子１０とは電気的に接続される。所定時間のリフロー処理後はステップ３に進む。
【００２０】
ステップ３では、加熱装置１７から冷風を導風器１５に供給してクリーム半田１３とＢＧＡ端子１０の馴染んだ状態において固化させ、基板２表面のスルーホール１１の端子１２（ランド）とＢＧＡ電子チップ１を固着する。
【００２１】
ステップ４において、導風器１５を待機位置に後退させ、半田付け回数Ｎを１回カウントアップする。
【００２２】
ステップ５では、判定手段５の吸引器２０をテスト位置に図示しないマニプレータによりセットする。吸引器２０は基板２のＢＧＡ電子チップ１が固着された基板２の背面に気密シール２５を介して接触する。
【００２３】
ステップ６では、吸引装置２２が作動され、吸引器２０内の空気がダクト２１および圧力制御弁２３を介して吸引される。この吸引装置２２の作動により吸引器２０内の負圧が上昇してゆく。
【００２４】
ステップ７において、吸引器２０内の負圧値が圧力センサ２４により検出され、圧力調整弁２３で設定した圧力値となっているか否かが判断され、負圧が規定圧に満たない場合にはステップ６の吸引装置２２の作動を継続し、負圧が規定値に到達するとステップ８に進む。
【００２５】
ステップ８では、吸引装置２２が停止され、吸引器２０から圧力制御弁２３に至る空間は密閉され、一定時間その状態が保持され、圧力センサ２４で負圧をモニタリングする。る。一定時間経過後にステップ９に進む。
【００２６】
ステップ９では、圧力センサ２４によりモニタリングされた吸引器２０内の負圧の低下が規定値以内か否かが判断され、規定値以内であればステップ１０に進み、規定値を超えている場合にはステップ１１に進む。前記規定値は、圧力制御弁２３やダクト２１からの洩れを考慮して設定する。負圧の低下が規定値以内の場合は、図４（Ａ）に示すように、全てのＢＧＡ端子１０の一部が基板２の端子１２（ランド）に馴染んで溶融しており、スルーホール１１にも大きく入り込んでいる状態であり、この状態においては、基板２表面から裏面側へ空気が流れる隙間がなく、前記吸引器２０内の負圧は所定以上に維持される。他方、負圧の低下が規定値を超える場合は、図４（Ｂ）に示すように、何れかのＢＧＡ端子１０の溶融およびクリーム半田１３の溶融が少ない場合であり、クリーム半田１３とＢＧＡ端子１０との融着していない隙間を通って基板２表面の空気が吸引器２０内に入り込み、吸引器２０内が圧力上昇したものである。
【００２７】
ステップ１０では、半田付け完了と判断し、吸引器２０を待機位置に戻し、基板２を次工程に搬送して終了する。
【００２８】
ステップ１１では、吸引器２０を待機位置に移動させ、ステップ１２ではステップ４でカウントした半田付け回数Ｎが規定回数以上か否かが判断され、規定回数を超えている場合にはステップ１３に進み、半田付け不良と判断し、基板２をはね出し移送する。
【００２９】
ステップ１２において、ステップ４でカウントした半田付け回数Ｎが規定回数を超えていない場合には、ステップ２に戻り、ステップ２からステップ９までの手順が繰り返され、半田付け完了するとステップ１０に進み、それ以外はステップ１１、１２に進み、ステップ１３若しくはステップ２に進む。規定回数の半田付けが行われても半田付け完了と判断されない場合にはステップ１３に進む。
【００３０】
本実施形態においては、以下に記載した効果を奏することができる。
【００３１】
（ア）ＢＧＡ電子チップ１半田付け後に、ＢＧＡ電子チップ１を半田付けした基板２の背面に密着させた吸引器２０内を負圧とし、基板２端子１２のスルーホール１１を通過する空気があるか否かにより負圧が変化することによりＢＧＡ端子１０の半田付け不良を判定するため、ＢＧＡ電子部品１の全てのＢＧＡ端子１０について確実に且つ速やかに半田付け不良を判定できる。
【００３２】
（イ）半田付けが完了しているか否かの判定手段５による判定により半田付け不良と判断された基板１は、再び半田付け手段４によりＢＧＡ端子１０をスルーホール１１の表面側開口部となる基板２側端子１２に溶融して半田付けするため、ＢＧＡ電子部品１の基板２への電気的導通状態に信頼性を高めることができる。
【００３３】
（ウ）判定手段５により半田付け不良と判断された基板２の半田付け手段により再び半田付けして判定手段５により半田付けが完了しているか否かを判定する作動を、半田付け完了まで複数回繰り返し行うため、半田付け不良のＢＧＡ電子部品１付き基板２の不良品を減少させ、歩留まり率を高めることができる。
【００３４】
（エ）判定手段５はＢＧＡ電子部品１が固定される基板２の背面に密着した吸引器２０内の空気を吸引装置２２により吸引して負圧とし、所定時間後の圧力変化により半田付けが完了しているか否かを判定するため、基板２を挟んで半田付け手段４の反対側に設置することができ、半田付けに引き続き半田付け完了か否かの判定を行うことができ、作業効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すＢＧＡ電子部品の基板への実装装置の概略構成図。
【図２】同じくコントローラで実行される制御手順を示すフローチャート。
【図３】ＢＧＡ電子部品およびＢＧＡ端子と基板との位置関係を示す断面図（Ａ）および拡大断面図（Ｂ）。
【図４】ＢＧＡ端子と基板との半田付け状態を半田付け完了状態（Ａ）と未完成状態（Ｂ）を示す断面図。
【符号の説明】
１　ＢＧＡ電子部品（ＢＧＡ電子チップ）
２　基板
３　保持台
４　半田付け手段
５　判定手段
６　コントローラ
１０　ＢＧＡ端子
１１　スルーホール
１２　端子
１３　クリーム半田
１５　導風器
１７　加熱冷却装置
２０　吸引器
２２　吸引装置
２３　圧力制御弁
２４　圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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