(57)【要約】【課題】回路素子と基材の隙間に付着した残渣を効果的に除去できるとともに、基材にキャビティを有する電子部品の洗浄にも適用でき、コスト低減が可能な電子部品の洗浄用治具を提供する。【解決手段】回路素子１０より大形な基材１に突起電極１２を介してフリップチップ接合してなる電子部品の洗浄用治具であり、回路素子１０の上面に密着する上壁部２７と、回路素子１０の周縁部より外方に突出した基材１の主面上に密着し、かつ回路素子１０の周縁部の対向する２辺に近接する側壁部２２と、側壁部２２を除く一方の開口部に設けられ、基材１と回路素子１０との隙間に向かって洗浄用流体を供給する供給通路２３と、側壁部２２を除く他方の開口部に設けられ、隙間を通って流れた洗浄用流体を排出する排出通路２５とを備える。【選択図】        図４
2004165230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子より大形な基材に所定の隙間をあけて回路素子を対向配置させ、互いに対向する基材の主面と回路素子の一方主面とにそれぞれ電極を形成し、これら電極同士を突起電極によって接合してなる電子部品の洗浄用治具において、
上記回路素子の他方主面に密着する上壁部と、
上記回路素子の周縁部より外方に突出した基材の主面上に密着し、かつ回路素子の周縁部の対向する２辺に近接する側壁部と、
上記側壁部を除く一方の開口部に設けられ、上記隙間に向かって洗浄用流体を供給する供給通路と、
上記側壁部を除く他方の開口部に設けられ、上記隙間を通って流れた洗浄用流体を排出する排出通路と、を備えたことを特徴とする電子部品の洗浄用治具。
【請求項２】
上記側壁部と回路素子の周縁部の対向する２辺との隙間は、上記基材と回路素子との対向方向の隙間以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の洗浄用治具。
【請求項３】
上記回路素子の他方主面と上記上壁部との間に、高さ調整板が介装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の洗浄用治具。
【請求項４】
上記基材は、枠部とその中にキャビティとを有し、
上記回路素子はキャビティ底面に設けられた電極上に上記突起電極を介して接合されており、
上記側壁部は上記枠部の対向する２つの内側壁と回路素子の周縁部の対向する２辺との間に挿入されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品の洗浄用治具。
【請求項５】
上記洗浄用治具には、上記回路素子の全周を取り囲み、かつ基材に密着する周壁部が設けられ、
上記周壁部の対向する２辺の内側に上記側壁部が設けられ、
上記周壁部の残りの１辺の内側に洗浄用流体の供給穴を持つ開口部が設けられ、上記周壁部の残りの他の１辺の内側に洗浄用流体の排出穴を持つ開口部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品の洗浄用治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＦＣ（フリップチップボンディング）方式によって形成された電子部品において、その基材と回路素子間の隙間を洗浄する治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平９−２９８１７９号公報
フリップチップボンディング方式には種々の方式が開発されているが、その中で、隙間をあけて対向配置された基材と回路素子の対向面に電極部を形成し、これら電極部同士をはんだバンプ接続したものが考案されている。この方式の場合、百数十μｍピッチ程度の微小ピッチの接合が可能であるため、超高密度の実装が可能になるという特徴がある。
【０００３】
ところで、上記のような電子部品の隙間には接合時に使用する酸化膜除去剤が生成した有機，無機系残渣が付着しているので、この残渣を洗浄除去する必要がある。残渣を効果的に除去するには、洗浄剤が持つ化学的溶解力のみでは不十分であり、超音波や気泡、ジェット液流などの物理的な補助力が用いられている。しかし、近年の部品の小型・低背化に伴い、基材と回路素子の隙間は数十ミクロン程度まで狭くなっており、そのため洗浄効率が低下し、これら物理的補助力を付与しても洗浄が困難であった。
【０００４】
特許文献１には、フリップチップ接合された電子部品の隙間を効果的に洗浄できる洗浄用治具が開示されている。この洗浄用治具は、基材と回路素子の外面を密着保持する下治具および上治具を備え、これら治具の間に、電子部品の周縁部を収納保持するキャビティと、このキャビティに保持された電子部品の一方の開放面に向かって洗浄液を供給する供給通路と、他方の開放面から洗浄液を排出する排出通路とを形成したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、平板状の基材に回路素子がフリップチップ実装された電子部品を想定しており、基材にキャビティを形成し、キャビティ内に回路素子を実装した電子部品の場合には、基材上に上治具を密着させると、キャビティ部分が密閉されるので、素子と基材の隙間に付着した残渣を除去できない。また、基材と回路素子の外形寸法が異なる場合には、上下の治具との間に空間が発生し、その空間を洗浄液が主に流れるので、回路素子と基材の隙間に付着した残渣を効果的に除去できない。
さらに、洗浄用治具が上治具と下治具とを必要とするので、異なる形状の電子部品の洗浄には、新たに上治具と下治具とを準備しなければならず、コスト上昇を招く欠点がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、回路素子と基材の隙間に付着した残渣を効果的に除去できるとともに、基材にキャビティを有する電子部品の洗浄にも適用でき、コスト低減が可能な電子部品の洗浄用治具を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、回路素子より大形な基材に所定の隙間をあけて回路素子を対向配置させ、互いに対向する基材の主面と回路素子の一方主面とにそれぞれ電極を形成し、これら電極同士を突起電極によって接合してなる電子部品の洗浄用治具において、上記回路素子の他方主面に密着する上壁部と、上記回路素子の周縁部より外方に突出した基材の主面上に密着し、かつ回路素子の周縁部の対向する２辺に近接する側壁部と、上記側壁部を除く一方の開口部に設けられ、上記隙間に向かって洗浄用流体を供給する供給通路と、上記側壁部を除く他方の開口部に設けられ、上記隙間を通って流れた洗浄用流体を排出する排出通路と、を備えたことを特徴とする電子部品の洗浄用治具を提供する。
【０００８】
請求項１に記載の洗浄用治具の場合、供給通路から洗浄用流体を供給すると、回路素子の両側縁部は洗浄用治具の側壁部によってほぼ閉じられ、かつ回路素子の他方主面は上壁部で閉じられているので、流体は基材と回路素子との隙間を排出通路に向かって直線的に流れ、内部のフラックスなどの残渣を洗い流す。特に、洗浄用流体の流体エネルギーが回路素子を迂回して逃げることなく、基材と回路素子との隙間に集中し、効率よく洗浄部位へ導入される。そのため、洗浄用流体の化学的溶解力と物理的な力とによって、溶解剥離した残渣を運び出し、隙間に付着した残渣を効果的に除去できる。
また、本発明の洗浄用治具は、基材の主面に密着して基材との間に洗浄用流体の通路を形成するので、下治具を必要としない。そのため、キャビティ形状の基材や平板状の基材を持つ電子部品に対しても、洗浄用治具の形状変更だけで、簡単に対応でき、低コストで実現できる。
【０００９】
請求項２のように、洗浄用治具の側壁部と回路素子の周縁部の対向する２辺との隙間を、基材と回路素子との対向方向の隙間以下とするのがよい。
供給通路から供給された洗浄用流体を、基材と回路素子との隙間に集中的に流すことが、洗浄効率を向上させるのに有効である。そのため、洗浄用治具の側壁部と回路素子の両側縁部との隙間を、基材と回路素子との隙間以下とすることで、回路素子の両側縁を迂回して流れる洗浄用流体の流量を少なくでき、洗浄用流体を基材と回路素子との隙間に集中的に流すことができる。そのため、洗浄効率を向上させることができる。
【００１０】
請求項３のように、回路素子の他方主面と洗浄用治具の上壁部との間に、高さ調整板を介装するのがよい。
基材上にフリップチップ実装される回路素子の高さは一定している訳ではない。その場合に、洗浄用治具を回路素子の高さに応じて一々作成していたのでは、コスト上昇を招く。そこで、回路素子の他方主面と洗浄用治具の上壁部との間に高さ調整板を介装することで、高さの異なる電子部品にも同一の洗浄用治具で容易に対応できる。
【００１１】
請求項４のように、基材は、枠部とその中にキャビティとを有し、回路素子はキャビティ底面に設けられた電極上に突起電極を介して接合されており、側壁部は上記枠部の対向する２つの内側壁と回路素子の周縁部の対向する２辺との間に挿入されるようにしてもよい。
すなわち、キャビティを有する基材を用いた電子部品に適用した場合、洗浄用治具の側壁部を枠部の対向する２つの内側壁と回路素子の両側縁部との間に挿入することで、回路素子の両側縁部を迂回して流れる洗浄用流体の流量を少なくでき、基材と回路素子との隙間に洗浄用流体を集中させることができる。
【００１２】
請求項５のように、洗浄用治具に、回路素子の全周を取り囲み、かつ基材に密着する周壁部を設け、周壁部の対向する２辺の内側に側壁部を設け、周壁部の残りの１辺の内側に洗浄用流体の供給穴を持つ開口部を設け、周壁部の残りの他の１辺の内側に洗浄用流体の排出穴を持つ開口部を設けるのがよい。
すなわち、洗浄用治具が基材の表面に全周で密着することにより、基材と洗浄用治具との間に洗浄用流体の通過空間を形成でき、洗浄用流体が外部へ漏れるのを防止できる。
また、洗浄用流体の供給口および排出口を基材と洗浄用治具との間に形成することも可能であるが、これでは洗浄用流体の配管の接続が難しい。これに対し、供給穴および排出穴を洗浄用治具自体に設ければ、これら穴に洗浄用流体の配管を接続することで、簡単に接続できる。
【００１３】
本発明の洗浄用流体とは、有機溶剤等の液体だけでなく、有機溶剤の蒸気等の気体を含む。
また、本発明の治具は、洗浄工程の後の乾燥工程にも適用できる。つまり、洗浄液を流した後、治具を基材に密着させたまま供給通路から乾燥冷風あるいは温風を送り込むことによって、基材と回路素子との隙間に残った洗浄液を簡単に除去、乾燥できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明で使用される電子部品の第１実施例を示す。
この電子部品Ａは基材１と回路素子１０とで構成されている。基材１はシリコン，ガラス，積層セラミック，エポキシ樹脂などの硬質材料によって、枠部２とその中にキャビティ３とを有する断面凹型に形成され、キャビティ３の底面には電極４が微小ピッチで形成されている。回路素子１０は例えば半導体部品や圧電体素子などからなり、その外形寸法は基材１より小さく、キャビティ３に収納されている。回路素子１０の下面（一方主面）には、基材１上の電極４と対向する多数の電極１１が形成されている。基材１の電極４と回路素子３の電極１１は、はんだバンプや金バンプなどの突起電極１２によって機械的かつ電気的に接合され、基材１と回路素子１０との間には例えば５０〜１００μｍ程度の微小な隙間Ｄが設けられている。
この実施例では、基材１の枠部２の頂面と回路素子１０の上面（他方主面）とが同一高さとなっているが、必ずしも同一高さにする必要はない。
【００１５】
図２〜図５は電子部品Ａの隙間Ｄを洗浄するための洗浄用治具２０の一例を示す。
洗浄用治具２０は、洗浄液（例えばグリコールエーテル系などの有機溶剤）によって変質しない材料よりなり、具体的には金属、樹脂あるいはゴム状弾性体などで一体形成されている。治具２０には、回路素子１０の全周を取り囲み、かつ基材１の枠部２の頂面に密着する周壁部２１が設けられ、周壁部２１の対向する２辺の内側には下方へ突出した一対の側壁部２２が設けられている。側壁部２２の頂面は基材１のキャビティ３の底面に密着しており、側壁部２２の内側面は回路素子１０の対向する両側縁部に近接または接触している。周壁部２１の残りの２辺の内側には、洗浄液の供給穴２４を持つ開口部２３と排出穴２６を持つ開口部２５とがそれぞれ設けられている。一方の開口部２３が供給通路を、他方の開口部２５が排出通路を構成している。この実施例では、供給穴２４および排出穴２６は治具２０の上面に開口しているが、側面に開口していてもよい。供給穴２４および排出穴２６にはそれぞれ洗浄液の供給管および排出管（いずれも図示せず）が接続される。周壁部２１の内側であって、対向する側壁部２２の間の部位には、回路素子１０の上面に密着する上壁部２７が設けられている。上壁部２７の大きさは、回路素子１０の大きさとほぼ同寸あるいはこれより大きい。
【００１６】
上記実施例では開口部２３，２５の幅寸法を回路素子１０の幅寸法より広くしたが、同一寸法あるいは狭くてもよい。ただし、実施例のように同寸以上に広くした場合には、供給穴２４から入った洗浄液を一旦開口部２３で溜めることで、基材１と回路素子１０との隙間Ｄを流れる洗浄液の液圧分布を幅方向にほぼ一定とすることができる。同様に、排出穴２６から洗浄液を排出する際に、開口部２５で洗浄液を一旦溜めることで、洗浄液の液圧分布を幅方向にほぼ一定とすることができる。その結果、洗浄液が基材１と回路素子１０との隙間Ｄを幅方向にほぼ均等な流速で流れることができ、洗浄効果が幅方向でほぼ均等になる。
【００１７】
ここで、上記構成の洗浄用治具の使用方法を説明する。
まず、洗浄用治具２０を電子部品Ａの上面に押圧する。このとき、治具２０の周壁部２１が基材１の枠部２の頂面に密着し、側壁部２２が基材１のキャビティ３の底面に密着し、上壁部２７が回路素子１０の上面に密着する。そのため、基材１と治具２０との間に洗浄液が流通する密閉空間が形成される。
次に、供給穴２４から洗浄液を圧送する。これにより、まず治具２０の供給通路２３が洗浄液で満たされ、その後、基材１と回路素子１０との隙間Ｄに洗浄液が送り込まれる。図５に示すように、回路素子１０の両側縁部と側壁部２２の内側面との隙間ｄは、基材１と回路素子１０との隙間Ｄより小さいため、回路素子１０の両側縁部を迂回して流れる洗浄液の流量が制限され、基材１と回路素子１０との隙間Ｄに洗浄液を集中させることができる。そのため、電極４，１１や突起電極１２の周囲に付着したフラックスなどの有機，無機系残渣が効果的に洗浄される。洗浄が終了した洗浄液は排出通路２５に一旦溜められ、その後、排出穴２６から排出される。
洗浄が終了した後、治具２０を基材１に密着させたまま、供給穴２４に温風または乾燥冷風を送り込むことで、基材１と回路素子１０との隙間Ｄに残った洗浄液を短時間で乾燥させることができる。
【００１８】
図６は洗浄用治具の第２実施例であり、回路素子１０の上面と洗浄用治具２０の上壁部２７との間に、高さ調整板２８を介装したものである。
基材１のキャビティ３内に搭載された回路素子１０の上面（他方主面）と、基材１の枠部２の頂面との高さが異なる場合に、回路素子１０の上面と治具２０の上壁部２７との間に高さ調整板２８を介装することで、高さが異なる電子部品にも同一の治具２０で容易に対応できる。なお、調整板２８をゴム弾性体などの低弾性体で形成すれば、回路素子１０に過大な負荷を掛けずに密着させることができるので好ましい。なお、調整板２８の大きさは、上壁部２７とほぼ同一の大きさとするのがよい。
【００１９】
図７は洗浄用治具の第３実施例であり、１枚の基材１に複数の回路素子１０を搭載した電子部品に適用されたものである。
この場合には、治具３０の上壁部２７が複数の回路素子１０を同時に押圧できる大きさを持つ。
【００２０】
図８は洗浄用治具の第４実施例であり、複数の電子部品Ａを１個の大型の洗浄用治具３１で同時に洗浄する例を示す。
この場合には、複数の電子部品Ａの集合体の上に治具３１を密着させる。ここで、電子部品の集合体とは、１枚の集合基板の上に複数の回路素子１０が搭載され、これを個々に分離分割することで機能を果たすものを言い、個片に分割する以前の状態のことである。治具３１の電子部品Ａ間の境界部には連通路３２が設けられ、１つの電子部品の洗浄を終了した洗浄液を次の電子部品の洗浄にそのまま使用している。そのため、洗浄液の供給穴２４および排出穴２６の数が少なくてすみ、洗浄液配管の接続が容易になる。
ここでは、２個の電子部品Ａの集合体を同時に洗浄する例を示したが、３個以上の電子部品の集合体を同時に洗浄できることは勿論である。
【００２１】
図９は洗浄用治具の第５実施例であり、複数の電子部品Ａを複数の洗浄用治具２０で同時に洗浄する例を示す。
この場合には、第１実施例における洗浄用治具２０を用い、その排出穴２６と供給穴２４とを配管３３で接続することにより、直列接続したものである。
【００２２】
図１０は本発明で使用される電子部品の第２実施例を示し、第１実施例（図１）と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この電子部品Ｂも基材４０と回路素子１０とで構成されているが、基材４０は第１実施例の基材１とは異なり、枠部２およびキャビティ３を有しない平板状基板で構成されている。基材４０の表面には電極４１が微小ピッチで形成されている。回路素子１０は第１実施例と同様の構造をもつものであり、その外形寸法は基材４０より小さい。
【００２３】
図１１〜図１３は電子部品Ｂの隙間Ｄを洗浄するための洗浄用治具５０の一例を示す。
洗浄用治具５０も洗浄液によって変質しない材料で構成されており、治具５０には回路素子１０の全周を取り囲み、かつ基材４０の表面に密着する周壁部５１が設けられ、周壁部５１の内側に回路素子１０を嵌合させる凹部５８が形成されている。周壁５１の対向する２辺の内側には、内方へ突出した一対の側壁部５２が設けられ、側壁部５２の内側面は回路素子１０の対向する両側縁部に近接または接触している。周壁部５１の残りの２辺の内側には、洗浄液の供給穴５４を持つ開口部（供給通路）５３と排出穴５６を持つ開口部（排出通路）５５とがそれぞれ設けられている。供給穴５４および排出穴５６は治具５０の上面のほか、側面に開口していてもよい。供給穴５４および排出穴５６にはそれぞれ洗浄液の供給管および排出管（いずれも図示せず）が接続される。周壁部５１の内側であって、対向する側壁部５２の間の部位には、回路素子１０の上面に密着する上壁部５７が設けられている。上壁部５７の大きさは、回路素子１０の大きさとほぼ同寸あるいはこれより大きい。
なお、図１１では開口部５３，５５の幅寸法を側壁部５２の対向距離より大きくしたが、開口部５３，５５の幅寸法と側壁部５２の対向距離を等しくしてもよい。つまり、周壁５１の対向する２辺の幅を全体的に狭くすることで、側壁部５２を内方へ突出させなくても同様の機能を果たすことができる。
【００２４】
上記構成の洗浄用治具５０の使用方法も、第１実施例と同様である。
まず洗浄用治具５０を電子部品Ｂの上面に被せると、治具５０の周壁部５１が基材４０の表面に密着し、側壁部５２が回路素子１０の側面に近接し、上壁部５７が回路素子１０の上面に密着する。そのため、基材４０と治具５０との間に洗浄液が流通する密閉空間が形成される。
次に、供給穴５４から洗浄液を圧送すると、治具５０の供給通路５３が洗浄液で満たされ、その後、基材４０と回路素子１０との隙間Ｄに洗浄液が送り込まれる。図１３に示すように、回路素子１０の両側縁部と側壁部５２の内側面との隙間ｄは、基材４０と回路素子１０との隙間Ｄより小さいため、回路素子１０の両側縁部を迂回して流れる洗浄液の流量が制限され、基材４０と回路素子１０との隙間Ｄに洗浄液を集中させることができる。そのため、電極４，１１や突起電極１２の周囲に付着した残渣が効果的に洗浄される。洗浄が終了した洗浄液は排出通路５５に一旦溜められ、その後、排出穴５６から排出される。
【００２５】
図１４は電子部品Ｂの洗浄に使用される洗浄用治具の他の例であり、１枚の基材４０に複数の回路素子１０を搭載した電子部品に適用されたものである。
この場合には、治具６０の上壁部５７が複数の回路素子１０を同時に押圧できる大きさを持つ。
【００２６】
図１５は電子部品Ｂの洗浄に使用される洗浄用治具のさらに他の例であり、複数の電子部品Ｂを１個の大型の洗浄用治具６１で同時に洗浄する例を示す。
この場合には、複数の電子部品Ｂの集合体の上に治具６１を密着させる。治具６１の電子部品Ｂ間の境界部には連通路６２が設けられ、１つの電子部品の洗浄を終了した洗浄液を次の電子部品の洗浄にそのまま使用している。そのため、洗浄液の供給穴５４および排出穴５６の数が少なくてすみ、洗浄液配管の接続が容易になる。
ここでは、２個の電子部品Ｂの集合体を同時に洗浄する例を示したが、３個以上の電子部品Ｂの集合体を同時に洗浄することもできる。
【００２７】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
洗浄用治具として金属、樹脂、弾性体などによって一体成形したものを用いたが、治具本体を金属または樹脂などの硬質材料で形成するとともに、基材および回路素子との密着面に弾性ゴムなどの軟質材料を取り付けた複合構造としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の洗浄用治具によれば、供給通路から洗浄用流体を供給すると、回路素子の両側縁部は洗浄用治具の側壁部によってほぼ閉じられ、かつ回路素子の他方主面は上壁部で閉じられているので、洗浄用流体は基材と回路素子との隙間に集中して流れ、隙間に付着した残渣を効果的に除去できる。
また、本発明の洗浄用治具は、基材の主面に密着して基材との間に洗浄用流体の通路を形成するので、下治具を必要としない。そのため、キャビティ形状の基材や平板状の基材を持つ電子部品に対しても、洗浄用治具の形状変更だけで簡単に対応でき、コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用される電子部品の第１実施例の断面図である。
【図２】図１に示された電子部品と洗浄用治具の第１実施例との分解斜視図である。
【図３】図２に示す洗浄用治具の底面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】洗浄用治具の第２実施例と電子部品とを組み合わせた断面図である。
【図７】洗浄用治具の第３実施例と電子部品とを組み合わせた断面図である。
【図８】洗浄用治具の第４実施例と電子部品とを組み合わせた断面図である。
【図９】洗浄用治具の第５実施例と電子部品とを組み合わせた断面図である。
【図１０】本発明で使用される電子部品の第２実施例の断面図である。
【図１１】図１０に示された電子部品と洗浄用治具との分解斜視図である。
【図１２】図１１に示された電子部品と洗浄用治具の組立状態の断面図である。
【図１３】図１２に対して直角方向の断面図である。
【図１４】洗浄用治具の他の実施例と図１０に示す電子部品とを組み合わせた断面図である。
【図１５】洗浄用治具のさらに他の実施例と図１０に示す電子部品とを組み合わせた断面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ        電子部品
１，４０            基材
１０          電子回路素子
１２          突起電極
２０，３０，５０        洗浄用治具
２１                    周壁部
２２          側壁部
２３                    供給通路（開口部）
２４          供給穴
２５                    排出通路（開口部）
２６          排出穴
２７          上壁部
【図１】
2004165230.tif 000003
【図２】
2004165230.tif 000004
【図３】
2004165230.tif 000005
【図４】
2004165230.tif 000006
【図５】
2004165230.tif 000007
【図６】
2004165230.tif 000008
【図７】
2004165230.tif 000009
【図８】
2004165230.tif 000010
【図９】
2004165230.tif 000011
【図１０】
2004165230.tif 000012
【図１１】
2004165230.tif 000013
【図１２】
2004165230.tif 000014
【図１３】
2004165230.tif 000015
【図１４】
2004165230.tif 000016
【図１５】
2004165230.tif 000017