(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ不良基板（Ｓ）のはんだを溶融して除去する基板のはんだ除去装置であって、
はんだの融点を超える温度で液体状態の熱媒体（Ｌ）を貯留したはんだ処理槽（３３）と、
はんだ不良基板（Ｓ）を前記はんだ処理槽（３３）に搬出入する基板搬送装置と、
前記はんだ処理槽（３３）中の前記熱媒体（Ｌ）に浸漬された前記はんだ不良基板（Ｓ）の表面を擦ることによって、前記熱媒体（Ｌ）によって加熱溶融されたはんだを掻き落とすブラシ（４５）と、を備え、
前記はんだ処理槽（３３）に貯留された前記熱媒体（Ｌ）の上方に、前記はんだ処理槽（３３）と連続して形成され、前記熱媒体（Ｌ）の蒸気を冷却するとともに基板表面の残留はんだを無酸化雰囲気で冷却する冷却室（４１）をさらに備え、
前記冷却室は、前記はんだ不良基板に対する熱衝撃を緩和する１５０℃〜２００℃の温度に保たれていることを特徴とする基板のはんだ除去装置。
【請求項２】
前記はんだ処理槽（３３）は、その下部に加熱ヒータ（３９）を有することを特徴とする請求項１に記載の基板のはんだ除去装置。
【請求項３】
前記はんだ処理槽（３３）の下部に設けられ前記はんだ不良基板から掻き落とされたはんだを受けるはんだ回収容器（４９）をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板のはんだ除去装置。
【請求項４】
前記冷却室（４１）は、その外周に冷却手段（４３）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板のはんだ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ不良基板のはんだを除去する基板のはんだ除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高機能な半導体の開発要求から、半導体チップを搭載するパッケージ基板も高密度化が進んでいる。フリップチップを搭載するはんだバンプについても、微細かつ高密度になり、バンプ間距離も１５０μと狭くなってきている。このため、図３（ａ），（ｂ）に示すように、基板１１のはんだバンプ１３間のブリッジ１５や、はんだ不足１７といった不良が頻発するようになっている。
【０００３】
従来、このようなはんだ不良が発生した基板は、図４に示すように、窒素ガス等の無酸素雰囲気中において、加熱ヒータ１９で基板１１を加熱してはんだを溶かすとともに、ブラシ２１で基板１１表面を擦ってはんだを除去していた。そしてその後、リペア（はんだバンプを取り除いて再印刷が可能な状態に戻す）を行い再印刷を行うようにしていた。
【０００４】
しかしながら、近年、微細化に伴いバンプ１３間のピッチが狭くなる傾向にあり、はんだを擦り切っても引き伸ばされたはんだが残ってしまいブリッジ１５を解消することが困難になってきている。
【０００５】
一方、最近、高密度基板としてＰＡＬＡＰ（Patterned prepreg Lay up Proces）基板が開発されている。このＰＡＬＡＰ基板は、表面にパターン加工するとともにビアホールに金属ペーストを充填した熱可塑性樹脂シートを多数積層し、一度にプレス成型して接続と接着を同時に行ったものである。このＰＡＬＡＰ基板においては、表層のランドが小さいため、ランドの外周部に重ねて樹脂層を形成しランドの剥離を防止している。したがって、ランド２３はこの樹脂層に囲まれた窪み２５の底面に位置しており、このランド２３にはんだバンプ１３が搭載されている。
【０００６】
このため、ＰＡＬＡＰ基板では、ワーク表面に凹凸が多く、はんだの除去が困難であるとともに、一端溶融したはんだがランドの窪みに流れ込んでしまう場合もあり、上記従来の方法でははんだを十分除去できないという問題点があった。
【０００７】
また、はんだ吸引器ではんだを吸い取る方法もあるが、これには以下のような問題があった。すなわち、銅箔からなるランドには、この銅箔とはんだバンプとの接合性を良好にするためアンダーコートが施されている。しかしながら、窪み中のはんだを吸引器で吸引するとアンダーコートも含めて吸引してしまい、リペア後の基板に再印刷ができないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決することをその課題とし、高密度基板においても、はんだ不良を十分除去できる基板のはんだ除去装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、はんだ不良基板（Ｓ）のはんだを溶融して除去する基板のはんだ除去方法において、はんだ不良基板（Ｓ）を、はんだの融点を超える温度で液体状態の熱媒体（Ｌ）に浸漬する工程と、このはんだ不良基板（Ｓ）の表面をブラシで擦り、不良はんだを掻き落とす工程とを備えた手段を採用し、また、はんだ不良基板（Ｓ）のはんだを溶融して除去する基板のはんだ除去装置であって、はんだの融点を超える温度で液体状態の熱媒体（Ｌ）を貯留したはんだ処理槽（３３）と、はんだ不良基板（Ｓ）をはんだ処理槽（３３）に搬出入する基板搬送装置と、はんだ処理槽（３３）中の熱媒体（Ｌ）に浸漬されたはんだ不良基板（Ｓ）の表面を擦ることによって、熱媒体（Ｌ）によって加熱溶融されたはんだを掻き落とすブラシ（４５）とを備えた手段を採用することができる。
【００１０】
この手段によれば、微細な凹凸を有する基板表面に微細なピッチで印刷されたはんだであっても確実に除去することができる。また、基板を液中に浸漬することから、基板全体に対する温度分布を均一にすることができ温度ストレスを軽減することができる。さらに、液体中で加熱溶融が行われるため、はんだが基板から離れても固化を防止し除去をスムーズにおこなうことができる。また、はんだが除去された後のはんだ面を熱媒体が覆うため、はんだの再溶着を防止することができる。さらに、熱媒体による加熱によって溶融状態になったはんだを除去するため、ブラシを軽く基板に押し当てるだけではんだを撹拌除去できるため、基板表面に対する機械的ストレスを最小限に抑えることができる。
【００１１】
上記課題を解決するため、ブラシ（４５）で掻き落とされたはんだを、基板の下方に設けられたはんだ回収容器（４９）に受ける工程をさらに備えた手段を採用することができ、はんだ処理槽（３３）の下部に設けられはんだ不良基板から掻き落とされたはんだを受けるはんだ回収容器（４９）をさらに備えた手段を採用することができる。したがって、はんだ不良基板から掻き落とされた微細な溶融はんだを回収することができ、これを一箇所に集めることで次第に凝集してまとめることができる。
【００１２】
上記課題を解決するため、前記はんだ処理槽（３３）は、その下部に加熱ヒータ（３９）を有する手段を採用することができる。したがって、はんだ処理槽中の熱媒体を容易に加熱することができ、効率よくはんだの除去を行うことができる。
【００１３】
上記課題を解決するため、はんだ処理槽（３３）に貯留された熱媒体（Ｌ）の上方に、はんだ処理槽（３３）と連続して形成され、熱媒体（Ｌ）の蒸気を冷却するとともに基板表面の残留はんだを無酸化雰囲気で冷却する冷却室（４１）をさらに備えた手段を採用することができ、冷却室（４１）は、その外周に冷却手段（４３）が設けられている手段を採用することができる。したがって、搬入されてきた基板を予熱することができ、基板に対する熱衝撃を緩和することができる。
【００１４】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態である基板のはんだ除去装置３１を示す。この基板のはんだ除去装置３１は有底筒状のはんだ処理槽３３を有しており、このはんだ処理槽３３の上部には、このはんだ処理槽３３を閉鎖する蓋体３５が設けられている。
【００１７】
はんだ処理槽３３は、その下半部３３ａの内部に、ガルテン等の熱媒体Ｌを貯留するリペア室３７が形成されている。はんだ処理槽３３のリペア室３７の下方にはヒータ３９が設けられ、リペア室３７内の熱媒体Ｌをはんだの融点以上の所定の温度に加熱するようになっている。そして、このリペア室３７ではんだの融点以上に加熱された熱媒体Ｌに基板を浸漬することによって基板上のはんだを融解するようになっている。
【００１８】
はんだ処理槽３３の上半部３３ｂの内部には、熱媒体Ｌからの蒸気Ｇを収容する冷却室４１が形成されおり、この上半部３３ｂの外周には冷却剤が循環する熱交換器４３が設けられている。そして、冷却室３７の熱媒体の蒸気Ｇを冷却して凝集し回収するようになっている。
【００１９】
このはんだ除去装置３１には、はんだ不良の基板Ｓを、はんだ処理槽３３の外部位置Ｐ１、冷却室３７内の位置Ｐ２、リペア室３７内の位置Ｐ３間で移動させる基板搬送装置（図示せず）が設けられている。
【００２０】
また、このはんだ除去装置３１には、はんだ不良の基板Ｓがリペア室３７の位置Ｐ３にいるとき、この基板Ｓの表面を擦ってはんだを基板ら取り除くブラシ４５と、このブラシ４５を保持するブラシ保持体４７が設けられており、さらに、ブラシ４５を基板面に対して縦横に移動させるブラシ駆動装置（図示せず）が設けられている。ここで、このブラシ４５は、窪みに入り込んだはんだに対応するため、ナスロン（日本精繊株式会社の登録商標）の８μｍのステンレス製金属繊維を固めたフェルト状のリペアブラシを採用しており、したがって、基板表面の凹凸に対応できるとともに、微細なはんだも除去できるようになっている。そして、基板搬送装置によってリペア室３７に搬送されてきた基板Ｓ上のはんだは、熱媒体Ｌによって加熱されて溶融し、ブラシ４５によって擦り落とされるようになっている。
【００２１】
はんだ処理槽３３の底面には、はんだ受皿４９が設けられており、基板Ｓからブラシ４５によって擦り取られて落ちてきたはんだを収容するようになっている。
【００２２】
また、はんだ処理槽３３、ヒータ３９の外周は、断熱材５１で覆われている。そして、はんだ処理槽３３内部の各位置の温度設定を容易にするとともに熱が外部に洩れないようにしてエネルギー効率を向上させるようになっている。
【００２３】
このように構成されたはんだ除去装置３１を使用して、はんだ不良を生じたＰＡＬＡＰの基板Ｓのはんだを除去する方法について説明する。
【００２４】
まず、基板Ｓを基板搬送装置（図示せず）で保持し、位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動させてはんだ処理槽３３の冷却室４１に搬入する。
【００２５】
この冷却室４１は、蒸発した熱媒体の低沸点成分で満たされるため、１５０℃〜２００℃の温度に保たれ、蒸発した熱媒体の成分は熱交換器で冷却されて還流される。ここに搬入されてきた基板Ｓは、熱衝撃を緩和するようにはんだ融点近傍まで予熱される。
【００２６】
次いで、基板Ｓを冷却槽４１内の位置Ｐ２からリペア槽３７内の位置Ｐ３まで移動させて熱媒体Ｌに浸漬する。熱媒体Ｌは、例えばはんだの融点２５０℃に加熱されており、これによって基板上のはんだは溶融する。
【００２７】
ここで、溶融したはんだは、液体である熱媒体中にあるため、はんだの表面張力と熱媒体の表面張力によって熱媒体内で微細粒子に分散しやすく、そのままでも比較的容易に基板からはんだを除去することができる。また、はんだは熱媒体内で微細粒子に分散するため、はんだの再凝縮を防止することができる。
【００２８】
次に、この状態で、図２に示すように、微細なステンレス繊維を固めたフェルト状のブラシ４５で基板Ｓの表面を擦る。この場合、基板を固定してブラシを動かしているが、逆にブラシを固定して基板を動かしてもよい。これによって、基板の凹凸や窪みに入り込んだはんだを微細な粒子に分散して容易に取り除くことができる。特に、ＰＡＬＡＰの基板Ｓの場合、基板面Ｓａから５０μｍ程窪んだ窪みＳｂの底面に銅箔からなるランドＳｃが形成されているため、微細なブラシ４５を使用することによってきめこまかくはんだの除去が可能である。なお、この場合、ランド表面には、銅箔とバンプはんだとの接合性を確保するためのアンダーコーティングが施されているが、このアンダーコーティングまで除去してしまわないようにすることが必要である。このため、通常は、バンプはんだが基板表面から出ない程度まではんだを除去するようにしている。
【００２９】
このようにして、基板Ｓから除去されたはんだ６１は、熱媒体より比重が大きいので落下し、下方に設けられたはんだ受け皿４９に収容される。また、分散したはんだの微粒子も一箇所に集めることで次第に凝集してまとめることができ、はんだの回収を容易に行うこともできる。
【００３０】
次いで、所定回数ブラシ４５で基板Ｓ表面を縦横に擦った後、基板Ｓを基板搬送装置（図示せず）によって上昇させて冷却室４１内の位置Ｐ２に上昇させる。この冷却室４１内でランド表層のはんだを平滑状態で固化し、その後基板Ｓを冷却室４１から外部に取り出しリペアを完了する。
【００３１】
このように、このはんだ除去装置３１およびはんだ除去方法にあっては、はんだの融点を超える温度で液体状態の熱媒体Ｌを貯留したはんだ処理槽３３と、はんだ不良基板Ｓをはんだ処理槽３３に搬出入する基板搬送装置と、はんだ処理槽３３中の熱媒体Ｌに浸漬されたはんだ不良基板Ｓの表面を擦ることによって、熱媒体Ｌによって過熱されたはんだを掻き落とすブラシ４５とを備えているから、微細な凹凸を有する基板表面に微細なピッチで印刷されたはんだバンプであっても確実に除去することができる。また、基板を液中に浸漬することから、基板全体に対する温度分布を均一にすることができ、したがって、局部加熱をする場合に比して基板に対する温度ストレスを軽減することができる。さらに、液体中で加熱溶融が行われるため、はんだが基板から離れても冷却されることなく溶融状態を維持することができ、したがって、はんだの固化を防止し除去をスムーズにおこなうことができる。また、はんだが除去された後のはんだ面を熱媒体が覆うため、はんだの再溶着を防止することができる。さらに、熱媒体による加熱によって溶融状態になったはんだを除去するため、ブラシを軽く基板に押し当てるだけではんだを撹拌除去できるため、基板表面に対する機械的ストレスを最小限に抑えることができる。
【００３２】
また、一般にはんだは酸化雰囲気で溶融すると酸化物となり溶融することができないが、このはんだ除去装置及び方法にあっては、無酸化雰囲気の熱媒体中で昇温してはんだの溶融が行われるため、はんだの酸化を防止してはんだの溶融状態を維持することができ、したがって高価なはんだの凝集回収を容易に行うことができる。また、無酸化雰囲気ではんだの除去が行われるので、はんだ除去後のランドの銅箔の酸化防止のため、Ｎ２等の不活性ガスを供給する付帯装置を必要とせず、したがって、コストを削減できる。
【００３３】
また、はんだ処理槽３３に貯留された熱媒体の上方に、はんだ処理槽３３と連続して、熱媒体の蒸気が１５０℃から２００℃の温度に保たれた冷却室４１が形成されているから、搬入されてきた基板を予熱することができ、したがって、基板に対する熱衝撃を緩和することができる。
【００３４】
また、はんだ処理槽３３内に、熱媒体を貯留するリペア室３７と冷却室４１とが形成されているから、装置全体を簡単かつコンパクトな構造にすることができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態においては、処理される基板の例としてＰＡＬＡＰを挙げているが、これに限る必要はなく、本発明はどのような基板にも適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態であるはんだ除去装置を示す概略断面図。
【図２】図１中符号Ａで示す部分の拡大図。
【図３】はんだ不良基板を示す図であって（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図。
【図４】従来のはんだ除去方法を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
３１    はんだ除去装置
３３    はんだ処理槽
３７    リペア室
３９    ヒータ
４１    冷却室
４３    熱交換器
４５    ブラシ
４９    はんだ受け皿
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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