(57)【要約】【課題】  プリント配線板に実装する、電子部品のはんだ付け部に、スパッタエッチングやプラズマ照射して酸化膜を除去するため、はんだ付け部に厚い酸化膜が形成されている場合は、短時間では酸化膜を除去しきれないことがあった。【解決手段】  シャフト２と、シャフト２と同軸に取付けられた筒３と、筒３に保持された毛４で構成されるブラシ１と、上記ブラシ１を回転させるモータ１２と、はんだ付けをする電子部品を保持する保持部とを備えたはんだ接合用前処理装置により、はんだ付け部に酸化物や水酸化物が形成されていても、それらを除去可能になり、適正なはんだ付けを行得るようになる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品のはんだバンプの表面を下側にして保持する保持部と、
上記保持部で保持された電子部品のはんだバンプの表面に相対する側で、回転シャフトに設置され、上部に毛を有するブラシと、
上記ブラシを回転させるモータと、
を備えたことを特徴とするはんだ接合用前処理装置。
【請求項２】
はんだ付けをする電子部品の、はんだバンプを露出させ、それ以外の部分を覆う開口部を有したマスクを
設けたことを特徴とする請求項１記載のはんだ接合用前処理装置。
【請求項３】
上記ブラシをシャフトの軸方向へ移動させる駆動部を
備えたことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のはんだ接合用前処理装置。
【請求項４】
はんだ付けをする電子部品の、はんだ接合用前処理による粉塵を吹飛ばすための噴出し口と、
粉塵を吸込むための吸込み口と
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のはんだ接合用前処理装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のはんだ接合用前処理装置を組み込んだことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項６】
はんだ付けをする電子部品のはんだ接合用前処理を行う方法であって、
ブラシを回転させる工程、
電子部品のはんだバンプの表面をブラシに接触させる工程、
電子部品をプリント配線板に実装する工程、
で行うはんだ接合用前処理方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の装置あるいは方法を利用して製造されたことを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだバンプやリードを有した電子部品を、プリント配線板にはんだ付けする際、はんだ付け部に酸化物や水酸化物が形成されており適正なはんだ付けができない電子部品の、酸化物や水酸化物を除去する方法に関する。このはんだ接合用前処理装置は、例えば、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージにおけるはんだバンプの実装前のはんだ接合用前処理に適用されて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子部品のはんだ接合用前処理方法に関して、様々な提案がなされている。例えば、はんだバンプの酸化膜をＡｒ原子によるスパッタクリーニングで除去し、はんだバンプ表面を清浄化する方法が開示されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２２８４６号公報（第９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来のはんだ接合用前処理方法は、スパッタエッチングやプラズマ照射で酸化膜を除去するため、はんだ付け部に厚い酸化膜が形成されている場合は、短時間では酸化膜を除去しきれないことがあった。このため、例えば、従来のはんだ接合用前処理方法を用いてはんだバンプ表面を清浄化したＢＧＡパッケージを、プリント配線板に実装する場合、この除去しきれなかった酸化膜が接合を阻害して、接合不良が発生した。従って、従来のはんだ接合用前処理方法では、高い実装品質が要求される配線板には適用できない、という問題があった。
【０００５】
また、厚い酸化膜を除去しようとしてスパッタエッチングやプラズマ照射を長時間行うと、ＢＧＡパッケージに電気的なダメージを与え、破壊してしまう問題もあった。さらに、スパッタエッチングやプラズマ照射するための装置は、構造が複雑で大掛かりになり、高額な設備を要する欠点もあった。
【０００６】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、はんだバンプに厚い酸化膜が形成されても、プリント配線板へ実装する前に厚い酸化膜を除去することができ、接合不良を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のはんだ接合用前処理装置は、電子部品のはんだバンプの表面を下側にして保持する保持部と、上記保持部で保持された電子部品のはんだバンプの表面に相対する側で、シャフトと同軸に取付けられた筒の上に毛を有する回転ブラシと、上記回転ブラシを回転させるモータとを備えたものである。
【０００８】
この発明のはんだ接合用前処理方法は、はんだ付けをする電子部品のはんだ接合用前処理を行う方法であって、ブラシを回転させる工程、電子部品のはんだ接合用前処理部をブラシに接触させる工程、電子部品をプリント配線板に実装する工程で行うものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、はんだバンプに厚い酸化膜が形成されても、プリント配線板へ実装する前に厚い酸化膜を除去できるため、接合不良を防ぐことが可能となりその効果は大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る、はんだ接合用前処理装置の構成を示す断面図であり、本実施の形態では、被加工物として、ＢＧＡパッケージを例に説明する。
【００１１】
図１において、ブラシ１は、シャフト２と、シャフト２と同軸に取付けられた筒３と、筒３に保持された毛４で構成され、回転ブラシとしてＢＧＡパッケージ９のはんだバンプ１０の表面を磨く機能を有する。この場合、ＢＧＡパッケージ９を静電破壊から守るために、例えばシャフト２と筒３の材質を金属にし、毛４の材質を導電性ナイロンにすると良い。また、ブラシではんだバンプ表面を削り過ぎず、かつ磨き残しのないように、例えば毛４は、長さを１０ｍｍに、太さを０．１５ｍｍにすると良い。
【００１２】
シャフト２は、モータ１２に取付けられた、保持機能を有するチャック１１で保持され、モータ１２の回転をブラシ１に伝える機能を有する。
【００１３】
モータ１２は、筐体ボトム１３に設置されて回転力を発生する。モータ１２は、例えば回転電動機（電気モータ）やエアモータで構成される。モータ１２が電気モータで構成される場合は、モータ１２のロータ側はチャック１１を保持し、モータ１２のステータ側は筐体ボトム１３に固定される。
【００１４】
モータ１２がエアモータで構成される場合、モータ１２は羽根車（図示せず）を有しており、羽根車はチャック１１に固定される。そして、モータ１２に対して図示しないエア供給路からエアが供給される。羽根車は供給エアの流れによって回転する。
【００１５】
筐体トップ１５は、筐体サイド１４を介して、筐体ボトム１３に固定されており、トレイ５を保持するためのトレイ設置部が設けられている。
【００１６】
ＢＧＡパッケージ９は、格子状に配列された、はんだバンプ１０からなる接続端子を底面部に有する被加工物である。はんだバンプ１０の形状は、例えば直径がφ０．２ｍｍ〜φ１．０ｍｍの大きさを持つ球形、または直径がφ０．５ｍｍ〜φ１．０ｍｍの大きさをもつ円柱に構成される。
【００１７】
はんだバンプ１０の材質は、例えばＳｎ６３／Ｐｂ３７の共晶はんだ、またはＰｂ９０／Ｓｎ１０の高温はんだを用いることが好適である。はんだバンプ１０は、例えば０．４ｍｍ〜１．２７ｍｍのピッチでＢＧＡパッケージ９の底面部にはんだ付けで格子状に配列され、プリント配線板との接続端子として機能する。
【００１８】
トレイ５は、ＢＧＡパッケージ９を水平方向に位置決めする開口部を有するガイド７と、ＢＧＡパッケージ９がガイド７から外れないようにＢＧＡパッケージ９を上からおさえて保持するトップ８とで構成され、ＢＧＡパッケージ９を保持する機能を有する。
【００１９】
次に、本実施の形態１によるはんだ接合用前処理装置の動作について説明する。
まず、ＢＧＡパッケージ９をトレイ５のガイド７の開口部に挿入する。次に、トップ８をガイド７に載せ、ＢＧＡパッケージ９をトレイ５に対して保持固定する。次に、トレイ５を筐体トップ１５のトレイ設置部に設置し、トレイ５を装置に対して保持固定し、はんだバンプ１０をブラシ１の毛４に接触させる。
【００２０】
次に、ブラシ１をモータ１２で回転させ、ブラシ１の回転数が規定の回転数に達するように、回転数を調整する。ブラシ１は、その規定された回転数（例えば５００ｍｉｎ−１）で回転を続ける。なお、モータ１２が電気モータである場合は、電気モータへの印加電圧や印加電流を制御して回転数を調整する。また、モータ１２がエアモータである場合は、供給されるエアの圧力や流速を変化させて回転数を調整する。
【００２１】
ブラシ１が回転することにより、ブラシ１の毛４の先端がはんだバンプ１０の表面と擦れ合い、はんだバンプ１０の表面が磨かれて、はんだバンプ１０の表面に形成された厚い酸化膜が除去される。規定の磨き時間が経過したらブラシ１の回転を停止する。
【００２２】
例えば、上述の、毛４の長さを１０ｍｍに、太さを０．１５ｍｍに、材質を導電性ナイロンで構成した、ブラシ１を使用する場合、磨き時間を２ｍｉｎに設定することが望ましい。これによって、１００Å〜５００Åの厚さの酸化膜を除去し、酸化膜の厚さを１００Å以下に抑えることができる。
【００２３】
このため、例えば、ＢＧＡパッケージ９を、高温の環境下で長時間（例えば１２５℃で４０時間）の試験を行い、はんだバンプ１０に厚い酸化膜が形成されても、プリント配線板へ実装する前に厚い酸化膜を除去することができ、接合不良を防ぐことが可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施形態２に係る、はんだ接合用前処理装置の構成を示す断面図であり、実施の形態１と同一の符号のものは同一相当のものを示す。
【００２５】
図２において、ガイド７の下部には、ＢＧＡパッケージ９のはんだバンプ１０のみを露出させる開口部を有し、それ以外の部分を覆うためのマスク６が設けられている。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様である。
【００２６】
ＢＧＡパッケージ９のはんだバンプ１０をブラシ１で磨く際に、はんだバンプ１０の磨き粉が飛散する。この飛散物がＢＧＡパッケージ９に付着すると、はんだ付け時にショートを発生させることになる。
【００２７】
しかし、本実施の形態２においては、マスク６を設けることによって、はんだバンプ１０から磨き粉が飛散した場合でも、ＢＧＡパッケージ９に付着することを防止できる。これにより、はんだバンプ１０からの飛散物の付着によるショートの発生を防ぎ、実装の品質を確保できる。
【００２８】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施形態３に係る、はんだ接合用前処理装置の構成を示す断面図であり、実施の形態１と同一の符号のものは同一相当のものを示す。
【００２９】
図３において、筐体ボトム１３に、駆動部１６が設けられており、駆動部１６に、モータ１２が取付けられている。駆動部１６は、筐体ボトム１３に対して、モータ１２を上下方向（垂直方向またはシャフト２の軸方向）に移動させる。モータ１２は、任意のストロークで上下動する。これによって、ブラシ１はモータ１２とともに上下動する。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様である。
【００３０】
大きさの異なるＢＧＡパッケージ９のはんだバンプ１０をブラシ１で磨く場合、はんだバンプ１０の高さが異なるため、ブラシ１がはんだバンプ１０に接触せず、またはブラシ１がはんだバンプ１０に強く接触しすぎ、はんだバンプ１０の表面を均一に磨くことができない。これにより、接合不良が発生することになる。
【００３１】
しかし、本実施の形態３においては、駆動部１６を設け、ＢＧＡパッケージ９のはんだバンプ１０の表面とブラシ１の先端が接触する高さになるように、駆動部１６を制御することによって、はんだバンプ１０の高さが異なる場合にも対応できる。
【００３２】
高さ方向の制御としては、大きさの異なるＢＧＡパッケージ９のはんだバンプ１０対応に予め最適な駆動部１６の高さ方向の位置を求めておき、対象毎に駆動部１６を制御する方法がある。
【００３３】
また、他の制御方法としては、ＢＧＡパッケージ９のはんだバンプ１０の表面とブラシ１の先端の間隙を、ビジョンセンサーやラインセンサー等のセンサーで検出し、所定の間隙になるまで駆動部１６を制御する方法がある。
【００３４】
これらの方法によって、駆動部１６を制御することにより、ＢＧＡパッケージ９の大きさが異なり、はんだバンプ１０の高さが異なる場合でも、はんだバンプ１０の表面を均一に磨くことができる。
【００３５】
以上のことによって、はんだバンプ１０の磨き残しまたは磨き過ぎによる接合不良の発生を防ぎ、実装の品質を確保できるという効果が得られる。
【００３６】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施形態４に係る、はんだ接合用前処理装置の構成を示す断面図であり、実施の形態１と同一の符号のものは同一相当のものを示す。
【００３７】
図４において、筐体サイド１４の上部には、はんだバンプ１０の磨き粉を吹飛ばすためのエアの噴出し口１７が設けられており、これと対向した位置に、はんだバンプ１０の磨き粉を吸い込むための吸込み口１８が設けられている。
【００３８】
噴出し口１７は、ブラシ１の先端に向けて、斜め上方にエアを噴出できるように配置される。噴出し口１７には、圧力又は流量が制御できるエア供給源（図示せず）が接続されている。吸込み口１８は、噴出し口１７からのエアを吸込めるように配置される。吸込み口１８には、吸込み圧力又は流量が制御できるエア排出源（図示せず）が接続されている。その他の構成および動作については、実施の形態１と同様である。
【００３９】
ＢＧＡパッケージ９のはんだバンプ１０をブラシ１で磨く際に、はんだバンプ１０の磨き粉が飛散する。この飛散物がＢＧＡパッケージ９に付着すると、はんだ付け時にショートを発生させることになる。
【００４０】
しかし、本実施の形態４においては、噴出し口１７および吸込み口１８を設けることによって、はんだバンプ１０から磨き粉が飛散した場合でも、ＢＧＡパッケージ９に付着することを防止できる。これにより、はんだバンプ１０からの飛散物の付着によるショートの発生を防ぎ、実装の品質を確保できる。
【００４１】
実施の形態５．
図５は、本発明の実施形態５に係る、はんだ接合用前処理装置を組み込んだ電子部品実装装置の構成を示す断面図であり、実施の形態１と同一の符号のものは同一相当のものを示す。実施の形態１〜４では、いずれも電子部品実装装置とは独立した、はんだ接合用前処理装置を構成したが、電子部品実装装置の中に、はんだ接合用前処理装置を組み込んでも良い。
【００４２】
図５（ａ）において、電子部品実装装置内のプリント配線板２０を保持するステージ１９の脇に、電子部品実装装置の吸着ヘッド２１と対向するように、回転可能なブラシ１が設けられている。トレイ５に載せられたＢＧＡパッケージ９は、先ず、トレイ５のトップ８を退避させ、吸着ヘッド２１は、ガイド７に保持されたＢＧＡパッケージ９を吸着し、回転しているブラシ１の真上に移動し、はんだバンプ１０とブラシ１が接触する位置まで下降し、はんだバンプ１０の酸化膜を除去する。
【００４３】
図５（ｂ）において、酸化膜を除去した後、吸着ヘッド２１は、プリント配線板２０の真上に移動し、プリント配線板２０とＢＧＡパッケージ９が接触するまで下降し、プリント配線板２０にＢＧＡパッケージ９を実装する。
【００４４】
これにより、プリント配線板２０へ実装する前にはんだバンプ１０の厚い酸化膜を除去することができ、接合不良を防ぐことが可能となる。
【００４５】
なお、上述した実施の形態１から５は、いずれもプリント配線板に用いられるＢＧＡパッケージのはんだバンプの酸化膜に対し、本件発明を適用した場合を説明した。
しかし、言うまでもなく、各実施の形態で説明した発明は、プリント配線板にはんだ付けをするものであれば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅｓ）等、他の構造の電子部品に利用でき、水酸化物や汚染の除去等、他の用途にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１による、はんだ接合用前処理装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２による、はんだ接合用前処理装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３による、はんだ接合用前処理装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４による、はんだ接合用前処理装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５による、電子部品実装装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ブラシ、２  シャフト、３  筒、４  毛、５  トレイ、６  マスク、７  ガイド、８  トップ、９  ＢＧＡパッケージ、１０  はんだバンプ、１１  チャック、１２  モータ、１３  筐体ボトム、１４  筐体サイド、１５  筐体トップ、１６  駆動部、１７  噴出し口、１８  吸込み口、１９  ステージ、２０  プリント配線板、２１  吸着ヘッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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