(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にはんだで接続された電子回路部品に赤外線照射手段で赤外線を照射して前記はんだを溶融し、負圧源及び該負圧源に通じる吸引路を備えた吸引手段で前記電子回路部品をその上方より負圧吸引して該電子回路部品を前記基板から取り外す、電子回路部品のリペア方法において、
前記吸引手段における、少なくとも前記赤外線照射手段から前記電子回路部品への赤外線照射域に含まれる部位を、赤外線透過性材料で形成しておき、前記電子回路部品の上面の略全域に赤外線を照射し、前記電子回路部品を負圧吸引するに際し、前記吸引路の吸引口と前記電子回路部品との間に赤外線透過性の緩衝治具を介装しておき、該緩衝治具を前記電子回路部品とともに前記吸引手段で負圧吸引することを特徴とする電子回路部品のリペア方法。
【請求項２】
基板上にはんだで接続された電子回路部品に赤外線を照射する赤外線照射手段と、負圧源及び該負圧源に通じる吸引路を備え前記電子回路部品を上方より負圧吸引する吸引手段とを具備した電子回路部品のリペア装置において、
前記吸引手段における、少なくとも前記赤外線照射手段から前記電子回路部品への赤外線照射域に含まれる部位を、赤外線透過性材料で形成し、前記吸引路の吸引口と前記電子回路部品との間に赤外線透過性の緩衝治具を介装しておき、前記吸引手段は、前記電子回路部品を負圧吸引するに際し、該緩衝治具を前記電子回路部品とともに負圧吸引することを特徴とする電子回路部品のリペア装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にはんだ接続されたＩＣ、ＬＳＩチップなどの電子回路部品、特に、基板上にはんだバンプ接続された電子回路部品のリペアに用いて好適な、電子回路部品のリペア装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汎用コンピュータに搭載される高密度モジュールには、近年その高性能化に対応するように、ＬＳＩの大型化、多数個実装のより一層の高密度化が要求されている。斯かる高密度モジュールにおいては、基板上への電子回路部品の高密度実装は、主として、フラットパッケージ、ボールグリッドアレー（ＢＧＡ）等の表面実装によって行われている。このような高密度に実装されたモジュールにおいて、ＬＳＩチップ等の電子回路部品に不良又は実装不良が生じた場合には、当該電子回路部品をモジュール基板から取りはずし、再度実装するいわゆるリペア作業が必要となる。
【０００３】
斯かるＬＳＩチップ等の電子回路部品のリペアに関する従来技術としては、例えば、ＢＧＡ実装のものとして、特開平１１−０２６９２９号公報に開示されたものが知られている。この技術は、ＢＧＡ素子と基板との間に熱風を吹き付けてはんだを溶融し、ＢＧＡ素子を負圧吸引して上方に引き上げて、基板から分離するものである。
【０００４】
一方、上述した汎用コンピューターに搭載されている高密度モジュールにあっては、ＬＳＩチップの実装密度が高いため、赤外線等を熱源とする加熱装置でＬＳＩチップの表面を局所的に加熱し、はんだを溶融して吸引ヘットで当該ＬＳＩチップを負圧吸引し、この状態で吸引ヘットを上方に移動させることで当該ＬＳＩチップをモジュール基板から分離した後、再度接続を行う方法が採用されている。具体的には、熱源とＬＳＩチップの間に、上下動自在に設けられた金属製の吸引ヘットを配設し、この吸引ヘットの内部に負圧源に通じる吸引路を設けるとともに、ＬＳＩチップに接触する吸引口と略同軸上に前記熱源からの赤外線を透過させる窓を設けておき、当該窓を通じてＬＳＩチップ表面に赤外線を照射して加熱し、はんだが十分溶融した時点でＬＳＩチップを負圧吸引し、モジュール基板から分離している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような高密度モジュールにおけるＬＳＩチップのリペア作業は、ＬＳＩチップを直接負圧吸引してモジュール基板から分離しなければならないため、吸引ヘットの吸引口の面積をＬＳＩチップのパッケージ表面の面積より狭くしなければならなかった。従って、赤外線の照射域が吸引口の面積に限られてしまい、ＬＳＩチップのパッケージの中央部近辺のみが加熱されることとなり、パッケージの中央部と周縁部とで加熱むらが生じ、はんだが均一に溶融せずに、吸引に支障を来す場合や、はんだが均一に溶融するまで加熱時間を長くとる必要があった。また、吸引ヘット自体が金属製であるため、当該吸引ヘットでＬＳＩチップを直接吸引する際に、当該吸引ヘットが直接ＬＳＩチップに接触し、これに損傷を与えるおそれがあった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、リペアを行う電子回路部品の加熱むらをおさえてはんだを均一に溶融し、電子回路部品の取り外しを短時間で確実に行うことが可能な、電子回路部品のリペア方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明は、電子回路部品の損傷を防いで確実に電子回路部品を取り外すことが可能な、電子回路部品のリペア方法を提供することにあることにある。
【０００８】
また、本発明は、リペアを行う電子回路部品の加熱むらをおさえてはんだを均一に溶融し、電子回路部品の取り外しを短時間で確実に行うことが可能な、電子回路部品のリペア装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、基板上にはんだで接続された電子回路部品に赤外線照射手段で赤外線を照射して前記はんだを溶融し、負圧源及び該負圧源に通じる吸引路を備えた吸引手段で前記電子回路部品をその上方より負圧吸引して該電子回路部品を前記基板から取り外す、電子回路部品のリペア方法において、前記吸引手段における、少なくとも前記赤外線照射手段による前記電子回路部品への赤外線照射域に含まれる部位を、赤外線透過性材料で形成しておき、前記電子回路部品の上面の略全域に赤外線を照射することを第１の特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、前記第１の特徴を有する電子回路部品のリペア方法において、前記電子回路部品を負圧吸引するに際し、前記吸引路の吸引口と前記電子回路部品との間に赤外線透過性の緩衝治具を介装しておき、該緩衝治具を前記電子回路部品とともに前記吸引手段で負圧吸引することを第２の特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、基板上にはんだで接続された電子回路部品に赤外線を照射する赤外線照射手段と、負圧源及び該負圧源に通じる吸引路を備え前記電子回路部品を上方より負圧吸引する吸引手段とを具備した電子回路部品のリペア装置において、前記吸引手段における、少なくとも前記赤外線照射手段による前記電子回路部品への赤外線照射域に含まれる部位を、赤外線透過性材料で形成したを特徴としている。
【００１２】
【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。なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
図1は、本発明に係る電子回路部品のリペア装置の一実施形態を示したものである。同図において、符号１はリペア装置を示している。
【００１４】
同図に示したように、リペア装置１は、モジュール基板（基板）２上にはんだ３で接続されたＬＩＳチップ（電子回路部品）４に赤外線を照射する赤外線発振器（赤外線照射手段）５と、吸引ポンプ（負圧源）６及びこの吸引ポンプ６に通じる吸引路７０を備えた吸引手段７とを具備している。
【００１５】
また、リペア装置１は、密閉可能なチャンバー８を備えており、ＬＳＩチップ４のリペア作業はこのチャンバー８内にて行えるようになっている。
【００１６】
前記赤外線発振器５は、チャンバー８の上方に配設されており、チャンバー８の上面に設けた赤外線透過用の窓８０を通じて当該チャンバー８内に略垂直に赤外線を照射できるようになっている。赤外線発振器５は、本実施形態では、加熱対象であるＬＳＩチップ４の上方に約１００ｍｍ離れた位置から直径約３０ｍｍの照射スポットでＬＳＩチップ４の表面を２００℃以上に加熱可能なものを使用する。なお前記窓８０の寸法は、リペアに供するＬＳＩチップ４のパッケージ４０の外形よりも大きく設定している。
【００１７】
前記吸引手段７は、チャンバー８の奥部に配設されたモーター駆動の昇降機８１で上下動する吸引アーム７１を備えており、この吸引アーム７１の先端部下面側には、後述する吸引ヘット１０が取り付けられている。また、吸引アーム７１の先端部上面側には、石英製の窓７２が設けられており、赤外線発振器５から照射される赤外線を、この窓７２を通じて下方に照射できるようになっている。なお、この窓７２の寸法は、ＬＳＩチップ４のパッケージ４０の外形よりも大きく設定されている。また、吸引アーム７１の内部には、吸引ポンプ６に通じる吸引路７０を形成する管路７３が設けられている（図４（ａ）参照）。吸引手段７をこのように構成することにより、吸引路７０を通じて、ＬＳＩチップ４を負圧吸引できるようになしてある。
【００１８】
チャンバー８内には、モジュール基板２を位置決めするＸＹテーブル８２が配設されている。このＸＹテーブル８２は、モーター（図示せず）で送りねじを駆動させてテーブル８３，８４をガイドレール８５，８６に沿って水平面内の２方向に移動させる周知の移動テーブルである。このＸＹテーブル８２のテーブル８３上には、モジュール基板２を下方より加熱するプリヒーター８７が配設されており、このプリヒータ８７によって、必要に応じてモジュール基板２を下方から予備加熱できるようになしてある。
【００１９】
また、チャンバー８の上方には、ＣＣＤカメラ８８及び非接触温度計８９が配設されており、このＣＣＤカメラ８８の映像を、図示しないディスプレイ装置上でモニタすることによって、オペレータがリペアに供されるＬＳＩチップ４及びその位置の確認、並びにプリヒーター８７による加熱温度の確認ができるようになしてある。
【００２０】
さらに、リペア装置１は、リペア作業中におけるはんだ３の酸化を防止するために、チャンバー８内を窒素雰囲気に維持できるように窒素ボンベ９０及びこの窒素ボンベ９０からチャンバー８内に窒素ガスを導く配管９１を備えている。
【００２１】
図２に示したように、吸引ヘット１０は、その内部に前記管路７２に連通して前記吸引路７０を形成する管路１０ａを備えた筒状の部材であり、その上端部にはＬＳＩチップ４のパッケージ４０の外形よりも大きな外形を有するフランジ部１０ｂが設けられている。このフランジ部１０ｂには、複数のねじ孔１０ｃが設けられており、当該吸引ヘット１０を前記吸引アーム７１にねじ締結できるようになしてある。また、吸引ヘット１０の下端部には、ＬＳＩチップ４のパッケージ４０の外形より小さい口径の吸引口１０ｄが設けられており、この吸引口１０ｄにより、ＬＳＩチップ４を確実に吸引できるようになしてある。なお、この吸引ヘット１０の形成材料は、石英を使用することが好ましいが、所望の耐熱強度を有する赤外線透過性材料であれば、他の材料で作製してもよい。
【００２２】
上述のように赤外線発振器５からＬＳＩチップ４への赤外線照射域に含まれる部位、すなわち、本実施形態では、吸引ヘット１０自体及び吸引アーム７１の先端部上端側に設けた窓、吸引ヘット１０を、赤外線透過性材料である石英によって形成することにより、当該吸引ヘット１０の吸引口１０ｄの大きさにかかわらず、ＬＳＩチップ４のパッケージ上面の略全域に赤外線を照射できるようになしてある。
【００２３】
図３は、本発明の方法において使用する緩衝治具１１の一実施形態を示したものである。同図に示したように、緩衝治具１１は、内部に管路１１ａを備えた筒状の石英製の治具であり、その上端部に平面視して矩形のフランジ部１１ｂが形成されている。緩衝治具１１の筒状壁部１１ｃの外側には耐熱性を有するシリコーンゴム製のパッキン１１ｄが配設されており、このパッキン１１ｄは、その下端面が、前記筒状壁部１１ｃの下端面よりも下方に位置するサイズのものが使用されている。筒状壁部１１ｃの上端開口寸法は、吸引ヘット１０の吸引口１０ｄの口径よりも小さく設定されており、吸引ヘット１０による上方からの吸引によって、当該緩衝治具１１とともに、その下方に位置するＬＳＩチップ４を確実に吸引できるようになしてある。この緩衝治具１１も、所望の耐熱強度を有する赤外線透過性の材料であれば、石英以外の他の物で作製してもよい。
【００２４】
次に、前記構成の電子回路部品のリペア装置１及び緩衝治具１１を使用した電子回路部品のリペア方法の手順について説明する。
【００２５】
まず、図４（ａ）に示したように、リペア作業に供する不良ＬＳＩチップ４を搭載したモジュール基板２を、プリヒーター８７上に載置固定する。そして、該当するＬＳＩチップ４上に緩衝治具１１を載置し、チャンバー８内を密閉する。
【００２６】
次に、モニターでＣＣＤカメラ８８（図１参照）の映像を確認し、ＸＹテーブル８２を移動させ、ＬＳＩチップ４が吸引ヘット１０の下方の所定位置に位置するよう当該ＸＹテーブル８２を位置決めする。
【００２７】
次に、チャンバー８内に窒素ガスボンベ９０から配管９１を通じて窒素ガスを導入し、チャンバー８内を窒素雰囲気とする。
【００２８】
次に、局所加熱によるモジュール基板２の熱応力の発生を低減するため、予めプリヒーター８７で当該モジュール基板２をその下方より所定温度に加熱する。
【００２９】
次に、吸引アーム７１を作動させて吸引ヘット１０を緩衝治具１１に接触させない程度に降下させる。そして、赤外線発振器５から赤外線を照射してＬＳＩチップ４表面の加熱を行う。この際吸引ヘット１０自体及び当該吸引ヘット１０とＬＳＩチップ４との間に介装させた緩衝治具１１が、赤外線透過性の石英製であるので、照射される赤外線がこれらに妨げられることなく、ＬＳＩチップ４のパッケージ４０上面の略全域にわたる広範囲に照射される。吸引取外しが可能な吸引ヘット１０と当該ＬＳＩチップ４とのクリアランスは、例えば、吸引量２００リットル/分の吸引力で、約５０ｇのＬＳＩチップを取外すのに必要なクリアランスは０.５ｍｍ以下である。
【００３０】
次に、はんだ３が十分に溶融した後、吸引ポンプ６を動作させ、ＬＳＩチップ４の負圧吸引を行う。そして、図４（ｂ）に示したように、昇降機８１を作動させて吸引アーム７１を上方に移動させる。このようにしてモジュール基板２からＬＳＩチップ４の取り外しを終える。そして、モジュール基板２上に残存するはんだ３を周知の方法により除去する。
【００３１】
次に、新たなＬＳＩチップの再接続について説明する。
【００３２】
不良ＬＳＩチップ４の取り外しを終えた後、新たなＬＳＩチップを、取り外したＬＳＩチップ４の搭載箇所に載置する。この新たなＬＳＩチップの載置は、チャンバー８内の窒素雰囲気を開放した後、別途、搭載機等で搭載する。そして、再びチャンバー８内を窒素雰囲気にし、所定箇所に搭載した新たなＬＳＩチップの上方から、赤外線発振器５による赤外線照射を行い、はんだを溶融させて接続を完了する。このはんだの溶融の際にも、吸引ヘット１０が赤外線を遮ることなく透過するので、ＬＳＩチップのパッケージ表面の略全域に赤外線を照射することができ、従来に比べてはんだの溶融を短時間で均一に行うことができる。
【００３３】
このように、本実施形態の電子回路部品のリペア装置１及びこれを用いたリペア方法によれば、吸引ヘット１０及び緩衝治具１１をともに赤外線透過性材料である石英で作製しているので、リペアを行うＬＳＩチップ４の上面の略全面に赤外線を照射できる。従って、赤外線照射によるＬＳＩチップ４の加熱むらをおさえることができ、はんだを短時間で均一に溶融できるため、ＬＳＩチップ４の負圧吸引による取り外しを短時間で確実に行える。また、吸引ヘット１０によるＬＳＩチップ４の吸引の際に、緩衝治具１１を介装させているので、従来のように、ＬＳＩチップ４に直接吸引ヘット１０の吸引口１０ｄが接触することがない。従って、その損傷を確実に防ぐことができる。
【００３４】
なお、前記実施形態では、図３に示したような、緩衝治具１１を使用したが、この緩衝治具１１に代えて、例えば、図５に示したような他の緩衝治具１２を使用することもできる。この緩衝治具１２は、平面視矩形の水平面部１２ａの略中央に開口部１２ｂを有しその下面側周縁に垂下する周壁部１２ｃを備えた石英製の緩衝治具である。水平面部１２ａの面積は、ＬＳＩチップ４のパッケージ４０の外形より広く設定されており、周壁部１２の下端面には、パッケージ４０に対応した段部１２ｄが形成されている。これにより、周壁部１２ｃがＬＳＩ４のパッケージ４０の上面周縁部に確実に当接し、負圧吸引が確実に行えるようになしてあるとともに、中央部に形成される空間Ｓによって、パッケージ４０の表面形状が平坦でない場合等に対応できるようになしてある。また、開口部１２ｂの口径は、上記吸引ヘット１０の吸引口１０ｄの口径よりも小さく設定されており、吸引ヘット１０によるＬＳＩチップ４の負圧吸引の際に、ＬＳＩチップ４とともに当該緩衝治具１２も吸引できるようになしてある。この緩衝治具１２を使用した場合にも、緩衝治具１１の場合と同様に、加熱用の赤外線の照射を妨げることなくＬＳＩチップを確実に負圧吸引することができる。
【００３５】
上記実施形態では、吸引ヘットと緩衝治具とを別部材として設けたが、例えば、吸引ヘットを、図６に示した吸引ヘット１３のように、吸引口１３ｄのまわりにシリコーンゴム製のパッキン１３ｅを配設した構成としてもよい。この吸引ヘット１３は、吸引口１３ｄまわりにパッキン１３ｅを配設した以外は、上記実施形態の吸引ヘット１０と同様に構成している。この場合吸引口１３ｄの下端面よりもパッキン１３ｅをその下端が下方に位置するように配設する。このような吸引ヘットを用いることによって、赤外線の照射は妨げず、吸引の際におけるＬＳＩチップの損傷を防止するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
【００３７】
前記第１の特徴を有する電子回路部品のリペア方法によれば、リペアを行う電子回路部品の加熱むらをおさえ、はんだを短時間で略均一に溶融することができる。従って、電子回路部品の取り外しを短時間で確実に行うことが可能である。
【００３８】
また、前記第２の特徴を有する電子回路部品のリペア方法によれば、前記効果に加えて、吸引手段による電子回路部品の吸引の際に、電子回路部品と吸引口とが直接接触することがないため、その損傷を防ぐことができる。
【００３９】
また、前記特徴を有する電子回路部品のリペア装置によれば、リペアを行う電子回路部品の加熱むらをおさえ、はんだを短時間で略均一に溶融することができる。従って、電子回路部品の取り外しを短時間で確実に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリペア装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】同リペア装置における吸引ヘットを示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】本発明に係る電子回路部品のリペア方法に使用する緩衝治具の一実施形態を示す図であり、（ａ）は部分側断面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】同リペア装置を使用した電子回路部品のリペア方法の工程を示す図であり、（ａ）は電子回路部品に緩衝治具を載置し、赤外線を照射している状態を示す概略図、（ｂ）は電子回路部品を緩衝治具とともに負圧吸引している状態を示す概略図である。
【図５】同リペア方法に使用する緩衝治具の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は部分側断面図、（ｂ）は底面図である。
【図６】吸引ヘットの他の実施形態を示す図であり（ａ）部分側断面図、（ｂ）は底面図である。
【符号の説明】
１：リペア装置、２：モジュール基板（基板）、３：はんだ、４：ＬＳＩチップ（電子回路部品）、５：赤外線発振器（赤外線照射手段）、６：吸引ポンプ（負圧源）、７：吸引手段、７０：吸引路、７１：吸引口、１１，１２：緩衝治具。
【図１】
0003783471.tif 000002
【図２】
0003783471.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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