JP2000357871A - 電子回路部品のリペア方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リペアを行う電子回路部品の加熱むらをおさ
えてはんだを短時間に均一に溶融し、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。 【解決手段】 基板２上にはんだ３で接続された電子回
路部品４に赤外線照射手段５で赤外線を照射してはんだ
３を溶融し、負圧源６及び負圧源６に通じる吸引路７０
を備えた吸引手段７で電子回路部品４をその上方より負
圧吸引して電子回路部品４を基板２から取り外す電子回
路部品のリペア方法である。吸引手段７における、少な
くとも赤外線照射手段５による電子回路部品４への赤外
線照射域に含まれる部位を、赤外線透過材料で形成して
おき、電子回路部品４の上面の略全域に赤外線を照射す
る。

Description

【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、Ｌ
ＳＩ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ＬＩ
Ｓ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１
１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１
１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９
０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ＬＳ
Ｉ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０.５
ｍｍ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１
０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４
０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、１
１，１２：緩衝治具。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐生 栄一 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバ事業部内 (72)発明者 黒田 武志 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立インフォメーションテクノロジー内 Ｆターム(参考） 5E319 CC45 CD57 GG15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   することを特徴とする電子回路部品のリペア方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の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
   とを特徴とする電子回路部品のリペア方法。
3. 【請求項３】 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たこ
   とを特徴とする電子回路部品のリペア装置。