专利名称：用于移除基片焊料的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从有缺陷地焊接的基片移除焊料的方法和设备。
背景技术：
近来对高性能半导体的需求增强了用于安装半导体芯片的密度更高的封装基片的发展。用于安装倒装芯片的焊料块在细度和密度上都有所增加，导致块到块的距离减少到150微米。从而，如图3A、3B所示，诸如焊料块13之间的跨接15和焊料缺少17的缺陷在基片11上频繁地发生。
在现有技术中，通过加热器19加热如上所述并且在图4中示出的有缺陷地焊接的基片11，以在由氮气等形成的抗氧化气氛中熔化焊料，同时用刷子21摩擦基片11的表面，由此移除焊料。在那之后，进行修复工作(以移除焊料块并且恢复可重新印刷的状态)，以为重新印刷过程作准备。
由于增加的细度，近来倾向于块13之间的节距更小，即使在被摩擦之后，焊料在薄的层内保持未被移除，由此使得更难移除跨接15。
近来已经开发出称作PALAP(形成图案的预浸料层合过程)基片的高密度基片。在PALAP基片中，表面形成图案，并且多个具有经由孔填充的金属膏的热塑树脂片堆叠在彼此上并且全部同时压模以同时连接和结合。PALAP基片的表面层上的每个焊盘非常小，使得在焊盘的外部周缘上附加地形成树脂层以防止焊盘脱落。每个焊盘23定位在被树脂层围绕的凹陷25的底部表面上，并且对应的焊料块13被安装在焊盘23上。
因此，PALAP基片在工作表面上具有许多不规则部并且焊料难以移除。而且，一旦焊料熔化，焊料可以流入凹陷。从而，上述传统的方法造成不能充分地移除焊料的问题。
可以作为用于移除焊料的解决方案的焊料吸收器具有接下来的问题。特别是，由铜箔形成的焊盘具有底涂层以改进与焊料块的结合。如果使用焊料吸收器吸收凹陷内的焊料，其也吸收底涂层，由此使得不能在修复之后重新印刷基片。
发明内容
本发明的目的为解决前述问题并且提供用于从高密度基片充分地移除有缺陷的焊料的方法和设备。
为了实现此目的，根据本发明的一个方面，提供了用于通过熔化焊料从有缺陷地焊接的基片(S)移除焊料的方法，包括以下步骤将有缺陷地焊接的基片(S)浸入温度高于焊料的熔点的液体形式的加热介质(L)，并且用刷子(45)摩擦有缺陷地焊接的基片(S)的表面，以擦去有缺陷的焊料。
根据本发明的另一个方面，提供了用于通过熔化焊料从有缺陷地焊接的基片(S)移除焊料的基片焊料移除设备，包括用于存储温度高于焊料的熔点的液体形式的加热介质(L)的焊料处理池(33)，用于传送有缺陷地焊接的基片(S)进出焊料处理池(33)的基片运输机，和用于摩擦浸入焊料处理池(33)内的加热介质(L)的有缺陷地焊接的基片(S)的表面由此擦去通过加热介质(L)熔化的焊料的刷子(45)。
在上述方法和设备中，能够确定地移除即使是以细小的节距印刷在具有许多不规则部的基片表面上的焊料。考虑到基片浸入液体的事实，在整个基片上实现均匀的温度分布，从而减小了温度应力。此外，防止在液体内被加热并且熔化的焊料在离开基片一定距离的位置固化，由此使得可能平滑地移除焊料。而且，焊料被从其移除的表面覆盖有加热介质，并且因此，防止焊料被熔化并且再次沉积。此外，通过加热介质的加热以熔化的状态移除焊料，并且因此，能够通过用轻轻地施加到基片的刷子搅动移除焊料，由此最小化施加在基片上的机械应力。
根据本发明的再一个方面，提供的基片焊料移除方法还包括通过设置在基片下面的焊料回收容器(49)回收用刷子(45)擦去的焊料的步骤，其中，通过焊料回收容器(49)回收在焊料处理池(33)下面的从有缺陷地焊接的基片擦去的焊料。因此，能够回收和收集从有缺陷地焊接的基片擦去的细小的熔化的焊料以随后逐渐地聚集。
根据本发明的再一个方面，提供了基片焊料移除设备，其中，焊料处理池(33)包括设置在其下面的加热器(39)。从而，能够容易地加热焊料处理池(33)内的加热介质(L)，并且能够有效地移除焊料。
根据本发明的再一个方面，提供的基片焊料移除设备还包括在储存在焊料处理池(33)内的加热介质(L)上方的与焊料处理池(33)连续地形成的在外部周缘上具有冷却装置(43)的冷却腔室(41)，由此，一方面冷却加热介质(L)的蒸气，并且另一方面在抗氧化气氛内冷却保留在基片表面上的焊料。从而，能够预先加热传递到设备内的基片，并且能够减轻基片上的热冲击。
上述装置的每个名称后面的括号内的参考数字指示对应下面描述的实施例内包括的特定的装置的示例。
通过下面结合附图对本发明的优选的实施例的描述可以更加全面地理解本发明。
图1为示意性地示出了根据本发明的实施例的焊料移除设备的截面图。
图2为通过图1中参考字符A指示的部分的放大图。
图3A为有缺陷地焊接的基片的俯视图并且图3B为其前视图。
图4为示出了传统的焊料移除方法的图。
具体实施例方式
下面参考图1和2说明本发明的实施例。
图1示出了根据本发明的实施例的基片焊料移除设备31。此基片焊料移除设备31包括圆柱形的焊料处理池33，在其上方设置了用于关闭焊料处理池33的盖35。
焊料处理池33在其下半部分33a内形成有修复腔室37，用于存储诸如guartin的加热介质L。用于将修复腔室37内的加热介质L加热到不低于焊料的熔点的预先确定的温度的加热器39设置在焊料处理池33的修复腔室37下面。基片浸入在修复腔室37内被加热到不低于焊料的熔点的温度的加热介质L，由此熔化基片上的焊料。
用于容纳来自加热介质L的蒸气G的冷却腔室41形成在焊料处理池33的上半部分33b内。用于循环冷却剂的热交换器43设置在上半部分33b的外部周缘上。从而冷却、凝结和回收冷却腔室37的加热介质的蒸气G。
焊料移除设备31包括用于在焊料处理池33外部的位置P1、冷却腔室37内的位置P2和修复腔室37内的位置P3之间运动有缺陷地焊接的基片S的基片运输机(没有示出)。
焊料移除设备31还包括在有缺陷地焊接的基片S定位在修复腔室37内的位置P3处时用于通过摩擦基片S的表面以从基片S移除焊料的刷子45和用于保持刷子45的刷子保持器47。此外，设备31包括用于相对于基片表面纵向地和侧向地运动刷子45的刷子驱动单元(没有示出)。刷子45为通过固化8微米不锈钢金属纤维NASLON(NipponSeisen Co.，Ltd的注册商标)形成的毡状修复刷子以控制凹陷内的焊料。此刷子能够跟随基片表面的不规则部并且能够移除细小的焊料。通过加热介质L的加热熔化并且用刷子45擦去通过基片运输机传送到修复腔室37的基片S上的焊料。
焊料接收器49设置在焊料处理池33的底部表面上以容纳通过刷子45擦去并且从基片S落下的焊料。
焊料处理池33和加热器39的外部周缘覆盖有绝热材料51。这样，在防止热量泄漏到外部以改进能量效率的同时控制在焊料处理池33内每个位置处设定的温度。
接下来说明使用具有前述构造的焊料移除设备31从有缺陷地焊接的PALAP基片S移除焊料的方法。
首先，将基片S保持在基片运输机上(没有示出)，将基片S从位置P1运动到位置P2并且传送到焊料处理池33的冷却腔室41内。
填充有蒸发的加热介质的低沸点成分的冷却腔室41保持在150摄氏度到200摄氏度，使得蒸发的加热介质成分通过热交换器冷却并且再循环。将传送到冷却腔室41内的基片S预先加热到大约焊料的熔点以减轻热冲击。
接下来，将基片S从冷却腔室41内的位置P2运动到修复腔室37内的位置P3并且浸入加热介质L。加热介质L被加热到例如焊料的熔点250摄氏度，使得基片上的焊料熔化。
存在于液体形式的加热介质内的这样熔化的焊料倾向于由于焊料和加热介质L的表面张力在加热介质L内分散为细小的颗粒，并且因此能够相对容易地从基片移除。防止在加热介质L内分散为细小的颗粒的焊料再次凝结。
接下来，如图2所示，用通过固化细的不锈钢纤维形成的毡状刷子45摩擦基片S的表面。在该过程中，不是如在此实施例中的靠在固定的基片上运动刷子，基片可以替代地运动而固定刷子45。从而，基片的不规则部和凹陷内的焊料分散为细小的颗粒并且能够容易地移除。特别地，对于形成为具有在从基片表面Sa深度为大约50微米的凹陷Sb的底部表面上的铜箔的焊盘Sc的PALAP基片S，通过使用细的刷子45，能够以精细地详细的方式移除焊料。在该过程中，必须注意不要移除施加在焊盘表面上的底涂层，以便确保铜箔和块焊料之间的结合。焊料通常被移除到块焊料不会从基片表面突出的程度。
比重大于加热介质的这样从基片S移除的焊料61落下并且被容纳在设置在其下面的焊料接收器49内。能够在焊料的分散的细小的颗粒逐渐凝结的位置处收集焊料的分散的细小的颗粒。从而，促进回收焊料。
接下来，用刷子45纵向地和侧向地摩擦基片S的表面预先确定的次数，然后通过基片运输机(没有示出)将基片S向上移动到冷却腔室37内的位置P2。在冷却腔室37内以平滑的状态固化焊盘表面层内的焊料，并且随后，将基片S从冷却腔室37内取出以完成修复工作。
如上所述，使用根据此实施例的焊料移除方法的焊料移除设备31包括用于存储温度高于焊料的熔点的液体状态的加热介质L的焊料处理池33、用于输送有缺陷地焊接的基片S进出焊料处理池33的基片运输机、和用于摩擦浸入焊料处理池33内的加热介质L的有缺陷地焊接的基片S的表面由此擦去通过加热介质L过度加热的焊料的刷子45。从而，能够确定地移除即使是以细的节距印刷在具有不规则部的基片表面上的焊料块。因为基片S浸入液体，保证整个基片上的均匀的温度分布。与局部地加热基片的情况不同，减轻了施加在基片上的温度应力。此外，考虑到加热和熔化过程在液体内执行的事实，离开基片的焊料不会冷却并且保持熔化。从而，防止焊料固化并且能够平滑地移除焊料。焊料被从其移除的表面覆盖有加热介质，并且因此，防止焊料再次沉积。此外，能够通过轻轻地施加到基片的刷子搅动移除通过加热介质的加热处于熔化的状态的焊料，并且因此，最小化基片表面上的机械应力。
通常，焊料在氧化气氛内被氧化为氧化物并且不能熔化。然而，在根据本发明的焊料移除设备和方法中，通过在定位在抗氧化气氛内的加热介质内加热熔化焊料。从而，焊料不会被氧化，而是保持在熔化的形式。从而，昂贵的焊料能够容易地凝结并且回收。因为在抗氧化气氛内移除焊料，不需要提供用于供应诸如氮气的惰性气体以便防止在焊料移除之后焊盘铜箔氧化的辅助仪器，由此减小成本。
此外，加热介质的蒸气在其中保持在150摄氏度到200摄氏度的冷却腔室37在存储在焊料处理池33内的加热介质上方与焊料处理池33连续地形成。因此，能够预先加热输送到冷却腔室37内的基片，并且减轻施加在基片上的热冲击。
因为用于存储加热介质的修复腔室37和冷却腔室41形成在焊料处理池33内，该设备能够以紧凑的结构构造。
虽然上述实施例使用PALAP作为处理的基片的示例，本发明不限于PALAP，而是适用于具有相等的效果的任何类型的基片。
虽然已经参考为了说明性的目的选择的特定的实施例描述了本发明，应该明白，本领域中的普通技术人员可以在不偏离本发明的基本概念和范围的情况下对其作出许多修改。
权利要求
1.一种通过熔化焊料从有缺陷地焊接的基片(S)移除焊料的方法，其包括以下步骤将有缺陷地焊接的基片(S)浸入温度高于焊料的熔点的液体形式的加热介质(L)；以及用刷子(45)摩擦有缺陷地焊接的基片(S)的表面，由此擦去有缺陷的焊料。
2.根据权利要求1所述的移除焊料的方法，还包括以下步骤在设置在基片下面的焊料接收器(49)内接收用刷子(45)擦去的焊料。
3.一种用于通过熔化焊料从有缺陷地焊接的基片(S)移除焊料的设备，其包括用于存储温度高于焊料的熔点的液体形式的加热介质(L)的焊料处理池(33)；用于输送有缺陷地焊接的基片(S)进出焊料处理池(33)的基片运输机；及用于摩擦浸入焊料处理池(33)内的加热介质(L)的有缺陷地焊接的基片(S)的表面由此擦去通过加热介质(L)加热并且熔化的焊料的刷子(45)。
4.根据权利要求3所述的用于移除焊料的设备，其中，焊料处理池(33)在其下部内包括加热器(39)。
5.根据权利要求3所述的用于移除焊料的设备，还包括设置在焊料处理池(33)的下部内的用于接收从有缺陷地焊接的基片擦去的焊料的焊料接收器(49)。
6.根据权利要求3所述的用于移除焊料的设备，还包括设置在存储在焊料处理池(33)内的加热介质(L)上方并且与焊料处理池(33)连续地形成的用于冷却加热介质(L)的蒸气同时在抗氧化气氛内冷却保留在基片表面上的焊料的冷却腔室(41)。
7.根据权利要求6所述的用于移除焊料的设备，其中，冷却腔室(41)包括设置在其外部周缘上的冷却装置(43)。
全文摘要
披露了用于从有缺陷地焊接的基片移除焊料的方法和设备。焊料移除设备(31)包括用于存储温度高于焊料的熔点的液体形式的加热介质的修复腔室(37)、用于输送有缺陷地焊接的基片进出焊料处理池的基片运输机、和用于摩擦浸入焊料处理池内的加热介质的有缺陷地焊接的基片的表面由此擦去通过加热介质过度加热的焊料的刷子(45)。从而能够从即使是高密度的基片充分地移除有缺陷的焊料。
文档编号H05K3/00GK101064995SQ20071010189
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月25日 优先权日2006年4月25日
发明者乡古伦央, 谷口敏尚, 坂井田敦资, 竹田乔一 申请人:株式会社电装