專利名稱：用于移除基片焊料的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于從有缺陷地焊接的基片移除焊料的方法和設備。
背景技術：
近來對高性能半導體的需求增強了用于安裝半導體芯片的密度更高的封裝基片的發展。用于安裝倒裝芯片的焊料塊在細度和密度上都有所增加，導致塊到塊的距離減少到150微米。從而，如圖3A、3B所示，諸如焊料塊13之間的跨接15和焊料缺少17的缺陷在基片11上頻繁地發生。
在現有技術中，通過加熱器19加熱如上所述并且在圖4中示出的有缺陷地焊接的基片11，以在由氮氣等形成的抗氧化氣氛中熔化焊料，同時用刷子21摩擦基片11的表面，由此移除焊料。在那之后，進行修復工作(以移除焊料塊并且恢復可重新印刷的狀態)，以為重新印刷過程作準備。
由于增加的細度，近來傾向于塊13之間的節距更小，即使在被摩擦之后，焊料在薄的層內保持未被移除，由此使得更難移除跨接15。
近來已經開發出稱作PALAP(形成圖案的預浸料層合過程)基片的高密度基片。在PALAP基片中，表面形成圖案，并且多個具有經由孔填充的金屬膏的熱塑樹脂片堆疊在彼此上并且全部同時壓模以同時連接和結合。PALAP基片的表面層上的每個焊盤非常小，使得在焊盤的外部周緣上附加地形成樹脂層以防止焊盤脫落。每個焊盤23定位在被樹脂層圍繞的凹陷25的底部表面上，并且對應的焊料塊13被安裝在焊盤23上。
因此，PALAP基片在工作表面上具有許多不規則部并且焊料難以移除。而且，一旦焊料熔化，焊料可以流入凹陷。從而，上述傳統的方法造成不能充分地移除焊料的問題。
可以作為用于移除焊料的解決方案的焊料吸收器具有接下來的問題。特別是，由銅箔形成的焊盤具有底涂層以改進與焊料塊的結合。如果使用焊料吸收器吸收凹陷內的焊料，其也吸收底涂層，由此使得不能在修復之后重新印刷基片。
發明內容
本發明的目的為解決前述問題并且提供用于從高密度基片充分地移除有缺陷的焊料的方法和設備。
為了實現此目的，根據本發明的一個方面，提供了用于通過熔化焊料從有缺陷地焊接的基片(S)移除焊料的方法，包括以下步驟將有缺陷地焊接的基片(S)浸入溫度高于焊料的熔點的液體形式的加熱介質(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。
根據本發明的另一個方面，提供了用于通過熔化焊料從有缺陷地焊接的基片(S)移除焊料的基片焊料移除設備，包括用于存儲溫度高于焊料的熔點的液體形式的加熱介質(L)的焊料處理池(33)，用于傳送有缺陷地焊接的基片(S)進出焊料處理池(33)的基片運輸機，和用于摩擦浸入焊料處理池(33)內的加熱介質(L)的有缺陷地焊接的基片(S)的表面由此擦去通過加熱介質(L)熔化的焊料的刷子(45)。
在上述方法和設備中，能夠確定地移除即使是以細小的節距印刷在具有許多不規則部的基片表面上的焊料。考慮到基片浸入液體的事實，在整個基片上實現均勻的溫度分布，從而減小了溫度應力。此外，防止在液體內被加熱并且熔化的焊料在離開基片一定距離的位置固化，由此使得可能平滑地移除焊料。而且，焊料被從其移除的表面覆蓋有加熱介質，并且因此，防止焊料被熔化并且再次沉積。此外，通過加熱介質的加熱以熔化的狀態移除焊料，并且因此，能夠通過用輕輕地施加到基片的刷子攪動移除焊料，由此最小化施加在基片上的機械應力。
根據本發明的再一個方面，提供的基片焊料移除方法還包括通過設置在基片下面的焊料回收容器(49)回收用刷子(45)擦去的焊料的步驟，其中，通過焊料回收容器(49)回收在焊料處理池(33)下面的從有缺陷地焊接的基片擦去的焊料。因此，能夠回收和收集從有缺陷地焊接的基片擦去的細小的熔化的焊料以隨后逐漸地聚集。
根據本發明的再一個方面，提供了基片焊料移除設備，其中，焊料處理池(33)包括設置在其下面的加熱器(39)。從而，能夠容易地加熱焊料處理池(33)內的加熱介質(L)，并且能夠有效地移除焊料。
根據本發明的再一個方面，提供的基片焊料移除設備還包括在儲存在焊料處理池(33)內的加熱介質(L)上方的與焊料處理池(33)連續地形成的在外部周緣上具有冷卻裝置(43)的冷卻腔室(41)，由此，一方面冷卻加熱介質(L)的蒸氣，并且另一方面在抗氧化氣氛內冷卻保留在基片表面上的焊料。從而，能夠預先加熱傳遞到設備內的基片，并且能夠減輕基片上的熱沖擊。
上述裝置的每個名稱后面的括號內的參考數字指示對應下面描述的實施例內包括的特定的裝置的示例。
通過下面結合附圖對本發明的優選的實施例的描述可以更加全面地理解本發明。
圖1為示意性地示出了根據本發明的實施例的焊料移除設備的截面圖。
圖2為通過圖1中參考字符A指示的部分的放大圖。
圖3A為有缺陷地焊接的基片的俯視圖并且圖3B為其前視圖。
圖4為示出了傳統的焊料移除方法的圖。
具體實施例方式
下面參考圖1和2說明本發明的實施例。
圖1示出了根據本發明的實施例的基片焊料移除設備31。此基片焊料移除設備31包括圓柱形的焊料處理池33，在其上方設置了用于關閉焊料處理池33的蓋35。
焊料處理池33在其下半部分33a內形成有修復腔室37，用于存儲諸如guartin的加熱介質L。用于將修復腔室37內的加熱介質L加熱到不低于焊料的熔點的預先確定的溫度的加熱器39設置在焊料處理池33的修復腔室37下面。基片浸入在修復腔室37內被加熱到不低于焊料的熔點的溫度的加熱介質L，由此熔化基片上的焊料。
用于容納來自加熱介質L的蒸氣G的冷卻腔室41形成在焊料處理池33的上半部分33b內。用于循環冷卻劑的熱交換器43設置在上半部分33b的外部周緣上。從而冷卻、凝結和回收冷卻腔室37的加熱介質的蒸氣G。
焊料移除設備31包括用于在焊料處理池33外部的位置P1、冷卻腔室37內的位置P2和修復腔室37內的位置P3之間運動有缺陷地焊接的基片S的基片運輸機(沒有示出)。
焊料移除設備31還包括在有缺陷地焊接的基片S定位在修復腔室37內的位置P3處時用于通過摩擦基片S的表面以從基片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，設備31包括用于相對于基片表面縱向地和側向地運動刷子45的刷子驅動單元(沒有示出)。刷子45為通過固化8微米不銹鋼金屬纖維NASLON(NipponSeisen Co.，Ltd的注冊商標)形成的氈狀修復刷子以控制凹陷內的焊料。此刷子能夠跟隨基片表面的不規則部并且能夠移除細小的焊料。通過加熱介質L的加熱熔化并且用刷子45擦去通過基片運輸機傳送到修復腔室37的基片S上的焊料。
焊料接收器49設置在焊料處理池33的底部表面上以容納通過刷子45擦去并且從基片S落下的焊料。
焊料處理池33和加熱器39的外部周緣覆蓋有絕熱材料51。這樣，在防止熱量泄漏到外部以改進能量效率的同時控制在焊料處理池33內每個位置處設定的溫度。
接下來說明使用具有前述構造的焊料移除設備31從有缺陷地焊接的PALAP基片S移除焊料的方法。
首先，將基片S保持在基片運輸機上(沒有示出)，將基片S從位置P1運動到位置P2并且傳送到焊料處理池33的冷卻腔室41內。
填充有蒸發的加熱介質的低沸點成分的冷卻腔室41保持在150攝氏度到200攝氏度，使得蒸發的加熱介質成分通過熱交換器冷卻并且再循環。將傳送到冷卻腔室41內的基片S預先加熱到大約焊料的熔點以減輕熱沖擊。
接下來，將基片S從冷卻腔室41內的位置P2運動到修復腔室37內的位置P3并且浸入加熱介質L。加熱介質L被加熱到例如焊料的熔點250攝氏度，使得基片上的焊料熔化。
存在于液體形式的加熱介質內的這樣熔化的焊料傾向于由于焊料和加熱介質L的表面張力在加熱介質L內分散為細小的顆粒，并且因此能夠相對容易地從基片移除。防止在加熱介質L內分散為細小的顆粒的焊料再次凝結。
接下來，如圖2所示，用通過固化細的不銹鋼纖維形成的氈狀刷子45摩擦基片S的表面。在該過程中，不是如在此實施例中的靠在固定的基片上運動刷子，基片可以替代地運動而固定刷子45。從而，基片的不規則部和凹陷內的焊料分散為細小的顆粒并且能夠容易地移除。特別地，對于形成為具有在從基片表面Sa深度為大約50微米的凹陷Sb的底部表面上的銅箔的焊盤Sc的PALAP基片S，通過使用細的刷子45，能夠以精細地詳細的方式移除焊料。在該過程中，必須注意不要移除施加在焊盤表面上的底涂層，以便確保銅箔和塊焊料之間的結合。焊料通常被移除到塊焊料不會從基片表面突出的程度。
比重大于加熱介質的這樣從基片S移除的焊料61落下并且被容納在設置在其下面的焊料接收器49內。能夠在焊料的分散的細小的顆粒逐漸凝結的位置處收集焊料的分散的細小的顆粒。從而，促進回收焊料。
接下來，用刷子45縱向地和側向地摩擦基片S的表面預先確定的次數，然后通過基片運輸機(沒有示出)將基片S向上移動到冷卻腔室37內的位置P2。在冷卻腔室37內以平滑的狀態固化焊盤表面層內的焊料，并且隨后，將基片S從冷卻腔室37內取出以完成修復工作。
如上所述，使用根據此實施例的焊料移除方法的焊料移除設備31包括用于存儲溫度高于焊料的熔點的液體狀態的加熱介質L的焊料處理池33、用于輸送有缺陷地焊接的基片S進出焊料處理池33的基片運輸機、和用于摩擦浸入焊料處理池33內的加熱介質L的有缺陷地焊接的基片S的表面由此擦去通過加熱介質L過度加熱的焊料的刷子45。從而，能夠確定地移除即使是以細的節距印刷在具有不規則部的基片表面上的焊料塊。因為基片S浸入液體，保證整個基片上的均勻的溫度分布。與局部地加熱基片的情況不同，減輕了施加在基片上的溫度應力。此外，考慮到加熱和熔化過程在液體內執行的事實，離開基片的焊料不會冷卻并且保持熔化。從而，防止焊料固化并且能夠平滑地移除焊料。焊料被從其移除的表面覆蓋有加熱介質，并且因此，防止焊料再次沉積。此外，能夠通過輕輕地施加到基片的刷子攪動移除通過加熱介質的加熱處于熔化的狀態的焊料，并且因此，最小化基片表面上的機械應力。
通常，焊料在氧化氣氛內被氧化為氧化物并且不能熔化。然而，在根據本發明的焊料移除設備和方法中，通過在定位在抗氧化氣氛內的加熱介質內加熱熔化焊料。從而，焊料不會被氧化，而是保持在熔化的形式。從而，昂貴的焊料能夠容易地凝結并且回收。因為在抗氧化氣氛內移除焊料，不需要提供用于供應諸如氮氣的惰性氣體以便防止在焊料移除之后焊盤銅箔氧化的輔助儀器，由此減小成本。
此外，加熱介質的蒸氣在其中保持在150攝氏度到200攝氏度的冷卻腔室37在存儲在焊料處理池33內的加熱介質上方與焊料處理池33連續地形成。因此，能夠預先加熱輸送到冷卻腔室37內的基片，并且減輕施加在基片上的熱沖擊。
因為用于存儲加熱介質的修復腔室37和冷卻腔室41形成在焊料處理池33內，該設備能夠以緊湊的結構構造。
雖然上述實施例使用PALAP作為處理的基片的示例，本發明不限于PALAP，而是適用于具有相等的效果的任何類型的基片。
雖然已經參考為了說明性的目的選擇的特定的實施例描述了本發明，應該明白，本領域中的普通技術人員可以在不偏離本發明的基本概念和范圍的情況下對其作出許多修改。
權利要求
1.一種通過熔化焊料從有缺陷地焊接的基片(S)移除焊料的方法，其包括以下步驟將有缺陷地焊接的基片(S)浸入溫度高于焊料的熔點的液體形式的加熱介質(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.根據權利要求1所述的移除焊料的方法，還包括以下步驟在設置在基片下面的焊料接收器(49)內接收用刷子(45)擦去的焊料。
3.一種用于通過熔化焊料從有缺陷地焊接的基片(S)移除焊料的設備，其包括用于存儲溫度高于焊料的熔點的液體形式的加熱介質(L)的焊料處理池(33)；用于輸送有缺陷地焊接的基片(S)進出焊料處理池(33)的基片運輸機；及用于摩擦浸入焊料處理池(33)內的加熱介質(L)的有缺陷地焊接的基片(S)的表面由此擦去通過加熱介質(L)加熱并且熔化的焊料的刷子(45)。
4.根據權利要求3所述的用于移除焊料的設備，其中，焊料處理池(33)在其下部內包括加熱器(39)。
5.根據權利要求3所述的用于移除焊料的設備，還包括設置在焊料處理池(33)的下部內的用于接收從有缺陷地焊接的基片擦去的焊料的焊料接收器(49)。
6.根據權利要求3所述的用于移除焊料的設備，還包括設置在存儲在焊料處理池(33)內的加熱介質(L)上方并且與焊料處理池(33)連續地形成的用于冷卻加熱介質(L)的蒸氣同時在抗氧化氣氛內冷卻保留在基片表面上的焊料的冷卻腔室(41)。
7.根據權利要求6所述的用于移除焊料的設備，其中，冷卻腔室(41)包括設置在其外部周緣上的冷卻裝置(43)。
全文摘要
披露了用于從有缺陷地焊接的基片移除焊料的方法和設備。焊料移除設備(31)包括用于存儲溫度高于焊料的熔點的液體形式的加熱介質的修復腔室(37)、用于輸送有缺陷地焊接的基片進出焊料處理池的基片運輸機、和用于摩擦浸入焊料處理池內的加熱介質的有缺陷地焊接的基片的表面由此擦去通過加熱介質過度加熱的焊料的刷子(45)。從而能夠從即使是高密度的基片充分地移除有缺陷的焊料。
文檔編號H05K3/00GK101064995SQ20071010189
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月25日 優先權日2006年4月25日
發明者鄉古倫央, 谷口敏尚, 坂井田敦資, 竹田喬一 申請人:株式會社電裝