JP5262845B2

JP5262845B2 - 電子部品取り外し方法

Info

Publication number: JP5262845B2
Application number: JP2009050623A
Authority: JP
Inventors: 修士東
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: DE102010005249A1; US20100223775A1; JP2010205980A

Description

本発明は、例えば挿入実装部品（ＩＭＤ）といった電子部品の取り外し方法に関する。

プリント基板には多数の電子部品が実装される。実装にあたって、電子部品本体から突き出る端子ピンが用いられる。端子ピンは、プリント基板に形成されるスルーホール内に配置される。端子ピンの先端は例えばプリント基板の裏面から突き出る。スルーホール内に充填されるはんだに基づき電子部品は実装される。電子部品に不具合が発見されると、電子部品はプリント基板から取り外される。

電子部品の取り外しにあたって、プリント基板の裏面ははんだ槽の溶融はんだに浸けられる。溶融はんだの接触に基づき端子ピンやスルーホール、はんだは加熱される。その結果、スルーホール内のはんだは加熱される。はんだが溶融すると、電子部品本体はプリント基板の表面から持ち上げられる。端子ピンはスルーホールから引き抜かれる。こうして電子部品は取り外される。

特開２０００−３１５８５９号公報特開２００１−９４２４８号公報特開２００４−２２６０７号公報

こうした従来の取り外し方法では、プリント基板の裏面でスルーホールの貫通孔周りに形成されるランドに溶融はんだが接触する。例えばプリント基板が厚いと、スルーホール内ではんだの温度は上昇しにくい。はんだには長時間の加熱が施されなければならない。その結果、溶融はんだとの接触でランドの銅は溶融はんだに溶け出す。銅の表面には溶融はんだとの反応層が形成されてしまう。銅の表面は損傷する。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、プリント基板を損傷させることなく電子部品を取り外すことができる電子部品取り外し方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、開示の電子部品取り外し方法の一具体例は、プリント基板にはんだで接合される電子部品の取り外し方法であって、加熱槽内で加熱された不活性液体に、前記プリント基板の表面から裏面まで貫通するスルーホールに挿入されて前記はんだで接合される端子ピンを有する前記電子部品を浸漬させて前記電子部品を加熱し、前記電子部品から伝達される熱に基づき前記スルーホール内のはんだを溶融させる工程を備える。

こうした電子部品取り外し方法によれば、電子部品は、加熱槽内で加熱された不活性液体に曝される。電子部品は加熱される。例えばスルーホール内に挿入される端子ピンを介してはんだに熱エネルギが伝達される。スルーホール内ではんだは加熱される。はんだは溶融する。このとき、電子部品は例えば自重に基づき加熱槽内に落下する。こうしてプリント基板から電子部品は取り外される。はんだの加熱にあたって不活性液体が用いられることから、プリント基板の表面で例えばスルーホールとの反応は確実に防止される。プリント基板の損傷は確実に回避される。

以上のように開示の電子部品取り外し方法によれば、プリント基板を損傷させることなく電子部品を取り外すことができる。

電子機器の一具体例すなわちサーバコンピュータ装置の外観を概略的に示す斜視図である。プリント基板ユニットの構造を概略的に示す部分断面図である。電子部品の取り外しにあたって使用される加熱槽の構造を概略的に示す図である。加熱槽の不活性液体に電子部品が浸漬される様子を概略的に示す図である。加熱槽の不活性液体内で電子部品が落下していく様子を概略的に示す図である。プリント基板の裏面に供給ノズルが配置される様子を概略的に示す図である。供給ノズルからスルーホールに不活性液体が供給される様子を概略的に示す図である。供給ノズルからスルーホールに不活性液体が供給される様子を概略的に示す図である。電子部品本体に重りが取り付けられる様子を概略的に示す図である。電子部品本体にコイルばねが取り付けられる様子を概略的に示す図である。プリント基板の裏面で端子ピンに押し付け機構が押し付けられる様子を概略的に示す図である。供給ノズルからスルーホールに不活性液体が供給される様子を概略的に示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は電子機器の一具体例すなわちサーバコンピュータ装置１１の外観を概略的に示す。サーバコンピュータ装置１１は筐体１２を備える。筐体１２内には収容空間が区画される。収容空間にはマザーボードを含むプリント基板ユニットが配置される。マザーボードには様々な演算処理を実行する半導体部品や、メインメモリが実装される。こういったサーバコンピュータ装置１１は例えばラックに搭載される。

図２はプリント基板ユニット１３の構造を概略的に示す。プリント基板ユニット１３は例えば樹脂製のプリント基板１４を備える。プリント基板１４の表面には電子部品１５や他の電子部品１６が実装される。電子部品１６は電子部品１５の周囲に配置される。電子部品１５は挿入実装部品（ＩＭＤ）を構成する。電子部品１５は電子部品本体１７を備える。電子部品本体１７の底面から例えば１対の端子ピン１８が突き出る。端子ピン１８はプリント基板１４のスルーホール２１内に受け入れられる。ここでは、端子ピン１８の先端はプリント基板１４の裏面から突き出る。

スルーホール２１は、プリント基板１４に穿たれる貫通孔の内壁面に形成される導電壁２２を備える。導電壁２２内の円柱空間に端子ピン１８が挿入される。導電壁２２は、プリント基板１４の表面や裏面で貫通孔周りに形成される例えば環状のランド２３に個別に接続される。ランド２３はプリント基板１４の表面や裏面に広がる配線パターン（図示されず）に接続される。導電壁２２やランド２３は例えば銅といった導電材料から形成される。

スルーホール２１の導電壁２２内にははんだ２４が充填される。はんだ２４はスルーホール２１の一端から他端まで満遍なく充填される。はんだ２４の働きで端子ピン１８は導電壁２２に接合される。こうして電子部品１５はプリント基板１４に実装される。はんだ２４には例えば無鉛はんだが用いられる。無鉛はんだは例えば錫、銀および銅の合金から形成される。はんだ２４は、プリント基板１４の裏面で端子ピン１８周りにフィレット２５を形成する。

次に、本発明の第１実施形態に係る電子部品１５の取り外し方法を説明する。図３に示されるように、取り外しにあたって加熱槽３１が使用される。加熱槽３１内では加熱された高温の不活性液体３２が対流する。不活性液体３２は銅や樹脂材料に対して不活性を示す。同時に、不活性液体３２は、銅や樹脂材料に対して化学的に安定な材料から形成される。ここでは、不活性液体３２には不活性のパーフルオロポリエーテルといったフッ素系液体が用いられる。フッ素系液体には例えばスリーエム社製のフロリナートやアウジモント社製のガルデン（登録商標）が用いられる。加熱槽３１内で不活性液体３２の温度は、熱分解しない程度ではんだ２４の融点より高温に設定される。不活性液体３２の比重は電子部品１５の電子部品本体１７の比重より小さく設定される。

プリント基板ユニット１３ではプリント基板１４の表面は鉛直方向に下向きに配置される。加熱槽３１の開口３３はプリント基板１４の表面に向かって開放される。このとき、図４に示されるように、電子部品本体１７は不活性液体３２内に浸漬される。周囲の電子部品１６は開口３３の外側に配置される。プリント基板１４は、開口３３周りに配置される緩衝材３４に受け止められる。プリント基板１４の表面（電子部品１６の実装面）や電子部品本体１７は不活性液体３２の噴流に曝されることにより加熱される。その結果、電子部品本体１７から端子ピン１８を介してはんだ２４に熱エネルギーは伝達される。また、プリント基板１４の表面から導電壁２２やランド２３を介してはんだ２４に熱エネルギーは伝達される。

はんだ２４の温度がはんだ２４の融点を超えると、はんだ２４は溶融する。端子ピン１８とはんだ２４との接合力は弱まる。不活性液体３２の比重は電子部品本体１７の比重より小さく設定されることから、図５に示されるように、電子部品本体１７の自重に基づき電子部品本体１７は加熱槽３１内に落下する。落下に基づきスルーホール２１から端子ピン１８は引き抜かれる。こうしてプリント基板１４の表面から電子部品１５は取り外される。その後、プリント基板１４は加熱槽３１から引き上げられる。スルーホール２１の導電壁２２内に残存するはんだ２４が除去される。加熱槽３１に沈んだ電子部品１５はその後回収される。

以上のような取り外し方法によれば、プリント基板１４の表面や電子部品本体１７は高温の不活性液体３２の噴流に曝される。不活性液体３２は銅に対して不活性を示すことから、不活性液体３２と導電壁２２やランド２３との反応は確実に防止される。導電壁２２やランド２３の損傷は確実に回避される。プリント基板１４の損傷は回避される。しかも、プリント基板１４の表面は不活性液体３２に曝されることから、導電壁２２やランド２３からはんだ２４に熱エネルギーが伝達される。はんだ２４は効率的に加熱される。はんだ２４は比較的に短時間で溶融する。加えて、電子部品１５は自重で加熱槽３１内に落下することから、電子部品１５の取り外しの手間は省略される。

次に、本発明の第２実施形態に係る電子部品１５の取り外し方法を説明する。この取り外し方法では、図６に示されるように、プリント基板１４の裏面に高温の不活性液体３５を供給する供給ノズル３６の先端が配置される。不活性液体３５には前述の不活性液体３２と同一のフッ素系液体が用いられる。供給ノズル３６の先端に形成される開口３７はプリント基板１４の裏面に向かって開放される。開口３７周りで供給ノズル３６の先端には緩衝材３８が配置される。電子部品１５の裏側で供給ノズル３６の先端が緩衝材３８でプリント基板１４の裏面に受け止められると、供給ノズル３６内に端子ピン１８やランド２３、フィレット２５が配置される。

このとき、供給ノズル３６内の不活性液体３５では加熱槽３１内の不活性液体３２の圧力より大きい圧力が設定される。圧力の設定にあたって供給ノズル３６には圧力ポンプ（図示されず）が接続される。圧力ポンプの設定に基づき供給ノズル３６内で不活性液体３５は所望の圧力に設定される。その一方で、供給ノズル３６内には圧力センサ３９が配置される。圧力センサ３９で計測される圧力に基づき供給ノズル３６内で不活性液体３５の圧力は調整される。

供給ノズル３６に基づきプリント基板１４の裏面は不活性液体３５に曝される。供給ノズル３６内で端子ピン１８やランド２３、フィレット２５は不活性液体３５に曝される。前述の加熱槽３１に基づくはんだ２４の加熱に加えて、プリント基板１４の裏面で端子ピン１８やランド２３、フィレット２５は加熱される。端子ピン１８やランド２３、導電壁２２からはんだ２４に熱エネルギが伝達される。はんだ２４の温度がはんだ２４の融点を超えると、はんだ２４は溶融する。その結果、端子ピン１８とはんだ２４との接合力は弱まる。

前述と同様に、プリント基板１４の表面は鉛直方向に下向きに配置される。不活性液体３２の比重は電子部品本体１７の比重より小さく設定される。その結果、電子部品本体１７の自重に基づき電子部品本体１７は加熱槽３１内に落下する。しかも、供給ノズル３６内では加熱槽３１内に比べて高い圧力が設定されることから、供給ノズル３６の不活性液体３５はスルーホール２１を介して加熱槽３１内に流れ込もうとする。不活性液体３５は、プリント基板１４の表面から遠ざかる方向に電子部品１５に取り外し力を作用させる。不活性液体３５は電子部品本体１７の落下を促進する。こうしてプリント基板１４の表面から電子部品１５は取り外される。

電子部品１５の取り外し後、加熱槽３１および供給ノズル３６はプリント基板１４の表面および裏面に引き続き配置される。圧力の差に基づき供給ノズル３６からスルーホール２１を介して加熱槽３１内に不活性液体３５が流入し続ける。図７に示されるように、スルーホール２１内に残存するはんだ２４は完全に溶融していく。その結果、図８に示されるように、はんだ２４はスルーホール２１から加熱槽３１内に押し出される。こうしてスルーホール２１内ではんだ２４の残存は回避される。なお、はんだ２４の押し出しに基づきスルーホール２１内で不活性液体３５の流速が上昇する。したがって、流速の監視に基づきはんだ２４の押し出しが検出されることができる。

以上のような電子部品１５の取り外し方法によれば、加熱槽３１および供給ノズル３６に基づきプリント基板１４の表面および裏面から同時にはんだ２４が加熱される。加熱にあたって不活性液体３２、３５が用いられることから、不活性液体３２、３５と導電壁２２やランド２３との反応は確実に防止される。導電壁２２やランド２３の損傷は確実に回避される。プリント基板１４の損傷は回避される。しかも、プリント基板１４の表面および裏面からの効率的な加熱に基づきはんだ２４は短時間で溶融する。その結果、不活性液体３２、３５の温度は前述より低く設定されることができる。加えて、圧力の差に基づき供給ノズル３６から加熱槽３１に向かって不活性液体３５の流れが生成される。こうした流れは電子部品１５の落下の促進やはんだ２４の押し出しに用いられる。電子部品１５の取り外しの手間は省略される。スルーホール２１内にはんだ２４の残存は回避される。

図９に示されるように、前述の電子部品１５の取り外し方法では、電子部品本体１７に予め重り４１が取り付けられてもよい。重り４１は電子部品１５に取り外し力を作用させる。重り４１の働きで電子部品１５の落下は促進される。その他、図１０に示されるように、電子部品本体１７には予め引っ張り機構４２が取り付けられてもよい。引っ張り機構４２には例えばコイルばねが用いられればよい。引っ張り機構４２は鉛直方向に電子部品本体１７を引っ張る。引っ張り機構４２は電子部品１５に取り外し力を作用させる。電子部品１５の落下は促進される。その他、図１１に示されるように、プリント基板１４の裏面で端子ピン１８の先端には押し出し機構４３が押し当てられてもよい。押し出し機構４３は電子部品１５に取り外し力を作用させる。押し出し機構４３は加熱槽３１内に向かって電子部品１５を押し出す。電子部品１５の落下は促進される。なお、こうした取り外し力は前述の第１実施形態に係る電子部品１５の取り外し方法に適用されてもよい。

図１２に示されるように、前述の電子部品１５の取り外し方法では、電子部品１５の取り外し後、プリント基板１４の裏面には供給ノズル４５が配置されてもよい。供給ノズル４５内には加熱された高温の不活性液体４６が配置される。不活性液体４６には前述の不活性液体３２と同一のフッ素系液体が用いられる。供給ノズル４５の先端の開口４７は各スルーホール２１に個別に押し当てられる。供給ノズル４５内の不活性液体４６では加熱槽３１内の不活性液体３２の圧力よりも大きい圧力が設定される。圧力の設定にあたって圧力センサ４８が用いられる。その他、前述と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。

加熱槽３１の不活性液体３２および供給ノズル４５の不活性液体４６に基づきスルーホール２１内のはんだ２４は加熱される。スルーホール２１内ではんだ２４が溶融すると、圧力の差に基づき供給ノズル４５からスルーホール２１を介して加熱槽３１に不活性液体４６が流れ込もうとする。こうした不活性液体４６の流れに基づきスルーホール２１内に残存するはんだ２４は加熱槽３１内に押し出されていく。その結果、スルーホール２１内ではんだ２４の残存は防止される。

１４プリント基板、１５電子部品、１７電子部品本体、１８端子ピン、２１スルーホール、２４はんだ、３１加熱槽、３２不活性液体、３５不活性液体、３６供給ノズル。

Claims

プリント基板にはんだで接合される電子部品の取り外し方法であって、加熱槽内で加熱された不活性液体に、前記プリント基板の表面から裏面まで貫通するスルーホールに挿入されて前記はんだで接合される端子ピンを有する前記電子部品を浸漬させて前記電子部品を加熱し、前記電子部品から伝達される熱に基づき前記スルーホール内のはんだを溶融させる工程と、
前記電子部品の加熱時、前記プリント基板の裏面から供給ノズル内の不活性液体を前記スルーホールに供給する工程とを備え、
前記供給ノズル内の前記不活性液体の圧力は前記加熱槽内の前記不活性液体の圧力よりも大きい
ことを特徴とする電子部品取り外し方法。
請求項１に記載の電子部品取り外し方法において、前記電子部品の加熱時、前記端子ピンに接合される前記電子部品の電子部品本体は前記不活性液体に曝されることを特徴とする電子部品取り外し方法。
請求項２に記載の電子部品取り外し方法において、前記電子部品の加熱時、前記プリント基板の表面は前記不活性液体に曝されることを特徴とする電子部品取り外し方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品取り外し方法において、前記はんだの溶融時、前記電子部品には前記プリント基板の表面から遠ざかる方向に取り外し力が作用することを特徴とする電子部品取り外し方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子部品取り外し方法において、前記不活性液体はフッ素系液体であることを特徴とする電子部品取り外し方法。