电子部件可靠性验证方法、电子部件再利用系统以及电子部件与流程

1.本发明涉及再利用电子部件，特别涉及适于再利用的电子部件可靠性验证方法、电子部件再利用系统以及电子部件。


背景技术：

2.在制造电子部件并出货时，根据相当于使用该电子部件的产品的生命周期的标准使用年数，进行电子部件的可靠性评价。
3.例如，关于焊料接合在印刷基板上的电子部件的焊料接合可靠性，选定假设了基板的实际运转环境下的由jedec标准(jedec：joint electron device engineering councils联合电子器件工程委员会)、jis标准(jis：japananese industrial standards日本工业标准)、mil标准(mil：united states military standard美国军事标准)等标准决定的加速试验来实施评价。
4.关于该电子部件的可靠性评价，专利文献1公开了“一种复合环境试验方法，其对电子部件安装基板的焊料接合部的龟裂进行可靠性评价，其特征为包含以下步骤：对上述电子部件安装基板实施温度循环试验直至在焊料接合部产生初期龟裂的步骤；以及对进行了上述温度循环试验的电子部件安装基板实施振动试验的步骤。
5.电子部件搭载在很多的设备中来使用，例如升降机与建筑物一起运转近几十年，因此对升降机应用定期的修复和维护。此时，用于控制升降机的基板也被更新，安装在基板上的电子部件被更换。由于升降机的维护会持续很长时间，所以为了防备电子部件停产从而将来没有替代品的风险，长期储备电子部件。
6.作为这样要长期储备的电子部件，例如有应用于微型计算机的表面安装型ic(qfp(quad flat package四面扁平封装))部件。并且，在储备物用尽的情况下，需要从回收基板再利用电子部件。
7.为了将上述拆卸的部件搭载在新的基板上，需要包括拆卸的过程以及搭载了再利用的部件后的运转在内来确认部件的可靠性。但是，由这些jedec标准、jis标准、mil标准等标准决定的加速试验构成的可靠性评价基准是用于电子部件仅使用一次的基准，不以再利用过程为对象。
8.专利文献1：日本特开2009-300142号公报


技术实现要素：

9.根据以上内容，本发明的目的在于，提供一种电子部件可靠性验证方法、电子部件再利用系统以及电子部件，其能够实现对于工业用途可再利用的电子部件的制造方法。
10.根据以上内容，在本发明中，一种可靠性验证方法，将电子部件安装在第一控制基板上使用，在市场运转后将电子部件从第一控制基板上拆卸，并安装在第二控制基板上再利用，并且在将电子部件安装到第一控制基板之前的阶段，至少保证直到再利用为止的期
间的性能，其特征为，关于安装到控制基板的电子部件，定义再利用的电子部件的负荷，对再利用的电子部件的负荷进行量化，并执行用于确认与刚生产后的初始物的电子部件所具有的性能为同等性能的试验。
11.另外，在本发明中，一种电子部件再利用系统，其特征为：将电子部件安装在第一控制基板上使用，在市场运转后将电子部件从第一控制基板上拆卸，并安装在第二控制基板上再利用，并且在将电子部件安装到第一控制基板之前的阶段，执行了用于至少保证直到再利用为止的期间的性能的可靠性验证方法。
12.另外，在本发明中，一种电子部件，其特征为：通过电子部件表面的刻印能够直接或间接地确认是能够将市场运转后的电子部件从第一控制基板上拆卸并安装在第二控制基板上来再利用的产品。
13.本发明能够提供一种能够实现对于工业用途可再利用的电子部件的制造方法的电子部件可靠性验证方法、电子部件再利用系统以及电子部件。
附图说明
14.图1是表示电子部件制造后的各种工序的时间序列的概念图。
15.图2表示在电子部件制造后的验证阶段toa执行的电子部件可靠性验证内容的例子。
16.图3是qfp部件已安装在印刷基板的电极的截面示意图。
17.图4是将qfp部件从印刷基板拆卸后的电极的截面示意图。
18.图5测定了将qfp部件从印刷基板拆卸后的电极的焊料高度。
19.图6是将qfp部件从印刷基板拆卸时的温度曲线。
20.图7表示能够从电子部件直接掌握是已验证了再利用的产品的例子。
21.图8表示能够从电子部件间接地掌握是已验证了再利用的产品的例子。
具体实施方式
22.以下，对本发明的实施例进行说明。另外，在实施例1中对于电子部件再利用系统进行说明，在实施例2中对电子部件可靠性验证方法进行说明，在实施例3中对已验证了再利用的电子部件进行说明。
23.[实施例1]
[0024]
在实施例1中，对电子部件再利用系统进行说明。图1表示电子部件制造后的各种工序的时间序列。在图1的上段表示了本发明的作为各种工序的时间序列的电子部件再利用系统，在图1的下段表示了不进行再利用的现有的作为各种工序的时间序列的电子部件使用系统。
[0025]
根据该图的下段，在现有的工序中，在半导体电子部件(以下仅称为电子部件)9的制造/验证工序t0后的工序t1中开始将电子部件提供使用，在工序t3中将电子部件9组装到控制基板4(印刷基板)来出货，在之后的运转工序t10中通常进行5至7年左右的市场运转，然后根据产品寿命等进行废弃处理。
[0026]
与此相对，在图1的上段所示的本发明的电子部件再利用系统中，在半导体电子部件9的制造/验证工序t0a中，应用本发明的实施例2所示的电子部件可靠性验证方法。在实
施例2的电子部件可靠性验证方法中，预先进行了验证来用于保证能够承受例如包括再利用在内的40年的利用。
[0027]
在此的验证内容例如是验证制造后的电子部件9例如40年长期使用所需的电子部件的可靠性。在此的电子部件9具有焊料接合在基板上的端子，用金属线将半导体芯片的电极侧的接合部与和部件外部配线连接的电极接合。在该电子部件中，拉伸该金属线的中间部，正确测定强度，由此能够测定金属线的强度。另外，在部件的初期执行模拟了以下情况的实验：搭载在初始基板的加热、第一次的市场的运转、从市场回收的基板拆卸部件时的加热、再利用时的安装加热、以及第2次的市场的运转。
[0028]
在图1的电子部件再利用系统中，直到之后的运转工序t10为止的流程与当前工序相同，但是例如在20年的市场运转工序t10(电子部件的提供使用期间)之后，迎来控制基板4的维护时期t2。此时，要经过回收市场运转的控制基板4，从该控制基板4拆卸正常运转的电子部件9，并搭载在新的控制基板4上来进行安装的过程，即进行所谓的再利用。
[0029]
在该维护t2后的再利用再生工序t5中，将电子部件9从控制基板4拆卸(行程t6)，并去除或补充焊料(行程t7)，再组装后出货(行程t8)，由此再生为能够再利用的电子部件9，再次投入到之后的20年的市场运转。另外，如果将最初的20年的运转期间作为一次利用期间t10，则能够将再利用再生后的运转期间称为二次利用期间t20(再利用期间)。
[0030]
如此，根据本发明的电子部件再利用系统，在电子部件制造后的验证阶段toa中不仅在一次利用期间t10，还在再利用再生工序t5以及二次利用期间t20(再利用期间)，执行考虑了电子部件可能受到的负荷的验证试验。由此，在转移到再利用时无需进行特别的验证而能够再利用。
[0031]
[实施例2]
[0032]
在实施例2中，对电子部件制造后的验证阶段toa中的电子部件可靠性验证方法进行说明。
[0033]
一般而言，长期使用的电子部件9会老化，在本发明中，在电子部件制造后的验证阶段toa中，对其负荷进行量化，针对使用环境估计电子部件9初始具有的寿命，由此确保对于工业用途可再利用的电子部件9的可靠性，以便能够保证再利用后的部件性能。
[0034]
图2表示在电子部件制造后的验证阶段toa中执行的电子部件可靠性验证内容的例子。在该例子中，着眼于再利用的电子部件9的过程d11、应该确认的故障模式d12和试验方法d13来进行了表示。
[0035]
首先，在对再利用的电子部件9的过程d11进行观察时，该电子部件9被安装到控制基板4，之后为了再利用而被拆卸，直到再次安装为止进行了总共5次加热。因此，在关于这一点应该确认的故障模式d12中着眼于耐热，在试验方法d13中设为预先执行加热处理试验a。
[0036]
另外，对于再利用的电子部件9的过程d11，从进行40年的长期运转的观点来看，在关于这一点应该确认的故障模式d12中着眼于损坏和耐湿，在试验方法d13中设为预先执行高温高湿加压试验b。另外，对于该观点，在关于这一点应该确认的故障模式d12中着眼于由膨胀/收缩引起的损坏，在试验方法d13中设为预先执行温度循环试验c。
[0037]
在电子部件制造后的验证阶段toa中执行的电子部件可靠性验证内容例如是上述那样的内容，例如在40年的使用期间内，有关一次利用期间t10中的负荷的验证迄今为止已
执行，是已知的，因此只要将未阐明的再利用再生工序t5中的负荷阐明即可。关于二次利用期间t20(再利用期间)中的负荷，能够认为与一次利用期间t10相同。因此，在以下的阐明处理中，对新的电子部件和拆卸的电子部件的性能进行验证。
[0038]
在此，作为电子部件9对表面安装型ic(qfp部件)实施试验，对其结果进行评价，关于qfp，在此使用的表面安装型电子部件9为100针，0.65mm间距的产品9a和240针，0.5mm间距的产品9b，关于bga为479针，1.27mm间距的产品9c。
[0039]
图3是qfp部件已安装在印刷基板的电极的剖面示意图，图4是将qfp部件从印刷基板拆卸后的电极的剖面示意图。在这些图中，11表示电极，12表示跟部，13表示趾部，17表示剩余焊料，18表示焊料高度。在此，在图3的结构中，要从控制基板4拆卸电子部件9(9a、9b、9c)，作成图4的状态来进行用于再利用的作业(再加工)。
[0040]
关于这些电子部件9a、9b、9c，针对一次利用期间t10中的负荷的验证在以往已实施并以数值的方式掌握，因此，在此对从控制基板4拆卸时的负荷进行验证。在此时的再加工中，使用来自回收的控制基板的获取物，在ic的寿命验证中使用所保管的未使用的新部件进行了评价。另外，通过以下的方法验证了再利用过程制定及ic寿命对于再利用是否足够的判断。
[0041]
首先，说明来自回收的控制基板的主要ic的qfp、bga的再加工过程。通用过程是首先通过烘烤使回收的基板在现场吸收的水分干燥，对希望的部件进行加热吸附来进行拆卸的过程。之后，去除在拆卸的部件的电极上残留的焊料，通过各个方法再生电极。
[0042]
表示再加工过程的概要。首先，回收基板的烘烤条件为125℃，24h。吸湿试验方法的条件使用msl等级1(85/85％，196h)。在该气氛中放置基板后，立即进行部件拆卸加热。
[0043]
关于qfp、bga部件拆卸，通过再加工装置，在基板下方加热100℃的条件下，一边以表示上方加热器的曲线吹送n2一边实施部件拆卸。部件拆卸是氮浓度为99.99％。关于其他一般的拆卸装置的部件周边气氛，即使吹送n2也与大气中相同。
[0044]
对于残留在部件拆卸后的电极背面的焊料的高度的测定方法，以平台表面为基准面，用数字显微镜测定到端子的距离a以及剩余焊料高度b。剩余焊料高度定义为a﹣b的值。
[0045]
图5测定了将qfp部件从印刷基板拆卸后的电极的焊料高度，例如，如横轴所示的每个针编号的焊料高度所示那样，确认约为20μm以下。
[0046]
bga电极的再生和重新植球方法如下那样。在拆卸bga后，用含有清洗液的无尘擦拭纸或棉棒擦拭助焊剂残渣。在去除清洁之后涂布助焊剂。与qfp同样地，通过吸锡带/烙铁(在为sn3ag0.5cu时为350℃)将焊料高度的偏差熔融后去除。然后，用含有清洗液的棉等去除助焊剂残渣。
[0047]
与运转劣化相当的可靠性试验方法如下所述。将qfp、bga部件最初搭载在电路基板4，之后对运转的期间进行模拟的破坏试验条件设为pct试验为121℃，湿度100％rh，2个大气压，192小时。对相同的部件进行再加工，第二次作为再利用部件再次搭载在基板后的可靠性试验条件设为﹣20度30分钟，室温15分钟，80℃30分钟，室温15分钟的400次循环。这相当于运转5年。
[0048]
如下那样进行了qfp的树脂开封和au线拉伸试验。关于模制树脂的开封，用少量的发烟硝酸或药剂去除模制树脂。在开封后的封装内部，测定将芯片电极与引线框电极连接的au线的拉伸强度。
[0049]
qfp的再加工过程如下那样。图6是将qfp部件从印刷基板拆卸时的温度曲线，是qfp再加工时的部件上方(图6右侧)和焊料附近(图6左侧)的基板温度的测定场所以及测定结果曲线。相对于设定温度tmax为240℃，焊料接合部与部件表面为10度以内。进行了qfp的再加工温度曲线优化。其结果是，拆卸的qfp电极的剩余焊料高度在qfp100针中为60μm，在qfp240针中为5μm。这些确认了无需去除水平。
[0050]
qfp的树脂开封和au线拉试验方法如下那样。关于模制树脂的开封，用少量的发烟硝酸或药剂去除了模制树脂。对在开封的封装内部将芯片电极与引线框电极连接的au线的拉伸强度进行测定而得到的qfp树脂开封以及au线拉伸试验结果如下那样。将从回收基板拆卸的qfp以及进行了加热试验(235℃加热5次)/pct破坏试验(192h)/可靠性试验(400次循环)后的qfp进行树脂开封。
[0051]
初始物的开封状态如图3、图4所例示的那样，作为观察ic表面的结果未发现腐蚀、损坏等。作为测定au线的拉伸强度而得到的结果，关于初始物、一连串的可靠性试验物、进行了15年实际运转的回收物，分别在qfp100针、qfp240针的情况下，qfp100针封装的au线拉伸强度分别为9.6gf、9.72gf、9.96gf，在试验后没有发现差异。可知qfp100针封装在市场上没有劣化。
[0052]
另一方面，qfp240针封装的au线拉伸强度的平均值初期为5.6gf，但在试验后为2.1gf，市场回收物为2.4gf。这些强度相当于φ25μm au线的mil标准，结果没有问题。
[0053]
关于对市场运转进行模拟的试验，例如可以实施假设在海边附近的场所进行运转的盐害试验。在该情况下，例如可以实施在符合jis标准的盐水喷雾试验jis 60068-2-52的条件下，将15～35℃5wt％氯化钠溶液的盐水喷雾、在40℃93％rh湿气中放置的1循环(7天)、以及在标准大气中放置1次重复5次而实施的28天的试验。另外，关于对市场运转进行模拟的试验，也可以进行相应的气体腐蚀试验。
[0054]
基于以上的再加工中的考察结果，具体决定在电子部件制造后的验证阶段toa中执行的电子部件可靠性验证内容(例如加热处理试验a、高温高湿加压试验b、温度循环试验c)，在出货前执行。
[0055]
总之，上述的可靠性验证方法针对安装在控制基板的电子部件，定义再利用的电子部件的负荷，对再利用的电子部件的负荷进行量化，确认了与刚生产后的初始物的电子部件所具有的性能为同等性能。
[0056]
[实施例3]
[0057]
在实施例3中，对已验证了再利用的电子部件进行说明。能够从电子部件直接或间接地掌握是已验证了再利用的产品。
[0058]
例如，作为直接掌握的手段，如图7所示，在电子部件9的表面上明示为符合标准产品。在jedec标准、jis标准、mil标准等标准中，决定了再利用产品的基准，通过使用标准编号等在电子部件表面上刻印是符合该基准的符合标准产品，由此能够确认是可再利用的电子部件。或者，也可以是直接刻印是可再利用的部件。
[0059]
另外，作为间接掌握的手段，如图8所示，在电子部件9的表面上刻印有该产品的型号，若在个人计算机pc上输入型号，则能够确认该电子部件的标准，由此确认为符合标准产品。
[0060]
附图标记的说明
[0061]
t1：半导体电子部件使用开始工序
[0062]
t2：维护中控制基板回收工序
[0063]
t3：组装/出货工序
[0064]
4:控制基板
[0065]
t5：再利用再生工序
[0066]
t6：拆卸工序
[0067]
t7：焊料去除/补充工序
[0068]
t8：再组装/出货工序
[0069]
9:电子部件
[0070]
11:电极
[0071]
12:跟部
[0072]
13:趾部
[0073]
14:基板
[0074]
16:加热拆卸
[0075]
17:剩余焊料
[0076]
18:焊料高度。

技术特征：
1.一种可靠性验证方法，将电子部件安装在第一控制基板上使用，在市场运转后将所述电子部件从所述第一控制基板上拆卸，并安装在第二控制基板上再利用，并且在将所述电子部件安装到所述第一控制基板之前的阶段，至少保证直到所述再利用为止的期间的性能，其特征在于，关于安装到控制基板的所述电子部件，定义再利用的所述电子部件的负荷，对再利用的所述电子部件的负荷进行量化，并执行用于确认与刚生产后的初始物的所述电子部件所具有的性能为同等性能的试验。2.根据权利要求1所述的可靠性验证方法，其特征在于，所述试验包含焊料接合用的多次加热以及一次市场运转期间和二次市场运转期间中的吸湿和热膨胀收缩这2种试验。3.根据权利要求1或2所述的可靠性验证方法，其特征在于，测定所述电子部件内部的引线接合强度，根据其强度劣化程度来决定等级。4.一种电子部件再利用系统，其特征在于，将电子部件安装在第一控制基板上使用，在市场运转后将所述电子部件从所述第一控制基板上拆卸，并安装在第二控制基板上再利用，并且在将所述电子部件安装到所述第一控制基板之前的阶段，执行了用于至少保证直到所述再利用为止的期间的性能的可靠性验证方法。5.一种电子部件，其特征在于，通过电子部件表面的刻印能够直接或间接地确认是能够将市场运转后的所述电子部件从第一控制基板上拆卸并安装在第二控制基板上来再利用的产品。

技术总结
本发明的目的在于提供一种电子部件可靠性验证方法、电子部件再利用系统以及电子部件，其能够实现对于工业用途可再利用的电子部件的制造方法。可靠性验证方法将电子部件安装在第一控制基板上使用，在市场运转后将电子部件从第一控制基板上拆卸，并安装在第二控制基板上再利用，并且在将电子部件安装到第一控制基板之前的阶段，至少保证直到再利用为止的期间的性能，关于安装到控制基板的电子部件，定义再利用的所述电子部件的负荷，对再利用的电子部件的负荷进行量化，并执行用于确认与刚生产后的初始物的电子部件所具有的性能为同等性能的试验。性能的试验。性能的试验。


技术研发人员：依田智子 关野崇 根本隆敏 佐柄道昭 中本敏夫
受保护的技术使用者：株式会社日立大厦系统
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/7/31