JP2011216503A - Soldering method, method for manufacturing mounting substrate and soldering apparatus - Google Patents

Soldering method, method for manufacturing mounting substrate and soldering apparatus Download PDF

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裕 近藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soldering method capable of properly melting solder for connecting an electronic component to a substrate.SOLUTION: Solder balls 101 of a BGA 100 and lands 103 imparted with solder on the substrate 107 are irradiated with a laser beam via a mirror unit 351 between them in a state that the solder balls 101 and the lands 103 are separated. The solder is melted by laser irradiation, then, the mirror unit 351 is pulled out and the BGA 100 is lowered to a position of the substrate 107 by a suction nozzle 353 to solder the BGA 100 to the substrate 107.

Description

この発明ははんだ付け方法、実装基板の生産方法、およびはんだ付け装置に関し、特に、電子部品と基板とを接続するためのはんだを溶解させるはんだ付け方法、実装基板の生産方法、およびはんだ付け装置に関する。   The present invention relates to a soldering method, a mounting board production method, and a soldering apparatus, and more particularly to a soldering method for melting solder for connecting an electronic component and a board, a mounting board production method, and a soldering apparatus. .

プリント基板に実装される電子部品には、部品下部にはんだ付け接合部があるもの(裏面接合電子部品)がある。これらは、部品形態でBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、LGA(Land Grid Array)、WL−CSP(Wafer Level Chip Size Package)、POP(Package on Package)、LCC(Lead less Chip Carrier)等と呼ばれている。   Some electronic components mounted on a printed circuit board have a solder joint at the bottom of the component (back-bonded electronic component). These are BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), LGA (Land Grid Array), WL-CSP (Wafer Level Chip Size Package), POP (Package on PackageL), LC. Carrier) and the like.

従来、このような裏面接合電子部品は、他の表面実装部品と同様に以下の工程ではんだ付けされている。   Conventionally, such back junction electronic components are soldered in the following steps in the same manner as other surface mount components.

・プリント基板へのはんだペーストの印刷工程(またはディスペンス工程)   ・ Printing process of solder paste on printed circuit board (or dispensing process)

・プリント基板への部品実装工程   ・ Component mounting process on printed circuit board

・リフロー炉によるはんだ付け工程   ・ Soldering process by reflow furnace

このように、プリント基板への電子部品のはんだ付けは、リフロー炉で一括して行なうことが多い。また、環境への懸念から、今日では含鉛はんだの代替品として、鉛を含まない鉛フリーはんだを採用する必要が高まっている。鉛フリーはんだの溶融温度は、含鉛はんだの溶融温度よりも高いため、リフロー炉の温度は240℃程度に上げなければならない。多くの電子部品の耐熱温度は250℃であり、リフロー炉の温度設定のマージンは10℃程度と狭くなっている。   As described above, the soldering of the electronic components to the printed circuit board is often performed at once in a reflow furnace. In addition, due to environmental concerns, it is now necessary to adopt lead-free solder that does not contain lead as a substitute for lead-containing solder. Since the melting temperature of lead-free solder is higher than the melting temperature of lead-containing solder, the temperature of the reflow furnace must be raised to about 240 ° C. The heat-resistant temperature of many electronic components is 250 ° C., and the temperature setting margin of the reflow furnace is as narrow as about 10 ° C.

一方、炉内には温度分布があるため、炉内を理想通りの温度設定にすることは難しい。このため、温度に耐えられずに不良品となる部品が増えている。   On the other hand, since there is a temperature distribution in the furnace, it is difficult to set the temperature inside the furnace as ideal. For this reason, the number of parts that cannot withstand the temperature and become defective products is increasing.

そのような理由から、昨今、電子部品へ熱負荷を掛けずに、接合部だけを加熱してはんだ付けを行なう、レーザによる局部加熱はんだ付けへの期待が高まっている。   For these reasons, recently, there is an increasing expectation for local heating soldering using a laser in which only a joint is heated and soldered without applying a thermal load to an electronic component.

実装部品を光エネルギー照射によって接合する方法について、以下の特許文献1に示される技術がある。   As a method of joining mounted components by light energy irradiation, there is a technique disclosed in Patent Document 1 below.

特許文献1は、弱耐熱性を有する電子部品と耐熱性を有する電子部品とを基板に電気的に接続する電子部品接続方法であって、耐熱部品のみを基板に装着してリフロー炉において加熱することで、耐熱部品を基板上に一括はんだ付けする技術を開示する。その後、弱耐熱部品の接続箇所上に弱耐熱部品を装着し、局部加熱を行なうことではんだを再溶融させて弱耐熱部品のはんだ付けが行なわれる。
特公平7−70824号公報
Patent Document 1 is an electronic component connection method in which an electronic component having weak heat resistance and an electronic component having heat resistance are electrically connected to a substrate, and only the heat resistant component is mounted on the substrate and heated in a reflow furnace. Thus, a technique for soldering heat-resistant parts on a substrate at once is disclosed. Thereafter, the weak heat-resistant component is mounted on the connection portion of the weak heat-resistant component, and the solder is remelted by performing local heating, and the weak heat-resistant component is soldered.
Japanese Examined Patent Publication No. 7-70824

しかしながら特許文献1の技術では、基板との間でほとんど接合部が隠れてしまう裏面接合部品などの接合が難しいという問題点がある。   However, the technique of Patent Document 1 has a problem in that it is difficult to join a back-joint component or the like in which the joint is almost hidden from the substrate.

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、電子部品と基板とを接続するためのはんだを適切に溶解させることができるはんだ付け方法、実装基板の生産方法、およびはんだ付け装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such problems, and a soldering method capable of appropriately dissolving solder for connecting an electronic component and a substrate, a method for producing a mounting substrate, and solder The object is to provide an attaching device.

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、電子部品と基板とを接続するためのはんだ付け方法において、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所の少なくとも一方には、はんだが付与されている。はんだ付け方法は、電子部品と基板とを離した状態で、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所に、光照射を行なう光照射工程と、光照射工程によりはんだを溶解させた後に、電子部品と基板との間の距離を短くすることで、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所をはんだによりはんだ付けする工程とを備える。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, in a soldering method for connecting an electronic component and a substrate, at least one of a connection location of the electronic component to the substrate and a connection location of the substrate to the electronic component A solder is applied to the surface. In the soldering method, the electronic component and the substrate are separated from each other, the light irradiation process for irradiating light to the connection part of the electronic component to the substrate and the connection part of the substrate to the electronic component, and soldering by the light irradiation process. And the step of soldering the connection portion of the electronic component to the substrate and the connection portion of the substrate to the electronic component with solder by shortening the distance between the electronic component and the substrate.

この発明によると、電子部品と基板とを離した状態で、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所に、光照射が行なわれる。光照射によりはんだを溶解させた後に、電子部品と基板との間の距離を短くすることで、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所がはんだ付けされる。電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所に、光照射が行なわれることで、はんだの温度を望ましい温度とすることができる。また、電子部品と基板とを離した状態で光照射を行なうことで、電子部品の基板への接続箇所および基板の電子部品への接続箇所に光を当てやすくすることができる。なお、本発明における「はんだ」の語は、鉛とスズを主成分としたはんだ(いわゆる含鉛はんだ)、銀入りはんだ、金系はんだ、および、スズ・銀・銅やスズ・ビスマスなどを主成分とした鉛フリーはんだなどの概念を総合的に含むものとして使用される。さらに「はんだ」の語は、酸化を防ぎ接合を容易にするためのフラックスなどの添加剤を含むはんだの概念を含むものとして使用される。さらに「はんだ」の語は、はんだペーストやはんだクリームの概念を含むものとして使用される。   According to this invention, in a state where the electronic component and the substrate are separated from each other, light irradiation is performed on the connection portion of the electronic component to the substrate and the connection portion of the substrate to the electronic component. After the solder is melted by light irradiation, the distance between the electronic component and the substrate is shortened, whereby the connection location of the electronic component to the substrate and the connection location of the substrate to the electronic component are soldered. By irradiating light to the connection part of the electronic component to the substrate and the connection part of the substrate to the electronic component, the solder temperature can be set to a desired temperature. Further, by performing light irradiation in a state where the electronic component and the substrate are separated from each other, light can be easily applied to the connection portion of the electronic component to the substrate and the connection portion of the substrate to the electronic component. In the present invention, the term “solder” is mainly used for solders mainly composed of lead and tin (so-called lead-containing solder), silver-containing solder, gold-based solder, tin / silver / copper, tin / bismuth, and the like. Used comprehensively including the concept of lead-free solder as a component. In addition, the term “solder” is used to include the concept of solder that includes additives such as flux to prevent oxidation and facilitate bonding. Furthermore, the term “solder” is used to include the concept of solder paste or solder cream.

好ましくは電子部品は、基板に装着された時に、基板への接続箇所がほぼ隠れてしまう裏面接合部品である。   Preferably, the electronic component is a back surface bonded component in which the connection portion to the substrate is substantially hidden when mounted on the substrate.

このような、基板に装着された時に、基板への接続箇所がほぼ隠れてしまう裏面接合部品に対して、本発明を良好に適用することができる。すなわち、電子部品と基板とを離した状態で光照射を行なうことができるため、基板に装着された時にほぼ隠れてしまう基板への接続箇所に光を良好に当てることができる。   The present invention can be satisfactorily applied to such a back-surface bonded component in which the connection portion to the substrate is substantially hidden when mounted on the substrate. That is, since the light irradiation can be performed in a state where the electronic component and the substrate are separated from each other, light can be favorably applied to a connection portion to the substrate that is substantially hidden when mounted on the substrate.

好ましくは電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所の両方にはフラックスが付与されている。   Preferably, flux is applied to both the connection part of the electronic component to the substrate and the connection part of the substrate to the electronic component.

このようにフラックスとはんだとを用いてはんだ付けを行なうことで、はんだ付けをより良好に行なうことができる。   Thus, soldering can be performed more favorably by performing soldering using flux and solder.

好ましくははんだ付けする工程は、搬送部材により電子部品を基板の接合位置の上に位置させ、電子部品と基板との間の距離を所定の距離とした後、搬送部材から電子部品を離し、その後搬送部材を電子部品から遠ざける。   Preferably, in the soldering step, the electronic component is positioned above the bonding position of the substrate by the conveying member, the distance between the electronic component and the substrate is set to a predetermined distance, and then the electronic component is separated from the conveying member. Move the conveying member away from the electronic component.

このように電子部品と基板との間の距離を所定の距離とした後、搬送部材から電子部品を離し、その後搬送部材を電子部品から遠ざけることで、電子部品のセルフアライメント性を妨げることがなくなるため、電子部品の位置決めを良好に行なうことができる。   In this way, after the distance between the electronic component and the substrate is set to a predetermined distance, the electronic component is separated from the conveying member, and then the conveying member is moved away from the electronic component, so that self-alignment of the electronic component is not hindered. Therefore, the electronic component can be positioned satisfactorily.

好ましくははんだ付け方法は、光照射工程で照射される光と同軸のカメラにより、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所の位置合わせを行なう。   Preferably, in the soldering method, the connection position of the electronic component to the substrate and the connection position of the substrate to the electronic component are aligned by a camera coaxial with the light irradiated in the light irradiation step.

このように光照射工程で照射される光と同軸のカメラにより、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所の位置合わせを行なうことで、光の照射位置を確認することと、接続箇所の位置合わせとを良好に行なうことができる。   In this way, the position where the electronic component is connected to the substrate and the position where the electronic component is connected to the electronic component are aligned by the camera coaxial with the light irradiated in the light irradiation step, thereby confirming the light irradiation position. And positioning of the connection points can be performed satisfactorily.

好ましくは光照射工程で光照射を行なう時、電子部品は、基板の接合位置の垂直上方に水平に保持される。   Preferably, when the light irradiation is performed in the light irradiation step, the electronic component is held horizontally vertically above the bonding position of the substrates.

このように光照射工程で光照射を行なう時に、電子部品を、基板の接合位置の垂直上方に水平に保持することで、その後の電子部品と基板とを近づけてはんだ付けを行なう工程をスムーズに実施することが可能となる。また、はんだ溶解後に電子部品を横に動かす必要がないため、はんだが流れたり落ちたりすることが防止される。   In this way, when performing light irradiation in the light irradiation step, the electronic component is held horizontally vertically above the bonding position of the substrate, so that the subsequent electronic component and substrate can be brought close to each other and soldered smoothly. It becomes possible to carry out. Moreover, since it is not necessary to move the electronic component sideways after the solder is melted, the solder is prevented from flowing or dropping.

好ましくは光照射の光源は、半導体レーザ、キセノンランプ、または赤外線ランプである。   Preferably, the light source for light irradiation is a semiconductor laser, a xenon lamp, or an infrared lamp.

このような光源を用いることで、はんだを良好に溶解することができる。   By using such a light source, the solder can be dissolved well.

好ましくは電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所は、それぞれ複数あり、はんだは、はんだバンプとして複数の個所に設けられており、光照射工程は、ガルバノミラーにより電子部品の複数の接続箇所、および基板の複数の接続箇所を照射する。   Preferably, there are a plurality of locations where the electronic component is connected to the substrate and a location where the substrate is connected to the electronic component, and the solder is provided at a plurality of locations as solder bumps. The light irradiation process is performed by a galvanometer mirror. Irradiate a plurality of connection points of the component and a plurality of connection points of the substrate.

このようにガルバノミラーにより電子部品の複数の接続箇所、および基板の複数の接続箇所を照射することで、効率的にはんだを溶解することが可能となる。   Thus, by irradiating a plurality of connection parts of the electronic component and a plurality of connection parts of the substrate with the galvanometer mirror, it becomes possible to efficiently dissolve the solder.

好ましくは光照射工程は、1本または2本のビームにより照射を行なう。   Preferably, in the light irradiation step, irradiation is performed with one or two beams.

このように単数または複数のビームで光の照射を行なうことで、効率的に、精度よくはんだを溶解することが可能となる。   Thus, by performing light irradiation with a single beam or a plurality of beams, it becomes possible to efficiently and accurately melt the solder.

好ましくははんだ付け方法は、光照射工程において、光を照射する位置の温度を測定する工程をさらに備え、はんだ付けする工程は、温度を測定する工程による測定温度がはんだの溶融温度となったことを検知した後にはんだ付けを行なう。   Preferably, the soldering method further includes a step of measuring a temperature at a position where the light is irradiated in the light irradiation step, and the soldering step has a temperature measured by the step of measuring the temperature being a melting temperature of the solder. After detecting this, soldering is performed.

このように光を照射する位置の温度を測定することで、はんだの温度を適切に保った状態ではんだ付けを行なうことができる。   By measuring the temperature at the position where light is irradiated in this way, soldering can be performed while keeping the temperature of the solder appropriately.

好ましくははんだ付け方法は、はんだ付けの前に、電子部品および基板の少なくとも一方を加熱する。   Preferably, the soldering method heats at least one of the electronic component and the substrate before soldering.

このようにはんだ付けの前に、電子部品および基板の少なくとも一方を加熱することで、はんだ付けの前にはんだの温度が低下してはんだ付けの不良が生じることを防ぐことができる。   As described above, by heating at least one of the electronic component and the substrate before soldering, it is possible to prevent the soldering temperature from being lowered before soldering to cause defective soldering.

この発明の他の局面に従うと実装基板の生産方法は、上記のいずれかに記載のはんだ付け方法により、電子部品が実装された基板を生産する。   When the other aspect of this invention is followed, the production method of a mounting board will produce the board | substrate with which the electronic component was mounted by the soldering method in any one of said.

これによると、電子部品と基板とを離した状態で光照射を行なうことで、電子部品の基板への接続箇所および基板の電子部品への接続箇所に光を当てやすくすることができるため、実装基板の生産を好適に行なうことができるという効果がある。   According to this, by performing light irradiation in a state where the electronic component and the substrate are separated from each other, it is possible to easily apply light to the connection portion of the electronic component to the substrate and the connection portion of the substrate to the electronic component. There is an effect that the production of the substrate can be suitably performed.

この発明のさらに他の局面に従うと、電子部品と基板とを接続するためのはんだ付け装置において、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所の少なくとも一方には、はんだが付与されている。はんだ付け装置は、電子部品と基板とを離した状態で、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所に、光照射を行なう光照射機構と、光照射によりはんだを溶解させた後に、電子部品と基板との間の距離を短くすることで、電子部品の基板への接続箇所、および基板の電子部品への接続箇所をはんだによりはんだ付けする機構とを備える。   According to still another aspect of the present invention, in a soldering apparatus for connecting an electronic component and a substrate, at least one of a connection portion of the electronic component to the substrate and a connection portion of the substrate to the electronic component is soldered. Is granted. The soldering apparatus is a state in which the electronic component and the substrate are separated from each other, the light irradiation mechanism for irradiating light to the connection portion of the electronic component to the substrate and the connection portion of the substrate to the electronic component, and solder by light irradiation. After melting, the distance between the electronic component and the substrate is shortened to provide a mechanism for soldering the connection portion of the electronic component to the substrate and the connection portion of the substrate to the electronic component with solder.

この発明によると、電子部品と基板とを離した状態で光照射を行なうことで、電子部品の基板への接続箇所および基板の電子部品への接続箇所に光を当てやすくすることができるため、はんだ付けを好適に行なう装置を提供できるという効果がある。   According to this invention, by performing light irradiation in a state where the electronic component and the substrate are separated from each other, it is possible to easily apply light to the connection portion of the electronic component to the substrate and the connection portion of the substrate to the electronic component. There exists an effect that the apparatus which performs soldering suitably can be provided.

[第1の実施の形態]   [First Embodiment]

図1は、本発明の第1の実施の形態におけるはんだ付け装置の構成を示す平面図である。   FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the soldering apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図を参照してはんだ付け装置は、電子部品が載置された基板107を基台上に載せた状態で、位置107’で示される位置に運搬する基板運搬装置251と、基台上方のXY平面に沿って移動可能なレーザヘッド200とを備える。以下においては、BGAを基板にはんだ付けする方法について説明する。   Referring to the figure, the soldering apparatus includes a board transport apparatus 251 that transports the board 107 on which electronic components are placed on the base to a position indicated by a position 107 ', and an XY above the base. And a laser head 200 movable along a plane. In the following, a method for soldering BGA to a substrate will be described.

はんだ付け装置は、レーザヘッド200をX方向、Y方向、およびR(回転)方向に移動させる駆動装置271を備える。またはんだ付け装置は、基板107に実装するBGAをストックするトレイ273と、部品吸着ノズルに吸着されたBGAの傾きや位置を撮影する、位置修正用カメラユニット275と、BGAの基板への接続箇所にフラックスを塗布するフラックス塗布ユニット277とを備えている。   The soldering apparatus includes a driving device 271 that moves the laser head 200 in the X direction, the Y direction, and the R (rotation) direction. Further, the soldering apparatus includes a tray 273 for stocking BGA to be mounted on the board 107, a position correcting camera unit 275 for photographing the inclination and position of the BGA sucked by the component sucking nozzle, and a connection position of the BGA to the board. And a flux application unit 277 for applying a flux.

レーザヘッド200は、レーザビームを射出するレーザ光源や、射出したレーザビームを反射するガルバノミラーや、レーザビームをBGAの基板への接合面および基板のBGAへの接合面に導くミラーなどを備える。   The laser head 200 includes a laser light source that emits a laser beam, a galvano mirror that reflects the emitted laser beam, and a mirror that guides the laser beam to the bonding surface of the BGA to the substrate and the bonding surface of the substrate to the BGA.

基板のBGAとの接続箇所にはんだペースト(フラックスを含む)が塗布される。BGAの接続箇所であるはんだボールには、フラックスが塗布される。BGAを基板に装着する前に、基板側の接続箇所と部品側の接続箇所との両方が光照射により、はんだ溶融温度以上に加熱される。はんだが溶融温度以上である間に基板とBGAとの距離を短くすることで、両者をはんだ接合することができる。   A solder paste (including flux) is applied to the connection portion of the substrate with the BGA. Flux is applied to the solder balls which are the connection locations of the BGA. Before mounting the BGA on the substrate, both the connection portion on the substrate side and the connection portion on the component side are heated to the solder melting temperature or higher by light irradiation. By shortening the distance between the substrate and the BGA while the solder is above the melting temperature, both can be soldered together.

図2は、図1のレーザヘッド200の構成を示す側面図である。   FIG. 2 is a side view showing the configuration of the laser head 200 of FIG.

はんだ付け装置において、基板107は、図示しないステージ(基台)に載置され、図中の左から右へと搬送される。   In the soldering apparatus, the substrate 107 is placed on a stage (base) (not shown) and conveyed from left to right in the drawing.

図に示されるように、レーザヘッド200は、レーザ照射装置307へ可撓性の光ケーブル(光ファイバー)305を介してレーザを供給する半導体レーザ光源303と、レーザ照射装置307からのレーザビームをハーフミラー(ビームスプリッタ)309を透過させた後に反射させ、レーザビームを走査させるためのガルバノミラー311,313と、ガルバノミラーからのレーザビームが真下に向けて照射されるようにするテレセントリックレンズ315と、テレセントリックレンズのピント合わせを行なうためのレンズ駆動系317a,317bと、電子部品のはんだ付け前に電子部品の上方まで移動し、下方を撮像する撮像装置301と、ハーフミラー309とレンズ321とを介して、レーザ被照射位置をレーザビームと同軸方向から撮影する同軸カメラ323と、同軸カメラ323の撮影画像を処理する画像処理部325と、撮影画像に基づいて、ステージ位置および角度、ガルバノミラーの角度、およびレーザ出力のオン/オフを制御する制御部(コントローラ)327とを備える。   As shown in the figure, the laser head 200 includes a semiconductor laser light source 303 that supplies a laser to a laser irradiation device 307 via a flexible optical cable (optical fiber) 305, and a laser beam from the laser irradiation device 307 as a half mirror. (Beam splitter) Galvano mirrors 311 and 313 for allowing the laser beam to be reflected after being transmitted through 309, a telecentric lens 315 for irradiating the laser beam from the galvano mirror directly below, and telecentric Lens drive systems 317a and 317b for focusing the lens, an image pickup apparatus 301 that moves to the upper side of the electronic component before the electronic component is soldered, and picks up an image of the lower side, a half mirror 309, and a lens 321 , Laser irradiation position coaxial with laser beam A coaxial camera 323 that captures the image from the image, an image processing unit 325 that processes a captured image of the coaxial camera 323, and a control that controls on / off of the stage position and angle, the angle of the galvanometer mirror, and the laser output based on the captured image. Unit (controller) 327.

また、レーザヘッド200は、BGA100を吸着することで、トレイ273から部品装着位置にBGA100を搬送する部品吸着ノズル353と、テレセントリックレンズ315から垂直に下りてきたレーザビームを、部品吸着ノズル353に吸着されたBGA100の基板107への接合面と、基板107のBGA100への接合部分とに照射させるためのミラーユニット351と、溶解したはんだペーストおよびフラックスのミストを排気する排気装置357と、BGA100の基板107からの高さ方向の位置を測定する高さセンサ361(レーザ測距センサなど)とを備えている。   In addition, the laser head 200 sucks the BGA 100 to suck the component suction nozzle 353 that transports the BGA 100 from the tray 273 to the component mounting position, and the laser beam that vertically descends from the telecentric lens 315 to the component suction nozzle 353. The mirror unit 351 for irradiating the bonded surface of the BGA 100 to the substrate 107, the bonded portion of the substrate 107 to the BGA 100, the exhaust device 357 for exhausting the melted solder paste and flux mist, and the substrate of the BGA 100 A height sensor 361 (such as a laser distance measuring sensor) that measures a position in the height direction from 107.

ミラーユニット351は、テレセントリックレンズ315から垂直に下りてきたレーザビームを、部品吸着ノズル353に吸着されたBGA100の基板107への接合面に照射させるための上ミラー351a,351bと、テレセントリックレンズ315から垂直に下りてきたレーザビームを、基板107のBGA100への接合部分に照射させるための下ミラー351c,351dとを備えている。ミラーユニット351は、図面の左右方向に移動することができ、ミラー351a〜351dはミラーユニット351の移動と共に移動する。   The mirror unit 351 includes upper mirrors 351 a and 351 b for irradiating a laser beam vertically descending from the telecentric lens 315 to the bonding surface of the BGA 100 adsorbed by the component adsorption nozzle 353 to the substrate 107, and the telecentric lens 315. Lower mirrors 351c and 351d are provided for irradiating the laser beam that has descended vertically onto the joint portion of the substrate 107 to the BGA 100. The mirror unit 351 can move in the horizontal direction of the drawing, and the mirrors 351a to 351d move with the movement of the mirror unit 351.

さらにレーザヘッド200は、BGA100の基板107への接合部分の温度を測定する放射温度計355bと、基板107のBGA100への接合部分の温度を測定する放射温度計355aとを備えている。これら温度計による測定温度がはんだの溶融温度となったことを検知した後にはんだ付けが行なわれる。   Further, the laser head 200 includes a radiation thermometer 355b that measures the temperature of the joint portion of the BGA 100 to the substrate 107, and a radiation thermometer 355a that measures the temperature of the joint portion of the substrate 107 to the BGA 100. Soldering is performed after detecting that the temperature measured by these thermometers has reached the melting temperature of the solder.

ガルバノミラーの作用により、レーザ照射装置307からのレーザビームを実線矢印で示される方向に送ることで、BGA100の複数のはんだボール101にレーザビームを導くことができる。また、ガルバノミラーの作用により、レーザ照射装置307からのレーザビームを点線矢印で示される方向に送ることで、基板107の複数のランド103(はんだペーストが塗布されている)にレーザビームを導くことができる。   By the action of the galvanometer mirror, the laser beam from the laser irradiation device 307 is sent in the direction indicated by the solid line arrow, whereby the laser beam can be guided to the plurality of solder balls 101 of the BGA 100. Further, by the action of the galvanometer mirror, the laser beam from the laser irradiation device 307 is sent in the direction indicated by the dotted arrow, thereby guiding the laser beam to a plurality of lands 103 (with solder paste applied) of the substrate 107. Can do.

撮像装置301は、基板107の所定マークを撮像し、BGA100の装着位置および方向を検出する。   The imaging device 301 images a predetermined mark on the substrate 107 and detects the mounting position and direction of the BGA 100.

レーザの照射位置は、同軸カメラ323で観察される。これに基づき制御部327は、適切な位置にレーザが照射されるように、レーザ照射位置を調整する。   The irradiation position of the laser is observed with the coaxial camera 323. Based on this, the control unit 327 adjusts the laser irradiation position so that the laser is irradiated to an appropriate position.

なお、BGA100のはんだボール101の位置と、基板107のランド103の位置とを合わせるためには、撮像装置301で基板107のフィデューシャルマ−ク(認識マーク)を読取り、BGA100のはんだボール101の位置をカメラユニット275で読取り、両者を位置合わせする方法を採用することができる。または、基板107のランド103の上部にBGA100を保持して加熱する前に、または加熱中に、加熱光源と同軸の同軸カメラ323でBGA100のはんだボール101の位置と、基板107のランド103の位置とを読取り、両者を位置合わせする方法を採用することができる。また、この2つの方法をともに採用することとしてもよい。   In order to align the position of the solder ball 101 of the BGA 100 with the position of the land 103 of the substrate 107, the fiducial mark (recognition mark) of the substrate 107 is read by the image pickup device 301, and the solder ball 101 of the BGA 100 is read. A method of reading the position with the camera unit 275 and aligning both can be employed. Alternatively, before or while heating the BGA 100 on the land 103 of the substrate 107 or during heating, the position of the solder ball 101 of the BGA 100 and the position of the land 103 of the substrate 107 by the coaxial camera 323 coaxial with the heating light source. And a method of aligning the two can be employed. Moreover, it is good also as employ | adopting these two methods together.

また、BGA100のはんだボール101と、基板107のランド103の両方を光照射ではんだ溶融温度以上に加熱する時、BGA100の保持位置は、基板107のランド103がある箇所の略垂直上方とし、BGA100は略水平に保持することが望ましい。   Further, when both the solder balls 101 of the BGA 100 and the lands 103 of the substrate 107 are heated to the solder melting temperature or higher by light irradiation, the holding position of the BGA 100 is substantially vertically above the place where the lands 103 of the substrate 107 are located. It is desirable to hold substantially horizontally.

図3は、BGA100を複数のはんだボール101が設けられた側から見た図である。   FIG. 3 is a view of the BGA 100 as viewed from the side where the plurality of solder balls 101 are provided.

ガルバノミラーの作用により、矢印で示される方向にレーザビームの照射スポット101aが移動する。これによりレーザビームのスキャンが行なわれる。スキャンにより、全てのはんだボール101に対して順にレーザビームが照射される。これにより、全てのはんだボール101を溶解させることができる。   The laser beam irradiation spot 101a moves in the direction indicated by the arrow by the action of the galvanometer mirror. As a result, the laser beam is scanned. By scanning, all the solder balls 101 are sequentially irradiated with a laser beam. Thereby, all the solder balls 101 can be dissolved.

また、はんだボールに対応する位置にある基板107の全てのランド103にも、同様にしてレーザビームが照射される。これによりランド103上のはんだペーストも全て溶解させることができる。   Similarly, all lands 103 of the substrate 107 located at positions corresponding to the solder balls are also irradiated with a laser beam. Thereby, all the solder paste on the land 103 can also be dissolved.

また、レーザ照射部分の温度を均一にするため、レーザ光は、BGAのはんだボール、および基板のランドの部分に、高速で複数回巡回して照射されることが望ましい。   Further, in order to make the temperature of the laser irradiation portion uniform, it is desirable that the laser light is irradiated to the BGA solder ball and the land portion of the substrate in a plurality of times at high speed.

図4は、図3の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a process of performing soldering from a state in which the solder is dissolved by the process of FIG.

BGAを装着する前に、BGAと基板と間の距離が高さセンサ361で計測される。はんだ接合に必要なクリアランス(はんだボールの高さ+はんだペースト塗布厚さ)が計算されることで、部品吸着ノズル353の停止位置が決定される。   Before mounting the BGA, the distance between the BGA and the substrate is measured by the height sensor 361. The stop position of the component suction nozzle 353 is determined by calculating the clearance (solder ball height + solder paste application thickness) necessary for solder joining.

BGA装着時には、ミラーユニット351を図4の“A”方向に移動させることで、BGA100と基板107との間に空間を空ける。吸着ノズル353により、決定された停止位置にBGA100が運ばれる(図4の“B”方向に下ろされる)。その後、吸着ノズル353からBGA100を離す。吸着ノズル353がBGA100を離すのに引き続いて、BGA100のセルフアラインメントを妨げないように、吸着ノズル353をBGA100から遠ざける。はんだの温度が低下することで、BGA100は基板107に電気的に接続される。   When the BGA is mounted, the mirror unit 351 is moved in the “A” direction in FIG. 4 to make a space between the BGA 100 and the substrate 107. The suction nozzle 353 moves the BGA 100 to the determined stop position (lowered in the “B” direction in FIG. 4). Thereafter, the BGA 100 is separated from the suction nozzle 353. Subsequent to the suction nozzle 353 separating the BGA 100, the suction nozzle 353 is moved away from the BGA 100 so as not to interfere with the self-alignment of the BGA 100. The BGA 100 is electrically connected to the substrate 107 as the solder temperature decreases.

図5〜7は、はんだ付け装置の実行する動作を示すフローチャートである。   5-7 is a flowchart which shows the operation | movement which a soldering apparatus performs.

ステップS101において、はんだペーストが塗布され、BGAなど裏面接合部品以外の部品が実装された基板をはんだ付け場所に供給する。ステップS103において、撮像装置301で基板107のフィデューシャルマ−ク(認識マーク)を読取る。ステップS105において、基板位置、およびBGAなど裏面接合部品の接続位置を認識する。   In step S101, a substrate on which a solder paste is applied and a component other than the back joint component such as BGA is mounted is supplied to a soldering place. In step S103, the imaging device 301 reads a fiducial mark (recognition mark) on the substrate 107. In step S105, the board position and the connection position of the back joint component such as BGA are recognized.

ステップS107において、トレイ273からBGA100を部品吸着ノズル353でピックアップする。ステップS109において、カメラユニット275でピックアップしたBGA100のはんだバンプ101の位置を認識する。   In step S107, the BGA 100 is picked up from the tray 273 by the component suction nozzle 353. In step S109, the position of the solder bump 101 of the BGA 100 picked up by the camera unit 275 is recognized.

ステップS111において、フラックス塗布ユニット277でBGA100にフラックスを転写する。ステップS113において、BGA100を基板107上の実装位置の上に運び、ずれを修正する。   In step S <b> 111, the flux is transferred to the BGA 100 by the flux application unit 277. In step S113, the BGA 100 is carried over the mounting position on the substrate 107, and the deviation is corrected.

ステップS115(図6)において、BGA100と基板107との間にミラーユニット351を挿入する。   In step S115 (FIG. 6), the mirror unit 351 is inserted between the BGA 100 and the substrate 107.

ステップS117において、BGA100のはんだボール101と、基板のランド103とがはんだ溶解温度以上となるように、レーザでそれらを加熱する(図2、図3の状態)。   In step S117, the solder balls 101 of the BGA 100 and the lands 103 of the substrate are heated with a laser so that the solder melting temperature is equal to or higher than the solder melting temperature (state shown in FIGS. 2 and 3).

ステップS119において、放射温度計355a,355bにより、BGA100のはんだボール101と、基板のランド103とが目標温度以上であることを確認すると、ステップS121でレーザを停止する。   In step S119, when it is confirmed by the radiation thermometers 355a and 355b that the solder ball 101 of the BGA 100 and the land 103 of the substrate are equal to or higher than the target temperature, the laser is stopped in step S121.

ステップS123において、BGA100と基板107との間のミラーユニット351を引き抜く。その後ステップS125でBGA100を、基板107上の実装位置まで移動させる(図4の状態)。   In step S123, the mirror unit 351 between the BGA 100 and the substrate 107 is pulled out. Thereafter, in step S125, the BGA 100 is moved to a mounting position on the substrate 107 (state shown in FIG. 4).

ステップS127において、吸着ノズル353の吸引を停止し、BGA100を吸着ノズル353から離す。これにより、ステップS129でセルフアライメントによりBGA100が基板の接合位置にはんだ付けされる。複数のBGAをはんだ付けする場合には、ステップS107〜S129の処理が繰返し行なわれる。   In step S127, the suction of the suction nozzle 353 is stopped, and the BGA 100 is separated from the suction nozzle 353. Thereby, in step S129, the BGA 100 is soldered to the bonding position of the substrate by self-alignment. When soldering a plurality of BGAs, the processes of steps S107 to S129 are repeated.

ステップS131以降においては、レーザヘッド200を用いての裏面接合部品以外の部品のレーザ照射によるはんだ付けを行なう。ステップS131においては、プログラムされた順番の部品位置へレーザヘッド200を移動する。ステップS133において、対象となる部品に対してレーザを照射することで、その部品の基板へのはんだ付けを行なう。次の部品がある場合は、ステップS135でプログラムされた次の順番の部品の位置へレーザヘッド200を移動させ、ステップS133からのレーザ照射を繰り返し行なう。   In step S131 and thereafter, soldering is performed by laser irradiation of components other than the back-joined components using the laser head 200. In step S131, the laser head 200 is moved to the parts position in the programmed order. In step S133, the target component is irradiated with a laser to solder the component to the substrate. If there is a next part, the laser head 200 is moved to the position of the next sequential part programmed in step S135, and laser irradiation from step S133 is repeated.

ステップS137において、基板上の全ての対象の部品へのレーザ照射が完了すると、ステップS139でレーザヘッド200を原位置へ移動する。ステップS141において、レーザ照射を完了した基板は排出される。   In step S137, when the laser irradiation to all target components on the substrate is completed, the laser head 200 is moved to the original position in step S139. In step S141, the substrate that has completed laser irradiation is discharged.

このようにして、BGAの実装前にBGAの接合面と基板の接合面とを光で加熱し、はんだが溶融してからBGAを実装することができる。   In this manner, the BGA can be mounted after the BGA bonding surface and the substrate bonding surface are heated with light before the BGA is mounted and the solder is melted.

このような光エネルギーによるはんだ接合は、リフロー炉でのはんだ付けの後工程として実行してもよい。すなわち、温度に強い部品をリフロー炉ではんだ付けした後に、熱負荷を掛けたくない電子部品に関しては、接合部を光エネルギーにより加熱する局部加熱はんだ付けを行なってもよい。もちろん、リフロー炉の工程を省き、全ての部品をレーザによってはんだ付けすることとしてもよい。   Such solder joining by light energy may be performed as a post-process of soldering in a reflow furnace. That is, after soldering a component that is resistant to temperature in a reflow furnace, local heating soldering that heats the joint with light energy may be performed on an electronic component that does not require a thermal load. Of course, the reflow furnace process may be omitted and all components may be soldered by laser.

さらに、図5〜7のフローチャートで示されるように、部品下部にはんだ付け接合部がある裏面接合電子部品に対しては、ミラーユニット351を用いたはんだ付けを行ない、基板に載置した状態で光を照射することによりはんだ付けが可能な、裏面接合電子部品以外の電子部品に対しては、ミラーユニット351を用いずに、部品を基板に載置した状態で上から光を照射するはんだ付けを行なうこととしてもよい。   Further, as shown in the flowcharts of FIGS. 5 to 7, for the back-joined electronic component having a solder joint at the bottom of the component, soldering using the mirror unit 351 is performed and placed on the substrate. For electronic components other than back-bonded electronic components that can be soldered by irradiating light, soldering is performed by irradiating light from above with the components mounted on the substrate without using the mirror unit 351. It is good also as performing.

[実施の形態における効果]   [Effects of the embodiment]

以上の実施の形態によると、装着時にほとんど接合部が隠れてしまう裏面接合部品(BGA、LGA、CSP、WL−CSP、POP、LCC等)の装着面側、および基板のランド部分を装着前に光エネルギーにより加熱した後、はんだ接合することができる。   According to the embodiment described above, the mounting surface side of the back surface bonding component (BGA, LGA, CSP, WL-CSP, POP, LCC, etc.) and the land portion of the board before mounting are almost completely hidden during mounting. After heating with light energy, soldering can be performed.

また、裏面接合部品の装着面側、および基板のランド部分を両者ともに加熱することで、はんだ付けを良好に行なうことができる。   Moreover, soldering can be performed satisfactorily by heating both the mounting surface side of the back junction component and the land portion of the substrate.

さらに、接合部分のみを加熱することができるため、部品の熱負荷を抑えることができる。すなわち局部加熱を行なうため、裏面接合部品が破損する温度(例えば250℃)以上になる可能性が低い。   Furthermore, since only the joining portion can be heated, the thermal load on the components can be suppressed. That is, since local heating is performed, there is a low possibility that the temperature is higher than the temperature at which the back-joined parts are damaged (for example, 250 ° C.).

さらに、はんだが溶けた状態で、裏面接合部品を基板に所定の距離近づけた後に裏面接合部品を離すことで、部品の位置決めにおけるセルフアライメントを働かせることができる。   Furthermore, the self-alignment in the positioning of the components can be performed by releasing the back surface joining component after the back surface joining component is brought close to the substrate by a predetermined distance in a state where the solder is melted.

また、リフロー炉を用いた従来工法では、部品や基板が熱膨張することにより、裏面接合部品の四隅へ応力が集中することがあるという問題があった。本実施の形態では、局所加熱を行なうことができるため、このような問題を解消することができる。   Further, in the conventional method using a reflow furnace, there is a problem that stress may concentrate on the four corners of the back-joined part due to thermal expansion of the part and the substrate. In this embodiment mode, since local heating can be performed, such a problem can be solved.

さらに、リフロー炉を用いた従来工法では、はんだが徐冷却されるため、銅電極とはんだの界面に厚い銅錫合金層ができる。この層は硬く脆いため、落下などの衝撃で部品の脱落が起きるという問題がある。本実施の形態では、局所加熱を行なうためにはんだが急冷却される。このため、上記合金層は薄くなり、落下などの衝撃強度が増すという効果がある。   Furthermore, in the conventional method using a reflow furnace, since the solder is gradually cooled, a thick copper-tin alloy layer can be formed at the interface between the copper electrode and the solder. Since this layer is hard and brittle, there is a problem in that parts fall off due to impact such as dropping. In this embodiment, the solder is rapidly cooled to perform local heating. For this reason, the said alloy layer becomes thin and there exists an effect that impact strength, such as dropping, increases.

また、BGAを基板の接合位置の垂直上方に水平に保持した後に、BGAを真下に下ろすことで、はんだ溶解後にBGAを横に動かす必要がなくなり、はんだが横に流れたり落ちたりすることが防止される。   In addition, by holding the BGA horizontally vertically above the bonding position of the board, it is not necessary to move the BGA sideways after melting the solder, preventing the solder from flowing or dropping sideways. Is done.

さらに、リフロー炉を用いた従来工法では、はんだボール中にボイドが生じることがあり、部品の接合強度が低下することがあるという問題があった。   Furthermore, in the conventional method using a reflow furnace, there is a problem that voids are generated in the solder balls, and the joint strength of the components may be reduced.

図8は、リフロー炉を用いた従来工法の問題点を示す断面図である。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a problem of the conventional method using a reflow furnace.

BGA100の電極105と、基板107のランド103とを、リフロー炉を用いたはんだ付けにより接続すると、BGA100が蓋となって、はんだペーストから加熱時に発生するガスの抜け出る道を塞いでしまうことになる。これにより、はんだ付け後のはんだ101b内の上の部分に、ボイドVが発生することがある。   When the electrode 105 of the BGA 100 and the land 103 of the substrate 107 are connected by soldering using a reflow furnace, the BGA 100 becomes a lid and blocks the path through which the gas generated during heating from the solder paste escapes. . Thereby, the void V may generate | occur | produce in the upper part in the solder 101b after soldering.

図9は、本実施の形態における効果(ボイド発生の防止)を説明するための図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining the effect (prevention of void generation) in the present embodiment.

図9(A)に示されるように、BGA100と基板107とを離した状態で(BGAで蓋をする(実装する)前に)はんだボール101とランド103上のはんだとにレーザを照射することで、ボイドの発生原因であるガス抜きを行なうことができる。   As shown in FIG. 9A, with the BGA 100 and the substrate 107 separated (before covering (mounting) with the BGA), the solder ball 101 and the solder on the land 103 are irradiated with laser. Thus, it is possible to perform degassing which is a cause of generation of voids.

これにより図9(B)に示すように、はんだ付け後のはんだ101b内にボイドが発生することが防がれる。これにより、ボイドフリーで衝撃に強いはんだ接合を提供することができる。   As a result, as shown in FIG. 9B, voids are prevented from occurring in the solder 101b after soldering. Thereby, it is possible to provide a solder joint that is void-free and resistant to impact.

[第2の実施の形態]   [Second Embodiment]

図10は、第2の実施の形態におけるレーザヘッドの構成を示す側面図である。   FIG. 10 is a side view showing the configuration of the laser head in the second embodiment.

このレーザヘッドは、図2のレーザヘッドに代えて用いることができる。はんだ付け装置において、基板107は、基台(ステージ)359に載置され、図中の左から右へと搬送される。   This laser head can be used in place of the laser head of FIG. In the soldering apparatus, the substrate 107 is placed on a base (stage) 359 and conveyed from left to right in the drawing.

図に示されるように、レーザヘッドは、レーザ照射装置467へ可撓性の光ケーブル(光ファイバー)465を介してレーザを供給する半導体レーザ光源463と、レーザビームをハーフミラー(ビームスプリッタ)469で反射させた後出力するレーザ照射装置467と、レーザ照射装置467からのレーザビームを成形するレーザビーム成形レンズ453と、電子部品のはんだ付け前に電子部品の上方まで移動し、下方を撮像する撮像装置471と、ハーフミラー469を介して、レーザ被照射位置をレーザビームと同軸方向から撮影する同軸カメラ423と、同軸カメラ423の撮影画像を処理する画像処理部475と、撮影画像に基づいて、ステージ位置および角度、レーザ照射位置、およびレーザ出力のオン/オフを制御する制御部(コントローラ)477とを備える。   As shown in the figure, the laser head reflects a laser beam by a semiconductor laser light source 463 that supplies a laser to a laser irradiation device 467 via a flexible optical cable (optical fiber) 465 and a half mirror (beam splitter) 469. A laser irradiation device 467 that outputs the laser beam, a laser beam shaping lens 453 that shapes a laser beam from the laser irradiation device 467, and an imaging device that moves to above the electronic component before the electronic component is soldered and images the lower portion 471, via a half mirror 469, a coaxial camera 423 that captures the laser irradiation position from the direction coaxial with the laser beam, an image processing unit 475 that processes a captured image of the coaxial camera 423, and a stage based on the captured image Control to control position and angle, laser irradiation position, and laser output on / off And a (controller) 477.

同軸カメラ423、レーザ照射装置467、ハーフミラー(ビームスプリッタ)469、および撮像装置471は、ヘッド搬送XYZロボット461により、縦横高さ方向へ移動させることができる。これにより、レーザ照射位置が制御される。   The coaxial camera 423, the laser irradiation device 467, the half mirror (beam splitter) 469, and the imaging device 471 can be moved in the vertical and horizontal height directions by the head transport XYZ robot 461. Thereby, the laser irradiation position is controlled.

また、レーザヘッドは、BGA100を吸着することで、トレイ273から部品装着位置にBGA100を搬送する部品吸着ノズル353と、レーザ照射装置467から垂直に下りてきたレーザビームを、部品吸着ノズル353に吸着されたBGA100の基板107への接合面と、基板107のBGA100への接合部分とに照射させるためのミラーユニット451と、溶解したはんだペーストおよびフラックスのミストを排気する排気装置357と、BGA100の基板107からの高さ方向の位置を測定する高さセンサ361(レーザ測距センサなど)とを備えている。   Further, the laser head sucks the BGA 100 to suck the component suction nozzle 353 that transports the BGA 100 from the tray 273 to the component mounting position and the laser beam that has come down vertically from the laser irradiation device 467 to the component suction nozzle 353. The mirror unit 451 for irradiating the bonded surface of the BGA 100 to the substrate 107, the bonded portion of the substrate 107 to the BGA 100, the exhaust device 357 for exhausting the melted solder paste and flux mist, and the BGA 100 substrate A height sensor 361 (such as a laser distance measuring sensor) that measures a position in the height direction from 107.

ミラーユニット451は、垂直に下りてきたレーザビームを、部品吸着ノズル353に吸着されたBGA100の基板107への接合面に照射させるための上ミラー451a,451b(上ミラー451bは、ハーフミラーである。)と、垂直に下りてきたレーザビームを、基板107のBGA100への接合部分に照射させるための下ミラー451c,451dとを備えている。ミラーユニット451は、図面の左右方向に移動することができ、ミラー451a〜451dはミラーユニット451の移動と共に移動する。   The mirror unit 451 has upper mirrors 451a and 451b (the upper mirror 451b is a half mirror) for irradiating the joining surface to the substrate 107 of the BGA 100 adsorbed by the component adsorbing nozzle 353 with the vertically falling laser beam. And lower mirrors 451c and 451d for irradiating the joining portion of the substrate 107 to the BGA 100 with the laser beam that has descended vertically. The mirror unit 451 can move in the horizontal direction of the drawing, and the mirrors 451a to 451d move with the movement of the mirror unit 451.

さらにレーザヘッドは、BGA100の基板107への接合部分の温度を測定する放射温度計355bと、基板107のBGA100への接合部分の温度を測定する放射温度計355aとを備えている。これら温度計による測定温度がはんだの溶融温度となったことを検知した後にはんだ付けが行なわれる。   Further, the laser head includes a radiation thermometer 355b that measures the temperature of the joint portion of the BGA 100 to the substrate 107, and a radiation thermometer 355a that measures the temperature of the joint portion of the substrate 107 to the BGA 100. Soldering is performed after detecting that the temperature measured by these thermometers has reached the melting temperature of the solder.

レーザ照射装置467からのレーザビームを実線矢印で示される方向に送ることで、BGA100の複数のはんだボール101と、基板107の複数のランド103(はんだペーストが塗布されている)とに、一度にレーザビームを照射することができる。   By sending the laser beam from the laser irradiation device 467 in the direction indicated by the solid line arrow, the plurality of solder balls 101 of the BGA 100 and the plurality of lands 103 of the substrate 107 (solder paste is applied) at a time. A laser beam can be irradiated.

撮像装置471は、基板107の所定マークを撮像し、BGA100の装着位置および方向を検出する。   The imaging device 471 images a predetermined mark on the substrate 107 and detects the mounting position and direction of the BGA 100.

レーザの照射位置は、同軸カメラ423で観察される。これに基づき制御部477は、適切な位置にレーザが照射されるように、レーザ照射位置を調整する。   The irradiation position of the laser is observed with a coaxial camera 423. Based on this, the control unit 477 adjusts the laser irradiation position so that the laser is irradiated to an appropriate position.

なお、BGA100のはんだボール101の位置と、基板107のランド103の位置とを合わせるためには、撮像装置471で基板107のフィデューシャルマ−ク(認識マーク)を読取り、BGA100のはんだボール101の位置をカメラユニット275で読取り、両者を位置合わせする方法を採用することができる。または、基板107のランド103の上部にBGA100を保持して加熱する前に、または加熱中に、加熱光源と同軸の同軸カメラ423でBGA100のはんだボール101の位置と、基板107のランド103の位置とを読取り、両者を位置合わせする方法を採用することができる。また、この2つの方法をともに採用することとしてもよい。   In order to match the position of the solder ball 101 of the BGA 100 with the position of the land 103 of the substrate 107, the fiducial mark (recognition mark) of the substrate 107 is read by the imaging device 471, and the solder ball 101 of the BGA 100 is read. A method of reading the position with the camera unit 275 and aligning both can be employed. Alternatively, before or while heating the BGA 100 on the land 103 of the substrate 107 or during heating, the position of the solder ball 101 of the BGA 100 and the position of the land 103 of the substrate 107 with the coaxial camera 423 coaxial with the heating light source. And a method of aligning the two can be employed. Moreover, it is good also as employ | adopting these two methods together.

また、BGA100のはんだボール101と、基板107のランド103の両方を光照射ではんだ溶融温度以上に加熱する時、BGA100の保持位置は、基板107のランド103がある箇所の略垂直上方とし、BGA100は略水平に保持することが望ましい。   Further, when both the solder balls 101 of the BGA 100 and the lands 103 of the substrate 107 are heated to the solder melting temperature or higher by light irradiation, the holding position of the BGA 100 is substantially vertically above the place where the lands 103 of the substrate 107 are located. It is desirable to hold substantially horizontally.

本実施の形態においては、吸着ノズル353および基板107を搬送する基台359の中に、ヒータ353a,359aが設けられている。ヒータ353a,359aは、レーザによる加熱が終了した後、はんだ付けが行なわれる前に、はんだやはんだ付けが行なわれる部分の温度が低下することを防ぐためのものである。ヒータ353a,359aは、コントローラ477により制御される。   In the present embodiment, heaters 353a and 359a are provided in a base 359 that conveys the suction nozzle 353 and the substrate 107. The heaters 353a and 359a are for preventing the temperature of solder or a portion to be soldered from decreasing after the heating by the laser is finished and before the soldering is performed. The heaters 353a and 359a are controlled by the controller 477.

図11は、BGA100を複数のはんだボール101が設けられた側から見た図である。   FIG. 11 is a view of the BGA 100 as viewed from the side where the plurality of solder balls 101 are provided.

はんだボール101が存在する矩形エリアを全てカバーするように、レーザ照射エリア101c(ハッチングで示す)が決定される。これにより、全てのはんだボール101を同時に溶解させることができる。   The laser irradiation area 101c (shown by hatching) is determined so as to cover all the rectangular areas where the solder balls 101 are present. Thereby, all the solder balls 101 can be dissolved simultaneously.

また、はんだボールに対応する位置にある基板107の全てのランドにも、同様にしてレーザビームが照射される。これによりランド上のはんだペーストも全て溶解させることができる。   Similarly, all lands on the substrate 107 located at positions corresponding to the solder balls are also irradiated with the laser beam. Thereby, all the solder paste on the land can also be dissolved.

図12は、図11の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing a process of performing soldering from the state where the solder is dissolved by the process of FIG.

BGAを装着する前に、BGAと基板接合箇所との間の距離が高さセンサ361で計測される。はんだ接合に必要なクリアランス(はんだボールの高さ+はんだペースト塗布厚さ)が計算されることで、部品吸着ノズル353の停止位置が決定される。   Prior to mounting the BGA, the height sensor 361 measures the distance between the BGA and the substrate joint. The stop position of the component suction nozzle 353 is determined by calculating the clearance (solder ball height + solder paste application thickness) necessary for solder joining.

BGA装着時には、ミラーユニット451を図12の“A”方向に移動させることで、BGA100と基板107との間に空間を空ける。吸着ノズル353により、決定された停止位置にBGA100が運ばれる(図12の“B”方向に下ろされる)。その後、吸着ノズル353からBGA100を離す。吸着ノズル353がBGA100を離すのに引き続いて、BGA100のセルフアラインメントを妨げないように、吸着ノズル353をBGA100から遠ざける。はんだの温度が低下することで、BGA100は基板107に電気的に接続される。   When the BGA is mounted, the mirror unit 451 is moved in the “A” direction in FIG. 12 to make a space between the BGA 100 and the substrate 107. The suction nozzle 353 carries the BGA 100 to the determined stop position (lowered in the “B” direction in FIG. 12). Thereafter, the BGA 100 is separated from the suction nozzle 353. Subsequent to the suction nozzle 353 separating the BGA 100, the suction nozzle 353 is moved away from the BGA 100 so as not to interfere with the self-alignment of the BGA 100. The BGA 100 is electrically connected to the substrate 107 as the solder temperature decreases.

図13は、第2の実施の形態におけるはんだ付け装置の実行する動作を示すフローチャートである。   FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation performed by the soldering apparatus according to the second embodiment.

第2の実施の形態におけるはんだ付け装置では、図5に示す処理が実行された後、図6での処理に代えて図13に示す処理が実行される。図13に示す処理の後、図7に示す処理が実行される。   In the soldering apparatus according to the second embodiment, after the process shown in FIG. 5 is executed, the process shown in FIG. 13 is executed instead of the process shown in FIG. After the process shown in FIG. 13, the process shown in FIG. 7 is executed.

ステップS215で、BGA100と基板107との間にミラーユニット451が挿入され、ステップS217において、BGA100のはんだボール101と、基板のランド103とがはんだ溶解温度以上となるように、レーザでそれらを加熱する(図10、図11の状態)。このとき同時に、ステップS218でヒータ353a,359aにより、吸着ノズル353と、基板107を搬送する基台359とを加熱する。ステップS217とS218での処理によりはんだボール101とランド103との温度をはんだ融点以上の温度に保持する。   In step S215, the mirror unit 451 is inserted between the BGA 100 and the substrate 107. In step S217, the solder balls 101 of the BGA 100 and the lands 103 of the substrate are heated with a laser so that the temperature is equal to or higher than the solder melting temperature. (State shown in FIGS. 10 and 11). At the same time, in step S218, the suction nozzle 353 and the base 359 for transporting the substrate 107 are heated by the heaters 353a and 359a. The temperature of the solder ball 101 and the land 103 is maintained at a temperature equal to or higher than the solder melting point by the processing in steps S217 and S218.

ステップS219において、放射温度計355a,355bにより、BGA100のはんだボール101と、基板のランド103とが目標温度以上であることを確認すると、ステップS221でレーザを停止する。   In step S219, when it is confirmed by the radiation thermometers 355a and 355b that the solder ball 101 of the BGA 100 and the land 103 of the substrate are equal to or higher than the target temperature, the laser is stopped in step S221.

ステップS223において、BGA100と基板107との間のミラーユニット451を引き抜く。その後ステップS225でBGA100を、基板107上の実装位置まで移動させる(図12の状態)。   In step S223, the mirror unit 451 between the BGA 100 and the substrate 107 is pulled out. Thereafter, in step S225, the BGA 100 is moved to the mounting position on the substrate 107 (state shown in FIG. 12).

ステップS227において、吸着ノズル353の吸引を停止し、BGA100を吸着ノズル353から離す。ステップS228において、ヒータ353a,359aでの加熱を停止する。ステップS229で、セルフアライメントによりBGA100が基板の接合位置にはんだ付けされる。   In step S227, the suction of the suction nozzle 353 is stopped, and the BGA 100 is separated from the suction nozzle 353. In step S228, heating by the heaters 353a and 359a is stopped. In step S229, the BGA 100 is soldered to the bonding position of the substrate by self-alignment.

本実施の形態においては、面状のレーザによりはんだボール101やランド103を一度に加熱することができ、はんだ付け前のはんだの温度低下を防ぐことができるという効果がある。また、ヒータ353a,359aを用いることにより、はんだの温度低下をさらに防ぐことができるという効果がある。このようなヒータは、第1の実施の形態における装置に備えさせるようにしてもよい。   In the present embodiment, the solder ball 101 and the land 103 can be heated at once by a planar laser, and there is an effect that the temperature of the solder before soldering can be prevented from being lowered. Further, by using the heaters 353a and 359a, there is an effect that the temperature of the solder can be further prevented from decreasing. Such a heater may be provided in the apparatus according to the first embodiment.

[第3の実施の形態]   [Third Embodiment]

図14は、第3の実施の形態におけるレーザヘッドの構成を示す側面図である。   FIG. 14 is a side view showing the configuration of the laser head in the third embodiment.

このレーザヘッドは、図2のレーザヘッドに代えて用いることができる。はんだ付け装置において、基板107は、基台(ステージ)359に載置され、図中の左から右へと搬送される。   This laser head can be used in place of the laser head of FIG. In the soldering apparatus, the substrate 107 is placed on a base (stage) 359 and conveyed from left to right in the drawing.

第2の実施の形態と同様にレーザヘッドは、ヘッド搬送XYZロボット461、半導体レーザ光源463、光ケーブル(光ファイバー)465、ハーフミラー(ビームスプリッタ)469、レーザ照射装置467、撮像装置471、同軸カメラ423、画像処理部475、制御部(コントローラ)477、部品吸着ノズル353、排気装置357、高さセンサ361(レーザ測距センサなど)、基台359、ヒータ353a,359a、および放射温度計355a,355bを備えている。   As in the second embodiment, the laser head includes a head transport XYZ robot 461, a semiconductor laser light source 463, an optical cable (optical fiber) 465, a half mirror (beam splitter) 469, a laser irradiation device 467, an imaging device 471, and a coaxial camera 423. , Image processing unit 475, control unit (controller) 477, component suction nozzle 353, exhaust device 357, height sensor 361 (laser distance measuring sensor, etc.), base 359, heaters 353a and 359a, and radiation thermometers 355a and 355b. It has.

第3の実施の形態におけるレーザヘッドが第2の実施の形態におけるそれと異なる点は、同軸カメラ423、レーザ照射装置467、ハーフミラー(ビームスプリッタ)469が斜め下方向を向いた状態でヘッド搬送XYZロボット461に取付けられている点である。また、ミラーユニット451に代えて、ビームスプリッタ501が備えられている。   The laser head in the third embodiment is different from that in the second embodiment in that the head conveyance XYZ is performed with the coaxial camera 423, the laser irradiation device 467, and the half mirror (beam splitter) 469 facing obliquely downward. It is attached to the robot 461. Further, a beam splitter 501 is provided instead of the mirror unit 451.

レーザ照射装置467より出力された1本のレーザビームは、基板107と平行に設けられたビームスプリッタ501に斜めに当たり、上斜め方向に進むビームと、下斜め方向に進むビームとに分けられる。   One laser beam output from the laser irradiation device 467 strikes a beam splitter 501 provided in parallel with the substrate 107 and is divided into a beam traveling in an upward oblique direction and a beam traveling in a downward oblique direction.

上斜め方向に進むビームは、部品吸着ノズル353に吸着されたBGA100の基板107への接合面に照射される。下斜め方向に進むビームは、基板107のBGA100への接合部分に照射される。   The beam traveling in the upward oblique direction is applied to the bonding surface of the BGA 100 adsorbed by the component adsorption nozzle 353 to the substrate 107. The beam traveling in the diagonally downward direction is applied to the joint portion of the substrate 107 to the BGA 100.

BGA100のはんだボール101と、基板107のランド103の両方を光照射する時、BGA100の保持位置は、基板107のランド103がある箇所の略垂直上方とし、BGA100は略水平に保持することが望ましい。   When both the solder balls 101 of the BGA 100 and the lands 103 of the substrate 107 are irradiated with light, the holding position of the BGA 100 is preferably set substantially vertically above the place where the lands 103 of the substrate 107 are located, and the BGA 100 is preferably held substantially horizontally. .

図15は、図14の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。   FIG. 15 is a diagram showing a process of performing soldering from the state where the solder is dissolved by the process of FIG.

吸着ノズル353により、決定された停止位置にBGA100が運ばれる(図15の“B”方向に下ろされる)。その後、吸着ノズル353からBGA100を離す。吸着ノズル353がBGA100を離すのに引き続いて、BGA100のセルフアラインメントを妨げないように、吸着ノズル353をBGA100から遠ざける。はんだの温度が低下することで、BGA100は基板107に電気的に接続される。   The BGA 100 is carried to the determined stop position by the suction nozzle 353 (lowered in the “B” direction in FIG. 15). Thereafter, the BGA 100 is separated from the suction nozzle 353. Subsequent to the suction nozzle 353 separating the BGA 100, the suction nozzle 353 is moved away from the BGA 100 so as not to interfere with the self-alignment of the BGA 100. The BGA 100 is electrically connected to the substrate 107 as the solder temperature decreases.

図16は、第3の実施の形態におけるはんだ付け装置の実行する動作を示すフローチャートである。   FIG. 16 is a flowchart illustrating an operation performed by the soldering apparatus according to the third embodiment.

第3の実施の形態におけるはんだ付け装置では、図5に示す処理が実行された後、図6での処理に代えて図16に示す処理が実行される。図16に示す処理の後、図7に示す処理が実行される。   In the soldering apparatus according to the third embodiment, after the process shown in FIG. 5 is executed, the process shown in FIG. 16 is executed instead of the process shown in FIG. After the process shown in FIG. 16, the process shown in FIG. 7 is executed.

ステップS315で、BGA100と基板107の横に、レーザ導光光学系ユニット(レーザ照射装置467およびビームスプリッタ501)が配置される。ステップS317において、BGA100のはんだボール101と、基板のランド103とがはんだ溶解温度以上となるように、レーザでそれらを加熱する(図14の状態)。このとき同時に、ヒータ353a,359aにより、吸着ノズル353と、基板107を搬送する基台359とを加熱する。これによりはんだボール101とランド103との温度をはんだ融点以上の温度に保持する。   In step S315, the laser light guide optical system unit (laser irradiation device 467 and beam splitter 501) is disposed beside the BGA 100 and the substrate 107. In step S317, the solder balls 101 of the BGA 100 and the lands 103 of the substrate are heated with a laser so that the solder melting temperature is higher than the solder melting temperature (state of FIG. 14). At the same time, the suction nozzle 353 and the base 359 for transporting the substrate 107 are heated by the heaters 353a and 359a. Thereby, the temperature of the solder ball 101 and the land 103 is kept at a temperature equal to or higher than the solder melting point.

ステップS319において、放射温度計355a,355bにより、BGA100のはんだボール101と、基板のランド103とが目標温度以上であることを確認すると、ステップS320でレーザを停止する。その後ステップS321でBGA100を、基板107上の実装位置まで移動させる(図15の状態)。   In step S319, when it is confirmed by the radiation thermometers 355a and 355b that the solder ball 101 of the BGA 100 and the land 103 of the substrate are equal to or higher than the target temperature, the laser is stopped in step S320. Thereafter, in step S321, the BGA 100 is moved to a mounting position on the substrate 107 (state shown in FIG. 15).

ステップS327において、吸着ノズル353の吸引を停止し、BGA100を吸着ノズル353から離す。ステップS329で、セルフアライメントによりBGA100が基板の接合位置にはんだ付けされる。   In step S327, the suction of the suction nozzle 353 is stopped, and the BGA 100 is separated from the suction nozzle 353. In step S329, the BGA 100 is soldered to the bonding position of the substrate by self-alignment.

本実施の形態においては、斜めからレーザを照射するため、第1、第2の実施の形態のようにミラーユニットを移動させる工程を省くことができる。このため、はんだ付けの時間間隔を短くすることができる。また、はんだが溶解した後、ミラーユニットを移動させる必要がないため、はんだの温度が高い状態ではんだ付けを行なうことができる。   In the present embodiment, since the laser is irradiated obliquely, the step of moving the mirror unit as in the first and second embodiments can be omitted. For this reason, the time interval of soldering can be shortened. In addition, since it is not necessary to move the mirror unit after the solder is melted, soldering can be performed in a state where the temperature of the solder is high.

[第4の実施の形態]   [Fourth Embodiment]

第4の実施の形態におけるレーザヘッドが第3の実施の形態におけるそれと異なる点は、図16のステップS320とS321との処理を逆の順序で行ない、BGAを基板の実装位置まで運んだ後に、レーザを停止させる点である。   The laser head in the fourth embodiment is different from that in the third embodiment in that the processes in steps S320 and S321 in FIG. 16 are performed in the reverse order and the BGA is carried to the board mounting position. The point is to stop the laser.

図17は、図14の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。   FIG. 17 is a diagram showing a process of performing soldering from a state where the solder is dissolved by the process of FIG.

本実施の形態では、図15の第3の実施の形態と比較して、BGA100を基板107上の実装位置まで移動させる間にも、レーザが照射される。これにより、可能な限りBGA100のはんだボール101と、基板のランド103とを加熱することができ、はんだの温度が高い状態ではんだ付けを行なうことができるという効果がある。   In the present embodiment, laser irradiation is performed while the BGA 100 is moved to the mounting position on the substrate 107 as compared with the third embodiment of FIG. Thereby, the solder ball 101 of the BGA 100 and the land 103 of the substrate can be heated as much as possible, and there is an effect that the soldering can be performed in a state where the solder temperature is high.

[第5の実施の形態]   [Fifth Embodiment]

図18は、第5の実施の形態におけるレーザヘッドの構成を示す側面図である。   FIG. 18 is a side view showing the configuration of the laser head in the fifth embodiment.

このレーザヘッドは、図2のレーザヘッドに代えて用いることができる。はんだ付け装置において、基板107は、基台(ステージ)に載置され、図中の左から右へと搬送される。   This laser head can be used in place of the laser head of FIG. In the soldering apparatus, the substrate 107 is placed on a base (stage) and conveyed from left to right in the drawing.

第3、第4の実施の形態においては、1つのレーザ照射装置467から出力された1本のレーザビームをビームスプリッタ501で分割することで2本のビームとし、それぞれのビームでBGA100のはんだボール101と、基板のランド103とを加熱することとした。これに対して第5の実施の形態では、2つのレーザ照射装置467a,467bを用いて2本のレーザビームを出力し、それぞれのビームでBGA100のはんだボール101と、基板のランド103とを加熱することとしている。   In the third and fourth embodiments, one laser beam output from one laser irradiation device 467 is split by a beam splitter 501 to form two beams, and each beam is used as a solder ball of the BGA 100. 101 and the land 103 of the substrate were heated. On the other hand, in the fifth embodiment, two laser beams are output using the two laser irradiation devices 467a and 467b, and the solder balls 101 of the BGA 100 and the land 103 of the substrate are heated by the respective beams. To do.

2つのレーザ照射装置467a,467bのレーザ光源として、半導体レーザ光源463a,463bが設けられている。また、レーザ照射装置467aからのレーザ光を反射させることでそのレーザ光をBGA100のはんだボール101の方向へ送るミラー601が備えられている。レーザ照射装置467bからのレーザ光は、基板のランド103を直接に加熱する。   Semiconductor laser light sources 463a and 463b are provided as laser light sources of the two laser irradiation devices 467a and 467b. In addition, a mirror 601 is provided that reflects the laser beam from the laser irradiation device 467a to send the laser beam in the direction of the solder ball 101 of the BGA 100. The laser beam from the laser irradiation device 467b directly heats the land 103 of the substrate.

図19は、図18の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。   FIG. 19 is a diagram showing a process of performing soldering from the state where the solder is dissolved by the process of FIG.

BGA100のはんだボール101と、基板のランド103とが所定の温度となると、吸着ノズル353により、決定された停止位置にBGA100が運ばれる(図19の“B”方向に下ろされる)。このときBGA100の移動開始と同時に、レーザ照射装置467aからのレーザ光がオフとなる。BGA100が停止位置で停止するまで、レーザ照射装置467bからのレーザ照射は継続する。   When the solder ball 101 of the BGA 100 and the land 103 of the substrate reach a predetermined temperature, the BGA 100 is moved to the determined stop position by the suction nozzle 353 (lowered in the “B” direction in FIG. 19). At this time, simultaneously with the start of the movement of the BGA 100, the laser beam from the laser irradiation device 467a is turned off. The laser irradiation from the laser irradiation device 467b continues until the BGA 100 stops at the stop position.

BGA100が停止位置で停止すると、吸着ノズル353からBGA100を離す。吸着ノズル353がBGA100を離すのに引き続いて、BGA100のセルフアラインメントを妨げないように、吸着ノズル353をBGA100から遠ざける。はんだの温度が低下することで、BGA100は基板107に電気的に接続される。   When the BGA 100 stops at the stop position, the BGA 100 is separated from the suction nozzle 353. Subsequent to the suction nozzle 353 separating the BGA 100, the suction nozzle 353 is moved away from the BGA 100 so as not to interfere with the self-alignment of the BGA 100. The BGA 100 is electrically connected to the substrate 107 as the solder temperature decreases.

図20は、第5の実施の形態における2つのレーザ照射装置467a,467bでの加熱処理を示すフローチャートである。   FIG. 20 is a flowchart showing the heat treatment in the two laser irradiation devices 467a and 467b in the fifth embodiment.

ステップS401において、BGA100のはんだボール101と、基板のランド103とにレーザが当たるように、レーザ照射装置467a,467bおよびミラー601の位置合わせが行なわれる。ステップS403において、レーザの照射を開始し、BGA100のはんだボール101と、基板のランド103との加熱を開始する。   In step S401, the laser irradiation devices 467a and 467b and the mirror 601 are aligned so that the laser strikes the solder ball 101 of the BGA 100 and the land 103 of the substrate. In step S403, laser irradiation is started, and heating of the solder balls 101 of the BGA 100 and the lands 103 of the substrate is started.

ステップS405で放射温度計355a,355bにより、BGA100のはんだボール101の温度、および基板のランド103の温度の計測が行なわれる。ステップS407で、BGA100のはんだボール101の温度、および基板のランド103の温度の両者が(はんだの融点+α)の温度以上となっているかを判定する。   In step S405, the radiation thermometers 355a and 355b measure the temperature of the solder ball 101 of the BGA 100 and the temperature of the land 103 of the substrate. In step S407, it is determined whether both the temperature of the solder ball 101 of the BGA 100 and the temperature of the land 103 of the substrate are equal to or higher than the temperature of (melting point of solder + α).

ステップS407でYESであれば、ステップS409でレーザ照射装置467aのレーザ照射を停止する。   If “YES” in the step S407, the laser irradiation of the laser irradiation device 467a is stopped in a step S409.

ステップS411において、吸着ノズル353により、決定された停止位置にBGA100が運ばれる(基板から所定の高さとされる)。また、レーザ照射装置467bのレーザ照射も停止させる(なお、ステップS409でレーザ照射装置467bのレーザ照射も停止させることとしてもよい)。ステップS413で、吸着ノズル353からBGA100を離し、BGA100のセルフアラインメントを妨げないように、吸着ノズル353をBGA100から遠ざける。   In step S411, the BGA 100 is carried to the determined stop position by the suction nozzle 353 (set to a predetermined height from the substrate). Further, the laser irradiation of the laser irradiation device 467b is also stopped (Note that the laser irradiation of the laser irradiation device 467b may be stopped in step S409). In step S413, the BGA 100 is separated from the suction nozzle 353, and the suction nozzle 353 is moved away from the BGA 100 so as not to hinder the self-alignment of the BGA 100.

一方ステップS407でNOであるとき、すなわちBGA100のはんだボール101の温度、および基板のランド103の温度の両者、またはいずれか一方が(はんだの融点+α)の温度未満であるとき、ステップS421へ移行する。   On the other hand, if NO in step S407, that is, if either or both of the temperature of the solder ball 101 of the BGA 100 and the temperature of the land 103 of the substrate are lower than the temperature of (melting point of solder + α), the process proceeds to step S421. To do.

ステップS421においては、BGA100のはんだボール101の温度、および基板のランド103の温度のいずれもが、部品の耐熱保証温度以下であるかを判定する。YESであれば、ステップS423でレーザによる加熱を継続し、ステップS405へ戻る。   In step S421, it is determined whether both the temperature of the solder ball 101 of the BGA 100 and the temperature of the land 103 of the board are equal to or lower than the heat resistance guarantee temperature of the component. If YES, heating by the laser is continued in step S423, and the process returns to step S405.

ステップS421においてNO(BGA100のはんだボール101の温度、および基板のランド103の温度のいずれかが、部品の耐熱保証温度を超えている状態)であれば、ステップS425で耐熱保証温度を超えている側を加熱しているレーザを停止する。その後ステップS405へ戻る。   If NO in step S421 (one of the temperature of solder ball 101 of BGA 100 and the temperature of land 103 of the substrate exceeds the heat resistance guarantee temperature of the component), the heat resistance guarantee temperature is exceeded in step S425. Stop the laser heating side. Thereafter, the process returns to step S405.

このような処理により、BGA100のはんだボール101の温度、および基板のランド103の温度をはんだの融点以上としながらも、それら温度が部品の耐熱温度を超えることがなくなるという効果がある。   Such a process has an effect that the temperature of the solder ball 101 of the BGA 100 and the temperature of the land 103 of the substrate are made higher than the melting point of the solder, but these temperatures do not exceed the heat resistance temperature of the component.

[はんだ付けにおける温度の制御について]   [Control of temperature during soldering]

図21は、はんだ付けにおける温度の制御について説明するための図である。   FIG. 21 is a diagram for explaining temperature control in soldering.

図21(A)は、吸着ノズル353によりBGA100を接合位置に下ろす間にレーザを照射し続ける場合(図17、図19)のはんだの温度変化などを示すグラフであり、図21(B)は、吸着ノズル353によりBGA100を接合位置に下ろす前にレーザ照射を停止する場合(図4、図12、図15)のはんだの温度変化などを示すグラフである。   FIG. 21A is a graph showing the temperature change of the solder and the like in the case where laser irradiation is continued while the BGA 100 is lowered to the joining position by the suction nozzle 353 (FIGS. 17 and 19). FIG. 16 is a graph showing a change in solder temperature when laser irradiation is stopped before the BGA 100 is lowered to the bonding position by the suction nozzle 353 (FIGS. 4, 12, and 15).

図のグラフの横軸は時間を示し、時刻T1はレーザの照射が開始される時刻を、時刻T2はBGA100を接合位置に下ろし始める時刻を、時刻T3はBGAと基板との距離がほぼ0になる時刻を示している。   The horizontal axis of the graph shows time, time T1 is the time when laser irradiation is started, time T2 is the time when BGA 100 starts to be lowered to the bonding position, and time T3 is the distance between the BGA and the substrate is almost zero. Is shown.

また(1)はレーザの出力のオンオフを、(2)はBGA100のはんだボール101の温度を、(3)は基板のランド103の温度(ランド上のはんだペーストの温度)を、(4)はBGAと基板との距離を示している。   Also, (1) is the on / off of the laser output, (2) is the temperature of the solder ball 101 of the BGA 100, (3) is the temperature of the land 103 of the substrate (temperature of the solder paste on the land), and (4) is The distance between the BGA and the substrate is shown.

図21(A)では、時刻T1以降、BGAと基板との距離が0になった後に所定時間が経過する時刻T4まで、レーザの照射が継続される。BGA100を接合位置に下ろし始める時刻T2までは、BGA100のはんだボール101へレーザが当たるため、はんだボール101の温度は時刻T2まで上昇を続ける。   In FIG. 21A, laser irradiation is continued after time T1 until time T4 when a predetermined time elapses after the distance between the BGA and the substrate becomes zero. Until the time T2 when the BGA 100 starts to be lowered to the joining position, the laser hits the solder ball 101 of the BGA 100, so the temperature of the solder ball 101 continues to rise until the time T2.

時刻T2以降は、BGA100のはんだボール101へレーザが当たらなくなるため、はんだボール101の温度は低下してゆく。   After time T2, since the laser does not hit the solder ball 101 of the BGA 100, the temperature of the solder ball 101 decreases.

これに対してBGAと基板との距離がほぼ0になる時刻T3まで、基板のランド103にはレーザが当たるため、基板のランド103の温度(ランド上のはんだペーストの温度)は、時刻T3まで上昇を続ける。時刻T3以降は、基板のランド103へレーザが当たらなくなるため、基板のランド103の温度は低下してゆく。   On the other hand, until the time T3 when the distance between the BGA and the substrate becomes almost 0, the laser is applied to the land 103 of the substrate, so the temperature of the land 103 of the substrate (the temperature of the solder paste on the land) is until the time T3. Continue to rise. After time T3, since the laser does not hit the land 103 of the substrate, the temperature of the land 103 of the substrate decreases.

一方図21(B)では、時刻T1から、BGA100を接合位置に下ろし始める時刻T2まで、レーザの照射が継続される。   On the other hand, in FIG. 21B, laser irradiation is continued from time T1 to time T2 at which the BGA 100 starts to be lowered to the bonding position.

BGA100を接合位置に下ろし始める時刻T2までは、BGA100のはんだボール101へレーザが当たるため、はんだボール101の温度は時刻T2まで上昇を続ける。時刻T2以降は、BGA100のはんだボール101へレーザが当たらなくなるため、はんだボール101の温度は低下してゆく。   Until the time T2 when the BGA 100 starts to be lowered to the joining position, the laser hits the solder ball 101 of the BGA 100, so the temperature of the solder ball 101 continues to rise until the time T2. After time T2, since the laser does not hit the solder ball 101 of the BGA 100, the temperature of the solder ball 101 decreases.

同様にBGA100を接合位置に下ろし始める時刻T2までは、基板のランド103へレーザが当たるため、基板のランド103の温度(ランド上のはんだペーストの温度)は時刻T2まで上昇を続ける。時刻T2以降は、基板のランド103へレーザが当たらなくなるため、基板のランド103の温度は低下してゆく。   Similarly, until the time T2 when the BGA 100 starts to be lowered to the bonding position, the laser hits the land 103 of the substrate, so the temperature of the land 103 of the substrate (the temperature of the solder paste on the land) continues to rise until the time T2. After time T2, since the laser does not hit the land 103 of the substrate, the temperature of the land 103 of the substrate decreases.

このように、図21(A)の処理を行なうと、図21(B)の処理を行なうよりも、基板のランド103へのレーザ照射時間を長くすることができ、はんだの温度を高く保つことができるという効果がある。   As described above, when the process of FIG. 21A is performed, the laser irradiation time to the land 103 of the substrate can be made longer than that of the process of FIG. There is an effect that can be.

[変形例]   [Modification]

なお上述の実施の形態では吸着ノズル353でBGAを基板の装着位置に下ろすこととしたが、はんだを溶解した後、吸着ノズル353の吸着を停止し、BGAを落下させることで基板の装着位置にはんだ付けすることとしてもよい。   In the above-described embodiment, the BGA is lowered to the board mounting position by the suction nozzle 353. However, after the solder is melted, the suction of the suction nozzle 353 is stopped and the BGA is dropped to the board mounting position. It is good also as soldering.

さらに、はんだボールの融点や大きさ、はんだペーストの融点やランドの大きさなどに基づき、レーザビームの走査速度(移動速度)やパワーを制御するようにしてもよい。また、複数のビームを同時に照射することとしてもよい。   Furthermore, the scanning speed (moving speed) and power of the laser beam may be controlled based on the melting point and size of the solder ball, the melting point and land size of the solder paste, and the like. Moreover, it is good also as irradiating a some beam simultaneously.

また、特にBGA、CSPなどの種別により、はんだバンプの大きさが変わるので、レーザビームの大きさ制御(対物レンズ位置制御)、ビーム強度制御、パルス波の周波数制御などを実行してもよい。   In addition, since the size of the solder bump varies depending on the type such as BGA or CSP, laser beam size control (objective lens position control), beam intensity control, pulse wave frequency control, etc. may be executed.

光源としては、半導体レーザ、キセノンランプ、赤外線ランプ、炭酸ガスレーザ、固体レーザなどを用いることができる。   As the light source, a semiconductor laser, a xenon lamp, an infrared lamp, a carbon dioxide laser, a solid laser, or the like can be used.

また、吸着ノズルやステージをヒータで加熱する例を示したが、BGAや基板の周辺に熱風を送ることでBGA100のはんだボール101や、基板のランド103の温度低下を防ぐこととしてもよい。   Moreover, although the example which heats an adsorption nozzle or a stage with a heater was shown, it is good also as preventing the temperature fall of the solder ball 101 of BGA100, or the land 103 of a board | substrate by sending a hot air around BGA or a board | substrate.

また、BGAやCSPのはんだ接合部以外の部分にはレーザを当てないようにしてもよいし、基板のランド以外の場所にもレーザを当てないようにしてもよい。このようにすると、不要な部分を加熱することなく、全ての接合点のはんだ付けが可能となる。これにより、IC回路が損傷してしまうような熱的負荷を掛けず、また基板を焼損することなく、はんだ付けを行なうことができる。   Further, the laser beam may not be applied to a portion other than the solder joint portion of the BGA or CSP, or the laser beam may not be applied to a place other than the land on the substrate. If it does in this way, it will become possible to solder all the joining points, without heating an unnecessary part. Thus, soldering can be performed without applying a thermal load that would damage the IC circuit and without burning the substrate.

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   In addition, it should be thought that the said embodiment is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の第1の実施の形態におけるはんだ付け装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the soldering apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 図1のレーザヘッド200の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the laser head 200 of FIG. BGA100を複数のはんだボール101が設けられた側から見た図である。It is the figure which looked at BGA100 from the side in which the some solder ball 101 was provided. 図3の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。It is a figure which shows the process which solders from the state which the solder melt | dissolved by the process of FIG. はんだ付け装置の実行する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which a soldering apparatus performs. 図5に続くフローチャートである。It is a flowchart following FIG. 図6に続くフローチャートである。It is a flowchart following FIG. リフロー炉を用いた従来工法の問題点を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the problem of the conventional construction method using a reflow furnace. 実施の形態における効果(ボイド発生の防止)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect (prevention of void generation | occurrence | production) in embodiment. 第2の実施の形態におけるレーザヘッドの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the laser head in 2nd Embodiment. BGA100を複数のはんだボール101が設けられた側から見た図である。It is the figure which looked at BGA100 from the side in which the some solder ball 101 was provided. 図11の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。It is a figure which shows the process which solders from the state which the solder melt | dissolved by the process of FIG. 第2の実施の形態におけるはんだ付け装置の実行する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which the soldering apparatus in 2nd Embodiment performs. 第3の実施の形態におけるレーザヘッドの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the laser head in 3rd Embodiment. 図14の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。It is a figure which shows the process which solders from the state which the solder melt | dissolved by the process of FIG. 第3の実施の形態におけるはんだ付け装置の実行する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which the soldering apparatus in 3rd Embodiment performs. 図14の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。It is a figure which shows the process which solders from the state which the solder melt | dissolved by the process of FIG. 第5の実施の形態におけるレーザヘッドの構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the laser head in 5th Embodiment. 図18の処理によりはんだが溶解した状態からはんだ付けを行なう処理を示す図である。It is a figure which shows the process which solders from the state which the solder melt | dissolved by the process of FIG. 第5の実施の形態における2つのレーザ照射装置467a,467bでの加熱処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heat processing in the two laser irradiation apparatuses 467a and 467b in 5th Embodiment. はんだ付けにおける温度の制御について説明するための図である。It is a figure for demonstrating control of the temperature in soldering.

符号の説明Explanation of symbols

100 BGAパッケージ
101 はんだボール
103 ランド(はんだペースト付与後)
107 基板
200 レーザヘッド
251 基板運搬装置
301 撮像装置
303 半導体レーザ光源
307 レーザ照射装置
309 ハーフミラー
311,313 ガルバノミラー
315 テレセントリックレンズ
323 同軸カメラ
325 画像処理部
327 制御部
351 ミラーユニット
351a〜351d ミラー
353 部品吸着ノズル
355a,355b 放射温度計
359a,359b ヒータ
100 BGA package 101 Solder ball 103 Land (after applying solder paste)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 107 Substrate 200 Laser head 251 Substrate transport device 301 Imaging device 303 Semiconductor laser light source 307 Laser irradiation device 309 Half mirror 311, 313 Galvano mirror 315 Telecentric lens 323 Coaxial camera 325 Image processing unit 327 Control unit 351 Mirror unit 351a-351d Mirror 353 Parts Adsorption nozzle 355a, 355b Radiation thermometer 359a, 359b Heater

Claims (13)

電子部品と基板とを接続するためのはんだ付け方法であって、
前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所の少なくとも一方には、はんだが付与されており、
前記電子部品と前記基板とを離した状態で、前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所に、光照射を行なう光照射工程と、
前記光照射工程により前記はんだを溶解させた後に、前記電子部品と前記基板との間の距離を短くすることで、前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所を前記はんだによりはんだ付けする工程とを備えた、はんだ付け方法。
A soldering method for connecting an electronic component and a board,
Solder is applied to at least one of the connection part of the electronic component to the substrate and the connection part of the substrate to the electronic component,
In a state where the electronic component and the substrate are separated from each other, a light irradiation step of irradiating light to a connection portion of the electronic component to the substrate and a connection portion of the substrate to the electronic component;
After the solder is melted by the light irradiation step, the distance between the electronic component and the substrate is shortened, thereby connecting the electronic component to the substrate, and the substrate to the electronic component. A soldering method comprising: soldering a connection portion with the solder.
前記電子部品は、前記基板に装着された時に、前記基板への接続箇所がほぼ隠れてしまう裏面接合部品である、請求項1に記載のはんだ付け方法。   The soldering method according to claim 1, wherein when the electronic component is mounted on the substrate, the connection portion to the substrate is substantially hidden. 前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所の両方にはフラックスが付与されている、請求項1または2に記載のはんだ付け方法。   3. The soldering method according to claim 1, wherein a flux is applied to both a connection portion of the electronic component to the substrate and a connection portion of the substrate to the electronic component. 前記はんだ付けする工程は、搬送部材により前記電子部品を前記基板の接合位置の上に位置させ、前記電子部品と前記基板との間の距離を所定の距離とした後、前記搬送部材から前記電子部品を離し、その後前記搬送部材を前記電子部品から遠ざける、請求項1から3のいずれかに記載のはんだ付け方法。   In the soldering step, the electronic component is positioned on the bonding position of the substrate by a conveying member, and a distance between the electronic component and the substrate is set to a predetermined distance, and then the electronic component is transferred from the conveying member to the electronic component. The soldering method according to any one of claims 1 to 3, wherein a component is separated, and then the conveying member is moved away from the electronic component. 前記光照射工程で照射される光と同軸のカメラにより、前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所の位置合わせを行なう、請求項1から4のいずれかに記載のはんだ付け方法。   The position of the connection part of the said electronic component to the said board | substrate and the connection part of the said board | substrate to the said electronic component is aligned by the camera coaxial with the light irradiated at the said light irradiation process. The soldering method of crab. 前記光照射工程で光照射を行なう時、前記電子部品は、前記基板の接合位置の垂直上方に水平に保持される、請求項1から5のいずれかに記載のはんだ付け方法。   The soldering method according to claim 1, wherein when performing light irradiation in the light irradiation step, the electronic component is held horizontally vertically above a bonding position of the substrate. 前記光照射の光源は、半導体レーザ、キセノンランプ、または赤外線ランプである、請求項1から6のいずれかに記載のはんだ付け方法。   The soldering method according to claim 1, wherein the light source for light irradiation is a semiconductor laser, a xenon lamp, or an infrared lamp. 前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所は、それぞれ複数あり、
前記はんだは、はんだバンプとして複数の個所に設けられており、
前記光照射工程は、ガルバノミラーにより前記電子部品の複数の接続箇所、および前記基板の複数の接続箇所を照射する、請求項1から7のいずれかに記載のはんだ付け方法。
There are a plurality of connection points to the substrate of the electronic component and connection points to the electronic component of the substrate, respectively.
The solder is provided at a plurality of locations as solder bumps,
The soldering method according to claim 1, wherein the light irradiation step irradiates a plurality of connection locations of the electronic component and a plurality of connection locations of the substrate with a galvanometer mirror.
前記光照射工程は、1本または2本のビームにより照射を行なう、請求項1から8のいずれかに記載のはんだ付け方法。   The soldering method according to claim 1, wherein the light irradiation step performs irradiation with one or two beams. 前記光照射工程において、光を照射する位置の温度を測定する工程をさらに備え、
前記はんだ付けする工程は、前記温度を測定する工程による測定温度がはんだの溶融温度となったことを検知した後にはんだ付けを行なう、請求項1から9のいずれかに記載のはんだ付け方法。
In the light irradiation step, further comprising a step of measuring the temperature of the position where the light is irradiated,
The soldering method according to any one of claims 1 to 9, wherein the soldering step performs soldering after detecting that the temperature measured in the step of measuring the temperature becomes a melting temperature of the solder.
前記はんだ付けの前に、前記電子部品および前記基板の少なくとも一方を加熱する、請求項1から10のいずれかに記載のはんだ付け方法。   The soldering method according to claim 1, wherein at least one of the electronic component and the substrate is heated before the soldering. 請求項1から11のいずれかに記載のはんだ付け方法により、電子部品が実装された基板を生産する、実装基板の生産方法。   A method for producing a mounting board, wherein a board on which electronic components are mounted is produced by the soldering method according to claim 1. 電子部品と基板とを接続するためのはんだ付け装置であって、
前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所の少なくとも一方には、はんだが付与されており、
前記電子部品と前記基板とを離した状態で、前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所に、光照射を行なう光照射機構と、
前記光照射により前記はんだを溶解させた後に、前記電子部品と前記基板との間の距離を短くすることで、前記電子部品の前記基板への接続箇所、および前記基板の前記電子部品への接続箇所を前記はんだによりはんだ付けする機構とを備えた、はんだ付け装置。
A soldering device for connecting an electronic component and a board,
Solder is applied to at least one of the connection part of the electronic component to the substrate and the connection part of the substrate to the electronic component,
In a state where the electronic component and the substrate are separated from each other, a light irradiation mechanism for irradiating light to a connection portion of the electronic component to the substrate and a connection portion of the substrate to the electronic component,
After melting the solder by the light irradiation, by shortening the distance between the electronic component and the substrate, the connection location of the electronic component to the substrate, and the connection of the substrate to the electronic component A soldering apparatus comprising: a mechanism for soldering a portion with the solder.
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