JP2003204149A - Method and apparatus for soldering electronic component - Google Patents
Method and apparatus for soldering electronic componentInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品をプリン
ト基板に表面実装するためのはんだ付け方法及びその装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soldering method and apparatus for surface mounting an electronic component on a printed circuit board.
【0002】[0002]
【従来の技術】プリント基板などに搭載される表面実装
用の電子部品としては、QFP(QuadFlat Package) タ
イプやSOP(Small Outline Package) タイプなどのフ
ラットパッケージIC(以下FPICという)がある。2. Description of the Related Art As surface mounted electronic components mounted on a printed circuit board, there are flat package ICs (hereinafter referred to as FPICs) such as QFP (Quad Flat Package) type and SOP (Small Outline Package) type.
【0003】これらの電子部品のリード端子とプリント
基板側の配線電極との接続は、はんだ付けなどの方法に
より行われる。通常、はんだ付けの方法としては、量産
可能なリフロー炉による処理が主流を占めている。ま
た、リフロー炉による処理のできない電子部品の場合
は、後付け工程ではんだゴテ、光ビーム、熱風、あるい
はレーザ光などによる方法が行われる。The connection between the lead terminals of these electronic components and the wiring electrodes on the printed circuit board side is performed by a method such as soldering. Generally, as a soldering method, a reflow furnace capable of mass production is the mainstream. Further, in the case of electronic parts that cannot be processed by the reflow furnace, a method using a soldering iron, a light beam, hot air, laser light, or the like is performed in the subsequent mounting process.
【0004】また、はんだ付け部へのはんだ材の供給方
法としては、予めプリント基板の配線パターン上にはん
だペーストをスクリーン印刷しておく方法や、微小量の
塗布が繰り返し可能なディスペンサーによる方法や、は
んだワイヤを自動供給する方法などがある。As a method of supplying the solder material to the soldering portion, a method of screen-printing a solder paste on a wiring pattern of a printed circuit board in advance, a method of using a dispenser capable of repeating application of a minute amount, There is a method of automatically supplying a solder wire.
【0005】更に、はんだ付け時には、はんだ材ととも
にフラックスが使用される。はんだ接合のメカニズム
は、加熱時にフラックスがまず先に溶解し、接合部表面
の酸化膜を化学的に剥離する。そして、その表面上で溶
けたはんだがぬれ広がり、電子部品のリード端子とプリ
ント基板の配線電極とがはんだ材を介して接合されるの
である。Further, at the time of soldering, flux is used together with the solder material. The mechanism of solder joining is that the flux is first melted at the time of heating, and the oxide film on the joint surface is chemically peeled off. Then, the melted solder wets and spreads on the surface, and the lead terminal of the electronic component and the wiring electrode of the printed circuit board are joined via the solder material.
【0006】一方、特開2001−158985号、特
開2001−156436号、特開平9−214122
号には、レーザ光の照射と、加熱された不活性ガスの吹
き付けとを併用してはんだ付けを行う方法及び装置が開
示されている。また、上記のうち特開2001−158
985号、特開2001−156436号には、電子部
品のリード端子等の表面に酸化被膜が形成されていて
も、レーザ光を照射すると共に、加熱された不活性ガス
を吹き付けることにより、フラックスを用いなくても酸
化被膜を除去できることが記載されている。On the other hand, JP 2001-158985A, JP 2001-156436A and JP 9-214122A.
The publication discloses a method and apparatus for performing soldering by using both irradiation of laser light and spraying of heated inert gas. Further, among the above, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-158
No. 985 and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-156436, even if an oxide film is formed on the surface of a lead terminal or the like of an electronic component, a flux is generated by irradiating a laser beam and blowing a heated inert gas. It is described that the oxide film can be removed without using it.
【0007】更に、特開2001−198670号に
は、レーザビームの光軸に沿って高温のホット不活性ガ
スをはんだ付けポイントに向けて噴射しながら、このホ
ット不活性ガスの噴流内においてレーザビームをはんだ
付けポイントに投射することにより、ホット不活性ガス
でレーザビームの温度低下防止と、はんだ付けポイント
の補助加熱及びガスシールドを行いながらはんだ付けを
行う方法が開示されている。Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-198670, a high temperature hot inert gas is jetted toward a soldering point along the optical axis of the laser beam while the laser beam is jetted in the jet stream of the hot inert gas. There is disclosed a method of projecting a soldering point onto a soldering point to prevent the temperature of the laser beam from lowering with a hot inert gas, and to perform soldering while performing auxiliary heating and a gas shield at the soldering point.
【0008】また、特開2001−252762号に
は、上記特開2001−198670号の方法におい
て、ホット不活性ガスの代わりに、還元性ガスと不活性
ガスとの混合ガスを用いる方法が開示されている。Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-252762 discloses a method of using a mixed gas of a reducing gas and an inert gas in place of the hot inert gas in the method of the above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-198670. ing.
【0009】更に、特開平5−104279号には、キ
セノンランプ又はYAGレーザ発振器などの発光部と、
前記発光部の光の集光部を有する集光手段を備え、前記
集光部の近傍に位置させたはんだ付け部などの被加熱物
に集光した光を照射して、前記被加熱物を加熱、溶融す
る光加熱装置であって、前記被加熱物の周辺の雰囲気の
酸素濃度を5%以下とする不活性ガスあるいは還元性ガ
スよりなるシールドガスの供給手段を備えた光加熱装置
が開示されている。また、シールドガスのガスノズルを
通して、集光手段によって集光されたレーザ光を照射す
る実施態様が示されている。また、ガス温度調整器を使
用し、シールドガスを加熱して用いることにより、はん
だ付け部を予熱することが記載されている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 5-104279 discloses a light emitting portion such as a xenon lamp or a YAG laser oscillator,
A light collecting unit having a light collecting unit for collecting light of the light emitting unit is provided, and the collected light is irradiated to a heated object such as a soldering section located in the vicinity of the light collecting unit, and Disclosed is a light heating device that heats and melts, the light heating device including a shield gas supply means made of an inert gas or a reducing gas that makes the oxygen concentration in the atmosphere around the object to be heated 5% or less. Has been done. Further, there is shown an embodiment in which the laser light focused by the focusing means is irradiated through the gas nozzle of the shield gas. Further, it is described that the soldering portion is preheated by using the gas temperature adjuster and heating the shielding gas.
【0010】更にまた、特開昭61−253170号に
は、レーザ発生源と、該発生源から発生されるレーザ光
をはんだと被加工物とで構成される被接合部位に照射す
るためのレーザ照射部とを少なくとも備え、該レーザ光
の照射によって被接合部位から発生する光遮蔽物を除去
するためのガス吐出手段を更に設けたことを特徴とする
レーザはんだ付け装置が開示されている。また、レーザ
光照射ノズルにガスを導入して、レーザ光の出射口と、
ガス吐出口とを共用させた実施態様が記載されている。
また、光遮蔽物を除去するためのガスとして、加熱空気
を用いると、はんだ付け効率やはんだ品質の向上に有効
であるとともに、不活性ガスを用いると、はんだ付け最
中のはんだの酸化によるはんだ付け品質の劣化防止に有
効であることが記載されている。Furthermore, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 61-253170 discloses a laser for irradiating a laser source and a laser beam emitted from the source to a bonded portion composed of a solder and a workpiece. Disclosed is a laser soldering device including at least an irradiating section, and further provided with a gas discharge means for removing a light shield generated from a joined portion by irradiation of the laser beam. Further, by introducing a gas into the laser light irradiation nozzle, and a laser light emission port,
An embodiment in which the gas discharge port is shared is described.
In addition, when heated air is used as a gas for removing the light shielding material, it is effective in improving soldering efficiency and solder quality, and when an inert gas is used, solder due to oxidation of solder during soldering is used. It is described that it is effective in preventing deterioration of the attachment quality.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】このような電子部品の
はんだ付け方法では、フラックスの溶融、蒸発時と、は
んだ溶融時において、溶融したはんだの内部の気泡(ガ
ス)が膨脹して破裂するために、その際はんだが微小粒
子となって飛び散りやすい。このはんだボールが付着し
たプリント基板をそのまま使用すると、何らかの振動等
によりはんだボールが落下、あるいは移動して、他の接
続配線部に入り込み、短絡などの原因となり、プリント
基板の信頼性を損なうことになる。In such a soldering method for electronic parts, bubbles (gas) inside the molten solder expand and burst during melting and evaporation of the flux and during melting of the solder. At that time, the solder becomes fine particles and easily scatters. If the printed circuit board to which the solder balls are attached is used as it is, the solder balls may drop or move due to some vibration, etc., and may get into other connection wiring parts, causing a short circuit, and impairing the reliability of the printed circuit board. Become.
【0012】また、従来のリフロー炉による処理の場合
は、はんだボールやフラックス残渣などは、次の洗浄工
程で除去されてきた。しかし、最近では、フロンなどに
よる洗浄は環境問題を招くことが指摘され、洗浄工程を
省略することが多くなってきた。このため、はんだボー
ルの発生を効果的に抑制できるはんだ付け技術の開発が
望まれていた。Further, in the case of processing by a conventional reflow furnace, solder balls, flux residues, etc. have been removed in the next cleaning step. However, recently, it has been pointed out that cleaning with chlorofluorocarbon or the like causes environmental problems, and thus the cleaning process has been often omitted. Therefore, it has been desired to develop a soldering technique capable of effectively suppressing the generation of solder balls.
【0013】更に、リフロー炉による処理ができない後
付け部品のはんだ付けでは、例えば、はんだゴテ、光ビ
ーム、熱風、レーザ光などにより局所加熱することが行
われているが、はんだ付け部の温度急上昇などの影響
で、はんだボールの発生がより多くなることもあった。Further, in the soldering of post-mounted parts that cannot be processed by the reflow furnace, for example, local heating is performed by a soldering iron, a light beam, hot air, laser light, etc., but the temperature of the soldered portion rises rapidly. As a result, solder balls may be generated more often.
【0014】一方、前記特開2001−198670号
等には、レーザ光の照射と、加熱された不活性ガス等の
吹き付けとを併用してはんだ付けを行う方法が提案され
ており、特に、特開平5−104279号では、不活性
ガスあるいは還元性ガスよりなる加熱されたシールドガ
スの吹き付けを併用することにより、はんだボールの発
生を防止できることが示されているが、シールドガスの
吹き付けによって電子部品のはんだ付け部を加熱するに
は、ある程度の時間がかかるため、複数本並んだ半導体
のリード端子をはんだ付けするには、シールドガスの吹
き付けによる加熱と、レーザ光の照射によるはんだ付け
とを、リード端子1本毎に繰り返して行う必要があり、
作業性が悪いという問題点があった。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-198670 and the like propose a method of soldering in which irradiation with a laser beam and spraying of a heated inert gas are used in combination, and in particular, Kaihei 5-104279 discloses that the generation of solder balls can be prevented by spraying a heated shield gas made of an inert gas or a reducing gas together. Since it takes some time to heat the soldering part of, in order to solder the lead terminals of a plurality of semiconductors lined up, heating by blowing a shield gas and soldering by irradiating a laser beam, It is necessary to repeat for each lead terminal,
There was a problem that workability was poor.
【0015】本発明は、以上の問題点を鑑みなされたも
ので、電子部品のはんだ付け部周辺に付着するはんだボ
ールの発生を抑え、かつ、ぬれ性良好なはんだ付け部を
得ることができ、しかもはんだ付け作業を効率よく行え
るようにした電子部品のはんだ付け方法及びその装置を
提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to suppress the generation of solder balls adhering to the periphery of a soldered portion of an electronic component and obtain a soldered portion having good wettability, Moreover, it is an object of the present invention to provide an electronic component soldering method and an apparatus for the same, which enables efficient soldering work.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電子部品のはんだ付け方法は、プリント基
板の配線電極上に電子部品のリード端子を設置し、該リ
ード端子の設置部分にレーザ光を照射すると共に、不活
性ガスあるいは還元性ガスよりなる加熱されたシールド
ガスを吹き付けてはんだ付けを行う電子部品のはんだ付
け方法において、前記シールドガスの吹き出し口の形状
を細長いスリット状にすると共に、前記レーザ光の光軸
を前記シールドガスの吹き出し口内に配置することを特
徴とする。In order to achieve the above object, a method of soldering an electronic component according to the present invention is such that a lead terminal of an electronic component is installed on a wiring electrode of a printed circuit board, and the lead terminal is installed on the installation portion. In the method of soldering an electronic component, which comprises irradiating a laser beam and spraying a heated shield gas made of an inert gas or a reducing gas, the shield gas is blown out into a long and narrow slit shape. At the same time, the optical axis of the laser light is arranged in the outlet of the shield gas.
【0017】本発明のはんだ付け方法によれば、はんだ
接続部にレーザ光を照射する際、該接続部が不活性ガス
あるいは還元性ガスよりなる加熱されたシールドガスで
覆われ無酸化雰囲気となっている。これにより、接続部
表面の新たな酸化が抑制される。According to the soldering method of the present invention, when the soldered portion is irradiated with laser light, the soldered portion is covered with a heated shield gas made of an inert gas or a reducing gas to form a non-oxidizing atmosphere. ing. As a result, new oxidation of the surface of the connection portion is suppressed.
【0018】また、加熱されたシールドガスの吹き付け
の併用によって、接続部とその周辺が予熱又は余熱され
るので、従来のレーザ光のみを用いたはんだ付けに比べ
て局所的急加熱が緩和される。これにより、はんだボー
ルの飛び散りが抑制されるだけでなく、温度分布のばら
つきを防ぐことができるので、はんだのぬれ性が向上す
る。Further, since the connection part and its periphery are preheated or residual heat is caused by the combined use of the sprayed heated shield gas, the local rapid heating is reduced as compared with the conventional soldering using only laser light. . As a result, not only the scattering of the solder balls can be suppressed but also the variation in the temperature distribution can be prevented, so that the wettability of the solder is improved.
【0019】また、シールドガスの吹き出し口の形状を
細長いスリット状にしたことにより、電子部品から突出
する複数のリード端子の列の全体を覆うようにして、加
熱されたシールドガスが吹き付けられる。これにより、
従来のレーザ光の照射によるはんだ付けの対象となって
いるリード端子の接続部とその周辺のみに、スポット的
に加熱されたシールドガスを吹き付ける方法に比べて、
各リード端子の周辺のより広い領域が予熱又は余熱され
る。したがって、各リード端子の接続部がより安定して
予熱又は余熱されるとともに、各リード端子毎の予熱又
は余熱の温度がより均一化される。Further, since the shape of the outlet of the shield gas is elongated slit-like, the heated shield gas is blown so as to cover the entire row of the plurality of lead terminals protruding from the electronic component. This allows
Compared to the conventional method of spraying the spot-heated shield gas only to the connection area of the lead terminal and its periphery, which are the targets of soldering by irradiation with laser light,
A wider area around each lead terminal is preheated or preheated. Therefore, the connection portion of each lead terminal is more stably preheated or residual heat, and the temperature of the preheating or residual heat of each lead terminal is made more uniform.
【0020】以上より、本発明のはんだ付け方法では、
電子部品から突出する複数のリード端子の接続部に対し
て、はんだボールの飛び散りの抑制、及び、はんだのぬ
れ性の向上を、より安定に、ばらつきなく行うことがで
きる。From the above, according to the soldering method of the present invention,
It is possible to suppress the scattering of the solder balls and improve the wettability of the solder more stably and without variation with respect to the connecting portions of the plurality of lead terminals protruding from the electronic component.
【0021】また、一般にガスは目に見えないため、は
んだ付け箇所に対するシールドガスの吹き付け具合の確
認が難しく、位置調整に時間がかかるが、本発明では、
レーザ加工ヘッドのレーザ光の光軸をシールドガスの吹
き出し口内に配置したことによって、シールドガスの吹
き付け位置が把握しやすくなり、位置調整が容易とな
る。また、ガス流が電子部品の影響を受けないように、
例えば垂直等の角度からガスを吹き付けるようにするこ
とができる。Further, since the gas is generally invisible, it is difficult to confirm the spraying condition of the shield gas to the soldered portion, and it takes time to adjust the position. However, in the present invention,
By arranging the optical axis of the laser beam of the laser processing head inside the outlet of the shield gas, the position where the shield gas is sprayed can be easily grasped and the position can be adjusted easily. Also, to prevent the gas flow from being affected by electronic components,
For example, the gas may be blown from an angle such as vertical.
【0022】更に、前記シールドガスの吹き出し口の形
状を細長いスリット状にしたことにより、電子部品から
突出する複数のリード端子の列に沿って一度にシールド
ガスを吹き付けて予熱又は余熱し、無酸化雰囲気を形成
することができるので、その状態でレーザ光を照射し
て、複数のリード端子を短時間で効率よくはんだ付けす
ることができる。Furthermore, since the shape of the outlet of the shield gas is made into a long and narrow slit shape, the shield gas is sprayed at a time along a row of a plurality of lead terminals projecting from the electronic component to preheat or residual heat, and to be non-oxidized. Since the atmosphere can be formed, the plurality of lead terminals can be soldered efficiently in a short time by irradiating laser light in that state.
【0023】また、本発明のはんだ付け方法において
は、前記レーザ光を線状ビームとなるように集光させつ
つ、前記シールドガスの吹き出し口内を通過させて照射
することが好ましい。これによれば、電子部品から突出
する複数のリード端子を同時に加熱してはんだ付けする
ことができるので、はんだ付けの作業性をより良好にす
ることができる。Further, in the soldering method of the present invention, it is preferable that the laser light is focused so as to be a linear beam and is irradiated while passing through the inside of the shield gas blowing port. According to this, a plurality of lead terminals protruding from the electronic component can be simultaneously heated and soldered, so that the workability of soldering can be further improved.
【0024】更に、前記リード端子の配列方向に合わせ
て、前記シールドガスの吹き出し口を回転させると共
に、前記レーザ光の線状ビームも該吹き出し口と一緒に
回転させることが好ましい。これによれば、リード端子
が電子部品のチップの縦辺と横辺の両方から出ているよ
うな場合でも、電子部品等の設置方向を変更せずに、シ
ールドガスの吹き出し口及びレーザ光の線状ビームを回
転させるだけで、はんだ付け作業を行うことができる。Further, it is preferable that the outlet of the shield gas is rotated and the linear beam of the laser beam is also rotated together with the outlet according to the arrangement direction of the lead terminals. According to this, even when the lead terminals are projected from both the vertical side and the horizontal side of the chip of the electronic component, the shielding gas blowing port and the laser beam can be emitted without changing the installation direction of the electronic component. The soldering work can be performed simply by rotating the linear beam.
【0025】更に、前記レーザ光をパルス化して照射す
ることが好ましい。これによれば、レーザ光のパルスが
ONのときは加熱、OFFのときは冷却というように、
パルスの繰り返しによりはんだ付けを行うことができ、
はんだの温度上昇が急激とならないようにコントロール
でき、はんだボールの発生が抑えられる。Further, it is preferable to irradiate the laser light in pulses. According to this, when the pulse of the laser light is ON, it is heated, when it is OFF, it is cooled,
By repeating the pulse, soldering can be performed,
The temperature rise of the solder can be controlled so that it does not rise suddenly, and the generation of solder balls is suppressed.
【0026】更にまた、前記シールドガスによりはんだ
付けすべき箇所を、はんだの溶融温度よりも100〜1
0℃低い温度まで加熱し、その状態で前記レーザ光を前
記はんだ付けすべき箇所に照射してはんだ付けを行うこ
とが好ましい。これによれば、はんだ付けすべき箇所を
比較的高温度に加熱しておき、その状態でレーザ光を照
射することにより、必要以上に加熱することなく迅速に
はんだを溶融させてはんだ付けを行うことができ、過熱
によるはんだボールの発生を抑制すると共に、はんだ付
け効率を高めることができる。Furthermore, the place to be soldered by the shielding gas is 100 to 1 higher than the melting temperature of the solder.
It is preferable to perform the soldering by heating to a temperature lower by 0 ° C. and irradiating the laser light to the portion to be soldered in that state. According to this, the place to be soldered is heated to a relatively high temperature, and by irradiating the laser beam in that state, the solder is quickly melted and soldered without heating more than necessary. Therefore, it is possible to suppress the generation of solder balls due to overheating and improve the soldering efficiency.
【0027】一方、本発明の電子部品のはんだ付け装置
は、プリント基板の配線電極上に電子部品のリード端子
を設置し、該リード端子の設置部分を加熱してはんだ付
けする電子部品のはんだ付け装置において、レーザ光を
集光して所定箇所に照射するレーザ光照射手段と、不活
性ガスあるいは還元性ガスよりなる加熱されたシールド
ガスを所定箇所に吹き付けるシールドガス吹き付け手段
とを備え、前記シールドガス吹き付け手段の吹き出し口
が細長いスリット状をなし、前記レーザ光照射手段によ
るレーザ光の光軸が、前記シールドガス吹き付け手段の
吹き出し口内に配置されていることを特徴とする。On the other hand, the electronic component soldering apparatus according to the present invention is such that the lead terminals of the electronic component are installed on the wiring electrodes of the printed circuit board, and the portions where the lead terminals are installed are heated and soldered. The apparatus comprises a laser light irradiating means for condensing and irradiating a predetermined position with a laser beam, and a shield gas blowing means for blowing a heated shield gas composed of an inert gas or a reducing gas to a predetermined position, and the shield. The blowout port of the gas blowing unit has an elongated slit shape, and the optical axis of the laser beam emitted by the laser beam irradiation unit is arranged in the blowout port of the shield gas blowing unit.
【0028】本発明のはんだ付け装置によれば、はんだ
接続部にレーザ光を照射する際、該接続部が不活性ガス
あるいは還元性ガスよりなる加熱されたシールドガスで
覆われ無酸化雰囲気となっている。これにより、接続部
表面の新たな酸化が抑制される。According to the soldering apparatus of the present invention, when the solder connecting portion is irradiated with the laser beam, the connecting portion is covered with the heated shield gas made of the inert gas or the reducing gas to form the non-oxidizing atmosphere. ing. As a result, new oxidation of the surface of the connection portion is suppressed.
【0029】また、加熱されたシールドガスの吹き付け
の併用によって、接続部とその周辺が予熱又は余熱され
るので、従来のレーザ光のみを用いたはんだ付けに比べ
て局所的急加熱が緩和される。これにより、はんだボー
ルの飛び散りが抑制されるだけでなく、温度分布のばら
つきを防ぐことができるので、はんだのぬれ性が向上す
る。Further, the combined use of the heated shielding gas spraying preheats or preheats the connecting portion and its periphery, so that local rapid heating is reduced as compared with conventional soldering using only laser light. . As a result, not only the scattering of the solder balls can be suppressed but also the variation in the temperature distribution can be prevented, so that the wettability of the solder is improved.
【0030】また、シールドガスの吹き出し口の形状を
細長いスリット状にしたことにより、電子部品から突出
する複数のリード端子の列の全体を覆うようにして、加
熱されたシールドガスが吹き付けられる。これにより、
従来のレーザ光の照射によるはんだ付けの対象となって
いるリード端子の接続部とその周辺のみに、スポット的
に加熱されたシールドガスを吹き付ける装置に比べて、
各リード端子の周辺のより広い領域が予熱又は余熱され
る。したがって、各リード端子の接続部がより安定して
予熱又は余熱されるとともに、各リード端子毎の予熱又
は余熱の温度がより均一化される。Further, by making the shape of the outlet of the shield gas into the elongated slit shape, the heated shield gas is blown so as to cover the entire row of the plurality of lead terminals protruding from the electronic component. This allows
Compared to a conventional device that sprays a spot-heated shield gas only to the connection area of the lead terminal and its periphery, which are the targets of soldering by irradiation with laser light,
A wider area around each lead terminal is preheated or preheated. Therefore, the connection portion of each lead terminal is more stably preheated or residual heat, and the temperature of the preheating or residual heat of each lead terminal is made more uniform.
【0031】以上より、本発明のはんだ付け装置では、
電子部品から突出する複数のリード端子の接続部に対し
て、はんだボールの飛び散りの抑制、及び、はんだのぬ
れ性の向上を、より安定に、ばらつきなく行うことがで
きる。From the above, in the soldering apparatus of the present invention,
It is possible to suppress the scattering of the solder balls and improve the wettability of the solder more stably and without variation with respect to the connecting portions of the plurality of lead terminals protruding from the electronic component.
【0032】また、本発明のはんだ付け装置によれば、
レーザ光照射手段によって照射されるレーザ光の光軸
と、シールドガス吹き付け手段による加熱されたシール
ドガスの吹き付け方向とを一致させることができるの
で、シールドガスの吹き付け位置が把握しやすくなり、
位置調整が容易となり、ガス流が電子部品の影響を受け
ないように、例えば垂直等の角度からガスを吹き付ける
ようにすることができる。According to the soldering apparatus of the present invention,
Since it is possible to match the optical axis of the laser light irradiated by the laser light irradiation means and the blowing direction of the shield gas heated by the shield gas blowing means, it becomes easy to grasp the blowing position of the shield gas,
The position can be adjusted easily, and the gas can be blown from an angle such as vertical so that the gas flow is not affected by the electronic components.
【0033】また、前記シールドガスの吹き出し口の形
状を細長いスリット状にしたことにより、電子部品から
突出する複数のリード端子の列に沿って一度にシールド
ガスを吹き付けて予熱又は余熱し、無酸化雰囲気を形成
することができるので、その状態でレーザ光を照射し
て、複数のリード端子を短時間で効率よくはんだ付けす
ることができる。Further, since the shape of the shield gas outlet is made into an elongated slit shape, the shield gas is sprayed at a time along the row of a plurality of lead terminals protruding from the electronic component to preheat or residual heat, and thus non-oxidized. Since the atmosphere can be formed, the plurality of lead terminals can be soldered efficiently in a short time by irradiating laser light in that state.
【0034】本発明のはんだ付け装置においては、前記
レーザ光照射手段が、レーザ光を線状ビームとなるよう
に集光させる集光手段を有し、この集光手段によって形
成される線状ビームの光軸が前記シールドガス吹き付け
手段の吹き出し口内に配置されていることが好ましい。
これによれば、電子部品から突出する複数のリード端子
を同時に加熱してはんだ付けすることができるので、は
んだ付けの作業性をより良好にすることができる。In the soldering apparatus of the present invention, the laser beam irradiating means has a condensing means for condensing the laser light into a linear beam, and the linear beam formed by this condensing means. It is preferable that the optical axis of is arranged in the outlet of the shield gas blowing means.
According to this, a plurality of lead terminals protruding from the electronic component can be simultaneously heated and soldered, so that the workability of soldering can be further improved.
【0035】また、前記シールドガス吹き付け手段の吹
き出し口と、この吹き出し口内に光軸を有する前記線状
ビームとを、一緒に回転させる回転手段を有することが
好ましい。これによれば、リード端子が電子部品のチッ
プの縦辺と横辺の両方から出ているような場合でも、電
子部品等の設置方向を変更せずに、シールドガスの吹き
出し口及びレーザ光の線状ビームを回転させるだけで、
はんだ付け作業を行うことができる。Further, it is preferable to have a rotating means for rotating together the blow-out port of the shield gas blowing means and the linear beam having an optical axis in the blow-out port. According to this, even when the lead terminals are projected from both the vertical side and the horizontal side of the chip of the electronic component, the shielding gas blowing port and the laser beam can be emitted without changing the installation direction of the electronic component. Just rotate the linear beam,
Can perform soldering work.
【0036】[0036]
【発明の実施の形態】図1、2には、本発明のはんだ付
け装置の一実施形態が示されている。1 and 2 show an embodiment of a soldering apparatus according to the present invention.
【0037】図1において、YAGレーザ等のレーザ発
振器1は、光ファイバ2を介して集光ユニット3に接続
されており、これらが本発明におけるレーザ光照射手段
を構成している。レーザ発振器1で出力されたレーザ光
4は、光ファイバ2を通して伝送され、集光ユニット3
を通して集光される。In FIG. 1, a laser oscillator 1 such as a YAG laser is connected to a condensing unit 3 via an optical fiber 2, and these compose laser light irradiation means in the present invention. The laser light 4 output from the laser oscillator 1 is transmitted through the optical fiber 2 and the condensing unit 3
Is collected through.
【0038】集光ユニット3のレーザ光出射面には、ガ
スノズル11が取付けられている。この場合、加熱され
たシールドガスの熱が、集光ユニット3側に伝導して熱
くならないように、接続境界部にはエアギャップが設け
られ、更に断熱材、例えば「デュロストーン」(商品
名、ロッシェリンググループ製)が介装されて、熱絶縁
がなされている。ガスノズル11の集光ユニット3側の
端面は、レーザ光を透過する透明なパネルで覆われ、ガ
スノズル11の反対側の端面には、シールドガスの吹き
出し口を有するノズルチップ16が取付けられている。A gas nozzle 11 is attached to the laser beam emitting surface of the condenser unit 3. In this case, an air gap is provided in the connection boundary portion so that the heat of the heated shield gas is not conducted to the light collecting unit 3 side and becomes hot. Further, a heat insulating material such as “Durostone” (trade name, (Rochering Group) is installed to provide thermal insulation. An end surface of the gas nozzle 11 on the light-collecting unit 3 side is covered with a transparent panel that transmits laser light, and a nozzle tip 16 having a shield gas outlet is attached to the end surface on the opposite side of the gas nozzle 11.
【0039】図2に示すように、ノズルチップ16は、
その横断面形状が扁平な板状をなし、その中央にスリッ
ト状の吹き出し口19が形成されている。そして、上記
吹き出し口19の中央をレーザ光4の光軸が通るように
なっている。As shown in FIG. 2, the nozzle tip 16 is
Its cross-sectional shape is a flat plate shape, and a slit-shaped blowout port 19 is formed in the center thereof. The optical axis of the laser beam 4 passes through the center of the blowout port 19.
【0040】上記吹き出し口19の大きさは、はんだ付
けすべき電子部品の大きさ、形状によって適宜選択すれ
ばよいが、通常は、図2(b)における内径の幅a(m
m)及び長さb(mm)は、例えばFPICの片側1辺
のサイズを幅α(mm)、長さをβ(mm)とすれば、
a≧α+2、b≧β+2であることが好ましい。例え
ば、はんだ付けすべきFPICであるSOP (Small Ou
tline Package) のリードの片側1辺のサイズが幅3
(mm)×長さ18(mm)であるとき、上記吹き出し
口19のサイズを幅5(mm)×長さ20(mm)とす
ることにより、SOPの片側1辺の幅及び長さに対応さ
せることができる。The size of the blow-out port 19 may be appropriately selected depending on the size and shape of the electronic component to be soldered, but normally, the width a (m) of the inner diameter in FIG. 2 (b) is used.
m) and length b (mm), for example, if the size of one side of the FPIC is width α (mm) and the length is β (mm),
It is preferable that a ≧ α + 2 and b ≧ β + 2. For example, SOP (Small Ou) which is the FPIC to be soldered
The size of one side of the lead of (tline Package) is width 3
(Mm) x length 18 (mm), the size of the outlet 19 is set to width 5 (mm) x length 20 (mm) to correspond to the width and length of one side of the SOP. Can be made.
【0041】ガスノズル11の周面の1箇所には、窒素
ガス等のシールドガス14を導入する導入口13が形成
されている。また、ガスノズル11の内部には、電気ヒ
ータ12と加熱温度を検出し制御するための熱電対とが
配置されており、上記導入口13から導入されたシール
ドガス14を加熱して高温シールドガス15とし、この
高温シールドガス15をノズルチップ16の上記吹き出
し口19から噴出するようになっている。An inlet 13 for introducing a shield gas 14 such as nitrogen gas is formed at one location on the peripheral surface of the gas nozzle 11. An electric heater 12 and a thermocouple for detecting and controlling the heating temperature are arranged inside the gas nozzle 11, and heat the shield gas 14 introduced from the inlet 13 to heat the high-temperature shield gas 15. The high temperature shield gas 15 is ejected from the blowout port 19 of the nozzle tip 16.
【0042】また、前記集光ユニット3を通して集光さ
れたレーザ光は、その光軸が上記ガスノズル11のノズ
ルチップ16の吹き出し口19内を通って出力されるよ
うになっている。Further, the laser beam condensed through the condensing unit 3 has its optical axis output through the outlet 19 of the nozzle tip 16 of the gas nozzle 11.
【0043】一方、プリント基板8の表面には配線電極
9が形成されており、例えばFPIC(フラットパッケ
ージIC)などの電子部品5のリード端子6が、上記配
線電極9の対応する部分に当接するように設置されてい
る。配線電極9のはんだ付け部分には、はんだペースト
をスクリーン印刷してなるはんだ層7が予め形成されて
いる。そして、リード端子6と、はんだ層7と、配線電
極9とが上下に当接し合った部分が、はんだ付けすべき
接合箇所10をなしている。On the other hand, wiring electrodes 9 are formed on the surface of the printed circuit board 8, and lead terminals 6 of an electronic component 5 such as an FPIC (flat package IC) are brought into contact with corresponding portions of the wiring electrodes 9. Is installed as. A solder layer 7 formed by screen-printing a solder paste is formed in advance on the soldered portion of the wiring electrode 9. The portion where the lead terminal 6, the solder layer 7, and the wiring electrode 9 are in vertical contact with each other forms a joint portion 10 to be soldered.
【0044】次に、上記はんだ付け装置を用いた本発明
によるはんだ付け方法の一実施形態を説明する。Next, an embodiment of the soldering method according to the present invention using the above soldering apparatus will be described.
【0045】電子部品5の両側から延出する複数本のリ
ード端子6を、プリント基板8の配線電極9の対応する
部分に当接するように位置決めして、電子部品5をプリ
ント基板8上に載置しておく。なお、配線電極9のはん
だ付けすべき箇所には前記はんだ層7が形成されてお
り、リード端子6は、このはんだ層7を介して配線電極
9上に載置される。また、はんだ層7のはんだ材として
は、通常使用される共晶はんだ(Pb−Sn)や、鉛フ
リーはんだなど、電子部品用のはんだ材が用いられる。A plurality of lead terminals 6 extending from both sides of the electronic component 5 are positioned so as to abut corresponding portions of the wiring electrodes 9 of the printed board 8, and the electronic component 5 is mounted on the printed board 8. Set it aside. The solder layer 7 is formed on the wiring electrodes 9 to be soldered, and the lead terminals 6 are placed on the wiring electrodes 9 via the solder layers 7. As the solder material for the solder layer 7, a solder material for electronic components such as a commonly used eutectic solder (Pb-Sn) or lead-free solder is used.
【0046】この状態で、導入口13から窒素ガス等の
シールドガス14をガスノズル11内に導入する。シー
ルドガス14は、ガスノズル11内に配置された電気ヒ
ータ12によって好ましくは50〜300℃、より好ま
しくは150〜250℃に加熱される。そして、ノズル
チップ16の吹き出し口19から上記温度の高温シール
ドガス15が噴出し、上記接合箇所10に吹き付けられ
る。なお、このときの高温シールドガス15の噴出圧は
0.01〜0.5MPa、流速は0.5〜10NL(リ
ットル)/分(ワークの大きさによる)が好ましい。こ
うして接合箇所10を比較的均一に予熱又は余熱した
後、レーザ発振器1からのレーザ照射を行う。In this state, a shield gas 14 such as nitrogen gas is introduced into the gas nozzle 11 through the inlet 13. The shield gas 14 is heated to preferably 50 to 300 ° C., more preferably 150 to 250 ° C. by the electric heater 12 arranged in the gas nozzle 11. Then, the high-temperature shield gas 15 having the above temperature is ejected from the blowout port 19 of the nozzle tip 16 and is blown to the joining portion 10. At this time, the ejection pressure of the high-temperature shield gas 15 is preferably 0.01 to 0.5 MPa, and the flow rate is preferably 0.5 to 10 NL (liter) / min (depending on the size of the work). In this way, after the joint portion 10 is relatively uniformly preheated or preheated, laser irradiation from the laser oscillator 1 is performed.
【0047】すなわち、レーザ発振器1で出力されるレ
ーザ光4は、光ファイバ2を通して集光ユニット3に導
入され、集光ユニット3内に配置されたレンズによって
集光されて、ガスノズル11の内部を通り、ノズルチッ
プ16の吹き出し口19から出射して、接合箇所10、
特にはリード端子6に局所的に照射される。That is, the laser beam 4 output from the laser oscillator 1 is introduced into the condensing unit 3 through the optical fiber 2, is condensed by the lens arranged in the condensing unit 3, and the inside of the gas nozzle 11 is guided. As a result, the light is emitted from the blow-out port 19 of the nozzle tip 16, and the joint portion 10,
Particularly, the lead terminals 6 are locally irradiated.
【0048】その結果、レーザ光4が照射された部分を
中心としてはんだ層7が溶融してぬれ広がり、リード端
子6と配線電極9とをはんだ付けする。なお、リード端
子6及び配線電極9の表面の酸化膜は、高温シールドガ
ス15の吹き付けとレーザ光4の照射とフラックスとに
よって、はんだ付け前に焼失、除去される。また、レー
ザ光4が照射される部分は、高温シールドガス15が吹
き付けられる領域となっているので、加熱部分が常に窒
素ガス等のシールドガスでシールドされ、酸化等が防止
される。As a result, the solder layer 7 melts and spreads around the portion irradiated with the laser beam 4, and the lead terminal 6 and the wiring electrode 9 are soldered. The oxide films on the surfaces of the lead terminals 6 and the wiring electrodes 9 are burned and removed before soldering by spraying the high-temperature shield gas 15, irradiating the laser beam 4 and flux. Further, since the portion irradiated with the laser beam 4 is an area to which the high temperature shield gas 15 is sprayed, the heated portion is always shielded by the shield gas such as nitrogen gas and the oxidation is prevented.
【0049】また、本発明においては、ノズルチップ1
6の吹き出し口19から吹き出す高温シールドガス15
が、細長いガス吹き付け領域22を形成し、SOPのリ
ード端子の1辺分をガスシールドすることができる。こ
の状態でレーザ光4を移動させながらリード端子に順次
照射して、はんだ付けを行うことができる。Further, in the present invention, the nozzle tip 1
High-temperature shield gas 15 blown out from blow-off port 19 of 6
However, it is possible to form the elongated gas blowing region 22 and to gas shield one side of the lead terminal of the SOP. In this state, the laser light 4 can be moved to sequentially irradiate the lead terminals for soldering.
【0050】なお、レーザ光4を移動させるに伴ってガ
ス吹き付け領域22も移動するので、ガス吹き付け領域
22が1辺のリード端子の全てを常にガスシールドする
わけではないが、実際上はこれで十分である。なお、ガ
ス吹き出し口19の長さをもっと長くしてレーザ光4の
移動に対して常に完全ガスシールドできるようにしても
かまわない。Since the gas blowing region 22 also moves as the laser beam 4 moves, the gas blowing region 22 does not always gas shield all of the lead terminals on one side, but in reality, this does not. It is enough. The length of the gas outlet 19 may be made longer so that the gas can be completely shielded against the movement of the laser light 4 at all times.
【0051】更に、レーザ光4の光軸が高温シールドガ
ス15のノズルチップ16の吹き出し口19内に配置さ
れているので、レーザ光4によって高温シールドガス1
5の吹き付け方向を目視で確認することができ、位置調
整がしやすい。また、高温シールドガス15の吹き付け
方向とレーザ光4の光軸とが同じになるので、高温シー
ルドガス15のガス流が電子部品5によって影響を受け
ない角度、例えば垂直方向等から吹き付けることができ
る。Further, since the optical axis of the laser beam 4 is arranged in the blowout port 19 of the nozzle tip 16 of the high temperature shield gas 15, the high temperature shield gas 1 is generated by the laser beam 4.
The blowing direction of No. 5 can be visually confirmed, and the position can be easily adjusted. Further, since the blowing direction of the high-temperature shield gas 15 and the optical axis of the laser beam 4 are the same, the gas flow of the high-temperature shield gas 15 can be blown from an angle at which the electronic component 5 is not affected, for example, from the vertical direction. .
【0052】なお、上記レーザ光4の出力は特に限定さ
れないが、通常1〜40W(ワークの種類、大きさによ
る)が好ましい。The output of the laser beam 4 is not particularly limited, but usually 1 to 40 W (depending on the type and size of the work) is preferable.
【0053】また、YAGレーザ等を用いたレーザ発振
は、通常、連続発振(CW)で行われているが、図4に
示すように、レーザ出力をパルス化することもできる。
このように、レーザ出力をパルス化すると、レーザ光が
ONのときに溶融、OFFのときに冷却となる。また、
このパルスの繰り返し周波数(Hz)、あるいはパルス
ON時間の設定により、はんだの溶融温度が制御しやす
くなるため、急激な温度上昇が抑えられ、はんだボール
が発生するのを抑制して、はんだ付け部の品質を向上さ
せることができる。Laser oscillation using a YAG laser or the like is normally performed by continuous oscillation (CW), but the laser output can be pulsed as shown in FIG.
As described above, when the laser output is pulsed, melting is performed when the laser light is ON, and cooling is performed when the laser light is OFF. Also,
By setting the pulse repetition frequency (Hz) or the pulse ON time, the melting temperature of the solder can be easily controlled, so that a rapid temperature rise can be suppressed and the generation of solder balls can be suppressed, and the soldering part can be suppressed. The quality of can be improved.
【0054】なお、レーザ出力をパルス化するための内
部シャッターとしては、メカシャッターでON、OFF
するもの、電気的シャッターでON、OFFするものな
どがある。A mechanical shutter is turned on and off as an internal shutter for pulsing the laser output.
Some of them are turned on, some of which are turned on and off with an electric shutter.
【0055】図3には、本発明のはんだ付け装置の更に
他の実施形態が示されている。このはんだ付け装置は、
集光手段としてシリンドリカルレンズ25を用い、集光
ユニット23で、コリメートされた円形断面のレーザ光
24を、シリンドリカルレンズ25により集光して横断
面が線状のレーザ光26にしている。また、ガスノズル
27のノズルチップ28を細長の長方形状のガス吹き出
し口29にし、高温シールドガス30を上記ガス吹き出
し口29から吹き出すようにしている。そして、上記線
状のレーザ光26が、上記ガス吹き出し口29の中央を
通って高温シールドガス30の吹き出し領域31内に照
射されるようになっている。なお、上記の集光手段はシ
リンドリカルレンズに限定されるものではなく、レーザ
光の横断面が線状となるように集光させるものであれば
よい。FIG. 3 shows still another embodiment of the soldering apparatus of the present invention. This soldering device
A cylindrical lens 25 is used as a condensing unit, and the collimated laser light 24 having a circular cross section is condensed by the condensing unit 23 by the cylindrical lens 25 to be a laser light 26 having a linear cross section. Further, the nozzle tip 28 of the gas nozzle 27 is made into an elongated rectangular gas outlet 29, and the high temperature shield gas 30 is blown out from the gas outlet 29. Then, the linear laser light 26 passes through the center of the gas blowing port 29 and is irradiated into the blowing region 31 of the high-temperature shield gas 30. The above condensing means is not limited to the cylindrical lens, and any condensing means may be used as long as it condenses the laser light into a linear cross section.
【0056】このはんだ付け装置を用いてはんだ付けす
る場合には、線状のレーザ光26を照射することによ
り、例えばFPICの多数のリード端子の片側1辺を1
度にはんだ付けすることができる。また、高温シールド
ガス30のガス吹き付け領域31内にレーザ光26が照
射されるので、無酸化雰囲気にて、かつ、予熱又は余熱
された状態で、高速、高効率に、しかも高品質のはんだ
付けが可能となる。When soldering is performed using this soldering apparatus, by irradiating a linear laser beam 26, for example, one side on one side of many lead terminals of the FPIC is set to one.
Can be soldered once in a while. Further, since the laser beam 26 is irradiated into the gas spraying region 31 of the high-temperature shield gas 30, the soldering with high speed, high efficiency, and high quality is performed in the non-oxidizing atmosphere and in the preheated or preheated state. Is possible.
【0057】なお、本発明においては、高温シールドガ
スの出力(熱エネルギー)を、レーザ光の出力(熱エネ
ルギー)よりも大きくし、はんだ付け部分を高温シール
ドガスによって主として加熱し、レーザ光の照射による
加熱を補助的に用いてはんだ付けを行うことができる。In the present invention, the output (heat energy) of the high-temperature shield gas is made larger than the output (heat energy) of the laser light, and the soldered portion is heated mainly by the high-temperature shield gas and irradiated with the laser light. The soldering can be performed by supplementarily using the heating by.
【0058】すなわち、例えば図1において、プリント
基板8上へFPIC等の電子部品5のはんだ付けする場
合、高温シールドガス15を接合箇所10に直接吹き付
けて、はんだの溶融温度よりも100〜10℃低い温
度、より好ましくは70〜20℃低い温度まで加熱して
おき、その状態で補助的にレーザ光を照射してはんだを
溶融させ、はんだ付けを行うことができる。このような
はんだ付けを行うと、高温シールドガスによって均一に
加熱された領域のうち、接合箇所の中心部にレーザ光を
照射することによって局所的に迅速に高温となるため、
より速いはんだ付けが可能となり、熱エネルギーが無駄
なく効率よく利用される。また、接合箇所10を過度に
加熱してしまうことが防止され、はんだボールの発生を
抑制し、はんだのぬれ性も向上させることができる。That is, for example, in FIG. 1, when soldering an electronic component 5 such as an FPIC onto a printed circuit board 8, a high-temperature shield gas 15 is directly blown to the joint portion 10 and the temperature is 100 to 10 ° C. higher than the melting temperature of the solder. It is possible to perform soldering by heating to a low temperature, more preferably 70 to 20 ° C. lower temperature, and in that state, irradiating laser light auxiliary to melt the solder. When such soldering is performed, among the regions uniformly heated by the high-temperature shield gas, the central portion of the joint portion is irradiated with laser light to locally rapidly increase the temperature,
Faster soldering is possible and thermal energy is used efficiently without waste. Further, it is possible to prevent the joint portion 10 from being excessively heated, suppress the generation of solder balls, and improve the wettability of the solder.
【0059】また、レーザ発振器としては、YAGレー
ザに限らず、熱エネルギー加工が可能であれば、他のレ
ーザを使用することもできる。また、通常のCW・YA
Gレーザであってもよいが、パルス出力させる場合には
市販のノーマルパルスYAGレーザを使用することもで
きる。ノーマルパルスYAGレーザは、ピーク出力が高
いため、はんだ付けに使用されたことはなかったが、レ
ーザの出力(平均出力、パワー密度、エネルギー密度)
を極めて低く抑えることによって、はんだ付け用レーザ
への転用が可能である。Further, the laser oscillator is not limited to the YAG laser, but other lasers can be used as long as thermal energy processing is possible. Also, normal CW / YA
A G laser may be used, but a commercially available normal pulse YAG laser may be used for pulse output. The normal pulse YAG laser has never been used for soldering because of its high peak output, but the laser output (average output, power density, energy density)
It is possible to convert it to a laser for soldering by keeping the value extremely low.
【0060】更に、前記実施形態では、レーザ光の伝送
手段として光ファイバを用いたが、伝送手段はこれに限
るものではなく、例えば空中伝送(例えばミラーによる
反射の伝送)などの手段を用いることもできる。Further, in the above-mentioned embodiment, the optical fiber is used as the transmission means of the laser light, but the transmission means is not limited to this, and means such as air transmission (for example, reflection transmission by a mirror) may be used. You can also
【0061】更にまた、シールドガスとしては、不活性
ガスあるいは還元性ガスのいずれでもよい。また、シー
ルドガスとして用いる不活性ガスは、上述の窒素ガスに
限らず、無酸化ガスであるヘリウムガス、アルゴンガス
でもよい。また、シールドガスとして用いる還元性ガス
は、例えば水素ガスでもよく、また、上記のような窒素
ガス等の不活性ガスと水素ガス等の還元性ガスとの混合
ガスでもよい。Further, the shield gas may be either an inert gas or a reducing gas. Further, the inert gas used as the shield gas is not limited to the above-mentioned nitrogen gas, but may be a non-oxidizing gas such as helium gas or argon gas. Further, the reducing gas used as the shield gas may be, for example, hydrogen gas, or may be a mixed gas of the above-described inert gas such as nitrogen gas and reducing gas such as hydrogen gas.
【0062】更にまた、プリント基板にはんだ付けする
電子部品としては、FPICに限らず、その他のIC、
チップ抵抗器、電解コンデンサなどに適用することも可
能である。Furthermore, the electronic parts to be soldered to the printed circuit board are not limited to FPICs, other ICs,
It can also be applied to chip resistors, electrolytic capacitors and the like.
【0063】図5(a)、(b)には、本発明のはんだ
付け装置の更に他の実施形態が示されている。同図
(a)に示すように、このはんだ付け装置は、図3に示
したはんだ付け装置の構成において、集光ユニット23
とガスノズル27とを一体化して、レンズ・ガスノズル
・ユニット32を構成し、図示しない駆動機構によっ
て、このレンズ・ガスノズル・ユニット32を、レーザ
光軸33を中心として回転可能な構造としたものであ
る。FIGS. 5A and 5B show still another embodiment of the soldering device of the present invention. As shown in FIG. 3A, this soldering apparatus has the same configuration as the soldering apparatus shown in FIG.
The gas nozzle 27 and the gas nozzle 27 are integrated to form a lens gas nozzle unit 32, and the lens gas nozzle unit 32 is rotatable about a laser optical axis 33 by a drive mechanism (not shown). .
【0064】すなわち、シリンドリカルレンズ25が、
光軸33を中心に任意の方向に回転することができ、そ
のときにガスノズル27も一体となって同一方向に回転
するようになっている。また、円形のレーザ光24は、
シリンドリカルレンズ25で集光されてレーザ光26と
なり、最後に線状ビーム34となって照射されるが、こ
の線状ビーム34も、シリンドリカルレンズ25の回転
により、同一方向に回転する。That is, the cylindrical lens 25
It can rotate in any direction around the optical axis 33, and at that time, the gas nozzle 27 also integrally rotates in the same direction. In addition, the circular laser light 24 is
The laser light 26 is condensed by the cylindrical lens 25 and becomes the laser beam 26, and finally is irradiated as the linear beam 34. The linear beam 34 also rotates in the same direction by the rotation of the cylindrical lens 25.
【0065】したがって、同図(b)に示すように、電
子部品、例えばFPIC35の各辺からリード線が出て
いる場合でも、各辺の方向に合わせてレンズ・ガスノズ
ル・ユニット32を回転させることにより、細長の長方
形状のガス吹き出し口29及びレーザ光26の線状ビー
ム34を、各辺のリード線の配列方向に一致させること
ができる。Therefore, as shown in FIG. 10B, even when the lead wires are coming out from each side of the electronic component, for example, the FPIC 35, the lens gas nozzle unit 32 is rotated according to the direction of each side. Thereby, the elongated rectangular gas outlet 29 and the linear beam 34 of the laser light 26 can be aligned with the arrangement direction of the lead wires on each side.
【0066】すなわち、FPIC35の1つの辺から突
出する複数のリード線36の配列方向37に沿うよう
に、ガス吹き出し口29及び線状ビーム34を配置して
はんだ付けを行った後、それと直角方向の他の辺から突
出する複数のリード線38の配列方向39に沿うよう
に、ガス吹き出し口29及び線状ビーム34を配置し直
してはんだ付けすることができ、この作業を繰り返すこ
とによって、FPIC35の配置等を変えずに、全ての
リード線を効率よくはんだ付けすることができる。That is, the gas outlet 29 and the linear beam 34 are arranged so as to be along the arrangement direction 37 of the plurality of lead wires 36 protruding from one side of the FPIC 35, and after soldering, the direction perpendicular thereto The gas outlet 29 and the linear beam 34 can be repositioned and soldered along the arrangement direction 39 of the plurality of lead wires 38 protruding from the other side of the FPIC 35. All lead wires can be efficiently soldered without changing the arrangement or the like.
【0067】[0067]
【実施例】図1に示したはんだ付け装置を用い、プリン
ト基板8の配線電極9上に載置されたFPICからなる
電子部品5のリード端子6を、配線電極9上に予め形成
されたはんだ層7を介してはんだ付けした。なお、この
実施例では、はんだ層7のはんだ材は、電子部品用のは
んだ材のうち、Sn−Ag−Cu系の鉛フリーはんだと
した。このはんだ材の溶融温度は220〜221℃程度
である。EXAMPLE Using the soldering apparatus shown in FIG. 1, the lead terminals 6 of the electronic component 5 made of FPIC placed on the wiring electrodes 9 of the printed circuit board 8 are preliminarily formed on the wiring electrodes 9. Soldered via layer 7. In addition, in this embodiment, the solder material of the solder layer 7 is a Sn-Ag-Cu based lead-free solder among the solder materials for electronic components. The melting temperature of this solder material is about 220 to 221 ° C.
【0068】シールドガス14としては、窒素ガスを用
い、この窒素ガスを電気ヒータ12で250℃に加熱
し、ノズルチップ16の吹き出し口から、圧力0.2M
Pa、流速1.5NL/分の条件で吹き付けた。Nitrogen gas was used as the shield gas 14, and this nitrogen gas was heated to 250 ° C. by the electric heater 12, and the pressure was 0.2 M from the outlet of the nozzle tip 16.
Spraying was performed under the conditions of Pa and a flow rate of 1.5 NL / min.
【0069】一方、レーザ発振器1としては、YAGレ
ーザを用い、10Wの出力のレーザ光を、0.3秒(リ
ード端子当り)の条件で照射した。On the other hand, a YAG laser was used as the laser oscillator 1, and laser light having an output of 10 W was applied for 0.3 seconds (per lead terminal).
【0070】はんだ付けに際しては、まず、上記シール
ドガス14を吹き付けて、はんだ付けすべき箇所を上記
はんだ層7の溶融温度よりも30℃低い温度に加熱し、
その状態で上記レーザ光をはんだ付けすべき箇所の中心
にスポット的に照射してはんだを溶融させ、はんだ付け
を行った。In soldering, first, the shielding gas 14 is blown to heat the portion to be soldered to a temperature 30 ° C. lower than the melting temperature of the solder layer 7,
In this state, the laser beam was spot-irradiated to the center of the portion to be soldered to melt the solder, and soldering was performed.
【0071】その結果、はんだ付けの速度は1リード端
子当り0.3秒で行うことが可能であり、はんだ付けし
たプリント基板8上に、はんだボールの存在は皆無であ
った。As a result, the soldering speed was 0.3 seconds per lead terminal, and there were no solder balls on the soldered printed circuit board 8.
【0072】また、シールドガス14の吹き付け方向
と、レーザ光4の光軸とが一致しているので、加熱スポ
ットを位置決めすることが容易であった。Further, since the blowing direction of the shield gas 14 and the optical axis of the laser light 4 coincide with each other, it was easy to position the heating spot.
【0073】[0073]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子部品のはんだ付けに際し、レーザ光と高温シールド
ガスとを併用し、レーザ光の光軸を高温シールドガスの
ガスノズルの吹き出し口内に配置すると共に、シールド
ガスの吹き出し口の形状を細長いスリット状にすること
によって、電子部品から突出する複数のリード端子の列
に沿って一度にシールドガスを吹き付けて予熱又は余熱
し、無酸化雰囲気を形成することができるので、その状
態でレーザ光を照射して、複数のリード端子を短時間で
効率よくはんだ付けすることができる。As described above, according to the present invention,
When soldering electronic components, laser light and high-temperature shield gas are used together, the optical axis of laser light is placed inside the outlet of the gas nozzle for high-temperature shield gas, and the shape of the outlet for shield gas is made an elongated slit. By preheating or residual heat by spraying a shield gas at once along a row of a plurality of lead terminals protruding from the electronic component, it is possible to form a non-oxidizing atmosphere, so by irradiating laser light in that state, A plurality of lead terminals can be efficiently soldered in a short time.
【図1】 本発明によるはんだ付け装置の一実施形態を
示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a soldering device according to the present invention.
【図2】 本発明によるはんだ付け装置の他の実施形態
を示し、(a)はガスノズル近傍の部分拡大図、(b)
は(a)のA−A矢示線に沿った断面図である。2A and 2B show another embodiment of the soldering device according to the present invention, FIG. 2A is a partially enlarged view of the vicinity of a gas nozzle, and FIG.
FIG. 4A is a sectional view taken along the line AA of FIG.
【図3】 本発明によるはんだ付け装置の更に他の実施
形態を示す集光ユニット近傍の部分拡大斜視図である。FIG. 3 is a partially enlarged perspective view near a light collecting unit showing still another embodiment of a soldering device according to the present invention.
【図4】 本発明におけるレーザ光のパルス出力の一例
を示す図表である。FIG. 4 is a table showing an example of pulse output of laser light according to the present invention.
【図5】 本発明によるはんだ付け装置の更に他の実施
形態を示し、(a)は集光ユニット近傍の部分拡大斜視
図、(b)は電子部品の斜視図である。5A and 5B show still another embodiment of a soldering device according to the present invention, FIG. 5A is a partially enlarged perspective view of the vicinity of a light collecting unit, and FIG. 5B is a perspective view of an electronic component.
1:レーザ発振器 2:光ファイバー 3、23:集光ユニット 4、24、26:レーザ光 5:電子部品 6:リード端子 7:はんだ層 8:プリント基板 9:配線電極 10:接合箇所 11、27:ガスノズル 12:電気ヒータ 13:導入口 14:シールドガス 15:高温シールドガス 16、28:ノズルチップ 19、29:ガス吹き出し口 25:シリンドリカルレンズ 32:レンズ・ガスノズルユニット 33:光軸 34:線状ビーム 35:FPIC 36、38:リード線 1: Laser oscillator 2: Optical fiber 3, 23: Condensing unit 4, 24, 26: Laser light 5: Electronic components 6: Lead terminal 7: Solder layer 8: Printed circuit board 9: Wiring electrode 10: Joint part 11, 27: Gas nozzle 12: Electric heater 13: Inlet 14: Shield gas 15: High temperature shield gas 16, 28: Nozzle tip 19, 29: Gas outlet 25: Cylindrical lens 32: Lens / gas nozzle unit 33: Optical axis 34: Linear beam 35: FPIC 36, 38: Lead wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 慶一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 外薗 洋昭 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 石川 正宏 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 松原 賢政 兵庫県姫路市土山東の町1−2 株式会社 大成化研内 Fターム(参考) 5E319 AA01 AB01 CC46 GG03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Keiichi Matsumura 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Within Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hiroaki Sozono 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Within Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Ishikawa 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Within Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kensei Matsubara 1-2 Tsuchiyama East Town, Himeji City, Hyogo Prefecture Taisei Kaken F-term (reference) 5E319 AA01 AB01 CC46 GG03
Claims (8)
リード端子を設置し、該リード端子の設置部分にレーザ
光を照射すると共に、不活性ガスあるいは還元性ガスよ
りなる加熱されたシールドガスを吹き付けてはんだ付け
を行う電子部品のはんだ付け方法において、前記シール
ドガスの吹き出し口の形状を細長いスリット状にすると
共に、前記レーザ光の光軸を前記シールドガスの吹き出
し口内に配置することを特徴とする電子部品のはんだ付
け方法。1. A lead terminal of an electronic component is installed on a wiring electrode of a printed circuit board, a laser beam is irradiated to the installed part of the lead terminal, and a heated shield gas made of an inert gas or a reducing gas is supplied. In a method of soldering an electronic component for soldering by spraying, the shape of the outlet of the shield gas is made into an elongated slit shape, and the optical axis of the laser beam is arranged in the outlet of the shield gas. Soldering method for electronic components.
集光させつつ、前記シールドガスの吹き出し口内を通過
させて照射する請求項1記載の電子部品のはんだ付け方
法。2. The method of soldering an electronic component according to claim 1, wherein the laser light is focused so as to be a linear beam, and the laser light is radiated by being passed through the inside of the outlet of the shield gas.
前記シールドガスの吹き出し口を回転させると共に、前
記レーザ光の線状ビームも該吹き出し口と一緒に回転さ
せる請求項2記載の電子部品のはんだ付け方法。3. According to the arrangement direction of the lead terminals,
The method of soldering an electronic component according to claim 2, wherein the blowout port of the shield gas is rotated, and the linear beam of the laser light is also rotated together with the blowout port.
求項1〜3のいずれか1つに記載の電子部品のはんだ付
け方法。4. The method of soldering an electronic component according to claim 1, wherein the laser light is pulsed and irradiated.
き箇所を、はんだの溶融温度よりも100〜10℃低い
温度まで加熱し、その状態で前記レーザ光を前記はんだ
付けすべき箇所に照射してはんだ付けを行う請求項1〜
4のいずれか1つに記載の電子部品のはんだ付け方法。5. A portion to be soldered by the shielding gas is heated to a temperature lower by 100 to 10 ° C. than a melting temperature of the solder, and the laser beam is irradiated to the portion to be soldered in that state to solder. Claim 1 which attaches
4. The method for soldering an electronic component according to any one of 4 above.
リード端子を設置し、該リード端子の設置部分を加熱し
てはんだ付けする電子部品のはんだ付け装置において、
レーザ光を集光して所定箇所に照射するレーザ光照射手
段と、不活性ガスあるいは還元性ガスよりなる加熱され
たシールドガスを所定箇所に吹き付けるシールドガス吹
き付け手段とを備え、前記シールドガス吹き付け手段の
吹き出し口が細長いスリット状をなし、前記レーザ光照
射手段によるレーザ光の光軸が、前記シールドガス吹き
付け手段の吹き出し口内に配置されていることを特徴と
する電子部品のはんだ付け装置。6. A soldering apparatus for electronic components, wherein a lead terminal of an electronic component is installed on a wiring electrode of a printed circuit board, and a portion where the lead terminal is installed is heated and soldered.
Laser light irradiation means for converging laser light to irradiate a predetermined location, and shield gas spraying means for spraying a heated shield gas composed of an inert gas or a reducing gas to a predetermined location, the shield gas spraying means Is formed in an elongated slit shape, and the optical axis of the laser beam emitted by the laser beam irradiating means is arranged in the outlet of the shield gas spraying means.
状ビームとなるように集光させる集光手段を有し、この
集光手段によって形成される線状ビームの光軸が前記シ
ールドガス吹き付け手段の吹き出し口内に配置されてい
る請求項6記載の電子部品のはんだ付け装置。7. The laser light irradiating means has a condensing means for condensing the laser light into a linear beam, and the optical axis of the linear beam formed by the condensing means is the shield gas. 7. The soldering device for electronic parts according to claim 6, wherein the device is arranged in the outlet of the spraying means.
し口と、この吹き出し口内に光軸を有する前記線状ビー
ムとを、一緒に回転させる回転手段を有する請求項7記
載の電子部品のはんだ付け装置。8. The soldering apparatus for an electronic component according to claim 7, further comprising a rotating means for rotating together the blow-out port of the shield gas blowing means and the linear beam having an optical axis in the blow-out port.
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