JP2008277406A - レーザリフロー装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のレーザリフロー装置1は、レーザ光源11からのレーザ光を照射ユニット20からプリント基板Pに向け照射してプリント基板P上の半田ボールSを溶融させることで、本体部Mの下面側に複数の端子部を有する表面実装部品Eをプリント基板P上に半田付けするレーザリフロー装置1であって、照射ユニット20は、レーザ光源11からの入射光の断面積に対する被照射部における照射スポットの面積の比が1よりも大きくなるようにレーザ光を拡散させる拡散レンズ21を備え、半田ボールSを溶融させる本加熱前にその本加熱における比より大きな比となるように形成したレーザ光を本体部Mの上面側に照射することにより、複数の端子部を予備加熱する。
【選択図】図3
Description
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、表面実装部品の熱的な損傷を回避しつつ、短時間で半田付けを行うことができるレーザリフロー装置を提供することを目的とする。
尚、本発明のレーザリフロー装置に用いられるレーザ光源としては、半導体レーザ発振素子を用いてもよいし、ガス(例えばCO2等)や固体(例えばYAG等)をレーザ発振媒体としたものであってもよい。また、本発明の表面実装部品は、本体部の下面側に複数の端子部を有する表面実装部品であればよく、CSP(Chip Size Package)等であってもよい。
基板上に載置された複数の表面実装部品のうち隣接配置された所定数の表面実装部品に対し、予備加熱を行う構成としてもよい。このような構成によると、所定数すなわち少なくとも2つ以上の表面実装部品に対し、予備加熱を行うので、効率良く予備加熱を行うことができる。
基板上に載置された複数の表面実装部品のうち隣接配置された表面実装部品群をグループ化し、そのグループに対して一括して照射を行う構成としてもよい。このような構成によると、表面実装部品を個別に照射する必要がなく、短時間で照射を完了させることができる。この結果、基板全体の半田付けに要する時間を短縮することができる。そのグループに対して予備加熱をする場合には予備加熱の効率を上げることができる。同様、そのグループに対して本加熱を行う場合には、本加熱の効率を上げることができる。
基板上に載置された複数の表面実装部品のうち、隣接配置された所定の表面実装部品群に対してグループ化することにより複数のグループを構成し、この各グループに対してそれぞれ一括して照射を行う構成としてもよい。このような構成によると、複数のグループに対してそれぞれ一括して予備加熱、あるいは本加熱、あるいは2種の加熱を組み合わせて実施することになるので、加熱の効率を上げることができる。
グループを照射して予備加熱を行った後に、そのグループを構成する複数の表面実装部品のうち、隣接配置された所定の表面実装部品群に対してグループ化することにより少なくとも2つ以上の小グループを構成し、この小グループに対してそれぞれ一括して照射を行う本加熱を順次行う構成としてもよい。このような構成によると、予備加熱、及び複数の小グループに対して順次行われる本加熱において、隣接配置される複数の表面実装部品群に対してそれぞれ一括して照射するので、加熱の効率をより上げることができる。
本発明の一実施形態にかかるレーザリフロー装置1について図面を参照して説明する。
本実施形態のレーザリフロー装置1は、基台2上を搬送されるプリント基板P上にレーザ光源としてのレーザユニット10からのレーザ光を照射してリフロー半田付けを行う装置である。
尚、D2とグラフA,Bが分かっていれば同様にしてD1を求めることができ、D3とグラフA,Cが分かっていれば、D1を求めることができる。
クリーム半田が印刷されたプリント基板P上に部品実装機(図示せず)によって表面実装部品Eが実装され、これが本実施形態のレーザリフロー装置1に搬入される。レーザリフロー装置1には、図8及び図9に示す半田付け条件が記憶手段に記憶されており、プリント基板Pの搬入に先立ってこれらの半田付け条件が読み出される(S101)。
基板P上にはレーザ照射により半田付けすべき表面実装部品Eが複数搭載されており、大型部品に対しては部品1個毎に本照射を行い、小型部品に対しては隣接して搭載された複数の部品に対して一括して本照射を行う。すなわち、本照射における照射番号は、レーザ照射毎に便宜的に付与された通し番号となっている一方、予備照射における照射番号についてはその基板Pにおいて照射される順番に付与されている。尚、予備照射番号の中には、各データ欄が0とされることで実際には予備照射が行われないもの(例えば番号A3)が含まれており、この場合にはフローチャートの中でジャンプされ予備照射を行うことなく本照射を開始する。
本照射において大型部品に対しては、通常部品中心にレーザ光の光軸中心を一致させて照射を行い、この部品中心座標が照射中心座標となる。一方、本照射において複数の部品を同時照射する場合には、これらの部品からなる図形の図心、あるいは部品の体積を重量に換算して求める重心に、レーザ光の光軸中心を一致させて照射を行い、この図心あるいは重心の座標が照射中心座標となる。予備照射においては、その予備照射でカバーされる領域の中に、予備照射後に実施される本照射の照射中心座標の全てを含み、それらの照射中心座標の最外郭を結ぶ図形の図心、あるいは各照射中心座標に本照射におけるエネルギーの大きさを換算した重量があるとした重心に、レーザ光の光軸中心を一致させて照射を行い、この図心あるいは重心の座標が照射中心座標となる。
設定照射角は、照射開始時のレーザ光の頂角であって、照射表面温度に応じてこの照射角を変化させてもよいし、本実施形態のように照射ユニット20の位置を上げ下げしてもよい。照射角の調整は、照射表面温度が所定値以下であれば照射角を小さくし、所定値以上であれば照射角を大きくすることによって行われる。尚、予備照射における設定照射角は、本加熱における設定照射角よりも大きい。
照射時間は、照射開始から照射を終了させるまでの時間、あるいは許容温度域の下限に最初に到達した時から照射を終了させるまでの時間のいずれかとして設定される。
レーザ光を所定の照射角で照射を続けると、部品の表面温度は上昇する。しかしながら、部品の表面温度(上面側の温度)が半田の溶融温度に達しても、これと同時には電極部分の温度(下面側の温度)は半田の溶融温度に達しないため、部品の表面温度が溶融温度になってから、所定の時間経過し、電極部分の半田が十分溶融するまで照射を継続する必要がある。したがって、許容温度域の下限温度は、半田の溶融開始温度か、それより低めに設定される。一方、許容温度域の上限温度は、半田の溶融開始温度よりは高く、かつ部品が熱損傷を余裕をもって起こさない温度に設定される。尚、予備照射における許容温度域は、本照射における許容温度域より低めに設定される。
部品の耐熱性能や熱容量によっては本照射に先行して予備照射を行う必要があるため、このような場合には1つの予備照射の後に複数の本照射を行う。すなわち、G&内順位とは、予備照射毎にグループ分けを行うと共に、そのグループの中における照射の順番を付与したものである。ここで、前記したように、照射番号によっては予備照射が行われないもの(例えば番号A3)が含まれているものの、次述するように、全体的な照射の順番を考慮し、予備照射番号を付与してグループ化した上で、そのグループの中での順位付けを行う。
1.予備照射によって部品全体をまんべんなく加熱することにより、本照射において本体部Mの上面側の過熱を防ぎつつ、本体部Mの下面側の端子部を半田の溶融温度に到達させることができる。すなわち、表面実装部品Eの損傷を回避しつつ効率良く半田付けを行うことができる。
2.複数の表面実装部品Eを一括して予備照射することにより、短時間で半田付けを完了させることができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(2)本実施形態では予備照射グループを構成する各表面実装部品Eに対して個別に本照射しているものの、本発明によると、複数の表面実装部品Eに対して一括して本照射してもよく、その予備照射グループに対して一括して本照射してもよい。
(4)本実施形態では照射ユニット20を上下駆動させることによりレーザ光の照射スポットの照射面積D2を変更しているものの、本発明によると、照射ユニット20内で光拡散レンズ21を上下駆動させることによりレーザ光の照射スポットの照射面積D2を変更してもよい。
(6)本実施形態では1つの照射ユニット20を使い予備照射と本照射をするようにしているが、複数の照射ユニット20を用い、予備照射をする照射ユニット20と本照射をする照射ユニット20を分けるようにしてもよい。
10…レーザユニット
11…レーザ光源
20…照射ユニット
21…光拡散レンズ
30…ヘッド駆動ユニット
31…照射ヘッド
50…制御部
52…位置調整手段
80…温度測定手段
D0…光通過断面積
D1…平行光断面積(レーザ光源からの入射光の断面積)
D2…照射スポットの照射面積(被照射部における照射スポットの面積)
E…表面実装部品
M…本体部
P…プリント基板
S…半田ボール
Claims (8)
- レーザ光源からのレーザ光を照射ユニットから基板に向け照射して前記基板上の半田を溶融させることで、本体部の下面側に複数の端子部を有する表面実装部品を前記基板上に半田付けするレーザリフロー装置であって、
前記照射ユニットは、前記レーザ光源からの入射光の断面積に対する被照射部における照射スポットの面積の比が1よりも大きくなるように前記レーザ光を拡散させるレンズを備え、
前記半田を溶融させる本加熱前にその本加熱における前記比より大きな前記比となるように形成した前記レーザ光を前記本体部の上面側に照射することにより、前記複数の端子部を加熱する予備加熱を行うことを特徴とするレーザリフロー装置。 - 前記基板上に載置された複数の前記表面実装部品のうち隣接配置された所定数の前記表面実装部品に対し、前記予備加熱を行うことを特徴とする請求項1に記載のレーザリフロー装置。
- 前記基板上に載置された複数の前記表面実装部品のうち隣接配置された前記表面実装部品群をグループ化し、そのグループに対して一括して照射を行う請求項1に記載のレーザリフロー装置。
- 前記基板上に載置された複数の前記表面実装部品のうち、隣接配置された所定の前記表面実装部品群に対してグループ化することにより複数のグループを構成し、この各グループに対してそれぞれ一括して照射を行う請求項3に記載のレーザリフロー装置。
- 前記グループを照射して前記予備加熱を行った後に、そのグループを構成する複数の前記表面実装部品のうち、隣接配置された所定の前記表面実装部品群に対してグループ化することにより少なくとも1つ以上の小グループを構成し、この小グループに対してそれぞれ一括して照射を行う本加熱を行う請求項3又は請求項4に記載のレーザリフロー装置。
- 前記グループを照射して前記予備加熱を行った後に、そのグループを構成する複数の前記表面実装部品のうち、隣接配置された所定の前記表面実装部品群に対してグループ化することにより少なくとも2つ以上の小グループを構成し、この小グループに対してそれぞれ一括して照射を行う本加熱を順次行う請求項3又は請求項4に記載のレーザリフロー装置。
- 前記照射ユニットは、駆動手段により前記レンズと共に前記基板に対して相対的に移動可能とされている請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のレーザリフロー装置。
- 前記表面実装部品の上面側の温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段により測定された前記表面実装部品の上面側の温度データに基づいて前記表面実装部品の上面側の温度が所定の許容温度域に保持されるように前記駆動手段によって前記照射ユニットの位置調整を行う位置調整手段とを備える請求項7に記載のレーザリフロー装置。
Priority Applications (2)
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2007
- 2007-04-26 JP JP2007116913A patent/JP2008277406A/ja active Pending
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