JP2011009243A - Method of melting solder, method of manufacturing packaging substrate, and solder melting apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of melting solder, appropriately melting solder for connecting electronic components to a substrate.SOLUTION: When n×n solder balls of BGA (Ball Grid Array) are disposed in vertical and horizontal directions, laser beams are applied at an angle ("A" in the figure) inclined by an angle θ to an array direction of the solder balls. The laser beams are applied to all the solder balls by moving irradiation points of the laser beams to a direction ("B" in the figure) crossing the direction "A".

Description

この発明ははんだ溶解方法、実装基板の生産方法、およびはんだ溶解装置に関し、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溶解方法、実装基板の生産方法、およびはんだ溶解装置に関する。   The present invention relates to a solder melting method, a mounting board production method, and a solder melting apparatus, and more particularly to a solder melting method for melting solder for connecting an electronic component and a board, a mounting board production method, and a solder melting 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)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 called BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package) and the like in the form of components.

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。   Soldering of electronic components to a 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1〜3に示される技術がある。   As a method for joining mounted components by light energy irradiation, there are techniques shown in Patent Documents 1 to 3 below.

特許文献1は、光エネルギーを光学系の調整で部品の斜め上方から照射することで、部品に熱的ストレスを与えることなく、部品下部にあるクリームはんだを加熱する加工方法を開示している。   Patent Document 1 discloses a processing method for heating cream solder at the lower part of a component without applying thermal stress to the component by irradiating light energy from obliquely above the component by adjusting an optical system.

特許文献2は、ミラーを用いて、シリンドリカルレンズで線状に成形したパルスビームを半導体装置と基板の接合部に照射する、デバイスの再生方法を開示している。   Patent Document 2 discloses a device reproduction method in which a mirror is used to irradiate a junction between a semiconductor device and a substrate with a pulse beam shaped linearly with a cylindrical lens.

特許文献3は、レーザ光透過性を有する基板の裏面から光照射することではんだを溶融し、マザー基板と電子部品とを接合する方法を開示している。
特許第3622714号公報 特開2002−280726号公報 特開2005−347610号公報
Patent Document 3 discloses a method of melting a solder by irradiating light from the back surface of a substrate having laser light transparency and joining a mother substrate and an electronic component.
Japanese Patent No. 3622714 JP 2002-280726 A JP 2005-347610 A

特許文献1の技術には、以下の問題点がある。部品とプリント基板の隙間は狭く、接合部は碁盤の目のように配列している。このため、斜め上方からの照射では接合部の全体に光が届かない。よって、全ての接合点ではんだを溶かして接合することができないという問題がある。また、接合面が裏面にある、BGAやCSPに対して、部品表面から光エネルギーを照射すると、IC回路に熱負荷が掛かってしまうという問題がある。   The technique of Patent Document 1 has the following problems. The gap between the component and the printed circuit board is narrow, and the joints are arranged like a grid. For this reason, light does not reach the entire joint by irradiation from obliquely above. Therefore, there is a problem that the solder cannot be melted and joined at all the joining points. Further, when BGA or CSP having a bonding surface on the back surface is irradiated with light energy from the component surface, there is a problem that a thermal load is applied to the IC circuit.

特許文献2の方法では、半導体装置と基板との間から接合部に向けてレーザを照射しているが、2列目以降の接合部が最前列の接合部の影に入ってしまうという問題がある。このため、接合部を均一に溶解させることは、不可能である。   In the method of Patent Document 2, the laser is irradiated from between the semiconductor device and the substrate toward the bonding portion. However, there is a problem that the bonding portions in the second row and after enter the shadow of the bonding portion in the front row. is there. For this reason, it is impossible to uniformly dissolve the joint.

特許文献3の技術に関しては、以下の問題がある。昨今、高密度化の要請により多層基板が用いられ、実装方法としては両面実装が多く用いられている。従って、部品や配線が邪魔になるため、基板の裏面からレーザ照射を行なうことは難しいという問題がある。また、特許文献3の技術は、リジッドなガラスエポキシ基板には使うことができない。ガラスエポキシ基板における可視光、近赤外光の透過率は1mm厚基板で2%ほどしかない。このためレーザ光の殆どは基板に吸収され、はんだが溶解する前に基板が熱損傷してしまうからである。   The technique of Patent Document 3 has the following problems. Recently, multilayer boards have been used due to demands for higher density, and double-sided mounting is often used as a mounting method. Therefore, there is a problem that it is difficult to perform laser irradiation from the back surface of the substrate because parts and wiring are in the way. Moreover, the technique of patent document 3 cannot be used for a rigid glass epoxy substrate. The transmittance of visible light and near infrared light in a glass epoxy substrate is only about 2% for a 1 mm thick substrate. For this reason, most of the laser light is absorbed by the substrate, and the substrate is thermally damaged before the solder melts.

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溶解方法、実装基板の生産方法、およびはんだ溶解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 solder melting method, a mounting substrate production method, and a solder capable of appropriately melting solder for connecting an electronic component and a substrate. It aims to provide a melting device.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

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を溶解させるはんだ溶解方法において、電子部品と基板との間には、縦方向および横方向に複数のはんだバンプが配列される。はんだ溶解方法は、レーザ光を電子部品と基板との間の隙間から照射することにより、複数のはんだバンプを溶解させる工程を含む。その溶解させる工程においては、はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光を照射する。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, in a solder melting method for melting solder for connecting an electronic component and a substrate, a plurality of vertical and horizontal directions are provided between the electronic component and the substrate. Solder bumps are arranged. The solder melting method includes a step of melting a plurality of solder bumps by irradiating laser light from a gap between an electronic component and a substrate. In the melting step, laser light is irradiated from an angle inclined with respect to the solder bump arrangement direction.

この発明によると、はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光を照射することができる。これにより、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプのそれぞれにレーザ光を照射することができ、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプを適切に溶解させることができるという効果がある。   According to the present invention, the laser beam can be irradiated from an angle inclined with respect to the arrangement direction of the solder bumps. Thereby, each of the plurality of solder bumps arranged in the vertical direction and the horizontal direction can be irradiated with laser light, and the plurality of solder bumps arranged in the vertical direction and the horizontal direction can be appropriately dissolved. effective.

好ましくははんだ溶解方法は、レーザ光の照射点を移動させることで、複数のはんだバンプに順次レーザ光を照射する。   Preferably, the solder melting method sequentially irradiates a plurality of solder bumps with laser light by moving the irradiation point of the laser light.

この場合、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプを順次溶解させることができるという効果がある。   In this case, there is an effect that a plurality of solder bumps arranged in the vertical direction and the horizontal direction can be sequentially dissolved.

好ましくははんだ溶解方法は、レーザ光の照射点の移動時に、各はんだバンプへのレーザ光の当たり方に応じてレーザ光の出力を制御する。   Preferably, the solder melting method controls the output of the laser light in accordance with how the laser light strikes each solder bump when moving the laser light irradiation point.

この場合、各はんだバンプに対して、好ましいレーザ光を出力できるという効果がある。   In this case, there is an effect that a preferable laser beam can be output to each solder bump.

好ましくはレーザ光の高さは、電子部品と基板との間の隙間以下のサイズとされる。   Preferably, the height of the laser beam is set to a size equal to or smaller than the gap between the electronic component and the substrate.

この場合、電子部品と基板との間の隙間をレーザ光に通過させることができ、電子部品や基板に対するレーザの影響を可能な限り少なくすることができるという効果がある。   In this case, the gap between the electronic component and the substrate can be passed through the laser beam, and the effect of the laser on the electronic component and the substrate can be reduced as much as possible.

好ましくはレーザ光は、前記基板の接合部を有する主面と平行となるように照射される。   Preferably, the laser beam is irradiated so as to be parallel to the main surface having the bonding portion of the substrate.

この場合、はんだバンプのみにレーザを照射させやすくなり、電子部品や基板に対するレーザの影響を可能な限り少なくすることができるという効果がある。   In this case, it becomes easy to irradiate the laser only to the solder bump, and there is an effect that the influence of the laser on the electronic component and the substrate can be reduced as much as possible.

この発明の他の局面に従うと、実装基板の生産方法は、上述のいずれかに記載のはんだ溶解方法を用いて、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 | substrate will produce the board | substrate with which the electronic component was mounted using the solder melting method in any one of the above-mentioned.

この発明によると、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプを適切に溶解させることで、電子部品が実装された基板を良好に生産することができるという効果がある。   According to the present invention, it is possible to satisfactorily produce a substrate on which electronic components are mounted by appropriately dissolving a plurality of solder bumps arranged in the vertical and horizontal directions.

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を溶解させるはんだ溶解装置において、電子部品と基板との間には、縦方向および横方向に複数のはんだバンプが配列される。はんだ溶解装置は、レーザ光を電子部品と基板との間の隙間から照射することにより、複数のはんだバンプを溶解させるレーザ光照射装置と、はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光が照射されるように、レーザ光の照射方向を制御する制御装置とを備える。   According to still another aspect of the present invention, in a solder melting apparatus for melting solder for connecting an electronic component and a substrate, a plurality of solder bumps are provided in the vertical and horizontal directions between the electronic component and the substrate. Arranged. The solder melting device irradiates laser light from the gap between the electronic component and the substrate to melt a plurality of solder bumps, and laser light from an angle inclined with respect to the solder bump arrangement direction. And a control device for controlling the irradiation direction of the laser light.

この発明によると、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプを適切に溶解させることができるはんだ溶解装置を提供することができるという効果がある。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a solder melting apparatus capable of appropriately melting a plurality of solder bumps arranged in the vertical direction and the horizontal direction.

好ましくははんだ溶解装置は、電子部品が載置された基板を運搬する基板運搬装置をさらに備え、レーザ光照射装置は、レーザ発生部と、レーザ発生部で射出されたレーザをはんだバンプに向けて反射させる反射部とを備える。   Preferably, the solder melting device further includes a substrate carrying device for carrying a substrate on which electronic components are placed, and the laser beam irradiation device directs the laser generator and the laser emitted from the laser generator to the solder bumps. A reflecting portion for reflecting.

この場合、基板の搬送により作業を効率よく行なうことができ、かつレーザ光を照射させやすくすることができるという効果がある。   In this case, there is an effect that the work can be efficiently performed by transporting the substrate and the laser beam can be easily irradiated.

好ましくは反射部は、プリズムを含み、プリズムの鋭角が基板側に向いている。   Preferably, the reflection part includes a prism, and an acute angle of the prism is directed to the substrate side.

この場合、プリズムが基板上の他の部品に接触することを防ぐことができる。   In this case, the prism can be prevented from coming into contact with other components on the substrate.

好ましくははんだ溶解装置は、電子部品が載置された基板を撮影する第1の撮像装置と、第1の撮像装置が撮影した画像に基づいて、電子部品の位置を識別する識別手段とをさらに備える。   Preferably, the solder melting apparatus further includes: a first imaging device that images the board on which the electronic component is placed; and an identification unit that identifies the position of the electronic component based on the image captured by the first imaging device. Prepare.

この場合、電子部品の位置を識別することができるため、はんだの溶解制御をより適切に行なうことができるという効果がある。   In this case, since the position of the electronic component can be identified, there is an effect that the dissolution control of the solder can be performed more appropriately.

好ましくははんだ溶解装置は、レーザ光の被照射位置を撮影する第2の撮像装置をさらに備え、レーザ光照射装置は、第2の撮像装置が撮影した画像に基づいて、レーザの照射を制御する。   Preferably, the solder melting apparatus further includes a second imaging device that captures an irradiation position of the laser light, and the laser light irradiation device controls laser irradiation based on an image captured by the second imaging device. .

この場合、レーザ光の照射位置に基づいてレーザの照射を制御することができるため、はんだの溶解を適切に制御することができるという効果がある。   In this case, since the laser irradiation can be controlled based on the irradiation position of the laser beam, there is an effect that the melting of the solder can be appropriately controlled.

以下に、本発明の実施の形態における、裏面接合電子部品の一例としてのBGA、LGA(Land Grid Array)の側面からのレーザ照射によるはんだ付け方法について説明する。なお、ここでははんだ付けを例に挙げるが、電子部品のはんだ付け後に、そのはんだ付け部分を再度溶解させた後に凝固させることで、接合部の寿命を延ばす場合にも本発明を用いることができる。   Below, the soldering method by laser irradiation from the side surface of BGA and LGA (Land Grid Array) as an example of back junction electronic components in an embodiment of the present invention is explained. In addition, although soldering is mentioned here as an example, the present invention can be used also when extending the lifetime of a junction part by solidifying after the soldering part is melt | dissolved again after soldering of an electronic component. .

[はんだ付け方法について]   [About soldering method]

図1は、本発明の実施の形態の1つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining an outline of a soldering method according to one embodiment of the present invention.

ここではガラスエポキシ基板107に形成された銅ランド105に対して、はんだボール101とはんだペースト103とを用いて、BGA(またはCSPなど)100を電気的に接合させる状態を示している。BGAに付随するはんだボール101の直径がΦdで示されており、はんだボール同士の間隔が、ピッチPで示されている。また、BGA100のパッケージ樹脂の底部と、基板107表面との間隔をh1で示している。   Here, a state in which a BGA (or CSP or the like) 100 is electrically bonded to the copper land 105 formed on the glass epoxy substrate 107 using the solder ball 101 and the solder paste 103 is shown. The diameter of the solder ball 101 associated with the BGA is indicated by Φd, and the interval between the solder balls is indicated by the pitch P. Further, the distance between the bottom of the package resin of the BGA 100 and the surface of the substrate 107 is indicated by h1.

側面から見て二等辺三角形形状のプリズム201の鋭角部分201aが基板107上のBGA100の付近に位置するように、プリズムの位置が制御される。基板107の上方向から照射されるレーザビームLがプリズム201で反射されて、はんだボール101およびはんだペースト103に照射される。プリズム201により反射したレーザビームLの高さ方向の寸法(太さ)は、h1以下(またははんだボール径Φd(バンプ高さ)以下)となるように調節される。レーザビームLの断面形状は、断面L1に示されるように円でもよいし、断面L2に示されるように楕円でもよい。   The position of the prism is controlled so that the acute angle portion 201a of the prism 201 having an isosceles triangle shape is located in the vicinity of the BGA 100 on the substrate 107 when viewed from the side. The laser beam L irradiated from above the substrate 107 is reflected by the prism 201 and irradiated onto the solder balls 101 and the solder paste 103. The dimension (thickness) in the height direction of the laser beam L reflected by the prism 201 is adjusted to be h1 or less (or solder ball diameter Φd (bump height) or less). The cross-sectional shape of the laser beam L may be a circle as shown in the cross-section L1, or may be an ellipse as shown in the cross-section L2.

図に示されるように、プリズム201で90°の角度に反射したレーザビームLは、基板107の主面に対して平行に進み、基板107とBGA100のパッケージ樹脂部分の底部との隙間に入り込み、はんだボール101およびはんだペースト103に照射される。これにより、はんだボール101およびはんだペースト103が溶解し、はんだ付けが行なわれる。   As shown in the figure, the laser beam L reflected by the prism 201 at an angle of 90 ° proceeds in parallel to the main surface of the substrate 107, enters the gap between the substrate 107 and the bottom of the package resin portion of the BGA 100, The solder balls 101 and the solder paste 103 are irradiated. As a result, the solder balls 101 and the solder paste 103 are dissolved and soldering is performed.

なお、プリズムに代えて、レーザビームを反射させることのできるミラーを用いてもよい。   Note that a mirror capable of reflecting the laser beam may be used instead of the prism.

図2は、本発明の実施の形態の1つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining an outline of a soldering method in one embodiment of the present invention.

ここではガラスエポキシ基板107に形成された銅ランド105に対して、はんだペースト103を用いて、LGA(またはFLGA(Fine-pitch Land Grid Array)など)151を電気的に接合させる状態を示している。銅ランド105の径がΦdで示されており、銅ランド105同士の間隔が、ピッチPで示されている。また、LGA151のパッケージ樹脂部分の底部と、基板107表面との間隔をh2で示している。   Here, a state in which an LGA (or FLGA (Fine-pitch Land Grid Array) 151) 151 is electrically bonded to the copper land 105 formed on the glass epoxy substrate 107 using the solder paste 103 is shown. . The diameter of the copper lands 105 is indicated by Φd, and the interval between the copper lands 105 is indicated by the pitch P. Further, the interval between the bottom of the package resin portion of the LGA 151 and the surface of the substrate 107 is indicated by h2.

この方法においても、図1の場合と同様に、基板107の上方向から照射されるレーザビームをプリズムを用いて反射させることで、はんだペースト103にレーザビームを照射する。プリズムにより反射したレーザビームの高さ方向の寸法(太さ)は、h2以下となるように調節される。レーザビームLの断面形状は、断面L3に示されるように円でもよいし、断面L4に示されるように楕円でもよい。   Also in this method, similarly to the case of FIG. 1, the laser beam is irradiated onto the solder paste 103 by reflecting the laser beam irradiated from above the substrate 107 using a prism. The dimension (thickness) in the height direction of the laser beam reflected by the prism is adjusted to be equal to or less than h2. The cross-sectional shape of the laser beam L may be a circle as shown in the cross-section L3 or an ellipse as shown in the cross-section L4.

プリズムで反射したレーザビームは、基板107とLGA151のパッケージ樹脂部分の底部との隙間に入り込み、はんだペースト103に照射される。これにより、はんだペースト103が溶解し、はんだ付けが行なわれる。   The laser beam reflected by the prism enters the gap between the substrate 107 and the bottom of the package resin portion of the LGA 151 and is applied to the solder paste 103. As a result, the solder paste 103 is melted and soldering is performed.

なお、図1および図2において、レーザビームが平行光である場合は、レーザビームは、基板107に対して平行、またはほぼ平行に進むように、その照射方向が制御される。レーザビームが平行光ではない場合(収束光、拡散光である場合)、レーザビームの下端は、基板107の接合部を有する主面に対して平行、またはわずかに上向きとなるように、また、レーザビームの上端は、BGA100の下面と平行、またはわずかに下向きとなるように、レーザビームの照射方向が制御される。   In FIGS. 1 and 2, when the laser beam is parallel light, the irradiation direction of the laser beam is controlled so that the laser beam travels parallel or substantially parallel to the substrate 107. When the laser beam is not parallel light (when it is convergent light or diffused light), the lower end of the laser beam is parallel to or slightly upward with respect to the main surface having the joint portion of the substrate 107, and The irradiation direction of the laser beam is controlled so that the upper end of the laser beam is parallel to the lower surface of the BGA 100 or slightly downward.

図3は、本発明の実施の形態の1つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための平面図である。   FIG. 3 is a plan view for explaining an outline of a soldering method in one embodiment of the present invention.

ここでは、はんだバンプの一例として、BGAのはんだボール(ハッチングが付された円で示す。)が縦横方向にn×n個配列されている状態を示している。図3においては、n=10である。便宜上、左下のはんだボールの位置を(X,Y)=(1,1)とし、右方向にX軸を、上方向にY軸をとる。右上のはんだボールの位置は、(X,Y)=(10,10)である。Y=1の位置のはんだボールがレーザ照射方向から見て最前列のはんだボールとなり、Y=10の位置のはんだボールが最後列のはんだボールとなる。また、はんだボール同士の間隔(ピッチ)はPであり、はんだボールの径はΦdである。   Here, as an example of the solder bump, a state where n × n BGA solder balls (indicated by hatched circles) are arranged in the vertical and horizontal directions is shown. In FIG. 3, n = 10. For convenience, the position of the lower left solder ball is (X, Y) = (1, 1), and the X axis is set to the right and the Y axis is set to the upper. The position of the upper right solder ball is (X, Y) = (10, 10). The solder ball at the position Y = 1 is the frontmost solder ball as viewed from the laser irradiation direction, and the solder ball at the position Y = 10 is the last solder ball. The interval (pitch) between the solder balls is P, and the diameter of the solder balls is Φd.

レーザビームをはんだボールの配列方向(一点鎖線で示されるY軸方向)と同じ方向に照射すると、Y=1の位置にあるはんだボールにレーザは照射されるが、Y=2〜10の位置にある、レーザビーム照射元から2列目以降のはんだボール(照射元から奥側にあるはんだボール)は、Y=1の位置にあるはんだボールに隠れてしまう。従って、Y=2〜10の位置にあるはんだボールは、レーザビームが照射されずに溶解しない。   When the laser beam is irradiated in the same direction as the solder ball arrangement direction (Y-axis direction indicated by the alternate long and short dash line), the laser beam is irradiated to the solder ball at Y = 1, but at Y = 2-10. Certain solder balls in the second and subsequent rows from the laser beam irradiation source (solder balls on the back side from the irradiation source) are hidden by the solder balls at the position of Y = 1. Therefore, the solder ball at the position of Y = 2 to 10 is not melted without being irradiated with the laser beam.

そこで、本実施の形態においては、図中“A”で示されるような、はんだボールの配列方向に対して角度θだけ傾けた角度からレーザビームを照射する。レーザビームの照射点を、方向“A”と直行する方向“B”(または、X軸方向など、“A”方向に交わる方向)に移動させることで、全てのはんだボールにレーザビームが照射されるようにする。すなわち、レーザビームの幅W1(図1)がBGAの幅よりもはるかに小さくても、レーザビームの照射点の移動により、BGAの幅をカバーすることができる。   Therefore, in this embodiment, the laser beam is irradiated from an angle inclined by an angle θ with respect to the solder ball arrangement direction as indicated by “A” in the drawing. By moving the laser beam irradiation point in the direction “B” perpendicular to the direction “A” (or the direction intersecting the “A” direction such as the X-axis direction), all the solder balls are irradiated with the laser beam. So that That is, even if the laser beam width W1 (FIG. 1) is much smaller than the BGA width, the BGA width can be covered by the movement of the laser beam irradiation point.

図4は、図3における“A”方向の視図である。   FIG. 4 is a view in the “A” direction in FIG. 3.

図3のはんだボールB1とB2との間(この間隔は、Pcosθで表わされる。)に、はんだボールB2の後ろ側にある9個のはんだボールの一部が観察される。すなわち、図3の“A”方向にレーザビームを照射することで、すべてのはんだボールにエネルギーを与え、溶解させることが可能である。   A part of the nine solder balls on the rear side of the solder ball B2 is observed between the solder balls B1 and B2 in FIG. 3 (this interval is represented by P cos θ). That is, by irradiating the laser beam in the “A” direction of FIG. 3, it is possible to give energy to all the solder balls and dissolve them.

なお角度θは、図3に示されるように、レーザビームの軌道が、(X,1)の位置のはんだボールの右端部と、(X+1,10)の位置のはんだボールの左端部とを結ぶように設定することで、すべてのはんだボールにレーザビームを照射することができ、かつ、はんだボールへのレーザビームの照射面積を可能な限り大きくすることができる。   As shown in FIG. 3, the angle θ is such that the laser beam trajectory connects the right end of the solder ball at the position (X, 1) and the left end of the solder ball at the position (X + 1, 10). By setting in this way, it is possible to irradiate all the solder balls with the laser beam, and to increase the irradiation area of the laser beam onto the solder balls as much as possible.

なお、角度θは、0°<θ<45°程度とすることが望ましい。θが0°であると、レーザビーム照射元から2列目以降にあるはんだボールが、一番手前のはんだボールに隠れてしまうからである。また、θが45°であると、(X+1,Y+1)の位置のはんだボールが、(X,Y)の位置のはんだボールに隠れてしまうからである。   The angle θ is preferably about 0 ° <θ <45 °. This is because if θ is 0 °, the solder balls in the second and subsequent rows from the laser beam irradiation source are hidden behind the frontmost solder ball. Further, when θ is 45 °, the solder ball at the position (X + 1, Y + 1) is hidden behind the solder ball at the position (X, Y).

また、図3ではレーザビームの角度を一点鎖線で示される方向から右にθ傾けたが、左にθ傾けてもよい。この場合、レーザビームの軌道が、(X,1)の位置のはんだボールの左端部と、(X−1,10)の位置のはんだボールの右端部とを結ぶようにθを設定すると、すべてのはんだボールにレーザビームを照射することができ、かつ、はんだボールへのレーザビームの照射面積を可能な限り大きくすることができる。   In FIG. 3, the angle of the laser beam is tilted θ to the right from the direction indicated by the alternate long and short dash line, but it may be tilted θ to the left. In this case, if θ is set so that the trajectory of the laser beam connects the left end of the solder ball at the position (X, 1) and the right end of the solder ball at the position (X-1, 10), all The solder ball can be irradiated with a laser beam, and the area of the solder ball irradiated with the laser beam can be made as large as possible.

なお、接合点の溶解に用いる光は、平行光であってもよいし、収束光または拡散光であってもよい。   The light used for melting the junction point may be parallel light, convergent light, or diffused light.

以上のように本実施の形態においては、レーザ光を部品と基板の隙間以下に絞り、基板に対してほぼ平行に照射する。また、最奥部の接合点まで光が届くように、碁盤の目のように配列した接合点の配列に対して角度を持たせてレーザを照射する。これにより、全ての列の接合点を加熱溶解することができる。   As described above, in the present embodiment, the laser beam is narrowed down to the gap between the component and the substrate, and is irradiated almost parallel to the substrate. Further, the laser beam is irradiated at an angle with respect to the array of joint points arranged like a grid so that the light reaches the deepest joint point. Thereby, the junction of all the lines can be heated and melted.

[はんだ付け装置の第1の構成]   [First configuration of soldering apparatus]

図5は、上述のはんだ付け方法を実行してはんだ付けを行なうはんだ付け装置の第1の構成を示す平面図である。   FIG. 5 is a plan view showing a first configuration of a soldering apparatus for performing soldering by executing the above-described soldering method.

図を参照してはんだ付け装置は、BGAなどが載置された基板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照射装置(ヘッド装置)200とを備える。   Referring to the figure, the soldering apparatus includes a board transport apparatus 251 that transports the board 107 on which the BGA or the like is placed on the base to a position indicated by a position 107 ', and an XY above the base. And a laser irradiation device (head device) 200 movable along a plane.

はんだ付け装置は、レーザ照射装置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。   The soldering apparatus includes a driving device 271 that moves the laser irradiation device 200 in the X direction, the Y direction, and the R (rotation) direction.

レーザ照射装置200は、出射したレーザビームを反射するプリズムを支持する支持体と、支持体に対してプリズムを回転するR軸駆動機能と、支持体に対してプリズムを上下動させるZ軸駆動機能とを備える。   The laser irradiation apparatus 200 includes a support that supports a prism that reflects the emitted laser beam, an R-axis drive function that rotates the prism relative to the support, and a Z-axis drive function that moves the prism up and down relative to the support. With.

また、レーザ照射装置200は、プリズムに対するレーザビームの入射位置をXY方向、または水平方向に移動する機能を有する。   The laser irradiation apparatus 200 has a function of moving the incident position of the laser beam on the prism in the XY direction or the horizontal direction.

図6は、図5のレーザ照射装置200の一部の平面図であり、図7は一部の側面図である。   6 is a plan view of a part of the laser irradiation apparatus 200 of FIG. 5, and FIG. 7 is a side view of a part thereof.

図に示されるように、レーザ照射装置200は、上方に設けられるレーザ照射装置253と、レーザ照射装置253のレーザ照射位置をプリズムの位置に対して移動させる駆動装置255と、レーザ照射装置253が発したレーザビームLを90°の角度で反射させるプリズム(光透過体)201と、プリズム201を軸心209’を中心として回転させることで、レーザの高さ方向の角度を調節するピエゾモータ209と、図6の左右方向にプリズムを駆動する駆動装置211と、プリズムの基板からの高さを検出する高さセンサ215と、はんだのフラックスなどからプリズムが汚れることを防ぐための保護ガラス203と、レーザビームがプリズムから漏れるのを防止する保護カバー205と、排気ノズル207とを備えている。   As shown in the drawing, the laser irradiation apparatus 200 includes a laser irradiation apparatus 253 provided above, a driving apparatus 255 that moves the laser irradiation position of the laser irradiation apparatus 253 relative to the position of the prism, and the laser irradiation apparatus 253. A prism (light transmitting body) 201 that reflects the emitted laser beam L at an angle of 90 °, and a piezo motor 209 that adjusts the angle in the height direction of the laser by rotating the prism 201 about the axis 209 ′; 6, a driving device 211 that drives the prism in the horizontal direction in FIG. 6, a height sensor 215 that detects the height of the prism from the substrate, a protective glass 203 for preventing the prism from being contaminated by solder flux, A protective cover 205 for preventing the laser beam from leaking from the prism and an exhaust nozzle 207 are provided.

レーザ照射装置200は、プリズムの反射面の角度を微調整できる構造を有することで、レーザ光をBGAの奥深くまで届けることができる。また、プリント基板のたわみ等で、基準面に対してBGA等の部品の平行度が変動しても、レーザの光路を調整できる。   The laser irradiation apparatus 200 has a structure in which the angle of the reflecting surface of the prism can be finely adjusted, so that the laser light can be delivered deep into the BGA. Further, even if the parallelism of a component such as a BGA varies with respect to the reference plane due to deflection of the printed circuit board, the laser light path can be adjusted.

フラックスの飛散によりプリズム201の表面や保護ガラス203の表面が汚れると、汚れにレーザが吸収されてしまう。このためはんだ付け装置においては、排気ノズル207を設置し、気流を作り飛散物の付着を防いでいる。すなわち図6においては、“E”方向にエアの吸引を行なう。排気ノズル207により、レーザ照射条件が一定に保たれ、はんだ付け品質が安定するという効果がある。   If the surface of the prism 201 or the surface of the protective glass 203 becomes dirty due to the scattering of the flux, the laser is absorbed by the dirt. For this reason, in the soldering apparatus, an exhaust nozzle 207 is provided to create an air flow and prevent the scattered matter from adhering. That is, in FIG. 6, air is sucked in the “E” direction. The exhaust nozzle 207 has an effect that the laser irradiation condition is kept constant and the soldering quality is stabilized.

なおレーザ照射装置253は、レーザ照射部と、レーザ照射部へ可撓性の光ケーブルを介してレーザを供給するレーザ発生装置とを含んで構成されてもよい。   The laser irradiation device 253 may include a laser irradiation unit and a laser generation device that supplies a laser to the laser irradiation unit via a flexible optical cable.

図に示されるように、プリズムの下端は、上方からのレーザ光を基板と平行する面を通過するように屈曲させる反射面を有する。   As shown in the figure, the lower end of the prism has a reflecting surface that bends the laser light from above so as to pass through a surface parallel to the substrate.

図8は、はんだ付け装置によりはんだ付けが行なわれる状態を示す平面図である。   FIG. 8 is a plan view showing a state where soldering is performed by a soldering apparatus.

BGA100には、点線の円で示される複数のはんだボール101が、縦横方向に複数配列されている。プリズム201を基板近傍まで下降させた状態で、BGAと基板との間の隙間を狙って、レーザビームを“A”方向(白抜き矢印方向)に照射する。この方向は、図3で示したように、はんだボールの配列方向(Y方向)に対して傾けた角度である。   In the BGA 100, a plurality of solder balls 101 indicated by dotted circles are arranged in the vertical and horizontal directions. With the prism 201 lowered to the vicinity of the substrate, the laser beam is irradiated in the “A” direction (the direction of the white arrow) aiming at the gap between the BGA and the substrate. As shown in FIG. 3, this direction is an angle inclined with respect to the solder ball arrangement direction (Y direction).

また、全てのはんだボールにレーザビームが当たるように、駆動装置255により、プリズムの位置に対するレーザ入射位置を“B”方向(黒矢印方向であり、“A”に直交する方向)に変化させ、かつ駆動装置211により、プリズム自体も“B”方向に移動させる。   Further, the drive device 255 changes the laser incident position with respect to the position of the prism in the “B” direction (the direction of the black arrow and orthogonal to “A”) so that all the solder balls are irradiated with the laser beam, Further, the prism itself is also moved in the “B” direction by the driving device 211.

このようにして、全てのはんだボールを溶解させ、BGAの基板に対するはんだ付けを行なうことができる。   In this way, all the solder balls can be dissolved and soldered to the BGA substrate.

なお、図8において、BGA100のはんだボールが存在するエリアが、プリズムの幅でカバーされるのであれば、プリズムを移動させなくてもよい。この場合、プリズムに対するレーザ入射位置を移動させるだけで、すべてのはんだボールを溶解させることができる。   In FIG. 8, if the area where the solder balls of the BGA 100 are present is covered by the width of the prism, the prism need not be moved. In this case, all the solder balls can be dissolved simply by moving the laser incident position on the prism.

[はんだ付け装置の第2の構成]   [Second configuration of soldering apparatus]

図9は、上述のはんだ付け方法を実行してはんだ付けを行なうはんだ付け装置の第2の構成を示す側面図であり、図10は、BGAを囲むレーザ照射装置(ヘッド装置)を示す平面図である。   FIG. 9 is a side view showing a second configuration of a soldering apparatus for performing soldering by executing the above-described soldering method, and FIG. 10 is a plan view showing a laser irradiation apparatus (head apparatus) surrounding the BGA. It is.

はんだ付け装置において、基板107は、図示しないステージに載置される。基板107上のBGA100のはんだボール101に対して側方からレーザ照射を行なうことで、はんだ付けが行なわれる。   In the soldering apparatus, the substrate 107 is placed on a stage (not shown). By soldering the solder balls 101 of the BGA 100 on the substrate 107 from the side, soldering is performed.

本実施の形態においては、BGAの四辺のそれぞれに対応するレーザ照射装置200A〜200Dが設けられている。これにより、BGAに対して4方向からレーザを照射することができる。従って、図8に示される構成ではレーザが届きにくかったはんだボールに対してもレーザを容易に照射することが可能となる。   In the present embodiment, laser irradiation apparatuses 200A to 200D corresponding to the four sides of the BGA are provided. Thereby, a laser can be irradiated from 4 directions to BGA. Therefore, in the configuration shown in FIG. 8, it is possible to easily irradiate the laser to the solder balls that are difficult to reach by the laser.

図9に示されるように、はんだ付け装置は、レーザ照射部307と、レーザ照射部307へ可撓性の光ケーブル305を介してレーザを供給するレーザ発生装置303と、レーザ照射部307からのレーザビームをハーフミラー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、プリズム位置および角度、ならびにレーザ出力のオン/オフを制御する制御部327とを備える。   As shown in FIG. 9, the soldering apparatus includes a laser irradiation unit 307, a laser generator 303 that supplies a laser to the laser irradiation unit 307 via a flexible optical cable 305, and a laser from the laser irradiation unit 307. The galvanometer mirrors 311 and 313 for reflecting the beam after passing through the half mirror 309 and scanning the laser beam, the telecentric lens 315 for irradiating the laser beam from the galvanometer mirror directly downward, 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 , Coaxial camera for photographing laser irradiated position from the same direction as the laser beam 323, an image processing unit 325 that processes a captured image of the coaxial camera 323, and a control unit 327 that controls on / off of the stage position and angle, the prism position and angle, and the laser output based on the captured image. .

また、はんだ付け装置は、各レーザ照射装置をXYR方向に移動させる駆動部261A,261Bと、各レーザ照射装置を高さ方向に移動させる駆動部263A,263Bとを備える。   The soldering apparatus includes drive units 261A and 261B that move the laser irradiation devices in the XYR directions, and drive units 263A and 263B that move the laser irradiation devices in the height direction.

ガルバノミラーの作用により、レーザビームを軌道LAに導き、レーザ照射装置200Aによりはんだ付けを行なった後、レーザビームの軌道を切替え、レーザビームを軌道LBに導き、レーザ照射装置200Bによりはんだ付けを行なう。   The laser beam is guided to the track LA by the action of the galvanometer mirror and soldered by the laser irradiation device 200A, then the laser beam track is switched, the laser beam is guided to the track LB, and soldering is performed by the laser irradiation device 200B. .

撮像装置301は、基板の所定マークまたは電子部品を撮像し、電子部品の位置および方向を検出する。検知結果に基づき制御部327は、電子部品に対してプリズムをXYRの所定位置に移動させる。   The imaging device 301 images a predetermined mark or electronic component on the board and detects the position and direction of the electronic component. Based on the detection result, the control unit 327 moves the prism to a predetermined position of XYR with respect to the electronic component.

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、電子部品に対する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 with respect to the electronic component so that the laser is irradiated to an appropriate position.

第2の構成におけるはんだ付け装置は、図10の4個のプリズムを、それぞれ自由に動かせるようにして四角に組むことで、様々な大きさのBGA等に対応することができる。また、レーザの動きに連動させてプリズムを移動させることで、プリズムの大きさを小さくできる。これにより、高密度実装基板であっても、他の隣接する部品にプリズムがぶつかることを可能な限り防ぐことができる。   The soldering apparatus in the second configuration can accommodate various sizes of BGA and the like by assembling the four prisms of FIG. 10 into squares so that they can be moved freely. In addition, the size of the prism can be reduced by moving the prism in conjunction with the movement of the laser. Thereby, even if it is a high-density mounting substrate, it can prevent as much as possible that a prism collides with other adjacent components.

また、図9のように、プリズムの二等辺三角形の鋭角部が基板側に位置するため、部品間距離の狭い高密度実装においても、他の隣接する部品にプリズムがぶつかることを防ぐことができる。   In addition, as shown in FIG. 9, since the acute angle portion of the isosceles triangle of the prism is located on the substrate side, it is possible to prevent the prism from colliding with other adjacent components even in high-density mounting where the distance between the components is narrow. .

図10に示されるレーザ照射装置に関して、例えば200A→200D→200B→200Cの順に各レーザ照射装置のプリズムに対してレーザビームが照射される。これにより、BGAの周りを一周するようにレーザビームが照射され、はんだ付けが行なわれる。   With respect to the laser irradiation apparatus shown in FIG. 10, for example, the laser beam is irradiated onto the prisms of the respective laser irradiation apparatuses in the order of 200A → 200D 200B → 200C. Thereby, the laser beam is irradiated so as to make a round around the BGA, and soldering is performed.

図11は、同軸カメラ323の撮影するはんだボールの画像と、レーザ照射の制御を説明するための図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining an image of a solder ball photographed by the coaxial camera 323 and control of laser irradiation.

ここでは、図4と同様に照射位置に対して先頭(第1列)にあるはんだボールB1,B2が撮影されている状態を示す。なお、はんだ付け装置の第2の構成では、BGAの四方からレーザを照射するため、図3に示されるように最後列(Y=10の列)のはんだボールにまでレーザビームを照射する必要はない。従って図11では、角度θを図3より大きくし、はんだボールB2の後ろ3個以降のはんだボールは、はんだボールB1の影に隠れるようにしている。これらはんだボールB1の影に隠れるはんだボールは、逆方向からのレーザビームの照射で十分なエネルギーが付与される。   Here, as in FIG. 4, a state is shown in which the solder balls B <b> 1 and B <b> 2 at the head (first row) with respect to the irradiation position are photographed. In the second configuration of the soldering apparatus, since the laser is irradiated from the four sides of the BGA, it is necessary to irradiate the laser beam to the solder balls in the last row (Y = 10 row) as shown in FIG. Absent. Accordingly, in FIG. 11, the angle θ is made larger than that in FIG. 3, and the three or more solder balls behind the solder ball B2 are hidden behind the solder ball B1. The solder balls hidden behind the shadows of the solder balls B1 are given sufficient energy when irradiated with a laser beam from the opposite direction.

図11において、符号“C”を中心として、レーザビームの幅がハッチングで示されている(幅L)。このレーザ照射幅を右に移動させることで、はんだボールに順次レーザを照射する。レーザ照射幅を移動させるだけでは、第1列目のはんだボールB1,B2の影となるはんだボールに比べて、第1列目のはんだボールB1,B2に与えられるエネルギーが過剰となる。   In FIG. 11, the width of the laser beam is indicated by hatching (width L) with reference to the symbol “C”. By moving the laser irradiation width to the right, the solder balls are sequentially irradiated with laser. By simply moving the laser irradiation width, the energy applied to the solder balls B1 and B2 in the first row becomes excessive compared to the solder balls that are shadows of the solder balls B1 and B2 in the first row.

そこで、本実施の形態では、レーザ照射量が均一になるように、外周のハンダボールにレーザが当たるときには、レーザの被照射位置の移動中、レーザ発光を一旦停止する。これにより、各はんだボールのレーザエネルギー累積受光量を均一に近づけている。レーザ発光の停止タイミングは、ティーチング時にセットしてもよいし、同軸カメラで取り込んだ画像を制御部327が認識して、停止タイミングを求めてもよい。   Therefore, in the present embodiment, when the laser hits the outer solder ball so that the laser irradiation amount is uniform, the laser emission is temporarily stopped during the movement of the laser irradiated position. As a result, the cumulative amount of laser energy received by each solder ball is made close to uniform. The stop timing of laser emission may be set at the time of teaching, or the control unit 327 may recognize the image captured by the coaxial camera and obtain the stop timing.

図11では、最前列のはんだボールの画像B1,B2の中心から左右方向のそれぞれに、はんだボールの半径の1/2の幅を有するレーザ休止エリア(ハッチング部分)を想定し、このエリア内にレーザビームの中心“C”があるときには、レーザ発光を停止させる。これにより、レーザ照射は図11の下のタイミングチャートで示されるようにオン/オフを繰り返すこととなる。すなわち、レーザビームの中心“C”がハッチングのAの部分に差し掛かったときにレーザをオフとし、ハッチングのBの部分を通り過ぎるときに、レーザを再度オンとするものである。   In FIG. 11, a laser pause area (hatched portion) having a width of ½ of the radius of the solder ball is assumed in each of the left and right directions from the center of the images B1 and B2 of the frontmost solder balls. When the center “C” of the laser beam is present, the laser emission is stopped. Thereby, the laser irradiation is repeatedly turned on / off as shown in the lower timing chart of FIG. That is, the laser is turned off when the center “C” of the laser beam reaches the portion A of the hatching, and the laser is turned on again when it passes the portion B of the hatching.

このような制御により、レーザ光の当たりやすい外周のはんだボールと、内部にあるレーザ光の当たりにくいはんだボールとのレーザ照射量の差を減少させることができる。   By such control, it is possible to reduce the difference in the amount of laser irradiation between the outer peripheral solder ball that is easily hit by the laser beam and the solder ball that is hard to hit the laser beam inside.

はんだ付け装置は、基板のデータ(搭載部品種別、搭載位置、搭載方向)およびはんだバンプのデータを取り込み、対応するレーザビーム照射を行なう。実際のビーム照射の前に、プリズム装置の位置決め(X、Y位置決め、角度選択によるR位置決め、バンプの大きさに基づくZ位置決め)を行なう。   The soldering apparatus takes in board data (mounting component type, mounting position, mounting direction) and solder bump data, and performs corresponding laser beam irradiation. Prior to actual beam irradiation, positioning of the prism device (X and Y positioning, R positioning by angle selection, Z positioning based on the size of the bump) is performed.

また、実装時の位置ずれに対応するため、基板のマークを基準にした部品の位置ずれを撮像装置301(または上流の検査機)で確認し、このデータに基づいて基板マークを基準に位置補正を行なう。   In addition, in order to deal with the positional deviation at the time of mounting, the positional deviation of the component with reference to the mark on the board is confirmed by the imaging device 301 (or an upstream inspection machine), and the position is corrected with reference to the board mark based on this data To do.

または、基台に対する電子部品の位置を検知し、この位置に基づき部品の位置決めを行なう(補正ではなく直接位置を求める)こととしてもよい。   Alternatively, the position of the electronic component relative to the base may be detected, and the component may be positioned based on this position (direct position is determined instead of correction).

はんだ付け装置は、基板を搬入し、基板のマークを撮像し、プリズムのXYR位置決めを行なう。その後、プリズムを下降させると同時にZ位置決めを行なう。レーザ照射が開始されると、レーザ照射位置をプリズムに対して移動させる。所定時間経過後、レーザ照射を停止させる。   A soldering apparatus carries in a board | substrate, images the mark of a board | substrate, and performs XYR positioning of a prism. Thereafter, the Z is positioned simultaneously with lowering the prism. When laser irradiation is started, the laser irradiation position is moved with respect to the prism. After a predetermined time has elapsed, laser irradiation is stopped.

BGAの複数の辺で同様のルーチンを実施した後、プリズムを上昇させ、レーザ照射装置のプリズム位置を戻す。別のはんだ付け対象となる部品があれば、同様に対応する。はんだ付けが終了すると、基板を搬出し、新規基板を搬入する。   After performing the same routine on a plurality of sides of the BGA, the prism is raised and the prism position of the laser irradiation device is returned. If there is another part to be soldered, the same applies. When soldering is completed, the board is unloaded and a new board is loaded.

図12〜14は、第2の構成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。   FIGS. 12-14 is a flowchart which shows the operation | movement which the soldering apparatus in a 2nd structure performs.

ステップS101において、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(実装部品撮像カメラ)により、BGAの位置を確認する。ステップS105において、BGAの位置データを補正する。   In step S101, the board on which the component is mounted is supplied to a soldering place. In step S103, the position of the BGA is confirmed by the imaging device 301 (mounting part imaging camera). In step S105, the BGA position data is corrected.

ステップS107において、レーザ照射装置(ヘッド装置)を補正された位置データに基づきBGAの位置へ移動させる。ステップS109において、別途入力された部品情報に基づき、プリズムの設置位置、BGAに対するレーザ照射角度、およびレーザを照射する範囲(BGAのサイズ)を決定する。   In step S107, the laser irradiation device (head device) is moved to the position of the BGA based on the corrected position data. In step S109, the installation position of the prism, the laser irradiation angle to the BGA, and the laser irradiation range (BGA size) are determined based on the separately input component information.

ステップS111において、駆動装置(XYRステージ)により、プリズムを所定の位置へ移動させる。ステップS113において、プリズムを基板の近傍の位置まで下げる。このとき高さセンサ215を用いることで、所定の位置でプリズムを停止させる。   In step S111, the driving device (XYR stage) moves the prism to a predetermined position. In step S113, the prism is lowered to a position near the substrate. At this time, the prism is stopped at a predetermined position by using the height sensor 215.

ステップS115において、レーザを照射せずにガルバノミラーを駆動させ、プリズムを通してBGA側面が見える位置になるようプリズムを移動させる。また、同軸カメラの映像を解析することで、はんだボールの高さ方向中心にレーザビームが当たるように、ピエゾモータでプリズム角度を微調整する。   In step S115, the galvanometer mirror is driven without irradiating the laser, and the prism is moved so that the side surface of the BGA can be seen through the prism. Also, by analyzing the image of the coaxial camera, the prism angle is finely adjusted with a piezo motor so that the laser beam strikes the center of the solder ball in the height direction.

ステップS117において、BGAへのレーザ照射開始点へレーザ光軸を移動させる。4つのレーザ照射装置の4つのプリズムをBGA各辺のレーザ照射開始方向へ、高さを変えずに水平移動させる。   In step S117, the laser optical axis is moved to the laser irradiation start point for the BGA. The four prisms of the four laser irradiation devices are horizontally moved in the laser irradiation start direction on each side of the BGA without changing the height.

ステップS119において、レーザを所定の出力で出射する。所定の速度でBGAに沿ってレーザを走査する。レーザビームの動きに合わせて、プリズムを水平移動させる。   In step S119, the laser is emitted with a predetermined output. The laser is scanned along the BGA at a predetermined speed. The prism is moved horizontally in accordance with the movement of the laser beam.

ステップS121において、同軸カメラでレーザ照射進行方向前方のはんだボールの映像を取り込む。取り込まれた画像を解析して、最外周はんだボールの中心位置から左右にそれぞれ、はんだボール半径の1/2のレーザ休止エリアを決定する。なお、休止エリアのサイズは、BGAの仕様によって決定する。   In step S121, an image of the solder ball ahead in the direction of laser irradiation is captured by the coaxial camera. The captured image is analyzed, and laser rest areas having a half of the solder ball radius are determined from the center position of the outermost peripheral solder ball to the left and right, respectively. Note that the size of the rest area is determined by the BGA specification.

ステップS123において、レーザビームの中心がレーザ休止エリアに差し掛かった時点でレーザを一旦停止する。ステップS125において、レーザビームの中心がレーザ休止エリアを抜けた時点で、レーザを駆動し、出射を再開する。   In step S123, the laser is temporarily stopped when the center of the laser beam reaches the laser pause area. In step S125, when the center of the laser beam passes through the laser pause area, the laser is driven and emission is resumed.

ステップS127において、同軸カメラでレーザ照射進行方向前方のはんだボールの映像を取り込む。取り込まれた画像を解析して、前方にはんだボールが無くなったら、レーザを停止する。その後、レーザ照射開始点を、隣接する隣の辺のその個所へ移動する。   In step S127, an image of the solder ball ahead in the direction of laser irradiation is captured by the coaxial camera. The captured image is analyzed, and when there is no solder ball in the front, the laser is stopped. Thereafter, the laser irradiation start point is moved to that position on the adjacent side.

ステップS129において、プリズムを元の位置に水平移動させる。   In step S129, the prism is horizontally moved to the original position.

ステップS131において、BGAの各辺それぞれに所定の回数のレーザ照射が完了したら、レーザを停止し、光軸を初期位置へ戻す。ステップS133において、プリズムを水平移動させて初期位置に戻す。ステップS135において、プリズムを上方に引き上げ、初期位置へ戻す。   In step S131, when a predetermined number of times of laser irradiation have been completed on each side of the BGA, the laser is stopped and the optical axis is returned to the initial position. In step S133, the prism is moved horizontally to return to the initial position. In step S135, the prism is lifted upward and returned to the initial position.

ステップS137において、次のBGAの位置へレーザ照射装置を移動させる。ステップS139において、BGA以外の部品のレーザはんだ付けを行なう。   In step S137, the laser irradiation apparatus is moved to the next BGA position. In step S139, laser soldering of components other than BGA is performed.

ステップS141において、プログラムされた全部品へのレーザ照射を終了した時点で、基板を排出する。ステップS143において、レーザ照射装置およびプリズムを初期位置へ戻す。   In step S141, the substrate is ejected when the laser irradiation to all the programmed parts is completed. In step S143, the laser irradiation device and the prism are returned to the initial positions.

[レーザの照射角度について]   [Laser irradiation angle]

図15は、はんだバンプの配列方向に対するレーザビームの角度の設定方法について説明するための図である。   FIG. 15 is a diagram for explaining a method of setting the angle of the laser beam with respect to the arrangement direction of the solder bumps.

前述の通り、はんだバンプの配列方向と同じ方向“F”(θ=0°)にレーザビームを射出すると、最前列のはんだバンプにより、Y≧2のはんだバンプにレーザビームが届かなくなるため、好ましくない。また、はんだバンプの配列方向に対して45°の方向“A”(θ=45°)にレーザビームを射出すると、座標(X,Y)=(1,1)のはんだバンプにより、座標(2,2)のはんだバンプにレーザビームが届かなくなるため、好ましくない。   As described above, when the laser beam is emitted in the same direction “F” (θ = 0 °) as the solder bump arrangement direction, the laser beam does not reach the solder bump of Y ≧ 2 due to the solder bump in the front row. Absent. Further, when a laser beam is emitted in a direction “A” (θ = 45 °) of 45 ° with respect to the solder bump arrangement direction, the coordinates (2) are generated by the solder bump of coordinates (X, Y) = (1, 1). , 2) This is not preferable because the laser beam does not reach the solder bumps.

また、座標(1,1)のはんだバンプ中心と座標(2,3)のはんだバンプ中心とを結ぶ方向“B”にレーザビームを射出すると、座標(1,1)のはんだバンプにより、座標(2,3)のはんだバンプにレーザビームが届かなくなる。座標(1,1)のはんだバンプ中心と座標(2,4)のはんだバンプ中心とを結ぶ方向“C”に関しても同様に、座標(1,1)のはんだバンプにより、座標(2,4)のはんだバンプにレーザビームが届かなくなる。   When a laser beam is emitted in a direction “B” connecting the solder bump center at coordinates (1, 1) and the solder bump center at coordinates (2, 3), the coordinates (1, 1) The laser beam does not reach the solder bumps 2 and 3). Similarly, for the direction “C” connecting the solder bump center at coordinates (1,1) and the solder bump center at coordinates (2,4), the coordinates (2,4) The laser beam does not reach the solder bumps.

従って、図8に示されるようにBGAに対して1方向のみからレーザを照射するのであれば、前方のはんだバンプにより後方のはんだバンプがすべて隠れてしまう角度(位置(1,1)のはんだバンプ中心と、位置(m,n)のはんだバンプ中心(m,nはそれぞれ2以上の整数)とを結ぶ角度)は、レーザ照射方向に設定しないことが望ましい。   Therefore, as shown in FIG. 8, if the BGA is irradiated with the laser from only one direction, the solder bump at an angle (position (1, 1)) where the rear solder bump is completely hidden by the front solder bump. It is desirable not to set the center and the solder bump center at the position (m, n) (m and n are each an integer of 2 or more) in the laser irradiation direction.

また、図10のように4方向からレーザを照射する場合には、少なくともY≦5の位置にあるはんだバンプにはレーザが届くように、レーザ照射方向を決めることが望ましい。なお、Y方向のはんだバンプ数がNの場合、Nが偶数のときは、少なくともY≦(1/2)Nの位置にあるはんだバンプにはレーザが届くように、Nが奇数のときは、少なくともY≦(1/2)N+1の位置にあるはんだバンプにはレーザが届くように、レーザ照射方向を決めることが望ましい。   Further, when the laser is irradiated from four directions as shown in FIG. 10, it is desirable to determine the laser irradiation direction so that the laser reaches at least a solder bump located at Y ≦ 5. When the number of solder bumps in the Y direction is N, when N is an even number, the laser reaches at least a solder bump at a position of Y ≦ (1/2) N. When N is an odd number, It is desirable to determine the laser irradiation direction so that the laser reaches at least the solder bump at the position of Y ≦ (1/2) N + 1.

[変形例]   [Modification]

なお、ビーム中心軸をはんだバンプの配列方向に対して傾けるときには、プリズム装置自体を傾けてもよいし、基台上の基板を傾けることで、バンプの配列方向を傾けてもよい。   When the beam central axis is tilted with respect to the solder bump arrangement direction, the prism device itself may be tilted, or the bump arrangement direction may be tilted by tilting the substrate on the base.

また、照射するビームのうち、少なくとも一部がはんだバンプの配列方向に対して傾いていれば本発明を実施することができる。例えば、ビームを拡散光または収束光とした場合に、照射するレーザビーム中の一部のビームが傾いていれば、本発明を実施することができる。   Further, the present invention can be carried out if at least a part of the irradiated beam is inclined with respect to the solder bump arrangement direction. For example, when the beam is diffused light or convergent light, the present invention can be implemented if a part of the laser beam to be irradiated is inclined.

さらに、はんだバンプの融点や大きさなどに基づき、レーザビームの走査速度(移動速度)を制御するようにしてもよい。また、複数ビームを同時に照射する(たとえば対辺を同時に照射する)こととしてもよい。   Furthermore, the scanning speed (moving speed) of the laser beam may be controlled based on the melting point or size of the solder bump. Moreover, it is good also as irradiating a several beam simultaneously (for example, simultaneously irradiating an opposite side).

また、特にBGA、CSPの種別により、はんだバンプの大きさが変わるので、プリズム装置の位置制御、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採用してもよい。   In addition, since the size of solder bumps varies depending on the type of BGA and CSP, prism device position control, laser beam size control (objective lens position control), beam intensity control, pulse wave frequency control, etc. are adopted. May be.

さらに、部品種別によりマトリックス状の球状はんだバンプのマトリックスサイズや、バンプピッチが変化する。このため、種別に対応した照射角度制御、レーザビームの移動距離制御などを行なうことが望ましい。   Furthermore, the matrix size of the spherical solder bumps and the bump pitch vary depending on the component type. For this reason, it is desirable to perform irradiation angle control corresponding to the type, laser beam movement distance control, and the like.

また、BGA側面からのはんだ付けと同時に、BGA表面を弱いレーザで照射し、加熱することで、はんだ付け処理時間を短縮することができる。また、外周のはんだボールと内部のはんだボールとが受け取る熱量の差が緩和される。   Also, simultaneously with the soldering from the BGA side surface, the soldering processing time can be shortened by irradiating and heating the BGA surface with a weak laser. In addition, the difference in the amount of heat received between the outer and inner solder balls is alleviated.

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

以上の構成により、BGAやCSPのはんだ接合部以外の部分、または基板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。   With the above configuration, it is possible to solder all joint points without heating the portion other than the solder joint portion of the BGA or CSP or the substrate. Thus, soldering can be performed without applying a thermal load that would damage the IC circuit and without burning the substrate.

また、部品ごとに最適な照射ができるため、不良率の低減が図られる。   Moreover, since optimal irradiation can be performed for each part, the defect rate can be reduced.

[その他]   [Others]

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.

本発明の実施の形態の1つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the outline of the soldering method in one of the embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の1つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the outline of the soldering method in one of the embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の1つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the outline of the soldering method in one of the embodiment of this invention. 図3における“A”方向の視図である。FIG. 4 is a view in the “A” direction in FIG. 3. はんだ付け方法を実行してはんだ付けを行なうはんだ付け装置の第1の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st structure of the soldering apparatus which performs the soldering method and performs soldering. 図5のレーザ照射装置200の一部の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a part of the laser irradiation apparatus 200 of FIG. 5. 図5のレーザ照射装置200の一部の側面図である。FIG. 6 is a side view of a part of the laser irradiation apparatus 200 of FIG. 5. はんだ付け装置によりはんだ付けが行なわれる状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state in which soldering is performed by the soldering apparatus. はんだ付け装置の第2の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the 2nd structure of a soldering apparatus. BGAを囲むレーザ照射装置(ヘッド装置)を示す平面図である。It is a top view which shows the laser irradiation apparatus (head apparatus) surrounding BGA. 同軸カメラ323の撮影するはんだボールの画像と、レーザ照射の制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image of the solder ball which the coaxial camera 323 image | photographs, and control of laser irradiation. 第2の構成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 a 2nd structure performs. 図12に続くフローチャートである。It is a flowchart following FIG. 図13に続くフローチャートである。It is a flowchart following FIG. はんだバンプの配列方向に対するレーザビームの角度の設定方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting method of the angle of the laser beam with respect to the arrangement direction of a solder bump.

符号の説明Explanation of symbols

100 BGAパッケージ
101 はんだボール
103 はんだペースト
105 銅ランド
107 ガラスエポキシ基板
151 LGAパッケージ
200,200A〜200D レーザ照射装置
201 プリズム
203 保護ガラス
205 保護カバー
207 排気ノズル
209 ピエゾモータ
211 駆動装置
215 高さセンサ
251 基板運搬装置
253 レーザ照射装置
255 駆動装置
301 撮像装置
303 レーザ発生装置
305 光ケーブル
307 レーザ照射部
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
317a,317b レンズ駆動系
323 同軸カメラ
325 画像処理部
327 制御部
B1,B2 はんだボール
L レーザビーム
P はんだバンプのピッチ
θ レーザ照射角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 BGA package 101 Solder ball 103 Solder paste 105 Copper land 107 Glass epoxy board | substrate 151 LGA package 200,200A-200D Laser irradiation apparatus 201 Prism 203 Protective glass 205 Protective cover 207 Exhaust nozzle 209 Piezo motor 211 Drive apparatus 215 Height sensor 251 Board conveyance Device 253 Laser irradiation device 255 Driving device 301 Imaging device 303 Laser generator 305 Optical cable 307 Laser irradiation unit 309 Half mirror 311, 313 Galvano mirror 315 Telecentric lens 317a, 317b Lens drive system 323 Coaxial camera 325 Image processing unit 327 Control unit B1, B2 Solder ball L Laser beam P Solder bump pitch θ Laser irradiation angle

Claims (11)

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溶解方法であって、
前記電子部品と前記基板との間には、縦方向および横方向に複数のはんだバンプが配列され、
レーザ光を前記電子部品と前記基板との間の隙間から照射することにより、前記複数のはんだバンプを溶解させる工程を含み、
前記溶解させる工程においては、前記はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光を照射する、はんだ溶解方法。
A solder melting method for melting solder for connecting an electronic component and a substrate,
Between the electronic component and the substrate, a plurality of solder bumps are arranged in the vertical direction and the horizontal direction,
Irradiating a laser beam from a gap between the electronic component and the substrate to dissolve the plurality of solder bumps;
In the melting step, a solder melting method in which laser light is irradiated from an angle inclined with respect to the arrangement direction of the solder bumps.
前記レーザ光の照射点を移動させることで、複数のはんだバンプに順次レーザ光を照射する、請求項1に記載のはんだ溶解方法。   The solder melting method according to claim 1, wherein the laser beam is sequentially irradiated to the plurality of solder bumps by moving the irradiation point of the laser beam. 前記レーザ光の照射点の移動時に、各はんだバンプへのレーザ光の当たり方に応じてレーザ光の出力を制御する、請求項2に記載のはんだ溶解方法。   The solder melting method according to claim 2, wherein the laser light output is controlled according to how the laser light strikes each solder bump when moving the laser light irradiation point. 前記レーザ光の高さは、前記電子部品と前記基板との間の隙間以下のサイズとされる、請求項1から3のいずれかに記載のはんだ溶解方法。   The solder melting method according to claim 1, wherein a height of the laser beam is set to a size equal to or smaller than a gap between the electronic component and the substrate. 前記レーザ光は、前記基板の接合部を有する主面と平行となるように照射される、請求項1から4のいずれかに記載のはんだ溶解方法。   5. The solder melting method according to claim 1, wherein the laser light is irradiated so as to be parallel to a main surface having a joint portion of the substrate. 請求項1〜5のいずれかに記載のはんだ溶解方法により、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 solder melting method according to claim 1. 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溶解装置であって、
前記電子部品と前記基板との間には、縦方向および横方向に複数のはんだバンプが配列され、
レーザ光を前記電子部品と前記基板との間の隙間から照射することにより、前記複数のはんだバンプを溶解させるレーザ光照射装置と、
前記はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光が照射されるように、前記レーザ光の照射方向を制御する制御装置とを備えた、はんだ溶解装置。
A solder melting apparatus for melting solder for connecting an electronic component and a board,
Between the electronic component and the substrate, a plurality of solder bumps are arranged in the vertical direction and the horizontal direction,
A laser beam irradiation device for melting the plurality of solder bumps by irradiating a laser beam from a gap between the electronic component and the substrate;
A solder melting apparatus comprising: a control device that controls an irradiation direction of the laser beam so that the laser beam is irradiated from an angle inclined with respect to the arrangement direction of the solder bumps.
前記電子部品が載置された基板を運搬する基板運搬装置をさらに備え、
前記レーザ光照射装置は、
レーザ発生部と、
前記レーザ発生部で射出されたレーザを前記はんだバンプに向けて反射させる反射部とを備える、請求項7に記載のはんだ溶解装置。
A substrate carrying device for carrying the substrate on which the electronic component is placed;
The laser beam irradiation device is
A laser generator;
The solder melting apparatus according to claim 7, further comprising: a reflection unit that reflects the laser emitted from the laser generation unit toward the solder bump.
前記反射部は、プリズムを含み、
前記プリズムの鋭角が前記基板側に向いている、請求項8に記載のはんだ溶解装置。
The reflection part includes a prism,
The solder melting apparatus according to claim 8, wherein an acute angle of the prism is directed to the substrate side.
前記電子部品が載置された基板を撮影する第1の撮像装置と、
前記第1の撮像装置が撮影した画像に基づいて、前記電子部品の位置を識別する識別手段とをさらに備えた、請求項7から9のいずれかに記載のはんだ溶解装置。
A first imaging device for photographing a substrate on which the electronic component is placed;
The solder melting apparatus according to claim 7, further comprising an identification unit that identifies a position of the electronic component based on an image captured by the first imaging device.
前記レーザ光の被照射位置を撮影する第2の撮像装置をさらに備え、
前記レーザ光照射装置は、前記第2の撮像装置が撮影した画像に基づいて、レーザの照射を制御する、請求項7から10のいずれかに記載のはんだ溶解装置。
A second imaging device that images the irradiated position of the laser beam;
The solder melting apparatus according to claim 7, wherein the laser light irradiation device controls laser irradiation based on an image taken by the second imaging device.
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