JP2021193702A - Laser soldering method - Google Patents

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Abstract

To provide a laser soldering method capable of achieving high reliability of soldering by suppressing an increase in the time for setting soldering conditions corresponding to a soldering part.SOLUTION: In a laser soldering method, irradiating a soldering part of a substrate 2 to be soldered with a laser beam from a laser head 10 for soldering, a movement process and a setting process are concurrently performed by setting soldering conditions from the movement process of the laser head 10, and completion of the relative movement to a soldering position is included as a start condition of soldering.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、レーザはんだ付け方法に関する。 The present invention relates to a laser soldering method.

従来より、基板に電子部品を実装する際に、その基板のはんだ付け部に対し、レーザヘッドからレーザ光を照射してはんだ付けを行うレーザはんだ付け方法が採用されている(例えば特許文献1参照)。
具体的には例えば、基板におけるスルーホール周囲のランドと電子部品の端子とをはんだ付けするはんだ付部として、レーザ光の熱ではんだを溶融させてはんだ付けを行う。このレーザはんだ付け方法では、はんだごてを用いた方法では対応できないような極小箇所でも非接触ではんだ付けを行うことができ、又、はんだボールの発生を抑制しつつ基板への負荷の低減を図ることができる等の利点がある。
Conventionally, when mounting an electronic component on a substrate, a laser soldering method has been adopted in which a laser beam is irradiated from a laser head to the soldered portion of the substrate to solder the soldered portion (see, for example, Patent Document 1). ).
Specifically, for example, as a soldering portion for soldering a land around a through hole in a substrate and a terminal of an electronic component, the solder is melted by the heat of a laser beam to perform soldering. With this laser soldering method, it is possible to perform non-contact soldering even in extremely small places that cannot be handled by the method using a soldering iron, and the load on the board can be reduced while suppressing the generation of solder balls. There are advantages such as being able to plan.

特開2011−29659号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-29655

従来のレーザはんだ付け方法にあっては、レーザ光による基板の焼け焦げや、熱引き等に起因するはんだ付け不良といった不具合が生じうる。そこで、基板におけるランド径等に対応させて、レーザ出力等のはんだ付け条件をはんだ付部毎に設定する或いは切替ることが考えられる。
しかしながら、実際の製造工程では例えば、一の基板における十数箇所にわたってはんだ付けが行われ、各々の箇所に対応したはんだ付け条件の設定を、多数の基板について行うものとすれば、その条件の切替えだけで多くの時間を要することとなる。
In the conventional laser soldering method, problems such as burning of the substrate by the laser beam and soldering failure due to heat drawing or the like may occur. Therefore, it is conceivable to set or switch the soldering conditions such as the laser output for each soldered portion according to the land diameter and the like on the substrate.
However, in the actual manufacturing process, for example, soldering is performed over a dozen places on one board, and if the soldering conditions corresponding to each place are set for a large number of boards, the conditions are switched. It will take a lot of time just for that.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、はんだ付部に対応したはんだ付け条件の設定に伴う時間の増大を抑制することができ、はんだ付けの信頼性を向上させることができるレーザはんだ付け方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to suppress an increase in time due to setting of soldering conditions corresponding to a soldered portion, and to improve soldering reliability. The purpose is to provide a laser soldering method that can be used.

請求項1記載の発明によれば、設定工程で個々のはんだ付け部に対応させたはんだ付け条件を設定することができるとともに、そのはんだ付け条件の設定とレーザヘッド(10)の相対移動とを並行して行うことができ、はんだ付け条件の設定をレーザヘッドの相対移動後に行うものに比して時間の短縮を図ることができる。
また、はんだ付けを行う位置へのレーザヘッドの相対移動が完了したことを開始条件として含むため、レーザヘッドの相対移動中にレーザ光を照射するといった不具合を生じさせることなく、好適なタイミングではんだ付けを開始することができ、総じて信頼性の高い接続を行うことができる。
According to the invention described in claim 1, it is possible to set the soldering conditions corresponding to the individual soldering portions in the setting process, and the setting of the soldering conditions and the relative movement of the laser head (10) can be performed. It can be performed in parallel, and the time can be shortened as compared with the case where the soldering conditions are set after the relative movement of the laser head.
In addition, since the start condition includes the completion of the relative movement of the laser head to the soldering position, soldering is performed at an appropriate timing without causing a problem such as irradiating the laser beam during the relative movement of the laser head. Soldering can be started and a reliable connection can be made as a whole.

一実施形態におけるレーザはんだ付け方法を説明するための、装置全体の概略構成を示す模式図Schematic diagram showing a schematic configuration of the entire apparatus for explaining a laser soldering method in one embodiment. 本設備における主制御装置、供給制御装置及びレーザ制御装置の協働による処理の流れを示す図The figure which shows the flow of processing by the cooperation of the main control device, the supply control device and the laser control device in this equipment. はんだ付け条件の設定とレーザヘッドの相対移動のタイミングを示すタイムチャートTime chart showing the setting of soldering conditions and the timing of relative movement of the laser head 従来構成において、はんだ付けを開始する際の動作タイミングを説明するためのタイムチャートTime chart to explain the operation timing when starting soldering in the conventional configuration

以下、本開示の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に模式的に示すレーザはんだ付け装置1は、はんだ付けを行うためのレーザ光を照射するレーザヘッド10と、そのはんだ付け対象となる基板2がセットされる基台11とを備える。
前記基板2は、電子部品3が実装される矩形板状の回路基板であり、板厚方向に貫通する複数のスルーホール4、及びスルーホール4各々の周囲に設けられたランド5を有する。基板2のスルーホール4に挿通された電子部品3の端子3aとランド5は、はんだを介して電気的に接続されるはんだ付部とされている。
Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The laser soldering apparatus 1 schematically shown in FIG. 1 includes a laser head 10 that irradiates a laser beam for soldering, and a base 11 on which a substrate 2 to be soldered is set.
The substrate 2 is a rectangular plate-shaped circuit board on which an electronic component 3 is mounted, and has a plurality of through holes 4 penetrating in the plate thickness direction and lands 5 provided around each of the through holes 4. The terminal 3a and the land 5 of the electronic component 3 inserted into the through hole 4 of the substrate 2 are soldered portions that are electrically connected via solder.

図示は省略するが、1つの基板2には例えば12箇所のはんだ付部が存するものとし、図1は便宜上、1箇所のはんだ付部を代表して示すものとする。以下では、同図のはんだ付部における電子部品3の端子3a先端側を上方とし、その反対側を下方とする。また、図1において上下方向となる基板2の板厚方向をZ方向とする。更に、基板2周辺部のうちの一辺部に沿う同図の左右方向をX方向、同図の紙面と直交する方向をY方向とする。 Although not shown, it is assumed that one substrate 2 has, for example, 12 soldered portions, and FIG. 1 shows, for convenience, one soldered portion as a representative. In the following, the tip side of the terminal 3a of the electronic component 3 in the soldered portion in the figure is upward, and the opposite side is downward. Further, the plate thickness direction of the substrate 2, which is the vertical direction in FIG. 1, is defined as the Z direction. Further, the left-right direction of the figure along one side of the peripheral portion of the substrate 2 is the X direction, and the direction orthogonal to the paper surface of the figure is the Y direction.

レーザはんだ付け装置1において、レーザヘッド10は、例えば図示しないロボットアームを移動手段として、基板2に対しX方向、Y方向、及びZ方向への相対移動が可能である。この場合、レーザヘッド10は、多関節の前記ロボットアームの先端部に設けられ、各アームの駆動により、レーザ光の照射領域が、はんだ付けを行う端子3a及びランド5に合わさるように相対移動される(レーザ光の光軸O参照)。なお、係るレーザヘッド10の移動工程において、基板2のセット部たる基台11のセット面11aを、所謂XYテーブルとして当該基板2ごと移動させるようにしてもよい。以下では、レーザヘッド10の「相対移動」を単に「移動」とも称する。 In the laser soldering apparatus 1, the laser head 10 can move relative to the substrate 2 in the X direction, the Y direction, and the Z direction by using, for example, a robot arm (not shown) as a moving means. In this case, the laser head 10 is provided at the tip of the articulated robot arm, and by driving each arm, the irradiation region of the laser beam is relatively moved so as to match the terminal 3a and the land 5 to be soldered. (Refer to the optical axis O of the laser beam). In the moving step of the laser head 10, the setting surface 11a of the base 11 which is the setting portion of the substrate 2 may be moved together with the substrate 2 as a so-called XY table. Hereinafter, the “relative movement” of the laser head 10 is also simply referred to as “movement”.

図1に符号12で示す糸状のはんだは、その供給源をはんだ供給装置13とする糸はんだ12である。はんだ供給装置13は、前記ロボットアームの先端側に設けられたはんだガイド13aを含む。これにより、はんだ供給装置13は、糸はんだ12をはんだガイド13aでガイドしつつ、はんだ付部へ向けて所定方向から繰り出すように構成されている。なお、図1では説明の便宜上、はんだガイド13aとレーザヘッド10を、互いに離間した位置に示しているが、はんだガイド13aは、ロボットアームによりレーザヘッド10と共に移動されるものとする。 The thread-shaped solder represented by reference numeral 12 in FIG. 1 is a thread solder 12 whose supply source is the solder supply device 13. The solder supply device 13 includes a solder guide 13a provided on the tip end side of the robot arm. As a result, the solder supply device 13 is configured to feed the solder thread 12 from a predetermined direction toward the soldered portion while guiding the solder thread 12 with the solder guide 13a. Although the solder guide 13a and the laser head 10 are shown at positions separated from each other in FIG. 1 for convenience of explanation, the solder guide 13a is assumed to be moved together with the laser head 10 by the robot arm.

レーザはんだ付け装置1には、周辺の設備として例えば基板2を搬入・搬出するための搬入用ベルトや搬出用ベルト等が付設されており、係る周辺の設備を含む設備全体を、設備15或いは本設備15と称する。本設備15では、搬入用ベルトを介してセット面11aへ基板2を搬入する搬入工程及び搬出用ベルトを介して設備外へ基板2を搬出する搬出工程の他、前記レーザヘッド10の移動工程、後述するはんだ付け条件を設定する設定工程等を含む一連の工程が自動的に行われるようになっている(後述の図2参照)。 The laser soldering apparatus 1 is provided with, for example, a carry-in belt, a carry-out belt, etc. for carrying in / out the substrate 2 as peripheral equipment, and the entire equipment including the peripheral equipment thereof is the equipment 15 or the main piece. It is called equipment 15. In this equipment 15, in addition to the carry-in step of carrying the substrate 2 to the set surface 11a via the carry-in belt and the carry-out step of carrying out the substrate 2 to the outside of the equipment via the carry-out belt, the moving step of the laser head 10 A series of steps including a setting step for setting soldering conditions, which will be described later, are automatically performed (see FIG. 2 to be described later).

ここで、図1に示す設備15全体の制御を司る主制御装置16は、マイクロコンピュータを主体に構成されており、ROM、RAM等からなる記憶部を有する。主制御装置16には、前記ロボットアーム等における各種アクチュエータや図示しない操作入力部が接続されるとともに、レーザ制御装置17、供給制御装置18等が接続されている。主制御装置16の記憶部には、制御プログラムが記憶されるとともに、基板2における個々のはんだ付部に対応する座標データ、当該はんだ付部に関連付けられたはんだ付け条件等が記憶されている。そして、主制御装置16は、レーザ制御装置17や供給制御装置18との間で通信を行い、前記一連の工程に係る処理を各制御装置17,18と協働して実行する。 Here, the main control device 16 that controls the entire equipment 15 shown in FIG. 1 is mainly composed of a microcomputer and has a storage unit including a ROM, a RAM, and the like. Various actuators in the robot arm and the like and an operation input unit (not shown) are connected to the main control device 16, and a laser control device 17, a supply control device 18, and the like are connected to the main control device 16. The storage unit of the main control device 16 stores the control program, coordinate data corresponding to each soldered portion on the substrate 2, soldering conditions associated with the soldered portion, and the like. Then, the main control device 16 communicates with the laser control device 17 and the supply control device 18, and executes the processing related to the series of steps in cooperation with the control devices 17 and 18.

前記座標データは例えば、移動工程においてレーザヘッド10の移動先となるレーザ照射位置をX座標、Y座標、Z座標で特定するものであって、レーザヘッド10の待機位置からレーザ照射位置までのオフセット座標、或いは基板2における基準位置から個々のはんだ付部の位置に対応するオフセット座標として規定されている。具体的には、座標データは基板2の種類毎に記憶されており、又、例えば1つの基板2に12箇所のはんだ付部が存する場合には第1はんだ付部、第2はんだ付部、…第12はんだ付部の位置各々に対応させて、レーザヘッド10を順次移動させる順序データと共に記憶されるものとする。これにより、主制御装置16は、移動工程において座標データに基づき各種アクチュエータを制御し、レーザヘッド10を、はんだ付けを行う位置つまりレーザ照射位置へ順次移動させる。 The coordinate data specifies, for example, the laser irradiation position to which the laser head 10 is moved in the moving step by the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate, and the offset from the standby position of the laser head 10 to the laser irradiation position. It is defined as the coordinates or the offset coordinates corresponding to the positions of the individual soldered portions from the reference position on the substrate 2. Specifically, the coordinate data is stored for each type of the substrate 2, and for example, when there are 12 soldered portions on one substrate 2, the first soldered portion, the second soldered portion, and the like. ... It is assumed that it is stored together with the order data for sequentially moving the laser head 10 corresponding to each position of the 12th soldering portion. As a result, the main control device 16 controls various actuators based on the coordinate data in the moving process, and sequentially moves the laser head 10 to the soldering position, that is, the laser irradiation position.

レーザ制御装置17は、レーザ光を発生させる発振部(図示略)を制御するものであり、記憶部を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。発振部から出力されるレーザ光は、レーザヘッド10から当該光軸Oに沿って基板2に向けて照射される。このレーザ光の照射に先立ち、レーザ制御装置17は、主制御装置16との間ではんだ付け条件に関する通信を行い、レーザ光の照射に係る制御パラメータを設定する。
レーザ光の照射に係る制御パラメータは、例えばレーザ光のレーザ出力(W)、照射時間(Sec)を含む。また、当該制御パラメータは、基板2の種類に応じて、はんだ付部毎のオフセット座標或いは前記順序データと関連付けて記憶されている。
The laser control device 17 controls an oscillation unit (not shown) that generates laser light, and is mainly composed of a microcomputer having a storage unit. The laser beam output from the oscillating unit is emitted from the laser head 10 toward the substrate 2 along the optical axis O. Prior to the irradiation of the laser beam, the laser control device 17 communicates with the main control device 16 regarding the soldering conditions, and sets the control parameters related to the irradiation of the laser beam.
The control parameters related to the irradiation of the laser beam include, for example, the laser output (W) of the laser beam and the irradiation time (Sec). Further, the control parameter is stored in association with the offset coordinates for each soldered portion or the order data according to the type of the substrate 2.

供給制御装置18は、はんだガイド13a及びはんだ供給装置13を制御するものであり、記憶部を有するマイクロコンピュータを主体に構成されている。レーザ光の照射に先立ち、供給制御装置18は、主制御装置16との間ではんだ付け条件に関する通信を行い、はんだ材料の供給に係る制御パラメータを設定する。
はんだ材料の供給に係る制御パラメータは、例えば糸はんだ12と基板2表面(図1で上面)とのなす、はんだ供給角度θ、上面側から見たランド5周りにおけるはんだ供給方向、糸はんだ12の供給速度を含む。また、当該制御パラメータは、基板2の種類に応じて、はんだ付部毎のオフセット座標或いは順序データと関連付けて記憶されている。
The supply control device 18 controls the solder guide 13a and the solder supply device 13, and is mainly composed of a microcomputer having a storage unit. Prior to the irradiation of the laser beam, the supply control device 18 communicates with the main control device 16 regarding the soldering conditions and sets control parameters related to the supply of the solder material.
The control parameters related to the supply of the solder material are, for example, the solder supply angle θ between the solder thread 12 and the surface of the substrate 2 (upper surface in FIG. 1), the solder supply direction around the land 5 seen from the upper surface side, and the solder thread 12. Including feed rate. Further, the control parameters are stored in association with offset coordinates or order data for each soldered portion according to the type of the substrate 2.

なお、はんだ付け条件は、例えばレーザ光がランド5からはみ出すことの無いよう、照射領域の大きさ或いはレーザ光の径寸法を設定する等の条件を追加してもよい。また、主制御装置16、レーザ制御装置17及び供給制御装置18は、夫々図示しないタッチパネル等の操作入力部を有しており、予め夫々のティーチング或いははんだ付け条件に関する設定入力が可能である。 As the soldering condition, for example, a condition such as setting the size of the irradiation region or the diameter of the laser beam so that the laser beam does not protrude from the land 5 may be added. Further, the main control device 16, the laser control device 17, and the supply control device 18 each have an operation input unit such as a touch panel (not shown), and can input settings related to each teaching or soldering condition in advance.

さて、はんだ付け条件は、「解決しようとする課題」で述べた熱引き等を考慮して、基板2の種類毎に、ランド5の形状寸法等に対応して設定することにより、はんだ付けの品質や信頼性を向上させることができる。 By the way, the soldering conditions are set according to the shape and dimensions of the land 5 for each type of the substrate 2 in consideration of the heat drawing and the like described in "Problems to be solved". Quality and reliability can be improved.

しかしながら、はんだ付け条件は各種パラメータを含み、その設定・切替えについて、個々のはんだ付部に対応させて行うものとすれば、製造工程において多くの時間を要することとなり、基板2の生産効率の低下を招く問題がある。具体的には、図4のタイムチャートに示すように、はんだ付けを開始する際、レーザヘッドを待機位置からレーザ照射位置へ移動させた後、レーザスタートを指示することにより、はんだ付け条件が設定されるものと仮定する。この場合、同図のT1及びT2で示すように、はんだ供給制御装置及びレーザ制御装置は、設備の主制御装置側からはんだ付け条件を受付けて、夫々対応する制御パラメータに切替えるための時間T1,T2を要する。このため、制御パラメータの設定終了後、直ちにレーザ光の照射を開始しても、レーザスタートの指示からはんだ付けが完了するまでに時間(T1+T2+T3)がかかり、基板2の生産効率を低下させる要因となる。 However, if the soldering conditions include various parameters and the setting / switching is performed in correspondence with each soldered portion, a lot of time is required in the manufacturing process, and the production efficiency of the substrate 2 is lowered. There is a problem that leads to. Specifically, as shown in the time chart of FIG. 4, when starting soldering, the soldering conditions are set by instructing the laser start after moving the laser head from the standby position to the laser irradiation position. It is assumed that it will be done. In this case, as shown by T1 and T2 in the figure, the solder supply control device and the laser control device receive the soldering conditions from the main control device side of the equipment, and the time T1 for switching to the corresponding control parameters, respectively. Requires T2. Therefore, even if the laser beam irradiation is started immediately after the control parameter setting is completed, it takes time (T1 + T2 + T3) from the laser start instruction to the completion of soldering, which is a factor that lowers the production efficiency of the substrate 2. Become.

そこで、本設備15では、図2、図3にて「条件切替」として示すように、個々のはんだ付部に対応する適正なはんだ付け条件を設定しながらも、これに伴う生産効率の低下を抑制するものとしている。係る構成について、同図2、図3を参照しながら詳述する。ここで、図2は、説明の便宜上、1つの基板2に1箇所のはんだ付部が存する場合における処理の流れを示すものとし、又、レーザヘッド10の移動工程にて、はんだ材料の供給に係る制御パラメータを切替えるものとする。また、図2のA1〜A11、B1〜B5、C1〜C3は各ステップを表すものとし、前記搬入用ベルトを含む搬入手段を「搬入装置」、前記搬出用ベルトを含む搬出手段を「搬出装置」と称して説明を簡単化する。 Therefore, in this equipment 15, as shown as "condition switching" in FIGS. 2 and 3, while setting appropriate soldering conditions corresponding to each soldered portion, the production efficiency is reduced due to this. It is supposed to be suppressed. The configuration will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. Here, FIG. 2 shows the flow of processing when one soldered portion is present on one substrate 2 for convenience of explanation, and also for supplying the solder material in the moving step of the laser head 10. The relevant control parameters shall be switched. Further, A1 to A11, B1 to B5, and C1 to C3 in FIG. 2 represent each step, the carry-in means including the carry-in belt is a "carry-in device", and the carry-out means including the carry-out belt is a "carry-out device". To simplify the explanation.

即ち先ず、設備15の主制御装置16は、図2の処理をスタートすると、搬入工程において、搬入装置により基板2を機内へ投入してセット面11aにセットする(A1)。このとき、基板2において、図1に示すようにスルーホール4に挿通されて突出するように配置される電子部品3の端子3aと、ランド5とをはんだ付部とする。 That is, first, when the main control device 16 of the equipment 15 starts the process of FIG. 2, in the carry-in process, the substrate 2 is put into the machine by the carry-in device and set on the set surface 11a (A1). At this time, in the substrate 2, the terminal 3a of the electronic component 3 inserted into the through hole 4 and arranged so as to project as shown in FIG. 1 and the land 5 are used as soldering portions.

次いで、主制御装置16は、当該基板2に対応付けられた座標データとはんだ付け条件を読み込んで、その座標データに基づきロボットアームを制御して、レーザヘッド10を原位置たる待機位置から、はんだ付部に対応するレーザ照射位置へ移動させる(A2,A3)。 Next, the main control device 16 reads the coordinate data associated with the substrate 2 and the soldering conditions, controls the robot arm based on the coordinate data, and solders the laser head 10 from the standby position which is the original position. It is moved to the laser irradiation position corresponding to the attached portion (A2, A3).

そして、主制御装置16は、A2,A3の移動工程において、はんだ材料の供給に係る制御パラメータを設定するための処理を実行する(A5〜A8)。この場合、主制御装置16は、今回設定する当該基板2のはんだ付け条件を照合し、設定の切替えを要すると判定した場合(A5)、当該はんだ付け条件をセットし(A6)、供給制御装置18へ出力する(A7)。 Then, the main control device 16 executes a process for setting control parameters related to the supply of the solder material in the moving steps of A2 and A3 (A5 to A8). In this case, the main control device 16 collates the soldering conditions of the substrate 2 set this time, and when it is determined that the setting needs to be switched (A5), the soldering conditions are set (A6), and the supply control device Output to 18 (A7).

これにより、供給制御装置18において、はんだ付け条件の切替実行に係る情報を受付け(B1)、そのはんだ付け条件に切替える設定工程が行われる(B2)。設定工程では、はんだ材料の供給に係る制御パラメータとしての前記はんだ供給角度θ、はんだ供給方向、糸はんだ12の供給速度等のうち少なくとも1つが切替えられ、設定される。こうして、供給制御装置18は、条件切替が完了すると、その旨を示す条件切替完了信号を設備15側の主制御装置16へ出力する(B3)。 As a result, the supply control device 18 receives information related to the execution of switching of the soldering conditions (B1), and performs a setting step of switching to the soldering conditions (B2). In the setting step, at least one of the solder supply angle θ, the solder supply direction, the supply speed of the solder thread 12, and the like as control parameters related to the supply of the solder material is switched and set. In this way, when the condition switching is completed, the supply control device 18 outputs a condition switching completion signal to that effect to the main control device 16 on the equipment 15 side (B3).

主制御装置16は、供給制御装置18より出力された条件切替完了信号を受付け(A8)、且つレーザヘッド10のレーザ照射位置への移動が完了した(A4)と判定すると、レーザ光の照射を開始させるべくレーザ制御装置17に係る制御パラメータを出力するとともに、そのレーザ光の照射に合わせて供給制御装置18に糸はんだ12を供給させるように指示する(A9)。 When the main control device 16 receives the condition switching completion signal output from the supply control device 18 (A8) and determines that the movement of the laser head 10 to the laser irradiation position is completed (A4), the main control device 16 irradiates the laser beam. A control parameter related to the laser control device 17 is output to start the operation, and the supply control device 18 is instructed to supply the thread solder 12 in accordance with the irradiation of the laser beam (A9).

これにより、レーザ制御装置17において、レーザ光の照射に係る制御パラメータの指示を受付けると、その制御パラメータに切替える設定工程が行われる(C1)。この設定工程では、前記レーザ出力や照射時間といったレーザ光の照射に係る制御パラメータのうち少なくとも1つが切替えられ、設定される。 As a result, when the laser control device 17 receives an instruction of a control parameter related to laser light irradiation, a setting step of switching to the control parameter is performed (C1). In this setting step, at least one of the control parameters related to the irradiation of the laser beam such as the laser output and the irradiation time is switched and set.

レーザ制御装置17は、はんだ付け条件の設定を終えた時点で、はんだ付けの開始条件が成立したものとして、前記発振部でレーザ光を発生させてレーザヘッド10から照射させる(C2)。このはんだ付け工程において、レーザ光は、はんだ付部におけるランド5と端子3aの双方を照射領域として設定された出力で所定時間照射されるとともに、糸はんだ12は、はんだガイド13aでガイドされつつ設定された供給角度θ或いは供給方向から所定速度で当該照射領域に繰り出されて(B4)、はんだ付けが行われる。 When the setting of the soldering condition is completed, the laser control device 17 assumes that the soldering start condition is satisfied, generates a laser beam in the oscillating unit, and irradiates the laser head 10 from the laser head 10 (C2). In this soldering step, the laser beam is irradiated for a predetermined time with the output set for both the land 5 and the terminal 3a in the soldered portion as the irradiation region, and the solder thread 12 is set while being guided by the solder guide 13a. Soldering is performed by feeding out to the irradiation region at a predetermined speed from the supplied supply angle θ or the supply direction (B4).

こうして、レーザ制御装置17によりレーザ光の照射が完了すると、その照射完了信号を主制御装置16へ出力するとともに(C3)、供給制御装置18により糸はんだ12の供給が完了すると、その供給完了信号を主制御装置16へ出力する(B5)。
主制御装置16は、レーザ制御装置17からの照射完了信号と、供給制御装置18からの供給完了信号とを受付けると(A10)、ロボットアームによりレーザヘッド10を原位置へ移動させるとともに(A11)、搬出装置により基板2をセット面11aから機外へ搬出する(A12)。こうして、主制御装置16は、上記したA1〜A12、B1〜B5、C1〜C3を1サイクルとする処理を完了すると(A13)、図2の「スタート」へリターンすることにより、他の基板2についても連続して処理を行うことができる。
In this way, when the irradiation of the laser beam is completed by the laser control device 17, the irradiation completion signal is output to the main control device 16 (C3), and when the supply of the solder thread 12 is completed by the supply control device 18, the supply completion signal is obtained. Is output to the main control device 16 (B5).
When the main control device 16 receives the irradiation completion signal from the laser control device 17 and the supply completion signal from the supply control device 18 (A10), the robot arm moves the laser head 10 to the in-situ position (A11). , The substrate 2 is carried out of the machine from the set surface 11a by the carry-out device (A12). In this way, when the main control device 16 completes the process of setting A1 to A12, B1 to B5, and C1 to C3 into one cycle (A13), the main control device 16 returns to the "start" of FIG. 2 to return to the other substrate 2. Can also be processed continuously.

上記したA2〜A4の移動工程中に、B2及びC1の双方の条件切替を行うように構成してもよい。この具体的な構成について、図3のタイムチャートを参照しながら説明する。ここで、図3のt1〜t4は、レーザヘッド10の移動開始〜移動完了の時点を表し、t2〜t3は、供給制御装置18での制御パラメータの設定及びレーザ制御装置17での制御パラメータの設定の所要時間を表し、t4〜t5は、はんだ付けの所要時間を表すものとする。 During the moving steps of A2 to A4 described above, the conditions of both B2 and C1 may be switched. This specific configuration will be described with reference to the time chart of FIG. Here, t1 to t4 in FIG. 3 represent the time points from the start of movement to the completion of movement of the laser head 10, and t2 to t3 are the setting of control parameters in the supply control device 18 and the control parameters in the laser control device 17. It represents the time required for setting, and t4 to t5 represent the time required for soldering.

即ち、主制御装置16は、搬入工程から処理をスタートして、投入された基板2をセット面11aにセットし(図2のA1)、その後の移動工程の開始時つまり図3のt1の時点で、基板2に対応付けられた座標データに基づき、レーザヘッド10を原位置からレーザ照射位置へ移動させる(A2,A3)。 That is, the main control device 16 starts the process from the carrying-in process, sets the loaded substrate 2 on the setting surface 11a (A1 in FIG. 2), and starts the subsequent moving process, that is, at the time point of t1 in FIG. Then, the laser head 10 is moved from the original position to the laser irradiation position based on the coordinate data associated with the substrate 2 (A2, A3).

この移動工程中に、主制御装置16は、はんだ付け条件の設定工程(A5〜A9、B1〜B3、C1)を並行して行うべく、はんだ材料の供給に係る制御パラメータを供給制御装置18へ出力するとともに(図3のt2)、レーザ光の照射に係る制御パラメータをレーザ制御装置17へ出力する(同t2)。これにより、移動工程中から供給制御装置18において受付けた制御パラメータに切替える設定工程と、レーザ制御装置17において受付けた制御パラメータに切替える設定工程とを行うことができる。 During this moving step, the main control device 16 sends control parameters related to the supply of the solder material to the supply control device 18 in order to perform the soldering condition setting steps (A5 to A9, B1 to B3, C1) in parallel. At the same time as outputting (t2 in FIG. 3), the control parameters related to the irradiation of the laser beam are output to the laser control device 17 (t2 in the same). As a result, it is possible to perform a setting step of switching to the control parameter received by the supply control device 18 and a setting step of switching to the control parameter received by the laser control device 17 from the movement process.

この後、供給制御装置18において設定工程を終えることに伴い条件切替完了信号を主制御装置16へ出力し、レーザ制御装置17において設定工程を終えることに伴い条件切替完了信号を主制御装置16へ出力する。 After that, the condition switching completion signal is output to the main control device 16 as the setting process is completed in the supply control device 18, and the condition switching completion signal is output to the main control device 16 as the setting process is completed in the laser control device 17. Output.

ここで、主制御装置16は、供給制御装置18及びレーザ制御装置17の双方から条件切替完了信号を受付けたt3の時点で、条件切替が完了したものとして判定する。また、図3に例示するように、主制御装置16は、t3以降の時点であって且つレーザヘッド10のレーザ照射位置への移動が完了したt4の時点で、前記開始条件が成立したものとして、レーザスタートつまりはレーザ制御装置17にレーザ光の照射開始を指示するとともに、供給制御装置18に糸はんだ12の供給開始を指示して、はんだ付け工程を行わしめる。 Here, the main control device 16 determines that the condition switching is completed at the time of t3 when the condition switching completion signal is received from both the supply control device 18 and the laser control device 17. Further, as illustrated in FIG. 3, it is assumed that the start condition is satisfied in the main control device 16 at the time after t3 and at the time of t4 when the movement of the laser head 10 to the laser irradiation position is completed. , That is, the laser control device 17 is instructed to start irradiating the laser beam, and the supply control device 18 is instructed to start the supply of the thread solder 12, so that the soldering process is performed.

この後、主制御装置16は、はんだ付け工程が完了し、レーザ制御装置17からの照射完了信号と、供給制御装置18からの供給完了信号とを受付けたt5の時点で、レーザヘッド10を原位置へ移動させるとともに、基板2をセット面11aから機外へ搬出して、この処理を終了する。 After that, the main control device 16 uses the laser head 10 at the time of t5 when the soldering process is completed and the irradiation completion signal from the laser control device 17 and the supply completion signal from the supply control device 18 are received. While moving to the position, the substrate 2 is carried out from the set surface 11a to the outside of the machine, and this process is completed.

なお、図2や図3では、1つの基板2に1箇所のはんだ付部が存する場合を例に説明したが、1つの基板2に複数箇所のはんだ付部が存する場合にも、同様のレーザはんだ付け方法で処理を行うことが可能である。具体的には例えば、1つの基板2に前記第1はんだ付部、第2はんだ付部、…第12はんだ付部が存し、個々のはんだ付部ではんだ付け条件が異なっていても、図2のA1〜A10、B1〜B5、C1〜C3の処理或いは図3のt1〜t5のタイムチャートで説明した処理を、前記順序データに従い、はんだ付部毎に実行することができる。 In addition, in FIGS. 2 and 3, the case where one board 2 has one soldering part was described as an example, but the same laser is also used when one board 2 has a plurality of soldering parts. It is possible to process by the soldering method. Specifically, for example, even if the first soldering part, the second soldering part, ... The twelfth soldering part exist on one board 2, and the soldering conditions are different in each soldering part, the figure is shown. The processing of A1 to A10, B1 to B5, C1 to C3 of 2 or the processing described in the time chart of t1 to t5 of FIG. 3 can be executed for each soldered portion according to the above-mentioned order data.

以上説明したように、本実施形態のレーザはんだ付け方法は、はんだ付けを行う位置へレーザヘッド10を基板2に対して相対移動させる移動工程と、当該移動工程での移動先となる個々のはんだ付部に対応するはんだ付けの条件であってレーザ光によるはんだ付けに関するはんだ付け条件を設定する設定工程と、はんだ付部に対応するはんだ付け条件が設定されている場合に、はんだ付けを開始する開始条件が成立したものとして、レーザ光を照射してはんだ付けを行うはんだ付け工程と、を備え、前記移動工程中からはんだ付け条件を設定することにより、当該移動工程と当該設定工程とを並行して行い、はんだ付けを行う位置への相対移動が完了したことを前記開始条件として含む。 As described above, the laser soldering method of the present embodiment includes a moving step of moving the laser head 10 relative to the substrate 2 to a position where soldering is performed, and individual soldering destinations in the moving step. Start soldering when the setting process for setting the soldering conditions related to soldering by laser beam, which is the soldering conditions corresponding to the attached part, and the soldering conditions corresponding to the soldered part are set. Assuming that the start condition is satisfied, a soldering step of irradiating a laser beam to perform soldering is provided, and by setting the soldering condition from the moving step, the moving step and the setting step are performed in parallel. The start condition includes the completion of the relative movement to the position where the soldering is performed.

これによれば、設定工程で個々のはんだ付け部に対応させたはんだ付け条件を設定することができるとともに、そのはんだ付け条件の設定とレーザヘッド10の相対移動とを並行して行うことができ、はんだ付け条件の設定をレーザヘッド10の相対移動後に行うものに比して時間の短縮を図ることができる。
また、はんだ付けを行う位置へのレーザヘッド10の相対移動が完了したことを開始条件として含むため、レーザヘッド10の相対移動中にレーザ光を照射するといった不具合を生じさせることなく、好適なタイミングではんだ付けを開始することができ、総じて信頼性の高い接続を行うことができる。
According to this, it is possible to set the soldering conditions corresponding to each soldering portion in the setting process, and it is possible to set the soldering conditions and the relative movement of the laser head 10 in parallel. The time can be shortened as compared with the case where the soldering conditions are set after the relative movement of the laser head 10.
Further, since the start condition includes the completion of the relative movement of the laser head 10 to the position where the soldering is performed, the timing is suitable without causing a problem such as irradiating the laser beam during the relative movement of the laser head 10. Soldering can be started at, and a reliable connection can be made as a whole.

本設備15では、はんだ付けを行う位置へのレーザヘッド10の相対移動が完了し、且つはんだ付け条件の設定を終えた時点で、レーザ光を照射してはんだ付けを開始するように構成されている。このため、例えば図3のt1〜t4の移動工程時間に対する、t2〜t3の設定工程時間の長短にかかわりなく、極力時間短縮を図ることができる。 The equipment 15 is configured to irradiate a laser beam and start soldering when the relative movement of the laser head 10 to the soldering position is completed and the setting of the soldering conditions is completed. There is. Therefore, for example, the time can be shortened as much as possible regardless of the length of the setting process time of t2 to t3 with respect to the moving process time of t1 to t4 in FIG.

前記はんだ付け条件は、レーザ光の照射に係る制御パラメータと、はんだ付部へのはんだ材料の供給に係る制御パラメータとを含む。このため、各制御パラメータについて移動工程中から設定可能となり、図4で説明した時間T1,T2の短縮を図ることが可能となる。 The soldering conditions include control parameters related to irradiation of laser light and control parameters related to supply of solder material to the soldered portion. Therefore, each control parameter can be set during the moving process, and the times T1 and T2 described in FIG. 4 can be shortened.

また、一の基板2における複数のはんだ付部に対応させて複数のはんだ付け条件の設定を行うときには、係る基板2の製造工程において、大幅な時間短縮が可能となり、生産効率を高めることができる。 Further, when a plurality of soldering conditions are set corresponding to a plurality of soldered portions on one substrate 2, it is possible to significantly reduce the time in the manufacturing process of the substrate 2 and improve the production efficiency. ..

本開示は、実施例(実施形態)に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、更には、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
例えば、基板2におけるはんだ付部の個数やはんだ付け条件等は、上記した個数や制御パラメータに限らず、適宜変更して実施しうるものである。
Although the present disclosure has been described in accordance with Examples (Embodiments), it is understood that the present disclosure is not limited to the Examples and structures. The present disclosure also includes various variations and variations within a uniform range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are within the scope and scope of the present disclosure.
For example, the number of soldered portions, soldering conditions, and the like on the substrate 2 are not limited to the above-mentioned number and control parameters, and can be changed as appropriate.

図面中、1はレーザはんだ付け装置、2は基板、3aは端子(はんだ付部)、5はランド(はんだ付部)、10はレーザヘッド、を示す。 In the drawings, 1 is a laser soldering device, 2 is a substrate, 3a is a terminal (soldered portion), 5 is a land (soldered portion), and 10 is a laser head.

Claims (4)

はんだ付け対象となる基板(2)のはんだ付部に対し、レーザヘッド(10)からレーザ光を照射してはんだ付けを行うレーザはんだ付け方法であって、
はんだ付けを行う位置へ前記レーザヘッドを前記基板に対して相対移動させる移動工程と、
前記移動工程での移動先となる個々の前記はんだ付部に対応するはんだ付けの条件であって前記レーザ光によるはんだ付けに関するはんだ付け条件を設定する設定工程と、
前記はんだ付部に対応する前記はんだ付け条件が設定されている場合に、はんだ付けを開始する開始条件が成立したものとして、前記レーザ光を照射してはんだ付けを行うはんだ付け工程と、を備え、
前記移動工程中から前記はんだ付け条件を設定することにより、当該移動工程と当該設定工程とを並行して行い、前記はんだ付けを行う位置への前記相対移動が完了したことを前記開始条件として含むレーザはんだ付け方法。
This is a laser soldering method in which the soldered portion of the substrate (2) to be soldered is soldered by irradiating the soldered portion with a laser beam from the laser head (10).
A moving step of moving the laser head relative to the substrate to a position where soldering is performed, and
A setting step for setting soldering conditions for soldering by the laser beam, which is a soldering condition corresponding to each soldering portion to be moved to in the moving step, and a setting step.
When the soldering condition corresponding to the soldered portion is set, the soldering step of irradiating the laser beam to perform the soldering is provided, assuming that the start condition for starting the soldering is satisfied. ,
By setting the soldering condition from the moving step, the moving step and the setting step are performed in parallel, and the relative movement to the position where the soldering is performed is completed as the start condition. Laser soldering method.
前記はんだ付けを行う位置への前記レーザヘッドの相対移動が完了し、且つ前記はんだ付け条件の設定を終えた時点で、前記レーザ光を照射してはんだ付けを開始する請求項1記載のレーザはんだ付け方法。 The laser solder according to claim 1, wherein when the relative movement of the laser head to the soldering position is completed and the setting of the soldering conditions is completed, the laser light is irradiated and the soldering is started. How to attach. 前記はんだ付け条件は、前記レーザ光の照射に係る制御パラメータと、前記はんだ付部へのはんだ材料の供給に係る制御パラメータと、を含む請求項1又は2記載のレーザはんだ付け方法。 The laser soldering method according to claim 1 or 2, wherein the soldering condition includes a control parameter related to irradiation of the laser beam and a control parameter related to supply of the solder material to the soldered portion. 一の前記基板における複数の前記はんだ付部に対応させて複数の前記はんだ付け条件の設定を行う請求項1から3の何れか一項記載のレーザはんだ付け方法。
The laser soldering method according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of soldering conditions are set corresponding to the plurality of soldered portions on the same substrate.
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