JP2023163755A - Method and device for soldering electronic component to circuit board, computer program product and computer readable medium - Google Patents

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Abstract

To provide a new method for soldering an electronic component (1) having a pin (4) inserted to a through hole (3) to a circuit board (2) having the through hole (3).SOLUTION: A method according to the present invention makes a liquefied solder ball (5) adhere, especially spray the ball onto a circuit board (2) so as to fill an annular gap between a pin (4) and a through hole (3) such that a portion of the liquefied solder ball (5) flows into the gap.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、スルーホールを備える回路基板に、スルーホールに挿入されるピンを備える電子部品をはんだ付けするための方法及び装置に関する。本開示はさらに、コンピュータプログラム製品及びコンピュータ可読媒体に関する。 The present disclosure relates to a method and apparatus for soldering electronic components having pins inserted into the through holes to a circuit board having through holes. The present disclosure further relates to computer program products and computer readable media.

表面実装技術(SMT)により、プリント回路基板(PCB)などの回路基板の表面上に電子部品を直接実装することができる。このように実装された電子部品を表面実装部品(SMD)と呼ぶ。SMTは、製造の自動化を促進し、コストを削減し、はんだ付けの品質を向上させるので、回路基板のスルーホールに挿入実装部品(THD)のピンを挿入するスルーホール実装技術(THT)に大きく取って代わった。 Surface mount technology (SMT) allows electronic components to be mounted directly onto the surface of a circuit board, such as a printed circuit board (PCB). Electronic components mounted in this manner are called surface mount devices (SMD). SMT is a major substitute for through-hole mounting technology (THT), which inserts the pins of insert-mounted components (THD) into through-holes on circuit boards, because it facilitates manufacturing automation, reduces costs, and improves soldering quality. replaced.

しかしながら、SMTに適さない電子部品には依然としてTHTが必要とされる。これは、高い機械的強度又はヒートシンクが要求される場合である。代表的な電子部品は、大型変圧器、ヒートシンク(例えば、パワートランジスタ、レーザ、及び発光ダイオード(LED))を含むパワー半導体、又はコネクタである。THDと回路基板との十分に強固な接続を保証するために、スルーホールとスルーホールに挿入されたピンとの間に形成される環状ギャップの少なくとも70%をはんだで充填する必要がある。以下では、環状ギャップの容積の70%を超える充填度のことを高充填度とも称する。 However, THT is still required for electronic components that are not suitable for SMT. This is the case where high mechanical strength or heat sinking is required. Typical electronic components are large transformers, power semiconductors including heat sinks (eg, power transistors, lasers, and light emitting diodes (LEDs)), or connectors. In order to ensure a sufficiently strong connection between the THD and the circuit board, it is necessary to fill at least 70% of the annular gap formed between the through-hole and the pin inserted into the through-hole with solder. In the following, a degree of filling exceeding 70% of the volume of the annular gap is also referred to as a high degree of filling.

その結果、回路基板は、THTだけでなくSMTも用いて実装されることが多い。以下、この種の回路基板を混合実装型の回路基板と呼ぶ。 As a result, circuit boards are often implemented using SMT as well as THT. Hereinafter, this type of circuit board will be referred to as a mixed mounting type circuit board.

混合実装型の回路基板を作製するために、国際公開第03/079743号は、弱熱性のハウジングを備えるTHDを回路基板にはんだ付けするためのいわゆる裏面リフロー法を使用することを教示している。特に、この方法では、回路基板の第1側にSMD及びTHDを予備組付けし、回路基板の第1側が回路基板の第2側の下になるように回路基板を回転させ、及び回路基板の第2側にSMDのみを予備組付けすることによって、混合実装型の回路基板が作製される。SMDは、回路基板上のはんだペーストが配置されたそれぞれの位置にSMDの接点を配置することによって、回路基板上に予備組付けされる。SMDは、接着剤によって回路基板上に固定されてもよい。THDは、はんだペーストが配置された接触領域において、第2側からピンが突出するように、第1側のスルーホールにTHDのピンを挿入することによって、予備組付けされる。回路基板を回転するときにTHDが脱落するのを回避するために、接着技術によって、又はTHDのピンを保持するためにスルーホールにカラー部を備えるソフトロック技術によって、回路基板にTHDを固定してもよい。その後、回路基板はリフロー炉に挿入され、THDが取り付けられた回路基板の第1側が、はんだ付けをする熱又はエネルギーから少なくとも部分的に遮蔽されるように、加熱される。 In order to create a mixed-mount circuit board, WO 03/079743 teaches the use of the so-called backside reflow method for soldering a THD with a low-temperature housing to a circuit board. . In particular, the method includes pre-assembling the SMD and THD on a first side of a circuit board, rotating the circuit board so that the first side of the circuit board is under a second side of the circuit board, and By pre-assembling only the SMD on the second side, a mixed mounting type circuit board is produced. The SMD is preassembled onto the circuit board by placing contacts of the SMD at respective locations where solder paste was placed on the circuit board. The SMD may be fixed onto the circuit board by adhesive. The THD is preassembled by inserting the pins of the THD into through-holes on the first side such that the pins protrude from the second side at the contact areas where the solder paste is placed. To avoid the THD falling off when rotating the circuit board, fix the THD to the circuit board by adhesive technology or by soft-lock technology with a collar part in the through-hole to retain the pins of the THD. It's okay. The circuit board is then inserted into a reflow oven and heated such that the first side of the circuit board with the attached THD is at least partially shielded from the heat or energy of soldering.

上記方法をさらに発展させたものが、独国特許出願公開第102008035405号明細書に開示されている。この方法では、回路基板は、SMDが両側に予備組付けされ、少なくとも1つのTHDも第1側に予備組付けされる。接着剤又はソフトロック固定具の代わりに、第2側にSMDを実装するために回路基板が回転される前に、THDの少なくとも1つのピンを回路基板に選択的にはんだ付けすることによって、少なくとも1つのTHDが回路基板の第1側に固定される。その後、SMD及びTHDを回路基板にはんだ付けするために、回路基板がリフロー炉に挿入される。 A further development of the above method is disclosed in DE 10 2008 035 405 A1. In this method, the circuit board is pre-assembled with SMDs on both sides and at least one THD is also pre-assembled on the first side. Instead of adhesive or soft-lock fixtures, at least one pin of the THD can be selectively soldered to the circuit board before the circuit board is rotated to mount the SMD on the second side. One THD is secured to the first side of the circuit board. The circuit board is then inserted into a reflow oven to solder the SMD and THD to the circuit board.

独国特許出願公開第102005043279号明細書に、混合実装型の回路基板を製造するための別の方法が開示されている。この方法では、回路基板にSMDのみが実装され、回路基板にSMDをはんだ付けするためにリフロー炉に入れられる。その後、少なくとも1つのTHDが回路基板に選択的にはんだ付けされる。 DE 10 2005 043 279 A1 discloses another method for producing mixed packaging circuit boards. In this method, only the SMD is mounted on a circuit board and placed in a reflow oven to solder the SMD to the circuit board. At least one THD is then selectively soldered to the circuit board.

回路基板にTHDのピンを選択的にはんだ付けするために、はんだポットが直交座標系の3つの直交する方向、すなわちX、Y、及びZ方向に駆動されて、スルーホールから突出する各ピンに接触する。また、酸化を抑制し、適切なはんだ付けを可能にするために、ピンにフラックスを塗布する必要がある。しかしながら、はんだポットをピン対して個別に前進及び後退させるためのZ方向の移動のため、回路基板へのTHDのはんだ付けは、リフロー炉を使用するはんだ法と比較して、さらに長い時間を要する。したがって、欧州特許出願公開第3153270号明細書は、はんだ付け速度を上げるために、3つの直交方向にそれぞれ独立駆動される少なくとも2つのはんだポットを使用することを提案している。しかしながら、はんだポットを用いて回路基板にTHDのピンを選択的にはんだ付けする場合、ピンに付着されるはんだの量を正確に調整できないという欠点が依然として存在する。 To selectively solder the THD pins to the circuit board, the solder pot is driven in three orthogonal directions of the Cartesian coordinate system, namely the X, Y, and Z directions, to each pin protruding from the through-hole. Contact. It is also necessary to apply flux to the pins to suppress oxidation and allow proper soldering. However, due to the Z-direction movement to advance and retract the solder pot individually relative to the pins, THD soldering to circuit boards takes much longer compared to soldering methods using reflow ovens. . Therefore, EP 3 153 270 proposes to use at least two solder pots each independently driven in three orthogonal directions in order to increase the soldering speed. However, when selectively soldering THD pins to a circuit board using a solder pot, there is still a drawback that the amount of solder deposited on the pins cannot be precisely controlled.

したがって、本開示の目的は、従来技術の欠点を克服し、スルーホールを備える回路基板に、スルーホールに挿入されるピンを備える電子部品をはんだ付けするための高度な方法及び装置を提供することである。また、本開示による方法及び装置は、混合実装型の回路基板の製造にも使用可能のはずである。 Therefore, an object of the present disclosure is to overcome the shortcomings of the prior art and provide an advanced method and apparatus for soldering electronic components with pins inserted into the through holes to a circuit board with through holes. It is. The method and apparatus according to the present disclosure could also be used to manufacture mixed-package circuit boards.

この目的は、独立請求項1に記載の方法及び独立請求項17に記載の装置によって達成される。この目的は、さらに請求項15に記載のコンピュータプログラム製品及び請求項16に記載のコンピュータ可読媒体によって達成される。好ましい実施形態は従属請求項の主題である。 This object is achieved by a method according to independent claim 1 and a device according to independent claim 17. This object is further achieved by a computer program product according to claim 15 and a computer readable medium according to claim 16. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.

本開示による方法は、ピンとスルーホールとの間の環状ギャップに液体化はんだボールの一部が流れ込んで充填されるように、電子部品のピンが挿入されるスルーホールを備える回路基板上に液体化はんだボールを付着、特に吹き付けることによって、この目的を達成する。その結果、本方法は、弱熱性の電子部品に使用することも可能である。また、はんだポットをピンに対して前進させたり後退させたりする必要がなくなるので、スルーホールを有する回路基板に、スルーホールに挿入されるピンを有する電子部品をはんだ付けするのに要する時間を短縮できる。また、液体化はんだボールを付着させることにより、スルーホールに付着されるはんだの量を適切に調整することができる。ピンとスルーホールとの適切な接合を保証するために、液体化はんだボールの一部が環状ギャップの容積の少なくとも70%に充填されるということに留意されたい。また、はんだボールの体積は、環状ギャップの体積よりも大きいことが好ましく、液体化はんだが環状ギャップに流れ込んだ後、スルーホールの外側にもはんだが存在するということにも留意すべきである。液体化はんだが環状ギャップに充填された後、液体化はんだボールが固化して、ピンとスルーホールとの間に恒久的な導電性の接合部が形成される。上述したように、液体化はんだボールは回路基板上に特に吹き付けられる。液体化はんだボールを付着、特に吹き付けるための方法及び装置が国際公開第0228588号明細書に開示されている。その内容は、参照により本明細書に含まれる。 The method according to the present disclosure involves applying liquefied solder balls onto a circuit board having a through-hole into which a pin of an electronic component is inserted, such that a portion of the liquefied solder ball flows and fills an annular gap between the pin and the through-hole. This purpose is achieved by depositing, especially by spraying, the solder balls. As a result, the method can also be used for mildly heat sensitive electronic components. It also eliminates the need to advance and retract the solder pot relative to the pins, reducing the time required to solder electronic components with pins inserted into through-holes to circuit boards with through-holes. can. Furthermore, by attaching liquefied solder balls, the amount of solder attached to the through holes can be appropriately adjusted. Note that at least 70% of the volume of the annular gap is filled with a portion of the liquefied solder ball to ensure proper bonding of the pin and through-hole. It should also be noted that the volume of the solder ball is preferably larger than the volume of the annular gap, and after the liquefied solder flows into the annular gap, there is also solder outside the through-hole. After the liquefied solder fills the annular gap, the liquefied solder ball solidifies to form a permanent conductive joint between the pin and the through-hole. As mentioned above, liquefied solder balls are specifically sprayed onto circuit boards. A method and apparatus for depositing, in particular spraying, liquefied solder balls is disclosed in WO 0228588. The contents of which are incorporated herein by reference.

本開示の一態様によれば、スルーホールの直径とスルーホールの深さとの比率は0.5~3の範囲にすることができる。この比率は1にできることが好ましい。また、スルーホールの直径はピンの直径の1.5倍~3倍にすることができる。スルーホールの直径はピンの直径の2倍にできることが好ましい。また、回路基板の表面からのピンの高さは、0又はスルーホール径aの0.5倍以下にすることができる。さらに、スルーホール外側のはんだの根元の直径は、スルーホールの直径の1.5倍~2倍とすることができる。はんだ付け後のスルーホールの充填度は、ピンとスルーホールとの間に形成される環状ギャップの容積の0.7倍以上にできることが最も好ましい。上記パラメータでのピンとスルーホールとの間のはんだ接合により、及びピンと回路基板上のリードに接続できるスルーホールの接触領域との間の適切な機械的強度及び良好な電気的接続が可能となる。 According to one aspect of the present disclosure, the ratio of through-hole diameter to through-hole depth can range from 0.5 to 3. Preferably, this ratio can be equal to 1. Further, the diameter of the through hole can be made 1.5 to 3 times the diameter of the pin. Preferably, the diameter of the through hole can be twice the diameter of the pin. Further, the height of the pin from the surface of the circuit board can be set to 0 or less than 0.5 times the through hole diameter a. Further, the diameter of the root of the solder outside the through hole can be 1.5 to 2 times the diameter of the through hole. Most preferably, the degree of filling of the through hole after soldering can be 0.7 times or more the volume of the annular gap formed between the pin and the through hole. The solder joint between the pin and the through-hole with the above parameters allows adequate mechanical strength and good electrical connection between the pin and the contact area of the through-hole that can be connected to the leads on the circuit board.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールの一部が環状ギャップに充填されてはんだが固化した後、付着前の液体化はんだボールの所定の総体積に基づいてスルーホール外側の固化はんだの体積を測定することによって、環状ギャップの充填度を決定することができる。スルーホール外側の固化はんだの体積は、3次元画像処理を用いて測定されることが好ましい。一例として、スルーホール外側のはんだの体積を決定するために、3Dスキャナ、白色光干渉計、又はライトフィールドカメラが使用されてもよい。付着前のはんだボールの既知体積から、スルーホールの外側の固化はんだの測定体積を減算することにより、環状ギャップに流れ込んだはんだの体積を決定することができる。スルーホール外側のはんだの体積を決定するために、3次元画像処理を用いて決定された体積から、回路基板の上のピンの体積を減算する必要があるということに留意されたい。また、ピンの体積とスルーホールの容積及びこれらの寸法が事前に分かるので、スルーホールの容積からスルーホール内のピンの体積を減算することによって環状ギャップの容積も決定することができる。その結果、環状ギャップに流れ込んだはんだの体積を環状ギャップの容積で除算することで、環状ギャップの充填度を決定することができる。その結果、この方法により、はんだ接合部の品質の現場確認を行うことが可能となる。その結果、ピンとスルーホールとの間の導電性接合部の品質チェックの時間を短縮できる。これに対し、従来はX線や断面検査を用いて充填度を決定すていた。リフローはんだ付け又ははんだポットなどの噴流式はんだ付けを用いる場合は、X線及び断面検査が環状ギャップの充填度を決定するための唯一の方法である。結果として、本開示による方法により、時間節約型でコスト効率が低い品質チェックがもたらされ、それによって、全体的な生産品質が改善されるように、さらに多くの実装回路基板をチェックすることが可能となる。 According to one aspect of the present disclosure, after a portion of the liquefied solder ball fills the annular gap and the solder solidifies, the solidified solder outside the through-hole is based on a predetermined total volume of the liquefied solder ball before deposition. By measuring the volume of the annular gap, the degree of filling can be determined. Preferably, the volume of solidified solder outside the through hole is measured using three-dimensional image processing. As an example, a 3D scanner, white light interferometer, or light field camera may be used to determine the volume of solder outside the through-hole. By subtracting the measured volume of solidified solder outside the through-hole from the known volume of the solder ball before deposition, the volume of solder that has flowed into the annular gap can be determined. Note that to determine the volume of solder outside the through-hole, it is necessary to subtract the volume of the pins on the circuit board from the volume determined using three-dimensional image processing. Furthermore, since the volume of the pin, the volume of the through hole, and their dimensions are known in advance, the volume of the annular gap can also be determined by subtracting the volume of the pin in the through hole from the volume of the through hole. As a result, the degree of filling of the annular gap can be determined by dividing the volume of the solder that has flowed into the annular gap by the volume of the annular gap. As a result, this method allows on-site confirmation of the quality of solder joints. As a result, the time required to check the quality of the conductive joint between the pin and the through hole can be reduced. In contrast, conventionally, the degree of filling has been determined using X-rays or cross-sectional inspection. When using jet soldering, such as reflow soldering or solder pots, X-ray and cross-sectional inspection are the only methods to determine the degree of filling of the annular gap. As a result, the method according to the present disclosure provides a time-saving and cost-effective quality check, thereby allowing more assembled circuit boards to be checked so as to improve overall production quality. It becomes possible.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールが、回路基板の電子部品が配置されている側とは反対の側から、回路基板上に付着される。その結果、はんだ付けの対象となる箇所、すなわち環状ギャップ、に液体化はんだボールを容易に付着できる。 According to one aspect of the present disclosure, liquefied solder balls are deposited onto a circuit board from a side of the circuit board opposite the side on which the electronic components are located. As a result, the liquefied solder ball can be easily attached to the location to be soldered, that is, the annular gap.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールが回路基板上に下方向に付着され得る。下方向は重力方向と定義されるということに留意されたい。その結果、例えばはんだポットを用いて上方向に液体化はんだボールを付着する場合と比較して、さらに環状ギャップに高度に充填しやすくなるように、環状ギャップに流れ込む一部の液体化はんだボールが重力によって支援される。 According to one aspect of the present disclosure, liquefied solder balls may be deposited downward onto a circuit board. Note that the downward direction is defined as the direction of gravity. As a result, some liquefied solder balls flow into the annular gap, making it even easier to fill the annular gap to a higher degree than when depositing liquefied solder balls upwards using a solder pot, for example. Assisted by gravity.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールが回路基板上に傾斜角度で付着され得る。これは、液体化はんだボールの付着方向が、回路基板、すなわち回路基板の表面、に対して傾斜していることを意味する。傾斜角度は、回路基板に対して30°~60°の範囲であることが好ましい。傾斜角度は、回路基板に対してほぼ45°であることが好ましい。これにより、環状ギャップが適切に充填されるように、液体化はんだボールをスルーホールに容易に付着できる。また、ピンの長さがはんだ波の高さやはんだポットの深さによって制限されないため、ピンの長さを独自に選択できる。はんだポットを使用するのとは対照的に、はんだ材料を節約できるように、ピンの先端にはんだを付着する必要はない。特に、液体化はんだボールは、先端を有するピンが使用されるときに傾斜角度で付着され得る。このようにして、先端からのレーザビームの反射を回避できる。また、先端のあるピンを使用する際に、液体化はんだボールを傾斜角度で付着することで、液体化はんだボールの飛散を回避できる。 According to one aspect of the present disclosure, liquefied solder balls may be deposited on a circuit board at an oblique angle. This means that the direction of adhesion of the liquefied solder balls is inclined with respect to the circuit board, ie the surface of the circuit board. Preferably, the tilt angle is in the range of 30° to 60° with respect to the circuit board. Preferably, the tilt angle is approximately 45° relative to the circuit board. This allows the liquefied solder ball to be easily attached to the through-hole so that the annular gap is properly filled. Additionally, since the pin length is not limited by the height of the solder wave or the depth of the solder pot, the pin length can be independently selected. In contrast to using a solder pot, there is no need to apply solder to the tips of the pins so that solder material can be saved. In particular, liquefied solder balls can be deposited at an oblique angle when tipped pins are used. In this way, reflection of the laser beam from the tip can be avoided. Further, when using a pin with a tip, by attaching the liquefied solder ball at an inclined angle, it is possible to avoid scattering of the liquefied solder ball.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールの付着方向をスルーホールに向けることが可能である。ピンがスルーホールから出る箇所に付着方向を向けることが好ましい。その結果、環状ギャップの高充填度を達成できるように適切に液体化はんだボールを付着できる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to direct the adhesion direction of the liquefied solder ball toward the through hole. Preferably, the attachment direction is directed to the point where the pin exits the through hole. As a result, the liquefied solder balls can be properly deposited to achieve a high degree of filling of the annular gap.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールを作るために、液体化はんだボールの付着前に固形はんだボールにエネルギーが印加され得る。その結果、回路基板、すなわち環状ギャップに付着されるはんだの体積が予め分かり、環状ギャップの体積に対して適切な体積の固形はんだボールを選択することによって、環状ギャップの高充填度を達成できる。 According to one aspect of the present disclosure, energy may be applied to the solid solder ball prior to deposition of the liquefied solder ball to create the liquefied solder ball. As a result, the volume of solder to be deposited on the circuit board, ie, the annular gap, is known in advance, and by selecting solid solder balls with an appropriate volume for the volume of the annular gap, a high degree of filling of the annular gap can be achieved.

本開示の一態様によれば、エネルギーはレーザビームであり得る。レーザビームが、200 W NIR~400 W NIRの範囲の出力を提供するようになっている近赤外レーザビームであることが好ましい。レーザビームが20ms~4000msの範囲の時間にわたって照射されることが好ましい。その結果、適切な接合を達成するために液体化はんだボールの一部が環状ギャップに適切に流れ込んで充填されるように、液体化はんだボールが十分に液体化されることが確保される。 According to one aspect of the disclosure, the energy may be a laser beam. Preferably, the laser beam is a near-infrared laser beam adapted to provide a power in the range of 200 W NIR to 400 W NIR. Preferably, the laser beam is applied for a period of time ranging from 20ms to 4000ms. As a result, it is ensured that the liquefied solder ball is sufficiently liquefied so that a portion of the liquefied solder ball properly flows and fills the annular gap to achieve a proper bond.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールが回路基板に向けて付着、特に吹き付けられるときにレーザビームを照射できる。より具体的には、はんだボールが回路基板に向かって飛行しているときに、レーザビームが液体化はんだボールに照射される。これにより、はんだボールの液体化を保証できる。 According to one aspect of the present disclosure, a laser beam can be irradiated when a liquefied solder ball is deposited, particularly sprayed, toward a circuit board. More specifically, a laser beam is applied to the liquefied solder ball while the solder ball is flying towards the circuit board. This ensures that the solder balls are liquefied.

本開示の一態様によれば、レーザビームは恒久的又は断続的に固形はんだボール又は液体化はんだボールに照射できる。これにより、はんだボールの液体化を保証できる。 According to one aspect of the present disclosure, a laser beam can be permanently or intermittently applied to a solid solder ball or a liquefied solder ball. This ensures that the solder balls are liquefied.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールを液体化したままにするために、レーザビームは、液体化はんだボールが回路基板上、すなわち回路基板の表面上、に到達したときに、液体化はんだボールに照射できる。到着時間は、液体化はんだボールが付着される付着速度及び距離から事前に計算することもできるし、画像処理又は実験によって決定することもできる。これにより、液体化はんだボールの一部が環状ギャップに適切に流れ込んで充填されることを保証できる。 According to one aspect of the present disclosure, in order to keep the liquefied solder ball liquefied, the laser beam is activated when the liquefied solder ball reaches the liquefied solder ball on the circuit board, i.e., on the surface of the circuit board. Can be used to irradiate solder balls. The arrival time can be pre-calculated from the deposition speed and distance to which the liquefied solder ball is deposited, or can be determined by image processing or experimentation. This can ensure that a portion of the liquefied solder ball properly flows into and fills the annular gap.

本開示の一態様によれば、エネルギーを印加しながらはんだボールの温度を測定することが可能である。固形又は液体化はんだボールの温度が所定の閾値を超えたときに、エネルギーの印加、すなわちレーザビームの照射が停止可能であることが好ましい。液体化はんだボールの温度が所定の下限温度閾値を下回ったときに、エネルギーの印加、すなわちレーザビームの照射が開始可能又は再開可能であることが好ましい。結果として、はんだの焼き付きやはんだの固化を回避できる。したがって、液体化はんだボールの一部が環状ギャップに適切に流れ込んで充填され、ピンとスルーホールとの適切な接合を達成できることが保証される。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to measure the temperature of a solder ball while applying energy. Preferably, the application of energy, ie the irradiation of the laser beam, can be stopped when the temperature of the solid or liquefied solder ball exceeds a predetermined threshold. Preferably, the application of energy, ie the irradiation of the laser beam, can be started or restarted when the temperature of the liquefied solder ball falls below a predetermined lower temperature threshold. As a result, solder burning and solder solidification can be avoided. Therefore, it is ensured that a portion of the liquefied solder ball properly flows and fills the annular gap to achieve a proper bond between the pin and the through-hole.

本開示の一態様によれば、固形はんだボールの直径は0.8mm~2.0mmの範囲とすることができる。はんだボールの直径は、スルーホールの直径の0.8~1.4の範囲であることが好ましい。その結果、環状ギャップの高充填度を実現できる。 According to one aspect of the present disclosure, the diameter of the solid solder ball can range from 0.8 mm to 2.0 mm. The diameter of the solder ball is preferably in the range of 0.8 to 1.4 of the diameter of the through hole. As a result, a high degree of filling of the annular gap can be achieved.

本開示の任意の態様によれば、液体化はんだボールを付着する前に、フラックスをスルーホールに付着できる。上述したように、フラックスの塗付は明示的に必要とされるものではないが、はんだ、ピン、及びスルーホールの酸化に関してプラスの効果をもたらし得る。したがって、ピンとスルーホールとの適切な接合を達成できる。 According to optional aspects of the present disclosure, flux can be applied to the through-holes prior to applying the liquefied solder balls. As mentioned above, flux application is not explicitly required, but can have a positive effect with respect to oxidation of solder, pins, and through-holes. Therefore, proper bonding between the pin and the through hole can be achieved.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールを付着させる前にフラックスを活性化できる。特に、フラックスは60℃~130℃の温度に加熱することによって活性化できる。フラックスはエネルギーを印加することによって活性化できることが好ましく、印加されるエネルギーがレーザビームであることがさらに好ましい。その結果、ピンとスルーホールに良い影響を及ぼすことができる。 According to one aspect of the present disclosure, the flux can be activated prior to depositing the liquefied solder balls. In particular, the flux can be activated by heating to a temperature of 60°C to 130°C. Preferably, the flux can be activated by applying energy, more preferably the applied energy is a laser beam. As a result, pins and through holes can be positively influenced.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールの付着前に回路基板を60℃~90℃の範囲の温度に加熱できる。その結果、液体化はんだボールは回路基板の表面に到達した後に強く冷えることがなく、液体化はんだボールは環状ギャップに適切に流れ込んで充填されるように十分に液体化した状態に維持される。したがって、環状ギャップの高充填度を達成できる。 According to one aspect of the present disclosure, the circuit board can be heated to a temperature in the range of 60° C. to 90° C. prior to the deposition of liquefied solder balls. As a result, the liquefied solder ball does not cool down strongly after reaching the surface of the circuit board, and the liquefied solder ball remains sufficiently liquefied to properly flow and fill the annular gap. Therefore, a high degree of filling of the annular gap can be achieved.

本開示の一態様によれば、液体化はんだボールを付着させる前にピンを加熱できる。レーザビームをピンに向けることによってピンを加熱できることが好ましい。ピンの吸収特性すなわちピンの材質に適合する波長を有する光を備えるピン加熱用レーザビームがピンに向けられることがさらに好まししい。具体的には、ピン加熱用レーザビームは青色レーザビームである。例えば、ピン加熱用レーザビームの光は、450nm~475nmの範囲、特に450nm、の波長を有し得る。このように、液体化はんだボールの一部が環状ギャップに適切に流れ込んで充填されるように、液体化はんだボールがピンに到達したときの液体化はんだボールの固化を遅らせることができる。その結果、環状ギャップの高充填度、ひいてはピンとスルーホールとの適切な接合を達成できる。 According to one aspect of the present disclosure, the pin can be heated prior to depositing the liquefied solder ball. Preferably, the pin can be heated by directing a laser beam onto the pin. More preferably, a pin heating laser beam is directed at the pin, comprising light having a wavelength that matches the absorption properties of the pin, ie the material of the pin. Specifically, the pin heating laser beam is a blue laser beam. For example, the light of the pin heating laser beam may have a wavelength in the range 450 nm to 475 nm, particularly 450 nm. In this way, the solidification of the liquefied solder ball when it reaches the pin can be delayed so that a portion of the liquefied solder ball properly flows into and fills the annular gap. As a result, it is possible to achieve a high degree of filling of the annular gap and, in turn, to achieve proper bonding between the pin and the through hole.

本開示の追加の態様によれば、加熱中にピンの温度を測定してもよい。ピンの温度が所定の閾値温度を超える場合には、ピンの加熱が停止される。このようにして、ピン又はピンに接続された電子部品の過熱が回避される。 According to additional aspects of the present disclosure, the temperature of the pin may be measured during heating. If the temperature of the pin exceeds a predetermined threshold temperature, heating of the pin is stopped. In this way overheating of the pin or the electronic components connected to the pin is avoided.

所定の本開示のさらに別の態様によれば、ピンを加熱する時間を事前に決めてもよい。例えば、実験を行うことによって、この時間を事前に決めてもよい。このようにして、ピン又はピンに接続された電子部品の過熱を回避できる。 According to yet another aspect of certain present disclosures, the time for heating the pins may be predetermined. This time may be determined in advance, for example by conducting experiments. In this way overheating of the pin or the electronic components connected to the pin can be avoided.

本開示の一態様によれば、不活性ガスを受動的又は能動的にスルーホールに与えることができる。不活性ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム又はギ酸ガスとすることもできる。その結果、はんだの酸化が抑制され、スルーホールへのピンのはんだ付けに良い影響を及ぼす。 According to one aspect of the present disclosure, an inert gas can be passively or actively applied to the through-hole. The inert gas may also be nitrogen, argon, helium or formic acid gas. As a result, oxidation of the solder is suppressed, which has a positive effect on soldering pins to through holes.

本開示の一態様によれば、電子部品と回路基板との間にガス排気流路が形成されるように、電子部品と回路基板とを互いに離間することができる。これは、電子部品と回路基板とを離間して保持することによって達成されてもよいし、電子部品と回路基板との間にスペーサを配置することによって達成されてもよい。その結果、環状ギャップ内にあるガス、例えば不活性ガス又は空気は、回路基板上に液体化はんだボールが付着される側と反対の側にあるスルーホール開口部から排出され得る。したがって、高充填度を達成するために、液体化はんだボールの一部が環状ギャップにさらに流れ込んで充填されやすくなり得る。 According to one aspect of the present disclosure, the electronic component and the circuit board can be separated from each other so that a gas exhaust flow path is formed between the electronic component and the circuit board. This may be accomplished by holding the electronic component and the circuit board apart, or by placing a spacer between the electronic component and the circuit board. As a result, gas present in the annular gap, such as an inert gas or air, can be evacuated through the through-hole opening on the side opposite to that on which the liquefied solder balls are deposited on the circuit board. Therefore, in order to achieve a high degree of filling, some of the liquefied solder balls may further flow into the annular gap to facilitate filling.

本開示によるコンピュータプログラム製品は、本開示による方法を実行するための命令を含む。結果として、この命令により、コンピュータ又は制御ユニットが本開示による方法を実行する。 A computer program product according to the present disclosure includes instructions for performing a method according to the present disclosure. As a result, this instruction causes the computer or control unit to execute the method according to the present disclosure.

本開示によるコンピュータ可読媒体は、本開示によるコンピュータプログラム製品を記憶する。結果として、コンピュータのCPU又は制御ユニットは、本開示による方法の各ステップを実行するために、コンピュータ可読媒体から命令を読み取ることができる。 A computer readable medium according to the present disclosure stores a computer program product according to the present disclosure. As a result, the computer's CPU or control unit can read instructions from the computer-readable medium to perform each step of the method according to the present disclosure.

スルーホールを備える回路基板に、スルーホールに挿入されるピンを備える電子部品をはんだ付けするための装置は、ピンとスルーホールとの間の環状ギャップに液体化はんだボールの一部が流れ込んで充填されるように、回路基板上に液体化はんだボールを付着、特に吹き付けるはんだボール付着デバイスを備える。はんだボールを付着、特に吹き付けるための装置が、国際公開第0228588号明細書に開示されている。その内容は、参照により本明細書に含まれる。特に、はんだボール付着デバイスは、回路基板、すなわち環状ギャップ、に対して移動可能なキャピラリ(細管)と、液体化はんだボールを回路基板上に付着、特に吹き付けるためにキャピラリ内に圧力ガスを供給するための圧力ガス源とを備える。上述のはんだボール付着デバイスを使用することにより、キャピラリをピン及びスルーホールに対して前進させたり後退させたりする必要がないので、はんだ付けプロセスの速度を向上させることができる。 A device for soldering electronic components with pins inserted into the through-holes to a circuit board with through-holes is characterized in that an annular gap between the pins and the through-holes is filled with a portion of liquefied solder balls flowing into the annular gap between the pins and the through-holes. A solder ball deposition device is provided for depositing, in particular spraying, liquefied solder balls onto a circuit board in a manner similar to that described above. A device for depositing, in particular spraying, solder balls is disclosed in WO 0228588. The contents of which are incorporated herein by reference. In particular, the solder ball deposition device comprises a capillary movable relative to the circuit board, i.e. an annular gap, and a pressurized gas supplied into the capillary for depositing, in particular spraying, the liquefied solder balls onto the circuit board. a pressure gas source for By using the solder ball deposition device described above, the speed of the soldering process can be increased since there is no need to advance and retract the capillary relative to the pins and through-holes.

本開示の一態様によれば、この装置は、はんだボール付着デバイスを制御するための制御ユニット及び駆動するための駆動ユニットを備えることができる。制御ユニットは、CPUと、メモリと、入出力ユニットとを備える。メモリは、本開示による方法を実行するための命令を含むコンピュータプログラム製品を記憶するコンピュータ可読媒体を含む。駆動ユニットは、はんだボール付着デバイスのキャピラリを回路基板に対して、すなわち環状ギャップに対して、位置決めするための電気機械式デバイスである。なお、本願出願人は、本開示による方法を実行するように構成された制御ユニットに関する独立請求項を含む権利を留保する。 According to one aspect of the disclosure, the apparatus may include a control unit for controlling the solder ball deposition device and a drive unit for driving the solder ball deposition device. The control unit includes a CPU, a memory, and an input/output unit. The memory includes a computer-readable medium that stores a computer program product that includes instructions for performing a method according to the present disclosure. The drive unit is an electromechanical device for positioning the capillary of the solder ball deposition device relative to the circuit board, ie relative to the annular gap. It should be noted that the applicant reserves the right to include independent claims relating to a control unit configured to carry out the method according to the present disclosure.

本開示の一態様によれば、キャピラリは、キャピラリの内径が、液体化はんだボールを作るために使用される固形はんだボールの直径よりも小さくなるように、開口部に向かって先細にできる。これにより、キャピラリからの固形はんだボールの落下が防止される。 According to one aspect of the present disclosure, the capillary can taper toward the opening such that the inner diameter of the capillary is smaller than the diameter of the solid solder ball used to make the liquefied solder ball. This prevents solid solder balls from falling from the capillary.

本開示の一態様によれば、キャピラリを回路基板の表面に対して傾斜させることができる。キャピラリは、固定角度又は駆動ユニットを用いて設定できる又は可変角度で傾斜させることができる。その結果、液体化はんだボールを容易に回路基板に付着することができる。 According to one aspect of the present disclosure, the capillary can be tilted relative to the surface of the circuit board. The capillary can be set at a fixed angle or with a drive unit or can be tilted at a variable angle. As a result, the liquefied solder balls can be easily attached to the circuit board.

本開示の一態様によれば、この装置は、液体化はんだボールを作るために固形はんだボールにエネルギーを印加するためのエネルギー印加ユニットを備えることができる。その結果、キャピラリ内に圧力ガスが供給されるときに先細のキャピラリから噴出させるために、固形はんだボールを十分に液体化させることができる。 According to one aspect of the present disclosure, the apparatus can include an energy application unit for applying energy to the solid solder ball to create a liquefied solder ball. As a result, the solid solder balls can be sufficiently liquefied to be ejected from the tapered capillary when pressurized gas is supplied into the capillary.

本開示の好適な態様によれば、エネルギー印加ユニットは、レーザビーム、すなわちレーザ源とすることができる。レーザビームは、200W NIR~400W NIRを出力できる近赤外レーザビームであることが好ましい。レーザビームが恒久的又は断続的に照射されるようになっていることが、さらに好ましい。レーザビームの出力及び時間は制御ユニットによって調整され、レーザビームは、キャピラリと同じ方向を向くようにキャピラリを通って案内され得る。結果として、レーザビームは、液体化はんだボールを作るために固形はんだボールに適切に照射することができ、また、液体化はんだボールを十分に液体化した状態に保つために使用されてもよい。レーザビームがキャピラリと同じ方向に向けられると、キャピラリから噴出された後も、液体化はんだボールにレーザビームが届く。したがって、キャピラリから回路基板への飛行中に、又は液体化はんだボールが回路基板に到達した後に、液体化はんだボールにレーザビームを照射できる。その結果、高い充填度を達成できるように、液体化はんだボールの一部が環状ギャップに適切に流れ込むことを保証できる。 According to a preferred aspect of the present disclosure, the energy application unit may be a laser beam, ie a laser source. The laser beam is preferably a near-infrared laser beam capable of outputting 200W NIR to 400W NIR. It is further preferred that the laser beam is irradiated permanently or intermittently. The power and time of the laser beam can be adjusted by a control unit and the laser beam can be guided through the capillary so as to point in the same direction as the capillary. As a result, the laser beam can properly irradiate the solid solder ball to create a liquefied solder ball, and may also be used to keep the liquefied solder ball in a sufficiently liquefied state. If the laser beam is directed in the same direction as the capillary, the laser beam will reach the liquefied solder ball even after it has been ejected from the capillary. Therefore, the liquefied solder ball can be irradiated with a laser beam during its flight from the capillary to the circuit board or after the liquefied solder ball has reached the circuit board. As a result, it can be ensured that a portion of the liquefied solder ball properly flows into the annular gap so that a high degree of filling can be achieved.

本開示の一態様によれば、この装置は、液体化はんだボール又は固形はんだボールの温度を測定するための温度測定ユニットを備えることができる。温度測定ユニットは、赤外線センサ又は任意で光学赤外線センサで構成できることが好ましい。その結果、温度測定ユニットから制御ユニット及びエネルギー印加ユニット、特にレーザビーム、に温度を送信できる。液体化はんだボールの焼き付きを回避するために、又は環状ギャップに流れ込んで充填される前の液体化はんだボールの固化を回避するために、温度を適切に制御できる。 According to one aspect of the present disclosure, the apparatus may include a temperature measurement unit for measuring the temperature of the liquefied solder ball or the solid solder ball. Preferably, the temperature measuring unit can consist of an infrared sensor or optionally an optical infrared sensor. As a result, the temperature can be transmitted from the temperature measurement unit to the control unit and to the energy application unit, in particular to the laser beam. The temperature can be suitably controlled in order to avoid burning of the liquefied solder balls or to avoid solidification of the liquefied solder balls before they flow and fill the annular gap.

本開示の一態様によれば、この装置は、回路基板のスルーホールに電子部品のピンが挿入されるように回路基板と電子部品を保持するための保持ユニットを備えることができる。保持ユニットは電子部品と回路基板とを個別に把持することができ、電子部品のピンをスルーホールに挿入できることが好ましい。特に、電子部品が回路基板の第1側に配置されかつ液体化はんだボールが第1の側とは反対の第2側から付着されるように電子部品と回路基板を保持するように保持ユニットを適合させることができる。液体化はんだボールが下方向に付着されるように電子部品及び回路基板を保持するように保持ユニットを適合させることがさらに好ましい。あるいは、電子部品が予備組付けされた回路基板を保持するように保持ユニットを適合させてもよい。 According to one aspect of the present disclosure, the apparatus may include a holding unit for holding a circuit board and an electronic component such that pins of the electronic component are inserted into through holes of the circuit board. Preferably, the holding unit can hold the electronic component and the circuit board individually, and the pins of the electronic component can be inserted into the through holes. In particular, the holding unit is configured to hold the electronic component and the circuit board such that the electronic component is placed on a first side of the circuit board and the liquefied solder balls are applied from a second side opposite the first side. can be adapted. It is further preferred that the holding unit is adapted to hold the electronic component and the circuit board in such a way that the liquefied solder balls are applied downwardly. Alternatively, the holding unit may be adapted to hold a circuit board pre-assembled with electronic components.

本開示の一態様によれば、この装置は、スルーホール外側の固化はんだの体積を測定するための体積測定ユニットを備えることができる。体積測定ユニットは、3Dスキャナなどの3次元検出デバイスと、スルーホール外側の固化はんだの体積を決定するために撮像画像を受信して3次元画像処理を実行する制御ユニットとで構成されることが好ましい。あるいは、3次元検出デバイスとして、白色光干渉計又はライトフィールドカメラが使用されてもよい。その結果、環状ギャップに流れ込む固化はんだの体積は、固形はんだボールの総体積からスルーホール外側の固化はんだの測定体積を減算することによって決定してもよい。スルーホール外側のはんだの体積を決定するために、3次元画像処理を用いて決定された体積から、回路基板の上のピンの体積を減算する必要があるということに留意されたい。ピン及びスルーホールの寸法及び体積は既知であるので、環状ギャップの容積を計算することができる。その後、環状ギャップに流れ込んだ液体化はんだの体積を環状ギャップの容積で除算することで、環状ギャップの充填度を決定することができる。なお、上記の計算は制御ユニットによって行われ得る。したがって、本開示による装置により、X線検査又は断面検査を必要とせずに、環状ギャップの充填度を現場確認することが可能となる。これにより、はんだ接合部の品質確認に要する時間を短縮できる。 According to one aspect of the present disclosure, the apparatus can include a volume measurement unit for measuring the volume of solidified solder outside the through-hole. The volume measurement unit may include a three-dimensional detection device such as a 3D scanner, and a control unit that receives the captured image and performs three-dimensional image processing to determine the volume of the solidified solder outside the through-hole. preferable. Alternatively, a white light interferometer or a light field camera may be used as the three-dimensional detection device. As a result, the volume of solidified solder flowing into the annular gap may be determined by subtracting the measured volume of solidified solder outside the through-hole from the total volume of the solid solder ball. Note that to determine the volume of solder outside the through-hole, it is necessary to subtract the volume of the pins on the circuit board from the volume determined using three-dimensional image processing. Since the dimensions and volume of the pin and through hole are known, the volume of the annular gap can be calculated. The degree of filling of the annular gap can then be determined by dividing the volume of the liquefied solder that has flowed into the annular gap by the volume of the annular gap. Note that the above calculations may be performed by the control unit. Thus, the device according to the present disclosure allows on-site confirmation of the degree of filling of the annular gap without the need for X-ray or cross-sectional inspection. This can shorten the time required to check the quality of solder joints.

本開示の任意選択の態様によれば、この装置は、ピン及びトラフ穴にフラックスを塗布するためのフラックス塗布ユニットを備えることができる。その結果、ピンとスルーホールとの適切な接合を可能にするために、ピン及びスルーホールの酸化を抑制できる。 According to an optional aspect of the present disclosure, the apparatus may include a flux application unit for applying flux to the pin and trough holes. As a result, oxidation of the pins and through holes can be suppressed to enable proper bonding between the pins and through holes.

本開示の好適な態様によれば、特にフラックスを60℃~130℃の温度に加熱することによってフラックスを活性化するために、エネルギー印加ユニット、特にレーザビーム、が使用され得る。その結果、はんだ付けプロセスに良い影響を与えることができる。 According to a preferred aspect of the present disclosure, an energy application unit, in particular a laser beam, may be used to activate the flux, in particular by heating the flux to a temperature of 60°C to 130°C. As a result, the soldering process can be positively influenced.

本開示の好適な態様によれば、この装置は、回路基板を特に60℃~90℃の温度に加熱するための回路基板加熱ユニットを備えることができる。回路基板加熱ユニットは、温風の供給が可能であってもよいし、回路基板に接触する温部であってもよい。回路基板に接触する温部は保持ユニットに含まれることが好ましい。その結果、回路基板の表面への到達時に液体化はんだボールが冷えるということが回避される。したがって、液体化はんだボールの一部が環状ギャップに適切に流れ込んで充填されることが保証される。 According to a preferred aspect of the present disclosure, the apparatus may comprise a circuit board heating unit for heating the circuit board to a temperature in particular between 60°C and 90°C. The circuit board heating unit may be capable of supplying hot air, or may be a heating section that comes into contact with the circuit board. Preferably, the hot part that contacts the circuit board is included in the holding unit. As a result, cooling of the liquefied solder ball upon reaching the surface of the circuit board is avoided. It is therefore ensured that a portion of the liquefied solder ball properly flows into and fills the annular gap.

本開示の一態様によれば、この装置は、ピンを加熱するためのピン加熱ユニットを備えることができる。ピン加熱ユニットは、固形はんだボールを液体化するために使用される上記レーザビームとすることができる。レーザビームは、キャピラリを通ってピンに向けることができ、固形はんだボールがキャピラリ内に配置されていないときにオンに切り替えられる。ピン加熱ユニットが、ピンすなわちピンの材料の吸収特性に適合した波長を備える光を放射できるピン加熱用レーザビームであり得ることが好ましい。青色レーザ、例えば、450nm~475nmの範囲、特に450nm、の波長を有するレーザがピンの加熱に最も適していることが判明した。その結果、液体化はんだボールの一部が環状ギャップに適切に流れ込んで充填されるように、液体化はんだボールがピンに到達したときの液体化はんだボールの固化が遅らされる。 According to one aspect of the disclosure, the apparatus may include a pin heating unit for heating the pin. The pin heating unit can be the laser beam described above used to liquefy solid solder balls. The laser beam can be directed through the capillary to the pin and is turned on when no solid solder ball is placed within the capillary. Preferably, the pin heating unit can be a pin heating laser beam capable of emitting light with a wavelength matched to the absorption properties of the pin or the material of the pin. It has been found that a blue laser, for example a laser with a wavelength in the range 450 nm to 475 nm, especially 450 nm, is most suitable for heating the pins. As a result, the solidification of the liquefied solder ball when it reaches the pin is delayed so that a portion of the liquefied solder ball properly flows into and fills the annular gap.

本開示のさらに別の態様によれば、加熱中にピンの温度を測定するように温度測定ユニットを適合させてもよい。ピンの温度閾値を事前に定めて制御ユニットに記憶してもよい。温度閾値を温度測定ユニットから取得された温度測と比較するように制御ユニットを適合させてもよい。制御ユニットが温度閾値を超える温度値を温度測定ユニットから受信した場合、制御ユニットは、ピン加熱用レーザビーム又はピン加熱用レーザビームをオフに切り替えることによってピンの加熱を停止してもよい。 According to yet another aspect of the present disclosure, the temperature measurement unit may be adapted to measure the temperature of the pin during heating. The pin temperature threshold may be predetermined and stored in the control unit. The control unit may be adapted to compare the temperature threshold with temperature measurements obtained from the temperature measurement unit. If the control unit receives a temperature value from the temperature measurement unit that exceeds the temperature threshold, the control unit may stop heating the pin by switching off the pin heating laser beam or the pin heating laser beam.

本開示のさらに別の態様によれば、ピンを加熱する時間を事前に決めてもよい。この時間は、例えば実験によって決めてもよい。このようにして、ピン又はピンに接続された電子部品の過熱が回避され得る。 According to yet another aspect of the present disclosure, the time for heating the pin may be predetermined. This time may be determined by experiment, for example. In this way overheating of the pin or the electronic components connected to the pin can be avoided.

本開示の一態様によれば、この装置は、不活性ガスを能動的又は受動的にスルーホール及びピンに与えるための不活性ガス供給ユニットを備えることができる。別の態様によれば、この装置は、不活性ガス雰囲気を含むチャンバ又は容器内に配置できる。その結果、液体化はんだの酸化が回避され、はんだ付けプロセスに良い影響を及ぼす。 According to one aspect of the present disclosure, the apparatus may include an inert gas supply unit for actively or passively providing inert gas to the through-holes and pins. According to another aspect, the device can be placed in a chamber or container containing an inert gas atmosphere. As a result, oxidation of the liquefied solder is avoided, which has a positive effect on the soldering process.

本開示の一態様によれば、電子部品と回路基板との間にガス排気流路が形成されるように電子部品と回路基板が互いに離間されるように回路基板と電子部品とを保持するように保持ユニットを適合させてもよい。その結果、環状ギャップの内側にあるガス、すなわち不活性ガス又は空気、は、液体化はんだボールが回路基板に到達して環状ギャップに流れ込んで充填されるときに、液体化はんだボールに対する抵抗を低減するために環状ギャップから出ることができる。したがって、環状ギャップの高充填度を達成できる。 According to one aspect of the present disclosure, the circuit board and the electronic component are held so that the electronic component and the circuit board are spaced apart from each other so that a gas exhaust flow path is formed between the electronic component and the circuit board. The holding unit may be adapted to the As a result, the gas inside the annular gap, i.e. inert gas or air, reduces the resistance to the liquefied solder ball as it reaches the circuit board and flows into the annular gap to fill it. can exit through the annular gap in order to Therefore, a high degree of filling of the annular gap can be achieved.

以下、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

本開示の第1の実施形態による、スルーホールを備える回路基板に、スルーホールに挿入されるピンを備える電子部品をはんだ付けするための装置を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing an apparatus for soldering an electronic component having a pin inserted into a through hole to a circuit board having a through hole according to a first embodiment of the present disclosure; FIG. ピンとスルーホールとの間の環状ギャップの充填度を割り出すために、スルーホール外側の固化はんだの体積を測定するための3次元検出デバイスとして3Dスキャナを備える、本開示の第2の実施形態による装置を模式的に示す図である。Apparatus according to a second embodiment of the present disclosure, comprising a 3D scanner as a three-dimensional sensing device for measuring the volume of solidified solder outside the through-hole in order to determine the degree of filling of the annular gap between the pin and the through-hole FIG. この3次元検出デバイスとして、測定用ビームを照射する干渉計を備える、第2の実施形態による装置の変形例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the modification of the apparatus by 2nd Embodiment which is equipped with the interferometer which irradiates the measurement beam as this three-dimensional detection device. スルーホール、ピン、及びスルーホール外側の固化はんだの円錐台のサイズパラメータの定義を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the definition of size parameters of a through hole, a pin, and a truncated cone of solidified solder outside the through hole. キャピラリが回路基板に対して傾斜している、本開示の第3の実施形態による装置を模式的に示す図である。FIG. 6 schematically shows an apparatus according to a third embodiment of the present disclosure, in which the capillary is tilted with respect to the circuit board; 回路基板に対するキャピラリの角度を変更可能とする、第3の実施形態の装置の変形例を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a modification of the device of the third embodiment, which allows changing the angle of the capillary with respect to the circuit board. 回路基板と電子部品の間にギャップが形成された、本開示の第4の実施形態による装置を模式的に示す図である。FIG. 7 schematically shows an apparatus according to a fourth embodiment of the present disclosure, in which a gap is formed between a circuit board and an electronic component. ピンを加熱するためのピン加熱用レーザビームを含む、本開示の第5の実施形態による装置を模式的に示す図である。FIG. 7 schematically shows an apparatus according to a fifth embodiment of the present disclosure, including a pin heating laser beam for heating the pin; 液体化はんだが回路基板に到達して環状ギャップに流れ込んでからレーザビームを照射する、本開示の第6の実施形態による装置を模式的に示す図である。FIG. 6 schematically shows an apparatus according to a sixth embodiment of the present disclosure, in which the liquefied solder reaches the circuit board and flows into the annular gap before irradiating the laser beam.

図1は、本開示の第1の実施形態により、電子部品1のピン4が挿入されるスルーホール3を備える回路基板2に、ピン4を備える電子部品1をはんだ付けするための装置を示す。電子1部品は挿入実装部品(THD)に対応する。本実施形態では、電子部品1の3つのピン4が、電子部品1の表面から、すなわち電子部品1のハウジングの表面から、上方向に略直角に突出している。ピン4は、回路基板2に形成された3つのスルーホール3のそれぞれに、回路基板2の第1側、すなわち図1における下側から、この第1側と反対の回路基板2の第2側、すなわち図1における上側、よりピン4が突出するように、挿入される。本開示は3つのピン4に限定されず、電子部品1が、少なくとも1つのピン、2つのピン、又は3つより多いピンを備えてもよいということに留意されたい。また、ピン4は、ピン4が突出する電子部品1の表面に対して傾斜していてもよいし、屈曲構造を含んでもよい。同様に、回路基板2は、少なくとも電子部品1のピン4の個数に対応する個数のスルーホール3を備えてもよい。また、スルーホール3は、スルーホール3の位置が電子部品1上のピン4の位置に対応するように、回路基板2に配置される。 FIG. 1 shows an apparatus for soldering an electronic component 1 with a pin 4 to a circuit board 2 with a through hole 3 into which the pin 4 of the electronic component 1 is inserted, according to a first embodiment of the present disclosure. . One electronic component corresponds to an insertion mounting component (THD). In this embodiment, the three pins 4 of the electronic component 1 protrude upward from the surface of the electronic component 1, that is, from the surface of the housing of the electronic component 1, at a substantially right angle. The pins 4 are inserted into each of the three through holes 3 formed in the circuit board 2 from a first side of the circuit board 2, that is, from the lower side in FIG. That is, it is inserted so that the pin 4 protrudes further from the upper side in FIG. It is noted that the present disclosure is not limited to three pins 4, and the electronic component 1 may comprise at least one pin, two pins, or more than three pins. Moreover, the pin 4 may be inclined with respect to the surface of the electronic component 1 from which the pin 4 protrudes, or may include a bent structure. Similarly, the circuit board 2 may include at least as many through holes 3 as the number of pins 4 of the electronic component 1 . Further, the through hole 3 is arranged on the circuit board 2 such that the position of the through hole 3 corresponds to the position of the pin 4 on the electronic component 1.

ピン4とスルーホール3との間に形成される環状ギャップに液体化はんだボール5の一部が流れ込んで充填されるように回路基板2上に液体化はんだボール5を吹き付けることによって、ピン4がスルーホール3に接合される。液体化はんだボール5の一部は環状ギャップに流れ込んだ後、はんだの融点を下回る環境温度により固化する。こうして、ピン4とスルーホール3との間に、ひいてはピン4とスルーホール3に接続される回路基板2のリードとの間に、導電性の接合部が形成される。 By spraying the liquefied solder balls 5 onto the circuit board 2 so that a portion of the liquefied solder balls 5 flows into the annular gap formed between the pins 4 and the through holes 3, the pins 4 are It is joined to the through hole 3. After a portion of the liquefied solder ball 5 flows into the annular gap, it solidifies due to the environmental temperature below the melting point of the solder. In this way, a conductive joint is formed between the pin 4 and the through hole 3 and, in turn, between the pin 4 and the lead of the circuit board 2 connected to the through hole 3.

図1に示す実施形態では、特に、キャピラリ6の開口部に向かって先細になっているキャピラリ6を備えるはんだボール付着デバイスを用いて液体化はんだボール5が作られて噴出される。特に、キャピラリ6の口径は、液体化はんだボール5を作るのに使用される固形はんだボール(不図示)の直径よりも小さい。これにより、固形はんだボールは、先細のキャピラリ6の直径と固形はんだボールの直径とが一致する位置に保持される。 In the embodiment shown in FIG. 1, liquefied solder balls 5 are produced and ejected using, in particular, a solder ball deposition device comprising a capillary 6 that tapers towards the opening of the capillary 6. In particular, the diameter of the capillary 6 is smaller than the diameter of the solid solder ball (not shown) used to make the liquefied solder ball 5. Thereby, the solid solder ball is held at a position where the diameter of the tapered capillary 6 and the diameter of the solid solder ball match.

はんだ付けされる箇所、すなわち環状ギャップ、に向かって液体化はんだボール5を吹き付けるために、圧力ガス源によって圧力がキャピラリ6に印加され、液体化はんだボール5を作るために、エネルギーとしてレーザ源からレーザビーム7が固形はんだボールに照射される。このため、図1に示すように、レーザビーム7はキャピラリ6を通って案内される。固形はんだボールが十分に液体化すると、液体化はんだボール5は、キャピラリ6内部の圧力によって、キャピラリ6を出ることができかつキャピラリ6から回路基板2、すなわち環状ギャップ、に向かって吹き付けるように、変形し得る。その結果、液体化はんだボール5を付着させるためにキャピラリ6を回路基板2に対して前進させたり後退させたりする必要がなくなる。図1では、キャピラリがピン4の先端に正確に向けられているが、スルーホール3の円周内のピン4以外の箇所にキャピラリ6を向けてもよい。 Pressure is applied to the capillary 6 by a pressurized gas source in order to blow the liquefied solder ball 5 towards the point to be soldered, i.e. the annular gap, and energy is supplied from the laser source to create the liquefied solder ball 5. A laser beam 7 is irradiated onto the solid solder ball. For this purpose, the laser beam 7 is guided through the capillary 6, as shown in FIG. When the solid solder ball is sufficiently liquefied, the liquefied solder ball 5 is able to exit the capillary 6 due to the pressure inside the capillary 6 and is sprayed from the capillary 6 towards the circuit board 2, i.e. the annular gap. Can be deformed. As a result, there is no need to move the capillary 6 forward or backward relative to the circuit board 2 to deposit the liquefied solder balls 5. In FIG. 1, the capillary is directed exactly at the tip of the pin 4, but the capillary 6 may be directed at a location other than the pin 4 within the circumference of the through hole 3.

この装置は、キャピラリを制御及び移動するために、並びに、レーザビーム7すなわちレーザビーム7の照射の出力と時間及びガス圧力源を制御するために、制御ユニットと駆動ユニット(不図示)とを備える。制御ユニットは、CPU、メモリ、及び入出力ユニットを含むコンピュータによって実現される。メモリは、CPUによって実行される、本開示による方法を実行するための命令を含む制御プログラムを記憶する。駆動ユニットは、本装置のキャピラリ6及び他のユニット、例えば電子部品1及び/又は回路基板2を保持するための保持ユニット(不図示)、を駆動するための電気機械式駆動装置によって実現される。 The device comprises a control unit and a drive unit (not shown) for controlling and moving the capillary and for controlling the laser beam 7, i.e. the power and time of irradiation of the laser beam 7 and the gas pressure source. . The control unit is realized by a computer including a CPU, memory, and an input/output unit. The memory stores a control program that is executed by the CPU and includes instructions for performing the method according to the present disclosure. The drive unit is realized by an electromechanical drive for driving the capillary 6 and other units of the device, such as a holding unit (not shown) for holding the electronic component 1 and/or the circuit board 2. .

図1に示す実施形態では、液体化はんだボール5は、電子部品1が配置されている第1側とは反対の第2側から回路基板2上に吹き付けられる。図1では、液体化はんだボール5が下方向に吹き付けられる。本明細書内では、下方向が重力方向と定義されることに留意されたい。この配置により、液体化はんだボール5が容易にスルーホール3に到達でき、ピン4とスルーホール3との間の環状ギャップに流れ込む一部の液体化はんだボール5が重力によって支援されるという利点がもたらされる。その結果、液体化はんだボール5を上方に吹き付ける場合に比べて、環状ギャップのはんだ充填度を向上させることができる。電子部品1が回路基板2から脱落することを回避するために、本装置は、少なくとも電子部品1と回路基板2とを保持するための保持ユニット(不図示)を備える。複数の電子部品1と回路基板2とを別々に保持するように保持ユニットを適合させてもよい。あるいは、電子部品1及び回路基板2が接着剤を用いて予備組付けされてもよく、回路基板2のみを保持するように保持ユニットを適合させる。 In the embodiment shown in FIG. 1, the liquefied solder balls 5 are sprayed onto the circuit board 2 from a second side opposite to the first side on which the electronic component 1 is arranged. In FIG. 1, liquefied solder balls 5 are sprayed downward. Note that within this specification, the downward direction is defined as the direction of gravity. This arrangement has the advantage that the liquefied solder balls 5 can easily reach the through-hole 3 and that some of the liquefied solder balls 5 flowing into the annular gap between the pin 4 and the through-hole 3 are assisted by gravity. brought about. As a result, the degree of solder filling in the annular gap can be improved compared to the case where the liquefied solder balls 5 are sprayed upward. In order to prevent the electronic component 1 from falling off the circuit board 2, this device includes a holding unit (not shown) for holding at least the electronic component 1 and the circuit board 2. The holding unit may be adapted to hold a plurality of electronic components 1 and circuit boards 2 separately. Alternatively, the electronic component 1 and the circuit board 2 may be pre-assembled using adhesive, and the holding unit is adapted to hold only the circuit board 2.

レーザビーム7の照射は、液体化はんだボール5がキャピラリ6内にあるという状況に限定されるものではない。液体化はんだボール5が十分に液体化したままでいることを確保するために、液体化はんだボール5がキャピラリ6から噴出された後に恒久的又は断続的にレーザビーム7を照射することも可能であるということに留意されたい。液体化はんだボール5が回路基板2に到達したときに依然として液体化していることを保証するために、レーザビーム7は、特に液体化はんだボール5がキャピラリ6から回路基板2の表面に向かって飛ぶときに照射される。 The irradiation with the laser beam 7 is not limited to the situation where the liquefied solder ball 5 is inside the capillary 6. To ensure that the liquefied solder ball 5 remains sufficiently liquefied, it is also possible to permanently or intermittently irradiate the liquefied solder ball 5 with a laser beam 7 after it has been ejected from the capillary 6. Please note that there is. In order to ensure that the liquefied solder balls 5 are still liquefied when they reach the circuit board 2, the laser beam 7 in particular causes the liquefied solder balls 5 to fly from the capillary 6 towards the surface of the circuit board 2. Sometimes irradiated.

また、液体化はんだボール5の温度を測定するために赤外線センサ9が用いられる。このように赤外線センサ9は温度測定ユニットに対応する。赤外線センサ9は制御ユニットに通信可能に接続され、液体化はんだボール5の測定温度を制御ユニットに送信する。その結果、制御ユニットは、上限温度閾値と下限温度閾値とで限定される規定の温度範囲内に液体化はんだボール5の温度が維持されるようにレーザビーム7を制御できる。液体化はんだボール5の温度が上限温度閾値よりも高くなった場合には、レーザビーム7の照射が停止されるか、又は、レーザビーム7のパワーがさらに低い値に設定される。したがって、液体化はんだの焼き付きを回避できる。同様に、液体化はんだの温度が下限温度閾値よりも低くなった場合には、レーザビーム7が液体化はんだボール5に再照射されるか、レーザビームのパワーがさらに高い値に設定され得る。これにより、液体化はんだボール5の一部が環状ギャップに適切に流れ込むように、液体化はんだボールが十分に液体化されることを確保できる。したがって、ピン4とスルーホール3との間の適切な接合を確保できる。 Further, an infrared sensor 9 is used to measure the temperature of the liquefied solder ball 5. The infrared sensor 9 thus corresponds to a temperature measurement unit. The infrared sensor 9 is communicatively connected to the control unit and transmits the measured temperature of the liquefied solder ball 5 to the control unit. As a result, the control unit can control the laser beam 7 such that the temperature of the liquefied solder ball 5 is maintained within a prescribed temperature range defined by the upper temperature threshold and the lower temperature threshold. When the temperature of the liquefied solder ball 5 becomes higher than the upper limit temperature threshold, the irradiation of the laser beam 7 is stopped, or the power of the laser beam 7 is set to an even lower value. Therefore, seizure of liquefied solder can be avoided. Similarly, if the temperature of the liquefied solder falls below the lower temperature threshold, the laser beam 7 may be re-irradiated onto the liquefied solder ball 5, or the power of the laser beam may be set to a higher value. This ensures that the liquefied solder ball 5 is sufficiently liquefied so that a portion of the liquefied solder ball 5 properly flows into the annular gap. Therefore, appropriate bonding between the pin 4 and the through hole 3 can be ensured.

本開示によれば、はんだ付けされる箇所、すなわちスルーホール3及びピン4、に不活性ガス10を供給する。これは、不活性ガス10を能動的に与えることによって、例えば不活性ガス源に接続されたキャピラリ6で不活性ガスを供給することによって、行われ得る。したがって、キャピラリ6は不活性ガス供給ユニットに対応する。しかしながら、本装置は、別ノズルなど、キャピラリ6とは別体の不活性ガス供給ユニットを備えてもよい。別の実施形態では、不活性ガス10が充満する閉じた環境にピン4をスルーホール3にはんだ付けするための装置を配置することによって、不活性ガス10が受動的に与えられてもよい。その結果、はんだ、ピン4及び/又はスルーホール3の酸化を抑制することができ、はんだ付けプロセスに良い影響を及ぼす。 According to the present disclosure, the inert gas 10 is supplied to the locations to be soldered, that is, the through holes 3 and the pins 4. This can be done by actively applying the inert gas 10, for example by supplying the inert gas with a capillary 6 connected to an inert gas source. Capillary 6 therefore corresponds to an inert gas supply unit. However, the present device may include an inert gas supply unit separate from the capillary 6, such as a separate nozzle. In another embodiment, the inert gas 10 may be applied passively by placing the device for soldering the pin 4 to the through-hole 3 in a closed environment filled with inert gas 10. As a result, oxidation of the solder, pins 4 and/or through holes 3 can be suppressed, which has a positive effect on the soldering process.

液体化はんだボール5は、回路基板2に到達した後、ピン4とスルーホール3との間の環状ギャップに流れ込んで充填される。液体化はんだボール5の一部が環状ギャップに適切に流れ込むことができるようにするために、回路基板2に到達したときの液体化はんだボール5の固化が防止されるように回路基板2が加熱されてもよい。回路基板2は、加熱された空気を供給する送風機や回路基板2に接触する部品などの回路基板加熱ユニットを用いて加熱されてもよい。回路基板2に接触する回路基板加熱ユニットが、電子部品1及び回路基板2を保持するための保持ユニットに含まれることが好ましい。 After reaching the circuit board 2, the liquefied solder ball 5 flows into and fills the annular gap between the pin 4 and the through hole 3. In order to allow a portion of the liquefied solder balls 5 to properly flow into the annular gap, the circuit board 2 is heated such that solidification of the liquefied solder balls 5 is prevented when it reaches the circuit board 2. may be done. The circuit board 2 may be heated using a circuit board heating unit, such as a blower supplying heated air or a component that contacts the circuit board 2. Preferably, a circuit board heating unit that contacts the circuit board 2 is included in a holding unit for holding the electronic component 1 and the circuit board 2.

図1は、既に固化はんだ8で充填されている環状ギャップを示す。本実施形態では、固形はんだボール、ひいては液体化はんだボール5の体積が環状ギャップの容積よりも大きいため、全部のはんだが環状ギャップに流れ込むわけではない。その結果、液体化はんだボール5の一部は環状ギャップに流れ込んで環状ギャップに充填されるが、液体化はんだボールの他の部分はスルーホール外側に残る。 FIG. 1 shows an annular gap already filled with solidified solder 8. FIG. In this embodiment, since the volume of the solid solder ball, and thus the liquefied solder ball 5, is larger than the volume of the annular gap, not all the solder flows into the annular gap. As a result, a portion of the liquefied solder ball 5 flows into and fills the annular gap, while another portion of the liquefied solder ball 5 remains outside the through hole.

本開示による装置は、上述したように、はんだボール付着デバイスを用いて、第1側に配置されたSMD(表面実装部品)を回路基板にはんだ付けすることができ、その後、回路基板が回転される場合があり、次にTHD、すなわち回路基板2のスルーホール3に挿入されるピン4を備える電子部品1、を回路基板2にはんだ付けすることができる、という追加の利点をもたらす。 The apparatus according to the present disclosure is capable of soldering an SMD (surface mount device) disposed on a first side to a circuit board using a solder ball attachment device, as described above, and then the circuit board is rotated. This provides the additional advantage that the THD, i.e. the electronic component 1 comprising the pin 4 inserted into the through-hole 3 of the circuit board 2, can then be soldered to the circuit board 2.

少なくとも1つのTHDが、第2側からピンが突出するように第1側に配置され、液体化はんだボール5が第2側から付着されることが、さらに好ましい。また、SMDは、第2側、すなわち回路基板2の上側、に配置され、やはり回路基板2にはんだ付けされる。その後、回路基板2は、第1側が第2側の上方になるように回転され、THTデバイスは、ピン4が第1側から突出するように第2側に配置される。次いで、スルーホール3にピン4をはんだ付けするために、第1側に液体化はんだボール5が付着される。さらに、SMDが第1側に配置され、液体化はんだボール5を用いて回路基板にはんだ付けされる。このようにして、リフローはんだ付け又は選択的はんだ付けなどの第2のはんだ付け法を使用せずに、回路基板の両側に電子部品、すなわちSMD及びTHD、を備える混合実装型の回路基板を容易に製造できる。 It is further preferred that at least one THD is arranged on the first side with the pin protruding from the second side and the liquefied solder ball 5 is applied from the second side. The SMD is also placed on the second side, ie on the top side of the circuit board 2, and is also soldered to the circuit board 2. The circuit board 2 is then rotated so that the first side is above the second side and the THT device is placed on the second side such that the pins 4 protrude from the first side. A liquefied solder ball 5 is then applied to the first side for soldering the pin 4 to the through hole 3. Additionally, an SMD is placed on the first side and soldered to the circuit board using liquefied solder balls 5. In this way, it is easy to create mixed-package circuit boards with electronic components, i.e. SMD and THD, on both sides of the circuit board without using a second soldering method such as reflow soldering or selective soldering. can be manufactured.

図2は、3次元検出デバイスとして3Dスキャナ12を含む、本開示の第2の実施形態による装置を示す。この実施形態では、3次元画像処理を用いて、スルーホール3外側の固化はんだ8aの体積を測定する。なお、本開示においては、従来公知の3次元構築のための画像処理法が使用されてもよい。3Dスキャナ12は、赤外線センサ9と同じハウジングに含まれていてもよいし、別個に設けられていてもよい。3Dスキャナ12は制御ユニットに接続され、制御ユニットでは、スルーホール外側の固化はんだ8bの体積を決定する画像処理が実行される。したがって、3Dスキャナ12及び制御ユニットは体積測定ユニットに対応する。なお、3次元画像処理は、制御ユニットとは別のコンピュータによって行われてもよい。 FIG. 2 shows an apparatus according to a second embodiment of the present disclosure, including a 3D scanner 12 as a three-dimensional detection device. In this embodiment, the volume of the solidified solder 8a outside the through hole 3 is measured using three-dimensional image processing. Note that in the present disclosure, a conventionally known image processing method for three-dimensional construction may be used. The 3D scanner 12 may be included in the same housing as the infrared sensor 9, or may be provided separately. The 3D scanner 12 is connected to a control unit, and the control unit executes image processing to determine the volume of solidified solder 8b outside the through hole. The 3D scanner 12 and the control unit therefore correspond to a volumetric unit. Note that the three-dimensional image processing may be performed by a computer separate from the control unit.

図2は、既に固化はんだ8が充填されている環状ギャップを示す。上述したように、液体化はんだボール5の体積が環状ギャップの容積よりも大きいことが好ましい。本開示では、ピン4とスルーホール3との適切な電気的及び機械的接合を保証するために、環状ギャップの充填度は少なくとも70%でなければならない。 FIG. 2 shows an annular gap already filled with solidified solder 8. FIG. As mentioned above, it is preferred that the volume of the liquefied solder ball 5 is larger than the volume of the annular gap. In the present disclosure, the degree of filling of the annular gap must be at least 70% to ensure proper electrical and mechanical bonding between the pin 4 and the through hole 3.

本開示によれば、所定の体積のはんだ、すなわち固形はんだボールの体積に対応する体積の液体化はんだボール5、が回路基板2に付着されるので、スルーホール3外側の固化はんだ8aの体積を測定することによって環状ギャップの充填度を決定することができる。 According to the present disclosure, since a predetermined volume of solder, that is, a volume of liquefied solder balls 5 corresponding to the volume of the solid solder balls, is attached to the circuit board 2, the volume of the solidified solder 8a outside the through hole 3 is reduced. By measuring, the degree of filling of the annular gap can be determined.

充填度を決定するために、以下のプロセスを実行するように制御ユニットを構成できる。環状ギャップに流れ込んで固化したはんだ8bの体積を決定するために、測定された固化はんだ8aの体積を付着前の液体化はんだボール5の総体積と比較する。これに関し、スルーホール3外側のはんだ8aの体積を決定するときに、スルーホール3の外側のピン4の体積を考慮に入れる必要があるということに留意されたい。例えば電子部品1及び回路基板2の仕様から、ピン4及びスルーホール3の寸法は予め分かる。したがって、スルーホール3の容積から、スルーホール3の内側のピン4の体積を減算することによって、環状ギャップの容積を決定することもできる。次いで、充填度を決定するために、環状ギャップ内の固化はんだ8bの体積を環状ギャップの容積で除算する。はんだの一部が下側のスルーホール開口部から流出する場合、求められた固化はんだ8bの体積は、環状ギャップの容積よりもさらに大きい。この場合、充填度は100%であると判定される。 In order to determine the degree of filling, the control unit can be configured to perform the following process. In order to determine the volume of solder 8b that has flowed into the annular gap and solidified, the measured volume of solidified solder 8a is compared with the total volume of liquefied solder balls 5 before deposition. In this regard, it should be noted that when determining the volume of the solder 8a outside the through-hole 3, the volume of the pin 4 outside the through-hole 3 needs to be taken into account. For example, the dimensions of the pins 4 and through holes 3 are known in advance from the specifications of the electronic component 1 and the circuit board 2. Therefore, the volume of the annular gap can also be determined by subtracting the volume of the pin 4 inside the through hole 3 from the volume of the through hole 3. The volume of solidified solder 8b in the annular gap is then divided by the volume of the annular gap in order to determine the degree of filling. If a portion of the solder flows out from the lower through-hole opening, the determined volume of solidified solder 8b is even larger than the volume of the annular gap. In this case, the degree of filling is determined to be 100%.

決定された体積の結果、充填度、及び撮像画像は、制御ユニットのメモリに記憶される。結果として、本開示によれば、環状ギャップの充填度を決定することによって、X線検査や断面検査を用いることなく、はんだ接合部の品質を現場確認することができる。 The determined volume result, degree of filling and captured image are stored in the memory of the control unit. As a result, according to the present disclosure, by determining the degree of filling of the annular gap, the quality of the solder joint can be verified on-site without using X-ray inspection or cross-sectional inspection.

図3は、充填度を決定することができるように、スルーホール3外側の固化はんだ8aの体積を検出するために、測定用ビーム14を照射する干渉計13が3次元検出デバイスとして使用される、第2の実施形態の変形例を示す。したがって、干渉計13及び制御ユニットは、体積測定ユニットに対応する。 FIG. 3 shows that an interferometer 13 irradiating a measurement beam 14 is used as a three-dimensional detection device to detect the volume of solidified solder 8a outside the through-hole 3 so that the degree of filling can be determined. , shows a modification of the second embodiment. The interferometer 13 and the control unit therefore correspond to a volumetric unit.

図4は、スルーホール3、ピン4、及びスルーホール3外側の固化はんだ8aのパラメータの定義を示す。特に、本願発明者らは、固化はんだ8aが円錐台とほぼ考えられることを見出した。回路基板からのピンの高さdが、固化はんだ8aの高さgよりも小さい場合、固化はんだ8aは円錐形である。 FIG. 4 shows the definition of the parameters of the through hole 3, the pin 4, and the solidified solder 8a outside the through hole 3. In particular, the inventors of the present application have found that the solidified solder 8a can almost be considered as a truncated cone. When the height d of the pin from the circuit board is smaller than the height g of the solidified solder 8a, the solidified solder 8a has a conical shape.

さらに、本願発明者らは、良好な結果すなわち70%以上の充填度を達成するために、図4に示される種々のパラメータの比率が以下の表に記載される範囲内でなければならないことを見出した。

Figure 2023163755000002
Furthermore, the inventors have realized that in order to achieve good results, i.e. a degree of filling of more than 70%, the ratios of the various parameters shown in FIG. 4 must be within the ranges listed in the table below. I found it.
Figure 2023163755000002

上表に記載されているように、スルーホール3の直径aとスルーホール3の深さbとの比率は、0.5~3の範囲とすることができる。上記比率は、好ましくは1にすべきである。また、スルーホール3の直径aはピン4の直径cの1.5倍~3倍とすることができる。好ましくは、スルーホール3の直径aはピン4の直径cの2倍にすべきである。また、回路基板2の表面からのピン3の高さdは、0又はスルーホール3の直径aの0.5倍以下にすべきである。また、スルーホール3外側のはんだ8aの根元の直径eは、スルーホール3の直径aの1.5倍~2倍とすることができる。はんだ付け後のスルーホール3の充填度は、ピン4とスルーホール3との間に形成される環状ギャップの容積の0.7倍以上にできることが最も好ましい。上記の比率を設定することにより、ピン4とスルーホール3との間の固化はんだ8は適切な機械的接合を実現でき、良好な電気的接続がもたらされる。 As described in the table above, the ratio between the diameter a of the through hole 3 and the depth b of the through hole 3 can be in the range of 0.5 to 3. The ratio should preferably be 1. Further, the diameter a of the through hole 3 can be 1.5 to 3 times the diameter c of the pin 4. Preferably, the diameter a of the through hole 3 should be twice the diameter c of the pin 4. Further, the height d of the pin 3 from the surface of the circuit board 2 should be 0 or less than 0.5 times the diameter a of the through hole 3. Further, the diameter e of the root of the solder 8a outside the through hole 3 can be set to 1.5 to 2 times the diameter a of the through hole 3. Most preferably, the degree of filling of the through hole 3 after soldering can be 0.7 times or more the volume of the annular gap formed between the pin 4 and the through hole 3. By setting the above ratio, the solidified solder 8 between the pin 4 and the through hole 3 can achieve a proper mechanical bond, resulting in a good electrical connection.

上述したように、制御ユニット及び3Dスキャナ12又は干渉計13は、スルーホール3外側の固化はんだ8aの体積、すなわち円錐台又は円錐の寸法、を測定する。ピン4及びスルーホール3の寸法は、例えば電子部品1及び回路基板2の仕様から分かる。したがって、制御ユニットは、以下の計算を行うことによって環状ギャップの充填度を算出できる。 As described above, the control unit and the 3D scanner 12 or the interferometer 13 measure the volume of the solidified solder 8a outside the through hole 3, that is, the size of the truncated cone or cone. The dimensions of the pin 4 and the through hole 3 can be determined from the specifications of the electronic component 1 and the circuit board 2, for example. Therefore, the control unit can calculate the degree of filling of the annular gap by performing the following calculation.

特に、円錐台の体積Vfcは、式(1)によって計算できる。なお、回路基板2からのピン4の高さdが、スルーホール3外側の固化はんだ8aの高さgよりも小さい場合は、式(1)のfが0となり、式(1)は円錐の体積を算出する式に対応する。なお、以下では、円錐台は一例に過ぎず、代わりに3次元画像処理を用いて環状ギャップ外側のはんだ8aの体積を求めてもよい。

Figure 2023163755000003
In particular, the volume of the truncated cone V fc can be calculated by equation (1). Note that if the height d of the pin 4 from the circuit board 2 is smaller than the height g of the solidified solder 8a outside the through hole 3, f in equation (1) becomes 0, and equation (1) Corresponds to the formula for calculating volume. Note that in the following description, the truncated cone is merely an example, and instead, three-dimensional image processing may be used to determine the volume of the solder 8a outside the annular gap.
Figure 2023163755000003

回路基板2の上のピン4の体積Vpinは、式(2)によって算出できる。なお、以下では、ピン4を円筒と考える。ピン4の他の幾何学的形状については、それに応じて回路基板2の上のピン4の体積を計算する必要がある。

Figure 2023163755000004
The volume V pin of the pin 4 on the circuit board 2 can be calculated using equation (2). In addition, below, the pin 4 is considered to be a cylinder. For other geometries of the pin 4, the volume of the pin 4 on the circuit board 2 needs to be calculated accordingly.
Figure 2023163755000004

スルーホール3外側の固化はんだ8aの体積Vsoは、式(3)を用いて、円錐台の体積Vfcから回路基板2の上のピン4の体積Vpinを減算することによって算出できる。

Figure 2023163755000005
The volume V so of the solidified solder 8a outside the through hole 3 can be calculated by subtracting the volume V pin of the pin 4 on the circuit board 2 from the volume V fc of the truncated cone using equation (3).
Figure 2023163755000005

固形はんだボールの体積、ひいては液体化はんだボール5の体積Vsbが予め分かるので、式(4)を用いて環状ギャップ内の固化はんだ8bの体積Vsiを算出できる。

Figure 2023163755000006
Since the volume of the solid solder ball, and thus the volume V sb of the liquefied solder ball 5, is known in advance, the volume V si of the solidified solder 8b within the annular gap can be calculated using equation (4).
Figure 2023163755000006

また、環状ギャップの容積Vagは、以下の式(5)によって算出できる。ここでも、ピン4は円筒と見なされている。

Figure 2023163755000007
Further, the volume V ag of the annular gap can be calculated using the following equation (5). Again, the pin 4 is considered to be a cylinder.
Figure 2023163755000007

最後に、環状ギャップVagの容積をスルーホール3内の固化はんだ8bの体積Vsiで除算することによって、充填度Fを算出する(式(6)参照)。

Figure 2023163755000008
Finally, the filling degree F is calculated by dividing the volume of the annular gap V ag by the volume V si of the solidified solder 8b in the through hole 3 (see equation (6)).
Figure 2023163755000008

なお、液体化はんだボール5が付着された側とは反対側の環状ギャップから液体化はんだが流出することがある。この場合、充填度Fとして100%を超える値が計算されることがあるが、充填度Fは100%と見なされる。 Note that the liquefied solder may flow out from the annular gap on the opposite side to the side to which the liquefied solder balls 5 are attached. In this case, although a value exceeding 100% may be calculated as the filling degree F, the filling degree F is considered to be 100%.

図5は、本開示の第3の実施形態による装置を示す。図3に示す装置は、キャピラリ6が回路基板2の表面に対して傾斜角αで配置されている点が、図1に示す第1の実施形態による装置と異なる。したがって、液体化はんだボール5は傾斜角度αで付着される。図2において、傾斜角αは45°である。ただし、傾斜角αは、この角度に限定されず、回路基板2の表面に対して30°~60°の範囲とすることができる。本実施形態は、ピン4がスルーホールから出ている箇所に、液体化はんだボールが環状ギャップに適切に流れ込んで充填されるように液体化はんだボール5を付着できる、という効果をもたらす。その結果、環状ギャップの高充填度を達成できる。 FIG. 5 shows an apparatus according to a third embodiment of the present disclosure. The device shown in FIG. 3 differs from the device according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that the capillary 6 is arranged at an inclination angle α with respect to the surface of the circuit board 2. Therefore, the liquefied solder balls 5 are deposited at an oblique angle α. In FIG. 2, the tilt angle α is 45°. However, the inclination angle α is not limited to this angle, and can be in the range of 30° to 60° with respect to the surface of the circuit board 2. This embodiment has the advantage that the liquefied solder ball 5 can be attached to the location where the pin 4 emerges from the through hole so that the liquefied solder ball properly flows into and fills the annular gap. As a result, a high degree of filling of the annular gap can be achieved.

図6は、制御ユニットによって制御される駆動ユニットを用いてキャピラリ6を傾斜させる第3実施形態の変形例を示す。この結果、はんだ付けする箇所に応じてキャピラリ6を傾斜させることができる。図6において、位置1では、キャピラリ6は回路基板2に垂直に向けられている。キャピラリは、位置2では角度αに傾けられ、位置3では角度αに傾けられている。特に、回路基板2の、液体化はんだボール5を付着する側に、SMDなどの電子部品が既に実装されている場合には、種々の角度のキャピラリ6の傾斜が重要である。また、本開示は混合実装型の回路基板に使用され得るので、SMDなどの他の電子部品を回路基板にはんだ付けするために付着角度の変更が必要となることもある。その結果、本実施形態によれば、ピン4とスルーホール3とを適切に接合することができ、混合実装型の回路基板の実装を容易に行うことができる。 FIG. 6 shows a modification of the third embodiment in which the capillary 6 is tilted using a drive unit controlled by a control unit. As a result, the capillary 6 can be tilted depending on the location to be soldered. In FIG. 6, in position 1, the capillary 6 is oriented perpendicularly to the circuit board 2. In FIG. The capillary is tilted at an angle α 1 in position 2 and at an angle α 2 in position 3. Particularly, when electronic components such as SMDs are already mounted on the side of the circuit board 2 to which the liquefied solder balls 5 are attached, the inclination of the capillary 6 at various angles is important. Additionally, since the present disclosure may be used in mixed-package circuit boards, changes in the attachment angle may be required to solder other electronic components, such as SMDs, to the circuit board. As a result, according to the present embodiment, the pins 4 and the through holes 3 can be properly bonded, and a mixed mounting type circuit board can be easily mounted.

図7は、本開示の第4の実施形態による装置を示す。図7に示す装置は、電子部品1と回路基板2との間にガス排気流路11が形成されるように電子部品1と回路基板2が互いに離間されている点が、図1に示す装置と異なる。したがって、液体化はんだボール5がスルーホール3に到達すると、環状ギャップの内側に存在するガス、すなわち不活性ガス10又は空気、が回路基板2の反対側、すなわち図7の下側、に出ることができる。その結果、環状ギャップに流れ込む際の液体化はんだボール5の抵抗は、環状ギャップの適切な充填が確保されるように低減される。ガス排気流路11を形成するために互いに離間した電子部品1と回路基板2とを保持するように保持ユニットを適合させてもよい。これとは別に、又はこれに追加して、電子部品1と回路基板2との間に1つ以上のスペーサを配置されてもよい。第4の実施形態は、回路基板2の表面に対して傾斜していない第1の実施形態によるキャピラリ6と共に示されているが、キャピラリ6が回路基板2の表面に対して一定又は可変の角度で傾けられる第3の実施形態と組み合わせてもよいということに留意されたい。 FIG. 7 shows an apparatus according to a fourth embodiment of the present disclosure. The device shown in FIG. 7 is similar to the device shown in FIG. different from. Therefore, when the liquefied solder ball 5 reaches the through hole 3, the gas present inside the annular gap, i.e. the inert gas 10 or air, exits to the opposite side of the circuit board 2, i.e. the lower side of FIG. I can do it. As a result, the resistance of the liquefied solder ball 5 in flowing into the annular gap is reduced so as to ensure proper filling of the annular gap. The holding unit may be adapted to hold the electronic component 1 and the circuit board 2 spaced apart from each other to form the gas exhaust channel 11 . Apart from this, or in addition to this, one or more spacers may be arranged between the electronic component 1 and the circuit board 2. Although the fourth embodiment is shown with the capillary 6 according to the first embodiment not being inclined with respect to the surface of the circuit board 2, it is also possible for the capillary 6 to have a constant or variable angle with respect to the surface of the circuit board 2. Note that it may also be combined with the third embodiment, which is tilted at .

図8は、本開示の第5の実施形態を示す。第1の実施形態の説明で述べたように、加熱ユニットを用いて回路基板2を加熱してもよい。これとは別に、又はこれに追加して、第5の実施形態による装置はピン加熱ユニットを含んでもよい。図8に示すように、ピン加熱ユニットは、液体化はんだボール5を作るために固形はんだボールを液体化するために使用されるレーザビーム7とは異なるピン加熱用レーザビーム15によって形成される。好ましくは、ピン加熱用レーザビーム15は、キャピラリを通って案内されてもよいし、ピン4に集光されてもよい。このため、ピン加熱用レーザビーム15は、レーザビーム7よりも小径であってもよい。また、ピン加熱用レーザビーム15は、レーザビーム7の波長と異なる、ピン4、すなわちピン4の材料、の吸収特性に適合した波長を備える。特に、ピン加熱用レーザビーム15は青色レーザビームであり、ピン加熱用レーザビーム15の波長は約450nmである。しかしながら、ピンレーザビームの波長は、はさらに大きな475nmまでとすることができる。液体化はんだボール5を付着する前にピン4を加熱することにより、液体化はんだの固化、特に環状ギャップに流れ込むはんだの固化、が遅くなり、より多くの部分がピン4とスルーホール3との間の環状ギャップに流れ込んで充填される。このようにして、より高い充填度、したがってピン4とスルーホール3との間のより良好な接合を達成できる。ピン4の加熱にレーザビーム7が使用されてもよいということに留意されたい。しかし、レーザビーム7の波長がピン4に合っていないので、ピン4の加熱に要する時間が長くなることがある。 FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present disclosure. As described in the description of the first embodiment, the circuit board 2 may be heated using a heating unit. Alternatively or additionally, the device according to the fifth embodiment may include a pin heating unit. As shown in FIG. 8, the pin heating unit is formed by a laser beam 15 for pin heating that is different from the laser beam 7 used to liquefy the solid solder ball to make the liquefied solder ball 5. Preferably, the pin heating laser beam 15 may be guided through a capillary or focused onto the pin 4. Therefore, the pin heating laser beam 15 may have a smaller diameter than the laser beam 7. Further, the pin heating laser beam 15 has a wavelength that is different from the wavelength of the laser beam 7 and is compatible with the absorption characteristics of the pin 4, that is, the material of the pin 4. In particular, the pin heating laser beam 15 is a blue laser beam, and the wavelength of the pin heating laser beam 15 is about 450 nm. However, the wavelength of the pinned laser beam can be even larger, up to 475 nm. By heating the pin 4 before depositing the liquefied solder ball 5, the solidification of the liquefied solder, especially the solder flowing into the annular gap, is slowed down and more of the solder is connected between the pin 4 and the through hole 3. It flows into the annular gap between the two and fills it. In this way, a higher degree of filling and therefore a better bond between the pin 4 and the through-hole 3 can be achieved. Note that the laser beam 7 may be used to heat the pin 4. However, since the wavelength of the laser beam 7 does not match the pin 4, the time required to heat the pin 4 may become longer.

また、上記実施形態は、液体化はんだボール5の付着前にピン加熱用レーザビーム15をピンに照射することに限定されない。ピン4の高さがスルーホール外側のはんだ8aの高さよりも高い場合には、液体化はんだボール5が回路基板2上に到達し、液体化はんだの一部が既に環状ギャップに流れ込んだ後に、ピン加熱用レーザビーム15をピン4に照射してもよい。 Further, the above embodiment is not limited to irradiating the pin with the pin heating laser beam 15 before the liquefied solder ball 5 is attached. If the height of the pin 4 is higher than the height of the solder 8a outside the through-hole, the liquefied solder ball 5 reaches the top of the circuit board 2, after some of the liquefied solder has already flowed into the annular gap. The pin 4 may be irradiated with a laser beam 15 for heating the pin.

第5の実施形態において、ピン4を加熱する時間を事前に決めてもよい。この時間は、例えば実験によって決めてもよい。このようにして、ピン4又はピンに接続された電子部品1の過熱を回避できる。 In the fifth embodiment, the time for heating the pin 4 may be determined in advance. This time may be determined by experiment, for example. In this way, overheating of the pin 4 or the electronic component 1 connected to the pin can be avoided.

また、第5の実施形態は、温度測定ユニットとして赤外線センサ9を含む第1の実施形態と組み合わせてもよい。次いで、加熱中にピン4の温度をさらに測定するように赤外線センサ9を適合させてもよい。ピン4の温度閾値を事前に定めて制御ユニットに記憶してもよい。温度閾値を赤外線センサ9から取得された温度値と比較するように制御ユニットを適合させてもよい。制御ユニットが温度閾値を超える温度値を温度測定ユニットから受信した場合、制御ユニットは、ピン加熱用レーザビーム15をオフに切り替えることによってピン4の加熱を停止してもよい。 Further, the fifth embodiment may be combined with the first embodiment including the infrared sensor 9 as a temperature measurement unit. The infrared sensor 9 may then be adapted to further measure the temperature of the pin 4 during heating. The temperature threshold for pin 4 may be predetermined and stored in the control unit. The control unit may be adapted to compare the temperature threshold with the temperature value obtained from the infrared sensor 9. If the control unit receives a temperature value from the temperature measurement unit that exceeds the temperature threshold, the control unit may stop heating the pin 4 by switching off the pin heating laser beam 15.

図9は、回路基板上に到達して、既に環状ギャップに一部が流れ込んでいるはんだ8にレーザビーム7を照射する本開示の第6の実施形態を示す。回路基板2の表面への到達時間は、回路基板2の表面からキャピラリ6までの距離及びキャピラリ6内の圧力に応じて計算してもよいし、経験的に決定してもよい。あるいは、画像認識によって到着時間を検知してもよい。 FIG. 9 shows a sixth embodiment of the present disclosure in which the laser beam 7 is applied to the solder 8 that has reached the circuit board and has already partially flowed into the annular gap. The time taken to reach the surface of the circuit board 2 may be calculated according to the distance from the surface of the circuit board 2 to the capillary 6 and the pressure inside the capillary 6, or may be determined empirically. Alternatively, the arrival time may be detected by image recognition.

回路基板2上に到達した後にレーザビーム7を照射することで、図9の矢印に示すように、さらに環状ギャップに流れ込むようにはんだ8は液体化したままである。ピン4がはんだ8から環状ギャップ外側に突出している場合もあるので、レーザビーム7によってピン4を加熱することも可能である。赤外線センサ9を用いてはんだ8の温度を測定し、はんだの温度が所定の閾値を超えた場合に制御ユニットがレーザビーム7の照射を停止させることが好ましい。あるいは、例えば実験を行って事前に求めた時間の間、レーザビーム7を照射してもよい。このようにして、はんだ8の焼き付きを回避できる。要するに、第6の実施形態によれば、回路基板上に到達した後にはんだは液体化したままであるので、環状ギャップの充填度を高くすることができる。 By irradiating the laser beam 7 after reaching the circuit board 2, the solder 8 remains liquefied so that it further flows into the annular gap, as shown by the arrow in FIG. Since the pin 4 may protrude from the solder 8 to the outside of the annular gap, it is also possible to heat the pin 4 with the laser beam 7. Preferably, the temperature of the solder 8 is measured using the infrared sensor 9, and the control unit stops the irradiation of the laser beam 7 when the temperature of the solder exceeds a predetermined threshold. Alternatively, the laser beam 7 may be irradiated for a period of time determined in advance through experiments, for example. In this way, burning of the solder 8 can be avoided. In short, according to the sixth embodiment, since the solder remains liquefied after reaching the circuit board, it is possible to increase the degree of filling of the annular gap.

また、第5の実施形態と第6の実施形態とを組み合わせてもよい。したがって、ピン加熱用レーザビーム15を用いてピン4を予熱し、液体化はんだボール5が回路基板2上に到達した後、はんだ8を液体化したままにする。また、ピン4の高さがスルーホール外側のはんだ8aの高さよりも高い場合には、液体化はんだボール5が回路基板に到達した後に、レーザビーム7とピン加熱用レーザビーム15が同時に照射されてもよい。その後、ピン加熱用レーザビーム15がピン4に集光されることが最も好ましい。 Furthermore, the fifth embodiment and the sixth embodiment may be combined. Therefore, the pin 4 is preheated using the pin heating laser beam 15, and after the liquefied solder ball 5 reaches the circuit board 2, the solder 8 remains liquefied. Furthermore, when the height of the pin 4 is higher than the height of the solder 8a outside the through hole, the laser beam 7 and the pin heating laser beam 15 are irradiated simultaneously after the liquefied solder ball 5 reaches the circuit board. It's okay. Most preferably, the pin heating laser beam 15 is then focused on the pin 4.

以上、第1~第6の実施形態について説明した。なお、異なる実施形態を組み合わせてもよい。例えば、第1の実施形態を、第2の実施形態、第4の実施形態、第5の実施形態、及び第6の実施形態と組み合わせてもよい。また、第3実施形態を、第2の実施形態、第4の実施形態、第5の実施形態、及び第6の実施形態と組み合わせてもよい。 The first to sixth embodiments have been described above. Note that different embodiments may be combined. For example, the first embodiment may be combined with the second embodiment, the fourth embodiment, the fifth embodiment, and the sixth embodiment. Further, the third embodiment may be combined with the second embodiment, the fourth embodiment, the fifth embodiment, and the sixth embodiment.

1 電子部品
2 回路基板
3 スルーホール
4 ピン
5 液体化はんだボール
6 キャピラリ
7 レーザビーム
8 はんだ
8a スルーホール外側のはんだ
8b スルーホール内側のはんだ
9 赤外線センサ
10 不活性ガス
11 ガス排気流路
12 3Dスキャナ
13 干渉計
14 測定用ビーム
15 ピン加熱用レーザビーム
a スルーホール径
b スルーホール深さ
c ピン径
d 回路基板からのピンの高さ
e 円錐台の底径
f 円錐台の頂径
g 円錐台の高さ
1 Electronic component 2 Circuit board 3 Through hole 4 Pin 5 Liquefied solder ball 6 Capillary 7 Laser beam 8 Solder 8a Solder 8b outside the through hole Solder 9 inside the through hole Infrared sensor 10 Inert gas 11 Gas exhaust channel 12 3D scanner 13 Interferometer 14 Measuring beam 15 Laser beam for pin heating a Through hole diameter b Through hole depth c Pin diameter d Height of pin from circuit board e Bottom diameter of truncated cone f Top diameter of truncated cone g height

Claims (17)

スルーホール(3)を備える回路基板(2)に、前記スルーホール(3)に挿入されるピン(4)を備える電子部品(1)をはんだ付けするための方法において、
液体化はんだボール(5)を、前記ピン(4)と前記スルーホール(3)との間の環状ギャップに前記液体化はんだボール(5)の一部が流れ込んで充填されるように、前記回路基板(2)上に付着させ、特に吹き付けることを特徴とする、方法。
A method for soldering an electronic component (1) comprising a pin (4) inserted into the through hole (3) to a circuit board (2) comprising a through hole (3), comprising:
The liquefied solder ball (5) is placed in the circuit so that a portion of the liquefied solder ball (5) flows into and fills the annular gap between the pin (4) and the through hole (3). A method, characterized in that it is deposited, in particular sprayed, onto a substrate (2).
前記液体化はんだボール(5)の前記一部が前記環状ギャップに充填された後に、付着前の前記液体化はんだボール(5)の所定の総体積に基づいて、前記スルーホール(3)外側の固化したはんだ(8a)の体積を測定することによって、前記環状ギャップの充填度が決定されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 After the part of the liquefied solder ball (5) is filled into the annular gap, the area outside the through hole (3) is determined based on the predetermined total volume of the liquefied solder ball (5) before deposition. 2. Method according to claim 1, characterized in that the degree of filling of the annular gap is determined by measuring the volume of solidified solder (8a). 前記液体化はんだボール(5)を、前記回路基板(2)の前記電子部品(1)が配置されている側とは反対の側から、前記回路基板(2)上に付着させることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 The liquefied solder ball (5) is attached onto the circuit board (2) from the side opposite to the side on which the electronic component (1) of the circuit board (2) is arranged. 2. The method according to claim 1. 前記液体化はんだボール(5)を、前記回路基板(2)上に下方向に付着させることを特徴とする、請求項3に記載の方法。 4. Method according to claim 3, characterized in that the liquefied solder balls (5) are deposited downwardly onto the circuit board (2). 前記液体化はんだボール(5)を、前記回路基板(2)上に傾斜角度(α)で付着させ、前記傾斜角度(α)が前記回路基板(2)に対して、好ましくは30°~60°の範囲にあり、さらに好ましくは45°であることを特徴とする、請求項4に記載の方法。 The liquefied solder balls (5) are deposited on the circuit board (2) at an inclined angle (α), and the inclined angle (α) is preferably between 30° and 60° with respect to the circuit board (2). 5. The method according to claim 4, characterized in that it is in the range of 45°. 付着方向前記液体化はんだボール(5)の付着方向が、前記スルーホール(3)に向けられ、好ましくは前記ピン(4)が前記スルーホール(3)から出る箇所に向けられることを特徴とする、請求項3~5のいずれか一項に記載の方法。 Direction of Adhesion Characterized in that the direction of adhesion of said liquefied solder ball (5) is directed toward said through hole (3), preferably toward the point where said pin (4) exits said through hole (3). , the method according to any one of claims 3 to 5. 前記液体化はんだボール(5)を作るために、前記液体化はんだボール(5)の付着前に固形はんだボールにエネルギーが印加されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 2. Method according to claim 1, characterized in that in order to create the liquefied solder ball (5), energy is applied to the solid solder ball before the application of the liquefied solder ball (5). 前記エネルギーが、好ましくは200W NIR~400W NIRの範囲のレーザビーム(7)であり、好ましくは20ms~4000msの範囲の時間にわたって印加されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。 Method according to claim 7, characterized in that the energy is a laser beam (7), preferably in the range 200W NIR to 400W NIR, and is applied for a time preferably in the range 20ms to 4000ms. 前記回路基板(2)上への前記液体化はんだボールの付着中、特に吹き付け中、前記液体化はんだボールを液体化したままにするために前記レーザビーム(7)を前記液体化はんだボール(5)に照射することを特徴とする、請求項8に記載の方法。 During the deposition of the liquefied solder balls onto the circuit board (2), in particular during spraying, the laser beam (7) is directed against the liquefied solder balls (5) in order to keep the liquefied solder balls liquefied. 9. The method according to claim 8, characterized in that the method comprises irradiating . 前記液体化はんだボール(5)が前記回路基板(2)上へ達した後、前記液体化はんだを液体化したままにするために前記レーザビーム(7)を前記液体化はんだに照射することを特徴とする、請求項8に記載の方法。 After the liquefied solder balls (5) reach the circuit board (2), irradiating the liquefied solder with the laser beam (7) to keep the liquefied solder liquefied. 9. A method according to claim 8, characterized in that: 前記エネルギーを印加しながら前記液体化はんだボール(5)の温度を測定し、
前記液体化はんだボール(5)の前記温度が所定の上限温度閾値を超えたときにエネルギーの印加を停止し、
前記液体化はんだボール(5)の温度が所定の下限温度閾値を下回ったときにエネルギーの印加を開始することを特徴とする、請求項7~10のいずれか一項に記載の方法。
measuring the temperature of the liquefied solder ball (5) while applying the energy;
stopping the application of energy when the temperature of the liquefied solder ball (5) exceeds a predetermined upper temperature threshold;
Method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the application of energy is started when the temperature of the liquefied solder ball (5) falls below a predetermined lower temperature threshold.
固形はんだボールの直径が0.8mm~2.0mmの範囲にあり、好ましくは前記固形はんだボールの直径が前記スルーホール(3)の直径の0.8~1.4の範囲にあることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 The diameter of the solid solder ball is in the range of 0.8 mm to 2.0 mm, preferably the diameter of the solid solder ball is in the range of 0.8 to 1.4 of the diameter of the through hole (3). The method according to claim 1, wherein: 前記液体化はんだボール(5)の付着前に、前記回路基板(2)を60℃~90℃の範囲の温度に加熱することを特徴とする、請求項1に記載の方法。 Method according to claim 1, characterized in that, before the deposition of the liquefied solder balls (5), the circuit board (2) is heated to a temperature in the range from 60° C. to 90° C. 前記液体化はんだボール(4)の付着前に、前記ピン(4)を、好ましくは前記レーザビーム(7)によって、より好ましくは前記レーザビーム(7)の波長とは異なる、前記ピン(4)の吸収特性に適合した波長を含むピン加熱用レーザビーム(15)によって、加熱することを特徴とする、請求項1に記載の方法。 Prior to the deposition of the liquefied solder ball (4), the pin (4) is preferably heated by the laser beam (7), more preferably at a wavelength different from the wavelength of the laser beam (7). 2. Method according to claim 1, characterized in that the heating is carried out by means of a laser beam (15) for heating the pin, which comprises a wavelength adapted to the absorption properties of the pin. 請求項1に記載の方法を実行するための命令を含むことを特徴とする、コンピュータプログラム製品。 A computer program product, characterized in that it comprises instructions for carrying out the method according to claim 1. 請求項15に記載のコンピュータプログラム製品を記憶することを特徴とする、コンピュータ可読媒体。 A computer-readable medium storing a computer program product according to claim 15. スルーホール(3)を備える回路基板(2)に、前記スルーホール(3)に挿入されるピン(4)を備える電子部品(1)をはんだ付けするための装置において、
前記ピン(4)と前記スルーホール(3)との間の環状ギャップに液体化はんだボール(5)の一部が流れ込んで充填されるように、前記回路基板(2)上に前記液体化はんだボール(5)を付着させ、特に吹き付けるはんだボール付着デバイスを備えることを特徴とする、装置。
In an apparatus for soldering an electronic component (1) comprising a pin (4) inserted into the through hole (3) to a circuit board (2) comprising a through hole (3),
The liquefied solder is placed on the circuit board (2) so that a portion of the liquefied solder ball (5) flows into and fills the annular gap between the pin (4) and the through hole (3). Apparatus, characterized in that it comprises a solder ball deposition device for depositing, in particular spraying, the balls (5).
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