JP2534590B2 - レ―ザ光による電子部品のはんだ付け方法 - Google Patents

レ―ザ光による電子部品のはんだ付け方法

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JP2534590B2 JP3106782A JP10678291A JP2534590B2 JP 2534590 B2 JP2534590 B2 JP 2534590B2 JP 3106782 A JP3106782 A JP 3106782A JP 10678291 A JP10678291 A JP 10678291A JP 2534590 B2 JP2534590 B2 JP 2534590B2
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components

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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,電子部品の外部電極
(チップ形電子部品の端部電極やパッケージ形リード部
品の引出し端子等を含む)を導電パターンのランド面に
付着したクリームはんだと接触させて電子部品をプリン
ト基板の板面状に搭載した後,レーザ光を該クリームは
んだに照射することにより,電子部品をプリント基板に
はんだ付け固定するのに適用されるレーザ光による電子
部品のはんだ付け方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に,レーザ光による電子部品のはん
だ付けにはYAGレーザ,COレーザが適用されてい
る。このうち,主には波長が短くて金属表面での反射率
が低いYAGレーザが用いられている。
【0003】そのYAGレーザを用いたはんだ付けによ
ると,レーザ光の持つ高いエネルギーではんだ付け固定
を瞬時に行え,レーザ光を所要の部位のみに集中させて
照射できるから,他への影響が少なく抑えることができ
る。また,光ファイバーを用いればレーザ光を分割する
ことにより多点に対するはんだ付けが同時に行え,レー
ザ光のスキャンが容易でレーザ光を多点に移動できると
ころからはんだ付けを自動化し易い等の利点がある。
【0004】然し,そのレーザ光による電子部品のはん
だ付け方法においては,クリームはんだの溶融に必要な
熱エネルギーを有するレーザ光をクリームはんだに直に
照射すると,はんだ付けランドから孤立するハンダボー
ルがはんだ付けランドの周辺に発生し易い。このハンダ
ボールは洗浄過程で完全に除去できればよいものの,除
去されないで残ると導電パターン間のショートを惹起す
る原因となる。
【0005】そのハンダボールの発生原因はフラック
ス,溶剤等で水分がクリームはんだに10%以上含まれ
ているため,この水分が高い熱エネルギーを有するYA
Gレーザの照射で瞬時に蒸発することによりはんだ成分
が飛散することによるものと考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,レーザ光を
クリームはんだに照射するのに伴ってはんだボールが発
生するのを簡略なレーザ光の照射制御光学系で防止し,
そのレーザ光による電子部品のはんだ付けを迅速且つ確
実に行えるよう改善したレーザ光による電子部品のはん
だ付け方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
レーザ光による電子部品のはんだ付け方法においては,
外部電極を導電パターンのランド面に付着したクリーム
はんだと接触させて,電子部品をプリント基板の板面上
に搭載した後,レーザ光をクリームはんだに照射し,電
子部品をプリント基板にはんだ付け固定するのにあた
り,一つのレーザ発振器から発信されるレーザ光を光量
調整媒体に通過させ,この光量調整媒体により当初は該
レーザ光をクリームはんだの溶融に必要な光量よりも相
対的に少なく光量調整すると共に,その少ない光量のレ
ーザ光からクリームはんだの溶融に必要な光量にまでレ
ーザ光を徐々に増大し,集光レンズを介して該レーザ光
をクリームはんだに照射するようにされている。
【0008】本発明の請求項2に係るレーザ光による電
子部品のはんだ付け方法においては,レーザ光をレーザ
光の発振乃至遮断用絞りシャッターの開きで光量調整す
るようにされている。
【0009】本発明の請求項3に係るレーザ光による電
子部品のはんだ付け方法においては,レーザ光をレーザ
光の発振乃至遮断用絞りシャッターの開き時間で光量調
整するようにされている。
【0010】本発明の請求項4に係るレーザ光による電
子部品のはんだ付け方法においては,レーザ光をレーザ
光の発振乃至遮断用絞りシャッターの開き径で光量調整
するようにされている。
【0011】本発明の請求項5に係るレーザ光による電
子部品のはんだ付け方法においては,レーザ光をビーム
スプリッタの光透過率で光量調整するようにされてい
る。
【0012】本発明の請求項6に係るレーザ光による電
子部品のはんだ付け方法においては,光透過率の異なる
複数個の反射ミラーをビームスプリッタに備え,その複
数個の反射ミラーをレーザ光の光軸上に切換え移動させ
てレーザ光の光量を調整するようにされている。
【0013】
【作 用】本発明の請求項1に係るレーザ光による電子
部品のはんだ付け方法では,一つのレーザ発振器から発
信されるレーザ光を光量調整媒体に通過させ,この光量
調整媒体により当初は該レーザ光をクリームはんだの溶
融に必要な光量よりも相対的に少なく光量調整すると共
に,その少ない光量のレーザ光からクリームはんだの溶
融に必要な光量にまでレーザ光を徐々に増大させてクリ
ームはんだを溶融させるため,このクリームはんだに含
まれる水分が急激に蒸発しないことにより,水分の蒸発
に伴ってはんだ成分が飛散することによるハンダボール
の発生を防ぐことができる。
【0014】それに加えて,一つのレーザ発振器から発
信されるレーザ光を光量調整媒体に通過させてレーザ光
の光量を該光量調整媒体で調整するものであるため,そ
のレーザ光の調整を簡略な光照射光学系で短い時間に行
える。また,その光量調整したレーザ光を集光レンズで
集光させてクリームはんだに照射することから,所定位
置のクリームはんだを正確に溶融させて電子部品を確実
にはんだ付け固定することができる。
【0015】本発明の請求項2に係るレーザ光による電
子部品のはんだ付け方法では,レーザ光の光量調整をレ
ーザ光の発振乃至遮断用絞りシャッターの開き調整で行
うことから,レーザ光を簡略な照射光学系の操作で調整
制御することができる。
【0016】その一例として,本発明の請求項3に係る
レーザ光による電子部品のはんだ付け方法では絞りシャ
ッターの開き時間を制御し,また,同請求項4に係るレ
ーザ光による電子部品のはんだ付け方法では絞りシャッ
ターの開き径を制御することによりレーザ光の光量を調
整するものであるから,レーザ光の照射光学系を大幅に
変更しなくてもレーザ光の光量を正確且つ容易に調整す
ることができる。
【0017】本発明の請求項5に係るレーザ光による電
子部品のはんだ付け方法では,レーザ光の光量をビーム
スプリッタによる光透過率で調整するものであるから,
レーザ光の光量を簡単な機構で正確且つ容易に調整する
ことができる。
【0018】本発明の請求項6に係るレーザ光による電
子部品のはんだ付け方法では,光透過率の異なる複数個
の反射ミラーをビームスプリッタに備え,その複数個の
反射ミラーをレーザ光の光軸上に切換え移動させてレー
ザ光の光量を調整するから,レーザ光の光量を簡単な機
構で確実に切換え制御することができる。
【0019】
【実施例】以下,添付図面を参照して説明すると,図示
のレーザ光による電子部品のはんだ付け方法は主として
表面実装型の電子部品をプリント基板に装着するのに適
用されている。具体的には,チップ部品の端部電極或い
はフラットパッケージ型リード部品の外部端子を含む外
部電極を導電パターンのランド面に付着したクリームは
んだと接触させて,電子部品をプリント基板の板面上に
搭載した後,レーザ光をクリームはんだに照射すること
によりクリームはんだを溶融させて外部端子をランド面
にはんだ付け固定するのに適用されている。
【0020】茲で,レーザ光としてはYAGレーザ,C
レーザを用いることができる。このうち,CO
ーザは10.63μmの波長を有し,YAGレーザは1
0.65μmを有する。そのため,YAGレーザは波長
が相対的に短いことにより金属表面での光反射率が小さ
く且つ基板による吸収率が小さくて基板を損傷せず,ま
た,集光されたレーザ光から109W/cmというエ
ネルギー密度の高い熱源を得られるところから好まし
い。
【0021】レーザ光の照射光学系としては,図1で例
示するものを適用することができる。同図中,符号Bは
レーザ光の光軸,Pはクリームはんだではんだ付け固定
される電子部品を搭載したプリント基板,1はレーザ発
振器,2は光軸調整用全反射ミラー,3はレーザ光の発
振乃至は遮断用の絞りシャッター,4はビームエクスパ
ンダ,5はビームスプリッタ,6は集光レンズ,7は透
過ミラーである。
【0022】その光学系中,ビームスプリッタ5はレー
ザ光をはんだ付け部位に集中するべく電子部品のはんだ
付け部位を特定,微調整する画像処理光学系を構成する
ものとして備えられている。また,集光レンズ6はレー
ザ光をはんだ付け部位に集中させて照射するものとして
組み付けられている。この画像処理光学中で,符号8は
カメラ,9はリレーレンズ,10は照明光,11はダイ
クロイックミラーを示す。
【0023】クリームはんだとしては,Sn/Pbはん
だ粒を含むものが一般的に使用されている。また,SN
/Pb/Ag,Sn/Ag,Sn/Sb等のはんだ粒を
含むものを用いることもできる。その他に,はんだの組
成分としてはロジン,溶剤,必要に応じて活性剤,チク
ソトロピック性付与剤があり,このクリームはんだは通
常210〜240℃程度で溶融するようにできる。
【0024】レーザ光をクリームはんだに照射するのに
あたり,一つのレーザ発振器1から発信されるレーザ光
を光量調整媒体に通過させて光量を調整する。この光量
調整は,該レーザ発振器1から発信されるレーザ光を当
初はクリームはんだの溶融に必要な光量よりも相対的に
少なくすると共に,その少ない光量からレーザ光を徐々
に増大させるよう行う。この光量は、上述したレーザ光
の光学系中に装備するレーザ光の発振乃至は遮断用絞り
シャッター3或いはビームスプリッタ5を適用すること
により簡単な機構で容易に調整制御することができる。
【0025】図2,3は絞りシャッター3によるレーザ
光の光量を調整する場合を示し,この場合にはシャッタ
ー膜3aの駆動源としてパルスモータ3bを備えること
により絞りシャッター3を駆動制御することができる。
そのパルスモータ3bでは回転数を変えることにより絞
りシャッター3aの開き時間を調整すれば,レーザ光の
単位時間当りの発振量を制御できるからレーザ光の熱エ
ネルギーを同一のレーザ光照射経路系で容易に調整でき
る。また,パルスモータ3bのパルス数を変えてシャッ
ター膜3aの開口径を制御し,このシャッター膜3aの
開孔を通過するレーザ光の光量を調整することによって
も,レーザ光の光量による熱エネルギーの調整を同様に
行うことができる。
【0026】上述した絞りシャッター3によるレーザ光
量の調整に代え或いは共に用いて,ビームスプリッタ5
によるレーザ光の光量を調整するようにできる。図4,
5はビームスプリッタ5による場合を示し,そのビーム
スプリッタ5においては光透過率の異なる複数個の反射
ミラー50,51…を備え,この複数個の反射ミラー5
0,51…をレーザ光の光軸上に切換え移動することに
よりレーザ光の光量を調整するようにできる。その反射
ミラー50,51…の切換え移動機構は各反射ミラー5
0,51…を並べてホルダー52で一体に保持し,この
ホルダー52をパルスモータ53で回動するボールネジ
54に螺合することによりホルダー52をボールネジ5
4の回転で軸線に沿って移動するよう構成すればよい。
【0027】その絞りシャッター3またはビームスプリ
タ5を用いては,当初はクリームはんだの溶融に必要な
熱エネルギに対して50%程度の熱エネルギーを有する
レーザ光を照射し,これを60%,80%,100%と
段階的に増大させるよう光量を調整する。その光量調整
は,上述した光量調整媒体で1〜5秒程度で行え,必要
ならば5秒以上でも行える。また,この光量調整したレ
ーザ光は集光レンズ6で集光させてクリームはんだに照
射する。
【0028】そのレーザ光を集光照射することから,レ
ーザ光を所定位置のクリームはんだにのみ照射すること
ができる。また,クリームはんだに含まれる水分は徐々
に蒸発すると共に,はんだ成分も溶融させるようにでき
るから,はんだボールが発生するのを抑えることができ
る。
【0029】
【発明の効果】以上の如く,本発明に係るレーザ光によ
る電子部品のはんだ付け方法に依れば,簡略な機構によ
るレーザ光の照射制御光学系を活用することから,はん
だボールを発生させずに電子部品を迅速且つ確実にはん
だ付け固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザ光による電子部品のはんだ
付け方法を適用するレーザ光の照射制御光学系を示す説
明図である。
【図2】図1の光学系でレーザ光の光量を調整するのに
用いられる絞りシャッターの説明図である。
【図3】図2の絞りシャッターによる光量調整状態を示
す説明図である。
【図4】図1光学系でレーザ光の光量を調整するのに用
いられるビームスプリッタの説明図である。
【図5】図4のビームスプリッタを切換え移動する駆動
機構の説明図である。
【符号の説明】
B レーザ光の光軸 P プリント基板 1 レーザ発信器 3 絞りシャッター 5 ビームスプリッタ 50,51… ビームスプリッタの反射ミラー

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部電極を導電パターンのランド面に付
    着したクリームはんだと接触させて,電子部品をプリン
    ト基板の板面上に搭載した後,レーザ光を該クリームは
    んだに照射し,電子部品をプリント基板にはんだ付け固
    定するのにあたり,一つのレーザ発振器から発信されるレーザ光を光量調整
    媒体に通過させこの光量調整媒体により当初は該レー
    ザ光をクリームはんだの溶融に必要な光量よりも相対的
    に少なく光量調整すると共に,その少ない光量のレーザ
    光からクリームはんだの溶融に必要な光量にまでレーザ
    光を徐々に増大し,集光レンズを介して該レーザ光を
    リームはんだに照射するようにしたことを特徴とするレ
    ーザ光による電子部品のはんだ付け方法。
  2. 【請求項2】 上記レーザ光をレーザ光の発振乃至は遮
    断用絞りシャッターの開きで光量調整するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1記載のレーザ光による電子部品
    のはんだ付け方法。
  3. 【請求項3】 上記レーザ光をレーザ光の発振乃至は遮
    断用絞りシャッターの開き時間で光量調整するようにし
    たことを特徴とする請求項2記載のレーザ光による電子
    部品のはんだ付け方法。
  4. 【請求項4】 上記レーザ光をレーザ光の発振乃至は遮
    断用絞りシャッターの開き径で光量調整するようにした
    ことを特徴とする請求項2記載のレーザ光による電子部
    品のはんだ付け方法。
  5. 【請求項5】 上記レーザ光をビームスプリッタの光透
    過率で光量調整するようにしたことを特徴とする請求項
    1記載のレーザ光による電子部品のはんだ付け方法。
  6. 【請求項6】 上記光透過率の異なる複数個の反射ミラ
    ーをビームスプリッタに備え,その複数個の反射ミラー
    をレーザ光の光軸上に切換え移動させてレーザ光の光量
    を調整するようにしたことを特徴とする請求項5記載の
    レーザ光による電子部品のはんだ付け方法。
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