JP2554182B2 - Ic部品のリード接合方法 - Google Patents

Ic部品のリード接合方法

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    • H05K3/3494Heating methods for reflowing of solder

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はIC部品を回路基板上に装着してそのリードを
回路基板上の電極に接合する方法に関するものである。
従来の技術 従来、IC部品を回路基板に装着してそのリードを回路
基板の電極に接合する場合には、第10図に示すように本
体50aから周囲にリード51が突出されているIC部品50を
所定のトレー内に位置決めして保持し、このトレーを部
品装着装置に供給し、部品装着装置においてトレー内の
IC部品50を第9図に示すように装着ヘッド52にて保持
し、予め各IC部品装着位置に仮固定用の接着剤54が塗布
されるとともにリードを接合すべき電極55にクリーム半
田56が塗布された回路基板53の所定のIC部品装着位置に
このIC部品50を装着し、こうしてIC部品50を装着された
回路基板53をリフロー炉に挿入してクリーム半田56を溶
融させ、リード51と電極の半田接合を行っていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような接合方法では、IC部品50
を装着した後、IC部品50は流動性のある接着剤54とクリ
ーム半田56上に載置支持されているだけであるため、装
着直後の接着剤54とクリーム半田56の挙動や回路基板53
の移動時の加速度によってIC部品50が微妙に移動してリ
ード51がクリーム半田56上から脱落して接合不良を生ず
る恐れがあり、またリード51に僅かな浮き上がりがあっ
ても接合不良を生ずる恐れがあり、さらに接合のために
別のリフロー工程が必要であるため、工程数が多く生産
性も低い等の問題があった。
本発明は上記従来の問題点に鑑み、IC部品のリードを
確実にかつ生産性良く接合することができるIC部品のリ
ード接合方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、装着ヘッドにてIC部品を保持して基板上の
所定位置に装着し、そのまま装着ヘッドにて加圧した状
態でIC部品のリード部分にレーザ光を照射して基板の電
極上の接合金属を溶融させ、リードと電極を接合するIC
部品のリード接合方法において、装着ヘッドの軸心の両
側に配置した一対のレーザ光照射手段を走査可能な区間
に走査させ、IC部品の平行な2辺のリードを接合し、次
にこの一対のレーザ光照射手段を装着ヘッドの軸心回り
に90゜回転させた後走査させることにより、IC部品の残
りの平行な2辺のリードを接合することを特徴とする。
又好適には、レーザ光照射手段を定速で、走査可能な
区間がリードの接合範囲にほぼ一致するようにレーザ光
照射手段を走査させるとともに、その区間でレーザ出力
が安定するようにレーザ光源を作動させる。
作 用 本発明のIC部分のリード接合方法によれば、装着ヘッ
ドにてIC部品を装着した後そのままIC部品を加圧固定し
た状態でリード部分をレーザ加熱して接合するので、IC
部品が装着後位置ずれして接合不良を生ずることはな
く、又多少のリードの浮き上がりも矯正されるので、信
頼性の高い接合が可能であり、かつ装着工程と一連の工
程でリード接合を行い、途中の工程を無くすことができ
るので生産性も向上する。
又、一対のレーザ光照射手段を走査させ、90゜回転し
た後再度走査させているので、2回の走査で短時間でIC
部品の四方に突出しているすべてのリードを接合するこ
とができる。
なお、レーザ光照射手段の走査時にその定速区間を接
合領域に対応させることにより、複雑な走査制御を行わ
なくても各リードの接合条件が均一になり、信頼性の高
い接合状態を得ることができる。
実施例 以下、本発明のIC部品のリード接合方法を、IC部品を
一体的に形成したキャリアフィルムからIC部品を切断分
離して回路基板に実装するIC部品実装装置に適用した一
実施例を第1図〜第8図を参照しながら説明する。
IC部品実装装置の全体構成を示す第8図において、本
体4の上面の前部にプリント回路基板(以下、基板と称
する)3を搬送して所定位置に位置決めする基板搬送手
段5が、後部にキャリアフィルム1からIC部品2を分離
切断する切断手段6がそれぞれ配設されている。この切
断手段6と基板搬送手段5の間に、IC部品2を保持可能
な装着ヘッド7を、切断手段6と位置決めされた基板2
上の任意の位置との間で移動させるX−Yロボット8が
配設されている。又、本体4の後方に切断手段6に対し
てIC部品2を一体的に形成したキャリアフィルム1を供
給する供給手段9が配設されている。
キャリアフィルム1にはその長手方向に適当間隔おき
にIC部品2が一体的に形成されている。即ち、キャリア
フィルム1にはインナリードとアウタリードが予め形成
されており、このキャリアフィルム上にICチップを装着
してそのバンプとインナリードを接合し、キャリアフィ
ルム1とICチップとインナリードを一体的に樹脂封止す
ることによって、第7図に示すように、IC部品2の本体
2aが形成され、かつ本体2aから四方に突出したリード
(アウタリード)11が形成されている。なお、リード11
の部分ではキャリアフィルム1は切欠かれている。
装着ヘッド7のIC部品保持部は、第5図に示すよう
に、軸心位置に吸引穴16を形成されるとともにばね17に
て突出付勢された吸着ノズル15にて構成されており、か
つこの吸着ノズル15の下端部15aはIC部品2と同一の平
面形状に形成されるとともにIC部品2の本体2aが嵌入す
る凹部18が形成されている。そして、切断手段6におい
ては、キャリアフィルム1をポンチと吸着ノズル15の間
で挟持したままポンチと金型との間で切断するように構
成されている。また、第6図に示すように、吸着ノズル
15の先端部15aの四周部におけるIC部品2のリード11部
分に対向する部分には開口19が形成されている。さら
に、吸着ノズル15の先端部15aの平面形状寸法は、第7
図に示すように、切断分離したIC部品2のリード11の先
端部にキャリアフィルム1の一部が残るように設定さ
れ、リード11の先端がキャリアフィルムから成る細幅枠
20にて互いに連結した状態で補強されている。
装着ヘッド7は、第5図に示すように、X−Yロボッ
ト8の可動部8aに、昇降用モータ22と送りねじ機構23に
て昇降駆動される昇降体21が設けられ、この昇降体21か
ら下方に装着軸25が延出され、その下端に吸着ノル15が
上下に出退可能にかつばね17にて下方に付勢された状態
で装着されている。装着軸25は昇降体21に軸心回りに回
転可能に取付けられ、かつ回転位置決め用モータ24にて
任意の回転位置に位置決め可能に構成されている。又、
装着軸25には吸着ノズル15の吸引穴16に連通する吸引通
路26が形成され、装着軸25の上部に配設されたスイベル
継手27を介して図示しない吸引源に接続されている。
又、可動部8aには装着軸25が同心状に貫通する貫通筒
部29を設けたブラケット28が固定されている。貫通筒部
29には軸受30を介して回転自在にプーリ31が装着され、
このプーリ31に回転枠32が固定されている。プーリ31は
ブラケット28に固定された回転用モータ33にて駆動プー
リ34と歯付ベルト35を介して回転駆動回路に構成されて
いる。回転枠32には、スライド軸受36を介して直線移動
可能に移動体37が取付けられ、回転枠32に固定された移
動用モータ38とラックピニオン機構39にて駆動可能に構
成されている。移動体37には移動方向と直交する方向に
装着軸25の軸心を中心として互いに接近離間移動可能な
一対の間隔調整体40a、40bが装着され、この間隔調整体
40a、40bに吸着ノズル15の四周部に形成された開口19を
通してこの吸着ノズル15にて保持されて基板3上に装着
されている状態のIC部品2のリード11に対してレーザ光
を照射するレーザ光照射手段41が取付けられている。間
隔調整体40a、40bは、装着軸25の軸心位置を中心にして
左右に互いに逆ねじを形成された送りねじ軸42を備えた
送りねじ機構43と送りねじ軸42を回転駆動する間隔調整
用モータ44にて同期して駆動される。又、レーザ光照射
手段41の近傍にはレーザ光を照射して接合する際に発生
するフラックス煙を吸引排出する吸引手段45が配設され
ている。
次に、IC部分の実装動作を説明する。
供給手段9にて切断手段6にキャリアフィルム1が供
給され、それと同時に装着ヘッド7が切断手段6の直上
に位置決めされるとともに、昇降用モータ22にて昇降体
21、装着軸25を介して吸着ノズル15が下降され、吸着ノ
ズル15がばね17の付勢力に抗して所定量退入した位置で
停止する。こうして、キャリアフィルム1が切断手段6
のポンチと装着ノズル15の間に挟持され、その状態でポ
ンチが上昇することによって金型との間でキャリアフィ
ルム1が切断され、第7図に示すような状態のIC部品2
が吸着ノズル15に吸着保持されたまま分離切断される。
その後昇降用モータ22が逆方向に駆動され、昇降体2
1、装着軸25を介して吸着ノズル15が上昇し、次いでX
−Yロボット8が駆動され、装着ヘッド7が基板搬送手
段5にて所定位置に位置決めされた基板3上に向けて移
動し、IC部品実装位置の直上位置に位置決めされる。基
板3のIC部品2のリード11を接合すべき電極上には、第
1図に示すように、予め接合金属層10が形成されてい
る。この接合金属層10は基板3上にクリーム半田を塗布
した後リフローして形成したり、半田メッキを施した
り、半田ディッピングを行ったりして形成されている。
次に、昇降用モータ22にて昇降体21が下降駆動され、
装着軸25を介して装着ノズル15が第1図に矢印Aで示す
ように下降して基板3上にIC部品2が装着され、さらに
吸着ノズル15がばね17の付勢力に抗して所定量退入した
位置まで下降して停止する。こうして、第2図に示すよ
うにIC部品2は装着された位置でそのままばね17の付勢
力にて白抜き矢印Bで示すように加圧されて固定され
る。尚、IC部品2の装着姿勢は回転位置決め用モータ24
にて装着軸25を回転させることによって調整される。
次に、レーザ光照射手段41から吸着ノズル15の開口19
を通してIC部品2のリード11部分にレーザ光が照射され
ることによって接合金属層10が加熱溶融され、リード11
と電極が接合される。このレーザ光照射によるリード11
の接合時には、第3図に示すように、まず一対のレーザ
光照射手段41からレーザ光を照射しながら移動体37を移
動させて実線矢印Cで示すようにIC部品2の互いに平行
な2辺に沿ってレーザ光を走査する。この移動体37の1
回の移動にてIC部品2の平行な2辺のリード11が一度に
接合される。次に矢印Dで示すように回転枠用モータ33
にて回転枠32を90゜回転させ、続いてレーザ光照射手段
41にてレーザ光を照射しながら移動体37を移動させ、破
線の矢印Eで示すようにレーザ光を走査することによっ
てIC部品2の残り2辺の各リード11も接合される。
又この接合時に、第6図に示すように、IC部品2のリ
ード11の先端部が細幅枠20にて互いに連結された状態で
補強されているために、リード11の曲がり等を生ずるこ
となく、信頼性の高い接合が確保される。さらに、リー
ド11の接合時にはレーザ光照射用の開口19を除いてリー
ド11の先端部と基部が吸着ノズル15にて基板3の電極に
向けて加圧されているので、リード11と電極の接触が確
保され、信頼性の高い接合が確保される。
また、上記移動体32の移動による走査とレーザ光照射
手段41によるレーザ光の照射のタイミングは、第4図に
示すように制御されている。即ち、半田接合すべき長さ
範囲内で移動体32が等速移動し、等速走査が行われるよ
うに走査開始点が設定されており、又半田接合すべき範
囲内を走査する間だけレーザ光の出力がフルパワーとな
るように、走査開始後にタイマ計時して一定時間後にレ
ーザシャッタを開き、半田接合すべき長さ範囲の終点に
到達する所定距離手前位置を移動用モータ38のエンコー
ダからのパルス数で検出してこの位置でレーザシャッタ
を閉じるようにしている。かくして、レーザ照射動作の
開始信号がオンになると、移動体32が移動を開始すると
ともにタイマが動作し、タイマが切れるとレーザシャッ
タが開かれることによって半田接合すべき長さ範囲では
レーザ光がフルパワーで照射されるとともに定速で走査
される。かくして、簡単な走査制御にて接合部に均一に
レーザ光が照射され、信頼性の高い接合が行われる。
以上によりIC部品2の全リード11が基板3の電極に接
合され、IC部品2の基板3の所定位置への実装が完了す
る。以下、以上の動作が繰り返されることによって順次
IC部品2が実装される。
上記実施例では、IC部品を一体的に形成されたキャリ
アフィルムからIC部品を切断分離してそれを基板に装着
し、リードを基板の電極に接合するようにした例を示し
たが、本発明はその他の任意の形態で供給されるIC部品
を装着ヘッドで保持して基板に装着し、リードを接合す
る場合に適用できることは言うまでもない。
発明の効果 本発明のIC部品のリード接合方法によれば、装着ヘッ
ドにてIC部品を装着した後そのままIC部品を加圧固定し
た状態でリードをレーザ加熱して接合するので、IC部品
が装着後位置ずれして接合不良を生ずることはなく、又
多少のリードの浮き上がりも矯正されるので、信頼性の
高い接合が可能であり、かつ装着工程と一連の工程でリ
ード接合を行い、途中の工程を無くすことができるので
生産性も向上する。
又本発明のIC部品のリード接合方法によれば、一対の
レーザ光照射手段を用いてこれを走査し、90゜回転した
後再度走査させているので、2回の走査でIC部品の四方
に突出しているすべてのリードを接合することができ、
リードの接合時間を短縮することができ、生産性を向上
できる。
なお、レーザ光照射手段の走査時にその定速区間を接
合領域に対応させることにより、複雑な走査制御を行わ
なくも各リードの接合条件が均一になり、信頼性の高い
接合状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の一実施例におけるIC部品のリ
ード接合過程を示す縦断面図、第3図は同リード接合時
のレーザ光照射手段の走査要領を示す斜視図、第4図は
レーザ光照射手段の動作のタイミング図、第5図は装着
ヘッドの縦断面図、第6図は装着ヘッドの吸着ノズル先
端部の斜視図、第7図はIC部品の斜視図、第8図はIC部
品実装装置の全体概略構成を示す斜視図、第9図は従来
のIC部品のリード接合過程を示す正面図、第10図は同IC
部品の斜視図である。 2……IC部品 3……基板 7……装着ヘッド 10……接合金属層 11……リード 15……吸着ノズル 19……開口 32……回転枠 37……移動体 41……レーザ光照射手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 隆弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 南谷 昌三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 壁下 朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−101097(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】装着ヘッドにてIC部品を保持して基板上の
    所定位置に装着し、そのまま装着ヘッドにて加圧した状
    態でIC部品のリード部分にリード光を照射して基板の電
    極上の接合金属を溶融させ、リードと電極を接合するIC
    部品のリード接合方法において、装着ヘッドの軸心の両
    側に配置した一対のレーザ光照射手段を走査可能な区間
    に走査させ、IC部品の平行な2辺のリードを接合し、次
    にこの一対のレーザ光照射手段を装着ヘッドの軸心回り
    に90゜回転させた後走査させることにより、IC部品の残
    りの平行な2辺のリードを接合することを特徴とするIC
    部品のリード接合方法。
  2. 【請求項2】レーザ光照射手段を定速で、走査可能な区
    間がリードの接合範囲にほぼ一致するようにレーザ光照
    射手段を走査させるとともに、その区間でレーザ出力が
    安定するようにレーザ光源を作動させることを特徴とす
    る請求項1記載のIC部品のリード接合方法。
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