JP2670303B2 - はんだ付け装置 - Google Patents

はんだ付け装置

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JP2670303B2
JP2670303B2 JP63184708A JP18470888A JP2670303B2 JP 2670303 B2 JP2670303 B2 JP 2670303B2 JP 63184708 A JP63184708 A JP 63184708A JP 18470888 A JP18470888 A JP 18470888A JP 2670303 B2 JP2670303 B2 JP 2670303B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • HELECTRICITY
    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は,例えば,回路基板等にはんだクリームを塗
布したはんだ付け部にレーザを照射してフラットパッケ
ージ型集積回路などの電子部品をはんだ付けするはんだ
付け装置に関する。
(従来の技術) 一般に,はんだ付け装置には,レーザ発振器から発振
されたレーザ光を光ファイバで光伝送したのち,光ファ
イバから照射されたレーザ光をレンズなどで絞ってはん
だ付け接合部に照射するものがある。そして,第8図に
示すように,レーザ発振器から発振されたレーザ光1は
光分割ミラー2などを用いて例えば4分割されて各光フ
ァイバ3…に入射されるが,このレーザ光1の4分割は
光ファイバ3…に入射される前に行なっているため,は
んだ付け接合部に照射されるレーザ光2のスポット形状
は第9図に示すように円状になり,そのエネルギ密度は
ガウス分布を示す。
また,上記スポット径は,レーザ出射口に設けられた
レンズ(図示しない)の焦点距離,およびこのレンズか
らレーザ照射位置までの距離との関係によってその大き
さが決定する。つまり,例えば2本のレーザ光の間隔を
変化させても上記距離関係は変化しないため,上記スポ
ット径は変わらない。
また,このようなはんだ付けの適用例として,第10図
に示すように,フラットパッケージ型集積回路(以下FP
ICとする)4などの電子部品の回路基板5への取付けが
ある。つまり,第10図は,はんだ付けされるFPIC4のリ
ード6とこれに照射されるレーザ光1との位置関係を示
しており,図中7は上記基板5に設けられた回路パター
ン,8はこの回路パターンに塗布されたクリームはんだで
ある。そして,同図中Aは照射されたレーザ光1のスポ
ット径であり,Bはレーザ光1の高エネルギな部分の幅,
そして,Cは上記リード6の突出量である。
(発明が解決しようとする課題) ところで,このような従来のはんだ付け装置では,照
射位置を調節してレーザ光1の一端が上記リード6のモ
ールド9の側の端部にも照射するよう位置合せすると,
レーザ光1のエネルギ密度最高点がクリームはんだ8が
塗布された位置と一致せず,このため効率よく加熱でき
ず,はんだ付けに長時間を要していた。また,エネルギ
密度最高点がクリームはんだ8が塗布された位置と一致
するようにレーザ光1をモールド9の側へ移動させる
と,レーザ光1がモールド9にも照射され,これによっ
てFPIC4のモールド9が焼損する恐れがある。
さらに,従来のはんだ付け装置ではレーザ光1のスポ
ット径が一定なため,第12図に示すようにFPIC4のリー
ド6の長さが変わるとそれに対応できず,効率のよいレ
ーザ照射領域を設定することができなかった。
本発明の目的とするところは,焼損の恐れのある部分
に熱ストレスを加えることなく短時間ではんだ付けでき
るはんだ付け装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段及び作用) この発明は前記の目的を達成するために,熱エネルギ
ー発生器から照射された照射光を伝送して光学系に入射
させ,この光学系から出射された上記照射光を照射光走
査機構によりはんだクリームを塗布したはんだ付け部に
走査させてはんだ付けするはんだ付け装置において,上
記光学系は,入射した上記照射光を集光させる集光レン
ズと,この集光レンズにより集光された上記照射光をそ
のスポット形状が半月状になるように分解する光分割ミ
ラーと,この光分割ミラーに対する間隔の調節が可能で
あるとともに上記照射光走査機構へ上記光分割ミラーか
らの分解された上記照射光を反射する全反射ミラーとを
具備したことを特徴とするはんだ付け装置を得るもので
ある。
(実施例) 以下,本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は,はんだ付け装置の全体を示すもので,11は
支持台である。この支持台11は直角に折曲されたL字形
をなしており,その両側面には,光学系を構成する集光
レンズ12および屋根型の光分割ミラー13とを内蔵したケ
ース14,14(一方のみ図示)がそれぞれ取付けられてい
る。また,このケース14,14にはそれぞれ光ファイバ15,
15が接続されている。この光ファイバ15,15は,熱エネ
ルギー発生器としてのレーザ発振器(図示しない)から
発振されたのちに分割された,照射光としての各レーザ
光をそれぞれ光伝送するものであり,伝送されたレーザ
光は上記ケース14,14に入射する。また,上記支持台11
の両側面には上記ケース14,14をそれぞれ挟んで配置さ
れた2つずつの全反射ミラー16…が設けられている。そ
して,この全反射ミラー16…は,背後に設けられた全反
射ミラー間隔制御モータ17,17の駆動によって移動可能
であり,各ケース14,14にそれぞれ内蔵された光分割ミ
ラー13との間隔を変更できるようになっている。
また,上記支持台11には,それぞれがスキャンミラー
18,18を有し,レーザ光を走査する2つのレーザ光走査
機構19,19が設けられている。そして,上記スキャンミ
ラー18,18は,支持台11の前面で互いに直交するように
突設されており,各々が軸心廻りに回動可能であるとと
もに略一定周期で振動可能である。さらに,これらスキ
ャンミラー18,18の下方には回路基板20が設置されてい
る。そして,この回路基板20には第3図に示すように回
路パターン21が形成されており,その上面のはんだ付け
部には,はんだクリーム22が塗布されている。さらに,
上記はんだクリーム22には,回路基板20に搭載されたフ
ラットパッケージ型集積回路(以下,FPICという)23か
ら延出されたリード24が接している。
つぎに,上記のはんだ付け装置の作用を説明する。
第2図および第3図に示すように,上記光ファイバ15
によって伝送されたレーザ光がそれぞれケース14に入射
し,このレーザ光は集光レンズ12により集光され,光分
割ミラー13の頂部へ向けて出射される。この光分割ミラ
ー13は三角屋根型に傾斜した斜面を有しており,集光レ
ンズ12で集光されたレーザ光は光分割ミラー13の頂点に
よってほぼ均等に2分割される。そして,2分割されたレ
ーザ光はそれぞれケース14の窓26からケース14の外へ出
射し,全反射ミラー16によって全反射して上記スキャン
ミラー18に供給される。なお,上記光分割ミラー13は第
5図に示すようにその頂点でレーザ光の一部を集光レン
ズ12に向けて反射するが,この反射分を少なくするため
には2分割される前のレーザ光のスポット径が大きいほ
うがよいので,上記光分割ミラー13は集光レンズ12にな
るべく近付けて設置する。
さらに,上記スキャンミラー18は40Hz±10Hzで振動し
ており,これによって全反射ミラー16から供給されたレ
ーザ光Lはそのスポットを連続してなる線状に変換され
る。そして,このレーザ光Lは上記FPIC23のリード24に
照射される。なお,このレーザ光L…の照射はFPIC23の
4方向または2方向に対して同時に行なわれる。そし
て,上記リード24に照射されたレーザ光Lのスポット形
状は半月状になっており,そのエネルギ密度は第4図中
に示す状態で分布する。つまり,上記スポットの弦部の
エネルギが最高密度になり,この弦部から徐々にエネル
ギ密度が減少してスポット弧部の突端においてエネルギ
密度は最低になる。
また,第2図中の矢印D,Dで示すように全反射ミラー1
6,16を上記間隔制御モータ17,17の駆動により移動させ
ることによって,同図中に矢印E,Eで示すように,レー
ザ光Lの照射位置を設定することができる。つまり,例
えば,全反射ミラー16を移動させて光分割ミラー13との
間隔を最小にしたとき,第6図に示すように, a:光ファイバ15と集光レンズ12との距離 b:集光レンズ12とレーザ光の照射位置との距離 f:集光レンズ12の焦点距離 として,次式 をみたすように上記距離bを選択する。また,このとき
にはレーザ光Lのスポットの直径が最小になっており,
全反射ミラー16の間隔を大きくするに従って上記スポッ
ト径も大きくなる。
このような構成のはんだ付け装置では,FPIC23と回路
基板20とのはんだ付け接合部に照射されるレーザ光Lの
スポットの形状は半月状になり,さらに、スポットをそ
の弦方向に沿って走査させることにより、はんだ付け接
合部のうち上記スポットの弦部に対応する部分のエネル
ギ密度が最高になる。そして,第3図に示すように,は
んだ塗布部とレーザ光Lの高エネルギな部分とを位置合
せすることができ,これによってレーザ光Lによる効率
のよい加熱を行なうことができ,はんだ付け時間を短縮
できる。また,一般にモールドの外形寸法の大きいFPIC
23ほどそのリード24は長いが,レーザ光Lのスポットの
大きさを変化させることが可能であるから,上記リード
24の長さに合せてレーザ光Lを照射することができる。
つまり,リード24が長いFPIC23をはんだ付けする場合
は,上記スポットを大きくして上記リード24の全体にレ
ーザ光Lを照射することができるため,これによっては
んだ付け時間を短縮できる。また,リード24を短いFPIC
23をはんだ付けする場合は上記スポットを小さくしてレ
ーザ光Lを照射すれば,焼損する恐れのある箇所にレー
ザ光Lを照射することなくはんだ付けできるので,回路
基板22やFPIC23のモールドに焦げが発生するということ
がない。
なお,本実施例では,光分割ミラー13と全反射ミラー
16の間隔を変化させるために全反射ミラー16を移動させ
るようにしているが,本発明はこれに限定されるもので
はなく,例えば第7図に示すように,全反射ミラー16を
回動させるようにしてもよい。また,本実施例では照射
光としてレーザ光を採用しているが,本発明はこれに限
定されず,照射光はレーザ光以外にXe(キセノン)光,
あるいはハロゲン光でもよい。
また,光の分割は2分割に限られるものではない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は,集光レンズにより集光
された照射光をスポット形状が半月状になるように光分
割ミラーによって分割し,これを照射光走査機構によっ
て操作するようにしたから,焼損の恐れのある部分に熱
ストレスを加えることなく且つ短時間ではんだ付けでき
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は本発明の一実施例を示すもので,第1
図ははんだ付け装置の全体の斜視図,第2図はレーザ光
の光路を示す概略構成図,第3図はレーザ光の照射状態
を示す側面図,第4図の(a)はレーザ光の断面形状を
示す図、(b)は(a)におけるX−X線位置における
エネルギ密度分布を示す図,第5図は集光レンズへの光
分割ミラーの反射状態を示す状態図,第6図は集光レン
ズとレーザ光のスポットとの関係を示す概略構成図,第
7図は変形例を示す同じく概略構成図,第8図〜第12図
は従来例を示すもので,第8図はレーザ発振器から照射
されたレーザ光を4分割する状態を示す概略構成図,第
9図の(a)はレーザ光の断面形状を示す図、(b)は
(a)におけるY−Y線位置におけるエネルギ密度分布
を示す図,第10図はレーザ光の照射状態を示す側面図,
第11図は照射したレーザ光を移動させた状態を示す側面
図,第12図は長さの異なるリードに対するレーザ光の照
射位置を上下に並べて示す側面図である。 12……集光レンズ,13……光分割ミラー,15……光ファイ
バ,16……全反射ミラー,17,17……全反射ミラー間隔制
御モータ,18,18……スキャンミラー,19,19……レーザ光
走査機構,20……基板,22……はんだクリーム,23……FPI
C,L……レーザ光。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱エネルギー発生器から照射された照射光
    を伝送して光学系に入射させ,この光学系から出射され
    た上記照射光を照射光走査機構によりはんだクリームを
    塗布したはんだ付け部に走査させてはんだ付けするはん
    だ付け装置において,上記光学系は,入射した上記照射
    光を集光させる集光レンズと,この集光レンズにより集
    光された上記照射光をそのスポット形状が半月状になる
    ように分割する光分割ミラーと,この光分割ミラーに対
    する間隔の調節が可能であるとともに上記照射光走査機
    構へ上記光分割ミラーからの分割された上記照射光を反
    射する全反射ミラーとを具備したことを特徴とするはん
    だ付け装置。
  2. 【請求項2】上記熱エネルギー発生器は,レーザ発振器
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のは
    んだ付け装置。
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