JP2679180B2 - Soldering device - Google Patents

Soldering device

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JP2679180B2 JP63296499A JP29649988A JP2679180B2 JP 2679180 B2 JP2679180 B2 JP 2679180B2 JP 63296499 A JP63296499 A JP 63296499A JP 29649988 A JP29649988 A JP 29649988A JP 2679180 B2 JP2679180 B2 JP 2679180B2
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    • 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.

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半田付け装置に関し、特にクリーム半田をリ
フローさせて半田付けする半田付け装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soldering device, and more particularly, to a soldering device for reflowing cream solder for soldering.

従来の技術 従来、クリーム半田をリフローさせて半田付けする方
式として、ベーパーリフロー方式と、赤外線照射方式が
一般的に用いられている。ベーパーリフロー方式は、気
相潜熱を利用したもので、加熱温度を一定に保つことが
できるという利点を有している。又、赤外線照射方式は
赤外線を回路基板に直接照射して加熱するもので、設備
が簡単で効率よく加熱することができるという利点を有
している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vapor reflow method and an infrared irradiation method are generally used as a method for reflowing and soldering cream solder. The vapor reflow method uses vapor-phase latent heat and has an advantage that the heating temperature can be kept constant. In addition, the infrared irradiation method directly irradiates the circuit board with infrared rays to heat the circuit board, and has the advantage that the equipment is simple and efficient heating is possible.

発明が解決しようとする課題 ところが、ベーパーリフロー方式も、赤外線照射方式
も、回路基板を局部的に加熱制御することはできず、一
方、回路基板はその部品装着部分と非装着部分によっ
て、さらに装着されている部品の大きさ等によっても熱
容量にばらつきがあるため、これらの方式によって全体
を均一に加熱しても温度分布にばらつきを生じ、均一な
半田付けができないという問題があった。また、このよ
うな問題を解消するために、赤外線照射方式において、
回路基板上に、装着部品に応じた開口を形成したマスク
を配置して温度分布の均一化を図ることも提案されてい
るが、回路基板毎にマスクを形成する必要があり、しか
も正確な温度コントロールは困難であるという問題があ
る。
However, neither the vapor reflow method nor the infrared irradiation method can locally control the heating of the circuit board.On the other hand, the circuit board is further mounted by its component mounting portion and non-mounting portion. Since the heat capacity varies depending on the size of the components being mounted, even if the whole is uniformly heated by these methods, there is a problem in that the temperature distribution varies and uniform soldering cannot be performed. In addition, in order to solve such problems, in the infrared irradiation method,
It has also been proposed to arrange a mask on the circuit board with openings corresponding to the mounted parts to make the temperature distribution uniform, but it is necessary to form a mask on each circuit board, and it is necessary to obtain an accurate temperature. The problem is that control is difficult.

さらに、レーザビームをガルバノミラー等の手段を用
いて走査し、回路基板の半田付け箇所だけを局部加熱す
ることも考えられるが、1枚の回路基板には多数の半田
付け箇所が存在するため、これらを順次加熱して行くと
長い時間を要し、生産性が悪くなるという問題がある。
Further, it is possible to scan the laser beam using a means such as a galvanometer mirror to locally heat only the soldering points of the circuit board, but since one circuit board has many soldering points, If these are sequentially heated, it takes a long time and there is a problem that productivity is deteriorated.

本発明は上記従来の問題点に鑑み、半田付け箇所だけ
を局部加熱することによって回路基板の熱容量のばらつ
きの影響を受けずに均一に半田付けでき、しかも生産性
も良い半田付け装置を提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a soldering apparatus that can locally solder only a soldering point without being affected by variations in the heat capacity of a circuit board and that has high productivity. The purpose is to

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、回路基板の所
定位置に実装された部品の半田付け装置であって、複数
のレーザ素子を縦横に配置してなる平面状のレーザ光源
と、前記レーザ光源によるレーザ光照射領域に回路基板
を搬送して位置決めする基板搬送手段と、前記搬送手段
により位置決めされた回路基板にレーザ光を照射する際
に、前記複数のレーザ素子のうち、半田付けを行う部位
に位置するレーザ素子のみを駆動するよう、部品が実装
された際の実装データに基づいて各レーザ素子を個別に
駆動制御可能な制御手段を備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems The present invention is, in order to achieve the above object, a device for soldering components mounted at a predetermined position on a circuit board, which has a planar shape in which a plurality of laser elements are arranged vertically and horizontally. Laser light source, a substrate carrying means for carrying and positioning a circuit board to a laser light irradiation area by the laser light source, and a plurality of laser elements when irradiating the circuit board positioned by the carrying means with laser light. Among them, it is characterized by comprising a control means capable of individually driving and controlling each laser element based on mounting data when a component is mounted so as to drive only the laser element located in a portion to be soldered. To do.

又、平面状のレーザ光源に代えて、複数のレーザ素子
を一列に配置した直線状のレーザ光源と、このレーザ光
源をレーザ素子の配置方向と直交する方向に所定範囲移
動させるレーザ光源移動手段を設けてもよい。
Further, instead of the flat laser light source, a linear laser light source in which a plurality of laser elements are arranged in a line, and a laser light source moving means for moving the laser light source in a predetermined range in a direction orthogonal to the laser element arrangement direction are provided. It may be provided.

さらに、各レーザ素子から出力されたレーザ光の径を
半田付けを行う部位毎に制御するシャッタ機構を、前記
レーザ素子に一体的に設けるのが好ましい。
Furthermore, it is preferable to integrally provide a shutter mechanism for controlling the diameter of the laser beam output from each laser element for each portion to be soldered, in the laser element.

作用 本発明によると、平面状のレーザ光源の任意のレーザ
素子を動作させることにいって対応する任意の位置にレ
ーザ光を照射することができるため、回路基板上の半田
付け箇所だけを、かつ全ての半田付け箇所を一度に加熱
することができ、回路基板上に装着された部品による熱
容量のばらつきの影響を受けずに半田付け箇所を均一に
加熱して均一な半田付けを能率的に行うことができ、ま
た部品の本体は加熱されないので、熱によるダメージを
受ける恐れもない。
Effect According to the present invention, since it is possible to irradiate laser light to an arbitrary position corresponding to the operation of an arbitrary laser element of a planar laser light source, only the soldering point on the circuit board, and All soldering points can be heated at one time, and the soldering points can be heated uniformly without being affected by variations in heat capacity due to the components mounted on the circuit board, and uniform soldering can be performed efficiently. Moreover, since the body of the component is not heated, there is no fear of being damaged by heat.

また、平面状のレーザ光源に代えて直線状のレーザ光
源を移動させても、能率は多少低下するが同様の効果が
得られる。
Further, even if the linear laser light source is moved instead of the planar laser light source, the efficiency is slightly lowered but the same effect is obtained.

さらに、各レーザ素子から出力されたレーザ光の回路
基板への照射をシャッタ機構にて制御することによって
レーザ光のパワー分布をコントロールして温度プロファ
イルの制御が可能となる。
Further, by controlling the irradiation of the laser light output from each laser element to the circuit board by the shutter mechanism, the power distribution of the laser light can be controlled and the temperature profile can be controlled.

実 施 例 以下、本発明の一実施例を第1図〜第3図に基づいて
説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図において、1は平面状のレーザ光源で、縦横に
基盤目状に多数のレーザ素子2を配置して構成されてい
る。このレーザ光源1の下部には一体的に液晶シャッタ
や光スイッチ等から成るシャッタ機構3が配設されてい
る。4は、部品を実装された回路基板5を、レーザ光源
1によるレーザ光照射領域に搬送して位置決めする基板
搬送装置である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a flat laser light source, which is configured by arranging a number of laser elements 2 in a matrix shape in the vertical and horizontal directions. Below the laser light source 1, a shutter mechanism 3 including a liquid crystal shutter, an optical switch and the like is integrally provided. Reference numeral 4 denotes a board transfer device that transfers the circuit board 5 on which the components are mounted to a laser light irradiation region of the laser light source 1 and positions it.

レーザ光源1の各レーザ素子2は、レーザ素子駆動制
御器6にて個々に駆動制御可能に構成されている。シャ
ッタ機構3はスイッチング制御器7にて動作制御され、
レーザ光源1から照射されたレーザ光の通過、遮蔽制御
を微小領域毎に行うように構成されている。基板搬送装
置4は搬送手段制御器8にて制御される。また、これら
各制御器6、7、8は中央制御器9にて制御される。
Each laser element 2 of the laser light source 1 is configured to be individually drive-controllable by a laser element drive controller 6. Operation of the shutter mechanism 3 is controlled by the switching controller 7,
The laser light emitted from the laser light source 1 is configured to be controlled to pass through or be blocked for each minute region. The substrate transfer device 4 is controlled by the transfer means controller 8. Further, the respective controllers 6, 7, 8 are controlled by the central controller 9.

次に、動作を説明する。前工程において、例えば第2
図に示すように、回路基板5の電極部Cに予めクリーム
半田が塗布され、この回路基板5上の所定位置に各種部
品Pがそれぞれ実装されている。
Next, the operation will be described. In the previous step, for example, the second
As shown in the drawing, cream solder is applied to the electrode portion C of the circuit board 5 in advance, and various components P are mounted at predetermined positions on the circuit board 5, respectively.

こうして部品Pを実装された回路基板5は、クリーム
半田をリフローして部品Pの半田付けを行うために、基
板搬送装置4にてレーザ光源1によるレーザ光照射領域
に搬送され、所定位置に位置決めされる。次に、回路基
板5のクリーム半田が塗布された電極部Cにのみ、又は
第2図に仮想線で示すように、電極部Cの近傍を含む小
さな領域Rにのみレーザ光が照射されるように、電極部
C又は領域Rに対応するレーザ素子2のみがレーザ素子
駆動制御器6にて駆動される。このとき、シャッタ機構
3にてレーザ光の通過を制御することによって照射され
るレーザ光を微小径にして照射領域を正確に限定するこ
とができ、さらに照射間隔を制御することによってパワ
ー分布をコントロールすることができ、所望の温度プロ
ファイルで加熱することもできる。
The circuit board 5 on which the component P is mounted in this way is transported to the laser light irradiation region by the laser light source 1 by the substrate transport device 4 and repositioned at a predetermined position in order to reflow the cream solder and solder the component P. To be done. Next, the laser light is irradiated only to the electrode portion C of the circuit board 5 to which the cream solder is applied, or to the small area R including the vicinity of the electrode portion C as shown by the phantom line in FIG. Further, only the laser element 2 corresponding to the electrode portion C or the region R is driven by the laser element drive controller 6. At this time, by controlling the passage of the laser light by the shutter mechanism 3, the irradiated laser light can be made to have a small diameter and the irradiation area can be accurately limited, and the power distribution can be controlled by controlling the irradiation interval. It can also be heated with a desired temperature profile.

以上の動作の制御フローを第3図に示す。まずパワー
供給がオン(S1)された後、温度プロファイルのパター
ンが設定(S2)される。次に、回路基板5が所定位置に
あるか否かを判断し(S3)、回路基板5がある場合はそ
の回路基板5の種類を読み取り(S4)、その回路基板5
における部品Pの実装データに基づいてレーザ光を照射
する位置と各位置における照射量や照射間隔等の照射方
法を算出する(S5)。次に、算出結果に基づいて駆動す
べきレーザ素子2の位置や駆動時間、シャッタ機構3の
スイッチングパターン等を設定して、所定のレーザ素子
2を駆動するとともにシャッタ機構3を作動させてレー
ザ光を照射する(S6)。所定のレーザ光の照射が終わる
と、その回路基板5の半田付けは完了するので、基板搬
送装置4にて搬送される。このレーザ光照射工程が終了
すると、次に再び回路基板5があるか否かの判断を行い
(S3)、次の回路基板5が搬入されるまで待機し、回路
基板5が所定位置に位置決めされると、以上の動作を行
い、半田付け作業の終了状態(S7)になるまで以上の動
作を繰り返す。
The control flow of the above operation is shown in FIG. First, after the power supply is turned on (S1), the temperature profile pattern is set (S2). Next, it is determined whether or not the circuit board 5 is at a predetermined position (S3), and if the circuit board 5 is present, the type of the circuit board 5 is read (S4).
Based on the mounting data of the component P in, the irradiation method such as the irradiation position of the laser beam and the irradiation amount and irradiation interval at each position is calculated (S5). Next, based on the calculation result, the position and drive time of the laser element 2 to be driven, the switching pattern of the shutter mechanism 3 and the like are set, and the predetermined laser element 2 is driven and the shutter mechanism 3 is operated to operate the laser beam. (S6). When the irradiation of the predetermined laser beam is completed, the soldering of the circuit board 5 is completed, and the circuit board 5 is conveyed by the board conveying device 4. When this laser light irradiation step is completed, it is then determined again whether or not there is a circuit board 5 (S3), and the process waits until the next circuit board 5 is loaded and the circuit board 5 is positioned at a predetermined position. Then, the above operation is performed, and the above operation is repeated until the soldering work end state (S7) is reached.

上記実施例では、レーザ光源として多数のレーザ素子
2を縦横に配置した平面状のレーザ光源1を用いた例を
示したが、第4図に示す第2実施例の如く、レーザ素子
2を一列状に配置した直線状のレーザ光源11を用い、こ
のレーザ光源11をレーザ素子2の配置方向と直交する方
向に所定範囲往復移動させるレーザ光源移動手段12を設
け、レーザ光源11の移動領域をレーザ光の照射領域とし
てもよい。この場合、レーザ光源11の下部に直線状のシ
ャッタ機構13が設けられ、スイッチング制御器17にて開
閉制御するように構成されている。また、レーザ光源11
の各レーザ素子はレーザ素子駆動制御器16にて駆動制御
され、レーザ光源移動手段12はレーザ光源移動制御器15
にて制御されている。
In the above-described embodiment, the planar laser light source 1 in which a large number of laser elements 2 are arranged vertically and horizontally is used as the laser light source, but the laser elements 2 are arranged in a line as in the second embodiment shown in FIG. A linear laser light source 11 arranged in a circular shape is used, and a laser light source moving means 12 for moving the laser light source 11 back and forth within a predetermined range in a direction orthogonal to the arrangement direction of the laser element 2 is provided. It may be a light irradiation area. In this case, a linear shutter mechanism 13 is provided below the laser light source 11, and the switching controller 17 controls opening / closing. Also, the laser light source 11
Each laser element is driven and controlled by a laser element drive controller 16, and the laser light source moving means 12 is controlled by a laser light source movement controller 15.
It is controlled by.

この第2実施例においても、レーザ光源11の移動時間
のために多少能率が低下するが、基本的に第1実施例と
同様の作用効果が発揮される。
Also in the second embodiment, the efficiency is somewhat lowered due to the moving time of the laser light source 11, but basically the same operational effect as the first embodiment is exhibited.

また、以上の実施例ではシャッタ機構3、13をレーザ
光源1、11と一体的に設けた例を示したが、別体にして
配置しても、また省略することもできる。さらに、レー
ザ光源1、11又はシャッタ機構3、13から出たレーザ光
を光ファイバで案内して回路基板5に照射するようにし
ても良い。
In the above embodiments, the shutter mechanisms 3 and 13 are provided integrally with the laser light sources 1 and 11, but they may be provided separately or may be omitted. Further, the laser light emitted from the laser light sources 1 and 11 or the shutter mechanisms 3 and 13 may be guided by an optical fiber to irradiate the circuit board 5.

発明の効果 本発明の半田付け装置によれば、以上の説明から明ら
かなように、平面状のレーザ光源の任意のレーザ素子を
動作させることによって対応する任意の位置にレーザ光
を照射することができるため、回路基板上の半田付け箇
所だけを、かつ全ての半田付け箇所を一度に加熱するこ
とができ、回路基板上に装着された部品による熱容量の
ばらつきの影響を受けずに均一な半田付けを能率的に行
うことができる。また、部品の本体は加熱されないの
で、熱によるダメージを受ける恐れもないという効果が
得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the soldering apparatus of the present invention, as is clear from the above description, it is possible to irradiate a laser beam to a corresponding arbitrary position by operating an arbitrary laser element of a planar laser light source. As a result, it is possible to heat only the soldering points on the circuit board and all the soldering points at once, and to perform uniform soldering without being affected by variations in heat capacity due to the components mounted on the circuit board. Can be done efficiently. Moreover, since the main body of the component is not heated, there is no fear of being damaged by heat.

また、平面状のレーザ光源に代えて直線状のレーザ光
源を移動させても、能率は多少低下するが同様の効果が
得られる。
Further, even if the linear laser light source is moved instead of the planar laser light source, the efficiency is slightly lowered but the same effect is obtained.

さらに、各レーザ素子から出力されたレーザ光の照射
をシャッタ機構にて制御することによってレーザ光のパ
ワー分布をコントロールして温度プロファイルの制御も
可能となる等、大なる効果を発揮する。
Furthermore, by controlling the irradiation of the laser light output from each laser element by the shutter mechanism, the power distribution of the laser light can be controlled and the temperature profile can be controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図〜第3図は本発明の第1実施例を示し、第1図は
概略構成を示す斜視図、第2図はレーザ光照射加熱部位
の説明図、第3図は動作制御のフローチャート、第4図
は本発明の第2実施例の概略構成を示す斜視図である。 1、11……レーザ光源、2……レーザ素子、3、13……
シャッタ機構、4……基板搬送装置、5……回路基板、
6、16……レーザ素子駆動制御器、12……レーザ光源移
動手段。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration, FIG. 2 is an explanatory view of a laser light irradiation and heating portion, and FIG. 3 is a flow chart of operation control. FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention. 1, 11 ... Laser light source, 2 ... Laser element, 3, 13 ...
Shutter mechanism, 4 ... Board transfer device, 5 ... Circuit board,
6, 16 ... Laser element drive controller, 12 ... Laser light source moving means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 昌弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−206561(JP,A) 特開 昭62−263862(JP,A) 実開 昭62−202990(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Masahiro Taniguchi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-60-206561 (JP, A) JP-A-62- 263862 (JP, A) Actually opened 62-202990 (JP, U)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】回路基板の所定位置に実装された部品の半
田付け装置であって、 複製のレーザ素子を縦横に配置してなる平面状のレーザ
光源と、前記レーザ光源によるレーザ光照射領域に回路
基板を搬送して位置決めする基板搬送手段と、前記搬送
手段により位置決めされた回路基板にレーザ光を照射す
る際に、前記複数のレーザ素子のうち、半田付けを行う
部位に位置するレーザ素子のみを駆動するよう、部品が
実装された際の実装データに基づいて各レーザ素子を個
別に駆動制御可能な制御手段を備えたことを特徴とする
半田付け装置。
1. A soldering device for components mounted at a predetermined position on a circuit board, comprising: a planar laser light source in which duplicate laser elements are vertically and horizontally arranged; and a laser light irradiation region by the laser light source. Substrate transporting means for transporting and positioning the circuit board, and only the laser element located at a portion to be soldered among the plurality of laser elements when irradiating the circuit board positioned by the transporting means with laser light A soldering device comprising a control means capable of individually driving and controlling each laser element on the basis of mounting data when a component is mounted so as to drive the device.
【請求項2】複数のレーザ素子を一列に配置した直線状
のレーザ光源と、このレーザ光源をレーザ素子の配置方
向と直交する方向に所定範囲移動させるレーザ光源移動
手段と、前記レーザ光源によるレーザ光照射範囲内の任
意の位置に対してレーザ光を照射するように各レーザ素
子を制御する制御手段と、前記レーザ光源とその移動手
段によるレーザ光照射領域に回路基板を搬送して位置決
めする基板搬送手段とを備えたことを特徴とする半田付
け装置。
2. A linear laser light source having a plurality of laser elements arranged in a line, a laser light source moving means for moving the laser light source within a predetermined range in a direction orthogonal to the laser element arrangement direction, and a laser by the laser light source. Control means for controlling each laser element so as to irradiate laser light to an arbitrary position within the light irradiation range, and a substrate for carrying and positioning the circuit board to the laser light irradiation area by the laser light source and its moving means. A soldering device, comprising: a conveying means.
【請求項3】各レーザ素子から出力されたレーザ光の径
を半田付けを行う部位毎に制御するシャッタ機構を、前
記レーザ素子に一体的に設けたことを特徴とする請求項
1又は2記載の半田付け装置。
3. A shutter mechanism for controlling a diameter of a laser beam output from each laser element for each portion to be soldered is integrally provided on the laser element. Soldering equipment.
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