JP3171071B2 - 光ビーム半田付け方法 - Google Patents

光ビーム半田付け方法

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    • H05K3/3494Heating methods for reflowing of solder

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームを照射し
て半田付けを行う光ビーム半田付け方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図2は光ビームを用いた半田付け装置の
概要を示している。この半田付け装置は、電源装置1と
ランプハウス2とビームヘッド3とから構成されてい
る。図2において、4はキセノンランプなどのランプ、
5はランプ4からの光を焦点6に集光させる反射鏡、7
は耐熱性の特殊石英バントル光ファイバであり、この光
ファイバ7の一端に設けられた受光端8は上記焦点6部
分に配置されている。9は光ファイバ7の他端に設けら
れた集光レンズであり、光ファイバ7を介して送られた
光ビーム10はワーク(被半田付け部材)11に集光さ
れる。ワーク11の光ビーム10が照射される部分に糸
半田が供給され、この糸半田が光ビーム10の照射によ
り溶融しワーク11が半田付けされるものである。12
は受光端8へ入射する光を遮光するためのシャッターで
あり、このシャッター12はモータ13の駆動力により
回転駆動される。14は受光端8に入射した光の一部を
フォトダイオード15の受光部に導くセンシングファイ
バであり、フォトダイオード15によって光ビーム10
の強さが検出される。フォトダイオード15の出力はラ
ンプハウスコントローラ16に送られ、フォトダイオー
ド15の出力に応じてランプ4に印加する電圧が調整さ
れ、ランプ4の発光の強さが制御されるため、光ビーム
10の強さが常に一定に保持される。17,18,19
はそれぞれランプ4のX軸、Y軸、Z軸方向の位置を調
整するためのモータ、20はモータ冷却用のファンであ
る。
【0003】図3、図4は、光ビームを用いた半田付け
装置を示している。図3、図4において、1は電源装
置、2はランプハウス、3はビームヘッド、7は光ファ
イバ、9は集光レンズ、10は光ビームである。また、
21は糸半田22が巻かれたリール、23は半田送り装
置であり、リール21に巻かれた糸半田22はこの半田
送り装置23によって供給される。24は糸半田22を
案内するガイドパイプ、25はガイドパイプ24の先端
部を保持した移動部材であり、この移動部材25はガイ
ドレール26に案内されて円弧状に移動することができ
る。ガイドレール26に沿って移動部材25を移動させ
ると、ガイドパイプ24の先端部が移動し糸半田22の
供給位置が変更されるものである。
【0004】図3において、光ビーム10の集光部分に
ワークを配置するとともに、糸半田22を供給すると、
糸半田22が光ビーム10によって溶融されワークが半
田付けされるものである。
【0005】図5は従来の装置により光ビームをワーク
に照射した場合の光ビームの照射時間とワークの昇温温
度との関係を示したものであり、ワークのヒートキャパ
シテイーによって昇温特性が異なり、ヒートキャパシテ
イーの大きなワーク(a)とヒートキャパシテイーの小
さなワーク(b)とでは、照射時間が長くなるとワーク
の温度差(ΔT)が大きくなる。このため、光ビームの
照射時間と糸半田の供給タイミング、ワークのヒートキ
ャパシテイーの差などにより、半田付けに微妙な影響を
与え、半田付けが安定しないものであった。
【0006】図6(a)、(b)、(c)は、上記従来
装置による半田付けの過程を示している。図6(a)に
示すように、ワーク27とワーク28の半田付け部分に
光ビーム10を照射するとともに、半田送り装置23に
よって糸半田22を半田付け部分に供給する。図6
(b)に示すように、照射された光ビーム10中に糸半
田22の先端22Aをワーク27,28の半田付け部分
に向かって挿入すると、糸半田22の先端22Aがワー
ク27,28に達する前に溶融し、溶融半田がその表面
張力によって丸くなり、ワーク27,28に溶融半田が
十分流れなくなり半田付けの不安定の要因になってい
た。また、図6(c)に示すように、糸半田22の先端
が光ビーム10に挿入する際に半田の溶融位置にバラツ
キが生じるため、糸半田22のワーク上での滑り方にバ
ラツキが発生し、半田付け不安定の要因となるものであ
った。
【0007】また、従来装置では、ワークのヒートキャ
パシテイーに差があると、ヒートキャパシテイーの大き
いワークが暖まる前にヒートキャパシテイーの小さなワ
ークが酸化していしまい半田付けができなくなる(濡れ
なくなる)ものであった。また、糸半田が振動すると糸
半田の先端の光ビームへの突入位置、突入量が変わり、
半田付け位置にバラツキが発生するものであった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光ビームによる半田付け方法は、照射されている光
ビームの中に糸半田をワークに向けて突入させているた
め、半田付けが安定しない問題があった。
【0009】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
のであり、安定した半田付けができる光ビーム半田付け
方法を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願の第1の発明は、糸半田の先端を被半田付け部
材に当接させることにより、被半田付け部材同志を密着
させた後に、上記糸半田の先端に光ビームを照射して上
記糸半田を溶融させて半田付けを行うことを特徴とする
ものである。
【0011】本願の第2の発明は、糸半田の先端をヒー
トキャパシティーの異なる被半田付け部材の一方又は双
に当接させた後に、上記糸半田の影が上記ヒートキャ
パシティーの小さな被半田付け部材にできる方向から、
光ビームを上記糸半田の先端に照射して上記糸半田を溶
融させて半田付けを行うことを特徴とするものである。
【0012】本願の第3の発明は、請求項1又は請求項
2記載の光ビーム半田付け方法において、糸半田にバネ
力を作用させることにより被半田付け部材同志を密着さ
せることを特徴とするものである。
【0013】
【0014】これにより、被半田付け部材に安定した半
田付けができる光ビーム半田付け方法を提供することが
できる。
【0015】
【発明の実施の形態】本願の第1の発明は、糸半田の先
端を被半田付け部材に当接させることにより、被半田付
け部材同志を密着させた後に、光ビームを照射するた
め、糸半田の溶融起点が一定となり安定した半田付けが
可能となる。
【0016】また、本願の第2の発明は、ヒートキャパ
シティーの小さな被半田付け部材の昇温し過ぎが防止で
き、また、ヒートキャパシティーの異なる被半田付け部
材同志の半田付けが安定になるものである。
【0017】また、本願の第3の発明は、糸半田に印加
されたバネ力により被半田付け部材間が密着した状態で
半田付けができる。
【0018】
【0019】以下、本発明の実施の形態について図1
(a)〜(e)とともに説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態における
光ビーム半田付け方法を示す要部拡大図である。図1
(a)において、30は糸半田22が挿入される孔を有
する部材、31は部材30をワーク27,28方向に付
勢するバネであり、このバネ31の力によって糸半田2
2は矢印A方向に付勢され糸半田22の先端はワーク2
7,28の半田付け部分に押圧される。この糸半田のワ
ーク27,28への押圧力によりワーク27と28との
半田付け部分は密着される。32は糸半田22内に封入
されたフラックスである。
【0020】この状態で図1(b)に示すように半田付
け部分に光ビーム10を照射し糸半田22を溶融させ
る。この場合、光ビーム10の照射方向は、ヒートキャ
パシテイーの小さなワーク28に糸半田22の影ができ
る方向である。このような方向から光ビーム22を照射
すると、ヒートキャパシテイーの大きなワーク27との
ヒートバランスがとれ半田付け性が安定するものであ
る。このように、糸半田22はワーク27,28と密着
した状態で溶融され、この溶融半田が図1(c)に示す
ようにワーク27,28の側に流れ出すのに追従してバ
ネ31の力によって糸半田22が矢印A方向に供給され
るため、ワーク27,28への半田濡れ性が安定する。
糸半田22が予め設定された量だけ供給されると、図1
(d)に示すように、糸半田22は矢印Bの方向に戻さ
れ、図1(e)に示す状態で半田付けが完了する。
【0021】このように上記実施の形態では、糸半田2
2にバネ31の力を作用させ、この糸半田22をワーク
27,28に接触させているため、常にワーク同志を密
着させた状態で光ビームを照射して半田付けを行うこと
ができ、安定した半田付けを行うことができる。またワ
ーク同志を密着させた状態で半田付けを行うため、ヒー
トキャパシテイーの異なるワークでも一方のワークだけ
が昇温し過ぎることが無くなり、熱伝導を均一化しなが
ら半田付けができ安定した半田付けを行うことができ
る。また、光ビーム10の照射方向をヒートキャパシテ
イーの小さなワークに糸半田の影ができる方向にしてい
るため、ヒートキャパシテイーの小さなワークが昇温し
にくくなり、ヒートキャパシテイーに差のあるワーク同
志の半田付けでもヒートバランスをとりながら安定した
半田付けが可能となる。さらに、上記実施例では、糸半
田22を予めワークに接触するように供給しておいてか
ら、光ビームを供給するため、糸半田22の溶融起点を
常に一定にすることができ、従来例のように光ビームの
中に糸半田を突入させる場合に生じる溶融起点のバラツ
キは発生せず安定した半田付けが可能となるものであ
る。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本願の第1の発明によれ
ば、糸半田の先端を被半田付け部材に当接させることに
より、被半田付け部材同志を密着させた後に、上記糸半
田の先端に光ビームを照射するため、糸半田の溶融起点
が一定となり安定した半田付けが可能となるものであ
る。また、従来例のように糸半田の光ビームへの突入位
置、突入量の変化に起因する半田付け位置のバラツキが
生じない利点を有するものである。
【0023】また、本願の第2の発明によれば、ヒート
キャパシテイーの異なる被半田付け部材間の半田付けが
安定に行える利点を有するものである。
【0024】また、本願の第3の発明によれば、糸半田
に作用したバネ力によって被半田付け部材間が密着する
ため、被半田付け部材間の半田付けを確実に、かつ安定
して行うことができるものである。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例における光ビーム半田付
け方法を示す要部拡大図
【図2】光ビーム半田付け装置の概要を示す構成図
【図3】従来の光ビーム半田付け装置の正面図
【図4】同従来例の側面図
【図5】光ビーム半田付け装置による被半田付け部材の
昇温温度特性を示す特性図
【図6】従来の光ビーム半田付け方法を示す要部拡大図
【符号の説明】
10 光ビーム 22 糸半田 27,28 ワーク(被半田付け部材) 31 バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平7−36474(JP,U) 実開 平2−108570(JP,U) 実開 昭56−152167(JP,U) 実開 昭54−96727(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 1/005 B23K 3/06 H05K 3/34 507

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 糸半田の先端を被半田付け部材に当接さ
    せることにより、被半田付け部材同志を密着させた後
    に、上記糸半田の先端に光ビームを照射して上記糸半田
    を溶融させて半田付けを行うことを特徴とする光ビーム
    半田付け方法。
  2. 【請求項2】 糸半田の先端をヒートキャパシティー
    異なる被半田付け部材の一方又は双方に当接させた後
    に、上記糸半田の影が上記ヒートキャパシティーの小さ
    な被半田付け部材にできる方向から、光ビームを上記糸
    半田の先端に照射して上記糸半田を溶融させて半田付け
    を行うことを特徴とする光ビーム半田付け方法。
  3. 【請求項3】 糸半田にバネ力を作用させることにより
    被半田付け部材同志を密着させることを特徴とする請求
    項1又は請求項2記載の光ビーム半田付け方法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の光ビーム半田付け方法を用いて半田固定された部材を
    製造する方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の光ビーム半田付け方法を実施できることを特徴とする
    半田付け装置。
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