JP3254459B2 - 微小ハンダ供給方法及び微小ハンダ供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラットパッケ−ジ式
ＬＳＩ等の電子部品のパッドに微小ハンダを供給する微
小ハンダ供給方法及び微小ハンダ供給装置に係り、特に
狭ピッチフラットパッケ−ジ等の微細パット部分に微小
のハンダを供給することができる微小ハンダ供給方法及
び微小ハンダ供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子回路基板に搭載されるフラッ
トパッケ−ジ式ＬＳＩ等の電子部品は、外部との導通を
行う多数のリードを基板上に配置されたパッドにハンダ
付け接続される。このハンダ付けを行う従来技術による
ハンダ付け装置は、電子回路基板上のパッドに予めクリ
ームハンダ等をメタルマスク等のスクーリン印刷技術を
用いて塗布しておき、電子回路部品を搭載した後にリフ
ロー炉を通過させて加熱させることによってハンダを溶
解して接続する方法が一般的である。

【０００３】このメタルマスク等のスクーリン印刷技術
を用いるハンダ付けは、ハンダ供給部，例えばＬＳＩの
リードと接続されるパッドの面積が比較的広く、更に供
給するハンダ量も比較的多い場合にハンダ不良が比較的
少ないものの、近年の電子部品の小型化及び複合化によ
るリードピッチ及びパッド面積の減少により、微小なハ
ンダ付けが困難であり、ハンダ付け後に不良箇所を修正
する必要があった。

【０００４】具体的に述べれば従来のＬＳＩパッケ−ジ
のリードピッチは当初２．５４mmであったものが現在で
は０．５mmと狭ピッチ化され、最近では０．３〜０．２
mmピッチ化が検討されており、これによってスクーリン
印刷技術を用いるハンダ付けは前記の様にパッド間距離
が小さくなると１ケ所当たりのハンダ供給量もそれにつ
れて少なくなり印刷時のマスクの目も細かくなるため、
マスクの詰まり等によるハンダ供給量のバラツキも大き
くなり、ハンダの供給量の不足又は欠落が発生し易く、
不良箇所を修正する必要があった。

【０００５】この不良箇所を修正するためにハンダ不足
又は欠落部分に補充ハンダを供給する従来技術として
は、特開昭６３−２０３２７５号公報に記載された如く
クリームハンダを人手によってディスペンノズルから供
給するものや、特開昭６１−１４７０号公報に示される
如くハンダゴテ内に溶解ハンダを収納する半田溶解槽を
設け、この溶解ハンダをハンダゴテ先端のノズルから供
給する射出型ハンダゴテを用いてハンダ供給するもの
や、特開平２−２００３７６号公報に記載されている様
に自動修正装置がスクリーン印刷及びリフロー加熱した
電子部品のハンダ付け部を検査し、ハンダ不足又は欠落
のリード及びパッドに対してディスペンノズルによりク
リームハンダを供給するものが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術によるハ
ンダ供給方法及び装置は、ハンダ供給部、例えばパッド
の面積が比較的広く、更に供給するハンダ量も比較的多
い場合には有効であるものの、近年の電子部品の小型化
及び複合化によるリードピッチ及びパッド面積の減少に
より、微小なハンダ供給が困難であると言う不具合を招
いていた。例えば従来のＬＳＩパッケ−ジのリードピッ
チは当初２．５４mmであったものが現在では０．５mmと
狭ピッチ化され、最近では０．３〜０．２mmピッチ化が
検討されており、これによって前記従来技術によるノズ
ルからを用いた溶解ハンダを供給する方法は、ノズル径
及びハンダ性質によって微小量のハンダ供給が困難であ
った。具体的には図１に示す如き４辺に多数のリード２
が設けられたＬＳＩ１において、リード２の幅が約０．
１〜０．１５ｍｍ，高さが約０．１〜０．１５ｍｍと想
定すると、リード２に供給が必要なハンダ量は約１×１
０^-5ｃｍ³であり半田不足を補うためには少なくとも１
／１０程度の量をコントロ−ルする必要であるが、例え
ば内径φ３ｍｍのシリンダで供給時押し込むことができ
る限界寸法は約０．１〜０．２μｍなため、物理的に微
小量のハンダを供給することができないものであった。
前記ピッチが０．３ｍｍ，幅が約０．１ｍｍのリード２
にハンダ供給するためにノズル先端内径をφ０．３ｍｍ
以下にすることも考えられるが、一般にクリ−ムハンダ
は通常２０〜５０μｍのハンダボ−ルをフラックス中に
混合させているために絞れるノズル径の限界は０．５〜
０．８ｍｍ以上必要となり、やはり本発明の対象として
いる微細部へのハンダ供給は困難であった。

【０００７】また前述の従来技術による半田不良の自動
修正装置は、ハンダ付検査後にハンダ付修正（ハンダ除
去、ハンダ供給）することを前提に開発された物であ
り、その為、ハンダ付修正後の検査の為には再度検査装
置へ電子回路基板を投入しなければならず、しかも全実
装部品に対し検査を行なう事となり時間的なロスが非常
に大きいと言う不具合があった。さらに前記半田不良の
自動修正装置は、修正用のハンダ供給を自動ではあるも
のの前述のディスペンサにより供給する方式であるた
め、やはり微小なハンダ供給ができないものであった。

【０００８】本発明の目的は、前述の従来技術による不
具合を除去することであり、微小部分に微小ハンダを供
給することができる微小ハンダ供給方法及び微小ハンダ
供給装置を提供することである。また前記微小ハンダ供
給方法を含むハンダ付けシステム及びハンダ付け自動修
正システムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、電子回路基板上の所望の位置に微小ハンダを
供給する微小ハンダ供給方法において、ホッパ内に微小
ハンダ片を格納しておき、該ハンダ微小片を下方から吸
着しながら突き上げることにより該ハンダ微小片を分離
し、この分離された微小ハンダ片を開口部を設けたガイ
ドを通して吸着し、電子回路基板上の所望の位置に供給
することを第１特徴とし、前記微小ハンダ片が、直径
０．２７ｍｍ以下の円形状を成したハンダボール又はペ
レットであることを第２の特徴とする。

【００１０】更に本発明は、電子回路基板上の所望の位
置に微小ハンダを供給する微小ハンダ供給装置におい
て、複数の微小ハンダ片を収納するホッパと、該ホッパ
に収納されたハンダ微小片を下方から吸着しながら突き
上げることにより１片のハンダ微小片を分離する分離機
構と、該分離されたハンダ片を保持するハンダ保持部と
当該ハンダ保持部へ前記分離されたハンダ片を開口部を
通して吸着するためのガイドとを有する供給機構と、を
備えることを第３の特徴とする。

【００１１】

【作用】前記第１の特徴による微小ハンダ供給方法は、
ホッパ内に複数格納した微小ハンダ片を下方から吸着し
ながら付き上げることにより１片毎に分離し、この分離
された微小ハンダ片を吸着して電子回路基板上の所望の
位置に供給することによって、微小なハンダ量を必要箇
所に供給することができ、第２の特徴の微小ハンダ供給
方法は微小ハンダ片を直径０．２７ｍｍ以下の円形状を
成したハンダボール又はペレットとすることによってピ
ッチが０．３ｍｍ，幅が約０．１ｍｍのリードに対する
微細ハンダを供給することができる。

【００１２】更に第３の特徴による微小ハンダ供給装置
は、分離機構がホッパに収納されたハンダ微小片を下方
から吸着しながら付き上げることにより１片毎に分離
し、供給機構がこの分離されたハンダ片を吸着すると共
に該ハンダ片を電子回路基板上の所望の位置に供給する
ことによって、微小なハンダ量を必要箇所に供給するこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例による微小ハンダ供
給方法及び微小ハンダ供給装置を図面を参照して詳細に
説明する。図３は本実施例による微小ハンダ供給方法を
実施するハンダ付け装置の概略構成を示す図、図４は本
実施例の特徴であるハンダボールをホッパより分離する
方法を説明するための図、図５はハンダボールを吸着す
る吸着ヘッド６のガイト部分の詳細を説明するための
図、図６はハンダボールの吸着からパッドへの供給工程
を説明するための図、図７は本実施例による微小ハンダ
供給装置を含むハンダ付け修正自動システムを説明する
ための図である。

【００１４】まず、本実施例の対象となる電子部品は図
１及び図２を用いて前述したピッチが０．３ｍｍのリー
ド２を持つＬＳＩ１をパッド３上に搭載し且つ、スクー
リン印刷及びリフロー加熱他の技術を用いてハンダ付け
を行った電子回路基板（以下、プリント基板と呼ぶ）で
あり、検査装置によってハンダ付け不良箇所が発見及び
特定されているものとする。尚、本発明は、この検査後
の不良箇所に対するハンダ供給に限られるものではな
く、一般のハンダ付け装置にも適用することができる。

【００１５】さて、本実施例による微小ハンダ供給装置
は、図３に示す如く、前記ＬＳＩ１を複数搭載するプリ
ント基板８を保持してＸ−Ｙ軸方向（図面左右及び垂直
方向）に自在に移動するＹ−Ｙテーブル１１と、後述す
るハンダにフラックスをディスベサにより供給するため
のフラックス供給ヘッド４と、後述するハンダボールを
複数収納し且つ１片毎に分離するハンダ分離部５と、該
ハンダ分離部５から分離されたハンダボールを吸引して
保持するハンダ保持ヘッド６と、プリント基板８上に供
給されたハンダボールを加熱して溶解させる加熱ヘッド
７と、これらフラックス供給ヘッド４，ハンダ保持ヘッ
ド６及び加熱ヘッド７を独立してＺ軸方向に上下させる
Ｚ軸ロボット９と、同様に各ヘッド４，６及び７をＸ軸
方向に移動させるＸ軸ロボットと、これら各機構を指示
する筺体１２とを備える。

【００１６】前記ハンダ分離部５は、図４（ａ）〜
（ｃ）に示す如く、逆円錐状の凹部に複数のハンダボー
ル１３を収納するホッパ１５と、前記ホッパ１５の頂点
位置から端部に接したハンダボール１３のみを吸引して
上昇させる突き上げピン１４とを備え、該ピン１４が再
下位置である頂点位置から吸引を開始して１片のハンダ
ボールを吸引した状態で上昇することによって、複数の
ハンダボール１３の内から１片のハンダボール１３を分
離する様に構成されている。また前記ハンダ保持ヘッド
６の詳細構造は、図５に示す如く、ハンダボール１３を
吸引すると共に内部に突出しピン１９を持つハンダ保持
管１８と、先端にハンダボール１３の１直径以上乃至２
直径以内の開口部を持つガイド１７とを備え、前記ハン
ダ保持管１８が上方へ空気を吸収し、且つガイド１７の
開口部が２片以上の侵入を阻止することにより、１片の
みのハンダボール１３を保持すると共に、この保持した
ハンダボール１３を突出しピン１９が下方向に突出して
ハンダ保持管１８の保持を解除することができる様に構
成されている。前記ハンダボール１３は本実施例におい
ては、例えば直径０．２７ｍｍ以下の円形状を成したも
のが好適である。尚、ハンダボールはペレットとも呼ば
れ、前記加熱ヘッド７は、ヒータまたは高周波用のコイ
ル等の加熱手段が好ましく、且つ先端の材質をタングス
テン又はセラミック等のハンダの濡れない材料／ハンダ
濡れ性の悪いメッキ等の皮膜を施して形成することが望
ましい。

【００１７】次にこの様に構成された微小ハンダ供給装
置の動作を説明するものであるが、この説明はプリント
基板８に搭載したＬＳＩ１のハンダ不足又は欠落箇所が
特定されており、以下の動作は該不良箇所に対して行わ
れるものとする。まず本実施例による微小ハンダ供給装
置は、プリント基板８上のハンダ付けを行う不良箇所の
パット３にフラックスの供給を行う。このフラックスの
供給は、前記プリント基板８を搭載するＸ−Ｙテーブル
１１が任意のパッド３がフラックス供給ヘッド４の下位
置にくる様に動作して水平方向の位置決め及び必要なら
Ｘ軸ロボット１０によるＸ軸方向移動を行った後に、Ｚ
軸ロボット９がフラックス供給ヘッド４をパツド位置ま
で垂直に下降させることによって行われる。

【００１８】次に本微小ハンダ供給装置は、図６（ａ）
〜（ｂ）の如くハンダ分離部５のピン１４が先端に接す
る１片のハンダボール１３を吸引して保持しながら上昇
することによってホッパ１５内から１片のハンダボール
１３を分離し、Ｘ軸ロボット１０によりハンダ保持ヘッ
ド６をハンダ分離部５の上位置に移動させる。前記分離
したハンダボール１３は、図４（ｂ）の如くＺ軸ロボッ
ト９により下降したハンダ保持ヘッド６が吸引によって
保持する。この保持は、前記図５を参照して説明した如
く、ハンダ保持ヘッド６のガイド１７の開口部を介した
ハンダ保持管１８による吸引によって１片のハンダボー
ル１３を保持するものである。尚、前記ハンダ保持ヘッ
ド６がハンダボール１３を保持する際には突き上げビン
１４による吸引が停止されていることは言うまでもな
い。

【００１９】さて、次にハンダ保持ヘッド６は、Ｚ軸ロ
ボット９による上下移動及びＸ軸ロボット１０及びプリ
ント基板８搭載するＸ−Ｙテーブル１１の平面的相対動
作により、図６（ｃ）の如くハンダボール１３を置く任
意のパット３上に移動し、図６（ｄ）の如く該ハンダボ
ール１３の吸引を止めると共にハンダ保持管１８から突
出しピン１９を突出することによってハンダボール１３
を不良箇所のパッド３上に一定方向に落下させる。この
落下されたハンダボール１３は、前述のフラックスの粘
着力によりハンダボ−ル落下時の跳び跳ねによる飛散が
防止される。

【００２０】この不良箇所に対するハンダボール１３の
一連の搭載が終了すると本微小ハンダ供給装置は、加熱
ヘッド７をＺ軸ロボット９による上下移動及びＸ軸ロボ
ット１０及びプリント基板８を移動させるＸ−Ｙテーブ
ル１１の平面的相対動作によってハンダボール３の位置
に移動し、加熱ヘッド７が発熱することによりハンダボ
ール１３を溶解させ、パッド３上から濡れやすいプリン
ト基板８のリード３に流れてハンダ付けの修復が行われ
る。

【００２１】以上述べた如く本実施例による微小ハンダ
供給方法を実施する微小ハンダ供給装置は、ハンダ供給
部５の逆円錐状のホッパ１５内に微小ハンダ片、例えば
直径０．２７ｍｍ以下の円形状を成したハンダボール１
３（又はペレット）を格納しておき、該ハンダボール１
３をピン１４が下方から突き上げることにより１片毎に
分離し、この分離されたハンダボール１３をハンダ保持
ヘッド６が吸着してプリント基板８上の所望のパッド位
置にハンダボール１３を供給することによって、微小な
ハンダ片を任意の位置に供給することができる。

【００２２】尚、前記実施例においては微小ハンダ供給
装置が全自動にてハンダ付け修理を行う例を説明した
が、本発明はこれに限られるものではなく、例えば修理
箇所の特定を顕微鏡観察等によって操作者が行い、この
後に本装置が、前記特定箇所に対してフラックス塗布／
ハンダボール吸着／パッドへの搭載／加熱と他の修理を
行う様にしても良い。また、前記実施例においては本発
明によるハンダ供給方法及び装置をハンダ付け不良のプ
リント基板に適用する例を説明したが、本発明はこれに
限られるものではなく全てのハンダ付け供給を本発明に
よるハンダ供給方法及び装置によって行い、この後にハ
ンダを溶解してハンダ付けを行うこともできる。

【００２３】図７は本発明による微小ハンダ供給方法を
実施する微小ハンダ供給装置を含むハンダ付け自動修正
システムを示す図である。本システムは、スクリーン技
術等によるハンダ付けを行ったプリント基板の検査を行
うハンダ付検査装置２０と、不良箇所のあったプリント
基板のハンダ修理を行うハンダ付修正装置２３と、これ
ら装置間でプリント基板を搬送する基板搬送装置２８と
に大別され、該ハンダ付検査装置２０は検査対象である
プリント基板（図示せず）の外部との搬入及び排出を行
う基板搬入機構及び基板排出機構と、該基板搬入機構に
よって搬入したプリント基板の各ハンダ付け部の検査を
行う検査機構と、該検査機構を検査位置に位置決めする
位置決め機構とを含み、前記ハンダ付修正装置２３は、
基板搬送機構２８により搬送される修理対象のプリント
基板を内部に搬入する基板搬入機構と、搬入されたプリ
ント基板の過剰ハンダを除去するハンダ除去機構と、ハ
ンダ不足又は欠損部分にハンダを供給するハンダ供給機
構と、これらハンダ除去及び供給機構を不良箇所に位置
付ける位置決め機構とを含み、これら各装置が制御部２
１及び２４乃至通信回路２２及び２５，通信ケーブル２
６及び２７を介して接続されている。前記ハンダ供給機
構は、前述の実施例におけるハンダ分離部及びハンダ保
持ロボット他に相当し、位置決め機構はＸ軸及びＺ軸ロ
ボット乃至Ｘ−Ｙテーブルに相当する。

【００２４】この様に構成されたハンダ付け自動修正シ
ステムは、ハンダ付け検査装置２０の制御部２１が基板
搬入機構により搬入したプリント基板の所定のハンダ箇
所を検査機構が光学的又は電気的に検査し、不良箇所を
発見した場合、ハンダ修正を行うための修正データを通
信回線２２及びケーブル２７を介してハンダ付修正装置
２３側に送信すると共に基板搬送装置２８を介して不良
プリント基板をハンダ付修正装置２３の基板搬入機構に
受け渡す動作を行う。

【００２５】この不良プリント基板を搬入したハンダ付
修正装置２３の制御部は、前記修正データを元に、必要
なら過剰ハンダのハンダ除去機構による除去及び前記実
施例同様にハンダ供給機構によるハンダボールの供給乃
至加熱を行ってハンダ修理を行う様に動作する。

【００２６】この様に本実施例によるハンダ付け自動修
正システムは、ハンダ付け検査装置２０が検査したハン
ダ修正データを元にハンダ付け修正装置２３が前記ハン
ダボールを供給するハンダ供給及びハンダ付けを行うこ
とによって、微小ハンダ不良を修理することができる。
またハンダ付け検査装置２０が複数のハンダ不良データ
及び修理データを蓄積して解析することによって、図示
しないハンダ付け装置及びハンダ付け修正装置２３のハ
ンダ条件等を適切に設定することもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明による微小ハンダ供給方法は、ホ
ッパ内に複数格納した微小ハンダ片を下方から吸着しな
がら付き上げることにより１片毎に分離し、この分離さ
れた微小ハンダ片を吸着して電子回路基板上の所望の位
置に供給することによって、微小なハンダ量を必要箇所
に供給することができ、更に微小ハンダ片を直径０．２
７ｍｍ以下の円形状を成したハンダボール又はペレット
とすることによってピッチが０．３ｍｍ，幅が約０．１
ｍｍのリードに対する微細ハンダを供給することができ
る。

【００２８】更に本発明による微小ハンダ供給装置は、
分離機構がホッパに収納されたハンダ微小片を下方から
吸着しながら付き上げることにより１片毎に分離し、供
給機構がこの分離されたハンダ片を吸着すると共に該ハ
ンダ片を電子回路基板上の所望の位置に供給することに
よって、微小なハンダ量を必要箇所に供給することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となる狭ピッチのフラットパッケ
−ジ型ＬＳＩの外観図。

【図２】図１のＬＳＩのハンダ付け部分を説明するため
の拡大図。

【図３】本発明による微小ハンダ供給方法を実施するハ
ンダ付け装置を示す図。

【図４】本実施例によるハンダボールをホッパより分離
する方法を工程を示す図。

【図５】ハンダボールを吸着するハンダ保持ヘッドの詳
細を示す図。

【図６】ハンダボールの吸着からパッドへの供給工程を
説明するための図。

【図７】本発明による微小ハンダ供給装置を含むハンダ
付け修正自動システムを説明するための図。

【符号の説明】

１…ＬＳＩ，２…リード，３…パッド，４…フラックス
供給ヘッド，５…ハンダ分離部，６…ハンダ保持ヘッ
ド，７…加熱ヘッド，８…プリント基板，９…Ｚ軸ロボ
ット，１０…Ｘ軸ロボット，１１…Ｘ−Ｙテ−ブル，１
２…筐体，１３…ハンダボ−ル，１４…突き上げピン，
１５…ホッパ，１７…ガイド，１８…ハンダ保持管，１
９…突出しピン，２０…ハンダ付検査装置，２１…制御
部，２２…通信部，２３…ハンダ付修正装置，２４…制
御部，２５……通信部，２６…通信ケ−ブル，２７…通
信ケ−ブル，２８…基板搬送装置，２９…ハンダ供給機
構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 昇 愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地 株式 会社 日立製作所 オフィスシステム事 業部内 (72)発明者 中野 博之 愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地 株式 会社 日立製作所 オフィスシステム事 業部内 (56)参考文献 特開 昭63−88837（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−113700（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−6825（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/34 B23K 3/06 B65G 47/91 H01L 21/60

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子回路基板上の所望の位置に微小ハン
   ダを供給する微小ハンダ供給方法であって、ホッパ内に
   微小ハンダ片を格納しておき、該ハンダ微小片を下方か
   ら吸着しながら突き上げることにより該ハンダ微小片を
   分離し、この分離された微小ハンダ片を開口部を設けた
   ガイドを通して吸着し、電子回路基板上の所望の位置に
   供給することを特徴とする微小ハンダ供給方法。
2. 【請求項２】 前記微小ハンダ片が、直径０．２７ｍｍ
   以下の円形状を成したハンダボール又はペレットである
   ことを特徴とする請求項１記載の微小ハンダ供給方法。
3. 【請求項３】 電子回路基板上の所望の位置に微小ハン
   ダを供給する微小ハンダ供給装置であって、複数の微小
   ハンダ片を収納するホッパと、該ホッパに収納されたハ
   ンダ微小片を下方から吸着しながら突き上げることによ
   り１片のハンダ微小片を分離する分離機構と、該分離さ
   れたハンダ片を保持するハンダ保持部と当該ハンダ保持
   部へ前記分離されたハンダ片を開口部を通して吸着する
   ためのガイドとを有する供給機構と、を備えることを特
   徴とする微小ハンダ供給装置。