JP3414264B2 - 電子回路基板の製造方法及び製造装置 - Google Patents
電子回路基板の製造方法及び製造装置Info
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- JP3414264B2 JP3414264B2 JP15559598A JP15559598A JP3414264B2 JP 3414264 B2 JP3414264 B2 JP 3414264B2 JP 15559598 A JP15559598 A JP 15559598A JP 15559598 A JP15559598 A JP 15559598A JP 3414264 B2 JP3414264 B2 JP 3414264B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、毒性の少ないＰｂ
フリーはんだ合金を用いた電子回路基板の製造方法とそ
の製造装置に関するものである。このはんだ合金は、有
機基板等の回路基板へのＬＳＩ等の電子部品の接続に適
用でき、従来の２２０〜２３０℃でのはんだ付けに用い
られているＰｂ−Ｓｎ共晶はんだの代替品である。
フリーはんだ合金を用いた電子回路基板の製造方法とそ
の製造装置に関するものである。このはんだ合金は、有
機基板等の回路基板へのＬＳＩ等の電子部品の接続に適
用でき、従来の２２０〜２３０℃でのはんだ付けに用い
られているＰｂ−Ｓｎ共晶はんだの代替品である。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ中に含まれている
Ｐｂは、人体に有毒な重金属であり、このＰｂを含む製
品を廃棄することによる地球環境の汚染、生物への悪影
響が問題となりつつある。この地球環境の汚染は、野ざ
らしに放置されたＰｂを含む電気製品から、雨等によっ
てＰｂが溶出することによって起こることが考えられ
る。Ｐｂの溶出は、最近の酸性雨によって加速される傾
向にある。従って、環境汚染を低減するために、大量に
使用されている上記のＳｎ−Ｐｂ共晶系はんだの代替材
料としてＰｂを含まない低毒性のはんだ合金が必要であ
る。これは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−
Ｂｉ−Ｃｕ系はんだ合金、などのＢｉ等を含むＰｂフリ
ーはんだ合金によって達成できる。
Ｐｂは、人体に有毒な重金属であり、このＰｂを含む製
品を廃棄することによる地球環境の汚染、生物への悪影
響が問題となりつつある。この地球環境の汚染は、野ざ
らしに放置されたＰｂを含む電気製品から、雨等によっ
てＰｂが溶出することによって起こることが考えられ
る。Ｐｂの溶出は、最近の酸性雨によって加速される傾
向にある。従って、環境汚染を低減するために、大量に
使用されている上記のＳｎ−Ｐｂ共晶系はんだの代替材
料としてＰｂを含まない低毒性のはんだ合金が必要であ
る。これは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−
Ｂｉ−Ｃｕ系はんだ合金、などのＢｉ等を含むＰｂフリ
ーはんだ合金によって達成できる。
【０００３】しかしながらこのＢｉ等を含むＰｂフリー
はんだは、継ぎ手部がはがれを生じ信頼性に欠けるとい
う問題があった。また、リペア時に周辺の接続部（リペ
ア不要）が加熱されて強度劣化・はがれを生じるいう問
題があった。
はんだは、継ぎ手部がはがれを生じ信頼性に欠けるとい
う問題があった。また、リペア時に周辺の接続部（リペ
ア不要）が加熱されて強度劣化・はがれを生じるいう問
題があった。
【０００４】すなわち、ＰｂフリーのＢｉ系はんだを用
いた場合、プリント回路基板のはんだ付け後、基板のＣ
ｕランド部とはんだとが剥離するリフトオフと呼ばれて
いる現象が知られている。リフトオフはＳｎ−Ｂｉ系は
んだのＢｉの偏析により生じることが示されている（回
路実装学術講演大会講演論文集、ｐ６７、平成１０．
３．２４）。しかし、そのメカニズムは複雑で明確にさ
れた訳ではない。また、水、水蒸気噴霧で急冷してリフ
トオフ発生を防止できることが、平成１０年４月２７日
付け日刊工業新聞に示されている。
いた場合、プリント回路基板のはんだ付け後、基板のＣ
ｕランド部とはんだとが剥離するリフトオフと呼ばれて
いる現象が知られている。リフトオフはＳｎ−Ｂｉ系は
んだのＢｉの偏析により生じることが示されている（回
路実装学術講演大会講演論文集、ｐ６７、平成１０．
３．２４）。しかし、そのメカニズムは複雑で明確にさ
れた訳ではない。また、水、水蒸気噴霧で急冷してリフ
トオフ発生を防止できることが、平成１０年４月２７日
付け日刊工業新聞に示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、低
融点ＰｂフリーはんだＳｎ−Ａｇ−Ｂｉの接続部の強度
劣化とはがれを防止し、また、リペア時に周辺の接続部
（リペア不要）に強度劣化・はがれを生じることを防ぐ
ことを課題とする。すなわち、ＰｂフリーのＢｉ系はん
だを通常のフロープロセスではんだ付けすると、はんだ
とランド間でリフトオフが発生する。このリフトオフを
防止できると、従来のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだ並みの温度
ではんだ付けが可能である。単純に急冷すると、はん
だ、部品へのダメージ、冷却液による悪影響（接点、腐
食等）の問題がある。本発明は、このリフトオフを発生
させないで、フィレット部のはんだにクラックを発生さ
せず、部品等への熱衝撃を緩和し、コネクタ部の汚れ、
腐食等から解放できる電子回路基板の製造方法及び製造
装置を提供することを目的とする。
融点ＰｂフリーはんだＳｎ−Ａｇ−Ｂｉの接続部の強度
劣化とはがれを防止し、また、リペア時に周辺の接続部
（リペア不要）に強度劣化・はがれを生じることを防ぐ
ことを課題とする。すなわち、ＰｂフリーのＢｉ系はん
だを通常のフロープロセスではんだ付けすると、はんだ
とランド間でリフトオフが発生する。このリフトオフを
防止できると、従来のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだ並みの温度
ではんだ付けが可能である。単純に急冷すると、はん
だ、部品へのダメージ、冷却液による悪影響（接点、腐
食等）の問題がある。本発明は、このリフトオフを発生
させないで、フィレット部のはんだにクラックを発生さ
せず、部品等への熱衝撃を緩和し、コネクタ部の汚れ、
腐食等から解放できる電子回路基板の製造方法及び製造
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記継ぎ手の強度劣化と
はがれは、以下のように界面にＢｉが偏析するため、Ｃ
ｕとＳｎの接合が困難になることが原因である。 （１）はんだ付け後の冷却過程においては、基板の熱容
量がリードに比較して大きいため、基板はリードよりも
緩やかに冷える。 （２）Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ合金の相図から液相線温度と固
相線温度が数１０度と大きくひらいている。 （３）基板のランド部の温度が高いため最終凝固が界面
で起こり、Ｂｉが界面に偏析する。 （４）観察及び分析の結果、強度劣化を生じた継ぎ手で
は界面にＢｉの粗大化した結晶が層状に偏析しているこ
とわかった。これは接合性のよいＣｕとＳｎの接合がた
たれ、接合性の悪いＢｉとＣｕが接触することを意味す
る。 以上により継ぎ手の強度劣化とはがれが生じる。
はがれは、以下のように界面にＢｉが偏析するため、Ｃ
ｕとＳｎの接合が困難になることが原因である。 （１）はんだ付け後の冷却過程においては、基板の熱容
量がリードに比較して大きいため、基板はリードよりも
緩やかに冷える。 （２）Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ合金の相図から液相線温度と固
相線温度が数１０度と大きくひらいている。 （３）基板のランド部の温度が高いため最終凝固が界面
で起こり、Ｂｉが界面に偏析する。 （４）観察及び分析の結果、強度劣化を生じた継ぎ手で
は界面にＢｉの粗大化した結晶が層状に偏析しているこ
とわかった。これは接合性のよいＣｕとＳｎの接合がた
たれ、接合性の悪いＢｉとＣｕが接触することを意味す
る。 以上により継ぎ手の強度劣化とはがれが生じる。
【０００７】従って、これを防ぐには、冷却過程におい
て従来よりも短時間で冷却することにより、界面と継ぎ
手の他の部分の温度差を小さくして、Ｂｉが偏析するこ
とを防ぐ。
て従来よりも短時間で冷却することにより、界面と継ぎ
手の他の部分の温度差を小さくして、Ｂｉが偏析するこ
とを防ぐ。
【０００８】またリペア時に周辺の接続部（リペア不
要）が強度劣化・はがれを生じるのは、リペアすべき継
ぎ手を加熱すると、周辺の継ぎ手も加熱されて部分的に
溶融しその冷却過程において上記の問題を生じるためで
ある。
要）が強度劣化・はがれを生じるのは、リペアすべき継
ぎ手を加熱すると、周辺の継ぎ手も加熱されて部分的に
溶融しその冷却過程において上記の問題を生じるためで
ある。
【０００９】リフトオフを防止するために冷却速度を１
０℃／ｓにすると、Ｂｉ量の多少にかかわらず最終温度
が室温でも、１００℃でも、リフトオフは起こらないこ
とが分かった。即ち、凝固が完了する固相温度まで急冷
すれば良いことは一般的には分かる。しかし、プロセス
の時間短縮を考慮し、室温まで早急に冷却させようとす
ると、短時間の急激な温度変化のため大きな熱応力が作
用するので、はんだが脆い場合（例えばＢｉ１５％含
有）には、フィレット部のはんだにクラックが発生する
ことが分かった。急冷してリフトオフを起こす主要因
は、短時間の温度変化である。そこで、熱応力の発生を
少なくするため、固相線温度以下は徐冷することで応力
を緩和することとした。従って、望ましいプロセスとし
ては、冷却時に液相線近傍から固相線温度まで急激に冷
却して短時間で凝固させ、その後は徐冷することによ
り、応力を解放させながら冷却することが望ましい。
０℃／ｓにすると、Ｂｉ量の多少にかかわらず最終温度
が室温でも、１００℃でも、リフトオフは起こらないこ
とが分かった。即ち、凝固が完了する固相温度まで急冷
すれば良いことは一般的には分かる。しかし、プロセス
の時間短縮を考慮し、室温まで早急に冷却させようとす
ると、短時間の急激な温度変化のため大きな熱応力が作
用するので、はんだが脆い場合（例えばＢｉ１５％含
有）には、フィレット部のはんだにクラックが発生する
ことが分かった。急冷してリフトオフを起こす主要因
は、短時間の温度変化である。そこで、熱応力の発生を
少なくするため、固相線温度以下は徐冷することで応力
を緩和することとした。従って、望ましいプロセスとし
ては、冷却時に液相線近傍から固相線温度まで急激に冷
却して短時間で凝固させ、その後は徐冷することによ
り、応力を解放させながら冷却することが望ましい。
【００１０】このため、短パルスのビーム（レーザ、赤
外線、マイクロ波など）により継ぎ手部を局所加熱（急
熱・急冷）させ、Ｂｉの偏析を防ぐ。すなわち、パルス
ビームによる加熱は、短い時間（数ｍｓ）の間に急速に
高温に加熱し、かつ局所的に加熱できる。局所加熱のた
めレーザ照射が終了すると周辺への熱拡散により短時間
で冷却が行われる。つまり、レーザ加熱は急熱、急冷の
プロセスを実行することができる。このため、たとえ
ば、融点より低い状態に基板を保ち、レーザを照射して
急熱により溶融させた後、熱拡散による急冷を行うこと
により、Ｂｉの偏析をなくしリフトオフを防ぐことがで
きる。
外線、マイクロ波など）により継ぎ手部を局所加熱（急
熱・急冷）させ、Ｂｉの偏析を防ぐ。すなわち、パルス
ビームによる加熱は、短い時間（数ｍｓ）の間に急速に
高温に加熱し、かつ局所的に加熱できる。局所加熱のた
めレーザ照射が終了すると周辺への熱拡散により短時間
で冷却が行われる。つまり、レーザ加熱は急熱、急冷の
プロセスを実行することができる。このため、たとえ
ば、融点より低い状態に基板を保ち、レーザを照射して
急熱により溶融させた後、熱拡散による急冷を行うこと
により、Ｂｉの偏析をなくしリフトオフを防ぐことがで
きる。
【００１１】また、一度通常の方法により製作したはん
だの接続状態を検査装置により測定し、その情報に基づ
いて不良個所にビームを照射して急熱急冷により接続状
態を修復することができる。
だの接続状態を検査装置により測定し、その情報に基づ
いて不良個所にビームを照射して急熱急冷により接続状
態を修復することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
例によって詳細に説明する。図１はレーザビーム照射を
用いてはんだ継ぎ手部を局所的に急加熱し、周囲の非照
射部へ熱が移動することによる急冷により、Ｂｉの継ぎ
手界面への偏析を防ぐための装置を示す。
例によって詳細に説明する。図１はレーザビーム照射を
用いてはんだ継ぎ手部を局所的に急加熱し、周囲の非照
射部へ熱が移動することによる急冷により、Ｂｉの継ぎ
手界面への偏析を防ぐための装置を示す。
【００１３】図１において、レーザ発振器１から出たレ
ーザ光は、ガルバノミラー２及び３により反射され、ハ
ーフミラー４により反射されて対物レンズ５により試料
台６上の試料に集光される。この場合試料として、電子
回路基板７に部品９を搭載し、リード線などをＰｂフリ
ーはんだで濡らせたものを用い、このはんだ継ぎ手部分
８にレーザを集光して照射し、これを加熱する。試料台
６および試料は、照明ランプ１３からの照明光を凹面反
射鏡１２により反射し、レンズ１１を介し、ハーフミラ
ー１０により反射されて試料に投光してこれを照明し、
その散乱光をハーフミラー４の上方に設けられた結像レ
ンズ１４を介して検出用カメラ１５の撮像面１６の上に
結像する。検出・認識装置１７は、検出用カメラ１５か
らの画像信号をモニタ１８上に表示し、試料の位置・形
状、部品の位置・形状、はんだ継ぎ手部の位置形状など
認識し、画像情報信号をＣＰＵ２２へと送る。ガルバノ
ミラー駆動・制御部１９は、ガルバノミラー２及び３を
駆動・制御し、レーザビームの方向を調整するものであ
る。レーザ電源・制御部２０は、レーザ発振器１の駆
動、出力制御を行うものである。試料台駆動・制御部２
１は、試料台６の駆動・制御を行うものである。
ーザ光は、ガルバノミラー２及び３により反射され、ハ
ーフミラー４により反射されて対物レンズ５により試料
台６上の試料に集光される。この場合試料として、電子
回路基板７に部品９を搭載し、リード線などをＰｂフリ
ーはんだで濡らせたものを用い、このはんだ継ぎ手部分
８にレーザを集光して照射し、これを加熱する。試料台
６および試料は、照明ランプ１３からの照明光を凹面反
射鏡１２により反射し、レンズ１１を介し、ハーフミラ
ー１０により反射されて試料に投光してこれを照明し、
その散乱光をハーフミラー４の上方に設けられた結像レ
ンズ１４を介して検出用カメラ１５の撮像面１６の上に
結像する。検出・認識装置１７は、検出用カメラ１５か
らの画像信号をモニタ１８上に表示し、試料の位置・形
状、部品の位置・形状、はんだ継ぎ手部の位置形状など
認識し、画像情報信号をＣＰＵ２２へと送る。ガルバノ
ミラー駆動・制御部１９は、ガルバノミラー２及び３を
駆動・制御し、レーザビームの方向を調整するものであ
る。レーザ電源・制御部２０は、レーザ発振器１の駆
動、出力制御を行うものである。試料台駆動・制御部２
１は、試料台６の駆動・制御を行うものである。
【００１４】上記ＣＰＵ２２は全体のシステムを制御す
るものであり、検出・認識装置１７からの画像信号を受
け取るとともに、試料台駆動・制御部２１、レーザ電源
・制御部２０、ガルバノミラー駆動・制御部１９へ制御
信号を送り、試料の照射すべき位置へレーザを照射す
る。
るものであり、検出・認識装置１７からの画像信号を受
け取るとともに、試料台駆動・制御部２１、レーザ電源
・制御部２０、ガルバノミラー駆動・制御部１９へ制御
信号を送り、試料の照射すべき位置へレーザを照射す
る。
【００１５】ここでレーザ発振器１は、たとえばパルス
ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ等であり、照射パルス数や、
繰り返し数を制御したり、その駆動制御部２４により駆
動・制御される透過率可変フィルター２３によって透過
強度を制御できる。
ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ等であり、照射パルス数や、
繰り返し数を制御したり、その駆動制御部２４により駆
動・制御される透過率可変フィルター２３によって透過
強度を制御できる。
【００１６】また２５はハーフミラー、２６は結像レン
ズ、２７はサーマルイメージャ検出部、２８はその制御
・表示装置であり、試料面の温度の２次元分布を画像表
示する装置である。これにより試料面の画像を得つつ、
その温度分布表示をディスプレイ２９上に表示できる。
従って、レーザ照射部やその周辺の温度をリアルタイム
で測定できる。また、３０は予熱用の赤外線ランプまた
はレーザであり、ＣＰＵ２２の制御により、赤外線ある
いはレーザ光線を発しこれをレンズ３１により集光し、
はんだ継ぎ手部８に照射してこれを予備加熱する。
ズ、２７はサーマルイメージャ検出部、２８はその制御
・表示装置であり、試料面の温度の２次元分布を画像表
示する装置である。これにより試料面の画像を得つつ、
その温度分布表示をディスプレイ２９上に表示できる。
従って、レーザ照射部やその周辺の温度をリアルタイム
で測定できる。また、３０は予熱用の赤外線ランプまた
はレーザであり、ＣＰＵ２２の制御により、赤外線ある
いはレーザ光線を発しこれをレンズ３１により集光し、
はんだ継ぎ手部８に照射してこれを予備加熱する。
【００１７】図２は、図１に示したレーザ照射システム
を、通常のはんだのリフロー装置に設置した装置を示
し、加熱炉中で高温の空気流により加熱されている試料
に、レーザを照射する構成としたものである。即ち、リ
フロー装置４０の中を基板７を搭載したコンベヤ４２が
移動し、ヒータ４３により基板７が加熱される。４４は
冷却用ファン、４１は図１に示したレーザ装置から試料
台部分を除いたものである。この図２に示した装置によ
り、通常のヒータ加熱、レーザ照射、ファンによる冷却
などが順次行える。
を、通常のはんだのリフロー装置に設置した装置を示
し、加熱炉中で高温の空気流により加熱されている試料
に、レーザを照射する構成としたものである。即ち、リ
フロー装置４０の中を基板７を搭載したコンベヤ４２が
移動し、ヒータ４３により基板７が加熱される。４４は
冷却用ファン、４１は図１に示したレーザ装置から試料
台部分を除いたものである。この図２に示した装置によ
り、通常のヒータ加熱、レーザ照射、ファンによる冷却
などが順次行える。
【００１８】図３は、図１における対物レンズ５として
シリンドリカルレンズ５ａを用い、線状の集光部を得
て、これを複数個のはんだ継ぎ手８ａからなる列に照射
し、この照射部を移動させることにより多数列の継ぎ手
８ａ，８ｂ，８ｃ…の急熱急冷処理を行う実施例を示
す。即ち、ほぼ円形のレーザビーム１ａに対し、対物レ
ンズとしてシリンドリカルレンズ５ａにより線状のスポ
ット１ｂに集光し、基板７の上のはんだ継ぎ手列８ａに
一括して照射する。集光した線状のスポット１ｂを試料
に対し相対的に移動することにより、次々にはんだ継ぎ
手列８ｂ、８ｃ、…を照射することができ、高速の照射
が可能となる。
シリンドリカルレンズ５ａを用い、線状の集光部を得
て、これを複数個のはんだ継ぎ手８ａからなる列に照射
し、この照射部を移動させることにより多数列の継ぎ手
８ａ，８ｂ，８ｃ…の急熱急冷処理を行う実施例を示
す。即ち、ほぼ円形のレーザビーム１ａに対し、対物レ
ンズとしてシリンドリカルレンズ５ａにより線状のスポ
ット１ｂに集光し、基板７の上のはんだ継ぎ手列８ａに
一括して照射する。集光した線状のスポット１ｂを試料
に対し相対的に移動することにより、次々にはんだ継ぎ
手列８ｂ、８ｃ、…を照射することができ、高速の照射
が可能となる。
【００１９】図４は、継ぎ手８ａａの断面を見て継ぎ手
程度の大きな集光スポット１ｂａにより継ぎ手を一度に
照射する方式（ａ）と、微小な点状または線状スポット
１ｂｂを走査して継ぎ手を照射する方式（ｂ）を示す。
図４において、７ａは基板断面、９ａは部品９のリード
の断面、８ａａははんだ継ぎ手断面である。図４（ａ）
に示すように、集光ビームスポット１ｂａが大きい場合
は、継ぎ手全体を一括して照射できる。
程度の大きな集光スポット１ｂａにより継ぎ手を一度に
照射する方式（ａ）と、微小な点状または線状スポット
１ｂｂを走査して継ぎ手を照射する方式（ｂ）を示す。
図４において、７ａは基板断面、９ａは部品９のリード
の断面、８ａａははんだ継ぎ手断面である。図４（ａ）
に示すように、集光ビームスポット１ｂａが大きい場合
は、継ぎ手全体を一括して照射できる。
【００２０】図５から図８は、縦軸を温度、横軸を時間
とする継ぎ手部の温度変化を示す図であり、レーザ照射
による処理の方法を示すものである。図５は、通常の加
熱炉により試料を加熱してはんだの融点Ｔｍより数度低
い温度（例えば５度低い予熱）に保ち、そして時刻ｔ0
においてレーザを照射し、一挙に融点Ｔｍを超えさせ
る。この場合、レーザのパルス幅は１ｍｓ以上のものが
用いられ、レーザパルスが照射された継ぎ手部は融点を
越えるが、他の部分はほとんど加熱されない。従って、
レーザパルスの照射後は、周辺への熱拡散により急激な
冷却が行われ、融点Ｔｍ以下に戻る。その後は、通常の
加熱炉で徐冷されるプロファイルを示すものである。
とする継ぎ手部の温度変化を示す図であり、レーザ照射
による処理の方法を示すものである。図５は、通常の加
熱炉により試料を加熱してはんだの融点Ｔｍより数度低
い温度（例えば５度低い予熱）に保ち、そして時刻ｔ0
においてレーザを照射し、一挙に融点Ｔｍを超えさせ
る。この場合、レーザのパルス幅は１ｍｓ以上のものが
用いられ、レーザパルスが照射された継ぎ手部は融点を
越えるが、他の部分はほとんど加熱されない。従って、
レーザパルスの照射後は、周辺への熱拡散により急激な
冷却が行われ、融点Ｔｍ以下に戻る。その後は、通常の
加熱炉で徐冷されるプロファイルを示すものである。
【００２１】図６は、基板に対して通常の加熱方式によ
る温度上昇を行ってはんだの融点Ｔｍより高い温度に保
ち、冷却時に融点Ｔｍ以下になる直前でレーザパルスを
照射し、急冷時にＴｍ以下にまで下げる方法を示すもの
である。
る温度上昇を行ってはんだの融点Ｔｍより高い温度に保
ち、冷却時に融点Ｔｍ以下になる直前でレーザパルスを
照射し、急冷時にＴｍ以下にまで下げる方法を示すもの
である。
【００２２】図７は、図６と同様のプロファイルを示す
ものであるが、冷却時に数回繰り返してレーザパルスを
照射し、急熱急冷を繰り返す方法を示すものである。
ものであるが、冷却時に数回繰り返してレーザパルスを
照射し、急熱急冷を繰り返す方法を示すものである。
【００２３】図８は、通常の加熱方式による温度上昇と
冷却によりはんだ接続を一旦行って徐冷し、その後レー
ザ照射により融点Ｔｍ以上に急加熱し、急冷する方法を
示すものである。
冷却によりはんだ接続を一旦行って徐冷し、その後レー
ザ照射により融点Ｔｍ以上に急加熱し、急冷する方法を
示すものである。
【００２４】この図５乃至図８に示すようなプロファイ
ルにより、Ｂｉの偏析をなくし、低融点Ｐｂフリーはん
だＳｎ−Ａｇ−Ｂｉの接続部の強度劣化と、はがれを防
止することができた。
ルにより、Ｂｉの偏析をなくし、低融点Ｐｂフリーはん
だＳｎ−Ａｇ−Ｂｉの接続部の強度劣化と、はがれを防
止することができた。
【００２５】以上の実施例においては、はんだ付けを行
う方法について述べた。しかし、Ｂｉの偏析などの原因
でリフトオフを生じ、接続不良となったはんだ継ぎ手の
リペア（修正）に関しても、同様にレーザを用いること
ができる。この場合、図５のように基板全体を融点Ｔｍ
よりも低く保ち、リペアすべき継ぎ手箇所のみにレーザ
を照射して加熱し融点Ｔｍを超えさせ、急冷により偏析
をなくすことがきる。レーザが照射されない周囲のはん
だ継ぎ手は何ら影響を受けない。
う方法について述べた。しかし、Ｂｉの偏析などの原因
でリフトオフを生じ、接続不良となったはんだ継ぎ手の
リペア（修正）に関しても、同様にレーザを用いること
ができる。この場合、図５のように基板全体を融点Ｔｍ
よりも低く保ち、リペアすべき継ぎ手箇所のみにレーザ
を照射して加熱し融点Ｔｍを超えさせ、急冷により偏析
をなくすことがきる。レーザが照射されない周囲のはん
だ継ぎ手は何ら影響を受けない。
【００２６】以上の実施例においては、急熱の手段とし
てレーザを用いた装置および方法を記述したが、赤外
線、マイクロ波等の電磁波などでも同様の原理で実現が
可能であることは勿論である。
てレーザを用いた装置および方法を記述したが、赤外
線、マイクロ波等の電磁波などでも同様の原理で実現が
可能であることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、低融点ＰｂフリーはんだＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ等を用
いた場合に、接続部の強度劣化とはがれを防止すること
ができ、信頼性の高いはんだ接合を得ることができた。
また、リペア時に、周辺の接続部（リペア不要）に対し
て強度劣化・はがれ等の悪影響を与えることなく、リペ
アを行うことができるものである。
れば、低融点ＰｂフリーはんだＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ等を用
いた場合に、接続部の強度劣化とはがれを防止すること
ができ、信頼性の高いはんだ接合を得ることができた。
また、リペア時に、周辺の接続部（リペア不要）に対し
て強度劣化・はがれ等の悪影響を与えることなく、リペ
アを行うことができるものである。
【図１】本発明によるレーザビームによる局所加熱（急
熱・急冷）によりＢｉ偏析を防ぐ装置の構成図である。
熱・急冷）によりＢｉ偏析を防ぐ装置の構成図である。
【図２】はんだのリフロー装置に、本発明のレーザ照射
システムを適用した概略図である。
システムを適用した概略図である。
【図３】図１の対物レンズに代えてシリンドリカルレン
ズを用いて線状ビーム照射を行う装置の要部概略図を示
す。
ズを用いて線状ビーム照射を行う装置の要部概略図を示
す。
【図４】大きな集光スポットにより継ぎ手を一度に照射
する方式（ａ）と、微小な点状または線状スポットを走
査して継ぎ手を照射する方式（ｂ）を示す図である。
する方式（ａ）と、微小な点状または線状スポットを走
査して継ぎ手を照射する方式（ｂ）を示す図である。
【図５】継ぎ手部の第１の温度プロファイル例を示すも
のであり、融点より数度低い予熱の後、ビーム照射で短
時間に溶融凝固させる方法を示すものである。
のであり、融点より数度低い予熱の後、ビーム照射で短
時間に溶融凝固させる方法を示すものである。
【図６】継ぎ手部の第２の温度プロファイル例を示すも
のであり、融点以上の加熱で接続し、冷却過程でビーム
を照射し急冷プロセスを付与する方法を示すものであ
る。
のであり、融点以上の加熱で接続し、冷却過程でビーム
を照射し急冷プロセスを付与する方法を示すものであ
る。
【図７】継ぎ手部の第３の温度プロファイル例を示すも
のであり、複数パルス照射による多段階溶融・冷却プロ
セスを用いる方法を示すものである。
のであり、複数パルス照射による多段階溶融・冷却プロ
セスを用いる方法を示すものである。
【図８】継ぎ手部の第４の温度プロファイル例を示すも
のであり、通常のはんだ接続を行った後、加熱−再溶融
−再凝固させる方法を示すものである。
のであり、通常のはんだ接続を行った後、加熱−再溶融
−再凝固させる方法を示すものである。
１…レーザ発振器、 １ａ…レーザビ
ーム、１ｂ…スポット、 ２，３…
ガルバノミラー、４，１０，２５…ハーフミラー、
５…対物レンズ、５ａ…シリンドリカルレンズ、
６…試料台、７…電子回路基板、
８…継ぎ手部分、９…部品、
１１…レンズ、１２…凹面反射鏡、
１３…照明ランプ、１４，２６…結像レンズ、
１５…検出用カメラ、１７…検出・認識装置、
１９…ガルバノミラー駆動・制御部、２
０…レーザ電源・制御部、 ２１…試料台駆動
・制御部、２２…ＣＰＵ、 ２３
…透過率可変フィルター、２４…駆動制御部、
２７…サーマルイメージャ検出部、２８…制
御・表示装置。
ーム、１ｂ…スポット、 ２，３…
ガルバノミラー、４，１０，２５…ハーフミラー、
５…対物レンズ、５ａ…シリンドリカルレンズ、
６…試料台、７…電子回路基板、
８…継ぎ手部分、９…部品、
１１…レンズ、１２…凹面反射鏡、
１３…照明ランプ、１４，２６…結像レンズ、
１５…検出用カメラ、１７…検出・認識装置、
１９…ガルバノミラー駆動・制御部、２
０…レーザ電源・制御部、 ２１…試料台駆動
・制御部、２２…ＣＰＵ、 ２３
…透過率可変フィルター、２４…駆動制御部、
２７…サーマルイメージャ検出部、２８…制
御・表示装置。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中塚 哲也
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社日立製作所生産技術研究所内
(72)発明者 石田 寿治
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社日立製作所生産技術研究所内
(72)発明者 下川 英恵
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社日立製作所生産技術研究所内
(72)発明者 天野 泰雄
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社日立製作所生産技術研究所内
(72)発明者 坂口 勝
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社日立製作所生産技術研究所内
(56)参考文献 特開 平７−88681（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−195554（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05K 3/34
B23K 31/02
B23K 35/26
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｂｉを含有するＰｂフリーはんだを用い
て部品を基板にはんだ付けし電子回路基板を製造する電
子回路基板の製造方法であって、 レーザをレンズにより集光することで得られる線状の集
光パターンを、線状の複数のはんだ継ぎ手に対して照射
して、該はんだを急熱急冷することを特徴とする電子回
路基板の製造方法。 - 【請求項２】 Ｂｉを含有するＰｂフリーはんだを用い
て部品を基板にはんだ付けし電子回路基板を製造する電
子回路基板の製造方法であって、 該はんだに対しパルスビームを照射し、はんだを急冷急
熱する工程を有し、 該工程では、該はんだを加熱手段によりはんだの融点に
近く該融点よりも低い温度に保ち、このはんだに対し該
パルスビームを照射して融点を越えて加熱し、パルスビ
ーム照射終了後急冷させて該融点以下に戻し、その後徐
冷することを特徴とする電子回路基板の製造方法。 - 【請求項３】 Ｂｉを含有するＰｂフリーはんだを用い
て部品を基板にはんだ付けし電子回路基板を製造する電
子回路基板の製造方法であって、 該はんだに対しパルスビームを照射し、はんだを急冷急
熱する工程を有し、 該工程では、該はんだを加熱手段によりはんだの融点よ
りも高い温度になった段階で、又は冷却過程において融
点より低い温度になった段階で、該パルスビームを照射
し急熱急冷することを特徴とする電子回路基板の製造方
法。 - 【請求項４】 Ｂｉを含有するＰｂフリーはんだを用い
て部品を基板にはんだ付けし電子回路基板を製造する電
子回路基板の製造方法であって、 該はんだに対しパルスビームを照射し、はんだを急冷急
熱する工程を有し、 該工程では、該はんだを加熱炉により接続し室温に近い
温度まで冷却した後、該パルスビームを照射し、急熱急
冷してはんだを再溶融若しくは再凝固させることを特徴
とする電子回路基板の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２から４のいずれかに記載の電子
回路基板の製造方法であって、 該ビームパルスとして複数のパルスを照射することを特
徴とする電子回路基板の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15559598A JP3414264B2 (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | 電子回路基板の製造方法及び製造装置 |
| US09/323,702 US6204490B1 (en) | 1998-06-04 | 1999-06-01 | Method and apparatus of manufacturing an electronic circuit board |
| TW088109151A TW453145B (en) | 1998-06-04 | 1999-06-02 | Method and equipment for manufacturing electronic circuit board |
| DE19925652A DE19925652C2 (de) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Lötverbindungen zwieschen Elektronischen Bauteilen und einer Leiterplatte |
| KR10-1999-0020614A KR100370330B1 (ko) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | 전자 회로 기판의 제조 방법 및 제조 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15559598A JP3414264B2 (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | 電子回路基板の製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354916A JPH11354916A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3414264B2 true JP3414264B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=15609473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15559598A Expired - Fee Related JP3414264B2 (ja) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | 電子回路基板の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3414264B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005347610A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Ricoh Microelectronics Co Ltd | 電子部品実装方法 |
| JP2008055456A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半田付け方法および半田付け用レーザ装置 |
| JP5176853B2 (ja) | 2007-10-09 | 2013-04-03 | 住友電気工業株式会社 | 光学モジュール及びそれを含む光源装置 |
| JP2009195976A (ja) | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 戻り光測定方法、戻り光測定装置及びレーザ加工方法 |
| US11491589B2 (en) | 2017-04-19 | 2022-11-08 | Volvo Truck Corporation | Laser brazing system with a jig for contacting the brazing wire and for blocking a first part of a laser beam in association with a detector, method of monitoring a laser brazing system |
-
1998
- 1998-06-04 JP JP15559598A patent/JP3414264B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11354916A (ja) | 1999-12-24 |
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