JP3945113B2 - Light beam soldering method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品のはんだ付けなどに非接触加熱源として使用される光ビーム加熱装置を用いた、はんだ付け方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ビーム加熱装置と糸はんだを用いて、電子部品をはんだ付けする場合について、その構成とはんだ付け方法について説明する。
【0003】
図3は従来のはんだ付け装置の構成を示すもので、(a)は装置の概要を示し、(b)ははんだ付け部を示すものである。図3において、1は発光源(図示せず)から出力される光エネルギーを伝達する光ファイバ、2は集光レンズ、3は集光レンズより出射されたビーム、4はビームエネルギー密度の一番高いジャストフォーカスの部分、4aおよび4bはジャストフォーカスから少し離れたビームエネルギー密度が低いデフォーカスの部分、5は糸はんだ送り装置、6は糸はんだ、7はプリント基板、8はディスクリート部品のリード、9はプリント基板のはんだ付けされるランド、10ははんだ付け後に形成されるはんだフィレットである。
【0004】
この従来のはんだ付け方法における、はんだ付け手順としては、まず集光レンズ2より出射されたビーム3により、プリント基板7のランド9およびディスクリート部品のリード8を、糸はんだ6が溶融する温度にまで加熱しておき、次に糸はんだ送り装置5によって、糸はんだ6をプリント基板7のランド9にはんだフィレット10が形成される量を供給する。さらに最適なはんだフィレット10になるよう、糸はんだ送り装置5のはんだ供給を停止して、ビーム3のみにより加熱する。
【0005】
この時留意することは、プリント基板7のランド9周囲の基材を、集光レンズ2より出射されたビーム3により焼損しないよう、ビーム3のジャストフォーカス4の直径は、プリント基板7のランド9の直径よりも少し小さくする必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の糸はんだによる、光ビーム加熱装置と糸はんだを用いて電子部品をはんだ付けする方法では、ビーム3のジャストフォーカス4の直径は、プリント基板7のランド9の直径よりも少し小さくする必要があるため、ランド9の局所のみが加熱され酸化が加速されるために、はんだ付け時におけるはんだの広がりが悪くはんだ付け品質の不具合が発生することがあった。
【0007】
特に、近年の環境に対する意識の高まりにより、はんだ合金に含まれている鉛を排除した、鉛フリーはんだの使用が多くなりつつあることから、はんだ溶融温度が、従来の鉛入りはんだ183℃融点から鉛フリーはんだ220℃程度まで上昇することにより、糸はんだ供給されるまでのランドの局所のみが加熱される時間が長くなり、さらに酸化が加速されることになる。
【0008】
まだ、鉛フリーのため、プリント基板7のランド9においても、はんだレベラもしくははんだメッキをしない銅生地のランドが増加しており、この場合、ランド表面の酸化はさらに激しくなり、品質は悪化してはんだ付けはさらに困難になる。
【0009】
本発明は、上記課題を解決するためのもので、プリント基板7のランド9の酸化を防止して、はんだ付け品質の向上をおこない、さらに、鉛フリーによるはんだ付けにも対応できる、光ビームによるはんだ付け方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明第1の手段は、光ビーム加熱機の焦点を、まずデフォーカスした状態にてはんだ付け部およびその周囲を加熱するとともに、はんだレベラを形成するために必要なはんだ材料を供給して、はんだレベラを作成してはんだ材料の送給を停止し、次にジャストフォーカスした状態にて、はんだ付け部を加熱すると同時に、はんだ材料をはんだフィレット形成可能な量まで供給開始し、その後、ジャストフォーカスした状態のままではんだ材料の送給を停止してはんだフィレットを形成するものである。
【0011】
このことにより、プリント基板のランドが銅生地(俗に赤目状態と呼ばれる)の場合糸はんだを供給するまでの加熱において、集光レンズより出射されたビームのジャストフォーカスではなくデフォーカス位置を使用することによりプリント基板のランドの周囲をも加熱し全体の温度上昇を図るとともに、プリント基板のランドにはんだレベラが形成できるだけの糸はんだを、糸はんだ送り装置により供給し、プリント基板のランドの酸化を完全に防止することにより、さらにはんだ付け品質の向上をおこなうものである。
【0012】
本発明第2の手段は、はんだ材料を供給してはんだ付けをおこなった後、再び出射されたビームのジャストフォーカスではなくデフォーカス位置を使用することによりプリント基板のランドの周囲をも加熱し、ランドの周囲に広がったフラックス残渣を加熱し、余分なフラックス成分を加熱除去することによってはんだ付け後の導電体間の絶縁抵抗をより向上して、プリント基板全体の品質向上をおこなうものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
上記はんだ付け方法により、本発明は、糸はんだを供給するまでの加熱において、集光レンズより出射されたビームのジャストフォーカスではなくデフォーカス位置を使用することによりプリント基板のランドの周囲をも加熱し全体の温度上昇を図ることにより、ランドの局部の酸化を防止できる作用を有する。
【0014】
そして、本発明は、プリント基板のランドが銅生地の場合、糸はんだを供給するまでの加熱において、集光レンズより出射されたビームのジャストフォーカスではなく、デフォーカス位置を使用することによりプリント基板のランドの周囲をも加熱し全体の温度上昇を図るとともに、プリント基板のランドにはんだレベラが形成できるだけの糸はんだを、糸はんだ送り装置により供給することによって、プリント基板のランドの酸化を完全に防止することが可能になり、さらにはんだ付け品質の向上ができるという作用を有する。
【0015】
さらに、本発明は、糸はんだを供給してはんだ付けをおこなった後、再び出射されたビームのジャストフォーカスではなく、デフォーカス位置を使用することによりプリント基板のランドの周囲をも加熱し、ランドの周囲に広がったフラックス残渣を加熱し、余分なフラックス成分を加熱除去することによって、はんだ付け後の導電体間の絶縁抵抗を向上することが可能になり、プリント基板全体の品質向上ができるという作用を有する。
【0016】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
【0017】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の要部を示すものである。なお、装置全体の概略構成図は、図3に示した従来の糸はんだ付け装置の概略構成図と同様の構成なのでその説明を割愛する。
【0018】
以下、本実施の形態1の動作について説明する。図1(a)はビーム3のデフォーカス位置(4b)の状態を示し、図1(b)はビーム3のジャストフォーカス位置4の状態を示す。
【0019】
まず、図1(a)では、集光レンズ2よりでたビーム3のプリント基板7に当る位置は、プリント基板7を焼損しないエネルギー密度で最初デフォーカス位置4bにセットされ、プリント基板7のランド9の周囲およびディスクリート部品のリード8に照射され、ワーク全体の温度をはんだ付け可能な状態にまで加熱する。
【0020】
次に、図1(b)の集光レンズ2よりでたビーム3のプリント基板7に当る位置は、ビーム3のジャストフォーカス4の位置の状態になると同時に、糸はんだ送り装置5によって、糸はんだ6をプリント基板7のランド9にはんだフィレット10が形成される量を供給する。さらに最適なはんだフィレット10になるよう、糸はんだ送り装置5のはんだ供給を停止して、ビーム3のみにより加熱する。
【0021】
(実施の形態2)
次に、図2は本発明の実施の形態2の要部を示すものである。なお、装置全体の概略構成図は、図3に示した従来の糸はんだ付け装置の概略構成図と同様の構成なのでその説明を割愛する。
【0022】
以下、本実施の形態2の動作について説明する。図2(a)はビーム3のデフォーカス位置4bの状態を示し、図2(b)はビーム3のジャストフォーカス位置4の状態を示す。
【0023】
まず、図2(a)では、集光レンズ2よりでたビーム3のプリント基板7に当る位置は、プリント基板7を焼損しないエネルギー密度で最初デフォーカス位置4bにセットされ、プリント基板7のランド9の周囲およびディスクリート部品のリード8に照射され、ワーク全体の温度をはんだ付け可能な状態にまで加熱する。
【0024】
この状態において、糸はんだ送り装置5によって、糸はんだ6をプリント基板7のランド9にはんだレベラ11が形成されるだけの量を供給し糸はんだ送り装置5のはんだ供給を停止する。
【0025】
次に、図2(b)の集光レンズ2よりでたビーム3のプリント基板7に当る位置は、ビーム3のジャストフォーカス4の位置の状態になると同時に、糸はんだ送り装置5によって、糸はんだ6をプリント基板7のランド9にはんだフィレット10が形成される量を供給する。さらに最適なはんだフィレット10になるよう、糸はんだ送り装置5のはんだ供給を停止して、ビーム3のみにより加熱する。
【0026】
(実施の形態3)
図1を用いて、本発明の実施の形態3について説明する。なお、装置全体の概略構成図は、図3に示した従来の糸はんだ付け装置の概略構成図と同様の構成なのでその説明を割愛する。
【0027】
まず、図1(a)では、集光レンズ2よりでたビーム3のプリント基板7に当る位置は、プリント基板7を焼損しないエネルギー密度で最初デフォーカス位置4bにセットされ、プリント基板7のランド9の周囲およびディスクリート部品のリード8に照射され、ワーク全体の温度をはんだ付け可能な状態にまで加熱する。
【0028】
次に、図1(b)の集光レンズ2よりでたビーム3のプリント基板7に当る位置は、ビーム3のジャストフォーカス4の位置の状態になると同時に、糸はんだ送り装置5によって、糸はんだ6をプリント基板7のランド9にはんだフィレット10が形成される量を供給する。さらに最適なはんだフィレット10になるよう、糸はんだ送り装置5のはんだ供給を停止する。そして再度、図1(a)に戻り、集光レンズ2よりでたビーム3のプリント基板7に当る位置は、プリント基板7を焼損しないエネルギー密度で最初デフォーカス位置4bにセットし、プリント基板7のランド9の周囲およびディスクリート部品のリード8に照射され、ワーク全体をしながらランド9の周囲に広がったフラックス12を加熱し不要なフラックス成分を加熱除去する。
【0029】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ランドの周囲のプリント基板全体を加熱することにより、従来の方法のように糸はんだが供給されるまで、ランドの局部のみ加熱しランドのみの酸化を加速することがないため、はんだの広がりをよくすることが可能となり、はんだ付け品質の向上が得られる優れた効果を奏するものである。
【0030】
また、本発明によれば、ランドの周囲のプリント基板全体を加熱することにより、従来の方法のように糸はんだが供給されるまで、ランドの局部のみ加熱しランドのみの酸化を加速することがないため、はんだの広がりをよくすることが可能となり、はんだ付け品質の向上が得られるのみならず、はんだフィレット形成後に再度ランドの周囲のプリント基板全体を加熱することにより、ランドの周囲のプリント基板に広がった、余分なフラックス残渣を加熱除去することができるため、はんだ付け後の導電体間の絶縁抵抗をより向上し、プリント基板全体の品質向上させる、優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1および3におけるはんだ付け装置の要部構成図
【図2】本発明の実施の形態2におけるはんだ付け装置の要部構成図
【図3】(a)従来のはんだ付け装置の概略構成図
(b)同装置の要部構成図
【符号の説明】
1 光ファイバー
2 集光レンズ
3 ビーム
4 ジャストフォーカス
4a デフォーカス
4b デフォーカス
5 糸はんだ送り装置
6 糸はんだ
7 プリント基板
8 ディスクリート部品リード
9 ランド
10 フィレット
11 レベラ
12 フラックス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a soldering method using a light beam heating device used as a non-contact heating source for soldering electronic components.
[0002]
[Prior art]
A configuration and a soldering method for soldering an electronic component using a light beam heating device and thread solder will be described.
[0003]
FIG. 3 shows the structure of a conventional soldering apparatus, where (a) shows an outline of the apparatus and (b) shows a soldering part. In FIG. 3, 1 is an optical fiber that transmits light energy output from a light emitting source (not shown), 2 is a condensing lens, 3 is a beam emitted from the condensing lens, and 4 is the highest beam energy density. High focus portion, 4a and 4b are defocus portions where the beam energy density is a little away from the just focus, 5 is a solder wire feeder, 6 is a solder wire, 7 is a printed circuit board, 8 is a lead of a discrete component, 9 is a land to be soldered on the printed circuit board, and 10 is a solder fillet formed after soldering.
[0004]
In this conventional soldering method, as a soldering procedure, first, the
[0005]
Note that the diameter of the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method of soldering an electronic component using a light beam heating device and thread solder, the diameter of the just
[0007]
In particular, due to the recent increase in environmental awareness, the use of lead-free solder, which excludes lead contained in solder alloys, is increasing, so that the solder melting temperature is from the melting point of conventional lead-containing solder 183 ° C. By raising the lead-free solder to about 220 ° C., it takes a long time to heat only the local area of the land until the thread solder is supplied, and the oxidation is further accelerated.
[0008]
Still, because of lead-free, the
[0009]
The present invention is for solving the above-mentioned problems. By using a light beam, the
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first means of the present invention is necessary for heating the soldering portion and its surroundings in the defocused state of the light beam heater, and for forming the solder leveler. Supply soldering material, create a solder leveler, stop feeding the soldering material, and then heat the soldering part in the just-focused state, and at the same time, the soldering material can be formed to an amount that allows solder fillet formation After the supply is started, the solder fillet is formed by stopping the feeding of the solder material while keeping the just focused state .
[0011]
As a result , when the land of the printed circuit board is a copper cloth (commonly referred to as a red-eye state), the defocus position is used instead of the just focus of the beam emitted from the condenser lens in the heating until the thread solder is supplied. As a result, the periphery of the printed circuit board land is also heated to increase the overall temperature, and the thread solder that can form a solder leveler on the printed circuit board land is supplied by the thread solder feeder to oxidize the printed circuit board land. By completely preventing it, the soldering quality is further improved.
[0012]
The second means of the present invention heats the periphery of the land of the printed circuit board by using the defocus position instead of the just focus of the beam emitted again after supplying the solder material and soldering, By heating the flux residue spreading around the land and removing the excess flux component by heating, the insulation resistance between the conductors after soldering is further improved, and the quality of the entire printed circuit board is improved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
By the soldering method, the present invention is the heating to supply the solder wire, even the periphery of printed circuit board lands by using the defocus position rather than just focus of the beam emitted from the condenser lens heating However, by increasing the overall temperature, it has the effect of preventing local oxidation of the land.
[0014]
And, when the land of the printed circuit board is a copper cloth , the present invention uses the defocus position instead of the just focus of the beam emitted from the condenser lens in the heating until supplying the thread solder. In addition to heating the surrounding area of the land to increase the overall temperature, the thread solder feeding device supplies as much solder as the solder leveler can form to the printed circuit board land to completely oxidize the printed circuit board land. It is possible to prevent this, and further, the soldering quality can be improved.
[0015]
Furthermore, the present invention heats the periphery of the land of the printed circuit board by using the defocus position instead of the just focus of the beam emitted again after supplying the thread solder and soldering. It is possible to improve the insulation resistance between the conductors after soldering by heating the flux residue that spreads around and removing excess flux components, thereby improving the quality of the entire printed circuit board. Has an effect.
[0016]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a main part of the first embodiment of the present invention. The schematic configuration diagram of the entire apparatus is the same as the schematic configuration diagram of the conventional yarn soldering apparatus shown in FIG.
[0018]
Hereinafter, the operation of the first embodiment will be described. 1A shows the state of the defocus position (4b) of the
[0019]
First, in FIG. 1A, the position of the
[0020]
Next, the position at which the
[0021]
(Embodiment 2)
Next, FIG. 2 shows a main part of the second embodiment of the present invention. The schematic configuration diagram of the entire apparatus is the same as the schematic configuration diagram of the conventional yarn soldering apparatus shown in FIG.
[0022]
Hereinafter, the operation of the second embodiment will be described. 2A shows the state of the
[0023]
First, in FIG. 2A, the position of the
[0024]
In this state, the
[0025]
Next, the position of the
[0026]
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The schematic configuration diagram of the entire apparatus is the same as the schematic configuration diagram of the conventional yarn soldering apparatus shown in FIG.
[0027]
First, in FIG. 1A, the position of the
[0028]
Next, the position at which the
[0029]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description , according to the present invention , only the land of the land is heated by heating the entire printed circuit board around the land until the thread solder is supplied as in the conventional method. Since this does not accelerate the oxidation of the solder, it is possible to improve the spread of the solder, and the excellent effect of improving the soldering quality is obtained.
[0030]
Further , according to the present invention , by heating the entire printed circuit board around the land, only the local part of the land is heated and the oxidation of only the land is accelerated until the thread solder is supplied as in the conventional method. Therefore, it is possible not only to improve the spread of solder and improve the soldering quality but also to heat the entire printed circuit board around the land again after forming the solder fillet, so that the printed circuit board around the land Since the excess flux residue that spreads over can be removed by heating, the insulation resistance between the conductors after soldering is further improved, and the quality of the entire printed circuit board is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of the main part of a soldering apparatus according to
DESCRIPTION OF
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