JP6628320B2 - 半田付け装置および電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半田付け装置および電子部品の製造方法に関する。

半田付け工程時間短縮や、低酸化腐食性、加熱温度安定性、などの優位性からファインピッチ基板の半田付けにはＶＰＳ（Vapor Phase Soldering）と呼ばれる、加熱蒸気が液化する際の熱を利用した半田づけが使用されている。
また集積回路のパッケージの一種として、ＢＧＡ（Ball Grid Array）部品が用いられている。

一方、電子機器の製造ラインで使用される半田付け装置として、特許文献１に記載されたものがあるが、この半田付け装置は、振動を与えつつ、熱風により、あるいは赤外線等の電子線の照射により半田を加熱し、部品をクランプして超音波振動を加えている。また特許文献２には、ＶＰＳ方式の加熱による半田付けに関する技術が開示されている。

特開２０１０−０２１３４６号公報 特開平１１−２３３９１６号公報

一方、ＢＧＡ部品を半田付けする場合に、基板とＢＧＡ部品のたわみの差などから接合しない状態で半田表面に酸化膜が残り、たわみの差が解消して、ＢＧＡ部品側の半田と基板側半田が接合しても電気的接合が不完全となる現象、いわゆるHead in Pillow現象(枕不良現象)が希に発生する事があった。この不良モードはＢＧＡ部品の裏側で発生するため、不良の発生を目視で確認できず、時間をかけてＸ線検査を行う必要があり、生産品質を維持するための検査に多大な労力を要するという問題があった。

上記特許文献１にあっては、半田が溶融している間に対象となる部品を超音波により振動させているが、この超音波が過少であると、接合部の酸化皮膜の破壊が不十分となって前記不良の原因となり、また振動のエネルギーが過大であると、電子部品等に機械的なダメージを与えるおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、電子部品等に過大な振動エネルギーを与えることなく、半田不良の発生を防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、半田付け対象を含む電子部品を加熱する加熱装置と、この加熱装置により加熱される電子部品の一部である半田付け対象を加振する加振装置と、前記加振装置の加振時間を制御する振動制御部とを有する。

上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、半田付け対象を含む電子部品を所定位置に支持する工程と、所定位置にある前記電子部品の一部である半田付け対象を加熱する加熱工程と、この加熱工程により加熱される半田付け対象を加振する振動工程と、前記加熱工程とともに、前記振動工程における加振時間を制御する振動制御工程とを有する。

本発明によれば、電子部品等に過大な振動エネルギーを与えることなく、半田不良の発生を防止することができる。

本発明の最少構成にかかる第１実施形態を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るリフロー装置を示す概略図である。 本発明の第３実施形態に係るリフロー装置を示す概略図である。 本発明の第４実施形態係るリフロー装置を示す概略図である。 本発明の実施形態による半田付けの作用を説明するための、半田付け部分の拡大断面図である。

本発明の最少構成にかかる第１実施形態について図１を参照して説明する。なお、図１の紙面と直交する（紙面の奥へ矢が向かう）方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向として説明する。
符号１は支持装置である。この支持装置１は、半田付け対象２を含む電子部品等を静止状態、あるいは移動状態にて支持する。符号３は振動制御部である。この振動制御部３は、前記支持装置１の上方から半田付け対象２へ振動を与える加振装置４と、この加振装置４を支持する支持装置５とを制御して、加振装置４を所定方向へ位置決めするようになっている。また前記振動制御部３は、前記加振装置４および／または支持装置５を制御することによって、加振方向、強度、時間、さらには、半田付け対象２に対して位置決め（例えば、基板ａ上の電子部品２ｂに対する位置決め）を行うようになっている。また符号６は加熱装置であって、前記支持装置１上の前記半田付け対象２を半田ペーストおよび／または半田ボールが溶融する温度まで加熱する。

上記構成によれば、前記支持装置１で支持される半田付け対象２（基板２ａと電子部品２ｂ）を加熱装置６によって加熱し、この加熱状態で加振装置４の加振位置を制御しながら、例えば断続的に加振する等の、加振時間の制御とにより、半田を溶融させて電子部品２ｂを基板２ａに半田付けすることができる。

図２は本発明の第２実施形態におけるリフロー装置の概略構成を示す図である。なお、図中第１実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を簡略化する。
半田付け対象である基板２００は、予め半田ペーストが塗布され、ＳＭＴ（Surface Mount Technology）部品、すなわち、表面実装される電子部品としての、電子部品２０３（例えばチップ抵抗またはチップコンデンサ）および第１のＢＧＡ部品２０１と第２のＢＧＡ部品２０２が搭載された状態で、ＶＰＳ装置６００に搬入され、該ＶＳＰ装置６００内にて、搬送ベルト１００により搬送される。この時、前記基板２００には、裏面にもチップ抵抗またはチップコンデンサ等の電子部品２０３が搭載されていても良い。

前記基板２００は、案内ローラ１０１に案内されてＹ方向へ走行する搬送ベルト１００に基板支持具１０２を介して固定され、加熱装置としてのＶＰＳ装置（図示された輪郭線は、ＶＰＳ装置の密閉空間を区画する外壁の輪郭を示す）６００内を移動する間に熱せられて前記半田ペースト、半田ボールが溶融することにより半田付けされる。すなわち、第２実施形態では、単に基板２００を支持するのみならず、前記第１実施形態における基板の支持装置に対応する前記搬送ベルト１００を用いることにより、基板２００を移動させながら支持している。

前記ＶＰＳ装置６００内の搬送ベルト１００の下方には、熱媒体槽６０２が設けられ、この熱媒体槽６０２に貯留された液相の熱媒体６０３をヒータ６０４によって加熱することにより、気相状態とし、この気相状態の熱媒体６０３が液相状態となる際に放出するエネルギーによって半田リフロー処理が行われるようになっている。

また符号３００は振動制御部で、前記ＶＰＳ装置６００を制御するＶＰＳ装置制御部６０１より動作情報を受け取り、基板２００（この実施形態では、より具体的に、第２のＢＧＡ部品２０２を支持する基板支持具１０２）のＶＰＳ装置６００内における位置を把握する。
前記振動制御部３００には、基板２００に搭載されている第２のＢＧＡ部品２０２の搭載位置情報が予め入力され、記憶されている。また振動制御部３００は、基板２００が加熱装置としてのＶＰＳ装置６００内で熱せられ、第２のＢＧＡ部品２０２の下側に配置された半田ボールが溶け終わるタイミングを位置情報から推測し、そのタイミングで、アームシステム５００を動かして第２のＢＧＡ部品２０２にアームシステム５００を接触させる。

前記アームシステム５００は、例えば、それぞれ一次元の自由度を持つ第１のアーム５０１、第２のアーム５０２、第３のアーム５０３の３つを互いに変位方向を異ならせて直列に連結したもので、第３のアーム５０３の先端を第２のＢＧＡ部品２０２へ接触させることができるようになっている。これら第１〜第３のアーム５０１〜５０３は、例えば空気圧シリンダ、リニアアクチュエータ等の一軸方向への駆動装置であるが、ＶＰＳ装置６００内の高温、かつ熱媒体の蒸気下における耐候性を考慮して、保守、部品交換等が容易で低コストの機構であることが望ましい。

なお、図２では、便宜上第１、第２、第３のアーム５０１、５０２、５０３の連結を展開して表現したので、第１のアーム５０１と第３のアーム５０３との作動方向が一致しているが、例えば、図中矢印Ｘで示す第１のアーム５０１の変位方向はＸ軸方向とされ、矢印Ｙで示す第２のアーム５０２の変位方向はＹ軸方向とされ、矢印Ｚで示す第３のアーム５０３の変位方向はＺ軸方向とされている。なお、第１、第２、第３のアーム５０１、５０２、５０３、の変位方向は、必ずしも互いに直交する必要はなく、互いに異なる方向へ変位することができれば、図２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の任意の位置に第３のアーム５０３の先端を配置することができる。

微弱振動発生装置４００は、振動を発生させ、アームシステム５００を通じて第２のＢＧＡ部品２０２に微弱な振動を与える加振装置として機能する。この振動の周波数は数Ｈｚ〜数１０ＭＨｚの範囲で設定可能とし、さらにＸ方向／Ｙ方向／Ｚ方向についての振動方向、および各方向への振幅をコントロールすることが可能となっている。
なお、図１の例と同様、Ｙ方向は搬送ベルト１０３の進行方向、Ｘ方向は搬送ベルト１０３の進行方向に対して直角な水平方向、Ｚ方向は鉛直方向と定義する。

前記振動制御部３００は、微弱振動発生装置４００を制御し、数１０μs〜数１００ｍｓの範囲で断続的（間欠的）に振動を与え、この振動を第３のアーム５０３の先端（この部分を振動伝達用の接触子５０３ａと称す）から第２のＢＧＡ部品２０２へ伝達することができる。このように断続的（間欠的）に振動を与える理由は、第２のＢＧＡ部品２０２の周辺に配置されている重量の小さいチップコンデンサなどの部品に振動が伝達されて、これらの部品が共振を起こさないようにするのが目的である。また、振動させない期間を設けることで、振動により酸化膜が破れた半田ボールが流動して半田付け面になじむ時間を置くことができる。しかしながら、重量の小さい部品への影響が無視できる程度に小さい場合、振動させない期間を設ける制御は必須ではない。

また、振動制御部３００は、振動を断続的に与えている間、アームシステム５００（矢印Ｙ方向への移動なので、主として第２のアーム５０２）を制御して搬送ベルト１０３の進む速度に追従させ、接触子５０３ａとＢＧＡ部品２０１との接触状態を維持して安定して振動を与えられるよう制御する。
また、振動制御部３００は、基板２００の半田が不活性蒸気により融解後に振動発生を開始する。理由は基板２００から部品の脱落を防ぐためであり、半田融解後の液体となった半田が振動吸収する効果を利用して、基板２００へ伝播する振動を少なくすることができる。
さらに、ＢＧＡの大きさや半田条件によっては振動を与えても酸化膜が破れないケースがあると想定される。この場合は振幅を大きくする（振動強度を上げる）対策、振動周波数を高める(周波数が高くなるほどエネルギーが大きくなる)対策、さらには、振動を与える期間を長くする対策を行うべく制御することによって、酸化膜を破る確率を大きくすることも有効である。

なお加熱状態によって溶融した半田の状態を実際に観測しながら、適切な振幅の大きさや振動を与える期間を調整することは、ほぼ不可能である。なぜならば、一般にＢＧＡ部品２０１、２０２と基板２００の間の状況を可視光により観測することは困難であり、Ｘ線画像、超音波画像等を使って半田の状態を判定することも一般的ではない。そこで、簡易な方法として、例えば、ＶＰＳ装置１０内部の画像から、ＢＧＡ部品２０１、２０２が大きな振幅で振動し、あるいは位置ずれを生じるか否かを判定し、この判定に基づき、大きな振動や移動があれば影響を与えていると判断して、ＢＧＡ部品２０１、２０２および周辺の小部品に影響を与えない範囲で可能な限り振動の振幅を大きくする／高めるという規則により振幅を決定するようにしても良い。例えば、周辺の電子部品２０３等の小部品が基板２００から脱落しない範囲でなるべく大きい振幅にするなどであっても良い。

また、ＢＧＡ部品２０１、２０２および周辺の小部品への影響を少なくするために、微弱振動発生装置４００が発生する振動の方向を変化させることによって、あるいは、微弱振動発生装置４００が発生する振動の方向が一定である場合には、アームシステム５００全体の操作によって先端の第３のアーム５０３が第２のＢＧＡ部品２０２に接触する方向を変化させることによって、振動方向をＸ方向／Ｙ方向／Ｚ方向と変化させながら振動を与えることで、共振を避けつつ、酸化膜に対して様々の方向の振動を加え、酸化膜を破る確率を高めることも有効である。Ｘ方向／Ｙ方向／Ｚ方向と振動方向を変化させる際、例えば、アーム５０３の先端位置を回転させるように徐々に変えることで、半田ボール内の攪拌効果により酸化膜を破る確率を高める制御も可能となる。

前記振動制御部３００は、前記第１のＢＧＡ部品２０１と第２の部品２０２のように、１つの基板２００に複数のＢＧＡ部品２０１、２０２が搭載されている場合には、温度が下がる部品(矢印Ａ方向の出口に近い第１のＢＧＡ部品２０１)を優先して振動を与える。この理由は、温度が下がるほど部品のたわみが少なくなり、半田ボールの形状が理想に近づくことによる。たわみが少なくなり、半田が溶けているぎりぎりのタイミングまで振動を与えることで酸化膜を破る確率を高めるためである。

符号３０２はカメラであって、このカメラ３０２は、撮影した映像を振動制御部３００に送る。この振動制御部３００は、送られてきた映像を解析して、次にＢＧＡ部品２０２の位置精度向上に使うことができる。または、ＢＧＡ画像データベースを３００内に保持しておき、そのデータベースと照らし合わせることで、基板毎のＢＧＡ位置情報入力無しに振動を与える対象のＢＧＡ部品を特定することも可能となる。または基板毎のＢＧＡ位置情報のみから座標を得ることで、カメラ３０２から画像に基づく位置情報のフィードバックを不要とする構成としても良い。

上記半田リフロー装置においては、搬送ベルト１００上の基板支持具１０２により固定されたＢＧＡ部品２０１、２０２を搬送しながら、ＶＰＳ装置６００内に熱媒体６０３の蒸気を充満させて基板２００、ＢＧＡ部品２０１、２０２、の半田ペースト、半田バンプを加熱してリフロー処理を行う。前記振動制御部３００は、所定位置にある（所定位置を移動する）第２のＢＧＡ部品２０２に振動個５０３ａを接触させるように、アームシステム５００を制御して、第２のＢＧＡ部品２０２へ微弱振動発生装置４００の振動を伝達して加振する。
この加振に際し、前記振動制御部３００は、加振の開始、終了、断続等、加振時間を制御するとともに、必要に応じて加振の振幅、方向を制御する。また前記アームシステム５００を制御して、第２のＢＧＡ部品２０２の移動に合わせて振動子５０３ａを移動させる。

上記半田リフロー処理におけるたわみと半田付け状態との関係について、図５ａ〜ｃを参照して説明する。
図５の（ａ）において、左側は理想状態、すなわち、基板２ａとＢＧＡパッケージ等の電子部品２ｂとを半田ボール７がややつぶれた状態で一体に固化した接続状態を示し、右側はいわゆるHead in Pillow現象が発生し、上部半田７ａと下部半田７ｂとに分離した状態を示した図である。右側は半田が上下に分割されたまま固形化しており、この原因は間に存在する溶融〜固化段階で半田の表面の酸化膜が破れず、上下の半田が一体に融合することができなかったことにある。ここで下側が基板で、上側がBGAパッケージを示している。

前記Head in Pillow現象の原因となる酸化膜は、ＢＧＡパッケージ２ｂが熱によって反ることで基板側の半田ペースト８とＢＧＡ側の半田バンプ（半田ボール）７が離れ、この状態でフラックスによる酸化除去が行われる。この状態を示したのが図５の（ｂ）である。
しかし、ＶＰＳ装置６００の出口に近づくことに伴う温度の低下によってＢＧＡパッケージ２ｂが収縮すると反りが戻る。反りが戻るに際し、基板２ａ側の半田ペースト８と接触する時にはフラックスの活性が消失しており、表面酸化膜を除去することができない。この結果、上下の半田が融合することができないまま、基板２ａとＢＧＡパッケージ２ｂとの間に挟まれて、一体することができずに固化すると、Head in Pillow現象状態となる。この状態を示したのが図４ｃである。すなわち、最も遅れて復元した右端では、上部半田７ａと下部半田７ｂとが不十分な融着状態となる。

第１実施形態の半田付け装置にあっては、前記振動制御部３００によって断続的に振動を与えることにより、第２のＢＧＡ部品２０２の半田付けに際して、溶融した半田の表面酸化皮膜を破壊しつつ、良好な流動性を得て半田不良を防止することができるとともに、過剰な振動エネルギーによって他の電子部品への損傷を減少させることができる。

図３を用いて本発明の第３実施形態を説明する。図中第１、第２実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を簡略化する。
図３は本発明の第３実施形態におけるリフロー装置の概略構成を示す図である。
前記第２実施形態では、アームシステム５００を使って目的のＢＧＡ部品２０２に振動を与えていたが、図３の第３実施形態では、図３（ａ）に示すリフロー装置の側面視のように、微弱振動発生装置としての超音波アレイ４００を構成する振動子４０１からの振動を使って目的のＢＧＡ部品２０２に振動を与えるところが異なっている。すなわち、前記超音波アレイ４００は、図３（ｂ）に下面視（Ｚ軸方向の下から上へ見た状態）を示すように、超音波振動する振動子４０１を行列状に配置したもので、全体として、微弱振動発生装置として機能する。

符号３０１は振動制御部で、この振動制御部３０１は、ＶＰＳ装置制御部６０１から基板位置情報を取得して、前記超音波アレイ４００を支持する超音波アレイ支持部４０２を制御する。
前記振動制御部３０１は超音波アレイ４００を位相制御して、指向性を持たせた超音波を目的のＢＧＡ部品２０２に対して数１０μs〜数１００ｍｓの範囲の時間にわたって断続的に振動を与える。断続的に振動を与える理由は、ＢＧＡ部品２０２の周辺に配置されている重量の小さいチップコンデンサなどの電子部品２０３に影響を与えないよう、特に共振によって過大な振幅での振動を起こさないようにするのが目的である。

また、断続的な作動、すなわち、振動させない期間を設けることで、振動により酸化膜が破れた半田ボールがなじむ時間を設けることも意図している。しかし重量の小さい部品への影響が無ければ振動させない期間を設けるのは必須ではない。

また超音波アレイ支持部４０２は、振動制御部３０１からの指示により基板面からの距離や水平方向の位置を維持する。すなわち、目的のＢＧＡ部品２０２に振動を与えるために最適な距離を保つよう矢印Ｚ方向へ移動して、その位置が制御されるとともに、矢印Ｙ方向へも移動してその位置が制御される。なお、超音波アレイ支持部４０２は、さらに、Ｘ座標方向への移動を可能としても良く、この場合、超音波アレイ４００を構成する振動子４０１をＹ軸方向へ複数個（例えば８個）アレイ状に配列し、Ｘ軸方向へは、８個より少ない、例えば、１、２個、すなわちＹ軸方向へのアレイを１、２列設ける構成とし、前記超音波アレイ支持部４０２のＸ軸方向への移動によって、Ｘ軸方向へＢＧＡ部品２０１と位置合わせしても良い。

カメラ３０２は、前記第２実施形態と同様に、撮影した映像を振動制御部３０１に送る。この振動制御部３０１は、送られてきた映像を解析して、第２のＢＧＡ部品２０２の位置判別の精度を向上させることができる。または、ＢＧＡ画像データベースを振動制御部３０１内に保持しておき、そのデータベースと照らし合わせることで、基板２００毎にＢＧＡ位置情報を入力すること無しに、振動を与える対象のＢＧＡ部品２０２を特定することも可能となる。または基板２００毎のＢＧＡ位置情報のみから座標を得ることで、超音波アレイ支持部４０２による位置制御を不要とする構成を採用することもできる。すなわち、カメラ３０２から得られた画像に基づく位置情報に代えて、既知の位置情報を用いても良い。また、振動制御部としての微弱振動制御部３０１にて画像解析を行い、振動を与えた第２のＢＧＡ部品２０２の画像情報から振動強度を測定して、超音波アレイ４００に指示する超音波強度をフィードバック制御する構成も有効である。

また、振動を断続的に与えている間、超音波アレイ４００の位相制御により超音波の照射方向を搬送ベルト１００の進む速度に追従させ、安定して振動を与ることができる。また、超音波アレイ支持部４０２は、前記超音波アレイ４００全体を（超音波アレイの振動子の相互間の位置関係を変えることなく）図３の矢印Ｙ方向に移動させることにより、超音波の照射方向をＢＧＡ部品２０２の移動に追従させることができる。なお、超音波振動子が行列状に配置されていることから、その移動制御、あるいはＸ軸方向に沿って直線状（アレイ状）に一部の振動子のみを作動させることによって、Ｘ軸方向への所定領域のみに超音波を照射することができる。すなわち、超音波アレイ４００の各振動子４０１の超音波振動の位相制御（および作動範囲のＯＮ〜ＯＦＦ制御）と、超音波アレイ４００全体の位置を移動させる制御とによって、目的とするＢＧＡ部品２０２へ向けて超音波振動を与え、他の領域への超音波の影響を減少させることができる。さらに、超音波アレイ４００の各振動子４０１が発生する超音波の位相を制御することで、パラボラアンテナの反射による電波の集中と同様に目的とするＢＧＡ部品に超音波が集中するような位相で各超音波アレイを振動させるのも効果的である。この方法も他の領域への超音波の影響を減少させることができる。この時、超音波アレイ４００をＺおよびＹ方向に調整して効率的に超音波が部品に集中する位置関係となるよう調整すると効果的である。

また、前記第２実施形態と同様、振動制御部３０１は、基板２００の半田が不活性蒸気により融解した後に振動発生を開始するよう超音波アレイ４００を制御する。この制御により、基板２００から部品の脱落を防止し、基板２００へ伝播する振動を少なくすることができる。
さらに、ＢＧＡの大きさや半田条件によっては振動を与えても酸化膜が破れないケースがあると想定される。この場合は振幅を大きくする（振動強度を上げる）対策、振動周波数を高める(周波数が高くなるほどエネルギーが大きくなる)対策、さらには、振動を与える期間を長く対策によって、酸化膜を破る確率を大きくすることも有効である。
この第３実施形態にあっても、他の実施形態の場合と同様の理由により、１つの基板２００に複数のＢＧＡ部品２０１、２０２が搭載されている場合には、矢印Ａ方向の出口に近い第１のＢＧＡ部品２０１のように温度が下がる部品に優先して振動を与えることが望ましい。

上記半田リフロー装置においては、搬送ベルト１００上でＢＧＡ部品２０１、２０２を搬送しながら加熱してリフロー処理を行う。前記振動制御部３０１は、所定位置にある（所定位置を移動する）第２のＢＧＡ部品２０２の周辺の領域に超音波ＵＳを照射して振動を与えるように、超音波アレイ４００を制御して、第２のＢＧＡ部品２０２へ超音波ＵＳにより振動を伝達して加振する。
この加振に際し、前記振動制御部３０１は、加振の開始、終了、断続等、加振時間を制御するとともに、必要に応じて前記超音波アレイ４００の位相制御によって、加振の振幅、方向を制御する。また前記超音波アレイ支持部４０２の移動を制御して、超音波アレイ４００の超音波ＵＳ照射領域を搬送ベルト１００の移動に合わせて移動させる。

図４を用いて本発明の第４実施形態について説明する。図中第１、第２、第３実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を簡略化する。
図４は本発明の第４実施形態におけるリフロー装置の概略構成を示す図である。
符号４０３は微弱振動制御部で、周辺温度を測定する機能と、その情報により数Ｈｚ〜数１０ＭＨｚの振動を発生する機能を持つ。この時、基板２００から部品の脱落を防ぐために、発生させる振動方向はＹ方向またはＸ方向の水平方向のみとする。この第４実施形態では、前記基板２００の重心と微弱振動制御部４０３を結んだ方向の振動を発生するよう制御する。

前記微弱振動制御部４０３は、基板２００に直接水平方向の振動を与えられるよう、基板２００にクリップや永久磁石等、基板２００に対して着脱可能に固定することができる何らかの手段により固定するのが望ましい。
また、前記微弱振動制御部４０３は、基板２００の半田が不活性蒸気の液化に伴う熱エネルギーによって融解された後に振動発生を開始する。理由は、他の実施形態と同様に、基板２００から部品の脱落を防ぐためであるが、半田融解後の方が液体となった半田が振動を吸収して脱落しにくくなる現象を利用するためである。

振動周波数については、周波数が高いほど大きなエネルギーを半田ボールに与えられるので、高い周波数が望ましいが、比較的重量の大きいＢＧＡ部品２０１、２０２と比較的重量の小さい周辺チップコンデンサ等の電子部品２０３との重量差（慣性の差）を利用して振幅が大きく低い周波数を与えるのも効果的である。また、効果的な周波数を時分割で切り替えて発生させることにより酸化膜を破る確率を高めることも有効である。

このような振動制御を実現するため、前記微弱振動制御部４０３は、周辺温度観測機能によりＶＰＳ装置６００の内部（詳細には半田付けされる第２のＢＧＡ部品２０２の温度が）ピーク温度を過ぎて、一定時間経過後に振動発生開始し、基板２００に対して数１０μs〜数１００ｍｓの範囲で断続的に振動を与える。断続的に振動を与える理由は、他の実施形態と同様、ＢＧＡ部品２０２の周辺に配置されている重量の小さいチップコンデンサなどの部品への小さくし、溶融した半田ななじむ時間を確保するためである。
振動は基板２００全体の温度が半田融点以下になるまで継続する。この理由は、温度が下がるほど部品のたわみが少なくなり、半田ボールの形状が理想に近づくことで、より良い状況で半田が溶けているぎりぎりのタイミングまで振動を与えることで酸化膜を破る確率を高めるためである。
上記の振動の制御は、温度によらず、処理対象がＶＰＳ装置６００に投入されてからの時間を計測して行っても良いし、時間の情報と観測した周辺温度情報とを統合して判断して制御しても良い。またはＶＰＳ装置制御部６０１と無線通信を行って正確な振動制御を行っても良い。
この第４実施形態は、微弱振動制御部４０３を半田付け対象に取り付けることができるため、既存のＶＰＳ装置自体に格別な改造を施すことなく実施することができるという利点がある。

上記第２〜第４実施形態で使用されるＶＰＳ装置には、主として、半田付け対象をベルトコンベア等で搬送しながら加熱するインライン式と、所定数の半田付け対象を加熱容器内に静止状態に設置して加熱するバッチ式とがあり、本明細書では図２〜図４に示すようなインライン式を想定して説明しているが、図１の第１実施形態の支持装置は、バッチ式の場合をも含むものである。すなわち、各実施形態の加振装置、振動制御部等の構成要素に少しの変更を加えることにより、バッチ式の装置に適用することができるのはもちろんである。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。

本発明は、半田リフローによる電子機器の製造に利用することができる。

１ 支持装置
２ はんだ付け対象
２ａ 基板
２ｂ 電子部品（ＢＧＡパッケージ）
３ 振動制御部
４ 加振装置
５ 支持装置
６ 加熱装置
１００ 搬送ベルト
１０１ 案内ローラ
１０２ 基板支持具
２００ 基板
２０１ （第１の）ＢＧＡ部品
２０２ （第２の）ＢＧＡ部品
２０３ 電子部品
３００ 振動制御部
３０１ （微弱）振動制御部
３０２ カメラ
４００ 微弱振動発生装置（超音波アレイ）
４０１ 振動子
４０２ 超音波アレイ支持部
４０３ 微弱振動制御部
５００ アームシステム
５０１ 第１のアーム
５０２ 第２のアーム
５０３ 第３のアーム
５０３ａ 接触子
６００ ＶＰＳ装置
６０１ ＶＰＳ装置制御部
６０２ 熱媒体槽
６０３ 熱媒体
６０４ ヒータ

Claims (10)

1. 半田付け対象を含む電子部品を加熱する加熱装置と、
   この加熱装置により加熱される電子部品の一部である前記半田付け対象を加振する加振装置と、
   この加振装置の加振時間を制御する振動制御部と、
   を有し、
   前記振動制御部は、前記半田付け対象の周辺に配置された他の部品が前記加振による振動に共振することを防止するために、前記加振装置の加振時間を制御して前記半田付け対象を断続的に加振する半田付け装置。
2. 前記加熱装置は、搬送装置により搬送される、複数の半田付け対象を含む電子部品を加熱し、
   前記振動制御部は、前記搬送装置により搬送される前記複数の半田付け対象のうち、出口に近い側に配置された半田付け対象を他の半田付け対象に優先して振動を与える、
   請求項１に記載の半田付け装置。
3. 前記振動制御部は、前記加振装置を異なる加振周波数による時分割で加振するよう制御して前記半田が固化するまでの期間に前記半田付け対象を加振する請求項１または２のいずれか一項に記載の半田付け装置。
4. 前記振動制御部は、前記加振装置による前記半田付け対象への加振位置を前記半田付け対象の位置に対応して制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の半田付け装置。
5. 前記加振装置は、半田付け対象に接触して振動を伝達する接触子を有し、
   前記振動制御部は、前記接触子の位置、姿勢の少なくともいずれかを制御することにより、前記加振装置による加振の位置を制御する請求項１〜４のいずれか一項に記載の半田付け装置。
6. 前記振動制御部は、前記半田付け対象において最も超音波振幅が強め合うように、照射する超音波アレイの位相を制御する請求項１〜４のいずれか一項に記載の半田付け装置。
7. 前記振動制御部は、前記加振装置の位置を制御することにより、前記半田付け対象に超音波が強く届くよう、前記加振装置の位置を制御する請求項１〜６のいずれか一項に記載の半田付け装置。
8. 前記振動制御部は、前記加振装置が前記半田付け対象を加振する方向を制御する請求項１〜７のいずれか一項に記載の半田付け装置。
9. 前記加振装置は、前記半田付け対象となる電子部品が搭載された基板に取り付けられて該基板へ振動を与える請求項１〜３のいずれか一項に記載の半田付け装置。
10. 半田付け対象を含む電子部品を所定位置に支持する工程と
    所定位置にある前記電子部品の一部である前記半田付け対象を加熱する加熱工程と、
    この加熱工程により加熱される半田付け対象を加振する振動工程と、
    前記加熱工程とともに、前記振動工程における加振時間を制御する振動制御工程と、
    を有し、
    前記振動制御工程は、
    前記半田付け対象の周辺に配置された他の部品が前記加振による振動に共振することを防止するために、加振時間を制御して前記半田付け対象を断続的に加振する、
    電子部品の製造方法。

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