JP6744686B1 - レーザー式ハンダ付け方法とその装置 - Google Patents

Abstract

ランド（４２）とリード（５２）とにプリント基板（４０）の下方から熱風（Ｎ）を吹き付けて予熱する。予熱開始、或いは予熱開始後、ハンダ付けポイントにレーザー光（Ｌ）を照射しつつ、ハンダ付けポイントに接触する位置まで糸ハンダ（１５）を供給する。供給された糸ハンダ（１５）をレーザー光（Ｌ）にて溶融する。ハンダ付け終了後、糸ハンダ（１５）の供給を停止する。レーザー光（Ｌ）の照射を停止して溶融ハンダ（１５ｍ）を凝固させる。

Description

本発明は、レーザー光を使用してハンダ付けを行うレーザー式ハンダ付け方法及び当該方法の実施に用いるレーザー式ハンダ付け装置に関するものである。

一般的に、電子部品の量産実装には、リフロー方式のハンダ付けが多く用いられている。典型的なリフロー方式のハンダ付けは、ペースト状のハンダを塗布した、プリント基板のパッド上に電子部品の各リードを配置した後、リフロー炉内を通過させてハンダを溶かし、電子部品の各リードとプリント基板上の各対応するパッドとをハンダ付けで接合するというという方法を取る。

このようなリフロー方式のハンダ付けでは、プリント基板がリフロー炉内で加熱されるため、熱ひずみや変形を生じるという問題があった。
そこで、最近ではこのようなリフロー方式をレーザーハンダ方式に置き換えるシステムが注目されている。

従来のレーザー式ハンダ付け装置では、ハンダ付けの対象となるプリント基板の上面に電子部品が搭載され、プリント基板の上方に設置された出射ヘッドから電子部品間に露出するハンダ付けポイント（ランドとリード）に向けてレーザー光を照射するようになっている。上記ハンダ付けポイントには糸ハンダが送り込まれるようになっている。レーザー照射領域に至った糸ハンダは順次溶融し、これが滴下してプリント基板の上面側のランドとリードに付着すると共にこのランドとリードとの間の隙間を下方に流れてプリント基板の下面側に回り込む。そして、これが凝固してプリント基板の上下両面においてリードを中心としてきれいな円錐形のハンダ層を形成する。

レーザーハンダ付けは、微細な箇所にレーザー光を集光照射して非接触かつ局所的なハンダ付けを可能であり、プリント基板の熱歪みも回避することができる。また、ハンダ付け作業の自動化にも有利であるとされている。

処が、プリント基板の更なる高集積化に伴い、電子部品間のスペースが取れなくなり、従来のように電子部品を搭載したプリント基板の上面側からのレーザー光の照射が不可能になってきた。

そのため、特許文献１に示すように、プリント基板を天地逆転して電子部品の搭載面を下にし、プリント基板のスルーホールから上方に飛び出した電子部品のリードと、スルーホールのランドに糸ハンダを供給しつつプリント基板の上方からレーザー光を照射してハンダ付けすることが提案された。

特開２０１３−１８７４１１号公報

処が、プリント基板を天地逆転し、下面側に電子部品を配置するようにすると、この状態では電子部品が落下してしまうので、反転時にこの搭載された電子部品を位置関係を保持しながらプリント基板に固定する何らかの治具を必要とし、ハンダ付け作業が複雑になるという問題があった。

また、ハンダ付けに先立ってハンダ付けポイントであるランドやリードをハンダの溶融温度近辺まで予熱にしておく必要がある。ランドや電子部品のリードが予熱されず冷えた状態では、レーザー光によって溶融したハンダが、冷えた状態のリードやランドに接触すると直ちに凝固して付着力が損なわれ、ハンダ不良を生ずる。

処が、上記予熱のためにレーザー光をハンダ付けポイントに照射すると、予熱に続く糸ハンダ溶融のためにレーザー光の出力を高くするとリードが過熱されて変色する「リード焼け」が発生する。
そこで、特許文献１では、照射側のランドを、ハンダ付けにてリードを固定するスルーホールを含む第１ランドと、第１ランドから延出した位置に設けられ、溶融ハンダを第１ランドに流し込む第２ランドとに分け、レーザー光による照射状態を、第２ランドのみにレーザー光を照射する第１照射状態と、第１ランドにレーザー光を照射する第２照射状態とに分け、両者の切り換えを可能に構成した。

この方法では、第１ランドから延出した第２ランドを設けるスペースが必要となるが、上記のような過密状態のプリント基板では下面側といえ、第２ランドのようなスペースを設けることが出来ない。また、上記のように照射状態を第１照射状態と、第２照射状態とに分けてこれを切り替えることや、第２ランドで溶融ハンダを第１ランドに流し込むという作業は複雑なだけでなく、第１ランドとリードとをハンダ付けのためにレーザー光でこの時点から予熱しなければならず、作業のタクト時間を長くするということになる。

そこで発明者らは、プリント基板の下面側のハンダ付けポイント（下面側のランドと該ランドから突き出たリード）に向けて、下から斜め上に糸ハンダを供給し、当該部分にレーザー光を照射することが考えた。しかしながらこの方式では、第１に、ハンダ付けの際に発生するヒュームやハンダの溶融時にその表面から弾かれた微細粒子（ハンダ玉）が落下して、プリント基板の下方に設置された出射ヘッドのレーザー出射窓に設けた保護ガラスに付着して、これを急速に汚すことが考えられる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、第１には、従来不可能と考えられていたプリント基板の下からのハンダ付けを行えるようにすること、第２には、超高集積化されたプリント基板において、ハンダ付け作業のタクト時間を可能な限り短くすることが出来るレーザー式ハンダ付け方法とその装置の開発をその課題とする。

本発明は前記課題を解決するため、レーザー光Ｌがプリント基板４０の下側から出射されるようになっている。これに合わせてその不具合を解消する対策も採用した。出射角度は、プリント基板４０の下面４０ｋに向けて垂直に出射する場合（図１〜図８）と、斜めに出射する場合（図１１〜図１２）の２通りを用いた。また、出射されるレーザー光Ｌは図９（ａ）に示すように、照射面における横断面全面が同じ出力レベル（以下、均等出力レベルと言い、そのレーザー光を均等出力レーザー光という。）のものと、図１０（ａ）に示すように、中心部分と外周部分とで異なる出力レベル（以下、不均等出力レベルと言い、そのレーザー光を不均等出力レーザー光という。）のものを使用した。更にこれに合わせて出力手順も様々な方法を採用した。

本発明のレーザー式ハンダ付け方法（第１発明）は、
プリント基板４０のスルーホール４１に向けて供給された糸ハンダ１５をレーザー光Ｌにて溶融し、前記プリント基板４０の上面４０ｊ側に搭載され、前記スルーホール４１に挿通された電子部品５０のリード５２を前記スルーホール４１に設けられたランド４２にハンダ付けするレーザー式ハンダ付け方法において、
前記レーザー光Ｌは、ハンダ付けポイントＰにおける前記ランド４２に対して下方から垂直又は傾斜して照射し、
前記ランド４２と前記スルーホール４１から下方に突出したリード５２とに、前記プリント基板４０の下方から螺旋流の熱風Ｎを吹き付けて、前記ランド４２と前記リード５２とを予熱し、
前記予熱の開始と共に、或いは前記予熱の開始後、前記プリント基板４０の下方から前記ランド４２と前記リード５２とにレーザー光Ｌを照射しつつ、前記プリント基板４０の下方から前記ランド４２又は前記リード５２のいずれか一方に接触する位置まで糸ハンダ１５を供給し、
続いて、供給された前記糸ハンダ１５をレーザー光Ｌにて溶融し、前記溶融したハンダ１５ｍにて前記ランド４２と前記リード５２とを接続し、
然る後、前記糸ハンダ１５の供給を停止し、前記糸ハンダ１５の供給の停止と共に、或いは
該停止後、レーザー光Ｌの照射を停止して溶融ハンダ１５ｍを凝固させることを特徴とする。

請求項２は、上記ハンダ付け方法に於いて、図９（ｂ）に示す均等出力のレーザー光Ｌが用いられ、第１出力手順の予熱（１）（２）（３）及びハンダ工程（４）が採用される。
請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法において、
照射面の横断面全面における出力レベルが等しいレーザー光Ｌを用い、
予熱時の出力レベルを、糸ハンダ１５の溶融温度以下の予熱レベル（Ａ）とし、
ハンダ付け時の出力レベルを、糸ハンダ１５の溶融温度以上の溶融レベル（Ｂ）とすることを特徴とする。

請求項３は、上記ハンダ付け方法に於いて、図９（ｂ）に示す均等出力のレーザー光Ｌが用いられ、第２出力手順の予熱（１０）及びハンダ工程（４）が採用される。
請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法において、
照射面の横断面全面における出力レベルが等しいレーザー光Ｌを用い、
予熱時は、熱風Ｎのみによる予熱を行い、
ハンダ付け開始時にレーザー光Ｌを出射し、その出力レベルを糸ハンダ１５の溶融温度以上の溶融レベル（Ｂ）とすることを特徴とする。

請求項４は、上記ハンダ付け方法に於いて、図９（ｂ）に示す均等出力のレーザー光Ｌを用いられ、第３出力手順の予熱（２０）及びハンダ工程（４）が採用される。
請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法において、
照射面の横断面全面における出力レベルが等しいレーザー光Ｌを用い、
予熱開始時、又は予熱途中の段階でレーザー光Ｌを出射し、その出力レベルを、零から糸ハンダ１５の溶融温度以上の溶融レベル（Ｂ）まで漸増をさせ、
ハンダ付け時の出力レベルを、糸ハンダ１５の溶融温度以上の溶融レベル（Ｂ）とすることを特徴とする。

請求項５は、上記ハンダ付け方法に於いて、図１０（ｂ）に示す不均等出力のレーザー光Ｌを用いられ、第１出力手順の予熱（１）（２）（３）及びハンダ工程（４）が採用される。
請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法において、
照射面の横断面全面における出力レベルが、その外周部分Ｌ２がその中心部分Ｌ１より高いレーザー光Ｌを用い、
前記中心部分Ｌ１の出力レベル（Ａ）が、糸ハンダ１５の溶融温度より低く、
前記外周部分Ｌ２の出力レベル（Ｂ）が、糸ハンダ１５の溶融温度より高く、
前記中心部分Ｌ１はランド４２のスルーホール４１の内側を照射するように設定され、
予熱時の出力レベルを、糸ハンダ１５の溶融温度以下の予熱レベル（Ａ）とし、
ハンダ付け時の出力レベルを、糸ハンダ１５の溶融温度以上の溶融レベル（Ｂ）とすることを特徴とする。

請求項６は、上記ハンダ付け方法に於いて、図１０（ｂ）に示す不均等出力のレーザー光Ｌを用いられ、第２出力手順の予熱（１０）及びハンダ工程（４）が採用される。
請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法において、
照射面の横断面全面における出力レベルが、その外周部分Ｌ２がその中心部分Ｌ１より高いレーザー光Ｌを用い、
前記中心部分Ｌ１の出力レベル（Ａ）が、糸ハンダ１５の溶融温度より低く、
前記外周部分Ｌ２の出力レベル（Ｂ）が、糸ハンダ１５の溶融温度より高く、
前記中心部分Ｌ１はランド４２のスルーホール４１の内側を照射するように設定され、
予熱時は、熱風Ｎのみによる予熱を行い、
ハンダ付け開始時にレーザー光Ｌを出射し、その出力レベルを、糸ハンダ１５の溶融温度以上の溶融レベル（Ｂ）とすることを特徴とする。

請求項７は、上記ハンダ付け方法に於いて、図１０（ｂ）に示す不均等出力のレーザー光Ｌを用いられ、第３出力手順の予熱（２０）及びハンダ工程（４）が採用される。
請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法において、
照射面の横断面全面における出力レベルが、その外周部分Ｌ２がその中心部分Ｌ１より高いレーザー光Ｌを用い、
前記中心部分Ｌ１の出力レベル（Ａ）が、糸ハンダ１５の溶融温度より低く、
前記外周部分Ｌ２の出力レベル（Ｂ）が、糸ハンダ１５の溶融温度より高く、
前記中心部分Ｌ１はランド４２のスルーホール４１の内側を照射するように設定され、
予熱開始時、又は予熱途中の段階でレーザー光Ｌを出射し、その出力レベルを、零から糸ハンダ１５の溶融温度以上の溶融レベル（Ｂ）まで漸増をさせ、
ハンダ付け時の出力レベルを、糸ハンダ１５の溶融温度以上の溶融レベル（Ｂ）とすることを特徴とする。

請求項８は、請求項１〜７に記載のハンダ付け方法を実行するための装置である。
電子部品５０のリード５２をプリント基板４０のランド４２にレーザー光Ｌでハンダ付けするレーザー式ハンダ付け装置１において、
前記レーザー式ハンダ付け装置１は、
前記プリント基板４０の上面４０ｊに前記電子部品５０が搭載され、前記電子部品５０の前記リード５２が前記プリント基板４０のスルーホール４１から下方に突出しているプリント基板４０を支持する支持台２と、
前記プリント基板４０の下方にて前記プリント基板４０に対して垂直に又は傾斜させて設置され、前記ランド４２に向けてレーザー光Ｌを出射する出射ヘッド３と、
ハンダ付け時に、前記ランド４２又はリード５２のいずれかに接触する位置まで糸ハンダ１５を供給する糸ハンダ供給部１１と、
前記出射ヘッド３の出射口４に設置され、前記出射口４から上方のプリント基板４０に向けて伸び、前記プリント基板４０に対面する先端に透孔２２が設けられた中空の保護ノズル２０と、
前記保護ノズル２０に設けられ、前記透孔２２から前記プリント基板４０に向かって螺旋流の熱風Ｎが噴出するように前記保護ノズル２０の内周面の接線方向に接続された、加熱ガスを供給する加熱ガス供給管２６と、を備えることを特徴とする。

請求項９は、保護ノズル２０から噴き出された熱風Ｎを、ハンダ付け時に発生する飛散微細生成物Ｃと共に回収する排気ダクト３０を更に設置したもので、
請求項８のレーザー式ハンダ付け装置１において、保護ノズル２０の透孔２２に臨む位置にてプリント基板４０の下面４０ｋに対向する上面が開口した排気ダクト３０が更に設置されていることを特徴とする。

請求項１０は、請求項８のレーザー光Ｌに関し、
照射面の横断面全面における出力レベルが等しいレーザー光Ｌ、又は
照射面の横断面における中心部分Ｌ１と、前記中心部分Ｌ１を取り囲む外周部分Ｌ２との二重リング構造であり、中心部分Ｌ１の出力レベル（Ａ）が糸ハンダ溶融温度以下、外周部分Ｌ２の出力レベル（Ｂ）が糸ハンダ溶融温度以上に設定されているレーザー光Ｌが用いられることを特徴とする。

請求項１１は、請求項８の保護ノズル２０に関し、
保護ノズル２０は透孔２２に向かって縮径するように形成され、
保護ノズル２０の内部には、保護ノズル２０の内周面に沿って熱風ガイド用のガイド壁２４が設置されている事を特徴とする。

本発明は上記のような構成を有するので、従来不可能と考えられていたプリント基板４０の下からのハンダ付けを行えるようになった。更に、本発明は熱風Ｎでハンダ付けポイントＰを予熱するようになっており、且つレーザー光Ｌは移動することなくプリント基板４０に対して垂直に又は斜め下から斜め上に向けて傾斜して照射されるようになっているので、超高集積化されたプリント基板４０において、ハンダ付け作業のタクト時間を可能な限り短くすることが出来るようになった。更に、出力手順又はレーザー光Ｌを工夫することで、電子部品５０のリード焼けも回避できるようになった。

本発明に係る垂直照射におけるレーザー式ハンダ付け装置の１実施形態を示す断面図である。 図１の保護ノズル部分の拡大断面図である。 図１を下方から見た拡大部分断面斜視図である。 図２のＸ−Ｘ断面図である。 本発明のハンダ付け開始時の斜視図である。 本発明のハンダ付け時の斜視図である。 図６に於けるハンダ付け状態の拡大断面図である。 本発明のハンダ付け完了後の後加熱時の斜視図である。 本発明の第１方法におけるレーザー光の出力制御図である。 本発明の第２方法におけるレーザー光の出力制御図である。 本発明に係る傾斜照射における部分拡大断面図である。 図１１におけるハンダ付けポイントでの照射状態を示す、プリント基板の下面側から見た拡大図である。

以下に、本発明について図面を用いて説明する。図１はハンダ付け装置１の第１実施形態（垂直照射）を示し、図１１は第２実施形態（傾斜照射）を示す。第２実施形態の説明では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同じ部分については第１実施形態の説明を第２実施形態の説明に援用してその部分の説明については省略する。
このハンダ付け装置１は、レーザー光Ｌを出力する半導体レーザー或いはレーザー発振器（図示せず）、プリント基板４０がセットされる支持台２、プリント基板４０の下方に設置され、半導体レーザー等から出力されたレーザー光Ｌをプリント基板４０の下面４０ｋに設けたハンダ付けポイント（本発明では、プリント基板４０のランド４２の下面側の部分、この部分をランド下面部分４２ｋとする）に照射する出射ヘッド３と、前記半導体レーザー等を制御するためのレーザーコントローラー（図示せず）と、前記ハンダ付けポイントに糸ハンダ１５を供給するための糸ハンダ供給部１１と、ハンダの状態を表示するモニタ１０、及びこのハンダ装置１全体を設定されたプログラムに従って自動的に制御する制御装置（図示せず）とを有している。

プリント基板４０は、多数且つ多種類の電子部品５０を搭載するための基板である。プリント基板４０には１層には限られず、多層のものもあるが、ここでは１層のものをその代表例として説明する。
プリント基板４０の基板本体（絶縁基板）４０ａには、その上面４０ｊから下面４０ｋに貫通する貫通孔が多数穿設されている。その貫通孔の内周面と、基板本体４０ａの表裏における上記貫通孔の開口の周縁にエッチング処理で残された銅メッキ層が存在する。この銅メッキ層の部分がランド４２であり、このランド４２を貫通する孔がスルーホール４１である。
このランド４２の開口周縁のリング状の銅メッキ層をランド上面部分４２ｊ及びランド下面部分４２ｋとし、この表裏のランド上・下面部分４２ｊ・４２ｋを繋ぐ、貫通孔の内周面の銅メッキ層を導通部分４３とする。

プリント基板４０の上面４０ｊには多数且つ多種の電子部品５０が搭載され、それらのリード５２がスルーホール４１に挿入されている。挿入されたリード５２は、スルーホール４１を貫通して下面４０ｋに若干突き出ている。挿入されたリード５２は、後述する方法でプリント基板４０のランド４２全体にハンダ付けされることになる。なお、リード５２には、多種多様な電子部品５０に合わせて、断面円形のものや、断面四角形のものなど様々なものがある。
本発明の場合、レーザー光Ｌは、挿入されたリード５２が突き出ているプリント基板４０の下面４０ｋ側で、突き出たリード５２とランド下面部分４２ｋとを照射し、当該部分に供給された糸ハンダ１５を溶かしてリード５２とランド４２とをハンダ付けするようになっている（図８）。

ランド４２の内周部分である銅メッキ層（導通部分４３）と電子部品５０のリード５２との関係は、導通部分４３の内径に対してリード５２の直径はわずかに細く、導通部分４３とリード５２との間の隙間Ｓは僅かで（例えば、０．１ｍｍ前後）、後述するように溶けたハンダ１５ｍが毛細管現象で浸透できる間隔である（図３）。

ハンダ付け装置１の出射ヘッド３は、ハンダ付け装置１の支持台２に設置されたプリント基板４０の下方に設置されている。プリント基板４０の下面４０ｋのハンダ付けポイントであるランド下面部分４２ｋは、支持台２の開口部分から下方に露出している。
出射ヘッド３は、図１に示すようにプリント基板４０に対して垂直に設置され、出射ヘッド３の出射口４はプリント基板４０の下面４０ｋに向けて設置される場合（第１実施形態）と、図１１のようにプリント基板４０に対して傾斜し設置される場合（第２実施形態）とがある。

出射ヘッド３は略円筒、或いは角筒形状の外形を有し、その側面から直角にレーザー導入筒部５が突出している。このレーザー導入筒部５には、半導体レーザー等に通じる光ファイバー８が接続され、半導体レーザー等から出力されたレーザー光Ｌが該光ファイバー８を通って出射ヘッド３の内部へと導かれるように構成されている。出射ヘッド３の内部には、導入されたレーザー光Ｌの向きを変えるハーフミラー６ａや、レーザー光Ｌをハンダ付けポイントであるランド下面部分４２ｋにて所定の径に集光させる光学レンズ等の光学部品６ｂが出射口４までの光路途中に内蔵されている。

上記のように出射ヘッド３の上端部には出射口４が設けられており、プリント基板４０の下面４０ｋに向けられている。出射ヘッド３に入射したレーザー光Ｌは内部の光学系６を通過して出射口４からハンダ付けポイントＰであるランド下面部分４２ｋに向けて出射される。この出射口４には全体が透明な保護ガラス７、及び後述するように必要に応じて設けられる中心部分出力制限ガラス７ａが設置されている。

出射口４からハンダ付けポイントＰであるランド下面部分４２ｋに向けて出射されるレーザー光Ｌには２通りがある。第１は、照射面であるランド下面部分４２ｋにおけるその横断面全体が同じ出力レベルである場合（図１、図９（ｂ））、第２は、中心部分Ｌ１と、その周囲に同心円状に設けられ、前記中心部分Ｌ１を囲繞した外周部分Ｌ２との２重リング構造の場合（図２、図１０（ｂ））である。この場合、後者の場合、外周部分Ｌ２は中心部分Ｌ１より出力レベルが大となるように設定される。
なお、図２では後者の２重リング構造のレーザー光Ｌを示し、中心部分Ｌ１を薄墨で示す。
図１０では、傾斜して設置された均等出力のレーザー光Ｌが示されているが、これに限られず、図示していないが、不均等出力のレーザー光も使用される。

レーザー光Ｌが前者のような均等出力の場合、光学系６にレーザー光Ｌの中心部分Ｌ１の出力レベルを弱める処置を施していないので、出射ヘッド３に入光したレーザー光Ｌは出射ヘッド３の光学系６及び保護ガラス７をそのまま通過し、上記のように照射面において横断面全体において同じ出力レベルとなる。その場合の出力レベルの模式図を図９（ｂ）で示す。また、均等出力レーザー光Ｌの照射範囲は、垂直又は傾斜状態で照射するいずれの場合でも、後述するようにランド下面部分４２ｋとなるように設定される。
この均等出力レベルの強い（糸ハンダ溶融温度以上の出力レベル（Ｂ））レーザー光Ｌが垂直に設置され、予熱期間中に連続してリード５２の突出端に当たると、当該突出端が過熱されてリード焼けと言われるような変色を生じることがあるので、レーザー光Ｌの出力は、後述するように「リード焼け」を生じないような制御がなされる。
なお、上記均等出力レベルの強いレーザー光Ｌが傾斜して設置され、ハンダ付けポイントＰに対して斜めにレーザー光Ｌが照射すると、図１２に示すように照射面が楕円形に広がり、出力レベルが垂直の場合に比べて若干低下する。この場合も、必要に応じて「リード焼け」が生じないような出力制御がなされる。

これに対して、レーザー光Ｌを後者の不均等出力のレーザー光Ｌとする場合は、出射ヘッド３の光学系６のいずれかの部分にレーザー光Ｌの中心部分Ｌ１の出力レベルを制限する部材（図示せず）を設置したり、図２に示すように、レーザー光Ｌの中心部分の出力レベルを制限する出力制限領域７ｂを有する中心部分出力制限ガラス７ａを保護ガラス７の上に沿わせて設置することになる。この場合、外周部分Ｌ２の出力レベルを１００とした場合、中心部分Ｌ１の出力レベルは４０〜６０に絞られる。出力レベルの変更は中心部分出力制限ガラス７ａを様々な規制値を有するものに交換することで行われる。
なお、不均等出力のレーザー光Ｌの中心部分Ｌ１の直径は、最大ではスルーホール４１の内径である。これによりスルーホール４１に挿通されたリード５２の突出端に照射される中心部分Ｌ１の出力レベルはその周囲の外周部分Ｌ２よりもかなり弱くなるので、予熱工程中、弱い中心部分Ｌ１のレーザー光の照射を連続的に受けても「リード焼け」が発生しない。
この不均等出力のレーザー光Ｌも垂直に設置される場合と、傾斜して設置される場合がある。

不均等出力のレーザー光Ｌでは、垂直配置の場合、その外周部分Ｌ２は、ハンダ付けポイントＰであるランド下面部分４２ｋをカバーするレーザー光Ｌの照射範囲からその中心部分に位置する中心部分Ｌ１を差し引いたリング状の領域である。プリント基板４０のランド下面部分４２ｋが円形の場合、レーザー光Ｌは該ランド下面部分４２ｋ全体を照射することになり、最大径で該ランド下面部分４２ｋの外縁までとなる。（プリント基板４０のランド下面部分４２ｋの形状は、円形だけに限られず様々な形状のものがある。例えば、長円の場合には、絶縁体である基板本体４０ａにレーザー光Ｌが掛からないようにその範囲は短辺幅となる。）
不均等出力のレーザー光Ｌでは、傾斜配置の場合は、図１２のように、その照射面は楕円形になるので、その長軸側がランド下面部分４２ｋをはみ出さないような範囲で照射されることになる。

保護ガラス７（或いは、中心部分出力制限ガラス７ａ）の上方にて、出射ヘッド３の出射口４に保護ノズル２０が装着されている。保護ノズル２０は出射口４から上方に伸びた中空円錐状の形を有し、その先端部分に筒状のノズル口２１が嵌め込まれている。該ノズル口２１は、例えば、セラミックスのような耐熱素材で形成されている。該ノズル口２１には細く絞られたレーザー光Ｌが通過する透孔２２が形成されている。この透孔２２はこの部分を通過するレーザー光Ｌの直径よりやや大きい。

出射ヘッド３の出射口４に近い保護ノズル２０の基部には加熱ガス供給管２６が接続され、常時、内部に高温ガスが供給されている。高温ガスは、通常の空気でもよいし、窒素ガスのような不活性ガスでもよい。糸ハンダ１５はその組成によりその融点はさまざまであるが、鉛フリーハンダの場合は２２０℃程度である。保護ノズル２０に供給される高温ガスの温度は、スルーホール４１とその周辺やこの部分に供給された糸ハンダ１５の予熱ができる程度（例えば、１１０℃〜１５０℃）で、最高で糸ハンダ１５の融点直前の温度を越えない温度である。そして、この高温ガスが熱風Ｎとなって透孔２２から上方に噴き出す。保護ノズル２０内は供給されている高温ガスによって、常時、正圧に保持たれている。従って、異物（微細生成物）Ｃが透孔２２から保護ノズル２０内に入り込むことはない。

保護ノズル２０は、単に円錐状の中空筒体（図示せず）でもよいが、図２及び図３では、保護ノズル２０の内周面に沿って円錐状のガイド壁２４が設けられている例を示す。
このガイド壁２４は、保護ノズル２０の内周面とガイド壁２４との間に熱風Ｎの流れをガイドするガイド流路Ｇを形成することになる。内周面とガイド壁２４との間隙を透孔２２に向かって次第に狭くすれば、ガイド流路Ｇを流れる熱風Ｎの流速を速めることができる。なお、ガイド壁２４は、保護ガラス７（或いは中心部分出力制限ガラス７ａ）の上面を覆うので、保護ノズル２０内に吹き込まれた高温ガスが保護ガラス（或いは中心部分出力制限ガラス７ａ）に接触することを防止する。

加熱ガス供給管２６は保護ノズル２０の基部に直角に接続してもよいが、図４のように保護ノズル２０の内周面の接線方向に接続し、吹き込まれた高温ガスが保護ノズル２０内で内周面（或いは、ガイド流路Ｇ）に沿って螺旋流を形成し、透孔２２から細い螺旋流の熱風Ｎとして噴き出すようにしてもよい。熱風Ｎを螺旋流とすることで噴出方向の方向性が高まり、ハンダ付け時に透孔２２に近接して配置されたリード５２やランド４２を集中的に予熱できる。
なお、ここではプリント基板４０の下方からの熱風Ｎによる予熱を開示したが、これに加えてプリント基板４０の上方からの熱風Ｎによる予熱も加えることができる。

本実施例では、保護ノズル２０の透孔２２の周囲を取り囲むように排気ダクト３０が設けられている。この排気ダクト３０は必要に応じて設けられるもので、必須のものではない。ここでは排気ダクト３０を設けた例を示す。
排気ダクト３０は皿状の部材で、中央に開口部３１があり、この開口部３１に保護ノズル２０の上端部分（ノズル口２１）が挿入されている。そして、排気ダクト３０の上縁３０ａ及び保護ノズル２０のノズル口２１の上端とは、上方に位置するプリント基板４０の下面４０ｋより下方に位置し、その間に隙間が形成されている。
該隙間は、プリント基板４０の下面４０ｋからのリード５２の突出代を越える幅に形成されている。これにより、ハンダ付け終了時におけるプリント基板４０に対して出射ヘッド３が排気ダクト３０と共に相対的に移動したとしても、排気ダクト３０の上縁３０ａとノズル口２１の上端とがハンダ済みのリード５２の突出端に接触することがない。

上記排気ダクト３０の側壁には排気筒部３２が設けられ、この排気筒部３２に排気管３３が接続されている。排気管３３は常時排気ダクト３０内の空気を吸引排出している。
保護ノズル２０のノズル口２１の透孔２２から噴き出した熱風Ｎは、プリント基板４０の下面４０ｋ（ハンダ付け時には、リード５２とスルーホール４１及びその周辺）に衝突して衝突部分を予熱した後、排気ダクト３０内に流れる。そして、その熱風Ｎの大部分又はその全部が排気管３３に流れる。
これにより排気ダクト３０内の空気や、ハンダ付け時に発生し、該空気中に飛散したヒュームやハンダ玉などの微細生成物Ｃの大部分或いはその全部が排気管３３から排出される。

保護ノズル２０の胴部外周にはリング状の冷却管３５が設置されており、この冷却管３５に冷却水供給管３６と冷却水排水管３７とが取り付けられている。冷却水供給管３６から冷却水が供給され、冷却管３５を周回して冷却水排水管３７に戻り、ここから排出をされる。保護ノズル２０は、これにより冷却水に冷却される。

糸ハンダ供給部１１は、例えば、プーリー（図示せず）に巻いた糸ハンダ１５を必要時に所要量ずつハンダ付けポイントであるランド４２のランド下面部分４２ｋに向けて送るためのものである。この糸ハンダ供給部１１は、ハンダ付けポイントであるランド下面部分４２ｋの近くまで伸びるガイドノズル１２を有する。糸ハンダ供給部１１は、ハンダ付け作業時に、制御装置から糸ハンダ１５の供給タイミングやその供給量等の制御指令を受け、その制御指令に応じてガイドノズル１２から糸ハンダ１５を繰り出す。繰り出された糸ハンダ１５は、ハンダ付けポイントであるリード５２又はランド下面部分４２ｋに接触する位置、或いは両者に接触する位置まで供給される。この時、繰り出された糸ハンダ１５の先端部分は後述するように、熱風Ｎだけに曝され、或いは熱風Ｎとレーザー光Ｌに曝されて予熱されるが、熱風Ｎの加熱温度や、レーザー光Ｌの出力レベルが低くこの時点では溶融には至らない。

なお、糸ハンダ１５の断面形状は一般的には円形であるが、図１及び図３のようにガイドノズル１２への挿入前に上下一対のプレスローラ１３で扁平に押し潰し、糸ハンダ１５の表裏に平面部分１６ａ・１６ｂを設けるようにしてもよい。このような場合、ガイドノズル１２も糸ハンダ１５に合わせてガイド孔の形状は扁平な長円形で、扁平糸ハンダ１５の一方の平面部分１６ａをプリント基板４０の下面４０ｋに沿うように供給する。これによりこの反対側の平面部分１６ｂにレーザー光Ｌが当たるようになり、レーザー光Ｌの散乱が減り、扁平糸ハンダ１５に吸収されやすくなる。

ハンダ付け時、或いは予熱及びハンダ付け時には、レーザーコントローラーから発振制御指令が発せられ、これを受けた半導体レーザー等が、所定の出力及び照射時間でレーザー光Ｌを出射し、出射ヘッド３がハンダ付けポイントであるランド下面部分４２ｋに向けて下から垂直又は斜め上に向けて出射する。そしてそこに糸ハンダ１５が供給される。
糸ハンダ１５の供給は、いずれの場合も原則として、出力レベル（Ｂ）のレーザー光（均等・不均等出力）Ｌの出射前に完了している。
これにより、ハンダ付け時、該糸ハンダ１５がレーザー光Ｌにより加熱溶融されてハンダ付けが行われることになる。

出射ヘッド３の下端には、ＣＣＤカメラ９がレーザー光Ｌと光軸を一致させて取り付けられており、このＣＣＤカメラ９で前記出射口４を通じてハンダ付けポイントを撮像できるようになっている。ＣＣＤカメラ９で撮像したハンダ付けポイントの画像は、制御装置を介してモニタ１０に表示される。
なお、ハンダ付け前には、モニタ１０に表示された画像を見ながら、ハンダ付けポイントにおけるランド下面部分４２ｋに対するレーザー光Ｌの照準調整を行うのに使用したり、ハンダ付け作業時には、ハンダ付けポイントのハンダ作業の状態を観察することができる。

次に、本発明にかかるハンダ付け装置１の作用について説明する。本発明によるレーザーハンダ付け方法には第１実施形態（図１〜図８：垂直配置）と第２実施形態（図１１：傾斜配置）とがある。
第１実施形態は出射ヘッド３がプリント基板４０の下面４０ｋに垂直に設置された場合であり、第２実施形態は、プリント基板４０の下面４０ｋに対する垂直線に対して傾斜角度θにて傾斜して設置された場合である。傾斜角度θは、５０°±１０°である。
また、レーザー光Ｌは、既述のように均等出力レベルで出射される場合と、不均等出力レベルで出射される場合の２通りがある。

ハンダ付け手順では図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、レーザー出力を段階的に変更する場合：第１出力手順（（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７））、連続的に変更する場合：第２出力手順（（２０）（４）（２１））、矩形的に出力する場合：第３出力手順（（１０）（４）（５））がある。
第１出力手順の図では出力をレベル（Ａ）とレベル（Ｂ）の２段階としたが、これに限られず多段階としてもよい。なお、この場合、レベル（Ａ）では、予熱は可能であるが、「リード焼け」が発生しないレベルの出力（被照射部分の温度が１１０℃〜１５０℃程度に昇温される程度の出力）、レベル（Ｂ）は、「ハンダ付け」が可能なレベル（ハンダ溶融温度以上）の出力である。
第１〜３出力手順は、ハンダ対象物の条件によって決定され、その切り替えタイミングは制御器にインプットされているソフトによる場合、若しくは、放射温度計（図示しない）によりハンダ付けポイントの測定温度を検出して切り替えられる。

ハンダ付けポイントＰの予熱に関しては、熱風Ｎによる予熱だけでレーザー光Ｌによって予熱を行わない場合と、熱風Ｎとレーザー光Ｌの協働による予熱を行う場合の２通りがある。

（第１実施形態（垂直）のハンダ付け作業）
以下、均等出力のレーザー光Ｌ、又は不均等出力のレーザー光Ｌを用いた第１実施形態（垂直）のハンダ付け作業について説明する（図１、図２〜図８、図９、図１０）。
ハンダ付け装置１の支持台２上に設置されたプリント基板４０のハンダ付け対象のスルーホール４１の中心に出射ヘッド３の光軸を合わせる。出射ヘッド３はプリント基板４０の下方にてプリント基板４０に対して垂直に設けられている。上記光軸合わせは画像処理で自動的に、或いはモニタ１０を介して手動調整で行われる。
光軸合わせ完了前では、透孔２２から噴き出した熱風Ｎがハンダ付けポイントＰのランド下面部分４２ｋの近辺に吹き付けられ、当該部分を加熱している。この時点ではレーザー光Ｌは出射されていない。

第１出力手順（図９（ａ）、図１０（ａ）：（１）〜（７））
予熱工程（熱風Ｎとレーザー光Ｌによる協働予熱）
上記のように光軸合わせが終了すると、ハンダ付けポイントＰのランド下面部分４２ｋの直下に透孔２２が位置することになる。この時点では、該透孔２２から噴き出した熱風Ｎが当該スルーホール４１とその周囲、及び当該スルーホール４１に挿通されたリード５１とを予熱している。そしてこの光軸合わせの完了と共に、或いは光軸合わせの完了後に、ハンダ付けポイントのランド下面部分４２ｋとリード５２に向かって均等、又は不均等出力のレーザー光Ｌが出射される（図９（ａ）、図１０（ａ）中、（１）で示す。）。
均等出力のレーザー光Ｌの場合、その出力レベルが高ければ、リード５２が過熱されて被照射部分が変色する「リード焼け」現象が発生するので、この時点では、「リード焼け」現象が発生しない程度の出力（レベル（Ａ）で示す。）に絞られる。この出力レベル（Ａ）では、熱風Ｎとレーザー出力による予熱温度は、使用する糸ハンダ１５の融点を下回る温度（例えば、１１０〜１５０℃）である。

不均等出力のレーザー光Ｌの場合は、外周部分Ｌ２の出力レベルを（Ａ）にして、ハンダ付けポイントＰに送り込まれてきた糸ハンダ１５が溶融しないようにする。中心部分Ｌ１は外周部分Ｌ２より出力レベルが（Ｂ）と低いので、外周部分Ｌ２の出力レベルを管理すれば足る。

熱風Ｎが螺旋流でなく、透孔２２から当該スルーホール４１に向かって垂直に噴き出している場合は、上記のようにランド下面部分４２ｋを中心としたその周辺、スルーホール４１の内周面、スルーホール４１に挿通されたリード５２を予熱し、更にスルーホール４１を通ってプリント基板４０の上面４０ｊ側に回り込んだ熱風Ｎがランド上面部分４２ｊとその近辺を予熱することになる。この点は後述するハンダ付け手順において共通する。

熱風Ｎが螺旋状に渦を巻いて当該スルーホール４１に向かって噴き出されている場合には、上記のように単に噴き出している場合に比べてその吹き出しの方向性が高まってスルーホール４１に吹き込まれ、スルーホール４１の中心に存在するリード５２が主として予熱されることになる。このリード５２を含むスルーホール４１に衝突した熱風Ｎのかなりの部分はそのまま周囲に流れ、ランド下面部分４２ｋを予熱する。スルーホール４１を抜けた残りはランド上面部分４２ｊとその近辺を予熱することになる。この点も後述するハンダ付け手順において共通する。この予熱時間は光軸合わせ終了時刻からの時間設定、或いは放射温度計を用い、予熱部分の温度を測定することで決められる。

ハンダ付け工程
上記のように予熱が行われると、予熱工程終了と共にハンダ付け工程に切り替わり、均等出力のレーザー光Ｌでは、その出力がレベル（Ｂ）に切り替えられる。不均等出力のレーザー光Ｌでは、その外囲部分Ｌ２の出力がレベル（Ｂ）に切り替えられる。
糸ハンダ１５が供給は、レーザー光Ｌ（又は、外周部分Ｌ２）の出力がレベル（Ｂ）の切り替え以前に行われる。

糸ハンダ１５がリード５２（或いは、ランド下面部分４２ｋ）に接触すると、レベル（Ｂ）のレーザー光Ｌ（又は、外周部分Ｌ２）が出力され、糸ハンダ１５は接触部分を含む被照射部分から急速に溶融する。そして糸ハンダ１５が固相から液相に変化する場合、潜熱を必要とするために溶融ハンダ１５ｍの温度が若干下がるが、レーザー光Ｌからの熱により液相状態を保つ。糸ハンダ１５はハンダ終了直前まで連続的にハンダ付けポイントＰに供給され、連続的に溶融される。

溶融ハンダ１５ｍは、ハンダ付け工程の間、上記のように糸ハンダ１５の供給によりその量を増し、リード５２とランド下面部分４２ｋとに広がって両者を接続すると同時に「毛細管現象」で予熱された両者の隙間Ｓを通ってプリント基板４０の上面４０ｊ方向に登り、プリント基板４０のランド上面部分４２ｊとリード５２、及びこれらの隙間Ｓを溶融ハンダ１５ｍで満たす。
上記のようにスルーホール４１全体とリード５２とを予熱しているため、溶融ハンダ１５ｍが凝固することなく液相を保ったまま上記の「毛細管現象」を現出する（図６）。

また、糸ハンダ１５はその断面が円形の場合、レーザー光Ｌがその外面を照射すると、周囲に散乱してエネルギー吸収効率が悪くなるが、糸ハンダ供給前に糸ハンダ１５をプレスローラ１３で扁平に押し潰している場合、一方の平面部分１６ｂにレーザー光Ｌを垂直に当てると周囲に散乱する量が減り、糸ハンダ１５の溶融が円形の糸ハンダ１５に比べて速くなる。

上記ハンダ付け工程では、プリント基板４０の下方からハンダ付けを実行するため、糸ハンダ１５が溶融した時に発生するヒューム、或いは糸ハンダ１５が溶ける時にはじけ飛んだ微細なハンダ玉のような微細生成物Ｃがハンダ付け部分の周囲に飛散することがあるが、これらは保護ノズル２０の透孔２２から噴き出す熱風Ｎに吹き飛ばされ、保護ノズル２０内に入り込むことがない。これによりプリント基板４０の下方からハンダ付けであっても、出射ヘッド３の保護ガラス７が汚損されない。（なお、熱風Ｎが適切であれば、上記微細生成物Ｃは周囲に吹き飛ばされて、出射ヘッド３の保護ガラス７に付着しない。従って、この場合は、保護ノズル２０なしでもよい。）

そして、熱風Ｎに吹き飛ばされたヒュームその他の微細生成物Ｃは、保護ノズル２０の周囲を取り巻くように設けられ、内部が負圧状態に保持された排気ダクト３０に受け取られ、排気管３３によって外部に排出される。排気ダクト３０内は、この排気管３３による排気で、上記のように常時、負圧に維持され、プリント基板４０と排気ダクト３０の上縁との間の隙間から内側に向けて外気が流れ込むので、上記ハンダ作業による微細生成物Ｃの排気ダクト３０外への漏出は大幅に抑制される。これにより、プリント基板４０の下方からのハンダ付けによって周囲環境が汚染されることがない。
なお、従来のようなプリント基板４０の上方からのレーザー光Ｌによるハンダ付けでは、上方に舞い上がった上記微細生成物Ｃは、時間の経過と共にプリント基板４０上に落下する可能性があるが、本発明のような下からのハンダ付けでは、このようなこともない。

上記のハンダ付け工程で、高出力レベル（Ｂ）の均等出力のレーザー光Ｌがリード５１の先端部を照射し続けているが、レーザー光Ｌによってリード５１に与えられた熱は連続的に溶融している糸ハンダ１５ｍに吸収されて昇温が抑制され、「リード焼け」を生じない。

これに対して、不均等出力のレーザー光Ｌの場合は、この時点における中心部分Ｌ１の出力レベルは、糸ハンダ１５が溶解しない程度の低レベル（Ａ）であるので、上記のようにリード５１の先端部を連続的に照射し続けていても「リード焼け」を生じない。

後加熱工程
スルーホール４１とリード５２とのハンダ付けが終了すると、そのままレーザー光Ｌを遮断する（手順（５））。そして、出射ヘッド３を次のハンダ付けポイントＰに移動させ、上記の予熱及びハンダ付け作業を移動先で行う。
上記のようにハンダ付けが終了後、直ちにレーザー光Ｌを遮断する（手順（５））場合、次のハンダ付けポイントＰに移動までの間、熱風Ｎの加温を受けつつも、凝固しつつあるハンダ１５ｈがレーザー光Ｌの遮断により急速に凝固されることになる。そのため、ハンダ付着部分に急冷による歪み（或いは剥離）が生じる恐れがある。それ故、ハンダ終了時点からレーザー光Ｌの出力レベルを段階的に下げることが望ましい（手順（６）（７））。段階的に出力を絞る場合、図では２段階であるが、多段階としてもよい。
この結果、理想的には図８に示すような円錐型の凝固ハンダ１５ｈがプリント基板４０の表裏に形成される。

第２出力手順（図９（ａ）、図１０（ａ）一点細鎖線矢印で表示：（２０）（４）（２１））
（予熱工程：熱風とレーザー光併用）
予熱工程では、熱風Ｎの加熱と、均等出力又は不均等出力のレーザー光Ｌによる加熱がハンダ付けポイントＰで実行される。レーザー光Ｌは光軸合わせ完了後、ハンダ開始時点まで連続的に増加する。ハンダ開始時点の均等出力のレーザー光Ｌ、又は不均等出力のレーザー光Ｌの外周部分Ｌ２の出力レベルは（Ｂ）である。上記以外は第１出力手順の記載を援用する。

（ハンダ付け工程）
第１出力手順と同様、糸ハンダ１５が供給され、ハンダ付けが実行されるので、第１出力手順を援用する。

（後加熱工程）
ハンダ付け終了と同時にレーザー光Ｌの出力を漸減させる。これにより、溶融ハンダ１５ｍの急冷を回避することができ、凝固ハンダ１５ｈの歪みが緩和される。上記以外は第１出力手順の記載を援用する。

第３出力手順（図９（ａ）、図１０（ａ）：破線矢印（１０）（４）（５）／（６）（７））
（予熱工程：熱風単独予熱）
予熱工程では、レーザー光Ｌは出射されず、熱風Ｎの単独加熱による加熱がハンダ付けポイントＰに実行される。この場合、先端合わせ終了後、指定時間の予熱時間が経過した後（或いは、放射温度計によりハンダ付けポイントＰの測定温度がハンダ付け開始温度に到達した時）、ハンダ付け開始に移る。

（ハンダ付け工程）
第１出力手順と同様、糸ハンダ１５が供給され、ハンダ付けが実行されるので、第１出力手順を援用する。

（後加熱工程）
第１出力手順と同様、ハンダ付け終了と同時にレーザー光Ｌを遮断する。或いは、段階的に出力を落とす。ここでも第１出力手順と同じなので、第１出力手順を援用する。（勿論、第２出力手順の後工程である徐冷を用いてもよい。）上記以外は第１出力手順の記載を援用する。

次に、第２実施形態のハンダ付け作業について説明する。第２実施形態は、既述のように出射ヘッド３がプリント基板４０の垂直線に対して傾斜して設けられている。それ故、この場合では出射ヘッド３の光軸がスルーホール４１から突出しているリード５１の突出基部に光軸を合わせることになる。第２実施形態では、この状態を「光軸合わせ」とする。

糸ハンダ１５の供給方向は、リード５２の陰にならない方向で、保護ノズル２０の先端と干渉しない方向から供給されることが好ましい。陰部分を薄墨で示す（図１２）。図１２では、レーザー光Ｌの光軸に対して１４０°の角度で糸ハンダ１５が供給されるようになっているが、勿論、これに限られない。

レーザー光Ｌがプリント基板４０の垂直線に対して傾斜してハンダ付けポイントＰに入射すると、照射面は楕円形を描く（図１２）。レーザー光Ｌが均等出力の場合、厳密に言えば、図９（ｂ）に示すように、照射面における全面が出力均等という訳でなく、光学的理由から、中心部が強く、外縁部分は若干中心部分より弱い。
上記のようにリード５１の突出基部に光軸を合わせてハンダ付けポイントＰを照射すると、糸ハンダ１５は急速に溶融し、リード５２とランド下面部分４２ｋに流れ、これらを被覆する。
レーザー光Ｌの出射開始後、前記被覆前の微小時間、リード５２の突出部分は強いレベル（Ｂ）のレーザー光Ｌの照射を受けるが、上記のように均等出力レーザー光Ｌであっても、その外縁部分は出力レベルが落ちているため、被覆前の微小時間での被曝であれば「リード焼け」を生じない。

これに対して、レーザー光Ｌが不均等出力の場合、上記のように外周部分Ｌ２に比べて中心部分Ｌ１の出力レベルは低い。リード５２の突出部分はこの出力レベルの低い中心部分Ｌ１の被曝を受けるため、当然、「リード焼け」を生じることはない。糸ハンダ１５は、出力レベルの高い外周部分Ｌ２の被曝を受けて溶融することになる。
その他の点は第１実施形態と同じであるので、第１実施形態の説明を援用する。

１：ハンダ付け装置、２：支持台、３：出射ヘッド、４：出射口、５：レーザー導入筒部、６：光学系、６ａ：ハーフミラー、６ｂ：光学部品、７：保護ガラス、７ａ：中心部分出力制限ガラス、８：光ファイバー、９：ＣＣＤカメラ、１０：モニタ、１１：糸ハンダ供給部、１２：ガイドノズル、１３：プレスローラ、１５：糸ハンダ、１５ｈ：凝固したハンダ、１５ｍ：溶融ハンダ、１６ａ・１６ｂ：平面部分、２０：保護ノズル、２１：ノズル口、２２：透孔、２４：ガイド壁、２６：加熱ガス供給管、３０：排気ダクト、３０ａ：上縁、３１：開口部、３２：排気筒部、３３：排気管、４０：プリント基板、４０ａ：基板本体、４０ｊ：上面、４０ｋ：下面、４１：スルーホール、４２：ランド、４２ｊ：ランド上面部分、４２ｋ：ランド下面部分、４２ｎ：内縁、４３：導通部分、５０：電子部品、５１：リード、Ｃ：微細生成物、Ｇ：ガイド流路、Ｌ：レーザー光、Ｌ１：中心部分、Ｌ２：外周部分、Ｎ：熱風、Ｓ：隙間

Claims (11)

1. プリント基板のスルーホールに向けて供給された糸ハンダをレーザー光にて溶融し、前記プリント基板の上面側に搭載され、前記スルーホールに挿通された電子部品のリードを前記スルーホールに設けられたランドにハンダ付けするレーザー式ハンダ付け方法において、
   前記レーザー光は、ハンダ付けポイントにおける前記ランドに対して下方から垂直又は傾斜して照射し、
   前記ランドと前記スルーホールから下方に突出したリードとに、前記プリント基板の下方から螺旋流の熱風を吹き付けて、前記ランドと前記リードとを予熱し、
   前記予熱の開始と共に、或いは前記予熱の開始後、前記プリント基板の下方から前記ランドと前記リードとにレーザー光を照射しつつ、前記プリント基板の下方から前記ランド又は前記リードのいずれか一方に接触する位置まで糸ハンダを供給し、
   続いて、供給された前記糸ハンダをレーザー光にて溶融し、前記溶融したハンダにて前記ランドと前記リードとを接続し、
   然る後、前記糸ハンダの供給を停止し、前記糸ハンダの供給停止と共に、或いは該停止後、レーザー光の照射を停止して溶融ハンダを凝固させることを特徴とするレーザー式ハンダ付け方法。
   
2. 照射面の横断面全面における出力レベルが等しいレーザー光を用い、
   予熱時の出力レベルを、糸ハンダの溶融温度以下の予熱レベルとし、
   ハンダ付け時の出力レベルを、糸ハンダの溶融温度以上の溶融レベルとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法。
   
3. 照射面の横断面全面における出力レベルが等しいレーザー光を用い、
   予熱時は、熱風のみによる予熱を行い、
   ハンダ付け開始時にレーザー光を出射し、その出力レベルを、糸ハンダの溶融温度以上の溶融レベルとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法。
   
4. 照射面の横断面全面における出力レベルが等しいレーザー光を用い、
   予熱開始時、又は予熱途中の段階でレーザー光を出射し、その出力レベルを、零から糸ハンダの溶融温度以上の溶融レベルまで漸増をさせ、
   ハンダ付け時の出力レベルを、糸ハンダの溶融温度以上の溶融レベルとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法。
   
5. 照射面の横断面における出力レベルが、その外周部分がその中心部分より高いレーザー光を用い、
   前記中心部分の出力レベルが、糸ハンダの溶融温度より低く、
   前記外周部分の出力レベルが、糸ハンダの溶融温度より高く、
   前記中心部分はランドのスルーホールの内側を照射するように設定され、
   予熱時の出力レベルを、糸ハンダの溶融温度以下の予熱レベルとし、
   ハンダ付け時の出力レベルを、糸ハンダの溶融温度以上の溶融レベルとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法。
   
6. 照射面の横断面における出力レベルが、その外周部分がその中心部分より高いレーザー光を用い、
   前記中心部分の出力レベルが、糸ハンダの溶融温度より低く、
   前記外周部分の出力レベルが、糸ハンダの溶融温度より高く、
   前記中心部分はランドのスルーホールの内側を照射するように設定され、
   予熱時は、熱風のみによる予熱を行い、
   ハンダ付け開始時にレーザー光を出射し、その出力レベルを、糸ハンダの溶融温度以上の溶融レベルとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法。
   
7. 照射面の横断面における出力レベルが、その外周部分がその中心部分より高いレーザー光を用い、
   前記中心部分の出力レベルが、糸ハンダの溶融温度より低く、
   前記外周部分の出力レベルが、糸ハンダの溶融温度より高く、
   前記中心部分はランドのスルーホールの内側を照射するように設定され、
   予熱開始時、又は予熱途中の段階でレーザー光を出射し、その出力レベルを、零から糸ハンダの溶融温度以上の溶融レベルまで漸増をさせ、
   ハンダ付け時の出力レベルを、糸ハンダの溶融温度以上の溶融レベルとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザー式ハンダ付け方法。
   
8. 電子部品のリードをプリント基板のランドにレーザー光でハンダ付けするレーザー式ハンダ付け装置において、
   前記レーザー式ハンダ付け装置は、
   前記プリント基板の上面に前記電子部品が搭載され、前記電子部品の前記リードが前記プリント基板のスルーホールから下方に突出しているプリント基板を支持する支持台と、
   前記プリント基板の下方にて前記プリント基板に対して垂直に又は傾斜させて設置され、前記ランドに向けて垂直に又は傾斜させてレーザー光を出射する出射ヘッドと、
   ハンダ付け時に、前記ランド又はリードのいずれかに接触する位置まで糸ハンダを供給する糸ハンダ供給部と、
   前記出射ヘッドの出射口に設置され、前記出射口から上方のプリント基板に向けて伸び、前記プリント基板に対面する先端に透孔が設けられた中空の保護ノズルと、
   前記保護ノズルに設けられ、前記透孔から前記プリント基板に向かって螺旋流の熱風が噴出するように前記保護ノズルの内周面の接線方向に接続された、加熱ガスを供給する加熱ガス供給管と、を備えることを特徴とするレーザー式ハンダ付け装置。
   
9. 保護ノズルの透孔に臨む位置にて、プリント基板の下面に対向する上面が開口した排気ダクトが更に設置されていることを特徴とする請求項８に記載のレーザー式ハンダ付け装置。
   
10. 照射面の横断面全面における出力レベルが等しいレーザー光、又は
    照射面の横断面における中心部分と、前記中心部分を取り囲む外周部分との二重リング構造であり、中心部分の出力レベルが糸ハンダ溶融温度以下、外周部分の出力レベルが糸ハンダ溶融温度以上に設定されているレーザー光が用いられることを特徴とする請求項８に記載のレーザー式ハンダ付け装置。
    
11. 保護ノズルは透孔に向かって縮径するように形成され、
    保護ノズルの内部には、保護ノズルの内周面に沿って熱風ガイド用のガイド壁が設置されている事を特徴とする請求項８に記載のレーザー式ハンダ付け装置。