JPH02213075A - リードの接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はＩＣのリードを基板の電極に接合する場合等に
好適に利用できるリードの接合方法に関するものである
。

従来の技術 従来、回路基板にＩＣ等の電子部品を実装する方法は、
第５図に示すように、回路基板に形成された電極上にク
リーム半田を印刷法等によって塗布しておき、この回路
基板、上に、リードが前記電極上に当接するようにＩＣ
を装着し、各電子部品の装着が完了した後回路基板をリ
フロー炉に挿入し、クリーム半田をリフローさせ、電極
とリードを半田にて接合している。

発明が解決しようとする課題 しかし、近年はＩＣの高集積化が飛躍的に進んでおり、
それに伴ってリード本数も数１０本から数１００本のも
のが現れるに至っている。このリード本数の増加に対応
してリードの狭ピッチ化が進んでおり、それに伴ってリ
ードの形成方法がプレス成形からエツチング形成に変わ
り、リードの厚みが０．１ｍｍ以下の薄いも゛のとなっ
て来ている。

そのため、リードの剛性が極めて小さく、リードの曲が
りが発生し易いために、上記のようなリードの接合方法
では、第６図に示すように、一部のリードに浮き上がり
を生じて接合が行われなかったり、一応接合されてもそ
の接合強度が弱く、接合の信頼性が乏しいという問題が
あった。

第６図において、２１は回路基板、２２はその電極、２
３はその上に塗布されたクリーム半田、２４はＩＣ１２
５はそのリードであり、一部のり一ド２５ａは上方に曲
がりを住しているために、クリーム半田２３との間に隙
間を生じており、リフローしても接合されない。

従って、このような接合状態の信頼性を高めるためには
、手作業によるＴｉｆｉｍ、補修作業が必要となり、生
産性が著しく損なわれていた。また、このような問題の
ために逆に狭ピッチ化ができないという問題があった。

一方、このような問題を解消する方法として、第７図に
示すように、リード２５を電気ゴテ２６にて加熱加圧し
て接合する方法が考えられる。しかし、回路基板２１に
はその両面に電子部品が実装されていることが多く、電
気ゴテ２６による加圧力は回路基板２Ｉの裏面側に実装
された電子部品２７と干渉しない位置で支持ピン２８に
て支持するしかなく、しかも加圧力はリード１本当たり
１００ｇ程度必要であり、例えば２０本のリードを接合
するには２ｋｇの力で加圧する必要があり、その結果加
熱加圧時に、第８図に示すように、回路基板２１が支持
ビン２８．２８間で撓み、リード２５と回路基板２１の
電極２２とが均一に圧接せず、接合不良が発生するとい
う問題がある。

又、電気ゴテ２６で与え得る熱エネルギー密度は小さく
、１回の接合作業に４　ｓｅｃ程度の時間を要するため
、１回の接合作業で接合するリード本数を少なくして回
路基板２Ｉに加わる力を小さくしようとすると、すべて
のリードを接合するのに大変時間が掛かり、生産性を著
しく損ない実用的でないという問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、狭ピッチで薄肉のリ
ードを信鯨性良く接合できるリードの接合方法を提供す
ることを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、基板の電極上に接
合金属層を形成し、この接合金属層の上にリードを当接
させ、このリードを電極に向かって加圧するとともに、
リードをレーザ光線にて加熱することを特徴とする。

具体的には、中空工具にてリードを加圧するとともに、
その中空部を通してレーザ光線にて直接リードを加熱す
る方法や、先端に加熱体を有する中空工具にてリードを
加圧するとともに、加熱体を中空工具の中空部を通して
レーザ光、線にて加熱し、加熱体にてリードを加熱する
方法や、光ファイバを内蔵されその先端部に加熱体を設
けられた工具にてリードを加圧するとともに、加熱体を
光ファイバを通してレーザ光線にて加熱し、加熱体にて
リードを加熱する方法等がある。

作　　　用 本発明によると、リードを回路基板の電極に向かって加
圧した状態でエネルギー密度の高いレーザ光線にてリー
ドを加熱することにより接合金属層を速やかに加熱溶融
させて、リードと電極を短時間で信鎖性良く接合するこ
とができる。又、接合金属層に直接レーザ光を照射しな
いので、接合金属層に含有しているフラックス成分が急
激に蒸発して接合金属が飛散するというようなこともな
い。

又、中空工具を用いると、リードを加圧しなからレーザ
光線による加熱を容易に行うことができる。又、中空工
具の先端部に加熱体を設けると、この加熱体にレーザ光
線を吸収し易い材料を用いることによって、効率的にリ
ードを加熱することができる。さらに中空工具の代わり
に光ファイバを内蔵された工具を用いることもでき、そ
の際加熱体を設けることによってフラックス煙にて光フ
ァイバが汚れることもない。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。

第１図において、１は、ＩＣ２を実装すべき回路基板で
あり、Ｘ−Ｙ方向に位置決め可能なＸ−Ｙテーブル（図
示せず）上に固定されている。３は、Ｘ−Ｙテーブルの
上方の所定位置に設置されたレーザ光源であり、２００
Ｗ程度の出力のＹＡＧレーザが用いられている。４はレ
ーザ光源から出力されたレーザ光線５を回路基板ｌ上の
所定高さ位置に集光させる光学系である。６はＺ方向に
移動可能な昇降支持体で、アクチュエータ７にて昇降駆
動される。この昇降支持体６には、レーザ光線５の光軸
と略同−軸心状態で中空工具８が取付けられ、前記レー
ザ光線５はその中空部を貫通し、その先端近傍位置に集
光するように構成されている。

前記回路基板ｌのＩＣ２の装着位置には、ＩＣ２のリー
ド１２に対応して電極１１が形成され、この電極ｌｌ上
に予め半田層１３が形成されている。前記ＩＣ２のリー
ド１２は、例えば各辺から数１０本づつ（図には、簡略
にするため５本だけ表示している。）突設されている。

このリード１２は、０．　５ｒｎｒｒ＋ピツチ以下で配
列され、その厚みは１．０〜１００ｕｎｎである。

前記アクチュエータ７は、半田層１３の上に当接された
リード１２を中空工具８にて１００ｇ程度の力で加圧す
るように構成され、又前記光学系４は加圧状態の中空工
具８の先端部にレーザ光５が集光するように構成されて
いる。

次に、回路基板ｌに対してＩＣ２及びその他の電子部品
を装着する動作を第２図を参照しながら説明する。

チップ部品や剛性の高いリードを有する各種電子部品（
以下、単にチップ部品と記す）と上記のように狭ピッチ
で薄肉のり−ド１２を有するＩＣ２とを回路基板１に実
装する場合には、先ず回路基板ｌ上のすべての電極にク
リーム半田を印刷法にて塗布し、次にチップ部品を装着
し、この回路基板ｌをリフロー炉に挿入してクリーム半
田をリフローし、チップ部品の実装を予め完了するとと
もに、ＩＣ２を実装すべき位置の電極ｌｌ上に半田層１
３を形成しておく。

一方、回路基板１に対して［Ｃ２の実装だけを考慮すれ
ばよい場合には、所望の電極１１上に予め半田メツキを
施して半田層１３を形成しておいてもよい、また、この
場合には、半田に限らず、Ｓｎメツキを施してＳｎを接
合金属として用いてもよい。

次に、回路基板ｌの１．Ｃ２の装着位置にＩＣを仮保持
するための接着剤を塗布し、さらに必要に応じて半田層
１３上又はＩＣ２のリード１２の接合面にフラックスを
塗布した後、ＩＣ２を回路基板１の所定位置に装着し、
その後各リード１２を順次電極１１に接合する。

このリードＩ２の接合時には、まずｘ−Ｙテーブルを移
動させて各リード１２を順次レーザ光線５の集光位置に
位置決めし、次にアクチエエータ７を動作させて昇降支
持体６を介して中空工具８を下降させ、その先端にてリ
ード１２を加圧し、その状態でレーザ光源３を作動させ
、レーザ光線５を集光してリード１２に照射し、リード
１２を加熱して半田層１３を加熱溶融させ、リード１２
とｔ極１１を確実に半田にて接合する。このときレーザ
光線５はエネルギー密度を高くできるので、極めて短時
間でリード１２を介して半田層１３を加熱して溶融させ
ることができ、さらに直接半田層１３をレーザ加熱しな
いので、フラックスの急激な蒸発によって半田が飛散す
るというようなこともない、接合が終了すると、アクチ
ュエータ７を動作させて中空工具８を上昇させ、Ｘ−Ｙ
テーブルを移動させて次のリード１２をレーザ光線５の
集光位置に位置決めし、以降上記動作を繰り返すことに
よって全てのリード１２を接合することができる。

この接合動作においては、例えば中空工具８の上昇、下
降動作にはそれぞれ１０　ｍ５ｅｃ　５Ｘ−Ｙテーブル
の移動動作にｌ　Ｏ−＝　１５　ｍ５ｅｃ　、接合動作
に１０ｍ５ｅｃ程度を要するだけであるので、１つのリ
ード１２を接合するのに略４０〜４５ｍ５ｅＣ程度で済
み、２０〜２５リード／ｓｅｃの接合が可能であり、実
用上必要とされる生産性を確保することができる。又、
この接合動作は、ＩＣチップのバンブに対してワイヤボ
ンディングを行う技術手段を利用することができるので
容易に実現することができる。

上記実施例では、レーザ光１１１１５が中空工具８の中
空部を貫通して直接リード１２を加熱する例を示したが
、リード１２は金属光沢があり、レーザ光線５の吸収率
が低いので、第３図に示すように中空工具８の先端にレ
ーザ光線の吸収率の良い材料から成る加熱体１４を設け
、この加熱体１４を介してリード１２を加熱するように
してもよい。

この加熱体１４としては、超硬合金やセラミックス等を
用いることができ、望ましくは黒い顔料を含有させたり
、表面を黒くするとよい。

更に、上記実施例では中空工具８を用いたが、第４図に
示すように、保持体１６に光ファイバ１７を埋設し、こ
の光ファイバ１７の先端部に、適当な間隔を設けて、或
いは設けずに加熱体１８を配置した加圧工具１５を用い
、光ファイバ１７を通してレーザ光線５を加熱体１８に
照射し、加熱体１８を加熱するようにしてもよい。この
場合、半田層１３の加熱によってフラックス煙が発生し
ても光ファイバ１７は保持体１６と加熱体１８で囲まれ
ているので、汚れるということはない、又、加熱体１８
の温度上昇によって光ファイバ１７が影響を受けるよう
であれば、加熱体１８と光ファイバ１７の端面との間に
適宜空間を設けるとよい。

本発明は、上記実施例に限らず、種々に変更して実施す
ることができる０例えば、上記実施例では、レーザ光源
３を固定設置して回路基板１をＸ−Ｙ方向に移動させる
ようにしたが、逆にレーザ光源３及び中空工具８等を移
動させても良く、また中空工具８等の昇降手段も図示の
ような直線駆動するアクチュエータフに限らず、カムレ
バー機構等の任意の手段を採用することができる。

発明の効果 本発明のリードの接合方法によれば、リードを回路基板
の電極に向かって加圧した状態でエネルギー密度の高い
レーザ光線にてリードを加熱することによりリードと電
極を短時間で確実に接合することができ、また接合金属
層に直接レーザ光を照射しないので、接合金属層に含有
しているフラックス成分が急激に蒸発して接合金属が飛
散するというようなこともなぐ、リードと電極の信牽頁
性の高い接合を生産性良く実現できるという大なる効果
を発揮する。

又、中空工具を用いるとリードを加圧しながらレーザ光
線による加熱を容易に行うことができ、また中空工具の
先端部に加熱体を設けると、この加熱体にレーザ光線を
吸収し易い材料を用いることによって、効率的にリード
を加熱することができ、さらに中空工具の代わりに光フ
ァイバを内蔵された工具を用いることもでき、その際加
熱体を設けることによってフラックス煙にて光ファイバ
が汚れることもない等、大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す縦断面図、
第２図は回路基板へのＩＣ及びその他の電子部品の実装
過程を示す工程図、第３図及び第４図はそれぞれ他の実
施例のリードを加圧する工具の要部の縦断面図、第５図
は従来の回路基板へのＩＣの実装過程を示す工程図、第
６図は同ＩＣのリードの接合状態を示す縦断面図、第７
図は他のリード接合方法を示す縦断面図、第８図はその
問題点を説明する断面図である。 １・・・・・・回路基板、２・・・・・・ＩＣ，３・・
・・・・レーザ光源、４・・・・・・光学系、５・・・
・・・レーザ光線、８・・・・・・中空工具、１１・・
・・・・電極、１２・・・・・・リード、１３・・・・
・・半田層、１４・・・・・・加熱体、１５・・・・・
・加圧工具、１７・・・・・・光ファイバ、１８・・・
・・・加熱体。 代理却嶋弁理士　粟野　重孝　ばか１名第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 μｍ−一加勢体 １産：［＝礪 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　基板の電極上に接合金属層を形成し、この接合
   金属層の上にリードを当接させ、このリードを電極に向
   かって加圧するとともに、リードをレーザ光線にて加熱
   することを特徴とするリードの接合方法。
2. （２）　中空工具にてリードを加圧するとともに、その
   中空部を通してレーザ光線にて直接リードを加熱するこ
   とを特徴とする請求項１記載のリードの接合方法。
3. （３）　先端に加熱体を有する中空工具にてリードを加
   圧するとともに、加熱体を中空工具の中空部を通してレ
   ーザ光線にて加熱し、加熱体にてリードを加熱すること
   を特徴とする請求項１記載のリードの接合方法。
4. （４）　光ファイバを内蔵されその先端部に加熱体を設
   けられた工具にてリードを加圧するとともに、加熱体を
   光ファイバを通してレーザ光線にて加熱し、加熱体にて
   リードを加熱することを特徴とする請求項１記載のリー
   ドの接合方法。