JPH04314390A - レーザ光による電子部品のはんだ付け方法    - Google Patents

レーザ光による電子部品のはんだ付け方法   

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JPH04314390A
JPH04314390A JP3106782A JP10678291A JPH04314390A JP H04314390 A JPH04314390 A JP H04314390A JP 3106782 A JP3106782 A JP 3106782A JP 10678291 A JP10678291 A JP 10678291A JP H04314390 A JPH04314390 A JP H04314390A
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真一 荒谷
Akio Nagao
永尾 明朗
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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components

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  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,電子部品の外部電極(
チップ形電子部品の端部電極やパッケージ形リード部品
の引出し端子等を含む)を導電パターンのランド面に付
着したクリームはんだと接触させて電子部品をプリント
基板の板面状に搭載した後,レーザ光をクリームはんだ
に照射することにより電子部品をプリント基板にはんだ
付け固定するのに適用されるレーザ光による電子部品の
はんだ付け方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に,レーザの発生源としてはYAG
レーザ,CO2 レーザがあり,このうちで波長が短い
ことにより金属表面での反射率が低いYAGレーザが主
に用いられている。図5はYAGレーザの加工光学系の
一例を示すものであり,そのYAGレーザを用いたはん
だリフローによると,レーザ光の持つ高いエネルギーで
はんだ付けが瞬時にできる,また,その所要の部位のみ
に熱を集中させて加熱できるから,他への影響が少なく
,光ファイバーを用いればレーザ光を分割することによ
り多点に対するはんだ付けが同時に行え,レーザ光のス
キャンが容易であって多点にレーザ光を多点に移動でき
るところからはんだ付けを自動化し易い等の利点がある
【0003】然し,クリームはんだの溶融に必要な熱エ
ネルギーを有するレーザ光をクリームはんだに直に照射
すると,はんだ付けランドから孤立するハンダボールが
はんだ付けランドの周辺に発生し易く,このハンダボー
ルを洗浄過程で完全に除去できればよいものの,除去さ
れないで残ると導電パターン間のシートを惹起する原因
となる。
【0004】そのハンダボールの発生原因はフラックス
,溶剤等で水分がクリームはんだに10%以上含まれて
いるため,この水分が高い熱エネルギーを有するYAG
レーザの照射で瞬時に蒸発することによりはんだ成分が
飛散することによるものと考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,レーザ光を
クリームはんだに照射するのに伴ってはんだボールが発
生するのを防止し,レーザ光を電子部品のはんだ付けに
適切に適用できるようレーザ光による電子部品のはんだ
付け方法を改善することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
レーザ光による電子部品のはんだ付け方法においては,
導電パターンのランド面に付着したクリームはんだと外
部電極を接触させて,電子部品をプリント基板の板面上
に搭載した後,レーザ光をクリームはんだに照射するこ
とにより電子部品をプリント基板にはんだ付け固定する
のにあたり,当初はクリームはんだの溶融に必要な熱エ
ネルギーよりも相対的に少ない熱エネルギーを有するレ
ーザ光を照射し,そのレーザ光の熱エネルギーをクリー
ムはんだの溶融に必要なエネルギー量にまで徐々に増大
させてクリームはんだに照射するようにされている。同
請求項2のはんだ付け方法においては,レーザ光の光量
を調整することによりレーザ光の熱エネルギーを徐々に
増大するようにされている。同請求項3のはんだ付け方
法においては,レーザ光の発振乃至遮断用の絞りシャッ
ターの開きでレーザ光の光量を調整するようにされてい
る。同請求項4または5のはんだ付け方法においては,
絞りシャッターの開きによるレーザ光の光量調整として
絞りシャッターの開き時間または開き径による手段が採
用されている。また,絞りシャッターによるレーザ光の
光量調整の他に,同請求項6のはんだ付け方法において
はビームスプリッタの光透過率でレーザ光の光量を調整
するようにされている。同請求項7のはんだ付け方法に
おいては,光透過率の異なる複数個の反射ミラーをビー
ムスプリッタに備え,その複数個の反射ミラーをレーザ
光の光軸上に切換え移動させてレーザ光の光量を調整す
るようにされている。
【0007】
【作  用】本発明の請求項1に係る電子部品のレーザ
光によるはんだ付け方法では,当初はクリームはんだの
溶融に必要な熱エネルギーよりも相対的に少ない熱エネ
ルギーを有するレーザ光をクリームはんだに照射し,そ
のエネルギー量を徐々に増大させてクリームはんだを溶
融させるため,このクリームはんだに含まれる水分が急
激に蒸発しないことにより,水分の蒸発に伴ってはんだ
成分が飛散することによるハンダボールの発生を防ぐこ
とができる。そのレーザ光のエネルギー調整にあたって
は1〜5秒間程度の時間範囲で行えるところから,電子
部品のはんだ付け速度を大幅に遅延化することもない。 請求項2に係るはんだ付け方法ではレーザ光の熱エネル
ギーをレーザ光の光量調整で行うから,レーザ光の加工
光学系における機構の簡単な操作でレーザ光の熱エネル
ギーを簡単に調整するよう制御することができる。その
一例として,同請求項3に係るはんだ付け方法ではレー
ザ光の発振乃至遮断用絞りシャッターの開き調整で行う
ものであり,同請求項4に係るはんだ付け方法では絞り
シャッターの開き時間を制御し,或いは同請求項5に係
るはんだ付け方法では絞りシャッターの開き径を制御す
ることによりレーザ光の熱エネルギーを調整するもので
あるから,レーザ光の加工光学系に大幅な変更を加えな
くてもレーザ光の熱エネルギーを正確且つ容易に調整す
ることができる。また,同請求項6に係るはんだ付け方
法ではレーザ光の光量をビームスプリックによる光透過
率で調整するものであるから,同請求項3に係るはんだ
付け方法と同様にレーザ光の熱エネルギーを正確且つ容
易に調整することができる。そのビームスプリッタによ
る光透過率の変更にあたっては,同請求項7によるはん
だ付け方法では光透過率の異なる複数個の反射ミラーを
ビームスプリタに備え,その複数個の反射ミラーをレー
ザ光の光軸上に切換え移動させてレーザ光の光量を調整
するから,簡単な機構で確実な切換えを行うことができ
る。
【0008】
【実施例】このレーザ光による電子部品のはんだ付け方
法は,主として表面実装型の電子部品をプリント基板に
装着するのに適用されている。具体的にはチップ部品の
端部電極或いはフラットパッケージ型リード部品の外部
端子を含む外部電極を導電パターンのランド面に付着し
たクリームはんだと接触させて,電子部品をプリント基
板の板面上に搭載した後,そのクリームはんだにレーザ
光を照射することにより溶融させて外部端子をランド面
にはんだ付け固定するのに適用されている。
【0009】茲で,レーザ光としてはYAGレーザ,C
O2 レーザを用いることができる。このうち,CO2
 レーザは10.63μmの波長を有し,YAGレーザ
は10.65μmを有する。そのため,YAGレーザは
波長が相対的に短いことにより金属表面での光反射率が
小さく且つ基板による吸収率が小さくて基板を損傷せず
,集光されたレーザ光が109W/cm2 というエネ
ルギー密度の高い熱源を得られるところから好ましい。
【0010】レーザ光の加工光学系としては図5で一例
を示すと同様なものを適用することができ,図中Bはレ
ーザ光の光軸,Pはクリームはんだではんだ付け回走さ
れる電子部品を搭載したプリント基板,1はレーザ発振
器,2は光軸調整用全反射ミラー,3はレーザ光の発振
乃至は遮断用の絞りシャッター,4はビームエクスパン
ダ,5はビームスプリッタ,6は集光レンズ,7は透過
ミラーである。その光学系中,ビームスプリッタ5はレ
ーザ光をはんだ付け部位に集中するべく電子部品のはん
だ付け部位を特定,微調整する画像処理光学系を構成す
るものとして組付けられている。画像処理光学中,8は
カメラ,9はリレーレンズ,10は照明光,11はダイ
クロイックミラーを示す。
【0011】クリームはんだとしてはSn/Pbはんだ
粒を含むものが一般的に使用され,SN/Pb/Ag,
Sn/Ag,Sn/Sb等のはんだ粒を含むものを用い
ることもできる。その他に,はんだの組成分としてはロ
ジン,溶剤,必要に応じて活性剤,チクソトロピック性
付与剤があり,このクリームはんだは通常210〜24
0℃程度で溶融する。
【0012】そのクリームはんだにレーザ光を照射する
ことにより電子部品をプリント基板にはんだ付け固定す
るのにあたり,本発明に係るはんだ付け方法においては
当初はクリームはんだの溶融に必要な熱エネルギーより
も相対的に少ない熱エネルギーを有するレーザ光を照射
し,この熱エネルギーを徐々に増大させてクリームはん
だに照射するようにする。その熱エネルギーはレーザ光
の光量を調整すれば,上述したレーザ光の加工光学系中
で簡単に制御することができる。このレーザ光の加工光
学系中においてはレーザ光の発振乃至は遮断用絞りシャ
ッター3の開きを調整し,或いはビームスプリッタ5で
光透過率を調整することによりレーザ光の熱エネルギー
を容易に制御することができる。
【0013】図1,2は絞りシャッター3によるレーザ
の光量を調整する場合を示し,この場合にはシャッター
膜3aの駆動源としてパルスモータ3bを備えることに
より絞りシャッター3の駆動を制御することができる。 そのパルスモータ3bによるときには回転数を変えれば
絞りシャッター3aの開き時間を調整でき,レーザ光の
単位時間当りの発振量を制御することにより同一のレー
ザ光照射経路系でレーザ光の熱エネルギーを容易に調整
できる。また,モルスモータ3bのパルス数を変えてシ
ャッター膜3bの開口径を制御することによっても,同
様にレーザ光の光量による熱エネルギーの調整を同様に
行うことができる。
【0014】上述したレーザ光の加工光学系においては
絞りシャッター3によるレーザ光量の調整に代え或いは
共に用いて,ビームスプリッタ5によるレーザ光量の調
整を行うようにできる。図3,4はビームスプリッタ5
による場合を示し,そのビームスプリッタ5においては
光透過率の異なる複数個の反射ミラー50,51…を備
え,この複数個の反射ミラー50,51…をレーザ光の
光軸上に切換え移動することによりレーザ光の光量を調
整するようにできる。その反射ミラー50,51…の切
換え移動機構は各反射ミラー50,51…を並べてホル
ダー52で一体に保持し,このホルダー52をパルスモ
ータ53で回動するボールネジ54に螺合することによ
りホルダー52をボールネジ54の回転で軸線に沿って
移動するよう構成すればよい。
【0015】その絞りシャッター3またはビームスプリ
タ5を用いては当初はクリームはんだの溶融に必要な熱
エネルギに対して50%程度の熱エネルギーを有するレ
ーザ光を照射し,これを60%,80%,100%と段
階的に増大させて照射するようにする。その光量調整は
1〜5秒程度或いは5秒以上でも行え,この途上でクリ
ームはんだに含まれる水分は徐々に蒸発すると共にはん
だ成分も溶融させるようにできるから,はんだボールが
発生するのを抑えることができる。
【0016】
【発明の効果】以上の如く,本発明に係るレーザ光によ
る電子部品のはんだ付け方法によれば,既存のレーザ光
の加工光学系を活用することによりはんだボールを発生
させないで電子部品を確実にはんだ付け回走することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザ光による電子部品のはんだ
付け方法において,レーザ光の光量を調整するのに用い
られる絞りシャッターの説明図である。
【図2】図1の絞りシャッターによる光量調整状態を示
す説明図である。
【図3】本発明に係るはんだ付け方法において,レーザ
光の光量を調整するのに用いられるビームスプリッタの
説明図である。
【図4】図3のビームスプリッタを切換え移動する駆動
機構の説明図である。
【図5】一般例に係るレーザ光の加工光学系を示す説明
図である。
【符号の説明】

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  導電パターンのランド面に付着したク
    リームはんだと外部電極を接触させて,電子部品をプリ
    ント基板の板面上に搭載した後,レーザ光をクリームは
    んだに照射することにより,電子部品をプリント基板に
    はんだ付け固定するのにあたり,当初はクリームはんだ
    の溶融に必要な熱エネルギーよりも相対的に少ない熱エ
    ネルギーを有するレーザ光を照射し,そのレーザ光の熱
    エネルギーをクリームはんだの溶融に必要なエネルギー
    量にまで徐々に増大させてクリームはんだに照射するよ
    うにしたことを特徴とするレーザ光による電子部品のは
    んだ付け方法。
  2. 【請求項2】  上記レーザ光の光量を調整するように
    したことを特徴とする請求項1のはんだ付け方法。
  3. 【請求項3】  上記レーザ光の光量をレーザ光の発振
    乃至は遮断用絞りシャッターの開きで調整するようにし
    たことを特徴とする請求項2のはんだ付け方法。
  4. 【請求項4】上記レーザ光の光量を絞りシャッターの開
    き時間で調整するようにしたことを特徴とする請求項3
    のはんだ付け方法。
  5. 【請求項5】  上記レーザ光の光量を絞りシャッター
    の開き径で調整するようにしたことを特徴とする請求項
    3のはんだ付け方法。
  6. 【請求項6】  上記レーザ光の光量をビームスプリッ
    タの光透過率で調整するようにしたことを特徴とする請
    求項2のはんだ付け方法。
  7. 【請求項7】  上記光透過率の異なる複数個の反射ミ
    ラーをビームスプリッタに備え,その複数個の反射ミラ
    ーをレーザ光の光軸上に切換え移動させてレーザ光の光
    量を調整するようにしたことを特徴とする請求項6のは
    んだ付け方法。
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