JPH0437468A

JPH0437468A - 半田付け装置

Info

Publication number: JPH0437468A
Application number: JP14365190A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Muramaki; 克也村蒔; Nobuhisa Watanabe; 展久渡辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-07

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］本発明は半田付は装置に関し、とくにクリーム半田をリ
フローさせて半田付けする半田付は装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ ■Ｃチップなどの電子部品をプリント基板などに装着す
る際には、−船釣に半田付けが行われる。

従来、クリーム半田をリフローさせて半田付する方式と
して、フッ素系不活性ガスを用いたベーパーリフロー方
式と、赤外線照射方式が一般に用いられている。ベーパ
ーリフロー方式は、フッ素系不活性ガスの気相潜熱を利
用したもので、加熱温度を一定に保つことができるとい
う利点を有している。また、赤外線照射方式は赤外線を
回路基板に直接照射して加熱するもので、設備が簡単で
効率よく加熱することができるという利点を有している
。

［発明が解決しようとする課題］ところが、ベーパーリフロー方式も、赤外線照射方式も
、回路基板を局部的に加熱制御することはできず、一方
、回路基板はその部品装着部分と非装着部分によって、
さらに装着されている部品の大きさ等によっても熱容量
にばらつきがあるため、これらの方式によって全体を均
一に加熱しても温度分布にばらつきを生じ、均一な半田
付けができないという課題があった。

また、このような問題を解決するために、赤外線照射方
式において、回路基盤上に、装着部品に応じたマスクを
配置して温度分布の均一化を図ることも提案されている
が、回路基板毎にマスクを形成する必要があり、しかも
正確な温度コントロールは困難であるという課題がある
。

従って、従来の方式においては、効率的に温度プロファ
イルを、管理設定する事が難しかった。

一方、レーザビームをガルバノミラ−等の手段を用いて
走査し、回路基板の半田付は箇所だけを局部加熱するこ
とも考えられるが、−枚の回路基板には多数の半田付は
箇所か存在するため、これらを順次加熱して行くと長い
時間を要し、生産性が悪くなる問題がある。また、低温
状態の部品と回路基板を、半田融点まで一気に加熱する
ためには、高出力のレーザビームが必要となり、半田付
は装置の製作費が高くなるという課題がある。

本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、ベーパ
ーリフロー方式または赤外線照射方式と、レーザビーム
方式とを併用することによって、まずベーパーリフロー
方式または赤外線照射方式によって回路基板と部品を広
域加熱（プリヒート）し、半田を溶は易くしておいてか
ら、レーザビーム照射方式によって局部加熱することに
よって、正確な温度コントロールを行い、効率的に温度
プロファイルを設定することによって、半田付は品質の
向上を図るとともに、生産性の高い半田付は装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するために、本発明の半田付は装置は、
ベーパーリフロー方式、または赤外線照射方式によるプ
リヒータと、複数のレーザ光源によるレーザビーム照射
方式による半田槽と、このレーザビームによる射程領域
内の任意の位置に対してレーザビームを照射するための
各レーザ光源を制御する手段と、前記プリヒータおよび
半田槽に回路基板を搬送して位置決めする基板搬送手段
とを備えたものである。

また、本発明の半田付は装置は、ベーパーリフロー方式
、または赤外線照射方式によるプリヒータと、複数のレ
ーザ素子を１列に配置した直線状のレーザ光源と、この
レーザ光源をレーザ素子の配置方向と直交する方向に所
定範囲移動させるレーザ光源移動手段と、前記レーザ光
源によるレーザ光照射範囲内の任意の位置に対してレー
ザ光を照射するための各レーザ素子を制御する手段と、
前記プリヒータおよび半田槽に回路基板を搬送して位置
決めする基板搬送手段とを備えたものである。

さらに前記本発明においては、各レーザ素子から出力さ
れたレーザ光の回路基板への照射を制御するシャッタ機
構を設けるという構成も採用できる。

［作用コ前記本発明の構成によれば、ペーパーリフロー方式また
は赤外線照射方式によって構成されるプリヒート部にお
いて、まず回路基板および部品を半田付けに必要な温度
（半田の融点以下の温度）まで加熱する。このとき、半
田の溶融は、次のレーザビーム照射方式による半田槽で
行われるため、従来と比較して低温状態で良く、しがも
その温度設定範囲を広くできる。

次にレーザビーム照射方式による半田槽では、レーザ光
源の任意のレーザー素子を動作させることによって対応
する任意の位置にレーザー光を照射することができるた
め、回路基板上の半田付は必要箇所だけをかっ、全ての
半田付は箇所を、度に加熱することができ、また、均一
な半田付けを能率的に行うことができる。

そして、レーザ光のパワー分布を制御する事によって、
温度フロファイルの制御が可能となる。

また、本発明の第２番目の発明によれば、半田付は装置
は、ベーパーリフロー方式、または赤外線照射方式によ
るプリヒータと、複数のレーザ素子を１列に配置した直
線状のレーザ光源と、このレーザ光源をレーザ素子の配
置方向と直交する方向に所定範囲移動させるレーザ光源
移動手段と、前記レーザ光源によるレーザ光照射範囲内
の任意の位置に対してレーザ光を照射するための各レー
ザ素子を制御する手段と、前記プリヒータおよび半田槽
に回路基板を搬送して位置決めする基板搬送手段とを備
えたので、さらに正確にレーザ光の照射を行うことがで
きる。したがってレーザ光源が小出力であっても短時間
にかつ確実に半田付けできる。

さらに前記本発明の好ましい構成によれば、各レーザ素
子から出力されたレーザ光の回路基板への照射を制御す
るシャッタ機構を設けたので、さらに正確にレーザ光の
パワー分布をコントロールして温度プロファイルを制御
することも可能となる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。

第１図において、１はプリヒート部で、７のプリヒート
制御器によって温度の制御が行われる。

２は平面状のレーザ光源で、縦横に基盤目状に多数のレ
ーザ素子３を配置して構成されている。このレーザ光源
２の下部には一体的に液晶シャッタや光スィッチ等から
なるシャッタ機構４が配置されている。５は、部品を実
装された回路基板６を、プリヒート部１、及びレーザ光
源２によるレーザ光照射領域に搬送して位置決めする基
板搬送装置である。

レーザ光源２の各レーザ素子３は、レーザ素子駆動制御
器８にて個々に駆動制御可能に構成されている。シャッ
タ機構４はスイッチング制御器９にて動作制御され、レ
ーザ光源２から照射されたレーザ光の通過、遮蔽制御を
微小領域毎に行うように構成されている。基板搬送装置
５は搬送手段制御器１０にて制御される。また、これら
各制御器７．８．９．１０は、中央制御器１１によって
制御される。

以上のように構成された第１図に示す本発明の一実施例
の構成について、以下その動作を説明する。

前行程において、例えば第２図に示すように、回路基板
６の電極部Ｃに予めクリーム半田が塗布され、この回路
基板６上の所定位置に各種部品Ｐがそれぞれ実装されて
いる。

こうして部品Ｐを実装された回路基板６は、クリーム半
田をリフローして部品Ｐの半田付けを行うために、基板
搬送装置５にて、プリヒート部１の領域に搬送される。

プリヒート部１で回路基板６は、実装された部品ととも
に、所定の温度（ただし半田の融点以下の温度）まで一
定に加熱される。

次に、基板搬送装置５にて、レーザ光源２によるレーザ
光照射領域に搬送され、所定位置に位置決めされる。次
に、回路基板６のクリーム半田が塗布された電極部Ｃに
のみ、または、第２図仮想線で示すように、電極部Ｃの
近傍を含む小さな領域Ｒにのみレーザ光が照射されるよ
うに、電極部Ｃまたは、領域Ｒに対応するレーザ素子３
のみがレーザ素子駆動制御器８にて駆動される。このと
き、シャッタ機構４にてレーザ光の通過を制御すること
によって照射されるレーザ光を微小径にして照射領域を
正確に限定することかでき、さらに照射間隔を制御する
ことによってパワー分布をコントロールすることができ
、所望の温度プロファイルで加熱することもできる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

前記第１の実施例では、レーザ光源として多数のレーザ
素子３を縦横に配置した平面状のレーザ光源１を用いた
例を示したが、第３図に示す本発明の第２実施例のよう
に、レーザ素子３を一列状に配置した直線状のレーザ光
源１２を用い、このレーザ光源１２をレーザ素子３の配
置方向と直交する方向に所定範囲往復移動させるレーザ
光移動手段１３を設け、レーザ光源１２の移動領域をレ
ーザ光の照射領域としても良い。

この場合、レーザ光源１２の下部に直線状のシャッタ機
構１４が設けられ、スイッチング制御器１７にて開閉制
御するように構成されている。また、レーザ光源１２の
各レーザ素子はレーザ素子駆動制御器１６にて駆動制御
され、レーザ光源移動手段１３はレーザ光源移動制御器
１５にて制御されている。

この第２実施例においても、レーザ光源１２の移動時間
のために多少能率が低下するが、基本的に第１実施例と
同様の作用効果が発揮される。

また、以上の実施例ではシャッタ機構４．１４をレーザ
光源２．１２またはシャッタ機構４．１４から出たレー
ザ光を光ファイバーで案内して回路基板６に照射するよ
うにしても良い。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１および第
２実施例の半田付は装置によれば、ベーパーリフロー方
式または、赤外線照射方式によって構成されるプリヒー
ト部において、まず、回路基板および部品を半田付けに
必要な温度まで加熱する。このとき、半田の溶融は、次
のレーザビーム照射方式による半田槽で行われるため、
従来と比較して低温状態で良く、しかも、その温度設定
範囲を広くできる。

次にレーザビーム照射方式による半田槽では、レーザ光
源の任意のレーザー素子を動作させる事によって対応す
る任意の位置にレーザ光を照射することができるため、
回路基板上の半田付は箇所だけをかつ、全ての半田付は
箇所を、−度に加熱することができ、かつ、均一な半田
付けを能率的に行うことができる。プリヒート部では、
回路基板および部品を、熱によるダメージを与えない程
度に事前加熱したうえで、レーザ光による半田付けを行
うのでレーザ光源が小出力であっても短時間に確実に、
半田付けが行える。

また、平面状のレーザ光源に代えて直線状のレーザ光源
を移動させても、能率は多少低下するが同様の効果が得
られる。

さらに、各レーザ素子から出力されたレーザ光の照射を
シャッタ機構にて制御することによってレーザ光のパワ
ー分布をコントロールして温度プロファイルの制御も可
能となる等、犬なる効果を発揮する。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、プリヒート部にお
いて、まず回路基板および部品を半田付けに必要な温度
（半田の融点以下の温度）まで加熱し、次にレーザビー
ム照射方式による半田槽で、レーザ光源の任意のレーザ
ー素子を動作させることによって対応する任意の位置に
レーザー光を照射することができるため、回路基板上の
半田付は必要箇所だけをかつ全ての半田付は箇所を、正
確に一度に加熱することができ、また、均一な半田付け
を能率的に行うことができる。

また、本発明の第２番目の発明によれば、複数のレーザ
素子を１列に配置した直線状のレーザ光源と、このレー
ザ光源をレーザ素子の配置方向と直交する方向に所定範
囲移動させるレーザ光源移動手段と、前記レーザ光源に
よるレーザ光照射範囲内の任意の位置に対してレーザ光
を照射するための各レーザ素子を制御する手段と、前記
プリヒータおよび半田槽に回路基板を搬送して位置決め
する基板搬送手段とを備えたので、さらに正確にレーザ
光の照射を行うことができる。したがってレーザ光源が
小出力であっても短時間にかつ確実に半田付けできる。

さらに本発明の好ましい構成によれば、各レーザ素子か
ら出力されたレーザ光の回路基板への照射を制御するシ
ャッタ機構を設けたので、さらに正確にレーザ光のパワ
ー分布をコントロールして温度プロファイルを制御する
ことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の第１実施例を示し、第
１図は概略構成を示す斜視図、第２図はレーザ照射加熱
部位の説明図、第３図は、本発明の第２実施例の概略構
成を示す斜視図である。１・・・プリヒート部　　２．１２・・・レーザ光源３
・・・レーザ素子　　　４．１４・・・シャッタ機構５
・・一基板搬送装置　　６・・・回路基板７・・・プリ
ヒート制御器８．１６・・・レーザ素子駆動制御器９．１７・・・スイッチング制御器１０・・・搬送手段制御器１１・・・中央制御器１３・・・レーザ光源移動手段５・基板搬送装置第２図３・・・レーザ素子４・・・シャッタ機構５・・・基板搬送装置６・・・回路基板第１図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ベーパーリフロー方式、または赤外線照射方式に
よるプリヒータと、複数のレーザ光源によるレーザビー
ム照射方式による半田槽と、このレーザビームによる射
程領域内の任意の位置に対してレーザビームを照射する
ための各レーザ光源を制御する手段と、前記プリヒータ
および半田槽に回路基板を搬送して位置決めする基板搬
送手段とを備えた半田付け装置。
（２）ベーパーリフロー方式、または赤外線照射方式に
よるプリヒータと、複数のレーザ素子を１列に配置した
直線状のレーザ光源と、このレーザ光源をレーザ素子の
配置方向と直交する方向に所定範囲移動させるレーザ光
源移動手段と、前記レーザ光源によるレーザ光照射範囲
内の任意の位置に対してレーザ光を照射するための各レ
ーザ素子を制御する手段と、前記プリヒータおよび半田
槽に回路基板を搬送して位置決めする基板搬送手段とを
備えた半田付け装置。
（３）各レーザ素子から出力されたレーザ光の回路基板
への照射を制御するシャッタ機構を設けた請求項１また
は２記載の半田付け装置。