JPH0831494B2 - Ｉｃ部品のリード接合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＩＣ部品を回路基板上に
装着してそのリードを回路基板上の電極に接合するため
のＩＣ部品のリード接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣ部品を回路基板に装着してそ
のリードを回路基板の電極に接合する場合には、図１１
に示すように、本体５０ａから周囲にリード５１が突出
されているＩＣ部品５０を所定のトレー内に位置決めし
て保持し、このトレーを部品装着装置に供給し、部品装
着装置においてトレー内のＩＣ部品５０を図１０に示す
ように装着ヘッド５２にて保持し、予め各ＩＣ部品装着
位置に仮固定用の接着剤５４が塗布されるとともにリー
ドを接合すべき電極５５にクリーム半田５６を塗布され
た回路基板５３の所定のＩＣ部品装着位置にこのＩＣ部
品５０を装着し、こうしてＩＣ部品５０を装着された回
路基板５３をリフロー炉に挿入してクリーム半田５６を
溶融させ、リード５１と電極５５の半田接合を行ってい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような接合方法では、ＩＣ部品５０を装着した後、ＩＣ
部品５０は流動性のある接着剤５４とクリーム半田５６
上に載置支持されているだけであるため、ＩＣ部品５０
のリードピッチが微細になるに従い、装着直後の接着剤
５４やクリーム半田５６の挙動や回路基板５３の移動時
の加速度、振動によってＩＣ部品５０が微妙に移動して
リード５１がクリーム半田５６上から脱落して接合不良
を生ずる恐れがあり、またリード５１に僅かな浮き上が
りがあっても接合不良を生ずる恐れがあり、さらに接合
のために別にリフロー工程が必要であるため、工程数が
多く生産性も低い等の問題があった。

【０００４】本発明は上記従来の問題点に鑑み、ＩＣ部
品のリードを基板の電極に確実にかつ生産性良く接合す
ることができるＩＣ部品のリード接合方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のＩＣ部品のリー
ド接合方法は、装着ヘッドにてＩＣ部品を保持する工程
と、基板をその電極上に形成された接合金属の融点以下
の温度に予め加熱する工程と、前記工程で加熱された基
板上の所定位置にＩＣ部品を装着する工程と、そのまま
装着ヘッドにて加圧した状態でＩＣ部品のリード部分に
光ビーム若しくはレーザ光を照射する工程とを有し、そ
の照射によって基板の電極上の接合金属を溶融させ、リ
ードと電極を接合することを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明のＩＣ部品のリード接合方法によれば、
装着ヘッドにてＩＣ部品を保持して、接合金属の融点以
下の温度で予め加熱している基板の所定位置に装着し、
そのままＩＣ部品を加圧固定した状態でリード部分を光
ビーム又はレーザ光にて接合するので、光ビーム又はレ
ーザ光の照射パワーを低くまた走査速度を高くすること
ができ、装着に要する時間を短縮できるとともに、光ビ
ームやレーザ光にて基板が焼けるのを防止できる。ま
た、熱伝導率が高く、熱容量の大きな金属製基板やセラ
ミック基板に対しても容易に接合を行える。

【０００７】また、装着後そのまま加圧固定して接合す
るので、ＩＣ部品が装着後位置ずれして接合不良を生ず
ることはなく、信頼性の高い接合が可能であり、かつ装
着工程と一連の工程でリード接合を行い、途中の工程を
無くすことができるので生産性も向上する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のＩＣ部品のリード接合方法
を、ＩＣ部品を一体的に形成したキャリアフィルムから
ＩＣ部品を切断分離して回路基板に実装するＩＣ部品実
装装置に適用した一実施例を図１乃至図９を参照しなが
ら説明する。

【０００９】ＩＣ部品実装装置の全体構成を示す図９に
おいて、本体の上面の前部にプリント回路基板（以下、
基板と称する）３を搬送して所定位置に位置決めする基
板搬送手段５が配設されている。基板搬送手段５には、
基板３の位置決め位置の下部に基板３を下から加熱する
加熱ステージ４が配置され、この位置決め位置の搬送方
向上手位置の下部に予備加熱ステージ４ａが配置されて
いる。

【００１０】本体上面の後部には、キャリアフィルム１
からＩＣ部品２を分離切断する切断手段６が配設されて
いる。この切断手段６と基板搬送手段５の間に、ＩＣ部
品２を保持可能な装着ヘッド７を、切断手段６と位置決
めされた基板２上の任意の位置との間で移動させるＸ−
Ｙロボット８が配設されている。又、本体４の後方に切
断手段６に対してＩＣ部品２を一体的に形成したキャリ
アフィルム１を供給する供給手段９が配設されている。

【００１１】キャリアフィルム１にはその長手方向に適
当間隔おきにＩＣ部品２が一体的に形成されている。即
ち、キャリアフィルム１にはインナリードとアウタリー
ドが予め形成されており、このキャリアフィルム上にＩ
Ｃチップを装着してそのバンプとインナリードを接合
し、キャリアフィルム１とＩＣチップとインナリードを
一体的に樹脂封止することによって、図７に示すよう
に、ＩＣ部品２の本体２ａが形成され、かつ本体２ａか
ら四方に突出したリード（アウタリード）１１が形成さ
れている。なお、リード１１の部分ではキャリアフィル
ム１は切欠かれている。また、ガルウイングタイプのリ
ードの場合には、図８に示すように、リード１１の成形
が行われ、外周のキャリアフィルム１が切断除去され
る。

【００１２】装着ヘッド７のＩＣ部品保持部は、図５に
示すように、軸心位置に吸引穴１６を形成されるととも
にばね１７にて突出付勢された吸着ノズル１５にて構成
されており、かつこの吸着ノズル１５の下端部１５ａは
ＩＣ部品２と同一の平面形状に形成されるとともにＩＣ
部品２の本体２ａが嵌入する凹部１８が形成されてい
る。又、吸着ノズル１５の先端部１５ａの四周部におけ
るＩＣ部品２のリード１１に対応する部分には、図６に
示すように必要に応じてガラス押圧部１９が設けられて
いる。

【００１３】切断手段６においては、基板３にＩＣ部品
２を実装する場合でかつ図８に示すようにそのリード１
１がガルウイングタイプの場合にはキャリイフィルム１
からＩＣ部品２の切断分離する時にそのリード１１のフ
ォーミングを行うように構成されている。また、リード
フレームにＴＣＰ部品を接合する場合には、キャリアフ
ィルム１をポンチと吸着ノズル１５の間で挟持したまま
ポンチと金型との間で切断するように構成され、その際
吸着ノズル１５の先端部１５ａの平面形状寸法は、図７
に示すように、切断分離したＩＣ部品２のリード１１の
先端部にキャリアフィルム１の一部が残るように設定さ
れ、リード１１の先端がキャリアフィルムから成る細幅
枠２０にて互いに連結した状態で補強されている。

【００１４】装着ヘッド７は、図５に示すように、Ｘ−
Ｙロボット８の可動部８ａに、昇降用モータ２２と送り
ねじ機構２３にて昇降駆動される昇降体２１が設けら
れ、この昇降体２１から下方に装着軸２５が延出され、
その下端に吸着ノル１５が上下に出退可能にかつばね１
７にて下方に付勢された状態で装着されている。装着軸
２５は昇降体２１に軸心回りに回転可能に取付けられ、
かつ回転位置決め用モータ２４にて任意の回転位置に位
置決め可能に構成されている。又、装着軸２５には吸着
ノズル１５の吸引穴１６に連通する吸引通路２６が形成
され、装着軸２５の上部に配設されたスイベル継手２７
を介して図示しない吸引源に接続されている。

【００１５】又、可動部８ａには装着軸２５が同心状に
貫通する貫通筒部２９を設けたブラケット２８が固定さ
れている。貫通筒部２９には軸受３０を介して回転自在
にプーリ３１が装着され、このプーリ３１に回転枠３２
が固定されている。プーリ３１はブラケット２８に固定
された回転用モータ３３にて駆動プーリ３４と歯付ベル
ト３５を介して回転駆動可能に構成されている。

【００１６】回転枠３２には、スライド軸受３６を介し
て直線移動可能に移動体３７が取付けられ、回転枠３２
に固定された移動用モータ３８とラックピニオン機構３
９にて駆動可能に構成されている。移動体３７には移動
方向と直交する方向に装着軸２５の軸心を中心として互
いに接近離間移動可能な一対の間隔調整体４０ａ、４０
ｂが装着されている。

【００１７】この間隔調整体４０ａ、４０ｂに吸着ノズ
ル１５の四周部に設けられたガラス押圧部１９を通し
て、若しくはこれを備えていない場合は吸着ノズル１５
の外側から、この吸着ノズル１５にて保持されて基板３
上に装着されている状態のＩＣ部品２のリード１１に対
してレーザ光を照射するレーザ光照射手段４１が取付け
られている。間隔調整体４０ａ、４０ｂは、装着軸２５
の軸心位置を中心にして左右に互いに逆ねじを形成され
た送りねじ軸４２を備えた送りねじ機構４３と送りねじ
軸４２を回転駆動する間隔調整用モータ４４にて同期し
て駆動される。又、レーザ光照射手段４１の近傍にはレ
ーザ光を照射して接合する際に熱風を吹き付ける送風ノ
ズル４５が配設されている。

【００１８】次に、ＩＣ部品の実装動作を説明する。

【００１９】供給手段９にて切断手段６にキャリアフィ
ルム１が供給され、それと同時に装着ヘッド７が切断手
段６の直上に位置決めされるとともに、昇降用モータ２
２にて昇降体２１、装着軸２５を介して吸着ノズル１５
が下降され、吸着ノズル１５がばね１７の付勢力に抗し
て所定量退入した位置で停止する。こうして、キャリア
フィルム１が切断手段６のポンチと装着ノズル１５の間
に挟持され、その状態でポンチが上昇することによって
金型との間でキャリアフィルム１が切断され、図７に示
すような状態のＩＣ部品２が吸着ノズル１５に吸着保持
されたまま分離切断される。

【００２０】なお、図８に示すようなガルウイングタイ
プのリード１１を有するＩＣ部品２の場合には、吸着ノ
ズル１５とは別の金型にて切断・分離してフォーミング
したものを吸着ノズル１５にて吸着保持する。

【００２１】その後、昇降用モータ２２が逆方向に駆動
され、昇降体２１、装着軸２５を介して吸着ノズル１５
が上昇し、次いでＸ−Ｙロボット８が駆動され、装着ヘ
ッド７が基板搬送手段５にて所定位置に位置決めされた
基板３上に向けて移動し、ＩＣ部品実装位置の直上位置
に位置決めされる。基板３のＩＣ部品２のリード１１を
接合すべき電極３ａ上には、図１に示すように、予め接
合金属１０が設けられている。この接合金属１０は基板
３の電極３ａ上にクリーム半田を塗布した後リフローし
て形成したり、半田メッキを施したり、半田ディッピン
グを行ったりして形成されている。

【００２２】次に、昇降用モータ２２にて昇降体２１が
下降駆動され、装着軸２５を介して吸着ノズル１５が図
１に矢印Ａで示すように下降し、予め予備加熱ステージ
４ａで加熱され、さらに加熱ステージ４で接合金属１０
の溶融温度より低い温度に加熱されている基板３上にＩ
Ｃ部品２が装着され、さらに吸着ノズル１５がばね１７
の付勢力に抗して所定量退入した位置まで下降して停止
する。こうして、図２に示すようにＩＣ部品２は装着さ
れた位置でそのままばね１７の付勢力にて白抜き矢印Ｂ
で示すように加圧されて固定される。尚、ＩＣ部品２の
装着姿勢は回転位置決め用モータ２４にて装着軸２５を
回転させることによって調整される。

【００２３】次に、レーザ光照射手段４１から吸着ノズ
ル１５のガラス押圧部１９を通してＩＣ部品２のリード
１１部分にレーザ光が照射されることによって接合金属
１０が加熱溶融され、リード１１と電極３ａが接合され
る。

【００２４】このレーザ光照射によるリード１１の接合
時には、図３に示すように、まず一対のレーザ光照射手
段４１からレーザ光を照射しながら移動体３７を移動さ
せて実線矢印Ｃで示すようにＩＣ部品２の互いに平行な
２辺に沿ってレーザ光を走査する。この移動体３７の１
回の移動にてＩＣ部品２の平行な２辺のリード１１が一
度に接合される。次に矢印Ｄで示すように回転枠用モー
タ３３にて回転枠３２を９０°回転させ、続いてレーザ
光照射手段４１にてレーザ光を照射しながら移動体３７
を移動させ、破線の矢印Ｅで示すようにレーザ光を走査
することによってＩＣ部品２の残りの２辺の各リード１
１も接合される。

【００２５】又この接合時に、図７に示すように、ＩＣ
部品２のリード１１の先端部が細幅枠２０にて互いに連
結された状態で補強されていると、リード１１の曲がり
等を生ずることなく、信頼性の高い接合が確保される。
さらに、リード１１の接合時にはリード１１が吸着ノズ
ル１５にて基板３の電極３ａに加圧されているので、リ
ード１１と電極３ａの接触が確保され、信頼性の高い接
合が確保される。

【００２６】また、上記移動体３７の移動による走査と
レーザ光照射手段４１によるレーザ光の照射のタイミン
グは、図４に示すように制御されている。即ち、レーザ
光照射位置を半田接合すべき長さ範囲の開始点に位置さ
せておき、レーザ光照射開始と共にタイマ計時して一定
時間後に移動体３７を移動させてスキャンを開始し、半
田接合すべき長さ範囲の終点に到達する所定距離手前位
置を移動用モータ３８のエンコーダからのパルス数で検
出してこの位置でレーザシャッタを閉じるようにしてい
る。かくして、レーザ照射動作の開始信号がオンになる
と、レーザ光の照射が開始されるとともにタイマが動作
し、タイマが切れた後スキャンが開始されることによっ
て半田接合すべき長さ範囲の始端位置で予熱を行った後
定速で走査される。かくして、簡単な走査制御にて接合
部が均一に加熱され、信頼性の高い接合が行われる。

【００２７】以上によりＩＣ部品２の全リード１１が基
板３の電極３ａに接合され、ＩＣ部品２の基板３の所定
位置への実装が完了する。以下、以上の動作が繰り返さ
れることによって順次ＩＣ部品２が実装される。

【００２８】上記実施例では、ＩＣ部品を一体的に形成
されたキャリアフィルムからＩＣ部品を切断分離してそ
れを基板に装着し、リードを基板の電極に接合するよう
にした例を示したが、本発明はその他の任意の形態で供
給されるＩＣ部品を装着ヘッドで保持して基板に装着
し、リードを接合する場合に適用できることは言うまで
もない。

【００２９】

【発明の効果】本発明のＩＣ部品のリード接合方法によ
れば、ＩＣ部品が装着後位置ずれして接合不良を生ずる
ことはなく、信頼性の高い接合が可能であり、かつ装着
工程と一連の工程でリード接合を行い、途中の工程を無
くすことができるので生産性も向上し、さらに光ビーム
又はレーザ光の照射パワーを低くでき、走査速度を速く
することができ、接合に要する時間を短縮できる。ま
た、熱伝導率が高く、熱容量の大きな金属製基板やセラ
ミック基板でも容易に接合でき、さらに光ビーム又はレ
ーザ光によって基板が焼けるのを防止できる等の効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＩＣ部品のリード接合直前の状態を示す縦断面
図である。

【図２】ＩＣ部品のリード接合状態を示す縦断面図であ
る。

【図３】リード接合時のレーザ光照射手段の走査要領を
示す斜視図である。

【図４】レーザ光照射手段の動作のタイミング図であ
る。

【図５】装着ヘッドの縦断面図である。

【図６】装着ヘッドの吸着ノズル先端部の斜視図であ
る。

【図７】ＩＣ部品の斜視図である。

【図８】ガルウイングタイプのリードを有するＩＣ部品
の斜視図である。

【図９】ＩＣ部品実装装置の全体概略構成を示す斜視図
である。

【図１０】従来のＩＣ部品のリード接合過程を示す正面
図である。

【図１１】ＩＣ部品の斜視図である。

【符号の説明】

２ ＩＣ部品 ３ 基板 ３ａ 電極 ４ 加熱ステージ ４ａ 予備加熱ステージ ７ 装着ヘッド １０ 接合金属 １１ リード １５ 吸着ノズル １９ ガラス押圧部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 啓二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−19657（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−138851（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着ヘッドにてＩＣ部品を保持する工程
   と、 基板をその電極上に形成された 接合金属の融点以下の温
   度に予め加熱する工程と、 前記工程で加熱された 基板上の所定位置にＩＣ部品を装
   着する工程と、 そのまま装着ヘッドにて加圧した状態でＩＣ部品のリー
   ド部分に光ビーム若しくはレーザ光を照射する工程とを
   有し、 その照射によって基板の電極上の 接合金属を溶融させ、
   リードと電極を接合することを特徴とするＩＣ部品のリ
   ード接合方法。