JPH10163257A

JPH10163257A - 半田リフロー装置および方法

Info

Publication number: JPH10163257A
Application number: JP32028996A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Honda; 英昭本田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ＢＧＡパッケージの半田ボールなどを集中的
かつ均一に加熱することができる半田リフロー装置を提
供する。【解決手段】電子部品１の電極２上に載置された複数
の半田ボール３をリフローさせる半田リフロー装置であ
って、第１の光源１１ａを有し、第１の光源からの光を
前記半田ボールを加熱するように第１の方向から前記半
田ボールへ照射する第１の照射光学系１１と、第２の光
源１２ａを有し、第２の光源からの光を前記半田ボール
を加熱するように第１の方向とは異なった第２の方向か
ら半田ボールへ照射する第２の照射光学系１２とを具備
する。半田ボール３は、第１の照射光学系１１および第
２の照射光学系１２によりそのオーバーハング部分も照
射されることにより融点より高い温度に加熱されて半田
層３ｂが溶融し、溶融後再固化することにより半田ボー
ル３と電子部品１の電極２との電気的、機械的接続が確
立する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半田のリフロー装置
およびその方法に関し、特に光照射加熱方式で行う半田
のリフローおよびその方法に関する。また本発明は特に
ＢＧＡパッケージ等の半田ボールのリフローや、搭載部
品による影が生じやすい半田のリフロー装置およびその
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半田リフローは電子部品などの被半田付
け部にあらかじめ仮設された半田を溶融させるものであ
り、例えば半導体素子あるいは半導体パッケージなどの
電極上に載置された半田ボールを溶融させて、半田ボー
ルを電極上に固定するものである。近年では、ＢＧＡ
（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）パッケージ等に半
田ボールを形成する際にも多用されている。

【０００３】半田リフローには、加熱の熱源や、加熱の
方法によりいくつかの手法がある。赤外線ヒーター又は
熱風を用いて半田を溶融させる半田リフロー炉は、いず
れの場合も熱源となるヒーターが大型となり、また、安
定した炉内温度を保つために炉の周囲を断熱保温する必
要があることから、装置が大型となるという問題があ
る。図３２は遠赤外ヒーターを用いた半田リフロー炉の
構成の１例を概略的に示す図である。このような装置で
は大型のヒーターと断熱保温材が必要となるために装置
が大型になるという問題がある。

【０００４】金属加熱板を用いた熱板方式の半田リフロ
ー装置は比較的小型であるが、均一なリフローを行うた
めには熱板の平坦性と被半田付け部品の平坦性が必要
で、熱板や被半田付け部品にわずかでも凹凸や反りがあ
ると熱伝導効率が著しく損なわれ、安定性に欠けるとい
う問題がある。図３３は熱板方式を用いた半田リフロー
装置の１例を模式的に示す図である。熱板と電子部品を
面で対接させての半田ボールをリフローさせようとする
と、電子部品パッケージなどの反りなどにより、わずか
なスキ間が生じても熱伝導にが大きく影響を受けてしま
うため、均一な条件でのリフローを行うことは困難であ
り、このことは電子部品と半田ボールの接続の信頼性の
低下の大きな原因となる。

【０００５】被半田付け部に高温のエア−又はＮ₂等の
ガスを吹き付けるＨＯＴＡＩＲ（ＨＯＴＧＡＳ）方
式は、被半田付け部品の形状によってエアーの流れが影
響を受けるため、安定した半田のリフローが困難である
という問題がある。装置を大型にすれば安定性は向上す
るが、安定な加熱雰囲気を確保するために断熱保温材な
どを必要とし、この場合大きな設置面積を必要とするた
め生産性が低下するという問題がある。

【０００６】ハロゲンランプを光源とし、その光を上方
から照射して加熱する方式は半田ボール自身の影やその
他搭載部品の形状によって影を生じ、影になった部分の
加熱効率が低下するために、安定した半田のリフローが
困難であるという問題がある。光源としてレーザー光を
用いるレーザー光線照射加熱方式も同様の問題点を有す
る。

【０００７】図３４は光照射方式を用いた半田リフロー
装置の構成の１例を模式的に示す図である。図３５は、
照射された半田ボールを拡大して模式的に示す図であ
る。例えば概球形状を有する半田ボール９０３を光照射
により加熱する場合、光の照射方向が１方向の場合には
影の部分が生じ、この半田ボール自身の影になった半田
ボールのオーバーハング部分は昇温効率が低下すること
になる。さらに電子部品９０１の電極上に仮設された半
田ボールの垂直上方から光を照射して半田ボールを加熱
した場合、電子部品の電極と半田ボールの接点の部分
は、照射により生じる影の部分の中心になりリフローが
不完全になり接続不良が生じる恐れもある。

【０００８】また例えばＢＧＡのように多数の半田ボー
ルをリフローする場合には、このような昇温効率の低下
は、生産性の観点からも大きな問題となる。

【０００９】これらの半田リフロー装置、方法では、い
ずれの場合も半田付けする部分のみならず被半田付け部
品全体の温度を上昇させてしまうため、耐熱性の低い電
子部品などは劣化してしまうという問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するためになされたものである。すなわち本
発明は被半田付け部分を集中的かつ均一に加熱すること
ができる半田リフロー装置を提供することを目的とす
る。特に、ＢＧＡパッケージの半田ボール形成時など、
影の出やすいリフロー対象についても、その被半田付け
部分を集中的かつ均一に加熱することができる半田リフ
ロー装置を提供することを目的とする。

【００１１】また本発明は、被半田付け部分を集中的か
つ均一に加熱することができるとともに、小型で熱効率
のよい半田リフロー装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の半田リフロー装
置は、電子部品の電極上に載置された複数の半田ボール
をリフローさせる半田リフロー装置であって、第１の光
源を有し、第１の光源からの光を前記半田ボールを加熱
するように第１の方向から前記半田ボールへ照射する第
１の照射光学系と、第２の光源を有し、第２の光源から
の光を前記半田ボールを加熱するように第１の方向とは
異なった第２の方向から前記半田ボールへ照射する第２
の照射光学系とを具備したことを特徴とする。光源は点
状の光源を用いるようにしてもよいし、線状の光源を用
いるようにしてもよい。また照射光学系には、照射する
光の焦点を調節する焦点調節手段と、照射する光の方向
を調節する照射方向調節手段とを備えるようにすればよ
い。焦点は点状の領域に限らず、線状の領域に焦点を結
ぶようにしてもよい。また、第２の照射光学系は１個に
限ることなく、第１の照射光学系とは異なる複数の異な
る方向から半田ボールを照射するようにしてもよい。こ
れらのことについては以下特に述べない場合でも同様で
ある。

【００１３】また本発明の半田リフロー装置は、電子部
品の電極上に載置された複数の半田ボールをリフローさ
せる半田リフロー装置であって、第１の光源を有し、第
１の光源からの光を前記半田ボールを加熱するように前
記半田ボールへ照射する第１の照射光学系と、第２の光
源を有し、第１の照射光学系による照射により生じる前
記半田ボールの影の部分が加熱されるように、第２の光
源からの光を前記半田ボールへ照射する第２の照射光学
系とを具備したことを特徴とする。

【００１４】また、本発明の半田リフロー装置は、アレ
イ状に形成された電子部品の電極上に載置された複数の
半田ボールをリフローさせる半田リフロー装置であっ
て、第１の光源を有し、複数の前記半田ボールを同時に
加熱するように、第１の光源からの光を複数の前記半田
ボールを含む直線状の領域へ照射する第１の照射光学系
と、第２の光源を有し、第１の照射光学系による照射に
より生じる前記半田ボールの影の部分が加熱されるよう
に、第２の光源からの光を前記直線状の領域へ照射する
第２の照射光学系とを具備したことを特徴とする。例え
ば、線状の焦点を与える照射光学系を用いて、ＢＧＡパ
ッケージの電極上に行列状に載置された半田ボールを、
１ライン毎にリフローするようにしてもよい。

【００１５】また本発明の半田リフロー装置では、第１
の照射光学系と第２の照射光学系により、同時に同一の
焦点を照射するようにしてもよい。ここで同一の焦点と
は、半田ボールの同一の部分を照射することを必ずしも
意味せず、例えば電子部品の電極とこの電極上に載置さ
れた半田ボールの接点を焦点として照射する場合を含
む。この場合、第１の照射光学系と第２の照射光学系と
の焦点は同じになるが、第１の照射光学系と第２の照射
光学系とにより同一の半田ボールの異なる部分が照射さ
れることになる。

【００１６】また本発明の半田リフロー装置において
は、前記電子部品の電極上に載置されたすべての前記半
田ボールがリフローするように前記電子部品を第１の照
射光学系および第２の照射光学系に対して移動する電子
部品移動手段をさらに具備するようにしてもよい。例え
ば半田ボールを１個ずつリフローする場合には、電子部
品上に載置されたすべての半田ボールが第１の照射光学
系と第２の照射光学系とによりリフローされるように、
電子部品と照射光学系との相対的位置関係を変えるよう
にすればよい。照明光学系を固定して、電子部品の位置
を変えるようにしてもよいし、電子部品の位置を固定し
て照明光学系の位置を変えるようにしてもよいが、生産
性の観点からは前者の方がより好適である。

【００１７】また、半田ボールを１ラインごとにリフロ
ーする場合にも、電子部品上に載置されたすべての半田
ボールが第１の照射光学系と第２の照射光学系とにより
リフローされるように、電子部品と照射光学系との位置
関係を変えるようにすればよい。

【００１８】さらに、本発明の半田リフロー装置におい
ては、第１の照射光学系と第２の照射光学系とにより別
々の焦点を照射して、第１の照射光学系により半田ボー
ルを加熱したあと電子部品を再配置して、この半田ボー
ルを第２の照射光学系により加熱して半田をリフローさ
せるようにしてもよい。すなわち、本発明の半田リフロ
ー装置は、電子部品の電極上に載置された半田ボールを
リフローさせる半田リフロー装置であって、第１の光源
を有し、第１の光源からの光を第１の焦点に照射する第
１の照射光学系と、第２の光源を有し、第２の光源から
の光を第１の焦点とは異なる第２の焦点に照射する第２
の照射光学系と、第１の照射光学系による照射により前
記半田ボールが加熱されるように第１の照明光学系に対
して前記電子部品を配置するとともに、前記半田ボール
の第１の照射光学系による照射により影になった部分が
第２の照射光学系により加熱されるように第２の照射光
学系に対して前記電子部品を再配置する電子部品移動手
段とを具備したことを特徴とする。

【００１９】また本発明の半田リフロー装置は、アレイ
状に形成された電子部品の電極上に載置された複数の半
田ボールをリフローさせる半田リフロー装置であって、
第１の光源を有し、第１の光源からの光を直線状の第１
の領域へ照射する第１の照射光学系と、第２の光源を有
し、第２の光源からの光を直線状の第２の領域へ照射す
る第２の照射光学系と、第１の照射光学系による照射に
より直線状に配列した複数の前記半田ボールが同時に加
熱されるように前記電子部品を配置するとともに、前記
複数の半田ボールの第１の照射光学系による照射により
影になった部分が第２の照射光学系により同時に加熱さ
れるように前記電子部品を再配置する電子部品移動手段
とを具備したことを特徴とする。

【００２０】本発明の半田リフロー装置の第１の照射光
学系および第２の照射光学系は、前記半田ボールと前記
電極との接点に焦点を結ぶように前記半田ボールを照射
するようにしてもよい本発明の半田リフロー装置の第１の光源および第２の光
源としては、例えばハロゲンランプを用いるようにして
もよい。また本発明の半田リフロー装置の第１の光源お
よび第２の光源としてはレーザー光源を用いるようにし
てもよい。

【００２１】本発明の半田リフロー装置は、第１の照射
光学系および第２の照射光学系による加熱により前記半
田ボールがリフローするまでの時間が短縮されるよう
に、前記半田ボールを予熱する予熱手段をさらに具備す
るようにしてもよい。予熱手段は、第１の照射光学系ま
たは第２の照射光学系により照射する以前に半田がリフ
ローしないような温度で予熱するようにしてもよいし、
第１の照射光学系または第２の照射光学系により半田ボ
ールを照射する際にも予備的な加熱手段として半田ボー
ルを加熱するようにしてもよい。予熱の温度は、電子部
品の機能が劣化したりしないような温度より低い温度に
設定するようにすればよい。

【００２２】予熱手段は、例えば加熱したプレート上に
電子部品を載置して予熱するようにしてもよいし、後述
するように加熱したフォーミングガスを導入して半田ボ
ールを予熱するようにしてもよく、さらに複数の予熱手
段を組み合わせ用いるようにしてもよい。

【００２３】また、半田ボールを第１の照射光学系、第
２の照射光学系により照射して加熱するとき、あるいは
予熱するときに、電子部品の電極、半田ボールなどが酸
化されないように、前記電子部品の周囲を非酸化雰囲気
または還元性雰囲気に保つためのフォーミングガス導入
手段をさらに具備するようにしてもよい。フォーミング
ガスとしては例えば窒素ガスや希ガスのような不活性な
ガス、また水素ガスのような還元性のガス、あるいはこ
れらの混合ガスを用いるようにすればよい。

【００２４】さらに、前述のように、このようなフォー
ミングガスを半田ボールの予熱手段と兼ねるようにして
もよい。すなわち、電子部品の周囲が非酸化雰囲気また
は還元性雰囲気に保たれるように導入するフォーミング
ガスとして、加熱したフォーミングガスを導入するよう
にしてもよい。

【００２５】本発明の半田リフロー方法は、電子部品の
電極上に載置された複数の半田ボールをリフローさせる
半田リフロー方法であって、第１の方向から第１の光源
光を照射して前記半田ボールを加熱するとともに、第２
の方向から第２の光源光を照射して、第１の方向から照
射することにより生じる前記半田ボールの影の部分を加
熱することを特徴とする。

【００２６】また本発明の半田リフロー方法は、電子部
品の電極上に載置された複数の半田ボールをリフローさ
せる半田リフロー装置であって、第１の方向から第１の
光源光を照射して前記半田ボールを加熱するとともに、
第１の方向とは異なる第２の方向から第２の光源光を照
射することを特徴とする。

【００２７】本発明の半田リフロー方法は、アレイ状に
形成された電子部品の電極上に載置された複数の半田ボ
ールをリフローさせる半田リフロー方法であって、第１
の光源からの光を複数の前記半田ボールを含む直線状の
領域へ照射する第１の照射工程と、第１の照射光学系に
よる照射により生じる前記半田ボールの影の部分が加熱
されるように、第２の光源からの光を前記直線状の領域
へ照射する第２の照射工程とを具備したことを特徴とす
る。

【００２８】本発明の半田リフロー方法では、第１の照
射工程と第２の照射工程で、同時に同一の焦点を照射す
るようにしてもよい。ここで同一の焦点とは、前述のよ
うに半田ボールの同一の部分を照射することを必ずしも
意味せず、例えば電子部品の電極とこの電極上に載置さ
れた半田ボールの接点を焦点として照射する場合を含
む。この場合、第１の照射光学系と第２の照射光学系と
の焦点は同じになるが、第１の照射光学系と第２の照射
光学系とにより同一の半田ボールの異なる部分が照射さ
れることになる。

【００２９】また、前記電子部品の電極上に載置された
すべての前記半田ボールがリフローされるように第１の
照射光学系および第２の照射光学系に対して前記電子部
品を移動する電子部品移動工程をさらに具備するように
してもよい。

【００３０】例えば半田ボールを１個ずつリフローする
場合には、電子部品上に載置されたすべての半田ボール
が第１の照射光学系と第２の照射光学系とによりリフロ
ーされるように、電子部品と照射光学系との相対的位置
関係を変えるようにすればよい。照明光学系を固定し
て、電子部品の位置を変えるようにしてもよいし、電子
部品の位置を固定して照明光学系の位置を変えるように
してもよいが、生産性の観点からは前者の方がより好適
である。

【００３１】また、半田ボールを１ラインごとにリフロ
ーする場合にも、電子部品上に載置されたすべての半田
ボールが第１の照射光学系と第２の照射光学系とにより
リフローされるように、電子部品と照射光学系との位置
関係を変えるようにすればよい。

【００３２】さらに、本発明の半田リフロー装置におい
ては、第１の照射光学系と第２の照射光学系とにより別
々の焦点を照射して、第１の照射光学系により半田ボー
ルを加熱したあと電子部品を再配置して、この半田ボー
ルを第２の照射光学系により加熱して半田をリフローさ
せるようにしてもよい。

【００３３】照射光学系と電子部品との位置関係は、照
射光学系に対して電子部品の位置を同一平面内で平行移
動、回転移動させるだけでなく、電子部品に対する照射
光学系の照射角度が変化するように電子部品ののってい
る平面を回転させるようにしてもよい。

【００３４】本発明の半田リフロー方法は、電子部品の
電極上に載置された複数の半田ボールをリフローさせる
半田リフロー方法であって、第１の光源を有し、第１の
光源からの光を第１の焦点に照射する第１の照射光学系
により前記半田ボールが加熱されるように前記電子部品
を配置する工程と、第１の照射光学系により前記複数の
前記半田ボールを加熱する工程と、前記半田ボールの第
１の照射光学系による照射により影になった部分が、第
２の光源を有し、第２の光源からの光を第１の焦点とは
異なる第２の焦点に照射する第２の照射光学系により加
熱されるように前記電子部品を再配置する工程と、第２
の照射光学系により前記複数の前記半田ボールを加熱す
る工程とを具備したことを特徴とする。

【００３５】また本発明の半田リフロー方法は、アレイ
状に形成された電子部品の電極上に載置された複数の半
田ボールをリフローさせる半田リフロー方法であって、
第１の光源からの光を直線状の第１の領域へ照射する第
１の照射光学系により、直線状に配列した複数の前記半
田ボールが同時に加熱されるように前記電子部品を配置
する工程と、第１の照射光学系により前記複数の前記半
田ボールを加熱する工程と、前記複数の半田ボールの第
１の照射光学系による照射により影になった部分が、第
２の光源からの光を直線状の第２の領域へ照射する第２
の照射光学系により同時に加熱されるように前記電子部
品を再配置する工程と、第２の照射光学系により前記複
数の前記半田ボールを加熱する工程とを具備したことを
特徴とする。

【００３６】また本発明の半田リフロー方法は、電子部
品の電極上に載置された半田ボールをリフローさせる半
田リフロー方法であって、前記半田ボールを予熱する工
程と、第１の方向から第１の光源光を照射して前記半田
ボールを加熱するとともに、第２の方向から第２の光源
光を照射して、第１の方向から照射することにより生じ
る前記半田ボールの影の部分を加熱することを特徴とす
る。

【００３７】また本発明の半田リフロー方法は、電子部
品の電極上に載置された半田ボールをリフローさせる半
田リフロー方法であって、前記電子部品の周囲が非酸化
雰囲気または還元性雰囲気に保たれるようにフォーミン
グガスを導入する工程と、前記フォーミングガスを導入
しながら、第１の方向から第１の光源光を照射して前記
半田ボールを加熱するとともに、第２の方向から第２の
光源光を照射して、第１の方向から照射することにより
生じる前記半田ボールの影の部分を加熱することを特徴
とする。

【００３８】すなわち本発明の半田リフロー装置は、複
数の照射光学系を有し、複数の異なる方向から半田ボー
ルを照射することにより半田ボールを加熱して半田をリ
フローさせるものである。複数の異なる方向から照射す
ることにより、例えば半田ボールのような概球形状を有
する照射対象物体を照射して加熱する場合でも、影にな
る部分が減少してより均一にかつ効率的に加熱すること
ができる。また、照射光学系により焦点、照射方向を調
節することにより半田ボールが集中的に加熱されるか
ら、加熱炉や熱風などによるリフローに比べて、電子部
品への悪影響を低減することができる。

【００３９】半田ボールは、例えばＣｕなどからなるコ
アの表層に例えばＰｂ／Ｓｎ系などの低融点金属層をメ
ッキなどにより形成したものであり、本発明はこの半田
ボールを加熱して半田を溶融させることにより半田のリ
フローを行うものである。コア材はＣｕに限ることはな
く、また半田もＰｂ／Ｓｎ系半田合金に限ることなく、
必要に応じて種々用いることができる。半田としてはＡ
ｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉなどからなる無鉛半田を用いるよ
うにしてもよい。また半田は合金に限ることなく単一の
低融点金属を用いるようにしてもよい。

【００４０】例えば概球形状を有する半田ボールを光照
射により加熱する場合、光の照射方向が１方向である場
合には影の部分が生じ、この半田ボール自身の影になる
半田ボールのオーバーハング部分は昇温効率が低下する
ことになる。また、電子部品の電極上に仮設された半田
ボールの垂直上方から光を照射して半田ボールを加熱し
た場合、電子部品の電極と半田ボールの接点の部分は、
照射により生じる影の部分の中心になりリフローが不完
全になり接続不良が生じる恐れもある。また例えばＢＧ
Ａのように多数の半田ボールをリフローする場合には、
このような昇温効率の低下は生産性の点からも大きな問
題となる。

【００４１】本発明の半田リフロー装置および方法は、
複数の異なる方向から半田ボールを照射することによ
り、１方向からの照射により生じる半田ボールのその半
田ボール自身により生ずる影の部分も照射することがで
き、半田ボールの昇温効率が向上する。また、半田ボー
ルはより均一に加熱されるのでリフローもより均一なも
のになり、電子部品と半田ボールの接続の信頼性も向上
する。照射光学系による半田ボールの加熱温度、加熱時
間は半田ボールを構成する半田層の融点、半田ボールの
熱容量、半田をリフローして半田ボールを固設する電子
部品の耐熱温度などにより定めるようにすればよい。半
田が溶融する温度よりも５０℃程度高い温度まで加熱す
れば、半田を十分にリフローすることができる。本発
明の半田リフローは、複数の照射光学系を備え、この照
射光学系により半田ボールを複数の異なる方向から照射
することにより加熱してリフローさせるものであるが、
複数の照明光学系により同時に半田ボールを照射して加
熱するようにしてもよいし、複数の照明光学系により多
段階に半田ボールを照射して加熱するようにしてもよ
い。

【００４２】また、本発明の半田のリフローは、同時照
射によりリフローさせる場合であっても、複数段階に照
射してリフローさせる場合であっても、第１の照射光学
系と第２の照射光学系とにより電子部品上に仮設された
複数の半田ボールを１個ずつ照射してリフローさせるよ
うにしてもよいし、また、第１の照射光学系と第２の照
射光学系とによりアレイ状に配置された半田ボールを１
ラインずつ照射してリフローさせるようにしてもよい。

【００４３】ここではまず、複数の照明光学系により同
時に半田ボールを照射して加熱する場合について説明す
る。

【００４４】複数の照明光学系により半田ボールを同時
照射して加熱し、半田をリフローさせる場合には、少な
くとも２個の照明光学系により半田ボールが均一に加熱
されるように照射する。すなわち、第１の光学系と第２
の光学系とにより半田ボールに生じる影の部分が最小に
なるように照射するようにすればよい。第１の照明光学
系と第２の照明光学系とによる照射方向（向きと角度）
は、第１の照射光学系により半田ボールを照射したとき
半田ボールに生じる影の部分が第２の照射光学系により
照射されるように設定するようにすればよい。したがっ
て、最小の照明光学系により半田ボールに生じる影の部
分が最小になるようにするには、複数の照明光学系の照
射方向が半田ボールに対してほぼ対称的になるように配
置することが好適である。例えば照明光学系が２個のと
き（第１の照射光学系と第２の照射光学系は１個ずつの
とき）、第１の光学系により半田ボールを所定の方位か
ら、半田ボールが仮設された平面に対して４５°の照射
角度で照射したとすると、第２の光学系による半田ボー
ルの照射方向は、半田ボールを中心に第１の光学系と対
向するような方位で（光軸は実質的に同一平面上にあ
る）、かつ半田ボールが仮設された平面に対して４５°
の照射角度で照射するようにしてもよい。

【００４５】照明光学系が３個ある場合には照射する半
田ボールを対称中心にして、３個の照射光学系をほぼ３
回対称になるように配置するようにしてもよいし、２個
の照射光学系を上述のようにほぼ２回対称になるように
配置するとともに、照射する半田ボールの真上方向から
も照射するようにしてもよい。１個の半田ボールを同時
に照射して加熱する照射光学系を４個以上用いるように
してもよく、その照射方向は前述同様に、照射される半
田ボールができるだけ均一に加熱されるように設定する
ようにすればよい。

【００４６】照射方向すなわち照射の方位および角度
は、半田ボールの大きさ、配設ピッチなどに応じて定め
るようにすればよく、例えば隣接する半田ボールの影が
照射対象の半田ボールにかからないようにすることが好
適である。

【００４７】前述のように本発明の半田のリフローは、
アレイ状に配置された複数の半田ボール１ラインずつ照
射してリフローするようにしてもよい。例えば直線上の
焦点を結ぶような照射光学系を用いることにより、ＢＧ
Ａなどのアレイ状に配設された半田ボールを１ラインず
つリフローさせる場合には、照射方向はリフローさせる
半田ボールが並んだラインに対して垂直な方向から所定
の照射角度で照射するようにすればよい。すなわち、直
線上の焦点を結ぶような第１の光学系と第２の光学系と
を用いて半田ボールを照射加熱する場合してもよいし、
また、リフローさせる半田ボールが並んだラインの垂直
上方からの照射をあわせて用いるようにしてもよい。こ
の場合でも、第１の照射光学系と第２の照射光学系とに
より照射する半田ボールに生じる影の部分が最小になる
ように照射するようにすればよい。

【００４８】つぎに、第１の照射光学系と第２の照射光
学系とにより半田ボールを多段階に加熱する場合につい
て説明する。

【００４９】すなわち、例えば１個の照射光学系により
１個の半田ボールをリフローさせるときには、第１の照
射光学系により第１の半田ボールを照射加熱し、第２の
照射光学系により第２の半田ボールを照射加熱する。ま
た例えば１個の照射光学系により複数の半田ボールをラ
インごと照射加熱させるときには、第１の照射光学系に
より第１のラインを照射加熱し、第２の照射光学系によ
り第２のラインを照射加熱する。したがって、第１の照
射光学系と第２の照射光学系とにより同一の半田ボール
または同一ライン上の複数の半田ボールを照射加熱して
リフローする場合とは異なり、１個の半田ボールは、第
１の照射光学系と第２の光学系とにより若干の時間差を
おいて異なる部分を照射、加熱されることになる。

【００５０】まず、半田ボールは第１の照射光学系によ
り照射されるが、このとき、この半田ボールの影の部分
は十分加熱されない。そして、第２の光学系により第１
の光学系による照射によって生じた半田ボールのそれ自
身の影の部分を照射加熱することにより半田をリフロー
するのである。この場合、第１の照射光学系による加熱
された半田ボールの温度が冷めないうちに第２の照射光
学系により加熱するようにすればよい。第１の照射光学
系による加熱時間、第２の照射光学系による加熱時間、
第１の照射光学系による照射と第２の照射光学系による
照射の間隔は、半田の融点、半田ボールの熱容量などに
より設定するようにすればよい。第１の照射光学系によ
る照射と第２の照射光学系による照射の間隔はできるだ
け短い方が好適である。

【００５１】このように第１の照射光学系と第２の照射
光学系とにより同一の半田ボールを多段階に照射加熱し
て最終的に半田をリフローさせるには、第１の照射光学
系の焦点近傍に配置して照射、加熱した半田ボールを、
第２の照射光学系の焦点近傍で照射、加熱されるように
移動して再配置する必要がある。そして、照射光学系と
半田ボールとの相対的位置関係を、電子部品上に載置さ
れたすべての半田ボールがリフローされるように移動す
るようにすればよい。このような照射光学系と半田ボー
ルとの相対的位置関係を変えるには、原則として第１の
照射光学系と第２の照射光学系とを固定して電子部品を
動かすようにしてもよいし、また電子部品を固定して第
１の照射光学系と第２の照射光学系とを動かすようにし
てもよいが、生産性向上の観点からは前者の方が好適で
ある。

【００５２】例えば、第１の光源を有する第１の照射光
学系により第１の焦点を照射し、第２の光源を有する第
２の照射光学系により第１の焦点とは異なる第２の焦点
を照射するとともに、まず第１の照射光学系による照射
により半田ボールが加熱されるように第１の照明光学系
に対して電子部品を配置し、ついで、半田ボールの第１
の照射光学系により照射したとき影になった部分が第２
の照射光学系により加熱されるように第２の照射光学系
に対して電子部品を再配置するようにすればよい。

【００５３】また、ラインごとに複数の半田ボールを加
熱する場合には、例えば、第１の光源を有する第１の照
射光学系により第１の光源からの光を直線状の第１の領
域へ照射し、第２の光源を有する第２の照射光学系によ
り、第２の光源からの光を直線状の第２の領域へ照射す
るとともに、まず第１の照射光学系による照射により直
線状に配列した複数の半田ボールが同時に加熱されるよ
うに電子部品を配置し、ついで複数の半田ボールの第１
の照射光学系により照射したとき影になった部分が第２
の照射光学系により同時に加熱されるように電子部品を
再配置するようにすればよい。

【００５４】このように本発明の半田リフロー装置およ
び方法によれば、第１の照射光学系と第２の照射光学系
とにより異なる方向から照射することにより、被半田付
け部分が集中的かつ均一に加熱される。したがって、温
度ムラの少ない安定した半田のリフローを行うことがで
きる。特に、ＢＧＡパッケージの半田ボール形成時な
ど、影の出やすい半田リフロー対象についても、第１の
照射光学系と第２の照射光学系とにより異なる方向から
照射することにより、被半田付け部分が集中的かつ均一
に加熱される。

【００５５】半田ボールは複数の照射光学系による照射
により均一に加熱されるから、リフローによる接続の信
頼性が向上する。

【００５６】また、照射光学系の焦点を調節することに
よりリフロー対象部分のみが加熱され、したがって電子
部品の温度上昇を抑制することができる。

【００５７】また本発明の半田リフロー装置は、照射光
学系により半田ボールの照射を行うので、小型で熱効率
がよく、大型の加熱炉を用いる必要がない。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下に本発明についてさらに詳細
に説明する。

【００５９】（実施形態１）図１は本発明の半田リフロ
ー装置の構成の１例を概略的に示す図であり、図２は照
射される半田ボールの部分を拡大して模式的に示す図で
ある。

【００６０】この半田リフロー装置は、電子部品１の電
極２上に載置された複数の半田ボール３をリフローさせ
る半田リフロー装置であって、第１の光源１１ａを有
し、第１の光源からの光を前記半田ボールを加熱するよ
うに第１の方向から前記半田ボールへ照射する第１の照
射光学系１１と、第２の光源１２ａを有し、第２の光源
からの光を前記半田ボールを加熱するように第１の方向
とは異なった第２の方向から半田ボールへ照射する第２
の照射光学系１２とを具備したものである。

【００６１】図１に例示した半田リフロー装置では、第
１の光源１１ａおよび第２の光源１２ａにはハロゲンラ
ンプを用いており、光源光はリフレクタ１１ｂ、１２ｂ
によりそれぞれ反射、集光されて所定の半田ボール３を
照射する。第１の照射光学系１１および第２の照射光学
系１２は図示しない照射光の焦点調節手段、照射方向調
節手段を備えておりまた、図示しない保持手段により保
持されている。

【００６２】第２の照射光学系は、半田ボール３が第１
の照射光学系１１により照射されたときに生じる半田ボ
ール自身の影の部分を照射するように配設されている。
ここで第１の照射光学系１１と第２の照射光学系１２
は、半田ボール３が載置された平面から約４５°の角度
で半田ボール３を両側から挟み込むように照射するよう
に配設されている。

【００６３】図１の例では半田ボール３として、銅から
なるコア３ａの周囲に融点が約１８３℃のＰｂ／Ｓｎ系
共晶半田層３ｂをメッキにより形成したものを用いた。
図３（ａ）はこの半田ボールの断面構造の１例を概略的
に示した図である。このような形状の半田ボールをその
真上方向から照射した場合、図３（ｂ）に示したような
照射した半田ボール自身の影になる半田ボールのオーバ
ーハング部分は昇温効率が低下することになる。このよ
うな場合、半田の溶融がかなり不均一に生じて電気的接
続、機械的な接続の信頼性が低下することがある。本発
明によれば、半田ボール３は、第１の照射光学系１１お
よび第２の照射光学系１２によりそのオーバーハング部
分も照射されることにより融点より高い温度に加熱され
て半田層３ｂが溶融する。そしてこの半田層３ｂは溶融
後再固化することにより半田ボール３と電子部品１の電
極２との電気的、機械的接続が確立される。３ｃはリフ
ローにより溶融固化した半田層である。

【００６４】そして、第１の照射光学系１１および第２
の照射光学系１２とにより、電子部品１の電極２上に配
設されたすべての半田ボール３を順次リフローすること
により、例えばＢＧＡパッケージなどの複数の半田ボー
ルが配設された電子部品の半田リフローを行うことがで
きる。図４は電子部品上に配設された複数の半田ボール
を順次リフローする際の半田ボールのリフローの順序を
模式的に示す図である。複数の半田ボール３を順次リフ
ローして行く場合、照射光学系またはその焦点を動かす
ようにしてもよいし、半田ボール３が配設された電子部
品１を動かすようにしてもよい（図４参照）。

【００６５】このような構成を採用することにより本発
明の半田リフロー装置は、半田ボール３に温度ムラが生
じないように均一に加熱することができる。したがって
半田層のリフローを均一に行うことができ、半田ボール
３と電子部品１との電気的、機械的な接続の信頼性を向
上することができる。また、半田ボール３を集中的に照
射することができるので、リフローの際に電子部品３に
かかる熱的な負荷を軽減することができる。したがっ
て、例えば半導体素子のような熱的な負荷に弱い電子部
品であっても、その性能を劣化させることなく確実にリ
フローを行うことができる。

【００６６】さらに本発明の半田リフロー装置は、照射
光学系により半田ボールを加熱しているため、従来の加
熱炉などと比較して装置を小型化することができる。し
たがって装置の設置面積を小さくすることができ、設置
コストを低減するなど生産性を向上することができる。

【００６７】（実施形態２）図１に例示した半田リフロ
ー装置は、２系統の照明光学系により半田ボール３を照
射してリフローさせる構成であるが、本発明の半田リフ
ロー装置の備える照明光学系は２系統に限ることなく、
３系統以上の照明光学系を備えるようにしてもよい。

【００６８】図５は、３系統の照明光学系を備えた本発
明の半田リフロー装置の構成の１例を概略的に示す図で
あり、図６は照射される半田ボールの部分を拡大して模
式的に示す図である。

【００６９】この半田リフロー装置は、電子部品１の電
極２上に載置された複数の半田ボール３をリフローさせ
る半田リフロー装置であって、第１の光源１１ａを有
し、第１の光源からの光を前記半田ボールを加熱するよ
うに第１の方向から前記半田ボールへ照射する第１の照
射光学系１１と、第２の光源１２ａを有し、第２の光源
からの光を前記半田ボールを加熱するように第１の方向
とは異なった第２の方向から半田ボールへ照射する第２
の照射光学系１２と、第３の光源１３ａを有し、第３の
光源からの光を前記半田ボールを加熱するように第１の
方向および第２の方向とは異なった第３の方向から半田
ボールへ照射する第３の照射光学系１３とを具備したも
のである。

【００７０】図５に例示した半田リフロー装置では、第
１の光源１１ａ、第２の光源１２ａおよび第３の光源１
３ａとしてはハロゲンランプを用いており、光源光はリ
フレクタ１１ｂ、１２ｂ、１３ｂによりそれぞれ反射、
集光されて所定の半田ボール３を照射する。第１の照射
光学系１１、第２の照射光学系１２および第３の照射光
学系１３は図示しない照射光の焦点調節手段、照射方向
調節手段を備えておりまた、図示しない保持手段により
保持されている。

【００７１】それぞれの照射光学系は、半田ボール３が
第１の照射光学系により照射されたときに生じる半田ボ
ール自身の影の部分を照射するように配設されている。
ここで、第１の照射光学系１１は照射する半田ボール３
の真上から半田ボール３を照射し、第２の照射光学系１
２および第３の照射光学系１３は、半田ボール３が載置
された平面から４５°の角度で半田ボール３を両側から
挟み込むように照射するように配設されている。

【００７２】図５の例では半田ボール３として、銅から
なるコア３ａの周囲に融点が約１８３℃のＰｂ／Ｓｎ系
共晶半田層３ｂをメッキにより形成したものを用いた
（図３参照）。

【００７３】半田ボール３は、第１の照射光学系１１、
第２の照射光学系１２および第３の照射光学系１３によ
り照射されることにより融点より高い温度に加熱されて
半田層３ｂが溶融する。そしてこの半田層３ｂは溶融後
再固化することにより半田ボール３と電子部品１の電極
２との電気的、機械的接続が確立される。３ｃはリフロ
ーにより生じた半田層である。

【００７４】このような構成を採用することにより本発
明の半田リフロー装置は、半田ボール３に温度ムラが生
じないように均一に加熱することができる。したがって
半田層のリフローを均一に行うことができ、半田ボール
３と電子部品１との電気的、機械的な接続の信頼性を向
上することができる。また、半田ボール３を集中的に照
射することができるので、リフローの際に電子部品３に
かかる熱的な負荷を軽減することができる。したがっ
て、例えば半導体素子のような熱的な負荷に弱い電子部
品であっても、その性能を劣化させることなく確実にリ
フローを行うことができる。

【００７５】さらに本発明の半田リフロー装置は、照射
光学系により半田ボールを加熱しているため、従来の加
熱炉などと比較して装置を小型化することができる。し
たがって装置の設置面積を小さくすることができ、設置
コストを低減するなど生産性を向上することができる。

【００７６】（実施形態３）本発明の半田リフロー装置
の照明光学系による半田ボールの照射方向は実施形態
１、実施形態２に例示した方向に限ることなく、半田ボ
ール３の配設ピッチや大きさなどに応じて変えるように
すればよい。図７は複数の半田ボールがアレイ状に配設
された電子部品の１例を概略的に示す図であり、図８、
図９、図１０、図１１、図１２は電子部品１上にアレイ
状に配設された半田ボール３の配置と、照射光学系によ
る半田ボールの照射方位を模式的に示す図である。

【００７７】図８は半田ボール３を２方向から照射する
場合の照射方位の１例を示しており、図９は半田ボール
３を４方向から照射する場合の照射方位の１例を示して
いる。また、図１０は半田ボール３を２方向から照射す
る場合の照射方位の別の１例を示しており、図１１は半
田ボール３を４方向から照射する場合の照射方位の別の
１例を示している。また図１２は半田ボール３を３方向
から照射する場合の照射方位の１例を示している。図
８、図９に例示した照射方位と比較して、図１０、図１
１、図１２に例示した照射方位では隣接する半田ボール
との間隔ｄを大きくとることができる。すなわち、照明
光学系による半田ボール３の照射角度をより低くとるこ
とができ、上方からの照射では加熱しにくい半田ボール
３のオーバーハング部分をより効果的に照射・加熱する
ことができる。したがって半田ボール３の配設ピッチが
小さい場合や、半田ボール３のサイズが大きく、半田ボ
ール３のオーバーハング部分を照射するときに最近接の
半田ボール３の影がかかるような場合でも、半田ボール
３を効果的に加熱することができる。

【００７８】（実施形態４）図１３は、本発明の半田リ
フロー装置の構成の別の１例を概略的に示す図であり、
図１４はその光源部分の断面構造を模式的に示す図であ
る。この半田リフロー装置は２つの光源部４１を備えて
おり、これらの光源部４１は支持アーム４２に照射角度
を可変に取り付けられている。そして、電子部品１上に
配設された半田ボール３を複数の照射方向から、照射に
より生じる影の部分が最小になるように照射して、半田
をリフローさせるものである。光源部４１は、ハロゲン
ランプからなる光源４１ａと、光源側の表面部分４１ｂ
にリフレクタが形成されたハウジング４１ｃとからなっ
ており、ハウジング４１ｃ内部には加熱を防ぐための冷
却水を通水する冷却管４１ｄが形成されている。

【００７９】このように照射方位、照射角度を調節する
機構は照射光学系自体に備えるようにしてもよいし、ま
た図１３の例のように光源部とこの光源部を動かすこと
により照射方位、照射角度を調節するようにしてもよ
い。

【００８０】（実施形態５）図１５は本発明の半田リフ
ロー装置の構成の別の１例を概略的に示す図である。こ
の半田リフロー装置も２系統の照射光学系５１を備えて
おり、これら複数系統の照射光学系５１により電子部品
１上に配設された半田ボール３を複数の照射方向から、
照射により生じる影の部分が最小になるように照射し
て、半田をリフローさせるものである。照射光学系５１
は光源５２、リフレクタ５３、レンズアレイ５４を備え
ており、光源光の照射方位、照射角度、焦点等を調節で
きるようになっている。５５は絞りである。このように
本発明の半田リフロー装置の照射光学系は、照射対象物
体を複数の異なる方向から、照射により生じる影の部分
ができるだけ小さくなるように、すなわち照射により処
理対象物体が均一に加熱されて温度ムラを生じないよう
に照射することができればよい。したがって、その具体
的構成は必要に応じて設計するようにすればよい。例え
ば照明光学系に照明光学系にはホログラフィック光学素
子などを用いるようにしてもよい。また光源はハロゲン
ランプに限ることはなくレーザー光源を用いるようにし
てもよく、この場合光学系の構成は、例えばフィールド
アパチャーを備えるなど当然ハロゲンランプを用いる場
合とは異なったものになる。

【００８１】（実施形態６）図１６は本発明の半田リフ
ロー装置の構成の別の１例を概略的に示す図である。こ
の半田リフロー装置では、光源からの光を光学系により
分割して、半田ボールを複数方向から照射する構成を採
用している。つまりここでは第１の光源と第２の光源は
同一の光源を兼用しているのである。すなわち、光源５
１からの光源光はリフレクタ５２により集光されながら
所定の方向に出射されるが、ミラーを備えた光学系５６
により２系統の照射光に分割されて電子部品１上に配設
された半田ボール３を複数の照射方向から、照射により
生じる影の部分が最小になるように照射するようにして
半田をリフローさせるものである。

【００８２】このように本発明の半田リフロー装置の照
射光学系は、照射対象物体を複数の異なる方向から、照
射により生じる影の部分ができるだけ小さくなるよう
に、すなわち照射により処理対象物体が均一に加熱され
て温度ムラを生じないように照射することができればよ
い。したがって、その具体的構成は必要に応じて設計す
るようにすればよい。

【００８３】（実施形態７）実施形態１乃至実施形態６
においては、１個の半田ボールを複数の異なる方向から
照射してリフローさせる例について説明したが、本発明
はこれに限ることなく複数の半田ボールを同時にリフロ
ーさせるようにしてもよい。

【００８４】すなわち、第１の照射光学系および第２の
照射光学系として線状の焦点を与えるような照射光学系
を採用し、例えば半田ボールがアレイ状に配設されたＢ
ＧＡパッケージなどの半田ボールをラインごとにリフロ
ーするようにしてもよい。このような概直線上の領域に
配設された複数の半田ボールのリフローを同時に行う場
合でも、装置の基本的な構成は実施形態１乃至実施形態
６に例示した本発明の半田リフロー装置と同様の装置を
用いることができる。ただし、このような場合には照射
光学系として直線上の焦点を与えるような照射光学系を
備える必要がある。

【００８５】図１７は直線上の焦点を与える照射光学系
を備えた本発明の半田リフロー装置の構成の１例を模式
的に示す図である。また図１８は図１７に例示した本発
明の半田リフロー装置の複数系統の照明光学系により与
えられる直線状の焦点と照射される半田ボールがアレイ
状に配設された電子部品との関係を模式的に示す図であ
る。この半田リフロー装置はライン状の焦点を与えるよ
うな３系統の照明光学系を備えており図１７では簡単の
ため光源７１ａ、７１ｂ、７１ｃのみを示した。照明光
学系の構成は前述同様に必要に応じて設計するようにす
ればよい。例えば光源光の照射方向、焦点位置等を調節
するための機構を配設するようにすればよい（実施形態
１〜実施形態６参照）。そしてライン状の焦点を与える
ような３系統の照明光学系により、３つの異なる方向か
ら同一直線上の領域７２に配列している複数の半田ボー
ル３を同時に照射して加熱する。図１８に示すように、
ライン状の焦点を与えるような３系統の照明光学系によ
り電子部品の電極上に配設された半田ボールアレイの所
定の列が照射される。ここで図１８（ａ）は照射光学系
により概直線上の領域に結ばれる照射領域７３を示して
おり、図１８（ｂ）は、このときに加熱される半田ボー
ルを示している。

【００８６】照射方向、焦点は必要に応じて設定するよ
うにすればよいが、ここでは個々の半田ボール３を真上
と斜め上方向（左右）から照射することにより、半田ボ
ールのオーバーハング部分も効率的に照射、加熱するこ
とができる（図６参照）。このような構成を採用するこ
とにより本発明の半田リフロー装置は複数の半田ボール
を同時にリフローすることができるので、個々の半田ボ
ールを均一に温度ムラを生じないように加熱することが
できると同時に、特にＢＧＡパッケージのように多数の
半田ボールがアレイ状に配設されているような場合であ
っても、効率的に半田のリフローを行うことができる。

【００８７】なお、ＢＧＡパッケージは例えば図７や図
１７、図１８に例示したようなパッケージに限らず、例
えば図１９（ａ）に例示したような半田ボールの構成で
もよい。また、例えば図１９（ｂ）、図１９（ｃ）に例
示したように半導体チップ７５やチップコンデンサ７６
などの半田リフローも本発明の半田リフロー装置および
方法により行うようにしてもよい。

【００８８】（実施形態８）実施形態１乃至実施形態７
においては、１個の半田ボールあるいは１列の半田ボー
ルを、複数の照射光学系により複数の異なる方向から同
時に照射する例について説明したが、本発明は１個の半
田ボールあるいは１列の半田ボールを、複数の照射光学
系により複数の異なる方向から多段階に照射するように
してもよい。すなわち、まず第１の照射光学系により半
田ボールを照射、加熱し、つぎに第２の照射光学系によ
り第１の照射光学系による照射により影になった半田ボ
ールの部分を照射することによりリフローを行うのであ
る。例えば第１の焦点を照射する第１の照射光学系と、
第１の焦点とは異なる第２の焦点を照射する第２の照射
光学系とを備え、まず電極状に半田ボールが配設された
電子部品を、所望の半田ボールが第１の照射光学系によ
り照射、加熱されるように配置し、つぎに、この半田ボ
ールが第２の照射光学系により、第１の照射光学系によ
る照射により影になった半田ボールの部分が照射、加熱
されるように再配置してリフローするようにすればよ
い。

【００８９】また、第１の照射光学系の焦点と、第２の
照射光学系の焦点とを固定しておき、半田ボールが配設
された電子部品を順次移動させて、電子部品に配設され
たすべての半田ボールをリフローするようにしてもよ
い。同様に、第１の照射光学系および第２の照射光学系
の電子部品に対する位置を移動していくようにしてもよ
い。

【００９０】図２０は、本発明の半田リフロー装置の構
成の１例を模式的に示す図である。ここでは図１７に例
示したような、直線上の焦点を与えるような照射光学系
を備えたタイプの本発明の半田リフロー装置について示
している。また、図２１は図２０に例示した本発明の半
田リフロー装置の複数系統の照明光学系の直線状の焦点
領域を模式的に示した図であり、図２２は照射されてい
る半田ボールの部分を拡大して示す図である。

【００９１】この半田リフロー装置はライン状の焦点を
与えるような２系統の照明光学系を備えており図２０で
は簡単のため光源９１ａ、光源９１ｂのみを示した。照
明光学系の構成は前述同様に必要に応じて設計するよう
にすればよい。例えば光源光の照射方向、焦点位置等を
調節するための機構を配設するようにすればよい（実施
形態１〜実施形態６参照）。そしてライン状の焦点を与
えるような２系統の照明光学系により、２つの異なる方
向から、２つの隣接する照射領域９２ａ、照射領域９２
ｂに配列している複数の半田ボール列をそれぞれ照射し
て加熱する。図２１に示すように、隣接する半田ボール
列にライン状の焦点を与えるような２系統の照明光学系
により電子部品の電極上に配設された半田ボールアレイ
の所定の２列が照射される。

【００９２】照射方向、焦点は必要に応じて設定するよ
うにすればよいが、ここでは半田ボール３を斜め方向
（左右）から多段階に照射することにより、半田ボール
３のオーバーハング部分も効率的に照射、加熱すること
ができる（図２２参照）。このような構成を採用するこ
とにより本発明の半田リフロー装置は複数の半田ボール
を段階的に照射することにより半田をリフローすること
ができる。また個々の半田ボールを均一に温度ムラを生
じないように加熱することができると同時に、特にＢＧ
Ａパッケージのように多数の半田ボールがアレイ状に配
設されているような場合であっても、効率的に半田のリ
フローを行うことができる。

【００９３】（実施形態１０）図２３、図２４は図２０
に例示した構成の本発明の半田リフロー装置により、Ｂ
ＧＡパッケージにアレイ状に配設された複数の半田ボー
ルをリフローする様子を模式的に示す図である。図２３
（ａ）では光源９１ａを有する照射光学系の照射領域９
２ａにより１列の半田ボールが照射されている様子を示
しており、図２３（ｂ）はこのときのＢＧＡパッケージ
を照射領域９２ａ、９２ｂと平行な方向から見た様子を
模式的に示している。この段階では半田ボール１０３ａ
の属する列の半田ボールは２系統の照射光学系のうち一
方の照射光学系にしか照射されておらずリフローしてい
ない。また半田ボール１０３ｂの属する列の半田ボール
は未だ照射されていない。図２４（ａ）では光源９１ａ
を有する照射光学系の照射領域９２ａにより半田ボール
１０３ｂの属する列の半田ボールが照射されており、光
源９１ｂを有する照射光学系の照射領域９２ｂにより半
田ボール１０３ａの属する列の半田ボールが照射されて
いる様子を示している。図２４（ｂ）はこのときのＢＧ
Ａパッケージを照射領域９２ａ、９２ｂと平行な方向か
ら見た様子を模式的に示している。図２４に示した段階
では、半田ボール１０３ａの属する列の半田ボールは、
光源９１ａを備える照射光学系により照射されたとき影
になった部分が、光源９１ｂを備える照射光学系により
照射されることにより均一に加熱されて半田はリフロー
する。また、光源９１ａを有する照射光学系により半田
ボール１０３ｂの属する列、すなわち照射領域９２ａに
ある半田ボールが照射されているが、この列の半田ボー
ルは未だ一方の照射光学系にしか照射されていないか
ら、リフローに十分な加熱がなされておらずリフローし
ていない。半田ボール１０３ｃの属する列の半田ボール
はどちらの照射光学系によっても照射されていないから
未だ照射光学系によっては加熱されていない。

【００９４】このように照射領域９２ａ、照射領域９２
ｂに対して電子部品１に配設された半田ボールを順次移
動していくことにより、電子部品１上にアレイ上に配設
されたすべての半田ボールをリフローすることができ
る。半田ボールは１段階目の照射で影になった部分を２
段階目に照射、加熱されるので半田ボール内の温度ムラ
が小さくなり、リフローによる半田ボールと電極２との
接続の信頼性が向上する。また、多数の半田ボールを列
ごとに順次加熱してリフローすることができ、生産性も
向上する。

【００９５】（実施形態１１）なおこの実施形態では、
複数の半田ボールを列ごとに段階加熱してリフローさせ
る例について説明したが、例えば実施形態１乃至実施形
態６で説明したように半田ボールを１個ずつ照射し、か
つ実施例１０で説明したように多段階に照射してリフロ
ーさせるようにしてもよい。

【００９６】図２５は複数の照射光学系により異なる領
域を照射し、半田ボールを段階加熱する本発明の半田リ
フロー装置の構成の１例を概略的に示す図である。

【００９７】図２５に示した本発明の半田リフロー装置
は２つの光源部１４１ａ、光源部１４１ｂを備えてお
り、これらの光源部１４１は支持アーム１４２に照射角
度を可変に取り付けられている。光源部１４１ａを含む
照射光学系と光源部１４１ｂを含む照射光学系は、図１
３に示した例とは異なり、それぞれ異なる領域を照射、
加熱するように配設されている。そして、電子部品１上
に配設された半田ボール１４３を段階的に、複数の照射
方向から照射することにより半田をリフローさせるもの
である。すなわち、光源部１４１ａを含む照射光学系に
より半田ボール１４３を照射したとき影になった部分を
光源部１４１ｂを含む照射光学系により照射して加熱す
る構成となっている。

【００９８】例えば図２５に示した例では、光源部１４
１ａを含む照射光学系と光源部１４１ｂを含む照射光学
系に対して電子部品に載置された半田ボールを順次移動
してリフローしている様子を示しているが、半田ボール
１４３ｃは光源部１４１ａを含む照射光学系により照射
されたとき影になった部分を、光源部１４１ｂを含む照
射光学系により照射されることになる。したがって半田
ボール１４３ａはリフローした半田ボールを示し、半田
ボール１４３ｂは光源部１４１ａを含む照射光学系によ
り照射されたとき影になった部分を、光源部１４１ｂを
含む照射光学系により２回目の照射を受けている半田ボ
ールを示し、半田ボール１４３ｃは光源部１４１ａを含
む照射光学系により１回目の照射を受けている半田ボー
ルを示し、半田ボール１４３ｄは照射光学系によっては
未だ加熱されていない半田ボールを示している。

【００９９】図２６、図２７も複数の照射光学系により
異なる領域を照射し、半田ボールを段階加熱する本発明
の半田リフロー装置の構成の別の１例を概略的に示す図
であり、それぞれ図１５、図１６に例示した本発明の半
田リフロー装置に対応している。このように、例えば実
施形態１乃至実施形態６で説明したように半田ボールを
１個ずつ照射し、かつ実施例１０で説明したように多段
階に照射してリフローさせるようにしてもよい。

【０１００】（実施形態１２）実施形態１乃至実施形態
１１においては、半田ボールの加熱は照射光学系による
光の照射により行った例について説明したが、本発明は
これに限定されることなく、例えば、半田を加熱するた
めの予備的な加熱手段を備えるようにしてもよい。

【０１０１】すなわち、半田ボールを照射光学系により
照射して加熱するとき、またはそれ以前に半田が溶融せ
ず、かつ電子部品に悪影響を与えないような温度まで予
備的に加熱し、この加熱と照射光学系による加熱を組み
合わせて半田をリフローさせるようにしてもよい。この
ような余熱手段としては例えば電子部品をヒーターなど
を備えた載置台上に載置して熱伝導により半田ボールを
予熱、あるいは予備的な加熱を行うようにしてもよい
し、熱風を半田ボールに吹き付けることにより半田ボー
ルを予熱、あるいは予備的な加熱を行うようにしてもよ
い。

【０１０２】一方、リフロー時の半田の酸化を防止する
ために、照射光学系による半田ボールの照射、加熱時、
あるいは溶融後冷却するまでの間電子部品の周囲に例え
ばフォーミングガスを導入するなどして非酸化雰囲気ま
たは還元性雰囲気に保つようにしてもよい。さらに加熱
したフォーミングガスにより半田ボールの予熱、予備的
な加熱を行うようにしてもよい。

【０１０３】図２８は、複数の照射光学系により同一の
半田ボールを同時照射したときの半田ボールの温度変化
のプロファイルの１例を模式的に示す図である。例えば
実施形態１乃至実施形態６で説明したような場合、半田
ボールの温度変化のプロファイルは図２８のようなもの
になり、半田の溶融温度（例えば半田層に共晶半田合金
を用いた半田ボールの場合には共晶温度）以上に加熱す
ることにより半田層はリフローして、電子部品との電気
的、機械的接続を確立することができる。プロファイル
のピークの高さ、鋭さなどは照射光学系の光源の強さ、
焦点の鋭さ、照射時間などにより変化するが、このよう
なパラメータは用いる半田、コア、電極等の材質、熱容
量あるいは電子部品の耐熱温度などに応じて設定するよ
うにすればよい。

【０１０４】図２９は照射光学系による照射加熱以前
に、熱板、加熱したフォーミングガスなどにより半田ボ
ールの予熱を行った場合の半田ボールの温度変化のプロ
ファイルの１例を模式的に示す図である。

【０１０５】図３０は、複数の照射光学系により半田ボ
ールを段階加熱したときの半田ボールの温度変化のプロ
ファイルの１例を模式的に示す図である。この例では１
段階目の照射ではでは半田の溶融温度まで達せず、２段
階目の照射によりリフローした例を示したが、１段階目
の照射により半田層の一部が部分的に溶融してもよい。
図３０のようなプロファイルの場合には１段階目の照射
は予備的な加熱と考えることもできる。

【０１０６】図３１は、複数の照射光学系による半田ボ
ールの段階加熱に加えて、熱板、加熱したフォーミング
ガスなどにより半田ボールの予熱を行った場合の半田ボ
ールの温度変化のプロファイルの１例を模式的に示す図
である。

【０１０７】このように本発明においては、照射光学系
による照射、加熱とともに、熱板、加熱したフォーミン
グガスなどによる半田ボールの予熱とを組合わせて半田
をリフローするようにしてもよい。予熱を行うことによ
り照射による加熱時間が短縮すると同時に、電子部品に
対する熱的負荷を低減することができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半田リフ
ロー装置および方法によれば、複数の照射光学系により
複数方向から被半田付け部分を照射・加熱することによ
り、被半田付け部分を集中的かつ均一に加熱することが
できる。特に、ＢＧＡパッケージの半田ボール形成時な
ど、影の出やすいリフロー対象についても、その被半田
付け部分を集中的かつ均一に加熱することができる。し
たがってリフロー部分の温度ムラが低減され、半田ボー
ルと電子部品の電極との電気的、機械的接続の信頼性を
向上することができる。また照射光の焦点を半田付けす
べき領域に集中させることで少ないエネルギーで最大の
熱効率が得ることができる。

【０１０９】また複数の照射光学系による照射領域を半
田付けすべき部分のみが局部的に温度上昇するようにそ
の焦点を調整することにより、その被半田付け部分を集
中的かつ均一に加熱することができると同時に、電子部
品の温度上昇を抑制することができる。したがって、耐
熱性の低い電子部品でもその性能を劣化することなく半
田のリフローを行うことができる。

【０１１０】さらに本発明の半田リフロー装置によれ
ば、照射光学系によりリフロー対象部分のみを高い効率
で部分加熱することができる。したがって、半田リフロ
ー装置の大幅な小型化を図ることができるとともに、装
置の設置面積を低減し生産性を向上することができる。

【０１１１】またフォーミングガス等の予熱手段と照射
光学系による照射加熱を組合わせることにより、リフロ
ーに要する時間を短縮し、生産性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半田リフロー装置の構成の１例を概略
的に示す図。

【図２】照射される半田ボールの部分を拡大して模式的
に示す図。

【図３】半田ボールの断面構造の１例を概略的に示した
図。

【図４】電子部品上に配設された複数の半田ボールを順
次リフローする際の半田ボールのリフローの順序を模式
的に示す図。

【図５】３系統の照明光学系を備えた本発明の半田リフ
ロー装置の構成の１例を概略的に示す図。

【図６】照射される半田ボールの部分を拡大して模式的
に示す図。

【図７】複数の半田ボールがアレイ状に配設された電子
部品の１例を概略的に示す図。

【図８】電子部品上にアレイ状に配設された半田ボール
の配置と照射光学系による半田ボールの照射方位を模式
的に示す図。

【図９】電子部品上にアレイ状に配設された半田ボール
の配置と照射光学系による半田ボールの照射方位を模式
的に示す図。

【図１０】電子部品上にアレイ状に配設された半田ボー
ルの配置と照射光学系による半田ボールの照射方位を模
式的に示す図。

【図１１】電子部品上にアレイ状に配設された半田ボー
ルの配置と照射光学系による半田ボールの照射方位を模
式的に示す図。

【図１２】電子部品上にアレイ状に配設された半田ボー
ルの配置と照射光学系による半田ボールの照射方位を模
式的に示す図。

【図１３】本発明の半田リフロー装置の構成の別の１例
を概略的に示す図。

【図１４】図１３に例示した半田リフロー装置の光源部
分の断面構造の１例を模式的に示す図。

【図１５】本発明の半田リフロー装置の構成の別の１例
を概略的に示す図。

【図１６】本発明の半田リフロー装置の構成の別の１例
を概略的に示す図。

【図１７】直線上の焦点を与える照射光学系を備えた本
発明の半田リフロー装置の構成の１例を模式的に示す
図。

【図１８】複数系統の照明光学系により与えられる直線
状の焦点と照射される半田ボールがアレイ状に配設され
た電子部品との関係を模式的に示す図。

【図１９】ＢＧＡパッケージの別の１例を概略的に示す
図。

【図２０】本発明の半田リフロー装置の構成の１例を模
式的に示す図。

【図２１】図２０に例示した本発明の半田リフロー装置
の複数系統の照明光学系の直線状の焦点領域を模式的に
示した図。

【図２２】照射されている半田ボールの部分を拡大して
示す図。

【図２３】ＢＧＡパッケージにアレイ状に配設された複
数の半田ボールをリフローする様子を模式的に示す図。

【図２４】ＢＧＡパッケージにアレイ状に配設された複
数の半田ボールをリフローする様子を模式的に示す図。

【図２５】本発明の半田リフロー装置の構成の１例を概
略的に示す図。

【図２６】本発明の半田リフロー装置の構成の別の１例
を概略的に示す図。

【図２７】本発明の半田リフロー装置の構成の別の１例
を概略的に示す図。

【図２８】半田ボールの温度変化のプロファイルの１例
を模式的に示す図。

【図２９】半田ボールの温度変化のプロファイルの１例
を模式的に示す図。

【図３０】半田ボールの温度変化のプロファイルの１例
を模式的に示す図。

【図３１】半田ボールの温度変化のプロファイルの１例
を模式的に示す図。

【図３２】遠赤外ヒーターを用いた従来の半田リフロー
装置の構成の１例を概略的に示す図。

【図３３】熱板方式を用いた半田リフロー装置の１例を
模式的に示す図。

【図３４】光照射方式を用いた半田リフロー装置の構成
の１例を模式的に示す図。

【図３５】照射された半田ボールを拡大して模式的に示
す図。

【符号の説明】

１……電子部品、２……電極３……半田ボール、３ａ……コア３ｂ…半田層３ｃ……リフローによる半田の溶融固化層１１……第１の照射光学系、１１ａ……第１の
光源１１ｂ……リフレクタ、１２……第２の照
射光学系１２ａ……第２の光源、１２ｂ……リフレ
クタ１３……第３の照射光学系、１３ａ……第３の
光源１３ｂ……リフレクタ、４１……光源部４１ａ……光源、４１ｂ……リフレ
クタ４１ｃ……ハウジング４１ｄ……冷却管４２……支持アーム、５１……照射光学
系５２……光源、５３……リフレク
タ５４……レンズアレイ、５５……絞り７１ａ，７１ｂ，７１ｃ……光源７５……半導体素子、７６……チップコ
ンデンサ、９１ａ，……光源、９２
ａ，９２ｂ……照射領域１４１ａ，１４１ｂ……光源部、１４２……支持
アーム１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃ，１４３ｄ……半田ボー
ル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品の電極上に載置された複数の半
田ボールをリフローさせる半田リフロー装置であって、第１の光源を有し、第１の光源からの光を前記半田ボー
ルを加熱するように第１の方向から前記半田ボールへ照
射する第１の照射光学系と、第２の光源を有し、第２の光源からの光を前記半田ボー
ルを加熱するように第１の方向とは異なった第２の方向
から前記半田ボールへ照射する第２の照射光学系とを具
備したことを特徴とする半田リフロー装置。
【請求項２】電子部品の電極上に載置された複数の半
田ボールをリフローさせる半田リフロー装置であって、第１の光源を有し、第１の光源からの光を前記半田ボー
ルを加熱するように前記半田ボールへ照射する第１の照
射光学系と、第２の光源を有し、第１の照射光学系による照射により
生じる前記半田ボールの影の部分が加熱されるように、
第２の光源からの光を前記半田ボールへ照射する第２の
照射光学系とを具備したことを特徴とする半田リフロー
装置。
【請求項３】アレイ状に形成された電子部品の電極上
に載置された複数の半田ボールをリフローさせる半田リ
フロー装置であって、第１の光源を有し、複数の前記半田ボールを同時に加熱
するように、第１の光源からの光を複数の前記半田ボー
ルを含む直線状の領域へ照射する第１の照射光学系と、第２の光源を有し、第１の照射光学系による照射により
生じる前記半田ボールの影の部分が加熱されるように、
第２の光源からの光を前記直線状の領域へ照射する第２
の照射光学系とを具備したことを特徴とする半田リフロ
ー装置。
【請求項４】第１の照射光学系と第２の照射光学系
は、同時に同一の焦点を照射することを特徴とする請求
項１乃至請求項３のいずれかに記載の半田リフロー装
置。
【請求項５】前記電子部品上に載置されたすべての前
記半田ボールがリフローされるように、第１の照射光学
系および第２の照射光学系に対して前記電子部品を移動
する電子部品移動手段をさらに具備したことを特徴とす
る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半田リフロ
ー装置。
【請求項６】電子部品の電極上に載置された半田ボー
ルをリフローさせる半田リフロー装置であって、第１の光源を有し、第１の光源からの光を第１の焦点に
照射する第１の照射光学系と、第２の光源を有し、第２の光源からの光を第１の焦点と
は異なる第２の焦点に照射する第２の照射光学系と、第１の照射光学系による照射により前記半田ボールが加
熱されるように第１の照明光学系に対して前記電子部品
を配置するとともに、前記半田ボールの第１の照射光学
系による照射により影になった部分が第２の照射光学系
により加熱されるように第２の照射光学系に対して前記
電子部品を再配置する電子部品移動手段とを具備したこ
とを特徴とする半田リフロー装置。
【請求項７】アレイ状に形成された電子部品の電極上
に載置された複数の半田ボールをリフローさせる半田リ
フロー装置であって、第１の光源を有し、第１の光源からの光を直線状の第１
の領域へ照射する第１の照射光学系と、第２の光源を有し、第２の光源からの光を直線状の第２
の領域へ照射する第２の照射光学系と、第１の照射光学系による照射により直線状に配列した複
数の前記半田ボールが同時に加熱されるように前記電子
部品を配置するとともに、前記複数の半田ボールの第１
の照射光学系による照射により影になった部分が第２の
照射光学系により同時に加熱されるように前記電子部品
を再配置する電子部品移動手段とを具備したことを特徴
とする半田リフロー装置。
【請求項８】第１の照射光学系および第２の照射光学
系は、前記半田ボールと前記電極との接点に焦点を結ぶ
ように前記半田ボールを照射することを特徴とする請求
項１乃至請求項７のいずれかに記載の半田リフロー装
置。
【請求項９】第１の光源および第２の光源はハロゲン
ランプであることを特徴とする請求項１乃至請求項８の
いずれかに記載の半田リフロー装置。
【請求項１０】第１の光源および第２の光源はレーザ
ー光源であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の
いずれかに記載の半田リフロー装置。
【請求項１１】第１の照射光学系および第２の照射光
学系による加熱により前記半田ボールがリフローするま
での時間が短縮されるように、前記半田ボールを予熱す
る予熱手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１
乃至請求項１０のいずれかに記載の半田リフロー装置。
【請求項１２】前記電子部品の周囲を非酸化雰囲気ま
たは還元性雰囲気に保つためのフォーミングガス導入手
段をさらに具備したことを特徴とする請求項１１のいず
れかに記載の半田リフロー装置。
【請求項１３】前記予熱手段は加熱したフォーミング
ガスにより前記半田ボールを予熱することを特徴とする
請求項１乃至請求項１１に記載の半田リフロー装置。
【請求項１４】電子部品の電極上に載置された複数の
半田ボールをリフローさせる半田リフロー方法であっ
て、第１の方向から第１の光源光を照射して前記半田ボール
を加熱するとともに、第２の方向から第２の光源光を照
射して、第１の方向から照射することにより生じる前記
半田ボールの影の部分を加熱することを特徴とする半田
リフロー方法。
【請求項１５】アレイ状に形成された電子部品の電極
上に載置された複数の半田ボールをリフローさせる半田
リフロー方法であって、第１の光源からの光を複数の前記半田ボールを含む直線
状の領域へ照射する第１の照射工程と、第１の照射光学系による照射により生じる前記半田ボー
ルの影の部分が加熱されるように、第２の光源からの光
を前記直線状の領域へ照射する第２の照射工程とを具備
したことを特徴とする半田リフロー方法。
【請求項１６】第１の照射工程と第２の照射工程は、
同時に同一の焦点を照射することを特徴とする請求項１
５に記載の半田リフロー方法。
【請求項１７】前記電子部品の電極上に載置されたす
べての前記半田ボールがリフローされるように第１の照
射光学系および第２の照射光学系に対して前記電子部品
を移動する電子部品移動工程をさらに具備したことを特
徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれかに記載の
半田リフロー方法。
【請求項１８】電子部品の電極上に載置された複数の
半田ボールをリフローさせる半田リフロー方法であっ
て、第１の光源を有し、第１の光源からの光を第１の焦点に
照射する第１の照射光学系により前記半田ボールが加熱
されるように前記電子部品を配置する工程と、第１の照射光学系により前記複数の前記半田ボールを加
熱する工程と、前記半田ボールの第１の照射光学系による照射により影
になった部分が、第２の光源を有し、第２の光源からの
光を第１の焦点とは異なる第２の焦点に照射する第２の
照射光学系により加熱されるように前記電子部品を再配
置する工程と、第２の照射光学系により前記複数の前記半田ボールを加
熱する工程と、を具備したことを特徴とする半田リフロ
ー方法。
【請求項１９】アレイ状に形成された電子部品の電極
上に載置された複数の半田ボールをリフローさせる半田
リフロー方法であって、第１の光源からの光を直線状の第１の領域へ照射する第
１の照射光学系により、直線状に配列した複数の前記半
田ボールが同時に加熱されるように前記電子部品を配置
する工程と、第１の照射光学系により前記複数の前記半田ボールを加
熱する工程と、前記複数の半田ボールの第１の照射光学系による照射に
より影になった部分が、第２の光源からの光を直線状の
第２の領域へ照射する第２の照射光学系により同時に加
熱されるように前記電子部品を再配置する工程と、第２の照射光学系により前記複数の前記半田ボールを加
熱する工程と、を具備したことを特徴とする半田リフロ
ー方法。
【請求項２０】電子部品の電極上に載置された半田ボ
ールをリフローさせる半田リフロー方法であって、前記半田ボールを予熱する工程と、第１の方向から第１の光源光を照射して前記半田ボール
を加熱するとともに、第２の方向から第２の光源光を照
射して、第１の方向から照射することにより生じる前記
半田ボールの影の部分を加熱することを特徴とする半田
リフロー方法。
【請求項２１】電子部品の電極上に載置された半田ボ
ールをリフローさせる半田リフロー方法であって、前記電子部品の周囲が非酸化雰囲気または還元性雰囲気
に保たれるようにフォーミングガスを導入する工程と、前記フォーミングガスを導入しながら、第１の方向から
第１の光源光を照射して前記半田ボールを加熱するとと
もに、第２の方向から第２の光源光を照射して、第１の
方向から照射することにより生じる前記半田ボールの影
の部分を加熱することを特徴とする半田リフロー方法。