JPH0446669A - レーザはんだ付け方法およびその装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザはんだ付けに係り、特にフラットパ
ッケージ半導体集積回路などの多足回路部品のレーザは
んだ付け方法およびその装置に関する。

（従来の技術） 一般に、印刷配線基板における回路部品の実装は、はん
だ被覆の施された印刷配線基板の配線パターンに所定の
各種回路部品を装着したのち、これをデイツプあるいは
リフローなどの方法によりはんだ付けすることによりお
こなわれる。しかし、このような方法によりフラットパ
ッケージ半導体集積回路（以下ＦＰＩＣと略記）など並
列した複数個のリードを有する多足回路部品をはんだ付
けしようとすると、第５図に示すように、配線パターン
（１）を被覆するはんだ被覆（２）は山形となっている
ため、配線パターン（１）にリードを正確に位置合せす
ることができず、結果的に第６図に示すように、ＦＰＩ
Ｃ（３）のリード（４）は、位置ずれした状態で配線パ
ターン（１）にはんだ付けされやすい。

このような位置ずれを防止するため、ＰＰＩＣについて
は、ＰＰＩＣ取付け部分にマスキングインクやマスキン
グテープを貼付けてはんだが被覆されないようにして、
他の部分にはんだ被覆を施し、ＦＰＩＣをはんだ付けす
るとき、そのマスキングを剥かしてはんだクリームを塗
布し、このはんだクリーム上にＦＰＩＣを位置決めして
はんだ付けする方法でおこなわれている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように、ＰＰＩＣなどの多足回路部品のはんだ付
け方法として、あらかじめＰＰＩＣ取付け部分にマスキ
ングインクやマスキングテープを貼付けて、配線パター
ンにはんだ被覆を施し、その後、多足回路部品のはんだ
付けするとき、そのマスキングを剥がしてはんだクリー
ムを塗布し、はんだ付けする方法でおこなわれている。

しかし、この方法には、つぎのような問題がある。

（イ）　　ＰＰＩＣをはんだ付けする前にマスキングイ
ンクやマスキングテープを貼付け、さらにそれを剥がす
作業が必要であり、そのマスキング作業の自動化が困難
であり、人手を要する （口）　マスキングは、ＰＰＩＣ取付け部分へのはんだ
被覆を防止するため、正確を要する。また剥がすとき、
慎重に剥がさないと、粘着剤などマスキング部材の一部
が残り、はんだ付け不良やはんだ付けの信頼性の低下を
まねく。特にこの問題は、作業者の熟練に依存するので
、ｐｐｒｃ実装の自動化の大きな問題点となる （ハ）　マスキングインクやマスキングテープは高価な
ため、実装部品のコストアップにつながるこの発明は、
上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＦＰＩＣなど
の多足回路部品を位置ずれしないようにはんだ付けでき
るはんだ付け方法およびその装置を得ることを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 基板に形成された回路部品接続用配線パターンに多足回
路部品をはんだ付けするレーザはんだ付け方法において
、上記配線パターンにはんだクリームを塗布し、このは
んだクリームの塗布された配線パターンに回路部品のリ
ードを位置合せし、この位置合せされた回路部品を押圧
して上記塗布されたはんだクリームに上記リードを所定
の押圧力で接触させ、このはんだクリームとリードとの
接触部にレーザ光を照射して上記はんだクリームを溶融
させたのち、再度上記回路部品を押圧してはんだ付けす
るようにした。

また、他の方法として、回路部品を押圧して回路部品接
続用配線パターンに塗布されたはんだクリームに回路部
品のリードを接触させるときに生ずる上記リードの反力
を圧力センサで検出し、この圧力センサの検出出力に基
づいて回路部品に対する押圧力を制御するようにした。

また、そのはんだ付け装置を、はんだクリームの塗布さ
れた回路部品接続用配線パターンにリードの位置合せさ
れた回路部品を押圧するプッシャーと、このプッシャー
を上記回路部品に対して所定位置まで駆動する第１プッ
シャー駆動機構と、この第１プッシャー駆動機構により
駆動されたプッシャーを上記回路部品のリードが上記は
んだクリームに所定の圧力で接触するまで駆動する流体
アクチュエータを駆動源とする第２プッシャー駆動機構
と、上記回路部品のリードが上記はんだクリームに所定
の圧力で接触したときに生ずる上記リードの反力を上記
流体アクチュエータの流体圧から検出する圧力センサと
、レーザ発振器から放出されたレーザ光を上記所定の圧
力で接触する回路部品のリードとはんだクリームとの接
触部に導きかつこの接触部を走査させるレーザ走査機構
と、上記回路部品のリードが上記はんだクリームに所定
の圧力で接触するように上記第２プッシャー駆動機構の
駆動を制御するとともに、上記レーザ光の走査により上
記はんだクリームが溶融したのちに上記回路部品を押圧
するための第２プッシャー駆動機構の駆動を制御する制
御装置とで構成した。

（作用） 上記のように、回路部品接続用配線パターンに塗布され
たはんだクリームに回路部品のリードを所定の押圧力で
接触させると、配線パターンに位置合せされた回路部品
のリードを位置ずれしないように保持して、はんだクリ
ームと回路部品のリードとの接触部にレーザ光を照射し
てはんだクリームを溶融させることができ、その後の再
度の抑圧により、正確かつ確実にはんだ付けすることが
できる。

特にはんだクリームに回路部品のリードを接触させるさ
せるときに生ずるリードの反力を圧力センサにより検出
し、その検出出力に基づいて回路部品に対する押圧力を
制御するすることにより、他の特別な手段を要すること
なく各種回路部品をはんだ付けでき、より良好な結果が
得られる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

ます、その一実施例に係るＰＰＩＣのはんだ付けするた
めのレーザはんだ付け装置について説明する。

このはんだ付け装置は、Ｘ−ＹテーブルあるいはＸ−Ｙ
ロボットなど、少なくともＸ−Ｙ方向に移動可能な移動
機構部と、この移動機構部に搭載されたヘッド部と、こ
れら移動機構部およびヘッド部の動作を制御する制御部
（図示せず）とからなる。

そのヘッド部は、第１図に示すように、たとえば印刷配
線基板の配線パターンに位置合せされたＰＰＩＣ（３）
を押圧するためのプッシャー（ｌＯ）と、このプッシャ
ー（１０）を進退自在に駆動するプッシャー駆動部（１
１）と、プッシャー（１０）により押圧されたときのＦ
ＰＩＣ（３）のリードに生ずる反力を検出する圧力セン
サー（図示せず）と、レーザ発振器から放出されたレー
ザ光を上記配線パターンに位置合せされたＦＰＩＣのリ
ード方向に導き、かつこのレーザ光を走査させるレーザ
走査機構（１２）を主構成としている。

上記プッシャー（１０）は、中心軸をＺ方向とする棒状
をなし、その基端部は、プッシャー駆動部（１１）の駆
動を伝達する支持体（１４）に取付けられている。

上記プッシャー（１０）を駆動するプッシャー駆動部（
１１）は、パルスモータ（１５）を駆動源とする第１プ
ッシャー駆動機構（１６）と、エアシリンダー（１７）
などの流体アクチュエータを駆動源とする第２プッシャ
ー駆動機構（１８）とからなる。

その第１プッシャー駆動機構（１６）は、パルスモータ
（１９）とこのパルスモータ（１９）の回転トルクを伝
達するＺ方向を中心軸とする送りねしく２０）を有し、
この送りねしく２０）に螺合する送りナツト（２１）に
第２プッシャー駆動機構（１８）の駆動源を支持する支
持部（２２）が取付けられている。第２プッシャー駆動
機構（１８）の駆動源であるエアシリンダー（１７）は
、その作動ロッド（２３）の中心軸がＺ方向になるよう
に上記支持部（２２）に取付けられ、その作動ロッド（
２３）に上記ブッンヤ−（１０）の基端部を支持する支
持体（１４）が取付けられている。

この第１および第２プッシャー駆動機構（１Ｂ）　。

（１８）のうち、第１プッシャー駆動機構（ＩＢ）は、
プッシャー（１０）をＺ方向に大きく進退させるもので
あり、第２プッシャー駆動機構（１８）は、その第１プ
ッシャー駆動機構（■６）により下降したプッシャー（
１０）のＰＰＩＣ（３）に対する位置を微調整するため
のものである。

プッシャー（１０）の押圧によりＰＰＩＣ（３）のリー
ドに生ずる反力を検出する圧力センサーは、上記第２プ
ッシャー駆動機構（１８）のエアシリンダー（１７）を
作動させる気体圧を測定するものであり、エアシリンダ
ー（Ｉ７）に接続された気体給送管（図示せず）に取付
けられている。

レーザ走査機構（１２）は、光ファイバー（２５）によ
りヘッド部に導かれたレーザ発振器（図示せず）からの
レーザ光を、上記印刷配線基板の配線パターンに位置合
せされたＰＰＩＣ（３）のリード上に導くミラー（２Ｂ
）と、その導かれたレーザ光がＰＰＩＣ（３）の並列し
た複数本のリードを走査するようにミラー　（２Ｂ）を
揺動させるミラー揺動機構（２７）とからなる。そのミ
ラー揺動機構（２７）の揺動源としては、たとえばガル
バノメータが用いられる。なお、この例のレーザ走査機
構（１２）では、矩形状ＰＰＩＣ（３）の各側面から四
方向に延出しているリードに同時にレーザ光を導くこと
ができるようにレーザ発振器から放出されるレーザ光は
、２対（４本）の光ファイバー（２５）によりヘッド部
に導かれ、その−対の光ファイバー（２５）からのレー
ザ光を１個のミラー（２Ｂ）でＰＰＩＣ（３）の対向側
面から延出している２方向のリード上に導くように２個
のミラー（２６）が配置されている。

制御部は、上記移動機構部お−よびヘッド部の各部の動
作を制御する制御手段を備えるが、特にこの例のはんだ
付け装置の制御部は、プッシャー（ｌＯ）がＦＰＩＣ（
３）を押圧するときのエアシリンダーの気体圧力を測定
する圧力センサーの出力から、レーザ走査によりはんだ
クリームが溶融したときに生ずるｐｐ＋ｃ（ａ）のリー
ドの反力の低下を上記気体圧の測定（気体圧の低下）か
ら検出し、その検出信号に基づいて第２プッシャー駆動
機構（１８）の駆動を制御する制御手段を備える。

つぎに、ＰＰＩＣのはんだ付け方法について説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、はんだ被覆（２）の
施された印刷配線基板の配線パターン（１）のＰＰＩＣ
取付け部に、ＰＰＩＣのリードに対応する開孔が形成さ
れたメタルマスクを用いて、スキージなどによりはんだ
クリーム（３０）を塗布する。つぎに、その塗布された
はんだクリーム（３０）上にＦＰＩＣを搭載し、このは
んだクリーム（３０）の塗布された配線パターン（１）
にｐｐ＋ｃのリードを位置合せする。

つぎに、前記はんだ付け装置を動作させて、上記位置合
せされたＰＰＩＣ上にそのヘッド部を位置させる。そし
て、まず第１プッシャー駆動機構を動作させて、同（ｂ
）に示すようにプッシャー（１０）の先端が上記位置合
せされたＰＰＩＣ（３）と微小間隔離間する位置または
軽く接触する位置まで下降させる。ついで、第２プッシ
ャー駆動機構を動作させる。そして、この第２プッシャ
ー駆動機構の駆動により下降するプッシャー（１０）の
押圧力によりＰＰＩＣ（３）のリード（４）に生ずる反
力に基づくエアシリンダーの圧力変化（圧力上昇）を圧
力センサーで検出し、全てのリード（４）がはんだクリ
ーム（３０）に密着して、エアシリンダーの加圧力が一
定値に達したときの圧力センサーからの検出出力に基づ
いて第２プッシャー駆動機構の駆動を停止させる。この
ときのプッシャーの押圧力は、リード（４）が四方向に
延出しているＦＰＩＣでリード１本当り１２０〜１３０
ｍｇであり、リードに生ずる反力は約５０ａ＋ｇである
。

つぎに、レーザ発振器からレーザ光を放出させて、上記
クリーム（３０）に密着したＦＰＩＣ（３）のり−ド（
４）上に導くとともに、ミラーを退動させて上記ＦＰＩ
Ｃ（３）の並列したリード（４）を走査させる。

なお、この例のはんだ付け装置では、４本の光ファイバ
ーにより分岐されたレーザ光により、ＰＰＩＣ（３）り
周辺から４方向に延出する全てのリード（４）を同時に
走査させる。

このレーザ光の走査により、はんだクリーム（３０）か
溶融し、それにともなって生ずる反力の低下を圧力セン
サーによりエアシリンダーの気体圧力の低下から検出し
、そのときの圧力センサーの検出出力に基づいて、レー
ザ光の走査を停止し、同時に第２プッシャー駆動機構を
動作させて、同（Ｃ）に示すように、プッシャー（１０
）により一定圧力でＦＰＩＣ（３）を配線パターン（１
）に押付けてはんだ付けする。

そして、そのはんだ付け部が冷却し、溶融はんだが固化
したのちに、第１、第２プッシャー駆動機構を動作させ
てプッシャー（１０）ＰＰＩＣ（３）から引離す。

第３図は、このはんだ付け方法における各部の動作を示
すタイムチャートである。

ところで、上記のようにはんだ付けに際し、最初、第１
および第２プッシャー駆動機構（１Ｂ）。

（１８）を動作させて、ＰＰＩＣ（３）の全てのリード
（４）がはんだクリーム（３０）に密着するまでプッシ
ャー（１０）を下降させ、その後、レーザ光の走査によ
りはんだクリーム（２１）が溶融したときに、再度第２
プッシャー駆動機構（１８）を動作させてＰＰＩＣ（３
）を押圧すると、配線パターン（１）に対してリード（
４）を位置ずれさせることなくはんだクリーム（３０）
に全てのリード（４）を密着させて固定でき、その位置
合せ状態を保ったまま、はんだクリーム（３０）を溶融
させて正確にはんだ付けすることができる。また従来実
施されていた比較的高価なマスキングインキやマスキン
グテープの貼付けや剥がしをなくすことができ、さらに
このはんだ付け方法では、圧力センサーで検出出力に基
づいて、ＦＰＩＣ（３）に対するプッシャー（ｌＯ）の
押圧力を制御するので、高さの異なる各種ＦＰＩＣＰ（
３）に対して、リード（４）とはんだクリーム（３０）
との密接に過不足を生じないように適正に密接させるこ
とができる。したがって、このはんだ付け方法によれば
、従来困難であった複数個の並列したリード（４）をも
つＦＰＩＣ（３）のはんだ付けを容易におこなうことが
でき、かつそのはんだ付けを自動化することができる。

つぎに、他の実施例について述べる。

上記実施例では、圧力センサを用いてＦＰＩＣの全ての
リードがはんだクリームに密着するように第２プッシャ
ー駆動機構の駆動を制御したか、同一品種のＦＰＩＣに
ついては、ＦＰＩＣの上面からリードまでの高さが一定
であるので、あらかしめはんだ付けしようとするＦＰＩ
Ｃについてその高さを測定して制御部に記憶させておく
ことにより、圧力センサを用いないでも、ＦＰＩＣの全
てのリードをはんだクリームに適正に密着させることが
でき、上記実施例と同様にはんだ付けすることができる
。

また、上記実施例では、はんだ被覆の施された配線パタ
ーン上にはんだクリームを塗布してＦＰＩＣをはんた付
けしたが、このはんたクリームの塗布は、あらかしめｐ
ｐ＋ｃ取付け部分をマスキングしてはんだ被覆を施し、
そのはんだ被覆を施さない配線パターンにはんだクリー
ムを塗布してはんだ付けする場合にも適用できる。

さらに、上記実施例では、ＰＰＩＣの４方向に延出する
全てのリードを同時にはんだ付けする場合について述べ
たが、この例のはんだ付けは、対向する“側辺からリー
ドが２方向に延出するＰＰＩＣにも適用できる。

なお、この発明は、ＦＰＩＣばかりでなく、並列した複
数個のリードを有する他の回路部品のはんだ付けにも適
用できる。

［発明の効果〕 基板に形成された回路部品接続用配線パタンにはんだク
リームを塗布し、このはんだクリームの塗布された配線
パターンムに回路部品のリードを位置合せし、この回路
部品を押圧して、塗布されたはんだクリームに所定の押
圧力で回路部品のリードを接触させ、このはんだクリー
ムとリドとの接触部にレーザ光を照射してはんだクリー
ムを溶融させたのち、再度上記回路部品を押圧してはん
だ付けすると、配線パターンに位置合せされた回路部品
の全てのリードを密着させて固定することができ、その
位置合せされた状態のまま正確にはんだ付けすることが
できる。

特にはんだクリームに回路部品のリードを接触させるさ
せるときの反力を検出する圧力センサを使用し、この圧
力センサの検出出力に基づいて回路部品に対する押圧力
を制御するすると、他の特別な手段を要することなく各
種回路部品に適用でき、より良好な結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の詳細な説明図で、第１
図（ａ）および（ｂ）はそれぞれその一実施例であるＦ
ＰＩＣのはんだ付けに使用されるレーザはんだ付け装置
のヘッド部およびその第１、第２プッシャー駆動機構を
示す斜視図、第２図（ａ）ないしくＣ）はそれぞれ上記
レーザはんだ付け装置によるＰＰＩＣのはんだ付け方法
の説明図、第３図はそのタイムチャートを示す図、第４
図は他のはんだ付け方法におけるタイムチャートを示す
図、第５図は印刷配線基板の配線パターンに施されたは
んだ被覆の形状を示す図、第６図（ａ）および（ｂ）は
それぞれはんだ被覆の施された配線パターンにＦＰＩＣ
をはんだ付けした場合のリードずれを示す平面図および
側面図である。 １・・・配線パターン、　２−・・はんだ被覆、３・・
・ＰＰＩＣ，４・・・リード、 １０・・・プッシャー　　　１２・・・レーザ走査機構
、１６・・・第１プッシャー駆動機構、 １７・・・エアシリンダー １８・・・第２プッシャー駆動機構、 ２６・・・ミラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板に形成された回路部品接続用配線パターンに
   はんだクリームを塗布する工程と、上記はんだクリーム
   の塗布された配線パターンに上記回路部品のリードを位
   置合せする工程と、上記位置合せされた回路部品を押圧
   して上記塗布されたはんだクリームに上記リードを所定
   の押圧力で接触させる工程と、上記はんだクリームとリ
   ードとの接触部にレーザ光を照射して上記はんだクリー
   ムを溶融する工程と、上記はんだクリームが溶融したの
   ち、再度上記回路部品を押圧する工程とを有することを
   特徴とするレーザはんだ付け方法。
2. （２）回路部品を押圧して回路部品接続用配線パターン
   に塗布されたはんだクリームに上記回路部品のリードを
   接触させるときに生ずる上記リードの反力を圧力センサ
   で検出し、この圧力センサの検出出力に基づいて上記回
   路部品に対する押圧力を制御することを特徴とする請求
   項１記載のレーザはんだ付け方法。
3. （３）はんだクリームの塗布された回路部品接続用配線
   パターンにリードが位置合せされた回路部品を押圧する
   プッシャーと、このプッシャーを上記回路部品に対して
   所定の位置まで駆動する第１プッシャー駆動機構と、こ
   の第１プッシャー駆動機構により駆動されたプッシャー
   を上記回路部品のリードが上記はんだクリームに所定の
   圧力で接触するまで駆動する流体アクチュエータを駆動
   源とする第２プッシャー駆動機構と、上記回路部品のリ
   ードが上記はんだクリームに所定の圧力で接触したとき
   に生ずる上記リードの反力を上記流体アクチュエータの
   流体圧から検出する圧力センサと、レーザ発振器から放
   出されたレーザ光を上記所定の圧力で接触する回路部品
   のリードとはんだクリームとの接触部に導きかつこの接
   触部を走査させるレーザ走査機構と、上記リードの反力
   に対する圧力センサの検出出力に基づいて、上記回路部
   品のリードが上記はんだクリームに所定の圧力で接触す
   るように上記第２プッシャー駆動機構の駆動を制御する
   とともに、上記レーザ光の走査により上記はんだクリー
   ムが溶融したのちに上記回路部品を押圧するための上記
   第２プッシャー駆動機構の駆動を制御する制御装置とを
   具備することを特徴とするレーザはんだ付け装置。