JPH06268367A - 電子部品の光ビーム加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＩＣフラットパッケージの光ビーム加工の
際、光ビームエネルギの利用効率を改善すると共に処理
を正確かつ迅速に行なうことのできる光ビーム加工装置
を提供する。 【構成】 線状光源および凹面楕円反射鏡等からなる光
学系を介してＩＣフラットパッケージの各側辺における
ピン列に光ビームを照射してハンダ付加工を施す光ビー
ム加工装置において、光学系をパッケージの各側辺のピ
ン列に対応して夫々設け、前記光学系の光路に線状光源
の長手方向に沿って所定の間隔で複数の反射板を互いに
平行に配置して形成される導光路を線状光源の直下に形
成する。光源からの光ビームのうち、パッケージの長手
方向における目的照射領域をはづれるような角度成分を
有する光ビームを導光路内の反射板間で反射させて前記
目的照射領域に集光させ、光ビームのエネルギ利用効率
の改善をはかる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ビーム加工装置に係
り、特にフラットパッケージの各外周側に引出された複
数のリード列を回路基板のパターンに対して光ビームの
照射によりはんだ付する際に用いられる電子部品の光ビ
ーム加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなＩＣフラットパッケージにお
いては、近年二方向リード付および四方向リード付きの
ＩＣフラットパッケージ（ＳＯＰ、ＱＦＰ）が次第に主
流を占めており、これに伴って前記光ビーム加工につい
てもパッケージの外周の各側方に引出された複数のリー
ド列を迅速にハンダ付けする技術が求められている。

【０００３】これに対して光源および凹面楕円反射鏡等
の組合せからなりパッケージの側面の数、すなわちリー
ド列の数に対応させた複数の光学系を介して各リード列
に直線状（矩形状）の光ビームを同時に照射してはんだ
付けするようにした方法が種々提案されている。この場
合、図１ないし図３に示すように各光源からの光ビーム
をパッケージＱＦＰの側辺の被加工部としての各リード
列に対して最も効率的な矩形パターンＡで均一に照射す
るために、凹面楕円反射鏡Ｒおよびその焦点に位置する
線状光源Ｐが用いられ、光路シャッタＣによってリード
列に対応するパターンＡの光ビームＬが所定の領域
（ｘ、ｙ）に集束される。

【０００４】しかし、たとえば図２に示すように、ｘ方
向（線状光源Ｐの長手方向）の光ビームの分布について
は、線状光源Ｐから所定の被加工領域Ａに照射される有
効な光ビームＬの他、ｘ方向の両端で該加工領域をはず
れる光ビームＬＡがあり、これがロスとなって全体の光
エネルギーの利用効率を著しく低下させると共に周辺部
に照射される光ビームによって回路基板等に熱変形や熱
変質の悪影響を生じさせるおそれがある。

【０００５】またｙ方向の光ビームの分布については凹
面楕円反射鏡Ｒからの集光によってほゞ目的とする分布
が得られるが、この場合にも集光部分以外に拡散する光
ビームがあり、これによって周辺部分の回路基板又は他
のパッケージに熱による影響を生じさせるおそれがあ
る。

【０００６】この周辺光の影響を回避するために、たと
えば図３に示すように光源Ｐの近傍に遮光部材Ｓを設け
て反射による集束光のみを利用する試みも提案されてい
る。しかしこの方法では光源Ｐからの最も熱効率の良い
直接光ＬＣが遮光部材で遮られ又は反射されて直接利用
できないことになり光エネルギーの利用効率が低下す
る。

【０００７】本発明の目的はこのような前記従来技術の
課題を解決するために、ＩＣフラットパッケージにおい
て、線状光源からの光ビームによって各辺のリードを均
等にハンダ付けする際に、光エネルギーの効率を極力増
大させて光源電力の省エネルギー化を図り、併せて光加
工時に周辺に及ぼす熱の影響を減少させることができる
光ビーム加工装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の前記課題はリー
ド付フラットパッケージの外周の夫々の側方から引出さ
れた各リード列をプリント基板の回路パターンに光ビー
ムの照射によってはんだ付けするための電子部品の光ビ
ーム加工装置において、前記装置が焦点からの光ビーム
を前記リード列の一方の方向に集束させる形状の楕円断
面を有しかつ筒軸方向を前記リード列の他方の方向に合
致させて設けた筒状の凹面楕円反射鏡および長軸方向を
前記凹面楕円反射鏡の筒軸方向に合致させかつ前記凹面
楕円反射鏡の焦点に沿って配置した線状光源を有する光
学系を前記各リード列に対応して備えており、前記光学
系が前記線状光源から前記リード列に向う方向に延設さ
れかつ前記線状光源の長軸方向に沿って所定の間隔で設
けられた互いに平行な導光反射板を有しており、それに
よって前記線状光源から前記リード列に向う光ビームに
対する複数の導光路を形成したことを特徴とする電子部
品の光ビーム加工装置によって達成される。

【０００９】前記形式の光ビーム加工装置の光学系は一
般に線状光源から出射され前記凹面楕円反射鏡によって
反射集束される光ビームの光路中に前記リード列に対す
る光ビームの投影断面の形状を前記リード列の形状に応
じて整形する光路シャッタを備えているが、本発明の好
ましい具体例では前記導光路を形成する反射板が前記線
状光源の下方と前記光路シャッタとの間に延設されてさ
れている。

【００１０】本発明の別の好ましい具体的な態様におい
ては、前記線状光源から前記光路シャッタに向って形成
された導光路の線状光源側に、リード列の前記一方の方
向への照射を制御する遮光部材が設けられかつこの遮光
部材の前記一方の方向の中央部に対応する領域に直接光
の透光部が形成されている。

【００１１】

【作用】本発明においては、凹面楕円反射鏡の焦点に配
置した線状光源からの光ビーム反射鏡が反射曲面部で反
射されて目的とする照射位置に向う方向に集束され、た
とえばその光ビームの光路内に設けられた光路シャッタ
の開口部を通してリード列の目的とする照射域に入射さ
れる。

【００１２】本発明においては、図４に示すように線状
光源Ｐの長軸方向の各位置から出射された光ビームの
中、下方のシャッタＣの開口部に直進する光ビームＬは
そのままリード列の長手方向ｘの対応する各位置に照射
される。

【００１３】一方前記出射された光ビームの中、特定位
置からの特定角度成分を有する光ビームＬＢは光源Ｐか
らシャッタＣの開口部に向かう導光路Ｈを通過する際、
その両側の反射板Ｋによって反射されながら導光路Ｈの
下端に到り、そのほとんどは光源Ｐの長手方向両端に対
応して位置する両端の反射板Ｋ、Ｋ間で規制される領域
に集光されてシャッタＣの開口部に入る。

【００１４】これらの光ビームＬＢは導光路Ｈがなけれ
ば、図４に示すようにそのまゝ点線で示す光ビームＬＢ
の方向に直進して光エネルギに損失を生じさせる部分で
あり、本発明では目的とする溶着部以外への拡散によっ
て完全にロスとなる光ビームの部分の利用が可能になる
ので、全体として光エネルギーの効率が著しく増大す
る。

【００１５】さらに本発明においては、前記光源の直下
に透光部を有する遮光部材を設けることにより、リード
列の図３中の幅方向ｙにおける光ビーム分布を規制して
周辺の熱影響を避けると共に、通常の場合遮光部材によ
って遮断される直進光ビームＬＣをもそのまゝ利用する
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を四方向リード付フラットパッ
ケージの光ビーム加工に適用した実施例について具体的
に説明する。図５は本発明装置の全体を示す概要図、図
６はその導光反射板および導光路部分の正面図、図７は
透光部付の遮光部材を含む反射鏡の側面図である。

【００１７】図５に示すように、光ビーム加工装置の架
台１の下方には夫々対向する楕円反射面２Ａ、２Ｂから
なる一対の凹面楕円反射鏡２、２が取付けられており、
各反射面２Ａ、２Ｂは図示しない被加工パッケージの一
対の対向側辺におけるリードの列幅方向の所定領域（た
とえば図１のｙ方向）に光ビームを集束させるような形
状を有している。反射鏡２の焦点に沿って線状のハロゲ
ンランプ３がその長軸を前記リード列方向（図１のｙ方
向）に一致させて設けられている。

【００１８】反射曲面２Ａ、２Ｂで集束されるハロゲン
ランプ３からの光ビームは架台１の底部に設けられた一
組の光路のシャッタ４、４の開口部を通じてパッケージ
に照射される。尚パッケージの他方の対の対応側辺に対
応して、図５中の中央部の反射鏡２およびこれに対向す
る図示しない反射鏡の対が同様に設けられている。

【００１９】架台１の上方にはステップモータ５が載置
されており、その回転力を変換して得られた上下方向の
駆動力を上下動ブロック６により夫々左右一対のリンク
機構７、７を介して左右一対の凹面楕円反射鏡３、３に
伝達し、これらをガイド軸８、８に沿って図中水平方向
に移動させて、夫々の凹面楕円反射鏡３、３の照射域を
パッケージによって異なるたとえば幅方向のサイズ（両
側のリード列間の間隔）に対応させて形成するようにな
されている。

【００２０】また、この光ビーム加工装置はパッケージ
の保持／移動機構９を備えており、この機構９は、図５
中上下方向に作動するエアシリンダ１０に直結された保
持／移動パイプ１１を有している。このパイプ１１の下
端部は架台１の底部に設けたガイドブロック１２を貫通
してパッケージの上面中央部に密接する位置まで降下可
能となっておりかつその上端部は図示しない真空源に接
続されている。

【００２１】一方前記保持／移動パイプ１１と平行に冷
却風供給パイプ１３が架台１に固定して設けられてお
り、その下端部は前記ガイドブロック１２内において複
数の下向きに開口する冷却風の吹出口１４に連通させら
れその上端部は図示しない冷却風源に接続されている。

【００２２】図６に示すように、前記凹面楕円反射鏡２
の反射曲面２Ａ、２Ｂで画定される光路空間内には断面
が光路の縦断面とほゞ同形状の楕円状をなす多数の導光
反射板１５が線状ハロゲンランプ３の長軸方向に沿って
所定の間隔で設けられ、ハロゲンランプ３の直下からシ
ャッタ４の開口部の直上まで延設されてそれらの間に多
数の導光路１６を形成している。

【００２３】尚反射板１５の枚数は線状光源３の長さ方
向の有効長や光源−パッケージ間の距離などによって実
験的に定められ、またその板厚は熱歪等を許容し得る範
囲で極力薄くすることが好ましい。図中、１７はランプ
ソケット、１８は反射鏡取付部材である。

【００２４】一方図７に示すように、前記反射鏡２の光
路内におけるハロゲンランプ３の直下の位置（図３参
照）には、パッケージリード列のｙ方向の光ビームを目
的とする照射域にのみ限定するための遮光部材が設けら
れている。

【００２５】本実施例においては、前記多数の反射板１
５を固定するためにこれらを貫通して保持ロッド１９、
１９がそれらの間に間隔２０を形成して設けられてお
り、これら保持ロッド１９、１９を前記図３の遮光板に
相当する位置に設置しかつその表面に反射コーティング
を施すことにより遮光部材として機能するようになされ
ている。

【００２６】本実施例においては、前記保持ロッド１
９、１９間の間隔２０はハロゲンランプ３の直下に位置
してそこからの光ビームを直接パッケージ側に向かわせ
る透光部として機能する。

【００２７】このような本実施例の光ビーム加工装置に
よって、たとえば図１に示すようなＱＦＰの各リード列
をハンダ付する際には、まず加工すべきパッケージを図
示しない真空の吸着移動機構によって架台１の下方に設
置された回路基板上の所定位置に位置決めする。

【００２８】パッケージの位置決め確認後、図５に示す
エアシリンダ１０を作動させてパッケージ保持／移動機
構９の保持／移動パイプ１１を図５に示す位置より降下
させてパッケージの上面に当接させパッケージの各リー
ド列を回路基板に均一に密着させる。

【００２９】次いでステップモータ５を作動させて上下
動ブロック６により図中、左右のリンク機構７、７を介
して一対の凹面楕円反射鏡２、２をガイド軸８、８に沿
って水平方向に移動させ、パッケージによって間隔が異
なる両側のリード列に対応して一対の反射鏡２、２から
の光ビームが照射されるように調節する（尚これと共に
図５中、中央部に位置する凹面反射鏡２およびこれと対
をなす図示しない凹面楕円反射鏡の位置も同様に調節さ
れる）。

【００３０】さらに架台１の底部に設けた一対の光路シ
ャッタ４、４（およびこれと直角方向の図示しない別の
対の光路シャッタ）を、これも図示しないステップモー
タおよび連動機構を介して同時に調節し、各凹面楕円反
射鏡３からの光ビームの各リード列に対する投影断面を
リード列の形状に応じて調節する。

【００３１】このような設定作業の後、各ハロゲンラン
プ３を所定の定格で点灯発光させることにより、その光
ビームが各凹面反射鏡２からシャッタ４を通してリード
列の反射域に入射され、所定のビーム形状により各側辺
のリード列が同時にハンダ付される。

【００３２】こゝでハロゲンランプ（線状光源）３から
の光ビームはたとえば図１に示すようにパッケージの四
辺のリード列に同時に照射されるが、この際、パッケー
ジのｘ方向領域に関しては、図４に示すように線状光源
Ｐ（図６のハロゲンランプ３）の長軸の各位置から出射
された光ビームの中、直下のシャッタＣの開口部に向か
う直進光ビームＬはそのまゝ図４の導光路Ｈ（図６の導
光路１６）内を直進してシャッタを通して図１に示すリ
ード列の長手方向領域に沿って照射される。

【００３３】一方前記出射された光ビームの中、たとえ
ば特定の角度成分を有する図４中の光ビームＬＢは反射
板Ｋ（図６の反射板１５）で１回又は複数回反射されて
これも前記方向領域内のリード列に入射する。これら光
ビームＬＢはそのまゝ図４に示す点線のように直進すれ
ば目的とする領域以外に逸散して光エネルギのロスを生
じさせる光ビームであり、本実施例においてはこのよう
な光ビームＬＢの部分をも有効に光ビーム加工に利用す
ることができ、そのエネルギー効率が著しく改善され電
力消費量が大幅に低減する。

【００３４】一方図７に示すように、ハロゲンランプ３
からの光ビームの大部分は直下の遮光部材１９、１９に
よって遮ぎられ、図３に示すリード列のｙ方向領域に集
束されて周辺には拡散しないので、ｙ方向での光分布が
シャープになりかつ周辺の基板等に不要な熱歪を生じさ
せない。この場合本実施例では、ハロゲンランプ３から
直進する光ビーム（図３のビームＬＣ）は遮光部材１
９、１９の間のギャップとしての透光部２０を通してそ
のまゝ図３のリード列のｙ方向領域の中央部に照射され
るため、反射によるロスが減少し光エネルギの利用効率
が高められる。

【００３５】また本実施例においては、パッケージ移動
機構９の保持／移動パイプ１１による押圧によってパッ
ケージの各辺のリード列が回路基板に対して密着され、
たとえば回路基板に熱歪による反りなどがあっても各辺
のリード列が均等に基板に圧接された状態でパッケージ
に対する光ビーム加工が行われる。

【００３６】光ビームによる熱加工中にはハンダクリー
ムの溶融時に表面張力の不均一によりパッケージと基板
間で局所的な傾きやずれを生じるおそれがあるが、本実
施例においてはパッケージが保持／移動パイプ１１によ
って全体として均等に基板に押圧されているのでこのよ
うな傾きやずれ、ないしはそれに起因するハンダ付不良
などは全く生じない。

【００３７】次に光ビーム加工が終了した時点で、図示
しない冷却風供給装置を作動させて冷却風供給パイプ１
３に冷却風を供給し、架台１の底部に設けたガイドブロ
ック１２の冷却風吹出口１４から下方に向けてパッケー
ジの上面に冷却風を吹付ける。これによってリード列の
溶融ハンダ付部分が急速に冷却されその移動処理が可能
な状態となる。

【００３８】こゝで図示しない真空吸引装置を作動させ
て保持／移動パイプ１１の下端に加工を完了したパッケ
ージを真空吸着させパッケージ保持／移動移動機構９に
よりパッケージを所定場所に移送する。

【００３９】本発明においては、装置各部における反射
曲面２Ａ、２Ｂ、導光反射板１５、遮光部材１９板等の
全ての光ビームの反射面に金または金合金のコーティン
グが施される。これによってハロゲンランプの近赤外な
いし赤外域のスペクトル部分の光がほとんど反射される
ので熱効率が向上し、かつ光学系の各部材に対する熱の
影響を減少させることができる。

【００４０】また本発明の装置においては、加工すべき
パッケージの中央部を吸着してこれを加工域から搬出さ
せるためのパッケージ保持／移動機構９を設けると共に
その保持／移動パイプ１１の下端でパッケージを回路板
に押圧するようになされているので、ビーム加工時にパ
ッケージの各辺のビーム列を回路基板の所定位置に均等
に密着させて効果的なハンダ付を行うことができる。

【００４１】また保持／移動パイプ１１と組合せて加工
時のパッケージを冷却するための冷却風の供給パイプ１
３を設けてあるので、光ビーム加工後の冷却によって処
理が迅速となり、作業時間短縮の効果が一層改善され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するＩＣフラットパッージの光ビ
ーム照射域の説明図である。

【図２】線状光源を用いる従来の光ビーム加工装置にお
ける照射域のランプ軸方向における光ビームの光路を示
す説明図である。

【図３】線状光源を用いる従来の光ビーム加工装置にお
ける照射域の他方の方向における光ビームの光路を示す
説明図である。

【図４】線状光源を用いる本発明の光ビーム加工装置に
おける導光路の作用を示す説明図である。

【図５】本発明の一実施例の概要を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例の要部における導光反射板およ
び導光路の部分を示す正面図である。

【図７】本発明の実施例の要部としての凹面楕円反射鏡
を示す側面図である。

【符号の説明】

１……架台、 ２……凹面楕円反射鏡 ２Ａ、２Ｂ……反射曲面 ３……線状光源（ハロゲンランプ） ４……シャッタ ５……ステップモータ ６……上下動ブロック ７……リンク機構 ８……ガイド軸 ９……パッケージ保持／移動機構 １０……エアシリンダ １１……保持／移動パイプ １２……ガイドブロック １３……冷却風供給パイプ １４……冷却風吹出口 １５……導光反射板 １６……導光路 １７……ランプソケット １８……取付部材 １９……遮光部材 ２０……遮光部 ＱＦＰ……４方向パッケージ Ａ……リード列の照射領域 Ｒ……凹面楕円反射鏡 Ｐ……線状光源 Ｈ……導光路 Ｋ……導光反射板 Ｌ……光ビーム（照射域） ＬＡ、ＬＢ……光ビーム（照射域外） ＬＣ……直進光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リード付フラットパッケージの外周の夫
   々の側方から引出された各リード列をプリント基板の回
   路パターンに光ビームの照射によってはんだ付けするた
   めの電子部品の光ビーム加工装置において、前記装置が 焦点からの光ビームを前記リード列の一方の方向に集束
   させる形状の楕円断面を有しかつ筒軸方向を前記リード
   列の他方の方向に合致させて設けた筒状の凹面楕円反射
   鏡および、 長軸方向を前記凹面楕円反射鏡の筒軸方向に合致させか
   つ該前記凹面楕円反射鏡の焦点に沿って配置した線状光
   源を有する光学系を前記各リード列に対応して備えてお
   り、 前記光学系が前記線状光源から前記リード列に向う方向
   に延設されかつ前記線状光源の長軸方向に沿って所定の
   間隔で設けられた互いに平行な導光反射板を有してお
   り、それによって前記線状光源から前記リード列に向う
   光ビームに対する複数の導光路を形成したことを特徴と
   する電子部品の光ビーム加工装置。
2. 【請求項２】 前記光学系が前記線状光源から出射され
   前記凹面楕円反射鏡によって反射集束される光ビームの
   光路中に、前記リード列に対する光ビームの投影断面の
   形状を前記リード列の形状に応じて整形する光路シャッ
   タを備え、 前記導光路を形成する反射板が前記線状光源の下方と前
   記光路シャッタとの間に延設されてされている請求項１
   記載の光ビーム加工装置。
3. 【請求項３】 前記線状光源から前記光路シャッタに向
   って形成された導光路の線状光源の下方に、前記リード
   列の前記一方の方向への照射を制御する遮光部材を設
   け、かつこの遮光板の前記一方の方向の中央部に対応す
   る領域に光源からの直接光の透光部を形成したことを特
   徴とする請求項１記載の光ビーム加工装置。