JPH0714969A

JPH0714969A - 基板のリード接合方法

Info

Publication number: JPH0714969A
Application number: JP5180800A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Okano; 達広岡野; Katsunori Dochi; 克敬洞地
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザビームを集束させて配線基板の端子部
とリードの端部とに照射し、双方を接合させるに当た
り、該端子部やリードの端部の接合部分に限って精度よ
く確実にレーザビームを照射させ、隣の端子部の欠損
や、隣り合う端子部間のショートを防止することができ
る基板のリード接合方法を提供する。【構成】スリット７０３の光通過窓の形状を、外部リ
ード３０１の一端３０３の輪郭に応じた形状としてお
き、レーザ発光源７０１から出力されたレーザビームＬ
を、前記スリット７０３の光通過窓の通過により、前記
外部リード３０１の一端３０３の輪郭や大きさに応じた
ビーム形状とし、集束レンズ７０７により集束させて、
前記外部リード３０１の一端３０３と印刷回路基板１０
３の外部接続用端子１０５との接合部分９に、斜め上方
から照射させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板とリードとを電気
的に接合する際に好適な接合方法に係り、例えば、集積
回路のアウターリードと印刷回路基板との実装接合、或
は、マルチチップモジュールの外部接続用端子と外部リ
ードとの接合の方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、集積回路（以下、ＩＣと略記す
る）は、ＩＣチップと、該ＩＣチップに接合されるリー
ドフレームと、これらを被覆する外装樹脂とで構成さ
れ、この集積回路は、多くの場合、印刷回路基板に実装
されて使用される。前記印刷回路基板は、絶縁板と、該
絶縁板上に例えば金等の導電性材料による薄膜で形成さ
れた導電パターンとで構成されている。前記リードフレ
ームは、例えば４２合金（ニッケル４２重量％、鉄５８
重量％の合金）や銅合金等により、外部接続用の外部リ
ードが多数形成されたものである。

【０００３】前記印刷回路基板の導電パターン中には外
部接続用端子が多数形成され、各外部接続用端子に前記
各リードフレームの一端が電気的に接合されている。こ
のような集積回路の組み付けにおいて、各外部接続用端
子と各リードフレームの一端とを電気的に接合する際に
は、これらを重ね合わせ、そこに、レンズにより所望の
ビーム径に集束させたレーザビームを照射し、該レーザ
ビームにより両者を溶着させる方式が用いられている。

【０００４】ところで、近年では、小型の配線基板上に
複数のＩＣチップを実装してマルチチップモジュールを
構成し集積度を向上させた機能素子が提供されている。
その種の機能素子では、回路素子数の増加により、前記
外部接続用端子やこれに接合する外部リードの本数が、
多いものでは４００を越える場合があり、これに伴っ
て、前記小型の配線基板における前記外部接続用端子相
互の間隔や、外部リードの先端部におけるリード相互の
間隔が狭くなっている。従って、前記マルチチップモジ
ュールを有する集積回路の組み付けにおいて、前記外部
接続用端子と前記外部リードとを溶着させる際には、隣
の外部接続用端子や外部リードに前記レーザビームが照
射されないように、該レーザビームを精度よく確実に照
射する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
により集束できるレーザビームのビーム径には限度があ
るため、上述した従来の接合方法では、接合対象の接続
部の隣の接続部にもレーザビームが照射されて、該隣り
の接続部が溶けて欠損したり、或は、隣り合う２つの外
部接続用端子間が溶着されてショートしてしまう不具合
があった。

【０００６】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
で、本発明の目的は、レーザビームを集束させて配線基
板の端子部とリードの端部とに照射し、双方を接合させ
るに当たり、該端子部やリードの端部の接合部分に限っ
て精度よく確実にレーザビームを照射させ、隣の端子部
の欠損や、隣り合う端子部間のショートを防止すること
ができる基板のリード接合方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、レーザビームを集束させて配線基板の端子部
とリードの端部とに照射し、双方を接合させる基板のリ
ード接合方法において、前記レーザビームの光路上に、
該レーザビームが照射される前記リードの端部部分の輪
郭に対応する形状の光通過窓が設けられたスリットを介
設し、前記光通過窓を通過したレーザビームを、前記端
子部と前記リードの端部との接合部分に照射するように
したことを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、前記光通過窓はその形状
が変更可能に構成されているものとした。さらに、本発
明は、前記スリットには、互いに形状が異なる複数の光
通過窓が形成されているものとした。また、本発明は、
前記レーザビームの集束がレンズにより行われ、前記ス
リットは前記レンズの焦点距離よりも前記レーザビーム
の光源側に配設されているものとした。さらに、本発明
は、前記配線基板の端子部は平板状を呈し、前記レーザ
ビームは前記リードの端部の先端側から前記端子部の面
に対して斜めの向きで照射されるものとした。

【０００９】

【作用】本発明によれば、配線基板の端子部とリードの
端部との接合部分に、該リードの端部部分の輪郭に対応
する形状で形成された光通過窓を通過したレーザビーム
が集束されて照射されるため、リードの端部や基板の端
子部のうち接合する部分に限ってレーザビームを精度よ
く照射させ、両者を確実に接合でき、前記接合対象の端
子部の隣の端子部が欠損したり前記接合対象の端子部と
ショートするのが防止される。

【００１０】前記光通過窓はその形状を変更可能に構成
してもよく、或は、互いに形状が異なる複数の光通過窓
を前記スリットに形成してもよい。前記スリットは、前
記レーザビームの集束を行うレンズの焦点距離よりもレ
ーザビームの光源側に配設することができる。前記レー
ザビームは、前記リードの端部の先端側から、平板状を
呈する前記配線基板の端子部の面に対して斜めの向きで
照射してもよい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、集積回路の組み付けにおけるマルチチップ
モジュールの外部接続用端子と外部リードのリード先端
との接合に適用した本発明方法の第１実施例について、
図１の説明図を参照して説明する。図１において１はマ
ルチチップモジュール、３は該マルチチップモジュール
１に接合されるリードフレーム、５は前記マルチチップ
モジュール１が載置されるＸＹステージ、７は、前記リ
ードフレーム３を前記マルチチップモジュール１に接合
するためのレーザビームＬを前記ＸＹステージ５に向け
て照射するレーザビーム照射装置である。

【００１２】前記マルチチップモジュール１は、ＩＣチ
ップ等複数の回路素子１０１と、これら回路素子１０１
が実装される印刷回路基板１０３（配線基板に相当）と
で構成され、該印刷回路基板１０３は、例えばガラス−
エポキシ樹脂等の正方形状の絶縁板（図示せず）と、該
絶縁板上に例えば銅等の導電性材料による薄膜で形成さ
れ各回路素子１０１間の配線や抵抗等を構成する導電パ
ターン（図示せず）とで構成され、該導電パターン中に
は図２に示すように、平板状を呈する外部接続用端子１
０５（端子部に相当）が、前記印刷回路基板１０３の互
いに対向する２つの辺１０７に沿ってそれぞれ多数形成
されている。尚、外部接続用端子１０５は、例えば、銅
導電層の上にニッケル下引き層を介して１〜２μｍの金
メッキ層が施されたものである。

【００１３】前記リードフレーム３は、例えば４２合金
（ニッケル４２重量％、鉄５８重量％の合金）の薄板を
所定形状にエッチング加工する等して形成され、前記外
部接続用端子１０５に接合される多数の外部リード３０
１（リードに相当）を備え、リードフレーム３の内側に
は外部リード３０１の一端３０３が延出し、リードフレ
ーム３の外側には外部リード３０１の一端３０５が延出
している。前記ＸＹステージ５は、水平面内においてＸ
−Ｙ方向に移動可能に構成されている。

【００１４】前記レーザビーム照射装置７は、レーザビ
ームＬを出力するレーザ発光源７０１と、該レーザ発光
源７０１から出力されたレーザビームＬのビーム形状を
変更するためのスリット７０３と、前記レーザ発光源７
０１からスリット７０３にレーザビームＬを導く光ファ
イバ７０５と、前記スリット７０３によりビーム形状が
変更されたレーザビームＬを集束させる集束レンズ７０
７（レンズに相当）と、前記スリット７０３及び集束レ
ンズ７０７を一体に垂直面内で回転可能に支持する支持
部７０９とを備えている。

【００１５】前記レーザ発光源７０１は、例えばＹＡＧ
（Ｙ₃ Ａｌ₅ Ｏ₂ にＮｄ³⁺を混在させたもの）等の原子
を媒質とする固体レーザで構成され、ビーム形状が円形
のレーザビームＬを出力する。

【００１６】前記スリット７０３は、前記集束レンズ７
０７の焦点距離よりも前記レーザ発光源７０１側の箇所
に配設されている。このスリット７０３は、例えば植版
機等従来公知の光学式露光装置に用いられるもので、図
３に示すように、回転リング７１１と、該回転リング７
１１の内側に９０°ずつ位相をずらして配設され該回転
リング７１１の中心に向けて出没可能な４つの光遮蔽部
７１３と、これら光遮蔽部７１３により前記回転リング
７１１の内側の中心部分に形成される光通過窓７１５と
を備えている。前記回転リング７１１の中心を挟んで互
いに対向する一対の光遮蔽部７１３は、該回転リング７
１１の回転により互いに接近、離間する方向に移動さ
れ、これら光遮蔽部７１３の移動により、前記光通過窓
７１５の形状は例えば正方形や縦或は横に長い長方形等
に変化する。

【００１７】前記光ファイバ７０５は、その一端７１７
が前記レーザ発光源７０１の出射面７１９に当接され、
他端７２１が、前記スリット７０３の入射側の端面７２
３に設けられたカプラ７２５に接続されている。この光
ファイバ７０５としては、ガラスファイバやプラスチッ
クファイバのいずれを使用してもよいが、光伝送効率が
ある程度高く且つある程度折曲できる可撓性を有するこ
とが望ましい。前記集束レンズ７０７は、その入射面７
２７が前記スリット７０３の出射側の端面７２９に当接
され、出射面７３１が前記ＸＹステージ５に臨むように
配設され、該出射面７３１から出射されるレーザビーム
Ｌの光路Ｌ１は、前記支持部７０９の回転により垂直面
内で変更される。

【００１８】前記マルチチップモジュール１と前記リー
ドフレーム３とを接合するに際しては、まず、図４に示
すように、リードフレーム３の各外部リード３０１の一
端３０３を前記マルチチップモジュール１の対応する各
外部接続用端子１０５の上に重ね合わせる。続いて、図
１及び図４に示すように、前記集束レンズ７０７の出射
面７２９から出射されるレーザビームＬが、前記外部リ
ード３０１の一端３０３と前記外部接続用端子１０５と
を重ね合わせた接合部分９に、該外部接続用端子１０５
の面に対して斜めの向きで前記外部リード３０１の一端
３０３側から照射されるように、前記ＸＹステージ５及
び前記レーザビーム照射装置７の支持部７０９を動かし
て、前記集束レンズ７０７の出射面７３１から出射され
るレーザビームＬの光路Ｌ１を調整する。

【００１９】さらに、前記スリット７０３の前記光通過
窓７１５が前記外部リード３０１の一端３０３の輪郭に
応じた形状となるように、前記回転リング７１１を回転
させて前記各光遮蔽部７１３を適宜出没させ、前記光通
過窓７１５が前記一端３０３の輪郭に応じた形状とされ
たならば、前記レーザ発光源７０１を発光駆動させる。

【００２０】レーザ発光源７０１が発光駆動されると、
該レーザ発光源７０１の出射面７１９からビーム形状が
円形のレーザビームＬが出射され、該レーザビームＬが
前記光ファイバ７０５により、その一端７１７から他端
７２１に導かれて、前記カプラ７２５を介してスリット
７０３の入射側の端面７２３に照射される。スリット７
０３の端面７２３にレーザビームＬが照射されると、該
レーザビームＬの周辺部分が前記各光遮蔽部７１３に遮
光されると共に、レーザビームＬの中心部分が前記光通
過窓７１５を通過し、これにより、レーザビームＬのビ
ーム形状が、当初の円形から、前記外部リード３０１の
一端３０３の輪郭に応じた形状に変更される。

【００２１】前記光通過窓７１５の通過によりビーム形
状が変更されたレーザビームＬは、前記集束レンズ７０
７の入射面７２７に入射され、該集束レンズ７０７の特
性に応じて集束されたビーム形状変更後のレーザビーム
Ｌが、前記出射面７３１から出射されて、前記接合部分
９に、前記外部リード３０１の一端３０３側から斜めに
照射される。接合部分９に照射されるビーム形状変更後
のレーザビームＬは、前記外部リード３０１の一端３０
３の周縁部分と、その周辺の外部接続用端子１０５部分
とに照射され、このレーザビームＬにより、前記外部リ
ード３０１の一端３０３の周縁部分とその周辺の外部接
続用端子１０５部分とが溶解され、該溶解した外部接続
用端子１０５部分と外部リード３０１の一端３０３部分
とが図５に示すように接合される。

【００２２】尚、この場合、前記接合部分９に照射され
るレーザビームＬの大きさが、前記外部リード３０１の
一端３０３の輪郭より大きく且つ前記外部接続用端子１
０５の輪郭より小さくなるように、前記スリット７０３
の光通過窓７１５の大きさや前記集束レンズ７０７の特
性を適宜合わせておく。

【００２３】このように、本実施例によれば、前記スリ
ット７０３の回転リング７１１を回転させて、該スリッ
ト７０３の光通過窓７１５の形状を、前記外部リード３
０１の一端３０３の輪郭に応じた形状としておき、前記
レーザ発光源７０１から出力されたレーザビームＬを、
前記スリット７０３の光通過窓７１５の通過により、前
記外部リード３０１の一端３０３の輪郭や大きさに応じ
たビーム形状とし、前記集束レンズ７０７により集光さ
せて、前記外部リード３０１の一端３０３と前記外部接
続用端子１０５との接合部分９に照射させるようにし
た。

【００２４】このため、前記外部リード３０１の一端３
０３の周縁部分とその周辺の外部接続用端子１０５部
分、即ち接合部分９に限って前記レーザビームＬを精度
よく照射して両者を確実に接合でき、隣の外部接続用端
子１０５にレーザビームＬが照射されて、該隣りの外部
接続用端子１０５が溶けて欠損したり、隣り合う２つの
外部接続用端子１０５間が溶着されてショートしてしま
うのを防止することができる。

【００２５】次に、例えば制御系回路等の回路基板に対
する集積回路の実装に適用した本発明方法の第２実施例
ついて、図６の説明図を参照して説明する。図６におい
て１１は集積回路であり、リードフレーム３が接合され
たＩＣチップを平面視正方形の外装樹脂１１０１で被覆
して構成され、該リードフレーム３の各外部リード３０
１の他端３０５が、前記外装樹脂１１０１の対向する一
対の側部１１０３から外部に延出されている。

【００２６】１３は、抵抗（図示せず）等の回路素子と
共に前記集積回路１１が実装される印刷回路基板（配線
基板に相当）で、前記マルチチップモジュール１と同様
に、前記ＸＹステージ５上に載置されている。この印刷
回路基板１３は、例えばポリイミド等で形成された絶縁
板（図示せず）と、該絶縁板上に例えば銅等の導電性材
料による薄膜で形成され前記回路素子や集積回路１１等
の間の配線を構成する導電パターン（図示せず）とで構
成され、該導電パターン中には、図７に示す外部接続用
端子１３０１（端子部に相当）が、前記外部接続用端子
１０５と同様に、前記回路基板１３の互いに対向する２
つの辺１３０３に沿ってそれぞれ多数形成されている。

【００２７】１５は、前記集積回路１１の外部リード３
０１の他端３０５を前記印刷回路基板１３の外部接続用
端子１３０１に接合するためのレーザビームＬを前記Ｘ
Ｙステージ５に向けて照射するレーザビーム照射装置で
ある。このレーザビーム照射装置１５は、前記レーザビ
ーム照射装置７と同様に、レーザ発光源１５０１と、該
レーザビームＬを集束させる集束レンズ１５０３（レン
ズに相当）とを備え、さらに、前記レーザ発光源１５０
１から出力されたレーザビームＬのビーム形状を変更す
るためのスリット１５０５と、前記レーザ発光源１５０
１から出力されたレーザビームＬを反射し前記スリット
１５０５を介して前記集束レンズ１５０３に導く可動ミ
ラー１５０７及び反射ミラー１５０９を備えている。

【００２８】前記可動ミラー１５０７は前記レーザ発光
源１５０１の下方箇所に配設され、前記レーザビームＬ
を前記印刷回路基板１３の前記２つの辺１３０３のうち
どちらか一方の辺１３０３側に反射させるように、図６
中実線及び破線で示す２通りに反射角度を変更可能に構
成され、これに対応して、前記スリット１５０５、集束
レンズ１５０３、及び反射ミラー１５０９は、前記一対
の側部１１０３の上方箇所にそれぞれ配設されている。

【００２９】前記各スリット１５０５は円盤状で回転可
能に形成され、その周縁寄り部分が、図６中実線及び破
線で示す前記可動ミラー１５０７及び反射ミラー１５０
９により反射されたレーザビームＬの光路Ｌ３，Ｌ５上
で、前記集束レンズ１５０３の焦点距離よりも前記レー
ザ発光源１５０１側の箇所に介設されている。前記スリ
ット１５０５の周縁寄り部分には、縦長の長方形、横長
の長方形、横長の楕円形、外側に凸状の台形や三日月
型、内側に凸状の台形や三日月型、正円等、互いに形状
が異なる複数の光通過窓１５１１が、互いに周方向に間
隔を置いて形成されている。

【００３０】上述のように構成された本実施例のレーザ
ビーム照射装置１５により、前記集積回路１１の外部リ
ード３０１の他端３０５と前記印刷回路基板１３の外部
接続用端子１３０１とを接合する場合には、図７に示す
ように、集積回路１１の各外部リード３０１の他端３０
５を前記印刷回路基板１３の対応する各外部接続用端子
１３０１の上に重ね合わせ、前記可動ミラー１５０７を
図６中の実線又は破線のいずれかの反射角度に調整す
る。そして、前記スリット１５０５を回転させて、前記
外部リード３０１の他端３０５の輪郭に応じた形状の光
通過窓１５１１を前記レーザビームＬの光路Ｌ３，Ｌ５
上に介設させ、その後、前記レーザ発光源１５０１を発
光駆動させる。

【００３１】前記可動ミラー１５０７を図６中の破線で
示す反射角度に調整したものとして、前記レーザ発光源
１５０１が発光駆動されると、該レーザ発光源７０１か
ら出射されるレーザビームＬが、前記可動ミラー１５０
７及び反射ミラー１５０９により反射されて前記スリッ
ト１５０５に照射され、スリット１５０５の三日月型の
光通過窓１５１１をレーザビームＬが通過して、そのビ
ーム形状が当初の円形から三日月型に変更される。そし
て、ビーム形状変更後のレーザビームＬは集束レンズ１
５０３により集束され、集束されたレーザビームＬは図
７に示すように、前記外部接続用端子１３０１とこれに
重ね合わせた前記外部リード３０１の他端３０５とのう
ち、該他端３０５の周縁部分とその周辺の外部接続用端
子１３０１部分、即ち接合部分１７に略々三日月型状に
照射され、これにより両部分が溶解されて、外部リード
３０１の他端３０５が外部接続用端子１３０１に接合さ
れる。このような本実施例によっても、先に説明した第
１実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３２】尚、上述した両実施例では、配線基板側の
端子部に接合するリードの端部の延出方向が場所によっ
て異なり、それに伴い、接合するリードの端部部分の輪
郭が配線基板上の場所によって異なるため、該端部部分
の形状の変化に応じてスリットの光通過窓の形状を変え
る場合について説明した。しかし、リードの端部の延出
方向が全て同じで、接合するリードの端部部分の輪郭が
配線基板上のどの場所でも同じであるときには、スリッ
トの光通過窓を常に一定の形状に保つようにしてもよ
く、その場合には、光通過窓の形状を変えるための構成
を省略することができる。

【００３３】また、上述した両実施例では、マルチチッ
プモジュール１の印刷回路基板１０３上に形成された外
部接続用端子１０５とリードフレーム３の外部リード３
０１とを接合する場合や、集積回路１１の外部リード１
０１と印刷回路基板１３の外部接続用端子１３０１とを
接合する場合について説明したが、本発明方法は、配線
基板の端子部とリードの端部とをレーザビームにより溶
解させ接合させる場合に広く適用できることは言うまで
もない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザビームを集束させて配線基板の端子部とリードの端
部とに照射し、双方を接合させる基板のリード接合方法
において、前記レーザビームの光路上に、該レーザビー
ムが照射される前記リードの端部部分の輪郭に対応する
形状の光通過窓が設けられたスリットを介設し、前記光
通過窓を通過したレーザビームを、前記端子部と前記リ
ードの端部との接合部分に照射するようにしたので、前
記端子部やリードの端部の接合部分に限って精度よく確
実にレーザビームを照射させ、隣の端子部の欠損や、隣
り合う端子部間のショートを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】集積回路の組み付けにおけるマルチチップモジ
ュールとリードフレームとの接合に適用した本発明方法
の第１実施例を示す説明図である。

【図２】図１の配線基板上に形成される外部接続用端子
を示す説明図である。

【図３】図１に示すスリットの概略構成を示す説明図で
ある。

【図４】図２の外部接続用端子に図１の外部リードの一
端を重ね合わせた状態を示す説明図である。

【図５】図４に示す状態に重ね合わせた外部接続用端子
と外部リードの一端とがレーザビームの照射で溶着され
た状態を示す説明図である。

【図６】制御系回路等の回路基板に対する集積回路の実
装に適用した本発明方法の第２実施例を示す説明図であ
る。

【図７】図６の回路基板上に形成される外部接続用端子
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０３，１３印刷回路基板（配線基板）１０５，１３０１外部接続用端子（端子部）３０１外部リード（リード）３０３外部リード一端（リード端部）３０５外部リード他端（リード端部）７０３，１５０３スリット７０７，１５０３集束レンズ（レンズ）７１５，１５１１光通過窓９，１７接合部分Ｌレーザビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームを集束させて配線基板の端
子部とリードの端部とに照射し、双方を接合させる基板
のリード接合方法において、前記レーザビームの光路上に、該レーザビームが照射さ
れる前記リードの端部部分の輪郭に対応する形状の光通
過窓が設けられたスリットを介設し、前記光通過窓を通過したレーザビームを、前記端子部と
前記リードの端部との接合部分に照射するようにした、ことを特徴とする基板のリード接合方法。
【請求項２】前記光通過窓はその形状が変更可能に構
成されている請求項１記載の基板のリード接合方法。
【請求項３】前記スリットには、互いに形状が異なる
複数の光通過窓が形成されている請求項１記載の基板の
リード接合方法。
【請求項４】前記レーザビームの集束はレンズにより
行われ、前記スリットは前記レンズの焦点距離よりも前
記レーザビームの光源側に配設されている請求項１、２
又は３記載の基板のリード接合方法。
【請求項５】前記配線基板の端子部は平板状を呈し、
前記レーザビームは前記リードの端部の先端側から前記
端子部の面に対して斜めの向きで照射される請求項１、
２、３又は４記載の基板のリード接合方法。