JPH0744332B2 - 端子接続方法および装置 - Google Patents

端子接続方法および装置

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JPH0744332B2
JPH0744332B2 JP60103702A JP10370285A JPH0744332B2 JP H0744332 B2 JPH0744332 B2 JP H0744332B2 JP 60103702 A JP60103702 A JP 60103702A JP 10370285 A JP10370285 A JP 10370285A JP H0744332 B2 JPH0744332 B2 JP H0744332B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] 本発明は例えばフラットパッケージ型集積回路(以下こ
れをFPICと称す)のような電気部品の、並列に配置して
ある複数本の端子と、プリント板のような基板上の導体
との接続方法および装置に関するものである。
[発明の背景] 電気部品の並列に配置してある複数本の端子と、基板上
の導体との間に介在しているろうを、非接触極部加熱手
段によって加熱しながら、この加熱一を複数本の端子を
横切る方向に走査することにより溶融し、この後の固化
によって、このろうを媒体にして、前記端子を前記導体
に接続することが行われている(「電子技術」第25巻第
8号“YACレーザによるはんだ付け”)。
FPICをはじめ、半導体を用いた電気部品はパッケージ部
が140℃程度の熱を受けると破壊するものが多いが、上
記の方法によるとパッケージ部には、あまり熱を加える
ことなく端子と導体との間に介在しているろうを、共晶
点である183℃以上にあげて溶融させることができるの
で、ろう付け時に於ける熱で、電気部品が破壊する心配
が、ほとんどない特徴がある。
しかし、非接触極部加熱手段による加熱方法では高密度
のエネルギを、それも作業を早くする為に急に与えるの
で、ろうが飛散し、これが隣接する端子間あるいは導体
相互間を電気的に接続してしまうことがあった。
上記文献には、このような問題点は予熱を行えば解決で
きることも示されている。しかしこの予熱をどのようし
て行ったかについての開示はない。
一般には、予熱は基板と電気部品との両方を、予熱槽の
中に入れて行う。そうすると当然のことながら電気部品
はパッケージ部も熱を受けることになるから、予熱でき
るのは、せいぜい120〜135℃程度までである。これは、
錫−鉛系はんだの共晶点である183℃までには相当開き
がある。そうして共晶はんだを使用する場合には共晶点
である183℃を超えないできるだけ近い温度まで予熱を
しておいた方が本加熱時に発生するろうの飛散を少なく
することができる。
ろうとして錫−鉛系ではあるが共晶はんだ以外のものを
使用するときには固体から液状に変化する間に半溶融状
のときがあり、この半溶融状のときの温度は共晶点183
℃よりも更に高く、錫と鉛との配合により変るが183℃
から327℃までである。
従って、ろうとして半溶融状の形態をとるものを使用し
たときには、予熱槽の中へ入れて予熱する方法では、と
ても半溶融状まで予熱することはできない。
また予熱槽による予熱では、どんなに手際良く作業を進
めても、予熱槽から出して、ろう付けのための本加熱を
するまでにかなり時間がかかってしまい、したがってせ
っかく予熱したにもかかわらず、その温度は相当に冷却
が進行してしまう。これでは予熱の効果が低下してしま
うしエネルギ損失も大きい。
なお錫−鉛系はんだの状態図は「電子技術」VOL.22No7
“はんだ材料”に詳しい説明がある。
[発明の目的] 本発明はこのような点に鑑み成されたものであって、そ
の目的とするところは電気部品を熱破壊することなく、
また端子間短絡,導体間短絡等の発生を抑えることがで
き、しかも予熱と本加熱とを一つのレーザ照射手段によ
り効率良く行うことができる端子接続方法を提供するこ
とにあり、他の目的は、上記方法を的確に実施し得る端
子接続装置を提供することにある。
[発明の概要] 本発明方法では、電気部品に並列に配列された複数本の
端子と基板上の導体との間に介在しているろうを、レー
ザ出力部からのレーザ光によって加熱すると共に、該レ
ーザ出力部を、電気部品の複数本の端子を横切るように
走査させ、前記ろうにより各端子を基板上の導体に接続
する方法において、レーザ出力部が電気部品の各端子を
順次走査したとき、各端子毎にレーザ出力部の基板に対
する距離を変え、基板上のろうに照射するレーザ光のエ
ネルギ密度の変化により、前記ろうが溶融しない状態で
加熱される予備加熱工程と、該予備加熱工程に続いて前
記ろうを溶融する本加熱工程とを各端子毎に行い、これ
ら予備加熱工程と本加熱工程とを各端子毎に繰り返して
端子を導体に接続するようにしている。
また本発明装置では、電気部品を搭載した基板を支持す
る基板支持手段と、レーザ出力部,及び該レーザ出力部
の基板に対する距離を変え、該基板上のろうに照射する
レーザ光のエネルギ密度を変化させるエネルギ密度変更
手段を夫々有し、かつレーザ出力部を基板上の複数本の
各端子を横切る方向に走査させる走査駆動手段とを備え
ている。そして、前記エネルギ密度変更手段は、走査駆
動手段によってレーザ出力部が基板上の各端子を横切る
方向に走査したとき、レーザ出力部がろうを溶融しない
状態に予熱するようレーザ出力部を予熱位置に位置決め
する手段と、レーザ出力がろうを溶融状態にして本加熱
するようレーザ出力部を本加熱位置に位置決めする手段
と、これら予熱位置位置決め手段と本加熱位置位置決め
手段とを各端子毎に繰り返し実行させる手段とを有して
いる。
なお本発明では、ろうの溶融状態とは液状を指し半溶融
状態は含まないものとする。
[発明の実施例] 以下図を参照しながら、本発明の実施例について説明す
る。
第1図は本発明方法を実施するための端子接続装置の一
実施例の全体構成を示しており、1はこれからろう付け
をしようとする基板2aをスタックする未ろう付け基板ス
タック、3はすでにろう付を終了した基板2bをスタック
するろう付済基板スタックである。スタック1は次に作
業をする基板が一定の高さまで持ち上げられて待機する
ように構成してあり、スタック3はろう付作業が終了し
て、新しく搬送されてくる基板を一定の高さの位置で受
け止めるように、前に受けた基板を順次下げるように構
成してある。
スタック1とスタック3との間には、図には一本しか表
われていないが平行に二本のベルト4が渡してあり、こ
のベルト4に乗せて基板2a,2bをスタック1からスタッ
ク3へ向けて搬送するように構成してある。スタック1
からスタック3へ至る間には、基板2aの到来を検知する
図示しないリミットスイッチが設けてあり、このリミッ
トスイッチが作動すると、搬送中の基板2aの両側部をつ
かみ、且つ若干持ち上げて基板2aをベルト4から離し、
支持する基板支持手段が設けてある。基板支持手段の以
上のような構成は公知なので図示は省略した。第1図に
於いて両スタック1と3との間にある基板2は基板支持
手段で支持されている状態である。
5は走査駆動手段としての水平多関節型の組立ロボット
である。この組立ロボット5はベース5aと、このベース
5a上で垂直方向へ伸びる支柱5bと、支柱5bを支点にして
水平方向200°回転可能な第1アーム5cと、第1アーム5
cを支点にして水平方向に152.5°回転可能な第2アーム
5dと、第2アーム5d上で上下方向に200mmのストローク
を有する上下軸5eと、上下軸5eの下端にあって垂直軸ま
わりに360°回転可能なひねり軸5fとを有している。そ
して、ひねり軸5fには非接触極部加熱手段をなすレーザ
出力部8を取付けてある。該レーザ出力部8は、基板上
の導体つまりプリントパターン17とFPIC18の端子19との
間に位置しているろう20に対して、YAGレーザ光を放射
するように構成され、組立ロボット5が第1アーム5c,
第2アーム5d,上下軸5e,ひねり軸5fを作動させることに
より、FPIC18に並列に並べてある複数本の各端子19を横
切るように走査するようにしている。
また、組立ロボット5は、レーザ出力部8の走査時、上
下軸5eが上下動作を繰り返すことにより、該レーザ出力
部8を第4図に示すようにろう20の面に対して鋸歯状波
85を描くように遠ざけたり近づけたりしながら全体とし
て各端子17を横切るF6方向に走査させる。即ち、上下軸
5eは、ろう20に対し、レーザ出力部8を遠ざけ、ろう20
が溶融しない程度に予熱を行い、続いてレーザ出力部8
を近づけ、ろう20を溶融状態に加熱させる本加熱を行
い、従って、レーザ出力部8の基板2に対する距離を各
端子19毎に変えることにより、レーザ光のろう20に対す
るエネルギ密度を変えるエネルギ密度変更手段として働
く。そのため、上下軸5eには、レーザ出力部8がろう20
を溶融しない状態に予熱し得るようにレーザ出力部8の
予熱位置と、レーザ出力部8がろう20を溶融状態にして
本加熱するようレーザ出力部8の本加熱する位置とを、
予め各端子毎に設定されている。
この実施例で大切なことはレーザ出力部8がろう20の表
面よりも上で焦点を結んでいることである。レーザ出力
部8がろう20に近づくときには基板2の面に対して垂直
をなす線状で近づくことも大切である。
実施例の端子接続装置は、上記の如き構成よりなるの
で、次にその動作に関連して本発明方法の一実施例を述
べると、組立ロボット55によってレーザ出力部8をFPIC
18に並列に並べてある複数本の各端子19を走査すると
き、上下軸5eによってレーザ出力部8をろう20に対し遠
ざけたり近づけたりを繰り返しながら走査するので、レ
ーザ出力部8が基板2からより離れているときはろう20
が溶融せず、単に予熱される予熱工程となり、レーザ出
力部8が基板2に最も近づいたとき、あるいはその近辺
に位置したときろう20を溶融状態にさせる本加熱工程と
なり、従って予熱と本加熱とを一工程で行うことができ
る。
その結果、本発明方法においては、従来技術のように予
熱槽に入れて予熱することが不要になり、FPIC18が破壊
されことなく予熱と本加熱とを効率良く行うことがで
き、しかも基板2に対してレーザ出力部8の距離を変
え、予備加熱の熱が本加熱に連続して使用されるので、
ろう20が急激に加熱されると云うことがなくなり、ろう
20が従来技術のように飛散するのを防止でき、隣接する
端子間あるいはプリントパターン19相互間を電気適に接
続してしまうと云うのを防止することができる。しかも
レーザ出力部8のろう20に対する位置を変えるだけであ
るので、簡単に構成することができる。
また本発明装置では、組立ロボット5がレーザ出力軸8
をFPIC18に並べてある端子19を横切るように走査させる
際、該レーザ出力部8を上下軸5eの作動によて基板2上
のろう20に対し遠ざけたり近づけたりすることによって
予熱と本加熱とを繰り返し行うように構成したので、レ
ーザ出力8によってろう20に対するレーザ光の密度の当
接を容易にかつ確実に行うことができ、簡単な構成で上
記方法を的確に実施し得る。
なお図示実施例では、レーザ出力部8によるレーザ光の
焦点がろう20の表面よりも上になるように構成した例を
示したが、例えば第5図に示すように、焦点が基板2よ
りも下にしてもよい。即ち、焦点が下となる場合には、
第5図に鋸歯状波86にて示すように、レーザ出力部8を
前記第4図に示す実施例と逆方向に作動し、上昇させる
ことによりろう20に対する熱エネルギ密度を次第に高め
てゆき、以下これを繰り返すことによって予熱と本加熱
とを行うようにしても同様の作用効果を得ることができ
る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明方法によれば、レーザ出力
部が電気部品の並列された各端子を走査する際、各端子
毎に基板に対するレーザ出力部の距離を変え、レーザ出
力部により基板上のろうに照射されるレーザ光のエネル
ギ密度を変化させることによって予熱と加熱とを繰り返
し行うように構成したので、予熱と本加熱とを一つのレ
ーザ出力部によって行うことができ、また電気部品が破
壊されことなく予熱と本加熱とを効率良く行うことがで
き、しかも端子間短絡,導体間短絡等の発生を抑えるこ
ともできる効果がある。
また本発明装置によれば、基板支持手段と、レーザ出力
部,及びエネルギ密度変更手段を夫々有する走査駆動手
段とを備え、エネルギ密度変更手段が、走査駆動手段に
よレーザ出力部が基板上の各端子を横切る方向に走査し
たとき、レーザ出力部がろうを溶融しない状態に予熱す
るようレーザ出力部を予熱位置に位置決めする手段と、
レーザ出力がろうを溶融状態にして本加熱するようレー
ザ出力部を本加熱位置に位置決めする手段と、これら予
熱位置位置決め手段と本加熱位置位置決め手段と各端子
毎に繰り返し実行させる手段とを有して構成したので、
上記方法を的確に実施し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための端子接続装置の一
実施例の全体図、第2図はプリント板の一部とフラット
パッケージ集積回路との関係を示す斜視図、第3図はレ
ーザ光の照射状態を示す要部の断面図、第4図はレーザ
出力部の走査軌跡を示す説明図、第5図はレーザ出力部
の他の走査軌跡を示す説明図である。 1……端子接続装置、2……基板、5……走査駆動手段
としての組立ロボット、5a……ベース、5b……支柱、5c
……第1アーム、5d……第2アーム、5e……エネルギ密
度変更手段としての上下軸、5f……ひねり軸、8……レ
ーザ出力部、17……プリントパターン、18……フラット
パッケージ型集積回路、19……端子、20……ろう。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気部品に並列に配列された複数本の端子
    と基板上の導体との間に介在しているろうを、レーザ出
    力部からのレーザ光によって加熱すると共に、該レーザ
    出力部を、電気部品の複数本の端子を横切るように走査
    させ、前記ろうにより各端子を基板上の導体に接続する
    方法において、レーザ出力部が電気部品の各端子を順次
    走査したとき、各端子毎にレーザ出力部の基板に対する
    距離を変え、基板上のろうに照射するレーザ光のエネル
    ギ密度の変化により、前記ろうが溶融しない状態で加熱
    される予備加熱工程と、該予備加熱工程に続いて前記ろ
    うを溶融する本加熱工程とを各端子毎に行い、これら予
    備加熱工程と本加熱工程とを各端子毎に繰り返して端子
    を導体に接続することを特徴とする端子接続方法。
  2. 【請求項2】電気部品に並列に配列された複数本の端子
    と基板上の導体との間に介在しているろうを、レーザ出
    力部からのレーザ光によって加熱すると共に、該レーザ
    出力部を、電気部品の複数本の端子を横切るように走査
    させ、前記ろうにより各端子を基板上の導体に接続する
    装置において、電気部品を搭載した基板を支持する基板
    支持手段と、レーザ出力部,及び該レーザ出力部の基板
    に対する距離を変え、該基板上のろうに照射するレーザ
    光のエネルギ密度を変化させるエネルギ密度変更手段を
    夫々有し、かつレーザ出力部を基板上の複数本の各端子
    を横切る方向に走査させる走査駆動手段とを備え、前記
    エネルギ密度変更手段は、走査駆動手段によってレーザ
    出力部が基板上の各端子を横切る方向に走査したとき、
    レーザ出力部がろうを溶融しない状態に予熱するようレ
    ーザ出力部を予熱位置に位置決めする手段と、レーザ出
    力がろうを溶融状態にして本加熱するようレーザ出力部
    を本加熱位置に位置決めする手段と、これら予熱位置位
    置決め手段と本加熱位置位置決め手段とを各端子毎に繰
    り返し実行させる手段とを有することを特徴とする端子
    接続装置。
JP60103702A 1985-05-17 1985-05-17 端子接続方法および装置 Expired - Lifetime JPH0744332B2 (ja)

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JPS61263296A JPS61263296A (ja) 1986-11-21
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