JPH0758448A - レーザーボンディング装置及び方法 - Google Patents
レーザーボンディング装置及び方法Info
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- JPH0758448A JPH0758448A JP5197478A JP19747893A JPH0758448A JP H0758448 A JPH0758448 A JP H0758448A JP 5197478 A JP5197478 A JP 5197478A JP 19747893 A JP19747893 A JP 19747893A JP H0758448 A JPH0758448 A JP H0758448A
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- laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー光線の照射位置を確認するととも
に、接合状態の良否をも検出することによりレーザーボ
ンディングの信頼性を向上させる。 【構成】 レーザーボンディング装置は、第1接合部7
aとその第1接合部7aに半田接合される第2接合部3
1aとの位置を検出する位置検出手段25と、その位置
検出手段の出力信号に基づきレーザー光線8を発生する
レーザー光源1と、レーザー光線を第1及び第2接合部
7a、31aの一方の照射点まで案内し、照射するレー
ザー光線案内照射手段5、6と、第1及び第2接合部7
a、31aの温度を検出する温度検出手段29と、その
温度検出手段の出力信号に基づき、レーザー光源の出力
を制御するレーザー出力制御手段90とを備える。
に、接合状態の良否をも検出することによりレーザーボ
ンディングの信頼性を向上させる。 【構成】 レーザーボンディング装置は、第1接合部7
aとその第1接合部7aに半田接合される第2接合部3
1aとの位置を検出する位置検出手段25と、その位置
検出手段の出力信号に基づきレーザー光線8を発生する
レーザー光源1と、レーザー光線を第1及び第2接合部
7a、31aの一方の照射点まで案内し、照射するレー
ザー光線案内照射手段5、6と、第1及び第2接合部7
a、31aの温度を検出する温度検出手段29と、その
温度検出手段の出力信号に基づき、レーザー光源の出力
を制御するレーザー出力制御手段90とを備える。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレーザー光線を用いて
半導体デバイスを基板に実装したり、半導体素子の電極
を外部に接合するレーザーボンディング装置及びレーザ
ーボンディング方法に関する。
半導体デバイスを基板に実装したり、半導体素子の電極
を外部に接合するレーザーボンディング装置及びレーザ
ーボンディング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体デバイス等を基板に実装す
るためのボンディング装置としては、TAB(テープ・
オートメイテイッド・ボンディング)装置が広く用いら
れているが、これはヒートツールにより複数本のリード
を同時に加熱して基板上のパッドに半田付けするギャン
グボンディングであり、ヒートツールの基板に対する傾
きや熱による歪み等により、ヒートツールによるリード
への加圧、加熱が不均一になり接合不良を生じ易い。ま
た複数本のリードを一括して加熱するため、従来の半導
体デバイスのように、隣接リード端子間の間隔が広けれ
ば(0.2mm以上)あまり問題無いが、最近のように
半導体デバイスの集積度が高くなって多ピン化してくる
と、隣接リード端子間の間隔が狭くなり(アウターリー
ド間隔が0.1−0.2mm程度、インナーリード間隔
が0.1−0.05mm程度)、隣接リード端子間に半
田ブリッジが生じ易くなるという問題点がある。
るためのボンディング装置としては、TAB(テープ・
オートメイテイッド・ボンディング)装置が広く用いら
れているが、これはヒートツールにより複数本のリード
を同時に加熱して基板上のパッドに半田付けするギャン
グボンディングであり、ヒートツールの基板に対する傾
きや熱による歪み等により、ヒートツールによるリード
への加圧、加熱が不均一になり接合不良を生じ易い。ま
た複数本のリードを一括して加熱するため、従来の半導
体デバイスのように、隣接リード端子間の間隔が広けれ
ば(0.2mm以上)あまり問題無いが、最近のように
半導体デバイスの集積度が高くなって多ピン化してくる
と、隣接リード端子間の間隔が狭くなり(アウターリー
ド間隔が0.1−0.2mm程度、インナーリード間隔
が0.1−0.05mm程度)、隣接リード端子間に半
田ブリッジが生じ易くなるという問題点がある。
【0003】このような問題点を解決するため、近年、
レーザー光線により1端子ずつ接合を行うレーザーボン
ディング装置が提案されている。このような従来のレー
ザーボンディング装置の一例について以下に説明する。
レーザー光線により1端子ずつ接合を行うレーザーボン
ディング装置が提案されている。このような従来のレー
ザーボンディング装置の一例について以下に説明する。
【0004】図4は従来のレーザーボンディング装置を
示す概略斜視図である。この図において、従来のレーザ
ーボンディング装置は、レーザー発振器1と、そのレー
ザー発振器1を挟んでその前方及び後方に配置された前
部ミラー2及び後部ミラー3と、前部ミラー2の前方に
配置されたビームエキスパンダー4と、レーザー発振器
1から出力されたレーザー光線8の光路を変更調節する
ガルバノミラー5と、レーザー光線8を半導体パッケー
ジの所定のリード等の目的照射点へ収束させる収束レン
ズとしてのFθレンズ6と、レーザー発振器1及びビー
ムエキスパンダー4の動作を制御するコントローラ9と
から構成される。レーザー発振器1、前部ミラー2、後
部ミラー3及びビームエキスパンダー4はレーザー光源
を構成し、ガルバノミラー5及びFθレンズ6はレーザ
ー光線案内照射手段を構成する。次に、この従来装置の
動作について説明する。レーザー発振器1により発生さ
れたレーザー光線8は、前部ミラー2及び後部ミラー3
の間で発振して、ビームエキスパンダー4を通って一対
のガルバノミラー5により光路を変更制御されてFθレ
ンズ6を通って半導体デバイス7の接合部(図示しない
基板上の1個の所定のパッドに接合される1個の所定の
リード端子7a)へ照射され、該接合部を加熱する。こ
のようにして、1個のリード端子の接合が終わると、ガ
ルバノミラー5の位置を適宜調節して(すなわちガルバ
ノミラー5を所定角度移動して)レーザー発振器1を再
度作動させてレーザーボンディングを行い、このような
動作を各リード端子7a毎に繰り返す。
示す概略斜視図である。この図において、従来のレーザ
ーボンディング装置は、レーザー発振器1と、そのレー
ザー発振器1を挟んでその前方及び後方に配置された前
部ミラー2及び後部ミラー3と、前部ミラー2の前方に
配置されたビームエキスパンダー4と、レーザー発振器
1から出力されたレーザー光線8の光路を変更調節する
ガルバノミラー5と、レーザー光線8を半導体パッケー
ジの所定のリード等の目的照射点へ収束させる収束レン
ズとしてのFθレンズ6と、レーザー発振器1及びビー
ムエキスパンダー4の動作を制御するコントローラ9と
から構成される。レーザー発振器1、前部ミラー2、後
部ミラー3及びビームエキスパンダー4はレーザー光源
を構成し、ガルバノミラー5及びFθレンズ6はレーザ
ー光線案内照射手段を構成する。次に、この従来装置の
動作について説明する。レーザー発振器1により発生さ
れたレーザー光線8は、前部ミラー2及び後部ミラー3
の間で発振して、ビームエキスパンダー4を通って一対
のガルバノミラー5により光路を変更制御されてFθレ
ンズ6を通って半導体デバイス7の接合部(図示しない
基板上の1個の所定のパッドに接合される1個の所定の
リード端子7a)へ照射され、該接合部を加熱する。こ
のようにして、1個のリード端子の接合が終わると、ガ
ルバノミラー5の位置を適宜調節して(すなわちガルバ
ノミラー5を所定角度移動して)レーザー発振器1を再
度作動させてレーザーボンディングを行い、このような
動作を各リード端子7a毎に繰り返す。
【0005】このようなレーザー光線による接合方式で
は、所定の接合箇所に絞って正確にレーザー光線8を照
射することにより、接合部への入熱が確実に行える上、
上述したヒートツールによる加熱に比べてエネルギー密
度が大であるため、高速での接合が可能である。
は、所定の接合箇所に絞って正確にレーザー光線8を照
射することにより、接合部への入熱が確実に行える上、
上述したヒートツールによる加熱に比べてエネルギー密
度が大であるため、高速での接合が可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来装置では、レーザーボンディングの終了毎に、図
示しないステップモータ等によりガルバノミラー5を機
械的に所定角度ずつ送ってレーザー光線の照射位置を次
のリード端子7a上へ変更してからレーザーボンディン
グを行っている。この場合、ガルバノミラー5の位置が
極めて僅かでも狂うと、レーザー光線の照射位置は目的
照射位置から可成づれるが、ガルバノミラー5の位置変
更をステップモータ等により機械的に行っているため、
ガルバノミラー5の位置変更の際に不可避的な調節誤差
を生じ易い。しかし、ガルバノミラー5の位置変更後の
レーザー光線の照射位置を逐一確認していないので、レ
ーザー光線の照射位置が目的照射位置からずれてしまい
接合部を十分に加熱できずに接合不良を招いたり、誤照
射により基板等にダメージを及ぼすという問題点があっ
た。
た従来装置では、レーザーボンディングの終了毎に、図
示しないステップモータ等によりガルバノミラー5を機
械的に所定角度ずつ送ってレーザー光線の照射位置を次
のリード端子7a上へ変更してからレーザーボンディン
グを行っている。この場合、ガルバノミラー5の位置が
極めて僅かでも狂うと、レーザー光線の照射位置は目的
照射位置から可成づれるが、ガルバノミラー5の位置変
更をステップモータ等により機械的に行っているため、
ガルバノミラー5の位置変更の際に不可避的な調節誤差
を生じ易い。しかし、ガルバノミラー5の位置変更後の
レーザー光線の照射位置を逐一確認していないので、レ
ーザー光線の照射位置が目的照射位置からずれてしまい
接合部を十分に加熱できずに接合不良を招いたり、誤照
射により基板等にダメージを及ぼすという問題点があっ
た。
【0007】そこで本発明は、上述した従来装置の問題
点を解決するためになされたもので、レーザー光線の照
射位置が確認できるとともに、接合状態の良否をも検出
することができる信頼性の高いレーザーボンディング装
置及びレーザーボンディング方法を得ることを目的とす
る。
点を解決するためになされたもので、レーザー光線の照
射位置が確認できるとともに、接合状態の良否をも検出
することができる信頼性の高いレーザーボンディング装
置及びレーザーボンディング方法を得ることを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係るレーザー
ボンディング装置は、第1接合部とその第1接合部に半
田接合される第2接合部との位置を検出する位置検出手
段と、その位置検出手段の出力信号に基づきレーザー光
線を発生するレーザー光源と、そのレーザー光源からの
レーザー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射点
まで案内し、照射するレーザー光線案内照射手段と、前
記レーザー光線の照射による前記第1及び第2接合部の
発熱温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手段
の出力信号に基づき、前記レーザー光源の出力を制御す
るレーザー出力制御手段とを備える。
ボンディング装置は、第1接合部とその第1接合部に半
田接合される第2接合部との位置を検出する位置検出手
段と、その位置検出手段の出力信号に基づきレーザー光
線を発生するレーザー光源と、そのレーザー光源からの
レーザー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射点
まで案内し、照射するレーザー光線案内照射手段と、前
記レーザー光線の照射による前記第1及び第2接合部の
発熱温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手段
の出力信号に基づき、前記レーザー光源の出力を制御す
るレーザー出力制御手段とを備える。
【0009】請求項2に係るレーザーボンディング装置
は、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出するレ
ーザー光線検出手段と、そのレーザー光線検出手段から
の出力信号と前記温度検出手段からの出力信号とに基づ
いて前記レーザー光線による前記第1及び第2接合部の
半田接合の良否を判定する半田接合良否判定手段とをさ
らに備える。
は、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出するレ
ーザー光線検出手段と、そのレーザー光線検出手段から
の出力信号と前記温度検出手段からの出力信号とに基づ
いて前記レーザー光線による前記第1及び第2接合部の
半田接合の良否を判定する半田接合良否判定手段とをさ
らに備える。
【0010】請求項3に係るレーザーボンディング装置
は、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の一
方へ照射され、そこから反射された反射光を検出するこ
とにより前記レーザー光線の照射位置を検出するレーザ
ー光線照射位置検出手段をさらに備える。
は、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の一
方へ照射され、そこから反射された反射光を検出するこ
とにより前記レーザー光線の照射位置を検出するレーザ
ー光線照射位置検出手段をさらに備える。
【0011】請求項4に係るレーザーボンディング方法
は、第1接合部とその第1接合部に半田接合される第2
接合部との位置を検出する位置検出工程と、前記第1及
び第2接合部の検出位置に基づきレーザー光源によりレ
ーザー光線を発生させるレーザー光線発生工程と、前記
レーザー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射点
まで案内し、照射するレーザー光線案内照射工程と、前
記レーザー光線の照射による前記第1及び第2接合部の
発熱温度を検出する温度検出工程と、前記第1及び第2
接合部の検出温度に基づき前記レーザー光源の出力を制
御するレーザー出力制御工程とを備える。
は、第1接合部とその第1接合部に半田接合される第2
接合部との位置を検出する位置検出工程と、前記第1及
び第2接合部の検出位置に基づきレーザー光源によりレ
ーザー光線を発生させるレーザー光線発生工程と、前記
レーザー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射点
まで案内し、照射するレーザー光線案内照射工程と、前
記レーザー光線の照射による前記第1及び第2接合部の
発熱温度を検出する温度検出工程と、前記第1及び第2
接合部の検出温度に基づき前記レーザー光源の出力を制
御するレーザー出力制御工程とを備える。
【0012】請求項5に係るレーザーボンディング方法
は、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出するレ
ーザー光線検出工程と、検出レーザー光線と前記検出温
度とに基づいて前記レーザー光線による前記第1及び第
2接合部の半田接合の良否を判定する半田接合良否判定
工程とをさらに備える。
は、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出するレ
ーザー光線検出工程と、検出レーザー光線と前記検出温
度とに基づいて前記レーザー光線による前記第1及び第
2接合部の半田接合の良否を判定する半田接合良否判定
工程とをさらに備える。
【0013】請求項6に係るレーザーボンディング方法
は、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の一
方へ照射され、そこから反射された反射光を検出するこ
とにより前記レーザー光線の照射位置を検出するレーザ
ー光線照射位置検出工程をさらに備える。
は、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の一
方へ照射され、そこから反射された反射光を検出するこ
とにより前記レーザー光線の照射位置を検出するレーザ
ー光線照射位置検出工程をさらに備える。
【0014】
【作用】請求項1におけるレーザーボンディング装置及
び請求項4におけるレーザーボンディング方法では、第
1接合部とその第1接合部に半田接合される第2接合部
との位置を検出し、その検出結果に基づきレーザー光源
よりレーザー光線を発生させ、前記レーザー光線を前記
第1及び第2接合部の一方の照射点まで案内して照射す
る。また、前記レーザー光線の照射による前記第1及び
第2接合部の発熱温度を検出し、その検出温度に基づき
前記レーザー光源の出力を制御する。
び請求項4におけるレーザーボンディング方法では、第
1接合部とその第1接合部に半田接合される第2接合部
との位置を検出し、その検出結果に基づきレーザー光源
よりレーザー光線を発生させ、前記レーザー光線を前記
第1及び第2接合部の一方の照射点まで案内して照射す
る。また、前記レーザー光線の照射による前記第1及び
第2接合部の発熱温度を検出し、その検出温度に基づき
前記レーザー光源の出力を制御する。
【0015】請求項2におけるレーザーボンディング装
置及び請求項5におけるレーザーボンディング方法で
は、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出し、こ
の検出レーザー光線と前記検出温度とに基づいて前記レ
ーザー光線による前記第1及び第2接合部の半田接合の
良否を判定する。
置及び請求項5におけるレーザーボンディング方法で
は、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出し、こ
の検出レーザー光線と前記検出温度とに基づいて前記レ
ーザー光線による前記第1及び第2接合部の半田接合の
良否を判定する。
【0016】請求項3におけるレーザーボンディング装
置及び請求項6におけるレーザーボンディング方法で
は、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の一
方へ照射され、そこから反射された反射光を検出するこ
とにより前記レーザー光線の照射位置を検出する。
置及び請求項6におけるレーザーボンディング方法で
は、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の一
方へ照射され、そこから反射された反射光を検出するこ
とにより前記レーザー光線の照射位置を検出する。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例につき添付図面を参照
して説明する。図1は本発明によるレーザーボンディン
グ装置の概略構成を示す斜視図である。この図におい
て、この実施例の構成要素1ー8は前述した図4の従来
装置と同様の構成要素であり、同一の符号を付されてい
る。
して説明する。図1は本発明によるレーザーボンディン
グ装置の概略構成を示す斜視図である。この図におい
て、この実施例の構成要素1ー8は前述した図4の従来
装置と同様の構成要素であり、同一の符号を付されてい
る。
【0018】この実施例は以下の構成において図4の従
来装置と相違している。すなわち、ビームエキスパンダ
ー4とガルバノミラー5との間の光路中には、レーザー
光線反射ミラー11、可視光線反射ミラー13及び赤外
線反射ミラー15がビームエキスパンダー4からガルバ
ノミラー5へ向かって順次配置されている。レーザー光
線反射ミラー11はレーザー発振器1から出力されるレ
ーザー光線8の一部を所定の反射角度で反射して、レン
ズ17を通してレーザー光線検出手段としてのパワーメ
ーター19へ入射させている。パワーメーター19は入
射光に基づいてレーザー発振器1から出力されるレーザ
ー光線8の強度(光量)を検出して、その結果をコント
ローラ90へ出力する。
来装置と相違している。すなわち、ビームエキスパンダ
ー4とガルバノミラー5との間の光路中には、レーザー
光線反射ミラー11、可視光線反射ミラー13及び赤外
線反射ミラー15がビームエキスパンダー4からガルバ
ノミラー5へ向かって順次配置されている。レーザー光
線反射ミラー11はレーザー発振器1から出力されるレ
ーザー光線8の一部を所定の反射角度で反射して、レン
ズ17を通してレーザー光線検出手段としてのパワーメ
ーター19へ入射させている。パワーメーター19は入
射光に基づいてレーザー発振器1から出力されるレーザ
ー光線8の強度(光量)を検出して、その結果をコント
ローラ90へ出力する。
【0019】可視光線反射ミラー13は、レーザー発振
器1から第1接合部としての半導体デバイス7のリード
端子7aへ照射されて、そこからガルバノミラー5を通
して反射されてくる反射光のうち可視光線のみを所定角
度で反射して、レンズ21及びレンズ23を介してレー
ザー照射位置検出手段としてのITVカメラ25へ入射
させるが、可視光線以外の波長の光線を透過させる。I
TVカメラ25は入射光から、半導体デバイス7のリー
ド端子7aと第2接合部としての基板31上のパッド3
1a(図2参照)との重合位置や、レーザー光線8の照
射位置を検出し、その結果をコントローラ90へ出力す
る。
器1から第1接合部としての半導体デバイス7のリード
端子7aへ照射されて、そこからガルバノミラー5を通
して反射されてくる反射光のうち可視光線のみを所定角
度で反射して、レンズ21及びレンズ23を介してレー
ザー照射位置検出手段としてのITVカメラ25へ入射
させるが、可視光線以外の波長の光線を透過させる。I
TVカメラ25は入射光から、半導体デバイス7のリー
ド端子7aと第2接合部としての基板31上のパッド3
1a(図2参照)との重合位置や、レーザー光線8の照
射位置を検出し、その結果をコントローラ90へ出力す
る。
【0020】赤外線反射ミラー15は、レーザーボンデ
ィング時に接合部で発生してリード端子7aからガルバ
ノミラー5を通ってレーザー発振器1へ向かう赤外線の
みを所定の反射角度で反射してレンズ27、28を通し
て温度検出器29へ入射させ、赤外線以外の波長の光線
を透過させる。温度検出器29は入射赤外線からリード
端子7aの温度を検出し、その結果をコントローラ90
へ出力する。
ィング時に接合部で発生してリード端子7aからガルバ
ノミラー5を通ってレーザー発振器1へ向かう赤外線の
みを所定の反射角度で反射してレンズ27、28を通し
て温度検出器29へ入射させ、赤外線以外の波長の光線
を透過させる。温度検出器29は入射赤外線からリード
端子7aの温度を検出し、その結果をコントローラ90
へ出力する。
【0021】コントローラ90は、温度検出手段として
の温度検出器29の出力信号に基づき、レーザー発振器
1の出力を制御するレーザー出力制御手段を構成すると
ともに、レーザー光線検出手段としてのパワーメーター
19からの出力信号と前記温度検出器29からの出力信
号とに基づいて前記レーザー光線による前記第1及び第
2接合部の半田接合の良否を判定する半田接合良否判定
手段をも構成する。
の温度検出器29の出力信号に基づき、レーザー発振器
1の出力を制御するレーザー出力制御手段を構成すると
ともに、レーザー光線検出手段としてのパワーメーター
19からの出力信号と前記温度検出器29からの出力信
号とに基づいて前記レーザー光線による前記第1及び第
2接合部の半田接合の良否を判定する半田接合良否判定
手段をも構成する。
【0022】次にこの実施例の動作について説明する。
リード端子7aにレーザー光線8を照射して加熱するこ
とまでは、上述した図4の従来装置と同一であるが、以
下の動作において異なっている。
リード端子7aにレーザー光線8を照射して加熱するこ
とまでは、上述した図4の従来装置と同一であるが、以
下の動作において異なっている。
【0023】すなわち、レーザー光線8の照射位置やリ
ード端子7aとパッド31aとの重合状態を検出するた
め、リード端子7aへボンディング用の強いレーザー光
線を照射する前に、レーザー発振器1から弱いレーザー
光線8をリード端子7aへ照射して、該リード端子7a
から反射されてガルバノミラー5を経て赤外線反射ミラ
ー15を透過してレーザー発振器1へ戻ってくるレーザ
ー光線8を、その光路中に設置した可視光線反射ミラー
13により反射させて、レンズ21及びレンズ23を介
してITVカメラ25へ入射させる。
ード端子7aとパッド31aとの重合状態を検出するた
め、リード端子7aへボンディング用の強いレーザー光
線を照射する前に、レーザー発振器1から弱いレーザー
光線8をリード端子7aへ照射して、該リード端子7a
から反射されてガルバノミラー5を経て赤外線反射ミラ
ー15を透過してレーザー発振器1へ戻ってくるレーザ
ー光線8を、その光路中に設置した可視光線反射ミラー
13により反射させて、レンズ21及びレンズ23を介
してITVカメラ25へ入射させる。
【0024】このようにして、ITVカメラ25により
接合部(対応するリード端子7aとパッド31a)を撮
像してその結果をコントローラ90へ出力する。コント
ローラ90はITVカメラ25の出力信号に基づいて、
レーザー光線8の照射位置の中心(照射中心)に、加熱
すべき接合部の中心が存在するか否かを検出する。この
一例としては、図2に示すように、ITVカメラ25の
中心又は基準点に設けられたレティクル(十字線)33
に、接合部の中心すなわちリード端子7aの中心(両側
縁間の中心線上で先端部から所定距離の地点)とパッド
31aの中心とが合致しているか否かを画像処理により
検出する。
接合部(対応するリード端子7aとパッド31a)を撮
像してその結果をコントローラ90へ出力する。コント
ローラ90はITVカメラ25の出力信号に基づいて、
レーザー光線8の照射位置の中心(照射中心)に、加熱
すべき接合部の中心が存在するか否かを検出する。この
一例としては、図2に示すように、ITVカメラ25の
中心又は基準点に設けられたレティクル(十字線)33
に、接合部の中心すなわちリード端子7aの中心(両側
縁間の中心線上で先端部から所定距離の地点)とパッド
31aの中心とが合致しているか否かを画像処理により
検出する。
【0025】ところで、レーザー光線8の光路に設けら
れている光学系の光特性は、レーザー発振器1から出力
されるレーザー光線8の波長に合わせてあるため、例え
ばレーザー発振器1としてYAGレーザー発振器を使用
すれば、ITVカメラ25による撮像のために、1.0
6μm付近の波長の光を使う必要がある。また、このよ
うな接合部の照明用の光は、レーザー発振器1とは別の
光源から供給するようにしてもよい。
れている光学系の光特性は、レーザー発振器1から出力
されるレーザー光線8の波長に合わせてあるため、例え
ばレーザー発振器1としてYAGレーザー発振器を使用
すれば、ITVカメラ25による撮像のために、1.0
6μm付近の波長の光を使う必要がある。また、このよ
うな接合部の照明用の光は、レーザー発振器1とは別の
光源から供給するようにしてもよい。
【0026】レーザー光線8の照射位置やリード端子7
aとパッド31aとの重合位置(すなわちリード端子7
aの中心とパッド31aの中心)にずれが無い場合に
は、コントローラ90は直ちにレーザー発振器1を起動
する。また、接合部の中心がレーザー光線8の照射中心
からずれていたり、リード端子7aとパッド31aとの
重合位置がずれている場合には、コントローラ90は照
射位置や重合位置がずれておりそれらの調整が必要であ
ることを表示する。この場合、図示しないステップモー
タ等によりガルバノミラー5の位置を変更調節してレー
ザー光線8の照射位置を調節したり、あるいは人手等に
よりリード端子7aとパッド31aとの重合位置を調節
したりして、照射位置のずれや重合位置のずれを補正し
てからレーザー発振器1を起動する。
aとパッド31aとの重合位置(すなわちリード端子7
aの中心とパッド31aの中心)にずれが無い場合に
は、コントローラ90は直ちにレーザー発振器1を起動
する。また、接合部の中心がレーザー光線8の照射中心
からずれていたり、リード端子7aとパッド31aとの
重合位置がずれている場合には、コントローラ90は照
射位置や重合位置がずれておりそれらの調整が必要であ
ることを表示する。この場合、図示しないステップモー
タ等によりガルバノミラー5の位置を変更調節してレー
ザー光線8の照射位置を調節したり、あるいは人手等に
よりリード端子7aとパッド31aとの重合位置を調節
したりして、照射位置のずれや重合位置のずれを補正し
てからレーザー発振器1を起動する。
【0027】レーザー光線の出力時には、レーザー発振
器1から出力されるレーザー光線8の一部をレーザー光
線反射ミラー11により反射、分岐させてレンズ17を
通してパワーメーター19へ入射させて、そのパワーメ
ーター19によりレーザー光線8を検出し、その検出結
果をコントローラ90へ入力してコントローラ90によ
りレーザー光線8をモニターする。
器1から出力されるレーザー光線8の一部をレーザー光
線反射ミラー11により反射、分岐させてレンズ17を
通してパワーメーター19へ入射させて、そのパワーメ
ーター19によりレーザー光線8を検出し、その検出結
果をコントローラ90へ入力してコントローラ90によ
りレーザー光線8をモニターする。
【0028】前述したように、レーザー光線8の照射に
より接合部(リード端子7a及びパッド31a)を加熱
してボンディングを行うが、このボンディング中に接合
部から放出される赤外線をガルバノミラー5を通して赤
外線反射ミラー15により反射させて、ITVカメラ2
5及びレンズ27を介して温度検出器29に入射させ
て、そこで入射赤外線の強度に基づいてボンディング時
の接合部の温度を検出し、この検出結果をコントローラ
90へ出力する。
より接合部(リード端子7a及びパッド31a)を加熱
してボンディングを行うが、このボンディング中に接合
部から放出される赤外線をガルバノミラー5を通して赤
外線反射ミラー15により反射させて、ITVカメラ2
5及びレンズ27を介して温度検出器29に入射させ
て、そこで入射赤外線の強度に基づいてボンディング時
の接合部の温度を検出し、この検出結果をコントローラ
90へ出力する。
【0029】また、レーザー光線8の強度(光量)が弱
ければ、接合部を十分に加熱できず接合不良を招き、ま
たレーザー光線8の強度が強過ぎれば、リード端子7a
の焼損等のダメージを生起するので、レーザー光線8の
強度が許容範囲に収まるようにレーザー発振器1の出力
を調節しなければならない。そこで、コントローラ90
は温度検出器29からの出力信号に基づいてレーザー発
振器1の出力を適宜制御してレーザー光線8の強度を最
適値になるように調節している。
ければ、接合部を十分に加熱できず接合不良を招き、ま
たレーザー光線8の強度が強過ぎれば、リード端子7a
の焼損等のダメージを生起するので、レーザー光線8の
強度が許容範囲に収まるようにレーザー発振器1の出力
を調節しなければならない。そこで、コントローラ90
は温度検出器29からの出力信号に基づいてレーザー発
振器1の出力を適宜制御してレーザー光線8の強度を最
適値になるように調節している。
【0030】さらに、コントローラ90はパワーメータ
ー19からの出力信号と温度検出器29からの出力信号
に基づいてリード端子7aとパッド31aと半田接合の
良否を判定する。
ー19からの出力信号と温度検出器29からの出力信号
に基づいてリード端子7aとパッド31aと半田接合の
良否を判定する。
【0031】このボンディング良否の判定方法の一例に
ついて、図3を参照して説明する。図3の(a)は、レ
ーザー出力時間(t)とレーザー出力値(W)との関係
を示す線図、(b)はレーザー出力時間(t)と温度検
出器29により検出された接合部温度(℃)との関係を
示す線図である。
ついて、図3を参照して説明する。図3の(a)は、レ
ーザー出力時間(t)とレーザー出力値(W)との関係
を示す線図、(b)はレーザー出力時間(t)と温度検
出器29により検出された接合部温度(℃)との関係を
示す線図である。
【0032】図3から明らかなように、レーザー発振器
1が時間t1でレーザー発振を開始し、所定時間経過後
の時間t2で停止するまで一定の出力を発生し続ける
と、温度検出器29により検出された赤外線強度から算
出された接合部温度は、ボンディングが正常に行われた
場合には、時間t1から時間t2まで、図3(b)に実
線で示すようなカーブを描いて上昇していき、時間t2
から下降する。これらのカーブは、接合部すなわちリー
ド端子7a及びパッド31aの材質やレーザー光線8の
強度により変わるが、基準となる温度上昇時のカーブ及
び温度下降時のカーブを予め実験等により求めてコント
ローラ90に記憶しておき、実際に検出されたデータと
記憶されている基準データとを比較して、検出データと
基準データとの相違が所定範囲内であれば接合状態を良
好と判断し、その相違が所定範囲外であれば接合状態を
不良と判断する。図3(b)において、破線は接合不良
を示している。
1が時間t1でレーザー発振を開始し、所定時間経過後
の時間t2で停止するまで一定の出力を発生し続ける
と、温度検出器29により検出された赤外線強度から算
出された接合部温度は、ボンディングが正常に行われた
場合には、時間t1から時間t2まで、図3(b)に実
線で示すようなカーブを描いて上昇していき、時間t2
から下降する。これらのカーブは、接合部すなわちリー
ド端子7a及びパッド31aの材質やレーザー光線8の
強度により変わるが、基準となる温度上昇時のカーブ及
び温度下降時のカーブを予め実験等により求めてコント
ローラ90に記憶しておき、実際に検出されたデータと
記憶されている基準データとを比較して、検出データと
基準データとの相違が所定範囲内であれば接合状態を良
好と判断し、その相違が所定範囲外であれば接合状態を
不良と判断する。図3(b)において、破線は接合不良
を示している。
【0033】接合状態が良好と判断されれば、コントロ
ーラ90はガルバノミラー5を所定角度送って次の接合
部のボンディングに移り、上記した一連の動作を繰り返
す。また、接合不良と判断されれば、警報を発して装置
の動作を停止させる。
ーラ90はガルバノミラー5を所定角度送って次の接合
部のボンディングに移り、上記した一連の動作を繰り返
す。また、接合不良と判断されれば、警報を発して装置
の動作を停止させる。
【0034】
【発明の効果】以上のように、請求項1のレーザーボン
ディング装置によれば、第1接合部とその第1接合部に
半田接合される第2接合部との位置を検出する位置検出
手段と、その位置検出手段の出力信号に基づきレーザー
光線を発生するレーザー光源と、そのレーザー光源から
のレーザー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射
点まで案内し、照射するレーザー光線案内照射手段と、
前記レーザー光線の照射による前記第1及び第2接合部
の発熱温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手
段の出力信号に基づき、前記レーザー光源の出力を制御
するレーザー出力制御手段とを備えるので、位置検出手
段により第1及び第2接合部の接合位置を検出して接合
位置がずれていれば、位置補正してからレーザー照射を
行うことにより、第1及び第2接合部の位置ずれに起因
する接合ミスを回避することができる。また、第1及び
第2接合部の検出温度に基づいてレーザー光源の出力を
制御することにより、レーザー光線の光量を適宜調節す
ることができるので、第1及び第2接合部へ照射される
レーザー光線の光量不足によるボンディング不良を回避
できるとともに、レーザー光線の光量過剰による接合部
の焼損等を回避できる。
ディング装置によれば、第1接合部とその第1接合部に
半田接合される第2接合部との位置を検出する位置検出
手段と、その位置検出手段の出力信号に基づきレーザー
光線を発生するレーザー光源と、そのレーザー光源から
のレーザー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射
点まで案内し、照射するレーザー光線案内照射手段と、
前記レーザー光線の照射による前記第1及び第2接合部
の発熱温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手
段の出力信号に基づき、前記レーザー光源の出力を制御
するレーザー出力制御手段とを備えるので、位置検出手
段により第1及び第2接合部の接合位置を検出して接合
位置がずれていれば、位置補正してからレーザー照射を
行うことにより、第1及び第2接合部の位置ずれに起因
する接合ミスを回避することができる。また、第1及び
第2接合部の検出温度に基づいてレーザー光源の出力を
制御することにより、レーザー光線の光量を適宜調節す
ることができるので、第1及び第2接合部へ照射される
レーザー光線の光量不足によるボンディング不良を回避
できるとともに、レーザー光線の光量過剰による接合部
の焼損等を回避できる。
【0035】請求項2のレーザーボンディング装置によ
れば、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出する
レーザー光線検出手段と、そのレーザー光線検出手段か
らの出力信号と前記温度検出手段からの出力信号とに基
づいて前記レーザー光線による前記第1及び第2接合部
の半田接合の良否を判定する半田接合良否判定手段とを
さらに備えるので、ボンディング時の接合部の発熱状態
を検出することにより、半田接合の良否を判定して、不
良であればボンディングを直ちに停止してその原因を解
明してからボンディングを再開することにより第1及び
第2接合部の半田接合の信頼性を向上させることができ
る。
れば、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出する
レーザー光線検出手段と、そのレーザー光線検出手段か
らの出力信号と前記温度検出手段からの出力信号とに基
づいて前記レーザー光線による前記第1及び第2接合部
の半田接合の良否を判定する半田接合良否判定手段とを
さらに備えるので、ボンディング時の接合部の発熱状態
を検出することにより、半田接合の良否を判定して、不
良であればボンディングを直ちに停止してその原因を解
明してからボンディングを再開することにより第1及び
第2接合部の半田接合の信頼性を向上させることができ
る。
【0036】請求項3のレーザーボンディング装置によ
れば、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の
一方へ照射され、そこから反射された反射光を検出する
ことにより前記レーザー光線の照射位置を検出するレー
ザー光線照射位置検出手段をさらに備えるので、レーザ
ー光線の照射位置がずれていればそれを補正してから照
射を行うことにより照射精度を著しく高めることができ
る。従って、照射ミスを減少させてボンディングミスを
減少させうるとともに、照射精度の向上により接合部の
加熱を十分に、且つ確実に行うことができ、ボンディン
グの質及び信頼性を向上させることができる。
れば、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の
一方へ照射され、そこから反射された反射光を検出する
ことにより前記レーザー光線の照射位置を検出するレー
ザー光線照射位置検出手段をさらに備えるので、レーザ
ー光線の照射位置がずれていればそれを補正してから照
射を行うことにより照射精度を著しく高めることができ
る。従って、照射ミスを減少させてボンディングミスを
減少させうるとともに、照射精度の向上により接合部の
加熱を十分に、且つ確実に行うことができ、ボンディン
グの質及び信頼性を向上させることができる。
【0037】請求項4のレーザーボンディング方法によ
れば、第1接合部とその第1接合部に半田接合される第
2接合部との位置を検出する位置検出工程と、前記第1
及び第2接合部の検出位置に基づきレーザー光源により
レーザー光線を発生させるレーザー光線発生工程と、前
記レーザー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射
点まで案内し、照射するレーザー光線案内照射工程と、
前記レーザー光線の照射による前記第1及び第2接合部
の発熱温度を検出する温度検出工程と、前記第1及び第
2接合部の検出温度に基づき前記レーザー光源の出力を
制御するレーザー出力制御工程とを備えるので、第1及
び第2接合部の接合位置を検出して接合位置がずれてい
れば、位置補正してからレーザー照射を行うことによ
り、第1及び第2接合部の位置ずれに起因する接合ミス
を回避することができる。また、第1及び第2接合部の
検出温度に基づいてレーザー光源の出力を制御すること
により、レーザー光線の光量を適宜調節することができ
るので、第1及び第2接合部へ照射されるレーザー光線
の光量不足によるボンディング不良を回避できるととも
に、レーザー光線の光量過剰による接合部の焼損等を回
避できる。
れば、第1接合部とその第1接合部に半田接合される第
2接合部との位置を検出する位置検出工程と、前記第1
及び第2接合部の検出位置に基づきレーザー光源により
レーザー光線を発生させるレーザー光線発生工程と、前
記レーザー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射
点まで案内し、照射するレーザー光線案内照射工程と、
前記レーザー光線の照射による前記第1及び第2接合部
の発熱温度を検出する温度検出工程と、前記第1及び第
2接合部の検出温度に基づき前記レーザー光源の出力を
制御するレーザー出力制御工程とを備えるので、第1及
び第2接合部の接合位置を検出して接合位置がずれてい
れば、位置補正してからレーザー照射を行うことによ
り、第1及び第2接合部の位置ずれに起因する接合ミス
を回避することができる。また、第1及び第2接合部の
検出温度に基づいてレーザー光源の出力を制御すること
により、レーザー光線の光量を適宜調節することができ
るので、第1及び第2接合部へ照射されるレーザー光線
の光量不足によるボンディング不良を回避できるととも
に、レーザー光線の光量過剰による接合部の焼損等を回
避できる。
【0038】請求項5のレーザーボンディング方法によ
れば、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出する
レーザー光線検出工程と、検出レーザー光線と前記検出
温度とに基づいて前記レーザー光線による前記第1及び
第2接合部の半田接合の良否を判定する半田接合良否判
定工程とをさらに備えるので、ボンディング時の接合部
の発熱状態を検出することにより、半田接合の良否を判
定して、不良であればボンディングを直ちに停止してそ
の原因を解明してからボンディングを再開することによ
り第1及び第2接合部の半田接合の信頼性を向上させる
ことができる。
れば、前記レーザー光源からのレーザー光線を検出する
レーザー光線検出工程と、検出レーザー光線と前記検出
温度とに基づいて前記レーザー光線による前記第1及び
第2接合部の半田接合の良否を判定する半田接合良否判
定工程とをさらに備えるので、ボンディング時の接合部
の発熱状態を検出することにより、半田接合の良否を判
定して、不良であればボンディングを直ちに停止してそ
の原因を解明してからボンディングを再開することによ
り第1及び第2接合部の半田接合の信頼性を向上させる
ことができる。
【0039】請求項6のレーザーボンディング方法によ
れば、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の
一方へ照射され、そこから反射された反射光を検出する
ことにより前記レーザー光線の照射位置を検出するレー
ザー光線照射位置検出工程をさらに備えるので、レーザ
ー光線の照射位置がずれていればそれを補正してから照
射を行うことにより照射精度を著しく高めることができ
る。従って、照射ミスを減少させてボンディングミスを
減少させうるとともに、照射精度の向上により接合部の
加熱を十分に、且つ確実に行うことができ、ボンディン
グの質及び信頼性を向上させることができる。。
れば、前記レーザー光源から前記第1及び第2接合部の
一方へ照射され、そこから反射された反射光を検出する
ことにより前記レーザー光線の照射位置を検出するレー
ザー光線照射位置検出工程をさらに備えるので、レーザ
ー光線の照射位置がずれていればそれを補正してから照
射を行うことにより照射精度を著しく高めることができ
る。従って、照射ミスを減少させてボンディングミスを
減少させうるとともに、照射精度の向上により接合部の
加熱を十分に、且つ確実に行うことができ、ボンディン
グの質及び信頼性を向上させることができる。。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるレーザーボンディング装置の概
略構成を示す斜視図である。
略構成を示す斜視図である。
【図2】この発明によるリード端子と基板上のパッドと
の接合位置を検出する状態を示す平面図である。
の接合位置を検出する状態を示す平面図である。
【図3】(a)はこの発明によるレーザー出力状態を示
す線図であり、(b)はこの発明による接合部の温度変
化を表す線図である。
す線図であり、(b)はこの発明による接合部の温度変
化を表す線図である。
【図4】従来のレーザーボンディング装置の概略構成を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
1 レーザー光源としてのレーザー発振器 2 前部ミラー 3 後部ミラー 4 ビームエキスパンダー 5 レーザー光線案内照射手段としてのガルバノミラ
ー 6 レーザー光線案内照射手段としてのFθレンズ 7 半導体デバイス 7a 第1接合部としてのリード端子 8 レーザー光線 9 コントローラ 11 レーザー光線反射ミラー 13 可視光線反射ミラー 15 赤外線反射ミラー 17 レンズ 19 レーザー光線検出手段としてのパワーメーター 21 レンズ 23 レンズ 25 位置検出手段としてのITVカメラ 27 レンズ 28 レンズ 29 温度検出手段としての温度検出器 31 基板 31a 第2接合部としてのパッド 33 レテクル 90 レーザー出力制御手段及び半田接合良否判定手
段としてのコントローラ
ー 6 レーザー光線案内照射手段としてのFθレンズ 7 半導体デバイス 7a 第1接合部としてのリード端子 8 レーザー光線 9 コントローラ 11 レーザー光線反射ミラー 13 可視光線反射ミラー 15 赤外線反射ミラー 17 レンズ 19 レーザー光線検出手段としてのパワーメーター 21 レンズ 23 レンズ 25 位置検出手段としてのITVカメラ 27 レンズ 28 レンズ 29 温度検出手段としての温度検出器 31 基板 31a 第2接合部としてのパッド 33 レテクル 90 レーザー出力制御手段及び半田接合良否判定手
段としてのコントローラ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/60 321 Y 6918−4M 21/66 R 7630−4M
Claims (6)
- 【請求項1】 第1接合部とその第1接合部に半田接合
される第2接合部との位置を検出する位置検出手段と、
その位置検出手段の出力信号に基づきレーザー光線を発
生するレーザー光源と、そのレーザー光源からのレーザ
ー光線を前記第1及び第2接合部の一方の照射点まで案
内し、照射するレーザー光線案内照射手段と、前記レー
ザー光線の照射による前記第1及び第2接合部の発熱温
度を検出する温度検出手段と、その温度検出手段の出力
信号に基づき、前記レーザー光源の出力を制御するレー
ザー出力制御手段とを備えたレーザーボンディング装
置。 - 【請求項2】 前記レーザー光源からのレーザー光線を
検出するレーザー光線検出手段と、そのレーザー光線検
出手段からの出力信号と前記温度検出手段からの出力信
号とに基づいて前記レーザー光線による前記第1及び第
2接合部の半田接合の良否を判定する半田接合良否判定
手段とをさらに備えた請求項1記載のレーザーボンディ
ング装置。 - 【請求項3】 前記レーザー光源から前記第1及び第2
接合部の一方へ照射され、そこから反射された反射光を
検出することにより前記レーザー光線の照射位置を検出
するレーザー光線照射位置検出手段をさらに備えた請求
項1記載のレーザーボンディング装置。 - 【請求項4】 第1接合部とその第1接合部に半田接合
される第2接合部との位置を検出する位置検出工程と、
前記第1及び第2接合部の検出位置に基づきレーザー光
源によりレーザー光線を発生させるレーザー光線発生工
程と、前記レーザー光線を前記第1及び第2接合部の一
方の照射点まで案内し、照射するレーザー光線案内照射
工程と、前記レーザー光線の照射による前記第1及び第
2接合部の発熱温度を検出する温度検出工程と、前記第
1及び第2接合部の検出温度に基づき前記レーザー光源
の出力を制御するレーザー出力制御工程とを備えたレー
ザーボンディング方法。 - 【請求項5】 前記レーザー光源からのレーザー光線を
検出するレーザー光線検出工程と、検出レーザー光線と
前記検出温度とに基づいて前記レーザー光線による前記
第1及び第2接合部の半田接合の良否を判定する半田接
合良否判定工程とをさらに備えた請求項4記載のレーザ
ーボンディング方法。 - 【請求項6】 前記レーザー光源から前記第1及び第2
接合部の一方へ照射され、そこから反射された反射光を
検出することにより前記レーザー光線の照射位置を検出
するレーザー光線照射位置検出工程をさらに備えた請求
項4記載のレーザーボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5197478A JPH0758448A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | レーザーボンディング装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5197478A JPH0758448A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | レーザーボンディング装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758448A true JPH0758448A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=16375153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5197478A Pending JPH0758448A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | レーザーボンディング装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758448A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09289373A (ja) * | 1996-04-22 | 1997-11-04 | Shimu:Kk | 半田付外観検査装置 |
| WO2000013229A1 (en) * | 1998-09-01 | 2000-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Bump joining judging device and method, and semiconductor component production device and method |
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| JP2010046679A (ja) * | 2008-08-20 | 2010-03-04 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ溶接品質検査方法及び装置 |
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