JPH1051134A

JPH1051134A - 回路部品の実装方法及び装置

Info

Publication number: JPH1051134A
Application number: JP21926996A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Suzuki; 一高鈴木
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】半田フィレット等を形成することなく回路部
品を回路基板上のランド電極に半田付けするようにし、
これにより回路部品の実装面積を最小限に抑えると同時
に、実装後の検査なしで高い信頼性を得る。【解決手段】部品チャック７で回路部品８を回路基板
１上に搭載し、回路基板１のランド電極１３の上に予め
付与された粒状の半田１５の上に回路部品８の端子電極
１６を載せる。そして、回路部品８の回路基板１上の搭
載高さを測定すると共に、回路部品８を回路基板１側に
押し付けながら、半田１５にレーザー光を照射し、リフ
ローする。半田１５がリフローすると、流動性が生じる
ため、その分だけ回路部品８の高さが低くなる。従っ
て、回路部品８の回路基板１上の搭載高さ低くなったと
ころで、低融点金属を再度硬化させれば、回路部品８の
端子電極１６がランド電極１３に確実に導電固着され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板上に回路
部品を搭載し、回路基板上に形成されたランド電極に回
路部品の端子電極を半田等の低融点金属で導電固着する
回路部品の実装方法とそれを実施するための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】回路基板上には積層コンデンサー、積層
インダクター等のチップ状部品や半導体部品等の回路部
品が搭載される。これらの回路部品の多くは、回路基板
上に搭載された状態で、その端子電極が回路基板上に形
成されたランド電極に半田付けされる。従来の回路基板
において、回路部品の半田付けは、例えば、特開昭５９
−１９３０４０号公報に示されたように、回路部品の端
子電極をランド電極に半田付けし、回路部品の端子電極
からその外側に広がった半田フィレットにより、端子電
極とランド電極とを機械的及び電気的な接合を確保する
ものが多い。

【０００３】しかし、このようにして半田フィレットを
形成すると、その分だけ全体としての回路部品の実装面
積が増大する。そして、回路基板上で回路部品を高密度
実装するため、隣接するランド電極の間隔を狭くする
と、前記半田フィレットの広がりにより、回路部品間が
短絡しやすくなる。従って、回路基板上での高密度実装
が阻害されるという課題があった。そこで、前記特開昭
５９−１９３０４０号公報に示されたように、回路部品
の端子電極からその外側に半田フィレットを形成せず
に、回路部品の端子電極をその直下の部分でのみランド
電極と半田付けする回路基板の実装法も提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】回路部品の端子電
極をその直下の部分でのみランド電極と半田付けした場
合、回路部品の端子電極がランド電極と確実に半田付け
されているか否か、目視検査することが出来なくなる。
特に、回路部品の端子電極がランド電極上の半田から浮
いているような接続不良が確認しにくく、そのため信頼
性の確保が困難である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記従来の
回路部品の実装法における課題に鑑み、半田フィレット
等を形成することなく回路部品を回路基板上のランド電
極に半田付けすることが出来、従って回路部品の実装面
積を最小限に抑えることが出来ると同時に、回路部品の
端子電極が回路基板上のランド電極に確実に導電固着さ
れたか否か確認したうえで回路部品の実装が行え、その
ため、実装後の検査なしで高い信頼性が得られる実装方
法と装置を提供することを目的とする。

【０００６】この目的を達成するため、本発明では、回
路部品８の端子電極１６を回路基板１上のランド電極１
３上に予め付与した低融点金属の上に載るよう、回路部
品８を回路基板１上に搭載し、その回路部品８の回路基
板１上の搭載高さを測定すると共に、回路部品８を回路
基板１側に押し付けながら、低融点金属をリフローし、
回路部品８が所定の高さに下降したとき、低融点金属を
再硬化させて、回路部品８の端子電極１６をランド電極
１３に導電固着するようにした。或は、低融点金属をリ
フローする前後で回路部品８の回路基板１上の搭載高さ
を測定し、その測定高さの違いにより、回路部品８の端
子電極１６がランド電極１３に確実に導電固着されたか
どうかを検査するようにした。

【０００７】すなわち、回路基板１上に回路部品８を搭
載し、回路基板１上のランド電極１３上に予め付与した
低融点金属の上に回路部品８の端子電極１６を載せ、こ
の状態で回路基板１側に押圧しながら、低融点金属をリ
フローし、回路部品８の端子電極１６をランド電極１３
に導電固着する。このとき、回路部品８の回路基板１上
の搭載高さを測定し、その測定高さにより回路部品８の
端子電極１６がランド電極１３に確実に導電固着された
か否かを確認する。

【０００８】例えば、まず回路部品８を回路基板１上に
搭載しときの回路部品８の回路基板１上の搭載高さを測
定する。この時測定された回路基板８の搭載高さが所定
の範囲にあれば、ランド電極１３上に所要の低融点金属
が付与されていること、さらに、その上に回路部品８の
端子電極１６が乗っていることが確認できる。その後、
低融点金属を適当な時間リフローし、再硬化させる。そ
して、回路部品８の回路基板１上の搭載高さを再度測定
する。このとき、低融点金属が一旦リフローし、回路部
品８の端子電極１６をランド電極１３に導電固着すと、
低融点金属がリフローした分だけ回路部品８の高さが低
くなる。従って、回路部品８の回路基板１上の搭載高さ
を再度測定した時の測定値が前回の測定値より低く、且
つ所定の範囲にあれば、回路部品８の端子電極１６がラ
ンド電極１３に確実に導電固着されていることが確認で
きる。

【０００９】また別の方法としては、回路部品８を回路
基板１上に搭載しときの回路部品８の回路基板１上の搭
載高さを測定すると共に、回路部品８を回路基板１側に
押し付けながら、低融点金属をリフローする。低融点金
属がリフローすると、流動性が生じ、その分だけ回路部
品８の高さが低くなる。従って、回路部品８の回路基板
１上の搭載高さ低くなったところで、低融点金属を再度
硬化させれば、回路部品８の端子電極１６がランド電極
１３に確実に導電固着される。

【００１０】回路基板１上に付与される低融点金属は、
半田が使用され、特に粒状のものがよい。さらに、回路
基板１上のランド電極１３に付与される低融点金属をリ
フローする手段としては、レーザー光を低融点金属に照
射し、そのときに発生する熱によるリフローするのがよ
い。それにより、ごく小さなランド電極１３及びその上
の低融点金属をスポット的に加熱し、リフローすること
ができる。

【００１１】このような部品実装方法を実施するための
装置は、回路基板１上に回路部品８を搭載し、同回路部
品８の端子電極１６を、回路基板１上のランド電極１３
上に予め付与した低融点金属の上に載せる部品チャック
７と、回路部品８の回路基板１上の搭載高さを測定する
高さ測定器１１と、回路基板１上のランド電極１３上に
予め付与した低融点金属をリフローするリフロー手段と
を有する。

【００１２】例えば、高さ測定器１１により、回路部品
８を回路基板１上に搭載する部品チャック７の高さを測
定し、回路部品８の搭載高さを間接的に測定する。そし
て、レーザー発振器３と、このレーザー発振器３から発
射されたレーザー光をランド電極１３上の低融点金属に
照射する光学系を備え、回路基板１上のランド電極１３
上に予め付与した低融点金属にレーザー光を照射してリ
フローする。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について具体的且つ詳細に説明する。図
１は、本発明による回路部品の実装装置の例を示すシス
テム系統図であり、図２はその要部拡大図である。回路
基板１は、レーザー光に対して透過性のあるもの、例え
ば、アルミナ、石英、硼珪酸鉛ガラスを主成分とするガ
ラスセラミック基板が使用される。図２に示すように、
この回路基板１上には、回路部品８の搭載位置及びその
端子電極１６の位置に対応して、銀や銅等の導体膜から
なるランド電極１３が形成されている。従来の半田フィ
レットにより回路部品の端子電極とランド電極とを接続
する形式のものに比べ、前記ランド電極１３の平面形状
は小さくてよく、端子電極１６の間隔と同じ間隔で形成
される。例えば、回路部品８として、基準となる長さが
１ｍｍ、直径が０．５ｍｍのチップ状部品を搭載する場
合、ランド電極１３の寸法は、０．３×０．５ｍｍ程度
である。

【００１４】さらに、この回路基板１上のランド電極１
３の上には、低融点金属として粒状の半田１５、いわゆ
る半田ボールが載せられると共に、フラックス１４が塗
布される。このフラックス１４の粘性により粒状の半田
１５がランド電極１３に仮固定される。なお、粒状の半
田１５をワイヤーボンダーにより電極ランド１３に供給
し、直接同電極ランド１３に仮固定してしまえば、前記
のようなフラックス１４は必ずしも必要がない。半田１
５の粒径は、回路部品８として前記のような長さ１ｍ
ｍ、直径０．５ｍｍのチップ状部品を搭載する場合を例
にとると、０．２ｍｍφ程度が標準的である。

【００１５】図１に示すように、このような回路基板１
は、Ｘ−Ｙステージ２に載せられ、支持されると共に、
図１において左右方向及び紙面前後方向に移動され、且
つ位置決めされる。このようにＸ−Ｙテーブル２に載せ
られた回路基板１の側方に、ＹＡＧレーザー等のレーザ
ー発振器３が設けられ、ここで発生したレーザー光の一
部がハーフミラー５で反射され、さらにその一部はハー
フミラー５を透過して全反射ミラー４で反射される。こ
の反射されたレーザー光は、レンズ６により集束され、
前記回路基板１のランド電極１３及びその上の半田１５
に照射される。

【００１６】Ｘ−Ｙテーブル２に載せられた回路基板１
の上方に、部品チャック７が配置され、この部品チャッ
ク７として例えば、図１に簡略化して示した真空吸引ユ
ニット１２により、下先端を負圧としてそこに回路部品
８を吸引保持する真空チャックが使用される。この部品
チャック７は、その下先端に回路部品８を保持すると共
に、図１に簡略化して示した駆動ユニット１０により、
図１において上下、左右及び前後に移動し、前記回路部
品８をストック位置（図示せず）から前記Ｘ−Ｙステー
ジ２に保持された回路基板１上に移動し、前記ランド電
極１３が形成された位置に搭載するものである。この搭
載動作において、ランド電極１３上に予め付与された粒
状の半田１５の上に回路部品８の端子電極１６を載せ、
回路部品８を回路基板１側に所要の圧力で押圧する。

【００１７】この部品チャック７には、その高さを測定
する高さ測定器１１が接続され、これにより部品チャッ
ク７の高さが測定される。そして、この測定された部品
チャック７の高さにより、その下先端に吸着、保持され
た回路部品８の高さが間接的に測定される。なお、この
高さ測定器１１は、発光器と光電変換器との組合わせ等
により、回路基板１上にある回路部品８の高さを非接触
で直接測定するものであってもよい。この高さ測定器１
１や前述の駆動ユニット１０、真空吸引ユニット１２及
びレーザー発振器３は、制御ユニット９により制御さ
れ、次に述べるように、回路部品８を回路基板１へ実装
する一連の動作を行なう。

【００１８】次に、この回路部品の実装装置により、回
路基板１上に回路部品８を実装する方法について説明す
る。なお、図示の例は、回路基板１上に回路部品８とし
て、両端に端子電極１６を有するチップ状部品を搭載す
る例を示している。まず、所定のストック位置から部品
チャック７によって回路部品８を取り出して吸着し、駆
動ユニット１０による部品チャック７の移動により、図
１及び図２に示すように、回路部品８を回路基板１上に
移動させる。そこで、部品チャック１０とＸ−Ｙステー
ジ２の相対的な移動により、部品チャック７と回路基板
１との相対的に位置決めする。すなわち、図１及び図２
に示すように、回路部品８を回路基板１上のランド電極
１３と位置合わせし、回路部品８の両端の端子電極１６
を、回路基板１上のランド電極１３の真上に配置する。

【００１９】その後、部品チャック７を下降し、図３
（ａ）に示すように、回路部品８を回路基板１上のラン
ド電極１３の位置に搭載し、回路部品８の両端の端子電
極１６を、ランド電極１３の上の粒状の半田１５の上に
載せる。このとき、前述の高さ測定器１１により、部品
チャック７の高さを測定する。この時測定された回路部
品８の搭載高さが、粒状の半田１５の上に回路部品８の
端子電極１６が載ったときの通常の高さの範囲にあれ
ば、ランド電極１３上に粒状の半田１５が有り、しかも
その上に回路部品８の端子電極１６が乗っていることが
確認できることになる。逆に、測定された回路部品８の
搭載高さが、所定の高さにないときは、ランド電極１３
上に粒状の半田１５が無いか、その上に回路部品８の端
子電極１６が乗っていないか、さらには回路部品８が所
定の位置に搭載されていないことになる。何れも実装不
良が生じるおそれがあるので、その場合はリカバーを行
なう。

【００２０】このように、標準的な回路部品８の寸法及
び粒状の半田１５のサイズにより予め定められた回路部
品８の搭載高さの許容範囲を設定し、回路部品８の搭載
時に、回路部品８がその許容範囲の高さにあるか否かを
判定することにより、ランド電極１３上の粒状の半田１
５の有無、或はその粒状の半田１５の上に回路部品８の
端子電極１６が乗っているか否か、さらには回路部品８
の回路基板１への搭載位置の正否等が検査出来る。

【００２１】このような回路部品８の回路基板１への搭
載高さの測定により、回路部品８が所定の状態で回路基
板１上に搭載されたことが確認された後、部品チャック
７で回路部品８を回路基板１側に押し付けながら、前記
レーザー発振器３によりレーザー光を発射する。そし
て、このレーザー光をミラー４、５及びレンズ６等から
なる光学系及び回路基板１を通してその上のランド電極
１３及び粒状の半田１５に照射する。この状態を図３
（ｂ）に示す。このようにしてレーザー光がランド電極
１３とその上の粒状の半田１５に照射されると、その吸
収熱により粒状の半田１５がリフローし、図３（ｃ）に
示すように、半田１５が流動性を得て低くなる。このた
め、半田１５の上に端子電極１６を載せた回路部品８の
高さも低くなる。そこで部品チャック７を介して測定し
ている回路部品８の高さが所定の高さ以下になったと
き、半田１５を再硬化させることにより、回路部品８の
端子電極１６が半田１５を介して確実にランド電極１３
に導電固着される。

【００２２】この場合、回路部品８の回路基板１への搭
載高さの測定を、連続して行なうことなく、半田１５の
リフローの前後に分けて行なうこともできる。すなわ
ち、回路部品８の回路基板１に搭載したときの高さの測
定により、回路部品８が所定の状態で回路基板１上に搭
載されたことが確認された後、部品チャック７で回路部
品８を回路基板１側に押し付けながら、前記レーザー発
振器３からミラー４、５及びレンズ６及び回路基板１を
通してランド電極１３及び粒状の半田１５に照射し、半
田１５を適当な時間だけリフローする。その後、半田１
５を再硬化させる。そして、部品チャック７を介して回
路部品８の高さを再度測定し、その結果、その測定値が
前回の測定値より低く、且つ所定の範囲にあれば、回路
部品８の端子電極１６がランド電極１３に確実に導電固
着されていることが確認できる。

【００２３】前述の例は、回路基板１の表面に形成され
たランド電極１３に回路部品８を搭載した例であるが、
例えば、図４は回路基板１に凹部を設けその底部に形成
したランド電極１３に回路部品８を搭載すると共に、同
凹部に回路部品８を収納した例である。この場合も、部
品チャック７を介して回路部品８の高さを測定しなが
ら、図４（ａ）に示すように、ランド電極１３及び粒状
の半田１５にレーザー光を照射する。そして、図４
（ｂ）に示すように、回路部品８の高さが低くなること
により、回路部品８の端子電極１６がランド電極１３に
半田付けされたか否かが容易に判定できる。

【００２４】このように、回路基板１に設けた凹部の中
に回路部品８を実装する場合、その端子電極１６の半田
付け状態を目視検査することが不可能である。これに対
し、本発明の実装方法では、このような場合であって
も、回路部品８の端子電極１６がランド電極１３に半田
付けされたか否かが判定できる。しかも、半田付け時に
同時にその半田付け状態が検査されるので、別途検査工
程を設けなくとも、充分高い信頼性が確保できる。

【００２５】なお、以上の例は回路部品８としてチップ
状部品を搭載する場合の例であるが、コイル部品や半導
体部品等の回路部品であって、回路部品を回路基板上に
面実装する場合にも、全般的に本発明を同様にして適用
できることは言うまでもない。また、部品チャック７で
回路部品８を１つずつ回路基板１上に搭載して実装す
る、いわゆる１バイ１マウント方式を例として示した
が、チップ状部品等の回路部品８を複数個同時に回路基
板１上に搭載して実装する、いわゆるマルチマウント方
式であっても、本発明を同様にして適用できる。この場
合は、マルチ部品チャックを介して回路部品８の搭載高
さを測定しながら、レーザー光の照射を回路基板１上の
全体のランド電極１３に同時に行なう方式が採用でき
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、半
田フィレット等を形成することなく回路部品８を回路基
板１上のランド電極１２に導電固着することが出来るの
で、従回路部品８の実装面積を最小限に抑えることが出
来る。また、回路部品８の端子電極１６が回路基板１上
のランド電極１３に確実に導電固着されたか否か確認し
たうえで回路部品８の実装が行えるので、その後の検査
なしでも高い信頼性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回路部品の実装装置の例を示すシ
ステム概略図である。

【図２】同実装装置の部品チャック先端と回路基板上に
ランド電極部分を示す要部拡大図である。

【図３】同実装装置により、回路基板上に回路部品を搭
載し、半田付けする工程の例を示す要部拡大図である。

【図４】同実装装置により、回路基板上に回路部品を搭
載し、半田付けする工程の他の例を示す要部拡大図であ
る。

【符号の説明】

１回路基板３レーザー発振器４ミラー５ハーフミラー６レンズ８回路部品７部品チャック１１高さ測定器１３回路基板のランド電極１５半田１６回路部品の端子電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板（１）上に形成されたランド電
極（１３）の上に回路部品（８）を搭載し、予めランド
電極（１３）上に付与した低融点金属をリフローし、再
硬化させて、回路部品（８）の端子電極（１６）をラン
ド電極（１３）に導電固着する回路部品の実装方法にお
いて、回路部品（８）を回路基板（１）上に搭載すると
共に、回路基板（１）上のランド電極（１３）上に予め
付与した低融点金属の上に回路部品（８）の端子電極
（１６）を載せ、回路部品（８）の回路基板（１）上の
搭載高さを測定し、その後、回路部品（８）を回路基板
（１）側に押圧しながら、前記低融点金属をリフローし
た後、再硬化させ、その後、回路部品（８）の回路基板
（１）上の搭載高さを再度測定することを特徴とする回
路部品の実装方法。
【請求項２】回路基板（１）上に形成されたランド電
極（１３）の上に回路部品（８）を搭載し、予めランド
電極（１３）上に付与した低融点金属をリフローし、再
硬化させて、回路部品（８）の端子電極（１６）をラン
ド電極（１３）に導電固着する回路部品の実装方法にお
いて、回路部品（８）を回路基板（１）上に搭載すると
共に、回路基板（１）上のランド電極（１３）上に予め
付与した低融点金属の上に回路部品（８）の端子電極
（１６）を載せ、回路部品（８）の回路基板（１）上の
搭載高さを測定すると共に、回路部品（８）を回路基板
（１）側に押圧しながら、前記低融点金属を溶融し、前
記回路部品（８）の搭載高さが低くなったとき低融点金
属を再硬化させることを特徴とする回路部品の実装方
法。
【請求項３】回路基板（１）上に付与される低融点金
属が粒状のものからなることを特徴とする請求項１また
は２に記載の回路部品の実装方法。
【請求項４】回路基板（１）上のランド電極（１３）
に付与される低融点金属をリフローする手段がレーザー
光を低融点金属に照射するものであることを特徴とする
請求項１〜３の何れかに記載の回路部品の実装方法。
【請求項５】回路基板（１）上に形成されたランド電
極（１３）の上に回路部品（８）を搭載し、予めランド
電極（１３）上に付与した低融点金属をリフローし、再
硬化させて、回路部品（８）の端子電極（１６）をラン
ド電極（１３）に導電固着する回路部品の実装装置にお
いて、回路基板（１）上に回路部品（８）を搭載すると
共に、回路基板（１）上のランド電極（１３）上に予め
付与した低融点金属の上に回路部品（８）の端子電極
（１６）を載せる部品チャック（７）と、回路部品
（８）の回路基板（１）上の搭載高さを測定する高さ測
定器（１１）と、回路基板（１）上のランド電極（１
３）上に予め付与した低融点金属をリフローするリフロ
ー手段とを有することを特徴とする回路部品の実装装
置。
【請求項６】回路部品（８）の回路基板（１）上の搭
載高さを測定する高さ測定器（１１）が部品チャック
（７）の高さにより、回路部品（８）の搭載高さを間接
的に測定するものであることを特徴とする請求項５に記
載の回路部品の実装装置。
【請求項７】回路基板（１）上のランド電極（１３）
上に予め付与した低融点金属をリフローするリフロー手
段が、レーザー発振器（３）と、このレーザー発振器
（３）から発射されたレーザー光をランド電極（１３）
及びその上の低融点金属に照射する光学系からなること
を特徴とする請求項５または６に記載の回路部品の実装
装置。