JP2008166489A

JP2008166489A - Laser reflow apparatus

Info

Publication number: JP2008166489A
Application number: JP2006354336A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Tsunoda; 佳久角田
Original assignee: i Pulse Co Ltd
Current assignee: i Pulse Co Ltd
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent soldering failure at a surface mounting component by laser reflow device. <P>SOLUTION: According to the laser reflow device 1, laser beams from a laser light source 11 disposed in a laser unit 10 are transmitted through optical fibers F to a pair of irradiation units 20, which then emit laser beams on terminals T on both side edges of the surface mounting component E placed on a printed board P. This uniforms timing of melting solder S at each of the terminals T of the surface mounting component E, keeping the balance of forces acting on the terminals T, thus preventing soldering failure. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ光を照射して半田を溶融させて表面実装部品を基板上に実装するレーザリフロー装置に関する。 The present invention relates to a laser reflow apparatus that irradiates a laser beam to melt solder and mounts a surface mount component on a substrate.

この種のレーザリフロー装置は、レーザ光源から出射されたレーザビームを基板上の所定の位置に向けて出射する照射ヘッドを備え、その照射ヘッドからのレーザビームによって基板上に印刷されたクリーム半田を溶融させて表面実装部品を基板上の半田パッドに半田付けを行う。 This type of laser reflow apparatus includes an irradiation head that emits a laser beam emitted from a laser light source toward a predetermined position on the substrate, and cream solder printed on the substrate by the laser beam from the irradiation head is applied. The surface mount component is soldered to a solder pad on the substrate by melting.

ところで、表面実装部品は一般に複数個の端子部を備え、それらが本体部の両側縁部や、全周に配置されている。一方でレーザビームの照射スポットは微小であるから、従来、複数の端子部を備える表面実装部品に対しては例えば照射ヘッドを基板に対してＸＹ方向（基板に平行な平面方向）に移動させることで、照射スポットが端子部の１つ１つを順に巡るようにレーザビームを基板上に照射する構成としていた（下記特許文献１参照）。
特開平８−３２２２６号公報（段落［0002］［0003］） By the way, the surface-mounted component generally includes a plurality of terminal portions, which are arranged on both side edges and the entire circumference of the main body portion. On the other hand, since the irradiation spot of the laser beam is very small, conventionally, for a surface mount component having a plurality of terminal portions, for example, the irradiation head is moved in the XY direction (plane direction parallel to the substrate) with respect to the substrate. Therefore, the laser beam is irradiated onto the substrate so that the irradiation spot sequentially goes around each of the terminal portions (see Patent Document 1 below).
JP-A-8-32226 (paragraphs [0002] [0003])

しかしながら、上述の従来のレーザリフロー装置では、半田リフロー時に表面実装部品が基板上で動いてしまう半田付け不良が発生することがあった。例えば、パッケージ本体の両側に一対の端子部を備えた構造のチップ抵抗やチップコンデンサでは、一方の端子部だけが基板上の半田パッドとの間にフィレットを形成するものの、他方の端子部が対応する半田パッドから浮き上がった状態（時にはパッケージ本体が立ち上がった状態）で半田付けされてしまうことがある（チップ立ち現象）。また、ＱＦＰ等、チップ抵抗等よりも大型のパッケージ部品を基板上に実装する場合には、立ち上がるまではいかないものの、パッケージ本体が一側縁部側にずれて半田付けされることもある。 However, in the above-described conventional laser reflow apparatus, a soldering defect in which the surface mount component moves on the substrate during solder reflow may occur. For example, in a chip resistor or chip capacitor with a pair of terminal parts on both sides of the package body, only one terminal part forms a fillet between the solder pads on the board, but the other terminal part is compatible Soldering may occur (chip standing phenomenon) in a state where it floats from the solder pad to be soldered (sometimes with the package body standing up). When a package component larger than a chip resistor, such as QFP, is mounted on a substrate, the package body may be shifted to one side edge side and soldered, although it does not go up.

これらの半田付け不良は、各端子部におけるクリーム半田の溶融タイミングのずれに起因するのではないかと考えられる。すなわち、例えばチップ部品の場合、従来のレーザリフロー装置では、一方の端子部にレーザビームを照射してクリーム半田を溶融させ、次に他方の端子部にレーザビームを照射してその部分のクリーム半田を溶融させており、各端子部におけるクリーム半田の溶融・固化のタイミングに時間的ずれが不可避である。このため、一方の端子部でクリーム半田の溶融が起こると、例えば溶融した半田の表面張力によってチップ部品の一方の端子部が半田パッド側に引っ張られる。このとき、他方の端子部ではクリーム半田の溶融がまだ起こっておらず、クリーム半田のフラックスと端子部との粘着力によってチップ部品が保持されているに過ぎないから、端子部に作用する引っ張り力のバランスが崩れ、結局、チップ部品の反対側の端子部がクリーム半田から離れて浮き上がってしまうものと考えられる。また、いったん溶融した半田が固化する場合でも、両端子部において固化時期がずれると、部品に作用する力のバランスが崩れて部品のずれ動きが発生するものと考えられる。 These poor soldering may be caused by a difference in melting timing of cream solder at each terminal portion. That is, for example, in the case of a chip part, in a conventional laser reflow apparatus, one terminal part is irradiated with a laser beam to melt cream solder, and then the other terminal part is irradiated with a laser beam to apply cream solder to that part. Therefore, a time lag is unavoidable in the melting / solidification timing of the cream solder in each terminal portion. For this reason, when cream solder is melted at one terminal portion, for example, one terminal portion of the chip component is pulled toward the solder pad by the surface tension of the melted solder. At this time, the melting of the cream solder has not yet occurred in the other terminal portion, and the chip component is only held by the adhesive force between the cream solder flux and the terminal portion, so that the tensile force acting on the terminal portion As a result, the terminal portion on the opposite side of the chip component is lifted away from the cream solder. Even when the solder once melted is solidified, it is considered that if the solidification time is shifted at both terminal portions, the balance of the forces acting on the components is lost and the components are displaced.

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、レーザリフロー装置における表面実装部品の半田付け不良を防止することを目的とする。 The present invention has been completed based on the above situation, and an object thereof is to prevent soldering failure of surface mount components in a laser reflow apparatus.

本発明のレーザリフロー装置は、レーザ光源からのレーザビームを照射ヘッドから基板に向け照射して前記基板上の半田を溶融させることで、本体部の少なくとも両側縁部に端子部を有する表面実装部品を前記基板上に半田付けするレーザリフロー装置であって、前記照射ヘッドは、前記表面実装部品の前記両側縁部において半田を同時的な溶融状態とするようにレーザビームを前記基板に向けて照射する構成である。このような構成によると、表面実装部品の各端子部における半田の溶融タイミングが均一化されるから、各端子部に作用する力のバランスが保たれ、ひいては半田付け不良を防止することができる。 The laser reflow apparatus of the present invention is a surface-mounted component having terminal portions on at least both side edges of the main body by irradiating a laser beam from a laser light source toward the substrate from the irradiation head and melting the solder on the substrate. Is a laser reflow apparatus that solders a laser beam onto the substrate, wherein the irradiation head irradiates a laser beam toward the substrate so that solder is simultaneously melted at both side edges of the surface mount component. It is the structure to do. According to such a configuration, the melting timing of the solder at each terminal portion of the surface-mounted component is made uniform, so that the balance of the force acting on each terminal portion is maintained, and consequently, soldering failure can be prevented.

本発明のレーザリフロー装置に用いられるレーザ光源としては、半導体レーザ発振素子を用いてもよいし、ガス（例えばＣＯ_２等）や固体（例えばＹＡＧ等）をレーザ発振媒体としたものであってもよい。また、本発明に用いられる表面実装部品としては、本体部の両側に位置する両側縁部に電極を備えた小型のチップ抵抗でもよいし、本体部を挟む両側縁部或いは本体部の全周に複数のリード端子を備えた大型のパッケージ部品（例えばＳＯＰ(Small
Outline Package)やＱＦＰ(Quad Flat Package)等）であってもよい。 As the laser light source used in the laser reflow apparatus of the present invention, a semiconductor laser oscillation element may be used, or a gas (for example, CO ₂ ) or a solid (for example, YAG) may be used as a laser oscillation medium. Good. In addition, the surface mount component used in the present invention may be a small chip resistor having electrodes on both side edges located on both sides of the main body, or on both side edges sandwiching the main body or on the entire circumference of the main body. Large package parts with multiple lead terminals (eg SOP (Small
Outline Package) or QFP (Quad Flat Package).

表面実装部品の各側縁部に複数の端子部が存在する場合、複数の端子部に対応する半田を各側縁部間で同時的な溶融状態とするには、例えばレーザビームの照射スポット径を、両側縁部に属する全ての端子部が含まれるような大きさに設定してもよい（必要なら表面実装部品の本体部を照射しないようにマスク板を設けてもよい）。 In the case where a plurality of terminal portions are present on each side edge portion of the surface mount component, in order to simultaneously melt the solder corresponding to the plurality of terminal portions between the side edge portions, for example, an irradiation spot diameter of a laser beam May be set to a size that includes all the terminal portions belonging to both side edge portions (if necessary, a mask plate may be provided so as not to irradiate the main body portion of the surface-mounted component).

また、複数台の照射ヘッドを設け、各照射ヘッドが表面実装部品の少なくとも両側縁部において個別にレーザビームを照射して両側縁部において半田を同時的な溶融状態とする構成としてもよい。この構成とすると、照射スポットのエネルギー密度を高くして効率的な半田付けが可能になる。 Alternatively, a plurality of irradiation heads may be provided, and each irradiation head may individually irradiate a laser beam on at least both side edges of the surface mount component so that the solder is melted simultaneously at both side edges. With this configuration, it is possible to increase the energy density of the irradiation spot and perform efficient soldering.

表面実装部品の両側縁部において半田を同時的に溶融させるようにレーザビームを照射する構成としながら、さらに照射ヘッドと基板とを相対的に移動させる駆動手段と、表面実装部品及びレーザビームの照射スポットを撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された表面実装部品及びレーザビームの照射スポットの撮像画像に基づいて表面実装部品及びレーザビームの照射スポットの位置情報を取得する位置情報取得手段と、この位置情報取得手段によって取得された前記位置情報に基づいてレーザビームが表面実装部品の端子部に向けて照射されるように前記駆動手段によって前記照射ヘッドと前記基板との間の位置調整を行わせる照射位置調整手段とを備える構成としてもよい。このような構成によると、仮に半田リフロー時に表面実装部品がずれ動いたとしても、位置情報取得手段が表面実装部品とレーザビームの照射スポットの位置情報を取得しているから、位置調整手段によりレーザビームが表面実装部品の端子部に向けて照射されるようにでき、半田付け不良の発生をより確実に防止できる。 A driving means for relatively moving the irradiation head and the substrate, a surface mounting component and laser beam irradiation, while being configured to irradiate the laser beam so as to simultaneously melt the solder at both side edges of the surface mounting component Image pickup means for picking up an image of the spot; position information acquisition means for acquiring position information of the surface mount component and the laser beam irradiation spot based on the picked-up image of the surface mount component and the laser beam irradiation spot imaged by the image pickup means; Based on the position information acquired by the position information acquisition means, the drive means adjusts the position between the irradiation head and the substrate so that the laser beam is irradiated toward the terminal portion of the surface mount component. It is good also as a structure provided with the irradiation position adjustment means to make. According to such a configuration, even if the surface mount component is displaced during solder reflow, the position information acquisition unit acquires the position information of the surface mount component and the laser beam irradiation spot. It is possible to irradiate the beam toward the terminal portion of the surface mount component, and it is possible to more reliably prevent the occurrence of poor soldering.

また、複数の照射ヘッドを備える場合、レーザ光源からのレーザ光を複数本のレーザビームに分割するレーザ光分割手段を設け、分割されたレーザビームをレーザビーム伝送路によって各照射ヘッドに光伝送してもよい。このような構成によると、一つのレーザ光源で複数台の照射ヘッドにレーザビームを供給することができる。レーザ光分割手段としては、ハーフミラーを用いたビームスプリッタや光ファイバを用いた分岐形の光ファイバカップラ等が使用可能である。 In addition, when a plurality of irradiation heads are provided, a laser beam dividing means for dividing the laser beam from the laser light source into a plurality of laser beams is provided, and the divided laser beams are optically transmitted to each irradiation head through a laser beam transmission path. May be. According to such a configuration, it is possible to supply laser beams to a plurality of irradiation heads with a single laser light source. As the laser beam splitting means, a beam splitter using a half mirror, a branched optical fiber coupler using an optical fiber, or the like can be used.

本発明において、さらに照射ヘッドにレーザビームを収束又は発散させる光学素子を設け、その照射ヘッドを上下駆動手段によって基板からの高さを調整可能としてもよい。このようにすると、上下駆動手段により基板から照射ヘッドまでの高さを調整することによりレーザビームの照射スポット径を調整できるから、レーザ光源の出力を一定としたまま、レーザビームのエネルギー密度を調整することができる。なお、レーザビームを収束又は発散させる光学素子としては、レンズ又は球面反射鏡を使用することができる。 In the present invention, an optical element that converges or diverges the laser beam may be further provided in the irradiation head, and the irradiation head may be adjusted in height from the substrate by the vertical driving means. In this way, the irradiation spot diameter of the laser beam can be adjusted by adjusting the height from the substrate to the irradiation head by the vertical drive means, so the energy density of the laser beam is adjusted while keeping the output of the laser light source constant. can do. A lens or a spherical reflecting mirror can be used as an optical element that converges or diverges the laser beam.

本発明において、表面実装部品がその本体部の各側縁部に複数の端子部を有する場合において、レーザビームの照射スポットが表面実装部品の各側縁部において複数の端子部間に亘って移動するように照射する構成としてもよい。この構成の場合、各側縁部において照射スポットをその側縁部に属する全ての端子部が順次繰り返し照射されるように高速で移動させることで、それらの端子部に対応する半田が同時的な溶融状態とするようにしてもよいし、照射スポットをその側縁部に属する全ての端子部が１つづつ順に照射されるように移動させることで、各端子部に対応する各半田が１つづつ溶融されるようにしてもよい。いずれにしても、本体部の両側縁部においては半田が同時的な溶融状態となるようにし、これにより半田が溶融・固化することに起因して本体部に作用する力を、本体部の両側縁部間でタイミングよくバランスさせればよい。 In the present invention, when the surface-mounted component has a plurality of terminal portions on each side edge portion of the main body portion, the laser beam irradiation spot moves across the plurality of terminal portions at each side edge portion of the surface-mounted component. It is good also as a structure irradiated so that it may. In this configuration, by moving the irradiation spot at each side edge portion at a high speed so that all the terminal portions belonging to the side edge portion are sequentially irradiated repeatedly, the solder corresponding to these terminal portions can be simultaneously It may be made to be in a molten state, or by moving the irradiation spot so that all the terminal portions belonging to the side edge portions are irradiated one by one in order, one solder corresponding to each terminal portion is provided. It may be melted one by one. In any case, the solder is simultaneously melted at both side edges of the main body, and the force acting on the main body due to the melting and solidification of the solder is thereby applied to both sides of the main body. What is necessary is just to balance with good timing between edges.

また、レーザビームの光路内に所定形状のレーザビーム透過孔を有するマスク板を設けることにより、レーザビームが表面実装部品の各側縁部において複数の端子部を一括して包含するように照射する構成としてもよい。このようにすると、レーザビームの照射スポット形状を簡易に所要の形状にすることができる。例えば表面実装部品としてＳＯＰを使用する場合、レーザビームの照射スポットを端子部の並び方向に沿って延びる楕円形状とすることにより、本体部にレーザビームを照射することなく、表面実装部品の両側縁部において複数の端子部の全体に照射することができる。 Further, by providing a mask plate having a laser beam transmission hole of a predetermined shape in the optical path of the laser beam, the laser beam is irradiated so as to collectively include a plurality of terminal portions at each side edge portion of the surface mount component. It is good also as a structure. If it does in this way, the irradiation spot shape of a laser beam can be simply made into a required shape. For example, when SOP is used as a surface mounting component, the laser beam irradiation spot is formed into an elliptical shape extending along the direction in which the terminal portions are arranged, so that both side edges of the surface mounting component can be obtained without irradiating the main body portion with the laser beam. In the part, the whole of the plurality of terminal parts can be irradiated.

本発明によれば、レーザビームの照射によって半田を溶融させるものでありながら、半田の溶融・固化時に本体部に作用する力を本体部の両側縁部間でバランスさせることができるから、表面実装部品の半田付け不良を防止することができる。 According to the present invention, since the solder is melted by laser beam irradiation, the force acting on the main body when the solder is melted and solidified can be balanced between both side edges of the main body. It is possible to prevent defective soldering of components.

＜実施形態１＞
本発明の一実施形態に係るレーザリフロー装置１について図１ないし図９を参照して説明する。
レーザリフロー装置１は、レーザビームを出力するレーザユニット１０と、レーザユニット１０から光ファイバＦを通して光伝送されたレーザビームをプリント基板Ｐ上に向けて照射する照射ユニット２０と、この照射ユニット２０をＸＹＺ方向に移動可能に支持するヘッド駆動ユニット３０と、レーザユニット１０におけるレーザ光の出力制御やヘッド駆動ユニット３０の駆動制御等の各種制御を行う制御部５０とを備えている。 <Embodiment 1>
A laser reflow apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The laser reflow apparatus 1 includes a laser unit 10 that outputs a laser beam, an irradiation unit 20 that emits a laser beam optically transmitted from the laser unit 10 through an optical fiber F toward a printed circuit board P, and the irradiation unit 20. A head drive unit 30 that is movably supported in the XYZ directions and a control unit 50 that performs various controls such as laser beam output control and drive control of the head drive unit 30 in the laser unit 10 are provided.

プリント基板Ｐ上の所定の位置には、半田Ｓが印刷あるいは塗布されている。プリント基板Ｐ上には、本体部Ｍと、本体部Ｍの両側に位置する側縁部に配された端子部Ｔとから構成される表面実装部品Ｅが載置されている。表面実装部品Ｅの端子部Ｔは半田Ｓと接触しており、照射ユニット２０から照射されたレーザビームを熱源としてプリント基板Ｐ上の半田Ｓを溶融させることで、表面実装部品Ｅをプリント基板Ｐ上に半田付けする。なお、図１及び図７では表面実装部品Ｅとしてチップ抵抗を例示しており、図３、図５、及び図６では表面実装部品ＥとしてＳＯＰを例示している。 Solder S is printed or applied at a predetermined position on the printed board P. On the printed circuit board P, a surface mount component E composed of a main body portion M and terminal portions T arranged on side edges located on both sides of the main body portion M is placed. The terminal portion T of the surface mount component E is in contact with the solder S. By melting the solder S on the printed circuit board P using the laser beam irradiated from the irradiation unit 20 as a heat source, the surface mount component E is attached to the printed circuit board P. Solder on top. 1 and 7 illustrate a chip resistor as the surface mount component E, and FIGS. 3, 5, and 6 illustrate an SOP as the surface mount component E.

図２は、レーザリフロー装置１の主要部を概略的に示した斜視図である。ヘッド駆動ユニット３０は基台２の上面においてＸ方向に並んで２機設けられ、各ヘッド駆動ユニット３０は、照射ユニット２０をＺ方向に移動可能に支持する照射ヘッド３１と、照射ヘッド３１をＹ方向に移動可能に支持するヘッド支持部材３２と、基台２の上面においてＸ方向に延びる形態をなし、両ヘッド駆動ユニット３０の共用部材として両ヘッド支持部材３２をＸ方向に移動可能に支持する一対のＸ方向ガイドレール３３とを備えている。ヘッド支持部材３２は略門形をなし、Ｙ方向に延びるＹ方向ガイドレール３４と、このＹ方向ガイドレール３４からＸ方向ガイドレール３３に向けて下方に延びる一対の脚部４３とから構成されている。なお、基台２の上面における両脚部４３の間には、プリント基板Ｐを保持してＸ方向に搬送する一対のコンベア３がＸ方向に沿って設けられている。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing the main part of the laser reflow apparatus 1. Two head drive units 30 are provided side by side in the X direction on the upper surface of the base 2. Each head drive unit 30 includes an irradiation head 31 that supports the irradiation unit 20 so as to be movable in the Z direction, and an irradiation head 31 that supports the Y irradiation head 31. A head support member 32 that is movably supported in the direction and a form extending in the X direction on the upper surface of the base 2, and supports both head support members 32 movably in the X direction as a common member of both head drive units 30. A pair of X direction guide rails 33 is provided. The head support member 32 has a substantially portal shape, and includes a Y-direction guide rail 34 that extends in the Y direction, and a pair of legs 43 that extend downward from the Y-direction guide rail 34 toward the X-direction guide rail 33. Yes. A pair of conveyors 3 that hold the printed circuit board P and convey it in the X direction are provided along the X direction between the leg portions 43 on the upper surface of the base 2.

各ヘッド駆動ユニット３０における両脚部４３のうち一方側の脚部４３には、それぞれ中空モータ（図示せず）が固定され、この中空モータの中空アーマチャ軸に、脚部４３に回転可能に支持されたボールナット（図示せず）が連結され、このボールナットに嵌合するＸ方向ボールねじ軸（図示せず）が、基台２上においてＸ方向ガイドレール３３の側方に固定配置される。Ｘ方向ボールねじ軸には両ヘッド駆動ユニット３０の両ボールナットが嵌合し、この両ボールナットをそれぞれ中空モータにより独立に回転駆動させることで、各ヘッド支持部材３２をそれぞれＸ方向の所望の位置に移動させることができる。両中空モータはサーボ形式のモータである。 A hollow motor (not shown) is fixed to one of the leg portions 43 of the both leg portions 43 of each head drive unit 30 and is rotatably supported by the leg portion 43 on the hollow armature shaft of the hollow motor. A ball nut (not shown) is connected, and an X-direction ball screw shaft (not shown) fitted to the ball nut is fixedly arranged on the side of the X-direction guide rail 33 on the base 2. Both ball nuts of both head drive units 30 are fitted to the X direction ball screw shafts, and both the ball nuts are independently driven to rotate by a hollow motor. Can be moved to a position. Both hollow motors are servo type motors.

図３は、両ヘッド駆動ユニット３０のＹ方向及びＺ方向における駆動機構を概略的に示した断面図である。Ｙ方向ガイドレール３４はＹ方向に沿って内側に開口する凹部４５を有する。一方、照射ヘッド３１を構成する支持プレート４４には支持突部３５が横向きに突設され、これがＹ方向ガイドレール３４内に収容されている。支持突部３５の上下各面には、一対の案内突部３６が設けられており、この案内突部３６がＹ方向ガイドレール３４の凹部４５の上下両面においてＹ方向に沿って設けた案内溝３７と嵌合することにより、照射ヘッド３１をＹ方向に案内可能としている。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing drive mechanisms in the Y direction and Z direction of both head drive units 30. The Y-direction guide rail 34 has a recess 45 that opens inward along the Y direction. On the other hand, a support projection 35 is provided on the support plate 44 that constitutes the irradiation head 31 so as to project sideways, and is accommodated in the Y-direction guide rail 34. A pair of guide protrusions 36 are provided on the upper and lower surfaces of the support protrusion 35, and the guide protrusions 36 are provided along the Y direction on both upper and lower surfaces of the recess 45 of the Y direction guide rail 34. 37, the irradiation head 31 can be guided in the Y direction.

Ｙ方向ガイドレール３４の凹部４５内には、Ｙ方向ボールねじ軸（図示せず）が軸回転可能に配され、これが支持突部３５に固定されたボールナット（図示せず）に螺合している。Ｙ方向ガイドレール３４にはサーボモータ（図示せず）が固定され、そのサーボモータによりＹ方向ボールねじ軸を駆動して照射ヘッド３１をＹ方向の所望の位置に移動させることができる。 A Y-direction ball screw shaft (not shown) is rotatably arranged in the recess 45 of the Y-direction guide rail 34, and is screwed into a ball nut (not shown) fixed to the support protrusion 35. ing. A servo motor (not shown) is fixed to the Y-direction guide rail 34, and the Y-direction ball screw shaft can be driven by the servo motor to move the irradiation head 31 to a desired position in the Y direction.

照射ヘッド３１の支持プレート４４には、支持突部３５と反対側の面にＺ方向に延びるＺ方向ガイドレール４０と、Ｚ方向に延びるＺ方向ボールねじ軸４１を一体に備えたサーボモータ４２とが固定されている。Ｚ方向ガイドレール４０には、光ファイバＦの端末に接続された照射ユニット２０を支持する支持アーム３９がＺ方向に移動可能に支持されている。支持アーム３９には、Ｚ方向ボールねじ軸４１と嵌合するボールナット（図示せず）が固定されている。これにより、照射ユニット２０をサーボモータ４２の回転駆動によってＺ方向の所望の位置に移動させることができる。 On the support plate 44 of the irradiation head 31, a servo motor 42 integrally provided with a Z-direction guide rail 40 extending in the Z direction on the surface opposite to the support protrusion 35 and a Z-direction ball screw shaft 41 extending in the Z direction; Is fixed. A support arm 39 that supports the irradiation unit 20 connected to the end of the optical fiber F is supported on the Z-direction guide rail 40 so as to be movable in the Z direction. A ball nut (not shown) that fits with the Z-direction ball screw shaft 41 is fixed to the support arm 39. Thereby, the irradiation unit 20 can be moved to a desired position in the Z direction by the rotational drive of the servo motor 42.

照射ユニット２０内には、図４に示すような円形のマスクホルダ６０が軸孔６２を中心として回動可能に設けられ、そのマスクホルダ６０に例えば６枚のマスク板６３が取り付けられている。各マスク板６３は、レーザビームの吸収特性を有するカーボン材料等によって形成され、それぞれ異なる形状のレーザビーム透過孔６１（６１Ａ〜６１Ｆ）が形成されている。マスクホルダ６０を回転させると、６枚のマスク板６３のうちの１枚がレーザビームの光路上に選択的に位置することになり、レーザビームを絞ることができる。なお、レーザビーム透過孔６１Ａはレーザビームのビーム径よりも大きめの円孔形状をなし、レーザビームをほとんどそのまま通過させる場合に用いられる。その他のレーザビーム透過孔６１Ｂ〜６１Ｆは、レーザビームの照射スポット形状を所定形状に変更したい場合に用いられる。具体的には、６１Ｂは小さい円孔形状をなし、６１Ｃは細長い楕円形状をなし、６１Ｄは細長い長方形状をなし、６１Ｅは正方形状をなし、６１Ｆは６１Ｂより大きめの円孔形状をなしている。 A circular mask holder 60 as shown in FIG. 4 is provided in the irradiation unit 20 so as to be rotatable about the shaft hole 62, and six mask plates 63 are attached to the mask holder 60, for example. Each mask plate 63 is formed of a carbon material or the like having laser beam absorption characteristics, and has laser beam transmission holes 61 (61A to 61F) having different shapes. When the mask holder 60 is rotated, one of the six mask plates 63 is selectively positioned on the optical path of the laser beam, and the laser beam can be narrowed down. The laser beam transmission hole 61A has a circular hole shape larger than the beam diameter of the laser beam, and is used when the laser beam passes almost as it is. The other laser beam transmission holes 61B to 61F are used when it is desired to change the laser beam irradiation spot shape to a predetermined shape. Specifically, 61B has a small circular hole shape, 61C has an elongated elliptical shape, 61D has an elongated rectangular shape, 61E has a square shape, and 61F has a circular hole shape larger than 61B. .

また、照射ユニット２０内にはレンズ４６（図８にのみ図示）が設けられており、照射ユニット２０から照射されるレーザビームを拡散又は収束するビーム（非平行ビーム）とすることができる。従って、サーボモータ４２によってプリント基板Ｐからレンズ４６までの高さを変化させることでレーザビームの照射スポット径を調整可能であり、これによりレーザ光源１１の出力を一定としたままレーザビームの照射スポットにおける単位面積あたりのエネルギー密度、ひいては時間あたりに半田に与える熱量を変化させることができる。 Further, a lens 46 (shown only in FIG. 8) is provided in the irradiation unit 20, and the laser beam emitted from the irradiation unit 20 can be a beam that diffuses or converges (non-parallel beam). Accordingly, the laser beam irradiation spot diameter can be adjusted by changing the height from the printed circuit board P to the lens 46 by the servo motor 42, whereby the laser beam irradiation spot is kept constant while the output of the laser light source 11 is kept constant. It is possible to change the energy density per unit area and the amount of heat applied to the solder per time.

さて、本実施形態のレーザリフロー装置では、次のようにしてリフロー半田付けを行う。なお、図５に示すように、プリント基板Ｐに形成されたランドＬには予めクリーム半田Ｓが印刷又は塗布され、この各半田Ｓ上に端子部Ｔが接触するように表面実装部品Ｅがプリント基板Ｐ上に実装されている。 Now, in the laser reflow apparatus of this embodiment, reflow soldering is performed as follows. As shown in FIG. 5, cream solder S is preliminarily printed or applied to the lands L formed on the printed circuit board P, and the surface mount component E is printed so that the terminal portion T contacts each solder S. It is mounted on the substrate P.

この図５では、表面実装部品Ｅがチップ抵抗のような一対の端子部Ｔを本体部Ｍの左右両側に有するチップ部品である場合を示しており、２台の各照射ヘッド３１は表面実装部品Ｅの各端子部Ｔに対応する２つの半田Ｓ上にそれぞれ照射スポットＩ，Ｉが形成されるようにレーザビームを照射する。レーザビームの照射タイミングは制御部５０により制御されており、レーザビームの照射開始と照射終了は２台の照射ヘッド３１において同一で、左右に端子部Ｔ間で同期するようになっている。これにより、表面実装部品Ｅの両側縁部において半田Ｓがほぼ同時に溶融状態に達し、また、ほぼ同時に固化状態に戻る。 FIG. 5 shows a case where the surface mounting component E is a chip component having a pair of terminal portions T such as chip resistors on both the left and right sides of the main body M, and each of the two irradiation heads 31 is a surface mounting component. The laser beam is irradiated so that irradiation spots I and I are formed on the two solders S corresponding to the terminal portions T of E, respectively. The irradiation timing of the laser beam is controlled by the control unit 50, and the start and end of irradiation of the laser beam are the same in the two irradiation heads 31, and are synchronized between the terminal portions T on the left and right. As a result, the solder S reaches the molten state almost simultaneously at both side edges of the surface mount component E, and returns to the solidified state almost simultaneously.

このように表面実装部品Ｅの両側に位置する両半田Ｓにレーザビームを照射することにより両半田Ｓが溶融状態になると、溶融した半田Ｓの表面張力によって各端子部Ｔと各ランドＬとの間に溶融半田Ｓの表面積を最小にしようとする方向の引っ張り力がそれぞれ作用するが、両端子部Ｔにおいて同時的に半田Ｓが溶融状態に至るため、各端子部Ｔが各ランドＬ側に引き寄せられる両方向の引っ張り力はほぼ均衡して打ち消され、表面実装部品Ｅの一方の端子部Ｔが浮き上がる等の半田付け不良の発生を防止できる。また、本実施形態では、表面実装部品Ｅの両側の半田Ｓを溶融させた後、同時にレーザ照射を止めるようにしているから、半田Ｓの冷却固化も両端子部Ｔ間で並行して進行させることができ、一方の端子部Ｔの半田Ｓが先に固化することで発生することがある不具合（例えば表面実装部品Ｅの一方の端子部Ｔが浮き上がるあるいは立ってしまう現象）を防止することができる。 In this way, when both the solders S are melted by irradiating both the solders S located on both sides of the surface-mounted component E with the laser beam, the surface tension of the molten solder S causes the terminal portions T and the lands L to be connected. In the meantime, a pulling force in a direction to minimize the surface area of the molten solder S acts, but since the solder S simultaneously reaches the molten state in both terminal portions T, each terminal portion T moves to each land L side. The pulling forces in both directions that are attracted are almost balanced and canceled, and it is possible to prevent the occurrence of soldering defects such as one terminal portion T of the surface mount component E being lifted. Further, in the present embodiment, after the solder S on both sides of the surface mount component E is melted, the laser irradiation is stopped at the same time, so that the cooling and solidification of the solder S is also performed in parallel between both terminal portions T. It is possible to prevent a problem (for example, a phenomenon that one terminal portion T of the surface mount component E is lifted or stands) that may occur when the solder S of one terminal portion T is first solidified. it can.

なお、本実施形態では、図５の上図に示したように、端子部Ｔが半田Ｓの中央から外れた位置に表面実装部品Ｅが実装されている場合（図面上、端子部Ｔは半田Ｓに対して下にずれている）、溶融した半田Ｓの表面張力により表面実装部品Ｅが自ら両端子部Ｔが溶融半田Ｓの中央部に位置するように移動する、いわゆるセルフアライメント現象を生じさせる。このため、クリーム半田Ｓが正規の位置に印刷あるいは塗布されていれば、表面実装部品Ｅの装着位置がずれていても、表面実装部品Ｅを正規の装着位置へ位置補正することが可能となる。 In the present embodiment, as shown in the upper diagram of FIG. 5, when the surface mounting component E is mounted at a position where the terminal portion T deviates from the center of the solder S (the terminal portion T is soldered in the drawing). The surface mounting component E moves by itself so that both terminal portions T are located at the center of the molten solder S due to the surface tension of the molten solder S. Let For this reason, if the cream solder S is printed or applied at a regular position, even if the mounting position of the surface mounting component E is shifted, the surface mounting component E can be corrected to the regular mounting position. .

なお、本発明において「同時的な溶融状態とする」とは、溶融・固化の時期が両端子部Ｔ間において全く同時に現出するだけでなく、溶融開始時期又は固化終了時期が両端子部Ｔ間で相違しても「表面実装部品Ｅの意図しない位置ずれが防止可能な範囲、あるいはセルフアライメントが可能な範囲内で各半田Ｓを異なるタイミングで溶融させる」ことを含む。また、両側の半田Ｓを同時的な溶融状態とするには、レーザビームの照射開始及び照射終了を表面実装部品Ｅの両端子部Ｔ間で同期して行わせるに限らず、プリント基板Ｐ側の熱容量や表面実装部品Ｅの端子部Ｔの形状等の種々の条件に応じて照射開始及び終了のタイミングを異ならせてもよい。 In the present invention, “simultaneous melting state” means that not only the melting and solidification timing appears at the same time between the two terminal portions T, but the melting start timing or solidification end timing is determined by the two terminal portions T. Even if they are different from each other, it includes “melting each solder S at different timings within a range in which an unintended displacement of the surface-mounted component E can be prevented or within a range in which self-alignment is possible”. In order to simultaneously melt the solder S on both sides, the start and end of laser beam irradiation are not limited to be performed synchronously between the two terminal portions T of the surface mount component E, but also on the printed circuit board P side. Depending on various conditions such as the heat capacity and the shape of the terminal portion T of the surface mounting component E, the irradiation start and end timings may be varied.

図６は、表面実装部品Ｅの両側縁部において半田Ｓを同時的な溶融状態とするための第１の方法を例示している。ここでの表面実装部品Ｅは本体部Ｍの両側縁部に複数本の端子部Ｔを並べた形状であって、各照射ヘッド３１から照射されるレーザビームは、プリント基板Ｐ上の照射スポットＩが表面実装部品Ｅの片側に位置する複数の端子部Ｔの並び方向に沿って延びる細長い楕円形状をなすようなビーム形状となっている。なお、このビーム形状は、マスクホルダ６０のレーザビーム透過孔６１Ｃを用いて形成される。 FIG. 6 illustrates a first method for bringing the solder S into a molten state at both side edges of the surface mount component E at the same time. The surface-mounted component E here has a shape in which a plurality of terminal portions T are arranged on both side edges of the main body M, and the laser beam emitted from each irradiation head 31 is irradiated with an irradiation spot I on the printed circuit board P. Has a beam shape that forms an elongated elliptical shape extending along the direction in which the plurality of terminal portions T located on one side of the surface mount component E are arranged. This beam shape is formed using the laser beam transmission hole 61C of the mask holder 60.

図７は、表面実装部品Ｅの両側縁部において半田Ｓを同時的な溶融状態とするための第２の方法を例示した図である。この方法では、照射スポットＩは、マスクホルダ６０のレーザビーム透過孔６１Ａを透過したレーザビームをレンズ４６によって収束することにより形成されており、端子部Ｔの幅寸法よりも僅かに大きな直径を有して、本体部Ｍの両側の端子部Ｔが１本ずつレーザビームの照射を受ける。 FIG. 7 is a diagram illustrating a second method for simultaneously bringing the solder S into a molten state at both side edges of the surface-mounted component E. FIG. In this method, the irradiation spot I is formed by converging the laser beam transmitted through the laser beam transmission hole 61A of the mask holder 60 with the lens 46, and has a diameter slightly larger than the width dimension of the terminal portion T. Then, the terminal portions T on both sides of the main body M are irradiated with the laser beam one by one.

この場合、表面実装部品Ｅの所定の大きさの中央部Ｏを通る直線上の両側に照射スポットＩがある状態を保ったまま、両照射スポットＩを矢印方向に移動させることが好ましい。両照射スポットＩにより加熱された両側の端子部Ｔとプリント基板Ｐの間の各半田Ｓは、両照射スポットＩにより同時的な溶融状態になる。これにより、表面実装部品Ｅが意図しない位置ずれを起こしたり、傾いたりすることで、一部の端子部Ｔで導通不良が発生するようなことがない。また、レンズ４６によってレーザビームを収束すると、レーザビームの強度が高くなり、半田Ｓを短時間で溶融させることが可能になるから、レーザビームの各照射スポットＩを高速で移動させることができる。 In this case, it is preferable to move both irradiation spots I in the direction of the arrow while keeping the irradiation spots I on both sides of the straight line passing through the central portion O of a predetermined size of the surface mount component E. The solder S between the terminal portions T on both sides heated by the two irradiation spots I and the printed circuit board P is simultaneously melted by the two irradiation spots I. As a result, the surface mounting component E does not cause an unintended misalignment or is tilted, so that a conduction failure does not occur in some terminal portions T. Further, when the laser beam is converged by the lens 46, the intensity of the laser beam is increased and the solder S can be melted in a short time, so that each irradiation spot I of the laser beam can be moved at a high speed.

ところで、本実施形態のレーザリフロー装置１では、プリント基板Ｐ上に配置された複数の表面実装部品Ｅが上述した２台の照射ヘッド３１からのレーザビームを各端子部Ｔに順次照射することでリフロー半田付けを行う。各表面実装部品Ｅについては、それらの各端子部ＴのＸＹＺ座標上の位置及び照射順が制御部５０に設けた記憶装置（図示せず）に記憶されており、前述のヘッド駆動ユニット３０を駆動することで照射ヘッド３１が所定の端子部Ｔを照射可能なＸＹＺ方向の所定の位置に予め駆動され、その端子部Ｔについて記憶された照射データに基づいてレーザ照射を行った後、次の端子部Ｔのレーザ照射を行う位置に移動され、順次同様に、全ての表面実装部品Ｅの全ての端子部Ｔがプリント基板Ｐ上にリフロー半田付けされる。
このとき、万一、表面実装部品Ｅが半田リフロー時に移動したときでも、レーザビームが表面実装部品Ｅの端子部Ｔに向けて照射され続けるように照射ユニット２０の移動制御をしており、図８に示すブロック図に基づいて、その作動システムについて説明する。 By the way, in the laser reflow apparatus 1 of the present embodiment, a plurality of surface mount components E arranged on the printed circuit board P sequentially irradiate the terminal portions T with the laser beams from the two irradiation heads 31 described above. Perform reflow soldering. For each surface mount component E, the position of each terminal portion T on the XYZ coordinates and the irradiation order are stored in a storage device (not shown) provided in the control unit 50, and the head drive unit 30 described above is stored. By driving, the irradiation head 31 is driven in advance to a predetermined position in the X, Y, and Z directions where the predetermined terminal portion T can be irradiated, and after performing laser irradiation based on the irradiation data stored for the terminal portion T, the next The terminal portion T is moved to the position where the laser irradiation is performed, and all the terminal portions T of all the surface mount components E are sequentially reflow soldered onto the printed circuit board P in the same manner.
At this time, even if the surface mount component E moves during the solder reflow, the movement control of the irradiation unit 20 is controlled so that the laser beam is continuously irradiated toward the terminal portion T of the surface mount component E. The operation system will be described based on the block diagram shown in FIG.

レーザユニット１０は、制御部５０からの制御信号に基づいてレーザビームを出射するレーザ光源１１と、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を２分割するレーザ光分割手段１２とを備えている。レーザ光分割手段１２により２分割されたレーザビームは、２台の照射ユニット２０へそれぞれ光伝送される。 The laser unit 10 includes a laser light source 11 that emits a laser beam based on a control signal from the control unit 50, and a laser light dividing unit 12 that divides the laser light emitted from the laser light source 11 into two. The laser beams divided into two by the laser beam splitting means 12 are transmitted to the two irradiation units 20 respectively.

照射ユニット２０は、レーザ光分割手段１２から光伝送されたレーザビームの照射スポット形状を所定形状に変更可能なマスクホルダ６０と、マスクホルダ６０から出射されたレーザビームを収束及び拡散可能なレンズ４６とを備えている。また、表面実装部品Ｅ及びレーザビームの照射スポットＩを撮像する撮像手段８０は、照射ヘッド３１と一体に組み付けられており、レーザビームの照射スポットＩが撮像画像中心となるように設定されている。 The irradiation unit 20 includes a mask holder 60 that can change the irradiation spot shape of the laser beam transmitted from the laser beam splitting means 12 to a predetermined shape, and a lens 46 that can converge and diffuse the laser beam emitted from the mask holder 60. And. Further, the imaging means 80 for imaging the surface mount component E and the laser beam irradiation spot I is assembled integrally with the irradiation head 31 and is set so that the laser beam irradiation spot I is at the center of the captured image. .

制御部５０は、撮像手段８０により撮像された表面実装部品Ｅ及びレーザビームの照射スポットＩの撮像画像の画像データに基づいて表面実装部品Ｅの本体部Ｍ及びレーザビームの照射スポットＩの位置情報を取得する位置情報取得手段５１と、位置情報取得手段５１によって取得された位置情報に基づいてレーザビームを表面実装部品Ｅの端子部Ｔに向けて照射するように駆動手段に制御信号を送出する位置調整手段５２とを備えている。駆動手段は、位置調整手段５２から送出された制御信号に基づいて照射ヘッド３１及び照射ユニット２０をそれぞれ移動させる。なお、駆動手段は、本発明における「駆動手段」及び「上下駆動手段」に相当し、本実施形態ではヘッド駆動ユニット３０の駆動機構（サーボモータ、中空モータ、ボールナット、及びボールねじ軸等）に相当する。 Based on the image data of the picked-up images of the surface-mounted component E and the laser beam irradiation spot I imaged by the image pickup means 80, the control unit 50 has positional information on the main body M of the surface-mounted component E and the laser beam irradiation spot I. Position information acquisition means 51 for acquiring the control signal, and a control signal is transmitted to the drive means so as to irradiate the laser beam toward the terminal portion T of the surface mount component E based on the position information acquired by the position information acquisition means 51. Position adjusting means 52. The driving unit moves the irradiation head 31 and the irradiation unit 20 based on the control signal sent from the position adjustment unit 52. The drive means corresponds to “drive means” and “vertical drive means” in the present invention. In this embodiment, the drive mechanism of the head drive unit 30 (servo motor, hollow motor, ball nut, ball screw shaft, etc.) It corresponds to.

各端子部Ｔの半田付けを行う際、図９のフローチャートに示す処理が実行される。すなわち、各端子部Ｔについて、予め入力手段（図示せず）を用いて制御部５０に入力設定され記憶手段に記憶されたレーザビームの照射スポットＩと表面実装部品Ｅの端子部Ｔとの間の位置ずれ距離の下限許容値及び上限許容値（以下、略して許容値という。）のデータを読み出した（Ｓ１０１）後に、レーザビームによる半田Ｓへの照射が開始される（Ｓ１０２）。 When soldering each terminal portion T, the process shown in the flowchart of FIG. 9 is executed. That is, for each terminal portion T, the distance between the laser beam irradiation spot I and the terminal portion T of the surface mount component E, which is input and set in advance in the control unit 50 using an input means (not shown) and stored in the storage means. After reading the data of the lower limit allowable value and the upper limit allowable value (hereinafter referred to as the allowable value for short) of the positional deviation distance (S101), irradiation of the solder S with the laser beam is started (S102).

撮像手段８０は、表面実装部品Ｅの本体部Ｍ及びレーザビームの照射スポットＩを撮像し、これらの撮像画像から撮像画像データを取得する（Ｓ１０３）。撮像手段８０により得られた撮像画像データは、Ａ／Ｄ変換部（図示せず）によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、位置情報取得手段５１へと送出される。位置情報取得手段５１は、Ａ／Ｄ変換部から送出された信号と、記憶手段に記憶されている表面実装部品Ｅのサイズ情報と、撮像手段８０の撮像時のＸＹ両方向位置データを用いて、表面実装部品Ｅの端子部Ｔ及びレーザビームの照射スポットＩのＸＹ方向位置を算出し、ＸＹ方向位置情報を取得する（Ｓ１０４）。 The imaging means 80 images the main body portion M of the surface mount component E and the laser beam irradiation spot I, and acquires captured image data from these captured images (S103). The captured image data obtained by the imaging unit 80 is converted from an analog signal to a digital signal by an A / D conversion unit (not shown) and sent to the position information acquisition unit 51. The position information acquisition unit 51 uses the signal sent from the A / D conversion unit, the size information of the surface mount component E stored in the storage unit, and the XY bi-directional position data at the time of imaging by the imaging unit 80. XY direction positions of the terminal portion T of the surface mount component E and the laser beam irradiation spot I are calculated, and XY direction position information is acquired (S104).

位置情報取得手段５１により得られた表面実装部品Ｅの端子部Ｔ、レーザビームの照射スポットＩの位置情報等に基づいて、表面実装部品Ｅの端子部Ｔ及びレーザビームの照射スポットＩのそれぞれのＸＹ方向位置から、レーザビームの照射スポットＩと表面実装部品Ｅの端子部Ｔとの間の位置ずれ距離を求め、この距離が許容値範囲内にあるか否かを求める（Ｓ１０５）。これらの距離が許容値範囲内になければ、許容値範囲内となるように駆動手段に制御信号を送出する。ヘッド駆動ユニット３０は、この制御信号に基づいて照射ヘッド３１をＸＹ方向に移動して位置調整を行い（Ｓ１０６）、Ｓ１０３へ移行して撮像手段８０による撮像を行う。 Based on the position information of the terminal portion T of the surface mounting component E and the laser beam irradiation spot I obtained by the position information acquisition means 51, the terminal portion T of the surface mounting component E and the irradiation spot I of the laser beam, respectively. A positional deviation distance between the laser beam irradiation spot I and the terminal portion T of the surface mount component E is obtained from the position in the XY direction, and it is determined whether or not this distance is within an allowable value range (S105). If these distances are not within the allowable value range, a control signal is sent to the drive means so as to be within the allowable value range. Based on this control signal, the head drive unit 30 moves the irradiation head 31 in the XY directions to adjust the position (S106), and proceeds to S103 to perform imaging by the imaging means 80.

一方、レーザビームの照射スポットＩと表面実装部品Ｅの端子部Ｔとの間の位置ずれ距離が許容値範囲内にあれば（Ｓ１０５）、照射開始からの照射時間が、表面実装部品Ｅの端子部Ｔ毎に設定されている設定照射時間に達しているか否かにより、レーザビームの照射を完了させるべきか否かを判定し、照射を完了させるべきでなければ（Ｓ１０８）、Ｓ１０３に戻って撮像手段８０からの画像データを再び取得する。この結果、照射を完了させるべき時間に達するまで、照射スポットＩの位置と端子部Ｔの位置を監視してそれらのずれ距離が許容範囲内に維持されながらレーザビームの照射が続けられる。そして、照射開始からの照射時間が予め設定されている設定照射時間に達すると、照射完了となって（Ｓ１０８）、レーザビームの照射を終了する（Ｓ１０９）。なお、図９のフローチャートは一方の照射ヘッド３１の動作について示しているが、実際には、２台の両照射ヘッド３１が表面実装部品Ｅの両側の端子部Ｔに対して同時並行的にレーザビームの照射を実施する。また、１つの表面実装部品Ｅについて半田付けが終了して別の表面実装部品Ｅの半田付けを行う場合には、その表面実装部品ＥについてはＳ１０１からこのプログラムが実施される。 On the other hand, if the positional deviation distance between the laser beam irradiation spot I and the terminal portion T of the surface mount component E is within the allowable value range (S105), the irradiation time from the start of irradiation is the terminal of the surface mount component E. It is determined whether or not the laser beam irradiation should be completed depending on whether or not the set irradiation time set for each part T has been reached. If the irradiation should not be completed (S108), the process returns to S103. Image data from the imaging means 80 is acquired again. As a result, the irradiation of the laser beam is continued while the position of the irradiation spot I and the position of the terminal portion T are monitored and the deviation distance between them is maintained within an allowable range until the time for completing the irradiation is reached. When the irradiation time from the start of irradiation reaches a preset irradiation time, irradiation is completed (S108), and laser beam irradiation is terminated (S109). Although the flowchart of FIG. 9 shows the operation of one irradiation head 31, in reality, the two irradiation heads 31 simultaneously perform lasers simultaneously on the terminal portions T on both sides of the surface mount component E. Perform beam irradiation. When the soldering of one surface mount component E is completed and another surface mount component E is soldered, this program is executed for the surface mount component E from S101.

以上のように本実施形態では、以下に示す効果を奏することができる。
１．表面実装部品Ｅの両側縁部において半田Ｓを同時的な溶融状態とすることができるから、チップ抵抗等の小型の表面実装部品Ｅにおけるチップ立ちを防ぐことができると共に、ＳＯＰ等の大型の表面実装部品Ｅにおける位置ずれを防ぐことができる。
２．２台の照射ヘッド３１を用いて表面実装部品Ｅの両側において各別に半田Ｓを照射することができるから、１台の照射ヘッド３１で表面実装部品Ｅの両側に位置する半田Ｓを照射する場合よりも照射スポット径を小さくすることができ、レーザビームの強度が高くなることで、短時間で半田Ｓを溶融させることができる。 As described above, in the present embodiment, the following effects can be achieved.
1. Since the solder S can be simultaneously melted at both side edges of the surface mount component E, chip standing in a small surface mount component E such as a chip resistor can be prevented and a large surface such as an SOP can be prevented. A positional shift in the mounting component E can be prevented.
Since the two irradiation heads 31 can be used to irradiate the solder S separately on both sides of the surface-mounted component E, the single irradiation head 31 irradiates the solder S located on both sides of the surface-mounted component E. The diameter of the irradiation spot can be made smaller than in the case where the laser beam is made, and the intensity of the laser beam is increased, so that the solder S can be melted in a short time.

３．表面実装部品Ｅが溶融した半田Ｓの表面張力によって動いたときにレーザビームを表面実装部品Ｅの端子部Ｔに向けて照射することができる。また、表面実装部品Ｅの本体部Ｍがレーザビームにより直接照射されて損傷を受けることを防ぐこともできる。
４．一つのレーザ光源１１で２台の照射ヘッド３１にレーザビームを供給することができるから、省スペース化及びコスト低減を図ることができる。
５．レーザビームを収束又は発散させるレンズ４６を用いることにより、レーザ光源１１におけるレーザビームの出力を一定としたまま、レーザビームの強度を調整することができる。 3. When the surface mount component E is moved by the surface tension of the molten solder S, the laser beam can be irradiated toward the terminal portion T of the surface mount component E. It is also possible to prevent the main body M of the surface mount component E from being directly irradiated with the laser beam and being damaged.
4). Since one laser light source 11 can supply laser beams to the two irradiation heads 31, space saving and cost reduction can be achieved.
5. By using the lens 46 that converges or diverges the laser beam, the intensity of the laser beam can be adjusted while keeping the output of the laser beam in the laser light source 11 constant.

６．ＳＯＰ等の表面実装部品Ｅを用いた場合に、表面実装部品Ｅの両側においてレーザビームの照射スポットＩを複数の半田付着領域間に亘って移動させることにより、半田Ｓを同時的な溶融状態とすることができる。
７．レーザビームの光路上にマスク板６３を設けるという簡易な構成でレーザビームの照射スポット形状を所定形状に設定することができる。 6). When a surface mount component E such as SOP is used, by moving the laser beam irradiation spot I between a plurality of solder adhesion regions on both sides of the surface mount component E, the solder S is brought into a simultaneous molten state. can do.
7). The irradiation spot shape of the laser beam can be set to a predetermined shape with a simple configuration in which the mask plate 63 is provided on the optical path of the laser beam.

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 <Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

（１）本実施形態では駆動手段としてサーボモータの回転駆動により照射ヘッド３１をＸＹ方向に平行移動させることによりレーザビームの照射スポット位置を制御するものを例示しているが、本発明によると、駆動手段としてレーザビームの光路上にＸ方向ガルバノミラーとＹ方向ガルバノミラーを設けて、レーザビームの照射スポット位置を制御するようにしてもよい。 (1) In the present embodiment, the driving means is exemplified by controlling the irradiation spot position of the laser beam by translating the irradiation head 31 in the X and Y directions by rotating the servo motor. According to the present invention, An X-direction galvanometer mirror and a Y-direction galvanometer mirror may be provided on the optical path of the laser beam as drive means to control the irradiation spot position of the laser beam.

（２）本実施形態ではレーザ光源１１が照射ヘッド３１とは別体のレーザユニット１０内に設けられ、レーザビームがレーザユニット１０から光ファイバＦを介して照射ヘッド３１に光伝送されるものを例示しているが、本発明によると、レーザ光源１１は照射ヘッド３１と一体に設けられ、レーザビームが照射ヘッド３１からプリント基板Ｐに向けて直接出射されるものであってもよい。 (2) In this embodiment, the laser light source 11 is provided in the laser unit 10 separate from the irradiation head 31, and the laser beam is optically transmitted from the laser unit 10 to the irradiation head 31 via the optical fiber F. Although illustrated, according to the present invention, the laser light source 11 may be provided integrally with the irradiation head 31, and the laser beam may be emitted directly from the irradiation head 31 toward the printed circuit board P.

（３）本実施形態では基台２の上面に２機のヘッド駆動ユニット３０を設けたものを例示したが、本発明によると、基台２の上面に３機以上のヘッド駆動ユニット３０を設けたものとしてもよい。 (3) In this embodiment, an example in which two head drive units 30 are provided on the upper surface of the base 2 is illustrated. However, according to the present invention, three or more head drive units 30 are provided on the upper surface of the base 2. It is also good.

（４）本実施形態ではレーザ光分割手段１２がレーザ光を２分割するものを例示しているが、本発明によると、レーザ光分割手段１２は照射ヘッド３１の台数に応じてレーザ光を分割するものであればよく、例えば４台の照射ヘッド３１に対して１つのレーザ光源１１から４つのレーザビームに分割して光伝送してもよい。 (4) In this embodiment, the laser beam splitting unit 12 divides the laser beam into two parts. However, according to the present invention, the laser beam splitting unit 12 splits the laser beam according to the number of irradiation heads 31. For example, the four irradiation heads 31 may be divided into four laser beams from one laser light source 11 for light transmission.

（５）本実施形態では照射ヘッド３１内で照射ユニット２０を上下駆動させることによりレーザビームの照射スポット径を変更するものを例示しているが、本発明によると、照射ユニット２０内でレンズ４６を上下駆動させることによりレーザビームの照射スポット径を変更するものであってもよい。 (5) In this embodiment, the irradiation unit 20 is moved up and down in the irradiation head 31 to change the irradiation spot diameter of the laser beam. However, according to the present invention, the lens 46 in the irradiation unit 20 is changed. The irradiation spot diameter of the laser beam may be changed by driving up and down.

（６）本実施形態では２台の照射ヘッド３１を設けて表面実装部品Ｅの各側でそれぞれ複数の半田付着領域間に亘って移動させるものを例示しているが、本発明によると、１台の照射ヘッド３１に２台の照射ユニット２０を搭載し、一方の照射ユニット２０を照射ヘッド３１に対してＺ方向に移動可能とすると共に、他方の照射ユニット２０を照射ヘッド３１に対してＸＹＺ方向に移動可能とすることで、表面実装部品Ｅの両側における複数の半田付着領域間に亘って高速で移動させることにより全ての半田Ｓを同時的に溶融させるものであってもよい。 (6) In the present embodiment, two irradiation heads 31 are provided and moved across a plurality of solder adhesion regions on each side of the surface mount component E, but according to the present invention, 1 Two irradiation units 20 are mounted on one irradiation head 31, and one irradiation unit 20 can be moved in the Z direction with respect to the irradiation head 31, and the other irradiation unit 20 is XYZ with respect to the irradiation head 31. By making it possible to move in the direction, all the solder S may be melted simultaneously by moving at high speed between a plurality of solder adhesion regions on both sides of the surface mount component E.

（７）本実施形態ではマスク板６３を用いて楕円形状の照射スポットＩを形成しているものの、本発明によると、楕円形状の照射スポットＩを出射するレンズを用いてもよい。このようにすると、レーザビームの伝送損失を生じさせなくて済む。 (7) Although the elliptical irradiation spot I is formed using the mask plate 63 in the present embodiment, a lens that emits the elliptical irradiation spot I may be used according to the present invention. In this way, it is not necessary to cause transmission loss of the laser beam.

実施形態１において一対の照射ユニットから照射されたレーザビームにより表面実装部品の両側縁部において半田を同時的に溶融させる様子を示した側面図The side view which showed a mode that solder was simultaneously melt | dissolved in the both-sides edge part of a surface mounting component with the laser beam irradiated from a pair of irradiation unit in Embodiment 1. その照射ヘッドをＸＹ方向に駆動させる様子を示した斜視図The perspective view which showed a mode that the irradiation head was driven to XY direction その照射ヘッドをＺ方向に駆動させる様子を示した一部切欠段面図Partially cut away step view showing how the irradiation head is driven in the Z direction そのレーザビームの光路上に設けられたマスク板を示した平面図Plan view showing a mask plate provided on the optical path of the laser beam その表面実装部品がセルフアライメントにより正規の装着位置に移動する様子を示した平面図Plan view showing how the surface-mounted component moves to the proper mounting position by self-alignment その表面実装部品の両側縁部において半田を同時的な溶融状態とするための第１の方法を示した平面図The top view which showed the 1st method for making a solder into a molten state simultaneously in the both-sides edge part of the surface mount component その表面実装部品の両側縁部において半田を同時的な溶融状態とするための第２の方法を示した平面図The top view which showed the 2nd method for making a solder into a molten state simultaneously in the both-sides edge part of the surface mount component そのレーザビームが表面実装部品の端子部に向けて照射されるように照射ヘッドの移動制御を行う作動システムを示したブロック図The block diagram which showed the operation system which controls movement of an irradiation head so that the laser beam may be irradiated toward the terminal part of surface mount parts その制御部による照射ヘッドの移動制御の手順を示したフローチャートFlow chart showing the procedure of irradiation head movement control by the control unit

符号の説明Explanation of symbols

１…レーザリフロー装置
１０…レーザユニット
１１…レーザ光源
１２…レーザ光分割手段
２０…照射ユニット
３０…ヘッド駆動ユニット（駆動手段、上下駆動手段）
３１…照射ヘッド
４６…レンズ
５０…制御部
５１…位置情報取得手段
５２…位置調整手段
６０…マスクホルダ
６３…マスク板
８０…撮像手段
Ｅ…表面実装部品
Ｍ…本体部
Ｐ…プリント基板
Ｓ…半田
Ｔ…端子部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser reflow apparatus 10 ... Laser unit 11 ... Laser light source 12 ... Laser beam splitting means 20 ... Irradiation unit 30 ... Head drive unit (drive means, vertical drive means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Irradiation head 46 ... Lens 50 ... Control part 51 ... Position information acquisition means 52 ... Position adjustment means 60 ... Mask holder 63 ... Mask board 80 ... Imaging means E ... Surface mount component M ... Main-body part P ... Printed circuit board S ... Solder T ... Terminal part

Claims

レーザ光源からのレーザビームを照射ヘッドから基板に向け照射して前記基板上の半田を溶融させることで、本体部の少なくとも両側縁部に端子部を有する表面実装部品を前記基板上に半田付けするレーザリフロー装置であって、
前記照射ヘッドは、前記表面実装部品の前記両側縁部において半田を同時的な溶融状態とするようにレーザビームを前記基板に向けて照射することを特徴とするレーザリフロー装置。 By irradiating a laser beam from a laser light source toward the substrate from the irradiation head to melt the solder on the substrate, a surface mount component having terminal portions on at least both side edges of the main body portion is soldered on the substrate. A laser reflow device,
The laser reflow apparatus, wherein the irradiation head irradiates a laser beam toward the substrate so that solder is simultaneously melted at both side edges of the surface-mounted component.

前記照射ヘッドは複数台が設けられ、各照射ヘッドは前記表面実装部品の少なくとも前記両側縁部において個別にレーザビームを照射する構成である請求項１に記載のレーザリフロー装置。 2. The laser reflow apparatus according to claim 1, wherein a plurality of irradiation heads are provided, and each irradiation head irradiates a laser beam individually on at least both side edges of the surface-mounted component.

前記照射ヘッドと前記基板とを相対的に移動させる駆動手段と、前記表面実装部品及び前記レーザビームの照射スポットを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記表面実装部品及び前記レーザビームの照射スポットの撮像画像に基づいて前記表面実装部品及び前記レーザビームの照射スポットの位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段によって取得された前記位置情報に基づいて前記レーザビームが前記表面実装部品の前記端子部に向けて照射されるように前記駆動手段によって前記照射ヘッドと前記基板との間の位置調整を行わせる照射位置調整手段とを備える請求項１または請求項２に記載のレーザリフロー装置。 Driving means for relatively moving the irradiation head and the substrate, imaging means for imaging the surface mounting component and the irradiation spot of the laser beam, the surface mounting component and the laser beam imaged by the imaging means Position information acquisition means for acquiring position information of the surface mounting component and the laser beam irradiation spot based on a captured image of the irradiation spot, and the laser beam based on the position information acquired by the position information acquisition means 3. An irradiation position adjusting unit that adjusts a position between the irradiation head and the substrate by the driving unit so that the irradiation is performed toward the terminal portion of the surface-mounted component. The laser reflow apparatus described in 1.

前記レーザ光源からのレーザ光を複数本のレーザビームに分割するレーザ光分割手段と、その分割されたレーザビームを前記各照射ヘッドに光伝送するレーザビーム伝送路とを有する請求項２または請求項３に記載のレーザリフロー装置。 The laser beam splitting unit that splits the laser beam from the laser light source into a plurality of laser beams, and a laser beam transmission path that optically transmits the split laser beam to each irradiation head. 3. The laser reflow apparatus according to 3.

前記照射ヘッドは前記レーザビームを収束又は発散させる光学素子を有し、前記照射ヘッドは上下駆動手段によって前記基板からの高さを調整可能とされている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のレーザリフロー装置。 The said irradiation head has an optical element which converges or diverges the said laser beam, The said irradiation head can adjust the height from the said board | substrate by a vertical drive means. The laser reflow apparatus according to item.

前記表面実装部品がその本体部の各側縁部に複数の端子部を有する場合において、前記照射ヘッドは、前記レーザビームの照射スポットが前記表面実装部品の各側縁部において複数の前記端子部間に亘って移動するように前記レーザビームを前記基板に向けて照射する請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のレーザリフロー装置。 In the case where the surface mounting component has a plurality of terminal portions on each side edge of the main body, the irradiation head has a plurality of the terminal portions at each side edge of the surface mounting component. The laser reflow apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the laser beam is irradiated toward the substrate so as to move in between.

前記レーザビームの光路内に所定形状のレーザビーム透過孔を有するマスク板を設けることにより、前記表面実装部品がその本体部の各側縁部に複数の端子部を有する場合において、前記レーザビームは前記表面実装部品の前記各側縁部において前記複数の端子部を一括して包含するように照射する請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のレーザリフロー装置。 By providing a mask plate having a laser beam transmission hole of a predetermined shape in the optical path of the laser beam, when the surface mount component has a plurality of terminal portions on each side edge portion of the main body portion, the laser beam is The laser reflow apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein irradiation is performed so as to collectively include the plurality of terminal portions at the side edge portions of the surface mount component.