JP4609161B2 - 半田付け方法、及び半田付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、半田付け方法、及び半田付け装置に関するものである。

半田付け方法の一種として、レーザ光を用いて二つの金属部材を半田付けする方法が知られている。例えば、下記特許文献１〜４には、光源からの光を加熱対象の金属部材に照射することによって半田を溶融させて、半田付けを行なう方法が開示されている。
特開平６−７１４２５号公報 特開平６−２１８５３４号公報 特開平８−１８２１４号公報 特開閉１１−１９７８６８号公報

しかしながら、上述した従来の半田付け方法では、二つの金属部材の一方に半田が偏って付着することがある。

本発明は、二つの金属部材の両者に、半田を均一に付着させることが可能な半田付け方法を提供することを目的としている。また、本発明は、当該半田付け方法に好適な半田付け装置を提供することを目的としている。

本発明の一側面に係る半田付け方法は、（ａ）第１の基材上に設けられた第１の金属部材と、第２の基材上に設けられた第２の金属部材とに跨るように半田を供給する第１のステップと、（ｂ）第１の金属部材上に第１の光を照射し、第２の金属部材上に第２の光を照射する第２のステップと、を含み、（ｃ）第１の金属部材と第２の金属部材のうち一方の金属部材の温度上昇率が、他方の金属部材の温度上昇率より大きく、（ｄ）上記一方の金属部材に照射する光のパワーと該一方の金属部材の該光の吸収率との積が、上記他方の金属部材に照射する光のパワーと該他方の金属部材の該光の吸収率との積より小さい、ことを特徴としている。なお、ここでの温度上昇率は、所定パワーの光を所定時間与えたときの温度上昇量である。

この半田付け方法によれば、第１の金属部材と第２の金属部材のうち温度上昇率が大きい一方の金属部材に照射する光のパワーと当該一方の金属部材の当該光の吸収率の積、即ちエネルギー付与量が、他方の金属部材におけるエネルギー付与量より小さくなっている。したがって、第１の金属部材の温度上昇速度と第２の金属部材の温度上昇速度とを互いに近づけることができる。その結果、第１の金属部材と第２の金属部材とに均一に半田を付着させることが可能になる。

上記第２のステップにおいて、半田に第１の光及び第２の光を更に照射してもよい。この半田付け方法によれば、半田の温度上昇を早めることができる。その結果、半田付けに要する時間が短縮される。

上記第２のステップにおいて、半田に第３の光を更に照射してもよい。この場合にも、半田の温度上昇を早めることができるので、半田付けに要する時間が短縮される。

また、第２のステップにおいて、第３の光のパワーを第１の光及び第２の光のパワーより先に低下させてもよい。この場合には、半田の温度が過度に上昇することを防止することができる。その結果、半田の酸化を低減することができる。

上記第２のステップにおいて、第１の光を第１のパワーで照射開始時からの所定時間照射し、該所定時間の経過後に第１の光を第２のパワーで照射し、第２の光を第３のパワーで照射開始時から所定時間照射し、該所定時間の経過後に第２の光のパワーを第４のパワーで照射することが好適である。ここで、第２のパワーは、半田の溶融温度より高温に第１の金属部材を加熱するためのパワーであり、第１のパワーは、第２のパワーより大きい。また、第４のパワーは、半田の溶融温度より高温に第２の金属部材を加熱するためのパワーであり、第３のパワーは、第４のパワーより大きい。この場合には、照射開始時から所定時間において高パワーの第１の光及び第２の光が照射されるので、第１の金属部材及び第２の金属部材を目標温度に到達させるまでの時間が短縮される。その結果、半田付けに要する時間が短縮される。

第２のステップにおいて、第１の光を複数の第１のスポット光として照射し、第２の光を複数の第２のスポット光として照射し、第１のスポット光のうち第２の金属部材に近い位置に照射されるスポット光から順に該スポット光のパワーを低下させ、及び第２のスポット光のうち第１の金属部材に近い位置に照射されるスポット光から順に該スポット光のパワーを低下させることが好適である。この場合には、半田が付着した部分に照射されるスポット光のパワーが順次低下されるので、半田の過剰な加熱が防止される。また、第１の金属部材及び第２の金属部材における半田の流出速度が制御されるので、より均一な半田付けが実現される。

本発明の他の一側面に係る半田付け装置は、（ａ）第１の領域と、第２の領域と、該第１の領域と該第２の領域との間に位置する第３の領域のうち該第１の領域に、第１の光を出射する第１の光照射手段と、（ｂ）第２の領域に第２の光を出射する第２の光照射手段と、（ｃ）第１の光のパワーと第２の光のパワーを制御する制御手段と、を備える。制御手段は、第１の光照射手段に第１の光を照射開始時からの所定時間第１のパワーで照射させ、該所定時間の経過後に第１の光を第１のパワーより小さい第２のパワーで照射させ、第２の光照射手段に第２の光を照射開始時からの所定時間第３のパワーで照射させ、該所定時間の経過後に第２の光を第３のパワーより小さい第４のパワーで照射させる。

この半田付け装置によれば、照射開始時から所定時間において高パワーの第１の光及び第２の光が照射されるので、第１の領域に設けられる第１の金属部材及び第２の領域に設けられる第２の金属部材を目標温度に到達させるまでの時間が短縮される。その結果、半田付けに要する時間が短縮される。

また、本発明の半田付け装置は、（ａ）第１の領域と、第２の領域と、該第１の領域と該第２の領域との間に位置する第３の領域のうち該第１の領域に、第１の光を出射する第１の光照射手段と、（ｂ）第２の領域に第２の光を出射する第２の光照射手段と、（ｃ）第１の光のパワーと第２の光のパワーを制御する制御手段と、を備える。第１の光照射手段は、第１の光を複数の第１のスポット光として照射し、第２の光照射手段は、第２の光を複数の第２のスポット光として照射する。制御手段は、第１のスポット光のうち第２の領域に近い位置に照射されるスポット光から順に該スポット光のパワーを低下させ、及び第２のスポット光のうち第１の領域に近い位置に照射されるスポット光から順に該スポット光のパワーを低下させる。

この半田付け装置によれば、第１の領域に設けられる第１の金属部材及び第２の領域に設けられる第２の金属部材において半田が付着した部分に照射されるスポット光のパワーが順次低下されるので、半田の過剰な加熱が防止される。また、第１の金属部材及び第２の金属部材における半田の流出速度が制御されるので、より均一な半田付けが実現される。

本発明によれば、二つの金属部材に均一に半田を付着させることが可能な半田付け方法が提供される。また、本発明によれば、当該半田付け方法に好適な半田付け装置が提供される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

［第1の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半田付け装置を概略的に示す斜視図である。図１に示す半田付け装置１０は、第１の基材１２上に設けられた第１の金属部材１２ａと第２の基材１４上に設けられた第２の金属部材１４ａとを半田１６によって半田付けするための装置である。

第１の基材１２としては、Ａｕ製の端子を第１の金属部材１２ａとして有する配線基板が例示される。第２の基材１４としては、Ａｕ製の端子を第２の金属部材１４ａとして有するチップ部品が例示される。また、半田１６としては、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕといった錫（Ｓｎ）を含む半田が例示される。

この半田付け装置１０は、第１の光照射部２０、第２の光照射部２２、及び制御部２４を備えている。第１の光照射部２０は、第１の領域に第１の光Ｌ１を照射するユニットである。第２の光照射部２２は、第２の領域に第２の光Ｌ２を照射するユニットである。

なお、第１の領域と第２の領域との間には第３の領域があり、この半田付け装置１０を用いる半田付け方法においては、後述するように、第３の領域には半田１６が配置される。また、第１の領域には、第１の金属部材１２ａの領域１２ｂが配置され、第２の領域には、第２の金属部材１４ａの領域１４ｂが配置される。領域１２ｂは、第１の金属部材１２ａに含まれている領域であって半田が供給された半田供給領域２６を除く領域であり、領域１４ｂは第２の金属部材１４ａに含まれている領域であって半田供給領域２６を除く領域である。

第１の光照射部２０は、光源２０ａ及びレンズ２０ｂを有している。光源２０ａは、第１の光Ｌ１を発生する。レンズ２０ｂは、光源２０ａによって発生された第１の光Ｌ１を受けて、当該第１の光Ｌ１を第１の領域に照射する。

第２の光照射部２２は、光源２２ａ及びレンズ２２ｂを有している。光源２２ａは、第２の光Ｌ２を発生する。レンズ２２ｂは、光源２２ａによって発生された第２の光Ｌ２を受けて、当該第２の光Ｌ２を第２の領域に照射する。

なお、レンズ２０ｂとレンズ２２ｂに代えて、一つのレンズが第１の光照射部２０及び第２の光照射部２２に共用されていてもよい。

また、光源２０ａとレンズ２０ｂとの間、及び光源２２ａとレンズ２２ｂとの間に、光ファイバがそれぞれ設けられていてもよい。レンズ２０ｂ及びレンズ２２ｂは無くてもよく、この場合には、光ファイバの出射端が、第１の光照射部２０及び第２の光照射部２２の出射端となる。

また、光源２０ａに代えて複数の光源を用い、当該複数の光源とレンズ２０ｂとの間に、当該複数の光源からの光をそれぞれ導波するバンドルファイバと、バンドルファイバの出射端に接続された大口径の光ファイバとが設けられていてもよい。同様に、光源２２ａに代えて複数の光源を用い、当該複数の光源とレンズ２２ｂとの間に、当該複数の光源からの光をそれぞれ導波するバンドルファイバと、バンドルファイバの出射端に接続された大口径の光ファイバとが設けられていてもよい。

第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、中心波長が波長範囲２００ｎｍ〜６００ｎｍ内にあることが好適である。図２は、Ａｕ、及びＳｎ（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの主成分）の光の吸収率の波長依存特性を示す図である。図２に示すように、Ａｕ製の金属部材は、波長６００ｎｍ以下の光の吸収率が大きい。したがって、中心波長６００ｎｍ以下の光を第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２として用いることによって、第１の金属部材１２ａ及び第２の金属部材１４ａを効率良く加熱することが可能になる。

光源２０ａ及び光源２２ａは、同種の光源であってもよく、異なる光源であってもよい。光源２０ａ及び光源２２ａには、半導体素子を用いた光源を用いることができる。また、光源２０ａ及び光源２２ａには、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＤ励起固体レーザ等を用いることができる。

例えば、中心波長が５５０ｎｍ以下であれば、信号機の青用光源として用いられ大量生産されている中心波長４７０ｎｍの発光ダイオードを用いることができるので、高パワーであり且つ低廉な光源を有する半田付け装置１０が実現される。中心波長３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であれば、高密度記録型デジタルビデオディスク光源として用いられ大量生産されている中心波長が４００ｎｍのレーザダイオードを用いることができるので、高パワーの且つ低廉な光源を有する半田付け装置１０が実現される。また、中心波長が３７０ｎｍ以上であれば、光は可視光となり、目視や汎用的な可視光カメラで、光の位置、ビーム径など照射状態を容易に確認できる。

なお、レーザダイオードとしては、中心波長４００ｎｍの青紫色レーザダイオードが例示される。発光ダイオードとしては、中心波長４３０ｎｍのＧａＮ製のＬＥＤ、中心波長５００ｎｍのＩｎＧａＮ製のＬＥＤ，中心波長５５０ｎｍのＧａＰ製のＬＥＤ等が例示される。ＬＤ励起固体レーザとしては、中心波長３５５ｎｍのＮｄ−ＹＡＧ３倍波レーザ、中心波長５３２ｎｍのＮｄ−ＹＡＧ２倍波レーザ等が例示される。その他の光源としては、中心波長４４２ｎｍのＨｅ−Ｃｄガスレーザ、中心波長４８８ｎｍ又は５１５ｎｍのＡｒ＋ガスレーザ、中心波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、中心波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ等が例示される。

制御部２４は、第１の光照射部２０及び第２の光照射部２２を制御するデバイスである。制御部２４は、第１の金属部材１２ａと第２の金属部材１４ａのうち温度上昇率の大きい一方の金属部材に対するエネルギー付与量が、他方の金属部材に対するエネルギー付与量より小さくなるように、第１の光照射部２０の光源２０ａ及び第２の光照射部２２の光源２２ａを制御する。

ここで、エネルギー付与量とは、部材に照射される光のパワーと当該部材の光の吸収率との積である。また、温度上昇率とは、所定パワーの光を所定時間与えたときの部材の温度上昇量である。この温度上昇率は、その部材自体の形状、また、その部材が形成されている基材にも依存する。したがって、第１の金属部材１２ａと第２の金属部材１４ａは、同サイズ且つ同材料からなっていても、形成されている基材が異なるので、温度上昇率が異なっている。

制御部２４は、第１の光照射部２０及び第２の光照射部２２に照射させる光のパワーを時間に応じて制御してもよい。図３は、制御部による光のパワーの時間制御を説明するための図である。図３における（ａ）には、第１の光のパワーの時間変化が示されており、（ｂ）には、第２の光のパワーの時間変化が示されており、（ｃ）には、第１の金属部材１２ａおよび第２の金属部材１４ａにおける温度変化が示されている。

より具体的に、制御部２４は、図３における（ａ）に示すように、第１の光照射部２０に、照射開始時から所定時間Ｔ１において第１のパワーＰ１で第１の光Ｌ１を照射させる。また、制御部２４は、所定時間Ｔ１の経過後、第１の光照射部２０に、第２のパワーＰ２で第１の光Ｌ１を照射させる。

ここで、第２のパワーＰ２は、半田１６の溶融温度Ｃ１より高温の目標温度Ｃ２に第１の金属部材１２ａを維持するための第１の光Ｌ１のパワーである。例えば、第２のパワーＰ２は、半田１６の溶融温度Ｃ１より４０℃高い目標温度Ｃ２に第１の金属部材１２ａを維持するためのパワーであることができる。第１のパワーＰ１は、この第２のパワーＰ２より大きいパワーである。なお、半田１６がＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕからなる場合には、溶融温度Ｃ１は２２０℃であり、目標温度Ｃ２は２６０℃に設定される。

図３における（ｂ）に示すように、制御部２４は、第２の光照射部２２に、照射開始時から所定時間Ｔ１において第３のパワーＰ３で第２の光Ｌ２を照射させる。また、制御部２４は、所定時間Ｔ１の経過後、第２の光照射部２２に、第４のパワーＰ４で第２の光Ｌ２を照射させる。

ここで、第４のパワーＰ４は、半田１６の溶融温度Ｃ１より高温の目標温度Ｃ２に第２の金属部材１４ａを維持するための第２の光Ｌ２のパワーである。例えば、第４のパワーＰ４は、半田１６の溶融温度Ｃ１より４０℃高い目標温度Ｃ２に第２の金属部材１４ａを維持するためのパワーであることができる。また、第３のパワーＰ３は、この第４のパワーＰ４より大きいパワーである。

図３の（ｃ）において一点鎖線で示されているように、第１の金属部材１２ａおよび第２の金属部材１４ａを目標温度Ｃ２に維持するための一定のパワーで第１の光照射部２０及び第２の光照射部２２から光を照射すると、目標温度に安定するまでの時間が長くなる。

一方、図３における（ｃ）において実線で示されているように、第１の光照射部２０及び第２の光照射部２２から照射する光のパワーを、照射開始時から所定時間において、目標温度Ｃ１に第１の金属部材１２ａおよび第２の金属部材１４ａを維持するためのパワーより大きくすることによって、半田付けに要する時間を短くすることができる。

次に、この半田付け装置１０を用いた半田付け方法について説明する。以下、図１を参照する。

＜第１のステップ＞ この半田付け方法では、まず、第１の基材１２上に第２の基材１４を搭載することによって、第１の金属部材１２ａ上に第２の金属部材１４ａを配置する。なお、第１の基材１２上に第２の基材１４が予め搭載された組立体が用意されてもよい。次に、第１の金属部材１２ａおよび第２の金属部材１４ａとを跨ぐように半田１６を供給する。そして、第１の光照射部２０によって第１の光Ｌ１が照射される第１の領域に、第１の金属部材１２ａの領域１２ｂを配置する。また、第２の光照射部２２によって第２の光Ｌ２が照射される第２の領域に、第２の金属部材１４ａの領域１４ｂを配置する。

＜第２のステップ＞ 次いで、第１の光照射部２０から第１の光Ｌ１を照射し、第２の光照射部２２から第２の光Ｌ２を照射し、第１の金属部材１２ａ及び第２の金属部材１４ａを加熱することによって、半田１６を溶融させる。

この第２のステップにおいては、第１の金属部材１２ａと第２の金属部材１４ａのうち温度上昇率の大きい一方の金属部材に対するエネルギー付与量が、他方の金属部材に対するエネルギー付与量より小さくなるように、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２が照射される。したがって、第１の金属部材１２ａの温度上昇速度と、第２の金属部材１４ａの温度上昇速度とを近づけることが可能になっている。その結果、第１の金属部材１２ａ上への半田１６の流出速度と第２の金属部材１４ａ上への半田１６の流出速度が近くなり、第１の金属部材１２ａ及び第２の金属部材１４ａに半田１６が均一に付着する。

なお、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、半田１６に照射されてもよい。図４は、本発明の第１の実施形態の変形態様に係る半田付け方法を説明するための図である。図４に示すように、半田１６にも第１の光照射部２０から照射される第１の光Ｌ１及び第２の光照射部２２から照射される第２の光Ｌ２を照射することによって、半田１６の温度上昇を早めることができる。その結果、半田付けに要する時間が短縮される。

［第２の実施の形態］

図５は、本発明の第２の実施に係る半田付け装置を概略的に示す斜視図である。以下、図５に示す半田付け装置１０Ｂ、及びこの半田付け装置１０Ｂを用いた半田付け方法について、第１の実施の形態と異なる点について説明する。

半田付け装置１０Ｂは、第１の光照射部２０及び第２の光照射部２２に加えて、第３の光照射部２８を更に備えている。第３の光照射部２８は、第３の領域に第３の光Ｌ３を照射する。この第３の領域は、第１の光照射部２０からの第１の光Ｌ１が照射される第１の領域と、第２の光照射部２２からの第２の光Ｌ２が照射される第２の領域との間の領域である。

第３の光照射部２８は、光源２８ａ及びレンズ２８ｂを有している。光源２８ａは、第３の光Ｌ３を発生する。レンズ２８ｂは、光源２８ａによって発生された第３の光Ｌ３を受けて、当該第３の光Ｌ３を第３の領域に照射する。

なお、レンズ２０ｂ、レンズ２２ｂ、及びレンズ２８ｂに代えて、一つのレンズが第１の光照射部２０、第２の光照射部２２、及び第３の光照射部２８に共用されていてもよい。

また、光源２０ａとレンズ２０ｂとの間、光源２２ａとレンズ２２ｂとの間、及び光源２８ａとレンズ２８ｂとの間に、光ファイバがそれぞれ設けられていてもよい。レンズ２０ｂ、レンズ２２ｂ、及びレンズ２８ｂは無くてもよく、この場合には、光ファイバの出射端が、第１の光照射部２０、第２の光照射部２２、及び第３の光照射部２８の出射端となる。

また、光源２０ａに代えて複数の光源を用い、当該複数の光源とレンズ２０ｂとの間に、当該複数の光源からの光をそれぞれ導波するバンドルファイバと、バンドルファイバの出射端に接続された大口径の光ファイバとが設けられていてもよい。同様に、光源２２ａに代えて複数の光源を用い、当該複数の光源とレンズ２２ｂとの間に、当該複数の光源からの光をそれぞれ導波するバンドルファイバと、バンドルファイバの出射端に接続された大口径の光ファイバとが設けられていてもよい。同様に、光源２８ａに代えて複数の光源を用い、当該複数の光源とレンズ２８ｂとの間に、当該複数の光源からの光をそれぞれ導波するバンドルファイバと、バンドルファイバの出射端に接続された大口径の光ファイバとが設けられていてもよい。

この半田付け装置１０Ｂを用いた半田付け方法では、第１のステップにおいて第３の領域に半田１６を配置し、第２のステップにおいて当該半田１６上に第３の光を照射する点が、第１の実施の形態の半田付け方法と異なる。

この第３の光Ｌ３は、中心波長が波長範囲２００ｎｍ〜６００ｎｍにあることが好適である。したがって、光源２８ａには、光源２０ａ及び２２ａと同様の光源を用いることができる。

図２に示すように、半田１６がＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕからなる場合には、中心波長が波長範囲２００ｎｍ〜６００ｎｍの光の半田１６の主成分であるＳｎにおける吸収率が、Ａｕ製の端子である第１の金属部材１２ａおよび第２の金属部材１４ａにおける同波長の光の吸収率より小さい。したがって、第３の光Ｌ３に中心波長が波長範囲２００ｎｍ〜６００ｎｍにある光を採用することによって、半田１６の過剰な温度上昇を抑制することが可能になる。その結果、半田１６を適切に温度上昇させることが可能になる。

［第３の実施の形態］

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る半田付け装置を概略的に示す平面図である。図７は、図６に示すバンドルファイバを示す平面図である。図６及び図７に示す半田付け装置１０Ｃは、複数の光源３２、複数のレンズ３４、バンドルファイバ３６、及び制御部４２を備えている。

バンドルファイバ３６は、出射端が二次元配列された複数の光ファイバ３６ａ、及び、これら複数の光ファイバ３６ａの配置を固定するための固定部材３６ｂを有している。

光源３２の各々は、レンズ３４のうち対応のレンズの一方の面に光学的に結合されており、レンズ３４の他方の面は、光ファイバ３６ａのうち対応の光ファイバの入射端に光学的に結合されている。

この半田付け装置１０Ｃでは、一方側の複数列に含まれている光ファイバ３６ａ、これらの光ファイバ３６ａに結合されているレンズ３４及び光源３２によって第１の光照射部３８が構成されている。また、他方側の複数列に含まれている光ファイバ３６ａ、これらの光ファイバ３６ａに結合されているレンズ３４及び光源３２によって第２の光照射部４０が構成されている。

図８は、本発明の第３の実施の形態にかかる半田付け装置を説明するための斜視図である。図８に示すように、第１の光照射部３８からは、第１の光Ｌ１が複数の第１のスポット光Ｓ１として照射される。また、第２の光照射部４０からは、第２の光Ｌ１が複数の第２のスポット光Ｓ２として照射される。

第１の実施の形態と同様に、第１のスポット光Ｓ１は第１の領域に照射され、第２のスポット光Ｓ２は第２の領域に照射される。

制御部４２は、第１の光照射部３８及び第２の光照射部４０を制御するデバイスである。制御部４２は、第１の金属部材１２ａと第２の金属部材１４ａのうち温度上昇率の大きい一方の金属部材に対するエネルギー付与量が、他方の金属部材に対するエネルギー付与量より小さくなるように、第１の光照射部３８の光源３２及び第２の光照射部４０の光源３２を制御する。

図９は、本発明の第３の実施の形態にかかる半田付け装置を説明するための斜視図である。図９には、図８に示す状態から所定時間経過後の第１のスポット光Ｓ１及び第２のスポット光Ｓ２の照射状態が示されている。図８及び図９に示すように、制御部４２は、第２の金属部材１４ａに近い列から順に第１のスポット光Ｓ１のパワーを低下させることができる。即ち、制御部４２は、第２の金属部材１４ａに近い列から順に第１のスポット光Ｓ１のパワーを減少させてもよく、或いは、第２の金属部材１４ａに近い列から順に第１のスポット光Ｓ１を消灯させてもよい。

また、図８及び図９に示すように、制御部４２は、第１の金属部材１２ａに近い列から順に第２のスポット光Ｓ２のパワーを低下させることができる。即ち、制御部４２は、第１の金属部材１２ａに近い列から順に第２のスポット光Ｓ２のパワーを減少させてもよく、或いは、第１の金属部材１２ａに近い列から順に第２のスポット光Ｓ２を消灯させてもよい。なお、パワーの低下を実行するタイミングは、予め制御部４２に記憶させておくことができる。このタイミングは、半田１６の流出速度に応じて予め決定されるものである。

以下、半田付け装置１０Ｃを用いた半田付け方法について説明する。なお、本実施の形態の半田付け方法における第１のステップは、第１の実施の形態と同様である。

＜第２のステップ＞ 第１のステップの後、第１の光照射部３８から第１のスポット光Ｓ１を照射し、第２の光照射部４０から第２のスポット光Ｓ２を照射し、第１の金属部材１２ａ及び第２の金属部材１４ａを加熱することによって、半田１６を溶融させる。

この第２のステップにおいては、第１の金属部材１２ａと第２の金属部材１４ａのうち温度上昇率の大きい一方の金属部材に対するエネルギー付与量が、他方の金属部材に対するエネルギー付与量より小さくなるように、第１のスポット光Ｓ１及び第２のスポット光Ｓ２のパワーが調整される。

第２のステップにおいては、上述したように、第１の金属部材１２ａと第２の金属部材１４ａとの境界に近い列から順に第１のスポット光Ｓ１のパワー及び第２のスポット光Ｓ２のパワーを低下させることが好適である。これによって、半田１６が既に付着した部分に照射される第１のスポット光Ｓ１及び第２のスポット光Ｓ２のパワーが低下されるので、半田１６の過剰な温度上昇が防止される。その結果、半田１６の酸化が低減される。

以上説明した本実施の形態によっても、第１及び第２の実施の形態同様に、第１の金属部材１２ａ及び第２の金属部材１４ａに均一に半田を付着させることが可能になる。また、本実施の形態では、バンドルファイバ３６が用いられているので、第１のスポット光Ｓ１及び第２のスポット光Ｓ２の照射位置のレイアウト変更を容易に行なうことが可能である。

なお、制御部４２は、第１の実施の形態と同様に、第１の光照射部３８に、第１のパワーの第１のスポット光Ｓ１を、照射開始時からの所定時間において照射させ、当該所定時間の経過後に第２のパワーの第１のスポット光Ｓ２を照射させてもよい。なお、第２のパワーは、第１の金属部材１２ａを目標温度に維持するための第１のスポット光Ｓ１のパワーであり、第１のパワーは第２のパワーより大きいパワーである。

また、制御部４２は、第１の実施の形態と同様に、第２の光照射部４０に、第３のパワーの第２のスポット光Ｓ２を、照射開始時からの所定時間において照射させ、当該所定時間の経過後に第４のパワーの第２のスポット光Ｓ２を照射させてもよい。なお、第４のパワーは、第２の金属部材１４ａを目標温度に維持するための第２のスポット光Ｓ２のパワーであり、第３のパワーは第４のパワーより大きいパワーである。

また、第１のスポット光Ｓ１及び第２のスポット光Ｓ２が、半田１６に第照射されてもよい。この場合には、半田１６の温度上昇が早められるので、半田付けに要する時間が短縮される。

［第４の実施の形態］

図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る半田付け装置を概略的に示す平面図である。図１１は、図１０に示すバンドルファイバを示す平面図である。図１２は、本発明の第４の実施の形態にかかる半田付け装置を説明するための斜視図である。以下、図１０、図１１、及び図１２に示す半田付け装置１０Ｄ、及びこの半田付け装置１０Ｄを用いた半田付け方法について、第３の実施の形態と異なる点を以下に説明する。

半田付け装置１０Ｄは、第１の光照射部３８及び第２の光照射部４０に加えて、第３の光照射部４４を有している。第３の光照射部４４は、第１の光照射部３８に含まれている光ファイバ３６ａと第２の光照射部４０に含まれている光ファイバ３６ａとの間に配置されている複数列の光ファイバ３６ａと、これら光ファイバ３６ａに結合されたレンズ３４及び光源３２によって構成されている。

第３の光照射部４４は、第３の領域に第３の光Ｌ３として複数のスポット光Ｓ３を照射する。この第３の領域は、第１の領域と第２の領域との間の領域である。第３の光照射部４４に含まれる光源３２には、第１の光照射部３８及び第２の光照射部４０に含まれている光源と同様の光源を用いることができる。

以下、かかる半田付け装置１０Ｄを用いる本実施の形態の半田付け方法について説明する。本実施の形態の半田付け方法における第１のステップは、第３の実施の形態と同様である。但し、第１のステップにおいて、第３の領域に半田１６が配置される。

また、本実施の形態の半田付け方法の第２のステップにおいては、第３の領域に第３のスポット光Ｓ３が照射される。この半田付け方法によれば、半田１６にも第３のスポット光Ｓ３が照射されるので、半田１６の温度上昇が早められる。その結果、半田付けに要する時間が短縮される。

なお、第３の実施の形態と同様に、第１の金属部材１２ａと第２の金属部材１４ａとの境界に近い列から順に第１のスポット光Ｓ１のパワー及び第２のスポット光Ｓ２のパワーを低下させてもよい。

また、制御部４２が、第１の実施の形態と同様に、第１の光照射部３８に、第１のパワーの第１のスポット光Ｓ２を、照射開始時からの所定時間において照射させ、当該所定時間の経過後に第２のパワーの第１のスポット光Ｓ２を照射させてもよい。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半田付け装置を概略的に示す斜視図である。 図２は、Ａｕ、及びＳｎ（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの主成分）の光の吸収率の波長依存特性を示す図である。 図３は、制御部による光のパワーの時間制御を説明するための図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態の変形態様に係る半田付け方法を説明するための図である。 図５は、本発明の第２の実施に係る半田付け装置を概略的に示す斜視図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態に係る半田付け装置を概略的に示す平面図である。 図７は、図６に示すバンドルファイバを示す平面図である。 図８は、本発明の第３の実施の形態にかかる半田付け装置を説明するための斜視図である。 図９は、本発明の第３の実施の形態にかかる半田付け装置を説明するための斜視図である。 図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る半田付け装置を概略的に示す平面図である。 図１１は、図１０に示すバンドルファイバを示す平面図である。 図１２は、本発明の第４の実施の形態にかかる半田付け装置を説明するための斜視図である。

符号の説明

１０…半田付け装置、１２…第１の基材、１２ａ…第１の金属部材、１４…第２の基材、１４ａ…第２の金属部材、１６…半田、２０…第１の光照射部、２２…第２の光照射部、２４…制御部。

Claims (8)

1. 第１の基材上に設けられた第１の金属部材と、第２の基材上に設けられた第２の金属部材とに跨るように半田を供給する第１のステップと、
   前記第１の金属部材上に第１の光を照射し、前記第２の金属部材上に第２の光を照射する第２のステップと、
   を含み、
   前記第１の金属部材と前記第２の金属部材のうち一方の金属部材に照射する光の照射点における該光のパワーと該一方の金属部材の該光の吸収率との積に対する該一方の金属部材の温度上昇率が、他方の金属部材に照射する光の照射点における該光のパワーと該他方の金属部材の該光の吸収率との積に対する該他方の金属部材の温度上昇率より大きく、
   前記一方の金属部材に照射する光の照射点における該光のパワーと該一方の金属部材の該光の吸収率との積が、前記他方の金属部材に照射する光の照射点における該光のパワーと該他方の金属部材の該光の吸収率との積より小さい、
   半田付け方法。
2. 前記第２のステップにおいて、前記半田に前記第１の光及び前記第２の光を更に照射する、請求項１記載の半田付け方法。
3. 前記第２のステップにおいて、前記半田に第３の光を更に照射する、請求項１記載の半田付け方法。
4. 前記第２のステップにおいて、前記第３の光の照射点における該第３の光のパワーを前記第１の光及び前記第２の光の照射点におけるパワーより先に低下させる、請求項３に記載の半田付け方法。
5. 前記第２のステップにおいて、前記第１の光をその照射点において第１のパワーで照射開始時から所定時間照射し、該所定時間の経過後に前記第１の光をその照射点において第２のパワーで照射し、前記第２の光をその照射点において第３のパワーで照射開始時から所定時間照射し、該所定時間の経過後に前記第２の光をその照射点において第４のパワーで照射し、
   前記第２のパワーは、前記半田の溶融温度より高温に前記第１の金属部材を加熱するためのパワーであり、
   前記第１の光の照射点において、前記第１のパワーは、前記第２のパワーより大きく、
   前記第４のパワーは、前記半田の溶融温度より高温に前記第２の金属部材を加熱するためのパワーであり、
   前記第２の光の照射点において、前記第３のパワーは、前記第４のパワーより大きい、
   請求項１〜４の何れか一項記載の半田付け方法。
6. 前記第２のステップにおいて、前記第１の光を複数の第１のスポット光として照射し、前記第２の光を複数の第２のスポット光として照射し、前記第１のスポット光のうち前記第２の金属部材に近い位置に照射されるスポット光から順に該スポット光の照射点におけるパワーを低下させ、及び前記第２のスポット光のうち前記第１の金属部材に近い位置に照射されるスポット光から順に該スポット光の照射点におけるパワーを低下させる、請求項１〜４の何れか一項記載の半田付け方法。
7. 第１の領域と、第２の領域と、該第１の領域と該第２の領域との間に位置する第３の領域とのうち該第１の領域に、第１の光を出射する第１の光照射手段と、
   前記第２の領域に第２の光を出射する第２の光照射手段と、
   前記第１の光の照射点におけるパワーと前記第２の光の照射点におけるパワーを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記第１の光照射手段に、前記第１の光を照射開始時から所定時間、照射点におけるパワーが第１のパワーとなるよう照射させ、該所定時間の経過後に前記第１の光を、照射点におけるパワーが前記第１のパワーより小さい第２のパワーとなるよう照射させ、前記第２の光照射手段に、前記第２の光を照射開始時から所定時間、照射点において第３のパワーとなるよう照射させ、該所定時間の経過後に前記第２の光を、照射点におけるパワーが前記第３のパワーより小さい第４のパワーとなるよう照射させる、
   半田付け装置。
8. 第１の領域と、第２の領域と、該第１の領域と該第２の領域との間に位置する第３の領域とのうち該第１の領域に、第１の光を出射する第１の光照射手段と、
   前記第２の領域に第２の光を出射する第２の光照射手段と、
   前記第１の光の照射点におけるパワーと前記第２の光の照射点におけるパワーを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記第１の光照射手段は、前記第１の光を複数の第１のスポット光として照射し、
   前記第２の光照射手段は、前記第２の光を複数の第２のスポット光として照射し、
   前記制御手段は、前記第１のスポット光のうち前記第２の領域に近い位置に照射されるスポット光から順に該スポット光の照射点におけるパワーを低下させ、前記第２のスポット光のうち前記第１の領域に近い位置に照射されるスポット光から順に該スポット光の照射点におけるパワーを低下させる、
   半田付け装置。
   

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