JPS6336970A - Laser soldering device - Google Patents

Laser soldering device

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JPS6336970A
JPS6336970A JP61178787A JP17878786A JPS6336970A JP S6336970 A JPS6336970 A JP S6336970A JP 61178787 A JP61178787 A JP 61178787A JP 17878786 A JP17878786 A JP 17878786A JP S6336970 A JPS6336970 A JP S6336970A
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JP
Japan
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soldering
laser
scanning speed
laser beam
section
Prior art date
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Application number
JP61178787A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Tsuchiya
均 土屋
Masakazu Nakazono
中園　正和
Shinichiro Ushijima
牛島　信一郎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6336970A publication Critical patent/JPS6336970A/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3421—Leaded components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To execute soldering with high accuracy without generating a failure, and also, to easily change the fitting length by allowing a laser beam to scan by controlling scanning speed, so that a soldering part can be uniformly heated. CONSTITUTION:The laser beam L scans a flat package IC 2 extending over length (l) through a reflecting mirror 10 by a pulse motor 11, and its scanning speed is controlled by a control part 13 so that a soldering part is uniformly heated. That is to say, an overscan part 15 is provided, leading and trailing are executed by this part, and also, the center part is delayed a little. When the scan is executed repeatedly plural times at such scanning speed, the IC 2 is uniformly heated, and fitted with high accuracy by a self-alignment without generating a solder ball and a wetting failure. In such regard, the fitting length (l) can easily changed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、レーザはんだ付け装置に係り、特にはんだ
付け部を走査するようにレーザ光を相対的に移動するこ
とによりはんだ付けをおこなうレーザはんだ付け装置に
関する。[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a laser soldering device, and particularly relates to a laser soldering device that performs soldering by relatively moving a laser beam so as to scan a soldering part. The present invention relates to a laser soldering device that performs soldering.

（従来の技術） 一般に、レーザはんだ付けは、ＹＡＧレーザ発振装置か
ら放出されるレーザ光を、例えば光ファイバによりはん
だ付け部の近くに導き、この光ファイバの先端から射出
されるレーザ光を集光レンズにより集光して、はんだ付
け部に照射することによりおこなわれる。(Prior art) In general, laser soldering involves guiding laser light emitted from a YAG laser oscillation device near the soldering part using, for example, an optical fiber, and condensing the laser light emitted from the tip of the optical fiber. This is done by focusing the light using a lens and irradiating it onto the soldering area.

このレーザはんだ付けの適用例として、フラットパッケ
ージＩＣ（半導体集積回路）の回路基板への取付けがあ
る。従来、このフラットパッケージＩＣのはんだ付けは
、第５図に示すように、回路基板■の所定部分にはんだ
クリームを塗布したのち、その上にフラットパッケージ
ＩＣ■を搭載し、レーザ光学系■を矢印６）で示す方向
に動かし。An example of the application of this laser soldering is the attachment of a flat package IC (semiconductor integrated circuit) to a circuit board. Conventionally, soldering of this flat package IC involves applying solder cream to a predetermined portion of the circuit board ■, mounting the flat package IC on top of it, and pointing the laser optical system ■ with the arrow as shown in Figure 5. 6) Move in the direction shown.

ＩＣの複数本のリード■を１本づつはんだ付けすること
によりおこなわれていた。This was done by soldering multiple IC leads one by one.

また、別のはんだ付け方法として、第６図に示すように
、はんだ付け部上にシリンドリカルレンズ■を配置し、
レーザ光（Ｌ）を線状に集光して複数本のリードを同時
にはんだ付けする例もある。In addition, as another soldering method, as shown in Fig. 6, a cylindrical lens ■ is placed on the soldering part,
There is also an example in which a plurality of leads are simultaneously soldered by condensing laser light (L) into a line.

しかし、複数本のり−ド■を１本づつはんだ付けする前
者の方法は、隣接リードとの温度差のために、はんだボ
ールやぬれ不良などを発生しやすく、また、ＩＣの一辺
に延出する複数本のリード■を同時に加熱してはんだ付
けしないため、溶融はんだの表面張力に基づくセルフア
ライメント作用がなく、取付け精度が低い。However, the former method, in which multiple leads are soldered one by one, tends to cause solder balls and poor wetting due to the temperature difference between adjacent leads, and also leads to soldering that extends to one side of the IC. Since multiple leads ■ are not heated and soldered at the same time, there is no self-alignment effect based on the surface tension of molten solder, resulting in low mounting accuracy.

また、シリンドリカルレンズ■を用いる後者の方法は、
このシリンドリカルレンズ■におけるエネルギ損失が大
きく、かつ、はんだ付け部の長さが変化した場合にただ
ちにそれに対応させることができないなどの問題点があ
る。In addition, the latter method using a cylindrical lens ■
There are problems in that the energy loss in this cylindrical lens (2) is large, and it is not possible to immediately adapt to changes in the length of the soldered portion.

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように従来のレーザはんだ付けは、一定長さのは
んだ付け部、たとえばフラットパッケージＩＣの複数本
のリードを同時に加熱はんだ付けできないために、はん
だボールやぬれ不良などを発生しやすく、また、セルフ
アライメント作用がないために、取付け精度が低い。ま
た、同時に加熱はんだ付けできる他の方法では、レーザ
光のエネルギ損失が大きく、かつ、はんだ付け部の長さ
変化にただちに対応させることができないなどの問題点
がある。(Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, in conventional laser soldering, solder balls and Poor wetting is likely to occur, and installation accuracy is low because there is no self-alignment effect. In addition, other methods that allow heat soldering at the same time have problems such as large energy loss of the laser beam and inability to immediately respond to changes in the length of the soldered portion.

この発明は、上記従来の問題点を解決するためになされ
たものであり、一定長さのはんだ付け部に対して、はん
だ付け不良を発生せず、かつ取付け精度よく、しかも、
はんだ付け部長さの変化に容易に対応させることができ
るレーザはんだ付け装置を構成することを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to prevent soldering defects from occurring in a soldered part of a certain length, and to achieve high mounting accuracy.
An object of the present invention is to configure a laser soldering device that can easily adapt to changes in the length of a soldering section.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

（問題点を解決するための手段） この発明においては、レーザはんだ付け装置を、はんだ
付け部にレーザ光を照射する光学系と、はんだ付け部を
走査するようにレーザ光を相対移動させる駆動部と、は
んだ付け部の各部分を均一に加熱するようにレーザ光の
走査速度を制御する制御部とで構成した。(Means for Solving the Problems) In the present invention, a laser soldering device includes an optical system that irradiates the soldering portion with a laser beam, and a drive unit that relatively moves the laser beam so as to scan the soldering portion. and a control section that controls the scanning speed of the laser beam so as to uniformly heat each part of the soldering section.

（作用） はんだ付け部に対してレーザ光を相対移動させて、はん
だ付け部を走査するように構成し、かつ、その走査速度
をはんだ付け部の各部分を均一に加熱するように制御す
ると、はんだ付け不良を発生せず、かつ取付け精度がよ
く、しかも、はんだ付け部の長さ変化に容易に対応でき
るはんだ付け装置とすることができる。(Function) If the laser beam is moved relative to the soldering part to scan the soldering part, and the scanning speed is controlled so as to uniformly heat each part of the soldering part, It is possible to provide a soldering device that does not cause soldering defects, has good mounting accuracy, and can easily accommodate changes in the length of the soldered portion.

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described based on an example with reference to the drawings.

第１図に回路基板にフラットパッケージＩＣをはんだ付
けするレーザはんだ付け装置の一例を示す。このレーザ
はんだ付け装置は、ＹＡＧレーザ発振装置から放出され
るレーザ光をはんだ付け部近くに導く光ファイバ（３）
、この光ファイバ■の先端から射出されるレーザ光（Ｌ
）を集光する集光レンズ（図示せず）、およびこの集光
レンズで適宜集光されたレーザ光（Ｌ）をはんだ付け部
方向に反射する反射鏡（１０）からなる光学系を有し、
反射鏡（１０）は、パルスモータ（１１）に取付けられ
、揺動回転するようになっている。レーザ光（Ｌ）は、
この反射ｊ！　（１０）の揺動回転により、回路基板ω
上に搭載されたフラットパッケージＩＣ■の一辺から延
出している複数本のり−ド０上を長さＱにわたって走査
する。FIG. 1 shows an example of a laser soldering apparatus for soldering a flat package IC to a circuit board. This laser soldering device uses an optical fiber (3) that guides laser light emitted from a YAG laser oscillation device near the soldering part.
, the laser beam (L) emitted from the tip of this optical fiber ■
), and a reflecting mirror (10) that reflects the laser beam (L) appropriately focused by the focusing lens toward the soldering part. ,
The reflecting mirror (10) is attached to a pulse motor (11) so as to swing and rotate. The laser beam (L) is
This reflection! (10) Due to the oscillating rotation, the circuit board ω
A plurality of boards 0 extending from one side of the flat package IC mounted above are scanned over a length Q.

しかして、このレーザ光（Ｌ）の走査幅、すなわち長さ
０を制御し、かつ、はんだ付け部を均一に加熱するよう
に制御するために、上記パルスモータ（１１）は、駆動
回路（１２）を介して制御部（１３）に接続されている
。Therefore, in order to control the scanning width of this laser beam (L), that is, the length 0, and to uniformly heat the soldering part, the pulse motor (11) is operated by a drive circuit (12). ) is connected to the control unit (13).

すなわち、上記制御部（１３）は、第２図に示すように
、長さｐのはんだ付け部をオーバースキャンするように
反射鏡（１０）の揺動角θを制御し、かつ、オーバース
キャン部分（１５）で走査速度をすばやく立ち上げ、は
んだ付け部をほぼ一定速度で走査するように反射鏡（１
０）の回転速度を制御するプログラムを内蔵する。また
、制御部（１３）は、はんだ付け部の長さに対応して走
査幅を変更する手段を備える。That is, as shown in FIG. 2, the control section (13) controls the swing angle θ of the reflector (10) so as to overscan the soldered portion of length p, and (15) to quickly increase the scanning speed, and scan the soldering area at an almost constant speed using the reflector (1).
0) has a built-in program to control the rotation speed. Further, the control section (13) includes means for changing the scanning width in accordance with the length of the soldering section.

上記はんだ付け部に対する走査速度は、好ましくは一定
であるが、はんだ付け部の各部分に対してレーザ光のエ
ネルギ密度を調整する必要があるとき、たとえば反射鏡
（１０）の揺動回転のために。The scanning speed for the soldering part is preferably constant, but when it is necessary to adjust the energy density of the laser beam for each part of the soldering part, for example due to the oscillating rotation of the reflector (10). To.

はんだ付け部の中央部と両端部とでレーザ光のスポット
形状が変化し、そのためにエネルギ密度が大きく変化す
るような場合は、第２図の曲線（１６）のように、中間
部の走査速度をその両側の走査速度より若干低くすると
よい。If the spot shape of the laser beam changes between the center and both ends of the soldering part, and therefore the energy density changes greatly, the scanning speed in the middle part should be changed as shown in curve (16) in Figure 2. It is recommended that the scanning speed be slightly lower than the scanning speed on both sides.

このレーザはんだ付け装置により、フラットパッケージ
ＩＣ（２１のはんだ付けはつぎのようにおこなわれる。Using this laser soldering apparatus, soldering of the flat package IC (21) is performed as follows.

まず、回路基板■の所定部分にはんだクリームを塗布し
てその上にフラットパッケージＩＣ■を搭載する。しか
るのち、反射鏡（ｌＯ）を揺動回転するとともに、レー
ザ発振装置からレーザ光を放出させる。レーザ発振装置
から光ファイバ■により導びかれ、揺動回転する反射鏡
（１０）により、はんだ付け部を複数回繰返し走査し、
その間にはんだ付け部を加熱して、フラットパッケージ
ＩＣ■の複数本のり−ド■を同時に回路基板■にはんだ
付けする。はんだ付け部を均一に加熱し、かつ、回路基
板（１）の不要の加熱を防止するために、はんだ付け部
に照射するレーザ光（Ｌ）は、第３図に示すように、集
光すなわちスポット径を適当な大きさに調整して、リー
ド■上を幅広く照射するようにするとよい。なお、第３
図において、（１８）は回路パターン、　（１９）はそ
の上に塗布されたはんだクリームである。First, solder cream is applied to a predetermined portion of the circuit board (2), and the flat package IC (2) is mounted on it. Thereafter, the reflecting mirror (lO) is oscillated and rotated, and the laser beam is emitted from the laser oscillation device. The soldering part is repeatedly scanned multiple times with a swinging and rotating reflecting mirror (10) guided by an optical fiber (1) from a laser oscillation device,
In the meantime, the soldering part is heated and the plurality of leads (2) of the flat package IC (2) are simultaneously soldered to the circuit board (2). In order to uniformly heat the soldering part and to prevent unnecessary heating of the circuit board (1), the laser beam (L) irradiated to the soldering part is focused, i.e., as shown in FIG. It is advisable to adjust the spot diameter to an appropriate size to irradiate a wide area on the lead (2). In addition, the third
In the figure, (18) is the circuit pattern, and (19) is the solder cream applied thereon.

上記のようにレーザはんだ付け装置を構成すると、回路
基板■とフラットパッケージＩＣ■とのはんだ付け部を
、はぼ一定速度で走査して均一に加熱することができる
ので、フラットパッケージＩＣ■の一辺に延出する複数
本のリード（ハ）に対して、隣接部との温度差に基づく
はんだボールやぬれ不良の発生をなくすことができ、か
つ、複数本のり一ド■を同時にはんだ付けできるので、
そのセルフアライメント作用により精度よく取付けるこ
とができる。また、このレーザはんだ付け′ＪＡ同は、
制御部（１３）のプログラムに基づいて、反射鏡（１０
）の揺動回転を制御するように構成したので、はんだ付
け部の長さ変化に容易に対応させることができる。When the laser soldering device is configured as described above, the soldering part between the circuit board ■ and the flat package IC ■ can be scanned at a constant speed and heated uniformly, so one side of the flat package IC ■ can be heated uniformly. It is possible to eliminate the occurrence of solder balls and poor wetting due to temperature differences between adjacent parts for multiple leads (c) that extend over the area, and it is also possible to solder multiple leads at the same time. ,
Its self-alignment action allows for highly accurate installation. In addition, this laser soldering 'JA same
Based on the program of the control unit (13), the reflecting mirror (10
) is configured to control the oscillating rotation of the soldering part, so it can easily accommodate changes in the length of the soldering part.

つぎに、他の実施例について述べる。Next, other embodiments will be described.

前記実施例では、プログラムを内蔵する制御部を設けて
、反射鏡の回転角、回転速度を制御するように構成した
が、この反射鏡の揺動回転の制御は、たとえばモータの
回転をカム機もがを介して反射鏡に伝達することにより
回転角を制御するとともに１回転速度をプログラムで制
御するなど、機械的な制御と電気的な制御を併用して制
御するように構成してもよく、また、回転角、回転速度
をともに機械手段で制御することも可能であって。In the embodiment described above, a control unit containing a program was provided to control the rotation angle and rotation speed of the reflector. It may be configured to control using a combination of mechanical control and electrical control, such as controlling the rotation angle by transmitting the signal to the reflecting mirror through the force and controlling the speed of one rotation by a program. It is also possible to control both the rotation angle and rotation speed by mechanical means.

制御部は、必ずしも電気的な制御装置のみを意味するも
のではない。The control unit does not necessarily mean only an electrical control device.

また、前記実施例では、反射鏡を揺動回転するように構
成したが、第４図に示すように、レーザ発振装置から放
出されるレーザ光を導く光ファイバ■の先端部にパルス
モータ（１１）を取付けて、矢印（２１）で示すように
この光ファイバ（３）の先端を揺動させるように構成し
てもよい。その他の構成は、前記実施例と同じである。Furthermore, in the above embodiment, the reflecting mirror was configured to swing and rotate, but as shown in FIG. 4, a pulse motor (11 ) may be attached so that the tip of the optical fiber (3) can be swung as shown by the arrow (21). The other configurations are the same as in the previous embodiment.

このようにレーザはんだ付け装置を構成すると、その構
造を簡単にすることができ、かつ同一効果を奏するもの
とすることができる。By configuring the laser soldering device in this way, the structure can be simplified and the same effects can be achieved.

なお、この発明のレーザはんだ付け装置は１回路基板の
組立てばかりでなく、たとえば回路基板に対してフラッ
トパッケージＩ　Ｃｔｅ付けかえる場合にも利用でき、
さらに、他の部材のはんだ付けにも利用できる。The laser soldering apparatus of the present invention can be used not only for assembling a single circuit board, but also for replacing a flat package I Cte on a circuit board.
Furthermore, it can also be used for soldering other members.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

レーザ発振装置から放出されるレーザ光を光学系を介し
て、はんだ付け部を走査するように相対移動させ、かつ
、その走査速度を、はんだ付け部の各部分を均一に加熱
するように制御するので、はんだ付け不良を発生せず、
かつ精度よくはんだ付けでき、しかも、はんだ付け部の
長さ変化に対しても容易に対応できるはんだ付け装置と
することができる。A laser beam emitted from a laser oscillation device is moved relatively to scan the soldering area through an optical system, and the scanning speed is controlled so as to uniformly heat each part of the soldering area. Therefore, no soldering defects occur,
In addition, it is possible to provide a soldering device that can perform soldering with high precision and can easily accommodate changes in the length of the soldered portion.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図ないし第４図はこの発明の詳細な説明図で、第１
図は回路基板にフラットパッケージＩＣをはんだ付けす
るレーザはんだ付け装置の構成を示す斜視図、第２図は
はんだ付け部に対する走査速度の説明図、第３図ははん
だ付け部に対するレーザ照射位置の説明図、第４図（Ａ
）および（Ｂ）図はそれぞれ他の実施例の要部構成を示
す正面図および側面図、第５図は従来のレーザはんだ付
け方法説明図、第６図は異なる従来のレーザはんだ付け
方法説明図である。 ■・・・回路基板　■・・・フラットパッケージＩＣ■
・・・光ファイバ　　　５−・・リード（１０）・・・
反射鏡　　　　（１１）・・・パルスモータ（１５）・
・・オーバースキャン部分 （１８）・・・回路パターン　（１９）・・・はんだク
リーム（Ｌ）・・・レーザ光 代理人　　弁理士　井　上　−男 ｊ′ 、Ｉ　　　Ｌ 第２１！！　　　　　：ｒ、。 二＝品二二丑工 第　　４　　図 ゝＩ 第　　３　　図 第６図Figures 1 to 4 are detailed explanatory diagrams of this invention.
The figure is a perspective view showing the configuration of a laser soldering device for soldering flat package ICs to a circuit board, Figure 2 is an illustration of the scanning speed for the soldering area, and Figure 3 is an explanation of the laser irradiation position for the soldering area. Figure 4 (A
) and (B) are respectively a front view and a side view showing the main structure of other embodiments, FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional laser soldering method, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a different conventional laser soldering method. It is. ■・・・Circuit board ■・・・Flat package IC■
...Optical fiber 5-...Lead (10)...
Reflector (11)...Pulse motor (15)...
...Overscan part (18)...Circuit pattern (19)...Solder cream (L)...Laser light agent Patent attorney Inoue -man j', I L 21st! ! :r. 2 = Shina 22 Ushiko No. 4 Fig. I Fig. 3 Fig. 6

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）はんだ付け部にレーザ光を照射する光学系と、上
記はんだ付け部を走査するように上記はんだ付け部に対
して上記レーザ光を相対移動させる駆動部と、上記はん
だ付け部の各部分を均一に加熱するように上記レーザ光
の走査速度を制御する制御部とを具備することを特徴と
するレーザはんだ付け装置。(1) An optical system that irradiates the soldering part with laser light, a drive unit that moves the laser light relative to the soldering part so as to scan the soldering part, and each part of the soldering part. and a control section that controls the scanning speed of the laser beam so as to uniformly heat the laser beam. （２）駆動部ははんだ付け部をオーバースキャンするよ
うにレーザ光を相対移動させ、制御部はそのオーバース
キャン部分で走査速度を立ち上らせ、所定速度で上記は
んだ付け部を走査させるプログラム手段を有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザはんだ付
け装置。(2) A program means in which the drive section relatively moves the laser beam so as to overscan the soldering section, and the control section increases the scanning speed at the overscan section to scan the soldering section at a predetermined speed. A laser soldering apparatus according to claim 1, characterized in that it has the following. （３）制御部ははんだ付け部の各部分においてエネルギ
密度が一定になるようにレーザ光の走査速度を制御する
プログラム手段を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のレーザはんだ付け装置。(3) Laser soldering according to claim 1, wherein the control section has a program means for controlling the scanning speed of the laser beam so that the energy density is constant in each part of the soldering part. Device. （４）制御部ははんだ付け部の中央部における走査速度
をその両側における走査速度より高くしないプログラム
手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載のレーザはんだ付け装置。(4) The laser soldering apparatus according to claim 3, wherein the control section has programming means that does not make the scanning speed at the center of the soldering section higher than the scanning speed at both sides thereof.
JP61178787A 1986-07-31 1986-07-31 Laser soldering device Pending JPS6336970A (en)

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Cited By (3)

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