(57)【要約】【課題】電子部品と基板とを接続するためのはんだを適切に溶解させることができるはんだ溶解方法を提供する。【解決手段】ＢＧＡ（Ball Grid Array）のはんだボールが、縦横方向にｎ×ｎ個配列されている場合に、はんだボールの配列方向に対して角度θだけ傾けた角度（図中“Ａ”）でレーザビームを照射する。レーザビームの照射点を、方向“Ａ”に交わる方向（図中“Ｂ”）に移動させることで、全てのはんだボールにレーザビームが照射されるようにする。【選択図】図３
2011009243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品と基板とを接続するためのはんだを溶解させるはんだ溶解方法であって、
前記電子部品と前記基板との間には、縦方向および横方向に複数のはんだバンプが配列され、
レーザ光を前記電子部品と前記基板との間の隙間から照射することにより、前記複数のはんだバンプを溶解させる工程を含み、
前記溶解させる工程においては、前記はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光を照射する、はんだ溶解方法。
【請求項２】
前記レーザ光の照射点を移動させることで、複数のはんだバンプに順次レーザ光を照射する、請求項１に記載のはんだ溶解方法。
【請求項３】
前記レーザ光の照射点の移動時に、各はんだバンプへのレーザ光の当たり方に応じてレーザ光の出力を制御する、請求項２に記載のはんだ溶解方法。
【請求項４】
前記レーザ光の高さは、前記電子部品と前記基板との間の隙間以下のサイズとされる、請求項１から３のいずれかに記載のはんだ溶解方法。
【請求項５】
前記レーザ光は、前記基板の接合部を有する主面と平行となるように照射される、請求項１から４のいずれかに記載のはんだ溶解方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ溶解方法により、電子部品が実装された基板を生産する、実装基板の生産方法。
【請求項７】
電子部品と基板とを接続するためのはんだを溶解させるはんだ溶解装置であって、
前記電子部品と前記基板との間には、縦方向および横方向に複数のはんだバンプが配列され、
レーザ光を前記電子部品と前記基板との間の隙間から照射することにより、前記複数のはんだバンプを溶解させるレーザ光照射装置と、
前記はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光が照射されるように、前記レーザ光の照射方向を制御する制御装置とを備えた、はんだ溶解装置。
【請求項８】
前記電子部品が載置された基板を運搬する基板運搬装置をさらに備え、
前記レーザ光照射装置は、
レーザ発生部と、
前記レーザ発生部で射出されたレーザを前記はんだバンプに向けて反射させる反射部とを備える、請求項７に記載のはんだ溶解装置。
【請求項９】
前記反射部は、プリズムを含み、
前記プリズムの鋭角が前記基板側に向いている、請求項８に記載のはんだ溶解装置。
【請求項１０】
前記電子部品が載置された基板を撮影する第１の撮像装置と、
前記第１の撮像装置が撮影した画像に基づいて、前記電子部品の位置を識別する識別手段とをさらに備えた、請求項７から９のいずれかに記載のはんだ溶解装置。
【請求項１１】
前記レーザ光の被照射位置を撮影する第２の撮像装置をさらに備え、
前記レーザ光照射装置は、前記第２の撮像装置が撮影した画像に基づいて、レーザの照射を制御する、請求項７から１０のいずれかに記載のはんだ溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明ははんだ溶解方法、実装基板の生産方法、およびはんだ溶解装置に関し、特に、電子部品と基板とを接続するためのはんだを溶解させるはんだ溶解方法、実装基板の生産方法、およびはんだ溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板に実装される電子部品には、部品下部にはんだ付け接合部があるもの（裏面接合電子部品）がある。これらは、部品形態でＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）等と呼ばれている。
【０００３】
プリント基板への電子部品のはんだ付けは、リフロー炉で一括して行なうことが多い。また、環境への懸念から、今日では含鉛はんだの代替品として、鉛を含まない鉛フリーはんだを採用する必要が高まっている。鉛フリーはんだの溶融温度は、含鉛はんだの溶融温度よりも高いため、リフロー炉の温度は２４０℃程度に上げなければならない。多くの電子部品の耐熱温度は２５０℃であり、リフロー炉の温度設定のマージンは１０℃程度と狭くなっている。
【０００４】
一方、炉内には温度分布があるため、炉内を理想通りの温度設定にすることは難しい。このため、温度に耐えられずに不良品となる部品が増えている。
【０００５】
そのような理由から、昨今、電子部品へ熱負荷を掛けずに、接合部だけを加熱してはんだ付けを行なう、レーザによる局部加熱はんだ付けへの期待が高まっている。
【０００６】
実装部品を光エネルギー照射によって接合する方法について、以下の特許文献１〜３に示される技術がある。
【０００７】
特許文献１は、光エネルギーを光学系の調整で部品の斜め上方から照射することで、部品に熱的ストレスを与えることなく、部品下部にあるクリームはんだを加熱する加工方法を開示している。
【０００８】
特許文献２は、ミラーを用いて、シリンドリカルレンズで線状に成形したパルスビームを半導体装置と基板の接合部に照射する、デバイスの再生方法を開示している。
【０００９】
特許文献３は、レーザ光透過性を有する基板の裏面から光照射することではんだを溶融し、マザー基板と電子部品とを接合する方法を開示している。
【特許文献１】特許第３６２２７１４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０７２６号公報
【特許文献３】特開２００５−３４７６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の技術には、以下の問題点がある。部品とプリント基板の隙間は狭く、接合部は碁盤の目のように配列している。このため、斜め上方からの照射では接合部の全体に光が届かない。よって、全ての接合点ではんだを溶かして接合することができないという問題がある。また、接合面が裏面にある、ＢＧＡやＣＳＰに対して、部品表面から光エネルギーを照射すると、ＩＣ回路に熱負荷が掛かってしまうという問題がある。
【００１１】
特許文献２の方法では、半導体装置と基板との間から接合部に向けてレーザを照射しているが、２列目以降の接合部が最前列の接合部の影に入ってしまうという問題がある。このため、接合部を均一に溶解させることは、不可能である。
【００１２】
特許文献３の技術に関しては、以下の問題がある。昨今、高密度化の要請により多層基板が用いられ、実装方法としては両面実装が多く用いられている。従って、部品や配線が邪魔になるため、基板の裏面からレーザ照射を行なうことは難しいという問題がある。また、特許文献３の技術は、リジッドなガラスエポキシ基板には使うことができない。ガラスエポキシ基板における可視光、近赤外光の透過率は１ｍｍ厚基板で２％ほどしかない。このためレーザ光の殆どは基板に吸収され、はんだが溶解する前に基板が熱損傷してしまうからである。
【００１３】
この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、電子部品と基板とを接続するためのはんだを適切に溶解させることができるはんだ溶解方法、実装基板の生産方法、およびはんだ溶解装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１４】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、電子部品と基板とを接続するためのはんだを溶解させるはんだ溶解方法において、電子部品と基板との間には、縦方向および横方向に複数のはんだバンプが配列される。はんだ溶解方法は、レーザ光を電子部品と基板との間の隙間から照射することにより、複数のはんだバンプを溶解させる工程を含む。その溶解させる工程においては、はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光を照射する。
【００１５】
この発明によると、はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光を照射することができる。これにより、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプのそれぞれにレーザ光を照射することができ、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプを適切に溶解させることができるという効果がある。
【００１６】
好ましくははんだ溶解方法は、レーザ光の照射点を移動させることで、複数のはんだバンプに順次レーザ光を照射する。
【００１７】
この場合、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプを順次溶解させることができるという効果がある。
【００１８】
好ましくははんだ溶解方法は、レーザ光の照射点の移動時に、各はんだバンプへのレーザ光の当たり方に応じてレーザ光の出力を制御する。
【００１９】
この場合、各はんだバンプに対して、好ましいレーザ光を出力できるという効果がある。
【００２０】
好ましくはレーザ光の高さは、電子部品と基板との間の隙間以下のサイズとされる。
【００２１】
この場合、電子部品と基板との間の隙間をレーザ光に通過させることができ、電子部品や基板に対するレーザの影響を可能な限り少なくすることができるという効果がある。
【００２２】
好ましくはレーザ光は、前記基板の接合部を有する主面と平行となるように照射される。
【００２３】
この場合、はんだバンプのみにレーザを照射させやすくなり、電子部品や基板に対するレーザの影響を可能な限り少なくすることができるという効果がある。
【００２４】
この発明の他の局面に従うと、実装基板の生産方法は、上述のいずれかに記載のはんだ溶解方法を用いて、電子部品が実装された基板を生産する。
【００２５】
この発明によると、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプを適切に溶解させることで、電子部品が実装された基板を良好に生産することができるという効果がある。
【００２６】
この発明のさらに他の局面に従うと、電子部品と基板とを接続するためのはんだを溶解させるはんだ溶解装置において、電子部品と基板との間には、縦方向および横方向に複数のはんだバンプが配列される。はんだ溶解装置は、レーザ光を電子部品と基板との間の隙間から照射することにより、複数のはんだバンプを溶解させるレーザ光照射装置と、はんだバンプの配列方向に対して傾けた角度からレーザ光が照射されるように、レーザ光の照射方向を制御する制御装置とを備える。
【００２７】
この発明によると、縦方向および横方向に配列された複数のはんだバンプを適切に溶解させることができるはんだ溶解装置を提供することができるという効果がある。
【００２８】
好ましくははんだ溶解装置は、電子部品が載置された基板を運搬する基板運搬装置をさらに備え、レーザ光照射装置は、レーザ発生部と、レーザ発生部で射出されたレーザをはんだバンプに向けて反射させる反射部とを備える。
【００２９】
この場合、基板の搬送により作業を効率よく行なうことができ、かつレーザ光を照射させやすくすることができるという効果がある。
【００３０】
好ましくは反射部は、プリズムを含み、プリズムの鋭角が基板側に向いている。
【００３１】
この場合、プリズムが基板上の他の部品に接触することを防ぐことができる。
【００３２】
好ましくははんだ溶解装置は、電子部品が載置された基板を撮影する第１の撮像装置と、第１の撮像装置が撮影した画像に基づいて、電子部品の位置を識別する識別手段とをさらに備える。
【００３３】
この場合、電子部品の位置を識別することができるため、はんだの溶解制御をより適切に行なうことができるという効果がある。
【００３４】
好ましくははんだ溶解装置は、レーザ光の被照射位置を撮影する第２の撮像装置をさらに備え、レーザ光照射装置は、第２の撮像装置が撮影した画像に基づいて、レーザの照射を制御する。
【００３５】
この場合、レーザ光の照射位置に基づいてレーザの照射を制御することができるため、はんだの溶解を適切に制御することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本発明の実施の形態における、裏面接合電子部品の一例としてのＢＧＡ、ＬＧＡ（Land Grid Array）の側面からのレーザ照射によるはんだ付け方法について説明する。なお、ここでははんだ付けを例に挙げるが、電子部品のはんだ付け後に、そのはんだ付け部分を再度溶解させた後に凝固させることで、接合部の寿命を延ばす場合にも本発明を用いることができる。
【００３７】
［はんだ付け方法について］
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。
【００３９】
ここではガラスエポキシ基板１０７に形成された銅ランド１０５に対して、はんだボール１０１とはんだペースト１０３とを用いて、ＢＧＡ（またはＣＳＰなど）１００を電気的に接合させる状態を示している。ＢＧＡに付随するはんだボール１０１の直径がΦｄで示されており、はんだボール同士の間隔が、ピッチＰで示されている。また、ＢＧＡ１００のパッケージ樹脂の底部と、基板１０７表面との間隔をｈ１で示している。
【００４０】
側面から見て二等辺三角形形状のプリズム２０１の鋭角部分２０１ａが基板１０７上のＢＧＡ１００の付近に位置するように、プリズムの位置が制御される。基板１０７の上方向から照射されるレーザビームＬがプリズム２０１で反射されて、はんだボール１０１およびはんだペースト１０３に照射される。プリズム２０１により反射したレーザビームＬの高さ方向の寸法（太さ）は、ｈ１以下（またははんだボール径Φｄ（バンプ高さ）以下）となるように調節される。レーザビームＬの断面形状は、断面Ｌ１に示されるように円でもよいし、断面Ｌ２に示されるように楕円でもよい。
【００４１】
図に示されるように、プリズム２０１で９０°の角度に反射したレーザビームＬは、基板１０７の主面に対して平行に進み、基板１０７とＢＧＡ１００のパッケージ樹脂部分の底部との隙間に入り込み、はんだボール１０１およびはんだペースト１０３に照射される。これにより、はんだボール１０１およびはんだペースト１０３が溶解し、はんだ付けが行なわれる。
【００４２】
なお、プリズムに代えて、レーザビームを反射させることのできるミラーを用いてもよい。
【００４３】
図２は、本発明の実施の形態の１つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。
【００４４】
ここではガラスエポキシ基板１０７に形成された銅ランド１０５に対して、はんだペースト１０３を用いて、ＬＧＡ（またはＦＬＧＡ（Fine-pitch Land Grid Array）など）１５１を電気的に接合させる状態を示している。銅ランド１０５の径がΦｄで示されており、銅ランド１０５同士の間隔が、ピッチＰで示されている。また、ＬＧＡ１５１のパッケージ樹脂部分の底部と、基板１０７表面との間隔をｈ２で示している。
【００４５】
この方法においても、図１の場合と同様に、基板１０７の上方向から照射されるレーザビームをプリズムを用いて反射させることで、はんだペースト１０３にレーザビームを照射する。プリズムにより反射したレーザビームの高さ方向の寸法（太さ）は、ｈ２以下となるように調節される。レーザビームＬの断面形状は、断面Ｌ３に示されるように円でもよいし、断面Ｌ４に示されるように楕円でもよい。
【００４６】
プリズムで反射したレーザビームは、基板１０７とＬＧＡ１５１のパッケージ樹脂部分の底部との隙間に入り込み、はんだペースト１０３に照射される。これにより、はんだペースト１０３が溶解し、はんだ付けが行なわれる。
【００４７】
なお、図１および図２において、レーザビームが平行光である場合は、レーザビームは、基板１０７に対して平行、またはほぼ平行に進むように、その照射方向が制御される。レーザビームが平行光ではない場合（収束光、拡散光である場合）、レーザビームの下端は、基板１０７の接合部を有する主面に対して平行、またはわずかに上向きとなるように、また、レーザビームの上端は、ＢＧＡ１００の下面と平行、またはわずかに下向きとなるように、レーザビームの照射方向が制御される。
【００４８】
図３は、本発明の実施の形態の１つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための平面図である。
【００４９】
ここでは、はんだバンプの一例として、ＢＧＡのはんだボール（ハッチングが付された円で示す。）が縦横方向にｎ×ｎ個配列されている状態を示している。図３においては、ｎ＝１０である。便宜上、左下のはんだボールの位置を（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）とし、右方向にＸ軸を、上方向にＹ軸をとる。右上のはんだボールの位置は、（Ｘ，Ｙ）＝（１０，１０）である。Ｙ＝１の位置のはんだボールがレーザ照射方向から見て最前列のはんだボールとなり、Ｙ＝１０の位置のはんだボールが最後列のはんだボールとなる。また、はんだボール同士の間隔（ピッチ）はＰであり、はんだボールの径はΦｄである。
【００５０】
レーザビームをはんだボールの配列方向（一点鎖線で示されるＹ軸方向）と同じ方向に照射すると、Ｙ＝１の位置にあるはんだボールにレーザは照射されるが、Ｙ＝２〜１０の位置にある、レーザビーム照射元から２列目以降のはんだボール（照射元から奥側にあるはんだボール）は、Ｙ＝１の位置にあるはんだボールに隠れてしまう。従って、Ｙ＝２〜１０の位置にあるはんだボールは、レーザビームが照射されずに溶解しない。
【００５１】
そこで、本実施の形態においては、図中“Ａ”で示されるような、はんだボールの配列方向に対して角度θだけ傾けた角度からレーザビームを照射する。レーザビームの照射点を、方向“Ａ”と直行する方向“Ｂ”（または、Ｘ軸方向など、“Ａ”方向に交わる方向）に移動させることで、全てのはんだボールにレーザビームが照射されるようにする。すなわち、レーザビームの幅Ｗ１（図１）がＢＧＡの幅よりもはるかに小さくても、レーザビームの照射点の移動により、ＢＧＡの幅をカバーすることができる。
【００５２】
図４は、図３における“Ａ”方向の視図である。
【００５３】
図３のはんだボールＢ１とＢ２との間（この間隔は、Ｐｃｏｓθで表わされる。）に、はんだボールＢ２の後ろ側にある９個のはんだボールの一部が観察される。すなわち、図３の“Ａ”方向にレーザビームを照射することで、すべてのはんだボールにエネルギーを与え、溶解させることが可能である。
【００５４】
なお角度θは、図３に示されるように、レーザビームの軌道が、（Ｘ，１）の位置のはんだボールの右端部と、（Ｘ＋１，１０）の位置のはんだボールの左端部とを結ぶように設定することで、すべてのはんだボールにレーザビームを照射することができ、かつ、はんだボールへのレーザビームの照射面積を可能な限り大きくすることができる。
【００５５】
なお、角度θは、０°＜θ＜４５°程度とすることが望ましい。θが０°であると、レーザビーム照射元から２列目以降にあるはんだボールが、一番手前のはんだボールに隠れてしまうからである。また、θが４５°であると、（Ｘ＋１，Ｙ＋１）の位置のはんだボールが、（Ｘ，Ｙ）の位置のはんだボールに隠れてしまうからである。
【００５６】
また、図３ではレーザビームの角度を一点鎖線で示される方向から右にθ傾けたが、左にθ傾けてもよい。この場合、レーザビームの軌道が、（Ｘ，１）の位置のはんだボールの左端部と、（Ｘ−１，１０）の位置のはんだボールの右端部とを結ぶようにθを設定すると、すべてのはんだボールにレーザビームを照射することができ、かつ、はんだボールへのレーザビームの照射面積を可能な限り大きくすることができる。
【００５７】
なお、接合点の溶解に用いる光は、平行光であってもよいし、収束光または拡散光であってもよい。
【００５８】
以上のように本実施の形態においては、レーザ光を部品と基板の隙間以下に絞り、基板に対してほぼ平行に照射する。また、最奥部の接合点まで光が届くように、碁盤の目のように配列した接合点の配列に対して角度を持たせてレーザを照射する。これにより、全ての列の接合点を加熱溶解することができる。
【００５９】
［はんだ付け装置の第１の構成］
【００６０】
図５は、上述のはんだ付け方法を実行してはんだ付けを行なうはんだ付け装置の第１の構成を示す平面図である。
【００６１】
図を参照してはんだ付け装置は、ＢＧＡなどが載置された基板１０７を基台上に載せた状態で、位置１０７’で示される位置に運搬する基板運搬装置２５１と、基台上方のＸＹ平面に沿って移動可能なレーザ照射装置（ヘッド装置）２００とを備える。
【００６２】
はんだ付け装置は、レーザ照射装置２００をＸ方向、Ｙ方向、およびＲ（回転）方向に移動させる駆動装置２７１を備える。
【００６３】
レーザ照射装置２００は、出射したレーザビームを反射するプリズムを支持する支持体と、支持体に対してプリズムを回転するＲ軸駆動機能と、支持体に対してプリズムを上下動させるＺ軸駆動機能とを備える。
【００６４】
また、レーザ照射装置２００は、プリズムに対するレーザビームの入射位置をＸＹ方向、または水平方向に移動する機能を有する。
【００６５】
図６は、図５のレーザ照射装置２００の一部の平面図であり、図７は一部の側面図である。
【００６６】
図に示されるように、レーザ照射装置２００は、上方に設けられるレーザ照射装置２５３と、レーザ照射装置２５３のレーザ照射位置をプリズムの位置に対して移動させる駆動装置２５５と、レーザ照射装置２５３が発したレーザビームＬを９０°の角度で反射させるプリズム（光透過体）２０１と、プリズム２０１を軸心２０９’を中心として回転させることで、レーザの高さ方向の角度を調節するピエゾモータ２０９と、図６の左右方向にプリズムを駆動する駆動装置２１１と、プリズムの基板からの高さを検出する高さセンサ２１５と、はんだのフラックスなどからプリズムが汚れることを防ぐための保護ガラス２０３と、レーザビームがプリズムから漏れるのを防止する保護カバー２０５と、排気ノズル２０７とを備えている。
【００６７】
レーザ照射装置２００は、プリズムの反射面の角度を微調整できる構造を有することで、レーザ光をＢＧＡの奥深くまで届けることができる。また、プリント基板のたわみ等で、基準面に対してＢＧＡ等の部品の平行度が変動しても、レーザの光路を調整できる。
【００６８】
フラックスの飛散によりプリズム２０１の表面や保護ガラス２０３の表面が汚れると、汚れにレーザが吸収されてしまう。このためはんだ付け装置においては、排気ノズル２０７を設置し、気流を作り飛散物の付着を防いでいる。すなわち図６においては、“Ｅ”方向にエアの吸引を行なう。排気ノズル２０７により、レーザ照射条件が一定に保たれ、はんだ付け品質が安定するという効果がある。
【００６９】
なおレーザ照射装置２５３は、レーザ照射部と、レーザ照射部へ可撓性の光ケーブルを介してレーザを供給するレーザ発生装置とを含んで構成されてもよい。
【００７０】
図に示されるように、プリズムの下端は、上方からのレーザ光を基板と平行する面を通過するように屈曲させる反射面を有する。
【００７１】
図８は、はんだ付け装置によりはんだ付けが行なわれる状態を示す平面図である。
【００７２】
ＢＧＡ１００には、点線の円で示される複数のはんだボール１０１が、縦横方向に複数配列されている。プリズム２０１を基板近傍まで下降させた状態で、ＢＧＡと基板との間の隙間を狙って、レーザビームを“Ａ”方向（白抜き矢印方向）に照射する。この方向は、図３で示したように、はんだボールの配列方向（Ｙ方向）に対して傾けた角度である。
【００７３】
また、全てのはんだボールにレーザビームが当たるように、駆動装置２５５により、プリズムの位置に対するレーザ入射位置を“Ｂ”方向（黒矢印方向であり、“Ａ”に直交する方向）に変化させ、かつ駆動装置２１１により、プリズム自体も“Ｂ”方向に移動させる。
【００７４】
このようにして、全てのはんだボールを溶解させ、ＢＧＡの基板に対するはんだ付けを行なうことができる。
【００７５】
なお、図８において、ＢＧＡ１００のはんだボールが存在するエリアが、プリズムの幅でカバーされるのであれば、プリズムを移動させなくてもよい。この場合、プリズムに対するレーザ入射位置を移動させるだけで、すべてのはんだボールを溶解させることができる。
【００７６】
［はんだ付け装置の第２の構成］
【００７７】
図９は、上述のはんだ付け方法を実行してはんだ付けを行なうはんだ付け装置の第２の構成を示す側面図であり、図１０は、ＢＧＡを囲むレーザ照射装置（ヘッド装置）を示す平面図である。
【００７８】
はんだ付け装置において、基板１０７は、図示しないステージに載置される。基板１０７上のＢＧＡ１００のはんだボール１０１に対して側方からレーザ照射を行なうことで、はんだ付けが行なわれる。
【００７９】
本実施の形態においては、ＢＧＡの四辺のそれぞれに対応するレーザ照射装置２００Ａ〜２００Ｄが設けられている。これにより、ＢＧＡに対して４方向からレーザを照射することができる。従って、図８に示される構成ではレーザが届きにくかったはんだボールに対してもレーザを容易に照射することが可能となる。
【００８０】
図９に示されるように、はんだ付け装置は、レーザ照射部３０７と、レーザ照射部３０７へ可撓性の光ケーブル３０５を介してレーザを供給するレーザ発生装置３０３と、レーザ照射部３０７からのレーザビームをハーフミラー３０９を透過させた後に反射させ、レーザビームを走査させるためのガルバノミラー３１１，３１３と、ガルバノミラーからのレーザビームが真下に向けて照射されるようにするテレセントリックレンズ３１５と、テレセントリックレンズのピント合わせを行なうためのレンズ駆動系３１７ａ，３１７ｂと、電子部品のはんだ付け前に電子部品の上方まで移動し、下方を撮像する撮像装置３０１と、ハーフミラー３０９とレンズ３２１とを介して、レーザ被照射位置をレーザビームと同軸方向から撮影する同軸カメラ３２３と、同軸カメラ３２３の撮影画像を処理する画像処理部３２５と、撮影画像に基づいて、ステージ位置および角度、プリズム位置および角度、ならびにレーザ出力のオン／オフを制御する制御部３２７とを備える。
【００８１】
また、はんだ付け装置は、各レーザ照射装置をＸＹＲ方向に移動させる駆動部２６１Ａ，２６１Ｂと、各レーザ照射装置を高さ方向に移動させる駆動部２６３Ａ，２６３Ｂとを備える。
【００８２】
ガルバノミラーの作用により、レーザビームを軌道ＬＡに導き、レーザ照射装置２００Ａによりはんだ付けを行なった後、レーザビームの軌道を切替え、レーザビームを軌道ＬＢに導き、レーザ照射装置２００Ｂによりはんだ付けを行なう。
【００８３】
撮像装置３０１は、基板の所定マークまたは電子部品を撮像し、電子部品の位置および方向を検出する。検知結果に基づき制御部３２７は、電子部品に対してプリズムをＸＹＲの所定位置に移動させる。
【００８４】
レーザの照射位置は、同軸カメラ３２３で観察される。これに基づき制御部３２７は、適切な位置にレーザが照射されるように、電子部品に対するレーザ照射位置を調整する。
【００８５】
第２の構成におけるはんだ付け装置は、図１０の４個のプリズムを、それぞれ自由に動かせるようにして四角に組むことで、様々な大きさのＢＧＡ等に対応することができる。また、レーザの動きに連動させてプリズムを移動させることで、プリズムの大きさを小さくできる。これにより、高密度実装基板であっても、他の隣接する部品にプリズムがぶつかることを可能な限り防ぐことができる。
【００８６】
また、図９のように、プリズムの二等辺三角形の鋭角部が基板側に位置するため、部品間距離の狭い高密度実装においても、他の隣接する部品にプリズムがぶつかることを防ぐことができる。
【００８７】
図１０に示されるレーザ照射装置に関して、例えば２００Ａ→２００Ｄ→２００Ｂ→２００Ｃの順に各レーザ照射装置のプリズムに対してレーザビームが照射される。これにより、ＢＧＡの周りを一周するようにレーザビームが照射され、はんだ付けが行なわれる。
【００８８】
図１１は、同軸カメラ３２３の撮影するはんだボールの画像と、レーザ照射の制御を説明するための図である。
【００８９】
ここでは、図４と同様に照射位置に対して先頭（第１列）にあるはんだボールＢ１，Ｂ２が撮影されている状態を示す。なお、はんだ付け装置の第２の構成では、ＢＧＡの四方からレーザを照射するため、図３に示されるように最後列（Ｙ＝１０の列）のはんだボールにまでレーザビームを照射する必要はない。従って図１１では、角度θを図３より大きくし、はんだボールＢ２の後ろ３個以降のはんだボールは、はんだボールＢ１の影に隠れるようにしている。これらはんだボールＢ１の影に隠れるはんだボールは、逆方向からのレーザビームの照射で十分なエネルギーが付与される。
【００９０】
図１１において、符号“Ｃ”を中心として、レーザビームの幅がハッチングで示されている（幅Ｌ）。このレーザ照射幅を右に移動させることで、はんだボールに順次レーザを照射する。レーザ照射幅を移動させるだけでは、第１列目のはんだボールＢ１，Ｂ２の影となるはんだボールに比べて、第１列目のはんだボールＢ１，Ｂ２に与えられるエネルギーが過剰となる。
【００９１】
そこで、本実施の形態では、レーザ照射量が均一になるように、外周のハンダボールにレーザが当たるときには、レーザの被照射位置の移動中、レーザ発光を一旦停止する。これにより、各はんだボールのレーザエネルギー累積受光量を均一に近づけている。レーザ発光の停止タイミングは、ティーチング時にセットしてもよいし、同軸カメラで取り込んだ画像を制御部３２７が認識して、停止タイミングを求めてもよい。
【００９２】
図１１では、最前列のはんだボールの画像Ｂ１，Ｂ２の中心から左右方向のそれぞれに、はんだボールの半径の１／２の幅を有するレーザ休止エリア（ハッチング部分）を想定し、このエリア内にレーザビームの中心“Ｃ”があるときには、レーザ発光を停止させる。これにより、レーザ照射は図１１の下のタイミングチャートで示されるようにオン／オフを繰り返すこととなる。すなわち、レーザビームの中心“Ｃ”がハッチングのＡの部分に差し掛かったときにレーザをオフとし、ハッチングのＢの部分を通り過ぎるときに、レーザを再度オンとするものである。
【００９３】
このような制御により、レーザ光の当たりやすい外周のはんだボールと、内部にあるレーザ光の当たりにくいはんだボールとのレーザ照射量の差を減少させることができる。
【００９４】
はんだ付け装置は、基板のデータ（搭載部品種別、搭載位置、搭載方向）およびはんだバンプのデータを取り込み、対応するレーザビーム照射を行なう。実際のビーム照射の前に、プリズム装置の位置決め（Ｘ、Ｙ位置決め、角度選択によるＲ位置決め、バンプの大きさに基づくＺ位置決め）を行なう。
【００９５】
また、実装時の位置ずれに対応するため、基板のマークを基準にした部品の位置ずれを撮像装置３０１（または上流の検査機）で確認し、このデータに基づいて基板マークを基準に位置補正を行なう。
【００９６】
または、基台に対する電子部品の位置を検知し、この位置に基づき部品の位置決めを行なう（補正ではなく直接位置を求める）こととしてもよい。
【００９７】
はんだ付け装置は、基板を搬入し、基板のマークを撮像し、プリズムのＸＹＲ位置決めを行なう。その後、プリズムを下降させると同時にＺ位置決めを行なう。レーザ照射が開始されると、レーザ照射位置をプリズムに対して移動させる。所定時間経過後、レーザ照射を停止させる。
【００９８】
ＢＧＡの複数の辺で同様のルーチンを実施した後、プリズムを上昇させ、レーザ照射装置のプリズム位置を戻す。別のはんだ付け対象となる部品があれば、同様に対応する。はんだ付けが終了すると、基板を搬出し、新規基板を搬入する。
【００９９】
図１２〜１４は、第２の構成におけるはんだ付け装置の実行する動作を示すフローチャートである。
【０１００】
ステップＳ１０１において、部品が実装された基板をはんだ付け場所に供給する。ステップＳ１０３において、撮像装置３０１（実装部品撮像カメラ）により、ＢＧＡの位置を確認する。ステップＳ１０５において、ＢＧＡの位置データを補正する。
【０１０１】
ステップＳ１０７において、レーザ照射装置（ヘッド装置）を補正された位置データに基づきＢＧＡの位置へ移動させる。ステップＳ１０９において、別途入力された部品情報に基づき、プリズムの設置位置、ＢＧＡに対するレーザ照射角度、およびレーザを照射する範囲（ＢＧＡのサイズ）を決定する。
【０１０２】
ステップＳ１１１において、駆動装置（ＸＹＲステージ）により、プリズムを所定の位置へ移動させる。ステップＳ１１３において、プリズムを基板の近傍の位置まで下げる。このとき高さセンサ２１５を用いることで、所定の位置でプリズムを停止させる。
【０１０３】
ステップＳ１１５において、レーザを照射せずにガルバノミラーを駆動させ、プリズムを通してＢＧＡ側面が見える位置になるようプリズムを移動させる。また、同軸カメラの映像を解析することで、はんだボールの高さ方向中心にレーザビームが当たるように、ピエゾモータでプリズム角度を微調整する。
【０１０４】
ステップＳ１１７において、ＢＧＡへのレーザ照射開始点へレーザ光軸を移動させる。４つのレーザ照射装置の４つのプリズムをＢＧＡ各辺のレーザ照射開始方向へ、高さを変えずに水平移動させる。
【０１０５】
ステップＳ１１９において、レーザを所定の出力で出射する。所定の速度でＢＧＡに沿ってレーザを走査する。レーザビームの動きに合わせて、プリズムを水平移動させる。
【０１０６】
ステップＳ１２１において、同軸カメラでレーザ照射進行方向前方のはんだボールの映像を取り込む。取り込まれた画像を解析して、最外周はんだボールの中心位置から左右にそれぞれ、はんだボール半径の１／２のレーザ休止エリアを決定する。なお、休止エリアのサイズは、ＢＧＡの仕様によって決定する。
【０１０７】
ステップＳ１２３において、レーザビームの中心がレーザ休止エリアに差し掛かった時点でレーザを一旦停止する。ステップＳ１２５において、レーザビームの中心がレーザ休止エリアを抜けた時点で、レーザを駆動し、出射を再開する。
【０１０８】
ステップＳ１２７において、同軸カメラでレーザ照射進行方向前方のはんだボールの映像を取り込む。取り込まれた画像を解析して、前方にはんだボールが無くなったら、レーザを停止する。その後、レーザ照射開始点を、隣接する隣の辺のその個所へ移動する。
【０１０９】
ステップＳ１２９において、プリズムを元の位置に水平移動させる。
【０１１０】
ステップＳ１３１において、ＢＧＡの各辺それぞれに所定の回数のレーザ照射が完了したら、レーザを停止し、光軸を初期位置へ戻す。ステップＳ１３３において、プリズムを水平移動させて初期位置に戻す。ステップＳ１３５において、プリズムを上方に引き上げ、初期位置へ戻す。
【０１１１】
ステップＳ１３７において、次のＢＧＡの位置へレーザ照射装置を移動させる。ステップＳ１３９において、ＢＧＡ以外の部品のレーザはんだ付けを行なう。
【０１１２】
ステップＳ１４１において、プログラムされた全部品へのレーザ照射を終了した時点で、基板を排出する。ステップＳ１４３において、レーザ照射装置およびプリズムを初期位置へ戻す。
【０１１３】
［レーザの照射角度について］
【０１１４】
図１５は、はんだバンプの配列方向に対するレーザビームの角度の設定方法について説明するための図である。
【０１１５】
前述の通り、はんだバンプの配列方向と同じ方向“Ｆ”（θ＝０°）にレーザビームを射出すると、最前列のはんだバンプにより、Ｙ≧２のはんだバンプにレーザビームが届かなくなるため、好ましくない。また、はんだバンプの配列方向に対して４５°の方向“Ａ”（θ＝４５°）にレーザビームを射出すると、座標（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）のはんだバンプにより、座標（２，２）のはんだバンプにレーザビームが届かなくなるため、好ましくない。
【０１１６】
また、座標（１，１）のはんだバンプ中心と座標（２，３）のはんだバンプ中心とを結ぶ方向“Ｂ”にレーザビームを射出すると、座標（１，１）のはんだバンプにより、座標（２，３）のはんだバンプにレーザビームが届かなくなる。座標（１，１）のはんだバンプ中心と座標（２，４）のはんだバンプ中心とを結ぶ方向“Ｃ”に関しても同様に、座標（１，１）のはんだバンプにより、座標（２，４）のはんだバンプにレーザビームが届かなくなる。
【０１１７】
従って、図８に示されるようにＢＧＡに対して１方向のみからレーザを照射するのであれば、前方のはんだバンプにより後方のはんだバンプがすべて隠れてしまう角度（位置（１，１）のはんだバンプ中心と、位置（ｍ，ｎ）のはんだバンプ中心（ｍ，ｎはそれぞれ２以上の整数）とを結ぶ角度）は、レーザ照射方向に設定しないことが望ましい。
【０１１８】
また、図１０のように４方向からレーザを照射する場合には、少なくともＹ≦５の位置にあるはんだバンプにはレーザが届くように、レーザ照射方向を決めることが望ましい。なお、Ｙ方向のはんだバンプ数がＮの場合、Ｎが偶数のときは、少なくともＹ≦（１／２）Ｎの位置にあるはんだバンプにはレーザが届くように、Ｎが奇数のときは、少なくともＹ≦（１／２）Ｎ＋１の位置にあるはんだバンプにはレーザが届くように、レーザ照射方向を決めることが望ましい。
【０１１９】
［変形例］
【０１２０】
なお、ビーム中心軸をはんだバンプの配列方向に対して傾けるときには、プリズム装置自体を傾けてもよいし、基台上の基板を傾けることで、バンプの配列方向を傾けてもよい。
【０１２１】
また、照射するビームのうち、少なくとも一部がはんだバンプの配列方向に対して傾いていれば本発明を実施することができる。例えば、ビームを拡散光または収束光とした場合に、照射するレーザビーム中の一部のビームが傾いていれば、本発明を実施することができる。
【０１２２】
さらに、はんだバンプの融点や大きさなどに基づき、レーザビームの走査速度（移動速度）を制御するようにしてもよい。また、複数ビームを同時に照射する（たとえば対辺を同時に照射する）こととしてもよい。
【０１２３】
また、特にＢＧＡ、ＣＳＰの種別により、はんだバンプの大きさが変わるので、プリズム装置の位置制御、レーザビームの大きさ制御（対物レンズ位置制御）、ビーム強度制御、パルス波の周波数制御などを採用してもよい。
【０１２４】
さらに、部品種別によりマトリックス状の球状はんだバンプのマトリックスサイズや、バンプピッチが変化する。このため、種別に対応した照射角度制御、レーザビームの移動距離制御などを行なうことが望ましい。
【０１２５】
また、ＢＧＡ側面からのはんだ付けと同時に、ＢＧＡ表面を弱いレーザで照射し、加熱することで、はんだ付け処理時間を短縮することができる。また、外周のはんだボールと内部のはんだボールとが受け取る熱量の差が緩和される。
【０１２６】
［実施の形態における効果］
【０１２７】
以上の構成により、ＢＧＡやＣＳＰのはんだ接合部以外の部分、または基板を加熱することなく、全ての接合点のはんだ付けが可能となる。これにより、ＩＣ回路が損傷してしまうような熱的負荷を掛けず、また基板を焼損することなく、はんだ付けを行なうことができる。
【０１２８】
また、部品ごとに最適な照射ができるため、不良率の低減が図られる。
【０１２９】
［その他］
【０１３０】
なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の実施の形態の１つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の１つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の１つにおけるはんだ付け方法の概略を説明するための平面図である。
【図４】図３における“Ａ”方向の視図である。
【図５】はんだ付け方法を実行してはんだ付けを行なうはんだ付け装置の第１の構成を示す平面図である。
【図６】図５のレーザ照射装置２００の一部の平面図である。
【図７】図５のレーザ照射装置２００の一部の側面図である。
【図８】はんだ付け装置によりはんだ付けが行なわれる状態を示す平面図である。
【図９】はんだ付け装置の第２の構成を示す側面図である。
【図１０】ＢＧＡを囲むレーザ照射装置（ヘッド装置）を示す平面図である。
【図１１】同軸カメラ３２３の撮影するはんだボールの画像と、レーザ照射の制御を説明するための図である。
【図１２】第２の構成におけるはんだ付け装置の実行する動作を示すフローチャートである。
【図１３】図１２に続くフローチャートである。
【図１４】図１３に続くフローチャートである。
【図１５】はんだバンプの配列方向に対するレーザビームの角度の設定方法について説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１００  ＢＧＡパッケージ
１０１  はんだボール
１０３  はんだペースト
１０５  銅ランド
１０７  ガラスエポキシ基板
１５１  ＬＧＡパッケージ
２００，２００Ａ〜２００Ｄ  レーザ照射装置
２０１  プリズム
２０３  保護ガラス
２０５  保護カバー
２０７  排気ノズル
２０９  ピエゾモータ
２１１  駆動装置
２１５  高さセンサ
２５１  基板運搬装置
２５３  レーザ照射装置
２５５  駆動装置
３０１  撮像装置
３０３  レーザ発生装置
３０５  光ケーブル
３０７  レーザ照射部
３０９  ハーフミラー
３１１，３１３  ガルバノミラー
３１５  テレセントリックレンズ
３１７ａ，３１７ｂ  レンズ駆動系
３２３  同軸カメラ
３２５  画像処理部
３２７  制御部
Ｂ１，Ｂ２  はんだボール
Ｌ  レーザビーム
Ｐ  はんだバンプのピッチ
θ  レーザ照射角度
【図１】
2011009243.tif 000003
【図２】
2011009243.tif 000004
【図３】
2011009243.tif 000005
【図４】
2011009243.tif 000006
【図５】
2011009243.tif 000007
【図６】
2011009243.tif 000008
【図７】
2011009243.tif 000009
【図８】
2011009243.tif 000010
【図９】
2011009243.tif 000011
【図１０】
2011009243.tif 000012
【図１１】
2011009243.tif 000013
【図１２】
2011009243.tif 000014
【図１３】
2011009243.tif 000015
【図１４】
2011009243.tif 000016
【図１５】
2011009243.tif 000017