(57)【要約】 【課題】レーザー光とマスクとを使用して、基板や実装部品等の焼けの問題を生じることなくリフロー方式のはんだ付けを行う。【解決手段】基板７に形成された複数の電極部９に、はんだボール１１又はクリームはんだ１４からなるはんだ体を供給し、前記基板７を、前記はんだ体の径より小径をなす複数のレーザー投射孔１２を有する金属製のマスク３で覆った状態にし、該マスク３の上から、横に細長い形に形成された線形のレーザー光５を投射して前記電極部９を含む領域に沿って走査することにより、前記レーザー投射孔１２を通して前記はんだ体に投射されるレーザー光５によって該はんだ体を溶融させ、該はんだ体を前記電極部９に溶着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の基板に形成された複数の電極部に、はんだボール又はクリームはんだからなるはんだ体を供給する工程；
前記複数の電極部の少なくとも一部と対応する複数のレーザー投射孔を有し、該レーザー投射孔の径がどの方向においても前記はんだ体の径より小径である金属製のマスクを、前記基板を覆うように配置する工程；
横に細長い形に形成された線形のレーザー光を前記マスクの上から投射し、前記電極部を含む領域に沿って走査することにより、前記レーザー投射孔を通して前記はんだ体に投射されるレーザー光によって該はんだ体を溶融させ、該はんだ体を前記電極部に溶着させる工程；
を有することを特徴とするレーザー走査式リフローはんだ付け方法。
【請求項２】
プリント基板における複数の電極部に、はんだボール又はクリームはんだからなるはんだ体を供給する工程；
前記基板上に実装部品を搭載し、該実装部品の端子部を前記はんだ体が供給された前記電極部に当接させる工程；
前記複数の電極部の少なくとも一部と対応する複数のレーザー投射孔を有し、該レーザー投射孔の径がどの方向においても前記はんだ体の径より小径である金属製のマスクを、前記基板及び実装部品を覆うように配置する工程；
横に細長い形に形成された線形のレーザー光を前記マスクの上から投射し、前記電極部を含む領域に沿って走査することにより、前記レーザー投射孔を通して前記レーザー光を前記電極部と端子部とに投射し、前記はんだ体を溶融させて前記端子部と電極部とをはんだ付けする工程；
を有することを特徴とするレーザー走査式リフローはんだ付け方法。
【請求項３】
前記レーザー投射孔の径は、どの方向においても前記はんだ体の径の９０−９８％の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のはんだ付け方法。
【請求項４】
前記走査は、前記線形のレーザー光を、該レーザー光の長手方向と直交する方向に直線的に移動させて行うことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のはんだ付け方法。
【請求項５】
前記マスクは、前記電極部の数と同数のレーザー投射孔を有し、１つの該マスクで前記基板を覆った状態で前記レーザー光による走査を行うことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のはんだ付け方法。
【請求項６】
前記マスクは、一部且つ複数の電極部に対応する数のレーザー投射孔を有していて、該マスクの位置を変えながら、該マスクで覆われた領域をレーザー光で走査する工程を繰り返すことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のはんだ付け方法。
【請求項７】
複数の電極部にはんだボール又はクリームはんだからなるはんだ体が供給された基板を支持するための支持手段；
前記基板を覆うように配置され、少なくとも一部の前記電極部と対応する位置に、どの方向の径も前記はんだ体より小径である複数のレーザー投射孔を有する金属製のマスク；
横に細長い形に形成された線形のレーザー光を前記マスクの上から投射し、前記電極部を含む領域に沿って走査するレーザー投射装置；
を有することを特徴とするレーザー走査式はんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を使用してリフロー方式のはんだ付けを行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子部品の基板に形成された電極部にはんだを溶着（はんだ付け）してはんだバンプを形成したり、電子部品などの実装部品の端子部をプリント基板の電極部にはんだ付けしたりする場合、従来では、前記電極部に、はんだボールやクリームはんだ等のはんだ体を、ペーストに接着させたり塗布するなどの方法によって予め供給し、リフロー炉の中に収容して熱風を当てることにより、前記はんだ体を溶融させてはんだ付けする方法が用いられている。
【０００３】
しかしながら、前記従来の方法は、リフロー炉という大がかりな加熱装置を必要とするだけでなく、加熱のための煩雑な操作工程を必要とし、しかも、はんだ付け対象物全体が加熱されるため、熱に弱いはんだ付け対象物をはんだ付けする場合には使用することができないという問題があった。
【０００４】
一方、引用文献１には、レーザー光とマスクとを使用して、実装部品の端子部をプリント基板の電極部にはんだ付けする技術が開示されている。この技術は、前記端子部及び電極部との対応位置に透過孔を備えた前記マスクによって前記実装部品とプリント基板とを覆い、該マスクの上からスポット状のレーザー光を回転させながら投射することにより、前記透過孔を通じて前記端子部及び電極部に該レーザー光を投射し、前記電極部に予め塗布されたクリーム状はんだを溶融させてはんだ付けするものである。この方法によれば、前記マスクによって実装部品とプリント基板とにレーザー光が投射されるのを防止することができるので、焼けの発生を防ぐことができる。
【０００５】
しかし、この引用文献１に記載のものは、前記マスクに形成された透過孔が、前記電極部の部分より大きく形成されているため、レーザー光がこの透過孔を通じて実装部品やプリント基板の前記電極部以外の部分に投射されるおそれがあり、焼けの問題を完全に解消するまでには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４３４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、レーザー光とマスクとを使用して、基板や実装部品等の焼けの問題を生じることなくリフロー方式のはんだ付けを行うことができる、新規且つ有効なはんだ付けのための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明によれば、電子部品の基板に形成された複数の電極部に、はんだボール又はクリームはんだからなるはんだ体を供給する工程；前記複数の電極部の少なくとも一部と対応する複数のレーザー投射孔を有し、該レーザー投射孔の径がどの方向においても前記はんだ体の径より小径である金属製のマスクを、前記基板を覆うように配置する工程；横に細長い形に形成された線形のレーザー光を前記マスクの上から投射し、前記電極部を含む領域に沿って走査することにより、前記レーザー投射孔を通して前記はんだ体に投射されるレーザー光によって該はんだ体を溶融させ、該はんだ体を前記電極部に溶着させる工程；を有することを特徴とするレーザー走査式リフローはんだ付け方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、プリント基板における複数の電極部に、はんだボール又はクリームはんだからなるはんだ体を供給する工程；前記基板上に実装部品を搭載し、該実装部品の端子部を前記はんだ体が供給された前記電極部に当接させる工程；前記複数の電極部の少なくとも一部と対応する複数のレーザー投射孔を有し、該レーザー投射孔の径がどの方向においても前記はんだ体の径より小径である金属製のマスクを、前記基板及び実装部品を覆うように配置する工程；横に細長い形に形成された線形のレーザー光を前記マスクの上から投射し、前記電極部を含む領域に沿って走査することにより、前記レーザー投射孔を通して前記レーザー光を前記電極部と端子部とに投射し、前記はんだ体を溶融させて前記端子部と電極部とをはんだ付けする工程；を有することを特徴とするレーザー走査式リフローはんだ付け方法が提供される。
【００１０】
本発明において、前記レーザー投射孔の径は、どの方向においても前記はんだ体の径の９０−９８％の範囲にあることが望ましい。
また、前記走査は、前記線形のレーザー光を、該レーザー光の長手方向と直交する方向に直線的に移動させることにより行われる。
本発明の一つの実施形態によれば、前記マスクが、前記電極部の数と同数のレーザー投射孔を有し、１つの該マスクで前記基板を覆った状態で前記レーザー光による走査が行われる。
本発明の他の実施態様によれば、前記マスクは、一部且つ複数の電極部に対応する数のレーザー投射孔を有していて、該マスクの位置を変えながら、該マスクで覆われた領域をレーザー光で走査する工程を繰り返すようにする。
【００１１】
また、本発明によれば、複数の電極部にはんだボール又はクリームはんだからなるはんだ体が供給された基板を支持するための支持手段；  前記基板を覆うように配置され、少なくとも一部の前記電極部と対応する位置に、どの方向の径も前記はんだ体より小径である複数のレーザー投射孔を有する金属製のマスク；  横に細長い形に形成された線形のレーザー光を前記マスクの上から投射し、前記電極部を含む領域に沿って走査するレーザー投射装置；を有することを特徴とするレーザー走査式はんだ付け装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の電極部に予め供給されたはんだ体より小径のレーザー投射孔を有するマスクを使用し、該マスクによって前記基板を覆い、該マスクの上から、前記電極部を含む領域に沿って前記レーザー光による走査を行うことにより、該レーザー光を前記レーザー投射孔を通して前記はんだ体のみに投射してはんだ付けすることができ、この結果、前記レーザー光がはんだ体の周囲の基板や実装部品等に投射されることがないため、該基板や実装部品等の焼けの問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るレーザー走査式リフローはんだ付け方法の第１実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】電子部品とマスクの斜視図である。
【図４】図１の一部を拡大して示す要部拡大図である。
【図５】図１の方法により得られたはんだバンプの側面図である。
【図６】本発明のはんだ付け方法の第２実施形態を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明のはんだ付け方法の第３実施形態を模式的に示す平面図である。
【図８】はんだ体及びレーザー投射孔の異なる形状例を示す要部平面図である。
【図９】本発明のはんだ付け方法の第４実施形態をマスクの一部を省略して模式的に示す平面図である。
【図１０】図９の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、本発明に係るレーザー走査式リフローはんだ付け方法を実施する態様が第１実施形態として模式的に示されている。図中の符号１は、はんだ付け対象物である電子部品、同符号２は、該電子部品１を支持する支持手段、同符号３は、前記電子部品１を覆うマスク、同符号４は、線形のレーザー光５を移動させながら投射するレーザー投射装置である。
【００１５】
前記電子部品１は、図３からも分かるように、基板７の下面に、回路が内蔵された樹脂被覆部８を有し、前記基板７の表面に、はんだ付け対象箇所である複数の電極部９を有していて、各々の電極部９にペーストを印刷し、その上に、はんだ体として、ほぼ一定の大きさを有する球形のはんだボール１１をそれぞれ供給して接着させたもので、この電子部品１に前記レーザー光５を投射することにより、前記はんだボール１１を溶融させて前記電極部９に溶着即ちはんだ付けするものである。図示した例では、前記電極部９及びはんだボール１１が５列配設されていて、各列にそれぞれ５個の電極部９及びはんだボール１１が属している。
【００１６】
前記マスク３は、レーザー光５に対する耐性を有する金属素材で形成されたもので、前記基板７を完全に覆うことができるように該基板７より大径に形成され、全ての前記はんだボール１１と対応する位置に、円形のレーザー投射孔１２を有している。従って、該レーザー投射孔１２は５列に配設され、各列にそれぞれ５個のレーザー投射孔１２が属していることになる。
【００１７】
図４に示すように、前記レーザー投射孔１２の直径Ｄ２は、前記はんだボール１１の直径Ｄ１より小さく形成されている。この場合に好ましくは、前記レーザー投射孔１２の直径Ｄ２を、はんだボール１１の直径Ｄ１の９０−９８％の範囲にすることである。
なお、前記レーザー投射孔１２は、図示した例では直径Ｄ２が孔全体にわたって一定であるが、前記はんだボール１１側に向けて次第に先細り状をなすように形成することもでき、この場合、最小径をなす孔先端の直径が前記はんだボール１１の直径Ｄ１より小さく形成される。
【００１８】
前記レーザー投射孔１２の直径Ｄ２をはんだボール１１の直径Ｄ１の９０−９８％の範囲にする理由は、前記マスク３及び基板７が温度により伸縮を生じた場合に、両者の素材の違いに基づく伸縮率の違いによって前記レーザー投射孔１２とはんだボール１１との位置がずれたとしても、前述したようにレーザー投射孔１２の直径Ｄ２をはんだボール１１の直径Ｄ１の９０−９８％の範囲にしておくことにより、前記位置ずれを吸収して、全てのレーザー投射孔１２とはんだボール１１とが必ず重なり合うようにするためである。
なお、前記マスク３は、適宜の支持装置ではんだボール１１と近接する位置に支持されるが、その支持装置の図示は省略されている。
【００１９】
前記レーザー投射装置４は、図１及び図２に示すように、横方向に細長い線形に形成されたレーザー光５を投射するもので、該線形のレーザー光５の長手方向と直交する方向に直線的に移動可能なるように構成されている。前記線形のレーザー光５は、例えば、円形のレーザー光５を細長いスリット状の開口を通すことによって得ることができる。
【００２０】
本発明に係るレーザー走査式はんだ付け方法を実施する場合には、図１に示すように、前記電子部品１の基板７に形成された各電極部９に、はんだ体として前記はんだボール１１を予め供給し、この電子部品１を、前記電極部９を上にして前記支持手段２に支持させる。
次に、前記基板７の上に、前記マスク３を、レーザー投射孔１２の位置を前記はんだボール１１の位置と一致させた状態で、該はんだボール１１に対して非接触で近接した状態に配置することにより、該マスク３で前記基板７を覆った状態にする。
【００２１】
そして、前記レーザー投射装置４により、細長い線形のレーザー光５を前記マスク３の上から垂直に投射し、図１に実線で示す走査開始位置Ａから、同図に鎖線で示す走査途中位置Ｂを経て、同鎖線で示す走査終了位置Ｃまで、前記電極部９を含む領域に沿って走査することにより、図１及び図４に示すように、前記レーザー投射孔１２を通してはんだボール１１に投射されるレーザー光５によって該はんだボール１１を溶融させ、該はんだボール１１を前記電極部９に溶着させてはんだ付けする。図５には、これによって形成されるはんだバンプ１３が示されている。
【００２２】
このとき、前記レーザー投射孔１２の直径Ｄ２がはんだボール１１の直径Ｄ１より小径に形成されているため、該レーザー投射孔１２内に投射されたレーザー光５ははんだボール１１だけに投射され、該はんだボール１１の周囲の基板７に投射されないため、該基板７の焼けが発生することはない。
【００２３】
図示した例では、前記レーザー光５の長さＬを、全ての列のレーザー投射孔１２（はんだボール１１）に跨る長さに形成することにより、１回の走査で全ての電極部９をはんだ付けすることができるように構成されている。
【００２４】
しかし、前記レーザー光５の長さＬを、図６に示す第２実施形態のように、一部の列のレーザー投射孔１２（はんだボール１１）に対応する長さに形成し、該対応する列に沿った走査を、図６に一点鎖線で示すように、該レーザー光５の投射位置を横に順次ずらしながら全ての列について行うようにすることもできる。図６に示す例では、前記レーザー光５の長さＬを１列のレーザー投射孔１２に対応する長さに形成しているが、２列以上の複数列に対応する長さに形成しても良い。
【００２５】
あるいは、前記図７に示す第３実施形態のように、前記レーザー光５の長さＬを図６に示す第２実施形態のように一部の列のレーザー投射孔１２に対応する長さに形成すると同時に、前記マスク３についても、前記レーザー光５の長さＬに対応させて、１列又は複数列のレーザー投射孔１２を有するように形成し、該マスク３の位置を変えながら、該マスク３で覆われた領域を前記レーザー光５で走査する工程を繰り返すようにすることもできる。
【００２６】
前記実施形態においては、前記はんだ体として球形のはんだボール１１を用いる場合について説明したが、該はんだ体が、電子部品１の電極部９に円形や矩形等に塗布したクリームはんだである場合にも、本発明は適用することができる。図８には、該クリームはんだ１４を前記電極部９に矩形に塗布したものが示されている。
この場合、マスク３に形成されるレーザー投射孔１２も矩形に形成され、このレーザー投射孔１２の径は、どの方向においても前記はんだ体即ちクリームはんだ１４の径の９０−９８％の範囲に形成される。即ち、レーザー投射孔１２の縦径Ｄ３及び横径Ｄ４が、前記クリームはんだ１４の縦径Ｄ５及び横径Ｄ６の９０−９８％の範囲に形成される。対角方向の径についても同様である。
【００２７】
図９及び図１０には、本発明の第３実施形態として、電子部品等の実装部品１６を、プリント基板１７上に実装する場合について記載されている。この場合のはんだ付け対象物は、前記実装部品１６及び基板１７ということになる。
【００２８】
この第３実施形態においては、先ず、前記基板１７にプリント配線により形成された電極部１８に、前記クリームはんだ１９からなるはんだ体を印刷により矩形状に塗布し、次に、該基板１７の上に実装部品１６を搭載し、該実装部品１６の両端の端子部１６ａを前記クリームはんだ１９上に重ねて接触させる。
【００２９】
続いて、前記各電極部１８及び端子部１６ａと対応する位置に矩形のレーザー投射孔１２を複数有するマスク３を、前記基板１７の上に被せ、該マスク３の上からレーザー投射装置４により線状のレーザー光５を投射して、前記電極部１８に沿って走査することにより、前記レーザー投射孔１２を通して前記レーザー光５を前記電極部１８と端子部１６ａとに投射し、前記クリームはんだ１９を溶融させて前記端子部１６ａを前記電極部１８にはんだ付けする。
【００３０】
この第３実施形態においても、前記第２実施形態の場合と同様に、前記マスク３のレーザー投射孔１２の径が、前記はんだ体即ちクリームはんだ１９の径より小径に形成されていることは言うまでもない。
【００３１】
なお、この第３実施形態において、前記はんだ体として、前記クリームはんだ１９に代えてはんだボールを使用することもできる。また、前記電極部に１８に供給されたはんだ体は、それが前記クリームはんだである場合でも、はんだボールである場合でも、前記電極部１８に予め溶着されていても良い。
【符号の説明】
【００３２】
１      電子部品
２      支持手段
３      マスク
４      レーザー投射装置
５      レーザー光
７，１７      基板
９，１８      電極部
１１      はんだボール
１２      レーザー投射孔
１４，１９      クリームはんだ
１６      実装部品
１６ａ      端子部
【図１】
2015056442.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015056442.tif 000009
【図８】
2015056442.tif 000010
【図９】
2015056442.tif 000011
【図１０】
2015056442.tif 000012