JP2006222170A - Method of soldering - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、はんだ材料を用いて電子部品等を基板に実装するためのはんだ付け方法に関する。 The present invention relates to a soldering method for mounting an electronic component or the like on a substrate using a solder material.
従来、電子回路基板の製造において、電子部品等を基板に実装、接合する際、プリント基板にはんだを印刷等の手法を用いて必要な箇所に塗布し、この所定位置に電子部品をマウントした後、基板ごと加熱してリフローはんだ付けを行う。 Conventionally, in the manufacture of electronic circuit boards, when mounting and joining electronic components etc. to a board, solder is applied to the printed circuit board where necessary using a technique such as printing, and the electronic parts are mounted at this predetermined position Then, reflow soldering is performed by heating the entire board.
従来加熱手段としては、電熱線で加熱した空気を送風で送風し、この熱風による方法や赤外線ヒータによる方法が知られている。図8(a)を用いて熱風を用いた装置について簡単に説明する。 As a conventional heating means, a method using hot air or a method using an infrared heater is known in which air heated by a heating wire is blown. A device using hot air will be briefly described with reference to FIG.
図8(a)において、1は基板、50は炉本体、51は熱風加熱室、52は加熱用電熱線、53は送風機構、54は基板搬送ベルト(搬送機構付き)、55は基板加熱室、56は基板加熱室開口部である。 In FIG. 8A, 1 is a substrate, 50 is a furnace body, 51 is a hot air heating chamber, 52 is a heating wire, 53 is a blowing mechanism, 54 is a substrate transport belt (with a transport mechanism), and 55 is a substrate heating chamber. 56 are substrate heating chamber openings.
図8(a)は従来のリフローはんだ付け装置の一例を表す断面模式図、図8(b)はリフローはんだ付け装置の側面から装置の全体を眺めた側面模式図である。 FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional reflow soldering apparatus, and FIG. 8B is a schematic side view of the entire apparatus viewed from the side of the reflow soldering apparatus.
図8(b)において、1は基板、40は図10(a)の観察位置を模式的に表した点線、54は基板搬送ベルト、60は基板導入口、61は基板取出し口である。 In FIG. 8B, 1 is a substrate, 40 is a dotted line schematically showing the observation position of FIG. 10A, 54 is a substrate transport belt, 60 is a substrate introduction port, and 61 is a substrate take-out port.
リフローはんだ付け装置は通常、図8(b)に示すように、図8(a)の断面に垂直方向(図面の奥と手前の方向)に同様の加熱室が幾つか連結しており、それぞれの加熱室は予め決められた温度に加熱されている。基板1はその1つ1つの加熱室を基板搬送ベルト54で送られることにより、基板1は段階を追って加熱され、最終的にはんだが溶融されこれによって電子部品と基板1のはんだ付けがなされる。
As shown in FIG. 8 (b), the reflow soldering apparatus usually has several similar heating chambers connected to the cross section of FIG. 8 (a) in the vertical direction (the back and front of the drawing). The heating chamber is heated to a predetermined temperature. The substrate 1 is fed through each heating chamber by the
図8(a)に示すように、加熱室51内には送風機構53が設けられ、ここから送り出された風が41の破線矢印のように流れて加熱用電熱線52を通って加熱され、例えば数百度の高温の熱風となる。この熱風が、破線点線のように移動して、基板加熱室開口部56から基板加熱室55の中にある基板1に向けて吹き付けることにより基板1が加熱される。
As shown in FIG. 8 (a), a blowing
このような装置によるはんだ付けは、基板全体を一様に加熱して多くのはんだ付け箇所を一度に処理する利点がある。一方で、熱容量の大きい部品は自ずと周囲より低い温度になり、逆に小さい部品は周囲より早く温まり、最終的には高い温度になる。 Soldering by such an apparatus has the advantage of processing many soldering points at once by uniformly heating the entire substrate. On the other hand, a part having a large heat capacity naturally has a temperature lower than that of the surroundings, whereas a part having a small heat capacity warms earlier than the surroundings, and eventually becomes a high temperature.
又、近年リフローはんだ付け装置で用いられるクリームはんだに鉛フリーはんだを用いるようになり、溶融温度が高くなっているため、リフロー温度も高くなっている。従って、基板を炉内に入れた際に起こる温度ムラもより大きくなり、チップ部品の熱による破損が危惧されるという問題があった。 In recent years, lead-free solder has been used for cream solder used in reflow soldering equipment, and the melting temperature is high, so the reflow temperature is also high. Therefore, there is a problem that the temperature unevenness that occurs when the substrate is placed in the furnace becomes larger, and the chip component is damaged due to heat.
リフロー時の基板面の温度ムラをキャンセルし必要な部分に熱を供給し、又は過剰な部分から除熱する技術としては、例えば特許文献1等に記載されたものがある。 As a technique for canceling temperature unevenness on the substrate surface during reflow and supplying heat to a necessary part or removing heat from an excessive part, there is a technique described in Patent Document 1, for example.
特許文献1によれば、リフロー炉内の2つの温度センサーにより、基板の温度ムラや加熱不良部分を検出し、設定温度範囲から外れていた場合に高温空気又は低音空気のバルブを開け閉めして所定位置の温度調節を行い、リフロー時の基板内の温度欠陥を補うように制御する。 According to Patent Document 1, two temperature sensors in a reflow furnace detect temperature unevenness or a defective heating portion of a substrate, and when the temperature is out of a set temperature range, a valve for high-temperature air or low-frequency air is opened and closed. Temperature control at a predetermined position is performed to control to compensate for temperature defects in the substrate during reflow.
しかしながら、上記従来例ではリフローはんだ付け装置の温度不適合をセンサーにより判断し、付加的な熱の増減により補うものであったため、以下のような欠点を有している。 However, in the above-described conventional example, the temperature mismatch of the reflow soldering apparatus is determined by a sensor and compensated by additional heat increase / decrease, and thus has the following drawbacks.
即ち、リフローはんだ付け装置内で電子部品がはんだ溶融温度に晒され、部品の熱による損傷が起こり易い状況であるという問題があった。特に、熱の影響を受け易い電子部品は使用できない、又は別工程で個別に対応する必要があった。 That is, there is a problem that the electronic component is exposed to the solder melting temperature in the reflow soldering apparatus, and the component is easily damaged by heat. In particular, electronic components that are easily affected by heat cannot be used, or have to be dealt with individually in separate processes.
このような問題を少しでも低減するために、はんだ溶融時間やリフロー温度を短く、且つ、ぎりぎりに低く抑えようとすると、電子部品ごとの僅かな温度ムラによりはんだ付け不良が急増するという問題があった。特に、小さい電子部品は必要な熱容量が比較的小さく、且つ、リフロー溶融時に電子部品が僅かに動くこと等から、はんだ付けの信頼性が低くなってしまうという問題があった。 In order to reduce these problems as much as possible, if the solder melting time and reflow temperature are shortened and kept to a very low level, there is a problem that soldering defects increase rapidly due to slight temperature unevenness for each electronic component. It was. In particular, a small electronic component has a problem that the required heat capacity is relatively small, and the electronic component slightly moves during reflow melting, so that the reliability of soldering is lowered.
従って、本発明の第1の発明の目的は、はんだ溶融に必要な最小の熱を与えるタイミングを調節することによってミニマム化し、且つ、電子部品とはんだ間の導通をしっかり確保するはんだ付け方法を提供することにある。 Therefore, an object of the first invention of the present invention is to provide a soldering method that minimizes the timing by applying the timing for applying the minimum heat necessary for melting the solder and secures the electrical connection between the electronic component and the solder. There is to do.
本発明の第2の目的は、熱を与える箇所を電子部品のはんだ代に限ることにより、電子部品本体へ伝わる熱を最小限に留めて、熱による損傷を防いではんだ付けする方法を提供することにある。 The second object of the present invention is to provide a method of soldering by minimizing the heat transmitted to the electronic component main body by limiting the portion to which heat is applied to the soldering cost of the electronic component, and preventing damage due to the heat. There is.
本発明の第3の目的は、従来の実装工程に要する時間を大幅に超えることのない量産に適したはんだ付け方法を提供することにある。 A third object of the present invention is to provide a soldering method suitable for mass production that does not significantly exceed the time required for the conventional mounting process.
本発明の第4の目的は、電子部品の個々のばらつきに対応して、必要最小限の加熱で信頼性高くはんだ付けすることができるはんだ付け方法を提供することである。 A fourth object of the present invention is to provide a soldering method that can perform soldering with high reliability with minimum necessary heating in response to individual variations of electronic components.
上記目的を達成するため、本発明は、電子部品を基板の所定の位置に並べるマウント手段と、電子部品を加熱する精密制御加熱手段とを具備し、該精密制御加熱手段が急速昇温急速降温を可能とする能力を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a mounting means for arranging electronic components at predetermined positions on a substrate and a precision control heating means for heating the electronic components, and the precision control heating means is used for rapid temperature rise and temperature drop. It has the ability to enable
上記構成において、マウント手段は、電子部品を1つ1つ支持し、基板の所定位置に並べる動作を行う。基板の所定位置には、予めクリームはんだが必要量印刷等の手法を用いて施されており、ここに電子部品がマウントされる。精密制御加熱手段は、該マウント手段が電子部品を基板の所定位置に置かれ、はんだと接触させるまでの間に電子部品を必要な温度になるまで予熱することを特徴とする。 In the above configuration, the mounting means supports the electronic components one by one and performs an operation of arranging them at predetermined positions on the substrate. A predetermined amount of cream solder is applied to a predetermined position of the substrate in advance using a technique such as printing, and an electronic component is mounted thereon. The precision control heating means is characterized in that the mounting means places the electronic component in a predetermined position on the substrate and preheats the electronic component to a required temperature until it is brought into contact with the solder.
又、本発明は、電子部品を基板の所定の位置に並べるマウント手段と、電子部品を部分的に加熱する機構を備えた精密制御加熱手段を具備し、該精密制御加熱手段が急速昇温急速降温が可能であるものであることを特徴とする。 The present invention also includes mounting means for arranging the electronic components at predetermined positions on the substrate and precision control heating means having a mechanism for partially heating the electronic components. The temperature can be lowered.
上記構成において、マウント手段は電子部品を支持し、基板の所定位置に並べる動作を行う。基板の所定位置には予め必要量のクリームはんだ等が置かれ、この位置に対して電子部品をマウントする。精密制御加熱手段は、該マウント手段が電子部品を基板の所定位置に置き、はんだと電子部品が接触するまでの間に、電子部品のはんだ付けされる部分のみを予熱することを特徴とする。 In the above configuration, the mounting means supports the electronic components and performs an operation of arranging them at predetermined positions on the substrate. A predetermined amount of cream solder or the like is previously placed at a predetermined position of the substrate, and an electronic component is mounted at this position. The precision control heating means is characterized in that the mounting means places the electronic component at a predetermined position on the substrate and preheats only the soldered portion of the electronic component until the solder and the electronic component come into contact with each other.
更に、本発明は、電子部品を支持し、所定の位置に並べるマウント手段と、該マウント手段が電子部品を支持しその後該電子部品を離すまでの間の該マウント手段の動きの少なくとも一部を追従することができる機構を備えた精密制御加熱手段とを具備することを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides a mounting means for supporting an electronic component and arranging it at a predetermined position, and at least a part of movement of the mounting means between the mounting means supporting the electronic component and thereafter releasing the electronic component. And a precisely controlled heating means having a mechanism capable of following.
上記構成において、マウント手段は電子部品を支持し、予めはんだを塗布した基板上に実装する。このとき、上記精密制御加熱手段が、マウント手段が電子部品を支持してからはんだ上に該電子部品を接触させるまでの間の少なくとも一部の時間、電子部品を加熱し、所定温度に昇温することを特徴とする。 In the above configuration, the mounting means supports the electronic component and is mounted on a substrate to which solder has been applied in advance. At this time, the precision control heating unit heats the electronic component for at least a part of time from when the mounting unit supports the electronic component until the electronic component comes into contact with the solder, and raises the temperature to a predetermined temperature. It is characterized by doing.
又、本発明は、電子部品を支持し、所定の位置に並べるマウント手段と、電子部品を加熱する精密制御加熱手段と、電子部品の少なくとも一部の温度をモニターする手段を具備し、該精密制御加熱手段が急速昇温急速降温を可能とする能力を備えていることを特徴とする。 The present invention also includes a mounting means for supporting the electronic components and arranging them at a predetermined position, a precision control heating means for heating the electronic components, and a means for monitoring the temperature of at least a part of the electronic components. The control heating means is characterized by having a capability of enabling rapid temperature increase and temperature decrease.
上記構成において、マウント手段は電子部品を支持し、基板の所定位置に実装する。このとき、上記精密制御加熱手段がマウント手段が電子部品を基板上のはんだに接触させるまでの間に該電子部品を加熱し、且つ、該加熱部分の温度をモニター手段がモニタリングする。更に、このモニタリング温度を、該精密制御加熱手段の制御に反映させることを特徴とする。 In the above configuration, the mounting means supports the electronic component and mounts it at a predetermined position on the substrate. At this time, the precision control heating means heats the electronic component until the mounting means brings the electronic component into contact with the solder on the substrate, and the monitoring means monitors the temperature of the heated portion. Further, the monitoring temperature is reflected in the control of the precision control heating means.
本発明によれば、電子部品1つ1つをそれぞれ加熱するため、加熱する部品に応じて加熱温度を変更でき、電子部品に余分な悪影響を与えること避けることができる。 According to the present invention, since each electronic component is heated individually, the heating temperature can be changed according to the component to be heated, and an adverse adverse effect on the electronic component can be avoided.
又、部品の1つ1つをマウントしながらはんだ付けすることができるので、はんだ不良を低減することができる。 Moreover, since soldering can be performed while mounting each of the components, it is possible to reduce solder defects.
又、従来のようにリフローはんだ付け装置を常時高温に保つ必要がなく、はんだを溶融されるに足る熱量をそれぞれの部品に与えることができるので、大幅な省エネルギーを図ることができる。 Further, it is not necessary to keep the reflow soldering device at a high temperature at all times as in the prior art, and the amount of heat sufficient to melt the solder can be given to each component, so that significant energy saving can be achieved.
電子部品の、はんだ代のみを加熱した場合は、更に、電子部品の心臓部を熱から遠ざけることができ、且つ、はんだ代は局所的に加熱されるため、はんだの密着性を上げることができ、はんだ付けの信頼性を上げることができる。 When only the soldering cost of the electronic component is heated, the heart of the electronic component can be kept away from the heat, and the soldering cost is locally heated, so that the adhesion of the solder can be improved. , Can improve the reliability of soldering.
又、電子部品のマウント操作時間を利用して加熱手段を用いた場合は、はんだ付けに掛かる時間をミニマム化することができるので、量産性を上げることができる。 In addition, when the heating means is used by utilizing the mounting operation time of the electronic component, the time required for soldering can be minimized, so that mass productivity can be improved.
特に、電子部品が昨今のように小チップ化してくると、必要な熱量が僅かになってくるため、基板へのマウント操作時にはんだ付けを行うことができ、改めてリフローさせる場合と比べても遜色なく実装工程を終了することができる。 In particular, when electronic components are made smaller as in recent years, the amount of heat required becomes small, so soldering can be performed during mounting operations on the board, which is inferior to reflowing again. The mounting process can be completed without any problems.
又、温度モニターを組合せて、加熱箇所をモニタリングし、加熱手段の制御に用いた場合は、チップごとのばらつきにも対応し、最小の熱量を用い、無欠陥の実装基板を実現できる。 In addition, when a heating monitor is combined with a temperature monitor and used for controlling the heating means, it is possible to realize a defect-free mounting substrate by using a minimum amount of heat corresponding to the variation of each chip.
次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<実施の形態1>
図1(a)〜(d)は本発明の実施の形態1に係るはんだ付け方法を説明する斜視図、図2(a)〜(d)は同側面図である。
<Embodiment 1>
1A to 1D are perspective views illustrating a soldering method according to Embodiment 1 of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are side views.
図1及び図2において、1は実装基板、2は実装電子部品、3はクリームはんだ、4は実装部品吸着ノズル、5は遮熱板である。図1(c),(d)及び図2(c),(d)において破線で示した9は本実施形態における加熱手段である近赤外線スポット光である((これの光源は図示されていない)。 1 and 2, 1 is a mounting board, 2 is a mounting electronic component, 3 is cream solder, 4 is a mounting component suction nozzle, and 5 is a heat shield. 1 (c), (d) and FIGS. 2 (c), (d), 9 indicated by a broken line is a near-infrared spot light which is a heating means in this embodiment ((this light source is not shown) ).
上記構成において、図1(a)及び図2(a)は電子部品吸着ノズル4が実装電子部品2を取りに行く前の状態を表す。
In the above configuration, FIG. 1A and FIG. 2A show a state before the electronic component suction nozzle 4 goes to pick up the mounted
部品2は電子部品吸着ノズル4が取りに行くまでに予め予熱しておく(図示せず)。
The
次に、図中の破線矢印のように、電子部品2の予め決められた位置を電子部品吸着ノズル4で吸着し(図1(b)及び図2(b))、その後、この実装電子部品2の全体に近赤外線を照射し、遮熱板5からはみ出した部分を特に加熱してはんだを溶融可能にする(図1(c)及び図2(c))。但し、この遮熱板は本発明に必須な構成ではなく、電子部品の受ける熱の影響をより低減するための構成に過ぎない。
Next, a predetermined position of the
予熱された電子部品2を予熱温度を保ったまま図中破線矢印で示すように、基板1上に設けられた電子部品設置位置に予め塗布されたクリームはんだ3上に押すようにして実装する(図1(d)及び図2(d))。
The preheated
この際、予め電子部品2が適切な温度に予熱されているため、クリームはんだ3内のフラックスが瞬時に溶けて実装電子部品2の表面を濡らし、次いでクリームはんだ3内のはんだボールを一気に溶融しこれが部品に充分這い上がって、はんだ付けが完了する。
At this time, since the
この間、加熱手段であるところの近赤外線スポット光9は、はんだボールが溶融を開始すると同時に加熱を停止し、はんだ付けが完了すると電子部品吸着ノズル4は、次の実装部品を取りに行く動作に取り掛かる(図示せず)。 During this time, the near-infrared spot light 9 serving as a heating means stops heating at the same time that the solder ball starts to melt, and when the soldering is completed, the electronic component suction nozzle 4 moves to pick up the next mounted component. Start (not shown).
<実施の形態2>
図3(a)〜(d)は本発明の実施の形態2に係るはんだ付け方法を説明する側面図である。図中、1は実装基板、2は実装電子部品、3はクリームはんだ、4は電子部品吸着ノズル、6ははんだ溶融精密制御こて、7はこて支持体、11は基板上電子部品はんだ付け箇所、12ははんだ付け完了後のはんだの状態を示す。
<
3A to 3D are side views illustrating a soldering method according to
電子部品吸着ノズル4で実装電子部品3を吸着した後、図3(b)に示すように、はんだ溶融精密制御こて6が実装電子部品3のはんだ付け部分に接して、該当箇所を加熱し始める。 After the mounting electronic component 3 is sucked by the electronic component suction nozzle 4, the solder melting precision control iron 6 contacts the soldered portion of the mounting electronic component 3 as shown in FIG. start.
はんだ付け箇所が充分に温まってから、基板1上にクリームはんだ3を施した所定位置に図3(c)のように押し付ける。予め電子部品2は適切な温度に予熱されているため、クリームはんだ3内のフラックスが瞬時に溶けて実装電子部品2の表面を濡らし、次いでクリームはんだ3内のはんだボールを一気に溶融しこれが部品に充分這い上がって、はんだ付けが完了する。
After the soldered portion is sufficiently warmed, it is pressed onto a predetermined position where the cream solder 3 is applied on the substrate 1 as shown in FIG. Since the
はんだボールが溶融をし始めるとすぐにこて7を離し、加熱過剰にならないようにする。 As soon as the solder ball starts to melt, release the trowel 7 so as not to overheat.
<実施の形態3>
図4(a)〜(c)本発明の実施の形態3に係るはんだ付け方法を説明する斜視図である。図中、1は実装基板、2は実装電子部品、4は電子部品吸着ノズル、8は近赤外ランプ、9は近赤外線スポット光である。
<Embodiment 3>
4A to 4C are perspective views for explaining a soldering method according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, 1 is a mounting substrate, 2 is a mounting electronic component, 4 is an electronic component suction nozzle, 8 is a near infrared lamp, and 9 is a near infrared spot light.
図4(a)は電子部品吸着ノズル4が実装電子部品2を吸着しにいく様子を示しており、吸着により固定された実装電子部品2へ赤外線ランプ8を接近させる。この近赤外線ランプ8を点灯赤外線ランプし、近赤外線スポット光9を実装電子部品2のはんだ溶融箇所のみ照射する。
FIG. 4A shows a state in which the electronic component suction nozzle 4 is going to suck the mounted
上記状態を保ったまま、実装部品吸着ノズル4を動かして基板1上の所定位置に実装する。近赤外線ランプ8はこの動きに追従させ、必要な加熱を行う。 While maintaining the above state, the mounting component suction nozzle 4 is moved and mounted at a predetermined position on the substrate 1. The near-infrared lamp 8 follows this movement and performs necessary heating.
所定位置に部品を置き、はんだが溶融し始めるタイミングで、近赤外線ランプ8の照射を中止し、電子部品吸着ノズル4と共に次の実装電子部品2に取り掛かる。
The component is placed at a predetermined position, and at the timing when the solder starts to melt, the irradiation of the near infrared lamp 8 is stopped, and the next mounted
<実施の形態4>
図6は本発明の実施の形態4に係るはんだ付け方法を説明する簡略図である。
<Embodiment 4>
FIG. 6 is a simplified diagram for explaining a soldering method according to Embodiment 4 of the present invention.
図6において、2は実装電子部品、4は実装部品吸着ノズル、9は近赤外線スポット光、13は温度センサーである。 In FIG. 6, 2 is a mounting electronic component, 4 is a mounting component suction nozzle, 9 is a near infrared spot light, and 13 is a temperature sensor.
図6に示すように、電子部品2の加熱時に加熱部位の温度を温度センサー13で計測し、この計測結果が設定値からどの程度離れているかにより加熱手段の温度制御にフィードバックし、温度管理をより確かなものとする。
As shown in FIG. 6, the temperature of the heated part is measured by the temperature sensor 13 when the
以下に、具体的に実施例を示す。 Specific examples will be described below.
本発明に用いられるマウント手段は、如何なる方式のものを用いても良い。電子部品を所定の位置に運び、置くことができれば本発明に用いることができる。 Any type of mounting means may be used for the present invention. If an electronic component can be carried and placed in a predetermined position, it can be used in the present invention.
用いられる基板、電子部品の大きさ等により、適切な精度で部品を固定できるものであれば良く、例えば精度は置こうとしている電子部品の部品間ピッチの±10%程度等であれば良い。 Any component can be used as long as the component can be fixed with appropriate accuracy depending on the size of the substrate and the electronic component used. For example, the accuracy may be about ± 10% of the pitch between the components of the electronic component to be placed.
本実施例においては、全て電磁弁を用いた吸着ノズルを自作して用いた。 In this example, all the suction nozzles using electromagnetic valves were made by themselves.
又、部品の移動中に加熱を加える場合等は、移動時の剛性が高いほど精度良く加熱することができ、好都合である。 In addition, when heating is performed during the movement of a part, the higher the rigidity at the time of movement, the more accurate the heating can be.
本発明に用いられる加熱手段は接触式、非接触式等、如何なるものを用いても良い。 The heating means used in the present invention may be any type such as a contact type or a non-contact type.
加熱時間の短縮には、近赤外線を用いた非接触のものがより好適に用いられる。近赤外線を用いた場合は、合成石英のレンズを用いて、加熱箇所の大きさや形状、加熱強さ等を大きく変えることができるため、様々な回路に対応する際にも好都合である。 For shortening the heating time, a non-contact type using near infrared rays is more preferably used. In the case of using near-infrared rays, the size, shape, heating strength, etc. of the heating location can be greatly changed by using a synthetic quartz lens, which is convenient when dealing with various circuits.
又、部品の移動中に加熱を行う場合は、マウンタ―の動きの少なくとも一部分に追従できる移動能力を備えねばならない。更に、加熱中に加熱位置が振動を受けないように、剛性を高くする、アームの長さや太さを考慮する等の対応が必要となる。 In addition, when heating is performed during the movement of a part, it must be provided with a movement capability capable of following at least a part of the movement of the mounter. Furthermore, it is necessary to take measures such as increasing rigidity and considering the length and thickness of the arm so that the heating position is not subjected to vibration during heating.
又、マウント手段に加熱手段を盛り込み、常に加熱手段がマウントに追従するようにする方法もある。 There is also a method in which heating means is included in the mounting means so that the heating means always follows the mount.
本発明に用いられる温度センサーは、熱電対等の接触型、放射温度計等の非接触型の何れでも構わない。 The temperature sensor used in the present invention may be either a contact type such as a thermocouple or a non-contact type such as a radiation thermometer.
本発明に用いられるはんだは如何なるものを用いても良い。Sn−Ag−Cu(錫−銀−銅)系はんだ、Sn−Cu(錫−銅)系はんだ、Sn−Zn(錫−亜鉛)系はんだ等、Sn−Pb共晶はんだよりも高い融点を持つ材料も用いることができる。本実施例では全てSn−Ag−Cu(錫−銀−銅)系はんだを用いた。 Any solder may be used in the present invention. Sn-Ag-Cu (tin-silver-copper) -based solder, Sn-Cu (tin-copper) -based solder, Sn-Zn (tin-zinc) -based solder, etc. have higher melting point than Sn-Pb eutectic solder Materials can also be used. In this example, Sn—Ag—Cu (tin-silver-copper) -based solder was used.
又、本発明にはどのような電子部品も使用することができるが、実施例では1005コンデンサチップ(Panasonic ECJ0CB1A104K)及びトランジスタ(NEC製SC−70)を使用した。 Although any electronic component can be used in the present invention, a 1005 capacitor chip (Panasonic ECJ0CB1A104K) and a transistor (NEC SC-70) were used in the examples.
又、比較のために、本実施例において1005チップには、チップ形状が完全な直方体ではなく、何れかの端部が広がって台形状になっているもの、電極の欠けたもの、左右電極の寸法が対称でないもの等の形状不良チップを全体の1割に当たる比率で良品中に混入させ、全ての実施例及び比較例の実験を行った。 For comparison, in this embodiment, the 1005 chip is not a perfect rectangular parallelepiped, but has a trapezoidal shape with one end widened, a chip lacking electrodes, Tests of all examples and comparative examples were conducted by mixing defective chips such as those having non-symmetrical dimensions into non-defective products at a ratio corresponding to 10% of the whole.
図1は本発明の特徴を最も良く表す図面であり、本実施例においては、図1と同様の構成で行った。 FIG. 1 is a drawing that best represents the characteristics of the present invention. In this embodiment, the same configuration as that of FIG.
電子部品としては1005チップを用い、マウンタ―が取りに行く直前にチップが120℃になるように調整した上で、マウンタ―でチップを取り、実装位置まで持っていき、チップを更に近赤外線で230℃に加熱すると同時に基板所定位置に持って行き、固定した。この動作を繰り返し、1005チップを50個実装した。 1005 chips are used as electronic components, and the chip is adjusted to 120 ° C just before the mounter picks up, and then the chip is taken with the mounter and brought to the mounting position. At the same time as heating to 230 ° C., the substrate was taken to a predetermined position and fixed. This operation was repeated to mount 50 1005 chips.
又、同じように、トランジスター(NEC製SC−70)を10個実装した。 Similarly, ten transistors (NEC SC-70) were mounted.
図3は本発明の実施の形態2を表す図面であり、実施の形態2においては図3と同様の構成で行った。 FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the configuration is the same as that of FIG.
電子部品2には1005チップを用い、電子部品吸着ノズル4の両脇にチップの側面に触れて熱を伝えるこて6を設けたものを用いた。電子部品吸着ノズル4で、電子部品2を支えた後、こて支持体7が動いて、こて6が電子部品2に密着して必要な加熱を加える。電子部品2のはんだ付け箇所が充分加熱された後、電子部品吸着ノズルが基板所定位置に移動して電子部品を固定した。
As the
この動作を繰り返し1005チップを50個実装した。同じようにトランジスター(NEC製SC−70)を10個実装した。 This operation was repeated to mount 50 1005 chips. Similarly, ten transistors (SC-70 manufactured by NEC) were mounted.
図5は本発明の実施の形態3を示す図面である。 FIG. 5 shows the third embodiment of the present invention.
図5において、2は電子部品、4は電子部品吸着ノズル、8は近赤外線ランプ、9は近赤外線スポット、10は合成石英レンズである。 In FIG. 5, 2 is an electronic component, 4 is an electronic component suction nozzle, 8 is a near infrared lamp, 9 is a near infrared spot, and 10 is a synthetic quartz lens.
上記構成において、先ず、電子部品吸着ノズル4で電子部品2を吸着し、実装部位の至近まで移動した後、赤外ランプ8を照射し、合成石英レンズ10でスポット9を絞り、電子部品のはんだ付け位置のみを照射して必要な加熱を加える。必要な温度になった時点で、所定位置に部品を押し付けるようにして固定する。
In the above configuration, first, the
この動作を繰り返し、1005チップを50個実装した。同じように、トランジスター(NEC製SC−70)を10個実装した。 This operation was repeated to mount 50 1005 chips. Similarly, ten transistors (SC-70 manufactured by NEC) were mounted.
図4は本発明の実施の形態4を示す図であり、本実施の形態においては、電子部品2には1005チップを用い、電子部品吸着ノズルでチップを支え、これに近赤外線ランプ8を接近させて加熱を開始すると同時に、実装箇所へ移動する。電子部品の所定箇所が充分に加熱された後、基板の所定位置に電子部品を押し付け、はんだ付けを行った。
FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, 1005 chips are used for the
この動作を繰り返し、1005チップを50個実装した。同じように、トランジスター(EC製SC−70)を10個実装した。 This operation was repeated to mount 50 1005 chips. Similarly, ten transistors (SC-70 manufactured by EC) were mounted.
図6は本発明の実施形態5を示す図であり、本実施の形態では、加熱手段として図4に示す近赤外線ランプ8を用いてた。 FIG. 6 is a diagram showing Embodiment 5 of the present invention. In this embodiment, the near-infrared lamp 8 shown in FIG. 4 is used as a heating means.
操作は、実施の形態4と同様に行い、温度センサーを用いてチップ温度をモニターしながら操作した。モニター温度が設定より±2℃を超えないように、加熱用の近赤外線ランプの強度を加減した。 The operation was performed in the same manner as in Embodiment 4, and the operation was performed while monitoring the chip temperature using a temperature sensor. The intensity of the near infrared lamp for heating was adjusted so that the monitor temperature did not exceed ± 2 ° C. from the setting.
以上の構成により、動作を繰り返して1005チップを50個実装した。同じように、トランジスター(NEC製SC−70)を10個実装した。 With the above configuration, the operation was repeated to mount 50 1005 chips. Similarly, ten transistors (SC-70 manufactured by NEC) were mounted.
比較のため、図10に示す、従来技術によるリフローはんだ付け装置を用いて、同様に実装を行った。
実装部品は、実施の形態と同じものを用い、同じく1005チップを50個、トランジスター(EC製SC−70)を10個とした。
For comparison, mounting was performed in the same manner by using a conventional reflow soldering apparatus shown in FIG.
The same mounting parts as those in the embodiment were used, and 50 1005 chips and 10 transistors (SC-70 manufactured by EC) were used.
リフロー炉の温度はピーク温度が230℃×15秒となるように設定し、室温で基板をリフロー炉に投入してから、ピーク温度を経てリフロー炉から取り出すまでの時間を6分間とした。このときの、温度プロファイルを図9に模式的に示す。 The temperature of the reflow furnace was set so that the peak temperature would be 230 ° C. × 15 seconds, and the time from when the substrate was introduced into the reflow furnace at room temperature until it was taken out of the reflow furnace through the peak temperature was 6 minutes. The temperature profile at this time is schematically shown in FIG.
以上の結果をまとめたものを表1に示す。 Table 1 summarizes the above results.
実装時間は、1005チップ50個を実装するために要した時間(単位:秒)を示した。又、実装準備時間は、実装実験を開始する際に、予め加熱手段を加熱しなければならない時間(単位:時間)を示した。 The mounting time indicates the time (unit: second) required to mount 50 1005 chips. The mounting preparation time indicates the time (unit: time) that the heating means must be heated in advance when starting the mounting experiment.
まとめから判断される本発明の効果は以下の通りである。 The effects of the present invention determined from the summary are as follows.
即ち、本発明の実施の形態1においては、部品の加熱ムラ等に起因するはんだ付け不良を低減することができる。 That is, in the first embodiment of the present invention, it is possible to reduce soldering defects caused by uneven heating of components.
従来技術であるリフローはんだ付け装置を用いた実装と比較して、炉を加熱し続ける必要がなく、省エネルギーで実装を行うことができる。 Compared with the mounting using the reflow soldering apparatus which is the prior art, it is not necessary to continue heating the furnace, and mounting can be performed with energy saving.
部品の耐熱性に応じた加熱をすることができるため、部品の機能損傷を低減することができる。 Since heating according to the heat resistance of the component can be performed, functional damage of the component can be reduced.
又、本発明の実施の形態2においては、部品の熱影響を更に低減することができる。又、加熱をより絞った範囲で行うことにより、更に省エネルギーを図ることができる。
Moreover, in
又、本発明の実施の形態3においては、非接触式の加熱手段と、それを調整するレンズを用いることにより、様々な電子部品に対して、簡単に的確に対応することができる。この結果、どのような部品に対しても、はんだ付けによる熱影響を低減し、且つ、はんだ付け工程を省エネルギー化することが可能となる。 In the third embodiment of the present invention, it is possible to easily and accurately cope with various electronic components by using a non-contact type heating means and a lens for adjusting the same. As a result, it is possible to reduce the thermal effect of soldering on any component and to save energy in the soldering process.
又、本発明の実施の形態4においては、実装時間の短縮を図ることができ、その結果、量産性を上げることができる。 In the fourth embodiment of the present invention, the mounting time can be shortened, and as a result, the mass productivity can be improved.
本発明の実施の形態5においては、個別に加熱状態をモニタリングしてフィードバックできることから、電子部品ごとの個体差に素早く対応して、全く欠陥や不良の無いはんだ付けを行うことが可能となる。 In the fifth embodiment of the present invention, since the heating state can be individually monitored and fed back, it is possible to perform soldering without any defects or defects in response to individual differences for each electronic component.
又、温度を細かく調節できることから、はんだ付け工程の消費エネルギーをミニマム化することができる。 In addition, since the temperature can be finely adjusted, the energy consumption of the soldering process can be minimized.
1 基板
2 実装電子部品
3 クリームはんだ
4 実装電子部品吸着ノズル
5 遮熱板
6 はんだ溶融精密制御こて
7 こて支持体
8 近赤外線ランプ
9 近赤外線スポット光
10 合成石英レンズ
11 基板上電子部品はんだ付け箇所
12 はんだ(はんだ付け後)
13 温度センサー
40 模式断面図位置
50 炉本体
51 熱風加熱室
52 加熱用電熱線
53 送風機構
54 基板搬送ベルト
55 基板加熱室
56 基板加熱室開口部
60 基板導入口
61 基板取り出し口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board |
13 Temperature sensor 40 Schematic
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