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JPH0332098A - レーザーリフロー半田付け方法及びこれによる配線組立て体 - Google Patents

レーザーリフロー半田付け方法及びこれによる配線組立て体

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Publication number
JPH0332098A
JPH0332098A JP2139523A JP13952390A JPH0332098A JP H0332098 A JPH0332098 A JP H0332098A JP 2139523 A JP2139523 A JP 2139523A JP 13952390 A JP13952390 A JP 13952390A JP H0332098 A JPH0332098 A JP H0332098A
Authority
JP
Japan
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pad
lead
solder
pads
leads
Prior art date
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Pending
Application number
JP2139523A
Other languages
English (en)
Inventor
Gary M Freedman
ゲアリー　エム　フリードマン
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Digital Equipment Corp
Original Assignee
Digital Equipment Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Digital Equipment Corp filed Critical Digital Equipment Corp
Publication of JPH0332098A publication Critical patent/JPH0332098A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0221—Laser welding
    • 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
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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
    • 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
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    • H05K2201/09—Shape and layout
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    • H05K2201/09654—Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/09781—Dummy conductors, i.e. not used for normal transport of current; Dummy electrodes of components
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザーリフロー半田付は方法に関する。特に
、電気的リードを基板、プリント配線基板、剛性又は可
撓性回路等にレーザーを使用して取り付ける改良した方
法及びこれによって組み立てられた組立て体に関する。
（従来の技術〉 プリント配線板、プリント回路等の集積回路、トランジ
スタその他の回路部品を受は入れるための部分を有して
いる。各部分は電気的導電性ポンディングパッドの配列
により囲まれており、前記部分に位置された部品のリー
ドは電気的且つ機械的にポンディングパッドに結合され
る。導体端部は種々のパッドを互いに接続したり、プリ
ント回路の端部にしばしば位置する端子パッドに接続さ
れて回路を外部の回路に接続する。
回路部品は、しばしばフラットワイヤリードを有してい
る。これは、部品の側部から外部に延びて、略９０°折
り曲げられた、短い足部で終わっている。換言すると、
各リードはＬ字形状を有している。これらのリードの位
置及び大きさは、部品に対するプリント回路部分の周り
のポンディングパッドの位置及び大きさに対応し、これ
らリードの足部はポンディングパッドと同一面で一致し
、略これを覆っている。
第２図は、プリント回路基板１６のポンディングパッド
１４上に位置する水平足部１２ａで終端しているリード
１２を有する典型的な部品ＩＯを示している。ポンディ
ングパッド１４は、導電性金属、例えば銅からなる層１
４ａからなり１、半田の薄い相１４ｂで前被覆されてい
る。通常、リードをバットに対して総合するためには、
水平リード足ぶ１２ａは垂直なレーザービームによって
照射を受け、リード足部が半田を溶かすのに充分に加熱
され、溶融半田が熱エネルギーをバッド１４に転送する
。レーザービームが除去されると直ぐに、半田を固化し
、リード１２がパッドに電気的且つ機械的に接続される
。
（発明が解決しようする課題） この従来ボンディング技術は以下の様な欠点を有してい
る。リードとパッド間の熱接続が制限されていると、具
体的にはパッドがドーム状である場合、リードは半田パ
ッドと同一面になく、良好な熱接続を有さない。この場
合、レーザービームエネルギーはリードを加熱するが内
側のリードの結合を破壊したり、半田が溶ける前に部品
を破壊してしまうことがあった。
また、リフロー半田付は方法の間、電気的部品及びその
リードはジグまたは固定具によってプリント回路に対応
して位置決めされる。レーザビームは第２図示される様
にボンディング工程中にリードの足部に適用される。リ
ードのこの部分は、固定具の他の部分の抑え金具によっ
て邪魔されてはいけない。これの適用方法において利用
できる土地を最大にするために、各リード上に跨がる固
定具の部分はレーザービームに対して透過的でなければ
ならない。しかしながら、これは固定具を複雑にし、こ
のコストを上昇する。
基板、回路基板等に結合した電気部品はＪ形状のリード
を有する。換言すると、各リードの端部、即ち足部は部
品の下部で湾曲している。従来のレーザーボンディング
方法がこの形態の部品をプリント回路基板に接続するの
に使用する場合は、レーザーの位置を変えて、リードの
側部に対して直角までの角度でレーザービームを与える
様にする。
これは、可動アーム又はこの様な機構を可能とする別の
マウントによってレーザー装置が支持されることを要求
する。
（課題を解決するための手段） 本発明は電気プリント配線基板におけるレーザーリフロ
ー半田付け、相互結合、或いは半組立て製造を効果的に
する改良された方法に関する。この方法は電気的リード
及びボンディング工程中に接続される部品の過度加熱の
発生を最小限にし、ボンディング領域に於ける透過性の
固定器具の必要性を除外する。
以下により詳細に記述される様に、本発明はパッド及び
リード間での最大の熱転送を保証し、半田の表面張力に
より生じたドームによるリード−パッド非同−面を補償
することを助ける。補足的な利点はＪ型リードをボンデ
ィングする際にレーデを可動することの必要性を除去す
ることにある。
本発明は、従って、複数のステップから戊り、この様な
ステップの内の一つ以上ステップのその他のステップに
対する関係、本発明の特徴及び以下の詳細な説明におい
て例示される要素間の関係を有する物体から構成される
。本発明の範囲は特許請求の範囲に示される。
簡単に言うと、本発明に従うと、電気的リードの足部及
び略同じ大きさの半田付けされる半田パッドをを形成す
る代わりに、パッドが足部よりも大きく形成され、足部
はパッドの一部のみを占有する様にされる。次いで、リ
フロー半田付は工程中に、レーザービームがパッドの露
出領域に適用される。ビームは、最大の加熱効果を得る
ために略直角にされる。レーザーからのエネルギーはパ
ッドを加熱してパッド上の半田を溶解して、そして熱エ
ネルギーを部品リードに転送し、溶融半田でリードを濡
らす。溶融半田は多くの場合固体半田よりも熱伝導性が
高く、パッドからリードへの共通領域を通しての熱エネ
ルギーの効率的な転送が補償される。レーザーエネルギ
ーを除去すると、リード及びパッドは冷えて、半田は固
化してリードとパッドの開いた堅牢な半田結合を形成す
る。
ビーム露光時間はレーザーリフロー半田付は処理の単時
間照射光サイクル特性によって制限される。リードより
も大きな質量を有するポンディングパッドは低質量高伝
導性リードと比較して過度に加熱される可能性が大きい
。結果として、内側リードの部品との結合を脆弱又は破
壊したり或いは部品それ自体を損傷する可能性が少なく
なる。
マタ、レーザービームはリードでなく、半田パッドに適
用されるので、リードの全長を接続のために利用するこ
とができる。固定具の抑え具はボンディング工程の際部
品を位置決めするのに使用される。更に、レーザーエネ
ルギーはパッドに与えられ、熱エネルギーとして、高い
伝導性を有する溶融半田を通して極めて効率的にリード
へ到達する（従来と逆である〉。従って、Ｊ形状を有す
るリードは下方のプリント回路板、基板、回路等にレー
ザーをリードの側面に当たる様な角度になる様に置き換
えることを要しない。また、レーザはリードでなく、パ
ッドを照射するので、本レーザーリフロー半田付は記述
は金又は他の高い反射率を有するリードをパッドに結合
するのに使用することかできる。パッドはこれらの金属
に結合するために公知の半田系で被覆されている。
従って、本方法はレーザーを使用して電気的リードを基
板、回路板等の半田パッドにボンディングする。又、本
方法は顕著なコストの上昇を伴わない。これは、本発明
を実施するために必要とされる半田パッドのサイズを増
大することにより要求される追加の金属の量は極めて限
られた物であるからである。この方法は所謂テープ自動
化ポンド方式（ＴＡＢ）又はテープキャリアチップ（Ｃ
ＯＴ）として知られる組立て方法に特に利用可能である
。この方法は本出願と同−譲渡穴による「集積回路チッ
プパッケージング及び冷却様方法及び装置（ＭＥＴＨＯ
Ｄ　ＡＮＤ　ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ　ＦＯＲＰＡＣＫＡＧ
ＩＮＧ　ＡＮＤ　ＣＤ０ＬＩＮＧ　ＩＮＴＥＧＲＡＴＥ
Ｄ　ＣＩＲＣＵＩＴＣＨＩＰＳ）　Ｊと題される１９８
８年３月に出願された米国特許出願１６２６７１号に記
述される。
（実施例） 第１図を参照する。この図は回路部品２０、例えば集積
回路チップがプリント回路２２、例えば上記出願に開示
された形態のプリント基板にマウントされている。部品
２０は平坦なワイヤーリード又は端子２４の配列を有し
ており、これらは部品の側面から外方に延びており、各
リードは略垂直な脚部２４ａ及び略水平な端部即ち足部
２４ｂを有している。部品２０が回路２２に関して適当
に接地されると、各リードの足部は回路２２の対応して
位置する半田パッド２６上に接地される。
各パッドは回路２２に沿って延びている電気的導電路２
６ａを終端する。ある場合においては、これらの電気的
導伝路２６ａは回路２２０表面上にあり、多くの場合、
それらは回路基板中に埋められている。
第３図に良く示されるように、パッド２６は上方のリー
ド足部２４ｂよりを長く形成されており、パッド領域２
６ｂが足部を飛び出して突出する様にされている。この
突出の長さは少なくともリードを回路２２に結合するの
に使用されるレーザービームＬの加熱直径にされるのが
好ましい。この加熱直径はビームがリード足部２４ｂを
照射する点に於けるビーム直径と定義される。通常、パ
ッド２６の表面又は少なくとも足部２４ｂの下の領域が
半田２８の薄い層によって覆われている。リード２４を
パッド２６に結合すると、部品２０は固定具（図示され
ず）によって回路２２上に設置される。レーザービーム
Ｌが、通常垂直に、リード２４の足８２４ｂでなく、パ
ッドの露出表面２６ｂに向けられる。例えば、連続波の
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーは好適なビームＬを発生する。パ
ッド部分２６ｂはレーザーエネルギーを吸収して半田層
２８を溶かすに充分に熱せられる。多くの場合固体金属
よりも伝導性が高い溶融半田が熱エネルギーを極めて有
効にリード２４の足部に伝達する。
ある程度の熱エネルギーがリード２４に到達する前に、
半田は溶解する。またリード足部２４ｂがパッド２６に
対して密接しているので、足部およびパッドは同一面に
なることが補償される。従って、半田が設けられた時、
リード足部とパッドは、それらの全共通部分に渡って電
気的かつ機械的に確実に結合される。リードとパッドと
の間の有効かつ密接な電気的機械的な結合が補償される
。
熱エネルギーの伝達は、比較的に大きなパッドからより
薄いよりデリケートなリードへと起こり、この逆に起こ
らないことが好ましい。結果として、溶融半田は良き熱
伝達媒体として機能し、ボンディング中に部品２４のリ
ードに熱を完全に伝達する。これはブード２４及びこれ
に接続される部品２０を過度に加熱する可能性を最小限
にする。更に、レーザービームＬはリード２４でなくパ
ッド部分２６ｂに向けられるので、リード足部２４ｂを
含むリードの全長さを、部品を回路２２に位置決めする
固定具又はジグの抑え器具に結合することができる。更
に、抑え器具はレーザービームを透過する必要がない。
同じ理由から、レーザービームＬを、Ｊ形状を有する電
気的リードをパッド２６に結合するのに使用することが
できる。この場合、レーザー装置を垂直の位置から動か
す様にマウントする必要はない。リード２４の場合と同
じように、熱エネルギーはパッド２６に沿って伝達し、
溶融半田を介してＪ型リードの内側に湾曲した足部に至
り、上述した好ましい結果を得られる。
上述の方法及び上述の結合された組立て体を本発明の範
囲から離れることなしに変更を加えるこことができるこ
とは明らかである。例えば、パッド２６を長くするので
はなく、リード足部２４ｂを幅広くすることによりパッ
ドをレーザービームＬに曝す様にすることができる。従
って、上記された内容及び添付図面に示された内容の全
てが説明のためであり、制限的なものでは無ものと意図
されている。
特許請求の範囲は記述された本発明の包括的且つ特定の
特徴の全てを包含するものであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従うレーザーボンディング方法によっ
てプリント配線基板に結合された集積回路基板部品の部
分斜視図、 第２図は従来のレーザーボンディング方法及び得られた
組立て体を示す拡大部分斜視図、第３図は本発明のレー
ザーボンディング方法及び得られた結合組立て体を示す
拡大部分斜視図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）リードを回路接続パッドにレーザーにより結合す
    る方法であって、 前記パッドとリードの相対的な大きさの関係を、リード
    が全パッド領域よりも小さい接続領域上に位置してパッ
    ドの一部が露出するように定め、 半田コーティングを前記パッド接続領域に施し、 一時的にレーザービームを前記接続領域から離れている
    前記パッドの露出領域に向け、前記パッドを半田の溶融
    点以上であり、パッドの溶融点以下に加熱して、前記リ
    ードを半田を通して熱伝導によって加熱する前記方法。
  2. （２）パッドとリードの相対的な大きさの関係を、リー
    ドが全パッド領域よりも小さい接続領域上に位置してパ
    ッドの一部が露出するように定め、半田コーティングを
    前記パッド接続領域に施し、 一時的にレーザービームを前記接続領域から離れている
    前記パッドの露出領域に向け、前記パッドを半田の溶融
    点以上であり、パッドの溶融点以下に加熱して、前記リ
    ードを半田を通して熱伝導によって加熱することによっ
    て形成されるリード接続パッド組立て体。
JP2139523A 1989-06-20 1990-05-29 レーザーリフロー半田付け方法及びこれによる配線組立て体 Pending JPH0332098A (ja)

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US07/368,598 US4926022A (en) 1989-06-20 1989-06-20 Laser reflow soldering process and bonded assembly formed thereby
US368598 1989-06-20

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JPH0332098A true JPH0332098A (ja) 1991-02-12

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