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JP2010253496A - Soldering apparatus and soldering method - Google Patents

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JP2010253496A JP2009104585A JP2009104585A JP2010253496A JP 2010253496 A JP2010253496 A JP 2010253496A JP 2009104585 A JP2009104585 A JP 2009104585A JP 2009104585 A JP2009104585 A JP 2009104585A JP 2010253496 A JP2010253496 A JP 2010253496A
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Abstract

【課題】プリント基板や電子部品などが焦げることを回避して、安定した半田状態を得ることができ、安全性が高い半田付け装置を提供する。
【解決手段】半田付け装置110は、(a)開口部152が尖端に形成されており、開口部152に向かって窄む錘状空間が内部に形成された錐体ノズル150と、(b)錘状空間にレーザ光113を集光させる光学システム(コリメータレンズ121、ミラー122、集光レンズ123など。)と、(c)錘状空間に糸半田111を供給する半田供給手段(糸半田供給装置160、パイプ130など。)とを備え、(d)レーザ光113を集光させて得られた収束光115で錘状空間に供給された糸半田111の下方先端部分を溶融させて得られた溶融玉112が、開口部152から供給される。
【選択図】図1
There is provided a soldering apparatus that can obtain a stable solder state by avoiding scorching of a printed circuit board, an electronic component, and the like, and has high safety.
A soldering apparatus includes: (a) a cone nozzle 150 having an opening 152 formed at a tip and a weight-like space that narrows toward the opening 152 formed therein; and (b). An optical system (such as a collimator lens 121, a mirror 122, and a condensing lens 123) for condensing the laser beam 113 in a spindle-shaped space; and (c) a solder supply means (thread solder supply) for supplying the thread solder 111 to the spindle-shaped space. Device 160, pipe 130, etc.) and (d) obtained by melting the lower tip portion of the thread solder 111 supplied to the weight space with the convergent light 115 obtained by condensing the laser beam 113. The molten ball 112 is supplied from the opening 152.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、レーザ光を使用して溶融させた半田を半田付け対象部分に塗布する半田付け装置に関する。   The present invention relates to a soldering apparatus that applies a melted solder using a laser beam to a portion to be soldered.

従来から、半田付け装置に関して色々な技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
例えば、図7に示すように、半田付け装置10は、レーザ光13で半田付け対象部分55を加熱して、レーザ光13で加熱した半田付け対象部分55に糸半田11を接触させることで、半田付け対象部分55を半田付けする装置である。ここで、図7については、半田付け装置10の内部構造を見易くするために、X−Y面を切断面として、収束光15の光軸に沿って、半田付け装置10を切断した状態で表示している。
Conventionally, various techniques have been proposed for soldering apparatuses (see, for example, Patent Document 1).
For example, as shown in FIG. 7, the soldering apparatus 10 heats the soldering target portion 55 with the laser beam 13 and brings the thread solder 11 into contact with the soldering target portion 55 heated with the laser beam 13. This is an apparatus for soldering a soldering target portion 55. Here, FIG. 7 is displayed in a state where the soldering apparatus 10 is cut along the optical axis of the convergent light 15 with the XY plane as a cut surface in order to make the internal structure of the soldering apparatus 10 easier to see. is doing.

具体的には、半田付け装置10では、鏡筒20の上部中央に貫通穴が形成されている。鏡筒の上部中央に形成された貫通穴に光ファイバ21が挿入されている。貫通穴に挿入された光ファイバ21からレーザ光13が射出される。光ファイバ21から射出されたレーザ光13が、コリメータレンズ22、集光レンズ23を介して、半田付け対象部分55を照射する。半田付け対象部分55を照射する収束光15で半田付け対象部分55が加熱される。このとき、半田付け対象部分55に集光レンズ23の焦点が位置するように、半田付け装置10の位置が調節されている。   Specifically, in the soldering apparatus 10, a through hole is formed in the upper center of the lens barrel 20. An optical fiber 21 is inserted into a through hole formed in the upper center of the lens barrel. Laser light 13 is emitted from the optical fiber 21 inserted into the through hole. The laser beam 13 emitted from the optical fiber 21 irradiates the soldering target portion 55 through the collimator lens 22 and the condenser lens 23. The soldering target portion 55 is heated by the convergent light 15 that irradiates the soldering target portion 55. At this time, the position of the soldering apparatus 10 is adjusted so that the focal point of the condenser lens 23 is positioned on the soldering target portion 55.

また、半田付け装置10では、集光レンズ23の中心に光軸に沿って貫通穴が形成されている。集光レンズ23の中心に形成された貫通穴にパイプ30が挿入されている。貫通穴に挿入されたパイプ30を介して、鏡筒20の外部から半田付け対象部分55に糸半田11が供給される。パイプ30から供給された糸半田11の下方先端部分が、レーザ光13で加熱された半田付け対象部分55に接触する。レーザ光13で加熱された半田付け対象部分55の熱で、半田付け対象部分55に接触した糸半田11の下方先端部分が溶融する。これによって、半田付け対象部分55が半田付けされる。   In the soldering apparatus 10, a through hole is formed along the optical axis at the center of the condenser lens 23. A pipe 30 is inserted into a through hole formed at the center of the condenser lens 23. The thread solder 11 is supplied to the soldering target portion 55 from the outside of the lens barrel 20 through the pipe 30 inserted into the through hole. The lower tip portion of the thread solder 11 supplied from the pipe 30 comes into contact with the soldering target portion 55 heated by the laser beam 13. Due to the heat of the soldering target portion 55 heated by the laser beam 13, the lower tip portion of the thread solder 11 in contact with the soldering target portion 55 is melted. As a result, the soldering target portion 55 is soldered.

特開2007−98452号公報JP 2007-98452 A

しかしながら、従来の半田付け装置10では、レーザ光13の照射対象が半田付け対象部分55である。このため、収束光15の一部が、半田付け対象部分55で反射されたり、半田付け対象部分55で溶融中の半田12で反射されたりする。これに伴い、反射された収束光15の一部である反射光16によって、半田付け対象部分55の周辺において、プリント基板51が焦げたり、電子部品53が焦げたりする場合がある。   However, in the conventional soldering apparatus 10, the irradiation target of the laser beam 13 is the soldering target portion 55. For this reason, a part of the convergent light 15 is reflected by the soldering target portion 55 or reflected by the solder 12 being melted by the soldering target portion 55. As a result, the printed circuit board 51 may be burned or the electronic component 53 may be burned around the soldering target portion 55 by the reflected light 16 that is a part of the reflected convergent light 15.

例えば、レーザ光13の照射開始時には、半田付け対象部分55も冷えている。このため、糸半田11の溶融具合が悪く、半田付け対象部分55が濡れ難い。このとき、糸半田11の下方先端部分を半田付け対象部分55に接触させても、半田付け対象部分55が十分に加熱されていないので、糸半田11の下方先端部分が半球状になる。半球状になった糸半田11の下方先端部分で収束光15の一部が反射される。反射された収束光15の一部である反射光16によって、プリント基板51や電子部品53などが焦げる。   For example, when the irradiation of the laser beam 13 is started, the soldering target portion 55 is also cooled. For this reason, the melting condition of the thread solder 11 is poor, and the soldering target portion 55 is difficult to get wet. At this time, even if the lower tip portion of the thread solder 11 is brought into contact with the soldering target portion 55, the soldering target portion 55 is not sufficiently heated, so that the lower tip portion of the thread solder 11 becomes hemispherical. Part of the convergent light 15 is reflected at the lower tip of the hemispherical thread solder 11. The printed circuit board 51 and the electronic component 53 are burned by the reflected light 16 that is a part of the reflected convergent light 15.

しかしながら、半田付けの対象物の選定や半田付けの条件だしによっては、プリント基板51や電子部品53などが焦げることを回避することができる。ただし、半田付けの対象物の選定や半田付けの条件だしに手間がかかる。   However, it is possible to avoid scorching the printed circuit board 51 and the electronic component 53 depending on the selection of the soldering object and the soldering conditions. However, it takes time to select an object to be soldered and to determine the soldering conditions.

また、集光レンズ23の中心から糸半田11が供給されても、糸半田11の残留応力で糸半田11が傾いたり、糸半田11が揺れたりして、集光レンズ23の光軸に沿って糸半田11を安定供給することができない場合がある。この場合において、糸半田11の下方先端部分が半田付け対象部分55の加熱位置からずれると、十分な加熱が得られず、糸半田11の溶融具合が悪い。糸半田11の溶融具合が悪いと、予熱や連続加熱するときに、糸半田11の下方先端部分に対する加熱温度がばらつき、半田状態が安定しない。   Even if the thread solder 11 is supplied from the center of the condenser lens 23, the thread solder 11 is tilted or shaken by the residual stress of the thread solder 11, and the optical axis of the condenser lens 23 is changed. In some cases, the thread solder 11 cannot be supplied stably. In this case, if the lower tip portion of the thread solder 11 is displaced from the heating position of the soldering target portion 55, sufficient heating cannot be obtained, and the melting state of the thread solder 11 is poor. If the soldering condition of the thread solder 11 is poor, the heating temperature for the lower end portion of the thread solder 11 varies during preheating or continuous heating, and the solder state is not stable.

また、鏡筒20から外部にレーザ光13が射出されるので、安全上、カバーや各種インターロックなどが必要とされる。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みて、プリント基板や電子部品などが焦げることを回避して、安定した半田状態を得ることができ、安全性が高い半田付け装置を提供することを目的とする。
Further, since the laser beam 13 is emitted from the lens barrel 20 to the outside, a cover and various interlocks are required for safety.
Therefore, in view of the above problems, the present invention has an object to provide a soldering apparatus that can obtain a stable solder state by avoiding scorching of a printed circuit board or an electronic component, and having high safety. To do.

上記目的を達成するために、本発明に係わる半田付け装置は、下記に示す特徴を備える。
(CL1)本発明に係わる半田付け装置は、(a)レーザ光で半田を溶融させて半田付け対象部分を半田付けする半田付け装置であって、(b)開口部が先端に形成されており、前記開口部に向かって窄む錐状空間が内部に形成されたノズルと、(c)前記錐状空間に前記レーザ光を集光させる光学システムと、(d)前記錐状空間に前記半田を供給する半田供給手段とを備え、(e)前記レーザ光を集光させて得られた収束光で前記錘状空間に供給された前記半田の一部を溶融させて得られた溶融部分が、前記開口部から供給される。
In order to achieve the above object, a soldering apparatus according to the present invention has the following features.
(CL1) A soldering apparatus according to the present invention is (a) a soldering apparatus that melts solder with laser light and solders a portion to be soldered, and (b) an opening is formed at the tip. A nozzle in which a conical space constricted toward the opening is formed; (c) an optical system for condensing the laser light in the conical space; and (d) the solder in the conical space. And (e) a molten portion obtained by melting a part of the solder supplied to the weight space with convergent light obtained by condensing the laser beam. , Supplied from the opening.

(CL2)上記(CL1)に記載の半田付け装置は、(a)前記錐状空間にガスを供給するガス供給手段とを備え、(b)前記溶融部分が、前記開口部から噴き出される前記ガスで前記開口部から前記ノズルの外部に押し出されたものである。   (CL2) The soldering apparatus according to (CL1) includes (a) a gas supply unit that supplies gas to the conical space, and (b) the molten portion is ejected from the opening. The gas is extruded from the opening to the outside of the nozzle.

(CL3)上記(CL1)に記載の半田付け装置は、(a)前記溶融部分から放射される赤外線を測定する赤外線センサーと、(b)前記ノズルの先端から前記溶融部分が無くなったことが前記赤外線センサーで検出されると、前記レーザ光の供給を停止するレーザ光供給手段とを備える。   (CL3) The soldering apparatus according to the above (CL1) includes: (a) an infrared sensor that measures infrared rays radiated from the melted portion; and (b) that the melted portion disappears from the tip of the nozzle. Laser light supply means for stopping the supply of the laser light when detected by an infrared sensor.

(CL4)上記(CL1)に記載の半田付け装置は、前記錐状空間に面する前記ノズルの内面が光を反射するものである。
なお、本発明は、半田付け装置以外に、下記に示す半田付け方法として実現されるとしてもよい。
(CL4) In the soldering apparatus described in (CL1) above, the inner surface of the nozzle facing the conical space reflects light.
In addition, this invention may be implement | achieved as the soldering method shown below other than a soldering apparatus.

(CL5)本発明に係わる半田付け方法は、(a)レーザ光で半田を溶融させて半田付け対象部分を半田付けする半田付け方法であって、(b)ノズルの先端に形成された開口部に向かって窄むように前記ノズルの内部に形成された錘状空間に前記レーザ光を供給して、前記錘状空間に前記レーザ光を集光させる第1の工程と、(c)前記錘状空間に前記半田を供給して、前記レーザ光を前記錘状空間に集光させて得られた収束光で前記錘状空間に供給された前記半田の一部を溶融させる第2の工程と、(d)前記半田の一部を溶融させて得られた溶融部分を前記半田付け対象部分に塗布して、前記半田付け対象部分を半田付けする第3の工程とを含む。   (CL5) A soldering method according to the present invention is (a) a soldering method in which solder is melted with laser light to solder a portion to be soldered, and (b) an opening formed at the tip of a nozzle A first step of supplying the laser light to a conical space formed inside the nozzle so as to constrict toward the concentric surface, and condensing the laser light in the conical space; and (c) the conical space. A second step of melting a part of the solder supplied to the spindle-shaped space by convergent light obtained by supplying the solder to the laser beam and condensing the laser beam in the spindle-shaped space; and d) applying a molten portion obtained by melting a part of the solder to the soldering target portion, and soldering the soldering target portion.

(CL6)上記(CL5)に記載の半田付け方法は、前記溶融部分から放射される赤外線を赤外線センサーで測定して、前記赤外線センサーで測定した結果に基づいて、前記ノズルの先端から前記溶融部分が無くなったと判断したときは、前記レーザ光の供給を停止する第4の工程を含む。   (CL6) In the soldering method according to (CL5), the infrared rays emitted from the melted portion are measured by an infrared sensor, and the melted portion is measured from the tip of the nozzle based on the result measured by the infrared sensor. When it is determined that the laser beam has been eliminated, a fourth step of stopping the supply of the laser beam is included.

(CL7)上記(CL5)に記載の半田付け方法は、前記第3の工程において、前記錘状空間にガスを供給して、前記開口部から噴き出される前記ガスで前記開口部から前記ノズルの外部に前記溶融部分を押し出す。   (CL7) In the soldering method according to (CL5), in the third step, a gas is supplied to the weight space, and the gas blown out from the opening is used to discharge the nozzle from the opening. The molten part is pushed out to the outside.

(CL8)上記(CL7)に記載の半田付け方法は、(a)前記半田がヤニ入り半田であって、(b)前記第2の工程において、前記収束光で、前記ヤニ入り半田に含まれるフラックスが加熱されて揮発して、(c)前記第3の工程において、前記開口部から噴き出される前記ガスに混じって、揮発したフラックスが前記半田付け対象部分に吹き付けられる。   (CL8) In the soldering method described in (CL7), (a) the solder is solder containing solder, and (b) the convergent light is included in the solder containing solder in the second step. The flux is heated and volatilized, and (c) in the third step, the volatilized flux is sprayed onto the soldering target portion by being mixed with the gas ejected from the opening.

本発明によれば、錘状空間における開口部の近傍空間にレーザ光が集光して、開口部から漏れる光が溶融部分で遮断されて、ノズルの内部にレーザ光が殆ど封じ込められる。ノズルの先端から溶融部分が無くなると、レーザ光の供給が即座に停止される。このことから、ノズルの外部に収束光が漏れることを回避することができる。これによって、ノズルの外部に漏れた光でプリント基板や電子部品などを焦がすことが殆ど起こらなくなる。レーザ光を使用するにあたって、安全上、必要とされるカバーなどが不要となる。   According to the present invention, the laser light is condensed in the space near the opening in the weight space, the light leaking from the opening is blocked by the melted portion, and the laser light is almost contained inside the nozzle. When the melted portion disappears from the tip of the nozzle, the supply of laser light is immediately stopped. Thus, it is possible to avoid the convergent light from leaking outside the nozzle. As a result, the printed circuit board and electronic components are hardly burned by the light leaking outside the nozzle. When using laser light, a cover that is necessary for safety is not required.

また、錘状空間に面するノズルの内面で位置規制されながら、半田が錘状空間に供給される。レーザ光が集光されて光の密度が大きくなる場所(錘状空間における開口部の近傍空間)を、半田が常に通過する。このことから、半田を照射する光のエネルギーのバラツキが小さくなる。これによって、予熱や連続加熱するときに、半田の加熱温度がばらつくことを回避することができる。安定した半田状態を得ることができる。   Further, the solder is supplied to the weight space while being regulated by the inner surface of the nozzle facing the weight space. The solder always passes through a place where the laser light is condensed and the light density is increased (a space near the opening in the conical space). For this reason, the variation in the energy of the light irradiating the solder is reduced. As a result, it is possible to avoid the solder heating temperature from varying during preheating or continuous heating. A stable solder state can be obtained.

これらのことから、安全性が高く、半田ごての代わりに、身近に利用することができる半田付け装置を実現することができる。   For these reasons, it is possible to realize a soldering apparatus that is highly safe and can be used in close proximity to the soldering iron.

実施の形態における半田付け装置の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the soldering apparatus in embodiment. 実施の形態における錐体ノズルの内部に集光されるレーザ光の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the laser beam condensed on the inside of the cone nozzle in embodiment. (A)−(C)は、実施の形態における半田付け装置において溶融玉が形成される過程を示す図である。(A)-(C) is a figure which shows the process in which a molten ball is formed in the soldering apparatus in embodiment. (A),(B)は、実施の形態における半田付け装置を使用してプリント基板の斜め上方から半田付け対象部分を半田付けする工程を示す図である。(A), (B) is a figure which shows the process of soldering the soldering object part from diagonally upward of a printed circuit board using the soldering apparatus in embodiment. (A),(B)は、実施の形態における半田付け装置を使用してプリント基板の裏面から半田付け対象部分を半田付けする工程を示す図である。(A), (B) is a figure which shows the process of soldering the soldering object part from the back surface of a printed circuit board using the soldering apparatus in embodiment. 実施の形態の変形例における半田付け装置において形成される溶融玉の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the molten ball formed in the soldering apparatus in the modification of embodiment. 従来の半田付け装置の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional soldering apparatus.

(実施の形態)
以下、本発明に係わる実施の形態について説明する。
<概要>
本実施の形態における半田付け装置は、下記(1)−(4)に示す特徴を備える。
(Embodiment)
Embodiments according to the present invention will be described below.
<Overview>
The soldering apparatus according to the present embodiment has the following features (1) to (4).

(1)半田付け装置は、(a)レーザ光で半田を溶融させて半田付け対象部分を半田付けする半田付け装置であって、(b)開口部が先端に形成されており、開口部に向かって窄む錐状空間が内部に形成されたノズルと、(c)錐状空間にレーザ光を集光させる光学システムと、(d)錐状空間に半田を供給する半田供給手段とを備え、(e)レーザ光を集光させて得られた収束光で錘状空間に供給された半田の一部を溶融させて得られた溶融部分が、開口部から供給される。   (1) A soldering apparatus is (a) a soldering apparatus that melts solder with laser light and solders a part to be soldered, and (b) an opening is formed at the tip. A nozzle in which a conical space narrowing toward the inside is formed; (c) an optical system for condensing laser light in the conical space; and (d) a solder supply means for supplying solder to the conical space. (E) A melted portion obtained by melting a part of the solder supplied to the weight space with the convergent light obtained by condensing the laser light is supplied from the opening.

(2)半田付け装置は、(a)錐状空間にガスを供給するガス供給手段とを備え、(b)溶融部分が、開口部から噴き出されるガスで開口部からノズルの外部に押し出されたものである。   (2) The soldering apparatus includes (a) gas supply means for supplying gas to the conical space, and (b) the melted portion is pushed out of the nozzle from the opening by the gas ejected from the opening. It is a thing.

(3)半田付け装置は、(a)溶融部分から放射される赤外線を測定する赤外線センサーと、(b)ノズルの先端から溶融部分が無くなったことが赤外線センサーで検出されると、レーザ光の供給を停止するレーザ光供給手段とを備える。   (3) The soldering apparatus includes: (a) an infrared sensor that measures infrared radiation emitted from the melted part; and (b) an infrared sensor that detects that the melted part has disappeared from the tip of the nozzle. Laser light supply means for stopping supply.

(4)半田付け装置は、錐状空間に面するノズルの内面が光を反射するものである。
なお、本実施の形態における半田付け装置を使用した半田付け方法は、下記(5)−(8)に示す特徴を備える。
(4) In the soldering apparatus, the inner surface of the nozzle facing the conical space reflects light.
In addition, the soldering method using the soldering apparatus in this Embodiment has the characteristics shown in the following (5) to (8).

(5)半田付け方法は、(a)レーザ光で半田を溶融させて半田付け対象部分を半田付けする半田付け方法であって、(b)ノズルの先端に形成された開口部に向かって窄むようにノズルの内部に形成された錘状空間にレーザ光を供給して、錘状空間にレーザ光を集光させる第1の工程と、(c)錘状空間に半田を供給して、レーザ光を錘状空間に集光させて得られた収束光で錘状空間に供給された半田の一部を溶融させる第2の工程と、(d)半田の一部を溶融させて得られた溶融部分を半田付け対象部分に塗布して、半田付け対象部分を半田付けする第3の工程とを含む。   (5) The soldering method is (a) a soldering method in which solder is melted with laser light to solder a portion to be soldered, and (b) is narrowed toward the opening formed at the tip of the nozzle. A first step of supplying laser light to the conical space formed inside the nozzle and condensing the laser light into the conical space; and (c) supplying solder to the conical space, A second step of melting a part of the solder supplied to the pyramidal space with convergent light obtained by condensing the light into the pyramidal space, and (d) melting obtained by melting a part of the solder And applying a portion to the soldering target portion and soldering the soldering target portion.

(6)半田付け方法は、溶融部分から放射される赤外線を赤外線センサーで測定して、赤外線センサーで測定した結果に基づいて、ノズルの先端から溶融部分が無くなったと判断したときは、レーザ光の供給を停止する第4の工程を含む。   (6) The soldering method is to measure the infrared radiation emitted from the melted portion with an infrared sensor, and based on the result measured with the infrared sensor, when it is determined that the melted portion has disappeared from the tip of the nozzle, A fourth step of stopping the supply is included.

(7)半田付け方法は、第3の工程において、錘状空間にガスを供給して、開口部から噴き出されるガスで開口部からノズルの外部に溶融部分を押し出す。
(8)半田付け方法は、(a)半田がヤニ入り半田であって、(b)第2の工程において、収束光で、ヤニ入り半田に含まれるフラックスが加熱されて揮発して、(c)第3の工程において、開口部から噴き出されるガスに混じって、揮発したフラックスが半田付け対象部分に吹き付けられる。
(7) In the third step, the soldering method supplies gas to the conical space and pushes the molten portion from the opening to the outside of the nozzle with the gas ejected from the opening.
(8) In the soldering method, (a) the solder is solder containing solder, and (b) in the second step, the flux contained in the solder containing solder is heated and volatilized by convergent light, and (c ) In the third step, the volatilized flux mixed with the gas blown from the opening is sprayed onto the soldering target portion.

以上の点を踏まえて、本実施の形態における半田付け装置について説明する。
<構成>
まず、本実施の形態における半田付け装置の構成について説明する。
Based on the above points, the soldering apparatus according to the present embodiment will be described.
<Configuration>
First, the structure of the soldering apparatus in this Embodiment is demonstrated.

図1に示すように、半田付け装置110は、レーザ光113で糸半田111を溶融させて、溶融させて得られた溶融玉112を半田付け対象部分(不図示)に塗布する装置である。ここで、図1については、半田付け装置110の内部構造を見易くするために、X−Y面を切断面として、収束光150の光軸に沿って、半田付け装置110を切断した状態で表示している。レーザ光113の供給装置については、省略しているが、レーザ光を連続供給可能なレーザ装置が光ファイバ124に接続されている。ガス116の供給装置については、省略しているが、Nなどの不活性ガスや大気ガスなどを供給可能な装置がバイパスパイプ131に接続されている。 As shown in FIG. 1, the soldering device 110 is a device that melts the yarn solder 111 with a laser beam 113 and applies a molten ball 112 obtained by melting to a soldering target portion (not shown). Here, FIG. 1 is displayed in a state where the soldering device 110 is cut along the optical axis of the convergent light 150 with the XY plane as a cut surface in order to make the internal structure of the soldering device 110 easier to see. is doing. Although a supply device for the laser beam 113 is omitted, a laser device capable of continuously supplying the laser beam is connected to the optical fiber 124. Although the supply device of the gas 116 is omitted, a device capable of supplying an inert gas such as N 2 or atmospheric gas is connected to the bypass pipe 131.

なお、錐体ノズル150が、上記ノズルに該当する。錐体ノズル150の尖端が、上記ノズルの先端に該当する。コリメータレンズ121、ミラー122、集光レンズ123などが、上記光学システムに該当する。光ファイバ124、レーザ光113の供給装置(不図示)などが、上記レーザ光供給手段に該当する。糸半田供給装置160、パイプ130などが、上記半田供給手段に該当する。バイパスパイプ131、パイプ130、ガス116の供給装置(不図示)などが、上記ガス供給手段に該当する。糸半田111の下方先端部分が、上記半田の一部に該当する。溶融玉112が、外部に押し出された溶融部分、すなわち、開口部から供給される溶融部分に該当する。   The cone nozzle 150 corresponds to the nozzle. The tip of the cone nozzle 150 corresponds to the tip of the nozzle. The collimator lens 121, the mirror 122, the condenser lens 123, and the like correspond to the optical system. The optical fiber 124, the laser beam 113 supply device (not shown), and the like correspond to the laser beam supply means. The thread solder supply device 160, the pipe 130, and the like correspond to the solder supply means. The bypass pipe 131, the pipe 130, the gas supply device (not shown), and the like correspond to the gas supply means. The lower end portion of the thread solder 111 corresponds to a part of the solder. The molten ball 112 corresponds to a molten portion pushed out, that is, a molten portion supplied from an opening.

ここでは、一例として、半田付け装置110では、筐体120の右側部に、光軸がX方向に合わされた状態で、コリメータレンズ121が取り付けられている。筐体120の中央に、筐体120の右側から入射した光が筐体120の下側に射出される状態で、ミラー122が取り付けられている。筐体120の下部に、光軸がY方向に合わされた状態で、集光レンズ123が取り付けられている。光ファイバ124から射出されたレーザ光113がコリメータレンズ121に入射すると、コリメータレンズ121から平行光114が射出される。コリメータレンズ121から射出された平行光114が、ミラー122で反射される。ミラー122で反射された平行光114が集光レンズ123に入射すると、集光レンズ123から収束光115が射出される。   Here, as an example, in the soldering apparatus 110, the collimator lens 121 is attached to the right side portion of the housing 120 with the optical axis aligned with the X direction. A mirror 122 is attached to the center of the housing 120 in a state where light incident from the right side of the housing 120 is emitted to the lower side of the housing 120. A condensing lens 123 is attached to the lower part of the housing 120 with the optical axis aligned in the Y direction. When the laser beam 113 emitted from the optical fiber 124 enters the collimator lens 121, the parallel light 114 is emitted from the collimator lens 121. The parallel light 114 emitted from the collimator lens 121 is reflected by the mirror 122. When the parallel light 114 reflected by the mirror 122 enters the condenser lens 123, convergent light 115 is emitted from the condenser lens 123.

また、半田付け装置110では、筐体120の上部、ミラー122、集光レンズ123の各々に、パイプ130が挿入可能であって光軸上に位置する貫通穴が形成されている。各貫通穴に、メンテナンスが容易になるように、着脱可能な状態で、パイプ130が挿入されている。特に、筐体120の上部に形成された穴については、パイプ130が挿入された状態で、Oリング125でシールされている。集光レンズ123に形成された貫通穴については、パイプ130の先端だけが挿入されている。   Further, in the soldering apparatus 110, through holes that can be inserted into the pipe 130 and are located on the optical axis are formed in the upper portion of the housing 120, the mirror 122, and the condenser lens 123, respectively. A pipe 130 is inserted into each through hole in a detachable state so as to facilitate maintenance. In particular, the hole formed in the upper part of the housing 120 is sealed with an O-ring 125 in a state where the pipe 130 is inserted. About the through hole formed in the condensing lens 123, only the tip of the pipe 130 is inserted.

また、半田付け装置110では、筐体120の右側面に、錐体フード140が、ネジ141で取り付けられている。錐体フード140の頂点に、光ファイバ124の先端が挿入されている。筐体120の下面に、錐体ノズル150が、尖端を下にして、ネジ151で取り付けられている。錐体ノズル150の尖端に、糸半田111の径よりも開口径がやや大きくて光軸上に位置する開口部152が形成されている。錐体ノズル150の内部に、開口部152に向かって窄む錘状空間が形成されている。   In the soldering apparatus 110, the cone hood 140 is attached to the right side surface of the housing 120 with screws 141. The tip of the optical fiber 124 is inserted at the apex of the cone hood 140. A cone nozzle 150 is attached to the lower surface of the housing 120 with a screw 151 with the pointed end down. An opening 152 having an opening diameter slightly larger than the diameter of the thread solder 111 and positioned on the optical axis is formed at the tip of the cone nozzle 150. A conical space constricted toward the opening 152 is formed inside the cone nozzle 150.

また、半田付け装置110では、少なくとも、錐体ノズル150の内側部分が、半田フィレットが形成され難い材料で構成されている。これによって、糸半田111の下方先端部分と錐体ノズル150の内面との接触面積を小さくすることができる。これに伴い、錐体ノズル150に伝わる熱量を小さくすることができる。   In the soldering apparatus 110, at least the inner part of the cone nozzle 150 is made of a material that is difficult to form a solder fillet. Thereby, the contact area between the lower tip portion of the thread solder 111 and the inner surface of the cone nozzle 150 can be reduced. Accordingly, the amount of heat transmitted to the cone nozzle 150 can be reduced.

また、半田付け装置110では、錐体ノズル150の内面については、レーザ反射処理が施されている。さらに、収束光115の外周部分が錐体ノズル150の尖端内面で反射されるように、集光レンズ123の焦点距離が設定されている。このとき、図2に示すように、収束光115が錐体ノズル150の内面で反射されて、集光レンズ123の光軸上にビームウエスト118が形成される。これによって、収束光115の外周部分が錐体ノズル150の内面で反射される。これに伴い、錘状空間における開口部152の近傍空間のエネルギー密度が上昇する。そのエネルギー密度の分布が緩やかに連続変化する分布を示す。結果、糸半田111の溶融可能範囲が広がる。   In the soldering apparatus 110, the inner surface of the cone nozzle 150 is subjected to laser reflection processing. Further, the focal length of the condenser lens 123 is set so that the outer peripheral portion of the convergent light 115 is reflected by the inner surface of the tip of the cone nozzle 150. At this time, as shown in FIG. 2, the convergent light 115 is reflected by the inner surface of the cone nozzle 150, and a beam waist 118 is formed on the optical axis of the condenser lens 123. As a result, the outer peripheral portion of the convergent light 115 is reflected by the inner surface of the cone nozzle 150. Along with this, the energy density of the space near the opening 152 in the weight space increases. The distribution of the energy density shows a gentle and continuous change. As a result, the meltable range of the thread solder 111 is expanded.

また、図1に示すように、半田付け装置110では、例えば、Nなどの不活性ガスや大気ガスなどのようなガス116が、バイパスパイプ131から、パイプ130を介して、錐体ノズル150の内部に供給される。これによって、開口部152からガス116を噴き出すことができる。さらに、糸半田111としてヤニ入り半田が使用されたときは、ヤニ入り半田に含まれるフラックスが収束光115で加熱されて揮発する。しかしながら、開口部152から噴き出されるガス116に混じって、揮発したフラックスが半田付け対象部分に吹き付けられる。これに伴い、安定した半田状態を得ることができる。集光レンズ123にフラックスが付着することを回避することできる。 Further, as shown in FIG. 1, in the soldering apparatus 110, for example, a gas 116 such as an inert gas such as N 2 or an atmospheric gas is supplied from the bypass pipe 131 through the pipe 130 to the cone nozzle 150. Supplied inside. As a result, the gas 116 can be ejected from the opening 152. Further, when solder containing solder is used as the thread solder 111, the flux contained in the solder containing solder is heated by the convergent light 115 and volatilizes. However, the volatilized flux mixed with the gas 116 ejected from the opening 152 is sprayed onto the soldering target portion. Along with this, a stable solder state can be obtained. It is possible to avoid flux from adhering to the condenser lens 123.

また、半田付け装置110では、錘状空間における開口部152の近傍空間の赤外線を集光レンズ123越しに測定することができる位置に、赤外線センサー126が設置されている。これによって、錘状空間における開口部152の近傍空間で溶融した糸半田111の下方先端部分の放射エネルギーや表面温度を測定することができる。   In the soldering apparatus 110, the infrared sensor 126 is installed at a position where the infrared light in the space near the opening 152 in the weight space can be measured through the condenser lens 123. As a result, it is possible to measure the radiation energy and surface temperature of the lower tip portion of the thread solder 111 melted in the space near the opening 152 in the weight space.

また、半田付け装置110では、錐体ノズル150の尖端先から溶融玉112が無くなる度に、赤外線センサー126で不連続信号が検出されることを利用して、引き半田のときに、赤外線センサー126で検出された不連続信号で溶融玉112の消失を検出する。溶融玉112の消失を検出すると、レーザ光113の供給装置(不図示)が、レーザ光の供給を即座に停止する。これによって、錐体ノズル150の外部にレーザ光が漏れることを回避することができる。錐体ノズル150の外部に漏れたレーザ光で電子部品やプリント基板などを焦がすことが殆ど起こらない。   Further, in the soldering apparatus 110, the infrared sensor 126 is used during drag soldering by utilizing the fact that the infrared sensor 126 detects a discontinuous signal each time the molten ball 112 disappears from the tip of the cone nozzle 150. The disappearance of the molten ball 112 is detected by the discontinuous signal detected in (1). When the disappearance of the molten ball 112 is detected, the supply device (not shown) of the laser beam 113 immediately stops the supply of the laser beam. As a result, it is possible to avoid leakage of laser light to the outside of the cone nozzle 150. The laser light leaking to the outside of the cone nozzle 150 hardly causes scoring of electronic parts and printed boards.

<半田付け方法>
次に、半田付け装置110を使用した半田付け方法について説明する。
まず、半田付け装置110では、光ファイバ124からレーザ光113が連続射出される。光ファイバ124から連続射出されたレーザ光113が、コリメータレンズ121、ミラー122、集光レンズ123を介して、錘状空間における開口部152の近傍空間に集光する。このとき、集光レンズ123の光軸上における光の密度が、開口部152に近付くに従って、徐々に上昇する。
<Soldering method>
Next, a soldering method using the soldering apparatus 110 will be described.
First, in the soldering apparatus 110, the laser beam 113 is continuously emitted from the optical fiber 124. The laser beam 113 continuously emitted from the optical fiber 124 is condensed in the space near the opening 152 in the weight space via the collimator lens 121, the mirror 122, and the condenser lens 123. At this time, the light density on the optical axis of the condenser lens 123 gradually increases as it approaches the opening 152.

また、半田付け装置110では、糸半田供給装置160から糸半田111が送り出される。糸半田供給装置160から送り出された糸半田111が、パイプ130を介して、錐体ノズル150の内部に供給される。このとき、糸半田111の下方先端部分が、集光レンズ123の中心から開口部152に、錐体ノズル150の内面で位置規制されながら、集光レンズ123の光軸に沿って案内される。   In the soldering apparatus 110, the thread solder 111 is sent out from the thread solder supply apparatus 160. The thread solder 111 delivered from the thread solder supply device 160 is supplied into the cone nozzle 150 through the pipe 130. At this time, the lower end portion of the thread solder 111 is guided from the center of the condenser lens 123 to the opening 152 along the optical axis of the condenser lens 123 while being regulated by the inner surface of the cone nozzle 150.

これによって、レーザ光113が集光されて光の密度が大きくなる場所(錘状空間における開口部152の近傍空間)を糸半田111の下方先端部分が常に通過する。このとき、集光レンズ123の光軸に沿って供給される糸半田111の下方先端部分が、急加熱されることなく、開口部152に近付くに従って徐々に加熱されて、錘状空間における開口部152の近傍空間で、糸半田111の下方先端部分が溶融する。このため、糸半田111としてヤニ入り半田が使用されていても、半田ボールやフラックスが飛散することを防止することができる。錐体ノズル150の内部が汚れることを回避することができる。   As a result, the lower end portion of the thread solder 111 always passes through a place where the laser beam 113 is condensed and the light density is increased (a space near the opening 152 in the weight space). At this time, the lower end portion of the thread solder 111 supplied along the optical axis of the condensing lens 123 is gradually heated without approaching the opening 152 and is gradually opened. In the space near 152, the lower end portion of the thread solder 111 is melted. For this reason, even if spear-containing solder is used as the thread solder 111, it is possible to prevent the solder balls and flux from scattering. It is possible to avoid contamination of the inside of the cone nozzle 150.

さらに、糸半田111の下方先端部分が錘状空間における開口部152の近傍空間に位置すると、糸半田111の下方先端部分が収束光115で溶融する。溶融した糸半田111の下方先端部分(以下、溶融部分と呼称する。)で開口部152が塞がれて、錐体ノズル150の内部が密閉状態になる。溶融後、密閉状態になった錐体ノズル150の内部に、バイパスパイプ131から、パイプ130を介して、ガス116が供給される。これに伴い、錐体ノズル150の内部圧力が上昇して、開口部152を塞ぐ溶融部分が錐体ノズル150の外部に押し出される。錐体ノズル150の外部に押し出された溶融部分が、開口部152から噴き出されるガス116によって、開口部152から浮いた状態で、錐体ノズル150の尖端先に保持される。錐体ノズル150の外部に押し出された溶融部分が、例えば、線香花火の玉ように、表面張力で球状に形成されて、溶融玉112になる。開口部152から漏れる光が溶融玉112で遮断される。このとき、溶融玉112の付け根に働く表面張力と、溶融玉112に掛かる重力と、ガス116の排出圧との間で均衡が保たれている。   Further, when the lower end portion of the thread solder 111 is positioned in the space near the opening 152 in the weight space, the lower end portion of the thread solder 111 is melted by the convergent light 115. The opening 152 is closed by the lower end portion of the melted solder solder 111 (hereinafter referred to as a melted portion), and the inside of the cone nozzle 150 is sealed. After melting, the gas 116 is supplied from the bypass pipe 131 through the pipe 130 into the sealed cone nozzle 150. Along with this, the internal pressure of the cone nozzle 150 rises and the melted portion that closes the opening 152 is pushed out of the cone nozzle 150. The melted portion pushed out of the cone nozzle 150 is held at the tip of the cone nozzle 150 while being floated from the opening 152 by the gas 116 ejected from the opening 152. The melted portion extruded to the outside of the cone nozzle 150 is formed into a spherical shape with surface tension, for example, like a sparkler ball, and becomes a molten ball 112. Light leaking from the opening 152 is blocked by the molten ball 112. At this time, a balance is maintained between the surface tension acting on the root of the molten ball 112, the gravity applied to the molten ball 112, and the discharge pressure of the gas 116.

また、半田付け装置110では、溶融玉112の表面から赤外線117が放射される。溶融玉112の表面から放射された赤外線117が、2μ以上の熱線を通過する膜で個別にコーティングされた集光レンズ123とミラー122とを通過して、赤外線センサー126で受光される。溶融玉112の表面温度が赤外線センサー126で受光された赤外線117から特定される。光ファイバ124から射出されるレーザ光113のパワーが赤外線センサー126で特定された溶融玉112の表面温度に応じて調節される。これによって、糸半田111の送り量やレーザ光113の出力を調節して、加熱温度がばらつくことを能動的に軽減することができる。   In the soldering device 110, infrared rays 117 are emitted from the surface of the molten ball 112. Infrared rays 117 radiated from the surface of the molten ball 112 pass through a condenser lens 123 and a mirror 122 individually coated with a film that passes heat rays of 2 μm or more, and are received by an infrared sensor 126. The surface temperature of the molten ball 112 is specified from the infrared light 117 received by the infrared sensor 126. The power of the laser beam 113 emitted from the optical fiber 124 is adjusted according to the surface temperature of the molten ball 112 specified by the infrared sensor 126. As a result, it is possible to actively reduce the variation in the heating temperature by adjusting the feed amount of the thread solder 111 and the output of the laser beam 113.

そして、半田付け対象部分を半田付けするときは、半田付け装置110では、開口部152から漏れる光が溶融玉112で遮断された状態で、半田付け対象部分に溶融玉112が塗布される。   When soldering the soldering target portion, the soldering device 110 applies the molten ball 112 to the soldering target portion in a state where the light leaking from the opening 152 is blocked by the molten ball 112.

<溶融玉の形成過程>
次に、溶融玉の形成過程について説明する。
ここでは、糸半田111の下方先端部分が糸半田111の残留応力で曲がるとする。この場合において、半田付け装置110では、レーザ光が集光する位置から糸半田111の下方先端部分が外れると、糸半田111の下方先端部分が半田融点に到達しない。しかしながら、錐体ノズル150の内側が開口部152に向かって窄んでいる。このため、図3(A)に示すように、錐体ノズル150の内壁に糸半田111の下方先端部分が接触すると、錐体ノズル150の内面で錘状空間における開口部152の近傍空間まで糸半田111の下方先端部分が案内される。糸半田111の下方先端部分が錘状空間における開口部152の近傍空間に位置すると、図3(B)に示すように、糸半田111の下方先端部分が収束光115で徐々に加熱される。糸半田111の下方先端部分に溶融部分が成長する。図3(C)に示すように、溶融部分で開口部152が塞がれた状態で、錐体ノズル150の内部にガス116が供給される。ガス116で開口部152から外部に溶融部分が押し出される。これによって、錐体ノズル150の尖端から溶融玉112が供給される。
<Molded ball formation process>
Next, the process of forming molten balls will be described.
Here, it is assumed that the lower end portion of the thread solder 111 is bent by the residual stress of the thread solder 111. In this case, in the soldering apparatus 110, if the lower tip portion of the thread solder 111 is removed from the position where the laser beam is condensed, the lower tip portion of the thread solder 111 does not reach the solder melting point. However, the inside of the cone nozzle 150 is narrowed toward the opening 152. For this reason, as shown in FIG. 3A, when the lower end portion of the thread solder 111 comes into contact with the inner wall of the cone nozzle 150, the thread reaches the space near the opening 152 in the weight space on the inner surface of the cone nozzle 150. The lower end portion of the solder 111 is guided. When the lower tip portion of the thread solder 111 is positioned in the space near the opening 152 in the weight space, the lower tip portion of the thread solder 111 is gradually heated by the convergent light 115 as shown in FIG. A melted portion grows at the lower end portion of the thread solder 111. As shown in FIG. 3C, the gas 116 is supplied to the inside of the cone nozzle 150 in a state where the opening 152 is closed at the melted portion. The melted portion is pushed out from the opening 152 by the gas 116. As a result, the molten ball 112 is supplied from the tip of the cone nozzle 150.

<使用例>
次に、半田付け装置110の使用例について説明する。
<一例目>
まず、一例目として、半田付け装置110では、図4(A)に示すように、錐体ノズル150を傾けても、溶融玉112の付け根に働く表面張力で、錐体ノズル150の尖端先に溶融玉112が保持される。錐体ノズル150の尖端先に溶融玉112が保持された状態で、プリント基板171のランド172と電子部品173のリード174との部分(以下、半田付け対象部分175と呼称する。)に溶融玉112が接触する。これに伴い、図4(B)に示すように、半田付け対象部分175が溶融玉112で加熱される。溶融玉112と半田付け対象部分175との間に働く表面張力が増大する。錐体ノズル150の尖端先から溶融玉112が取れる。半田付け対象部分175に半田フィレット176が形成される。
<Usage example>
Next, a usage example of the soldering apparatus 110 will be described.
<First example>
First, as an example, in the soldering apparatus 110, as shown in FIG. 4A, even if the cone nozzle 150 is tilted, the tip of the cone nozzle 150 has a surface tension that acts on the root of the molten ball 112. Molten ball 112 is held. In a state where the molten ball 112 is held at the tip of the cone nozzle 150, the molten ball is formed on the portion of the land 172 of the printed circuit board 171 and the lead 174 of the electronic component 173 (hereinafter referred to as a soldering target portion 175). 112 contacts. Along with this, as shown in FIG. 4B, the soldering target portion 175 is heated by the molten ball 112. The surface tension acting between the molten ball 112 and the soldering target portion 175 increases. The molten ball 112 can be taken from the tip of the cone nozzle 150. A solder fillet 176 is formed on the soldering target portion 175.

このとき、半田付け装置110では、溶融玉112が取れたときに赤外線センサー126で受光される赤外線の量が変化することを利用して、錐体ノズル150の尖端先から溶融玉112が無くなったか否かが判断される。溶融玉112が無くなったと判断されると、即座に、光ファイバ124からレーザ光113が射出されることが停止される。   At this time, the soldering apparatus 110 uses the fact that the amount of infrared light received by the infrared sensor 126 changes when the molten ball 112 is removed, so that the molten ball 112 has disappeared from the tip of the cone nozzle 150. It is determined whether or not. When it is determined that the molten ball 112 has run out, the laser beam 113 is immediately stopped from being emitted from the optical fiber 124.

<二例目>
次に、二例目として、半田付け装置110では、図5(A)に示すように、錐体ノズル150の尖端先に溶融玉112が形成された状態で、電子部品のリード端子184の上方に錐体ノズル150が配置される。それから、図5(B)に示すように、電子部品のリード端子184が開口部152に差し込まれるまで、錐体ノズル150が下降する。プリント基板181のランド182と電子部品のリード端子184との部分(以下、半田付け対象部分185と呼称する。)が溶融玉112で加熱される。溶融玉112と半田付け対象部分185との間に働く表面張力と溶融玉112に掛かる重力との合計が、糸半田111の下方先端部分と溶融玉112との間に働く表面張力よりも大きくなると、半田付け対象部分185に溶融玉112が流れ出して、半田付け対象部分185に半田フィレット186が形成される。
<Second example>
Next, as a second example, in the soldering apparatus 110, as shown in FIG. 5A, with the molten ball 112 formed at the tip of the cone nozzle 150, above the lead terminal 184 of the electronic component. The cone nozzle 150 is disposed at the center. Then, as shown in FIG. 5B, the cone nozzle 150 is lowered until the lead terminal 184 of the electronic component is inserted into the opening 152. A portion of the land 182 of the printed circuit board 181 and the lead terminal 184 of the electronic component (hereinafter referred to as a soldering target portion 185) is heated by the molten ball 112. When the sum of the surface tension acting between the molten ball 112 and the soldering target portion 185 and the gravity applied to the molten ball 112 becomes larger than the surface tension acting between the lower tip portion of the yarn solder 111 and the molten ball 112. The molten ball 112 flows out to the soldering target portion 185, and a solder fillet 186 is formed on the soldering target portion 185.

このとき、半田付け装置110では、糸半田111としてヤニ入り半田が使用されていても、フラックスが飛散する範囲が錐体ノズル150の内部に制限される。このため、半田付け対象部分の周辺が汚れることを回避することができる。また、半田付け対象部分と比べて、半田溶融温度における錐体ノズル150の尖端部分の濡れ性を悪くしておくことで、半田付け対象部分に溶融玉112がより流れ易くなる。   At this time, in the soldering device 110, even if the solder containing spear is used as the thread solder 111, the range in which the flux is scattered is limited to the inside of the cone nozzle 150. For this reason, it can avoid that the periphery of the part to be soldered becomes dirty. Further, by making the wettability of the tip portion of the cone nozzle 150 at the solder melting temperature lower than that of the soldering target portion, the molten ball 112 flows more easily into the soldering target portion.

<まとめ>
以上、本実施の形態によれば、錘状空間における開口部152の近傍空間にレーザ光113が集光して、開口部152から漏れる光が溶融玉112で遮断されて、錐体ノズル150の内部にレーザ光113が殆ど封じ込められる。錐体ノズル150の尖端先から溶融玉112が無くなると、レーザ光113の供給が即座に停止される。このことから、錐体ノズル150の外部に収束光115が漏れることを回避することができる。これによって、錐体ノズル150の外部に漏れた光でプリント基板や電子部品などを焦がすことが殆ど起こらなくなる。レーザ光を使用するにあたって、安全上、必要とされるカバーなどが不要となる。
<Summary>
As described above, according to the present embodiment, the laser beam 113 is condensed in the space near the opening 152 in the conical space, the light leaking from the opening 152 is blocked by the molten ball 112, and the cone nozzle 150 The laser beam 113 is almost contained inside. When the molten ball 112 disappears from the tip of the cone nozzle 150, the supply of the laser beam 113 is immediately stopped. From this, it is possible to avoid the convergent light 115 leaking outside the cone nozzle 150. As a result, the printed circuit board and the electronic component are hardly burned by the light leaking outside the cone nozzle 150. When using laser light, a cover that is necessary for safety is not required.

また、錐体ノズル150の内面で位置規制されながら、集光レンズ123の光軸に沿って、糸半田111の下方先端部部が開口部152に供給される。レーザ光113が集光されて光の密度が大きくなる場所(錘状空間における開口部152の近傍空間)を、糸半田111の下方先端部分が常に通過する。このことから、糸半田111の下方先端部分を照射する光のエネルギーのバラツキが小さくなる。これによって、予熱や連続加熱するときに、糸半田111の加熱温度がばらつくことを回避することができる。安定した半田状態を得ることができる。   Further, the lower end portion of the thread solder 111 is supplied to the opening 152 along the optical axis of the condenser lens 123 while the position is regulated by the inner surface of the cone nozzle 150. The lower end portion of the thread solder 111 always passes through a place where the laser beam 113 is condensed and the light density is increased (a space near the opening 152 in the weight space). For this reason, the variation in the energy of light that irradiates the lower tip portion of the thread solder 111 is reduced. As a result, it is possible to avoid variations in the heating temperature of the thread solder 111 during preheating or continuous heating. A stable solder state can be obtained.

これらのことから、安全性が高く、半田ごての代わりに、身近に利用することができる半田付け装置110を実現することができる。
<変形例>
(1)なお、図1に示すように、錐体ノズル150には、ガス供給口155が形成されているとしてもよい。これによって、パイプ130の代わりに、またはパイプ130以外からも、ガスを供給することができて、錐体ノズル150の内部に圧力をかけることができる。
For these reasons, it is possible to realize a soldering apparatus 110 that is highly safe and can be used in close proximity to the soldering iron.
<Modification>
(1) As shown in FIG. 1, a gas supply port 155 may be formed in the cone nozzle 150. Accordingly, gas can be supplied instead of the pipe 130 or from other than the pipe 130, and pressure can be applied to the inside of the cone nozzle 150.

(2)なお、集光レンズ123の代わりに、集光レンズ123よりも焦点距離が短い集光レンズを使用するとしてもよい。この場合においては、開口部152の上方で溶融玉が形成される。開口部152の上方で形成された溶融玉が、錐体ノズル150の内部に供給されるガスの圧力で糸半田111から切り離される。糸半田から切り離された溶融玉で、開口部152が塞がれる。開口部152が塞がれた状態で、ガスが供給されて、錐体ノズル150の内部圧力が上昇する。開口部152を塞ぐ溶融玉が、錐体ノズル150の外部に飛ばされる。   (2) Instead of the condensing lens 123, a condensing lens having a shorter focal length than the condensing lens 123 may be used. In this case, a molten ball is formed above the opening 152. The molten ball formed above the opening 152 is separated from the thread solder 111 by the pressure of the gas supplied into the cone nozzle 150. The opening 152 is closed with the molten ball separated from the thread solder. With the opening 152 closed, gas is supplied and the internal pressure of the cone nozzle 150 rises. The molten ball that closes the opening 152 is blown to the outside of the cone nozzle 150.

(3)なお、集光レンズ123の代わりに、集光レンズ123よりも焦点距離が長い集光レンズを使用するとしてもよい。この場合においては、糸半田111の下方先端部分が、錐体ノズル150の内部で溶融される代わりに、図6に示すように、錐体ノズル150の尖端で溶融される。これによって、錐体ノズル150の尖端に溶融玉112が形成される。   (3) Instead of the condensing lens 123, a condensing lens having a focal length longer than that of the condensing lens 123 may be used. In this case, the lower end portion of the thread solder 111 is melted at the tip of the cone nozzle 150 as shown in FIG. 6 instead of being melted inside the cone nozzle 150. As a result, a molten ball 112 is formed at the tip of the cone nozzle 150.

(4)なお、錐体ノズル150の内側部分が、白色セラミック、DLC(diamond-like carbon)皮膜されたアルミや銅などのように、レーザ反射性が良好であって半田フィレットが形成され難い材料で構成されているとしてもよい。   (4) A material in which the inner part of the cone nozzle 150 has good laser reflectivity and is difficult to form a solder fillet, such as white ceramic, aluminum or copper coated with DLC (diamond-like carbon). It may be configured by.

(5)なお、糸半田111の代わりに、クリーム半田が使用されるとしてもよい。このとき、クリーム半田を連続供給することで、糸状にして落下して鉛筆芯状に固化したものが溶融される。   (5) Cream solder may be used instead of the thread solder 111. At this time, by continuously supplying the cream solder, the one that falls into a string and solidifies into a pencil core is melted.

(6)なお、糸半田111の代わりに、例えば、プラスチックスなどのように、他の溶ける材料が使用されるとしてもよい。
(7)なお、バイパスパイプ131の代わりに、糸半田供給装置160から、ガス116が、パイプ130を介して、錐体ノズル150の内部に供給されるとしてもよい。
(6) Instead of the thread solder 111, other meltable materials such as plastics may be used.
(7) Instead of the bypass pipe 131, the gas 116 may be supplied from the yarn solder supply device 160 into the cone nozzle 150 through the pipe 130.

本発明は、レーザ光を使用して溶融させた半田を半田付け対象部分に塗布する半田付け装置などとして利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a soldering apparatus that applies solder melted using laser light to a portion to be soldered.

10 半田付け装置
11 糸半田
12 溶融中の半田
13 レーザ光
15 収束光
16 反射光
20 鏡筒
21 光ファイバ
22 コリメータレンズ
23 集光レンズ
30 パイプ
51 プリント基板
53 電子部品
55 半田付け対象部分
110 半田付け装置
111 糸半田
112 溶融玉
113 レーザ光
114 平行光
115 収束光
116 ガス
117 赤外線
118 ビームウエスト
120 筐体
121 コリメータレンズ
122 ミラー
123 集光レンズ
124 光ファイバ
125 Oリング
126 赤外線センサー
130 パイプ
131 バイパスパイプ
140 錐体フード
141 ネジ
150 錐体ノズル
151 ネジ
152 開口部
155 ガス供給口
160 糸半田供給装置
171 プリント基板
172 ランド
173 電子部品
174 リード
175 半田付け対象部分
176 半田フィレット
181 プリント基板
182 ランド
184 リード
185 半田付け対象部分
186 半田フィレット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Soldering apparatus 11 Yarn solder 12 Solder under melting 13 Laser light 15 Convergent light 16 Reflected light 20 Lens barrel 21 Optical fiber 22 Collimator lens 23 Condensing lens 30 Pipe 51 Printed circuit board 53 Electronic component 55 Solder target part 110 Soldering Device 111 Thread solder 112 Molten ball 113 Laser beam 114 Parallel beam 115 Converging beam 116 Gas 117 Infrared ray 118 Beam waist 120 Case 121 Collimator lens 122 Mirror 123 Condensing lens 124 Optical fiber 125 O-ring 126 Infrared sensor 130 Pipe 131 Bypass pipe 140 Cone Hood 141 Screw 150 Cone Nozzle 151 Screw 152 Opening 155 Gas Supply Port 160 Yarn Solder Supply Device 171 Printed Circuit Board 172 Land 173 Electronic Component 174 Lead 175 Solder Target Part 176 Department fillet 181 PCB 182 lands 184 leads 185 soldered target portion 186 solder fillet

Claims (8)

レーザ光で半田を溶融させて半田付け対象部分を半田付けする半田付け装置であって、
開口部が先端に形成されており、前記開口部に向かって窄む錐状空間が内部に形成されたノズルと、
前記錐状空間に前記レーザ光を集光させる光学システムと、
前記錐状空間に前記半田を供給する半田供給手段とを備え、
前記レーザ光を集光させて得られた収束光で前記錘状空間に供給された前記半田の一部を溶融させて得られた溶融部分が、前記開口部から供給される
ことを特徴とする半田付け装置。
A soldering apparatus that melts solder with laser light and solders a portion to be soldered,
An opening is formed at the tip, and a nozzle in which a conical space that narrows toward the opening is formed;
An optical system for condensing the laser light in the conical space;
Solder supply means for supplying the solder to the conical space,
The melted portion obtained by melting a part of the solder supplied to the weight space with the convergent light obtained by condensing the laser light is supplied from the opening. Soldering device.
前記錐状空間にガスを供給するガス供給手段とを備え、
前記溶融部分が、前記開口部から噴き出される前記ガスで前記開口部から前記ノズルの外部に押し出されたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の半田付け装置。
Gas supply means for supplying gas to the conical space,
The soldering apparatus according to claim 1, wherein the melted portion is extruded from the opening to the outside of the nozzle by the gas ejected from the opening.
前記溶融部分から放射される赤外線を測定する赤外線センサーと、
前記ノズルの先端から前記溶融部分が無くなったことが前記赤外線センサーで検出されると、前記レーザ光の供給を停止するレーザ光供給手段とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の半田付け装置。
An infrared sensor for measuring infrared radiation emitted from the melted portion;
2. The soldering according to claim 1, further comprising: a laser beam supply unit that stops the supply of the laser beam when the infrared sensor detects that the melted portion has disappeared from the tip of the nozzle. 3. apparatus.
前記錐状空間に面する前記ノズルの内面が光を反射するものである
ことを特徴とする請求項1に記載の半田付け装置。
The soldering apparatus according to claim 1, wherein an inner surface of the nozzle facing the conical space reflects light.
レーザ光で半田を溶融させて半田付け対象部分を半田付けする半田付け方法であって、
ノズルの先端に形成された開口部に向かって窄むように前記ノズルの内部に形成された錘状空間に前記レーザ光を供給して、前記錘状空間に前記レーザ光を集光させる第1の工程と、
前記錘状空間に前記半田を供給して、前記レーザ光を前記錘状空間に集光させて得られた収束光で前記錘状空間に供給された前記半田の一部を溶融させる第2の工程と、
前記半田の一部を溶融させて得られた溶融部分を前記半田付け対象部分に塗布して、前記半田付け対象部分を半田付けする第3の工程とを含む
ことを特徴とする半田付け方法。
A soldering method in which solder is melted with laser light to solder a portion to be soldered,
A first step of supplying the laser light to a weight-like space formed inside the nozzle so as to squeeze toward an opening formed at the tip of the nozzle and condensing the laser light in the weight-like space. When,
The solder is supplied to the weight space, and a part of the solder supplied to the weight space is melted by convergent light obtained by condensing the laser light in the weight space. Process,
And a third step of applying a melted portion obtained by melting a part of the solder to the soldering target portion and soldering the soldering target portion.
前記溶融部分から放射される赤外線を赤外線センサーで測定して、前記赤外線センサーで測定した結果に基づいて、前記ノズルの先端から前記溶融部分が無くなったと判断したときは、前記レーザ光の供給を停止する第4の工程を含む
ことを特徴とする請求項5に記載の半田付け方法。
Infrared radiation emitted from the melted part is measured by an infrared sensor, and when it is determined that the melted part has disappeared from the tip of the nozzle based on the result of measurement by the infrared sensor, the supply of the laser beam is stopped. The soldering method according to claim 5, further comprising: a fourth step.
前記第3の工程において、前記錘状空間にガスを供給して、前記開口部から噴き出される前記ガスで前記開口部から前記ノズルの外部に前記溶融部分を押し出す
ことを特徴とする請求項5に記載の半田付け方法。
6. In the third step, gas is supplied to the conical space, and the molten portion is pushed out from the opening to the outside of the nozzle by the gas ejected from the opening. Soldering method as described in 4.
前記半田がヤニ入り半田であって、
前記第2の工程において、前記収束光で、前記ヤニ入り半田に含まれるフラックスが加熱されて揮発して、
前記第3の工程において、前記開口部から噴き出される前記ガスに混じって、揮発したフラックスが前記半田付け対象部分に吹き付けられる
ことを特徴とする請求項7に記載の半田付け方法。
The solder is a solder containing solder,
In the second step, with the convergent light, the flux contained in the solder containing solder is heated and volatilized,
The soldering method according to claim 7, wherein, in the third step, the volatilized flux mixed with the gas blown out from the opening is sprayed onto the soldering target portion.
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