エリアレーザーセレクティブリフロー装置のご案内

エリアレーザーの最新情報を掲載

一般的なレーザーはんだ装置は、ガウシアンレーザーをハンダに直接照射し、ハンダを溶融し電子部品を実装します。
エリアレーザーセレクティブリフロー装置は、Laserssel社による独自開発の光学設計でレーザー光を均一に拡大し、広範囲のレーザーはんだリフローを可能にした装置です。
使用されるレーザー光は近赤外線波長のダイオードレーザーで、Continuous Laser を使用しています。

1. スポットレーザーとエリアレーザーの比較

スポットレーザーとは

スポットレーザーは、一般的にφ１㎜前後のレーザー光を使用し、ソルダリングを行う技術です。

メリット：レーザー出力が小さく、小型のレーザーユニットを使用することで、比較的安価な装置の製造が可能です。
また、短時間でソルダリングが可能となります。

デメリット：溶融したい対象以外の場所にレーザーを照射されると、基板やデバイスにダメージを与えてしまい、レーザーの反射で思わぬトラブルを起こすことがあります。 また出力が低く、熱容量の大きな対象物の半田溶融には不向きです。 また、多点のソルダリングには、その数だけ時間を要することになります。

エリアレーザーのメリット/デメリット

エリアレーザーは照射されるエリアの発光強度を均一にすることで、広い半田塗布面全域を均一に加熱できます。

メリット：レーザー出力が小さく、小型のレーザーユニットを使用することで、比較的安価な装置の製造が可能です。短時間でソルダリングが可能となります。
また、定められたエリアへのレーザー加熱により、不要な箇所への加熱を回避できます。

最新情報

基板反り軽減に対応可能なドュアルレーザー仕様が新たに開発されました。 上面と底面の温度を同じにすることで、基板の反りを防げることが実験で証明されています。

デメリット：広いエリアにレーザーを照射する場合、対象物の赤外線吸収率（色、素材の違いなど）により、その温度上昇にバラツキが生じます。また、高配部品の底面の半田を溶かす場合に、部品の熱伝導率が低いと、半田の溶融時にデバイス事態にダメージを与えることがあります。
よって、混載部品のリフローの場合、混載部品全部の一括リフローには向きません。一方、高密度実装において、隣接する部品への熱の影響を避けたい場合、必要ヵ所のみを加熱できることから、有効な手法といえます。

2. エアーリフローとエリアレーザーの比較

一般的なエアーリフローは、運転時、常時加熱が必要で、その消費電力は40Kw前後が必要となります。
フットプリントも大きく、ランニングコストは大きくなります。
エリアレーザーはランニングコストもフットプリントもエアーリフローと比較して大きく削減が可能です。
また、メンテナンスも簡単で、定期清掃などの時間も大幅削減が可能です。

エアリフローと比較して、エリアレーザーは初期投資額が大きくなりますが、ランニングコスト、メンテナンス性、フットプリントなどを考慮し投資効果を検討いただければ幸いです。

エリアレーザー装置とN2マスリフロー装置比較

3. エリアレーザーに使用されるレーザー光仕様について

• レーザー光波長980㎚ ダイオード式連続照射
• 照射領域 10㎜～300㎜（200μmｘ900μmなどのμサイズも可能）
  ※その他、長方形のエリア照射例30㎜×100㎜、10㎜×400㎜等）
• 照射領域の面積は可変可能（オプション例：10㎜～100㎜ 可変照射）
• レーザー出力は可変で照射エリア毎に必要なレーザー出力を備えた10W、100W、300W、1000W、3000W、
  12KW以上など多くのレーザー発振器ユニットを取り揃えています。
• レーザー光強度 面内均一性90%以上
• レーザー光減衰率10%以下
• フレックス基板、金属基板にも対応可能
• リフロー装置と同等の生産性を確保

4. 多様なアプリケーションと最新アプリケーション

用途としての代表例は、電子部品実装、LED実装、フレックス基板への電子部品実装、基板内の特定場所のみへの実装などに使用されています。
最新では、マイクロボール半田リフロー（300㎜X300㎜、250㎜×450㎜開発中）マイクロボール半田リワーク、マイクロLED実装、マイクロLEDリワークにも使用可能です。
そして、2Dプローブピンリフローは、よりピンの設置精度が向上しています。

装置開発例

① マスリフロー（エリアレーザーセレクティブリフロー）

エリアレーザーセレクティブリフロー装置は、レーザー照射領域を広げ、照射域を最少10㎜×10㎜～最大300㎜×300㎜の範囲で照射が可能です。
また、半田の融点までの昇温、冷却が2～4秒で完了でき、高温半田、低温半田ともに対応可能です。 照射エリアを広げることで、生産能力を引き上げることが可能で、エアーリフロー等と同等以上の生産性も期待できます。

特長

• SACや銅、Auのクリーム半田に対応します。
• 加熱領域を任意で設定できます。最大300㎜×300㎜
• 照射エリア毎に、照射時間、加熱温度などが異なるプロセスの設定が可能です。
• 基板の反りを防止します。
• ICチップリフロー、LEDチップリフロー、MLCCなど様々な電子部品の実装に対応可能です。

② スプリング ボンディング装置（レーザー2Dスプリングボンディング）

2Dスプリングを使用する、プローブカードのスプリングピン半田接合装置です。
最小ピン幅35μmまでピックアップ可能です。
ピン位置精度 X軸±５μm Y軸±５μm Z軸±10μm

シングルピンボンデイング/マルチピンボンディングの2種類があります。

③ ボール半田リワーク装置

ボール半田のリワークの最大の問題点は、基板の配線構造に起因するバンプの熱容量の違いでした。
結果、バンプごとにプロセス条件を変えなければなれないという、非常に面倒な作業が必要となっていました。現実的には、量産プロセスには対応できませんでした。

この度、Laserssel社では独自のエンドポイント用のプログラムを開発しバンプごとの条件出しを行うことなく、ボール半田リワークを自動化に成功しました。

まずは、お気軽にご相談ください。貴社のご要望に沿った、ご提案をさしあげます。

参考動画

ハンダ溶融例：ハンダ材料　ニホンゲンマ　220℃融点材料&低融点材料

ハンダペーストNP303　融点218℃　18㎜×18㎜エリア照射

ハンダペーストNP303　拡大画像

ハンダペーストSB58　融点138℃　拡大画像

エリアレーザーでアクリル基板にはんだしてみました

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エリアレーザーセレクティブリフロー装置関連製品

• 温度データロガーシステム
• マニュアルダイボンダー/フリップチップボンダー
• X線検査装置（マイクロフォーカスX線）