JP7565582B2

JP7565582B2 - レーザーハンダ付け装置及び方法

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Publication number: JP7565582B2
Application number: JP2020171421A
Authority: JP
Inventors: 友一酒川; 真哉山口
Original assignee: 株式会社ジャパンユニックス
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2024-10-11
Anticipated expiration: 2040-10-09
Also published as: JP2022063081A

Description

本発明は、レーザー光を使用してハンダ付けを行うレーザーハンダ付け装置及び方法に関するものであり、特に、複数のハンダ付けポイントを１つずつ順番にハンダ付けするポイントハンダ付けに適したハンダ付け装置及び方法に関するものである。

レーザー光を使用して電子部品をプリント基板にハンダ付けする技術は、例えば特許文献１に開示されているように公知である。その一例として図７－図１１には、プリント基板６０に形成された環状のランド６１と電子部品６３から延出する棒状のリード６２とからなるハンダ付けポイントＰを、レーザー光Ｂと線状ハンダ６４とを使用してハンダ付けする方法が概略的に示されている。図７中の符号６５が付された部品は、レーザー光Ｂを照射するための照射ヘッドである。

前記方法においては、先ず、図７及び図８に示すように、前記照射ヘッド６５からレーザー光Ｂをランド６１とリード６２とに照射することにより、該ランド６１とリード６２とを設定温度になるように予熱し（第１工程）、次に、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハンダ供給ノズル６６から線状ハンダ６４を供給して溶融させると共に、溶融したハンダ（溶融ハンダ）６４ａをハンダ付けポイントＰ全体に拡散させ（第２工程）、その後、図１０に示すように、拡散した溶融ハンダ６４ａをレーザー光Ｂで後加熱する（第３工程）ことで、図１１に示すように、前記ランド６１とリード６２とのハンダ付けが終了する。

ところで、前記ランド６１やリード６２を形成する金属には、様々な種類のものが使用されている。例えば、前記ランド６１には、銅や、銅に錫メッキを施したもの等が使用され、前記リード６２には、銅や、銅に金メッキを施したもの等が使用されている。また、前記線状ハンダ６４を構成する金属は主として錫である。

そして、このようにハンダ付けポイントを構成する金属の材質が異なる場合、レーザー光Ｂの分光特性（吸収特性）が異なることが一般に知られている。例えば、波長が７００－１１００ｎｍのレーザー光を使用する場合、該レーザー光の吸収率は錫が最も高く、その次が銅で、金が最も低い。このため、前記ランド６１とリード６２との加熱時間に差が生じ易い。例えば、前記ランド６１が銅に錫メッキを施したもので形成され、前記リード６２が銅に金メッキを施したもので形成されている場合、前記ランド６１とリード６２とを予熱する第１工程において、前記ランド６１が設定温度になるのは早いが、前記リード６２が設定温度になるのはそれより遅くなる。このため、ハンダ付けポイント全体を必要な温度にまで加熱するのに時間がかかることになり、加熱効率に問題がある。

そこで、このような問題を解決するため、本出願人は、特許文献２に開示されているようなハンダ付け装置を提案した。このハンダ付け装置は、銅や金あるいは錫の場合、波長の長いレーザー光より波長の短いレーザー光の吸収率が高いことが知られていることから、これに着目し、前記ランドとリードとを予熱する第１工程では、ハンダ付けポイントに波長の短いレーザー光を照射し、ハンダが供給された第２工程以降では、ハンダ付けポイントに波長の長いレーザー光を照射するというものである。

前記ハンダ付け装置は、予熱工程で波長の短いレーザー光を使用することによってリードを短時間で設定温度まで加熱することができるため、加熱効率に勝れるものであるが、前記波長の短いレーザー光をハンダ付けポイント全体に照射するようにしているため、リード以外の部品（ランド、基板、電子部品等）の温度上昇も速い。このため、それらの温度が上昇し過ぎないように監視する必要がある。

また、特許文献３には、複数の半導体レーザーと、各半導体レーザーからのレーザー光が入光される複数本の光ファイバーを集束した光ファイバ集束部と、該光ファイバ集束部から出光されるレーザー光を集光する集光レンズとを有し、前記光ファイバ集束部からレーザー光を、同芯円状や、ピラミッド状、矩形状、直線状、リング状等のパターンで被加工物に向けて照射するレーザー加工装置が開示されている。

しかし、このレーザー加工装置は、複数の光ファイバーから同じ強度のレーザー光を出光するものであるため、これをそのままポイントハンダ付けに適用したとしても、前記特許文献１に開示されたものと同様の問題点を有することになる。前記複数の半導体レーザーは、個々にオン・オフや出力調整等の操作を行うことができるが、その操作は、ハンダ付けするフラットパッケージ型ＩＣの端子配列のパターンが異なる場合に、半導体レーザーを選択的に駆動させることによって個々のパターンに対応させたり、複数の光ファイバから出力されるレーザー光全体の強度を調整するものである。

特開２００８－１７３６５９号公報特開２０２０－９３２９６号公報特開平２－１４２６９５号公報

本発明の技術的課題は、ハンダ付けポイントを構成する金属の材質が様々に異なる場合でも、ハンダ付けポイント全体を設定温度にまで短時間で均等且つ効率良く加熱することができるようにすることにある。

前記課題を解決するため、本発明によれば、出力を個々に制御可能な複数のレーザー発振器と、該複数のレーザー発振器に個々に接続されて１つに束ねられた複数の光ファイバーと、該複数の光ファイバーの出光面から出光されたレーザー光の束であるレーザー光束を集光する集光レンズと、前記複数のレーザー発振器を制御する制御装置とを有し、前記複数の光ファイバーは、中心に位置する１つ光ファイバーの出光面の周りを他の光ファイバーの出光面が取り囲む配列パターンとなるように束ねられることにより、前記出光面から出光して前記集光レンズで集光されたレーザー光束が、環状のランドと、該ランドのスルーホール内に挿入された棒状のリードとからなる１つのハンダ付けポイントに照射するように構成され、前記制御装置は、前記複数のレーザー発振器の出力を個々に制御することにより、前記複数の光ファイバーからそれぞれ出光されるレーザー光の強度を、各レーザー光が照射される部位の状態に応じて個々に調整することが可能で、それにより、前記中心に位置する出光面から高強度のレーザー光を出光して前記リードを照射すると共に、その他の出光面からそれよりも低い強度のレーザー光を出光して前記ランドを照射するか、又は、前記その他の出光面から高強度のレーザー光を出光して前記ランドを照射すると共に、前記中心に位置する出光面からそれよりも低い強度のレーザー光を出光して前記リードを照射するように構成されていることを特徴とするレーザーハンダ付け装置が提供される。

この場合において、前記複数のレーザー発振器は、７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光を発光するものであっても良い。

また、前記複数のレーザー発振器のうち、前記配列パターンの中心に位置する出光面を有する光ファイバーが接続されたレーザー発振器は、可視レーザー光を発光し、その他の光ファイバーが接続されたレーザー発振器は、赤外レーザー光を発光するものであっても良い。

この場合、前記複数のレーザー発振器のうち、前記配列パターンの中心に位置する出光面を有する光ファイバーが接続されたレーザー発振器は、４００－６９０ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する可視レーザー光を発光し、その他のレーザー発振器は、７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光を発光することが好ましい。

また、本発明によれば、出力を個々に制御可能な複数のレーザー発振器と、該複数のレーザー発振器に個々に接続されて１つに束ねられた複数の光ファイバーと、該複数の光ファイバーの出光面から出光されたレーザー光の束であるレーザー光束を集光する集光レンズとを有するハンダ付け装置を使用し、前記集光レンズで集光されたレーザー光束を１つのハンダ付けポイントに照射して、該ハンダ付けポイントに供給されるハンダを溶融させることにより、複数のハンダ付けポイントを１つずつ順番にハンダ付けするレーザーハンダ付け方法であって、前記ハンダ付けポイントは、環状のランドと、該ランドのスルーホール内に挿入された棒状のリードとからなり、前記複数の光ファイバーの出光面の配列パターンは、中心に位置する１つの出光面の周りを他の出光面が取り囲むパターンであり、ハンダ付けの前又はハンダ付け中に、前記複数のレーザー発振器の出力を個々に制御することにより、前記複数の光ファイバーからそれぞれ出光されるレーザー光の強度を、各レーザー光が照射される部位の状態に応じて個々に調整し、それにより、前記中心に位置する出光面から高強度のレーザー光を出光して前記リードを照射すると共に、その他の出光面からそれよりも低い強度のレーザー光を出光して前記ランドを照射するか、又は、前記その他の出光面から高強度のレーザー光を出光して前記ランドを照射すると共に、前記中心に位置する出光面からそれよりも低い強度のレーザー光を出光して前記リードを照射することを特徴とするレーザーハンダ付け方法が提供される。

この場合、前記複数のレーザー発振器は、７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光を発光するものであっても良い。

また、前記複数の光ファイバーの出光面のうち、前記配列パターンの中心に位置する出光面から出光されるレーザー光は、可視レーザー光であり、その他の出光面から出光されるレーザー光は、赤外レーザー光であっても良い。この場合において、前記複数の光ファイバーの出光面のうち、前記配線パターンの中心に位置する出光面から出光されるレーザー光は、４００－６９０ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する可視レーザー光であり、その他の出光面から出光されるレーザー光は、７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光であることが好ましい。

本発明によれば、ハンダ付けポイントがレーザー光の吸収率に差のある様々な金属素材で構成されている場合でも、複数のレーザー発振器の出力を個々に制御することで、複数の光ファイバーから出光されるレーザー光の強度を、各レーザー光が照射される部位の状態に応じて個々に調整することにより、該ハンダ付けポイント全体を目標温度にまで短時間で均等に加熱することができ、その結果、加熱効率を高めて高精度のハンダ付けを行うことができる。

本発明に係るレーザーハンダ付け装置の一実施形態を示す模式図である。バンドルファイバーとして束ねられた光ファイバーの先端の出光面の配列パターンを示す正面図である。図１の要部拡大図である。図３におけるハンダ付けポイントの拡大平面図である。（ａ）はハンダ付けの第１工程を示す断面図、（ｂ）は同第２工程を示す断面図、（ｃ）は同第３工程を示す断面図である。（ａ）はレーザー集束光の強度分布の他例を示す模式図であり、（ｂ）はレーザー集束光の強度分布の更に他例を示す模式図である。公知のハンダ付け装置を使用してハンダ付けを行う態様を示す要部断面図である。公知のハンダ付け工程の第１工程を示す要部斜視図である。（ａ）及び（ｂ）は、公知のハンダ付け工程の第２工程を示す要部斜視図である。公知のハンダ付け工程の第３工程を示す要部斜視図である。公知のハンダ付け工程が完了した状態のハンダ付け部位の視図である。

以下、本発明に係るレーザーハンダ付け装置及びレーザーハンダ付け方法について、図面に基づいて詳細に説明する。

先ず、前記レーザーハンダ付け装置１の一実施形態について説明する。
図１に示すように、前記レーザーハンダ付け装置１は、レーザー光Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ７を発光する複数（図示の例では７つ）のレーザー発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７と、該複数のレーザー発振器Ｌ１－Ｌ７に個々に接続された複数（図示の例では７本）の光ファイバーＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７と、該複数の光ファイバーＦ１－Ｆ７から出光されたレーザー光Ｂ１－Ｂ７をプリント基板３上のハンダ付けポイントＰに照射する照射ヘッド２と、前記ハンダ付けポイントＰに線状ハンダ５を供給するハンダノズル４と、前記ハンダ付けポイントＰから放射される赤外線を受光して該ハンダ付けポイントＰの温度を非接触で測定する放射温度計６と、前記レーザーハンダ付け装置１全体を制御する制御装置７とを有している。前記放射温度計６は制御装置７に接続され、また、前記ハンダノズル４は、不図示のハンダ供給装置に接続されている。

前記ハンダ付けポイントＰは、図３及び図４に示すように、前記プリント基板３に形成された環状のランド１０と、電子部品１２から延出する棒状のリード１１とで構成されていて、該リード１１が、前記ランド１０のスルーホール１０ａ内に、下から上向きに挿入されている。また、前記ランド１０は、銅に錫メッキを施すことにより形成され、前記リード１１は、銅に金メッキを施すことにより形成されている。

前記７つのレーザー発振器Ｌ１－Ｌ７は、レーザーダイオードの励起によって前記レーザー光Ｂ１－Ｂ７を発生するもので、互いに同一波長のレーザー光を発生する同一構成のものであり、前記制御装置７によって出力を個々に制御することができる。前記レーザー光Ｂ１－Ｂ７としては、例えば７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光が使用される。

図１において、前記７本の光ファイバーＦ１－Ｆ７は、各々の基端部を前記７つのレーザー発振器Ｌ１－Ｌ７に個々に接続されて１つに束ねられることにより、バンドルファイバー１３とされている。このバンドルファイバー１３内での前記光ファイバーＦ１－Ｆ７の配列態様は、図２に示すように、１本の光ファイバーＦ１（第１光ファイバー）を中心に配置し、その周りに残りの６本の光ファイバーＦ２－Ｆ７（第２－第７光ファイバー）を、円周に沿って均等に配置したものである。このため、前記バンドルファイバー１３の先端には、前記７本の光ファイバーＦ１－Ｆ７の先端の出光面Ｆｐ１，Ｆｐ２，Ｆｐ３，Ｆｐ４，Ｆｐ５，Ｆｐ６，Ｆｐ７が、該７本の光ファイバーＦ１－Ｆ７の配列態様と同様の配列パターンで配置されており、これら７つの出光面Ｆｐ１－Ｆｐ７から７つのレーザー光Ｂ１－Ｂ７が、１つの束の状態になったレーザー光束Ｂｆとして出光される。

前記７つの出光面Ｆｐ１－Ｆｐ７の配列パターンは、１つの前記ハンダ付けポイントＰの形状即ち前記ランド１０及びリード１１の形や配置等に適応するものである。従って、図４に鎖線で示すように、中心の第１出光面Ｆｐ１から出光するレーザー光Ｂ１は、前記リード１１を照射し、その周りの第２－第７出光面Ｆｐ２－Ｆｐ７から出光するレーザー光Ｂ２－Ｂ７は、環状の前記ランド１０を照射する。

なお、図１中の符号１４で示す部材は、前記バンドルファイバー１３を照射ヘッド２に接続するための接続具である。

前記照射ヘッド２は、ハウジング１５の側面に、前記バンドルファイバー１３を前記接続具１４を介して接続するためのファイバー接続部１６を有し、該ハウジング１５の内部に、前記バンドルファイバー１３の先端から第２光軸Ｓ２に沿って出光された前記レーザー光束Ｂｆを平行光にする平行レンズ１７ａ，１７ｂと、平行光になったレーザー光束Ｂｆを前記第２光軸Ｓ２と直交する第１光軸Ｓ１に沿う方向に反射する半透鏡１８と、該半透鏡１８で反射されたレーザー光束Ｂｆを集光する集光レンズ１９ａ，１９ｂとを有し、この集光レンズ１９ａ，１９ｂで収束された前記レーザー光束Ｂｆが、ハンダ付けポイントＰに図４に示すような態様で照射される。

前記平行レンズ１７ａ及び集光レンズ１９ａは、アクロマティックレンズで構成されている。このアクロマティックレンズは、屈折率の異なる凸レンズと凹レンズとを一体に接合した複合レンズである。しかし、前記平行レンズ１７ａ及び集光レンズ１９ａとして、アクロマティックレンズの代わりに通常の凸レンズを使用することもできる。
また、前記半透鏡１８は、前記バンドルファイバー１３から出光されるレーザー光束Ｂｆは反射するが、それ以外の可視光は透過させるものである。

前記ハウジング１５の側面には、前記ハンダ付けポイントＰを撮像するためのＣＣＤカメラ２０が取り付けられ、前記ハウジング１５の内部には、前記ハンダ付けポイントＰから放射された可視光のうち、前記第１光軸Ｓ１に沿って前記半透鏡１８を透過した可視光ＶＬを、前記ＣＣＤカメラ２０を通る第３光軸Ｓ３の方向に反射させる反射鏡２１が、前記第１光軸Ｓ１に対して４５度傾斜する姿勢で配設されると共に、この反射鏡２１で反射された可視光ＶＬをＣＣＤカメラ２０に結像させるための結像レンズ２２が配設されている。前記ＣＣＤカメラ２０で撮像されたハンダ付けポイントＰの画像は、不図示のモニターに表示される。前記結像レンズ２２もアクロマティックレンズで構成されているが、通常の凸レンズで構成することもできる。

次に、前記構成を有するレーザーハンダ付け装置１を使用して前記ハンダ付けポイントＰをハンダ付けする方法について説明する。

図１－図５において、前記ハンダ付けポイントＰを構成するランド１０は銅に錫メッキを施すことにより形成され、前記リード１１は銅に金メッキを施すことにより形成されているため、前記赤外レーザー光の吸収率はリード１１の方が低い。このため、ハンダ付けに先立ち、前記制御装置７で前記レーザー発振器Ｌ１－Ｌ７の出力を制御し、第１レーザー発振器Ｌ１の出力を第２－第７レーザー発振器Ｌ２－Ｌ７の出力より大きくすることにより、前記第１光ファイバーＦ１からリード１１に向けて出光されるレーザー光Ｂ１の強度を、他の第２－第７光ファイバーＦ２－Ｆ７からランド１０に向けて出光されるレーザー光Ｂ２－Ｂ７の強度より大きくする。即ち、前記複数の光ファイバーＦ１－Ｆ７から出光されるレーザー光Ｂ１－Ｂ７の強度を、各レーザー光Ｂ１－Ｂ７が照射される部位に応じて個々に調整することにより、前記ハンダ付けポイントＰの状態即ち該ハンダ付けポイントＰの形状や金属素材等に見合った強度分布にする。

前記強度の調整が終了すると、その調整状態を維持したまま、前記制御装置７によって７つのレーザー発振器Ｌ１－Ｌ７が起動され、各レーザー発振器Ｌ１－Ｌ７から発光されたレーザー光Ｂ１－Ｂ７が、前記７本の光ファイバーＦ１－Ｆ７の束であるバンドルファイバー１３、平行レンズ１７ａ，１７ｂ、半透鏡１８、及び集光レンズ１９ａ，１９ｂを通じて、該７つのレーザー光Ｂ１－Ｂ７の束からなる前記レーザー光束Ｂｆとして、図４に示すような態様でハンダ付けポイントＰに照射され、前記ランド１０及びリード１１を予熱する第１工程（図５（ａ）参照）が行われる。このとき、前記リード１１を加熱するレーザー光Ｂ１の強度は、ランド１０を加熱するレーザー光Ｂ２－Ｂ７の強度より大きいため、赤外線の吸収率が低いリード１１であっても速やかに加熱され、ランド１０とほぼ同時に目標温度まで昇温することになる。

前記ハンダ付けポイントＰの温度は放射温度計６で測定され、その実測温度が予め設定された目標温度に達すると、前記第１工程は終了し、線状ハンダ５が供給される第２工程（図５（ｂ）参照）に移行する。この第２工程では、前記レーザー光束Ｂｆの照射は継続して行われ、供給された線状ハンダ５が、昇温した前記ランド１０やリード１１等に接触することにより溶融し、溶融ハンダ５ａがハンダ付けポイントＰ全体に拡散する。

前記溶融ハンダ５ａがハンダ付けポイントＰ全体に拡散した段階で前記第２工程が終了し、第３工程（図５（ｃ）参照）に移行する。この第３工程では、前記レーザー光束Ｂｆの照射が一定時間継続して行われることにより、拡散した前記溶融ハンダ５ａが後加熱され、その間にハンダ付けに必要な金属化合物が生成される。
そして、前記第３工程が終了すると、前記レーザー発振器Ｌ１－Ｌ７が停止されてレーザー光束Ｂｆの照射が停止されると共に、前記放射温度計６による温度測定も停止され、前記ハンダ付けポイントＰのハンダ付けが完了する。

その後、前記照射ヘッド２は、次のハンダ付けポイントＰに向けて移動し、次のハンダ付けポイントＰに対して前記第１工程－第３工程が順次行われ、以下、全てのハンダ付けポイントＰに対して前述した動作が繰り返される。

このように、ハンダ付けポイントＰに照射されるレーザー光Ｂ１－Ｂ７の強度を、各レーザー光Ｂ１－Ｂ７が照射される部位の状態に応じて個々に調整した状態でハンダ付けすることにより、該ハンダ付けポイントＰがレーザー光の吸収率に差のある様々な金属素材で構成されている場合でも、該ハンダ付けポイントＰ全体を目標温度にまで短時間で均等に加熱することができ、その結果、加熱効率を高めて高精度のハンダ付けを行うことができる。

前述した例では、ハンダ付けを行う前にレーザ発振器Ｌ１－Ｌ７の出力を調整し、その調整状態を維持したままハンダ付けを行うようにしているが、ハンダ付け中に各レーザー発振器Ｌ１－Ｌ７の出力を調整することもできる。例えば、前記第１工程においては、前記第１レーザー発振器Ｌ１の出力を高出力、その他のレーザー発振器Ｌ２－Ｌ７の出力をそれより少し低い中出力にした状態でハンダ付けポイントＰの予熱を行い、前記第２工程の前半では、前記線状ハンダ５の溶融に伴うハンダ付けポイントＰの温度低下を防止するため、前記第１レーザー発振器Ｌ１の出力を高出力、その他のレーザー発振器Ｌ２－Ｌ７の出力も高出力とし、該第２工程の後半では、溶融ハンダ５ａの温度が安定したあとハンダ付けポイントＰが加熱され過ぎないようにするため、前記第１レーザー発振器Ｌ１の出力を高出力、その他のレーザー発振器Ｌ２－Ｌ７の出力を中出力より低い低出力とし、前記第３工程では、全てのレーザー発振器Ｌ１－Ｌ７の出力を中出力にして後加熱するというような制御も行うことができる。

また、前述した例では、前記７つのレーザー発振器Ｌ１－Ｌ７が、同一波長のレーザー光を発生する同一構成のものであるが、該７つのレーザー発振器Ｌ１－Ｌ７のうち少なくとも１つのレーザー発振器は、他のレーザー発振器が発光するレーザー光と異なる波長のレーザー光を発光するものであっても良い。例えば、配列パターンの中心に位置する第１出光面Ｆｐ１を有する第１光ファイバーＦ１が接続された第１レーザー発振器Ｌ１として、４００－６９０ｎｍの波長を有する青色または緑色等の可視レーザー光を発光するものを使用し、その他の第２－第７光ファイバーＦ２－Ｆ７が接続された第２－第７レーザー発振器Ｌ２－Ｌ７として、７００－１１００ｎｍの波長を有する赤外レーザー光を発光するものを使用することができる。これにより、金メッキされたリード１１は波長の短いレーザー光の吸収率が高いため、該リード１１の加熱をより短時間で効率良く行うことができる。

更に、前記ハンダ付けポイントＰの形状や状態等によっては、レーザー光の強度分布を前述した例とは異なる強度分布にすることもできる。例えば、ランド１０のレーザー光吸収率がリード１１のレーザー光吸収率より低い場合には、第２－第７レーザー発振器Ｌ２－Ｌ７の出力を高出力とし、第１レーザー発振器Ｌ１の出力を低出力とすることにより、図６（ａ）に示すように、第２－第７光ファイバーＦ２－Ｆ７から出光されるレーザー光Ｂ２－Ｂ７を高強度にすると共に、第１光ファイバーＦ１から出光されるレーザー光Ｂ１を低強度にすることができる。また、ランド１０やリード１１の形状や配置等に応じて、図６（ｂ）に一つの例を示すように、一列に配列された第１，第２，第５光ファイバーＦ１，Ｆ２，Ｆ５から出光されるレーザー光Ｂ１，Ｂ２，Ｂ５を高強度にすると共に、その他の第３，第４，第６，第７光ファイバーＦ３，Ｆ４，Ｆ６，Ｆ７から出光されるレーザー光Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ７を低強度又はゼロ強度にすることもでき、あるいはその逆にすることもできる。

また、異なる大きさのハンダ付けポイントＰをハンダ付けする場合には、前記集光レンズ１９ａ，１９ｂからハンダ付けポイントＰまでの距離を調整することにより、該ハンダ付けポイントＰの大きさに合わせて各レーザー光Ｂ１－Ｂ７のスポット径を調整すれば良い。

更に、前記実施形態においては、複数のレーザー光Ｂ１－Ｂ７のスポット径が互いに同一であるが、各レーザー光が照射される部位の形状や大きさ等に合わせてスポット径を互いに違えることもできる。例えば、配列パターンの中心に位置するレーザー光のスポット径を小さく、その回りに位置するレーザー光のスポット径をそれより大きくすることも、その逆に、中心に位置するレーザー光のスポット径を大きく、その回りに位置するレーザー光のスポット径をそれより小さくすることもできる。この場合、スポット径の違いに応じて各光ファイバーの太さも互いに異なることになる。また、各実施形態において、隣接するレーザー光は必ずしも互いに接している必要はなく、相互間に若干のスペースがあっても構わない。

１レーザーハンダ付け装置
７制御装置
１０ランド
１０ａスルーホール
１１リード
１９ａ，１９ｂ集光レンズ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７レーザー発振器
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ７レーザー光
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７光ファイバー
Ｆｐ１，Ｆｐ２，Ｆｐ３，Ｆｐ４，Ｆｐ５，Ｆｐ６，Ｆｐ７出光面
Ｂｆレーザー光束
Ｐハンダ付けポイント

Claims

出力を個々に制御可能な複数のレーザー発振器と、該複数のレーザー発振器に個々に接続されて１つに束ねられた複数の光ファイバーと、該複数の光ファイバーの出光面から出光されたレーザー光の束であるレーザー光束を集光する集光レンズと、前記複数のレーザー発振器を制御する制御装置とを有し、
前記複数の光ファイバーは、中心に位置する１つの光ファイバーの出光面の周りを他の光ファイバーの出光面が取り囲む配列パターンとなるように束ねられることにより、前記出光面から出光して前記集光レンズで集光されたレーザー光束が、環状のランドと、該ランドのスルーホール内に挿入された棒状のリードとからなる１つのハンダ付けポイントに照射するように構成され、
前記制御装置は、前記複数のレーザー発振器の出力を個々に制御することにより、前記複数の光ファイバーからそれぞれ出光されるレーザー光の強度を、各レーザー光が照射される部位の状態に応じて個々に調整することが可能で、それにより、前記中心に位置する出光面から高強度のレーザー光を出光して前記リードを照射すると共に、その他の出光面からそれよりも低い強度のレーザー光を出光して前記ランドを照射するか、又は、前記その他の出光面から高強度のレーザー光を出光して前記ランドを照射すると共に、前記中心に位置する出光面からそれよりも低い強度のレーザー光を出光して前記リードを照射するように構成されている、
ことを特徴とするレーザーハンダ付け装置。
前記複数のレーザー発振器は、７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光を発光することを特徴とする請求項１に記載のレーザーハンダ付け装置。
前記複数のレーザー発振器のうち、前記配列パターンの中心に位置する出光面を有する光ファイバーが接続されたレーザー発振器は、可視レーザー光を発光し、その他の光ファイバーが接続されたレーザー発振器は、赤外レーザー光を発光することを特徴とする請求項１に記載のレーザーハンダ付け装置。
前記複数のレーザー発振器のうち、前記配列パターンの中心に位置する出光面を有する光ファイバーが接続されたレーザー発振器は、４００－６９０ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する可視レーザー光を発光し、その他のレーザー発振器は、７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光を発光することを特徴とする請求項３に記載のレーザーハンダ付け装置。
出力を個々に制御可能な複数のレーザー発振器と、該複数のレーザー発振器に個々に接続されて１つに束ねられた複数の光ファイバーと、該複数の光ファイバーの出光面から出光されたレーザー光の束であるレーザー光束を集光する集光レンズとを有するハンダ付け装置を使用し、前記集光レンズで集光されたレーザー光束を１つのハンダ付けポイントに照射して、該ハンダ付けポイントに供給されるハンダを溶融させることにより、複数のハンダ付けポイントを１つずつ順番にハンダ付けするレーザーハンダ付け方法であって、
前記ハンダ付けポイントは、環状のランドと、該ランドのスルーホール内に挿入された棒状のリードとからなり、
前記複数の光ファイバーの出光面の配列パターンは、中心に位置する１つの出光面の周りを他の出光面が取り囲むパターンであり、
ハンダ付けの前又はハンダ付け中に、前記複数のレーザー発振器の出力を個々に制御することにより、前記複数の光ファイバーからそれぞれ出光されるレーザー光の強度を、各レーザー光が照射される部位の状態に応じて個々に調整し、
それにより、前記中心に位置する出光面から高強度のレーザー光を出光して前記リードを照射すると共に、その他の出光面からそれよりも低い強度のレーザー光を出光して前記ランドを照射するか、又は、前記その他の出光面から高強度のレーザー光を出光して前記ランドを照射すると共に、前記中心に位置する出光面からそれよりも低い強度のレーザー光を出光して前記リードを照射する、
ことを特徴とするレーザーハンダ付け方法。
前記複数のレーザー発振器は、７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光を発光することを特徴とする請求項５に記載のレーザーハンダ付け方法。
前記複数の光ファイバーの出光面のうち、前記配列パターンの中心に位置する出光面から出光されるレーザー光は、可視レーザー光であり、その他の出光面から出光されるレーザー光は、赤外レーザー光であることを特徴とする請求項５に記載のレーザーハンダ付け方法。
前記複数の光ファイバーの出光面のうち、前記配列パターンの中心に位置する出光面から出光されるレーザー光は、４００－６９０ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する可視レーザー光であり、その他の出光面から出光されるレーザー光は、７００－１１００ｎｍの波長領域の中から選択された波長を有する赤外レーザー光であることを特徴とする請求項７に記載のレーザーハンダ付け方法。