CN104625405B - 激光焊接方法以及激光焊接系统 - Google Patents

激光焊接方法以及激光焊接系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104625405B
CN104625405B CN201410646159.0A CN201410646159A CN104625405B CN 104625405 B CN104625405 B CN 104625405B CN 201410646159 A CN201410646159 A CN 201410646159A CN 104625405 B CN104625405 B CN 104625405B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
temperature
welding
measuring temperature
scolding tin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410646159.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104625405A (zh
Inventor
三浦荣朗
泽井康男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amada Weld Tech Co Ltd
Original Assignee
Amada Miyachi Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amada Miyachi Co Ltd filed Critical Amada Miyachi Co Ltd
Publication of CN104625405A publication Critical patent/CN104625405A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104625405B publication Critical patent/CN104625405B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/211—Bonding by welding with interposition of special material to facilitate connection of the parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • 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.
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/034—Observing the temperature of the workpiece

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种激光焊接方法以及激光焊接系统。能够实现使用填充金属的激光焊接的高速化，并且能够管理焊接过程中的填充金属的温度来得到良好的焊接品质。在使用激光焊接系统(10A)，通过从激光振荡器(20)振荡出的激光(L)使填充金属熔化来焊接工件的激光焊接方法中，进行如下步骤：开启激光(L)，通过该激光(L)加热填充金属的步骤；通过视轴被设置成与激光(L)的光轴为同轴的辐射温度计(42)来测定由激光(L)加热的填充金属的温度的步骤；当辐射温度计(42)的测定温度初次到达关闭控制温度时关闭激光的步骤。

Description

激光焊接方法以及激光焊接系统
技术领域
本发明涉及一种通过激光使填充金属熔化来焊接工件的激光焊接方法以及激光焊接系统。
背景技术
例如，在热交换器的冷却风扇或珠宝饰品的微小部件等的钎焊中使用激光焊接，近年来，正在研究对印刷电路布线板的电子部件的锡焊应用激光焊接。
例如，在专利文献1中提出了如下技术构思：在激光锡焊中，通过红外线传感器实时测量被照射了激光的电极的温度，根据其测量结果改变激光的输出，将所述电极保持为最佳温度，由此防止基板的碳化或电极剥离等问题。
在激光锡焊中希望激光锡焊的高速化(缩短焊接时间)。为了通过这样高速的激光锡焊得到良好的焊锡品质，管理焊接过程中的焊锡温度是重要的。
然而，如上述的专利文献1的现有技术，为了防止基板的碳化等问题而测量电极温度，因此不会管理焊接过程中的焊锡温度。即，如果将激光锡焊高速化，则焊接过程中的焊锡温度与电极温度不一致，因此如专利文献1那样测定电极温度而不测定焊锡温度，则无法管理焊接过程中的焊锡温度。
在此，如果在专利文献1那样的现有技术中，测量焊接过程中的焊锡温度，则高速地反馈控制激光的输出，以使该焊锡温度成为最佳温度。于是，有时焊接过程中的焊锡温度大幅度摆动，上升到不希望的温度。
此外，焊接过程中的焊锡熔化其形状变化，因此认为在从该焊锡辐射的红外线的光量中存在波动。并且，根据这样的红外线测量焊锡温度来高速反馈控制激光的输出时，该红外线的光量的波动容易反映到反馈控制中，因此不容易管理焊接过程中的焊锡温度。
另外，在激光钎焊等那样使用填充金属焊接工件的激光焊接中也可能产生上述的课题。
专利文献1：日本特开2010-260093号公报
发明内容
考虑这样的课题提出了本发明，其目的是提供一种能够实现激光焊接的高速化，并且能够管理焊接过程中的填充金属的温度来得到良好的焊接品质的激光焊接方法以及激光焊接系统。
本发明的激光焊接方法，在通过从激光振荡器振荡出的激光使填充金属熔化来焊接工件的激光焊接方法中，进行如下步骤：第一焊接步骤，开启所述激光，通过该激光加热所述填充金属；第二焊接步骤，通过视轴被设置成与所述激光的光轴为同轴的辐射温度计来测定由所述激光加热的所述填充金属的温度；第三焊接步骤，当所述辐射温度计的测定温度初次到达关闭控制温度时，关闭所述激光。
根据本发明的激光焊接方法，当基于辐射温度计的填充金属的测定温度初次到达关闭控制温度时关闭激光，因此能够管理焊接过程中的填充金属的温度。即，即使在将激光焊接高速化的情况下，也能够抑制填充金属的温度上升到不希望的温度。由此，能够实现激光焊接的高速化，并且管理焊接过程中的填充金属的温度来得到良好的焊接品质。此外，辐射温度计的视轴与激光的光轴同轴，因此在向填充金属照射了激光的状态下，能够容易且可靠地测定该填充金属的温度。
在上述激光焊接方法中，在所述第三焊接步骤后进行第四焊接步骤，所述第四焊接步骤，以预定时间重复以下控制：在所述测定温度下降到所述关闭控制温度后重新开启所述激光，在所述测定温度到达所述关闭控制温度时，关闭所述激光。
如上所述，在预定的关闭控制温度重复进行激光的关闭，由此能够在第四焊接步骤中调整向填充金属的热量输入量，因此能够将填充金属的温度管理成适当的温度。
在上述的激光焊接方法中，在所述第四焊接步骤中，可以从关闭所述激光开始经过预定时间后开启所述激光，从开启所述激光后所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光。
根据这样的方法，在第四焊接步骤中能够抑制填充金属上升至不希望的温度，并且能够通过简单的控制调整向填充金属的热量输入量。
在上述的激光焊接方法中，在所述第四焊接步骤中，可以从关闭所述激光后所述测定温度降低到开启控制温度以下后开启所述激光，从开启所述激光后所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光。
根据这样的方法，在第四焊接步骤中能够抑制填充金属上升至不希望的温度，并且能够通过简单的控制高精度地调整向填充金属的热量输入量。
在上述的激光焊接方法中，在所述第四焊接步骤中，可以调整从向所述激光振荡器输入开启信号至振荡出所述激光为止的延迟时间、所述激光的上升速度以及所述激光的下降速度，以使所述激光的开启关闭所引起的所述测定温度的变动幅度成为预定幅度以上。
根据这样的方法，激光的开启关闭所引起的测定温度的变动幅度成为预定幅度以上，因此能够使填充金属流动(对流)从而使扩展湿润变得容易。此外，通过使填充金属流动，能够有效地减少熔化的填充金属中的气泡(气孔)。并且，调整延迟时间、上升速度以及下降速度，因此能够通过简单的控制使所述测定温度的变动幅度成为预定值以上。
在上述的激光焊接方法中，在所述第四焊接步骤中，可以调整所述延迟时间以及所述上升速度，以使所述变动幅度的下限值成为所述填充金属的熔点以上。
根据这样的方法，能够使填充金属更加容易扩展湿润，并且能够通过简单的控制使所述变动幅度的下限值成为填充金属的熔点以上。
本发明的激光焊接系统，通过从激光振荡器振荡出的激光使填充金属熔化来焊接工件，其中，具备：辐射温度计，其测定通过所述激光加热的所述填充金属的温度；以及激光控制部，其在所述辐射温度计的测定温度初次到达关闭控制温度时，控制所述激光振荡器来关闭所述激光，所述辐射温度计被设置成该辐射温度计的视轴与所述激光的光轴为同轴。
在上述激光焊接系统中，所述激光控制部，在所述测定温度初次到达所述关闭控制温度而关闭所述激光后，可以以预定时间重复以下控制：在所述测定温度降低到所述关闭控制温度以下后重新开启所述激光，在所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光。
在上述的激光焊接系统中，所述激光控制部，可以在关闭所述激光起经过预定时间后开启所述激光，在开启所述激光后所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光。
在上述的激光焊接系统中，所述激光控制部可以在关闭所述激光后所述测定温度下降到开启控制温度以下后开启所述激光，在开启所述激光后所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光。
在上述的激光焊接系统中，所述激光控制部可以调整从向所述激光振荡器输入开启信号开始至振荡出所述激光为止的延迟时间、所述激光的上升速度以及所述激光的下降速度，以使所述激光的开启关闭所引起的所述测定温度的变动幅度成为预定幅度以上。
在上述的激光焊接系统中，所述激光控制部可以调整所述延迟时间以及所述上升速度，以使所述变动幅度的下限值成为所述填充金属的熔点以上。
根据本发明，在基于辐射温度计的填充金属的测定温度初次到达关闭控制温度时关闭激光，因此能够实现激光焊接的高速化，并且能够管理焊接过程中的填充金属的温度来得到良好的焊接品质。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的激光焊接系统的框图。
图2是延迟时间、上升速度以及下降速度的说明图。
图3是用于说明第一实施方式的激光焊接方法的第一流程图。
图4是用于说明该激光焊接方法的第二流程图。
图5A是表示第一实施方式的激光焊接的第一状态的平面说明图，图5B是表示该激光焊接的第二状态的平面说明图，图5C是表示该激光焊接的第三状态的平面说明图。
图6是表示该激光焊接中的激光输出的时间变化与焊锡测定温度的时间变化的关系的图表。
图7是表示本发明的第二实施方式的激光焊接系统的框图。
图8是用于说明第二实施方式的激光焊接方法的流程图。
图9是表示第二实施方式的激光焊接中的激光输出的时间变化与焊锡测定温度的时间变化的关系的图表。
符号说明
10A、10B激光焊接系统
14激光装置
18、58控制部
20激光振荡器
42辐射温度计
46温度判定部
48激光控制部
60计量器
62时间判定部
202焊盘
204印刷电路布线板
208电子部件
L激光
S焊锡
具体实施方式
以下，参照附图列举优选的实施方式来说明本发明的激光焊接方法以及激光焊接系统。
(第一实施方式)
如图1所示，本实施方式的激光焊接系统10A构成为通过激光L使作为填充金属的焊锡S熔化来焊接多个工件的激光锡焊系统。在本实施方式中，对使用激光焊接系统10A来进行通孔安装的例子进行说明，但当然也可以使用激光焊接系统10A来进行表面安装。
在本实施方式中，作为多个工件，使用在通孔200的外周侧设置有圆环状的焊盘202的印刷电路布线板204和具有插入通孔200的引线端子(电极)206的电子部件208。即，激光焊接系统10A对焊盘202锡焊引线端子206。
激光焊接系统10A具备：支持印刷电路布线板204以及电子部件208的工作台12、向印刷电路布线板204照射激光L的激光装置14、用于向焊盘202供给焊锡S(丝状焊锡)的焊锡供给装置16以及控制部18。
工作台12具有：用于使印刷电路布线板204相对构成激光装置14的后述的出射单元24向水平方向移动的未图示的驱动机构、用于支持印刷电路布线板204并使其倾斜运动的未图示的倾斜运动机构。由此，能够相对于出射单元24，将印刷电路布线板204容易地进行定位(位置校正)。
激光装置14具有：振荡激光L的激光振荡器20、传送从激光振荡器20振荡出的激光L的光纤22、向印刷电路布线板204出射从光纤22出射的激光L的出射单元24。
激光振荡器20具有：LD电源和根据LD电源的驱动电流振荡预定波长的激光L的LD。LD电源根据来自控制部18的激光控制信号向LD供给驱动电流。LD振荡与从LD电源供给的驱动电流对应的输出的激光L。在本实施方式中，LD振荡915nm的波长的激光L。此外，LD可以构成为所谓的FC-LD(光纤耦合激光二极管)。然而，激光振荡器20并不局限于上述的结构，可以采用各种结构。
出射单元24包括：向印刷电路布线板204反射从光纤22出射后通过准直透镜26平行化的激光L的反射镜28、聚光通过反射镜28反射的激光L的聚光透镜30以及用于保护聚光透镜30的保护玻璃32。
反射镜28反射激光L，并且使与激光L的波长不同波长的光通过。例如，反射镜28可以构成为使可见光VL以及预定区域的红外光IL通过的通用的电介质多层膜反射镜。具体而言，反射镜28能够使具有1800nm～2300nm的红外区域的波长的红外光IL通过。
此外，出射单元24还具有反射镜34、聚光透镜36、摄像单元38、聚光透镜40以及辐射温度计42。反射镜34反射从印刷电路布线板204、电子部件208以及焊锡S(以下，有时称为工件等)导入后通过反射镜34的可见光VL，另一方面，使从工件等导入后通过反射镜34的红外光IL通过。
聚光透镜36将通过反射镜34反射的可见光VL聚光到摄像单元38中。摄像单元38接收由聚光透镜36聚光的可见光VL来拍摄工件等。将通过摄像单元38拍摄的信息(图像)输出给控制部18。另外，可以在未图示的显示部显示所述图像。作为摄像单元38，例如可以使用CCD摄像机。
聚光透镜40聚光通过了反射镜34的红外光IL。辐射温度计42接收通过聚光透镜40聚光的红外光IL来测定焊盘202或焊锡S的温度。作为辐射温度计42，例如可以使用红外线温度传感器。
在如上构成的出射单元24中，摄像单元38以及辐射温度计42的各视轴与向焊盘202或焊锡S照射的激光L的光轴为同轴。由此，使用摄像单元38能够容易且可靠地拍摄焊接中的焊锡S的状态，并且使用辐射温度计42能够容易且可靠地测定焊接中的焊锡S的温度。
控制部18驱动控制摄像单元38以及辐射温度计42。此外，控制部18具有：存储部44、温度判定部46、激光控制部48以及焊锡供给控制部50。
例如，在存储部44中存储关闭控制温度Toff以及开启控制温度Ton等。分别将关闭控制温度Toff以及开启控制温度Ton设定成从焊锡S的熔点Tm至锡焊上限温度(无法进行良好的焊锡S的不希望的上限温度)T1之间的温度(参照图6)。换言之，将关闭控制温度Toff设定成在关闭激光L时焊锡温度不到达锡焊上限温度T1的温度，将开启控制温度Ton设定成在开启激光L时焊锡温度维持焊锡S的熔点Tm以上的温度。
在本实施方式中，将关闭控制温度Toff设定成比开启控制温度Ton高的温度。此时，能够将激光L的开启关闭所引起的焊锡测定温度T的变动幅度ΔT设定成较大。另外，也可以将关闭控制温度Toff设定成与开启控制温度Ton相同的温度或者比开启控制温度Ton低的温度。
温度判定部46判定焊锡测定温度T是否到达关闭控制温度Toff。此外，温度判定部46判定焊锡测定温度T是否下降到开启控制温度Ton以下。
激光控制部48根据温度判定部46的判定结果向激光振荡器20输出预定的激光控制信号(开启信号或关闭信号)，由此开启关闭激光L。此外，激光控制部48根据焊锡测定温度T向激光振荡器20输出调整从向激光振荡器20输入开启信号后到输出激光L为止的延时(延迟时间)td、激光L的上升速度Va以及激光L的下降速度Vb的调整信号(参照图2)。
焊锡供给控制部50控制焊锡供给装置16来进行焊锡S的供给以及停止。
基本上通过以上的方式构成本实施方式的激光焊接系统10A，以下，参照图3～图6对使用该激光焊接系统10A的激光焊接方法(激光锡焊方法)进行说明。另外，在图6中用细线显示基于辐射温度计42的焊锡测定温度T，用粗线显示激光输出。在后述的图9中也是相同的。此外，在初始状态下，在工作台12上配置了印刷电路布线板204的状态下，将电子部件208的引线端子206插入到通孔200中。
首先，定位进行锡焊的印刷电路布线板204与出射单元24(图3的步骤S1)。即，通过使工作台12移动或倾斜运动，将激光L的照射位置定位在印刷电路布线板204的焊盘202上。
接着，激光控制部48控制激光振荡器20来开启激光L，并且开始焊锡S的供给(步骤S2：第一焊接步骤)。即，激光控制部48将开启信号输出给激光振荡器20。如果向激光振荡器20输入开启信号，则从LD电源向LD供给驱动电流，从该LD振荡预定输出的激光L。此外，焊锡供给控制部50同时驱动控制焊锡供给装置16来开始向焊盘202供给焊锡S。
另外，也可以在开始焊锡S的供给前向焊盘202照射激光L，预先加热焊盘202。这样，能够提高针对焊盘202的焊锡S的湿润性。此外，此时也可以通过辐射温度计42测定焊盘202的温度，在达到所希望的温度的时刻开始焊锡S的供给。
由激光振荡器20振荡出的激光L从光纤22出射，通过准直透镜26平行化后通过反射镜28反射，通过聚光透镜30向开始了供给的焊锡S聚光照射(参照图5A)。然后，辐射温度计42测定通过激光L加热的焊锡温度(步骤S3：第二焊接步骤)。
被照射了激光L的焊锡S熔化，开始扩展湿润焊盘202整体(参照图5B)。此外，温度判定部46判定焊锡测定温度T是否到达关闭控制温度Toff(步骤S4)。当温度判定部46判定为焊锡测定温度T没有到达关闭控制温度Toff时，重复步骤S4的处理。
另一方面，当温度判定部46判定为焊锡测定温度T到达关闭控制温度Toff时(步骤S4：是)，激光控制部48控制激光振荡器20来关闭激光L(步骤S5：第三焊接步骤)。即，激光控制部48向激光振荡器20输出关闭信号。如果向激光振荡器20输出关闭信号，则停止从LD电源向LD供给的驱动电流来停止来自该LD的激光L的振荡。
从图6可知，如果关闭激光L，则焊锡测定温度T比关闭控制温度Toff稍微上升后下降。然而，在本实施方式中，将关闭控制温度Toff设定成比锡焊上限温度T1适当低的温度，因此焊锡温度不会上升到锡焊上限温度T1。此外，通过辐射温度计42测定焊锡S的温度而不是测定印刷电路布线板204的温度，因此即使将激光锡焊高速化的情况下，也能够抑制焊锡温度上升到锡焊上限温度T1。并且，激光控制部48不进行反馈控制，因此即使将激光锡焊高速化，也能够抑制焊锡温度的过度摆动。
之后，控制部18判定是否满足锡焊完成条件(步骤S6)。在本实施方式中，锡焊完成条件是指通过激光L加热熔化的焊锡适度地扩展湿润焊盘202的大致整体的状态(参照图5C)。此外，控制部18根据由摄像单元38拍摄的图像信息来判定是否满足该条件。
当控制部18判定为满足锡焊完成条件时，焊锡供给装置16停止焊锡S的供给(步骤S7)。在该阶段中结束本次的锡焊。
当控制部18判定为不满足锡焊完成条件时，激光控制部48进行激光L的重复温度停止控制(步骤S8：第四焊接步骤)。具体而言，温度判定部46判定焊锡测定温度T是否降低到开启控制温度Ton以下(图4的步骤S9)。当温度判定部46判定为焊锡测定温度T高于开启控制温度Ton时，重复进行步骤S9的处理。
当温度判定部46判定为焊锡测定温度T降低到开启控制温度Ton以下时(步骤S9：是)，激光控制部48控制激光振荡器20来开启激光L(步骤S10)。此时，激光控制部48向激光振荡器20输出调整信号来调整延迟时间td以及上升速度Va，以使激光L的开启关闭所引起的焊锡测定温度T的变动幅度ΔT成为预定幅度(例如10℃)以上，并且该变动幅度ΔT的下限值成为焊锡S的熔点Tm以上。
从图6可知，如果开启激光L，则焊锡测定温度T比开启控制温度Ton稍微下降后上升。然而，在本实施方式中，将开启控制温度Ton设定成比焊锡S的熔点Tm适当高的温度，因此焊锡温度不会下降到焊锡S的熔点Tm。
接着，温度判定部46判定焊锡测定温度T是否到达关闭控制温度Toff(步骤S11)。当温度判定部46判定为焊锡测定温度T没有到达关闭控制温度Toff时，重复步骤S11的处理。
另一方面，当温度判定部46判定为焊锡测定温度T到达关闭控制温度Toff时(步骤S11：是)，激光控制部48控制激光振荡器20来关闭激光L(步骤S12)。该步骤S12基本上与上述的步骤S5相同，因此省略其详细的说明。在该步骤S12中，激光控制部48向激光振荡器20输出调整信号来调整下降速度Vb，以使激光L的开启关闭所引起的焊锡测定温度T的变动幅度ΔT成为所述预定幅度以上。
之后，控制部18判定从开始激光L的重复温度停止控制后是否经过了预定控制时间(步骤S13)。当控制部18判定为没有经过预定控制时间时(步骤S13：否)，重新进行步骤S9以后的处理。当控制部18判定为经过了预定控制时间时(步骤S13：是)，激光L的重复温度停止控制结束，进行图3的步骤S6以后的处理。
根据本实施方式，当基于辐射温度计42的焊锡测定温度T初次到达关闭控制温度Toff时关闭激光L，因此能够管理焊接过程中的焊锡温度。即，即使将激光锡焊高速化的情况下，也能够抑制焊锡温度上升到锡焊上限温度T1。由此，能够高速化激光锡焊，并且能够管理焊接过程中的焊锡温度来得到良好的焊锡品质。此外，辐射温度计42的视轴与激光L的光轴为同轴，因此在向焊锡S照射激光L的状态下，能够容易且可靠地测定焊锡温度。
并且，在焊锡测定温度T初次到达关闭控制温度Toff时关闭激光L后(第三焊接步骤后)没有满足锡焊完成条件时(步骤S6：否)，进行激光L的重复温度停止控制(第四焊接步骤)。并且，在该激光L的重复温度停止控制中，激光控制部48以预定时间重复以下控制：从焊锡测定温度T下降到关闭控制温度Toff以下后重新开启激光L，在焊锡测定温度T到达关闭控制温度Toff时关闭所述激光L。如上所述，在关闭控制温度Toff重复进行激光L的关闭，由此能够调整向焊锡S的热量输入量，因此能够将焊锡S管理成适当的温度。
在本实施方式中，在激光L的重复温度停止控制中，激光控制部48在从关闭激光L后焊锡测定温度T下降到开启控制温度Ton以下后开启激光L，从开启激光L后焊锡测定温度T到达关闭控制温度Toff时关闭激光L。由此，在激光L的重复温度停止控制中，能够抑制焊锡温度上升至锡焊上限温度T1，并且能够高精度地调整向焊锡S的热量输入量。
在本实施方式中，在激光L的重复温度停止控制中，激光L的开启关闭所引起的焊锡测定温度T的变动幅度ΔT成为预定幅度以上，并且该变动幅度ΔT的下限值成为焊锡S的熔点Tm以上，因此能够使焊锡S流动(对流)从而使扩展湿润变得容易。此外，通过使焊锡S流动，能够有效地减少熔化的焊锡S中的气泡(气孔)。并且，在步骤S10中调整延迟时间td以及上升速度Va，在步骤S12中调整下降速度Vb，因此能够通过简单的控制使焊锡测定温度T的变动幅度ΔT成为预定值以上，并且能够使该变动幅度ΔT的下限值成为焊锡S的熔点Tm以上。
(第二实施方式)
接着，对本发明的第二实施方式的激光焊接系统10B以及激光焊接方法进行说明。另外，在第二实施方式的激光焊接系统10B中，对与第一实施方式的激光焊接系统10A相同或实现同样功能以及效果的要素赋予相同的参照符号，并省略详细的说明。
如图7所示，在激光焊接系统10B中，控制部58的结构与上述的控制部18的结构不同。控制部58还具有计量器60以及时间判定部62。计量器60计量从关闭激光L开始的时间。时间判定部62判定计量时间t是否经过了预定时间ta。在此，将预定时间ta设定成从关闭激光L时开始到焊锡温度到达预定温度(与第一实施方式的开启控制温度Ton相当的温度)为止的时间。
基本上通过如上方式构成本实施方式的激光焊接系统10B，以下参照图8以及图9对使用该激光焊接系统10B的激光焊接方法(激光锡焊方法)进行说明。在本实施方式的激光焊接方法中，省略与上述的第一实施方式的激光焊接方法相同的步骤的说明。此外，图8中的步骤S21～步骤S24与图4中的步骤S10～步骤S13的处理对应，进行相同的处理，因此省略步骤S21～步骤S24的详细的说明。
在本实施方式的激光L的重复温度停止控制中，时间判定部62判定计量时间t是否经过了预定时间ta(图8的步骤S20)。另外，计量时间t是从关闭激光L后的经过时间。因此，在本实施方式中，在图3的步骤S5中，计量器60计量从关闭激光L起的时间。当时间判定部62判定为计量时间t没有经过预定时间ta时，重复进行步骤S20的处理。
当时间判定部62判定为计量时间t经过了预定时间ta时(步骤S20：是)，激光控制部48控制激光振荡器20来开启激光L(步骤S21)。
之后，温度判定部46判定焊锡测定温度T是否到达关闭控制温度Toff(步骤S22)，当没有到达时重复进行步骤S22的处理。另一方面，当判定为焊锡测定温度T到达关闭控制温度Toff时，激光控制部48控制激光振荡器20来关闭激光(步骤S23)。
之后，控制部18判定从开始激光L的重复温度停止控制开始是否经过了预定控制时间(步骤S24)，当没有经过预定控制时间时再次进行步骤S20以后的处理，当经过了预定控制时间时结束激光L的重复温度停止控制，进行图3的步骤S6以后的处理。
根据本实施方式，实现与第一实施方式中说明的效果相同的效果。此外，在激光L的重复温度停止控制中，激光控制部48在从关闭激光L开始经过预定时间ta后开启激光L，从开启激光L后焊锡测定温度T到达关闭控制温度Toff时关闭激光L。由此，在激光L的重复温度停止控制中，能够抑制焊锡温度上升到锡焊上限温度T1，并且能够通过简单的控制调整向焊锡S的热量输入量。
本发明的激光焊接系统以及激光焊接方法并不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的情况下，当然也可以采用各种结构。在本发明的激光焊接系统以及激光焊接方法中，也可以在预先在焊盘上设置了膏状焊锡的状态下进行激光锡焊。此外，在上述的实施方式中，对激光锡焊进行了说明，但也可以在通过激光熔化作为填充金属的钎料来焊接多个工件的激光钎焊中应用本发明的激光焊接系统以及激光焊接方法。

Claims (8)

1.一种激光焊接方法，其通过从激光振荡器振荡出的激光使填充金属熔化来焊接工件，其特征在于，
进行如下步骤：
第一焊接步骤，开启所述激光，通过该激光加热所述填充金属；
第二焊接步骤，通过视轴被设置成与所述激光的光轴为同轴的辐射温度计来测定由所述激光加热的所述填充金属的温度；以及
第三焊接步骤，当所述辐射温度计的测定温度初次到达关闭控制温度时，关闭所述激光；
在所述第三焊接步骤后进行第四焊接步骤，所述第四焊接步骤以预定时间重复以下控制：
在所述测定温度下降到所述关闭控制温度后重新开启所述激光，在所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光；
在所述第四焊接步骤中，调整从向所述激光振荡器输入开启信号至振荡出所述激光为止的延迟时间、所述激光的上升速度以及所述激光的下降速度，以使所述激光的开启关闭所引起的所述测定温度的变动幅度成为预定幅度以上。
2.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，
在所述第四焊接步骤中，从关闭所述激光开始经过预定时间以后开启所述激光，从开启所述激光后所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光。
3.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，
在所述第四焊接步骤中，从关闭所述激光后所述测定温度降低到开启控制温度以下后开启所述激光，从开启所述激光后所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光。
4.根据权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，
在所述第四焊接步骤中，调整所述延迟时间以及所述上升速度，以使所述变动幅度的下限值成为所述填充金属的熔点以上。
5.一种激光焊接系统，其通过从激光振荡器振荡出的激光使填充金属熔化来焊接工件，其特征在于，具备：
辐射温度计，其测定由所述激光加热的所述填充金属的温度；以及
激光控制部，其在所述辐射温度计的测定温度初次到达关闭控制温度时，控制所述激光振荡器来关闭所述激光，
将所述辐射温度计设置成该辐射温度计的视轴与所述激光的光轴为同轴；
所述激光控制部，以预定时间重复以下控制：
在所述测定温度初次到达所述关闭控制温度而关闭所述激光后，在所述测定温度下降到所述关闭控制温度以下后重新开启所述激光，在所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光；
所述激光控制部调整从向所述激光振荡器输入开启信号开始至振荡出所述激光为止的延迟时间、所述激光的上升速度以及所述激光的下降速度，以使所述激光的开启关闭所引起的所述测定温度的变动幅度成为预定幅度以上。
6.根据权利要求5所述的激光焊接系统，其特征在于，
所述激光控制部从关闭所述激光开始经过预定时间以后开启所述激光，在开启所述激光后所述测定温度到达所述关闭控制温度时，关闭所述激光。
7.根据权利要求5所述的激光焊接系统，其特征在于，
所述激光控制部在关闭所述激光后所述测定温度下降到开启控制温度以下后开启所述激光，在开启所述激光后所述测定温度到达所述关闭控制温度时关闭所述激光。
8.根据权利要求5所述的激光焊接系统，其特征在于，
所述激光控制部调整所述延迟时间以及所述上升速度，以使所述变动幅度的下限值成为所述填充金属的熔点以上。
CN201410646159.0A 2013-11-14 2014-11-14 激光焊接方法以及激光焊接系统 Active CN104625405B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013235835A JP6285154B2 (ja) 2013-11-14 2013-11-14 レーザ溶接方法及びレーザ溶接システム
JP2013-235835 2013-11-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104625405A CN104625405A (zh) 2015-05-20
CN104625405B true CN104625405B (zh) 2018-04-17

Family

ID=53196089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410646159.0A Active CN104625405B (zh) 2013-11-14 2014-11-14 激光焊接方法以及激光焊接系统

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6285154B2 (zh)
KR (1) KR102233506B1 (zh)
CN (1) CN104625405B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106825924B (zh) * 2017-03-13 2018-07-17 佛山市德沣建材有限公司 一种激光焊接系统恒温智能调控方法
JP6902778B2 (ja) * 2017-04-18 2021-07-14 株式会社ジャパンユニックス レーザー式はんだ付け方法及びレーザー式はんだ付け装置
JP7198583B2 (ja) * 2018-02-02 2023-01-04 株式会社アマダウエルドテック レーザはんだ付け方法及びレーザはんだ付け装置
CN109352115A (zh) * 2018-12-13 2019-02-19 武汉雷英激光科技有限公司 一种恒温高速精密激光锡焊机及其控制方法
CN112404632B (zh) * 2019-08-22 2022-09-02 台达电子工业股份有限公司 焊锡装置及其系统控制器
TWI705866B (zh) * 2019-08-22 2020-10-01 台達電子工業股份有限公司 焊錫裝置及其系統控制器
JP7435195B2 (ja) * 2020-04-15 2024-02-21 ウシオ電機株式会社 極端紫外光光源装置およびプラズマ位置調整方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1729076A (zh) * 2002-12-20 2006-02-01 皇家飞利浦电子股份有限公司 激光点焊方法及装置
EP2311597A1 (de) * 2009-10-15 2011-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen von Werkstücken aus hochwarmfesten Superlegierungen mit Steuerung mancher Schweissparameter zum Erreichen einer bestimmten Abkühlrate
CN203062088U (zh) * 2011-12-26 2013-07-17 米亚基株式会社 激光焊接系统
CN203156233U (zh) * 2013-06-28 2013-08-28 常州镭赛科技有限公司 激光焊接机

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6478673A (en) * 1987-09-22 1989-03-24 Hitachi Ltd Micro soldering method
JPH03161163A (ja) * 1989-11-14 1991-07-11 Nec Corp レーザはんだ付け装置
JPH04220165A (ja) * 1990-02-06 1992-08-11 Nec Corp レーザはんだ付け方法
JPH058062A (ja) * 1991-07-03 1993-01-19 Toshiba Corp レーザ加工装置
US5382770A (en) * 1993-01-14 1995-01-17 Reliant Laser Corporation Mirror-based laser-processing system with visual tracking and position control of a moving laser spot
JP2505965B2 (ja) * 1993-04-08 1996-06-12 株式会社日立製作所 固定配管の溶接方法及び装置
JPH0818215A (ja) * 1994-06-30 1996-01-19 Matsushita Electric Works Ltd リフローソルダリング装置
JP3817949B2 (ja) * 1999-01-28 2006-09-06 スズキ株式会社 レーザ溶接における溶接温度制御方法
US6858104B2 (en) * 2002-01-28 2005-02-22 Scimed Life Systems, Inc. Apparatus and method for closed-loop control of laser welder for welding polymeric catheter components
US20050109746A1 (en) * 2003-11-26 2005-05-26 International Business Machines Corporation Method for fluxless soldering of workpieces
JP2006289464A (ja) * 2005-04-13 2006-10-26 Denso Corp レーザ加熱制御方法およびレーザ加熱装置
JP4562635B2 (ja) * 2005-10-07 2010-10-13 パナソニック株式会社 レーザ加熱装置
JP5378874B2 (ja) 2009-05-11 2013-12-25 三菱電機株式会社 レーザはんだ付け装置及びレーザはんだ付け方法
JP2011023609A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Olympus Corp 非接触加熱装置
KR101321820B1 (ko) * 2011-12-27 2013-10-22 재단법인 포항산업과학연구원 레이저 브레이징 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1729076A (zh) * 2002-12-20 2006-02-01 皇家飞利浦电子股份有限公司 激光点焊方法及装置
EP2311597A1 (de) * 2009-10-15 2011-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Schweißen von Werkstücken aus hochwarmfesten Superlegierungen mit Steuerung mancher Schweissparameter zum Erreichen einer bestimmten Abkühlrate
CN203062088U (zh) * 2011-12-26 2013-07-17 米亚基株式会社 激光焊接系统
CN203156233U (zh) * 2013-06-28 2013-08-28 常州镭赛科技有限公司 激光焊接机

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150056038A (ko) 2015-05-22
JP6285154B2 (ja) 2018-02-28
KR102233506B1 (ko) 2021-03-29
CN104625405A (zh) 2015-05-20
JP2015093317A (ja) 2015-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104625405B (zh) 激光焊接方法以及激光焊接系统
JP6158342B2 (ja) 基板の厚さ制御
US11679557B2 (en) Processing machines and methods for heating a powder to produce three-dimensional components
CN203062088U (zh) 激光焊接系统
CN102023614B (zh) 激光焊接装置
CN111465889B (zh) 用于产生照明线的光学系统
US8168920B2 (en) Bonding device
KR20140113878A (ko) 라인 빔들을 이용한 향상된 열처리 방법
CN109530917A (zh) 激光焊接系统及方法
CN106270899A (zh) 多种材质组成的焊接材料激光焊接装置及焊接方法
TW202009082A (zh) 多光束焊錫系統及多光束焊錫方法
CN102922076A (zh) 一种镜片焊接装置及使用该焊接装置的焊接方法
JP7198583B2 (ja) レーザはんだ付け方法及びレーザはんだ付け装置
JP3601645B2 (ja) 固体レーザ発振器のボンディング方法
CN110076455A (zh) 一种电子元件激光焊接装置及方法
CN210231849U (zh) 一种用于焊锡的激光振镜可控温自定位装置
CN115397601A (zh) 激光加工监视装置、激光加工监视方法以及激光加工装置
KR101092653B1 (ko) 브레이징 접합용 레이저 헤드장치
CN217701714U (zh) 带视觉定位及温度反馈的激光焊接头
JP2018126781A (ja) レーザ接合装置
CN109926718A (zh) 一种温控激光焊接系统和方法
KR200309104Y1 (ko) 수동식 레이저 용접장치
KR102019853B1 (ko) 레이저 용착기의 모재 방사율이 반영되는 용착 온도 제어 시스템 및 그 제어방법
JP2013215762A (ja) レーザ接合システム及びレーザ接合方法
JP4581279B2 (ja) 光モジュールの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant