CN110621432B - 激光焊接方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可防止基板或周围的不耐热部件的烧焦或残渣等的产生的激光焊接技术。一种自动焊接方法及其装置，是使用具备激光焊接装置(1)及Z轴驱动装置(43)的自动焊接装置(40)的自动焊接方法，包括：将激光焊接装置(1)的高度对准激光的照射直径(D1)成为大于焊料熔滴(S)的直径的预先设定的大小的位置的工序；对焊料熔滴(S)照射激光并以助焊剂的溶剂成分挥发且焊料粉不熔融的温度进行加热的工序；将激光焊接装置的高度对准激光的照射直径(D2)成为小于焊料熔滴(S)的直径的预先设定的大小的位置的工序；及对焊料熔滴(S)照射激光并以焊料粉熔融的温度加热而进行焊接的工序。

Description

激光焊接方法及装置
技术领域
本发明涉及用于使相对于安装于配线基板的表面的部件的焊接作业自动化的激光焊接方法及装置。
背景技术
一直以来，已知有对焊接对象呈点状地投射激光而进行焊接的激光焊接装置及方法。通过激光焊接装置及方法，可非接触地进行对微细部分的焊接。另一方面，在激光焊接方法中，存在有如下课题：由于进行急剧的加热，因此对印刷基板赋予的局部的热应力较大，烧损配线基板、产生焊球、或产生飞散至焊接区域外的残渣。
图11(a)～(c)是说明使激光照射区域L3的直径小于焊料熔滴S的直径时的焊料熔滴S及焊接区域(land area)45的状态的俯视图，图11(d)～(f)是说明使激光照射区域L4的直径大于焊接区域45时的焊料熔滴S及焊接区域45的状态的俯视图。
在图11(a)中，在作为焊接区域45的电极焊垫(焊盘(land))形成有焊料熔滴S。在图11(b)中，表示将激光照射区域L3调整为相较于焊料熔滴S的直径足够小的状态。在图11(c)中，表示自图11(b)的状态照射激光后的状态，在焊接区域45的周边产生有残渣46。
在图11(d)中，在作为焊接区域45的电极焊垫(焊盘)形成有焊料熔滴S。在图11(e)中，表示将激光照射区域L4调整为相较于焊接区域45足够大的状态。在图11(f)中，表示自图11(e)的状态照射激光后的状态，在焊接区域45的周边产生有烧焦47。
近年来，为了防止因急剧的加热所导致的助焊剂的爆沸或基板烧损等问题，而进行预备加热直至焊料粉不熔融而助焊剂的溶剂成分气化，其后，进行主加热至焊料粉的熔融温度。该预备加热既存在有利用加热器等进行的情况，也存在有利用激光的照射进行的情况。
例如，在专利文献1中提出有除了焊接用激光以外还设置预备加热用激光，将照射直径较大的预备加热用激光及焊接用激光同时地照射来进行焊接的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平8-18125号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在电极焊垫(焊盘)的表面涂布焊料熔滴并利用激光进行加热的技术中，存在有若包含焊盘区域的外侧而照射激光，则基板或周围的不耐热部件会烧焦这样的课题。另一方面，存在有若对相较于涂布于焊盘区域的焊料熔滴的直径足够小的区域照射激光，则残渣会因助焊剂的爆沸等而飞散至焊盘区域外(焊接区域外)、在未熔融的状态下散乱至周围、或变为焊球这样的课题。
另外，在通过激光焊接装置对配线基板等工件自动地进行焊接时，需要将该装置搭载于XYZ机器人的机器人头。此处，由于若机器人头的重量增加，则驱动装置也需要大型化，因此优选为谋求搭载于机器人头的激光焊接装置的轻量化。另一方面，也存在有欲在机器人头搭载相机来检查焊接的状况的需求。
因此，本发明的目的在于，提供可防止基板或周围的不耐热部件的烧焦或残渣等的产生的激光焊接技术。另外，其目的也在于，提供具有适合轻量化的构造的激光焊接装置。
解决问题的技术手段
本发明的自动焊接方法，其特征在于，是使用具备激光焊接装置、及将激光焊接装置沿着上下方向加以驱动的Z轴驱动装置的自动焊接装置的自动焊接方法，上述激光焊接装置具备：主体，其具有下部开口及与下部开口连通的照射用孔；激光装置；光纤，其将来自激光装置的激光入射至照射用孔；以及镜，其使激光反射或透过并导光至下部开口；所述自动焊接方法包括：第一高度对准工序，其通过上述Z轴驱动装置，将激光焊接装置的高度对准自上方观察时激光的照射直径D1成为大于焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置；预备加热工序，其对上述激光装置发送照射指令，对焊料熔滴S照射激光并以助焊剂的溶剂成分挥发且焊料粉不熔融的温度进行加热；第二高度对准工序，其通过上述Z轴驱动装置，将激光焊接装置的高度对准自上方观察时激光的照射直径D2成为小于焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置；以及主加热工序，其对上述激光装置发送照射指令，对焊料熔滴S照射激光并以焊料粉熔融的温度加热而进行焊接。
在上述自动焊接方法中，其特征也可在于：上述激光装置由单一的激光装置构成。
在上述自动焊接方法中，其特征也可在于：在上述第一高度对准工序中，将上述照射直径D1设定于上述焊料熔滴S的直径的1.1倍～2倍的范围内。
在上述自动焊接方法中，其特征也可在于：在上述第二高度对准工序中，将上述照射直径D2设定于上述焊料熔滴S的直径的0.1倍～0.9倍的范围内。
在上述自动焊接方法中，其特征也可在于：在上述主加热工序中，相较于上述预备加热工序以更高的输出来照射激光。
在上述自动焊接方法中，其特征也可在于：上述主体具备摄像用孔，进一步具备经由摄像用孔及上述镜来对工件进行摄像的摄像装置，在上述主加热工序中，对焊接后的工件进行摄像。
在上述自动焊接方法中，其特征也可在于：储存有多种模式的上述焊料熔滴S的直径、对应于该直径的照射直径D1及D2的组合、以及激光的输出，并根据所选择的一种模式来执行上述第一高度对准工序及上述第二高度对准工序。
本发明的自动焊接装置，其特征在于，是具备激光焊接装置、将激光焊接装置沿着上下方向加以驱动的Z轴驱动装置、以及控制激光焊接装置及Z轴驱动装置的动作的控制装置的自动焊接装置，上述激光焊接装置具备：主体，其具有下部开口及与下部开口连通的照射用孔；激光装置；光纤，其将来自激光装置的激光入射至照射用孔；以及镜，其使激光反射或透过并导光至下部开口；上述控制装置执行如下的工序：第一高度对准工序，其通过上述Z轴驱动装置，将激光焊接装置的高度对准自上方观察时激光的照射直径D1成为大于焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置；预备加热工序，其对上述激光装置发送照射指令，对焊料熔滴S照射激光并以助焊剂的溶剂成分挥发且焊料粉不熔融的温度进行加热；第二高度对准工序，其通过上述Z轴驱动装置，将激光焊接装置的高度对准自上方观察时激光的照射直径D2成为小于焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置；以及主加热工序，其对上述激光装置发送照射指令，对焊料熔滴S照射激光并以焊料粉熔融的温度加热而进行焊接。
在上述自动焊接装置中，其特征也可在于：上述激光装置由单一的激光装置构成。
在上述自动焊接装置中，其特征也可在于：在上述第一高度对准工序中，可将上述照射直径D1设定于上述焊料熔滴S的直径的1.1倍～2倍的范围内。
在上述自动焊接装置中，其特征也可在于：在上述第二高度对准工序中，可将上述照射直径D2设定于上述焊料熔滴S的直径的0.1倍～0.9倍的范围内。
在上述自动焊接装置中，其特征也可在于：在上述主加热工序中，可相较于上述预备加热工序以更高的输出来照射激光。
在上述自动焊接装置中，其特征也可在于：上述主体具备摄像用孔，进一步具备经由摄像用孔及上述镜来对工件进行摄像的摄像装置。
在上述自动焊接装置中，其特征也可在于：上述摄像用孔是垂直孔，自上述摄像用孔的下侧的端部开口即上述下部开口照射上述激光，上述照射用孔是水平孔，在上述摄像用孔与上述照射用孔的交点配置有上述镜。
发明的效果
根据本发明，可提供可防止将基板或周围的不耐热部件烧焦或残渣等的产生的激光焊接技术。
另外，可提供具有适合轻量化的构造的激光焊接装置。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的激光焊接装置的正面图。
图2是第一实施方式所涉及的激光焊接装置的正面截面图。
图3是被安装于安装构件的激光焊接装置及吐出装置的正面图。
图4是第一实施方式所涉及的自动焊接装置的正面图。
图5是表示第一实施方式所涉及的自动焊接方法的处理顺序的流程图。
图6(a)是表示收纳于在自动焊接开始前所形成的焊接区域的焊料熔滴S的俯视图，(b)是表示步骤2中的焊料熔滴S及照射区域L1的俯视图，(c)是表示步骤3中的焊料熔滴S的俯视图，(d)是表示步骤4中的焊料熔滴S及照射区域L2的俯视图，(e)是表示已经过步骤5的焊接完成状态的俯视图。
图7(a)是表示未收纳于在自动焊接开始前所形成的焊接区域的焊料熔滴S的俯视图，(b)是表示步骤2中的焊料熔滴S及照射区域L1的俯视图，(c)是表示步骤3中的焊料熔滴S的俯视图，(d)是表示步骤4中的焊料熔滴S及照射区域L2的俯视图，(e)是表示已经过步骤5的焊接完成状态的俯视图。
图8(a)是表示步骤2中的焊料熔滴S及激光焊接装置的侧视图，(b)是表示步骤4中的焊料熔滴S及激光焊接装置的侧视图。
图9是第二实施方式所涉及的激光焊接装置的正面截面图。
图10是第三实施方式所涉及的激光焊接装置的正面截面图。
图11(a)是表示现有技术中的自动焊接开始前的焊料熔滴S的俯视图，(b)是表示即将进行激光照射前的焊料熔滴S及照射区域L3的俯视图，(c)是表示自动焊接完成后的焊料熔滴S的俯视图，(d)是表示现有技术中的自动焊接开始前的焊料熔滴S的俯视图，(e)是表示即将进行激光照射前的焊料熔滴S及照射区域L4的俯视图，(f)是表示自动焊接完成后的焊料熔滴S的俯视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
＜结构＞
如图1所示，第一实施方式所涉及的激光焊接装置1构成为具备焊接装置主体2、摄像装置3、及光缆4。
焊接装置主体2是正面视L字形，且在内部形成有作为圆筒状的垂直孔的摄像用孔5及作为圆筒状的水平孔的照射用孔6(参照图2)。在焊接装置主体2的侧端部，光学连接有包覆光纤(即光纤核心21及纤壳)而成的光缆4。
在摄像用孔5的上部开口部分设置有摄像装置3，自摄像用孔5的下部开口7对涂布区域进行摄像。摄像装置3例如为彩色CCD相机，且摄像装置3的摄像中心与激光的光轴一致。在第一实施方式中，由于可通过Z驱动装置43将聚光透镜14相对于工件进行升降，因此不需要点直径调整用的可变焦距透镜。另一方面，也存在如下的情况：若以预备加热时或主加热时的高度使焦点对准，则由于可不进行升降动作而将摄像装置3的焦点对准，因而优选。为了可以预备加热时或主加热时的高度进行焦点对准，也可设置可调节摄像装置3相对于装置主体2的物理位置的摄像位置调节机构(未图示)。该摄像位置调节机构例如由滚珠螺杆与电动马达的组合构成。
摄像装置3只要为可利用软件处理摄像的图像的装置，则也可采用CCD相机以外的装置，也可根据需要具备放大透镜或照明装置。再者，在本实施方式中，由于将摄像装置3配置于聚光透镜14的正上方，因此工件的朝向与摄像图像的朝向一致(在未如下述的第二实施方式及第三实施方式那样摄像图像的朝向反转的方面是有利的)。
在本实施方式中，摄像装置3不具备透镜，在焊接装置主体2设置下述的摄像用透镜12及聚光透镜14。此处，透镜倍率由“摄像用透镜12的f值/聚光透镜14的f值”附属性地决定。就重量及成本的观点而言，优选为使用透镜构成片数较少的单焦点透镜。为了高精度地测量工件的位置、尺寸，优选为使用倍率相对较高且景深较浅的高倍率的透镜。
在摄像用孔5配置有镜11、摄像用透镜12、及聚光透镜14。镜11是被配置于摄像用孔5及照射用孔6正交的位置，且透过可见光而反射激光的半反半透镜。镜11配置为相对于来自光纤核心21的照射光的光轴倾斜45度，相对于摄像装置3透过来自聚光透镜14的光，将来自光纤核心21的照射光反射并入射至聚光透镜14。
摄像用透镜12是将来自镜11的透过光引导至摄像装置3的透镜。聚光透镜14是用于将来自焊料及焊接区域45的反射光聚光，并将来自光纤核心21的激光呈点状地照射至作为焊接区域45的电极焊垫(焊盘)的平凸透镜。
在照射用孔6配置有光纤用透镜13。光纤用透镜13是使自光纤核心21的端部所发出的光成为平行光而入射至镜11的准直透镜。在照射用孔6的与镜11相反侧的端部，在相较于照射用孔6大幅地较细的贯通孔插通有光纤核心21的端部。在沿着水平方向延伸的光纤核心21的与镜11相反侧，设置有连结部22。在连结部22连结有与被设置于光缆4的终端部的套接管相连结的螺母23。再者，在图2中，将连结部22及螺母23简化而加以描绘。
光缆4连接于激光装置(未图示)，且传送自激光装置所射出的激光。该激光装置例如在预备加热时照射数百mW～30W(或数百mW～20W)的激光数秒钟，在主加热时照射数W～数十W的激光数秒钟。将激光的照射输出设为何种程度根据工件的种类及涂布直径而设定。
激光焊接装置1安装于与Z驱动装置43连结的安装构件8。如图3所示，安装构件8由大致矩形的板状构件构成，且激光焊接装置1及吐出装置30被配置于同一平面上。通过安装构件8保持激光焊接装置1及吐出装置30，可利用XZ驱动装置(41、43)同时地移动激光焊接装置1及吐出装置30。通过安装构件8，不需要在激光焊接装置1及吐出装置30设置分开的驱动装置，但由于被安装于安装构件8的机器的总重量增加，因此各驱动装置的负荷变高。因此，优选为搭载于安装构件8的激光焊接装置1及吐出装置30分别谋求轻量化。
吐出装置30具备喷嘴31、贮存容器32、容器保持件33、固定构件34、接合器35、及管36。
喷嘴31是装卸自如地被连结于贮存容器32的下部开口的通用喷嘴，可更换为喷嘴直径不同的喷嘴。
贮存容器32由通用注射器构成，且插入容器保持件33而被保持。在贮存容器32填充有膏体状焊料(焊膏)。膏体状焊料是将焊料粉末与液状或膏体状(高粘性)的助焊剂混合而成的焊料。膏体状的助焊剂利用溶剂而被粘度调整为例如数万～数十万mPa·s。焊料粉末例如由将锡(Sn)作为母体且含有铅(Pb)、银(Ag)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、锑(Sb)、铟(In)、铋(Bi)中的任一种或两种以上来作为添加材的合金构成。
固定构件34是被插入容器保持件33所具有的螺纹槽且在前端部具有抵接部的螺丝构件。可通过将固定构件34正旋转并利用抵接部加以按压来固定贮存容器32，或进行逆旋转来解除固定。
在贮存容器32的上部开口装卸自如地安装有接合器35。接合器35与管36连结，来自空气供给源(未图示)的加压空气经由管36而被供给至贮存容器32内的上部空间。
再者，作为吐出装置30，并不限定于例示的空气式分配器，可使用喷射式、柱塞式、螺旋式等任意方式的吐出装置(分配器)。喷射式吐出装置存在有当形成一滴液滴时使针的前端抵接于阀座的就座型的喷射式吐出装置、及当形成一滴液滴时不使针的前端抵接于阀座的非就座型的喷射式吐出装置，但本发明可应用于任一者。
图4所示的自动焊接装置40主要由激光焊接装置1、吐出装置30、X驱动装置41、Y驱动装置42、Z驱动装置43、载台44、自动焊接装置主体50、及控制各驱动装置(41、42、43)的动作的控制装置(未图示)构成。
载台44由与Y驱动装置42连结的板状构件构成，在载台44上载置有工件(例如，在表面形成有配线图案，供半导体元件安装的基板)。在第一实施方式的工件标示有对准标记，以对准标记为基准而进行上述摄像装置3的焦点调节及对准。再者，也可利用半导体芯片的角等来作为对准标记。
激光焊接装置1及吐出装置30经由安装构件8而被搭载于Z驱动装置43，且被设为可沿着上下方向(即Z方向)52移动。具备Z驱动装置43的机器人头搭载于X驱动装置41，且被设为可沿着左右方向(即X方向)51移动。激光焊接装置1及吐出装置30能够相对于与Y驱动装置42连结的载台44在XYZ方向上相对移动。
各驱动装置(41、42、43)可以微小距离间隔(例如0.1mm以下的精度)连续地进行定位，例如，使用滚珠螺杆与电动马达的组合或线性马达来构成。
控制装置(未图示)是具备运算装置、储存装置、显示装置及输入装置的计算机，且经由连接电缆(未图示)而与自动焊接装置40连接。控制装置将涂布坐标(＝焊接区域45的中心坐标＝焊料熔滴S的中心坐标)、与涂布坐标对应的焊料熔滴S的直径、及与焊料熔滴S的直径对应的激光照射直径D1及D2、以及激光的输出储存于储存装置。
照射直径D1始终大于预备加热前的焊料熔滴S的直径，例如，被设定于焊料熔滴S的直径的1.1倍～2倍的范围内。在预备加热时，激光的功率密度较低而将部件或基板烧焦的风险较小，但也可使照射直径D1收纳于作为焊接区域45的电极焊垫(焊盘)内。
照射直径D2设定于预备加热前的焊料熔滴S的直径的例如0.1倍～0.9倍的范围内。
如果也存在有预备加热前的焊料熔滴S的直径如图6所例示的那样为收纳于焊接区域45的范围内的大小的情况，则也存在有如图7所例示的那样为未收纳于焊接区域45的范围内的大小的情况(焊料熔滴S的直径大于焊接区域45的短边的情况)。另一方面，照射直径D2设定为收纳于焊接区域45的范围内，例如为作为焊接区域45的电极焊垫(焊盘)的短边或直径的50～95％。
与焊料熔滴S的直径对应的激光照射直径D1及D2根据事前的实验而决定。在每个焊接区域45所形成的焊料熔滴S的直径不同时，对应的激光照射直径D1及D2也不同。优选为对焊料熔滴S的直径的变更范围设定阈值，在存在有超过阈值的直径变更时，变更照射直径D1及D2。例如，即使在对一片配线基板形成多个不同直径的焊料熔滴S时，在直径变更在阈值内进行时，也不需要变更照射直径D1及D2。
优选为将与焊料熔滴S的直径对应的激光照射直径D1及D2以及激光的输出的关系预先准备多种模式，并储存于储存装置，执行根据涂布作业所选择的一种模式。
自动焊接装置主体50由桌上型的台架构成，在内部内置有Y驱动装置42等。
再者，在本实施方式中公开了具备X驱动装置41、Y驱动装置42及Z驱动装置43的方式，但用于实现本发明的自动焊接方法的自动焊接装置只要至少具备Z驱动装置43即可。例如，通过将搬送工件的周知的输送带装置与仅具备Z驱动装置43的自动焊接装置加以组合，也可实现本发明的自动焊接方法。
＜动作＞
一边参照图5～图8，一边对自动焊接装置40的焊接动作进行说明。处于在作为焊接区域45的电极焊垫(焊盘)形成有焊料熔滴S的状态(参照图6(a)及图7(a))。
步骤1：控制装置对X驱动装置41及Y驱动装置42进行驱动，以焊料熔滴S的中心位于下部开口7的中心正下方的方式进行机器人头(Z驱动装置)43的水平对位。
步骤2：控制装置使机器人头(Z驱动装置)43上升或下降移动，将高度对准自上方观察时激光的照射区域L1成为大于焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置(第一高度对准工序，参照图6(b)及图7(b))。用于实现焊料熔滴S的直径及照射区域L1(＝照射直径D1)的机器人头(Z驱动装置)43的高度坐标预先输入于控制装置。
步骤3：控制装置对激光装置发送照射指令，自下部开口7对焊料熔滴S照射激光数秒钟而进行预备加热。由此，焊料熔滴S以焊料熔滴S所含有的助焊剂的溶剂成分挥发且焊料粉不熔融的温度(例如100～170℃)被加热，挥发成分的至少一部分蒸发而成为半固体形状(参照图6(c)及图7(c))。再者，在预备加热中，激光的照射输出只要设为固定即可，但也可变更照射输出。
步骤4：控制装置使机器人头(Z驱动装置)43上升或下降移动，将高度对准自上方观察时激光的照射区域L2成为小于焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置(第二高度对准工序，参照图6(d)、图7(d)及图8(b))。用于实现照射区域L2(＝照射直径D2)的机器人头(Z驱动装置)43的高度坐标预先输入于控制装置。
步骤5：控制装置对激光装置发送照射指令，自下部开口7对焊料熔滴S照射相较于预备加热更高输出的激光数秒钟而进行主加热。由此，焊料粉熔融，对涂布区域的焊接作业完成(参照图6(e)及图7(e))。若激光的照射停止，则熔融的焊料急速地固化。再者，在主加热中，也可变更激光的照射输出。例如，也可在最初以数W照射0.1～2秒钟，接着花费1～4秒钟使输出逐渐地增大至数十W后停止输出(共2～6秒钟的照射)。
在上述的步骤2及4中，也可调节激光的照射区域L1及L2的大小(焦点与聚光透镜14的距离)，而调节助焊剂的溶剂成分的挥发情况及焊料粉的熔融情况。基本上不需要进行激光的光量的调节，但也可在上述的步骤5中进行将照射的激光的强度增强等的调整。
在上述的各步骤中，也可利用摄像装置3来对焊料熔滴S的状态进行摄像，并将其显示于显示装置。此处，在摄像装置3不具备变焦功能时，也可以在步骤2或步骤4的高度对准完成时使焦点对准的方式进行调节。特别是若在步骤4中事先以焦点对准的方式进行调节，则可摄像焊接作业完成后(步骤5完成后)的状态，而可判定焊接作业的合格与否。再者，也可设置对透镜12的上下方向位置进行调节的位置调节机构。
根据以上所说明的第一实施方式的激光焊接装置1，可提供可通过进行预备加热及主加热来防止将基板或周围的不耐热部件烧焦或残渣等的产生的激光焊接装置。另外，可通过将激光装置(光源)设为一个，并将光学部件的数量设为最小限度而谋求激光焊接装置的轻量化。
[第二实施方式]
图9是第二实施方式所涉及的激光焊接装置60的正面截面图。第二实施方式与第一实施方式主要的差异点在于，摄像装置3被配置于焊接装置主体2的侧方且光缆4被配置于焊接装置主体2的上方。
焊接装置主体2是正面视L字形，在内部形成有作为圆筒状的水平孔的摄像用孔5及作为圆筒状的垂直孔的照射用孔6。在被设置于照射用孔6的端部的下部开口7安装有聚光透镜14。摄像装置3及光缆4与第一实施方式相同。
镜11是半反半透镜，且自光缆的端部所照射的激光透过镜11而被照射至电极焊垫(焊盘)。入射至聚光透镜14的可见光由镜11反射而入射至摄像装置3。摄像用透镜12、光纤用透镜13及聚光透镜14与第一实施方式相同。
根据以上所说明的第二实施方式的激光焊接装置60，可提供可通过进行预备加热及主加热来防止将基板或周围的不耐热部件烧焦或残渣等的产生的激光焊接装置。另外，可通过将激光装置(光源)设为一个，并将光学部件的数量设为最小限度而谋求激光焊接装置的轻量化。
再者，在第二实施方式中，由于摄像装置3的摄像图像的朝向与工件的朝向反转，因此需要利用软件进行图像处理、或设置用于使摄像图像再反转的镜(在该方面，第一实施方式是有利的)。
[第三实施方式]
图10是第三实施方式所涉及的激光焊接装置70的正面截面图。第三实施方式与第一实施方式主要的差异点在于，摄像装置3及光缆4的双方被配置于焊接装置主体2的上方。
焊接装置主体2是正面视コ字形，且具备：第一筒，其在内部形成有作为圆筒状的垂直孔的摄像用孔5；及第二筒，其在内部形成有作为圆筒状的垂直孔的照射用孔6。在被设置于照射用孔6的端部的下部开口7安装有聚光透镜14。摄像装置3及光缆4与第一实施方式相同。
镜11a是半反半透镜，且自光缆的端部所照射的激光透过镜11a而被照射至电极焊垫(焊盘)。被入射至聚光透镜14的可见光由镜11a所反射而入射至镜11b，并由镜11b所反射而入射至摄像装置3。镜11b可由一般的镜构成。摄像用透镜12、光纤用透镜13及聚光透镜14与第一实施方式相同。
根据以上所说明的第三实施方式的激光焊接装置60，可提供可通过进行预备加热及主加热来防止将基板或周围的不耐热部件烧焦或残渣等的产生的激光焊接装置。
再者，在第三实施方式中，由于具有两片镜，因此不会产生摄像图像的反转，但由于光学部件增加，且焊接装置主体2也变大，因此在轻量化的方面第一实施方式是有利的。
以上，对本发明优选的实施方式例进行了说明，但本发明的技术范围并非被限定于上述实施方式例的记载。可对上述实施方式例施加各种变更、改良，且施加了这样的变更或改良的方式也包含于本发明的技术范围。
符号的说明
1 激光焊接装置(第一实施方式)
2 焊接装置主体
3 摄像装置
4 光缆
5 摄像用孔
6 照射用孔
7 下部开口
8 安装构件
11 镜
12 摄像用透镜
13 光纤用透镜
14 聚光透镜
21 光纤核心
22 连结部
23 螺母
30 吐出装置
31 喷嘴
32 贮存容器
33 容器保持件
34 固定构件
35 接合器
36 管
40 自动焊接装置
41 X驱动装置
42 Y驱动装置
43 Z驱动装置(机器人头)
44 载台
45 焊接区域(焊盘区域)
46 残渣
47 烧焦
50 自动焊接装置主体
51 X方向
52 Z方向
60 激光焊接装置(第二实施方式)
70 激光焊接装置(第三实施方式)
S 焊料熔滴
D1、D2 激光照射直径
L1、L2 激光照射区域。

Claims (21)

1.一种自动焊接方法，其特征在于，
是使用具备激光焊接装置、及将激光焊接装置沿着上下方向驱动的Z轴驱动装置的自动焊接装置的自动焊接方法，
所述激光焊接装置具备：
主体，其具有下部开口、与下部开口连通的摄像用孔及与下部开口连通的照射用孔；
镜，其使激光反射或透过并导光至下部开口，并且使向下部开口的入射光反射或透过；
摄像装置，其经由所述摄像用孔及所述镜而对工件进行摄像；
激光装置，其由单一的激光光源构成；以及
光纤，其将来自激光装置的激光入射至照射用孔，
所述自动焊接方法包括：
第一高度对准工序，其通过所述Z轴驱动装置，将激光焊接装置的高度对准自上方观察时激光的照射直径D1成为大于焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置；
预备加热工序，其对所述激光装置发送照射指令，对所述焊料熔滴S照射激光并以助焊剂的溶剂成分挥发且焊料粉不熔融的温度进行加热；
第二高度对准工序，其通过所述Z轴驱动装置，将激光焊接装置的高度对准自上方观察时激光的照射直径D2成为小于所述焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置；以及
主加热工序，其对所述激光装置发送相较于所述预备加热工序以更高输出来射出激光的照射指令，对所述焊料熔滴S照射激光并以焊料粉熔融的温度加热而进行焊接。
2.如权利要求1所述的自动焊接方法，其特征在于，
在所述第二高度对准工序中，以在所述主加热工序中照射的激光收纳于电极焊盘的范围内的方式，对准激光焊接装置的高度。
3.如权利要求2所述的自动焊接方法，其特征在于，
所述焊料熔滴S被形成为未收纳于所述电极焊盘的范围内的大小。
4.如权利要求1～3中任一项所述的自动焊接方法，其特征在于，
在所述第一高度对准工序中，将所述照射直径D1设定于所述焊料熔滴S的直径的1.1倍～2倍的范围内。
5.如权利要求4所述的自动焊接方法，其特征在于，
在所述第二高度对准工序中，将所述照射直径D2设定于所述焊料熔滴S的直径的0.1倍～0.9倍的范围内。
6.如权利要求1～3中任一项所述的自动焊接方法，其特征在于，
在所述主加热工序中，包括逐渐增大所述激光的输出的工序。
7.如权利要求6所述的自动焊接方法，其特征在于，
在所述主加热工序中，以固定的输出照射激光预先确定的时间，接着逐渐增大激光的输出。
8.如权利要求1～3中任一项所述的自动焊接方法，其特征在于，
储存有多种模式的所述焊料熔滴S的直径、对应于该直径的照射直径D1及D2的组合、以及激光的输出，并根据所选择的一种模式来执行所述第一高度对准工序及所述第二高度对准工序。
9.如权利要求1～3中任一项所述的自动焊接方法，其特征在于，
所述摄像装置以在所述第二高度对准工序中，焦点对准的方式构成。
10.一种自动焊接装置，其特征在于，
是具备激光焊接装置、将激光焊接装置沿着上下方向驱动的Z轴驱动装置、以及控制激光焊接装置及Z轴驱动装置的动作的控制装置的自动焊接装置，
所述激光焊接装置具备：
主体，其具有下部开口、与下部开口连通的摄像用孔及与下部开口连通的照射用孔；
镜，其使激光反射或透过并导光至下部开口，并且使向下部开口的入射光反射或透过；
摄像装置，其经由所述摄像用孔及所述镜而对工件进行摄像；
激光装置，其由单一的激光光源构成；以及
光纤，其将来自激光装置的激光入射至照射用孔，
所述控制装置执行如下工序：
第一高度对准工序，其通过所述Z轴驱动装置，将激光焊接装置的高度对准自上方观察时激光的照射直径D1成为大于焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置；
预备加热工序，其对所述激光装置发送照射指令，对所述焊料熔滴S照射激光并以助焊剂的溶剂成分挥发且焊料粉不熔融的温度进行加热；
第二高度对准工序，其通过所述Z轴驱动装置，将激光焊接装置的高度对准自上方观察时激光的照射直径D2成为小于所述焊料熔滴S的直径的预先设定的大小的位置；以及
主加热工序，其对所述激光装置发送相较于所述预备加热工序以更高输出来射出激光的照射指令，对所述焊料熔滴S照射激光并以焊料粉熔融的温度加热而进行焊接。
11.如权利要求10所述的自动焊接装置，其特征在于，
在所述第二高度对准工序中，以在所述主加热工序中照射的激光收纳于电极焊盘的范围内的方式，对准激光焊接装置的高度。
12.如权利要求10所述的自动焊接装置，其特征在于，
在所述第一高度对准工序中，能够将所述照射直径D1设定于所述焊料熔滴S的直径的1.1倍～2倍的范围内。
13.如权利要求12所述的自动焊接装置，其特征在于，
在所述第二高度对准工序中，能够将所述照射直径D2设定于所述焊料熔滴S的直径的0.1倍～0.9倍的范围内。
14.如权利要求10～13中任一项所述的自动焊接装置，其特征在于，
在所述主加热工序中，包括逐渐增大所述激光的输出的工序。
15.如权利要求14所述的自动焊接装置，其特征在于，
在所述主加热工序中，以固定的输出照射激光预先确定的时间，接着逐渐增大激光的输出。
16.如权利要求10～13中任一项所述的自动焊接装置，其特征在于，
所述摄像用孔是垂直孔，且自作为所述摄像用孔的下侧的端部开口的所述下部开口照射所述激光，
所述照射用孔是水平孔，在所述摄像用孔与所述照射用孔的交点配置有所述镜。
17.如权利要求10～13中任一项所述的自动焊接装置，其特征在于，
在所述镜与所述照射用孔之间配置有光纤用透镜，在所述镜与所述摄像用孔之间配置有摄像用透镜。
18.如权利要求17所述的自动焊接装置，其特征在于，
所述摄像用透镜是单焦点透镜，具备能够调节所述摄像装置相对于所述主体的物理位置的位置调节机构，或者，所述光纤用透镜是单焦点透镜，具备能够调节所述摄像用透镜的位置的位置调节机构。
19.如权利要求10～13中任一项所述的自动焊接装置，其特征在于，
所述摄像装置以在所述第二高度对准工序中，焦点对准的方式构成。
20.如权利要求10～13中任一项所述的自动焊接装置，其特征在于，
进一步具备：
吐出装置；以及
保持所述激光焊接装置及所述吐出装置并与所述Z轴驱动装置连结的安装构件。
21.如权利要求20所述的自动焊接装置，其特征在于，
进一步具备搭载有所述Z轴驱动装置的X轴驱动装置，
通过所述Z轴驱动装置及所述X轴驱动装置，同时地移动所述激光焊接装置及所述吐出装置。
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