CN1479661A - 加工装置和加工方法及用其生产的设备 - Google Patents

Abstract

本发明的加工装置包括：产生光能的光源(1)、将产生的光能引导到被加工物的接合位置上的光学手段(2、3)、载置被加工物的工作台(5a)、设置在工作台上并加热被加热物的加热手段(5b)。该加工装置和用该加工装置的生产设备能进行被加工物的快速局部加热并能适用于焊接接合等上。

Description

加工装置和加工方法及用其生产的设备

技术领域

本发明涉及用热能的加工装置和加工方法及用其生产的设备。

背景技术

现有技术的加工装置，在被加工物放入加到必要温度的加热炉(以下称软熔炉)内后，将被加工物的接合部汇总起来进行焊接接合等(以下称软熔)。或者用由灯泡或激光光源产生的热进行焊接接合。

当把耐热混载置性能不同的部件、异型部件、颜色不同的部件的被加工物放入软熔炉中进行软熔时，因为弱耐热部件烧坏、破损或变形，所以不能把这样的被加工物放入软熔炉进行软熔。

另外，对要在软熔炉中变更初始设定温度上升时间和温度的被加工物而言，因在为进行温度切换的调整中需要花时间而使效率下降。另外，用于加热器的热源的费用是高额的，并且因装置的尺寸大而必需使设置装置的底面积变大。另外，对于被加工物的构造为薄膜，块状的基板而言，不能进行切断基板或在基板上进行标记或进行表面改性。

在利用灯泡光源对弱耐热部件进行焊接接合时，当热能设定得小时，因为达到用于进行焊接接合的温度而需要时间，因此存在被加工物熔化或变形的情况。

在利用激光光源对弱耐热部件进行焊接接合的场合，当在短时间供给高输出热能时，或容易出现焊料球或焊料飞散等不良情况。

于是，当用伺服电动机等使被加工物移动到的每个接合地点时，移动灯泡、激光等光源需要时间，所以不能进行高速的焊接接合。

发明内容

加工装置包括：产生光能的光源、将产生的光能引导到被加工物的接合位置上的光学手段、载置被加工物的工作台、设置在工作台上并加热被加工物的加热手段。

该加工装置和加工作法及用该方法的生产设备能对被加工物进行高速局部加热并适用于焊接接合等。

附图说明

图1是本发明的第1和第2实施方式中的加工装置的全体构成图。

图2是本发明的第3实施方式中的加工装置的全体构成图。

图3是本发明的第4实施方式中的加工装置的全体构成图。

图4是本发明的第5实施方式中的加工装置的全体构成图。

图5是本发明的第6实施方式中的加工装置的全体构成图。

图6是本发明的第7实施方式中的加工装置的全体构成图。

图7是本发明的第8实施方式中的加工装置的全体构成图。

图8表示本发明第9实施方式中的加工装置的加热装置的配置。

图9表示在本发明第10实施方式中加工装置的被加工物的定位。

图10是本发明第11实施方式中的加工装置的机能确认的流程图。

图11表示本发明第12实施方式中的加工装置的示教输入手段。

图12是本发明第13、14实施方式中的加工装置构成图。

图13是本发明第14实施方式中的加工方法的流程图。

图14是本发明第15实施方式中的加工装置构成图。

图15是本发明第16实施方式中的加工方法的流程图。

图16是本发明第16实施方式中的局部加热平台的放大图。

图17是本发明第17实施方式中的整个加热装置的放大图。

图18是本发明第18实施方式中的加工装置的构成图。

图19是本发明第18实施方式中的加工装置的构成图。

图20是本发明第19实施方式中的加工装置的构成图。

图21是本发明第19实施方式中的加工装置的构成图。

图22A和图22B表示本发明第20实施方式中加工的加工方法。

图23表示本发明第21实施方式中的加工方法。

图24表示本发明第22实施方式中的加工方法的流程图。

图25表示本发明第23实施方式中的光照射图形。

图26表示本发明第24实施方式中的加工方法的构成图。

图27是第24实施方式中的加工方法的流程图。

图28A至28F表示本发明第25实施方式中的光照射图形。

图29A至28B表示本发明第26实施方式中的光照射图形。

图30是本发明第27实施方式中的加工方法的流程图。

图31表示本发明第28实施方式中的加工装置中被加工物的识别检测。

图32表示本发明第29实施方式中加工装置与软熔的关系。

图33表示本发明第30实施方式中的加工装置中的被加工物的识别检测。

图34表示本发明第31实施方式中的加工装置与检测手段的关系。

图35表示本发明第32实施方式中的加工装置与分配器间的构成。

图36表示本发明第33实施方式中的加工装置与分配器间的构成。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是第1实施方式中的加工装置的整体构成图。被加工物13由涂敷有作为接合剂的膏状焊料的印刷基板、和固定在上述基板上的表面安装部件构成。为了焊接接合印刷基板和表面安装部件，该装置包括：照射光能熔化焊料的光能电源101和激光二极管装置1、将光能引导到接合位置上作为光学手段用于照射斑点光的光学系统2、使该斑点光在要熔融的部位上高速扫描的电流控制装置4和电流镜3、和载置被加工物13的工作台5a。该装置还包括作为使加工质量和性能提高的手段在工作台5a上预热被加工物13的加热装置5b。

被加工物13载置在工作台5a上被加热装置加热。接着使通过光能电源101和激光二极管装置1以及聚光透镜2发出的光能斑点光通过电流控制装置4和电流镜3照射在被加工物13要熔融的部位上并进行扫描。

因此，即使在焊料中含有的熔剂减少和为了结合而用短时间照射，也不会发生熔剂的气化膨胀破裂，因不会发生焊料球等的飞散，而能实现高质量的焊接接合。在该方法中，因为是高速局部加热，所以可以节省能并能制止在表面安装部件上的热损坏。

另外，因为在工作台5a上设置XY(Z)工作台6作为搬动照射位置的手段，所以能通过使被加工物13在XY(Z)方向上可移动扩展扫描面积。

另外，通过设置作为使照射在接合位置上的光能的照射面积变成可变的调整手段的焦点距离调整组件□光纤□照射角度□掩模等(均未示出)，可以用从大小斑点照射到线照射等(含口字形)进行相应于被照射物的形状用途的照射。

用激光二极管(LD)电源作为光能电源101，用聚光透镜作为光学系统2。并且用加热器作为加热装置5b。用伺服电动机等驱动XY(Z)工作台6。

(实施方式2)

图1的控制装置8从加工条件存储器104读出对应被加工物13的加工位置的加工条件后，供给光能电源101，该电源101控制激光二极管装置1，使其产生指定的能量，使由光学系统2会聚后的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热位置信息从加热位置存储器105供给电流控制装置4，电流镜可以将入射光引导到加热位置。另外，加热装置5b根据来自加工条件存储器104的信息预热被加工物13。

用个人计算机、程序器等作为加工条件104、105。

(实施方式3)

图2的控制装置8从加工条件存储器104中读出对应当前加工条件后，供给光能电源101，加工被加工物13。同时用摄影机9读入加工状态，用图象识别装置10识别加工结果。比较手段102比较存储在加工状态存储器103中的正常加工时的信息和识别的加工结果后，反馈给加工条件存储器104，把根据反馈的信息修正后的加工条件供给光能电源101进行焊接接合。

(实施方式4)

图3是第4实施方式中加工装置的整体构成图。控制装置8从加工条件存储器104中读出对应被加工物13加工位置的加工条件后，供给光能电源101，该电源101控制二极管装置1，使其产生指定的光能，使由光学系统会聚的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热位置信息从加工存储器105中供给电流控制装置4，电流镜3能将入射光引导到被加工物13上的加热位置。另外，通过使用加热装置5b，而可以缩短加工时间。因此，当加工位置处于超过电流镜3的扫描范围时，控制装置8就通过向工作台控制手段106供给位置信息，控制台驱动手段100使工作台6移动，以使加工位置进入电流镜3的扫描范围。

(实施方式5)

图4是第5实施方式中的加工装置整体构成图。控制装置8从加工条件存储器104读出对应当前被加工物13的加工条件后，供给光能电源101，该电源101控制激光二极管装置1，使其产生指定的能量，使由光学系统2会聚后的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热位置信息从加工位置存储器105供给电流控制装置4，电流镜3可以将入射光引导到被加工物13的加热位置。另外，加热装置5b根据来自加工条件存储器104的信息预热被加工物13。

另外，控制装置8从切断条件存储器108读出对应被加工物13的切断位置的切断条件后，供给光能电源101，该电源101控制激光二极管装置1，使其产生指定的能量，使由光学系统2会聚后的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热信息从加工位置存储器105供给电流控制装置4，电流镜3可以将入射光引导到加热位置。借此进行切断薄膜、带状被加工物13。

(实施方式6)

图5是第6实施方式中的加工装置的整体构成图。控制装置8从加工条件存储器104中读出对应被加工物13加工位置的加工条件后，供给光能电源101，该电源101控制二极管装置1，使其产生指定的光能，使由光学系统会聚的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热位置信息从加工存储器105中供给电流控制装置4，电流镜3能将入射光引导到被加工物13上的加热位置。而加热装置5b根据来自加工条件存储器104信息预热被加工物13。

另外，控制装置8从标记存储器109中读出对应当前的加工位置的标记条件后，供给光能电源101，该电源101控制二极管装置1，使其产生指定的光能，使由光学系统2会聚的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热位置信息从加工存储器105中供给电流控制装置4，电流镜3能将入射光引导到被加工物13上的加热位置。可以利用光能在被加工物上进行标记，作为标记有被加工物序号、加工结果、和制造年月日等。

(实施方式7)

图6是第7实施方式中的加工装置整体构成图。控制装置8从加工条件存储器104中读出对应被加工物13加工位置的加工条件后，供给光能电源101，该电源101控制二极管装置1，使其产生指定的光能，使由光学系统2会聚的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热位置信息从加工位置存储器105中供给电流控制装置4，电流镜3能将入射光引导到被加工物13上的加热位置。另外，加热装置5b根据来自加工条件存储器104的信息预热被加工物。

另外，控制装置8从表面改性条件存储器110中读出对应当前的加工位置的被加工物表面改性条件后，供给光能电源101，该电源101控制二极管装置1，使其产生指定的光能，使由光学系统2会聚的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热位置信息从加工位置存储器105中供给电流控制装置4，电流镜3能将入射光引导到被加工物13上的表面改性位置。借此可以在被加工物13上进行表面改性。

(实施方式8)

图7是第8实施方式中的加工装置整体构成图。控制装置8从加工条件存储器104中读出对应被加工物13加工位置的加工条件后，供给光能电源101，该电源101控制二极管装置1，使其产生指定的光能，利用孔阑111只使除去不需要的能量后的光通过，使由光学系统2会聚的光被电流镜3反射后照射在被加工物13上。同时通过把加热位置信息从加工位置存储器105中供给电流控制装置4，电流镜3能将入射光引导到被加工物13上的加热位置。另外，加热装置5b根据来自加工条件存储器104的信息预热被加工物13。借此可以对被加工物13的4进行高质量的焊接接合。

(实施方式9)

现在参照图8说明本发明第九实施方式。将被加工物13的预热温度设定在图8的加热温度设定手段203中，加热装置5b-1、5b-2据此加热，由温度检测手段202a、202b分别检测加热装置5b-1、5b-2的温度。如果加热装置5b-1、5b-2的温度偏离预热温度的设定变化，则进行反馈，以使加热装置5b-1、5b-2的温度达到设定值。于是用温度显示手段201显示加热装置5b-1、5b-2的温度状态。

另外，将被加工物种类输入到被加工物种类输入手段200中，根据该被加工物的种类切换加热装置5b-1、5b-2后进行焊接接合，借此可以节省电功率。

用键盘、触摸板作为被加工物种类输入手段200，用触摸板、CRT等作为加热温度显示手段201。

(实施方式10)

现在参照图9说明本发明第十实施方式。在图9的加热装置5b或工作台5a上搭载被加工物固定手段204a、204b和被加工物位置定位手段205a、205b，固定或者定位被加工物13。另外，也可以用真空吸盘(未示出)从里侧真空吸住被加工物13。

于是，将被加工物13正常固定后，用上浮检测手段206a、206b检测被加工物13是否无上浮地定位，确认未检测出上浮，即被加工物被正常放置后进行焊接接合。从而可以高质量地加工被加工物13。

(实施方式11)

现在参照图10说明本发明第十一实施方式。当输入给图10的周期次数机能确认手段207的动作次数计算完了时，周期的自动确认光学系统2、电流镜3、电流控制装置4、光能量电源101、和激光二极管装置1等的机能，在它们的动作超出通常的范围时输出异常意旨。并且通过调整设定值，预先输出告警信号通知操作者，可以在早期对装置进行维修。

(实施方式12)

现在参照图11说明本发明第12实施方式。用示教输入选择手段208a、208b、208c，选择图11的被加工物13的接合位置数据，将已接合的位置数据存储在控制装置8中。

借此可以核查使用者管理的被加工物13的种类进行示教输入。可以用摄象机、扫描仪等图象识别装置、CAD数据、CAD程序等作为示教输入选择手段208a、208b、208c。

(实施方式13)

现在参照图12至30说明本发明第13实施方式。用图12的加热装置5b进行加热控制的预热除去图22A、图22B中所示的膏状焊料159的湿显成分后，促进利用助焊剂的熔融除去氧化膜。另外因为预热的温度设定在作为膏状焊料159中的助焊剂成分一部分的熔剂的沸点以下并在沸点附近，所以可以使熔剂成分在短时间内蒸发而减少。

另外，因为预热中在短时间内进行加热，所以还可以忽视在预热时间内焊料成分本身中的氧化作用。在这样的状况下，即使利用光能紧急局部加热接合部，也不会发生熔剂成分的气化膨胀破裂。因此不会产生焊料球等飞散，并能实现高质量的焊接接合。

(实施方式14)

现在参照图12和图13说明本发明第14实施方式。

图12可以用温度检测器5c计量被加工物13的温度，用非接触式温度计作为温度检测器。

图12和图13表示利用本实施方式的加工装置和加工方法的流程图。首先在基板上涂敷膏状焊料，将安装部件已被固定的状态的被加工物13载置在工作台5a上。这时通过加热装置5b加压工5a，所以在载置的同时开始预热。

接着，利用温度检测器5c确认被接合部13的温度是已设定的温度，即膏状焊料159中的助焊剂成分的一部分的熔剂的沸点以下且在沸点附近的温度，并确认是否变为比由接合时的光能产生的上升温度低的温度。在测定温度在容许范围外时，就控制加热装置5b，使其进入到容许范围内。

确认已测定的温度是在允许的范围内后，摄像机9和图象识别装置10及个人计算机(PC)8确认基准面。如果不能确认基准位置，就输出错误并停止加工。在已能确认基准位置时，就确认该位置与规定的示教位置是否有偏差，有偏差时，PC8根据偏差修正全部照射位置数据。

跟踪已修正的数据，通过XY(Z)工作台6使被加工物13移动到第一照射位置，于是以规定的输出和时间照射光能后，使被加工物13移动到第二照射位置。就这样重复被加工物13的移动和光能的照射，直到达列全部照射点数第N个位置，在达到第N个位置的照射完成的步骤就结束被加工物13的加工。

利用加热装置5b的预热除去膏状焊料159的吸湿成分，促进利用熔剂的熔融的氧化皮的除去。另外，因为设定在作为膏状焊料159中的熔剂成分的一部分的熔剂的沸点以下并在沸点附近的温度上，所以可以在短时间使熔剂成分蒸发从而减少。

另外，因为预热时间短，所以也可以忽略在预热时间内的焊料成分本身的氧化作用。在这样的状态下，即使利用光能对接合部进行局部的急剧加热，也不产生熔剂成分的气化膨胀破裂。不会发生焊料球的飞散，从而能实现高质量的焊接接合。

另外，温度检测器5c不是必须的，即使不进行温度测定，也可通过预备试验确定的加热装置5b的设定温度和预热间的管理进行同样的加工。

(实施方式15)

现在参照从图14至图15说明本发明的第15实施方式。

图14是用温风对流发生器150代替图12中的温度检测器5连在PC8上的图。

图14、图15是表示利用本实施方式的加工装置和加工方法的流程图。首先如图22所示，在基板160上涂敷膏状焊料159，然后将安装部件固定。接着，如图14和图15所示，在被加工物13载置工作台5a上的同时，利用温风对流发生器150使温风在被加工物13上部流过。另外，为了通过加热装置5b加热工作台5a，而在载置的同时开始预热。

接着，在经过规定的等待时间(预热时间)后，通过摄像机和图象识别装置10和PC8确认基准位置。如果不能确认基准位置，就输出错误并停止加工。在已能识别确认基准位置时，通过PC8计算出该位置与规定的示教位置的偏差量，进行全部照射位置数据的校正。

跟踪已修正的数据，用XY(Z)工作台6使被加工物13移动到第一照射位置，于是在以规定的输出和时间照射光能后，使被加工物13移动到第二照射位置。就这样重复进行被加工物13的移动和光能的照射，直到达到全部照射点数第N个位置，在完成第N个位置的照射的阶段，结束被加工物13的加工。

用加热装置5b的预热和利用温风对流发生器150的加热效果是，首先除去膏状焊料159的吸湿成分，其次促进通过助焊剂的熔融的氧化皮的除去。另外，温风对流器在被加工物13上部的对流使熔剂成分蒸发后不会停留在上部，从而进一步促进蒸发。

另外，因为预热时间短，所以也可以忽略在预热时间内的焊料成分本身的氧化作用。在这样的状态下，即使利用光能对接合部进行局部的急剧加热，也不产生熔剂成分的气化膨胀破裂。不会发生焊料球的飞散，从而能实现高质量的焊接接合。

(实施方式16)

图16是在根据第16实施方式的加热装置中局部加热被加工物的局部加热工作台151的放大图。如图12所示，在被加工物13与局部预热工作台151之间有部分的非接触部152，该部分几乎不被加热。这在通过其它工序已将裸的IC芯片153等安装在被加工物13的基板160上时，有当温度上升时引起性能劣化的危险。在搭载这样的部件的地点上可能不提供这样的预热。

这样一来，在被加工物13的基板60上已通过其它工序安装裸的IC芯片152等后，即使存在当温度上升时引起性能劣化的危险，但也能通过仅在必要的接合部上照射光能，实现没有焊料球等飞散的高质量的焊接接合。

(实施方式17)

图17是第17实施方式中的加工装置上加热被加工物全部加热装置154的放大图。如图13所示，这个加热装置154在上部设置透过光能的玻璃115，在两侧设置作为加热源的灯泡156，并覆盖被加工物。下部载置在XY(Z)工作台6上，整个加热装置154可以移动。另外，控制灯泡156的ON/OFF，以便达到由温度检测装置5c设定的温度。这样一来，因为加热被加工物13全部，所以可以更高速且均匀地预热。利用光能可以使没有焊料球等飞散的高质量的焊接接合在短时间内完成。

(实施方式18)

现在参照图18、19说明本发明第18实施方式。图18与透镜平行地装备局部热风产生装置157代替图12中的加工装置上的加热装置5b、温度检测器5c。

图18、图19表示第18实施方式的加工装置和加工方法的流程图。首先如图22所示，将涂有膏状焊料的安装部件158固定在基板上作为被加工物。如图14、15所示，将被加工物13载置在工作台5a上。接着利用摄像机9和图像识别装置10和PC8识别基准位置。如果不能识别基准位置，就输出错误并停止加工。在已能识别确认基准位置时，确认该位置与规定的示教位置有否偏差，有偏差就根据偏差量利用PC8进行全部的照射位置数据进行修正。跟踪已修正的数据，通过XY(Z)工作台6使被加工物13移动到第一热风喷射的位置。

于是，利用热风产生装置15在接合位置上喷射热风，持续规定时间后，利用XY(Z)工作台6使被加工物13移动到第一照射位置。

接着，以规定的输出和时间照射光能后，使被加工物13移到第二热风喷射位置，在通过局部热风产生装置157以规定的时间将热风喷射到接合位置上后，用XY(Z)工作台6使被加工物13移动到第二照射位置。接着以规定的输出和时间照射光能后，使被加工物13移到第三热风喷射位置。

如此重复被加工物13的移动和热风喷射以及光能的照射，直到全部照射点数第N个位置，在第N个位置的照射完成的阶段结束被加工物13的加工。因为利用局部热风产生装置157预热能直接加热接合位置，所以能使膏状焊料的熔剂成分在比较短时间蒸发而减少，而且可以只预热必要的地点。

在通过其它工序已将裸的IC芯片153等安装在被加工物13的基板160上时，有因当温度上升时引起性能劣化的危险。即使在这时，通过只在必要的接合部照射光能，也能在短时间实现无焊料球等飞散的高质量的焊接接合。

(实施方式19)

现在参照图20、21说明本发明第19实施方式。

图20不包含图12中的加工装置中的加热装置5b、温度检测装置5c。

图20、图21是表示本实施方式中的加工装置和加工方法的流程图。首先如图22所示，在基板160固定涂敷膏状焊料后固定安装部件158。如图20、21所示，将被加工物13载置在工作台5a上。接着利用摄像机9和图像识别装置10和PC8确认基准位置。在已能识别确认基准位置时，就确认该位置，如果不能识别基准位置，就输出错误并停止加工。在已能识别确认基准位置时，确认该位置与规定的示教位置有否偏差，有偏差时，就根据偏差量利用PC8进行全部的照射位置数据的修正。

跟踪已修正的数据，通过XY(Z)工作台6使被加工物13移动到第一预热照射位置。接着以规定的输出P1和时间照射光能后，使被加工物13通过XY(Z)工作台6移动到第一照射位置。接着以规定的输出P2和时间照射光能后，使被加工物13移动到第二预热照射位置。接着以规定的输出P1和时间照射光能后，使被加工物13通过XY(Z)工作台6移动到第二照射位置。

接着，以规定的输出和时间照射光能后，使被加工物13移动到第三照射位置。如此重复被加工物的移动和利用光能的预热以及光能的照射，直到全部照射点数第N个位置为止，在第N个位置的照射完成后的阶段结束被加工物13的加工。这时输出的P1、P2满足P1＜P2。

因为利用光能的预热能直接加热接合位置，所以既能在比较短的时间内使膏状焊料的熔剂成分蒸发而减少，而且可以只预热必要的接合部。另外，不需要为预热而采用特别的装置，从而实现省能、省成本、省空间。

这样，在已通过其它工序将裸的IC芯片153等安装在被加工物13的基板160上，有当温度上升时引起性能劣化的危险时，也能只在必要的接合部上照射光能，以低成本、短时间地实现无焊料球等飞散的高质量的焊接接合。

(实施方式20)

图22A、22B详细表示了按照本发明第20实施方式的加工方法的光能的照射。如图22所示，接合时的光能被光学系统会聚，其斑点比作为被加工物13的安装部件158小。另外，照射中心点是膏状焊料159的中心部，在这时的安装部件158上的光能只直接影响到图22A的斜线部。

这样，因使光能会聚后把照射位置变成接合位置的中心部，而不会使安装部件158上产生过大的热应力，并且可以使膏状焊料熔融。

另外，在接合耐热低温的安装部件158时，对在图22A中所示的安装部件158上光能所直接影响的零件部分往往会出现问题。在此，在图22B中使照射位置从接合位置的中心部偏移，根据安装部件158的高度a、照射角θ、和光能聚光直径Φ计算出照射位置X。

如图22B所示，安装部件158不会直接影响光能，即使耐热温度低，也不会产生过大的热应力，并能使膏状焊料159熔融。

(实施方式21)

图23详细表示了第21实施方式的加工方法中的光能的照射状态。接合时的光照射在安装部件158及其两端的接合部上。另外，虽然安装部件18全部受到光能的直接影响，但只要安装部件158的耐热温度高，就不会特别成问题。

通过这样的照射方法，可以通过一次照射同时接合2处接合位置，从而可以缩短时间。另外，虽然在本实施方式中的光是同时照射两处，但照射处数不限于2个。

(实施方式22)

现在参照图24说明本发明第22实施方式。图24是设定各照射位置的条件的流程图。

如图24所示，可以规定各照射点的每个光能输出和照射时间。这样，在实际加工时，可以根据例如照射对象的热容量的不同，一边使光能输出和照射时间变化，一边进行照射，从而不会使安装部件产生过大的热应力，可以用适合的光能量使膏状焊料熔融。

(实施方式23)

现在参照图25说明本发明第23实施方式。图25是表示本发明的加工方法中的光能照射图形。照射开始经过t1时间后，使光的输出从P1提高到P2，经过t2时间后使输出从P2降低到P3。借此可以在接合部周边的温度变化上附加正的温度梯度和负的温度梯度，从而可以润滑地进行在膏状焊料的熔融和熔化后固化时的倒角形状。

(实施方式24)

现在参照图26、图27说明本发明第24实施方式。

图26表示在图12的加工装置上附加电流控制装置4和电流镜3的加工装置，图27是利用该装置的加工方法的流程图。

首先如图22所示，在基板160上固定涂敷有膏状焊料159的安装部件158作为被加工物。如图22、23所示，将被加工物13载置在工作台5a上。这时，因工作台5a被加热装置5b加热，所以在载置的同时开始预热。

接着，利用摄像机9和图像识别装置10和PC8确认基准位置。如果不能确认基准位置，就输出错误并停止加工。在已能确认基准位置时，就确认该位置与规定的示教位置有否偏差，有偏差时，就根据偏差量利用PC8进行全部的照射位置数据是的修正，跟踪已修正的数据，通过XY(Z)工作台6使被加工物13移动到第一工作台位置。

然后，调整电流镜3的X、Y轴角度，以便照射第一照射位置，以规定的输出和时间照射光能，再调整电流镜3的X、Y轴角度，以便照射第二照射位置，以规定的输出和时间照射光能，如此重复电流镜的角度变更、照射，直到在第一工作台的位置上照射点数第个K位置为止，在第K个点照射完成后的阶段，接着用XY(Z)工作台6使被加工物13移动到下一个第二工作台位置。

在第二工作台位置也同样，对全部照射点重复电流镜角度变更和照射，在全部照射点个数的照射完成的阶段，用XY(Z)工作台6使被加工物13移动到下一个工作台位置，如此重复工作台移动、电流镜角度变更和照射，直到第N个工作台的位置，在到第个N工作台移动和光能照射完成的阶段，结束被加工物13的加工。

通过这样使XY(Z)工作台6和电流镜3组合，可以扩展照射的可能范围即加工范围。另外，因为电流镜3可以高速地调整光的照射角度，所以可以在照射安装部件的一个接合部后，瞬时照射另一个接合部。由此，可以限制因安装部件的多个接合部的热不平衡所引起的部件翘起。

用加热装置5b的预热，首先除去膏状焊料105的吸湿成分，促进了利用熔剂的熔融的氧化皮的除去。另外，因为设定在作为膏状焊料105中的熔剂成分的一部分的熔剂的沸点以下并在沸点附近的温度上加热焊料，所以可以在短时间使熔剂成分蒸发而使其减少。

另外，因为预热时间短，所以也可以忽略在预热时间内的焊料成分本身的氧化作用。在这样的状态下，即使利用光能对接合部进行局部的急剧加热，也不产生熔剂成分的气化膨胀破裂。不会发生焊料球的飞散，从而能实现高质量的焊接接合。

(实施方式25)

图28A至图28F示出了根据第25实施方式的加工方法的光能照射图形，照射的节拍时间，如28A所示，在以输出P1和照射时间t二点照射的节拍时间T1＝2t1+t2。如图28B所示，使输出P1上升到输出P2，使照射时间从时间t1缩短至时间t3，在二点照射时节拍时间T2为T2＝2t3+t2。设t1＝0.5s，t2＝0.01s，t3＝0.2s时，节拍时间从T1＝2t1+t2)＝1.01s缩短为T2＝2t3+t2＝0.61s。然而，在实际照射中，存在当输出过高时基板烧坏和伴随焊料球接合质量劣化的危险，存在因只一概增加输出和只使时间减少而不能顺利加工的情况。

因此，首先如图28A所示，将时间t3的光照射分割成时间a、时间b和时间c3个时间。接着，如图28D所示，首先在位置A用输出P2使光只照射时间a后，将被加工物移动到位置B，同样用输出P2使光只照射时间a。接着，重复再将被加工物移动到位置A后，使光只照射时间B，将被加工物移动到位置B后只照射时间b的上述的操作，通过这样的分割照射，以极短时间照射高输出的光，所以可以不伴随质量劣化地接合被加工物。

另外，二点照射节拍时间T3，T3＝2t3+5t2＝0.65s，移动时间越短，就越近分割前的节拍时间，可以充分缩短照射时间。

另外，分割照射可以限制安装部的翘起。这是因为能高速调整电流镜3的角度，在照射一个接合部后，可以在瞬时将光照射在另一接合部上。但用一次照射不能完全接合一个接合部，如图28E、图28F所示，最好在位置A、B三次分割照射光后使接合结束，通过使安装部件的多个接合部不发生热不平衡，可以限制部件的翘起。

(实施方式26)

现在参照图29A、图29B说明本发明第26实施方式。在安装部件158上往往在下部具有焊接接合部。在图29A、图29B中，通过光能照射将具有带焊接接合部的安装部件15接合在下部。如图29所示，在从安装部件18照射光能时，因为被部件遮蔽，光能几乎照射不到部件下部具有的膏状焊料159上。

因此，调整光学系统2的设置位置、XY(Z)工作台6和电流镜3的角度等，如图29B所示，从部件的斜上方照射光能。借此不会使安装部件15产生过大的热应力，可以使膏状焊料159熔融。

(实施方式27)

图30是按照第27实施方式的加工方法的流程图。

首先在基板160上涂敷膏状焊料159，接着，将固定有安装部件状态的被加工物载置在工作台5a上。因为工作台5a被加热装置5b加热，所以在载置的同时开始预热。接着利用摄像机9和图像识别装置10和PC8识别基准位置。如果不能确认基准位置，就输出错误并停止加工。

在已能识别确认基准位置时，就确认该位置与规定的示教位置有否偏差，有偏差就根据偏差量利用PC8进行全部的照射位置数据的修正。跟踪已修正的数据，调整电流镜3的X、Y轴角度，以便能照射第一照射位置，开始以规定的输出和时间照射光能。接着，在规定的时间后确认状态，判断条件变更是否必要。如果判断为条件的变更必要，则只变更规定量的输出。如果判断为变更不必要，就在原来的状态下继续照射。

如此，按每个规定时间经常监视状态，在判断为也可结束接合的阶段，调整电流镜3的X、Y轴角度，以便照射第二照射位置，再一边监视接合状态，一边照射光，在判断为也可结束接合的阶段，调整电流镜3的X、Y轴角度。这样一来，可以就全部照射位置一边监视接合状态，一边在必要时变更条件进行照射，从而可以确保稳定的接合质量。

另外，本发明不受在本实施方式中示出焊料等的接合法和构成例、连接方式、显示例、数据的种类、具体的数据等的任何限制，在不改变本发明宗旨的范围内可能有各种实施例变型。

(实施方式28)

如图31所示，当附有识别符号209的被加工物13运送到加工装置1至18中的某个上时，通过识别手段210开始检测识别符号209，借此读入被加工物13的各种条件，并且将有关识别符号209的加工条件预先存储在数据库212中。

接着计算处理装置211根据来自识别手段210的信号从数据库212中抽出最优加工条件213。通过配置有设定有最优加工条件213的加工装置1至18中的某个生产设备焊接接合被加工物。

使用图象识别装置等作为识别手段，使用借助CAD、条形码等程序库数据作为识别符号。借此，即使将被加工物13的种类不同的被加工物随机地运送到加工装置上，也能通过自动判别被加工物13的种类后，利用最优加工条件进行焊接接合。

(实施方式29)

在图32中，通过在软熔炉214的后面配置加工装置1至18中的某个的生产设备进行焊接接合。或者用配置在软熔炉214的后面并载置电子部件的支架215将在软熔炉214中不能加工的部件(未示出)安装在被加工物13上后，可以通过配置有加工装置1至18中的某个的生产设备焊接接合被加工物13。

借此可以进行在软熔炉中不可能的焊接接合。

(实施方式30)

如图33所示，检查手段在软熔炉214中在加工完被加工物后检查被加工物13的接合状态，然后将由检查手段216检查结果217输入给加工装置1至18中的某一个。通过配置加工装置1至18中某一个的生产设备焊接接合被加工物13的接合预定部位中根据检查结果121未接合的部分(未示出)。从而可以根据软熔炉214的接合结果，利用本装置进行焊接接合。

(实施方式31)

现在参照图34说明本发明第31实施方式。

如图34所示，在加工装置1至18中的某一个之后配置检查被加工物13的接合状态的检查手段216。将具有被加工物13的接合预定部位中未接合的部位(未示出)的被加工物13再次放入前工序的加工装置上，根据来自检查手段216的信号，利用配置有加工装置的的生产设备接合被加工物13的未接合的部位。

或者也可以将具有被加工物13的接合预定位置未接合的部分的被加工物13放入后工序的加工装置上，根据来自检查手段216的信号，利用配置有加工装置的的生产设备焊接接合，从而可以根据软熔炉214的接合结果，利用加工装置进行焊接接合。

(实施方式32)

现在参照图35说明本发明第32的实施方式。

在图35中，在被加工物13的接合位置上配置涂敷接合材料(未示出)的分配器218，在分配器218的后面配置支架215。接着，在支架215的后面配置加工装置1至18中的某一个，在用支架215配置的被加工物(未示出)的接合位置上照射光能220，焊接接合被加工物13。这时，设置计量用分配器218涂敷接合材料后到加工装置照射光能220的时间的计量手段219。可以通过根据计量手段219的输出调整光能220和加热装置5b的输出进行最优的焊接接合。

(实施方式33)

现在参照图36说明本发明第33的实施方式。

图36与图37相同，设置计量用分配器218涂敷接合材料后直到用加工1至18中的某一个照射光能220的时间的计量手段219。比较手段223比较计量手段219的输出与预先输入的时间设定值222，确定光能220或加热装置5b的输出，可以进行最优的焊接接合。

另外，本发明不受由本实施方式1至33示出的焊接接合等的接合法和树脂等加工法的构成例、连接状态、显示例、数据的种类、具体的数据等的任何限制，在不改变本发明宗旨的范围内可能有各种变型实施。

工业实用性

如用本发明的加工装置和方法，则通过预热稳定被加工物接合的质量，通过局部加热可以使时间短和省能并不会使电子部件受到热损害。因为通过光学手段向被加工物的任意位置供给能量，可以高速地在光能的照射场所中移动。

通过并用工作台的加热手段可以进一步缩短加工时间。另外，通过使光能随被加工物的位置而变化，可以对应随加工位置而变化的热容量，得到最优的能量和加工时间。

通过移动工作台来扩展用光学手段可以移动的范围，可以适应更大的被加工物，并且通过使光能随被加工物的位置而改变，可以随被加工物的位置而改变能量。另外，可以对应随加工位置而变化的热容量得到最优的能量和加工时间。另外，可以与各种印刷基板相对应和混载各种被照射物。

通过改变能量和照射面积控制供给被加工物的光能的密度虽然当使能量密度增加时，可以缩短时间，但受被加工物的耐热温度的限制。使应用在被加工物的形状用途上的照射更加具有效果。

在使供给被加工物的加工位置的光能位置高速移动的同时，可以分别地确定供给被加工物任意位置的光能。可对应随被加工物位置而变化的热容量，得到最优的能量和加工时间。从而可以通过高速照射的实现来增加生产率。

通过用控制手段控制电源和光学手段，可以把最优的光能和加工时间供给被加工物的任意位置。

通过利用来自被加工物的加工结果的识别结果的学习效果修正下次的能量加工位置，可以在限制加工不良的发生，并且已识别发生的加工不良。

另外，通过得到被加工物的加工中的状态确认结果可以实时地修正今后供给的能量和加工位置，从而可以在限制加工不良的发生的同时，根据加工结果的确认，确认加工不良的发生。

在被加工物的加工区超过光学手段包括的能量移动范围时，或者在光学手段上没有将光能引导到任意位置的能时，可以通过移动工作台使光能移动被加工物上的任意位置。

即使利用光能局部急剧加热接合部，也不发生熔剂成分的气化膨胀破裂，从而可以提供无焊料球飞散的和能高质量的焊接接合的加工装置。

因为可以用一台加工装置实现被加工物的接合和切断，所以不需要切断装置。

因为可以用一台加工装置实现被加工物的接合和被加工物上的标记，所以不需要标记装置。

因为可以用一台加工装置实现接合和表面改性，所以不需要表面改性装置。又通过用孔阑吸收从光源射出的光能的不需要的成分，可以改变被加工物上照射的面积，借此可以在光学手段的性能上减少聚光面积，进行更微细的加工，另外，可以防止因由光能的不需要的成分加热光学手段的构造部引起的光学精度、光学手段的寿命下降。

通过利用预热等温保持被加工物可以实现接合时的质量稳定化，进行高速局部加热，可以节省电功率和避免电子部件受热损坏。

实现根据被加工物种类切换加热手段而实现节省电功率，并且可以限制装置内的温度上升。

因在加热手段或在工作台上搭载被加工物固定手段和被加工物定位手段，而能进行高质量的焊接接合。

通过被加工物的上浮检测机能，可以预先防止不良的焊接接合。

因为周期地自动地确认电源，光学系统等的机能、输出状态等和焦点等，所以实现稳定高质量的焊接接合。

因为能选择被加工物的位置数据的示教方法，所以，可以根据使用者管理者的位置数据，在加工装置上示教被加工物的位置数据。

即使用光能局部地急剧加热接合部也能在宽范围内对被加工物进行高质量的焊接接合

进行通过促进溶剂的蒸发和除去水蒸气的透镜光学系统的保护，并且即使通过光能局部地急剧加热接合部，也能在短时间内进行高质量的焊接接合。

通过促进熔剂蒸发使气氛温度上升，利用对焊接接合的预热效果可以缩短预热时间。而且即使利用光能局部地急剧加热接合部，也能在更短的时间进行高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部也不发生熔剂成分的气化膨胀，从而能进行无焊料球飞散的高质量的焊接接合。

即使安装耐热温度低的安装部件，也能使必要的焊接部无焊料球飞散，从而能进行高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也不发生熔剂成分的气化膨胀，从而可以无焊料球飞散并能在短时间内进行高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也能进行无部件劣化的高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也不发生熔剂成分的气化膨胀破裂，从而可以进行无焊料球飞散的高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也不发生熔剂成分的气化膨胀破裂，从而可以省能、省成本、省空间地实现无焊料球飞散的高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也不会使部件产生过大的热应力，可能进行性能不劣化的高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也能在更短时间内进行高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热不同种类部件，也能以适于各个部件的条件进行接合，从而可以进行高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也能使接合的焊接接合部倒角形状适当，从而可以进行高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也能在宽范围短时间内进行部件不翘起的高质量的焊接接合。

即使利用光能局部地加接接合部，也能使高质量的焊接接合不依赖安装部件的方式。

即使利用光能局部地急剧加热接合部，也能进行稳定的高量焊接接合。

可以进行不能在软熔炉中焊接接合的被加工物的焊接接合。

因为根据在软熔炉中接合后的接合状的检查结果，在软熔炉中焊接接合没有接合的部位，所以不需要在后工序中运送出不良的被加工物。

因为根据接合状态的检查结果，焊接接合没有接合的部位，所以不需要在后工序中运送出不良的被加工物。

因为根据计量从分配器到加工装置照射光能的时间的计量手段的输出，调整光能或加热手段，所以能根据被加工物的设备间移动时间供给合适的被加工的预热和光能。

因为根据接合状态的检查结果，焊接接合非接合部位，所以不需要在后工序中运送出不良的被加工物。

Claims (43)

1、一种加工装置，其特征在于包括：

产生光能的光源，

将上述产生的光能引导到被加工物的接合位置上的光学手段，

载置上述被加工物的工作台，

设置在上述工作台上的并加热上述被加工物的加热手段。

2、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：

还包括使上述工作台移动的驱动手段；

通过上述光学手段和上述工作台将上述光能引导到上述接合位置。

3、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：还包括可变上述光能照射面积的调整手段。

4、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于上述光学手段包括：

聚光透镜，和

在比上述聚光透镜更靠近的上述接合位置上配置的电流镜。

5、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于还包括：

向上述光源供给电功率的电源，

控制上述电源和上述光学手段的第一控制装置。

6、如权利要求5所述的加工装置，其特征在于：

还包括检测上述被加工物状态的状态识别手段；

上述第一控制装置根据上述检测出的状态控制上述电源和上述光学手段中至少一个。

7、如权利要求6所述的加工装置，其特征在于：包括在与上述第一控制装置之间发送接收信号的接口，还包括控制上述驱动手段的第二控制装置。

8、如权利要求5所述的加工装置，其特征在于：还包括周期地确认上述光学系统和上述电源机能的周期次数机能确认手段。

9、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：

上述被加工物包括：

基板，

部件，和

将上述部件接合在上述基板上并包含熔剂的接合材料；

上述加热手段将上述接合材料设定在上述熔剂的沸点以下并在沸点附近的温度上。

10、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：上述光源和上述光学手段用第一级的光能接合上述接合位置，然后在上述被加工物的切断位置上照射比上述第一级高的另一级光能。

11、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：上述光源和上述光学手段用第一级光能接合上述接合位置，然后在上述被加工物的遮蔽部位上照射比上述第一级高的另一级光能。

12、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：上述光源和上述光学手段用第一级的光能接合上述接合位置，然后在上述被加工物的表面改性部位上照射比上述第一级高的光能。

13、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：还包括设置在上述光源与光学手段之间的并遮蔽上述光能中的至少一部分的孔阑。

14、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：

还包括：

设定上述加热手段温度的加热温度设定手段，

显示上述加热手段温度的加热温度显示手段，

检测上述加热手段温度的温度检测手段；

上述加热手段的温度被等温保持。

15、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：

还包括：

输入上述被加工物种类的被加工物种类输入手段，

加热上述被加工物的另一加热手段；

根据上述被加工物的种类切换上述加热手段和上述另一加热手段。

16、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于还包括：

将上述被加工物固定在上述加热手段上的被加工物固定手段，

用上述加热手段定位上述被加工物的被加工物定位手段。

17、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：还包括检测上述被加工物从上述工作台上浮起的浮起检测手段。

18、如权利要求1所述的加工装置，其特征在于：还包括选择上述接合装置示教方法的示教输入选择手段。

19、一种加工方法，其特征在于包括：

使被加工物定位在规定位置上的步骤，

对上述已定位的被加工物的部位加热的步骤，

在上述加热的步骤后通过在上述被加工物的接合位置上照射光能接合上述被加工物的步骤。

20、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：还包括

使上述被加工物的部位附近发生对流的步骤。

21、如权利要求20所述的加工方法，其特征在于：上述发生对流的步骤包括使上述被加工物的部位附近产生温风的步骤。

22、如权利要求21所述的加工方法，其特征在于：上述被加工物包括第一和第二部件、和使上述第一和第二部件互相接合并含有熔剂的接合材料；

上述加热的步骤包括将上述接合材料设定在上述熔剂的沸点以下并在沸点附近的温度上的步骤。

23、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：上述加热的步骤包括只对上述部位的附近加热的步骤。

24、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：上述加热步骤包含对上述被加工物全体加热的步骤。

25、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：上述加热的步骤包括将上述部位设定在比由上述照射的光能产生的上升温度低的温度上的步骤。

26、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：上述加热的步骤包括向上述部位吹热风的步骤。

27、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：上述加热的步骤包括将比上述照射的光能低的光能照射在上述部位上的步骤。

28、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：上述接合被加工物的步骤包括将上述光能只照射在上述接合位置附近的步骤。

29、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：

上述被加工物具有另外的接合位置，

上述接合被加工物的步骤包括在上述接合位置和上述另外的位置上同时照射上述光能的步骤。

30、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：

上述被加工物具有另外的接合位置，

上述接合被加工物的步骤包括设定照射在上述接合位置和上述另一接合位置上的光能的状态量的步骤。

31、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：

上述接合被加工物的步骤包括：

在照射开始后经过第一规定时间后提高上述光能的步骤，和

然后在经过第二规定时间后降低上述光能的步骤。

32、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：

上述被加工物具有另外的接合位置，

上述接合被加工物的步骤包括改变上述光能的照射位置使上述接合位置和上述其它的接合位置接合的步骤。

33、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：

上述被加工物具有另外的接合位置，

上述接合被加工物的步骤包括通过时间分割上述光能并顺次重复照射在上述接合位置和上述另外的接合位置上的步骤。

34、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：上述接合被加工物的步骤包括相对上述接合位置倾斜地照射上述光能的步骤。

35、如权利要求19所述的加工方法，其特征在于：

上述接合被加工物的步骤包括：

检测上述接合位置状态的步骤，和

根据上述检测出的状态控制上述光能照射量的步骤。

36、一种生产设备，其特征在于：包括如权利要求1至18中任何一项所述的加工装置。

37、如权利要求36所述的加工生产设备，其特征在于：

还包括：

识别被加工物种类的识别手段，

存储对应上述被加工物种类的加工条件的数据库，和

根据上述识别的种类从上述数据库中抽出加工条件的计算处理装置；

上述加工装置根据来自上述计算处理装置的信号设定加工条件。

38、如权利要求36所述的加工生产设备，其特征在于还包括：软熔加工上述被加工物并将上述软熔加工的被加工物输送到上述被加工装置的软熔炉。

39、如权利要求38所述的加工生产设备，其特征在于：

还包括检查上述已软熔加工的被加工物的接合部的接合状态的检查手段；

上述加工装置根据由上述检查手段已检查的接合状态接合上述被加工物的另外的接合部。

40、如权利要求36所述的加工生产设备，其特征在于：

还包括检查已由上述加工装置接合的接合部接合状态的检查手段；

上述加工装置根据由上述检查手段已检查的接合状态接合上述被加工物的另一接合部。

41、如权利要求36所述的加工生产设备，其特征在于：

还包括：在上述被加工物的上述接合部上配置被接合材料配置的分配器，

在上述已配置的接合材料的位置上配置被接合物的支架和

计量由上述分配器配置接合材料后直到由上述加工装置照射上述光能结束时间的计量手段；

上述加工装置通过在上述已配置的被接合物的接合位置上照射光能进行接合，

根据上述计量手段的输出调整上述光能和上述加热手段中的至少一个。

42、如权利要求41所述的加工生产设备，其特征在于：

还包括比较上述计量手段的输出与设定值的比较器；

根据比较器的输出调整上述光能和上述加热手段中的至少一个。

43、如权利要求41所述的加工生产设备，其特征在于：

还包括检查已由上述加工装置接合的被加工物的接合状态的检查手段；

上述加工装置根据已由上述检查手段检查的接合状态接合上述被加工物的另外的接合部。

Images