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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserlötvorrichtung,
die elektronische Komponenten, wie ICs oder LSIs, oder andere Werkstücke mit
Hilfe eines Laserstrahls genau lötet.
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Stand der Technik
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Löttechnologien,
die Laserstrahlen einsetzen, sind bekannt und bspw. in den folgenden
Patentdokumenten 1 oder 2 beschrieben. In diesen Technologien wird
der Laserstrahl von einem Lötkolben auf ein zu lötendes
Objekt, bspw. eine Schaltplatine, ausgestrahlt, und ein Lötmaterial
(Lot) wird mittels der Hitze des Laserstrahls geschmolzen, so dass
das Löten durchgeführt werden kann. Daher weisen
diese Technologien den Vorteil auf, dass das Löten kontaktfrei
durchgeführt werden kann.
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Wie
es in den 7 und 8 gezeigt
ist, wird jedoch bei der konventionellen Verfahrensweise durch das
punktförmige Ausstrahlen eines kreisförmigen Laserstrahls 2 durch
einen Lötkopf auf ein zu lötendes Objekt 3 ein
fadenartiges Lot 8, das von einer Düse 7 zugeführt
wird, geschmolzen und das Löten wird durchgeführt.
Daher kann in einem Fall, bei dem das zu lötende Objekt 3 ein
ringförmiger Anschluss 4a, der an einer Platine 4 vorgesehen
ist, und ein darin eingesetzter stabförmiger Anschluss 5a einer
elektronischen Komponente ist, der Laserstrahl 2 durch
einen Spalt 6 zwischen dem ringförmigen Anschluss 4a und
dem stabförmigen Anschluss 5a auf die elektronische
Komponente 5 ge strahlt werden, so dass ein Abschnitt der
elektronischen Komponente 5 in unvorteilhafter Weise verbrannt
werden kann.
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Außerdem
sind in den Patentdokumenten 3 und 4 Technologien zum Aufheizen
und Bearbeiten eines zu lötenden Objekts mit Hilfe eines
ringförmigen Laserstrahls beschrieben. Wird das Löten
des ringförmigen Anschlusses 4a und des stabförmigen Anschlusses 5a mit
Hilfe eines solchen ringförmigen Laserstrahls durchgeführt,
können die oben genannten Probleme des Verbrennens der
elektronischen Komponente vermieden werden.
- Patentdokument
1: Japanische Patentoffenlegungsschrift (JP-A) Nr. 4-52073
- Patentdokument 2: JP-A
Nr. 2002-1521
- Patentdokument 3: JP-A
Nr. 2005-28428
- Patentdokument 4: JP-A
Nr. 2006-229075
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Der
ringförmige Laserstrahl kann jedoch nur den ringförmigen
Anschluss 4a aufheizen. Das bedeutet, dass der in dem zentralen
Abschnitt angeordnete stabförmige Anschluss 5a nicht
aufgeheizt werden kann. Daher wird das geschmolzene Lot durch eine
niedrige Temperatur des stabförmigen Anschlusses 5a schnell
abgekühlt. Als Folge hiervon verschlechtert sich das Löten
und die Lötzeit wird erhöht, so dass die Arbeitseffizienz
sinkt. Insbesondere in einem Fall, bei dem viele Lötpunkte
nacheinander durch einen Lötroboter gelötet werden,
wird die gesamte Arbeitseffizienz in großem Maße
verringert.
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Beschreibung der Erfindung
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Durch die Erfindung gelöste
Aufgabe
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Laserlötvorrichtung
mit einem einfachen Aufbau, die in der Lage ist, das Löten
auch in einem Fall, in welchem das zu lötende Objekt aus
dem ringförmigen Anschluss und dem darin eingesetzten stabförmigen
Anschluss besteht, effizient durchzuführen, ohne dass das
Problem des Verbrennens einer elektronischen Komponente auftritt,
indem ein Laserstrahl mit einer besonderen Form zum Heizen eines zu
lötenden Objektes ausgestrahlt wird.
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Zur
Lösung der obigen Probleme wird eine Lötvorrichtung
vorgeschlagen, die so gestaltet ist, dass sie einen Laserstrahl
zu einem Laserstrahl umwandelt, der einen geforderten Durchmesser
und Form aufweist, indem eine Mehrzahl optischer Linsen dazu verwendet
wird, den Laserstrahl auf ein zu lötendes Objekt zu strahlen,
wobei ein Abschnitt der optischen Linsen durch eine Kornlinse gebildet
wird. Eine Einfallsfläche oder eine emittierende Fläche
der Kornlinse ist eine konische Oberfläche, und ein zentraler
Abschnitt derselben weist eine zentrale Öffnung mit einem
Durchmesser auf, der kleiner ist als der eines kreisförmigen
Laserstrahls, der auf die Kornlinse aufgebracht wird. Die Kornlinse
konvertiert den kreisförmigen Laserstrahl in einen doppelten kreisförmigen
Strahl mit einem Ringabschnitt mit einer kreisförmigen
Ringform und einem Punktabschnitt, der in einer Mitte des Ringabschnitts
abgeordnet ist, und der Doppelkreisförmige Strahl wird
auf das zu lötende Objekt gestrahlt.
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Dementsprechend
können auch in einem Fall, bei dem das zu lötende
Objekt aus dem ringförmigen Anschluss und dem darin eingesetzten
stabförmigen Anschluss besteht, der ringförmige
Anschluss und der stabförmige Anschluss durch den Doppelkreisförmigen
Strahl geheizt werden, so dass das Lö ten effizient durchgeführt
werden kann, ohne dass das Problem des Verbrennens der elektronischen
Komponente auftritt. Da der Doppelkreisstrahl mit Hilfe eines einfachen
Aufbaus gebildet werden kann, welcher die Kornlinse mit der zentralen Öffnung
aufweist, kann die Konstruktion der Lötvorrichtung vereinfacht
werden.
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Gemäß der
Erfindung kann die Lötvorrichtung vorzugsweise eine Aufbringungseinheit
(Einfalleinheit), auf welche ein Laserstrahl, der von einem Laseroszillator
ausgegeben wird, aufgebracht wird, und eine Ausstrahleinheit aufweisen,
welche einen von der Aufbringungseinheit ausgegebenen Laserstrahl
auf das zu lötende Objekt strahlt. Die Aufbringungseinheit
und die Ausstrahleinheit sind so angeordnet, dass eine optische
Achse durch die Zwischenschaltung eines semitransparenten Spiegels
in einem Winkel von 90° gebrochen werden kann, und die
Kornlinse ist an der Ausstrahleinheit angeordnet. Außerdem
umfasst die Lötvorrichtung eine CCD-Kamera zum Fotografieren
des zu lötenden Objektes. Die CCD-Kamera ist so angeordnet,
dass eine optische Fotografierachse mit der optischen Achse der Ausstrahleinheit übereinstimmt,
und das lötende Objekt wird durch die zentrale Öffnung
der Kornlinse und den semitransparenten Spiegel fotografiert.
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Anstatt
die Kornlinse an der Ausstrahleinheit anzuordnen, wird die Kornlinse
alternativ an der Aufbringungseinheit angeordnet, so dass das zu
lötende Objekt mittels der CCD-Kamera durch die optische Linse
anstelle der Kornlinse fotografiert wird.
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Bei
einer Ausführungsform der Erfindung kann die Lötvorrichtung
eine Kornlinse aufweisen. Die konische Oberfläche der Kornlinse
ist eine konvexe konische Oberfläche, und die Kornlinse
ist so angeordnet, dass die konische Oberfläche die emittierende
Oberfläche an einer Position von einer Folge einer Mehrzahl
der optischen Linsen ist, die dem zu lötenden Objekt an
nächsten liegt.
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Außerdem
kann die Lötvorrichtung bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung zwei Kornlinsen aufweisen. Die konische Oberfläche
der einen Kornlinse ist eine konkave konische Oberfläche,
und die konische Oberfläche der anderen Kornlinse ist eine
konvexe konische Oberfläche, und die Kornlinsen sind so
angeordnet, dass die konkave konische Oberfläche und die
konvexe konische Oberfläche einander zugewandt sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Laserlötvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung darstellt.
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2 ist
eine Ansicht zur Erläuterung der Funktionen einer allgemeinen
Kornlinse ohne zentrale Öffnung.
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3 ist
eine Draufsicht, die das Muster eines Laserstrahls darstellt, der
von der Kornlinse gemäß 2 ausgestrahlt
wird.
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4 ist
eine Draufsicht, die die Hauptkomponenten eines Strahlmusters eines
Laserstrahls darstellt, der von der Lötvorrichtung gemäß 1 auf ein
zu lötendes Objekt ausgestrahlt wird.
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5 ist
eine Ansicht, die schematisch einen Aufbau einer Laserlötvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung darstellt.
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht, die Hauptkomponenten
aus 5 darstellt.
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7 ist
eine Seitenansicht, die Hauptkomponenten einer herkömmlichen
Lötvorrichtung darstellt.
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8 ist
eine Draufsicht, die Hauptkomponenten eines Strahlmusters eines
Laserstrahls darstellt, der von einer herkömmlichen Lötvorrichtung ausgestrahlt
wird.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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1 ist
eine Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Laserlötvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung darstellt. In der Fig. bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen
Lötkopf, der einen Mehrgelenkarm eines Lötroboters
(nicht dargestellt) aufweist, das Bezugszeichen 11 bezeichnet
einen Laseroszillator, der einen Laserstrahl B1 ausstrahlt, und
das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine optische Faser, die
einen Laserstrahl B1, der von dem Laseroszillator 11 ausgegeben
wird, zu dem Lötkopf 10 führt. Außerdem
bezeichnet das Bezugszeichen 13 eine Platine, auf der gedruckte
Leitungen vorgesehen sind, und das Bezugszeichen 14 bezeichnet
eine elektronische Komponente, die auf die Platine 13 gelötet
werden soll. Das Löten wird in dem Zustand durchgeführt,
in dem ein stabförmiger Anschluss 14a der elektronischen
Komponente 14 in einen ringförmigen Anschluss 13a,
der an der Platine 13 vorgesehen ist, eingesetzt ist. Daher
bilden der ringförmige Anschluss 13a und der stabförmige
Anschluss 14a ein zu lötendes Objekt 15.
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Der
Lötkopf 10 umfasst eine Aufbringungseinheit (Einfalleinheit) 17,
auf welche der Laserstrahl B1, der von dem Laseroszillator 11 ausgegeben
wird, durch die optische Faser 12 aufgebracht wird (fällt), eine
Ausstrahleinrichtung 18, welche den aufgebrachten Laserstrahl
B1 auf das zu lötende Objekt 15 strahlt, und eine
CCD-Kamera 19, welche das zu lötende Objekt 15 fotografiert.
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Die
Aufbringungseinheit 17 und die Ausstrahleinheit 18 sind
innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 20 in einem
solchen Zustand angeordnet, dass optische Achsen, d. h. eine optische
Achse L1 der Aufbringungseinheit und eine optische Achse 12 der
Ausstrahleinheit, von dem semitransparenten Spiegel 21 als
einer Grenzfläche in einem Winkel von 90° gebrochen
werden. Die CCD-Kamera 19 ist an einem oberen Abschnitt
des Gehäuses 20 vorgesehen, so dass eine optische
Fotografierachse 13 im Wesentlichen mit der optischen Achse 12 der
Ausstrahleinheit übereinstimmt.
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Der
semitransparente Spiegel 21 hat eine Eigenschaft, dass
er lediglich den Laserstrahl B1, der von dem Laseroszillator 11 ausgegeben
wird, reflektiert ohne diesen durchzulassen, aber anderes Licht (sichtbares
Licht) durchlässt. Der semitransparente Spiegel 21 ist
in einem Winkel von 45° gegenüber der optischen
Achse L1 der Aufbringungseinheit und der optischen Achse 12 der
Ausstrahleinheit angeordnet, so dass der kreisförmige Laserstrahl
B1, der von der Aufbringungseinheit 17 aufgebracht wird,
in der Richtung der optischen Achse 12 der Ausstrahleinheit
reflektiert wird.
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In
der Ausstrahleinheit 18 sind der semitransparente Spiegel 21 und
eine Mehrzahl optischer Linsen 22, 23 und 24,
welche den Laserstrahl in einen Laserstrahl mit einem geforderten
Durchmesser und einer Form umwandeln, nacheinander entlang der optischen
Achse 12 der Ausstrahleinheit angeordnet.
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In
jeder der beiden optischen Linsen von der Mehrzahl der optischen
Linsen 22, 23 und 24, d. h. der ersten
und der zweiten optischen Linsen 22 und 23, die
an der Seite des semitransparenten Spiegels 21 angeordnet
sind, kann eine Oberfläche oder beide Oberflächen
eine konvexe sphärische Oberfläche sein. Jede
der beiden optischen Linsen 22 und 23 ist eine
konvexe Linse, wobei ein Dicke des zentralen Abschnitts größer
ist als eine Dicke des Umfangsabschnitts. Die eine optische Linse 24,
die am nächsten an dem zu lötenden Objekt 15 angeordnet
ist, ist eine Kornlinse, deren eine Oberfläche eine konische Oberfläche 26a ist.
Die konische Oberfläche 26a der Kornlinse 24 ist
als eine emittierende Oberfläche so angeordnet, dass sie
dem zu lötenden Objekt 15 zugewandt ist.
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Wenn
der durch den semitransparenten Spiegel 21 reflektierte
Laserstrahl B2 als ein vergrößerter Strahl, dessen
Durchmesser vergrößert ist, auf die erste optische
Linse 22 aufgebracht wird, wird als nächstes durch
die erste optische Linse 22 ein kollimierter Laserstrahl
(kollimiertes Strahlenbündel) B3 gebildet, der in der nächsten
Stufe auf die zweite optische Linse 23 aufgebracht wird.
Als nächstes wird ein Laserstrahl B4, dessen Durchmesser
durch die Konvergenz der zweiten optischen Linse 23 allmählich
verringert wird, gebildet, um auf die Kornlinse 24 aufgebracht
zu werden.
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Das
Prinzip und die Funktionsweise der Kornlinse 24 werden
nun mit Bezug auf eine allgemeine Kornlinse 24a, wie sie
in 2 gezeigt ist, beschrieben. Die Kornlinse 24a weist
eine Aufbringungsfläche 24, welche eine Ebene
senkrecht zu der Achse ist, und eine emittierende Oberfläche 26,
welche die Form einer konischen Oberfläche hat, auf. Wenn
der kreisförmige Laserstrahl Bi, der von der Aufbringungsfläche 25 aufgebracht
wird, von der emittierenden Fläche 26 emittiert
wird, wird der Laserstrahl Bi durch die konische Fläche 26a und
die Vertex (Spitze) 26b der konischen Fläche 26a in
unterschiedlichen Winkeln gebrochen, so dass der Laserstrahl Bi
in einen ringförmigen Laserstrahl Bo konvertiert wird.
Wenn der emittierte Laserstrahl Bo auf einer Ebene A projiziert
wird, hat sein Muster ein Ringform, wie es in 3 gezeigt
ist.
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Die
Kornlinse 24 gemäß der Ausführungsform
in 1 weist jedoch eine zentrale Öffnung 27 auf,
welche die Kornlinse 24 in einem zentralen Abschnitt der
Kornlinse 24 in der Richtung der optischen Linie durchtritt,
sowie eine ebene Aufbringungsfläche 25, die senkrecht
zu der optischen Achse 12 der Aufbringungseinheit steht,
und die emittierende Oberfläche 26, die die konische
Oberfläche 26a aufweist, so dass die zentrale Öffnung 27 auf
der optischen Achse 12 der Ausstrahleinheit angeordnet
ist. Die zentrale Öffnung 27 weist einen Durchmesser
auf, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des aufge brachten kreisförmigen
Laserstrahls B4, um einen Teil des Laserstrahls B4 durchzulassen,
so dass die zentrale Öffnung 27 einen kreisförmigen
Strahl mit kleinem Durchmesser emittieren kann. Außerdem
entspricht der Lochkantenabschnitt 27a der zentralen Öffnung 27,
der an der Seite der emittierenden Oberfläche 26 angeordnet
ist, der Vertex 26b der allgemeinen Kornlinse 24a.
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Daher
weist der Laserstrahl B5, der von der Kornlinse 24 emittiert
wird, wie in 4 gezeigt einen Ringabschnitt
Br, welcher von der konischen Oberfläche 26a mit
einer kreisförmigen Ringform emittiert wird, und einen
Punktabschnitt Bs auf, welcher von der zentralen Öffnung 27 emittiert
wird. Der Punktabschnitt Bs ist in der Mitte des Ringabschnitts
Br angeordnet. Außerdem wird in der nachfolgenden Beschreibung
der Laserstrahl, welcher den Ringabschnitt Br und den Punktabschnitt
Bs aufweist, als ein ”doppelter Kreisstrahl” bezeichnet.
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Der
Ringabschnitt Br wird so auf den ringförmigen Anschluss 13a gestrahlt,
dass er den Umfang der Anschlussöffnung 13b umgibt,
um den ringförmigen Anschluss 13a aufzuheizen,
und der Punktabschnitt Bs wird in einer Punktform auf den stabförmigen
Anschluss 14a gestrahlt, um den stabförmigen Anschluss 14a zu
heizen. Daher wird in diesem Zustand das fadenartige Lot 28 durch
den doppelten Kreisstrahl B5 so geschmolzen, dass die beiden Anschlüsse 13a und 14a gelötet
werden. Als Folge hiervon werden der ringförmige Anschluss 13a und
der stabförmige Anschluss 14a durch den Ringabschnitt Br
und den Punktabschnitt Bs aufgeheizt, ohne dass das Problem des
Verbrennens der elektronischen Komponente 14 auftritt,
so dass das Löten schnell und effizient in kurzer Zeit
durchgeführt werden kann.
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Bei
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist
der kreisförmige Strahl (Punktabschnitt Bs), der die zentrale Öffnung 27 durchtritt,
außerdem in dem konvergierten Zustand, da der durch die
zweite optische Linse 23 konvergierte Laserstrahl B4 auf
die Kornlinse 24 aufgebracht wird, und daher wird sein
Durchmesser allmählich verringert. Dadurch können
der Durchmesser des doppelten Kreisstrahls, der auf das zu lötende
Objekt 15 gestrahlt wird, d. h. der Punktdurchmesser des
Punktabschnitts Bs, der Ringdurchmesser und die Breite des Ringabschnitts
Br entsprechend dem zu lötenden Objekt 15 eingestellt
werden, indem ein Abstand zwischen der Kornlinse 24 und
der zweiten optischen Linse 23 oder dem zu lötenden
Objekt 15 geändert wird.
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Obwohl
ein kollimierter Laserstrahl auf die Kornlinse 24 aufgebracht
werden kann, ist andererseits in diesem Fall auch der kreisförmige
Strahl, der die zentrale Öffnung 27 durchtritt,
d. h. der Punktabschnitt Bs, ebenfalls ein kollimiertes Licht, so
dass sein Durchmesser im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der
zentralen Öffnung 27 wird. Daher können
in diesem Fall lediglich Ringdurchmesser und die Breite des Ringabschnitts
Br eingestellt werden, indem der Abstand zwischen der Kornlinse 24 und
dem zu lötenden Objekt 15 eingestellt wird.
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Die
CCD-Kamera
19 ist so angeordnet, dass die optische Fotografierachse
13 mit
der optischen Achse
12 der Ausstrahleinheit zusammenfällt,
so dass das zu lötende Objekt
15 durch die zentrale Öffnung
27 der
Kornlinse
24, die optischen Linsen
23 und
22 und
den semitransparenten Spiegel
21 fotografiert wird. Ein
Bild des zu lötenden Objekts, das durch die CCD-Kamera
19 fotografiert
wird, wird auf einem Monitor
29 angezeigt. Das Bild kann
bspw. in einem Lernschritt vor dem Durchführen des Lötens dazu
verwendet werden, die Ausstrahlposition des doppelten Kreisstrahls
B5 auf dem zu lötenden Objekt
15 einzustellen.
Außerdem kann während der Durchführung
des Lötens das Bild dazu verwendet werden, zu überprüfen,
ob das Löten normal durchgeführt wird oder nicht.
Diese Techniken sind jedoch in der
JP-A Nr. 2002-1521 beschrieben. Außerdem beziehen
sich diese Techniken nicht direkt auf den Kern der vorliegenden
Erfindung. Daher wird auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet.
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Obwohl
an der Aufbringungseinheit 17 keine optische Linse vorgesehen
ist, können zusätzlich eine oder mehrere optische
Linsen (konvexe Linsen) an der Aufbringungseinheit 17 vorgesehen
werden, wenn dies als notwendig erachtet wird. In ähnlicher Weise
können auch eine oder mehrere optische Linsen zwischen
dem semitransparenten Spiegel 21 und der CCD-Kamera 19 vorgesehen
werden.
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Durch
einen solchen einfachen Aufbau, bei welchem die Kornlinse 24 mit
der zentralen Öffnung 27 an der Ausstrahleinheit 18 angeordnet
ist, bildet die Kornlinse 24 den doppelten Kreisstrahl
B5 mit dem Ringabschnitt Br und dem Punktabschnitt Bs. Durch den
doppelten Kreisstrahl B5 kann auch in einem Fall, bei dem das zu
lötende Objekt 15 aus dem ringförmigen
Anschluss 13a und den darin eingesetzten stabförmigen
Anschluss 14a besteht, das Löten schnell und einfach
durch gleichzeitiges Aufheizen des ringförmigen Anschlusses 13a und
des stabförmigen Anschlusses 14a durchgeführt
werden.
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Da
das zu lötende Objekt 15 ohne Bilddeformation
beobachtet werden kann, indem die zentrale Öffnung 27 der
Kornlinse 24 verwendet wird, kann die CCD-Kamera 19 außerdem
selbst bei einer Gestaltung vorgesehen werden, bei welcher die Kornlinse 24 an
der Ausstrahleinheit 18 vorgesehen ist.
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Andererseits
wird in einem Fall, bei dem die allgemeine Kornlinse 24a ohne
zentrale Öffnung an der Ausstrahleinheit 18 vorgesehen
wird, wie in 2 gezeigt ist, das Bild durch
die Lichtbrechung deformiert werden, so dass es für die
CCD-Kamera 19 schwierig wird, das zu lötende Objekt
zu fotografieren.
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Außerdem
sind die Position und Orientierung der Kornlinse 24 nicht
auf die der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt.
In einem Fall, in dem die Kornlinse 24 an einer anderen
Position und mit anderer Orientierung vorgesehen ist, kann der doppelte
Kreisstrahl B5 mit dem Ringabschnitt Br und dem Punktabschnitt Bs,
wie es oben beschrieben wurde, durch Kombination der Kornlinse 24 mit
anderen konvexen Linsen gebildet werden. In einem Fall, bei dem
die Orientierung der Kornlinse 24 umgekehrt ist, wird die
konische Oberfläche 26a eine Aufbringungsoberfläche
und die gegenüberliegende Ebene wird eine emittierende
Oberfläche.
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Die
Aufgabe der Erfindung kann auch dann gelöst werden, wenn
die CCD-Kamera 19 nicht vorgesehen ist. In diesem Fall
kann der semitransparente Spiegel 21 entfernt werden, und
die optische Achse L1 der Aufbringungseinheit kann mit der optischen Achse 12 der
Ausstrahleinheit zusammenfallen. Daher kann der Laserstrahl von
einer Endseite der Ausstrahleinheit 18 entlang der optischen
Achse 12 der Ausstrahleinheit aufgebracht werden.
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5 ist
eine Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Lötvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Die Lötvorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Lötvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend,
dass eine Kornlinse an einer Aufbringungseinheit vorgesehen ist.
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Das
bedeutet, dass die Aufbringungseinheit 17 einen reflektierenden
Spiegel 21 aufweist, welcher einen kreisförmigen
Laserstrahl B11, der durch eine optische Faser 12 entlang
der optischen Achse L1 der Aufbringungseinheit aufgebracht wird,
reflektiert, eine optische Aufbringungslinse 32, welche
den durch den reflektierenden Spiegel 31 reflektierten
Laserstrahl B12 in einen kollimierten Laserstrahl B13 mit einem
festgelegten Durchmesser umwandelt, und erste und zweite Kornlinsen 33 und 34,
welche den durch die optische Linse 32 kollimierten Laserstrahl
B13 in doppelte Kreislaserstrahlen (doppelte Kreisstrahlen) B14
und B15 konvertiert. Der reflektierende Spiegel 31, die
optische Aufbringungslinse 32 und die Kornlinsen 33 und 34 sind
nacheinander entlang der optischen Achse L1 der Aufbringungseinheit vorgesehen.
Die optische Aufbringungslinse 32 ist eine konvexe Linse.
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Wie
in 6 dargestellt ist, umfasst die erste Kornlinse 33 eine
ebene Aufbringungsfläche 36, die senkrecht zu
der optischen Achse L1 der Aufbringungseinheit angeordnet ist, eine
emittierende Oberfläche 37, die eine konkave konische
Fläche 37a ist, und eine kreisförmige
Zentralöffnung 38, die einen zentralen Abschnitt
der ersten Kornlinse 33 in der Richtung der optischen Linie
durchtritt. Die zweite Kornlinse 34 umfasst eine Aufbringungsfläche 40, welche
einen konvexe konische Oberfläche 40a ist, eine
ebene emittierende Fläche 41, die senkrecht zu der
optischen Achse L1 der Aufbringungseinheit angeordnet ist, und eine
kreisförmige zentrale Öffnung 42, die
einen zentralen Abschnitt der zweiten Kornlinse in der Richtung
der optischen Linie durchtritt. Das Paar von Kornlinsen 33 und 34 ist
in konzentrischer Weise angeordnet, wobei die konischen Flächen 37a und 40a einander
mit einem festgelegten Abstand dazwischen zugewandt sind und wobei
ihre zentralen optischen Achsen mit der optischen Achse L1 der Aufbringungseinheit
zusammenfallen.
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Die
Neigungswinkel der konischen Flächen 37a und 40a der
Kornlinsen 33 und 34 sind vorzugsweise einander
gleich. Außerdem sind auch die Durchmesser der zentralen Öffnungen 38 und 42 der Kornlinsen 33 und 34 vorzugsweise
gleich. Alternativ kann der Durchmesser der zentralen Öffnung 42 der zweiten
Kornlinse 34 etwas größer sein als derjenige der
zentralen Öffnung 38 der ersten Kornlinse 33.
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Nun
wird der kollimierte kreisförmige Laserstrahl B13 von der
ebenen Aufbringungsfläche 36 der ersten Kornlinse 33 aufgebracht,
der Laserstrahl B13, der von der emittierenden Fläche 37 durch
die konkave konische Fläche 37a und die zentrale Öffnung 38 der
emittierenden Fläche 37 emittiert wird, wird in
einen gebrochenen Strahl und einen gerade fortschreitenden Strahl
aufgeteilt, so dass der Laserstrahl B13 in den doppelten Kreisstrahl
B14 mit dem Ringabschnitt Br und dem Punktabschnitt Bs umgewandelt
wird. Der doppelte Kreisstrahl B14 wird von der konvexen konischen
Fläche 40a der Aufbringungsfläche 40 der
folgenden zweiten Kornlinse 34 aufgebracht, um von der
emittierenden Fläche 41 emittiert zu werden, und
tritt durch die zentrale Öffnung 42, so dass der
doppelte Kreisstrahl B14 in den kollimierten doppelten Kreisstrahl
B15 mit dem in 4 gezeigten Strahlenmuster konvertiert
wird. Der doppelte Kreisstrahl B15 wird durch den semitransparenten
Spiegel 21 reflektiert und wird danach durch die Ausstrahleinheit 18 auf
das zu lötende Objekt 15 gestrahlt.
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Auch
wenn die erste Kornlinse 33 und die zweite Kornlinse 34 in
einem festgelegten Abstand angeordnet sein können, wie
es in der Zeichnung dargestellt ist, kann auch die zweite Kornlinse 34 fixiert
sein und die erste Kornlinse 33 kann entlang der optischen
Achse L1 der Aufbringungseinheit variabel positioniert werden. Das
bedeutet, dass wenigstens eine der Kornlinsen 33 und 34 variabel
positioniert werden kann, um den Abstand zwischen den Kornlinsen 33 und 34 einzustellen,
so dass der Durchmesser des doppelten Kreisstrahls geändert
werden kann.
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Andererseits
umfasst die Ausstrahleinheit 18 eine optische Linse 44 oder
eine Mehrzahl optischer Linsen 44, die entlang der optischen
Achse 12 der Ausstrahleinheit angeordnet sind. Die optische
Linse 44 ist eine konvexe Linse. Der doppelte Kreisstrahl B16,
der durch den halbtransparenten Spiegel 21 reflektiert
wird, wird durch die optische Linse 44 konvergiert, um
in einen doppelten Kreisstrahl B17 konvertiert zu werden, welcher
einen Ringabschnitt mit festgelegtem Durchmesser und Breite und
einen Punktabschnitt mit einem festgelegten Durchmesser aufweist.
Der doppelte Kreisstrahl B17 wird auf das zu lötende Objekt 15 gestrahlt.
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In
der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 45 eine Bildlinse.
Die Bildlinse 45 ist zwischen der CCD-Kamera 19 und
dem semitransparenten Spiegel 21 entlang der optischen
Fotografierachse 13 angeordnet. Die Bildlinse 45 ist
eine konvexe Linse.
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Bei
der zweiten Ausführungsform wird das Fotografieren des
zu lötenden Objektes 15 durch die CCD-Kamera 19 mit
Hilfe der optischen Linse 44 durchgeführt, die
durch eine konvexe Linse und dem semitransparenten Spiegel 21 gebildet
wird, anstatt die zentrale Öffnung der Kornlinse gemäß der
ersten Ausführungsform zu nutzen.
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Bei
der zweiten Ausführungsform sind die Komponenten bis auf
die oben beschriebenen Komponenten im Wesentlichen die gleichen
wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Die gleichen
Komponenten wie die der ersten Ausführungsform werden durch
die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre erneute Beschreibung
wird verzichtet.
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Außerdem
kann bei der zweiten Ausführungsform eine erste Kornlinse 33 mit
einer konkaven Form und eine zweite Kornlinse 34 mit einer
konvexen Form an der Ausstrahleinheit 18 vorgesehen sein.
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Zusammenfassung:
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Laserlötvorrichtung
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Vorgesehen
ist eine Laserlötvorrichtung, die das Löten durchführt,
indem ein Laserstrahl auf ein zu lötendes Objekt gestrahlt
wird, wobei ein Teil einer Mehrzahl optischer Linsen eine Kornlinse
ist, wobei eine Aufbringungsfläche oder eine emittierende
Fläche der Kornlinse eine konische Oberfläche
ist und ein zentraler Abschnitt der Kornlinse eine zentrale Öffnung
mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der eines kreisförmigen
Laserstrahls, der auf die Kornlinse aufgebracht wird, und wobei
die Kornlinse den kreisförmigen Laserstrahl in einen doppelten
Kreisstrahl mit einem Ringabschnitt, der eine kreisförmige
Ringform aufweist, und einen Punktabschnitt, der in einem Zentrum
des Ringabschnitts angeordnet ist, konvertiert, so das der doppelte
Kreisstrahl auf das zu lötende Objekt gestrahlt wird.
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- 11
- Laseroszillator
- 15
- zu
lötendes Objekt
- 17
- Aufbringungseinheit
- 18
- Ausstrahleinheit
- 19
- CCD-Kamera
- 21
- semitransparenter
Spiegel
- 22
- optische
Linse (erste konvexe Linse)
- 23
- optische
Linse (zweite konvexe Linse)
- 24,
33, 42
- Kornlinse
- 25
- Aufbringungsfläche
- 26,
37a
- emittierende
Oberfläche
- 26a,
40a
- konische
Oberfläche
- 27,
38, 42
- zentrale Öffnung
- 32,
44
- optische
Linse (konvexe Linse)
- Br
- Ringabschnitt
- Bs
- Punktabschnitt
- L1
- optische
Achse der Aufbringungseinheit
- L2
- optische
Achse der Ausstrahleinheit
- L3
- optische
Fotografierachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 4-52073
A [0004]
- - JP 2002-1521 A [0004, 0034]
- - JP 2005-28428 A [0004]
- - JP 2006-229075 A [0004]