JP2004337873A - Optical beam working apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物へ光ビームを照射して加工する光ビーム加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、はんだ付け装置として、光ビームを用いるものは、ランプまたはレーザ光源による光ビームを被加工物のはんだ付け部位に照射して、部分的または、局所的な、はんだ接合などをしていた。(例えば特許文献1参照)
【0003】
【特許文献1】
特開平6−198423号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の装置によると光の照射範囲内の全域において照射する光の強度がバラツキ、照射範囲内で均一な温度上昇を得ることができなかった。
【0005】
また、被接合部品の熱容量のバラツキにより、必ずしも、均一な温度上昇(均一な光量)が最適でない場合も存在していた。
【0006】
本発明は上記課題に鑑み、最適な加工を行うことができる光ビーム加熱装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光ビーム加工装置は、被加工物へ光ビームを照射する際、被加工物と光照射の光路途中に光ビームの強度分布を調整するビーム調整手段を配置し、かつ光熱源を制御し、光量そのものを制御可能としたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。
【0009】
図1は本発明の実施の形態における光ビーム加工装置の概略構成図である。図2は図1中のA矢視図である。
【0010】
はんだ付けされる電子部品1は、フレキシブル基板2上の事前に印刷されたはんだペースト12上に置かれている。
【0011】
この電子部品1を搭載したフレキシブル基板2は、開口穴形状3aを備えた基板下部支持プレート3上に置かれ、同じく開口穴形状4aを備えた基板上部押さえプレートにより、挟まれる形で保持されている。
【0012】
また、はんだを加熱する光ビーム加工装置は、光ビーム光源(図示せず)を内蔵した光ビーム電源制御装置5と、制御操作盤11と、光ビーム電源制御装置5内で発生させた光ビームをレンズ鏡筒7まで導く光ファイバー6とで構成される。
【0013】
また、レンズ鏡筒7内には、集光レンズ8a、8bが配置されている。また、加熱するフレキシブル基板2とレンズ鏡筒7の間には、強度分布調整プレート10が配置され、レンズ鏡筒7から照射された光ビーム9aは、強度分布調整プレート10を通過し、強度分布調整された光ビーム9bとして、基板下部支持プレート3の開口穴3aからフレキシブル基板2へ照射される。
【0014】
フレキシブル基板2は、下部からの光ビーム照射により加熱され、電子部品1との間のはんだペースト12が溶融することにより電子部品1がフレキシブル基板2にはんだ付けされる。
【0015】
次に図3〜5を用いて強度分布調整プレート10の効果について説明する。図3はレンズ鏡筒7から照射されフレキシブル基板2に到達時の光強度分布のイメージ図である。図3に示すように、光ビーム照射中心がもっとも単位面積あたりの光強度が強く、照射端に近づくにつれ、光強度が低下する。
【0016】
また、この時フレキシブル基板2上のはんだ温度は、光強度分布に似た形で周辺部が低くなる。また、特にフレキシブル基板2の周辺部は基板下部支持プレート3と基板上部押さえプレート4に接触しているため、フレキシブル基板2の熱が伝導し、冷却される現象も加味される。次に図4は強度分布調整プレート10の一実施例である。薄い金属製の平板に細かな穴をあけ、中央部と周辺部とで穴のサイズ、個数、密度等を変更し、結果として単位面積あたりの光透過率を中心部と周辺部とで異なるものにしている。この例では、中心部の光透過率を低くし、周辺部の光透過率を高くしている。
【0017】
図5は、図3の測定状態のところへレンズ鏡筒7と加熱されるフレキシブル基板2の間に図4の強度分布調整プレート10を挿入した場合の光ビームの光強度分布とフレキシブル基板2上のはんだの温度上昇を測定した結果のイメージ図である。強度分布調整プレート10を用いることにより、光ビームの単位面積あたりの強度は、照射範囲内の中心部で若干の低下が見られ2山の強度分布になっているが、フレキシブル基板2上のペーストはんだの温度分布を見ると、中央部と周辺部ではほぼ同一の温度となっていることがわかる。
【0018】
これは、照射範囲の中央部ではその周辺部も同等程度の温度上昇があり、熱が伝導し、逃げることができないためと予測される。また、強度分布調整プレート10を使用した場合、全体にフレキシブル基板2上のペーストはんだの温度が低下しているが、これは光ビーム電源制御装置5にて光ビームの全体光量を増加することで解決することができる。その結果、具体的な数値を示せば、融点約220℃の鉛フリーはんだを用いて加熱し、電子部品1をはんだ接合する場合、強度分布調整プレート10を使用しない場合、ペーストはんだ12の中央部と周辺部の温度差△tは約40〜50℃にもなるが、強度分布調整プレート10を使用した場合、温度差△tは約20〜25℃までに抑えられる。
【0019】
前記、実施の形態によれば、熱伝導ムラは発生しない。また、加熱時に生じるフレキシブル基板2の変形に対しても、光ビームによる非接触加熱方法であるため、問題は発生しない。更に、熱容量の異なる電子部品1を同時にはんだ接合する場合においても、光ビームの強度分布調整プレート10にて、熱容量の大きな電子部品1の下では、光透過率を高め、その他熱容量の小さな電子部品1の下では、逆に光透過率をさげる手段をとれば、異なる熱容量の電子部品1どうしを同時にはんだ接合することが可能となる。さらには、例えば光ビームを同一照射する範囲内に前工程等でベアIC等が実装済みで、他の電子部品1をはんだ接合する際に、再度熱を加えられないような場合においては、前記ベアICの下部のみ光ビームの強度分布調整プレート10を完全に遮蔽することにより、光ビームを全く照射せず再加熱を防止し、他のはんだ接合したい電子部品1のみをはんだ接合することが可能である。
【0020】
図6、図7にて光ビームの強度分布調整プレート10の開口形状の例を示す。図6、図7は強度分布調整プレート10の要部拡大図である。図6は開口部形状が四角形のもの、また図7は同じく開口部形状が円形のものの一例である。
【0021】
【発明の効果】
以上の説明のように本発明の光ビーム加工装置によれば、強度分布調整プレートを用いることにより、フレキシブル基板上の電子部品を均一に近い温度ではんだ接合することが可能となり、はんだ付け品質を向上することができる。また、同一照射範囲内で熱容量の異なる電子部品どうしを同時にはんだ接合することができる。また、熱伝導の不均衡な問題等は発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例における光ビーム加工装置の概略構成図
【図2】図1中のA矢視図
【図3】本発明の一実施の形態例における光強度分布のイメージ図
【図4】本発明の一実施の形態例における強度分布調整プレートの説明図
【図5】本発明の一実施の形態例における光強度分布のイメージ図
【図6】本発明の一実施の形態例を示す強度分布調整プレートの要部拡大図
【図7】本発明の一実施の形態例を示す強度分布調整プレートの要部拡大図
【符号の説明】
1…電子部品
2…フレキシブル基板
3…基板下部支持プレート
3a…基板下部支持プレート開口穴
4…基板上部押さえプレート
4a…基板上部押さえプレート開口部
5…光ビーム電源制御装置
6…光ファイバー
7…レンズ鏡筒
8a、8b…集光レンズ、
9a、9b…光ビーム
10…強度分布調整プレート
11…制御操作盤
12…はんだペースト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light beam processing apparatus that performs processing by irradiating a workpiece with a light beam.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a soldering apparatus using a light beam irradiates a part to be soldered with a light beam from a lamp or a laser light source to perform partial or local soldering. (For example, see Patent Document 1)
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-198423
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional apparatus, the intensity of light irradiated in the entire area within the light irradiation range varies, and a uniform temperature rise cannot be obtained within the irradiation range.
[0005]
Further, due to variations in the heat capacities of the parts to be joined, a uniform temperature rise (uniform light amount) is not always optimal.
[0006]
An object of this invention is to provide the light beam heating apparatus which can perform an optimal process in view of the said subject.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the light beam processing apparatus of the present invention has a beam adjusting means for adjusting the intensity distribution of the light beam in the middle of the light path of the workpiece and the light irradiation when the workpiece is irradiated with the light beam. In addition, the light heat source can be controlled to control the light quantity itself.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0009]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a light beam processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
[0010]
The electronic component 1 to be soldered is placed on a
[0011]
The
[0012]
In addition, the light beam processing apparatus for heating the solder includes a light beam power supply control device 5 including a light beam light source (not shown), a control operation panel 11, and a light beam generated in the light beam power supply control device 5. And the optical fiber 6 that guides the lens to the lens barrel 7.
[0013]
Further, condensing lenses 8a and 8b are arranged in the lens barrel 7. Further, an intensity
[0014]
The
[0015]
Next, the effect of the intensity
[0016]
At this time, the solder temperature on the
[0017]
5 shows the light intensity distribution of the light beam when the intensity
[0018]
This is presumably because there is a temperature rise at the same level in the central part of the irradiation range, and heat is conducted and cannot escape. When the intensity
[0019]
According to the embodiment described above, the heat conduction unevenness does not occur. Also, the deformation of the
[0020]
6 and 7 show examples of the opening shape of the light beam intensity
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the light beam processing apparatus of the present invention, by using the intensity distribution adjusting plate, it is possible to solder the electronic components on the flexible substrate at a nearly uniform temperature, thereby improving the soldering quality. Can be improved. Also, electronic components having different heat capacities within the same irradiation range can be soldered simultaneously. Moreover, the problem of imbalance of heat conduction does not occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a light beam processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view taken along an arrow A in FIG. 1. FIG. 3 is an image diagram of light intensity distribution according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of an intensity distribution adjusting plate according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an image diagram of light intensity distribution according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is an enlarged view of a main part of an intensity distribution adjusting plate showing an embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
9a, 9b ...
Claims (8)
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