JP2010052024A - Working apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工装置に関し、特に、レーザー光を使用してはんだ付けやろう付けや溶接や融着や加熱や紫外線硬化処理を行う加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus, and more particularly, to a processing apparatus that uses laser light to perform soldering, brazing, welding, fusing, heating, or ultraviolet curing.
半導体デバイスの高集積化及び高密度実装化に伴い、例えばプリント基板上の高集積及び高密度の部品同士をはんだ付けする作業が増加している。このような高集積及び高密度の部品同士をはんだ付けする作業には、レーザーはんだ付け装置が広く使用されている。
レーザーはんだ付け装置は、微細なピッチで配列された多数の導体部品同士に微小径のレーザー光を順次照射し加熱して、はんだ付けを行う(特許文献1)。
With high integration and high density mounting of semiconductor devices, for example, work for soldering high integration and high density components on a printed circuit board is increasing. Laser soldering apparatuses are widely used for soldering such highly integrated and high density components.
A laser soldering apparatus performs soldering by sequentially irradiating and heating a plurality of conductor parts arranged at a fine pitch with laser light having a small diameter (Patent Document 1).
しかしながら、上記の特許文献1に記載されたレーザーはんだ付け装置は、微細なピッチで配列された多数の導体部品の一つ一つにレーザー光を順次照射して、はんだ付けを行うので、多大な作業時間を要し、作業性が非常に悪いという問題があった。特に、配列された導体部品の数が増加すればするほど、作業効率が低下するという問題がある。
このような問題は、上述のレーザーはんだ付け装置に限るものではなく、微細なピッチで配列された多数の部品をレーザー光等により加工、例えばろう付け処理や溶接処理や融着処理や加熱処理や紫外線硬化処理などを行う加工装置に共通する問題である。
However, since the laser soldering apparatus described in
Such a problem is not limited to the above-described laser soldering apparatus, and a large number of parts arranged at a fine pitch are processed by laser light, for example, brazing, welding, fusing, heating, This is a problem common to processing apparatuses that perform ultraviolet curing.
請求項1に記載された加工装置は、
一方向に所定の間隔で配列された複数の被加工物を載置するステージと、
光源と、
前記光源からの光束を所定の横断面形状の第1光束に整形する第1の整形光学系と、
前記第1光束を、前記複数の被加工物の間隔に対応した間隔を持つ離散的な複数の第2光束に整形する第2の整形光学系と、
前記第1光束と前記第2の整形光学系とを前記一方向に相対的に移動させる相対移動手段と、
を備え、
前記複数の第2光束は、前記相対移動手段による前記相対移動によって、前記複数の被加工物を順次照射することを特徴とする。
The processing apparatus according to
A stage for placing a plurality of workpieces arranged at predetermined intervals in one direction;
A light source;
A first shaping optical system for shaping a light beam from the light source into a first light beam having a predetermined cross-sectional shape;
A second shaping optical system for shaping the first light flux into a plurality of discrete second light fluxes having an interval corresponding to an interval between the plurality of workpieces;
Relative movement means for relatively moving the first light flux and the second shaping optical system in the one direction;
With
The plurality of second light fluxes sequentially irradiate the plurality of workpieces by the relative movement by the relative movement unit.
本発明によれば、第2の整形光学系によって複数の第2光束を作成し、相対移動手段によって複数の第2光束が複数の被加工物を順次照射するので、被加工物を極めて効率良く加工することができる。
更に、相対移動手段による複数の第2光束の順次照射は、複数の被加工物への各照射量をほぼ均一化することができる。
According to the present invention, a plurality of second light fluxes are created by the second shaping optical system, and the plurality of second light fluxes sequentially irradiate the plurality of work pieces by the relative movement means, so that the work pieces are extremely efficiently handled. Can be processed.
Further, the sequential irradiation of the plurality of second light fluxes by the relative moving means can make the respective irradiation amounts to the plurality of workpieces substantially uniform.
――第1の実施の形態――
本発明をレーザーはんだ付け装置に適用した第1の実施の形態を説明する。
図1及び図2は、本発明の第1の実施の形態のレーザーはんだ付け装置をそれぞれ模式的に示した概略正面図及び概略側面図である。
図1及び図2において、X方向に往復動可能なステージ1には、多数のはんだ付け対象物2が載置されている。はんだ付け対象物2の各々は、図3に示したように、プリント基板3に形成された導体パターン4と各導体パターン4上に載置されたリード5とからなる。
多数の導体パターン4は、X方向に沿って一定の間隔Dで配列されている。この間隔、即ちピッチDは、例えば200μmである。また、導体パターン4の形状は、例えばX方向に垂直なY方向に細長いほぼ長方形である。
各導体パターン4上に載置されたリード5は、Y方向に延在し、リード5には予備はんだ6が被覆されている。リード5はその予備はんだ6の部分が導体パターン4に接触している。図4は、導体パターン4とリード5と予備はんだ6との断面形状を示したものである。
なお、導体パターン4とリード5とは、夫々数十個以上、配列されているが、図1及び図3では、4個のみが示されている。
-First embodiment-
A first embodiment in which the present invention is applied to a laser soldering apparatus will be described.
FIG. 1 and FIG. 2 are a schematic front view and a schematic side view, respectively, schematically showing the laser soldering apparatus of the first embodiment of the present invention.
1 and 2, a large number of soldering
A large number of
The
Note that several tens or more of the
再び図1及び図2において、レーザー光源7からのレーザー光8は、コリメーターレンズ9によって平行な光束8aに変更される。平行光束8aは、シリンドリカルレンズ10に入射し、このシリンドリカルレンズ10を透過して、光束8bとなってシリンドリカルレンズアレイ11に入射する。
シリンドリカルレンズ10は、X方向にはレンズパワーを有せず、紙面に垂直方向にはレンズパワーを有する。従って、シリンドリカルレンズ10に入射したレーザー平行光束8aは、図1に示した正面図では、そのまま、即ちレンズ作用を受けずに、シリンドリカルレンズ10を透過するが、図2の側面図では、シリンドリカルレンズ10によって、収斂作用、即ち集光作用を受けたレーザー光束8bになる。
こうして、シリンドリカルレンズアレイ11上での光束8bの横断面形状は、平行光束8aの横断面形状をそのX方向に垂直な方向の幅を狭くした形状になる。
1 and 2 again, the
The
Thus, the cross-sectional shape of the
シリンドリカルレンズアレイ11は、図5に示したように、X方向に配列された多数の小さなシリンドリカルレンズ11a、11b、11c、11dから構成されている。
これらのシリンドリカルレンズ11a、11b、11c、11dは同一形状であり、その側面で互いに接着されている。また、シリンドリカルレンズ11a、11b、11c、11dの配列ピッチは、前記導体パターン4の配列ピッチDと同一に定められている。
また、シリンドリカルレンズ11a、11b、11c、11dの軸方向の長さLは、図2に示したようにリード5の予備はんだ6の長さよりも大きく定められている。
このような構成のシリンドリカルレンズアレイ11は、図1に示したように入射したレーザー光束8bを各シリンドリカルレンズ11a、11b、11c、11dによって、互いに離散した4本の離散レーザー光束8cに変換する。換言すると、シリンドリカルレンズアレイ11は、レーザー光束8bを互いに離散した複数のレーザー光束8cに整形する。
なお、図1及び図5は、図の複雑化を避けるために、4個のシリンドリカルレンズ11a、11b、11c、11dのみが図示されている。
As shown in FIG. 5, the
These
Further, the axial length L of the
The
In FIGS. 1 and 5, only four
図1の光束8bは、図1及び図6(a)に示したようにそのX方向の幅Wがシリンドリカルレンズアレイ11の全幅4D以上となるように定められている。
このように、コリメーターレンズ9とシリンドリカルレンズ10とは、レーザー光源1からのレーザー光8を所定の横断面形状の光束8bに整形する第1の整形光学系を構成している。
シリンドリカルレンズアレイ11の周囲にはマスキング板12が設けられ、マスキング板12は、シリンドリカルレンズアレイ11の周囲を遮蔽して、光束8bがシリンドリカルレンズアレイ11のみを透過することを確保している。
1 is determined such that the width W in the X direction is equal to or greater than the
As described above, the collimator lens 9 and the
A
ステージ1は、駆動装置13によって、X方向に往復移動するように駆動される。
レーザー光源7とコリメーターレンズ9とシリンドリカルレンズ10とは、図示を省略したフレーム部材によって一体的に保持されている。
また、ステージ1とシリンドリカルレンズアレイ11とマスキング板12は、図示を省略したフレーム部材によって、一体的に保持されている。例えば、シリンドリカルレンズアレイ11とマスキング板12はステージ1に固着された不図示の支持部材に取り付けられている。
二点破線で示したブロック14は、レーザー光源7とコリメーターレンズ9とシリンドリカルレンズ10とが一体的に保持されていることを表し、同様に二点破線のブロック15は、ステージ1とシリンドリカルレンズアレイ11とマスキング板12が一体的に保持されていることを表している。
The
The
Further, the
A
こうして、駆動装置13がステージ1をX方向に移動すると、シリンドリカルレンズアレイ11とマスキング板12もステージ1と一体的に同方向に移動し、これによって、ステージ1とシリンドリカルレンズアレイ11とマスキング板12とがレーザー光束8bに対して相対的に移動する。
Thus, when the
次に、本発明の第1の実施の形態のレーザーはんだ付け装置の動作を説明する。
図1及び図2において、はんだ付け対象物2がステージ1上に載置される。この時、はんだ付け対象物2の各々は、対応する4個のシリンドリカルレンズ11a、11b、11c,11dの真下に位置するように、位置決めされる。
また、ステージ1とレーザー光束8bとの位置関係は、図6(a)に示したように、レーザー光束8bの全体がマスキング板12上に位置してそれによって遮光されるように、定められている。
Next, the operation of the laser soldering apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
1 and 2, the soldering
Further, as shown in FIG. 6A, the positional relationship between the
このような状態で、はんだ付け作業が以下のように開始される。
図6(a)において、ステージ1が駆動装置13によって左方向に一定の速度、即ち等速度で移動されるに従い、レーザー光束8bの一部がシリンドリカルレンズ11aに入射し始める。
ステージ1が図6(b)に示した位置に達すると、左端のシリンドリカルレンズ11aがレーザー光束8bをレーザー光束8cに変換する。レーザー光束8cは、左端に位置する予備はんだ6と導体パターン4とを照射する。
その後の更なるステージ1の移動に伴い、レーザー光束8bは、順次シリンドリカルレンズ11b,11c、11dにも入射し、これらのシリンドリカルレンズ11b,11c、11dもレーザー光束8bを互いに離散したレーザー光束8cに変換する。
図6(c)は、レーザー光束8bがシリンドリカルレンズアレイ11全体に入射し、全てのシリンドリカルレンズ11a、11b、11c,11dによって形成されたレーザー光束8cが全ての予備はんだ6と導体パターン4とを同時照射し、それらを夫々加熱している状態を示している。
ステージ1が更に左方向に移動されて、図6(d)に示すように全てのレーザー光束8bがシリンドリカルレンズアレイ11から外れ、マスキング板12によって遮光される位置に達すると、ステージ1はそこで停止される。
こうして、レーザー光束8bとステージ1とは、光束8bのX方向の一端と他端とが全てのシリンドリカルレンズ11a、11b、11c,11dの光軸を横切るように、相対的に等速移動され、その等速移動の間に、全ての予備はんだ6と導体パターン4とがレーザー光束8cによって加熱されて、はんだ付け作業が行われる。
In this state, the soldering operation is started as follows.
In FIG. 6A, as the
When the
As the
In FIG. 6C, the
When the
Thus, the
次に、シリンドリカルレンズアレイ11の働きについて、詳述する。
ステージ1が図6(a)に示した位置から左方向へ移動するに伴い、シリンドリカルレンズ11a、11b,11c,11dは、夫々に入射するレーザー光束8bを離散的なレーザー光束8cに順次変換する。
従って、レーザー光束8bについて、その横断面においてX方向に照度が不均一であったとしても、ステージ1が図6(a)の位置から図6(d)の位置まで移動することによって、レーザー光束8cの各予備はんだ6への総照射量は、全て同一になる。
Next, the function of the
As the
Therefore, even if the illuminance is not uniform in the X direction in the cross section of the
なお、以上の説明では、はんだ付け対象物2は、予備はんだ6がリード5に付着されていたが、導体パターン4に付着されたものでもよい。また、はんだ付け対象物2は、予備はんだ6の代わりに、リード5と導体パターン4とにクリームはんだを塗布したものであってもよい。
In the above description, the
上述した第1の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置によれば、次の作用効果が得られる。
(1)シリンドリカルレンズアレイ11のシリンドリカルレンズ11a、11b,11c,11dの配列は、図3に示したハンダ付け対象物2の配列ピッチDに等しく定められているので、個々のレーザー光束8cと個々のはんだ付け対象物2とのそれぞれのアライメント動作が不要になり、ステージ1とレーザー光束8bとの相対移動によって、全てのはんだ付け対象物2についてはんだ付けが短時間で行われ、作業効率が非常に高くなる。
(2)たとえレーザー光束8bについてX方向、即ち相対移動方向に照度不均一があったとしても、ステージ1とレーザー光束8bとの相対移動によって、各はんだ付け対象物2へのレーザー光8cの積算照射量は、同一になるので、各はんだ付け対象物2は、同一条件ではんだ付けされ、バラツキの無い、一様なはんだ付けが得られる。
(3)多数のレーザー光束8cは、互いに所定の間隔をもった離散した光束であるので、
レーザー光が隣接するはんだ付け対象物2の間の領域に照射されることは、全く無く、従って、隣接はんだ付け対象物の間に位置する部品を加熱損傷することを防止することができる。
According to the laser soldering apparatus according to the first embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) Since the arrangement of the
(2) Even if the illuminance is non-uniform in the X direction, that is, the relative movement direction of the
(3) Since a large number of laser light beams 8c are discrete light beams having a predetermined distance from each other,
The laser light is never irradiated to the area between the
上述した第1の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置は、ステージ1側、即ちブロック15を移動するものであったが、その代りに、ブロック14を、即ち、レーザー光源7とコリメーターレンズ9とシリンドリカルレンズ10とを一体に、等速移動してもよい。これによって、レーザー光束8bがシリンドリカルレンズアレイ11に対して相対移動される。
更には、光束8bをシリンドリカルレンズアレイ11に対して相対移動させるためには、ブロック14の全体を移動する代わりに、光束8bの光路中にポリゴンミラーとfθレンズ等を配置して、このポリゴンミラーの回転によって光束8bをX方向に等速移動させても良い。
In the laser soldering apparatus according to the first embodiment described above, the
Furthermore, in order to move the
図6(a)に示したレーザー光束8bの幅Wとシリンドリカルレンズアレイ11の全幅4Dとの関係を次に説明する。
上述のようにレーザー光束8bの幅Wをシリンドリカルレンズアレイ11の全幅4D以上に定めることは、図6(c)に示したように、レーザー光束8bが全てのシリンドリカルレンズ11a,〜11dに同時に入射するので、作業効率を高めることができる。
しかしながら、はんだ付け対象物2の個数が非常に多くなり、このためシリンドリカルレンズアレイ11の全幅が非常に大きくなった場合には、これに応じて、レーザー光束bの幅を大きくすると、このレーザー光束8bの照度が低下してはんだ付け対象物2を十分に加熱することができなくなってしまう。
その為に、シリンドリカルレンズアレイ11の全幅が非常に大きい場合には、レーザー光束8bの幅Wをシリンドリカルレンズアレイ11の全幅よりも小さく定めることが望ましい。
Next, the relationship between the width W of the
As described above, the width W of the
However, when the number of the soldering objects 2 becomes very large and the entire width of the
Therefore, when the entire width of the
――第2の実施の形態――
次に、本発明の第2の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置を説明する。
図7において、シリンドリカルレンズアレイ11の結像位置にはパターンマスク16が配置され、パターンマスク16は、各シリンドリカルレンズ11a,11b,11c,11d,11eの結像点17の位置に所定の大きさの開口16aを有する。離散的なレーザー光束8cの各々は、この開口16aを透過してズームリレーレンズ18に入射する。
ズームリレーレンズ18に入射した各レーザー光束8cは、ズームリレーレンズ18を透過して、夫々離散的なレーザー光束8dに変換されてはんだ付け対象物2を照射する。換言すると、ズームリレーレンズ18は、各シリンドリカルレンズ11a,11b,11c,11d,11eの夫々の結像点17をはんだ付け対象物2上の再結像点19に再結像する。
-Second embodiment-
Next, a laser soldering apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 7, a
Each
ズームリレーレンズ18は、その焦点距離が可変であり、その焦点距離の調節によって、各再結像点19についてその光軸方向の位置を変えることなく、その間隔dを変えることができる。
また、ズームリレーレンズ18はその焦点距離に応じて、再結像点19におけるパターンマスク16の開口16aの投影像の大きさを拡大又は縮小する。パターンマスク16の開口16aの投影像の大きさは、はんだ付け対象物の大きさに対応することが望ましい。従って、パターンマスク16は、その開口16aの大きさや形状が異なったものを複数個、用意すると共に、パターンマスク16をレーザー光路に挿脱可能な構成にし、はんだ付け対象物の大きさや形状に応じて最も適したパターンマスクをレーザー光路に挿入することが望ましい。
The
Further, the
パターンマスク16の開口16aは、その大きさ及び形状がはんだ付け対象物2の大きさ及び形状に対応するように定められている。このように定めることによって、レーザー光束8dは、はんだ付け対象物のはんだ付けポイントのみを照射することができ、それ以外の部分を照射することを防止することができる。
その他の構成、例えばレーザー光源やコリメーターレンズやシリンドリカルレンズ等は、第1の実施の形態のレーザーはんだ付け装置と同一である。
The
Other configurations such as a laser light source, a collimator lens, and a cylindrical lens are the same as those of the laser soldering apparatus according to the first embodiment.
次に、この第2の実施の形態のレーザーはんだ付け装置の作用を説明する。
はんだ付け対象物2をステージ1に載置する。この際に、この載置されたはんだ付け対象物2の配列ピッチdに基づき、ズームリレーレンズ18の焦点距離を調節して、再結像点19の間隔をはんだ付け対象物2の配列ピッチdに一致させる。
この後の動作は、第1の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置の動作と同様であるので、その説明を省略する。
Next, the operation of the laser soldering apparatus according to the second embodiment will be described.
The
Since the subsequent operation is the same as the operation of the laser soldering apparatus according to the first embodiment, the description thereof is omitted.
上述した第2の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置によれば、第1の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置で得られる作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
(1)配列ピッチdが種々異なったはんだ付け対象物2に対しても、ズームリレーレンズ18の焦点距離を調節することによって、シリンドリカルレンズ11a〜11eを異なったピッチのシリンドリカルレンズに交換することなく、はんだ付け対象物にレーザー光束8dを正確に照射することができる。
(2)レーザー散乱光などの迷光が、隣接はんだ付け対象物2の間に存在する電子部品等に達しそれを照射すると、その電子部品が損傷する恐れがあるが、パターンマスク16は、このような迷光を遮断するので、上記の電子部品などの損傷を確実に防止することができる。
According to the laser soldering apparatus according to the second embodiment described above, the following actions and effects can be obtained in addition to the actions and effects obtained by the laser soldering apparatus according to the first embodiment.
(1) Even with respect to the
(2) When stray light such as laser scattered light reaches and irradiates an electronic component or the like existing between
――第3の実施の形態――
次に、本発明の第3の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置を説明する。
図1から図4に示したように、多数の導体パターン4と多数のリード5とがステージ1に載置された場合に、全てのリード5の予備はんだ6が導体パターン4に接触していれば、はんだ付け作業を上手く行うことができる。
しかしながら、多数のリード5のうちのいくつかのリードの予備はんだ6が導体パターン4から僅かに浮き上がっていた場合には、このような浮き上がり予備はんだ6は、はんだ付け不良となる可能性が高い。
そこで、本発明の第3の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置は、このようなはんだ付け不良を防止する機構を備えたものである。以下に詳述する。
--Third embodiment--
Next, a laser soldering apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 to 4, when a large number of
However, when the
Therefore, the laser soldering apparatus according to the third embodiment of the present invention is provided with a mechanism for preventing such soldering failure. This will be described in detail below.
図8は、リードを下方に押圧する押え具20の拡大図であり、押え具20は、その先端が分岐して多数の係合片21が形成されている。各係合片21はその先端に切れ込み、窪み又はノッチ21aが刻設されている。係合片21の配列ピッチPは、はんだ付け対象物2の配列ピッチに等しくなるように定められており、例えば、200μm程度である。
このような構成の押え具20の材料は、弾性を有すると共に熱伝導性が低いテフロン(登録商標)などのフッ素樹脂が望ましい。
図9は、一本の係合片21がリードを押圧する様子を示した拡大斜視図である。
図8において、ケーブルCから伸びたリード5の一部には、予備はんだ6が被覆されている。リード5は、この予備はんだ6が導体パターン4に接触するように、導体パターン4に載置される。
押え具の係合片21は、その先端のノッチ21aがリード5の先端部5aに係合して、リード5を下方に弾性的に押圧する。これによって、予備はんだ6も導体パターン4に接触するように下方向に押圧される。
このように、係合片21は、ケーブルCから伸長したリード5の先端部5aに係合して、リード5を下方向に押圧する。従って、たとえリード5または予備はんだ6が導体パターン4から浮き上がり、予備はんだ6が導体パターン4に十分には接触していない状態であっても、係合片21がこの浮き上がったリード5を下方に押圧することによって、予備はんだ6を導体パターン4に接触させることができる。
FIG. 8 is an enlarged view of the
The material of the
FIG. 9 is an enlarged perspective view showing a state where one
In FIG. 8, a part of the
The
Thus, the
図9では、一本の係合片21が一本のリード5に係合して弾性的に押圧する様子を示したが、押え具20は、ピッチPで並んだ多数の係合片21が同一ピッチで配列されたリード5に夫々係合してリード5を弾性的に押圧する。
係合片21は、弾性材料で構成され、かつ互いに独立して弾性変形可能であるので、浮き上がったリード5も浮き上がっていないリード5も、更には浮き上がり量に相違がある場合にも、夫々の予備はんだ6を導体パターン4に接触させることができる。
図9では、1個の押え具を用いてリード5の先端部5aを押圧する例を示したが、後に図10を用いて詳述するように、2個の押え具を使用して、リード5を予備はんだ6の両側で押圧することもできる。
この場合には、1個の押え具の係合片21が図9のように、リード5の先端部5aに係合し、もう一つの押え具の係合片はケーブルCから伸長したリード5の末端部5bに係合して押圧する。このように、2個の押え具20を使用して、リード5をその予備はんだ6の両側において押圧することによって、予備はんだ6を尚一層確実に、導体パターン4に接触させることができる。
Although FIG. 9 shows a state where one
Since the engaging
FIG. 9 shows an example in which the
In this case, the engaging
図10は、押え具20の支持構造を示した正面図である。
図10において、ステージ1は紙面に垂直方向に移動可能である。ステージ1には、はんだ付け対象物として多数の導体パターン4と多数のケーブルCのリード5とが載置されている。これらの導体パターン4とケーブルCのリード5とは、それぞれ紙面に垂直な方向に所定の間隔で配列されている。また、リード5は、その予備はんだ6が導体パターン4上に載置されるように、位置決めされている。
ステージ1には一端部に支柱22が固着され、支柱22には支持部材22aが突設されている。支持部材22aには、保持板23が一端のピボット24によって旋回可能に支持されている。保持板23は図示の水平位置と、この水平位置から矢印方向に90°回動した垂直位置との間を回動可能である。保持板23は水平位置にある時には、ステージ1と平行になる。
FIG. 10 is a front view showing a support structure of the
In FIG. 10, the
A
保持板23は、所定の位置に開口23aを有し、開口23aの上部にシリンドリカルレンズアレイ11を保持する。なお、シリンドリカルレンズアレイ11は紙面に垂直方向に多数のシリンドリカルレンズが配列されている。
保持板23の下面には一対の押え具20,20がそれぞれの一端で固着され、これらの押え具20,20は保持板23の下面から斜めに垂下している。保持板23に対する押え具20,20の固着位置は、両方の押え具の間に保持板23の開口23aが位置するように、定められている。
なお、押え具20,20が保持板23から斜めに垂下している理由は、多数の係合片21が互いに独立的に弾性変形することを確保する為である。これによって、係合片21は、全てのリード5に係合してそれを確実に押圧して、予備はんだ6を導体パターン4に接触させることができる。
保持板23の水平位置は、シリンドリカルレンズアレイ11の各シリンドリカルレンズの結像点がはんだ付け対象物4,6上に位置するように、定められている。
保持板23から斜め方向に垂下した押え具20,20は、その多数の係合片21がステージ1上に載置された多数のリード5にそれぞれ係合して、リード5を下方向に押圧する。
The holding
A pair of
The reason why the
The horizontal position of the holding
The
このような状態で、ステージ1を紙面に垂直な方向に移動することによって、シリンドリカルレンズアレイ11に入射したレーザー光束8bは、シリンドリカルレンズアレイ11の各シリンドリカルレンズによって離散的な光束8cに変換されて、各はんだ付け対象物を順次照射し加熱する。
この加熱によって、予備はんだ6が溶融すると、押え具20によって弾性的に押圧されているリード5が更に下降し、導体パターン4に直接接触する。多数の予備はんだ6の溶融は、ステージ1の移動に伴い順次行われ、押え具20の係合片21は、その溶融が開始したリード5を次々に下降させて導体パターンに直接接触させる。
こうして、押え具20は、全てのリード5をその予備はんだ6の溶融に伴い導体パターン4に直接接触させる。
このようなリード5の順次の下降は、押え具20の係合片21が互いに独立してリード5を弾性的に付勢することによって達成される。
In such a state, by moving the
When the
Thus, the
Such sequential lowering of the
こうして、レーザーはんだ付け加工が終了すると、保持板23が矢印方向に旋回され、垂直位置に移動された後に、はんだ付け作業の終了したはんだ付け対象物がステージ1から取り出される。
その後に、新たなはんだ付け対象物がステージ1に載置されると、保持板23が垂直位置から水平位置まで下降旋回され、一対の押え具20,20の係合片21は、図10に示したようにリード5に係合する。
Thus, when the laser soldering process is finished, the holding
After that, when a new soldering object is placed on the
シリンドリカルレンズアレイ11とステージ1上のはんだ付け対象物との間隔は、シリンドリカルレンズの結像位置がはんだ付け対象物に一致するように、正確に設定する必要がある。同様に、押え具20とはんだ付け対象物との位置関係も、押え具の係合片21がリード5に係合するように、正確に設定する必要がある。
これらのために、シリンドリカルレンズアレイ11と押え具20とが共に保持板23に支持されている。
なお、ステージ1に載置されたはんだ付け対象物の厚さ、即ち、はんだ付け対象物のはんだ付けポイントの高さが、はんだ付け対象物に応じて大きく異なる場合には、支持部材22aを支柱22に対して上下方向に微小移動可能な構成にすることが望ましい。
これによって、はんだ付け対象物が比較的厚い場合には、支持部材22aをその厚さに応じて上方に移動して、保持板23を微小量上昇させる。逆に、はんだ付け対象物の厚さが比較的薄い場合には、支持部材22aをそれに応じて下方向に移動して、保持板23を微小量だけ降下させる。これによって、はんだ付け対象物の厚さの差異に関係なく、レーザー光束8cははんだ付け対象物のはんだ付けポイントを照射することができる。
The interval between the
For these reasons, the
When the thickness of the soldering object placed on the
As a result, when the soldering object is relatively thick, the
押え具20は、熱伝導性が低い材料で構成することが望ましく、これは、係合片21がリード5に係合したときに、レーザー光束が予備はんだを照射加熱した熱がこの係合片21から漏洩することを防止するためである。
The
上述した本発明の種々の実施の形態は、いずれもレーザーはんだ付け装置に関するものであったが、本発明はこれらに限るものではなく、ろう付け加工や溶接加工や融着加工や加熱加工や紫外線硬化加工などを行う種々の加工装置に適用することができる。 The various embodiments of the present invention described above all relate to the laser soldering apparatus. However, the present invention is not limited to these, and brazing, welding, fusing, heating, ultraviolet rays, and the like. The present invention can be applied to various processing apparatuses that perform curing processing and the like.
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 As long as the characteristics of the present invention are not impaired, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .
1:ステージ、2:はんだ付け対象物、4:導体パターン、5:リード、6:予備はんだ、7:レーザー光源、8:レーザー光、8b:レーザー光束、8c:レーザー光束、9:コリメーターレンズ、10:シリンドリカルレンズ、11:シリンドリカルレンズアレイ 1: Stage, 2: Soldering object, 4: Conductor pattern, 5: Lead, 6: Pre-solder, 7: Laser light source, 8: Laser beam, 8b: Laser beam, 8c: Laser beam, 9: Collimator lens 10: Cylindrical lens, 11: Cylindrical lens array
Claims (13)
光源と、
前記光源からの光束を所定の横断面形状の第1光束に整形する第1の整形光学系と、
前記第1光束を、前記複数の被加工物の間隔に対応した間隔を持つ離散的な複数の第2光束に整形する第2の整形光学系と、
前記第1光束と前記第2の整形光学系とを前記一方向に相対的に移動させる相対移動手段と、
を備え、
前記複数の第2光束は、前記相対移動手段による前記相対移動によって、前記複数の被加工物を順次照射することを特徴とする加工装置。 A stage for placing a plurality of workpieces arranged at predetermined intervals in one direction;
A light source;
A first shaping optical system for shaping a light beam from the light source into a first light beam having a predetermined cross-sectional shape;
A second shaping optical system for shaping the first light flux into a plurality of discrete second light fluxes having an interval corresponding to an interval between the plurality of workpieces;
Relative movement means for relatively moving the first light flux and the second shaping optical system in the one direction;
With
The plurality of second light beams irradiate the plurality of workpieces sequentially by the relative movement by the relative movement means.
前記相対移動手段は、前記第2の整形光学系と前記ステージとを一体に、前記第1の整形光学系に対して移動することを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 1,
The relative movement means moves the second shaping optical system and the stage integrally with respect to the first shaping optical system.
前記相対移動手段は、前記第1の整形光学系を前記第2の整形光学系に対して移動することを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 1,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the relative moving unit moves the first shaping optical system with respect to the second shaping optical system.
前記相対移動手段は、前記第1光束を前記第2の整形光学系に対して移動することを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 1,
The relative movement means moves the first light beam with respect to the second shaping optical system.
前記第2の整形光学系は前記一方向に配列された複数の小レンズを含み、
前記小レンズの各々は前記第2光束を作り、
前記複数の小レンズはその個数が少なくとも前記複数の被加工物と同数であることを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 1,
The second shaping optical system includes a plurality of small lenses arranged in the one direction,
Each of the small lenses creates the second light flux,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the number of the plurality of small lenses is at least the same as the number of the plurality of workpieces.
前記第2の整形光学系は前記一方向に配列された複数の小レンズを含み、
前記小レンズの各々は前記第2光束を作り、
前記第1光束の前記横断面形状の前記一方向の長さは、前記複数の小レンズの全幅にほぼ等しいことを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 1,
The second shaping optical system includes a plurality of small lenses arranged in the one direction,
Each of the small lenses creates the second light flux,
The processing apparatus according to claim 1, wherein a length of the first light beam in the cross-sectional shape in the one direction is substantially equal to a full width of the plurality of small lenses.
前記相対移動手段は、前記一方向における前記第1光束の一端と他端とが前記複数の小レンズの各々の光軸を実質的に全て横切るように、前記第1光束と前記第2の整形光学系とを相対移動させることを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 5, wherein
The relative movement means is configured to cause the first light beam and the second shaping so that one end and the other end of the first light beam in the one direction substantially cross all optical axes of the plurality of small lenses. A processing apparatus characterized by moving relative to an optical system.
前記被加工物は前記一方向に対してほぼ垂直な方向に延長した延長体であり、
前記複数の小レンズの各々は前記垂直方向に延びたシリンドリカルレンズであることを特徴とする加工装置。 In the processing apparatus according to claim 5,
The workpiece is an extension extending in a direction substantially perpendicular to the one direction;
Each of the plurality of small lenses is a cylindrical lens extending in the vertical direction.
前記第2の整形光学系は、前記複数の小レンズと前記複数の被加工物との間に配置された焦点距離が調節可能なリレーレンズを更に含み、
前記リレーレンズは前記複数の小レンズによる結像を前記複数の被加工物近傍に夫々再結像し、
前記リレーレンズは、その焦点距離の調節によって前記複数の第2光束の間隔を変更することを特徴とする加工装置。 In the processing apparatus according to claim 5,
The second shaping optical system further includes a relay lens having an adjustable focal length disposed between the plurality of small lenses and the plurality of workpieces,
The relay lens re-images the images formed by the plurality of small lenses in the vicinity of the plurality of workpieces, respectively.
The processing device, wherein the relay lens changes an interval between the plurality of second light beams by adjusting a focal length thereof.
前記第2の整形光学系は、前記複数の小レンズと前記複数の被加工物との間に配置された焦点距離が調節可能なリレーレンズを更に含み、
前記リレーレンズは前記複数の小レンズによる結像を前記複数の被加工物近傍に夫々再結像し、
前記第2の整形光学系は前記複数の小レンズによる各結像位置に開口を有するマスクを更に含み、
前記マスクの開口は前記被加工物の大きさに対応していることを特徴とする加工装置。 In the processing apparatus according to claim 5,
The second shaping optical system further includes a relay lens having an adjustable focal length disposed between the plurality of small lenses and the plurality of workpieces,
The relay lens re-images the images formed by the plurality of small lenses in the vicinity of the plurality of workpieces, respectively.
The second shaping optical system further includes a mask having an opening at each imaging position by the plurality of small lenses,
The processing apparatus characterized in that the opening of the mask corresponds to the size of the workpiece.
前記複数の被加工物の各々は、第1の被加工片と第2の被加工片とを含み、
前記第2光束は前記第1及び第2の被加工片の少なくとも一方を照射して、前記第1及び第2の被加工片を接合することを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 1,
Each of the plurality of workpieces includes a first workpiece piece and a second workpiece piece,
The processing apparatus, wherein the second light beam irradiates at least one of the first and second workpiece pieces to join the first and second workpiece pieces.
前記第1の被加工片は前記ステージに載置され、
前記第2の被加工片は前記第1の被加工片上に載置され、
前記第2光束は少なくとも前記第2の被加工片の所定部分を照射し、
前記第2の被加工片の各々が前記第1の被加工片の各々に接触する方向に前記第2の被加工片の各々を弾性的に押圧する複数の係合片を有する第1の押え具を更に備えることを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 11, wherein
The first workpiece is placed on the stage;
The second workpiece is placed on the first workpiece;
The second luminous flux irradiates at least a predetermined portion of the second workpiece;
A first presser having a plurality of engagement pieces that elastically press each of the second workpiece pieces in a direction in which each of the second workpiece pieces comes into contact with each of the first workpiece pieces. A processing apparatus further comprising a tool.
前記第2の被加工片の各々が前記第1の被加工片の各々に接触する方向に前記第2の被加工片の各々を弾性的に押圧する複数の係合片を有する第2の押え具を更に備え、
前記第1の押え具の係合片と前記第2の押え具の係合片は、前記第2の被加工片を、前記第2光束によって照射される前記所定部分を挟んで、夫々押圧することを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 12, wherein
A second presser having a plurality of engaging pieces that elastically press each of the second workpiece pieces in a direction in which each of the second workpiece pieces comes into contact with each of the first workpiece pieces. Further equipped with tools,
The engagement piece of the first presser and the engagement piece of the second presser respectively press the second workpiece piece with the predetermined portion irradiated by the second light flux interposed therebetween. A processing apparatus characterized by that.
Priority Applications (1)
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JP2008221315A JP2010052024A (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Working apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104759723A (en) * | 2015-04-01 | 2015-07-08 | 华中科技大学 | Laser welding device and method |
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2008
- 2008-08-29 JP JP2008221315A patent/JP2010052024A/en active Pending
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