JP2014018800A - Laser joining method and laser joining system - Google Patents

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Shigeru Hiramatsu
茂 平松
Koichi Wake
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser joining method and a laser joint system which can independently set respective physical quantities of first laser beam whose image is formed in a first part to be joined and second laser beam whose image is formed in a second part to be joined.SOLUTION: In a laser joining method and a laser joint system 10A for joining a circular terminal 300 and a rod terminal 308 positioned inside the circular terminal 300, a first image formation part I1 is formed by forming the image of first laser beam LB1 on an emission end surface of a first optical fiber 36 into a circular shape while matching the image of first laser beam LB1 to the circular terminal 300, and a second image formation part I2 is formed by forming an image of a second laser beam LB2 on an emission end surface of a second optical fiber 50 into a circular spot shape while matching the image of the second laser beam LB2 to the rod terminal 308.

Description

本発明は、環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部とを接合するためのレーザ接合方法及びレーザ接合システムに関する。   The present invention relates to a laser bonding method and a laser bonding system for bonding an annular first bonded portion and a second bonded portion positioned inside the first bonded portion.

従来、熱交換器の冷却フィンや宝飾品の微小部品等のろう付けにレーザ光が広汎に用いられており、これによって、細かい部分への微細な接合を安価で且つ高速に行うことが可能となっている。そして、近年、プリント配線板への電子部品の半田付けにレーザ光を用いることが検討されている。   Conventionally, laser light has been widely used for brazing of cooling fins of heat exchangers and fine parts of jewelry, etc., which makes it possible to perform fine joining to fine parts at low cost and at high speed. It has become. In recent years, it has been studied to use a laser beam for soldering an electronic component to a printed wiring board.

この種のレーザ接合を行う場合、一般的に、微小な円形のスポット形状を有するレーザ光(いわゆる、センターピークビーム)が用いられる。しかしながら、環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部とを接合する場合には、前記第1被接合部又は前記第2被接合部のいずれか一方にしかレーザ光が照射されないため、前記第1被接合部と前記第2被接合部との温度に偏りが生じ、溶加材(半田等のろう材)等が温度の高い方にしか流れなくなるため、良好な接合を得ることが容易でない。   When this type of laser bonding is performed, laser light having a minute circular spot shape (so-called center peak beam) is generally used. However, when the annular first bonded portion and the second bonded portion located inside the first bonded portion are bonded, either the first bonded portion or the second bonded portion is used. Since only one side is irradiated with the laser beam, the temperature of the first bonded portion and the second bonded portion is biased, and the filler material (solder material such as solder) flows only to the higher temperature side. Therefore, it is not easy to obtain a good joint.

前記レーザ光のスポット径を大きくして前記第1被接合部と前記第2被接合部の両方に該レーザ光を照射することも考えられるが、スポット径を大きくした分、高出力のレーザ光を用いる必要がある。   Although it is conceivable to increase the spot diameter of the laser beam and irradiate the laser beam to both the first bonded portion and the second bonded portion. Must be used.

また、例えば、プリント配線板のスルーホールに通された棒状端子(第2被接合部)とプリント配線板の環状端子(第1被接合部、銅パターン)とを該レーザ光で半田付けする場合には、該レーザ光が前記スルーホールを介して電子部品に照射されることにより該電子部品が破損する懸念がある。   In addition, for example, when a rod-shaped terminal (second bonded portion) passed through a through hole of a printed wiring board and an annular terminal (first bonded portion, copper pattern) of the printed wiring board are soldered with the laser light. There is a concern that the electronic component may be damaged when the laser beam is irradiated onto the electronic component through the through hole.

このような問題を解決するために、中心孔を有するアキシコンレンズに1つのレーザ光を照射することにより、該アキシコンレンズを透過した円環状の第1レーザ光を環状端子に結像させると共に、該中心孔を通過した円形の第2レーザ光を棒状端子に結像させる技術的思想が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In order to solve such a problem, by irradiating an axicon lens having a central hole with one laser beam, an annular first laser beam transmitted through the axicon lens is imaged on an annular terminal. A technical idea for forming an image of a circular second laser beam that has passed through the center hole on a rod-shaped terminal is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2008−260035号公報JP 2008-260035 A

ところで、半田付け等のろう付けに用いられるワークは、環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部が立体的形状を有していることが多く、また、該第1被接合部と該第2被接合部のサイズや熱容量についても様々である。   By the way, as for the workpiece | work used for brazing, such as soldering, the cyclic | annular 1st to-be-joined part and the 2nd to-be-joined part located inside this 1st to-be-joined part have a three-dimensional shape in many cases. In addition, there are various sizes and heat capacities of the first bonded portion and the second bonded portion.

そのため、第1レーザ光と第2レーザ光の各々の光量、第1レーザ光と第2レーザ光の各々の照射時間、第1レーザ光を第1被接合部に環状に結像することにより形成される第1結像部と第2レーザ光を第2被接合部に円形に結像することにより形成される第2結像部の各々の径(結像径)が変更可能であることが望ましい。   Therefore, each of the first laser beam and the second laser beam, the irradiation time of each of the first laser beam and the second laser beam, and the first laser beam formed in an annular image on the first bonded portion. The respective diameters (imaging diameters) of the second imaging unit formed by imaging the first imaging unit and the second laser beam formed in a circle on the second bonded part can be changed. desirable.

しかしながら、上述した特許文献1のような従来技術では、中心孔を有する特殊なアキシコンレンズを用いて円環状の第1レーザ光と円形の第2レーザ光を同時に形成しているので、各レーザ光のビーム形状等が該アキシコンレンズの構造に依存してしまう。   However, in the conventional technique such as Patent Document 1 described above, the annular first laser beam and the circular second laser beam are simultaneously formed using a special axicon lens having a center hole. The light beam shape and the like depend on the structure of the axicon lens.

すなわち、例えば、アキシコンレンズのレーザ光の入射側に配設した集光レンズと該アキシコンレンズとの間隔を変更することにより第1結像部の径を変更することは可能であるが、第2結像部の径を変更することはできない。また、このような方式を用いた場合、第1レーザ光と第2レーザ光の出力バランスが変化してしまうので第1レーザ光と第2レーザ光の条件設定が困難である上、アキシコンレンズの収差の影響を受けて第1結像部の像がぼやけることがある。   That is, for example, it is possible to change the diameter of the first imaging unit by changing the distance between the condenser lens arranged on the laser beam incident side of the axicon lens and the axicon lens. The diameter of the second imaging unit cannot be changed. In addition, when such a method is used, the output balance of the first laser beam and the second laser beam changes, so that it is difficult to set the conditions of the first laser beam and the second laser beam, and the axicon lens The image of the first imaging unit may be blurred due to the influence of the aberration.

つまり、このような従来技術では、第1被接合部に結像される第1レーザ光と第2被接合部に結像される第2レーザ光の各々の物理量(光量、照射時間、結像径等)を独立して設定することができないおそれがある。   That is, in such a conventional technique, each physical quantity (light quantity, irradiation time, image formation) of the first laser beam focused on the first bonded portion and the second laser beam focused on the second bonded portion. There is a possibility that the diameter, etc.) cannot be set independently.

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部を接合する場合であっても、第1被接合部に結像される第1レーザ光と第2被接合部に結像される第2レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができ、これによって、接合品質の向上を図ることができるレーザ接合方法及びレーザ接合システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such a problem, and even when the annular first bonded portion and the second bonded portion located inside the first bonded portion are bonded. The physical quantity of each of the first laser beam imaged on the first bonded portion and the second laser beam imaged on the second bonded portion can be set independently. It is an object of the present invention to provide a laser bonding method and a laser bonding system that can be improved.

[1] 本発明に係るレーザ接合方法は、環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部とを接合するためのレーザ接合方法であって、第1レーザ光を第1光ファイバのクラッドに伝搬させて、該第1光ファイバの出射端面における前記第1レーザ光の像を前記第1被接合部に合わせて環状に結像させることにより第1結像部を形成し、前記第1レーザ光の波長とは異なる波長を有する第2レーザ光を第2光ファイバのコアに伝搬させて、該第2光ファイバの出射端面における前記第2レーザ光の像を前記第2被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部を形成することを特徴とする。 [1] A laser joining method according to the present invention is a laser joining method for joining an annular first joined portion and a second joined portion located inside the first joined portion, First laser light is propagated to the cladding of the first optical fiber, and an image of the first laser light on the exit end face of the first optical fiber is formed in an annular shape in accordance with the first bonded portion. An image forming unit is formed, a second laser beam having a wavelength different from the wavelength of the first laser beam is propagated to the core of the second optical fiber, and the second laser beam on the emission end face of the second optical fiber The second image-forming portion is formed by forming the image in a circular spot shape in accordance with the second bonded portion.

本発明に係るレーザ接合方法によれば、第1光ファイバの出射端面における第1レーザ光の像を第1被接合部に合わせて環状に結像させることにより第1結像部を形成し、第2光ファイバの出射端面における第2レーザ光の像を第2被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部を形成するので、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができる。これにより、第1被接合部と第2被接合部の接合品質の向上を図ることができる。   According to the laser bonding method according to the present invention, the first imaging portion is formed by forming an image of the first laser beam on the emission end face of the first optical fiber in an annular shape in accordance with the first bonded portion, Since the second image forming portion is formed by forming an image of the second laser light on the emission end face of the second optical fiber into a circular spot shape in accordance with the second bonded portion, the first laser light and the Each physical quantity of the second laser light can be set independently. Thereby, the improvement of the joining quality of a 1st to-be-joined part and a 2nd to-be-joined part can be aimed at.

[2] 上記レーザ接合方法において、前記第1被接合部と前記第2被接合部の各々の熱容量に基づいて、前記第1レーザ光の光量と前記第2レーザ光の光量との比率を設定してもよい。 [2] In the laser bonding method, a ratio between the light amount of the first laser light and the light amount of the second laser light is set based on the heat capacities of the first bonded portion and the second bonded portion. May be.

このようなレーザ接合方法によれば、第1被接合部と第2被接合部の各々の熱容量に基づいて、第1レーザ光の光量と第2レーザ光の光量との比率を設定するので、第1被接合部と第2被接合部の各々の熱容量によらず該第1被接合部と該第2被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   According to such a laser bonding method, since the ratio between the light amount of the first laser beam and the light amount of the second laser beam is set based on the heat capacities of the first bonded portion and the second bonded portion, Regardless of the heat capacities of the first and second bonded parts, it is possible to suitably raise the temperature of the first and second bonded parts. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

[3] 上記のレーザ接合方法において、前記第1レーザ光を発振する第1レーザ発振器の第1駆動電流値と前記第2レーザ光を発振する第2レーザ発振器の第2駆動電流値のうち少なくともいずれか一方を調節することにより、前記第1レーザ光の光量と前記第2レーザ光の光量との比率を設定してもよい。この場合、第1レーザ光の光量と第2レーザ光の光量との比率を容易に設定することができる。 [3] In the above laser bonding method, at least one of a first drive current value of the first laser oscillator that oscillates the first laser light and a second drive current value of the second laser oscillator that oscillates the second laser light. By adjusting either one, the ratio of the light amount of the first laser light and the light amount of the second laser light may be set. In this case, the ratio between the light amount of the first laser light and the light amount of the second laser light can be easily set.

[4] 上記のレーザ接合方法において、前記第1被接合部と前記第2被接合部の形状に基づいて、前記第1結像部と前記第2結像部の間隔を設定してもよい。 [4] In the laser bonding method described above, an interval between the first imaging unit and the second imaging unit may be set based on shapes of the first bonded unit and the second bonded unit. .

このようなレーザ接合方法によれば、第1被接合部と第2被接合部の形状に基づいて、第1結像部と第2結像部との間隔を設定するので、第1被接合部と第2被接合部の形状によらず、第1レーザ光を第1被接合部に確実に結像させることができると共に第2レーザ光を第2被接合部に確実に結像させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。また、レーザ半田付けを行う場合には、第1レーザ光又は第2レーザ光が第1被接合部と第2被接合部の間の隙間を通り電子部品等に照射されることを好適に抑えることができる。   According to such a laser bonding method, since the interval between the first image forming unit and the second image forming unit is set based on the shapes of the first bonded unit and the second bonded unit, the first bonded unit is used. The first laser beam can be reliably imaged on the first bonded portion and the second laser beam can be reliably imaged on the second bonded portion regardless of the shape of the portion and the second bonded portion. Can do. Therefore, it is possible to improve the bonding quality. Further, when laser soldering is performed, it is preferable to prevent the first laser beam or the second laser beam from being irradiated to the electronic component or the like through the gap between the first bonded portion and the second bonded portion. be able to.

[5] 上記のレーザ接合方法において、所定の径寸法を有するクラッドを含む第1光ファイバの選択、及び所定の焦点距離を有したコリメートレンズの選択のうち少なくともいずれか一方を行うことにより、前記第1結像部と前記第2結像部との間隔を設定してもよい。この場合、第1結像部と第2結像部の間隔を容易に設定することができる。 [5] In the above laser joining method, by performing at least one of selection of a first optical fiber including a clad having a predetermined diameter and selection of a collimating lens having a predetermined focal length, An interval between the first imaging unit and the second imaging unit may be set. In this case, the interval between the first image forming unit and the second image forming unit can be easily set.

[6] 上記のレーザ接合方法において、前記第1被接合部の形状又は熱容量に基づいて、前記第1結像部のリング幅を設定してもよい。 [6] In the laser bonding method described above, the ring width of the first imaging unit may be set based on the shape or heat capacity of the first bonded part.

このようなレーザ接合方法によれば、第1被接合部の形状又は熱容量に基づいて、第1結像部のリング幅を設定するので、第1被接合部の形状や熱応力によらず該第1被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   According to such a laser bonding method, since the ring width of the first imaging portion is set based on the shape or heat capacity of the first bonded portion, the ring width is set regardless of the shape or thermal stress of the first bonded portion. The temperature of the first bonded portion can be suitably raised. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

[7] 上記のレーザ接合方法において、所定の径寸法を有するクラッドを含む第1光ファイバの選択、及び所定の焦点距離を有したコリメートレンズの選択のうち少なくともいずれか一方を行うことにより、前記第1結像部のリング幅を設定してもよい。この場合、第1結像部のリング幅を容易に設定することができる。 [7] In the above laser joining method, by performing at least one of selection of a first optical fiber including a clad having a predetermined diameter and selection of a collimating lens having a predetermined focal length, The ring width of the first imaging unit may be set. In this case, the ring width of the first image forming unit can be easily set.

[8] 上記のレーザ接合方法において、前記第1被接合部と前記第2被接合部の高さ方向の寸法差に応じて、前記第1レーザ光の結像位置及び前記第2レーザ光の結像位置のうち少なくともいずれか一方を設定してもよい。 [8] In the laser bonding method described above, the imaging position of the first laser beam and the second laser beam of the first laser beam are determined according to a dimensional difference in the height direction between the first bonded portion and the second bonded portion. At least one of the imaging positions may be set.

このようなレーザ接合方法によれば、第1被接合部と第2被接合部の高さ方向の寸法差に応じて、第1レーザ光の結像位置及び第2レーザ光の結像位置のうち少なくともいずれか一方を設定するので、前記第1被接合部と前記第2被接合部の高さ方向の位置によらず第1被接合部と第2被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   According to such a laser bonding method, the imaging position of the first laser beam and the imaging position of the second laser beam are varied according to the dimensional difference in the height direction between the first bonded portion and the second bonded portion. Since at least one of them is set, the temperature of the first bonded portion and the second bonded portion is suitably raised regardless of the position in the height direction of the first bonded portion and the second bonded portion. Can do. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

[9] 上記のレーザ接合方法において、前記第1光ファイバから出射した前記第1レーザ光を平行化するコリメートレンズを光軸方向に沿って移動させることにより、前記第1レーザ光の結像位置を設定してもよい。この場合、第1レーザ光の結像位置を容易に設定することができる。 [9] In the laser joining method described above, an imaging position of the first laser light is obtained by moving a collimating lens that collimates the first laser light emitted from the first optical fiber along the optical axis direction. May be set. In this case, the imaging position of the first laser light can be easily set.

[10] 本発明に係るレーザ接合システムは、環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部とを接合するためのレーザ接合システムであって、第1レーザ光を伝搬するクラッドを含む第1光ファイバと、前記第1レーザ光の波長とは異なる波長を有する第2レーザ光を伝搬するコアを含む第2光ファイバと、前記第1光ファイバの出射端面における前記第1レーザ光の像を前記第1被接合部に合わせて環状に結像させることにより第1結像部を形成し、前記第2光ファイバの出射端面における前記第2レーザ光の像を前記第2被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部を形成する結像手段と、を備えることを特徴とする。 [10] A laser joining system according to the present invention is a laser joining system for joining an annular first joined portion and a second joined portion located inside the first joined portion, A first optical fiber including a clad for propagating one laser beam, a second optical fiber including a core for propagating a second laser beam having a wavelength different from the wavelength of the first laser beam, and the first optical fiber. A first imaging portion is formed by forming an image of the first laser beam on the exit end face in a ring shape in conformity with the first joined portion, and the second laser light on the exit end face of the second optical fiber. Imaging means for forming a second imaging portion by forming the image in a circular spot shape in conformity with the second joined portion.

本発明に係るレーザ接合システムによれば、第1光ファイバの出射端面における第1レーザ光の像を第1被接合部に合わせて環状に結像させることにより第1結像部を形成し、第2光ファイバの出射端面における第2レーザ光の像を第2被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部を形成することができるので、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができる。これにより、第1被接合部と第2被接合部の接合品質の向上を図ることができる。   According to the laser bonding system according to the present invention, the first imaging portion is formed by forming an image of the first laser light on the emission end face of the first optical fiber in an annular shape in accordance with the first bonded portion, The second laser beam can be formed by forming an image of the second laser beam on the emission end face of the second optical fiber into a circular spot shape in accordance with the second bonded portion. The physical quantities of the light and the second laser light can be set independently. Thereby, the improvement of the joining quality of a 1st to-be-joined part and a 2nd to-be-joined part can be aimed at.

[11] 上記のレーザ接合システムにおいて、前記第1光ファイバを構成する前記クラッドは、中空状に形成されていてもよい。 [11] In the above laser joining system, the clad constituting the first optical fiber may be formed in a hollow shape.

このようなレーザ接合システムによれば、中空状に形成されたクラッドで第1レーザ光を伝搬することにより、第1結像部を環状にすることができる。   According to such a laser joining system, the first imaging portion can be formed into an annular shape by propagating the first laser light with the hollow clad.

[12] 上記のレーザ接合システムにおいて、前記第1光ファイバは、コアと、前記コアを被覆する環状の前記クラッドと、前記クラッドを被覆する外側クラッドと、を含み、前記クラッドは、前記コアの屈折率と前記外側クラッドの屈折率の両方よりも大きい屈折率を有していてもよい。 [12] In the above laser bonding system, the first optical fiber includes a core, an annular cladding that covers the core, and an outer cladding that covers the cladding, and the cladding includes the core. You may have a refractive index larger than both the refractive index and the refractive index of the said outer clad.

このようなレーザ接合システムによれば、コアの屈折率と外側クラッドの屈折率の両方よりも大きい屈折率を有するクラッドで第1レーザ光を伝搬することにより、第1結像部を環状にすることができる。   According to such a laser junction system, the first imaging portion is formed into an annular shape by propagating the first laser light through the clad having a refractive index larger than both the refractive index of the core and the refractive index of the outer clad. be able to.

[13] 上記のレーザ接合システムにおいて、前記第1レーザ光を発振する第1レーザ発振器と、前記第2レーザ光を発振する第2レーザ発振器と、をさらに備えていてもよい。 [13] The laser bonding system may further include a first laser oscillator that oscillates the first laser light and a second laser oscillator that oscillates the second laser light.

このようなレーザ接合システムによれば、第1レーザ光を発振する第1レーザ発振器と第2レーザ光を発振する第2レーザ発振器とを備えているので、前記第1レーザ発振器の第1駆動電流値と前記第2レーザ発振器の第2駆動電流値のうち少なくともいずれか一方を調節することにより、第1レーザ光の光量と第2レーザ光の光量の比率を容易に設定することができる。この場合、第1被接合部と第2被接合部の各々の熱容量によらず該第1被接合部と該第2被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。また、第1レーザ光の第1被接合部への照射時間と第2レーザ光の第2被接合部への照射時間とを容易に設定することもできる。   According to such a laser bonding system, since the first laser oscillator that oscillates the first laser light and the second laser oscillator that oscillates the second laser light are provided, the first drive current of the first laser oscillator is provided. By adjusting at least one of the value and the second drive current value of the second laser oscillator, the ratio of the light quantity of the first laser light and the light quantity of the second laser light can be easily set. In this case, the temperature of the first bonded portion and the second bonded portion can be suitably raised regardless of the heat capacities of the first bonded portion and the second bonded portion. Therefore, it is possible to improve the bonding quality. In addition, the irradiation time of the first laser beam to the first bonded portion and the irradiation time of the second laser beam to the second bonded portion can be easily set.

[14] 上記のレーザ接合システムにおいて、前記結像手段は、前記第1光ファイバから出射された前記第1レーザ光を平行化する第1コリメートレンズと、前記第2光ファイバから出射された前記第2レーザ光を平行化する第2コリメートレンズと、を有し、前記第1コリメートレンズ及び前記第2コリメートレンズのうち少なくともいずれか一方を光軸方向に沿って変位可能なレンズ変位機構をさらに備えていてもよい。 [14] In the above laser joining system, the imaging means includes a first collimating lens that collimates the first laser light emitted from the first optical fiber, and the light emitted from the second optical fiber. And a second collimating lens that collimates the second laser light, and further includes a lens displacement mechanism that can displace at least one of the first collimating lens and the second collimating lens along the optical axis direction. You may have.

このようなレーザ接合システムによれば、第1コリメートレンズ及び第2コリメートレンズのうち少なくともいずれか一方を光軸方向に沿って変位可能なレンズ変位機構を備えているので、第1レーザ光の結像位置及び第2レーザ光の結像位置のうち少なくともいずれか一方を容易に設定することができる。これにより、第1被接合部と第2被接合部の高さ方向の位置によらず第1被接合部と第2被接合部を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   According to such a laser joining system, since the lens displacement mechanism capable of displacing at least one of the first collimating lens and the second collimating lens along the optical axis direction is provided, the first laser light is coupled. At least one of the image position and the image formation position of the second laser light can be easily set. Thereby, it is possible to suitably raise the temperature of the first bonded portion and the second bonded portion regardless of the positions in the height direction of the first bonded portion and the second bonded portion. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

[15] 上記のレーザ接合システムにおいて、前記結像手段は、前記第1レーザ光を反射する第1ミラーと、前記第2レーザ光を反射する第2ミラーと、を有し、前記第1ミラーが前記第2レーザ光を透過可能に構成されるか、又は前記第2ミラーが前記第1レーザ光を透過可能に構成されていてもよい。 [15] In the laser joining system, the imaging unit includes a first mirror that reflects the first laser light and a second mirror that reflects the second laser light, and the first mirror May be configured to transmit the second laser beam, or the second mirror may be configured to transmit the first laser beam.

このようなレーザ接合システムによれば、第1レーザ光を反射する第1ミラーが第2レーザ光を透過可能に構成されるか、又は第2レーザ光を反射する第2ミラーが第1レーザ光を透過可能に構成されているので、簡易な構成で第1レーザ光を第1被接合部に照射して第2レーザ光を第2被接合部に照射することができる。   According to such a laser bonding system, the first mirror that reflects the first laser light is configured to be able to transmit the second laser light, or the second mirror that reflects the second laser light is the first laser light. Therefore, the first laser beam can be irradiated to the first bonded portion and the second laser beam can be irradiated to the second bonded portion with a simple configuration.

以上説明したように、本発明によれば、第1光ファイバの出射端面における第1レーザ光の像を第1被接合部に合わせて環状に結像させることにより第1結像部を形成し、第2光ファイバの出射端面における第2レーザ光の像を第2被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部を形成するので、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光の各々の物理量を独立して設定することができ、これによって、第1被接合部と第2被接合部の接合品質の向上を図ることができる。   As described above, according to the present invention, the first image forming portion is formed by forming an image of the first laser light on the emission end face of the first optical fiber in an annular shape in accordance with the first bonded portion. The second image forming portion is formed by forming an image of the second laser light on the emission end face of the second optical fiber into a circular spot shape in accordance with the second bonded portion, so that the first laser light and Each physical quantity of the second laser beam can be set independently, thereby improving the bonding quality of the first bonded portion and the second bonded portion.

本発明の一実施形態に係るレーザ接合システムを示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a laser joining system concerning one embodiment of the present invention. 図2Aは前記レーザ接合システムを構成する第1光ファイバの一部省略縦断面図であり、図2Bは前記レーザ接合システムを構成する第2光ファイバの一部省略縦断面図である。FIG. 2A is a partially omitted longitudinal sectional view of the first optical fiber constituting the laser joining system, and FIG. 2B is a partially omitted longitudinal sectional view of the second optical fiber constituting the laser joining system. 前記レーザ接合システムの要部を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the principal part of the said laser joining system. 前記レーザ接合システムを用いた接合方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the joining method using the said laser joining system. ワークに形成された第1結像部と第2結像部を示す平面説明図である。It is plane explanatory drawing which shows the 1st image formation part and 2nd image formation part which were formed in the workpiece | work. 前記レーザ接合システムの変形例に係る第1光ファイバの一部省略縦断面図である。FIG. 6 is a partially omitted vertical sectional view of a first optical fiber according to a modification of the laser bonding system. 前記第1光ファイバの屈折率分布を説明するための図6のVII−VII線に沿った断面説明図である。FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view taken along line VII-VII in FIG. 6 for explaining a refractive index distribution of the first optical fiber. 図1に示すレーザ接合システムに関連するレーザ接合システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the laser joining system relevant to the laser joining system shown in FIG. 図8のレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the principal part of the laser joining system of FIG. 図8のレーザ接合システムの変形例を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the modification of the laser joining system of FIG.

以下、本発明に係るレーザ接合方法及びレーザ接合システムについて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a laser bonding method and a laser bonding system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings by giving preferred embodiments.

本発明の一実施形態に係るレーザ接合システム10Aは、図示しないステージに載置されたワークWに第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2とを照射して半田付けを行うレーザ半田付けシステムとして構成されている。   A laser bonding system 10A according to an embodiment of the present invention is a laser soldering system that performs soldering by irradiating a workpiece W placed on a stage (not shown) with a first laser beam LB1 and a second laser beam LB2. It is configured.

図1に示すように、ワークWは、環状端子(銅パターン、第1被接合部)300が形成されたプリント配線板302と、プリント配線板302に実装される電子部品304とを有する。電子部品304は、電子部品本体306と、電子部品本体306に接続された棒状端子(円柱状端子、第2被接合部)308とを有しており、該棒状端子308がプリント配線板302のスルーホール310を挿通した状態で位置決め保持されている。   As shown in FIG. 1, the workpiece W includes a printed wiring board 302 on which an annular terminal (copper pattern, first bonded portion) 300 is formed, and an electronic component 304 mounted on the printed wiring board 302. The electronic component 304 includes an electronic component main body 306 and a rod-shaped terminal (columnar terminal, second joined portion) 308 connected to the electronic component main body 306, and the rod-shaped terminal 308 is connected to the printed wiring board 302. Positioning and holding are performed while the through hole 310 is inserted.

レーザ接合システム10Aは、第1LD電源12と、第1LD電源12から供給される第1駆動電流に基づいて第1波長の第1レーザ光LB1を発振する第1レーザ発振器14と、第1レーザ発振器14から発振された第1レーザ光LB1を伝送する第1伝送ユニット16と、第2LD電源18と、第2LD電源18から供給される第2駆動電流に基づいて第2波長の第2レーザ光LB2を発振する第2レーザ発振器20と、第2レーザ発振器20から発振された第2レーザ光LB2を伝送する第2伝送ユニット22と、第1伝送ユニット16と第2伝送ユニット22との各々が連結される出射ユニット24と、半田(糸半田)Sを供給する半田供給部26と、制御部28とを備える。   The laser bonding system 10A includes a first LD power source 12, a first laser oscillator 14 that oscillates a first laser beam LB1 having a first wavelength based on a first drive current supplied from the first LD power source 12, and a first laser oscillator. The second laser beam LB2 having the second wavelength based on the first transmission unit 16 that transmits the first laser beam LB1 oscillated from 14, the second LD power source 18, and the second drive current supplied from the second LD power source 18. The second laser oscillator 20 that oscillates, the second transmission unit 22 that transmits the second laser light LB2 oscillated from the second laser oscillator 20, and the first transmission unit 16 and the second transmission unit 22 are connected to each other. The output unit 24, a solder supply unit 26 for supplying solder (thread solder) S, and a control unit 28 are provided.

第1レーザ発振器14は、例えば、FC−LD(ファイバカップリングレーザダイオード)からなり、第1LDユニット30と第1取り出し用光ファイバ32とを一体的に結合して構成される。   The first laser oscillator 14 is composed of, for example, an FC-LD (fiber coupling laser diode), and is configured by integrally coupling the first LD unit 30 and the first extraction optical fiber 32.

第1LDユニット30は、1つ又は複数のLDアレイを有し、第1LD電源12より所要の第1駆動電流を供給(注入)されて、例えば、1W〜200Wの高出力LD光を第1レーザ光LB1として発振出力する。第1取り出し用光ファイバ32は、例えば、SI型光ファイバであって、第1伝送ユニット16まで延びて、その出射端面より第1レーザ光LB1を出射する。   The first LD unit 30 has one or a plurality of LD arrays, and is supplied (injected) with a required first driving current from the first LD power supply 12, for example, high power LD light of 1 W to 200 W is supplied to the first laser. Oscillates and outputs as light LB1. The first extraction optical fiber 32 is, for example, an SI-type optical fiber, extends to the first transmission unit 16, and emits the first laser light LB1 from its emission end face.

第1伝送ユニット16は、第1入射部34と第1光ファイバ(スポット形状変形手段)36とを有する。第1入射部34は、第1取り出し用光ファイバ32より所定の広がり角度で出射された第1レーザ光LB1を平行光にコリメートするコリメートレンズ38と、コリメートレンズ38からの平行光の第1レーザ光LB1を絞って第1光ファイバ36に入射させる集光レンズ40とを含む。   The first transmission unit 16 includes a first incident portion 34 and a first optical fiber (spot shape deforming means) 36. The first incident portion 34 includes a collimator lens 38 that collimates the first laser beam LB1 emitted from the first extraction optical fiber 32 at a predetermined spread angle into parallel light, and a first laser beam of parallel light from the collimator lens 38. And a condenser lens 40 that squeezes the light LB1 and enters the first optical fiber 36.

図2Aに示すように、第1光ファイバ36は、中空状に形成されて第1レーザ光LB1を伝搬するクラッド42を含んで構成されている。第1光ファイバ36は、出射ユニット24内で終端している。   As shown in FIG. 2A, the first optical fiber 36 is configured to include a clad 42 that is formed in a hollow shape and propagates the first laser light LB1. The first optical fiber 36 terminates in the emission unit 24.

第2レーザ発振器20は、基本的な構成が上述した第1レーザ発振器14と同一であるため、その詳細な説明を省略する。すなわち、第2レーザ発振器20は、第2LDユニット44と第2取り出し用光ファイバ46を有する。   Since the basic configuration of the second laser oscillator 20 is the same as that of the first laser oscillator 14 described above, detailed description thereof is omitted. That is, the second laser oscillator 20 includes a second LD unit 44 and a second extraction optical fiber 46.

第2伝送ユニット22は、第2入射部48と第2光ファイバ50とを有する。第2入射部48は、上述した第1入射部34と同一構成であって、コリメートレンズ52と集光レンズ54とを含む。   The second transmission unit 22 includes a second incident part 48 and a second optical fiber 50. The second incident part 48 has the same configuration as the first incident part 34 described above, and includes a collimating lens 52 and a condenser lens 54.

図2Bに示すように、第2光ファイバ50は、SI型光ファイバ又はGI型光ファイバとして構成されるものであって、純粋石英からなるコア56と、このコア56を同軸に被覆する例えばフッ素ドープ石英ガラスからなるクラッド58とを有する。第2光ファイバ50は、出射ユニット24内で終端している。   As shown in FIG. 2B, the second optical fiber 50 is configured as an SI-type optical fiber or a GI-type optical fiber, and includes a core 56 made of pure quartz and, for example, fluorine covering the core 56 coaxially. And a clad 58 made of doped quartz glass. The second optical fiber 50 is terminated in the emission unit 24.

図3に示すように、出射ユニット24は、第1光ファイバ36の出射側端部を保持する第1ファイバ保持部60と、第2光ファイバ50の出射側端部を保持する第2ファイバ保持部62と、結像光学系(結像手段)64とを有する。   As shown in FIG. 3, the emission unit 24 includes a first fiber holding unit 60 that holds the emission side end of the first optical fiber 36 and a second fiber holding that holds the emission side end of the second optical fiber 50. A unit 62 and an imaging optical system (imaging means) 64 are provided.

結像光学系64は、第1光ファイバ36の出射側端面における第1レーザ光LB1の像を環状端子300に合わせて円環状に結像させることにより第1結像部I1を形成し、第2光ファイバ50の出射端面における第2レーザ光LB2の像を棒状端子308の端面に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部I2を形成するものである(図5参照)。   The imaging optical system 64 forms a first imaging portion I1 by forming an image of the first laser beam LB1 on the emission side end face of the first optical fiber 36 in an annular shape in accordance with the annular terminal 300, and forming the first imaging portion I1. A second imaging portion I2 is formed by forming an image of the second laser beam LB2 on the emission end face of the two optical fiber 50 into a circular spot shape in accordance with the end face of the rod-shaped terminal 308 (see FIG. 5). ).

具体的には、結像光学系64は、第1光ファイバ36より所定の広がり角度で出射された第1レーザ光LB1を平行化するコリメートレンズ(第1コリメートレンズ)66と、第2光ファイバ50より所定の広がり角度で出射された第2レーザ光LB2を平行化するコリメートレンズ(第2コリメートレンズ)68と、コリメートレンズ66にて平行化された第1レーザ光LB1を環状端子300に向けて反射する第1ミラー70と、コリメートレンズ68にて平行化された第2レーザ光LB2を棒状端子308に向けて反射する第2ミラー72と、第2ミラー72とワークWの間の光路に設けられた集光レンズ74とを有する。   Specifically, the imaging optical system 64 includes a collimating lens (first collimating lens) 66 that collimates the first laser light LB1 emitted from the first optical fiber 36 at a predetermined spread angle, and a second optical fiber. 50, a collimating lens (second collimating lens) 68 that collimates the second laser beam LB2 emitted at a predetermined spread angle, and the first laser beam LB1 collimated by the collimating lens 66 is directed to the annular terminal 300. In the optical path between the second mirror 72 and the work W, the second mirror 72 that reflects the second laser beam LB2 collimated by the collimating lens 68 toward the rod-shaped terminal 308 And a condensing lens 74 provided.

コリメートレンズ66は、出射ユニット24を構成するレンズ変位機構76に支持されている。レンズ変位機構76は、例えば、コリメートレンズ66を保持した状態で第1光ファイバ36から出射した第1レーザ光LB1の光軸に沿って変位可能なスライダとして構成されている。これにより、第1光ファイバ36の出射端面とコリメートレンズ66との間隔が変更可能となる。なお、本実施形態では、コリメートレンズ68の位置は固定である。換言すれば、第2光ファイバ50の出射端面とコリメートレンズ68との間隔は固定である。   The collimating lens 66 is supported by a lens displacement mechanism 76 that constitutes the emission unit 24. The lens displacement mechanism 76 is configured as a slider that can be displaced along the optical axis of the first laser beam LB1 emitted from the first optical fiber 36 while holding the collimator lens 66, for example. Thereby, the space | interval of the output end surface of the 1st optical fiber 36 and the collimating lens 66 can be changed. In the present embodiment, the position of the collimating lens 68 is fixed. In other words, the interval between the emission end face of the second optical fiber 50 and the collimating lens 68 is fixed.

第1ミラー70の反射面には、第1波長の光に対する高反射コート(HRコート)が施されている。一方、第2ミラー72の反射面には、第2波長の光に対する高反射コート(HRコート)と、第1波長に対する反射防止コート(ARコート)が施されている。第2ミラー72は、第2レーザ光LB2を反射すると共にその反射面の背面側から入射する第1レーザ光LB1を透過する。   The reflective surface of the first mirror 70 is provided with a highly reflective coat (HR coat) for the first wavelength light. On the other hand, the reflection surface of the second mirror 72 is provided with a high reflection coat (HR coat) for light of the second wavelength and an antireflection coat (AR coat) for the first wavelength. The second mirror 72 reflects the second laser light LB2 and transmits the first laser light LB1 incident from the back side of the reflecting surface.

また、本実施形態において、第1ミラー70と第2ミラー72とは、第1ミラー70で反射された第1レーザ光LB1の光軸と第2ミラー72で反射された第2レーザ光LB2の光軸とが同軸となるように配設されている。   In the present embodiment, the first mirror 70 and the second mirror 72 include the optical axis of the first laser beam LB1 reflected by the first mirror 70 and the second laser beam LB2 reflected by the second mirror 72. The optical axis is arranged so as to be coaxial.

集光レンズ74は、第2ミラー72を透過した第1レーザ光LB1を環状端子300の表面に集光し、且つ第2ミラー72で反射された第2レーザ光LB2を棒状端子308の端面に集光する。   The condensing lens 74 condenses the first laser beam LB1 transmitted through the second mirror 72 on the surface of the annular terminal 300, and the second laser beam LB2 reflected by the second mirror 72 on the end surface of the rod-shaped terminal 308. Condensate.

図3から諒解されるように、出射ユニット24は、第2ミラー72と集光レンズ74の間の光路に設けられたシャッター77と、環状端子300と棒状端子308とを撮影可能なカメラユニット78とをさらに有している。   As can be understood from FIG. 3, the emission unit 24 is a camera unit 78 capable of photographing the shutter 77 provided in the optical path between the second mirror 72 and the condenser lens 74, the annular terminal 300, and the rod-shaped terminal 308. And further.

シャッター77は、第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2の通過を許可する開状態と、第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2の通過を遮断する閉状態とを切り替え可能に構成されている。カメラユニット78は、環状端子300と棒状端子308の接合状態(半田付け状態)を撮影可能であり、その撮影された情報(画像情報又は動画情報)は制御部28に出力される。半田供給部26は、半田Sを所定の送り速度によって環状端子300に供給可能に構成されている。   The shutter 77 is configured to be switchable between an open state that allows passage of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 and a closed state that blocks passage of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2. Yes. The camera unit 78 can photograph the joined state (soldered state) of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308, and the photographed information (image information or moving image information) is output to the control unit 28. The solder supply unit 26 is configured to be able to supply the solder S to the annular terminal 300 at a predetermined feed rate.

制御部28は、第1LD電源12を駆動制御する第1電源制御部82と、第2LD電源18を駆動制御する第2電源制御部84と、制御部本体86とを有する(図1参照)。制御部本体86は、記憶部88、コリメートレンズ変位制御部90、シャッター制御部92、半田供給制御部94、及びカメラユニット制御部96を含む。   The control unit 28 includes a first power supply control unit 82 that drives and controls the first LD power supply 12, a second power supply control unit 84 that drives and controls the second LD power supply 18, and a control unit main body 86 (see FIG. 1). The control unit main body 86 includes a storage unit 88, a collimating lens displacement control unit 90, a shutter control unit 92, a solder supply control unit 94, and a camera unit control unit 96.

記憶部88は、半田付け対象である環状端子300と棒状端子308の各々の形状、材質、熱容量等のデータが記憶されている。前記形状に関するデータとしては、例えば、棒状端子308の径寸法、環状端子300のリング幅w0の寸法及び径寸法、環状端子300と棒状端子308の間隔d0、棒状端子308の端面と環状端子300の表面との高さ方向に沿った寸法差h(図3参照)等が挙げられる(図5参照)。   The storage unit 88 stores data on the shape, material, heat capacity, and the like of each of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 to be soldered. Examples of the data relating to the shape include the diameter of the rod-shaped terminal 308, the size and diameter of the ring width w0 of the annular terminal 300, the distance d0 between the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308, the end surface of the rod-shaped terminal 308 and the annular terminal 300. A dimensional difference h (see FIG. 3) along the height direction with respect to the surface can be mentioned (see FIG. 5).

コリメートレンズ変位制御部90は、レンズ変位機構76を駆動制御する。シャッター制御部92はシャッター77を開閉制御する。半田供給制御部94は半田供給部26を駆動制御して所定の位置に半田Sを供給する。カメラユニット制御部96はカメラユニット78を駆動制御する。   The collimating lens displacement control unit 90 controls driving of the lens displacement mechanism 76. The shutter control unit 92 controls opening and closing of the shutter 77. The solder supply control unit 94 drives and controls the solder supply unit 26 to supply the solder S to a predetermined position. The camera unit control unit 96 controls driving of the camera unit 78.

次に、以上のように構成されたレーザ接合システム10Aを用いて環状端子300と棒状端子308とを半田付け(接合)する手順について図4及び図5を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、初期状態においてシャッター77は閉状態となっている。   Next, a procedure for soldering (joining) the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 using the laser joining system 10A configured as described above will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the shutter 77 is closed in the initial state.

先ず、半田付け対象であるワークWの環状端子300及び棒状端子308と出射ユニット24との位置決めを行う(図4のステップS1)。すなわち、図示しない駆動機構によって出射ユニット24をワークWに対して移動させて、第1レーザ光LB1の照射位置に環状端子300を位置させると共に第2レーザ光LB2の照射位置に棒状端子308を位置させる。この位置決め工程では、出射ユニット24を固定としてワークWが載置される図示しないステージを移動させても構わない。   First, the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 of the workpiece W to be soldered are positioned with respect to the emission unit 24 (step S1 in FIG. 4). That is, the emission unit 24 is moved with respect to the workpiece W by a driving mechanism (not shown), the annular terminal 300 is positioned at the irradiation position of the first laser beam LB1, and the rod-shaped terminal 308 is positioned at the irradiation position of the second laser beam LB2. Let In this positioning step, a stage (not shown) on which the work W is placed may be moved with the emission unit 24 fixed.

なお、このとき、半田供給部26は、出射ユニット24の移動に連動して所定位置に移動する。すなわち、この段階で、半田供給部26は、環状端子300に半田Sを供給可能な位置に配置される。また、この段階で、第1レーザ光LB1の結像位置(集光位置)に基づいて棒状端子308の端面に対する出射ユニット24の高さ位置が決められる。   At this time, the solder supply unit 26 moves to a predetermined position in conjunction with the movement of the emission unit 24. That is, at this stage, the solder supply unit 26 is disposed at a position where the solder S can be supplied to the annular terminal 300. At this stage, the height position of the emission unit 24 with respect to the end surface of the rod-shaped terminal 308 is determined based on the imaging position (condensing position) of the first laser beam LB1.

続いて、第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2の各々の物理量を設定する(ステップS2)。ここで、前記物理量とは、例えば、第1レーザ光LB1の光量と第2レーザ光LB2の光量との比率(光量比率と称することがある。)、第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2の各々の照射時間(レーザ照射時間と称することがある。)、及び第1レーザ光LB1の結像位置等をいう。   Subsequently, the physical quantities of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 are set (step S2). Here, the physical quantity is, for example, a ratio between the light quantity of the first laser light LB1 and the light quantity of the second laser light LB2 (sometimes referred to as a light quantity ratio), the first laser light LB1 and the second laser light LB2. These are the irradiation times (sometimes referred to as laser irradiation times), the imaging position of the first laser beam LB1, and the like.

本実施形態では、ステップS2において、光量比率、レーザ照射時間、結像位置のいずれか1つを設定する例について説明する。ただし、このステップS2では、光量比率、レーザ照射時間、結像位置から2以上を組み合わせて設定しても構わない。以下に前記物理量の設定について詳細に説明する。   In the present embodiment, an example in which any one of the light amount ratio, the laser irradiation time, and the imaging position is set in step S2 will be described. However, in step S2, two or more may be set in combination from the light amount ratio, the laser irradiation time, and the imaging position. Hereinafter, the setting of the physical quantity will be described in detail.

光量比率の設定は、環状端子300と棒状端子308の各々の熱容量に基づいて行われる。具体的には、例えば、環状端子300のリング幅w0が棒状端子308の直径よりも大きく形成され(環状端子300の熱引きが早く)、環状端子300の熱容量が棒状端子308の熱容量よりも大きい場合には、第1レーザ光LB1の光量が第2レーザ光LB2の光量よりも大きくなるように光量比率を設定する。これにより、環状端子300と棒状端子308の各々の熱容量によらず環状端子300と棒状端子308を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   The light quantity ratio is set based on the heat capacities of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308. Specifically, for example, the ring width w0 of the annular terminal 300 is formed larger than the diameter of the rod-shaped terminal 308 (the heat withdrawal of the annular terminal 300 is fast), and the heat capacity of the annular terminal 300 is larger than the heat capacity of the rod-shaped terminal 308. In this case, the light amount ratio is set so that the light amount of the first laser light LB1 is larger than the light amount of the second laser light LB2. Thus, the temperature of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 can be suitably raised regardless of the heat capacity of each of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

また、光量比率の設定は、第1LDユニット30の第1駆動電流値と第2LDユニット44の第2駆動電流値の少なくともいずれか一方を調節することにより行われる。この場合、光量比率を容易に設定することができる。   The light quantity ratio is set by adjusting at least one of the first drive current value of the first LD unit 30 and the second drive current value of the second LD unit 44. In this case, the light quantity ratio can be easily set.

レーザ照射時間の設定は、環状端子300と棒状端子308の各々の熱容量に基づいて行われる。具体的には、例えば、環状端子300のリング幅w0が棒状端子308の直径よりも大きく形成されることにより環状端子300の熱容量が棒状端子308の熱容量よりも大きい場合には、第1レーザ光LB1の照射時間を第2レーザ光LB2の照射時間よりも長く設定する。これにより、環状端子300と棒状端子308の各々の熱容量によらず環状端子300と棒状端子308を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   The laser irradiation time is set based on the heat capacities of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308, respectively. Specifically, for example, when the ring terminal w 308 has a ring width w 0 larger than the diameter of the rod-shaped terminal 308, and the heat capacity of the ring-shaped terminal 300 is larger than the heat capacity of the rod-shaped terminal 308, the first laser beam. The irradiation time of LB1 is set longer than the irradiation time of the second laser beam LB2. Thus, the temperature of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 can be suitably raised regardless of the heat capacity of each of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

また、レーザ照射時間の設定は、第1LDユニット30に第1駆動電流を流す時間と第2LDユニット44に第2駆動電流を流す時間のうち少なくともいずれか一方を調節することにより行われる。この場合、レーザ照射時間を容易に設定することができる。   The setting of the laser irradiation time is performed by adjusting at least one of the time for supplying the first drive current to the first LD unit 30 and the time for supplying the second drive current to the second LD unit 44. In this case, the laser irradiation time can be set easily.

結像位置の設定は、環状端子300の表面と棒状端子308の端面との高さ寸法差に基づいて行われる。具体的には、棒状端子308の端面が環状端子300の表面よりも出射ユニット24側に位置する場合には、第1レーザ光LB1の結像位置が第2レーザ光LB2の結像位置よりも遠くなるように結像位置を設定する。これにより、環状端子300の表面と棒状端子308の端面との高さ方向の位置によらず、環状端子300と棒状端子308を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   The imaging position is set based on the height dimension difference between the surface of the annular terminal 300 and the end face of the rod-shaped terminal 308. Specifically, when the end surface of the rod-shaped terminal 308 is positioned closer to the emission unit 24 than the surface of the annular terminal 300, the imaging position of the first laser beam LB1 is more than the imaging position of the second laser beam LB2. The imaging position is set so as to be far away. Thereby, the temperature of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 can be suitably increased regardless of the position in the height direction between the surface of the annular terminal 300 and the end surface of the rod-shaped terminal 308. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

また、結像位置の設定は、レンズ変位機構76にてコリメートレンズ66を変位させることにより行われる。具体的には、コリメートレンズ66を第1光ファイバ36の出射端面側に変位させて該コリメートレンズ66と該出射端面との間隔を短くした場合には第1レーザ光LB1の結像位置が遠くなり、コリメートレンズ66を第1ミラー70側に変位させて該コリメートレンズ66と第1光ファイバ36の出射端面との間隔を長くした場合には第1レーザ光LB1の結像位置が近くなる。この場合、結像位置の設定を容易に行うことができる。   The imaging position is set by displacing the collimator lens 66 by the lens displacement mechanism 76. Specifically, when the collimating lens 66 is displaced toward the emission end face of the first optical fiber 36 to shorten the distance between the collimating lens 66 and the emission end face, the imaging position of the first laser beam LB1 is far. Thus, when the collimating lens 66 is displaced toward the first mirror 70 to increase the distance between the collimating lens 66 and the emission end face of the first optical fiber 36, the imaging position of the first laser beam LB1 becomes closer. In this case, the imaging position can be easily set.

ステップS2の処理が終了すると、第1電源制御部82が、第1LD電源12を駆動して第1LDユニット30に第1駆動電流を供給することにより第1波長の第1レーザ光LB1を発振し、第2電源制御部84が、第2LD電源18を駆動して第2LDユニット44に第2駆動電流を供給することにより第2波長の第2レーザ光LB2を発振する(ステップS3)。   When the process of step S2 is completed, the first power supply control unit 82 drives the first LD power supply 12 to supply the first drive current to the first LD unit 30, thereby oscillating the first laser light LB1 having the first wavelength. The second power supply controller 84 oscillates the second laser beam LB2 having the second wavelength by driving the second LD power supply 18 and supplying a second drive current to the second LD unit 44 (step S3).

第1LDユニット30から発振された第1レーザ光LB1は、第1取り出し用光ファイバ32から出射されてコリメートレンズ38で平行化された後、集光レンズ40で第1光ファイバ36のクラッド42に入射されて出射ユニット24まで伝搬(伝送)される。   The first laser beam LB1 oscillated from the first LD unit 30 is emitted from the first extraction optical fiber 32, collimated by the collimator lens 38, and then collected by the condenser lens 40 on the clad 42 of the first optical fiber 36. It is incident and propagated (transmitted) to the output unit 24.

第1光ファイバ36から出射された第1レーザ光LB1は、コリメートレンズ66で平行化されて第1ミラー70で反射された後、第2ミラー72を透過してシャッター77に照射される。   The first laser beam LB1 emitted from the first optical fiber 36 is collimated by the collimator lens 66, reflected by the first mirror 70, and then transmitted through the second mirror 72 and applied to the shutter 77.

一方、第2LDユニット44から発振された第2レーザ光LB2は、第2取り出し用光ファイバ46から出射されてコリメートレンズ52で平行化された後、集光レンズ54で第2光ファイバ50のコア56に入射されて出射ユニット24まで伝搬(伝送)される。   On the other hand, the second laser beam LB2 oscillated from the second LD unit 44 is emitted from the second extraction optical fiber 46 and collimated by the collimator lens 52, and then the core of the second optical fiber 50 by the condenser lens 54. The light is incident on 56 and propagated (transmitted) to the output unit 24.

第2光ファイバ50から出射された第2レーザ光LB2は、コリメートレンズ68で平行化された後、第2ミラー72で反射されてシャッター77に照射される。このとき、第2ミラー72を透過した第1レーザ光LB1と第2ミラー72で反射された第2レーザ光LB2とは同軸となる。   The second laser beam LB2 emitted from the second optical fiber 50 is collimated by the collimating lens 68, then reflected by the second mirror 72, and applied to the shutter 77. At this time, the first laser beam LB1 transmitted through the second mirror 72 and the second laser beam LB2 reflected by the second mirror 72 are coaxial.

次に、シャッター制御部92はシャッター77を開く(ステップS4)。シャッター77が開状態になると、第1レーザ光LB1が集光レンズ74で集光された状態で環状端子300の表面に照射され、第2レーザ光LB2が集光レンズ74で集光された状態で棒状端子308の端面に照射されることとなる(ステップS5、図5参照)。   Next, the shutter controller 92 opens the shutter 77 (step S4). When the shutter 77 is opened, the first laser beam LB1 is focused on the surface of the annular terminal 300 in a state where the first laser beam LB1 is focused on the focusing lens 74, and the second laser beam LB2 is focused on the focusing lens 74. Thus, the end surface of the rod-shaped terminal 308 is irradiated (step S5, see FIG. 5).

すなわち、第1光ファイバ36の出射端面における第1レーザ光LB1の像が環状端子300に合わせて円環状に結像されることにより第1結像部I1が形成され、第2光ファイバ50の出射端面における第2レーザ光LB2の像が棒状端子308に合わせて円形のスポット形状に結像されることにより第2結像部I2が形成される。   That is, an image of the first laser beam LB1 on the emission end face of the first optical fiber 36 is formed in an annular shape in accordance with the annular terminal 300, thereby forming the first imaging portion I1, and the second optical fiber 50. An image of the second laser beam LB2 on the emission end face is formed into a circular spot shape in accordance with the rod-shaped terminal 308, thereby forming the second imaging portion I2.

これにより、第1レーザ光LB1を吸収した環状端子300が昇温すると共に第2レーザ光LB2を吸収した棒状端子308が昇温する。   Thereby, the temperature of the annular terminal 300 that has absorbed the first laser beam LB1 is raised, and the temperature of the rod-shaped terminal 308 that has absorbed the second laser beam LB2 is raised.

また、半田供給制御部94は、半田供給部26を駆動して環状端子300に半田Sを供給する(ステップS6)。そうすると、環状端子300に供給された半田Sは、溶融して棒状端子308と環状端子300の間の隙間を埋めるようにして該棒状端子308の周方向に沿って濡れ拡がることとなる。   Further, the solder supply control unit 94 drives the solder supply unit 26 to supply the solder S to the annular terminal 300 (step S6). Then, the solder S supplied to the annular terminal 300 is melted and spreads in the circumferential direction of the rod-shaped terminal 308 so as to fill a gap between the rod-shaped terminal 308 and the annular terminal 300.

このとき、カメラユニット制御部96は、カメラユニット78を制御して半田Sを撮影してもよい。この場合、カメラユニット78にて撮影された情報に基づいて半田付けが良好に行われたか否かを判定することができる。   At this time, the camera unit control unit 96 may control the camera unit 78 to photograph the solder S. In this case, it is possible to determine whether or not the soldering has been performed satisfactorily based on information photographed by the camera unit 78.

その後、半田供給制御部94は、半田供給部26を制御して半田Sの供給を停止する(ステップS7)。また、第1電源制御部82が第1LD電源12を制御して第1レーザ光LB1の発振を停止し、第2電源制御部84が第2LD電源18を制御して第2レーザ光LB2の発振を停止する(ステップS8)。ステップS8の後、今回の半田付けが終了する(ステップS9)。   Thereafter, the solder supply control unit 94 controls the solder supply unit 26 to stop supplying the solder S (step S7). Further, the first power control unit 82 controls the first LD power source 12 to stop the oscillation of the first laser beam LB1, and the second power source control unit 84 controls the second LD power source 18 to oscillate the second laser beam LB2. Is stopped (step S8). After step S8, the current soldering is completed (step S9).

本実施形態では、第1レーザ光LB1を第1光ファイバ36のクラッド42に伝搬させて、該第1光ファイバ36の出射端面における第1レーザ光LB1の像を環状端子300に合わせて円環状に結像させることにより第1結像部I1を形成し、第1レーザ光LB1の波長とは異なる波長を有する第2レーザ光LB2を第2光ファイバ50のコア56に伝搬させて、該第2光ファイバ50の出射端面における第2レーザ光LB2の像を棒状端子308に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部I2を形成しているので、第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2の各々の物理量を独立して設定することができる。これにより、環状端子300と棒状端子308の接合品質の向上を図ることができる。   In the present embodiment, the first laser beam LB1 is propagated to the cladding 42 of the first optical fiber 36, and the image of the first laser beam LB1 on the emission end face of the first optical fiber 36 is aligned with the annular terminal 300 to form an annular shape. The first imaging portion I1 is formed by forming an image on the second laser beam LB2 having a wavelength different from the wavelength of the first laser beam LB1 and propagating to the core 56 of the second optical fiber 50. Since the second imaging portion I2 is formed by forming an image of the second laser beam LB2 on the emission end face of the two optical fibers 50 into a circular spot shape in accordance with the rod-shaped terminal 308, the first laser beam LB1 is formed. And the physical quantities of the second laser beam LB2 can be set independently. Thereby, the joint quality of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 can be improved.

また、第1レーザ光LB1を発振する第1レーザ発振器14と第2レーザ光LB2を発振する第2レーザ発振器20とを備えているので、第1レーザ発振器14を構成する第1LDユニット30の第1駆動電流値と第2レーザ発振器20を構成する第2LDユニット44の第2駆動電流値のうち少なくともいずれか一方を調節することにより、第1レーザ光LB1の光量と第2レーザ光LB2の光量の比率を容易に設定することができる。   In addition, since the first laser oscillator 14 that oscillates the first laser beam LB1 and the second laser oscillator 20 that oscillates the second laser beam LB2 are provided, the first LD unit 30 that constitutes the first laser oscillator 14 has the first LD. By adjusting at least one of the one drive current value and the second drive current value of the second LD unit 44 constituting the second laser oscillator 20, the light amount of the first laser light LB1 and the light amount of the second laser light LB2 are adjusted. The ratio can be easily set.

この場合、環状端子300と棒状端子308の各々の熱容量によらず環状端子300と棒状端子308を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。また、第1レーザ光LB1の環状端子300への照射時間と第2レーザ光LB2の棒状端子308への照射時間とを容易に設定することができる。   In this case, the temperature of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 can be suitably raised regardless of the heat capacity of each of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308. Therefore, it is possible to improve the bonding quality. Further, the irradiation time of the first laser beam LB1 to the annular terminal 300 and the irradiation time of the second laser beam LB2 to the rod-shaped terminal 308 can be easily set.

さらに、本実施形態によれば、コリメートレンズ66を光軸方向に沿って変位可能なレンズ変位機構76を備えているので、第1レーザ光LB1の結像位置を容易に設定することができる。これにより、環状端子300の表面と棒状端子308の端面の高さ位置によらず環状端子300と棒状端子308を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, the lens displacement mechanism 76 capable of displacing the collimating lens 66 along the optical axis direction is provided, so that the imaging position of the first laser beam LB1 can be easily set. Thereby, it is possible to suitably raise the temperature of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308 regardless of the height positions of the surface of the annular terminal 300 and the end surface of the rod-shaped terminal 308. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

また、第2レーザ光LB2を反射する第2ミラー72が第1レーザ光LB1を透過可能に構成されているので、簡易な構成で第1レーザ光LB1を環状端子300に照射して第2レーザ光LB2を棒状端子308に照射することができる。   Further, since the second mirror 72 that reflects the second laser beam LB2 is configured to be able to transmit the first laser beam LB1, the second laser is irradiated with the first laser beam LB1 on the annular terminal 300 with a simple configuration. The light terminal 308 can be irradiated with the light LB2.

本実施形態に係るレーザ接合システム10Aは、上述した形態に限定されない。例えば、本実施形態において、半田付けのステップ(上述したステップS1)を行う前に、第1結像部I1と第2結像部I2の間隔d1(結像部間隔d1と称することがある。)及び第1結像部I1のリング幅w1のうち少なくともいずれか一方を設定することにより、第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2の各々の物理量を設定してもよい。   Laser joining system 10A concerning this embodiment is not limited to the form mentioned above. For example, in this embodiment, before performing the soldering step (step S1 described above), the interval d1 between the first image forming unit I1 and the second image forming unit I2 (image forming unit interval d1) may be referred to. ) And the ring width w1 of the first imaging unit I1 may be set to set the physical quantities of the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2.

結像部間隔d1の設定は、環状端子300と棒状端子308の形状に基づいて行われる。具体的には、結像部間隔d1の設定は、環状端子300と棒状端子308の間隔d0に基づいて行われる。これにより、環状端子300と棒状端子308の形状によらず、第1レーザ光LB1を環状端子300の表面に確実に結像させることができると共に、第2レーザ光LB2を棒状端子308の端面に確実に結像させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   The imaging portion interval d1 is set based on the shapes of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308. Specifically, the imaging portion interval d1 is set based on the interval d0 between the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308. Accordingly, the first laser beam LB1 can be reliably imaged on the surface of the annular terminal 300 regardless of the shapes of the annular terminal 300 and the rod-shaped terminal 308, and the second laser beam LB2 can be formed on the end surface of the rod-shaped terminal 308. An image can be reliably formed. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

本実施形態のようなレーザ接合システム10Aでは、結像部間隔d1の設定は、第1結像部I1と第2結像部I2の間隔が0.1mm〜0.7mmの範囲になるように行うことが好ましい。こうすることで、第1レーザ光LB1又は第2レーザ光LB2がスルーホール310を介して電子部品本体306に照射されることを好適に抑えることができるからである。   In the laser bonding system 10A as in the present embodiment, the imaging unit interval d1 is set so that the interval between the first imaging unit I1 and the second imaging unit I2 is in the range of 0.1 mm to 0.7 mm. Preferably it is done. By doing so, it is possible to suitably suppress irradiation of the electronic component body 306 with the first laser beam LB1 or the second laser beam LB2 through the through hole 310.

また、結像部間隔d1の設定は、第1結像部I1のリング幅w1、又は第2結像部I2の径を変更することにより行うことが可能である。具体的には、結像部間隔d1の設定は、所定の径寸法を有する第1光ファイバ36の選択及び所定の焦点距離を有するコリメートレンズ66の選択のうち少なくともいずれか一方を行うことによりなされる。   Further, the setting of the imaging portion interval d1 can be performed by changing the ring width w1 of the first imaging portion I1 or the diameter of the second imaging portion I2. Specifically, the imaging portion interval d1 is set by performing at least one of selection of the first optical fiber 36 having a predetermined diameter and selection of the collimating lens 66 having a predetermined focal length. The

第1光ファイバ36の選択では、コリメートレンズ66と集光レンズ74の結像条件を同じとした上で、第1光ファイバ36のクラッド42の内径と外径の比率を一定にした状態で該クラッド42を径方向に大きくした場合には、結像部間隔d1が広くなると共に第1結像部I1のリング幅w1が広くなる。   In the selection of the first optical fiber 36, the collimating lens 66 and the condensing lens 74 have the same imaging conditions, and the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the cladding 42 of the first optical fiber 36 is kept constant. When the clad 42 is increased in the radial direction, the imaging portion interval d1 is increased and the ring width w1 of the first imaging portion I1 is increased.

一方、コリメートレンズ66と集光レンズ74の結像条件を同じとした上で、第1光ファイバ36のクラッド42の内径と外径の比率を一定にした状態で該クラッド42を径方向に小さくした場合には、結像部間隔d1が狭くなると共に第1結像部I1のリング幅w1が狭くなる。また、第1光ファイバ36を構成するクラッド42の内径と外径の比率を任意に選択することにより、第1結像部I1の径及びリング幅w1を容易に調整することができる。   On the other hand, with the same imaging conditions for the collimating lens 66 and the condenser lens 74, the cladding 42 is made smaller in the radial direction with the ratio of the inner diameter and outer diameter of the cladding 42 of the first optical fiber 36 being constant. In this case, the imaging portion interval d1 becomes narrow and the ring width w1 of the first imaging portion I1 becomes narrow. Further, by arbitrarily selecting the ratio between the inner diameter and the outer diameter of the clad 42 constituting the first optical fiber 36, the diameter and the ring width w1 of the first imaging portion I1 can be easily adjusted.

コリメートレンズ66の選択では、集光レンズ74の焦点距離を固定した状態で焦点距離の長いコリメートレンズ66を選択した場合には、結像部間隔d1が狭くなると共に第1結像部I1のリング幅w1が狭くなり、集光レンズ74の焦点距離を固定した状態で焦点距離の短いコリメートレンズ66を選択した場合には、結像部間隔d1が広くなると共に第1結像部I1のリング幅w1が広くなる。   In the selection of the collimating lens 66, when the collimating lens 66 having a long focal length is selected while the focal length of the condenser lens 74 is fixed, the imaging portion interval d1 is reduced and the ring of the first imaging portion I1 is selected. When the collimating lens 66 having a short focal length is selected while the width w1 is narrowed and the focal length of the condenser lens 74 is fixed, the imaging portion interval d1 becomes wide and the ring width of the first imaging portion I1. w1 becomes wider.

このように、第1光ファイバ36の選択及びコリメートレンズ66の選択の少なくともいずれか一方を行うことにより、結像部間隔d1を容易に設定することができる。   Thus, by performing at least one of the selection of the first optical fiber 36 and the selection of the collimating lens 66, the imaging portion interval d1 can be easily set.

リング幅w1の設定は、環状端子300の形状又は熱容量に基づいて行われる。具体的には、環状端子300のリング幅w0が比較的大きい場合や環状端子300の熱容量が比較的大きい場合には、第1結像部I1のリング幅w1を大きく設定する。これにより、環状端子300の形状や熱容量によらず、環状端子300を好適に昇温させることができる。よって、接合品質の向上を図ることができる。   The ring width w1 is set based on the shape of the annular terminal 300 or the heat capacity. Specifically, when the ring width w0 of the annular terminal 300 is relatively large or when the heat capacity of the annular terminal 300 is relatively large, the ring width w1 of the first imaging unit I1 is set to be large. Thereby, the temperature of the annular terminal 300 can be suitably raised regardless of the shape and heat capacity of the annular terminal 300. Therefore, it is possible to improve the bonding quality.

また、リング幅w1の設定は、所定の径寸法を有する第1光ファイバ36の選択及び所定の焦点距離を有するコリメートレンズ66の選択のうち少なくともいずれか一方を行うことによりなされる。すなわち、リング幅w1の設定は、上述した結像部間隔d1の設定と同様に行うことができるので、その詳細な説明を省略する。このように、第1光ファイバ36の選択及びコリメートレンズ66の選択の少なくともいずれか一方を行うことにより、リング幅w1を容易に設定することができる。   The ring width w1 is set by performing at least one of selection of the first optical fiber 36 having a predetermined diameter and selection of the collimating lens 66 having a predetermined focal length. That is, since the setting of the ring width w1 can be performed in the same manner as the setting of the imaging portion interval d1 described above, detailed description thereof is omitted. Thus, the ring width w1 can be easily set by performing at least one of the selection of the first optical fiber 36 and the selection of the collimating lens 66.

また、例えば、レーザ接合システム10Aは、上述した第1光ファイバ36に代えて第1光ファイバ36aを有していてもよい。図6及び図7に示すように、第1光ファイバ36aは、コア100と、コア100を同軸に被覆する第1クラッド102と、第1クラッド102を同軸に被覆する第2クラッド(外側クラッド)104とを備える。   In addition, for example, the laser bonding system 10A may include a first optical fiber 36a instead of the first optical fiber 36 described above. As shown in FIGS. 6 and 7, the first optical fiber 36 a includes a core 100, a first cladding 102 that covers the core 100 coaxially, and a second cladding (outer cladding) that covers the first cladding 102 coaxially. 104.

第1クラッド102の屈折率n2は、コア100の屈折率n0と第2クラッド104の屈折率n1の両方よりも大きく設定されている(図7参照)。本実施形態では、コア100の屈折率n0は、第2クラッド104の屈折率n1よりも小さく設定されている(n0<n1)。ただし、コア100の屈折率n0は、第2クラッド104の屈折率n1よりも大きく設定されていてもよいし(n0>n1)、同じであってもよい(n0=n1)。要は、第1クラッド102の屈折率n2が、コア100の屈折率n0と第2クラッド104の屈折率n1の両方よりも大きければ、屈折率n0と屈折率n1の大小関係は自由に選択することができる。   The refractive index n2 of the first cladding 102 is set to be larger than both the refractive index n0 of the core 100 and the refractive index n1 of the second cladding 104 (see FIG. 7). In the present embodiment, the refractive index n0 of the core 100 is set to be smaller than the refractive index n1 of the second cladding 104 (n0 <n1). However, the refractive index n0 of the core 100 may be set larger than the refractive index n1 of the second cladding 104 (n0> n1), or may be the same (n0 = n1). In short, if the refractive index n2 of the first cladding 102 is larger than both the refractive index n0 of the core 100 and the refractive index n1 of the second cladding 104, the magnitude relationship between the refractive index n0 and the refractive index n1 can be freely selected. be able to.

また、第1レーザ発振器14としてNA<0.2のファイバカップリングされた半導体レーザを用いる場合には、第1光ファイバ36aの入射NAが0.2となるように各々の屈折率n0、n1、n2を設定するのが好ましい。   When a fiber-coupled semiconductor laser with NA <0.2 is used as the first laser oscillator 14, the refractive indexes n0 and n1 are set so that the incident NA of the first optical fiber 36a is 0.2. , N2 is preferably set.

このような第1光ファイバ36aを用いた場合、第1クラッド102に第1レーザ光LB1が入射されると、該第1レーザ光LB1が該第1クラッド102を伝搬するため、第1光ファイバ36aの出射端面における第1レーザ光LB1の像が環状端子300に合わせて円環状に結像されることとなる。   When such a first optical fiber 36a is used, when the first laser light LB1 is incident on the first cladding 102, the first laser light LB1 propagates through the first cladding 102. The image of the first laser beam LB1 on the emission end face 36a is formed in an annular shape in accordance with the annular terminal 300.

また、コリメートレンズ66と集光レンズ74の結像条件を同じとした上で、第1光ファイバ36aのコア100の径と第1クラッド102の径の比率を一定にした状態で、各々の径を大きくした場合には、結像部間隔d1及び第1結像部I1のリング幅w1を広くすることができ、各々の径を小さくした場合には結像部間隔d1及び第1結像部I1のリング幅w1を狭くすることができる。   In addition, with the same imaging conditions for the collimator lens 66 and the condenser lens 74, the diameters of the cores 100 of the first optical fiber 36 a and the ratios of the diameters of the first claddings 102 are kept constant. Can be increased, the imaging portion interval d1 and the ring width w1 of the first imaging unit I1 can be widened, and when the respective diameters are reduced, the imaging unit interval d1 and the first imaging unit. The ring width w1 of I1 can be reduced.

さらに、第1光ファイバ36aでは、コア100の径と第1クラッド102の径の比率を任意に選択することにより、第1結像部I1の径及びリング幅w1を容易に調整することができる。   Furthermore, in the first optical fiber 36a, the diameter and the ring width w1 of the first imaging portion I1 can be easily adjusted by arbitrarily selecting the ratio of the diameter of the core 100 and the diameter of the first cladding 102. .

本実施形態において、レンズ変位機構76は、コリメートレンズ66及びコリメートレンズ68のうち少なくともいずれか一方を光軸方向に沿って変位可能に構成することができる。そして、レンズ変位機構76によってコリメートレンズ68を光軸方向に沿って変位させる場合には、第2レーザ光LB2の結像位置を容易に設定することができる。   In the present embodiment, the lens displacement mechanism 76 can be configured to displace at least one of the collimating lens 66 and the collimating lens 68 along the optical axis direction. When the collimating lens 68 is displaced along the optical axis direction by the lens displacement mechanism 76, the imaging position of the second laser light LB2 can be easily set.

また、本実施形態において、第1光ファイバ36と第2光ファイバ50の位置を入れ替えると共に、第1ミラー70と第2ミラー72の位置を入れ替えても構わない。この場合、第1ミラー70は、第1レーザ光LB1が反射すると共に第2レーザ光LB2が透過するように構成される。   In the present embodiment, the positions of the first optical fiber 36 and the second optical fiber 50 may be interchanged, and the positions of the first mirror 70 and the second mirror 72 may be interchanged. In this case, the first mirror 70 is configured to reflect the first laser beam LB1 and transmit the second laser beam LB2.

さらに、本実施形態では、第1伝送ユニット16及び第2伝送ユニット22を削除してもよい。この場合、第1レーザ発振器14を構成する第1取り出し用光ファイバ32を上述した第1光ファイバ36、36aとして構成すると共に出射ユニット24に直接連結し、第2レーザ発振器20を構成する第2取り出し用光ファイバ46を第2光ファイバ50として構成すると共に出射ユニット24に直接連結すればよい。第1伝送ユニット16と第2伝送ユニット22を省略することにより、レーザ接合システム10Aの構成をコンパクトにすることができる。   Further, in the present embodiment, the first transmission unit 16 and the second transmission unit 22 may be deleted. In this case, the first extraction optical fiber 32 configuring the first laser oscillator 14 is configured as the above-described first optical fibers 36 and 36 a and is directly connected to the emission unit 24 to configure the second laser oscillator 20. The take-out optical fiber 46 may be configured as the second optical fiber 50 and connected directly to the emission unit 24. By omitting the first transmission unit 16 and the second transmission unit 22, the configuration of the laser bonding system 10A can be made compact.

次に、上述したレーザ接合システム10Aに関連するレーザ接合システム10Bについて図8〜図10を参照しながら説明する。なお、レーザ接合システム10Bにおいて、上述したレーザ接合システム10Aと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。   Next, a laser bonding system 10B related to the above-described laser bonding system 10A will be described with reference to FIGS. In the laser bonding system 10B, elements having the same or similar functions and effects as those of the laser bonding system 10A described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図8に示すように、レーザ接合システム10Bでは、LD電源150と、LD電源150から供給される駆動電流に基づいてレーザ光LBを発振するレーザ発振器152、レーザ発振器152から発振されたレーザ光LBを伝送する伝送ユニット154、伝送ユニット154が連結される出射ユニット156と、半田供給部26と制御部158とを備えている。   As shown in FIG. 8, in the laser bonding system 10 </ b> B, an LD power source 150, a laser oscillator 152 that oscillates a laser beam LB based on a drive current supplied from the LD power source 150, and a laser beam LB oscillated from the laser oscillator 152. Transmission unit 154, an emission unit 156 to which the transmission unit 154 is connected, a solder supply unit 26, and a control unit 158.

レーザ発振器152は、LDユニット160と取り出し用光ファイバ162とを一体的に結合して構成され、伝送ユニット154は、コリメートレンズ168と集光レンズ170とを含む入射部164と、光ファイバ166とを有する。LDユニット160、取り出し用光ファイバ162、及び入射部164は、上述した第1LDユニット30、第1取り出し用光ファイバ32、及び第1入射部34と同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。光ファイバ166は、上述した第2光ファイバ50と同一構成である。   The laser oscillator 152 is configured by integrally coupling the LD unit 160 and the extraction optical fiber 162, and the transmission unit 154 includes an incident portion 164 including a collimating lens 168 and a condensing lens 170, an optical fiber 166, and the like. Have Since the LD unit 160, the extraction optical fiber 162, and the incident portion 164 have the same configuration as the first LD unit 30, the first extraction optical fiber 32, and the first incident portion 34 described above, a detailed description thereof will be given. Omitted. The optical fiber 166 has the same configuration as the second optical fiber 50 described above.

図9に示すように、出射ユニット156は、光ファイバ166の出射側端部を保持するファイバ保持部172と、光ファイバ166より所定の広がり角度で出射されたレーザ光LBを平行光に平行化するコリメートレンズ174と、コリメートレンズ174にて平行化されたレーザ光LBを第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2とに分割するレーザ光分割部176と、集光レンズ178にて集光された第1レーザ光LB1が入射される光ファイバ180と、光ファイバ180から出射した第1レーザ光LB1を平行化するコリメートレンズ182と、コリメートレンズ182の位置を変位可能なレンズ変位機構184と、コリメートレンズ182にて平行化された第1レーザ光LB1の偏光状態を直線偏光に変換する偏光変換部186と、偏光変換部186にて直線偏光にされた第1レーザ光LB1を反射する一方でレーザ光分割部176から導かれた第2レーザ光LB2を透過する偏光ビームスプリッタ188と、偏光ビームスプリッタ188から導かれた第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2とをワークWに照射する照射光学系190とを有する。   As shown in FIG. 9, the emission unit 156 parallelizes the fiber holding part 172 that holds the emission side end of the optical fiber 166 and the laser beam LB emitted from the optical fiber 166 at a predetermined spread angle into parallel light. A collimating lens 174, a laser beam splitting unit 176 that splits the laser beam LB collimated by the collimating lens 174 into a first laser beam LB1 and a second laser beam LB2, and a focusing lens 178. An optical fiber 180 on which the first laser beam LB1 is incident, a collimator lens 182 that collimates the first laser beam LB1 emitted from the optical fiber 180, a lens displacement mechanism 184 that can displace the position of the collimator lens 182, A polarization conversion unit 186 that converts the polarization state of the first laser beam LB1 collimated by the collimator lens 182 into linearly polarized light; A polarization beam splitter 188 that reflects the first laser beam LB 1 that has been linearly polarized by the polarization conversion unit 186 and transmits the second laser beam LB 2 that is guided from the laser beam splitting unit 176, and a beam that is guided from the polarization beam splitter 188. An irradiation optical system 190 for irradiating the workpiece W with the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2 is provided.

レーザ光分割部176は、例えば、矩形状に形成されたミラーであって、その長手方向の位置によってレーザ光LBの透過率(反射率)が異なるように構成することができる。このように構成した場合、例えば、レーザ光分割部176をアクチエータ等によって変位させて該レーザ光分割部176に対するレーザ光LBの入射位置を変更することにより、第1レーザ光LB1の光量と第2レーザ光LB2の光量との比率を容易に変更可能である。   The laser beam splitting unit 176 is, for example, a rectangular mirror, and can be configured such that the transmittance (reflectance) of the laser beam LB varies depending on the position in the longitudinal direction. In the case of such a configuration, for example, by changing the incident position of the laser beam LB on the laser beam splitting unit 176 by displacing the laser beam splitting unit 176 with an actuator or the like, the light amount of the first laser beam LB1 The ratio with the light quantity of the laser beam LB2 can be easily changed.

なお、レーザ光分割部176として、ビームスプリッタを用いても構わない。この場合には、透過率の異なるビームスプリッタに交換することで第1レーザ光LB1の光量と第2レーザ光LB2の光量との比率を変更することができる。   Note that a beam splitter may be used as the laser beam splitter 176. In this case, the ratio between the light amount of the first laser light LB1 and the light amount of the second laser light LB2 can be changed by exchanging with beam splitters having different transmittances.

光ファイバ180は、例えば、上述した第1光ファイバ36、36aと同一のものを用いることができる。また、レンズ変位機構184は、上述したレンズ変位機構76と同一構成である。偏光変換部186としては、例えば、グラントムソンプリズムや偏光板等を用いることができる。   For example, the same optical fiber 180 as the first optical fibers 36 and 36a described above can be used. The lens displacement mechanism 184 has the same configuration as the lens displacement mechanism 76 described above. As the polarization conversion unit 186, for example, a Glan-Thompson prism or a polarizing plate can be used.

偏光ビームスプリッタ188は、第1レーザ光LB1の光軸と第2レーザ光LB2の光軸とが同軸になるように設定されている。   The polarization beam splitter 188 is set so that the optical axis of the first laser beam LB1 and the optical axis of the second laser beam LB2 are coaxial.

照射光学系190は、第1レーザ光LB1を環状端子300に向けて反射すると共に第2レーザ光LB2を棒状端子308に向けて反射するミラー192と、第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2とを集光する集光レンズ74とを有する。制御部158は、LD電源150を駆動制御する電源制御部194と制御部本体86とを有する。   The irradiation optical system 190 reflects the first laser beam LB1 toward the annular terminal 300 and reflects the second laser beam LB2 toward the rod-shaped terminal 308, the first laser beam LB1 and the second laser beam LB2. And a condensing lens 74 for condensing the light. The control unit 158 includes a power supply control unit 194 that drives and controls the LD power supply 150 and a control unit main body 86.

以上のように構成されたレーザ接合システム10Bでは、光ファイバ180の出射端面における第1レーザ光LB1の像が環状端子300に合わせて円環状に結像され、第2レーザ光LB2が棒状端子308の端面に円形のスポット形状で結像される。このようなレーザ接合システム10Bにおいても、上述したレーザ接合システム10Aと同様の効果を奏する。   In the laser bonding system 10B configured as described above, the image of the first laser beam LB1 on the emission end face of the optical fiber 180 is formed in an annular shape in accordance with the annular terminal 300, and the second laser beam LB2 is formed into the rod-shaped terminal 308. An image is formed in a circular spot shape on the end face of the lens. Such a laser bonding system 10B also has the same effect as the laser bonding system 10A described above.

レーザ接合システム10Bは、レーザ光分割部176に代えてレーザ光分割部176aを有していてもよい。図10に示すように、レーザ光分割部176aは、レーザ光LBを第1レーザ光LB1と第2レーザ光LB2とに分割するための可動プリズム200と、可動プリズム200によって分割された第1レーザ光LB1を平行光に平行化するための固定プリズム202と、固定プリズム202にて平行化された第1レーザ光LB1を集光レンズ178に導くためのミラー204とを有している。   The laser bonding system 10 </ b> B may include a laser beam splitting unit 176 a instead of the laser beam splitting unit 176. As shown in FIG. 10, the laser beam splitting unit 176a includes a movable prism 200 for splitting the laser beam LB into a first laser beam LB1 and a second laser beam LB2, and a first laser split by the movable prism 200. A fixed prism 202 for collimating the light LB1 into parallel light and a mirror 204 for guiding the first laser light LB1 collimated by the fixed prism 202 to the condenser lens 178 are provided.

可動プリズム200は、例えば、アクチュエータ等によってレーザ光LBに対して進退可能となっている。この場合、可動プリズム200に対するレーザ光LBの入射量を変更することによって、第1レーザ光LB1の光量と第2レーザ光LB2の光量の比率を容易に変更することができる。   The movable prism 200 can be advanced and retracted with respect to the laser beam LB by an actuator or the like, for example. In this case, the ratio of the light quantity of the first laser light LB1 and the light quantity of the second laser light LB2 can be easily changed by changing the incident amount of the laser light LB to the movable prism 200.

本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is naturally possible to adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.

例えば、上述した実施形態において、カメラユニット78とカメラユニット制御部96を削除しても構わない。この場合、出射ユニット24、156を小型化することができる。   For example, in the above-described embodiment, the camera unit 78 and the camera unit control unit 96 may be deleted. In this case, the emission units 24 and 156 can be reduced in size.

本発明に係るレーザ接合システムは、レーザ半田付けシステムとして構成されている例に限らず、ろう付け等に用いることも可能である。このような場合、ワークは、環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部とを有しており、環状のスポット形状の第1レーザ光を第1被接合部に照射し、且つ円形のスポット形状の第2レーザ光を第2被接合部に照射することにより、ろう付けの品質の向上を図ることができる。   The laser joining system according to the present invention is not limited to an example configured as a laser soldering system, and can be used for brazing or the like. In such a case, the work has an annular first joined portion and a second joined portion located inside the first joined portion, and the first laser beam having an annular spot shape is supplied as the first laser beam. By irradiating one bonded portion and irradiating the second bonded portion with a second laser beam having a circular spot shape, the brazing quality can be improved.

10A、10B…レーザ接合システム 14…第1レーザ発振器
20…第2レーザ発振器 36、36a…第1光ファイバ
42…クラッド
66…コリメートレンズ(第1コリメートレンズ)
64…結像光学系(結像手段)
68…コリメートレンズ(第2コリメートレンズ)
70…第1ミラー 72…第2ミラー
76…レンズ変位機構 100…コア
102…第1クラッド
104…第2クラッド(外側クラッド)
300…環状端子(第1被接合部) 308…棒状端子(第2被接合部)
I1…第1結像部 I2…第2結像部
LB…レーザ光 LB1…第1レーザ光
LB2…第2レーザ光 W…ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A, 10B ... Laser joining system 14 ... 1st laser oscillator 20 ... 2nd laser oscillator 36, 36a ... 1st optical fiber 42 ... Cladding 66 ... Collimating lens (1st collimating lens)
64: Imaging optical system (imaging means)
68 ... Collimating lens (second collimating lens)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 70 ... 1st mirror 72 ... 2nd mirror 76 ... Lens displacement mechanism 100 ... Core 102 ... 1st clad 104 ... 2nd clad (outside clad)
300 ... annular terminal (first joined portion) 308 ... rod-shaped terminal (second joined portion)
I1 ... First imaging unit I2 ... Second imaging unit LB ... Laser beam LB1 ... First laser beam LB2 ... Second laser beam W ... Workpiece

Claims (15)

環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部とを接合するためのレーザ接合方法であって、
第1レーザ光を第1光ファイバのクラッドに伝搬させて、該第1光ファイバの出射端面における前記第1レーザ光の像を前記第1被接合部に合わせて環状に結像させることにより第1結像部を形成し、
前記第1レーザ光の波長とは異なる波長を有する第2レーザ光を第2光ファイバのコアに伝搬させて、該第2光ファイバの出射端面における前記第2レーザ光の像を前記第2被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部を形成する
ことを特徴とするレーザ接合方法。
A laser joining method for joining an annular first joined portion and a second joined portion located inside the first joined portion,
The first laser light is propagated to the cladding of the first optical fiber, and an image of the first laser light on the emission end face of the first optical fiber is formed in an annular shape in accordance with the first bonded portion. 1 imaging part is formed,
A second laser beam having a wavelength different from the wavelength of the first laser beam is propagated to the core of the second optical fiber, and an image of the second laser beam on the emission end face of the second optical fiber is transmitted to the second object. A laser joining method comprising: forming a second imaging portion by forming an image in a circular spot shape in accordance with the joining portion.
請求項1記載のレーザ接合方法において、
前記第1被接合部と前記第2被接合部の各々の熱容量に基づいて、前記第1レーザ光の光量と前記第2レーザ光の光量との比率を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
The laser joining method according to claim 1,
A laser bonding method, wherein a ratio between the light amount of the first laser beam and the light amount of the second laser beam is set based on the heat capacities of the first bonded portion and the second bonded portion. .
請求項2記載のレーザ接合方法において、
前記第1レーザ光を発振する第1レーザ発振器の第1駆動電流値と前記第2レーザ光を発振する第2レーザ発振器の第2駆動電流値のうち少なくともいずれか一方を調節することにより、前記第1レーザ光の光量と前記第2レーザ光の光量との比率を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
The laser bonding method according to claim 2, wherein
By adjusting at least one of a first drive current value of the first laser oscillator that oscillates the first laser light and a second drive current value of the second laser oscillator that oscillates the second laser light, A laser bonding method characterized by setting a ratio between a light amount of the first laser light and a light amount of the second laser light.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザ接合方法において、
前記第1被接合部と前記第2被接合部の形状に基づいて、前記第1結像部と前記第2結像部の間隔を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
In the laser joining method according to any one of claims 1 to 3,
A laser joining method, wherein an interval between the first imaging unit and the second imaging unit is set based on the shapes of the first and second joined parts.
請求項4記載のレーザ接合方法において、
所定の径寸法を有するクラッドを含む第1光ファイバの選択、及び所定の焦点距離を有したコリメートレンズの選択のうち少なくともいずれか一方を行うことにより、前記第1結像部と前記第2結像部との間隔を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
The laser bonding method according to claim 4, wherein
By performing at least one of selection of a first optical fiber including a clad having a predetermined diameter and selection of a collimating lens having a predetermined focal length, the first imaging unit and the second connection are performed. A laser bonding method characterized by setting an interval with an image portion.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のレーザ接合方法において、
前記第1被接合部の形状又は熱容量に基づいて、前記第1結像部のリング幅を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
In the laser joining method according to any one of claims 1 to 5,
A laser joining method, wherein a ring width of the first imaging part is set based on a shape or heat capacity of the first joined part.
請求項6記載のレーザ接合方法において、
所定の径寸法を有するクラッドを含む第1光ファイバの選択、及び所定の焦点距離を有したコリメートレンズの選択のうち少なくともいずれか一方を行うことにより、前記第1結像部のリング幅を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
The laser bonding method according to claim 6, wherein
The ring width of the first imaging unit is set by performing at least one of selection of a first optical fiber including a clad having a predetermined diameter and selection of a collimating lens having a predetermined focal length. And a laser bonding method.
請求項1〜7のいずれか1項に記載のレーザ接合方法において、
前記第1被接合部と前記第2被接合部の高さ方向の寸法差に応じて、前記第1レーザ光の結像位置及び前記第2レーザ光の結像位置のうち少なくともいずれか一方を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
In the laser joining method according to any one of claims 1 to 7,
At least one of the imaging position of the first laser beam and the imaging position of the second laser beam according to a dimensional difference in the height direction between the first bonded portion and the second bonded portion. A laser bonding method characterized by comprising: setting.
請求項8記載のレーザ接合方法において、
前記第1光ファイバから出射した前記第1レーザ光を平行化するコリメートレンズを光軸方向に沿って移動させることにより、前記第1レーザ光の結像位置を設定することを特徴とするレーザ接合方法。
The laser bonding method according to claim 8, wherein
The laser joining is characterized in that the imaging position of the first laser light is set by moving a collimating lens for collimating the first laser light emitted from the first optical fiber along the optical axis direction. Method.
環状の第1被接合部と該第1被接合部の内側に位置する第2被接合部とを接合するためのレーザ接合システムであって、
第1レーザ光を伝搬するクラッドを含む第1光ファイバと、
前記第1レーザ光の波長とは異なる波長を有する第2レーザ光を伝搬するコアを含む第2光ファイバと、
前記第1光ファイバの出射端面における前記第1レーザ光の像を前記第1被接合部に合わせて環状に結像させることにより第1結像部を形成し、前記第2光ファイバの出射端面における前記第2レーザ光の像を前記第2被接合部に合わせて円形のスポット形状に結像させることにより第2結像部を形成する結像手段と、
を備えることを特徴とするレーザ接合システム。
A laser joining system for joining an annular first joined portion and a second joined portion located inside the first joined portion,
A first optical fiber including a cladding that propagates the first laser light;
A second optical fiber including a core for propagating a second laser beam having a wavelength different from the wavelength of the first laser beam;
A first imaging portion is formed by forming an image of the first laser beam on the emission end face of the first optical fiber in a ring shape in accordance with the first joined portion, and the emission end face of the second optical fiber. Imaging means for forming a second imaging portion by forming an image of the second laser light in a circular spot shape in accordance with the second joined portion;
A laser bonding system comprising:
請求項10記載のレーザ接合システムにおいて、
前記第1光ファイバを構成する前記クラッドは、中空状に形成されていることを特徴とするレーザ接合システム。
The laser bonding system according to claim 10, wherein
The clad constituting the first optical fiber is formed in a hollow shape.
請求項11記載のレーザ接合システムにおいて、
前記第1光ファイバは、コアと、
前記コアを被覆する環状の前記クラッドと、
前記クラッドを被覆する外側クラッドと、を含み、
前記クラッドは、前記コアの屈折率と前記外側クラッドの屈折率の両方よりも大きい屈折率を有していることを特徴とするレーザ接合システム。
The laser bonding system according to claim 11, wherein
The first optical fiber includes a core;
The annular clad covering the core;
An outer clad covering the clad,
The laser junction system, wherein the cladding has a refractive index greater than both the refractive index of the core and the refractive index of the outer cladding.
請求項10〜12のいずれか1項に記載のレーザ接合システムにおいて、
前記第1レーザ光を発振する第1レーザ発振器と、
前記第2レーザ光を発振する第2レーザ発振器と、をさらに備えることを特徴とするレーザ接合システム。
The laser bonding system according to any one of claims 10 to 12,
A first laser oscillator for oscillating the first laser beam;
And a second laser oscillator that oscillates the second laser light.
請求項10〜13のいずれか1項に記載のレーザ接合システムにおいて、
前記結像手段は、前記第1光ファイバから出射された前記第1レーザ光を平行化する第1コリメートレンズと、
前記第2光ファイバから出射された前記第2レーザ光を平行化する第2コリメートレンズと、を有し、
前記第1コリメートレンズ及び前記第2コリメートレンズのうち少なくともいずれか一方を光軸方向に沿って変位可能なレンズ変位機構をさらに備えることを特徴とするレーザ接合システム。
In the laser joining system according to any one of claims 10 to 13,
The imaging means includes a first collimating lens that collimates the first laser light emitted from the first optical fiber;
A second collimating lens that collimates the second laser light emitted from the second optical fiber,
The laser joining system further comprising a lens displacement mechanism capable of displacing at least one of the first collimating lens and the second collimating lens along the optical axis direction.
請求項10〜14のいずれか1項に記載のレーザ接合システムにおいて、
前記結像手段は、前記第1レーザ光を反射する第1ミラーと、
前記第2レーザ光を反射する第2ミラーと、を有し、
前記第1ミラーが前記第2レーザ光を透過可能に構成されるか、又は前記第2ミラーが前記第1レーザ光を透過可能に構成されていることを特徴とするレーザ接合システム。
The laser bonding system according to any one of claims 10 to 14,
The imaging means includes a first mirror that reflects the first laser beam;
A second mirror that reflects the second laser light,
The laser joining system, wherein the first mirror is configured to transmit the second laser light, or the second mirror is configured to transmit the first laser light.
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