JP2018126781A - レーザ接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標温度に対する対象物の温度の偏差を小さくし、かつレーザ発振器の寿命低下を抑制する。【解決手段】レーザ接合装置は、レーザ光を放射する半導体レーザ発振器１と、接合の対象物１０に半導体レーザ発振器１から放射されたレーザ光を照射する出射ヘッド４と、対象物１０の温度を計測する放射温度計５と、予め設定された目標温度と放射温度計５によって計測された対象物１０の温度とが一致するように半導体レーザ発振器１を制御する温度制御部６とを備える。温度制御部６は、目標温度と対象物１０の温度との比較の結果に基づいて、レーザ出力を、複数の、０より大の出力値の内いずれか１つの出力値に設定するよう半導体レーザ発振器１に対して指示する。【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザはんだ付け装置やレーザ溶着装置などのレーザ接合装置に関するものである。

従来より、レーザ光による熱ではんだを溶融させてプリント基板等のはんだ付けを行うレーザはんだ付け装置や、レーザ光による熱で樹脂を溶着するレーザ溶着装置などのレーザ接合装置が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

一般に、はんだ付けや樹脂の接合では、対象物の温度によって接合の品質が左右される。そこで、特許文献１、特許文献２に開示された技術では、接合時の対象物の温度を放射温度計で計測し、対象物に照射するレーザ光の出力および照射時間を温度の計測結果に基づいて制御するようにしている。

しかしながら、従来のレーザ接合装置では、接合時の目標温度に対する対象物の温度の瞬間的な偏差が大きいという問題点があった。従来のレーザ接合装置では、レーザを高速でＯＮ／ＯＦＦするパルス制御が採用されている。しかし、このパルス制御で対象物のはんだ付けや溶着を行うと、対象物の温度の急激な上昇と急激な低下とが繰り返し発生し、目標温度に対する対象物の温度の瞬間的な偏差が大きくなる。このように、温度の急激な変化が繰り返し発生すると、対象物に熱ストレスが加わることになり、対象物の破損に繋がる恐れがある。

また、従来のレーザ接合装置では、レーザを高速でＯＮ／ＯＦＦすることにより、半導体レーザチップに熱ストレスが加わることになり、レーザ発振器の寿命が短くなる可能性があった。

特開平５−５５７４０号公報 特開２００７−１９０５７６号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、目標温度に対する対象物の温度の偏差を小さくすることができ、かつレーザ発振器の寿命低下を抑制することができるレーザ接合装置を提供することを目的とする。

本発明のレーザ接合装置は、レーザ光を放射するレーザ発振器と、接合の対象物に前記レーザ発振器から放射されたレーザ光を照射する出射ヘッドと、前記対象物の温度を計測する温度計と、予め設定された目標温度と前記温度計によって計測された前記対象物の温度とが一致するように前記レーザ発振器を制御する温度制御部とを備え、前記温度制御部は、前記目標温度と前記対象物の温度との比較の結果に基づいて、レーザ出力を、複数の、０より大の出力値の内いずれか１つの出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするものである。
また、本発明のレーザ接合装置の１構成例において、前記温度制御部は、前記目標温度と前記対象物の温度との比較により、前記対象物の温度を上げるべきと判断したときに、レーザ出力を前記複数の出力値の内の第１の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示し、前記対象物の温度を下げるべきと判断したときに、レーザ出力を前記複数の出力値の内の、前記第１の出力値よりも低い第２の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするものである。

また、本発明のレーザ接合装置の１構成例において、前記温度制御部は、前記対象物の温度が前記目標温度に基づく下側閾値よりも低く、前記対象物の温度を上げるべきと判断したときに、レーザ出力を前記複数の出力値の内の第１の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示し、前記対象物の温度が前記目標温度に基づく上側閾値よりも高く、前記対象物の温度を下げるべきと判断したときに、レーザ出力を前記複数の出力値の内の、前記第１の出力値よりも低い第２の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするものである。
また、本発明のレーザ接合装置の１構成例において、前記下側閾値は、前記目標温度に対して複数設定され、前記第１の出力値は、前記下側閾値が前記目標温度から離れるほどレーザ出力が高くなるように前記下側閾値ごとに設定され、前記温度制御部は、前記対象物の温度が前記複数の下側閾値の内の少なくとも１つよりも低く、前記対象物の温度を上げるべきと判断したときに、レーザ出力を、前記対象物の温度よりも高い下側閾値の内の最も低い下側閾値に対応する前記第１の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするものである。
また、本発明のレーザ接合装置の１構成例において、前記上側閾値は、前記目標温度に対して複数設定され、前記第２の出力値は、前記上側閾値が前記目標温度から離れるほどレーザ出力が低くなるように前記上側閾値ごとに設定され、前記温度制御部は、前記対象物の温度が前記複数の上側閾値の内の少なくとも１つよりも高く、前記対象物の温度を下げるべきと判断したときに、レーザ出力を、前記対象物の温度よりも低い上側閾値の内の最も高い上側閾値に対応する前記第２の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするものである。

また、本発明のレーザ接合装置の１構成例において、前記温度制御部は、前記接合の開始時点から一定の期間内において、前記目標温度と前記対象物の温度との比較により、前記対象物の温度を下げるべきと判断したときに、レーザ出力を、前記複数の出力値よりも更に低い、０より大の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするものである。

本発明によれば、目標温度と対象物の温度との比較の結果に基づいて、レーザ出力を、複数の、０より大の出力値の内いずれか１つの出力値に設定するようレーザ発振器に対して指示することにより、目標温度に対する対象物の温度の偏差を小さくすることができ、対象物に加わる熱ストレスを低減することができる。また、本発明では、接合中にレーザ出力を完全なＯＦＦにしないため、従来のＯＮ／ＯＦＦ制御と比較してレーザ発振器の寿命を長くすることが可能となる。

本発明の第１の実施例に係るレーザ接合装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例における対象物の温度プロファイルの１例を示す図である。 本発明の第１の実施例においてユーザがレーザ接合装置に対して設定するパラメータの１例を示す図である。 本発明の第１の実施例における温度制御動作を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施例に係るレーザ接合装置の温度制御部の構成の１例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例におけるレーザ出力の変化の１例を示す図である。 本発明の第１の実施例の温度制御による対象物の温度変化の１例を示す図である。 従来のＯＮ／ＯＦＦ制御による対象物の温度変化の１例を示す図である。 本発明の第２の実施例における温度制御動作を説明するフローチャートである。 本発明の第３の実施例における温度制御動作を説明するフローチャートである。

［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例に係るレーザ接合装置の構成を示すブロック図である。本実施例のレーザ接合装置は、レーザ光を放射する半導体レーザ発振器１と、半導体レーザ発振器１から放射されたレーザ光を導く光ファイバ２と、対象物１０を載置するステージ３と、光ファイバ２によって導かれたレーザ光を対象物１０に照射する出射ヘッド４と、対象物の温度を計測する放射温度計５と、予め設定された目標温度と放射温度計５によって計測された対象物の温度とが一致するように半導体レーザ発振器１を制御する温度制御部６と、ユーザがレーザ接合装置に指示を与えるための操作部７と、ユーザに対して情報を表示するための表示部８とを備えている。

以下、本実施例のレーザ接合装置の動作について説明する。例えばプリント基板やプラスチック部品などの対象物１０は、ステージ３上に載置される。ステージ３は、レーザ光の照射位置合わせのための周知の移動機構を備えていてもよいし、対象物１０の予熱を行うヒータを備えていてもよい。

温度制御部６は、例えばユーザが操作部７を操作して接合開始を指示すると、半導体レーザ発振器１に対して発振開始を指示する。周知のとおり、半導体レーザ発振器１は、レーザ駆動電流を制御することにより、レーザ発振をＯＮ／ＯＦＦしたり、レーザ光の出力を調整したりすることが可能である。

半導体レーザ発振器１から放射されたレーザ光は、光ファイバ２によって導かれ、出射ヘッド４に入射する。出射ヘッド４に入射したレーザ光は、出射ヘッド４内の全反射ミラー４０によって反射され、さらにハーフミラー４１によって反射され、集光光学系４２によって集光されて対象物１０に照射される。

ハーフミラー４１は、レーザ光を反射し、可視光と赤外光とを透過させる。このため、対象物１０からの赤外光は、ハーフミラー４１を透過する。出射ヘッド４内のハーフミラー４１の上方には、ハーフミラー４３が設置されている。ハーフミラー４３は、赤外光を反射し、可視光を透過させる。このため、ハーフミラー４１を透過した赤外光は、ハーフミラー４３によって反射され、放射温度計５に入射する。出射ヘッド４に取り付けられた放射温度計５は、受光した赤外光に基づいて対象物１０の温度を計測する。

なお、出射ヘッド４は、レーザ光の照射位置合わせのための周知の移動機構を備えていてもよい。また、上記のとおりハーフミラー４１，４３が可視光を透過させるので、ハーフミラー４３の上方にカメラを設置してもよい。これにより、カメラで取得した対象物１０の画像を基に、ステージ３および出射ヘッド４のうち少なくとも一方を移動させて、対象物１０とレーザ光の照射位置との位置合わせを行うことができる。このような画像に基づく位置合わせは、周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。

また、本実施例では、対象物１０から垂直上方に放射される赤外光を放射温度計５で検出しているが、対象物１０の種類によっては接合時に煙が発生し、赤外光を検出し難い場合がある。そこで、対象物１０の斜め上方に放射温度計５を設置し、対象物１０から斜め方向に放射される赤外光を検出するようにしてもよい。

こうして、対象物１０にレーザ光を照射することにより、対象物１０の接合（はんだ付け又は溶着）を行うことができる。対象物１０のはんだ付けを行う場合には、例えば図示しないはんだ供給装置によって対象物１０のはんだ付け位置に糸はんだを供給して、レーザ光の熱で糸はんだを溶融させるようにすればよい。

次に、本実施例の特徴について説明する。図２は、対象物１０の温度プロファイルの１例を示す図である。本実施例では、ユーザがレーザ接合装置の温度制御部６に対して設定可能なパラメータとして、あるポイントから次のポイントまでの時間、ポイント間の目標温度ＳＰ、半導体レーザ発振器１の高低２つのレーザ出力（パワー）がある。

ユーザは、操作部７を操作して、例えば図３のようなパラメータを設定する。このようなパラメータの設定により、図２のような温度プロファイルが設定される。図３の例では、ポイントＰ０（接合開始時点）からポイントＰ１までの時間（図２のＵＰ１）が０．５秒、この期間の目標温度ＳＰ（図２のＴ１）が２００℃、ポイントＰ１からポイントＰ２までの時間（図２のＰＨＡＳＥ１）が２秒、この期間の目標温度ＳＰが２００℃、ポイントＰ２からポイントＰ３までの時間（図２のＵＰ２）が０．５秒、この期間の目標温度ＳＰ（図２のＴ２）が３００℃、ポイントＰ３からポイントＰ４までの時間（図２のＰＨＡＳＥ２）が２秒、この期間の目標温度ＳＰが３００℃となっている。ポイントＰ５は時間と温度の初期値を示している。なお、温度プロファイルは、対象物１０の良好な接合品質が得られるように設定すればよいことは言うまでもない。

また、図３の例では、高い方のレーザ出力値ＨＩＧＨ（第１の出力値）が６Ｗに設定され、低い方のレーザ出力値ＬＯＷ（第２の出力値）が１．５Ｗに設定されている（０＜ＬＯＷ＜ＨＩＧＨ）。

続いて、本実施例の温度制御について図４、図５を参照して説明する。図４は温度制御動作を説明するフローチャート、図５は温度制御部６の構成の１例を示すブロック図である。温度制御部６は、放射温度計５から温度の計測値を取得する温度取得部６０と、温度の高低比較判定を行う温度比較部６１と、温度比較部６１の判定結果に応じてレーザ出力を決定するレーザ出力決定部６２とから構成される。
放射温度計５は、所定の周期（例えば０．１ｍ秒）で対象物１０の温度Ｔを継続的に計測している。

温度制御部６は、放射温度計５によって計測された対象物１０の温度Ｔと目標温度ＳＰとを比較してレーザ出力を決定し、半導体レーザ発振器１に対して指示を与える。半導体レーザ発振器１の例としては、例えば日本アビオニクス株式会社製の半導体レーザ溶接機がある。このような半導体レーザ発振器１は通信機能を備えており、温度制御部６によって半導体レーザ発振器１を制御できるようになっている。

温度制御部６の温度取得部６０は、放射温度計５によって計測された対象物１０の温度Ｔの値を取得する（図４ステップＳ１００）。
続いて、温度制御部６の温度比較部６１は、温度取得部６０が取得した対象物１０の温度Ｔと、レーザ出力を決定しようとする現時点の目標温度ＳＰとを比較する（図４ステップＳ１０１，Ｓ１０３）。温度比較部６１は、対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく下側閾値（ＳＰ−α）よりも低いとき、対象物１０の温度Ｔを上げるべきと判断する。また、温度比較部６１は、対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく上側閾値（ＳＰ＋β）よりも高いとき、対象物１０の温度Ｔを下げるべきと判断する。α，β（α，β＞０）は予め定められた値であり、同一の値でもよいし異なる値でもよい。

温度制御部６のレーザ出力決定部６２は、温度比較部６１による比較の結果、対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく下側閾値（ＳＰ−α）よりも低いときには（図４ステップＳ１０１においてＹＥＳ）、高い方のレーザ出力値ＨＩＧＨを選択して、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＨＩＧＨに設定するよう指示する（図４ステップＳ１０２）。

また、レーザ出力決定部６２は、温度比較部６１による比較の結果、対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく上側閾値（ＳＰ＋β）よりも高いときには（図４ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、低い方のレーザ出力値ＬＯＷを選択して、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＬＯＷに設定するよう指示する（図４ステップＳ１０４）。

なお、レーザ出力決定部６２は、ＳＰ−α≦Ｔ≦ＳＰ＋β、すなわちステップＳ１０１，Ｓ１０３のいずれも判定ＮＯとなった場合には、半導体レーザ発振器１に対して現在のレーザ出力（ＨＩＧＨまたはＬＯＷのいずれか）を維持するよう指示する（図４ステップＳ１０５）。
こうして、温度制御部６は、ステップＳ１００〜Ｓ１０５の処理を所定の周期（例えば０．１ｍ秒）毎に繰り返し実行する。

そして、温度制御部６は、接合終了点に到達した時点（本実施例ではポイントＰ３から２秒が経過してポイントＰ４に到達した時点）で接合終了と判断し（図４ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＯＦＦにするよう指示する（図４ステップＳ１０７）。こうして、対象物１０の接合が終了する。なお、温度制御部６は、例えば接合中の対象物１０の温度の時間変化のグラフを表示部８に表示させるようにしてもよい。

図６は、図２の温度プロファイルに基づくレーザ出力の変化の１例を示す図である。上記のとおり、ＵＰ１，ＰＨＡＳＥ１の期間の目標温度ＳＰは２００℃、ＵＰ２，ＰＨＡＳＥ２の期間の目標温度は３００℃である。

図７は本実施例の温度制御による対象物１０の温度変化の１例を示す図、図８は従来のＯＮ／ＯＦＦ制御による対象物１０の温度変化の１例を示す図である。ここでは、目標温度ＳＰを３００℃としている。従来のＯＮ／ＯＦＦ制御は、図４で説明した本実施例の温度制御においてレーザ出力をＬＯＷにする代わりに、レーザ出力をＯＦＦにする処理に相当する。

図８に示すように、レーザを高速でＯＮ／ＯＦＦする従来のレーザ接合装置によると、対象物１０の温度Ｔの急激な上昇と急激な低下とが繰り返し発生する。これに対して、本実施例では、目標温度ＳＰ＝３００℃に対する対象物１０の温度Ｔの偏差を小さくすることができ、温度Ｔを一定に保つことができる。

以上のように、本実施例では、目標温度ＳＰに対する対象物１０の温度Ｔの偏差を小さくすることができ、対象物１０に加わる熱ストレスを低減することができる。また、本実施例では、接合中にレーザ出力を完全なＯＦＦにしないため、半導体レーザチップに加わる熱ストレスを低減することができ、従来のＯＮ／ＯＦＦ制御と比較して半導体レーザ発振器１の寿命を長くすることが可能となる。

［第２の実施例］
第１の実施例では、対象物１０の接合中のレーザ出力値をＨＩＧＨ，ＬＯＷの２値としたが、３値以上としてもよい。本実施例は、レーザ出力値ＨＩＧＨ，ＬＯＷを２値ずつ計４値設定できるようにした例である。本実施例においても、レーザ接合装置の構成は第１の実施例と同様であるので、図１の符号を用いて説明する。

図９は本実施例の温度制御動作を説明するフローチャートである。例えばユーザは、レーザ出力値ＬＯＷ（第２の出力値）としてＬＯＷ１，ＬＯＷ２の２値、レーザ出力ＨＩＧＨ（第１の出力値）としてＨＩＧＨ１，ＨＩＧＨ２の２値を設定するものとする（０＜ＬＯＷ２＜ＬＯＷ１＜ＨＩＧＨ１＜ＨＩＧＨ２）。

第１の実施例と同様に、温度制御部６の温度取得部６０は、放射温度計５によって計測された対象物１０の温度Ｔの値を取得する（図９ステップＳ２００）。
温度制御部６の温度比較部６１は、温度取得部６０が取得した対象物１０の温度Ｔと、レーザ出力を決定しようとする現時点の目標温度ＳＰとを比較する（図９ステップＳ２０１，Ｓ２０３，Ｓ２０５，Ｓ２０７）。

温度制御部６のレーザ出力決定部６２は、温度比較部６１による比較の結果、対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく第１の下側閾値（ＳＰ−α２）よりも低いときには（図９ステップＳ２０１においてＹＥＳ）、最も高いレーザ出力値ＨＩＧＨ２を選択して、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＨＩＧＨ２に設定するよう指示する（図９ステップＳ２０２）。

また、レーザ出力決定部６２は、温度比較部６１による比較の結果、ＳＰ−α２≦Ｔ＜ＳＰ−α１、すなわち対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく第１の下側閾値（ＳＰ−α２）以上で、かつ目標温度ＳＰに基づく第２の下側閾値（ＳＰ−α１）よりも低いときには（図９ステップＳ２０３においてＹＥＳ）、２番目に高いレーザ出力値ＨＩＧＨ１を選択して、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＨＩＧＨ１に設定するよう指示する（図９ステップＳ２０４）。α１，α２は予め定められた値である（０＜α１＜α２）。

また、レーザ出力決定部６２は、温度比較部６１による比較の結果、対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく第１の上側閾値（ＳＰ＋β２）よりも高いときには（図９ステップＳ２０５においてＹＥＳ）、最も低いレーザ出力値ＬＯＷ２を選択して、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＬＯＷ２に設定するよう指示する（図９ステップＳ２０６）。

また、レーザ出力決定部６２は、温度比較部６１による比較の結果、ＳＰ＋β１＜Ｔ≦ＳＰ＋β２、すなわち対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく第１の上側閾値（ＳＰ＋β２）以下で、かつ目標温度ＳＰに基づく第２の上側閾値（ＳＰ＋β１）よりも高いときには（図９ステップＳ２０７においてＹＥＳ）、２番目に低いレーザ出力値ＬＯＷ１を選択して、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＬＯＷ１に設定するよう指示する（図９ステップＳ２０８）。β１，β２は予め定められた値である（０＜β１＜β２）。

なお、レーザ出力決定部６２は、ＳＰ−α１≦Ｔ≦ＳＰ＋β１、すなわちステップＳ２０１，Ｓ２０３，Ｓ２０５，Ｓ２０７のいずれも判定ＮＯとなった場合には、半導体レーザ発振器１に対して現在のレーザ出力（ＬＯＷ２，ＬＯＷ１，ＨＩＧＨ１，ＨＩＧＨ２）を維持するよう指示する（図９ステップＳ２０９）。
こうして、温度制御部６は、ステップＳ２００〜Ｓ２０９の処理を所定の周期（例えば０．１ｍ秒）毎に繰り返し実行する。

そして、温度制御部６は、接合終了点に到達した時点で接合終了と判断し（図９ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＯＦＦにするよう指示する（図９ステップＳ２１１）。

第１の実施例の場合、対象物１０の接合中のレーザ出力値がＨＩＧＨ，ＬＯＷの２値しかないために、レーザ出力値をＨＩＧＨからＬＯＷ、またはＬＯＷからＨＩＧＨに変更したときの温度変化が大きくなり、レーザ出力値ＨＩＧＨ，ＬＯＷの設定によっては目標温度ＳＰに対する対象物１０の温度Ｔの偏差が大きくなる可能性がある。これに対して、本実施例では、レーザ出力値ＨＩＧＨ，ＬＯＷを２値ずつ計４値設定することにより、目標温度ＳＰに対する対象物１０の温度Ｔの偏差を更に小さくすることができる。

なお、レーザ出力値は４値に限らないことは言うまでもない。例えばレーザ出力値ＨＩＧＨのみ複数値にしたり、レーザ出力値ＬＯＷのみ複数値にしたりしてもよい。

また、レーザ出力値ＨＩＧＨを複数設定する場合、各出力値ＨＩＧＨは、下側閾値が目標温度ＳＰから離れるほどレーザ出力が高くなるように下側閾値ごとに設定される。レーザ出力決定部６２は、対象物１０の温度Ｔが複数の下側閾値の内の少なくとも１つよりも低いときに、レーザ出力を、対象物１０の温度Ｔよりも高い下側閾値の内の最も低い下側閾値に対応する出力値ＨＩＧＨに設定するよう半導体レーザ発振器１に対して指示すればよい。

また、レーザ出力値ＬＯＷを複数設定する場合、各出力値ＬＯＷは、上側閾値が目標温度ＳＰから離れるほどレーザ出力が低くなるように上側閾値ごとに設定される。レーザ出力決定部６２は、対象物１０の温度Ｔが複数の上側閾値の内の少なくとも１つよりも高いときに、レーザ出力を、対象物１０の温度Ｔよりも低い上側閾値の内の最も高い上側閾値に対応する出力値ＬＯＷに設定するよう半導体レーザ発振器１に対して指示すればよい。

［第３の実施例］
第１、第２の実施例では、対象物１０の接合中においてＨＩＧＨ（ＨＩＧＨ１，ＨＩＧＨ２）またはＬＯＷ（ＬＯＷ１，ＬＯＷ２）のレーザ出力を選択しているが、接合中の特定の期間においてＨＩＧＨ，ＬＯＷ以外のレーザ出力を選択するようにしてもよい。本実施例においても、レーザ接合装置の構成は第１の実施例と同様であるので、図１の符号を用いて説明する。

図１０は本実施例の温度制御動作を説明するフローチャートである。第１、第２の実施例では、接合の開始時点でレーザ出力値ＨＩＧＨ（第２の実施例の場合はＨＩＧＨ２）を選択するため、対象物１０の温度Ｔが急激に上昇して、図２に示した温度プロファイルよりも早い時間で対象物１０の温度ＴがＴ１に達してしまう可能性がある。そこで、本実施例では、接合開始時点から一定の期間内で用いるレーザ出力値として、最も低いレーザ出力値ＬＯＷ（第２の実施例の場合はＬＯＷ２）よりも低いレーザ出力値ＭＩＮをユーザが設定できるようにする（０＜ＭＩＮ＜ＬＯＷ，ＬＯＷ２）。

第１の実施例と同様に、温度制御部６の温度取得部６０は、放射温度計５によって計測された対象物１０の温度Ｔの値を取得する（図１０ステップＳ３００）。
温度制御部６の温度比較部６１とレーザ出力決定部６２とは、接合開始時点からの経過時間が一定時間ｔ以下である場合（図１０ステップＳ３０１においてもＹＥＳ）、ステップＳ３０２〜Ｓ３０６の処理を実施する。ここで、一定時間ｔは、例えば第１の実施例のＵＰ１よりも短い時間である。

具体的には、レーザ出力決定部６２は、温度比較部６１による比較の結果、対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく下側閾値（ＳＰ−α）よりも低いときには（図１０ステップＳ３０２においてＹＥＳ）、高い方のレーザ出力値ＨＩＧＨを選択して、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＨＩＧＨに設定するよう指示する（図１０ステップＳ３０３）。

また、レーザ出力決定部６２は、温度比較部６１による比較の結果、対象物１０の温度Ｔが現時点の目標温度ＳＰに基づく上側閾値（ＳＰ＋β）よりも高いときには（図１０ステップＳ３０４においてＹＥＳ）、最も低いレーザ出力値ＭＩＮを選択して、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＭＩＮに設定するよう指示する（図１０ステップＳ３０５）。

レーザ出力決定部６２は、ＳＰ−α≦Ｔ≦ＳＰ＋β、すなわちステップＳ３０２，Ｓ３０４のいずれも判定ＮＯとなった場合には、半導体レーザ発振器１に対して現在のレーザ出力（ＨＩＧＨまたはＭＩＮのいずれか）を維持するよう指示する（図１０ステップＳ３０６）。

温度制御部６の温度比較部６１とレーザ出力決定部６２とは、接合開始時点からの経過時間が一定時間ｔを超えた場合（ステップＳ３０１においてもＮＯ）、ステップＳ３０７〜Ｓ３１１の処理を実施する。ステップＳ３０７〜Ｓ３１１の処理は、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同じである。

こうして、温度制御部６は、ステップＳ３００〜Ｓ３１１の処理を所定の周期（例えば０．１ｍ秒）毎に繰り返し実行する。そして、温度制御部６は、接合終了点に到達した時点で接合終了と判断し（図１０ステップＳ３１２においてＹＥＳ）、半導体レーザ発振器１に対してレーザ出力をＯＦＦにするよう指示する（図１０ステップＳ３１３）。

本実施例では、接合開始時点から一定の期間内で用いるレーザ出力値ＭＩＮを設定することにより、立ち上がりの急激な温度上昇を抑えることができ、温度プロファイルに対する対象物１０の温度Ｔの追従性を高めることができる。

なお、本実施例では、接合開始時点から一定の期間内で用いるレーザ出力値ＭＩＮを第１の実施例に適用した場合について説明しているが、レーザ出力値ＭＩＮを第２の実施例にも適用できることは言うまでもない。

第１〜第３の実施例で説明した温度制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施例で説明した処理を実行する。

本発明は、レーザ光を用いた接合技術に適用することができる。

１…半導体レーザ発振器、２…光ファイバ、３…ステージ、４…出射ヘッド、５…放射温度計、６…温度制御部、７…操作部、８…表示部、４０…全反射ミラー、４１，４３…ハーフミラー、４２…集光光学系、６０…温度取得部、６１…温度比較部、６２…レーザ出力決定部。

Claims (6)

1. レーザ光を放射するレーザ発振器と、
   接合の対象物に前記レーザ発振器から放射されたレーザ光を照射する出射ヘッドと、
   前記対象物の温度を計測する温度計と、
   予め設定された目標温度と前記温度計によって計測された前記対象物の温度とが一致するように前記レーザ発振器を制御する温度制御部とを備え、
   前記温度制御部は、前記目標温度と前記対象物の温度との比較の結果に基づいて、レーザ出力を、複数の、０より大の出力値の内いずれか１つの出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするレーザ接合装置。
2. 請求項１記載のレーザ接合装置において、
   前記温度制御部は、前記目標温度と前記対象物の温度との比較により、前記対象物の温度を上げるべきと判断したときに、レーザ出力を前記複数の出力値の内の第１の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示し、前記対象物の温度を下げるべきと判断したときに、レーザ出力を前記複数の出力値の内の、前記第１の出力値よりも低い第２の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするレーザ接合装置。
3. 請求項１記載のレーザ接合装置において、
   前記温度制御部は、前記対象物の温度が前記目標温度に基づく下側閾値よりも低く、前記対象物の温度を上げるべきと判断したときに、レーザ出力を前記複数の出力値の内の第１の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示し、前記対象物の温度が前記目標温度に基づく上側閾値よりも高く、前記対象物の温度を下げるべきと判断したときに、レーザ出力を前記複数の出力値の内の、前記第１の出力値よりも低い第２の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするレーザ接合装置。
4. 請求項３記載のレーザ接合装置において、
   前記下側閾値は、前記目標温度に対して複数設定され、
   前記第１の出力値は、前記下側閾値が前記目標温度から離れるほどレーザ出力が高くなるように前記下側閾値ごとに設定され、
   前記温度制御部は、前記対象物の温度が前記複数の下側閾値の内の少なくとも１つよりも低く、前記対象物の温度を上げるべきと判断したときに、レーザ出力を、前記対象物の温度よりも高い下側閾値の内の最も低い下側閾値に対応する前記第１の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするレーザ接合装置。
5. 請求項３記載のレーザ接合装置において、
   前記上側閾値は、前記目標温度に対して複数設定され、
   前記第２の出力値は、前記上側閾値が前記目標温度から離れるほどレーザ出力が低くなるように前記上側閾値ごとに設定され、
   前記温度制御部は、前記対象物の温度が前記複数の上側閾値の内の少なくとも１つよりも高く、前記対象物の温度を下げるべきと判断したときに、レーザ出力を、前記対象物の温度よりも低い上側閾値の内の最も高い上側閾値に対応する前記第２の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするレーザ接合装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレーザ接合装置において、
   前記温度制御部は、前記接合の開始時点から一定の期間内において、前記目標温度と前記対象物の温度との比較により、前記対象物の温度を下げるべきと判断したときに、レーザ出力を、前記複数の出力値よりも更に低い、０より大の出力値に設定するよう前記レーザ発振器に対して指示することを特徴とするレーザ接合装置。

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