JPH04237589A - Laser beam machine - Google Patents
Laser beam machineInfo
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- JPH04237589A JPH04237589A JP3004885A JP488591A JPH04237589A JP H04237589 A JPH04237589 A JP H04237589A JP 3004885 A JP3004885 A JP 3004885A JP 488591 A JP488591 A JP 488591A JP H04237589 A JPH04237589 A JP H04237589A
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Landscapes
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工装置に関し、
特にYAGレーザを用いたレーザはんだ付け装置に関す
る。[Industrial Application Field] The present invention relates to a laser processing device.
In particular, the present invention relates to a laser soldering device using a YAG laser.
【0002】0002
【従来の技術】従来のレーザ加工装置は、図3に示すよ
うにレーザ光源8と、レーザ光源8から出射されたレー
ザビームを伝送する光ファイバ9と、光ファイバ9から
出射されたレーザビームを集光する集光光学系10と、
光ファイバ9の出射部と集光光学系10を被加工物11
に対して位置決めするロボット12を含んで構成される
。2. Description of the Related Art A conventional laser processing apparatus, as shown in FIG. 3, includes a laser light source 8, an optical fiber 9 for transmitting the laser beam emitted from the laser light source 8, and a a condensing optical system 10 that condenses light;
The output part of the optical fiber 9 and the condensing optical system 10 are connected to the workpiece 11
The robot 12 is configured to position the robot 12 relative to the robot 12.
【0003】はんだのリフローにレーザを利用する場合
、レーザ光源8には通常YAGレーザが用いられる。
YAGレーザビームはコア径が数100μmの光ファイ
バ9で伝送され、光ファイバ9から出射したレーザビー
ムを集光してはんだ付け箇所に照射する。ICのリード
等をはんだ付けする場合は、ロボット12により集光光
学系を走査して一辺のリードを連続的にはんだ付けし、
作業効率を向上させている。[0003] When a laser is used for solder reflow, a YAG laser is usually used as the laser light source 8. The YAG laser beam is transmitted through an optical fiber 9 having a core diameter of several hundred μm, and the laser beam emitted from the optical fiber 9 is focused and irradiated onto the soldering location. When soldering IC leads, etc., the robot 12 scans the condensing optical system and sequentially solders the leads on one side.
Improves work efficiency.
【0004】図3に示したレーザ加工装置において、光
ファイバ9から出射したレーザビームを集光する集光光
学系の光学的倍率は0.5〜2倍程度であり、光ファイ
バ9のコア径が数100μmであることを考えると、集
光光学系で集光されたレーザビームのビームウェスト径
は高々1mm程度である。一方、はんだ付けするのに最
適なビーム径ははんだ付けする部品の形状によって異な
り、通常1〜3mm程度である。そこで、従来のレーザ
加工装置では集光光学系をデフォーカスさせることによ
ってビーム径を広げ、様々な部品に最適なビーム径を得
ている。図4(a)はデフォーカス量hとビーム径dの
変化の様子を示す側面図である。図4(b)および(c
)はそれぞれ図4(a)に示した断面Aおよび断面Bに
おけるレーザビームの強度分布を示すグラフである。ジ
ャストフォーカスのときビーム径dは最小になりビーム
強度のピーク値は最大となり、そこからデフォーカスし
ていくに従ってビーム径dは大きくなりビーム強度のピ
ーク値は減少していく。ただし、デフォーカスさせてビ
ーム径を変えても、レーザビームの強度分布は常にガウ
ス分布となる。In the laser processing apparatus shown in FIG. 3, the optical magnification of the focusing optical system that focuses the laser beam emitted from the optical fiber 9 is approximately 0.5 to 2 times, and the core diameter of the optical fiber 9 is Considering that the diameter is several hundred μm, the beam waist diameter of the laser beam focused by the focusing optical system is about 1 mm at most. On the other hand, the optimum beam diameter for soldering varies depending on the shape of the parts to be soldered, and is usually about 1 to 3 mm. Therefore, in conventional laser processing equipment, the beam diameter is expanded by defocusing the condensing optical system to obtain the optimum beam diameter for various parts. FIG. 4(a) is a side view showing how the defocus amount h and the beam diameter d change. Figures 4(b) and (c)
) are graphs showing the intensity distribution of the laser beam in cross section A and cross section B shown in FIG. 4(a), respectively. When the beam is just focused, the beam diameter d becomes the minimum and the peak value of the beam intensity becomes the maximum.As the beam is defocused from there, the beam diameter d increases and the peak value of the beam intensity decreases. However, even if the beam diameter is changed by defocusing, the intensity distribution of the laser beam always becomes a Gaussian distribution.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
加工装置では、ビーム径を広げるために集光光学系をデ
フォーカスさせるため、レーザビームの強度分布は常に
ガウス分布となるので、レーザビームの中心部と周辺部
のビーム強度が大きく異なるため、広いはんだ付け面積
のところに均一にレーザビームを照射できないため、は
んだ付け品質が悪いという欠点があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional laser processing apparatus described above, the intensity distribution of the laser beam always becomes a Gaussian distribution because the focusing optical system is defocused to widen the beam diameter. Since the beam intensity differs greatly between the center and the periphery, the laser beam cannot be uniformly irradiated over a wide soldering area, resulting in poor soldering quality.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ加工装置
は、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレー
ザビームを伝送する光ファイバと、前記光ファイバから
出射されたレーザビームを集光する集光光学系と、前記
集光光学系によって集光されたレーザビームを高速に走
査するガルバノミラーとを含み、前記ガルバノミラーに
よって走査されたレーザビームを被加工物の所定の位置
に照射せしめることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] A laser processing apparatus of the present invention includes a laser light source, an optical fiber that transmits the laser beam emitted from the laser light source, and a condensing laser beam that is emitted from the optical fiber. The method includes a condensing optical system and a galvano mirror that scans the laser beam condensed by the condensing optical system at high speed, and irradiates the laser beam scanned by the galvano mirror to a predetermined position of the workpiece. It is characterized by
【0007】[0007]
【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0008】図1は本発明の一実施例を示す斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
【0009】図1に示すレーザ加工装置は、YAGレー
ザ1と、YAGレーザ1から出射されたレーザビームを
伝送する光ファイバ2と、光ファイバ2から出射された
レーザビームを集光するレンズ3と、レンズ3を通った
レーザビームを1方向に走査するガルバノミラー4と、
ガルバノミラー4で反射されたレーザビームをガルバノ
ミラー4の走査方向と直角な方向に走査してレーザビー
ムを被加工物5に照射するガルバノミラー6と、被加工
物5をレーザビームに対して位置決めするXYステージ
7とを含んで構成される。The laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a YAG laser 1, an optical fiber 2 for transmitting the laser beam emitted from the YAG laser 1, and a lens 3 for condensing the laser beam emitted from the optical fiber 2. , a galvano mirror 4 that scans the laser beam passing through the lens 3 in one direction;
A galvano mirror 6 scans the laser beam reflected by the galvano mirror 4 in a direction perpendicular to the scanning direction of the galvano mirror 4 and irradiates the workpiece 5 with the laser beam, and positions the workpiece 5 with respect to the laser beam. The XY stage 7 is configured to include an XY stage 7.
【0010】YAGレーザ1から出射されたレーザビー
ムは光ファイバ2を通って伝送され、レンズ3によって
集光される。レンズ3によって集光されたレーザビーム
は被加工物5に照射されるが、レンズ3と被加工物5の
間の光路中に2個のガルバノミラー4、6が置かれてい
るので、ガルバノミラー4、6を駆動することにより、
レーザビームを被加工物5の加工面上の数平方ミリメー
タの領域に渡って走査することができる。A laser beam emitted from a YAG laser 1 is transmitted through an optical fiber 2 and condensed by a lens 3. The laser beam focused by the lens 3 is irradiated onto the workpiece 5, but since two galvano mirrors 4 and 6 are placed in the optical path between the lens 3 and the workpiece 5, the galvano mirror By driving 4 and 6,
The laser beam can be scanned over an area of several square millimeters on the processing surface of the workpiece 5.
【0011】一般に、プリント基板のはんだ付け部の大
きさは高々数平方ミリメータであるので、ガルバノミラ
ー4、6によってレーザビームをはんだ付け部全面に渡
って走査することができる。このときレーザビームの走
査を等速度とし、その速度をレーザビームの照射により
発生する被加工物5の熱の伝達速度より充分に速くする
ことによって、疑似的にビーム強度が均一なレーザビー
ムが照射されたことと等しくなる。図2(a)はレーザ
ビームのビーム強度分布を示すグラフであり、中心部の
ビーム強度が高いガウス分布になっている。図2(b)
は図2(a)に示したビーム強度を有するレーザビーム
を走査したときに得られるビーム強度分布である。ほぼ
走査範囲に渡って均一なビーム強度が得られる。ガルバ
ノミラーは数100Hzから数kHzの応答周波数を持
っているため、レーザビームの走査範囲に渡って均一な
ビーム強度のレーザビームが照射されたと見なせるほど
充分に速く走査することは可能である。Generally, the size of the soldered portion of a printed circuit board is several square millimeters at most, so the galvanometer mirrors 4 and 6 can scan the laser beam over the entire soldered portion. At this time, by making the laser beam scan at a constant speed and making the speed sufficiently faster than the heat transfer rate of the workpiece 5 generated by laser beam irradiation, a laser beam with a pseudo-uniform beam intensity is irradiated. equal to what was done. FIG. 2(a) is a graph showing the beam intensity distribution of the laser beam, which has a Gaussian distribution where the beam intensity is high at the center. Figure 2(b)
is a beam intensity distribution obtained when scanning a laser beam having the beam intensity shown in FIG. 2(a). Uniform beam intensity can be obtained almost over the scanning range. Since the galvanometer mirror has a response frequency of several 100 Hz to several kHz, it is possible to scan the mirror quickly enough so that it can be considered that a laser beam with uniform beam intensity is irradiated over the scanning range of the laser beam.
【0012】本実施例では、光ファイバ2、レンズ3お
よびガルバノミラー4、6の位置を固定し、それらの光
学系に対し被加工物5をXYステージ7によって位置決
めしているが、被加工物5を一定の位置に固定し、光フ
ァイバ2、レンズ3およびガルバノミラー4、6をロボ
ットに搭載して位置決めしてもよい。In this embodiment, the positions of the optical fiber 2, lens 3, and galvano mirrors 4 and 6 are fixed, and the workpiece 5 is positioned with respect to these optical systems by the XY stage 7. 5 may be fixed at a fixed position, and the optical fiber 2, lens 3, and galvano mirrors 4 and 6 may be mounted on a robot and positioned.
【0013】[0013]
【発明の効果】本発明のレーザ加工装置は、ガウス分布
のビーム強度を持つレーザビームをそのまま被加工物に
照射する代わりに、レーザビームをガルバノミラーで高
速に走査することにより、疑似的に均一なビーム強度を
持つレーザビームを被加工物に照射できるので、加工の
品質が向上し、製品の歩留まりが向上するという効果が
ある。[Effects of the Invention] The laser processing device of the present invention creates pseudo-uniformity by scanning the laser beam at high speed with a galvano mirror instead of directly irradiating the workpiece with a laser beam having a Gaussian distribution of beam intensity. Since the workpiece can be irradiated with a laser beam with a certain beam intensity, the processing quality is improved and the product yield is improved.
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention.
【図2】図2(a)は図1に示したレーザビームのビー
ム強度分布を示すグラフ、図2(b)は図2(a)に示
したビーム強度分布を有するレーザビームを走査したと
きに得られるビーム強度分布を示すグラフである。[Fig. 2] Fig. 2 (a) is a graph showing the beam intensity distribution of the laser beam shown in Fig. 1, and Fig. 2 (b) is a graph when scanning a laser beam having the beam intensity distribution shown in Fig. 2 (a). 3 is a graph showing a beam intensity distribution obtained in FIG.
【図3】従来のレーザ加工装置の一例を示す斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view showing an example of a conventional laser processing device.
【図4】図4(a)は図3に示すレーザ加工装置におけ
るデフォーカス量とビーム径の関係を示す側面図、図4
(b)および(c)はそれぞれ図4(a)に示した断面
Aおよび断面Bにおけるビーム強度分布を示すグラフで
ある。FIG. 4(a) is a side view showing the relationship between defocus amount and beam diameter in the laser processing apparatus shown in FIG. 3;
(b) and (c) are graphs showing beam intensity distributions in cross section A and cross section B shown in FIG. 4(a), respectively.
1 YAGレーザ 2、9 光ファイバ 3 レンズ 4、6 ガルバノミラー 5、11 被加工物 7 XYステージ 12 ロボット 1 YAG laser 2, 9 Optical fiber 3 Lens 4, 6 Galvano mirror 5, 11 Workpiece 7 XY stage 12 Robot
Claims (3)
射されたレーザビームを伝送する光ファイバと、前記光
ファイバから出射されたレーザビームを集光する集光光
学系と、前記集光光学系によって集光されたレーザビー
ムを高速に走査するガルバノミラーとを含み、前記ガル
バノミラーによって走査されたレーザビームを被加工物
の所定の位置に照射せしめることを特徴とするレーザ加
工装置。1. A laser light source, an optical fiber for transmitting a laser beam emitted from the laser light source, a condensing optical system for condensing the laser beam emitted from the optical fiber, and a condensing optical system comprising: 1. A laser processing apparatus comprising: a galvanometer mirror that scans a focused laser beam at high speed; and a laser beam scanned by the galvanometer mirror is irradiated onto a predetermined position of a workpiece.
決めステージによりレーザビームを被加工物の所定の位
置に照射せしめる請求項1記載のレーザ加工装置。2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is irradiated onto a predetermined position of the workpiece by a positioning stage on which the workpiece is mounted and positioned.
バノミラーを一体に動かすロボットによりレーザビーム
を被加工物の所定の位置に照射せしめる請求項1記載の
レーザ加工装置。3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser beam is irradiated onto a predetermined position of the workpiece by a robot that moves the optical fiber emitting section, the condensing optical system, and the galvano mirror together.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3004885A JPH04237589A (en) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3004885A JPH04237589A (en) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Laser beam machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04237589A true JPH04237589A (en) | 1992-08-26 |
Family
ID=11596137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3004885A Pending JPH04237589A (en) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Laser beam machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04237589A (en) |
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- 1991-01-21 JP JP3004885A patent/JPH04237589A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961126 |