JPH106064A

JPH106064A - レーザはんだ付け方法およびその装置

Info

Publication number: JPH106064A
Application number: JP8166045A
Authority: JP
Inventors: Naotake Watanabe; 尚威渡邉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の加工点のレーザ出力のばらつきを最小限
として安定したレーザ出力を得ることができるレーザは
んだ付け方法を提供することにある。【解決手段】ランプ電源１４からレーザ発振器１に電流
を供給してレーザ光２を発振させてレーザ出力を得ると
共に、レーザ出力を光検出素子１２によって検出し、そ
の検出信号を前記ランプ電源１４にフィードバックさ
せ、レーザ出力を一定にするようランプ電流を制御する
機能と、前記レーザ光２を複数に分岐する機能とを有
し、分岐後のレーザ光２をそれぞれ結像光学系を有する
複数の照射へッド７ａ，７ｂに伝送してレーザはんだ付
けする方法において、前記複数の照射ヘッド７ａ，７ｂ
のそれぞれに光検出素子１２ａ，１２ｂを設けてレーザ
出力を検出する第１の手段と、前記複数の光検出素子１
２ａ，１２ｂからの検出信号の平均値を求めてレーザ出
力のフィードバック信号として用いる第２の手段とから
なるレーザはんだ付け方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばイットリウ
ムーアルミニウムーガーネット（ＹＡＧ）などのレーザ
光によりリフローはんだ付けするレーザはんだ付け方法
およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザはんだ付けは、電子部品としての
例えばＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａ
ｇｅ）など狭ピッチのリード数が多いパッケージのはん
だ付けとして実用化されている。ところで、レーザ光に
よるリフローはんだ付けは、現在、自動化が進んでい
る。この場合、レーザ光としては、炭酸ガスレーザ光ま
たはＹＡＧレーザ光が用いられるが、はんだを溶かすた
めに必要なエネルギは、ＹＡＧレーザ光が炭酸ガスレー
ザ光のほぼ１／３で済むこと、並びに、実装基板の焼損
がＹＡＧレーザ光の方が炭酸ガスレ一ザ光よりも１／４
ほど少なくて済むことなどから、ＹＡＧレーザ光を用い
るレーザはんだ付け装置が主流をなしている。

【０００３】このようなレーザはんだ付け装置において
は、レーザ光は、接合部とその周辺部位の基材を加熱し
すぎないように、照射位置におけるスポット径が例えば
０．６ｍｍ以下となるように焦点位置の調整が行われ
る。

【０００４】図１７は配線基板100 にＴＣＰ101 を位置
決め保持し、ＴＣＰ101 のリード102 にレーザ光103 を
照射してリード102 を配線基板100 の電極パッド104 に
レーザはんだ付けしている様子を示す。図１８（ａ）に
示すように、レーザ光103 は集光レンズ105 によって集
光されて照射点106 のスポット径は前述したように例え
ば０．６ｍｍ以下となるように焦点位置の調整が行われ
ている。

【０００５】ところで、前記レーザ光103 を照射したと
きのエネルギ分布は、図１８（ｂ）に示すように、正規
分布をなしているため、尖頭をなす中央部107 とその周
辺領域108 のエネルギ強度差は著しく異なってくる。そ
のためリード102 間にレーザ光103 の正規分布の中央部
107 に相当する部分が照射されると、しばしば配線基板
100 、電極パッド104 に熱ダメージを与えることがあ
る。

【０００６】さらに、従来のレーザはんだ付け装置にお
いては、レーザ発振器から出射したレーザ光は、種々の
原因により出力変化を生ずるため、レーザはんだ付け条
件の不安定化を惹起していた。そこで、従来において
は、図１９に示すように、レーザ発振器110 から発振さ
れたレーザ光103 の一部をビームサンプラ111 により取
り込み、これを光検出素子112 により受光して、レーザ
光103 の出力変動を検出することによりレーザ発振器11
0 のランプ電流制御回路116 をフィ一ドバック制御して
いた。しかしながら、この場合、光検出素子112 は、環
境温度の変動の影響をうけ、レーザ光103 のフィードバ
ック制御に誤差をもたらしていた。

【０００７】さらに、従来のレーザはんだ付け装置にお
いては、レーザはんだ付け能率向上を目的として、分岐
光学部品113 によりレーザ光103 を２分岐し、光ファィ
バ114a，114bを介して照射ヘッド115a，115bからレーザ
光103a，103bにより同時にレーザはんだ付けすることも
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザはんだ付け装置は、レーザ光103 の出力強度を検
出する光検出素子112 が、レーザ発振器110 と分岐光学
部品113 との間にあるため、分岐光学部品113 により分
岐されたレーザ光103a，103bの出力を直接測定すること
は不可能となっていた。このため、レーザ光103a，103b
の出力のばらつきおよび両者間の出力差を把握すること
ができず、レーザはんだ付け条件の設定に支障をきたし
ていた。

【０００９】また、レーザによるはんだ付けは、集光レ
ンズ105 に入射したレーザ光103 は、照射点106 に集光
される。この光学系で形成される照射点106 でのエネル
ギ分布は、正規分布状となる。このエネルギー分布で
は、配線基板100 の損傷閾値以上の入熱が分布中央部に
入り、熱ダメージが発生するという不具合がある。

【００１０】本発明は、前記事情に着目してなされたも
ので、第１の目的は、複数の加工点のレーザ出力のばら
つきを最小とし安定したレーザ出力を得ることができ、
また加工点出力の異常を把握することができるレーザは
んだ付け方法およびその装置を提供することにある。

【００１１】第２の目的は、レーザ出力を検出する光検
出素子の動作環境温度を管理して検出信号の信頼性を向
上できるレーザはんだ付け方法およびその装置を提供す
ることにある。第３の目的は、レーザ照射によってはん
だ付け時に配線基板等に対する熱ダメージを防止できる
レーザはんだ付け方法およびその装置を提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、請求項１は、複数のレーザ光を複数のはん
だ付け部位に照射するレーザはんだ付け方法において、
レーザ発振器から発振された１本のレーザ光を前記複数
のレーザ光に分岐するレーザ光分岐工程と、このレーザ
光分岐工程にて分岐された複数のレーザ光の出力を測定
するレーザ光出力測定工程と、このレーザ光出力測定工
程にて測定された前記複数のレーザ光の出力の平均値を
算出する出力平均値算出工程と、この出力平均値算出工
程にて算出された出力平均値に基づいて前記レーザ発振
器における前記レーザ光の発振をフィードバック制御し
前記はんだ付け部位におけるレーザ光の照射強度を調整
するフィードバック制御工程とを具備することを特徴と
するレーザはんだ付け方法。

【００１３】請求項２は、請求項１において、フィード
バック制御工程は、出力平均値算出工程にて算出された
出力平均値がレーザ光によるはんだ付けが可能なレーザ
光出力範囲に入っている出力平均値に基づいて前記レー
ザ光の発振をフィードバック制御することを特徴とす
る。

【００１４】請求項３は、請求項２において、フィード
バック制御工程は、出力平均値算出工程にて算出され、
レーザ光によるはんだ付けが可能な出力範囲に入ってい
る出力平均値のうち、この出力平均値を算出する元のデ
ータである前記複数のレーザ光の出力が前記出力範囲に
入っているときの出力平均値に基づいて前記レーザ光の
発振をフィードバック制御することを特徴とする。

【００１５】請求項４は、複数のレーザ光を複数のはん
だ付け部位に照射するレーザはんだ付け装置において、
１本のレーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ
発振器から発振された１本のレーザ光を前記複数のレー
ザ光に分岐するレーザ光分岐手段と、前記レーザ分岐手
段にて分岐された複数のレーザ光に対して各別に且つ前
記複数のはんだ付け部位に対向して設けられた複数の照
射ヘッドと、前記照射ヘッドに設けられ前記レーザ光分
岐手段にて分岐された複数のレーザ光の出力を測定する
レーザ光出力測定手段と、このレー光出力測定手段にて
測定された前記複数のレーザ光の出力の平均値を算出す
る出力平均値を算出する出力平均値算出手段と、この出
力平均値算出手段にて算出された出力平均値に基づいて
前記レーザ発振器における前記レーザ光の発振をフィー
ドバック制御し前記はんだ付け部位におけるレーザ光の
照射強度を調整するレーザ光出力制御手段とを具備する
ことを特徴とする。

【００１６】請求項５は、請求項４において、レーザ光
出力測定手段は、レーザ光分岐手段からの複数のレーザ
光を各別にはんだ付け部位に反射させるとともに反射さ
れなかったレーザ光を透過させる複数のミラ一と、これ
ら各ミラーにて透過したレーザ光の可視領域の光をカッ
トする複数の可視カットフィルタと、これら可視カット
フィルタを透過したレーザ光を受光して光電変換する光
検出素子とを具備することを特徴とする。

【００１７】請求項６は、レーザ光をはんだ付け部位に
照射するレーザはんだ付け装置において、前記レーザ光
を発振するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から発振
されたレーザ光の出力を測定するレーザ光出力測定手段
と、このレーザ光出力測定手段にて測定されたレーザ光
出力に基づいて前記レーザ発振器における前記レーザ光
の発振を制御するレーザ光出力制御手段と、前記レーザ
光出力測定手段の温度を測定する温度測定手段と、前記
レーザ光出力測定手段に連接してレーザ光出力測定手段
の温度調節する温度調節手段と、前記温度測定手段にお
ける前記レーザ光出力測定手段の温度測定結果に基づい
て前記温度調節手段をフィードバック制御する温度制御
手段とを具備することを特徴とする。

【００１８】請求項７は、請求項６において、温度調節
手段は、ペルチェ温度制御素子であることを特徴とす
る。請求項８は、レーザ光をはんだ付け部位に照射する
レーザはんだ付け装置において、前記レーザ光を発振す
るレーザ発振器と、前記レーザ発振器から発振されたレ
ーザ光の出力を測定するレーザ光出力測定手段と、前記
レーザ光出力測定手段の温度を測定する温度測定手段
と、前記レーザ光出力測定手段にて測定されたレーザ光
出力及び温度測定手段にて測定された温度に基づいて前
記レーザ発振器における前記レーザ光の発振を制御する
レーザ光出力制御手段とを具備することを特徴とする。

【００１９】請求項９は、請求項６または８において、
温度測定手段は、熱電対であることを特徴とする。請求
項１０は、レーザ光をはんだ付け部位に照射するレーザ
はんだ付け装置において、前記レーザ光を発振するレー
ザ発振器と、前記はんだ付け部位に対向して設けられ前
記レーザ発振器から発振されたレーザ光を前記はんだ付
け部位に照射する照射ヘッドとを具備し、前記照射ヘッ
ドには、前記レーザ光を前記はんだ付け部位に結像させ
る結像光学系と、この結像光学系の光軸上に設けられた
フィルタとを具備し、前記結像光学系による前記レーザ
光の前記はんだ付け部位におけるエネルギ分布を前記フ
ィルタにより調整することを特徴とする。

【００２０】請求項１１は、請求項１０において、フィ
ルタは、中央部に遮光部を有する透光板であることを特
徴とする。請求項１２は、請求項１０において、フィル
タは、中央部に遮光部を有する環状体であることを特徴
とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１はレーザはんだ付け装置の概
略的構成図で、１はレーザ発振器であり、このレーザ発
振器１から発振されたレーザ光２はレーザ光路上に設置
されたビームスプリッターキューブ３によって２分岐さ
れるようになっている。２分岐されたレーザ光２₁ ，２
₂ の一方（２₁ ）はレンズ５によって第１の光ファイバ
６ａに入射されて第１の照射へッド７ａに伝送され、他
方のレーザ光２₂ はダイクロイックミラ−４により直角
に曲げられ、レンズ５によって第２の光ファイバ６ｂに
入射されて第２の照射へッド７ｂに伝送されるようにな
っている。

【００２２】第１および第２の照射ヘッド７ａ，７ｂ内
には結像レンズ８によって第１および第２の光ファイバ
６ａ，６ｂの出射端の像を結像する光学系を備えてい
る。この時、レンズ８により結像されるレーザ光２₁ ，
２₂ はダイクロイックミラ−９ａ，９ｂにより直角に曲
げられ、さらに第１および第２のミラー１０ａ，１０ｂ
によって再度直角に曲げられるように構成されている。

【００２３】第１および第２のミラー１０ａ，１０ｂは
レーザ光２₁ ，２₂ に対する反射率が９９％にコーティ
ングされており、一部のレーザ光２₁ ，２₂ を透過させ
てサンプリングするようになっている。すなわち、第１
および第２のミラー１０ａ，１０ｂを透過し、サンプリ
ングしたレーザ光２₁ ，２₂ を可視カットフィルタ１１
を介して例えばホト・トランジスタやホト・ダイオード
などの第１および第２の光検出素子１２ａ，１２ｂによ
り検出するようになっている。

【００２４】この時、使用する可視カットフィルタ１１
は、レーザ光２₁ ，２₂ の波長より短い可視領域の光を
カットする光学フィルタを使用する。なお、光学フィル
タは、可視カットフィルタのみに限定せず、レーザ光２
₁ ，２₂ の波長より長い領域のフィルタを同時に使用す
る場合においても適用できる。

【００２５】前記第１および第２の照射ヘッド７ａ，７
ｂの第１および第２の光検出素子１２ａ，１２ｂからの
検出信号はランプ電流制御回路１３によって取り込ま
れ、このランプ電流制御回路１３は、２つの検出信号を
平均化し、フィードバック信号として用いランプ電流を
レーザ出力が一定になるようにランプ電源１４の制御を
している。

【００２６】前記第１および第２のミラー１０ａ，１０
ｂによって反射されたレーザ光２₁，２₂ は、例えばリ
フローレーザはんだ付け部に導かれ、レーザはんだ付け
が行われる。すなわち、１５は回路基板であり、この回
路基板１５には例えばＴＣＰ１６が吸着ノズル１７によ
って保持されており、ＴＣＰ１６のリード１８は回路基
板１５の電極パッド１９に接合されている。電極パッド
１９には予めはんだ層が形成されている。

【００２７】そして、第１のミラー１０ａによって反射
されたレーザ光２₁ はＴＣＰ１６の左側のリード１８に
向かって照射され、第１のミラー１０ａによって反射さ
れたレーザ光２₂ は右側のリード１８に向かって照射さ
れ、レーザ光２₁ ，２₂ をリード１８の配列方向に走査
することにより、電極パッド１９上のはんだ層をレーザ
光２₁ ，２₂ によって加熱溶融してリード１８が回路基
板１５の電極パッド１９にはんだ付けされる。

【００２８】このレーザはんだ付け中に、前記第１およ
び第２の照射ヘッド７ａ，７ｂの第１および第２の光検
出素子１２ａ，１２ｂからの検出信号はランプ電流制御
回路１３によって取り込まれ、このランプ電流制御回路
１３は、２つの検出信号を平均化し、フィードバック信
号として用いランプ電流をレーザ出力が一定になるよう
にランプ電源１４の制御をする。

【００２９】ここで、レーザ出力のフィードバック制御
について図２に基づき説明する。Ｐ₁ ：第１の照射ヘッドのレーザ出力Ｐ₂ ：第２の照射ヘッドのレーザ出力Ｖ₁ ：Ｐ₁ に対する光検出信号値Ｖ₂ ：Ｐ₂ に対する光検出信号値Ｖａｖｇ：Ｖ₁ とＶ₂ の平均値ＰL ：はんだ付け可能な最低レーザ出力ＰH ：はんだ付け可能な最高レーザ出力ＶL ：ＰL に対する光検出信号値ＶH ：ＰH に対する光検出信号値としたとき、ステップＳ１において、ＰL をＶL に変換
し、ＰH をＶH に変換する。次に、ステップＳ２におい
て、第１および第２の光検出素子１２ａ，１２ｂによっ
てＰ₁ とＰ₂ を測定し、ステップＳ３において、レーザ
出力をＶ₁ ，Ｖ₂ に変換する。ステップＳ４において、
Ｖ₁ とＶ₂ との平均値（Ｖａｖｇ）を求め、ステップＳ
５において、ＶａｖｇとＶL ，ＶH とを比較し、Ｖａｖ
ｇがＶLにより低い場合（ＮＯ）またはＶH より大きい
場合（ＮＯ）には、ステップＳ６に移り、異常信号とし
てエラーメッセージを表示する。

【００３０】また、ステップＳ５において、Ｖａｖｇが
ＶL とＶH の範囲内（ＹＥＳ）にあるときには、ステッ
プＳ７に移る。ここで、ＶL ＜Ｖ₁ ＜ＶH またはＶL ＜
Ｖ₂＜ＶH がＮＯのときはステップＳ８に移り、異常信
号としてエラーメッセージを表示し、ＹＥＳのときは、
ステップＳ９に移り、Ｖａｖｇをフィードバック信号と
してランプ電源１４に送信する。

【００３１】このようにレーザはんだ付け中に、第１お
よび第２の照射ヘッド７ａ，７ｂの第１および第２の光
検出素子１２ａ，１２ｂからの検出信号によってレーザ
発振器１のレーザ出力をフィードバック制御することに
より、第１の照射ヘッド７ａのレーザ出力Ｐ₁ と第２の
照射ヘッド７ｂのレーザ出力Ｐ₂ のばらつきを最小限に
することができ、安定したレーザはんだ付けが可能とな
る。

【００３２】図３は第１の実施形態の変形例１で、照射
へッド７ａ内の光学部品および光検出素子１２ａの構成
を示す。照射へッド７に伝送されたレーザ光２は、レン
ズ８により結像される。このときレンズ８を通過したレ
ーザ光２は、第１のミラー１０ａにより直角に曲げられ
さらにダイクロイックミラー９ａにより再度直角に曲げ
られる。この第１のミラ１０ａで透過したレーザ光２を
サンプリングし、光検出素子１２ａに取り込み、検出信
号を得る構成となっている。

【００３３】図４は第１の実施形態の変形例２で、照射
へッド７ａ内の光学部品および光検出素子１１ａの構成
を示す。照射へッド７ａに伝送されたレーザ光２はレン
ズ８により結像される。このレンズ８の前にビームサン
プラ２０を設けた構成となっている。そして、レーザ光
２の一部をビームサンプラ２０によって反射させ光検出
素子１１ａで取り込み、検出信号を得るようになってい
る。

【００３４】図５は第１の実施形態の変形例３で、照射
へッド７ａ内の光学部品および光検出素子１１ａの構成
を示す。照射へッド７ａに伝送されたレーザ光２はレン
ズ８により結像される。このレンズ８の後にビームサン
プラ２０を設けた構成となっている。そして、レーザ光
２の一部をビームサンプラ２０によって反射させ光検出
素子１１ａで取り込み、検出信号を得るようになってい
る。

【００３５】なお、第１の実施形態においては、レーザ
発振器から発振されたレーザ光をビームスプリッタキュ
ーブによって２分岐するようにしたが、３分岐し、３カ
所にレーザ光を照射するようにしてもよく、３分岐以上
に分岐してもよい。なお、分岐した各レーザ光の照射タ
イミングはすべて同時であっても、各々ずらしてもよ
い。

【００３６】本実施形態によれば、加工点のレーザ出力
のばらつきを最小とし安定したレーザ出力を得ることが
でき、加工点出力の異常をより加工点に近い所でのレー
ザ出力をモニタリングすることで、レーザ出力のフィー
ドバックが正確にできるようになった。このため、光フ
アイバによる伝送前後のレーザ出力差を把握できる。ま
た、レーザ出力差を把握できることで、異常個所の特定
が容易になった。

【００３７】図６は第２の実施形態を示し、光検出素子
の検出信号がＹＡＧレーザ装置の使用環境温度に依存し
ないように、温度調節機能を有するペルチェ素子を設
け、光検出素子の動作温度が一定になるようにしたもの
であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付
して説明を省略する。

【００３８】レーザ発振器１から発振されたレーザ光２
の光路上にはビームサンプラ２１が設けられ、レーザ光
２をビームサンプラ２１によって一部反射させるように
なっている。反射されたレーザ光２は可視カットフィル
タ１１を介して光検出素子１２に入力され、光検出素子
１２によってレーザ出力を検出するようになっている。
光検出素子１２の検出信号をランプ電流制御回路１３に
フィードバックさせ、ランプ電流をレーザ出力が一定と
なるようにランプ電源１４を制御している。

【００３９】前記光検出素子１２にはペルチェ温度調節
素子２２が取り付けられ、ペルチェ温度制御ユニット２
８に接続されている。また、光検出素子１２には熱電対
２７が取り付けられている。そして、熱電対２７からの
測定データに基づき、温度制御ユニット２８により、ペ
ルチェ温度調節素子２２を制御してペルチェ温度調節素
子２２とともに光検出素子１２も一定の温度に調節し、
これによって光検出素子１２の動作環境温度に影響され
ない検出信号を得ることができ、レーザ出力の安定化を
図っている。

【００４０】ここで、ペルチェ温度調節素子２２の原理
について説明すると、図７に示すように、Ｎ型半導体２
３ａとＰ型半導体２３ｂを有し、Ｎ型半導体２３ａおよ
びＰ型半導体２３ｂは一端側には電気絶縁物２４ａを介
して吸熱側の伝熱材２５ａが設けられ、他端側には電気
絶縁物２４ｂを介して放熱側の伝熱材２５ｂが設けられ
ている。また、Ｎ型半導体２３ａおよびＰ型半導体２３
ｂは直流電源２６に接続されており、直流電源２６によ
ってＮ型半導体２３ａおよびＰ型半導体２３ｂに電流を
流すと、Ｎ型半導体２３ａおよびＰ型半導体２３ｂの電
子が（−）方向に流れる。このとき伝熱材２５ａからの
エネルギーを熱の形で電子が吸収し、伝熱材２５ｂへ流
れる。この効果をペルチェ効果という。

【００４１】図８にペルチェ温度制御方法を示し、図９
にその制御フローチャートを示すように、光検出素子１
２をペルチェ温度調節素子２２に取り付け、熱電対２７
により光検出素子温度をペルチェ温度制御ユニット２８
の一部をなす温度判定手段２８ａがモニタリングする。
次にペルチェ温度制御ユニット２８の温度判定手段２８
ａでは設定温度と測定温度を比較する。ペルチェ温度制
御ユニット２８の一部をなす温度判定手段２８ａは比較
したデータを元にペルチェ温度調節素子２２に供給する
直流電荷の極性を決定し、ペルチェ温度制御ユニット２
８ａの一部をなす直流電源２６に命令する。直流電源２
６は命令に応じた極性でペルチェ温度調節素子２２に印
加し、ペルチェ温度調節素子２２とともに光検出素子１
２の温度を制御することができる。

【００４２】図１０は一定のレーザ出力における光検出
素子１２の環境温度に対する検出信号の関係を示し、環
境温度に対してリニアな関係を持ち、補正後の検出信号
としてフィードバック信号として使用できる。

【００４３】図１１は第３の実施形態を示し、第２の実
施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。光検出素子１２に熱電対２７を取り付け、熱電対２
７により光検出素子温度をモニタリングする。そして、
温度測定ユニット２９からの出力信号をＣＰＵ３０に送
り、光検出素子１２の動作環境温度に対する検出信号の
補正値を光検出素子１２の出力信号に加算してランプ電
流制御回路１３にフィードバック信号として送るように
したものである。したがって、光検出素子１２の動作環
境温度に応じた検出信号を得ることができ、レーザ出力
の安定化を図ることができる。

【００４４】図１２および図１３は第３の実施形態を示
し、図１２（ａ）はＴＣＰ等のリードを基板の電極パッ
ドにレーザはんだ付けする装置の照射ヘッド３１を示
し、レーザ光３２の光路上にはフィルタ３３およびレー
ザ光３２を集光するレンズ３４が設置されている。この
フィルタ３３は、図１３（ａ）に示すように中央部に円
形の擦りガラス部３３ａを施した平板ガラスまたは図１
３（ｂ）に示すように、中央部に円形の遮光部３３ｂを
持つ金属環状体によって形成されている。なお、この遮
光部３３ｂは円形に限定せず、四角または多角形のもの
でもよい。

【００４５】前述したようにレーザ光３２の光路上にフ
ィルタ３３を設置することにより、図１２（ｂ）に示す
ように、尖頭部３４に相当する領域のエネルギ強度を低
下させたレーザ光３２の照射点３５におけるエネルギ分
布が得られる。したがって、はんだ付け時に電極パッド
にレーザ光３２による熱ダメージを与えることはなく、
一様にレーザはんだ付けができる。

【００４６】図１４〜図１６は第４の実施形態を示し、
図１４はレーザ照射装置の構成図である。ＴＣＰ３６は
ＴＣＰ吸着ノズル３９によって吸着保持されている。ま
た、照射ヘッド４０はＸＹステージ４１およびＺステー
ジ４２により照射位置を位置決めされ、ＸＹステージ４
１によって照射ヘッド４０を移動させ、レーザ光３７を
ＴＣＰ３６のリード３８の配列方向に走査してはんだ付
けすることができる。

【００４７】図１５に示すように、前記照射ヘッド４０
に接続された光ファイバ４４はコア径φ０．６ｍｍであ
り、フィルタ３３を構成する平板ガラスの擦りガラス部
３３ａはφ０．２ｍｍ）であり、照射ヘッド４０にはレ
ンズ４３ａ，４３ｂの順に設置されている。

【００４８】これによって、照射点４５にはフィルタ３
３の擦りガラス部３３ａの像を２倍”に結像し、図１６
（ａ）に示すようなエネルギ強度分布を形成する。図１
６（ｂ）に従来のフィルタを使用しない場合のエネルギ
強度分布を示している。この従来方式での最大エネルギ
強度を１００％とした時、本実施形態によれば、最大エ
ネルギ強度を７０％程度に制御することができ、電極パ
ッドに与える熱ダメージを防止できる。

【００４９】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、複数の照射
ヘッドのそれぞれに光検出素子を設けてレーザ出力を検
出し、複数の光検出素子からの検出信号の平均値を求め
てレーザ出力のフィードバック信号として用いることに
より、複数の加工点のレーザ出力のばらつきを最小限と
して安定したレーザ出力を得ることができるレーザはん
だ付け方法を提供できる。

【００５０】請求項２，３によれば、請求項１の効果に
加え、加工点出力の異常を把握することができる。請求
項４，５によれば、複数の照射ヘッドのそれぞれに光検
出素子を設けてレーザ出力を検出し、複数の光検出素子
からの検出信号の平均値を求めてレーザ出力のフィード
バック信号として用いることにより、複数の加工点のレ
ーザ出力のばらつきを最小限として安定したレーザ出力
を得ることができるレーザはんだ付け装置を提供でき
る。

【００５１】請求項６，７によれば、レーザ発振器から
発振されたレーザ光の出力を測定するレーザ光出力測定
手段に連接された温度調節手段を設けることにより、安
定したレーザ出力を得ることができるレーザはんだ付け
装置を提供できる。

【００５２】請求項８，９によれば、レーザ発振器から
発振されたレーザ光の出力を測定するレーザ光出力測定
手段に連接された温度調節手段を設け、温度結果に基づ
いてレーザ光の出力を制御することにより、安定したレ
ーザ出力を得ることができるレーザはんだ付け装置を提
供できる。

【００５３】請求項１０〜１２によれば、結像光学系を
備えた照射ヘッドのレーザ光路上に照射点での正規エネ
ルギ分布の尖頭部を低下させるフィルタを設けることに
より、配線基板、電極パッド等の熱ダメージを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のレーザはんだ付け装
置の全体構成図。

【図２】同実施形態の作用を説明するためのフローチャ
ート図。

【図３】同実施形態の変形例１を示す照射ヘッドの構成
図。

【図４】同実施形態の変形例２を示す照射ヘッドの構成
図。

【図５】同実施形態の変形例３を示す照射ヘッドの構成
図。

【図６】本発明の第２の実施形態のレーザはんだ付け装
置の構成図。

【図７】同実施形態のペルチェ効果の説明図。

【図８】同実施形態のペルチェ温度制御方法の説明図。

【図９】同実施形態の作用を説明するためのフローチャ
ート図。

【図１０】同実施形態の光検出素子の環境温度に対する
検出信号の関係を示すグラフ図。

【図１１】この発明の第３の実施形態のレーザはんだ付
け装置の構成図。

【図１２】この発明の第４の実施形態を示し、（ａ）は
照射ヘッドの構成図、（ｂ）は照射点のエネルギ分布
図。

【図１３】同実施形態のフィルターの平面図。

【図１４】この発明の第５の実施形態のレーザはんだ付
け装置の構成図。

【図１５】同実施形態の照射ヘッドの構成図。

【図１６】同実施形態の照射点のエネルギ分布図。

【図１７】従来のレーザはんだ付けの様子を示す斜視
図。

【図１８】（ａ）は同従来の照射ヘッドの構成図、
（ｂ）は同従来の照射点のエネルギ分布図。

【図１９】従来のレーザはんだ付け装置の構成図。

【符号の説明】

１…レーザ発振器２…レーザ光７ａ，７ｂ…照射ヘッド１２…光検出素子１３…ランプ電流制御回路１４…ランプ電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレーザ光を複数のはんだ付け部位
に照射するレーザはんだ付け方法において、レーザ発振器から発振された１本のレーザ光を前記複数
のレーザ光に分岐するレーザ光分岐工程と、このレーザ
光分岐工程にて分岐された複数のレーザ光の出力を測定
するレーザ光出力測定工程と、このレーザ光出力測定工
程にて測定された前記複数のレーザ光の出力の平均値を
算出する出力平均値算出工程と、この出力平均値算出工
程にて算出された出力平均値に基づいて前記レーザ発振
器における前記レーザ光の発振をフィードバック制御し
前記はんだ付け部位におけるレーザ光の照射強度を調整
するフィードバック制御工程とを具備することを特徴と
するレーザはんだ付け方法。
【請求項２】フィードバック制御工程は、出力平均値
算出工程にて算出された出力平均値がレーザ光によるは
んだ付けが可能なレーザ光出力範囲に入っている出力平
均値に基づいて前記レーザ光の発振をフィードバック制
御することを特徴とする請求項１記載のレーザはんだ付
け方法。
【請求項３】フィードバック制御工程は、出力平均値
算出工程にて算出され、レーザ光によるはんだ付けが可
能な出力範囲に入っている出力平均値のうち、この出力
平均値を算出する元のデータである前記複数のレーザ光
の出力が前記出力範囲に入っているときの出力平均値に
基づいて前記レーザ光の発振をフィードバック制御する
ことを特徴とする請求項２記載のレーザはんだ付け方
法。
【請求項４】複数のレーザ光を複数のはんだ付け部位
に照射するレーザはんだ付け装置において、１本のレーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ
発振器から発振された１本のレーザ光を前記複数のレー
ザ光に分岐するレーザ光分岐手段と、前記レーザ分岐手
段にて分岐された複数のレーザ光に対して各別に且つ前
記複数のはんだ付け部位に対向して設けられた複数の照
射ヘッドと、前記照射ヘッドに設けられ前記レーザ光分
岐手段にて分岐された複数のレーザ光の出力を測定する
レーザ光出力測定手段と、このレー光出力測定手段にて
測定された前記複数のレーザ光の出力の平均値を算出す
る出力平均値を算出する出力平均値算出手段と、この出
力平均値算出手段にて算出された出力平均値に基づいて
前記レーザ発振器における前記レーザ光の発振をフィー
ドバック制御し前記はんだ付け部位におけるレーザ光の
照射強度を調整するレーザ光出力制御手段とを具備する
ことを特徴とするレーザはんだ付け装置。
【請求項５】レーザ光出力測定手段は、レーザ光分岐
手段からの複数のレーザ光を各別にはんだ付け部位に反
射させるとともに反射されなかったレーザ光を透過させ
る複数のミラ一と、これら各ミラーにて透過したレーザ
光の可視領域の光をカットする複数の可視カットフィル
タと、これら可視カットフィルタを透過したレーザ光を
受光して光電変換する光検出素子とを具備することを特
徴とする請求項４記載のレーザはんだ付け装置。
【請求項６】レーザ光をはんだ付け部位に照射するレ
ーザはんだ付け装置において、前記レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ発
振器から発振されたレーザ光の出力を測定するレーザ光
出力測定手段と、このレーザ光出力測定手段にて測定さ
れたレーザ光出力に基づいて前記レーザ発振器における
前記レーザ光の発振を制御するレーザ光出力制御手段
と、前記レーザ光出力測定手段の温度を測定する温度測
定手段と、前記レーザ光出力測定手段に連接してレーザ
光出力測定手段の温度調節する温度調節手段と、前記温
度測定手段における前記レーザ光出力測定手段の温度測
定結果に基づいて前記温度調節手段をフィードバック制
御する温度制御手段とを具備することを特徴とするレー
ザはんだ付け装置。
【請求項７】温度調節手段は、ペルチェ温度制御素子
であることを特徴とする請求項６載のレーザはんだ付け
装置。
【請求項８】レーザ光をはんだ付け部位に照射するレ
ーザはんだ付け装置において、前記レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ発
振器から発振されたレーザ光の出力を測定するレーザ光
出力測定手段と、前記レーザ光出力測定手段の温度を測
定する温度測定手段と、前記レーザ光出力測定手段にて
測定されたレーザ光出力及び温度測定手段にて測定され
た温度に基づいて前記レーザ発振器における前記レーザ
光の発振を制御するレーザ光出力制御手段とを具備する
ことを特徴とするレーザはんだ付け装置。
【請求項９】温度測定手段は、熱電対であることを特
徴とする請求項６記載又は請求項８記載のレーザはんだ
付け装置。
【請求項１０】レーザ光をはんだ付け部位に照射する
レーザはんだ付け装置において、前記レーザ光を発振す
るレーザ発振器と、前記はんだ付け部位に対向して設け
られ前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を前記は
んだ付け部位に照射する照射ヘッドとを具備し、前記照
射ヘッドには、前記レーザ光を前記はんだ付け部位に結
像させる結像光学系と、この結像光学系の光軸上に設け
られたフィルタとを具備し、前記結像光学系による前記
レーザ光の前記はんだ付け部位におけるエネルギ分布を
前記フィルタにより調整することを特徴とするレーザは
んだ付け装置。
【請求項１１】フィルタは、中央部に遮光部を有する
透光板であることを特徴とする請求項１０記載のレーザ
はんだ付け装置。
【請求項１２】フィルタは、中央部に遮光部を有する
環状体であることを特徴とする請求項１０記載のレーザ
はんだ付け装置。