特開 2023-56304 レーザーハンダ付け装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023056304

(43)【公開日】2023-04-19

(54)【発明の名称】レーザーハンダ付け装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 1/005 20060101AFI20230412BHJP

【ＦＩ】

B23K1/005 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021165584

(22)【出願日】2021-10-07

(71)【出願人】

【識別番号】390014834

【氏名又は名称】株式会社ジャパンユニックス

(74)【代理人】

【識別番号】100119404

【弁理士】

【氏名又は名称】林 直生樹

(74)【代理人】

【識別番号】100177769

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100188743

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】山口 真哉

(72)【発明者】

【氏名】酒川 友一

(57)【要約】

【課題】はんだを照射中心に沿って供給することができるレーザーはんだ付け装置を提供する。
【解決手段】照射ヘッド１が、照射中心Ｏを取り囲むように配置された複数の光路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、前記照射中心Ｏに配置されたはんだ供給ノズル４とを有し、前記複数の光路は、はんだ付けポイント２にレーザー光Ｌを照射するための照射用光路３ａと、前記はんだ付けポイント２を撮像するための撮像用光路３ｂと、前記はんだ付けポイント２に照明光Ｌｃを照射するための照明用光路３ｃと、前記はんだ付けポイント２の温度を測定するための測定用光路３ｄとを含み、前記照射用光路３ａのレーザー光Ｌは、前記はんだ供給ノズル４から供給されるはんだ８に当たらない角度を保って前記はんだ付けポイント２に照射される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー光を照射するための照射ヘッドを有し、
前記照射ヘッドは、該照射ヘッドの中心である照射中心を取り囲むように配置された複数の光路と、前記照射中心又は該照射中心の近傍に配置されたはんだ供給ノズルとを有し、
前記複数の光路は、はんだ付けポイントにレーザー光を照射するための少なくとも１つの照射用光路と、前記はんだ付けポイントを撮像するための撮像用光路と、前記はんだ付けポイントに照明光を照射するための照明用光路と、前記はんだ付けポイントの温度を測定するための測定用光路とを含み、
前記照射用光路は、レーザー光の出力を制御可能な半導体レーザー素子と、該半導体レーザー素子に接続された光ファイバーと、該光ファイバーから出射されるレーザー光を平行光にする平行レンズと、該平行レンズから出射されたレーザー光を集光する集光レンズとを有し、
前記照射用光路のレーザー光は、前記照射中心に対し、前記はんだ供給ノズルからはんだ付けポイントに供給されるはんだに当たらない角度を保って前記はんだ付けポイントに照射される、
ことを特徴とするレーザーハンダ付け装置。

【請求項2】

前記照射用光路は複数あり、該複数の照射用光路のレーザー光は、前記照射中心に対し、前記はんだ供給ノズルから供給されるはんだに当たらない角度を保った状態で、前記はんだ付けポイントに前記照射中心を取り囲むように照射される、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザーハンダ付け装置。

【請求項3】

前記はんだ付けポイントに不活性ガスを供給するための第１ガス流路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザーハンダ付け装置。

【請求項4】

前記第１ガス流路は、前記集光レンズから出射されるレーザー光の周りを円錐状に取り囲み、先端に、不活性ガスを前記はんだ付けポイントを取り囲むように噴射するリング状の噴射口を有することを特徴とする請求項３に記載のレーザーハンダ付け装置。

【請求項5】

前記照射ヘッドの先端に、内筒及び外筒からなる全体として円錐状をなす二重構造の光路カバーが取り付けられ、該光路カバーは、前記複数の光路の周りを円錐状に取り囲み、前記内筒と外筒との間に前記第１ガス流路が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のレーザーハンダ付け装置。

【請求項6】

前記はんだ付けポイントに不活性ガスを供給するための第２ガス流路を有し、
前記第２ガス流路は、前記はんだ付けノズルを取り囲む二重円筒状をした流路筒の内筒と外筒との間に形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のレーザーハンダ付け装置。

【請求項7】

前記はんだ付けポイントに不活性ガスを供給するためのガス流路と、はんだ付け時に発生するヒュームを吸引するための吸引流路とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザーハンダ付け装置。

【請求項8】

前記照射ヘッドの先端に、内筒及び外筒からなる全体として円錐状をなす二重構造の光路カバーが取り付けられ、該光路カバーは、前記複数の光路の周りを円錐状に取り囲み、前記内筒と外筒との間に前記吸引流路が形成されると共に、前記光路カバーの先端に、前記吸引流路に通じるリング状の吸引口が形成され、前記光路カバーの内部に前記ガス流路が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のレーザーハンダ付け装置。

【請求項9】

前記ガス流路は、前記はんだ付けノズルを取り囲む二重円筒状をした流路筒の内筒と外筒との間に形成された内側流路と、前記光路カバーの内周と前記流路筒の外周との間に形成された外側流路とを有することを特徴とする請求項７又は８に記載のレーザーハンダ付け装置。

【請求項10】

前記撮像用光路は、ＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラとはんだ付けポイントとの間に介在する平行レンズ及び集光レンズとを有し、該平行レンズ及び集光レンズを通してはんだ付けポイントの像を前記ＣＣＤカメラで撮像し、
前記照明用光路は、光源と、該光源とはんだ付けポイントとの間に介在する平行レンズ及び集光レンズとを有し、前記光源からの照明光を、前記平行レンズ及び集光レンズを通して前記はんだ付けポイントに照射し、
前記測定用光路は、放射温度計と、該放射温度計とはんだ付けポイントとの間に介在する平行レンズ及び集光レンズとを有し、前記はんだ付けポイントから放射される赤外光を前記集光レンズ及び平行レンズを通して前記放射温度計で受光することにより、前記はんだ付けポイントの温度を測定する、
ことを特徴とする請求項１から９の何れかに記載のレーザーハンダ付け装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー光をはんだ付けポイントに照射してハンダ付けを行うレーザーハンダ付け装置に関するものであり、更に詳しくは、照射ヘッドの中心（照射中心）又はその近傍に配置したはんだ供給ノズルからはんだをはんだ付けポイントに供給してはんだ付けを行うレーザーハンダ付け装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示された従来のレーザーはんだ付け装置は、レーザー光を照射する照射ヘッドと、線状はんだを供給するはんだ供給ノズルとを有していて、該照射ヘッドからレーザー光を、該照射ヘッドの中心である照射中心に沿ってはんだ付けポイントに照射し、はんだ供給ノズルから該はんだ付けポイントに線状はんだを供給してはんだ付けを行うように構成されている。前記はんだ供給ノズルは、前記照射ヘッドの側面に取り付けられ、該はんだ供給ノズルから線状はんだが、前記照射ヘッドから出射されるレーザー光を横切る形ではんだ付けポイントに供給されるようになっている。

【0003】

ところが、前記はんだ付けポイントは、通常、基板に形成された環状のランドと、該ランドの内部に挿入された電子部品のリードとの接合部分であるが、全てのはんだ付けポイントが、常にはんだを供給し易い場所にあるとは限らず、電子部品の種類や形状あるいは大きさ等によっては、高低様々な場所や入り組んだ場所、あるいは基板に搭載された他の電子部品の陰等に配置されていることもある。このため、はんだ付け時に、はんだポイントの状況に合わせて、はんだの供給方向や供給角度等を調整したり設定したりする必要があり、その作業は非常に細かく面倒なものであった。

【0004】

このような問題は、はんだ供給ノズルを照射ヘッドの照射中心に配置することにより、はんだを前記照射中心からはんだ付けポイントに供給するようにすれば解消することができるが、従来の照射ヘッドは、その照射中心に光路を配置し、この光路に沿ってレーザー光を照射するように構成されているため、はんだ供給ノズルを照射中心に配置することができなかった。

【0005】

一方、特許文献２には、母材の表面改質加工や溶接加工等を行うレーザー加工装置が開示されている。このレーザー加工装置は、複数のレーザー光の光路を加工ヘッド部の軸線（照射中心）の周りに配置すると共に、溶融材料を供給するための供給ノズルを前記軸線上即ち照射中心に配置したもので、溶融材料を前記加工ヘッド部の照射中心に沿って供給することができるものである。

【0006】

しかし、このレーザー加工装置の構成をそのままはんだ付け装置に適用することはできない。その理由は、照射中心の周りに配置された複数のレーザー光の光路は、溶融材料に向けられていて、供給ノズルから供給された溶融材料を前記レーザー光により溶融させて母材に供給するものであるため、その構成をはんだ付け装置に適用し、線状はんだをレーザー光で溶融させるようにすると、溶融した線状はんだが球状になり、該線状はんだの先端に付着したままはんだ付けポイントに供給されない状態になり易く、仮に供給されたとしても、溶融したはんだが、加熱されていないはんだ付けポイントに供給されることになるため、供給された溶融はんだが低温のはんだ付けポイントに接触して急激に冷やされることにより、はんだ付けポイントに十分拡散しないまま固化し、不良はんだとなって正しいはんだ付けが行われないからである。

【0007】

また、前記特許文献１及び特許文献２に記載の装置においては、例えば、はんだ付けポイントや加工部位等を観察する必要がある場合、つまり、はんだ付けポイントを撮像したり、はんだ付けポイントの温度を測定したりする必要がある場合などには、観察のための光路系、即ち、撮像用の光路系や温度測定用の光路系等を加工ヘッド部に外付けしなければならず、加工ヘッドの構造の複雑化及び大型化が避けられなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１５－５６４４２号公報

【特許文献2】特許第６７５７８７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の技術的課題は、はんだを照射ヘッドの中心（照射中心）からはんだ付けポイントに供給することができるようにすると共に、前記照射ヘッドに、レーザー光を照射するための照射用光路の他に、はんだ付けポイントを観察するための光路、即ち、撮像用光路や照明用光路あるいは温度測定用光路等をまとめて組み込むことにより、前記照射ヘッドの構造の簡略化と小型化とを実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するため、本発明のレーザーハンダ付け装置は、レーザー光を照射するための照射ヘッドを有し、前記照射ヘッドは、該照射ヘッドの中心即ち照射中心を取り囲むように配置された複数の光路と、前記照射中心又は該照射中心の近傍に配置されたはんだ供給ノズルとを有し、前記複数の光路は、はんだ付けポイントにレーザー光を照射するための少なくとも１つの照射用光路と、前記はんだ付けポイントを撮像するための撮像用光路と、前記はんだ付けポイントに照明光を照射するための照明用光路と、前記はんだ付けポイントの温度を測定するための測定用光路とを含み、前記照射用光路は、レーザー光の出力を制御可能な半導体レーザー素子と、該半導体レーザー素子に接続された光ファイバーと、該光ファイバーから出射されるレーザー光を平行光にする平行レンズと、該平行レンズから出射されたレーザー光を集光する集光レンズとを有し、前記照射用光路のレーザー光は、前記照射中心に対し、前記はんだ供給ノズルからはんだ付けポイントに供給されるはんだに当たらない角度を保って前記はんだ付けポイントに照射されることを特徴とするものである。

【0011】

本発明において、前記照射用光路は複数あり、該複数の照射用光路のレーザー光は、前記照射中心に対し、前記はんだ供給ノズルから供給されるはんだに当たらない角度を保った状態で、前記はんだ付けポイントに前記照射中心を取り囲むように照射されるものであっても良い。

【0012】

また、本発明において、レーザーハンダ付け装置は、前記はんだ付けポイントに不活性ガスを供給するための第１ガス流路を有することが好ましい。
この場合、前記第１ガス流路は、前記集光レンズから出射されるレーザー光の周りを円錐状に取り囲み、その先端に、不活性ガスを前記はんだ付けポイントを取り囲むように噴射するリング状の噴射口を有していることが望ましい。
また、前記照射ヘッドの先端に、内筒及び外筒からなる全体として円錐状をなす二重構造の光路カバーが取り付けられ、該光路カバーは、前記複数の光路の周りを円錐状に取り囲み、前記内筒と外筒との間に前記第１ガス流路が形成されていても良い。

【0013】

本発明において、前記照射ヘッドは、前記はんだ付けポイントに不活性ガスを供給するための第２ガス流路を有し、前記第２ガス流路は、前記はんだ付けノズルを取り囲む二重円筒状をした流路筒の内筒と外筒との間に形成されていることが好ましい。

【0014】

また、本発明において、前記照射ヘッドは、前記はんだ付けポイントに不活性ガスを供給するためのガス流路と、はんだ付け時に発生するヒュームを吸引するための吸引流路とを有していても良い。
この場合、前記照射ヘッドの先端に、内筒及び外筒からなる全体として円錐状をなす二重構造の光路カバーが取り付けられ、該光路カバーは、前記複数の光路の周りを円錐状に取り囲み、前記内筒と外筒との間に前記吸引流路が形成されると共に、前記光路カバーの先端に、前記吸引流路に通じるリング状の吸引口が形成され、前記光路カバーの内部に前記ガス流路が形成されていることが好ましい。
また、前記ガス流路は、前記はんだ付けノズルを取り囲む二重円筒状をした流路筒の内筒と外筒との間に形成された内側流路と、前記光路カバーの内周と前記流路筒の外周との間に形成された外側流路とを有することが好ましい。

【0015】

本発明において、前記撮像用光路は、ＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラとはんだ付けポイントとの間に介在する平行レンズ及び集光レンズとを有し、該平行レンズ及び集光レンズを通してはんだ付けポイントの像を前記ＣＣＤカメラで撮像し、前記照明用光路は、光源と、該光源とはんだ付けポイントとの間に介在する平行レンズ及び集光レンズとを有し、前記光源からの照明光を、前記平行レンズ及び集光レンズを通して前記はんだ付けポイントに照射し、前記測定用光路は、放射温度計と、該放射温度計とはんだ付けポイントとの間に介在する平行レンズ及び集光レンズとを有し、前記はんだ付けポイントから放射される赤外光を前記集光レンズ及び平行レンズを通して前記放射温度計で受光することにより、前記はんだ付けポイントの温度を測定するものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、はんだを、照射ヘッドの照射中心又はその近傍に配置したはんだ供給ノズルからはんだ付けポイントに供給することができるので、従来のはんだ付け装置のようにはんだポイントの状況に合わせてはんだの供給方向や供給角度等を調整したり再設定したりする必要がなく、はんだをはんだ付けポイントに確実且つ正確に供給することができる。また、照射用光路のレーザー光は、前記はんだ供給ノズルからはんだ付けポイントに供給されるはんだに当たらないので、前記はんだがはんだ付けポイントに供給される前にレーザー光で溶融されることがない。更に、前記照射ヘッドに、レーザー光を照射するための照射用光路と、はんだ付けポイントを観察するための各光路、即ち撮像用光路と、照明用光路及び温度測定用光路とをまとめて組み込んだので、照射ヘッドの構造の簡略化と小形化とを実現することができた。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係るレーザーはんだ付け装置の第１実施形態における照射ヘッドの斜視図である。

【図2】図１の平面図である。

【図3】はんだ付けポイントの拡大断面図である。

【図4】図３の平面図である。

【図5】図２のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。

【図6】レーザー光が照射されたはんだ付けポイントの平面図である。

【図7】はんだ付け時のレーザー光と線状はんだとの位置関係を示す要部拡大断面図である。

【図8】はんだ付け後のはんだ付けポイントの断面図である。

【図9】図２のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。

【図10】図２のＸ－Ｘ線に沿った断面図である。

【図11】図２のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面図である。

【図12】第２ガス流路の例を示す要部断面図である。

【図13】本発明に係るレーザーはんだ付け装置の第２実施形態における照射ヘッドの斜視図である。

【図14】図１３の平面図である。

【図15】はんだ付けポイントの異なる構造例を示す側面図である。

【図16】レーザーはんだ付け装置の第３実施形態における照射ヘッドの要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係るレーザーはんだ付け装置を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、前記レーザーはんだ付け装置は、レーザー光をはんだ付けポイント２に照射するための照射ヘッド１を有している。この照射ヘッド１は、該照射ヘッド１の中心である照射中心Ｏの周りに等角度間隔で配置された複数の光路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、前記照射中心Ｏに配置されるか、又は、該照射中心Ｏの近傍に配置されたはんだ供給ノズル４と、前記はんだ付けポイント２に不活性ガスを供給するための第１ガス流路５（図５参照）とを有している。図示した例では、９つの光路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが照射中心Ｏの周りに４０度間隔で配置されている。また、前記はんだ供給ノズル４は、線状はんだを供給するためのはんだ供給装置６に接続され、前記第１ガス流路５は、窒素ガスまたはアルゴンガス等の不活性ガスを供給するためのガス供給装置７に接続されている。そして、前記はんだ供給装置６は制御装置１４に接続され、この制御装置１４ではんだ供給装置６が制御されることにより、はんだの供給及び停止の他、はんだの送り速度や送り量等が制御される。同様に前記ガス供給装置７も制御装置１４に接続され、この制御装置１４で前記ガス供給装置７が制御されることにより、不活性ガスの供給及び停止の他、該不活性ガスの流量や流速等が調整される。

【0019】

前記はんだ付けポイント２は、図３及び図４に示すように、プリント基板１０に形成された環状のランド１１と、電子部品１３から延出するリード１２とからなっていて、該リード１２が、前記ランド１１のスルーホール１１ａ内に、プリント基板１０の下面側から上向きに挿入されている。前記ランド１１は、銅製の本体に錫メッキを施すことにより形成され、前記リード１２は、銅製の本体に金メッキを施すことにより形成されている。

【0020】

前記複数の光路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、図２に示すように、はんだ付けポイント２にレーザー光Ｌを照射するための複数（図示の例では６つ）の照射用光路３ａと、はんだ付けポイント２を観察するための複数（図示の例では３つ）の観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄとを含んでいる。

【0021】

前記照射用光路３ａは、図５から明らかなように、制御装置１４によりレーザー光の出力を制御可能な半導体レーザー素子１５と、該半導体レーザー素子１５に接続された光ファイバー１６と、該光ファイバー１６から先広がり状に出光されるレーザー光Ｌを平行光にする平行レンズ１７ａと、該平行レンズ１７ａで平行光にされたレーザー光Ｌを集光する集光レンズ１８とを有している。なお、前記複数の照射用光路３ａの半導体レーザー素子１５には、レーザー光の波長が互いに異なるものを使用することができる。

【0022】

前記複数の照射用光路３ａの平行レンズ１７ａは、前記照射ヘッド１の内部に、前記照射中心Ｏと直交する１つの平面Ｓ内において、該照射中心Ｏを取り囲む円周に沿って配設されている。一方、前記集光レンズ１８は、中心孔１８ａを有するリング形をした１つのレンズであって、前記複数の照射用光路３ａの複数の平行レンズ１７ａと対面する大径のレンズであり、この１つの集光レンズ１８を、前記の複数の光路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが共有しており、この集光レンズ１８の中心孔１８ａの内部を前記はんだ供給ノズル４が貫通している。そして、はんだ付け時に、図６に示すように、前記複数の照射用光路３ａのレーザー光Ｌが、前記はんだ付けポイント２に、前記照射中心Ｏを取り囲むと共に、図５及び図６に示すように、該照射中心Ｏに対し、前記はんだ供給ノズル４から供給される線状はんだ８に当たらない角度を保って照射される。

【0023】

図６に示した例では、レーザー光Ｌがランド１１に照射されていて、リード１２に直接照射されていないが、前記ランド１１で反射されたレーザー光Ｌがリード１２に間接的に照射されるため、該リード１２も加熱される。しかし、前記平行レンズ１７ａの焦点を変えたり、前記集光レンズ１８からはんだ付けポイント２までの距離を調整するなどしてレーザー光Ｌのスポット径を大きくすることにより、レーザー光Ｌを、前記ランド１１とリード１２の両方に跨るようにして直接照射することもできる。

【0024】

前記複数の照射用光路３ａに接続された複数の半導体レーザー素子１５は、前記制御装置１４により、前記ランド１１やリード１２の形状等に応じてレーザー光Ｌの出力を個々に制御することができ、その制御により、はんだ付けポイント２に照射される複数のレーザー光Ｌの強度分布を任意に変更することができる。

【0025】

そして、前記レーザー光Ｌの照射ではんだ付けポイント２が所定の温度にまで加熱されると、はんだ供給装置６から送られる線状はんだ８が、前記はんだ供給ノズル４からはんだ付けポイント２に供給されてはんだ付けが行われる。このとき前記線状はんだ８は、図７に示すようにランド１１に向けて供給され、該ランド１１に接触することにより溶融してはんだ付けポイント２全体に拡散する。しかし、前記線状はんだ８は、リード１２の側面に接触するように供給することもできる。この場合、前記はんだ供給ノズル４を、照射中心Ｏの近傍に該照射中心Ｏに対して若干傾斜した状態に配置することにより、前記線状はんだ８を、前記リード１２の側面下端部寄りの位置に向けて斜め下向きに供給することができる。

【0026】

また、このとき前記複数の照射用光路３ａのレーザー光Ｌは、図５及び図７に示すように、前記照射中心Ｏに対し、はんだ供給ノズル４から供給される線状はんだ８に当たらない角度で前記ランド１１に照射されるため、前記線状はんだ８は、はんだ付けポイント２に接触する前にレーザー光Ｌで溶融されることがない。このため、線状はんだ８の溶融した部分が球状になり、それが該線状はんだ８の先端に付着したままになることではんだの供給に支障を来すというようなことがない。

【0027】

また、前記はんだ付け時に、前記ガス供給装置７からの不活性ガスが、前記第１ガス流路５の先端の噴射口５ａから、前記照射用光路３ａのレーザー光Ｌの周りを取り囲むと共に、前記はんだ付けポイント２の周りを取り囲むように噴射される。

【0028】

前記第１ガス流路５は、図５から明らかなように、前記照射ヘッド１の先端に取り付けられた円錐状の光路カバー２０の内部に形成されている。該光路カバー２０は、円錐状をした内筒２０ａと円錐状をした外筒２０ｂとからなる二重構造をしていて、前記内筒２０ａと外筒２０ｂとの間に前記第１ガス流路５が形成され、該光路カバー２０の先端に、不活性ガスを前記はんだ付けポイント２の周りを取り囲むように噴射するためのリング状の前記噴射口５ａが形成されており、該光路カバー２０の基端部には、前記第１ガス流路５をガス供給装置７に接続するための接続部２１が形成されている。従って、前記第１ガス流路５は、前記集光レンズ１８から出射される複数のレーザー光Ｌの周りを円錐状に取り囲み、その先端に、不活性ガスを前記はんだ付けポイント２の周りを取り囲むように噴射するリング状の前記噴射口５ａを有するものである。前記第１ガス流路５の流路幅（内筒２０ａと外筒２０ｂとの間隔）は、前記光路カバー２０の基端側から先端側に向けて次第に狭くなっている。

【0029】

そして、前記第１ガス流路５からの不活性ガスの噴射により、前記はんだ付けポイント２は不活性ガスの雰囲気に包まれる。このため、前記ランド１１やリード１２及びはんだ８の酸化が防止され、溶融したはんだの濡れ広がりが円滑に進行するだけでなく、大気が遮断されることにより該大気中の異物がはんだに付着するのが防止される。また、前記光路カバー２０と、該光路カバー２０から噴射される不活性ガスとが、前記はんだ付けポイント２を取り囲むことによって該はんだ付けポイント２が外部から遮断されるため、線状はんだ８の溶融時に発生するはんだボールの周囲への飛散が防止される。この結果、高品質のはんだ付けが行われることになる。図８は、はんだ付け後のはんだ付けポイント２の状態を示している。前記不活性ガスは、その噴射によってはんだ付けポイントが冷却されないように、流路の適宜位置に設けたヒーターによって適度の温度にまで加熱、昇温させた状態で噴射することが望ましい。
このようにして１つのはんだ付けポイント２のはんだ付けが終了すると、制御装置１４によって照射ヘッド１とプリント基板１０とが相対的に変移させられることにより、全てのはんだ付けポイント２が次々にはんだ付けされる。

【0030】

ここで、前記３つの観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄのうち１つは、前記はんだ付けポイント２を撮像するための撮像用光路３ｂ、他の１つは、前記はんだ付けポイント２に照明光を照射するための照明用光路３ｃ、残りの１つは、前記はんだ付けポイント２の温度を測定するための測定用光路３ｄである。

【0031】

前記撮像用光路３ｂは、図９に示すように、ＣＣＤカメラ２３と、該ＣＣＤカメラ２３に接続された導光ファイバー２４と、該導光ファイバー２４とはんだ付けポイント２との間に介在する平行レンズ１７ｂ及び集光レンズ１８とを有し、該平行レンズ１７ｂ及び集光レンズ１８を通してはんだ付けポイント２の像を前記ＣＣＤカメラ２３で撮像する。ＣＣＤカメラ２３で撮像されたはんだ付けポイント２の画像は、不図示のモニターに表示される。そして、前記ＣＣＤカメラによる画像は、例えばはんだ付けに先立って行われるティーチング作業時に、はんだ付けポイント２に対するレーザー光の照射位置やはんだの供給位置等を設定する場合などに利用される。

【0032】

また、前記照明用光路３ｃは、図１０に示すように、光源２５と、該光源２５とはんだ付けポイント２との間に介在する平行レンズ１７ｃ及び集光レンズ１８とを有し、前記ティーチング作業時等に、前記光源２５からの照明光Ｌｃを、前記平行レンズ１７ｃ及び集光レンズ１８を通して前記はんだ付けポイント２に照射する。

【0033】

さらに、前記測定用光路３ｄは、図１１に示すように、赤外線放射温度計２６と、該放射温度計２６とはんだ付けポイント２との間に介在する平行レンズ１７ｄ及び集光レンズ１８とを有し、前記はんだ付けポイント２から放射される赤外光Ｌｄを前記集光レンズ１８及び平行レンズ１７ｄを通して前記放射温度計２６で受光することにより、前記はんだ付けポイント２の温度を測定し、測定した温度に基づいて、前記制御装置１４により、前記半導体レーザー素子１５の出力やレーザー光Ｌの照射時間等の制御や、はんだ付け工程全般にわたる制御が行われる。

【0034】

前記３つの観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄは、図２に示すように、前記照射用光路３ａ２つ置きに１つの観察用光路３ｂ又は３ｃ又は３ｄが配置されている。換言すれば、照射用光路３ａと照射用光路３ａとの間に観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄを１つずつ配置することにより、該観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄ同士が直接隣り合わないようにして、前記３つの観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄが、前記照射中心Ｏの周りに等角度(筋の例では１２０度)間隔で配置されている。これは、前記観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄ同士が直接隣り合った場合に、その部分で隣接する照射用光路３ａ，３ａ間の間隔が大きく広がることにより、はんだ付けポイント２に対するレーザー光Ｌの照射むらが生じるのを防止するためである。しかし、前記３つの観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄは、それらを複数の光路のどの位置に配置するかは任意であり、必ずしも図１及び図２のような順番で配置する必要はない。

【0035】

前記３つの観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄの平行レンズ１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、前記６つの照射用光路３ａの平行レンズ１７ａと同じ平面Ｓ内において同じ円周上に位置しており、また該観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄの集光レンズ１８は、前記照射用光路３ａの集光レンズ１８と共通である。しかし、前記集光レンズ１８は、各光路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ毎に独立するものであっても良い。その場合、独立する複数の集光レンズ１８は、前記はんだ供給ノズル４を照射中心Ｏに沿って配置することができるように配置される必要がある。

【0036】

このように、前記照射用光路３ａと前記観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄとを、前記照射ヘッド１に前述した態様で組み込むことにより、これらの観察用光路３ｂ，３ｃ，３ｄを前記照射ヘッド１に外付けした場合に比べ、前記照射ヘッド１即ちはんだ付け装置を、小形化かつ軽量化することが可能になる。

【0037】

また、前記照射ヘッド１には、前記第１ガス流路５の他に、第２ガス流路２７を設けることができる。この２ガス流路２７は、図１２に概略的に示すように、前記はんだ供給ノズル４を取り囲むように配設された流路筒２８の内部に形成される。この流路筒２８は、内筒２８ａ及び外筒２８ｂからなる二重円筒状をしていて、前記内筒２８ａと外筒２８ｂとの間に前記第２ガス流路２７が形成され、該流路筒２８の先端(下端)に、不活性ガスを噴射するためのリング状の噴射口２７ａがはんだ供給ノズル４を取り囲むように形成されている。しかし、この第２ガス流路２７は、前記第１ガス流路５があれば必ずしも必要ではない。

【0038】

前記第１実施形態においては、前記照射用光路３ａが６つ設けられているが、該照射用光路３ａの数は６つより多くても少なくても良く、１つであっても構わない。照射用光路３ａが１つの場合には、図１３及び図１４に示す第２実施形態のように、照射ヘッド１に４つの光路、即ち、前記照射用光路３ａと、撮像用光路３ｂと、照明用光路３ｃと、測定用光路３ｄとが、照射中心Ｏの周りに９０度間隔で配置される。しかし、前記４つの光路３ａ，３ｂ，３c，３ｄは、必ずしも正確に等間隔で配置されている必要はなく、相互間の角度が若干異なっていても良い。また、前記４つの光路３ａ，３ｂ，３c，３ｄの位置関係も任意である。

【0039】

また、このように照射用光路３ａが１つの場合には、はんだ付けポイント２として、１つのレーザー光Ｌではんだ付けポイント２全体を短時間で均等に加熱することができるように、図３及び図４に示すような環状のランド１１とリード１２とからなるものよりも、例えば図１５に示すように、プリント基板１０に形成された平らな線状の端子３０と、電子部品の平らな線状又はピン状の端子３１とからなるものであることが好ましい。

【0040】

図１６は、本発明の第３実施形態の要部を示すもので、この第３実施形態のはんだ付け装置の照射ヘッド１Ａは、不活性ガスを噴射するためのガス流路３４，３５と、はんだが溶融した際に発生するヒュームを吸引するための吸引流路３６とを有している。

【0041】

このため、前記照射ヘッド１Ａの先端には、内筒３２ａ及び外筒３２ｂからなる全体として円錐状をした二重構造の光路カバー３２が取り付けられ、該光路カバー３２の前記内筒３２ａと外筒３２ｂとの間に、前記吸引流路３６が形成されると共に、前記光路カバー３２の先端に、前記吸引流路３６に通じるリング状の吸引口３６ａが形成されている。

【0042】

また、前記はんだ供給ノズル４の外周には、内筒３３ａ及び外筒３３ｂからなる二重円筒状をした流路筒３３が取り付けられ、該流路筒３３の前記内筒３３ａと外筒３３ｂとの間に、不活性ガスを噴射するための内側ガス流路３４が形成されると共に、前記流路筒３３の外周と前記光路カバー３２の内周との間に、不活性ガスを噴射するための外側ガス流路３５が形成され、前記内側ガス流路３４は前記ガス供給装置７に接続され、前記外側ガス流路３５も、前記照射ヘッド１の内部に形成された連通路３５ａを通じて前記ガス供給装置７に接続されている。前記内側ガス流路３４及び外側ガス流路３５は、前記光路カバー３２で覆われているため、該光路カバー３２の内部に形成されているということができる。

【0043】

前記第３実施形態において、はんだ付け時に、前記内側ガス流路３４及び外側ガス流路３５を通じて前記ガス供給装置７からの不活性ガスが、図１６に矢印ａで示すように、はんだ付けポイント２に向けて供給される。一方、前記はんだ付け時に発生するヒュームを含むエアは、図１６に矢印ｂで示すように、前記吸引口３６ａから吸引流路３６内に吸引され、前記吸引装置３７で濾過されることにより浄化されたあと、大気に排出される。

【0044】

前記ガス供給装置７及び吸引装置３７は、前記制御装置１４に接続されており、該制御装置１４による前記ガス供給装置７及び吸引装置３７の制御によって、前記内側ガス流路３４及び外側ガス流路３５からの不活性ガスの噴射量や噴射速度、及び、前記ヒュームを含むエアの前記吸引流路３６への吸引量や吸引速度等が制御される。
なお、前記第３実施形態の前述した構成及び作用以外の構成及び作用は、前記第１実施形態又は第２実施形態の場合と実質的に同じである。

【0045】

なお、前記各実施形態において、前記はんだ供給ノズル４から供給されるはんだは線状はんだ８であるが、必ずしも線状はんだ８でなくても良く、一定の長さに切断されたはんだ片であっても、あるいは、はんだペーストであっても良い。この場合、前記はんだ片又ははんだペーストは、前記はんだ供給ノズル４から落下又は噴出するような状態で前記はんだ付けポイント２に供給される。

【符号の説明】

【0046】

１ 照射ヘッド
２ はんだ付けポイント
３ａ 照射用光路
３ｂ 撮像用光路
３ｃ 照明用光路
３ｄ 測定用光路
４ はんだ供給ノズル
５ 第１ガス流路
１５ 半導体レーザー素子
１６ 光ファイバー
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 平行レンズ
１８ 集光レンズ
２０，３２ 光路カバー
２０ａ，３２ａ 内筒
２０ｂ，３２ｂ 外筒
２３ ＣＣＤカメラ
２５ 光源
２６ 放射温度計
２７ 第２ガス流路
２７ａ 噴射口
２８ 流路筒
２８ａ 内筒
２８ｂ 外筒
３４ 内側ガス流路
３５ 外側ガス流路
３６ 吸引流路
３６ａ 吸引口
Ｌ レーザー光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】