特許 7255837 レーザー式はんだ付け方法とその装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-03

(45)【発行日】2023-04-11

(54)【発明の名称】レーザー式はんだ付け方法とその装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 1/005 20060101AFI20230404BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20230404BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20230404BHJP

   B23K 101/40 20060101ALN20230404BHJP

【ＦＩ】

B23K1/005 A

B23K1/00 A

B23K1/00 330E

H05K3/34 507E

B23K101:40

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018169109

(22)【出願日】2018-09-10

(65)【公開番号】P2020040089

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-04-16

(73)【特許権者】

【識別番号】390006426

【氏名又は名称】オー・エム・シー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082429

【弁理士】

【氏名又は名称】森 義明

(74)【代理人】

【識別番号】100162754

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 真樹

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 信次

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１３２６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３１８３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３１０８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１８３０７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １／００、１／００５

Ｈ０５Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

はんだ付け部分に糸はんだを供給しつつはんだ付け部分にレーザー光を照射して前記糸はんだの被照射部分を溶融し、はんだ付け対象物をはんだ付けすると共に、当該はんだ付け部分の外観画像を録取して、事前に記憶されている良品はんだ付け部分の外観画像と比較しつつはんだ付け作業を行うレーザー式はんだ付け方法において、
前記はんだ付け部分の外観画像の録取は、赤外線領域又はそれより長波長の光を検出するカメラで行われ、前記カメラは、
前記はんだ付け部分を斜め上から撮影した第２カメラ、或いは
前記はんだ付け部分を真上から撮影した第１カメラと、前記はんだ付け部分を斜め上から撮影した第２カメラとがあり、
前記はんだ付け部分を照射している前記レーザー光を横切った状態で移動可能に設置され、複数段階にわたって前記レーザー光の照射エネルギー量を変更する複数のフィルタを設け、
前記はんだ付け部分の外観画像が良品と判断できる許容範囲内であれば、次のはんだ付け部分に移動してはんだ付け作業を継続し、
良品と判断できる許容範囲外であれば、前記複数のフィルタを移動させて最適なフィルタを選択し、前記レーザー光の照射エネルギー量を最適の照射エネルギー量に変更することを特徴とするレーザー式はんだ付け方法。

【請求項2】

はんだ付け部分の外観画像が、良品はんだ付けがなされたと判断できる許容範囲内で良品はんだ付け部分の最終時点の外観画像に近似して良品はんだ付けが完了したと判断される範囲内に入った時、糸はんだの供給を停止して、当該はんだ付け部分におけるはんだ付け作業を終了することを特徴とする請求項１に記載のレーザー式はんだ付け方法。

【請求項3】

レーザー光の通過エネルギー量を変更するための複数のフィルタに代え、或いは前記複数のフィルタと共に用いられ、前記レーザー光を出射する出射ユニットを前記はんだ付け部分に対して近接又は離間させ、前記はんだ付け部分における前記レーザー光の照射面積を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー式はんだ付け方法。

【請求項4】

はんだ付け対象物に向かってレーザー光を出射口から照射する出射ユニットと、
前記出射口の前方にて前記レーザー光を横切った状態で移動可能に設置され、前記レーザー光の照射エネルギー量を複数段階にわたって変更する複数のフィルタと、
前記フィルタを移動させるフィルタ移動部と、
前記はんだ付け部分を斜め上から撮影して前記はんだ付け部分の外観画像を録取し、デジタルデータとして出力する、赤外線領域又はそれより長波長の光を検出することが可能な第２カメラ、或いは
前記はんだ付け対象物のはんだ付け部分を真上から撮影して前記はんだ付け部分の外観画像を録取し、デジタルデータとして出力する、赤外線領域又はそれより長波長の光を検出することが可能な第１カメラと、前記はんだ付け部分を斜め上から撮影して前記はんだ付け部分の外観画像を録取し、デジタルデータとして出力する、赤外線領域又はそれより長波長の光を検出することが可能な第２カメラと、
良品はんだ付け部分の外観画像からはんだ付けが良品と判断される許容範囲を良品データとして予め記憶し、且つ前記第２カメラ、或いは第１カメラ及び第２カメラからの外観画像のデジタルデータを記憶する記憶装置と、
前記はんだ付け部分の外観画像のデジタルデータと前記良品データとを記憶装置から呼び出して両者を比較し、
前記はんだ付け部分のデジタルデータが許容範囲内の場合には、次のはんだ付け部分に移動させてはんだ作業を継続させ、
許容範囲外の場合には、フィルタ移動部を駆動させてフィルタを交換し、レーザー光のはんだ付け部分に対する照射エネルギー量を最適値に変更する制御部とで構成されたレーザー式はんだ付け装置。

【請求項5】

前記フィルタ移動部は、出射口の前方にて前記レーザー光を横切った状態で回転する回転円板と、前記回転円板の回転中心を中心とする円上に配置された複数のフィルタとで構成されていることを特徴とする請求項４のレーザー式はんだ付け装置。

【請求項6】

前記レーザー光を横切るように配置され、前記レーザー光の照射と遮断との切り替えを行うシャッターが更に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のレーザー式はんだ付け装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、はんだ付けの状態の画像を画像処理することにより、前記画像処理に得た情報をフィードバックして、出射ユニットから出射されたレーザー光の照射エネルギーの制御を機械的に迅速且つ細かい範囲で行わせるはんだ付け方法とその装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスなどの電子部品を搭載したプリント配線基板があらゆる機器の電子回路に搭載されて使用されている。プリント配線基板に電子部品のリードを取り付けるにははんだ付けを避けて通ることができず、大量生産に向けて生産現場ではさまざまな方法で自動化が進められている。

【0003】

従来の自動はんだ付け装置（例えば、リフロー炉）においては、気温、湿度、部品の組合せ精度、加工精度など制御の難しい要因が存在する場合でも、電子部品を装着したプリント配線基板を炉内に連続的に流し、はんだ付け作業を行っている。そして、はんだづけ作業後のはんだ付け部分の形状検査を行い、不良品を次工程に送らないよう取り組んでいる。言い換えると不良品の発生を抑えることには寄与していない。

【0004】

このようなはんだ付け作業の改善として、はんだ付けしながらはんだ付け部分を検査できるレーザー光によるはんだ付け技術が注目され、これまでに多数提案されている。その一つとして特許文献１や特許文献２に開示されているような技術がある。
特許文献１に記載の技術は、はんだ付けの良否は、はんだ付け時の加熱温度によって大きく左右され、加熱温度が高すぎても低すぎてもその品質は低下する、という事実に着目したもので、はんだ付け装置に併設された温度測定装置によって、はんだ付け部分（例えば、プリント配線基板のスルーホールの周囲に設けられた銅端子と電子機器のリードとのはんだ付け部分）毎に該部分から放射される赤外線を受光することによって該はんだ付け部分の温度を測定し、該測定温度に基づいてレーザー発振器の出力及び／又は投射時間を制御するというものである。

【0005】

これに対して特許文献２に記載の技術は、はんだ付け部分におけるはんだの面積を検出し、このはんだの面積に基づいてはんだ付け状態を検査しながらはんだ付けを行うようにしたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】２００７－１９０５７６号公報

【文献】特許第３９６２７８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

この分野におけるはんだ付けは、１つのプリント配線基板に数多くのはんだ付け箇所が密集しており、しかも上記のように大量生産という現場の要求もあり、１箇所のはんだ付けには極めて短時間で完了することが要求されている。そしてそのはんだ付け対象物は、例えばＸＹテーブルにセットされたプリント配線基板に無数に穿設されたスルーホールの周囲の銅端子と、前記基板に搭載された熱容量の極めて小さい電子部品のリードである。それ故、このはんだ付けにおける温度測定と、この温度測定に基づいてフィードバックされる温度コントロールは極めて迅速に行われなければならない。

【0008】

処が、レーザー装置の出力制御は、上記温度検出装置からのフィードバック信号に基づいて行われるが、その応答速度はその構造上、要求される速度に対応できていない。しかも、出力レベルの切り替え幅は大きく、細かい温度制御に対応することができない。そのため、現状では最初のはんだ付けで条件設定を行い、以降のはんだ付けは設定された条件で連続的に行っている。しかしながら、雰囲気温度の変化やはんだ付け対象物の品質のばらつき（糸はんだの品質や供給精度、供給タイミング、銅端子の表面状態その他）など様々な要因で次第に最初の条件設定から外れることがあり、そのような場合、大量のはんだ不良を生ずることがあった。

【0009】

特許文献２に記載の技術は、上記のようにはんだの面積に基づいてはんだ付け状態を検査しつつはんだ付けする方法であるが、はんだの存在する領域の面積の検出を行うことができたとしても、上記のようにレーザー装置の出力制御が対応できず、上記と同様、最初のはんだ付けによってはんだ付け条件を設定し、以後のはんだ付けは、その条件に従ってはんだ付け作業を続けざるを得なかった。

【0010】

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、実際のはんだ部分の外観（外観形状やはんだの溶融状態）の画像処理を通じてリアルタイムに個々のはんだ状況を把握し、個々のはんだ部分に照射されるレーザー光の照射エネルギー量を機械的に素早くコントロールすることができるレーザー式はんだ付け方法とその装置を提供することをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に記載の発明は、レーザー式はんだ付け方法に関し、
はんだ付け部分６８に糸はんだ１７を供給しつつはんだ付け部分６８にレーザー光Ｌを照射して前記糸はんだ１７の被照射部分を溶融し、はんだ付け対象物６０をはんだ付けすると共に、当該はんだ付け部分６８の外観画像Ｇ１を録取して、事前に記憶されている良品はんだ付け部分の外観画像Ｇ０と比較しつつはんだ付け作業を行うレーザー式はんだ付け方法において、
前記はんだ付け部分６８の外観画像Ｇ１の録取は、赤外線領域又はそれより長波長の光を検出するカメラ４０で行われ、前記カメラ４０には、
前記はんだ付け部分６８を斜め上から撮影した第２カメラ４０ｂ、或いは
前記はんだ付け部分６８を真上から撮影した第１カメラ４０aと、前記はんだ付け部分６８を斜め上から撮影した第２カメラ４０ｂとがあり、
前記はんだ付け部分６８を照射している前記レーザー光Ｌを横切った状態で移動可能に設置され、複数段階にわたって前記レーザー光Ｌの照射エネルギー量を変更する複数のフィルタＦａ～Ｆｎを設け、
前記はんだ付け部分６８の外観画像Ｇ１が良品と判断できる許容範囲内であれば、次のはんだ付け部分に移動してはんだ付け作業を継続し、
良品と判断できる許容範囲外であれば、前記複数のフィルタＦａ～Ｆｎを移動させて最適なフィルタＦｋを選択し、前記レーザー光Ｌの照射エネルギー量を最適の照射エネルギー量に変更することを特徴とするレーザー式はんだ付け方法である。

【0012】

上記外観画像Ｇ０・Ｇ１は、はんだ付け部分６８の静止画像と動画画像とがあり、少なくともいずれか一方が用いられる。静止画像ははんだ付け部分６８のはんだ付け完了時の外観形状（或いは、はんだ付け作業開始から終了までの間で、一定時間間隔で多数の静止画像）を撮影したものであり、動画画像ははんだ付け作業の開始から終了までの一連の画像で、そのはんだ付け作業における糸はんだ１７の流れ状態を観察することができる。静止画像或いは動画画像更にはその両方の比較を行うことにより、リアルタイムで正確なはんだの良否を機械的に判断することができる。
上記複数のフィルタＦａ～Ｆｎは通過するレーザー光Ｌの通過エネルギー量を０～１００％の間で、複数段にわたって機械的に変更することができるようになっており、画像処理の結果を即座に反映できるようになっている。

【0013】

請求項２は、請求項１に記載のレーザー式はんだ付け方法において、
はんだ付け部分６８の外観画像Ｇ１が、良品はんだ付けがなされたと判断できる許容範囲内で良品はんだ付け部分の最終時点の外観画像Ｇ０に近似して良品はんだ付けが完了したと判断される範囲内に入った時、糸はんだ１７の供給を停止して、当該はんだ付け部分６８におけるはんだ付け作業を終了することを特徴とする。

【0014】

請求項３は、請求項１又は２に記載のレーザー式はんだ付け方法において、
レーザー光Ｌの通過エネルギー量を変更するための複数のフィルタＦａ～Ｆｎに代え、或いは前記複数のフィルタＦａ～Ｆｎと共に用いられ、前記レーザー光Ｌを出射する出射ユニットを前記はんだ付け部分６８に対して近接又は離間させ、前記はんだ付け部分６８における前記レーザー光Ｌの照射面積を変更することを特徴とする。

【0015】

この場合、レーザー光Ｌの最大照射面積は、はんだ付け部分６８におけるレーザー光Ｌの照射可能範囲、例えば、電子部品６５のリード６６がはんだ付けされる銅端子６３を越えない範囲で照射面積の増減が行われる。

【0016】

請求項４に記載の発明は、請求項１～３に記載のレーザー式はんだ付け方法を実行する装置Ａに関し、
はんだ付け対象物６０に向かってレーザー光Ｌを出射口５から照射する出射ユニット１と、
前記出射口５の前方にて前記レーザー光Ｌを横切った状態で移動可能に設置され、前記レーザー光Ｌの照射エネルギー量を複数段階にわたって変更する複数のフィルタＦａ～Ｆｎと、
前記フィルタＦａ～Ｆｎを移動させるフィルタ移動部３０と、
前記はんだ付け部分６８を斜め上から撮影して前記はんだ付け部分６８の外観画像Ｇ１を録取し、デジタルデータとして出力する、赤外線領域又はそれより長波長の光を検出することが可能な第２カメラ４０ｂ、或いは
前記はんだ付け対象物６０のはんだ付け部分６８を真上から撮影して前記はんだ付け部分６８の外観画像Ｇ１を録取し、デジタルデータとして出力する、赤外線領域又はそれより長波長の光を検出することが可能な第１カメラ４０ａと、前記はんだ付け部分６８を斜め上から撮影して前記はんだ付け部分６８の外観画像Ｇ１を録取し、デジタルデータとして出力する、赤外線領域又はそれより長波長の光を検出することが可能な第２カメラ４０ｂと、
良品はんだ付け部分の外観画像Ｇ０からはんだ付が良品と判断される許容範囲を良品データとして予め記憶し、且つ前記第２カメラ４０ｂ、或いは第１カメラ４０ａ及び第２カメラ４０ｂからの外観画像Ｇ１のデジタルデータを記憶する記憶装置５２と、
前記はんだ付け部分６８の外観画像Ｇ１のデジタルデータと前記良品データとを記憶装置５２から呼び出して両者を比較し、
前記はんだ付け部分６８のデジタルデータが許容範囲内の場合には、次のはんだ付け部分に移動させてはんだ作業を継続させ、
許容範囲外の場合には、フィルタ移動部３０を駆動させてフィルタＦａ～Ｆｎを交換し、レーザー光Ｌのはんだ付け部分６８に対する照射エネルギー量を最適値に変更する制御部５０とで構成されたレーザー式はんだ付け装置である。

【0017】

請求項５は、請求項４のレーザー式はんだ付け装置Ａにおいて、
前記フィルタ移動部３０は、出射口５の前方にて前記レーザー光Ｌを横切った状態で回転する回転円板３２と、前記回転円板３２の回転中心を中心とする円上に配置された複数のフィルタＦａ～Ｆｎとで構成されていることを特徴とする。

【0018】

請求項６は、請求項４又は５に記載のレーザー式はんだ付け装置Ａにおいて、
前記レーザー光Ｌを横切るように配置され、前記レーザー光Ｌの照射と遮断との切り替えを行うシャッター２６が更に配置されていることを特徴とする。

【0019】

シャッター２６を設けることで、はんだが過熱状態となった時に、はんだ付け部分６８を照射しているレーザー光Ｌを瞬時に機械的に遮断することができ、はんだ付け部分６８の過熱を抑制することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明は、上記のように出射口に臨むように設けた複数のフィルタをフィードバック制御により切り替えるようになっているので、はんだ付け中に不具合が発生すると即座にレーザー光の出射量を変更することができ、はんだ作業中においてはんだ不良の発生を大幅に減じることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係るはんだ付け装置の正面図である。

【図2】図１の右側面図である。

【図3】図２の部分拡大図である。

【図4】本発明に掛かる回転円板の平面図である。

【図5】本発明に掛かるシャッターの平面図である。

【図6】本発明が適用されるはんだ付け対象物の断面図である。

【図7】本発明に掛かるはんだ付けの手順を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を図示実施例に従って説明する。図１及び図２は本発明に係るレーザー式はんだ付け装置Ａの代表的な実施例を例示するもので、本実施例では、出射ユニット１、糸はんだ供給装置１０、フィルタ移動部３０、シャッター機構部２５、カメラ４０、制御部５０、記憶装置５２、はんだ付け対象物６０を載置する基台２０、及びモニター５６並びに昇降機構部２２で構成されている。ここで、カメラ４０は、第１カメラ４０ａと第２カメラ４０ｂがあるが、いずれか一方でもよい。本実施例では両方を設置した場合とする。第１カメラ４０ａは、レーザー光Ｌのはんだ付け対象物６０方向に向かう光軸Ｈに一致するように、後述する主ハウジング２ａの上端に垂直に設けられ、はんだ付け部分６８を上から撮影する。第２カメラ４０ｂは、はんだ付け部分６８を斜め上から撮影するように設置されている。

【0023】

はんだ付け対象物６０は、図６のように、本実施例ではプリント配線基板６１と、これに搭載された電子部品６５で、プリント配線基板６１には多数のスルーホール６２が形成されており、その周囲に銅端子６３が設けられている。電子部品６５のリード６６がスルーホール６２に挿入され、はんだ付けによってリード６６と銅端子６３とが電気的に接続される。
また、図６の右側の図のように、「スルーホール６２なし」で、リード６６が銅端子６３の上に直接はんだ付けされる場合もある。本明細書では、「スルーホール６２あり」の場合を代表例として説明する。
この銅端子６３とリード６６がはんだ付け部分６８となり、一つのプリント配線基板６１に多数のこれらはんだ付け部分６８が存在する。

【0024】

はんだ付け部分６８で良品としての斜めから見た外観は、図７上右端の図に示すようにリード６６を中心に滑らかな円錐の山形で、裾野ははんだが円形の銅端子６３全体に広がった形状を呈する。「スルーホール６２なし」の場合でも、良品はんだ付けの最終形状はほぼ近似した外観を呈する。

【0025】

以下、本装置Ａの構成を順次説明する。
出射ユニット１は、ハウジング２と、ハウジング２に内蔵された光学系３とで構成されている。ハウジング２は、円筒形の主ハウジング２ａとその中段の側面から水平に突出するように設けられたレーザー光Ｌ導入用の副ハウジング２ｂとで構成されている。

【0026】

主ハウジング２ａは、下向縦方向に配設され、下端にレーザー光Ｌの出射口５を有し、副ハウジング２ｂはその突出端にレーザー光Ｌの入射口４を有する。該入射口４は光ファイバ４ａを介して図示しないレーザー装置に接続されている。

【0027】

この主ハウジング２ａの内部には副ハウジング２ｂとの接続部分において、主ハウジング２ａの中心軸（レーザー光Ｌの光軸Ｈに一致する）に対して４５度で傾斜するように配設されたハーフミラー３ａが設置されている。そしてこのハーフミラー３ａの下方において、主ハウジング２ａの中心軸に合わせて上下一対の光学レンズ３ｂ・３ｃが設置されている。
上記ハーフミラー３ａは、入射口４から入射したレーザー光Ｌを出射口５に向かって反射する働きを持ち、反射されたレーザー光Ｌは主ハウジング２ａの中心軸に一致して出射口５に向かう。
そして、主ハウジング２ａの上端から下方の出射口５に向かう可視光線はそのまま直進させて透過させる働きをもつ。

【0028】

上記副ハウジング２ｂの端面には、光ファイバ４ａの先端が接続され、上記のようにこの光ファイバ４ａからハーフミラー３ａに向かってレーザー光Ｌが出射され、このハーフミラー３ａにより上記のように下方の出射口５に向かって反射され、下方の光学レンズ３ｂで集光されてはんだ付け部分６８に照射される。照射範囲の最大径は、銅端子６３の範囲内である。

【0029】

主ハウジング２ａの上端には第１カメラ４０ａが設置されている。第１カメラ４０ａの光軸は主ハウジング２ａの中心軸、そしてハーフミラー３ａで反射され、出射口５に向かうレーザー光Ｌの光軸Ｈと一致する。第１カメラ４０ａははんだ付け部分６８を真上から撮影する。

【0030】

出射ユニット１とその付属装置は、昇降機構部２２に装着されて昇降自在となっており、はんだ付け部分６８に対してレーザー光Ｌの照射面積を可変できるようになっている。レーザー光Ｌの照射面積は、レーザー光Ｌの熱影響を受けにくい範囲に限られ、本実施例では上記のように最大限銅端子６３の範囲内に限られる。レーザー光Ｌが銅端子６３を超えてプリント配線基板６１にかかると当該部分が瞬時に高温に加熱され、含有水分や含有ガスが気体となって表面に放出され、場合によってははんだ内部に空洞を形成することがある。それ故、上記のようにレーザー光Ｌの最大照射範囲ははんだ付け対象物６０に悪影響を与えない範囲に限定される。（ただし、銅端子６３を越えたプリント配線基板６１がレーザー光Ｌの照射に耐えられる限り、銅端子６３を越えた部分まで照射範囲を拡大できる。）昇降機構部２２はフィルタＦａ～Ｆｎと同様の働きをする（即ち、昇降機構部２２が上昇（又は下降）して照射面積が大きくなれば、単位面積当たりの照射エネルギー量は減少し、逆に焦点に近付ければ単位面積当たりの照射エネルギー量は増大する）ので、フィルタＦａ～Ｆｎを設置する場合には、昇降機構部２２を省略することができる。勿論、両者を併用することも可能である。

【0031】

出射ユニット１とその付属装置の昇降を担う昇降機構部２２は、公知の例えばリニアガイドレール２３、図示しないボールねじ機構とおよびサーボモータにより行われる。
又、１つのプリント配線基板６１では複数箇所にはんだ付けをする必要があるので、はんだ位置の変更には、昇降機構部２２から独立した基台２０に公知のＸ－Ｙ方向の移動手段を設けてプリント配線基板６１をＸ－Ｙ方向に移動するようにする。
勿論、プリント配線基板６１とレーザー光Ｌとの相対的移動は、これに限られず出射ユニット１を搭載した昇降機構部２２をＸ－Ｙテーブルに取り付け、固定状態の基台２０に対してレーザー光Ｌの位置を適宜移動可能としてもよい。

【0032】

糸はんだ供給装置１０は、糸はんだ１７をはんだ付け部分６８に必要長さづつ繰り出す部分で、内部にリール装着部１１と、糸はんだ１７の送り出し部１２、及びはんだ導出ノズル１５とを有している。
はんだリール１３には、その巻芯に糸はんだ１７が螺旋状かつ多重に巻き付けられている。
リール装着部１１は、糸はんだ１７が巻かれたはんだリール１３の装着保持部分であり、リール装着部１１のシャフト１１ａに該リール１３が片持ち支持されている。
送り出し部１２は、はんだ導出ノズル１５の導入開口の直前に設けられており、ガイドローラ１２ａと溝切りローラ１２ｂとで構成され、該溝切りローラ１２ｂはステッピングモータ（図示せず）によって正転・逆転するようになっている。

【0033】

はんだ導出ノズル１５は、糸はんだ供給装置１０のケーシングからはんだ付け部分６８に向かって伸びた細い可撓性を持つ筒状の部材で、前記ケーシングから延びたアーム１６に支持されている。はんだリール１３から引き出された糸はんだ１７は送り出し部１２を通ってはんだ導出ノズル１５に挿入され、その出口からはんだ付け部分６８に向けて供給されるようになっている。

【0034】

溝切りローラ１２ｂは、中心部にフラックスが充填されている糸はんだ１７の側面に溝を切る機能と、該糸はんだ１７をはんだ付けのタイミングに合わせてはんだ付け部分６８に対必要量ずつ前進させたり後退させたりする機能とを有する。

【0035】

ガイドローラ１２ａは、外周に糸はんだ１７が嵌合するＶ字状のガイド溝が全周にわたって刻設されており、前記溝切りローラ１２ｂによる糸はんだ１７の前進及び後退時に、該糸はんだ１７に追随して正逆方向に従動回転するようになっている。

【0036】

フィルタ移動部３０は、出射ユニット１の側方に設置され、出射ユニット１の支持板６に取り付けられたサーボモータ３１と、フィルタ取付軸３３と、複数のフィルタＦａ～Ｆｎが設けられている回転円板３２、及び駆動歯車３７と、この駆動歯車３７に噛み合う従動歯車３８にて構成されている。
サーボモータ３１は、支持板６に下向きに取り付けられ、回転軸が支持板６から下方に突出している。この下向きに突出している回転軸に駆動歯車３７が取り付けられ、この駆動歯車３７に噛み合う従動歯車３８がフィルタ取付軸３３に取り付けられ、駆動歯車３７の正転・逆転により回転円板３２が逆転・正転するようになっている。勿論、歯車３７・３８及びフィルタ取付軸３３を省略して回転円板３２をサーボモータ３１の回転軸に直接取り付けてもよい。

【0037】

回転円板３２は図４に示すようにその中心に取付孔が設けられ、この取付孔にフィルタ取付軸３３が取り付けられている。そして、この取付孔を中心とする円の上に一定角度で複数のフィルタ窓が設けられ、フィルタＦａ～Ｆｎが嵌め込まれている。各フィルタ窓のフィルタＦａ～Ｆｎは、レーザー光Ｌの透過率が異なり、例えば、０％（透明）、１０％、２０％・・・９０％、１００％（遮光窓）というようになっている。上記０％は透明ガラス又は素通しで、透過率１００％である。後述するシャッター機構部２５を設ける場合には、遮光窓を省略することができる。逆に、遮光窓を設ける場合、シャッター機構部２５を省略することができる。ここではシャッター機構部２５を設け、遮光窓を省略する場合を採用する。

【0038】

制御部５０からの指令により、サーボモータ３１がフィルタＦａ～Ｆｎの設定角度に合わせて回転円板３２を間欠回転させ、且つ選択されたフィルタＦｋが出射口５の前面で停止する。回転は、一方向に回転させてもよいし、往復に回転させてもよい。制御部５０からの指令によりサーボモータ３１で選択されたフィルタＦａ～Ｆｎの１つ（例えば、最適のフィルタがフィルタＦｋとすると、このフィルタＦｋ）は、その停止位置で出射口５から出射されたレーザー光Ｌの光軸Ｈに一致する。そして、選択されたフィルタＦｋの光透過率に従ってレーザー光Ｌの照射エネルギー量が決定される。このようにフィルタＦａ～Ｆｎのいずれか１つを通過したレーザー光Ｌの照射エネルギー量は例えば１００％の解放状態から９０％～０％までの複数段階（例えば、１０％毎）に絞られることになる。

【0039】

シャッター機構部２５は、フィルタ移動部３０に並べて設けられており、開閉作動用のサーボモータ２９と、該サーボモータ２９のシャフトに設けられたプレート状のシャッター２６とで構成されている。シャッター２６は、図５に示すように長方形の板材で、サーボモータ２９のシャフトに取り付けられる通孔から離れた一方のコーナー部分に素通し窓２７が形成されている。素通し窓２７の設けられたコーナー部分の反対側のコーナー部分は孔が設けられておらず、この部分が遮光窓部２８となる。
サーボモータ２９は、素通し窓２７と遮光窓部２８のいずれかが停止位置で光軸Ｈに一致するようにシャッター２６を停止させる。該サーボモータ２９は、往復回転して、レーザー光Ｌの通過と遮断とを行う。

【0040】

カメラ４０は、上記のように出射ユニット１の上端に設置され、レーザー光Ｌの光軸Ｈに合致して設けられ、はんだ付け部分６８を真上から撮影できるようになっているものと、はんだ付け部分６８に対して傾斜して設けられたものの２種類があり、前者を第１カメラ４０ａ、後者を第２カメラ４０ｂとする。第１・２カメラ４０ａ、４０ｂは両方とも設置してもよいが、いずれか一方だけでもよい。ここでは両方とも設置する場合を代表例として説明する。

【0041】

第１カメラ４０ａは、上記２つの光学レンズ３ｂ・３ｃとハーフミラー３ａとからなる光学系３を通じてはんだ付け部分６８の平面画像を撮影する。
第２カメラ４０ｂは、はんだ付け部分６８に対して斜め上から撮影できるように設置されており、斜め上から見た画像を撮影する。
カメラ４０で撮影されたはんだ付け部分６８の画像は、デジタルデータとして出力され、記憶装置５２に記憶される。必要な画像が要求に応じてモニター５６の画面２１ａ上に映し出される。
撮影された画像には、はんだ付け部分６８の静止画像と、該はんだ付け部分６８のはんだ作業開始時点から作業終了時点までの全過程を録取した動画画像の２種類がある。前記静止画像は、はんだ付け作業終了時の画像（或いは前述のようにはんだ作業開始時点から作業終了時点までの全過程で一定時間間隔で撮影した多数枚の静止画像）である。

【0042】

なお、はんだ付けは作業中にフラックスが蒸発してその周囲が白煙に覆われて可視光が遮られる。従って、ここで用いられるカメラ４０は赤外線領域の光を検出可能とする機能を有しているものが好ましい。カメラ４０の種類としてはＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどがある。赤色よりも長波長の光を感知することにより、例えば、フラックス入り糸はんだ１７を使用してはんだ付けする際に発生する白煙の影響を低減させてはんだ付け状態を監視することができる。上記の理由から、補助としてはんだ付け部分６８を照らすライト（図示せず）も長波長のものが好ましい。

【0043】

記憶装置５２は、本装置Ａに必要なプログラム、及び予め録取された良品はんだ付けの画像Ｇ０の良品データ、カメラ４０から送られてきた画像Ｇ１のデジタルデータ、はんだ付が良品と判断される許容範囲の良品データなどや、はんだ付けを実行するために必要なプログラムを記憶し、必要に応じて制御部５０からの指令に基づいて必要なデータを制御部５０に出力する。

【0044】

制御部５０は適宜のプログラムの実行を可能とするもので、画像処理装置５４を含み、はんだ付け作業中において、記憶装置５２から必要なデータを呼び出し、基準画像Ｇ０の良品データと、カメラ４０から送られてきた画像Ｇ１のデータとを比較して、そのはんだ付けの良否を判定する機能を有する。前記判断は制御部５０内の画像処理装置５４で行われる。
実行中のはんだ付けがデータの比較から正常であると判断される場合は、その状態を継続してはんだ付けを続行し、逆にそのはんだ付けがデータの比較から見て異常である場合には、レーザー光Ｌの照射エネルギー量を変更するためにフィルタ移動部３０のサーボモータ３１を駆動し、最適のフィルタＦｍを選択する。
その他、カメラ４０からの画像Ｇ１を後述するように解析してはんだ付け終了のタイミングを検出し、糸はんだ供給装置１０の動作を停止させる制御信号を出力する。

【0045】

なお、はんだ付け対象物６０は、様々のものがあるが本発明ではプリント配線基板６１とこれに実装される電子部品６５で、はんだ付けの一例として、図６に示すように、プリント配線基板６１のスルーホール６２に電子部品６５のリード６６が挿入され、スルーホール６２の周囲に形成された銅端子６３とリード６６とがはんだ付けされる。その他の例としては、同図に示すように、折り曲げられたリード６６がプリント配線基板６１の銅端子６３に載置され、両者をはんだ付けする場合もある。勿論、はんだ付けはこれだけに限らない。

【0046】

次に、本発明の作用を図７に従って説明する。図６に示すように、プリント配線基板６１は、そのスルーホール６２に電子部品６５のリード６６が挿入された状態ではんだ付け位置に送られてくる。そうすると、これを第１カメラ４０ａが上から録取し、制御部５０を介してはんだ付け部分６８をレーザー光Ｌの光軸Ｈに一致する位置に停止させる。
この状態で、はんだ付け部分６８にレーザー光Ｌが出射ユニット１の出射口５から出射される。（或いは、シャッター２６を回転移動させ、遮光状態から素通し窓２７にして、出射状態のレーザー光Ｌを素通し窓２７を通してはんだ付け部分６８に照射する。）出射されたレーザー光Ｌは予め条件出しによって選択されたフィルタＦｄを通ってはんだ付け部分６８に照射される。これによりはんだ付け部分６８は適温まで予熱される。予熱は予め決められた時間で行われる（図７（ａ））。

【0047】

予熱終了と同時に糸はんだ供給装置１０が作動して糸はんだ１７が照射範囲内に送り込まれる。送り込まれた糸はんだ１７の先端部分は瞬時に加熱されて溶け、フラックスの助けによりはんだがスルーホール６２内に流れ込み、スルーホール６２内で凝固する（図７（ｂ））。
続いて溶けたはんだは、フラックスの助けにより、リード６６とその周囲に存在する銅端子６３に流れて付着し、次第にその嵩を増す（図７（ｃ））。
嵩を増しつつリード６６に付着したはんだは、図７（ｄ）に示すようにリード６６を中心に銅端子６３を裾野とする綺麗な円錐状の山形を形成する。この状態になると、カメラ４０で撮影された画像Ｇ１と良品画像Ｇ０とはほとんど同じ形状をもつことになるので、この時点で糸はんだ１７の供給が停止される。その後、糸はんだ１７の供給がない状態で、後加熱が所定時間行われ、然る後にレーザー光Ｌの照射がシャッター２６により遮断され、冷却工程に移る（図７（ｅ））。冷却後、プリント配線基板６１は次のはんだ付け部分に相対移動させられ、はんだ付けが行われる。

【0048】

次に、はんだ付けの詳細について説明する。はんだ付け部分６８の外観は、はんだ付け作業の最初から２台のカメラ４０ａ・４０ｂで連続的に動画として録取され、記憶装置５２に送られる。そして、制御部５０の画像処理装置５４で、はんだ付け部分６８の形状が予め記憶されている良品はんだ付け部分の良品データの許容範囲内であるか否かをはんだ作業全体を通じて連続的に観察される。
そしてはんだ付け部分６８の形状が、良品はんだ付け部分の最終形状にほぼ近似した状態に達した時、上記のようにはんだ付け完了として、糸はんだ１７の供給が停止され、糸はんだ１７が糸はんだ供給装置１０側に引き戻される。一方、はんだ付け部分６８は、その後、前述のように所定時間、後加熱され、続いて冷却されてそのはんだ付け部分６８におけるはんだ付け作業が終了する。

【0049】

上記のはんだ付け作業中で、第２カメラ４０ｂで録取された動画画像は、斜め上から観察したものであるため、はんだの挙動を明瞭に観察することができる。一方、第１カメラ４０ａは直上からの観察であるため、はんだが銅端子６３の範囲で停止しているかどうかの判断がつきやすい。この両方のデジタルデータのいずれか一方が良品データの許容範囲から外れた場合、例えば、溶けたはんだの流れ具合おかしく、外見形状が団子状態になりつつある場合や、流れが好過ぎて銅端子６３からのはみ出しそうな状態を検出すると、これと同時に制御部５０がフィルタ移動部３０を作動させ、最適のフィルタＦｋを選択して照射レーザー光Ｌに合致するように回転円板３２を回転させる。或いは、シャッター２６を回転させて照射レーザー光Ｌを遮断する（この場合、透過率０％のフィルタを選択してもよい。）。
然る後、再度の加熱が必要な場合には、適切なフィルタＦｂを選択してはんだ付け部分６８を再加熱する。必要でないと判断した場合はそのまま冷却工程に移る。これによりレーザー光Ｌの照射エネルギー量は適性に管理されて正常なはんだ付けが遂行される。
上記の一連の制御は、微小時間間隔で多数の静止画像Ｇ１を撮影し、同タイミングで撮影された基準静止画像Ｇ０と逐次比較することでも実行可能である。その意味から、観察には動画でも良いし、微小時間間隔で多数の静止画像Ｇ１を撮影する方法でも良いので、いずれか一方だけでも良いし、併用しても良い。

【0050】

はんだ付けが終了すると、静止画像Ｇ１（動画の最終画像でもよい）によりそのはんだ付けが正常であるかどうかを良品はんだ付けの静止画像Ｇ０と比較して確認する。全体の形状の確認は傾斜して設置された第２カメラ４０ｂの斜め上から見た画像で比較するのが好ましい。銅端子６３からはんだがはみ出しているか否かを検出するのは、真上から見た第１カメラ４０ａの平面画像で比較するのが好ましい。
なお上記比較は、画像Ｇ１のデータと基準良品画像Ｇ０のデータとの差分（差分画像データ）をとり、この差分が許容範囲内か否かで、はんだ付けの良否を監視している。

【0051】

最終チェックで、はんだ付け形状が正常な場合、次のはんだ付け部分に移る。逆に、最終チェックではんだ形状が異常と判断された場合、そのはんだ付け対象物６０におけるはんだ付け作業を中止し、当該はんだ付け対象物６０を除去した後、送られてきた次のはんだ付け対象物のはんだ付け作業に取り掛かる。

【0052】

このようにして上記レーザー式はんだ付け装置Ａは、はんだ付け時にはんだ付け部分６８の実際のはんだ付け開始から終了まではんだの溶け具合を画像Ｇ１として観察し、適正なはんだ付けが行われるようにレーザー照射量や投射時間等を制御するようにしており、品質の良いはんだ付けを行うことが可能となる。
なお、上記装置Ａでは、フィルタＦａ～Ｆｎによる透過率変更の事例を示したが、これに代え、或いは併用して、出射ユニット１を上下させて既述のように単位当たりの照射エネルギー量を可変するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0053】

Ａ：レーザー式はんだ付け装置、Ｈ：レーザー光の光軸、Ｌ：レーザー光、Ｆａ～Ｆｎ：フィルタ、Ｇ０・Ｇ１：外観画像、Ｐ：照準点、１：出射ユニット、２：ハウジング、２ａ：主ハウジング、２ｂ：副ハウジング、３：光学系、３ａ：ハーフミラー、３ｂ・３ｃ：光学レンズ、４：入射口、４ａ：光ファイバ、５：出射口、６：支持板、１０：糸はんだ供給装置、１１：リール装着部、１２：送り出し部、１２ａ：ガイドローラ、１２ｂ：溝切りローラ、１３：リール、１５：はんだ導出ノズル、１６：アーム、１７：糸はんだ、２０：基台、２２：昇降機構部、２３：リニアガイドレール、２５：シャッター機構部、２６：シャッター、２７：素通し窓、２８：遮光窓部、２９：サーボモータ、３０：フィルタ移動部、３１：サーボモータ、３２：回転円板、３３：フィルタ取付軸、３７：駆動歯車、３８：従動歯車、４０：カメラ、４０ａ：第１カメラ（垂直）、４０ｂ：第２カメラ（傾斜）、５０：制御部、５２：記憶装置、５４：画像処理装置、５６：モニター、６０：はんだ付け対象物、６１：プリント配線基板、６２：スルーホール、６３：銅端子、６５：電子部品、６６：リード、６８：はんだ付け部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】