JPH032393Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、レーザビームにより同時に複数の加
工点のはんだ付け等をするための多点レーザ照射
装置に関し、特に各加工点にてレーザビームの照
射エネルギーを独立的に調整し得る多点レーザ照
射装置に係るものである。

従来技術 従来、レーザ発振器を利用したはんだ付け等の
ための装置は、例えば特開昭59−212184号により
知られているが、この構成によれば、加工点にお
けるレーザビームの照射エネルギーの調整は、加
工点の温度を検出して、これに基づきレーザ発振
器を直接的に制御することにより行われる。

ところで、近年レーザビームの発生源として、
YAG（イツトリウム・アルミニウム・ガーネツ
ト）レーザ発振器が多く使用されている。この
YAGレーザ発振器は、パワー応答速度が遅いた
めに、上述したような制御方法によると、正確か
つ迅速なエネルギー制御が困難である。また、
ICチツプの基板へのはんだ付けの場合のように、
同時に複数の加工点にてはんだ付けを行うとき
に、各加工点でのレーザビームの照射エネルギー
の調整を独立的に行うことは、不可能であつた。

考案の目的 したがつて、本考案の目的は、多点レーザ照射
装置において、各加工点でレーザビームの照射エ
ネルギーを独立的に、正確にかつ迅速に調整し、
加工点の温度をはんだ付け等に適した時間的変化
特性に基づいて調節できるようにすることであ
る。

考案の概要 上記の目的を達成するために、本考案の多点レ
ーザ照射装置は、レーザビームを出力するレーザ
発振器と、レーザ発振器からのレーザビームを複
数のレーザビームに分割する分割要素とを備え、
分割後のレーザビームを所定の加工点に所定のス
ポツト径で収束させる光学系と、分割ビームを部
分的にかつ可変的に遮断する絞り機構と、加工点
の温度を検出する温度センサーと、温度センサー
からの信号に基づき前記絞り機構を制御してレー
ザビームの照射エネルギーを適宜に調整する制御
装置とを有しており、制御装置で絞り機構を制御
することにより、スポツト径を変えずにレーザビ
ームの照射エネルギーを調整して、加工点の温度
を予めプログラムされた温度の時間的変化特性に
合致するように追従的に絞り量を変化させるよう
にしている。

実施例の構成 以下、図面に示した実施例に基づき、本考案を
具体的に説明する。

第１図は、本考案による多点レーザ照射装置１
の構成を示す。

この多点レーザ照射装置１は、レーザ発振器２
と、レーザ発振器２からのレーザビームLBを複
数例えば４つ）のレーザビームLB１，LB２，
LB３，LB４に分割する光学的な分割要素３とを
備えている。ここで、レーザ発振器２は、例えば
YAGレーザ発振器である。また、分割要素３は、
図示の場合には、レーザ発振器２からのレーザビ
ームLBを反射のレーザビームLBa、透過のレー
ザビームLBbに分割するハーフミラー３ａと、レ
ーザビームLBaを２つの透過および反射のレーザ
ビームLB１，LB２に分割するハーフミラー３ｂ
と、前記透過のレーザビームLBbを全反射ミラー
３ｃを介して２つの透過および反射のレーザビー
ムLB３，LB４に分割するハーフミラー３ｄと、
さらにハーフミラー３ｂ，３ｄにより反射された
レーザビームLB２，LB４を反射させて前記レー
ザビームLB１，LB３と平行にする全反射ミラー
３ｅ，３ｆとから構成されている。

そして、各レーザビームLB１ないしLB４を所
定の加工点Ｓに所定のスポツト径で収束させるた
めの照射用の光学系４が光路中に配置されてい
る。各光学系４は、同じ構成であり、第１図に
は、光学系４のみが詳細に図示されている。

レーザビームLB１が照射する加工点Ｓの温度
ｔを検出するために、温度センサー５が前記光学
系４に対して固定的に取り付けられていて、加工
点Ｓの温度ｔに対応する温度の信号Ｔを出力す
る。また光学系４の手前には、レーザビームLB
１を部分的にかつ可変的に遮断する絞り機構６
が、レーザビームLB１の光軸に対して斜めに、
例えばほぼ45゜の角度をなすように、光学系４に
対して一体的に配置されている。

この絞り機構６は、第２図Ａ，Ｂに示すように
構成されている。すなわち、フレーム６ａに固定
されたモータ７の軸７ａにより回転駆動されるカ
ム板８が、その反時計方向の回転にしたがつて回
転中心からの距離が小さくなる一対のカム面８
ａ，８ｂを備えている。一対の絞り羽根９が互い
に対向して平行な２本の案内シヤフト１０により
進退可能に支持されかつ中心方向に図示しないば
ね等により中心方向に付勢されていて、それに固
定されたピン９ａ，９ｂが、前記カム板８のカム
面８ａ，８ｂにそれぞれ当接し、カム板８の回転
の際にカム面８ａ，８ｂに追従する。この構成に
より、モータ７の回転に応じて、一対の絞り羽根
９がレーザビームLB１を部分的にかつ可変的に
遮断するようになつている。なお、絞り羽根９の
先端は、好ましくはレーザビームLB１の光軸中
心に向かつて山形に形成されており、これによ
り、レーザビームLB１のスポツト径を一定に保
持したままで、モータ７およびカム板８の回転角
度と、絞り羽根９間を通過するレーザビームLB
１の照射エネルギーとが比例するようになつてい
る。これは、レーザビームのスポツトの中心部分
で照射エネルギーの密度が急激に高くなつている
ためであり、絞り羽根９をこのような形状に形成
することにより、加工点Ｓにおけるレーザビーム
のスポツトの照射エネルギー密度を平均化するこ
とができる。

絞り機構６により遮断され、かつ反射されたレ
ーザビームLB１は、絞り機構６がレーザビーム
LB１の光軸に対して斜めに配置されているので、
光学系４の側方に射出し、かつ側方に設けられた
吸収板１１により吸収される。

なお、光学系４についても、各々温度センサー
および絞り機構、吸収板が光学系に一体的に設け
られていることはいうまでもない。

次に、第３図は、本発明による多点レーザ照射
装置１の制御装置１２のブロツク図である。信号
発生器１３は、予め設定されたプログラムに基づ
いて、レーザ照射の際の加工点Ｓにおける目標の
温度toの所望の時間的変化に対応する目標の信号
Toを発生する。この特性は、第４図に例示され
ている。コンパレータ１４は、温度センサー５お
よび信号発生器１３から入力された信号Ｔ，To
を比較して、その差信号△Ｔを制御回路１５に出
力する。制御回路１５は、入力された差信号△Ｔ
に基づき、差信号△Ｔをゼロにするようにモータ
７を回転駆動して、一対の絞り羽根９を開方向ま
たは閉方向に移動させ、レーザビームLB１の照
射エネルギーを調整することにより、加工点Ｓの
温度ｔを所望の温度toにするようになつている。

実施例の作用 次に、以上のように構成された本考案の実施例
の作用を説明する。

まず、多点レーザ照射装置１ははんだ付け等の
加工をすべき被加工物の上方に位置させ、その加
工点Ｓに対して各レーザビームLB１ないしLB４
がそれぞれ所定のスポツト径で収束するように、
図示しない調整機構により各光学系４を光軸に沿
つて移動し、または各光学系の一部、例えば一枚
の凹レンズのみ移動させて、調整する。各絞り機
構６の絞り羽根９は、レーザビームを通過させな
いように閉鎖しておく。この状態から、レーザ発
色器２を作動させ、適宜なパワーのレーザビーム
LBを出力させ、同時に各制御装置１２を作動さ
せれば、温度センサー５からの信号Ｔおよび信号
発生器１３からの信号Toに応じて、その差信号
△Ｔに基づき制御回路１５がモータ７を偏差の解
消方向に回転駆動し、これにより絞り羽根９が互
いに接近または離隔するように移動されて、絞り
羽根９の間を通過するレーザビームLB１ないし
LB４の各照射エネルギーが調整され、各加工点
Ｓにおいて、それぞれ最適な温度toになる。この
とき、絞り機構６の絞り羽根９により反射された
レーザビームは、各々側方に射出され、吸収板１
１によつて吸収されるので、各加工点における照
射エネルギーの制御に悪影響を与えることはな
い。

考案の効果 上述のように、本考案によれば、多点レーザ照
射装置において、各加工点に照射される分割後の
レーザビームを部分的にかつ可変的に遮断する絞
り機構を配置し、この加工点の温度を検出する温
度センサーからの信号に応じて、加工点の温度を
所望の温度に調整するようにしたから、照射エネ
ルギーの調整が絞り機構により行われるので、パ
ワー応答速度の遅にYAGレーザ発振器を利用し
た場合でも、照射エネルギーが正確にかつ迅速に
調整され得るとともに、各加工点での照射エネル
ギーの調整が各加工点の温度特性に応じて独立的
に行われ得る。さらに、予め設定されたプログラ
ムに基づき加工点の温度がはんだ付け等に最適な
所望の時間的変化にしたがつて、レーザパワーの
強度を変えないまま連続的に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による多点レーザ照射装置の光
学的構成を示す概略図、第２図は第１図の実施例
の絞り機構の具体的な構成例を示し、同図Ａはそ
の断面図、同図Ｂはカム板の平面図、第３図は第
１図の実施例の制御装置の構成を示すブロツク
図、第４図は信号発生器内で予め設定されたプロ
グラムによる加工点の温度ｔの時間的変化の一例
を示すプログラフである。 １……多点レーザ照射装置、２……レーザ発振
器、３……分割要素、４……照射用の光学系、５
……温度センサー、６……絞り機構、７……モー
タ、８……カム板、９……絞り羽根、１２……制
御装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) レーザビームを出力するレーザ発振器と、レ
   ーザ発振器からのレーザビームを複数のレーザ
   ビームに分割する分割要素と、分割された各レ
   ーザビームを所定の加工点に所定のスポツト径
   で収束させる光学系と、分割後のレーザビーム
   を部分的にかつ可変的に遮断する絞り機構と、
   加工点の温度を検出する温度センサーと、温度
   センサーからの信号に基づき前記絞り機構を制
   御してレーザビームの照射エネルギーを適宜に
   調整する制御装置とを有しており、上記制御装
   置で絞り機構を制御することにより、スポツト
   径を変えずにレーザビームの照射エネルギーを
   調整して、加工点の温度を予めプログラムされ
   た温度の時間的変化に合致するよう個別に変化
   させることを特徴とする多点レーザ照射装置。 (2) 絞り機構が、レーザビームの光軸に対して斜
   めに配置されていることを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の多点レーザ照射装
   置。 (3) 絞り機構が、互いに対向して接近または離隔
   するように進退可能に支持されていて、かつそ
   の先端がレーザビームを部分的に遮断し得る絞
   り羽根と、絞り羽根を進退させる駆動手段とか
   ら構成されていることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項または第２項記載の多点レ
   ーザ照射装置。 (4) 絞り羽根の先端が、レーザビームの光軸中心
   に向かつて山形に形成されていることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第３項記載の多点
   レーザ照射装置。