JPS6380221A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分割光を得るための光照射装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、分割光を得るための光照射装置であり、２個
の三角プリズムを有する光学系を用いて光を４分割する
ことによシ、方形状の光を得ることができるようにした
ものである。

〔従来の技術〕

例えば、フラットパッケージＩＣ（ＦＰＩＣ）などの半
田付けを行う際、半田を溶融させるためのエネルギーと
してレーザビームを使用している。従来このレーザビー
ムの照射方法として、例えば第１３図に示すように、レ
ーザ発振器から射出した円形のレーザビーム（１）をＩ
Ｃチップの半田付けを行うべき部分に沿って移動させる
方法、第１４図に示すように、マスクプレート（２）に
よシ円形のレーザビーム（１）を矩形（長方形）ビーム
（３）に変形して照射する方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の円形状ビームを移動させて照射する方法によれば
、（１）加工時間が長くかかつて生産性が低い、（１１
）照射しながら移動させる機構が必要である、（ｉｉｉ
）条件出しのノ々ラメータ（出力、移動速度など）が多
い、（ｉｖ）２箇所を同時に照射する場合、出力源で分
光するため光コアイノ々が２本必要となる、（Ｖ）以上
によシ、経費が嵩む、などの欠点がある。また、マスク
プレートを使って矩形ビームに変形する方法によれば、
（１）エネルギーの損失が大きい、（ｔｎマスクプレー
トが熱せられるため、冷却する必要がある、（ｉｉｉ）
マスクプレート分の大きさをとられて、スイース的に不
利である、（１■）エネルギー密度が一定ではない、な
どの問題点を有している。

本発明は、上記問題点を解決することができる光照射装
置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る光照射装置αυにおいては、光学系中に第
１と第２の三角プリズムαｅ、ａηを配して楕円形又は
円形の入射光（１）を４分割することによシ、方形状の
光（ビーム）　（ｌｊ）に変換する。

〔作用〕

本発明によれば、先ず第１の三角プリズム（１６１によ
シ楕円形状（長方形のビーム（１ｊ）を作るためであり
、正方形のビーム（１ｊ）を作るためには円形ビーム（
１）を使用する）のビーム（ｌｂ）を短軸方向に分割し
、この分割された半分の楕円状ビーム（ｌｄ）。

（ｌｅ）を長軸方向に沿って！いに移動させて重ね合わ
せた後（重ね合わせる途中の状態でも良い）、この重ね
合わせた半分の楕円状ビーム（ｌｄ）　、　（ｌｅ）を
第２の三角プリズム（Ｉηにより更に長軸方向に分割し
、このように１／４に分割されて長軸方向に重ね合わさ
れ九ビーム（Ｉｆ）　、　（Ｉｇ）と（ｌｈ）、（ｌｉ
）を短軸方向く沿って移動して重ね合わせることによシ
長方形状のビーム（１ｊ）を作製することが可能になる
。即ち、楕円（又は円）ビーム（１ｂ）を中心から９０
０毎に直線で４分割し、分割されたビーム（Ｉｆ）。

（Ｉｇ）　、　（ｌｈ）　、　（ｌｉ）を中心方向にそ
れぞれ移動させて重ならせることによシ、分割で生じた
楕円ビーム（１ｂ）の直線部分が直方形の外形線となる
ため、精度が良く、シャープな方形状ビーム（１ｊ）を
作製することができる。

〔実施例〕

図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、ｌ実施例に係る光照射装置αＶの斜視図を示
す。本光照射装置αυにおいては、レーザ発振器（図示
せず）から導いた光コアイノ９α２の下にコリメータレ
ンズＣ１３を配し、この下に順番にシリンドリカル凹レ
ンズα着、シリンドリカル凸レンズａり、第１の三角プ
リズム（Ｌｅ及びこの第１の三角プリズム（Ｉｅの稜と
直交する方向に稜を配した第２の三角プリズム卸を一直
線状に配置することにより構成する。

次に第２図〜第６図も参照して、上記光照射装置αυの
作用を説明する。第２図は本装置αυを構成する光学系
の側面図、第３図Ａ−Ｃは、第２図の側面図の対応する
位置におけるエネルギー密度を示すビーム（１）の側面
図である。第４図は、第２図の側面図の対応する位置に
おけるビーム（１）の平面図である。そして、第５図は
光学系の正面図、第６図Ａ、Ｃは第５図の正面図の対応
する位置におけるエネルギー密度を示すビーム（１）の
正面図である。先ず、光ファイノ苛（Ｉ２１から射出さ
れたレーザビーム（１）は、第４図ＡＫ示すように放射
状に拡がシ、第３図Ａと第６図Ａに示すように急峻なガ
ウス型エネルギー分布を有している。そして、このビー
ム（１）をコリメータレンズＣＩ３を透過させることに
よシ、第４図ＢＫ示すように断面が円形の平行ビーム（
１ａ）とする。次に、この平行ビーム（ｌａ）　ヲシリ
ンドリカル凹レンズα４に入射させて、第４図Ｃに示す
ように一方向のみの幅を拡げて楕円ビーム（１ｂ）を形
成する。このように楕円ビーム（１ｂ）とすることによ
シ、第３図Ｂと第６図Ｂに示すように緩やかなガウス型
エネルギー分布を示す１１次にこの放射状に拡がった楕
円ビーム（１ｂ）を、楕円ビーム（ｌｂ）の軸上に配さ
れたシリンドリカル凸レンズＯ９に入射させて平行な楕
円ビーム（１ｃ）を形成する。次に、この平行な楕円ビ
ーム（１ｃ）を第１の三角プリズム霞に入射させて、楕
円ビーム（ｌｃ）を短軸方向に沿って２分割し、２分割
された半分の楕円ビーム（１ｄ）　、　（ｌｅ）を合成
すべき角度に屈折させる。第４図りは、このように２分
割された半分の楕円ビーム（ｌｄ）　、　（ｌｅ）が長
軸方向に沿って互いに重なシ合っていく途中の状態を示
す。そして、この２分割され、且つ合成途中のビーム（
ｌｄ）　、　（ｌｅ）を第２の三角プリズムαηに入射
させて、合成途中の半分の楕円（ｌｄ）　、　（ｌｅ）
を第１のプリズム（１５１とは逆に長軸方向に沿って更
に２分割することにより、合計４分割されたビーム（ｉ
ｆ）、　（Ｉｇ）　、　（ｌｈ）　、　（ｌｉ）を形成
し、この第２のプリズム（ｌｋで分割された分のビーム
（ｉｆ）、　（Ｉｇ）と（ｌｈ）　、　（ｌｉ）を短軸
方向に沿って互いに重なり合うように屈折させる。即ち
、第４図ＥＫ示すように、第４図Ｃの楕円ビーム（１ｂ
）を４分割した後、４分割されたビーム（ｌｆ）　、　
（Ｉｇ）　。

（ｌｈ）　、　（１ｉ）を、分割に係る線が長方形の外
形線を形成するまでそれぞれ中心方向に移動させる。そ
して、レーザ加工面αａにおいては第４図ＰＫ示すよう
に、長方形のレーザビーム（１ｊ）が得られる。

この長方形のレーザビーム（ｌｊ）の側面からのエネル
ギー密度分布を第３図ＣＩＣ示し、正面からのエネルギ
ー密度分布を第３図ＣＩＣす。そして、第７図にこのエ
ネルギー密度分布の立体図を示す。

このように本発明によシ得られた長方形状レーザビーム
（ｌｊ）は、エネルギー密度分布の上面が平坦になって
いることかられかる通シ、エネルギー密度が長方形の領
域の全ての位置で等しく表っている。なお、長方形ビー
ム（ｌｊ）の縦横の比を変えることは、シリンドリカル
レンズα４．（１５１の曲率を変えるととくより可能で
ある。

次に、第８図と第９図を参照して、本発明をフラットパ
ッケージＩＣ（ＦＰＩＣ）（２υの半田付ｆｆＫ適用し
た場合の１実施例を示す。本装置αＤにおいては、先ず
コリメータ（図示せず）で平行にしたレーザビーム（１
ａ）をシリンドリカル凹しン１（１４で楕円状ビーム（
ｌｂ）Ｋ変形し、次にシリンドリカル凸レンズａＳで平
行楕円状ビーム（ＩＣ）とした後、ハーフミラ−のを使
用して透過ビーム（ｌｋ）と反射ビーム（１１）　Ｋ分
光し、反射ビーム（ｌｆｆｉ）は全反射ミラーＣＩ！３
によって９ｄ３屈折させる。そして両ビーム（ｌｋ）　
、　（ｌｆｆｉ）を上記実施例と同様に第１の三角プリ
ズムａＳと第２の三角プリズム（１７ａ）　、　（１７
ｂ）をそれぞれ透過させるととくよってフラットパッケ
ージＩＣ（２１１の両側面の半田付けすべき端子＠部分
に同時に長方形ビーム（ｌｊ）を照射する。

上記実施例における長方形ビーム（ｌｊ）は、長方形の
照射面のいずれの部分においても均一なエネルギー密度
を有している。これに対して、第１０図に示すように楕
円状ビーム（１ｂ）を短軸に沿って分割して半分のビー
ム（ｌｄ）　、　（１６）を形成し、長軸方向に屈折さ
せて重ね合わせることＫより、短軸方向ではガウス型エ
ネルギー密度分布を有するが、長軸に沿っては等しいエ
ネルギー密度を有する長方形ビーム（ｌｊ）が得られる
。レーザ加工の種類（例えば、アニール）Ｋよっては、
このようなエネルギー密度分布を有する長方形ビームで
も使用可能であシ、第１１図と第１２図にこのための光
照射装置（１１１の構成を示す。この装置（１１１にお
いては、コリメータ（図示せず）の下にシリンドリカル
凹レンズＩとシリンドリカル凸レンズ１９と三角プリズ
ムα９を順に所定間隔を保って配置する。先ずコリメー
タで平行にされた円形レーザビーム（１ａ）をシリンド
リカル凹レンズα４に入射させて楕円状ビーム（ｌｂ）
　Ｋ変形する。第３図ＣＩＣ示すようＫ。

シリンドリカル凹レンズＩに入射前のレーザビーム（１
ａ）のエネルギー密度は急峻なガウス分布であるが、第
１２図ＢＫ示すように透過後のビーム（ｌｂ）は緩やか
な形状となっている。次に、この放射状に拡がった楕円
ビーム（１ｂ）をシリンドリカル凸レンズ（１５１を通
すことによシ平行な楕円ビーム（ＩＣ）とした後、三角
プリズム（ｌｅ中を透過させて、第１Ｏ図の説明のよう
に楕円ビーム（ＩＣ）を２つのビーム（ｌｄ）　、　（
ｌｅ）　Ｋ分割後合成して長方形ヒ−Ａ（ｌｊ）を作製
する。この様子をエネルギー密度から見ると、第１２図
Ｃに示すように楕円状レーザビーム（１ｂ）を三角プリ
ズム（ＩＩＫ入射させてビーム（１ｂ）を左右対称に分
割し、透過後筒１２図りに示すように両方のビーム（ｌ
ｄ）　、　（ｌｅ）が互いに重なるように移動させて、
第１２図ＥＫ示すように加工面αε上において両ビーム
（ｌｄ）　、　（ｌｅ）の重なった長方形状のレーザビ
ーム（ｌｊ）を得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、円形又は楕円形ビームからエネルギー
密度が一定で、正確な形状を有する方形ビームが得られ
る。また、例えば半導体装置のレーザ加工装置に適用し
た場合には、熱的に安定で且つエネルギー効率が良いた
め、加工時間を短縮でき、生産性が高まる。更に照射装
置の機構を簡酪化することができて、光学系のコストが
安くなるという効果も得られる。加えて、従来のマスク
プレートを使用して方形ビームを得る装置と比較してス
ペース効率の改善が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の斜視図、第２図は光学系の側面図、第
３図はエネルギー密度を示すビームの側面図、第４図は
ビームの平面図、第５図は光学系の正面図、第６図はビ
ームの正面図、第７図は長方形ビームの斜視図、第８図
は他の実施例の側面図、第９図は他の実施例の正面図、
第１０図は長方形ビームの斜視図、第１１図は他の光学
系の正面図、第１２図は他の光学系のビームの正面図、
第１３図は従来例の平面図、第１４図は他の従来例の斜
視図である。 （１）　、　（ｌａ）　〜（ｌｆｆｉ）はレーザビーム
、ｕは光照射ｉ置、（１３１は；リメータレンズ、０は
シリンドリカル凹レンズ、ａ９はシリンドリカル凸レン
ズ、αＧは第１の三角プリズム、（１７１、（１７ａ）
　、　（１７ｂ）は第２の三角プリズムである。 実　施イダリ　０，６８Ｌ→すＬ図 第１図 光電ト服ｎ偵虫幻Ｃり　　　　　　　　　　上２１矢の
イ＃ＪｆｆｉｌＳり　　　　　　　　　。、−４４や面
。 （工、′＋ル午−窃Ｕ覧） ゛第２図　　　第３図　　　第４図 長方形と・−瓜の＃−中り図 第１図 一 第１０図 他Ｉ１１実施イ列−布り面ｍ　　　　　杷め賞才包Ｉ列
の正面図第８図　　　　　第９図 ４廻来、イ列め平Ｉｆｌｌ！！ 第１３図 Ｉ＠の盪Ａヒ泉４１リ　−４イト参オーｔａ口第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２個の三角プリズムを有する光学系を配して４分割光を
   得ることを特徴とする光照射装置。