(57)【要約】【課題】回路基板と実装部品との加熱接合部分の温度を正確に測定し且つ良好に回路基板と実装部品とを加熱接合することができること。【解決手段】本発明にかかる非接触加熱装置１は、レーザ光Ｌ１を射出するレーザ光源２と、レーザ光源２が射出したレーザ光によって加熱処理される加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２を検出して加熱目的部位１０の温度を測定する放射温度測定部３と、かかるレーザ光Ｌ１を照射し且つ赤外線Ｌ２を集光する光路合成集光部４とを備える。光路合成集光部４は、加熱目的部位１０に照射したレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の赤外線Ｌ２を放射温度測定部３に集光する。【選択図】        図１
2011023609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出するレーザ光射出部と、
前記レーザ光によって加熱処理される加熱目的部位から放射された赤外線を検出して前記加熱目的部位の温度を測定する放射温度測定部と、
前記加熱目的部位に前記レーザ光を照射し、この照射した前記レーザ光の光軸と同じ光軸の前記赤外線を前記放射温度測定部に集光する照射集光部と、
を備えたことを特徴とする非接触加熱装置。
【請求項２】
前記照射集光部は、前記レーザ光の光路と前記赤外線の光路とを合成する光路合成部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触加熱装置。
【請求項３】
前記照射集光部は、前記加熱目的部位に前記レーザ光を集光するレンズを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触加熱装置。
【請求項４】
前記加熱目的部位からの可視光を受光して前記加熱目的部位の可視光画像を撮像する可視光撮像部を備え、
前記照射集光部は、前記レーザ光の光軸と同じ光軸の前記赤外線を前記放射温度測定部に集光するとともに、前記レーザ光の光軸と同じ光軸の前記可視光を前記可視光撮像部に集光することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の非接触加熱装置。
【請求項５】
前記照射集光部は、前記加熱目的部位に対して垂直に前記レーザ光を照射し、この照射した前記レーザ光の光軸と同じ光軸であって前記加熱目的部位に対して垂直な光軸の前記赤外線を前記放射温度測定部に集光することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の非接触加熱装置。
【請求項６】
前記加熱目的部位の温度範囲を規定する複数の温度閾値を記憶する記憶部と、
前記放射温度測定部が測定した前記加熱目的部位の温度と前記温度閾値とを比較処理し、該比較処理の結果をもとに、前記レーザ光射出部のレーザ光出力を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の非接触加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に実装部品を加熱接合する際に回路基板と実装部品との接合部分を非接触に加熱する非接触加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子部品等の実装部品を回路基板に実装する際、一般に、回路基板と実装部品との接合部分に半田等の接合部材を介在させ、この接合部材を加熱処理することによって回路基板に実装部品を加熱接合している。かかる実装部品の加熱接合工程において、回路基板に実装部品を確実に加熱接合するためには、回路基板と実装部品との接合部温度を正確に測定して、かかる回路基板と実装部品との接合部分に介在する接合部材を適切に加熱処理する必要がある。
【０００３】
なお、このような実装部品の加熱接合技術において、例えば、電子部品と実装基板との半田付け部に加熱用レーザ光を照射して半田付け部を非接触に加熱し、この加熱された半田付け部に測定用レーザ光を照射したときに起こる測定用レーザの偏光面の回転を検出して、この半田付け部の良否を判定する装置が登場している（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９４７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、回路基板と実装部品との接合部分に加熱用のレーザ光を照射してこの接合部分を非接触に加熱処理し、且つ、この加熱処理部分から放射される赤外線の検出結果をもとに、この接合部分の温度を非接触に測定する場合、この接合部分に照射するレーザ光の光軸と検出赤外線の光軸とのなす角度が大きいため、他の部品（例えば、接合対象の実装部品の近傍に存在する他の実装部品等）によって、かかるレーザ光または検出赤外線の光束が阻害される可能性があった。このため、回路基板と実装部品との加熱接合部分の温度を正確に測定し且つ良好に回路基板と実装部品とを加熱接合することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、回路基板と実装部品との加熱接合部分の温度を正確に測定し且つ良好に回路基板と実装部品とを加熱接合することができる非接触加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる非接触加熱装置は、レーザ光を射出するレーザ光射出部と、前記レーザ光によって加熱処理される加熱目的部位から放射された赤外線を検出して前記加熱目的部位の温度を測定する放射温度測定部と、前記加熱目的部位に前記レーザ光を照射し、この照射した前記レーザ光の光軸と同じ光軸の前記赤外線を前記放射温度測定部に集光する照射集光部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる非接触加熱装置は、上記の発明において、前記照射集光部は、前記レーザ光の光路と前記赤外線の光路とを合成する光路合成部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる非接触加熱装置は、上記の発明において、前記照射集光部は、前記加熱目的部位に前記レーザ光を集光するレンズを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる非接触加熱装置は、上記の発明において、前記加熱目的部位からの可視光を受光して前記加熱目的部位の可視光画像を撮像する可視光撮像部を備え、前記照射集光部は、前記レーザ光の光軸と同じ光軸の前記赤外線を前記放射温度測定部に集光するとともに、前記レーザ光の光軸と同じ光軸の前記可視光を前記可視光撮像部に集光することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる非接触加熱装置は、上記の発明において、前記照射集光部は、前記加熱目的部位に対して垂直に前記レーザ光を照射し、この照射した前記レーザ光の光軸と同じ光軸であって前記加熱目的部位に対して垂直な光軸の前記赤外線を前記放射温度測定部に集光することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる非接触加熱装置は、上記の発明において、前記加熱目的部位の温度範囲を規定する複数の温度閾値を記憶する記憶部と、前記放射温度測定部が測定した前記加熱目的部位の温度と前記温度閾値とを比較処理し、該比較処理の結果をもとに、前記レーザ光射出部のレーザ光出力を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる非接触加熱装置では、レーザ光射出部が、加熱目的部位にレーザ光を射出し、放射温度測定部が、前記レーザ光によって加熱処理される前記加熱目的部位から放射された赤外線を検出して前記加熱目的部位の温度を測定し、照射集光部が、前記加熱目的部位に前記レーザ光を照射し、この照射した前記レーザ光の光軸と同じ光軸の前記赤外線を前記放射温度測定部に集光している。このため、回路基板と実装部品との加熱接合部分の温度を正確に測定し且つ良好に回路基板と実装部品とを加熱接合することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明にかかる非接触加熱装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、この実施の形態１にかかる非接触加熱装置１は、レーザ光を射出するレーザ光源２と、測温対象物の温度を非接触に測定する放射温度測定部３と、レーザ光源２と放射温度測定部３とに光学的に接続される光路合成集光部４とを備える。また、非接触加熱装置１は、操作部５と、表示部６と、記憶部７と、制御部８とを備える。
【００１６】
レーザ光源２は、加熱目的部位１０を加熱処理するためのレーザ光を射出するレーザ光射出部として機能する。具体的には、レーザ光源２は、光学部材（例えば、後述する光路合成集光部４の光ファイバ４ａ）によって光路合成集光部４と光学的に接続され、制御部８の制御に基づいてレーザ光を射出する。かかるレーザ光源２によって射出されたレーザ光Ｌ１は、光路合成集光部４を介して加熱目的部位１０に照射される。なお、かかるレーザ光Ｌ１によって加熱処理される加熱目的部位１０として、例えば、プリント配線基板等の実装基板と電子部品等の実装部品との加熱接合部分等が挙げられる。
【００１７】
放射温度測定部３は、加熱目的部位１０の温度を非接触に測定する非接触温度測定部として機能する。具体的には、放射温度測定部３は、光路（例えば、後述する光路合成集光部４の光ファイバ４ｂ等）によって光路合成集光部４と光学的に接続される。放射温度測定部３は、制御部８の制御に基づいて、上述したレーザ光源２からのレーザ光Ｌ１によって加熱処理される加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２を、光路合成集光部４を介して検出して、この加熱目的部位１０の温度を測定する。
【００１８】
詳細には、放射温度測定部３は、赤外線を検出可能な赤外線撮像部３ａを備える。赤外線撮像部３ａは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子等を用いて実現される。赤外線撮像部３ａは、光路合成集光部４に内蔵された光ファイバ４ｂ等の光路によって加熱目的部位１０を捉えた視野を有する。赤外線撮像部３ａは、上述したレーザ光源２からのレーザ光Ｌ１によって加熱処理される加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２を、光路合成集光部４を介して受光して、この加熱目的部位１０の温度分布を示す温度画像を撮像する。この場合、赤外線撮像部３ａは、光路合成集光部４内のレンズ（図示せず）によって結像された赤外線Ｌ２を受光し、この受光した赤外線Ｌ２のエネルギーを加熱目的部位１０の表面温度に換算して加熱目的部位１０の温度分布を取得する。放射温度測定部３は、かかる赤外線撮像部３ａによって取得した加熱目的部位１０の温度分布をもとに加熱目的部位１０の温度を算出し、この算出した温度を加熱目的部位１０の測定温度データとして制御部８に送信する。また、放射温度測定部３は、加熱目的部位１０の測定温度データの一つとして、かかる赤外線撮像部３ａによって撮像した加熱目的部位１０の温度画像の画像信号を制御部８に送信する。
【００１９】
なお、かかる放射温度測定部３によって算出される加熱目的部位１０の測定温度は、赤外線撮像部３ａによる加熱目的部位１０の温度分布の平均温度であってもよいし、最高温度であってもよいし、最低温度であってもよいし、中央値であってもよい。
【００２０】
光路合成集光部４は、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に照射し、この照射したレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の赤外線Ｌ２（詳細には加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２）を放射温度測定部３に集光する照射集光部として機能する。具体的には、光路合成集光部４は、レーザ光源２から射出されたレーザ光Ｌ１の光路を形成する光ファイバ４ａと、加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２の光路を形成する光ファイバ４ｂと、かかるレーザ光Ｌ１および赤外線Ｌ２の共通光路を形成する光ファイバ４ｃと、かかるレーザ光Ｌ１と赤外線Ｌ２とを分岐する光分波器４ｄとを備える。
【００２１】
光ファイバ４ａは、レーザ光源２と光路合成集光部４とを光学的に接続して、レーザ光源２からのレーザ光Ｌ１の光路を形成する。光ファイバ４ａは、レーザ光源２がレーザ光Ｌ１を射出した場合、このレーザ光Ｌ１を光路合成集光部４内の光分波器４ｄに導波する。光ファイバ４ｂは、放射温度測定部３と光路合成集光部４とを光学的に接続して、放射温度測定部３に導波する赤外線Ｌ２の光路を形成する。光ファイバ４ｂは、加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２を放射温度測定部３の赤外線撮像部３ａに導波する。光ファイバ４ｃは、光分波器４ｄを介して光ファイバ４ａ，４ｂと光学的に接続され、上述したレーザ光Ｌ１および赤外線Ｌ２の共通光路を形成する。この場合、光ファイバ４ｃの一端は、光分波器４ｄとの接続端部であり、この光ファイバ４ｃの他端は、光路合成集光部４における光入出力端部４ｅである。かかる光路合成集光部４の光入出力端部４ｅは、図１に示すように、加熱目的部位１０と対向する。
【００２２】
光分波器４ｄは、例えば光導波路型またはフィルタ型の光分波器であり、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１の光路と加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２の光路とを合成する光路合成部としての機能を有する。具体的には、光分波器４ｄは、光ファイバ４ａによる光路を伝搬したレーザ光源２からのレーザ光Ｌ１を光ファイバ４ｃに導波する。この場合、レーザ光Ｌ１は、光ファイバ４ｃによる光路を伝搬して光入出力端部４ｅから光路合成集光部４の外部に射出され、その後、加熱目的部位１０に照射される。一方、この加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２は、この光入出力端部４ｅから光路合成集光部４内に入射して光ファイバ４ｃによる光路を伝搬する。この場合、光分波器４ｄは、かかる光ファイバ４ｃによる光路を伝搬した加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２を放射温度測定部３側の光ファイバ４ｂに導波する。その後、この赤外線Ｌ２は、光ファイバ４ｂによる光路を伝搬して放射温度測定部３の赤外線撮像部３ａに受光される。光分波器４ｄは、このようにレーザ光Ｌ１と赤外線Ｌ２とを分岐することによって、レーザ光Ｌ１の射出光路と赤外線Ｌ２の入射光路とを合成する。
【００２３】
このような構成を有する光路合成集光部４は、光分波器４ｄによってレーザ光Ｌ１の光路と赤外線Ｌ２の光路とを合成して、このレーザ光Ｌ１と同軸の赤外線Ｌ２を集光する。すなわち、光路合成集光部４は、少なくとも光入出力端部４ｅと加熱目的部位１０との間の空間、具体的には光分波器４ｄと加熱目的部位１０との間の光路において、加熱目的部位１０に照射するレーザ光Ｌ１の光軸と加熱目的部位１０から集光する赤外線Ｌ２の光軸とを同軸にする。
【００２４】
操作部５は、非接触加熱装置１の各種操作を行うためのものである。具体的には、操作部５は、キーボードおよびマウス等の入力デバイスを用いて実現され、ユーザによる入力操作に対応して制御部８に各種操作情報を入力する。なお、かかる操作部５によって制御部８に入力される操作情報として、例えば、レーザ光源２のレーザ光出力を制御部８に指示するレーザ光出力指示情報、加熱目的部位１０の温度測定を制御部８に指示する測温指示情報、加熱目的部位１０の温度測定結果等の各種情報の表示を制御部８に指示する表示指示情報等が挙げられる。
【００２５】
表示部６は、ＣＲＴディスプレイまたは液晶ディスプレイ等の画像表示が可能なディスプレイを用いて実現され、制御部８によって表示指示された各種情報を表示する。なお、かかる表示部６が表示する各種情報として、例えば、放射温度測定部３によって測定された加熱目的部位１０の温度、赤外線撮像部３ａによって撮像された加熱目的部位１０の温度画像等が挙げられる。
【００２６】
記憶部７は、ＥＥＰＲＯＭまたはハードディスク等の再書き込み可能な不揮発性の記憶媒体を用いて実現される。記憶部７は、制御部８によって書き込み指示された各種データを保存し、制御部８によって読み出し指示された保存データを制御部８に送信する。具体的には、記憶部７は、制御部８の制御に基づいて、放射温度測定部３による加熱目的部位１０の測定温度データ、赤外線撮像部３ａによる加熱目的部位１０の温度画像データ等を記憶する。
【００２７】
制御部８は、この実施の形態１にかかる非接触加熱装置１の各構成部を制御する。具体的には、制御部８は、非接触加熱装置１の機能を実現するためのプログラム等を記憶する記憶部およびこの記憶部内のプログラムを実行するコンピュータ等を用いて実現される。制御部８は、非接触加熱装置１の構成部であるレーザ光源２、放射温度測定部３、操作部５、表示部６、および記憶部７の各動作を制御し、且つ、かかる各構成部間における信号の入出力を制御する。より具体的には、制御部８は、操作部５によって入力されたレーザ光出力指示情報に基づいて、加熱目的部位１０を加熱処理するためのレーザ光を射出するようにレーザ光源２を制御する。この場合、制御部８は、かかるレーザ光出力指示情報によって指示された出力のレーザ光を射出するようにレーザ光源２を制御する。一方、制御部８は、操作部５によって入力された測温指示情報に基づいて、加熱目的部位１０の温度画像を撮像し且つ加熱目的部位１０の温度を測定するように放射温度測定部３を制御する。この場合、制御部８は、赤外線撮像部３ａが撮像した加熱目的部位１０の温度画像の画像信号およびこの加熱目的部位１０の測定温度データを放射温度測定部３から取得する。また、制御部８は、操作部５によって入力された表示指示情報に基づいて、かかる加熱目的部位１０の温度画像および測定温度データを表示するように表示部６を制御する。なお、制御部８は、かかる加熱目的部位１０の温度画像データおよび測定温度データを記憶するように記憶部７を制御し、必要に応じて、かかる記憶データを記憶部７から読み出す。
【００２８】
また、制御部８は、放射温度測定部３から取得した画像信号を処理する画像処理部８ａを備える。画像処理部８ａは、赤外線撮像部３ａが撮像した加熱目的部位１０の温度画像の画像信号を放射温度測定部３から取得し、この取得した画像信号に対して所定の画像処理を行って、この加熱目的部位１０の温度分布を示す温度画像を生成する。なお、かかる画像処理部８ａが生成した温度画像は、上述したように、制御部８の制御に基づいて、記憶部７に記憶され且つ表示部６に表示される。
【００２９】
つぎに、本発明の実施の形態１にかかる非接触加熱装置１の作用について説明する。図２は、レーザ光の照射による加熱目的部位の加熱処理および放射赤外線の検出による加熱目的部位の温度測定処理を具体的に示す模式図である。
【００３０】
図２において、回路基板１１は、所定の回路をパターン形成したリジッド回路基板または容易に湾曲可能なフレキシブル回路基板であり、例えば、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、ガラス基板、シリコン基板、ポリイミド基板等である。実装部品１２は、表面実装型または挿入実装型の各種部品であり、例えば、コンデンサ等の電子部品であってもよいし、放熱板等の非電子部品であってもよい。また、かかる回路基板１１には、実装部品１２を電気的に接続するための基板電極１１ａ，１１ｂが形成されている。基板電極１１ａ，１１ｂは、かかる回路基板１１の種類、実装部品１２の種類、または部品実装後の用途に応じて、金、銅等の各種金属部材を用いて形成される。かかる基板電極１１ａ，１１ｂの表面には、実装部品１２を加熱接合するための半田等の接合部材１３が設けられる。
【００３１】
なお、基板電極１１ａ，１１ｂは、かかる金属部材による単層電極であってもよいし、金層、ニッケル層、チタン層等の複数の金属層を積層して形成される多層電極であってもよい。一方、接合部材１３は、鉛含有の半田であってもよいし、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ等の半田組成である鉛フリー半田であってもよいし、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂であってもよい。かかる接合部材１３は、ペースト状態にして基板電極１１ａ，１１ｂ上に塗布されてもよいし、プリコートされてもよいし、糸状半田等によって適宜供給されてもよい。
【００３２】
以下では、この実施の形態１にかかる非接触加熱装置１の加熱目的部位１０の一具体例として、かかる回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分を例示して、非接触加熱装置１による加熱目的部位１０の加熱処理および温度測定処理を具体的に説明する。
【００３３】
かかる回路基板１１に実装部品１２を加熱接合する際の非接触加熱装置１において、図２に示すように、光路合成集光部４は、上述した加熱目的部位１０の一具体例である回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分に光入出力端部４ｅを対向させた状態に配置される。レーザ光源２は、かかる状態の光路合成集光部４にレーザ光Ｌ１を所定の時間入射する。この場合、レーザ光源２から射出されたレーザ光Ｌ１は、図２の実線矢印に示されるように、光路合成集光部４の光ファイバ４ａ、光分波器４ｄおよび光ファイバ４ｃの各内部を順次導波して光入出力端部４ｅから光路合成集光部４外に射出する。その後、この射出したレーザ光Ｌ１は、図２に示すように、実装部品１２自体等の意図しない物体に遮断されることなく、この基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分に所定の時間照射される。
【００３４】
このように基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分に照射されたレーザ光Ｌ１は、所定の時間、この基板電極１１ａ上の接合部材１３を加熱処理する。この接合部材１３は、かかるレーザ光Ｌ１の作用によって、室温から融点程度（例えば半田組成がＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕである鉛フリー半田である場合、約２２０℃）まで加熱処理され、これによって溶融し、その後、温度低下に伴って凝固する。この結果、回路基板１１の基板電極１１ａおよび実装部品１２は、かかる接合部材１３によって加熱接合されるとともに電気的に接続される。このようにして、非接触加熱装置１による加熱目的部位１０の加熱処理が達成される。
【００３５】
一方、かかるレーザ光Ｌ１の作用によって接合された基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分（すなわち加熱目的部位１０）からは、この加熱接合部分の部材に応じた赤外線が放射される。この状態において、光路合成集光部４は、かかる基板電極１１ａと実装部品１２と加熱接合部分から放射された赤外線のうち、上述したレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の赤外線Ｌ２を集光する。この場合、かかる加熱接合部分からの赤外線Ｌ２は、図２の破線矢印に示されるように、上述したレーザ光Ｌ１と同軸の光路を導波して光入出力端部４ｅから光路合成集光部４内に入射する。その後、この入射した赤外線Ｌ２は、光路合成集光部４の光ファイバ４ｃおよび光分波器４ｄの各内部を順次導波し、この光分波器４ｄによって放射温度測定部３側に分岐される。かかる光分波器４ｄによって分岐された赤外線Ｌ２は、光路合成集光部４の光ファイバ４ｂ内を導波し、最終的に、放射温度測定部３の赤外線撮像部３ａに受光される。
【００３６】
このように赤外線Ｌ２を受光した赤外線撮像部３ａは、この赤外線Ｌ２の放射元である加熱目的部位１０、すなわち基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分の温度分布を示す温度画像を撮像する。また、放射温度測定部３は、かかる加熱目的部位１０の温度分布をもとに、この基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分の温度を測定する。このようにして、非接触加熱装置１による加熱目的部位１０の温度測定処理が達成される。
【００３７】
ここで、放射温度測定部３が、仮に図２の２点破線に示すように、上述したレーザ光Ｌ１の光軸と異なる光軸の赤外線Ｌ２０を実装部品１２側から受光する位置に配置された場合、この実装部品１２側からの赤外線Ｌ２０の光軸とレーザ光Ｌ１の光軸との間に所定以上の角度が生じ、且つ、かかる赤外線Ｌ２０の光路とレーザ光Ｌ１の光路との間に所定以上の離間距離が生じる。この場合、上述したレーザ光Ｌ１の作用によって加熱処理された加熱目的部位１０である基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分からの赤外線Ｌ２の光束の少なくとも一部は、かかる配置状態の放射温度測定部３に到達する前に、例えば実装部品１２自体等によって遮断されてしまう。このため、かかる配置状態の放射温度測定部３は、この基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分からの赤外線Ｌ２を確実に受光することが困難になる。これに起因して、かかる配置状態の放射温度測定部３は、この基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分の温度分布を正確に示す温度画像を撮像することが困難になり、この結果、かかる加熱接合部分の温度を正確に測定することが困難になる。
【００３８】
これに対し、本発明の実施の形態１にかかる非接触加熱装置１において、光路合成集光部４は、図２に示したように、少なくとも光入出力端部４ｅと加熱目的部位１０との間の空間、具体的には、少なくとも基板電極１１ａおよび実装部品１２の加熱接合部分と光入出力端部４ｅとの間の光路において、この加熱接合部分に照射するレーザ光Ｌ１の光軸とこの加熱接合部分から集光する赤外線Ｌ２の光軸とを同軸にする。このため、放射温度測定部３は、実装部品１２自体等の意図しない物体によって赤外線Ｌ２の光束を遮断されることなく、かかる光路合成集光部４を介して加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２を受光でき、この結果、この加熱目的部位１０の温度を正確に測定できる。
【００３９】
一方、特に図２には図示しないが、レーザ光源２からのレーザ光Ｌ１の光軸と放射温度測定部３に受光される実装部品１２側からの赤外線Ｌ２０の光軸とが異なる場合、加熱目的部位１０である基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分に照射すべきレーザ光Ｌ１の光束の少なくとも一部が、例えば実装部品１２自体等によって遮断される可能性がある。この場合、レーザ光源２は、かかる加熱目的部位１０にレーザ光Ｌ１を正確に照射することが困難になり、この結果、上述した基板電極１１ａと実装部品１２とを確実に加熱接合することが困難になる。これに対して、本発明の実施の形態１にかかる非接触加熱装置１は、上述したように、光路合成集光部４によって、少なくとも光入出力端部４ｅと加熱目的部位１０との間の光路においてレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線Ｌ２の光軸とを同軸にしている。このため、レーザ光源２は、実装部品１２自体等の意図しない物体によってレーザ光Ｌ１の光束を遮断されることなく、かかる光路合成集光部４を介して加熱目的部位１０に確実にレーザ光Ｌ１を照射でき、この結果、上述した加熱目的部位１０である基板電極１１ａと実装部品１２とを確実に加熱接合できる。
【００４０】
なお、かかる回路基板１１に実装部品１２を加熱接合する際の非接触加熱装置１は、他方の基板電極１１ｂと実装部品１２との加熱接合部分に光路合成集光部４の光入出力端部４ｅを対向させた状態にして、この加熱接合部分にレーザ光Ｌ１を照射し、且つ、この加熱接合部分からの赤外線Ｌ２を受光することによって、上述した基板電極１１ａの場合と同様に、基板電極１１ｂと実装部品１２との加熱接合部分の温度を正確に測定し且つ基板電極１１ｂと実装部品１２とを確実に加熱接合できる。
【００４１】
以上、説明したように、本発明の実施の形態１では、射出レーザ光の光路と検出赤外線の光路とを合成する光路合成集光部を介して加熱目的部位にレーザ光源からのレーザ光を照射し、このレーザ光の照射によって加熱処理した加熱目的部位から放射された赤外線であってこのレーザ光の光軸と同じ光軸の赤外線を、この光路合成集光部によって放射温度測定部に集光するように構成した。このため、少なくとも光路合成集光部の光入出力端部と加熱目的部位との間の空間において、加熱目的部位への照射レーザ光の光軸と加熱目的部位からの検出赤外線の光軸とのなす角度を可能な限り小さい値（例えば略零°）にすることができるとともに、かかる照射レーザ光の光路と検出赤外線の光路との離間距離を可能な限り小さい値（例えば略零）にすることができる。これによって、実装部品自体等の意図しない物体によって、加熱目的部位への照射レーザ光の光束が阻害されることを防止できるとともに加熱目的部位からの検出赤外線の光束が阻害されることを防止することができる。この結果、回路基板と実装部品との加熱接合部分の温度を正確に測定し且つ良好に回路基板と実装部品とを加熱接合することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、光路合成集光部４の光分波器４ｄによってレーザ光源２からのレーザ光Ｌ１の光路と加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２の光路とを合成していたが、この実施の形態２では、かかるレーザ光Ｌ１の光路と赤外線Ｌ２の光路とをビームスプリッタによって合成している。
【００４３】
図３は、本発明の実施の形態２にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。図３に示すように、この実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１は、上述した実施の形態１にかかる非接触加熱装置１の光路合成集光部４に代えて光路合成集光部２４を備える。この光路合成集光部２４は、実施の形態１における光路合成集光部４の光ファイバ４ｂ，４ｃおよび光分波器４ｄに代えてビームスプリッタ２４ｂを備える。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００４４】
光路合成集光部２４は、上述したようにビームスプリッタ２４ｂを備え、実施の形態１における光路合成集光部４と同様に、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に照射し、この照射したレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の赤外線Ｌ２（詳細には加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２）を放射温度測定部３に集光する照射集光部として機能する。なお、光路合成集光部２４は、かかるビームスプリッタ２４ｂの機能以外、上述した実施の形態１にかかる非接触加熱装置１の光路合成集光部４と同様の機能を有する。
【００４５】
ビームスプリッタ２４ｂは、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１の光路と加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２の光路とを合成する光路合成部としての機能を有する。具体的には、ビームスプリッタ２４ｂは、レーザ光源２が射出したレーザ光Ｌ１を透過し且つ加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２を反射する光学特性を有し、放射温度測定部３側に赤外線Ｌ２を反射するように光路合成集光部２４内に配置される。かかる光学特性を有するビームスプリッタ２４ｂは、加熱目的部位１０に照射されるレーザ光Ｌ１の光路を遮断することなく、この加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２の光路とレーザ光Ｌ１の光路とを合成する。すなわち、レーザ光源２から射出されたレーザ光Ｌ１は、光ファイバ４ａ内を伝搬して光路合成集光部２４内に入射し、その後、ビームスプリッタ２４ｂを通過して光路合成集光部２４の光入出力端部２４ｅから光路合成集光部２４の外部に射出される。かかる光路合成集光部２４から射出したレーザ光Ｌ１は、加熱目的部位１０に照射される。なお、かかる光路合成集光部２４の光入出力端部２４ｅは、図３に示すように、加熱目的部位１０と対向する。一方、この加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２は、上述したレーザ光Ｌ１と同じ光軸の光路を伝搬して光入出力端部２４ｅから光路合成集光部２４内に入射し、その後、ビームスプリッタ２４ｂに到達する。ビームスプリッタ２４ｂは、かかる加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２を放射温度測定部３側に反射する。すなわち、かかる赤外線Ｌ２の入射光路は、加熱目的部位１０からビームスプリッタ２４ｂまでの空間においてレーザ光Ｌ１の射出光路と合成され、このビームスプリッタ２４ｂによって放射温度測定部３側に分岐される。なお、かかるビームスプリッタ２４ｂによって分岐された赤外線Ｌ２は、上述した実施の形態１の場合と同様に、放射温度測定部３の赤外線撮像部３ａに受光される。
【００４６】
このような構成を有する光路合成集光部２４は、ビームスプリッタ２４ｂによってレーザ光Ｌ１の光路と赤外線Ｌ２の光路とを合成して、このレーザ光Ｌ１と同軸の赤外線Ｌ２を集光する。すなわち、光路合成集光部２４は、少なくとも光入出力端部２４ｅと加熱目的部位１０との間の空間、具体的にはビームスプリッタ２４ｂと加熱目的部位１０との間の光路において、加熱目的部位１０に照射するレーザ光Ｌ１の光軸と加熱目的部位１０から集光する赤外線Ｌ２の光軸とを同軸にする。
【００４７】
かかる光路合成集光部２４を備えた非接触加熱装置２１は、例えば図２に示した回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分（加熱目的部位１０の一具体例）に光入出力端部２４ｅを対向させた状態にして、この加熱接合部分にレーザ光Ｌ１を所定の時間射出する。この場合、非接触加熱装置２１は、上述した実施の形態１の場合と同様に、実装部品１２自体等の意図しない物体にレーザ光Ｌ１の光束を遮断されることなく、所定の時間、この基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分にレーザ光Ｌ１を確実に照射できる。この結果、非接触加熱装置２１は、実施の形態１の場合と同様に、かかる基板電極１１ａと実装部品１２とを確実に加熱接合できる。
【００４８】
また、非接触加熱装置２１は、実施の形態１の場合と同様に、少なくとも光入出力端部２４ｅと加熱目的部位１０（例えば図２に示した回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分）との間の空間において、光路合成集光部２４によってレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線Ｌ２の光軸とを同軸にする。このため、非接触加熱装置２１は、実装部品１２自体等の意図しない物体によって赤外線Ｌ２の光束を遮断されることなく、この加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２を受光でき、この結果、実施の形態１の場合と同様に、放射温度測定部３によって加熱目的部位１０の温度を正確に測定できる。
【００４９】
以上、説明したように、本発明の実施の形態２では、射出レーザ光を透過し且つ検出赤外線を反射する光学特性を有するビームスプリッタを光路合成集光部の内部に配置し、このビームスプリッタによって、射出レーザ光の光路と検出赤外線の光路とを合成するとともに、加熱目的部位からの赤外線の光路をレーザ光の射出光路から放射温度測定部側に分岐するようにし、その他を実施の形態１と同様に構成した。このため、上述した実施の形態１の場合と同様の作用効果を享受する非接触加熱装置を簡易な構成によって実現することができる。
【００５０】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態２では、レーザ光源２によって射出したレーザ光Ｌ１がビームスプリッタ２４ｂを透過して加熱目的部位１０に照射されるようにしていたが、この実施の形態３では、さらに、レンズによってレーザ光Ｌ１を集光し、この集光状態のレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に照射するようにしている。
【００５１】
図４は、本発明の実施の形態３にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。図４に示すように、この実施の形態３にかかる非接触加熱装置３１は、上述した実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１の光路合成集光部２４に代えて光路合成集光部３４を備え、制御部８に代えて制御部３８を備える。また、この光路合成集光部３４は、実施の形態２における光路合成集光部２４の内部であって光入出力端部２４ｅの近傍に、射出レーザ光を集光するレンズ３４ｃをさらに備える。その他の構成は実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５２】
光路合成集光部３４は、上述したように、射出レーザ光を集光するレンズ３４ｃを備え、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に照射し、この照射したレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の赤外線Ｌ２（詳細には加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２）を放射温度測定部３に集光する照射集光部として機能する。レンズ３４ｃは、図４に示すように、光路合成集光部３４の内部であって光入出力端部２４ｅの近傍に配置される。レンズ３４ｃは、光ファイバ４ａを介して光路合成集光部３４内に入射してビームスプリッタ２４ｂを透過したレーザ光源２からのレーザ光Ｌ１を集光する。かかるレンズ３４ｃによって集光されたレーザ光Ｌ１は、光束密度を高めた状態で光入出力端部２４ｅから光路合成集光部３４の外部に射出され、その後、集光前に比してスポット径を小径化した状態で加熱目的部位１０に照射される。この結果、加熱目的部位１０は、このように高光束密度化に伴ってスポット径が小径化したレーザ光Ｌ１の作用によって短時間に効率よく加熱処理される。なお、光路合成集光部２４は、かかるレンズ３４ｃの機能以外、上述した実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１の光路合成集光部２４と同様の機能を有する。
【００５３】
制御部３８は、レーザ光源２の動作タイミングと放射温度測定部３の動作タイミングとを同期制御する。具体的には、制御部３８は、操作部５によって入力されたレーザ光出力指示情報に基づいてレーザ光Ｌ１を射出するようにレーザ光源２を制御するとともに、このレーザ光Ｌ１の射出期間、すなわち加熱目的部位１０に対するレーザ光Ｌ１の照射期間に、この加熱目的部位１０の温度画像の撮像動作および温度測定処理を実行するように放射温度測定部３を制御する。制御部３８は、かかるレーザ光源２および放射温度測定部３の同期制御によって、レーザ光Ｌ１の照射による加熱目的部位１０の加熱処理と加熱目的部位１０の温度測定処理とを同時に実現する。この場合、制御部３８は、かかる加熱処理中の加熱目的部位１０の温度画像データおよび測定温度データを取得することができる。なお、制御部３８は、かかるレーザ光源２および放射温度測定部３の制御機能以外、上述した実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１の制御部８と同様の機能を有する。
【００５４】
ここで、光路合成集光部３４は、上述した実施の形態２における光路合成集光部２４と同様にレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線Ｌ２の光軸とを同軸にするとともに、レンズ３４ｃによって高光束密度に集光したレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に照射することができる。かかる光路合成集光部３４を備えた非接触加熱装置３１は、制御部３８によるレーザ光源２および放射温度測定部３の制御機能に基づいて、高光束密度のレーザ光Ｌ１の作用によって加熱目的部位１０を加熱処理しつつ、この加熱目的部位１０の温度画像データおよび温度測定データを取得することができる。
【００５５】
具体的には、非接触加熱装置３１は、例えば図２に示した回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分（加熱目的部位１０の一具体例）に光入出力端部２４ｅを対向させた状態にして、この加熱接合部分に高光束密度のレーザ光Ｌ１を所定の時間照射する。この場合、非接触加熱装置３１は、実装部品１２自体等の意図しない物体にレーザ光Ｌ１の光束を遮断されることなく、所定の時間、この基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分に高光束密度のレーザ光Ｌ１を確実に照射できる。この結果、非接触加熱装置２１は、上述した実施の形態２の場合に比して小径化したスポット径のレーザ光Ｌ１をこの加熱接合部分に照射して、かかる基板電極１１ａと実装部品１２とを確実且つ短時間に加熱接合できる。
【００５６】
また、非接触加熱装置３１は、上述したレーザ光Ｌ１の照射による加熱接合部分の加熱処理と同時に、光路合成集光部３４によって、かかるレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の赤外線Ｌ２をこの加熱接合部分から集光する。この場合、非接触加熱装置３１は、実装部品１２自体等の意図しない物体によって赤外線Ｌ２の光束を遮断されることなく、この加熱接合部分からの赤外線Ｌ２を受光でき、この結果、加熱処理中または加熱処理後の加熱接合部分の温度を放射温度測定部３によって正確且つリアルタイムに測定できる。
【００５７】
なお、この実施の形態３にかかる非接触加熱装置３１において、上述した光路合成集光部３４内のレンズ３４ｃを可動式にして、加熱目的部位１０におけるレーザ光Ｌ１のスポット径を調整できるように構成してもよい。この場合、光路合成集光部３４は、レンズ３４ｃを保持する可動式レンズ枠（図示せず）と、この可動式レンズ枠を駆動するモータ等の駆動部（図示せず）とを備え、制御部３８の制御に基づいて、レンズ３４ｃの位置を変化させる。光路合成集光部３４は、かかるレンズ３４ｃの変位動作によって加熱目的部位１０におけるレーザ光Ｌ１のスポット径を調整することができる。例えば、図２に示した加熱目的部位１０内の接合部材１３が加熱エネルギーの過大化によって飛散等を起こした場合、光路合成集光部３４は、かかるレンズ３４ｃの変位動作によって加熱目的部位１０におけるレーザ光Ｌ１のスポット径を大きくし、これによって接合部材１３に印加される加熱エネルギーを弱める。一方、加熱目的部位１０内の接合部材１３が溶融し難い場合、光路合成集光部３４は、かかるレンズ３４ｃの変位動作によって加熱目的部位１０におけるレーザ光Ｌ１のスポット径を小さくし、これによって接合部材１３に印加される加熱エネルギーを高める。
【００５８】
また、かかる可動式のレンズ３４ｃを備える光路合成集光部３４は、上述したレンズ３４ｃの変位動作に伴ってビームスプリッタ２４ｂおよび放射温度測定部３（詳細には赤外線撮像部３ａ）を変位動作可能にし、レンズ３４ｃとビームスプリッタ２４ｂと赤外線撮像部３ａとの相対的な位置関係を維持してもよい。
【００５９】
以上、説明したように、本発明の実施の形態３では、射出レーザ光を集光するレンズを光路合成集光部の光入出力端部近傍に内蔵し、このレンズによって集光されたレーザ光を加熱目的部位に照射しつつ、この加熱目的部位からの赤外線を検出するようにし、その他を実施の形態２と同様に構成した。このため、上述した実施の形態２の場合と同様の作用効果を享受するとともに、高光束密度のレーザ光を加熱目的部位に照射して回路基板と実装部品とを短時間且つ確実に加熱接合しつつ、この加熱目的部位の温度を正確且つリアルタイムに測定することが可能な非接触加熱装置を実現することができる。
【００６０】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３では、加熱目的部位１０の温度画像を撮像していたが、この実施の形態４では、加熱目的部位１０の可視光画像をさらに撮像している。
【００６１】
図５は、本発明の実施の形態４にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。図５に示すように、この実施の形態４にかかる非接触加熱装置４１は、上述した実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１の光路合成集光部２４に代えて光路合成集光部４４を備え、制御部８に代えて制御部４８を備える。また、非接触加熱装置４１は、加熱目的部位１０の可視光画像を撮像する可視光撮像部４３と、加熱目的部位１０の可視光画像を表示する表示部４６とをさらに備える。なお、かかる非接触加熱装置４１の光路合成集光部４４は、加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３を可視光撮像部４３側に分岐するビームスプリッタ４４ｂをさらに備える。その他の構成は実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００６２】
可視光撮像部４３は、加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３を受光して加熱目的部位１０の可視光画像を撮像する。具体的には、可視光撮像部４３は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等のカラー撮像素子４３ａを備え、光路合成集光部４４と光学的に接続される。カラー撮像素子４３ａは、光路合成集光部４４に内蔵されたビームスプリッタ４４ｂ等の光学部材によって加熱目的部位１０を捉えた視野、すなわち上述した赤外線撮像部３ａと同じ撮像視野を有する。カラー撮像素子４３ａは、上述したレーザ光源２からのレーザ光Ｌ１によって加熱処理される加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３を、光路合成集光部４４を介して受光する。この場合、カラー撮像素子４３ａは、光路合成集光部４４内のレンズ（図示せず）によって結像された可視光Ｌ３を受光し、この受光した可視光Ｌ３を光電変換処理して加熱目的部位１０のカラー画像である可視光画像を撮像する。可視光撮像部４３は、かかるカラー撮像素子４３ａによる加熱目的部位１０の可視光画像の画像信号を制御部４８に送信する。
【００６３】
光路合成集光部４４は、上述したように、加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３を可視光撮像部４３側に分岐するビームスプリッタ４４ｂを備え、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に照射し、このレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の赤外線Ｌ２（詳細には加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２）を放射温度測定部３に集光し、このレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の可視光Ｌ３（詳細には加熱目的部位１０から反射または発生した可視光Ｌ３）を可視光撮像部４３に集光する照射集光部として機能する。なお、光路合成集光部４４は、かかるビームスプリッタ４４ｂの機能以外、上述した実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１の光路合成集光部２４と同様の機能を有する。
【００６４】
ビームスプリッタ４４ｂは、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１の光路と加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２の光路と加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３の光路とを合成する光路合成部としての機能を有する。具体的には、ビームスプリッタ４４ｂは、レーザ光源２からのレーザ光Ｌ１および加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２を透過し且つ加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３を反射する光学特性を有し、可視光撮像部４３側に可視光Ｌ３を反射するように光路合成集光部４４内に配置される。かかる光学特性を有するビームスプリッタ４４ｂは、上述したレーザ光Ｌ１および赤外線Ｌ２の各光路を遮断することなく、加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３の光路とレーザ光Ｌ１および赤外線Ｌ２の各光路とを合成する。
【００６５】
すなわち、レーザ光源２から射出されたレーザ光Ｌ１は、光ファイバ４ａ内を伝搬して光路合成集光部４４内に入射し、その後、ビームスプリッタ２４ｂ，４４ｂを順次通過して光路合成集光部４４の光入出力端部２４ｅから光路合成集光部４４の外部に射出され、加熱目的部位１０に照射される。なお、かかる光路合成集光部４４の光入出力端部２４ｅは、図５に示すように、加熱目的部位１０と対向する。一方、この加熱目的部位１０から放射された赤外線Ｌ２は、上述したレーザ光Ｌ１と同じ光軸の光路を伝搬して光入出力端部２４ｅから光路合成集光部４４内に入射し、ビームスプリッタ４４ｂを通過後、ビームスプリッタ２４ｂによって放射温度測定部３側に反射される。その後、かかるビームスプリッタ２４ｂによって分岐された赤外線Ｌ２は、上述した実施の形態２の場合と同様に、放射温度測定部３の赤外線撮像部３ａに受光される。他方、この加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３は、上述したレーザ光Ｌ１および赤外線Ｌ２と同じ光軸の光路を伝搬して光入出力端部２４ｅから光路合成集光部４４内に入射し、その後、ビームスプリッタ４４ｂに到達する。ビームスプリッタ４４ｂは、かかる加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３を可視光撮像部４３側に反射する。すなわち、かかる可視光Ｌ３の入射光路は、加熱目的部位１０からビームスプリッタ４４ｂまでの空間においてレーザ光Ｌ１の射出光路あるいは赤外線Ｌ２の入射光路と合成され、このビームスプリッタ４４ｂによって可視光撮像部４３側に分岐される。なお、かかるビームスプリッタ４４ｂによって分岐された可視光Ｌ３は、上述した可視光撮像部４３のカラー撮像素子４３ａに受光される。
【００６６】
このような構成を有する光路合成集光部４４は、上述した実施の形態２の場合と同様にビームスプリッタ２４ｂによってレーザ光Ｌ１の光路と赤外線Ｌ２の光路とを合成するとともに、ビームスプリッタ４４ｂによってレーザ光Ｌ１の光路と赤外線Ｌ２の光路と可視光Ｌ３の光路とを合成して、このレーザ光Ｌ１と同軸の赤外線Ｌ２および可視光Ｌ３を集光する。すなわち、光路合成集光部４４は、少なくとも光入出力端部２４ｅと加熱目的部位１０との間の空間において、加熱目的部位１０に照射するレーザ光Ｌ１の光軸と加熱目的部位１０から集光する赤外線Ｌ２および可視光Ｌ３の各光軸とを同軸にする。
具体的には、光路合成集光部４４は、ビームスプリッタ４４ｂと加熱目的部位１０との間の光路において、かかるレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線Ｌ２の光軸と可視光Ｌ３の光軸とを同軸にし、ビームスプリッタ２４ｂ，４４ｂ間の光路において、かかるレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線Ｌ２の光軸とを同軸にする。
【００６７】
表示部４６は、ＣＲＴディスプレイまたは液晶ディスプレイ等の画像表示が可能なディスプレイを用いて実現され、制御部４８によって表示指示された可視光画像情報を表示する。具体的には、表示部４６は、制御部４８の制御に基づいて、可視光撮像部４３による加熱目的部位１０の可視光画像をカラー表示する。なお、表示部４６は、かかる可視光画像とともに加熱目的部位１０の測定温度情報を表示してもよい。
【００６８】
制御部４８は、上述した実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１の画像処理部８ａに代えて画像処理部４８ａを備え、上述した可視光撮像部４３の制御機能と表示部４６の制御機能とを有する。具体的には、制御部４８は、加熱目的部位１０の可視光画像を撮像するように可視光撮像部４３を制御し、この結果、上述したカラー撮像素子４３ａによる加熱目的部位１０の可視光画像の画像信号を可視光撮像部４３から取得する。この場合、制御部４８は、操作部５によって入力された撮像指示情報に基づいて、可視光撮像部４３に加熱目的部位１０の可視光画像を撮像させてもよいし、上述した赤外線撮像部３ａによる加熱目的部位１０の温度画像の撮像タイミングに同期して、可視光撮像部４３に加熱目的部位１０の可視光画像を撮像させてもよい。あるいは、制御部４８は、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１の射出期間、すなわちレーザ光Ｌ１の作用による加熱目的部位１０の加熱処理期間に同期して、可視光撮像部４３に加熱目的部位１０の可視光画像を撮像させてもよい。
【００６９】
また、制御部４８は、上述した可視光撮像部４３による加熱目的部位１０の可視光画像を表示するように表示部４６を制御する。具体的には、制御部４８は、可視光撮像部４３を制御して、カラー撮像素子４３ａによる加熱目的部位１０の可視光画像の画像信号を可視光撮像部４３から取得する。画像処理部４８ａは、可視光撮像部４３から取得した加熱目的部位１０の可視光画像の画像信号を処理する。詳細には、画像処理部４８ａは、かかる加熱目的部位１０の可視光画像の画像信号に対して所定の画像処理を行って、この加熱目的部位１０のカラー画像である可視光画像を生成する。制御部４８は、かかる画像処理部４８ａが生成した可視光画像を表示するように表示部４６を制御する。また、制御部４８は、かかる可視光画像のデータを記憶するように記憶部７を制御し、必要に応じて記憶部７から可視光画像の保存データを読み出す。
【００７０】
なお、画像処理部４８ａは、上述した加熱目的部位１０の可視光画像の処理機能以外、上述した実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１の画像処理部８ａと同様の機能を有する。また、制御部４８は、上述した可視光撮像部４３および表示部４６の制御機能以外、上述した実施の形態２にかかる非接触加熱装置２１の制御部８と同様の機能を有する。
【００７１】
ここで、上述した光路合成集光部４４は、実施の形態２における光路合成集光部２４と同様にレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線Ｌ２の光軸とを同軸にするとともに、加熱目的部位１０からビームスプリッタ４４ｂまでの空間においてレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線Ｌ２の光軸と可視光Ｌ３の光軸とを同軸にする。かかる光路合成集光部４４を備えた非接触加熱装置４１は、制御部４８による可視光撮像部４３および表示部４６の制御機能に基づいて、レーザ光Ｌ１の作用によって加熱処理された加熱目的部位１０の可視光画像データを取得し、表示出力することができる。
【００７２】
具体的には、非接触加熱装置４１は、例えば図２に示した回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分（加熱目的部位１０の一具体例）に光入出力端部２４ｅを対向させた状態にして、この加熱接合部分からの可視光Ｌ３を集光する。この場合、非接触加熱装置４１は、実装部品１２自体等の意図しない物体に可視光Ｌ３の光束を遮断されることなく、この基板電極１１ａと実装部品１２との加熱接合部分の可視光画像を確実に撮像および表示できる。この結果、非接触加熱装置４１は、かかる可視光画像の視認を通した操作者等のユーザによる加熱目的部位１０の観察を可能にする。ユーザは、かかる加熱目的部位１０の可視光画像を観察することによって、この加熱目的部位１０の状態（例えば回路基板１１と実装部品１２との加熱接合状態）を容易且つ正確に把握することができる。非接触加熱装置４１は、かかるユーザの操作に基づいて、非接触の加熱処理による回路基板１１と実装部品１２との加熱接合を一層良好に行うことができる。
【００７３】
以上、説明したように、本発明の実施の形態４では、射出レーザ光および検出赤外線を透過し且つ加熱目的部位からの可視光を反射する光学特性を有するビームスプリッタ等の光学部材を光路合成集光部の内部に配置し、この光学部材によって、射出レーザ光および検出赤外線の同軸光路と加熱目的部位からの可視光の光路とを合成するとともに、この加熱目的部位からの可視光の光路をこの同軸光路から可視光撮像部側に分岐するようにし、その他を実施の形態２と同様に構成した。このため、上述した実施の形態２の場合と同様の作用効果を享受するとともに、実装部品自体等の意図しない物体によってこの可視光の光束が阻害されることを防止でき、これによって、回路基板と実装部品との加熱接合部分の可視光画像を確実に撮像および表示でき、かかる可視光画像を通して回路基板と実装部品との加熱接合状態を容易且つ正確に把握可能な非接触加熱装置を実現できる。この実施の形態４にかかる非接触加熱装置を用いることによって、回路基板と実装部品との加熱接合状態を容易且つ正確に把握しつつ、この回路基板と実装部品とを一層良好に加熱接合することができる。
【００７４】
また、この実施の形態４にかかる非接触加熱装置は、回路基板と実装部品との加熱接合部分の可視光画像を拡大出力してもよい。この場合、上述した可視光撮像部４３は、光学的なズーム機能を備え、制御部４８の制御に基づいて加熱目的部位１０の撮像倍率を調整しつつ可視光Ｌ３を受光して、加熱目的部位１０の可視光画像を拡大撮像してもよい。または、画像処理部４８ａが、ソフトウエア処理によって可視光撮像部４３による加熱目的部位１０の可視光画像を拡大処理してもよい。一方、表示部４６は、制御部４８の制御に基づいて、かかる拡大撮像または拡大処理された加熱目的部位１０の可視光画像を通常表示してもよいし、上述した可視光撮像部４３による加熱目的部位１０の可視光画像を拡大表示してもよい。かかる可視光画像の拡大出力によって、上述した加熱目的部位１０、具体的には回路基板と実装部品との加熱接合部分を容易に拡大観察することができ、この結果、回路基板と実装部品との加熱接合状態を一層容易且つ正確に把握することができる。
【００７５】
（実施の形態５）
つぎに、本発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態１〜４では、加熱目的部位に対する光路合成集光部の配置角度、すなわち加熱目的部位に対する射出レーザ光および検出赤外線の光軸角度を特に規定していなかったが、この実施の形態５では、加熱目的部位に対する射出レーザ光および検出赤外線の光軸角度をともに直角にしている。
【００７６】
図６は、本発明の実施の形態５にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。図６に示すように、この実施の形態５にかかる非接触加熱装置５１は、加熱目的部位１０に対するレーザ光Ｌ１の照射角度およびこの加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２および可視光Ｌ３の各集光角度が直角になるように、加熱目的部位１０に対して直角に配置された光路合成集光部４４を備える。その他の構成は実施の形態４と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００７７】
光路合成集光部４４は、上述したように、加熱目的部位１０に対して相対的に直角に配置される。すなわち、光路合成集光部４４の光入出力端部２４ｅは、加熱目的部位１０を含む平面（例えば、上述した回路基板１１の基板電極１１ａ）に対して平行になるように加熱目的部位１０に対向する。かかる配置状態の光路合成集光部４４は、レーザ光源２によるレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に対して垂直に照射し、このレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の赤外線Ｌ２を加熱目的部位１０から垂直に集光し、このレーザ光Ｌ１の光軸と同じ光軸の可視光Ｌ３を加熱目的部位１０から垂直に集光する照射集光部として機能する。この場合、かかる光路合成集光部４４から加熱目的部位１０に射出されるレーザ光Ｌ１の光軸と加熱目的部位１０の平面とのなす角度は直角である。これと同様に、かかる加熱目的部位１０から光路合成集光部４４に集光される赤外線Ｌ２および可視光Ｌ３の各光軸と加熱目的部位１０の平面とのなす角度は各々直角である。
【００７８】
なお、この実施の形態５における光路合成集光部４４は、かかる加熱目的部位１０に対してレーザ光Ｌ１を垂直に照射する照射機能および加熱目的部位１０から赤外線Ｌ２および可視光Ｌ３を垂直に集光する集光機能以外、上述した実施の形態４にかかる非接触加熱装置４１の光路合成集光部４４と同様の機能を有する。
【００７９】
つぎに、本発明の実施の形態５にかかる非接触加熱装置５１の作用について説明する。図７は、加熱目的部位に対してレーザ光を直角に照射する状態および加熱目的部位から赤外線および可視光を直角に集光する状態を具体的に示す模式図である。
【００８０】
図７において、回路基板１１には、複数の実装部品１２ａ〜１２ｃを電気的に接続するための基板電極１１ａ，１１ｂの対が複数形成されている。複数の実装部品１２ａ〜１２ｃの各々は、上述した実装部品１２と同様の部品である。なお、これら複数組の基板電極１１ａ，１１ｂの表面には、上述した実装部品１２を加熱接合する場合と同様に接合部材１３が形成されている。以下では、この実施の形態５にかかる非接触加熱装置５１の加熱目的部位１０の一具体例として、かかる回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分を例示して、非接触加熱装置５１の作用を具体的に説明する。
【００８１】
かかる回路基板１１に実装部品１２ａを加熱接合する際の非接触加熱装置５１において、図７に示すように、光路合成集光部４４は、加熱目的部位１０の一具体例である回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分に対して相対的に垂直な状態に配置されて、この加熱接合部分に光入出力端部２４ｅを対向させる。
【００８２】
このように垂直配置された状態の光路合成集光部４４は、レーザ光源２から所定の時間射出されたレーザ光Ｌ１を基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分に垂直に照射する。この場合、レーザ光Ｌ１の光軸は、図７の実線矢印に示されるように、この加熱目的部位１０の一部である基板電極１１ａに対して垂直である。かかるレーザ光Ｌ１は、たとえ回路基板１１上に複数の実装部品１２ａ〜１２ｃが高密度に配置された場合であっても、実装部品１２ａ自体または隣の実装部品１２ｂ等の意図しない物体によってその光束を遮断されることなく、この基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分に確実に照射される。この結果、非接触加熱装置５１は、たとえ回路基板１１上に複数の実装部品１２ａ〜１２ｃが高密度に配置された場合であっても、レーザ光Ｌ１の照射によって接合部材１３を確実に加熱処理して、この加熱目的部位１０である基板電極１１ａと実装部品１２ａとを確実に加熱接合できる。
【００８３】
一方、上述した垂直配置状態の光路合成集光部４４は、かかる加熱目的部位１０である基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分からの赤外線Ｌ２を垂直に集光する。この場合、赤外線Ｌ２の光軸は、上述したレーザ光Ｌ１の光軸と同軸であって、この加熱目的部位１０の一部である基板電極１１ａに対して垂直である。かかる赤外線Ｌ２は、たとえ回路基板１１上に複数の実装部品１２ａ〜１２ｃが高密度に配置された場合であっても、実装部品１２ａ自体または隣の実装部品１２ｂ等の意図しない物体によってその光束を遮断されることなく、この基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分から光路合成集光部４４に集光される。このように光路合成集光部４４に集光された赤外線Ｌ２は、上述した実施の形態４の場合と同様に、ビームスプリッタ４４ｂを透過後にビームスプリッタ２４ｂによって放射温度測定部３側に反射され、この放射温度測定部３の赤外線撮像部３ａに受光される。この結果、非接触加熱装置５１は、たとえ回路基板１１上に複数の実装部品１２ａ〜１２ｃが高密度に配置された場合であっても、赤外線Ｌ２の検出によって加熱目的部位１０すなわち基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分の温度を正確に測定できる。
【００８４】
他方、上述した垂直配置状態の光路合成集光部４４は、かかる加熱目的部位１０である基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分からの可視光Ｌ３を垂直に集光する。この場合、可視光Ｌ３の光軸は、上述した赤外線Ｌ２と同様に、この加熱目的部位１０の一部である基板電極１１ａに対して垂直である。かかる可視光Ｌ３は、たとえ回路基板１１上に複数の実装部品１２ａ〜１２ｃが高密度に配置された場合であっても、実装部品１２ａ自体または隣の実装部品１２ｂ等の意図しない物体によってその光束を遮断されることなく、この基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分から光路合成集光部４４に集光される。このように光路合成集光部４４に集光された可視光Ｌ３は、上述した実施の形態４の場合と同様に、ビームスプリッタ４４ｂによって可視光撮像部４３側に反射され、この可視光撮像部４３のカラー撮像素子４３ａに受光される。この結果、非接触加熱装置５１は、たとえ回路基板１１上に複数の実装部品１２ａ〜１２ｃが高密度に配置された場合であっても、可視光Ｌ３の検出によって加熱目的部位１０すなわち基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分の可視光画像を確実に撮像できる。なお、かかる加熱接合部分の可視光画像は、上述した実施の形態４の場合と同様に、表示部４６に表示出力される。
【００８５】
なお、この実施の形態５にかかる非接触加熱装置５１は、上述した基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合の場合と同様に、実装部品１２ａと基板電極１１ｂとの加熱接合部分、実装部品１２ｂと基板電極１１ａ，１１ｂとの各加熱接合部分、実装部品１２ｃと基板電極１１ａ，１１ｂとの各加熱接合部分について、レーザ光Ｌ１の垂直照射と赤外線Ｌ２および可視光Ｌ３の各垂直集光とを順次繰り返す。この結果、非接触加熱装置５１は、たとえ回路基板１１上に複数の実装部品１２ａ〜１２ｃが高密度に配置された場合であっても、意図しない物体によってレーザ光Ｌ１と赤外線Ｌ２と可視光Ｌ３との各光束を阻害されることなく、回路基板１１に実装部品１２ａ〜１２ｃを確実に加熱接合できるとともに、かかる回路基板１１と実装部品１２ａ〜１２ｃとの各加熱接合部分の温度を正確に測定でき且つこれら各加熱接合部分の可視光画像を確実に表示出力できる。なお、かかる回路基板１１上に実装される部品数は、特に図７に例示する３つに限定されず、１以上であってもよい。
【００８６】
以上、説明したように、本発明の実施の形態５では、加熱目的部位に対して相対的に光路合成集光部を垂直に配置して、この光路合成集光部を介して加熱目的部位にレーザ光を垂直に照射し、且つ、この光路合成集光部によって加熱目的部位から赤外線および可視光を垂直に集光するようにし、その他を実施の形態４と同様に構成した。このため、上述した実施の形態４の場合と同様の作用効果を享受するとともに、たとえ回路基板上に複数の実装部品が高密度に配置された場合であっても、意図しない物体による照射レーザ光、検出赤外線および検出可視光の各光束の阻害を防止でき、この結果、回路基板と高密度な実装部品との各加熱接合部分の温度および可視光画像を正確に取得できるとともに、かかる回路基板と実装部品とを高密度且つ良好に加熱接合可能な非接触加熱装置を実現できる。
【００８７】
（実施の形態６）
つぎに、本発明の実施の形態６について説明する。上述した実施の形態１〜５では、加熱目的部位１０に照射するレーザ光Ｌ１の出力を操作部５の操作に基づいて手動調整していたが、この実施の形態６では、加熱目的部位１０の測定温度に応じてレーザ光Ｌ１の出力を自動調整している。
【００８８】
図８は、本発明の実施の形態６にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。図８に示すように、この実施の形態６にかかる非接触加熱装置６１は、上述した実施の形態５にかかる非接触加熱装置５１の制御部４８に代えて制御部６８を備える。また、この実施の形態６にかかる非接触加熱装置６１において、制御部６８は、加熱目的部位１０の測定温度と閾値とを比較処理する比較処理部６８ｂをさらに備え、記憶部７は、かかる比較処理に用いられる閾値データ７ａを記憶する。その他の構成は実施の形態５と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００８９】
制御部６８は、上述したように比較処理部６８ｂをさらに備え、加熱目的部位１０の測定温度に応じてレーザ光Ｌ１の出力を増減するようにレーザ光源２を制御する。具体的には、比較処理部６８ｂは、上述した放射温度測定部３による加熱目的部位１０の測定温度データと記憶部７内の閾値データ７ａとを比較する。制御部６８は、かかる比較処理部６８ｂによる加熱目的部位１０の測定温度データと閾値データ７ａとの比較処理の結果をもとに、レーザ光源２のレーザ光出力を制御する。すなわち、制御部６８は、かかる比較処理の結果に対応してレーザ光Ｌ１の出力を決定し、この決定した出力のレーザ光Ｌ１を射出するようにレーザ光源２を制御する。なお、制御部６８は、かかる比較処理部６８ｂの機能およびレーザ光Ｌ１の出力制御機能以外、上述した実施の形態５にかかる非接触加熱装置５１の制御部４８と同様の機能を有する。
【００９０】
ここで、この実施の形態６において、記憶部７は、上述したように、加熱目的部位１０の測定温度データとの比較処理に用いられる閾値データ７ａを記憶する。閾値データ７ａは、加熱目的部位１０の温度範囲を規定する複数の温度閾値を含むデータであり、例えば加熱目的部位１０の上限温度に対応する閾値および下限温度に対応する閾値等を含む。記憶部７は、かかる閾値データ７ａを予め記憶していてもよいし、操作部５の入力操作によって適宜入力され、制御部６８の制御に基づいて閾値データ７ａを更新してもよい。
【００９１】
つぎに、加熱目的部位１０の測定温度データに対応してレーザ光Ｌ１の出力を制御する際の非接触加熱装置６１の動作について詳細に説明する。図９は、本発明の実施の形態６にかかる非接触加熱装置の処理手順を例示するフローチャートである。この実施の形態６にかかる非接触加熱装置６１は、図８に示したように加熱目的部位１０に光路合成集光部４４の光入出力端部２４ｅを対向させた状態において、加熱目的部位１０の温度に応じてレーザ光Ｌ１の出力を制御しつつ加熱目的部位１０にレーザ光Ｌ１を照射して、加熱目的部位１０の加熱接合を実行する。
【００９２】
すなわち、図９に示すように、非接触加熱装置６１は、まず、加熱目的部位１０を加熱処理するためのレーザ光Ｌ１を射出する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、制御部６８は、操作部５によって入力されたレーザ光出力指示情報によって指示された初期出力のレーザ光Ｌ１を所定の時間射出するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいてレーザ光出力を初期出力に調整し、光路合成集光部４４を介してこの初期出力のレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に所定の時間照射する。
【００９３】
つぎに、非接触加熱装置６１は、この加熱目的部位１０の温度測定および撮像を行う（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２において、制御部６８は、加熱目的部位１０の温度測定および温度画像の撮像を行うように放射温度測定部３を制御するとともに、加熱目的部位１０の可視光画像を撮像するように可視光撮像部４３を制御する。
【００９４】
放射温度測定部３は、かかる制御部６８の制御に基づいて、上述したレーザ光Ｌ１の照射によって加熱処理された加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２を、光路合成集光部４４を介して受光し、この受光した赤外線Ｌ２をもとに、この加熱目的部位１０の温度を測定する。この場合、赤外線撮像部３ａは、上述したように、この赤外線Ｌ２を受光してこの加熱目的部位１０の温度分布を示す温度画像を撮像する。放射温度測定部３は、かかる加熱目的部位１０の測定温度データおよび温度画像の画像信号を制御部６８に送信する。一方、可視光撮像部４３は、かかる制御部６８の制御に基づいて、この加熱目的部位１０からの可視光Ｌ３を、光路合成集光部４４を介して受光し、この受光した可視光Ｌ３をもとに、この加熱目的部位１０の可視光画像を撮像する。この場合、カラー撮像素子４３ａは、この受光した可視光Ｌ３を光電変換処理して、この加熱目的部位１０の可視光画像の画像信号を生成する。可視光撮像部４３は、かかる加熱目的部位１０の可視光画像の画像信号を制御部６８に送信する。
【００９５】
その後、非接触加熱装置６１は、この加熱目的部位１０の温度および画像を表示する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３において、制御部６８は、放射温度測定部３から加熱目的部位１０の測定温度データおよび温度画像の画像信号を取得し、且つ、可視光撮像部４３から加熱目的部位１０の可視光画像の画像信号を取得する。画像処理部４８ａは、この放射温度測定部３から取得した画像信号をもとに加熱目的部位１０の温度画像を生成し、且つ、この可視光撮像部４３から取得した画像信号をもとに加熱目的部位１０の可視光画像を生成する。制御部６８は、かかる加熱目的部位１０の測定温度データおよび温度画像を表示するように表示部６を制御するとともに、かかる加熱目的部位１０の可視光画像を表示するように表示部４６を制御する。
【００９６】
かかる制御部６８の制御に基づいて、表示部６は、上述したレーザ光Ｌ１によって加熱処理された加熱目的部位１０の測定温度データである現在の温度と、この加熱目的部位１０の現在の温度分布を示す温度画像を表示し、表示部４６は、この加熱目的部位１０の現在の可視光画像を表示する。
【００９７】
つぎに、非接触加熱装置６１は、現在の加熱目的部位１０の温度と閾値とを比較し（ステップＳ１０４）、この比較結果をもとにレーザ光の出力を判断する（ステップＳ１０５）。このステップＳ１０４，Ｓ１０５において、制御部６８は、記憶部７から閾値データ７ａを読み出す。比較処理部６８ｂは、上述したステップＳ１０２において放射温度測定部３が測定した加熱目的部位１０の測定温度データと、この読み出した閾値データ７ａとを比較処理する。制御部６８は、かかる測定温度データと閾値データ７ａとの比較結果をもとに、レーザ光Ｌ１の出力増減または出力維持を判断する。
【００９８】
非接触加熱装置６１は、ステップＳ１０５において制御部６８がレーザ光Ｌ１の出力を増加すると判断した場合（ステップＳ１０５，増）、加熱目的部位１０に照射するレーザ光Ｌ１の出力を増加する（ステップＳ１０６）。このステップＳ１０６において、制御部６８は、レーザ光Ｌ１の出力を現在の出力から所定のレベル分だけ増加するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいて、次回射出するレーザ光Ｌ１の出力を増加する。
【００９９】
一方、非接触加熱装置６１は、ステップＳ１０５において制御部６８がレーザ光Ｌ１の出力を減少すると判断した場合（ステップＳ１０５，減）、加熱目的部位１０に照射するレーザ光Ｌ１の出力を減少する（ステップＳ１０７）。このステップＳ１０７において、制御部６８は、レーザ光Ｌ１の出力を現在の出力から所定のレベル分だけ減少するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいて、次回射出するレーザ光Ｌ１の出力を減少する。
【０１００】
他方、非接触加熱装置６１は、ステップＳ１０５において制御部６８がレーザ光Ｌ１の出力を維持すると判断した場合（ステップＳ１０５，維持）、加熱目的部位１０に照射するレーザ光Ｌ１の出力を維持する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８において、制御部６８は、レーザ光Ｌ１の出力を現在の出力に維持するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいて、次回射出するレーザ光Ｌ１の出力を現在のレベルに維持する。
【０１０１】
その後、非接触加熱装置６１は、この加熱目的部位１０の加熱接合が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０９）。このステップＳ１０９において、制御部６８は、加熱目的部位１０に対するレーザ光Ｌ１の累積照射時間、加熱目的部位１０の温度が所定の温度範囲内に維持された累積維持時間等をもとに、この加熱目的部位１０の加熱接合が完了したか否かを判断する。例えば、制御部６８は、かかる累積照射時間または累積維持時間等の判定値が所定の閾値以上である場合に加熱接合が完了であると判定し、閾値未満である場合に加熱接合が未完了であると判定する。
【０１０２】
非接触加熱装置６１は、ステップＳ１０９において加熱接合が完了であると判断した場合（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）、本処理を終了する。一方、非接触加熱装置６１は、ステップＳ１０９において加熱接合が未完了であると判断した場合（ステップＳ１０９，Ｎｏ）、この加熱接合が未完状態の加熱目的部位１０にレーザ光Ｌ１を射出する（ステップＳ１１０）。
【０１０３】
このステップＳ１１０において、制御部６８は、この加熱目的部位１０の温度に応じて調整した出力のレーザ光Ｌ１を射出するようにレーザ光源２を制御する。すなわち、制御部６８は、上述したステップＳ１０６を実行した場合、出力を増加してレーザ光Ｌ１を所定の時間射出するようにレーザ光源２を制御し、上述したステップＳ１０７を実行した場合、出力を減少してレーザ光Ｌ１を所定の時間射出するようにレーザ光源２を制御する。一方、制御部６８は、上述したステップＳ１０８を実行した場合、現在のレベルに出力を維持してレーザ光Ｌ１を所定の時間射出するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいて、レーザ光出力を増減または維持し、光路合成集光部４４を介してこの出力調整後のレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に所定の時間照射する。
【０１０４】
かかるステップＳ１１０を行った後、非接触加熱装置６１は、上述したステップＳ１０２に戻り、このステップＳ１０２以降の処理手順を繰り返す。この場合、制御部６８は、ステップＳ１０２〜Ｓ１１０の処理手順を適宜繰り返す。
【０１０５】
つぎに、この実施の形態６における加熱目的部位１０の一具体例として、上述した回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分を例示し、また、この加熱接合部分の温度と比較処理する閾値データ７ａの一具体例として、回路基板１１および実装部品１２ａの耐熱温度等の上限温度に対応する閾値Ｔｈ１と、この基板電極１１ａと実装部品１２ａとの接合部材１３の融点等の下限温度に対応する閾値Ｔｈ２と、これらの閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２によって規定される温度範囲内の温度に対応する閾値Ｔｈ３，Ｔｈ４とを例示して、この実施の形態６にかかる非接触加熱装置６１の作用を具体的に説明する。
【０１０６】
なお、閾値Ｔｈ３は、レーザ光Ｌ１の出力減少を判断するための温度閾値であり、上限の閾値Ｔｈ１を超過しないように予め実験等によって設定される。閾値Ｔｈ４は、レーザ光Ｌ１の出力増加を判断するための温度閾値であり、下限の閾値Ｔｈ２を超過し且つ閾値Ｔｈ３未満の範囲内に、予め実験等によって設定される。また、実装部品１２ａとして半導体素子がパッケージされた電子部品を実装する場合、上限の閾値Ｔｈ１は、電子部品固有の耐熱温度に基づく値（例えば２６０〜２７０℃）に設定される。一方、接合部材１３がＳｎ３．０−Ａｇ０．５−Ｃｕ組成の半田である場合、下限の閾値Ｔｈ２は、この組成の半田の融点（２１５〜２２５℃）に設定される。
【０１０７】
図１０は、加熱目的部位の温度に応じてレーザ光出力を制御しつつ加熱目的部位にレーザ光を照射して加熱目的部位を加熱接合する状態を具体的に例示する模式図である。図１１は、レーザ光の作用によって加熱処理される加熱目的部位の温度プロファイルの一例を示す模式図である。この図１１には、加熱目的部位１０の一具体例である基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分の温度プロファイルＴＰと、この温度プロファイルＴＰに対する閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４の相関関係とが図示されている。
【０１０８】
回路基板１１に実装部品１２ａを加熱接合する際の非接触加熱装置６１において、図１０に示すように、光路合成集光部４４は、加熱目的部位１０の一具体例である回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分に対して、上述した実施の形態５の場合と同様に相対的に垂直な状態に配置されて、この加熱接合部分に光入出力端部２４ｅを対向させる。
【０１０９】
この状態において、レーザ光源２は、制御部６８の制御に基づいて、まず、光路合成集光部４４を介して初期出力のレーザ光Ｌ１を基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分に所定の時間照射する。この場合、この加熱接合部分の接合部材１３は、照射された初期出力のレーザ光Ｌ１の作用によって加熱処理され、この結果、温度上昇する。
【０１１０】
放射温度測定部３は、この加熱処理された加熱接合部分からの赤外線Ｌ２を光路合成集光部４４を介して受光し、この受光した赤外線Ｌ２をもとに、この加熱接合部分（例えば接合部材１３）の温度を測定する。この場合、赤外線撮像部３ａは、この受光した赤外線Ｌ２を光電変換処理して、この加熱接合部分の温度分布を示す温度画像の画像信号を生成する。制御部６８は、かかる加熱接合部分の測定温度データおよび温度画像の画像信号を放射温度測定部３から取得する。
【０１１１】
一方、可視光撮像部４３は、この加熱接合部分からの可視光Ｌ３を、光路合成集光部４４を介して受光し、この受光した可視光Ｌ３をもとに、この加熱接合部分（例えば接合部材１３）の可視光画像を撮像する。この場合、カラー撮像素子４３ａは、この受光した可視光Ｌ３を光電変換処理して、この加熱接合部分の可視光画像の画像信号を生成する。制御部６８は、かかる加熱接合部分の可視光画像の画像信号を可視光撮像部４３から取得する。
【０１１２】
なお、特に図１０に図示しないが、かかる加熱接合部分の測定温度データおよび温度画像は、制御部６８の制御に基づいて表示部６に表示され、かかる加熱接合部分の可視光画像は制御部６８の制御に基づいて表示部４６に表示される。
【０１１３】
ここで、制御部６８は、図１０に示す基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分（例えば接合部材１３）の測定温度データと閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４との比較処理結果をもとに、レーザ光Ｌ１の出力の増減または維持を判断する。具体的には、かかる基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分の接合部材１３は、図１１の温度プロファイルＴＰに示されるように、レーザ光Ｌ１の射出開始時刻ｔから時系列の順方向に沿って温度上昇する。この時点において、制御部６８は、かかる加熱接合部分の測定温度データが閾値Ｔｈ４以下であるため、レーザ光Ｌ１の出力増加を決定し、次回射出するレーザ光Ｌ１の出力を現在の出力から所定のレベル分だけ増加するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいて出力増加したレーザ光Ｌ１をこの加熱接合部分に所定の時間照射する。この結果、この加熱接合部分の接合部材１３は、更に温度上昇する。
【０１１４】
その後、この基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分の温度が閾値Ｔｈ３以上に上昇した場合（図１１の点Ａ１参照）、制御部６８は、かかる加熱接合部分の測定温度データが閾値Ｔｈ３以上であるため、レーザ光Ｌ１の出力減少を決定し、次回射出するレーザ光Ｌ１の出力を現在の出力から所定のレベル分だけ減少するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいて出力減少したレーザ光Ｌ１をこの加熱接合部分に所定の時間照射する。この結果、この加熱接合部分の接合部材１３の温度上昇は抑制され、その後、この加熱接合部分の接合部材１３は温度下降する。
【０１１５】
一方、図１１の温度プロファイルＴＰに示すように、この基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分の温度が閾値Ｔｈ４以下に下降した場合（図１１の点Ａ２参照）、制御部６８は、かかる加熱接合部分の測定温度データが閾値Ｔｈ４以下であるため、レーザ光Ｌ１の出力増加を決定し、次回射出するレーザ光Ｌ１の出力を現在の出力から所定のレベル分だけ増加するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいて出力増加したレーザ光Ｌ１をこの加熱接合部分に所定の時間照射する。この結果、この加熱接合部分の接合部材１３の温度下降は抑制され、その後、この加熱接合部分の接合部材１３は温度上昇する。
【０１１６】
制御部６８は、上述したようにレーザ光Ｌ１の出力増減の制御を繰り返し行い、これによって、この基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合部分の温度を閾値Ｔｈ３と閾値Ｔｈ４との間の温度範囲内の温度に調整する。そして、制御部６８は、この加熱接合部分の測定温度データが閾値Ｔｈ４以上、閾値Ｔｈ３以下である場合、レーザ光Ｌ１の出力維持を決定し、次回射出するレーザ光Ｌ１の出力を現在の出力に維持するようにレーザ光源２を制御する。レーザ光源２は、かかる制御部６８の制御に基づいて出力維持したレーザ光Ｌ１をこの加熱接合部分に所定の時間照射する。この結果、この加熱接合部分の接合部材１３の温度は、図１１の温度プロファイルＴＰに示されるように、閾値Ｔｈ４以上、閾値Ｔｈ３以下の温度範囲内に収まる。
【０１１７】
上述したように出力制御されたレーザ光Ｌ１の作用によって加熱処理される加熱接合部分の温度は、制御部６８が閾値Ｔｈ３以上の温度測定データを取得した場合にレーザ光Ｌ１の出力を減少するようにレーザ光源２を制御するので、この加熱処理の上限の閾値Ｔｈ１の温度、すなわち回路基板１１および実装部品１２ａの耐熱温度を超過することはない。また、かかる加熱接合部分の温度は、制御部６８が閾値Ｔｈ４以下の温度測定データを取得した場合にレーザ光Ｌ１の出力を増加するようにレーザ光源２を制御するので、この回路基板１１と実装部品１２ａとの加熱接合処理期間に、下限の閾値Ｔｈ２の温度、すなわち接合部材１３の融点未満の温度に低下することはない。さらに、かかる加熱接合部分の温度は、制御部６８が閾値Ｔｈ３，Ｔｈ４間の温度測定データを取得した場合にレーザ光Ｌ１の出力を維持するようにレーザ光源２を制御するので、接合部材１３による回路基板１１と実装部品１２ａとの加熱接合処理に好適な状態に所定の時間以上維持される。
【０１１８】
その後、制御部６８は、かかる加熱接合部分の接合部材１３に対するレーザ光Ｌ１の累積照射時間または接合部材１３の温度が所定の温度範囲内に維持された累積維持時間をもとに、この回路基板１１の基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合が完了したか否かを判断する。制御部６８は、加熱接合未完である場合、この加熱接合が完了するまでレーザ光Ｌ１の出力制御を繰り返し実行し、加熱接合完了である場合、レーザ光Ｌ１の射出を停止するようにレーザ光源２を制御して本加熱接合処理を終了する。
【０１１９】
なお、この実施の形態６にかかる非接触加熱装置６１は、上述した基板電極１１ａと実装部品１２ａとの加熱接合の場合と同様に、実装部品１２ａと基板電極１１ｂとの加熱接合部分等の他の加熱目的部位１０について、加熱接合部分の測定温度データに応じたレーザ光Ｌ１の出力制御を繰り返し行う。この結果、非接触加熱装置６１は、上述した実装部品１２ａの加熱接合の場合と同様に回路基板１１に複数の実装部品を良好に加熱接合することができる。
【０１２０】
以上、説明したように、本発明の実施の形態６では、加熱目的部位の温度範囲を規定する複数の温度閾値を設定し、これら複数の温度閾値と加熱目的部位の測定温度データとの比較処理結果をもとに、この加熱目的部位に対する照射レーザ光の出力を制御するようにし、その他を実施の形態５と同様に構成した。このため、上述した実施の形態５の場合と同様の作用効果を享受するとともに、加熱目的部位の温度を加熱接合処理に好適な温度に維持するように照射レーザ光の出力を制御することができ、この結果、最適な熱供給によって一層良好に回路基板と実装部品とを加熱接合することが可能な非接触加熱装置を実現できる。
【０１２１】
なお、上述した実施の形態２では、図３に示したように、光路合成集光部２４内部におけるレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線撮像部３ａによる赤外線Ｌ２の受光角度（すなわちビームスプリッタ２４ｂ後段における赤外線Ｌ２の光軸）とが平行ではない（例えば垂直である）が、これに限らず、光路合成集光部２４内部におけるレーザ光Ｌ１の光軸と赤外線撮像部３ａによる赤外線Ｌ２の受光角度は平行であってもよい。図１２は、レーザ光の光軸と赤外線撮像部による赤外線の受光角度とが平行となる場合の光路合成集光部の一例を示す模式図である。
【０１２２】
図１２に示すように、この場合の光路合成集光部２４は、光ファイバ４ａを接続した筐体本体から延出する分岐筐体を有し、この分岐筐体内部にビームスプリッタ２４ｃを備える。また、この分岐筐体の出力端部には、上述した放射温度測定部３が光学的に接続される。ビームスプリッタ２４ｃは、この筐体本体内部のビームスプリッタ２４ｂと同様の光学特性を有し、ビームスプリッタ２４ｂからの反射赤外線を放射温度測定部３側に反射する。かかる光路合成集光部２４においては、加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２は、レーザ光Ｌ１と同軸の光路を伝搬して光入出力端部２４ｅから光路合成集光部２４内に入射し、その後、図１２の破線矢印に示されるように、ビームスプリッタ２４ｂ，２４ｃによって順次反射されて、赤外線撮像部３ａに受光される。この場合、かかる赤外線撮像部３ａによる赤外線Ｌ２の受光角度、すなわち、ビームスプリッタ２４ｃ後段の赤外線Ｌ２の光軸は、光路合成集光部２４の筐体本体内におけるレーザ光Ｌ１の光軸（図１２に示す実線矢印参照）に対して平行である。
【０１２３】
一方、上述した実施の形態１，４〜６では、加熱目的部位１０に対してレーザ光Ｌ１を所定の時間、断続的に照射し、加熱目的部位１０にレーザ光Ｌ１を照射していない期間に、この加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２を集光して加熱目的部位１０の温度を測定していたが、これに限らず、上述した実施の形態３の場合と同様に、加熱目的部位１０にレーザ光Ｌ１を照射している期間に、この加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２を集光して加熱目的部位１０の温度を測定してもよい。すなわち、上述した実施の形態１，４〜６では、実施の形態３の場合と同様に、レーザ光Ｌ１の照射によって加熱目的部位１０を加熱処理しつつ、この加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２をもとに加熱目的部位１０の測定温度データおよび温度画像を取得してもよい。この場合、上述した実施の形態１，４〜６にかかる非接触加熱装置は、実施の形態３の場合と同様に、光路合成集光部内にレンズ３４ｃを備え、実施の形態３における制御部３８と同様にレーザ光源２および放射温度測定部３の各動作タイミングを同期制御すればよい。
【０１２４】
特に、実施の形態６にかかる非接触加熱装置６１では、制御部６８は、図９に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理手順の実行期間内において、加熱目的部位１０の測定温度データに応じてレーザ光Ｌ１の出力を制御しつつ連続的にレーザ光Ｌ１を射出するようにレーザ光源２を制御し、加熱接合完了後にレーザ光Ｌ１の射出を停止するようにレーザ光源２を制御してもよい。この場合、制御部６８は、上述したステップＳ１１０の処理手順は省略してもよい。また、制御部６８は、レーザ光Ｌ１の射出制御を実行しつつ、加熱目的部位１０の測定温度データおよび温度画像を取得するように放射温度測定部３を制御してもよいし、この加熱目的部位１０の可視光画像を撮像するように可視光撮像部４３を制御してもよい。この結果、実施の形態６にかかる非接触加熱装置６１は、加熱目的部位１０の温度に応じてレーザ光Ｌ１の出力を制御しつつ連続的なレーザ光Ｌ１の照射によって加熱目的部位１０を連続的に加熱処理できるとともに、かかる加熱処理中の加熱目的部位１０の測定温度データ、温度画像および可視光画像をリアルタイムに表示出力できる。
【０１２５】
また、上述した実施の形態６では、ステップＳ１０１の処理手順において初期出力のレーザ光Ｌ１を出力し、その後、加熱目的部位１０の温度に応じてレーザ光Ｌ１の出力を制御していたが、これに限らず、まず、加熱目的部位１０からの赤外線Ｌ２をもとに放射温度測定部３によって加熱目的部位１０の測定温度データおよび温度画像を取得し、その後、この取得した測定温度データに応じて出力制御したレーザ光Ｌ１を加熱目的部位１０に照射してもよい。例えば、図９に示したステップＳ１０１〜Ｓ１１０の処理手順のうち、ステップＳ１０１を省略して、ステップＳ１０２以降の処理手順を実行してもよい。
【０１２６】
さらに、上述した実施の形態６では、加熱目的部位１０の温度範囲を規定する複数の温度閾値として４つの閾値Ｔｈ１〜Ｔｈ４を例示したが、かかる複数の温度閾値は、特に４つの温度閾値に限らず、加熱目的部位１０の加熱温度範囲を適切な範囲に調整可能であれば、所望数の温度閾値であってもよい。
【０１２７】
また、上述した実施の形態４〜６では、加熱目的部位１０の測定温度データおよび温度画像を表示する表示部６と加熱目的部位１０の可視光画像を表示する表示部４６とを別体にしていたが、これに限らず、加熱目的部位１０の測定温度データ、温度画像および可視光画像を単一の表示部に表示してもよい。この場合、かかる測定温度データ、温度画像および可視光画像を並べて表示してもよいし、適宜重畳して表示してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図２】レーザ光の照射による加熱目的部位の加熱処理および放射赤外線の検出による加熱目的部位の温度測定処理を具体的に示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態４にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態５にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図７】加熱目的部位に対してレーザ光を直角に照射する状態および加熱目的部位から赤外線および可視光を直角に集光する状態を具体的に示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態６にかかる非接触加熱装置の一構成例を模式的に示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態６にかかる非接触加熱装置の処理手順を例示するフローチャートである。
【図１０】加熱目的部位の温度に応じてレーザ光出力を制御しつつ加熱目的部位にレーザ光を照射して加熱目的部位を加熱接合する状態を具体的に例示する模式図である。
【図１１】レーザ光の作用によって加熱処理される加熱目的部位の温度プロファイルの一例を示す模式図である。
【図１２】レーザ光の光軸と赤外線撮像部による赤外線の受光角度とが平行となる場合の光路合成集光部の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１，２１，３１，４１，５１，６１  非接触加熱装置
２  レーザ光源
３  放射温度測定部
３ａ  赤外線撮像部
４，２４，３４，４４  光路合成集光部
４ａ，４ｂ，４ｃ  光ファイバ
４ｄ  光分波器
４ｅ，２４ｅ  光入出力端部
５  操作部
６，４６  表示部
７  記憶部
７ａ  閾値データ
８，３８，４８，６８  制御部
８ａ，４８ａ  画像処理部
１０  加熱目的部位
１１  回路基板
１１ａ，１１ｂ  基板電極
１２、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  実装部品
１３  接合部材
２４ｂ，２４ｃ，４４ｂ  ビームスプリッタ
３４ｃ  レンズ
４３  可視光撮像部
４３ａ  カラー撮像素子
６８ｂ  比較処理部
Ｌ１  レーザ光
Ｌ２，Ｌ２０  赤外線
Ｌ３  可視光
ＴＰ  温度プロファイル
Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３，Ｔｈ４  閾値（温度閾値）
【図１】
2011023609.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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