(57)【要約】【課題】レーザリフロー装置における表面実装部品の半田付け不良を防止する。【解決手段】本発明のレーザリフロー装置１は、レーザユニット１０内に設けられたレーザ光源１１からのレーザビームを光ファイバＦを介して一対の照射ユニット２０に光伝送し、各照射ユニット２０からプリント基板Ｐ上に載置された表面実装部品Ｅの両側縁部の端子部Ｔに向けてレーザビームを照射する構成である。このようにすると、表面実装部品Ｅの各端子部Ｔにおける半田Ｓの溶融タイミングが均一化されるから、各端子部Ｔに作用する力のバランスが保たれ、ひいては半田付け不良を防止することができる。【選択図】図１
2008166489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源からのレーザビームを照射ヘッドから基板に向け照射して前記基板上の半田を溶融させることで、本体部の少なくとも両側縁部に端子部を有する表面実装部品を前記基板上に半田付けするレーザリフロー装置であって、
前記照射ヘッドは、前記表面実装部品の前記両側縁部において半田を同時的な溶融状態とするようにレーザビームを前記基板に向けて照射することを特徴とするレーザリフロー装置。
【請求項２】
前記照射ヘッドは複数台が設けられ、各照射ヘッドは前記表面実装部品の少なくとも前記両側縁部において個別にレーザビームを照射する構成である請求項１に記載のレーザリフロー装置。
【請求項３】
前記照射ヘッドと前記基板とを相対的に移動させる駆動手段と、前記表面実装部品及び前記レーザビームの照射スポットを撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記表面実装部品及び前記レーザビームの照射スポットの撮像画像に基づいて前記表面実装部品及び前記レーザビームの照射スポットの位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段によって取得された前記位置情報に基づいて前記レーザビームが前記表面実装部品の前記端子部に向けて照射されるように前記駆動手段によって前記照射ヘッドと前記基板との間の位置調整を行わせる照射位置調整手段とを備える請求項１または請求項２に記載のレーザリフロー装置。
【請求項４】
前記レーザ光源からのレーザ光を複数本のレーザビームに分割するレーザ光分割手段と、その分割されたレーザビームを前記各照射ヘッドに光伝送するレーザビーム伝送路とを有する請求項２または請求項３に記載のレーザリフロー装置。
【請求項５】
前記照射ヘッドは前記レーザビームを収束又は発散させる光学素子を有し、前記照射ヘッドは上下駆動手段によって前記基板からの高さを調整可能とされている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のレーザリフロー装置。
【請求項６】
前記表面実装部品がその本体部の各側縁部に複数の端子部を有する場合において、前記照射ヘッドは、前記レーザビームの照射スポットが前記表面実装部品の各側縁部において複数の前記端子部間に亘って移動するように前記レーザビームを前記基板に向けて照射する請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のレーザリフロー装置。
【請求項７】
前記レーザビームの光路内に所定形状のレーザビーム透過孔を有するマスク板を設けることにより、前記表面実装部品がその本体部の各側縁部に複数の端子部を有する場合において、前記レーザビームは前記表面実装部品の前記各側縁部において前記複数の端子部を一括して包含するように照射する請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のレーザリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射して半田を溶融させて表面実装部品を基板上に実装するレーザリフロー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のレーザリフロー装置は、レーザ光源から出射されたレーザビームを基板上の所定の位置に向けて出射する照射ヘッドを備え、その照射ヘッドからのレーザビームによって基板上に印刷されたクリーム半田を溶融させて表面実装部品を基板上の半田パッドに半田付けを行う。
【０００３】
ところで、表面実装部品は一般に複数個の端子部を備え、それらが本体部の両側縁部や、全周に配置されている。一方でレーザビームの照射スポットは微小であるから、従来、複数の端子部を備える表面実装部品に対しては例えば照射ヘッドを基板に対してＸＹ方向（基板に平行な平面方向）に移動させることで、照射スポットが端子部の１つ１つを順に巡るようにレーザビームを基板上に照射する構成としていた（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−３２２２６号公報（段落［0002］［0003］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来のレーザリフロー装置では、半田リフロー時に表面実装部品が基板上で動いてしまう半田付け不良が発生することがあった。例えば、パッケージ本体の両側に一対の端子部を備えた構造のチップ抵抗やチップコンデンサでは、一方の端子部だけが基板上の半田パッドとの間にフィレットを形成するものの、他方の端子部が対応する半田パッドから浮き上がった状態（時にはパッケージ本体が立ち上がった状態）で半田付けされてしまうことがある（チップ立ち現象）。また、ＱＦＰ等、チップ抵抗等よりも大型のパッケージ部品を基板上に実装する場合には、立ち上がるまではいかないものの、パッケージ本体が一側縁部側にずれて半田付けされることもある。
【０００５】
これらの半田付け不良は、各端子部におけるクリーム半田の溶融タイミングのずれに起因するのではないかと考えられる。すなわち、例えばチップ部品の場合、従来のレーザリフロー装置では、一方の端子部にレーザビームを照射してクリーム半田を溶融させ、次に他方の端子部にレーザビームを照射してその部分のクリーム半田を溶融させており、各端子部におけるクリーム半田の溶融・固化のタイミングに時間的ずれが不可避である。このため、一方の端子部でクリーム半田の溶融が起こると、例えば溶融した半田の表面張力によってチップ部品の一方の端子部が半田パッド側に引っ張られる。このとき、他方の端子部ではクリーム半田の溶融がまだ起こっておらず、クリーム半田のフラックスと端子部との粘着力によってチップ部品が保持されているに過ぎないから、端子部に作用する引っ張り力のバランスが崩れ、結局、チップ部品の反対側の端子部がクリーム半田から離れて浮き上がってしまうものと考えられる。また、いったん溶融した半田が固化する場合でも、両端子部において固化時期がずれると、部品に作用する力のバランスが崩れて部品のずれ動きが発生するものと考えられる。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、レーザリフロー装置における表面実装部品の半田付け不良を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のレーザリフロー装置は、レーザ光源からのレーザビームを照射ヘッドから基板に向け照射して前記基板上の半田を溶融させることで、本体部の少なくとも両側縁部に端子部を有する表面実装部品を前記基板上に半田付けするレーザリフロー装置であって、前記照射ヘッドは、前記表面実装部品の前記両側縁部において半田を同時的な溶融状態とするようにレーザビームを前記基板に向けて照射する構成である。このような構成によると、表面実装部品の各端子部における半田の溶融タイミングが均一化されるから、各端子部に作用する力のバランスが保たれ、ひいては半田付け不良を防止することができる。
【０００８】
本発明のレーザリフロー装置に用いられるレーザ光源としては、半導体レーザ発振素子を用いてもよいし、ガス（例えばＣＯ２等）や固体（例えばＹＡＧ等）をレーザ発振媒体としたものであってもよい。また、本発明に用いられる表面実装部品としては、本体部の両側に位置する両側縁部に電極を備えた小型のチップ抵抗でもよいし、本体部を挟む両側縁部或いは本体部の全周に複数のリード端子を備えた大型のパッケージ部品（例えばＳＯＰ(Small
Outline Package)やＱＦＰ(Quad Flat Package)等）であってもよい。
【０００９】
表面実装部品の各側縁部に複数の端子部が存在する場合、複数の端子部に対応する半田を各側縁部間で同時的な溶融状態とするには、例えばレーザビームの照射スポット径を、両側縁部に属する全ての端子部が含まれるような大きさに設定してもよい（必要なら表面実装部品の本体部を照射しないようにマスク板を設けてもよい）。
【００１０】
また、複数台の照射ヘッドを設け、各照射ヘッドが表面実装部品の少なくとも両側縁部において個別にレーザビームを照射して両側縁部において半田を同時的な溶融状態とする構成としてもよい。この構成とすると、照射スポットのエネルギー密度を高くして効率的な半田付けが可能になる。
【００１１】
表面実装部品の両側縁部において半田を同時的に溶融させるようにレーザビームを照射する構成としながら、さらに照射ヘッドと基板とを相対的に移動させる駆動手段と、表面実装部品及びレーザビームの照射スポットを撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された表面実装部品及びレーザビームの照射スポットの撮像画像に基づいて表面実装部品及びレーザビームの照射スポットの位置情報を取得する位置情報取得手段と、この位置情報取得手段によって取得された前記位置情報に基づいてレーザビームが表面実装部品の端子部に向けて照射されるように前記駆動手段によって前記照射ヘッドと前記基板との間の位置調整を行わせる照射位置調整手段とを備える構成としてもよい。このような構成によると、仮に半田リフロー時に表面実装部品がずれ動いたとしても、位置情報取得手段が表面実装部品とレーザビームの照射スポットの位置情報を取得しているから、位置調整手段によりレーザビームが表面実装部品の端子部に向けて照射されるようにでき、半田付け不良の発生をより確実に防止できる。
【００１２】
また、複数の照射ヘッドを備える場合、レーザ光源からのレーザ光を複数本のレーザビームに分割するレーザ光分割手段を設け、分割されたレーザビームをレーザビーム伝送路によって各照射ヘッドに光伝送してもよい。このような構成によると、一つのレーザ光源で複数台の照射ヘッドにレーザビームを供給することができる。レーザ光分割手段としては、ハーフミラーを用いたビームスプリッタや光ファイバを用いた分岐形の光ファイバカップラ等が使用可能である。
【００１３】
本発明において、さらに照射ヘッドにレーザビームを収束又は発散させる光学素子を設け、その照射ヘッドを上下駆動手段によって基板からの高さを調整可能としてもよい。このようにすると、上下駆動手段により基板から照射ヘッドまでの高さを調整することによりレーザビームの照射スポット径を調整できるから、レーザ光源の出力を一定としたまま、レーザビームのエネルギー密度を調整することができる。なお、レーザビームを収束又は発散させる光学素子としては、レンズ又は球面反射鏡を使用することができる。
【００１４】
本発明において、表面実装部品がその本体部の各側縁部に複数の端子部を有する場合において、レーザビームの照射スポットが表面実装部品の各側縁部において複数の端子部間に亘って移動するように照射する構成としてもよい。この構成の場合、各側縁部において照射スポットをその側縁部に属する全ての端子部が順次繰り返し照射されるように高速で移動させることで、それらの端子部に対応する半田が同時的な溶融状態とするようにしてもよいし、照射スポットをその側縁部に属する全ての端子部が１つづつ順に照射されるように移動させることで、各端子部に対応する各半田が１つづつ溶融されるようにしてもよい。いずれにしても、本体部の両側縁部においては半田が同時的な溶融状態となるようにし、これにより半田が溶融・固化することに起因して本体部に作用する力を、本体部の両側縁部間でタイミングよくバランスさせればよい。
【００１５】
また、レーザビームの光路内に所定形状のレーザビーム透過孔を有するマスク板を設けることにより、レーザビームが表面実装部品の各側縁部において複数の端子部を一括して包含するように照射する構成としてもよい。このようにすると、レーザビームの照射スポット形状を簡易に所要の形状にすることができる。例えば表面実装部品としてＳＯＰを使用する場合、レーザビームの照射スポットを端子部の並び方向に沿って延びる楕円形状とすることにより、本体部にレーザビームを照射することなく、表面実装部品の両側縁部において複数の端子部の全体に照射することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レーザビームの照射によって半田を溶融させるものでありながら、半田の溶融・固化時に本体部に作用する力を本体部の両側縁部間でバランスさせることができるから、表面実装部品の半田付け不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜実施形態１＞
本発明の一実施形態に係るレーザリフロー装置１について図１ないし図９を参照して説明する。
レーザリフロー装置１は、レーザビームを出力するレーザユニット１０と、レーザユニット１０から光ファイバＦを通して光伝送されたレーザビームをプリント基板Ｐ上に向けて照射する照射ユニット２０と、この照射ユニット２０をＸＹＺ方向に移動可能に支持するヘッド駆動ユニット３０と、レーザユニット１０におけるレーザ光の出力制御やヘッド駆動ユニット３０の駆動制御等の各種制御を行う制御部５０とを備えている。
【００１８】
プリント基板Ｐ上の所定の位置には、半田Ｓが印刷あるいは塗布されている。プリント基板Ｐ上には、本体部Ｍと、本体部Ｍの両側に位置する側縁部に配された端子部Ｔとから構成される表面実装部品Ｅが載置されている。表面実装部品Ｅの端子部Ｔは半田Ｓと接触しており、照射ユニット２０から照射されたレーザビームを熱源としてプリント基板Ｐ上の半田Ｓを溶融させることで、表面実装部品Ｅをプリント基板Ｐ上に半田付けする。なお、図１及び図７では表面実装部品Ｅとしてチップ抵抗を例示しており、図３、図５、及び図６では表面実装部品ＥとしてＳＯＰを例示している。
【００１９】
図２は、レーザリフロー装置１の主要部を概略的に示した斜視図である。ヘッド駆動ユニット３０は基台２の上面においてＸ方向に並んで２機設けられ、各ヘッド駆動ユニット３０は、照射ユニット２０をＺ方向に移動可能に支持する照射ヘッド３１と、照射ヘッド３１をＹ方向に移動可能に支持するヘッド支持部材３２と、基台２の上面においてＸ方向に延びる形態をなし、両ヘッド駆動ユニット３０の共用部材として両ヘッド支持部材３２をＸ方向に移動可能に支持する一対のＸ方向ガイドレール３３とを備えている。ヘッド支持部材３２は略門形をなし、Ｙ方向に延びるＹ方向ガイドレール３４と、このＹ方向ガイドレール３４からＸ方向ガイドレール３３に向けて下方に延びる一対の脚部４３とから構成されている。なお、基台２の上面における両脚部４３の間には、プリント基板Ｐを保持してＸ方向に搬送する一対のコンベア３がＸ方向に沿って設けられている。
【００２０】
各ヘッド駆動ユニット３０における両脚部４３のうち一方側の脚部４３には、それぞれ中空モータ（図示せず）が固定され、この中空モータの中空アーマチャ軸に、脚部４３に回転可能に支持されたボールナット（図示せず）が連結され、このボールナットに嵌合するＸ方向ボールねじ軸（図示せず）が、基台２上においてＸ方向ガイドレール３３の側方に固定配置される。Ｘ方向ボールねじ軸には両ヘッド駆動ユニット３０の両ボールナットが嵌合し、この両ボールナットをそれぞれ中空モータにより独立に回転駆動させることで、各ヘッド支持部材３２をそれぞれＸ方向の所望の位置に移動させることができる。両中空モータはサーボ形式のモータである。
【００２１】
図３は、両ヘッド駆動ユニット３０のＹ方向及びＺ方向における駆動機構を概略的に示した断面図である。Ｙ方向ガイドレール３４はＹ方向に沿って内側に開口する凹部４５を有する。一方、照射ヘッド３１を構成する支持プレート４４には支持突部３５が横向きに突設され、これがＹ方向ガイドレール３４内に収容されている。支持突部３５の上下各面には、一対の案内突部３６が設けられており、この案内突部３６がＹ方向ガイドレール３４の凹部４５の上下両面においてＹ方向に沿って設けた案内溝３７と嵌合することにより、照射ヘッド３１をＹ方向に案内可能としている。
【００２２】
Ｙ方向ガイドレール３４の凹部４５内には、Ｙ方向ボールねじ軸（図示せず）が軸回転可能に配され、これが支持突部３５に固定されたボールナット（図示せず）に螺合している。Ｙ方向ガイドレール３４にはサーボモータ（図示せず）が固定され、そのサーボモータによりＹ方向ボールねじ軸を駆動して照射ヘッド３１をＹ方向の所望の位置に移動させることができる。
【００２３】
照射ヘッド３１の支持プレート４４には、支持突部３５と反対側の面にＺ方向に延びるＺ方向ガイドレール４０と、Ｚ方向に延びるＺ方向ボールねじ軸４１を一体に備えたサーボモータ４２とが固定されている。Ｚ方向ガイドレール４０には、光ファイバＦの端末に接続された照射ユニット２０を支持する支持アーム３９がＺ方向に移動可能に支持されている。支持アーム３９には、Ｚ方向ボールねじ軸４１と嵌合するボールナット（図示せず）が固定されている。これにより、照射ユニット２０をサーボモータ４２の回転駆動によってＺ方向の所望の位置に移動させることができる。
【００２４】
照射ユニット２０内には、図４に示すような円形のマスクホルダ６０が軸孔６２を中心として回動可能に設けられ、そのマスクホルダ６０に例えば６枚のマスク板６３が取り付けられている。各マスク板６３は、レーザビームの吸収特性を有するカーボン材料等によって形成され、それぞれ異なる形状のレーザビーム透過孔６１（６１Ａ〜６１Ｆ）が形成されている。マスクホルダ６０を回転させると、６枚のマスク板６３のうちの１枚がレーザビームの光路上に選択的に位置することになり、レーザビームを絞ることができる。なお、レーザビーム透過孔６１Ａはレーザビームのビーム径よりも大きめの円孔形状をなし、レーザビームをほとんどそのまま通過させる場合に用いられる。その他のレーザビーム透過孔６１Ｂ〜６１Ｆは、レーザビームの照射スポット形状を所定形状に変更したい場合に用いられる。具体的には、６１Ｂは小さい円孔形状をなし、６１Ｃは細長い楕円形状をなし、６１Ｄは細長い長方形状をなし、６１Ｅは正方形状をなし、６１Ｆは６１Ｂより大きめの円孔形状をなしている。
【００２５】
また、照射ユニット２０内にはレンズ４６（図８にのみ図示）が設けられており、照射ユニット２０から照射されるレーザビームを拡散又は収束するビーム（非平行ビーム）とすることができる。従って、サーボモータ４２によってプリント基板Ｐからレンズ４６までの高さを変化させることでレーザビームの照射スポット径を調整可能であり、これによりレーザ光源１１の出力を一定としたままレーザビームの照射スポットにおける単位面積あたりのエネルギー密度、ひいては時間あたりに半田に与える熱量を変化させることができる。
【００２６】
さて、本実施形態のレーザリフロー装置では、次のようにしてリフロー半田付けを行う。なお、図５に示すように、プリント基板Ｐに形成されたランドＬには予めクリーム半田Ｓが印刷又は塗布され、この各半田Ｓ上に端子部Ｔが接触するように表面実装部品Ｅがプリント基板Ｐ上に実装されている。
【００２７】
この図５では、表面実装部品Ｅがチップ抵抗のような一対の端子部Ｔを本体部Ｍの左右両側に有するチップ部品である場合を示しており、２台の各照射ヘッド３１は表面実装部品Ｅの各端子部Ｔに対応する２つの半田Ｓ上にそれぞれ照射スポットＩ，Ｉが形成されるようにレーザビームを照射する。レーザビームの照射タイミングは制御部５０により制御されており、レーザビームの照射開始と照射終了は２台の照射ヘッド３１において同一で、左右に端子部Ｔ間で同期するようになっている。これにより、表面実装部品Ｅの両側縁部において半田Ｓがほぼ同時に溶融状態に達し、また、ほぼ同時に固化状態に戻る。
【００２８】
このように表面実装部品Ｅの両側に位置する両半田Ｓにレーザビームを照射することにより両半田Ｓが溶融状態になると、溶融した半田Ｓの表面張力によって各端子部Ｔと各ランドＬとの間に溶融半田Ｓの表面積を最小にしようとする方向の引っ張り力がそれぞれ作用するが、両端子部Ｔにおいて同時的に半田Ｓが溶融状態に至るため、各端子部Ｔが各ランドＬ側に引き寄せられる両方向の引っ張り力はほぼ均衡して打ち消され、表面実装部品Ｅの一方の端子部Ｔが浮き上がる等の半田付け不良の発生を防止できる。また、本実施形態では、表面実装部品Ｅの両側の半田Ｓを溶融させた後、同時にレーザ照射を止めるようにしているから、半田Ｓの冷却固化も両端子部Ｔ間で並行して進行させることができ、一方の端子部Ｔの半田Ｓが先に固化することで発生することがある不具合（例えば表面実装部品Ｅの一方の端子部Ｔが浮き上がるあるいは立ってしまう現象）を防止することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、図５の上図に示したように、端子部Ｔが半田Ｓの中央から外れた位置に表面実装部品Ｅが実装されている場合（図面上、端子部Ｔは半田Ｓに対して下にずれている）、溶融した半田Ｓの表面張力により表面実装部品Ｅが自ら両端子部Ｔが溶融半田Ｓの中央部に位置するように移動する、いわゆるセルフアライメント現象を生じさせる。このため、クリーム半田Ｓが正規の位置に印刷あるいは塗布されていれば、表面実装部品Ｅの装着位置がずれていても、表面実装部品Ｅを正規の装着位置へ位置補正することが可能となる。
【００３０】
なお、本発明において「同時的な溶融状態とする」とは、溶融・固化の時期が両端子部Ｔ間において全く同時に現出するだけでなく、溶融開始時期又は固化終了時期が両端子部Ｔ間で相違しても「表面実装部品Ｅの意図しない位置ずれが防止可能な範囲、あるいはセルフアライメントが可能な範囲内で各半田Ｓを異なるタイミングで溶融させる」ことを含む。また、両側の半田Ｓを同時的な溶融状態とするには、レーザビームの照射開始及び照射終了を表面実装部品Ｅの両端子部Ｔ間で同期して行わせるに限らず、プリント基板Ｐ側の熱容量や表面実装部品Ｅの端子部Ｔの形状等の種々の条件に応じて照射開始及び終了のタイミングを異ならせてもよい。
【００３１】
図６は、表面実装部品Ｅの両側縁部において半田Ｓを同時的な溶融状態とするための第１の方法を例示している。ここでの表面実装部品Ｅは本体部Ｍの両側縁部に複数本の端子部Ｔを並べた形状であって、各照射ヘッド３１から照射されるレーザビームは、プリント基板Ｐ上の照射スポットＩが表面実装部品Ｅの片側に位置する複数の端子部Ｔの並び方向に沿って延びる細長い楕円形状をなすようなビーム形状となっている。なお、このビーム形状は、マスクホルダ６０のレーザビーム透過孔６１Ｃを用いて形成される。
【００３２】
図７は、表面実装部品Ｅの両側縁部において半田Ｓを同時的な溶融状態とするための第２の方法を例示した図である。この方法では、照射スポットＩは、マスクホルダ６０のレーザビーム透過孔６１Ａを透過したレーザビームをレンズ４６によって収束することにより形成されており、端子部Ｔの幅寸法よりも僅かに大きな直径を有して、本体部Ｍの両側の端子部Ｔが１本ずつレーザビームの照射を受ける。
【００３３】
この場合、表面実装部品Ｅの所定の大きさの中央部Ｏを通る直線上の両側に照射スポットＩがある状態を保ったまま、両照射スポットＩを矢印方向に移動させることが好ましい。両照射スポットＩにより加熱された両側の端子部Ｔとプリント基板Ｐの間の各半田Ｓは、両照射スポットＩにより同時的な溶融状態になる。これにより、表面実装部品Ｅが意図しない位置ずれを起こしたり、傾いたりすることで、一部の端子部Ｔで導通不良が発生するようなことがない。また、レンズ４６によってレーザビームを収束すると、レーザビームの強度が高くなり、半田Ｓを短時間で溶融させることが可能になるから、レーザビームの各照射スポットＩを高速で移動させることができる。
【００３４】
ところで、本実施形態のレーザリフロー装置１では、プリント基板Ｐ上に配置された複数の表面実装部品Ｅが上述した２台の照射ヘッド３１からのレーザビームを各端子部Ｔに順次照射することでリフロー半田付けを行う。各表面実装部品Ｅについては、それらの各端子部ＴのＸＹＺ座標上の位置及び照射順が制御部５０に設けた記憶装置（図示せず）に記憶されており、前述のヘッド駆動ユニット３０を駆動することで照射ヘッド３１が所定の端子部Ｔを照射可能なＸＹＺ方向の所定の位置に予め駆動され、その端子部Ｔについて記憶された照射データに基づいてレーザ照射を行った後、次の端子部Ｔのレーザ照射を行う位置に移動され、順次同様に、全ての表面実装部品Ｅの全ての端子部Ｔがプリント基板Ｐ上にリフロー半田付けされる。
このとき、万一、表面実装部品Ｅが半田リフロー時に移動したときでも、レーザビームが表面実装部品Ｅの端子部Ｔに向けて照射され続けるように照射ユニット２０の移動制御をしており、図８に示すブロック図に基づいて、その作動システムについて説明する。
【００３５】
レーザユニット１０は、制御部５０からの制御信号に基づいてレーザビームを出射するレーザ光源１１と、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を２分割するレーザ光分割手段１２とを備えている。レーザ光分割手段１２により２分割されたレーザビームは、２台の照射ユニット２０へそれぞれ光伝送される。
【００３６】
照射ユニット２０は、レーザ光分割手段１２から光伝送されたレーザビームの照射スポット形状を所定形状に変更可能なマスクホルダ６０と、マスクホルダ６０から出射されたレーザビームを収束及び拡散可能なレンズ４６とを備えている。また、表面実装部品Ｅ及びレーザビームの照射スポットＩを撮像する撮像手段８０は、照射ヘッド３１と一体に組み付けられており、レーザビームの照射スポットＩが撮像画像中心となるように設定されている。
【００３７】
制御部５０は、撮像手段８０により撮像された表面実装部品Ｅ及びレーザビームの照射スポットＩの撮像画像の画像データに基づいて表面実装部品Ｅの本体部Ｍ及びレーザビームの照射スポットＩの位置情報を取得する位置情報取得手段５１と、位置情報取得手段５１によって取得された位置情報に基づいてレーザビームを表面実装部品Ｅの端子部Ｔに向けて照射するように駆動手段に制御信号を送出する位置調整手段５２とを備えている。駆動手段は、位置調整手段５２から送出された制御信号に基づいて照射ヘッド３１及び照射ユニット２０をそれぞれ移動させる。なお、駆動手段は、本発明における「駆動手段」及び「上下駆動手段」に相当し、本実施形態ではヘッド駆動ユニット３０の駆動機構（サーボモータ、中空モータ、ボールナット、及びボールねじ軸等）に相当する。
【００３８】
各端子部Ｔの半田付けを行う際、図９のフローチャートに示す処理が実行される。すなわち、各端子部Ｔについて、予め入力手段（図示せず）を用いて制御部５０に入力設定され記憶手段に記憶されたレーザビームの照射スポットＩと表面実装部品Ｅの端子部Ｔとの間の位置ずれ距離の下限許容値及び上限許容値（以下、略して許容値という。）のデータを読み出した（Ｓ１０１）後に、レーザビームによる半田Ｓへの照射が開始される（Ｓ１０２）。
【００３９】
撮像手段８０は、表面実装部品Ｅの本体部Ｍ及びレーザビームの照射スポットＩを撮像し、これらの撮像画像から撮像画像データを取得する（Ｓ１０３）。撮像手段８０により得られた撮像画像データは、Ａ／Ｄ変換部（図示せず）によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、位置情報取得手段５１へと送出される。位置情報取得手段５１は、Ａ／Ｄ変換部から送出された信号と、記憶手段に記憶されている表面実装部品Ｅのサイズ情報と、撮像手段８０の撮像時のＸＹ両方向位置データを用いて、表面実装部品Ｅの端子部Ｔ及びレーザビームの照射スポットＩのＸＹ方向位置を算出し、ＸＹ方向位置情報を取得する（Ｓ１０４）。
【００４０】
位置情報取得手段５１により得られた表面実装部品Ｅの端子部Ｔ、レーザビームの照射スポットＩの位置情報等に基づいて、表面実装部品Ｅの端子部Ｔ及びレーザビームの照射スポットＩのそれぞれのＸＹ方向位置から、レーザビームの照射スポットＩと表面実装部品Ｅの端子部Ｔとの間の位置ずれ距離を求め、この距離が許容値範囲内にあるか否かを求める（Ｓ１０５）。これらの距離が許容値範囲内になければ、許容値範囲内となるように駆動手段に制御信号を送出する。ヘッド駆動ユニット３０は、この制御信号に基づいて照射ヘッド３１をＸＹ方向に移動して位置調整を行い（Ｓ１０６）、Ｓ１０３へ移行して撮像手段８０による撮像を行う。
【００４１】
一方、レーザビームの照射スポットＩと表面実装部品Ｅの端子部Ｔとの間の位置ずれ距離が許容値範囲内にあれば（Ｓ１０５）、照射開始からの照射時間が、表面実装部品Ｅの端子部Ｔ毎に設定されている設定照射時間に達しているか否かにより、レーザビームの照射を完了させるべきか否かを判定し、照射を完了させるべきでなければ（Ｓ１０８）、Ｓ１０３に戻って撮像手段８０からの画像データを再び取得する。この結果、照射を完了させるべき時間に達するまで、照射スポットＩの位置と端子部Ｔの位置を監視してそれらのずれ距離が許容範囲内に維持されながらレーザビームの照射が続けられる。そして、照射開始からの照射時間が予め設定されている設定照射時間に達すると、照射完了となって（Ｓ１０８）、レーザビームの照射を終了する（Ｓ１０９）。なお、図９のフローチャートは一方の照射ヘッド３１の動作について示しているが、実際には、２台の両照射ヘッド３１が表面実装部品Ｅの両側の端子部Ｔに対して同時並行的にレーザビームの照射を実施する。また、１つの表面実装部品Ｅについて半田付けが終了して別の表面実装部品Ｅの半田付けを行う場合には、その表面実装部品ＥについてはＳ１０１からこのプログラムが実施される。
【００４２】
以上のように本実施形態では、以下に示す効果を奏することができる。
１．表面実装部品Ｅの両側縁部において半田Ｓを同時的な溶融状態とすることができるから、チップ抵抗等の小型の表面実装部品Ｅにおけるチップ立ちを防ぐことができると共に、ＳＯＰ等の大型の表面実装部品Ｅにおける位置ずれを防ぐことができる。
２．２台の照射ヘッド３１を用いて表面実装部品Ｅの両側において各別に半田Ｓを照射することができるから、１台の照射ヘッド３１で表面実装部品Ｅの両側に位置する半田Ｓを照射する場合よりも照射スポット径を小さくすることができ、レーザビームの強度が高くなることで、短時間で半田Ｓを溶融させることができる。
【００４３】
３．表面実装部品Ｅが溶融した半田Ｓの表面張力によって動いたときにレーザビームを表面実装部品Ｅの端子部Ｔに向けて照射することができる。また、表面実装部品Ｅの本体部Ｍがレーザビームにより直接照射されて損傷を受けることを防ぐこともできる。
４．一つのレーザ光源１１で２台の照射ヘッド３１にレーザビームを供給することができるから、省スペース化及びコスト低減を図ることができる。
５．レーザビームを収束又は発散させるレンズ４６を用いることにより、レーザ光源１１におけるレーザビームの出力を一定としたまま、レーザビームの強度を調整することができる。
【００４４】
６．ＳＯＰ等の表面実装部品Ｅを用いた場合に、表面実装部品Ｅの両側においてレーザビームの照射スポットＩを複数の半田付着領域間に亘って移動させることにより、半田Ｓを同時的な溶融状態とすることができる。
７．レーザビームの光路上にマスク板６３を設けるという簡易な構成でレーザビームの照射スポット形状を所定形状に設定することができる。
【００４５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４６】
（１）本実施形態では駆動手段としてサーボモータの回転駆動により照射ヘッド３１をＸＹ方向に平行移動させることによりレーザビームの照射スポット位置を制御するものを例示しているが、本発明によると、駆動手段としてレーザビームの光路上にＸ方向ガルバノミラーとＹ方向ガルバノミラーを設けて、レーザビームの照射スポット位置を制御するようにしてもよい。
【００４７】
（２）本実施形態ではレーザ光源１１が照射ヘッド３１とは別体のレーザユニット１０内に設けられ、レーザビームがレーザユニット１０から光ファイバＦを介して照射ヘッド３１に光伝送されるものを例示しているが、本発明によると、レーザ光源１１は照射ヘッド３１と一体に設けられ、レーザビームが照射ヘッド３１からプリント基板Ｐに向けて直接出射されるものであってもよい。
【００４８】
（３）本実施形態では基台２の上面に２機のヘッド駆動ユニット３０を設けたものを例示したが、本発明によると、基台２の上面に３機以上のヘッド駆動ユニット３０を設けたものとしてもよい。
【００４９】
（４）本実施形態ではレーザ光分割手段１２がレーザ光を２分割するものを例示しているが、本発明によると、レーザ光分割手段１２は照射ヘッド３１の台数に応じてレーザ光を分割するものであればよく、例えば４台の照射ヘッド３１に対して１つのレーザ光源１１から４つのレーザビームに分割して光伝送してもよい。
【００５０】
（５）本実施形態では照射ヘッド３１内で照射ユニット２０を上下駆動させることによりレーザビームの照射スポット径を変更するものを例示しているが、本発明によると、照射ユニット２０内でレンズ４６を上下駆動させることによりレーザビームの照射スポット径を変更するものであってもよい。
【００５１】
（６）本実施形態では２台の照射ヘッド３１を設けて表面実装部品Ｅの各側でそれぞれ複数の半田付着領域間に亘って移動させるものを例示しているが、本発明によると、１台の照射ヘッド３１に２台の照射ユニット２０を搭載し、一方の照射ユニット２０を照射ヘッド３１に対してＺ方向に移動可能とすると共に、他方の照射ユニット２０を照射ヘッド３１に対してＸＹＺ方向に移動可能とすることで、表面実装部品Ｅの両側における複数の半田付着領域間に亘って高速で移動させることにより全ての半田Ｓを同時的に溶融させるものであってもよい。
【００５２】
（７）本実施形態ではマスク板６３を用いて楕円形状の照射スポットＩを形成しているものの、本発明によると、楕円形状の照射スポットＩを出射するレンズを用いてもよい。このようにすると、レーザビームの伝送損失を生じさせなくて済む。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態１において一対の照射ユニットから照射されたレーザビームにより表面実装部品の両側縁部において半田を同時的に溶融させる様子を示した側面図
【図２】その照射ヘッドをＸＹ方向に駆動させる様子を示した斜視図
【図３】その照射ヘッドをＺ方向に駆動させる様子を示した一部切欠段面図
【図４】そのレーザビームの光路上に設けられたマスク板を示した平面図
【図５】その表面実装部品がセルフアライメントにより正規の装着位置に移動する様子を示した平面図
【図６】その表面実装部品の両側縁部において半田を同時的な溶融状態とするための第１の方法を示した平面図
【図７】その表面実装部品の両側縁部において半田を同時的な溶融状態とするための第２の方法を示した平面図
【図８】そのレーザビームが表面実装部品の端子部に向けて照射されるように照射ヘッドの移動制御を行う作動システムを示したブロック図
【図９】その制御部による照射ヘッドの移動制御の手順を示したフローチャート
【符号の説明】
【００５４】
１…レーザリフロー装置
１０…レーザユニット
１１…レーザ光源
１２…レーザ光分割手段
２０…照射ユニット
３０…ヘッド駆動ユニット（駆動手段、上下駆動手段）
３１…照射ヘッド
４６…レンズ
５０…制御部
５１…位置情報取得手段
５２…位置調整手段
６０…マスクホルダ
６３…マスク板
８０…撮像手段
Ｅ…表面実装部品
Ｍ…本体部
Ｐ…プリント基板
Ｓ…半田
Ｔ…端子部
【図１】
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【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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