(57)【要約】  【課題】  従来の光加工装置は、光エネルギーの反射光だけの検出だけで、はんだの溶融形状によって反射光が変わる可能性があるため、はんだ接合の十分な品質確保が難しいといった課題を有していた。  【解決手段】  本発明の光加工装置の上記課題を解決するために、はんだペースト、糸状のはんだなどはんだの種類を問わず、受像手段からのはんだ接合部全体の画像と、予め設定していた画像を比較する比較手段と、その比較手段からの信号により、光エネルギー出力制御手段により光エネルギー出力を制御することにより、より高品質なはんだ接合ができるという特徴がある。【選択図】  図１
2005211982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物へ導く第１の光路と、被加工物からの光路の一部が前記第１の光路と重複する第２の光路と、前記第２の光路に配置した受像手段を備え、前記光エネルギー出力手段を制御する光エネルギー出力制御手段と、前記受像手段からの画像と予め設定した加工中の画像を比較する比較手段を設け、前記比較手段の信号を光エネルギー出力制御手段に入力して光エネルギーを制御する光加工装置。
【請求項２】
はんだを被加工物に送給するはんだ送給手段を備え、前記はんだ送給手段を制御するはんだ送給制御手段と、前記受像手段からの画像と予め設定した加工中の画像を比較する比較手段を設け、前記比較手段の信号をはんだ送給制御手段に入力してはんだ送給を制御する請求項１記載の光加工装置。
【請求項３】
光エネルギーの方向に対して略垂直方向に第１の光路と被加工物を相対移動させる第１の駆動手段と、光エネルギーの方向に対して略水平方向に第１の光路と被加工物を相対移動させる第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段と第２の駆動手段を制御する駆動制御手段を設け、被加工物の各加工部位毎に比較のための画像を設定する請求項１または２に記載の光加工装置。
【請求項４】
前記受像手段からの画像と予め設定した加工後の画像を比較する比較手段を設け、加工後の被加工物の良否判定を行う請求項１から３の何れかに記載の光加工装置。
【請求項５】
良否判定を行う際に用いる色彩が加工前から被加工物に存在する場合、その部分を比較から外す請求項１から４の何れかに記載の光加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光エネルギーを集光することで局所加熱を可能にし、はんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工などの加工を行う光加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光加工装置は、全体に加熱することが困難な熱に弱い被加工物に対して光エネルギーによる局所加熱をすることで、はんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工ができる装置として注目されている。
【０００３】
従来の光加工装置は、はんだ接合の品質を被加工物毎に確認するために、光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギー出力手段を制御する光エネルギー出力制御手段と、被加工物全体を撮影する受像手段と、はんだペーストからの反射光のレベルと予め設定された反射光のレベルとの比較によりはんだ溶融検出信号を出力する画像処理部と、はんだ溶融検出信号をもとに光エネルギー出力制御手段に熱源制御信号を出力するパソコンを備え、安定且つ最適なはんだ接合となるように光エネルギー出力を制御していた（例えば、特許文献１参考）。
【０００４】
図６は上記従来の光加工装置を示しており、１０１は基板の入ったケース、１０２は被加工物、１０３は光源、１０４は光ビーム・コントローラ、１０５ははんだ接合部分全体を撮像するための撮像手段、１０６ははんだペースト１１０の溶融状態を検出する画像処理部１０６、画像処理部からの検出信号に基づいて光ビーム・コントローラを制御する制御部、１０８は被加工物を搬送する搬送装置、１０９は搬送装置を制御する搬送制御装置、１１０ははんだペーストである。
【０００５】
以上のように構成された光加工装置について動作を説明する。
【０００６】
搬送装置１０８によって被加工物１０２は設定された位置に搬送される。光源からの光によってはんだペーストが反射し、その反射光を撮像手段で検出する。検出した信号を画像処理部で処理しパソコンに信号を送り、光ビーム・コントローラで光を制御することによりはんだ接合を可能としている。
【特許文献１】特開平７−７２５１号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の光加工装置は、はんだペーストのはんだ溶融状態の反射光の信号レベルを検出して光エネルギーを制御しているため、はんだの溶融形状によって反射光が変わる可能性があり、検出とこれを用いた制御が難しく、はんだ接合の十分な品質確保が難しいといった課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するもので、より高品質なはんだ接合ができる光加工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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の光加工装置は、光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物へ導く第１の光路と、被加工物からの光路の一部が前記第１の光路と重複する第２の光路と、前記第２の光路に配置した受像手段を備え、前記光エネルギー出力手段を制御する光エネルギー出力制御手段と、前記受像手段からの画像と予め設定した加工中の画像を比較する比較手段を設け、前記比較手段の信号を光エネルギー出力制御手段に入力して光エネルギーを制御するものである。
【００１０】
そして、この構成により、受像手段からの加工中の画像と、予め設定していた画像を比較する比較手段からの信号により、光エネルギー出力制御手段により光エネルギー出力を制御することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明は、前記受像手段により予め設定した画像と被加工物を比較する比較手段と、光エネルギー制御手段を設けることにより、比較手段からの信号を入力することで光エネルギー出力を自動制御し、高品質なはんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１において、１は光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段であり、加工エネルギー源である。２は光エネルギーを被加工物6に導く光エネルギーの（第1の）光路を示す。３はハーフミラーであり、光エネルギーの波長成分を透過させ、可視光成分を反射させる特性をもつ。４は光エネルギーを整形する光エネルギー整形手段であり、光エネルギー出力手段１から出る光を必要なビーム径に集光する。その集光特性は光エネルギー出力手段１の発散特性に合わせて設定されている。５は着脱可能な保護ガラスであり、加工時に発生する異物が光エネルギー整形手段４に付着することを防ぐ。また、異物付着により光エネルギー出力が低下した場合に保護ガラス５を交換することで、光出力を回復させるためのメンテナンスを容易にする。６は本装置の加工対象である被加工物。７は被加工物６の光を受像手段に導くためのミラー。８は第１の光路２と重複する（第２の）光路を示す。９は被加工物６の画像と加工中のはんだ接合状態あるいは、樹脂の加熱加工状態を見るための第２の光路８に配置した受像手段。１０は外部からの信号を受信して前記光エネルギー出力手段１を制御する光エネルギー出力制御手段、１１は予め画像を設定する画像設定手段、１２は前記画像設定手段１１によって設定した画像と、加工前、加工中または、加工後の画像を比較する比較手段、１３は前記受像手段９により得られた被加工物６の画像を表示する表示手段である。
【００１４】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００１５】
まず光エネルギー出力手段１から出た光は第1の光路２に沿ってハーフミラー３を透過し、光エネルギー整形手段４に入り、ここで必要な大きさに集光され、保護ガラス５を経て、被加工物６に照射される。この集光された光で被加工物６を加工する。被加工物６から出た光は前記保護ガラス５、光エネルギー整形手段４を経てハーフミラー３で第２の光路８に反射し、ミラー７で再度反射後、受像手段９に入る。受像手段９からの信号が表示手段１３に送られ、表示された被加工物６の画像を画像設定手段１１にて設定する。画像設定手段１１に予め設定された画像と受像手段９からの被加工物６の画像を比較手段１２で比較し、一致した時に光エネルギー出力制御手段１０に信号を送信することで光エネルギー出力され、はんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工を行うことができる。
【００１６】
以上のように、本実施の形態によれば、受像手段９から送られた信号によって表示手段１３に表示された光エネルギー出力を制御する時点、つまり本加熱前、後加熱前、加工終了前の被加工物６の画像を画像設定手段１１で設定する。画像設定手段１１によって予め設定された画像と受像手段９の被加工物６の状態画像を比較手段１２で比較し、画像が一致した時に光エネルギー出力制御手段１０によって光エネルギー出力手段１を制御することで予備加熱、本加熱、後加熱、加工終了を自動制御することが可能となり、高品質なはんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工が可能となる。
【００１７】
次に加工事例を説明する。
【００１８】
まず、予め被加工部位にクリーム状のはんだを塗布し、そのクリーム状のはんだが塗布されている箇所に、加工開始の予備加熱として予め設定された光エネルギーの出力の光を照射する。
【００１９】
次に、画像設定手段１１によって設定された本加熱前の被加工部位上のはんだ状態の画像と、受像手段９からの加工中の被加工部位上のはんだ状態の画像が一致した時点で比較手段１２から光エネルギー出力制御手段１０に信号が送られ、予め本加熱として設定された光エネルギーの出力で光を照射する。
【００２０】
次に、画像設定手段１１によって設定された後加熱前の被加工部位上のはんだ状態の画像と、受像手段９からの加工中の被加工部位上のはんだ状態の画像が一致した時点で比較手段１２から光エネルギー出力制御手段１０に信号が送られ、予め後加熱として設定された光エネルギーの出力の光を照射する。
【００２１】
次に、加工終了前の被加工部位上のはんだ状態の画像と、受像手段９からの加工中の被加工部位上のはんだ状態の画像が一致した時点で比較手段１２から光エネルギー出力制御手段１０に信号が送られ、光エネルギーの出力を停止する。
【００２２】
なお、光エネルギー出力手段１の具体例としてはレーザやランプ、光エネルギー出力制御手段１０としては光エネルギー出力の強度を制御する手段または光エネルギー出力の強度を一定として光エネルギー出力時間を制御する手段がある。
【００２３】
受像手段としてはカメラ、画像設定手段及び比較手段としては画像認識装置、表示手段としてはＣＲＴやＬＣＤ表示装置がある。
【００２４】
（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。図２において、１４ははんだを正確に必要量だけ被加工物に送給するはんだ送給手段、１５は外部からの信号を受信してはんだ送給手段１４を制御するはんだ送給制御手段である。実施の形態１と異なるのは、実施の形態１の構成及び配置にはんだ送給手段１４とはんだ送給制御手段１５を追加した点である。
【００２５】
以上のように構成された光加工装置について、その動作を説明する。
【００２６】
受像手段９からの信号が表示手段１３に送られ、表示された画像を画像設定手段１１にて設定する。画像設定手段１１に予め設定された画像と受像手段９の画像を比較手段１２で比較し、一致した時に光エネルギー出力制御手段１０とはんだ送給制御手段１５に信号を送信することで光エネルギーを出力し、はんだ送給してはんだ接合を行うことができる。
【００２７】
すなわち、受像手段９から送られた信号によって表示手段１３に表示した光エネルギー出力、または、はんだ送給を制御する時点（本加熱前、後加熱前、加工終了前）の画像を画像設定手段１１で設定し、画像設定手段１１によって予め設定された画像と受像手段９の被加工物の状態画像を比較手段１２で比較し、画像が一致した時に、光エネルギー出力制御手段１０とはんだ送給制御手段によって、光エネルギー出力とはんだ送給を制御することで予備加熱、本加熱、後加熱、加工終了を自動制御することが可能となり、高品質なはんだ接合可能となる。
【００２８】
次に加工事例を説明する。
【００２９】
まず、予め被加工部位にクリーム状のはんだを塗布し、そのクリーム状のはんだが塗布されている箇所に、加工開始の予備加熱として予め設定された光エネルギーの出力の光を照射する。
【００３０】
次に、画像設定手段１１によって設定された本加熱前の被加工部位上のはんだ状態の画像と受像手段９からの加工中の被加工部位上のはんだ状態の画像が一致した時点で比較手段１２から光エネルギー出力制御手段１０とはんだ送給制御手段１５に信号が送られ、予め本加熱として設定された光エネルギー出力で照射すると同時にはんだ送給する。
【００３１】
次に、画像設定手段１１によって設定された後加熱前の被加工部位上のはんだ状態の画像と受像手段９からの加工中の被加工部位上のはんだ状態の画像が一致した時点で比較手段１２から光エネルギー出力制御手段１０とはんだ送給制御手段１５に信号が送られ、予め後加熱として設定された光エネルギー出力で照射し、はんだ送給を停止する。
【００３２】
次に、加工終了前の被加工部位上のはんだ状態の画像と受像手段９からの加工中の被加工部位上のはんだ状態の画像が一致した時点で比較手段１２から光エネルギー出力制御手段１０に信号が送られ、光エネルギー出力を停止する。
【００３３】
なお、はんだ送給手段１４の例として糸状のはんだを送給する送給部と被加工物に正確に送給するノズルを設けたはんだ送給装置、クリームはんだをノズルで被加工物に塗布するはんだ塗布装置がある。
【００３４】
はんだ送給制御手段１５としては、はんだ送給速度及び量を制御する手段と、はんだ送給速度及び量は一定で、送給時間を制御する手段がある。
【００３５】
（実施の形態３）
本実施の形態において実施の形態１、２と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００３６】
図３において、１６は光エネルギーに対して略垂直方向に第１の光路２と被加工物６を相対移動させる第１の駆動手段、１７は光エネルギーに対して略水平方向に第１の光路２と被加工物６を相対移動させる第２の駆動手段、１８は前記第１の駆動手段１６と第２の駆動手段１７を制御する駆動制御手段である。
【００３７】
本実施の形態と実施の形態１、２で異なるのは、第１の駆動手段１６と、第２の駆動手段１７と、駆動制御手段１８を追加した点である。
【００３８】
光エネルギーを集光して局所加熱を行うため、被加工物に対する熱影響を抑えられ、光エネルギーに対して略垂直方向と略水平方向に第１の光路２と被加工物を相対移動させる駆動手段１６．１７、駆動手段を制御する駆動制御手段１８を設けているため、加工領域を拡大することができる。
【００３９】
また、被加工物の各加工部位毎に比較のための画像を設定することができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、第１の駆動手段１６と第２の駆動手段１７、駆動手段を制御する駆動制御手段１８によって加工領域を拡大することができ、被加工物６の各加工部位毎に比較のための画像を設定できるため、異なった複数の形状の加工部位も自動制御によるはんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工が可能である。
【００４１】
（実施の形態４）
本実施の形態において実施の形態１から３と同様の構成については同一の番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４２】
図４において、本実施の形態と実施の形態１から３で異なるのは、比較手段１２に予め設定した画像と受像手段からの被加工物６の画像を比較し、良否判定を可能とする機能を追加した点である。
【００４３】
画像設定手段１１によって予め設定した良品の被加工物６の画像と受像手段９の加工後の画像を比較手段１２で比較することで良否判定を行う。
【００４４】
以上のように、本実施の形態によれば、はんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工にて不良が発生した場合に画像設定手段１１と比較手段１２による良否判定によって、不良を検出し、不良品の市場流出を防ぐことができる。
【００４５】
（実施の形態５）
本実施の形態において実施の形態１から４と同様の構成については同一の番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４６】
図５において、本実施の形態と実施の形態1から４で異なるのは、比較手段１２に良否判定を行う際に用いる色彩が加工前から被加工物６に存在する場合はその部分を比較から外す機能を追加した点である。
【００４７】
受像手段９からの画像に加工済みの被加工物６または、加工済みの被加工物６に似た色彩が加工前から含まれていた場合にその被加工物６または色彩を比較から外す設定を行うことで、比較から外された部分の加工中及び加工後の画像と予め設定していた画像を比較し、良否判定を正確に判定する。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、受像手段９からの画像に加工済みの被加工物６または、加工済みの被加工物６に似た色彩が加工前から含まれていた場合に比較から外すことで、はんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工の加工中及び加工後の良否判定を正確に判定することができる。
【００４９】
なお、以上で示した装置構成、手段、数値パラメータ、計測方法、加工事例は一例にすぎないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の光加工装置は自動制御によって、広範囲の加工領域をはんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工ができ、加工後には良否判定を行うことができ、また、光エネルギーを集光することで局所加熱を可能にし、はんだ接合あるいは、樹脂の加熱加工などの加工装置およびこれを用いた生産設備等として産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の光加工装置の実施の形態１における全体の構成を示す図
【図２】本発明の光加工装置の実施の形態２における全体の構成を示す図
【図３】本発明の光加工装置の実施の形態３における全体の構成を示す図
【図４】本発明の光加工装置の実施の形態４における全体の構成を示す図
【図５】本発明の光加工装置の実施の形態５における全体の構成を示す図
【図６】従来の光加工装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００５２】
１    光エネルギー出力手段
２    第１の光路
６    被加工物
８    第２の光路
９    受像手段
１０  光エネルギー出力制御手段
１２  比較手段
１４  はんだ送給手段
１５  はんだ送給制御手段
１６  第１の駆動手段
１７  第２の駆動手段
１８  駆動制御手段
【図１】
2005211982.tif 000003
【図２】
2005211982.tif 000004
【図３】
2005211982.tif 000005
【図４】
2005211982.tif 000006
【図５】
2005211982.tif 000007
【図６】
2005211982.tif 000008