(57)【要約】【課題】分割放物面鏡を用いてレーザ光を分割することにより部品点数を削減することができると共に簡易な構成で分割レーザ光の焦点間距離を広範囲で調整することができ、且つ接合品質の向上を図ることができるレーザ接合システム及びレーザ接合方法を提供する。【解決手段】ＬＤユニット１７から発振されたレーザ光ＬＢをワークＷに照射して接合を行うレーザ接合方法において、レーザ接合システム１０Ａは、１つの放物面鏡を分割することにより形成され、且つ前記レーザ光ＬＢを２つの分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２に分割してワークＷに集光照射する分割放物面鏡４２、４４と、各分割放物面鏡４２、４４におけるレーザ光ＬＢの入射方向に沿った相対位置を変位させる変位機構４８と、これら分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出力比率を変更する出力比率変更機構２８とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から発振されたレーザ光をワークに照射して接合を行うレーザ接合システムにおいて、
放物面鏡を分割することにより形成され、且つ前記レーザ光を複数の分割レーザ光に分割して前記ワークに集光照射する複数の分割放物面鏡と、
前記複数の分割放物面鏡における前記レーザ光の入射方向に沿った前記複数の分割放物面鏡の相対位置を変位させる分割放物面鏡変位手段と、
前記複数の分割レーザ光の出力比率を変更する出力比率変更手段と、
を備えることを特徴とするレーザ接合システム。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ接合システムにおいて、
前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を伝送するための伝送用光ファイバと、
前記伝送用光ファイバの出射側端部が固定されると共に、該伝送用光ファイバから出射したレーザ光を平行光にコリメートするコリメータレンズユニットとをさらに備え、
前記出力比率変更手段は、前記コリメータレンズユニットにおける前記レーザ光の光軸方向と直交する方向に該コリメータレンズユニットを変位させることにより、前記複数の分割放物面鏡の前記レーザ光の入射比率を変更するコリメータレンズユニット変位手段を有することを特徴とするレーザ接合システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ接合システムにおいて、
前記レーザ発振器から発振された前記レーザ光を前記各分割放物面鏡に向けて反射するミラーをさらに備え、
前記出力比率変更手段は、前記ミラーの位置を変位させることにより、前記複数の分割放物面鏡の前記レーザ光の入射比率を変更するミラー変位手段を有することを特徴とするレーザ接合システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ接合システムにおいて、
前記出力比率変更手段は、前記レーザ発振器から前記各分割放物面鏡までの光路上に配設されて、前記レーザ光の透過量を変更可能なバリアブルアッテネータを有することを特徴とするレーザ接合システム。
【請求項５】
請求項４記載のレーザ接合システムにおいて、
前記バリアブルアッテネータは、前記各分割放物面鏡に対応して複数配設されていることを特徴とするレーザ接合システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ接合システムにおいて、
前記各分割レーザ光が照射された前記ワークの温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段にて取得された温度に基づいて前記出力比率変更手段を制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とするレーザ接合システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ接合システムにおいて、
前記レーザ光のスポット形状を略楕円形状又は方形状にするスポット形状変形手段をさらに備えることを特徴とするレーザ接合システム。
【請求項８】
レーザ発振器から発振されたレーザ光を複数の分割放物面鏡にて複数の分割レーザ光に分割してワークに集光照射することにより接合を行うレーザ接合方法において、
放物面鏡を分割して形成された前記複数の分割放物面鏡における前記レーザ光の入射方向に沿った前記複数の分割放物面鏡の相対位置を変位させることによって、前記複数の分割レーザ光の焦点間距離を設定する工程と、
前記複数の分割レーザ光の出力比率を変更する工程と、
を行うことを特徴とするレーザ接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器から発振されたレーザ光をワークに照射して半田付けやろう付けといった接合を行うレーザ接合システム及びレーザ接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板に電子部品を実装するための接合方法として、フロー方式やリフロー方式の半田付けが広汎に利用されている。ところが、この種の方式で半田付けすることが困難な電子部品（例えば、耐熱性の低い電子部品、端子熱容量の比較的大きな電子部品等）をプリント配線板に実装する場合や、実装済みの基板をアッセンブリーする場合等には、後工程で部分的に半田付け作業を行う必要がある。
【０００３】
このような後工程での部分的な半田付け作業は、人手によって半田ごてを用いて行われることが多く、接合品質のバラツキの発生、接合不良率の増加、生産時間の長期化、生産コストの高騰化等が問題になることがある。そのため、近年、自動で高速且つ安価に半田付けを行うことが可能なレーザ半田付け装置の開発が進められている。レーザ半田付け装置によれば、レーザ光の集光度合いを容易に調整することができることから、寸法の小さい電子部品等の実装にも対応することが可能である。
【０００４】
前記レーザ半田付け装置を用いて、電子部品の複数の端子部をプリント配線板に順次半田付けをした場合、例えば、半田付けが完了した端子部が熱変形することで、半田付けがなされていない他の端子部がプリント配線板から浮き上がり、該他の端子部の半田付けが良好に行われないことがある。
【０００５】
このような不具合は、複数の端子部を同時に半田付けすることにより解消することが可能である。しかしながら、この場合、複数のレーザ光を同時に複数の被半田付け部に照射する必要がある。
【０００６】
他方、熱交換器の冷却フィンや宝飾品の微少部品等に用いられる接合方法として、半田よりも融点の高いろう材を用いたろう付けが利用されている。このろう付けにおいてもレーザ光を用いることにより、品質の向上が図れたり、微細部分のろう付けに対応することも可能である。
【０００７】
レーザ接合装置のうちのレーザ半田付け装置において、ビームスプリッタを用いて１つのレーザ光を２つの分割レーザ光に分割する技術的思想が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このような装置によれば、２つの分割レーザ光を各被接合部に照射することは可能となる。しかしながら、各被接合部は、異なる熱容量を有していることが多いため、これら分割レーザ光の出力比率を容易に変更することができることが望ましい。特に、ろう付けにおいては、材質の異なる金属部品同士を接合したり、大きさの異なる部品同士を接合することが多々あるので、熱容量の違いによる影響が生じ易い。
【０００８】
この種のレーザ接合装置としては、プリズムを用いて分割レーザ光の出力比率を変更するもの（例えば、特許文献２参照）や、レーザ光の入射位置によって反射率（透過率）が異なるように構成された分割部材（ビームスプリッタ）を用いて分割レーザ光の出力比率を変更するもの（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【０００９】
これらレーザ接合装置では、プリズムやビームスプリッタを用いてレーザ光を分割しているため、各分割レーザ光を集光する集光レンズが必要であるため、部品点数が増加してしまう。
【００１０】
レーザ加工の分野では、１つの放物面鏡を２つに分割して形成された一対の分割放物面鏡を用いてレーザ光を２つの分割レーザ光に分割すると共に集光することにより、集光レンズを削減する技術的思想が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【００１１】
また、この特許文献４には、各分割放物面鏡を回転可能、又は加工方向（各放物面鏡に入射されるレーザ光の光軸方向と交差する方向）に移動させることにより、各分割レーザ光の焦点間距離を変更することができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２１１４２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−５６５２０号公報
【特許文献３】特開２００７−２８９９８０号公報
【特許文献４】特開平４−１８２０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した特許文献４のような技術をレーザ半田付け装置に適用した場合、各分割放物面鏡を回転可能に構成すると、該分割放物面鏡から導かれる分割レーザ光がプリント配線板の実装面に対して斜めに入射されるので、既に実装されている他の電子部品等が邪魔になって所定の被半田付け部に該分割レーザ光を照射することができないことがある。また、レーザろう付けにおいても、接合部品の形状が複雑な場合には所望の接合部分にレーザ光を照射することができないことがある。
【００１４】
一方、各分割放物面鏡を加工方向に移動可能に構成すると、分割レーザ光の焦点間距離の調整幅が狭くなる（例えば、１〜５ｍｍ程度の範囲の調整幅となる）。
【００１５】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、分割放物面鏡を用いてレーザ光を分割することにより部品点数を削減することができると共に簡易な構成で分割レーザ光の焦点間距離を広範囲で調整することができ、且つ接合品質の向上を図ることができるレーザ接合システム及びレーザ接合方法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】
【００１６】
［１］  本発明に係るレーザ接合システムは、レーザ発振器から発振されたレーザ光をワークに照射して接合を行うレーザ接合システムにおいて、放物面鏡を分割することにより形成され、且つ前記レーザ光を複数の分割レーザ光に分割して前記ワークに集光照射する複数の分割放物面鏡と、前記複数の分割放物面鏡における前記レーザ光の入射方向に沿った前記複数の分割放物面鏡の相対位置を変位させる分割放物面鏡変位手段と、前記複数の分割レーザ光の出力比率を変更する出力比率変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るレーザ接合システムによれば、複数の分割放物面鏡によって、レーザ光を複数の分割レーザ光に分割してワークに集光照射することができるので、集光レンズが不要であり部品点数の削減を図ることができると共に、複数の被接合部に分割レーザ光を同時に照射することができる。
【００１８】
また、出力比率変更手段によって、複数の分割レーザ光の出力比率を変更することができるので、各被接合部の熱容量に対応した出力の分割レーザ光を前記各被接合部に照射することができる。これにより、接合品質の向上を図ることができる。
【００１９】
さらに、分割放物面鏡変位手段によって、前記複数の分割放物面鏡における前記レーザ光の入射方向に沿って前記複数の分割放物面鏡の相対位置を変位させることができるので、簡易な構成で分割レーザ光の焦点間距離を広範囲で調整することが可能になる。
【００２０】
［２］  上記のレーザ接合システムにおいて、前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を伝送するための伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバの出射側端部が固定されると共に、該伝送用光ファイバから出射したレーザ光を平行光にコリメートするコリメータレンズユニットとをさらに備え、前記出力比率変更手段は、前記コリメータレンズユニットにおける前記レーザ光の光軸方向と直交する方向に該コリメータレンズユニットを変位させることにより、前記複数の分割放物面鏡の前記レーザ光の入射比率を変更するコリメータレンズユニット変位手段を有していてもよい。
【００２１】
このようなシステムによれば、コリメータレンズユニット変位手段によって、コリメータレンズユニットにおけるレーザ光の入射方向と直交する方向に該コリメータレンズユニットを変位させて複数の分割放物面鏡のレーザ光の入射比率を変更することができるので、複数の分割レーザ光の出力比率を容易に変更することができる。
【００２２】
［３］  上記のレーザ接合システムにおいて、前記レーザ発振器から発振された前記レーザ光を前記各分割放物面鏡に向けて反射するミラーをさらに備え、前記出力比率変更手段は、前記ミラーの位置を変位させることにより、前記複数の分割放物面鏡の前記レーザ光の入射比率を変更するミラー変位手段を有していてもよい。
【００２３】
このようなシステムによれば、ミラー変位手段によって、ミラーの位置を変位させて複数の分割放物面鏡のレーザ光の入射比率を変更することができるので、複数の分割レーザ光の出力比率を容易に変更することができる。
【００２４】
［４］  上記のレーザ接合システムにおいて、前記出力比率変更手段は、前記レーザ発振器から前記各分割放物面鏡までの光路上に配設されて、前記レーザ光の透過量を変更可能なバリアブルアッテネータを有していてもよい。
【００２５】
このようなシステムによれば、レーザ発振器から各分割放物面鏡までの光路上にレーザ光の透過量を変更可能なバリアブルアッテネータを配設しているので、複数の分割放物面鏡のレーザ光の入射比率を変更することができる。これにより、複数の分割レーザ光の出力比率を容易に変更することができる。
【００２６】
［５］  上記のレーザ接合システムにおいて、前記バリアブルアッテネータは、前記各分割放物面鏡に対応して複数配設されていてもよい。
【００２７】
このようなシステムによれば、バリアブルアッテネータを各分割放物面鏡に対応して複数配設するので、各分割放物面鏡のレーザ光の入射量を調整することができる。これにより、各分割レーザ光の出力を好適に調整することができる。
【００２８】
［６］  上記のレーザ接合システムにおいて、前記各分割レーザ光が照射された前記ワークの温度を取得する温度取得手段と、前記温度取得手段にて取得された温度に基づいて前記出力比率変更手段を制御する制御部と、をさらに備えていてもよい。
【００２９】
このようなシステムによれば、各分割レーザ光が照射されたワークの温度に基づいて、出力比率変更手段を制御するので、半田付け部の温度管理を行うことができる。これにより、管理された再現性の良い接合が可能となる。
【００３０】
［７］  上記のレーザ接合システムにおいて、前記レーザ光のスポット形状を略楕円形状又は方形状にするスポット形状変形手段をさらに備えていてもよい。
【００３１】
このようなシステムによれば、レーザ光のスポット形状を略楕円形状又は方形状にしているので、各分割レーザ光のスポット形状について略楕円形状又は方形状にすることができる。これにより、例えば、ワークの被接合部が平面視で矩形状に形成されている場合であっても、該被接合部を好適に昇温することができる。
【００３２】
［８］  本発明のレーザ接合方法において、レーザ発振器から発振されたレーザ光を複数の分割放物面鏡にて複数の分割レーザ光に分割してワークに集光照射することにより接合を行うレーザ接合方法において、放物面鏡を分割して形成された前記複数の分割放物面鏡における前記レーザ光の入射方向に沿った前記複数の分割放物面鏡の相対位置を変位させることによって、前記複数の分割レーザ光の焦点間距離を設定する工程と、前記複数の分割レーザ光の出力比率を変更する工程と、を行うことを特徴とする。
【００３３】
このような方法によれば、複数の分割放物面鏡によって、レーザ光を複数の分割レーザ光に分割してワークに集光照射するので、集光レンズが不要であり部品点数の削減を図ることができると共に、複数の被接合部に分割レーザ光を同時に照射することができる。
【００３４】
また、複数の分割放物面鏡におけるレーザ光の入射方向に沿った前記複数の分割放物面鏡の相対位置を変位させることによって、複数の分割レーザ光の焦点間距離を設定するので、簡易な構成で分割レーザ光の焦点間距離を広範囲で調整することができる。
【００３５】
さらに、複数の分割レーザ光の出力比率を変更するので、各被接合部の熱容量に対応した出力の各分割レーザ光を前記各被接合部に照射することができる。これにより、接合品質の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、分割放物面鏡によって、レーザ光を複数の分割レーザ光に分割してワークに集光照射することができるので部品点数を削減することができる。また、複数の分割レーザ光の出力比率を変更することができるので接合品質の向上を図ることができる。さらに、前記複数の分割放物面鏡における前記レーザ光の入射方向に沿って相対位置を変位させることができるので、簡易な構成で分割レーザ光の焦点間距離を広範囲で調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ接合システムを示す模式図である。
【図２】前記レーザ接合システムの要部を示したブロック図である。
【図３】前記レーザ接合システムを用いた接合手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示すワークに分割レーザ光を照射した状態の平面説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。
【図６】変形例に係るレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った一部省略断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。
【図１０】図９に示すワークに分割レーザ光を照射した状態の平面説明図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った一部省略断面図である。
【図１３】図１１に示すワークに分割レーザ光を照射した状態の平面説明図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係るレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。
【図１５】図１４に示すレーザ接合システムを用いた接合手順を説明するためのフローチャートである。
【図１６】本発明の第７実施形態に係るレーザ接合システムの要部を示したブロック図である。
【図１７】図１６に示すレーザ接合システムを用いた接合手順を説明するためのフローチャートである。
【図１８】図１８Ａは、図１６に示すワークに分割レーザ光を照射した状態を示す説明図であり、図１８Ｂは、該分割レーザ光をワークに対して移動させた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明に係るレーザ接合システム及びレーザ接合方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るレーザ接合システム１０Ａは、レーザ光ＬＢを用いてワークＷを昇温させて半田付けを行うレーザ半田付けシステムとして構成されており、ワークＷを載置するためのステージ１２と、ＬＤ電源１４と、ＬＤ電源１４から供給される駆動電流に基づいてレーザ光ＬＢを発振するレーザ発振器１５と、レーザ発振器１５から発振されたレーザ光ＬＢを伝送する伝送ユニット１６と、伝送ユニット１６にて伝送されたレーザ光ＬＢをワークＷに照射するための出射ユニット１８と、半田（糸半田）Ｓを供給する複数（例えば、２つ）の半田供給部２０、２２と、制御部２４とを備える。
【００４０】
図４に示すように、ワークＷは、所定の銅パターン３００が形成されたプリント配線板３０２と、プリント配線板３０２に実装される電子部品３０４とを有する。
【００４１】
電子部品３０４は、例えば、表面実装型のＩＣとして構成されており、平面視で矩形状に形成された電子部品本体３０６と、電子部品本体３０６から一方の側に延びた複数（例えば、３本）の第１ピン３０８ａ〜３０８ｃと、電子部品本体３０６から他方の側に延びた複数（例えば、３本）の第２ピン３１０ａ〜３１０ｃとを含む。
【００４２】
複数の第１ピン３０８ａ〜３０８ｃと複数の第２ピン３１０ａ〜３１０ｃとは、左右対称に配設されている。図４から諒解されるように、銅パターン３００には、各第１ピン３０８ａ〜３０８ｃが配設される複数の第１パッド部３１２ａ〜３１２ｃと、各第２ピン３１０ａ〜３１０ｃが配設される複数の第２パッド部３１４ａ〜３１４ｃとが設けられている。
【００４３】
すなわち、本実施形態では、各第１ピン３０８ａ〜３０８ｃと各第１パッド部３１２ａ〜３１２ｃとで複数の第１被半田付け部（第１被接合部）３１６ａ〜３１６ｃが形成されると共に、各第２ピン３１０ａ〜３１０ｃと各第２パッド部３１４ａ〜３１４ｃとで複数の第２被半田付け部（第２被接合部）３１８ａ〜３１８ｃが形成される。
【００４４】
図１から諒解されるように、レーザ発振器１５は、例えば、ＦＣ−ＬＤ（ファイバカップリングレーザダイオード）からなり、ＬＤユニット１７と取り出し用光ファイバ１９とを一体的に結合して構成される。ＬＤユニット１７は、１つ又は複数のＬＤアレイを有し、ＬＤ電源１４より所要のＬＤ駆動電流を供給（注入）されて、例えば、１Ｗ〜２００Ｗの高出力ＬＤ光をレーザ光ＬＢとして発振出力する。取り出し用光ファイバ１９は、例えば、ＳＩ型光ファイバであって、伝送ユニット１６まで延びて、その出射端面よりレーザ光ＬＢを出射する。
【００４５】
伝送ユニット１６は、入射部２１と伝送用光ファイバ２３とを有する。入射部２１は、取り出し用光ファイバ１９より所定の広がり角度で出射されたレーザ光ＬＢを平行光にコリメートするコリメートレンズ２５と、コリメートレンズ２５からの平行光のレーザ光ＬＢを絞って伝送用光ファイバ２３に入射させる集光レンズ２７とを含む。
【００４６】
伝送用光ファイバ２３は、任意の長さを有してよく、ＳＵＳスパイラル管からなる保護管の中にＳＩ型光ファイバからなるファイバ心線を通したものである。ファイバ心線は、例えば、純粋石英ガラスからなるコアと、このコアを同軸に覆う例えばフッ素ドープ石英ガラスからなるクラッドと、このクラッドを同軸に覆う例えばポリアミドからなる被覆とで構成されている。伝送用光ファイバ２３は、出射ユニット１８内で終端している。
【００４７】
図２に示すように、出射ユニット１８は、伝送用光ファイバ２３の出射側端部を保持するファイバ保持部３０と、伝送用光ファイバ２３より所定の広がり角度で出射されたレーザ光ＬＢを平行光に平行化するコリメートレンズ３４を含むコリメータレンズユニット２９と、コリメータレンズユニット２９を変位させるための出力比率変更機構（コリメータレンズユニット変位手段）２８と、コリメートレンズ３４にて平行化されたレーザ光ＬＢをワークＷに導く出射ユニット本体３１とを有する。
【００４８】
コリメータレンズユニット２９は、コリメートレンズ３４を収容した状態で支持するレンズ支持部３２を含む。レンズ支持部３２は、ファイバ保持部３０が固定された状態で、出射ユニット本体３１を構成する後述する筐体４０に対して変位可能に設けられている。
【００４９】
出力比率変更機構２８は、後述する分割レーザ光ＬＢ１と分割レーザ光ＬＢ２との出力比率を変更するためのものである。本実施形態において、出力比率変更機構２８は、コリメータレンズユニット２９におけるレーザ光ＬＢの光軸方向（コリメートレンズ３４におけるレーザ光ＬＢの入射方向）と直交する方向（図２の左右方向）にコリメータレンズユニット２９を変位させるものであり、例えば、リニアモータ、サーボモータ、又はステッピングモータを用いた電動アクチュエータで構成することができる。出力比率変更機構２８は、前記筐体４０に固定されている。
【００５０】
出射ユニット本体３１は、図示しない駆動機構によってステージ１２に対して移動可能となっており、伝送用光ファイバ２３から出射されたレーザ光ＬＢを所定方向（例えば、ステージ１２の載置面１３に平行な方向）に反射するミラー３６と、ミラー３６によって反射されたレーザ光ＬＢを複数の分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２に分割してワークＷに集光照射するための分割照射機構３８と、ミラー３６及び分割照射機構３８を収容する筐体４０とを有する。
【００５１】
ミラー３６は、筐体４０に固定されている。分割照射機構３８は、１つの放物面鏡を２分割することにより形成された分割放物面鏡４２、４４と、分割放物面鏡４２を筐体４０に固定するための固定部４６と、これら分割放物面鏡４２、４４を相対変位させるための変位機構（分割放物面鏡変位手段）４８とを含む。
【００５２】
分割放物面鏡４２は、ミラー３６から導かれたレーザ光ＬＢの一部を分割レーザ光ＬＢ１としてワークＷの各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃに照射し、分割放物面鏡４４は、該レーザ光ＬＢの残余を分割レーザ光ＬＢ２としてワークＷの各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃに照射する（図４参照）。各分割放物面鏡４２、４４のうちレーザ光ＬＢを反射する反射面は、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の光軸方向がステージ１２の載置面１３に対して略直交するような形状になされている。
【００５３】
変位機構４８は、各分割放物面鏡４２、４４におけるレーザ光ＬＢの入射方向に沿って分割放物面鏡４４を変位させるものであり、例えば、リニアモータ、サーボモータ、又はステッピングモータを用いた電動アクチュエータで構成することができる。変位機構４８は筐体４０に固定されている。
【００５４】
筐体４０には、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の光路上に配設されたシャッター５０と、半田付け時に発生する金属ヒューム等の異物が筐体４０内に侵入することを防止するための保護部材（侵入防止手段）５２と、ミラー３６を挟むようにして各分割放物面鏡４２、４４と対向配置されたカメラユニット５４とが設けられている。
【００５５】
シャッター５０は、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の通過を許可する開状態と、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の通過を遮断する閉状態とを切り替え可能に構成されている。保護部材５２は、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の透過性が良好なガラス等で構成されている。
【００５６】
カメラユニット５４は、図示しない落射照明を含んで構成されており、該落射照明の光は、ミラー３６を透過した後、各分割放物面鏡４２、４４で反射してワークＷに達する。そして、該ワークＷで反射された落射照明の反射光は、各分割放物面鏡４２、４４で反射された後、ミラー３６を透過してカメラユニット５４に導かれる。
【００５７】
すなわち、カメラユニット５４は、分割放物面鏡４２、４４が初期位置（分割放物面鏡４２の反射面と分割放物面鏡４４の反射面とで１つの連続した面となるような分割放物面鏡４２、４４の位置）にある時に使用され、ワークＷの各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃ及び各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃを含んだ領域を撮影することができる。カメラユニット５４にて撮影された情報（画像情報、動画情報）は、制御部２４に出力される。
【００５８】
半田供給部２０は、半田Ｓを所定の送り速度によって各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃに供給可能に構成されており、半田供給部２２は、半田Ｓを所定の送り速度によって第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃに供給可能に構成されている。また、半田供給部２０、２２は、分割放物面鏡４２、４４の相対移動に伴って移動可能に構成することができる。例えば、分割放物面鏡４４の移動に連動して半田供給部２２を移動させることで、常に正確な位置に半田Ｓを供給することができる。
【００５９】
制御部２４は、ＬＤ電源１４を駆動制御する電源制御部５５（図１参照）と、制御部本体５６とを有する。制御部本体５６は、記憶部５８、出力比率制御部６０、分割放物面鏡変位制御部６２、シャッター制御部６４、カメラユニット制御部６６、及び半田供給制御部６８を含む。
【００６０】
記憶部５８には、図示しない入力手段によって入力されたワークＷの情報等が記憶されている。ワークＷの情報としては、例えば、実装する電子部品３０４の種類、ワークＷにおける各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃと各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃの中心間距離Ｌ１（図４参照）に関するデータ、各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃの熱容量に関するデータ、各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃの熱容量に関するデータ、コリメータレンズユニット２９の変位量と分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出力比率との関係を示した変位量マップ等が挙げられる。
【００６１】
出力比率制御部６０は、出力比率変更機構２８を駆動制御してコリメータレンズユニット２９を変位させる。分割放物面鏡変位制御部６２は、変位機構４８を駆動制御して分割放物面鏡４４を変位させる。シャッター制御部６４は、シャッター５０を開閉する。カメラユニット制御部６６は、カメラユニット５４を駆動制御する。半田供給制御部６８は、各半田供給部２０、２２を駆動制御して所定の位置に半田Ｓを供給する。
【００６２】
次に、以上のように構成されたレーザ接合システム１０Ａを用いて電子部品３０４をプリント配線板３０２に半田付けする手順について図３及び図４を参照しながら説明する。
【００６３】
本実施形態では、初期状態において、プリント配線板３０２がステージ１２の載置面１３に配置されている。なお、プリント配線板３０２には、各第１パッド部３１２ａ〜３１２ｃに各第１ピン３０８ａ〜３０８ｃが位置すると共に、各第２パッド部３１４ａ〜３１４ｃに各第２ピン３１０ａ〜３１０ｃが位置するように電子部品３０４が位置決め配設されている。
【００６４】
また、分割放物面鏡４４の初期位置は、各分割放物面鏡４２、４４におけるレーザ光ＬＢの反射面が連続した一つの面となるような位置である。なお、シャッター５０は、開状態になっている。
【００６５】
本実施形態に係る半田付け手順では、先ず、半田付けを行う電子部品３０４と出射ユニット１８との位置決めを行う（図３のステップＳ１）。すなわち、図示しない駆動機構によって出射ユニット１８をステージ１２に対して移動させて、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の照射可能範囲内に第１被半田付け部３１６ａと第２被半田付け部３１８ａとを位置させる。具体的には、分割放物面鏡４２と第１被半田付け部３１６ａとを対向配置させる。なお、この位置決め工程では、出射ユニット１８を固定としてステージ１２を移動させても構わない。
【００６６】
また、この位置決め工程において、制御部２４は、カメラユニット５４からの撮影情報に基づいて位置決めがなされたか否かを判断してもよい。この場合、例えば、ワークＷに目印を設けておき、カメラユニット５４からの撮影情報に基づく画像の所定位置に該目印が位置したときに位置決めがなされたと判断することができる。なお、上述したように、初期状態において、分割放物面鏡４２の反射面と分割放物面鏡４４の反射面とが連続した一つの面になっているため、このような画像を用いた判断を容易に行うことができる。
【００６７】
続いて、分割放物面鏡変位制御部６２は、変位機構４８を駆動制御して分割放物面鏡４４を所定位置に変位させる（ステップＳ２）。このとき、分割放物面鏡変位制御部６２は、例えば、記憶部５８に記憶されている中心間距離Ｌ１に関するデータに基づいて分割放物面鏡４４の変位量を調整する。
【００６８】
ただし、この工程において、分割放物面鏡変位制御部６２は、カメラユニット５４からの撮影情報に基づく画像から第１被半田付け部３１６ａと第２被半田付け部３１８ａとの中心間距離Ｌ１を算出し、その算出結果に基づいて分割放物面鏡４４の変位量を調整しても構わない。この場合、予め記憶部５８に前記中心間距離Ｌ１に関するデータを記憶させておく必要がないため、半田付けの準備工程にかかる工数の削減を図ることができる。
【００６９】
なお、このとき、半田供給部２２は、分割放物面鏡４４の移動に連動して所定位置に移動することとなる。すなわち、この段階で、半田供給部２０が第１被半田付け部３１６ａに半田Ｓを供給可能な位置に配置されると共に、半田供給部２２が第２被半田付け部３１８ａに半田Ｓを供給可能な位置に配置される。
【００７０】
次に、分割レーザ光ＬＢ１と分割レーザ光ＬＢ２の出力比率の設定を行う（ステップＳ３）。具体的には、出力比率制御部６０が出力比率変更機構２８を駆動制御してコリメータレンズユニット２９を所定距離だけ変位させる。出力比率変更機構２８がコリメータレンズユニット２９を一方の側（図２の左側）に変位させた場合には分割レーザ光ＬＢ１の出力比率が大きくなり、出力比率変更機構２８がコリメータレンズユニット２９を他方の側（図２の右側）に変位させた場合には分割レーザ光ＬＢ２の出力比率が大きくなる。
【００７１】
このとき、出力比率制御部６０は、記憶部５８に記憶されている第１被半田付け部３１６ａの熱容量と第２被半田付け部３１８ａの熱容量とに基づいて各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の好適な出力比率を算出し、この算出結果と変位量マップとから得られる変位量に基づいてコリメータレンズユニット２９の変位量を調整する。
【００７２】
なお、この出力比率を設定する工程では、例えば、シャッター５０を閉状態にした状態でＬＤユニット１７からレーザ光ＬＢを発振させ、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の強度を図示しないビームプロファイラで測定し、該測定結果を参照しながらリアルタイムでコリメータレンズユニット２９を変位させ、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出力比率を調整しても構わない。
【００７３】
その後、電源制御部５５は、ＬＤ電源１４を駆動制御してＬＤユニット１７からレーザ光ＬＢを発振させる（ステップＳ４）。このとき、シャッター５０が閉状態である場合には、シャッター制御部６４が該シャッター５０を開状態にする（ステップＳ５）。また、半田供給制御部６８は、半田供給部２０を駆動制御して第１被半田付け部３１６ａに所定量の半田Ｓを供給すると共に、半田供給部２２を駆動制御して第２被半田付け部３１８ａに所定量の半田Ｓを供給する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ５の処理は、レーザ光ＬＢを発振する段階でシャッター５０が開状態である場合には、不要であることは言うまでもない。
【００７４】
ＬＤユニット１７から発振したレーザ光ＬＢは、取り出し用光ファイバ１９から出射されてコリメートレンズ２５で平行化された後、集光レンズ２７で伝送用光ファイバ２３内に入射されて出射ユニット１８まで伝送される。伝送用光ファイバ２３から出射されたレーザ光ＬＢは、コリメートレンズ３４で平行化された後、ミラー３６で反射されて各分割放物面鏡４２、４４に導かれる。そして、分割放物面鏡４２に入射した一部のレーザ光ＬＢが、該分割放物面鏡４２で反射されて分割レーザ光ＬＢ１として第１被半田付け部３１６ａに集光照射されると同時に、分割放物面鏡４４に入射した残余のレーザ光ＬＢが、該分割放物面鏡４４で反射されて分割レーザ光ＬＢ２として第２被半田付け部３１８ａに集光照射される（ステップＳ７、図４参照）。
【００７５】
これにより、分割レーザ光ＬＢ１が照射された第１被半田付け部３１６ａが該分割レーザ光ＬＢ１を吸収して昇温されると共に、分割レーザ光ＬＢ２が照射された第２被半田付け部３１８ａが該分割レーザ光ＬＢ２を吸収して昇温されることになる。
【００７６】
そうすると、半田供給部２０から第１被半田付け部３１６ａに供給された半田Ｓが溶融すると共に、半田供給部２２から第２被半田付け部３１８ａに供給された半田Ｓが溶融する。
【００７７】
その後、半田供給制御部６８が各半田供給部２０、２２の駆動を停止して半田Ｓの供給を停止すると共に、電源制御部５５がＬＤ電源１４の駆動を停止してレーザ光ＬＢの発振を停止する（ステップＳ８）。
【００７８】
これにより、第１被半田付け部３１６ａに供給されて濡れ拡がった半田Ｓが固化すると共に第２被半田付け部３１８ａに供給されて濡れ拡がった半田Ｓが固化し、第１被半田付け部３１６ａの半田付けと第２被半田付け部３１８ａの半田付けとが同時に完了する。
【００７９】
次に、制御部２４は、全ての半田付けが終了したか否かを判断する（ステップＳ９）。半田付けが残っている場合（ステップＳ９：ＮＯ）には、ステップＳ１以降の処理を行う。具体的には、第１被半田付け部３１６ｂと第２被半田付け部３１８ｂとの半田付けを同時に行い、さらに、第１被半田付け部３１６ｃと第２被半田付け部３１８ｃとの半田付けを同時に行う。
【００８０】
全ての半田付けが終了した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）には、本実施形態に係る半田付け手順が終了する。
【００８１】
ところで、従来では、レーザ半田付けを行う際に、第１被半田付け部３１６ａを先行して半田付けをした後に、第２被半田付け部３１８ａを半田付けすることがあった。しかしながら、この場合、第１被半田付け部３１６ａを半田付けした時点で第１ピン３０８ａが熱歪みによって変形し、その結果、第２ピン３１０ａが第２パッド部３１４ａから浮き上がることがあった。そうすると、第２被半田付け部３１８ａの接合品質が低下するおそれがある。
【００８２】
本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ａによれば、２つの分割放物面鏡４２、４４によって、レーザ光ＬＢを２つの分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２に分割してワークＷに集光照射しているので、集光レンズが不要であり部品点数の削減を図ることができると共に、第１被半田付け部３１６ａと第２被半田付け部３１８ａとを同時に半田付けすることができる。
【００８３】
これにより、従来のように、例えば、第２被半田付け部３１８ａが第２パッド部３１４ａから浮き上がることがないので、第１被半田付け部３１６ａ及び第２被半田付け部３１８ａの接合品質が低下することもない。第１被半田付け部３１６ｂ、３１６ｃ、と第２被半田付け部３１８ｂ、３１８ｃの半田付けについても同様である。
【００８４】
また、出力比率変更機構２８にてコリメータレンズユニット２９を変位させることによって、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出力比率を変更することができるので、各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃの熱容量に対応した分割レーザ光ＬＢ１を該各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃに照射することができると共に、各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃの熱容量に対応した出力の分割レーザ光ＬＢ２を該各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃに照射することができる。これにより、接合品質の向上を図ることができる。
【００８５】
さらに、変位機構４８によって、各分割放物面鏡４２、４４におけるレーザ光ＬＢの入射方向に沿った分割放物面鏡４２と分割放物面鏡４４の相対位置を変位させることができるので、簡易な構成で分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の焦点間距離を広範囲で調整することができる。
【００８６】
本実施形態によれば、出力比率変更機構２８によってコリメータレンズユニット２９を変位させることにより、各分割放物面鏡４２、４４のレーザ光ＬＢの入射比率を変更することができるので、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出力比率を容易に変更することができる。
【００８７】
本実施形態は上述した構成に限定されない。例えば、本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ａは、伝送ユニット１６を設けないで、コリメータレンズユニット２９を構成するレンズ支持部３２にレーザ発振器１５を直接固定しても構わない。この場合であっても、上述した効果と同様の効果を奏する。
【００８８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｂについて図５及び図６を参照しながら説明する。なお、第２実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｂにおいて、第１実施形態に係るレーザ接合システム１０Ａと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、後述する第３及び第７実施形態においても同様である。
【００８９】
図５に示すように、本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｂでは、出射ユニット６９の構成が上述した出射ユニット１８の構成と異なっている。具体的には、出力比率変更機構２８に代えて出力比率変更機構（ミラー変位手段）７０が設けられている。なお、本実施形態では、コリメータレンズユニット２９は筐体４０に固定されている。
【００９０】
出力比率変更機構７０は、ミラー３６におけるレーザ光ＬＢの入射方向と直交する方向（図５の左右方向）に該ミラー３６をコリメータレンズユニット２９に対して変位させるためのものであって、例えば、リニアモータ、サーボモータ、又はステッピングモータを用いた電動アクチュエータで構成することができる。出力比率変更機構７０は、前記筐体４０に固定されている。
【００９１】
本実施形態では、出力比率制御部６０が出力比率変更機構７０を駆動制御してミラー３６を変位させる。そして、出力比率変更機構７０がミラー３６を一方の側（図５の左側）に変位させた場合には分割レーザ光ＬＢ２の出力比率が大きくなり、出力比率変更機構７０がミラー３６を他方の側（図５の右側）に変位させた場合には分割レーザ光ＬＢ１の出力比率が大きくなる。
【００９２】
すなわち、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。本実施形態は、上述した構成に限定されることはない。例えば、図６に示す変形例のように、出力比率変更機構７０に代えて、ミラー３６におけるレーザ光ＬＢの入射方向に沿って該ミラー３６を変位させることができる出力比率変更機構（ミラー変位手段）７０ａが設けられていてもよい。
【００９３】
この変形例では、出力比率変更機構７０ａがミラー３６をコリメータレンズユニット２９が位置する側に変位させた場合には分割レーザ光ＬＢ１の出力比率が大きくなり、出力比率変更機構７０ａがミラー３６をコリメータレンズユニット２９が位置する側とは反対側に変位させた場合には分割レーザ光ＬＢ２の出力比率が大きくなる。この場合であっても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｃについて図７及び図８を参照しながら説明する。
【００９５】
図７及び図８に示すように、本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｃでは、出射ユニット７１の構成が上述した出射ユニット１８の構成と異なっている。具体的には、出力比率変更機構２８に代えて出力比率変更機構７２が設けられている。出力比率変更機構７２は、レーザ光ＬＢにおけるミラー３６と各分割放物面鏡４２、４４との間の光路上に配設された複数（例えば、２つ）のバリアブルアッテネータ７４、７６と、各バリアブルアッテネータ７４、７６を変位可能に支持する支持部７８、８０とを有する。
【００９６】
各バリアブルアッテネータ７４、７６は、矩形の板状部材であって、その長手方向の位置によってレーザ光ＬＢの透過率が異なるように形成されている。具体的には、各バリアブルアッテネータ７４、７６は、その先端に向かうに従って連続的に又は段階的にレーザ光ＬＢの透過率が大きくなるように形成される一方、幅方向においてはその透過率が一定に形成されている。
【００９７】
各支持部７８、８０は、各バリアブルアッテネータ７４、７６の基端に接続された状態で、該バリアブルアッテネータ７４、７６をその長手方向に沿って変位させるためのものであって、例えば、リニアモータ、サーボモータ、又はステッピングモータを用いた電動アクチュエータで構成することができる。
【００９８】
各支持部７８、８０は、各バリアブルアッテネータ７４、７６が各分割放物面鏡４２、４４に対応した位置に配設されるように筐体４０に固定されている。すなわち、レーザ光ＬＢのうちバリアブルアッテネータ７４の透過光が分割放物面鏡４２に導かれ、レーザ光ＬＢのうちバリアブルアッテネータ７６の透過光が分割放物面鏡４４に導かれる。
【００９９】
本実施形態では、各バリアブルアッテネータ７４、７６は、レーザ光ＬＢの光軸方向に沿った位置を揃えた状態でその側面同士が摺動可能なように設けられている。これにより、バリアブルアッテネータ７４とバリアブルアッテネータ７６との間にレーザ光ＬＢが通過可能な隙間が形成されることがないため、簡易な構成でレーザ光ＬＢを効率的に各バリアブルアッテネータ７４、７６に入射させることができる。なお、各バリアブルアッテネータ７４、７６は、レーザ光ＬＢの光軸方向に沿ってオフセットしていても構わない。
【０１００】
本実施形態によれば、出力比率制御部６０が各支持部７８、８０を駆動制御して各バリアブルアッテネータ７４、７６を変位させることにより、各バリアブルアッテネータ７４、７６の透過光量を変更することができる。これにより、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出力自体を容易に変更することができる。
【０１０１】
また、これにより、各分割放物面鏡４２、４４に導かれるレーザ光ＬＢの入射比率を変更することができるので、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出力比率を容易に変更することができる。
【０１０２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｄについて図９及び図１０を参照しながら説明する。なお、第４実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｄにおいて、第３実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｃと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、後述する第５実施形態においても同様である。
【０１０３】
図９に示すように、本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｄでは、出射ユニット７９の構成が上述した出射ユニット７１の構成と異なっている。具体的には、コリメータレンズユニット２９に代えて楕円ビーム形成部（スポット形状変形手段）８１が設けられる。
【０１０４】
楕円ビーム形成部（スポット形状変形手段）８１は、コリメートレンズ８２と、平凹シリンドリカルレンズ８３と、平凸シリンドリカルレンズ８４と、レンズ支持部８５とによって構成されている。各レンズ８２、８３、８４は、ファイバ保持部３０側から順に配設され、レンズ支持部８５に収容された状態で支持されている。
【０１０５】
伝送用光ファイバ２３から所定の広がり角度で出射されたレーザ光ＬＢは、コリメートレンズ８２によって両軸方向において平行化される。コリメートレンズ８２で平行化されたレーザ光ＬＢは、その片軸が平凹シリンドリカルレンズ８３によって広げられ、さらに、広げられた片軸が平凸シリンドリカルレンズ８４によって平行化される。
【０１０６】
このような楕円ビーム形成部８１において形成されて出射されたレーザ光ＬＢは、ミラー３６によって反射した後に分割放物面鏡４２、４４によって加工点に集光される。このように加工点に集光された分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２は、スポット形状が略楕円形状となる。
【０１０７】
本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｄによれば、レーザ光ＬＢのスポット形状を楕円ビーム形成部８１によって略楕円形状にしているので、第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃに集光照射される分割レーザ光ＬＢ１のスポット形状と、第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃに集光照射される分割レーザ光ＬＢ２のスポット形状とを略楕円形状にすることができる（図１０参照）。これにより、各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃと各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃの形状が細長い形状であった場合であっても、第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃと第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃを好適に昇温することができる。
【０１０８】
本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｄは、上述した構成に限定されない。例えば、スポット形状変形手段は、断面方形状のコアを有した方形コアファイバであっても構わない。この場合、伝送用光ファイバ２３を前記方形コアファイバとして構成すればよい。
【０１０９】
これにより、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２のスポット形状を方形状にすることができるので、第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃと第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃを好適に昇温することができる。
【０１１０】
この場合、レーザスポットの長辺と短辺の比率は、長辺：短辺＝２：１程度が限界となる。該レーザスポットの長辺の比率をさらに大きくしたい場合（細長い形状のレーザスポット形状を得たい場合）には、例えば、楕円光学系（楕円ビーム形成部８１）と前記方形コアファイバとを組み合わせることにより容易に実現することができる。
【０１１１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｅについて図１１〜図１３を参照しながら説明する。
【０１１２】
先ず、本実施形態で用いられるワークＷａについて説明する。図１１及び図１３に示すように、ワークＷａは、円環状の銅パターン３２０が形成されたプリント配線板３２２と、プリント配線板３２２に実装される電子部品３２４とを有する。
【０１１３】
電子部品３２４は、例えば、スルーホール型の電解コンデンサとして構成されており、円柱状の電子部品本体３２６と、電子部品本体３２６の端部から突出してプリント配線板３２２の貫通孔３２８に挿通される端子３３０とを含む。
【０１１４】
図１１に示すように、本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｅでは、出射ユニット８７の構成が上述した出射ユニット１８の構成と異なっている。具体的には、分割照射機構３８に代えて分割照射機構８６が設けられると共に、出力比率変更機構７２に代えて出力比率変更機構８８が設けられている。なお、本実施形態では、半田供給部２２がなく、半田供給部２０が設けられている。
【０１１５】
分割照射機構８６は、１つの放物面鏡を３つに分割することにより形成された分割放物面鏡９０、９２、９４と、分割放物面鏡９０を筐体４０に固定するための固定部４６と、これら分割放物面鏡９０、９２、９４を相対変位させるための２つの変位機構９６、９８とを含む。
【０１１６】
分割放物面鏡９０は、ミラー３６から導かれたレーザ光ＬＢの一部を分割レーザ光ＬＢ１としてワークＷａの銅パターン３２０に照射し、分割放物面鏡９２は、該レーザ光ＬＢの他の一部を分割レーザ光ＬＢ２として端子３３０に照射し、分割放物面鏡９４は、該レーザ光ＬＢの残余を分割レーザ光ＬＢ３として銅パターン３２０に照射する（図１３参照）。
【０１１７】
変位機構９６は、各分割放物面鏡９０、９２、９４におけるレーザ光ＬＢの入射方向に沿って分割放物面鏡９２を変位させ、変位機構９８は、該入射方向に沿って分割放物面鏡９４を変位させる。これにより、銅パターン３２０のうち分割レーザ光ＬＢ１が照射される部位と分割レーザ光ＬＢ３が照射される部位とを、端子３３０を中心に左右対称となるように位置させることができる（図１３参照）。各変位機構９６、９８は筐体４０に固定されている。
【０１１８】
図１２に示すように、出力比率変更機構８８は、レーザ光ＬＢにおけるミラー３６と各分割放物面鏡９０、９２、９４との間の光路上に配設された３つのバリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４と、各バリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４を変位可能に支持する支持部１０６、１０８、１１０とを有する。各バリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４は、上述したバリアブルアッテネータ７４と同様な構成であり、各支持部１０６、１０８、１１０は、上述した支持部７８と同様な構成である。
【０１１９】
各支持部１０６、１０８、１１０は、各バリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４が各分割放物面鏡９０、９２、９４に対応した位置に配設されるように筐体４０に固定されている。すなわち、レーザ光ＬＢのうちバリアブルアッテネータ１００の透過光が分割放物面鏡９０に導かれ、バリアブルアッテネータ１０２の透過光が分割放物面鏡９２に導かれ、バリアブルアッテネータ１０４の透過光が分割放物面鏡９４に導かれる。
【０１２０】
本実施形態では、各バリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４は、レーザ光ＬＢの光軸方向に沿った位置を揃えた状態でその側面同士が摺動可能なように設けられている。これにより、隣接するバリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４の間にレーザ光ＬＢが通過可能な隙間が形成されることがないため、簡易な構成でレーザ光ＬＢを効率的に各バリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４に入射させることができる。
【０１２１】
本実施形態では、分割放物面鏡変位制御部６２が、各変位機構９６、９８を駆動制御して各分割放物面鏡９２、９４を変位させることにより、分割レーザ光ＬＢ１と分割レーザ光ＬＢ２の焦点間距離Ｌ２と、分割レーザ光ＬＢ２と分割レーザ光ＬＢ３の焦点間距離Ｌ３を容易に変更することができる。
【０１２２】
また、出力比率制御部６０が各支持部１０６、１０８、１１０を駆動制御して各バリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４を変位させることにより、各バリアブルアッテネータ１００、１０２、１０４の透過光量を変更することができるので、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３の出力自体を容易に変更することができる。
【０１２３】
本実施形態によれば、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ３を銅パターン３２０に照射する共に分割レーザ光ＬＢ２を端子３３０に照射することができるので、端子３３０と銅パターン３２０とを好適に昇温させることができる。これにより、接合品質の向上を図ることができる。
【０１２４】
また、円環状の銅パターン３２０のうち分割レーザ光ＬＢ１が照射される部位と分割レーザ光ＬＢ３が照射される部位とが端子３３０を中心に左右対称となるように位置させることができるため、該端子３３０の全周に亘って半田付けを行う場合であっても、該銅パターン３２０を略均一に昇温させて半田Ｓを該端子３３０の全周に好適に濡れ拡がらせることができる。これにより、接合品質のさらなる向上を図ることができる。
【０１２５】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｆについて図１０、図１４及び図１５を参照しながら説明する。なお、第６実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｆにおいて、第４実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｄと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１２６】
図１０及び図１４に示すように、本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｆは、分割レーザ光ＬＢ１の照射により昇温した第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃの温度を測定する第１温度測定部１１２と、分割レーザ光ＬＢ２の照射により昇温した第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃの温度を測定する第２温度測定部１１４とを有する。温度取得手段としての第１温度測定部１１２及び第２温度測定部１１４の各々としては、例えば、放射温度計を用いることができる。
【０１２７】
また、制御部本体１１６の記憶部５８には、設定温度比率が記憶されている。設定温度比率は、良好な半田付け部を得ることができるような、分割レーザ光ＬＢ１が照射される各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃの温度と、分割レーザ光ＬＢ２が照射される各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃの温度との比率であって、具体的には、各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃの熱容量と各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃの熱容量とを用いて設定される。
【０１２８】
制御部本体１１６には、温度比率算出部１１８と判定部１２０とがさらに設けられている。温度比率算出部１１８は、第１温度測定部１１２にて測定された各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃの温度と第２温度測定部１１４にて測定された各第２被半田付け部３１８ａ〜３１８ｃの温度との比率を算出する。
【０１２９】
判定部１２０は、温度比率算出部１１８にて得られた算出温度比率と記憶部５８に記憶されている設定温度比率とが一致しているか否かを判定する。
【０１３０】
次に、以上のように構成されたレーザ接合システム１０Ｆを用いて電子部品３０４をプリント配線板３０２に半田付けする手順について図１５を参照しながら説明する。
【０１３１】
本実施形態では、図１５のステップＳ２１〜ステップＳ２７までの手順が図３のステップＳ１〜ステップＳ７までの手順と同様である。そのため、ステップＳ２１〜ステップＳ２７までの手順については簡単に説明する。
【０１３２】
本実施形態では、先ず、半田付けを行う電子部品３０４と出射ユニット７９との位置決めを行い（図１５のステップＳ２１）、分割放物面鏡４４を所定位置に変位させる（ステップＳ２２）。
【０１３３】
次いで、出力比率制御部６０は、各支持部７８、８０を駆動制御して各バリアブルアッテネータ７４、７６を変位させることにより分割レーザ光ＬＢ１と分割レーザ光ＬＢ２の出力比率の設定を行う（ステップＳ２３）。
【０１３４】
その後、電源制御部５５がＬＤ電源１４を駆動制御してＬＤユニット１７からレーザ光ＬＢを発振させる（ステップＳ２４）。このとき、シャッター５０が開状態である場合には、シャッター制御部６４がシャッター５０を開状態にする（ステップＳ２５）。また、半田供給制御部６８は、各半田供給部２０、２２を駆動制御して半田ＳをワークＷに供給する（ステップＳ２６）。
【０１３５】
そうすると、分割放物面鏡４２から導かれた分割レーザ光ＬＢ１が第１被半田付け部３１６ａに集光照射されると同時に、分割放物面鏡４４から導かれた分割レーザ光ＬＢ２が第２被半田付け部３１８ａに集光照射される（ステップＳ２７）。
【０１３６】
そして、温度比率算出部１１８は、分割レーザ光ＬＢ１を吸収して昇温した第１被半田付け部３１６ａの温度と分割レーザ光ＬＢ２を吸収して昇温した第２被半田付け部３１８ａの温度との比率を算出する（ステップＳ２８）。
【０１３７】
続いて、判定部１２０は、温度比率算出部１１８にて得られた算出温度比率と記憶部５８に記憶されている設定温度比率とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ２９）。
【０１３８】
算出温度比率と設定温度比率とが一致していない場合（ステップＳ２９：ＮＯ）には、出力比率制御部６０は、算出温度比率が設定温度比率に近づくように各支持部７８、８０を駆動制御して各バリアブルアッテネータ７４、７６を変位させることにより、分割レーザ光ＬＢ１と分割レーザ光ＬＢ２の出力比率を調整する（ステップＳ３０）。その後、ステップＳ２８以降の処理を行う。
【０１３９】
算出温度比率と設定温度比率とが一致した場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）には、半田供給制御部６８は、各半田供給部２０、２２の駆動を停止する（ステップＳ３１）。
【０１４０】
その後、制御部本体１１６は任意の設定条件に移行する（ステップＳ３２）。具体的には、例えば、制御部本体１１６は、レーザ光ＬＢの出力を段階的に低下させた後にレーザ光ＬＢの発振を停止する第１設定条件、レーザ光ＬＢの出力にダウンスロープをかけて該レーザ光ＬＢの発振を停止する第２設定条件、又はレーザ光ＬＢを所定時間だけパルス発振させて第１被半田付け部３１６ａと第２被半田付け部３１８ａに後熱を加える第３設定条件等に移行することができる。
【０１４１】
これら設定条件に基づいてレーザ光ＬＢを制御することにより、半田Ｓが濡れ拡がり易くなり、高品質な半田付けを実現することができる。なお、ステップＳ３２の設定条件の移行を行うことなく、ステップＳ３１中に、レーザ光ＬＢの発振を停止しても構わない。
【０１４２】
これにより、第１被半田付け部３１６ａの半田付けと第２被半田付け部３１８ａの半田付けとが同時に完了する。次に、制御部２４は、全ての半田付けが終了したか否かを判断する（ステップＳ３３）。半田付けが残っている場合（ステップＳ３３：ＮＯ）には、ステップＳ２１以降の処理を行う。具体的には、第１被半田付け部３１６ｂと第２被半田付け部３１８ｂとの半田付けを同時に行い、さらに、第１被半田付け部３１６ｃと第２被半田付け部３１８ｃとの半田付けを同時に行う。
【０１４３】
全ての半田付けが終了した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）には本実施形態に係る半田付け手順が終了する。
【０１４４】
本実施形態では、分割レーザ光ＬＢ１が照射された各第１被半田付け部３１６ａ〜３１６ｃの温度と分割レーザ光ＬＢ２が照射された各第２被半田付け部３１８ａの温度との比率（算出温度比率）が設定温度比率と同一になるように、各バリアブルアッテネータ７４、７６の位置（レーザ光ＬＢの各バリアブルアッテネータ７４、７６の透過量）を調整してフィードバック制御をしているので、半田Ｓの温度管理を行うことができる。これにより、管理された再現性の良い接合が可能となる。
【０１４５】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｇについて図１６〜図１８を参照しながら説明する。本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｇは、レーザ光ＬＢを用いてワークＷｂを昇温させてろう付けを行うものである。
【０１４６】
先ず、本実施形態に係るワークＷｂについて図１６及び図１８Ａを参照しながら説明する。図１６及び図１８Ａに示すように、ワークＷｂは、第１ワーク部４００と第２ワーク部４０２とを有する。第１ワーク部４００と第２ワーク部４０２の各々は、例えば、いずれも銅板（金属板）で構成されており、第１ワーク部４００の方が第２ワーク部４０２よりも大きく形成されている。本実施形態に係るワークＷｂは、第１ワーク部４００の平面に第２ワーク部４０２の側面を突き合わせた状態で位置決め保持された構成となっている（図１６参照）。
【０１４７】
すなわち、図１８Ａから諒解されるように、第１ワーク部４００のうち第２ワーク部４０２に接触している部分を含む近傍が第１被ろう付け部（第１被接合部）４０４となり、第２ワーク部４０２のうち第１ワーク部４００に接触している部分を含む近傍が第２被ろう付け部（第２被接合部）４０６となる。この場合、第１ワーク部４００が第２ワーク部４０２よりも大きいため、第１被ろう付け部４０４の熱容量が第２被ろう付け部４０６の熱容量よりも大きくなる。
【０１４８】
また、本実施形態に係るレーザ接合システム１０Ｇでは、半田供給部２０、２２に代えてろう材供給部１５０が設けられ、制御部本体１５２の構成が上述した制御部本体５６の構成と異なっている。ろう材供給部１５０は、ろう材Ｂを所定の送り速度によって第１被ろう付け部４０４と第２被ろう付け部４０６との境界部４０８に向けて供給可能に構成されている。なお、ろう材供給部１５０は、出射ユニット１８の移動に伴って移動可能に構成することができる。
【０１４９】
ろう材Ｂとしては、アルミニウム合金ろう、リン銅ろう、銀ろう、ニッケルろう、金ろう、白金ろう、貴金属ろう等を用いることができる。このようなろう材Ｂは、半田（軟ろう）Ｓに比して溶融温度が高い硬ろうに当たる。
【０１５０】
制御部本体１５２は、上述した記憶部５８に代えて記憶部１５４が設けられると共に半田供給制御部６８に代えてろう材供給制御部１５６が設けられている。記憶部１５４には、図示しない入力手段によって入力されたワークＷｂの情報等が記憶されている。
【０１５１】
ワークＷｂの情報としては、例えば、第１ワーク部４００及び第２ワーク部４０２の材質や大きさ、第１被ろう付け部４０４の熱容量に関するデータ、第２被ろう付け部４０６の熱容量に関するデータ、コリメータレンズユニット２９の変位量と分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の出力比率との関係を示した変位量マップ等が挙げられる。ろう材供給制御部１５６は、ろう材供給部１５０を駆動制御して所定の位置にろう材Ｂを供給する。
【０１５２】
次に、以上のように構成されたレーザ接合システム１０Ｇを用いて第１ワーク部４００と第２ワーク部４０２とをろう付けする手順について図１７〜図１８Ｂを参照しながら説明する。なお、図１７のフローチャートにおいて、上述した図３のフローチャートと同様の手順についての詳細な説明は省略する。
【０１５３】
本実施形態に係るろう付け手順では、先ず、ろう付けを行うワークＷｂと出射ユニット１８との位置決めを行う（図１７のステップＳ４１）。すなわち、図示しない駆動機構によって出射ユニット１８をワークＷｂに対して移動させて、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の照射可能範囲内に第１被ろう付け部４０４と第２被ろう付け部４０６とを位置させる。
【０１５４】
続いて、分割放物面鏡変位制御部６２は、変位機構４８を駆動制御して分割放物面鏡４４を所定位置に変位させ（ステップＳ４２）、分割レーザ光ＬＢ１と分割レーザ光ＬＢ２の出力比率の設定を行う（ステップＳ４３）。
【０１５５】
本実施形態では、第１被ろう付け部４０４の熱容量が第２被ろう付け部４０６の熱容量よりも大きいため、分割レーザ光ＬＢ１の出力が分割レーザ光ＬＢ２の出力よりも大きくなるような出力比率に設定される。
【０１５６】
その後、電源制御部５５は、ＬＤ電源１４を駆動制御してＬＤユニット１７からレーザ光ＬＢを発振させる（ステップＳ４４）。このとき、シャッター５０が閉状態である場合には、シャッター制御部６４が該シャッター５０を開状態にする（ステップＳ４５）。また、ろう材供給制御部１５６は、ろう材供給部１５０を駆動制御してろう材ＢをワークＷｂの境界部４０８に供給する（ステップＳ４６）。
【０１５７】
そうすると、分割放物面鏡４２から導かれた分割レーザ光ＬＢ１が第１被ろう付け部４０４に集光照射されると同時に、分割放物面鏡４４から導かれた分割レーザ光ＬＢ２が第２被ろう付け部４０６に集光照射される（ステップＳ４７、図１８Ａ参照）。
【０１５８】
これにより、分割レーザ光ＬＢ１が照射された第１被ろう付け部４０４が該分割レーザ光ＬＢ１を吸収して昇温されると共に、分割レーザ光ＬＢ２が照射された第２被ろう付け部４０６が該分割レーザ光ＬＢ２を吸収して昇温されることになる。なお、本実施形態のように、第１被ろう付け部４０４と第２被ろう付け部４０６が近接しているような場合には、分割レーザ光ＬＢ１又は分割レーザ光ＬＢ２がろう材Ｂに直接照射され、該ろう材Ｂが直接昇温されることもある。分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２が照射されると、ろう材供給部１５０から境界部４０８に供給されたろう材Ｂが溶融して第１被ろう付け部４０４と第２被ろう付け部４０６に広がる。
【０１５９】
その後、図示しない駆動機構によって出射ユニット１８を前記境界部４０８に沿って所定距離（境界部４０８の長さ）だけ移動させる（ステップＳ４８）。このとき、ろう材供給制御部１５６は、ろう材供給部１５０を境界部４０８に沿って移動させる。そうすると、分割レーザ光ＬＢ１が境界部４０８に沿って第１被ろう付け部４０４を移動すると共に、分割レーザ光ＬＢ２が境界部４０８に沿って第２被ろう付け部４０６を移動する一方で、ろう材Ｂが境界部４０８に沿って連続的に供給されることになる（図１８Ｂ参照）。このとき、各分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２の移動速度とろう材供給部１５０の移動速度は略同一になる。
【０１６０】
これにより、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２が遠ざかった部位において溶融したろう材Ｂが凝固して凝固部１６０が形成されると共に、分割レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２が移動した部位において新しく供給されたろう材Ｂが溶融することになるため、第１ワーク部４００と第２ワーク部４０２とが連続的にろう付けされることとなる。
【０１６１】
出射ユニット１８の移動が完了すると、ろう材供給制御部１５６がろう材供給部１５０の駆動を停止してろう材Ｂの供給を停止すると共に、電源制御部５５がＬＤ電源１４の駆動を停止してレーザ光ＬＢの発振を停止する（ステップＳ４９）。この段階で、本実施形態に係るろう付けが終了する（ステップＳ５０）。
【０１６２】
本実施形態によれば、第１実施形態に示した効果と同様の効果を奏することができる。本実施形態は、上述した構成に限定されない。例えば、出射ユニット１８に代えて、上述した出射ユニット６９、７１、７９、８７を設けても構わない。
【０１６３】
本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【０１６４】
具体的には、本発明に係るレーザ接合システムは、第１〜第７実施形態の技術的思想を適宜組み合わせて構成してもよい。例えば、第６実施形態の温度取得手段を第１実施形態に係るレーザ接合システム１０Ａに盛り込み、該温度取得手段にて取得された温度に基づいて出力比率変更機構２８を制御してコリメータレンズユニット２９の位置をフィードバック制御してもよい。この場合、管理された再現性の良い接合が可能となる。
【０１６５】
また、上述した実施形態において、カメラユニット５４を削除しても構わない。この場合、出射ユニット１８、６９、７１、７９、８７を小型化することができる。
【０１６６】
さらに、第１、第３〜第７実施形態において、カメラユニット５４とミラー３６を削除しても構わない。この場合、第１及び第７実施形態では、前記カメラユニット５４の位置にコリメータレンズユニット２９と出力比率変更機構２８を設け、第３及び第５実施形態では、前記カメラユニット５４の位置にコリメータレンズユニット２９を設け、第４及び第６実施形態では、前記カメラユニット５４の位置に楕円ビーム形成部８１を設ければよい。
【０１６７】
このような変形例によれば、コリメータレンズユニット２９又は楕円ビーム形成部８１から出射したレーザ光ＬＢは、ミラー３６を介することなく、分割放物面鏡４２、４４又は分割放物面鏡９０、９２、９４に入射されることとなる。これにより、出射ユニット１８の一層の小型化を図ることができる。
【０１６８】
また、第１〜第６実施形態においては、半田供給部２０、２２によって糸半田Ｓを各被半田付け部に供給している。これに替えて、各被半田付け部に、半田ペーストや金属粒子を熱硬化樹脂中に分散させて成る金属ペーストをあらかじめ塗布しておくこともできる。
【符号の説明】
【０１６９】
１０Ａ〜１０Ｇ…レーザ接合システム
１５…レーザ発振器                  １８、６９、７１、７９、８７…出射ユニット
２０、２２…半田供給部              ２４…制御部
２８、７０、７０ａ、７２、８８…出力比率変更機構
２９…コリメータレンズユニット      ３４…コリメートレンズ
３６…ミラー                        ３８、８６…分割照射機構
４２、４４、９０、９２、９４…分割放物面鏡
４８、９６、９８…変位機構（分割放物面鏡変位手段）
５６、１１６…制御部本体
６０…出力比率制御部                ６２…分割放物面鏡変位制御部
７４、７６、１００、１０２、１０４…バリアブルアッテネータ
８１…楕円ビーム形成部（スポット形状変形手段）
１１２…第１温度測定部（温度取得手段）
１１４…第２温度測定部（温度取得手段）
ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３…分割レーザ光
Ｗ、Ｗａ、Ｗｂ…ワーク
【図１】
2013215762.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】
2013215762.tif 000013
【図１２】
2013215762.tif 000014
【図１３】
2013215762.tif 000015
【図１４】
2013215762.tif 000016
【図１５】
2013215762.tif 000017
【図１６】
2013215762.tif 000018
【図１７】
2013215762.tif 000019
【図１８】
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