JP2010052024A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物について極めて効率良く、はんだ付け処理やろう付け処理や溶接処理や融着処理や加熱処理や紫外線硬化処理等の加工を行うことができる。
【解決手段】加工装置は、一方向に所定の間隔で配列された複数の被加工物を載置するステージと、光源と、前記光源からの光束を所定の横断面形状の第1光束に整形する第１の整形光学系と、前記第１光束を、前記複数の被加工物の間隔に対応した間隔を持つ離散的な複数の第２光束に整形する第２の整形光学系と、前記第１光束と前記第２の整形光学系とを前記一方向に相対的に移動させる相対移動手段と、を備え、前記複数の第２光束は、前記相対移動手段による前記相対移動によって、前記複数の被加工物を順次照射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工装置に関し、特に、レーザー光を使用してはんだ付けやろう付けや溶接や融着や加熱や紫外線硬化処理を行う加工装置に関する。

半導体デバイスの高集積化及び高密度実装化に伴い、例えばプリント基板上の高集積及び高密度の部品同士をはんだ付けする作業が増加している。このような高集積及び高密度の部品同士をはんだ付けする作業には、レーザーはんだ付け装置が広く使用されている。
レーザーはんだ付け装置は、微細なピッチで配列された多数の導体部品同士に微小径のレーザー光を順次照射し加熱して、はんだ付けを行う（特許文献１）。

特開２００２−１５２１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されたレーザーはんだ付け装置は、微細なピッチで配列された多数の導体部品の一つ一つにレーザー光を順次照射して、はんだ付けを行うので、多大な作業時間を要し、作業性が非常に悪いという問題があった。特に、配列された導体部品の数が増加すればするほど、作業効率が低下するという問題がある。
このような問題は、上述のレーザーはんだ付け装置に限るものではなく、微細なピッチで配列された多数の部品をレーザー光等により加工、例えばろう付け処理や溶接処理や融着処理や加熱処理や紫外線硬化処理などを行う加工装置に共通する問題である。

請求項１に記載された加工装置は、
一方向に所定の間隔で配列された複数の被加工物を載置するステージと、
光源と、
前記光源からの光束を所定の横断面形状の第1光束に整形する第1の整形光学系と、
前記第1光束を、前記複数の被加工物の間隔に対応した間隔を持つ離散的な複数の第2光束に整形する第2の整形光学系と、
前記第１光束と前記第２の整形光学系とを前記一方向に相対的に移動させる相対移動手段と、
を備え、
前記複数の第2光束は、前記相対移動手段による前記相対移動によって、前記複数の被加工物を順次照射することを特徴とする。

本発明によれば、第２の整形光学系によって複数の第２光束を作成し、相対移動手段によって複数の第２光束が複数の被加工物を順次照射するので、被加工物を極めて効率良く加工することができる。
更に、相対移動手段による複数の第２光束の順次照射は、複数の被加工物への各照射量をほぼ均一化することができる。

――第１の実施の形態――
本発明をレーザーはんだ付け装置に適用した第1の実施の形態を説明する。
図1及び図２は、本発明の第1の実施の形態のレーザーはんだ付け装置をそれぞれ模式的に示した概略正面図及び概略側面図である。
図１及び図２において、X方向に往復動可能なステージ１には、多数のはんだ付け対象物２が載置されている。はんだ付け対象物２の各々は、図３に示したように、プリント基板３に形成された導体パターン４と各導体パターン４上に載置されたリード５とからなる。
多数の導体パターン４は、X方向に沿って一定の間隔Dで配列されている。この間隔、即ちピッチDは、例えば２００μmである。また、導体パターン４の形状は、例えばX方向に垂直なY方向に細長いほぼ長方形である。
各導体パターン４上に載置されたリード５は、Y方向に延在し、リード５には予備はんだ６が被覆されている。リード５はその予備はんだ６の部分が導体パターン４に接触している。図４は、導体パターン４とリード５と予備はんだ６との断面形状を示したものである。
なお、導体パターン４とリード５とは、夫々数十個以上、配列されているが、図１及び図３では、４個のみが示されている。

再び図１及び図２において、レーザー光源７からのレーザー光８は、コリメーターレンズ９によって平行な光束８aに変更される。平行光束８aは、シリンドリカルレンズ１０に入射し、このシリンドリカルレンズ１０を透過して、光束８ｂとなってシリンドリカルレンズアレイ１１に入射する。
シリンドリカルレンズ１０は、X方向にはレンズパワーを有せず、紙面に垂直方向にはレンズパワーを有する。従って、シリンドリカルレンズ１０に入射したレーザー平行光束８aは、図１に示した正面図では、そのまま、即ちレンズ作用を受けずに、シリンドリカルレンズ１０を透過するが、図２の側面図では、シリンドリカルレンズ１０によって、収斂作用、即ち集光作用を受けたレーザー光束８bになる。
こうして、シリンドリカルレンズアレイ１１上での光束８bの横断面形状は、平行光束８aの横断面形状をそのX方向に垂直な方向の幅を狭くした形状になる。

シリンドリカルレンズアレイ１１は、図５に示したように、X方向に配列された多数の小さなシリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c、１１dから構成されている。
これらのシリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c、１１dは同一形状であり、その側面で互いに接着されている。また、シリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c、１１dの配列ピッチは、前記導体パターン４の配列ピッチDと同一に定められている。
また、シリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c、１１dの軸方向の長さLは、図２に示したようにリード５の予備はんだ６の長さよりも大きく定められている。
このような構成のシリンドリカルレンズアレイ１１は、図１に示したように入射したレーザー光束８bを各シリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c、１１dによって、互いに離散した４本の離散レーザー光束８cに変換する。換言すると、シリンドリカルレンズアレイ１１は、レーザー光束８bを互いに離散した複数のレーザー光束８cに整形する。
なお、図１及び図５は、図の複雑化を避けるために、４個のシリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c、１１dのみが図示されている。

図１の光束８bは、図１及び図６（a）に示したようにそのX方向の幅Wがシリンドリカルレンズアレイ１１の全幅４D以上となるように定められている。
このように、コリメーターレンズ９とシリンドリカルレンズ１０とは、レーザー光源１からのレーザー光８を所定の横断面形状の光束８ｂに整形する第１の整形光学系を構成している。
シリンドリカルレンズアレイ１１の周囲にはマスキング板１２が設けられ、マスキング板１２は、シリンドリカルレンズアレイ１１の周囲を遮蔽して、光束８bがシリンドリカルレンズアレイ１１のみを透過することを確保している。

ステージ１は、駆動装置１３によって、X方向に往復移動するように駆動される。
レーザー光源７とコリメーターレンズ９とシリンドリカルレンズ１０とは、図示を省略したフレーム部材によって一体的に保持されている。
また、ステージ１とシリンドリカルレンズアレイ１１とマスキング板１２は、図示を省略したフレーム部材によって、一体的に保持されている。例えば、シリンドリカルレンズアレイ１１とマスキング板１２はステージ１に固着された不図示の支持部材に取り付けられている。
二点破線で示したブロック１４は、レーザー光源７とコリメーターレンズ９とシリンドリカルレンズ１０とが一体的に保持されていることを表し、同様に二点破線のブロック１５は、ステージ１とシリンドリカルレンズアレイ１１とマスキング板１２が一体的に保持されていることを表している。

こうして、駆動装置１３がステージ１をX方向に移動すると、シリンドリカルレンズアレイ１１とマスキング板１２もステージ１と一体的に同方向に移動し、これによって、ステージ１とシリンドリカルレンズアレイ１１とマスキング板１２とがレーザー光束８bに対して相対的に移動する。

次に、本発明の第１の実施の形態のレーザーはんだ付け装置の動作を説明する。
図１及び図２において、はんだ付け対象物２がステージ１上に載置される。この時、はんだ付け対象物２の各々は、対応する４個のシリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c，１１dの真下に位置するように、位置決めされる。
また、ステージ１とレーザー光束８bとの位置関係は、図６（a）に示したように、レーザー光束８bの全体がマスキング板１２上に位置してそれによって遮光されるように、定められている。

このような状態で、はんだ付け作業が以下のように開始される。
図６（a）において、ステージ１が駆動装置１３によって左方向に一定の速度、即ち等速度で移動されるに従い、レーザー光束８bの一部がシリンドリカルレンズ１１aに入射し始める。
ステージ１が図６（b）に示した位置に達すると、左端のシリンドリカルレンズ１１aがレーザー光束８bをレーザー光束８cに変換する。レーザー光束８cは、左端に位置する予備はんだ６と導体パターン４とを照射する。
その後の更なるステージ１の移動に伴い、レーザー光束８bは、順次シリンドリカルレンズ１１b，１１c、１１dにも入射し、これらのシリンドリカルレンズ１１b，１１c、１１dもレーザー光束８bを互いに離散したレーザー光束８cに変換する。
図６（c）は、レーザー光束８bがシリンドリカルレンズアレイ１１全体に入射し、全てのシリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c，１１dによって形成されたレーザー光束８cが全ての予備はんだ６と導体パターン４とを同時照射し、それらを夫々加熱している状態を示している。
ステージ１が更に左方向に移動されて、図６（d）に示すように全てのレーザー光束８bがシリンドリカルレンズアレイ１１から外れ、マスキング板１２によって遮光される位置に達すると、ステージ１はそこで停止される。
こうして、レーザー光束８bとステージ１とは、光束８bのX方向の一端と他端とが全てのシリンドリカルレンズ１１a、１１b、１１c，１１dの光軸を横切るように、相対的に等速移動され、その等速移動の間に、全ての予備はんだ６と導体パターン４とがレーザー光束８cによって加熱されて、はんだ付け作業が行われる。

次に、シリンドリカルレンズアレイ１１の働きについて、詳述する。
ステージ１が図６（a）に示した位置から左方向へ移動するに伴い、シリンドリカルレンズ１１a、１１b，１１c，１１dは、夫々に入射するレーザー光束８bを離散的なレーザー光束８cに順次変換する。
従って、レーザー光束８bについて、その横断面においてX方向に照度が不均一であったとしても、ステージ１が図６（a）の位置から図６（d）の位置まで移動することによって、レーザー光束８cの各予備はんだ６への総照射量は、全て同一になる。

なお、以上の説明では、はんだ付け対象物２は、予備はんだ６がリード５に付着されていたが、導体パターン４に付着されたものでもよい。また、はんだ付け対象物２は、予備はんだ６の代わりに、リード５と導体パターン４とにクリームはんだを塗布したものであってもよい。

上述した第１の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）シリンドリカルレンズアレイ１１のシリンドリカルレンズ１１a、１１b，１１c，１１dの配列は、図３に示したハンダ付け対象物２の配列ピッチDに等しく定められているので、個々のレーザー光束８cと個々のはんだ付け対象物２とのそれぞれのアライメント動作が不要になり、ステージ１とレーザー光束８bとの相対移動によって、全てのはんだ付け対象物２についてはんだ付けが短時間で行われ、作業効率が非常に高くなる。
（２）たとえレーザー光束８bについてX方向、即ち相対移動方向に照度不均一があったとしても、ステージ１とレーザー光束８bとの相対移動によって、各はんだ付け対象物２へのレーザー光８cの積算照射量は、同一になるので、各はんだ付け対象物２は、同一条件ではんだ付けされ、バラツキの無い、一様なはんだ付けが得られる。
（３）多数のレーザー光束８cは、互いに所定の間隔をもった離散した光束であるので、
レーザー光が隣接するはんだ付け対象物２の間の領域に照射されることは、全く無く、従って、隣接はんだ付け対象物の間に位置する部品を加熱損傷することを防止することができる。

上述した第１の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置は、ステージ１側、即ちブロック１５を移動するものであったが、その代りに、ブロック１４を、即ち、レーザー光源７とコリメーターレンズ９とシリンドリカルレンズ１０とを一体に、等速移動してもよい。これによって、レーザー光束８bがシリンドリカルレンズアレイ１１に対して相対移動される。
更には、光束８ｂをシリンドリカルレンズアレイ１１に対して相対移動させるためには、ブロック１４の全体を移動する代わりに、光束８bの光路中にポリゴンミラーとfθレンズ等を配置して、このポリゴンミラーの回転によって光束８bをX方向に等速移動させても良い。

図６（a）に示したレーザー光束８bの幅Wとシリンドリカルレンズアレイ１１の全幅４Dとの関係を次に説明する。
上述のようにレーザー光束８bの幅Wをシリンドリカルレンズアレイ１１の全幅４D以上に定めることは、図６（c）に示したように、レーザー光束８bが全てのシリンドリカルレンズ１１a，〜１１dに同時に入射するので、作業効率を高めることができる。
しかしながら、はんだ付け対象物２の個数が非常に多くなり、このためシリンドリカルレンズアレイ１１の全幅が非常に大きくなった場合には、これに応じて、レーザー光束bの幅を大きくすると、このレーザー光束８ｂの照度が低下してはんだ付け対象物２を十分に加熱することができなくなってしまう。
その為に、シリンドリカルレンズアレイ１１の全幅が非常に大きい場合には、レーザー光束８bの幅Wをシリンドリカルレンズアレイ１１の全幅よりも小さく定めることが望ましい。

――第２の実施の形態――
次に、本発明の第２の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置を説明する。
図７において、シリンドリカルレンズアレイ１１の結像位置にはパターンマスク１６が配置され、パターンマスク１６は、各シリンドリカルレンズ１１a，１１b，１１c，１１d，１１eの結像点１７の位置に所定の大きさの開口１６aを有する。離散的なレーザー光束８cの各々は、この開口１６aを透過してズームリレーレンズ１８に入射する。
ズームリレーレンズ１８に入射した各レーザー光束８cは、ズームリレーレンズ１８を透過して、夫々離散的なレーザー光束８dに変換されてはんだ付け対象物２を照射する。換言すると、ズームリレーレンズ１８は、各シリンドリカルレンズ１１a，１１b，１１c，１１d，１１eの夫々の結像点１７をはんだ付け対象物２上の再結像点１９に再結像する。

ズームリレーレンズ１８は、その焦点距離が可変であり、その焦点距離の調節によって、各再結像点１９についてその光軸方向の位置を変えることなく、その間隔dを変えることができる。
また、ズームリレーレンズ１８はその焦点距離に応じて、再結像点１９におけるパターンマスク１６の開口１６aの投影像の大きさを拡大又は縮小する。パターンマスク１６の開口１６aの投影像の大きさは、はんだ付け対象物の大きさに対応することが望ましい。従って、パターンマスク１６は、その開口１６aの大きさや形状が異なったものを複数個、用意すると共に、パターンマスク１６をレーザー光路に挿脱可能な構成にし、はんだ付け対象物の大きさや形状に応じて最も適したパターンマスクをレーザー光路に挿入することが望ましい。

パターンマスク１６の開口１６aは、その大きさ及び形状がはんだ付け対象物２の大きさ及び形状に対応するように定められている。このように定めることによって、レーザー光束８dは、はんだ付け対象物のはんだ付けポイントのみを照射することができ、それ以外の部分を照射することを防止することができる。
その他の構成、例えばレーザー光源やコリメーターレンズやシリンドリカルレンズ等は、第１の実施の形態のレーザーはんだ付け装置と同一である。

次に、この第２の実施の形態のレーザーはんだ付け装置の作用を説明する。
はんだ付け対象物２をステージ１に載置する。この際に、この載置されたはんだ付け対象物２の配列ピッチdに基づき、ズームリレーレンズ１８の焦点距離を調節して、再結像点１９の間隔をはんだ付け対象物２の配列ピッチdに一致させる。
この後の動作は、第１の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置の動作と同様であるので、その説明を省略する。

上述した第２の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置によれば、第１の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置で得られる作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
（１）配列ピッチｄが種々異なったはんだ付け対象物２に対しても、ズームリレーレンズ１８の焦点距離を調節することによって、シリンドリカルレンズ１１a〜１１eを異なったピッチのシリンドリカルレンズに交換することなく、はんだ付け対象物にレーザー光束８dを正確に照射することができる。
（２）レーザー散乱光などの迷光が、隣接はんだ付け対象物２の間に存在する電子部品等に達しそれを照射すると、その電子部品が損傷する恐れがあるが、パターンマスク１６は、このような迷光を遮断するので、上記の電子部品などの損傷を確実に防止することができる。

――第３の実施の形態――
次に、本発明の第３の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置を説明する。
図１から図４に示したように、多数の導体パターン４と多数のリード５とがステージ１に載置された場合に、全てのリード５の予備はんだ６が導体パターン４に接触していれば、はんだ付け作業を上手く行うことができる。
しかしながら、多数のリード5のうちのいくつかのリードの予備はんだ６が導体パターン４から僅かに浮き上がっていた場合には、このような浮き上がり予備はんだ６は、はんだ付け不良となる可能性が高い。
そこで、本発明の第３の実施の形態によるレーザーはんだ付け装置は、このようなはんだ付け不良を防止する機構を備えたものである。以下に詳述する。

図８は、リードを下方に押圧する押え具２０の拡大図であり、押え具２０は、その先端が分岐して多数の係合片２１が形成されている。各係合片２１はその先端に切れ込み、窪み又はノッチ２１aが刻設されている。係合片２１の配列ピッチPは、はんだ付け対象物２の配列ピッチに等しくなるように定められており、例えば、２００μm程度である。
このような構成の押え具２０の材料は、弾性を有すると共に熱伝導性が低いテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂が望ましい。
図９は、一本の係合片２１がリードを押圧する様子を示した拡大斜視図である。
図８において、ケーブルCから伸びたリード５の一部には、予備はんだ６が被覆されている。リード５は、この予備はんだ６が導体パターン４に接触するように、導体パターン４に載置される。
押え具の係合片２１は、その先端のノッチ２１aがリード５の先端部５aに係合して、リード５を下方に弾性的に押圧する。これによって、予備はんだ６も導体パターン４に接触するように下方向に押圧される。
このように、係合片２１は、ケーブルCから伸長したリード５の先端部５aに係合して、リード５を下方向に押圧する。従って、たとえリード５または予備はんだ６が導体パターン４から浮き上がり、予備はんだ６が導体パターン４に十分には接触していない状態であっても、係合片２１がこの浮き上がったリード５を下方に押圧することによって、予備はんだ６を導体パターン４に接触させることができる。

図９では、一本の係合片２１が一本のリード５に係合して弾性的に押圧する様子を示したが、押え具２０は、ピッチPで並んだ多数の係合片２１が同一ピッチで配列されたリード５に夫々係合してリード５を弾性的に押圧する。
係合片２１は、弾性材料で構成され、かつ互いに独立して弾性変形可能であるので、浮き上がったリード５も浮き上がっていないリード５も、更には浮き上がり量に相違がある場合にも、夫々の予備はんだ６を導体パターン４に接触させることができる。
図９では、１個の押え具を用いてリード５の先端部５aを押圧する例を示したが、後に図１０を用いて詳述するように、２個の押え具を使用して、リード５を予備はんだ６の両側で押圧することもできる。
この場合には、１個の押え具の係合片２１が図９のように、リード５の先端部５aに係合し、もう一つの押え具の係合片はケーブルCから伸長したリード５の末端部５ｂに係合して押圧する。このように、２個の押え具２０を使用して、リード５をその予備はんだ６の両側において押圧することによって、予備はんだ６を尚一層確実に、導体パターン４に接触させることができる。

図１０は、押え具２０の支持構造を示した正面図である。
図１０において、ステージ１は紙面に垂直方向に移動可能である。ステージ１には、はんだ付け対象物として多数の導体パターン４と多数のケーブルCのリード５とが載置されている。これらの導体パターン４とケーブルCのリード５とは、それぞれ紙面に垂直な方向に所定の間隔で配列されている。また、リード５は、その予備はんだ６が導体パターン４上に載置されるように、位置決めされている。
ステージ１には一端部に支柱２２が固着され、支柱２２には支持部材２２aが突設されている。支持部材２２aには、保持板２３が一端のピボット２４によって旋回可能に支持されている。保持板２３は図示の水平位置と、この水平位置から矢印方向に９０°回動した垂直位置との間を回動可能である。保持板２３は水平位置にある時には、ステージ１と平行になる。

保持板２３は、所定の位置に開口２３aを有し、開口２３aの上部にシリンドリカルレンズアレイ１１を保持する。なお、シリンドリカルレンズアレイ１１は紙面に垂直方向に多数のシリンドリカルレンズが配列されている。
保持板２３の下面には一対の押え具２０，２０がそれぞれの一端で固着され、これらの押え具２０，２０は保持板２３の下面から斜めに垂下している。保持板２３に対する押え具２０，２０の固着位置は、両方の押え具の間に保持板２３の開口２３aが位置するように、定められている。
なお、押え具２０，２０が保持板２３から斜めに垂下している理由は、多数の係合片２１が互いに独立的に弾性変形することを確保する為である。これによって、係合片２１は、全てのリード５に係合してそれを確実に押圧して、予備はんだ６を導体パターン４に接触させることができる。
保持板２３の水平位置は、シリンドリカルレンズアレイ１１の各シリンドリカルレンズの結像点がはんだ付け対象物４，６上に位置するように、定められている。
保持板２３から斜め方向に垂下した押え具２０，２０は、その多数の係合片２１がステージ１上に載置された多数のリード５にそれぞれ係合して、リード５を下方向に押圧する。

このような状態で、ステージ１を紙面に垂直な方向に移動することによって、シリンドリカルレンズアレイ１１に入射したレーザー光束８bは、シリンドリカルレンズアレイ１１の各シリンドリカルレンズによって離散的な光束８cに変換されて、各はんだ付け対象物を順次照射し加熱する。
この加熱によって、予備はんだ６が溶融すると、押え具２０によって弾性的に押圧されているリード５が更に下降し、導体パターン４に直接接触する。多数の予備はんだ６の溶融は、ステージ１の移動に伴い順次行われ、押え具２０の係合片２１は、その溶融が開始したリード５を次々に下降させて導体パターンに直接接触させる。
こうして、押え具２０は、全てのリード５をその予備はんだ６の溶融に伴い導体パターン４に直接接触させる。
このようなリード５の順次の下降は、押え具２０の係合片２１が互いに独立してリード５を弾性的に付勢することによって達成される。

こうして、レーザーはんだ付け加工が終了すると、保持板２３が矢印方向に旋回され、垂直位置に移動された後に、はんだ付け作業の終了したはんだ付け対象物がステージ１から取り出される。
その後に、新たなはんだ付け対象物がステージ１に載置されると、保持板２３が垂直位置から水平位置まで下降旋回され、一対の押え具２０，２０の係合片２１は、図１０に示したようにリード５に係合する。

シリンドリカルレンズアレイ１１とステージ１上のはんだ付け対象物との間隔は、シリンドリカルレンズの結像位置がはんだ付け対象物に一致するように、正確に設定する必要がある。同様に、押え具２０とはんだ付け対象物との位置関係も、押え具の係合片２１がリード５に係合するように、正確に設定する必要がある。
これらのために、シリンドリカルレンズアレイ１１と押え具２０とが共に保持板２３に支持されている。
なお、ステージ１に載置されたはんだ付け対象物の厚さ、即ち、はんだ付け対象物のはんだ付けポイントの高さが、はんだ付け対象物に応じて大きく異なる場合には、支持部材２２aを支柱２２に対して上下方向に微小移動可能な構成にすることが望ましい。
これによって、はんだ付け対象物が比較的厚い場合には、支持部材２２aをその厚さに応じて上方に移動して、保持板２３を微小量上昇させる。逆に、はんだ付け対象物の厚さが比較的薄い場合には、支持部材２２aをそれに応じて下方向に移動して、保持板２３を微小量だけ降下させる。これによって、はんだ付け対象物の厚さの差異に関係なく、レーザー光束８cははんだ付け対象物のはんだ付けポイントを照射することができる。

押え具２０は、熱伝導性が低い材料で構成することが望ましく、これは、係合片２１がリード５に係合したときに、レーザー光束が予備はんだを照射加熱した熱がこの係合片２１から漏洩することを防止するためである。

上述した本発明の種々の実施の形態は、いずれもレーザーはんだ付け装置に関するものであったが、本発明はこれらに限るものではなく、ろう付け加工や溶接加工や融着加工や加熱加工や紫外線硬化加工などを行う種々の加工装置に適用することができる。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

本発明の第１の実施の形態に係るレーザーはんだ付け装置の全体構成を示した概略正面図。 本発明の第１の実施の形態に係るレーザーはんだ付け装置の全体構成を示した概略側面図。 はんだ付け対象物を示した平面図。 はんだ付け対象物を示した断面図。 シリンドリカルレンズアレイを示した斜視図。 シリンドリカルレンズアレイの作用を示した断面図。 本発明の第２の実施の形態に係るレーザーはんだ付け装置の要部を示した断面図。 本発明の第３の実施の形態に係るレーザーはんだ付け装置の押え具を示した斜視図。 押え具の作用を示す斜視図。 第３の実施の形態に係るレーザーはんだ付け装置の要部を示した正面図。

符号の説明

１：ステージ、２：はんだ付け対象物、４：導体パターン、５：リード、６：予備はんだ、７：レーザー光源、８：レーザー光、８b：レーザー光束、８c：レーザー光束、９：コリメーターレンズ、１０：シリンドリカルレンズ、１１：シリンドリカルレンズアレイ

Claims (13)

1. 一方向に所定の間隔で配列された複数の被加工物を載置するステージと、
   光源と、
   前記光源からの光束を所定の横断面形状の第1光束に整形する第１の整形光学系と、
   前記第１光束を、前記複数の被加工物の間隔に対応した間隔を持つ離散的な複数の第２光束に整形する第２の整形光学系と、
   前記第１光束と前記第２の整形光学系とを前記一方向に相対的に移動させる相対移動手段と、
   を備え、
   前記複数の第２光束は、前記相対移動手段による前記相対移動によって、前記複数の被加工物を順次照射することを特徴とする加工装置。
2. 請求項１に記載の加工装置において、
   前記相対移動手段は、前記第２の整形光学系と前記ステージとを一体に、前記第１の整形光学系に対して移動することを特徴とする加工装置。
3. 請求項１に記載の加工装置において、
   前記相対移動手段は、前記第１の整形光学系を前記第２の整形光学系に対して移動することを特徴とする加工装置。
4. 請求項１に記載の加工装置において、
   前記相対移動手段は、前記第１光束を前記第２の整形光学系に対して移動することを特徴とする加工装置。
5. 請求項１に記載の加工装置において、
   前記第２の整形光学系は前記一方向に配列された複数の小レンズを含み、
   前記小レンズの各々は前記第２光束を作り、
   前記複数の小レンズはその個数が少なくとも前記複数の被加工物と同数であることを特徴とする加工装置。
6. 請求項１に記載の加工装置において、
   前記第２の整形光学系は前記一方向に配列された複数の小レンズを含み、
   前記小レンズの各々は前記第２光束を作り、
   前記第１光束の前記横断面形状の前記一方向の長さは、前記複数の小レンズの全幅にほぼ等しいことを特徴とする加工装置。
7. 請求項５記載の加工装置において、
   前記相対移動手段は、前記一方向における前記第１光束の一端と他端とが前記複数の小レンズの各々の光軸を実質的に全て横切るように、前記第１光束と前記第２の整形光学系とを相対移動させることを特徴とする加工装置。
8. 請求項５に記載の加工装置において、
   前記被加工物は前記一方向に対してほぼ垂直な方向に延長した延長体であり、
   前記複数の小レンズの各々は前記垂直方向に延びたシリンドリカルレンズであることを特徴とする加工装置。
9. 請求項５に記載の加工装置において、
   前記第２の整形光学系は、前記複数の小レンズと前記複数の被加工物との間に配置された焦点距離が調節可能なリレーレンズを更に含み、
   前記リレーレンズは前記複数の小レンズによる結像を前記複数の被加工物近傍に夫々再結像し、
   前記リレーレンズは、その焦点距離の調節によって前記複数の第２光束の間隔を変更することを特徴とする加工装置。
10. 請求項５に記載の加工装置において、
    前記第２の整形光学系は、前記複数の小レンズと前記複数の被加工物との間に配置された焦点距離が調節可能なリレーレンズを更に含み、
    前記リレーレンズは前記複数の小レンズによる結像を前記複数の被加工物近傍に夫々再結像し、
    前記第２の整形光学系は前記複数の小レンズによる各結像位置に開口を有するマスクを更に含み、
    前記マスクの開口は前記被加工物の大きさに対応していることを特徴とする加工装置。
11. 請求項１に記載の加工装置において、
    前記複数の被加工物の各々は、第１の被加工片と第２の被加工片とを含み、
    前記第２光束は前記第１及び第２の被加工片の少なくとも一方を照射して、前記第１及び第２の被加工片を接合することを特徴とする加工装置。
12. 請求項１１に記載の加工装置において、
    前記第１の被加工片は前記ステージに載置され、
    前記第２の被加工片は前記第１の被加工片上に載置され、
    前記第２光束は少なくとも前記第２の被加工片の所定部分を照射し、
    前記第２の被加工片の各々が前記第１の被加工片の各々に接触する方向に前記第２の被加工片の各々を弾性的に押圧する複数の係合片を有する第１の押え具を更に備えることを特徴とする加工装置。
13. 請求項１２に記載の加工装置において、
    前記第２の被加工片の各々が前記第１の被加工片の各々に接触する方向に前記第２の被加工片の各々を弾性的に押圧する複数の係合片を有する第２の押え具を更に備え、
    前記第１の押え具の係合片と前記第２の押え具の係合片は、前記第２の被加工片を、前記第２光束によって照射される前記所定部分を挟んで、夫々押圧することを特徴とする加工装置。

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