專(zhuān)利名稱(chēng)：激光加工方法、激光焊接方法及激光加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及利用激光的加工方法，例如，涉及使用激光將電路部件軟釬焊接在印刷線(xiàn)路基板上，(尤其是無(wú)鉛軟釬焊接)，進(jìn)行安裝的方法等。
背景技術(shù)：
使用激光進(jìn)行軟釬焊接，將各種部件(水晶振子、IC、電阻、電容器等)安裝在印刷線(xiàn)路基板上的方法，廣為人知，利用軟釬焊接將這些不同的部件向印刷線(xiàn)路基板上連接時(shí)，各個(gè)部件雖然通過(guò)它們的連接端子連接，但該連接端子的配置，對(duì)于各個(gè)部件，其方向和間距卻是各種各樣的。為此，以前是向裝滿(mǎn)焊錫的接合部位照射一條激光光速，通過(guò)移動(dòng)部件或使激光進(jìn)行掃描，在多個(gè)接合處依次進(jìn)行焊接，將各個(gè)部件連接在印刷線(xiàn)路基板上(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1-4)。
《專(zhuān)利文獻(xiàn)1》特開(kāi)2002-1521號(hào)公報(bào)《專(zhuān)利文獻(xiàn)2》特開(kāi)平10-256717號(hào)公報(bào)《專(zhuān)利文獻(xiàn)3》特開(kāi)平09-199845號(hào)公報(bào)《專(zhuān)利文獻(xiàn)4》特開(kāi)08-279529號(hào)公報(bào)然而，以前的方法存在如下問(wèn)題。即，向所要加工(包括焊接)部位照射激光光速時(shí)，必須移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)載置部件的臺(tái)面。然而，在大量生產(chǎn)線(xiàn)中采用這種臺(tái)面控制是不實(shí)際的。這是因?yàn)楹茈y以極小節(jié)距加速或減速移動(dòng)具有重量的臺(tái)面與加工部位的方向和間距相一致。實(shí)際中，幾乎使所有的安裝部件和基板都是按一個(gè)方向流動(dòng)地供給。
一方面，用檢流鏡(galvano mirror)掃描就可以回避上述問(wèn)題。然而，這種情況下，除了要增加檢流鏡及其控制軟件的費(fèi)用外，還需要配置該鏡的空間，這就成為阻礙大量生產(chǎn)裝置簡(jiǎn)單化的原因。由于利用激光光速照射依次加熱多個(gè)加工部位，同時(shí)與照射加熱的情況比較，增加了加工所用的時(shí)間，這期間，由于產(chǎn)生放熱，還存在所謂光利用效率降低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)上述課題而進(jìn)行的，其目的是提供一種在需要將各種電子部件向基板上安裝時(shí)，所以簡(jiǎn)便的構(gòu)成，更有效地實(shí)施這些部件的基板上連接的激光焊接方法和裝置。對(duì)于被加工物的其他加工，例如，去除加工或改質(zhì)加工等一般性加工，也應(yīng)用了與該焊接方法相同的原理，其目的是提供一種進(jìn)行這些加工時(shí)，能容易實(shí)施激光照射位置確定的激光加工方法和裝置。
本發(fā)明的激光加工方法包括利用衍射光學(xué)元件，將1條激光光速進(jìn)行衍射，分成包括0次衍射次數(shù)的激光光速在內(nèi)的多條激光光速的分支工序；以上述0次的激光光速作為中心，旋轉(zhuǎn)由上述多條激光光速形成的聚光點(diǎn)列，使其與被加工物的多個(gè)加工點(diǎn)的列方向一致的方向設(shè)定工序；調(diào)節(jié)上述衍射光學(xué)元件到上述被加工物的距離，使上述聚光點(diǎn)列的點(diǎn)間距與上述多個(gè)加工點(diǎn)的間距相一致的間距設(shè)定工序；將上述確定了聚光點(diǎn)列方向和點(diǎn)間距的多條激光光速?gòu)?qiáng)度增大到加工所需要的強(qiáng)度，使該激光光速同時(shí)照射上述多個(gè)加工點(diǎn)，對(duì)上述被加工物進(jìn)行加工的工序。據(jù)此，在被加工物的焊接、去除或改質(zhì)等加工中起到如下效果。
(1)以簡(jiǎn)便的光學(xué)體系可同時(shí)加工一個(gè)加工列的多個(gè)部位。
(2)只調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)和高度，很容易與由多個(gè)不同的加工點(diǎn)方向和間距形成的各加工列相對(duì)應(yīng)。
(3)可排除熱對(duì)加工部位周?chē)惭b部件的影響。
(4)可簡(jiǎn)化大量生產(chǎn)用的加工裝置。
本發(fā)明的激光焊接方法包括如下工序，即，利用衍射光學(xué)元件對(duì)1條激光光速進(jìn)行衍射，分成包括0次衍射次數(shù)的激光光速在內(nèi)的多條激光光速的分支工序、以上述0次的激光光速作為中心，旋轉(zhuǎn)由上述多條激光光速形成的聚光點(diǎn)列，使其與基板上安裝了部件的上述基板上多個(gè)焊接點(diǎn)列方向相一致的方向設(shè)定工序、調(diào)節(jié)上述衍射光學(xué)元件到上述基板的距離，使上述聚光點(diǎn)列的點(diǎn)間距與上述多個(gè)焊接點(diǎn)的間距相一致的間距設(shè)定工序、將上述確定了聚光點(diǎn)列方向和點(diǎn)間距的多個(gè)激光光速?gòu)?qiáng)度，增大到焊接所需要的強(qiáng)度，使該激光光速同時(shí)照射上述多個(gè)焊接點(diǎn)，將上述基板與上述部件連接的工序。由此，將部件向基板上安裝時(shí)，也能獲得與上述(1)～(4)一樣的效果。
在上述方法中，最好是使上述通過(guò)衍射光學(xué)元件的0次激光光速與上述加工點(diǎn)中的一個(gè)相一致后，再進(jìn)行上述各設(shè)定工序。據(jù)此，由于可連接設(shè)定聚光點(diǎn)列的方向及其點(diǎn)間距離，立刻進(jìn)行部件的加工和焊接，從而提高了作業(yè)性和準(zhǔn)確性。焊接也可以使焊錫，特別是無(wú)沿的焊錫，進(jìn)行軟釬焊接。
本發(fā)明的激光加工裝置包括以下部分，即，激光發(fā)射器、將由激光發(fā)射器發(fā)出的1條激光光速，分成包括0次衍射次數(shù)的激光光速在內(nèi)的，用于加工的多條激光光速的衍射光學(xué)元件；將上述衍射光學(xué)元件以其光軸為中心，旋轉(zhuǎn)要求角度的旋轉(zhuǎn)裝置；以及將上述衍射光學(xué)元件在其光軸方向上移動(dòng)要求距離的移動(dòng)裝置。據(jù)此，激光加工裝置可簡(jiǎn)便構(gòu)成，而且，多個(gè)加工點(diǎn)以一定的間距存在于一定的方向上時(shí)，這些加工點(diǎn)可同時(shí)加工。這些方向和間距不同的其他加工列的加工，只調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)角度和高度，就能很容易對(duì)應(yīng)。
另外，也可以具有光軸位置確定裝置，使入射到衍射光學(xué)元件上的激光光速與該衍射光學(xué)元件一起，在相對(duì)于它們的光軸方向成直角的方向上移動(dòng)。據(jù)此，由衍射光學(xué)元件分成的0次激光光速可與任意的加工點(diǎn)相一致，所以加工的基準(zhǔn)定位很容易，因此，很容易移動(dòng)到被加工物的不同區(qū)域內(nèi)的加工列上，進(jìn)行加工。
進(jìn)而，也可以具有焊錫分配器，將焊錫分配到被加工物的激光照射部位上。從而提高了軟釬焊接的作業(yè)效率。


圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)中激光加工裝置的基本構(gòu)成圖。
圖2是表示利用衍射光學(xué)元件4分成的分支光束衍射次數(shù)與光強(qiáng)度的關(guān)系圖。
圖3是以其光軸為中心旋轉(zhuǎn)衍射光學(xué)元件的說(shuō)明圖。
圖4是在光軸方向上改變衍射光學(xué)元件位置的說(shuō)明圖。
圖5是利用衍射光學(xué)元件分成多條激光光速的照射位置調(diào)整說(shuō)明圖。
圖6是具有2個(gè)連接端子的水晶振子向基板焊接的說(shuō)明圖。
圖7是表示利用衍射光學(xué)元件4A分成的分支光束衍射次數(shù)與光強(qiáng)度的關(guān)系圖。
圖8是單側(cè)具有7個(gè)連接端子的IC向基板焊接的說(shuō)明圖。圖中，1-激光發(fā)射器、2-激光光束、2A-分支光束、3-聚光透鏡、4，4A-衍射光學(xué)元件、5-旋轉(zhuǎn)裝置、6-移動(dòng)裝置、7-被加工物、7A-加工面、8-光軸定位裝置、9-焊錫分配器、11，12-水晶振子接線(xiàn)引腳、21，22-基板的水晶振子用接線(xiàn)端、30-IC、31～37-IC的接線(xiàn)引腳、41～47-基板的IC用接線(xiàn)端具體實(shí)施方式
本發(fā)明中，在由衍射光學(xué)元件分成的多條激光光速(分支光束)的聚光點(diǎn)形成的列(聚光點(diǎn)列)中，必定含有0次光速。0次光速與分支光束列的方向和長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，由于會(huì)聚在光軸上，所以，即使旋轉(zhuǎn)該衍射光學(xué)元件，或改變其高度，也總是位于加工面上的相同部位。利用這一特性，將其0次光束的位置作為基準(zhǔn)，很容易調(diào)節(jié)由衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的分支光束列方向和長(zhǎng)度。本發(fā)明的完成就是著眼于此點(diǎn)。在本發(fā)明中，可以將0次光束與任意的高次光束組合，以下對(duì)本發(fā)明就其實(shí)施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的激光加工裝置基本構(gòu)成圖。該激光加工裝置包括以下部分，即，發(fā)射激光的激光發(fā)射器1；作為聚光裝置，將由激光發(fā)射器1發(fā)出的激光光速2進(jìn)行聚光的聚光透鏡3；對(duì)由聚光透鏡3聚光成1條激光光速2進(jìn)行衍射，生成多條分支光束2A的相位光柵等衍射光學(xué)元件4；以光軸為中心，在與光軸直交面內(nèi)，旋轉(zhuǎn)衍射光學(xué)元件4的旋轉(zhuǎn)裝置5；以及使衍射光學(xué)元件4在其光軸方向上移動(dòng)(此外為上下移動(dòng))的移動(dòng)裝置6。此外，作為旋轉(zhuǎn)裝置5，使用θ臺(tái)面，作為移動(dòng)裝置6，使用乙臺(tái)面，等已知的裝置。
進(jìn)而，激光加工裝置最好具有確定光軸位置的裝置8，使從激光發(fā)射器1或配置在其后段的激光照射頭(未圖示)到衍射光學(xué)元件4的光學(xué)體系，在相對(duì)于它們光軸方向的直角方向上移動(dòng)。根據(jù)需要，還具有焊錫分配器9，向激光照射部位上供給焊錫。另外，上述聚光裝置并不限于透鏡，也可以由能對(duì)激光進(jìn)行聚光的其他元件構(gòu)成。
以下對(duì)上述加工裝置的作用進(jìn)行說(shuō)明。此處設(shè)有使加工用的2條分支光束預(yù)先設(shè)定為具有圖2所示衍射次數(shù)和光強(qiáng)度的衍射光學(xué)元件4。由激光發(fā)射器1射出的激光光速2，由聚光透鏡3聚光，進(jìn)入衍射光學(xué)元件4。射入衍射光學(xué)元件4的1條激光光速分成圖2所示的多條分支光束，并射出，這些多條分支光束形成由聚光點(diǎn)組成的聚光點(diǎn)列。
到此為止，由衍射光學(xué)元件4形成的聚光點(diǎn)列，與被加工物上預(yù)定的由多個(gè)加工點(diǎn)形成的方向還不一致，而且聚光點(diǎn)列的點(diǎn)間距也與這些加工點(diǎn)的間距也不一致。因此，接著進(jìn)行如下調(diào)節(jié)。
首先，進(jìn)行基準(zhǔn)定位，使通過(guò)衍射光學(xué)元件4的0次激光光速，與被加工物7上預(yù)定的多個(gè)加工點(diǎn)形成列(加工點(diǎn)列)中的一個(gè)加工點(diǎn)相吻合。接著，如圖3所示，利用在與光軸成直交的面內(nèi)，以其光軸為中心旋轉(zhuǎn)衍射光學(xué)元件4，使聚光點(diǎn)列進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，利用旋轉(zhuǎn)裝置5，在其面內(nèi)以光軸為中心旋轉(zhuǎn)衍射光學(xué)元件4，使聚光點(diǎn)列與被加工物7中加工點(diǎn)列的方向一致。例如，以其光軸為中心，將衍射光學(xué)元件4旋轉(zhuǎn)θ角度時(shí)，聚光點(diǎn)列也旋轉(zhuǎn)θ角度。根據(jù)此操作，由+1次的分支光束形成的聚光點(diǎn)，按照?qǐng)D5中箭頭A的指向進(jìn)行移動(dòng)。
接著，如圖4所示，利用移動(dòng)裝置6，改變從衍射光學(xué)元件4到被加工物7的加工面(或焊接面)7A之間的距離，使分支光束列的聚光點(diǎn)間距與加工點(diǎn)列的間距相一致。根據(jù)此操作，由+1次的分支光束形成的聚光點(diǎn)，按圖5中箭頭B指向進(jìn)行移動(dòng)。通過(guò)以上圖3和圖4說(shuō)明的調(diào)節(jié)，由衍射光學(xué)元件4分成的多條分支光束形成的聚光點(diǎn)列方向和間距，與由多個(gè)加工點(diǎn)形成的加工點(diǎn)列方向和間距相一致。
關(guān)于衍射光學(xué)元件4，通過(guò)進(jìn)行上述各種調(diào)節(jié)，可以使由衍射光學(xué)元件4分成的分支光束的聚光點(diǎn)列的各點(diǎn)，與被加工物7中并列狀的多個(gè)加工點(diǎn)中各點(diǎn)相一致。另外，首先使聚光點(diǎn)列的方向和間距與各加工點(diǎn)的方向和間距相對(duì)應(yīng)，隨后，以0次或其他次數(shù)的聚光點(diǎn)作為基準(zhǔn)，也可使各聚光點(diǎn)與各加工點(diǎn)相一致。然而，從以后的作業(yè)性和加工準(zhǔn)確性方向考慮，最好是先使通過(guò)衍射光學(xué)元件4的0次激光光速形成的聚光點(diǎn)與加工點(diǎn)中的一個(gè)相一致，隨后使聚光點(diǎn)列的方向和間距與加工點(diǎn)列的方向和間距相一致。
在此，以圖4為基礎(chǔ)，說(shuō)明從衍射光學(xué)元件4到被加工物7上加工面7A為止的光軸上的距離Z，與從由0次的分支光束形成的聚光點(diǎn)列到由+1次的分支光束形成的聚光點(diǎn)為止的間距Δ的關(guān)系。距離Z與間距的關(guān)系，可付與以下近似式。
Δ＝(Z/Zmax)Δmax ……(1)其中，Zmax是Z的最大值，Δmax是Δ的最大值。例如，Zmax＝90mm、Δmax＝1.1mm時(shí)，使Z在0-90mm范圍內(nèi)變動(dòng)，Δ在0～1.1mm之間變化。這樣，在使用該加工裝置向基板上進(jìn)行軟釬焊接部件時(shí)(“焊錫”中包括“無(wú)沿焊錫”，以下記載相同)，實(shí)際上，使Z在45～90mm范圍內(nèi)變化，較為適宜。這時(shí)，聚光點(diǎn)的間距Δ可以0.55變化到1.1mm。大致在該幅度內(nèi)調(diào)節(jié)，在向基板上軟釬焊接部件的用途中就很充分。進(jìn)而，想要擴(kuò)大聚光點(diǎn)的間距Δ時(shí)，可加長(zhǎng)從衍射光學(xué)元件4到加工面7A的間距Zmax。反之，想要縮小聚光點(diǎn)的間距Δ時(shí)，可縮短Zmax。
在本實(shí)施形態(tài)中使用的衍射光學(xué)元件4，其斷面是鋸齒狀的1維起伏型光柵。這通過(guò)光致抗蝕膜曝光和干蝕刻，在相對(duì)于使用波長(zhǎng)充分透明的石英基板上形成。這種光柵的周期d，由下式求出。
d＝λZmax/Δmax ……(2)此處，例如，λ＝0.808μm，Zmax＝90mm，Δmax＝1.1mm時(shí)，則d＝66.1μm。進(jìn)而，該光柵的每個(gè)衍射次數(shù)的光束強(qiáng)度，由下式給出。
Io＝sin2(φ/2)/(φ/2)2……(3-1)Im＝sin2[(2πm-φ)/2]/[(2πm-φ)/2]2……(3-2)其中，Io和Im為0次光束的強(qiáng)度和m次光束的強(qiáng)度。φ為光柵的相位變調(diào)深度，φ＝2πh(n-1)/λ。n為材料的衍射率、h為光柵的深度。例如，如圖1所示，利用大致相等強(qiáng)度的2條分支光束進(jìn)行加工時(shí)，其條件，由式(3-1)、(3-2)導(dǎo)出φ＝π。這時(shí)，衍射光束的強(qiáng)度求出如下。
Io＝(2/π)2……(4-1)Im＝[2/(2m-1)π]2……(4-2)使用式(3-1)、(3-2)計(jì)算出的衍射光束次數(shù)與強(qiáng)度的關(guān)系，如圖2所示。根據(jù)圖2，0次與+1的強(qiáng)度相等，為0.405。其他的強(qiáng)度，-1次與+2次相等，為0.045、-2次與+3次相等，為0.016。由此，軟釬焊接中光的利用效率達(dá)到81％，該值在實(shí)用中足已。在軟釬焊接中使用的0次和+1次2條光束與其他光束的強(qiáng)度比，為0.405/0.045＝9.0，當(dāng)考慮軟釬焊接所要的光束強(qiáng)度時(shí)，0次和+1次以外的衍射光束對(duì)接合部位周?chē)粫?huì)造成損傷。
光柵設(shè)計(jì)中所需光柵的深度，由下式求出。
h＝πλ/[2π(n-1)] ……(5)其中，φ＝π，n＝1.45時(shí)，h＝0.898μm。
雖然以上記述了使用等強(qiáng)度的2條分支光束進(jìn)行軟釬焊接的實(shí)例，但，分支光束間的強(qiáng)度比是設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件的事項(xiàng)，根據(jù)需要，也可以變更。
圖6是向電路基板上安裝水晶振子的方法示例圖。其中，水晶振子10上有2個(gè)接線(xiàn)引腳11，12，將這些引腳11，12插入在基板上的接線(xiàn)端21，22，利用軟釬焊接將兩者連接的例。實(shí)驗(yàn)中使用的接線(xiàn)端21，22間距為0.80mm，各配線(xiàn)21A、22A的寬度為0.30mm。將水晶振子10向基板上連接，首先，由激光發(fā)射器1發(fā)射低強(qiáng)度的激光光速，對(duì)基板及其基板上安裝的部件不造成損傷。這樣利用光軸定位裝置8等，使通過(guò)衍射光學(xué)元件4的0次激光光速形成的聚光點(diǎn)，與接線(xiàn)端21，22中的任何一個(gè)相一致。接著，按已說(shuō)明的方法，使由衍射光學(xué)元件4生成的分支光束2A形成的聚光點(diǎn)列方向和間距與接線(xiàn)端21，22的列方向和間距相一致。接著，利用并設(shè)在加工裝置中的焊錫分配器9，向各個(gè)接線(xiàn)端21，22的連接部位供給焊錫。接著，調(diào)節(jié)激光發(fā)射器1的輸出，使上述形成的聚光點(diǎn)列位置、方向和間距與接線(xiàn)端21，22列的位置、方向和間距一致的2條分支光束2A強(qiáng)度，增大到可按要求加工的強(qiáng)度。此處是將這此分支光束2A增大到可熔融焊錫的強(qiáng)度。這樣，將其強(qiáng)度增大的2條分支光束同時(shí)照射連接部位，直到焊錫熔融，將接線(xiàn)引腳11，12與接線(xiàn)端21，22進(jìn)行焊接連接。由此，水晶振子10連接在基板上。根據(jù)此方法，在2個(gè)獨(dú)立部位同時(shí)加熱焊錫，當(dāng)焊錫熔融時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生凝集的問(wèn)題。尤其是，如該實(shí)例，靠近軟釬焊接部位的情況下，每次用1條光束照射加熱1個(gè)部位時(shí)，與光束加熱側(cè)焊錫相對(duì)側(cè)的焊錫進(jìn)行熔融合并，有時(shí)配線(xiàn)形成短路。在用光束掃描交替照射加熱焊錫時(shí)，由于掃描速度有限，也會(huì)引起這種現(xiàn)象。但根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，可避免這種現(xiàn)象。
另外，向基板上安裝不同的多個(gè)水晶振子、電阻、電容器等時(shí)，這些連接接線(xiàn)端的方向和間距在基板上是不一樣的。在這種情況下，各個(gè)水晶振子、電容、電容器等的每個(gè)安裝部位，需要進(jìn)行確定上述聚光點(diǎn)列的位置。而且，即使是同種類(lèi)安裝部件，也存在引腳間距不同的情況，所以必須調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件與安裝基板的距離，和調(diào)節(jié)聚光點(diǎn)列的點(diǎn)間距。
以上是利用衍射光學(xué)元件的光分支作用，產(chǎn)生加工用2條激光光速的實(shí)例，也可以通過(guò)衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生所要求條數(shù)的加工用激光光速。例如，圖7是利用另一種衍射光學(xué)元件4A產(chǎn)生分支光束的衍射次數(shù)與光強(qiáng)度關(guān)系的示意圖。這種衍射光學(xué)元件4A將1條激光光速以等間距分成從0次到+6次7條加工用激光光速，并發(fā)射出去。這時(shí)，由7條分支光束產(chǎn)生的光利用率約為85％，這些光束的分支均勻性達(dá)到0.99，成為可充分實(shí)際應(yīng)用的值。另外，激光光速的分支數(shù)在3條以上時(shí)，衍射光學(xué)元件的形狀不一定形成鋸齒狀，可根據(jù)所要求激光光速的分支數(shù)及分支激光光速的強(qiáng)度分布，適當(dāng)設(shè)計(jì)衍射光學(xué)元件的形狀。因此，通過(guò)設(shè)計(jì)該元件的形狀，除了可用包括0次在內(nèi)的正負(fù)任何一方的高次光束之外，還可以進(jìn)一步提高光的利用效率。
圖8是使用圖7所示衍射光學(xué)元件4A加工被加工物時(shí)的示例圖。此處是將單側(cè)具有7個(gè)接線(xiàn)引腳31～37的IC30。插入基板上相對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)端41～47，利用軟釬焊接連接的示例。圖中，41A～47A表示基板上向各接線(xiàn)端的配線(xiàn)。在這種情況下，也是首先從激光發(fā)射器1發(fā)射低強(qiáng)度的激光光速，對(duì)基板及基板上安裝的部件不造成損傷。這樣，利用確定光軸位置的裝置8等，使通過(guò)衍射光學(xué)元件4A的0次激光光速形成的聚光點(diǎn)，與構(gòu)成接線(xiàn)端列中的一個(gè)接線(xiàn)端41(此處是左端的接線(xiàn)端)相一致。接著，以其光軸為中心旋轉(zhuǎn)衍射光學(xué)元件4A，使由衍射光學(xué)元件4A產(chǎn)生的7條分支光束2A形成的聚光點(diǎn)列，與接線(xiàn)端41～47的列方向相一致。進(jìn)而，沿著光軸方向移動(dòng)衍射光學(xué)元件4A，使上述聚光點(diǎn)列的間距與各接線(xiàn)端41～47的間距相一致。接著向各個(gè)接線(xiàn)端41～47的連接部位供給焊錫，接著調(diào)節(jié)激光發(fā)射器1的輸出，將上述形成的聚光點(diǎn)列位置、方向和間距與接線(xiàn)端41～47列的位置、方向和間距相一致的7條分支光束2A強(qiáng)度，增大到可進(jìn)行軟釬焊接的強(qiáng)度。這樣，將增大了強(qiáng)度的7條分支光束2A同時(shí)照射連接部位，直到焊錫熔融，將位于IC30單側(cè)的7個(gè)接線(xiàn)引腳31～37和接線(xiàn)端41～47形成焊接連接。IC30的另一側(cè)的引腳列也同樣地連接在基板上。這樣可非常有效地實(shí)施14處的焊接，而且對(duì)周?chē)牟考粫?huì)產(chǎn)生熱影響。
在本發(fā)明的激光焊接技術(shù)中，作為激光發(fā)射器，例如可使用YAG激光器(波長(zhǎng)1.064μm)和高功率半導(dǎo)體激光器(波長(zhǎng)0.808μm，0.940μm)等。在其他加工中，根據(jù)其加工特性，可利用各種型式的激光發(fā)射器。在上述實(shí)施形態(tài)中，通過(guò)變更激光發(fā)射器1的輸出，可變更分支光束2A的強(qiáng)度，但也可以采用其他變更光束強(qiáng)度的方法，將激光發(fā)射器1的輸出固定，在發(fā)射器1的外部配置增益控制器等，也可變更分支光束2A的強(qiáng)度。再有，上述實(shí)施形態(tài)所說(shuō)明的，雖然是利用1維分支光束進(jìn)行加工的示例，但本發(fā)明也可適用利用2維分支光束的加工。
本發(fā)明的激光加工技術(shù)，著眼于由衍射光學(xué)元件分成0次光束和高次光束的組合，是大量生產(chǎn)時(shí)的大課題，很容易使分支光束與加工點(diǎn)的位置相吻合，本發(fā)明對(duì)于每個(gè)加工列中加工點(diǎn)及方向，間距不同的情況，仍可廣泛使用。因此，上述實(shí)施形態(tài)中采用的安裝部件軟釬焊接，僅是本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，對(duì)于與其不同的各種加工，例如，除軟釬焊接外的焊接加工、去除加工(開(kāi)孔、切槽)、改質(zhì)加工(形成合金、高分子聚合、調(diào)變衍射率)，也可適用本發(fā)明。這時(shí)，使確定了聚光點(diǎn)列位置、方向和間距的多條分支光束，同時(shí)照射加工點(diǎn)的激光功率和照射時(shí)間，可根據(jù)加工的種類(lèi)適當(dāng)確定。
權(quán)利要求
1.一種激光加工方法，其特征在于包括利用衍射光學(xué)元件對(duì)1條激光光速進(jìn)行衍射，分成含有0次衍射次數(shù)激光光速的多條激光光速的分支工序；以上述0次激光光速為中心，旋轉(zhuǎn)上述由多條激光光速形成的聚光點(diǎn)列，使其與被加工物上多個(gè)加工點(diǎn)列方向一致的方向設(shè)定工序；調(diào)節(jié)從上述衍射光學(xué)元件到被加工物的距離，使上述聚光點(diǎn)列的點(diǎn)間距與上述多個(gè)加工點(diǎn)的間距相吻合的間距設(shè)定工序；以及將上述確定了聚光點(diǎn)列方向和點(diǎn)間距的多條激光光速?gòu)?qiáng)度增大到加工所需要的強(qiáng)度，使該光束同時(shí)照射上述多個(gè)加工點(diǎn)，對(duì)被加工物進(jìn)行加工的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，在通過(guò)衍射光學(xué)元件的0次激光光速與上述加工點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)相一致后，進(jìn)行上述各設(shè)定工序。
3.一種激光焊接方法，其特征在于包括利用衍射光學(xué)元件對(duì)1條激光光速進(jìn)行衍射，分成含有0次衍射次數(shù)激光光速的多條激光光速的分支工序；以上述0次激光光速為中心，旋轉(zhuǎn)上述由多條激光光速形成的聚光點(diǎn)列，使其與安裝在基板上部件的多個(gè)焊接點(diǎn)列方向相一致的方向設(shè)定工序；調(diào)節(jié)從上述衍射光學(xué)元件到基板的距離，使上述聚光點(diǎn)列的點(diǎn)間距與上述多個(gè)焊接點(diǎn)的間距相吻合的間距設(shè)定工序；以及將上述確定了聚光點(diǎn)列方向和點(diǎn)間距的多條激光光速?gòu)?qiáng)度增大到焊接所需要的強(qiáng)度，使該光束同時(shí)照射上述多個(gè)焊接點(diǎn)，將上述基板與部件連接的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光焊接方法，其特征在于，在使通過(guò)衍射光學(xué)元件的0次激光光速與上述焊接點(diǎn)中的一個(gè)點(diǎn)相一致后，再進(jìn)行上述各設(shè)定工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的激光焊接方法，其特征在于，上述連接是使用焊錫的焊接。
6.一種激光加工裝置，其特征在于是包括將由激光發(fā)射器射出的1條激光光速分成含有0次衍射次數(shù)激光光速的，加工使用的多條激光光速的衍射光學(xué)元件；以其光軸為中心，將上述衍射光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)要求角度的旋轉(zhuǎn)裝置；以及使上述衍射光學(xué)元件在其光軸方向上移動(dòng)要求距離的移動(dòng)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光加工裝置，其特征在于，具有將向上述衍射光學(xué)元件入射的光束進(jìn)行聚光的聚光裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的激光加工裝置，其特征在于是具有使射入上述衍射光學(xué)元件中的激光光束與該衍射光學(xué)元件一起，在相對(duì)于其光軸方向成直角方向上移動(dòng)的光軸定位裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6～9中任一項(xiàng)所述的激光加工裝置，其特征在于是具有向被加工物上激光照射點(diǎn)供給焊錫的，軟釬粉分配器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種構(gòu)成簡(jiǎn)便，能有效實(shí)施的激光焊接方法和裝置。所述方法包括利用衍射光學(xué)元件4對(duì)1條激光光速2進(jìn)行衍射，分成含有0次衍射次數(shù)激光光速的多條分支光束2A的分支工序；以0次激光光束為中心，旋轉(zhuǎn)由多條分支光束2A形成的聚光點(diǎn)列，使其與安裝在基板上的部件10的多個(gè)焊接點(diǎn)21，22列方向相一致的旋轉(zhuǎn)工序；調(diào)節(jié)從衍射光學(xué)元件4列基板的距離，使聚光點(diǎn)列的點(diǎn)間距與多個(gè)焊接點(diǎn)21，22間距相吻合的工序；以及將確定了聚光點(diǎn)列方向和點(diǎn)間距的多條分支光束2A強(qiáng)度，增大到焊接所需要的強(qiáng)度，同時(shí)照射多個(gè)焊接點(diǎn)21，22，使基板與部件連接的工序。
文檔編號(hào)B23K26/06GK1520249SQ20031012437
公開(kāi)日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月3日
發(fā)明者尼子淳, 栢森進(jìn) 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社