专利名称：激光焊接系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对工件照射从激光振荡器振荡出的激光来进行焊接的激光焊接系统。
背景技术：
目前，作为在印刷配线板上安装电子部件的方法，正在广泛地使用流动(flow)方式和回流(reflow)方式的焊接。但是，在印刷配线板上安装难以通过这种方式进行焊接的电子部件(例如耐热性低的电子部件、端子热容量比较大的电子部件等)时，或者组装已安装完的基板时，需要在后面的工序中部分地进行焊接作业。这样的在后面的工序中部分的焊接作业，很多时候由人工使用烙铁进行焊接，接合品质产生波动、接合不良率提高、生产时间变长、生产成本升高等成为问题。因此,近年来不断地推进能够自动地高速进行焊接的装置的开发。作为自动焊接装置，已知基于使用烙铁的机器人的机器人焊接装置和使用激光的激光焊接装置。上述机器人焊接装置，用烙铁按压要接合的各工件，同时对其进行加热，通过对该加热的部位供给丝状焊料来把一对工件接合。此时，因为使用烙铁，所以不容易安装尺寸小的电子部件等。此外，有时熔化的焊料的一部分附着在烙铁上，无法对被焊接部提供所需要的焊料量。并且，在出于对环境的考虑而使用无铅焊料时，该无铅焊料的熔点高于现有的含有铅的焊料的熔点，所以容易使烙铁氧化，使该烙铁的寿命变短。另一方面，激光焊接装置因为可以容易地调整激光的聚光程度，所以也能够应对尺寸小的电子部件等的安装。在这样的激光焊接装置中，例如当使激光仅照射要进行接合的一对工件的一方时，在各工件中产生大的温度差，熔化的焊料流到温度高的工件，所以容易产生接合不良。此外，在各工件中热容量不同时更加难以得到良好的接合品质。作为应对这样的问题的激光焊接装置，已知通过分束器将激光分割为反射光和透过光，将通过该分束器反射的激光照射被焊接部分，并且将透过该分束器的激光照射热容量高的工件(例如参照专利文献I)的激光焊接装置。但是，此时无法容易地变更通过分束器分割后的各激光(各分割激光)的强度比，所以用途受到限制。作为能够变更分割激光的强度比的激光焊接装置，提出了使用接合的两个棱镜来变更分割激光的强度比的激光焊接装置(例如参照专利文献2)和使用以反射率(透过率)根据激光的入射位置而不同的方式构成的分割部件来变更分割激光的强度比的激光焊接装置(例如参照专利文献3)。但是，在上述现有技术中，作为分割激光的分割单元，使用接合的两个棱镜或以反射率(透过率)根据激光的入射位置而不同的方式构成的分割部件，所以上述分割单元的结构复杂化并且为专用的设备。因此，激光焊接装置的制造成本有可能升高。此外，上述现有技术移动分割部件(棱镜)以使分割激光的强度比成为预先设定的强度比，所以无法管理实际的分割激光的强度比。专利文献I日本特开平07-211424号公报专利文献2日本特开2007-289980号公报专利文献3日本特开2011-56520号公报
实用新型内容本实用新型是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种激光焊接系统，其通过使用楔形基板来分割激光能够抑制激光焊接系统的制造成本的升高，并且通过管理分割激光的强度比能够实现接合品质的提高。本实用新型的激光焊接系统，对工件照射从激光振荡器振荡出的激光来进行焊接，其中具备:将上述激光分割为多束分割激光的楔形基板；相对于上述激光进退驱动上述楔形基板来控制该激光在该楔形基板中的入射量的楔形基板驱动控制部；以及取得上述各分割激光的强度的强度取得单元，上述楔形基板驱动控制部根据上述强度取得单元取得的上述各分割激光的强度，进退驱动上述楔形基板。根据本实用新型的激光焊接系统，因为控制激光在楔形基板中的入射量，所以能够容易地控制通过该楔形基板分割后的多束分割激光的强度比。由此，不需要像现有技术那样使用复杂的专用分割单元，所以能够抑制激光焊接系统的制造成本的升高。此外，因为楔形基板驱动控制部根据强度取得单元取得的各分割激光的强度进退驱动楔形基板来控制激光在该楔形基板中的入射量，所以能够切实地管理实际的分割激光的强度比。由此，将被管理的分割激光照射到工件来进行焊接，所以可以实现接合品质的提高。在上述激光焊接系统中，上述楔形基板驱动控制部可以对上述楔形基板进行进退驱动，以使上述强度取 得单元取得的上述多束分割激光的强度比成为预定的强度比。根据这样的系统，可以使分割激光的强度比成为预定的强度比，所以能够实现接合品质的进一步提闻。在上述激光焊接系统中，上述工件包含进行焊接的第一工件和第二工件，还可以具备对上述第一工件和上述第二工件的各个工件照射上述各激光的照射光学系统。根据上述系统，通过照射光学系统能够向第一工件和第二工件分别照射被管理的分割激光，所以例如即使在第一工件的热容量大于第二工件的热容量的情况下，也能够极力地减小该第一工件和该第二工件的温度差。换句话说，能够使该第一工件的温度和该第二工件的温度大致相同。由此，能够合适地防止不需要的焊料流到第一工件或第二工件的接合部分以外的区域，所以能够将第一工件和第二工件可靠地接合。在上述激光焊接系统中，还具备取得被照射了上述分割激光的上述第一工件的温度的第一温度取得单元；以及取得被照射了上述分割激光的上述第二工件的温度的第二温度取得单元，上述楔形基板驱动控制部可以根据上述第一温度取得单元取得的温度和上述第二温度取得单元取得的温度对所述楔形基板进行进退驱动。根据这样的系统，取得被照射了分割激光的第一工件和第二工件的温度，并根据这些温度对楔形基板进行进退驱动，所以能够进行第一工件和第二工件的温度管理。由此能够进行被管理的再现性良好的接合。在上述激光焊接系统中，还具有对焊接过程中的焊料的状态进行拍摄的拍摄单元，上述楔形基板驱动控制部可以根据上述拍摄单元拍摄的信息对上述楔形基板进行进退驱动。根据这样的系统，通过拍摄单元对焊接过程中的焊料的状态进行拍摄，根据拍摄到的信息对楔形基板进行进退驱动，所以能够管理焊接过程中的焊料的状态。由此能够进行被管理的再现性良好的接合。在上述激光焊接系统中，上述第一工件被配置在上述第二工件的周围，设置多个上述楔形基板，上述照射光学系统通过沿着照射上述第二工件的分割激光的光轴的周围相距相等间隔的方式对上述第一工件照射多束上述分割激光。根据这样的系统，在第二工件的周围配置第一工件，以沿着照射上述第二工件的分割激光的光轴的周围相距相等间隔的方式使多束分割激光照射上述第一工件，所以能够使第一工件大体均匀地升温。由此，例如即使在第二工件的整个外周上进行焊接时，也能够对该第二工件的整个外周均匀地供给焊料。由此，能够将第一工件和第二工件可靠地接合。在上述激光焊接系统中，沿着上述激光的光轴的周围相距相等间隔地配置上述多个楔形基板。根据这样的系统，因为沿着激光的光轴的周围相距相等间隔地配置多个楔形基板，所以能够以沿着照射第二工件的分割激光的光轴的周围相距相等间隔的方式，容易地使多束分割激光照射第一工件。在上述激光焊接系统中，上述工件具有多个被接合部，还可以具备对上述多个被接合部中的各个被接合部照射上述各分割激光的照射光学系统。根据这样的系统，因为对多个被接合部中的各个被接合部照射各分割激光，所以能够使多个被接合部同时升温。由此，能够高效地对多个被接合部进行焊接，所以能够大幅减少焊接工序的工时。在上述激光焊接系统中，还可以具有使上述激光的光点形状成为大致椭圆形或方形的光点形状变形单元。根据这样的系统，因为使激光的光点形状成为大体椭圆形或方形，所以通过楔形基板分割后的分割激光针对工件的光点形状也能够成为大体椭圆形或方形。由此，例如在俯视图中将工件的被焊接部分形成为矩形时，也能够合适地使该被焊接部升温。在上述激光焊接系统中，上述光点形状变形单元可以是具有截面为方形的芯的方形芯光纤。一般在使用具有高斯分布状的强度分布的激光在印刷配线板上焊接电子部件时，因为该激光的中心部分(光轴部分)的峰值强度高，所以有时激光光点的中心部分的热输入量变得过度。于是，有可能对上述印刷配线板造成损伤，该电子部件从该印刷配线板上脱落。根据上述激光焊接系统，通过使用方形芯光纤，能够容易地使激光的光点形状成为方形。此外，能够使激光的强度分布成为平顶(tophat)状的强度分布。由此，例如即使在使用该激光在树脂制成的印刷配线板上焊接电子部件时，因为不会对该印刷配线板造成损伤，所以能够合适地防止该电子部件从该印刷配线板脱落。如上所述，因为通过楔形基板把激光分割为多束分割激光，所以能够抑制激光焊接系统的制造成本的升高。此外，楔形基板驱动控制部根据各分割激光的强度对楔形基板进行进退驱动来控制激光在该楔形基板中的入射量，所以能够向工件照射被管理的分割激光来进行焊接，结果，能够实现焊接品质的提高。
图1是表示本实用新型的第一实施方式的激光焊接系统的示意图。图2是表示构成上述激光焊接系统的出射单元的结构和控制部本体的结构的示意图。图3是用于说明使用了上述激光焊接系统的焊接的顺序的流程图。图4A是用于说明使激光LB的一部分入射到楔形基板的状态的说明图，图4B是用于说明从图4A的状态增加了上述激光LB针对楔形基板的入射量的状态的说明图。图5是用于说明使分割激光LBl照射电缆端子并且使分割激光LB2照射导电部件的状态的说明图。图6是用于说明使用了上述激光焊接系统的焊接顺序的第一变形例的流程图。图7是用于说明使用了上述激光焊接系统的焊接顺序的第二变形例的流程图。图8是用于说明使用了上述激光焊接系统的焊接顺序的第三变形例的流程图。图9是用于说明使用了上述激光焊接系统的焊接顺序的第四变形例的流程图。图10是用于说明使用了上述激光焊接系统的焊接顺序的第五变形例的流程图。图11是表示本实用新型的第二实施方式的激光焊接系统的示意图。图12是用于说明图11所示的工件的说明图。图13是表示本实用新型的第三实施方式的激光焊接系统的示意图。图14是用于说明构成图13所示的激光焊接系统的三个楔形基板的配置关系的说明图。图15是用于说明图13所示的工件的说明图。图16是表示本实用新型的第四实施方式的激光焊接系统的示意图。图17A是用于说明图16所示的工件的说明图，图17B表示分割激光照射图17A所示的工件的状态。符号说明IOA IOD激光焊接系统；14激光振荡器；42、IOOa 100c、110 模形基板；46照射光学系统；50激光强度测定部(强度取得单元)；52照相机单元(拍摄单元)；58第一温度测定部；60第二温度测定部；82楔形基板驱动控制部；90透镜(光点形状变形单元)；LB激光；LB1 LB4分割激光；W工件。
具体实施方式
以下举例表示了本实用新型的激光焊接系统的优选实施方式，参照附图来进行说明。(第一实施方式)[0065]第一实施方式的激光焊接系统IOA使用激光LB使工件W升温来进行焊接，具备LD电源12、根据从LD电源12供给的驱动电流振荡出激光LB的激光振荡器14、传输从激光振荡器14振荡出的激光LB的传输单元16、用于使通过传输单元16传输的激光LB照射到工件W的出射单元18、放置工件W的工作台(stage)20、供给焊料(丝状焊料)S的焊料供给部22、控制部24。工件W具有:电气配线302的导电连接部(第一工件)300、在与该电气配线302导电连接的配线基板304上形成为平板状或薄膜状的端子(第二工件)305 (参照图5)。在本实施方式中，通过焊接将电气配线302的导电连接部300与配线基板304的端子305接合。激光振荡器14例如由FC-LD (光纤I禹合激光二极管)构成,将LD单兀26和取出用光纤28 —体地结合而构成。LD单元26具有一个或多个LD阵列，从LD电源12供给(注入)所需要的LD驱动电流，例如振荡输出1W 200W的高输出LD光作为激光LB。取出用光纤28例如是SI型光纤，延伸到传输单元16，从其出射端面射出激光LB。传输单兀16具有入射部30和传输用光纤32。入射部30包含:把从取出用光纤28以预定的宽角度出射的激光LB校准为平行光的准直透镜34 ;使来自准直透镜34的作为平行光的激光LB集中，入射到传输用光纤32的输入端面的聚光透镜36。传输用光纤32可以具有任意的长度，是在由SUS螺线管形成的保护管中穿过了由SI型光纤构成的光纤芯线的传输用光纤。光纤线芯例如由以下部分构成:由纯石英玻璃形成的芯、同轴地覆盖该芯的例如由掺杂了氟的石英玻璃形成的包层、以及同轴地覆盖该包层的例如由聚酰胺形成的包覆层。传输用光纤32在出射单元18内终结。如图2所示，出射单元18具有:固定传输用光纤32的出射侧端部的固定部38 ;把从传输用光纤32以预定的宽角度出射的激光LB校准为平行光的准直透镜40 ;把通过准直透镜40平行化的激光LB分割为两束分割激光LBl、LB2的楔形基板42 ;驱动楔形基板42的致动器(驱动部)44 ;把该分割激光LB1、LB2导向工件W的照射光学系统46 ;设置在该分割激光LB1、LB2的光路上的遮光器48 ;测定各分割激光LB1、LB2的强度的激光强度测定部(强度取得单元)50 ;以及用于对焊接过程中的焊料S的状态进行拍摄的照相机单元(摄像单元)52。楔形基板42可以改变其透过光的光路。S卩，通过使激光LB的一部分透过楔形基板42，可以将该激光LB分割为透过了该楔形基板42的透过光(分割激光LBl)和不透过该楔形基板42的光(分割激光LB2)。此外，楔形基板42具有预定的楔角，该楔角越大，照射工件W的分割激光LBl的光轴与分割激光LB2的光轴之间的距离(光轴间距离L)越大(参照图5)。在本实施方式中，根据导电连接部300以及端子305的尺寸或形状等决定预定的光轴间距离L，选择并使用具有成为该决定的光轴间距离L的楔角的楔形基板42。致动器44使楔形基板42相对于激光LB进退。S卩，致动器44使楔形基板42沿着与激光LB的光轴垂直的方向进退。由此，能够增减激光LB向楔形基板42的入射量。照射光学系统46具有:向工件W反射各分割激光LBl、LB2并且使该各分割激光LBU LB2的一部分透过的反射镜54 ;以及把通过反射镜54反射的各分割激光LB1、LB2会聚到工件W上的聚光透镜56。由此，能够将分割激光LBl照射到导电连接部300，并且将分割激光LB2照射到端子305的端面。[0075]本实施方式的激光焊接系统IOA还具有:测定由于分割激光LBl的照射而升温的导电连接部300 (导电连接部300的第一被焊接部、导电连接部300中的分割激光LBl的照射部位)的温度的第一温度测定部58 ;和由于分割激光LB2的照射而升温的端子305 (端子305的第二被焊接部、端子305中的分割激光LB2的照射部位)的温度的第二温度测定部60。第一温度测定部58和第二温度测定部60例如构成为辐射温度计等非接触温度计。遮光器48能够切换允许各分割激光LB1、LB2通过的开状态和切断各分割激光LB1、LB2的通过的闭状态。激光强度测定部50包含:会聚上述反射镜54的透过光的聚光透镜62、测定通过该聚光透镜62会聚的透过光的强度的光束质量分析仪64。把光束质量分析仪64的检测信号输出给控制部24。照相机单元52能够拍摄包含导电连接部300的第一被焊接部和端子305的第二被焊接部的区域。把通过照相机单元52拍摄到的信息(图像信息、动画信息)输出到控制部24。焊料供给部22能够根据预定的进给速度向导电连接部300 (端子305)供给焊料S0控制部24包含对LD电源12进行驱动控制的电源控制部66和控制部本体68 (参照图1)。如图2所示，控制部本体68包含存储部70、强度比计算部72、强度比判定部74、温度比计算部76、温度判定部78、图像判定部80、楔形基板驱动控制部82、遮光器控制部84、焊料供给控制部88以及照相机单元控制部86。存储部70存储了设定强度比、设定温度比、设定温度范围、基准图像等。设定强度比是照射到导电连接部300的分割激光LBl的强度与照射到端子305的分割激光LB2的强度的比，例如根据导电连接部300以及端子305的材质、尺寸、形状等来设定。设定温度比是导电连接部300的第一被焊接部的温度与端子305的第二被焊接部的温度的比，例如设定为适合于导电连接部300和端子305的焊接的温度比。具体地说，例如将上述设定温度比设定为导电连接部300的第一被焊接部的温度与端子305的第二被焊接部的温度为同一温度的比。设定温度范围，例如设定为焊料S能够熔化的程度的适当的温度范围。基准图像，例如使用表示在最佳的焊接条件下进行焊接时的焊接过程中的焊料S的状态(焊料的形状)的图像。强度比计算部72根据光束质量分析仪64的检测信号计算照射工件W的2束分割激光LB1、LB2的强度比。强度比判定部74判定计算强度比与设定强度比是否一致。温度比计算部76计算通过第一温度测定部58测定的导电连接部300的第一被焊接部的温度与通过第二温度测定部60测定的端子305的第二被焊接部的温度的比。温度判定部78判定计算温度比与设定温度比是否一致。此外，温度判定部78判定导电连接部300与端子305的温度是否处于设定温度范围内。图像判定部80判定照相机单元52拍摄的图像与基准图像的一致程度是否在预定范围内。楔形基板驱动控制部82向致动器44发送控制信号，驱动控制楔形基板42。遮光器控制部84使遮光器48开闭。照相机单元控制部86驱动控制照相机单元52。焊料供给控制部88驱动控制焊料供给部22来对预定的位置供给焊料S。参照图3 图5说明使用以上那样构成的激光焊接系统IOA对导电连接部300和端子305进行焊接的顺序。首先，在工作台20上对电气配线302的导电连接部300和配线基板304的端子305进行定位，遮光器控制部84使遮光器48成为关闭的状态。然后，电源控制部66驱动LD电源12向LD单元26供给驱动电流，由此振荡出激光LB (图3的步骤SI)。从LD单元26振荡出的激光LB从取出用光纤28出射，在通过准直透镜34被平行化后，通过聚光透镜36入射到传输用光纤32内，传输到出射单元18。从传输用光纤32出射的激光LB在通过准直透镜40被平行化后，通过反射镜54反射后照射遮光器48。然后，楔形基板驱动控制部82向致动器44发送控制信号，使楔形基板42相对于激光LB前进预定量(步骤S2)。于是，激光LB的一部分照射到楔形基板42(参照图4A)。由此，把激光LB分割为楔形基板42的透过光(分割激光LBl)和不透过楔形基板42的光(分割激光LB2)。然后，计算分割激光LBl与分割激光LB2的强度比(步骤S3)。具体地说，通过光束质量分析仪64测定将各分割激光LB1、LB2照射反射镜54时的反射镜54的各透过光，强度比计算部72根据该测定到的各透过光的强度，计算分割激光LBl和分割激光LB2的强度比。然后，强度比判定部74判定计算强度比与设定强度比是否一致(步骤S4)。参照存储部70来取得设定强度比。在计算强度比与设定强度比不一致时(步骤S4:否)，楔形基板驱动控制部82向致动器44发送控制信号，相对于激光LB进退驱动楔形基板42 (步骤S5)。由此，例如在进一步使楔形基板42前进时能够增加激光LB对于该楔形基板42的入射量(参照图4B)，在使楔形基板42后退时能够减少激光LB对于该楔形基板42的入射量。之后，进行步骤S3以后的处理。在计算强度比与设定强度比一致时(步骤S4:是)，遮光器控制部84打开遮光器48(步骤S6)。当遮光器48被打开时，分割激光LBl在通过聚光透镜56会聚的状态下照射导电连接部300的第一被焊接部，并且分割激光LB2在通过聚光透镜56会聚的状态下照射端子305的第二被焊接部(步骤S7)。接着，温度比计算部76根据第一温度测定部58测定的第一被焊接部的温度和第二温度测定部60测定的第二被焊接部的温度，计算第一被焊接部和第二被焊接部的温度比(步骤S8)。然后，温度判定部78判定计算温度比与设定温度比是否一致(步骤S9 )。参照存储部70来取得设定温度比。在计算温度比与设定温度比不一致时(步骤S9:否)，楔形基板驱动控制部82向致动器44发送控制信号，相对于激光LB进退驱动楔形基板42(步骤S10)。由此，能够变更第一被焊接部与第二被焊接部的温度比(接近设定温度比)。然后，进行步骤S8以后的处理。在计算温度比与设定温度比一致时(步骤S9:是)，温度判定部78判定第一被焊接部的温度与第二被焊接部的温度是否在设定范围内(步骤Sn)。参照存储部70来取得设定温度范围。当第一被焊接部的温度与第二被焊接部的温度不在设定温度范围内时(步骤Sll:否)，进行步骤S8以后的处理。这是因为第一被焊接部和第二被焊接部的温度还没有达到能够使焊料S熔化的程度的温度。在第一被焊接部的温度和第二被焊接部的温度在设定温度范围内时(步骤Sll:是)，焊料供给控制部88控制焊料供给部22向第一被焊接部以及第二被焊接部供给焊料S(步骤S12)。然后，照相机单元控制部86控制照相机单元52，拍摄焊接过程中的焊料S的状态(步骤S13)。然后，图像判定部80判定拍摄图像与基准图像的一致程度是否在预定范围内(步骤S14)。参照存储部70来取得基准图像。当拍摄图像与基准图像的一致程度不在预定范围内时(步骤S14:否)，楔形基板驱动控制部82向致动器44发送控制信号，进退驱动楔形基板42(步骤S15)。由此，在焊接过程中能够调整导电连接部300的第一被焊接部的温度与端子305的第二被焊接部的温度，所以可以变更焊料S的状态。由此，能够使与焊接完成时的焊料S的状态对应的拍摄图像与基准图像的一致程度在预定范围内。之后，进行步骤S13以后的处理。当拍摄图像与基准图像的一致程度在预定范围内时(步骤S14:是)，焊料供给控制部88控制焊料供给部22停止焊料S的供给，电源控制部66通过停止LD电源12的驱动，停止来自LD单元26的激光LB的振荡(S16)。然后，焊接结束(步骤S17)。在该阶段，使用本实施方式的激光焊接系统IOA的焊接的顺序结束。根据本实施方式，因为控制激光LB在楔形基板42的入射量，所以能够容易地变更通过该楔形基板42分割后的两束分割激光LB1、LB2的强度比。由此，不需要现有技术那样的复杂的专用的分割单元，所以能够抑制激光焊接系统IOA的制造成本的升高。此外，在本实施方式中，为了使计算强度比与设定强度比一致，进退驱动楔形基板42来进行反馈控制，所以能够切实地管理实际的分割激光LBl与分割激光LB2的强度比。由此，能够通过被管理的分割激光LB1、LB2使导电连接部300以及端子305升温(预热)，因此能够提闻接合品质。在本实施方式中，通过照射光学系统46将分割激光LBl照射到导电连接部300，通过照射光学系统46将分割激光LB2照射到端子305。因此，例如即使在端子305的热容量大于导电连接部300的热容量的情况下，也能够极力地减小该端子305与该导电连接部300的温度差。换句话说，可以使导电连接部300的第一被焊接部的温度与端子305的第二被焊接部的温度大体相同。由此，能够合适地防止熔化的焊料S过多地流到导电连接部300，所以能够将该导电连接部300与端子305可靠地接合。根据本实施方式，根据第一温度测定部58测定的第一被焊接部的温度与第二温度测定部60测定的第二被焊接部的温度，计算第一被焊接部与第二被焊接部的温度比，为了使该计算温度比成为设定温度比而进退驱动楔形基板42来进行反馈控制，所以能够切实地进行第一被焊接部与第二被焊接部的温度管理。由此，能够进行被管理的再现性良好的接合。此外，通过照相机单元52拍摄焊接过程中的焊料S的状态，为了使该拍摄图像与基准图像的一致程度在预定范围内，进退驱动楔形基板42来进行反馈控制，所以能够管理焊接过程中的焊料S的状态。由此，能够进行被管理的再现性良好的接合。(第一变形例)然后，参照图6说明使用第一实施方式的激光焊接系统IOA的焊接顺序的第一变形例。在本变形例中，对于具有与图3所示的流程图的处理内容相同的处理内容的步骤，省略其详细的说明。在后述的第二 第五变形例中也相同。在本变形例的激光焊接顺序中，步骤S2广步骤S26的处理与图3的步骤Sf步骤S6的处理相同。S卩，电源控制部66驱动LD电源12，从LD单元26振荡出激光LB (步骤S21)，楔形基板驱动控制部82向致动器44发送控制信号，使楔形基板42前进(步骤S22)。于是，通过楔形基板42把激光LB分割为分割激光LBl和分割激光LB2，各分割激光LBl、LB2照射遮光器48。然后，计算各分割激光LB1、LB2的强度比(步骤S23)，判定计算强度比与设定强度比是否一致(步骤S24)，在不一致时进退驱动楔形基板42(步骤S25)，进行步骤S23以后的处理。另一方面，在计算强度比与设定强度比一致时，遮光器控制部84打开遮光器48(步骤S26)，焊料供给控制部88控制焊料供给部22进行焊料S的供给(步骤S27)。当遮光器48打开时，分割激光LBl照射第一被焊接部，并且分割激光LB2照射第二被焊接部(步骤S28)。然后，向通过各分割激光LB1、LB2而升温的第一被焊接部和第二被焊接部供给焊料S，由此进行焊接。然后，焊料供给控制部88控制焊料供给部22来停止焊料S的供给，电源控制部66停止LD电源12的驱动，由此停止来自LD单元26的激光LB的振荡(步骤S29)。之后，焊接结束(步骤S30)。在该阶段，本变形例的激光焊接的顺序结束。根据本变形例，与图3的顺序相比，能够与全体步骤数被削减的量相应地简化激光焊接的控制。此外，即便在如此简化的情况下，因为为了使计算强度比与设定强度比一致而进退驱动楔形基板42来进行反馈控制，所以能够切实地管理实际的分割激光LBl与分割激光LB2的强度比。由此，能够通过被管理的各分割激光LBl、LB2使导电连接部300以及端子305升温，由此能够提高接合的品质。(第二变形例)然后，参照图7说明使用第一实施方式的激光焊接系统IOA的焊接顺序的第二变形例。在本变形例中，在初始状态下将楔形基板42配置在激光LB的一部分能够入射的位置。如图7所示，在本变形例的激光焊接顺序中，电源控制部66驱动LD电源12从LD单元26振荡出激光LB (步骤S41)。于是，通过楔形基板42把激光LB分割为分割激光LBl和分割激光LB2，各分割激光LB1、LB2照射到遮光器48。然后，遮光器控制部84打开遮光器48 (步骤S42)，焊料供给控制部88控制焊料供给部22来进行焊料S的供给(步骤S43)。当遮光器48打开时，分割激光LBl照射第一被焊接部，并且分割激光LB2照射第二被焊接部(步骤S44)。于是，第一被焊接部由于分割激光LBl而升温，并且第二被焊接部由于分割激光LB2而升温，焊料S熔化。然后，温度比计算部76根据第一温度测定部58测定的第一被焊接部的温度与第二温度测定部60测定的第二被焊接部的温度，计算第一被焊接部与第二被焊接部的温度比(步骤S45)。然后，温度判定部78判定计算温度比与设定温度比是否一致(步骤S46)，在不一致时进退驱动楔形基板42 (步骤S47)，然后进行步骤S45以后的处理。另一方面，在计算温度比与设定温度比一致时，焊料供给控制部88停止焊料S的供给(步骤S48)。然后，电源控制部66停止LD电源12的驱动，由此停止来自LD单元26的激光LB的振荡(步骤S49)。之后，焊接结束(步骤S50)。在该阶段，本变形例的激光焊接的顺序结束。根据本变形例，与图3的顺序相比，能够与全体步骤数被削减的量相应地简化激光焊接的控制。此外，即便在如此简化的情况下，因为计算第一被焊接部与第二被焊接部的温度比，为了使该计算温度比成为设定温度比，进退驱动楔形基板42来进行反馈控制，所以能够切实地进行该第一被焊接部与第二被焊接部的温度管理。由此，能够进行被管理的再现性良好的接合。在第一温度测定部58和第二温度测定部60例如由辐射温度计等非接触温度计构成时，在步骤S45中根据第一被焊接部的表面的温度和第二被焊接部的表面的温度计算温度比。于是，有可能存在向第一被焊接部和第二被焊接部的热输入量实际上不足的情况。因此，在本变形例中，在步骤S49中并非在停止焊料S的供给(计算温度比与设定温度比一致)后立即停止激光LB的振荡，而优选以缓缓地或者阶段性地降低激光LB的功率(输出)的方式停止该激光LB。如此，能够向第一被焊接部和第二被焊接部输入足够的热。换句话说，不存在向第一被焊接部和第二被焊接部的热输入不足的情况。另外，在步骤S49中，可以预先设定比上述设定温度范围稍高的温度阈值，在第一被焊接部以及第二被焊接部的温度与所述温度阈值一致的情况下停止激光LB的振荡。在这种情况下，也能够向第一被焊接部和第二被焊接部进行足够的热输入。此外，可以将上述温度阈值设定为向第一被焊接部以及第二被焊接部的热输入量不会过度的程度的值。(第三变形例)然后，参照图8说明使用第一实施方式的激光焊接系统IOA的焊接顺序的第三变形例。在本变形例中，在初始状态下将楔形基板42配置在激光LB的一部分能够入射的位置上。如图8所示，在本变形例的激光焊接顺序中，步骤S6f步骤S64的处理与第二变形例的步骤S4f步骤S44的处理完全相同，因此省略其说明。然后，在步骤S64后，照相机单元控制部86控制照相机单元52，拍摄焊接过程中的焊料S的状态(步骤S65)。然后，图像判定部80判定拍摄图像与基准图像的一致程度是否在预定范围内(步骤S66)，在上述一致程度不在预定范围内时进退驱动楔形基板42 (步骤S67)，然后进行步骤S65以后的处理。另一方面，在上述一致程度在预定范围内时，焊料供给控制部88控制焊料供给部22停止焊料S的供给，电源控制部66停止LD电源12的驱动，由此停止来自LD单元26的激光LB的振荡(步骤S68)。之后，焊接结束(步骤S69)。在该阶段，本变形例的使用激光焊接系统IOA的焊接的顺序结束。根据本变形例，与图3的顺序相比，能够与全体步骤数被削减的量相应地简化激光焊接的控制。此外，即便在如此简化的情况下，也可以通过照相机单元52拍摄焊接过程中的焊料S的状态，为了使该拍摄图像与基准图像的一致程度在预定范围内，管理焊接过程中的焊料S的状态。由此，能够进行被管理的再现性良好的接合。(第四变形例)然后，参照图9说明使用第一实施方式的激光焊接系统IOA的焊接顺序的第四变形例。如图9所示，本变形例的激光焊接顺序是组合了图6所示的第一变形例的顺序和图7所示的第二变形例的顺序所得的顺序。具体地说，在执行了图6的步骤S2f步骤S28的处理后进行图7的步骤S45 步骤S50的处理。各处理的具体内容已经在第一以及第二变形例中进行了说明，所以省略其说明。根据本变形例，能够切实地管理分割激光LBl与分割激光LB2的强度比，并且能够切实地进行第一被焊接部与第二被焊接部的温度管理，所以能够在提高焊接品质的同时进行被管理的再现性良好的接合。(第五变形例)然后，参照图10说明使用第一实施方式的激光焊接系统IOA的焊接顺序的第五变形例。如图10所示，本变形例的激光焊接顺序是组合了图6所示的第一变形例的顺序和图8所示的第三变形例的顺序所得的顺序。具体地说，在执行了图6的步骤S2f步骤S28的处理后进行图8的步骤S65 步骤S69的处理。各处理的具体内容已经在第一以及第三变形例中进行了说明，所以省略其说明。根据本变形例，能够切实地管理分割激光LBl与分割激光LB2的强度比，并且能够管理焊接过程中的焊料S的状态，所以能够在提高焊接品质的同时进行被管理的再现性良好的接合。第一实施方式的激光焊接系统IOA并非被限定为上述结构以及顺序。例如，能够同时并行地进行通过计算温度比进行的控制(图9的步骤S45 S47)和图像控制(图10的步骤S65 步骤S67)。此时，能够根据温度比或图像中的某一方一致来进行状态的管理。此外，电源控制部66可以根据分割激光LBl的强度与分割激光LB2的强度、或分害I]激光LB1、LB2的强度比，增减LD电源12的驱动电流值，由此变更从LD单元26振荡出的激光LB (各分割激光LB1、LB2)的输出。如此，不仅能够容易地变更分割激光LBl与分割激光LB2的强度比，还能够容易地变更激光LB的能量(分割激光LBl与分割激光LB2的总能量)。由此，能够容易地将各分割激光LB1、LB2的强度调整为设定强度值。由此，能够实现接合品质的进一步提升。此时，电源控制部66例如可以根据第一被焊接部的温度(通过第一温度测定部58测定到的温度)和第二被焊接部的温度(通过第二温度测定部60测定到的温度)或根据第一被焊接部与第二被焊接部的温度比来变更上述激光LB的输出，还可以根据照相机单元52的拍摄图像来变更上述激光LB的输出。(第二实施方式)[0152]然后，参照图11以及图12说明本实用新型的第二实施方式的激光焊接系统10B。在第二实施方式的激光焊接系统IOB中，对与第一实施方式的激光焊接系统IOA相同或者起到相同功能以及效果的要素赋予相同的符号，并省略详细的说明。在后述的第三以及第四实施方式中也相同。如图11以及图12所示，本实施方式的工件W具有在印刷配线板306上印刷的铜图形(第一工件)308和在该铜图形308上安装的电子部件(第二工件)310。电子部件310例如构成为长方体状的晶片电容器，包含构成其中央部分的电容器本体312、构成各端部的端子电极314。在本实施方式中，通过焊接将铜图形308与端子电极314接合。在本实施方式的激光焊接系统IOB中，在准直透镜40和楔形基板42之间的激光LB的光路上，设置有用于使该激光LB的光点形状成为大体椭圆状的透镜(光点形状变形单元)90和使透过该透镜90的激光LB平行的准直透镜92。根据如此构成的激光焊接系统10B，因为通过透镜90使激光LB的光点形状成为大体椭圆状，所以各分割激光LB1、LB2的光点形状也能成为大体椭圆状(参照图12)。由此，在像晶片电容器那样将俯视为大体矩形的端子电极314焊接在铜图形308上的情况下，也能够恰当地使该端子电极314和铜图形308升温。(第三实施方式)然后，参照图13 图15说明本实用新型的第三实施方式的激光焊接系统10C。如图13以及图15所示，本实施方式的工件W具有在印刷配线板306上印刷的铜图形(第一工件)308和在该铜图形308上安装(通孔安装)的电子部件(第二工件)316。在印刷配线板306上形成了贯通孔318，在该贯通孔318的周围配置了圆环状的铜图形308。电子部件316例如构成为电解电容器，包含圆柱状的电容器本体320和从该电容器本体320的端部突出并穿过印刷配线板306的贯通孔318的端子322。如图13以及图14所示，在本实施方式的激光焊接系统IOC中，设置多个(三个)楔形基板IOOa^lOOc来取代第一实施方式的楔形基板42。在沿着激光LB的光轴的方向将位置对齐的状态下，以沿着该光轴的周围相距相等间隔的方式配置这些楔形基板lOOalOOc。即，这些楔形基板IOOa IOOc围绕激光LB的光轴相互偏移120°的相位。所述楔形基板IOOa^lOOc也可以沿着激光LB的光轴相互偏移。针对各楔形基板IOOa IOOc设置使该楔形基板IOOa IOOc相对于激光LB进退的致动器102a 102c。并且，楔形基板驱动控制部82向各致动器102a 102c发送控制信号，相对于激光LB进退驱动这些楔形基板100a 100c。在如此构成的激光焊接系统10C中，把激光LB分割为各楔形基板IOOa IOOc的透过光(分割激光LBf LB3)和不透过这些楔形基板IOOa 100c的光(分割激光LB4)。S卩，把激光LB分割为四束分割激光LBf LB4。然后，分割激光LB4照射端子322的端面，分割激光LBf LB3在沿着分割激光LB4的光轴周围相距相等间隔的状态下照射铜图形308。由此，可以使圆环状的铜图形308升温到大体均等的温度。由此，例如即使在端子322的整个外周上进行焊接时，也能够对该端子322的整个外周均匀地供给焊料S。由此，能够将端子322和铜图形308可靠地接合。根据本实施方式，因为沿着激光LB的光轴的周围相距相等间隔地配置楔形基板lOOalOOc，所以能够容易地沿着照射端子322的分割激光LB4的光轴周围相距相等间隔地使多个分割激光LBf LB3照射铜图形308。(第四实施方式)然后，参照图16以及图17说明本实用新型的第四实施方式的激光焊接系统10D。如图16以及图17所示，本实施方式的工件W具有在印刷配线板306上印刷的多个(例如三个)铜图形308a 308c和在该铜图形308a 308c上安装(通孔安装)的电子部件324。在印刷配线板306上形成了三个贯通孔318a 318c，在各贯通孔318a 318c的周围配置了圆环状的所述铜图形308a 308c。电子部件324例如构成为晶体管，包含长方体状的晶体管本体326和从该晶体管本体326突出并穿过印刷配线板306的各贯通孔318a 318c的三个端子328a 328c。S卩，本实施方式的工件W具有:由端子328a和铜图形308a构成的被接合部330a ;由端子328b和铜图形308b构成的被接合部330b ；由端子328c和铜图形308c构成的被接合部330c本实施方式的激光焊接系统IOD还具备:楔形基板110、驱动该楔形基板110的致动器112、两个焊料供给部114、116。在准直透镜40和楔形基板42之间，沿着激光LB的光轴周围，相对于楔形基板42偏移180°的相位来配置楔形基板110。此外，即使将楔形基板110的沿激光LB的光轴的方向的位置与楔形基板42对齐也没关系。楔形基板驱动控制部82向致动器112发送控制信号，相对于激光LB进退驱动楔形基板110。在如此构成的激光焊接系统IOD中，把激光LB分割为各楔形基板42、110的透过光(分割激光LB1、LB2)和不透过这些楔形基板42、110的光(分割激光LB3)。S卩，把激光LB分割为三束分割激光LBrLB3。然后，各分割激光LBf LB3照射各被接合部330a 330c。因此，能够高效(同时)地使三个被接合部330a 330c升温来进行焊接。由此，能够大幅度减少焊接工序的工时。本实用新型不限于上述实施方式，在不超出本实用新型的主旨的范围内，当然可以采用各种结构。例如，工件W不限于上述结构，可以任意地变更。此外，可以将传输用光纤32的芯的截面形状形成为方形(长方形或正方形)。即，可以将传输用光纤32构成为方形芯光纤(光点形状变形单元)。如此，可以得到峰值强度低并且具有扁平的强度分布(平顶状的强度分布)的激光LB。即，可以使各分割激光LBf LB4的强度分布成为平顶状的强度分布。一般在使用具有高斯分布状的强度分布的激光在树脂制成的印刷配线板上焊接电子部件(端子)时，因为该激光的中心部分(光轴部分)的峰值强度高，所以有时激光光点的中心部分的热输入量变得过度。于是，有时对上述印刷配线板造成损伤，该电子部件从该印刷配线板上脱落。但是，当使用上述那样的方形芯光纤作为传输用光纤时，因为各分割激光LB1、LB2的强度分布成为平顶状的强度分布，所以不会对所述印刷配线板造成损伤，所以能够适当地防止电子部件从该印刷配线板脱落。此外，当将构成方形芯光纤的芯的截面形成为矩形时，即使关于激光光点的形状，也可以使其截面成为矩形。由此，例如像图12所示那样，即使在将铜图形308和电子部件(晶片电容器)310的端子电极314焊接时，也可以使分割激光LBl的光点形状与该铜图形308的形状相符，并且使分割激光LB2的光点形状与该端子电极314的形状相符，因此可以使该铜图形308和该端子电极314合适地升温。此时，关于激光光点的长边与短边的比率，长边:短边=2:1左右为界限。在想要进一步增大该激光光点的长边的比率时(想要得到细长形状的激光光点形状)时，例如通过组合具有椭圆光学系统(透镜90)的出射单元18和上述方形芯光纤，能够容易地实现。在本实用新型的激光焊接系统IOAlOD中，可以设置多个LD单元26，并且将从各LD单元26延伸的取出用光纤28构成为光纤束(bundle fiber)。如此，可以通过上述光纤束汇集从各LD单元26振荡出的激光LB。由此，可以把输出更高的激光LB用于加工(焊接)。具体地说，例如通过设置7个最大输出为25W的LD单元26，能够达到175W的高输出的激光LB。此外，在本实用新型的激光焊接系统IOAlOD中，可以将取出用光纤28与出射单元18直接连接。如此，可以省略入射部30和传输用光纤32的结构，所以可以简化激光焊接系统IOA IOD的结构。
权利要求1.一种激光焊接系统，对工件照射从激光振荡器振荡出的激光来进行焊接，其特征在于，具备: 将上述激光分割为多 束分割激光的楔形基板； 相对于上述激光进退驱动上述楔形基板来控制该激光在该楔形基板中的入射量的楔形基板驱动控制部；以及 取得上述各分割激光的强度的强度取得单元， 上述楔形基板驱动控制部根据上述强度取得单元取得的上述各分割激光的强度，进退驱动上述楔形基板。
2.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于， 上述楔形基板驱动控制部对上述楔形基板进行进退驱动，以使上述强度取得单元取得的上述多束分割激光的强度比成为预定的强度比。
3.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于， 上述工件包含进行焊接的第一工件和第二工件， 所述激光焊接系统还具备对上述第一工件和上述第二工件的各个工件照射上述各激光的照射光学系统。
4.根据权利要求3所述的激光焊接系统，其特征在于， 还具备: 取得被照射了上述分割激光的上述第一工件的温度的第一温度取得单元；以及 取得被照射了上述分割激光的上述第二工件的温度的第二温度取得单元， 上述楔形基板驱动控制部根据上述第一温度取得单元取得的温度和上述第二温度取得单元取得的温度对上述楔形基板进行进退驱动。
5.根据权利要求3所述的激光焊接系统，其特征在于， 还具有对焊接过程中的焊料的状态进行拍摄的拍摄单元， 上述楔形基板驱动控制部根据上述拍摄单元拍摄的信息对上述楔形基板进行进退驱动。
6.根据权利要求3所述的激光焊接系统，其特征在于， 上述第一工件被配置在上述第二工件的周围， 设置多个上述楔形基板， 上述照射光学系统，通过沿着照射上述第二工件的分割激光的光轴的周围相距相等间隔的方式对上述第一工件照射多束上述分割激光。
7.根据权利要求6所述的激光焊接系统，其特征在于， 沿着上述激光的光轴的周围相距相等间隔地配置上述多个楔形基板。
8.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于， 上述工件具有多个被接合部， 所述激光焊接系统还具备对上述多个被接合部中的各个被接合部照射上述各分割激光的照射光学系统。
9.根据权利要求广8的任意一项所述的激光焊接系统，其特征在于， 还具有使上述激光的光点形状成为大致椭圆形或方形的光点形状变形单元。
10.根据权利要求9所述的激光焊接系统，其特征在于，上述光点形状变形单元是具有截面 为方形的芯的方形芯光纤。
专利摘要本实用新型提供一种激光焊接系统，其使用楔形基板来分割激光，由此能够抑制激光焊接系统的制造成本的高额化，并且通过管理分割激光的强度比能够实现接合品质的提高。在对工件(W)照射从激光振荡器(14)振荡出的激光(LB)来进行焊接的激光焊接系统(10A)中，具备将激光(LB)分割为多个分割激光(LB1、LB2)的楔形基板(42)；相对于激光(LB)进退驱动楔形基板(42)来控制激光(LB)在该楔形基板(42)中的入射量的楔形基板驱动控制部(82)；以及取得各分割激光(LB1、LB2)的强度的激光强度测定部(50)，楔形基板驱动控制部(82)根据激光强度测定部(50)取得的各分割激光(LB1、LB2)的强度，进退驱动楔形基板(42)。
文档编号B23K26/073GK203062088SQ20122072452
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月25日 优先权日2011年12月26日
发明者平松茂, 和家功一 申请人:米亚基株式会社