本发明的目的在于提供一种激光焊接装置，该激光焊接装置通过对基板(6)来倾斜地照射激光(20)，能减少透射过基板(6)的插入孔(61a)的激光(20)，防止对配置于基板(6)的背面侧的元器件(62)的弱耐热性部分造成损坏。还能用摄像头(23)从法线)。因而，即使在基板(6)中设置有插入元器件的引线a)的情况下，激光也不向基板(6)的元器件安装面(17)一侧泄漏。

　　1： 一种激光焊接装置，所述激光焊接装置使用激光将元器件焊接到基板的焊接部位上，其特征在于，设置有： 第一反射镜，该第一反射镜将从镜筒射出的激光反射到与所述镜筒的轴心相交的方向； 第二反射镜，该第二反射镜接受来自所述第一反光镜的激光并向所述孔反射；以及， 光学系统，该光学系统配置于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间，对激光进行聚焦， 形成为所述激光从所述第二反射镜相对于所述镜筒的轴心方向偏离了角度来照射到所述焊接部位的结构。

　　2： 如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于， 将所述激光的相对于所述基板的所述焊接部位的垂直方向的照射角度设定为11°至76°。

　　3： 如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于， 所述第一反射镜对来自所述镜筒的激光进行反射，对来自所述焊接部位的光进行透射，还将观察所述基板的所述焊接部位的摄像头配置于所述镜筒的轴心上。

　　4： 如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于， 形成为从焊料提供部向所述焊接部位提供焊料以遮挡由所述第二反射镜照射的所述激光的结构。

　　5： 如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于， 包括旋转驱动装置，该旋转驱动装置使光学单元以将所述焊接部位与入射到所述第一反射镜的激光的光轴相连接的轴作为旋转中心进行旋转，其中，所述光学单元包括所述第一反射镜，所述第二反射镜，及所述光学系统。

　　6： 如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于， 以可沿所述光学系统的光轴方向进行移动的形式设置所述光学系统，形成为可改变所述基板的所述焊接部位的所述激光的照射点的大小的结构。

　　7： 如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于， 在所述光学系统的光轴上的前侧或后侧配置有光学上非轴对称的透镜，使得所述基板的所述焊接部位的所述激光的照射点的形状为椭圆或线所述的激光焊接装置，其特征在于， 包括对所述焊接部位进行温度测定的红外线辐射式的温度传感器，根据该温度传感器的测定结果来控制所述激光的所述光源的激光输出。

　　9： 如权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于， 对所述第二反射镜进行涂敷，使其对来自所述第一反射镜侧的激光进行反射，对来自所述基板的所述焊接部位的反射后的光中的温度测定所需要的红外线进行透射，且在所述第二反射镜的背面配置有温度传感器，根据该温度传感器的测定结果来控制所述激光的所述光源的激光输出。

　　【技术领域】本发明涉及在将元器件焊接到基板上时、将激光光束照射至焊接部位来进行加热的激光焊接装置。

　　在日本专利特开号公报中，记载有通过改变照射激光光束的光学系统和上述焊接部位之间的距离、来使焊接部位中的激光的束点直径适当的技术。

　　从焊料提供部11向基板6的焊接部位P提供焊料11a，并从光源1向基板6的焊接部位P照射光束15。

　　从光源1射出的光束经过第一光路2照射到半透明反射镜3。透射过半透明反射镜3的光束通过对该光束进行整形来聚焦至基板6的光学部件4、和保护玻璃5，来照射到基板6的焊接部位P。

　　由基板6的焊接部位P反射的光束沿着由半透明反射镜3反射的第二光路9，通过反射镜7来入射到受光部8。

　　采用上述结构的加工头部16通过第一移动部件12，来安装到驱动部件10上。通过对驱动部件10进行驱动，能使加工头部16移动至基板6的焊接部位P。加工头部16能利用第一移动部件12，来相对于基板6沿上下方向(Z轴方向)进行移动。

　　焊料提供部11通过第二移动部件13和第三移动部件14，来安装到光源1上。第二移动手段13能使焊料提供部11相对于基板6沿上下方向(Z轴方向)进行移动。第三移动部件14使焊料提供部11进行水平移动，使得焊料11a的提供位置适当。

　　在已有的结构中，由于从对基板6垂直的方向来照射激光光束15，因此在基板6中设置有插入元器件的引线等的孔的情况下，激光通过该孔向基板6的元器件安装面17一侧泄漏。由此，激光照射到位于基板6的元器件安装面17一侧的元器件主体，使该元器件造成损坏。

　　另外，若想要在基板6的法线之间设置角度，使得通过上述孔的激光减少，则无法通过上述孔来观察到元器件的引线部的根部。

　　另外，由于光学部件4和基板6之间的距离只利用第一移动部件12来改变，因此聚焦在基板6上的激光的束点的形状只产生唯一的形状变化。因此，即使能实施点状焊接，但是在连续对多个部位进行焊接的情况下，由于需要对每个加工点来提供焊料及利用激光照射进行焊料熔融，因此生产率低。

　　本发明的目的在于提供一种激光焊接装置，上述激光焊接装置在基板6中即使设置有插入元器件的引线等的孔的情况下，也能不向基板6的元器件安装面17一侧泄漏激光。

　　另外，其目的在于提供一种激光焊接装置，上述激光焊接装置在基板6中设置有插入元器件的引线等的孔的情况下，能使元器件的引线部的根部通过上述孔。

　　另外，其目的在于提供一种激光焊接装置，上述激光焊接装置不仅能进行点状焊接，还能对多个部位进行连续高效的焊接，生产率高。

　　本发明的激光焊接装置，是使用激光将元器件焊接到基板的焊接部位上的激光焊接装置，其特征在于，采用以下结构：即，设置有：第一反射镜，上述第一反射镜将从镜筒射出的激光反射到与上述镜筒的轴心相交的方向；第二反射镜，上述第二反射镜接受来自上述第一反光镜的激光并反射到上述孔；及光学系统，上述光学系统配置于上述第一反射镜和上述第二反射镜之间，对激光进行聚焦，将上述激光从上述第二反射镜相对于上述镜筒的轴心方向偏离了角度来照射到上述焊接部位。具体而言，其特征在于，将上述激光的相对于上述基板的上述焊接部位的垂直方向的照射角度设定为11°至76°。

　　另外，其特征在于，上述第一反射镜对来自上述镜筒地激光进行反射，对来自上述焊接部分的光进行透射，还将观察上述基板的上述焊接部位的摄像头配置于上述镜筒的轴心上。

　　另外，其特征在于，采用从焊料提供部向上述焊接部位提供焊料的结构，使得遮挡从上述第二反射镜照射出的上述激光。

　　另外，其特征在于，包括旋转驱动装置，上述旋转驱动装置使光学单元以将上述焊接部位与入射到上述第一反射镜的激光的光轴相连接的轴作为旋转中心进行旋转，上述光学单元具有上述第一反射镜、上述第二反射镜、及上述光学系统。

　　另外，其特征在于，采用以下结构：即，设置上述光学系统，使其可沿该光学系统的光轴方向进行移动，可改变上述基板的上述焊接部位的上述激光的照射点的大小。

　　另外，其特征在于，采用以下结构：即，在上述光学系统的光轴上的前侧或后侧，配置有光学上轴非对称的透镜，使得上述基板的上述焊接部位的上述激光的照射点的形状为椭圆或线状。

　　另外，，其特征在于，采用以下结构：即，包括对上述焊接部位进行温度测定的红外线辐射式的温度传感器，根据该温度传感器的测定结果来控制上述激光的上述光源的激光输出。

　　另外，其特征在于，采用以下结构：即，对上述第二反射镜进行涂敷，使其对来自第一反射镜侧的激光进行反射，对来自上述基板的上述焊接部位的反射后的光中、温度测定所需要的红外线进行透射，且在上述第二反射镜的背面配置温度传感器，根据该温度传感器的测定结果来控制上述激光的上述光源的激光输出。

　　根据上述结构，通过对基板从倾斜的方向来照射激光，则即使在上述基板中形成有元器件的插入孔的情况下，也能防止激光从该插入孔泄漏至元器件安装面，能防止由透射过的激光引起焊接部发生损坏。

　　再有，通过使用反射来自镜筒的激光、透射过来自焊接部位的光的透镜作为上述第一反射镜，并在上述镜筒的轴心上配置摄像头，从而能从上述基板的垂直方向来拍摄上述元器件的引线的根部附近，进行图像观察。

　　另外，通过包括旋转驱动装置，能对多个部位进行连续、高效的焊接，来实施生产率高的激光焊接，上述旋转驱动装置使光学单元以将上述焊接部位与入射到上述第一反射镜的激光的光轴相连接的轴作为旋转中心进行旋转，上述光学单元具有上述第一反射镜、上述第二反射镜、及上述光学系统。

　　另外，通过设置上述光学系统，使其可沿该光学系统的光轴方向进行移动，可改变上述基板的上述焊接部位的上述激光的照射点的大小。

　　另外，通过在上述光学系统的光轴上的前侧或后侧，配置有光学上轴非对称的透镜，能将上述基板的上述焊接部位的上述激光照射点的形状改变为椭圆或线状。

　　另外，通过采用以下结构能进行高速且高质量的焊接，该结构包括对上述焊接部位进行温度测定的红外线辐射式的温度传感器，根据该温度传感器的测定结果来控制上述激光的上述光源的激光输出。

　　图5A是表示该实施方式1的由反射光学单元的旋转所引起的激光照射方向改变的示意图。

　　图5B是表示该实施方式1的由反射光学单元的旋转所引起的激光照射方向改变的示意图。

　　从焊料提供部11向基板6的焊接部位P提供焊料11a，并在相对于焊接部位P的垂直方向以11°至76°的照射角度来向基板6的焊接部位P照射激光20。

　　基板6的焊接部位P，是对形成于基板6的插入孔61a，从元器件安装面17一侧插入有作为元器件62的引线(a)所示的那样形成有通孔连接盘611。此处，对于元器件62是使用树脂等弱耐热性材料。弱耐热性的元器件62，是耐热极限低于焊料11a的熔点的元器件。

　　照射激光20的加工头部16包括镜筒22和光学单元100，上述镜筒22内藏有半透明反射镜22a，上述光学单元100内藏有：作为第一反射镜的半透明反射镜101和作为第二反射镜的反射镜102；及配置于半透明反射镜101和反射镜102之间、作为对激光进行聚焦的光学系统的聚焦透镜103。如图2所示的那样，对该光学单元100进行连接，使其能以配置有半透明反射镜101的一侧为基端、以上述镜筒22的轴心18为中心进行旋转。将焊接部位P与入射到半透明反射镜101的激光的光轴进行连接的轴、与镜筒22的轴心18一致。图4表示用于相对于镜筒22来旋转驱动光学单元100的旋转驱动装置19。

　　此外，镜筒22通过第一移动部件12来安装到驱动部件10上。通过使驱动部件10运行，能使加工头部16移动至焊接部位P。加工头部16能利用第一移动部件12，来相对于基板6沿上下方向(Z轴方向)进行移动。

　　焊料提供部11通过第二移动部件13和第三移动部件14来安装到镜筒22上，和光学单元100形成一体，以镜筒22的轴心18为中心进行旋转。第二移动手段13能使焊料提供部11相对于基板6沿上下方向(Z轴方向)进行移动。第三移动部件14使焊料提供部11进行水平移动，使得焊雷竞技(RAYBET)的官方网站料11a的提供位置适当。

　　从光源1向镜筒22通过光纤21来提供激光。从光纤21的射出端射出的光通过半透明反射镜22a进行反射，从镜筒22射出，照射到光学单元100的半透明反射镜101，由该半透明反射镜101进行了反射后的光利用聚焦透镜103进行聚焦，照射到反射镜102，来照射到焊接部位P。

　　向着焊接部位P，从焊料提供部11如图3(b)至图3(e)所示的那样提供线mm、内部有助焊剂的填充层的焊料。

　　图3(a)表示焊接前的状态。在该状态下，对于基板6的插入孔61a的通孔连接盘611，从基板6的元器件安装面17来插入作为元器件62的引线(b)所示的那样，在横穿过通孔连接盘611和插入引脚621的间隙的位置上提供焊料11a，并停止焊料11a的供给。

　　由反射镜102进行反射而照射至焊接部位P的激光20，如图3(c)所示的那样，向横穿过插入孔61a的位置的焊料11a从斜向进行照射。由此，由于激光20从斜向进行照射，并在插入孔61a和激光20的照射位置之间提供焊料11a，因而激光20被焊料11a遮挡，因此激光不会通过插入孔61a来透射到基板6的元器件安装面17，或通过插入孔61a来透射到元器件安装面17的激光20减少，元器件62的位于元器件安装面17一侧的部分不会超过耐热极限。

　　此外，若向基板6中开口的插入孔61a插入元器件62时的间隙的间隔为0.2mm至2.0mm的范围，此时使用基板6的基板厚度为0.5mm至1.0mm的基板，则使光轴方向和基板6的法线不从上述间隙透射到元器件安装面17。激光20的照射角度通过改变反射镜102的仰角来设定。

　　如图3(d)所示的那样，直至焊料11a的前端由于激光20的照射而加热并开始熔融为止，才停止从焊料提供部11来提供焊料11a。然后，如图3(e)所示的那样，在焊料11a的前端开始熔融的时雷竞技(RAYBET)的官方网站刻，恢复从焊料提供部11提供焊料11a，直至结束提供需要量的焊料为止，都持续从焊料提供部11提供焊料11a。

　　如图3(e)那样在通孔连接盘611和插入引脚621之间，对熔融后的焊料进行浸润，此后熔融焊料固化，焊接结束

　　此外，根据元器件62向插入孔61a的插入状态，插入孔61a中的插入引脚621有可能不成为图3(e)所示的位置关系，而如图5A所示的那样插入引脚621产生倾斜。在这种情况下，能通过对光学单元100及焊料提供部11根据插入引脚621进行旋转驱动，来实现与插入孔61a中的插入引脚621无关的、高质量的焊接，上述旋转驱动是以将焊接部位P与入射到半透明反射镜101的激光的光轴进行连接的轴为旋转中心、利用旋转驱动装置19如图4中用虚线所示那样进行的。再有，即使在插入孔61a中的插入引脚621是如图3(e)所示的位置关系时，在其周边有妨碍焊接操作的构件的情况下，也能如图5B所示的那样，通过对光学单元100及焊料提供部11利用旋转驱动装置19来改变180°，从而实现高质量的焊接。

　　此外，在镜筒22的上部配置有与镜筒22的光轴成为同轴的摄像头23。对上述半透明反射镜101实施仅反射激光20的波长而透射过摄像头23的感光度波段的涂敷，能利用透射过半透明反射镜22a和半透明反射镜101的光来从基板6的法线方向观察焊接部位P的元器件62。

　　由此，通过将激光20斜向照射到焊接部位P，能够减少通过插入孔61a的激光20，能够防止对配置于基板6的背面侧的元器件62的弱耐热性部分产生的损坏。

　　从与激光20相同倾斜的方向上的观察，无法用摄像头等观察到通过插入孔61a的图像，但在本实施方式中，由于能利用摄像头23从法线进行观察，因此能从插入孔61a和元器件62的引线的弱耐热性的树脂制部分。因此能判断是否造成了损坏。

　　另外，通过从基板6的法线进行观察，则可观察焊料提供不足时的印刷电路基板61的下表面的状态，可对该不良情况进行判定，或对印刷电路基板61的与激光照射侧的相反侧的焊料绕回状态进行观察。

　　在本实施方式中，通过使反射光学单元100进行旋转，可从各个对基板6最佳的方向来照射激光20。在已有例即图10所示的结构的情况下，若从斜向进行照射并进行旋转，则需要将几乎所有的构成要素进行倾斜、或进行旋转，需要非常大的驱动机构，但是相反地，在本实施方式中，只要旋转反射光学单元100和焊料提供部11就能实现。

　　此外，也可考虑将摄像头23单独地设置于基板6的法线倾斜的结构，但是若根据此结构，则由于将镜筒22与电源电缆或光纤光缆相连接，因此在使镜筒22旋转时，需要处理这些电缆.然而，在本方式的结构的情况下，只要旋转反射光学单元100即可，成为紧凑的结构。

　　另外，由于摄像头23产生的图像不旋转，因此在同一画面中能确认激光20的照射方向。

　　在本实施方式中，举出了作为弱耐热性的元器件62的树脂制元器件，但在使用比通常的焊料的熔融温度(大约220℃)的耐热性差的材料时都有效。

　　在实施方式1中，反射光学单元100中的聚焦透镜103的位置是固定于预先设定的位置，在本实施方式2中，如图6所示的那样，包括透镜驱动部件220，该透镜驱动部件220使聚焦透镜103在反射光学单元100的内部从实线位置到虚线位置沿光轴方向进行移动。其它与实施方式1相同。

　　根据该结构，通过根据焊接部位P的插入口61a、通孔连接盘611、及插入引脚621的形状来每次改变聚焦透镜103的位置，可得到最佳形态的点形状201。具体而言，可将照射至焊接部位P的激光20的点形状201保持圆形不变来进行改变。随着聚焦透镜103从焦点位置发生偏离，则点形状201扩大。此时得到的点形状201例如直径为0.5mm至10mm。

　　在实施方式1中，反射光学单元100中的聚焦透镜103的位置是固定于预先设定的位置，但在本实施方式中3中可采用以下结构：即，如图7所示的那样，在反射光学单元100的第一反射镜101和第二反射镜102之间，还设置有光学上非轴对称的透镜、例如柱面透镜104，能利用插入驱动部件230来使柱面透镜104进出反射光学单元100的光轴。其它与实施方式1相同。

　　根据该结构，能得到线上的直线的引脚部分进行连续的划线焊接(liner Soldering：划线焊接)。此时得到的线的长边方向的长度在例如1mm至15mm的范围内，点形状的短边方向在0.5mm至10mm的范围内。此外，在图7中是在聚焦透镜103的后方配置有柱面透镜104，但也可位于前方。即，通过在聚焦透镜103和半透明反射镜101之间的光轴上插入柱面透镜104，能使基板6上的聚焦点的形状成为沿X方向扩大的点形状202。

　　在实施方式3中，是设置了插入驱动部件230，使得柱面透镜104进出反射光学单元100的光轴，在本实施方式4中采用以下的结构：即，如图8所示的那样，在反射光学单元100的第一反射镜101和第二反射镜102之间，还设置有光学上非轴对称的透镜、例如柱面透镜104，可利用透镜旋转驱动部件240来使该柱面透镜104以光轴中心为旋转中心进行旋转。其它与实施方式1相同。

　　图8的柱面透镜104的实线所示的结构、使柱面透镜104进行了90°旋转的结构。

　　根据该结构，能使基板6上的激光20的点形状成为沿Y方向进行了扩大的点形状203。将柱面透镜104的旋转角度设为90°，但不是特别每次旋转90°，也可设定为任意的旋转角度。

　　由此，可将激光20的点形状203向基板6上的方向在基板6上设定为任意角度，在基板6上有直线状排列的焊接部分的情况下，根据焊接部分的角度可应用划线焊接的加工法。

　　此外，在图8中是在聚焦透镜103的后方配置有柱面透镜104，但也可位于前方。即，通过在聚焦透镜103和半透明反射镜101之间的光轴上插入柱面透镜104，能使基板6上的聚焦点的形状成为沿Y方向扩大的点形状203。

　　图9所示的实施方式5的不同点仅在于，对实施方式1中的反射镜102设置温度传感器24，基于温度传感器24的检测温度来控制光源1。

　　温度传感器24对由基板6上进行焊接加工的焊接部位P辐射出的辐射红外线进行检测，利用运算单元25来运算焊接部位P的温度。光源1根据运算单元25的运算结果来改变输出。

　　根据该结构，通过检测基板6上的焊接部位P的温度，在温度上升过高的情况下，可向光源1发送指令信号来进行控制，使得激光20的输出变得适当。例如，通过控制激光20的输出，使得焊接部位P的最高温度为250℃至300℃之间，能够预防焊接部位P中的、由于焊料的浸润不足所引起的焊接不良、或由过热引起的氧化或产生损坏等。在实施方式2～实施方式4中也可同样实施。

　　在所述各实施方式中，是对反射光学单元100和焊料提供部11的旋转进行一体的旋转驱动，但也可采用使反射光学单元100和焊料提供部11的旋转同步、或分别对反射光学单元100和焊料提供部11来设置旋转驱动部件的结构。

　　在上述的各实施方式中，是设置了焊料提供部11，但在对基板1的焊接部位P预先涂布有焊料糊那样的情况下，不需要焊料提供部11。

　　本发明有助于提高小型、需要进行大批量性加工的各种电子设备的焊接安装的可靠性。

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　　本发明的目的在于提供一种激光焊接装置，该激光焊接装置通过对基板(6)来倾斜地照射激光(20)，能减少透射过基板(6)的插入孔(61a)的激光(20)，防止对配置于基板(6)的背面侧的元器件(62)的弱耐热性部分造成损坏。还能用摄像头(23)从法线)。因而，即使在基板(6)中设置有插入元器件的引线a)的情况下，激光也不向基板(6)的元器件安装面(17)一侧泄漏。 。