レーザ接合方法
【課題】レーザ照射ノズルの内壁面へのスパッタの堆積を抑制し、電極パッドにリボンを効果的にレーザ接合するレーザ接合方法を提供する。
【解決手段】レーザ照射ノズル５の内周面に付着したスパッタ６をレーザで加熱・溶融してリボン４上に落下させる第１照射ステップと、該第１照射ステップの後、リボン４上にレーザを照射して電極パッド３にリボン４をレーザ接合する第２照射ステップとを備えたので、レーザ照射ノズル５の内壁面へのスパッタ６の堆積を抑制し、電極パッド３にリボン４を効果的にレーザ接合することができる。
【解決手段】レーザ照射ノズル５の内周面に付着したスパッタ６をレーザで加熱・溶融してリボン４上に落下させる第１照射ステップと、該第１照射ステップの後、リボン４上にレーザを照射して電極パッド３にリボン４をレーザ接合する第２照射ステップとを備えたので、レーザ照射ノズル５の内壁面へのスパッタ６の堆積を抑制し、電極パッド３にリボン４を効果的にレーザ接合することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にはんだ付けされた電極パッドにリボンをレーザ接合するレーザ接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板にはんだ付けされた電極パッドにリボンをレーザ接合する従来方法では、第１段階として、リボン表面のメッキを溶融すべくレーザ照射し、第２段階として、メッキが剥がれたリボン表面にレーザ照射し、電極パッドにリボンをレーザ接合していた。
【０００３】
しかしながら、従来のレーザ接合方法では、レーザ接合する際、接合するリボンをレーザ照射ノズルで押し付けているため、スパッタがレーザ照射ノズルの内壁面に付着し、しかも、このスパッタは密着強度が大きく容易に除去されないために徐々に堆積するようになる。このため、レーザ照射ノズルを１時間毎程度に交換して、掃除する必要があり効率が低下していた。
【０００４】
そこで、このようなスパッタを除去する従来技術として特許文献１には、ノズルを導電性セラミックスによって形成するとともに、溶接作業終了後該ノズルの外周に誘導加熱コイルを配置し、該誘導加熱コイルでノズルをスパッタの溶熱温度以上に誘導加熱することにより、該ノズルに付着したスパッタを溶融させて離脱させるアーク溶接トーチノズルのスパッタ除去方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１９２２７３号公報
【０００６】
さらに、従来のレーザ接合方法は、リボンの表面状態（形状や反射率）に大きく左右され、照射初期は熱吸収率が低く、リボン表面のメッキが溶融すると急激に熱吸収率が高くなる。このため、レーザ照射中、レーザ照射ノズルの内壁面に付着したスパッタが加熱・溶融され落下した場合、その熱量でリボンのメッキが溶解され、その状態でレーザ照射が継続されると、急激に熱吸収量が大きくなることで、電極パッドやはんだ等の電極部が溶断されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のレーザ接合方法では、レーザ照射ノズルの内壁面へのスパッタの堆積に係る問題が生じ、その対策として特許文献１のアーク溶接トーチノズルのスパッタ除去方法が提案されているが、構造が複雑で採用することはできない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ照射ノズルの内壁面へのスパッタの堆積を抑制し、電極パッドにリボンを効果的にレーザ接合する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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の発明は、基板にはんだ付けされた電極パッドにリボンをレーザ接合するレーザ接合方法であって、レーザ照射ノズルの内壁面に付着したスパッタをレーザで加熱・溶融して前記リボン上に落下させる第１照射ステップと、該第１照射ステップの後、前記リボン上にレーザを照射して前記電極パッドに前記リボンをレーザ接合する第２照射ステップと、を備えたことを特徴とするものである。
請求項１の発明では、レーザ照射ノズルの内壁面に堆積したスパッタをレーザで加熱・溶融することで該スパッタを意図的にリボン上に落下させ、その後、スパッタの熱量を利用しつつ、レーザをリボン上に照射して電極パッドにリボンをレーザ接合するので、スパッタがレーザ照射ノズルの内壁面に堆積するのを抑制することができる。しかも、第２照射ステップにおけるレーザ出力は、従来よりも低く抑えられるので、消費エネルギーを低減することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１照射ステップでは、レーザの照射方向を前記リボン表面に指向させると共にレーザ照射径を調節することで、前記スパッタを加熱・溶融することを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１照射ステップでは、レーザを前記スパッタに直接照射することで、該スパッタを加熱・溶融することを特徴とするものである。
請求項２及び３の発明では、レーザ照射方向やレーザ照射径を調節することで、スパッタを加熱・溶融するので、効果的にスパッタを加熱・溶融することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第２照射ステップ時のレーザ出力は、前記第１照射ステップ時のレーザ出力よりも低く設定されることを特徴とするものである。
請求項４の発明では、スパッタのリボン上への落下に伴う電極パッド等の溶断を抑制する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レーザ照射ノズルの内壁面へのスパッタの堆積を抑制し、電極パッドにリボンを効果的にレーザ接合するレーザ接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ接合方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を図１に基いて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るレーザ接合方法は、リボン４を、基板１にはんだ２付けされた電極パッド３に接合する際に採用される。
【００１５】
本発明の実施の形態に係るレーザ接合方法は、まず、第１照射ステップとして、リボン４を、基板１にはんだ２付けされた電極パッド３に接触させ、該リボン４上にレーザ照射ノズル５の先端を押し付ける。続いて、レーザ照射により、レーザ照射ノズル５の内壁面に付着したスパッタ６を加熱・溶融して、該スパッタ６をリボン４上に落下させる。
なお、第１照射ステップにおけるスパッタの加熱・溶融方法は、次に説明する２形態のいずれかが採用される。
すなわち、第１実施形態に係るスパッタの加熱・溶融方法は、レーザの照射方向をリボン４表面に指向させると共に、レーザがレーザ照射ノズル５の内壁面付近に通過するように、レーザ照射径を適宜調節することで、レーザ照射ノズル５の内壁面に付着したスパッタ６を加熱・溶融する。
また、第２実施形態に係るスパッタの加熱・溶融方法は、レーザを、レーザ照射ノズル５の内壁面に付着したスパッタ６に直接照射することで、該スパッタ６を加熱・溶融する。
【００１６】
次に、第２照射ステップでは、第１照射ステップ時のレーザ出力に対して１／２〜１／３のレーザ出力でリボン４上にレーザ照射する。その結果、電極パッド３にリボン４がレーザ接合される。
なお、該第２照射ステップでは、リボン４上に落下したスパッタ６の熱量を利用するため、第１照射ステップ時のレーザ出力に対して１／２〜１／３のレーザ出力で電極パッド３にリボン４をレーザ接合することができる。しかも、第２照射ステップ時のレーザ出力は、従来のレーザ接合方法におけるレーザ出力よりも相当低く設定できるために、消費エネルギーを低減することができる。
【００１７】
以上説明した、本発明の実施の形態に係るレーザ接合方法では、まず、第１照射ステップにおいて、レーザ照射ノズル５の内壁面に付着したスパッタ６を意図的に加熱・溶融してリボン４上に落下させ、次に、第２照射ステップにおいて、第１照射ステップ時のレーザ出力よりも低いレーザ出力によりリボン４上にレーザ照射するので、リボン４上に落下したスパッタ６の熱量を利用しつつ、電極パッド３にリボン４をレーザ接合することができる。
これにより、レーザ照射ノズル５の内壁面へのスパッタ６の堆積を抑制できると共に、従来よりも消費エネルギーを大幅に低減することができる。しかも、第２照射ステップ時のレーザ出力は第１照射ステップ時のレーザ出力よりも低く設定されるので、意図的にリボン４上に落としたスパッタ６の熱量及び過剰なレーザ照射による電極パッド３やはんだ２等の電極部の溶断を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００１８】
１ 基板，２ はんだ，３ 電極パッド，４ リボン，５ レーザ照射ノズル，６ スパッタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にはんだ付けされた電極パッドにリボンをレーザ接合するレーザ接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板にはんだ付けされた電極パッドにリボンをレーザ接合する従来方法では、第１段階として、リボン表面のメッキを溶融すべくレーザ照射し、第２段階として、メッキが剥がれたリボン表面にレーザ照射し、電極パッドにリボンをレーザ接合していた。
【０００３】
しかしながら、従来のレーザ接合方法では、レーザ接合する際、接合するリボンをレーザ照射ノズルで押し付けているため、スパッタがレーザ照射ノズルの内壁面に付着し、しかも、このスパッタは密着強度が大きく容易に除去されないために徐々に堆積するようになる。このため、レーザ照射ノズルを１時間毎程度に交換して、掃除する必要があり効率が低下していた。
【０００４】
そこで、このようなスパッタを除去する従来技術として特許文献１には、ノズルを導電性セラミックスによって形成するとともに、溶接作業終了後該ノズルの外周に誘導加熱コイルを配置し、該誘導加熱コイルでノズルをスパッタの溶熱温度以上に誘導加熱することにより、該ノズルに付着したスパッタを溶融させて離脱させるアーク溶接トーチノズルのスパッタ除去方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１９２２７３号公報
【０００６】
さらに、従来のレーザ接合方法は、リボンの表面状態（形状や反射率）に大きく左右され、照射初期は熱吸収率が低く、リボン表面のメッキが溶融すると急激に熱吸収率が高くなる。このため、レーザ照射中、レーザ照射ノズルの内壁面に付着したスパッタが加熱・溶融され落下した場合、その熱量でリボンのメッキが溶解され、その状態でレーザ照射が継続されると、急激に熱吸収量が大きくなることで、電極パッドやはんだ等の電極部が溶断されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のレーザ接合方法では、レーザ照射ノズルの内壁面へのスパッタの堆積に係る問題が生じ、その対策として特許文献１のアーク溶接トーチノズルのスパッタ除去方法が提案されているが、構造が複雑で採用することはできない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ照射ノズルの内壁面へのスパッタの堆積を抑制し、電極パッドにリボンを効果的にレーザ接合する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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の発明は、基板にはんだ付けされた電極パッドにリボンをレーザ接合するレーザ接合方法であって、レーザ照射ノズルの内壁面に付着したスパッタをレーザで加熱・溶融して前記リボン上に落下させる第１照射ステップと、該第１照射ステップの後、前記リボン上にレーザを照射して前記電極パッドに前記リボンをレーザ接合する第２照射ステップと、を備えたことを特徴とするものである。
請求項１の発明では、レーザ照射ノズルの内壁面に堆積したスパッタをレーザで加熱・溶融することで該スパッタを意図的にリボン上に落下させ、その後、スパッタの熱量を利用しつつ、レーザをリボン上に照射して電極パッドにリボンをレーザ接合するので、スパッタがレーザ照射ノズルの内壁面に堆積するのを抑制することができる。しかも、第２照射ステップにおけるレーザ出力は、従来よりも低く抑えられるので、消費エネルギーを低減することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１照射ステップでは、レーザの照射方向を前記リボン表面に指向させると共にレーザ照射径を調節することで、前記スパッタを加熱・溶融することを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１照射ステップでは、レーザを前記スパッタに直接照射することで、該スパッタを加熱・溶融することを特徴とするものである。
請求項２及び３の発明では、レーザ照射方向やレーザ照射径を調節することで、スパッタを加熱・溶融するので、効果的にスパッタを加熱・溶融することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第２照射ステップ時のレーザ出力は、前記第１照射ステップ時のレーザ出力よりも低く設定されることを特徴とするものである。
請求項４の発明では、スパッタのリボン上への落下に伴う電極パッド等の溶断を抑制する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レーザ照射ノズルの内壁面へのスパッタの堆積を抑制し、電極パッドにリボンを効果的にレーザ接合するレーザ接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ接合方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を図１に基いて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るレーザ接合方法は、リボン４を、基板１にはんだ２付けされた電極パッド３に接合する際に採用される。
【００１５】
本発明の実施の形態に係るレーザ接合方法は、まず、第１照射ステップとして、リボン４を、基板１にはんだ２付けされた電極パッド３に接触させ、該リボン４上にレーザ照射ノズル５の先端を押し付ける。続いて、レーザ照射により、レーザ照射ノズル５の内壁面に付着したスパッタ６を加熱・溶融して、該スパッタ６をリボン４上に落下させる。
なお、第１照射ステップにおけるスパッタの加熱・溶融方法は、次に説明する２形態のいずれかが採用される。
すなわち、第１実施形態に係るスパッタの加熱・溶融方法は、レーザの照射方向をリボン４表面に指向させると共に、レーザがレーザ照射ノズル５の内壁面付近に通過するように、レーザ照射径を適宜調節することで、レーザ照射ノズル５の内壁面に付着したスパッタ６を加熱・溶融する。
また、第２実施形態に係るスパッタの加熱・溶融方法は、レーザを、レーザ照射ノズル５の内壁面に付着したスパッタ６に直接照射することで、該スパッタ６を加熱・溶融する。
【００１６】
次に、第２照射ステップでは、第１照射ステップ時のレーザ出力に対して１／２〜１／３のレーザ出力でリボン４上にレーザ照射する。その結果、電極パッド３にリボン４がレーザ接合される。
なお、該第２照射ステップでは、リボン４上に落下したスパッタ６の熱量を利用するため、第１照射ステップ時のレーザ出力に対して１／２〜１／３のレーザ出力で電極パッド３にリボン４をレーザ接合することができる。しかも、第２照射ステップ時のレーザ出力は、従来のレーザ接合方法におけるレーザ出力よりも相当低く設定できるために、消費エネルギーを低減することができる。
【００１７】
以上説明した、本発明の実施の形態に係るレーザ接合方法では、まず、第１照射ステップにおいて、レーザ照射ノズル５の内壁面に付着したスパッタ６を意図的に加熱・溶融してリボン４上に落下させ、次に、第２照射ステップにおいて、第１照射ステップ時のレーザ出力よりも低いレーザ出力によりリボン４上にレーザ照射するので、リボン４上に落下したスパッタ６の熱量を利用しつつ、電極パッド３にリボン４をレーザ接合することができる。
これにより、レーザ照射ノズル５の内壁面へのスパッタ６の堆積を抑制できると共に、従来よりも消費エネルギーを大幅に低減することができる。しかも、第２照射ステップ時のレーザ出力は第１照射ステップ時のレーザ出力よりも低く設定されるので、意図的にリボン４上に落としたスパッタ６の熱量及び過剰なレーザ照射による電極パッド３やはんだ２等の電極部の溶断を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００１８】
１ 基板，２ はんだ，３ 電極パッド，４ リボン，５ レーザ照射ノズル，６ スパッタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にはんだ付けされた電極パッドにリボンをレーザ接合するレーザ接合方法であって、
レーザ照射ノズルの内壁面に付着したスパッタをレーザで加熱・溶融して前記リボン上に落下させる第１照射ステップと、
該第１照射ステップの後、前記リボン上にレーザを照射して前記電極パッドに前記リボンをレーザ接合する第２照射ステップと、
を備えたことを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項２】
前記第１照射ステップでは、レーザの照射方向を前記リボン表面に指向させると共にレーザ照射径を調節することで、前記スパッタを加熱・溶融することを特徴とする請求項１に記載のレーザ接合方法。
【請求項３】
前記第１照射ステップでは、レーザを前記スパッタに直接照射することで、該スパッタを加熱・溶融することを特徴とする請求項１に記載のレーザ接合方法。
【請求項４】
前記第２照射ステップ時のレーザ出力は、前記第１照射ステップ時のレーザ出力よりも低く設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ接合方法。
【請求項１】
基板にはんだ付けされた電極パッドにリボンをレーザ接合するレーザ接合方法であって、
レーザ照射ノズルの内壁面に付着したスパッタをレーザで加熱・溶融して前記リボン上に落下させる第１照射ステップと、
該第１照射ステップの後、前記リボン上にレーザを照射して前記電極パッドに前記リボンをレーザ接合する第２照射ステップと、
を備えたことを特徴とするレーザ接合方法。
【請求項２】
前記第１照射ステップでは、レーザの照射方向を前記リボン表面に指向させると共にレーザ照射径を調節することで、前記スパッタを加熱・溶融することを特徴とする請求項１に記載のレーザ接合方法。
【請求項３】
前記第１照射ステップでは、レーザを前記スパッタに直接照射することで、該スパッタを加熱・溶融することを特徴とする請求項１に記載のレーザ接合方法。
【請求項４】
前記第２照射ステップ時のレーザ出力は、前記第１照射ステップ時のレーザ出力よりも低く設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ接合方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１６２５６６（Ｐ２０１０−１６２５６６Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６０２（Ｐ２００９−５６０２）
【出願日】平成２１年１月１４日（２００９．１．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１４日（２００９．１．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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