JP2546712B2 - 光ビーム加熱加工装置 - Google Patents
光ビーム加熱加工装置Info
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- diffusing
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- G02B27/0966—Cylindrical lenses
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- G02B3/00—Simple or compound lenses
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- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
- G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
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- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
- G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光ビーム加熱加工装置に関し、特に光ビー
ムによる輻射加熱によって半田を溶融して電子部品等の
被加工物に対する半田付等の加熱加工処理をなす光ビー
ム加熱加工装置に関する。
ムによる輻射加熱によって半田を溶融して電子部品等の
被加工物に対する半田付等の加熱加工処理をなす光ビー
ム加熱加工装置に関する。
背景技術 この種の装置として、従来、例えば実開昭62−3269号
公報、実開昭62−113866号公報に記載された加熱加工装
置が知られており、その構成の一例が第７図に示されて
いる。同図において、１は熱光源としての点光源２を有
するアーク熱光源ランプであり、この光源ランプ１は楕
円面を反射面として有する楕円鏡３の第１焦点若しくは
その近傍に点光源２が位置するように設置されており、
その陽極４と陰極５との間には図示せぬランプ電源から
電源電圧が印加され、これにより点光源２が励起され
る。アーク熱光源ランプ１としては、例えばショートア
ーク型のキセノンランプが用いられる。
公報、実開昭62−113866号公報に記載された加熱加工装
置が知られており、その構成の一例が第７図に示されて
いる。同図において、１は熱光源としての点光源２を有
するアーク熱光源ランプであり、この光源ランプ１は楕
円面を反射面として有する楕円鏡３の第１焦点若しくは
その近傍に点光源２が位置するように設置されており、
その陽極４と陰極５との間には図示せぬランプ電源から
電源電圧が印加され、これにより点光源２が励起され
る。アーク熱光源ランプ１としては、例えばショートア
ーク型のキセノンランプが用いられる。
点光源２から発せられた熱光線は楕円鏡３で反射され
た後、第１平面ミラー６で反射され、さらに第２平面ミ
ラー７で反射される。第１平面ミラー６の角度及び第２
平面ミラー７の位置がそれぞれ微調整可能に構成されて
おり、例えば、第２平面ミラー７は調整機構８によって
図の左右方向の位置が微調整されるようになっている。
第２平面ミラー７からの反射光路中にはシリンドリカル
レンズ９が設置されており、このシリンドリカルレンズ
９は一定の角度に保持されると共に、調整機構10によっ
て図の左右方向の位置が微調整可能となっている。
た後、第１平面ミラー６で反射され、さらに第２平面ミ
ラー７で反射される。第１平面ミラー６の角度及び第２
平面ミラー７の位置がそれぞれ微調整可能に構成されて
おり、例えば、第２平面ミラー７は調整機構８によって
図の左右方向の位置が微調整されるようになっている。
第２平面ミラー７からの反射光路中にはシリンドリカル
レンズ９が設置されており、このシリンドリカルレンズ
９は一定の角度に保持されると共に、調整機構10によっ
て図の左右方向の位置が微調整可能となっている。
第２平面ミラー７からの反射光路中でかつシリンドリ
カルレンズ９の入射側には遮光板11が設置されている。
この遮光板11はシリンドリカルレンズ９の長手方向に配
置された２枚の板で１組となっており、開閉機構12によ
って２枚の板の間隔が変化せしめられることによりシリ
ンドリカルレンズ９に入射する光線の幅を調節し得るよ
うになっている。
カルレンズ９の入射側には遮光板11が設置されている。
この遮光板11はシリンドリカルレンズ９の長手方向に配
置された２枚の板で１組となっており、開閉機構12によ
って２枚の板の間隔が変化せしめられることによりシリ
ンドリカルレンズ９に入射する光線の幅を調節し得るよ
うになっている。
以上の第１平面ミラー６、第２平面ミラー７、調整機
構8,10、シリンドリカルレンズ９及び遮光板11によって
構成される光学系は、楕円鏡３の中心線に関して互いに
直角な４方向に配設されている。
構8,10、シリンドリカルレンズ９及び遮光板11によって
構成される光学系は、楕円鏡３の中心線に関して互いに
直角な４方向に配設されている。
かかる構成において、点光源２から放射状に発生した
熱光線は、楕円鏡３によって反射されて一定の集光光路
ａを形成し、４角錐状に配列された４枚の第１平面ミラ
ー６によって４方向に反射されて４分割された光路ｂを
形成する。光路ｂの光線はさらに第２平面ミラー７で反
射されて光路ｃを形成してシリンドリカルレンズ９に入
射し、このシリンドリカルレンズ９によって１方向に集
光されてプリント基板13上に４本の線状の光ビーム14と
して照射される。この線状の光ビーム14は被加工物であ
る電子部品15のリード線付近に照射されることになる
が、この照射部分には前工程においてペースト状の半田
が予め塗布されているため、線状の光ビーム14の照射に
よる輻射加熱によって半田は溶融し、よって半田付処理
がなされるのである。
熱光線は、楕円鏡３によって反射されて一定の集光光路
ａを形成し、４角錐状に配列された４枚の第１平面ミラ
ー６によって４方向に反射されて４分割された光路ｂを
形成する。光路ｂの光線はさらに第２平面ミラー７で反
射されて光路ｃを形成してシリンドリカルレンズ９に入
射し、このシリンドリカルレンズ９によって１方向に集
光されてプリント基板13上に４本の線状の光ビーム14と
して照射される。この線状の光ビーム14は被加工物であ
る電子部品15のリード線付近に照射されることになる
が、この照射部分には前工程においてペースト状の半田
が予め塗布されているため、線状の光ビーム14の照射に
よる輻射加熱によって半田は溶融し、よって半田付処理
がなされるのである。
ところで、上述した光ビーム加熱加工装置において
は、点光源２から発せられかつ楕円鏡３によって集光し
て得られる単一の光源ビームをその光軸に直角な面内に
て４枚の第１平面ミラー６によって４分割して第２平面
ミラー７によってシリンドリカルレンズ９に導く構成と
なっているため、シリンドリカルレンズ９の入射ビーム
は、その光軸に直角な断面形状を示す第９図から明らか
なように、光軸Ｏに直角な面内の１の方向（図のＢ−Ｂ
線方向）、すなわちシリンドリカルレンズ９の長手方向
における位置に対して不均一な強度分布を有することに
なる。
は、点光源２から発せられかつ楕円鏡３によって集光し
て得られる単一の光源ビームをその光軸に直角な面内に
て４枚の第１平面ミラー６によって４分割して第２平面
ミラー７によってシリンドリカルレンズ９に導く構成と
なっているため、シリンドリカルレンズ９の入射ビーム
は、その光軸に直角な断面形状を示す第９図から明らか
なように、光軸Ｏに直角な面内の１の方向（図のＢ−Ｂ
線方向）、すなわちシリンドリカルレンズ９の長手方向
における位置に対して不均一な強度分布を有することに
なる。
このような不均一な強度分布を有する光ビームを、従
来装置では、第８図（Ａ），（Ｂ）から特に明らかなよ
うに、単一方向の集光手段であるシリンドリカルレンズ
９のみによってプリント基板13上に線状の光ビーム14と
して照射せしめる構成となっているため、第８図（Ｃ）
に示すように、光ビーム14の長手方向におけるビームの
エネルギー光度が不均一となり、特に中央部と両端部と
の光度差が大きくなり過ぎるという欠点があった。
来装置では、第８図（Ａ），（Ｂ）から特に明らかなよ
うに、単一方向の集光手段であるシリンドリカルレンズ
９のみによってプリント基板13上に線状の光ビーム14と
して照射せしめる構成となっているため、第８図（Ｃ）
に示すように、光ビーム14の長手方向におけるビームの
エネルギー光度が不均一となり、特に中央部と両端部と
の光度差が大きくなり過ぎるという欠点があった。
発明の概要 本発明は、上記した従来のものの欠点を除去すべくな
されたものであって、線状の光ビームの長手方向におけ
るビームのエネルギー光度の差を縮小し、実用上問題の
生じない程度までエネルギー分布を均一化した光ビーム
加熱加工装置を提供することを目的とする。
されたものであって、線状の光ビームの長手方向におけ
るビームのエネルギー光度の差を縮小し、実用上問題の
生じない程度までエネルギー分布を均一化した光ビーム
加熱加工装置を提供することを目的とする。
本発明による光ビーム加熱加工装置においては楕円面
反射鏡からの反射光ビームを集光せしめて線状の光ビー
ムを得る単一方向集光手段と、光ビーム方向に前記反射
光ビームをほぼ均一に拡散せしめる拡散部を前記単一方
向集光手段に備えた構成となっている。
反射鏡からの反射光ビームを集光せしめて線状の光ビー
ムを得る単一方向集光手段と、光ビーム方向に前記反射
光ビームをほぼ均一に拡散せしめる拡散部を前記単一方
向集光手段に備えた構成となっている。
実 施 例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明す
る。
る。
本発明は、例えば第７図に示す如き構成の光ビーム加
熱加工装置に適用され、第９図に示す如く光軸Ｏに直角
な面内の１の方向における位置に対して不均一な強度分
布を有する光ビームを、プリント基板13上に線状の光ビ
ーム14として集光照射せしめる集光光学系に特徴を有し
ている。
熱加工装置に適用され、第９図に示す如く光軸Ｏに直角
な面内の１の方向における位置に対して不均一な強度分
布を有する光ビームを、プリント基板13上に線状の光ビ
ーム14として集光照射せしめる集光光学系に特徴を有し
ている。
かかる集光光学系を構成する光学部品として、本発明
の一実施例においては、第１図（Ａ），（Ｂ）及び第２
図に示すように、反射光ビームまたは分割光ビームとし
ての入射光ビームを線状の光ビーム14′として集光せし
める単一方向集光手段であるシリンドリカルレンズ部21
と、その入射面に形成された当該レンズ部21の長手方向
において連続した所定半径の円弧面を有する凹部22とか
らなる構成の光学部品20が用いられている。この光学部
品20において、凹部22は入射光ビームをシリンドリカル
レンズ部21の長手方向、すなわち入射光ビームが不均一
な強度分布を有する方向（第９図のＢ−Ｂ線方向）に拡
散せしめる拡散手段としての作用をなす。よって、光学
部品20は、入射光ビームを線状の光ビーム14′として集
光せしめる単一方向集光手段と、その集光方向と直角な
方向に入射光ビームを拡散せしめる拡散手段との機能を
併せ持つ光学部品となる。
の一実施例においては、第１図（Ａ），（Ｂ）及び第２
図に示すように、反射光ビームまたは分割光ビームとし
ての入射光ビームを線状の光ビーム14′として集光せし
める単一方向集光手段であるシリンドリカルレンズ部21
と、その入射面に形成された当該レンズ部21の長手方向
において連続した所定半径の円弧面を有する凹部22とか
らなる構成の光学部品20が用いられている。この光学部
品20において、凹部22は入射光ビームをシリンドリカル
レンズ部21の長手方向、すなわち入射光ビームが不均一
な強度分布を有する方向（第９図のＢ−Ｂ線方向）に拡
散せしめる拡散手段としての作用をなす。よって、光学
部品20は、入射光ビームを線状の光ビーム14′として集
光せしめる単一方向集光手段と、その集光方向と直角な
方向に入射光ビームを拡散せしめる拡散手段との機能を
併せ持つ光学部品となる。
かかる構成の光学部品20を用いて入射光ビームを線状
の光ビームとして集光せしめつつ集光方向と直角な方向
に拡散せしめることにより、線状の光ビーム14′の長手
方向における中央部と両端部とのビームのエネルギー光
度の差を縮小して実用上問題の生じない程度までエネル
ギー分布を均一化できることになる。また、入射光ビー
ムを光学部品20の長手方向に拡散できることにより、入
射光ビームの同一断面形状下において従来（第８図参
照）は例えば28mm程度であった線状の光ビームの長辺の
長さを、36mm程度まで長くすることができるため、同時
に加熱して半田付できる領域を拡大でき、これにより１
列の端子数が多い大型のフラットパッケージIC等の電子
部品に対しても１回の輻射加熱で半田付処理できること
になる。
の光ビームとして集光せしめつつ集光方向と直角な方向
に拡散せしめることにより、線状の光ビーム14′の長手
方向における中央部と両端部とのビームのエネルギー光
度の差を縮小して実用上問題の生じない程度までエネル
ギー分布を均一化できることになる。また、入射光ビー
ムを光学部品20の長手方向に拡散できることにより、入
射光ビームの同一断面形状下において従来（第８図参
照）は例えば28mm程度であった線状の光ビームの長辺の
長さを、36mm程度まで長くすることができるため、同時
に加熱して半田付できる領域を拡大でき、これにより１
列の端子数が多い大型のフラットパッケージIC等の電子
部品に対しても１回の輻射加熱で半田付処理できること
になる。
なお、上記実施例では、拡散手段としての凹部22をシ
リンドリカルレンズ部21と一体化した場合について説明
したが、第３図に示すように、凹部22を有する拡散レン
ズ24をシリンドリカルレンズ21と別体に構成しても良
く、これによればシリンドリカルレンズ21に対して拡散
レンズ24をその光軸方向に移動可能とすることにより、
シリンドリカルレンズ21との合成焦点が合わせ易くな
る。
リンドリカルレンズ部21と一体化した場合について説明
したが、第３図に示すように、凹部22を有する拡散レン
ズ24をシリンドリカルレンズ21と別体に構成しても良
く、これによればシリンドリカルレンズ21に対して拡散
レンズ24をその光軸方向に移動可能とすることにより、
シリンドリカルレンズ21との合成焦点が合わせ易くな
る。
また、上記実施例では、拡散手段として一方向におい
て連続した円弧面を有する凹部22を用いた場合について
説明したが、凹部22の面形状は一方向において連続した
円弧面に限定されるものではなく、第４図（Ａ）、第５
図（Ａ）及び第６図（Ａ）にそれぞれ示すように、一方
向における不連続円弧面を有する凹部22A、一方向にお
ける不連続平面を有する凹部22B及び放物面等の一方向
非円弧面を有する凹部22Cであっても良い。すなわち、
第４図（Ａ）においては、凹部22Aの円形状が光軸Ｏを
含む光学部品20Aの長手方向に直角な面Ｐで不連続でか
つ同一半径の円弧面からなり、面Ｐに関して対称となっ
ている。また、第５図（Ａ）においては、凹部22Bの面
形状が上記面Ｐで不連続でかつ光軸Ｏに対して同一傾斜
角の平面からなり、同様に面Ｐに関して対称となってい
る。一方、第６図（Ａ）においては、凹部22Cの面形状
が上記面Ｐで連続となっている。これら各面形状の場合
の線状の光ビームの長手方向におけるエネルギー分布が
第４図（Ｂ）、第５図（Ｂ）及び第６図（Ｂ）にそれぞ
れ示されている。
て連続した円弧面を有する凹部22を用いた場合について
説明したが、凹部22の面形状は一方向において連続した
円弧面に限定されるものではなく、第４図（Ａ）、第５
図（Ａ）及び第６図（Ａ）にそれぞれ示すように、一方
向における不連続円弧面を有する凹部22A、一方向にお
ける不連続平面を有する凹部22B及び放物面等の一方向
非円弧面を有する凹部22Cであっても良い。すなわち、
第４図（Ａ）においては、凹部22Aの円形状が光軸Ｏを
含む光学部品20Aの長手方向に直角な面Ｐで不連続でか
つ同一半径の円弧面からなり、面Ｐに関して対称となっ
ている。また、第５図（Ａ）においては、凹部22Bの面
形状が上記面Ｐで不連続でかつ光軸Ｏに対して同一傾斜
角の平面からなり、同様に面Ｐに関して対称となってい
る。一方、第６図（Ａ）においては、凹部22Cの面形状
が上記面Ｐで連続となっている。これら各面形状の場合
の線状の光ビームの長手方向におけるエネルギー分布が
第４図（Ｂ）、第５図（Ｂ）及び第６図（Ｂ）にそれぞ
れ示されている。
さらに、上記実施例では、単一の光源ビームをその光
軸に直角な面内にて４分割し、分割された各光ビームに
基づいて４つの線状光ビームを形成する４系統の光学系
に適応した場合について説明したが、その数は４つに限
定されるものではなく、１工程において加熱加工処理を
行なう箇所の数に応じた１を含む任意の数の光学系に適
応可能である。
軸に直角な面内にて４分割し、分割された各光ビームに
基づいて４つの線状光ビームを形成する４系統の光学系
に適応した場合について説明したが、その数は４つに限
定されるものではなく、１工程において加熱加工処理を
行なう箇所の数に応じた１を含む任意の数の光学系に適
応可能である。
発明の効果 以上説明したように、本発明による光ビーム加熱加工
装置においては楕円面反射鏡からの反射光ビームを集光
せしめて線状の光ビームを得る単一方向集光手段と、光
ビーム方向に前記反射光ビームをほぼ均一に拡散せしめ
る拡散部を前記単一方向集光手段に備えた構成となって
いるので、線状の光ビームの長手方向におけるビームの
エネルギー光度の差を縮小して実用上問題の無い程度ま
でエネルギー分布を均一化できると共に、線状光ビーム
の長辺の長さを長くして１度に輻射加熱できる領域を拡
大できるという特有の効果を奏する。
装置においては楕円面反射鏡からの反射光ビームを集光
せしめて線状の光ビームを得る単一方向集光手段と、光
ビーム方向に前記反射光ビームをほぼ均一に拡散せしめ
る拡散部を前記単一方向集光手段に備えた構成となって
いるので、線状の光ビームの長手方向におけるビームの
エネルギー光度の差を縮小して実用上問題の無い程度ま
でエネルギー分布を均一化できると共に、線状光ビーム
の長辺の長さを長くして１度に輻射加熱できる領域を拡
大できるという特有の効果を奏する。
第１図は本発明が適用される集光光学系の一実施例を示
す構成図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその側
面図、（Ｃ）は線状光ビームの長手方向におけるエネル
ギー分布図、第２図はかかる集光光学系に用いられる光
学部品の斜視図、第３図は第２図に示す光学部品の変形
例を示す斜視図、第４図乃至第６図は本発明が適用され
る集光光学系の他の実施例を示す構成図であり、（Ａ）
はその側面図、（Ｂ）は線状光ビームの長手方向におけ
るエネルギー分布図、第７図は光ビーム加熱加工装置の
従来例を示す構成図、第８図は集光光学系の従来例を示
す構成図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその側
面図、（Ｃ）は線状光ビームの長手方向におけるエネル
ギー分布図、第９図は光軸に直角な面内の１の方向にお
ける位置に対して不均一な強度分布を有する光ビームの
断面図である。 主要部分の符号の説明 １……アーク熱光源ランプ ２……点光源、３……楕円鏡 6,7……平面ミラー ９……シリンドリカルレンズ 13……プリント基板 14……線状の光ビーム、20……光学部品 21……シリンドリカルレンズ部 22,22A〜22C……凹部
す構成図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその側
面図、（Ｃ）は線状光ビームの長手方向におけるエネル
ギー分布図、第２図はかかる集光光学系に用いられる光
学部品の斜視図、第３図は第２図に示す光学部品の変形
例を示す斜視図、第４図乃至第６図は本発明が適用され
る集光光学系の他の実施例を示す構成図であり、（Ａ）
はその側面図、（Ｂ）は線状光ビームの長手方向におけ
るエネルギー分布図、第７図は光ビーム加熱加工装置の
従来例を示す構成図、第８図は集光光学系の従来例を示
す構成図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその側
面図、（Ｃ）は線状光ビームの長手方向におけるエネル
ギー分布図、第９図は光軸に直角な面内の１の方向にお
ける位置に対して不均一な強度分布を有する光ビームの
断面図である。 主要部分の符号の説明 １……アーク熱光源ランプ ２……点光源、３……楕円鏡 6,7……平面ミラー ９……シリンドリカルレンズ 13……プリント基板 14……線状の光ビーム、20……光学部品 21……シリンドリカルレンズ部 22,22A〜22C……凹部
Claims (2)
- 【請求項１】光ビームを発する熱光源と、一方の焦点の
みを含む領域に前記熱光源を配置して前記光ビームを反
射する楕円面反射鏡と、前記楕円面反射鏡からの反射光
ビームを集光せしめて線状の光ビームを得る単一方向集
光手段とを有する光ビーム加熱加工装置であつて、 線状の光ビーム方向に前記反射光ビームをほぼ均一に拡
散せしめる拡散部を備え、 前記拡散部を前記単一方向集光手段において備えたこと
を特徴とする光ビーム加熱加工装置。 - 【請求項２】前記反射光ビームは１の光源ビームを分割
して得られる複数の分割光ビームからなり、 前記単一方向集光手段は前記分割光ビームの各々を集光
せしめ、 前記拡散部は前記分割光ビームの各々をほぼ均一に拡散
せしめることを特徴とする請求項１記載の光ビーム加熱
加工装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1005643A JP2546712B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 光ビーム加熱加工装置 |
| US07/382,887 US4960972A (en) | 1989-01-12 | 1989-07-21 | Light-beam-operated heating machine |
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