JPH03204171A - Light beam soldering device - Google Patents

Light beam soldering device

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JPH03204171A
JPH03204171A JP33835289A JP33835289A JPH03204171A JP H03204171 A JPH03204171 A JP H03204171A JP 33835289 A JP33835289 A JP 33835289A JP 33835289 A JP33835289 A JP 33835289A JP H03204171 A JPH03204171 A JP H03204171A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
solder
metal vapor
vapor discharge
discharge lamp
Prior art date
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Pending
Application number
JP33835289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Osawa
理 大澤
Junichi Tsuchiya
純一 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Ushio Denki KK
Priority to JP33835289A priority Critical patent/JPH03204171A/en
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize the device and to allow the efficient melting of solder by executing soldering by using a metal vapor discharge lamp of a short arc type having the strong emission spectra of UV rays. CONSTITUTION:The light from a visible ray region to a UV region is radiated much from the metal vapor discharge lamp 1 and the solder 10 is efficiently heated up by the absorption of the light from the visible ray region to the UV region. Since the inter-electrode distance of the metal vapor discharge lamp 1 is short, the light is condensed to an extremely small illuminating diameter by condenser mirrors 3, 7 so as to have the high energy density on the surface to be irradiated. The high-efficiency treatment is thus executed with an extremely small light source.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子部品の実装を始めとした各種のはんだ付
けを行う光ビームはんだ付け装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a light beam soldering device that performs various types of soldering including mounting of electronic components.

[従来の技術] 例えば、プリント配線板への電子部品の実装の分野にお
いては、従、来より、各種のはんだ付け技術が開発され
ている。このうち、電子部品への熱的ダメージをなくす
観点から、従来より光ビームをはんだに照射して、非接
触かつ短時間にはんだのみを加熱してリフローさせては
んだ付けすることが行われている。
[Prior Art] For example, in the field of mounting electronic components onto printed wiring boards, various soldering techniques have been developed. Among these methods, from the perspective of eliminating thermal damage to electronic components, conventional methods have been used to irradiate the solder with a light beam to heat only the solder in a non-contact and short time period, causing reflow soldering. .

このような光ビーム方式のはんだ付け装置の光源には、
極めて小さいスポットに集光できることから、YAGレ
ーザなどのレーザが使用されている。しかし、YAGレ
ーザ発振装置は高価であるため、放電灯を使用した光ビ
ームはんだ付け装置も開発されている。
The light source of such a light beam soldering device includes:
A laser such as a YAG laser is used because it can focus light on an extremely small spot. However, since YAG laser oscillation devices are expensive, light beam soldering devices using discharge lamps have also been developed.

この光ビームハンダ付け装置の光源として用いられる放
電灯は、 ■発光部が小さいため、微小スポットに集光できる。
The discharge lamp used as a light source for this light beam soldering device has a small light emitting part, so it can focus light on a minute spot.

■高輝度光源てあり、集光位置での照度が高い。■Equipped with a high-brightness light source, the illuminance at the focal point is high.

■熱光源として、近赤外域に強い発光スペクトルを有す
る。
■As a thermal light source, it has a strong emission spectrum in the near-infrared region.

などの点から、キセノンショートアークランプが用いら
れている(例えば雑誌「電子材料J 1986年9月号
第71頁から75頁参照)。
For these reasons, xenon short arc lamps are used (see, for example, the magazine "Electronic Materials J, September 1986 issue, pages 71 to 75)".

[発明が解決しようとする課題] はんだ付けというプロセスは、言うまてもなくはんたを
リフローさせてから冷却して、被接合部を接合するもの
である。この点を考慮して、従来の光ビームはんだ付け
装置の光源としての放電灯には、前述の通り近赤外域に
強い発光スペクトルを有するキセノンショートアークラ
ンプが有利であると考えられ、このキセノンショートア
ークランプによる光ビームはんだ付け装置が数多く商品
化されるに到った。
[Problems to be Solved by the Invention] Needless to say, the process of soldering involves reflowing solder and then cooling it to join parts to be joined. Taking this into consideration, it is thought that xenon short arc lamps, which have a strong emission spectrum in the near-infrared region as mentioned above, are advantageous as discharge lamps as light sources for conventional light beam soldering equipment. Many light beam soldering devices using arc lamps have been commercialized.

このキセノンショートアークランプを用いた光ビームは
んだ付け装置は、比較的安価にてきているのではあるが
、YAGレーザを用いた光ビームはんだ付け装置に比べ
、はんだか溶融するまての時間が長くかかり、処理時間
か長くかかってしまうという欠点かあった。この欠点を
カバーするため、最近ては、1〜5KW程度の大消費電
力のランプを使用する傾向があるが、このような大消費
電力のランプを使用すると、光学系や冷却系も大掛りと
なり、装置がかなり大型なものとなってしまうという問
題がある。
Although light beam soldering equipment using xenon short arc lamps has become relatively inexpensive, it takes longer to melt the solder than light beam soldering equipment using YAG lasers. The disadvantage was that it took a long time to process. In order to compensate for this drawback, there is a recent tendency to use lamps with large power consumption of about 1 to 5 KW, but using lamps with such high power consumption requires large-scale optical and cooling systems. However, there is a problem in that the device becomes quite large.

本発明は、かかる課題を考慮してなされたものであり、
安価てかつ処理時間が短く、より小型化が可能な光ビー
ムはんだ付け装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in consideration of such problems,
The purpose of the present invention is to provide a light beam soldering device that is inexpensive, has a short processing time, and can be made more compact.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、この発明の光ビームはん
だ付け装置はショートアーク型の金属蒸気放電灯と、こ
の金属蒸気放電灯からの光を集光する集光鏡を含む光学
系と、はんだが盛られた被処理物の位置決め手段とを具
備したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the light beam soldering device of the present invention includes a short-arc type metal vapor discharge lamp and a concentrator for condensing light from the metal vapor discharge lamp. It is equipped with an optical system including a light mirror, and means for positioning a workpiece covered with solder.

[作用] 金属蒸気放電灯からは可視域から紫外域の光が多く放射
され、はんだはこの可視域から紫外域の光の吸収により
効率よく昇温する。また、金属蒸気放電灯の極間距離が
短いため集光鏡により極めて小さな照射径に集光されて
、被照射面てのエネルギー密度が高い。
[Function] A metal vapor discharge lamp emits a large amount of light in the visible to ultraviolet range, and the temperature of the solder is efficiently raised by absorbing this light in the visible to ultraviolet range. Furthermore, since the distance between the poles of the metal vapor discharge lamp is short, the light is focused by the condenser mirror into an extremely small irradiation diameter, resulting in high energy density on the irradiated surface.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例である光ビームはんだ付け装
置の概略構成を示す説明図て、4は金属蒸気放電灯l、
楕円集光鏡2、平面鏡3を収納するランプハウス、5は
このランプハウス4に接続される鏡筒で、この鏡筒5内
にレンズ6、平面鏡7、レンズ8を収納している。また
、金属蒸気放電灯lの電極間距離はワークの照射径を小
さくする意味で5□以下のものが望ましい、9はこの光
ビームはんだ付け装置からの光によって、はんだ付けさ
れるワークであるフラットパッケージICを示し、lO
はこのフラットパッケージIC9とプリント基板11と
を接合するためのはんだ、12はワークを搬送する搬送
ベルトである。
[Embodiment] FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a light beam soldering apparatus which is an embodiment of the present invention, and 4 is a metal vapor discharge lamp l;
A lamp house 5 housing the elliptical condensing mirror 2 and a plane mirror 3 is a lens barrel connected to the lamp house 4, and a lens 6, a plane mirror 7, and a lens 8 are housed in the lens barrel 5. In addition, the distance between the electrodes of the metal vapor discharge lamp l is preferably 5□ or less in order to reduce the irradiation diameter of the workpiece. 9 is a flat workpiece that is soldered by the light from this light beam soldering device. Shows a package IC, lO
1 is a solder for joining this flat package IC 9 and a printed circuit board 11, and 12 is a conveyor belt for conveying a workpiece.

第1図の装置において、金属蒸気放電灯1から出た光は
楕円集光鏡2で集光され、平面鏡3で反射し、レンズ6
の焦点に結像し、さらに、レンズ6を経た光は平面鏡7
て反射し、レンズ8からワークのはんだlOに照射され
る。
In the apparatus shown in FIG. 1, light emitted from a metal vapor discharge lamp 1 is collected by an elliptical condenser mirror 2, reflected by a plane mirror 3, and then reflected by a lens 6.
The light that passes through the lens 6 is focused on the plane mirror 7.
It is reflected from the lens 8 and irradiated onto the solder lO of the workpiece.

この実施例においては、金属蒸気放電灯lとしては、超
高圧水銀灯を用いており、 (イ)出力250W、電極間距離2.00.、、(ロ)
出力200W、電極間距離11111、の2つの条件の
ものを使用して第1図に示すよなワークのはんだ材処理
を行った結果、はんだが溶融するのに要する時間は、(
イ)の場合、4〜5sec、(ロ)の場合、2〜3se
cであった。その他の金属蒸気放電灯lの例としては、
キセノン水銀灯や鉄などの金属をパライト化して封入し
たメタル八イドランプなども好適である。いずれにして
も、ショートアーク型ではんだ付に必要な紫外域の光を
多く放射する金属蒸気放電灯を用いれば良い。
In this example, an ultra-high pressure mercury lamp is used as the metal vapor discharge lamp l. ,,(B)
As a result of processing the solder material on the workpiece shown in Figure 1 using two conditions: output power 200 W and interelectrode distance 11111, the time required for the solder to melt is (
In case of a), 4 to 5 seconds, in case of (b), 2 to 3 seconds
It was c. Other examples of metal vapor discharge lamps include:
Also suitable are xenon mercury lamps and metal octane lamps in which metals such as iron are turned into pallite and sealed. In any case, a metal vapor discharge lamp that is a short arc type and emits a large amount of light in the ultraviolet region necessary for soldering may be used.

この発明の主たる特徴は、光によって、はんだを溶融さ
せる場合、金属であるはんだの表面の光の反射率が、大
きな要素を占めている点に着目した。
The main feature of this invention is that when solder is melted by light, the reflectance of light on the surface of the metal solder is a major factor.

第2図はクリームはんだを溶かして固めたものの分光反
射率測定の結果を示す図で、横軸に光の波長[nm]、
縦軸にはんだの表面の反射率[%]を示している。固体
の線はんだの場合もほとんど同じである。
Figure 2 shows the results of spectral reflectance measurements of melted and solidified cream solder, where the horizontal axis shows the wavelength of light [nm];
The vertical axis shows the reflectance [%] of the solder surface. The case with solid wire solder is almost the same.

第2図から明らかなように、赤外域の波長の光に対して
、はんだ(金属)の表面の反射率は高く、大部分は反射
されてしまう。それとは反対に紫外域の波長の光に対し
て、反射率は低く、よく吸収することから、本発明では
、この波長域の光をはんだに照射することにした。従っ
て、光源としては、はんだの反射率の低い波長域の光を
多く放射する超高圧水銀灯を選んだ。
As is clear from FIG. 2, the reflectance of the solder (metal) surface is high for light with wavelengths in the infrared region, and most of the light is reflected. On the contrary, since the reflectance of light in the ultraviolet region is low and the solder is well absorbed, it was decided in the present invention to irradiate the solder with light in this wavelength region. Therefore, as the light source, we chose an ultra-high pressure mercury lamp, which emits a large amount of light in the wavelength range where solder has low reflectivity.

この超高圧水銀灯は主として第3図に示すように365
,405,436,546,578 n m付近の光を
強く放電するので、はんだ付けには適している。
This ultra-high pressure mercury lamp mainly uses 365 mm as shown in Figure 3.
, 405, 436, 546, and 578 nm, making it suitable for soldering.

第3図はランプの波長−強度の関係を示した図で、実線
は200Wの超高圧水銀灯、点線は150Wキヤノンラ
ンプの特性から推定される200Wの特性である。それ
に対して、従来から、はだ付けに使用されているランプ
は主として、はんだの表面て反射率の高い赤外域の波長
の光を使用するものて、例えばキセノンランプの場合は
、第3図から明らかなように出力が200W (点線)
の場合、紫外域の波長の光の強度は弱く、はんだの溶融
に要する時間も長く要することが推測される0例えば同
じ出力の超高圧水銀灯とキセノンランプを比較したとき
、ランプの寸法は超高圧水銀灯の方が全体的に小さく、
かつ、使用する光の波長域がはんだの表面反射率の低い
部分を用いていること、及び超高圧水銀灯等の金属蒸気
放電灯はこの紫外域の波長の光を強く出力することから
して、従来の光はんだ付け装置に比して、小さい光源て
、高効率の処理を行うことかできる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between wavelength and intensity of a lamp, where the solid line is a 200W ultra-high pressure mercury lamp, and the dotted line is a 200W characteristic estimated from the characteristics of a 150W Canon lamp. On the other hand, lamps conventionally used for soldering mainly use light in the infrared wavelength range, where the solder surface has a high reflectance.For example, in the case of a xenon lamp, as shown in Figure 3, As is clear, the output is 200W (dotted line)
In the case of Mercury lamps are smaller overall;
In addition, since the wavelength range of the light used is a part of the solder with low surface reflectance, and because metal vapor discharge lamps such as ultra-high pressure mercury lamps strongly output light with wavelengths in this ultraviolet range, Compared to conventional optical soldering equipment, it is possible to perform highly efficient processing with a small light source.

[発明の効果] 以上説明したとおり、この発明の光ビームはんだ付け装
置は、はんだの表面反射率の低い波長域の光を強く出力
する光源によって、はんだ付けを行うので、従来のキセ
ノンランプに比較して、低出力の光源を用いることがで
き、装置は小型になり、はんだの溶融も効率よく行うこ
とができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the light beam soldering device of the present invention performs soldering using a light source that strongly outputs light in a wavelength range where the surface reflectance of the solder is low, so compared to a conventional xenon lamp. As a result, a low-power light source can be used, the device can be made compact, and the solder can be melted efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例である光ビームはんだ付け装
置の概略構成を示す説明図、第2図はクリームはんだの
分光反射率測定の結果を示す図、第3図はランプの波長
−強度の関係を示した図である。 図中。 l:金属蒸気放電灯 2:楕円集光鏡 3.7;平面鏡 4:ランプハウス 5:鏡筒 6.8:レンズ 10:はんだ 11:搬送ベルト
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the schematic configuration of a light beam soldering apparatus which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the results of spectral reflectance measurement of cream solder, and FIG. 3 is a diagram showing the wavelength of the lamp. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between strengths. In the figure. l: Metal vapor discharge lamp 2: Elliptical condenser mirror 3.7; Plane mirror 4: Lamp house 5: Lens barrel 6.8: Lens 10: Solder 11: Conveyor belt

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 超高圧水銀灯やキセノン水銀灯のような紫外域に強い発
行スペクトルを有するショートアーク型の金属蒸気放電
灯と、この金属蒸気放電灯からの光を集光する集光鏡を
含む光学系と、はんだが盛られた被処理物の位置決め手
段とを具備したことを特徴とする光ビームはんだ付け装
置。
A short-arc metal vapor discharge lamp with a strong emission spectrum in the ultraviolet region, such as an ultra-high pressure mercury lamp or a xenon mercury lamp, an optical system including a condensing mirror that collects the light from this metal vapor discharge lamp, and solder. 1. A light beam soldering apparatus comprising: means for positioning a stacked workpiece.
JP33835289A 1989-12-28 1989-12-28 Light beam soldering device Pending JPH03204171A (en)

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JP33835289A JPH03204171A (en) 1989-12-28 1989-12-28 Light beam soldering device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014049780A1 (en) * 2012-09-27 2014-04-03 パイオニアデジタルデザインアンドマニュファクチャリング株式会社 Heating device, soldering device, heating method, and soldering method

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WO2014049780A1 (en) * 2012-09-27 2014-04-03 パイオニアデジタルデザインアンドマニュファクチャリング株式会社 Heating device, soldering device, heating method, and soldering method

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