JPH0466285A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、通常のはんだ付、細径ポリウレタン線の被膜
除去とはんだ付、樹脂の加熱などに利用できる加熱装置
に関する。

従来の技術 従来のこの種の加熱装置は、発光ランプからの光を楕円
反射鏡により集光した光ビームを単独で用いるか、また
はＹＡＣ，レーザなどのレーザ光を単独で用いていた。

発明が解決しようとする課題 このうち光ビームによる加熱は、光照射エネルギー密度
が１００〜８００Ｗ／Ｌ：ｆＩ程度で、加熱スポット径
が１．６〜４．０ｆｆφで、波長が０．３〜２．６μｍ
の光を含んでいるので、被加熱物の色による影響を受け
にくく樹脂加熱加工や、一般のはんだ付に有用な方法で
ある。しかし、レーザ加熱と比較するとエネルギー密度
が比較的少ないため、はんだ付などに時間がかかるとと
もに、ポリウレタン被膜絶縁電線の被膜を加熱除去する
場合には必要な加熱ができにくく良好な結果が得難かっ
た。

一方、ＹムＧレーザは、光ビームより１０００倍程度エ
ネルギー密度が高く、加熱スポット径を０．１〜４．Ｃ
Ｈｆｆφ程度まで自由に設定でき、かつ短時間で加熱で
きる利点があるが、波長が１．０６μｍの単一波長のた
め、被加熱物の色による影響を元ビームの場合よりも受
けやすい。例えば、プリント基板に部品をはんだ付する
場合に、ちりなどの黒色微粒子がプリント基板のレーザ
照射部にあると、この微粒子がレーザ光を他の部分より
も良く吸収して発熱し、微粒子があるプリント基板の表
面部位をこがし、こげて変色するとさらにレーザ光を吸
収しやすくなり、その部分はレーザ光を吸収して急速に
拡大する現象がみられる。ちりなどの微粒子が無くとも
色むらや傷なども同様な現象をもたらす。このような現
象はレーザのエネルギー密度が高く、短時間で加熱しよ
うとする程、生じやすくなることが経験的に知られてい
る。

またτムＧレーザ加熱の場合、受光部のみが加熱されて
受光部の部品の下部にあるはんだまで熱が伝わるのに時
間がかかり、はんだ付が完了する前に受光部金属が溶融
するなどの問題もあった。

本発明は、従来の光ビーム加熱に比して加熱時間を短く
し、かつポリウレタン被覆線などの被膜を除去してはん
だ付を可能とし、かつ従来のＹＡＧレーザの欠点が生じ
ない加熱装置の提供を目的とする。

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本発明の加熱装置は、楕円
反射鏡の第一焦点にキセノンランプなどの発光ランプを
設けるとともに第二焦点に複数の光ファイバーを集束し
た第一のバンドル光ファイバーの一端を接続した第一の
受光部を設け、前記第一のバンドル光ファイバーの他端
に分岐部を設け、その分岐部で前記第一のバンドル光フ
ァイバーと、レーザ発振器から集光レンズと第二の受光
部を通ったレーザビームを伝送するレーザ用ファイバー
とを集束して第二のバンドル光ファイバーを形成し、そ
の第二のバンドル光ファイバーの他端を出射レンズの一
端に接続して構成したものである。

作用 本発明は上記した構成によって、同じ出射レンズから光
とレーザ光を同時に被加熱物に照射できることとなる。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図の図面にもとづいて説明
する。

図において、１はキセノンランプなどの発光ランプであ
り、楕円反射鏡２の第一焦点３に設けられている。

楕円反射鏡２の第二焦点４には複数の光ファイバーを集
束した第一のバンドル光ファイバー６の一端を接続した
第一の受光部６が設けられている。

第一のバンドル光ファイバー６の他端には分岐部７が設
けられている。

その分岐部７では、第一のバンドル光ファイバー５と、
ＹＡＧレーザ発振器から集光レンズ８、第二の受光部９
を通ったレーザビームを伝送するレーザ用ファイバー１
０とを集束し第二のバンドル光ファイバー１１を構成し
、その第二のバンドル光ファイバー１１の他端は出射レ
ンズ１２に接続されている。１３は被加熱物である。

第２図は第二のバンドル光ファイバー１１の他端の断面
図で、１本のレーザビーム用ファイバー１４のまわりに
多数の光ファイバー１６を設けた構成である。

第１図において、受光部６，９における集光角度θ１と
０２をほぼ等しくすると、出射レンズ１２における焦点
はほぼ同一距離となる。

レーザビームのスポット径をずらす場合には、θ１とθ
２を等しくしないようにする。

本実施例の加熱装置では、レーザ用ファイバー１０には
０．４〜１．Ｏｎφのもの１本を用い、光ビーム用ファ
イバーである第一のバンドル光ファイバー５Ｋｕ０．１
〜０．３１１Ｍφの光フアイバー素線を多数本用いて第
二のバンドル光ファイバー１１の外径は２〜６闘φとし
た。

以下、本実施例の加熱装置の作用、効果を図面を用いて
説明する。

第３図は本実施例の加熱装置によりはんだ付する時の斜
視図であり、１６ははんだ付される部品のリード端子、
１７ははんだ粒子と７ラツクスが混合されたはんだペー
スト、１８はプリント基板上に形成された銅箔であり、
部品がはんだ付されるパッドである。１９はリード端子
１６のはんだ付される部分である。

第４図は加熱中の上面図である。同図において、２ｏは
ＹＡＧレーザによる加熱スポット、２１は光ビームによ
る加熱スポットであり、レーザ加熱スポット２０を光ビ
ーム加熱スポット２１が取りかこんでいる。

ＹＡＧレーザのエネルギー密度は光ビームのエネルギー
密度より大きくしてあり、光ビームはＹＡＧレーザと組
合せなくともはんだ付ができ、かつ光が照射されるプリ
ント基板の表面２２を焼かない１００〜８００Ｗ／ｍ程
度のエネルギー密度にしておく。

以上のようにすることによシ、光ビームまたはＹＡＧレ
ーザを単独で用いた場合よりも短時間で良好なはんだ付
が安定して行えるようになった。

すなわち、ＹＡＧレーザのみを用いた場合には、第４図
のスポット径２０内にレーザ光を照射するのであるが、
レーザ光がリード端子１６のはんだ何部１９を加熱する
と、はんだ何部１９の表面の温度上昇にともなって熱は
下部に伝えられ、はんだペースト１７が加熱される。ま
たはんだペースト１７の温度上昇にともないパッド１８
が加熱される。パッド１８がはんだがぬれて広がる温度
に達した時、はんだ付が行われ、以後加熱を止めて冷却
し、はんだが凝固してはんだ付が完了する。

しかし、パッド１８がある一定のはんだ付温度に達する
までには熱が１９→１７→１８と伝わる時間が必要であ
り、さらにパッド１８からはそれが乗っている基板およ
び配線部２３へと熱が逃げるので、パッド１８とリード
端子１６のはんだ何部１９（受レーザ光部）との温度差
が犬きくなり、パッド１８がはんだ付に適した温度にな
る前に、はんだ何部１９が溶けるか、またはその近くの
はんだが部分的に蒸発して極めて不安定な状態となり、
安定した良好なはんだ付が行い難かった。これを防ぐた
めに、ＹＡＧレーザの加熱スポット径を加熱スポット２
１のように大きくすると、プリント基板へのレーザ照射
部２２の焼けを防ぐため光ビーム並みにエネルギー密度
を小さくせねばならず、光ビームで加熱したのと同様に
はんだ何時間が長くなシ、高価格な複雑なＹＡＧレーザ
を使用する利点がなくなってしまう。

本実施例では第４図に示すように、中心部にレーザによ
る高エネルギー密度加熱スポット径２゜があり、このス
ポット径２０は主として被はんだ何部を照射するように
選定することにより、エネルギー密度を大きくしても樹
脂（例えばプリント基材）は容易に焼損しない。またレ
ーザによる加熱スポット２０のまわりに光ビームによる
加熱スポット２１を設けることによりパッド１８、プリ
ント基板の表面２２、一部分のはんだペーストおよびリ
ード端子１６の一部を加熱するようにする。

このようにすることにより、パッド１８とリード端子１
６のはんだ何部１９との温度差を小さくして、かつ短時
間にはんだ付温度まで必要部分を加熱できる。

第６図はポリウレタン被覆線２４を端子２６に巻き付け
、巻回部２６の被膜を加熱除去後はんだ付または被膜除
去とはんだ付とを同時に行う場合の斜視図であり、端子
２６は樹脂体２７などで保持されている。

２８はポリウレタン被覆線２４のはんだ何部に置かれた
はんだペーストであり、ＹＡＧレーザビームで加熱する
前に塗布する場合には、融点が３００’Ｃ前後と高い高
温はんだを使用するのが望ましい。

第６図は光ビームおよびレーザビームを照射シた時の上
面図である。

ポリウレタン被膜を除去するには４６０”Ｃ前後に加熱
する必要があるが、レーザビームによる高エネルギー密
度の加熱スポット２０により巻回部２６をこの温度に短
時間で加熱し、端子２６を含むはんだ材部全体は光ビー
ムによる加熱スポット２１で加熱し両者の加熱によシ被
膜除去とはんだ付とを同時に行うことができるようにな
った。

ＹＡＧレーザビームのみでポリウレタン被膜除去とはん
だ付とを行おうとすると、ポリウレタン被覆線が数１０
μ冨と極めて細い場合が多いので。

はんだ材部全体をはんだ付温度に加熱する前にポリウレ
タン被覆線を焼き切ってしまいやすく、光ビームのみで
加熱した場合には、ポリウレタン被膜除去が困難であっ
た。

なお、本実施例では１本のレーザ用ファイバーの周囲に
多数の光ファイバーを設けたものについて説明したが、
これに限定するものではなく被加熱物９種類によって種
々の構成ができる。

発明の効果 以上の説明から明かなように本発明による加熱装置によ
れば、次の効果が得られる。

（１）光ビームとレーザビームを一体化した構成として
いるので短時間で安定した加熱ができる。

（２）光ビームとレーザビームを一体化した構成として
いるので光ビームではんだ何部全体を加熱しなカＩＥ）
レーザビームでポリウレタン被覆線などの被膜を加熱除
去するので短時間で安定なはんだ付ができる。

（３）光ビームとレーザビームを一体化した構成として
いるので出射レンズをロボットなどを用いて設置、移動
することができるようになり、システム化やインライン
加工が容易になる。

（４）　　レーザ用ファイバーと光ファイバーを集束し
たバンドル光ファイバーとしているので折れにくく耐久
性のあるバンドル光ファイバーが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱装置の概略構成図、第２図は同加
熱装置における第二のバンドル光ファイバーの断面図、
第３図は同加熱装置を用いてはんだ付する場合のはんだ
付する部分の斜視図、第４図は同部分の加熱中の上面図
、第６図は被膜除去とはんだ付する時のはんだ付する部
分の斜視図、第６図は同部分の加熱中の上面図である。 １・・・・・・発光ランプ、２・・・・・・楕円反射鏡
、３・・・・・・第一焦点、４・・・・・・第二焦点、
６・・・・・・第一のバンドル光ファイバー、６・・・
・・・第一の受光部、７；・・・・・分岐部、８・・・
・・・集光レンズ、９・・・・・・第二の受光部、１ｏ
・・・・・・レーザ用ファイバー　１１・・・・・・第
二のバンドル光ファイバー　１２・・・・・・出射レン
ズ。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名＋　
−−−ｔ’免ラうデ ｔ−・−確Ｆｑ亙紺（兆 ３−−一茅一烹九 第５図 ８−一峯先しりス′ ９−・算二＃１先舒 １Ｏ−−Ｌ−ザＰｔｌ７了４１Ｃ− ＋１−一一をニーへ′ソｙル先）Ｔ４バトー記町にｄ 第６図 へ 味 蝋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　楕円反射鏡の第一焦点にキセノンランプなどの発光ラ
   ンプを設けるとともに第二焦点に複数の光ファイバーを
   集束した第一のバンドル光ファイバーの一端を接続した
   第一の受光部を設け、前記第一のバンドル光ファイバー
   の他端に分岐部を設け、その分岐部で前記第一のバンド
   ル光ファイバーと、レーザ発振器から集光レンズと第二
   の受光部を通ったレーザビームを伝送するレーザ用ファ
   イバーとを集束して第二のバンドル光ファイバーを形成
   し、その第二のバンドル光ファイバーの他端を出射レン
   ズの一端に接続した加熱装置。