JPH0641714Y2 - 光ビ−ムを用いた加熱加工装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、アーク熱光源等からの光ビームを用いて、そ
の熱によってハンダを溶融し、電子部品をハンダ付する
等の加熱加工を行う光ビームを用いた加熱加工装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の光ビームを用いた加熱加工装置として
は、第20図に示すものが用いられており、以下これにつ
いて説明する。

ａは楕円面反射鏡、ｂはその第１焦点F₁又は第１焦点F₁
の近傍に設置された点状光源であるキセノンランプ等の
熱光源ランプ、ｃは楕円面反射鏡ａの第２焦点F₂に置か
れたハンダ付部等の被加熱加工物である。

楕円面反射鏡ａの第１焦点F₁に設置された熱光源ランプ
ｂから放射状に発生した熱光線は、楕円面反射鏡ａで反
射されて第２焦点F₂に焦点を結び、この第２焦点F₂に置
かれた被加熱加工物ｃのハンダ付部位等の加熱部分は、
アーク熱光源ランプｂ、楕円面反射鏡ａの光学的性能に
応じた点状の形状で加熱され、ハンダ付等の加熱加工が
行われる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来の光ビームを用いた加熱加工装置は、前述のように
光ビームの焦点の形状が円形の一点の加熱スポットであ
るため、被加熱部分が数個所ある際や、線状である場合
には、加熱スポット位置の断続的移動、或いは線状の連
続的走査を行なわなければならなかった。

そのため、作業時間が長くなって作業能率が悪いと共
に、被加熱部の溶融固化が次々と場所を変えて行われる
ため、部材に次々と歪が発生するので大きな応力歪とな
り、部品の位置ずれ等の不良多発、信頼性の低下を招来
する欠点があった。

そこで、前記欠点を解決するものとして、本出願人は一
個の光源で複数個所を同時に、しかも線状に加熱加工で
きるようにしたものを実願昭60-095048号として出願し
た。

以下、この出願に係る考案の概要を第21図と共に説明す
る。なお、前記した第20図と同一符号は同一部分を示し
説明は省略する。

ｄは前記楕円面反射鏡ｂよりの光を反射する第１平面
鏡、ｅは該第１平面鏡ｄよりの反射光を反射する第２平
面鏡、ｆは該第２平面鏡ｅよりの反射光を線状のビーム
に変換するシリンドリカルレンズである。なお、図には
平面鏡d,eおよびレンズｆからなる光学系が二組示され
ているが、これはそれ以上であっても良い。

而して、熱光源ランプａよりの光は楕円面反射鏡ｂによ
って第１平面鏡ｄに集光される。この第１平面鏡ｄは光
路を複数に分岐し、第２平面鏡ｅによって、これら光路
の角度を調節してレンズｆに入射する。ここで、レンズ
ｆは一方向にだけ集光させた直線状のビームとし、被加
熱加工物ｃに線状のスポットを形成する。

ところで、第１平面鏡ｄから第２平面鏡ｅ、第２平面鏡
ｅからレンズｆの２区間の光学経路において、光線は楕
円面反射鏡ｂの形状により決定するある一定な方向性を
持ち続けている。すなわち、楕円面反射鏡ｂの集光率に
則って、徐々に集光している。

第22図は楕円面反射鏡ｂの集光率に従って集光している
光線が、レンズｆに入光して被加工物ｃ上に線状スポッ
トを形成することを示した原理図である。第22図（ａ）
は光線が入光した光が被加工物ｃの上面で集光している
状態を、同図（ｂ）は光線がそのままの角度でスポット
を形成している状態を各々示している。すなわち、レン
ズｆの長さｌに対し、スポットの長さｎは短くなる。従
って、必要とするスポット長を得るためには、その長さ
より充分に長いレンズｆを使用しなければならず光学系
を複数配置する場合には、特にスペース的な制約を受け
る問題が生じた。

〔考案の目的〕

本考案は、前述の問題点を解決するもので、光線の光路
を変えることにより、光学部品を有効に使用できると共
にコンパクトにかつ効率的に配置できる光ビームを用い
た加熱加工装置を提供することを目的とする。

〔考案の概要〕

本考案は前述の目的を達成するために楕円面反射鏡より
の光を第1,第２平面鏡を介してシリンドリカルレンズに
照射し、プリント基板上にスポットを形成する際に、前
記楕円面反射鏡とレンズとの間で一度焦点を結ぶように
前記第1,第２平面鏡を配置したことを要旨とするもので
ある。

〔考案の実施例〕

以下、本考案に係る装置を含む加熱加工装置の一実施例
を図面と共に説明する。

第１図は全体の概略を示す半断面図にして、１はケーシ
ング、２は該ケーシング１の上方に取付けられた空冷
塔、３は該空冷塔２に接続された空気吸引用の吸引管、
４は前記空冷塔２の下端開口部に取付けられた楕円面反
射鏡、５は該反射鏡４の焦点位置に光点が位置するよう
に取付けられたキセノンランプ等の熱光源ランプ（以
下、単にランプという）、６は該ランプ５を支持すると
共に、該ランプ５をX,Y,Z軸方向に対し移動させ、ラン
プ５の光点が、前記反射鏡４の焦点に位置するように調
整するためのランプ調整装置、７は前記反射鏡４よりの
反射光を４面に配置された各一対の鏡72b,73aを介して
シリンドリカルレンズ76a（以下、単にレンズという）
に照射し、直線状に四角形にしたスポットとする集光装
置、８は該集光装置７よりの光を遮光し、あるいは部分
的に遮光するための光照射調整装置、９は前記ケーシン
グ１が取付けられた支持枠11が固定される支柱である。

なお、ＡはフラットパッケージIC等の電子部品Ｂがクリ
ーム半田によって仮固定されたプリント基板であって、
X-Yテーブルによって、電子部品Ｂのリード列がスポッ
ト位置に移動されるようになっている。

また、電子部品Ｂのプリント基板Ａへの仮固定は接着剤
等でも良く、さらに、プリント基板ＡがX-Yテーブルの
移動によってスポット位置に移動された後にチャック等
によって電子部品Ｂを固定するようにしても良い。

次に、各装置の詳細について説明するに、第２図〜第６
図はランプ調整装置６にして、ランプ５の電極を固定す
る絶縁ブロック51が取付けられた基台61aはＺ軸調整機
構61に対して摺動、固定自在に取付けられている。

すなわち、基台61aにマイクロメータ61bが取付けられる
と共に該マイクロメータ61bの調整杆61cの先端が第１摺
動板61dにおけるストッパ61eに当接している。従って、
マイクロメータ61bを回転することにより調整杆61cが進
退するので、その進退した分だけ基台61aは第１摺動板6
1dに対し上下動し、ランプ５の高さが調整できるもので
ある。なお、61fはマイクロメータ61bの調整杆61cをス
トッパ61e側に付勢するスプリングである。

また、前記第１摺動板61dはＸ軸調整機構63に対して摺
動、固定自在に取付けられている。

すなわち、第１摺動板61dにマイクロメータ63aが取付け
られると共に該マイクロメータ63aの調整杆63bの先端が
第２摺動板62cにおけるストッパ63dに当接している。ま
た、スプリング63eによって、調整杆63bがストッパ63d
側にばね付勢されている。従って、マイクロメータ63a
を回転し、調整杆63bを進退させることにより、第１摺
動板61dはＸ軸方向に移動し、ランプ５は第２図におい
て前後方向に移動する。

さらに、前記第２摺動板62cはＹ軸調整機構62に対して
摺動、固定自在に取付けられている。

すなわち、前記支持枠11に固定された基台63cにマイク
ロメータ62aが取付けられると共に該マイクロメータ62a
の調整杆62bの先端が第２摺動板62cにおけるストッパ62
dに当接している。また、スプリング62eによって、調整
杆62bがストッパ62d側にばね付勢されている。従って、
マイクロメータ62aを回転し、調整杆62bを進退させるこ
とにより、第２摺動板62cはＹ軸方向に移動し、ランプ
５は第２図において前後方向に移動する。

而して、前記した如く、３つのマイクロメータ61b,62a,
63aを調整することにより、ランプ５はX,Y,Z軸方向に移
動するので、装置の設置時やランプ５の交換時におい
て、前記反射鏡４の焦点位置に、該ランプ５の光点を合
せることができるものである。

次に、前記反射鏡４の開口部下方に位置する集光装置７
を第７図〜第11図と共に説明する。

71は基板にして、前記したケーシング１の開口部に取付
けられた支持枠11に取付けられている。72は該基板71の
上面に形成された四角錐状の鏡取付台にして、その中央
に縦孔72aが形成されると共にここに前記したランプ５
の下端が挿入されている。そして、この鏡取付台72の４
面には固定鏡72bが板ばね72cによって固定されている。

73は前記した各固定鏡72bと対向した位置に配置された
４組の可動鏡73aの鏡駆動機構である。この４組の鏡駆
動機構73は全て同一構成なので、以下、１つの鏡駆動機
構73について説明する。

鏡駆動機構73は前記した基板71に形成された軸受板71a
に対し回動自在に軸支された鏡支持板73bと、該鏡支持
板73bの後方に形成された円弧状の歯部73cと噛合する歯
車74と、該歯車74と駆動源のモータ75aとを連結する連
結機構75とより構成されている。なお、鏡73aは鏡支持
板73bの前面に、前記固定鏡72bと対向して取付けられて
いる。また、前記連結機構74は１つのモータ75aで、相
対向する２つの鏡支持板73bを駆動するものである。す
なわち、モータ75aとタイミングベルト75bで連結された
第１回転軸75cと、該第１回転軸75cの両端にウォームギ
ヤ75fとウォームホイール75gを介して直交して配置され
た第２回転軸75d,75eとより構成され、この第２回転軸7
5d,75eの先端に前記した歯軸74が取付けられている。

76は前記可動鏡73aよりの反射光を線状に集光するレン
ズ76aのレンズ駆動機構である。このレンズ駆動機構76
は各可動鏡73aに対応して配置されると共に全て同一構
成なので、以下、１つのレンズ駆動機構76について説明
する。

レンズ駆動機構76は前記した軸受板71aの前記鏡駆動機
構73における鏡支持板73bを軸支した同一軸に軸支され
たレンズ支持板76bと、該レンズ支持板76bの後方に形成
された円弧状の歯部76cと噛合する歯車77と、前記した
連結機構75とより構成されている。また、歯車77は連結
機構75の第２回転軸75d,75eの先端に取付けられてい
る。さらに、レンズ76aはレンズ支持板76bのアーム76d
の先端に取付けられている。

なお、前記した実施例は鏡取付台72を挟んで配置された
一対の鏡駆動機構73とレンズ駆動機構76とについて説明
したが、他の一対の鏡駆動機構73′とレンズ駆動機構7
6′についても同様に連結機構75′を介してモータ75a′
によって駆動されるものであるから、その説明は省略す
る。

而して、今、モータ75aが回転を始めると、連結機構75
のタイミングベルト75b、第１回転軸75c、第２回転軸75
d,75eを介して夫々歯車74,77に伝達される。これによ
り、該歯車74,77に噛合されている鏡支持板73bとレンズ
支持板76bとが回動される。ここで、歯車74と鏡支持板7
3bの歯部76cとは歯車77とレンズ支持板76bよりも大きい
ので、鏡支持板73bとレンズ支持板76bとは回動する速度
が相違する。従って、固定鏡72bよりの反射光が可動鏡7
3aで反射された時、必ずレンズ76aに集光されるもので
ある。

なお、78a,78bは鏡支持板73b、レンズ支持板76bと基板7
1との間に張設されたスプリングにして、夫々の支持板7
3b,76bのガタを防止している。また、79a,79a′は前記
モータ75a,75a′に取付けられた回転数検出器である。

次に前記した基板71の裏面に形成された光照射調整装置
８を第12図〜第14図と共に説明する。

81は第２基板にして、前記基板71の裏面にスペーサ81a
を介して取付けられている。82,82′は第２基板81の上
面側一隅に取付けられたモータにして、傘歯車82aある
いは平歯車82a′を介して駆動プーリ83および83′が連
結されている。そして、この駆動プーリ83と83′とは他
の２隅に取付けられた被動プーリ84と84′との間に無端
状のワイヤ83a,83a′が巻回されている。

85,86は第２基板81の上面に取付けられたガイド杆81bに
ガイドされ、左右方向に移動自在な左右移動板にして、
その基端85a,86aが前記ワイヤ83aの上下に固定されてい
る。また、左右移動板85,86の先端にはコロ85b,86bが取
付けられ、これが第２基板81の上面を移動する。

従って、左右移動板85,86はモータ82を回転させワイヤ8
3aを移動させると、両者が接近したり離開したりする。

そして、左右移動板85,86の上面には、夫々２個所にガ
イドバー85c,85dおよび86c,86dが取付けられ、夫々に溝
が係合されたマスク移動板87〜90が配置されている。従
って、マスク移動板87〜90は左右移動板85,86と共に左
右方向に移動すると共に左右移動板85,86に対し上下方
向にも自由に移動できるものである。

91,92は第２基板81の上面に固定されたガイドバー81c,8
1dに溝が係合され、上下方向に移動自在な上下移動板に
して、その基端91a,92aが前記ワイヤ83a′の上下に固定
されている。従って、上下移動板91,92はモータ82′を
回転させワイヤ83a′を移動させると、両者が接近した
り離開したりする。

そして、上下移動板91,92のアーム部91b,92bには、前記
マスク移動板87,88および89,90の裏面に取付けられたガ
イドローラ87a,88aおよび89a,90aがガイドされている。
従って、マスク移動板87〜90は上下移動板91,92が移動
すると、アーム部91b,92bとガイドローラ87a,88a,89a,9
0aとの係合とガイドバー81c,81dによるガイド状態によ
って上下方向に移動させられる。

なお、87b〜90bは各マスク移動板87〜90に取付けられた
マスクにして、第２基板81の窓81e内に臨んでいる。そ
して、このマスク87b〜90bは前記した４個のレンズ76a
よりの光を遮光し、ビームの長さを調節するものであ
る。

第15図〜17図において93は前記第２基板81の窓81eの前
面を開閉するシャッタにして、取付板93aを介して第２
基板81の裏面に取付けられたガイド81fに摺動自在に取
付けられている。また、取付板93aにはラック歯93bが取
付けられていて、第２基板81の裏面に取付けられたエア
シリンダ94におけるピストン94aの先端歯車94bと噛合さ
れている。一方、第２基板81にもラック歯81gが固定さ
れていて、前記歯車94bを挟んで前記ラック歯93bと対向
する位置において噛合されている。

従って、シリンダ94のピストン94aが進退すると、ラッ
ク歯81gと噛合している歯車94bが回転されるので、該歯
車94bと噛合されているラック歯93bが移動する。これに
より、シャッタ93は窓81eの下面を移動し、シリンダ94
が吸引された時にはシャッタ93は窓81eより退避し、ま
たシリンダ94が吐出された時にはシャッタ93は窓81eを
覆うものである。

なお、窓81eの裏面にはガラス95が４枚の取付板95aによ
って取付けられ、半田付けの際に発生するフラックス等
が浸入するのを防止している。

96は第２基板81の裏面と取付けられたエアノズルにし
て、半田付け時に発生するフラックスが前記ガラス95に
付着しないようにエアーを噴出するものである。

次に前記した構成に基づいて全体の概略動作について説
明する。

今、ランプ５に通電すると、該ランプ５により放射され
る光は反射鏡４にて反射され、４枚の固定鏡72bに集光
照射される。

そして、固定鏡72bに集光された光は、該固定鏡72bで可
動鏡73aに向かって反射されると共に、該可動鏡73aで反
射された光はレンズ76aに向かって照射されるので、該
レンズ76aを通過した光は線状のビームとなり、ガラス9
5を介してX-Yテーブル上のプリント基板Ａにおける電子
部品Ｂのリード列に照射される。従って、リード列の下
面に付着している半田が溶融し、プリント基板Ａのパタ
ーンに該リード列が半田付けされるものである。

第18図は前記した加熱加工装置における一部の概略図で
あり、同一符号は同一部分を示している。

前記したと同様、ランプ５からの光線は楕円面反射鏡４
により円錐状の集光系を形成し、第１平面鏡である固定
鏡72bで反射されて複数方向に光路が分岐される。更に
第２平面鏡である可動鏡73aで反射された光はレンズ76a
に照射されるが、ここで、本考案にあっては可動鏡73a
で反射された光はレンズ76aに至る以前において焦点を
結び、レンズ76aに向って拡散光が照射される。従っ
て、レンズ76aからの熱光線は外方に拡散された熱光線
となる。

第19図（ａ），（ｂ）はレンズ76aおよびその前後の光
路を拡大して示したものである。レンズ76aの集光しな
い方向に入射した光線は、前述の拡散系の拡散率に従っ
てレンズ76aを透過した後も拡散するため、同図（ｂ）
に示す如くプリント基板Ａ上に照射されたスポットの長
さｎはレンズ76aの長さｌに比べて長くなる。

なお、前記した実施例では可動鏡73aとレンズ76aとの間
で焦点を結ぶように形成したものを示したが、これは固
定鏡72bと可動鏡73aとの間、あるいは楕円面反射鏡４と
固定鏡72bとの間で焦点を結ぶようにしても良い。

〔考案の効果〕

本考案は前記したようにランプよりの光をレンズに集光
する光学系、すなわち楕円面反射鏡，第１平面鏡および
第２平面鏡を介してランプよりの光をレンズに集光する
光学路の途中において一度焦点を結ぶようにし、レンズ
への光線が拡散光となるようにしたので、レンズの長さ
と前記第1,第２平面鏡の面積を小さくでき装置全体の小
型化が図れる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体の一部断面正面図、第２図はランプ調整装
置の正面図、第３図は同上の平面図、第４図は同上のＡ
矢視図、第５図は第３図のＢ矢視図、第６図は第３図の
Ｃ矢視図、第７図は集光装置の正面図、第８図は同上の
一部断面正面図、第９図は同上の一部拡大正面図、第10
図は第７図のA-A線端面図、第11図（ａ），（ｂ）は可
動鏡の保持部の正面図と側面図、第11図（ｃ）はレンズ
保持部の正面図、第12図は光照射調整装置の正面図、第
13図は同上の平面図、第14図は第12図の底面図、第15図
はシャッタ機構の正面図、第16図は同上の平面図、第17
図は第15図の底面図、第18図は本考案に係る光学系の概
略説明図、第19図（ａ），（ｂ）は同上の集光状態を示
す説明図、第20図は従来の加熱加工装置の概略図、第21
図は改良された従来の加熱加工装置の概略図、第22図
（ａ），（ｂ）は同上の集光状態を示す説明図である。 ４……楕円面反射鏡、５……熱光源ランプ、６……ラン
プ調整装置、７……集光装置、８……光照射調整装置、
72b……第１平面鏡である固定鏡、73a……第２平面鏡で
ある可動鏡、76a……レンズ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板上に仮固定された電子部品の
   リード列に光ビームを照射して、前記電子部品をプリン
   ト基板上に半田付けする光ビームを用いた加熱加工装置
   において、 １個の熱光源ランプよりの光を集光して反射する１個の
   楕円面反射鏡と、 該１個の楕円面反射鏡よりの反射光を複数方向に分岐す
   る複数個の第１反射鏡と、 該複数個の第１反射鏡に対してそれぞれ１対１に配置さ
   れ、対応する第１反射鏡よりの反射光をシリンドリカル
   レンズに向かって反射させる複数個の第２反射鏡と、 該複数個の第２反射鏡に対してそれぞれ１対１に配置さ
   れ、対応する第２反射鏡よりの反射光を一方向にだけ集
   光させて直線状の光ビームと成し、プリント基板上に仮
   固定された前記電子部品の対応する各リード列に対して
   熱光線のスポットを形成する複数個のシリンドリカルレ
   ンズとを備え、 前記楕円面反射鏡より前記シリンドリカルレンズに至る
   までの光路途中において光ビームが一度焦点を形成する
   ように、前記第１、第２の反射鏡を配置したこと を特徴とする光ビームを用いた加熱加工装置。