JPH067507B2

JPH067507B2 - 加熱装置

Info

Publication number: JPH067507B2
Application number: JP61140025A
Authority: JP
Inventors: 邦之松尾; 美智晴本田; 勲佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPS63986A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、加熱装置に係り、特に電子部品の両側に配列
されたリード列を同時に加熱し、基板にはんだ付けする
ために好適な加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、棒状光源と反射鏡を用いた加熱装置には、例えば
特開昭47-12709号公報に記載されている技術がある。こ
の従来技術では、水平形赤外線ランプに楕円弧状の反射
鏡を取り付け、主として広い面積を加熱するようにして
いる。しかし、この従来技術は耐熱性の低い電子部品の
はんだ付けに対しては特に配慮されていなった。

また、他の従来技術として、特開昭59-29495号公報に記
載されている技術がある。この従来技術では、反射板、
水平光源、半円柱レンズを用いた集光装置を２台用い
て、２本の矩形状焦点を作るようにしている。しかしな
がら、この従来技術は装置の小型，簡素化については配
慮されていない。

さらに、従来より楕円柱鏡と水平光源からなる加熱装置
を２台用い、フラットパック型部品のリード列に光を矩
形状に集光させ、その幅射エネルギーにより、２辺のリ
ード列を同時にはんだ付けする技術が検討されており、
その概要を第５図に示す。

この第５図に示す加熱装置では、基板１上にはんだ付け
すべき電子部品２の両側に配列されたリード3a，3b列に
対応させて、加熱ユニットＡ，Ｂが設置されている。前
記加熱ユニットＡ，Ｂは、棒状光源4a，4bと、反射鏡5
a，5bとを備えている。前記反射鏡5a，5bには、半楕円
柱状の反斜面6a，6bが形成されている。前記反射鏡5a，
5bの反射面6a，6bは、棒状光源4a，4bから発する光リー
ド3a，3b列に矩形形状に集光させ、この矩形状に集光さ
れたビーム7a，7bによりリード3a，3b列を同時に加熱
し、はんだ付けし得るようにしている。

なお、第５図中、8a，8bは反射鏡の反射面における棒状
光源に近い部分、９は反射鏡の口径、10は反射鏡の焦点
距離、11は基板と加熱ユニット間の距離、12は基板の垂
線、13は各反射面における棒状光源に近い部分からの反
射光を示す。

そして、この第５図に示す加熱装置をフラットパック型
部品のはんだ付けに用いる場合、実用上、次のような点
が要求されている。

(1) 半楕円柱状の反射面6a，6bにより集光されたビー
ム7a，7bは、はんだを溶融するために十分なエネルギー
を持ち、照射時間５秒以内程度まで、はんだをリフロー
すること。

(2) 基板１上には、コンデンサ、抵抗等の他の部品が
フラットパック型部品と隣接した状態で混載されている
ことを考慮し、基盤１と反射鏡5a，5b間の距離11を２０
mm取ること。

(3) 装置全体を可能な限り小型化すること。

前述の要求を半楕円柱状の反斜面6a，6bを持った反射鏡
5a，5bと、棒状光源4a，4bにハロゲンランプを用いた加
熱装置により実現する場合、前記(1)の項目を満たす集
光エネルギーを得るため、一般に次のような手段が採ら
れている。

反射鏡5a，5bの口径９を大きくする。

離心率を小さくし、光源（第１焦点）を集光部（第
２焦点）との距離を短くする。

棒状光源4a，4bとしてのハロゲンランプのフィラメ
ント巻線径を小さくし、集光性を良くする。

ハロゲンランプのフイラメント巻線ピッチを小さく
し、単位長さ当たりの出力を増加させる。前記〜の
うちで、，の手段はハロゲンランプの特性によって
決まり、環状のタングステン材をフィラメントに用いる
限りにおいては、ランプ寿命等を考慮すると、フィラメ
ント巻線径は２mm程度に限られ、そのピッチも限られ
る。

また、前記，の手段では反射鏡5a，5bの口径９を大
きくし、かつ基板１と棒状光源4a，4bを近づければよ
い。しかし、実用上の要求である前記(2)，(3)の項目に
より、反射鏡5a，5bの口径９および基板１と棒状光源4
a，4bの距離に限界があり、その形状はおのずから決定
される。したがって、前記(1)〜(3)の項目を満たすため
には、第５図に示す加熱装置において、反射鏡5a，5bの
口径９は50mm、焦点距離10は50mm程度となり、反射鏡5
a，5b同志の干渉を避けるため、光軸は基板１の垂線12
に対して３０°程度傾斜させて、２台の加熱ユニット
Ａ，Ｂを配置することになる。このため、装置全体が大
型化する。

また、この第５図に示す加熱装置の場合、棒状光源4a，
4bとしてのハロゲンランプのフィラメント巻線の外周部
からの発光は、反射鏡5a，5bの反射鏡6a，6bにおける棒
状光源4a，4bに近い部分8a，8bでの反射光の13のよう
に、基板１上で大きな広がりを持ち、集光性が悪く、リ
ード3a，3b列以外の部分にも照射されてしまう。

前記第５図に示す加熱装置と、本発明加熱装置の集光特
性を第６図に示す。この第６図中、14は第５図に示す加
熱装置の集光分布曲線、45は本発明にかかる加熱装置の
集光分布曲線である。

この第６図に示す集光分布曲線14から分かるように、第
５図に示す従来の加熱装置では矩形状集光の幅方向にお
ける裾野が広くなる。このことは、電子製品２のリード
3a，3b列以外の部分をも加熱してしまうことを意味す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前記特開昭47-12709号公報に示されている従
来技術では、主として広い面積を加熱するようになって
いる。したがって、この従来技術は耐熱性が230℃、１
０秒程度の加熱しか保証されていないレジンモールドの
フラットパック型部品をはんだ付けするための加熱には
適さない。

また、前記特開昭59-29495号公報に示されている従来技
術は、反射鏡と、水平光源と、半円柱レンズを用いた集
光装置を２台並列に設置している。したがって、この従
来技術は装置全体が大型化する問題がある。

そして、第５図に示す従来技術の場合も、それぞれ棒状
光源と、反射鏡とを備えた加熱ユニットを２台設置しな
ければならず、しかも反射鏡同士の干渉を避けるため、
基板の垂線に対して30°程度傾斜させて配置しなければ
ならない。したがって、この従来技術も装置全体が大型
化する問題がある。さらに、第５図に示す従来技術では
反射鏡で反射された反射光の広がりが大きく、集光性が
悪いため、電子部品のリーダ列以外の部分をも加熱して
しまう。このため、この従来技術もフラットパック型部
品のごとく、耐熱性の低い電子部品のはんだ付けのため
の加熱には適さない。また例えば四角形の部品本体の４
辺にリードが配列されている電子部品に対しては、新た
な対応が迫られていた。

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、フラッ
トパック型部品の両側のリード列を同時に、かつリード
列のみを的確に加熱でき、しかも装置全体の小型，簡素
化を図り得る加熱装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、単一の棒状光源をはさんで、２個の反射鏡
を対向させて配置し、両反射鏡の内側に、前記棒状光源
から離れた設定位置に棒状光源と平行な２本の細い矩形
状の焦点を結び得る曲面の反射面を形成した加熱装置に
おいて、前記棒状光源と両反射鏡とを、相対位置を変え
ずに、棒状光源の軸方向の中心を通る垂線を回転中心と
してインデックス回転せしめる回転駆動手段を設けるこ
とにより達成される。

〔作用〕

本発明では、単一の棒状光源から発する光は棒上光源の
両側に設置された反射鏡の反射面で反射され、前記棒状
光源から離れた設定位置に、２本の細い矩形状に集光さ
れる。これにより、電子部品の両側リード列を同時に加
熱することができる。

さらに、本発明では単一の棒状光源をはさんで２個の反
射鏡を設置し、両反射鏡の内側に反射面を形成している
ので、両反射鏡間の口径を大きく取ることかできる。そ
の結果、基板に対して反射鏡を近づけて設置することが
できるため、反射鏡の反射面における棒状光源に近い部
分からの反射光の広がりを小さくすることができる。し
たがって、リード列にのみ的確に集光させ、加熱するこ
とができるので、耐熱性が低いフラットパック型部品の
はんだ付けにも、有効に適用することができる。

そして本発明では、例えば四角形の部品本体の辺にリー
ドが配列されている電子部品に対して、最初の操作で対
向する２辺のリード列を同時に加熱しはんだ付けした
板、次に棒状光源と両端反射鏡とを相対に位置を変えず
に棒状光源の軸方向の中心を通る垂線を回転中心として
インデックス回転さしめることにより、残りの２辺のリ
ード列を同時に加熱しはんだ付けできるものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明にかかる加熱装置の一実施例の要部を示
す概念図、第２図は加熱装置全体の縦断正面図、第３図
は第２図の一部破断側面図、第４図は作用説明図、第６
図は第５図に示す従来の加熱装置と、本発明にかかる加
熱装置について、集光特性を比較して示す図である。

これら第１図〜第４図に示す実施例の加熱装置では、第
２図および第３図に示すように、ベースフレーム16にブ
ラケット17が取り付けられている。

前記ブラケット17は、ボールねじ（図示せず）等により
昇降操作されるようになっている。前記ブラケット17に
は、中空の回転軸18が取り付けられている。

前記回転軸18は、第２図に示すように、ブラケット17に
取り付けられたロータリアクチュエータ19と、これに取
り付けられたギア20と、回転軸18に取り付けられかつ前
記ギア20にかみ合わされたギア21とを通じて、例えば90
°ずつインデックス回転操作させるようになっている。
前記回転軸18に下端部には、第２図，第３図に示すよう
に、回転フレーム22が取り付けられている。

前記回転フレーム22には、第２図，第３図に示すよう
に、単一の棒状光源23と、２個の反射鏡26a，26bと、２
個のマスク32a，32bとが設けられている。

前記棒状光源23は、第２図に示すように、回転フレーム
22に取り付けられたサポート24a，24bに支持されてい
る。また、棒状光源23は電極25a，25bに接続されてい
る。この棒状光源23には、例えばハロゲンランプが用い
られる。

前記反射鏡26a，26bは、第２図に示すように、回動腕28
a，28bを介して回転フレーム22内に配置され、また第１
図，第３図および第４図に示すように、棒状光源23をは
さんで、対向させて設置されている。両反射鏡26a，26b
の内側には、反射面27a，27bが形成されている。両反射
面27a，27bは、楕円柱の1/4に相当する曲面に形成され
ていて、第１図，第３図から分かるように、両反射面27
a，27bを合わせるた、楕円柱の1/2の形状になるように
形成されている。前記反射面27a，27bは、第１図，第３
図および第４図から分かるように、設定位置としての基
板１上の電子部品２のリード3a，3b列上に、棒上光源23
と平行な２本の細い矩形状の焦点を結ぶようになってい
る。さらに、前記反射鏡26a，26bは第２図に示すよう
に、回転フレーム22に取り付けられたモータ26a，26b
と、これに取付けられたピニオン30a，30bと、回動腕28
a，28bに形成されかつ前記ピニオン30a，30bにかみ合わ
されたギア31a，31bとを通じて、第３図および第４図に
示すように、棒状光源23の中心部を回転中心として回転
可能に設けられてり、リード3a，3b列の間隔に合わせ
て、反射面27a，27bの焦点位置を調整し得るようになっ
ている。

前記マスク32a，32bは、第２図，第３図に示すように、
回転フレーム22の下端部に摺動可能に設置されている。
両マスク32a，32bは、第３図に示すように、ブラケット
17に取り付けたモータ33と、これに取り付けられたシー
ブ34と、このシーブ34に巻き付けられた２本のワイヤ35
a，35bとを通じて開度が調整され、これにより反射鏡26
a，26bの反射面27a，27bの矩形状の焦点の長さを調整し
得るようになっている。

前記回転フレーム22の内部から基板１に向かって、第２
図および第３図に示すように、プッシャ36が設けられて
いる。このプッシャ36は、前記回転軸18の上端部に結合
された支持台37上に取り付けられた流体圧シリンダ38
と、これに嵌挿されかつ回転軸18に挿通されたロッド39
と、このロッド39の下端部に接続された連結部材40とを
通じて昇降操作され、下降時に基板１上の電子部品２を
抑えるようになっている。

なお、第４図中、41a，42bは反射鏡の反射面における棒
状光源に近い部分に、４２は２つの反射鏡間の口径、43
は基板と反射鏡間の距離、44は各反射面における棒状光
源に近い部分からの反射光を示す。また、第６図中、45
は本発明にかかる加熱装置の集光分布曲線を示す。

前記実施例の加熱装置は、次のように操作され、作用す
る。

すなわち、基板１にはんだ付けすべき電子部品２のリー
ド3a，3b引の高さ位置に合わせて、棒状光源23と反射鏡
26a，26bの高さ位置を調整する。この調整は、ボールね
じ等によりブラケット17を昇降させ、回転軸18および回
転フレーム22を一緒に昇降させ、棒状光源23と反射鏡26
a，26bとを、他の付属部材と一緒に昇降させることによ
って行う。

また、リード3a，3b引の所定位置に正確に焦点を結ぶよ
うに、反射鏡26a，26bの角度を調整する。この調整は、
回転フレーム22に取り付けられたモータ29a，29bを順方
向または逆方向に回転させ、ピニオン30a，30b、ギア31
a，31bおよび回動腕28a，28bを介して、第３図および第
４図に示すように、反射鏡26a，26bを棒光源23の中心部
を回転中心として互いに寄り合う方法または遠ざかる方
向に回転させることによって行う。

さらに、リード3a，3b列の長さに合せて、反射鏡26a，2
6bの反射面27a，27bの矩形状の焦点の長さを調整する。
この調整は、ブラケット17に取り付けられたモータ33を
順方向もまたは逆方向に回転させ、シーブ34およびワイ
ヤ35a，35bを通じてマスク32a，32bを互いに寄り合う方
向または遠ざかる方向に摺動させ、マスク32a，32bの開
度を調整することによって行う。

前述のごとく、各部材を調整したうえで、回転軸18の上
端部に結合された支持台37に取り付けられている流体圧
シリンダ38を作動させ、ロッド39および連結部材40を通
じてプッシャ36を下降させ、このプッシャ36により電子
部品２を抑える。

続いて、電極25a，25bを通じて棒状光源23に点弧する。
この棒状光源23から発する光は、棒状光源23の両側の反
射鏡26a，26bの反射面27a，27bにより反射され、第１図
〜第４図に示すように、電子部品２の両側のリード3a，
3b列に集光される。

そして、この実施例では次の理由により、集光性を向上
させることができる。

つまり、この実施例では反射鏡26a，26bの内側に、楕円
柱の1/4に相当する曲面の反射面27a，27bを形成し、両
反射鏡26a，26bを単一の棒状光源23の両側に設置してい
る。したがって、第４図から分かるように、二つの反射
鏡26a，26b間の口径42を大きく取ることが可能となる。
これに伴い、基板１に反射鏡26a，26bを近づけて配置す
ることができ、基盤１と反射鏡26a，26b間の距離43を短
くすることができる。その結果、第４図に示すように、
反射面27a，27bにおける棒状光源23に近い部分41a，41b
からの反射光44の広がりを小さくすることができる。こ
れにより、第６図に示す集光分布曲線45から分かるよう
に、集光の裾野の広がりを小さくし、リード3a，3b列の
所定位置に、細い矩形状に集光させることができ、した
がってリード3a，3b列の所定位置以外の部分への光の照
射を防ぐことができる。

前述のごとく、両反射鏡26a，26bの反射面27a，27bによ
りリード3a，3b列の所定位置に集光され、この集光され
たビームの持つエネルギーによりリード3a，3b列が同時
に加熱され、基板１にはんだ付けされる。

しかも、この実施例ではリード3a，3b列の所定位置にの
み細い矩形状に集光させ、電子部品２の他の部品への照
射を回避し得るので、耐熱性の低いフラットパック型部
品に対しても、有効に適用することができる。

基板１にリード3a，3bをはんだ付けした後、棒状光源23
を消弧し、ついでプッシャ36を上昇させ、次に電子部品
にはんだ付けに備える。

また、例えば四角形の部品本体の４辺にリードが配列さ
れている電子部品の場合には、対向する２辺のリード列
をはんだ付けした後、ブラケット17に取り付けられてい
るロータリアクチュエータ19を回転させる。このロータ
リアクチュエータ19を回転させることにより、ギア20，
21および回転軸18を介して回転フレーム22を90°インデ
ックス回転させ、棒状光源23と反射鏡26a，26bとこれら
の付属部材とを相対位置を変えず90°回転させる。

ついで、前述の要領により対向する残りの２辺のリード
列を同時に加熱し、はんだ付けする。

なお、この実施例では六角形の部品本体や八角形の部品
本体の各辺にリード列が設けられている電子部品にも適
用できる。

また、この実施例ではブラケット17を昇降操作し、回転
軸18および回転フレーム22を介して棒状光源23と反射鏡
26a，26bとこれらの付属部材とを一緒に昇降させ、焦点
合わせを行い得るようにしている。これにより、基板１
の厚さや、基板１の垂線方向のセット位置が異なるよう
な場合にも、基板１に載置された電子部品２のリード3
a，3b列に焦点が合うように、正確に調整することがで
きる。したがって、基板１の厚さや、基盤１のセット位
置が異なっていても、その基板１上の電子部品２のリー
ド3a，3bに対して正確に集光させ、加熱することができ
る。

さらに、この実施例では両反射鏡26a，26bを、棒状光源
23の中心部を回転中心として回転させ得るように構成し
ているので、棒状光源23と平行な２本の焦点間の間隔を
変えることができる。したがって、異なる間隔のリード
列に対しても、正確に集光させ、加熱することができ
る。

また、本発明にかかる加熱装置をロボットや、移動，位
置決め手段を備えた装置に取り付けることによって、電
子部品の自動はんだ付け装置を構成することも可能であ
る。

〔発明の効果〕以上説明した本発明によれば、単一の棒状光源をはさん
で、２個の反射鏡を対向させて設置し、両反射鏡の内側
に、前記棒状光源から離れた設定位置に棒状光源と平行
な２本の細い矩形状の焦点を結び得る曲面の反射面を形
成しているので、電子部品の両側のリーダ列を同時に加
熱し、はんだ付けし得る効果がある。

そして本発明によれば、例えば四角形の部品本体の４辺
にリードが配設されている電子部品に対して、最初の操
作で対向する２辺のリード列を同時に加熱しはんだ付け
した板、次に棒状光源と両反射鏡とを相対に位置を変え
ずに棒状光源の軸方向の中心を通る垂線を回転中心とし
てインデックス回転さしめることにより、残りの２辺の
リード列を同時に加熱しはんだ付けでき、しかもこの効
果は、装置を大型化することなく簡素に実現できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる加熱装置の一実施例の要部を示
す概念図、第２図は加熱装置全体の縦断正面図、第３図
は第２図の一部破断側面図、第４図は作用説明図、第５
図は従来技術の加熱装置を示す概念図、第６図は第５図
に示す従来の加熱装置と、本発明にかかる加熱装置につ
いて、集光特性を比較して示す図である。１…基板，２…電子部品，3a，3b…リード，16…ベース
フレーム、17…ブラケット、18…回転軸，19…棒状光源
および反射鏡用のロータリアクチュエータ、22…回転フ
レーム、23…棒状光源，25a，25b…電極，26a，26b…反
射鏡，27a，27b…反射面，29a，29b…反射鏡用のモー
タ，32a，32b…マスク，33…マスク用のモータ，36…プ
ッシャ，38…プッシャ用の流体圧シリンダ，42…反射鏡
間の口径，43…基板と反射鏡間の距離。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−21462（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−200655（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−200656（ＪＰ，Ｕ) 実公昭54−24355（ＪＰ，Ｙ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一の棒状光源をはさんで、２個の反射鏡
を対向させて配置し、両反射鏡の内側に、前記棒状光源
から離れた設定位置に棒状光源と平行な２本の細い矩形
状の焦点を結び得る曲面の反射面を形成した加熱装置に
おいて、前記棒状光源と両反射鏡とを、相対位置を変えずに、棒
状光源の軸方向の中心を通る垂線を回転中心としてイン
デックス回転せしめる回転駆動手段を設けたことを特徴
とする加熱装置。