JPS62144131A - 集光ユニツト - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は集光ユニットに係り、特に、電子部品のリード
列を非接触的に一括加熱してプリント基板上にはんだ付
けするのに好適な集光ユニットに関する。

〔発明の背景〕

従来の光線利用非接触加熱装置としての集光ユニットは
１例えば特開昭４７−１２７０９号、特開昭４７−１７
６４５号、特開昭４９−１５４号各公報に記載されてい
るように、主として楕円弧状反射鏡と赤外線ランプある
いはクセノンランプ等の有限長光源とを組み合わせ１反
射光光路上に生じる微小な楕円状焦点を利用するもので
ある。このように、微小焦点を得ることにより焦点像の
エネルギ密度を高めている。この考え方は、レーザ応用
加熱装置についても同じである。

近年、フラットバック部品と称される電子部品が普及し
てきている。このフランドパツク部品は、四辺形のレジ
ンモールド形の薄いパッケージに、対向する２辺あるい
は４辺全部に微小リード列を有するもので、ブリット基
板に面付けすることを特徴としている。斯かる部品、多
くは大規模集積回路（ＬＳＩ）であるが、パッケージ全
体を加熱すると、レジン加熱によりクランクが生じる恐
れがある。従って１部品全体が加熱されないようＶＣし
なければならない。一方。

前述した微小焦点形の従来の集光ユニットを使用すると
、エネルギ密度が亮い利点はあるが。

部品のリード列の一点ないし数点に加熱域が限られる。

そのため、プリント板あるいは集光ユニットそのものを
リード列に溢って高精度で移動させろことが必要になる
。更に、エネルギ密度が高いために微小域にて急速加熱
され１通常プラスチック材料から成るプリント板が焦げ
る場合がある。この様に、前記従来技術は制御と作業性
に難点を有している。

この難点を解決するため０部品のリード列を一括加熱す
べく、矩形状焦点を有する光学的装置が提案されている
。これを第６図で説明する。

第６図においで、楕円反射鏡１の焦点上にランプ２が配
されている。このランプ２はコイル状のフィラメント３
を有するため１発光部は有限長となっている。反射鏡１
の開口側前面の集光位置には矩形孔が穿設されたスリッ
ト６が配置され、該矩形孔を通過した光は凸レンズ８１
Ｃより矩形状の焦点像９を結ぶようになっている。

この焦点像９を部品のリード列に合わせることにより、
リード列の一括加熱がなされる。斯かる焦光ユニットを
用いることにより０例えば光源にハロゲンランプを使用
すると、プラスチック系プリント基板へのはんだ付けに
必要な条件である２３０℃で数秒間の一括加熱が可能と
なり。

清廉並びに作業性がよくなる。

しかし、光源ランプの発光部が有限長であるつで、矩形
状焦点を得るために光路内に設けたスリット６が光の一
部をさえぎり、実質的に発Ｃ部の一部しか利用し２てい
ないという問題がある。つまり、第６図において、フィ
ラメント３の中心部から射出した光４はスリット６を通
過するが、フィラメント３の外側部分から射出した光５
は、その反射光の立体角ω５が大きく、スリット６に遮
られてしまう。従って、スリット６の開口幅が狭いほど
利用される光エネルギはフィラメントの中心から射出さ
れる光に限定されてしまう。フラットパンク部品を対象
とした場合には、スリットの開口幅を２〜３■に狭めろ
必要が生じる。このような場合、有効フィラメント長は
コイル状フィラメントのカール部分１本分のこともあり
、加熱高速化のネックポイントとなって（・Ｚ、。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の集光系の欠点を解決し
、ブ（２ｘネルギの利用度が高く、リード列の高速一括
加熱が可能な集光ユニットを提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため１本発明では、光源として点光
源に迦（・ランプを使用する。そして。

反射鏡として反射光の立体角を最小にするため放物反射
鏡を使用し、該放物反射鏡の焦点に前記光源を配置して
先ず平行光線を得る。更に。

前記平行光線を集光して矩形焦点を得るための凸レンズ
を放物反射條前面所定位置に配置する。

前記光源は実際には点光源ではなく有限長を有するため
、放物反射鏡による反射光は１反射位置によって立体角
を有する。そこで、前記凸レンズは、その形状を光源に
起因する反射光の立体角を有効に補正する形状のトーリ
ックレンズにする。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例を第１図乃至第３図を参照して説
明する。

先ず、実施例の構成を説明する前に、第４図及び第５図
により実施例の原理を説明する。第４図はクセノンラン
プ１０を光源とし、放物反射鏡１１により平行光線を得
る光学系を示している。

クセノンランプ１０は点光源に近いため、その発光部１
２が放物反射鏡１１の焦点に（るように配置する。しか
るに、クセノンランプ１０は実際には点光源でないため
１反射鏡１１の内周点Ａ及び外周点Ｂで夫々反射した光
１３及び１４に’！、、夫々ある立体角ω］３及びω１
４をもって広がる。通常１反射鏡１１の内周からの反射
光線の立体角は大きく。

外周からのそれは小さい。実測ではω１３　：　１．５
　。

ω１４ｚ１°である。この立体角差を有する反射光線は
、以後の光路において広がるため、一般の球面レンズ系
を反射鏡の前面に配置ｌするとさらに一層広がり、レン
ズの外に広がる光線を捕捉することが困難になる。

また、クセノンランプ１０は、その管球上に高圧ガスを
封入した跡１５が戎ってオｄす、その突起部１５のため
に乱反射を生じる。このため、放物反射ｆ７＃、１１か
らの平行光線にムラが生じ、集光レンズの配置によって
は鋭い輝点が生じてしまう、。

従って、集光レンズの形状は、上述した反射光線の反射
位［Ｈによる広がりの差と、高圧ガス封入跡による乱反
射の２つの問題に対処して決定しなければならない。尚
、勿論、高圧ガス封入跡が反射鏡前面にこないランプを
使用できるのであれば、２番目の問題点は考慮する必要
がなくなる。

第５図′は、上述した２つの問題点を考慮した集光レン
ズを示している。まス、クセノンランプ封入口１５から
生じろ輝点に関する問題は、第５図（α）に示すように
、レンズ１６を２分割してランプ１０の軸に対して対向
配置し０割った方向に平行に封入口１５がくるようにラ
ンプ１０を配置することで解決する。

次に１反射光線の平行度の問題であるが、これは集光レ
ンズ１６をトーリックレンズ、即ち。

レンズの表裏及び縦横（ＸＹ）方向の曲率を変えたレン
ズを使用することで解決する。このトーリックレンズ１
６は次の様にして各面における曲率を決めである。

放物反射鏡１１（第４図）の内周及び外周からの反射光
線１３及び１４に対応させて、内側の平行度の悪い光線
１３にはレンズ面を放物反射鏡に近づけ、逆に外側の平
行度の良い光線１４にはレンズ面を放物反射鏡から遠ざ
けるよう罠、レンズの放物反射鏡に対面する側の曲率を
、光線１３゜１４０集光像が同一平面内の点８に集光す
るように決定する。第５図（α）は上記レンズ１６を対
向配置した上面図である。上記レンズ１６の曲面１７の
曲率はまずＸ方向について決定し、このＸ方向の曲率を
集光幅が目標とする部品のリード列の幅に相当した幅の
狭い像を作るようにする。一方、Ｙ方向の曲率は、リー
ド列の長さに相当する集光長ｄが集光点８の位置で得ら
れるようにＸ方向より曲率を小さくする。Ｘ方向の曲率
はまた。集光点８とレンズ１６とのなす距離ｌと。

放物反射鏡とレンズ１６とのなす距離との比で定まる集
光幅を考慮して決定づける。一般に、距離ｌを小さくす
るほど集光幅は狭くなるが１反対にＸ方向の曲率を大き
くしなければならず。

レンズの球面収差が生じ易い欠点がある。そこで、レン
ズ１６の裏面１８のＸ方向及びＹ方向の曲率ヲ、夫々レ
ンズ１６の表側の曲率と相異させ。

レンズ１６を薄くするようにする。尚、これ等レンズ裏
面の曲率を決定するに当って、前述の距離関係を考慮す
ることはいうまでもない。

第１図は本発明の第１実施例に係る集光ユニットの構成
図で、同図（α）は縦断面図、同図（ｂ）は（ａ）図の
ｈ−ｈ線断面図である。放物反射鏡１１の焦点位置にク
セノンランプ１０の発光部１２がくるようにクセノンラ
ンプ１０を配置し、放物反射鏡１１の前方所定位置に２
分割したトーリックレンズ１６を配置しである。斯かる
集光ユニットによりクセノンランプ１０から射出した光
は１点８の位置において効率よ（矩形状に集光され、１
リ一ド列を急速に一括加熱できる。尚、この様な集光ユ
ニットを２台または４台設けることにより。

２リ一ド列または４リ一ド列のはんだ付けを一度に行う
ことができろ。

第２図は本発明の第２実施例に係る集光ユニットの構成
図である。この第２実施例では、第１実施例の点８の位
置に矩形の孔を穿設したスリット２０を配置し、該スリ
ット２０を通過した光をフィールドレンズ２１で反転さ
せ１点２５の位置にスリット２０の像を得るようにして
いる。この第２実施例の構成は、装置の全長が長くなる
欠点があるが０点２５の位置に集光される像が鮮明にな
るという利点が、ちる。

第３図は本発明の第３実施例に係る集光ユニットの構成
図である。本実施例は、第２実施例の欠点である装置の
長さを改善ｌまたもので、スリット２０を通過した光を
平面反射鏡２２で反射させてからフィールドレンズ２１
で反転させ、再び平面反射鏡２３で反射させ６点２５の
位置に集光させる構成にしである。平面鏡２２　、２３
とフィールドレンズ２１による光エネルギーロスのある
第３実施例に係る集光ユニットを使用した場合でも、予
熱なしで４，５秒ではんだ付けができろ。

〔発明の効果〕

本発明の集光ユニットによれば、高エネルギ密度を有し
、はんだ付けに必要な２３０℃以上に昇温するに短時間
で済む矩形状集光像が得られる。従って、２台ないし４
台組み合わせることによりフラットパック部品の一括は
んだ付けが迅速にできる。

また逆に、２リ一ド列ないし４リ一ド列を一括加熱して
はんだを溶かすことができるので。

一度はんだ付けしたフラットパック部品のとりはずしが
容易となり、リペア装置に使用できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る集光ユニットを示し
、同図（α）は縦断面図、同図（Ａ＋は同図（α）のｂ
−ｈ線断面図、第２図は本発明の第２実施例に係る集光
ユニットを示し、同図（α）は縦断面図、同図１ｂ）は
同図（α）のｂ−、Ａ線断面図、第３図は本発明の第３
実施例に係る集光ユニットを示し、同図（α）は縦断面
図、同図（ｂ）は同図（α）のｂ−ｂ線断面図、第４図
は第１図乃至第３図に示すクセノンランプと放物反射鏡
の説明図、第５図は第１図乃至第３図に示したトーリッ
クレンズに係り、同図（α）は上面図、同図（ｂ）は同
図（α）のｂ−ｂ線断面図、同図ＩＣ）は同図（α）の
ｃ−’ｃ線断面図。 第６図は従来の集光ユニットの縦断面図である。 １０・・・クセノンランプ、１１・・・放物反射鏡。 １５・・・封入口、　　　　　　１６・・・トーリック
レンズ。 ―ｂ 半　Ｚ　図 。２、［°°“′ ―ｂ 第・４０ 第５　ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放物反射鏡と、該放物反射鏡の焦点位置に配置する
   点状光源と、前記放物反射鏡からの反射光を集光する前
   記反射光の平行度に対して曲率補正をなしたトーリック
   レンズとを備える集光ユニット。 ２、前記点状光源は高圧ガス封入口があるクセノンラン
   プで、前記トーリックレンズは前記高圧ガス封入口の方
   向に２分割して間隙をもって対向配置してあることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の集光ユニット。 ３、反射光光路中に矩形状スリットを配置し、矩形状高
   エネルギ密度焦点像を得ることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の集光ユニット。