WO2002056089A2 - Dispositif de transmission d'un rayon de lumiere, en particulier pour le soudage/desoudage de composants electroniques - Google Patents

Dispositif de transmission d'un rayon de lumiere, en particulier pour le soudage/desoudage de composants electroniques Download PDF

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    • H04N1/113—Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a device for transmitting a ray of light, in particular a heating ray for soldering / desoldering electronic components on plates.
  • a device which makes it possible to send a ray of heating light to zones situated on the periphery of electronic components so as to carry out operations of soldering / desoldering of these components on printed circuit boards.
  • Such devices use two galvanometers which make it possible to deflect the light ray so as to scan the areas to be heated from a point of rotation.
  • the implementation of such devices poses problems as to the placement and maintenance of the components. In the case where the components are relatively large, the light ray cannot reach certain parts of the welding / desoldering zones due to the presence of shadow zones.
  • the present invention aims to provide a device for transmitting a light ray to areas of a surface, in particular areas extending along the sides of a polygon, which in particular solve the difficulties mentioned above. above.
  • the device for transmitting a ray of light to areas of a surface, in particular areas extending along the sides of a polygon comprises, according to the invention, a first mirror placed on the path of a ray of light, coming from a light source, directed perpendicular to said surface and deflecting this ray parallel to this surface; means for rotating said first mirror along an axis perpendicular to said surface so that the ray of light from this second mirror performs a rotary scan; second mirrors distributed around and at a distance from said first mirror, on the path of the rotating ray of light from from this first mirror, and selectively deflecting this radius towards said surface; and means for pivoting said second mirrors along an axis parallel to said surface; so that by actuating the pivoting means of said first mirror, the ray of light coming from the light source is deflected by this first mirror from which comes a beam which selectively scans said second mirrors and by actuating the means of pivoting of said second mirrors, the beam from said first mirror is deflect
  • the device preferably comprises a light source emitting a ray of light parallel to said surface and a third mirror placed on the path of the ray of light coming from said light source and deflecting this ray perpendicular to said surface towards said first mirror.
  • said second mirrors are preferably placed in such a way that the direction of the light ray directed towards said first mirror and the direction of the light rays coming from said second mirrors converge on the side of said surface.
  • said second mirrors are preferably placed so that the light rays which emanate therefrom respectively scan said areas by describing light beams which form obtuse angles with said surface.
  • the light rays emanating from said second mirrors are preferably directed towards zones to be heated situated at the periphery of an electronic component for the purpose of welding / desoldering of electrical connections.
  • the first mirror is placed above said third mirror.
  • the first mirror is placed below said third mirror.
  • the device preferably comprises support and / or suction means placed above said surface, in the space extending between said light beams from said second mirrors.
  • said means for pivoting said first mirror preferably have at least a first speed of rotation associated with its angular displacements corresponding to the scans of said zones and a second speed of rotation, greater than the first speed, associated with its movements angular allowing the passage from one zone to another.
  • the device comprises four second mirrors regularly distributed on the periphery of said first mirror and opposite two by two.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a device for transmitting a light beam according to the present invention
  • FIG. 2 shows a section through a median vertical plane of the transmission device of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a perspective view of the construction of the transmission device of Figure 1;
  • - And Figure 4 shows a schematic perspective view of an alternative embodiment of the above transmission device.
  • the device 1 for transmitting a light ray shown in FIGS. 1 to 3 is more particularly intended for heating zones 2 of welding / desoldering extending around an electronic component 3 installed on a printed circuit board 4, placed horizontally and carried by a support 5, these welding / desoldering zones 2 extending laterally to the component 3, in the corners formed between its side walls and the upper surface of the printed circuit 4.
  • the transmission device 1 Above and at a distance from component 3, the transmission device 1 comprises a horizontal support plate 6 above which is fixed a mirror J arranged vertically from component 3. This mirror 7 is inclined at 45 and is placed on the path of a horizontal light ray 8 generated by a light source 9 placed at a distance so as to deflect it vertically and upwards.
  • the transmission device 1 comprises a mirror 10 placed above and at a distance from the fixed mirror 7, on the way to the vertical light ray 11 coming from the mirror 7. This mirror is inclined at 45 so as to deviate horizontally this light ray 11
  • the mirror 7 is carried by the end of the vertical shaft 12 of a motor 13 whose vertical axis coincides with the light ray 11, so that when the mirror 10 is rotated, the light ray 14 which results therefrom rotates by scanning a horizontal plane.
  • the transmission device 1 further comprises four mirrors 15 which are distributed at the periphery and at a distance from the rotating mirror 10, on the path of the light ray 14 coming from the latter. These mirrors 15 are carried by the shafts 16 of four electric motors 17 and extend parallel to these shafts. The axes of the motors 16 are placed along the sides of an imaginary square 18 extending approximately in the horizontal plane of the light beam described by the rotating beam 14 and the mirrors 15 are placed substantially in the middle of the sides of the square 18.
  • the mirrors 15 are also placed so that the impact lines 19 of the turning radius 14 extend widely outside the vertical of the surface of the electronic component 3, the latter being installed so that its sides are substantially parallel to the sides of square 18.
  • the light beam 20 which results therefrom can be oriented as desired.
  • the support plate 6 has through passages 21 such that, more particularly, the light rays 20 coming from the mirrors 15 can be directed selectively towards the zones 2 surrounding the component 3 by passing through the passages 21.
  • the motor 13 carrying the rotary mirror 10 and the motors 17 carrying the mirrors 15, four beams 22 of light are selectively generated respectively scanning the zones 2 to be heated located laterally to the component 3.
  • the inclined light rays 20, describing the beams 22 coming from these mirrors, and the vertical direction of the light ray 11, which passes through the component 3, converge downwards so that these bundles 22 form an obtuse angle with the surface covering the zones 2 to be heated, so that they converge towards and can reach the corners between the side walls of the component 3 and the surface of the printed circuit 4.
  • the beams 22 from the mirrors 15 determine a volume converging downwards, in particular a pyramid with bands
  • control program is adapted to the dimensions of the component 2 and to the configurations of the zones 2 to be heated.
  • the central part of the support plate 6 carries, below, a vertical pipette 23 capable of being actuated so as to come to bear on the component 3 in order to hold it in place and in order, if necessary, to extract this component .
  • the 13 can provide two widely differing speeds of rotation of the mirror 10 to ensure two speeds of angular displacement of the rotating beam 14, namely a first speed slowed down when the beam 14 which results therefrom is deflected towards the mirrors 15 towards a zone 2 so that the beams 22 scan the zones 2 at reduced speed and an accelerated speed when the light ray 14 which results therefrom passes from one mirror 15 to another.
  • the transmission device 24 shown differs from the device 1 described with reference to Figures 1 to 3 only by the fact that the fixed mirror 7 and the rotating mirror 10 are reversed, the mirror rotary 10 and its motor 13 being carried by the support plate 6 and the fixed mirror 7 being placed above. Apart from this difference in arrangement, the transmission device 24 of FIG. 4 operates in the same way as that described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the light source 9 emits a heating light ray.
  • Other sources could also be provided, in particular a source of visible rays or a pyrometric source for measuring the temperature of zones 2.
  • the devices described can be used to expose a ray of light and to sweep through this ray areas or surfaces of any shape.
  • the present invention is not limited to the examples described above. Many variant embodiments are possible without departing from the scope defined by the appended claims,

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Abstract

Dispositif de transmission d'un rayon de lumière vers des zones d'une surface, comprenant un premier miroir (10) placé sur le chemin d'un rayon de lumière (11), issu d'une source de lumière (9), dirigé perpendiculairement à ladite surface (3) et déviant ce rayon parallèlement à cette surface; des moyens (13) pour faire pivoter ledit premier miroir selon un axe perpendiculaire à ladite surface, le rayon tourant (14) issu de ce second miroir effectuant un balayage rotatif; des deuxièmes miroirs (15) répartis autour et à distance dudit premier miroir (10), sur le chemin du rayon (14), et déviant sélectivement ce rayon vers ladite surface; et des moyens (17) pour faire pivoter lesdits deuxièmes miroirs (15) selon un axe parallèle à ladite surface. En actionnant les moyens de pivotement dudit premier miroir (10) et les moyens de pivotement desdits deuxièmes miroirs (15), les rayons (20) issus desdits deuxièmes miroirs décrivent des faisceaux (22) balayant sélectivement lesdites zones (2). Application au chauffage de zones de soudage de composants électroniques.

Description

DISPOSΓΠΓ DE TRANSMISSION D'UN RAYON DE LUMIÈRE, EN PARTICULIER POUR LE SOUDAGE/DÉSOUDAGE DE COMPOSANTS ÉLECTRONIQUES
La présente invention concerne un dispositif de transmission d'un rayon de lumière, en particulier d'un rayon chauffant pour le soudage/désoudage de composants électroniques sur des plaques.
On connaît déjà un dispositif qui permet d'envoyer un rayon de lumière chauffant vers des zones situées à la périphérie de composants électroniques de façon à effectuer des opérations de soudage/désoudage de ces composants sur des plaques de circuits imprimés.
De tels dispositifs utilisent deux galvanomètres qui permettent de dévier le rayon lumineux de façon à balayer les zones à chauffer à partir d'un point de rotation. La mise en oeuvre de tels dispositifs posent des problèmes quant au placement et au maintien des composants. Dans le cas où les composants sont relativement de grande taille, le rayon lumineux ne peut pas atteindre certaines parties des zones de soudage/désoudage du fait de la présence de zones d'ombres.
La présente invention a pour but de proposer un dispositif de transmission d'un rayon lumineux vers des zones d'une surface, en particulier des zones s'étendant le long des côtés d'un polygone, qui en particulier résolvent les difficultés mentionnées ci-dessus.
Le dispositif de transmission d'un rayon de lumière vers des zones d'une surface, en particulier des zones s'étendant le long des côtés d'un polygone, comprend, selon l'invention, un premier miroir placé sur le chemin d'un rayon de lumière, issu d'une source de lumière, dirigé perpendiculairement à ladite surface et déviant ce rayon parallèlement à cette surface ; des moyens pour faire pivoter ledit premier miroir selon un axe perpendiculaire à ladite surface de façon que le rayon de lumière issu de ce second miroir effectue un balayage rotatif ; des deuxièmes miroirs répartis autour et à distance dudit premier miroir, sur le chemin du rayon tournant de lumière issu de ce premier miroir, et déviant sélectivement ce rayon vers ladite surface ; et des moyens pour faire pivoter lesdits deuxièmes miroirs selon un axe parallèle à ladite surface ; de telle sorte qu'en actionnant les moyens de pivotement dudit premier miroir, le rayon de lumière issu de la source de lumière est dévié par ce premier miroir duquel est issu un faisceau qui balaye sélectivement ledits deuxièmes miroirs et qu'en actionnant les moyens de pivotement desdits deuxièmes miroirs, le faisceau issu dudit premier miroir est dévié par respectivement lesdits deuxièmes miroirs desquels sont issus des faisceaux qui balayent sélectivement lesdites zones de ladite surface.
Selon l'invention, le dispositif comprend de préférence une source de lumière émettant un rayon de lumière parallèlement à ladite surface et un troisième miroir placé sur le chemin du rayon de lumière issu de ladite source de lumière et déviant ce rayon perpendiculairement à ladite surface vers ledit premier miroir.
Selon l'invention, lesdits deuxièmes miroirs sont de préférence placés de telle sorte que la direction du rayon lumineux dirigé vers ledit premier miroir et la direction des rayons lumineux issus desdits deuxièmes miroirs convergent du côté de ladite surface. Selon l'invention, dans le but de balayer des zones situées, respectivement, latéralement à des parois latérales d'une pièce, lesdits deuxièmes miroirs sont de préférence placés de façon que les rayons lumineux qui en sont issus balayent respectivement lesdites zones en décrivant des faisceaux lumineux qui forment des angles obtus avec ladite surface.
Selon l'invention, les rayons lumineux issus desdits deuxièmes miroirs sont de préférence dirigés vers des zones à chauffer situées à la périphérie d'un composant électronique en vue du soudage/désoudage de connexions électriques. Selon une variante d'exécution de l'invention, le premier miroir est placé au-dessus dudit troisième miroir.
Selon une autre variante d'exécution de l'invention, le premier miroir est placé au-dessous dudit troisième miroir.
Selon l'invention, le dispositif comprend de préférence des moyens d'appui et/ou d'aspiration placés au-dessus de ladite surface, dans l'espace s'étendant entre lesdits faisceaux lumineux issus desdits deuxièmes miroirs.
Selon l'invention, lesdits moyens de pivotement dudit premier miroir présentent de préférence au moins une première vitesse de rotation associée à ses déplacements angulaires correspondant aux balayages desdites zones et une seconde vitesse de rotation, plus grande que la première vitesse, associée à ses déplacements angulaires permettant le passage d'une zone à une autre. Selon une variante préférée de l'invention, le dispositif comprend quatre seconds miroirs régulièrement répartis à la périphérie dudit premier miroir et opposés deux à deux.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude de dispositifs de transmission d'un rayon lumineux vers des zones d'une surface, en particulier des zones de soudage/désoudage situées à la périphérie de composants électroniques, décrits à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin sur lequel :
- la figure 1 représente une vue en perspective schématique d'un dispositif de transmission d'un rayon lumineux selon la présente invention ;
- la figure 2 représente une coupe par un plan vertical médian du dispositif de transmission de la figure 1 ;
- la figure 3 représente une vue en perspective de construction du dispositif de transmission de la figure 1 ; - et la figure 4 représente une vue en perspective schématique d'une variante de réalisation du dispositif de transmission précité.
Le dispositif de transmission 1 d'un rayon lumineux représenté sur les figures 1 à 3 est plus particulièrement destiné au chauffage de zones 2 de soudage/désoudage s'étendant autour d'un composant électronique 3 installé sur une plaque de circuit imprimé 4, placée horizontalement et portée par un support 5, ces zones de soudage/désoudage 2 s'étendant latéralement au composant 3, dans les coins formés entre ses parois latérales et la surface supérieure du circuit imprimé 4.
Au-dessus et à distance du composant 3, le dispositif de transmission 1 comprend une plaque support horizontale 6 au-dessus de laquelle est fixé un miroir J disposé à la verticale du composant 3. Ce miroir 7 est incliné à 45 et est placé sur le chemin d'un rayon lumineux 8 horizontal généré par une source de lumière 9 placée à distance de façon à le dévier verticalement et vers le haut.
Le dispositif de transmission 1 comprend un miroir 10 placé au-dessus et à distance du miroir fixe 7, sur le chemin du rayon lumineux vertical 11 issu du miroir 7. Ce miroir est incliné à 45 de façon à dévier horizontalement ce rayon lumineux 11
Par en dessus, le miroir 7 est porté par l'extrémité de l'arbre vertical 12 d'un moteur 13 dont l'axe vertical coïncide avec le rayon lumineux 11, de telle sorte que lorsque le miroir 10 est entraîné en rotation, le rayon lumineux 14 qui en est issu tourne en balayant un plan horizontal.
Le dispositif de transmission 1 comprend en outre quatre miroirs 15 qui sont répartis à la périphérie et à distance du miroir rotatif 10, sur le chemin du rayon lumineux 14 issu de ce dernier. Ces miroirs 15 sont portés par les arbres 16 de quatre moteurs électriques 17 et s'étendent parallèlement à ces arbres. Les axes des moteurs 16 sont placés selon les côtés d'un carré 18 imaginaire s'étendant approximativement dans le plan horizontal du faisceau lumineux décrit par le rayon rotatif 14 et les miroirs 15 sont placés sensiblement au milieu des côtés du carré 18.
Les miroirs 15 sont en outre placés de telle sorte que les lignes d'impact 19 du rayon tourant 14 s'étendent largement à l'extérieur de la verticale de la surface du composant électronique 3, ce dernier étant installé de telle sorte que ses côtés soient sensiblement parralèles aux côtés du carré 18.
En actionnant sélectivement les moteurs 17 pour faire varier l'orientation des miroirs 15 déviant le rayon rotatif 14 issu du miroir rotatif 10, on peut orienter à volonté le rayon lumineux 20 qui en est issu. La plaque support 6 présente des passages traversants 21 tels que, plus particulièrement, les rayons lumineux 20 issus des miroirs 15 peuvent être dirigés sélectivement vers les zones 2 entourant le composant 3 en passant au travers des passages 21. Ainsi, en actionnant sélectivement et conformément à un programme de commande prédéterminé, le moteur 13 portant le miroir rotatif 10 et les moteurs 17 portant les miroirs 15, on génère sélectivement quatre faisceaux 22 de lumière assurant respectivement le balayage des zones 2 à chauffer situées latéralement au composant 3.
Compte tenu du fait que les miroirs 15 sont placés à l'extérieur de la surface projetée du composant 3, les rayons lumineux inclinés 20, décrivant les faisceaux 22 issus de ces miroirs, et la direction verticale du rayon lumineux 11, qui traverse le composant 3, convergent vers le bas de telle sorte que ces faisceaux 22 forment un angle obtus avec la surface couvrant les zones 2 à chauffer, de telle soπe qu'ils convergent vers et peuvent atteindre les coins entre les parois latérales du composant 3 et la surface du circuit imprimé 4. En d'autres termes, les faisceaux 22 issus des miroirs 15 déterminent un volume convergent vers le bas, en particulier une pyramide à bandes
22 convergentes vers le bas.
Bien entendu, le programme de commande précité est adapté aux dimensions du composant 2 et aux configurations des zones 2 à chauffer. La partie centrale de la plaque support 6 porte, en-dessous, une pipette vertical 23 susceptible d'être actionnée de façon à venir en appui sur le composant 3 afin de le maintenir en place et afin, si besoin, d'extraire ce composant.
La mise en place d'un tel vérin 23 est possible grâce au fait que les faisceaux de lumière 22 laissent un volume central libre et laissent un espace entre eux permettant en particulier de faire passer les fils de connexion et de commande de la pipette 23, en dessous du rayon tournant 14 et en-dessus ou en-dessous de la plaque 6, sans gêner le passage des rayons lumineux. Par ailleurs, il est particulièrement avantageux que le moteur
13 puisse assurer deux vitesses de rotation du miroir 10 largement différentes pour assurer deux vitesses de déplacement angulaire du rayon tournant 14, à savoir une première vitesse ralentie lorsque le rayon 14 qui en est issu est dévié vers les miroirs 15 vers une zone 2 de façon à ce que les faisceaux 22 balayent les zones 2 à vitesse réduite et une vitesse accélérée lorsque le rayon lumineux 14 qui en est issu passe d'un miroir 15 à un autre.
En se reportant maintenant à la figure 4, on voit que le dispositif de transmission 24 représenté se différencie du dispositif 1 décrit en référence aux figures 1 à 3 uniquement par le fait que le miroir fixe 7 et le miroir rotatif 10 sont inversés, le miroir rotatif 10 et son moteur 13 étant portés par la plaque support 6 et le miroir fixe 7 étant placé au-dessus. A part cette différence de disposition, le dispositif de transmission 24 de la figure 4 fonctionne de la même manière que celui décrit en référence aux figures 1 à 3.
Dans les exemples décrits ci-dessus, la source lumineuse 9 émet un rayon lumineux de chauffe. D'autres sources pourraient aussi être prévues, en particulier une source de rayons visibles ou une source pyrométrique de mesure de la température des zones 2.
En outre, les dispositifs décrits peuvent être utilisés pour exposer à un rayon lumineux et balayer grâce à ce rayon des zones ou des surfaces de formes quelconques. La présente invention ne se limite pas aux exemples ci- dessus décrits. Bien des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées,

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de transmission d'un rayon de lumière vers des zones d'une surface, en particulier des zones s'étendant le long des côtés d'un polygone, caractérisé par le fait qu'il comprend ; - un premier miroir (10) placé sur le chemin d'un rayon de lumière (11), issu d'une source de lumière (9), dirigé perpendiculairement à ladite surface (3) et déviant ce rayon parallèlement à cette surface ;
- des moyens (13) pour faire pivoter ledit premier miroir selon un axe perpendiculaire à ladite surface de façon que le rayon de lumière (14) issu de ce second miroir effectue un balayage rotatif ;
- des deuxièmes miroirs (15) répartis autour et à distance dudit premier miroir (10), sur le chemin du rayon tournant de lumière (14) issu de ce premier miroir, et déviant sélectivement ce rayon vers ladite surface ;
- et des moyens (17) pour faire pivoter lesdits deuxièmes miroixs (15) selon un axe parallèle à ladite surface ; de telle sorte qu'en actionnant les moyens de pivotement dudit premier miroir (10), le rayon de lumière issu de la source de lumière (9) est dévié par ce premier miroir duquel est issu un faisceau qui balaye sélectivement ledits deuxièmes miroirs (15) et qu'en actionnant les moyens de pivotement desdits deuxièmes miroirs (15), le faisceau (20) issu dudit premier miroir est dévié par respectivement lesdits deuxièmes miroirs (15) desquels sont issus des faisceaux (22) qui balayent sélectivement lesdites zones (2) de ladite surface.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend une source de lumière (9) émettant un rayon de lumière (8) parallèlement à ladite surface et un troisième miroir (7) placé sur le chemin du rayon de lumière (8) issu de ladite source de lumière et déviant ce rayon peφendiculairement à ladite surface vers ledit premier miroir (10).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que lesdits deuxièmes miroirs (15) sont placés de telle sorte que la direction du rayon lumineux (11) dirigé vers ledit premier miroir et la direction des rayons lumineux (20) issus desdits 1 deuxièmes miroirs convergent du côté de ladite surface (3).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans le but de balayer des zones (2) situées, respectivement, latéralement à des parois latérales d'une pièce (3),
5 caractérisé par le fait que lesdits deuxièmes miroirs (15) sont placés de façon que les rayons lumineux (20) qui en sont issus balayent respectivement lesdites zones (2) en décrivant des faisceaux lumineux (22) qui forment des angles optus avec ladite surface.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé par le fait que les rayons lumineux (20) issus desdits deuxièmes miroirs (15) sont dirigés vers des zones à chauffer (2) situées à la périphérie d'un composant électronique (3) en vue du soudage/désoudage de connexions électriques,
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé par le fait que le premier miroir (10) est placé au-dessus dudit troisième miroir (7).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le premier miroir est placé au-dessous dudit troisième miroir. 0
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'appui et/ou d'aspriration (23) placés au-dessus de ladite surface, dans l'espace s'étendant entre lesdits faisceaux lumineux (22) issus desdits deuxièmes miroirs (15). 5
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledits moyens de pivotement (13) dudit premier miroir (10) présente au moins une première vitesse de rotation associée à ses déplacements angulaires correspondant aux balayages desdites zones et une seconde vitesse de rotation, plus grande 0 que la première vitesse, associée à ses déplacements angulaires permettant le passage d'une zone à une autre.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend quatre seconds miroirs (15) régulièrement répartis à la périphérie dudit premier miroir
J5 et opposés deux à deux.
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