JPH0596366A - 半田付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源からの光束を高い効率で集光し、高い光
エネルギー密度の半田付け用光束を発生させる。 【構成】 楕円鏡２で第１焦点近傍の光源１から発する
光束を第２焦点に集光させ、第１焦点を球芯とし楕円鏡
１の出射側を覆う半球状補助球面鏡３で光源１からの光
束を反射して反射鏡２に導光し、光源１からのすべての
光束を球面鏡３の開口部３Ａから第２焦点に集光させ
る。この光束を第１平面鏡４及び第２平面鏡６で光軸Ａ
から逸せ、観察系で確認しながら半田付け箇所８に導光
して結像レンズ７で半田付け箇所８に結像させ、半田付
け箇所８に高密度の光エネルギーを与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光エネルギーを利用した
半田付け装置に関し、特に光源からの光束を半田付け箇
所へ導光する部分の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光を利用した半田付け装置として
は、図２に示すような構成のものが知られている。

【０００３】図中、３１はキセノン光源で、楕円鏡３２
の第１焦点近傍に配設されている。３４はキセノン光源
３１からの光を半田付け箇所３７に導光するための光フ
ァイバで、その入射端面３３が楕円鏡３２によるキセノ
ン光源３１の結像位置に配設されている。光ファイバ３
４の出射端面３５側には半田付け箇所３７に光を集光さ
せる結像レンズ３６が配設されている。

【０００４】そして、キセノン光源３１は楕円鏡３２に
よって光ファイバ３４の入射端面３３に結像され、さら
に結像レンズ３６によって半田付け箇所３７に結像され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光源装置では光ファイバ３４を使用するため、
次のような問題点がある。

【０００６】（１） 楕円鏡３２の周縁部で反射した光
は、光ファイバ３４の入射端面３３に対して入射角が大
きくなり、光ファイバ３４の許容入射角を越えた光線は
光エネルギーを有効に伝達できない。

【０００７】（２） 光ファイバ３４は多数の細いガラ
スファイバをバンドルした構造であるため、入射端面３
３にはバンドルしたガラスファイバの間に隙間があり、
そこに入射した光線は有効に使われず、光エネルギーの
ロスとなる。

【０００８】（３） 光線が光ファイバを通過する際に
ガラスの透過率に起因する減衰が生じ、光エネルギーの
ロスとなる。

【０００９】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
で、光源からの光束を光エネルギーのロスを抑えて効率
的に半田付け箇所に集光できる半田付け装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、光軸上に第１焦点近傍の光源から発する
光束を第２焦点に集光させる楕円鏡と、前記第１焦点を
球芯とし前記楕円鏡の出射側を覆うように配設され、前
記第２焦点への収束光を導光する開口を備えた半球状補
助球面鏡とを有し、前記第２焦点を結像レンズと２枚の
平面鏡により半田付け箇所と共役とし、前記結像レンズ
と２枚の平面鏡を光軸に対し回転可能としたことを特徴
とする。

【００１１】

【作用】上述の構成によれば、光源からの光束は、楕円
鏡で反射されて第２焦点に集光し、半球状補助球面鏡で
反射した光束は楕円鏡へ進み、この楕円鏡で反射して第
２焦点に集光する。この光源からの光束は反射鏡で半田
付け箇所に向けられ、結像レンズで集光されて半田付け
箇所に高密度の光エネルギーを与える。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１３】図１は本実施例の半田付け装置の要部であ
る光源装置を示す概略構成図、図３は半田付け装置の全
体構成図である。

【００１４】図１中、１はキセノンランプから構成され
る光源である。この光源１は放電灯で、両電極が光軸Ａ
上に置かれ、光軸Ａに対して３０゜〜１５０゜程度の角
度に円環状の配光特性を持つ。即ち、光源１より光軸Ａ
の後方に±３０゜、前方に±３０゜の立体角には光束を
発しないため、後述の楕円鏡２の中心部（光軸Ａとの交
点）に開口を設け、この開口を介して支持部材（図示せ
ず）を挿入し、光源１をサポートしている。

【００１５】２は第１焦点近傍に配設された前記光源１
からの光束を反射する楕円鏡で、光源１より後側（図中
の上側）に向かう光束を反射して第２焦点に集光させ
る。

【００１６】３は半球状補助球面鏡で、球面の一部を用
い、その内面を鏡面としたものである。この半球状補助
球面鏡３は、楕円鏡２の第１焦点を球芯としてその出射
側開口部（楕円鏡２の前側）を覆うように配設され、第
１焦点から前側に向う全光束を反射して光源１側に戻
し、後側に向う光束として楕円鏡２で反射させ、第２焦
点に集光させる。さらに、半球状補助球面鏡３の光軸Ａ
との交点の部分には、開口部３Ａが形成されている。こ
の開口部３Ａは、前記±３０゜の立体角内にあって光源
１からの光束は直接には伝搬せず、楕円鏡２で反射した
光束を導光して第２焦点に集光させる。

【００１７】前記楕円鏡２と半球状補助球面鏡３とは、
光源１を境にしてその後側へ出た光束を楕円鏡２が受け
て反射し、前側へ出た光束を半球状補助球面鏡３で反射
するようにそれぞれほぼ半球状に形成することが望まし
い。半球状補助球面鏡３は楕円鏡２より大きな曲率半径
を有することにより、これらの間には環状の隙間（環状
開口部）３Ｂを有し、前記開口部３Ａと環状開口部３Ｂ
の一方を冷却空気の取入れ口、他方を冷却空気の排出口
として光源１の冷却を行っている。

【００１８】４は第１平面鏡で、楕円鏡２の第２焦点近
くに位置して光軸Ａ上に設けられ、楕円鏡２からの光束
を光軸Ａから横へ反射して取り出す。５は第１平面鏡４
によって反射された光束が集光し結像する位置（実質上
の第２焦点位置）に設けられた開口部で、最小径に集光
した光束のうち、周囲ににじむ光束を除去する。６は第
２平面鏡で、第１平面鏡４によって取り出した光束をさ
らに反射させて半田付け箇所８に向かう光束にする。７
は結像レンズで、第２平面鏡６で反射させた光束を半田
付け箇所８に集光させる。この結像レンズ７で第２焦点
と半田付け箇所８とが共役となっている。

【００１９】前記第１平面鏡４、第２平面鏡６及び結像
レンズ７は互いの位置関係を固定した一体構造となって
おり、さらに光軸Ａに対して回転可能な状態で取り付け
られている。さらに、第２平面鏡６で反射した光束が結
像する半田付け箇所８は光軸Ａ上に設定され、第１，第
２平面鏡４，６及び結像レンズ７の回転によってはその
位置がずれないようになっている。また、第１，第２平
面鏡４，６によって光束が光軸Ａと重複しないように傾
斜させることにより半田付けを行う素子に光束が直接当
たるのを防いでいる。

【００２０】なお、光軸Ａ上の第１平面鏡４の下側（半
田付け箇所８側）には、半田付け箇所８を観察するため
の観察系（図示せず）を設けることも可能である。

【００２１】次に、以上の構成の光源部分を備えた半田
付け装置を図３に基づいて説明する。

【００２２】図中の１１はベース板で、このベース板１
１の上面に後述の各装置が装着されている。１２はプリ
ント基板１３等を載置して半田付け作業を行う移動台
で、第１ガイド装置１４に取り付けられている。第１ガ
イド装置１４は、ベース板１１に固定された一対の支持
板１５と、この支持板１５に両側を支持され、移動台１
２を摺動自在に支持する一対のガイドロッド１６と、支
持板１５に回転自在に、かつガイドロッド１６と平行に
取り付けられた駆動ロッド１７と、この駆動ロッド１７
を回転駆動する駆動モータ１８とから構成されている。
駆動ロッド１７にはねじ山が設けられ、このねじ山が移
動台１２に係合されている。そして、駆動モータ１８の
駆動によって駆動ロッド１７を回転させることで、その
ねじ山によって移動台１２がガイドロッド１６にガイド
されて移動するようになっている。

【００２３】２０は光源装置で、その内部は前述した図
１のように構成されている。さらに、この光源装置２０
は第２ガイド装置２１に取り付けられている。この第２
ガイド装置２１は、前記第１ガイド装置１４に対して直
交する方向に配設され、第１ガイド装置１４と同様に、
一対の支持板２２と一対のガイドロッド２３と駆動ロッ
ド２４と駆動モータ２５とから構成され、駆動モータ２
５による駆動ロッド２４の駆動によって、光源装置２０
が移動台１２の移動方向と直交する方向に移動して適宜
位置に半田付けを行うようになっている。なお、駆動モ
ータ１８，２５は図示しない制御装置に接続され、さら
に光源装置２０も接続され、自動的に半田付け箇所８を
光軸Ａ上に移動させて半田付け作業を行うようになって
いる。

【００２４】以上のように構成された半田付け装置は次
のように作用する。

【００２５】光源１より発する光束は前側及び後側に進
行する。後側に進む光束は楕円鏡２で反射されて第１平
面鏡４に入射（第２焦点に集光）する。前側に進む光束
は半球状補助球面鏡３で反射されて同一光路を逆行し、
光源１を再び通過して楕円鏡２に入射し、この楕円鏡２
で反射されて第２焦点に集光する。これにより、光源１
から発するすべての光束が第１平面鏡４に入射する。

【００２６】この光束は第１平面鏡４で反射した後、第
２焦点で結像するが、光源１であるキセノンランプはア
ーク長が短いため、第２焦点附近の極めて小さい領域に
集光し、さらに、第２焦点に設けられた開口部５で周囲
ににじんだ光束が除去されて光エネルギー密度の高い光
束となる。そして、この光束は第２平面鏡６で反射され
て半田付け箇所８に向かう光束となり、結像レンズ７で
集光されて半田付け箇所８に、高エネルギー密度の第２
焦点像が結像する。

【００２７】一方、半田付け装置全体におては、移動台
１２にプリント基板１３が載置される。観察系で半田付
け箇所８を観察しながら駆動モータ１８が制御されて移
動台１２が移動され、さらに駆動モータ２５が制御され
て光源装置２０が移動台１２の移動方向と直交する方向
に移動される。これにより、プリント基板１３の半田付
け箇所８が光軸Ａとの交点に移動され、半田付け箇所８
の小さな領域に光束が集光され、半田付け箇所８に直接
接することなく効率的に半田付けを行う。

【００２８】この結果、光源１からの光束を半田付け箇
所８に正確に、かつ効率的に集光させ、光エネルギー密
度の高い半田付け用の光束を得ることができる。

【００２９】なお、前記実施例では、光源１からの光束
を半田付け箇所８に導光する第１平面鏡４、第２平面鏡
６及び結像レンズ７を１組だけ設け、光軸Ａに対して回
転可能に配設したが、第２平面鏡６及び結像レンズ７の
組を光軸Ａの周囲に複数個固定して設けると共に第１平
面鏡４のみを光軸Ａに対して回転可能に設け、この第１
平面鏡４を回転させることで、光束の半田付け箇所８へ
の照射方向に合せて複数の第２平面鏡６及び結像レンズ
７の組の中から適宜選択するようにしてもよい。さら
に、複数の第２平面鏡６及び結像レンズ７は、その導光
方向及び焦点距離を半田付け箇所の位置等に合せて適宜
設定しておくようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏する。

【００３１】光源からのすべての光束を楕円鏡と半球状
補助球面鏡により集光し、伝搬途中でロスを生じる光フ
ァイバを使用せずに平面鏡で半田付け箇所に結像させる
ようにしたので、高い効率で集光することができ、高い
光エネルギー密度の光束を得ることができるようにな
る。

【００３２】これにより、微小面積の加熱に対して極め
て効果的な半田付け用の光束を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半田付け装置の光源装置部分を示す概
略構成図である。

【図２】従来の半田付け装置を示す概略構成図である。

【図３】本発明の半田付け装置の全体構成を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 楕円鏡 ３ 半球状補助球面鏡 ４ 第１平面鏡 ６ 第２平面鏡 ７ 結像レンズ ８ 半田付け箇所 Ａ 光軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸上に第１焦点近傍の光源から発する
   光束を第２焦点に集光させる楕円鏡と、前記第１焦点を
   球芯とし前記楕円鏡の出射側を覆うように配設され、前
   記第２焦点への収束光を導光する開口を備えた半球状補
   助球面鏡とを有し、前記第２焦点を結像レンズと２枚の
   平面鏡により半田付け箇所と共役とし、前記結像レンズ
   と２枚の平面鏡を光軸に対し回転可能としたことを特徴
   とする半田付け装置。