JPH0641713Y2 - 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、熱光源からの光ビームを用いて、その熱によ
って半田を溶融し、電子部品を半田付けする等の加熱加
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19図に示すような装置が用いられている。

以下、これについて説明する。

ａはキセノンランプ等の熱光源ランプ、ｂは楕円面反射
鏡、ｃはシリンドリカルレンズ等のレンズ、ｄはプリン
ト基板ｅにクリーム半田によって仮固定されたフラット
パッケージIC等の電子部品である。

前記した構造における加熱加工装置にあっては、熱光源
ランプａから照射された光は反射鏡ｂによって集光され
電子部品ｄのリード列に光ビームとして照射し、半田を
溶融しプリント基板ｅに半田付けをするものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、前記した光ビームとしての熱はプリント基板
ｅにその熱を奪われ、該プリント基板ｅが半田溶融温度
に達するまでの時間が長くなり、半田付けの作業性が悪
いという問題があった。

また、電子部品ｄのリード列はプリント基板ｅよりも早
く半田溶融温度に達し、クリーム半田がプリント基板ｅ
から電子部品ｄのリード列に上がり、リード列とプリン
ト基板ｅとの半田付けが行われない等の問題があった。

そこで、プリント基板ｅを半田付けする以前において、
予め加熱しておくことが考えられるが、電子部品ｄはプ
リント基板ｅ上にクリーム半田によって仮固定されてい
るため、X-Yテーブルによってプリント基板ｅを移動さ
せた時、前記クリーム半田が溶融していると電子部品ｄ
がプリント基板ｅの所定のパターンからずれてしまうと
いう問題があった。

〔考案の目的〕

本考案は、前述の問題点を解決するもので、プリント基
板の上面および下面の両方から加熱し、半田溶融温度に
達するまでの時間を短縮し、且つ半田が電子部品のリー
ド列上方にまで上がらないようにし、プリント基板と電
子部品のリード列との半田を確実に行わせるようにした
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、電子部品がク
リーム半田を介して仮固定されたプリント基板の両面よ
り加熱し、短時間で該プリント基板が半田溶融温度にま
で達するようにしたことを要旨とする。

〔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の端子部がスポット
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の上面に移動する。

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〜第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、端子部の下面
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本考案のプリント基板
Ａを下面から加熱するための加熱装置を取付けた一部断
面正面図である。

同図において、101は赤外線ヒータ等の熱光源ランプ101
aが取付けられた下面加熱装置にして、取付金具102にア
ーム102aを介して取付けられている。なお、下面加熱装
置は半田溶融用の加熱装置とプリント基板Ａを挟んで対
応した位置に配置されている。

而して、プリント基板ＡがX-Yテーブルにより移動して
くると、前記した如くビームが電子部品Ｂのリード列に
照射され、該リード列の部分を加熱すると共に下面加熱
装置101にも通電されて、プリント基板Ａの下面からも
電子部品Ｂが位置する部分を加熱する。従って、プリン
ト基板Ａの温度が従来よりも早く上昇し、半田がプリン
ト基板Ａのパターンにつきやすくなり、該パターンと電
子部品Ｂのリード列とが半田される。

なお、本実施例における下面加熱装置を配置した場合に
は、従来半田溶融時間が14〜15秒かかっていたものが10
秒以下となる（ランプ５は2kw、ランプ101aは150w、プ
リント基板Ａの厚さは1.6mm、半田溶融温度は185℃の場
合）。

そして、半田が溶融し電子部品Ｂのリード列がプリント
基板Ａのパターンに半田付けされた後は、シャッタ93が
閉じられてランプ５よりのビームを遮断すると共にラン
プ101aは消灯される。

〔考案の効果〕

本考案は、前記したように電子部品の端子部をプリント
基板のパターンに半田付けする際に、該プリント基板の
上部からのビームの他に下部からの熱源によってもプリ
ント基板を加熱するので、半田溶融温度にまで達する時
間の短縮が図れ、作業性の向上を図ることが出来ると共
に、確実なる半田付けが行え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図は本考案の下面加熱装置を
取付けた状態の全体の一部断面正面図、第19図は従来に
おける加熱加工装置の概略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、
101……下面加熱装置。

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、 熱光源ランプよりの光を集光して反射する楕円面反射鏡
   と、 該楕円面反射鏡よりの反射光を可動鏡に向かって反射さ
   せる固定鏡と、 該固定鏡よりの反射光をシリンドリカルレンズに向かっ
   て反射させる可動鏡と、 該可動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
   電子部品のリード列に対して熱光線のスポットを形成す
   るシリンドリカルレンズと、 前記プリント基板の下面側に位置して配置され、プリン
   ト基板の下面側から前記電子部品のリード列位置に向け
   て加熱用の光ビームを照射する下面加熱装置とを備えた
   こと を特徴とする光ビームを用いた加熱加工装置。