JPH0945461A - ランプ熱源装置およびその集光マスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集光率が高く、生産性の高いランプ熱源装置
を提供することにある。 【解決手段】 反射ミラー２０を、断面が大きな楕円形
の一部からなる第１反射面２１と、この第１反射面２１
に連続し、かつ、断面が棒状ランプ２６からのビーム光
を前記第１反射面２１に反射する円形の一部からなる第
２反射面２２と、この第２反射面２２に連続し、かつ、
断面が前記第１反射面２１と同一焦点距離を有する小さ
な楕円形の一部からなる第３反射面２３とで形成してあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、棒状ランプのビー
ム光を反射ミラーで反射し、集光して熱源とすることに
より、プリント基板同士をハンダ付けしたり、プリント
基板にリード付きフラットパケージＩＣ等をハンダ付け
する場合に使用されるランプ熱源装置およびその集光マ
スクに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ランプ熱源装置としては、例え
ば、特開平１−１２４９８５号公報に記載のランプ熱源
装置がある。すなわち、棒状ランプを間にして対向する
一対の垂直面からなる第１反射面と、この第１反射面の
間に位置し、かつ、断面が大きな楕円形の一部からなる
頂部反射面と、前記第１反射面の開口縁部に連続し、か
つ、断面が小さな楕円形の一部からなる第２反射面とで
形成された反射ミラーを有するランプ熱源装置である。
そして、被加熱物の耐熱性の乏しい部分を保護するた
め、ランプ熱源装置と被加熱物との間に開口部を有する
集光マスクを配置する一方、被加熱物のハンダ付けした
い部分にいわゆるクリームハンダを塗布し、ついで、棒
状ランプのビーム光を前記反射ミラーで反射させて集光
し、集光マスクの開口部を通過したビーム光で前記クリ
ームハンダを加熱溶融することにより、ハンダ付けして
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ランプ熱源装置の反射ミラーは、棒状ランプを間に対向
する一対の垂直面からなる第１反射面を有しているの
で、集光率が低い。さらに、集光マスクの開口部を通過
できないビーム光は反射，拡散してしまうので、より一
層集光率が低い。このため、棒状ランプのビーム光によ
る局部的集中加熱が困難となり、ハンダの加熱，溶融に
時間がかかり、生産性が低いという問題点があった。

【０００４】本発明は、前記問題点に鑑み、集光率が高
く、生産性の高いランプ熱源装置およびその集光マスク
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるランプ熱
源装置は、前記目的を達成するため、棒状ランプのビー
ム光を反射ミラーで反射し、集光して熱源とするランプ
熱源装置において、前記反射ミラーを、断面が楕円形の
一部からなる第１反射面と、この第１反射面に連続し、
かつ、断面が前記棒状ランプからのビーム光を前記第１
反射面に反射する円形の一部からなる第２反射面とで形
成したものである。

【０００６】また、前記反射ミラーは、断面が大きな楕
円形の一部からなる第１反射面と、この第１反射面に連
続し、かつ、断面が前記棒状ランプからのビーム光を前
記第１反射面に反射する円形の一部からなる第２反射面
と、この第２反射面に連続し、かつ、断面が前記第１反
射面と同一焦点距離を有する小さな楕円形の一部からな
る第３反射面とで形成してもよい。

【０００７】さらに、前記反射ミラーは、断面が楕円形
の一部からなる第１反射面と、この第１反射面に連続
し、かつ、断面が前記棒状ランプからのビーム光を前記
第１反射面に反射する円形の一部からなる第２反射面
と、この第２反射面に連続する断面が垂直面からなる第
３反射面とで形成してもよい。

【０００８】そして、反射ミラーを有するランプ熱源装
置と被加熱物との間に配置され、前記ランプ熱源装置の
棒状ランプから照射されたビーム光が通過する開口部を
有するランプ熱源装置の集光マスクは、前記集光マスク
の開口部の縁部に、前記ビーム光を前記反射ミラーに複
次反射させて前記開口部を通過させる反射面を設けたも
のであってもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本願発明にかかる実施の形
態を図１〜図８の添付図面に従って説明する。本願発明
にかかるランプ熱源装置１０は、図１に示すように、装
置本体１１の下面側から開口する凹溝を鏡面とした反射
ミラー２０内に棒状ランプ２６を配したものである。そ
して、このランプ熱源装置１０は、その下方側に設けた
被加熱物（図示せず）との間に図５および図６に示す集
光マスク３０を配置することにより、棒状ランプ２６の
ビーム光を反射ミラー２０で反射して集光し、前記集光
マスク３０の開口部３１を通過させて被加熱物に塗布し
たクリームハンダを加熱，溶融するものである。

【００１０】前記ランプ熱源装置１０は、その装置本体
１１に設けた反射ミラー２０内に棒状ランプ２６を位置
決めし、その両端部を固定プレート１２および補助プレ
ート１３で固定するとともに、碍子１４を挟持する。さ
らに、前記固定プレート１２に組み付けた支持プレート
１５で防塵用フィルター１６を支持したものである。な
お、防塵用フィルター１６は、ビーム光を集光して加熱
した場合にハンダから生じたフラックス等が棒状ランプ
２６に付着するのを防止するためのものである。

【００１１】前記装置本体１１に設けた反射ミラー２０
は、図３に示すように、断面が大きな楕円形の一部から
なる第１反射面２１と、この第１反射面２１に連続し、
かつ、断面が前記棒状ランプ２６からのビーム光を前記
第１反射面２１に反射する円形の一部からなる第２反射
面２２と、この第２反射面２２に連続し、かつ、断面が
前記第１反射面２１と同一焦点距離を有する小さな楕円
形の一部からなる第３反射面２３とで構成されている。

【００１２】特に、第２反射面２２は、その円形の中心
が第１反射面２１の第１焦点２４と一致するように形成
されている。このため、第２反射面２２は、棒状ランプ
２６のビーム光を第１反射面２１の第１焦点２４を通過
するように反射して第２焦点２５に集光させる。

【００１３】また、第３反射面２３は、その断面が前記
第１反射面２１と同一焦点距離を有する小さな楕円形の
一部からなるものであるため、棒状ランプ２６のビーム
光を第２焦点２５に直接反射する。

【００１４】前述の実施の形態によれば、反射ミラーの
片巾寸法Ｈ₁が小さいので、図２に示すように、生産工
程でハンダ付け作業撮影用カメラをより垂直に配置で
き、組立精度が向上するという利点がある。

【００１５】なお、前述の実施の形態では、３つの曲面
からなる反射ミラー２０について説明したが、必ずしも
これに限らず、例えば、図４に示すように、断面が楕円
形の一部からなる第１反射面２１と、この第１反射面２
１に連続し、かつ、断面が前記棒状ランプ２６からのビ
ーム光を前記第１反射面２１に反射する円形の一部から
なる第２反射面２２と、この第２反射面２２に連続する
垂直面からなる第３反射面２３とで形成したものであっ
てもよい。この反射ミラー２０によれば、断面が楕円形
であるのは第１反射面２１だけであり、他の反射面の断
面は半円あるいは垂直面であるので、加工が容易であ
り、高い精度で製造できる。さらに、第３反射面２３が
垂直面であるので、その片巾寸法Ｈ₂が前述の装置本体
の片巾寸法Ｈ₁よりも巾狭となる。このため、生産工程
でハンダ付けを撮影するカメラをより一層垂直に配置し
やすくなり、組立精度が向上するという利点がある。

【００１６】棒状ランプ２６としては、ハロゲンラン
プ，キセノンランプが挙げられ、その発光源が前記第１
反射面２１の第１焦点２４と一致するように反射ミラー
２０内に取り付けられる。

【００１７】集光マスク３０は、前記ランプ熱源装置１
０の直下に配置され、棒状ランプ２６のビーム光が不必
要な部分に照射され、その部分を劣化させないようにす
るとともに、広がったビーム光の一部を反射ミラー２０
に反射し、再度、これを反射ミラー２０で反射させて第
２焦点２５に集光させることにより、集光率を高めるた
めのものである。すなわち、図５および図６に示すよう
に、集光マスク３０は、その略中央部に平面方形の開口
部３１を有し、その開口部３１を形成する側面は棒状ラ
ンプ２６のビーム光を反射して第２焦点２５に集光させ
る第１反射面３２となっているとともに、前記開口部３
１の縁部周辺にはビーム光を反射ミラー２０に複次反射
させて第２焦点２５に導く第２反射面３３が設けられて
いる。なお、集光マスク３０の表面は集光率を高めるた
め、金メッキ等を施してある。

【００１８】集光マスク３０に設ける第１，第２反射面
３２，３３の傾斜角度は加熱する対象物に応じて適宜選
択でき、例えば、その開口部が長方形である場合、第
１，第２反射面３２，３３は、図６（ａ）に示す角部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、角部Ｃの座標を算出することに
よって定まる。シミュレータ解析すると、図６（ｂ）で
示すような三次元グラフによって評価，分析できる。図
６（ｂ）によれば、Ｙ寸法が大きくなり、Ｘ寸法が小さ
くなるにつれて、集光率が高くなる傾向にあることが分
かる。

【００１９】したがって、棒状ランプ２６のヒータ電極
に位相制御された交流電源を供給して棒状ランプ２６を
発光させると、棒状ランプ２６から生じたビーム光が反
射ミラー２０の第１，第３反射面２１，２３で反射して
第２焦点２５に向かう一方、第２反射面２２で反射され
たビーム光は第１反射面２１で反射した後、第２焦点２
５に向かう。そして、装置本体１０から照射されたビー
ム光の一部は集光マスク３０の開口部３１を直接通過し
て第２焦点２５に直接向かい、また、その一部は集光マ
スク３０の第１反射面３２で反射して第２焦点２５に向
かい、さらに、集光マスク３０の第２反射面３３で反射
したビーム光は反射ミラー２０の複次反射で第２焦点２
５に導かれる。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）焦点距離３０ｍｍ、長軸３７ｍｍ、短軸２
１．６ｍｍからなる楕円形の一部を断面形状とする第１
反射面と、半径７ｍｍの円形の一部を断面形状とする第
２反射面と、焦点距離３０ｍｍ、長軸３２．３ｍｍ、短
軸１２ｍｍからなる楕円形の一部を断面形状とする第３
反射面とからなり、金メッキを施した長さ６０ｍｍの反
射ミラーを有する最小片巾寸法Ｈ₁が１４ｍｍの装置本
体に、直径１０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、出力５００Ｗの丸
棒状ハロゲンランプを組み込んだランプ熱源装置単体の
集光率を求めた。結果を図７および図８に示す。

【００２１】（実施例２）焦点距離３０ｍｍ、長軸３７
ｍｍ、短軸２１．６ｍｍからなる楕円形の一部を断面形
状とする第１反射面と、半径７ｍｍの円形の一部を断面
形状とする第２反射面と、垂直面からなる第３反射面と
で形成され、金メッキを施した長さ６０ｍｍの反射ミラ
ーを有する最小片巾寸法Ｈ₂が１４ｍｍの装置本体に、
直径１０ｍｍ、長さ６０ｍｍ、出力５００Ｗの丸棒状ハ
ロゲンランプを組み込んだランプ熱源装置単体の集光率
を求めた。結果を図７および図８に示す。

【００２２】（比較例１）焦点距離２０ｍｍ、開口部の
巾２０ｍｍ（最小片巾寸法１１ｍｍ）、長さ４０ｍｍの
反射ミラーに長さ４０ｍｍ、出力３８０Ｗのハロゲンラ
ンプを組み込んだハイベック社製のランプ熱源装置（Ｈ
ＹＬ２０−４Ｍ）単体の集光率を求めた。結果を図７お
よび図８に示す。

【００２３】なお、図７における集光率は計算値を示
し、集光率の従来比は従来例１を基準とし、単位長さ当
たりの出力差を考慮して補正して得た計算値である。ま
た、最大温度上昇勾配は、ガラス・エボキシ樹脂板に熱
電対を張り付けて測定した温度を縦軸とし、時間を横軸
として描いたグラフ図の最大勾配をいう。

【００２４】図７から明らかなように、シミュレーショ
ン解析によれば、実施例１，２は焦点距離が長いにもか
かわらず、集光率は実施例１，２のいずれもが従来例よ
りも３０％以上も大きいことがわかった。また、実施例
１，２では焦点距離が長く、装置本体と被加熱物との間
における距離を大きくとれるので、両者の間に集光マス
クを配置しやすくなり、使い勝手がよい。さらに、実施
例１，２における第２焦点２５から反射ミラー２０の最
小片巾部を仰ぐ角度ｔａｎ^-1（Ｈ₁／Ｆ），ｔａｎ
^-1（Ｈ₂／Ｆ）が、比較例のそれよりも小さいので、生
産工程でハンダ付け作業撮影用カメラをより垂直に配置
でき、より正確な情報が得られ、組立精度が向上すると
いう利点がある。

【００２５】また、図８は、最大温度上昇勾配を長さ方
向に沿って測定し、その測定結果をグラフ化したもので
ある。図８（ｂ）から明らかなように、実施例１，２は
比較例１とほぼ同等の変化を示し、長さ方向においては
実用上、差がないことがわかった。

【００２６】（実施例３）厚さ１０ｍｍの金属平板に下
方側の開口部を巾３．８ｍｍ、長さ６．６ｍｍとし、さ
らに、第１反射面のテーパ面のＸ寸法を３．５ｍｍと
し、Ｙ寸法を９ｍｍとした金メッキの集光マスクを、比
較例１のランプ熱源装置と被加熱物とのに間に配置して
集光率を測定した。

【００２７】（比較例２）厚さ１ｍｍの金属平板に、巾
寸法３．８ｍｍ、長さ寸法６．６ｍｍの単なる方形の貫
通孔を設けて開口部とした点を除き、他は前述の実施例
３とほぼ同等の条件で集光率を測定した。

【００２８】測定結果を比較すると、実施例３は比較例
２の約２５０％の集光率を達成していることがわかっ
た。このため、実施例３にかかる集光マスクの第１，２
反射面がビーム光を比較例２よりも有効に活用している
ことが判った。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる請求項１ないし３のランプ熱源装置によれば、
棒状ランプのビーム光が有効活用され、集光率が高く、
局部的集中加熱が容易となるので、ハンダを加熱，溶融
する時間が短くなり、生産性が高い。また、本願発明に
かかる請求項４の集光マスクによれば、集光マスクの開
口部の縁部に設けた反射面で反射されたビーム光が、再
度、反射ミラーを介して被加熱物に照射されるので、集
光率がより一層高くなり、エネルギーを節約できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明にかかるランプ熱源装置の分解斜視
図である。

【図２】 本願発明にかかるランプ熱源装置の使用方法
を説明するための説明図である。

【図３】 本願発明にかかるランプ熱源装置の装置本体
を示す断面図である。

【図４】 本願発明にかかるランプ熱源装置の他の装置
本体を示す断面図である。

【図５】 本願発明に使用される集光マスクの斜視図で
ある。

【図６】 本願発明に使用される集光マスクの集光率を
示すための説明図であり、図（ａ）は断面図であり、図
（ｂ）は解析結果を示す三次元グラフ図である。

【図７】 実施例で求めた集光率を示す図表である。

【図８】 長さ方向における最大温度上昇勾配を示し、
図（ａ）は測定方法を示す斜視図であり、図（ｂ）は測
定結果を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１０…ランプ熱源装置、１１…装置本体、２０…反射ミ
ラー、２１…第１反射面、２２…第２反射面、２３…第
３反射面、２４…第１焦点、２５…第２焦点、２６…棒
状ランプ、３０…集光マスク、３１…開口部、３２…第
１反射面、３３…第２反射面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状ランプのビーム光を反射ミラーで反
   射し、集光して熱源とするランプ熱源装置において、 前記反射ミラーを、断面が楕円形の一部からなる第１反
   射面と、この第１反射面に連続し、かつ、断面が前記棒
   状ランプからのビーム光を前記第１反射面に反射する円
   形の一部からなる第２反射面とで形成したことを特徴と
   するランプ熱源装置。
2. 【請求項２】 棒状ランプのビーム光を反射ミラーで反
   射し、集光して熱源とするランプ熱源装置において、 前記反射ミラーを、断面が大きな楕円形の一部からなる
   第１反射面と、この第１反射面に連続し、かつ、断面が
   前記棒状ランプからのビーム光を前記第１反射面に反射
   する円形の一部からなる第２反射面と、この第２反射面
   に連続し、かつ、断面が前記第１反射面と同一焦点距離
   を有する小さな楕円形の一部からなる第３反射面とで形
   成したことを特徴とするランプ熱源装置。
3. 【請求項３】 棒状ランプのビーム光を反射ミラーで反
   射し、集光して熱源とするランプ熱源装置において前記
   反射ミラーを、断面が楕円形の一部からなる第１反射面
   と、この第１反射面に連続し、かつ、断面が前記棒状ラ
   ンプからのビーム光を前記第１反射面に反射する円形の
   一部からなる第２反射面と、この第２反射面に連続する
   垂直面からなる第３反射面とで形成したことを特徴とす
   るランプ熱源装置。
4. 【請求項４】 反射ミラーを有するランプ熱源装置と被
   加熱物との間に配置され、前記ランプ熱源装置の棒状ラ
   ンプから照射されたビーム光が通過する開口部を有する
   ランプ熱源装置の集光マスクにおいて、 前記集光マスクの開口部の縁部に、前記ビーム光を前記
   反射ミラーに複次反射させて前記開口部を通過させる反
   射面を設けたことを特徴とするランプ熱源装置の集光マ
   スク。