(57)【要約】【課題】手作業による半田ごてを用いた作業において半田付けが困難な大きさの微細な表面実装部品を容易に半田付けできるようにする。【解決手段】半田付けに適した温度になるように集光した光を部分的に照射することで予め準備したクリーム半田または予備半田と加工対象部品とプリント基板を同時に加熱して半田付けする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に表面実装部品を半田付けする加工工具であって、熱源となるハロゲンランプまたはキセノンランプの光源体と、レンズと、光源体を電気的に接続するコネクターと、プリント基板に定規の先端を突き当てることで光源と加工対象との距離を制限して光の照射面積を決定できる定規と、作業者が持つことができるグリップを兼ねたボディと、グリップを兼ねたボディに熱源の熱が伝わることを阻害する断熱材と、光源の点灯、消灯、あるいは調光を行う電気回路により構成され、定規の長さにより表面実装部品と光源の位置関係が最集光点を超えた距離で、かつ直径２０ｍｍ以下の範囲で集光面の温度を半田溶接できる温度となる一定の面積の光に集光することが、定規の先端をプリント基板に突き当てるだけで容易にでき、集光した光を照射することで加熱して手作業により半田付け加工を行う工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はプリント基板上に微細な表面実装部品を手作業により実装する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】昨今の電子部品の小型化の動向により、長辺方向で１ｍｍ以下の電子部品が市場に登場している。これらの部品の実装はチップマウンターなどに代表される自動機の専用チャックにより指定個所に搬送されリフロー工程により半田付けすることで実装しているが、後工程や修正工程などでは、手作業による半田付けを実施する。【０００３】手作業による半田付けに代表される工具として半田ごてが挙げられるが一般的な半田ごてによる半田付け作業では、部品の半田付けする端子とプリント基板の実装ラウンドの両方に小手先を同時に当てて加熱し、半田を溶融して、部品とプリント基板の実装ラウンドの両方を半田により溶接する必要がある。
そのため、ピンセットなどにより部品を掴みながら、指定個所に部品を押さえながら、半田ごての先端を部品と基板の両方に当てながら、半田を補充する作業を同時進行で行う必要があり部品が微細な状態になると、半田ごての先端が端子部やラウンドに当たり難い、あるいは部品の抑えが不十分になるなど作業上の困難を伴う現状がある。【０００４】また、部品に半田ごてを当てる関係から、その当てる力に対抗できる力で部品を押さえつける力が必要であるが、例えば０６０３サイズと呼ばれるような部品では、部品の長辺方向で０．６ｍｍの大きさであり、押さえつけに使用できる個所の大きさは０．５ｍｍに満たない状態であり半田ごてが当たりやすいように部品を掴むことすら困難な状態である。
更に、微細な大きさの部品を摘みながら、部品を押さえながら、半田ごてを当てながら、半田を充填し溶かす作業を手作業で実施しようとした場合、加工対象部位が部品を掴むピンセットや半田ごての陰に入り目視で状況を見ながら作業することが困難になり更に作業を難しくしている。【０００５】あるいは、過去には、チップ部品に特化した半田ごてが提案されているが、部品の形状や大きさが限定され、多様化する部品の形状や大きさに対して汎用的でない問題がある。
他にも、加熱した温風を対象部品とプリント基板に吹きかけて、部品とプリント基板を加熱して半田付けする例が提案されているが、この方法の場合、対象部品が非常に軽いために吹きかけた温風により部品が飛散して実装に失敗する可能性があるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】実開昭５７−０６５７７１
【特許文献２】実開昭５８−１６６９６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】解決すべき課題は、微細な部品の半田付けであっても、部品の半田付けする端子と、プリント基板の実装ラウンドの両方を手作業により、加熱し、半田を溶融させて半田付けできるようにする点と、部品を掴みながら、指定個所に部品を押さえながら、半田ごての先端を部品と基板の両方に当てながら、半田を補充する作業を同時進行で行うことに起因する作業性の困難を解消する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明では、従来の半田ごてに替わり、予め部品を実装するプリント基板の実装ラウンドに、予備半田、あるいはクリーム半田の塗布を行った状態で、当該箇所に部品を置き、そこに半田溶接に適した温度になるように熱源となる光を集光して部分的に照射することで部品とプリント基板と半田を同時に加熱して半田付けすることができる手工具とすることで、部品を掴みながら、指定個所に部品を押さえながら、半田ごての先端を部品と基板の両方に当てながら、半田を補充する作業を同時進行で行う作業を、クリーム半田を塗る、または予備半田をする、部品を置く、光を当てる、の３つの独立した工程にすることで、１つ１つの作業を簡単化して、作業性を単純化する。
【発明の効果】
【０００８】本発明により、従来であれば部品を掴みながら、指定個所に部品を押さえながら、半田ごての先端を部品と基板の両方に当てながら、半田を補充する作業を同時進行で行う作業を、クリーム半田を塗る、または予備半田をする、部品を置く、光を当てる、の３つの独立した工程にすることで、１つ１つの作業を簡単化して、作業性を単純化するため、作業者の熟練度に依存されない効果がある。
また、光の照射エリア内は範囲的に加熱されるため、半田ごての当たり損ねにより、端子だけ、あるいはラウンドだけが加熱されるなどの加熱の不均一による半田付け不良などが発生し難くなる効果があり、エリア的な加熱によって溶融した半田の表面張力のバランスによるセンタリング効果が発生し、部品の位置修正を自然に行う効果もある。
さらに、従来の半田では機械的に半田ごてを押し付ける関係から、プリント基板上のパターンを痛める場合があったが、本発明では、このような機械的な負荷が解消されているため、プリント基板上のパターンを痛めるリスクが軽減される効果がある。
なお、本発明では微細部品のみならず、集光した光のエリアと同程度の表面実装部品であれば流用できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】  本発明による工具の構成の例の説明図。（実施例１）
【図２】  本発明による工具の構成の例の説明図。（実施例２）
【図３】  本発明の加工範囲の説明図。（実施例３）
【図４】  本発明の工具による加工の説明図。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【００１０】半田溶接のための熱源として光を利用することにより半田ごてによる作業に伴う、部品を掴みながら、指定個所に部品を押さえながら、半田ごての先端を部品と基板の両方に当てながら、半田を補充する作業を同時進行で行う作業を、クリーム半田を塗る、または予備半田をする、部品を置く、光を当てる、の３つの独立した工程に置き換えることができるようにするために光源から加工対象までの距離を定規の先端を基板に突き当てることで制限できる構造とし、この距離によって照射された光がレンズにより集光したエリアが概ね直径３０ｍｍ以下の範囲で、半田の溶接に足りる温度になるよう設計された構造とすることで、比較的安定した加工条件が加工毎に再現できる光を使った加工工具とした。
【実施例１】
【００１１】図１は、本発明の実施例である。１は、集光した温度を比較的安定した加工条件になるように照射距離を制限するために設けられた定規であり、実装対象のプリント基板に突き当てることで、照射距離を安定させ照射温度を安定にする働きがある。２は、レンズであり３の光源が発した光を集光する。３の光源はハロゲンランプなどの放射熱量の大きな物が好ましい。４は２のレンズと３の光源を固定するための固定具であり、５は３の光源と電気回路を接続するためのコネクターである。
４の固定具と２のレンズは一体と別体のどちらでも良い。７は３の光源の点灯と消灯を操作するためのボタンであり８の電気回路のスイッチに連動する。ただし７のボタンは必須ではなく、スイッチの操作部を直に使用してもよい。
９は作業者が持つためのグリップを兼ねたボディであり、６の断熱材により４の固定具に連結されている。電気回路は、９のグリップを兼ねたボディを手に持って作業するのに適した長さの１０のコードにより１１の調光器に電気的に接続され、１１の調光器は１２の電源コードにより商用電源が供給される。
１１の調光器は、必須ではないが温度調整のために使用され、ＰＷＭ制御回路など光の発行量を制御する回路を内蔵する。
【実施例２】
【００１２】図２は、図１で示す構造体のうち９の作業者が持つためのグリップを兼ねたボディの形状をガン形状にした例でありガンのトリガー位置に７の操作ボタンを配置することで、ガンのような使い方をできるようにした例である。
また、７のボタンや８のスイッチの装着場所は、９のグリップを兼ねたボディ以外の場所で例えばフットスイッチなどで操作する形態でもよい。
【実施例３】
【００１３】図３は、１の定規について説明する図である。
３の光源から発生した光は４の固定具により位置決めされた２のレンズで集光され、１３の照射エリアを形成するが、一般的に放射角度を伴う光の単位面積当たりのエネルギー量は、光源からの距離（Ｈ）の二乗に比例して増減することが知られている。
一方で、例えば焦点距離が３ｃｍ程度で集光する光を例に考えた場合、作業毎に手作業による手の振れで１〜２ｃｍ程度の増減が作業毎に発生する可能性が考えられ、作業者の作業のあり様によっては、仮に手の振れによる増減を±２ｃｍと仮定した場合で９倍から９分の１に単位面積当たりのエネルギー量が大きく変動して、作業毎に不均一な状態を生み出す可能性が危惧される。
そこで、１の定規をプリント基板に突き当てることで、光源からの距離（Ｈ）が最適な距離になりやすい状態にして、１３の照射エリアの大きさを安定させて、作業毎における単位面積当たりのエネルギー量のばらつきを小さくし、作業毎に不均一な状態を生み出す可能性を軽減する。
さらに１３の照射エリアを２３の最集光点を超えた位置関係にすることにより、１３の照射エリアの温度が過剰な高温度にならないように制限している。
尚、１の定規は、１以上の複数本で構成してもよい。
【実施例４】
【００１４】図４は、本発明による工具で半田付け作業する場合を説明する図である。
半田付けの前段階の準備として、１６のプリント基板上にある１７の実装ラウンドには、予め、１８の予備半田またはクリーム半田を付着させて置き、そこに１９の実装部品を配置しておく。
次に１４の本発明による工具から１５の集光した光を照射するが、光の照射面積は実施例３の効果により基板表面の温度を２５０℃から４５０℃程度の範囲に加熱できる面積に制限されている。
この状態により、集光した光の熱で１８の予備半田またはクリーム半田が溶解して１７の実装ラウンドと２０の部品の端子の両方に液化した半田が触れて双方に行き渡る。
その後、１６のプリント基板から１４の本発明品の工具を遠ざける、あるいは熱源となる光を消灯することにより、それまで加熱されていた部位の温度が下降して半田が凝固し、半田付け作業が完成する。
【実施例５】
【００１５】図５は、本発明にて集光を凸レンズにより行った場合の例である。
３の光源から発生した光は直接光と２１の反射板により反射した光とで全面方向に発せられ、これを２２の凸レンズにより焦点距離が１ｃｍ〜１０ｃｍの範囲で定まるように集光している。
【産業上の利用可能性】
【００１６】微細な表面実装部品を多用したプリント基板の後加工工程や修正工程の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００１７】１      定規
２      レンズ
３      光源
４      固定具
５      コネクター
６      断熱材
７      操作ボタン
８      スイッチ
９      グリップを兼ねたボディ
１０    コード
１１    調光器
１２    電源コード
１３    照射エリア
１４    本発明による工具
１５    集光した光
１６    プリント基板
１７    実装ラウンド
１８    予備半田またはクリーム半田
１９    実装部品
２０    実装部品の端子
２１    反射板
２２    凸レンズ
２３    最集光点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月30日(2019.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】  本発明による工具の構成の例の説明図。（実施例１）
【図２】  本発明による工具の構成の例の説明図。（実施例２）
【図３】  本発明の加工範囲の説明図。（実施例３）
【図４】  本発明の工具による加工の説明図。（実施例４）
【図５】  本発明の集光を凸レンズにより行う場合の説明図（実施例５）