(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸はんだ溶融温度より低い温度を設定温度とするホットエアーが前記設定温度に達した後に前記ホットエアー吹き付け方向を被加熱物上の被照射部に向け、同時に光ビーム照射光で前記被照射部を照射加熱して予熱し、前記予熱が完了後、光ビームを前記被照射部に照射したままで前記被照射部にホットエアーの影響が無くなる位置までホットエアー吹き付け方向を変更し、その後、糸はんだを送給してはんだ付けを実施する光ビーム加熱方法。
【請求項２】
被加熱物上の被照射部を加熱する光ビーム照射手段と、糸はんだ溶融温度より低い温度を設定温度とするホットエアーを吹き付けるホットエアー手段とを備え、前記ホットエアーのエアー吹き付け方向を変更するノズルを制御するホットエアー制御装置と、前記ホットエアー制御装置と前記光ビーム照射手段を連動するシーケンサを設け、前記シーケンサは、糸はんだ溶融温度より低い温度を設定温度とするホットエアーが前記設定温度に達した後に前記ホットエアー吹き付け方向を被加熱物上の被照射部に向け、同時に光ビーム照射光で前記被照射部を照射加熱して予熱し、前記予熱が完了後、光ビームを前記被照射部に照射したままで前記被照射部にホットエアーの影響が無くなる位置までホットエアー吹き付け方向を変更する光ビーム加熱装置。
【請求項３】
ホットエアー手段は、ホットエアーを被照射部に吹き付ける時間を設定する吹き付け時間設定手段を有し、前記吹き付け時間設定手段で設定した時間以外は前記ホットエアー手段の吹き付け方向を前記被照射部以外の方向に変更するようにした請求項２記載の光ビーム加熱装置。
【請求項４】
ホットエアー手段は、被照射部方向および前記被照射部方向以外のホットエアーの吹き付け方向を任意に設定可能な吹き付け方向設定手段を設けた請求項２記載の光ビーム加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ、ランプ等からの光を集光することによって局部加熱を可能にした光ビーム加熱方法および装置であって、糸はんだを使用したはんだ付け等に適した光ビーム加熱方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザ、ランプ光を集光して被加熱物を加熱する光ビーム加熱装置は、非接触加熱としてはんだ付け用の加熱、あるいは様々な物質の加熱溶融などに広く採用されている。
【０００３】
以下に図面を参照しながら従来の光ビーム加熱装置について説明する。図３は、第１の従来例である光ビーム加熱装置の構成図を示す。図３において、光ビーム照射手段２１は、被照射部５を加熱する光ビーム照射光３を発生させる光ビーム発生装置１０と、その光ビームを通す光ファイバー１と、その光ファイバー１の終端部から照射する光ビームを集光するレンズ２とを備えている。
【０００４】
はんだ送給手段２２は、糸はんだ８を巻き取る糸はんだ巻き取り部８ａと、糸はんだ８を送給する送給装置９とを備え、送給装置９は、糸はんだ８を送給する駆動部７と、糸はんだ８を被照射部５まで導くガイド６とを有している。
【０００５】
この光ビーム照射手段２１によって被照射部５を加熱した後、はんだ送給手段２２によって糸はんだ８を被照射部５まで送給し、はんだ付けを行う。
光ファイバー１の終端部から照射された光は、レンズ２で集光され光ビーム照射光３として被照射物４上の被照射部５に照射される。光ビーム照射光３の照射出力は、光ファイバー１で伝達される光出力を変更することによって変更可能である。
【０００６】
図４は、図３に示す光ビーム加熱装置のタイミング図である。図４において、光ビーム加熱装置の加熱工程は、被照射部５を予熱する予熱工程と、予熱された被照射部５に糸はんだ８を送給する本照射工程と、本照射後の被照射部５の余冷等をおこなう後熱工程からなる。
【０００７】
まず、予熱出力Ｐ１で予熱時間ｔ１の間照射すると、被照射部温度Ｔは周囲温度Ｔａから上昇し、予熱到達温度Ｔ１に達する。予熱出力Ｐ１と予熱時間ｔ１は被照射部５の予熱到達温度Ｔ１が適正温度範囲ΔＴになるように設定される。
【０００８】
糸はんだ８の供給量が所望の値になるように本照射時間ｔ２と正送給Ｆ２とは予め決定され、駆動部７によって被照射部５に糸はんだ８は送給される。本照射到達温度Ｔ２も適正温度範囲ΔＴになるように本照射出力Ｐ２は設定される。
【０００９】
その後、糸はんだ８の正送給は停止され、駆動部７は逆送給Ｆ３にて逆送給して糸はんだ８を被照射部５から離脱させて糸はんだ８の供給を停止する。後熱照射到達温度Ｔ３も適正温度範囲ΔＴにあるように後熱照射出力Ｐ３と後熱時間ｔ３は設定される。
【００１０】
このように被照射部温度Ｔは、予熱照射時間ｔ１、本照射時間ｔ２、後熱照射時間ｔ３の各時間と、予熱照射出力Ｐ１、本照射出力Ｐ２、後熱照射出力Ｐ３の各照射出力、ならびに糸はんだ８の正送給Ｆ２等の複数の施工条件設定値にて制御され、はんだ付けを実施する。
【００１１】
しかしながら、被加熱物４の熱容量が大きい場合にはタクトタイムが長くなる。そこで、タクトタイムの短縮を図る場合に、被照射部５の予熱到達温度Ｔ１を適正温度範囲ΔＴに早く到達させるため、光ビーム加熱装置の他にホットエアー装置を併用し、ホットエアー装置を補助熱源として、はんだ付けが行われていた。
【００１２】
以下に、ホットエアー装置を併用した、第２の従来例の光ビーム加熱装置について説明する。
【００１３】
図５は、第２の従来例である光ビーム加熱装置の構成図を示す。図５において、光ビーム照射手段２１とはんだ送給手段２２とは、前述した図３に示す光ビーム加熱装置のそれらと同じ構成であり、その構成に加えて、ホットエアーを吹き付けるノズル１１を備えたホットエアー吹き付け手段２３を有する。ホットエアー吹き付け手段２３は、図５のように光ビーム照射手段２１が被照射部５を照射する位置のときに、ノズル１１のエアー吹き付け方向が被照射部５を向くように、光ビーム照射手段２１のレンズ２の枠部分にホルダ（図示せず）により取り付けられ固定されている。
【００１４】
このホットエアー吹き付け手段２３によって被照射部５を予熱しつつ、光ビーム照射手段２１によって被照射部５を加熱し、それから、はんだ送給手段２２によって被照射部５にはんだを送給し、はんだ付けを行う。
【００１５】
従来、ホットエアー吹き付け手段２３を併用してはんだ付けを実施する場合、ホットエアー吹き付け手段２３がエアーを高温度にするのに時間を要したので、高温度のホットエアーを吹き付けることができるようになるまで時間を要した。そのため、はんだ付け実施前にホットエアー吹き付け手段２３の電源を入れ、設定温度のホットエアーが吹き出すまで待機させる。設定温度に達したら、被加熱物４上に移動し、被照射部５に、光ビーム加熱装置１０による照射とホットエアー吹き付け手段２３による吹き付けとを実施する。
【００１６】
この場合に、光ビーム照射手段２１単体のみでの被照射部の適正温度到達時間と、光ビーム照射手段２１とホットエアー吹き付け手段２３を併用したときの適正温度到達時間とを比べると、後者の方の予熱時間ｔ１が短い。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホットエアーの設定温度は、光ビーム加熱装置の予備熱源であること、また、はんだ付け周囲の部品の熱影響を極力緩和させる必要があることから、通常被照射部５の温度において、はんだ溶融温度より低い温度（100℃から150℃）にて使用する。そのため、図６のタイミング図のように、ホットエアー位置Ｐ０が、予熱時間ｔ１、本照射時間ｔ２および後熱時間ｔ３の間、はんだ付け位置Ｐ０２にあるため、本照射時間ｔ２のある時点にて、本照射到達温度Ｔ２が適正温度範囲ΔＴより低くなり、ホットエアーによる冷却効果が現れ、被照射部温度Ｔが低下または、上昇し難くなる。そのため、本照射時間ｔ２が長くなり、はんだ付け外観品質が劣るという問題があった。
【００１８】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたもので、ホットエアーによる冷却効果を抑制して、加熱時間の短縮と、加工後の外観品質の向上とを実現できる光ビーム加熱方法および装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の光ビーム加熱方法は、糸はんだ溶融温度より低い温度を設定温度とするホットエアーが設定温度に達した後にホットエアー吹き付け方向を被加熱物上の被照射部に向け、同時に光ビーム照射光で被照射部を照射加熱して予熱し、予熱が完了後、光ビームを被照射部に照射したままで被照射部にホットエアーの影響が無くなる位置までホットエアー吹き付け方向を変更し、その後、糸はんだを送給してはんだ付けを実施することを特徴とする。
【００２０】
請求項１記載の光ビーム加熱方法によれば、光ビーム照射の予熱時間に相当する時間のみホットエアー吹き付けにて予備加熱を実施することにより、光ビーム照射の予熱時間の短縮が図れるとともに、予熱時間の後に続く光ビームの本照射時にはホットエアー吹き付けを行わないため、従来のようなホットエアーによる冷却効果をなくし、加熱時間の短縮が図れ、また、外観品質への影響を避け品質向上を実現できる。
【００２１】
請求項２に記載の光ビーム加熱装置は、被加熱物上の被照射部を加熱する光ビーム照射手段と、糸はんだ溶融温度より低い温度を設定温度とするホットエアーを吹き付けるホットエアー手段とを備え、ホットエアーのエアー吹き付け方向を変更するノズルを制御するホットエアー制御装置と、ホットエアー制御装置と光ビーム照射手段を連動するシーケンサを設け、シーケンサは、糸はんだ溶融温度より低い温度を設定温度とするホットエアーが設定温度に達した後にホットエアー吹き付け方向を被加熱物上の被照射部に向け、同時に光ビーム照射光で被照射部を照射加熱して予熱し、予熱が完了後、光ビームを被照射部に照射したままで被照射部にホットエアーの影響が無くなる位置までホットエアー吹き付け方向を変更することを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載の光ビーム加熱装置によれば、ホットエアー手段により光ビーム照射手段の予熱時間にあたる一定時間のみホットエアーを被照射部に吹き付けることにより、光ビーム照射手段の予熱時間の短縮が図れるほか、予熱時間の後に続く光ビームの本照射時にはホットエアー吹き付けを行わないため、従来のようなホットエアーによる冷却効果をなくし、加熱時間の短縮が図れるとともに、被照射部の外観品質への影響を避け外観品質の向上を実現できる。
【００２４】
また、光ビーム照射手段の予熱時間にあたる一定時間のみホットエアーを被照射部に吹き付け、予熱時間の後に続く光ビームの本照射時にはホットエアーを被照射部からそらし、被照射部への吹き付けを行わないようにできる。
【００２５】
請求項３記載の光ビーム加熱装置は、請求項２記載の発明において、ホットエアー手段は、ホットエアーを被照射部に吹き付ける時間を設定する吹き付け時間設定手段を有し、吹き付け時間設定手段で設定した時間以外はホットエアー手段の吹き付け方向を被照射部以外の方向に変更するようにしたことを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の光ビーム加熱装置によれば、請求項２記載の発明と同様な効果を発揮するほか、光ビーム照射手段の予熱時間のタイミングに合わせて、被照射部へのホットエアーの吹き付け時間を設定することが可能となる。このように、必要な時に、必要な時間だけ、被照射部へ吹き付けることが可能となる。
【００２７】
請求項４記載の光ビーム加熱装置は、請求項２記載の光ビーム加熱装置において、ホットエアー手段は、被照射部方向および被照射部方向以外のホットエアーの吹き付け方向を任意に設定可能な吹き付け方向設定手段を設けている。
【００２８】
請求項４記載の光ビーム加熱装置によれば、例えば、流れ作業で多数の被照射部を順次照射加熱する場合において、ホットエアーの吹き付け方向を先行の被照射部の次に後続の被照射部を設定することにより、先行する被照射部のホットエアーによる予熱を終了した直後に、後続の被照射部の予熱を素早く開始することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態である光ビーム加熱装置の構成図である。図１において、１２はエアホース、１３は第１および第２のホットエアー駆動モータ１４，１５からなるホットエアー駆動部である。１６はホットエアー吹き付け手段２３の本体１９を支持するためのホルダである。１７はホットエアーの温度、エアー流量、エアー圧力およびホットエアー駆動モータ１４，１５を制御するホットエアー制御装置である。１８は光ビーム発生装置１０とホットエアー吹き付け手段２３を連動させるためのシーケンサである。なお、光ビーム照射手段２１およびはんだ送給手段２２は、図５と同様の構成であり、その説明を省略する。
【００３０】
本実施の形態では、ホットエアー吹き付け手段２３に、ホットエアー駆動部１３を設け、ノズル１１からのエアーの吹き付け方向を自在に変更できるように構成している。ホットエアー制御装置１７にて、第１のホットエアー駆動モータ１４を制御することによりノズル１１が前後方向に動き、第２のホットエアー駆動モータ１５を制御することにより本体１９が駆動モータ１５の軸心を中心に回動してノズル１１の向きを変える。
【００３１】
図２は、図１に示す光ビーム加熱装置のタイミング図である。ホットエアー吹き付け手段２３は、当初、その吹き付け方向を被照射部５から外れた方向に向けており、シーケンサ１８からホットエアー制御装置１７へ予熱に適切な温度のエアーを吹き出させるよう指令が伝達される。
【００３２】
エアーが予熱に適切な温度ＨＴ１に達した後、シーケンサ１８から光ビーム発生装置１０に指令が出され、光ビーム発生装置１０より照射出力Ｐの任意の光が発せられる。
【００３３】
この照射出力Ｐの任意の光を光ファイバー１で経由し、これをレンズ２にて集光させ、光ビーム照射光３として、被加熱物４上の被照射部５を照射加熱すると同時に、シーケンサ１８からホットエアー制御装置１７へホットエアー吹き付け方向を被照射部５に向けるよう指令が伝達される。
【００３４】
そして図２のタイミング図に示した条件において、予熱時間t1の間、ホットエアーにより被照射物４上の被照射部５を予熱するために、ノズル１１が退避位置P0A1からはんだ付け位置P0A2に移動し、予熱を実施する。
【００３５】
予熱時間t1の予熱が完了後、ホットエアー制御装置１７の制御により、ホットエアー吹き付け方向を変更する。すなわち、図２に示すように、被照射物４上の被照射部５にホットエアーの影響がなくなる位置（退避位置P0A3）まで、ノズル１１を退避させる。その後は図２に示したタイミングにてはんだ付けを実施する。
【００３６】
以上のように本実施の形態によれば、ホットエアー吹き付け方向を変更できることにより、必要な時に、必要な時間だけ、被照射部５にホットエアーを吹き付けることができ、はんだ付け時において、ホットエアーの影響を受けたくない時に、ホットエアーを任意の位置に退避できる。すなわち、ホットエアー吹き付け手段２３（ホットエアー手段）により光ビーム照射手段２１の予熱時間ｔ１にあたる時間のみホットエアーを被照射部５に吹き付けることにより、予熱時間ｔ１の短縮が図れるほか、予熱時間ｔ１の後に続く光ビームの本照射時間ｔ２以降にホットエアー吹き付けを被照射部５へ行わないため、従来のようなホットエアーによる影響（冷却効果）をなくし、はんだ付け性に悪影響を及ぼさなくなる。その結果、良好なはんだ付けが可能となり、外観不良もなくなる。また、従来のようなホットエアーによる影響（冷却効果）をなくすことで、本照射時間ｔ２を短縮でき、その結果、短時間のはんだ付けが可能となる。
【００３７】
なお、予熱完了後にホットエアー制御装置１７によりホットエアー位置を、Ｐ０Ａ２からＰ０Ａ３へ変更するタイミングは、光ビーム発生装置１０と連動させ、その照射出力をＰ１からＰ２へ変更するタイミングと合わせるようにする。あるいは、ホットエアー制御装置１７に、例えばホットエアー位置をＰ０Ａ２としている時間を設定できる手段（吹き付け時間設定手段）を設け、あらかじめその時間をホットエアー制御装置１７に設定しておくことで、ホットエアー位置がＰ０Ａ１からＰ０Ａ２になってから設定時間経過すると自動的に、ホットエアー位置をＰ０Ａ３へ変更するようにしてもよい。このように吹き付け時間設定手段により、光ビーム照射の予熱時間等のタイミングに合わせて、ホットエアー吹き付け時間を任意に設定することが可能となる。
【００３８】
また、ホットエアー制御装置１７に、ノズル１１のホットエアーの吹き付け方向を設定するための吹き付け方向設定手段を設け、ホットエアー位置がＰ０Ａ１、Ｐ０Ａ２、Ｐ０Ａ３のそれぞれの場合の吹き付け方向を任意に設定できるように構成してもよい。例えば、流れ作業で多数の被照射部を順次照射加熱する場合において、先行する被照射部（現在のはんだ付け箇所）のホットエアーによる予熱を終了した直後に、後続の被照射部（次のはんだ付け箇所）の予熱を素早く開始することができる。または、ホットエアーの退避に伴う、周辺の障害物への干渉を防ぐことが可能となる。
【００３９】
なお、従来、本照射時にホットエアーによる冷却効果を抑えるために、ホットエアー吹き付け手段２３の電源を切る方法があるが、本実施の形態によれば、本照射時にホットエアー位置を被照射部５を避けて例えば退避位置Ｐ０Ａ３とすることにより再度ホットエアー吹き付け手段２３の電源を入れ、エアーの温度をＨＴ１まで上昇させる必要がなくなり、これにより、ホットエアー吹き付け手段２３の電源を切ったり、次の処理のために再度ホットエアー吹き付け手段２３の電源を入れてエアーの温度をＨＴ１まで上昇させる必要がなく、ホットエアーの温度を上下するためにかかっていた時間をなくすことができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、被照射部へのホットエアーの吹き付けを予熱時間ｔ１のみ行うとしたが、本照射時間ｔ２や後熱時間ｔ３にホットエアーを被照射部に吹き付けることもある。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１記載の光ビーム加熱方法によれば、光ビーム照射の予熱時間に相当する時間のみホットエアー吹き付けにて予備加熱を実施することにより、光ビーム照射の予熱時間の短縮が図れるとともに、予熱時間の後に続く光ビームの本照射時にはホットエアー吹き付けを行わないため、従来のようなホットエアーによる冷却効果をなくし、加熱時間の短縮が図れ、また、外観品質への影響を避け品質向上を実現できる。
【００４２】
請求項２記載の光ビーム加熱装置によれば、ホットエアー手段により光ビーム照射手段の予熱時間にあたる一定時間のみホットエアーを被照射部に吹き付けることにより、光ビーム照射手段の予熱時間の短縮が図れるほか、予熱時間の後に続く光ビームの本照射時にはホットエアー吹き付けを行わないため、従来のようなホットエアーによる冷却効果をなくし、加熱時間の短縮が図れるとともに、被照射部の外観品質への影響を避け外観品質の向上を実現できる。
【００４３】
また、光ビーム照射手段の予熱時間にあたる一定時間のみホットエアーを被照射部に吹き付け、予熱時間の後に続く光ビームの本照射時にはホットエアーを被照射部からそらし、被照射部への吹き付けを行わないようにできる。
【００４４】
請求項３記載の光ビーム加熱装置によれば、請求項２記載の発明と同様な効果を発揮するほか、光ビーム照射手段の予熱時間のタイミングに合わせて、被照射部へのホットエアーの吹き付け時間を設定することが可能となる。このように、必要な時に、必要な時間だけ、被照射部へ吹き付けることが可能となる。
【００４５】
請求項４記載の光ビーム加熱装置によれば、請求項２記載の発明と同様な効果を発揮するほか、例えば、流れ作業で多数の被照射部を順次照射加熱する場合において、ホットエアーの吹き付け方向を先行の被照射部の次に後続の被照射部を設定することにより、先行する被照射部のホットエアーによる予熱を終了した直後に、後続の被照射部の予熱を素早く開始することができる。または、ホットエアーの退避に伴う、周辺の障害物への干渉を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す光ビーム加熱装置の構成図。
【図２】本発明の実施の形態を示す光ビーム加熱装置のタイミング図。
【図３】第１の従来例を示す光ビーム加熱装置の構成図。
【図４】第１の従来例を示す光ビーム加熱装置のタイミング図。
【図５】第２の従来例を示す光ビーム加熱装置の構成図。
【図６】第２の従来例を示す光ビーム加熱装置のタイミング図。
【符号の説明】
１      光ファイバー
２      レンズ
３      照射光
４      被加熱物
５      被照射部
６      ガイド
７      駆動部
８ａ    糸はんだ巻き取り部
８      糸はんだ
９      送給装置
１０    光ビーム発生装置
１１    ノズル
１２    エアーホース
１３    ホットエアー駆動部
１４    第１のホットエアー駆動モータ
１５    第２のホットエアー駆動モータ
１６    ホルダ
１７    ホットエアー制御装置
１８    シーケンサ
１９    本体
２１    光ビーム照射手段
２２    はんだ送給手段
２３    ホットエアー吹き付け手段
【図１】
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【図２】
0003938845.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003938845.tif 000005
【図５】
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【図６】
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