JP2011211090A - 温度プロファイル推定方法、温度プロファイル推定装置及びリフロー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リフロー装置内を搬送される基板の温度プロファイルを高精度に推定する。
【解決手段】雰囲気温度を設定温度と一致するように制御可能な加熱室１１０と、加熱室の上流側に位置する前室１０１を備えるリフロー装置１００内を搬送される基板の温度の時間変化を示す温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定方法であって、温度プロファイルを推定する際に用いられる、加熱室の設定温度を取得する設定温度取得ステップ（Ｓ１０１）と、前室の雰囲気温度を代表する代表温度と、加熱室の設定温度との対応関係を示す代表温度情報を用いて、取得された設定温度に対応する代表温度を特定する代表温度特定ステップ（Ｓ１０２）と、特定された代表温度と、取得された設定温度とを用いて、前室と加熱室とを搬送される基板の温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定ステップ（Ｓ１０３）とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、リフロー装置内を搬送される基板の温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定方法に関する。

電子部品などの部品が実装された基板を加熱するリフロー装置は、予め定められた制約条件に適合するように基板を加熱することにより、部品の熱による損傷を回避しつつ、部品を基板にはんだ付けすることができる。

例えば、リフロー装置は、基板の温度がはんだの溶融点未満の所定温度範囲に所定時間だけ保持されるように基板を予備加熱した後に、基板の温度がはんだの溶融点以上の所定温度範囲に所定時間だけ保持されるように基板をリフロー加熱する。このように基板の温度を所定温度範囲に所定時間だけ保持するという制約条件に基板の温度プロファイルを適合させることにより、リフロー装置は、部品の熱による損傷を回避しつつ、部品を基板にはんだ付けすることができる。

そこで、予め定められた制約条件に適合するように基板を加熱するためのリフロー装置の加熱条件（加熱室の設定温度など）を決定するために、基板の温度プロファイルを推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の方法では、リフロー装置により所定の加熱条件で加熱された基板の温度プロファイルを測定し、測定した温度プロファイルを用いてリフロー装置に対する基板の加熱特性を示す加熱特性値（以下、単に「ｍ値」という）を算出する。そして、算出されたｍ値を用いて、加熱条件を変更した場合における基板の温度プロファイルを推定する。これにより、測定された温度プロファイルから算出されるｍ値を用いて、加熱条件を変更した場合の基板の温度プロファイルを推定できる。

特開２００４−６４００２号公報

しかしながら、上記従来の方法では、推定された温度プロファイルと、実測された温度プロファイルとの差異が大きくなる場合がある。例えば、加熱室において加熱された大気あるいは窒素などの流体が、温度制御がなされていない加熱室外部に流出し、加熱室の上流側又は下流側の位置において基板が加熱されることにより、リフロー装置内を搬送される基板の温度プロファイルの推定精度が低下する。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、リフロー装置内を搬送される基板の温度プロファイルを高精度に推定することができる温度プロファイル推定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る温度プロファイル推定方法は、雰囲気温度を設定温度と一致するように制御可能な加熱室と、前記加熱室の上流側に位置する前室及び前記加熱室の下流側に位置する後室の少なくとも一方とを備えるリフロー装置内を搬送される基板の温度の時間変化を示す温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定方法であって、温度プロファイルを推定する際に用いられる、前記加熱室の設定温度を取得する設定温度取得ステップと、前記前室及び前記後室の少なくとも一方の雰囲気温度を代表する代表温度と、前記加熱室の設定温度との対応関係を示す代表温度情報を用いて、前記設定温度取得ステップにおいて取得された設定温度に対応する代表温度を特定する代表温度特定ステップと、前記代表温度特定ステップにおいて特定された代表温度と、前記設定温度取得ステップにおいて取得された設定温度とを用いて、前記前室及び前記後室の少なくとも一方と前記加熱室とを搬送される基板の温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定ステップとを含む。

これにより、温度制御がなされていない前室又は後室の温度プロファイルを推定することができるので、リフロー装置内を搬送される基板の温度プロファイルをより高精度に推定することが可能となる。さらに、温度プロファイルを推定する際に用いる前室又は後室の代表温度を、加熱室の設定温度を用いて比較的高精度に特定することできるので、温度プロファイルを推定する際に作業者が代表温度を入力する必要がなく、作業者の負荷の増加を抑制することもできる。

また、前記加熱室は、それぞれが互いに独立して雰囲気温度を制御可能である、前記前室に隣接する第１加熱室と前記第１加熱室よりも搬送方向の下流側に設けられる第２加熱室とを少なくとも有し、前記代表温度情報は、前記前室の代表温度と前記第１加熱室の設定温度との対応関係を示し、前記代表温度特定ステップでは、前記設定温度取得ステップにおいて取得された前記第１加熱室の設定温度に対応する、前記前室の代表温度を特定することが好ましい。

これにより、前室に隣接する第１加熱室の設定温度を用いて、前室の代表温度を高精度に特定することができるので、より高精度に温度プロファイルを推定することが可能となる。

また、前記加熱室は、それぞれが互いに独立して雰囲気温度を制御可能である、第１加熱室と、前記第１加熱室よりも搬送方向の下流側に設けられ、前記後室に隣接する第２加熱室とを少なくとも有し、前記代表温度情報は、前記後室の代表温度と前記第２加熱室の設定温度との対応関係を示し、前記代表温度特定ステップでは、前記設定温度取得ステップにおいて取得された前記第２加熱室の設定温度に対応する前記後室の代表温度を特定することが好ましい。

これにより、後室に隣接する第２加熱室の設定温度を用いて、後室の代表温度を高精度に特定することができるので、より高精度に温度プロファイルを推定することが可能となる。

また、本発明の一態様に係る温度プロファイル推定装置は、雰囲気温度を設定温度と一致するように制御可能な加熱室と、前記加熱室の上流側に位置する前室及び前記加熱室の下流側に位置する後室の少なくとも一方とを備えるリフロー装置内を搬送される基板の温度の時間変化を示す温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定装置であって、前記前室及び前記後室の少なくとも一方の雰囲気温度を代表する代表温度と、前記加熱室の設定温度との対応関係を示す代表温度情報を記憶している記憶部と、温度プロファイルを推定する際に用いられる、前記加熱室の設定温度を取得する設定温度取得部と、前記記憶部に記憶されている代表温度情報を用いて、前記設定温度取得部によって取得された設定温度に対応する代表温度を特定する代表温度特定部と、前記代表温度特定部によって特定された代表温度と、前記設定温度取得部によって取得された設定温度とを用いて、前記前室及び前記後室の少なくとも一方と前記加熱室とを搬送される基板の温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定部とを備える。

これにより、上記温度プロファイル推定方法と同様の効果を奏することができる。

また、本発明の一態様に係るリフロー装置は、上記温度プロファイル推定装置を備える。

これにより、上記温度プロファイル推定方法と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は、このような温度プロファイル推定方法として実現することができるだけでなく、温度プロファイル推定方法に含まれる各ステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体、あるいはインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明の一態様に係る温度プロファイル推定方法は、温度制御がなされていない前室又は後室の温度プロファイルを推定することができるので、リフロー装置内を搬送される基板の温度プロファイルをより高精度に推定することが可能となる。さらに、温度プロファイルを推定する際に用いる前室又は後室の代表温度を、加熱室の設定温度を用いて比較的高精度に特定することできるので、温度プロファイルを推定する際に作業者が代表温度を入力する必要がなく、作業者の負荷の増加を抑制することもできる。

本発明の実施の形態１に係るリフロー装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るリフロー装置における温度プロファイルを説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る温度プロファイル推定システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る代表温度情報の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る温度プロファイル推定処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る代表温度情報生成処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る代表温度の測定方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る計測値監視部における処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係るリフロー装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係るリフロー装置における温度プロファイルを説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る代表温度情報の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る代表温度の測定方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る計測値監視部における処理を説明するための図である。 コンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るリフロー装置の構成を示す断面図である。

リフロー装置１００は、クリームはんだが印刷された基板に電子部品などの部品が実装された基板３００を加熱する。より具体的には、例えば、リフロー装置１００は、いわゆる窒素リフロー炉であり、加熱室１１０内の酸素濃度を下げるために加熱室１１０等の内部に窒素を充満しながら基板３００を加熱する。

なお、後述する温度プロファイル推定装置１０は、このリフロー装置１００内を搬送される基板３００の温度プロファイルを推定する。

図１に示すように、リフロー装置１００は、前室１０１と、加熱室１１０と、冷却室１０７と、コンベア１１１とを備える。

前室１０１は、加熱室１１０の搬送方向の上流側に設けられ、内部を基板３００が搬送される。また、前室１０１は、内部に充満された窒素などの流体が上流側（外部）に流出することを抑制するために、ラビリンス構造を有する。具体的には、前室１０１には、コンベア１１１によって搬送される基板３００と干渉しないように、複数の板材が搬送方向と交差する方向に配列される。

なお、前室１０１は、雰囲気温度を積極的に制御する手段を有さず、温度制御がなされない。したがって、前室１０１に対して、設定温度は設定されない。

加熱室１１０は、雰囲気温度を設定温度と一致するように制御することにより、基板３００を加熱する。加熱室１１０は、搬送方向の上流側から下流側へ順に、予熱室１０８と、リフロー室１０９とを有する。

予熱室１０８は、基板３００の温度プロファイルが予熱部制約条件に適合するように、基板３００を予備加熱する。つまり、予熱室１０８は、基板３００の温度がはんだの溶融点未満の所定温度範囲（例えば、１５０〜１８０℃）に所定時間（例えば、１２０秒以下の時間）保持されるように、基板３００を予備加熱する。

予熱室１０８は、搬送方向の上流側から下流側へ順に、第１予熱室１０２と、第２予熱室１０３と、第３予熱室１０４とを有する。

第１予熱室１０２と、第２予熱室１０３と、第３予熱室１０４とは、それぞれ独立して雰囲気温度を制御することができる。具体的には、第１予熱室１０２と、第２予熱室１０３と、第３予熱室１０４とは、例えば、熱源（図示せず）と温度センサ（図示せず）とをそれぞれ備える。つまり、第１予熱室１０２、第２予熱室１０３及び第３予熱室１０４のそれぞれは、温度センサによって計測された温度に応じて熱源を制御することにより、雰囲気温度を設定温度と一致させる。

リフロー室１０９は、基板３００の温度プロファイルがリフロー部制約条件に適合するように、基板３００をリフロー加熱する。つまり、リフロー室１０９は、基板３００の温度がはんだの溶融点以上の所定温度範囲（例えば、２２０〜２４０℃）に所定時間（４０秒以上の時間）保持されるように、基板３００をリフロー加熱する。

リフロー室１０９は、搬送方向の上流側から下流側へ順に、第１リフロー室１０５と第２リフロー室１０６とを有する。

第１リフロー室１０５と第２リフロー室１０６とは、第１予熱室１０２等と同様に、それぞれ独立して雰囲気温度を制御することができる。具体的には、第１リフロー室１０５と第２リフロー室１０６とは、例えば、熱源（図示せず）と温度センサ（図示せず）とをそれぞれ備える。つまり、第１リフロー室１０５及び第２リフロー室１０６のそれぞれは、温度センサによって計測された温度に応じて熱源を制御することにより、雰囲気温度を設定温度と一致させる。

冷却室１０７は、内部の雰囲気温度を設定温度と一致するように制御することにより、基板３００を冷却する。具体的には、冷却室１０７は、例えば、冷却器（図示せず）と温度センサ（図示せず）とを備える。つまり、冷却室１０７は、温度センサによって計測された温度に応じて冷却器を制御することにより、雰囲気温度を設定温度と一致させる。

次に、リフロー装置１００内を搬送される基板３００の温度プロファイルについて説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に係るリフロー装置における温度プロファイルを説明するための図である。具体的には、図２の（ａ）は、リフロー装置１００に設定された設定温度を示す図である。また、図２の（ｂ）は、上記設定温度を利用して従来の温度プロファイル推定方法により推定された推定温度プロファイル４０１と、上記設定温度において実際に計測された計測温度プロファイル４０２とを示すグラフである。

図２に示すように、従来の推定方法では、温度制御がなされない前室１０１において温度プロファイルが推定されないので、予熱室１０８の入口における基板３００の温度は、例えば、初期温度２５℃と同一と設定される。そして、予熱室１０８、リフロー室１０９及び冷却室１０７を搬送される基板３００の初期温度からの温度変化を推定することにより、推定温度プロファイルが推定される。

しかし、計測温度プロファイル４０２から明らかなように、実際には、基板３００の温度は、前室１０１において上昇する。これは、予熱室１０８において加熱された窒素などの流体が前室１０１に流出することにより、前室１０１の雰囲気温度が上昇していることなどが原因である。

その結果、推定温度プロファイル４０１と計測温度プロファイル４０２とでは、予熱室１０８の入口における温度差異に起因して誤差が生じる。つまり、推定温度プロファイル４０１が予熱部制約条件４０３に適合しても、実際には、計測温度プロファイル４０２は予熱部制約条件４０３に適合しない場合が発生する。

このような問題を解決し、温度プロファイルの推定精度を向上させることができる本実施の形態に係る温度プロファイル推定システムについて、以下に図面を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る温度プロファイル推定システムの構成を示すブロック図である。

図３に示すように、温度プロファイル推定システムは、温度プロファイル推定装置１０と、代表温度情報生成装置２０とを備える。

まず、温度プロファイル推定装置１０について説明する。

温度プロファイル推定装置１０は、リフロー装置１００内を搬送される基板３００の温度の時間変化を示す温度プロファイルを推定する。温度プロファイル推定装置１０は、設定温度取得部１１と、記憶部１２と、代表温度特定部１３と、温度プロファイル推定部１４とを備える。

設定温度取得部１１は、温度プロファイルを推定する際に用いられる、加熱室１１０等の設定温度を取得する。具体的には、設定温度取得部１１は、例えば、推定後の温度プロファイルが制約条件に適合すると考えられる、加熱室１１０及び冷却室１０７の設定温度を取得する。

より具体的には、設定温度取得部１１は、例えば、図２の（ａ）に示すように、第１〜第３予熱室１０２〜１０４の設定温度１８０℃と、第１及び第２リフロー室１０５、１０６の設定温度２４０℃と、冷却室１０７の設定温度１００℃とを取得する。

なお、設定温度取得部１１は、前室１０１の設定温度を取得しない。これは、そもそも前室１０１は、雰囲気温度を設定温度と一致するように制御できないので、設定温度が存在しないからである。

記憶部１２は、例えばメモリであり、代表温度情報１２ａを記憶している。代表温度情報１２ａは、前室１０１の雰囲気温度を代表する代表温度と、加熱室１１０の設定温度との対応関係を示す。具体的には、代表温度情報１２ａは、前室１０１の雰囲気温度を代表する代表温度と、前室１０１に隣接する第１予熱室１０２（第１加熱室に相当）の設定温度との対応関係を示す。代表温度情報１２ａの詳細は、図４を用いて後述する。

代表温度特定部１３は、代表温度情報１２ａを用いて、設定温度取得部１１によって取得された設定温度に対応する代表温度を特定する。具体的には、代表温度特定部１３は、記憶部１２に記憶された代表温度情報１２ａを参照することにより、第１予熱室１０２の設定温度に対応する、前室１０１の代表温度を特定する。

温度プロファイル推定部１４は、特定された代表温度と、取得された設定温度とを用いて、前室１０１と加熱室１１０とを搬送される基板３００の温度プロファイルを推定する。つまり、温度プロファイル推定部１４は、前室１０１の雰囲気温度が代表温度まで加熱されたと仮定して、前室１０１を搬送される基板３００の温度プロファイルをｍ値を用いて推定する。

具体的には、温度プロファイル推定部１４は、例えば、以下のように、前室１０１、加熱室１１０及び冷却室１０７を順に搬送される基板３００の温度プロファイルを推定する。

まず、温度プロファイル推定部１４は、各室（前室１０１、第１〜第３予熱室１０２〜１０４、第１リフロー室１０５、第２リフロー室１０６及び冷却室１０７）又は各室を搬送方向に細分化した各区分のｍ値を取得する。このｍ値は、例えば実際に計測された温度プロファイルを用いて、以下の式（１）のように算出される。

ここで、ｔは、各室又は各室を細分化した各区分を基板３００が通過するのに要した時間である。

また、Ｔａは、各室又は各室を細分化した各区分の代表温度又は設定温度である。具体的には、前室１０１又は前室１０１を細分化した各区分のｍ値を算出する際には、Ｔａは、代表温度である。また、加熱室１１０及び冷却室１０７、又はそれらを細分化した各区分のｍ値を算出する際には、Ｔａは、設定温度である。

また、Ｔｉｎｔは、各室又は各室を細分化した各区分の入口境界における基板３００の温度である。また、Ｔｓは、各室又は各室を細分化した各区分の出口境界における基板３００の温度である。

次に、温度プロファイル推定部１４は、取得したｍ値を用いて、以下の式（２）に従って、各室又は各室を細分化した各区分における基板３００の温度Ｔｓを算出することにより、基板３００の温度プロファイルを推定する。

このように、温度プロファイル推定部１４は、前室１０１における基板３００の温度変化も考慮して、基板３００の温度プロファイルを推定する。

次に、代表温度情報生成装置２０について説明する。

代表温度情報生成装置２０は、温度プロファイル推定装置１０の記憶部１２に記憶される代表温度情報１２ａを生成する。代表温度情報生成装置２０は、計測値取得部２１と、代表温度情報生成部２２と、計測値監視部２３とを備える。

計測値取得部２１は、前室１０１において計測された代表温度と、当該代表温度が計測されたときの第１予熱室１０２の設定温度との組み合わせを計測値として取得する。

代表温度情報生成部２２は、計測値取得部２１によって取得された少なくとも２つの計測値に基づいて、代表温度情報１２ａを生成する。そして、代表温度情報１２ａは、生成した代表温度情報１２ａを温度プロファイル推定装置１０に送信することにより、代表温度情報１２ａを記憶部１２に格納する。

具体的には、代表温度情報生成部２２は、例えば、少なくとも２つの計測値によって近似される一次関数を代表温度情報１２ａとして生成する。

なお、代表温度情報生成部２２は、例えば、少なくとも２つの計測値によって近似される二次関数又は指数関数などを代表温度情報１２ａとして生成してもよい。また、例えば、代表温度情報生成部２２は、少なくとも２つの計測値が格納されたテーブルを代表温度情報１２ａとして生成してもよい。

計測値監視部２３は、取得された代表温度と、既に生成された代表温度情報１２ａによって特定される、取得された設定温度に対応する代表温度との差異が、予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する。ここで、差異が許容範囲内でないと判定された場合、計測値監視部２３は、代表温度情報生成部２２に代表温度情報１２ａを再生成するように指示する。

次に、記憶部１２に記憶される代表温度情報１２ａについて説明する。

図４は、本発明の実施の形態１に係る代表温度情報の一例を示す図である。図４に示すように、代表温度情報１２ａは、第１予熱室１０２の設定温度と前室１０１の代表温度との対応関係を示す。

具体的には、代表温度情報１２ａは、計測値取得部２１によって取得された第１計測値４１１と第２計測値４１２とを通る直線を示す一次関数である。なお、上述したように、代表温度情報１２ａは、必ずしも一次関数である必要はない。

また、第１計測値４１１の設定温度は、基板３００の予備加熱のために、基板３００を安定して加熱することができる雰囲気温度の下限値であることが好ましい。また、第２計測値４１２の設定温度は、基板３００の予備加熱のために、基板３００を安定して加熱することができる雰囲気温度の上限値であることが好ましい。

これにより、第１予熱室１０２の設定温度の上限値及び下限値に対応する前室１０１の代表温度が特定されるので、代表温度情報１２ａによって特定される代表温度の精度を向上させることができる。

次に、以上のように構成された温度プロファイル推定装置１０及び代表温度情報生成装置２０において実行される温度プロファイル推定処理及び代表温度情報生成処理について、図５〜図８を用いて説明する。

まず、温度プロファイル推定処理について説明する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る温度プロファイル推定処理の流れを示すフローチャートである。

まず、設定温度取得部１１は、温度プロファイルを推定する際に用いられる、加熱室１１０及び冷却室１０７の設定温度を取得する（Ｓ１０１）。具体的には、設定温度取得部１１は、例えば、図２の（ａ）に示すような加熱室１１０及び冷却室１０７の設定温度を取得する。

続いて、代表温度特定部１３は、代表温度情報１２ａを用いて、設定温度取得部１１によって取得された設定温度に対応する代表温度を特定する（Ｓ１０２）。具体的には、代表温度特定部１３は、例えば、取得された第１予熱室１０２の設定温度が１８０℃である場合、図４に示す代表温度情報１２ａを用いて、前室１０１の代表温度を７３．３℃と特定する。

そして、温度プロファイル推定部１４は、特定された代表温度と、取得された設定温度とを用いて、前室１０１と加熱室１１０とを搬送される基板３００の温度プロファイルを推定する（Ｓ１０３）。

このように、温度プロファイル推定装置１０は、基板３００の温度プロファイルを推定する。

次に、代表温度情報生成処理について説明する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る代表温度情報生成処理の流れを示すフローチャートである。また、図７は、本発明の実施の形態１に係る代表温度の測定方法を説明するための図である。また、図８は、本発明の実施の形態１に係る計測値監視部における処理を説明するための図である。

まず、計測値取得部２１は、前室１０１において計測された代表温度と、当該代表温度が計測されたときの第１予熱室１０２の設定温度との組み合わせを計測値として取得する（Ｓ２０１）。

具体的には、計測値取得部２１は、例えば、図７の（ａ）に示すように、前室１０１に設置された温度センサ３０１によって計測された温度を代表温度として取得する。

なお、温度センサ３０１は、基板３００と干渉しない位置であって、かつ、前室１０１中央部のコンベア１１１近傍に設置されることが好ましい。これにより、計測値取得部２１は、実際に前室１０１を搬送される基板３００の周囲の雰囲気温度を、代表温度として取得することができる。

またさらに、温度センサ３０１は、コンベア１１１の上方に設置されることが好ましい。これにより、基板３００に実装された部品が搬送中に落下しても、温度センサ３０１が損傷することを防止できる。

また、計測値取得部２１は、例えば、図７の（ｂ）に示すように、基板３００に設置され、かつ、基板３００から搬送方向に所定距離離れて設置された温度センサ３０２によって、前室１０１の中央部において計測された温度を代表温度として取得してもよい。この場合、所定距離は、基板３００の温度の影響を受けない距離であることが好ましく、例えば経験又は実験により決定されればよい。

次に、計測値監視部２３は、計測された前室１０１の代表温度と、現在の代表温度情報１２ａによって特定される、当該代表温度が計測されたときの第１予熱室１０２の設定温度に対応する前室１０１の代表温度との差異が、予め定められた許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。なお、予め定められた許容範囲は、例えば、推定される温度プロファイルの精度に基づいて経験又は実験により決定されればよい。

具体的には、例えば図８に示すように、計測値監視部２３は、現在の代表温度情報１２ａによって特定される代表温度と、計測された代表温度との差異の絶対値が５％以内であるか否かを判定する。例えば、図８の（ａ）に示すように、計測値４１３が取得された場合、計測値監視部２３は、現在の代表温度情報１２ａによって特定される代表温度と計測値４１３が示す代表温度との差異は、許容範囲外であると判定する。

ここで、差異が予め定められた許容範囲内である場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、代表温度情報生成装置２０は、代表温度情報生成処理を終了する。

一方、差異が予め定められた許容範囲外である場合、又はまだ代表温度情報１２ａが一度も生成されていない場合（Ｓ２０２のＮｏ）、計測値取得部２１は、新たに計測された少なくとも２つの計測値（例えば、図８の（ｂ）に示す第１計測値４１４及び第２計測値４１５）を取得する（Ｓ２０３）。そして、代表温度情報生成部２２は、ステップＳ２０３において取得された少なくとも２つの計測値を用いて代表温度情報１２ａを新たに生成し（Ｓ２０４）、代表温度情報生成処理を終了する。具体的には、代表温度情報生成部２２は、例えば、図８の（ｂ）に示すように、第１計測値４１４及び第２計測値４１５を通る直線を示す一次関数を新たな代表温度情報１２ａとして生成する。

このように、代表温度情報生成装置２０は、取得された計測値が許容範囲外である場合に新たに代表温度情報１２ａを生成する。これにより、リフロー装置１００の外部の温度（外気温度）の変化などによって第１予熱室１０２の設定温度と前室１０１の代表温度との対応関係が変化した場合であっても、代表温度情報生成装置２０は、精度の高い代表温度情報１２ａを提供することができる。

以上のように、本実施の形態に係る温度プロファイル推定装置１０は、温度制御がなされていない前室１０１の温度プロファイルを推定することができるので、リフロー装置１００内を搬送される基板３００の温度プロファイルを、より高精度に推定することが可能となる。さらに、温度プロファイル推定装置１０は、温度プロファイルを推定する際に用いる前室１０１の代表温度を、加熱室１１０の設定温度を用いて比較的高精度に特定することできるので、温度プロファイルを推定する際に作業者が代表温度を入力する必要がなく、作業者の負荷の増加を抑制することもできる。

またさらに、温度プロファイル推定装置１０は、前室１０１の代表温度を、前室１０１に隣接する第１予熱室１０２の設定温度を用いて高精度に特定することができるので、より高精度に温度プロファイルを推定することが可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

本実施の形態では、温度プロファイルを推定する基板３００を加熱するリフロー装置２００の構成の一部が、実施の形態１に係るリフロー装置１００の構成と異なる。以下、実施の形態１と異なる点を中心に、実施の形態２に係る温度プロファイル推定装置１０について、図面を参照しながら説明する。

図９は、本発明の実施の形態２に係るリフロー装置の構成を示す断面図である。図９において、図１と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

リフロー装置２００は、例えば、いわゆる大気リフロー炉であり、加熱室１１０内に特に特別な気体を充満させない。リフロー装置２００は、加熱室１１０に加えて、後室２０１を備える。なお、本実施の形態では、リフロー装置２００は、前室１０１及び冷却室１０７を備えない。

後室２０１は、加熱室１１０の搬送方向の下流側に設けられ、内部を基板３００が搬送される。また、後室２０１は、雰囲気温度を高精度に制御する手段を有しない。したがって、後室２０１に対して設定温度は設定されない。

後室２０１には、リフロー装置２００の外部の空気を取り込み、取り込んだ空気を基板３００に吹き付ける送風機が設けられる。これにより、後室２０１は、後室２０１を搬送される基板３００の温度を低下させることができる。

次に、リフロー装置２００内を搬送される基板３００の温度プロファイルについて説明する。

図１０は、本発明の実施の形態２に係るリフロー装置における温度プロファイルを説明するための図である。具体的には、図１０の（ａ）は、リフロー装置２００に設定された設定温度を示す図である。また、図１０の（ｂ）は、上記設定温度を利用して従来の温度プロファイル推定方法により推定された推定温度プロファイル４５１を示すグラフである。

図１０に示すように、従来の推定方法では、温度制御がなされない後室２０１において温度プロファイルが推定されない。つまり、図１０の（ｂ）において破線で示される温度プロファイルは推定されない。

ところで、リフロー部制約条件４５２は、例えば図１０の（ｂ）に示すように、第２リフロー室１０６と後室２０１とにまたがる基板３００の温度がはんだの溶融点以上の２２０〜２４０℃に４０秒以上の時間保持されることを示す。したがって、後室２０１における基板３００の温度変化も、基板３００の温度プロファイルがリフロー部制約条件４５２に適合するか否かに影響を及ぼす。

つまり、従来の推定方法では、後室２０１における温度プロファイルが推定されないので、高精度に温度プロファイルを推定できない。その結果、温度プロファイルがリフロー部制約条件４５２に適合する最適な設定温度を探索することが難しい。

このような問題を解決し、温度プロファイルの推定精度を向上させることができる本実施の形態に係る温度プロファイル推定システムについて、以下に図面を用いて説明する。

なお、本実施の形態に係る温度プロファイル推定システムは、実施の形態１に係る温度プロファイル推定システムと構成が同一であるので図示を省略する。

本実施の形態に係る代表温度特定部１３は、記憶部１２に記憶された代表温度情報１２ｂを参照することにより、第２リフロー室１０６（第２加熱室に相当）の設定温度に対応する、後室２０１の代表温度を特定する。

代表温度情報１２ｂは、後室２０１の雰囲気温度を代表する代表温度と、加熱室１１０の設定温度との対応関係を示す。具体的には、代表温度情報１２ｂは、後室２０１の雰囲気温度を代表する代表温度と、後室２０１に隣接する第２リフロー室１０６の設定温度との対応関係を示す。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る代表温度情報の一例を示す図である。図１１に示すように、代表温度情報１２ｂは、第２リフロー室１０６の設定温度と後室２０１の代表温度との対応関係を示す。

具体的には、代表温度情報１２ｂは、計測値取得部２１によって取得された第１計測値４６１と第２計測値４６２とを通る直線を示す一次関数である。なお、上述したように、代表温度情報１２ｂは、必ずしも一次関数である必要はない。

また、第１計測値４６１の設定温度は、基板３００のリフロー加熱のために、基板３００を安定して加熱することができる雰囲気温度の下限値であることが好ましい。また、第２計測値４６２の設定温度は、基板３００のリフロー加熱のために、基板３００を安定して加熱することができる雰囲気温度の上限値であることが好ましい。

これにより、第２リフロー室１０６の設定温度の上限値及び下限値に対応する後室２０１の代表温度が特定されるので、代表温度情報１２ｂによって特定される代表温度の精度を向上させることができる。

図１２は、本発明の実施の形態２に係る代表温度の測定方法を説明するための図である。

図１２に示すように、本実施の形態において、温度センサ３０３は、基板３００と干渉しない位置であって、かつ、後室２０１中央部のコンベア１１１近傍に設置されることが好ましい。これにより、計測値取得部２１は、実際に後室２０１を搬送される基板３００の周囲の雰囲気温度を、代表温度として取得することができる。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る計測値監視部における処理を説明するための図である。

本実施の形態に係る計測値監視部２３は、現在の代表温度情報１２ｂによって特定される代表温度と、計測された代表温度との差異の絶対値が５％以内であるか否かを判定する。例えば、図１３の（ａ）に示すように、計測値４６３が取得された場合、計測値監視部２３は、現在の代表温度情報１２ｂによって特定される代表温度と計測値４６３が示す代表温度との差異は、許容範囲外であると判定する。

そこで、計測値取得部２１は、新たに計測された少なくとも２つの計測値（例えば、図１３の（ｂ）に示す第１計測値４６４及び第２計測値４６５）を取得する。そして、代表温度情報生成部２２は、例えば、図１３の（ｂ）に示すように、第１計測値４６４及び第２計測値４６５を通る直線を示す一次関数を新たな代表温度情報１２ｂとして生成する。

このように、代表温度情報生成装置２０は、取得された計測値が許容範囲外である場合に新たに代表温度情報１２ｂを生成する。これにより、外気温度の変化などによって第２リフロー室１０６の設定温度と後室２０１の代表温度との対応関係が変化した場合であっても、代表温度情報生成装置２０は、精度の高い代表温度情報１２ｂを提供することができる。

以上のように、本実施の形態に係る温度プロファイル推定装置１０は、温度制御がなされていない後室２０１の温度プロファイルを推定することができるので、より高精度にリフロー装置１００内を搬送される基板３００の温度プロファイルを推定することが可能となる。さらに、温度プロファイル推定装置１０は、温度プロファイルを推定する際に用いる後室２０１の代表温度を、加熱室１１０の設定温度を用いて比較的高精度に特定することできるので、温度プロファイルを推定する際に作業者が代表温度を入力する必要がなく、作業者の負荷の増加を抑制することもできる。

またさらに、温度プロファイル推定装置１０は、後室２０１の代表温度を、後室２０１に隣接する第２リフロー室１０６の設定温度を用いて高精度に特定することができるので、より高精度に温度プロファイルを推定することが可能となる。

以上、本発明の一態様に係る温度プロファイル推定装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、又は異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記実施の形態１又は２に係る温度プロファイル推定装置１０は、代表温度情報生成装置２０を備えてもよい。

また、上記実施の形態１及び２において、代表温度情報は、加熱室１１０の設定温度と、前室１０１又は後室２０１の代表温度との対応関係を示したが、このような対応関係に限らない。例えば、代表温度情報は、加熱室１１０の設定温度及び外気温度と、前室１０１又は後室２０１の代表温度との対応関係を示してもよい。これにより、代表温度特定部１３は、前室１０１又は後室２０１の代表温度が外気温度にも依存する場合に、高精度に代表温度を特定することができる。

また、上記実施の形態１又は２に係る温度プロファイル推定装置１０は、リフロー装置１００又は２００に備えられてもよい。

また、図１又は図９に示したリフロー装置１００又は２００は一例であり、異なる構成のリフロー装置であっても本発明は適用されうる。例えば、実施の形態１に係るリフロー装置１００が冷却室１０７を備えずに、後室２０１を備えてもよい。この場合、代表温度特定部１３は、実施の形態１に係る代表温度情報１２ａと実施の形態２に係る代表温度情報１２ｂとを用いて、前室１０１及び後室２０１の代表温度を特定すればよい。このような場合であっても、温度プロファイル推定装置は、高精度に温度プロファイルを推定することができる。

さらに、本発明は、このような温度プロファイル推定装置の特徴的な構成要素が行う処理を実行する温度プロファイル推定方法として実現することもできる。また、その温度プロファイル推定方法を図１４に示すようなコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、インターネット等の伝送媒体を介して配信することができる。

図１４は、コンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。温度プロファイル推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、例えば、コンピュータが読取可能な媒体であるＣＤ−ＲＯＭ５１５に記憶され、ＣＤ−ＲＯＭ装置５１４を介して読み出される。また例えば、温度プロファイル推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、有線若しくは無線ネットワーク、又は放送などを介して伝送される。

コンピュータ５００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５０３、ハードディスク５０４、通信インタフェース５０５等を備える。

ＣＰＵ５０１は、ＣＤ−ＲＯＭ装置５１４を介して読み出されたプログラム、又は通信インタフェース５０５を介して受信したプログラムを実行する。具体的には、ＣＰＵ５０１は、ＣＤ−ＲＯＭ装置５１４を介して読み出されたプログラム、又は通信インタフェース５０５を介して受信したプログラムをＲＡＭ５０３に展開する。そして、ＣＰＵ５０１は、ＲＡＭ５０３に展開されたプログラム中のコード化された各命令を実行する。

ＲＯＭ５０２は、コンピュータ５００の動作に必要なプログラム及びデータを記憶する読み出し専用メモリである。ＲＡＭ５０３は、ＣＰＵ５０１がプログラムを実行するときにワークエリアとして使用される。具体的には、ＲＡＭ５０３は、例えば、プログラム実行時のパラメータなどのデータを一時的に記憶する。ハードディスク５０４は、プログラム、データなどを記憶する。

通信インタフェース５０５は、ネットワークを介して他のコンピュータとの通信を行なう。バス５０６は、ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、ハードディスク５０４、通信インタフェース５０５、ディスプレイ５１１、キーボード５１２、マウス５１３及びＣＤ−ＲＯＭ装置５１４を相互に接続する。

リフロー装置内を搬送される基板の温度の時間変化を示す温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定装置などとして利用することができる。

１０ 温度プロファイル推定装置
１１ 設定温度取得部
１２ 記憶部
１２ａ、１２ｂ 代表温度情報
１３ 代表温度特定部
１４ 温度プロファイル推定部
２０ 代表温度情報生成装置
２１ 計測値取得部
２２ 代表温度情報生成部
２３ 計測値監視部
１００、２００ リフロー装置
１０１ 前室
１０２ 第１予熱室
１０３ 第２予熱室
１０４ 第３予熱室
１０５ 第１リフロー室
１０６ 第２リフロー室
１０７ 冷却室
１０８ 予熱室
１０９ リフロー室
１１０ 加熱室
２０１ 後室

Claims (6)

1. 雰囲気温度を設定温度と一致するように制御可能な加熱室と、前記加熱室の上流側に位置する前室及び前記加熱室の下流側に位置する後室の少なくとも一方とを備えるリフロー装置内を搬送される基板の温度の時間変化を示す温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定方法であって、
   温度プロファイルを推定する際に用いられる、前記加熱室の設定温度を取得する設定温度取得ステップと、
   前記前室及び前記後室の少なくとも一方の雰囲気温度を代表する代表温度と、前記加熱室の設定温度との対応関係を示す代表温度情報を用いて、前記設定温度取得ステップにおいて取得された設定温度に対応する代表温度を特定する代表温度特定ステップと、
   前記代表温度特定ステップにおいて特定された代表温度と、前記設定温度取得ステップにおいて取得された設定温度とを用いて、前記前室及び前記後室の少なくとも一方と前記加熱室とを搬送される基板の温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定ステップとを含む
   温度プロファイル推定方法。
2. 前記加熱室は、それぞれが互いに独立して雰囲気温度を制御可能である、前記前室に隣接する第１加熱室と前記第１加熱室よりも搬送方向の下流側に設けられる第２加熱室とを少なくとも有し、
   前記代表温度情報は、前記前室の代表温度と前記第１加熱室の設定温度との対応関係を示し、
   前記代表温度特定ステップでは、前記設定温度取得ステップにおいて取得された前記第１加熱室の設定温度に対応する、前記前室の代表温度を特定する
   請求項１に記載の温度プロファイル推定方法。
3. 前記加熱室は、それぞれが互いに独立して雰囲気温度を制御可能である、第１加熱室と、前記第１加熱室よりも搬送方向の下流側に設けられ、前記後室に隣接する第２加熱室とを少なくとも有し、
   前記代表温度情報は、前記後室の代表温度と前記第２加熱室の設定温度との対応関係を示し、
   前記代表温度特定ステップでは、前記設定温度取得ステップにおいて取得された前記第２加熱室の設定温度に対応する前記後室の代表温度を特定する
   請求項１又は２に記載の温度プロファイル推定方法。
4. 請求項１に記載の温度プロファイル推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
5. 雰囲気温度を設定温度と一致するように制御可能な加熱室と、前記加熱室の上流側に位置する前室及び前記加熱室の下流側に位置する後室の少なくとも一方とを備えるリフロー装置内を搬送される基板の温度の時間変化を示す温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定装置であって、
   前記前室及び前記後室の少なくとも一方の雰囲気温度を代表する代表温度と、前記加熱室の設定温度との対応関係を示す代表温度情報を記憶している記憶部と、
   温度プロファイルを推定する際に用いられる、前記加熱室の設定温度を取得する設定温度取得部と、
   前記記憶部に記憶されている代表温度情報を用いて、前記設定温度取得部によって取得された設定温度に対応する代表温度を特定する代表温度特定部と、
   前記代表温度特定部によって特定された代表温度と、前記設定温度取得部によって取得された設定温度とを用いて、前記前室及び前記後室の少なくとも一方と前記加熱室とを搬送される基板の温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定部とを備える
   温度プロファイル推定装置。
6. 請求項５に記載の温度プロファイル推定装置を備えるリフロー装置。

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