JP2015078794A

JP2015078794A - 加熱炉の制御方法及び加熱炉並びに加熱炉の制御プログラム

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Publication number: JP2015078794A
Application number: JP2013216036A
Authority: JP
Inventors: 光生竹内; Mitsuo Takeuchi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: JP6206077B2

Abstract

【課題】リフロー炉の消費電力をさらに低減させる。【解決手段】リフロー炉１は、過去の加熱部５の温度変化をゾーンＺ１〜Ｚ１０毎に取得し、温度プロファイルデータベースを作成する。立ち上げ時には、設定温度と現在の温度のそれぞれで温度プロファイルデータベースを検索し、設定温度に相当する時刻から現在の温度に相当する時刻を引き、立ち上げ所要時間を計算する。立ち上げ所要時間には、必要に応じて雰囲気濃度の制御に要する時間も加算する。各ゾーンＺ１〜Ｚ１０にプリント基板２が到達する時間から立ち上げ所要時間を引いてヒータ１２に電源を入れるタイミングをゾーンＺ１〜Ｚ１０毎に決定する。【選択図】図１

Description

本発明は、加熱炉の制御方法及び加熱炉並びに加熱炉の制御プログラムに関する。

電子機器などの製造ラインでは、樹脂製のプリント基板の表面にＩＣ（Integrate Circuit）や、抵抗、コンデンサなどの部品を載置し、リフロー炉と呼ばれる電気炉を用い、はんだで接合する工程を有する。リフロー炉には、はんだを加熱する方法に応じて赤外線式や、熱風式などがある。熱風式のリフロー炉は、例えば、部品を載置したプリント基板を搬送するコンベア装置を有し、プリント基板の搬送経路に沿ってコンベア装置を覆うようにヒータを配置し、ヒータで加熱された熱風をファンでプリント基板に吹き付けている。さらに、リフロー炉は、プリント基板を加熱する温度の高低によって複数のゾーンに区画されている。例えば、プリント基板の搬入側に相対的に低温のゾーンが形成され、その後に中温のゾーンを経て、はんだを溶融温度まで加熱する高温のゾーンが配置される。このために、リフロー炉では、ゾーン毎に設けられたヒータのそれぞれに対して温度管理している。

ここで、近年では、製造ラインの省エネルギー化を図る観点から、プリント基板を処理していない非生産時や、リフロー炉の立ち上げ時又は立ち下げ時の電力使用や、最大電力を削減することが試みられている。

従来のリフロー炉では、立ち上げ時に全てのゾーンのヒータに同時に通電するように構成されている。このために、温度設定の低いゾーンから順番に立ち上げ作業が終了し、高温のゾーンが最後に立ち上がる。そこで、従来のリフロー炉では、立ち上げ時には、ヒータに流す電流を通常の６０％にし、設定温度に達したらヒータに１００％の電流を流すことで、立ち上げ時の電力消費量の削減を図っている例がある。また、別の従来のリフロー炉では、最初に１つのゾーンのヒータに電流を流し、そのゾーンが設定温度に達して熱的に飽和したら、次のゾーンのヒータに通電するように構成されているものがある。このように、１つのゾーンの立ち上げが終了した後に次のゾーンの立ち上げを開始することにより、リフロー炉の立ち上げ時に投入する電流の総和を低く抑えることができる。

特開２００５−１２５３４０号公報特開平７−２１２０２７号公報

しかしながら、リフロー炉では、ゾーン毎の設定温度の違いに応じて立ち上げに要する時間に差が生じる。このために、最初に立ち上がったゾーンは、最後のゾーンが立ち上がるまで待機する必要があった。プリント基板は、全ゾーンの立ち上げが完了した後に炉内に投入されるので、温度設定の低いゾーンほど立ち上げ開始から生産開始までの待ち時間が長くなる。このために、待機中のゾーンの電力消費を低減することができなかった。
本発明は、このような事情に鑑み、一つの側面として、リフロー炉の消費電力をさらに低減させることを目的とする。

実施形態の一観点によれば、加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出し、前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータに電力供給を開始することを特徴とする加熱炉の制御方法が提供される。

また、実施形態の別の観点によれば、加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータと、前記ヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出する時間算出部と、前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータの電源を投入するヒータ制御部と、を含むことを特徴とする加熱炉が提供される。

さらに、実施形態の別の観点によれば、加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出し、前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータへの電力供給を開始する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする加熱炉の制御プログラムが提供される。

設定温度に到達してから実際に加熱対象物が投入されるまでの待機時間を低減できるので、立ち上げ時の消費電力を削減できる。

図１は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉の概略構成の一例を示す図である。図２は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉の装置ログ情報の概略構成の一例を示す図である。図３は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉の温度プロファイルデータベースの概略構成の一例を示す図である。図４は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉におけるゾーン毎の基板到達時間の一例を示す図である。図５Ａは、本発明の実施の形態に係るリフロー炉における処理の一例を示すフローチャートである。図５Ｂは、本発明の実施の形態に係るリフロー炉における処理の一例を示すフローチャートである。図６は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉において加熱時間を算出する処理の一例を説明する図である。図７は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉において雰囲気濃度を制御するために必要な時間を算出する処理の一例を説明する図である。図８は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉において各ゾーンのヒータへの通電開始タイミングの一例を説明する図である。図９は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉において一部のゾーンの炉内温度と酸素濃度の時間変化の各ゾーンのヒータへの通電開始タイミングの一例を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉においてゾーンの昇温時におけるヒータの消費電力と炉内温度の関係の一例を示す図である。図１１は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉において一部のゾーンにおける消費電力の一例を重ねて示す図である。図１２は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉に対する比較例として、各ゾーンへの通電を同時に行った場合の電力使用状態の一例を示す図である。図１３は、本発明の実施の形態に係るリフロー炉を再立ち上げするときの炉内温度の時間変化の一例を示す図である。

発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。

図１に加熱炉であるリフロー炉の概略構成を示す。リフロー炉１は、プリント基板２を搬送するコンベア装置３を有し、コンベア装置３の搬送経路の一部を覆うように加熱部５が設けられている。コンベア装置３及び加熱部５は、制御装置６で制御される。なお、加熱対象物であるプリント基板２は、はんだが塗布されると共に、部品が載置されているものとする。

加熱部５は、コンベア装置３が通る貫通孔１１を有し、搬入側から順番に、複数のゾーンＺ１〜Ｚ１０に区画されている。各ゾーンＺ１〜Ｚ１０には、ヒータ１２と、送風用のファン１３と、温度センサ１４とが少なくとも１つずつ設けられており、ヒータ１２で加熱した暖かい気体をファン１３でコンベア装置３上のプリント基板２に噴き付けるように構成されている。図１に示す例では、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０において、ヒータ１２と、送風用のファン１３と、温度センサ１４がコンベア装置３を挟むように上下に１つずつ配置されている。

例えば、搬入口側のゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５は、相対的に低い温度に設定される低温ゾーンを形成する。続くゾーンＺ６、Ｚ７、Ｚ８は、相対的に中間の温度に設定される中温ゾーンを形成する。さらに続くゾーンＺ９，Ｚ１０は、相対的に高温の温度に設定される高温ゾーンを形成する。搬出口側の残りの領域は、プリント基板２を冷却するための冷却ゾーンになっている。冷却ゾーンは、例えば、常温に設定され、ファン１３による送風のみが行われる。

さらに、高温のゾーンＺ９，Ｚ１０では、はんだの酸化を防止するために、窒素ガスの供給ライン１５が接続されている。また、これらのゾーンＺ９，Ｚ１０には、内部の雰囲気を計測する手段として酸素濃度センサ１６が少なくとも１つずつ取り付けられている。窒素ガスの供給ライン１５は、高温ゾーンに加えて、低温ゾーンや、中温ゾーンの各ゾーンＺ１〜Ｚ８に設けても良い。

制御装置６は、例えば、制御プログラムを実行することによってコンベア装置３や加熱部５を制御するコンピュータである。制御装置６は、制御プログラムを実行することによって実現される特徴的な機能として、データベース処理部５１と、時間算出部５２と、ヒータ制御部５３と、雰囲気制御部５４とを有する。データベース処理部５１は、装置ログ情報２１や温度プロファイルデータベース３５を作成したり、温度プロファイルデータベースを検索したりする。時間算出部５２は、ゾーンＺ１〜Ｚ１０毎に立ち上げ開始時刻を算出する。ヒータ制御部５３は、センサ１４，１６の出力信号に基づいてヒータ１２やファン１３の通電制御を行う。雰囲気制御部５４は、窒素ガスの供給量を制御する。また、制御装置６は、記憶装置５５を有する。記憶装置５５には、装置ログ情報２１や、温度プロファイルデータベース３５、プロセスのレシピ、制御プログラムなどが記憶される。さらに、制御装置６は、この他にも、不図示の表示装置や、通信装置、入出力装置を有しても良い。

ここで、図２に装置ログ情報２１の一例を示す。装置ログ情報２１は、所定の時間間隔で各種の情報を取得し、各種の情報と時刻を関連付けた構成を有し、リフロー炉１における各種情報の過去のデータの時間変化がまとめられている。装置ログ情報２１には、例えば、時刻情報２３と、レシピ名情報２４と、ゾーン毎の炉内温度情報２５と、酸素濃度情報２６とコンベアスピード情報２７と、コンベア幅情報２８と、装置状態情報２９と、基板枚数情報３０と、アラーム数情報３１とが含まれ、これら情報２５〜３０が関連付けられた構成を有する。炉内温度情報２５は、ゾーンＺ１〜Ｚ１０毎にセンサ１４で測定した温度が入力される。なお、図２には、ゾーンＺ７までのデータが例示されているが、ゾーンＺ１０までの全てのゾーンＺ１〜Ｚ１０のデータが収集され、保存される。コンベアスピード情報２７は、コンベア装置３に取り付けられた速度センサ、例えばエンコーダ４１で計測されたプリント基板２の搬送速度の情報が格納される。コンベア幅情報２８のコンベア装置３の搬送路の幅の情報が格納される。また、酸素濃度情報２６は、ゾーン９，１０毎に作成しても良い。ここで、炉内温度情報２５のＺ１の項目は、ゾーンＺ１の温度が入力される。酸素濃度情報２６は、窒素ガスを供給するゾーンＺ９，Ｚ１０において酸素濃度センサ１６で計測した酸素の濃度が入力される。基板枚数情報３０は、プリント基板２の処理枚数を示し、アラーム数情報３１はリフロー炉１で異常が発生した回数が入力される。

次に、図３の温度プロファイルデータベース３５の一例を示す。温度プロファイルデータベース３５は、装置ログ情報２１に基づいて制御装置６により作成され、保存される。温度プロファイルデータベース３５は、時刻情報３６と、炉内温度情報２５と、酸素濃度情報２６とが関連付けられた構成を有する。時刻情報３６は、経過時間が入力される。時刻情報３６には、立ち上げ開始時からの経過時刻を使用しても良いし、図２の時刻情報２３をそのまま使用しても良い。炉内温度情報２５のＺ１の欄には、装置ログ情報２１から抽出されたゾーンＺ１の立ち上げ時の温度が入力され、時刻情報と組み合わせることによってゾーンＺ１の温度の時間変化がわかるようになっている。同様に、酸素濃度情報２６は、窒素ガスを供給するゾーンにおいて酸素濃度計で計測した酸素の濃度が入力され、時刻情報３６と組み合わせることによって酸素濃度の変化がかわるようになっている。なお、図３には、ゾーンＺ７までのデータが例示されているが、ゾーンＺ１０までの全てのゾーンＺ１〜Ｚ１０のデータが収集され、保存される。また、酸素濃度情報２６は、ゾーン９，１０毎に作成しても良い。

ここで、図４を参照し、加熱部５の各ゾーンＺ１〜Ｚ１０にプリント基板２が到達する時刻の一例を説明する。横軸は時間の経過を示し、縦軸はゾーン番号を示す。複数のプロットは、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０にプリント基板２が投入される時刻を示している。例えば、ゾーンＺ２の基板投入時間は、プリント基板２がゾーンＺ１から出てゾーンＺ２に入る時刻である。即ち、基板投入時間は、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０のヒータ１２の近傍にプリント基板２が到達する時間に相当する。ゾーンＺ１は、最初にプリント基板２が投入される領域であり、到達時刻はゼロとする。以降は、コンベア装置３の搬送速度に応じて、プリント基板２がゾーンＺ２〜ゾーンＺ１０に順番に到達する。そして、隣り合う２つのゾーンＺ１〜Ｚ１０間の基板到達時刻の差が、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０におけるゾーン間基板移動時間になる。

次に、図５Ａ及び図５Ｂのフローチャートを主に参照し、リフロー炉１の立ち上げ処理について説明する。なお、装置ログ情報２１は、制御装置６のデータベース処理部５１によって随時作成され、時刻は制御装置６内のタイマを用いて計測し、炉内温度や酸素濃度は、それぞれのゾーンＺ１〜Ｚ１０のセンサ１４，１６で計測した値を使用する。さらに、温度プロファイルデータベース３５は、データベース処理部５１によって所定時間、例えば２４時間毎に更新される。

最初に、図５ＡのステップＳ１０１で作業者がリフロー炉１に設けられた不図示のスタートスイッチ（ＳＷ）を押すと、ステップＳ１０２で、制御装置６のヒータ制御部５３が、温度センサ１４を使用して現在の各ゾーンＺ１〜Ｚ１０の炉内温度を測定する。この後、ステップＳ１０３で、データベース処理部５１がゾーン番号Ｎを１に設定してからステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、データベース処理部５１が、ゾーン番号Ｎ＝１、即ちゾーンＺ１の現在の炉内温度Ｔ０１（Ｔ０Ｎ：Ｎ＝１）で温度プロファイルデータベース３５のＺ１欄を検索し、炉内温度Ｔ０１のときの時刻ｔ０１（ｔ０Ｎ：Ｎ＝１）を取得する。続く、ステップＳ１０５では、データベース処理部５１がレシピに設定されているゾーンＺ１の設定温度Ｔ１（ＴＮ：Ｎ＝１）を取得し、Ｔ１で温度プロファイルデータベース３５のＺ１欄を検索し、炉内温度Ｔ１のときの時刻ｔ１（ｔＮ：Ｎ＝１）を取得する。この後、ステップＳ１０６で、時間算出部５２は、ゾーンＺ１が設定温度になるまでに要する加熱時間ｔｓ１＝ｔ１−ｔ０１を算出する。

ここで、ステップＳ１０４からステップＳ１０６までの処理の具体例について、図６を参照して説明する。ゾーンＺ１の現在の炉内温度Ｔ０１が「３２℃」の場合、制御装置６は、温度プロファイルデータベース３５のＺ１欄から時刻「０：０４」を取得し、この値を時刻ｔ０１とする。また、レシピに設定されている炉内の設定温度Ｔ１が「１５５℃」であった場合、制御装置６は、温度プロファイルデータベース３５のＺ１欄から時刻「０：２２」を取得し、この値を時刻ｔ１とする。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ０１を引いて加熱時間ｔｓ１（ｔｓＮ：Ｎ＝１）を算出する。また、例えば、ゾーンＺ５においては、現在温度「３５℃」の時刻「０：０２」と、設定温度「１６０℃」の時刻「０：２６」を取得し、加熱温度ｔｓ５（ｔｓＮ：Ｎ＝５）を２４分（＝２６−２）と算出する。

次に、図５ＡのステップＳ１０７でゾーン番号Ｎが最終ゾーンに相当する値、例えば、１０であるか調べる。そして、ゾーン番号Ｎが１０未満であれば、ステップＳ１０８でゾーン番号Ｎを１つ増加させた後、ステップＳ１０４からステップＳ１０６を実行する。以降は、前記の処理を繰り返し、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０についての加熱時間ｔｓＮを計算する。そして、ゾーン番号Ｎ＝１０までの処理が終了したら、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、酸素濃度の管理を行うゾーンの酸素濃度を計測する。ステップＳ１１０で、データベース処理部５１が、現在の対象ゾーンの酸素濃度に相当する時刻を温度プロファイルデータベース３５から検索する。ステップＳ１１１で、データベース処理部５１が、対象ゾーンに設定された酸素濃度に相当する時刻を温度プロファイルデータベース３５から検索する。そして、ステップＳ１１２で、時間算出部５２が、対象ゾーンが設定された酸素濃度になるまでに要する酸素濃度到達時間ｔｄＮを算出する。即ち、制御装置６は、リフロー炉１の過去の温度変化のプロファイルから炉内温度が設定温度に到達するまでに要する時間を算出する。そして、ステップＳ１１３で、全ての対象ゾーンについての酸素濃度到達時間ｔｄＮを算出するまで、ステップＳ１１０からステップＳ１１２を繰り返す。

ここで、ステップＳ１０９からステップＳ１１３までの処理の具体例について、図７を参照して説明する。図７は、温度プロファイルデータベース３５のデータを酸素濃度で並べ替えた例が示されている。制御装置６は、酸素濃度センサ１６の値がオーバーフローを示す「ＯＶＥＲ」のときの時刻ｔｌ０９（ｔｌ０Ｎ：Ｎ＝９）として「０：００」を取得する。さらに、制御装置６は、レシピに設定された酸素濃度、例えば「９９９」を取得し、温度プロファイルデータベース３５を検索して酸素濃度が「９９９」になる時刻ｔｌ９（ｔｌＮ：Ｎ＝９）として「０：００９」を取得する。そして、酸素濃度到達時間ｔｄ９（ｔｄＮ：Ｎ＝９）をｔｌ０１−ｔｌ９から算出する。即ち、リフロー炉１の過去の酸素濃度の変化のプロファイルから酸素濃度が設定値に到達するまでに要する時間を算出する。

次に、図５Ｂに示すように、ステップＳ１１３から進むステップＳ１１４では、時間算出部５２が、ゾーン毎に加熱時間ｔｓＮと酸素濃度到達時間ｔｄＮを加算し、立ち上げ所要時間ｔｇＮを算出する。続くステップＳ１１５では、時間算出部５２が、図４を参照して説明したゾーン間基板到達時刻を決定する。ゾーン間基板到達時刻は、レシピで設定されるコンベア装置３の搬送速度、又はコンベア装置３のエンコーダ４１から取得するプリント基板２の搬送速度を使用して算出する。さらに、ステップＳ１１６で、時間算出部５２が、各ゾーン基板到達時間から立ち上げ所要時間ｔｇＮを引いた立ち上げ開始時間をゾーンＺ１〜Ｚ１０毎に算出する。そして、立ち上げ開始時間になったら、ヒータ制御部５３が、それぞれのゾーンＺ１〜Ｚ１０のヒータ１２に通電を開始する。各ゾーンＺ１〜Ｚ１０のヒータ１２への通電開始タイミングの具体例は、後に説明する。

さらに、ステップＳ１１７で酸素濃度管理ゾーンがない場合には、ステップＳ１１９に進む。一方、酸素濃度管理ゾーンがある場合には、ステップＳ１１８に進み、そのゾーンＺ１〜Ｚ１０の温度が設定温度に到達した後、雰囲気制御部５４が酸素濃度の管理を行う。ここでは、例えば、酸素濃度センサ１６でゾーンＺ９，Ｚ１０内の酸素濃度を計測し、必要に応じて窒素ガスの供給量を増やすことなどがあげられる。そして、ステップＳ１１９では、制御装置６が、ゾーンＺ１の立ち上げが完了した時刻にコンベア装置３の搬送速度を設定値にする。

これによって、プリント基板２がコンベア装置３によって加熱部５に搬入され、ゾーンＺ１からゾーンＺ１０まで順番に通過する。このとき、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０は設定された温度に制御されているので、プリント基板２上のはんだが加熱され、高温ゾーンで溶融する。この後、冷却ゾーンではんだが冷却されて凝固することによって、プリント基板２と部品がはんだ接合される。部品がはんだ接合されたプリント基板２は加熱部５の搬出口から搬出される。

ここで、図５のステップＳ１１６における各ゾーンＺ１〜Ｚ１０のヒータ１２への通電開始タイミングの具体例について、説明する。図８は、横軸が時間の経過を示し、縦軸がゾーン番号を示す。各ラインの長さは、ゾーン番号Ｎに対応する各ゾーンＺ１〜Ｚ１０の立ち上げ所要時間に相当する。さらに、各ラインの左端は、ヒータ１２への通電開始のタイミングを示し、各ラインの右端は炉内温度が設定値に到達して基板投入が可能になるタイミングを示す。各ラインの右端は、ゾーン番号が増加するにつれて遅れている。ゾーン間の時間遅れは、図４に示す基板到達時刻がゾーン移動時間分に相当する。また、各ラインの左端がゾーンＺ１〜Ｚ１０毎に異なるのは、立ち上げ所要時間ｔｇＮがゾーンＺ１〜Ｚ１０によって異なるためである。

例えば、ゾーン１の搬入タイミングは、基板投入時刻に相当する。そして、ゾーンＺ１のヒータの通電開始時刻は、基板投入時刻からゾーン１の立ち上げ所要時間ｔｇ１を引いた時刻になる。同様に、ゾーンＺ２の搬入タイミングは、ゾーンＺ１の基板投入時刻からゾーン毎基板到達時刻を加算した時刻になる。そして、ゾーンＺ２のヒータの通電開始時刻は、ゾーンＺ２の搬入タイミングからゾーンＺ２の立ち上げ所要時間ｔｇ２を引いた時刻になる。そして、各ゾーンＺ２〜Ｚ１０について搬入タイミングから立ち上げ所要時間ｔｇＮを引くことにより、ヒータ１２への通電開始時間が決定する。

各ゾーンＺ１〜Ｚ１０においては、ゾーン番号Ｎが大きい方が昇温に要する時間が長くなる傾向になる。特に、中温又は高温に設定されるゾーンＺ６〜Ｚ１０は、昇温のための時間が低温のゾーンＺ１〜Ｚ５に比べて高くなる。さらに、高温のゾーンＺ９、Ｚ１０は、炉内の温度が上昇した後に、炉内の窒素雰囲気置換のための時間が必要になるので、低温のゾーンＮ１〜Ｎ３や、中温のゾーンＮ４〜Ｎ８に比べて立ち上げ所要時間ｔｇＮがさらに長くなる。ここで、一部のゾーンＺ１〜Ｚ１０の炉内温度と酸素濃度の時間変化の一例を図９に示す。横軸は、時間の経過を示し、縦軸は炉内温度又は酸素の濃度を示している。立ち上げ所要時間ｔｇＮが相対的に長いゾーンＺ９，Ｚ１０の炉内温度が、ゾーンＺ１〜Ｚ４に比べて速いタイミングで立ち上がり始める。また、ゾーンＺ９，Ｚ１０が設定温度に到達した辺りから、酸素濃度が管理され、設定値まで急速に下げられる。

また、図１０にゾーンＺ１の昇温時におけるヒータ１２の消費電力と炉内温度の関係の一例を示す。ヒータ１２の消費電力は、炉内温度を上昇させている途中まではＯＮになるので、大きくなる。その後、炉内温度が設定温度に近づくとヒータ１２は一旦ＯＦＦになり、設定温度に到達した後はＯＮ−ＯＦＦ制御に切り替わるので、ヒータ１２の消費電力は立ち上げ時に比べて少なくなる。図１１に一部のゾーンＺ１〜Ｚ６における消費電力の一例を重ねて示すように、この実施形態ではヒータ１２の起動時刻が異なることから、各ヒータ１２の消費電力が最大になる時間をずらすことができる。

ここで、比較例として、図１２に各ゾーンＺ１〜Ｚ１０への通電を同時に行った場合の電力使用状態を示す。比較例では、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０のヒータに同時に電力が供給される。この結果、立ち上げ所要時間が最も短いゾーンＺ１が最初に立ち上がる。その後、ゾーンＺ２からゾーンＺ１０が順番に立ち上がり、最後のゾーンＺ１０が立ち上がる。そして、ゾーンＺ１０が立ち上がったところで、プリント基板２がゾーンＺ１に搬入される。このために、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０において、破線で示すように生産開始待ち時間が発生する。生産開始待ち時間の間もヒータ１２には通電しているので、電力消費が発生する。これに対して、図８に示す実施形態の例では、生産開始待ち時間がないので電力消費を低減できる。

また、リフロー炉１を停止させるときには、最後のプリント基板２がゾーンＺ１からゾーンＺ２に移動し終えた後にゾーンＺ１のヒータ１２への通電を停止する。以降は順番に次のゾーンＺ３〜Ｚ１０にプリント基板２を移動し終えたゾーンＺ２〜Ｚ１０から順番にヒータ１２への通電を停止する。

次に、例えば、５０分程度の短時間の休憩の後にリフロー炉を再立ち上げするような場合の制御について説明する。例えば、図１３に示すように、高温のゾーンＺ９，Ｚ１０からヒータ１２を起動し、低温のゾーンＺ１〜Ｚ５が後から起動される。中温のゾーンＺ６〜Ｚ８は、高温のゾーンＺ９，Ｚ１０と、低温のゾーンＺ１〜Ｚ５の間のタイミングで起動する。

また、装置停止時間がさらに短い場合には、ヒータ制御部５３が、電力計を用いて一度ヒータ１２を止めた後に再起動する場合に必要な消費電力を算出する。この場合、電力計は、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０に予め設けておく。また、ヒータ制御部５３は、現在の消費電力の値を使用し、ヒータ１２を停止せずに設定温度を維持したときの消費電力も算出する。そして、ヒータ制御部５３が、２つの消費電力を比較する。設定温度を維持した方がヒータ１２を停止した場合より消費電力が低くなる場合には、ヒータ制御部５３が、ヒータ１２を停止させずに、設定温度を維持する。

ヒータ１２の停止と非停止の判断の分岐点は、リフロー炉１の仕様によって異なる。例えば、装置停止時間の長さによって変化するゾーン毎の温度低下を装置ログ情報２１から決定し、その温度から設定温度に昇温するまでに要する立ち上げ所要時間ｔｇＮを温度プロファイルデータベース３５を参照して算出する。さらに、立ち上げ所要時間ｔｇＮから消費電力を算出し、各ゾーンＺ１〜Ｚ１０の総和を求める。この消費電力の総量と、リフロー炉１の設定温度を維持したときの消費電力とを比較し、設定温度を維持した方が消費電力を少なくできる場合には、リフロー炉１を停止させない。一方、装置停止した方が消費電力を少なくできる場合には、リフロー炉１を停止させる。

以上、説明したように、この実施の形態では、ゾーンＺ１〜Ｚ１０毎に立ち上げ所要時間ｔｇＮを計算し、立ち上げ開始時刻をゾーン毎に設定するようにしたので、設定温度に到達してから実際にプリント基板２が投入されるまでの待機時間を低減できる。さらに、立ち上げ開始時刻をゾーンＺ１〜Ｚ１０毎の基板到達時間から立ち上げ所要時間ｔｇＮを引くことで算出するようにしたので、ゾーンＺ１〜Ｚ１０毎のリフロー工程の開始時刻から逆算した時刻に立ち上げを開始することが可能になり、待機時間をさらに低減できる。このことから、リフロー炉１における消費電力を低減できる。

なお、酸素濃度を低くする必要がないゾーンＺ１〜Ｚ８では、ヒータ１２の周囲の酸素濃度が所定値に到達するまでに要する時間をゼロとして計算するように構成しても良い。
リフロー炉１に例示される加熱炉は、はんだの溶融以外の用途にも使用できる。
また、加熱炉の制御プログラムを記憶媒体に記憶したり、ダウンロード可能な状態においたりすることも本実施の形態に含まれるものとする。

ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。

以下に、前記の実施の形態の特徴を付記する。
（付記１）加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出し、前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータに電力供給を開始することを特徴とする加熱炉の制御方法。
（付記２）前記立ち上げ所要時間は、前記ヒータ毎の過去の温度上昇の時間変化を使用して算出する付記１に記載の加熱炉の制御方法。
（付記３）前記ヒータの少なくとも１つの前記立ち上げ所要時間には、前記ヒータの周囲の酸素濃度が所定値に到達するまでに要する時間を含むことを特徴とする付記１又は付記２に記載の加熱炉の制御方法。
（付記４）前記ヒータの周囲の酸素濃度が所定値に到達するまでに要する時間は、前記ヒータ毎の過去の酸素濃度の時間変化を使用して算出する付記３に記載の加熱炉の制御方法。
（付記５）加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータと、前記ヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出する時間算出部と、前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータの電源を投入するヒータ制御部と、を含むことを特徴とする加熱炉。
（付記６）前記ヒータ毎の過去の温度上昇の時間変化を検索可能なプロファイルデータベースを有し、前記時間算出部は、前記ヒータ毎の過去の温度上昇の時間変化を使用して前記立ち上げ所要時間を算出するように構成されていることを特徴とする付記５に記載の加熱炉。
（付記７）前記ヒータの少なくとも１つの前記立ち上げ所要時間には、前記ヒータの周囲の酸素濃度が所定値に到達するまでに要する時間を含み、前記ヒータの周囲の酸素濃度が所定値に到達するまでに要する時間は、前記ヒータ毎の過去の酸素濃度の時間変化を使用して算出され、前記プロファイルデータベースは、前記ヒータの周囲の酸素濃度が所定値に到達するまでに要する時間を検索可能に構成されている付記６に記載の加熱炉。
（付記８）加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出し、前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータへの電力供給を開始する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする加熱炉の制御プログラム。
（付記９）前記立ち上げ所要時間は、前記ヒータ毎の過去の温度上昇の時間変化を使用して算出され、前記ヒータ毎の過去の温度上昇の時間変化を検索可能なプロファイルデータベースを作成する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする付記８に記載の加熱炉の制御プログラム。
（付記１０）前記ヒータの少なくとも１つの前記立ち上げ所要時間は、前記ヒータの周囲の酸素濃度が所定値に到達するまでに要する時間を含み、前記ヒータの周囲の酸素濃度が所定値に到達するまでに要する時間は、前記ヒータ毎の過去の酸素濃度の時間変化を使用して算出され、前記プロファイルデータベースを前記ヒータ毎の過去の酸素濃度の時間変化を検索可能に作成する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする付記９に記載の加熱炉の制御プログラム。

１リフロー炉（加熱炉）
２プリント基板（加熱対象物）
３コンベア装置（搬送経路）
１２ヒータ
２１装置ログ情報
３５温度プロファイルデータベース
５２時間算出部
５３ヒータ制御部
ｔｄＮ酸素濃度到達時間
ｔｇＮ立ち上げ所要時間

Claims

加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、
前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出し、
前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータに電力供給を開始することを特徴とする加熱炉の制御方法。
前記立ち上げ所要時間は、前記ヒータ毎の過去の温度上昇の時間変化を使用して算出する請求項１に記載の加熱炉の制御方法。
加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータと、
前記ヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出する時間算出部と、
前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータの電源を投入するヒータ制御部と、
を含むことを特徴とする加熱炉。
前記ヒータ毎の過去の温度上昇の時間変化を検索可能なプロファイルデータベースを有し、前記時間算出部は、前記ヒータ毎の過去の温度上昇の時間変化を使用して前記立ち上げ所要時間を算出するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の加熱炉。
加熱対象物の搬送経路上に配置された複数のヒータが設定温度に到達するまでに要する立ち上げ所要時間を算出し、
前記ヒータのそれぞれの近傍に加熱対象物が到達する時刻から、前記立ち上げ所要時間を引いた立ち上げ開始時刻を算出し、
前記立ち上げ開始時刻に前記ヒータへの電力供給を開始する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする加熱炉の制御プログラム。