JP2015123503A - Vacuum soldering apparatus, and control method therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面実装用の部品等を基板上の所定の位置に載せて当該部品と基板とをはんだ付け処理する際に、真空溶融状態のはんだからボイドを脱泡・脱気する機能を備えた真空リフロー炉に適用可能な真空はんだ処理装置及びその制御方法に関するものである。 The present invention has a function of defoaming and degassing voids from solder in a vacuum melted state when a component for surface mounting is placed on a predetermined position on a substrate and the component and the substrate are soldered. The present invention relates to a vacuum solder processing apparatus applicable to a vacuum reflow furnace and a control method thereof.
従来から、パワーデバイスやパワーモジュール実装などの大電流素子のリフロー実装工程によれば、通常の大気圧での熱風リフロー処理で発生するボイドが問題視され、ボイド発生をより少なくする工法が要求されている。 Conventionally, according to the reflow mounting process of large current elements such as power devices and power module mounting, voids generated by hot air reflow processing at normal atmospheric pressure are regarded as a problem, and a method of reducing the generation of voids is required. ing.
図19A及び図19Bは、従来例に係る熱風リフロー例を示す工程図である。図19Aに示すクリームはんだ8は、基板5のパッド電極4の上に塗布されたものである。クリームはんだ8は、はんだの粉末にフラックスを加えて、適度な粘度にしたものであって、マスクを介してスクリーン印刷機(Screen Printer)により基板5のパッド電極4の上に塗布されるものである。
19A and 19B are process diagrams showing an example of hot air reflow according to a conventional example. The
この従来の熱風リフローでは、クリームはんだ8が熱風リフロー処理され、はんだが溶融状態になった際に、その内部にボイド2が発生する。このボイド2は溶融したはんだ(溶融はんだ7)が冷却されて固化する際にもその内部にそのまま残留してしまうという問題があった。
In this conventional hot air reflow, when the
ボイド発生について、クリームはんだ8を基板5のパッド電極4の上に塗布し、電子部品を搭載しない状態で、大気圧での熱風リフロー処理した状態を図19A及び図19Bを用いて模式的に説明する。図19Bに示すはんだ3は、図19Aに示したクリームはんだ8を熱風リフロー処理した後に、その溶融はんだ7が表面張力により球状に冷えて固まった状態である。図中の白抜き丸形状はボイド2の部分であり、溶融はんだ7内に不本意に生成され、冷えて固まった後もはんだ3内に残留したものである。ボイド2はパワーデバイス等において熱伝導効果を損ない、排熱の悪化を招く原因となる。
Regarding the generation of voids, a state in which
上述のボイド発生の低減に関して、特許文献1には真空排気機能を備えたはんだ処理装置(真空リフロー装置)が開示されている。このはんだ処理装置によれば、排気弁、真空ポンプ及び処理槽を備え、処理槽内に基板が搬入され、当該基板のパッド電極上のはんだが溶融状態で、排気弁を開いて真空引きポンプを駆動し処理槽の内部を一旦、真空排気するようになされる。このような真空状態にすると、はんだ溶融中にはんだ内に残存するボイドが脱泡・脱気効果により除去されるというものである。
Regarding the reduction of the above-mentioned void generation,
ところで、従来例に係る真空リフロー装置によれば、次のような問題がある。
i.特許文献1に見られるようなはんだ付け処理を行う際に、チャンバー(処理槽)内を真空状態としている。このとき、真空引きポンプを稼働させて真空状態を作り出すが、従来方式では真空処理時間を設定し、その設定された真空処理時間だけひたすらに真空引きポンプを稼働し続ける方法が採られている。
Incidentally, the vacuum reflow apparatus according to the conventional example has the following problems.
i. When performing a soldering process as found in
このため、真空引きにより、ボイドが脱泡・脱気されるものの連続的に真空度を変化させているので、脱泡・脱気が急激に行われる。その結果、溶融はんだ7中のボイド2が脱泡・脱気される過程においてボイド2がはち切れて(爆裂して)、フラックスの飛散や、部品の飛散、はんだの飛散が起こる原因となる。
For this reason, although the void is defoamed and degassed by evacuation, since the degree of vacuum is continuously changed, defoaming and degassing are performed rapidly. As a result, in the process of defoaming and degassing the
ii.一方、チャンバーを所定のポンプ出力で真空引きして得られる、真空度に対する真空引き時間をプロットした真空引き制御特性において、単位時間当たりの真空度の減少量が変化すると、ボイド2に加わるストレスが変動し、ボイド2のはち切れ発生の原因となるという事実が確認されている。また、真空引き制御特性のグラフの傾きが緩やかな程、ボイド2のはち切れが発生し難いことも確認されているが、グラフの傾きが緩やかな真空引き制御特性を一義的に採用すると、チャンバー内を指定された目標の真空度に到達するために多くの時間を要するという問題がある。
ii. On the other hand, in the evacuation control characteristic obtained by plotting the evacuation time against the degree of vacuum obtained by evacuating the chamber with a predetermined pump output, when the amount of decrease in the degree of vacuum per unit time changes, the stress applied to the
上述の課題を解決するために、請求項1に記載の真空はんだ処理装置は、ワークを真空環境下ではんだ付け処理可能なチャンバーと、前記チャンバーの真空引き条件を設定する操作部と、前記真空引き条件に基づいて前記チャンバーを真空引きするポンプと、前記チャンバーを所定のポンプ出力で真空引きしたときの前記真空度に対する真空引き時間をプロットした傾きθの真空引き制御特性が予め複数準備され、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθに基づいて前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ切り替えるように前記ポンプの真空引き制御を実行する制御部とを備えるものである。
In order to solve the above-described problem, the vacuum soldering apparatus according to
請求項1に係る真空はんだ処理装置によれば、真空引き条件の選択度を拡大できると共に、チャンバー内を指定された目標の真空度に短時間に真空引きできるようになる。一方で、ボイドの発生を抑え、フラックス、部品等の飛散を防止できるようになる。 According to the vacuum solder processing apparatus of the first aspect, the selectivity of the evacuation condition can be expanded, and the inside of the chamber can be evacuated in a short time to a specified target degree of vacuum. On the other hand, generation of voids can be suppressed and scattering of flux, parts, etc. can be prevented.
請求項2に記載のはんだ処理装置は請求項1において、前記制御部は切り替え先の前記真空引き制御特性の傾きθを監視し、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθと、切り替え先の前記真空引き制御特性の傾きθとを常に比較し、真空引き中、双方の前記制御特性の傾きθが一致したとき、前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ制御を切り替えるものである。 A solder processing apparatus according to a second aspect of the present invention is the solder processing apparatus according to the first aspect, wherein the control unit monitors the inclination θ of the evacuation control characteristic at the switching destination, and the inclination θ of the evacuation control characteristic that is initially set, and the switching destination The slope θ of the evacuation control characteristic is constantly compared, and when the slope θ of both the control characteristics coincides during evacuation, the pump output is small and the pump output is large from the evacuation control characteristic. The control is switched to the control characteristic.
請求項3に記載の真空はんだ処理装置は請求項1において、前記チャンバーの真空圧を検出して圧力検出情報を出力する検出部と、前記真空引き制御特性をテーブル化したデータを記憶するメモリ部とを備え、前記制御部が、前記圧力検出情報に基づいて真空引き制御特性を参照し、前記チャンバー内の真空圧が前記真空引き制御特性の真空度の切り替えポイントに到達したとき、前記傾きθが大きい前記真空引き制御特性から前記傾きθが小さい前記真空引き制御特性へ前記ポンプ出力を切り替えるものである。
The vacuum solder processing apparatus according to
請求項4に記載の真空はんだ処理装置は請求項1において、前記制御部は、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθと、切り替え判別基準となる閾値傾きθthとを真空引き中、常に比較し、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθが前記閾値傾きθthを越えたとき、前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ制御を切り替えるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vacuum solder processing apparatus according to the first aspect, wherein the control unit always performs the evacuation of the initially set inclination θ of the evacuation control characteristic and the threshold inclination θth serving as a switching determination reference during evacuation. In comparison, when the initially set inclination θ of the evacuation control characteristic exceeds the threshold inclination θth, the control is switched from the evacuation control characteristic having a small pump output to the evacuation control characteristic having a large pump output. It is.
請求項5に記載の真空はんだ処理装置の制御方法は、ワークを真空環境下ではんだ処理する真空はんだ処理装置の制御部が、前記はんだ付け処理するチャンバーを所定のポンプ出力で真空引きして真空度に対する真空引き時間をプロットした所定の傾きθの真空引き制御特性を複数取得し記憶するステップと、前記傾きθの真空引き制御特性を設定するステップと、設定された前記真空引き制御特性の傾きθに基づいて前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ切り替えるように前記ポンプ出力を制御するステップとを実行するものである。
The control method of the vacuum solder processing apparatus according to
請求項6に記載の真空はんだ処理装置の制御方法は、請求項5において、前記制御部は、予備真空引き時、前記真空引き制御特性を取得してテーブルを作成するステップを実行し、本真空引き時、切り替え先の前記真空引き制御特性の傾きθを監視するステップと、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθと、切り替え先の前記真空引き制御特性の傾きθとを常に比較するステップと、真空引き中、双方の前記制御特性の傾きθが一致したとき、前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ制御を切り替えるステップとを実行するものである。
The method for controlling a vacuum solder processing apparatus according to claim 6 is the method according to
請求項7に記載の真空はんだ処理装置の制御方法は、請求項5において、前記制御部は、予備真空引き時、前記真空引き制御特性を取得してテーブルを作成するステップと、初期設定された傾きθの前記真空引き制御特性を切り替えるポイントを見出すステップとを実行し、本真空引き時、前記チャンバーの真空圧を検出すると共に、前記圧力検出情報に基づいて、テーブル化された前記真空引き制御特性を参照するステップと、前記チャンバー内の真空圧が前記真空引き制御特性を切り替えるポイントに到達したとき、前記傾きθが大きい前記真空引き制御特性から前記傾きθが小さい前記真空引き制御特性へ前記ポンプ出力を切り替えるステップとを実行するものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a vacuum soldering apparatus according to the fifth aspect, wherein the control unit is configured to obtain a vacuuming control characteristic and create a table during preliminary vacuuming, and to perform initial setting. A step of finding a point for switching the evacuation control characteristic of the inclination θ, and detecting the vacuum pressure of the chamber at the time of the actual evacuation and making the evacuation control tabulated based on the pressure detection information A step of referring to a characteristic, and when the vacuum pressure in the chamber reaches a point for switching the evacuation control characteristic, the evacuation control characteristic having a large inclination θ is changed to the evacuation control characteristic having a small inclination θ. And a step of switching the pump output.
請求項8に記載の真空はんだ処理装置の制御方法は、請求項5において、前記制御部は、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθと、切り替え判別基準となる閾値傾きθthとを真空引き中、常に比較し、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθが前記閾値傾きθthを越えたとき、前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ制御を切り替えるものである。
The control method of the vacuum solder processing apparatus according to
本発明に係る真空はんだ処理装置及びその制御方法によれば、複数の真空引き制御特性が予め準備され、ポンプの真空引き制御を実行する制御部を備え、制御部は、初期設定された真空引き制御特性の傾きθに基づいてポンプ出力が小さい真空引き制御特性からポンプ出力が大きい真空引き制御特性へ切り替えるようになされる。 According to the vacuum soldering apparatus and the control method thereof according to the present invention, a plurality of vacuuming control characteristics are prepared in advance, and the controller includes a control unit that executes vacuuming control of the pump. Based on the inclination θ of the control characteristic, the pumping control characteristic having a small pump output is switched to the vacuuming control characteristic having a large pump output.
この制御によって、真空引き条件の選択度を拡大できると共に、チャンバー内を指定された目標の真空度に短時間に真空引きできるようになる。これにより、チャンバーのスループットを調整できるようになる。一方で、目標圧に到達した溶融状態のはんだのボイドはチャンバーを所定のポンプ出力で真空引きしたときの真空度に対する真空引き時間をプロットした傾きθの真空引き制御特性の真空引きによって徐々に脱泡・脱気される。これにより、フラックス飛沫や、はんだ飛散等を防止できるようになり、設定された真空度下でボイドの少ない高品質の真空はんだ付け処理を行うことができる。 By this control, the selectivity of the evacuation conditions can be expanded, and the chamber can be evacuated in a short time to a specified target degree of vacuum. Thereby, the throughput of the chamber can be adjusted. On the other hand, the melted solder voids that have reached the target pressure are gradually removed by evacuation of the evacuation control characteristic of the slope θ plotting the evacuation time against the degree of vacuum when the chamber is evacuated with a predetermined pump output. Bubbles and deaerated. Thereby, it becomes possible to prevent flux splashing, solder scattering, and the like, and a high-quality vacuum soldering process with few voids can be performed under a set degree of vacuum.
本発明は、チャンバー内を指定された目標の真空度に短時間に真空引きできるようにすると共にボイドの発生を抑え、フラックス、部品等の飛散を防止できるようにした真空はんだ処理装置及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a vacuum solder processing apparatus capable of evacuating a chamber to a specified target degree of vacuum in a short time and suppressing generation of voids and preventing scattering of flux, parts, and the like, and control thereof. It aims to provide a method.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態としての真空はんだ処理装置及びその制御方法について説明する。図1に示す真空リフロー炉100は、真空はんだ処理装置の一例を構成するものであり、例えば、パワーデバイスやパワーモジュール実装等の表面実装用の部品をプリント基板上の所定の位置に載せて当該部品とプリント基板とをはんだ付け処理する際に、真空中で脱泡・脱気処理するようになされる。はんだ付け処理の対象はプリント基板や、はんだコート部品、その他、半導体ウエハ等であり、以下総称してワーク1という。
Hereinafter, a vacuum solder processing apparatus and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A
真空リフロー炉100は本体部10を有している。本体部10はマッフル炉を構成し、例えば、本体部10は中間層に搬送路16を有し、この搬送路16を基準にして、本体部10は図示しないマッフル上部及びマッフル下部に分割され、奥の側にヒンジ機構を有して、マッフル上部が開蓋し、搬送路16を見開き点検できるようになっている。
The
本体部10の一方の側には搬入口11が設けられ、その他方の側には搬出口12が設けられている。搬入口11と搬出口12との間の搬送路16には搬送部13が設けられ、搬送部13には、本例の場合、ウォーキングビーム式の搬送機構70(図5参照)が使用される。この搬送機構70によれば、ワーク1を所定の搬送速度でタクト送り可能なものである。本体部10内には、搬入口11から順に予備加熱部20、本加熱部30、チャンバー40及び冷却部50が配置され、ワーク1はこれらを通過して搬出口12に到達するようにタクト搬送される。
A carry-in
予備加熱部20及び本加熱部30は加熱部の一例を構成し、加熱部は熱風循環加熱方式を採用している。予備加熱部20は4つの予備加熱ゾーンI〜IVを有しており、ワーク1を所定温度(例えば180℃)に到達させるために徐々に加熱(例えば150−160−170−180℃程度)するようになされる。予備加熱ゾーンI〜IVは搬送路16の上下に配置されている。予備加熱部20に隣接した位置には本加熱ゾーンVを有する本加熱部30が配設され、ワーク1がチャンバー40内に投入される前に本加熱ゾーンVで当該ワーク1を250℃程度に加熱するようになされる。
The preheating
本加熱部30に隣接した位置には真空脱泡・脱気処理ゾーンVIをするチャンバー40が配設され、チャンバー40は、ワーク1へのはんだ付け処理時、真空環境下で脱泡・脱気処理を行うものである。図2に示すチャンバー40は、容器41、基台42及び昇降機構43を有しており、容器41が基台42から離れて上方の所定の位置で停止している状態を示している。以下でこの容器41の停止位置をホームポジションHpという。ホームポジションHpは容器41が基台42で基準となる位置から高さhだけ上方の位置である。高さhは、本加熱部30から基台42上へワーク1を搬入する際に支障を来さない高さであればよい。
A
容器41は底面開放型の筐体構造を有しており、例えば、ステンレス製の箱状体を逆さまにして蓋状に配置したものである。容器41の内部は空洞(空間)である。容器41は昇降機構43によって上下移動するようになされる。ここで、ワーク1の搬送方向をx方向とし、この搬送方向に直交する方向をy方向とし、x,y方向と直交する方向をz方向としたとき、真空処理時、容器41はz方向で上下動するようになる。
The
容器41の下方には基台42が配置され、この基台42の下方には昇降機構43が配置されている。昇降機構43には電動式のシリンダーや、エアー駆動式のシリンダー等が使用される。基台42は、容器41の底面の大きさよりも広い平面及び所定の厚みを有している。基台42は、容器41の底面端部が当接する位置に気密用のシール部材48を有している。シール部材48には耐熱性が要求されることから、例えばフッ素系のパッキンが使用される。
A
基台42の下面の所定の位置には排気口201が設けられている。排気口201は図4に示す電磁弁22に接続される。また、基台42の下面の所定の位置にはガス供給口203が設けられる。ガス供給口203は図4に示す開放弁25に接続される。
An
また、容器41の基台42の所定の位置にはパネルヒーター44が設けられる。パネルヒーター44は加熱部の一例を構成し、ワーク1を所定温度(240℃付近)に加熱し保持するようになされる。この加熱は、ワーク1がチャンバー40内に投入された後も、当該チャンバー40内への投入前の本加熱部30よる所定温度を維持するためである。パネルヒーター44の加熱方式は、一例として遠赤外線輻射パネル方式である。パネルヒーター44は、基台42に限られることはなく、容器41側の所定の位置に設けてもよい。
A
基台42の上面の両側の所定の位置には一対の固定ビーム45,46が設けられている。固定ビーム45,46は搬送部13の一例を構成し、例えば、固定ビーム45は基台42の上面の左側端に、固定ビーム46はその右側端に配設されており、チャンバー40内でワーク1の両側を支持するようになされる。
A pair of fixed
固定ビーム45,46は板状ブロック体から成り、板状ブロック体の上面には円錐頭部状の複数のピン47が設けられる。この例で、ピン47は4個ずつグループを成し、所定の配置ピッチで並んでいる。所定の配置ピッチで並べたのは、複数の長さのワーク1に対応して、当該ワーク1を支障無く支持できるようにするためである。これらにより真空リフロー炉100を構成する。
The fixed beams 45 and 46 are formed of a plate-shaped block body, and a plurality of conical head-shaped
チャンバー40に隣接した位置には、冷却部ゾーンVIIを有する冷却部50が設けられている。真空脱泡・脱気処理(以下「真空脱気処理」と称する)され、真空破壊後のワーク1を冷却するゾーンである。冷却されたワーク1は、搬出口12より装置から搬出される。
A cooling
ここで、図3A及び図3Bを参照して、はんだ3の真空脱気処理例について説明する。この例では、ワーク1として、プリント配線板や半導体ウエハ等、特にパワーデバイス用途の基板5にパッド電極4を形成し、このパッド電極4にはんだ3を形成する場合である。基板5のサイズは、例えば幅×長さ=250mm×300mm程度である。なお、本例のパッド電極4のサイズは5mm×5mm程度である。
Here, with reference to FIG. 3A and FIG. 3B, the example of the vacuum deaeration process of the
図3Aは、はんだ3が固まっておらず溶融はんだ7の状態である。図中の白抜き形状(円形や楕円形等)はボイド2の部分であり、ボイド2はチャンバー40内の真空圧が低くなる(真空度が高くなる)につれて、その形状が大きく成長してくる。ボイド2は真空引き処理において、外部に引っ張られ、当該ボイド2とはんだ境界面に真空圧差が生じるような状態となる。溶融はんだ7内のボイド2は外部へ抜ける(脱泡・脱気される)ようになる。
FIG. 3A shows a state of the
図3Bに示すはんだ3は、容器41内の真空圧が目標圧(以下目標設定圧Pfという)に到達した溶融状態である。本発明では、図6で説明する傾きθの真空引き制御により、真空引き制御特性を乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pf(真空度)に真空引きされ、後述するように予め設定された目標設定圧Pfに到達後、この目標設定圧Pfを所定時間維持する制御を行うようにしたものである。
The
このように目標設定圧Pfに到達するまで傾きθの真空引き制御により溶融状態のはんだのボイド2は徐々に脱泡・脱気されるので、従来発生していたボイド2がはち切れて(爆裂して)、フラックスの飛散やはんだ飛散が起こることを回避できる。真空破壊後には外面付近では小さな形状のボイドのみが残留する。この状態でワーク1を冷却するようになされる。これにより、パッド電極4上にボイド2が低減されたはんだ3を形成できるようになる。
As described above, since the melted
続いて、図4を参照して、真空リフロー炉100の制御系の構成例について説明する。図4に示す真空リフロー炉100の制御系によれば、予備加熱部20、本加熱部30、チャンバー40、冷却部50及び搬送機構70を制御するために、操作部21、電磁弁22、ポンプ23、真空圧センサ24、開放弁25、搬入センサ26、昇降機構43、パネルヒーター44及び制御ユニット60を備えている。制御ユニット60は、制御部61や、メモリ部62及びタイミング発生部63等を有している。
Subsequently, a configuration example of a control system of the
操作部21は制御ユニット60に接続され、真空脱気処理時のチャンバー40で目標設定圧Pf(例えば、Pf=10000[Pa])や、傾きθx(例えば、x=1〜4)の真空引き制御特性#1〜#4等の真空引き条件を入力し制御部61に設定するものである。真空引き制御特性#1〜#4等は本真空引き以外の予備真空引き時に取得される。ユーザは真空引き制御特性#1〜#4等の中から所望の真空引き制御特性を番号の高い順(ポンプ出力の周波数の小さい順)に選んで、傾きθの真空引き制御特性を初期設定するようになされる。
The
操作部21は、液晶表示パネルやテンキー等が使用される。傾きθの真空引き制御特性等の真空引き条件を示す設定情報は操作データD21となって制御部61へ出力される。もちろん、操作部21には図示しない”スタートボタン”が設けられ、制御部61へ”スタート”の指示がなされる。また、真空引き制御特性#1〜#4等を取得する際には、操作部21から制御部61へ予備真空引きを実行する指示がなされる。
The
搬送機構70は搬送部13に設けられる共に制御ユニット60に接続される。搬送機構70にはウォーキングビーム式の搬送装置が使用される。制御ユニット60から搬送機構70には搬送制御信号S13が出力される。搬送制御信号S13は移動ビーム18,28を動作させて、ワーク1をタクト送りする信号である。
The
予備加熱部20は制御ユニット60に接続される。制御ユニット60から予備加熱部20には予備加熱制御信号S20が出力される。予備加熱制御信号S20は予備加熱部20のヒーターや、ファン等を動作させて、ワーク1を所定温度(例えば180℃)に到達させるために4つの予備加熱ゾーンI〜IVを制御する信号である。
The preheating
本加熱部30は制御ユニット60に接続される。制御ユニット60から本加熱部30には本加熱制御信号S30が出力される。本加熱制御信号S30は本加熱部30のヒーターや、ファン等を動作させて、ワーク1を250℃に加熱する信号である。昇降機構43は制御ユニット60に接続される。制御ユニット60から昇降機構43には昇降制御信号S43が出力される。昇降制御信号S43は容器41を昇降するための信号である。
The
パネルヒーター44は制御ユニット60に接続される。制御ユニット60からパネルヒーター44にはヒーター制御信号S44が出力される。ヒーター制御信号S44は密閉状態の容器41内を所定の温度に維持するための信号である。電磁弁22は制御ユニット60に接続される。電磁弁22には真空制御用のスロットルバルブが使用される。制御ユニット60から電磁弁22には電磁弁制御信号S22が出力される。電磁弁制御信号S22は電磁弁22の弁開度を制御するための信号である。
The
ポンプ23は真空引き条件に基づいてチャンバー40内を真空引きする。ポンプ23は、制御ユニット60に接続される。ポンプ23には、ロータリー式(ブロア)や、往復式(ピストン)等の真空ポンプが使用される。制御ユニット60からポンプ23にはポンプ駆動電圧V23が出力される。例えば、ポンプ23の駆動源に図示しない交流モーターが使用される場合、可変電圧可変周波数(VVVF)インバーター制御方式が採られる。この制御方式によれば、交流モーターの回転数及び周波数f、例えば、f=20Hz〜60Hzにほぼ比例した電圧が加えられる。ポンプ駆動電圧V23は当該交流モーターの出力を制御するための電圧である。
The
制御ユニット60には搬入センサ26が接続される。搬入センサ26は、ワーク1が炉100に搬入されたことを検知するものであり、ワーク1が炉100に搬入されたことを示す搬入検出信号S26信号が搬入センサ26から制御ユニット60へ出力される。搬入センサ26には反射型又は透過型の光学センサが使用される。本例の場合、ワーク1が炉100に搬入されたことを検知すると、搬入検出信号S26が制御ユニット60へ出力され、タイマーがスタートする。このタイマーを基にして、ワーク1の搬送速度等から、炉100内のワーク1の位置が算出される。また、ワーク1をタクト送りする本例では、タクト送り時間が予め設定されているので、このタクト送り時間でワーク1の位置を算出するようにしても良い。
The carry-in
制御ユニット60には真空圧センサ24が接続される。真空圧センサ24は検出部の一例を構成し、脱泡・脱気処理時、チャンバー40の真空圧を検出して真空圧検出信号S24(圧力検出情報)を発生する。真空圧検出信号S24はチャンバー40内の真空圧を示す信号であり、真空圧センサ24から制御ユニット60へ出力される。真空圧センサ24には隔膜真空計や、熱電対真空計、ピラニ真空計、ベニング真空計等が使用される。
A
開放弁25の一方は、図2に示した基台42のガス供給口203に接続され、他方は図示しないN2(窒素)ボンベや、H2(水素)ボンベ等のガス供給部29に接続される。ガス供給部29は図示しない比例電磁弁を有している。ガス供給部29はチャンバー40内にN2ガス(不活性ガス)及びH2ガス(還元用の活性ガス)の少なくともいずれか一方のガスを供給できるものであればよい。比例電磁弁はN2ガスやH2ガス等の流入量を調整するようになされる。制御ユニット60から開放弁25には開放弁制御信号S25が出力される。開放弁制御信号S25は開放弁25を制御するための信号である。
One of the
開放弁25は、例えば、初期開放弁及び主開放弁を有したものが使用される。初期開放弁は所定の口径を有しており、その口径は主開放弁よりも小さい。初期開放弁はチャンバー40へのガスの流入量を少なく抑える場合や主開放弁の前段(プリ)動作で使用される。主開放弁は初期開放弁の口径に比べて大きく、初期開放弁に比べてガスの流入量を多く通過させる。開放弁25を制御することで、チャンバー40内を真空減圧中に多段階の狙い真空圧(Pa)に調整できるようになる。
As the
冷却部50は制御ユニット60に接続される。制御ユニット60から冷却部50には冷却制御信号S50が出力される。冷却制御信号S50は熱交換器や、ファン等を制御するための信号である。冷却部50の冷却方式はターボファン(窒素雰囲気)である。
The cooling
制御ユニット60は、制御部61、メモリ部62及びタイミング発生部63を有している。制御ユニット60は図示しないアナログ・デジタル変換器や発振器等も備えている。制御部61にはメモリ部62が接続され、制御データD62が記憶される。制御データD62は、チャンバー40を所定のポンプ出力で真空引きしたときの真空度に対する真空引き時間をプロットした傾きθ(例えば、θ1〜θ4)の真空引き制御特性を構成する情報である(図6参照)。
The
この例で、4つの傾きθ1〜θ4の真空引き制御特性#1〜#4がテーブル化されて参照される。制御データD62には、真空引き制御特性#1〜#4に係るデータの他に予備加熱部20、電磁弁22、開放弁25、本加熱部30、昇降機構43、パネルヒーター44、冷却部50及び搬送機構70を制御するためのデータも含まれる。メモリ部62には読み出し専用メモリ(Read Only Memory:ROM)、随時書き込み読み出しメモリ(Random Access Memory:RAM)や固定ディスクメモリ(Hard Disk Drive:HDD)等が使用される。
In this example, the vacuuming
制御部61には中央処理装置(Central Processing Unit:CPU)が使用される。真空引き制御特性#1〜#4に係る制御データD62はRAMに展開される。制御部61は、予め複数準備された傾きθの真空引き制御特性#1〜#4から選択され、初期設定された真空引き制御特性の傾きθに基づいてポンプ出力が小さい真空引き制御特性からポンプ出力が大きい真空引き制御特性へ切り替えるようにポンプ23の真空引き制御を実行する。
A central processing unit (CPU) is used for the
例えば、制御部61はメモリ部62にポインタを設定して、切り替え先の真空引き制御特性の傾きθを監視し、初期設定された真空引き制御特性の傾きθと、切り替え先の真空引き制御特性の傾きθ等とを常に比較し、真空引き中、双方の制御特性の傾きθが一致したとき、ポンプ出力が小さい真空引き制御特性からポンプ出力が大きい真空引き制御特性へ制御を切り替えるようになされる。
For example, the
もちろん、制御部61は、真空圧検出信号S24に基づいて真空度を調整すると共に真空度を所定時間保持するようにポンプ23の他に電磁弁22及び開放弁25を制御する。これにより、真空引き条件の選択度を拡大できると共に、チャンバー内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。また、溶融はんだ7内のボイド2を徐々に脱泡・脱気ができる。従って、ボイド2がはち切れて(爆裂して)、フラックス飛沫や、はんだ飛散等を防止できるようになる。
Of course, the
制御部61にはメモリ部62の他にタイミング発生部63が接続される。タイミング発生部63は図示しない発振器から得られる基準クロック信号及び制御部61から制御命令を入力して、上述の予備加熱制御信号S20、電磁弁制御信号S22、開放弁制御信号S25、本加熱制御信号S30、昇降制御信号S43、ヒーター制御信号S44、冷却制御信号S50及び搬送制御信号S70を発生する。これらにより、真空リフロー炉100の制御系を構成する。
In addition to the
続いて、図5を参照して、搬送機構70の構成例について説明をする。図5において、ウォーキングビーム式の搬送機構70は固定ビーム17,27及び移動ビーム18,28を有している。移動ビーム18,28の送りピッチは、例えば400mm程度である。ここで、チャンバー40を基準にして、ワーク1が搬入されてくる側を搬入側とし、ワーク1が搬出されていく側を搬出側とする。搬入側の固定ビーム17は、図1に示した予備加熱部20及び本加熱部30に設けられ、搬出側の固定ビーム27は冷却部50に設けられる。
Next, a configuration example of the
固定ビーム17,27はワーク1の搬送路16の両側に一対づつ設けられている。移動ビーム18、28は両側の固定ビーム17、27に対してそれぞれ上下及び左右に移動するように動作(図中の(1)〜(4)参照:ウォーキング)する。図中、符号aは移動ビーム18,28の各々のホームポジションHpである。移動ビーム18,28は搬入側及び搬出側でそれぞれ独立に駆動するようになされる。
A pair of fixed
例えば、搬入側の移動ビーム18は軌跡(1)で垂直方向(a→b)へ上昇し、固定ビーム17(固定ビーム45)からワーク1を受け取る。次に、ワーク1を載置した状態で軌跡(2)で水平方向(b→c)に移動し、軌跡(3)で垂直方向(c→d)へ降下し、ワーク1を固定ビーム17(固定ビーム45)上に載置させた後に移動ビーム18は軌跡(4)で水平方向(d→a)に移動してホームポジションHpに戻ってくる。このようにして、ワーク1を順次タクト送りする。
For example, the moving
また、搬出側の移動ビーム28は軌跡(1)で水平方向(a→b)に移動する。次に、軌跡(2)で垂直方向(b→c)へ上昇する。これにより、移動ビーム28は固定ビーム45(固定ビーム27)からワーク1を受け取る。そして、ワーク1を載置した状態で軌跡(3)で水平方向(c→d)に移動する。その後、軌跡(4)で垂直方向(d→a)へ降下し、ワーク1を固定ビーム27に載置させた後、ホームポジションHpに戻ってくる。このようにして、所定の搬送速度でワーク1を順次タクト送り(紙面上では左側から右側へ順にワーク1を搬送する)するようになる。これらにより、ウォーキングビーム式の搬送機構70を構成する。
Further, the moving
続いて、図6を参照して、真空引き制御特性#1〜#4の取得例について説明する。この例で、真空引き制御特性#1〜#4は予備真空引き時に取得される。予備真空引き時とは、本真空引き時以外の時間をいう。図6において、縦軸はチャンバー内の圧力P[Pa](真空度)である。横軸は、真空引きに要する時間t[秒]である。Pfは目標設定圧であり、この例では10000[Pa]である。なお、図6の時間軸において、チャンバー40を閉じるために容器41が昇降機構43により基台42側に移動開始する時点をt=0とし、チャンバー40が閉じられた時点をt=kとする。実際に真空引きが開始されるのはt=kからである。以下の経過時刻は、t=kを基準としたものである。
Next, an example of acquiring the vacuuming
この例で、実線は周波数f=60Hzで交流モーターを駆動し、ポンプ23を動作させてチャンバー40内を真空引きした場合の真空引き制御特性#1である。当該制御特性#1は、目標設定圧Pfへ約6[秒]を要してチャンバー40を真空引き可能な特性である。破線は、f=40Hzで同様にポンプ23を動作させてチャンバー40内を真空引きした場合の真空引き制御特性#2である。当該制御特性#2は、目標設定圧Pfへ約9[秒]を要してチャンバー40を真空引き可能な特性である。
In this example, the solid line is the evacuation control
一点鎖線は、周波数f=30Hzで同様にポンプ23を動作させてチャンバー40内を真空引きした場合の真空引き制御特性#3である。当該制御特性#3は、目標設定圧Pfへ約11[秒]を要してチャンバー40を真空引き可能な特性である。二点鎖線は、f=20Hzで同様にポンプ23を動作させてチャンバー40内を真空引きした場合の真空引き制御特性#4である。当該制御特性#4は、目標設定圧Pfへ約16[秒]を要してチャンバー40を真空引き可能な特性である。
The alternate long and short dash line is the evacuation control
ポンプ出力Po1を得る周波数fは60Hzであり、ポンプ出力Po2を得る周波数fは40Hzであり、ポンプ出力Po3を得る周波数fは30Hzであり、ポンプ出力Po4を得る周波数fは20Hzである。これらのポンプ出力Po1〜Po4の大小関係は、ポンプ出力Poでいうと、Po1>Po2>Po3>Po4であり、周波数fで言うと60Hz>40Hz>30Hz>20Hzである。 The frequency f for obtaining the pump output Po1 is 60 Hz, the frequency f for obtaining the pump output Po2 is 40 Hz, the frequency f for obtaining the pump output Po3 is 30 Hz, and the frequency f for obtaining the pump output Po4 is 20 Hz. The magnitude relationship between these pump outputs Po1 to Po4 is Po1> Po2> Po3> Po4 in terms of the pump output Po, and 60 Hz> 40 Hz> 30 Hz> 20 Hz in terms of the frequency f.
図中のθ1は真空引き制御特性#1の傾きである。傾きθ1は縦軸と平行な線分j−k(破線)と真空引き制御特性#1のグラフの接線(破線q−r1)とが成す角度である。接線q−r1の原点は真空引き開始時(100000[Pa])のグラフの始点qである。θ2はθ1と同様に接線q−r2で定義される真空引き制御特性#2の傾きである。θ3も同様に接線q−r3で定義される真空引き制御特性#3の傾きである。θ4も同様に接線q−r4で定義される真空引き制御特性#4の傾きである。真空引き制御特性#1〜#4の傾きθ1,θ2,θ3,θ4の間にはθ1<θ2<θ3<θ4なる関係がある。傾きθ=θ1,θ2,θ3,θ4は単位時間当たりの真空度の減少量であり、tan(90°−θ)=真空度/所要時間で与えられる。なお、線分j−kを基準とするのは、上述のように実際に真空引きが開始されるt=kを経過時刻の起点としたことに基づくものである。
In the figure, θ1 is the inclination of the evacuation control
この例では、予備真空引き時に取得された4つの真空引き制御特性#1〜#4が、メモリ部62(RAM等)に展開される。真空引き制御特性#1〜#4は上述の始点qを重ねて同一メモリ領域に展開される。図中の太い破線n−mはカーソルであり、次の周波数fのポイント(制御特性の切り替えポイント)を探すようになされる。例えば、真空引き開始と共に白抜き矢印の方向(下方向)にカーソルn−mをスクロールするようになされる。スクロールは、制御部61内のCPU等がポインタをRAM等に設定することで実現される。このスクロールは傾きθが初期設定されると、ポインタを走らせ、初期設定時の真空引き制御特性の傾きθと同じ傾きθが検出された次の真空引き制御特性に制御を引き継ぐ形態で切り替え、真空はんだ付け処理を行うためである(実施例1〜5)。
In this example, four evacuation
<実施例1>
図7に示すチャンバー40の制御例(その1)によれば、4つの真空引き制御特性#1〜#4が選択された場合である。チャンバー40の真空引きにおいては、ポンプ駆動系の周波数を20Hz→30Hz→40Hz→60Hzと徐々に高める制御を行うために、真空引き制御特性が#4〜#1の順に切り替えてポンプ出力制御が実行される。
<Example 1>
According to the control example (part 1) of the
制御開始時と共に傾きθ4の真空引き制御特性#4(20Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、約3.5秒間、周波数f=20Hzで駆動される。一方、制御部61は、真空引き開始と共に図6に示したポインタを設定してカーソルn−mをスクロールし、次の真空引き制御特性#3におけるグラフの傾きθ4を検出する。
The
この例では、真空引き制御特性#3のグラフの傾きがθ4となる切り替えポイントが圧力P1=57000[Pa]で検出された場合である。この傾きθ4検出時の圧力P1の点で、真空引き制御特性#4から真空引き制御特性#3へ制御が引き継ぐ形態で切り替えられる(第1回目)。真空引き制御特性#3でも、初期設定時の傾きθ4が維持される。
In this example, the switching point where the slope of the evacuation control
第1回目の制御切り替えと共に真空引き制御特性#3(30Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、先の周波数f=20Hzに続いて約1.5秒間、f=30Hzで駆動される。一方、制御部61は、第1回目の制御切り替え後も図6に示したカーソルn−mのスクロールを継続し、今度は、真空引き制御特性#2におけるグラフの傾きθ4を検出する。
The
この例では、真空引き制御特性#2のグラフの傾きがθ4となる切り替えポイントが圧力P2=43000[Pa]で検出された場合である。この傾きθ4検出時の圧力P2の点で、真空引き制御特性#3から真空引き制御特性#2へ制御が切り替えられる(第2回目)。真空引き制御特性#2でも、初期設定時の傾きθ4が維持される。
In this example, the switching point where the slope of the evacuation control
第2回目の制御切り替えと共に真空引き制御特性#2(40Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、先の周波数f=30Hzに続いて約1.5秒間、f=40Hzで駆動される。一方、制御部61は、第2回目の制御切り替え後も図6に示したカーソルn−mのスクロールを継続し、更に、真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ4を検出する。
The
この例では、真空引き制御特性#1のグラフの傾きがθ4となる切り替えポイントが圧力P3=27000[Pa]で検出された場合である。この傾きθ4検出時の圧力P3の点で、真空引き制御特性#2から真空引き制御特性#1へ制御が切り替えられる(第3回目)。真空引き制御特性#1でも、初期設定時の傾きθ4が維持される。ポンプ23は、周波数f=40Hzに続いて残りの時間、f=60Hzで駆動される。
In this example, the switching point where the slope of the evacuation control
これにより、初期設定時の傾きθ4を維持、すなわち、単位時間当たりの真空度の減少量を一定に保ちつつ、真空引き制御特性#4→#3→#2→#1を乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。この例でチャンバー40は真空引き開始から目標設定圧Pfへ約9[秒]を要して到達している。ここで、制御特性を乗り継ぐとは、例えば、上述した傾きθ4検出時、図6に示した真空引き制御特性#4の圧力P1以下のグラフをカットし、かつ、真空引き制御特性#3の圧力P1以上のグラフをカットし、カットした真空引き制御特性#3を右側にシフトして真空引き制御特性#4のグラフと真空引き制御特性#3のグラフとを接続することをいう。他も同様に解釈されたい。
As a result, the inclination θ4 at the time of initial setting is maintained, that is, while the amount of decrease in the degree of vacuum per unit time is kept constant, the evacuation
<実施例2>
図8に示すチャンバー40の制御例(その2)によれば、3つの真空引き制御特性#1〜#3が選択された場合である。チャンバー40の真空引きにおいては、ポンプ駆動系の周波数を30Hz→40Hz→60Hzと徐々に高める制御を行うために、真空引き制御特性が#3〜#1の順に切り替えてポンプ出力制御が実行される。
<Example 2>
According to the control example (part 2) of the
制御開始時と共に傾きθ3の真空引き制御特性#3(30Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、約3.5秒間、周波数f=30Hzで駆動される。一方、制御部61は、実施例1と同様にしてカーソルn−mをスクロールし、次の真空引き制御特性#2におけるグラフの傾きθ3を検出する。
The
この例では、真空引き制御特性#2のグラフの傾きがθ3となる切り替えポイントが圧力P1=50000[Pa]で検出された場合である。この傾きθ3検出時の圧力P1の点で、真空引き制御特性#3から真空引き制御特性#2へ制御が引き継ぐ形態で切り替えられる(第1回目)。真空引き制御特性#2でも、初期設定時の傾きθ3が維持される。
In this example, the switching point at which the slope of the graph of the evacuation control
第1回目の制御切り替えと共に真空引き制御特性#2(40Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、先の周波数f=30Hzに続いて約1.5秒間、f=40Hzで駆動される。一方、制御部61は、第1回目の制御切り替え後も同様にして、カーソルn−mのスクロールを継続し、今度は、真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ3を検出する。
The
この例では、真空引き制御特性#1のグラフの傾きがθ3となる切り替えポイントが圧力P2=27000[Pa]で検出された場合である。この傾きθ3検出時の圧力P2の点で、真空引き制御特性#2から真空引き制御特性#1へ制御が切り替えられる(第2回目)。真空引き制御特性#1でも、初期設定時の傾きθ3が維持される。ポンプ23は、周波数f=40Hzに続いて残りの時間、f=60Hzで駆動される。
In this example, the switching point where the slope of the evacuation control
これにより、初期設定時の傾きθ3を維持しつつ、真空引き制御特性#3→#2→#1を乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。この例でチャンバー40は真空引き開始から目標設定圧Pfへ約8[秒]を要して到達している。
As a result, while maintaining the inclination θ3 at the time of initial setting, the
<実施例3>
図9に示すチャンバー40の制御例(その3)によれば、2つの真空引き制御特性#2及び#3が選択された場合である。チャンバー40の真空引きにおいては、ポンプ駆動系の周波数を30Hz→40Hzと2段階で制御を行うために、真空引き制御特性を#3から#2へ切り替えてポンプ出力制御を実行する場合である。
<Example 3>
According to the control example (part 3) of the
制御開始時と共に実施例2と同様にして、傾きθ3の真空引き制御特性#3(30Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、約3.5秒間、周波数f=30Hzで駆動される。一方、制御部61は、実施例2と同様にしてカーソルn−mをスクロールし、次の真空引き制御特性#2におけるグラフの傾きθ3を検出する。
The
この例では、真空引き制御特性#2のグラフの傾きがθ3となる切り替えポイントが圧力P1=50000[Pa]で検出された場合である。この傾きθ3検出時の圧力P1の点で、真空引き制御特性#3から真空引き制御特性#2へ制御が引き継ぐ形態で切り替えられる。真空引き制御特性#2でも、初期設定時の傾きθ3が維持される。
In this example, the switching point at which the slope of the graph of the evacuation control
この制御切り替えと共に真空引き制御特性#2(40Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、先の周波数f=30Hzに続いて残りの時間、f=40Hzで駆動される。これにより、初期設定時の傾きθ3を維持しつつ、真空引き制御特性#3から#2へ乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。この例でチャンバー40は真空引き開始から目標設定圧Pfへ約9[秒]を要して到達している。
Along with this control switching, the
<実施例4>
図10に示すチャンバー40の制御例(その4)によれば、2つの真空引き制御特性#1及び#3が選択された場合である。チャンバー40の真空引きにおいては、ポンプ駆動系の周波数を30Hz→60Hzと2段階で制御を行うために、真空引き制御特性を#3から#1へ切り替えてポンプ出力制御を実行する場合である。
<Example 4>
According to the control example (part 4) of the
制御開始時と共に実施例2,3と同様にして、傾きθ3の真空引き制御特性#3(30Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、約5.5秒間、周波数f=30Hzで駆動される。一方、制御部61は、実施例2,3と同様にしてカーソルn−mをスクロールし、次の真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ3を検出する。
The
この例では、真空引き制御特性#1のグラフの傾きがθ3となる切り替えポイントが圧力P1=30000[Pa]で検出された場合である。この傾きθ3検出時の圧力P1の点で、真空引き制御特性#3から真空引き制御特性#1へ制御が引き継ぐ形態で切り替えられる。真空引き制御特性#1でも、初期設定時の傾きθ3が維持される。
In this example, the switching point at which the slope of the graph of the evacuation control
この制御切り替えと共に真空引き制御特性#1(60Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、先の周波数f=30Hzに続いて残りの時間、f=60Hzで駆動される。これにより、初期設定時の傾きθ3を維持しつつ、真空引き制御特性#3から#1へ乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。この例でチャンバー40は真空引き開始から目標設定圧Pfへ約8[秒]を要して到達している。
Along with this control switching, the
<実施例5>
図11に示すチャンバー40の制御例(その5)によれば、2つの真空引き制御特性#1及び#2が選択された場合である。チャンバー40の真空引きにおいては、ポンプ駆動系の周波数を40Hz→60Hzと2段階で制御を行うために、真空引き制御特性を#2から#1へ切り替えてポンプ出力制御を実行する場合である。
<Example 5>
According to the control example (part 5) of the
制御開始時と共に傾きθ2の真空引き制御特性#2(40Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、約3秒間、周波数f=40Hzで駆動される。一方、制御部61は、実施例2〜4と同様にしてカーソルn−mをスクロールし、次の真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ2を検出する。
The
この例では、真空引き制御特性#1のグラフの傾きがθ2となる切り替えポイントが圧力P1=40000[Pa]で検出された場合である。この傾きθ2検出時の圧力P1の点で、真空引き制御特性#2から真空引き制御特性#1へ制御が引き継ぐ形態で切り替えられる。真空引き制御特性#1でも、初期設定時の傾きθ2が維持される。
In this example, the switching point at which the slope of the graph of the evacuation control
この制御切り替えと共に真空引き制御特性#1(60Hz)に倣ってポンプ23が駆動される。ポンプ23は、先の周波数f=40Hzに続いて残りの時間、f=60Hzで駆動される。これにより、初期設定時の傾きθ2を維持しつつ、真空引き制御特性#2から#1へ乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。この例でチャンバー40は真空引き開始から目標設定圧Pfへ約6.5[秒]を要して到達している。
Along with this control switching, the
続いて、本発明に係る真空はんだ処理装置の制御方法に関して、図12〜図17を参照して、真空リフロー炉100の制御例について説明する。図12は真空リフロー炉100の温度プロファイルである。図12において、縦軸は予備加熱ゾーンI〜IV、本加熱ゾーンV、真空脱泡・脱気処理ゾーンVI及び冷却ゾーンVIIでのワーク温度T[℃]であり、横軸は経過時刻t1〜t7[秒]を示している。図中の太線の曲線は真空リフロー炉100でのワーク温度特性である。
Then, regarding the control method of the vacuum solder processing apparatus according to the present invention, a control example of the
図13〜図17に示すフローチャートは、ワーク1を基準とした制御例であり、チャンバー40の搬入側と搬出側で他のワーク1の処理も同時に進行しているが、説明を分かり易くするため、当該チャンバー40の前後の1つのワーク1の動きを注目して説明をする。
The flowcharts shown in FIGS. 13 to 17 are control examples based on the
この例の真空はんだ処理装置の制御方法によれば、ワーク1を真空環境下ではんだ付け処理する場合であって、予備真空引き処理で、図6に示した4つの真空引き制御特性#1〜#4が予め準備され、制御データD62がテーブル化されてメモリ部62に記憶される。
According to the control method of the vacuum soldering apparatus of this example, the
次の真空引き条件が制御部61に設定される。
i.操作部21で傾きθ真空引き制御の設定を受け付ける。例えば、図7に示した4つの真空引き制御特性#1〜#4が選択され、傾きθ4真空引き制御が初期設定されている場合、3つの真空引き制御特性#1〜#3が選択され、傾きθ3真空引き制御が初期設定されている場合、及び、2つの真空引き制御特性#1,#2が選択され、傾きθ2真空引き制御が初期設定されている場合を例に挙げる。
ii.ワーク1がチャンバー40内に投入される前に、ワーク1を所定温度まで加熱する。
iii.ワーク1がチャンバー40内に投入された際に、チャンバー40内への投入前のワーク1の所定温度を保持する。
iv.制御部61がリアルタイムに切り替え先の真空引き制御特性の傾きθを監視し、初期設定された真空引き制御特性の傾きθと、切り替え先の真空引き制御特性の傾きθとを常に比較し、真空引き中、双方の制御特性の傾きθ,θが一致したとき、ポンプ出力が小さい真空引き制御特性からポンプ出力が大きい真空引き制御特性へ制御を切り替える。
The next evacuation condition is set in the
i. The setting of the inclination θ evacuation control is accepted by the
ii. Before the
iii. When the
iv. The
これらを真空はんだ付け処理の制御条件にして、図13に示すステップST1(工程)で制御部61は初期設定を受け付ける。この初期設定では、操作部21を使用して、制御部61に対して4つの傾きθ1〜θ4の真空引き制御特性#1〜#4の中から所望の傾きθの真空引き制御特性#1〜#4が選択される。ユーザは真空引き制御特性#1〜#4等の中から所望の傾きθの真空引き制御特性を番号の高い順(ポンプ出力の周波数の小さい順)に選んで、傾きθの真空引き制御特性を初期設定する。ここで得られる設定情報は操作データD21となって制御部61へ出力される。
With these as control conditions for the vacuum soldering process, the
ステップST2で制御部61はワーク1を搬入する。ワーク1の搬入は、ユーザが操作部21に設けられたスタートボタンの押下等することにより行われる。制御部61はスタートが指示されると、制御部61は搬送機構70の駆動制御を実行する。このとき、搬送機構70は制御ユニット60から搬送制御信号S13を入力し、当該搬送制御信号S13に基づいて移動ビーム18,28を動作させて、ワーク1をタクト送りする。タクト送り動作については本発明の本質ではないので、その説明を省略する。また、ワーク1が炉100に搬入されたことを検知すると、搬入検出信号S26が制御ユニット60へ出力され、タイマーがスタートする。このタイマーを基にして、タクト送り時間でワーク1の位置を算出することができる。
In step ST2, the
ステップST3で制御部61はワーク1に対して予備加熱処理を実行する。このとき、予備加熱部20は制御ユニット60から予備加熱制御信号S20を入力し、当該予備加熱制御信号S20に基づいて4つの予備加熱ゾーンI〜IVを動作させ、ワーク1を所定温度(例えば180℃)に到達させるために徐々に加熱(1350℃→160℃→170℃→180℃程度)する。
In step ST3, the
例えば、予備加熱ゾーンIでは図12に示した温度プロファイルにおいて炉内を時刻t0からt1で常温から温度130℃付近に加熱する。予備加熱ゾーンIIは炉内を時刻t1からt2で温度130℃から温度160℃付近に加熱する。予備加熱ゾーンIIIは炉内を時刻t2からt3で温度160℃〜170℃付近に加熱する。予備加熱ゾーンVIは炉内を時刻t3からt4で温度170℃〜180℃付近に加熱する。 For example, in the preheating zone I, the interior of the furnace is heated from room temperature to around 130 ° C. from time t0 to t1 in the temperature profile shown in FIG. In the preheating zone II, the inside of the furnace is heated from a temperature of 130 ° C. to a temperature of around 160 ° C. from time t1 to time t2. In the preheating zone III, the inside of the furnace is heated to a temperature of 160 ° C. to 170 ° C. from time t2 to t3. The preheating zone VI heats the inside of the furnace to a temperature of 170 ° C. to 180 ° C. from time t3 to t4.
ステップST4で制御部61はワーク1に対して本加熱処理を実行する。このとき、本加熱部30は、制御ユニット60から本加熱制御信号S30を入力し、当該本加熱制御信号S30に基づいて本加熱部30のヒーターや、ファン等を動作させて、ワーク1を250℃に加熱する。図12に示した温度プロファイルによれば、本加熱ゾーンVは炉内を時刻t4からt5で温度230℃〜260℃付近に加熱する。
In step ST4, the
ステップST5で制御部61はワーク1に対して真空脱気処理を実行する。この例の真空脱気処理によれば、図14に示すサブルーチンに移行する。
In step ST5, the
ステップST61に移行して制御部61は、容器41の降下制御を実行する(チャンバー降下)。昇降機構43は制御ユニット60から昇降制御信号S43を入力し、図示しないシリンダー等を動作させて容器41を密閉状態にする。
Transfering to step ST61, the
また、パネルヒーター44は制御ユニット60からヒーター制御信号S44を入力し、当該ヒーター制御信号S44に基づいてワーク1の温度を240℃に維持するようになされる。この例では図12に示した真空脱泡・脱気処理ゾーンVIにおいて、容器41内を時刻t5からt6で温度230℃〜250℃付近に維持する。
The
その後、ステップST62で制御部61は傾きθ4真空引き制御が初期設定されているか、それ以外の傾きθ3真空引き制御又は傾きθ2真空引き制御が初期設定されているかに対応して制御を分岐する。例えば、4つの真空引き制御特性#1〜#4が選択され、傾きθ4真空引き制御が初期設定されている場合は、ステップST63に移行して、制御部61はθ4真空引き制御を実行する。
Thereafter, in step ST62, the
この例では、図15に示すサブルーチンに移行して、制御部61はステップST401で図7に示したように傾きθ4の真空引き制御特性#4でポンプ出力を制御する。ポンプ23は、制御開始時と共に傾きθ4の真空引き制御特性#4(20Hz)に倣って駆動され、チャンバー40内が真空引き処理される。
In this example, the process proceeds to a subroutine shown in FIG. 15, and the
この真空引き処理では、開放弁25が制御ユニット60から開放弁制御信号S25を入力し、初期開放弁及び主開放弁も「全閉」となされる。また、電磁弁22が制御ユニット60から電磁弁制御信号S22を入力し、当該電磁弁制御信号S22に基づいて弁開度=「全開」となるように弁を駆動する。
In this evacuation process, the opening
そして、制御部61は電磁弁22及びポンプ23を制御してチャンバー40内の真空引き処理する。ポンプ23は、弁開度=「全開」と前後して、制御ユニット60からポンプ駆動電圧V23を入力し、当該ポンプ駆動電圧V23に基づいてチャンバー40内を真空引きする。例えば、ポンプ23は傾きθ4の真空引き制御特性#4(20Hz)に沿った吸込み量で容器41内のエアーを引き抜くように動作する。
Then, the
次に、ステップST402で制御部61は次の真空引き制御特性#3におけるグラフの傾きθ4を検出する。この例では制御部61が真空引き開始と共に図6に示したポインタを設定してカーソルn−mをスクロールし、真空引き制御特性#3で、そのグラフの傾きθ4となる切り替えポイントである圧力P1=57000[Pa]を検出する(図7参照)。
Next, in step ST402, the
この圧力P1を検出していない場合は、ステップST403に戻って真空引き制御特性#4での真空引きを継続する。ステップST402で真空引き制御特性#3におけるグラフの傾きθ4を検出した場合は、ステップST404に移行して、制御部61は、傾きθ4検出時の圧力P1の点で、真空引き制御特性#4から真空引き制御特性#3へ制御を引き継ぐ形態で切り替える(第1回目)。真空引き制御特性#3でも、初期設定時の傾きθ4が維持され、ポンプ23が真空引き制御特性#3(30Hz)に倣って駆動される。
If this pressure P1 has not been detected, the process returns to step ST403 to continue evacuation with the evacuation control
そして、ステップST405で制御部61は、次の真空引き制御特性#2におけるグラフの傾きθ4を検出する。この例では制御部61が第1回目の制御切り替え後も、図6に示したカーソルn−mのスクロールを継続し、真空引き制御特性#2におけるグラフの傾きθ4を検出する。この例で、制御部61は、真空引き制御特性#2のグラフの傾きがθ4となる切り替えポイントである圧力P2=43000[Pa]を検出する(図7参照)。
In step ST405, the
この圧力P2を検出していない場合は、ステップST406に戻って真空引き制御特性#3での真空引きを継続する。ステップST405で真空引き制御特性#2におけるグラフの傾きθ4を検出した場合は、ステップST407に移行して、制御部61は傾きθ4検出時の圧力P2の点で、真空引き制御特性#3から真空引き制御特性#2へ制御を引き継ぐ形態で切り替える(第2回目)。真空引き制御特性#2でも、初期設定時の傾きθ4が維持され、ポンプ23が真空引き制御特性#2(40Hz)に倣って駆動される。
If this pressure P2 has not been detected, the process returns to step ST406 to continue evacuation with the evacuation control
そして、ステップST408で制御部61は、次の真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ4を検出する。この例では制御部61が第2回目の制御切り替え後も、図6に示したカーソルn−mのスクロールを継続し、真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ4を検出する。この例で、制御部61は、真空引き制御特性#1のグラフの傾きがθ4となる切り替えポイントである圧力P3=27000[Pa]を検出する(図7参照)。
In step ST408, the
この圧力P3を検出していない場合は、ステップST409に戻って真空引き制御特性#2での真空引きを継続する。ステップST408で真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ4を検出した場合は、ステップST410に移行して、制御部61は傾きθ4検出時の圧力P3の点で、真空引き制御特性#2から真空引き制御特性#1へ制御を引き継ぐ形態で切り替える(第3回目)。真空引き制御特性#1でも、初期設定時の傾きθ4が維持され、ポンプ23が真空引き制御特性#1(60Hz)に倣って駆動される。
If this pressure P3 has not been detected, the process returns to step ST409 to continue the evacuation with the evacuation control
そして、ステップST411で制御部61はチャンバー40が目標設定圧Pf(例えば、Pf=10000[Pa])に到達したか否かに対応して制御を分岐する。チャンバー40が目標設定圧Pfに到達していない場合は、ステップST412に戻って真空引き制御特性#1での真空引きを継続する。ステップST411で目標設定圧Pfに到達した場合は、サブルーチンのステップST63に戻る。このθ4真空引き制御により、真空引き制御特性#4→#3→#2→#1を乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。
In step ST411, the
また、上述のステップST62で傾きθ4真空引き制御以外のθx(x=2又は3)真空引き制御が初期設定されている場合は、ステップST64に移行して制御部61は傾きθ3真空引き制御が初期設定されているか、それ以外の傾きθ2真空引き制御が初期設定されているかに対応して制御を分岐する。例えば、3つの真空引き制御特性#1〜#3が選択され、傾きθ3真空引き制御が初期設定されている場合は、ステップST65に移行して、制御部61はθ3真空引き制御を実行する。
If θx (x = 2 or 3) vacuum control other than the tilt θ4 vacuum control is initially set in step ST62 described above, the
この例では、図16に示すサブルーチンに移行して、制御部61がステップST601で図8に示したように傾きθ3の真空引き制御特性#3でポンプ出力を制御する。ポンプ23は、制御開始時と共に傾きθ3の真空引き制御特性#3(30Hz)に倣って駆動される。
In this example, the process proceeds to a subroutine shown in FIG. 16, and the
次に、ステップST602で制御部61は次の真空引き制御特性#2におけるグラフの傾きθ3を検出する。この例では制御部61が真空引き開始と共に図6に示したポインタを設定してカーソルn−mをスクロールし、真空引き制御特性#2で、そのグラフの傾きθ3となる切り替えポイントである圧力P1=50000[Pa]を検出する(図8参照)。
Next, in step ST602, the
この圧力P1を検出していない場合は、ステップST603に戻って真空引き制御特性#3での真空引きを継続する。ステップST602で真空引き制御特性#2におけるグラフの傾きθ3を検出した場合は、ステップST604に移行して、制御部61は、傾きθ3検出時の圧力P1の点で、真空引き制御特性#3から真空引き制御特性#2へ制御を引き継ぐ形態で切り替える(第1回目)。真空引き制御特性#2でも、初期設定時の傾きθ3が維持され、ポンプ23が真空引き制御特性#2(40Hz)に倣って駆動される。
If the pressure P1 is not detected, the process returns to step ST603 to continue the evacuation with the evacuation control
そして、ステップST605で制御部61は、次の真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ3を検出する。この例では制御部61が第1回目の制御切り替え後も、図6に示したカーソルn−mのスクロールを継続し、真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ3を検出する。この例で、制御部61は、真空引き制御特性#1のグラフの傾きがθとなる切り替えポイントである圧力P2=27000[Pa]を検出する(図8参照)。
In step ST605, the
この圧力P2を検出していない場合は、ステップST606に戻って真空引き制御特性#2での真空引きを継続する。ステップST605で真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ3を検出した場合は、ステップST607に移行して、制御部61は傾きθ3検出時の圧力P2の点で、真空引き制御特性#2から真空引き制御特性#1へ制御を引き継ぐ形態で切り替える(第2回目)。真空引き制御特性#1でも、初期設定時の傾きθ3が維持され、ポンプ23が真空引き制御特性#1(60Hz)に倣って駆動される。
If the pressure P2 is not detected, the process returns to step ST606 to continue the evacuation with the evacuation control
そして、ステップST608で制御部61はチャンバー40が目標設定圧Pfに到達したか否かに対応して制御を分岐する。チャンバー40が目標設定圧Pfに到達していない場合は、ステップST609に戻って真空引き制御特性#1での真空引きを継続する。ステップST608で目標設定圧Pfに到達した場合は、サブルーチンのステップST65に戻る。このθ3真空引き制御により、真空引き制御特性#3→#2→#1を乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。
In step ST608, the
また、上述のステップST64で傾きθ2真空引き制御が初期設定されている場合は、ステップST66に移行して制御部61は傾きθ2真空引き制御を実行する。例えば、2つの真空引き制御特性#1及び#2が選択され、傾きθ2真空引き制御が初期設定されている場合は、ステップST66に移行する。この例では、図17に示すサブルーチンに移行して、制御部61はステップST701で図11に示したように、傾きθ2の真空引き制御特性#2でポンプ出力を制御する。ポンプ23は、制御開始時と共に傾きθ2の真空引き制御特性#2(40Hz)に倣って駆動される。
Further, when the inclination θ2 vacuuming control is initially set in the above-described step ST64, the process proceeds to step ST66, and the
次に、ステップST702で制御部61は次の真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ2を検出する。この例では制御部61が真空引き開始と共に図6に示したポインタを設定してカーソルn−mをスクロールし、真空引き制御特性#1で、そのグラフの傾きθ2となる切り替えポイントである圧力P1=40000[Pa]を検出する(図11参照)。
Next, in step ST702, the
この圧力P1を検出していない場合は、ステップST703に戻って真空引き制御特性#2での真空引きを継続する。ステップST702で真空引き制御特性#1におけるグラフの傾きθ2を検出した場合は、ステップST704に移行して、制御部61は、傾きθ2検出時の圧力P1の点で、真空引き制御特性#2から真空引き制御特性#1へ制御を引き継ぐ形態で切り替える。真空引き制御特性#1でも、初期設定時の傾きθ2が維持され、ポンプ23が真空引き制御特性#1(60Hz)に倣って駆動される。
If the pressure P1 is not detected, the process returns to step ST703 to continue the evacuation with the evacuation control
そして、ステップST705で制御部61はチャンバー40が目標設定圧Pfに到達したか否かに対応して制御を分岐する。チャンバー40が目標設定圧Pfに到達していない場合は、ステップST706に戻って真空引き制御特性#1での真空引きを継続する。ステップST705で目標設定圧Pfに到達した場合は、サブルーチンのステップST66に戻る。このθ2真空引き制御により、真空引き制御特性#2→#1を乗り継いで、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。
In step ST705, the
更に、ステップST67で制御部61は、目標設定圧Pfを所定の時間(真空度維持時間等)維持する。ここで制御部61は、電磁弁22及び開放弁25を調整して真空度維持時間かつ目標設定圧Pfでチャンバー40内の真空圧を保持する。真空度維持時間は、真空処理時間=ワーク・単位タクト待機時間という設定において、タクト搬送に支障無く真空処理時間内で目標設定圧Pfを維持できる最大限設定可能な時間である。ワーク・単位タクト待機時間が短ければ、当該真空リフロー炉のスループットが向上する。
Further, in step ST67, the
そして、ステップST68で制御部61は真空脱気処理を終了したか否かを判別する。その際、例えば、本例の場合、ワーク1はタクト送りされるので、設定されたタクト送り時間を基準に判別される。これによって、チャンバー40内の真空圧を指定時間内及び一定気圧に保持したはんだ付け(ボイド除去)処理することができる(真空脱気処理)。
Then, in step ST68, the
タクト送り時間を満了した場合は監視を終了してステップST69で制御部61はチャンバー40内の真空破壊を開始する。この真空破壊では、例えば、ポンプ23を停止して開放弁25を動作させ、N2ガスをチャンバー40内に供給して容器41内の真空圧を一定の比率(一次関数的)で上げて行く(図7の直線特性参照)。
If the tact feed time has expired, the monitoring is terminated, and the
チャンバー40内の真空圧が大気圧になったら、ステップST70に移行して制御部61が容器41を上昇するように昇降機構43を制御する。昇降機構43では、制御ユニット60から昇降制御信号S43を入力し、当該昇降制御信号S43に基づいて図示しないシリンダー等を動作させて容器41を開放状態にする。
When the vacuum pressure in the
そして、ステップST71で制御部61はワーク搬出処理を実行する。搬送機構70は制御ユニット60から搬送制御信号S70を入力し、当該搬送制御信号S70に基づいて移動ビーム28を動作させて、ワーク1をタクト送り(図5参照)する。搬送機構70は、ワーク1が基台42上から搬出されると、次のワーク1を基台42上へ搬入するようになされる。
In step ST71, the
ワーク1を冷却部50へ送り渡した場合は、メインルーチンのステップST5に戻り、ステップST6に移行する。ステップST6で制御部61はワーク1の冷却処理を実行する。このとき、冷却部50は制御ユニット60から冷却制御信号S50を入力し、当該冷却制御信号S50に基づいて熱交換器や、ファン等を動作させて、ワーク1を冷却する。これにより、ワーク1を所望の温度、この例では60℃で冷却することができる。
When the
そして、ステップST7で制御部61はワーク1を冷却部50から外部へ搬出するように搬送機構70を制御する。その後、ステップST8で制御部61は全てのワーク1の真空はんだ付け処理を終了したか否かの判断を実行する。全てのワーク1の真空はんだ付け処理を終了していない場合は、ステップST2に戻ってワーク1の搬入処理、その加熱処理、その真空脱気処理及びその冷却処理を継続する。全てのワーク1の真空はんだ付け処理を終了した場合は制御を終了する。
In step ST7, the
このように実施の形態としての真空リフロー炉100及びその制御方法によれば、4つの真空引き制御特性#1〜#4が予め準備され、ポンプ23の真空引き制御を実行する制御部61を備え、制御部61は傾きθの真空引き制御特性でポンプ出力制御を実行し、リアルタイムに切り替え先の傾きθの真空引き制御特性で傾きθを監視し、初期設定された真空引き制御特性の傾きθに基づいてポンプ出力が小さい真空引き制御特性からポンプ出力が大きい真空引き制御特性へ切り替えるようになされる。
As described above, according to the
この制御によって、真空引き条件の選択度を拡大できると共に、チャンバー内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。これにより、チャンバーのスループットを調整できるようになる。一方で、ボイドの発生を抑え、フラックス、部品等の飛散を防止できるようになる。上述した例では、目標設定圧Pfに到達した溶融状態のはんだのボイドはチャンバーを所定のポンプ出力で真空引きしたときの真空度に対する真空引き時間をプロットした傾きθの真空引き制御特性の真空引きによって徐々に脱泡・脱気される。これにより、フラックス飛沫や、はんだ飛散等を防止できるようになり、設定された真空度下でボイドの少ない高品質の真空はんだ付け処理を行うことができる。 By this control, the selectivity of the evacuation condition can be expanded, and the chamber can be evacuated in a short time to the specified target set pressure Pf. Thereby, the throughput of the chamber can be adjusted. On the other hand, generation of voids can be suppressed and scattering of flux, parts, etc. can be prevented. In the example described above, the void of the molten solder that has reached the target set pressure Pf is evacuated with the evacuation control characteristic of the inclination θ plotting the evacuation time against the degree of vacuum when the chamber is evacuated with a predetermined pump output. Is gradually degassed and degassed. Thereby, it becomes possible to prevent flux splashing, solder scattering, and the like, and a high-quality vacuum soldering process with few voids can be performed under a set degree of vacuum.
なお、上述の実施形態では、リアルタイムに切り替え先の真空引き制御特性の傾きθを監視し、この監視に基づいて真空引き制御特性を切り替える方法について説明したが、これに限られることはない。制御部61が、真空圧検出信号S24に基づいて真空引き制御特性を参照し、チャンバー内の真空圧が真空引き制御特性の真空度の切り替えポイントに到達したとき、傾きθが大きい真空引き制御特性から傾きθが小さい真空引き制御特性へポンプ出力を切り替えるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the method of monitoring the inclination θ of the evacuation control characteristic at the switching destination in real time and switching the evacuation control characteristic based on this monitoring has been described. However, the present invention is not limited to this. The
例えば、制御部61が予備真空引き時、上述の4つの真空引き制御特性#1〜#4を取得して、図6に示したテーブルを作成する。このテーブルから、初期設定された傾きθの真空引き制御特性を切り替えるポイントをテーブル上で予め見出す(演算する)。この演算によって得られた切り替えポイントの制御データD62をメモリ部62に記憶して置く。その格納例を図18に示している。
For example, at the time of preliminary evacuation, the
この例では、真空引き制御特性の組み合わせ例、真空引き制御特性#4→#3→#2→#1、真空引き制御特性#4→#3→#1、真空引き制御特性#4→#2→#1、真空引き制御特性#4→#1、真空引き制御特性#3→#2→#1、真空引き制御特性#3→#2、真空引き制御特性#3→#1、真空引き制御特性#2→#1・・・に対する傾きθ=θ4,θ3,θ2・・・の真空引き制御が設定可能になっている。もちろん、真空引き制御特性#4,#3,#2,#1の4つに限られることはない。
In this example, combinations of vacuuming control characteristics, vacuuming
本真空引き時、制御部61がチャンバー40の真空圧を検出すると共に、圧力検出情報(真空圧検出信号S24)に基づいて、テーブル化された真空引き制御特性#1〜#4を参照するステップと、チャンバー40内の真空圧(真空度)が真空引き制御特性を切り替えるポイントに到達したとき、傾きθが大きい真空引き制御特性から傾きθが小さい真空引き制御特性へポンプ出力を切り替えるステップとを実行する。
At the time of this evacuation, the
例えば、図18に示したポンプ出力制御の項目において、括弧内のP43は真空引き制御特性#4の実行時、当該制御特性#4から制御特性#3へ切り替えるポイントの真空圧である。当該制御特性#4で制御を実行中、真空圧P43を示す真空圧検出信号S24が検出された時点で、制御部61は真空引き制御特性#4から当該制御特性#3へ制御を引き継ぐ形態で切り替えるようになされる。
For example, in the item of pump output control shown in FIG. 18, P43 in parentheses is the vacuum pressure at the point where the control
P32は真空引き制御特性#3の実行時、当該制御特性#3から制御特性#2へ切り替えるポイントの真空圧である。この真空圧P32を示す真空圧検出信号S24が検出された時点で、制御部61は真空引き制御特性#3から当該制御特性#2へ制御を切り替えるようになされる。
P32 is a vacuum pressure at a point where the control
P21は真空引き制御特性#2の実行時、当該制御特性#2から制御特性#1へ切り替えるポイントの真空圧である。この真空圧P21を示す真空圧検出信号S24が検出された時点で、制御部61は真空引き制御特性#2から当該制御特性#1へ制御を切り替えるようになされる。真空圧P43,P32,P21はいずれも本真空引き前にテーブル化された真空引き制御特性#1〜#4から予め求めたものである。
P21 is the vacuum pressure at the point of switching from the control
他の真空引き制御特性の組み合わせ例についても同様に定義され適用されるので、その説明を省略する。これらのプログラムや、制御データD62はメモリ部62に格納される。これらの制御によっても、チャンバー40内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引きできるようになる。しかも、リアルタイムに傾きθを監視する制御から、真空圧検出信号S24を検出する制御へ制御部61の負担が軽減できるようになる。
Since other examples of combinations of evacuation control characteristics are defined and applied in the same manner, description thereof is omitted. These programs and control data D62 are stored in the
また、本発明では、チャンバー40を所定のポンプ出力で真空引きしたときの真空度に対する真空引き時間をプロットした傾きθの真空引き制御特性が予め複数準備され、初期設定された真空引き制御特性の傾きθに基づいてポンプ出力が小さい真空引き制御特性からポンプ出力が大きい真空引き制御特性へ切り替えるようにポンプの真空引き制御を実行する制御部61を備えたものである。このことから、初期設定された傾きθの真空引き制御特性が傾きθから所定以上の傾き(例えば+20〜50%程度:以下閾値傾きθthという)になった場合に、他の真空引き制御特性へ切り替えるようにした場合も適用できるものである。
In the present invention, a plurality of evacuation control characteristics having an inclination θ plotting the evacuation time with respect to the degree of vacuum when the
ここに閾値傾きθthとは切り替え判別基準をいい、真空引き制御特性の設定数によっても、また、設定された複数の制御特性から選択される特性によっても異なる。上記実施例で説明した真空引き特性#4→#3→#2→#1の場合には、20〜50%の範囲、好ましくは30〜50%、真空引き制御特性#4→#3→#1の場合には30〜40%の範囲で選択するというように、閾値傾きθthはボイドの発生率、真空引き時間等の兼ね合いで適宜設定可能である。
Here, the threshold inclination θth is a switching determination criterion, and differs depending on the number of evacuation control characteristics set and characteristics selected from a plurality of set control characteristics. In the case of
すなわち、真空リフロー炉100の制御方法において、制御部61は初期設定された真空引き制御特性の傾きθと、上述の閾値傾きθthとを真空引き中、常に比較し、初期設定された真空引き制御特性の傾きθが閾値傾きθthを越えたとき、ポンプ出力が小さい真空引き制御特性からポンプ出力が大きい真空引き制御特性へ制御を切り替えるようになされる。この制御によっても、上述した真空引き条件の選択度を拡大できると共に、チャンバー内を指定された目標設定圧Pfに短時間に真空引き等できるようになる。
That is, in the control method of the
本発明は、表面実装用の部品等を基板上の所定の位置に載せて当該部品と基板とをはんだ付け処理する際に、真空溶融状態のはんだを脱泡・脱気処理する機能を備えた真空リフロー炉に適用して極めて好適である。 The present invention has a function of defoaming and degassing the solder in a vacuum melt state when a component for surface mounting is placed on a predetermined position on the substrate and the component and the substrate are soldered. It is extremely suitable when applied to a vacuum reflow furnace.
10 本体部
11 搬入口
12 搬出口
13 搬送部
16 搬送路
17,27 固定ビーム
18,28 移動ビーム
20 予備加熱部(加熱部)
21 操作部
23 ポンプ
24 真空圧センサ
25 開放弁
26 搬入センサ
29 ガス供給部
30 本加熱部(加熱部)
40 チャンバー
41 容器
42 基台
43 昇降機構
44 パネルヒーター(加熱部)
45,46 固定ビーム(支持部)
47 ピン
48 シール部材
50 冷却部
100 真空リフロー炉(真空はんだ処理装置)
10 Body
11 Carriage entrance
12 Unloading port
13 Transport section
16
21
40 chambers
41
45,46 Fixed beam (support)
47
100 Vacuum reflow furnace (vacuum solder processing equipment)
Claims (8)
前記チャンバーの真空引き条件を設定する操作部と、
前記真空引き条件に基づいて前記チャンバーを真空引きするポンプと、
前記チャンバーを所定のポンプ出力で真空引きしたときの前記真空度に対する真空引き時間をプロットした傾きθの真空引き制御特性が予め複数準備され、
初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθに基づいて前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ切り替えるように前記ポンプの真空引き制御を実行する制御部とを備える真空はんだ処理装置。 A chamber capable of soldering the workpiece in a vacuum environment;
An operation unit for setting vacuuming conditions of the chamber;
A pump for evacuating the chamber based on the evacuation conditions;
A plurality of evacuation control characteristics of slope θ plotting the evacuation time against the degree of vacuum when the chamber is evacuated with a predetermined pump output are prepared in advance.
A control unit that executes evacuation control of the pump so as to switch from the evacuation control characteristic having a small pump output to the evacuation control characteristic having a large pump output based on an inclination θ of the evacuation control characteristic that is initially set. And a vacuum solder processing apparatus.
切り替え先の前記真空引き制御特性の傾きθを監視し、
初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθと、切り替え先の前記真空引き制御特性の傾きθとを常に比較し、真空引き中、双方の前記制御特性の傾きθが一致したとき、前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ制御を切り替える請求項1に記載の真空はんだ処理装置。 The controller is
Monitor the inclination θ of the evacuation control characteristic of the switching destination,
The initial inclination θ of the evacuation control characteristic is always compared with the inclination θ of the evacuation control characteristic of the switching destination, and when the inclination θ of both the control characteristics coincides during evacuation, the pump The vacuum soldering apparatus according to claim 1, wherein the control is switched from the vacuuming control characteristic having a small output to the vacuuming control characteristic having a large pump output.
前記真空引き制御特性をテーブル化したデータを記憶するメモリ部とを備え、
前記制御部が、
前記圧力検出情報に基づいて真空引き制御特性を参照し、
前記チャンバー内の真空圧が前記真空引き制御特性の真空度の切り替えポイントに到達したとき、前記傾きθが大きい前記真空引き制御特性から前記傾きθが小さい前記真空引き制御特性へ前記ポンプ出力を切り替える請求項1に記載の真空はんだ処理装置。 A detector that detects the vacuum pressure of the chamber and outputs pressure detection information;
A memory unit that stores data that tabulates the evacuation control characteristics;
The control unit is
Refer to the evacuation control characteristics based on the pressure detection information,
When the vacuum pressure in the chamber reaches the degree of vacuum switching point of the evacuation control characteristic, the pump output is switched from the evacuation control characteristic having the large inclination θ to the evacuation control characteristic having the small inclination θ. The vacuum solder processing apparatus according to claim 1.
初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθと、切り替え判別基準となる閾値傾きθthとを真空引き中、常に比較し、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθが前記閾値傾きθthを越えたとき、前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ制御を切り替える請求項1に記載の真空はんだ処理装置。 The controller is
During the evacuation, the initially set inclination θ of the evacuation control characteristic is always compared with the threshold inclination θth as a switching determination reference, and the initial inclination 慮 of the evacuation control characteristic is set to the threshold inclination θth. The vacuum soldering apparatus according to claim 1, wherein when it exceeds, the control is switched from the evacuation control characteristic having a small pump output to the evacuation control characteristic having a large pump output.
前記はんだ付け処理するチャンバーを所定のポンプ出力で真空引きして真空度に対する真空引き時間をプロットした所定の傾きθの真空引き制御特性を複数取得し記憶するステップと、
前記傾きθの真空引き制御特性を設定するステップと、
設定された前記真空引き制御特性の傾きθに基づいて前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ切り替えるように前記ポンプ出力を制御するステップとを実行する真空はんだ処理装置の制御方法。 The control unit of the vacuum soldering equipment that solders the workpiece in a vacuum environment
Acquiring and storing a plurality of evacuation control characteristics of a predetermined inclination θ obtained by evacuating the chamber to be soldered with a predetermined pump output and plotting the evacuation time against the degree of vacuum; and
Setting the evacuation control characteristic of the inclination θ;
A step of controlling the pump output so as to switch from the evacuation control characteristic having a small pump output to the evacuation control characteristic having a large pump output based on the set inclination θ of the evacuation control characteristic. Control method of solder processing equipment.
予備真空引き時、前記真空引き制御特性を取得してテーブルを作成するステップを実行し、
本真空引き時、切り替え先の前記真空引き制御特性の傾きθを監視するステップと、
初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθと、切り替え先の前記真空引き制御特性の傾きθとを常に比較するステップと、
真空引き中、双方の前記制御特性の傾きθが一致したとき、前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ制御を切り替えるステップとを実行する請求項5に記載の真空はんだ処理装置の制御方法。 The controller is
At the time of preliminary evacuation, the step of acquiring the evacuation control characteristics and creating a table is executed,
Monitoring the inclination θ of the evacuation control characteristic of the switching destination during the evacuation;
Constantly comparing the inclination θ of the evacuation control characteristic that is initially set with the inclination θ of the evacuation control characteristic of the switching destination;
6. The step of switching control from the vacuum pumping control characteristic having a small pump output to the vacuum pumping control characteristic having a large pump output when the slope θ of both the control characteristics coincides during vacuuming. The control method of the vacuum solder processing apparatus of description.
予備真空引き時、
前記真空引き制御特性を取得してテーブルを作成するステップと、
初期設定された傾きθの前記真空引き制御特性を切り替えるポイントを見出すステップとを実行し、
本真空引き時、
前記チャンバーの真空圧を検出すると共に、前記圧力検出情報に基づいて、テーブル化された前記真空引き制御特性を参照するステップと、
前記チャンバー内の真空圧が前記真空引き制御特性を切り替えるポイントに到達したとき、前記傾きθが大きい前記真空引き制御特性から前記傾きθが小さい前記真空引き制御特性へ前記ポンプ出力を切り替えるステップとを実行する請求項5に記載の真空はんだ処理装置の制御方法。 The controller is
During preliminary vacuuming,
Obtaining the evacuation control characteristics and creating a table;
Performing a step of switching the evacuation control characteristic of the initially set inclination θ,
During this vacuuming,
Detecting the vacuum pressure of the chamber, and referring to the evacuation control characteristics tabulated based on the pressure detection information;
Switching the pump output from the evacuation control characteristic having a large inclination θ to the evacuation control characteristic having a small inclination θ when the vacuum pressure in the chamber reaches a point for switching the evacuation control characteristic. The method for controlling a vacuum soldering apparatus according to claim 5 to be executed.
初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθと、切り替え判別基準となる閾値傾きθthとを真空引き中、常に比較し、初期設定された前記真空引き制御特性の傾きθが前記閾値傾きθthを越えたとき、前記ポンプ出力が小さい前記真空引き制御特性からポンプ出力が大きい前記真空引き制御特性へ制御を切り替える請求項5に記載の真空はんだ処理装置の制御方法。 The controller is
During the evacuation, the initially set inclination θ of the evacuation control characteristic is always compared with the threshold inclination θth as a switching determination reference, and the initial inclination 慮 of the evacuation control characteristic is set to the threshold inclination θth. 6. The method of controlling a vacuum soldering apparatus according to claim 5, wherein when it exceeds, the control is switched from the evacuation control characteristic having a small pump output to the evacuation control characteristic having a large pump output.
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