JP2015192110A - Ｍｅｍｓ及びそれを機能する回路を応用した実装プロセス管理チップ並びにそれを応用した実装管理システム及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、プリント回路基板等への電子部品の実装に於いて、はんだ付け不良をリアルタイムで観測したデータを基に、リアルタイムではんだ付け不良の改善ができる実装管理システム並びに実装管理を行うＭＥＭＳ及びそれを機能する回路の提案である。【解決手段】本発明は、振動や温度、収縮、及び傾き等を観測するセンサー機能を有したＭＥＭＳ及びそれを機能する回路をプリント回路基板に装着して、はんだ付け時のプリント回路基板及び電子部品等に発生するシグナルを、当該ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を通じて外部にある解析装置に伝達し、当該解析装置がＭＥＭＳ及びそれを機能する回路より伝達されたシグナルを解析し、はんだ付け不良に対する処遇を判断し、はんだ付け不良の低減指示を発信する実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路と当該ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システム及びその装置である。【選択図】 無

Description

本発明は、電子部品等の実装に於いて、ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いてはんだ付け等の実装不具合を検知する機能を有したチップ、並びに当該チップを用いたプリント回路基板及びそれを用いた実装管理システムと電子部品等の実装方法、及びその装置に関する。

電子部品等ははんだ付け等によりプリント回路基板に実装されており、一般的にはクリームはんだやはんだボール等の接合材が用いられてリフロー工程にて行われている。
そして、従来、リフロー工程に於けるはんだ付け等の実装不良は大きな問題となっており不良低減が課題として、種々の提案がなされている。

例えば、特許文献１では、プリント回路基板の部品実装におけるはんだ付け状態を外観観察してはんだ付け状態を判定する機構を備えた検査装置の提案がなされている。
また、特許文献２ではＢＧＡパッケージ実装におけるはんだ付け不良に関してＸ線計測を用いた手法にて測定、解析し、不良予測を行う装置に関する提案がなされている。
そして、特許文献３では、プリント回路基板の部品実装プロセスにおける各工程の不良に関するデータをデータベース化して発生する不良に対する不良処置判定を行い、不良発生を抑制する自動品質管理の提案がなされている。

このように、プリント回路基板等の電子部品実装のはんだ付け不良に関して、はんだ付け終了後の状態を判断して、不良の処遇やプロセス改善を行い、はんだ付け不良を抑制する提案はなされているが、電子部品等の実装に於いて、はんだ付け時の状況を判断して、不良を低減する提案はなされていない。

特開２０１０−２７１１６５号公報 特開２０１３−１８７２９８号公報 特開平１１−２９８２００号公報

本発明の課題は、プリント回路基板等への電子部品の実装に於いて、はんだ付け不良をリアルタイムで観測したデータを基に、リアルタイムではんだ付け不良の改善ができる実装管理システム並びに実装管理を行うＭＥＭＳ及びそれを機能する回路の提案である。

本発明の課題を解決するために、プリント回路基板等への電子部品の実装に於けるはんだ付け不良をリアルタイムで観測できるようにＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を応用したチップをプリント回路基板に装着して、当該チップよりはんだ付け不良に関するシグナルに変換し、それを外部の解析装置に伝達し、当該外部装置にて解析したデータを基にはんだ付け不良に関する処遇を判断してはんだ付け不良の低減を行うものである。

即ち、本発明は、振動や温度、収縮、及び傾き等を観測するセンサー機能を有したＭＥＭＳ及びそれを機能する回路をプリント回路基板に装着して、はんだ付け時のプリント回路基板及び電子部品等に発生するシグナルを、当該ＭＥＭＳそれを機能する回路を通じて外部にある解析装置に伝達し、当該解析装置がＭＥＭＳそれを機能する回路より伝達されたシグナルを解析し、はんだ付け不良に対する処遇を判断し、はんだ付け不良の低減指示を発信する実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路と当該ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システム及びその装置である。

本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路、当該ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システム及びその装置によれば、はんだ付け不良をリアルタイムに観測できると共にリアルタイムにその処遇が可能になり、プリント回路基板等への電子部品の実装工程におけるはんだ付け不良の低減が可能となる。
更に、はんだ付け工程を停止することなくはんだ付けが可能となるため、異常が発生した場合に於いても実装工程の歩留まり低下を防止すること可能となる。

本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路チップと電子部品を装着したプリント回路基板のイメージ図。 本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路チップと電子部品を装着部分の拡大イメージ図。

本発明について、以下に説明する。
本発明は、プリント回路基板等に電子部品を実装する際のはんだ付け工程に於けるはんだ付け状況をリアルタイムで観測する機能と観測データをシグナルに変換、外部に伝達する機能を有したＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いることを特徴としている。

電子部品をプリント回路基板等に実装する場合、クリームはんだやはんだボールが用いられることは周知のとおりである。
その工程は、一般的に、プリント回路基板等にクリームはんだを印刷手法にて塗布した後に実装する電子部品を装着して、リフロー装置等にてはんだを溶融させて接合する。又は、予め電子部品にボールはんだを装着させた後、ボールはんだとプリント回路基板等が接触するように装着し、リフロー装置等にてはんだを溶融させて接合する。
そして、リフロー装置にてはんだ付けする条件は設定され、均一な接合がなされるように管理されている。
しかし、クリームはんだの塗布状態や電子部品の装着状態、リフロー装置や外部環境の異常等で、はんだ付け不良が発生する。

また、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）は、機械要素部品、センサー、電子回路等を一つのチップに集積化したデバイスであり、インクジェットプリンターのヘッドや圧力センサー等に利用されている。
本発明では、プリント回路基板等に電子部品を実装する際に発生するプリント回路基板等電子部品に由来する温度、振動、収縮、及び傾きをはんだ付け工程に於けるはんだ付け状況を掌握・判断する要素としての情報を観測することが可能な機能を有するＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いる。
そして、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路は、はんだ付け時に発生するプリント回路基板や実装する電子部品等の温度、振動、収縮、及び傾きに関する情報が僅かな変化や量であっても観測可能な感度を有し、外部の解析装置に伝達する機能も有するものである。

本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路は、はんだ付け時に発生する異常をはんだ接合時、即ち、はんだが溶融から固化までの期間を観測して、はんだ付け不良の状況を掌握・判断する情報として、その期間に発生する電子部品やプリント回路基板の温度、振動、及びプリント回路基板等の収縮、電子部品の傾きやプリント回路基板の反りに関するデータを観測し、観測したデータをシグナルに変換して、外部の解析装置に伝達する機能を有するものである。

また、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路は、本発明の効果を有する範囲に於いて、そのサイズや材質は特に制限は無く、実装に用いるプリント回路基板や電子部品等により任意に設定することが可能である。

次に、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システムについて図１及び図２を用いて説明する。
本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システムは、プリント回路基板等の被接合物と電子部品等の接合物、及び前述の機能を有したＭＥＭＳ及びそれを機能する回路から構成され、リフロー装置等にてはんだが溶融して固化して接合が終了するまでの期間に発生するプリント回路基板や電子部品の温度変化や振動を本発明のＭＥＮＳ及びそれを機能する回路が観測し、シグナルに変換して外部の解析装置に伝達して、はんだ付け時の異常や不良管理する実装システムのことであり、構成要素の配置に関して、プリント回路基板１上に電子部品２と本発明のＭＥＭＳ及びそれを機能する回路３を図１のように装着するか、図２のように電子部品２の下部にＭＥＭＳ及びそれを機能する回路３が位置するようプリント回路基板１上に装着し、リフロー装置を用いて実装する方法が例示できるが、限定はされない。

一方、解析装置には、予めプリント回路基板等に電子部品を実装した際のはんだ付け状態が良好であるシグナル並びに解析データがインプットされており、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路より伝達されたシグナルの解析がリアルタイムで処理でき、はんだ付けの状態を判断することができるシステムである。
また、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システムは、リアルタイムではんだ付けの状態を把握し、その対応をオペレーターに伝えることもできるため、はんだ付けの状態に異常が発生した場合、瞬時に対処が可能となり、はんだ付け不良の発生が抑制できる。
更に、解析装置からはんだ付け条件を変更する処理を作動させるプログラム等の処理機能を保有し、リアルタイムにリフロー装置に情報を伝達して、はんだ付けが良好となる条件に変更するシステムと処理機能を有することにより、はんだ付け工程を停止することなくはんだ付け作業が可能となり、電子部品の実装作業の効率化が可能となる。

続いて、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路、当該ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システムを利用したその装置に関して説明する。
本発明の装置は、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路及び／又は当該ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システムを用い、本発明の効果を有する範囲に於いて、仕様等に関して特段の制限はなく、プリント回路基板等と電子部品の実装に於いて、はんだ付けの不良の感知や不良低減、不良の解析等の機能を有した装置が挙げられる。
具体的には、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路及び／又は当該ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システムを用いたはんだ付け状態を監視する装置、はんだ付け状態を解析する装置、及びはんだ付け不良を制御する装置等が例示できる。

本発明の実装プロセス管理ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路、当該ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を用いた実装管理システム及びその装置によれば、はんだ付け状況をリアルタイムに判断し、異常が発生した場合には適切な処理が効率的に取れるため、広く電子部品の実装に応用が期待できる。
また、本発明の実装プロセス管理用ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路は、実装後も装着されたプリント回路基板等の温度、振動、収縮、及び傾きの情報も観測することも設定により可能なため、電子部品が実装されたプリント回路基板等が搭載された製品の情報も入手することができ、そのデータを解析することにより市場におけるはんだ接合の不具合も監視することが可能になるため、電子機器等の管理システムやそれを利用した装置にも広く応用が期待できる。

１ プリント回路基板
２ 電子部品
３ 本発明の実装プロセス管理ＭＥＭＳ及びそれを機能する回路

Claims (5)

1. プリント回路基板等と電子部品の実装プロセスに於いて、はんだ付け時に発生する情報を観測してそれをシグナルに変換して外部の解析装置に伝達する機能を有することを特徴とするＭＥＭＳ及びそれを機能する回路。
2. 請求項１記載のＭＥＭＳ及びそれを機能する回路に於いて、観測する情報が、はんだ付けの時に発生する接合物又は／及び被接合物に由来する温度、振動、伸縮、及び傾きであることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ及びそれを機能する回路。
3. 請求項１及び請求項２記載のＭＥＭＳ及びそれを機能する回路を装着したことを特徴とするプリント回路基板。
4. 請求項１乃至請求項３記載のＭＥＭＳ及びそれを機能する回路並びにプリント回路基板を用いることを特徴としたはんだ付け不良管理方法。
5. 請求項１乃至請求項４記載のＭＥＭＳ及びそれを機能する回路並びにプリント回路基板、及びそれらを用いたはんだ付け不良管理方法を利用したはんだ付け装置。
   
   
   

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