JP2023115661A - Measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、はんだ槽内のノズルから上方に溶融はんだを噴流させて、噴流する溶融はんだの液面の高さを測定する測定方法に関する。 The present invention relates to a measuring method for jetting molten solder upward from a nozzle in a solder bath and measuring the liquid level of the jetting molten solder.
フロー方式でのはんだ付けによりプリント配線板の所定位置に電子部品を電気的に接続する場合には、例えば、噴流はんだ付け装置(フローはんだ付け装置とも称される)が使用される。噴流はんだ付け装置は、溶融状態のはんだ(即ち、溶融はんだ)を収容するはんだ槽を有する。 A jet soldering machine (also referred to as a flow soldering machine), for example, is used to electrically connect electronic components to predetermined positions on a printed wiring board by soldering in a flow manner. A jet soldering apparatus has a solder bath containing solder in a molten state (ie, molten solder).
はんだ槽には、溶融はんだを上方に噴流させるためのポンプが設けられている。ポンプの上部にはノズルが設けられており、ポンプにより圧送された溶融はんだは、ノズルから上方に噴流する。ノズルの上方には、はんだ槽の上部開口を横切る様に、一対のベルトコンベアが設けられている。 The solder bath is provided with a pump for jetting molten solder upward. A nozzle is provided in the upper part of the pump, and the molten solder pressure-fed by the pump jets upward from the nozzle. Above the nozzle, a pair of belt conveyors are provided across the top opening of the solder bath.
一対のベルトコンベアは、搬送方向が水平方向に対して斜め上になる様に、水平方向から僅かに傾いて配置されている。一対のベルトコンベア上には、はんだ付けが行われる被加工物が載置され、一対のベルトコンベアにより比較的ゆっくりと搬送される。 The pair of belt conveyors are arranged with a slight inclination from the horizontal direction so that the conveying direction is obliquely upward with respect to the horizontal direction. A workpiece to be soldered is placed on the pair of belt conveyors, and is conveyed relatively slowly by the pair of belt conveyors.
被加工物は、例えば、プリント配線板と、プリント配線板のスルーホールにリード線が挿入された電子部品と、を含む。被加工物において、スルーホール近傍のランドとリード線とにフロー方式ではんだ付けを行う場合、まず、リード線、ランド等にフラックスを塗布する。 The workpiece includes, for example, a printed wiring board and an electronic component having lead wires inserted into through-holes of the printed wiring board. When soldering a land and a lead wire in the vicinity of a through-hole on a workpiece by a flow method, flux is first applied to the lead wire, land, and the like.
次に、プリント配線板の両端部を一対のベルトコンベア上に載置し、一対のベルトコンベアで搬送する。まず、プリヒータでプリント配線板等を所定の温度まで加熱した後、更に搬送を進めて、次に、はんだ槽の上方で、噴流した溶融はんだを被加工物の下面側に接触させる。 Next, both ends of the printed wiring board are placed on a pair of belt conveyors and conveyed by the pair of belt conveyors. First, a printed wiring board or the like is heated to a predetermined temperature by a preheater, and then the printed wiring board or the like is further conveyed.
噴流する溶融はんだの液面の高さは時間の経過と共に上下方向に振動しているが、溶融はんだの液面の高さが所定の高さ位置に達している場合、プリント配線板がはんだ槽の上方を通過すると、溶融はんだはスルーホールに入り込むと共にリード線等に付着する。 The height of the liquid level of the jetting molten solder oscillates in the vertical direction with the passage of time. , the molten solder enters the through-hole and adheres to the lead wire or the like.
その後、溶融はんだを冷却し固化させることで、はんだ付けが完了する。しかし、溶融はんだの液面の高さが所定の高さ位置に達していない場合、適切なはんだ付けを行うことができない。それゆえ、噴流はんだ付け装置では、噴流する溶融はんだの液面の高さは、重要な管理項目である。 After that, the soldering is completed by cooling and solidifying the molten solder. However, if the liquid level of the molten solder does not reach the predetermined height position, proper soldering cannot be performed. Therefore, in the jet soldering apparatus, the height of the jet molten solder is an important control item.
噴流する溶融はんだの液面の高さを測定するために、所定方向に等間隔で配置された3つの目盛付耐熱ガラス板を有する液面測定装置を使用することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to measure the liquid level of jetting molten solder, it has been proposed to use a liquid level measuring device having three graduated heat-resistant glass plates arranged at regular intervals in a predetermined direction (for example, See Patent Document 1).
この液面測定装置を用いて噴流する溶融はんだの液面の高さを測定する場合、液面測定装置を一対のベルトコンベアで搬送しながら、隣接する目盛付耐熱ガラス板の間の開口に到達する溶融はんだの液面の高さを、目盛を利用して目視により測定する。 When measuring the height of the liquid level of jetted molten solder using this liquid level measuring device, the liquid level measuring device is transported by a pair of belt conveyors, and the molten solder reaching the opening between the adjacent graduated heat-resistant glass plates is measured. The height of the solder liquid level is visually measured using a scale.
また、下面が開放状態の中空の箱状筐体の内部に複数の板材が階段状に配置された測定治具も提案されている(例えば、特許文献2参照)。この測定治具を一対のベルトコンベアで搬送しながら、箱状筐体の内部へ噴流する溶融はんだがどの高さ位置の板材に達するかを目視で確認することにより、噴流する溶融はんだの液面の高さを確認できる。 A measuring jig has also been proposed in which a plurality of plate members are arranged in a stepped manner inside a hollow box-shaped housing with an open bottom surface (see, for example, Patent Document 2). While transporting this measuring jig on a pair of belt conveyors, visually confirming at what height the molten solder jetting into the box-shaped housing reaches the plate material, the liquid level of the jetting molten solder is measured. You can check the height of
しかし、目盛付耐熱ガラス板の目盛や階段状に配置された複数の板材を目視で確認することにより、溶融はんだの液面の高さをmmオーダーで測定することは比較的難しく、作業者の熟練を要する。また、作業に不慣れな作業者が測定を行うと、測定ミスを起こす可能がある。 However, it is relatively difficult to measure the height of the liquid surface of the molten solder on the order of millimeters by visually checking the scale of the graduated heat-resistant glass plate or the plurality of plate materials arranged in a stepped pattern. Requires skill. In addition, if an inexperienced worker performs measurement, there is a possibility of making a measurement error.
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、作業者が目盛りを目視で確認することなく、噴流する溶融はんだの液面の高さを測定することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to measure the liquid surface height of jetted molten solder without visually confirming a scale by an operator.
本発明の一態様によれば、はんだ槽に設けられたノズルから上方に溶融はんだを噴流させて、噴流する該溶融はんだの液面の高さを測定する測定方法であって、はんだ付けが行われる被加工物の下面に対応する高さに温度の測定位置が設定され、且つ、該溶融はんだに接触して温度を測定可能な温度センサを含む温度測定ユニットを、該はんだ槽の上方で水平面に対して傾斜した状態で搬送可能な搬送コンベアに配置する配置ステップと、該はんだ槽の上方において、該搬送コンベアを用いて該温度測定ユニットを所定の速度で搬送しながら、該ノズルから上方に噴流する所定温度以上となった該溶融はんだの温度を該温度センサで測定することで、該温度センサが該溶融はんだに接触している接触時間に対応する時間であって、該温度センサで測定した温度が該所定の温度以上となっている第1時間を測定する測定ステップと、該搬送コンベアが該温度測定ユニットを搬送する該所定の速度をAとし、該測定ステップで測定された該第1時間をBとした場合に、該温度センサと該溶融はんだとが接触した接触距離Cを、C=A×Bで算出する第1算出ステップと、該第1算出ステップで算出された該接触距離Cが閾値CTよりも小さい場合、該水平面に対して該搬送コンベアが傾斜して設置される角度をDとし、噴流する該溶融はんだの液面の高さをEとして、噴流する該溶融はんだの液面の高さEを、E=C×sinDで算出する第2算出ステップと、を備える測定方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a measuring method for jetting molten solder upward from a nozzle provided in a solder bath and measuring the height of the liquid surface of the jetting molten solder, wherein soldering is performed. A temperature measurement unit having a temperature measurement position set at a height corresponding to the lower surface of the workpiece to be processed and including a temperature sensor capable of measuring the temperature in contact with the molten solder is placed above the solder bath on a horizontal plane. an arrangement step of arranging the temperature measurement unit on a conveyer that can be conveyed in an inclined state with respect to the solder bath, and above the solder bath, while conveying the temperature measurement unit at a predetermined speed using the conveyer, upward from the nozzle A time corresponding to a contact time during which the temperature sensor is in contact with the molten solder is measured by the temperature sensor by measuring the temperature of the molten solder that has reached a predetermined temperature or higher. A measuring step of measuring a first time period during which the measured temperature is equal to or higher than the predetermined temperature; A is the predetermined speed at which the conveyer conveys the temperature measuring unit; A first calculation step of calculating a contact distance C between the temperature sensor and the molten solder by C=A×B, where B is 1 hour, and the contact calculated in the first calculation step When the distance C is smaller than the threshold C T , the angle at which the transfer conveyor is inclined with respect to the horizontal plane is D, and the height of the liquid surface of the jetting molten solder is E, and the jetting molten solder is and a second calculation step of calculating the height E of the liquid level of the solder by E=C×sinD.
好ましくは、該第1算出ステップで算出された該接触距離Cが該閾値CT以上である場合、該ノズルから上方に噴流する該溶融はんだの高さを下げる様に調整したうえで、該配置ステップ、該測定ステップ及び該第1算出ステップを順次行う。 Preferably, when the contact distance C calculated in the first calculation step is equal to or greater than the threshold value C T , the height of the molten solder jetted upward from the nozzle is adjusted to be lowered, and then the disposition is performed. A step, the measuring step and the first calculating step are sequentially performed.
本発明の一態様に係る測定方法では、搬送コンベアが温度測定ユニットを搬送する所定の速度Aと、温度センサで測定した温度が所定の温度以上となっている第1時間Bと、の積で算出される接触距離Cに基づいて、溶融はんだの液面の高さEを算出する。それゆえ、作業者が目盛りを目視で確認することなく、溶融はんだの液面の高さを測定できる。 In the measuring method according to one aspect of the present invention, the product of a predetermined speed A at which the conveyer conveys the temperature measurement unit and a first time B during which the temperature measured by the temperature sensor is equal to or higher than the predetermined temperature. Based on the calculated contact distance C, the liquid level E of the molten solder is calculated. Therefore, the height of the liquid surface of the molten solder can be measured without the operator visually confirming the scale.
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図1に示す噴流はんだ付け装置2は、フロー方式でプリント配線板13の下面側に溶融はんだ11を供給して、プリント配線板13と電子部品15とを電気的に接続する場合に使用される。
An embodiment according to one aspect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. A jet soldering apparatus 2 shown in FIG. 1 is used to electrically connect a printed
なお、本実施形態では、プリント配線板13に形成されたスルーホール13aに電子部品15のリード線15aが挿入された状態のプリント配線板13及び電子部品15を被加工物17と称する。
In this embodiment, the printed
通常、リード線15aの下端は、プリント配線板13の下面よりも僅かに下方に突出する。噴流はんだ付け装置2を用いて噴流する溶融はんだ11を、被加工物17の下面17a側に供給することで、スルーホール13a近傍のランドと、リード線15aと、を電気的に接続するはんだ付けが行われる。
Normally, the lower ends of the
図1は、噴流はんだ付け装置2の概要を示す一部断面側面図である。図1において、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに直交する。X‐Y平面は、水平面に対応し、Z軸方向は、鉛直方向に対応する。 FIG. 1 is a partial cross-sectional side view showing an outline of a jet soldering apparatus 2. FIG. In FIG. 1, the X-axis direction, Y-axis direction and Z-axis direction are orthogonal to each other. The XY plane corresponds to the horizontal plane and the Z-axis direction corresponds to the vertical direction.
なお、図1では、プリント配線板13、リード線15a等にフラックスを塗布するフラクサ(即ち、solder flux applicator)や、溶融はんだ11を被加工物17に供給した後にプリント配線板13等を冷却する冷却装置を省略している。
In FIG. 1, a fluxer (that is, a solder flux applicator) for applying flux to the printed
溶融はんだ11は、Sn-Ag-Cu系等のいわゆる鉛フリーはんだであり、例えば約220℃で溶融して液体状態となる。但し、鉛フリーはんだであれば、Sn-Ag-Cu系に限らず、他の種類のはんだを用いてもよい。
The
はんだ付けを行う際には、噴流はんだ付け装置2に設けられた一対のベルトコンベア(搬送コンベア)4a、4b(図2(A)参照)上に被加工物17を載置する。図2(A)に示す様に、一対のベルトコンベア4a、4bは、Y軸方向で所定距離だけ離れて配置されており、噴流する溶融はんだ11の上昇を許容する隙間4cが形成されている。
When performing soldering, the
一対のベルトコンベア4a、4bは、図1に示す様に、搬送方向4eが水平方向に対して斜め上になる(即ち、仰角となる)様に、水平面に対して所定の角度D(例えば、3度以上5度以下)だけ傾斜して設置されている。
As shown in FIG. 1, the pair of
一対のベルトコンベア4a、4bは、モータ等の不図示の駆動源により駆動され、例えば、一対のベルトコンベア4a、4bの上面4dに載置されたプリント配線板13を、水平面に対して所定の角度Dだけ傾斜した状態で、所定の速度A(例えば、約1.0m/min)で搬送する。
The pair of
これに対して、一対のベルトコンベア4a、4bを水平方向と略平行に配置する場合、リード線15aに付着した溶融はんだ11が、リード線15aの搬送に伴い飛び跳ねて他のリード線15aに付着するブリッジ等の不具合が発生する。
On the other hand, when the pair of
しかし、一対のベルトコンベア4a、4bを水平方向に対して所定の角度Dだけ傾斜させることで、ブリッジ等の不具合の発生を抑制できる。
However, by inclining the pair of
搬送方向4eの手前側には、プリント配線板13、リード線15a等をはんだ付けに適した第1温度(例えば、110℃から160℃程度)まで昇温させるためのプリヒータ6が設けられている。プリヒータ6は、入口6a及び出口6bを有する角柱状の筐体6c有する。
A
筐体6cの底面側には、X軸方向に沿って所定間隔だけ離れて配置された複数のヒータ6dが配置されている。複数のヒータ6dは、一対のベルトコンベア4a、4bの隙間4c(図2(A)参照)の下方に位置する。各ヒータ6dは、例えば、赤外線ランプを有し、上方を通過するプリント配線板13等を加熱する。
A plurality of
プリヒータ6で予備加熱を行うことで、フラックスに含まれる余分な溶剤を揮発させることができる。加えて、予備加熱を行うことなく溶融はんだ11に接触した場合に生じる急激な温度変化に起因するプリント配線板13等の劣化を防止できる。
By performing preheating with the
一対のベルトコンベア4a、4bよりも下方、且つ、プリヒータ6よりも搬送方向4eの奥側には、溶融はんだ11を収容しているはんだ槽8が配置されている。はんだ槽8には、はんだを加熱するヒータ(不図示)が設けられている。
A solder bath 8 containing
ヒータは、はんだが溶融する第2温度(所定温度、例えば、220℃)以上の温度にはんだを加熱すると共に、溶融はんだ11を第2温度以上の温度(例えば、フロー方式のはんだ付けに適した260℃)に維持する。
The heater heats the solder to a temperature higher than a second temperature (predetermined temperature, for example, 220° C.) at which the solder melts, and heats the
また、はんだ槽8には、第1ポンプ10が設けられている。第1ポンプ10は、例えば、ベルトを介してモータの出力軸からの動力が伝えられるスクリューを有するスクリューポンプであるが、電磁誘導ポンプであってもよい。
Also, the solder bath 8 is provided with a
第1ポンプ10の上部には、第1ノズル12が設けられている。第1ノズル12は、X軸方向及びY軸方向に所定の配置で形成された複数の開口12aを有する。第1ポンプ10により第1ノズル12へ圧送された溶融はんだ11は、各開口12aから上方に噴流する。
A
各開口12aから溶融はんだ11を噴流させることで(即ち、1次噴流において)、被加工物17に対して比較的粗くはんだ付けが行われる。被加工物17に付着しなかった溶融はんだ11は、はんだ槽8に戻り、その後、第1ポンプ10により再び上方へ噴流する。
By jetting the
搬送方向4eにおいて第1ポンプ10よりも奥側には、第2ポンプ14が設けられている。第2ポンプ14は、第1ポンプ10と同様に、スクリューポンプ又は電磁誘導ポンプである。第2ポンプ14の上部には、第2ノズル16が設けられている。
A
第2ノズル16は、1つの開口12aよりも大きなサイズの1つの開口16aを有している。第2ポンプ14により圧送された溶融はんだ11は、開口16aから上方に噴流する。
The
開口16aから溶融はんだ11を噴流させることで(即ち、2次噴流において)、はんだ付けが行われた箇所にフィレットが形成される。噴流した溶融はんだ11は、はんだ槽8に戻り、その後、第2ポンプ14により再び上方へ噴流する。
By jetting the
はんだ槽8の上方において一対のベルトコンベア4a、4bにより所定の速度Aで搬送される被加工物17は、第1ノズル12及び第2ノズル16により順次はんだ付けが行われた後、冷却装置(不図示)により冷却される。
The
上述の様に、噴流する溶融はんだ11の液面11aの高さ11bは、重要な管理項目である。図1に示す様に、1次噴流における液面11aの高さ11bは、例えば、上面4dに対して直交する方向における上面4dから液面11aまでの距離で規定される。
As described above, the
本実施形態では、溶融はんだ11の液面11aの高さ11bを、温度測定ユニット20(図2(A)等参照)を用いて、図3に示す測定方法に従って測定する。そこで、まずは、温度測定ユニット20について説明する。
In this embodiment, the
図2(A)は、温度測定ユニット20の上面図である。温度測定ユニット20はステンレス鋼等の金属で形成された直方体状の筐体22を有する。筐体22の両側部には、足部22aが設けられている。
FIG. 2A is a top view of the
一対の足部22aは、被加工物17と同様に一対のベルトコンベア4a、4bの上面4dに載置される。足部22aよりも上方には筐体22の底板22bが設けられている。底板22bには、温度センサ24が設けられている。
The pair of
図2(B)は、温度測定ユニット20の正面図である。本実施形態の温度センサ24は、図2(B)に示す様に、鉤状のプローブ26を有する。プローブ26は、ステンレス鋼等の金属管で形成され筐体22に対して位置が固定されたシースを有する。
FIG. 2B is a front view of the
シースは、底板22bと略平行に延伸する様に配置された基端部26aを有する。シースの中間部26bは、基端部26aの先端から折り曲がる様に、筐体22の高さ方向22cに沿って配置されている。中間部26bは、底板22bに形成された貫通孔22b1を貫通している。
The sheath has a
また、シースの先端部26cは、中間部26bの先端から折り曲がる様に、基端部26aと略平行に配置されている。なお、基端部26a及び先端部26cは、筐体22の幅方向22dに沿って配置されている。
Further, the
シース内には熱電対が配置されている。本実施形態では、K型熱電対が配置されているが、他の型の熱電対を使用してもよい。熱電対の測温接点26dは、先端部26cの先端側に位置しているが、シースから露出することなくシースで覆われている。
A thermocouple is positioned within the sheath. In this embodiment, a K-type thermocouple is arranged, but other types of thermocouples may be used. A
先端部26cは、測温接点26dがシースの内壁に接触する接地型でもよく、測温接点26dがシースの内壁に接触していない非接地型でもよい。図2(B)において一点鎖線で示す様に、筐体22の高さ方向22cにおいて、先端部26cの位置は、足部22aの底面と略同じ位置に設定されている。
The
一対のベルトコンベア4a、4bの上面4dに筐体22を載置すると、プローブ26の先端部26cは、被加工物17の下面17aに対応する高さに配置される。下面17aに対応する高さとは、例えば、下面17aと同じ高さを意味する。
When the
しかし、先端部26cが下面17aに対応する高さに配置されるとは、先端部26cが下面17aの高さ位置から2mm以内のずれをもって配置されることを含み、より好ましい態様として1mm以内のずれをもって配置されることも含む。
However, the fact that the
先端部26cは、プリント配線板13の下面と同じ位置に配置されてもよく、リード線15aの下端と同じ位置に配置されてもよく、プリント配線板13の下面とリード線15aの下端との間の位置に対応する位置に配置されてもよい。
The
高さ方向22cにおける先端部26cの位置は、温度測定ユニット20における温度の測定位置となる。噴流する溶融はんだ11の温度は、先端部26cが溶融はんだ11に接触することで測定される。
The position of the
特に、先端部26cをZ軸方向及び搬送方向4eと直交する様に配置することで、噴流する溶融はんだ11の液面11aに先端部26cを安定して接触させることができる。それゆえ、噴流する溶融はんだ11の温度を安定して測定できる。
In particular, by arranging the
底板22b上には、鉄製の外壁と、耐火繊維、不燃綿等の断熱材の内壁と、の二重構造で構成された筐体28が設けられている。図2(A)に示す様に、筐体28内には、配線30を介してプローブ26に電気的に接続された所定の回路32が設けられている。
On the
所定の回路32は、温度を示す電気信号を増幅する増幅回路と、熱電対の基準接点の温度を補正する温度補償回路と、を含む。所定の回路32は、筐体28内に配置された所定のシステム34に電気的に接続されている。
The
所定のシステム34は、制御用IC(Integrated Circuit)、入出力ポート等を備えた基板と、所定のソフトウェアを記憶したメモリと、を含む。所定のシステム34は、例えば、ワンボードマイコンの一種であるアルドゥイーノ(ARDUINO(登録商標))を用いて構成される。
The
所定のシステム34及び所定の回路32には、筐体28内に配置された電源部36から電力が供給される。電源部36は、1以上の電池を含む。筐体22、28の各天板部には開閉可能な態様で開口(不図示)が形成されている。
Power is supplied to a given
温度測定ユニット20を動作させる際には、作業者が各天板部の開口を開け、所定のシステム34の基板に設けられた電源スイッチ(不図示)をオンにする。但し、所定のシステム34の基板にアンテナ等を設け、電源スイッチのオンオフを無線方式により切り替えてもよい。
When operating the
次に、図3を参照し、噴流する溶融はんだ11の液面11aの高さ11bを測定する測定方法について説明する。図3は、当該測定方法のフロー図である。まず、温度測定ユニット20を一対のベルトコンベア4a、4bに配置する(配置ステップS10)。
Next, a measuring method for measuring the
図4は、配置ステップS10等を示す一部断面側面図である。なお、図4では、筐体22の一部を切り欠くことで、プローブ26を示している。
FIG. 4 is a partial cross-sectional side view showing the placement step S10 and the like. Note that FIG. 4 shows the
本実施形態の配置ステップS10では、搬送方向4eにおいてプリヒータ6よりも手前側に温度測定ユニット20を配置し、被加工物17にはんだ付けを行う場合と同じ所定の速度Aで温度測定ユニット20を搬送する。
In the placement step S10 of the present embodiment, the
なお、所定の速度Aでの搬送は、測定方法のフローが終了するまで継続される。配置ステップS10の後、被加工物17を加熱するときと同じ第1温度で温度測定ユニット20を加熱する(予備加熱ステップS20)。
The transportation at the predetermined speed A is continued until the flow of the measuring method ends. After the placing step S10, the
噴流はんだ付け装置2を用いて被加工物17に対してはんだ付けを行うときと同様に予備加熱を行うことで、プローブ26の先端部26cに対して実際のはんだ付けを行うときと同じ条件を再現できる。
By performing preheating in the same manner as when soldering the
予備加熱ステップS20の後、温度測定ユニット20を搬送しながら、第1ノズル12から上方に噴流する溶融はんだ11の温度を温度センサ24で測定する。噴流する溶融はんだ11の温度は、第2温度以上の温度(例えば、260℃)である。
After the preheating step S<b>20 , the
温度測定ユニット20が搬送方向4eに進むにつれて、プローブ26の先端部26cは、第1ノズル12から噴流される溶融はんだ11と、第2ノズル16から噴流される溶融はんだ11と、に順次接触する。
As the
図5は、温度センサ24で測定される温度の時間変化の概要を示すグラフである。横軸は時間を示し、縦軸は、温度(℃)を示す。温度T1は、噴流はんだ付け装置2が置かれた環境の温度であり、例えば、室温(一例において約20℃)である。
FIG. 5 is a graph showing an overview of temporal changes in temperature measured by the
温度T2は、プリヒータ6で温度測定ユニット20を予備加熱する際に温度センサ24により測定される第1温度(例えば、110℃から160℃程度)である。温度T3は、温度センサ24が溶融はんだ11に接触することで温度センサ24により測定される温度であり、第2温度以上の温度(例えば、260℃±1.5℃)である。
A temperature T2 is a first temperature (for example, about 110° C. to 160° C.) measured by the
最初に温度T3が維持される時間領域R1において、温度センサ24で測定される温度が温度T3となっている時間は、第1ノズル12から噴流する溶融はんだ11に先端部26cが接触している接触時間U1に対応する。
In the time region R1 in which the temperature T3 is maintained for the first time, the
次に温度T3が維持される時間領域R2においても同様に、温度センサ24で測定される温度が温度T3となっている時間は、第2ノズル16から噴流する溶融はんだ11に先端部26cが接触している接触時間U2に対応する。
Next, in the time region R2 in which the temperature T3 is maintained, similarly, the
本実施形態では、接触時間U1(即ち、第1時間B)を測定する場合を測定ステップS30として説明するが、測定ステップS30で接触時間U2を測定する場合にも同様の説明が当てはまる。それゆえ、接触時間U2を測定する場合の説明を省略する。 In this embodiment, the case of measuring the contact time U1 (that is, the first time B) will be described as the measurement step S30, but the same description applies to the case of measuring the contact time U2 in the measurement step S30. Therefore, description of the case of measuring the contact time U2 is omitted.
図6は、測定ステップS30を示す概要図である。但し、図6では、第1ノズル12から噴流する溶融はんだ11の液面11aの形状をX‐Z平面において矩形形状に近似している。なお、図6でも、筐体22の一部を切り欠くことで、プローブ26を示している。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the measurement step S30. However, in FIG. 6, the shape of the
矩形に近似する理由は、液面11aの高さの最高位置と、X‐Z平面で一対のベルトコンベア4a、4bを横切る液面11aのX軸方向の幅と、の二つが、フロー方式のはんだ付けにおける主要なパラメータと考えられるからである。
The reason for the approximation to a rectangle is that the highest position of the height of the
なお、一般的に、溶融はんだ11の液面11aのZ軸方向の高さが高くなるほど、液面11aのX軸方向の幅11c(図7(A)参照)は大きくなり、液面11aのZ軸方向の高さが低くなるほど、液面11aのX軸方向の幅11cは小さくなる。
In general, the higher the height of the
ところで、本実施形態では、上面4dに直交する方向における液面11aの高さE(即ち、図1、4の高さ11b)を、噴流する溶融はんだ11の液面11aの高さとして取り扱う。水平方向に対する所定の角度Dは、3度以上5度以下と非常に小さいので、液面11aのZ軸方向の高さは、上面4dに直交する方向における液面11aの高さEに略対応する。
By the way, in this embodiment, the height E of the
本実施形態では、まず、上面4dに達する溶融はんだ11と温度センサ24との搬送方向4eでの接触距離C(図6において太線で示す)を、所定の速度Aと第1時間Bとの積(即ち、数式1)で算出する(第1算出ステップS40)。
In this embodiment, first, the contact distance C (indicated by the thick line in FIG. 6) between the
次に、第1算出ステップS40で算出された接触距離Cが閾値CTよりも小さいか否かを判定する(判定ステップS50)。閾値CTは、第1ポンプ10の出力(例えば、スクリューの回転速度)に応じて予め定められている。 Next, it is determined whether or not the contact distance C calculated in the first calculation step S40 is smaller than the threshold value CT (determination step S50). The threshold C T is predetermined according to the output of the first pump 10 (for example, the rotation speed of the screw).
第1ポンプ10の出力は、例えば、液面11aのX軸方向の幅11cが20mmから30mmの所定値となる様に定められているので、閾値CTは、幅11cをcosDで除することで算出される(即ち、CT=(幅11c)/cosD)(図7(A)参照)。
The output of the
図7(A)は、接触距離Cが閾値CTよりも小さい場合(C<CT)を示す図であり、図7(B)は、液面11aの高さEを幾何的に示す図である。なお、便宜上、図7(A)において閾値CTを太線で示す。また、図7(A)及び図7(B)では、接触距離Cも太線で示す。 FIG. 7A is a diagram showing a case where the contact distance C is smaller than the threshold C T (C<C T ), and FIG. 7B is a diagram geometrically showing the height E of the liquid surface 11a. is. For convenience, the threshold C T is indicated by a thick line in FIG. Further, in FIGS. 7A and 7B, the contact distance C is also indicated by a thick line.
図7(B)に示す様に、Z軸方向における液面11aの高さFと、上面4dに直交する方向での高さEとは、高さFを斜辺とする直角三角形を参照すると、(E/F=cosD)を満たす。
As shown in FIG. 7B, the height F of the
ここで、角度Dは十分に小さいので、cosDは1に近似できる(即ち、cosD≒1)。それゆえ、高さFは、高さEに近似できる(F≒E)。 Here, the angle D is sufficiently small that cosD can be approximated to 1 (ie cosD≈1). Therefore, height F can be approximated to height E (F≈E).
更に、接触距離Cを斜辺とする直角三角形を参照すると、高さFは、接触距離CとsinDとの積によりされる(F=C×sinD)。従って、高さEは、接触距離CとsinDとの積(即ち、数式2)により算出される(第2算出ステップS60)。 Further, referring to the right triangle with the contact distance C as the hypotenuse, the height F is given by the product of the contact distance C and sinD (F=C*sinD). Therefore, the height E is calculated by the product of the contact distance C and sinD (that is, Equation 2) (second calculation step S60).
この様に、本実施形態では、作業者が目盛りを目視で確認することなく、フロー方式における溶融はんだ11の液面11aの高さEを測定できる。
Thus, in this embodiment, the height E of the
なお、高さEがはんだ付けに適した高さでない場合、接触距離Cが閾値CTよりも小さくなる範囲で、第1ポンプ10の出力(例えば、スクリューの回転速度)を上げることで、高さEを上昇させてもよい。 If the height E is not suitable for soldering, the output of the first pump 10 (for example, the rotation speed of the screw) is increased within a range in which the contact distance C is smaller than the threshold value CT . E may be increased.
ところで、数式1、数式2等の計算は、作業者が行ってもよく、コンピュータが行ってもよい。一例において、噴流はんだ付け装置2の制御ユニットとして機能するコンピュータが、数式1、数式2等の計算を実行する。 By the way, the calculations of Equations 1 and 2 may be performed by an operator or by a computer. In one example, a computer functioning as a control unit of the jet soldering apparatus 2 performs the calculations of Equations 1, 2, and the like.
コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)に代表されるプロセッサ(処理装置)と、主記憶装置と、補助記憶装置と、を含む。なお、CPUに代えて、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等が用いられてもよい。 A computer includes a processor (processing device) represented by a CPU (Central Processing Unit), a main memory, and an auxiliary memory. Note that an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or the like may be used instead of the CPU.
主記憶装置は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を含み、補助記憶装置は、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等を含む。 The main storage device includes DRAM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) and the like, and the auxiliary storage device includes flash memory, hard disk drive, solid state drive and the like.
補助記憶装置には、所定のプログラムを含むソフトウェアが記憶されている。この所定のプログラムを処理装置で実行することによって、数式1、数式2等の計算を実行できる。 Software including a predetermined program is stored in the auxiliary storage device. By executing this predetermined program on the processing device, calculations such as Equation 1 and Equation 2 can be executed.
より具体的には、補助記憶装置には、所定の速度A、閾値CT及び角度Dが予め記憶され、測定ステップS30で得られた第1時間Bが追加的に記憶される。そして、コンピュータは、数式1に従い接触距離Cを算出し、次いで、接触距離Cが閾値CTよりも小さい場合には(S50でYES)、数式2に従い高さEを算出する。 More specifically, the auxiliary storage device pre-stores the predetermined speed A, the threshold value C T and the angle D, and additionally stores the first time B obtained in the measurement step S30. Then, the computer calculates the contact distance C according to Equation 1, and then calculates the height E according to Equation 2 when the contact distance C is smaller than the threshold value C T (YES in S50).
しかし、判定ステップS50において接触距離Cが閾値CT以上である場合、数式2は機能しない。図8(A)は、接触距離Cが閾値CT以上である場合を示す図であり、図8(B)は、接触距離Cが閾値CT以上である場合液面11aの高さを幾何的に示す図である。 However, if the contact distance C is greater than or equal to the threshold CT in the determination step S50, Equation 2 does not work. FIG . 8A shows the case where the contact distance C is equal to or greater than the threshold CT , and FIG. It is a schematic diagram.
図8(A)及び図8(B)でも、接触距離C及び閾値CTを太線で示す。図8(A)及び図8(B)に示す様に、接触距離Cが閾値CT以上である場合、Z軸方向における液面11aの高さFは、数式3で表される。
In FIGS. 8A and 8B, the contact distance C and the threshold C T are also indicated by thick lines. As shown in FIGS. 8A and 8B, when the contact distance C is equal to or greater than the threshold CT , the height F of the
しかし、数式3の高さΔは、温度測定ユニット20を利用して測定できない。そこで、噴流する溶融はんだ11の高さEを下げる様に第1ポンプ10の出力(例えば、スクリューの回転速度)を下げる(液面高さ調整ステップS70)。
However, the height Δ in Equation 3 cannot be measured using the
この様に、第1ポンプ10を調整したうえで、再度、配置ステップS10、予備加熱ステップS20、測定ステップS30及び第1算出ステップS40を順次行う。そして、接触距離Cが閾値CTよりも小さい場合(S50でYES)、第2算出ステップS60へ進む。
After adjusting the
これに対して、液面高さ調整ステップS70を経ても、依然として接触距離Cが閾値CT以上である場合(S50でNO)、液面高さ調整ステップS70を再び行う。 On the other hand, if the contact distance C is still equal to or greater than the threshold CT even after the liquid level height adjustment step S70 (NO in S50), the liquid level height adjustment step S70 is performed again.
以上の様に、本実施形態では、所定の速度Aで搬送される温度測定ユニット20を利用してプローブ26の先端部26cと溶融はんだ11の液面11aとの接触時間U1を測定することで、噴流する溶融はんだ11の高さEを測定できる。
As described above, in this embodiment, the contact time U1 between the
従って、作業者が目盛りを目視で確認することなく、溶融はんだ11の液面11aの高さEを測定できる。その他、上述の実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
Therefore, the operator can measure the height E of the
例えば、第2ノズル16から噴流される溶融はんだ11についても、図3から図8(B)に示す測定方法に従って、同様に、液面11aの高さEを測定及び調整できる。即ち、液面11aの高さEを測定及び調整の対象となるのは、第1ポンプ10及び第2ポンプ14のどちらか一方でも両方でもよい。
For example, for the
第2ポンプ14の出力は、例えば、液面11aのX軸方向の幅11cが約50mmとなる様に定められており、この幅11cをcosDで除することで閾値CTが算出される。
The output of the
2:噴流はんだ付け装置、4a、4b:ベルトコンベア(搬送コンベア)
4c:隙間、4d:上面、4e:搬送方向
6:プリヒータ、6a:入口、6b:出口、6c:筐体、6d:ヒータ
8:はんだ槽、10:第1ポンプ、12:第1ノズル、12a:開口
11:溶融はんだ、11a:液面、11b:高さ、11c:幅
13:プリント配線板、13a:スルーホール、15:電子部品、15a:リード線
14:第2ポンプ、16:第2ノズル、16a:開口
17:被加工物、17a:下面
20:温度測定ユニット、22:筐体、22a:足部、22b:底板、22b1:貫通孔
22c:高さ方向、22d:幅方向、24:温度センサ
26:プローブ、26a:基端部、26b:中間部、26c:先端部、26d:測温接点
28:筐体、30:配線、32:回路、34:システム、36:電源部
A:所定の速度、B:第1時間、C:接触距離、CT:閾値
D:角度、E:高さ、F:高さ、Δ:高さ
R1:時間領域、R2:時間領域、U1、U2:接触時間、T1、T2、T3:温度
S10:配置ステップ、S20:予備加熱ステップ、S30:測定ステップ
S40:第1算出ステップ、S50:判定ステップ
S60:第2算出ステップ、S70:液面高さ調整ステップ
2: jet soldering device, 4a, 4b: belt conveyor (transport conveyor)
4c: Gap 4d: Upper surface 4e: Conveyance direction 6: Preheater 6a: Inlet 6b: Outlet 6c: Housing 6d: Heater 8: Solder bath 10: First pump 12: First nozzle 12a : opening 11: molten solder 11a: liquid surface 11b: height 11c: width 13: printed wiring board 13a: through hole 15: electronic component 15a: lead wire 14: second pump 16: second Nozzle 16a: Opening 17: Work piece 17a: Lower surface 20: Temperature measurement unit 22: Housing 22a: Foot portion 22b: Bottom plate 22b 1 : Through hole 22c: Height direction 22d: Width direction 24: temperature sensor 26: probe, 26a: proximal end, 26b: intermediate portion, 26c: distal end, 26d: temperature measuring junction 28: housing, 30: wiring, 32: circuit, 34: system, 36: power supply A: predetermined speed, B: first time, C: contact distance, C T : threshold D: angle, E: height, F: height, Δ: height R1: time domain, R2: time domain, U1 , U2: contact time, T1, T2, T3: temperature S10: placement step, S20: preheating step, S30: measurement step S40: first calculation step, S50: determination step S60: second calculation step, S70: liquid level height adjustment step
Claims (2)
はんだ付けが行われる被加工物の下面に対応する高さに温度の測定位置が設定され、且つ、該溶融はんだに接触して温度を測定可能な温度センサを含む温度測定ユニットを、該はんだ槽の上方で水平面に対して傾斜した状態で搬送可能な搬送コンベアに配置する配置ステップと、
該はんだ槽の上方において、該搬送コンベアを用いて該温度測定ユニットを所定の速度で搬送しながら、該ノズルから上方に噴流する所定温度以上となった該溶融はんだの温度を該温度センサで測定することで、該温度センサが該溶融はんだに接触している接触時間に対応する時間であって、該温度センサで測定した温度が該所定の温度以上となっている第1時間を測定する測定ステップと、
該搬送コンベアが該温度測定ユニットを搬送する該所定の速度をAとし、該測定ステップで測定された該第1時間をBとした場合に、該温度センサと該溶融はんだとが接触した接触距離Cを、C=A×Bで算出する第1算出ステップと、
該第1算出ステップで算出された該接触距離Cが閾値CTよりも小さい場合、該水平面に対して該搬送コンベアが傾斜して設置される角度をDとし、噴流する該溶融はんだの液面の高さをEとして、噴流する該溶融はんだの液面の高さEを、E=C×sinDで算出する第2算出ステップと、
を備えることを特徴とする測定方法。 A measuring method for jetting molten solder upward from a nozzle provided in a solder bath and measuring the height of the liquid surface of the jetting molten solder, comprising:
a temperature measuring unit having a temperature measuring position set at a height corresponding to the lower surface of a workpiece to be soldered and including a temperature sensor capable of measuring temperature by contacting the molten solder; an arrangement step of arranging on a transport conveyor that can be transported in a state inclined with respect to the horizontal surface above the
Above the solder bath, the temperature sensor measures the temperature of the molten solder jetting upward from the nozzle and reaching a predetermined temperature or higher while conveying the temperature measuring unit at a predetermined speed using the conveyer. By doing so, the temperature sensor measures a first time corresponding to the contact time during which the temperature sensor is in contact with the molten solder and the temperature measured by the temperature sensor is equal to or higher than the predetermined temperature. a step;
A contact distance between the temperature sensor and the molten solder, where A is the predetermined speed at which the conveyer conveys the temperature measurement unit, and B is the first time measured in the measurement step. A first calculation step of calculating C by C=A×B;
When the contact distance C calculated in the first calculation step is smaller than the threshold value CT , the angle at which the transfer conveyor is inclined with respect to the horizontal plane is defined as D, and the liquid surface of the jetted molten solder is A second calculation step of calculating the height E of the liquid surface of the jetted molten solder by E=C×sinD, where E is the height of
A measuring method comprising:
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