JP4016389B2 - プリント配線基板の検査装置及び検査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、その上に電気回路素子を配置し、プリント配線を配して電気回路を構成する回路基板を、加熱炉を用いて半田付け実装する時の回路基板温度の検査方法、及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、携帯端末など電子機器に使用する回路基板では、図９のような装置を組み合わせた自動機ラインを使いプリント配線基板上にチップ部品や表面実装部品を温風と遠赤外線で加熱し半田付けするリフロー半田実装が一般的に行われている。
【０００３】
前記自動機ラインは、プリント配線基板をクリームはんだ印刷機９１へ送り込むプリント配線基板供給ラック９０、半田粉とフラックスを混合したクリーム状の半田ペースト（以後クリーム半田と呼ぶ）をプリント配線基板上のランド部に印刷するクリームはんだ印刷機９１、前記クリームはんだ印刷機９１でプリント配線基板上に印刷されたクリームはんだのニジミ、カスレ、ダレといった印刷不具合を検査するクリームはんだ印刷検査機９２、前記ランド部に印刷されたクリーム半田上にチップ部品を搭載するチップ搭載機９３や表面実装形態の電子部品等を搭載する多機能搭載機９４、プリント配線基板に電子部品を搭載した回路基板を熱風と遠赤外線で加熱し半田付けを行うリフロー炉９５、リフロー炉から出てきた回路基板上の半田ブリッジ、部品欠品などの不具合を検査する回路基板外観検査機９６、半田付けが終了した回路基板を収納する回路基板収納ラック９７の構成からなり、プリント配線基板ラック９０にセットしたプリント配線基板は、回路基板収納ラック９７までクリームはんだ印刷、クリームはんだ印刷検査、部品搭載、リフロー、回路基板外観検査の自動機ラインの全工程を全自動で流れていく。
【０００４】
さらに、前記リフロー炉９５は一般的に、図５に示すように回路基板５０を加熱する遠赤外線ヒーター５５、温風を循環させる温風ファン５６、リフロー後に回路基板５０を冷却する冷却ファン５７、回路基板５０をリフロー炉５８の入り口から出口まで搬送するベルトコンベアー５４で構成されている。リフロー炉５８の中は、いくつかのゾーンに分かれていて、基板がリフロー炉５８の入り口から入ってくると予備加熱を行いクリーム半田中のフラックスを活性化した状態にたもつ予備加熱ゾーン５１、クリームはんだを溶かしプリント配線基板上のランド部とクリームはんだの上に搭載されたチップ部品や表面実装部品の半田付けを行う本加熱ゾーン５２、冷却ファン５７を使ってリフロー後の回路基板５０を冷やし、溶けたクリーム半田を固体化させるとともに電子部品の熱ストレスを軽減させる冷却ゾーン５３を経てリフロー炉から出て行く。
【０００５】
上記リフロー炉中の各ゾーンでは、例えば図６のリフロー温度プロファイルに示すように、回路基板の温度を予備加熱ゾーンで１５０℃〜１７０℃の範囲内に保ち、本加熱ゾーンのピーク温度で２１０℃〜２３０℃の範囲内に入るように設定を行っている。特に、この本加熱ゾーンのピーク温度は重要であり、ピーク温度がクリーム半田の融点未満であった場合は、クリーム半田が溶融せず、プリント配線基板のランドと電子部品が未接続状態になる実装不良が発生する。また、電子部品の耐熱温度以上になってしまった場合は、電子部品内部のワイヤーボンディング部の外れ、または、プラスティックパッケージのクラックなどの部品不良が発生してしまう危険性がある。
【０００６】
この温度プロファイルの設定は各ゾーンのヒーター５５の温度とベルトコンベアー５４の速度で調節しているが、ヒーター５５の温度調節は、リフロー炉内の周囲温度を基に調整されており、ベルトコンベアー上で移動している回路基板の温度を測定してはいない。
【０００７】
回路基板上の温度は、リフロー半田実装のスタート前に、温度測定用に作った回路基板を使い前記回路基板の温度測定ポイントに熱電対を耐熱テープ等で固定し、前記回路基板をリフロー炉の入り口から出口まで流して、熱電対間の抵抗値をペンレコダーなどで記録して測定を行っている。つまり、リフロー炉のヒーター５５の温度設定、ベルトコンベアーの速度設定と回路基板上温度の相関関係の確認を行ったのちに、リフロー炉内の周囲温度を調節することで回路基板の温度を簡易的に管理していることになる。
【０００８】
しかしながら、回路基板で使用しているプリント基板の銅箔、銅メッキ、基材厚みのバラツキ、または、リフロー炉の温度制御の精度などにより回路基板毎の温度プロファイルは違ったものである。
【０００９】
さらに、回路基板無鉛化の取り組みで、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕなどの鉛フリー半田を使用する場合に半田融点が２１８℃とこれまでの共晶半田に比べ高い為、リフロー炉の温度プロファイルを高く設定する必要があり、電子部品の耐熱温度との差が少なくなる事が予想されている。そのため、回路基板の温度管理が益々シビアになると考えられ、回路基板毎の温度検査の必要性も高くなってくると考えられる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２２３８３０号公報
回路基板の温度検査の一つとして、プリント基板上に示温部材を備えた構成をとり、リフロー後の示温部材の色変化でリフロー炉内での回路基板温度を簡易的に測定する方法が、特開２０００−２２３８３０号公報として公開されている。このプリント配線基板に示温部材を備えた構成を実現するためには、プリント基板製造工程あるいは、回路基板の実装工程のどこかに示温材料を塗布する新たな工程を追加する必要があった。
【００１１】
【発明が解決しょうとする課題】
本発明は、プリント配線基板の全数に対してリフロー温度が適正であるか否かの確認が容易にでき、リフロー炉の故障等、不測の事態に対しても迅速に対処でき品質確保が図れたプリント配線基板を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリント配線基板の検査装置は、電気回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板には、複数組の検査用ランドが形成されており、前記各組の検査用ランドは、プリント配線基板及び／またはハンダの温度を判断するための、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップにより接続されているプリント配線基板と、前記各組の検査用ランド間の抵抗値を測定することにより、プリント配線基板及び／またはハンダの加熱温度の良否を判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。
本発明のプリント配線基板の検査方法は、電気回路素子を搭載したプリント配線基板の検査方法であって、該プリント配線基板には、少なくとも１組の検査用ランドと、前記各組の検査用ランドを接続するハンダチップが設けられており、該プリント配線基板を加熱することで該電気回路素子をハンダ付けした後、前記各組の検査用ランド間の抵抗値を測定することにより、プリント配線基板及び／またはハンダの加熱温度の良否を判断することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明においては、半田に含まれる組成の違いにより、融点の異なる半田を長さ：１．６ｍｍ×幅：０．８ｍｍ×高さ：０．４５ｍｍや長さ：１．０ｍｍ×幅：０．５ｍｍ×高さ：０．３５ｍｍといったチップ形状に固め、そのチップ形状のハンダを紙テープ梱包し、リールに巻いた状態にする。一般的なチップ抵抗やチップセラコンと同じ形態の半田（ハンダチップ）である。このハンダチップをリフロー半田実装の工程に必ず組み込まれているチップ搭載機を使いプリント配線基板上に他の電子部品と一緒に搭載し、リフロー炉を通過させ半田付けを行う。リフロー炉から出てきた時のハンダチップの状態でリフロー中の基板温度を判定する。例えば、リフロー炉の本加熱の下限設定温度と同じ融点温度のハンダチップを回路基板上に搭載し、そのハンダチップの状態を、形状、抵抗値の変化等で検査しハンダチップが溶けていた場合は、リフロー炉での本加熱温度が下限設定温度以上であったと判断する。また、リフロー炉の本加熱の上限設定温度と同じ融点温度のハンダチップを回路基板上に搭載し、そのハンダチップの状態を、形状、抵抗値の変化等で検査しハンダチップが溶けていなかった場合は、リフロー炉での本加熱温度が上限設定温度未満であったと判断する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第一の実施例）
以下に、図１、２、３，４、７、９を参照して本発明の第一の実施例を説明する。
【００１５】
図７は第一の実施例による回路基板の上面図である。プリント配線基板７５の表面には、ＣＳＰ、ＱＦＰ、ＳＯＰや、チップ形状の電子部品７６が多数搭載されている。また、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントには、リフロー炉の本加熱の下限設定温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７０とリフロー炉の本加熱の上限設定温度（電子部品の耐熱温度未満に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７１が搭載されている。その他、プリント配線基板に搭載機で電子部品を搭載するためには、基準穴、ターゲットマーク等必要であるが、本発明の要部ではない為それらの図示は省略する。
【００１６】
次にハンダチップとハンダチップを搭載するプリント配線基板について図１、２を用いて説明する。
【００１７】
図１は第一の実施例のプリント配線基板７５とプリント配線基板７５に搭載されたハンダチップ７０の正面断面図と上面図を示している。
【００１８】
プリント配線基板７５の表面にハンダチップ７０を搭載する検査用ランド３が形成されている。検査用ランド３は、長方形でも良いが、ハンダチップ７０が溶けて大きく形状が変化するように円形または楕円形等にすると更に良い。検査用ランド３の上にはハンダチップ７０と検査用ランド３をリフロー炉で加熱するまで仮固定する為のクリームはんだ２が印刷されている。
【００１９】
ハンダチップ７０は、例えば長さ：１．０ｍｍ×幅：０．５ｍｍ×高さ：０．３５ｍｍといった一般に１００５サイズと呼ばれているチップ抵抗と同じ形状に固めてある。そのハンダチップ７０を紙テープ梱包し、リールに巻いた状態にすることで。図９のような一般的な自動機ラインのチップ搭載機９３で自動搭載が可能となる。
【００２０】
図２は、図１のリフロー炉での加熱後の状態を示した正面断面図である。
【００２１】
プリント配線基板７５が、リフロー炉の本加熱でハンダチップ７０の融点温度以上に加熱された場合、図１のハンダチップ７０とクリームはんだ２は融合し、図２に示すようなドーム形状の混合はんだ５となる。
【００２２】
図１のハンダチップ７０がリフロー炉の本加熱で図２のドーム形状の混合ハンダに変化したか否かを図９の自動機ラインに組み込まれている回路基板外観検査機９６で判定を行ことでリフロー炉内でのプリント配線基板７５上の温度がハンダチップ７０の融点温度以上であったか融点温度未満であったかの判断を行うことが可能である。
【００２３】
次に、回路基板外観検査機での判定方法について図３、図４を用いて説明する。
【００２４】
回路基板外観検査機は、回路基板の真上から光を照射し、回路基板上から反射された光を光源の近くに配置したＣＣＤなどで検出し、その光の強度、分布により回路基板上の部品の状態（欠品、ズレ等）やはんだの状態（フィレットの形状、はんだブリッジ等）の検査を行う装置である。
【００２５】
リフロー炉の本加熱温度がハンダチップ７０の融点温度未満であった場合、ハンダチップは融解せず元の立法体形状のままであり、図３（正面の断面図）のようにハンダチップ７０の真上から光を照射すると光のほとんどが光源方向に反射され、光の分布はハンダチップ７０とほぼ同一形状になる。
【００２６】
リフロー炉の本加熱温度がハンダチップ７０の融点温度以上であった場合、ハンダチップ７０は融解しドーム形状になり、図４（正面の断面図）のように混合ハンダ５の真上から光を照射するとドームの頂点付近では、光が光源方向に反射されるが、ドームの周囲では、光は光源から外れて反射されるため、光の分布はハンダチップより小さな楕円形状になる。
【００２７】
上記した光の分布の違いを回路基板外観検査機で読み取ってハンダチップ７０が溶けたか否かを判断する。
【００２８】
次に、ハンダチップの状態とリフロー炉の本加熱温度の良否判断方法について説明する。
【００２９】
ハンダチップ７０が溶けていた場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが下限設定温度以上でありクリームはんだが十分に溶けたと判断できる。ハンダチップ７０が溶けていなかった場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが下限設定温度未満でありクリームはんだが十分に溶けていない可能性があると判断できる。ハンダチップ７１が溶けていた場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが上限設定温度以上であり電子部品に耐熱温度以上の熱ストレスが掛かった可能性があると判断できる。ハンダチップ７１が溶けていなかった場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが上限設定温度未満であり電子部品に耐熱温度以上の熱ストレスが掛からなかったと判断できる。
【００３０】
つまり、プリント配線基板７５上の全てのハンダチップ７０が溶けて、プリント配線基板７５上の全てのハンダチップ７１が溶けなかった場合に、リフロー炉の本加熱によるプリント配線基板の温度が適正であったと判断できる。
【００３１】
以上のように、第一の実施例によれば、電子部品７６を搭載したプリント配線基板７５がリフロー炉９５を通過後に、プリント配線基板７５上に搭載されたハンダチップ７０とハンダチップ７１の形状の変化を回路基板外観検査機で検査することで、プリント配線基板７５がリフロー炉内において適正温度で加熱されたか否かが容易に判断できる。
【００３２】
（第二の実施例）
以下に、図８、９、１０、１１、を参照して本発明の第二の実施例を説明する。
図１０は第二の実施例による回路基板の正面断面図と上面図である。
【００３３】
プリント配線基板１０３の表面にハンダチップ７０を搭載する２つの検査用ランド１０１ａと１０１ｂが形成されている。検査用ランド１０１ａ、１０１ｂの上にはクリームはんだ２が印刷されている。ハンダチップ７０は、リフロー炉の本加熱の下限設定温度と同じ融点温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）のはんだで作られている。
【００３４】
図１０−ａは、プリント配線基板１０３上にハンダチップ７０を搭載した状態からリフロー炉で加熱しプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、クリームはんだ２の融点温度未満でクリームはんだ２が溶けていない状態の正面断面図である。
【００３５】
Ｔｐｗｂ＜クリームはんだの融点温度
図１０−ｂは、プリント配線基板１０３がリフロー炉で加熱されプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、クリームはんだ２の融点温度以上で、かつ、ハンダチップ７０の融点温度未満でハンダチップ７０が溶けたクリームはんだ２によって検査用ランド１０１ａと１０１ｂに半田付けされた状態での正面断面図である。
【００３６】
クリームはんだの融点温度≦Ｔｐｗｂ＜ハンダチップの融点温度
図１０−ｃは、プリント配線基板１０３がリフロー炉で加熱されプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、ハンダチップ７０の融点温度以上になり、ハンダチップ７０が融解し、表面張力により検査用ランド１０１ａと１０１ｂに引き寄せられて２つに分離した状態の正面断面図である。
【００３７】
ハンダチップの融点温度≦Ｔｐｗｂ
つまり、ハンダチップ７０をプリント配線基板１０３上の検査用ランド１０１ａと１０１ｂにまたがるように搭載し、リフロー炉で加熱していくと、まずプリント配線基板１０３の温度がクリームはんだ２の融点温度以上になった時点でハンダチップ７０と検査用ランド１０１ａと１０１ｂが半田付けされ、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に導通状態となる。この状態でさらに加熱を行い、プリント配線基板１０３温度がハンダチップ７０の融点温度以上になると、ハンダチップ７０が溶け、半田の表面張力により検査用ランド１０１ａと１０１ｂに引き寄せられ２つに分離し、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に非導通となる。
【００３８】
リフロー炉の本加熱後に、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に導通しているか否かをインサーキットテスタ等の測定器で抵抗値を測定することでリフロー炉内でのプリント配線基板１０３上の温度がハンダチップ７０の融点温度以上であったか融点温度未満であったかの判断を行ことが可能である。
【００３９】
さらに、ハンダチップ７０は、溶融後に素早く２つに分離することが望ましい為、検査用ランド１０１ａと１０１ｂは、図８に示すチップ部品８０（チップ抵抗、チップセラコン等）のランド８１に比べ少し大きめにした方が良い。また、ハンダチップにも図１０の１０２のような凹部を付けた形状の方が良い。
【００４０】
図１１は、第二の実施例によるプリント配線基板１０３の上面図である。
【００４１】
プリント配線基板１０３の表面には、２個一組の検査用ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ、１０１ｇ：１０１ｈ、１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｑ：１０１ｒとインサーキットテスタのプローブを接続する為のテストパット１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが形成されている。
【００４２】
さらに、検査用ランド１０１ａ：１０１ｂと１０１ｉ：１０１ｊは一組として、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントに配置する。検査ランド１０１ｃ：１０１ｄと１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｅ：１０１ｆと１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｇ：１０１ｈと１０１ｑ：１０１ｒに付いても同様に配置する。検査用ランド１０１ａは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｃ、１０１ｅ、１０１ｇとテストパット１０６ａに接続されている。検査用ランド１０１ｂは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｄ、１０１ｆ、１０１ｈとテストパット１０６ｂに接続されている。検査用ランド１０１ｉは、配線パターン１０５によりテストパット１０６ｃに接続されている。検査用ランド１０１ｊは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｋに接続されている。検査用ランド１０１ｍは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｎに接続されている。検査用ランド１０１ｐは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｑに接続されている。検査用ランド１０１ｒは、配線パターン１０５によりテストパット１０６ｄに接続されている。
この他に、プリント配線基板上には電子部品を搭載するが、図が煩雑となる為図示は省略する。
【００４３】
プリント配線基板１０３上の検査ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ、１０１ｇ：１０１ｈ、１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｑ：１０１ｒ上にクリームはんだを印刷し、検査用ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ及び１０１ｇ：１０１ｈ間にリフロー炉の本加熱の下限設定温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７０を搭載し、検査用ランド１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ及び１０１ｑ：１０１ｒ間にリフロー炉の本加熱の上限設定温度（電子部品の耐熱温度未満に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７１に搭載する。
【００４４】
ハンダチップ７０、７１を搭載後、リフロー炉を通過させると、リフロー炉内のプリント配線基板１０３のピーク温度によりテストパット１０６ａ−１０６ｂ間、１０６ｃ−１０６ｄ間の状態が下記の様に変化する。
【００４５】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がクリームはんだの融点温度未満であった場合、検査ランド１０１とハンダチップ７０、７１は半田付けされない為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は電気的に非導通となる。
【００４６】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がクリームはんだの融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ７０の融点温度未満であった場合、検査ランド１０１とハンダチップ７０、７１は半田付けされ、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は電気的に導通となる。
【００４７】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がハンダチップ７０の融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ７１の融点温度未満であった場合、ハンダチップ７０は溶融し半田の表面張力により２つに分離する為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間は、電気的に非導通になり、ハンダチップ７１は融点温度未満で溶けない為、電気的に導通となる。
【００４８】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がハンダチップ７１の融点温度以上であった場合、ハンダチップ７１も溶融し半田の表面張力により２つに分離する為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は、電気的に非導通となる。
【００４９】
つまり、リフロー炉の本加熱によるプリント配線基板１０３のピーク温度が適正（リフロー炉の本加熱の下限設定温度から上限設定温度の間）であった場合は、リフロー後のテストパット間の状態が、１０６ａ−１０６ｂ間が非導通、１０６ｃ−１０６ｄ間が導通となる。
【００５０】
以上のように、第二の実施例によれば、プリント配線基板１０３がリフロー炉を通過後に、プリント配線基板１０３上のテストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間の抵抗値をインサーキットテスタ等で測定することで、プリント配線基板１０３がリフロー炉内において適正温度で加熱されたか否かが容易に判断できる。
【００５１】
（第三の実施例）
図１２は、第三の実施例によるプリント配線基板１１０の上面図である。
【００５２】
プリント配線基板１１０の表面には、第二の実施例の図１０で説明したものと同一形状の２個一組の検査用ランド１１３ａ：１１３ｂ、１１３ｃ：１１３ｄ、１１３ｅ：１１３ｆ、１１３ｇ：１１３ｈと２個一組の部品用ランド１１２ａ：１１２ｂ、１１２ｃ：１１２ｄ、１１２ｅ：１１２ｆ、１１２ｇ：１１２ｈとインサーキットテスタのプローブを接続する為のテストパット１１５ａ、１１５ｂが形成されている。
【００５３】
さらに、検査用ランド１１３（ａ〜ｈ）は一組として、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントに配置する。
【００５４】
検査用ランド１１３ａは、配線パターン１１４により検査用ランド１１３ｃ、１１３ｅ、１１３ｇとテストパット１１５ａに接続されている。検査用ランド１１３ｂは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ａに接続されている。検査用ランド１１３ｄは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｃに接続されている。検査用ランド１１３ｆは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｅに接続されている。検査用ランド１１３ｈは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｈに接続されている。部品用ランド１１２ｂは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｄ、１１２ｆ、１１２ｈとテストパット１１５ｂに接続されている。
この他に、プリント配線基板上には電子部品を搭載するが、図が煩雑となる為図示は省略する。
【００５５】
プリント配線基板１１０上の検査ランド１１３ａ：１１３ｂ、１１３ｃ：１１３ｄ、１１３ｅ：１１３ｆ、１１３ｇ：１１３ｈ、と部品ランド１１２ａ：１１２ｂ、１１２ｃ：１１２ｄ、１１２ｅ：１１２ｆ、１１２ｇ：１１２ｈにクリームはんだを印刷し、検査用ランド１１３ａ：１１３ｂ間にハンダチップ１１６、検査用ランド１１３ｃ：１１３ｄ間にハンダチップ１１７、検査用ランド１１３ｅ：１１３ｆ間にハンダチップ１１８、検査用ランド１１３ｇ：１１３ｈ間にハンダチップ１１９を搭載する。
【００５６】
ハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９の融点温度：Ｔ１１６、Ｔ１１７、Ｔ１１８、Ｔ１１９は、クリームはんだの融点温度＜Ｔ１１６＜Ｔ１１７＜Ｔ１１８＜Ｔ１１９と設定する。（説明の都合上、前記の様に融点温度を設定する。）
また、部品用ランド１１２ａ：１１２ｂ間、１１２ｃ：１１２ｄ間、１１３ｅ：１１３ｆ間、１１３ｇ：１１３ｈ間に抵抗値：Ｒのチップ抵抗１１１を搭載する。
【００５７】
ハンダチップ１１６、１１７，１１８，１１９、チップ抵抗１１１を搭載後、リフロー炉を通過させると、リフロー炉内のプリント配線基板１１０のピーク温度によりテストパット１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値が下記の様に変化する。
【００５８】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がクリームはんだの融点温度未満であった場合、全ての検査ランド１１３（ａ〜ｈ）とハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９及び、全ての部品ランド１１２（ａ〜ｈ）とチップ抵抗１１１は半田付けされない為、テストパット１１５ａ−１１５ｂ間は電気的に非導通となる。
【００５９】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がクリームはんだの融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１６の融点温度未満であった場合、全ての検査用ランド１１３（ａ〜ｈ）とハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９及び、全ての部品ランド１１２（ａ〜ｈ）とチップ抵抗１１１は半田付けされ、テストパット１１５ａ−１１５ｂ間には、４つのチップ抵抗１１１が並列に接続されていることになる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／４Ｒとなる。
【００６０】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１６融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１７の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／３Ｒとなる。
【００６１】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１７融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１８の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６、１１７は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／２Ｒとなる。
【００６２】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１８融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１９の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６、１１７、１１８は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間と１１３ｅ−１１３ｆ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値はＲとなる。
【００６３】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１９融点温度以上であった場合、ハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、全ての検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間と１１３ｅ−１１３ｆ間と１１３ｇ−１１３ｈ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間も電気的に非導通となる。
【００６４】
以上のように、第三の実施例によれば、プリント配線基板１１０がリフロー炉を通過後に、プリント配線基板１１０上のテストパット１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値をインサーキットテスタ等で測定することで、プリント配線基板１１０がリフロー炉内において加熱された温度が簡易的に測定できる。
【００６５】
ここで、本発明の実施態様を以下に示す。
【００６６】
（実施態様１） 本発明のプリント配線基板は、電気回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板には、検査用ランドが形成されており、該検査用ランドの上には、プリント配線基板及び／またはハンダの温度を判断するための、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップが搭載されていることを特徴とする。
【００６７】
（実施態様２） 前記所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップは、融点の異なる複数のハンダチップであることを特徴とする実施態様１に記載のプリント配線基板。
【００６８】
（実施態様３） 前記判断する手段は、前記ハンダチップの形状変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様１または２に記載のプリント配線基板。
【００６９】
（実施態様４） 前記判断する手段は、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間のオープン／ショートにより基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様１または２に記載のプリント配線基板。
【００７０】
（実施態様５） 前記判断する手段は、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間の抵抗値の変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様１または２に記載のプリント配線基板。
【００７１】
（実施態様６） 電気回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板には、検査用ランドが形成されており、該検査用ランドの上には、プリント配線基板及び／またはハンダの温度を判断するための、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップが搭載されていることを特徴とする検査方法。
【００７２】
（実施態様７） 前記プリント配線基板に融点の異なる複数のハンダチップを搭載し、該ハンダチップの状態により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様６に記載の検査方法。
【００７３】
（実施態様８） 前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップの形状変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７４】
（実施態様９） 前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間のオープン／ショートにより基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７５】
（実施態様１０） 前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間の抵抗値の変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７６】
（実施態様１１） 実施態様１ないし５のいずれか１項に記載のプリント配線基板を用いたことを特徴とする検査装置。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップ、例えば、融点の異なる複数のハンダチップをプリント配線基板上に既存の自動機ラインに組み込まれているチップ搭載機で搭載し、リフロー炉を通過させることで、プリント配線基板の全数に対してリフロー温度が適正であるか否かの確認ができる為、リフロー炉の故障等、不測の事態に対しても迅速に対処できプリント配線基板の品質確保が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例によるプリント配線基板の上面図と正面断面図（リフロー前）
【図２】第一の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー後）
【図３】第一の実施例によるプリント配線基板の外観検査概念図（加熱不足）
【図４】第一の実施例によるプリント配線基板の外観検査概念図（適正加熱）
【図５】リフロー炉の概略断面図
【図６】リフロー温度プロファイル
【図７】第一の実施例によるプリント配線基板の上面図
【図８】チップ部品とランドの上面図
【図９】リフロー実装工程の概略構成図
【図１０】第二の実施例によるプリント配線基板の上面図
１０−ａ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー前）
１０−ｂ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー中）
１０−ｃ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー後）
【図１１】第二の実施例によるプリント配線基板の上面図
【図１２】第三の実施例によるプリント配線基板の上面図
【符号の説明】
７０、７１、１１６、１１７、１１８、１１９ ハンダチップ
２ クリームはんだ
３、１０１（ａ〜ｒ）、１１３（ａ〜ｈ） 検査ランド
７５、１０３、１１０ プリント配線基板
５、１０４ ハンダチップとクリームはんだの混合はんだ
６ 外観検査機の光源からの光
５０ 回路基板
５１ 予備加熱ゾーン
５２ 本加熱ゾーン
５３ 冷却ゾーン
５４ 基板搬送ベルトコンベアー
５５ 遠赤外線ヒーター
５６ 温風ファン
５７ 冷却ファン
５８、９５ リフロー炉
７６ 電子部品
８０ チップ部品
８１、１１２（ａ〜ｈ） 部品ランド
９０ プリント配線基板供給ラック
９１ クリームはんだ印刷機
９２ クリームはんだ印刷検査機
９３ チップ搭載機
９４ 多機能搭載機
９６ 回路基板外観検査機
９７ 回路基板収納ラック
１０２ ハンダチップの凹部
１０５、１１４ 配線パターン
１０６（ａ〜ｄ）、１１５ａ、１１５ｂ テストパット
１１１ チップ抵抗
【産業上の利用分野】
本発明は、その上に電気回路素子を配置し、プリント配線を配して電気回路を構成する回路基板を、加熱炉を用いて半田付け実装する時の回路基板温度の検査方法、及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、携帯端末など電子機器に使用する回路基板では、図９のような装置を組み合わせた自動機ラインを使いプリント配線基板上にチップ部品や表面実装部品を温風と遠赤外線で加熱し半田付けするリフロー半田実装が一般的に行われている。
【０００３】
前記自動機ラインは、プリント配線基板をクリームはんだ印刷機９１へ送り込むプリント配線基板供給ラック９０、半田粉とフラックスを混合したクリーム状の半田ペースト（以後クリーム半田と呼ぶ）をプリント配線基板上のランド部に印刷するクリームはんだ印刷機９１、前記クリームはんだ印刷機９１でプリント配線基板上に印刷されたクリームはんだのニジミ、カスレ、ダレといった印刷不具合を検査するクリームはんだ印刷検査機９２、前記ランド部に印刷されたクリーム半田上にチップ部品を搭載するチップ搭載機９３や表面実装形態の電子部品等を搭載する多機能搭載機９４、プリント配線基板に電子部品を搭載した回路基板を熱風と遠赤外線で加熱し半田付けを行うリフロー炉９５、リフロー炉から出てきた回路基板上の半田ブリッジ、部品欠品などの不具合を検査する回路基板外観検査機９６、半田付けが終了した回路基板を収納する回路基板収納ラック９７の構成からなり、プリント配線基板ラック９０にセットしたプリント配線基板は、回路基板収納ラック９７までクリームはんだ印刷、クリームはんだ印刷検査、部品搭載、リフロー、回路基板外観検査の自動機ラインの全工程を全自動で流れていく。
【０００４】
さらに、前記リフロー炉９５は一般的に、図５に示すように回路基板５０を加熱する遠赤外線ヒーター５５、温風を循環させる温風ファン５６、リフロー後に回路基板５０を冷却する冷却ファン５７、回路基板５０をリフロー炉５８の入り口から出口まで搬送するベルトコンベアー５４で構成されている。リフロー炉５８の中は、いくつかのゾーンに分かれていて、基板がリフロー炉５８の入り口から入ってくると予備加熱を行いクリーム半田中のフラックスを活性化した状態にたもつ予備加熱ゾーン５１、クリームはんだを溶かしプリント配線基板上のランド部とクリームはんだの上に搭載されたチップ部品や表面実装部品の半田付けを行う本加熱ゾーン５２、冷却ファン５７を使ってリフロー後の回路基板５０を冷やし、溶けたクリーム半田を固体化させるとともに電子部品の熱ストレスを軽減させる冷却ゾーン５３を経てリフロー炉から出て行く。
【０００５】
上記リフロー炉中の各ゾーンでは、例えば図６のリフロー温度プロファイルに示すように、回路基板の温度を予備加熱ゾーンで１５０℃〜１７０℃の範囲内に保ち、本加熱ゾーンのピーク温度で２１０℃〜２３０℃の範囲内に入るように設定を行っている。特に、この本加熱ゾーンのピーク温度は重要であり、ピーク温度がクリーム半田の融点未満であった場合は、クリーム半田が溶融せず、プリント配線基板のランドと電子部品が未接続状態になる実装不良が発生する。また、電子部品の耐熱温度以上になってしまった場合は、電子部品内部のワイヤーボンディング部の外れ、または、プラスティックパッケージのクラックなどの部品不良が発生してしまう危険性がある。
【０００６】
この温度プロファイルの設定は各ゾーンのヒーター５５の温度とベルトコンベアー５４の速度で調節しているが、ヒーター５５の温度調節は、リフロー炉内の周囲温度を基に調整されており、ベルトコンベアー上で移動している回路基板の温度を測定してはいない。
【０００７】
回路基板上の温度は、リフロー半田実装のスタート前に、温度測定用に作った回路基板を使い前記回路基板の温度測定ポイントに熱電対を耐熱テープ等で固定し、前記回路基板をリフロー炉の入り口から出口まで流して、熱電対間の抵抗値をペンレコダーなどで記録して測定を行っている。つまり、リフロー炉のヒーター５５の温度設定、ベルトコンベアーの速度設定と回路基板上温度の相関関係の確認を行ったのちに、リフロー炉内の周囲温度を調節することで回路基板の温度を簡易的に管理していることになる。
【０００８】
しかしながら、回路基板で使用しているプリント基板の銅箔、銅メッキ、基材厚みのバラツキ、または、リフロー炉の温度制御の精度などにより回路基板毎の温度プロファイルは違ったものである。
【０００９】
さらに、回路基板無鉛化の取り組みで、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕなどの鉛フリー半田を使用する場合に半田融点が２１８℃とこれまでの共晶半田に比べ高い為、リフロー炉の温度プロファイルを高く設定する必要があり、電子部品の耐熱温度との差が少なくなる事が予想されている。そのため、回路基板の温度管理が益々シビアになると考えられ、回路基板毎の温度検査の必要性も高くなってくると考えられる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２２３８３０号公報
回路基板の温度検査の一つとして、プリント基板上に示温部材を備えた構成をとり、リフロー後の示温部材の色変化でリフロー炉内での回路基板温度を簡易的に測定する方法が、特開２０００−２２３８３０号公報として公開されている。このプリント配線基板に示温部材を備えた構成を実現するためには、プリント基板製造工程あるいは、回路基板の実装工程のどこかに示温材料を塗布する新たな工程を追加する必要があった。
【００１１】
【発明が解決しょうとする課題】
本発明は、プリント配線基板の全数に対してリフロー温度が適正であるか否かの確認が容易にでき、リフロー炉の故障等、不測の事態に対しても迅速に対処でき品質確保が図れたプリント配線基板を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリント配線基板の検査装置は、電気回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板には、複数組の検査用ランドが形成されており、前記各組の検査用ランドは、プリント配線基板及び／またはハンダの温度を判断するための、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップにより接続されているプリント配線基板と、前記各組の検査用ランド間の抵抗値を測定することにより、プリント配線基板及び／またはハンダの加熱温度の良否を判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。
本発明のプリント配線基板の検査方法は、電気回路素子を搭載したプリント配線基板の検査方法であって、該プリント配線基板には、少なくとも１組の検査用ランドと、前記各組の検査用ランドを接続するハンダチップが設けられており、該プリント配線基板を加熱することで該電気回路素子をハンダ付けした後、前記各組の検査用ランド間の抵抗値を測定することにより、プリント配線基板及び／またはハンダの加熱温度の良否を判断することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明においては、半田に含まれる組成の違いにより、融点の異なる半田を長さ：１．６ｍｍ×幅：０．８ｍｍ×高さ：０．４５ｍｍや長さ：１．０ｍｍ×幅：０．５ｍｍ×高さ：０．３５ｍｍといったチップ形状に固め、そのチップ形状のハンダを紙テープ梱包し、リールに巻いた状態にする。一般的なチップ抵抗やチップセラコンと同じ形態の半田（ハンダチップ）である。このハンダチップをリフロー半田実装の工程に必ず組み込まれているチップ搭載機を使いプリント配線基板上に他の電子部品と一緒に搭載し、リフロー炉を通過させ半田付けを行う。リフロー炉から出てきた時のハンダチップの状態でリフロー中の基板温度を判定する。例えば、リフロー炉の本加熱の下限設定温度と同じ融点温度のハンダチップを回路基板上に搭載し、そのハンダチップの状態を、形状、抵抗値の変化等で検査しハンダチップが溶けていた場合は、リフロー炉での本加熱温度が下限設定温度以上であったと判断する。また、リフロー炉の本加熱の上限設定温度と同じ融点温度のハンダチップを回路基板上に搭載し、そのハンダチップの状態を、形状、抵抗値の変化等で検査しハンダチップが溶けていなかった場合は、リフロー炉での本加熱温度が上限設定温度未満であったと判断する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第一の実施例）
以下に、図１、２、３，４、７、９を参照して本発明の第一の実施例を説明する。
【００１５】
図７は第一の実施例による回路基板の上面図である。プリント配線基板７５の表面には、ＣＳＰ、ＱＦＰ、ＳＯＰや、チップ形状の電子部品７６が多数搭載されている。また、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントには、リフロー炉の本加熱の下限設定温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７０とリフロー炉の本加熱の上限設定温度（電子部品の耐熱温度未満に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７１が搭載されている。その他、プリント配線基板に搭載機で電子部品を搭載するためには、基準穴、ターゲットマーク等必要であるが、本発明の要部ではない為それらの図示は省略する。
【００１６】
次にハンダチップとハンダチップを搭載するプリント配線基板について図１、２を用いて説明する。
【００１７】
図１は第一の実施例のプリント配線基板７５とプリント配線基板７５に搭載されたハンダチップ７０の正面断面図と上面図を示している。
【００１８】
プリント配線基板７５の表面にハンダチップ７０を搭載する検査用ランド３が形成されている。検査用ランド３は、長方形でも良いが、ハンダチップ７０が溶けて大きく形状が変化するように円形または楕円形等にすると更に良い。検査用ランド３の上にはハンダチップ７０と検査用ランド３をリフロー炉で加熱するまで仮固定する為のクリームはんだ２が印刷されている。
【００１９】
ハンダチップ７０は、例えば長さ：１．０ｍｍ×幅：０．５ｍｍ×高さ：０．３５ｍｍといった一般に１００５サイズと呼ばれているチップ抵抗と同じ形状に固めてある。そのハンダチップ７０を紙テープ梱包し、リールに巻いた状態にすることで。図９のような一般的な自動機ラインのチップ搭載機９３で自動搭載が可能となる。
【００２０】
図２は、図１のリフロー炉での加熱後の状態を示した正面断面図である。
【００２１】
プリント配線基板７５が、リフロー炉の本加熱でハンダチップ７０の融点温度以上に加熱された場合、図１のハンダチップ７０とクリームはんだ２は融合し、図２に示すようなドーム形状の混合はんだ５となる。
【００２２】
図１のハンダチップ７０がリフロー炉の本加熱で図２のドーム形状の混合ハンダに変化したか否かを図９の自動機ラインに組み込まれている回路基板外観検査機９６で判定を行ことでリフロー炉内でのプリント配線基板７５上の温度がハンダチップ７０の融点温度以上であったか融点温度未満であったかの判断を行うことが可能である。
【００２３】
次に、回路基板外観検査機での判定方法について図３、図４を用いて説明する。
【００２４】
回路基板外観検査機は、回路基板の真上から光を照射し、回路基板上から反射された光を光源の近くに配置したＣＣＤなどで検出し、その光の強度、分布により回路基板上の部品の状態（欠品、ズレ等）やはんだの状態（フィレットの形状、はんだブリッジ等）の検査を行う装置である。
【００２５】
リフロー炉の本加熱温度がハンダチップ７０の融点温度未満であった場合、ハンダチップは融解せず元の立法体形状のままであり、図３（正面の断面図）のようにハンダチップ７０の真上から光を照射すると光のほとんどが光源方向に反射され、光の分布はハンダチップ７０とほぼ同一形状になる。
【００２６】
リフロー炉の本加熱温度がハンダチップ７０の融点温度以上であった場合、ハンダチップ７０は融解しドーム形状になり、図４（正面の断面図）のように混合ハンダ５の真上から光を照射するとドームの頂点付近では、光が光源方向に反射されるが、ドームの周囲では、光は光源から外れて反射されるため、光の分布はハンダチップより小さな楕円形状になる。
【００２７】
上記した光の分布の違いを回路基板外観検査機で読み取ってハンダチップ７０が溶けたか否かを判断する。
【００２８】
次に、ハンダチップの状態とリフロー炉の本加熱温度の良否判断方法について説明する。
【００２９】
ハンダチップ７０が溶けていた場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが下限設定温度以上でありクリームはんだが十分に溶けたと判断できる。ハンダチップ７０が溶けていなかった場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが下限設定温度未満でありクリームはんだが十分に溶けていない可能性があると判断できる。ハンダチップ７１が溶けていた場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが上限設定温度以上であり電子部品に耐熱温度以上の熱ストレスが掛かった可能性があると判断できる。ハンダチップ７１が溶けていなかった場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが上限設定温度未満であり電子部品に耐熱温度以上の熱ストレスが掛からなかったと判断できる。
【００３０】
つまり、プリント配線基板７５上の全てのハンダチップ７０が溶けて、プリント配線基板７５上の全てのハンダチップ７１が溶けなかった場合に、リフロー炉の本加熱によるプリント配線基板の温度が適正であったと判断できる。
【００３１】
以上のように、第一の実施例によれば、電子部品７６を搭載したプリント配線基板７５がリフロー炉９５を通過後に、プリント配線基板７５上に搭載されたハンダチップ７０とハンダチップ７１の形状の変化を回路基板外観検査機で検査することで、プリント配線基板７５がリフロー炉内において適正温度で加熱されたか否かが容易に判断できる。
【００３２】
（第二の実施例）
以下に、図８、９、１０、１１、を参照して本発明の第二の実施例を説明する。
図１０は第二の実施例による回路基板の正面断面図と上面図である。
【００３３】
プリント配線基板１０３の表面にハンダチップ７０を搭載する２つの検査用ランド１０１ａと１０１ｂが形成されている。検査用ランド１０１ａ、１０１ｂの上にはクリームはんだ２が印刷されている。ハンダチップ７０は、リフロー炉の本加熱の下限設定温度と同じ融点温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）のはんだで作られている。
【００３４】
図１０−ａは、プリント配線基板１０３上にハンダチップ７０を搭載した状態からリフロー炉で加熱しプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、クリームはんだ２の融点温度未満でクリームはんだ２が溶けていない状態の正面断面図である。
【００３５】
Ｔｐｗｂ＜クリームはんだの融点温度
図１０−ｂは、プリント配線基板１０３がリフロー炉で加熱されプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、クリームはんだ２の融点温度以上で、かつ、ハンダチップ７０の融点温度未満でハンダチップ７０が溶けたクリームはんだ２によって検査用ランド１０１ａと１０１ｂに半田付けされた状態での正面断面図である。
【００３６】
クリームはんだの融点温度≦Ｔｐｗｂ＜ハンダチップの融点温度
図１０−ｃは、プリント配線基板１０３がリフロー炉で加熱されプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、ハンダチップ７０の融点温度以上になり、ハンダチップ７０が融解し、表面張力により検査用ランド１０１ａと１０１ｂに引き寄せられて２つに分離した状態の正面断面図である。
【００３７】
ハンダチップの融点温度≦Ｔｐｗｂ
つまり、ハンダチップ７０をプリント配線基板１０３上の検査用ランド１０１ａと１０１ｂにまたがるように搭載し、リフロー炉で加熱していくと、まずプリント配線基板１０３の温度がクリームはんだ２の融点温度以上になった時点でハンダチップ７０と検査用ランド１０１ａと１０１ｂが半田付けされ、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に導通状態となる。この状態でさらに加熱を行い、プリント配線基板１０３温度がハンダチップ７０の融点温度以上になると、ハンダチップ７０が溶け、半田の表面張力により検査用ランド１０１ａと１０１ｂに引き寄せられ２つに分離し、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に非導通となる。
【００３８】
リフロー炉の本加熱後に、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に導通しているか否かをインサーキットテスタ等の測定器で抵抗値を測定することでリフロー炉内でのプリント配線基板１０３上の温度がハンダチップ７０の融点温度以上であったか融点温度未満であったかの判断を行ことが可能である。
【００３９】
さらに、ハンダチップ７０は、溶融後に素早く２つに分離することが望ましい為、検査用ランド１０１ａと１０１ｂは、図８に示すチップ部品８０（チップ抵抗、チップセラコン等）のランド８１に比べ少し大きめにした方が良い。また、ハンダチップにも図１０の１０２のような凹部を付けた形状の方が良い。
【００４０】
図１１は、第二の実施例によるプリント配線基板１０３の上面図である。
【００４１】
プリント配線基板１０３の表面には、２個一組の検査用ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ、１０１ｇ：１０１ｈ、１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｑ：１０１ｒとインサーキットテスタのプローブを接続する為のテストパット１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが形成されている。
【００４２】
さらに、検査用ランド１０１ａ：１０１ｂと１０１ｉ：１０１ｊは一組として、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントに配置する。検査ランド１０１ｃ：１０１ｄと１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｅ：１０１ｆと１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｇ：１０１ｈと１０１ｑ：１０１ｒに付いても同様に配置する。検査用ランド１０１ａは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｃ、１０１ｅ、１０１ｇとテストパット１０６ａに接続されている。検査用ランド１０１ｂは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｄ、１０１ｆ、１０１ｈとテストパット１０６ｂに接続されている。検査用ランド１０１ｉは、配線パターン１０５によりテストパット１０６ｃに接続されている。検査用ランド１０１ｊは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｋに接続されている。検査用ランド１０１ｍは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｎに接続されている。検査用ランド１０１ｐは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｑに接続されている。検査用ランド１０１ｒは、配線パターン１０５によりテストパット１０６ｄに接続されている。
この他に、プリント配線基板上には電子部品を搭載するが、図が煩雑となる為図示は省略する。
【００４３】
プリント配線基板１０３上の検査ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ、１０１ｇ：１０１ｈ、１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｑ：１０１ｒ上にクリームはんだを印刷し、検査用ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ及び１０１ｇ：１０１ｈ間にリフロー炉の本加熱の下限設定温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７０を搭載し、検査用ランド１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ及び１０１ｑ：１０１ｒ間にリフロー炉の本加熱の上限設定温度（電子部品の耐熱温度未満に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７１に搭載する。
【００４４】
ハンダチップ７０、７１を搭載後、リフロー炉を通過させると、リフロー炉内のプリント配線基板１０３のピーク温度によりテストパット１０６ａ−１０６ｂ間、１０６ｃ−１０６ｄ間の状態が下記の様に変化する。
【００４５】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がクリームはんだの融点温度未満であった場合、検査ランド１０１とハンダチップ７０、７１は半田付けされない為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は電気的に非導通となる。
【００４６】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がクリームはんだの融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ７０の融点温度未満であった場合、検査ランド１０１とハンダチップ７０、７１は半田付けされ、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は電気的に導通となる。
【００４７】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がハンダチップ７０の融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ７１の融点温度未満であった場合、ハンダチップ７０は溶融し半田の表面張力により２つに分離する為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間は、電気的に非導通になり、ハンダチップ７１は融点温度未満で溶けない為、電気的に導通となる。
【００４８】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がハンダチップ７１の融点温度以上であった場合、ハンダチップ７１も溶融し半田の表面張力により２つに分離する為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は、電気的に非導通となる。
【００４９】
つまり、リフロー炉の本加熱によるプリント配線基板１０３のピーク温度が適正（リフロー炉の本加熱の下限設定温度から上限設定温度の間）であった場合は、リフロー後のテストパット間の状態が、１０６ａ−１０６ｂ間が非導通、１０６ｃ−１０６ｄ間が導通となる。
【００５０】
以上のように、第二の実施例によれば、プリント配線基板１０３がリフロー炉を通過後に、プリント配線基板１０３上のテストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間の抵抗値をインサーキットテスタ等で測定することで、プリント配線基板１０３がリフロー炉内において適正温度で加熱されたか否かが容易に判断できる。
【００５１】
（第三の実施例）
図１２は、第三の実施例によるプリント配線基板１１０の上面図である。
【００５２】
プリント配線基板１１０の表面には、第二の実施例の図１０で説明したものと同一形状の２個一組の検査用ランド１１３ａ：１１３ｂ、１１３ｃ：１１３ｄ、１１３ｅ：１１３ｆ、１１３ｇ：１１３ｈと２個一組の部品用ランド１１２ａ：１１２ｂ、１１２ｃ：１１２ｄ、１１２ｅ：１１２ｆ、１１２ｇ：１１２ｈとインサーキットテスタのプローブを接続する為のテストパット１１５ａ、１１５ｂが形成されている。
【００５３】
さらに、検査用ランド１１３（ａ〜ｈ）は一組として、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントに配置する。
【００５４】
検査用ランド１１３ａは、配線パターン１１４により検査用ランド１１３ｃ、１１３ｅ、１１３ｇとテストパット１１５ａに接続されている。検査用ランド１１３ｂは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ａに接続されている。検査用ランド１１３ｄは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｃに接続されている。検査用ランド１１３ｆは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｅに接続されている。検査用ランド１１３ｈは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｈに接続されている。部品用ランド１１２ｂは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｄ、１１２ｆ、１１２ｈとテストパット１１５ｂに接続されている。
この他に、プリント配線基板上には電子部品を搭載するが、図が煩雑となる為図示は省略する。
【００５５】
プリント配線基板１１０上の検査ランド１１３ａ：１１３ｂ、１１３ｃ：１１３ｄ、１１３ｅ：１１３ｆ、１１３ｇ：１１３ｈ、と部品ランド１１２ａ：１１２ｂ、１１２ｃ：１１２ｄ、１１２ｅ：１１２ｆ、１１２ｇ：１１２ｈにクリームはんだを印刷し、検査用ランド１１３ａ：１１３ｂ間にハンダチップ１１６、検査用ランド１１３ｃ：１１３ｄ間にハンダチップ１１７、検査用ランド１１３ｅ：１１３ｆ間にハンダチップ１１８、検査用ランド１１３ｇ：１１３ｈ間にハンダチップ１１９を搭載する。
【００５６】
ハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９の融点温度：Ｔ１１６、Ｔ１１７、Ｔ１１８、Ｔ１１９は、クリームはんだの融点温度＜Ｔ１１６＜Ｔ１１７＜Ｔ１１８＜Ｔ１１９と設定する。（説明の都合上、前記の様に融点温度を設定する。）
また、部品用ランド１１２ａ：１１２ｂ間、１１２ｃ：１１２ｄ間、１１３ｅ：１１３ｆ間、１１３ｇ：１１３ｈ間に抵抗値：Ｒのチップ抵抗１１１を搭載する。
【００５７】
ハンダチップ１１６、１１７，１１８，１１９、チップ抵抗１１１を搭載後、リフロー炉を通過させると、リフロー炉内のプリント配線基板１１０のピーク温度によりテストパット１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値が下記の様に変化する。
【００５８】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がクリームはんだの融点温度未満であった場合、全ての検査ランド１１３（ａ〜ｈ）とハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９及び、全ての部品ランド１１２（ａ〜ｈ）とチップ抵抗１１１は半田付けされない為、テストパット１１５ａ−１１５ｂ間は電気的に非導通となる。
【００５９】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がクリームはんだの融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１６の融点温度未満であった場合、全ての検査用ランド１１３（ａ〜ｈ）とハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９及び、全ての部品ランド１１２（ａ〜ｈ）とチップ抵抗１１１は半田付けされ、テストパット１１５ａ−１１５ｂ間には、４つのチップ抵抗１１１が並列に接続されていることになる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／４Ｒとなる。
【００６０】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１６融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１７の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／３Ｒとなる。
【００６１】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１７融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１８の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６、１１７は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／２Ｒとなる。
【００６２】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１８融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１９の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６、１１７、１１８は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間と１１３ｅ−１１３ｆ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値はＲとなる。
【００６３】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１９融点温度以上であった場合、ハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、全ての検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間と１１３ｅ−１１３ｆ間と１１３ｇ−１１３ｈ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間も電気的に非導通となる。
【００６４】
以上のように、第三の実施例によれば、プリント配線基板１１０がリフロー炉を通過後に、プリント配線基板１１０上のテストパット１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値をインサーキットテスタ等で測定することで、プリント配線基板１１０がリフロー炉内において加熱された温度が簡易的に測定できる。
【００６５】
ここで、本発明の実施態様を以下に示す。
【００６６】
（実施態様１） 本発明のプリント配線基板は、電気回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板には、検査用ランドが形成されており、該検査用ランドの上には、プリント配線基板及び／またはハンダの温度を判断するための、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップが搭載されていることを特徴とする。
【００６７】
（実施態様２） 前記所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップは、融点の異なる複数のハンダチップであることを特徴とする実施態様１に記載のプリント配線基板。
【００６８】
（実施態様３） 前記判断する手段は、前記ハンダチップの形状変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様１または２に記載のプリント配線基板。
【００６９】
（実施態様４） 前記判断する手段は、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間のオープン／ショートにより基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様１または２に記載のプリント配線基板。
【００７０】
（実施態様５） 前記判断する手段は、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間の抵抗値の変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様１または２に記載のプリント配線基板。
【００７１】
（実施態様６） 電気回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板には、検査用ランドが形成されており、該検査用ランドの上には、プリント配線基板及び／またはハンダの温度を判断するための、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップが搭載されていることを特徴とする検査方法。
【００７２】
（実施態様７） 前記プリント配線基板に融点の異なる複数のハンダチップを搭載し、該ハンダチップの状態により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様６に記載の検査方法。
【００７３】
（実施態様８） 前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップの形状変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７４】
（実施態様９） 前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間のオープン／ショートにより基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７５】
（実施態様１０） 前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間の抵抗値の変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７６】
（実施態様１１） 実施態様１ないし５のいずれか１項に記載のプリント配線基板を用いたことを特徴とする検査装置。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップ、例えば、融点の異なる複数のハンダチップをプリント配線基板上に既存の自動機ラインに組み込まれているチップ搭載機で搭載し、リフロー炉を通過させることで、プリント配線基板の全数に対してリフロー温度が適正であるか否かの確認ができる為、リフロー炉の故障等、不測の事態に対しても迅速に対処できプリント配線基板の品質確保が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例によるプリント配線基板の上面図と正面断面図（リフロー前）
【図２】第一の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー後）
【図３】第一の実施例によるプリント配線基板の外観検査概念図（加熱不足）
【図４】第一の実施例によるプリント配線基板の外観検査概念図（適正加熱）
【図５】リフロー炉の概略断面図
【図６】リフロー温度プロファイル
【図７】第一の実施例によるプリント配線基板の上面図
【図８】チップ部品とランドの上面図
【図９】リフロー実装工程の概略構成図
【図１０】第二の実施例によるプリント配線基板の上面図
１０−ａ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー前）
１０−ｂ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー中）
１０−ｃ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー後）
【図１１】第二の実施例によるプリント配線基板の上面図
【図１２】第三の実施例によるプリント配線基板の上面図
【符号の説明】
７０、７１、１１６、１１７、１１８、１１９ ハンダチップ
２ クリームはんだ
３、１０１（ａ〜ｒ）、１１３（ａ〜ｈ） 検査ランド
７５、１０３、１１０ プリント配線基板
５、１０４ ハンダチップとクリームはんだの混合はんだ
６ 外観検査機の光源からの光
５０ 回路基板
５１ 予備加熱ゾーン
５２ 本加熱ゾーン
５３ 冷却ゾーン
５４ 基板搬送ベルトコンベアー
５５ 遠赤外線ヒーター
５６ 温風ファン
５７ 冷却ファン
５８、９５ リフロー炉
７６ 電子部品
８０ チップ部品
８１、１１２（ａ〜ｈ） 部品ランド
９０ プリント配線基板供給ラック
９１ クリームはんだ印刷機
９２ クリームはんだ印刷検査機
９３ チップ搭載機
９４ 多機能搭載機
９６ 回路基板外観検査機
９７ 回路基板収納ラック
１０２ ハンダチップの凹部
１０５、１１４ 配線パターン
１０６（ａ〜ｄ）、１１５ａ、１１５ｂ テストパット
１１１ チップ抵抗
Claims (2)
- 電気回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板には、複数組の検査用ランドが形成されており、前記各組の検査用ランドは、プリント配線基板及び／またはハンダの温度を判断するための、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップにより接続されているプリント配線基板と、前記各組の検査用ランド間の抵抗値を測定することにより、プリント配線基板及び／またはハンダの加熱温度の良否を判断する判断手段と、を備えることを特徴とするプリント配線基板の検査装置。
- 電気回路素子を搭載したプリント配線基板の検査方法であって、該プリント配線基板には、少なくとも１組の検査用ランドと、前記各組の検査用ランドを接続するハンダチップが設けられており、該プリント配線基板を加熱することで該電気回路素子をハンダ付けした後、前記各組の検査用ランド間の抵抗値を測定することにより、プリント配線基板及び／またはハンダの加熱温度の良否を判断することを特徴とするプリント配線基板の検査方法。
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