JP6906696B2 - はんだ付け監視装置、はんだ付け監視方法およびはんだ付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、はんだ槽に貯留された溶融はんだを噴流ノズルから噴流させ、溶融はんだを被はんだ付けワークに接触させてはんだ付けするはんだ付け装置を対象とするはんだ付け監視装置、はんだ付け監視方法およびはんだ付け装置に関する。

噴流式はんだ付け装置においては、一方向に搬送される被はんだ付けワークに対して、噴流ノズルから噴流される溶融はんだを接触させることによってはんだ付けが行われる。噴流式はんだ付け装置は、主に、被はんだ付けワークを搬送する機能と、被はんだ付けワークを昇温させる予熱機能と、被はんだ付けワークにはんだを付着させてはんだ付けを行う本加熱機能とを備えて構成される。被はんだ付けワークは、予熱機能によって昇温される前にフラックスを塗布されているものとする。

噴流式はんだ付け装置は、稼働開始から時間が経過するにつれて、はんだ付けプロセスにおける各構成部の装置状態が適正な状態から変化することによって、被はんだ付けワークの搬送速度、はんだの噴流高さ、はんだの噴流形状などが変化してしまい、正常なはんだ付けがなされなくなってはんだ不良が発生する。

これに対して、特許文献１には、被はんだ付けワークを搬送手段で搬送しながらはんだ付けを行うはんだ付け装置において、被はんだ付けワークがはんだ付けされる際の複数のプロセス状態をそれぞれ検出してプロセスデータとして出力するセンサを備え、被はんだ付けワークの搬送位置を特定しつつプロセスデータを収集することが開示されている。上記特許文献１のはんだ付け装置によれば、はんだ付けの品質に問題があることが発見された場合に、はんだ付けプロセスデータを読み出して分析することができる。

特開平９−１８６４５１号公報

しかしながら、上記特許文献１のはんだ付け装置においては、はんだ付けが終了した被はんだ付けワークを検査することによりはんだ付けの品質に問題があることが発見されることになり、はんだ付け処理時にはんだ付けの不良を検出してはんだ付け品質の低下に早急に対応することはできない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、はんだ付け処理時にはんだ付けの不良を検出可能なはんだ付け監視装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるはんだ付け監視装置は、はんだ付け装置において、予備加熱された後に噴流ノズルから噴流される溶融はんだによってはんだ付けされる被はんだ付けワークのはんだ付けを監視する。はんだ付け監視装置は、予備加熱後からはんだ付け後までの被はんだ付けワークの温度分布を計測する計測部と、計測部で計測された被はんだ付けワークの温度分布の情報に基づいて、被はんだ付けワークの温度分布の時間変化の情報を生成し、温度分布の時間変化の情報に基づいて被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定する監視判定部と、を備える。監視判定部は、被はんだ付けワークの温度分布の時間変化におけるピーク温度に基づいて被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定する。

本発明によれば、はんだ付け処理時にはんだ付けの不良を検出可能なはんだ付け監視装置が得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け装置の構成を示す模式図 本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け装置の噴流式はんだ付け部の内部構造を示す模式断面図 本発明の本実施の形態１にかかるはんだ付け装置の制御部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１にかかる処理回路のハードウェア構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け装置の監視判定部における判定に関わるデータの入出力を示すブロック図 本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け監視装置におけるはんだ付け監視方法の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における被はんだ付けワークの位置のイメージ図 本発明の実施の形態１における予備加熱前から本加熱完了後までの被はんだ付けワークの温度の遷移を示す時系列温度分布データ 本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け装置でのはんだ付けにおける被はんだ付けワークの経時的変化を示すイメージ図 本発明の実施の形態１において複数の電子部品が仮固定された被はんだ付けワークがはんだ槽に向けて搬送される状態を示す模式図 本発明の実施の形態１における被はんだ付けワーク上の電子部品毎の温度の遷移を示す時系列温度分布データ 本発明の実施の形態１において被はんだ付けワークへの電子部品のはんだ付け状態が良好である場合の被はんだ付けワーク上の電子部品の温度の遷移を示す時系列温度分布データ 本発明の実施の形態１において被はんだ付けワークへの電子部品のはんだ付け状態が不良である場合の被はんだ付けワーク上の電子部品の温度の遷移を示す時系列温度分布データ 本発明の実施の形態１において被はんだ付けワークへの電子部品のはんだ付け状態が不良である場合の被はんだ付けワーク上の電子部品の温度の遷移を示す時系列温度分布データ

以下に、本発明の実施の形態にかかるはんだ付け監視装置、はんだ付け監視方法およびはんだ付け装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け装置１００の構成を示す模式図である。本実施の形態１にかかるはんだ付け装置１００は、被はんだ付けワーク１０のはんだ付け処理を行う噴流式はんだ付け部１と、被はんだ付けワーク１０を搬送する搬送部２と、噴流式はんだ付け部１におけるはんだ付け処理前に被はんだ付けワーク１０を予め決められた温度に加熱する予備加熱部３と、を備える。また、はんだ付け装置１００は、被はんだ付けワーク１０が予め決められた位置に到達したことを検出する位置検出センサ４と、被はんだ付けワーク１０の表面温度を測定して温度分布画像を生成して温度分布画像信号として制御部６に送信するサーモカメラ５と、を備える。また、はんだ付け装置１００は、はんだ付け装置１００の全体の制御を行う制御部６と、監視判定部６２から被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定結果と、はんだ付け装置１００の整備作業の要否の整備要否判定結果とを受け取り、表示する表示部７と、を備える。また、はんだ付け装置１００は、後述するように本実施の形態１にかかるはんだ付け監視装置１１０を含んで構成されている。

被はんだ付けワーク１０は、はんだ付けの対象となる基板であり、たとえば樹脂基板を用いたプリント配線板に電子部品１２が仮止めされたものである。被はんだ付けワーク１０は、スルーホールである導電部１１が設けられており、また上面には回路パターンが形成されている。電子部品１２は、電子部品１２の端子１３が下面から突出する向きに導電部１１に挿入されて、被はんだ付けワーク１０の上面に配置されている。被はんだ付けワーク１０の上面は、被はんだ付けワーク１０において電子部品１２が実装される実装面であり、サーモカメラ５が表面温度を測定する温度測定面である。被はんだ付けワーク１０の下面は、実装面が向く側と反対側を向く面であり、はんだ付け処理において溶融はんだ８５が吹き付けられるはんだ付け面である。なお、被はんだ付けワーク１０は、上述したプリント配線板に限定されない。

つぎに、噴流式はんだ付け部１について説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け装置１００の噴流式はんだ付け部１の内部構造を示す模式断面図である。噴流式はんだ付け部１は、被はんだ付けワーク１０の搬送方向において、予備加熱部３の下流側に配置されている。噴流式はんだ付け部１は、溶融はんだ８５を貯留するはんだ槽８１と、被はんだ付けワーク１０に対して溶融はんだ８５の１次噴流８６を吹き付ける噴流部である第１噴流部８２と、被はんだ付けワーク１０に対して溶融はんだ８５の２次噴流８７を吹き付ける噴流部である第２噴流部８３と、溶融はんだ８５を加熱するヒータ８４と、を備える。

第１噴流部８２は、被はんだ付けワーク１０の搬送方向において上流側に配置される。第１噴流部８２は、はんだ槽８１内において第１噴流部８２で用いる溶融はんだ８５を仕切る第１仕切部９１と、溶融はんだ８５の１次噴流８６を噴出させて被はんだ付けワーク１０に溶融はんだ８５を供給する噴流部である１次噴流ノズル９２と、１次噴流ノズル９２から１次噴流８６を噴出させるために溶融はんだ８５の流れを発生させる１次噴流ポンプ９３と、を備える。

第２噴流部８３は、被はんだ付けワーク１０の搬送方向において下流側に配置される。第２噴流部８３は、はんだ槽８１内において第２噴流部８３で用いる溶融はんだ８５を仕切る第２仕切部９４と、溶融はんだ８５の２次噴流８７を噴流させて被はんだ付けワーク１０に溶融はんだ８５を供給する噴流部である２次噴流ノズル９５と、２次噴流ノズル９５から２次噴流８７を噴出させるために溶融はんだ８５の流れを発生させる２次噴流ポンプ９６と、を備える。

はんだ槽８１に貯留された溶融はんだ８５は、ヒータ８４によって加熱され、一部が１次噴流ポンプ９３の発生する流れによって１次噴流ノズル９２から１次噴流８６として吹き上げられる。また、はんだ槽８１に貯留されてヒータ８４によって加熱された溶融はんだ８５の一部は、２次噴流ポンプ９６の発生する流れによって２次噴流ノズル９５から２次噴流８７として吹き上げられる。

噴流式はんだ付け部１を連続稼働させると、徐々にはんだの酸化物であるドロスがはんだ槽８１内に生成される。たとえば、ドロスが１次噴流ノズル９２に付着した場合には、１次噴流ノズル９２からの溶融はんだ８５の噴流高さ、溶融はんだ８５の噴流量および１次噴流８６の形状が変化し、設計どおりのはんだ付けが行われず、はんだ付け品質が低下する。同様に、ドロスが２次噴流ノズル９５に付着した場合には、２次噴流ノズル９５からの溶融はんだ８５の噴流高さ、溶融はんだ８５の噴流量および２次噴流８７の形状が変化し、設計どおりのはんだ付けが行われず、はんだ付け品質が低下する。したがって、はんだ槽８１内にドロスが溜まった場合にはドロスの除去が必要である。

搬送部２は、予めはんだ付け面にフラックスが塗布された被はんだ付けワーク１０を予備加熱部３に搬入し、予備加熱部３で予備加熱された被はんだ付けワーク１０を予備加熱部３から搬出する。また、搬送部２は、予備加熱部３から搬出した被はんだ付けワーク１０を噴流式はんだ付け部１に搬入し、噴流式はんだ付け部１ではんだ付け処理が施された被はんだ付けワーク１０を噴流式はんだ付け部１から搬出する。被はんだ付けワーク１０は、はんだ付け面が下側とされた状態で搬送される。

予備加熱部３は、被はんだ付けワーク１０の搬送方向において、噴流式はんだ付け部１の上流側に配置されている。予備加熱部３は、被はんだ付けワーク１０に対して、噴流式はんだ付け部１におけるはんだ付け処理前に予め決められた温度に加熱する予備加熱を行う。予備加熱部３は、任意の温度に加熱温度が設定可能とされている。

位置検出センサ４は、被はんだ付けワーク１０が、被はんだ付けワーク１０の予熱後に、予備加熱部３から噴流式はんだ付け部１までの搬送経路における予め決められた検出位置に到達したことを検出する。検出位置は、予備加熱部３から搬出された後に被はんだ付けワーク１０が噴流式はんだ付け部１に進入するまでの位置である。位置検出センサ４は、被はんだ付けワーク１０が検出位置に到達したことを検出すると、被はんだ付けワーク１０が検出位置に到達したことを示す到達検出信号を制御部６に送信する。位置検出センサ４は、たとえば光電センサまたはカメラを使用可能である。また、位置検出センサ４は、常時、サーモカメラ５から温度分布画像信号を取得し、被はんだ付けワーク１０が検出位置に到達したことを、取得した温度分布画像信号から検出してもよい。

サーモカメラ５は、被はんだ付けワーク１０の予熱後からはんだ付けが完了するまでの間の、被はんだ付けワーク１０の温度分布を計測可能な計測部としての機能を有する。サーモカメラ５は、監視判定部６２からの指令を受けて、被はんだ付けワーク１０の上面の表面温度を測定して温度分布画像を生成し、温度分布画像信号として制御部６に送信する。サーモカメラ５は、制御部６により指定されたフレームレート［Ｆｒａｍｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ：ＦＰＳ］で温度分布画像の撮像を行う。すなわち、サーモカメラ５は、制御部６により指定されたフレームレートに対応する枚数だけ温度分布画像の撮像を行う。温度分布画像信号は、撮像対象の温度を輝度値としたものであり、輝度値は相対的に温度を表現している。

サーモカメラ５は、制御部６への温度分布画像の送信を１枚毎に行ってもよく、また１枚の被はんだ付けワーク１０についての温度分布画像の撮像が完了した時点で全ての温度分布画像を制御部６に送信してもよい。また、サーモカメラ５は、はんだ付け装置１００の起動中は被はんだ付けワーク１０の位置に関係なく制御部６により指定されたフレームレートで温度分布画像の撮像を行い、制御部６に温度分布画像を１枚毎に送信してもよい。制御部６は、たとえば温度分布画像の画像分析を行って被はんだ付けワーク１０が存在する温度分布画像のみを保持する。

また、図１においては、サーモカメラ５が、被はんだ付けワーク１０の搬送方向に沿って斜め上方に設置された形態を示しているが、被はんだ付けワーク１０の上面の全体を撮像可能であればサーモカメラ５の位置は特に限定されない。たとえばサーモカメラ５は、被はんだ付けワーク１０の上方、被はんだ付けワーク１０の搬送方向と直交する方向の斜め上方に設置されてもよい。また、サーモカメラ５の分解能に対応して複数台のサーモカメラ５が設置され、被はんだ付けワーク１０の上面の温度分布画像を複数台のサーモカメラ５により分割して撮像する形態とされてもよい。

図３は、本発明の本実施の形態１にかかるはんだ付け装置１００の制御部６の構成を示すブロック図である。制御部６は、はんだ付け処理に関わる制御を行うはんだ付け制御部６１と、噴流式はんだ付け部１の異常状態の判定に関わる制御を行う監視判定部６２と、はんだ付け装置１００の制御に必要な各種データおよび監視判定部６２における処理結果を記憶する記憶部６３と、を有して構成される。

はんだ付け制御部６１は、予め記憶部６３に記憶された各種情報に基づいて、噴流式はんだ付け部１と搬送部２と予備加熱部３との動作を制御する。

監視判定部６２は、サーモカメラ５から受け取った複数の温度分布画像を、被はんだ付けワーク１０の温度分布の時間変化の情報である時系列温度分布データに変換し、記憶部６３に記憶されたマスターデータと比較し、被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定およびはんだ付け装置１００の整備の要否を判定する。すなわち、監視判定部６２は、位置検出センサ４から到達検出信号を受け取る機能と、到達検出信号を受け取ることをトリガーとしてサーモカメラ５に連続した温度分布画像の撮像の開始を指示する機能と、予め決められた時間間隔でサーモカメラ５において撮像された温度分布画像をサーモカメラ５から取得し、被はんだ付けワーク１０の時系列温度分布データに変換する機能と、変換した時系列温度分布データを記憶部６３に記憶されたマスターデータと比較し、その差分が許容範囲内か判定して被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定を行う機能と、を有する。また、監視判定部６２は、マスターデータを生成して記憶部６３に記憶させる機能と、被はんだ付けワーク１０の時系列温度分布データおよび監視判定部６２における判定結果の情報を記憶部６３に記憶させる機能と、被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定結果の情報と、噴流式はんだ付け部１の整備作業が必要かどうかを示す整備要否判定結果の情報とを表示部７に送信して、表示部７に表示させる機能と、を有する。

マスターデータは、はんだ付け装置１００における各構成部を整備した直後に、被はんだ付けワーク１０上の電子部品１２の端子１３に熱電対を接続した状態で、はんだ付け装置１００に被はんだ付けワーク１０を投入して、予備加熱後からはんだ付け後までの被はんだ付けワーク１０の上面の温度を測定して取得された温度分布画像を変換して生成された時系列温度分布データとする。このようにして得られる予備加熱後からはんだ付け後までの被はんだ付けワーク１０の上面の温度分布の時間変化である時系列温度分布データと、予備加熱後からはんだ付け後までの電子部品１２の端子１３の温度と、の相関関係の情報を得ることにより、被はんだ付けワーク１０とはんだの接触時間などを推定することができる。また、相関関係の情報を得ることにより、時系列温度分布データにより、端子１３の実際の温度を推定することができ、端子１３および被はんだ付けワーク１０の下面の温度の耐熱温度を考慮して、被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定を行うとともに電子部品１２の損傷の有無を推定することが可能である。噴流式はんだ付け部１の整備作業には、はんだ槽８１内の酸化物の塊を取り除く、１次噴流ノズル９２と２次噴流ノズル９５との詰りを解消する、１次噴流ノズル９２と２次噴流ノズル９５との高さを調整する、消費した溶融はんだ８５を補充する、予備加熱部３の加熱温度と加熱時間を調整する、などの作業が例示される。これらの作業は、作業者によって行われてもよく、また整備作業用の装置に作業を指示する命令信号を送ることで整備作業用の装置によって自動的に行われてもよい。

また、制御部６は、例えば、図４に示したハードウェア構成の処理回路として実現される。図４は、本発明の実施の形態１にかかる処理回路のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部６が図４に示す処理回路により実現される場合、制御部６は、例えば、図４に示すメモリ１０２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０１が実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、制御部６の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ１０１およびメモリ１０２を用いて実現するようにしてもよい。

同様に、監視判定部６２は、例えば、図４に示したハードウェア構成の処理回路として実現される。監視判定部６２が図４に示す処理回路により実現される場合、監視判定部６２は、例えば、図４に示すメモリ１０２に記憶されたプログラムをプロセッサ１０１が実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、監視判定部６２の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ１０１およびメモリ１０２を用いて実現するようにしてもよい。

また、制御部６において、はんだ付け制御部６１を実現するためのプロセッサおよびメモリは、監視判定部６２を実現するプロセッサおよびメモリと同一であってもよいし、別のプロセッサおよびメモリであってもよい。

メモリ１０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えており、ＲＯＭには制御部６のプロセッサ１０１が実行するプログラムと、プログラムを実行するために必要なデータとが記憶されている。ＲＡＭには、プロセッサ１０１におけるプログラムの実行中に作成されるデータが記憶される。

監視判定部６２における判定に関わるデータの入出力データの入出力について説明する。図５は、本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け装置１００の監視判定部６２における判定に関わるデータの入出力を示すブロック図である。

監視判定部６２は、被はんだ付けワーク１０が予め決められた位置に到達したことを示す到達検出信号を位置検出センサ４から受け取る。また、監視判定部６２は、予め決められた時間間隔でサーモカメラ５において撮像された温度分布画像を温度分布画像信号としてサーモカメラ５から受け取る。また、監視判定部６２は、被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定と、噴流式はんだ付け部１の整備作業が必要かどうかの整備要否判定を行う。また、監視判定部６２は、監視判定部６２における判定結果の情報、すなわち被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定結果の情報と、噴流式はんだ付け部１の整備作業が必要かどうかを示す整備要否判定結果の情報とを表示部７に送信する。また、監視判定部６２は、整備要否判定結果の情報と、被はんだ付けワーク１０毎の時系列温度分布データおよびはんだ付け状態の良否判定結果と、を記憶部６３に送信する。

記憶部６３は、監視判定部６２から送信された情報を受信して記憶する。

表示部７は、制御部６から被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定結果の情報と整備要否判定結果の情報とを受け取り、表示する。表示部７がこれらの情報を被はんだ付けワーク１０のはんだ付け直後に表示することにより、被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否をはんだ付け直後に作業者に通知することができ、またはんだ付け装置１００の構成部の異常状態を速やかに作業者に知らせることができ、はんだ付け装置１００の整備の実施を促すことができる。これにより、作業者は、はんだ付け装置１００の異常状態に起因したはんだ付け品質の低下に早急に対応可能となる。

たとえば、作業者は、噴流式はんだ付け部１ではんだ付け処理が行われた直近の１０枚の被はんだ付けワーク１０のうち、３割以上の枚数の被はんだ付けワーク１０の合否判定が否であった場合、噴流式はんだ付け部１を停止させて、噴流式はんだ付け部１の整備作業を行うことができる。

上記のように構成されたはんだ付け装置１００において、本実施の形態１にかかるはんだ付け監視装置１１０は、位置検出センサ４、サーモカメラ５と、監視判定部６２と、表示部７とを含んで構成される。はんだ付け監視装置１１０は、すなわち被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定と、噴流式はんだ付け部１の整備作業が必要かどうかの整備要否判定を行い、判定結果を表示部７に表示させる。

つぎに、上記のように構成されたはんだ付け装置１００のはんだ付け動作について説明する。はんだ付け装置１００においては、予めはんだ付け面にフラックスが塗布された被はんだ付けワーク１０が搬送部２により予備加熱部３に搬入され、被はんだ付けワーク１０の予備加熱が行われる。そして、予備加熱が行われた被はんだ付けワーク１０が搬送部２により噴流式はんだ付け部１に搬入され、噴流式はんだ付け部１ではんだ付け処理が行われる。

はんだ付け処理においては、まず第１噴流部８２において、１次噴流ノズル９２から噴出する溶融はんだ８５が被はんだ付けワーク１０に吹き付けられる。１次噴流ノズル９２から吹き上げられた溶融はんだ８５の１次噴流８６が被はんだ付けワーク１０の導電部１１と電子部品１２の端子１３とへ接触することにより、電子部品１２の端子１３が被はんだ付けワーク１０の導電部１１へはんだ付けされる。

つぎに、第２噴流部８３において、２次噴流ノズル９５から噴出する溶融はんだ８５が被はんだ付けワーク１０に吹き付けられる。２次噴流ノズル９５から吹き上げられた溶融はんだ８５の２次噴流８７が被はんだ付けワーク１０の導電部１１と電子部品１２の端子１３とへ接触することにより、基板表面から差し込まれた電子部品１２の端子１３および導電部１１内にもはんだを吸い上がらせて導電部１１内をはんだで充填させてはんだ付けする。これにより、電子部品１２の端子１３と被はんだ付けワーク１０の導電部１１とに付着した溶融はんだ８５の形状が適正に整えられて良好なはんだ付け仕上がりが得られる。

つぎに、はんだ付け監視装置１１０におけるはんだ付け監視方法について説明する。図６は、本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け監視装置１１０におけるはんだ付け監視方法の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１０においてセンサ入力待機ステップが行われる。監視判定部６２は、はんだ付け装置１００におけるはんだ付け処理が開始されると、被はんだ付けワーク１０が搬送部２による搬送において予め決められた検出位置に到達するまで待機する。すなわち、監視判定部６２は、はんだ付け装置１００におけるはんだ付け処理が開始されると、位置検出センサ４から到達検出信号を受信したか否かを判定する。

到達検出信号を受信していないと判定された場合は、ステップＳ１０でＮｏとなり、監視判定部６２は、ステップＳ１０を繰り返す。到達検出信号を受信したと判定された場合は、ステップＳ１０でＹｅｓとなり、監視判定部６２は、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、温度分布画像の取得ステップが行われる。監視判定部６２は、予め決められた時間間隔でサーモカメラ５において撮像された複数の温度分布画像をサーモカメラ５から取得してステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、被はんだ付けワーク１０の位置合わせステップが行われる。監視判定部６２は、予め決められた時間間隔で撮像された複数の温度分布画像間の、被はんだ付けワーク１０の位置合わせを行う。図７は、本発明の実施の形態１における被はんだ付けワーク１０の位置のイメージ図である。図７（ａ）は、時刻ｔ１における温度分布画像３１を示し、図７（ｂ）は、時刻ｔ２における温度分布画像３２を示し、図７（ｃ）は、時刻ｔ３における温度分布画像３３を示している。

図７に示すように、複数の温度分布画像３１，３２，３３においては、温度分布画像内の被はんだ付けワーク１０の位置は温度分布画像毎に異なる。このため、監視判定部６２は、ステップＳ２０で取得した連続した温度分布画像から被はんだ付けワーク１０と背景とを分離し、温度分布画像毎の被はんだ付けワーク１０の位置を特定する。図７においては、温度分布画像３１，３２，３３における背景の領域を斜線で示している。また、図７では、一例として被はんだ付けワーク１０の上面を簡単のために縦：３×横：２の６つの分割領域に分割した例を示している。分割領域には、少なくとも電子部品１２が１つ配置されているものとする。図７において各分割領域内に示された数字は、各分割領域の平均輝度値である。温度分布画像信号は、温度分布画像における温度を輝度値としたものであるため、輝度値は相対的に温度を表現している。

そして、監視判定部６２は、温度分布画像３１、温度分布画像３２および温度分布画像３３内の被はんだ付けワーク１０を、各分割領域の左上の座標が一致するように位置合わせを行う。なお、被はんだ付けワーク１０の位置合わせ方法は、限定されない。監視判定部６２は、被はんだ付けワーク１０の位置を特定するための基準点になるマーカが被はんだ付けワーク１０に設定され、マーカを基準にして被はんだ付けワーク１０の位置合わせが行われてもよい。また、温度分布画像３１、温度分布画像３２および温度分布画像３３が撮像された時の被はんだ付けワーク１０の位置の情報を位置検出センサ４から取得し、温度分布画像３１、温度分布画像３２および温度分布画像３３が撮像された時の被はんだ付けワーク１０の相対位置に基づいて被はんだ付けワーク１０の位置を特定してもよい。被はんだ付けワーク１０の位置合わせ後、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、時系列温度分布データ生成ステップが行われる。監視判定部６２は、ステップＳ３０で特定した被はんだ付けワーク１０の位置を用いて、連続した温度分布画像から時系列温度分布データを生成する。時系列温度分布データは、被はんだ付けワーク１０の上面を、格子状に分割した２次元マトリクスで表現し、さらにサーモカメラ５の撮像間隔から得られる時間軸を加えた３次元マトリクスとして表現される。

たとえば、被はんだ付けワーク１０の上面の縦方向を１から２０００、横方向を１から１０００となるように領域を分割して設定する。そして、サーモカメラ５において０．１秒間隔で撮像された３０枚の温度分布画像の温度分布画像信号から時系列温度分布データを生成すれば、２０００×１０００×３０の３次元マトリクスとして、被はんだ付けワーク１０の上面の温度分布の時間変化が表現される。

すなわち、３次元マトリクスとしての被はんだ付けワーク１０の温度分布データは、被はんだ付けワーク１０の表面の温度が２次元マトリクスで表現された温度分布データが３０枚重ねられたイメージである。２次元マトリクスの温度分布データが重ねられる重ね方向が、サーモカメラ５の撮像間隔から得られる時間軸方向である。したがって、被はんだ付けワーク１０における分割された、２次元マトリクスの温度分布データにおけるある領域の温度データを重ね方向にサーチすることにより、ある領域の温度データを時系列に沿って得ることができ、ある領域の温度の時系列に沿った変化を知ることができる。

このとき、時系列温度分布データの精度向上のため、線形補間、スプライン補間などの一般的な補間手段を用いてマトリクスの大きさを拡大しても、データ量削減のためにマトリクスの大きさを縮小しても構わない。

なお、サーモカメラ５における被はんだ付けワーク１０の上面の平面方向の分解能が不足する場合は、サーモカメラ５を複数台配置し、各々のサーモカメラ５で被はんだ付けワーク１０に対してステップＳ３０と同様な位置合わせをすればよい。

また、時系列温度分布データを、被はんだ付けワーク１０の上面を２次元マトリクスで表現する代わりに、被はんだ付けワーク１０に実装されている電子部品１２に対応させて表現してもよい。たとえば、４個の電子部品１２が実装されている被はんだ付けワーク１０に対して、０．１秒間隔で３０枚撮像した温度分布画像の温度分布画像信号から時系列温度分布データを生成すれば、４×３０の３次元マトリクスとして被はんだ付けワーク１０の温度分布の時間変化が表現される。

この場合、温度分布画像信号における電子部品１２の位置は、予め記憶部６３に記憶しておく。たとえば、被はんだ付けワーク１０の上面の縦方向を１から２０００、横方向を１から１０００となるように領域を分割して設定した場合、各電子部品１２は複数の座標に跨ることになる。各電子部品１２の温度の算出方法は、電子部品１２の位置に対応する領域の輝度値の平均値を電子部品１２の温度とする方法、電子部品１２の外側から中心に向かって大きくなる重みをかけた重み付き平均値を電子部品１２の温度とする方法、電子部品１２に対応する領域の輝度値の中央値を電子部品１２の温度とする方法などが挙げられる。この形式で時系列温度分布データを生成した場合には、被はんだ付けワーク１０全体の温度分布を記憶する場合に比べて、時系列温度分布データのデータ量を小さくでき、記憶部６３により多くのデータを蓄積することができる。

つぎに、ステップＳ５０では、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態の良否判定およびはんだ付け装置１００の整備作業の要否判定のステップが行われる。監視判定部６２は、記憶部６３に蓄積されているマスターデータと、ステップＳ４０で生成した時系列温度分布データとにおいて、対応する分割領域のデータを比較して温度の差分とを算出する。そして、監視判定部６２は、温度の差分と温度差分の許容範囲とを比較することにより、温度の差分が予め決められた温度差分の許容範囲内にあるか否かを判定する。温度差分の許容範囲は、はんだ付け状態を判定するための判定基準であって、温度の差分の許容範囲を示す情報であり、予め記憶部６３に記憶されている。

監視判定部６２は、分割領域の温度の差分が予め決められた許容範囲内にある場合に、分割領域における被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が良好であると判定する。監視判定部６２は、分割領域の温度の差分が予め決められた許容範囲外である場合に、分割領域における被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が不良であると判定する。

そして、監視判定部６２は、はんだ付け状態の良否判定結果に基づいて、はんだ付け装置１００の整備作業の要否を判定する。監視判定部６２は、たとえば既定の処理枚数においてはんだ付け状態が不良である被はんだ付けワーク１０の枚数と、予め決められた整備要否の許容範囲とを比較することにより、はんだ付け状態が不良である被はんだ付けワーク１０の枚数が予め決められた整備要否の許容範囲内にあるか否かを判定する。整備要否の許容範囲は、はんだ付け装置１００の整備作業の要否を判定するための判定基準であって、はんだ付け状態が不良である被はんだ付けワーク１０の枚数の許容範囲を示す情報であり、予め記憶部６３に記憶されている。

監視判定部６２は、既定の処理枚数においてはんだ付け状態が不良である被はんだ付けワーク１０の枚数が整備要否の許容範囲内にある場合に、はんだ付け装置１００の整備作業が不要であると判定する。監視判定部６２は、既定の処理枚数においてはんだ付け状態が不良である被はんだ付けワーク１０の枚数が整備要否の許容範囲外である場合に、はんだ付け装置１００の整備作業が必要であると判定する。なお、はんだ付け装置１００の整備作業の要否を判定するための判定基準は上記の基準に限定されない。

監視判定部６２は、上記の判定後、監視判定部６２における判定結果の情報、すなわち被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定結果の情報と、噴流式はんだ付け部１の整備作業が必要かどうかを示す整備要否判定結果の情報とを表示部７に送信する。また、監視判定部６２は、整備要否判定結果の情報と、被はんだ付けワーク１０毎の時系列温度分布データおよびはんだ付け状態の良否判定結果と、を記憶部６３に送信する。

つぎに、ステップＳ６０では、結果表示ステップが行われる。表示部７は、監視判定部６２から受け取った被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定結果の情報と整備要否判定結果の情報とを表示する。これにより、被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否をはんだ付け直後に作業者に通知することができ、またはんだ付け装置１００の構成部の異常状態を速やかに作業者に知らせることができ、はんだ付け装置１００の整備の実施を促すことができる。なお、記憶部６３は、監視判定部６２から送信された情報を受信して記憶する。

また、はんだ付け装置１００の整備は、はんだ付け装置１００において自動で実施することも可能である。たとえばステップＳ７０において、装置制御パラメータの調整ステップが行われる。監視判定部６２は、ステップＳ５０の結果に基づいて、はんだ付け装置１００におけるはんだ付けを制御するための各種の条件である装置制御パラメータを、適正なはんだ付けを行って良品の製品を製造するために適切な値に調整する制御を行う。

装置制御パラメータには、予備加熱部３の予備加熱時間、予備加熱部３の予備加熱温度、噴流式はんだ付け部１の１次噴流ノズル９２からの溶融はんだ８５の噴流量である１次噴流量、噴流式はんだ付け部１の２次噴流ノズル９５からの溶融はんだ８５の噴流量である２次噴流量、噴流式はんだ付け部１の１次噴流ノズル９２の高さである１次噴流ノズル高さ、噴流式はんだ付け部１の２次噴流ノズル９５の高さである２次噴流ノズル高さ、はんだ槽８１に貯留する溶融はんだ８５のはんだ量などが例示される。

監視判定部６２は、ステップＳ５０におけるはんだ付け装置１００の整備の要否判定における判定結果が、はんだ付け装置１００の整備作業が必要である旨の判定結果である場合に、装置制御パラメータを適切な値に調整する制御を行う。監視判定部６２は、各種の装置制御パラメータについての、調整する値を指示する装置制御パラメータの調整指示値の情報と、装置制御パラメータの調整を指示する調整命令信号と、を噴流式はんだ付け部１に送信する。噴流式はんだ付け部１は、装置制御パラメータの調整指示値の情報と調整命令信号とを受信すると、装置制御パラメータを調整指示値に調整する。

このとき、装置制御パラメータの調整指示値には、予め監視判定部６２に設定されている適切な値を用いることができる。

また、装置制御パラメータの調整指示値には、監視判定部６２における機械学習により得られる適切な値を用いることができる。たとえば、監視判定部６２は、ステップＳ５０において、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が良好であると判定され、且つはんだ付け装置１００の整備作業が不要であると判定された場合に、噴流式はんだ付け部１から現在の噴流式はんだ付け部１における各種装置制御パラメータの値を取得する。そして、監視判定部６２は、ステップＳ４０で生成した時系列温度分布データと、整備作業が不要であるとの整備要否判定結果の情報と、取得した現在の各種装置制御パラメータの値とを関連付けて、整備作業が不要である場合の実績データとして記憶して蓄積する。なお、これらの情報は、記憶部６３に記憶されてもよい。

監視判定部６２は、ステップＳ５０におけるはんだ付け装置１００の整備の要否判定における判定結果が、はんだ付け装置１００の整備作業が必要である旨の判定結果である場合に、記憶している実績データの情報を選択する。監視判定部６２は、選択した実績データの情報に示されている各種装置制御パラメータの値を、装置制御パラメータの調整指示値に用いることができる。すなわち、監視判定部６２は、監視判定部６２における機械学習により、動的に装置制御パラメータの調整指示値を決定してもよい。

なお、監視判定部６２は、ステップＳ５０におけるはんだ付け装置１００の整備の要否判定における判定結果が、はんだ付け装置１００の整備作業が必要である旨の判定結果である場合に、噴流式はんだ付け部１から取得した現在の値が適切な値の範囲内である装置制御パラメータについては、装置制御パラメータの調整が不要と判定してもよい。この場合、監視判定部６２は、調整が不要な装置制御パラメータについては、装置制御パラメータの調整指示値を噴流式はんだ付け部１に送信しなくてもよい。すなわち、監視判定部６２は、噴流式はんだ付け部１から取得した現在の装置制御パラメータの値が予め決められた適切な基準値の範囲内にあるか否かによって、装置制御パラメータの調整の要否を装置制御パラメータ毎に判定することができる。

したがって、監視判定部６２は、噴流式はんだ付け部１と予備加熱部３とのうち少なくとも一方の整備作業が必要であると判定された場合に、被はんだ付けワーク１０のはんだ付けを制御するための条件である装置制御パラメータが予め決められた基準値の範囲内にあるか否かによって装置制御パラメータの調整の要否を判定し、装置制御パラメータの調整が必要であると判定された場合に装置制御パラメータを適切な値に調整する制御を行うことができる。

なお、はんだ付け装置１００は、整備作業用の装置を備えてもよい。この場合は、監視判定部６２は、装置制御パラメータの調整値の情報と調整命令信号とを整備作業用の装置に送信する。整備作業用の装置は、装置制御パラメータの調整値の情報と調整命令信号とを受信すると、噴流式はんだ付け部１の装置制御パラメータを調整値に調整する。

はんだ付けプロセスの状態が良好であるにも関わらず、被はんだ付けワーク１０に起因した偶発的にはんだ付け状態の不良判定がなされ、はんだ付け装置１００の整備作業が必要と判定されることが考えられる。被はんだ付けワーク１０毎のはんだ付け状態の良否判定と、はんだ付け装置１００の整備の要否判定とを分けることにより、このようなはんだ付け装置１００の整備作業が必要との判定により整備作業が行われるといった事態を防ぐことができ、はんだ付け装置１００の整備の要否判定に柔軟性を持たせることができ、不要なはんだ付け装置１００の稼働率の低下を防止できる。

また、ステップＳ５０では、単純にマスターデータと対応する分割領域のデータとを比較する代わりに、時系列温度分布データの温度ピークを用いてはんだ付け状態の良否判定が行われてもよい。図８は、本発明の実施の形態１における予備加熱前から本加熱完了後までの被はんだ付けワーク１０の温度の遷移を示す時系列温度分布データである。図８では、被はんだ付けワーク１０のある分割領域の上面における、予備加熱前から本加熱完了後までの期間の温度の遷移を示している。以下では、時系列温度分布データにおいてはんだ付けの品質に特に影響のある、ピーク温度とピーク温度時間とをマスターデータと比較して合否判定を行う方法について説明する。

サーモカメラ５での測定により最終的に得られる時系列温度分布データは、図８に示す被はんだ付けワーク１０の温度の遷移を示す特性図において斜線で示している、本加熱期間の本加熱領域の温度分布データである。本加熱期間は、予備加熱領域の後の期間であり、被はんだ付けワーク１０が噴流式はんだ付け部１上に搬送されて第１噴流部８２または第２噴流部８３により加熱されている期間である。予備加熱期間は、予備加熱部３での被はんだ付けワーク１０の加熱が開始されてから本加熱期間が開始されるまでの期間である。

図８に示す本加熱領域においてはんだ付けの品質に特に影響があるのは、被はんだ付けワーク１０の上面の温度のピーク温度とピーク温度時間ＰＴである。ピーク温度は、２つ存在する。ここでのピーク温度は、本加熱領域における最大温度ではなく、被はんだ付けワーク１０に１次噴流８６および２次噴流８７が吹き付けられることに起因した、本加熱領域における極大温度である。１つ目のピーク温度は、被はんだ付けワーク１０の１次噴流８６通過時に生じる第１ピーク温度Ｐ１であり、１次噴流８６の溶融はんだ８５が電子部品１２に接触して起こる、被はんだ付けワーク１０の上面の温度のピークである。２つ目のピーク温度は、被はんだ付けワーク１０の２次噴流８７通過時に生じる第２ピーク温度Ｐ２であり、２次噴流８７の溶融はんだ８５が電子部品１２に接触して起こる、被はんだ付けワーク１０の上面の温度のピークである。ピーク温度時間ＰＴは、被はんだ付けワーク１０の上面の温度が第１ピーク温度Ｐ１になった時から第２ピーク温度Ｐ２になるまでの時間である。

第１ピーク温度Ｐ１および第２ピーク温度Ｐ２が高すぎる場合は、電子部品１２の損傷の発生の可能性がある。第１ピーク温度Ｐ１および第２ピーク温度Ｐ２が低すぎる場合は、電子部品１２のはんだ付けが失敗する。ピーク温度時間ＰＴが短すぎる場合は、１次噴流８６と２次噴流８７とのうち少なくとも一方のはんだ噴流が弱まっていることが考えられる。ピーク温度時間ＰＴが長すぎる場合は、１次噴流８６と２次噴流８７とのうち少なくとも一方のはんだ噴流が強すぎることが考えられる。

図９は、本発明の実施の形態１にかかるはんだ付け装置１００でのはんだ付けにおける被はんだ付けワーク１０の経時的変化を示すイメージ図である。図９（ｂ１）、図９（ｂ２）および図９（ｂ３）では、被はんだ付けワーク１０とはんだ付け装置１００との位置関係を示している。図９（ａ１）、図９（ａ２）および図９（ａ３）では、被はんだ付けワーク１０とはんだ付け装置１００との位置関係が図９（ｂ１）、図９（ｂ２）および図９（ｂ３）である場合の被はんだ付けワーク１０の温度分布を示している。図９（ａ１）と図９（ｂ１）、図９（ａ２）と図９（ｂ２）、図９（ａ３）と図９（ｂ３）と、が各々対応している。たとえば、被はんだ付けワーク１０とはんだ付け装置１００との位置関係が図９（ｂ１）のときの被はんだ付けワーク１０の温度分布が図９（ａ１）に示されている。

図９（ａ１）における被はんだ付けワーク１０の領域Ｒ１は、図９（ｂ１）に示すように１次噴流８６により加熱されて温度が上昇している。図９（ａ２）における被はんだ付けワーク１０の領域Ｒ２は、図９（ｂ２）に示すように１次噴流８６および２次噴流８７により加熱されて温度が上昇している。図９（ａ３）における被はんだ付けワーク１０の領域Ｒ３は、図９（ｂ３）に示すように２次噴流８７により加熱されて温度が上昇している。

図９（ａ１）、図９（ａ２）および図９（ａ３）は、被はんだ付けワーク１０の温度分布の経時的変化を表した等温線グラフである。図９（ａ１）、図９（ａ２）および図９（ａ３）では、外側の等温線ほど温度が高く、内側の等温線ほど温度が低い。被はんだ付けワーク１０内の領域によって、溶融はんだ８５との接触開始時間および接触終了時間が異なる。このため、被はんだ付けワーク１０の領域毎に、溶融はんだ８５に接触している部分に対応する温度分布のみをマスターデータと比較し、ピーク温度の差分と、ピーク温度時間ＰＴの差分と、が許容範囲情報に設定された許容範囲内にあるか判定する。また、温度のピークは、温度の勾配が正から負に切り替わる点として算出できる。

図１０は、本発明の実施の形態１において複数の電子部品１２が仮固定された被はんだ付けワーク１０がはんだ槽８１に向けて搬送される状態を示す模式図である。図１１は、本発明の実施の形態１における被はんだ付けワーク１０上の電子部品１２毎の温度の遷移を示す時系列温度分布データである。図１０においては、電子部品１２として、第１電子部品１２ａ、第２電子部品１２ｂ、第３電子部品１２ｃおよび第４電子部品１２ｄが上面に仮固定された被はんだ付けワーク１０が噴流式はんだ付け部１に搬送される状態を示している。図１１において、特性曲線２１ａは、第１電子部品１２ａの温度の遷移を示し、特性曲線２１ｂは、第２電子部品１２ｂの温度の遷移を示し、特性曲線２１ｃは、第３電子部品１２ｃの温度の遷移を示し、特性曲線２１ｄは、第４電子部品１２ｄの温度の遷移を示す。

各電子部品１２は、被はんだ付けワーク１０上の位置によって異なる時刻に１次噴流８６と、２次噴流８７とを通過し、はんだ付けが行われる。このため、図１１に示すように、被はんだ付けワーク１０上の各電子部品１２の時系列温度分布データにおいては、溶融はんだ８５が電子部品１２に接触し、温度が最も高くなる瞬間が電子部品１２毎に異なる。電子部品１２の温度分布においても、被はんだ付けワーク１０の温度分布と同様に、１次噴流８６通過時に生じる第１ピーク温度Ｐ１と、２次噴流８７通過時に生じる第２ピーク温度Ｐ２との２つの温度ピークが電子部品１２毎に存在する。

監視判定部６２は、はんだ付けの瞬間の各電子部品１２の温度すなわち第１ピーク温度Ｐ１および第２ピーク温度Ｐ２と、あらかじめ決められたピーク温度の許容範囲とを比較することにより、第１ピーク温度Ｐ１および第２ピーク温度Ｐ２の各々がピーク温度の許容範囲内にあるか否かを判定する。ピーク温度の許容範囲は、はんだ付け状態を判定するための判定基準であって、第１ピーク温度Ｐ１および第２ピーク温度Ｐ２の許容温度範囲を示す情報であり、予め記憶部６３に記憶されている。

監視判定部６２は、電子部品１２の第１ピーク温度Ｐ１および第２ピーク温度Ｐ２がピーク温度の許容範囲内である場合に被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が良好であると判定し、電子部品１２の第１ピーク温度Ｐ１および第２ピーク温度Ｐ２のうち少なくとも一方がピーク温度の許容範囲外である場合に被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が不良であると判定する。

また、監視判定部６２は、２つの温度ピークの間隔すなわちピーク温度時間ＰＴと、あらかじめ決められた各々のピーク温度時間の許容範囲とを比較することにより、ピーク温度時間があらかじめ決められたピーク温度時間の許容範囲内にあるか否かを判定する。ピーク温度時間の許容範囲は、はんだ付け状態を判定するための判定基準であって、ピーク温度時間の許容範囲を示す情報であり、予め記憶部６３に記憶されている。

監視判定部６２は、ピーク温度時間ＰＴがピーク温度時間の許容範囲内である場合に被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が良好であると判定し、ピーク温度時間ＰＴがピーク温度時間の許容範囲外である場合に被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が不良であると判定する。

図１２は、本発明の実施の形態１において被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が良好である場合の被はんだ付けワーク１０上の電子部品１２の温度の遷移を示す時系列温度分布データである。図１３は、本発明の実施の形態１において被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が不良である場合の被はんだ付けワーク１０上の電子部品１２の温度の遷移を示す時系列温度分布データである。図１４は、本発明の実施の形態１において被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が不良である場合の被はんだ付けワーク１０上の電子部品１２の温度の遷移を示す時系列温度分布データである。

図１２に示す例では、第１ピーク温度Ｐ１と第２ピーク温度Ｐ２との各々がピーク温度の許容範囲内にある。また、ピーク温度時間ＰＴが、ピーク温度時間の許容範囲内にあり、設定したピーク温度時間の許容範囲のピーク温度許容時間上限ＰＴａ以下であり、ピーク温度時間の許容範囲のピーク温度許容時間下限ＰＴｂ以上である。このため、監視判定部６２は、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が良好であると判定する。

図１３に示す例では、第２ピーク温度Ｐ２がピーク温度の許容範囲内にあり、ピーク温度時間ＰＴがピーク温度時間の許容範囲内にあるが第１ピーク温度Ｐ１がピーク温度の許容範囲外にあるため、監視判定部６２は、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が不良であると判定する。

図１４に示す例では、第１ピーク温度Ｐ１と第２ピーク温度Ｐ２との各々がピーク温度の許容範囲内にあるが、ピーク温度時間ＰＴがピーク温度時間の許容範囲外にある。すなわち、ピーク温度時間ＰＴが、ピーク温度許容時間上限ＰＴａ以下であるが、ピーク温度許容時間下限ＰＴｂ未満である。このため、監視判定部６２は、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が不良であると判定する。

監視判定部６２は、上記のようにピーク温度とピーク温度時間とについて独立に良否を判定し、一方でも許容範囲の条件を満たさない場合に、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態が不良であると判定してもよい。また、監視判定部６２は、ピーク温度とピーク温度時間とについて、任意の条件に基づいて総合的に判定し、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態の良否を判定してもよい。

なお、鉛フリーはんだの融点は２００℃以上２３０℃以下程度であるが、ピーク温度の許容範囲は電子部品１２毎に異なり、ピーク温度の許容範囲が２００℃以下に存在する場合およびピーク温度の許容範囲が２３０℃以上に存在することも考えられる。これは、サーモカメラ５で計測する温度は被はんだ付けワーク１０の上面であり、はんだ付けが行われる電子部品１２の端子１３が存在する下面ではないためである。このため、サーモカメラ５で計測される被はんだ付けワーク１０の上面の温度は、電子部品１２の端子１３が存在して溶融はんだ８５が吹き付けられる下面の温度よりも低くなる場合がある。したがって、電子部品１２の耐熱特性が低く、溶融はんだ８５の温度が２００℃程度の場合には、被はんだ付けワーク１０の下面の温度よりも低くなる上面の温度について、ピーク温度の許容範囲が２００℃以下に設定されることもありうる。また、電子部品１２の耐熱特性上、ピーク温度の許容範囲が２３０℃以上であっても問題ない場合がある。

ピーク温度の許容範囲の設定時には、被はんだ付けワーク１０上に仮固定した電子部品１２に熱電対を接続した状態ではんだ付け装置１００に被はんだ付けワーク１０を投入し、端子１３の温度を計測することで、端子１３の温度と被はんだ付けワーク１０上面の温度分布との相関関係を取得する。端子１３の温度と被はんだ付けワーク１０上面の温度分布との相関関係を得ることにより、はんだ付け時に最も高温になる端子１３の耐熱特性を考慮してピーク温度の許容範囲を設定することができ、はんだ付け時における電子部品１２の温度上昇による電子部品１２の損傷を防止できる。したがって、監視判定部６２は、予備加熱後からはんだ付け後までの被はんだ付けワーク１０の上面の温度分布の時間変化と、予備加熱後からはんだ付け後までの電子部品１２の端子１３の温度と、の相関関係に基づいて、被はんだ付けワーク１０のはんだ付け状態の良否の判定を行うことで、はんだ付け時における電子部品１２の温度上昇による電子部品１２の損傷を防止できる。

また、本実施の形態１では、監視判定部６２は、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態の良否の判定を電子部品１２毎に行うことができる。このため、監視判定部６２は、たとえば、１つの被はんだ付けワーク１０にはんだ付けされた電子部品１２のうち４割の数量の電子部品１２の温度が設定した許容範囲外であったときに、はんだ付け装置１００の整備作業が必要であると判定することができる。また、監視判定部６２は、同一の電子部品１２が連続した複数の被はんだ付けワーク１０のはんだ付けにおいてはんだ付け状態が不良であると判定された場合に、はんだ付け装置１００の整備作業が必要であると判定することができる。また、監視判定部６２は、１つの被はんだ付けワーク１０において複数の電子部品１２のはんだ付け状態が不良であると判定された場合に、はんだ付け装置１００の整備作業が必要であると判定することができる。また、被はんだ付けワーク１０の合否判定、整備作業の要否判定、装置制御パラメータ調整の要否判定は、はんだ付けされている被はんだ付けワーク１０の時系列温度分布データと、蓄積された時系列温度分布データを基に、機械学習を用いて判定されてもよい。

本実施の形態１にかかるはんだ付け監視方法は、基本的に既存の任意の噴流式はんだ付け装置に対して適用できる。

上述したように、本実施の形態１にかかるはんだ付け装置１００は、製品の製造を妨げることなく被はんだ付けワーク１０の温度分布の時間変化を測定することにより、被はんだ付けワーク１０の温度分布の時間変化に基づいて、被はんだ付けワーク１０への電子部品１２のはんだ付け状態の良否およびはんだ付け装置１００の装置状態の変化を定量的に判定することができる。これにより、はんだ付け装置１００は、はんだ付け状態の良否およびはんだ付け装置１００の装置状態の良否を、製品の製造を妨げることなく監視することができ、はんだ付け装置１００によるはんだ付け状態の良否およびはんだ付け装置１００の整備の要否をはんだ付け処理時に即座に検出することができる。

そして、はんだ付け装置１００の装置状態の異常が検出された時点で、またははんだ付け装置１００の装置状態の異常の検出が任意の基準に達した時点で、はんだ付け装置１００を停止し、はんだ付け装置１００の整備および調整を行うことで、はんだ付け装置１００の良好な状態を維持することができ、はんだ付け装置１００のはんだ付けの品質を高品質に維持できる。

また、被はんだ付けワーク１０にはんだ付けを行う際の被はんだ付けワーク１０の温度分布は予熱後からはんだ付けが完了するまで時時刻刻と変化している。はんだ付け装置１００は、被はんだ付けワーク１０の予熱後からはんだ付けが完了するまでの被はんだ付けワーク１０の温度分布の時間変化を直接測定するため、高精度に、はんだ付けの品質の管理を行うことができる。

したがって、本実施の形態１にかかるはんだ付け装置１００は、はんだ付け処理時にはんだ付けの不良を検出可能であり、構成部の状態が適正状態から変化した異常状態に起因したはんだ付け品質の低下に早急に対応可能な、高精度にはんだ付け装置１００の装置状態の管理およびはんだ付け品質の管理を行うことが可能である。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、実際のはんだ付け対象である被はんだ付けワーク１０の温度分布の時間変化をマスターデータと比較することではんだ付けのはんだ付け状態の良否およびはんだ付け装置１００の装置状態を監視する場合について説明した。本実施の形態２では、チタン板といった、被はんだ付けワーク１０の主たる基材よりも相対的に熱容量が小さく、被はんだ付けワーク１０の主たる基材よりも温度の上昇および下降が顕著に表れる物体を被はんだ付けワーク１０の代わりにはんだ付け装置１００に投入して、時系列温度分布データを取得する場合について説明する。以下、実際のはんだ付け対象の代わりにはんだ付け装置１００に投入して、時系列温度分布データを取得する対象物を検査用ワーク１４と呼ぶ。

被はんだ付けワーク１０は、たとえば樹脂基板を用いたプリント配線板に電子部品１２が仮止めされたものである。そして、検査用ワーク１４は、たとえば被はんだ付けワーク１０と同じ形状および寸法とされる。したがって、検査用ワーク１４は、たとえば被はんだ付けワーク１０と同じ形状および寸法を有し、被はんだ付けワーク１０よりも相対的に熱容量が小さく、同じ加熱量に対する上昇温度が相対的に大きい基板が用いられる。

本実施の形態２では、はんだ付け装置１００の各構成部を整備した直後に、図１に示すように検査用ワーク１４がはんだ付け装置１００に投入される。はんだ付け装置１００に投入された検査用ワーク１４は、被はんだ付けワーク１０の場合と同様にして予備加熱がなされ、その後、噴流式はんだ付け部１で溶融はんだが吹き付けられ、被はんだ付けワーク１０と同様にして時系列温度分布データが取得される。そして、ここで取得された時系列温度分布データが、検査用ワーク１４用のマスターデータとされる。

そして、はんだ付け装置１００の装置状態の監視を行うために、製品の製造時に、実際のはんだ付け対象である被はんだ付けワーク１０に加えて、一定の割合で検査用ワーク１４がはんだ付け装置１００に投入される。はんだ付け装置１００に投入された検査用ワーク１４は、被はんだ付けワーク１０の場合と同様にして予備加熱がなされ、その後、噴流式はんだ付け部１で溶融はんだが吹き付けられ、時系列温度分布データが取得される。そして、取得された時系列温度分布データが、検査用ワーク１４用のマスターデータと比較されることで、上述した実施の形態１の場合と同様にはんだ付け装置１００の装置状態を定量的に判定することができる。

すなわち、検査用ワーク１４を用いてはんだ付け装置１００の装置状態を判定する場合は、はんだ付け監視装置１１０において、被はんだ付けワーク１０よりも熱容量の小さい検査用ワーク１４の予備加熱後からはんだ付け後までの温度分布を計測するステップと、検査用ワーク１４の温度分布の情報に基づいて検査用ワーク１４の温度分布の時間変化の情報を生成するステップと、検査用ワーク１４の温度分布の時間変化の情報に基づいてはんだ付け装置の整備作業の要否を判定するステップと、が実施される。

この場合、被はんだ付けワーク１０については、時系列温度分布データの取得に基づいたはんだ付け状態の良否およびはんだ付け装置１００の装置状態の良否の判定は行われない。このため、検査用ワーク１４と被はんだ付けワーク１０とを識別する手段が必要となる。

そこで、検査用ワーク１４と被はんだ付けワーク１０とを識別するために、たとえば予め決められた枚数の被はんだ付けワーク１０に対して１枚の検査用ワーク１４を投入する。すなわち、予め決められた枚数の被はんだ付けワーク１０がはんだ付け装置１００に投入されてはんだ付けされる毎に、１枚の検査用ワーク１４がはんだ付け装置１００に投入される。位置検出センサ４は、予め決められた枚数毎に投入される検査用ワーク１４が検出位置に到達したことを検出して、到達検出信号を監視判定部６２に送信する。

これ以降は、被はんだ付けワーク１０を用いてはんだ付け装置１００の装置状態の良否の判定を行う場合と同様にして、検査用ワーク１４の時系列温度分布データに基づいて、はんだ付け装置１００の装置状態の良否の判定が行われる。これにより、はんだ付け装置１００は、検査用ワーク１４に対してのみ時系列温度分布データの取得を行い、時系列温度分布データに基づいてはんだ付け状態の良否およびはんだ付け装置１００の装置状態の良否の判定を行うことが可能である。

また、検査用ワーク１４と被はんだ付けワーク１０とを識別するために、たとえば被はんだ付けワーク１０または検査用ワーク１４に識別用マークを設けてもよい。この場合は、位置検出センサ４が、識別用マークを認識し、予め決められた枚数毎に投入される検査用ワーク１４が検出位置に到達したことを検出して、到達検出信号を監視判定部６２に送信することで、被はんだ付けワーク１０と検査用ワーク１４とを判別することができる。これにより、はんだ付け装置１００は、検査用ワーク１４に対してのみ時系列温度分布データの取得を行い、時系列温度分布データに基づいてはんだ付け状態の良否およびはんだ付け装置１００の装置状態の良否の判定を行うことが可能である。

また、検査用ワーク１４を用いたはんだ付け装置１００の装置状態の監視は、はんだ付け装置１００による製品のはんだ付け処理の前、またははんだ付け装置１００による製品のはんだ付け処理の終了後など、製品の製造時以外の適時に行われてもよい。

上述したように、本実施の形態２では、検査用ワーク１４の時系列温度分布データをマスターデータと比較することで、実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。

また、本実施の形態２では、被はんだ付けワーク１０と同じ形状および寸法を有するとともに被はんだ付けワーク１０の主たる基材よりも相対的に熱容量が小さい基板を検査用ワーク１４に用いることで、被はんだ付けワーク１０の時系列温度分布データをマスターデータと比較する場合と比べて、より高精度にはんだ付け装置１００の整備の要否を判定してはんだ付け装置１００の装置状態の管理およびはんだ付け品質の管理を行うことができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、実施の形態の技術同士を組み合わせることも可能であるし、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 噴流式はんだ付け部、２ 搬送部、３ 予備加熱部、４ 位置検出センサ、５ サーモカメラ、６ 制御部、７ 表示部、１０ 被はんだ付けワーク、１１ 導電部、１２ 電子部品、１３ 端子、１４ 検査用ワーク、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 特性曲線、３１，３２，３３ 温度分布画像、６１ はんだ付け制御部、６２ 監視判定部、６３ 記憶部、８１ はんだ槽、８２ 第１噴流部、８３ 第２噴流部、８４ ヒータ、８５ 溶融はんだ、８６ １次噴流、８７ ２次噴流、９１ 第１仕切部、９２ １次噴流ノズル、９３ １次噴流ポンプ、９４ 第２仕切部、９５ ２次噴流ノズル、９６ ２次噴流ポンプ、１００ はんだ付け装置、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、１１０ はんだ付け監視装置、Ｐ１ 第１ピーク温度、Ｐ２ 第２ピーク温度、ＰＴ ピーク温度時間。

Claims (18)

1. はんだ付け装置において、予備加熱された後に噴流ノズルから噴流される溶融はんだによってはんだ付けされる被はんだ付けワークのはんだ付けを監視するはんだ付け監視装置であって、
   前記予備加熱後からはんだ付け後までの前記被はんだ付けワークの温度分布を計測する計測部と、
   前記計測部で計測された前記被はんだ付けワークの温度分布の情報に基づいて、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化の情報を生成し、前記温度分布の時間変化の情報に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定する監視判定部と、
   を備え、
   前記監視判定部は、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化におけるピーク温度に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定すること、
   を特徴とするはんだ付け監視装置。
2. 前記監視判定部は、前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否の判定結果に基づいて、前記はんだ付け装置の整備作業の要否を判定すること、
   を特徴とする請求項１に記載のはんだ付け監視装置。
3. 前記監視判定部は、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化における２つの前記ピーク温度間の時間に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定すること、
   を特徴とする請求項１または２に記載のはんだ付け監視装置。
4. 前記被はんだ付けワークは、温度測定面である上面からはんだ付け面となる下面に貫通して設けられたスルーホールに端子が挿入された状態で前記上面に電子部品が仮固定された状態で搬送され、
   前記監視判定部は、前記被はんだ付けワークの上面の温度分布の時間変化における２つのピーク温度間の時間に基づいて前記被はんだ付けワークへの前記電子部品のはんだ付け状態の良否を判定すること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のはんだ付け監視装置。
5. 前記監視判定部は、前記被はんだ付けワークの上面の温度分布の時間変化として前記電子部品の上面の温度分布の時間変化を用いること、
   を特徴とする請求項４に記載のはんだ付け監視装置。
6. 前記監視判定部は、前記予備加熱後からはんだ付け後までの前記被はんだ付けワークの上面の温度分布の時間変化と、前記予備加熱後からはんだ付け後までの前記電子部品の端子の温度と、の相関関係に基づいて、前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否の判定を行うこと、
   を特徴とする請求項４または５に記載のはんだ付け監視装置。
7. 前記監視判定部における判定結果を表示する表示部を備えること、
   を特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のはんだ付け監視装置。
8. はんだ付け装置において、予備加熱された後に噴流ノズルから噴流される溶融はんだによってはんだ付けされる被はんだ付けワークのはんだ付けを監視するはんだ付け監視装置であって、
   前記予備加熱後からはんだ付け後までの前記被はんだ付けワークの温度分布を計測する計測部と、
   前記計測部で計測された前記被はんだ付けワークの温度分布の情報に基づいて、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化の情報を生成し、前記温度分布の時間変化の情報に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定する監視判定部と、
   を備え、
   前記計測部が、前記被はんだ付けワークよりも熱容量の小さい検査用ワークの予備加熱後からはんだ付け後までの温度分布を計測し、
   前記監視判定部が、前記計測部で計測された前記検査用ワークの温度分布の情報に基づいて前記検査用ワークの温度分布の時間変化の情報を生成し、前記検査用ワークの温度分布の時間変化の情報に基づいて前記はんだ付け装置の整備作業の要否を判定すること、
   を特徴とするはんだ付け監視装置。
9. はんだ付け装置において、予備加熱された後に噴流ノズルから噴流される溶融はんだによってはんだ付けされる被はんだ付けワークのはんだ付けを監視するはんだ付け監視方法であって、
   前記予備加熱後からはんだ付け後までの前記被はんだ付けワークの温度分布を計測する第１ステップと、
   前記被はんだ付けワークの温度分布の情報に基づいて、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化の情報を生成する第２ステップと、
   前記温度分布の時間変化の情報に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定する第３ステップと、
   を含み、
   前記第３ステップでは、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化におけるピーク温度に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定すること、
   を特徴とするはんだ付け監視方法。
10. 前記第３ステップでは、前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否の判定結果に基づいて、さらに前記はんだ付け装置の整備作業の要否を判定すること、
    を特徴とする請求項９に記載のはんだ付け監視方法。
11. 前記第３ステップでは、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化における２つの前記ピーク温度間の時間に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定すること、
    を特徴とする請求項９または１０に記載のはんだ付け監視方法。
12. 前記被はんだ付けワークは、温度測定面である上面からはんだ付け面となる下面に貫通して設けられたスルーホールに端子が挿入された状態で前記上面に電子部品が仮固定された状態で搬送され、
    前記第３ステップでは、前記被はんだ付けワークの上面の温度分布の時間変化における２つのピーク温度間の時間に基づいて前記被はんだ付けワークへの前記電子部品のはんだ付け状態の良否を判定すること、
    を特徴とする請求項９から１１のいずれか１つに記載のはんだ付け監視方法。
13. 前記第３ステップでは、前記被はんだ付けワークの上面の温度分布の時間変化として前記電子部品の上面の温度分布の時間変化を用いること、
    を特徴とする請求項１２に記載のはんだ付け監視方法。
14. 前記第３ステップでは、前記予備加熱後からはんだ付け後までの前記被はんだ付けワークの上面の温度分布の時間変化と、前記予備加熱後からはんだ付け後までの前記電子部品の端子の温度と、の相関関係に基づいて、前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否の判定を行うこと、
    を特徴とする請求項１２または１３に記載のはんだ付け監視方法。
15. 前記第３ステップにおける判定結果を表示部に表示すること、
    を特徴とする請求項９から１４のいずれか１つに記載のはんだ付け監視方法。
16. はんだ付け装置において、予備加熱された後に噴流ノズルから噴流される溶融はんだによってはんだ付けされる被はんだ付けワークのはんだ付けを監視するはんだ付け監視方法であって、
    前記予備加熱後からはんだ付け後までの前記被はんだ付けワークの温度分布を計測する第１ステップと、
    前記被はんだ付けワークの温度分布の情報に基づいて、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化の情報を生成する第２ステップと、
    前記温度分布の時間変化の情報に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定する第３ステップと、
    前記被はんだ付けワークよりも熱容量の小さい検査用ワークの予備加熱後からはんだ付け後までの温度分布を計測する第４ステップと、
    前記検査用ワークの温度分布の情報に基づいて前記検査用ワークの温度分布の時間変化の情報を生成する第５ステップと、
    前記検査用ワークの温度分布の時間変化の情報に基づいて前記はんだ付け装置の整備作業の要否を判定する第６ステップと、
    を有することを特徴とするはんだ付け監視方法。
17. 被はんだ付けワークを搬送する搬送部と、
    噴流ノズルから噴流される溶融はんだによって、前記被はんだ付けワークのはんだ付け処理を行う噴流式はんだ付け部と、
    前記噴流式はんだ付け部におけるはんだ付け処理前に前記被はんだ付けワークを予め決められた温度に加熱する予備加熱部と、
    前記予備加熱部における加熱後からはんだ付け後までの前記被はんだ付けワークの温度分布を計測する計測部と、
    前記噴流式はんだ付け部の異常状態の判定に関わる制御を行う監視判定部と、
    を備え、
    前記監視判定部は、
    前記計測部で計測された前記被はんだ付けワークの温度分布の情報に基づいて、前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化の情報を生成し、前記温度分布の時間変化の情報に基づいて前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否を判定し、
    前記被はんだ付けワークのはんだ付け状態の良否の判定結果に基づいて、前記噴流式はんだ付け部と前記予備加熱部との整備作業の要否を判定し、
    前記噴流式はんだ付け部と前記予備加熱部とのうち少なくとも一方の整備作業が必要であると判定された場合に、前記被はんだ付けワークのはんだ付けを制御するための条件である装置制御パラメータが予め決められた基準値の範囲内にあるか否かによって前記装置制御パラメータの調整の要否を判定し、前記装置制御パラメータの調整が必要であると判定された場合に前記装置制御パラメータを適切な値に調整する制御を行うこと、
    を特徴とするはんだ付け装置。
18. 前記はんだ付け装置の整備作業が不要であると判定された場合の前記被はんだ付けワークの温度分布の時間変化の情報と前記装置制御パラメータとを実績データとして記憶し、
    前記監視判定部は、前記はんだ付け装置の整備作業が必要であると判定された場合に、前記実績データに示される前記装置制御パラメータの値を用いて前記装置制御パラメータを適切な値に調整する制御を行うこと、
    を特徴とする請求項１７に記載のはんだ付け装置。

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