JP7439271B2 - はんだ噴流の評価装置、評価方法、及び、評価システム、並びに、プリント基板の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、はんだ噴流の評価装置および評価方法、並びに、プリント基板の製造方法に関する。

溶融はんだを噴流させて、電子部品をプリント基板にはんだ付けする装置が、製造ラインで一般的に用いられている。このようなはんだ付け装置では、電子部品を搭載したプリント基板に対するはんだ噴流の接触状態が、はんだ付け品質に影響を及ぼす。このため、不良品の発生を回避するためには、プリント基板の製造に際して、はんだ噴流の状態を適切に評価することが求められる。

例えば、特開平１０－１９３０９２号公報（特許文献１）には、はんだ槽内のノズルから上方に溶融はんだを噴流させ、ノズル上方に配置される板状部材に噴流するはんだを接触させた状態で、はんだ噴流及び板状部材の接触状態を撮影するはんだ噴流制御装置が記載されている。更に、特許文献１では、上記撮影画像を信号処理して、はんだ噴流及び板状部材の接触幅を検出するとともに、検出された接触幅を安定化するように、はんだ噴流ポンプの回転数が制御される。

特開平１０－１９３０９２号公報

特許文献１では、耐熱性ガラス又は耐熱性樹脂によって板状部材が構成される。はんだ噴流及び板状部材の接触画像は、耐熱性ガラスを用いるときには、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラによって撮影され、耐熱性樹脂を用いるときには、赤外線カメラによって撮影される。

しかしながら、ＣＣＤカメラによって耐熱性ガラス板及びはんだ噴流の接触状態を撮影する場合には、撮影画像に部分的なハレーションが生じることで、耐熱性ガラス板及びはんだ噴流の接触状態を、画像処理によって評価することが困難になる虞がある。具体的には、耐熱性ガラス板及びはんだ噴流の間に、フラックスに起因した気泡、及び、はんだ噴流の三次元的な起伏形状に起因した空間が存在することが、部分的なハレーションの原因となる。

一方で、赤外線カメラによって耐熱性樹脂及びはんだ噴流の接触状態を撮影する場合には、耐熱性樹脂の熱抵抗が大きいことに起因して、赤外線カメラによる撮影画像上での温度分布が、耐熱性樹脂及びはんだ噴流の接触領域を示すまでに、時間ロスが生じることが懸念される。この結果、耐熱性樹脂及びはんだ噴流の接触状態を、画像処理によって評価することが困難になる虞がある。

本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本開示の目的は、はんだ噴流の状態を安定して評価できる評価装置及び評価方法を提供するとともに、はんだ付け不良を回避した安定的なプリント基板の製造方法を提供することである。

本開示のある局面によれば、はんだ付け装置に用いられるはんだ噴流の評価装置であって、はんだ付け装置は、はんだ噴流が噴出される溶融はんだ槽と、溶融はんだ槽の上方を通過する様にはんだ付け対象物を搬送する搬送コンベアと、溶融はんだ槽の上方を通過する物体内の温度分布測定器とを備える。評価装置は、搬送コンベア上を搬送される搬送部材及び薄板部材を有する。薄板部材は、搬送部材に対して溶融はんだ槽の上方ではんだ噴流と接触する位置に取り付けられる。薄板部材は、はんだ噴流との接触時に、はんだ噴流から薄板部材への熱伝達による熱の移動速度と比較して、薄板部材の内部での熱伝導による熱の移動速度が高くなるように構成される。

本開示の他のある局面によれば、はんだ噴流の評価方法であって、本開示に従う評価装置が溶融はんだ槽の上方を通過する際に薄板部材を温度分布測定器によって測定することで、薄板部材の面内の温度分布を示す熱画像を取得するステップと、熱画像の画像処理によって得られた面内での温度分布の状況に基づき、はんだ噴流の状態の良否を判定するステップとを備える。

本開示の更に他のある局面によれば、プリント基板の製造方法は、本開示に従うはんだ噴流の評価方法によってはんだ付け装置のはんだ噴流を評価する工程と、搬送コンベアによってはんだ付け装置の溶融はんだ槽の上方にプリント基板を通過させるはんだ付け工程とを備える。はんだ付け工程は、評価する工程によるはんだ噴流の状態の良否判定後に実行される。

本開示によれば、温度分布測定器によって測定された薄板部材又ははんだ噴流の水平面内の温度分布に基づき、はんだ噴流の状態を安定して評価できる評価装置及び評価方法を提供するとともに、当該評価後にはんだ付け工程を設けることではんだ付け不良を回避した安定的なプリント基板の製造方法を提供することができる。

本実施の形態に係るはんだ噴流の評価装置の評価対象となるはんだ付け装置の構成を説明する概念的な斜視図である。 本実施の形態に係るはんだ噴流の評価試験時の動作を説明するための概念的な斜視図である。 本実施の形態に係るはんだ噴流の評価試験における画像処理のための構成例を説明するブロック図である。 図２に示された評価装置の構成例を説明する斜視図である。 図４Ａに示された評価装置の展開図である。 図２に示された評価装置の構成例を説明する平面図である。 薄板の材質及び板厚とビオ数の関係の一例を示すグラフである。 薄板がはんだ噴流と接触している状態での概念的な第１の断面図である。 薄板がはんだ噴流と接触している状態での概念的な第２の断面図である。 搬送部材の構成の第１の変形例を示す斜視図である。 搬送部材の構成の第２の変形例を示す斜視図である。 実施の形態１に係るはんだ噴流の評価装置による評価試験を説明する第１の概念図である。 実施の形態１に係るはんだ噴流の評価装置による評価試験を説明する第２の概念図である。 図９Ａ及び図９Ｂの状態で得られる熱画像中の温度分布を説明する概念図である。 実施の形態２に係るはんだ噴流の評価試験で得られた熱画像の加工例を説明する概念図である。 加工された熱画像内での検査枠の設定例を説明する概念図である。 ２次噴流の状態を評価する定量パラメータ値の設定例を説明する概念図である。 熱画像からの不良判定例を説明するための概念図である。 評価対象となるはんだ付け装置の概念的な斜視図である。 はんだ噴流の正常時における図１４の断面図である。 はんだ噴流の異常原因を説明するための図１５と同位置の第１の断面図である。 はんだ噴流の異常原因を説明するための図１５と同位置の第２の断面図である。 はんだ噴流の異常原因を説明するための図１５と同位置の第３の断面図である。 実施の形態３に係るはんだ噴流の評価方法及びプリント基板の製造方法を説明するフローチャートである。 実施の形態３に係るはんだ噴流の評価方法で用いられる評価モデルの一例を説明する概念図である。 実施の形態３に係るはんだ噴流の評価方法による回帰予測の一例を説明する概念図である。 搬送方向の鉛直断面におけるはんだ噴流の形状の第１の例を説明するための概念的な断面図である。 搬送方向の鉛直断面におけるはんだ噴流の形状の第２の例を説明するための概念的な断面図である。 搬送方向の鉛直断面におけるはんだ噴流の形状の第３の例を説明するための概念的な断面図である。 プリント基板が通過していないときのはんだ噴流の断面形状の第１の例を説明するための概念的な断面図である。 図２３Ａに示されたはんだ噴流とプリント基板の接触状態を説明するための概念的な断面図である。 プリント基板が通過していないときのはんだ噴流の断面形状の第２の例を説明するための概念的な断面図である。 図２４Ａに示されたはんだ噴流とプリント基板との接触状態を説明するための概念的な断面図である。 はんだ噴流の熱画像の第１の例及び対応する断面形状を示す図である。 はんだ噴流の熱画像の第２の例及び対応する断面形状を示す図である。 はんだ噴流の断面形状と赤外線カメラに対する放射エネルギとの関係を説明する概念的な断面図である。 はんだ噴流の断面形状と赤外線カメラによる検出温度との関係を説明する概念的な断面図である。 はんだ噴流の流量と赤外線カメラによる検出温度との関係を説明する概念的な断面図である。 １次噴流の正常時の温度分布の一例を説明する熱画像及びグラフである。 １次噴流の異常常の温度分布の一例を説明する熱画像及びグラフである。 検査枠を用いた１次噴流の監視例を説明する概念図である。 検査枠を用いた２次噴流の監視例を説明する概念図である。 実施の形態４に係るはんだ噴流の評価方法及びプリント基板の製造方法を説明するフローチャートである。 実施の形態４の変形例に係るはんだ噴流の評価方法を説明するフローチャートである。

以下に、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。尚、以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係るはんだ噴流の評価装置の評価対象となるはんだ付け装置の構成を説明する概念的な斜視図である。

図１を参照して、はんだ付け装置１００は、筐体１０１と、当該筐体１０１の内部に配置された溶融はんだ槽１０２と、搬送コンベア１０４と、予備加熱装置１０６と、赤外線カメラ１０７とを備える。

溶融はんだ槽１０２には、溶融はんだを流動させるインペラを駆動するモータ１０８が備えられる。モータ１０８が溶融はんだを流動させることにより、溶融はんだ槽１０２から上部に向けてはんだ噴流が生じる。

搬送コンベア１０４は、予備加熱装置１０６の内部、及び、溶融はんだ槽１０２の上方において、はんだ付け対象物の代表例として示されるプリント基板１０３を搬送する。予備加熱装置１０６は、予熱ヒータ１０５を含む。予熱ヒータ１０５は、溶融はんだ槽１０２でのはんだ付けよりも前にプリント基板１０３を加熱する。プリント基板１０３は、搬送コンベア１０４によって溶融はんだ槽１０２の上部を通過する際に、はんだ噴流と接触することによって、当該接触部位の部品がはんだ付けされる。

赤外線カメラ１０７は、溶融はんだ槽１０２の上を通過する物体内を含み、溶融はんだ槽１０２の上方から搬送コンベア１０４及び溶融はんだ槽１０２に向けられた所定の視野内の温度分布を計測又は監視する機能を有する「温度分布測定器」の一実施例として設けられる。

図２は、本実施の形態に係るはんだ噴流の評価試験時の動作を説明するための概念的な斜視図である。

図２を参照して、はんだ噴流の評価試験時には、図１に示されたはんだ付け装置１００において、プリント基板１０３の代わりにはんだ噴流の評価装置２００が、搬送コンベア１０４により搬送される。

図２には、評価装置２００が、溶融はんだ槽１０２の上を通過しているタイミングが示される。当該タイミングでは、溶融はんだ槽１０２から噴出されるはんだ噴流１１０が、評価装置２００の薄板２０１と部分的に接触している。このタイミングで、はんだ噴流１１０に接触している当該薄板２０１を上方から赤外線カメラ１０７で撮影することで、薄板２０１の面内（平面方向）の温度分布を示す画像（以下、「熱画像」とも称する）が取得される。例えば、赤外線カメラ１０７による撮影は、薄板２０１が予め定められた一定速度で搬送されている状態で、複数枚連続して実行される。更に、当該熱画像を表示するための表示部１０９が設けられる。表示部１０９は、液晶ディスプレイ等によって構成され、赤外線カメラ１０７で撮影された画像に基づく情報を表示する機能を有する。

本実施の形態では、はんだ噴流１１０は、１次噴流１１１及び２次噴流１１２から構成されるものとする。１次噴流１１１は、多孔の噴出口から噴出することで、凹凸形状を有する。これに対して、２次噴流１１２は、一つの大きな開口の噴出口から噴出することで、一様な面形状を有する。

本実施の形態では、赤外線カメラ１０７によって撮影された熱画像を用いた画像処理によって、はんだ噴流１１０の状態が評価される。尚、同様の熱画像を取得可能であれば、赤外線カメラ１０７とは異なる機器によって、「温度分布測定器」の機能を実現することも可能である。

図３には、本実施の形態に係るはんだ噴流の評価試験における画像処理のための構成例を説明するブロック図が示される。

図３を参照して、赤外線カメラ１０７によって撮影された熱画像を構成する熱画像データ（例えば、熱画像を構成する複数の画素毎の温度計測値を示すデータ）は、コントローラ３００へ入力される。又、赤外線カメラ１０７によって撮影された熱画像は、表示部１０９において、視認可能な態様（例えば、各画素に対応して検出温度に応じて表示色が異なる態様）で、直接表示することができる。

コントローラ３００は、例えば、パーソナルコンピュータの一機能として構成することができる。或いは、図３ではコントローラ３００及び赤外線カメラ１０７を別機器として表記しているが、赤外線カメラ１０７に内蔵されたマイクロコンピュータ等によってコントローラ３００を構成することも可能である。

コントローラ３００は、外部とのインターフェイス機能としてのＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器３１０及びＤ／Ａ（Digital to Analog）変換器３４０と、メモリ３２０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３３０と、データ伝送路としてバス３５０とを有する。

Ａ／Ｄ変換器３１０、メモリ３２０、ＣＰＵ３３０、及び、Ｄ／Ａ変換器３４０は、バス３５０を経由して、相互にデータ及び信号の授受が可能である。メモリ３２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成される。例えば、メモリ３２０は、本実施の形態に係るはんだ噴流の評価試験を実行するためのプログラム及び当該プログラムが使用するデータを記憶している。或いは、メモリ３２０は、当該評価試験の結果として得られた算出データ（各種パラメータ値、判定結果、及び、加工後の画像データ等）を記憶することも可能である。

Ｄ／Ａ変換器３４０は、ＣＰＵ３２０で算出された算出データを示すデジタル信号をアナログ電圧信号に変換して、コントローラ３００の外部に出力する。これにより、上記算出データが、コントローラ３００の出力データとして、コントローラ３００の外部機器に供給される。例えば、表示部１０９は、コントローラ３００の出力信号に応じて、はんだ噴流１１０の評価試験によって求められた、各種パラメータ値、判定結果、及び、画像（画像処理による加工後の画像を含む）を表示することができる。

次に図４Ａ～図４Ｃを用いて、図２に示された評価装置２００の構成例を説明する。
図４Ａには、評価装置２００単体の組立時の斜視図が示される。評価装置２００は、薄板部材（以下、単に「薄板」と称する）２０１を搬送部材２１０に取り付けることで構成される。

図４Ｂには、搬送部材２１０の構成例を説明するための、図４Ａの展開図が示され、図４Ｃには、評価装置２００を上面から見た平面図が示される。

搬送部材２１０は、上冶具２１１及び下冶具２１２と、スペーサ２１３と、「固定部材」としての、ローレットねじ２１４、位置決めピン２１５、及び、六角穴付きボルト２１６とを有する。

下冶具２１２は矩形形状を有し、上冶具２１１は、搬送コンベア１０４上での搬送方向の後方側に開口部を有する、所謂「コ」の字形状を有する。薄板２０１は、下冶具２１２の対向する２辺のうちの第１辺２１２ａに対して取り付けられる。即ち、薄板２０１の面方向では、薄板２０１と、上記２辺のうちの第２辺２１２ｂとの間には、スペース２１９が設けられることになる。第１辺２１２ａは、搬送コンベア１０４上では、第２辺２１２ｂよりも先行して、搬送方向に搬送される。

上冶具２１１及び下冶具２１２と、スペーサ２１３との位置関係は、２個の位置決めピン２１５によって規定される。薄板２０１は、上冶具２１１及び下冶具２１２の間にスペーサ２１３によって形成された空間内に配置される。薄板２０１は、１個のローレットねじ２１４によって、下冶具２１２（第１辺２１２ａ）に対して固定される。更に、上冶具２１１、下冶具２１２、及び、スペーサ２１３は、薄板２０１を介在させずに、９個の六角穴付きボルト２１６によって共締めされる。

スペーサ２１３の厚みは薄板２０１の板厚より大きく、薄板２０１は、下冶具２１２に対して固定される一方で、上冶具２１１との間には、薄板２０１の熱膨張を許容するための、薄板２０１の板厚方向に隙間（「第１の隙間」に相当）が存在するように配置される。

更に、図４Ｃに示される様に、薄板２０１は、当該薄板２０１の面内方向においても、スペーサ２１３に対して、スペーサ２１３との間に隙間２１７を有するような位置関係で配置される。即ち、薄板２０１は、スペーサ２１３との間に隙間２１７を設けるような位置関係で、下冶具２１２の上に載せられた状態で、上冶具２１１を貫通するローレットねじ２１４によって、下冶具２１２（第１辺２１２ａ）に固定される。

尚、隙間２１７の長さ（面方向）は、（薄板２０１の線膨張係数）×（室内と噴流はんだ１０１との温度差）×（薄板２０１の幅）より大きくなるように設計される。これにより、はんだ噴流１１０との接触時に薄板２０１が熱膨張しても、スペーサ２１３に拘束されて薄板２０１が反ることを防止できる。隙間２１７は「第２の隙間」に対応する。

反面、熱膨張に起因した薄板２０１の変形を防止するために、搬送部材２１０では薄板２０１を周辺部のみで支持する構造となるため、薄板２０１の自重によるたわみの発生が懸念される。このため、薄板２０１については、剛性の高い材質（例えば、タングステン等）を選定することで、自重たわみの影響を軽減することが好ましい。

評価装置２００をこのような構造にすることで、薄板２０１の拘束点は当該ローレットねじ２１４を締める箇所一点のみとなるので、はんだ噴流１１０に当該薄板２０１が接触した時の当該薄板２０１の熱膨張による伸縮が拘束されない。この結果、はんだ噴流１１０と接触時に、薄板２０１は反らずに平面を保った状態を維持できる。これにより、赤外線カメラ１０７によって撮影された熱画像上での薄板２０１の面内の温度分布は、薄板２０１及びはんだ噴流１１０の接触領域を正確に反映するものとして、高い再現性で取得することができる。

薄板２０１は、熱伝導性の高い物質で構成することが好ましく、例えば、板厚０．２［ｍｍ］で、板幅２００［ｍｍ］×板長２００［ｍｍ］の寸法のタングステン板で構成することができる。薄板２０１（タングステン板）の赤外線カメラ１０７による撮影面には、黒体スプレーを塗布することにより、当該面の放射率を高めることが好ましい。薄板２０１は、はんだ噴流１１０との接触時に、はんだ噴流１１０から薄板２０１への熱伝達による熱の移動速度と比較して、薄板２０１の内部での熱伝導による熱の移動速度が高くなる様な、寸法及び材質で構成される。

薄板２０１の板厚及び材質は、ビオ数に基づいて選定することができる。ビオ数は、熱伝導に対する熱伝達の速さを表すパラメータとして一般的に用いられている。薄板２０１では、板厚が、面サイズに比して格段に小さいため（０．２＜＜２００）、本実施の形態では、（ビオ数）＝（はんだ噴流１１０の熱伝達率）×（板厚）÷（薄板２０１の熱伝導率）で求めることができる。

ビオ数が０．１より大きいと、はんだ噴流１１０の熱伝達による熱の移動に比べて、内部の熱伝導による熱の移動が遅くなる傾向になることを意味する。この場合には、はんだ噴流１１０の状態が、赤外線カメラ１０７で撮影する薄板２０１の面に温度分布として現れるまでに時間遅れが生じることになる。従って、本実施の形態では、薄板２０１の材質及び板厚について、ビオ数が０．１以下となる様に選定することが好ましい。

図５には、薄板の材質及び板厚とビオ数の関係の一例を示すグラフとして、タングステン板及びチタン板について、板厚をパラメータにビオ数を求めた一例が示される。

図５の横軸及び縦軸には、板厚及びビオ数がそれぞれ示される。図５中では、薄板２０１をチタン板としたときの特性Ｃ１と、タングステン板としたときの特性Ｃ２とが示される。尚、タングステンの熱伝導率は、１７４［Ｗ／ｍ／Ｋ］であり、チタンの熱伝導率は、２１．９［Ｗ／ｍ／Ｋ］である。一方で、はんだ噴流１１０の熱伝達率は、１００００［Ｗ／ｍ^２／Ｋ］である。

図５から、タングステン板（Ｃ２）では、板厚が１［ｍｍ］でもビオ数が０．１に到達しないことが分かる。一方、チタン板（Ｃ１）では、板厚が０．２［ｍｍ］を超えるとビオ数が０．１を超えるため、薄板２０１をチタン板で構成する場合には、板厚は０．２［ｍｍ］以下に選定すべきことが分かる。

このようなビオ数に基づく選定により、薄板２０１の材質としては、タングステン及びチタン以外の他の金属（例えば、アルミニウム、鉄等）を採用することが可能である。或いは、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素等のセラミックによって、薄板２０１を構成することも可能である。

薄板２０１（例えば、タングステン板）には、直径４［ｍｍ］の穴が空けられている。当該穴に直径３［ｍｍ］のローレットねじ２１４を貫通させ、下冶具２１２に固定させることで、搬送部材２１０に対して、薄板２０１は密接することなく、リンク状に連結されている。薄板２０１の穴の直径は、ローレットねじ２１４の直径よりも大きく設計される。両者の径差は、当該穴とローレットねじ２１４との間に生じる隙間が、はんだ噴流１１０との接触時における薄板２０１の熱膨張を阻害することが無いように配慮して設計される。具体的には、ローレットねじ２１４に面方向に生じる熱膨張によって、薄板２０１が変形しないように、上記隙間の寸法が決定される。

尚、図４Ａ～図４Ｃの例では、薄板２０１に空けた穴を１個のみとしているが、固定するローレットねじ２１４と薄板（タングステン板）２０１の穴との間に、熱膨張による伸縮量を吸収できる隙間が確保されるのであれば、薄板（タングステン板）２０１の複数の穴を設けて、複数個所で、ローレットねじ２１４を用いて薄板２０１が搬送部材２１０に対しリンク状に連結されてもよい。

一方、上冶具２１１、下冶具２１２、及び、スペーサ２１３は、ガラスクロスをエポキシ樹脂で含侵した耐熱性樹脂を加工することで製造できる。或いは、ポリエーテル、エーテル、ケトン系樹脂、及び、ポリイミド系樹脂等の耐熱性樹脂、アルミニウム及びステンレス鋼等の金属、又は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、及び、窒化ケイ素等のセラミックによって、上冶具２１１、下冶具２１２、及び、スペーサ２１３を構成することも可能である。

薄板２０１における搬送方向の後方側に設けられた、薄板２０１と下冶具２１２の第２辺２１２ｂとの間のスペース２１９は、はんだ噴流１１０の形状を阻害することを防止する目的で求められる。

図６Ａ及び図６Ｂには、薄板２０１がはんだ噴流１１０と接触している状態での概念的な断面図が示される。図６Ａ及び図６Ｂには、図４Ａに記載された、評価装置２００のＶＩ－ＶＩ断面を含む断面図が示されている。

図６Ａには、搬送部材２１０にスペース２１９が設けられて、はんだ噴流１１０の形状が阻害されていない接触状態での断面図が示される。一方で、図６Ｂには、搬送部材２１０にスペース２１９が設けられておらず、はんだ噴流１１０の形状が阻害された接触状態での断面図が示される。

図６Ａ及び図６Ｂを参照して、下冶具２１２は、薄板２０１からはんだ噴流１１０への方向（下方側）に薄板２０１よりも突出している。このため、図６Ｂの様に、スペース２１９を設けることなく薄板２０１が搬送部材２１０に取り付けられる構造では、薄板２０１及びはんだ噴流１１０の接触時、即ち、熱画像の撮影時に、はんだ噴流１１０の形状が乱される。これにより、はんだ噴流１１０の形状を正確に反映した熱画像の取得が困難になることが懸念される。

これに対して、図６Ａに示される様に、搬送方向に沿ったはんだ噴流１１０の噴出口の長さＷＳに対して、スペース２１９の搬送方向に沿った長さＷ１を適切に確保することにより、薄板２０１がはんだ噴流１１０と接触している間、はんだ噴流１１０の形状は乱されることがない。この結果、赤外線カメラ１０７によって、はんだ噴流１１０の形状を正確に反映した熱画像を取得することが可能となる。

例えば、Ｗ１及びＷＳの間に、Ｗ１＞（ＷＳ／２）が成立する様にスペース２１９を確保すると、はんだ噴流１１０の形状の乱れを回避して、薄板２０１の熱画像を取得することができる。尚、上記ＷＳは、はんだ付け装置１００において、溶融はんだ槽１０２のモータ１０８を最大出力で駆動した際に生じるはんだ噴流１１０の幅（例えば、２次噴流１１２の幅）に対応して設定することができる。

又、図６Ａ及び図６Ｂからも、図４Ａ～図４Ｃで説明した、上冶具２１１、下冶具２１２、及び、スペーサ２１３に対する、ローレットねじ２１４及びボルト２１６による薄板２０１の取付構造が確認できる。即ち、薄板２０１は、スペーサ２１３の存在により、上冶具２１１及び下冶具２１２の両方とは密着することになく固定されており、薄板２０１及び上冶具２１１の間には、板厚方向に隙間２１８が設けられている。又、ローレットねじ２１４と、ローレットねじ２１４を貫通させるための薄板２０１の穴との間にも、両者の径の差によって隙間２２１が設けられる。隙間２１８は「第１の隙間」の一実施例に対応し、隙間２２１は「第３の隙間」の一実施例に対応する。この様に、薄板２０１は、板厚方向及び面方向の両方に隙間を持った状態で固定されているため、薄板２０１が熱膨張によって凹凸変形することなく、平面を保った状態で、はんだ噴流１１０と接触することができる。

図４Ａ～図４Ｃでは、下冶具２１２を「ロ」の字形状とする搬送部材２１０の構成例を説明したが、搬送部材２１０の構成は、当該例には限定されない。

図７及び図８には、搬送部材２１０の構成の変形例が示される。
図７を参照して、第１の変形例では、搬送部材２１０の下冶具２１２が、上冶具２１１と同様に、搬送方向の後方側に開口部を有する、所謂「コ」の字形状を有する。このようにすると、図６Ａで説明したスペース２１９を設けることなく、はんだ噴流１１０の形状の乱れを回避して、評価装置２００を搬送することができる。これにより、評価装置２００の小型化も可能である。一方で、図７の構造では、図４Ａ～図４Ｃの「ロ」の字形状と比較すると、下冶具２１２の構造上の強度が低下する。

図８を参照して、第２の変形例では、第１の変形例と同様に「コ」の字形状で構成された搬送部材２１０は、上冶具２１１及び下冶具２１２とは別部材の補強材２２０を更に有する。下冶具２１２は、搬送方向の後方側、即ち、開口部側において、上冶具２１１よりも長い部位２１２ｃを有するように作成される。更に、搬送方向に交差する方向に対向する両側の部位２１２ｃに対して、補強材２２０がボルト２２２によって固定される。

図８の構造では、補強材２２０は、はんだ噴流１１０の噴出口に対して、薄板２０１よりも上方側に位置することになるので、薄板２０１に接触するはんだ噴流１１０の形状が、補強材２２０の影響で乱れることがない。このため、スペース２１９を設けることなく、はんだ噴流１１０の形状の乱れを回避して、評価装置２００による評価試験を行うことが可能となる。又、図７と比較すると、搬送部材２１０の構造上の強度を確保することができる。図８では、下冶具２１２は「第１の部材」の一実施例に対応し、補強材２２０は「第２の部材」の一実施例に対応する。

次に、図９Ａ～図９Ｃを用いて、実施の形態１に係るはんだ噴流の評価装置による評価試験を説明する。

図９Ａには、評価装置２００が、はんだ噴流１１０の上方を通過する際の概念的な斜視図が示される。この状態では、薄板２０１の下面において、１次噴流１１１及び２次噴流１１２を含むはんだ噴流１１０が部分的に接触する。

図９Ｂには、図９Ａの状態における１次噴流１１１及び２次噴流１１２と、薄板２０１との接触状態が、評価装置２００を点線で表記することで、概念的に示される。薄板２０１では、図９Ｂ中でハッチングされた、はんだ噴流１１０（１次噴流１１１及び２次噴流１１２）との接触部位の温度が上昇する。

従って、図９Ａの状態での薄板２０１を赤外線カメラ１０７で撮影することにより、図９Ｂの黒塗り領域の温度上昇が反映された熱画像を得ることができる。

図９Ｃには、当該熱画像２５０中の温度分布を等温線で示した概念図が示される。
図９Ｃに示される様に、熱画像２５０中では、はんだ噴流１１０と接触する当該薄板２０１の箇所が高温となる。等温線１１１ｔは、１次噴流１１１との接触部位に対応して、斑点状の温度分布を示す。又、等温線１１２ｔは、２次噴流１１２との折衝部位に対応して、帯状の温度分布を示している。即ち、等温線１１１ｔ及び１１２ｔは、薄板２０１との接触部位における１次噴流１１１及び２次噴流１１２の形状を示している。即ち、等温線１１１ｔ及び１１２ｔに基づき、１次噴流１１１及び２次噴流１１２の状態を評価することができる。

例えば、薄板２０１の表面上の温度を座標と対応付けて処理できるように、熱画像２５０は、Ｍ×Ｎ個の画素領域（Ｍ，Ｎ：自然数）に分割される。即ち、熱画像２５０の横方向（幅方向）をＭ分割（例えば、Ｍ＝６４０）、かつ、縦方向（搬送方向）をＮ分割（例えば、Ｎ＝４８０）とすることで、６４０×４８０個の画素領域を有する２次元マトリクスから構成される。

この結果、熱画像２５０内の複数の画素領域の各々での温度データから、図９Ｃに示された様な、はんだ噴流１１０、即ち、１次噴流１１１及び２次噴流１１２との接触部位を特定することができる。即ち、熱画像２５０の画像処理によって、評価装置２００（薄板２０１）によるはんだ噴流１１０の切断面の形状を検知することができる。この結果、はんだ噴流１１０（１次噴流１１１及び２次噴流１１２）の状態を把握し、プリント基板を正常に製造可能な状態であるか否かを安定的に評価することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、実際のはんだ付け装置１００でのはんだ噴流の良否判定例を説明する。

図１に示されたはんだ付け装置１００では、例えば、鉛フリーはんだ（例えば、Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕの標準組成）のはんだ噴流１１０が噴出する溶融はんだ槽１０２において、はんだ加熱用ヒータ（図示せず）により、はんだ噴流１１０の温度は目標温度（例えば、２５０［℃］）に制御される。

この状態で、溶融はんだ槽１０２の上方に、実施の形態１で説明したはんだ噴流の評価装置２００を通過させて、はんだ噴流１１０及び評価装置２００（薄板２０１）が接触しているタイミングで、赤外線カメラ１０７で評価装置２００（薄板２０１）を撮影する。これにより、図９Ｃに例示した熱画像２５０が取得される。

図１０には、熱画像２５０の画像処理例が示される。
図１０を参照して、画像処理の一例として、上述したはんだ噴流１１０の温度２５０［℃］に対して、しきい値を２４０［℃］とした二値化処理によって、２４０［℃］以上の部位と、２４０［℃］未満の部位とを識別した、加工画像２５２が得られる、図１０では、２４０［℃］以上の部位をハッチングで示している。加工画像２５２により、上述した、複数の画素領域（例えば、６４０×４８０個）の各々について、２４０［℃］以上、即ち、はんだ噴流１１０との接触領域と、２４０［℃］未満、即ち、はんだ噴流１１０との非接触領域とに分類できる。

尚、図１０の画像例において、１次噴流１１１との接触領域が、図中の上方に向かって段階的に縮小しているのは、図１に示されたように、搬送コンベア１０４が水平面に対して、一定角度（例えば、５［°］程度）傾いているためである。

図１０の加工画像において、図１１に示すような検査枠が予め定義される。
図１１を参照して、はんだ噴流１１０（１次噴流１１１及び２次噴流１１２）の噴出形状に対応させて、１次噴流１１１の検査枠１１１ｃ、及び、２次噴流１１２の検査枠１１２ｃを設けることができる。各検査枠１１１ｃ及び検査枠１１２ｃは、図９Ｃで説明した、複数の画素領域（例えば、６４０×４８０個）を単位として定義することができる。

これにより、各検査枠１１１ｃ及び検査枠１１２ｃ内では、はんだ噴流１１０との接触領域（ハッチング部位）及び非接触領域（白色部）とが画素領域単位で区別される。この結果、例えば、各検査枠１１１ｃでは、全体の面積（画素領域の個数）に対する、はんだ噴流１１０との接触領域の面積（画素領域の個数）に基づいて、１次噴流１１１の状態の良否を判定することができる。例えば、全体面積に対する接触領域の割合が予め定められた判定値（例えば、４０［％］）以上であるときには、当該検査枠１１１ｃに対応する１次噴流１１１の状態が良好である（合格）と判定する一方で、当該割合が判定値未満であるときには、当該１次噴流１１１の状態が不良である（不合格）と判定することができる。

２次噴流１１２の状態については、図１２に説明する様な定量値の導入によって判定することができる。

図１２を参照して、２次噴流１１２の検査枠１１２ｃでは、画面上下方向（即ち、ライン搬送方向）に沿った複数個所の各々で、接触領域（ハッチング領域）の画素領域数をカウントすることで、接触長を算出することができる。

例えば、各検査枠１１２ｃにおいて、５個所で接触長Ｌ１～Ｌ５を算出することができる。そして、接触長Ｌ１～Ｌ５の平均値を、当該検査枠１１２ｃにおける２次噴流１１２の接触長とすることができる。当該接触長（平均値）が、予め定められた正常範囲（例えば、検査枠１１２ｃの上下方向の長さに対する５０［％］～８０［％］）に入っているか否かを判定することで、２次噴流１１２の状態について良好（合格）及び不良（不合格）のいずれであるかを評価することができる。

又、２次噴流１１２に対して複数個設けられた検査枠１１２ｃの間での接触幅の比較によって、２次噴流１１２のライン搬送方向に対して垂直な方向（幅方向）に沿った、噴流状態のばらつき（変動）についても評価することができる。

例えば、図１２の例では、５個設けられた検査枠１１２ｃのそれぞれで、はんだ噴流（２次噴流１１２）の接触長（平均値）ＬＡＶ１～ＬＡＶ５を算出すると、ＬＡＶ１～ＬＡＶ５の平均値ＬＡＶ＊（全体平均値）に対する、ＬＡＶ１～ＬＡＶ５のうちの最大値ＬＡＶｍａｘを算出して、２次噴流１１２の幅方向の変動を評価することができる。例えば、（ＬＡＶ＊／ＬＡＶｍａｘ）が予め定められた判定値（例えば、８０［％］）以上であれば、はんだ噴流１１０（２次噴流１１２）の幅の変動は小さく、良好な状態であると判定することができる。

実施の形態２で説明した様に、実施の形態１に係る評価装置の撮影によって求められた熱画像を用いて、画素領域毎にはんだ噴流１１０との接触及び非接触を区別する画像処理を通じて、はんだ噴流１１０（１次噴流１１１及び２次噴流１１２）の状態（良好／不良）を定量的に判定することができる。

図１３には、熱画像からの不良判定例が示される。
図１３を参照して、１次噴流１１１に対しては、検査枠１１１ｘ，１１１ｙ，１１１ｚにおいて、はんだ噴流１１０との接触領域の割合が判定値より低いことから、不良が自動的に検出される。又、不良と判定された検査枠１１１ｃの位置から、１次噴流１１１の未接触領域又は接触不十分な領域を把握することができる。同様に、２次噴流１１２に対しては、複数の検査枠１１２ｃの間でのはんだ噴流１１０との接触長の変動が大きいことから、幅方向に不均一な形状の２次噴流１１２ｘを把握することができる。この結果、はんだ噴流１１０の流路の詰まり、はんだ噴流１１０の噴出口の傾き、或いは、はんだ噴流１１０の流量不足などの異常を容易に検知できる。

このように、実施の形態２によれば、はんだ付け装置１００によるプリント基板１０３の製造工程（量産）の開始前、或いは、当該製造工程の途中において、はんだ噴流の評価装置２００を用いて、はんだ噴流１１０の状態を確認及び評価することができる。

実施の形態２に従って、上述した定量評価によってはんだ噴流１１０の状態が不良であると判定された場合には、実際の熱画像から不良原因を推定することが可能である。

尚、実施の形態２では、１次噴流１１１及び２次噴流１１２のそれぞれに対して検査枠１１１ｃ及び１１２ｃを設け、各検査枠１１１ｃ及び１１２ｃでの接触領域の個数に基づく良否判定を説明したが、この様な検査枠を設けない良否判定も可能である。

例えば、図１０の加工画像２５２に対して、はんだ噴流１１０の良好時の基準熱画像を予め定義することができる。当該基準熱画像では、加工画像２５２（図１０）と共通に定義された複数の画像領域（例えば、６４０×４８０個）の各々について、接触領域及び非接触領域のいずれであるかが予め設定される。従って、熱画像２５０から得られた加工画像２５２（図１０）と、上記基準領域との間で、複数の画素領域毎に接触領域及び非接触領域のいずれであるかの一致判定を行うパターンマッチングによる一致率（一致画素領域数／全画素領域数）を判定値と比較することでも、上記と同様のはんだ噴流１１０の定量的な良否判定を実現することが可能である。尚、基準熱画像は、正常と判断されたはんだ付け装置１００において、当該はんだ噴流の評価装置２００の熱画像を撮影する実機実験によって、予め求めることが可能である。

更に、実施の形態２に従って検出された不良状態の発生に応じて異常検知信号を出力することで、警報及び／又は画面表示等によって管理者及び作業者に異常を通知できる。異常通知に応じたはんだ付け装置１００の再点検及び再整備等を通じて、はんだ噴流１１０を正常な状態に戻した上で、プリント基板１０３をはんだ付けすることができる。

又、当該異常検知信号を当該はんだ付け装置１００の制御部（図示せず）に送信して、搬送コンベア１０４を自動的に停止するように制御することができる。これにより、はんだ噴流１１０が異常な状態でのはんだ付けが長期間継続されることを回避して、プリント基板１０３のはんだ付け不良発生率を抑制することも可能である。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態１に係るはんだ噴流の評価装置を用いた評価方法について更に説明する。実施の形態３では、熱画像を用いたはんだ噴流の不良状態の自動検出から更に進んで、不良原因の自動検出を図る。

まず、図１４から図１８を用いて、はんだ噴流１１０の異常発生原因の代表例を説明する。

図１４には、実施の形態３での異常検出対象となるはんだ付け装置１００の斜視図が示される。図１４の内容は、図２と同等であり、はんだ噴流１１０を噴出している状態の溶融はんだ槽１０２の上部を、実施の形態１で説明した評価装置２００が通過する際に赤外線カメラ１０７が熱画像を取得することで、実施の形態３に係るはんだ噴流の評価方法が実行される。

図１５には、はんだ噴流１１０の正常時における図１４中のＸＶ－ＸＶ断面図が示される。一方で、図１６～図１８には、はんだ噴流１１０の代表的な異常発生原因を説明するための図１５と同位置の断面図が示される。

図１５には、はんだ噴流１１０が正常な状態が示されており、図中の点線は、はんだの流れを表記している。溶融はんだ槽１０２内部のはんだは、はんだの加熱用ヒータ１２１で加熱されており、モータ１０８により駆動されたインペラ１２４の回転によって、流路内に吸い込まれる。インペラ１２４によって吸い込まれたはんだが、噴出口１２３から噴出することによって。はんだ噴流１１０が形成される。正常時には、幅方向（即ち、ＸＶ－ＸＶ断面内）において、噴出口１２３におけるはんだの面、及び、搬送コンベア１０４による搬送面は水平である。

これに対して、はんだ噴流１１０の異常の発生原因としては、例えば、下記の５つが代表的に挙げられる。

（１） はんだ噴流１１０の流路における詰まりの発生（図１６）
（２） はんだの噴出口１２３の傾き（図１７）
（３） 搬送コンベア１０４による搬送面傾き（図１８）
（４） はんだの流量不足
（５） はんだの温度不足
図１６を参照して、はんだの酸化物であるドロス、又は、フラックス残渣による異物１２２が発生し、当該異物１２２による詰まりの発生が、はんだ噴流１１０の異常原因となる（原因１）。この場合には、当該異物１２２の詰まりを清掃によって除去することが対策として必要である（対策１）
図１７を参照して、はんだ噴流１１０の噴出口１２３の位置調整不足、又は、位置調整ミスによって生じた噴出口１２３の傾きが、はんだ噴流１１０の異常原因となる（原因２）。この場合には、はんだ噴流１１０の噴出口の位置をノギス等で計測し、高さ調整ボルト１２５の操作によって、はんだ噴流１１０の噴出口の位置を調整することによって、噴出口１２３を水平に戻すことが必要である（対策２）。

図１８を参照して、相対する搬送コンベア１０４の間で、高さ違い又はゆがみによって搬送面に傾きが生じると、噴出するはんだ噴流１１０が正常であっても、搬送面の評価装置２００又はプリント基板１０３と接触する際のはんだ噴流１１０の形状が異常となる虞がある。このため、搬送コンベア１０４による搬送面の傾きの発生も、はんだ噴流１１０の異常原因となる（原因３）。この場合には、搬送コンベア１０４の高さが均一化されるような調整が必要である（対策３）。

更に他の原因としては、はんだ噴流１１０を流動させるためのインペラ１２４を駆動するモータ１０８の出力調整不足、出力設定ミス、又は、破損によるはんだの流量不足が、はんだ噴流１１０の異常原因となる（原因４）。この場合には、モータ１０８の出力の調整、又は、メンテナンスが必要である（対策４）。

或いは、はんだの加熱用ヒータ１２１の温度調節器（図示せず）の調整不足、設定ミス、又は、破損によるはんだの温度不足も、はんだ噴流１１０の異常原因となる（原因５）。この場合には、加熱用ヒータ１２１の温度調節器の調整、又は、メンテナンスが必要である（対策５）
この様に、はんだ噴流１１０の不良の原因は複数存在し、原因によってとるべき対策も異なってくる。従って、実施の形態２で説明した、評価装置２００（薄板２０１）を撮影した熱画像に基づく、はんだ噴流１１０の評価試験で不良が検出された場合には、当該異常原因を推定し、更には、対策としての調整項目を案内する「調整ガイダンス」を行うことが好ましい。

図１９は、実施の形態３に係るはんだ噴流の評価方法及びプリント基板の製造方法を説明するフローチャートである。

図１９を参照して、本実施の形態に係るプリント基板の製造工程は、はんだ噴流の評価工程Ｐ１００と、はんだ付け工程Ｐ２００とを含む。はんだ噴流の評価工程Ｐ１００は、本実施の形態に係るはんだ噴流の評価方法を実行するためのステップＳ１００～Ｓ１８０を含む。ステップＳ１００～Ｓ１８０の処理は、例えば、コントローラ３００（図３）によって実行される。

図１９を参照して、コントローラ３００は、Ｓ１００により、実施の形態１で説明した評価装置２００の薄板２０１が、溶融はんだ槽１０２の上方ではんだ噴流１１０に接触している状態において、赤外線カメラ１０７で撮影された熱画像データを取得する。

コントローラ３００は、Ｓ１１０により、撮影された熱画像の特徴量を示す評価用パラメータ値を算出する。例えば、評価用パラメータ値には、温度の絶対値、等温線の密度、等温線の形状、及び、正常と判定された温度分布に対する等温線の変化量等を示すための数値データが含まれる。具体的には、熱画像の任意領域において、その平均温度や最高温度、温度勾配、任意温度の等温線の面積をその周長で除算した値、任意温度以上の等温領域の数、事前に正常と判定された温度分布に対する撮影した熱画像における温度分布との差分値などを、評価用パラメータ値として使用することができる。また、上記特徴量を、公知技術である主成分分析法を実行するためのソフトウェア、及び、独立成分分析法を実行するためのソフトウェア等により、複数のパラメータを合成、もしくは、独立したパラメータを抽出して、評価用パラメータ値として使用してもよい。

コントローラ３００は、Ｓ１２０により、熱画像に基づく、はんだ噴流１１０の状態の良否判定処理を実行する。当該良否判定処理は、実施の形態２の図１１～図１３に示された検査枠１１１ｃ，１１２ｃ内でのはんだ噴流１１０との接触領域の面積割合に基づいて実行することができる。或いは、実施の形態２で説明した様に、予め定められた基準熱画像と、熱画像の加工画像２５２（図１０）との間でのパターンマッチングによっても、Ｓ１２０での良否判定を実行できる。

尚、基準熱画像については、画素領域毎にはんだ噴流１１０との接触部位及び非接触部位を規定する態様の他、実際の温度分布を規定する態様とすることも可能である。この場合には、当該基準熱画像の温度分布と、熱画像２５０の温度分布とのパターンマッチングを公知の任意の手法で行うことで、良否判定を実行しても良い。

更に、Ｓ１２０では、Ｓ１１０で算出された評価用パラメータ値を用いて、調整ガイダンスのための不良原因判定処理が実行される。当該不良原因判定処理は、データベース（ＤＢ）３６０に蓄積された過去の評価用パラータ値を用いて実行される。一例として、過去にはんだ噴流１１０の状態が不良であると判定された場合に蓄積された評価用パラメータ値の機械学習によって、不良原因判定処理を実行することができる。

例えば、図２０に示される、ニューラルネットワークを用いた機械学習によって不良原因判定を実行することができる。

図２０は、不良原因判定処理のための機械学習の一例で用いられるニューラルネットワークを説明する概念図である。

図２０を参照して、ニューラルネットワーク３７０は、入力層を構成するｎ個（ｎ：２以上の整数）のニューロンＮｉ１～Ｎｉｎと、出力層を構成するｍ個（ｍ：２以上の自然数）のニューロンＮｏ１～Ｎｏｍと、入力層及び出力層の間に接続された隠れ層を構成する複数のニューロンとを含む。入力層、隠れ層、出力層の数、及び、各層のニューロン数によって、ニューラルネットワーク３７０の構造は任意に設定することができる。

図２０中に円記号で表記した各ニューロンには、活性化関数が入力される。例えば、活性化関数にはシグモイド関数を用いることができるが、公知の任意の活性化関数を適用することができる。更に、各ニューロン間の重み係数は、後述するように、例えば、過去の実績値から得られた複数の学習データを用いた機械学習によって決定することができる。

入力層のｎ個のニューロンには、Ｓ１１０で算出される複数（ｎ個）の評価用データがそれぞれ入力される。一方で、出力層の複数（ｍ個）のニューロンは、はんだ噴流１１０の不良原因（例えば、上述の（原因１）～（原因５）のそれぞれと予め対応付けられる。

ニューラルネットワーク３７０の教師データは、はんだ付け装置１００において、特定の原因によってはんだ噴流１１０が不良である状態を意図的に形成した実験によって求めることができる。即ち、このような特定の不良原因を発生させた下で、評価装置２００の熱画像を撮影する評価用試験を実行し、この際に得られた評価用パラメータ値を入力層のニューロンに入力する。出力層では、当該特定の不良原因に対応するニューロンの値を「１」として、他のニューロンの値を「０」とする。この様な、入力層及び出力層のニューロンの値を与えることで、１組の教師データを構成することができる。

異なる不良原因毎に同様の実験及び評価試験を実行することで、複数の不良原因をカバーする教師データを取得することができる。又、はんだ噴流１１０が正常な状態での評価試験で求められた評価用パラメータを入力層に代入し、出力層の各ニューロン値を「０」とすることで、正常時（はんだ噴流１１０の良好時）の教師データを得ることができる。

このように、はんだ付け装置１００での事前の実機実験によって取得された、正常時及び異常時の教師データを用いた機械学習により、ニューラルネットワーク３７０を求めることができる。当該ニューラルネットワーク３７０の構造及び各ニューロン間の重み係数を示すデータをデータベース３６０に記憶しておくことができる。

再び図１９を参照して、コントローラ３００は、Ｓ１２０では、Ｓ１１０で求められた評価用パラメータ値を、ニューラルネットワーク３７０（図２０）の入力層を構成する複数（ｎ個）のニューロンにそれぞれ入力する。この結果、出力層を構成する複数（ｍ個）のニューロンの各々では、予め対応付けられた不良原因の発生予測確率が０～１．０の範囲の値で出力されることになる。

従って、上述の良否判定ではんだ噴流１１０の状態が不良であると判定された場合には、上述の出力層の各ニューロンでの出力値に基づき、予め定められた複数の原因から、現在生じていると推定される不良原因を抽出する、不良原因判定処理を実行することができる。コントローラ３００は、Ｓ１３０により、Ｓ１２０での良否判定処理及び不良原因判定処理の結果を出力する。

コントローラ３００は、はんだ噴流１１０の状態が良好であると判定された場合には（Ｓ１７０のＹＥＳ判定時）、はんだ噴流の評価工程Ｐ１００を終了する。この際には、コントローラ３００は、表示部１０９を用いて、はんだ噴流１１０の状態が良好であり、はんだ付け装置１００をそのまま用いてプリント基板１０３のはんだ付け工程Ｐ２００による量産を開始しても良い旨のガイダンスを出力することができる。

これにより、はんだ噴流１１０の状態が良好であるはんだ付け装置１００において、搬送コンベア１０４を用いて、プリント基板１０３が溶融はんだ槽１０２の上を順次通過することで、プリント基板のはんだ付け工程Ｐ２００が実行される。

一方で、コントローラ３００は、はんだ噴流１１０の状態が不良であると判定された場合には（Ｓ１７０のＮＯ判定時）、Ｓ１８０によって、調整ガイダンスを表示部１０９によって出力して、はんだ噴流の評価工程Ｐ１００を終了する。Ｓ１８０では、Ｓ１２０での不良原因判定処理によって、発生確率が高い不良原因を抽出するとともに、抽出された不良原因への対策を報知するガイダンスが出力される。例えば、上述した（原因１）～（原因５）のそれぞれに対応して予め定められた、（対策１）～（対策５）のそれぞれを報知するための複数のメッセージから、抽出された不良原因に対応するものを選択的に調整ガイダンスとして出力することができる。

或いは、Ｓ１８０では、推定結果に連動させて、はんだ噴流１１０を流動させる駆動系の出力、又は、溶融はんだ槽１０２のはんだ温度を調整する必要がある場合には、モータ１０８、又は、はんだの加熱用ヒータ１２１の出力を、自動調整することも可能である。

調整ガイダンスの出力後は、作業者が当該ガイダンスに従ってはんだ付け装置１００の調整或いはメンテナンスを行った後に、はんだ付け工程Ｐ２００による量産を開始することができる。或いは、調査又はメンテナンスの後でのはんだ噴流１１０の状態を再評価するために、はんだ付け工程Ｐ２００に進むことなく図１９のフローチャートを一旦終了することも可能である。この場合には、図１９のフローチャートに係る処理が再度実行されることになる。

コントローラ３００は、はんだ噴流の評価工程Ｐ１００を実行する毎にＳ１１０で算出された評価用パラメータ値を機械学習の教師データとして追加することができる。即ち、機械学習を、はんだ付け装置１００の実使用時（オンライン後）も継続的に実行することができる。例えば、コントローラ３００は、Ｓ１５０及びＳ１６０により、Ｓ１３０によって出力された良否判定及び不良原因判定処理の結果を、評価及び確認するとともに、教師データ化する。上述の様に、「良好（Ｓ１７０がＹＥＳ）」と判定された場合には、Ｓ１２０で算出された評価用パラメータ値を入力層のニューロンの値とし、出力層の各ニューロンの値を０とすることで教師データを作成できる。

一方で、「不良（Ｓ１７０がＮＯ）」と判定された場合には、調整ガイダンス等に基づくはんだ付け装置１００の調整又はメンテナンス等を通じて特定された不良原因を反映して出力層のニューロンの値を定めることで、教師データを作成することができる。

作成された教師データはデータベース３６０に追加して記憶される。教師データの追加分を加えて機械学習を再実行することで、はんだ付け装置１００の実使用を通じたデータを用いて、Ｓ１２０での判定に用いられるニューラルネットワーク３７０を更新することができる。

或いは、Ｓ１３０では、良否判定結果に依存せず、即ち、はんだ噴流１１０が良好な状態と判定された場合にも、はんだ噴流１１０の状態が異常になりつつある傾向を把握するための時系列的な回帰予測情報を出力することも可能である。

図２１には、回帰予測の一例を説明する概念図が示される。
図２１を参照して、Ｓ１２０で算出された各評価用パラメータ値（即ち、温度分布の特徴量）は、データベース（ＤＢ）３６０に蓄積されるので、時間軸に対する時系列データとしてプロットすることができる。従って、各評価用パラメータ値について、時系列変化の回帰直線３８０を、公知の統計処理によって求めることができる。

これにより、図２１に示す様に、いずれかの評価用パラメータ値に上限値及び下限値を設けて管理する際にも、当該評価用パラメータ値が上限値又は下限値に達する前に、上昇或いは低下する傾向を、回帰直線３８０の傾き等から検知することができる。これにより、はんだ噴流１１０の状態が良好と判定される場合であっても、徐々に異常になりつつある傾向を事前に把握することができる。これにより、効率的に設備清掃又は設備メンテナンスを実施することができる。

この様に、実施の形態３によれば、実施の形態１で説明したはんだ噴流の評価装置２００を用いたはんだ噴流の評価試験を実行することで、熱画像を用いてはんだ噴流の状態を安定的に判定することができる。更に、はんだ噴流１１０の状態が良好であることを確認してから、プリント基板１０３を連続的にはんだ付けする製造工程を実現することができるので、不良品の発生を抑制することができる。

又、はんだ噴流１１０の状態が不良であると判定された場合には、それまでに蓄積された、はんだ噴流の評価試験で取得される熱画像上での熱分布の特徴量（評価用パラメータ値）の機械学習によって、不良の発生原因を推定することができる。更に、推定された異常発生原因に対処するためのガイダンスを自動的に出力することも可能である。

更に、はんだ付け装置１００の使用毎に評価装置２００を用いたはんだ噴流１１０の評価試験を実行することで、熱画像に係る情報及び判定結果を逐次蓄積するデータベースを構築して機械学習に反映することで、異常原因の推定精度を向上することが可能である。

実施の形態４．
実施の形態１～３では、はんだ付け対象物（プリント基板１０３）を模擬した薄板２０１と、はんだ噴流１１０との接触面における熱画像を用いて、はんだ噴流１１０の状態を評価した。一方で、はんだ噴流１１０の状態を評価する上では、はんだ噴流１１０の鉛直断面の形状を評価することも重要である。

図２２Ａ～図２２Ｃには、搬送コンベア１０４の搬送方向に沿った鉛直断面（以下、第１の鉛直断面とも称する）におけるはんだ噴流１１０のうちの２次噴流１１２の形状の例が示される。

図２２Ａ～図２２Ｃに示される様に、当該第１の鉛直断面のはんだ噴流の形状は、噴出口１２３を形成するノズル１２６の角度、及び、ノズル１２６の終端部に配置されるバックプレート１２７の位置に依存して変化する。

例えば、図２２Ａの状態に対して、図２２Ｂに示される様にノズル１２６を回転させること、或いは、図２２Ｃに示される様にバックプレート１２７を上昇させることによって、コンベア搬送方向の下流側において２次噴流１１２の当該第１の鉛直断面における形状（以下、単に「断面形状」とも称する）を変えることができる。

次に、はんだ噴流の断面形状がはんだ付けに与える影響を説明する。
図２３Ａには、プリント基板１０３が通過していないときのはんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状が示される。これに対して、図２３Ｂには、プリント基板１０３の通過時における、図２３Ａに示された断面形状のはんだ噴流（２次噴流１１２）と、プリント基板１０３との接触状態が示される。

図２３Ｂ中には、実施の形態２（図１２）で説明した、搬送方向に沿った、はんだ噴流（２次噴流１１２）及びプリント基板１０３の間の接触長Ｌが示される。接触長Ｌが同等であっても、両者の接触角度が異なると、はんだ付けの品質に影響が出る。当該接触角度は、図２３Ｂ中に示された離脱角度θｗｄをパラメータとして評価することができる。

離脱角度θｗｄは、上述した第１の鉛直断面での、プリント基板１０３及びはんだ噴流（２次噴流１１２）の接触部位の搬送方向に沿った終端における、プリント基板１０３と、はんだ噴流（２次噴流１１２）の形状面（上面）とが成す角度で定義される。

図２４Ａには、図２３Ａに対して、バックプレート１２７を上昇させた場合におけるはんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状が示される。更に、図２４Ｂには、プリント基板１０３の通過時における、図２４Ａに示された断面形状のはんだ噴流（２次噴流１１２）と、プリント基板１０３との接触状態が示される。

図２３Ｂ及び図２４Ｂの比較から理解される様に、バックプレート１２７の操作によってはんだ噴流１１０の断面形状を変化させることにより、プリント基板１０３の離脱角度θｗｄを変えることができる。

一般的な傾向として、離脱角度θｗｄが大きい場合には、プリント基板１０３へのはんだ付着量を多くできるメリットがある一方で、電極間隔が狭い部品では短絡不良が発生しやすいことがデメリットとなる可能性がある。これに対して、離脱角度θｗｄが小さい場合には、離脱角度θｗｄが大きい場合とメリット及びデメリットが逆転する。

従って、はんだ付けの対象となるプリント基板１０３の仕様に対応させて、はんだ噴流の断面形状の調整によって離脱角度θｗｄを適正化することが行われる。例えば、スルーホールに挿入する部品点数を多く搭載するプリント基板１０３をはんだ付けする場合には、離脱角度θｗｄを大きくして、スルーホール電極部に付着するはんだ量を確保することによって、はんだ付け品質を確保することができる。これに対して、ＱＦＰ（Quad Flat Package）又はコネクタ等の電極間隔が狭い部品が多く搭載されるプリント基板１０３をはんだ付けする場合には、離脱角度θｗｄを小さくすることで、電極間の短絡不良の発生を抑制することができる。

はんだ噴流の断面形状は、図２３Ａ及び図２４Ａで説明したバックプレート１２７の位置調整の他、ノズル１２６の形状及び角度、又は、モータ１０８の回転数等の調整によっても制御することができる。実施の形態１～３で説明したはんだ噴流の評価では、薄板２０１を用いて、プリント基板１０３及びはんだ噴流の接触面内におけるはんだ噴流の形状変化を、例えば、接触長等を用いて監視できる一方で、上述した離脱角度θｗｄ等に影響を与える、はんだ噴流の断面形状については評価が困難である。

そこで、実施の形態４では、はんだ噴流の鉛直断面の形状に基づくはんだ噴流評価方法について説明する。

再び、図２を参照して、実施の形態４では、評価装置２００において、赤外線カメラ１０７を用いて、評価装置２００（薄板２０１）が介在しない状態で、はんだ噴流１１０を直接撮影することによって、はんだ噴流そのものの水平面での熱画像を撮影する。以下では、実施の形態１～３で説明した薄板２０１の熱画像２５０と区別するために、はんだ噴流１１０に熱画像には、符号４００を付することとする。尚、熱画像２５０及び熱画像４００は、共通の赤外線カメラ１０７によって撮影されてもよく、別個の配置された赤外線カメラ１０７によってそれぞれ撮影されてもよい。

図２５Ａ及び図２５Ｂには、はんだ噴流の熱画像及び断面形状（搬送方向に沿った第１の鉛直断面）の対応例が示される。図２５Ａには、はんだ噴流の断面形状の傾斜変化が大きい場合の熱画像４００の一例が示される一方で、図２５Ｂには、はんだ噴流の断面形状の傾斜変化が小さい場合の熱画像４００の一例が示される。

以下、本願の図面では、熱画像４００については、カラー画像をグレースケールで表示したものが掲載される。このため、各熱画像４００では、隣接する領域間での温度差に対応する濃淡が示されているが、同一画像内で同じ明度の点が必ずしも同じ温度であることを意味しない。

尚、噴出口１２３から噴き出すはんだ噴流は鏡面状であり、その放射率は低いため、赤外線カメラ１０７によるはんだ噴流の計測温度は、はんだ噴流の実際の温度よりも低くなる。更に、赤外線カメラ１０７では、ノズル１２６の外部に流出して滞留状態となったはんだの液面の温度が、１次噴流１１１及び２次噴流１１２を含む流動状態の部分の液面の温度よりも高く計測されるが、実際には、両者の温度は同等である。滞留状態のはんだの液面では、形成される酸化膜が比較的厚い、或いは、はんだの酸化物（ドロス）が浮遊することによって、当該液面からの放射率が比較的高くなるため、上述の様な温度差が、赤外線カメラ１７０の計測温度に生じる。この特徴を活用して、ノズル１２６の外部に流出した滞留状態に対する、１次噴流１１１及び２次噴流１１２を含むはんだ噴流１１０の部分の切り分けが容易となるため、はんだ噴流１１０の状態を把握し易くなる。

図２５Ａ及び図２５Ｂから理解される様に、熱画像４００中の温度分布から、１次噴流１１１及び２次噴流１１２の位置及び平面形状が視認できる。更に、２次噴流１１２の領域内の温度分布について、図２５Ａでは、中央部に周囲（搬送方向に沿った前後の領域）よりも低温である帯状領域４０１が観察される。一方で、図２５Ｂでは、中央部４０１ｘにおいて、図２５Ａの帯状領域４０１の様な、低温領域は存在していない。

更に、図２５Ａ及び図２５Ｂには、それぞれの熱画像４００に対応する、はんだ噴流１１０のうちの２次噴流１１２の模式的な断面図が示される。

図２５Ａに示される様に、低温の帯状領域４０１は、はんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状の傾斜変化が大きくなっている部位に対応して発生している。特に、図２５Ａの熱画像４００では、低温の帯状領域４０１は、噴出口１２３の終端（搬送方向の下流端）の近傍に位置しており、当該位置は、図２３Ｂ及び図２４Ｂで示された様に、プリント基板１０３がはんだ噴流１１０から離脱する部位に対応する。この様な部位ではんだ噴１１０流の断面形状が大きく変化すると、上述した離脱角度θｗｄが適正値から変化することではんだ付け品質が低下することが懸念される。

一方で、図２５Ｂに示される様に、はんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状の傾斜変化が小さい場合には、図２５Ａの様な低温部位（帯状領域４０１）が熱画像４００には現れないことが理解される。

図２６には、はんだ噴流の断面形状と赤外線カメラに対する放射エネルギとの関係を説明する概念的な断面図が示される。図２６の縦軸は、鉛直方向の位置（ｚ）を示し、図２６の横軸は、搬送方向を正とするｘ軸に相当する。上述の様に、搬送方向は、水平面に沿ったｘ軸に対して、一定角度（例えば、５［°］程度）傾いているが、水平面の熱画像４００において、ｘ軸方向と、搬送方向とは同義である。

図２６の下側に示されたはんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状を参照して、はんだ噴流の鉛直断面において、断面形状の外周の各点からは、当該形状の法線方向に、はんだ噴流が有する赤外線放射エネルギが放出される。これに対して、赤外線カメラ１０７で捉えられる、外周上の各測定点１１５からの赤外線放射エネルギは、当該法線方向と、測定点１１５及び赤外線カメラ１０７を結ぶ直線（図中に点線で表記）とが成す角度θｖの方向余弦（ｃｏｓθｖ）に依存する。

従って、同一温度の測定点１１５の間でも、方向余弦ｃｏｓθｖが大きい測定点１１５に対応する赤外線カメラ１０７の検出温度は高くなり、方向余弦ｃｏｓθが小さい測定点１１５に対応する赤外線カメラ１０７の検出温度は低くなることが理解される。

図２６の上側には、はんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状に対応するｃｏｓθｖのグラフが示される。当該グラフから、はんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状の変化に対応して、ｃｏｓθｖが変化することが理解される。

この結果、図２７に示される様に、はんだ噴流１１０の断面形状の外周上の各測定点でのｃｏｓθｖの分布形状と、当該測定点における赤外線カメラ１０７による検出温度Ｔｄｅｔの分布を示す温度プロファイルとの間には、アナロジーの関係が成り立つ。

従って、図２６及び図２７から理解される様に、図２５Ａの帯状領域４０１に対応する断面部位では、はんだ噴流の断面形状の傾斜変化が大きくなっているため、ｃｏｓθｖが隣接領域と比較して低くなっている。その結果として、はんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状が変化して、傾斜角度が変化している領域では、ｃｏｓθｖが低くなることに起因して、ｘ軸方向に沿った前後よりも低温の帯状領域４０１が観察されることになる。

従って、熱画像４００による水平面内での搬送方向に沿った直線（ｘ軸）上での温度分布（温度プロファイル）に基づいて、帯状領域４０１の様な低温部位の発生有無、並びに、低温部位の幅及び位置を確認することで、離脱角度θｗｄに影響を与える様なはんだ噴流の断面形状の乱れ（具体的には、大きな傾斜変化）が発生しているか否かの監視が可能であることが理解される。例えば、表示部１０９にカラー画像として表示される熱画像４００の目視確認により上述の監視を行うことができる。

或いは、熱画像４００によって取得される検出温度Ｔｄｅｔの温度分布（温度プロファイル）から、搬送方向に沿った第１の鉛直断面におけるはんだ噴流の断面形状を評価するための評価用パラメータ値を算出することで、当該評価用パラメータ値と予め定められた判定値との比較によって、定量的に上述の監視を行うことも可能である。

この様に、熱画像４００による水平面内、特に、２次噴流１１２の対応領域における、赤外線カメラ１０７の検出温度Ｔｄｅｔのｘ軸方向（搬送方向）に沿った温度分布から、はんだ噴流の断面形状の良否を判定することが可能である。例えば、当該判定結果に基づいて、ノズル１２６の角度やモータ１０８の回転数等を調整することにより、離脱角度θｗｄを調整することが可能である。

更に、はんだ噴流の流量変化についても、同様の温度分布によって監視することが可能である。

図２８の下段には、はんだ噴流の流量変化に対する、はんだ噴流の断面形状の変化が示される。適正流量時の断面プロファイル４６１に対して、流量が大きい場合の断面プロファイル４６０及び流量が小さい場合の断面プロファイル４６２は、外周形状が変化する。

この結果、図２８の上段に示される様に、赤外線カメラ１０７の検出温度Ｔｄｅｔの搬送方向に沿った温度分布についても、適正流量時の温度プロファイル４５１に対して、流量が大きい場合の温度プロファイル４５０はｘ軸方向に広がり、温度分布の谷がｘ軸プラス方向に移動する。一方で、流量小さい場合の温度プロファイル４５２は、適正流量時の温度プロファイル４５１に対して、ｘ軸方向に縮み、かつ、温度分布の谷がｘ軸マイナス方向に移動する態様を示す。従って、はんだ噴流１１０のｘ軸方向に沿った温度プロファイルを監視することで、はんだ噴流１１０の流量についても監視することが可能となる。例えば、はんだ噴流１１０の温度が所定温度に管理された下での適正流量時の基準流量熱画像を予め定めるとともに、熱画像４００の目視、或いは、上述の評価用パラメータ値に基づく監視によって、当該基準流量熱画像と現在の熱画像４００との比較に基づき、はんだ噴流１１０の流量変化の検知が容易になる。この様な流量変化の検知に応じてモータ１０８の回転数等を調整することにより、同じはんだ噴流の状態を維持及び管理することが可能となる。

熱画像４００を用いて、はんだ噴流１１０のうちの１次噴流１１１についても監視することが可能である。

図２９Ａ及び図２９Ｂには、はんだ噴流１１０のうちの１次噴流１１１の熱画像４００、及び、当該熱画像４００中の面内の幅方向の検出温度Ｔｄｅｔの分布を表すグラフが示される。

図２９Ａには、ノズルの詰まりが発生していない正常時の温度分布例が示される一方で、図２９Ｂには、一部のノズルに詰まりが発生している異常時の温度分布例が示される。

図２９Ａ中には、熱画像４００中のＡ－Ａ線上の位置に対する検出温度Ｔｄｅｔの分布を示すグラフが更に示される。同様に、図２９Ｂ中には、熱画像４００中のＢ－Ｂ線上の位置に対する検出温度Ｔｄｅｔの分布を示すグラフが示される。直線Ａ－Ａ及び直線Ｂ－Ｂは、水平面内で、搬送方向に対して垂直な方向（以下、「幅方向」とも称する）に沿った直線である。図２９Ａ及び図２９Ｂ中のグラフは、横軸及び縦軸を９０度回転させて表記しているが、横軸には、直線Ａ－Ａ上、又は、直線Ｂ－Ｂ上の位置（ｙ座標）が示される。これらのグラフには、上記幅方向に沿った、はんだ噴流（１次噴流）１１１の温度プロファイルが示されている。

図２９Ｂには、熱画像４００中にノズルの詰まり個所に対応する低温領域４７０，４７１が存在しており、幅方向の温度プロファイルには、Ｂ－Ｂ線上に位置する低温領域４７０に対応して、検出温度Ｔｄｅｔの低下領域が発生している。ノズルの詰まりが発生した部位では、はんだ噴流（１次噴流１１１）の形状が乱れることになり、赤外線放射エネルギが減少することから、赤外線カメラ１０７での当該部位の検出温度Ｔｄｅｔが低下する。

これに対して、図２９Ａ中には、図２９Ｂ中の低温領域４７０，４７１の様な、局所的な低温部位は発生しておらず。Ａ－Ａ線上の温度分布（プロファイル）においても、図２９ＢのＢ－Ｂ線上の様な、ノズル詰まりに対応した温度低下部位は存在していない。

この様に、１次噴流１１１についても、熱画像４００内での幅方向の温度プロファイルに基づいて、ノズル詰まりの発生の有無を監視することができる。当該ノズル詰まりの発生の有無の判定は、幅方向（図２９Ａ及び図２９Ｂでの直線Ａ－Ａ及びＢ－Ｂの方向）に沿った、１次噴流１１１（はんだ噴流１１０）の鉛直断面（以下、第２の鉛直断面とも称する）の形状の評価と等価である。当該監視についても、熱画像４００の目視、或いは、熱画像４００に現れた温度分布を反映する評価用パラメータ値に基づいて実行することができる。この様に、熱画像４００の面内での温度分布に基づいて、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状、より特定的には、搬送方向に沿った第１の鉛直断面での２次噴流１１２の形状、及び、幅方向に沿った第２の鉛直断面での１次噴流１１１の形状を評価することができる。

この様な熱画像４００（はんだ噴流１１０の熱画像）に現れた温度分布を定量的に評価するための評価用パラメータ値は、実施の形態２で説明した熱画像２５０（薄板２０１の熱画像）と同様に、１次噴流１１１及び２次噴流１１２に対応して設けられる検査枠での温度検出値に基づいて効率的に算出することも可能である。

図３０Ａには、１次噴流１１１の監視のための検査枠の設定例を説明する概念図が示される。

図３０Ａに示される様に、熱画像４００内において、１次噴流１１１の噴出形状に対応させて、複数の検査枠５１０を設けることができる。即ち、複数の検査枠５１０の位置は、１次噴流１１１を噴出するノズルの配置領域に対応させて予め定めることができる。

例えば、各検査枠５１０において、当該検査枠５１０に含まれる複数の画素での検出温度Ｔｄｅｔの平均値を、評価用パラメータ値として算出することができる。そして、評価用パラメータ値（平均温度）が予め定められた判定温度よりも低い検査枠５１０において、対応するノズルの詰まりの発生を判定することができる。或いは、複数の検査枠５１０のそれぞれの評価用パラメータ値の平均値（全体平均値）を更に求めて、全体平均値と比較して、一定値を超えて評価用パラメータ値が低い検査枠５１０において、ノズルの詰まりを検出することも可能である。

図３０Ｂには、２次噴流１１２の監視のための検査枠の設定例を説明する概念図が示される。

図３０Ｂに示される様に、２次噴流１１２の検査枠５１１の位置は、離脱角度θｗｄを評価するために、プリント基板１０３がはんだ噴流１１０から離脱する部位に対応して設定することができる。そして、検査枠５１１に含まれる複数の画素での検出温度Ｔｄｅｔの平均値を、評価用パラメータ値として算出することができる。

例えば、当該評価用パラメータ値が、はんだ噴流１１０の温度を基に定められた判定温度よりも低いときに、離脱角度θｗｄに影響を及ぼす様なはんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状（搬送方向に沿った鉛直断面）の変化（図２５Ａ）が発生していると判定することができる。

或いは、判定値との比較に変えて、検査枠５１１に対して搬送方向に隣接する比較用の検査枠（図示せず）を更に設定して、比較用の検査枠と検査枠５１１とのそれぞれの評価用パラメータ値（平均温度）を更に算出して、検査枠５１１と比較用の検査枠との間で、平均温度の差分が一定以上生じたときに、上述したはんだ噴流（２次噴流１１２）の断面形状の変化が発生していると判定することも可能である。

或いは、実施の形態２で説明した熱画像２５０（薄板２０１の熱画像）と同様に、熱画像４００（はんだ噴流１１０）について予め定められた正常な熱画像と、赤外線カメラ１０７によって撮影された実際の熱画像とをパターンマッチングによって比較することによって、はんだ噴流１１０の状態の良否を判定することも可能である。

尚、はんだ噴流１１０が流体であることを考慮して、液面の揺らぎによる測定データ（温度検出値）の変動を小さくするために、熱画像４００については、異なるタイミングで撮影された熱画像４００を平均化処理した測定データ（温度検出値）から、はんだ噴流を評価するための熱画像、即ち、温度分布データを取得することも可能である。

図３１は、実施の形態４に係るはんだ噴流の評価方法及びプリント基板の製造方法を説明するフローチャートである。

図３１を参照して、実施の形態４に係るプリント基板の製造工程は、はんだ噴流の評価工程Ｐ１０１と、はんだ付け工程Ｐ２００とを含む。はんだ噴流の評価工程Ｐ１０１は、はんだ噴流１１０と接触した状態の評価装置（薄板２０１）の熱画像２５０に係るステップＳ１０１，Ｓ１１１と、はんだ噴流１１０の熱画像４００に係るステップＳ２０１，Ｓ２１１と、ステップＳ１２１と、図１９と同様のＳ１３０～Ｓ１８０とを含む。はんだ噴流の評価工程Ｐ１０１に含まれる各ステップの処理は、例えば、コントローラ３００（図３）によって実行される。

Ｓ１０１及びＳ１１１は、図１９のＳ１００及びＳ１１０と同様の処理によって実現される。即ち、コントローラ３００は、Ｓ１０１では、実施の形態１で説明した評価装置２００の薄板２０１が、溶融はんだ槽１０２の上方で、はんだ噴流１１０に接触している状態において、赤外線カメラ１０７で薄板２０１を撮影することによって、薄板２０１の面内の温度分布を示す熱画像データ（熱画像２５０）を取得する。これにより、コントローラ３００は、熱画像２５０における赤外線カメラ１０７による温度検出値を、熱画像データとして取得する。更に、ステップＳ１０２では、撮影された熱画像２５０の特徴量を示す、予め定められた評価用パラメータ値（「第１の評価用パラメータ値」に対応）が算出される。上述の様に、評価用パラメータ値には、温度分布を定量的に表現するための種々の値を用いることができる。

コントローラ３００は、Ｓ２０１では、搬送コンベア１０４上の搬送物を介さずに、赤外線カメラ１０７で溶融はんだ槽１０２を撮影することによって、はんだ噴流１１０の水平面内の温度分布を示す熱画像データ（熱画像４００）を取得する。これにより、コントローラ３００は、熱画像４００の各画素における赤外線カメラ１０７による温度検出値を、熱画像データとして取得する。更に、Ｓ２０２では、撮影された熱画像４００の特徴量を示す、予め定められた評価用パラメータ値（「第２の評価用パラメータ値」に対応）が算出される。上述の様に、評価用パラメータ値には、実施の形態４での例示の他、温度分布を定量的に表現するための種々の値を用いることができる。

コントローラ３００は、評価装置２００（薄板２０１）が搬送コンベア１０４によって搬送されてはんだ噴流上を通過するタイミングにおいて、赤外線カメラ１０７が熱画像２５０を撮影するのに応じて、Ｓ１０１及びＳ１１１を実行することができる。

更に、コントローラ３００は、上記熱画像２５０の撮影タイミングの前又は後において、赤外線カメラ１０７が熱画像４００を撮影するのに応じて、Ｓ２０１及びＳ２１１の処理を実行することができる。この様に、Ｓ１０１及びＳ１１１の処理、及び、Ｓ２０１及びＳ２１１の処理は、どちらが先に実行されてもよい。或いは、コントローラ３００の能力によっては、Ｓ１１１の処理、及び、Ｓ２１１の処理を並列に行うことも可能である。

コントローラ３００は、Ｓ１２１では、熱画像２５０及び熱画像４００の両方に基づいて、はんだ噴流１１０の状態の良否判定処理を実行する。熱画像２５０に基づく良否判定処理は、図１９で説明したのと同様に実行することができる。更に、熱画像４００についても、温度分布を定量的に示す評価用パラメータ値と判定値との比較、或いは、基準画像とのパターンマッチング等によって実行することができる。

これにより、Ｓ１２１では、実施の形態４で説明した、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状を更に評価して、はんだ噴流１１０の状態の良否判定を行うことが可能となる。これにより、薄板２０１の熱画像２５０からは判定が困難である、離脱角度θｗｄについても考慮した、はんだ噴流１１０の状態の良否判定を行うことが可能となる。

コントローラ３００は、Ｓ１２１において、図１９で説明した、評価用パラメータ値を用いた不良原因判定処理についても、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状の不良原因を更に組み込んだ態様で実行することができる。例えば、図２０で説明した機械学習モデルについて、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状に係る評価用パラメータ値（入力層）及び不良原因（出力層）を更に組み込む様に構成することができる。

コントローラ３００は、Ｓ１３０では、熱画像４００に基づくはんだ噴流１１０の鉛直断面形状に係る判定結果を含めて、Ｓ１２１での良否判定処理及び不良原因判定処理の結果を出力する。これにより、図３１では、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状を含めて、はんだ噴流の良否判定が行われる。又、Ｓ１３０では、熱画像４００に基づく評価用パラメータ値に対しても図２１に示された回帰予測を実行するとともに、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状に係る時系列的な回帰予測情報を更に出力することが可能である。

はんだ噴流１１０の良否判定結果に対するＳ１７０，Ｓ１８０、及び、はんだ付け工程Ｐ２００の処理は、図１９と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。尚、Ｓ１８０では、図１９での説明に加えて、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状に係る調整ガイダンスの出力、及び、機器（モータ１０８及びノズル１２６等）の自動調整を実行することも可能である。

又、コントローラ３００は、Ｓ１５０及びＳ１６０の処理において、熱画像４００から算出される評価用パラメータ値についても教師データ化して、機械学習のためのデータベース３６０に記憶することができる。

この様に、実施の形態４に係るはんだ噴流の評価方法によれば、実施の形態１～３で説明した評価装置２００を用いたはんだ噴流の評価試験に加えて、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状（搬送方向に沿った第１の鉛直断面及び幅方向に沿った第２の鉛直断面）についても評価することで、より高精度にはんだ噴流の評価試験を行うことができる。これにより、特に、実施の形態１～３による効果に加えて、はんだ付け時の離脱角度θｗｄの不良に起因するはんだ付け品質の低下を抑制することが可能となる。更に、実施の形態４に係るはんだ噴流の評価方法よってはんだ噴流１１０の状態が良好であることを確認してから、プリント基板１０３を連続的にはんだ付けする製造工程を実現することで、不良品の発生を更に抑制することができる。

図３２は、実施の形態４の変形例に係るはんだ噴流の評価方法を説明するフローチャートである。

図３２に示される様に、実施の形態４の変形例に係るはんだ噴流の評価方法は、はんだ噴流の評価工程Ｐ１０２と、はんだ付け工程Ｐ２００とを含む。はんだ噴流の評価工程Ｐ１０２では、図３１のはんだ噴流の評価工程Ｐ１０１から、Ｓ１０１及びＳ１１１が省略されている。この結果、はんだ噴流の評価工程Ｐ１０２では、はんだ噴流１１０の熱画像４００のみに基づいて、はんだ噴流１１０の状態の良否判定処理（Ｓ１２２）が実行される。従って、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状の評価結果に基づいて、調整ガイダンスの出力（Ｓ１８０）等によって、不適切な断面形状を有するはんだ噴流を用いて、はんだ付け工程（Ｐ２００）が実行されることを防止できる。

図３２に示されたはんだ噴流の評価方法は、評価装置２００（薄板２０１）の搬送を要することなく、短時間で実行することができる。このため、はんだ噴流の評価工程Ｐ１０２は、例えば、はんだ付け工程Ｐ２００の開始後に、長時間を要することなく複数回実行することができる。これにより、はんだ噴流１１０の鉛直断面形状の確認頻度を上げることで、はんだ噴流１１０の異常を早期に検知することで、はんだ付け工程の品質を更に向上することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ はんだ付け装置、１０１ 筐体、１０２ 溶融はんだ槽、１０３ プリント基板、１０４ 搬送コンベア、１０５ 予熱ヒータ、１０６ 予備加熱装置、１０７ 赤外線カメラ、１０８ モータ、１０９ 表示部、１１０ はんだ噴流、１１１ １次噴流、１１１ｃ，１１１ｘ，１１１ｙ，１１１ｚ，１１２ｃ，５１０，５１１，５１２ 検査枠、１１１ｔ，１１２ｃ 等温線、１１２，１１２ｘ ２次噴流、１２１ 加熱用ヒータ、１２２ 異物、１２３ 噴出口、１２４ インペラ、１２５ 調整ボルト、２００ 評価装置、２０１ 薄板、２１０ 搬送部材、２１１ 上冶具、２１２ 下冶具、２１３ スペーサ、２１４ ローレットねじ、２１５ 位置決めピン、２１６，２２２ ボルト、２１７，２１８，２２１ 隙間、２１９ スペース、２２０ 補強材、２５０ 熱画像（薄板）、２５２ 加工画像、３００ コントローラ、３２０ メモリ、３５０ バス、３６０ データベース、３７０ ニューラルネットワーク、３８０ 回帰直線、４００ 熱画像（はんだ噴流）、４０１ 帯状領域、４０１ｘ 中央部、４５０，４５１，４５２ 温度プロファイル、４６０，４６１，４６２ 断面プロファイル、４７０，４７１ 低温領域。

Claims (22)

1. はんだ噴流が噴出される溶融はんだ槽と、前記溶融はんだ槽の上方を通過する様にはんだ付け対象物を搬送する搬送コンベアと、前記溶融はんだ槽の上方から前記搬送コンベア及び前記溶融はんだ槽に向けられた視野内の温度分布測定器とを備えたはんだ付け装置に用いられるはんだ噴流の評価装置であって、
   前記搬送コンベア上を搬送される搬送部材と、
   前記搬送部材に対して前記溶融はんだ槽の上方で前記はんだ噴流と接触する位置に取り付けられた薄板部材とを備え、
   前記薄板部材は、前記はんだ噴流との接触時に、前記はんだ噴流から前記薄板部材への熱伝達による熱の移動速度と比較して、前記薄板部材の内部での熱伝導による熱の移動速度が高くなるように構成される、はんだ噴流の評価装置。
2. 前記薄板部材は、前記薄板部材の板厚方向に沿って前記搬送部材との間に第１の隙間が設けられる様に前記搬送部材に対して取り付けられ、
   前記第１の隙間は、前記はんだ噴流との接触時に前記薄板部材に生じる前記板厚方向の熱膨張量よりも大きい、請求項１記載のはんだ噴流の評価装置。
3. 前記薄板部材は、前記薄板部材の面方向に沿って前記搬送部材との間に第２の隙間が設けられる様に前記搬送部材に対して取り付けられ、
   前記第２の隙間は、前記はんだ噴流との接触時に前記薄板部材に生じる前記面方向の熱膨張量よりも大きい、請求項１又は２に記載のはんだ噴流の評価装置。
4. 前記薄板部材は、前記薄板部材に設けられた穴を貫通する固定部材によって前記搬送部材に取り付けられ、
   前記穴の径及び前記固定部材の径の差によって生じる、前記薄板部材の面方向の第３の隙間は、前記はんだ噴流との接触時に前記固定部材に生じる前記面方向の熱膨張量よりも大きい、請求項１～３のいずれか１項記載のはんだ噴流の評価装置。
5. 前記搬送部材は、前記搬送コンベアによる搬送方向に交差する方向に延在する第１辺及び第２辺を有するように構成され、
   前記第１辺は、前記搬送コンベア上を前記第２辺よりも先行して前記搬送方向に搬送され、
   前記薄板部材は、前記第２辺との間にスペースが設けられる様に前記搬送部材に対して取り付けられ、
   前記スペースの前記搬送方向に沿った長さは、前記はんだ噴流の前記搬送方向に沿った長さの（１／２）よりも長い、請求項１～４のいずれか１項に記載のはんだ噴流の評価装置。
6. 前記搬送部材は、前記薄板部材が取り付けられた状態において、前記搬送コンベアによる搬送方向に沿った後方側が開口する形状で構成される、請求項１～４のいずれか１項に記載のはんだ噴流の評価装置。
7. 前記搬送部材は、
   前記薄板部材が取り付けられる第１の部材と、
   前記第１の部材に対して固定される第２の部材とを有し、
   前記第１の部材は、前記薄板部材が取り付けられた状態において、前記搬送コンベアによる搬送方向に沿った後方側が開口する形状を有し、
   前記第２の部材は、前記第１の部材の開口部位に対応して、前記薄板部材よりも前記上方側に位置する様に前記第１の部材に対して取り付けられる、請求項１～４のいずれか１項に記載のはんだ噴流の評価装置。
8. 前記薄板部材は、ビオ数が０．１以下となる様な材質及び板厚を選定して構成される、請求項１～７のいずれか１項記載のはんだ噴流の評価装置。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載のはんだ噴流の評価装置と、
   前記評価装置の評価対象となる前記はんだ付け装置と、
   前記評価装置が前記溶融はんだ槽の上方を通過する際に前記はんだ噴流と接触している状態の前記薄板部材を前記温度分布測定器によって測定することで取得された熱画像の画像処理によって得られた、前記薄板部材の面内での温度分布の状況に基づき、前記はんだ噴流の状態の良否を判定するコントローラとを備える、はんだ噴流の評価システム。
10. 請求項１～８のいずれか１項に記載の評価装置が前記溶融はんだ槽の上方を通過する際に前記はんだ噴流と接触している状態の前記薄板部材を前記温度分布測定器によって測定することで、前記薄板部材の面内の温度分布を示す熱画像を取得するステップと、
    前記熱画像の画像処理によって得られた前記面内での前記温度分布の状況に基づき、前記はんだ噴流の状態の良否を判定するステップとを備える、はんだ噴流の評価方法。
11. 前記熱画像は、予め定められた複数の画素領域毎に前記はんだ噴流との接触の有無を示す情報を有する様に画像処理され、
    前記判定するステップは、前記熱画像の前記はんだ噴流の規定位置に対応して予め定められた検査領域内での前記はんだ噴流と接触した前記画素領域のカウントに基づいて、前記はんだ噴流の状態の良否を判定する、請求項１０記載のはんだ噴流の評価方法。
12. 前記判定するステップは、前記熱画像から取得される前記温度分布と、予め定められた基準熱画像の前記温度分布とのパターンマッチングに基づいて、前記はんだ噴流の状態の良否を判定し、
    前記基準熱画像は、前記はんだ噴流の正常時における前記薄板部材の前記面内での温度分布を示す、請求項１０記載のはんだ噴流の評価方法。
13. 前記熱画像内の前記温度分布に係る予め定められた複数の特徴量を複数の評価用パラメータ値として算出するステップを更に備え、
    前記判定するステップは、前記はんだ噴流が不良と判定された場合には、予め蓄積された前記複数の評価用パラメータ値と、予め定義された前記はんだ噴流の不良の複数の原因とを対応付ける情報を蓄積したデータベースに基づく機械学習によって、前記複数の原因から推定される不良原因を抽出する情報を生成する、請求項１１又は１２に記載のはんだ噴流の評価方法。
14. 前記複数の原因のそれぞれに対応する前記はんだ付け装置についての予め記憶された複数の調整用ガイダンスを、推定された前記不良原因に基づいて選択的に出力するステップを更に備える、請求項１３記載のはんだ噴流の評価方法。
15. 前記データベースに蓄積される情報は、意図的に前記はんだ噴流の不良を生じさせる様に前記はんだ付け装置を動作させた時に前記評価装置の前記熱画像から取得された前記情報と、前記はんだ付け装置の実使用時に前記評価装置の前記熱画像から取得された前記情報とを含む、請求項１３又は１４記載のはんだ噴流の評価方法。
16. はんだ噴流が噴出される溶融はんだ槽と、前記溶融はんだ槽の上方を通過する様にはんだ付け対象物を搬送する搬送コンベアと、前記溶融はんだ槽の上方から前記搬送コンベア及び前記溶融はんだ槽に向けられた視野内の温度分布測定器とを備えたはんだ付け装置におけるはんだ噴流の評価方法であって、
    前記搬送コンベア上の搬送物を介さない状態で、前記溶融はんだ槽から噴出される前記はんだ噴流を前記温度分布測定器によって測定することで、上方から見た水平面内における前記はんだ噴流の温度分布を示す熱画像を取得するステップと、
    前記熱画像の画像処理によって得られた前記水平面内での前記はんだ噴流の温度分布の状況に基づき、前記はんだ噴流の状態の良否を判定するステップとを備える、はんだ噴流の評価方法。
17. 請求項１～８のいずれか１項に記載の評価装置が前記溶融はんだ槽の上方を通過するタイミングの前又は後のタイミングにおいて、前記評価装置を介さない状態で前記はんだ噴流を前記温度分布測定器によって測定することで、上方から見た水平面内における温度分布を示す前記はんだ噴流の熱画像を取得するステップと、
    前記はんだ噴流の熱画像の画像処理によって得られた前記水平面内での前記はんだ噴流の温度分布の状況に基づき、前記はんだ噴流の状態の良否を判定するステップとを備える、はんだ噴流の評価方法。
18. 前記判定するステップは、前記はんだ噴流の熱画像の前記水平面内における、前記搬送コンベアの搬送方向に平行な方向又は垂直な方向に沿った直線上での前記はんだ噴流の温度プロファイルに基づいて、前記はんだ噴流の鉛直断面の形状を評価することによって、はんだ噴流の状態の良否を判定する、請求項１６又は１７に記載のはんだ噴流の評価方法。
19. 前記はんだ噴流の熱画像の予め定められた複数の画素領域毎に、前記はんだ噴流の前記水平面内での温度分布に係る予め定められた評価用パラメータ値を算出するステップを更に備え、
    前記判定するステップは、算出された前記評価用パラメータ値に基づき、前記はんだ噴流の状態の良否を判定する、請求項１６又は１７に記載のはんだ噴流の評価方法。
20. 請求項１～８のいずれか１項に記載の評価装置が前記溶融はんだ槽の上方を通過する際に前記はんだ噴流と接触している状態の前記薄板部材を前記温度分布測定器によって測定することで、前記薄板部材の面内の温度分布を示す前記薄板部材の熱画像を取得するステップと、
    前記薄板部材の熱画像に基づいて、前記薄板部材の前記面内での前記温度分布に係る、予め定められた第１の評価用パラメータ値を算出するステップと、
    前記薄板部材の熱画像が取得されるタイミングの前又は後のタイミングにおいて、前記搬送コンベア上の搬送物を介さない状態で前記はんだ噴流を前記温度分布測定器によって測定することで、上方から見た水平面内における温度分布を示す前記はんだ噴流の熱画像を取得するステップと、
    前記はんだ噴流の熱画像に基づいて、前記はんだ噴流の前記水平面内での温度分布に係る、予め定められた第２の評価用パラメータ値を取得するステップと、
    前記第１及び第２の評価用パラメータ値の両方を用いて、前記はんだ噴流の状態の良否を判定するステップとを備える、はんだ噴流の評価方法。
21. 請求項１０～１５のいずれか１項に記載のはんだ噴流の評価方法によって、前記薄板部材の熱画像に基づいて、前記薄板部材の前記面内での温度分布に係る予め定められた第１の評価用パラメータ値を取得するステップと、
    請求項１６～１９のいずれか１項に記載のはんだ噴流の評価方法によって、前記はんだ噴流の熱画像に基づいて、前記はんだ噴流の前記水平面内での温度分布に係る予め定められた第２の評価用パラメータ値を取得するステップと、
    前記第１及び第２の評価用パラメータ値を用いて、前記はんだ噴流の状態の良否を判定するステップとを備える、はんだ噴流の評価方法。
22. 請求項１０～２１のいずれか１項に記載されたはんだ噴流の評価方法によって、前記はんだ付け装置の前記はんだ噴流を評価する工程と、
    前記評価する工程による前記はんだ噴流の状態の良否判定後に、前記搬送コンベアによって前記はんだ付け装置の前記溶融はんだ槽の上方にプリント基板を通過させるはんだ付け工程とを備える、プリント基板の製造方法。

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