JPH01133673A - 自動はんだ付け機械のフレツクス中の固形成分含量を測定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、公知の種類の自動はんだ付け機械のフラノラ
ス中の固形物質含量を測定する方法をその出発点とする
ものである。

最近の電子機器を生産する場合、電子構成部品を一組に
まとめ、導体線を印刷した配電カード上にはんだ付けを
している。このはんだ付けは、はんだ付け機械を用いて
連続生産で行われる。この目的のために、はんだすべき
面を、ます、フラックスを以って噴霧するか又は泡処理
することによって湿潤化し、次いではんだ剤ロールを介
して、はんだと接触させている。

均専なはんだ付け結果は、平均した状態で存在している
フラノクス品質によって初めて達成できる。電子工学で
はんだ付けに使用されるフラックスは２つの成分を含ん
でいる。その成分として一方では、例えばコロホニウム
１！塩及び酸の様な固形物質成分又は活性物質成分、活
性化剤、及び添加剤であり、他方では、希釈剤システム
、即ち各種有機溶剤とある程度の水分との混合物である
。

活性物質７３度の変動は、はんだ付け成果に影響する。

それ故、はんだ剤中の活性物質濃度を一定に保持すると
いう努力がなされている。はんだ付け機械の操作中に、
導体板ははんだ剤を受は取り、更に運んで行く。同時に
希釈剤は揮発し、こうして、はんだ剤の比重及び固形物
割合は増大する。それ故、適当な活性物質ｃ１度を維持
するためには、特定の時間間隔ではんだ剤の性状を制御
し、必要によっては、希釈剤を添加しければならない。

コａホニウム溶液でもある、はんだ剤中の固形物含量を
測定法は、極めて困難に構成されている。コロホニウム
は揮発成分を含量し、そのものは温度の高さが異なるに
つれて揮発量も異なってくる。測定結果は、その結黒劣
悪化する。非揮発性成分の測定は比較的骨が折れ、時間
のかかる方法であって、実験室内でしか実施できない。

従って、その様な方法は操作中のはんだ付け機械を継続
的に制御するのには適していない。

操作中のはんだ付け機械のはんだ剤を、継続的に制御す
るためには、はんだ剤の比重測定が普通使用されている
。

この方法はしかし、幾多の不利を有している。比重測定
の際は、常に被測定物の温度がその測定結果に強く影響
する。それ故、調べるべきはんだ剤を厳密に特定の測定
温度に保たなければならない。特定の温度範囲内での測
定温度の変動を補償することのできるような電子比重測
定器は、それ故、それにも拘わらず、大抵は加熱装置を
備えている。なお、その比重測定法ははんだ剤中の有効
物質−又は固形物質含量の１度用の間接的測定法である
に過ぎない。

はんだ剤の含水量は別の問題点である。希釈剤中に含ま
れている有機溶剤、大抵はアルコール類は、極めて吸湿
性であって、出来るだけ多量の水蒸気吸収をしようとす
る。配電カードのはんだ剤での湿潤化過程中に、はんだ
の水での豊富化が進行する。この豊富化は空気相対湿度
が高ければ高いほど大きくなる。水の吸収によって当然
その希釈剤の比重は変化する。その水分吸収によって、
アルコール−水−混合物の沸点も変わり、従って蒸発熱
も変化する。含水量の増大につれて、普通、希釈剤は最
早取り除くことができない。その結果、はんだ付け機械
の正常でない運転が始まる。

自動はんだ付け機械は、大抵、自動比重補正装置を保有
している。しかし、この装置は、含水量の増大を検知し
ない。即ち、含水量の増大によって、はんだ剤の比重も
増大する。そして、自動的な比重補正により簡単により
多くの希釈剤が導入される。その結果は、しかし、正常
運転に必要な、はんだ剤中の固形物含量又は活性物含量
の減少である。希釈剤含量の上昇によって、含水割合さ
えも更に増大しつる。その結果は、はんだ箇所が欠陥を
持っているだけでなく時の経つと共に、構成要素に腐蝕
現象が起こる。

フラックス比重測定と制御は検知出来ない吸水の故に、
はんだ付けの良好な継続的な品質について保証がないの
で、他の検知方法を提案しようと試みられた。その中に
は例えば連続的キュベントでの７真による測定やあるい
は屈折率の連続的な測定がある。これら測定法はしかし
実際」−は実施出来ないことが判った。

水量の別々の測定も、なるほど、実験室中では困難でな
　いが、運転中のはんだ付け機械には、適用することが
できない。はんだ剤中の含水率を測定するには、更に電
気的な電導性の測定も存在している。一般的には、はん
だ剤の電導性とその含水率との間には、直線関係が成立
している。この関係は、広範囲において、はんだ剤の固
形物含量とは無関係である。その場合の不利は、生産過
程に生成するはんだ剤の汚染が、その測定結果に悪影響
を与えることである。その様な汚染は、例えば、導体板
のラッカー、導体線から溶は出した銅、又は銅−亜鉛一
層から出て来ている。それ故、その理由からして、電導
性の測定によるはんだ剤の含水量の測定も又、普通、利
用できない。

本発明の効果 これに反し、特許請求の範囲１の特徴を有する本発明の
方法は、はんだ剤の固形物含量を直接法により、測定す
ること、即ち、誘導された大きさの測定による迂回によ
らないで測定するという利点を有している。その他の利
点としては、測定を実施するために、はんの僅か許りの
試料しか必要でないという点に見ることが出来る。その
試料の量を電磁的な放射路の中にもたらし、その透明性
、即ち、透過性を測定する。

１項特許請求の範囲に記された手段によって、特許請求
の範囲１に記載の方法の有利な拡張と改善が可能となる
。

特にを利な点は、少量の操作液体の導入によって、試料
僅の透明性は、与えられた操作液体量との関連において
測定され、従ってはんだ剤の状態及び品質についての別
の結論か出されうるという点である。この別の結論に属
するものは、例えばはんだ剤の汚染度及び含水ｉＡにつ
いての結論である。

はんだ剤の固形物含量の測定は、はんだ剤の含水量と無
関係に可能である。

はんだ剤のあるべき固形物含量が、正常なものとして規
定されることは、別の利点である。正常値から測定値が
異なっている場合、比較的単純な換算によって沿釈剤量
が記載されることが出来、その希釈量を、はんだ付け機
械中に使用されたはんだ剤の全項に添加することができ
る。

副特許請求の範囲の特徴を仔する本発明の装置により、
を その方法は有利に実施出来る。その装置の各構成要素用
いて、それぞれの測定点及び／又は全測定カーブは検知
することが出来る。

副特許請求の範囲の１項特許請求の範囲に記された手段
によって、その副特許請求の範囲に記された装置の有利
な拡張と改良が可能となる。配量ユニットは、有利には
操作液体用の貯蔵容器やその操作液体を滴々ｎ１定出来
る空気弁装置を含んでいる。滴数を光制限ユニットで数
える。そうすることによって、簡単に個々の４Ｉ１１定
点が補足できる。補足された測定点は、有利に、曲線記
録ユニットを用いてα１定曲線に記録されている。

／！ＩＩ定試料の良好な混合、従って正確な測定結果の
ために混合ユニットが設けられている。

一連の記録ユニット及び計算ユニ、トは個々の測定結果
のあと処理、即ち、個々の測定値の換算、あるべき値の
規定及び測定値とあるべき値との比較、特定の測定値の
典型的な放射割合値の確定及び較正ファクターの確定並
びに別の計算機能の導入のために用いられている。

表示装置は、測定の間又はその後に、その装置の使用者
に関心のある数値を表示する。そしてその表示装置の打
利な簡素化は、例えばボタン押しにより多くの測定箇所
をただ一個の信号に切り替えうろことによって可能とな
る。

本発明の別の特性及び利点は、一つの実施例が模式的に
記されている図面と関連する説明から明白である。それ
ら特性は単独にでも任意の組合せでも実現出来る。本発
明は説明されている実施例だけでなく、その等価のすべ
ての変形及び構成に拡大できる。そしてそれらは、本発
明の公開の枠内で専門家にとって容易に推考できるもの
である。

本発明の一つの実施例が、その図面に述べられており、
ド記の説明書に詳細に述べられている。第１図は本発明
による装置の系縮図を示す。第２図は本発明により構成
された測定装置正面図であり、第３図は透過率曲線の１
例である。

実施例の説明 第１図の系統図では、貯蔵容器１１が操作液体で充され
ている。操作液体としては、主に、水酸化カリウムが用
いられる。貯蔵容器は充填量計測器を具備しているのが
よい。その貯蔵容Ｗｌｌの後方には配量ユニット１２が
接続しており、その配量ユニットは集積量■用の発給ユ
ニットを含んでいる。配置４ユニツトの下方には、空気
弁１３が設けられている。この弁１３は、弁制御装置１
４により制御される。弁１３の出口で操作液体は嫡々流
出する。流出する滴は光制限装置１５により計数される
。

測定中は試料管１６中に落下する。測定中は試料管１６
はフラックスと溶剤の混合物１７で充されている。試料
管１８１国こは、更に、その混合物１７を混合するため
の合成材脂被覆マグネット１８が入れられるのが良い。

マグネット１８の高さの所には、試料管１６の外側に、
振動峨場を造るのに役立つコイル装置１９が設けられて
いる。この磁場はマグネット１８の振動調整に用いられ
る。

Ｊλ料骨管１８中混合物１７のところには、殊に赤外線
範囲にある光を放出する発光ダイオード２１が設けられ
ている。試料管１６のその発光ダイオード２１の反対側
には、混合物１７を通過した放射割合を測定するための
フォトダイオード２２が設けられている。即ち、この発
光ダイオード２１とフォトダイオード２２との設置は、
透過測定に用いられる。以上説明したそれらすべての構
成部品は、この実施例では、全測定装置の測定範囲２３
中に取り付けられている。

評価範囲２４には、測定器の計算ユニット及び記憶ユニ
ットが設けられている。パラメータ記憶装置２５にはフ
ラックス中の固定物割合のあるべき含量を規定する。

更に、プログラム記憶装置２５には、はんだ付け機械中
の全フラックス量が記憶されている。更にまた、較正フ
ァクター用の記憶装置２６が設けられている。較正係数
の一つは、消費された操作液体の固形物含量の測定に用
いられる。その他の較正ファクターは滴数と操作液体中
ｉ＋１ｍとの間の換算に用いられる。別の較正係数は特
定の測定点にとって典型的な透過の調整に用いられる。

典型的な測定点、即ち変換点は、その測定装置の機能説
明の際に予定されている。換算ユニット２７は操作液体
滴数と送られた操作液体量との間の換算に用いられる。

この換算ユニット２７の入口には、光制限装置１５の出
口が接続されている。計算ユニット２８は、フラックス
の特ｎ的固形物含量を計算し、新しいフラックスの必要
追加量を調べるのに用いられる。この計算ユニット２８
は４つの入口を持っている。最初の入１コには、較正フ
ァクター記憶装置２６の出口が接続されており、第２の
入口にはプログラム記憶装置２５の出口が、第３の入口
には換算ユニフトの入口が、そして、第４の入口には発
光ダイオード−フォトダイオード装置２１．２２の出口
が接続されている。この計算ユニット１２には、表示装
置２９が接続されている。この表示装置は、特異固形物
含量、即ち固形物質含量の測定値及びあるべき値の表示
に用いられる。この実施例では、発光ダイオードの唯一
のセットが備えられている。そして、ＩＩ定値表示のあ
るべき値の表示への換算は、キー圧によって行われる。

表示装置は、史に、希釈剤又は濃縮物の必要追加量やは
んだ付け機械中にあるフラックスの全量の表示に用いら
れる。。

それら２つの値も発光ダイオードの唯一のセットによっ
て表示されることが可能である。発光ダイオードのセ。

トは、この実施例の場合は、ケン圧により、適宜、二つ
の１ｊｌ１１定位置の一方に切替できる。

自動はんだ付け機械のフラックス中の固形物質含量を４
１＋１定する方法及び装置を以下に説明する。

自動はんだ付け機械から特定量のフラックスを採取する
。このフラックス特定量を試験管１６にいれる。充填し
たフラックスを持った試験管１６を側面から発光ダイオ
ード２工で放射する。試験管１６の反対側に出て来る放
射率、従って透過率をフォトダイオード２２で測定する
。

フラックス中の固形物全量を測定するために、前もって
決めた量の操作液体を入れる。この実施例の場合、操作
液としては、苛性カリ溶液が用いられた。コイル装置１
９とマグネット１８とからなる撹拌装置はフラックスと
操作液体との混合物１７の均質な混合に用いられる。

フラックスに操作液体を加えることによって、混合物の
透過率は変わる。典型的な曲線経過は第３図に示されて
いる。

操作液体を添加する場合、透過率は先ず低下する。操作
液体を更に添加すると、透過率は再び増大する。混合物
１７は、こうして操作液体を添加している間に、先ず濁
り、次いで再び透明になる。

第３図に示した曲線から、２．３の特性のある透過値、
例えば最少透過率又は５０％増大透過率Ｔ５０を知るこ
とが出来る。これらの値は適性な評価によって、固形物
含量、含水率及びｌす染物含蛍の測定を可能ならしめる
。

その評価によって得られた値は、フラックス使用の可能
性についての情報を与える。例えば、恒数と掛は合わせ
ることによって、添加された操作液体量から、フラック
ス中の固形物含量を計算することができる。

パラメーター記憶装置２５には、この装置を稼働する前
に、フラックス中の固形物割合のあるべき含量やはんだ
付け機械中で使用されたフラックス量が入力されている
。計算ユニット２８では、実際の測定量が、予めプログ
ラムされているあるべき含量と比較される。この比較結
果に基いて、本発明の方法及び関連装置を用いて、希釈
液体の必要追加量を計算し、表示することができる。

第２図には、本発明の装置について一装置の実施例が示
されている。同じ構成部品は第１図ｔこおけると同じ引
用番号で示されている。

測定範囲２３には、貯蔵容ｆｆ１１１、弁１３を有する
配置ユニット１２、及び放射装置２１．２２及び撹拌装
置１９を汀するロッカー３２が存在している。ロッカー
３２は試験管１６の収容するためのものである。この装
置の評価範囲２４に、ネｙ１４（Ｓ品３３及び図示され
ていない記憶ユニット及び計算ユニ、トが存在している
。評価範囲の前面には、しかしながら、表示装置３４．
３５及び３６のセントを見ることができる。この表示装
置３４は発光ダイオード七ノド３７、圧キー３８及び調
整機３９を含んでいる。この表示装置３５は発光ダイオ
ードのセット４１、圧キー４２及び調整機４３を含んで
いる。

表示装置３６は例えば、別の工程を表示するための４つ
の信号ランプ又は発光ダイオードを何している。

測定の開始ｆｌｉＴには、試料管１６はフラックスの特
定の記Ｊｄｉｉｆｋで充され、ロッカー３２の中に置か
れる。測定の間に、発光ダイオード３７にはフラックス
中の固形吻合ｆａの測定値を読みとることができる。キ
ー３８を圧迫することによって、属するあるべき値を比
較に用いることができる。調整機３９は装置の較正に用
いられる。

発光ダイオードセット４１は希釈剤又は場合により、ｌ
コ編物の必要追加量を示す。キー圧によって、発光ダイ
オード七ノド４１をフラックスの全量の表示に切り替え
ることが出来る。調整機４３は、この場合も較正に用い
られる。

この実施例の場合に存在している４つの表示ランプは、
下記データーを信号するのに使用される：　操作中、操
作終了、ＫＯＨ追加、操作中断 第３図には、上述の典型的な透過率の進行が、添加され
た操作液体量との関連で表示されている。縦座標には、
透過率Ｔが記載され、横座標には、操作液体量ＰＦＭが
記載されている。引かれたカーブＮは、所記の使用材料
についての典型的正常経過を示す。点線Ｍは、これに反
して、既に清々されたフラックスの測定カーブを示す。

この測定カーブＭは、フラックスの含水量が高いときは
軍らに進行する。即ち、測定カーブＭは、正常カーブＮ
の透過−最低値Ｔｗｉｎに到達していない。操作液体量
ＰＦＭの添加値が低い場合、測定値Ｍは正常ｆａＮの最
大透過率Ｔａ＋ａｘに到達しない。正常曲線Ｎと測定曲
線Ｍとの差異は、汚染度Ｖの程度を表す。フラックスの
品質への逆推論は、変換点Ｔ５０の位置からも判る。変
換点Ｔ５０はＴ　ｗａｘとＴｗｉｎの凡そ中間に在る。

結論値は、操作液体の添加ｆｆｉＭＴ５ｏに相当する。

そしてその添加量はその変換点Ｔ５ｏに到達するのに必
要量である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の系統図、第２図は本発明の測定装
置の正面図そして第３図は透過率曲線の一例を示す。 １５　光制限装置 １６　試験管、試料管 １８　マグネｙ　ト（Ｍ気部片）　　　　７撹拌装置１
９　フイ７．装置（電＠ヨイｔｖ７ｘｔ幻／２１、　３
７．　４１　　　発光ダイオード、放射線源２２　フォ
トダイオード、放射線感知器２５　パラメーター記憶装
置 ２６　較正ファクター記憶装置 ２７　換算ユニット ２８　計Ｌｆｆ−７．二、ト ２９、３３．３４．３５．３６　　　表示装置Ｔ　　放
射線割合（率）、透過率 弁理１（６３３４）砂川　五部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）下記工程、 −はんだ付け機械から特定量のフレックスを取り出すこ
   と、 −そのフレックス量を光透過性の試料管（１６）に入れ
   ること、 −添加したフレックス量を有する試料管（１６）に電磁
   放射源からの放射線を投射すること、 −試料管（１６）を透過した放射線割合（Ｔ）の強さを
   放射線感知器（２２）で測定すること、 −感知器（２２）で測定した放射線割合（Ｔ）を比較値
   を調査する為に所定の正常値と比較することを特徴とす
   る自動はんだ付け機械のフレックス中の固形成分含量を
   測定する方法 ２）下記工程、 −試料管（１６）中のフレックス量に予め決めた量の操
   作液体を加えること −放射線感知器（２２）で測定した放射線率（Ｔ）を、
   別の比較値を調べる為に所定の別の正常値と比較するこ
   と を特徴とする特許請求の範囲１の方法 ３）下記の工程 −予め決めた操作液体の量を所定の時間間隔で継続して
   加えること −次いでそれぞれ、放射線感知器（２２）で測定した放
   射線率（Ｔ）を、それぞれ関連の比較値を調べる為に、
   それぞれ関連する正常値と比較すること を特徴とする特許請求の範囲２の方法 ４）操作液体量の各添加後に調べられたそれぞれの直接
   の比較値を、その評価のために、記録に止めることを特
   徴とする特許請求の範囲３の方法 ５）放射線源（２１）として赤外線を使用することを特
   徴とする上記特許請求の範囲の一つによる方法６）放射
   線感知器（２２）として赤外線感知フォトダイオードを
   使用することを特徴とする特許請求の範囲５の方法 ７）比較値の調べた一セットがはんだ付け機械に用いら
   れた全はんだ剤に添加すべき希釈剤／濃縮剤量の制御に
   用いられることを特徴とする上記特許請求の範囲の何れ
   か１つの方法 ８）比較値の各セットの調査、および、場合により希釈
   剤／濃縮剤量の所定の時間間隔での制御が繰り返される
   ことを特徴とする上記特許請求の範囲の何れか１つの方
   法 ９）−はんだ付け機械からはんだ剤の特定量を採取する
   為の採取システム −試料管（１６）として用いられる試験管 −赤外線放射器（２１） −赤外線検知フォトダイオード（２２） −予め決めた操作液体量を添加する為の添加装置（１１
   ないし１４） −操作液体量の有るべき値とその測定値とを比較するた
   めの比較装置（１２） −測定結果を表示する為の表示装置（３４，３５，３６
   ）を 特徴とする上記特許請求の範囲の何れか１つの方法を実
   施する為の装置 １０）添加装置が操作液体用の貯蔵装置（１１）を有す
   る配量ユニット（１２）および操作溶液を滴々添加する
   為の弁装置（１３，１４）を包含することを特徴とする
   特許請求の範囲９の装置 １１）添加装置（１１ないし１４）が、更に、操作液体
   の滴数を数える為の光制限装置（１５）を包含すること
   を特徴とする特許請求の範囲１０の装置 １２）操作液体として水酸化カリを用いることを特徴と
   する特許請求の範囲９ないし１１の何れか１つの装置 １３）記録された比較値を継続的に確保する為に曲線記
   録装置が設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲９ないし１２の何れか１つの装置 １４）試料管（１６）に、その外側に固定して置かれた
   磁石コイルシステム（１９）および試料管（１６）中に
   移動可能に置かれている磁気部片（１８）が設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲９−１３の何れか
   １つの装置 １５）添加装置（１１ないし１４）の活動が特定の添加
   すべき操作液体量になったときには停止できることを特
   徴とする特許請求の範囲１０ないし１４の何れか１つの
   装置 １６）記録された比較値を評価する為、下記構成要素、
   −操作液体滴の数を必要な操作液体量に換算す為の換算
   工程（２７） −はんだ剤中の固形物割合の有るべき含量を規定し及び
   ／又ははんだ剤中のはんだ剤の全量を規定する為のパラ
   メーター記憶装置（２５） −消費した操作液体からの固形物含量を測定し及び／又
   は滴数を液体量に換算し及び／又は典型的な放射割合の
   値（Ｔ５０）を調整するための較正ファクター用の較正
   ファクター記憶装置（２６） −正常化されたはんだ剤−固形物含量を計算する為及び
   ／又は必要とするはんだ剤添加量を計算する為の計算ユ
   ニット（２８） の少なくとも一部が存在していることを特徴とする特許
   請求の範囲９ないし１５の一つによる装置 １７）行われた評価を表示する為、下記 −測定された固形物質含量 −有るべき固形物含量 −希釈剤の添加量 −濃縮物の添加量 −はんだ付け機械中のはんだ剤の全量 用の測定値の少なくとも一部の表示装置が設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲１６の装置１８）表
   示装置として発光ダイオードセット（３７，４１）が用
   いられることを特徴とする特許請求の範囲１７の装置 １９）測定した固形物含量と有るべき固形物含量を表示
   する為、圧キー（３８）により変換できる発光ダイオー
   ドセット（３７）を用いることを特徴とする特許請求の
   範囲１７または１８の装置 ２０）希釈剤及び／又は濃縮物の添加量の表示が只一つ
   の発光ダイオードセット（４１）により行われること、
   そして、この発光ダイオードセット（４１）が、一つの
   圧キー（４２）により、はんだ剤−全量の表示にも転換
   できることを特徴とする特許請求の範囲１７ないし１９
   の装置 ２１）制御器出口（３１）が曲線記録器を接続するため
   及び／又は制御装置を接続する為に設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲９ないし１２の一つによる
   装置