JPH01300188A - 加熱炉の温度制御装置 - 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】

に産業上の利用分野】 本発明は、リフロー炉や硬化炉のような回路基板の加熱
を行なう加熱炉に係り、とくに回路基板の種類に応じて
所定の加熱温度を得るためにヒータ温度等の回路基板の
加熱温度にかかわる装置側の各種設定部の設定値の調整
に関するものである。 に発明の概要】 リフロー炉や硬化炉のような回路基板の加熱を行なう加
熱炉において、温度設定用のテストボードを炉に投入す
る。そしてこのテストボードの加熱温度データを炉の制
御側にフィードバックし、制御側の判断によって自動的
にヒータの温度設定を変更するようにする。この操作を
所定の加熱条件が達成するまで繰返すようにする。これ
によって従来は作業者が行なっていたヒータの温度設定
の自動化を図るようにしたものである。 Ｋ従来の技術】 回路基板の加熱を行なうために従来より第７図に示すリ
フロー炉や第９図に示す熱硬化炉が用いられている。リ
フロー炉は回路基板１をベルトコンベア２で搬送しなか
らヒータ３によって加熱を行なうようにしたものであっ
て、各ユニットにはそれぞれ温度センサ４が設けられる
とともに、炉の出口側には冷却ファン５が設けられてお
り、このファン５からの冷部風を風向板６によって制御
しながら回路基板１の冷却を行なうようにしている。ま
た第９図に示す熱硬化炉の場合には、第１のユニットが
ｕｖ＠ｍゾーンから構成されてあり、その内部にはＵｖ
ランプ７が設けられている。そしてつぎの２つのユニッ
トが加熱ゾーンを構成しており、ヒータ３と温度センサ
４とがそれぞれ設けられている。 これらの炉の中を通過する回路基板１の温度プロフィー
ルはそれぞれ第８図および第１０図に示すようになって
いる。一般にリフロー温度や熱硬化温度はある固定され
た値で運転されるようになっている。しかしリフＯ−さ
れる回路基板や熱硬化される回路基板は、その種類によ
って熱容量が様々であるために、加熱炉の温度設定が一
律の場合には、全ての回路基板について同一の加熱温度
を得ることができなくなる。 第７図に示すリフロー炉や第９図に示す熱硬化炉の内部
の温度を制御する場合には、炉内の温度検出のために温
度センサ４を設けるとともに、第１２図に示すように炉
内温度の設定を行なう濡洩設定用ボリューム１５をヒー
タコントロールユニット１４に設けるようにしている。 そしてこのボリューム１５によって炉内の温度が設定さ
れた値になるようにヒータ３に流れる電流をヒータコン
トロールユニット１４によって制御するようにしている
。これによって炉内の温度は一定になるが、回路基板１
が上記加熱ゾーンを通過する時間は回路基板１が炉内温
度に達する時間よりも短い。このために回路基板１の熱
容量の違いによって、この加熱ゾーンにおいて達する基
板の加熱温度は異なることになる。

【発明が解決しようとする問題点】

加熱炉において、第８図に示すような回路基板１の加熱
温度プロフィールが得られるようにするために、回路基
板１に合わせて主に加熱炉のヒータ温度およびベルトス
ピードをそれぞれ調整するようにしている。そしてこの
ような設定のために第１１図に示すようなシステムを用
いる。すなわち対象となる回路基板１と同じ熱容量を有
するテストボード１０に熱電対から成る温度センサ１１
を取付け、このテストボードを加熱炉に投入し、実際の
テストボード１０の加熱温度を温度計１２によって測定
する。そして作業者が測定結果を確認して、上記ファク
タを調整する。この基板温度測定と加熱炉の設定値の変
更を繰返し、所定の加熱条件が満足した時点で、商品と
なる回路基板１が加熱炉に投入されることになる。 しかしこのような加熱炉の各部の設定値の設定作業は＾
い熟練と技術レベルとを必要とする。すなわち一般のユ
ーザにとってはこのような作業が大きな負担になってお
り、つぎのような不具合を生じている。まず各部分の設
定値の追込み不十分によって回路基板の加熱温度条件が
不揃いになり、回路基板の品質にばらつきが発生するこ
とになる。 また設定時間が増大することによって、生産性が低下し
ている。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、加熱炉の各部の温度設定のための作業者の負担を軽
減し、回路基板の製造時における品質の向上を図るとと
もに、その生産性を高めるようにした加熱炉の温度制御
装置を提供することを目的とするものである。 Ｋ問題点を解決するための手段】 本発明は、加熱手段と搬送手段とを有し、回路基板を前
記搬送手段によって搬送しながら前記加熱手段によって
加熱を行なうようにした加熱炉において、温度センサを
有するテストボードと、前記加熱手段を制御する制御手
段と、前記制御手段の設定値を変更する手段とをそれぞ
れ具備し、前記テストボードを前記搬送手段によって搬
送しながら前記′ａ度センサの出力を前記制御手段に供
給し、前記加熱手段による加熱条件を満足するまで前記
制御手段の設定値を変更しながら温度測定の動作を繰返
して実行するようにしたものである。

【作用） 従って本発明によれば、これまで作業者が行なっていた
作業であって、各種の回路基板に対応した加熱炉の各種
設定値の導出作業を、装置側で自動的に行なうことが可
能になる。すなわち装置側に対して学習機能をもたせ、
装置側で自動的に導出することが可能になる。 に実施例Σ 第２図は本発明の一実施例に係るリフロー炉の構造を示
すものであって、このリフロー炉は第１プリヒートユニ
ツト２１、第２プリヒートユニツト２２、第３１リヒー
トユニツト２３およびリフローユニット２４を備えてい
る。これらのヒートユニット２１〜２３およびリフロー
ユニット２４はそれぞれヒータ２５と温度センサ２６と
を備えている。また各ヒートユニット２１〜２４内を通
過するようにベルトコンベア２７が設けられている。さ
らに入口部分には回路基板通過検出センサ２８が設けら
れている。 つぎに上記ヒータ２５のｔ１１制御を行なうことにより
、通過する回路基板の温度プロフィールが所定の特性に
なるようにするための制御装置の構成を第１図によって
説明すると、この装置はヒータコントロールユニット３
１を備えており、このヒータコントロールユニット３１
に上記各ユニットのヒータ２５と温度センサ２６とが接
続されている。 そしてコントロールユニット３１はＣＰＵ３２に接続さ
れるとともに、ＣＰＵ３２はメモリ３３とデータ入力装
置３４に接続されている。さらにＣＰＬＩ３２はモータ
ドライブユニット３５を介してベルト駆動モータ３６に
接続されるようになっている。またＣＰＵ３２は温度計
１２に接続されるようになっている。この温度計１２は
第１１図に示す従来の温度測定装置と同様のものであっ
て、テストボード１０に設けられている熱電対から成る
温度センサ１１の温度を測定するものである。 以上のような構成において、第３図および第４図に示す
ように、データ入力装置３４によって希望するりフロー
温度、プリヒート温度、またリフローを行なう回路基板
の熱容量に関する情報、ずなわら板厚や材質に関する情
報を入力する。そして第１１図に示す温度測定装置を用
いてテストボード１０の温度を測定し、この情報をリフ
ロー炉の制御側に入力する。制御側は上記データを基に
、所定の変換プログラムに従って装置の各種の設定値を
変更する。 そして第４図に示すように、この後にテストボード１０
を用いて熱電対１１によつ°て温度測定を行ない、希望
する加熱条件になっているかどうかを確認する。条件が
満足されていなければ、上述の変換プログラムに従って
設定値を変更し、再度テストボード１０の温度測定を行
なう。このような動作を加熱条件が満足されるまで繰返
して実行することにより、各種の設定値の導出を行なう
ようにする。 リフロー炉の場合には、一般に回路基板の温度プロフィ
ールは、第８図に示す従来のりフロー炉のそれと同様に
、ある一定温度を一定時間持続、させてプリヒートを行
なった後に、所定のピーク温度までもっていく。すなわ
ち第１１リヒートユニツト２１および第２プリヒートユ
ニツト２２によって回路基板を加熱し、第３プリヒート
ユニツト２３でこの温度を維持する。モしてリフローユ
ニット２４によって回路基板の温度をピーク値までも゛
つていく。このことから回路基板の温度プロフィールは
、第８図におけるＡＳＢ％Ｃの３つのポイントの回路基
板の温度を測定すれば類推できることが分る。ここでＡ
は第２１リヒートユニツト２２と第３プリヒートユニツ
ト２３の間の＠度であり、Ｂは第３プリヒートユニツト
２３とリフローユニット２４の間の温度である。またＣ
はリフローユニット２４の出口部分の温度である。 このようなチエツクポイントの検出は、第２図に示すよ
うにプリヒートゾーンの入口側に設けられた基板通過検
出センサ２８によって回路基板を検出する。ここでベル
トコンベア２７のスピードは一定でしかも既知であるか
ら、センサ２８が回路基板を検出してからそれぞれ所定
の時間を経過した後に回路基板の温度検出を行なえば、
第８図に示すＡＸＢ、およびＣの各ポイントでの温度測
定が行なわれることになる。 つぎにリフロー炉の各種の設定値を自動的に導出するた
めのデータ処理に用いられるプログラムについて第３図
および第４図によって説明する。 まず初期設定のプログラムは、第３図に示すように、つ
ぎのようなデータの入力によって、所定の加熱温度に近
似できるようなりフロー炉の各種の設定値を導出覆る。 ここで加熱条件としては、プリヒート温度およびリフロ
ー温度を設定する。また基板の熱容量に関しては、その
材質、板厚、および寸法に関する情報を入力する。また
必要に応じてベルトコンベア２７のスピードをも入力す
る。 つぎに回路基板の温度のチエツクポイントの検出は、ベ
ルトコンベア２７のスピードから、回路基板が基板通過
検出センサを通過してから、各チエツクポイントＡ、Ｂ
、Ｃに至るまでの時間を算出する。そして実際に回路基
板がセンサ部２８を通過すると、対応する所定の時間経
過後に各ポイントでの回路基板の温度データの取込みを
指示するようにする。 つぎにプリヒートユニット２１．２２の温度設定のプロ
グラムは、つぎのようにして行なわれる。 リフロー炉が初期設定され、炉内温度が設定値に達した
後に行なわれる回路基板の温度測定において、チエツク
ポイントへの温度が第５図に示すように指定されたプリ
ヒート温度に達していない場合には、つぎのようにして
ヒータの温度の再設定を行なう。 変更前のヒータ２５の設定値をメモリ３３内に格納する
。に−夕２５の設定値変更後に基板温度を測定し、これ
が希望する温度に達していないときはこのときのヒータ
２５の設定１ｉ１！みよびｔＮ？２の温度をメモリ内に
格納する。メモリ内に格納されたデータ、すなわちヒー
タ２５の設定値および基板の温度から、ヒータ２５の設
定値変更により回路基板の温度の変化率を求める。上記
の変化率をベースにしてつきのヒータの設定値を求め、
再度基板温度測定を行なう。なお初期設定により加熱条
件が満足されない場合の、つぎのヒータ設定値の導出は
予めメモリ内に基板の熱容量に対応したヒータ温度に対
する基板温度の変化率をデータとして登録しておき、こ
のデータに従って行なうようにする。 つぎに第３７リヒートユニツト２３の温度設定のプログ
ラムについて説明する。チエツクポイントＢが指定され
たプリヒート温度になるようにユニット２３のヒータ温
度を設定する。なおこの温度はチエツクポイントＡの温
度と同じである。そしてヒータ温度の設定方法は基本的
には上記のプリヒートユニット２１．２２の温度設定プ
ログラムと同じである。しかしチエツクポイントＢの温
度はチエツクポイントＡＩ：Ｉ）４度変化の影響を受け
る。このためにプリヒートユニット２１．２２のヒータ
の設定温度を変更するときには、その補正データをプリ
ヒートユニット２３にフィードバックさせる必要がある
。 つぎにリフロー温度の設定プログラムを第６図によって
説明する。チエツクポイントＣが指定されたり７０一瀾
度になるようにリフロー炉のヒータ温度を設定するもの
である。ヒータ温度の設定の考え方は、第３プリヒート
ユニツト２３の温度設定プログラムと同じである。また
チエツクポイントＣの温度は、３つのプリヒートユニッ
ト２］、２２．２３における基板の加熱温度の影響を受
ける。このためにプリヒートユニット２１．２２．２３
のヒータ２５の温度設定を変更した場合にはその補正が
必要になる。 つぎにベルトコンベア２７のスピード調整のプログラム
について説明すると、加熱される回路基板の熱容ｌが大
きい場合には、ヒータ２５の温度を上げてもその加熱ゾ
ーンにおける基板通過時間が矧いために、基板温度があ
る温度以上に上がり難くなることがある。このような場
合には第６図に示すように、ベルトコンベア２７のスピ
ードを遅くし、この加熱ゾーンにおける基板通過時間の
延長を図り、所定の基板温度が得られるようにする。 なお上記の説明は、ヒータ２５によって回路基板を直接
加熱するりフロー類についての説明であるが、リフロー
炉には熱風によって基板の加熱を行なうものもあり、こ
のような熱風加熱方式の場合の設定部のパラメータとし
ては風ωが追加されることになる。 【発明の効果】 以上のように本発明は、温度センサを有するテストボー
ドと、加熱手段を制御する制御手段と、制御手段の設定
値を変更する手段とをそれぞれ具備し、テストボードを
搬送手段によって搬送しながら温度センサの出力を制御
手段に供給し、加熱手段による加熱条件を満足するまで
制御手段の設定値を変更しながら温度測定の動作を練返
して実行するようにしたものである。従って従来作業者
が行なっていた作業であって、回路基板の種類に合わせ
た加熱炉の各種の設定作業の自動化が図られることにな
る。これによって加熱条件の設定の作業の省略化が図ら
れることになり、ヒータの設定値の作業者間のばらつき
がなくなることにより、回路基板の製造の品質が向上す
る。またヒータの設定作業が簡単に行なわれることにな
り、機種切換え時の設定作業時間の短縮による装置の生
産性の向上を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るリフロー炉の制御装置
のシステム構成を示すブロック図、第２図はりフロー類
の構造を示す断面図、第３図は制御装置による初期設定
の動作を示すブロック図、第４図は基本動作のフローチ
ャート、第５図はプリヒート温度設定のフローチャート
、第６図はりフロー温度設定のフローチャート、第７図
は従来のりフロー類の縦断面図、第８図は同温度変化を
示すグラフ、第９図は従来の熱硬化炉の構造を示す縦断
面図、第１０図は同温度変化を示すグラフ、第１１図は
回路基板の温度測定の装この斜視図、第１２図は炉内の
温度制御システムのブロック図である。 また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。 １０・・・テストボード １１・・・熱電対（温度センサ） １２・・・温度計（ペンレコーダ） ２５・・・ヒータ ２７・・・ベルトコンベア ３１１命・ヒータコントロールユニット３２・・・ＣＰ
ＬＩ ３４・・・データ入力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．加熱手段と搬送手段とを有し、回路基板を前記搬送
   手段によつて搬送しながら前記加熱手段によつて加熱を
   行なうようにした加熱炉において、温度センサを有する
   テストボードと、前記加熱手段を制御する制御手段と、
   前記制御手段の設定値を変更する手段とをそれぞれ具備
   し、前記テストボードを前記搬送手段によつて搬送しな
   がら前記温度センサの出力を前記制御手段に供給し、前
   記加熱手段による加熱条件を満足するまで前記制御手段
   の設定値を変更しながら温度測定の動作を繰返して実行
   するようにしたことを特徴とする加熱炉の温度制御装置
   。