JPH0433364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプリント基板への電子部品のはんだ付
けをリフロー炉で行う際に、リフロー炉内でのは
んだの溶融、流動、付着状態といつたはんだ付け
状態を同炉の外部で観察できるようにした方法に
関する。

（従来の技術） プリント基板にICなどの電子部品の端子をは
んだ付けする方法としては、一般に溶融したはん
だにプリント基板を浸漬する方法が多く用いられ
ている。しかしこの方法はプリント基板を高温と
なつた溶融はんだに急激に接触させるものである
ため、プリント基板や同基板に搭載した電子部品
がヒートシヨツクを受けて変形したり機能が劣化
してしまうことがあつた。またこのはんだ付け方
法はプリント基板の片面全てが溶融はんだに接触
するため、はんだが付着してはならない箇所にま
ではんだが付着し、短絡や放電といつた不良原因
となることもあつた。

そのため近時は、これらの問題がないリフロー
炉を用いてはんだ付けされるようになつてきてい
る。リフロー炉によるはんだ付けは、例えば第３
図に示すように、プリント基板１の導体１ａにク
リームはんだ２を盛つたり定量塗布したりして付
着し、同プリント基板１の上にICなどの電子部
品３をのせて同部品３の端子４をはんだ２の上に
のせ、この状態でプリント基板１を第１図に示す
リフロー炉と称するトンネル式の電気炉内にコン
ベア６で搬入し、同炉内ではんだ２を溶融させて
第４図のように電子部品３の端子４をプリント基
板１の導体２にははんだ付けするものである。

ところで、プリント基板へ電子部品をはんだ付
けする場合、はんだがきれいに付着していれば良
いというものではなく、はんだ付け時に受けた物
理的、化学的履歴が大いに問題となる。

一般にきれいなはんだ付けを行うには活性の強
いフラツクスを用い、少し高目の温度で少し長い
時間加熱すれば良いが、近時の電子部品は非常に
維細であるため、このようなはんだ付け材料やは
んだ付け条件ではんだ付けを行うと電子部品の電
気特性が劣化してしまうことがある。

従つてプリント基板への電子部品のはんだ付け
は、最適な材料を用い最適な条件で行なわれ、し
かもその上きれいに仕上つていなければならな
い。

最適なはんだ付け材料、最適なはんだ付け条件
を把握するためには、はんだ付け中のはんだの溶
融、流動、付着などのはんだ付け状態を観察する
と非常に参考となる。従つてリフロー炉によるは
んだ付けの場合も、はんだ付けの状態を目で観察
できることが望まれていた。

（発明が解決しようとする問題点） 鏝を使用したはんだ付けや溶融はんだによるは
んだ付けは開放された場所で行われるため、はん
だ付けの状態を肉眼で直接観察することができる
が、リフロー炉は周囲が炉壁で囲まれているため
同炉内のはんだ付け状態は外部から全く観察する
ことができなかつた。

また、従来は、はんだ付けした電子部品をプリ
ント基板から強制的に剥離する剥離試験によりは
んだ付けの良、不良を検査していたが、これを行
なつてリフロー炉内のはんだ付け状況を目で確認
することはできないめ、例え剥離試験で良品と判
断されたものであつても、最適なはんだ付け材
料、最適なはんだ付け条件ではんだ付けされてい
るかどうかを判断することはできなかつた。

しかも、リフロー炉はトンネル式で長いため、
その内部は温度分布があり、最適温度分布はその
都度検討する必要ある。その為にははんだの状態
をスポツトではなく連続的に（常時）監視する必
要がある。しかし従来はリフロー炉のはんだ付け
状態を常時観察するための方法がないため不便を
感じていた。

（問題を解決するための手段） 本発明の目的はフアイバスコープを利用してリ
フロー炉内でのはんだ付け状態を炉外において正
確にしかも誰にでも容易に観察できるようにする
ことにある。

特許請求の範囲第１項の発明は、第３図に示す
ように、プリント基板１の導体１ａの上に付着さ
れたクリームはんだやプリフオームはんだ等のは
んだ２の上に電子部品３の端子４をのせ、同電子
部品３の近くにフアイバスコープ７及びライトガ
イド８の先端部７ａ，８ａを取付けて、電子部品
搭載プリント基板１とフアイバスコープ７及びラ
イトガイド８を、第１図のようにはんだ付けする
リフロー炉５内にコンベア６にのせて搬入し、は
んだ付けする部分を前記ライトガイド８からの光
で照明すると共にリフロー炉５内におけるはんだ
付け状態を前記フアイバスコープ７の後端部７ｂ
で観察するようにしたものである。

特許請求の範囲第２項の発明は、特許請求の範
囲第１項の発明のフアイバスコープ７の後端部７
ｂにTVカメラ９を接続して、フアイバスコープ
７の後端部７ｂに結像された画像を同TVカメラ
９により撮影し、それを第２図のモニタTV１０
で観察するようにしたものである。

特許請求の範囲第４項の発明は、特許請求の範
囲第１項の発明の電子部品３の近くにフアイバス
コープ７の先端部７ａとライトガイド８の先端部
８ａだけでなく、第５図のように温度センサ１１
の先端部１１ａをも取り付けてそれもプリント基
板１に追従してリフロー炉５内へ搬入さるるよう
にし、これにより、リフロー炉５内のはんだ付け
状態をフアイバスコープ７に結像させ、その像を
TVカメラ９で撮影してリフロー炉５の外のモニ
タTV１０に表示し、前記温度センサ１１で検知
されたリフロー炉５内の温度１２を第２図のリフ
ロー炉５の外の観察部１４に表示し、必要に応じ
て時刻、プリント基板のリフロー炉内への搬入距
離１３といつた、はんだ付け状態を観察するのに
必要な他のデータを前記観察部１４の適宜個所に
表示するようにしものである。

（作用） 本発明の方法によりリフロー炉５内のはんだ付
け状態を観察するには次のようにする。

先ずクリームはんだやプリフオームはんだ２
を、プリント基板１の導体１ａの上に例えばメタ
ルスクリーン印刷などにより印刷し付着させ、こ
のプリント基板１の上に電子部品３を搭載して導
体１ａのはんだ２の上に同部品３の端子４をのせ
ておく。

この電子部品搭載プリント基板１を第５図のよ
うに取り付け体１５に保持させる。このとき第５
図のように取り付け体１５に取り付けられている
フアイバスコープ７の先端部７ａ内の対物レンズ
１６の焦点を、電子部品３のはんだ付けする部分
に合せ、ライトガイド８ａ，８ｂからの光により
そのはんだ付けする部分を照明する。また取り付
け体１５に取り付けられている温度センサ１１を
はんだ付けする部分に接近させて、はんだ付けす
る部分の温度を検知できるようにしておく。

この状態で第５図ロに示す取り付け体１５の係
止具１６をリフロー炉５の網状のコンベア６に係
止して、コンベア６を走行させると取り付け体１
５がリフロー炉５内に搬入されると共に、取り付
け体１５に取り付けられいるプリント基板１、フ
アイバスコープ７、ライトガイド８、温度センサ
１１もリフロー炉５内に搬入される。この場合、
フアイバスコープ７がリフロー炉５内に搬入され
ると、TVカメラ９を乗せてある台車３１（第６
図）がフアイバスコープ７に引かれてリフロー炉
５の上に設けたレール３上を第６図の矢印ａ方向
に引き出される。

リフロー炉５内がはんだの溶融温度以上になつ
ていれば、プリント基板１の導体１ａに付着され
いるはんだ２が溶融して第４図のように電子部品
３の端子４がその導体１ａにはんだ付けされ、リ
フロー炉５の出口付近に設置された冷気送風部か
ら送られる冷気により冷却されて凝固する。

リフロー炉５内のはんだ付け状態はフアイバス
コープ７に結像され、それがTVカメラ９で撮影
されてモニタTV１０に写し出される。TVカメ
ラ９で撮影された画像は必要であれば第２図のビ
デオデツキ１６により録画される。

モニタTV１０や表示部１４にははんだ付け状
態を観察するのに必要な炉内温度、時刻１２、リ
フロー炉５内へのプリント基板１の搬入距離１３
など必要に応じて表示される。

はんだ付けが終了したら第６図の台車３１に取
り付けられている引戻しワイヤ３２がモータ２７
で巻取られて台車３１がレール３０の上を矢印ｂ
方向に後退し、これによりフアイバスコープ７、
ライトガイド８、温度センサ１１が取り付け体１
５と共にリフロー炉５から引き戻される。

（実施例） 本発明におけるフアイバスコープ７は直径数μ
の石英グラスフアイバを約３万本束ねて一体化し
たもの（商品名：フアイテルスコープ）であり、
耐熱性、可撓性を有する。

ライトガイド８は第５図に示すように先端部８
ａ，８ｂが二本に分岐されてイメージフアイバ７
の先端部７ａの両側に配置されており、第７図の
ようにライトガイド８の後端部８ｂに光源１７が
接続されている。光源１７から供給される照明光
は先端部８ａ，８ｂからはんだ付けする箇所に照
射されるようにしてある。

温度センサ１１は第７図に示すコード１８によ
りデジタル温度計１９に接続されて、温度センサ
１１で検知された温度が第２図の観察部１４の温
度計１９に表示されるようにしてある。

フアイバスコープ７、ライトガイド８、温度セ
ンサ１１の各先端部が取り付けられている取付け
体１５は第５図に示すように、基板２０とその下
にビス２１により取付けた調整板２２と基板２０
の裏面に固定された保持板２３とから構成されて
いる。

調整板２２には長穴２４が開設されており、そ
の長穴２４をそれに差込まれているビス２１に沿
つて移動させることにより調整板２２が基板２０
の前後方向に移動して基板２０への取付け位置を
調節できるうにしてある。これより、これまでフ
アイバスコープ７の先端部７ａに近ずけてあつた
電子部品３より前方または後方向の電子部品をフ
アイバスコープ７の先端部７ａに近ずけて、その
電子部品３のはんだ付け部分を観察することがで
きるようにしてある。

保持板２３は第４図ロに示すように、板バネ状
に成形され、それが調整板２２の裏面に取り付け
られて、調整板２２との間にプリント基板１を差
込んだり抜き取つたりできるようにしてある。

基板２０にはそれをリフロー炉５の網状のコン
ベア６に係止する係止具１６が第５図ロに示すよ
うに軸２５により回動自在なるよう取付けられて
いる。この係止具１６は下部に爪１６ａが形成さ
れており、通常は下方に突出する爪１６ａが第５
図ロに示すようにコンベア６の網目に係止してお
り、索条２６を矢印方向に引くと係具１６が軸２
５を支点として回動して爪１６ａがコンベア６の
目から外れるようにしてある。

爪１６ａが網目から外れたとき第６図の台車３
１を後退させると台車３１に連結されている索条
２６が引かれて係止具１６が後方に引かれる。こ
れにより取り付け体１５とそれに取り付けられて
いるフアイバスコープ７、ライトガイド８、温度
センサ１１が引かれて、それらがリフロー炉５内
から引出される。

リフロー炉５は従来から汎用されているもので
あり、内部がトンネル状となつおり、このトンネ
ル内に無端の網状コンベア６走行自在なるよう設
けられている。またトンネル内に加熱源からの熱
ではんだ付けするのに十分な温度に加熱されるよ
うにしてある。

レール３０は第１図に示すようにリフロー炉５
に取り付けられている支持体３５ａ，３５ｂに取
り付けられており、しかも支持体３５ａ，３５ｂ
の長手方向に移動できるようにしてある。これに
より、フアイバスコープ７の先端部７ａをこれま
で接近させてあつた電子部品３より横方向の電子
部品に接近させて、その電子部品３のはんだ付け
部分を観察することできるようにしてある。

なお、第７図の４１は台車３１が所定位置まで
前進したら作動してそれ以上前進しないようにす
る前進規制用のリミツトスイツチ、４２は台車３
１が所定位置まで後退したら作動してそれ以上後
退しないようにする後退規制用のリミツトスイツ
チ、４３はリミツトスイツチ４１，４２のON、
OFFによりモータ２７の作動を制御するコント
ローラである。

本発明で使用するフアイバスコープとしては、
イメージロテータを使用してプリズムやミラーな
どの側視体が回転してもフアイバスコープの端部
に結像される像の向きが回転しないようにしたも
の（たとえば特願昭59−52698のフアイバスコー
プ）を使用するようにしてもよい。この場合はフ
アイバスコープを回転ドラムに巻取つたり繰り出
したりすることができるため、フアイバスコープ
を第１図、第６図のようにリフロー炉５の上にレ
ールを設けて走行させる必要がない。従つて観察
装置が簡潔になると共に小型化される。

（発明の効果） 本発明は以上のようにしてなるため特許請求の
範囲第１項〜第５項に記載の発明はいずれも次の
ような効果がある。

(1) フアイバスコープ７及びライトガイド８がは
んだ付けされるプリント基板１に迫随してリフ
ロー炉５内に搬入されるようにしてあるため、
従来観察が不可能であつたリフロー炉５内での
はんだ付け状態を同リフロー炉５の外で観察す
ることができる。

(2) リフロー炉５内でのはんだ付け状態を常時観
察できるので、リフロー炉５内の温度分布を計
測して、リフロー炉５内を最適温度分布に制御
するとできる。

(3) リフロー炉５内でのはんだ付け状態をフアイ
バスコープ７の後端部７ｂに結像される像を通
して目で観察することができるため、はんだ付
けの良、不良の判断基準を準化することでき
る。従つて誰もが容易にしかも正確にはんだ付
けの良、不良を判断することができ、はんだ付
けの信頼性が向上する。また最適なはんだ付け
材料、はんだ付け温度などを、最良のはんだ付
けできるように容易に選択することもできる。

(4) 特許請求の範囲第２項に記載の発明は、フア
イバスコープ７の後端部７ｂにTVカメラ９を
接続して、フアイバスコープ７に結像された像
をTVカメラ９により撮影してモニタTV１０
で観察するようにしたので、はんだ付け状態を
より一層正確に且つ容易に観察することができ
る。

(5) 特許請求の範囲第４項に記載の発明は、はん
だ付け状態を単に目で観察できるだけでなく、
温度センサ１１ではんだ付けする部分の温度を
確認できるようにしてあるため、はんだ付けの
良、不良をより正確に判断することができ、ひ
いてははんだ付け温度を最適状態に制御するこ
ともできる。

(6) 特許請求の範囲第２項及び第４項に記載の発
明は、TVカメラで撮影された画像をビデオテ
ープに録画できるようにしてあるため、はんだ
付け状態を後で確認したり検討したりするのに
便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施化する装置の概略
説明図、第２図は同装置の表示部部分の説明図、
第３図ははんだが付着されているプリント基板へ
電子部品を搭載した状態の説明図、第４図は第３
図のはんだ付け後の説明図、第５図イは本発明の
方法を実施化する装置の取り付け体部分の平面説
明図、同図ロは同部分の側面図、第６図は本発明
の方法を実施化する装置の他例を示す側面図、第
７図は同装置における電気結線部のブロツク説明
図である。 １はプリント基板、１ａは導体、２ははんだ、
３は電子部品、４は端子、５はリフロー炉、６は
コンベア、７ａ，８ａは先端部、７はフアイバス
コープ、８はライトガイド、９はTVカメラ、１
０はモニタTV、１１は温度センサ、１１ａは先
端部、１４は観察部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プリント基板の導体の上に付着されたクリー
   ムはんだやプリフオームはんだ等のはんだの上に
   電子部品の端子をのせ、同電子部品の近くにフア
   イバスコープ及びライトガイドの先端部を取付け
   て、前記電子部品搭載プリント基板とフアイバス
   コープ及びライトガイドをはんだ付けするリフロ
   ー炉内へコンベアにより搬入すると共に、はんだ
   付け部分を前記ライトガイドからの光で照明する
   と共に同炉内におけるはんだ付け状態をリフロー
   炉の外にある前記フアイバスコープの後端部に結
   像させてリフロー炉の外で観察するようにしたこ
   とを特徴とするリフロー炉内におけるはんだ付け
   状態の観察方法。 ２ プリント基板の導体の上に付着されたクリー
   ムはんだやプリフオームはんだ等のはんだの上に
   電子部品の端子をのせ、同電子部品の近くにフア
   イバスコープ及びライトガイドの先端部を取付け
   て、前記電子部品搭載プリント基板とフアイバス
   コープ及びライトガイドをはんだ付けするリフロ
   ー炉内へコンベアにより搬入すると共に、はんだ
   付け部分を前記ライトガイドからの光で照明する
   と共に同炉内におけるはんだ付け状態をリフロー
   炉の外にある前記フアイバスコープの後端部に結
   像させ、その結像した像を同フアイバスコープの
   後端部に設置したTVカメラで撮影してリフロー
   炉の外のモニタTVで観察するようにしたことを
   特徴とするリフロー炉内におけるはんだ付け状態
   の観察方法。 ３ TVカメラで撮影された画像をビデオテープ
   に録画するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載のリフロー炉内におけるはんだ
   付け状態の観察方法。 ４ プリント基板の導体の上に付着されたクリー
   ムはんだやプリフオームはんだ等のはんだの上に
   電子部品の端子をのせ、同電子部品の近くにフア
   イバスコープ及びライトガイドの先端部と温度セ
   ンサとを取付けて、前記電子部品搭載プリント基
   板とフアイバスコープ及びライトガイドと温度セ
   ンサをはんだ付けするリフロー炉内へコンベアに
   より搬入すると共に、はんだ付け部分を前記ライ
   トガイドからの光で照明すると共に同炉内におけ
   るはんだ付け状態をリフロー炉の外にある前記フ
   アイバスコープの後端部に結像させ、その像を同
   フアイバスコープの後端部に設置したTVカメラ
   で撮影してリフロー炉の外のモニタTVに表示
   し、前記温度センサで検知されたリフロー炉内の
   温度をリフロー炉の外の観察部を表示し、必要に
   応じて時刻、プリント基板のリフロー炉内への搬
   入距離などの、はんだ付け状態を観察するのに必
   要な他のデータを前記観察部に表示するようにし
   たことを特徴とするリフロー炉内におけるはんだ
   付け状態の観察方法。 ５ TVカメラで撮影された画像をビデオテープ
   に録画するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載のリフロー炉内におけるはんだ
   付け状態の観察方法。