JPH0677639A - フローハンダ付け装置およびリフローハンダ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】作業員の経験や勘に頼ることなく、自動ハンダ
付け装置の最適運転条件の設定を的確かつ効率良く行え
るようにする。 【構成】印刷配線基板Ａに係る条件設定用データは第１
記憶部１３に記憶され、初期運転条件演算部１４はＲＯ
Ｍ１１内の材質別の熱伝導率データと条件設定用データ
とに基づいて循環移動式ヒータ２と搬送用コンベア６に
係る初期運転条件を算出する。その初期運転条件を運転
制御部１５を介して循環移動式ヒータ２と搬送用コンベ
ア６に与えシミュレーション運転を行う。循環移動式ヒ
ータ２による印刷配線基板Ａの予備加熱直後の表面温度
分布データを赤外線カメラ３で測定し、それをコンピュ
ータ１０にフィードバックして補正データ演算部１６で
初期運転条件に対する補正データを算出し、第２記憶部
１７に格納する。最適運転条件演算部１８は補正データ
に基づいて最適運転条件を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印刷配線基板に対して
電子部品を自動的にハンダ付けするフローハンダ付け装
置およびリフローハンダ付け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のフローハンダ付け装置の
概略構成を示す平面図、図１１はその側面図である。図
において、Ａはハンダ付けすべき電子部品ａのリードａ
₁ を差し込んだ印刷配線基板、８１は自動フラックス塗
布機、８２は予備加熱機、８３はハンダ槽、８４は洗浄
・冷却機、８５は搬送用コンベアである。

【０００３】次に、動作を説明する。まず、作業員が自
らの経験に基づいてフローハンダ付けの最適条件を判断
し、それに基づいて予備加熱機８２の温度設定を行う。
搬送用コンベア８５により印刷配線基板Ａを炉内に搬入
する。自動フラックス塗布機８１によって印刷配線基板
Ａの裏面にフラックスを塗布する。予備加熱機８２によ
りフラックス塗布後の印刷配線基板Ａを予備加熱する。
さらに、ハンダ槽８３によってフローハンダ付けを行
い、その後に洗浄・冷却機８４によって洗浄，冷却を行
い、処理済みの印刷配線基板Ａを炉外へ搬出する。

【０００４】また、図１２は従来のリフローハンダ付け
装置の概略構成を示す側面図である。図において、Ａは
ハンダ付けすべき電子部品ａをクリームハンダｂを介し
て仮止め載置した印刷配線基板、９１は搬送用コンベ
ア、９２は第１予熱上面ヒータ、９３は第１予熱下面ヒ
ータ、９４は第２予熱上面ヒータ、９５は第３予熱上面
ヒータ、９６はリフロー上面ヒータ、９７はリフロー下
面ヒータ、９８は冷却機である。なお、このリフローハ
ンダ付け装置には図１０，図１１の場合のようなフラッ
クス塗布機８１やハンダ槽８３はない。

【０００５】次に、動作を説明する。まず、作業員が自
らの経験に基づいてリフローハンダ付けの最適条件を判
断し、それに基づいて各ヒータ９２〜９７の温度設定を
行う。搬送用コンベア９１により印刷配線基板Ａを炉内
に搬入する。温度設定された予備加熱用の各ヒータ９２
〜９５によって印刷配線基板Ａを予備加熱し、リフロー
用の上下のヒータ９６，９７でクリームハンダｂをリフ
ローし、冷却機９８によって冷却することによりリフロ
ーハンダ付けを行い、処理済みの印刷配線基板Ａを炉外
へ搬出する。

【０００６】図１３はリフローハンダ付け装置の動作を
示すフローチャートである。ステップｎ１で作業員が予
備加熱用の各ヒータ９２〜９５の温度設定とリフロー用
の上下のヒータ９６，９７の温度設定と搬送用コンベア
９１の搬送スピードとを入力する。ステップｎ２でそれ
らの条件設定用データをメモリに登録する。ステップｎ
３で第１予熱上面ヒータ９２に対して設定温度データを
送出し、ステップｎ４でその温度が安定するのを待っ
て、ステップｎ５に進み、第１予熱下面ヒータ９３に対
して設定温度データを送出し、ステップｎ６でその温度
が安定するのを待って、ステップｎ７に進む。ステップ
ｎ７で第２予熱上面ヒータ９４に対して設定温度データ
を送出し、ステップｎ８でその温度が安定するのを待っ
て、ステップｎ９に進み、第３予熱上面ヒータ９５に対
して設定温度データを送出し、ステップｎ１０でその温
度が安定するのを待って、ステップｎ１１に進む。ステ
ップｎ１１でリフロー上面ヒータ９６に対して設定温度
データを送出し、ステップｎ１２でその温度が安定する
のを待って、ステップｎ１３に進み、リフロー下面ヒー
タ９７に対して設定温度データを送出し、ステップｎ１
４でその温度が安定するのを待って、ステップｎ１５に
進む。ステップｎ１５では各ヒータ９２〜９７の温度と
搬送用コンベア９１の搬送スピードが安定するのを目視
確認し、ステップｎ１６では作業員によって１回目の温
度測定が行われ、ステップｎ１７で作業員によって温度
と時間とが分析／判定される。そして、ステップｎ１８
で２回目の温度設定が上記と同様に繰り返され、ステッ
プｎ１９で２回目の温度測定が作業員により行われ、ス
テップｎ２０で作業員によって温度と時間とが分析／判
定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来においては、フロ
ーハンダ付け装置にあってもリフローハンダ付け装置に
あっても、最適条件を作業員が自らの経験や勘に頼って
判断し設定していたために、最適な運転条件を設定する
ことがかなりむずかしいものとなっていた。最適条件の
判断の仕方は作業員によって異なるし、未熟練者である
と判断ミスを犯すおそれもある。作業員の配置転換があ
ると、それに伴って生じる習熟度の低下に対処しなけれ
ばならない。そして、設定された運転条件に不具合があ
ると、ハンダ付け性に不良が生じるという問題があっ
た。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、作業員の経験や勘に頼ることなく、
フローハンダ付け装置およびリフローハンダ付け装置の
最適運転条件の設定を的確かつ効率良く行えるようにす
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るフローハン
ダ付け装置は、入力された印刷配線基板に関するデータ
を条件設定用データとして記憶する手段と、その条件設
定用データに基づいて印刷配線基板予備加熱に係る初期
運転条件を算出する手段と、その初期運転条件に従って
シミュレーション運転を行う手段と、予備加熱直後の印
刷配線基板の温度分布データを測定する手段と、得られ
た温度分布データをフィードバックして初期運転条件デ
ータに対する補正データを算出する手段と、その補正デ
ータに基づいて最適運転条件を決定する手段とを備えた
ことを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明に係るリフローハンダ付け装
置は、入力された印刷配線基板に関するデータを条件設
定用データとして記憶する手段と、その条件設定用デー
タに基づいて印刷配線基板予備加熱およびハンダリフロ
ーに係る初期運転条件を算出する手段と、その初期運転
条件に従ってシミュレーション運転を行う手段と、予備
加熱直後の印刷配線基板の温度分布データを測定する手
段と、ハンダリフロー直後の印刷配線基板の温度分布デ
ータを測定する手段と、得られた予備加熱直後およびハ
ンダリフロー直後の各温度分布データをフィードバック
して初期運転条件データに対する補正データを算出する
手段と、その補正データに基づいて最適運転条件を決定
する手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】前者のフローハンダ付け装置によれば、コンピ
ュータに印刷配線基板についての条件設定用データを入
力し、設定した予備加熱に係る初期運転条件のもとでシ
ミュレーション運転を行って補正データを得る。その補
正データに基づいて予備加熱についての最適運転条件が
自動的に決定される。

【００１２】また、後者のリフローハンダ付け装置によ
れば、コンピュータに印刷配線基板についての条件設定
用データを入力し、設定した予備加熱およびハンダリフ
ローに係る初期運転条件のもとでシミュレーション運転
を行って補正データを得る。

【００１３】その補正データに基づいて予備加熱および
ハンダリフローについての最適運転条件が自動的に決定
される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る自動ハンダ付け装置の実
施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１５】第１実施例 第１実施例はフローハンダ付け装置に係るものである。
図１はフローハンダ付け装置の概略構成を示す側面図で
ある。図において、Ａはハンダ付けすべき電子部品のリ
ードを差し込んだ印刷配線基板、１はフラックス塗布
機、２は予備加熱機としての循環移動式ヒータ、３は予
備加熱直後の印刷配線基板Ａを測温するための赤外線カ
メラ、４はハンダ槽、５は洗浄・冷却機、６は搬送用コ
ンベアである。部分拡大図で示すように、循環移動式ヒ
ータ２は、縦横に規則的に配置された多数のノズル状熱
風吹き出し口２ａの組み合わせにより回路ブロック別加
熱機として構成されている。この循環移動式ヒータ２
は、搬送用コンベア６による印刷配線基板Ａの搬送に同
期して同一方向に移動しながら印刷配線基板Ａを回路ブ
ロック別に加熱するようになっている。循環移動式ヒー
タ２として熱風方式を採用したのは、被加熱物体である
印刷配線基板Ａの色相変化による影響が非常に少なく均
一加熱に適しているからである。

【００１６】１０は装置全体の制御を司るコンピュータ
である。このコンピュータ１０は、図２の機能ブロック
図に表すような機能を有している。すなわち、装置全体
の制御を司るプログラムとともに物質の材質の相違によ
る熱伝導率データを予め格納しているＲＯＭ（リードオ
ンリーメモリ）１１と、印刷配線基板Ａに関するデータ
として基板の材質（紙フェノール樹脂，ガラスエポキシ
樹脂など），大きさ（縦×横×厚さ），搭載する電子部
品のボディ材質，リード材質，ランド面積，基準スペッ
ク（温度，時間の規定）などのデータのほか、フローハ
ンダ付けのための環境条件（室温，湿度など）の条件設
定用データを入力するためのデータ入力インターフェイ
ス部１２と、その条件設定用データを格納しておくため
の第１記憶部１３と、入力された条件設定用データとＲ
ＯＭ１１から読み出した熱伝導率データとに基づいて印
刷配線基板Ａについての予備加熱時の温度上昇カーブを
推測し、さらに、基準スペック（温度，時間の規定）と
の比較／判定によって初期運転条件として循環移動式ヒ
ータ２の温度設定と加熱時間と搬送用コンベア６の搬送
スピードとを算出する初期運転条件演算部１４と、算出
された運転条件を循環移動式ヒータ２，搬送用コンベア
６の各駆動部に伝える運転制御部１５とを備えている。
また、シミュレーション運転時に赤外線カメラ３によっ
て得られた予備加熱直後の印刷配線基板Ａの表面温度分
布データを前記データ入力インターフェイス部１２を介
して入力し、その表面温度分布データと前記初期運転条
件演算部１４が先に推定した温度上昇カーブとの比較／
判定により所要の補正データを算出する補正データ演算
部１６と、算出された補正データを格納しておくための
第２記憶部１７と、２回目のシミュレーション運転時に
赤外線カメラ３によって得られた表面温度分布データと
初期運転条件演算部１４が推定した温度上昇カーブと補
正データ演算部１６により算出された補正データとに基
づいて算出される循環移動式ヒータ２の温度設定と加熱
時間と搬送用コンベア６の搬送スピードを最適運転条件
として算出し運転制御部１５を介して循環移動式ヒータ
２および搬送用コンベア６の各駆動部に送出する最適運
転条件演算部１８とを備えている。

【００１７】さらに、新たな印刷配線基板Ａについてデ
ータ入力インターフェイス部１２を介して入力されてき
た新規の条件設定用データとすでに第１記憶部１３に格
納されている条件設定用データとを比較して両者が所定
の範囲内で近似しているデータかどうかを判定する比較
／判定部１９と、その比較の結果近似するものであると
判定したときに第２記憶部１７に格納されている補正デ
ータのうち最も近似する補正データを選択しその選択し
た補正データを初期運転条件演算部１４または最適運転
条件演算部１８に与える補正データ選択部２０とを備
え、これらで近似する補正データに基づいてフローハン
ダ付け装置を補正制御するニューラルネットワークを構
成している。

【００１８】次に、動作を説明する。ハンダ付けの最適
運転条件をコンピュータ１０を用いて判定させるように
するため、生産スタート時に、印刷配線基板Ａに関する
データとして基板の材質，大きさ，搭載する電子部品の
ボディ材質，リード材質，ランド面積，基準スペック
（温度，時間の規定）のほか、フローハンダ付けのため
の環境条件（室温，湿度など）をコンピュータ１０に入
力する。そのように入力された条件設定用データはデー
タ入力インターフェイス部１２を介して第１メモリ１３
に格納される（図３のステップＳ１参照）。次いで、初
期運転条件演算部１４は、その入力された条件設定用デ
ータと予めＲＯＭ１１に格納されている熱伝導率データ
とに基づいた演算処理により、当該の印刷配線基板Ａに
ついての予備加熱時の温度上昇カーブを推測し、さら
に、基準スペック（温度，時間の規定）との比較／判定
により、初期運転条件として循環移動式ヒータ２の温度
設定と加熱時間と搬送用コンベア６の搬送スピードとを
算出する（同ステップＳ２参照）。その初期運転条件の
データを運転制御部１５を介して循環移動式ヒータ２お
よび搬送用コンベア６の各駆動部に送出する。それらの
駆動部では、まず１回目のシミュレーション運転のため
に、循環移動式ヒータ２の温度設定、コンベア幅、搬送
スピード、ハンダ付けのための環境条件（室温，湿度な
ど）の設定が自動的に行われる（同ステップＳ３参
照）。その設定の完了に引き続いて印刷配線基板Ａの自
動搬入を開始する。

【００１９】搬入されてきた印刷配線基板Ａは、搬送用
コンベア６によってフラックス塗布機１に搬入され、フ
ラックス塗布機１においてフラックスを塗布された後、
予備加熱機としての循環移動式ヒータ２の配置箇所へと
搬入される。循環移動式ヒータ２は、搬送用コンベア６
の搬送スピードに応じた速度で循環移動し、その多数の
ノズル状熱風吹き出し口２ａからの熱風吹き出しによ
り、フラックス塗布後の印刷配線基板Ａを回路ブロック
別に予備加熱する。これは、フラックス塗布後の最も重
要な工程の一つである予備加熱を的確かつ効率良く行う
ためである。

【００２０】予備加熱が正しく行われるか否かでハンダ
付けの良否が決定されるといっても過言ではない。フロ
ーハンダ付けの場合、リフローハンダ付けとは異なり、
フラックスは印刷配線基板Ａの裏面に均一に塗布するた
めに液状となっている。したがって、塗布後は不要な溶
剤を速やかに蒸発させなければならない。つまり、予備
加熱によって溶剤を蒸発させながら、フラックスの活性
化を促進させることにより、樹脂分を介して電子部品の
リードと基板上のランドとを粘着させ、フラックスの流
動を防止しながらの効果的なハンダ付けを行うことが重
要である。また、ハンダ付けの際に印刷配線基板Ａが受
ける熱的衝撃を緩和するためにも効率の良い予備加熱を
行って、印刷配線基板Ａとハンダとの温度差を小さくし
ておく必要がある。さらに、チップ部品のハンダ付けを
行う場合などでは、予備加熱が効率良く行われていない
と、基板の裏面に溶剤が多く残留付着することになり、
チップ部品がハンダに浸されたときに残留した溶剤がガ
ス化し、そのガスがチップ部品の周囲でハンダを排除す
るためにハンダの濡れ性が悪化することになるが、この
ような不都合を避ける必要もある。

【００２１】これらの諸点を勘案して確実なハンダ付け
を実現するために、前述したとおり、多数のノズル状熱
風吹き出し口２ａを有する循環移動式ヒータ２により、
フラックス塗布後の印刷配線基板Ａを回路ブロック別に
予備加熱することで、的確かつ効率の良い予備加熱を行
うようにしてある。

【００２２】予備加熱の直後において赤外線カメラ３に
より印刷配線基板Ａの表面温度分布を測温し（同ステッ
プＳ５参照）、得られた表面温度分布データをコンピュ
ータ１０にフィードバックする。その表面温度分布デー
タはデータ入力インターフェイス部１２を介して補正デ
ータ演算部１６に入力される。補正データ演算部１６
は、初期運転条件演算部１４が先に推定した温度上昇カ
ーブと入力した表面温度分布データとの比較／判定を行
って補正データを算出し、第２記憶部１７に送り、第２
記憶部１７において補正データを格納する（同ステップ
Ｓ６参照）。一方、予備加熱された印刷配線基板Ａは、
ハンダ槽４に搬入されてハンダ付けされ、さらに洗浄・
冷却機５によって洗浄され冷却された後、炉外へと搬出
される。以上により１回目のシミュレーション運転が終
了し、そのときの補正データが収集され第２記憶部１７
に格納されたことになる。

【００２３】次に、２回目のシミュレーション運転に入
る。１回目のシミュレーション運転時の実測データを基
にして、再び、循環移動式ヒータ２の温度設定と加熱時
間と搬送用コンベア６の搬送スピードや環境条件（室
温，湿度など）の初期運転条件が算出され（同ステップ
Ｓ７参照）、運転制御部１５を介してその初期運転条件
データを循環移動式ヒータ２および搬送用コンベア６に
送出して自動設定を再度行い（同ステップＳ８参照）、
その設定が完了すると次の印刷配線基板Ａを搬入する。
その印刷配線基板Ａは、前回同様に、フラックス塗布機
１によってフラックスが塗布され、循環移動式ヒータ２
によって回路ブロック別に予備加熱され、赤外線カメラ
３によって表面温度分布データを測定され（同ステップ
Ｓ１０参照）、ハンダ槽４によってハンダ付けされ、洗
浄・冷却機５によって洗浄および冷却された後、炉外へ
搬出される。そして、この２回目のシミュレーション運
転時の補正データが補正データ演算部１６によって算出
され、第２記憶部１７に格納される（同ステップＳ１１
参照）。これによって２回目のシミュレーション運転が
完了する。

【００２４】そして、最適運転条件演算部１８は、得ら
れた表面温度分布データと初期運転条件演算部１４が推
定した温度上昇カーブと補正データ演算部１６により算
出された補正データとに基づいて循環移動式ヒータ２の
温度設定と加熱時間と搬送用コンベア６の搬送スピード
を最適運転条件として算出し（同ステップＳ１２参
照）、運転制御部１５を介して循環移動式ヒータ２およ
び搬送用コンベア６の各駆動部に送出する。これによ
り、最適運転条件が最終的に決定されたことになる（同
ステップＳ１３参照）。

【００２５】以上のように、２回のシミュレーション運
転を経て得られた最適運転条件に基づき、以降のハンダ
付け実運転を実行する。すなわち、従来例のように作業
員の経験や勘に頼るのではなく、コンピュータ１０の制
御によってフローハンダ付け装置の最適運転条件の設定
を的確かつ効率良く行い、その最適運転条件に従って印
刷配線基板Ａを自動的にハンダ付けしていく。したがっ
て、品質の良いハンダ付けが可能となり、歩留まりの改
善を通じての生産性の向上を図ることができる。

【００２６】別の仕様の印刷配線基板Ａが供給されてき
たときには、その新たな印刷配線基板Ａについて新規の
条件設定用データをデータ入力インターフェイス部１２
を介して入力する。この場合にはニューラルネットワー
クが有効に機能する。すなわち、比較／判定部１９は、
入力されてきた新規の条件設定用データとすでに第１記
憶部１３に格納されている条件設定用データとを比較し
て両者が所定の範囲内で近似しているデータかどうかを
判定する。そして、その比較の結果近似するものである
と判定したときには、補正データ選択部２０を機能さ
せ、第２記憶部１７に格納されている補正データのうち
最も近似する補正データを選択しその選択した補正デー
タを初期運転条件演算部１４または最適運転条件演算部
１８に与えてシミュレーション運転と最適運転条件の決
定および設定を行う。このようにニューラルネットワー
クを構築することで、最適運転条件をより迅速かつ正確
に決定することができる。

【００２７】なお、何らかの異常によって実温度が設定
温度から外れるようになった場合に、フローハンダ付け
装置の運転を停止するとともに警報ブザーを鳴動させた
り、警報ランプを点滅させたりするように構成すること
によって、信頼性の一層の向上と安全性確保とを図るよ
うにすることは好ましいことである。

【００２８】図３は以上で説明した最適運転条件決定の
ための動作を概略的なフローチャートに示したものであ
る。ステップＳ１においてコンピュータ１０に入力され
てきた条件設定用データを第１記憶部１３に格納する。
ステップＳ２で熱伝導率データと入力された条件設定用
データとに基づいて予備加熱の温度上昇カーブを推測
し、初期運転条件（ヒータ温度、コンベア搬送スピー
ド）を算出する。ステップＳ３で１回目のシミュレーシ
ョン運転のために初期運転条件データと環境条件（室
温，湿度など）を設定する。ステップＳ４で温度が安定
するのを待ってステップＳ５に進み、赤外線カメラ３に
より表面温度分布データを測定し、ステップＳ６で表面
温度分布データをコンピュータ１０にフィードバックし
て補正データを算出し第２記憶部１７に格納する。そし
て、ステップＳ７で２回目のシミュレーション運転のた
めに補正データを加味して再度初期運転条件（ヒータ温
度、コンベア搬送スピード）を算出し、ステップＳ８で
２回目のシミュレーション運転のために初期運転条件デ
ータと環境条件（室温，湿度など）を設定し、ステップ
Ｓ９で温度が安定するのを待ち、ステップＳ１０で赤外
線カメラ３により表面温度分布データを測定し、ステッ
プＳ１１で表面温度分布データをコンピュータ１０にフ
ィードバックして補正データを算出し第２記憶部１７に
格納する。そして、ステップＳ１２で最終的に最適運転
条件を算出し、ステップＳ１３でその最適運転条件を設
定する。

【００２９】第２実施例 第２実施例はリフローハンダ付け装置に係るものであ
る。図４はリフローハンダ付け装置の概略構成を示す側
面図、図２はその斜視図である。図において、Ａはハン
ダ付けすべき電子部品ａをクリームハンダｂを介して仮
止め状態に載置してある印刷配線基板、３０は印刷配線
基板Ａを炉内で搬送していく搬送用コンベア、３１は搬
送用コンベア３０の搬送経路の上側に配置された予備加
熱用上面循環移動式ヒータ、３２は搬送経路の下側に配
置された予備加熱用下面循環移動式ヒータ、３３は予備
加熱部の直後に配置されて予備加熱直後の印刷配線基板
Ａを測温するための第１赤外線カメラ、３４は第１赤外
線カメラ３３を被覆する耐熱ガラス、３５は耐熱ガラス
３４に埋め込まれた温度センサ、３６は冷却用ノズルで
あり、この第１赤外線カメラ３３および付属部品は搬送
経路の上下に一対設けられている。４１は第１赤外線カ
メラ３３の直後で搬送経路の上側に配置されたリフロー
用上面循環移動式ヒータ、４２は搬送経路の下側に配置
されたリフロー用下面循環移動式ヒータ、４３はリフロ
ー部の直後に配置されてリフロー直後の印刷配線基板Ａ
を測温するための第２赤外線カメラ、４４は第２赤外線
カメラ４３を被覆する耐熱ガラス、４５は耐熱ガラス４
４に埋め込まれた温度センサ、４６は冷却用ノズルであ
り、この第２赤外線カメラ４３および付属部品は搬送経
路の上下に一対設けられている。５０はリフロー部の直
後に配置された冷却機である。

【００３０】図５の部分拡大図で示すように、各循環移
動式ヒータ３１，３２，４１，４２は、縦横に規則的に
配置された多数のノズル状熱風吹き出し口５１，５２の
組み合わせにより回路ブロック別加熱機として構成され
ている。これらの循環移動式ヒータ３１，３２，４１，
４２は、搬送用コンベア３０による印刷配線基板Ａの搬
送に同期して同一方向に移動しながら印刷配線基板Ａを
回路ブロック別に加熱するようになっている。循環移動
式ヒータ３１，３２，４１，４２として熱風方式を採用
したのは、被加熱物体である印刷配線基板Ａの色相変化
による影響が非常に少なく均一加熱に適しているからで
ある。

【００３１】６０は装置全体の制御を司るコンピュータ
である。このコンピュータ６０は、図６の機能ブロック
図に表すような機能を有している。すなわち、装置全体
の制御を司るプログラムとともに物質の材質の相違によ
る熱伝導率データを予め格納しているＲＯＭ（リードオ
ンリーメモリ）６１と、印刷配線基板Ａに関するデータ
として基板の材質（紙フェノール樹脂，ガラスエポキシ
樹脂など），大きさ（縦×横×厚さ），搭載する電子部
品のボディ材質，リード材質，ランド面積，基準スペッ
ク（予備加熱およびハンダリフローについての温度，時
間の規定）などの条件設定用データを入力するためのデ
ータ入力インターフェイス部６２と、その条件設定用デ
ータを格納しておくための第１記憶部６３と、入力され
た条件設定用データとＲＯＭ６１から読み出した熱伝導
率データとに基づいて印刷配線基板Ａについての予備加
熱時の温度上昇カーブおよびハンダリフロー時の温度上
昇カーブを推測し、さらに、基準スペック（予備加熱お
よびハンダリフローについての温度，時間の規定）との
比較／判定によって初期運転条件として各循環移動式ヒ
ータ３１，３２，４１，４２の温度設定と加熱時間と搬
送用コンベア３０の搬送スピードとを算出する初期運転
条件演算部６４と、算出された運転条件を各循環移動式
ヒータ３１，３２，４１，４２および搬送用コンベア３
０の各駆動部に伝える運転制御部６５とを備えている。
また、シミュレーション運転時に第１赤外線カメラ３３
によって得られた予備加熱直後の印刷配線基板Ａの表面
温度分布データ、ならびに、第２赤外線カメラ４３によ
って得られたハンダリフロー直後の表面温度分布データ
を前記データ入力インターフェイス部６２を介して入力
し、それら予備加熱直後およびハンダリフロー直後の表
面温度分布データと前記初期運転条件演算部６４が先に
推定したそれぞれの温度上昇カーブとの比較／判定によ
り所要の補正データを算出する補正データ演算部６６
と、算出された補正データを格納しておくための第２記
憶部６７と、２回目のシミュレーション運転時に第１お
よび第２の赤外線カメラ３３，４３のそれぞれによって
得られた表面温度分布データと初期運転条件演算部１４
が推定した各温度上昇カーブと補正データ演算部６６に
より算出された補正データとに基づいて算出される各循
環移動式ヒータ３１，３２，４１，４２の温度設定と加
熱時間と搬送用コンベア３０の搬送スピードを最適運転
条件として算出し運転制御部６５を介して各循環移動式
ヒータ３１，３２，４１，４２および搬送用コンベア３
０の各駆動部に送出する最適運転条件演算部６８とを備
えている。さらに、新たな印刷配線基板Ａについてデー
タ入力インターフェイス部６２を介して入力されてきた
新規の条件設定用データとすでに第１記憶部６３に格納
されている条件設定用データとを比較して両者が所定の
範囲内で近似しているデータかどうかを判定する比較／
判定部６９と、その比較の結果近似するものであると判
定したときに第２記憶部６７に格納されている補正デー
タのうち最も近似する補正データを選択しその選択した
補正データを初期運転条件演算部６４または最適運転条
件演算部６８に与える補正データ選択部７０とを備え、
これらで近似する補正データに基づいてリフローハンダ
付け装置を補正制御するニューラルネットワークを構成
している。

【００３２】次に、動作を説明する。ハンダ付けの最適
運転条件をコンピュータ６０を用いて判定させるように
するため、生産スタート時に、印刷配線基板Ａに関する
データとして基板の材質，大きさ，搭載する電子部品の
ボディ材質，リード材質，ランド面積，基準スペック
（予備加熱およびハンダリフローについての温度，時間
の規定）などの条件設定用データをコンピュータ６０に
入力する。そのように入力された条件設定用データはデ
ータ入力インターフェイス部６２を介して第１記憶部６
３に格納される（図７のステップＳ３１参照）。次い
で、初期運転条件演算部６４は、その入力された条件設
定用データと予めＲＯＭ６１に格納されている熱伝導率
データとに基づいた演算処理により、当該の印刷配線基
板Ａについての予備加熱時の温度上昇カーブおよびハン
ダリフロー時の温度上昇カーブを推測し、さらに、基準
スペック（予備加熱およびハンダリフローについての温
度，時間の規定）との比較／判定により、初期運転条件
として予備加熱用上面循環移動式ヒータ３１，予備加熱
用下面循環移動式ヒータ３２，リフロー用上面循環移動
式ヒータ４１およびリフロー用下面循環移動式ヒータ４
２の各温度設定と加熱時間と搬送用コンベア３０の搬送
スピードとを算出する（図７のステップＳ３２参照）。
その初期運転条件のデータを運転制御部６５を介して各
循環移動式ヒータ３１，３２，４１，４２および搬送用
コンベア３０の各駆動部に送出する。それらの駆動部で
は、まず１回目のシミュレーション運転のために、各循
環移動式ヒータ３１，３２，４１，４２の温度設定、コ
ンベア幅、搬送スピードなどの設定が自動的に行われる
（図７のステップＳ３３参照）。そして、各設定温度お
よび搬送スピードの安定の後に、印刷配線基板Ａの炉内
への自動搬入を開始する。

【００３３】搬入されてきた印刷配線基板Ａは、予備加
熱用上面循環移動式ヒータ３１と予備加熱用下面循環移
動式ヒータ３２とによるサンドイッチ方式で上下から予
備加熱される。すなわち、各循環移動式ヒータ３１，３
２は、搬送用コンベア３０の搬送スピードに応じた速度
で循環移動し、その多数のノズル状熱風吹き出し口５１
からの熱風吹き出しにより印刷配線基板Ａを回路ブロッ
ク別に予備加熱する。

【００３４】これは、最も重要な工程の一つである予備
加熱を的確かつ効率良く行うためである。

【００３５】予備加熱が正しく行われるか否かでリフロ
ーハンダ付けの良否が決定されるといっても過言ではな
い。リフローハンダ付けの場合、液体フラックスの塗布
後に溶融したハンダの中に印刷配線基板の裏面を浸して
ハンダ付けするフローハンダ付けとは違って、使用する
ハンダ材料はペースト状のフラックス（天然／合成樹脂
＋溶剤＋増粘剤、チクソ剤＋活性剤）とハンダ粉末とを
混合したものである。

【００３６】フラックスの主成分である天然／合成樹脂
とは松ヤニと活性化させたロジンとを指す。これは電子
部品ａを固定するための粘性基材であるが、これ以外に
酸化銅の洗浄作用やリフロー時のハンダ付け接合部の再
酸化防止効果も発揮する。前記溶剤（カルビトール系，
エーテル系）を用いて調整を行い、ハンダ粉末とフラッ
クスの分離抑制とチクソ性の向上のために増粘剤とチク
ソ剤とを付与し、さらに、ハンダ付け性を向上させるべ
く活性剤（アミン塩酸系，有機酸系）を添加する。すな
わち、ペースト状ハンダとは、ペースト状のフラックス
を使用し、これとハンダ粉末とを混合させたものをい
う。上述したフラックスの調整剤である溶剤について
は、印刷配線基板Ａの銅箔面にペーストハンダを自動機
（印刷機，ディスペンサ等）で塗布する場合にペースト
状になっていた方が都合が良いことから、この溶剤を用
いることとしている。そのため、予備加熱で余分な溶剤
は揮発させ、リフロー時に残留した溶剤による飛散など
の発生を防止するとともに、電子部品や基板に対しても
リフロー時の急熱に起因した曲がりや反りや微小クラッ
クの発生を防止する。このような理由から、予備加熱が
効率良く行われないと、上記のような様々の問題が生
じ、リフローハンダ付けの品質を保持することが困難に
なることが理解されよう。また、フラックス成分の中の
一つである活性剤を活性化させ、印刷配線基板Ａ上の銅
箔表面の酸化物，水酸化物を化学的に除去することから
も予備加熱を効率良く行うことが重要となる。さらに、
予備加熱によって、印刷配線基板Ａと搭載電子部品のリ
ードとの温度差をリフロー前に極力少なくしておくこと
が重要である。つまり、予備加熱が効率良く行われてい
ないと、次の工程のリフロー時におけるリフローハンダ
付けの際に、印刷配線基板と搭載電子部品のリードとの
間で温度ムラができたり、電子部品の電極相互間でも温
度差ができることになり、リフロー時のマンハッタン現
象やブリッジ現象などを引き起こす原因となる。本発明
では各循環移動式ヒータ３１，３２をノズル状熱風吹き
出し口５１の集合体とすることにより回路ブロック別の
予備加熱を可能となし、予備加熱の効率を高めハンダ付
け品質の安定的保持を目指している。

【００３７】さらに、本発明では、リフロー部において
もヒータとして循環移動式ヒータ４１，４２を採用して
いる。リフローハンダ付けの場合、効率良い予備加熱も
重要であるが、ハンダ付け性はリフロー工程で完全に決
定されるといっても過言でない。すなわち、リフロー部
において、最終的にペーストハンダは融点以上の温度に
加熱されて溶融し、基板と電子部品リードとがハンダ付
けされるからである。

【００３８】リフロー時には、ハンダは母材金属に対し
て濡れ現象を生じるとともに、母材金属表面で拡散現象
を起こす。母材金属が銅（Ｃｕ）である場合、ハンダの
中のスズ（Ｓｎ）が母材金属と反応して、Ｃｕ₆ Ｓ
ｎ₅ 、Ｃｕ₃ Ｓｎの金属間化合物を生成する。金属間化
合物の生成の度合いは母材金属の表面状態や加熱時間に
よって変化する。もし、予備加熱が効率良く行われてい
ないと、前記の酸化物，水酸化物に対する化学的除去が
不完全になりやすく、母材金属（銅箔）の表面状態が悪
くなる。また、リフロー時でも加熱が効率良く行われな
いと、基板上に温度のムラが生じ、部分的に発生する昇
温速度の低い部分では加熱時間が不充分となりがちであ
る。この場合には、金属間化合物の形成が不完全なもの
となる危険度が高く、ハンダ付け部の劣化の原因とな
る。つまり、製品化した後にハンダ付け部に少しの衝撃
や振動が加わってもクラック発生を招いたりする。本発
明では、これらの諸問題の対策も含めて、リフロー時に
おいてもハンダ付け品質の向上を重視し、リフロー部の
ヒータとして回路ブロック別の加熱が可能な循環移動式
ヒータ４１，４２を採用しているのである。

【００３９】動作説明を続ける。予備加熱用上面循環移
動式ヒータ３１と予備加熱用下面循環移動式ヒータ３２
とは搬送用コンベア３０と同期して移動しながら印刷配
線基板Ａの上面と下面に対して回路ブロック別の予備加
熱を行う。そして、予備加熱の直後において上下一対の
第１赤外線カメラ３３により印刷配線基板Ａの上面と下
面との予備加熱直後の表面温度分布を測温している（図
８のステップＳ４３参照）。なお、第１赤外線カメラ３
３は耐熱ガラス３４で覆われて保護されており、冷却用
ノズル３６により耐熱ガラス３４内に冷風を吹き込むこ
とで赤外線カメラ３３を冷却している。そして、温度セ
ンサ３５による検出温度が所定範囲内に収まり、かつ、
急激な温度上昇が起きないように制御している。

【００４０】一方、予備加熱された印刷配線基板Ａは、
リフロー部に搬入され、リフロー用上面循環移動式ヒー
タ４１とリフロー用下面循環移動式ヒータ４２とによる
サンドイッチ方式で上下から加熱される。すなわち、各
循環移動式ヒータ４１，４２は、搬送用コンベア３０の
搬送スピードに応じた速度で循環移動し、印刷配線基板
Ａの上面と下面とに対して回路ブロック別にリフロー加
熱して、ペーストハンダを溶融する。そして、リフロー
加熱の直後において上下一対の第２赤外線カメラ４３に
より印刷配線基板Ａの上面と下面とのハンダリフロー直
後の表面温度分布を測温する（図８のステップＳ４４参
照）。この、第２赤外線カメラ４３も耐熱ガラス４４で
覆われて保護されており、冷却用ノズル４６により耐熱
ガラス４４内に冷風を吹き込むことで赤外線カメラ４３
を冷却している。そして、温度センサ４５による検出温
度が所定範囲内に収まり、かつ、急激な温度上昇が起き
ないように制御している。

【００４１】第１赤外線カメラ３３によって得られた予
備加熱直後の印刷配線基板Ａの上面と下面の表面温度分
布データと、第２赤外線カメラ４３によって得られたハ
ンダリフロー直後の印刷配線基板Ａの上面および下面の
表面温度分布データとをコンピュータ６０にフィードバ
ックする。それらの表面温度分布データはデータ入力イ
ンターフェイス部６２を介して補正データ演算部６６に
入力される。補正データ演算部６６は、初期運転条件演
算部６４が先に推定した予備加熱およびリフロー加熱に
ついての温度上昇カーブと入力した表面温度分布データ
との比較／判定を行って補正データを算出し、第２記憶
部６７に送り、第２記憶部６７において補正データを格
納する（図８のステップＳ４５参照）。

【００４２】リフロー加熱が行われた印刷配線基板Ａ
は、さらに冷却機５０に搬送されて冷却処理され、炉外
に搬出されることでリフローハンダ付けが完了する。以
上により１回目のシミュレーション運転が終了し、その
ときの予備加熱およびハンダリフローについての補正デ
ータが収集され第２記憶部６７に格納されたことにな
る。

【００４３】次に、２回目のシミュレーション運転に入
る。１回目のシミュレーション運転時の実測データを基
にして、再び、循環移動式ヒータ３１，３２，４１，４
２の温度設定と加熱時間と搬送用コンベア３０の搬送ス
ピードの初期運転条件が算出され（図８のステップＳ４
６参照）、運転制御部６５を介してその初期運転条件デ
ータを各循環移動式ヒータ３１，３２，４１，４２およ
び搬送用コンベア３０に送出して自動設定を再度行い
（同ステップＳ４７参照）、その設定が完了すると次の
印刷配線基板Ａを搬入する。その印刷配線基板Ａは、前
回同様に、循環移動式ヒータ３１，３２による予備加
熱、上下一対の第１赤外線カメラ３３による予備加熱直
後の印刷配線基板Ａの上面および下面の表面温度分布デ
ータの測定（図９のステップＳ５６参照）、循環移動式
ヒータ４１，４２によるハンダリフロー、および、上下
一対の第２赤外線カメラ４３によるハンダリフロー直後
の印刷配線基板Ａの上面および下面の表面温度分布デー
タの測定（同ステップＳ５７参照）が行われ、冷却機５
０を経て炉外へ搬出される。そして、この２回目のシミ
ュレーション運転時の予備加熱およびハンダリフローに
係る補正データが補正データ演算部６６によって算出さ
れ、第２記憶部６７に格納される（同ステップＳ５８参
照）。これによって２回目のシミュレーション運転が完
了する。

【００４４】そして、最適運転条件演算部６８は、得ら
れた予備加熱およびハンダリフローに係る表面温度分布
データと初期運転条件演算部６４が推定した温度上昇カ
ーブと補正データ演算部６６により算出された補正デー
タとに基づいて各循環移動式ヒータ３１，３２，４１，
４２の温度設定と加熱時間と搬送用コンベア３０の搬送
スピードを最適運転条件として算出し（同ステップＳ５
９参照）、運転制御部６５を介して循環移動式ヒータ３
１，３２，４１，４２および搬送用コンベア３０の各駆
動部に送出する。これにより、最適運転条件が最終的に
決定されたことになる（同ステップＳ６０参照）。

【００４５】以上のように２回のシミュレーション運転
を経て得られた最適運転条件に基づき、以降のリフロー
ハンダ付け実運転を実行する。すなわち、従来例のよう
に作業員の経験や勘に頼るのではなく、コンピュータ６
０の制御によってリフローハンダ付け装置の最適運転条
件の設定を的確かつ効率良く行い、その最適運転条件に
従って印刷配線基板Ａを自動的にリフローハンダ付けし
ていく。したがって、品質の良いハンダ付けが可能とな
り、歩留まりの改善を通じての生産性の向上を図ること
ができる。

【００４６】別の仕様の印刷配線基板Ａが供給されてき
たときには、その新たな印刷配線基板Ａについて新規の
条件設定用データをデータ入力インターフェイス部６２
を介して入力する。この場合にはニューラルネットワー
クが有効に機能する。すなわち、比較／判定部６９は、
入力されてきた新規の条件設定用データとすでに第１記
憶部６３に格納されている条件設定用データとを比較し
て両者が所定の範囲内で近似しているデータかどうかを
判定する。そして、その比較の結果近似するものである
と判定したときには、補正データ選択部７０を機能さ
せ、第２記憶部６７に格納されている予備加熱およびハ
ンダリフローに係る補正データのうち最も近似する補正
データを選択しその選択した補正データを初期運転条件
演算部６４または最適運転条件演算部６８に与えてシミ
ュレーション運転と最適運転条件の決定および設定を行
う。このようにニューラルネットワークを構築すること
で、最適運転条件をより迅速かつ正確に決定することが
できる。

【００４７】なお、何らかの異常によって実温度が設定
温度から外れるようになった場合に、フローハンダ付け
装置の運転を停止するとともに警報ブザーを鳴動させた
り、警報ランプを点滅させたりするように構成すること
によって、信頼性の一層の向上と安全性確保とを図るよ
うにすることは好ましいことである。また、炉内に窒素
供給口を設けて、窒素リフローとして使用できるように
してもよい。

【００４８】図７ないし図９は以上で説明したリフロー
ハンダ付け装置における最適運転条件決定のための動作
を概略的なフローチャートに示したものである。ステッ
プＳ３１においてコンピュータ６０に入力されてきた条
件設定用データを第１記憶部６３に格納する。ステップ
Ｓ３２で熱伝導率データと入力された条件設定用データ
とに基づいて予備加熱およびハンダリフローに係る温度
上昇カーブを推測し、初期運転条件（ヒータ温度、コン
ベア搬送スピード）を算出する。ステップＳ３３で１回
目のシミュレーション運転のために初期運転条件データ
を設定する。ステップＳ３４で予備加熱用上面循環移動
式ヒータ３１に対して温度設定を行い、ステップＳ３５
で温度が安定するのを待ってステップＳ３６に進み、予
備加熱用下面循環移動式ヒータ３２に対して温度設定を
行い、ステップＳ３７で温度が安定するのを待ってステ
ップＳ３８に進み、リフロー用上面循環移動式ヒータ４
１に対して温度設定を行い、ステップＳ３９で温度が安
定するのを待ってステップＳ４０に進み、リフロー用下
面循環移動式ヒータ４２に対して温度設定を行い、ステ
ップＳ４１で温度が安定するのを待ってステップＳ４２
に進み、各循環移動式ヒータ３１，３２，４１，４２の
温度と搬送用コンベア３０の搬送スピードとが安定する
のを待ち、ステップＳ４３で第１赤外線カメラ３３によ
り予備加熱直後の印刷配線基板Ａの上面および下面の表
面温度分布データを測定し、ステップＳ４４で第２赤外
線カメラ４３によりハンダリフロー直後の表面温度分布
データを測定し、ステップＳ４５でそれらの表面温度分
布データをコンピュータ６０にフィードバックして補正
データを算出し第２記憶部６７に格納する。そして、ス
テップＳ４６で２回目のシミュレーション運転のために
補正データを加味して再度初期運転条件（ヒータ温度、
コンベア搬送スピード）を算出し、ステップＳ４７〜Ｓ
５４で２回目のシミュレーション運転のために上記と同
様に初期運転条件データを設定し、ステップＳ５５で温
度が安定するのを待ち、ステップＳ５６，Ｓ５７で第１
および第２の赤外線カメラ３３，４３により表面温度分
布データを測定し、ステップＳ５８で表面温度分布デー
タをコンピュータ６０にフィードバックして補正データ
を算出し第２記憶部６７に格納する。そして、ステップ
Ｓ５９で最終的に最適運転条件を算出し、ステップＳ６
０でその最適運転条件を設定する。

【００４９】

【発明の効果】本発明に係るフローハンダ付け装置によ
れば、印刷配線基板についての条件設定用データを入力
するだけでコンピュータが自動的に予備加熱に係る初期
運転条件を設定しシミュレーション運転を行い最適運転
条件を決定するので、印刷配線基板予備加熱に係る最適
条件の設定を作業員の経験や勘に頼っていた従来例に比
べて、フローハンダ付け装置における予備加熱について
の最適運転条件の設定をミスなく的確かつ効率良く行う
ことができる。

【００５０】また、本発明に係るリフローハンダ付け装
置によれば、印刷配線基板についての条件設定用データ
を入力するだけでコンピュータが自動的に予備加熱およ
びハンダリフローに係る初期運転条件を設定しシミュレ
ーション運転を行い最適運転条件を決定するので、印刷
配線基板予備加熱およびハンダリフローに係る最適条件
の設定を作業員の経験や勘に頼っていた従来例に比べ
て、リフローハンダ付け装置における予備加熱およびハ
ンダリフローについての最適運転条件の設定をミスなく
的確かつ効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るフローハンダ付け装
置の概略構成を示す側面図である。

【図２】第１実施例に係るフローハンダ付け装置に用い
られるコンピュータの機能的ブロック図である。

【図３】第１実施例に係るフローハンダ付け装置の動作
説明に供するフローチャートである。

【図４】本発明の第２実施例に係るリフローハンダ付け
装置の概略構成を示す側面図である。

【図５】本発明の第２実施例に係るリフローハンダ付け
装置の概略構成を示す斜視図である。

【図６】第２実施例に係るリフローハンダ付け装置に用
いられるコンピュータの機能的ブロック図である。

【図７】第２実施例に係るリフローハンダ付け装置の動
作説明に供するフローチャートである。

【図８】第２実施例に係るリフローハンダ付け装置の動
作説明に供するフローチャート（図７の続き）である。

【図９】第２実施例に係るリフローハンダ付け装置の動
作説明に供するフローチャート（図８の続き）である。

【図１０】従来のフローハンダ付け装置の概略構成を示
す平面図である。

【図１１】従来のフローハンダ付け装置の概略構成を示
す側面図である。

【図１２】従来のリフローハンダ付け装置の概略構成を
示す側面図である。

【図１３】従来のリフローハンダ付け装置の動作説明に
供するフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ 印刷配線基板 １ フラックス塗布機 ２ 循環移動式ヒータ ２ａ ノズル状熱風吹き出し口 ３ 赤外線カメラ ４ ハンダ槽 ５ 洗浄・冷却機 ６ 搬送用コンベア １０，６０ コンピュータ １１，６１ ＲＯＭ １２，６２ データ入力インターフェイス部 １３，６３ 第１記憶部 １４，６４ 初期運転条件演算部 １５，６５ 運転制御部 １６，６６ 補正データ演算部 １７，６７ 第２記憶部 １８，６８ 最適運転条件演算部 １９，６９ 比較／判定部 ２０，７０ 補正データ選択部 ３０ 搬送用コンベア ３１ 予備加熱用上面循環移動式ヒータ ３２ 予備加熱用下面循環移動式ヒータ ３３ 第１赤外線カメラ ４１ リフロー用上面循環移動式ヒータ ４２ リフロー用下面循環移動式ヒータ ４３ 第２赤外線カメラ ５０ 冷却機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された印刷配線基板に関するデータ
   を条件設定用データとして記憶する手段と、その条件設
   定用データに基づいて印刷配線基板予備加熱に係る初期
   運転条件を算出する手段と、その初期運転条件に従って
   シミュレーション運転を行う手段と、予備加熱直後の印
   刷配線基板の温度分布データを測定する手段と、得られ
   た温度分布データをフィードバックして初期運転条件デ
   ータに対する補正データを算出する手段と、その補正デ
   ータに基づいて最適運転条件を決定する手段とを備えた
   ことを特徴とするフローハンダ付け装置。
2. 【請求項２】 入力された印刷配線基板に関するデータ
   を条件設定用データとして記憶する手段と、その条件設
   定用データに基づいて印刷配線基板予備加熱およびハン
   ダリフローに係る初期運転条件を算出する手段と、その
   初期運転条件に従ってシミュレーション運転を行う手段
   と、予備加熱直後の印刷配線基板の温度分布データを測
   定する手段と、ハンダリフロー直後の印刷配線基板の温
   度分布データを測定する手段と、得られた予備加熱直後
   およびハンダリフロー直後の各温度分布データをフィー
   ドバックして初期運転条件データに対する補正データを
   算出する手段と、その補正データに基づいて最適運転条
   件を決定する手段とを備えたことを特徴とするリフロー
   ハンダ付け装置。