(57)【要約】【課題】  電子機器の基板製造における紫外線洗浄では紫外線照射時間の経過とともに被処理基板が加熱され電子部品の耐熱温度を超えてしまう問題がある。【解決手段】  設定した洗浄処理時間と被処理基板に搭載される複数の部品の温度を測定し、各々の部品に対し上限温度、下限温度を設定することにより、複数部品の中で最も早く上限温度に到達した信号に対し低圧水銀ランプへの電力供給をオフにし、全ての部品温度が下限温度以下になった場合、低圧水銀ランプへの電力供給をオンにし、部品の耐熱温度を超えないよう所定の洗浄処理時間を満たすまで上記処理を自動で繰り返すことで、熱容量や光エネルギーの吸収率の違いにより各部品の温度上昇傾向が不明であっても、紫外線照射条件を設定することなく電子部品等の故障を起こさず最小の洗浄回数で自動処理が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の部品からなる被洗浄物に紫外線を照射する紫外線照射部と、
前記部品と当該部品の耐熱温度とが関連付けされたデータテーブルと、
前記部品の中から少なくとも１つ選択した部品の各々の温度を計測する温度センサと、
前記紫外線照射部の照射時間を計測するタイマーと、
前記紫外線照射部の照射/非照射を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度センサが計測する全ての部品の温度と前記データテーブルに基づき抽出した当該部品の耐熱温度とを比較し、全ての前記部品の計測温度がその耐熱温度に達していない間は前記紫外線照射部を照射状態とすると共に前記タイマーの計測を継続し、前記タイマーが計測した累積時間が所定の時間に達した時点で前記紫外線照射部を非照射状態とすることを特徴とする紫外線洗浄装置。
【請求項２】
前記制御部は、少なくとも１つの前記部品の温度がその耐熱温度に達すると、前記紫外線照射部を非照射状態とすると共に前記タイマーの計測を止め、当該部品の温度が予め定めた下限温度以下となると前記紫外線照射部を照射状態とすると共に前記タイマーの計測を再開することを特徴とする請求項１記載の紫外線洗浄装置。
【請求項３】
被洗浄物を構成する部品の中で、耐熱温度の低い部品、熱容量が小さい部品、あるいは光エネルギーの吸収率が大きく温度上昇が大きい部品が選択され、前記温度センサにより温度が計測されることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の紫外線洗浄装置。
【請求項４】
紫外線照射により表面が洗浄される被洗浄物を構成する２以上の部品の各々の計測温度とその耐熱温度とを比較し、全ての前記部品の計測温度がその耐熱温度に達していない間は紫外線を照射状態とすると共に照射状態のタイマー計測を行い、
少なくとも１つの前記部品の計測温度がその耐熱温度に達した場合に、前記紫外線を非照射状態とすると共にタイマー計測を止め、
当該部品の温度が予め定めた下限温度以下となると前記紫外線を照射状態としてタイマー計測を再開し、
前記タイマー計測の累積時間が所定の時間に達した時点で紫外線を非照射状態として紫外線洗浄を終了させる紫外線洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を搭載したプリント配線板等の被洗浄物（ワーク）表面に紫外線（ＵＶ光）を照射して、被洗浄物の表面洗浄を行う紫外線洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば人工衛星搭載用の電子部品を実装したプリント配線板などは、希薄大気下での二次放電を防止するために、全面を絶縁性のコーティング剤で覆う処理が施される。
しかし電子部品をこのプリント配線板に実装する際にフラックス残渣や接着剤揮発成分によってプリント配線板表面が汚染されてしまい、コーティングしようとしてもコーティング剤がはじかれてしまうという課題があった。
プリント配線板の表面汚染を除去する方法としては、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などのアルコールで繰り返し洗浄する方法や、波長が１８５〜２５４ｎｍ以下の紫外線を照射する方法が知られている。紫外線を照射する方法では、紫外線が基板表面に照射されると、紫外線の持つエネルギーとオゾンの発生により有機汚染物が分解・気化することで清浄化され、コーティングの濡れ性が飛躍的に向上するという効果がある。
【０００３】
紫外線照射装置は一般に、洗浄室、洗浄室内に設けられた低圧水銀ランプ、紫外線照射時間を設定するタイマー、洗浄室内のガスを排気する排気装置等を備えている。電源スイッチで装置を起動後、洗浄室内部のトレイに被処理基板を載せ洗浄室を密閉する。紫外線照射タイマーで洗浄時間（紫外線照射時間）を設定した後、低圧水銀ランプより紫外線を照射する。洗浄時間経過後、洗浄室内の排気を行い排気時間経過後に処理完了となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０７７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
紫外線照射により、被洗浄物（ワーク）のコーティングの濡れ性を改善するためには、ある程度の時間、紫外線をワークに照射する必要がある。
一方、紫外線を照射する方法では、紫外線の光エネルギーによってワークが加熱されワーク内の電子部品の耐熱温度を超えてしまうという課題がある。すなわち、ワークに紫外線を長時間照射すると、電子部品の耐熱温度を超えて加熱され電子部品が故障してしまうケースが発生するという課題がある。
【０００６】
このような加熱による部品故障等を防止するため、一般に、タイマーによる照射時間管理もしくは紫外線光量をモニタすることによって紫外線の照射量が制御、管理されている。
しかしながら、ワーク中の被処理基板に搭載する部品毎に、熱容量や光エネルギーの吸収率が異なるため、紫外線照射において最適な照射時間を制御することが難しいといった課題があった。
【０００７】
本発明は係る課題を解決することを主な目的とし、同時に処理するワークや各ワークの非処理基板に搭載される部品が複数種類ある場合であっても紫外線照射によって基板や部品が耐熱温度を超えてしまうことを防止し、紫外線照射による表面洗浄処理を効果的に行うことができる洗浄装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の洗浄装置は、２以上の部品からなる被洗浄物に紫外線を照射する紫外線照射部と、前記部品と当該部品の耐熱温度とが関連付けされたデータテーブルと、前記部品の中から少なくとも１つ選択した部品の各々の温度を計測する温度センサと、前記紫外線照射部の照射時間を計測するタイマーと、前記紫外線照射部の照射/非照射を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記温度センサが計測する全ての部品の温度と前記データテーブルに基づき抽出した当該部品の耐熱温度とを比較し、全ての前記部品の計測温度がその耐熱温度に達していない間は前記紫外線照射部を照射状態とすると共に前記タイマーの計測を継続し、前記タイマーが計測した累積時間が所定の時間に達した時点で前記紫外線照射部を非照射状態とするようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の洗浄装置によれば、紫外線照射による温度上昇率が異なる複数の基板や複数の部品に対し一様に紫外線を照射してその表面処理を行う場合であっても、基板や部品等の耐熱温度を超えることなく、所要累積時間分の紫外線照射を自動で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における洗浄装置の概略構成を示した全体図である。
【図２】実施の形態１における制御部の構成ブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるデータテーブルに登録されるリストの一例を示した図である。
【図４】実施の形態１における複数の電子部品が搭載された被処理基板の模式図（断面）の一例である。
【図５】実施の形態１における制御部の制御動作を説明するフロー図である。
【図６】実施の形態１における基板搭載部品の温度プロファイルの一例である。
【図７】実施の形態１における基板搭載部品の温度プロファイルの他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、図を参照しながら、本実施の形態に係る洗浄装置について説明する。
図１は本実施の形態の洗浄装置１００の概略構成を示した全体図である。洗浄装置１００は、紫外線の光源を内部に備えて紫外線を照射する紫外線洗浄装置１と、紫外線洗浄装置１内に設置され洗浄対象である被処理基板９の温度を計測する温度センサ１０と、温度センサ１０と接続して温度を測定、表示する温度測定/表示部１１と、洗浄装置１００全体の動作を制御する制御部１２から構成される。
被処理基板９上には複数の電子部品が半田や接着剤などで固定され、電子部品間には接続配線が施されている。
被処理基板９や被処理基板９に搭載される電子部品などは、被洗浄物（ワーク）の一例である。
【００１２】
図１において紫外線洗浄装置１は内部に洗浄室４を備え、また紫外線光源として低圧水銀ランプ６と、被処理基板９を設置するトレイ５を備える。
洗浄室４は照射室内に酸素を取り入れる酸素取入れ口と、同様に窒素を取り入れる窒素取入れ口と、排気用の排気口とを備え、洗浄室４内のエアーを交換できるようになっている。
洗浄室４において、紫外線照射によるオゾンの生成及び分解の過程における酸化作用が働きワーク表面が洗浄される。
【００１３】
洗浄装置の洗浄は紫外線の照射時間に伴って進行し、被処理基板６に対する紫外線の累積照射時間が予め定めた累積洗浄時間ttotalに達した時点で洗浄完了となる。洗浄完了に要する累積洗浄時間ttotalは対象ごとに異なるものであり、予めコーティング材の濡れ性評価などにより実験的に求めておくことができる。
なおこの累積洗浄時間ttotalは、紫外線照射のＯＮ/ＯＦＦを繰り返したような場合にあっては、紫外線を照射した時間（紫外線照射ＯＮの時間）を加算した時間と捉えることができ、加算した時間が累積洗浄時間ttotalに達した時点で洗浄完了とすることができる。
照射時間ttotalは紫外線照射タイマー７で設定可能となっており、紫外線照射室内のエアーの排気は排気タイマー８で排気時間を設定できる。
【００１４】
温度センサ１０は例えば熱電対棒であり、被処理基板やその搭載部品に接触して被測定物の温度を温度測定/表示部１１に表示する。
制御部１２は演算部を備えて、洗浄処理時間、低圧水銀ランプ６への電力供給のオン・オフを制御する。
【００１５】
図２は制御部１２の構成を示したブロック図である。制御部１２は、動作制御部２１、判定部２２、データテーブル２３からなる。
【００１６】
データテーブル２３は、部品名ごとにその耐熱温度が関連付けされてリスト化されたものである。
図３にデータテーブル２３の一例を示す。このように部品名とその耐熱温度が関連付けされ、記憶装置などに格納されている。
【００１７】
動作制御部２１は、判定部２２の出力に応じて低圧水銀ランプ６への電力供給のオン・オフを制御する。すなわち、動作制御部２１は、部品の温度、その耐熱温度、紫外線照射タイマー７で設定された紫外線の照射時間等に基き判定部が判定した結果に応じて、低圧水銀ランプ６への電力供給のオン・オフを制御する。
【００１８】
判定部２２は、選択した部品の耐熱温度とその部品に取り付けられた温度センサの出力信号に基づき、紫外線を照射するか否かを判定してその結果を動作制御部２１に出力する。
【００１９】
本実施の形態の洗浄装置は、紫外線洗浄を行うにあたり、後述のように、被処理基板９に実装された電子部品のなかで耐熱温度の低い部品や熱容量が小さいあるいは光エネルギーの吸収率が大きく温度上昇が大きいと予測される複数の部品を選び、その部品には温度センサ（識別番号付き）を取り付けておく。
【００２０】
制御部１２は入力手段２６（例えば洗浄装置正面の液晶パネルやキーボード等）と接続されており、入力手段２６によりデータテーブル２３の中から部品名を指定することが可能となっている。指定された部品は、データテーブル２３に基づきその耐熱温度が判定部２２に出力される構成となっている。
【００２１】
また、入力手段２６を用いることで、入力手段２６で指定したデータテーブル２３中の部品名と、その指定した部品に取り付けられている温度センサ１０の識別番号とを関連付けすることが可能となっている。
例えば、被処理基板９に実装された部品のうち耐熱温度の低い部品が部品Ａであれば、入力手段２６によりデータテーブル２３から部品Ａを選ぶことができ、更に後で説明するように、部品Ａに取り付けられた温度センサ１０の識別番号を、部品Ａと関連付けすることが可能となっている。
入力手段２６で指定した部品名と、その部品の耐熱温度と、その部品に取り付けられた温度センサの識別番号は、判定部２２に出力される。
【００２２】
次に、本実施の形態の洗浄装置の動作について順に説明する。
まず、電源スイッチ２をＯＮとして装置を立ち上げ、洗浄室４のトレイ５を引き出して被処理基板をトレイ上に設置する。
【００２３】
図４は複数の電子部品Ａ、Ｂ、Ｃが搭載された被処理基板９の模式図（断面）の一例である。
一般にプリント配線板等の被処理基板９には複数の電子部品が搭載されているが、その耐熱温度や紫外線を照射された際の温度上昇は、電子部品毎に異なる。
このため、本実施の形態では、被処理基板９に実装された電子部品のうち、耐熱温度の低い部品や、熱容量が小さいあるいは光エネルギーの吸収率が大きく温度上昇が大きいと予測される複数の部品を選び、選んだ部品の各々に対して温度センサ１０の温度検知部をカプトンテープ２５等で直接取付け部品の温度を直接測定する。図４の例では、電子部品Ａの表面に温度センサ１０ａをカプトンテープ２５で貼り付けており、同様に電子部品Ｂ、Ｃについても温度センサ１０ｂ、１０ｃを設置している。温度センサ１０ａ〜１０ｃは温度測定/表示部１１にそれぞれ接続されており、電子部品Ａ〜Ｃの温度信号を温度測定/表示部１１に出力する。
【００２４】
温度測定/表示部１１は温度センサ１０からの信号を数値化して表示するとともに制御部１２に信号を伝送する。
【００２５】
制御部１２は、電子部品Ａ〜Ｃの温度信号、累積洗浄時間ttotal、データテーブル２３に登録された電子部品Ａ〜Ｃの耐熱温度などに基き低圧水銀ランプ６への電力供給のオン・オフを制御する。
【００２６】
図５は、制御部１２が行う制御動作を説明するフロー図である。
入力手段２６による部品の選択、部品と温度センサとの対応、また、紫外線照射タイマー７による累積洗浄時間ttotalの設定を予め完了した状態でスタートボタン３が押されると、制御部１２は低圧水銀ランプ（ＵＶランプ）６をＯＮとする（ステップＳ０１）。
次に、紫外線の照射が開始されると同時に、照射時間ｔのカウントをゼロから開始する（ステップＳ０２）。
判定部２２は照射時間ｔと予め設定した累積洗浄時間ttotalとの比較を行う（ステップＳ０３）。
照射時間ｔが累積洗浄時間ttotal以上となると、被処理基板は所定時間の紫外線照射を受けて基板洗浄は完了したと判断し、ＵＶランプ６をＯＦＦとして、洗浄室４の排気動作を開始する（ステップＳ０４）。
【００２７】
一方、照射時間ｔが累積洗浄時間ttotalに満たない場合はステップＳ０５に移行する。
ステップＳ０５で判定部２２は、選択した部品（部品ｎ）に取り付けられた温度センサの測定温度θｎとその部品（部品ｎ）の耐熱温度θoffｎ（ｎ=1、2、・・・n）とを比較する（ステップＳ０５）。
複数の部品に温度センサを取り付けた場合には、各々の部品（部品ｎ）について温度センサの測定温度θとその部品の耐熱温度θoffｎとを比較する。
各部品の全ての測定温度θが対応する部品の耐熱温度θoff未満であるときはステップＳ０１にもどり、紫外線照射を継続し（ステップＳ０１）、時間のカウントを継続する（ステップＳ０２）。
照射時間ｔが累積洗浄時間ttotal以上となれば、ＵＶランプ６をＯＦＦとして、洗浄室４の排気動作を開始する（ステップＳ０４）。
【００２８】
一方、測定する部品（部品ｎ）の中で、１つでもその測定温度θｎが部品の耐熱温度θoffｎ以上となるものがあれば、ステップＳ０６に移行する。
ステップＳ０６では、低圧水銀ランプをＯＦＦとする。また、照射時間をカウントしていた照射時間ｔのカウントを中断する（ステップＳ０７）。
【００２９】
次に判定部２２は、ステップＳ０５において測定温度が耐熱温度θoff以上となった部品に取り付けられた温度センサの温度θｎを継続して測定し、測定温度θｎと予め定めた下限温度θonとの比較を行う（ステップＳ０８）。
下限温度θonｎとは、部品温度が耐熱温度を超えたためランプ照射をＯＦＦとした低圧水銀ランプを再びＯＮとする温度であり、例えばその部品ｎに関する耐熱温度θoffｎからｔ[℃]だけ低い温度に設定した温度である。
測定温度θｎが耐熱温度θoffｎ以上となった部品の測定温度θはＵＶランプ照射をＯＦＦとしたことにより徐々に低下するが、下限温度θonｎより高い間は、低圧水銀ランプをＯＦＦとし（ステップＳ０６）、また、照射時間をカウントしていた照射時間ｔのカウントは中断する（ステップＳ０７）。当該部品の測定温度θが下限温度θonｎ以下となった時点でステップＳ０１に移行し、低圧水銀ランプの照射をＯＮとし、中断していた照射時間ｔのカウントを再開する。
【００３０】
このようにすることで、本実施の形態の洗浄装置は、特定の部品の温度が耐熱温度を超えた場合はＵＶランプ照射をＯＦＦとすることで、ＵＶランプの照射により部品温度が耐熱温度を超えることを防止することができる。また、部品温度が所定の温度まで下がった時点で再び低圧水銀ランプをＯＮとし、紫外線照射の累積時間のカウントを再開することで、紫外線照射による基板洗浄の進行状態を把握して、基板の洗浄を自動的に完了させることができる。
【００３１】
以上で説明した本実施の形態の洗浄装置の動作の具体例を図４〜図７を、用いて説明する。
図４において、耐熱温度θoffｎ（n=1、2、3）が１００℃、８０℃、５０℃の部品Ａ、Ｂ、Ｃの各々に温度センサ１０a、１０ｂ、１０ｃが取付けられている。紫外線照射タイマー７により洗浄処理時間を１５分、制御部１２により部品Ａ、Ｂ、Ｃの上限温度をそれぞれ１００℃、８０℃、５０℃と設定し、部品Ａ、Ｂ、Ｃの下限温度をそれぞれ６５℃、５０℃、４０℃に設定して、紫外線洗浄処理を開始する。なお上限温度θoff、下限温度θonの温度差は各部品で同じであっても、また異なっていてよい。
【００３２】
図６は、部品Ａ、Ｂ、Ｃの温度プロファイルの一例である。
紫外線照射を継続すると、各部品温度は例えば図６のように上昇する。処理開始から１０分経過後、部品Ｂ、Ｃの各温度θは耐熱温度θoff2、θoff3に到達していないが、部品Ａの温度θが部品Ａの耐熱温度θoff１の１００℃に到達したため、制御部１２によって低圧水銀ランプ６への電力供給がオフになる。
低圧水銀ランプ６が消灯されたことで各部品温度は下降し、部品Ｂ、Ｃの温度は設定した下限温度θon２、θon３以下となるが、部品Ａの温度は下限温度θon１以上であり、この状態では低圧水銀ランプ６は消灯されたままとなる。さらに部品温度が下降し、全ての部品が設定した下限温度以下になると、低圧水銀ランプ６への電力供給がオンになり、再び部品温度は上昇する。
部品Ａの温度が再び上限温度に到達すると、低圧水銀ランプ６への電力供給がオフになる。上記処理を繰り返し、低圧水銀ランプ６の積算点灯時間（洗浄処理時間）が設定した洗浄処理時間１５分になると、低圧水銀ランプ６への電力供給がオフになり、排気が行われ排気時間経過後、処理完了となる。
【００３３】
図７は、部品Ａ、Ｂ、Ｃの温度プロファイルの別の例である。
部品の耐熱温度と温度上昇の傾向は一致するものではなく、洗浄処理開始後、部品Ｂが先に耐熱温度に達する場合もある。処理開始から１０分経過後、部品Ａ、Ｃの温度は上限温度に到達していないが、部品Ｂの温度が８０℃に到達したため、低圧水銀ランプ６への電力供給がオフになる。
低圧水銀ランプ６消灯後、部品温度は下降し、部品Ａ、Ｃの温度は設定した下限温度以下となるが、部品Ｂの温度は下限温度以上であり、この状態では低圧水銀ランプ６は消灯されたままとなる。さらに部品温度が下降し、全ての部品が設定した下限温度以下になると、低圧水銀ランプ６への電力供給がオンになり、再び部品温度が上昇する。
部品Ｂの温度が再び上限温度に到達すると、低圧水銀ランプ６への電力供給がオフになる。上記処理を繰り返し、低圧水銀ランプ６の積算点灯時間（洗浄処理時間）が設定した洗浄処理時間１５分になると、低圧水銀ランプ６への電力供給がオフになり、排気が行われ排気時間経過後、処理完了となる。
【００３４】
このように、上記紫外線洗浄処理装置および方法により、基板の種類や熱容量や光エネルギーの吸収率の差により温度上昇が異なる搭載部品に係わらず部品の耐熱温度を超えることなく、自動的に必要な処理時間、紫外線照射による表面洗浄処理を行うことができる。
なお、耐熱温度は上限温度ともいう。本実施の形態では部品の耐熱温度を水銀ランプをＯＮからＯＦＦとする上限温度に用いているが、上限温度は部品の耐熱温度に限られず、状況に応じて適宜指定するようにしてよい。
【００３５】
実施の形態２．
実施の形態１では、基板に搭載した部品等に温度センサを取り付け部品の温度を計測していたが、これに限られず、例えば洗浄室上面に赤外線カメラを設置しこの赤外線カメラの出力信号から基板上の部品の温度を計測するようにしてもよい。温度センサ以外の装置構成は実施の形態１と同様であり、また、制御部１２が行う動作も図５で説明したフローと同じである。
これにより非接触で部品温度を計測でき、温度センサを各部品に取り付ける作業が不要となる。赤外線カメラで撮像した画面内で選択した所望の部品の計測温度を用いることで、部品を所定の温度以上に加熱することなく、低圧水銀ランプ（ＵＶランプ）により所定時間の照射を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１  紫外線洗浄装置、２  電源スイッチ、３  スタートボタン、４  洗浄室、５  トレイ、６  低圧水銀ランプ、７  紫外線照射タイマー、８  排気タイマー、９  被処理基板、１０  温度センサ、１１  温度測定/表示部、１２  制御部、２１  動作制御部、２２判定部、２３  データテーブル、２５  カプトンテープ、２６  入力手段、１００  洗浄装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010207775.tif 000008
【図７】
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