(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を搭載したプリント回路基板のリフロー条件設定方法において、所定の多数の測定位置に温度測定用熱電対を取付けたプリント回路基板をリフロー炉に挿入し、リフロー炉を運転して各測定位置の温度を温度計測部で計測し、チップ立ち現象を生じたときにチップ立ち現象が生じた箇所の温度プロファイルを前記温度計測部で計測した結果に基づき画面表示すると共に、これに併せて同一座標上に前記箇所におけるチップ立ち現象が生じない場合の適正な温度プロファイルを画面表示し、両温度プロファイルの比較に基づいてリフロー条件を設定することを特徴とするリフロー条件設定方法。
【請求項２】
電子部品を搭載したプリント回路基板のリフロー条件設定方法において、所定の多数の測定位置に温度測定用熱電対を取付けたプリント回路基板をリフロー炉に挿入し、リフロー炉を運転して各測定位置の温度を温度計測部で計測する一方、リフロー中のプリント回路基板上の挙動をモニタカメラで撮像し、このプリント回路基板上の挙動を画面表示し、チップ立ち現象を生じたときにチップ立ち現象が生じた箇所の温度プロファイルを前記温度計測部で計測した結果に基づき画面表示すると共に、これに併せて同一座標上に前記箇所におけるチップ立ち現象が生じない場合の適正な温度プロファイルを画面表示し、両温度プロファイルの比較に基づいてリフロー条件を設定することを特徴とするリフロー条件設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品が搭載されかつ接合箇所にクリーム半田が付与されたプリント回路基板を加熱し、半田を再溶融させて電子部品を半田付けする際のリフロー条件の設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント回路基板に電子部品を実装して半田付けする方法においては、一般的に表面実装部品を搭載したプリント回路基板をリフロー装置に挿入し、一括してリフロー半田付けしており、また挿入実装部品が搭載されている場合には、表面実装部品をリフローで一括半田付けした後挿入実装部品を局所的に後付け半田付けしている。
【０００３】
上記表面実装部品をリフローで一括して半田付けするリフロー装置は、所定の温度に加熱した熱風やパネルヒータの輻射熱によって、プリント回路基板全体を均一に加熱することにより半田を再溶融させて電子部品を半田付けするように構成されており、そのリフロー装置において信頼性の高い半田付けを行うためには熱風やパネルヒータの温度やプリント回路基板の移送速度等のリフロー条件を最適に設定する必要がある。
【０００４】
従来、リフロー条件の設定に際しては、プリント回路基板の１又は数カ所に温度測定用熱電対を取付け、各測定箇所の温度を記録計で計測・表示するようにし、各測定位置で所望の温度プロファイルが得られるまでリフロー条件を逐次変更することにより最適のリフロー条件に設定していた。なお、記録計は温度に応じて記録針が動いて記録紙に温度変化を表示するように構成されており、温度を同時に測定して記録表示できるのは記録針の数（最大でも８本）だけである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年プリント回路基板に表面実装部品や挿入実装部品が混在して搭載された状態で一括リフロー半田付けできるように、接合箇所に対して局所的に熱風を吹き付けて加熱するリフロー方法が提案されており、さらに弱耐熱電子部品が混在している場合にそのボディ部に対して局所的に冷風を吹き付けることにより熱損傷を確実に防止し、弱耐熱電子部品が混在して搭載されている場合にも一括リフロー半田付けする方法も考えられている。
【０００６】
このようなリフロー方法においてそのリフロー条件を設定するには、上記従来方法では対応することができず、適当なリフロー条件に設定したリフロー装置に実際にプリント回路基板を挿入してリフロー半田付けを行い、半田付けしたプリント回路基板の半田付け状態や電子部品の損傷の有無等を検査するという作業を、適正な半田付け状態が得られるまで何度も繰り返して最適なリフロー条件を設定するしかなく、リフロー条件の設定に多大な手間と時間を要するという問題がある。
【０００７】
なお、プリント回路基板の温度分布をサーモグラフィーによって測定することも考えられるが、リフロー状態のプリント回路基板をカメラで撮像する際には遮蔽ガラスを介して撮像しなければならず、実際には充分な検出精度を得ることができず、実用できない。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プリント回路基板の各部分を局所的に異なった温度に管理してリフロー半田付けするためのリフロー条件の設定を能率的に行うことができるリフロー条件設定方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のリフロー条件設定方法は、電子部品を搭載したプリント回路基板のリフロー条件設定方法において、所定の多数の測定位置に温度測定用熱電対を取付けたプリント回路基板をリフロー炉に挿入し、リフロー炉を運転して各測定位置の温度を温度計測部で計測し、チップ立ち現象を生じたときにチップ立ち現象が生じた箇所の温度プロファイルを前記温度計測部で計測した結果に基づき画面表示すると共に、これに併せて同一座標上に前記箇所におけるチップ立ち現象が生じない場合の適正な温度プロファイルを画面表示し、両温度プロファイルの比較に基づいてリフロー条件を設定することを特徴とする。これにより、プリント回路基板の各部分を局所的に異なった温度に管理してリフロー半田付けするためのリフロー条件の設定を能率的に行うことができる。
【００１０】
なお、温度計測部で計測した結果をデータ処理してプリント基板上の温度分布を画面上に、等温線図状に表示すると、温度分布状態を一目して把握することができ、またプリント回路基板上の一部又は全部をモニタカメラで撮像し、リフロー中のプリント回路基板上の挙動を画面表示することにより、温度プロファイルと実際の挙動を同時に把握することができ、容易に短時間で適正なリフロー条件に設定できる。
【００１１】
また、プリント回路基板上の温度分布と温度プロファイルとプリント回路基板上の挙動に関するデータを入力データとするリフロー条件設定ソフトを用いて最適のリフロー条件を設定すると、表示された測定結果に基づいて簡単に最適のリフロー条件に設定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリフロー条件設定方法の一実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
図１において、１は生産ラインにおけるリフロー炉と基本的に同一構成のリフロー炉で、炉運転制御手段２にて任意のリフロー条件にて運転可能に構成されている。３はリフロー炉１内に挿入配置したプリント回路基板であり、ＱＦＰやチップ部品などの表面実装部品３ａと、アルミ電解コンデンサやスイッチ部品などの挿入実装部品３ｂとが混合して搭載されている。このプリント回路基板３は挿入実装部品３ｂのボディ部が下面側に位置する姿勢でリフロー炉１に挿入される。そして、リフロー炉１内では図示しないパネルヒータ等にて雰囲気温度が保持されるとともに熱風加熱手段にて表面実装部品３ａや挿入実装部品３ｂのリード部とプリント回路基板３の電極との接合箇所に向けて矢印の如く熱風を吹き付け、接合箇所を局所的に所定のリフロー温度に加熱するように構成されるとともに、冷風冷却手段にて挿入実装部品３ｂのボディ部等に向けて破線矢印の如く冷風を吹き付けて熱破損を防止するように構成されている。４はリフロー炉１の適所に配設したモニタカメラであり、リフロー中のプリント回路基板３上の挙動を撮像するように配設されている。
【００１５】
プリント回路基板３には、接合箇所を含めて温度管理すべき領域の全面にわたって数１０〜１００箇所以上の多数の測定箇所に、図２に詳細に示すように、温度測定用熱電対５が取付けられている。各温度測定用熱電対５から引き出されたリード線５ａは温度計測部６に接続され、この温度計測部６にて各測定箇所の温度が検出され、デジタル信号としてパソコン７に入力されている。また、モニタカメラ４による映像信号は画像処理手段８にて画像データに変換されてパソコン７に入力されている。
【００１６】
パソコン７は、予め入力されている部品形状及びその配置データと、温度に関する入力データに基づいて、図３に示すように、プリント回路基板３上の任意の位置の電子部品の画像と、その電子部品の近傍の等温線図状の温度分布の画像とを画面分割で表示したり、画面切換によって表示したりできるように構成されている。また、モニタカメラ４で撮像した画像データと温度に関する入力データに基づいて、図４に示すように、リフロー中の電子部品の挙動とその電子部品の配置位置おける温度プロファイルとを画面分割で表示したり、画面切換によって表示したりできるように構成されている。また、図示はしていないが、その他の形態で必要なデータを画像表示できるように構成され、さらにこれらの画像の表示結果に基づいてリフロー条件を設定するための所要の指令やデータを入力するように構成されている。
【００１７】
９はリフロー条件設定手段で、パソコン７からの指示及び入力データに基づいて最適のリフロー条件を設定するように構成された人工知能機能を持ったリフロー条件設定ソフトを備えており、設定されたリフロー条件を炉運転制御手段２に出力するように構成されている。
【００１８】
次に、以上の構成のリフロー条件設定装置の動作を説明する。表面実装部品３ａと挿入実装部品３ｂが混在して搭載され、多数の温度測定用熱電対５が取付けられたプリント回路基板３をリフロー炉１に挿入配置し、そのプリント回路基板３における各種電子部品の配置構成に応じて適当に設定されたリフロー条件に基づいて炉運転制御手段２にてリフローを行う。そのリフロー過程において、各温度測定箇所の温度が温度計測部６で計測され、また電子部品等の挙動がモニタカメラ４にて撮像され、それらのデータがそれぞれパソコン７に入力される。
【００１９】
リフロー条件の設定作業者は、パソコン７を操作して人工知能機能を持ったリフロー条件設定ソフトを備えたリフロー条件設定手段９を作動させ、そのリフロー条件設定ソフトに基づいて必要な指令やデータを入力する。その際に、図３に示すような画面表示を行って、表示された各電子部品の形状と等温線図状の温度分布から所要の温度分布となっているか否かをチェックしたり、また図４に示すようなリフロー中の電子部品３ａの挙動と、その時の温度プロファイルとを画面表示して、例えば図示のような「チップ立ち」と呼ばれるような現象を生じた時の、「チップ立ち」が生じた箇所の温度プロファイルを一点鎖線で示した前記箇所における「チップ立ち」が生じない場所の適正な温度プロファルとともに表示してそれらの比較でチェックしたりし、それらの結果に基づいて必要なデータを入力することにより、リフロー条件設定手段９にて、より適切なリフロー条件が自動設定される。
【００２０】
こうして設定されたリフロー条件を炉運転制御手段２に入力し、上記と同様にリフローを行うという動作を複数回繰り返すことにより、容易かつ短時間に最適なリフロー条件を設定することができ、さらに人工知能機能を持ったリフロー条件設定ソフトを用いることにより熟練作業者でなくても最適なリフロー条件を設定することができる。
【００２１】
なお、上記実施形態では、人工知能機能を持ったリフロー条件設定ソフトを備えたリフロー条件設定手段９を有する例を示したが、リフロー条件設定ソフトはそれに限らず種々のソフトを用いることができ、さらにリフロー条件設定作業者が熟練作業者である場合には、パソコン７にて温度計測結果だけを画像表示し、又は温度計測結果とリフロー中の挙動とを画像表示することにより、それらの結果から最適なリフロー条件を設定することもできる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、能率的にリフロー条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリフロー条件設定装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】同実施形態におけるプリント回路基板への温度測定用熱電対の取付状態を示す縦断面図である。
【図３】同実施形態における表示画像の一例の説明図である。
【図４】同実施形態における表示画像の他の例の説明図である。
【符号の説明】
１  リフロー炉
２  炉運転制御手段
３  プリント回路基板
３ａ  表面実装部品（電子部品）
３ｂ  挿入実装部品（電子部品）
４  モニタカメラ
５  温度測定用熱電対
６  温度計測部
７  パソコン
８  画像処理手段
９  リフロー条件設定手段
【図１】
0003634076.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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