(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インテリジェントはんだ付けカートリッジであって、
ハウジングと、
こて先と、
前記こて先を加熱するヒーターと、
前記カートリッジの特性に関する情報を記憶する記憶装置と、
プロセッサであって、前記カートリッジの特性に関する情報を検索し、はんだ接合部の液相線発生を検出するように前記こて先に供給される電力の量を監視し、検索された情報の一部を用いて、前記はんだ接合部の金属間化合物（ＩＭＣ）の厚さを決定し、前記ＩＭＣの厚さが所定の範囲内にあるか否かを判定し、前記ＩＭＣの厚さが前記所定の範囲内にある場合に、信頼性の高いはんだ接合部接続が形成されることを示す表示信号を発生させるプロセッサと、
前記表示信号を送信するインタフェースと、
を備える、インテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項２】
前記記憶装置が、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）及び高周波識別装置（ＲＦＩＤ）のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項３】
前記インテリジェントはんだ付けカートリッジの特性に関する情報には、部品番号、シリアル番号、前記インテリジェントはんだ付けカートリッジの使用時間の表示、こて先の質量、こて先の構造、認証コード、及びこて先の熱特性のうちの１つ以上が含まれる、請求項１に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項４】
前記インテリジェントはんだ付けカートリッジの特性に関する情報には、種々の載置物のサイズにおける経時的なこて先の温度変化、こて先表面とはんだの接触、前記ヒーターからのこて先の距離、こて先によって既に行われたはんだ事象の数、こて先の全使用時間、及び前記インテリジェントはんだ付けカートリッジの製造日に関する情報のうちの１つ以上が更に含まれる、請求項３に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項５】
監視された量の電力がピークから低下している場合に、前記液相線発生が検出される、請求項１に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項６】
前記こて先の温度を測定する温度センサを更に備える、請求項１に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項７】
前記こて先のインピーダンスを測定する電位差計を更に備える、請求項１に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項８】
前記インタフェースが、有線インタフェース及び無線インタフェースのうちの１つ以上である、請求項１に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項９】
前記温度センサが、前記こて先の温度を定期的に測定し、前記プロセッサに情報を提供し、前記こて先の温度が所定の値から変化すると、前記プロセッサが前記こて先の温度を調節する、請求項６に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項１０】
工作物をはんだ付けする、請求項１に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジを含む携帯型はんだごて。
【請求項１１】
工作物をはんだ付けする、請求項１に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジを含む自動はんだ付けステーション。
【請求項１２】
インテリジェントはんだ付けカートリッジであって、
ハウジングと、
こて先と、
前記こて先を加熱するヒーターと、
前記カートリッジの特性に関する情報を記憶する記憶装置と、
プロセッサであって、前記カートリッジの特性に関する情報を検索し、はんだ接合部の液相線発生を検出し、前記はんだ接合部の最新の三次元画像を受信し、前記最新の三次元画像から、前記液相線発生後に、分注するはんだの量を決定し、スルーホール要素の穴の胴部に充填するのに必要なはんだの量、又は、分注するはんだが、どれくらい、表面実装部品の穴の胴部に若しくは胴部の表面領域に放散されるのかについて決定するのに、前記表面実装部品の前記穴の前記胴部の表面に充填するのに必要なはんだの量と、前記分注するはんだの量を比較し、前記分注するはんだが前記胴部又は前記胴部の前記表面領域を充填するまで、前記分注するはんだの量の比較を繰り返し、前記分注するはんだが、所定の許容範囲内で前記胴部又は前記胴部の表面領域に充填されると、信頼性の高いはんだ接合部接続が形成されることを示す表示信号を発生させる、プロセッサと、
前記表示信号を送信するインタフェースと、
を備える、インテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項１３】
前記記憶装置が、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）及び高周波識別装置（ＲＦＩＤ）のうちの１つ以上である、請求項１２に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項１４】
前記カートリッジの特性に関する情報には、部品番号、シリアル番号、前記カートリッジの全使用量、こて先の質量、こて先の構造、前記カートリッジの認証コード、及びこて先の熱特性のうちの１つ以上が含まれる、請求項１２に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項１５】
前記カートリッジの特性に関する情報には、種々の載置物のサイズにおける経時的なこて先の温度変化、こて先表面とはんだの接触、前記ヒーターからのこて先の距離、こて先によって既に行われたはんだ事象の数、こて先の全使用時間、及び前記カートリッジの製造日に関する情報のうちの１つ以上が更に含まれる、請求項１４に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項１６】
前記インタフェースが、有線インタフェース及び無線インタフェースのうちの１つ以上である、請求項１２に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項１７】
前記こて先の温度を測定する温度センサを更に備える、請求項１２に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項１８】
前記温度センサが、前記こて先の温度を定期的に測定し、前記プロセッサに情報を提供し、前記こて先の温度が所定の値から変化すると、前記プロセッサが前記こて先の温度を調節する、請求項１７に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジ。
【請求項１９】
工作物をはんだ付けする、請求項１２に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジを含む携帯型はんだごて。
【請求項２０】
工作物をはんだ付けする、請求項１２に記載のインテリジェントはんだ付けカートリッジを含む自動はんだ付けステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１５年７月８日に出願された「自動はんだ接続検証を備えるはんだごて」という名称の特許出願第１４／７９４，６７８号の一部継続出願であり、かかる一部継続出願は、２０１４年８月４日に出願され「携帯型はんだごてステーションの接続検証」という名称の米国仮特許出願第６２／０３３，０３７号の出願日の利益を主張し、これらの全内容は、参照により本明細書に明示的に援用される。
【０００２】
本発明は、概して、プリント基板（ＰＣＢ）の製造、修理及び再加工に関し、具体的には、自動はんだ接続検証を備えたはんだ付けステーションに関する。
【背景技術】
【０００３】
プリント回路基板（ＰＣＢ）に用いられる多様な部品、小型の受動部品、ボールピッチ寸法が微細な大型のＩＣにより、ＰＣＢアセンブリ（ＰＣＢＡ）の製造及び再加工を支援する、高い質のはんだ接合の需要が増加している。不良はんだ接合は、長年にわたって企業に数十億ドルの費用を負わせている。ウェーブはんだシステムの不良率を低減するために、多くの処理が開発されている。しかしながら、２点間のハンドヘルドはんだ付け(handheld soldering)及び再加工の適用において、企業は、電気的接続品質を伴った充分なはんだ接合を生じるのに、作業者の技能に依存している。はんだごて作業者の訓練の程度にかかわらず、作業者は、はんだ付け作業時に指導を受けずに、充分な電気的接続を備えたはんだ接合を形成するのに、はんだごてが熱伝達に影響を及ぼす多くの要因があるという事実に起因して、失敗をし、これを繰り返す場合がある。これらの要因としては、こて先の温度、こて先の幾何形状、はんだの酸化、人間の挙動、及び同種のものが挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さらに、自動（例えば、ロボット）はんだ付けは、現在、厳密には、開ループ時間に基づく事象であり、ロボットが特定の接合部に移動すると、接合部上にこて先が自動的に置かれ、はんだが自動的に塗布され、（ロボット用の特定のソフトウェアによって決定される）所定の時間後に、接合点からこて先が自動的に除かれる。ロボットのプログラムが終了するまで、この処理が繰り返される。開ループ時間に基づく事象は、本明細書に開示されている種々の実施形態の接続検証（ＣＶ）技術とともに、はんだ品質のリアルタイムのフィードバックを用いることによって、顕著に改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一部の実施形態において、本発明は、インテリジェントはんだ付けカートリッジ(intelligent soldering cartridge)であり、このインテリジェントはんだ付けカートリッジは、ハウジングと、こて先と、こて先を加熱するヒーターと、カートリッジの特性に関する情報を記憶する記憶装置と、プロセッサであって、カートリッジの特性に関する情報を検索し、はんだ接合部の液相線発生を検出するようにこて先に供給される電力レベルを監視し、検索された情報の一部を用いて、はんだ接合部の金属間化合物（ＩＭＣ）の厚さを決定し、ＩＭＣの厚さが所定の範囲内にあるか否かを判定し、ＩＭＣの厚さが所定の範囲内にある場合に、信頼性の高いはんだ接合部接続が形成されることを示す表示信号を発生させるプロセッサと、表示信号を送信するインタフェースと、を備える。
【０００６】
一部の実施形態において、本発明は、インテリジェントはんだ付けカートリッジであり、このインテリジェントはんだ付けカートリッジは、ハウジングと、こて先と、こて先を加熱するヒーターと、カートリッジの特性に関する情報を記憶する記憶装置と、プロセッサであって、カートリッジの特性に関する情報を検索し、はんだ接合部の液相線発生を検出し、はんだ接合部の最新の三次元画像を受信し、最新の三次元画像から、液相線発生後に、分注するはんだの量を決定し、スルーホール要素の穴の胴部(barrel)に充填するのに必要なはんだの量、又は、分注するはんだが、どれくらい、表面実装部品の穴の胴部に若しくは胴部の表面領域に放散されるのかについて決定するのに、表面実装部品の穴の胴部の表面に充填するのに必要なはんだの量と、分注するはんだの量を比較し、分注するはんだが胴部又は胴部の表面領域を充填するまで、分注するはんだの量の比較を繰り返し、分注するはんだが、所定の許容範囲内で胴部又は胴部の表面領域に充填されると、信頼性の高いはんだ接合部接続が形成されることを示す表示信号を発生させるプロセッサと、表示信号を送信するインタフェースと、を備える。
【０００７】
インタフェースは、無線及び／又は有線インタフェースであり得る。一部の実施形態において、カートリッジには、こて先の温度を測定する温度センサが含まれ、温度センサは、こて先の温度を定期的に測定し、プロセッサに情報を提供し、温度が所定の値から変化すると、プロセッサは、こて先の温度を調節する。
【０００８】
本発明のインテリジェントはんだ付けカートリッジは、携帯型はんだごて、又は、はんだ付け工作物の自動はんだ付けステーションにおいて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の一部の実施形態に係る、例示的な携帯型はんだごてを示す。
【図１Ｂ】本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する構成要素の例示的なブロック図である。
【図１Ｃ】本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する回路が電力供給されている、例示的な携帯型はんだごてを示す。
【図１Ｄ】本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する回路がハンドピース内にある、例示的な携帯型はんだごてを示す。
【図１Ｅ】本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する回路がカートリッジ内にある、例示的な携帯型はんだごてを示す。
【図１Ｆ】本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する回路が作業台にある、例示的な携帯型はんだごてを示す。
【図１Ｇ】本発明の一部の実施形態に係る、例示的な自動はんだ付けステーションを示す。
【図２】本発明の一部の実施形態に係る、例示的な処理の流れを示す。
【図３Ａ】本発明の一部の実施形態に係る、３つの所定の載置物サイズにおける経時的なこて先の温度変化のグラフを示す。
【図３Ｂ】本発明の一部の実施形態に係る、３つの所定の電力レベル及び３つの所定温度における、経時的なこて先のインピーダンス変化のグラフを示す。
【図４Ａ】本発明の一部の実施形態に係る、時間に対するＩＭＣの厚さのグラフを示す。
【図４Ｂ】本発明の一部の実施形態に係る、はんだ付け時間に対するＩＭＣの厚さのグラフを示す。
【図４Ｃ】はんだ付け事象におけるＩＭＣ層を示す。
【図５】本発明の一部の実施形態に係る、複数のカメラからの画像を用いた液相線検出及び接続検証のための例示的な処理の流れである。
【図６Ａ】本発明の一部の実施形態に係る、液相線の検出に用いられる種々の画像を示す。
【図６Ｂ】本発明の一部の実施形態に係る、液相線の検出に用いられる種々の画像を示す。
【図６Ｃ】本発明の一部の実施形態に係る、液相線の検出に用いられる種々の画像を示す。
【図６Ｄ】本発明の一部の実施形態に係る、液相線の検出に用いられる種々の画像を示す。
【図７Ａ】本発明の一部の実施形態に係る、スルーホール要素における一部の例示的なはんだ接合部を示す。
【図７Ｂ】本発明の一部の実施形態に係る、表面実装部品における一部の例示的なはんだ接合部を示す。
【図８】本発明の一部の実施形態に係る、例示的なインテリジェントはんだ付けカートリッジを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一部の実施形態において、本発明は、自動はんだ接続検証を備えたはんだ付けステーションである。はんだ付けステーションは、プロセッサが含まれ、例えば、マイクロプロセッサ又はコントローラ、メモリ、入力／出力回路、及びはんだ接続検証を実行する他の必要な電子回路を備える。
【００１１】
一部の実施形態において、プロセッサは、はんだ接合部及びはんだ付けステーションの種々の特性を受信し、はんだ及びＰＣＢ基板の金属間化合物（ＩＭＣ）の厚さを算出する処理を実行し、はんだ付け事象時に充分なはんだ接合が確実に形成される。はんだ接合の充分な電気的接続が確認されると、はんだ付けステーションの、例えばハンドピースの、音声、ＬＥＤ若しくは振動計において、又は、はんだ付けステーションのディスプレイ上で、充分なはんだ接合の形成について、作業者又ははんだ付けロボットプログラムに通知する。通常、充分なはんだ接合部は、はんだの金属間厚さが１μｍ〜４μｍである場合に、ＳＡＣ（スズ‐銀‐銅）はんだ及び銅基板ＰＣＢによって形成される。したがって、はんだ付けステーションが、例えば、ＳＡＣ３０５（９６．５％Ｓｎ、３％Ａｇ、０．５％Ｃｕ）のはんだと銅基板ＰＣＢを用いる場合、Ｃｕ6Ｓｎ5のＩＭＣ厚さは、本発明の一部の実施形態によって算出され、はんだ付け事象時に、はんだのＩＭＣ厚さが１μｍ〜４μｍに達すると、作業者又はロボットに通知される。
【００１２】
銅基板とはんだの化学反応は、次のように示すことができる。
３Ｃｕ＋Ｓｎ→Ｃｕ3Ｓｎ（段階１）  （１）
２Ｃｕ3Ｓｎ＋３Ｓｎ→Ｃｕ6Ｓｎ5（段階２‐ＩＭＣの厚さは、１μｍ〜４μｍである。）  （２）
【００１３】
化学反応の段階１は、一時的なものであり（過渡現象）、このため、はんだ接合の質の決定に用いられない。
【００１４】
図１Ａは、本発明の一部の実施形態に係る、例示的な携帯型はんだごてを示している。図示するように、携帯型はんだごては、ディスプレイ１０４を含む電源ユニット１０２、例えばＬＣＤディスプレイと、種々のインジケータ１０６、例えばＬＥＤインジケータ１０６ａ及び１０６ｂと、を備える。発音装置又は触覚デバイスなどの他のインジケータも用いることができる。はんだごては、電源ユニット１０２に連結されたハンドピース１０８と、ハンドピース１０８を収納する（作業）台１１０と、を更に備える。ハンドピース１０８は、電源ユニット１０２から電力を受け入れ、はんだ付けカートリッジに取り付けられた又ははんだ付けカートリッジに配置されたこて先を加熱し、工作物にはんだ付けを行う。一部の実施形態において、はんだ付けカートリッジには、温度センサであって、こて先の温度を感知しプロセッサにデータを送信する、熱によりこて先に連結された温度センサが含まれ得る。
【００１５】
ハンドピース１０８には、その上に、１つ以上のＬＥＤ及び／又はブザーなどの種々のインジケータが含まれ得る。一部の実施形態において、電源ユニット１０２又はハンドピース１０８は、マイクロプロセッサ、メモリ、入力／出力回路、及び種々の処理を実行する他の必要な電子回路を備える。当業者であれば、マイクロプロセッサ（又はコントローラ）が、ハンドピース、又ははんだ付けシステムの台の電源に配置できることを認識する。外部装置、例えば、ローカルコンピュータ、リモートサーバ、はんだ付けを行うロボット、プリンタ及び同種のものとの通信は、公知の有線及び／又は無線インタフェース及びプロトコルを用い、有線及び／又は無線接続によって作業台で行うことができる。
【００１６】
一部の実施形態において、マイクロプロセッサとその関連する回路は、以下に詳細に説明するように、どのはんだ付けカートリッジが用いられているかを識別し、こて先の幾何形状を検証し、選択されたはんだ付けカートリッジが、載置物をはんだの融点にもたらす程度に充分なエネルギーを確実に生成できるように、温度と載置物（はんだ接合部）が一致していることを検証し、液相線温度を検出し、そして、はんだのＩＭＣ厚さを決定する。例えば、こて先の幾何形状が載置物に対して小さすぎると、こて先は、はんだの融点に接合をもたらすようにすることができない。液相線温度は、物質が完全に液体である温度よりも高い温度である。液相線温度は、主に、ガラス、合金及び岩石などの不純な物質（混合物）に用いられる。液相線温度よりも高い温度では、物質は均質であり、平衡状態において液体である。液相線温度よりも低い温度では、結晶は、物質に応じて、充分な時間の後に物質内に形成される。
【００１７】
図８は、本発明の一部の実施形態に係る、例示的なインテリジェントはんだ付けカートリッジを示している。一部の実施形態において、インテリジェントはんだ付けカートリッジは、こて先８０２と、関連する配線８０４と、磁気シールド８０６と、こて先を加熱するヒーター８０８と、軸体又はハウジング８１０と、電気的接続と機械的接続両方のためのコネクタ８１２と、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）などの記憶装置８１４と、を備える。インテリジェントはんだ付けカートリッジには、１つ以上のセンサ８１８、例えば、こて先の温度を測定する温度センサ及び／又はこて先のインピーダンスを測定する電位差計、高周波識別装置（ＲＦＩＤ）８２０、及び／又は、プロセッサと入力／出力回路などの関連する回路８１６、及びデータ通信をする有線及び／又は無線インタフェースが更に含まれ得る。ハンドピース又はロボットアームにカートリッジを接続する機械的コネクタ（図示せず。）は、効率的で迅速な解放作業のために含まれていてもよい。
【００１８】
一部の実施形態において、カートリッジＩＤ、例えば、シリアル番号又は特定のカートリッジに固有のコードは、ＮＶＭ ８１４又はＲＦＩＤ ８２０から読み出され、カートリッジ、その種類とその関連するパラメータ及び仕様情報を識別する。ＮＶＭ ８１４は、図３Ａ、３Ｂ、４Ａ及び４Ｂのグラフと同様の、複数のこて先の経時的な温度変化に関する情報を記憶することもできる。特定のこて先が用いられると、用いられるこて先の温度変化に関する情報は、ＮＶＭから検索される。通常、はんだ付け事象時には、こて先がはんだ接合部を加熱すると、こて先の温度は下がり、このため、こて先を再加熱する必要があり、その結果、こて先に必要な（設定）温度を超えることが多い。ただし、一部の実施形態において、温度センサ８１８は、こて先の温度を定期的に感知し、プロセッサに（又は直接ヒーター８０８に）情報を提供し、載置物又は他の要因によって温度が降下する（又は上昇する）場合に温度を調節する。このように、適切な量の熱は、はんだ接合部に直接供給される。
【００１９】
一部の実施形態において、ＮＶＭ及び／又はＲＦＩＤは、部品番号、ロットコード、シリアル番号、全使用量、全地点、こて先の質量／重量、こて先の構造、認証コード（必要に応じて）、熱効率、熱特性及び同種のものなどの、カートリッジの特性に関するデータを記憶する。このデータは、起動時及びはんだ付け作業時に、定期的にプロセッサ（例えば、内部プロセッサ８１６又は外部プロセッサ）によって検索することができる。一部の実施形態において、データは、有線又は無線方法を介して受信及び送信することもできる。
【００２０】
一部の実施形態において、カートリッジのＮＶＭ及び／又はＲＦＩＤは、次に示す情報のうちのすべて又は一部を備える。
１．ヒーター及び／又はこて先の温度、必要に応じて、種々の載置物サイズにおける経時的な温度変化に関する情報
２．こて先表面とはんだとの接触を含み得るこて先の幾何形状、ヒーターからこて先までの距離、こて先の質量
３．（質量、形状、ヒーターなどに基づく）こて先の熱効率係数
４．トレーサビリティに用いられ得る、特定のこて先によって行われたはんだ付け事象の数
５．こて先の使用時間（例えば、保証及びトレーサビリティに用いられるこて先の全時間）
６．カートリッジの製造日
７．カートリッジのシリアル番号及び識別コード
８．部品番号
９．ＣＶ選択フラグ（こて先及び／又はカートリッジがＣＶ技術に供されるか否か）
１０．データチェックサム
【００２１】
以下に説明するように、こて先の温度、こて先の幾何形状及び熱効率は、ＩＭＣ層の厚さの近似値を算出するのに用いられる。以下に説明するように、はんだ付け事象の数、こて先の使用量及び製造日は、ＩＭＣ厚さ算出処理を更に改善するのに用いることができる。履歴情報、例えば、使用時間、はんだ付け事象の数、及び同種のものは、蓄積されるＮＶＭに再度書き込むことができる。
【００２２】
シリアル番号、部品番号、及びＣＶ選択フラグは、家事、トレーサビリティ、及び／又は処理がＩＭＣ形成の有効な表示を提供できる／提供する必要があるか否かについての判定のためのものである。一部の実施形態において、データチェックサムは、ＮＶＭの失敗又は通信データ転送エラーがあるか否かを判定するのに用いることができる。一部の実施形態において、ロボットはんだ付けステーションのインテリジェントカートリッジは、ロボットアームが回転している場合にカートリッジの不要な回転を防止する、回転防止Ｄリングを備える。
【００２３】
一部の実施形態において、インテリジェントはんだ付けカートリッジは、図２及び５の両方の処理流れに従って、液相線検出及び接続検証の処理を実行することができる。例えば、プロセッサ８１６は、ＮＶＭ又はＲＦＩＤからカートリッジの特性に関する情報を検索し、はんだ接合部の液相線発生を検出し、はんだ接合部の最新の三次元画像を受信し、最新の三次元画像から、液相線発生後に、分注するはんだの量を決定し、スルーホール要素の穴の胴部に充填するのに必要なはんだの量、又は、分注するはんだが、どれくらい、表面実装部品の穴の胴部に若しくは胴部の表面領域に放散されるのかについて決定するのに、表面実装部品の穴の胴部の表面に充填するのに必要なはんだの量と、分注するはんだの量を比較し、分注するはんだが胴部又は胴部の表面領域を充填するまで、分注するはんだの量の比較を繰り返し、分注するはんだが、所定の許容範囲内で胴部又は胴部の表面領域に充填されると、信頼性の高いはんだ接合部接続が形成されることを示す表示信号を発生させることができる。
【００２４】
さらに、プロセッサ８１６は、カートリッジの特性に関する情報を検索し、はんだ接合部の液相線発生を検出し、はんだ接合部の最新の三次元画像を受信し、最新の三次元画像から、液相線発生後に、分注するはんだの量を決定し、スルーホール要素の穴の胴部に充填するのに必要なはんだの量、又は、分注するはんだが、どれくらい、表面実装部品の穴の胴部に若しくは胴部の表面領域に放散されるのかについて決定するのに、表面実装部品の穴の胴部の表面に充填するのに必要なはんだの量と、分注するはんだの量を比較することができる。そして、プロセッサは、分注するはんだが胴部又は胴部の表面領域を充填するまで、分注するはんだの量の比較を繰り返し、分注するはんだが、所定の許容範囲内で胴部又は胴部の表面領域に充填されると、信頼性の高いはんだ接合部接続が形成されることを示す表示信号を発生させることができる。
【００２５】
図１Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する構成要素の例示的なブロック図である。図示するように、プロセッサ１１２、メモリ１１４、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）１１６、及びＩ／Ｏインタフェース１１８は、本発明の一部の実施形態のプロセッサとその関連する回路を含むように、バス１２０に連結されている。Ｉ／Ｏインタフェース１１８は、はんだ付けステーション外部の構成要素への有線インタフェース及び／又は無線インタフェースであり得る。必要に応じて、種々の地点のはんだ接合部から画像を取り込むように、バス１２０又はＩ／Ｏインタフェース１１８を介して、１つ以上のカメラ１２２及び１２４がプロセッサ及びメモリに連結されている。さらに、バス１２０又はＩ／Ｏインタフェース１１８を介して、こて先の温度を感知する任意の温度センサ１２６が、プロセッサ１１２及びメモリ１１４に連結されていてもよい。任意の温度センサは、こて先に又はこて先付近に配置されていてもよい。
【００２６】
当業者によって容易に理解されるように、図１Ｂに示されている種々の構成要素は、以下に部分的に説明するように、はんだごて又は自動はんだ付けステーションの種々の部分に配置することができる。例えば、カメラは、はんだごて又は自動はんだ付けステーションの種々の構成要素の外部に配置され、この構成要素から分離されていてもよく、（後述するように）プロセッサとその関連する回路は、はんだごて又は自動はんだ付けステーションの他の構成要素に配置されていてもよい。また、センサも、その用途に応じて、はんだごて又は自動はんだ付けステーションの種々の構成要素内に／この構成要素に配置されていてもよい。
【００２７】
図１Ｃは、本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する回路が電力供給されている、例示的な携帯型はんだごてを示している。図示するように、電源ユニットは、プロセッサとその関連する回路と、ハンドピース、カートリッジ及び／又はこて先に電源によって供給される電力を検出し変化させる、内部電力監視ユニット／回路と、を備える。また、電源ユニットは、ハンドピース、ＬＥＤ、カートリッジ及び／又は外部装置と電気的に通信する、有線及び／又は無線インタフェースも備える。プロセッサがはんだ接合の質を決定すると、プロセッサは適切な信号を出力し、ＬＥＤ、発音装置及び触覚デバイスのうちの１つ以上を起動させ、はんだ接合の決定された質に関して作業者に通知する。
【００２８】
さらに、カートリッジＩＤ、例えば、シリアル番号又は特定のカートリッジに固有のコードは、カートリッジのメモリ（例えば、ＮＶＭ又はＲＦＩＤ）から読み出され、カートリッジとその種類を識別する。これは、有線又は無線接続によって行うことができる。例えば、カートリッジ内のＲＦＩＤの場合には、ＲＦＩＤ（又はＮＶＭ）は、無線により（プロセッサによって）読み出されてもよい。インテリジェントはんだ付けカートリッジとその種類が識別されると、カートリッジの関連パラメータは、プロセッサによって、メモリ、例えばＥＥＰＲＯＭに取り出される。カートリッジ関連パラメータを記憶するメモリは、カートリッジ内部又はカートリッジ外部にあり得る。一部の実施形態において、関連（カートリッジ）パラメータのすべてが（カートリッジ内部にある）メモリに記憶されている場合、パラメータが、カートリッジのメモリにおいて既に利用可能であり、カートリッジに固有であるので、カートリッジは、具体的に識別される必要はあり得ない。
【００２９】
一部の実施形態において、カートリッジは、カートリッジを識別するバーコード、磁気ストライプ又は「スマートチップ」を有し得る。カートリッジが識別されると、関連情報は、バーコード、磁気ストライプ、スマートチップから読み出すことができるか、又は、外部記憶装置、例えばメモリから、若しくは、コンピュータネットワーク、例えばインターネットに接続されたデータベースからフェッチすることができる。本出願及び特許請求の範囲に記載されている発明の目的上、記憶装置には、バーコード、磁気ストライプ及びスマートチップも備える。
【００３０】
図１Ｄは、本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する回路がハンドピース内にある、例示的な携帯型はんだごてを示している。これらの実施形態の一般的機能及び動作は、プロセッサ（とその関連する回路）及び電力監視ユニット／回路がハンドピースとともに配置されていることを除いて、図１Ｃを参照して説明したものと同様である。
【００３１】
図１Ｅは、本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する回路がカートリッジ内にある、例示的な携帯型はんだごてを示している。これらの実施形態において、カートリッジは、図８に示し上で説明したインテリジェントカートリッジと同様であり得る。これらの実施形態の一般的機能及び動作は、プロセッサ（とその関連する回路）及びメモリがカートリッジとともに配置されていることを除いて、図１Ｃを参照して説明したものと同様である。ここでも、カートリッジ、ハンドピース及び外部装置間の通信は、有線及び／又は無線であり得る。当業者によって容易に理解されるように、電力監視ユニット／回路（図示せず。）は、電源ユニット、ハンドピース又はカートリッジ自体に配置することができる。これらの実施形態において、作業者に通知する装置（例えば、ＬＥＤ、発音装置及び／又は触覚デバイス）は、ハンドピース又はカートリッジ自体に配置することができる。ハンドピースとともに配置される場合、ハンドピースは、カートリッジ（及び関連する外部デバイス）と通信する有線及び／又は無線インタフェースを備える。
【００３２】
図１Ｆは、本発明の一部の実施形態に係る、プロセッサとその関連する回路がカートリッジにある、例示的な携帯型はんだごてを示している。これらの実施形態の一般的機能及び動作は、プロセッサ（とその関連する回路）及び電力監視ユニット／回路がはんだごての作業台とともに配置されていることを除いて、図１Ｃを参照して説明したものと同様である。
【００３３】
図１Ｇは、本発明の一部の実施形態に係る、例示的な自動はんだ付けステーションを示している。これらの実施形態において、ハンドピース及びカートリッジは、図示するように、ロボットアームに又はその一部に組み立てられる。図示するように、ロボットアーム１４０は、三次元動作と回転が可能である。ハンドピース１４４は、ロボットアーム及びインテリジェントはんだ付けカートリッジに連結され、例えば、図８に係るインテリジェントはんだ付けカートリッジは、ハンドピースに接続されている。一部の実施形態において、インテリジェントはんだ付けカートリッジ１４２は、ロボットアーム１４０に直接連結することができ、ハンドピースとして機能する。
【００３４】
工作物１５４、例えばプリント配線板（ＰＷＢ）は、可動プラットフォーム１５６上に配置され、可動プラットフォーム上ではんだ付け作業が行われる。はんだ供給装置１４６は、グリップ、アンカー、ローラー又はチューブ１４８を介して、工作物１５４にはんだを供給する。種々の角度に配置された１つ以上のカメラ１５２は、工作物上のはんだ接合部を接写する。電源１５０は、カートリッジとその関連する電子機器に電力を供給する。
【００３５】
このように、本発明のＣＶ技術は、従来の自動はんだ付けステーションにフィードバック（閉ループシステム）を提供することができる。例えば、従来アプローチの開ループ時間に基づく事象は、はんだ品質のリアルタイムのフィードバックを提供することによって、顕著に改善される。すなわち、はんだ接合に所定の時間を使用する代わりに、ＣＶ技術は、ロボット動作制御システムに、充分な接合がなされた時点を示すフィードバック信号を提供する。一部の実施形態において、充分な接合を示す場合のみ、ロボットは、プログラムにある次の接合に移ることができる。不良接合がなされた場合、ロボットは、直ちに又はプログラムの終了時に停止し、はんだ接合に係る問題を作業者に警告する。
【００３６】
図２は、本発明の一部の実施形態に係る、例示的な処理の流れを示している。ブロック２０２に示されているように、部品とＰＣＢ基板との間のすべての接続接合部を検証する処理が開始する。ブロック２０４において、用いられているカートリッジが識別され、識別されたカートリッジに関するデータが、カートリッジ内部又はカートリッジ外部の不揮発性メモリ（ＮＶＭ）、例えばＥＥＰＲＯＭから検索される。一部の実施形態において、上述したように、識別されたカートリッジに関するデータは、カートリッジ内部のＮＶＭから、プロセッサによって検索される。
【００３７】
ブロック２０６において、処理（例えば、プロセッサ）では、はんだ付け作業が一定期間内に行われているか否かを判定するために、電力レベルが確認される。はんだ付け作業がまだ行われていない場合、ブロック２０６において処理は待機する。例えば、タイマーを所定の時間に設定することができ、その時間内に作業が行われていない場合、処理は待機する。ただし、はんだ付け作業が行われる場合、処理は任意のブロック２０８に進み、インジケータがリセットされる。
【００３８】
図３Ａは、３つの所定の載置物サイズにおける経時的なこて先の温度変化のグラフを示している。上述したように、このデータは、カートリッジのメモリに記憶することができる。グラフ３０６は大きな載置物サイズ（例えば、〜１０４Ｃｕミル2（約２６４１．５４８μｍ2））についてのものであり、グラフ３０４は中程度の載置物サイズ（例えば、〜５４Ｃｕミル2（約１３７１．５７３μｍ2））についてのものであり、グラフ３０２は小さな載置物サイズ（例えば、〜２４Ｃｕミル2（約６０９．５８８μｍ2））を示している。図３Ａに示されているように、所定のこて先では、載置物が重いほど、温度の降下が大きい。一部の実施形態において、こて先の温度降下が所定の値よりも大きい場合、例えば、（試験データによって決定される）２５℃前後である場合、電源は、こて先に電力を供給し続けこて先の温度を維持する程度に充分に速く回復することができないので、処理は中断し、必要な時間内に（例えば、８秒）はんだ付け事象を終了する。
【００３９】
一部の実施形態において、温度降下は、こて先のインピーダンスを測定した後、以下の式(3)によりこて先の温度を測定することによって、検出することができる。インピーダンスは、カートリッジ／こて先の電源をオフにし、こて先と熱接触している（カートリッジの）コイルの電圧を測定することによって、測定することができる。そして、こて先のインピーダンスは、インピーダンス重み係数（式(3)のK）を掛けたコイルの電圧になり、インピーダンス重み係数は、こて先の種類によって異なり、例えばカートリッジ自体のメモリに記憶される。一部の実施形態において、温度センサは、こて先の温度降下を直接読み取るとともに、これをマイクロプロセッサに通信するように、カートリッジに配置することができる。
【００４０】
Rimd = Rmin + Rmax / (1 + [k * e^(-T)])  (3)
式中、Rimdはインピーダンス値であり、Rminはインピーダンスの最小値であり、Rmaxはインピーダンスの最大値であり、Kは重み係数であり、TはΔ温度であり、これはこて先と載置物との温度差である。こて先の温度降下は、通常、初期のこて先から載置物への熱伝達に起因し、こて先の幾何形状、ヒーター及びこて先の種類に応じて、６°から４８°に変化し得る。Rminは、起動時に電源がオンになる前の、こて先の最小インピーダンス値である。Rmaxは、起動時に所定の時間電源がオンになった後（例えば、２秒後）の、こて先の最大インピーダンス値である。これらの値は、用いられる特定のこて先に固有であり、プロセッサによってアクセス可能なメモリに記憶される。
【００４１】
図３Ｂは、電源ユニットによってこて先に供給される３つの所定の電力レベル、及びこて先の３つの所定温度における、経時的なこて先のインピーダンス変化のグラフを示している。上に説明したように、このデータもカートリッジのメモリに記憶することができる。グラフ３１８は小規模な電力についてのものであり、グラフ３１２は大規模な電力についてのものであり、グラフ３１４は中規模な電力を示している。さらに、グラフ３１０は低温についてのものであり、グラフ３１６は中程度の温度についてのものであり、グラフ３２０は高温についてのものである。
【００４２】
一部の実施形態において、以下の式(4)に示されているように、温度降下は、（カートリッジ内部又はカートリッジ外部のメモリに記憶されている）それぞれの所定のこて先の幾何形状及びヒーター材料の熱効率係数を定義することによって、検出することができる。電力がTE_factorよりも高く出力される場合、システムは、例えば、赤色ＬＥＤを起動させ、触覚デバイスを起動させ、又は発音装置を起動させることによって、処理の中断を決定する。
【００４３】
TE_factor = TipMass * TipStyle * HTR_factor * Const  (4)
式中、TipMassは銅の重量（ｍｇ）であり、ロングリーチチップ(Long Reach tip)で０．６５、レギュラーチップ(Regular tip)で１、パワーチップ(Power tip)で１．７２である。TipStyleは、カートリッジのこて先の先端からヒーターまでの距離を指す。例えば、現在市販されている一部のこて先のデータによれば、TipStyleは、「ロングリーチ」チップで２０ｍｍ、「レギュラー」チップで１０ｍｍ、「パワー」チップで５ｍｍである。HTR_factorは、係数（例えば、０．０１）を掛けたヒーターの温度であり、ヒーターの種類に基づいて指定される（あらかじめ決定される。）。すべての種類のヒーターにおいて、Constは4.651 * 10-3である。例えば、種々のヒーターの種類において、HTR_factorは、800F* 0.01=8、700F* 0.01=7、600F* 0.01=6又は500F* 0.01=5であってもよい。これらのパラメータ値は、はんだごて、はんだ付けステーション、又はカートリッジ自体内のメモリ（例えば、ＮＶＭ）に記憶することができる。
【００４４】
図２を再度参照すると、ブロック２１０において、所定の時間内、例えばはんだ付け事象最初の２〜３秒の、こて先の温度降下に基づいて（例えば、式（３）若しくは（４）、又は温度センサによって）、こて先の幾何形状／温度と載置物を確実に一致させるために、熱効率の確認が行われる。例えば、はんだ付けの開始から２秒後に最大電力が、用いられているこて先の熱効率係数以下である場合に一致する。パラメータは、ＮＶＭから検索することができる。
【００４５】
一部の実施形態において、熱効率確認処理は、こて先及び載置物に対するはんだ付けステーションの熱伝達及び電力回収を監視する。こて先のそれぞれの種類は、こて先の温度、質量、及び構造／型の関数である、独自の熱特性を有する。種々のこて先の種類において、その熱特性及び熱効率係数（TE）は、カートリッジ内部又はカートリッジ外部のメモリに記憶される。
【００４６】
最初の時間（例えば２〜３秒）に、こて先への電力が（例えば、電源から）測定され、こて先のTEと比較される。測定された電力が閾値よりも大きい場合、例えば、TE係数の９５％＋／−１０％である場合、こて先及び載置物が多くの電力を必要とするので、こて先が非常に小さいか、又は載置物が非常に大きいことを意味する。この場合、熱効率の確認は不合格であり（２１０ａ）、処理はブロック２２６で中断し、必要に応じて、１つ以上のインジケータ、例えば、赤色ＬＥＤ、触覚デバイス及び／又は発音装置が起動する。熱効率の確認を合格した場合（２１０ｂ）、処理は任意のブロック２１２に進み、合格インジケータ、例えば緑色ＬＥＤ及び／又は発信音が起動し、熱効率確認処理が合格したことを作業者又はロボットプログラムに知らせる。
【００４７】
ブロック２１４において、液相線温度は、以下の熱伝達方程式に基づいて検出される。
ΔT=P * TR  (5)、
式中、ΔTは、こて先の温度から載置物の温度を引いたものであり、Pはこて先への(電)力レベルであり、TRは、ＮＶＭから検索することができる、こて先と載置物との間の耐熱性である。
【００４８】
載置物の温度は平衡に達するまで上昇し続けるので、ΔTは、はんだ付け作業の全体にわたって低下する。また、はんだ付け事象が最初に開始される時に、こて先への力も増加する。したがって、以下に示すように、TRは減少する。液相線が生じると、TRは安定し、このため、以下に示すように、こて先Pへの力は減少し始める。したがって、検出された液相線温度への、こて先に供給される力の変化の状態がみられる。
ΔT↓ = P↑ * TR↓
ΔT↓ = P↓ * TR〜
【００４９】
ブロック２１６では、電力がピークにあり低下しているか否かが確認される。これが確認されなければ、処理はタイムアウトになり（２１６ａ）、ブロック２２６で中断する。電源から測定されたこて先への電力がピークにあり低下している場合、処理はブロック２１８に進み、インジケータ、例えばＬＥＤ及び／又は発信音が起動する。電力がピークにあり低下している場合、はんだ付け事象が液相線状態にあることを意味する。
【００５０】
ブロック２２０において、ＩＭＣの厚さが、次式によって決定される。
IMC = 1 + (k * ln(t+1))  (6)
式中、kは、用いられるはんだの種類の重み係数（はんだメーカーによって提供され、メモリに記憶されている。）であり、tは、試料／感知時間間隔、例えば、液相線の後の所定の時間にＩＭＣの厚さを決定する１００ｍｓである。例えば、Kは０．２１７３の値で一定であり、tは０．１秒であり、すなわち、ＩＭＣは、小さな載置物が流れ出すことを回避するために、０．１秒間隔で算出される。すなわち、はんだ接合部を加熱すると、こて先が冷え、そして、ヒーターがこて先を再加熱しようとすると、温度は、その設定（所望）値を超え得る。通常、ＩＭＣの厚さは、１μｍ〜４μｍにわたり得る。
【００５１】
概して、はんだ接合部のＩＭＣ厚さは、時間及び温度の関数である。温度がはんだ載置物の融点（例えば、２２０〜２４０℃）である場合、この温度は、はんだ接合部のＩＭＣ厚さに対して実質的に影響を及ぼさない。したがって、式(6)は、時間及び一定の温度のみに基づいている。
【００５２】
図４Ａは、多くのはんだ接合部及びＩＭＣ厚さ測定を用いる試験によって得られた、重み係数ｋ=0.2173における、時間に対するはんだ接合部のＩＭＣ厚さのグラフを示している。図４Ａに示されているように、試験データに基づいて、経時的にＩＭＣの厚さは増加している。
【００５３】
図２を再度参照すると、ブロック２２２は、所定の時間（冷却期間）内のＩＭＣの決定された厚さが、所定の範囲内、例えば１μｍ〜４μｍにあるか否かを確認する。これが確認される場合、処理はブロック２２４に進み、作業者に通知される。ブロック２２２において試験結果が誤っている場合、処理はタイムアウトになり（２２２ｂ）、ブロック２２６で中断する。
【００５４】
一部の実施形態において、本発明は、作業者に、金属間接合情報を収集する機能、及び後処理のためのその特定接合の動作パラメータとともに、接合形成の成功又は潜在的な非成功の表示を提供する。表示は、視覚的手段、聴覚的手段、及び／又はハンドピースの振動によって行うことができる。
【００５５】
例えば、処理エンジニアがはんだ付け事象時に関与するステップを追跡するのに、デバッグモード（ブロック２２８）が用いられる。デバッグモードに入るのに、ユーザは、デバッグモードをオンにする必要がある。
【００５６】
図４Ｂは、はんだ付け時間に対するＩＭＣの厚さのグラフを示している。図示するように、グラフ４０２は、Y=0.176X+1.242の３００℃の温度についてのものであり、グラフ４０４は、Y=0.044X+1.019の２７５℃の温度についてのものであり、グラフ４０４は、Y=0.049X+0.297の２２０℃の温度についてのものであり、式中、Xは時間であり、YはＩＭＣの厚さである。定数は、多くの試験から得られたものである。図示するように、ＩＭＣ厚さは、３つの異なる温度範囲で生じる。ＩＭＣの厚さは時間及び温度の関数であるので、温度が上昇すると、ＩＭＣは、線形関数として大きくなる。用途に応じて、これらの曲線のうちのいずれかを用いて、式(6)の重み係数Kを決定することができる。例えば、ＳＡＣ３０５こて先（その仕様は、カートリッジのＮＶＭに記憶することができる。）によるはんだ付け用途では、グラフ４０４が用いられる。
【００５７】
図４Ｃは、ＩＭＣ層と１０μｍの目盛を示している。垂直方向の矢印は、ＩＭＣの厚さを測定することができる箇所である。上述したように、本発明は、液相線温度を検出し、ＩＭＣの厚さを決定し、所望の厚さを確実に達成する。
【００５８】
このように、本発明の実施形態は、金属間の厚さを算出することによって２つの金属間の充分なボンディング及び電気的接続を確実にし、このため、早期に不良接合を防止する。さらに、本発明は、作業者に、接合の質及び処理の問題に関して、（インジケータによって）即座にフィードバックを提供し、このため、作業者は、分析後の接合の質に関する情報を追跡する能力を有する。作業者は、特定の用途の要件を満たすように、種々のパラメータを変更するか又はメニューから種々のパラメータを選択することができる。
【００５９】
一部の実施形態において、自己制御温度フィードバック技術が利用される場合、顧客の施設では、システムを較正する必要はない。また、本発明は、はんだ付け事象において、不適切なこて先／カートリッジの組合せを用いているか否かを作業者が識別することを支援する機能も提供する。例えば、ＮＶＭに記憶されている熱効率の閾値に基づいて、起動から所定の時間（例えば、２秒）後に、こて先が、載置物を融点にもたらすのに必要な程度の充分なエネルギーを供給できない場合、本発明は、（例えば、ＬＥＤ、発音装置、触覚デバイスなどによって）作業者に通知することが可能である。
【００６０】
一部の実施形態において、本発明は、少なくとも２つの高解像度カメラを用いて２つ以上の二次元画像を取り込み、（種々の公知技術を利用して）これらの二次元画像から三次元画像を取得し、二次元画像及び三次元画像を用いて液相線段階を検出し、その後、スルーホール要素の穴（胴部）を通して充填されるはんだの量、又は表面実装部品の周囲に広がるはんだの量を算出する。
【００６１】
図５は、本発明の一部の実施形態に係る、複数のカメラからの画像を用いた液相線検出及び接続検証のための例示的な処理の流れである。一部の実施形態において、少なくとも２つの高解像度カメラは、２つの視界（角度）から、はんだ付け事象前後のはんだ接合部の二次元画像を取り込むように、２つの異なる位置において、はんだ接合部に近接して配置されている。液相線は、二次元画像の比較から検出される。そして、スルーホール要素の場合には、スルーホール胴部（胴部）の容積は、二次元画像から生成された三次元画像から決定される。表面実装（ＳＭＴ）部品の場合には、ＰＣＢ上の胴部の表面は、二次元画像から判定される。ブロック５０２に示されているように、図６Ａに示されている２つの基準画像を生成するはんだ付け事象前に、はんだ付け領域（接合部）の２つの画像が２つのカメラによって取り込まれる。ブロック５０４において、はんだ付け領域の三次元基準画像は、周知の方法によるはんだ付け事象の前に、２つの基準画像から生成される。
【００６２】
ブロック５０６において、三次元基準画像から、スルーホールの胴部の容積Vb及び／又はＳＭＴ部品の胴部の表面積Sbが決定され、胴部又は胴部の表面領域を充填するのに、はんだがどれくらい必要であるかを決定する。胴部の表面は、カメラの位置に応じて、二次元画像から判定することもできる。例えば、はんだ接合部に対するそれぞれのカメラの距離及び角度を理解し、いずれかの地点（例えば、胴部表面の周囲の点）までの距離を、簡単な公知の三角法を用いて決定してもよい。また、第２の（立体）カメラを有することによって、容積決定に用いられる少なくとも４点も提供される。三次元画像から容積（及び表面積）を測定することが可能なソフトウェアツール（例えば、コンピュータビジョンソフトウェア）も知られている。例えば、MediaCybernetics（商標）社のImage-Pro Premier 3D（商標）及び Image-Pro Plus（商標）は、一定容積以内で複数の物質の特性を測定することが可能であり、パーセント組成、物質の質量、配向、直径、半径及び表面積を容易に見出す。このツールは、物体の体積、ボックスの容積、深さ、直径、半径及び表面積を測定することが可能である。また、同様の機能を有する複数の他のツールも利用可能であり、当業者に知られている。
【００６３】
したがって、胴部又は胴部の表面に充填するのに必要なはんだの量は、要素の種類に応じて、決定される。ブロック５０８において、はんだ付け事象が開始された直後に、はんだ付け領域の２つの最新画像が取り込まれる。ブロック５１０において、はんだ付け事象が進行すると、二次元基準画像のそれぞれ画素の色値が、最新の二次元画像の対応するそれぞれの画素の色値と比較され、はんだの広がりにより、最新画像の画素のいずれの色変化も検出される。はんだの色の画素値は公知であるので、図６Ｂに示されているように、この処理は、画素がはんだの画素であるか否か、すなわち、はんだを含有するか否かを判定することができる。
【００６４】
ブロック５１２において、最新画像のすべての画素が、分注するはんだの画素であると判定されるまで、すなわち、図６Ｄに示されているように、液相線が検出されるまで、ブロック５０８（図６Ｃ）及び５１０の処理が繰り返される。ブロック５１２の処理は、最新画像のすべての画素が、はんだの画素ではないと判定された場合、所定の時間（例えば、８秒）後に、タイムアウトになる。最後の２つの最新画像のすべての画素が、（許容範囲内で）分注するはんだの画素であると判定された場合、液相線はブロック５１４で検出される。
【００６５】
液相線の検出後に、それぞれのカメラからの最後の最新画像は、ブロック５１６で処理され、最新の三次元画像が生成する。そして、分注するはんだの量Vsが、ブロック５１８において、式(7)〜(9)のうちの１つ以上により、最新の三次元画像から決定される。ブロック５２０において、分注するはんだの算出量Vsを、胴部に充填するのに必要なはんだの決定量（すなわち、Vb）、又は、分注するはんだが、どれくらい、胴部に若しくは胴部の表面領域に放散されるのかについて決定するのに、胴部の表面領域に充填するのに必要なはんだの決定量（すなわち、Sb）と比較する。分注するはんだが胴部又は胴部の表面領域を充填するまで、ブロック５２２でこの処理（ブロック５２０）が繰り返される。すなわち、分注するはんだの可視量は、所定の許容範囲内で(Vs Vb)又は(Vs Sb)に達している。ブロック５２２の処理は、所定の時間（例えば、８秒）後にタイムアウトになる。そして、インジケータ（例えば、ＬＥＤ及び／又は発信音）が起動し、胴部又は胴部の表面のすべてに分注はんだを充填することによって、接続が現在形成されていることを作業者に通知する。
【００６６】
換言すると、スルーホール要素の場合には、算出された量が、胴部を充填するのに必要であるとともに、スルーホール要素の所定の許容範囲内にある所定量まで減少すると、図７Ａに示されているように、充分なはんだ接合部が形成される。一部の実施形態において、はんだ接合部の高さ及び体積の算出は、次式に基づいて行われる。
【００６７】
Vlead = π rlead2 h  (7)
Vbarrel = π rbarrel2 h  (8)
Vrequired = π h ( rbarrel2 - rlead2)  (9)
式中、図７Ａに示されているように、Vleadは要素のリードの体積であり、Vbarrelはスルーホール胴部の容積であり、Vrequiredは、胴部を充填するのに必要なはんだの量であり、rleadは、（スルーホール）要素のリードの半径であり、rbarrelはスルーホール胴部の半径であり、hは基板の厚さである。
【００６８】
図７Ａは、本発明の一部の実施形態に係る、スルーホール要素における一部の例示的なはんだ接合部を示し、その画像は２つのカメラによって取り込まれる。図７Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る、表面実装部品における一部の例示的なはんだ接合部を示し、その画像は２つのカメラによって取り込まれる。この場合において、本発明は、放物線形状又は線状形状を形成するために、載置物全体の高さと、所定の基準高さ（所望の高さ）高さを比較する。識別される形状領域が、所定の許容範囲内で、所定割合の載置物（胴部）の表面領域に等しいと、充分なはんだ付けが表面実装部品において形成される。図７Ｂに示されているように、大型の表面実装部品では、はんだ接合部は、部品の側面において放物線状に形成される。しかしながら、小型の表面実装部品では、部品が小さなサイズであることにより、カメラしか線状の充填領域を取り込むことができないので、はんだ接合部は、部品の側面において線状に形成される。
【００６９】
当業者であれば、本発明の広範囲の進歩性から逸脱することなく、本発明の示された実施形態及び上述した他の実施形態に対して種々の変更を行ってもよいことが認識される。したがって、本発明は、開示されている特定の実施形態又は構成に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義されている本発明の範囲及び趣旨の範囲内にある、あらゆる変形例、適応例又は変更例に及ぶものとすることが理解される。
【符号の説明】
【００７０】
１０４    ディスプレイ
１０２    電源ユニット
１０６    インジケータ
１０８    ハンドピース
１１０    台
１１２    プロセッサ
１１４    メモリ
１１６    不揮発性メモリ
１１８    Ｉ／Ｏインターフェー
１２０    バス
１２２、１２４    カメラ
１４０    ロボットアーム
１４４    ハンドピース
１４２    カートリッジ
１４６    はんだ供給装置
１５０    電源
１５２    カメラ
１５４    工作物
１５６    可動プラットフォーム
８０２    こて先
８０４    配線
８０６    磁気シールド
８０８    ヒーター
８１０    ハウジング
８１２    コネクタ
８１４    記憶装置
８１８    センサ
８２０    高周波識別装置
８１６    回路
【要約】
【課題】インテリジェントはんだ付けカートリッジが提供される。
【解決手段】インテリジェントはんだ付けカートリッジには、ハウジングと、こて先と、こて先を加熱するヒーターと、カートリッジの特性に関する情報を記憶する記憶装置と、プロセッサであって、カートリッジの特性に関する情報を検索し、はんだ接合部の液相線発生を検出するようにこて先に供給される電力レベルを監視し、検索された情報の一部を用いて、はんだ接合部の金属間化合物（ＩＭＣ）の厚さを決定し、ＩＭＣの厚さが所定の範囲内にあるか否かを判定し、ＩＭＣの厚さが所定の範囲内にある場合に、信頼性の高いはんだ接合部接続が形成されることを示す表示信号を発生させるプロセッサと、表示信号を送信するインタフェースと、が含まれる。
【選択図】図１Ａ【図１Ａ】
0006029039.tif 000002
【図１Ｂ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図８】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
0006029039.tif 000020
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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