(57)【要約】【課題】溶融はんだの流速を簡易的に測定する流速測定方法および流速測定装置を提供する。【解決手段】温度検出体である熱電対５の先端部６を噴流はんだ４に浸漬させ、温度測定値の変化情報を記録計７内に取り込む。記録計７内において、熱電対５の出力温度がはんだ温度に達するまでの立ち上がり時間を求め、あらかじめ求めて記録しておいた校正値と対比させ、溶融はんだ１の流速を算出する。なお、流速による立ち上がり時間の差異の拡大のために、熱電対の検出部６先端には熱電対本体よりも熱伝導率が低い物質を固定しても良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ溶融槽内の溶融はんだの温度を、温度検出体を用いて測定し、得られた温度測定値の変化から、上記溶融はんだの流速を求めることを特徴とする溶融はんだの流速測定方法。
【請求項２】
上記温度検出体を用いて測定する上記温度測定値の変化から、温度測定開始から検出温度が一定となるまでの立ち上がり時間を求め、上記立ち上がり時間の情報を加味し、上記溶融はんだの流速を求めることを特徴とする請求項１記載の溶融はんだの流速測定方法。
【請求項３】
上記温度検出体は、熱電対であり、上記熱電対の先端部を上記溶融はんだに浸漬させて上記温度測定値の変化を求めることを特徴とする請求項１または請求項２記載の溶融はんだの流速測定方法。
【請求項４】
上記熱電対の先端部に固定した、上記熱電対本体よりも熱伝導率が低い物質を、上記溶融はんだに浸漬させ、上記温度測定値の変化を求めることを特徴とする請求項３記載の溶融はんだの流速測定方法。
【請求項５】
上記温度検出体として、第一の熱電対と第二の熱電対を含む複数個を用い、上記第一の熱電対は、上記第一の熱電対本体の先端部を温度検知部として上記溶融はんだに浸漬して第一の出力を得、上記第二の熱電対は、上記第二の熱電対本体の先端部に固定された上記熱電対本体よりも熱伝導率の低い物質を上記溶融はんだに浸漬して第二の出力を得、上記第一、第二の出力から上記温度測定値の変化を求めることを特徴とする請求項１または請求項２記載の溶融はんだの流速測定方法。
【請求項６】
上記熱電対本体よりも熱伝導率の低い物質は、樹脂またはセラミックスであることを特徴とする請求項４または請求項５記載の溶融はんだの流速測定方法。
【請求項７】
上記溶融はんだに上記温度検出体の先端部を浸漬させて温度変化を検出する場合において、上記温度検出体の先端部から温度感知部に至る部分の熱伝導特性が異なる複数の上記温度検出体を用いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の溶融はんだの流速測定方法。
【請求項８】
上記温度検出体は、上記溶融はんだに対して非接触式の温度計であり、上記溶融はんだの表面に温度測定用板状部材を接触させ、上記温度測定用板状部材表面における温度変化を上記非接触式の温度計によって測定して温度測定値の変化の分布を得、上記温度測定値の変化の分布から上記溶融はんだの流速分布を求めることを特徴とする請求項１または請求項２記載の溶融はんだの流速測定方法。
【請求項９】
はんだ溶融槽内の溶融はんだの温度を測定する温度検出体、上記溶融はんだの温度測定開始から検出温度が一定となるまでの立ち上がり時間と流速との関係を表す校正値を記憶し、上記温度検出体の出力情報である温度測定値の変化を取り込み、上記校正値と対比させて、上記溶融はんだの流速を算出する記録計を備えたことを特徴とする溶融はんだの流速測定装置。
【請求項１０】
上記温度検出体は、熱電対であり、上記溶融はんだに浸漬させる上記熱電対の先端部は、上記熱電対本体に固定された、上記熱電対本体よりも熱伝導率が低い物質により構成されることを特徴とする請求項９記載の溶融はんだの流速測定装置。
【請求項１１】
上記溶融はんだの表面に接触するように配置される温度測定用板状部材を備え、上記温度測定用板状部材の温度変化を、非接触式の温度計である上記温度検出体によって測定することを特徴とする請求項９記載の溶融はんだの流速測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶融はんだ槽内において、噴出ノズルから上方に吐出され噴流となった溶融はんだの流速を測定する溶融はんだの流速測定方法および溶融はんだの流速測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板と電子部品を接合するはんだ付けする際の工法の一つとして、プリント配線板を加熱溶融した噴流はんだに接触させて溶融はんだを塗布する工法がある（例えば、フローはんだ付、部分噴流はんだ付等。）。噴流となる溶融はんだの流速は、工作性に大きく影響する因子であり、流速が適性な範囲から逸脱すると、はんだ付不良（例えば、ブリッジ、未はんだ、ツノ。）を引き起こす。そのため、溶融はんだの流速の管理が重要となっている。
従来の溶融はんだの流速測定では、溶融はんだにアームを浸漬させ、アーム先端に加わる荷重により流速を算出する方法が用いられていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５３４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の溶融はんだの流速測定方法では、アーム先端に加わる荷重を測定するために煩雑な機器が必要であり、生産現場で簡易的に流速測定を行うことは困難であった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、溶融はんだの流速を簡易的に測定可能な溶融はんだの流速測定方法および流速測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係わる溶融はんだの流速測定方法は、はんだ溶融槽内の溶融はんだの温度を、温度検出体を用いて測定し、得られた温度測定値の変化から、上記溶融はんだの流速を求めるものである。
【０００６】
また、この発明に係わる溶融はんだの流速測定装置は、はんだ溶融槽内の溶融はんだの温度を測定する温度検出体、上記溶融はんだの温度測定開始から検出温度が一定となるまでの立ち上がり時間と流速との関係を表す校正値を記憶し、上記温度検出体の出力情報である温度測定値の変化を取り込み、上記校正値と対比させて、上記溶融はんだの流速を算出する記録計を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の溶融はんだの流速測定方法によれば、溶融はんだの温度測定値の変化から、溶融はんだの温度測定開始から検出温度が一定となるまでの立ち上がり時間を求めることができ、この立ち上がり時間を基に溶融はんだの流速を求めることが可能となる。
【０００８】
また、この発明に係わる溶融はんだの流速測定装置によれば、温度検出体によって得た温度測定値の変化を、記録計内に取り込んで立ち上がり時間を求め、記録計内において立ち上がり時間と校正値を対比させることで溶融はんだの流速を求めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である溶融はんだの流速測定装置の概略図を示している。図１に示すように、加熱によって溶融された溶融はんだ１が、はんだ槽２内に貯留され、はんだ槽２内に配置されたノズル３の上方から溶融はんだ１が噴流はんだ４として吐出するように構成されている。プリント配線板等にはんだを塗布する工程においては、噴流はんだ４の表面にプリント配線板を接触させるため、噴流はんだ４部分での流速を管理することが重要となる。そのため、溶融はんだ１の流速を測定する際には、噴流はんだ４部分において、その流速を検出する。
【００１０】
溶融はんだ１の流速は、噴流はんだ４部分の温度を温度検出体を用いて測定し、温度測定値の変化の情報から求める。温度検出体としては、例えば、接触式の温度計である熱電対５を用い、その温度検出部である先端部６（熱電対５本体の先端部分）を噴流はんだ４に浸漬させ、熱電対５の内部起電力を、熱電対５に接続された記録計７で検知し、温度測定開始（熱電対５を噴流はんだ４に浸漬させた時）から恒温状態に達するまでの温度測定値の変化を検出する。
記録計７は、熱電対５からの温度出力情報を検知する機能に加え、あらかじめ温度測定開始から一定の温度に達するまでの立ち上がり時間とはんだ流速との相関の検量線（校正値）のデータを記録しており、熱電対５から得られた温度情報（立ち上がり時間）と校正値とを対比させて、溶融はんだの流速を検出する機能を持っている。検量線についての詳細は後述する。
【００１１】
図２に、熱電対５を噴流はんだ４に浸漬して温度測定を開始してから、一定の温度に達するまでの温度測定値の変化の一例を示す。図２に示すように、縦軸を温度、横軸を時間として温度プロファイル１０を見ると、単位時間当たりの温度上昇は、測定開始から徐々に小さくなり、温度測定を開始してから立ち上がり時間８経過後に一定の温度（溶融はんだ温度）９となり安定した状態となる傾向にあることが分かる。
【００１２】
噴流はんだ４に熱電対５の先端部６を浸漬してから一定の温度９に達するまでの立ち上がり時間８は、溶融はんだ１の温度と、溶融はんだの流速に依存して変化する。本発明はこの事象に発明者が着目し、なされたものである。はんだの流速が、立ち上がり時間８に依存するのは、溶融はんだから熱電対への熱伝達率が変化するためであり、流速が大きくなるほど、立ち上がり時間は短くなる傾向にある。
【００１３】
なお、流速算出に必要なデータである溶融はんだ１（噴流はんだ４）の温度は、熱電対５以外の、別の温度検出体によって検出し、流速算出のための情報として加味するように構成する。なお、検温箇所の相違に依存する温度のバラツキを考慮し、別の温度検出体による温度検出箇所は、熱電対５による温度検出箇所の近傍とする。
また、別の温度検出体を用いることなく、熱電対５による温度測定値の変化によってのみ流速を求める場合、溶融はんだ温度は、恒温状態に達した際の温度であるとし、流速を算出する際の情報として加味することもできる。
【００１４】
次に、溶融はんだ温度毎に求めておいた、立ち上がり時間８とはんだ流速との相関を表す検量線の一例を図３に示す。図３は、縦軸に溶融はんだ流速を、横軸に立ち上がり時間を示すもので、この検量線は、複数のデータ点１１をもとに近似線１２を割り出し、得られたものであり、その傾向としては、流速が大きいほど立ち上がり時間が短く、流速が小さいほど立ち上がり時間が長くかかっていることが分かる。先述したように、検量線データは、はんだ温度に依存して変化するため、はんだ温度毎に求めて記録計７に入力しておく必要がある。
【００１５】
このように、立ち上がり時間８と、溶融はんだ１の温度を求めた後、記録計７内にてこれらのデータを校正値と対比させて溶融はんだの流速を求めることができ、溶融はんだの流速を得ることができるため、特別な流速測定用冶具等を用意する必要がなく、熱電対５および記録計７を用いた簡易的な装置で、容易に溶融はんだ流速を測定することが可能となる。
【００１６】
なお、温度検出体として、熱電対５を例示したが、これに限るものではなく、溶融はんだ１の高温に耐えうる接触式の温度計であれば、同様の効果を得ることができる。
また、温度測定値の変化から算出した流速値は、例えば記録計７表面、または別途設けられた溶融はんだ槽の制御を行う装置である制御管理装置に表示部等を設け、数値等により表示するものとする。
【００１７】
実施の形態２.
上述の実施の形態１では、溶融はんだの流速測定装置として、熱電対５を用いることについて述べた。実施の形態１では、熱電対５の先端部６が、熱電対５本体の先端部分であり、その先端部６を噴流はんだ４に浸漬して温度変化を検出していた。この実施の形態２では、熱電対５の先端部６として、熱電対５先端部分に熱電対５本体よりも熱伝導率の低い物質を固定して用いる場合について説明する。
【００１８】
熱電対５の先端部６を、熱電対５本体よりも熱伝導率の低い物質とし、この先端部６を噴流はんだ４に浸漬させて温度測定値の変化を検出することにより、はんだ流速による温度変化の差異を拡大し、立ち上がり時間８を長くすることができる。立ち上がり時間８が長くなることで流速値への変換分解能を高くすることができ、高精度な流速の測定が可能となる。
【００１９】
なお、熱電対５本体よりも熱伝導率の低い物質としては、溶融はんだ１の高温に耐えうる樹脂、例えばエポキシ系樹脂を用いることができる。また、その他、セラミックス等、熱伝導率が０．０３〜８０W／ｍ・Kで、かつ、溶融はんだの高温に耐えうる物質であれば、先端部６を構成する物質として用いることが可能である。
また、熱電対５のみではなく、他の接触式温度計の先端部に、その温度計本体よりも熱伝導率の低い物質を固定し、立ち上がり時間８の拡大を図ることも可能である。
【００２０】
実施の形態３.
この実施の形態３では、温度検出体として複数の熱電対（例えば第一、第二の熱電対の二つ）を用いて溶融はんだの流速測定を行う例について述べる。第一の熱電対は、上述の実施の形態１において示した熱電対と同様の構造であり、熱電対本体の先端部を溶融はんだに浸漬させて温度測定値の変化情報（第一の出力）を得、第二の熱電対は、上述した実施の形態２において示した熱電対と同様の構造であり、熱電対の先端部分に固定された熱電対本体（熱電対本体は、第一、第二の熱電対で同じ構成であるとする。）よりも熱伝導率の低い物質を溶融はんだ１に浸漬させて温度測定値の変化情報（第二の出力）を得る。なお、温度測定時の第一、第二の熱電対の噴流はんだ４への接触箇所は、互いに３０ｍｍ以下に近接するように配置し、検温位置に依存した温度差が出ないように考慮する。
【００２１】
図４に、第一、第二の熱電対の出力情報の傾向を例示する。第二の出力（温度プロファイル）１４が一定の温度９に達するまでの立ち上がり時間８は、温度検出部に熱伝導率の低い物質を固定しているために、第一の出力（温度プロファイル）１３の立ち上がり時間よりも長くなる。この場合、立ち上がり時間８を、第二の出力１４の測定値が、第一の出力１３の測定値に達するまでの時間とし、溶融はんだ１の流速を求めることができる。ここでは、より早く一定の温度に達する第一の出力１３を、溶融はんだの温度測定用に用いている。なお、熱電対は２個に限るものではなく、例えば３個とし、立ち上がり時間の差から流速を求めるように構成することも可能である。
【００２２】
実施の形態４.
上述の実施の形態３では、複数の熱電対を用いるが、その熱電対本体は同じ構成のものを用いる例について示した。しかし、熱電対には多様な構成のものがあり、その材質を選択することによって熱伝導率を選択できる。そこで、温度検出部である先端部から温度感知部に至る部分の熱伝導特性がそれぞれ異なる熱電対を用い、実施の形態３と同様に、温度測定値の変化を示す第一、第二の出力等の情報を記録計７側に取り込み、溶融はんだ１の流速を求めることも可能である。また、熱電対の先端部に、必要に応じて、樹脂やセラミックスなどの熱電対本体よりも熱伝導率が低い物質を固定し、温度測定値の変化を拡大して検出することも可能であることは言うまでもない。
【００２３】
実施の形態５.
上述の実施の形態１〜４では、温度検出体として接触式の温度計を用いることを示したが、この実施の形態５では、非接触式の温度計を用いて、溶融はんだの流速分布を求める例について示す。
この例では図５に示すように、ノズル３の噴き出し口上部に位置する噴流はんだ４の表面に、温度測定用板状部材１５を接触させる。さらに、温度測定用板状部材１５の上方に、非接触式の温度計である赤外線温度計１６を配置した構成の溶融はんだの流速測定装置を用いる。温度測定用板状部材１５としては、例えばエポキシ樹脂板等、溶融はんだの高温に耐えうる材質の板状部材を用いるものとする。
【００２４】
温度測定時には、温度測定用板状部材１５裏面を溶融はんだ４表面に接触させて、赤外線温度計１６によって温度測定を開始し、恒温状態となるまでの温度測定値の変化情報を記録計７側に取り込み、溶融はんだ１の流速分布を求める。流速算出に必要な溶融はんだ１の温度情報は、例えば、別の温度検出体によって得るか、温度測定用板状部材１５周囲の噴流はんだ４の温度を、赤外線温度計１６によって検出し、得るものとする。この方法であれば、非接触式の温度計で、温度測定用板状部材１５表面の温度分布を確認できるため、１度の測定のみで温度変化の分布から溶融はんだ１の流速分布を知ることができる。
【００２５】
なお、溶融はんだ２の流速を確認するために、複数回の測定を行う際は、例えば接触式温度計を用いる場合においては、一度、接触式温度計自体を冷却して温度を下げ、再度噴流はんだ４に浸漬して温度測定を開始するようにして測定を行うか、あるいは別途用意した熱電対を記録計７に繋ぎ替えて測定を行うものとし、非接触式温度計を用いる場合においては、温度測定用板状部材１５を一度溶融はんだ１から離隔して冷却するか、別途用意した温度測定用板状部材を、測定が終了した段階で温度測定用板状部材１５と交換する要領で配置し、再測定を行うようにし、流速測定を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による溶融はんだの流速測定装置の構成を示す要部断面図である。
【図２】溶融はんだの温度測定値の変化を示す図である。
【図３】溶融はんだの流速と立ち上がり時間との関係を示す検量線を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３による溶融はんだ温度測定値の変化を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態５による溶融はんだの流速測定装置の構成を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  溶融はんだ            ２  はんだ槽            ３  ノズル
４  噴流はんだ            ５  熱電対              ６  先端部
７  記録計                ８  立ち上がり時間      ９  一定の温度
１０  温度プロファイル    １１  データ点          １２  近似線
１３  第一の出力          １４  第二の出力        １５  温度測定用板状部材
１６  赤外線温度計。
【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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