(57)【要約】【課題】色々な熱特性を持つ電子部品に対するリフロー条件を満足する加熱条件を設定できる加熱条件設定方法を提供する。【解決手段】加熱条件設定方法は、はんだと電子部品とが供給されている基板を加熱炉内で加熱することにより、リフローはんだ付けを行う複数のゾーンを備えたリフローはんだ付け装置の加熱炉の加熱条件設定方法において、２種類以上の加熱炉の加熱条件を設定し、加熱炉の空気温度と熱伝達率のデータを含んだ加熱炉プロファイルを測定する工程と、ゾーン毎に加熱炉プロファイルを補間して任意の加熱条件における加熱炉プロファイルを得る工程と、微少時間後の電子部品の温度を逐次算出し温度プロファイルを得る工程と、温度プロファイルがリフロー条件を満足するかどうか判断する工程と、リフロー条件が満足しない場合は加熱炉の条件設定を変更する工程とからなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだと電子部品とが供給されている基板を加熱炉内で加熱することにより、リフローはんだ付けを行う複数のゾーンを有した加熱炉を備えたリフローはんだ付け装置の加熱炉の加熱条件設定方法において、
２種類以上の上記加熱炉の加熱条件を設定し、上記加熱炉内の空気温度と熱伝達率のデータとを含む加熱炉プロファイルを測定する工程と、
上記ゾーン毎に上記加熱炉プロファイルを補間することにより任意の加熱条件における上記加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する工程と、
上記推定された加熱炉プロファイルに基づいて、微少時間間隔で変化する電子部品の温度変化分を逐次算出し、上記温度変化分を上記加熱炉の入口から出口に沿って積算し、上記加熱炉を通過する上記電子部品の温度プロファイルを得る工程と、
上記得られた電子部品の温度プロファイルがリフロー条件を満足するかどうか判断する工程と、
リフロー条件が満足しない場合は加熱炉の任意条件設定を変更する工程とからなることを特徴とする加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項２】
はんだと電子部品とが供給されている基板を加熱炉内で加熱することにより、リフローはんだ付けを行う複数のゾーンを有した加熱炉を備えたリフローはんだ付け装置の加熱炉の加熱条件設定方法において、
２種類以上の上記加熱炉の加熱条件を設定し、上記加熱炉内の空気温度と熱伝達率のデータとを含む加熱炉プロファイルを測定する工程と、
上記ゾーン毎に上記加熱炉プロファイルを補間することにより任意の加熱条件における上記加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する工程と、
上記基板に上記電子部品を搭載して、上記電子部品の任意の箇所の温度プロファイルを実測する工程と、
上記電子部品の熱容量当り伝熱面積値を変化させて上記加熱炉を通過する電子部品の温度プロファイルを推定する工程と、
上記実測温度プロファイルに最尤な上記推定した温度プロファイルに対応する上記熱容量当り伝熱面積値を上記電子部品の熱容量当り伝熱面積と決定する工程と、
２種類以上の別の加熱炉の加熱条件を設定し、上記別の加熱炉内の空気温度と熱伝達率のデータとを含む別の加熱炉プロファイルを測定する工程と、
上記ゾーン毎に上記別の加熱炉プロファイルを補間することにより任意の加熱条件における上記別の加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する工程と、
上記任意箇所の熱容量当り伝熱面積を用いて、別の加熱炉の任意条件設定において算出される電子部品の温度プロファイルがリフロー条件を満足するかどうか判断する工程と、
リフロー条件が満足しない場合は加熱炉の任意条件設定を変更する工程とからなることを特徴とする加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項３】
上記熱容量当り伝熱面積値を決定する工程において、
上記電子部品の任意の箇所の実測温度プロファイルと、見掛けの熱容量当り伝熱面積値を適用して得られる温度プロファイルとの差を求める工程と、
上記差を経過時間に従って積分し、上記積分値が最も小さくなるように上記見掛けの熱容量当り伝熱面積を変化し、上記積分値が最小を示す見掛けの熱容量当り伝熱面積を上記任意の箇所の見掛けの熱容量当り伝熱面積と決定する工程とを備えたことを特徴とした請求項２に記載の加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項４】
上記リフロー条件が満足しない場合に加熱炉の任意条件設定を変更する工程において、
標準条件設定を中心に上記各ゾーンの条件設定をプラスマイナスに入れ子式で変化させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項５】
上記リフロー条件が満足しない場合に加熱炉の任意条件設定を変更する工程において、
加熱炉の予熱部と本加熱部とを分けて条件設定をプラスマイナスに入れ子式に変化させる工程と、
上記予熱部の条件設定を変化したとき、温度プロファイルがリフロー条件のうちフラックス活性条件を満足しているかどうか判断する工程と、
上記本加熱部の条件設定を変化したとき、温度プロファイルがリフロー条件のうち最大温度条件およびはんだ溶融条件を満足しているかどうか判断する工程とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項６】
上記リフロー条件が満足しない場合に加熱炉の任意条件設定を変更する工程において、
マニュアルによる標準条件設定を中心にプラスマイナスに変化させる数を上記各ゾーンとも３から１０に設定したことが特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項７】
上記加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する工程において、
上記加熱炉プロファイルを最小二乗法を用いて補間することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項８】
上記加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する工程において、
上記加熱炉のゾーン間における変数値は、電子部品の流れる方向に対して後方のゾーンの変数値が１つ前方のゾーンの変数値にリニアに変化するとしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項９】
上記加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する工程において、
上記加熱炉の電子部品の流れる方向に対して最後方のゾーン以前の変数値は最後方のゾーンの変数値と同一とみなし、また最前方のゾーン以後の変数値は最前方ゾーンの変数値と同一とみなすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の加熱炉の加熱条件設定方法。
【請求項１０】
はんだと電子部品とが供給されている基板を加熱炉内で加熱することにより、リフローはんだ付けを行う複数のゾーンを有した加熱炉を備えたリフローはんだ付け装置において、
２種類以上の上記加熱炉の加熱条件を設定し、上記加熱炉内の空気温度と熱伝達率のデータを含む加熱炉プロファイルを測定する測定手段と、
上記ゾーン毎に上記加熱炉プロファイルを補間することにより任意の加熱条件における上記加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する加熱炉プロファイル補間手段と、
上記推定された加熱炉プロファイルから微少時間間隔で変化する電子部品の温度変化分を逐次算出し、上記温度変化分を上記加熱炉の入口から出口に沿って積算し、上記加熱炉を通過する上記電子部品の温度プロファイルを得る温度プロファイル推定手段と、
上記得られた電子部品の温度プロファイルがリフロー条件を満足するかどうか判断する判断手段と
を備えたことを特徴とするリフローはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電子部品を基板にリフローはんだ付けする加熱炉の加熱条件設定方法およびこの方法を使用するリフローはんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加熱炉の加熱条件設定方法は、加熱炉内に温度プロファイル測定用の基板を搬入して温度プロファイルを測定し、この温度プロファイル情報をワイヤレスで受信演算手段に出力し、受信演算手段により、このワイヤレス出力手段からの温度プロファイル情報を入力して温度プロファイル情報と目標とする温度プロファイルとの差を求めて、予め作成されたデータベースを基にこの温度情報から所定の温度プロファイルが得られるように演算し、リフローはんだ付け装置の熱源の温度設定を行う（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような加熱炉の設定条件を決定するためには、温度プロファイル測定用基板からの温度情報を受ける装置と過去のデータベースを有する装置、またこれらを利用して演算処理し加熱炉の設定条件を自動的に変更する装置が加熱炉に備わっている必要がある。すなわち、このような装置を内蔵していない他装置の場合には使えないなど、汎用性の面で問題があった。
【０００４】
そこで、加熱炉内温度プロファイル測定用装置は、被加熱物を搬送する搬送部と被加熱物を加熱するための加熱部とを備えた加熱炉において、搬送部により搬送可能であって、加熱部の加熱による被加熱物が搬送される経路近傍の温度プロファイルを測定するために用いられる温度センサが搭載されている。この構成によれば、加熱炉内温度プロファイル測定用装置は加熱炉の搬送部を用いて搬送可能であるため、加熱炉内に温度プロファイルを測定するための温度測定部の追走機構を別途設けることなく、加熱炉内の温度プロファイルを測定することができる。加熱炉の設定条件が種々な場合にも対応させるためには、予想される変化条件の上限と下限との範囲内で測定し各熱伝達率を内挿法により決める事により同様に温度上昇を知ることができる。任意の基板上に配設されたパーツの温度プロファイルは、上記の各熱伝達率を微少経過時間毎に求めておき、パーツの初期温度から微少時間毎のパーツの温度上昇分を積算していくことにより求めることができる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１８２１７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４８５６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
熱容量の異なった部品が混在して基板上に搭載されるため、加熱炉による加熱で熱容量の小さな部品の温度の上昇速度が早く、はんだの溶融温度に達し、部品の端子と基板の端子間をはんだが濡らす。一方、熱容量の大きな部品の温度の上昇速度が遅いので、熱容量の小さな部品の端子がはんだで濡れたとき、まだはんだが溶融していない。そのため、全部の部品の端子がはんだに濡らされるために長い時間が掛かってしまう。
【０００７】
例えば、鉛フリーはんだ材として使われる  ＳｎーＡｇーＣｕ系のはんだでは、はんだの融点が２２０℃であるが、電解コンデンサなど部品の耐熱条件が２３５℃以下で最大暴露時間が短時間という条件であるため、他の温度の上昇速度の遅い部品の温度を昇温させるために加熱炉の設定温度を高くすることができない。また、加熱炉入口から急速に温度を高くして電解コンデンサなどの部品の耐熱条件をキープすると熱容量の大きな部品も極力早く、はんだの溶融温度にまで上昇させることができるが、この場合には電解コンデンサなどの高温耐熱時間を大幅に越えるため、このような温度プロファイルも採用することはできない。したがって、高温耐熱時間が問題にならない１８０℃位で一度加熱条件を予熱させ、熱容量の大きな部品が１８０℃に達すると同時に今度は熱容量の小さな部品が２３５℃以下で待機するような加熱炉の設定条件にして熱容量の大きな部品温度が２２０℃以上になるのを待つ。常温から２２０℃以上に基板を温度上昇させると熱容量の大きな部品は熱容量の小差な部品に対して時間遅れが大きくなるが、１８０℃から２２０℃への温度上昇であれば温度差が小さいため熱容量の大きな部品の時間遅れを小さくできる。すなわち電解コンデンサのように高温耐熱時間が短い部品であってもその耐熱許容条件内で熱容量の大きな部品の温度を２２０℃以上にすることができる。
【０００８】
この場合においても１８０℃での帯域時間が長すぎると、はんだフラックスが活性を失うため予熱も本加熱も始めは目標温度より高めの設定にしておき、後半は目標温度に保持する方法とすることにより熱容量の大きな部品の温度を速やかに目標温度にすることができるし、ばんだフラックスの失活を防止することが可能となる。加熱炉は加熱ゾーンを４〜１０ゾーンに細分化するとともに、ファン設定や搬送速度に加え、各種基板に応じて細かく設定温度を変化させる必要があり、条件出しには試行錯誤的な測定の実施に加え豊富な経験が必要となる。
【０００９】
この発明の目的は、さまざまな熱特性を持つ電子部品について適切な温度プロファイルが得られるように加熱炉の加熱条件を自動的に設定できる加熱条件設定方法およびこの方法を使用するリフローはんだ付け装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる加熱炉の加熱条件設定方法は、はんだと電子部品とが供給されている基板を加熱炉内で加熱することにより、リフローはんだ付けを行う複数のゾーンを有した加熱炉を備えたリフローはんだ付け装置の加熱炉の加熱条件設定方法において、２種類以上の加熱炉の加熱条件を設定し、加熱炉内の空気温度と熱伝達率のデータとを含む加熱炉プロファイルを測定する工程と、ゾーン毎に加熱炉プロファイルを補間することにより任意の加熱条件における加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する工程と、推定された加熱炉プロファイルに基づき、微少時間間隔で変化する電子部品の温度変化分を逐次算出し、温度変化分を加熱炉の入口から出口に沿って積算し、加熱炉を通過する電子部品の温度プロファイルを得る工程と、得られた電子部品の温度プロファイルがリフロー条件を満足するかどうか判断する工程と、リフロー条件が満足しない場合は加熱炉の任意条件設定を変更する工程とからなる。
【００１１】
また、この発明に係わるリフローはんだ付け装置は、はんだと電子部品とが供給されている基板を加熱炉内で加熱することにより、リフローはんだ付けを行う複数のゾーンを有した加熱炉を備えたリフローはんだ付け装置において、２種類以上の加熱炉の加熱条件を設定し、加熱炉内の空気温度と熱伝達率のデータを含む加熱炉プロファイルを測定する測定手段と、ゾーン毎に加熱炉プロファイルを補間することにより任意の加熱条件における加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する加熱炉プロファイル推定手段と、推定された加熱炉プロファイルから微少時間間隔で変化する電子部品の温度変化分を逐次算出し、温度変化分を加熱炉の入口から出口に沿って積算し、加熱炉を通過する電子部品の温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定手段と、得られた電子部品の温度プロファイルがリフロー条件を満足するかどうか判断する判断手段とを備えている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。図２は図１を用いた加熱炉を示している。図３は図１を適用する測定装置である。
リフローはんだ付け装置に用いられる加熱炉１は、入口から出口に基板２を搬送する搬送ベルト３と、搬送ベルト３の上下から加熱する６ゾーンに分割されたヒータ４と、ヒータ４の周囲の温度を計測する熱電対５と、熱電対５の出力が入力され、所望のヒータ４の温度を調整する温度調節計６とを備えている。
また、リフローはんだ付け装置は、加熱炉１の搬送ベルト３で搬送される温度センサー７と、温度センサー７の出力を温度に変換する測定手段８と、測定手段８で得られた温度から加熱炉１の温度調節計６の設定値を変化させたときの、最小二乗法を用いて実測の加熱炉プロファイルを補間して、各ゾーンの空気温度および熱伝達率を求める加熱炉プロファイル推定手段９と、加熱炉プロファイル推定手段９で求めた各ゾーンの空気温度および熱伝達率を用いて部品の温度プロファイルを推定する温度プロファイル推定手段１０と、温度プロファイル推定手段１０で推定された温度プロファイルがリフロー条件を満足しているか判断する判断手段１１と、温度プロファイルがリフロー条件を満足したときの温度調節計６の設定値と温度プロファイルなどを表示して出力する表示手段１２とを備えている。
【００１３】
測定手段８、加熱炉プロファイル推定手段９、温度プロファイル推定手段１０および判断手段１１は計算機によって構成されている。温度センサー７の出力を入力するインターフェース回路、それぞれ推定する演算処理プロセッサおよび判断結果を出力するプリンタおよびディスプレイが計算機には備えられている。
部品がクリームはんだを介して搭載された基板２を加熱炉１の搬送ベルト３に置くと、基板２は加熱炉１内で加温され、はんだの溶融温度に達して、部品が基板にはんだ付けされる。クリームはんだは、はんだ粉とペースト状フラックスで構成され、フラックスで部品の端子部などを活性化したのち、はんだ粉が溶融してはんだ付けされる。
【００１４】
温度センサー７は、特許文献２に開示されているように、被加熱物が搬送される経路近傍においてヒータの加熱により生じ得る温度プロファイルを検出し、検出された温度プロファイルを外部のコンピュータに出力することが可能なように、温度センサとコンピュータとが電気的に接続されている。そして、温度センサから出力された温度プロファイルの検出値が、電気信号としてコンピュータ等に入力されて、コンピュータの記憶手段により記憶されるとともに、画像表示またはプリンタなどにより出力可能となっている。温度センサー７は、熱電対からなる４つの温度測定センサーを内装した４枚の銅製円盤状のプレートが、テフロン（登録商標）からなる断熱材で部分的に覆われて搬送台上に搭載されている。
【００１５】
温度測定センサーは６つ備えられ、そのうち４つは４つ有るプレートそれぞれの各中心近傍の温度を測定し、残りの温度測定センサーは、プレート上空近傍の空気温度を測定する。
【００１６】
それぞれのプレートの上面はそれぞれ異なった熱放射率の表面処理が施され、上下面および熱対流と熱放射とのそれぞれの成分の熱伝達率を計測できる。
【００１７】
加熱炉内の熱伝達率αは空気温度とセンサーの温度をデータ測定時間毎に測定し、式（１）を用いて求められる。
【００１８】
α  ＝  ｄｔ×ρ×Ｃｐ×Ｖ／（ｄｔａ×Ａ）        ・・・（１）
【００１９】
なお、ここでｄｔａ（Ｋ）は空気とセンサーとの温度差、ｄｔ（Ｋ／ｓ）はセンサーの温度変化量（時間経過で変化）、Ａ（ｍ２）はセンサーの伝熱面積、ρ（ｋｇ／ｍ３）はセンサーの密度、Ｃｐ（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）はセンサーの比熱、Ｖ（ｍ３）はセンサーの体積である。
【００２０】
また空気温度プロファイルはセンサーに付随して設けられている熱電対の指示をそのまま使用する。上述の例では、条件設定４．１、４．２、４．３が３種類あるので熱伝達率と空気温度とのプロファイルが３種類測定および計算から求めることができる。
【００２１】
これらの構造からなる加熱炉内温度プロファイル測定用装置を加熱炉に投入搬送するとともに合計６本の温度測定センサーにより測定された温度プロファイルのデータを、コンピュータに出力して記録するとともにディスプレイ表示することにより、加熱炉内の各部位における加熱能力分布を把握することができる。
【００２２】
図１に示すフローチャートを参照して、加熱条件設定方法に付いて説明する。加熱炉標準条件とは基板に標準的な部品を搭載して、対象の加熱炉に流したとき、ほぼはんだ付け条件を満足する条件のことを意味し、標準加熱炉診断とはこの加熱炉標準条件を中心に一律にゾーン温度設定を高低させたときの空気温度と熱伝達率とのプロファイルからなる加熱炉プロファイルを得ることを意味している。加熱炉は６ゾーンタイプを例に説明し、入口から順番に１ゾーンから６ゾーンと名前を付ける。１ゾーンから４ゾーンは予熱ゾーン、５と６ゾーンは本熱ゾーンと呼ぶ。
【００２３】
ステップ００１で、加熱炉標準条件を設定４．２として１ゾーン：１９０℃、２ゾーン：１８０℃、３ゾーン：１８０℃、４ゾーン：１８０℃、５ゾーン：２４０℃、６ゾーン：２３０℃として設定し、ステップ００２で加熱炉プロファイルを測定し、ほぼはんだ付け条件を満足する温度プロファイルが得られる。
【００２４】
ステップ００３では各ゾーンの温度を一律に上下に変化させた条件設定についても加熱炉プロファイルのデータを測定する。
【００２５】
条件設定４．１（一律に温度を２０℃低く設定）は、１ゾーン：１７０℃、２ゾーン：１６０℃、３ゾーン：１６０℃、４ゾーン：１６０℃、５ゾーン：２２０℃、６ゾーン：２１０℃である。
【００２６】
さらに、条件設定４．３（一律に温度を２０℃高く設定）は、１ゾーン：２１０℃、２ゾーン：２００℃、３ゾーン：２００℃、４ゾーン：２００℃、５ゾーン：２６０℃、６ゾーン：２５０℃である。
【００２７】
上述のように条件設定４．１、４．２、４．３とした加熱炉の空気温度と熱伝導率とのデータを測定する。ステップ００４で標準加熱炉診断が完了したかどうか判断し、未完の場合はステップ００１に戻り、完了した場合、ステップ００５へ進む。
【００２８】
次に、任意条件設定における空気温度および熱伝達率を求める。まず、ステップ００６で加熱炉の任意の条件設定を仮定する。ステップ００７では、この仮定された任意の条件設定のもとでの加熱炉の空気温度と熱伝達率とを上述のような標準加熱炉診断で実測された条件設定４．１、４．２、４．３の空気温度と熱伝達率とをそれぞれ各ゾーン毎に内挿補間することで求める。内挿補間する際の、変数は標準加熱炉診断で決めた温度の変化量である。条件設定４．２で設定された各ゾーンの温度を基準として、変化量を０とする。条件設定４．１の場合には変化量は−２０であり条件設定４．３の場合には変化量は２０となる。
【００２９】
例として加熱炉１の１ゾーンについて下記のような実測結果が得られた場合、任意設定温度１８０℃の空気温度と熱伝達率との値を求める。
設定温度          １７０  １９０  ２１０℃  任意温度設定１８０℃
変数（Ｘ）        −２０      ０    ２０
空気温度（Ｙａ）  １７０  １９０  ２０８℃  実測値
熱伝達率（Ｙｈ）    ７９    ８０    ８２Ｗ／ｍ２・Ｋ
【００３０】
変数Ｘに対する空気温度Ｙａの関係は最小二乗法を用いて式（２）によって表すことができる。
【００３１】
Ｙａ＝１９０＋０．９５Ｘ−０．００２５Ｘ２        ・・・（２）
【００３２】
任意温度設定１８０の変数はＸ＝−１０だから、式（２）に代入するとＹａ＝１８０．２５が得られる。
【００３３】
同様に変数Ｘに対する熱伝達率Ｙｈの関係も最小二乗法を用いて式（３）によって求めることができる。
【００３４】
Ｙｈ＝８０＋０．０７５Ｘ＋０．００１２５Ｘ２        ・・・（３）
【００３５】
Ｘ＝−１０を式（３）に代入するとＹｈ＝７９．３７５が得られる。
【００３６】
各ゾーン間については任意加熱炉診断温度と任意条件設定温度との関係が明確になっているので変数が決まり、任意条件設定温度における空気温度と熱伝達率を求めることができる。なお、第１ゾーン以前のデータの変数は第１ゾーンと同じ値、また最終ゾーン以後の変数は最終ゾーンと同じ値、ゾーン間の変数は前後ゾーンの変数値が直線的に変化するとすることにより全てのデータに対して任意条件設定温度における空気温度と熱伝達率をスムースに変化する値として算出することができる。
【００３７】
任意条件設定における部品の温度プロファイルを求める際、各ゾーンともこれら条件設定された最低温度から最高温度の範囲でデータ補間することにより任意条件を振ることができる。したがって、任意条件設定を広い範囲で変化させたい場合には、一律温度変化させる温度の幅を広くしたり、条件設定数を増加する必要がある。
【００３８】
次に、ステップ００７で、任意の部品がある高温空気で加熱される場合の温度変化ｄｔ（Ｋ／ｓ）は式（４）で表すことができる。
【００３９】
ｄｔ＝α×Ａ×ｄｔａ／Ｃ                        ・・・（４）
【００４０】
ここで、α（Ｗ／ｍ２・Ｋ）は熱伝達率、ｄｔａ（Ｋ）は空気と部品との温度差Ａ（ｍ２）は部品の伝熱面積、Ｃ（Ｊ／Ｋ）は部品の熱容量である。
式（４）において部品と基板との組み合わせから決定される熱容量当たり伝熱面積（以下、Ａ／Ｃと称す。）の値が既知とすると加熱炉の入口から出口に至るまで逐次ｄｔを積算していくことにより部品の温度プロファイルを得ることができる。
【００４１】
次に、ステップ００８で、この得られた温度プロファイルが部品の熱特性に満足するか判断し、満足したらステップ００９に進み、不満足のときは、ステップ００５へ戻り、加熱炉の条件を変更して、ステップ００６から００７を繰り返す。ステップ００９では、温度プロファイルが部品のリフロー条件を満足しているかどうか判断する。不満足のときはステップ００５に戻る。部品の熱特性およびリフロー条件は、鉛フリーはんだ材ＳｎーＡｇーＣｕ系の温度プロファイル条件を例示するが、このはんだ材および温度プロファイルに限らない。
【００４２】
最大温度の条件は２３５℃以上の温度に晒されている時間は０秒以下、はんだが溶融する条件は２２０〜２３５℃の温度に晒されている時間が２０〜４０秒の範囲である。また、フラックスの活性条件は１５０〜１８０℃の温度に晒されて時間は６０〜１５０秒の範囲である。
【００４３】
ステップ０１０では部品の熱特性およびリフロー条件を満足した温度プロファイルに対応した加熱炉の条件を加熱炉設定条件として決定する。
【００４４】
このような加熱炉の加熱条件決定方法によれば、計測した各加熱条件の加熱炉プロファイルを補間して、ゾーン毎の任意の加熱条件における加熱炉プロファイルを求め、その求めた加熱炉プロファイルから逐次計算により加熱炉を通過する部品の温度プロファイルを得ることができる。
【００４５】
また、ゾーン間で条件設定に大きな差がある場合にもスムースな加熱炉内空気温度と熱伝達率分布を得ることができる。
【００４６】
また、１ゾーン以前や最終ゾーン以後の加熱炉内空気温度と熱伝達率分布についても補間値を得ることができる。
【００４７】
また、測定バラツキに起因する補間値の安定性を確保できる。
【００４８】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。加熱炉および温度測定装置はそれぞれ図２および図３と同様である。
【００４９】
ステップ１０１では、図１のステップ００１から００４のプロセスと同じに加熱炉標準診断を行って、加熱炉の加熱炉プロファイルを測定する。ステップ００２では、加熱炉標準条件を設定する。ステップ１０３では、所望の部品を基板に搭載し、部品の温度プロファイルを測定する。例えば、基板に搭載されたＱＦＰのリード部の温度プロファイルを測定する。次に、ステップ１０４では、ステップ１０１で得られた加熱炉プロファイルとステップ１０３で得られた温度プロファイルとを式（４）に代入して所望の部品の熱容量当たり伝熱面積（Ａ／Ｃ）を求める。ステップ１０５では、別の加熱炉の加熱炉プロファイルをステップ１０１と同様にして測定する。ステップ１０６で、別の加熱炉の条件を仮定し、ステップ１０７で、別の加熱炉プロファイルを任意の条件のもとで補間して求める。ステップ１０８では、この任意の加熱炉の加熱プロファイルと、ステップ１０４で求めたＡ／Ｃとを用いて式（３）から基板に搭載された部品を別の加熱炉に流したときの温度プロファイルを求める。
【００５０】
ステップ１０９および１１０では、ステップ１０８で求められた温度プロファイルが部品の熱特性およびリフロー条件を満足しているかどうか判断し、不満足のときはステップ１０６に戻って繰り返す。満足したときは、この任意の加熱炉の条件を別の加熱炉の加熱条件として決定する。
【００５１】
このような加熱炉の加熱条件設定方法では、見掛け上の電子部品の熱容量と伝熱面積が求まると、加熱炉を通過した基板上に搭載された電子部品の任意の場所の温度プロファイルを実測の温度プロファイルと一致させることができる。
【００５２】
こうして得られる種々な部品と基板の組み合わせのＡ／Ｃについてデータベースを構築すれば、別の加熱炉１であっても任意の条件設定について部品の温度プロファイルを得ることができる。
【００５３】
また、リード部は加熱されるが、熱容量の大きなボディーが熱を吸収するために温度変化の小さなＱＦＰなどでも見かけのＡ／Ｃを求めて、部品の温度プロファイルを推定すれば実際に近い条件を得ることができる。
例えばＱＦＰの半導体を基板にはんだ付をすると、ＱＦＰのリードの部分ではんだ付が完了すればよいがリードの伝熱面積Ａや熱容量Ｃをどの領域で決定すれば良いかがが判りにくい。
【００５４】
また、加熱炉によっては温風加熱と赤外線加熱を併用した物も存在するが、部品の温度が加熱空気温度より低い（通常はこのような設定になる）場合には空気温度の設定と赤外線加熱の温度設定とをリニアな関係で連動させれば、赤外線による熱伝達率向上分を空気の対流による熱伝達率に含ませて扱うことができるため赤外線加熱を意識することなく扱うことが可能となる。
【００５５】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。図１と異なっているのは、加熱炉の条件設定する方法だけである。その他は同じであるので、同様な部分の説明は省略する。
【００５６】
図５に示すフローチャートのように、加熱炉各ゾーンの設定温度を入れ子方式で変化させて、その時の最大温度条件やはんだ溶融条件、フラックスの活性条件が満足されているか否かを自動的に判断させるようにすれば、加熱炉の最適条件設定を得ることができる。
【００５７】
なお、加熱能力の小さな加熱炉１では搬送速度を遅くすることにより  はんだ付の条件を満足することができるが、フラックスの活性条件の帯域時間が長くなるため、熱容量の大きな部品が搭載される基板では無理が生じる傾向がある。
【００５８】
このような加熱炉の加熱条件設定方法では、計算機により加熱炉の条件設定を自動的に決定することができる。
【００５９】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。図１と異なっているのは、加熱炉の条件設定を設定する方法だけである。その他は同じであるので、同様な部分の説明は省略する。
【００６０】
図６に示すフローチャートのように、ある程度予想できる各ゾーンの温度設定をマニュアルで設定しておき、例えば幅５Ｋの変化量範囲で１Ｋずつ変化させるなどのように変化量を少なくする事により入れ子式方式の計算時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００６１】
このような加熱炉の加熱条件設定方法では、ゾーン数が多くて温度変化幅も大きい場合にも、変化数を限定して少なくすることにより計算時間を大幅に短縮でき、短時間で加熱条件を設定することができる。１回分の計算時間を０．１秒とすると、２６分で完了する。
【００６２】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５の加熱炉の加熱条件設定方法の予熱部を設定するフローチャートである。図８はこの発明の実施の形態５の加熱炉の加熱条件設定方法の本加熱部を設定するフローチャートである。図１とは予熱部と本加熱部を別々に設定したことであり、その他は同様である。
【００６３】
このように予熱部と本加熱部だけの計算とに分けて実施することにより更に計算時間を短縮することが可能となる。１回分の計算時間を０．１秒とすると、最大で１分で完了する。
【００６４】
実施の形態６．
図９はこの発明の実施の形態６の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。図１０は図９の実測温度プロファイルと推定温度プロファイルを示すグラフである。図４では、任意部品のＡ／Ｃの値を試行錯誤的に求める場合について説明したが、図９に示すように、計算結果による推定温度プロファイルと実測による温度プロファイルとの各時刻における温度差の積分値を算出するようにし、その温度差の積分値が減少する方向に、Ａ／Ｃの仮定値を計算機上で自動的に変化させて温度差の積分値が最小となるようにＡ／Ｃの値を検出するようにすれば短時間内にＡ／Ｃの値を得ることができる。
【００６５】
このような加熱炉の加熱条件設定方法では、熱容量当り伝熱面積の値を収束変化させることで自動的に見かけ上の熱容量当り伝熱面積を得ることができる。
【００６６】
【発明の効果】
この発明に係わる加熱炉の加熱条件設定方法による効果は、はんだと電子部品とが供給されている基板を加熱炉内で加熱することにより、リフローはんだ付けを行う複数のゾーンを有した加熱炉を備えたリフローはんだ付け装置の加熱炉の加熱条件設定方法において、２種類以上の加熱炉の加熱条件を設定し、加熱炉内の空気温度と熱伝達率のデータとを含む加熱炉プロファイルを測定する工程と、ゾーン毎に加熱炉プロファイルを補間することにより任意の加熱条件における加熱炉の加熱炉プロファイルを推定する工程と、推定された加熱炉プロファイルに基づいて、微少時間間隔で変化する電子部品の温度変化分を逐次算出し、温度変化分を加熱炉の入口から出口に沿って積算し、加熱炉を通過する電子部品の温度プロファイルを得る工程と、得られた電子部品の温度プロファイルがリフロー条件を満足するかどうか判断する工程と、リフロー条件が満足しない場合は加熱炉の任意条件設定を変更する工程とからなるので、計測した各加熱条件の加熱炉プロファイルを補間して、ゾーン毎の任意の加熱条件における加熱炉プロファイルを求め、その求めた加熱炉プロファイルから逐次計算により加熱炉を通過する部品の温度プロファイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。
【図２】図１の加熱条件設定方法を用いて加熱条件を設定した加熱炉を示す。
【図３】図１の加熱条件設定方法に用いる加熱条件設定装置である。
【図４】この発明の実施の形態２の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態４の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態５の加熱炉の加熱条件設定方法の予熱部を設定するフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態５の加熱炉の加熱条件設定方法の本加熱部を設定するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態６の加熱炉の加熱条件設定方法のフローチャートである。
【図１０】図９の実測温度プロファイルと推定温度プロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
１  加熱炉、２  基板、３  搬送ベルト、４  ヒータ、５  熱電対、６  温度調節計、７  温度センサー、８  測定手段、９  加熱炉プロファイル推定手段、１０  温度プロファイル推定手段、１１  判断手段、１２  表示手段。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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