(57)【要約】【課題】電子回路部品に付着した半田の種類を簡単に判定する。【解決手段】検査対象部品に付着している半田を加熱する加熱手段４，１２と、前記半田の温度を計測する温度計測手段６，７と、前記半田の溶融を判断する溶融判断手段５，１０，１１と、前記温度計測手段の測温結果及び前記溶融判断手段の判断結果が与えられ、前記溶融判断手段によって前記半田が溶融したことが示された場合の半田の溶融温度から、前記半田の組成を判定する判定手段８とを具備したことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象部品に付着している半田を加熱する加熱手段と、
前記半田の温度を計測する温度計測手段と、
前記半田の溶融を判断する溶融判断手段と、
前記温度計測手段の測温結果及び前記溶融判断手段の判断結果が与えられ、前記溶融判断手段によって前記半田が溶融したことが示された場合の半田の溶融温度から、前記半田の組成を判定する判定手段とを具備したことを特徴とする半田組成判定装置。
【請求項２】
前記溶融判断手段は、
前記半田を撮像する撮像手段からの画像に基づいて溶融を判断することを特徴とする請求項１に記載の半田組成判定装置。
【請求項３】
前記溶融判断手段は、前記撮像手段からの画像中の前記半田部分における画像変化によって、前記半田の溶融を判断することを特徴とする請求項２に記載の半田組成判定装置。
【請求項４】
前記判定手段は、溶融温度の範囲毎に、前記半田の組成を判定することを特徴とする請求項１に記載の半田組成判定装置。
【請求項５】
前記判定手段は、溶融温度が最も低い温度範囲に属するものである場合には、前記半田を鉛入り半田と判定することを特徴とする請求項１に記載の半田組成判定装置。
【請求項６】
検査対象部品に付着している半田を加熱する加熱処理と、
前記半田の温度を計測する温度計測処理と、
前記半田の溶融を判断する溶融判断処理と、
前記温度計測処理の測温結果及び前記溶融判断処理の判断結果が与えられ、前記半田が溶融したことが示された場合の半田の溶融温度から、前記半田の組成を判定する判定処理とを具備したことを特徴とする半田組成判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路部品等からの半田回収等に好適な半田組成判定装置及びその判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子回路部品に使用される半田として、Ｓｎ（錫）とＰｂ（鉛）配合の錫、鉛系半田が多用されてきた。例えば、Ｓｎ，Ｐｂの配合比が６：４の鉛入り半田が使用されることが多い。しかし、近年、環境への影響等を考慮して、鉛が含有されていない所謂鉛フリーの半田も採用されるようになってきている。
【０００３】
また、環境に対する配慮、資源の有効利用等の観点から、廃棄物の削減、再利用、リサイクル活動も推進されるようになってきた。電子回路部品の再利用を行うためには、使用済みの電子回路部品等から、各種材料の回収作業を行う必要がある。
【０００４】
リサイクルや廃棄のために、電子回路部品等から半田を回収する場合には、汚染防止の観点から、回収する半田に鉛が含まれているか否かを判定する必要がある。
【０００５】
特許文献１においては、半田の組成分析を行う装置を開示している。特許文献１の装置においては、容器内の半田を攪拌しながら放置させて、温度を徐々に低下させるようになっている。温度の低下に伴って容器内の半田が凝固点に到達すると、攪拌がロックするので、攪拌モータの駆動電流の変化から凝固点を検出し、半田組成を判定するのである。
【０００６】
特許文献１の装置を用いることによって、薬品類を使うことなく、誰にでも無資格で容易に半田組成の分析が可能である。
【特許文献１】特開平６−２７３３６０号公報（第５−７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１の装置は、使用前の半田の組成分析を簡単に行うためのものである。特許文献１の装置において、既に電子回路部品等に使用されている使用済みの半田の組成分析を行うためには、電子回路部品等から半田を回収する必要があり、電子回路部品等に付着した状態の回収前の半田に、鉛が含まれているか否かを判定することはできない。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、電子回路部品に付着した半田の組成を簡単に判定することができる半田組成判定装置及びその判定方法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】
【０００９】
本発明に係る半田組成判定装置は、検査対象部品に付着している半田を加熱する加熱手段と、前記半田の温度を計測する温度計測手段と、前記半田の溶融を判断する溶融判断手段と、前記温度計測手段の測温結果及び前記溶融判断手段の判断結果が与えられ、前記溶融判断手段によって前記半田が溶融したことが示された場合の半田の溶融温度から、前記半田の組成を判定する判定手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、加熱手段によって検査対象部品に付着している半田が加熱される。加熱による半田の温度上昇は、温度計測手段によって計測される。溶融判断手段は、温度上昇に伴って半田が溶融することを判断する。溶融判断手段によって半田が溶融したことが示されると、判定手段は、温度計測手段から与えられる半田の溶融温度に基づいて半田の組成を判定する。半田の組成を、半田が電子回路部品等の検査対象部品に付着している状態で判定することができ、例えば、電子回路部品等からの半田の回収作業に極めて有用である。
【００１１】
また、前記溶融判断手段は、前記半田を撮像する撮像手段からの画像に基づいて溶融を判断することを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、半田を撮像して得た画像に基づいて、半田の溶融を判断する。これにより、半田の溶融を自動的に検出することができ、半田組成の判定が容易である。
【００１３】
また、前記溶融判断手段は、前記撮像手段からの画像中の前記半田部分における画像変化によって、前記半田の溶融を判断することを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、半田部分は溶融することによって例えば形状が変化するので、画像変化から半田の溶融を判断することができる。
【００１５】
また、前記判定手段は、溶融温度の範囲毎に、前記半田の組成を判定することを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、半田のばらつき、経年変化及び計測誤差等に拘わらず、確実に半田の組成を判定することができる。
【００１７】
また、前記判定手段は、溶融温度が最も低い温度範囲に属するものである場合には、前記半田を鉛入り半田と判定することを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、鉛入り半田の溶融温度は低く、最も低い温度範囲に属する溶融温度の場合には、鉛入り半田であるものと判定することが可能である。これにより、有害な鉛入り半田の判定が容易であり、半田回収作業の効率を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明に係る半田組成判定方法は、検査対象部品に付着している半田を加熱する加熱処理と、前記半田の温度を計測する温度計測処理と、前記半田の溶融を判断する溶融判断処理と、前記温度計測処理の測温結果及び前記溶融判断処理の判断結果が与えられ、前記半田が溶融したことが示された場合の半田の溶融温度から、前記半田の組成を判定する判定処理とを具備したことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、加熱処理によって検査対象部品に付着している半田が加熱される。温度計測処理では、加熱による半田の温度上昇を計測する。温度上昇に伴って半田が溶融すると、溶融判断処理によって半田が溶融したことが検出される。判定処理では、半田の溶融温度に基づいて半田の組成を判定する。これにより、電子回路部品等の検査対象部品に付着した状態の半田の組成を、自動的に判定することができ、半田の回収作業等に極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る半田組成判定装置を示すブロック図である。
【００２２】
ステージ１には表面に電子回路部品等の半田が付着した検査対象部品２を載置するようになっている。ステージ１は、電熱線等の発熱部４が内蔵されており、発熱部４が発熱することによって、ステージ１表面に載置された検査対象部品２の温度を上昇させることができるようになっている。
【００２３】
発熱部４は、温度制御部１２からエネルギが供給されて発熱するようになっている。温度制御部１２は発熱部４を駆動して発熱させると共に、判定手段としての制御装置８に制御されて、発熱部４の発熱量を制御することで、検査対象部品２の温度を制御するようになっている。
【００２４】
なお、検査対象部品２には、半田メッキ端子部分等の半田３が付着しており、発熱部４は、検査対象部品２の温度上昇に伴って、半田３の温度を上昇させるようになっている。
【００２５】
ステージ１の上方には、温度センサ６が配設されている。温度センサ６はステージ１上の検査対象部品２に付着している半田３の温度を検出して検出結果を計測部７に出力する。計測部７は、温度センサ６の検出結果に基づいて、半田３の温度を求めて制御装置８に出力するようになっている。制御装置８は、計測部７から半田３の温度の測温結果が逐次入力され、この測温結果を順次記憶部９に与えて記憶させるようになっている。
【００２６】
また、ステージ１の上方には、ＣＣＤカメラ５も配設されている。ＣＣＤカメラ５は、ステージ１上の検査対象部品２を撮像する。ＣＣＤカメラ５は撮像して得た画像信号を画像処理装置１０に出力するようになっている。
【００２７】
画像処理装置１０はＣＣＤカメラ５からの画像信号に対して所定の画像信号処理を施した後、溶融判断部１１に出力するようになっている。溶融判断部１１は、入力された画像信号に基づく画像から、ステージ１に載置された検査対象部品２上の半田３が溶融しているか否かを判断する。例えば、溶融判断部１１は、検査対象部品２の端辺部分を半田３が付着しているものとして、溶融判断を行う。また、例えば、溶融判断部１１は、検査対象部品２の画像から或いは画像変化から半田３の付着位置を判断してもよい。また、例えば、溶融判断部１１は、電子回路部品の接続端子部分として登録された形状と一致する部分を半田３の付着位置と判断してもよい。溶融判断部１１は、半田３が溶融しているか否かの判断結果を制御装置８に出力するようになっている。
【００２８】
例えば、溶融判断部１１は、半田３が溶融することによる形状の変化を例えば平面的に検出して、溶融しているか否かを判断することが可能である。また、例えば、溶融判断部１１は、半田３表面の状態に応じた光量の変化によって、溶融しているか否かを判断してもよい。半田の凝固時には、表面の光沢が失われていることから、画像処理装置１０からの画像の半田部分の輝度は比較的低い。逆に、半田が溶融した状態では、表面が滑らかで表面からの反射光量が増大することから、画像処理装置１０からの画像の半田部分の輝度は比較的高い。溶融判断部１１は、このように半田部分の輝度の変化によって溶融の開始時点を判断することも可能である。
【００２９】
制御装置８は、溶融判断部１１からの判断結果及び計測部７の計測結果に基づいて温度制御部１２を制御する。制御装置８は、半田３が溶融し始めたか否かに基づいて、温度制御部１２を制御すると共に、半田の組成を判定する。即ち、制御装置８は、溶融判断部１１からの判断結果によって半田３がまだ溶融していないことが示された場合には、温度制御部１２を制御して発熱部４を更に加熱させる。一方、制御装置８は、溶融判断部１１からの判断結果によって半田３の溶融が始まったことが示された場合には、半田３の溶融開始時点における測温結果を記憶部９から読出す。
【００３０】
鉛フリーの半田は、溶融温度が鉛系半田に比べて１０〜２０℃程度低い。また、鉛フリーの半田としては、例えば、Ｓｎ，Ａｇ，Ｃｕが混合された半田、Ｓｎ，Ｃｕ，Ｎｉが混合された半田、Ｚｎ入り又はＢｉ入りの半田等がある。これらの各半田毎に、溶融温度が相違する。
【００３１】
制御装置８は、半田の種類に応じて溶融温度が異なることを利用して、検査対象部品２に付着している半田３の組成を検出するようになっている。例えば、制御装置８は、溶融判断部１１からの判断結果及び記憶部９からの測温結果によって、半田３が約１８３〜２００℃で溶融を開始したことが示された場合には、半田３が鉛半田であるものと判定する。
【００３２】
制御装置８は、検査対象部品２に付着している半田３の組成の判定結果を表示部１３に与えて表示させるようになっている。また、制御装置８は、半田３の組成の判定が終了すると、温度制御部１２を制御して加熱を停止させるようになっている。
【００３３】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図２及び図３を参照して説明する。図２は組成判定のフローを示すフローチャートであり、図３は半田の種類と溶融温度との関係を示す図表である。図３において○印は溶融することを示し、−印は溶融しないことを示している。
【００３４】
ステージ１上に検査対象部品２を載置した状態で、制御装置８は温度制御部１２を制御して、検査対象部品２の半田３に対する加熱を開始させる（ステップＳ1 ）。温度制御部１２は発熱部４を駆動して発熱を開始させる。発熱部４の発熱によってステージ１上の検査対象部品２の温度が上昇し、検査対象部品２に付着している半田３の温度も上昇する。
【００３５】
温度センサ６はステップＳ2 において、ステージ１に載置された検査対象部品２に付着している半田３の温度を検出し、検出結果を計測部７に出力する。計測部７は温度センサ６の検出結果に基づいて半田３の温度を計測し、測温結果を制御装置８に与える。
【００３６】
一方、ＣＣＤカメラ５は、ステージ１上の検査対象部品２を撮影する。ＣＣＤカメラ５からの画像信号は画像処理装置１０に与えられ所定の画像信号処理が施される。溶融判断部１１は、ステップＳ3 において、画像信号処理された画像が与えられ、半田３の画像から半田３の溶融を判断する。溶融判断部１１の判断結果は制御装置８に与えられる。
【００３７】
いま、半田３の温度が１８３℃に到達していないものとする。この場合には、図３に示すように、鉛入り半田及び鉛フリー半田のいずれも溶融しない。なお、図３の溶融温度の欄の括弧内の数字は、各種類の半田の判定に用いる溶融の上限値を示している。
【００３８】
制御装置８は、溶融判断部１１の判断結果によって半田３が溶融していないことが示されると、ステップＳ4 から処理をステップＳ5 に移行して、温度制御部１２を制御して更に加熱させる。発熱部４による加熱は、ステップＳ4 において半田３の溶融が検出されるまで続けられる。
【００３９】
例えば、発熱部４の加熱によって、半田３の温度が１８３℃を超えるものとする。そうすると、溶融判断部１１は、画像処理装置１０からの画像に基づいて、半田３の形状の変化又は半田３部分の輝度変化等を検出して、半田３が溶融を開始したことを検出する。図３に示すように、温度が１８３〜２１７℃までの間は、鉛入り半田のみが溶融し、鉛入り半田以外の半田は溶融しないものと考えられる。なお、制御装置８は、半田３の特性のばらつき、経年変化、測温誤差等を考慮して、溶融判定温度の上限を図３に示す括弧内の温度に設定する。
【００４０】
即ち、制御装置８は、溶融判断部１１からの判断結果によって半田３が溶融したことが示されると、処理をステップＳ4 からステップＳ6 に移行して、この溶融時点における半田３の測温結果を記憶部９から読出して、測温結果が１８３〜２００℃の範囲内である場合には、半田３は鉛入り半田であるものと判定する。
【００４１】
制御装置８は温度制御部１２を制御して、発熱部４の加熱を停止させると共に、表示部１３に半田３が鉛入り半田であることを示す表示を表示させる（ステップＳ7 ）。
【００４２】
なお、制御装置８は、溶融判断部１１からの判断結果によって半田３が溶融したことが示された場合における測温結果が、２１７〜２２５℃の範囲内にある場合には、半田３がＳｎ，Ａｇ，Ｃｕ入りの鉛フリー半田又はその他の半田であるものと判定し、２２７〜２６０℃の範囲内にある場合には、半田３がＳｎ，Ｃｕ，Ｎｉ入りの鉛フリー半田又はその他の半田であるものと判定する。
【００４３】
このように本実施の形態においては、電子回路部品に付着した半田を加熱しながら温度を計測すると共に、溶融状態を観察して、溶融した場合の温度から半田の種類、特に鉛入り半田であるか否かを判定している。電子回路部品等に付着した状態での半田の組成判定を可能にすることができ、リサイクルや廃棄のための電子回路部品等からの半田の回収作業を容易にすることができる。また、画像処理によって溶融判断を行い、温度測定を温度センサによって行っているので、半田の組成判定を自動化することが可能である。
【００４４】
なお、上記実施の形態においては、ステージに内蔵した発熱部によって検査対象部品を加熱することで、検査対象部品上の半田を加熱する例について説明したが、適宜の方法によって、検査対象部品の上方から直接半田を加熱するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半田組成判定装置を示すブロック図。
【図２】組成判定のフローを示すフローチャート。
【図３】半田の種類の溶融温度との関係を示す図表。
【符号の説明】
【００４６】
１…ステージ、２…検査対象部品、３…半田、４…発熱部、５…ＣＣＤカメラ、６…温度センサ、７…計測部、８…制御部、９…記憶部、１０…画像処理装置、１１…溶融判断部、１２…温度制御部、１３…表示部。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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