(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだの融解点を検出することにより良好に温度制御を行うことができるはんだ付け方法及びはんだ付け装置を提供する。【解決手段】はんだに対する加熱によりはんだの温度が上昇し、はんだの融解時に至ると、融解熱がはんだに吸収され、熱電対が検出するはんだ温度Ｔが時間経過に伴い低下する傾向を示し、はんだ温度微分値ΔＴが負の値を示す。はんだ温度微分値ΔＴが、加熱オフ閾値ｔｈより小さくなったと判定すると、コントローラは、加熱オフ制御信号を高周波電源に出力し、コイルへの電流供給を停止し、はんだに対する加熱をオフするように加熱条件を変更する。熱電対を用いても、はんだ融解点を精確に検出して、はんだ付けにおける温度制御を高精度で行える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の接合部材をはんだを用いて接合するはんだ付け方法であって、
前記はんだの融解点を検出する融解点検出工程と、
該融解点検出工程で検出した前記はんだの融解点に基づいて、前記はんだに対する加熱条件を変更する加熱条件変更工程とを備えたことを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項２】
前記融解点検出工程での前記はんだの融解点検出は、前記はんだの融解熱に基づく温度変化を利用して行うことを特徴とする請求項１記載のはんだ付け方法。
【請求項３】
前記加熱条件変更工程では、前記はんだの融解熱に基づくはんだ温度の低下をトリガとして、所定時間、前記はんだへの加熱をオフし、その後、再度、加熱を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のはんだ付け方法。
【請求項４】
加熱条件変更工程第１、第２の接合部材を接合するためのはんだを加熱する加熱手段と、該加熱手段を制御して前記はんだに対する加熱調整を行う加熱手段調整手段とを備えたはんだ付け装置であって、
前記はんだの融解点を検出する融解点検出手段を有し、
前記加熱手段調整手段は、該融解点検出手段が検出した前記はんだの融解点に基づいて、前記はんだに対する加熱条件を変更するように前記加熱手段を調整することを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項５】
前記融解点検出手段の前記はんだの融解点検出は、前記はんだの融解熱に基づく温度変化を利用して行うことを特徴とする請求項４記載のはんだ付け装置。
【請求項６】
前記加熱手段調整手段は、前記はんだの融解熱に基づくはんだ温度の低下をトリガとして、所定時間、前記はんだへの加熱をオフし、その後、再度、加熱を行うように前記加熱手段を調整することを特徴とする請求項４又は５記載のはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板への電子部品の装着等に用いられるはんだ付け方法及びはんだ付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のはんだ付け方法の一例について図３を参照して説明する。図３に示す例では、放熱板１の上部に絶縁基板２が配置され、はんだ箔として供給されるはんだ３を介して素子４を絶縁基板２にはんだ付けする場合に、熱電対５を用いて放熱板１の絶対温度を測定し、この測定した放熱板１の絶対温度に基づいて、はんだ３に対して加熱を行う誘導加熱装置６を制御してはんだ付け時の温度制御を行う（特許文献１参照）。
はんだ付け工程を良好に実行するためには、はんだ３そのものの温度を把握することが望ましいが、はんだ３そのものの温度を直接測定することは困難であり、図３に示す例では、間接的な測定を行っている。
【０００３】
また、放熱板１を介してはんだ３を間接的に温度測定を行う熱電対５に代えて、図４に示すように、非接触温度計７を用い、はんだ３の温度を検出することが考えられる。
【特許文献１】特開２００５−２０５４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図３に示す方法では、はんだ３の温度について間接的に把握するため、はんだ付け時の温度制御の精度が劣ったものになる。
また、図４に示す方法では、絶縁基板２及び素子４にはんだ箔として供給されるはんだ３が挟まれることから、非接触温度計７を用いても、はんだ３の温度を精度高く検出することは難しかった。
また、はんだ付け時の温度制御は、特に、はんだ３が溶け始めたところで、高精度とされることが要求されている。これに対し、上述した図３、図４に示す方法では、はんだ付け時の温度制御の精度が劣っていることに加えて、はんだ３が溶け始めたところで、温度制御をより高精度で行うことが望まれるものの、何らの対処もなされておらず、改善が求められているというのが実情であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、はんだの融解点を検出することにより良好に温度制御を行うことができるはんだ付け方法及びはんだ付け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】
【０００６】
請求項１記載の発明は、第１、第２の接合部材をはんだを用いて接合するはんだ付け方法であって、前記はんだの融解点を検出する融解点検出工程と、該融解点検出工程で検出した前記はんだの融解点に基づいて、前記はんだに対する加熱条件を変更する加熱条件変更工程とを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のはんだ付け方法において、前記融解点検出工程での前記はんだの融解点検出は、前記はんだの融解熱に基づく温度変化を利用して行うことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のはんだ付け方法において、前記加熱条件変更工程では、前記はんだの融解熱に基づくはんだ温度の低下をトリガとして、所定時間、前記はんだへの加熱をオフし、その後、再度、加熱を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項４記載の発明は、第１、第２の接合部材を接合するためのはんだを加熱する加熱手段と、該加熱手段を制御して前記はんだに対する加熱調整を行う加熱手段調整手段とを備えたはんだ付け装置であって、前記はんだの融解点を検出する融解点検出手段を有し、前記加熱手段調整手段は、該融解点検出手段が検出した前記はんだの融解点に基づいて、前記はんだに対する加熱条件を変更するように前記加熱手段を調整することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載のはんだ付け装置において、前記融解点検出手段の前記はんだの融解点検出は、前記はんだの融解熱に基づく温度変化を利用して行うことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載のはんだ付け装置において、前記加熱手段調整手段は、前記はんだの融解熱に基づくはんだ温度の低下をトリガとして、所定時間、前記はんだへの加熱をオフし、その後、再度、加熱を行うように前記加熱手段を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１ないし６記載の発明によれば、はんだの融解点を検出し、検出したはんだの融解点に基づいて、はんだに対する加熱条件を変更するので、はんだの融解点に対応したはんだ付け処理を行え、これにより良好なはんだ付けを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
はんだ付けにおける温度制御は、上述したように、はんだが溶け始めたところで高精度の制御が要求される。本願発明者は、はんだ付けにおける温度制御に対する上述した要求に応えるべく、はんだの溶け始めたところと、はんだの融解熱との対応関係に着目し、本願発明に想到した。すなわち、本願発明では、はんだが溶け始めたところ（はんだ溶融による変化点）、すなわち、はんだの融解点を検出することにより、はんだ付けにおける温度制御を高精度で行えるようにしている。以下に、本発明の一実施の形態を、図１及び図２に基づいて説明する。なお、図３及び図４に示す部材と同等の部材には、同等の符号を付し、その説明は適宜、省略する。
【００１０】
図１において、はんだ付け装置８は、加熱炉９内にて、プリント配線基板として用いられる絶縁基板２（第１の接合部材）及び素子４（第２の接合部材）について、はんだ３を用いて接合するようにしている。はんだ３は、はんだ箔として、絶縁基板２及び素子４間に配置され、この配置状態ではんだ付け処理が行われる。絶縁基板２における素子４と反対側の面部には、通電に伴う素子４の発熱分の放熱を行うための放熱板１が配置されている。放熱板１の図１下部側には、誘導加熱装置６（加熱手段）の高周波電源１０に接続されたコイル１１及び発熱部１２が配置されている。誘導加熱装置６は、電流がコイル１１に流れることにより発熱部１２がその電流に応じて熱を発生する。
【００１１】
放熱板１の図１上面部に接触して、絶縁基板２を介してはんだ３の温度を検出する熱電対５が配置されている。熱電対５及び高周波電源１０には、予め定められた加熱パターンに従って高周波電源１０を制御してコイル１１への電流供給を行わせるコントローラ１３（加熱手段調整手段）が接続されている。また、コントローラ１３は、熱電対５が検出するはんだ３の温度（以下、はんだ温度Ｔという。）の入力を受け、はんだ温度Ｔの微分値（以下、はんだ温度微分値ΔＴという。）を求める微分回路１５と、予め定めた加熱オフ閾値ｔｈを格納するメモリ１６と、を備えている。
【００１２】
コントローラ１３は、さらに、はんだ温度微分値ΔＴ及び加熱オフ閾値ｔｈの比較結果に基づいて高周波電源１０に対する制御信号ｍを出力する判定回路１７を備えている。本実施の形態では、加熱オフ閾値ｔｈは負の値とされている。判定回路１７では、はんだ温度微分値ΔＴが加熱オフ閾値ｔｈより小さい値（はんだ温度Ｔが負の値で、かつはんだ温度微分値ΔＴの絶対値が加熱オフ閾値ｔｈの絶対値より大きい値）になったと判断すると、高周波電源１０からのコイル１１への電流供給を停止し、はんだ３への加熱をオフする旨の制御信号ｍ（以下、オフ制御信号ｍｔという。）を出力する。
本実施の形態では、熱電対５及びコントローラ１３が融解点検出手段を構成している。
【００１３】
上述したようにコイル１１へ電流供給して発熱部１２が熱を発生することにより、はんだ３は図２（Ａ）に示すように、その温度が、はんだ３の融解時を除き、時間経過と共に上昇する。はんだ３の融解時（はんだ３が溶け始めたところに相当する。）には、発熱部１２からの熱の一部がはんだ３の状態変化（融解）に用いられ、熱電対５が検出する温度、ひいては、はんだ温度Ｔは、時間経過に伴い低下する傾向を示すことになる。
【００１４】
熱電対５が、図２（Ａ）に示すはんだ温度Ｔを検出した場合、微分回路１５は、図２（Ｂ）に示すはんだ温度微分値ΔＴを算出することになる。上述したように、はんだ３の融解時には、はんだ温度Ｔは、時間経過に伴い低下する傾向を示すことから、はんだ温度微分値ΔＴは、負の値を示すことになる。
図２（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、はんだ３の融解時には、非融解時（はんだ３の融解時以外のとき）に比べ、温度の変化が大きく異なっている。
【００１５】
そして、本実施の形態では、上述したように温度の変化が大きく異なる部分、ひいてははんだ３の融解点を、はんだ温度微分値ΔＴを用いて検出し、後述するように、はんだ３に対する加熱条件を変更し（加熱をオフし）、これによりはんだ付けにおける温度制御を高精度に行うようにしている。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すはんだ３の温度特性は、融解時を含めて、ある一定条件下で、はんだ３固有で定まっている。本実施の形態では、本実施の形態で用いるはんだ３の図２（Ｂ）に対応した温度特性に基づいて、前記加熱オフ閾値ｔｈを予め定めている。
【００１６】
上述したように構成されたはんだ付け装置８の作用を以下に説明する。
コイル１１へ電流供給して発熱部１２が熱を発生することにより、熱電対５が検出するはんだ温度Ｔは、図２（Ａ）に示すように、徐々に高くなる。熱電対５の検出データは、微分回路１５に入力され、微分回路１５ははんだ温度微分値ΔＴを算出する。
【００１７】
はんだ３の温度上昇がさらに進んで、はんだ３が溶け始める（すなわち、はんだ３の融解時に至る）と、発熱部１２からの熱の一部がはんだ３の状態変化（融解）に用いられ（熱がはんだ３に吸収され）、熱電対５が検出するはんだ温度Ｔは、時間経過に伴い低下する傾向を示す。これに伴い、微分回路１５が算出するはんだ温度微分値ΔＴは、負の値を示す。そして、微分回路１５が算出するはんだ温度微分値ΔＴが、加熱オフ閾値ｔｈより小さくなったと判定する（融解点検出工程）と、コントローラ１３は、加熱オフ制御信号ｍｔを高周波電源１０に出力し、コイル１１への電流供給を停止し、はんだ３に対する加熱をオフする（加熱条件変更工程）。このようにしてはんだ３の融解点を検出して、はんだ付けにおける温度制御を高精度で行えるようにしている。
なお、上記実施の形態では、はんだ３の融解熱に基づくはんだ温度の低下をトリガとして（温度微分値ΔＴ＜加熱オフ閾値ｔｈの判定に基づいて）、加熱オフ制御信号ｍｔを出力して加熱をオフし、はんだ付けにおける温度制御を高精度で行える場合を例にしたが、これに代えて、次のように構成してもよい。すなわち、微分回路１５が算出するはんだ温度微分値ΔＴが、加熱オフ閾値ｔｈより小さくなったと判定すると（すなわち、はんだ３の融解熱に基づくはんだ温度の低下をトリガとして）〔ここまでは、上記実施の形態と同様である。〕、所定時間、はんだ３への加熱をオフし、その後、再度、加熱を行うようにしてもよい。このように構成することにより、はんだ３の状態をタイミング良く安定させることができ、ひいては良好にはんだ付けできる。
【００１８】
本実施の形態では、はんだ３の融解点の検出は、はんだ温度微分値ΔＴを用いて行っている。このため、本実施の形態では、熱電対５、すなわち温度測定精度が必ずしも高くない温度センサの検出値を用いているものの、はんだ３の融解点を適切に検出することができ、これにより、はんだ付けにおける温度制御を高精度で行え、ひいては良好なはんだ付け加工を実現することが可能となる。
【００１９】
上記実施の形態では、素子４（第２の接合部材）が１個である場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、素子４を２個以上、はんだ付けする場合にも用いることができる。
また、上記実施の形態では、第１の接合部材が絶縁基板２で、第２の接合部材が素子４である場合を例にしたが、第１の接合部材を放熱板１、第２の接合部材を絶縁基板２として、放熱板１及び絶縁基板２について、はんだ３により接合する場合に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るはんだ付け装置を模式的に示す図である。
【図２】図１のはんだ付け装置のはんだ昇温時における作用を示すための図であり、（Ａ）は、熱電対が検出するはんだの温度を示す図、（Ａ）は、微分回路が算出するはんだ温度微分値を示す図である。
【図３】熱電対を用いたはんだ付け装置の従来の一例を示す図である。
【図４】非接触温度計を用いたはんだ付け装置の従来の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
２…絶縁基板（第１の接合部材）、３…はんだ、４…素子（第２の接合部材）、５…熱電対（融解点検出手段）、８…はんだ付け装置、１３…コントローラ（加熱手段調整手段、融解点検出手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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