JP6436854B2 - はんだ付け装置およびはんだ付け方法 - Google Patents

Description

この発明は、はんだ付け装置およびはんだ付け方法に関し、より特定的には、溶融したはんだを噴流させ、当該溶融したはんだをプリント基板に接触させることで電子部品や構造部品をプリント基板にはんだ付けする、はんだ付け装置およびはんだ付け方法に関する。

溶融したはんだを噴流させるはんだ付け装置が知られている。このようなはんだ付け装置において、はんだ噴流の形状を適切に設定、調整するためには、はんだ噴流の形状を測定し、当該形状の良否を確認する必要がある。このため、はんだ噴流の形状の確認手段として、はんだ噴流の特定箇所の寸法を測定することが行われている（たとえば、特公平７−７５７７５号公報、特開平１１−５７９９３号公報参照）。

たとえば、特公平７−７５７７５号公報では、はんだ噴流の表面位置（最上部などの高さ）を３本の指針ボルトの先端位置と対比することで確認する方法が開示されている。また、特開平１１−５７９９３号公報では、はんだ噴流の前後に水平に光源と撮像装置とを配置し、はんだ噴流の頂点高さを測定するとともに当該測定結果に基づきはんだ噴流の状態を調整する方法が開示されている。

特公平７−７５７７５号公報 特開平１１−５７９９３号公報

上述のようなはんだ付け装置においてはんだ付けを行う場合、はんだ噴流の高さや、噴流の形状によっては、はんだ付けが正しく行われない場合がある。しかし、従来の方法では、はんだ噴流の最上部の高さや、プリント配線板に接触するはんだ接触幅など、はんだ噴流における特定の箇所の形状に関する測定値しか得ることができなかった。つまり、従来の方法では、はんだ噴流の広い範囲の形状を確認することは難しかった。このため、従来の方法により得られた測定値が同一の値を示している場合においても、はんだ噴流全体として形状が異なる場合があった。この結果、所望のはんだ付け条件を得ることができず、はんだ付け不良を引き起こす場合があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、はんだ噴流の噴流形状を広い範囲について測定し、この測定結果を用いて適切なはんだ付けを行うことが可能なはんだ付け装置およびはんだ付け方法を提供することである。

本発明の一の局面に係るはんだ付け装置は、噴流部と測定部とを備える。噴流部は、プリント基板をはんだ付けするために溶融はんだを噴流させる噴流ノズルを含む。測定部は、噴流ノズルから噴流する溶融はんだによるはんだ噴流の表面形状を測定する。測定部は、はんだ噴流の表面に浮遊させることが可能であって、溶融はんだよりも拡散反射率の高い可撓性部材と、当該可撓性部材の形状を光学的に測定可能に構成された測定部材とを含む。

本発明の一の局面に係るはんだ付け方法は、噴流ノズルから噴流させた溶融はんだによるはんだ噴流をプリント基板に接触させることによりはんだ付けするはんだ付け方法であって、噴流ノズルから溶融はんだを噴流させる工程と、光学的に測定する工程とを備える。光学的に測定する工程では、噴流ノズルから噴流する溶融はんだによるはんだ噴流の表面に、溶融はんだよりも拡散反射率の高い可撓性部材を浮遊させるとともに、可撓性部材の形状を光学的に測定する。

本発明によれば、はんだ付けに用いるはんだ噴流の表面形状を容易に測定することができるので、はんだ付け装置やはんだ付けのプロセス条件の調整を適切に行うことができる。

実施の形態１に係るはんだ付け装置を説明するための斜視模式図である。 図１に示したはんだ付け装置の構成を説明するためのブロック図である。 図１に示したはんだ付け装置の動作を説明するための模式図である。 図１に示したはんだ付け装置の調整工程を説明するためのフローチャートである。 図１に示したはんだ付け装置の調整工程を説明するための模式図である。 実施の形態２に係るはんだ付け装置を説明するための模式図である。 図６に示したはんだ付け装置を説明するための模式図である。 実施の形態３に係るはんだ付け装置を説明するための模式図である。 実施の形態３に係るはんだ付け装置の機能を説明するためのフローチャートである。 実施の形態４に係るはんだ付け装置を説明するための模式図である。

以下、図面に基づいて本開示の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
＜はんだ付け装置の説明＞
図１および図２を参照して、実施の形態１に係るはんだ付け装置について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るはんだ付け装置１００はいわゆるフローはんだ付け装置であって、筐体と、当該筐体の内部に配置された溶融はんだ槽１２、溶融はんだ槽１２の上方へプリント基板を搬送するための搬送コンベア８、溶融はんだ槽１２でのはんだ付けに先だってプリント基板を加熱するための予備加熱装置１３、溶融はんだ槽１２におけるはんだ噴流２の表面形状を測定する測定部１２０、これらの機器を制御するための制御部（図示せず）とを備えている。制御部は、当該制御部からの情報を表示するための制御部表示装置１４を含む。制御部表示装置１４は筐体に設置されている。上述した搬送コンベア８は、予備加熱装置１３の内部を通って溶融はんだ槽１２のはんだ噴流２上の領域にまで延びている。なお、測定部１２０の構造は後述する。

図１に示したはんだ付け装置１００の構成を、図２に示したブロック図を用いて説明する。はんだ付け装置１００は、制御部１１０と、測定部１２０と、溶融はんだ槽１２を含むはんだ噴流部１３０と、搬送コンベア８を含む基板搬送部１４０と、予備加熱装置１３を含む予備加熱部１５０とを備える。制御部１１０は、上記測定部１２０、噴流部１３０、基板搬送部１４０および予備加熱部１５０に接続され、これらの機器を制御する。

＜はんだ付け装置の動作の説明＞
上述したはんだ付け装置１００では、噴流部１３０の溶融はんだ槽１２においてはんだ噴流２が形成された状態で、搬送コンベア８に搭載されたプリント基板が予備加熱装置１３に投入されて予備加熱される。その後、搬送コンベア８により当該プリント基板は予備加熱装置１３から溶融はんだ槽１２上に搬送される。そして、溶融はんだ槽１２上においてプリント基板７の裏面がはんだ噴流２に接触することにより、プリント基板の表面に配置されていた電気素子や部材などがプリント基板の配線部とはんだ接合される。

また、測定部１２０は、はんだ噴流２の表面形状を測定して当該はんだ噴流２の形状測定データを制御部１１０へ出力する。制御部１１０では、当該形状測定データを用いてはんだ噴流２の形状が正常な状態であるかどうかを判別する、あるいは当該形状測定データに基づいてはんだ噴流部１３０の機器の条件などを調整する、といった制御を行うことができる。

＜測定部の説明＞
はんだ付け装置１００では、はんだ噴流部１３０を構成する溶融はんだ槽１２（図１参照）に噴流ノズル１（図３参照）が含まれる。噴流ノズル１では、噴流ノズル１の下部に備えられたポンプなどの駆動部材（図示せず）によって、図３に示すように中央の開口部から溶融したはんだを噴出させ、はんだ噴流２を形成する。はんだ噴流２は、噴流ノズル１の前方と後方（プリント基板の搬送方向における前方と後方、あるいは搬送コンベア８の延在方向における前方と後方）に分かれて流出する。このとき、噴流ノズル１は、はんだ噴流２に覆われる形となる。

はんだ付け装置１００の測定部１２０では、このはんだ噴流２の上面に、テープ状に加工した可撓性部材としての耐熱性フィルム３を配置する。また、耐熱性フィルム３の上方に、光学的に耐熱性フィルム３の上面の形状測定を行う測定部材としての形状計測装置４を配置する。形状計測装置４としては、たとえばレーザ変位計を用いることができる。

耐熱性フィルム３は、例えばポリイミド樹脂を５０μｍ以下の厚さに成型したものであってもよい。可撓性部材としての耐熱性フィルム３は、たとえば次の４つの特性を備えることを特徴とする。

まず、第１に、耐熱性フィルム３の材料が、はんだ付け装置１００において用いられる溶融はんだの温度より高い熱分解温度を有することである。はんだ付け装置１００内で用いるはんだは、一般的に錫−鉛、あるいは錫−銀−銅といった組成のはんだである。このようなはんだを用いる場合、はんだ付け装置１００内のはんだ温度（溶融はんだの温度）は２５０℃前後である。そして、上述のように耐熱性フィルム３の材料として、ポリイミド樹脂を用いた場合には当該ポリイミド樹脂の熱分解温度が約５００℃であることから、耐熱性フィルム３は十分な耐熱性を有する。

第２に、耐熱性フィルム３の材料として、はんだ噴流２の上に浮かぶよう、はんだ噴流２を構成するはんだ材料に対して十分に小さい比重である材料を用いることである。たとえば、上述したポリイミド樹脂の比重は約１．４であり、はんだ材料の比重７〜９に対し、十分に小さい比重を有する。

第３に、耐熱性フィルム３としては、はんだ噴流２の表面形状の変化に追従して屈曲するよう、薄く加工されたものを用いることである。たとえば、上述したポリイミド樹脂の場合は５０μｍ以下の厚さとすることで、はんだ噴流２の表面形状の変化に対して良好な追従性を得ることができる。また、ポリイミド樹脂の厚さを３０μｍ以下としてもよい。また、ポリイミド樹脂の厚さを２５μｍ以下としてもよい。また、可撓性部材としての耐熱性フィルムの厚さは、たとえば１００μｍ以下１０μｍ以上としてもよい。

第４に、耐熱性フィルム３の表面（たとえばはんだ噴流２と接触する面と反対側の表面である上面）は、はんだ噴流２の表面と比べて、光の入射に対する拡散反射の割合が大きく、鏡面反射の割合が小さい。なお、表面の拡散反射の割合が大きいとは、当該表面に入射した光について、当該光の入射方向にそのまま反射して戻ってくる光の割合が比較対象の他の表面より相対的に小さく、当該入射方向と異なる方向へ光が反射する割合が比較対象の他の表面より相対的に高いことを意味する。ここで、光学的な計測手段を用いる場合、はんだ噴流２のように表面における鏡面反射の割合が大きく、また曲面をもつ形状については、はんだ噴流２に入射した光の多くは特定の方向にのみ反射される。そのため、形状計測装置４の受光部を当該光の反射方向に正確に配置しなければ当該反射した光を検出することができない。しかし、はんだ噴流２の表面は複雑な形状となっており、上記受光部を当該光の反射方向に正確に配置することは難しい。このため、はんだ噴流２の表面からの反射光を正確に計測することは難しい。そのため、ポリイミド樹脂のようにはんだ噴流２と比べて拡散反射の割合が大きい材料で構成された耐熱性フィルム３であれば、耐熱性フィルム３の上面から入射した光を拡散反射するため、当該耐熱性フィルム３に入射した光の一部（反射光の一部）を形状計測装置４の受光部に入射させることができる。この結果、当該反射光を検出することで、耐熱性フィルム３の形状計測を行うことができる。

なお、耐熱性フィルム３は、先に述べた４つの特性を備えていれば、上述したポリイミド樹脂に限定されるものでは無く、任意の材料を用いることができる。たとえば、耐熱性フィルム３として、表面を艶消し加工して入射光が拡散反射するようにした金属箔や、耐熱性樹脂と金属箔を貼り合わせた積層体、あるいは、無機フィラーやガラス繊維と耐熱性樹脂とを組み合わせた複合材料などを、耐熱性フィルム３の材料として用いることができる。

実施の形態１において、測定部１２０（図２参照）を構成する形状計測装置４（図３参照）としては、例えば２次元レーザ変位計を用いることができる。図３に示すように、はんだ噴流２の上方から、噴流ノズル１の長さ方向に対して交差する方向（たとえば直交する方向）、すなわちプリント基板の搬送方向に沿って配置された耐熱性フィルム３の上に線上にレーザ光を照射する。そして、耐熱性フィルム３の表面で拡散反射した光（反射光）を形状計測装置４の受光部で受光することにより、拡散反射した反射光について形状計測装置４を基点とする角度と距離の情報を得る。そして、これらの情報に基づき、耐熱性フィルム３の上面形状を計測することができる。

このように、本発明の実施の形態１によれば、光学的手段による直接的な計測が難しい鏡面反射するはんだ噴流２の表面形状を、耐熱性フィルム３を介することで間接的に計測することが可能となる。

この実施の形態においては、はんだの合金組成が錫−鉛、あるいは錫−銀−銅という組成である場合について述べたが、これに限るものではない。はんだの合金組成としては、たとえば錫−銅系、錫−銀系、あるいは、これらの合金組成に、アンチモン、ビスマス、ニッケル、ゲルマニウムなどを添加したはんだ合金組成を採用してもよい。このような合金組成のはんだを用いた場合でも、上述した効果が得られることは言うまでもない。また、耐熱性フィルム３として５０μｍ以下の厚さのポリイミド膜を用いた場合について述べたが、耐熱性フィルム３として２５μｍ以下の厚さのポリイミド膜を用いることで、はんだ噴流２の形状をより精度良く測定することができる。

＜はんだ付け装置の調整方法の説明＞
次に実施の形態１に係るはんだ付け装置１００における、はんだ噴流２の調整方法について説明する。はんだ噴流２は、たとえば図４のフローチャートに示す手順で調整することができる。

ここで、はんだ付け装置１００は、複数の調整箇所を備えている。たとえば、噴流ノズル１については、はんだ噴出部の開口寸法や、噴流ノズル１の後方側に位置するプレート高さが、可変調整できる構造となっている。また、噴流ノズル１と、はんだ付けを行うプリント基板との相対位置についても、溶融はんだ槽１２における噴流ノズル１の取り付け高さ、あるいは、噴流ノズル１とプリント基板を搬送する搬送装置である搬送コンベア８との相対位置を変えることで、調整することができる。

また、噴流ノズル１については、内部にはんだの酸化物などが蓄積し、はんだの流れを阻害する場合があるため、噴流ノズル１をはんだ付け装置１００から取り外して分解清掃することが一般的である。この場合、分解清掃の後で噴流ノズル１を再組立してはんだ付け装置１００に取り付けるときに、前述の可変調整した箇所が、分解清掃前と異なる状態（位置）で固定される可能性がある。しかし、はんだ噴流２の形状を一定に保つためには、噴流ノズル１の形状や相対位置といった上述した可変調整した部分を分解清掃の前後で同じ状態にする必要がある。

このためには、図４に示すように、噴流ノズル１の分解清掃工程（Ｓ１０）を実施した後、工程（Ｓ２０）として、噴流ノズル１からはんだを噴出させない状態で、噴流ノズル１の形状を形状計測装置４により直接計測する。このとき、図５に示すように、噴流ノズル１と形状計測装置４との間に、耐熱性フィルム３を配置せずに、形状計測装置４によって噴流ノズル１の形状を直接計測する。

噴流ノズル１については、一般的に表面を窒化処理したステンレス鋼などが用いられる。そのため、噴流ノズル１では溶融はんだと比較して表面の拡散反射の割合が大きく、鏡面反射の割合が小さい。このため、噴流ノズル１の位置及び形状を直接、形状計測装置４で測定することができる。このようにして得られた噴流ノズル１の位置及び形状を、工程（Ｓ２０）において分解清掃の前後で比較する。そして、比較の結果噴流ノズル１の位置及び形状が分解清掃の前後で同じになっていないと判定された場合（つまり工程（Ｓ２０）においてＮＧと判定された場合）、工程（Ｓ１０）に戻り、当該噴流ノズル１において可変調整可能な部分の位置や形状の調整を再度行う。そして、この工程（Ｓ１０）と工程（Ｓ２０）とを、工程（Ｓ２０）において噴流ノズル１の位置及び形状が分解清掃の前後で同じになっていると判定されるまで繰り返す。

上述した工程（Ｓ２０）において、噴流ノズル１の位置及び形状が分解清掃の前後で同じになっていると判定された場合には、工程（Ｓ３０）に進む。具体的には、耐熱性フィルム３を配置した状態で、噴流ノズル１からはんだを噴出させ、はんだ噴流２を形成する。

そして、工程（Ｓ４０）において、当該はんだ噴流２の形状を形状計測装置４により測定する。ここで、はんだ噴流２の噴流高さは、噴流ノズル１の下部に備えられた噴流ポンプの回転数などの制御パラメーターを調整することで変化させることができる。このため、形状計測装置４で得られたはんだ噴流２の形状測定データを、基準データ（たとえば過去の分解清掃後のはんだ噴流２の形状測定データをマスターデータとして保存したもの）と比較する。

この工程（Ｓ４０）において、比較の結果形状測定データと基準データとが同じにならない場合（工程（Ｓ４０）においてＮＧと判定された場合）、工程（Ｓ３０）に戻り、はんだ噴流２の形状を調整するため上述した制御パラメーターの調整を試みる。そして、この工程（Ｓ３０）と工程（Ｓ４０）とを、当該工程（Ｓ４０）において形状測定データと基準データとが同じになったと判定されるまで繰り返す。なお、上述した制御パラメーターの調整（たとえば噴流ポンプの回転数による噴流量の調整）のみでは形状測定データと基準データとを同じにできない場合、再度工程（Ｓ１０）に戻り噴流ノズル１の位置及び形状の調整からやり直す。このようにして、工程（Ｓ４０）にて形状測定データと基準データとが同じになったと判定された場合、工程（Ｓ５０）に進み、はんだ付け作業を開始する。

また、噴流ノズル１の分解清掃とは別に、異なるプリント基板をはんだ付けする場合に、図４の工程（Ｓ１０）において噴流ノズル１の可変調整箇所の調整位置を変えて、はんだ噴流２の形状あるいはプリント基板に対するはんだ噴流２の相対位置を変更し、個々のプリント基板に合わせた最適なはんだ付け条件を設定する場合がある。この場合、噴流ノズル１における可変調整箇所の調整の度に、意図した調整位置になっていることを確認するため、基準データとしての過去の調整結果と比較して、噴流ノズル１及びはんだ噴流２を同じ形状になるように調整する。この場合にも、上述した工程（Ｓ２０）〜工程（Ｓ４０）のプロセスを実施することで、はんだ付けの条件を所定の条件に設定することができる。

このように、実施の形態１に係る、噴流ノズル１及びはんだ噴流２の調整方法においては、測定部１２０により測定した形状（噴流ノズル１の形状および／またははんだ噴流２の形状を示す形状測定データ）と比較対象となる基準形状（基準データ）とを比較して、その差異を評価することを特徴とする。

ここで、差異の評価にあたっては、噴流ノズル１の形状あるいは、はんだ噴流２の形状から、特徴的な部分の数値データ（例えば、はんだ噴流２の最も高い位置の高さのデータなど）を抽出して、当該数値データを基準値と比較するといった方法を用いてもよい。あるいは、上記差異の評価において、噴流ノズル１の形状（たとえば断面形状）またははんだ噴流２の形状（たとえば断面形状）の画像イメージと、基準形状の画像イメージとを重ね合わせた場合の差分にあたる面積を数値評価することで、差異を評価してもよい。

また、差異の評価は、電子計算機上で数値演算を行うものに限らず、例えば、制御部表示装置１４などに含まれるモニター画面（あるいははんだ付け装置１００の外部に配置されたモニター画面）上に表示された噴流ノズル１またははんだ噴流２の断面形状を目視することで、目測による比較評価をすることも含まれる。このように、本実施形態における計測方法は、従来の測定方法に見られるような、はんだ噴流２の特定位置の寸法ではなく、はんだ噴流２の表面形状（波形の形状）を計測できることから、詳細な波形の変化を捉えることができる。

＜本実施形態の作用効果＞
上述したはんだ付け装置１００は、噴流部（はんだ噴流部１３０）と測定部１２０とを備える。はんだ噴流部１３０は、プリント基板をはんだ付けするために溶融はんだを噴流させる噴流ノズル１を含む。測定部１２０は、噴流ノズル１から噴流する溶融はんだによるはんだ噴流２の表面形状を測定する。測定部は、はんだ噴流２の表面に浮遊させることが可能であって、溶融はんだよりも拡散反射率の高い可撓性部材（耐熱性フィルム３）と、当該可撓性部材（耐熱性フィルム３）の形状を光学的に測定可能に構成された測定部材（形状計測装置４）とを含む。

このようにすれば、はんだ噴流２の表面形状（噴流波形の形状）に沿って耐熱性フィルム３が変形するので、当該耐熱性フィルム３の形状を測定部材としての形状計測装置４により光学的に測定することで、表面で光を鏡面反射するため通常の光学的手法では測定困難であったはんだ噴流２の表面形状を簡便に計測することができる。このため、測定されたはんだ噴流２の表面形状のデータに基づき、はんだ付け装置１００の調整を行うことができる。この結果、はんだ噴流２の噴流状態を適切に保ち、はんだ付けの品質の低下を抑制できる。

上記はんだ付け装置１００において、測定部材（形状計測装置４）は、噴流ノズル１の形状を測定可能に構成されている。具体的には、たとえば噴流ノズル１と対向する位置に形状計測装置４が配置されていてもよい。

この場合、噴流ノズル１の清掃や調整などの後に、当該噴流ノズル１の形状を測定することで、噴流ノズル１における調整可能な可動部材の形状や配置などの装置条件が適切になっているかどうかを判別することができる。

上記はんだ付け装置１００において、測定部１２０は、はんだ噴流２の表面に浮遊させた可撓性部材（耐熱性フィルム３）の形状を測定して得られた形状測定データを出力可能に構成されている。上記はんだ付け装置１００は、形状測定データが入力される制御部１１０をさらに備えている。制御部１１０は、形状測定データを基準データと比較する機能を有する。

この場合、はんだ付けに適したはんだ噴流２の形状に対応する基準データを予め準備しておくことで、はんだ噴流２の形状測定データと基準データとを比較してはんだ噴流２の形状が適切になっているかどうか（つまりはんだ付け装置１００の調整が適切になされているかどうか）を容易に判別できる。

本実施形態に係るはんだ付け方法は、噴流ノズル１から噴流させた溶融はんだによるはんだ噴流２をプリント基板に接触させることによりはんだ付けするはんだ付け方法であって、噴流ノズル１から溶融はんだを噴流させる工程（工程（Ｓ３０））と、光学的に測定する工程（工程（Ｓ４０））とを備える。光学的に測定する工程（Ｓ４０）では、噴流ノズル１から噴流する溶融はんだによるはんだ噴流２の表面に、溶融はんだよりも拡散反射率の高い可撓性部材（耐熱性フィルム３）を浮遊させるとともに、可撓性部材（耐熱性フィルム３）の形状を光学的に測定する。

このようにすれば、はんだ噴流２の表面形状に沿って耐熱性フィルム３が変形するので、当該耐熱性フィルム３の形状を測定部（形状計測装置４）により光学的に測定することで、表面で光を鏡面反射するため通常の光学的手法では測定困難であったはんだ噴流２の表面形状を簡便に計測することができる。このため、測定されたはんだ噴流２の表面形状のデータに基づき、プリント基板のはんだ付けに用いるはんだ噴流２の形状といったはんだ付けにおけるプロセス条件の調整を行うことができる。この結果、はんだ噴流２の噴流状態を適切に保つことができるので、はんだ付けの品質を良好に保つことができる。

上記はんだ付け方法において、光学的に測定する工程（Ｓ４０）では、形状計測装置４としてレーザ変位計を用いて可撓性部材（耐熱性フィルム３）の形状を測定してもよい。この場合、たとえばレーザ変位計により耐熱性フィルム３の形状を測定できるので、間接的にはんだ噴流２の表面形状を確実に測定することができる。

（実施の形態２）
＜はんだ付け装置の説明＞
図６を参照して、実施の形態２に係るはんだ付け装置について説明する。図６に示した測定部を含むはんだ付け装置は、基本的には上述した実施の形態１に係るはんだ付け装置１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、測定部の構成が一部実施の形態１に係るはんだ付け装置１００と異なっている。具体的には、実施の形態２に係るはんだ付け装置１００では、はんだ噴流２の形状を測定するときに、当該はんだ噴流２の上面にテープ状に加工した耐熱性フィルム３を配置する。この耐熱性フィルム３を配置する構成は上述した実施の形態１と同様である。一方、実施の形態２に係るはんだ付け装置では、耐熱性フィルム３の上方に、スリット状に光を照射する照射装置５と、図７に示すように光の照射方向に対して角度θを有する位置に撮像装置６を配置する。すなわち、実施の形態２に係るはんだ付け装置では、実施の形態１に係る形状計測装置４に代わって、撮像装置６によってはんだ噴流２の上面に配置した耐熱性フィルム３の形状を計測する方式となっている。なお、図７は図６に示す前方側から見た、照射装置５と撮像装置６との配置を示す模式図である。

実施の形態２において、照射装置５は、例えばレーザー墨出し器のように、はんだ噴流２の表面に噴流ノズル１の長さ方向に対して交差する方向（たとえば直交する方向）に延びる線上（耐熱性フィルム３上に位置する線上）に赤色のレーザ可視光を照射するものであってもよい。この照射装置５から出る光の照射方向に対し、例えばＣＣＤカメラのような撮像装置６を図７に示す角度θが３０度となる位置に配置してもよい。これにより、撮像装置６は、耐熱性フィルム３の上に照射された光を、はんだ噴流２の形状に沿った曲線として撮像することができる。また、上記角度θが３０度であるため、画像の縦方向における反射光の曲線の変位量は、耐熱性フィルム３の垂直方向における変異の０．５倍となっている。このため、得られた画像の縦方向における比率を２倍に変更することで、はんだ噴流２の断面形状と類似する曲線画像を得ることができる。

＜はんだ付け装置の調整方法の説明＞
実施の形態２に係るはんだ付け装置の調整方法（あるいははんだ噴流２の調整方法）は、基本的には図４などを用いて説明した実施の形態１における調整方法と同様であり、同様の効果を得ることができる。また、用いるはんだの合金組成についても、実施の形態１と同様の合金組成を適用できる。また、耐熱性フィルム３の厚さを、たとえば２５μｍ以下とすることで、はんだ噴流２の形状をさらに精度良く測定可能になる。

＜本実施形態の作用効果＞
上記はんだ付け方法において、図４に示した光学的に測定する工程（Ｓ４０）では、図６に示すように撮像装置６を用いて可撓性部材（耐熱性フィルム３）の形状を測定する。この場合、はんだ噴流２の形状を反映した耐熱性フィルム３の形状を、撮像装置６により得られた画像データに基づいて画像処理などを行うことで容易に得ることができる。

（実施の形態３）
＜はんだ付け装置の説明＞
図８を参照して、実施の形態３に係るはんだ付け装置について説明する。図８に示した測定部を含むはんだ付け装置１００は、基本的には上述した実施の形態１に係るはんだ付け装置１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、測定部の構成が一部実施の形態１に係るはんだ付け装置１００と異なっている。具体的には、実施の形態３に係るはんだ付け装置では、噴流ノズル１及びはんだ噴流２を測定するための耐熱性フィルム３と形状計測装置４が、図８に示すように、プリント基板７を搬送する搬送コンベア８の外側に設置されている。搬送コンベア８の外側に耐熱性フィルム３および形状計測装置４を設置することにより、プリント基板７を搬送し、はんだ噴流２にプリント基板７を接触させることではんだ付けしている間においても、はんだ噴流２の形状を形状計測装置４により連続的に測定することができる。

ここで、はんだ噴流２は、噴流ノズル１の内部にはんだの酸化物が堆積するといった要因により、形状が経時的に変化し得る。このようなはんだ噴流２の形状変化は、はんだ付け不良を引き起こす原因となり得る。このため、連続的にはんだ噴流２の形状を監視することにより、はんだ付けの条件を連続的に監視することができる。例えば、はんだ噴流２の最も高い位置の高さデータを形状計測装置４を用いて得ることにより、これを一定に維持するように、はんだ噴流部１３０（図２参照）の条件を調整するよう、制御部１１０（図２参照）からはんだ噴流部１３０を制御することができる。この場合、例えば、上述した高さデータに基づき、はんだ噴流部１３０に含まれる噴流ポンプの回転周波数などの制御パラメーターを調整することで、はんだ噴流２の形状を所定の形状に維持し、安定的なはんだ付けを行うことが可能である。また、制御範囲を超えて、はんだ噴流２の形状が基準となる形状と異なった場合には、はんだ付け装置１００へのプリント基板７の投入を停止することで、はんだ付け不良の発生を防止できる。

なお、図８に示したはんだ付け装置における形状計測装置４は、実施の形態２に係るはんだ付け装置に適用された照射装置５および撮像装置６に置き換えてもよい。

＜はんだ付け装置の動作およびはんだ付け方法の説明＞
実施の形態３に係るはんだ付け装置は、基本的には実施の形態１に係るはんだ付け装置と同様の動作が可能であり、同様の効果を得ることができる。

ここで、プリント基板７をはんだ付け装置によりはんだ付けする場合、プリント基板７の反りや、当該プリント基板７に搭載される部品の寸法ばらつき、プリント基板７に対する部品の配置ミスなど、作業対象となるプリント基板７が、はんだ付け不良を引き起こす状態となっている場合がある。

一方、はんだ噴流２において、プリント基板７が通過する（接触する）部分と、図８においてはんだ噴流２の形状を計測する部分とは、溶融はんだを介して繋がっている。そのため、プリント基板７がはんだ噴流２に接触した際に、はんだ噴流２にプリント基板７から圧力が加わり、はんだ噴流２の形状を計測する部分においても、僅かにはんだ噴流２の形状の変化が生じる。本実施形態におけるはんだ付け方法では、このような僅かなはんだ噴流２の形状の変化を計測することが可能である。このため、はんだ噴流２の形状を連続的に監視し、プリント基板７がはんだ噴流２の上部を通過した時の、はんだ噴流２の形状の変化を計測することで、個々のプリント基板７とはんだ噴流２の接触状態に差異があったかどうかを検知することができる。

また、個々のプリント基板７を、はんだ付け装置への投入順序やプリント基板７に付与した識別番号などの特定情報によって識別することにより、計測したはんだ噴流２の形状測定データと、個々のプリント基板７の特定情報を紐付けすることができる。すなわち、実際のプリント基板７のはんだ付け工程において、図８に示すようにはんだ噴流２に対する測定（図９の測定工程（Ｓ５１））を実施する。そして、制御部１１０（図２参照）において、上述のように測定工程（Ｓ５１）で得られたはんだ噴流２の形状測定データと個々のプリント基板７の特定情報とを紐付して記憶する（図９の記録工程（Ｓ５２））。なお、図９は上述したプリント基板に対するはんだ付け工程において形状測定データとプリント基板７の特定情報とを関連付て記憶する制御部の動作を説明するためのフローチャートである。

このようにすれば、後工程あるいはプリント基板７が最終製品に組み込まれた後の使用環境において、はんだ付けの不具合が発覚した場合には、当該プリント基板のはんだ付け時のはんだ噴流２の情報を確認することができる。たとえば、プリント基板７の特定情報から、記録した形状測定データを検索、抽出し、その記録した形状測定データからはんだ付け時のはんだ噴流２の形状に、はんだ付けの不具合に関連する変化点が無かったかどうかを確認することができる。

また、仮にはんだ付けの時点では明確でなかった変化点が見つかった場合、同様な変化点を持つことが形状測定データにより示されたはんだ噴流２によりはんだ付けされた他のプリント基板７の特定情報を抽出することができる。このようにして抽出されたプリント基板７は、はんだ付け不具合の可能性があるプリント基板７と考えることができる。したがって、抽出されたプリント基板７について検査の実施など必要な措置を容易にとることができる。

このように、実施の形態３に係るはんだ付け装置においては、はんだ付け後に発覚したプリント基板７のはんだ付け不具合に対して、当該プリント基板７のはんだ付け時におけるはんだ噴流２の状態を遡って確認することができる。このため、不具合情報のフィードバックによるプリント基板７の品質の向上を図ることができる。さらに、プリント基板７が組み込まれる製品に対し製造品質情報のトレーサビリティを向上させることができる。

＜はんだ付け装置の調整方法の説明＞
実施の形態３に係るはんだ付け装置の調整方法（あるいははんだ噴流２の調整方法）は、基本的には図４などを用いて説明した実施の形態１における調整方法と同様であり、同様の効果を得ることができる。

＜本実施形態の作用効果＞
上記はんだ付け装置１００において、測定部１２０（図２参照）は、はんだ噴流２（図８参照）にプリント基板７を接触させることでプリント基板７でのはんだ付けを行っているときに、はんだ噴流２の表面形状を測定可能に構成されている。この場合、プリント基板７でのはんだ付けを行っているときのはんだ噴流２の表面形状を直接測定できる。このため、当該はんだ噴流２の表面形状の形状測定データに基づきはんだ付け装置の調整を行うことができるので、はんだ付けの品質を向上させることができる。

上記はんだ付け装置１００において、測定部１２０は、はんだ噴流２の表面に浮遊させた可撓性部材（耐熱性フィルム３）の形状を測定して得られた形状測定データを出力可能に構成されている。上記はんだ付け装置は、形状測定データが入力される制御部１１０（図２参照）をさらに備えている。制御部１１０は、プリント基板のはんだ付けを行っているときに可撓性部材（耐熱性フィルム３）の形状を測定して得られた形状測定データと、プリント基板７を特定する基板データ（特定情報）とを関連付けて記憶する機能と、形状測定データと基板データ（特定情報）との少なくともいずれかを検索する機能とを有している。

この場合、はんだ付けしたプリント基板７に不良などが発生した場合に、当該プリント基板７の製造履歴としてはんだ付け時のはんだ噴流２の形状測定データを参照することができる。

上記はんだ付け装置１００において、制御部１１０は、形状測定データに基づき、噴流部（はんだ噴流部１３０）における溶融はんだの噴流状態を変更するように噴流部（はんだ噴流部１３０）を制御する機能を有していてもよい。

この場合、測定された形状測定データに基づきはんだ噴流部１３０を制御して、はんだ噴流２の形状などを容易に調整することができる。

上記はんだ付け装置を用いたはんだ付け方法において、光学的に測定する工程（図４における工程（Ｓ４０））は、はんだ噴流２をプリント基板７に接触させることによりはんだ付けしているときに実施されてもよい。この場合、はんだ付けを行っているときのはんだ噴流２の形状データを得ることができる。

（実施の形態４）
＜はんだ付け装置の説明＞
図１０を参照して、実施の形態４に係るはんだ付け装置について説明する。図１０に示した測定部を含むはんだ付け装置は、基本的には上述した実施の形態１に係るはんだ付け装置１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、測定部の構成が一部実施の形態１に係るはんだ付け装置１００と異なっている。具体的には、実施の形態４に係るはんだ付け装置では、噴流ノズル１及びはんだ噴流２を測定するための耐熱性フィルム３と形状計測装置４が、プリント基板７の搬送方向と直交する方向に並行移動可能な構造を備えていることを特徴とする。また、プリント基板７を搬送する、対となった搬送コンベア８の内側と外側とにそれぞれ位置することができるように、耐熱性フィルム３と形状計測装置４とが構成されている。具体的には、並行移動する際、搬送コンベア８と干渉する場合に、形状計測装置４は搬送コンベア８を接触しないように上下いずれかの方向に退避動作できる構造を備える。以下、具体的に説明する。

図１０は実施の形態４の測定部の構造例を示す図であり、耐熱性フィルム３及び形状計測装置４は、支持材９に取り付けられている。支持材９は、スライド機構１０によって、プリント基板７の搬送方向と直交する方向に並行移動することが可能である。スライド機構１０は、たとえば搬送コンベア８と交差する方向に延びる一対の棒状体である。また、スライド機構１０の両端を支持する装置固定部１１は、スライド機構１０を取り外し可能な構造となっている。支持材９をスライド機構１０ごと装置固定部１１から上方に一旦取り外すことにより、搬送コンベア８の内側と外側にそれぞれ支持材９（耐熱性フィルム３および形状計測装置４）を移動させることができる。なお、耐熱性フィルム３は、支持材９に回転可能に取付された一対のローラー軸に両端部が巻きつけられた状態で保持されている。一対のローラー軸の少なくとも一方に十分な長さの耐熱性フィルム３が巻きつけられている。一対のローラー軸の間で耐熱性フィルム３を十分に（はんだ噴流２に接触可能に）たわませることで、はんだ噴流２の表面に耐熱性フィルム３を浮かせることができる。また、耐熱性フィルム３が長時間使用などによって汚れた、あるいは部部的に破損した、といった場合には、ローラー軸の一方に耐熱性フィルム３を巻き取ることで、はんだ噴流２に接触する耐熱性フィルム３の位置を変えてこれまではんだ噴流２に接触していなかった耐熱性フィルム３の部分を利用することができる。

この構造により、実施の形態４に係る耐熱性フィルム３と形状計測装置４は、噴流ノズル１に対しては可変調整できる部分（たとえば噴流ノズル１の後方に位置するプレートなど）が、並行する各測定箇所において適正に調整されているかどうかを測定により確認できる。はんだ噴流２に対しては、並行する各測定箇所において、はんだ噴流２の噴流形状が、並行する各測定箇所においてばらつきの少ない、安定した噴流形状であるかどうかを測定により確認することができる。

なお、実施の形態４に係る形状計測装置４は、実施の形態２に係る照射装置５と撮像装置６とに置き換えてもよい。

＜はんだ付け装置の動作の説明＞
実施の形態４に係るはんだ付け装置は、基本的には実施の形態１に係るはんだ付け装置と同様の動作が可能であり、同様の効果を得ることができる。

さらに、プリント基板７をはんだ付けする際には、実施の形態４に係る耐熱性フィルム３及び形状計測装置４を、搬送コンベア８の外側に配置することで、上述した実施の形態３と同様に、プリント基板７を搬送し、はんだ付けしている間においても、はんだ噴流２の形状を連続的に測定することができる。

＜はんだ付け装置の調整方法の説明＞
実施の形態４に係るはんだ付け装置の調整方法（あるいははんだ噴流２の調整方法）は、基本的には図４などを用いて説明した実施の形態１における調整方法と同様であり、同様の効果を得ることができる。

＜本実施形態の作用効果＞
上記はんだ付け装置において、図１０の耐熱性フィルム３および形状計測装置４を含む測定部１２０（図２参照）は、プリント基板７の搬送方向に対して交差する方向に移動可能に構成されている。

この場合、プリント基板７の搬送方向に対して交差する方向での複数個所において、はんだ噴流２の形状測定データを得ることができる。この結果、はんだ噴流２の形状をより正確に測定することができる。

上記はんだ付け装置は、プリント基板７を搬送するための搬送部材（搬送コンベア８）を備えている。測定部１２０は、搬送コンベア８の内側および外側のいずれにも配置可能に構成されている。

この場合、搬送コンベア８の内側に測定部１２０を配置すれば、プリント基板７と接触する領域におけるはんだ噴流２の形状測定データを得ることができる。また、搬送コンベア８の外側に測定部１２０を配置すれば、プリント基板７のはんだ付けを行いながらはんだ噴流２の形状測定データを容易に得ることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

この発明は、はんだ噴流を利用したフローはんだ付け装置に有利に適用される。

１ 噴流ノズル、２ はんだ噴流、３ 耐熱性フィルム、４ 形状計測装置、５ 照射装置、６ 撮像装置、７ プリント基板、８ 搬送コンベア、９ 支持材、１０ スライド機構、１１ 装置固定部、１２ 溶融はんだ槽、１３ 予備加熱装置、１４ 制御部表示装置、１００ はんだ付け装置、１１０ 制御部、１２０ 測定部、１３０ はんだ噴流部、１４０ 基板搬送部、１５０ 予備加熱部。

Claims (12)

1. プリント基板をはんだ付けするために溶融はんだを噴流させる噴流ノズルを含む噴流部と、
   前記噴流ノズルから噴流する溶融はんだによるはんだ噴流の表面形状を測定する測定部とを備え、
   前記測定部は、前記はんだ噴流の表面に浮遊させることが可能であって、前記溶融はんだよりも拡散反射率の高い可撓性部材と、前記可撓性部材の形状を光学的に測定可能に構成された測定部材とを含む、はんだ付け装置。
2. 前記測定部材は、前記噴流ノズルの形状を測定可能に構成されている、請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記測定部は、前記はんだ噴流の表面に浮遊させた前記可撓性部材の形状を測定して得られた形状測定データを出力可能に構成されており、
   前記形状測定データが入力される制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記形状測定データを基準データと比較する機能を有する、請求項１または２に記載のはんだ付け装置。
4. 前記測定部は、前記はんだ噴流の表面に浮遊させた前記可撓性部材の形状を測定して得られた形状測定データを出力可能に構成されており、
   前記形状測定データが入力される制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記形状測定データに基づき、前記噴流部における前記溶融はんだの噴流状態を変更するように前記噴流部を制御する機能を有する、請求項１または２に記載のはんだ付け装置。
5. 前記測定部は、前記はんだ噴流に前記プリント基板を接触させることで前記プリント基板でのはんだ付けを行っているときに、前記はんだ噴流の表面形状を測定可能に構成されている、請求項１または２に記載のはんだ付け装置。
6. 前記測定部は、前記はんだ噴流の表面に浮遊させた前記可撓性部材の形状を測定して得られた形状測定データを出力可能に構成されており、
   前記形状測定データが入力される制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記プリント基板のはんだ付けを行っているときに前記可撓性部材の形状を測定して得られた前記形状測定データと、前記プリント基板を特定する基板データとを関連付けて記憶する機能と、前記形状測定データと前記基板データとの少なくともいずれかを検索する機能とを有する、請求項５に記載のはんだ付け装置。
7. 前記測定部は、前記プリント基板の搬送方向に対して交差する方向に移動可能に構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
8. 前記プリント基板を搬送するための搬送部材をさらに備え、
   前記測定部は、前記搬送部材の内側および外側のいずれにも配置可能に構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
9. 噴流ノズルから噴流させた溶融はんだによるはんだ噴流をプリント基板に接触させることによりはんだ付けするはんだ付け方法であって、
   噴流ノズルから前記溶融はんだを噴流させる工程と、
   前記噴流ノズルから噴流する溶融はんだによる前記はんだ噴流の表面に、前記溶融はんだよりも拡散反射率の高い可撓性部材を浮遊させるとともに、前記可撓性部材の形状を光学的に測定する工程とを備える、はんだ付け方法。
10. 前記光学的に測定する工程では、レーザ変位計を用いて前記可撓性部材の形状を測定する、請求項９に記載のはんだ付け方法。
11. 前記光学的に測定する工程では、撮像装置を用いて前記可撓性部材の形状を測定する、請求項９に記載のはんだ付け方法。
12. 前記光学的に測定する工程は、前記はんだ噴流を前記プリント基板に接触させることによりはんだ付けしているときに実施される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のはんだ付け方法。
    

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