特許 6209842 基板加熱装置及びはんだ付装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209842

(24)【登録日】2017年9月22日

(45)【発行日】2017年10月11日

(54)【発明の名称】基板加熱装置及びはんだ付装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20171002BHJP

   B23K 3/04 20060101ALI20171002BHJP

   B23K 31/02 20060101ALI20171002BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20171002BHJP

   B23K 1/08 20060101ALI20171002BHJP

   B23K 101/42 20060101ALN20171002BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/34 506D

   B23K3/04 Y

   B23K31/02 310H

   B23K1/00 A

   B23K1/00 330E

   B23K1/08 Y

   B23K101:42

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-72981(P2013-72981)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-197631(P2014-197631A)

(43)【公開日】2014年10月16日

【審査請求日】2016年2月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000199197

【氏名又は名称】千住金属工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001209

【氏名又は名称】特許業務法人山口国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大清水 和憲

(72)【発明者】

【氏名】橋本 昇

(72)【発明者】

【氏名】向井 直人

【審査官】 小林 大介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−２８８９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３７１３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−０５６６８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−０９６３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−３１８０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０９４５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２５９５４６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｂ２３Ｋ １／００

Ｂ２３Ｋ １／０８

Ｂ２３Ｋ ３／０４

Ｂ２３Ｋ ３１／０２

Ｂ２３Ｋ １０１／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板が所定の位置に投入され、前記所定の位置に投入された基板が加熱された後に、前記所定の位置から排出される処理部と、
前記処理部の前記所定の位置に投入された基板を加熱する加熱手段と、
前記処理部の前記所定の位置に投入された基板の温度を検出する温度検出手段と、
前記処理部の前記所定の位置に投入された基板の温度を前記温度検出手段で測定して開始基板温度を検出し、前記加熱手段の運転出力を、開始基板温度に基づく加熱運転出力に設定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記処理部の前記所定の位置に投入されて加熱中の基板の温度を前記温度検出手段で測定して経過基板温度を検出し、経過基板温度を検出した基板を加熱中の前記加熱手段の運転出力を、経過基板温度に基づいて設定する
ことを特徴とする基板加熱装置。

【請求項2】

前記制御手段は、開始基板温度の基準値と、開始基板温度の基準値に対応した前記加熱手段の運転出力が予め設定され、
前記温度検出手段で検出した開始基板温度と、予め設定された開始基板温度の基準値に基づき、前記加熱手段の運転出力を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板加熱装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記加熱手段の運転出力の補正値と、加熱中の基板が到達すべき経過目標温度が予め設定され、
前記温度検出手段で検出した経過基板温度と、予め設定された経過目標温度に基づく補正値で、前記加熱手段の運転出力を調整する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板加熱装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記温度検出手段で基板が未投入の状態での前記処理部の前記所定の位置の温度を検出し、前記処理部の前記所定の位置の温度が所定の温度以上に上昇していると、前記処理部に基板を投入する
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の基板加熱装置。

【請求項5】

前記制御手段は、基板の加熱の完了により基板を排出する動作と連動して、前記加熱手段の運転出力を、加熱運転出力から、加熱運転出力より低い出力の待機運転出力に切り替える
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の基板加熱装置。

【請求項6】

基板にフラックスを塗布するフラックス塗布装置と、
前記フラックス塗布装置でフラックスが塗布された基板が所定の位置に投入され、前記所定の位置に投入された基板を加熱する加熱手段及び前記所定の位置に投入された基板の温度を検出する温度検出手段を有した基板加熱装置と、
前記基板加熱装置で加熱された基板にはんだ付を行うはんだ槽と、
前記はんだ槽ではんだ付された基板を冷却する冷却装置と、
前記基板加熱装置の前記所定の位置に投入された加熱前の基板の温度を前記温度検出手段で測定して開始基板温度を検出し、前記加熱手段の運転出力を、開始基板温度に基づく加熱運転出力に設定し、前記所定の位置に投入されて加熱中の基板の温度を前記温度検出手段で測定して経過基板温度を検出し、経過基板温度を検出した基板を加熱中の前記加熱手段の運転出力を、経過基板温度に基づいて設定し、基板の加熱の完了により基板を前記基板加熱装置から前記はんだ槽に排出する動作と連動して、前記加熱手段の運転出力を、加熱運転出力から、加熱運転出力より低い出力の待機運転出力に切り替える制御手段と
を備えたことを特徴とするはんだ付装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、はんだ付される基板をはんだ付に適した温度に予備加熱する基板加熱装置、及び、基板加熱装置を備えたはんだ付装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板にはんだ付を行うはんだ付装置では、基板を加熱するヒータが設けられている。基板に面実装された電子部品のはんだ付を行う装置として、リフロー装置が知られている。リフロー装置では、装置を立ち上げる際の必要電流を抑えるため、ヒータの立ち上げ時間をずらす技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、リフロー装置では、ヒータに流す電流を可変とし、ヒータの立ち上げ時の電流値を低下させると共に、ヒータ近傍の温度を検出して、ヒータ近傍の温度が所定の温度に到達すると、通電のＯＮとＯＦＦを行って設定温度を維持する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0004】

一方、基板にフラックスを塗布するフラクサと称されるフラックス塗布装置と、フラックスが塗布された基板を予備加熱するプリヒート装置と称される基板加熱装置と、予備加熱された基板にはんだ付を行うはんだ槽と、はんだ付された基板を冷却する冷却装置を備えたはんだ付装置が知られている。

【0005】

基板加熱装置では、基板を所定の時間で予備加熱するために必要なヒータの出力が予め設定され、装置の電源が投入されると、一定の出力でヒータが駆動されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平７−２１２０２７号公報

【特許文献2】特開２００５−１２５３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来、基板を予備加熱する基板加熱装置では、ヒータの出力を一定に保つ制御が行われており、基板が未投入時であってもヒータの出力が一定であるので、消費電力を抑えることができなかった。一方、ヒータの通電をＯＮ−ＯＦＦする制御を行うと、温度が一定せず、基板を所定の時間で必要な温度に予備加熱することができない。

【0008】

本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、消費電力を抑えることができ、かつ、基板の温度を確実に上昇させることができる基板加熱装置、及び基板加熱装置を備えたはんだ付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】

【0009】

上述した課題を解決するため、本発明は、基板が所定の位置に投入され、所定の位置に投入された基板が加熱された後に、所定の位置から排出される処理部と、処理部の所定の位置に投入された基板を加熱する加熱手段と、処理部の所定の位置に投入された基板の温度を検出する温度検出手段と、処理部の所定の位置に投入された基板の温度を温度検出手段で測定して開始基板温度を検出し、加熱手段の運転出力を、開始基板温度に基づく加熱運転出力に設定する制御手段とを備え、制御手段は、処理部の所定の位置に投入されて加熱中の基板の温度を温度検出手段で測定して経過基板温度を検出し、経過基板温度を検出した基板を加熱中の加熱手段の運転出力を、経過基板温度に基づいて設定することを特徴とする基板加熱装置である。

【0010】

また、本発明は、基板にフラックスを塗布するフラックス塗布装置と、フラックス塗布装置でフラックスが塗布された基板が所定の位置に投入され、所定の位置に投入された基板を加熱する加熱手段及び所定の位置に投入された基板の温度を検出する温度検出手段を有した基板加熱装置と、基板加熱装置で加熱された基板にはんだ付を行うはんだ槽と、はんだ槽ではんだ付された基板を冷却する冷却装置と、基板加熱装置の所定の位置に投入された基板の温度を前記温度検出手段で測定して開始基板温度を検出し、加熱手段の運転出力を、開始基板温度に基づく加熱運転出力に設定し、所定の位置に投入されて加熱中の基板の温度を温度検出手段で測定して経過基板温度を検出し、経過基板温度を検出した基板を加熱中の加熱手段の運転出力を、経過基板温度に基づいて設定し、基板の加熱の完了により基板を基板加熱装置からはんだ槽に排出する動作と連動して、加熱手段の運転出力を、加熱運転出力から、加熱運転出力より低い出力の待機運転出力に切り替える制御手段とを備えたことを特徴とするはんだ付装置である。

【0011】

本発明では、加熱動作時には、加熱手段の運転出力が、加熱前の基板の温度を測定して検出される開始基板温度に基づく加熱運転出力に設定される。基板の加熱動作の開始前と完了後には、加熱手段の運転出力が、加熱運転出力より低い出力の待機運転出力に設定され、加熱手段の出力を低下させる。また、基板の温度に基づき設定された加熱運転出力は、加熱中の基板の温度に基づき調整される。

【発明の効果】

【0012】

本発明では、基板の投入毎に加熱手段の出力の高低を切り替えると共に、測定した基板の温度に基づき加熱手段の出力を設定することで、消費電力を低下させることができ、かつ、所定の時間で確実に基板の温度を目標とする温度に上昇させることができる。

【0013】

また、加熱中の基板温度に基づいて加熱手段の運転出力を調整することとすれば、任意のタイミングにおいて到達しているべき温度に基板の温度を追従させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施の形態のプリヒート装置の一例を示す全体構成図である。

【図2】本実施の形態のプリヒート装置の一例を示す要部構成図である。

【図3】本実施の形態のはんだ付装置の一例を示す構成図である。

【図4】本実施の形態のプリヒート装置の機能の一例を示すブロック図である。

【図5】開始基板温度−ヒータ出力テーブルで設定される基準値の一例を示す説明図である。

【図6】経過目標温度の設定例を示すグラフである。

【図7】プリヒート動作設定画面の一例を示す説明図である。

【図8】本実施の形態におけるプリヒート動作の一例を示すフローチャートである。

【図9】ヒータ出力と温度変化の遷移を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本発明の基板加熱装置をプリヒート装置及びプリヒート装置を備えたはんだ付装置に適用した場合の実施の形態について説明する。

【0016】

＜本実施の形態のプリヒート装置及びはんだ付装置の構成例＞
図１は、本実施の形態のプリヒート装置の一例を示す全体構成図、図２は、本実施の形態のプリヒート装置の一例を示す要部構成図で、図２（ａ）は、本実施の形態のプリヒート装置の側面図、図２（ｂ）は、本実施の形態のプリヒート装置の正面図である。また、図３は、本実施の形態のはんだ付装置の一例を示す構成図である。図３では、はんだ付装置を上面図で示す。

【0017】

まず、本実施の形態のプリヒート装置１Ａの概要について説明すると、プリヒート装置１Ａは、基板１１を加熱するヒータ２と、基板１１の温度を測定する温度センサ３とを備える。プリヒート装置１Ａは、前処理装置であるフラックス塗布装置１２でフラックスが塗布された基板１１が処理部４に投入され、処理部４に投入された基板１１の温度が温度センサ３で測定される。この測定された基板１１の温度を基にヒータ２の出力が設定され、後述する基板１１のプリヒートの温度制御が行われる。

【0018】

プリヒート装置１Ａは、プリヒートの完了に連動してヒータ２の出力を低下させ、プリヒートが完了した基板１１が、後処理装置であるはんだ槽１３に排出される。

【0019】

以下に、本実施の形態のプリヒート装置１Ａの詳細について説明する。処理部４は、基板１１を支持するガイド部材４０と、ガイド部材４０で支持される基板１１の下側に配置される構造物を保護するガラス板４１を備える。このガラス板４１は、一例として透過率の良い石英ガラスで構成される。ガラス板４１を配置することによって、基板１１に塗布されたフラックスが垂れてもこのガラス板４１の表面に付着するので、ガラス板４１の下側に配置されるヒータ２等の構造物にフラックスが付着することが防止される。フラックス成分の大半は溶剤が占めており、ガラス板４１の配置は、通電時に溶剤の発火点を超えるヒータ２に、フラックス中の溶剤が直接付着するのを防止するという安全性を配慮した構成である。また、ガラス板４１はヒータ２の近赤外線を透過しやすいため、蓄熱し難く、且つ、ガラス板４１の表面温度を後述するようにセンサでモニタしており、ガラス板４１の表面温度を発火点以下で管理している。更に、フラックスが垂れたとしても、ガラス板４１の表面に垂れて付着するだけであるから、付着したフラックスの除去も容易になる。

【0020】

プリヒート装置１Ａは、基板１１を加熱する上述したヒータ２として、処理部４に投入された基板１１を加熱する下プリヒートヒータ２Ａを備える。下プリヒートヒータ２Ａは加熱手段の一例で、ガラス板４１の下側に複数本のヒータ２０を設けて構成され、処理部４に投入された基板１１を、下方から後述する温度制御に基づいて加熱する。ヒータ２０は本例の場合、図示しないがハロゲンランプで構成される。

【0021】

プリヒート装置１Ａは、処理部４に投入された基板１１を加熱する横プリヒートヒータ５を備える構成としても良い。横プリヒートヒータ５は加熱手段の一例で、ファン５０とヒータ５１を備え、処理部４の側部に設けた吹出口５２から温風を吹き出して、処理部４に投入された基板１１を側方から所定の温度で加熱する。

【0022】

プリヒート装置１Ａは、処理部４に投入された基板１１を加熱する上プリヒートヒータ６を更に備える構成としても良い。上プリヒートヒータ６は加熱手段の一例で、処理部４の上側に設けられ、処理部４に投入された基板１１を上方から所定の温度で加熱する。

【0023】

プリヒート装置１Ａは、上述した温度センサ３で、処理部４に投入された基板１１の温度を測定する。温度センサ３は温度検出手段の一例で、処理部４に投入された基板１１の表面温度を非接触で測定可能な放射温度計で構成される。

【0024】

なお、処理部４に基板１１が未投入の状態での処理部４の温度を予め測定して、処理部４に基板１１が投入された際の温度制御を補助するように構成しても良い。すなわち、フラックス塗布装置１２で基板１１のフラックス塗布処理が終了し、基板１１を次工程である処理部４に投入する前に、処理部４の温度としてガラス板４１の基板１１側の表面温度を図示しない熱電対で測定し、所定の温度になった場合に、基板１１を処理部４に投入するものである。処理部４に基板１１を投入する前に処理部４の温度を基板１１のプリヒートに適した所定の温度にしておけば、処理部４に投入された基板１１の温度制御が容易になる。

【0025】

以後においては、この基板１１の未投入の状態での処理部４の温度を予め測定して行なう制御を投入前制御と称し、処理部４に投入された基板１１の温度制御を投入後制御として説明を行う。

【0026】

本発明においては、投入前制御と投入後制御の両制御を行う場合について説明するが、本発明においては、投入前制御を省くことも可能である。

【0027】

本実施の形態のプリヒート装置１Ａは、はんだ付装置１０に組み込まれる。次に、本実施の形態のはんだ付装置１０について説明する。はんだ付装置１０は、基板１１にフラックスを塗布する上述したフラックス塗布装置１２と、フラックスが塗布された基板１１をプリヒートするプリヒート装置１Ａを備える。

【0028】

また、はんだ付装置１０は、プリヒートされた基板１１のはんだ付を行う上述したはんだ槽１３として、本例では、異なる形状の電子部品のはんだ付を行えるようにするため、第１のはんだ槽１３ａと第２のはんだ槽１３ｂを備える。更に、はんだ付装置１０は、はんだ付が行われた基板１１を冷却する冷却装置１４を備える。

【0029】

はんだ付装置１０は、第１のはんだ槽１３ａと第２のはんだ槽１３ｂが並列する配置で設けられ、フラックス塗布装置１２及びプリヒート装置１Ａと、冷却装置１４が並列する配置で設けられる。

【0030】

はんだ付装置１０は、パレット１０ａにセットされた基板１１を、作業台１０ｂからフラックス塗布装置１２に搬送し、フラックス塗布装置１２からプリヒート装置１Ａに搬送する供給搬送機構１５を備える。はんだ付装置１０では、パレット１０ａにセットされた基板１１が、供給搬送機構１５によってフラックス塗布装置１２からプリヒート装置１Ａの処理部４に投入され、プリヒート装置１Ａでは、投入された基板１１が載置されたパレット１０ａを所定の位置でガイド部材４０に支持される。

【0031】

はんだ付装置１０は、プリヒート装置１Ａに投入された基板１１を、第１のはんだ槽１３ａ及び第２のはんだ槽１３ｂに搬送すると共に、第１のはんだ槽１３ａ及び第２のはんだ槽１３ｂに搬送された基板１１を、冷却装置１４に搬送する搬送ロボット１６を備える。

【0032】

搬送ロボット１６は、基板１１がセットされたパレット１０ａを保持する保持部１６ａをプリヒート装置１Ａ及び第１のはんだ槽１３ａの並ぶ方向に沿って矢印Ａ１方向に移動させる第１のガイド部材１６ｂと、保持部１６ａを第１のはんだ槽１３ａ及び第２のはんだ槽１３ｂの並ぶ方向に沿って矢印Ａ２方向に移動させるとともに回転可能に保持部１６ａを保持する第２のガイド部材１６ｃから構成されており、第１のはんだ槽１３ａ及び第２のはんだ槽１３ｂの上方に設けられる。

【0033】

搬送ロボット１６は、第１のガイド部材１６ｂにガイドされて第２のガイド部材１６ｃが矢印Ａ１方向に移動することで、第２のガイド部材１６ｃに支持された保持部１６ａが矢印Ａ１方向に移動する。また、保持部１６ａは、矢印Ａ３方向（図１）に昇降する。また、保持部１６ａは、第２のガイド部材１６ｃにガイドされて、矢印Ａ２方向に移動可能となっている。さらに、保持部１６ａは矢印Ａ４で示すように回転可能なようになされている。すなわち、搬送ロボット１６によって、基板１１がセットされたパレット１０ａを上下方向、左右方向の移動、及び、回転可能に搬送されるようになっている。

【0034】

これにより、搬送ロボット１６は、保持部１６ａがプリヒート装置１Ａと第１のはんだ槽１３ａの間で移動し、第１のはんだ槽１３ａと第２のはんだ槽１３ｂの間で移動し、第２のはんだ槽１３ｂと冷却装置１４の上流側のロボット排出位置１７の間で移動する。そして、保持部１６ａでの基板１１の脱着及び保持部１６ａの昇降と、保持部１６ａの各処理部間の移動で、基板１１がセットされたパレット１０ａをプリヒート装置１Ａから第１のはんだ槽１３ａに搬送する。また、基板１１がセットされたパレット１０ａを第１のはんだ槽１３ａから第２のはんだ槽１３ｂに搬送する。更に、基板１１がセットされたパレット１０ａを第２のはんだ槽１３ｂからロボット排出位置１７へ基板１１がセットされたパレット１０ａを搬送する。なお、第２のはんだ槽１３ｂでのはんだ付け作業が必要ない場合には、第２のはんだ槽１３ｂを経由することなく、Ａ１方向への移動と同時にＡ２方向への移動を組み合わせた移動によって、基板１１がセットされたパレット１０ａを第１のはんだ槽１３ａからロボット排出位置１７へ斜めに移動させることもできる。

【0035】

はんだ付装置１０は、搬送ロボット１６でロボット排出位置１７のガイド部材１７ａに搬送された基板１１がセットされたパレット１０ａを冷却装置１４に搬送し、冷却装置１４から作業台１０ｂに搬送する排出搬送機構１８を備える。

【0036】

プリヒート装置１Ａは、本例では、搬送ロボット１６によって処理部４の上方に基板１１を上昇させて、第１のはんだ槽１３ａに排出する搬送経路が構成される。そこで、処理部４に投入された基板１１の温度を測定する測定位置と、搬送ロボット１６による搬送経路から退避する退避位置との間で温度センサ３を移動させると共に、測定位置において基板１１の大きさに合わせて温度センサ３を移動させる温度センサ移動装置３０を備える。

【0037】

また、プリヒート装置１Ａは、処理部４に投入された基板１１を加熱する加熱位置と、搬送ロボット１６による搬送経路から退避する退避位置との間で上プリヒートヒータ６を昇降させる上ヒータ昇降装置６０を備える。

【0038】

＜本実施の形態のプリヒート装置及びはんだ付装置の制御機能例＞
図４は、本実施の形態のプリヒート装置の機能の一例を示すブロック図であり、次に、各図を参照して、本実施の形態のプリヒート装置１Ａ及びはんだ付装置１０の制御機能について説明する。

【0039】

本実施の形態のはんだ付装置１０は、マイクロコンピュータ等で構成される制御部１００を備え、フラックス塗布装置１２、プリヒート装置１Ａ、はんだ槽１３及び冷却装置１４と、各搬送装置が制御部１００に制御される。

【0040】

制御部１００は制御手段の一例で、記憶部１０１に記憶されたプログラムを実行して、操作部１０２での操作に基づき、はんだ付けの一連の処理を行う。制御部１００は、作業台１０ｂのパレット１０ａにセットされた基板１１をフラックス塗布装置１２に投入し、基板１１にフラックスを塗布する動作を行う。また、フラックスが塗布された基板１１をプリヒート装置１Ａに投入し、基板１１をプリヒートする動作、及び、プリヒートが完了した基板１１をはんだ槽１３に投入し、はんだ付を行う動作を行う。更に、はんだ付が行われた基板１１を冷却装置１４に投入し、基板１１を冷却する動作、冷却された基板１１を作業台１０ｂに排出する動作を行う。また、この一連の制御において、本例の場合には基板１１がセットされたパレット１０ａの移動が、以下の手順で行われる。まず、（１）作業台１０ｂ〜フラックス塗布装置１２〜プリヒート装置１Ａへの移動は、供給搬送機構１５によって行なわれ、（２）プリヒート装置１Ａ〜はんだ槽１３〜ロボット排出位置１７までの移動は搬送ロボット１６によって行なわれると共に、（３）ロボット排出位置１７〜冷却装置１４〜作業台１０ｂへの移動は、排出搬送機構１８によって、それぞれ行なわれる。

【0041】

制御部１００は、プリヒート装置１Ａでの制御では、ヒータ駆動回路２２により下プリヒートヒータ２Ａの出力の切り替えを行う。また、プリヒートが完了した基板１１のはんだ槽１３への排出と連動して、下プリヒートヒータ２Ａの出力を切り替える。ヒータ駆動回路５３により駆動される横プリヒートヒータ５及びヒータ駆動回路６２により駆動される上プリヒートヒータ６の出力は、本例の場合では一定となるように設定されている。

【0042】

制御部１００は、プリヒート装置１Ａへの基板１１の投入前には、下プリヒートヒータ２Ａの出力を待機運転出力Ｐｗａに設定する。制御部１００は、基板１１が投入されたプリヒート動作時には、下プリヒートヒータ２Ａの出力を、待機運転出力Ｐｗａから、加熱運転出力であるプリヒート運転出力Ｐｗｃに設定するとともに、設定された運転出力Ｐｗｃを維持する制御を行う。基板１１のプリヒートの完了後には、下プリヒートヒータ２Ａの出力をプリヒート運転出力Ｐｗｃから待機運転出力Ｐｗａに設定して、下プリヒートヒータ２Ａの出力を低下させる。

【0043】

制御部１００は、基板１１に対してはんだ付の一連の処理を連続して行う自動運転中には、基板１１へのフラックス塗布終了に基づいて、プリヒート装置１Ａへの基板１１の投入前にガラス板４１の基板１１側の表面温度が図示しない熱電対により測定され、熱電対により測定されたガラス板温度に基づいて、下プリヒートヒータ２Ａの出力を、待機運転出力とプリヒート運転出力の間に設定された暖気運転出力Ｐｗｂか、プリヒート運転出力Ｐｗｃに出力の切り替えを行なう基板投入前制御を行うように構成しても良い。この投入前制御によって、基板１１が長時間プリヒート内で加熱されることに伴い発生する、搭載部品の基板１１からの脱落や部品自体の熱破壊を回避できる。しかしながら、基板１１のサイズや、搭載される電子部品の点数などから、この投入前工程は必ずしも必要ではない。

【0044】

制御部１００は、基板１１がプリヒート装置１Ａに投入されると、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを、温度センサ３で検出された基板１１の温度に基づき設定する。すなわち、制御部１００は、フラックス塗布装置１２から基板１１がプリヒート装置１Ａに投入されると、温度センサ３で基板１１の表面温度を測定し、プリヒート前の基板１１の表面温度である開始基板温度ｔａを検出する。

【0045】

制御部１００は、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを、温度センサ３で検出された開始基板温度ｔａに基づき、記憶部１０１に記憶された開始基板温度−ヒータ出力テーブル（ＴＢ１）で設定する。

【0046】

図５は、開始基板温度−ヒータ出力テーブル（ＴＢ１）で設定される基準値の一例を示す説明図である。開始基板温度−ヒータ出力テーブル（ＴＢ１）では、開始基板温度ｔａの複数の基準値が設定され、基準値毎に下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃが設定される。また、プリヒート動作で到達すべき基板１１の最終目標温度である温度計最終目標温度ｔｂが、開始基板温度の基準値毎に設定される。

【0047】

プリヒート装置１Ａでは、温度センサ３で基板１１の表面の温度が検出される。一方、はんだ付装置１０ではんだ付が行われるのは基板１１の裏面である。このため、基板１１の裏面の温度がある一定の目標温度Ｔとなるようにプリヒート動作が行われる。但し、基板１１の裏面の温度が目標温度Ｔとなるように加熱した場合に、プリヒート前の開始基板温度ｔａによって、温度センサ３で検出される基板１１の表面温度が異なる。そこで、開始基板温度−ヒータ出力テーブル（ＴＢ１）では、プリヒート動作で到達すべき温度計最終目標温度ｔｂが、開始基板温度の基準値毎に設定される。

【0048】

制御部１００は、開始基板温度−ヒータ出力テーブル（ＴＢ１）で設定される開始基板温度基準値ｔａ_１〜ｔａ_ｎに基づき、温度センサ３で検出された開始基板温度ｔａに対応するプリヒート運転出力Ｐｗ_１〜Ｐｗ_ｎと、基板１１の温度計最終目標温度ｔｂ_１〜ｔｂ_ｎが算出される。

【0049】

制御部１００は、プリヒート動作中に温度センサ３で温度計経過基板温度ｔｃを検出して、下プリヒートヒータ２Ａの出力補正を行う。

【0050】

制御部１００は、温度センサ３で検出された基板１１の温度計経過基板温度ｔｃが、任意のタイミングにおいて到達しているべき基板の温度となるように、下プリヒートヒータ２Ａの出力を切り替える。

【0051】

任意のタイミングにおいて到達しているべき基板温度は、以下のように求められる。プリヒート動作を開始してから、温度センサ３で検出される基板１１の温度が温度計最終目標温度ｔｂに到達するまでの時間をプリヒート時間Ｔｍと称す。また、プリヒート時間Ｔｍで基板１１の温度が温度計最終目標温度ｔｂに到達するために、任意のタイミングにおいて到達しているべき基板の温度を経過目標温度ｔｄと称す。

【0052】

経過目標温度ｔｄは、開始基板温度ｔａ、温度計最終目標温度ｔｂ、及びプリヒート時間Ｔｍから、基板１１の温度をプリヒート時間Ｔｍで温度計最終目標温度ｔｂまで上昇させるために必要な単位時間当たりの上昇温度ｔｅが次の（１）式により求められる。そして、開始基板温度ｔａに上昇温度ｔｅを加算することで、所定時間毎の経過目標温度ｔｄが求められる。

【0053】

単位時間当たりの上昇温度ｔｅ
＝（温度計最終目標温度ｔｂ−開始基板温度ｔａ）/プリヒート時間Ｔｍ・・・（１）

【0054】

図６は、経過目標温度の設定例を示すグラフである。ここでは、所定のプリヒート時間Ｔｍで、基板１１の裏面の温度を１２０℃に加熱するプリヒート動作を考える。開始基板温度ｔａが３０℃であるとき、プリヒート時間Ｔｍを２０秒に設定して基板１１の裏面の温度を１２０℃になるように制御したところ、基板１１の表面の温度は９２℃であったとする。

【0055】

以上の条件で経過目標温度ｔｄを求めると、開始基板温度ｔａが３０℃、温度計最終目標温度ｔｂが９２℃、プリヒート時間Ｔｍが２０秒である設定における単位時間１秒当たりの上昇温度ｔｅは、（１）式から３．１℃であり、所定時間１秒毎の経過目標温度ｔｄが、図６（ａ）のグラフ及び図６（ｂ）の図表に示す値に設定される。

【0056】

制御部１００は、プリヒート動作に関連する上述した各設定値の設定を可能とするため、プリヒート動作設定画面１１０を表示部１０３に表示し、操作部１０２での操作により設定値の変更が可能に構成される。

【0057】

図７は、プリヒート動作設定画面の一例を示す説明図である。プリヒート動作設定画面１１０では、プリヒート時間設定項目１１０ａで、プリヒート時間Ｔｍの設定が行われる。また、待機運転出力設定項目１１０ｂで、下プリヒートヒータ２Ａの待機運転出力Ｐｗａの設定が行われる。

【0058】

更に、基準値設定項目１１０ｃで、開始基板温度基準値ｔａ_１〜ｔａ_ｎと、プリヒート運転出力Ｐｗ_１〜Ｐｗ_ｎと、温度計最終目標温度ｔｂ_１〜ｔｂ_ｎの設定が行われる。また、出力補正設定項目１１０ｄで、下プリヒートヒータ２Ａの出力の補正値が設定される。

【0059】

＜本実施の形態のプリヒート装置及びはんだ付装置の動作例＞
図８は、本実施の形態におけるプリヒート動作の一例を示すフローチャート、図９は、ヒータ出力と温度変化の遷移を示すグラフで、以下に、各図を参照して、本実施の形態のプリヒート装置及びはんだ付装置におけるプリヒート動作について説明する。本例において、図８では、前述した基板投入前制御を加味したフローチャートとなっている。また、図９において、実線で示すグラフは、基板投入前制御を行う場合の運転出力変化を示し、一点鎖線で示すグラフは、基板投入前制御を行わない場合の運転出力変化を示す。

【0060】

制御部１００は、はんだ付装置１０の電源が投入され次いでプリヒータＯＮ状態になると、図８のステップＳＡ１で自動運転モードとなる。プリヒート装置１Ａでは、自動運転を開始すると、制御部１００は、図８のステップＳＡ２で、下プリヒートヒータ２Ａの出力を待機運転出力Ｐｗａに設定して、ヒータ駆動回路２２で下プリヒートヒータ２Ａを駆動する。本例では、下プリヒートヒータ２Ａの待機運転出力Ｐｗａは５％に設定される。

【0061】

また、制御部１００は、ヒータ駆動回路５３で横プリヒートヒータ５を駆動する。本例では、横プリヒートヒータ５の出力は固定される。例えば、横プリヒートヒータ５の出力が１６％に固定される。

【0062】

制御部１００は、図８のステップＳＡ３で、基板１１をプリヒート装置１Ａの前段のフラックス塗布装置１２に搬送し、ステップＳＡ４で、フラックス塗布装置１２に搬送された基板１１へのフラックスの塗布が終了したことに基づいて、ステップＳＡ５で、ガラス板４１の温度が所定の温度（本例の場合、１４０℃）以上になっているかどうかを、図示しない熱電対により、処理部４に基板１１が未投入の状態で測定する。

【0063】

検出したガラス板４１の温度が基板投入温度未満、本例では１４０℃未満であると、ステップＳＡ６で、プリヒート装置１Ａへの基板１１の投入は開始せず、下プリヒートヒータ２Ａを待機運転出力とプリヒート運転出力間に設定された暖気運転出力Ｐｗｂで駆動する。

【0064】

ガラス板４１の温度が基板投入温度以上、本例では１４０℃以上であると、制御部１００は、図８のステップＳＡ７で、供給搬送機構１５を駆動して、プリヒート装置１Ａへの基板１１の投入を開始する。また、上ヒータ昇降装置６０を駆動して、上プリヒートヒータ６を加熱位置に下降させる。

【0065】

制御部１００は、図８のステップＳＡ８で、基板１１がプリヒート装置１Ａの処理部４の所定の位置に搬送されたことを検出すると、ステップＳＡ９で、プリヒートを開始する前の基板１１の温度情報を取得するため、温度センサ３で基板１１の温度、本例では基板１１の上面の温度を測定して、開始基板温度ｔａを検出する。

【0066】

制御部１００は、温度センサ３で検出された開始基板温度ｔａに基づき、図８のステップＳＡ１０で、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを設定する。上述したように、開始基板温度基準値ｔａ_１〜ｔａ_ｎと、プリヒート運転出力Ｐｗ_１〜Ｐｗ_ｎと、温度計最終目標温度ｔｂ_１〜ｔｂ_ｎを対応付けた開始基板温度−ヒータ出力テーブル（ＴＢ１）が予め設定されている。

【0067】

制御部１００は、温度センサ３で検出された開始基板温度ｔａが、開始基板温度−ヒータ出力テーブルＴＢ１で設定された第１の開始基板温度基準値ｔａ_１の範囲に含まれると判断すると、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを、第１の開始基板温度基準値ｔａ_１に対応した第１のプリヒート運転出力Ｐｗ_１に設定する。

【0068】

同様に、開始基板温度ｔａが第２の開始基板温度基準値ｔａ_２の範囲に含まれると判断すると、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを、第２の開始基板温度基準値ｔａ_２に対応した第２のプリヒート運転出力Ｐｗ_２に設定する。また、開始基板温度ｔａが第３の開始基板温度基準値ｔａ_３の範囲に含まれると判断すると、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを、第３の開始基板温度基準値ｔａ_３に対応した第３のプリヒート運転出力Ｐｗ_３に設定する（図７参照）。

【0069】

制御部１００は、図８のステップＳＡ１１で、設定されたプリヒート運転出力Ｐｗｃで下プリヒートヒータ２Ａを駆動する。

【0070】

基板１１のプリヒートを開始すると、制御部１００は、図８のステップＳＡ１２で、出力補正を行う。出力補正では、基板１１のプリヒートを開始すると、制御部１００は、ステップＳＡ１２ａで、プリヒート中の基板１１の温度情報を取得するため、温度センサ３で基板１１の上面の温度を測定して、温度計経過基板温度ｔｃを検出する。

【0071】

上述したように、プリヒートで到達すべき基板１１の温度計最終目標温度ｔｂと、温度計最終目標温度ｔｂに到達するまでのプリヒート時間Ｔｍが設定され、基板１１の温度をプリヒート時間Ｔｍで温度計最終目標温度ｔｂに上昇させるために必要な、所定の単位時間毎の経過目標温度ｔｄが設定されている。

【0072】

制御部１００は、図８のステップＳＡ１２ｂで、単位時間毎に検出した温度計経過基板温度ｔｃを経過目標温度ｔｄと比較して、経過目標温度ｔｄに対する温度計経過基板温度ｔｃの高低に基づいて、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを調整する。

【0073】

制御部１００は、温度計経過基板温度ｔｃが経過目標温度ｔｄより低いと、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを、予め設定された補正値に基づき上昇させる。また、温度計経過基板温度ｔｃが経過目標温度ｔｄより高いと、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを、予め設定された補正値に基づき低下させる。

【0074】

本例では、図７で説明したプリヒート動作設定画面１１０の出力補正設定項目１１０ｄで、出力補正における下プリヒートヒータ２Ａの出力の補正値が設定される。制御部１００は、出力補正設定項目１１０ｄで設定された補正値に基づき、経過目標温度ｔｄに対する温度計経過基板温度ｔｃの高低によって補正値を設定し、下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを調整する。

【0075】

制御部１００は、図８のステップＳＡ１３で、プリヒート時間Ｔｍが経過したか判断し、プリヒート時間Ｔｍが経過したと判断すると、ステップＳＡ１４で、温度計経過基板温度ｔｃが温度計最終目標温度ｔｂに到達したか判断する。

【0076】

温度計経過基板温度ｔｃが温度計最終目標温度ｔｂに到達すると、ステップＳＡ１５で温度センサ３を退避位置に移動させた後に、基板１１を排出し後段のはんだ槽１３に搬送するとともに、下プリヒートヒータ２Ａの出力を待機運転出力Ｐｗａに切り替える。ここで、プリヒート時間Ｔｍが経過した後、所定の許容待機時間が経過しても、温度計経過基板温度ｔｃが温度計最終目標温度ｔｂに到達しない場合は、タイムオーバエラーとする。このタイムオーバエラーは本発明を実施する通常の使用であれば、基本的には設定されたプリヒート時間で到達すべき温度になるので発生しないが、例えば、寿命によるヒータ出力の低下等という異常な状態時に発生するものである。

【0077】

複数枚の基板１１を連続して投入してはんだ付を行う処理では、次の基板１１がフラックス塗布装置１２に搬送されたことを検出すると、上述したステップＳＡ４の処理に戻り、投入された基板１１の開始基板温度ｔａに基づき下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを自動的に設定する。

【0078】

以上のように出力補正で、基板１１の温度計経過基板温度ｔｃに基づき下プリヒートヒータ２Ａのプリヒート運転出力Ｐｗｃを調整する。そして、プリヒートの完了に連動して下プリヒートヒータ２Ａの出力の待機運転出力Ｐｗａに低下させるプリヒート動作が連続して行われる。

【0079】

＜本実施の形態のプリヒート装置及びはんだ付装置の作用効果例＞
本実施の形態のプリヒート装置１Ａでは、プリヒート動作時は、下プリヒートヒータ２Ａの出力を上昇させる。また、プリヒート動作の開始前と終了後、及び、連続処理で先行する基板１１のプリヒートが完了してはんだ槽１３に排出され、次の基板１１がフラックス塗布装置１２から投入されるまでの間のプリヒート動作間では、下プリヒートヒータ２Ａの出力を低下させる。

【0080】

このように、基板の投入毎にプリヒートヒータの出力を切り替えることで、プリヒートヒータを一定の出力で駆動する運転と比較して、消費電力を低下させることができる。

【0081】

また、プリヒートを開始する前の開始基板温度ｔａに基づいて、プリヒート運転出力Ｐｗｃが設定されるので、予め設定されたプリヒート時間Ｔｍで基板の温度を温度計最終目標温度ｔｂに上昇させるために、最適な出力でプリヒートヒータを駆動でき、消費電力を低下させることができると共に、予め設定されたプリヒート時間Ｔｍで確実に基板の温度を温度計最終目標温度ｔｂに上昇させることができる。

【0082】

更に、プリヒート動作中の温度計経過基板温度ｔｃに基づいて、プリヒート運転出力Ｐｗｃを調整することとすれば、任意のタイミングにおいて到達しているべき温度に基板の温度を追従させることができ、予め設定されたプリヒート時間Ｔｍで確実に基板の温度を温度計最終目標温度ｔｂに上昇させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明は、基板の搬送、フラックスの塗布、基板の予備加熱、はんだ付及び冷却の一連の動作を自動で行う自動はんだ付装置に適用される。

【符号の説明】

【0084】

１Ａ・・・プリヒート装置、２Ａ・・・下プリヒートヒータ、３・・・温度センサ、４・・・処理部、５・・・横プリヒートヒータ、６・・・上プリヒートヒータ、１０・・・はんだ付装置、１１・・・基板、１２・・・フラックス塗布装置、１３・・・はんだ槽、１４・・・冷却装置、１００・・・制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】