半田リフロー運転監視システム、運転監視装置、および半田リフロー条件設定方法
【課題】電波到達距離に制限されることなく、基板毎に目標リフロー条件を実時間で自動設定可能とする。
【解決手段】半田リフロー運転監視システムは、半田リフロー炉１１の温度検出を行なう耐熱材で保護された第１のセンサモジュール１４と、搬送路１２の搬送始点と搬送終点のそれぞれに設置され基板３の通過を検出する第２のセンサモジュール１５とを含む複数のセンサノードによりマルチホップ無線通信を行なうセンサネットを構築し、制御装置２２が、センサネットにより取得される温度情報と通過情報とに基づき基板の温度プロファイルを生成し、生成された温度プロファイルを評価して、搬送路１２の搬送速度、もしくは半田リフロー炉１１の温度の設定を変更する構成とした。
【解決手段】半田リフロー運転監視システムは、半田リフロー炉１１の温度検出を行なう耐熱材で保護された第１のセンサモジュール１４と、搬送路１２の搬送始点と搬送終点のそれぞれに設置され基板３の通過を検出する第２のセンサモジュール１５とを含む複数のセンサノードによりマルチホップ無線通信を行なうセンサネットを構築し、制御装置２２が、センサネットにより取得される温度情報と通過情報とに基づき基板の温度プロファイルを生成し、生成された温度プロファイルを評価して、搬送路１２の搬送速度、もしくは半田リフロー炉１１の温度の設定を変更する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグチップ（ＲＦＩＤ：Radio Frequency Identification）と、センサネットとを用いてユビキタス環境を提供する、半田リフロー運転監視システム、運転監視装置、および半田リフロー条件設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に電子部品を実装して半田付けを行なう場合、通常は、電子部品を搭載した基板を半田リフロー炉に通すことで一括して行う。電子部品を半田リフローにより一括して半田付けする半田リフロー装置は、所定の温度で過熱し、熱風やパネルヒータの輻射熱等により基板全体を均一に加熱して半田を再溶融させ、電子部品を半田付けするように構成される。その半田リフロー装置において信頼性の高い半田付けを行なうためには、半田リフロー炉の温度や基板の搬送速度等に関するリフロー条件を最適に設定する必要がある。
【０００３】
実装部品の多様化に伴い、半田リフロー条件の設定を能率的に行うために、従来、所定の多数の測定位置に温度測定用熱電対を取り付けた基板を半田リフロー炉へ挿入し、半田リフロー炉を炉運転手段で運転して各測定位置の温度を計測する。当該計測結果をパソコン等に取り込んで基板上の温度プロファイルを画面表示し、その結果を把握することで、基板の各部の温度が所望の温度になるようにリフロー条件を設定するリフロー条件設定方法および装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、基板の温度計測点に熱電対を取り付け、記録媒体として、例えばハードディスクが搭載された温度プロファイルユニット本体に接続し、この温度プロファイルユニット本体ごと半田リフロー炉に通す。計測されたデータは、パソコンに取り込む、あるいは無線で半田リフロー装置の外部に送信されることにより、温度プロファイルを生成し、各種評価が可能な製品も知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−５１１２７号公報（段落０００９〜００１２、図１）
【非特許文献１】データシート「SlimKIC 2000 Thermal Profiler FEATURES and SPRCIFICATIONS」、KIC Rev.04108
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１によれば、基板に、表面実装部品や挿入部品が混在して実装される状態で一括して半田付けする際の理想的なリフロー条件（目標リフロー条件）の設定を目的に、ＡＩ（Artificial Intelligence）機能を持つリフロー条件設定ソフトウェアを必要とし、あるいは、生成される温度プロファイルを画面で確認した熟練者によるリフロー条件の手動による設定操作が必要である。近年は、環境面から鉛を含有しない無鉛半田が用いられることから、リフロー条件の設定は、有鉛半田に比べるとさらに熟練した設定操作が必要である。
【０００６】
また、非特許文献１によれば、温度分布により各種評価を行なう管理事務所まで記録媒体を持参する手間を要し、評価結果を半田リフロー装置の運転に実時間（リアルタイム）で反映させることはできない。また、無線を用いて半田リフロー装置の近傍に設置されたパソコン等に送信して評価することはできるが、電波到達距離の制限（たかだか２〜３ｍ）により設置場所が固定され、半田リフロー装置近傍に比較的大規模化な評価設備が必要になることから製造設備としては好ましくない。
【０００７】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、電波到達距離に制限されることなく、基板毎に理想的な半田リフロー条件（目標リフロー条件）を実時間で自動設定可能な、半田リフロー運転監視システム、運転監視装置、および半田リフロー条件設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】
【０００８】
前記した課題を解決するために、本発明の半田リフロー運転監視システムは、半田リフロー炉の温度検出を行なう１以上の第１のセンサ（例えば、センサモジュール１４）と、搬送路の搬送始点と搬送終点のそれぞれに設置され基板の通過を検出する第２のセンサ（例えば、センサモジュール１５）とを含む複数のセンサノードによりマルチホップ無線通信を行なうセンサネットを構築し、制御装置が、センサネットにより取得される温度情報と通過情報とに基づき基板の温度プロファイルを生成し、生成された温度プロファイルを評価して、搬送路の搬送速度、もしくは半田リフロー炉の温度の設定を変更する構成とした。
【０００９】
また、本発明のリフロー条件設定方法は、前記した半田リフロー運転監視システムにおいて、第１のセンサからマルチホップ無線通信により温度情報を取得する第１の工程と、第２のセンサからマルチホップ無線通信により取得される基板の通過情報から通過時間を算出し、搬送路の搬送速度から時間情報を判定する第２の工程と、温度情報と時間情報とに基づき温度対時間からなる温度プロファイルを生成する第３の工程と、無線タグチップから取得される基板の種別を示す識別情報に基づき、記憶装置から目標温度プロファイルを取得する第４の工程と、第４の工程により取得された目標温度プロファイルと、第３の工程で生成された温度プロファイルとを比較し、生成された温度プロファイルを目標温度プロファイルに近似させる第５の工程と、第５の工程により近似させた温度プロファイルに基づき搬送路の搬送速度、もしくは加熱温度の設定を変更する第６の工程と、を有することとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電波到達距離に制限されることなく、基板毎に理想的な半田リフロー条件（目標リフロー条件）を実時間で自動設定可能な、半田リフロー運転監視システム、および運転監視装置、ならびに半田リフロー条件設定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムの構成を示す図である。ここに示される半田リフロー運転監視システムは、作業現場に設置された半田リフロー装置１と、管理事務所に設置された管理装置２とから構成され、両者は、ＬＡＮ（Local Area Network）５経由で接続されている。
【００１２】
半田リフロー装置１は、電子部品が実装された基板３を設定された温度で加熱する半田リフロー炉１１と、基板３を設定された速度で搬送する搬送路１２と、半田リフロー炉１１の温度、および搬送路１２上を搬送する基板３の搬送速度を、後記する制御装置２２による制御の下でコントロールする運転制御装置１３とにより構成される。
【００１３】
基板３には、電子部品の他に、基板３の種別が記録された無線タグチップ３０が実装されている。また、搬送路１２上を、基板３の他に、熱電対（温度検出素子）が結線されたセンサモジュール１４が搬送される。ここでいうセンサモジュール１４は、半田リフロー炉１１の表面温度の検出を行なう第１のセンサとして機能し、熱電対を除く本体部分は耐熱素材１０により保護されているものとする。また、搬送路１２の搬送始点と搬送終点には、基板３の通過を検出する第２のセンサとしての通過センサ（例えば、赤外線センサやマイクロスイッチ）が結線されたセンサモジュール１５が設置される。これらセンサモジュール１４，１５は、中継用のセンサモジュール１６とともにマルチホップ無線通信を行なうセンサネットを構成し、管理事務所に設置された管理装置２に無線で接続されている。
【００１４】
管理装置２は、受信モジュール２１と、ＰＣ（Personal Computer）等からなる制御装置２２とにより構成される。受信モジュール２１は、センサモジュール１４，１５，１６により構築されるセンサネットを介して取得された半田リフロー炉１１の表面温度情報、および基板３の通過情報を受信して制御装置２２へ出力する機能を持つ。
【００１５】
制御装置２２は、受信モジュール２１を介して取得される半田リフロー炉１１の表面温度情報と基板３の通過情報とに基づいて基板３の温度プロファイルを生成し、ここで生成された温度プロファイルを評価して、搬送路１２の搬送速度、もしくは半田リフロー炉１１の表面温度の設定を変更する機能を持つ。なお、ここでいう「温度プロファイル」とは、例えば、図６、図８にその一例を示す温度対時間情報をいう。詳細は後記する。
【００１６】
制御装置２２には、更に、ＬＡＮ５経由で無線タグリーダライタ４が接続されており、この無線タグリーダライタ４は、半田リフロー装置１の搬送路１２上を搬送される基板３に実装された無線タグチップ３０に電力を供給するとともに、読み出される識別情報（ＩＤ：Identification）を取得し、あるいはＩＤを書き込む。ここでいう「識別情報（ＩＤ）」とは、基板のサイズ、あるいは用途等、基板３の種別を示す情報をいう。
【００１７】
図２は、図１に示す制御装置の機能構成を示すブロック図である。図２に示されるように、制御装置２２は、ＩＤ取得部２２１と、温度情報取得部２２２と、通過情報取得部２２３と、時間情報判定部２２４と、タイマ監視部２２５と、目標温度プロファイル格納部２２６と、目標温度プロファイル検索部２２７と、実測温度プロファイル生成部２２８と、温度プロファイル差分生成部２２９と、リフロー条件補正部２３０と、パラメータテーブル２３１と、リフロー条件設定部２３２と、温度プロファイル格納部２３３と、主制御部２３４と、により構成される。
【００１８】
ＩＤ取得部２２１は、無線タグリーダライタ４によって読取られる基板３上の無線タグチップ３０のＩＤを取得して目標温度プロファイル検索部２２７へ供給する。目標温度プロファイル検索部２２７は、取得したＩＤに基づき、目標温度プロファイル格納部２２６を検索し、得られる基板種別毎の目標温度プロファイルを温度プロファイル差分生成部２２９へ供給する。
【００１９】
温度情報取得部２２２は、基板３とともに搬送路１２上を搬送するセンサモジュール１４からマルチホップ無線通信により、受信モジュール２１を介して温度情報を取得して実測温度プロファイル生成部２２８へ供給する。
【００２０】
通過情報取得部２２３は、センサモジュール１５からマルチホップ無線通信により、受信モジュール２１を介して取得される基板３の通過情報を取得して時間情報判定部２２４へ供給する。時間情報判定部２２４は、入力された時間情報に基づき、タイマ監視部２２５で監視される時間情報を参照して通過時間を算出し、搬送路１２の搬送速度から時間情報（距離）を算出して実測温度プロファイル生成部２２８へ供給する。
【００２１】
実測温度プロファイル生成部２２８は、他に温度情報取得部２２２により取得された温度情報が供給されているため、当該温度情報と、時間情報判定部２２４により供給される時間情報とにより、温度対時間からなる実測温度プロファイルを生成して温度プロファイル差分生成部２２９へ供給する。
【００２２】
温度プロファイル差分生成部２２９は、他に、目標温度プロファイル検索部２２７により検索出力された基板３の種別に応じた目標温度プロファイルが入力される。温度プロファイル差分生成部２２９は、両者を比較してその差分情報（例えば、時間帯毎の温度差ΔＴ）を生成し、ここで生成された差分は、リフロー条件補正部２３０へ供給される。
【００２３】
リフロー条件補正部２３０は、温度プロファイル差分生成部２２９により生成された差分情報に基づき、実測温度プロファイルを目標温度プロファイルに近似させるために必要なパラメータを、パラメータテーブル２３１を参照することにより取得し、当該取得したパラメータをリフロー条件設定部２３２に供給する。なお、パラメータテーブル２３１には、あらかじめ、温度プロファイルの差分情報に応じた、炉内温度や搬送速度に関する補正値（±Δ）が格納されているものとする。
【００２４】
リフロー条件設定部２３２は、リフロー条件補正部２３０により出力されるパラメータに基づき、現時点における半田リフロー炉１１の温度および搬送路１２の搬送速度に、リフロー条件補正部２３０で生成された補正値を反映させた変更設定値を生成し、ＬＡＮ５経由で半田リフロー装置１（運転制御装置１３）へ出力する。
【００２５】
なお、主制御部２３４は、前記した時間情報判定部２２４、実測温度プロファイル生成部２２８、温度プロファイル差分生成部２２９のシーケンス制御を司る他、近似された温度プロファイルを温度プロファイル格納部２３３へ格納すると共に、図示しない表示装置へ画面表示も行う。
【００２６】
図３は、図１に示す無線タグチップの内部構成を、図４は、図１に示すセンサモジュールの内部構成をそれぞれ示すブロック図である。図３において、無線タグチップ３０は、識別情報を格納するメモリ３１（ＥＥＰＲＯＭ：Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）と、無線送受信用のＲＦ回路３２と、これらを接続するロジック回路３３と、無線タグリーダライタ（Ｒ／Ｗ）４が発した電波を、外付けあるいはチップ内に集積したアンテナ３４を介して受信し、チップ内各部に必要な電力を供給する整流平滑回路３５とを基本構成とする。主な通信周波数帯は、１３．５６ＭＨｚ帯や、ＵＨＦ帯があり、特に、ＵＨＦ帯は、３〜５ｍ程度の通信距離があり、読み取りが可能である。
【００２７】
これに対し、センサモジュール１４は、図４に示されるように、マイコン（μＣＰＵ）１４０と電池１４６とを内蔵し、継続的なセンシングを自発的に行なう。センサ１４５として、ここでは熱電対が用いられ、入力ポート１４４を介してマイコン１４０に接続される。マイコン１４０には、他に、無線通信モジュール１４３が接続されており、この無線通信モジュール１４３を介し、他のセンサモジュール１５，１６との接続を確立することで、アクセスポイント等の特別なインフラを必要とせず、ノード同士で直接通信を行うことのできるマルチホップ無線ネットワークを実現する。なお、ＲＯＭ１４１には、マルチホップ無線ネットワークを実現するプロトコル（例えば、アドホック）を実現するための手順があらかじめプログラムされ、記録されており、また、ＲＡＭ１４２には、センサ１４５により測定された温度等の情報が一時的に格納される。なお、ＣＰＵはCentral Processing Unitの略、ＲＯＭはRead Only Memoryの略、ＲＡＭはRandom Access Memoryの略である。
【００２８】
なお、センサモジュール１５の場合は、センサ１４５として赤外線センサ、あるいはマイクロスイッチが用いられ、他の構成はセンサモジュール１４と同様である。また、中継用のセンサモジュール１６のように中継ノードとして用いられる場合は、センサを搭載しないか、センサを搭載してもそのセンサ機能を無効にした構成を採る。
【００２９】
図５は、本発明の第１の実施形態にかかわる半田リフロー運転監視システムの動作を説明するために引用したフローチャートである。以下、図５に示すフローチャートを参照しながら、図１〜図４に示す半田リフロー運転制御システムの動作について詳細に説明する。
【００３０】
図５において、まず、作業現場に設置された半田リフロー装置１の運転制御装置１３は、事務所に設置された管理装置２（制御装置２２）からデフォルトで設定される半田リフロー炉１１の炉内表面温度、搬送路１２を構成するコンベアの回転速度等に関する半田リフロー条件を取得し、半田リフロー装置１に設定して運転を開始する（Ｓ５０１）。
【００３１】
運転開始後、現場作業員は、半田リフロー炉１１内の表面温度が所定の温度に到達したことを確認して、少量多品種の複数の基板３を搬送路１２上に載置し、基板３の半田付け処理工程を開始する。このとき、搬送路１２上には、基板３とは別に、熱電対（温度検出素子）が外付けで結線され、外観が耐熱素材１０で覆われて保護された１以上のセンサモジュール１４も載置される。
【００３２】
前記した準備作業の後、基板３が搬送路始点に到達した時点で、無線タグリーダライタ４は、電波を発して基板３に実装された無線タグチップ３０に電力を供給してＩＤを読取り、ＬＡＮ５経由で制御装置２２へ供給する。このことにより、制御装置２２は、ＩＤ取得部２２１を介してＩＤ（基板の種別に関する情報）を取得し（Ｓ５０２：無線タグ）、目標温度プロファイル検索部２２７を起動する。ここで起動された目標温度プロファイル検索部２２７は、目標温度プロファイル格納部２２６を検索して基板種別に対応してあらかじめ格納されたＩＤに基づく目標温度プロファイルを取得し（Ｓ５０３）、温度プロファイル差分生成部２２９へ供給する。
【００３３】
一方、センサモジュール１４，１６を介して測定された温度情報は、受信モジュール２１を介して制御装置２２の温度情報取得部２２２で取得される（Ｓ５０２：温度、Ｓ５０４）。この際、ＲＡＭ１４２（図４参照）に格納されている温度情報を、順次取得してもよいし、所定時間毎に一括して取得してもよい。また、センサモジュール１５，１６を介して測定された基板３の通過情報は、受信モジュール２１を介して制御装置２２の通過情報取得部２２３で取得される（Ｓ５０２：通過、Ｓ５０５）。
【００３４】
温度情報取得部２２２で取得した温度情報は、実測温度プロファイル生成部２２８へ、通過情報取得部２２３で取得された基板３の通過情報は、時間情報判定部２２４へ出力される。このとき、時間情報判定部２２４は、タイマ監視部２２５を参照することにより取得される時間情報と、搬送路１２を駆動するコンベアの回転速度とから、基板３が半田リフロー炉１１に出入りする時間情報を演算して実測温度プロファイル生成部２２８へ出力する（Ｓ５０６）。このことにより、実測温度プロファイル生成部２２８は、例えば、図６に一例が示される温度対時間からなる温度プロファイルを生成することができる（Ｓ５０７）。
【００３５】
実測温度プロファイル生成部２２８により生成された温度プロファイルは、主制御部２３４を介して温度プロファイル格納部２３３へ格納され、図示しない表示装置に表示されると共に、温度プロファイル差分生成部２２９へ供給される。温度プロファイル差分生成部２２９へは、他に、目標温度プロファイル検索部２２７により検索出力された基板３の種別に応じた目標温度プロファイルが供給されており、ここで、目標温度プロファイルと実測温度プロファイルを比較する（Ｓ５０８）。比較結果により、温度プロファイルが所定の範囲以内に入る場合（Ｓ５０８：≒）は、処理を終了する。比較結果により、所定の範囲外の場合（Ｓ５０８：≠）は、差分情報が生成される（Ｓ５０９）。そして、ここで生成された差分が閾値を超えていた場合（Ｓ５１０：＞）、その差分情報はリフロー条件補正部２３０へ供給される。
【００３６】
続いてリフロー条件補正部２３０は、温度プロファイル差分生成部２２９により生成された差分情報に基づきパラメータテーブル２３１を参照して、実測温度プロファイルを目標温度プロファイルに近似させるために必要なパラメータ（炉内温度や搬送速度に関する補正値±Δ）を取得し、当該取得したパラメータをリフロー条件設定部２３２に供給する。
【００３７】
リフロー条件設定部２３２は、リフロー条件補正部２３０により出力される補正パラメータに基づき、現時点における半田リフロー炉１１の温度および搬送路１２の搬送速度に、リフロー条件補正部２３０で生成された補正パラメータを反映させた変更設定値を生成し（Ｓ５１１）、ＬＡＮ５経由で半田リフロー装置（運転制御装置１３）へ出力する。そして、処理の開始へ戻る。
【００３８】
変更設定値を受信した運転制御装置１３は、半田リフロー装置１に変更されたリフロー条件を設定して運転を再開する。このことにより、主制御部２３４は、Ｓ５０１〜Ｓ５１０で示した処理を繰り返すように関係ブロックを制御し、温度プロファイル差分生成部２２９により生成される差分情報が目標プロファイルに近似したところで（Ｓ５１０：≦）、当該近似した温度プロファイルを温度プロファイル格納部２３３へ格納し、同時に図示しない表示装置へ表示し（Ｓ５１２）、一連の処理を終了する。
【００３９】
前記した第１の実施形態によれば、制御装置２２が、基板３に実装された無線タグチップ３０から基板３の種別に関する情報を取得し、また、センサモジュール１４，１５，１６で構築されるセンサネットを介して温度情報と通過情報とを取得して基板３の温度プロファイルを生成し、当該生成された温度プロファイルを評価して搬送路１２の搬送速度、もしくは半田リフロー炉１１の温度設定を変更することにより、電波到達距離に制限されることなく、基板毎に目標リフロー条件を実時間で自動設定することができる。
【００４０】
《第２の実施形態》
図７は、本発明の第２の実施形態にかかわる半田リフロー運転監視システムの構成を示す図である。図１に示す第１の実施形態との差異は、第１の実施形態では、耐熱素材１０で保護された１以上のセンサモジュールを搬送路１２上に載置して基板３とともに搬送路１２上を搬送させたのに対し、第２の実施形態では、半田リフロー炉１１に構成される予熱、加熱、冷却の部屋毎、熱電対１４ａ，１４ｂ，１４ｃを搬送路１２に固定して設置してそれぞれの位置での温度を計測し、センサモジュール１４により計測された温度を取得することにある。
【００４１】
このため、制御装置２２は、部屋毎に設置された熱電対１４ａ，１４ｂ，１４ｃに有線で接続されるセンサモジュール１４からマルチホップ無線通信を介して取得されるそれぞれの温度情報と、センサモジュール１５からマルチホップ無線通信により取得される基板３の通過情報により算出される通過時間とから温度プロファイルを生成する。
【００４２】
なお、制御装置２２の機能構成は、図２に示す第１の実施形態と同じとし、実測温度プロファイル生成部２２８の動作のみ若干異なる。すなわち、熱電対１４ａ，１４ｂ，１４ｃのそれぞれが、半田リフロー炉１１の各部屋における表面温度を測定し、センサモジュール１４が、各熱電対１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより測定される温度を収集する。続いて、図示しない従来からある温度プロファイルユニットを少なくとも１回、半田リフロー炉１１に通す。
【００４３】
そして、実測温度プロファイル生成部２２８は、図８に温度プロファイルの一例が示されるように、マルチホップ無線通信により中継用のセンサモジュール１６を介して取得された熱電対１４ａ、１４ｂ、１４ｃ毎の温度情報と、温度プロファイルユニットから得られる温度プロファイルとの相関をとるための演算を行い、各部屋を通った基板３の温度プロファイルを推定する。
【００４４】
前記した第２の実施形態によれば、第１の実施形態同様、電波到達距離に制限されることなく、基板毎に目標リフロー条件を実時間で自動設定することができ、また、第１の実施形態とは異なり、耐熱素材１０を必要とせず、また、センサモジュール１４を繰り返し搬送路１２上に載置して搬送させる必要がなくなるため現場作業員の手間を省くことができ、基板３の温度プロファイルを簡単に生成することができる。
【００４５】
なお、図５に示したフローチャートは、本発明における半田リフロー運転監視システムの動作を示す他に、本発明の半田リフロー条件設定方法の各工程も合わせて示している。
【００４６】
すなわち、本発明のリフロー条件設定方法は、前記した半田リフロー運転監視システムにおいて、第１のセンサ（センサモジュール１４）からマルチホップ無線通信により温度情報を取得する第１の工程（Ｓ５０４）と、第２のセンサ（センサモジュール１５）からマルチホップ無線通信により取得される基板３の通過情報から通過時間を算出し、搬送路の搬送速度から時間情報を判定する第２の工程（Ｓ５０５、Ｓ５０６）と、温度情報と時間情報とに基づき温度対時間からなる温度プロファイルを生成する第３の工程（Ｓ５０７）と、無線タグチップ３０から取得される基板３の種別を示す識別情報に基づき、記憶装置（目標温度プロファイル格納部２２６）から目標温度プロファイルを取得する第４の工程（Ｓ５０３）と、第４の工程により取得された目標温度プロファイルと、第３の工程で生成された温度プロファイルとを比較し、生成された温度プロファイルを目標温度プロファイルに近似させる第５の工程（Ｓ５０８〜Ｓ５１２）と、第５の工程により近似させた温度プロファイルに基づき搬送路の搬送速度、もしくは加熱温度の設定を変更する第６の工程（Ｓ５０１）と、を有するものである。
【００４７】
前記した半田リフロー条件設定方法によれば、制御装置２２が、基板３に実装された無線タグチップ３０から基板３の種別に関する情報を取得し、また、センサモジュール１４，１５，１６で構築されるセンサネットを介して温度情報と通過情報とを取得して基板３の温度プロファイルを生成し、当該生成された温度プロファイルを評価して搬送路１２の搬送速度、もしくは半田リフロー炉１１の温度設定を変更するように制御することで、電波到達距離に制限されることなく、基板３毎に目標リフロー条件を実時間で自動設定可能な半田リフロー条件設定方法を提供することができる。
【００４８】
なお、図２に示すＩＤ取得部２２１、温度情報取得部２２２、通過情報取得部２２３、時間情報判定部２２４、タイマ監視部２２５、目標温度プロファイル検索部２２７、実測温度プロファイル生成部２２８、温度プロファイル差分生成部２２９、リフロー条件補正部２３０、リフロー条件設定部２３２、主制御部２３４のそれぞれが持つ機能は、制御装置２２を構成するＣＰＵが、図示しない主記憶装置に格納されたプログラムを逐次読み出し実行することにより演算し、あるいは外部記憶装置を含む周辺装置を制御することにより実現されるものである。
【００４９】
ここでいう周辺装置とは、無線タグリーダライタ４、受信モジュール２１、図示しない表示装置、あるいは、前記した目標温度プロファイル格納部２２６、パラメータテーブル２３１、温度プロファイル格納部２３３のそれぞれが割り付けられ格納される外部記憶装置をいう。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態につき図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す無線タグチップの内部構成を示すブロック図である。
【図４】図１にセンサネットの各ノードを構成するセンサモジュールの内部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムの動作を説明するために引用したフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムにより生成される温度プロファイルの一例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムの構成を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムにより生成される温度プロファイルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 半田リフロー装置
２ 管理装置、
３ 基板
４ 無線タグリーダライタ
５ ＬＡＮ
１０ 耐熱素材
１１ 半田リフロー炉
１２ 搬送路
１３ 運転制御装置
１４，１５，１６ センサモジュール
２１ 受信モジュール
２２ 制御装置
２２１ ＩＤ取得部
２２２ 温度情報取得部
２２３ 通過情報取得部
２２４ 時間情報判定部
２２５ タイマ監視部
２２６ 目標温度プロファイル格納部
２２７ 目標温度プロファイル検索部
２２８ 実測温度プロファイル生成部
２２９ 温度プロファイル差分生成部
２３０ リフロー条件補正部
２３１ パラメータテーブル
２３２ リフロー条件設定部
２３３ 温度プロファイル格納部
２３４ 主制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線タグチップ（ＲＦＩＤ：Radio Frequency Identification）と、センサネットとを用いてユビキタス環境を提供する、半田リフロー運転監視システム、運転監視装置、および半田リフロー条件設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に電子部品を実装して半田付けを行なう場合、通常は、電子部品を搭載した基板を半田リフロー炉に通すことで一括して行う。電子部品を半田リフローにより一括して半田付けする半田リフロー装置は、所定の温度で過熱し、熱風やパネルヒータの輻射熱等により基板全体を均一に加熱して半田を再溶融させ、電子部品を半田付けするように構成される。その半田リフロー装置において信頼性の高い半田付けを行なうためには、半田リフロー炉の温度や基板の搬送速度等に関するリフロー条件を最適に設定する必要がある。
【０００３】
実装部品の多様化に伴い、半田リフロー条件の設定を能率的に行うために、従来、所定の多数の測定位置に温度測定用熱電対を取り付けた基板を半田リフロー炉へ挿入し、半田リフロー炉を炉運転手段で運転して各測定位置の温度を計測する。当該計測結果をパソコン等に取り込んで基板上の温度プロファイルを画面表示し、その結果を把握することで、基板の各部の温度が所望の温度になるようにリフロー条件を設定するリフロー条件設定方法および装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、基板の温度計測点に熱電対を取り付け、記録媒体として、例えばハードディスクが搭載された温度プロファイルユニット本体に接続し、この温度プロファイルユニット本体ごと半田リフロー炉に通す。計測されたデータは、パソコンに取り込む、あるいは無線で半田リフロー装置の外部に送信されることにより、温度プロファイルを生成し、各種評価が可能な製品も知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−５１１２７号公報（段落０００９〜００１２、図１）
【非特許文献１】データシート「SlimKIC 2000 Thermal Profiler FEATURES and SPRCIFICATIONS」、KIC Rev.04108
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１によれば、基板に、表面実装部品や挿入部品が混在して実装される状態で一括して半田付けする際の理想的なリフロー条件（目標リフロー条件）の設定を目的に、ＡＩ（Artificial Intelligence）機能を持つリフロー条件設定ソフトウェアを必要とし、あるいは、生成される温度プロファイルを画面で確認した熟練者によるリフロー条件の手動による設定操作が必要である。近年は、環境面から鉛を含有しない無鉛半田が用いられることから、リフロー条件の設定は、有鉛半田に比べるとさらに熟練した設定操作が必要である。
【０００６】
また、非特許文献１によれば、温度分布により各種評価を行なう管理事務所まで記録媒体を持参する手間を要し、評価結果を半田リフロー装置の運転に実時間（リアルタイム）で反映させることはできない。また、無線を用いて半田リフロー装置の近傍に設置されたパソコン等に送信して評価することはできるが、電波到達距離の制限（たかだか２〜３ｍ）により設置場所が固定され、半田リフロー装置近傍に比較的大規模化な評価設備が必要になることから製造設備としては好ましくない。
【０００７】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、電波到達距離に制限されることなく、基板毎に理想的な半田リフロー条件（目標リフロー条件）を実時間で自動設定可能な、半田リフロー運転監視システム、運転監視装置、および半田リフロー条件設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】
【０００８】
前記した課題を解決するために、本発明の半田リフロー運転監視システムは、半田リフロー炉の温度検出を行なう１以上の第１のセンサ（例えば、センサモジュール１４）と、搬送路の搬送始点と搬送終点のそれぞれに設置され基板の通過を検出する第２のセンサ（例えば、センサモジュール１５）とを含む複数のセンサノードによりマルチホップ無線通信を行なうセンサネットを構築し、制御装置が、センサネットにより取得される温度情報と通過情報とに基づき基板の温度プロファイルを生成し、生成された温度プロファイルを評価して、搬送路の搬送速度、もしくは半田リフロー炉の温度の設定を変更する構成とした。
【０００９】
また、本発明のリフロー条件設定方法は、前記した半田リフロー運転監視システムにおいて、第１のセンサからマルチホップ無線通信により温度情報を取得する第１の工程と、第２のセンサからマルチホップ無線通信により取得される基板の通過情報から通過時間を算出し、搬送路の搬送速度から時間情報を判定する第２の工程と、温度情報と時間情報とに基づき温度対時間からなる温度プロファイルを生成する第３の工程と、無線タグチップから取得される基板の種別を示す識別情報に基づき、記憶装置から目標温度プロファイルを取得する第４の工程と、第４の工程により取得された目標温度プロファイルと、第３の工程で生成された温度プロファイルとを比較し、生成された温度プロファイルを目標温度プロファイルに近似させる第５の工程と、第５の工程により近似させた温度プロファイルに基づき搬送路の搬送速度、もしくは加熱温度の設定を変更する第６の工程と、を有することとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電波到達距離に制限されることなく、基板毎に理想的な半田リフロー条件（目標リフロー条件）を実時間で自動設定可能な、半田リフロー運転監視システム、および運転監視装置、ならびに半田リフロー条件設定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムの構成を示す図である。ここに示される半田リフロー運転監視システムは、作業現場に設置された半田リフロー装置１と、管理事務所に設置された管理装置２とから構成され、両者は、ＬＡＮ（Local Area Network）５経由で接続されている。
【００１２】
半田リフロー装置１は、電子部品が実装された基板３を設定された温度で加熱する半田リフロー炉１１と、基板３を設定された速度で搬送する搬送路１２と、半田リフロー炉１１の温度、および搬送路１２上を搬送する基板３の搬送速度を、後記する制御装置２２による制御の下でコントロールする運転制御装置１３とにより構成される。
【００１３】
基板３には、電子部品の他に、基板３の種別が記録された無線タグチップ３０が実装されている。また、搬送路１２上を、基板３の他に、熱電対（温度検出素子）が結線されたセンサモジュール１４が搬送される。ここでいうセンサモジュール１４は、半田リフロー炉１１の表面温度の検出を行なう第１のセンサとして機能し、熱電対を除く本体部分は耐熱素材１０により保護されているものとする。また、搬送路１２の搬送始点と搬送終点には、基板３の通過を検出する第２のセンサとしての通過センサ（例えば、赤外線センサやマイクロスイッチ）が結線されたセンサモジュール１５が設置される。これらセンサモジュール１４，１５は、中継用のセンサモジュール１６とともにマルチホップ無線通信を行なうセンサネットを構成し、管理事務所に設置された管理装置２に無線で接続されている。
【００１４】
管理装置２は、受信モジュール２１と、ＰＣ（Personal Computer）等からなる制御装置２２とにより構成される。受信モジュール２１は、センサモジュール１４，１５，１６により構築されるセンサネットを介して取得された半田リフロー炉１１の表面温度情報、および基板３の通過情報を受信して制御装置２２へ出力する機能を持つ。
【００１５】
制御装置２２は、受信モジュール２１を介して取得される半田リフロー炉１１の表面温度情報と基板３の通過情報とに基づいて基板３の温度プロファイルを生成し、ここで生成された温度プロファイルを評価して、搬送路１２の搬送速度、もしくは半田リフロー炉１１の表面温度の設定を変更する機能を持つ。なお、ここでいう「温度プロファイル」とは、例えば、図６、図８にその一例を示す温度対時間情報をいう。詳細は後記する。
【００１６】
制御装置２２には、更に、ＬＡＮ５経由で無線タグリーダライタ４が接続されており、この無線タグリーダライタ４は、半田リフロー装置１の搬送路１２上を搬送される基板３に実装された無線タグチップ３０に電力を供給するとともに、読み出される識別情報（ＩＤ：Identification）を取得し、あるいはＩＤを書き込む。ここでいう「識別情報（ＩＤ）」とは、基板のサイズ、あるいは用途等、基板３の種別を示す情報をいう。
【００１７】
図２は、図１に示す制御装置の機能構成を示すブロック図である。図２に示されるように、制御装置２２は、ＩＤ取得部２２１と、温度情報取得部２２２と、通過情報取得部２２３と、時間情報判定部２２４と、タイマ監視部２２５と、目標温度プロファイル格納部２２６と、目標温度プロファイル検索部２２７と、実測温度プロファイル生成部２２８と、温度プロファイル差分生成部２２９と、リフロー条件補正部２３０と、パラメータテーブル２３１と、リフロー条件設定部２３２と、温度プロファイル格納部２３３と、主制御部２３４と、により構成される。
【００１８】
ＩＤ取得部２２１は、無線タグリーダライタ４によって読取られる基板３上の無線タグチップ３０のＩＤを取得して目標温度プロファイル検索部２２７へ供給する。目標温度プロファイル検索部２２７は、取得したＩＤに基づき、目標温度プロファイル格納部２２６を検索し、得られる基板種別毎の目標温度プロファイルを温度プロファイル差分生成部２２９へ供給する。
【００１９】
温度情報取得部２２２は、基板３とともに搬送路１２上を搬送するセンサモジュール１４からマルチホップ無線通信により、受信モジュール２１を介して温度情報を取得して実測温度プロファイル生成部２２８へ供給する。
【００２０】
通過情報取得部２２３は、センサモジュール１５からマルチホップ無線通信により、受信モジュール２１を介して取得される基板３の通過情報を取得して時間情報判定部２２４へ供給する。時間情報判定部２２４は、入力された時間情報に基づき、タイマ監視部２２５で監視される時間情報を参照して通過時間を算出し、搬送路１２の搬送速度から時間情報（距離）を算出して実測温度プロファイル生成部２２８へ供給する。
【００２１】
実測温度プロファイル生成部２２８は、他に温度情報取得部２２２により取得された温度情報が供給されているため、当該温度情報と、時間情報判定部２２４により供給される時間情報とにより、温度対時間からなる実測温度プロファイルを生成して温度プロファイル差分生成部２２９へ供給する。
【００２２】
温度プロファイル差分生成部２２９は、他に、目標温度プロファイル検索部２２７により検索出力された基板３の種別に応じた目標温度プロファイルが入力される。温度プロファイル差分生成部２２９は、両者を比較してその差分情報（例えば、時間帯毎の温度差ΔＴ）を生成し、ここで生成された差分は、リフロー条件補正部２３０へ供給される。
【００２３】
リフロー条件補正部２３０は、温度プロファイル差分生成部２２９により生成された差分情報に基づき、実測温度プロファイルを目標温度プロファイルに近似させるために必要なパラメータを、パラメータテーブル２３１を参照することにより取得し、当該取得したパラメータをリフロー条件設定部２３２に供給する。なお、パラメータテーブル２３１には、あらかじめ、温度プロファイルの差分情報に応じた、炉内温度や搬送速度に関する補正値（±Δ）が格納されているものとする。
【００２４】
リフロー条件設定部２３２は、リフロー条件補正部２３０により出力されるパラメータに基づき、現時点における半田リフロー炉１１の温度および搬送路１２の搬送速度に、リフロー条件補正部２３０で生成された補正値を反映させた変更設定値を生成し、ＬＡＮ５経由で半田リフロー装置１（運転制御装置１３）へ出力する。
【００２５】
なお、主制御部２３４は、前記した時間情報判定部２２４、実測温度プロファイル生成部２２８、温度プロファイル差分生成部２２９のシーケンス制御を司る他、近似された温度プロファイルを温度プロファイル格納部２３３へ格納すると共に、図示しない表示装置へ画面表示も行う。
【００２６】
図３は、図１に示す無線タグチップの内部構成を、図４は、図１に示すセンサモジュールの内部構成をそれぞれ示すブロック図である。図３において、無線タグチップ３０は、識別情報を格納するメモリ３１（ＥＥＰＲＯＭ：Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）と、無線送受信用のＲＦ回路３２と、これらを接続するロジック回路３３と、無線タグリーダライタ（Ｒ／Ｗ）４が発した電波を、外付けあるいはチップ内に集積したアンテナ３４を介して受信し、チップ内各部に必要な電力を供給する整流平滑回路３５とを基本構成とする。主な通信周波数帯は、１３．５６ＭＨｚ帯や、ＵＨＦ帯があり、特に、ＵＨＦ帯は、３〜５ｍ程度の通信距離があり、読み取りが可能である。
【００２７】
これに対し、センサモジュール１４は、図４に示されるように、マイコン（μＣＰＵ）１４０と電池１４６とを内蔵し、継続的なセンシングを自発的に行なう。センサ１４５として、ここでは熱電対が用いられ、入力ポート１４４を介してマイコン１４０に接続される。マイコン１４０には、他に、無線通信モジュール１４３が接続されており、この無線通信モジュール１４３を介し、他のセンサモジュール１５，１６との接続を確立することで、アクセスポイント等の特別なインフラを必要とせず、ノード同士で直接通信を行うことのできるマルチホップ無線ネットワークを実現する。なお、ＲＯＭ１４１には、マルチホップ無線ネットワークを実現するプロトコル（例えば、アドホック）を実現するための手順があらかじめプログラムされ、記録されており、また、ＲＡＭ１４２には、センサ１４５により測定された温度等の情報が一時的に格納される。なお、ＣＰＵはCentral Processing Unitの略、ＲＯＭはRead Only Memoryの略、ＲＡＭはRandom Access Memoryの略である。
【００２８】
なお、センサモジュール１５の場合は、センサ１４５として赤外線センサ、あるいはマイクロスイッチが用いられ、他の構成はセンサモジュール１４と同様である。また、中継用のセンサモジュール１６のように中継ノードとして用いられる場合は、センサを搭載しないか、センサを搭載してもそのセンサ機能を無効にした構成を採る。
【００２９】
図５は、本発明の第１の実施形態にかかわる半田リフロー運転監視システムの動作を説明するために引用したフローチャートである。以下、図５に示すフローチャートを参照しながら、図１〜図４に示す半田リフロー運転制御システムの動作について詳細に説明する。
【００３０】
図５において、まず、作業現場に設置された半田リフロー装置１の運転制御装置１３は、事務所に設置された管理装置２（制御装置２２）からデフォルトで設定される半田リフロー炉１１の炉内表面温度、搬送路１２を構成するコンベアの回転速度等に関する半田リフロー条件を取得し、半田リフロー装置１に設定して運転を開始する（Ｓ５０１）。
【００３１】
運転開始後、現場作業員は、半田リフロー炉１１内の表面温度が所定の温度に到達したことを確認して、少量多品種の複数の基板３を搬送路１２上に載置し、基板３の半田付け処理工程を開始する。このとき、搬送路１２上には、基板３とは別に、熱電対（温度検出素子）が外付けで結線され、外観が耐熱素材１０で覆われて保護された１以上のセンサモジュール１４も載置される。
【００３２】
前記した準備作業の後、基板３が搬送路始点に到達した時点で、無線タグリーダライタ４は、電波を発して基板３に実装された無線タグチップ３０に電力を供給してＩＤを読取り、ＬＡＮ５経由で制御装置２２へ供給する。このことにより、制御装置２２は、ＩＤ取得部２２１を介してＩＤ（基板の種別に関する情報）を取得し（Ｓ５０２：無線タグ）、目標温度プロファイル検索部２２７を起動する。ここで起動された目標温度プロファイル検索部２２７は、目標温度プロファイル格納部２２６を検索して基板種別に対応してあらかじめ格納されたＩＤに基づく目標温度プロファイルを取得し（Ｓ５０３）、温度プロファイル差分生成部２２９へ供給する。
【００３３】
一方、センサモジュール１４，１６を介して測定された温度情報は、受信モジュール２１を介して制御装置２２の温度情報取得部２２２で取得される（Ｓ５０２：温度、Ｓ５０４）。この際、ＲＡＭ１４２（図４参照）に格納されている温度情報を、順次取得してもよいし、所定時間毎に一括して取得してもよい。また、センサモジュール１５，１６を介して測定された基板３の通過情報は、受信モジュール２１を介して制御装置２２の通過情報取得部２２３で取得される（Ｓ５０２：通過、Ｓ５０５）。
【００３４】
温度情報取得部２２２で取得した温度情報は、実測温度プロファイル生成部２２８へ、通過情報取得部２２３で取得された基板３の通過情報は、時間情報判定部２２４へ出力される。このとき、時間情報判定部２２４は、タイマ監視部２２５を参照することにより取得される時間情報と、搬送路１２を駆動するコンベアの回転速度とから、基板３が半田リフロー炉１１に出入りする時間情報を演算して実測温度プロファイル生成部２２８へ出力する（Ｓ５０６）。このことにより、実測温度プロファイル生成部２２８は、例えば、図６に一例が示される温度対時間からなる温度プロファイルを生成することができる（Ｓ５０７）。
【００３５】
実測温度プロファイル生成部２２８により生成された温度プロファイルは、主制御部２３４を介して温度プロファイル格納部２３３へ格納され、図示しない表示装置に表示されると共に、温度プロファイル差分生成部２２９へ供給される。温度プロファイル差分生成部２２９へは、他に、目標温度プロファイル検索部２２７により検索出力された基板３の種別に応じた目標温度プロファイルが供給されており、ここで、目標温度プロファイルと実測温度プロファイルを比較する（Ｓ５０８）。比較結果により、温度プロファイルが所定の範囲以内に入る場合（Ｓ５０８：≒）は、処理を終了する。比較結果により、所定の範囲外の場合（Ｓ５０８：≠）は、差分情報が生成される（Ｓ５０９）。そして、ここで生成された差分が閾値を超えていた場合（Ｓ５１０：＞）、その差分情報はリフロー条件補正部２３０へ供給される。
【００３６】
続いてリフロー条件補正部２３０は、温度プロファイル差分生成部２２９により生成された差分情報に基づきパラメータテーブル２３１を参照して、実測温度プロファイルを目標温度プロファイルに近似させるために必要なパラメータ（炉内温度や搬送速度に関する補正値±Δ）を取得し、当該取得したパラメータをリフロー条件設定部２３２に供給する。
【００３７】
リフロー条件設定部２３２は、リフロー条件補正部２３０により出力される補正パラメータに基づき、現時点における半田リフロー炉１１の温度および搬送路１２の搬送速度に、リフロー条件補正部２３０で生成された補正パラメータを反映させた変更設定値を生成し（Ｓ５１１）、ＬＡＮ５経由で半田リフロー装置（運転制御装置１３）へ出力する。そして、処理の開始へ戻る。
【００３８】
変更設定値を受信した運転制御装置１３は、半田リフロー装置１に変更されたリフロー条件を設定して運転を再開する。このことにより、主制御部２３４は、Ｓ５０１〜Ｓ５１０で示した処理を繰り返すように関係ブロックを制御し、温度プロファイル差分生成部２２９により生成される差分情報が目標プロファイルに近似したところで（Ｓ５１０：≦）、当該近似した温度プロファイルを温度プロファイル格納部２３３へ格納し、同時に図示しない表示装置へ表示し（Ｓ５１２）、一連の処理を終了する。
【００３９】
前記した第１の実施形態によれば、制御装置２２が、基板３に実装された無線タグチップ３０から基板３の種別に関する情報を取得し、また、センサモジュール１４，１５，１６で構築されるセンサネットを介して温度情報と通過情報とを取得して基板３の温度プロファイルを生成し、当該生成された温度プロファイルを評価して搬送路１２の搬送速度、もしくは半田リフロー炉１１の温度設定を変更することにより、電波到達距離に制限されることなく、基板毎に目標リフロー条件を実時間で自動設定することができる。
【００４０】
《第２の実施形態》
図７は、本発明の第２の実施形態にかかわる半田リフロー運転監視システムの構成を示す図である。図１に示す第１の実施形態との差異は、第１の実施形態では、耐熱素材１０で保護された１以上のセンサモジュールを搬送路１２上に載置して基板３とともに搬送路１２上を搬送させたのに対し、第２の実施形態では、半田リフロー炉１１に構成される予熱、加熱、冷却の部屋毎、熱電対１４ａ，１４ｂ，１４ｃを搬送路１２に固定して設置してそれぞれの位置での温度を計測し、センサモジュール１４により計測された温度を取得することにある。
【００４１】
このため、制御装置２２は、部屋毎に設置された熱電対１４ａ，１４ｂ，１４ｃに有線で接続されるセンサモジュール１４からマルチホップ無線通信を介して取得されるそれぞれの温度情報と、センサモジュール１５からマルチホップ無線通信により取得される基板３の通過情報により算出される通過時間とから温度プロファイルを生成する。
【００４２】
なお、制御装置２２の機能構成は、図２に示す第１の実施形態と同じとし、実測温度プロファイル生成部２２８の動作のみ若干異なる。すなわち、熱電対１４ａ，１４ｂ，１４ｃのそれぞれが、半田リフロー炉１１の各部屋における表面温度を測定し、センサモジュール１４が、各熱電対１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより測定される温度を収集する。続いて、図示しない従来からある温度プロファイルユニットを少なくとも１回、半田リフロー炉１１に通す。
【００４３】
そして、実測温度プロファイル生成部２２８は、図８に温度プロファイルの一例が示されるように、マルチホップ無線通信により中継用のセンサモジュール１６を介して取得された熱電対１４ａ、１４ｂ、１４ｃ毎の温度情報と、温度プロファイルユニットから得られる温度プロファイルとの相関をとるための演算を行い、各部屋を通った基板３の温度プロファイルを推定する。
【００４４】
前記した第２の実施形態によれば、第１の実施形態同様、電波到達距離に制限されることなく、基板毎に目標リフロー条件を実時間で自動設定することができ、また、第１の実施形態とは異なり、耐熱素材１０を必要とせず、また、センサモジュール１４を繰り返し搬送路１２上に載置して搬送させる必要がなくなるため現場作業員の手間を省くことができ、基板３の温度プロファイルを簡単に生成することができる。
【００４５】
なお、図５に示したフローチャートは、本発明における半田リフロー運転監視システムの動作を示す他に、本発明の半田リフロー条件設定方法の各工程も合わせて示している。
【００４６】
すなわち、本発明のリフロー条件設定方法は、前記した半田リフロー運転監視システムにおいて、第１のセンサ（センサモジュール１４）からマルチホップ無線通信により温度情報を取得する第１の工程（Ｓ５０４）と、第２のセンサ（センサモジュール１５）からマルチホップ無線通信により取得される基板３の通過情報から通過時間を算出し、搬送路の搬送速度から時間情報を判定する第２の工程（Ｓ５０５、Ｓ５０６）と、温度情報と時間情報とに基づき温度対時間からなる温度プロファイルを生成する第３の工程（Ｓ５０７）と、無線タグチップ３０から取得される基板３の種別を示す識別情報に基づき、記憶装置（目標温度プロファイル格納部２２６）から目標温度プロファイルを取得する第４の工程（Ｓ５０３）と、第４の工程により取得された目標温度プロファイルと、第３の工程で生成された温度プロファイルとを比較し、生成された温度プロファイルを目標温度プロファイルに近似させる第５の工程（Ｓ５０８〜Ｓ５１２）と、第５の工程により近似させた温度プロファイルに基づき搬送路の搬送速度、もしくは加熱温度の設定を変更する第６の工程（Ｓ５０１）と、を有するものである。
【００４７】
前記した半田リフロー条件設定方法によれば、制御装置２２が、基板３に実装された無線タグチップ３０から基板３の種別に関する情報を取得し、また、センサモジュール１４，１５，１６で構築されるセンサネットを介して温度情報と通過情報とを取得して基板３の温度プロファイルを生成し、当該生成された温度プロファイルを評価して搬送路１２の搬送速度、もしくは半田リフロー炉１１の温度設定を変更するように制御することで、電波到達距離に制限されることなく、基板３毎に目標リフロー条件を実時間で自動設定可能な半田リフロー条件設定方法を提供することができる。
【００４８】
なお、図２に示すＩＤ取得部２２１、温度情報取得部２２２、通過情報取得部２２３、時間情報判定部２２４、タイマ監視部２２５、目標温度プロファイル検索部２２７、実測温度プロファイル生成部２２８、温度プロファイル差分生成部２２９、リフロー条件補正部２３０、リフロー条件設定部２３２、主制御部２３４のそれぞれが持つ機能は、制御装置２２を構成するＣＰＵが、図示しない主記憶装置に格納されたプログラムを逐次読み出し実行することにより演算し、あるいは外部記憶装置を含む周辺装置を制御することにより実現されるものである。
【００４９】
ここでいう周辺装置とは、無線タグリーダライタ４、受信モジュール２１、図示しない表示装置、あるいは、前記した目標温度プロファイル格納部２２６、パラメータテーブル２３１、温度プロファイル格納部２３３のそれぞれが割り付けられ格納される外部記憶装置をいう。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態につき図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す無線タグチップの内部構成を示すブロック図である。
【図４】図１にセンサネットの各ノードを構成するセンサモジュールの内部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムの動作を説明するために引用したフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムにより生成される温度プロファイルの一例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムの構成を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係わる半田リフロー運転監視システムにより生成される温度プロファイルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 半田リフロー装置
２ 管理装置、
３ 基板
４ 無線タグリーダライタ
５ ＬＡＮ
１０ 耐熱素材
１１ 半田リフロー炉
１２ 搬送路
１３ 運転制御装置
１４，１５，１６ センサモジュール
２１ 受信モジュール
２２ 制御装置
２２１ ＩＤ取得部
２２２ 温度情報取得部
２２３ 通過情報取得部
２２４ 時間情報判定部
２２５ タイマ監視部
２２６ 目標温度プロファイル格納部
２２７ 目標温度プロファイル検索部
２２８ 実測温度プロファイル生成部
２２９ 温度プロファイル差分生成部
２３０ リフロー条件補正部
２３１ パラメータテーブル
２３２ リフロー条件設定部
２３３ 温度プロファイル格納部
２３４ 主制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装された基板を設定された温度で加熱する半田リフロー炉と、
前記基板を設定された速度で搬送する搬送路と、
前記半田リフロー炉の温度検出を行なう第１のセンサおよび前記搬送路の搬送始点と搬送終点のそれぞれに設置され前記基板の通過を検出する第２のセンサを含む複数のセンサノードによりマルチホップ無線通信を行なうセンサネットと、
前記センサネットにより取得される温度情報と通過情報とに基づき前記基板の温度プロファイルを生成し、生成された前記温度プロファイルを評価して、前記搬送路の搬送速度、もしくは前記半田リフロー炉の温度の設定を変更する制御装置とを備える
ことを特徴とする半田リフロー運転監視システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記基板とともに前記搬送路上を搬送する耐熱素材で保護された１以上の前記第１のセンサからマルチホップ無線通信を介して取得される温度情報と、前記第２のセンサからマルチホップ無線通信を介して取得される前記基板の通過情報に基づき算出される通過時間と前記搬送路の搬送速度とから算出される時間情報と、に基づき前記温度プロファイルを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の半田リフロー運転監視システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記半田リフロー炉に構成される予熱、加熱、冷却の部屋毎、前記搬送路に固定して設置される複数の温度検出素子に有線で接続される前記第１のセンサからマルチホップ無線通信により取得されるそれぞれの温度情報と、前記第２のセンサからマルチホップ無線通信により取得される前記基板の通過情報により算出される通過時間と前記搬送路の搬送速度とから算出される時間情報と、に基づき、前記温度プロファイルを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の半田リフロー運転監視システム。
【請求項４】
前記基板は、更に無線タグチップが実装されるとともに、
前記制御装置は、前記基板の種別毎に目標温度プロファイルが格納される記憶装置を備え、
前記制御装置は、前記無線タグチップから取得される前記基板の種別を示す識別情報に基づき、前記記憶装置から前記目標温度プロファイルを取得し、前記目標温度プロファイルと、生成された前記温度プロファイルとを比較して生成された前記温度プロファイルを前記目標温度プロファイルに近似させ、前記搬送路の搬送速度および前記半田リフロー炉の加熱温度の設定を変更する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半田リフロー運転監視システム。
【請求項５】
設定された速度で基板を搬送する搬送路と設定された温度で基板を加熱する加熱炉とを備えて、電子部品が実装された基板を加熱処理する半田リフロー炉の運転状態を、半田リフロー炉内の温度を測定する温度センサと、搬送路の入り口の通過検出センサと、搬送路の搬送路の出口の通過検出センサとを用いて監視する運転監視装置であって、
前記温度センサを介して得られる温度情報と、前記入口の通過センサおよび前記出口の通過センサを介して得られる通過情報とに基づき前記基板の温度プロファイルを生成し、生成された前記温度プロファイルを評価して、前記搬送路の搬送速度、もしくは前記半田リフロー炉の温度の設定を変更する制御装置を備える
ことを特徴とする運転監視装置。
【請求項６】
電子部品とともに無線タグチップが実装された基板をあらかじめ設定された温度で加熱する半田リフロー炉と、前記基板をあらかじめ設定された速度に基づき搬送する搬送路と、前記半田リフロー炉の温度検出を行なう１以上の第１のセンサおよび前記搬送路の搬送始点と搬送終点のそれぞれに設置され前記基板の通過を検出する第２のセンサを含む複数のセンサノードによりマルチホップ無線通信を行なうセンサネットと、前記基板の種別毎に目標温度プロファイルが格納される記憶装置と、前記搬送路の搬送速度もしくは前記半田リフロー炉の温度を設定変更する制御装置と、を用いて半田リフロー炉の運転条件を設定する半田リフロー条件設定方法であって、
前記第１のセンサからマルチホップ無線通信により温度情報を取得する第１の工程と、
前記第２のセンサからマルチホップ無線通信により取得される前記基板の通過情報から通過時間を算出し、前記搬送路の搬送速度から時間情報を判定する第２の工程と、
前記温度情報と時間情報とに基づき温度対時間からなる前記温度プロファイルを生成する第３の工程と、
前記無線タグチップから取得される前記基板の種別を示す識別情報に基づき、前記記憶装置から目標温度プロファイルを取得する第４の工程と、
前記第４の工程により取得された目標温度プロファイルと、前記第３の工程で生成された温度プロファイルとを比較し、前記生成された温度プロファイルを前記目標温度プロファイルに近似させる第５の工程と、
前記第５の工程により近似させた温度プロファイルに基づき前記搬送路の搬送速度、もしくは加熱温度の設定を変更する第６の工程と、
を有することを特徴とする半田リフロー条件設定方法。
【請求項１】
電子部品が実装された基板を設定された温度で加熱する半田リフロー炉と、
前記基板を設定された速度で搬送する搬送路と、
前記半田リフロー炉の温度検出を行なう第１のセンサおよび前記搬送路の搬送始点と搬送終点のそれぞれに設置され前記基板の通過を検出する第２のセンサを含む複数のセンサノードによりマルチホップ無線通信を行なうセンサネットと、
前記センサネットにより取得される温度情報と通過情報とに基づき前記基板の温度プロファイルを生成し、生成された前記温度プロファイルを評価して、前記搬送路の搬送速度、もしくは前記半田リフロー炉の温度の設定を変更する制御装置とを備える
ことを特徴とする半田リフロー運転監視システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記基板とともに前記搬送路上を搬送する耐熱素材で保護された１以上の前記第１のセンサからマルチホップ無線通信を介して取得される温度情報と、前記第２のセンサからマルチホップ無線通信を介して取得される前記基板の通過情報に基づき算出される通過時間と前記搬送路の搬送速度とから算出される時間情報と、に基づき前記温度プロファイルを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の半田リフロー運転監視システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記半田リフロー炉に構成される予熱、加熱、冷却の部屋毎、前記搬送路に固定して設置される複数の温度検出素子に有線で接続される前記第１のセンサからマルチホップ無線通信により取得されるそれぞれの温度情報と、前記第２のセンサからマルチホップ無線通信により取得される前記基板の通過情報により算出される通過時間と前記搬送路の搬送速度とから算出される時間情報と、に基づき、前記温度プロファイルを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の半田リフロー運転監視システム。
【請求項４】
前記基板は、更に無線タグチップが実装されるとともに、
前記制御装置は、前記基板の種別毎に目標温度プロファイルが格納される記憶装置を備え、
前記制御装置は、前記無線タグチップから取得される前記基板の種別を示す識別情報に基づき、前記記憶装置から前記目標温度プロファイルを取得し、前記目標温度プロファイルと、生成された前記温度プロファイルとを比較して生成された前記温度プロファイルを前記目標温度プロファイルに近似させ、前記搬送路の搬送速度および前記半田リフロー炉の加熱温度の設定を変更する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半田リフロー運転監視システム。
【請求項５】
設定された速度で基板を搬送する搬送路と設定された温度で基板を加熱する加熱炉とを備えて、電子部品が実装された基板を加熱処理する半田リフロー炉の運転状態を、半田リフロー炉内の温度を測定する温度センサと、搬送路の入り口の通過検出センサと、搬送路の搬送路の出口の通過検出センサとを用いて監視する運転監視装置であって、
前記温度センサを介して得られる温度情報と、前記入口の通過センサおよび前記出口の通過センサを介して得られる通過情報とに基づき前記基板の温度プロファイルを生成し、生成された前記温度プロファイルを評価して、前記搬送路の搬送速度、もしくは前記半田リフロー炉の温度の設定を変更する制御装置を備える
ことを特徴とする運転監視装置。
【請求項６】
電子部品とともに無線タグチップが実装された基板をあらかじめ設定された温度で加熱する半田リフロー炉と、前記基板をあらかじめ設定された速度に基づき搬送する搬送路と、前記半田リフロー炉の温度検出を行なう１以上の第１のセンサおよび前記搬送路の搬送始点と搬送終点のそれぞれに設置され前記基板の通過を検出する第２のセンサを含む複数のセンサノードによりマルチホップ無線通信を行なうセンサネットと、前記基板の種別毎に目標温度プロファイルが格納される記憶装置と、前記搬送路の搬送速度もしくは前記半田リフロー炉の温度を設定変更する制御装置と、を用いて半田リフロー炉の運転条件を設定する半田リフロー条件設定方法であって、
前記第１のセンサからマルチホップ無線通信により温度情報を取得する第１の工程と、
前記第２のセンサからマルチホップ無線通信により取得される前記基板の通過情報から通過時間を算出し、前記搬送路の搬送速度から時間情報を判定する第２の工程と、
前記温度情報と時間情報とに基づき温度対時間からなる前記温度プロファイルを生成する第３の工程と、
前記無線タグチップから取得される前記基板の種別を示す識別情報に基づき、前記記憶装置から目標温度プロファイルを取得する第４の工程と、
前記第４の工程により取得された目標温度プロファイルと、前記第３の工程で生成された温度プロファイルとを比較し、前記生成された温度プロファイルを前記目標温度プロファイルに近似させる第５の工程と、
前記第５の工程により近似させた温度プロファイルに基づき前記搬送路の搬送速度、もしくは加熱温度の設定を変更する第６の工程と、
を有することを特徴とする半田リフロー条件設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１３５６５８（Ｐ２００８−１３５６５８Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２２１８０（Ｐ２００６−３２２１８０）
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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