检测装置、检测方法以及程序与流程

1.本公开涉及一种检测装置、检测方法以及程序。


背景技术：

2.在使用无铅焊料的焊接工序中，铜会从电子零件的导线部以及基板的露出电极部溶出到焊料中，从而导致焊料槽中的焊料的铜浓度变高。若焊料的铜浓度变高，则焊料的熔点将变高。焊料的熔点上升会引起润湿性的恶化，从而提高焊接不良的发生频率。因此，要对焊料的铜浓度进行管理。
3.作为焊料的铜浓度的管理方法，有使用各种分析装置的方法。例如，使从焊料槽中流出的焊料流入模具中而制作锭状的样品，使用滴定法或分光光度法(荧光x射线分析、电感耦合等离子体(inductivity coupled plasma，icp)发光光谱分析等)来分析焊料的铜浓度。
4.日本专利特开2007-80891号公报(专利文献1)中公开了一种不使用分析装置而推测焊料的铜浓度的方法。专利文献1所公开的推测方法中，使用焊料的铜浓度与电子零件的导线部及基板的露出电极部的铜的溶解率的关系、或者浮渣(dross)的去除时间间隔与浮渣的生成量的关系，来推测焊料槽中的焊料的铜浓度的经时变化。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本专利特开2007-80891号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的问题
9.在使用分析装置来分析铜浓度的情况下，通常是向外部的分析厂商提交样品而获得分析结果，因此直至获得分析结果为止耗费时间，并且耗费成本。因此，无法频繁地测定铜浓度，例如一个月仅测定一次。若焊料的铜浓度上升，则焊接不良的发生频率将升高，因此优选的是高频率地测定铜浓度。
10.专利文献1所公开的技术中，必须预先获取焊料的铜浓度与电子零件的导线部及基板的露出电极部的铜的溶解率的关系、或者浮渣的去除时间间隔与浮渣的生成量的关系。进而，进行复杂的计算，因此计算负载变大。
11.本公开是着眼于所述的问题而完成，其目的在于提供一种能够容易且高频率地检测焊料的铜浓度的变动的检测装置、检测方法以及程序。
12.解决问题的技术手段
13.根据本公开的一例，检测装置包括：获取部，用于获取焊料槽内的焊料的温度；测定部，用于根据升温过程以及降温过程的至少一者中的温度的时间变化来测定焊料的熔点；以及检测部，基于熔点的变动来检测焊料的铜浓度的变动。
14.根据本公开，能够基于升温过程以及降温过程的至少一者中的焊料的温度的时间
变化来容易地检测焊料的铜浓度的变动。焊料的铜浓度的变动可在升温过程或降温过程中检测。因此，能够高频率地检测焊料的铜浓度的变动。这样，能够容易且高频率地检测焊料的铜浓度的变动。
15.所述的公开中，检测部在熔点超过第一阈值的情况下，检测出铜浓度的异常。
16.根据本公开，通过熔点与第一阈值的比较，能够容易地检测铜浓度的异常。由此，作业者能够以适当的时机来实施维护等。
17.所述的公开中，检测部在熔点超过比第一阈值小的第二阈值的情况下，检测出铜浓度的异常预兆。
18.根据本公开，通过熔点与第二阈值的比较，能够容易地检测铜浓度的异常预兆。由此，作业者能够提前进行维护等的准备。
19.所述的公开中，获取部在对用于对焊料槽内的焊料进行加热的加热器的通电开始后，每隔规定周期获取温度。根据本公开，测定部能够根据升温过程的温度的时间变化来测定熔点。
20.所述的公开中，获取部在对用于对焊料槽内的焊料进行加热的加热器的通电停止后，每隔规定周期获取温度。根据本公开，测定部能够根据降温过程的温度的时间变化来测定熔点。
21.根据本公开的一例，检测方法包括下述步骤：获取焊料槽内的焊料的温度；根据升温过程以及降温过程的至少一者中的温度的时间变化来测定焊料的熔点；以及基于熔点的变动来检测焊料的铜浓度的变动。根据本公开的一例，程序使计算机执行所述的检测方法。通过这些公开，也能够容易且高频率地检测焊料的铜浓度的变动。
22.发明的效果
23.根据本公开，能够容易且高频率地检测焊料的铜浓度的变动。
附图说明
24.图1是表示本实施方式的焊接系统的整体结构的示意图。
25.图2是表示检测装置的硬件结构的示意图。
26.图3是表示升温过程以及降温过程中的焊料的温度的时间变化的一例的图。
27.图4是表示焊料的铜浓度与熔点的关系的图。
28.图5是表示开始对加热器的通电时的铜浓度的变动的检测处理的流程的流程图。
29.图6是表示停止对加热器的通电时的铜浓度的变动的检测处理的流程的流程图。
具体实施方式
30.＜适用例＞
31.参照图1以及图2，对适用本发明的场景的一例进行说明。图1是表示本实施方式的焊接系统的整体结构的示意图。
32.如图1所示，焊接系统1包括：搬送装置10，用于搬送基板w；喷射式焊接装置20，对基板w喷出熔融的焊料s而进行焊接；控制器30；检测装置40；以及显示装置50。
33.喷射式焊接装置20包含焊料槽21、导管22、导管23、泵24、泵25、一次喷射喷嘴26、二次喷射喷嘴27、加热器28以及温度计29。
34.焊料槽21收容焊料s。在焊料槽21内，设置有用于对焊料槽21内的焊料进行加热的加热器28。通过对加热器28通电，焊料槽21内的焊料s受到加热而熔解。
35.在焊料槽21中安装有温度计29。温度计29例如包含热电偶，每隔规定周期(例如一秒)测量被收容在焊料槽21中的焊料s的温度。
36.导管22、23被设置在焊料槽21内。泵24、25将熔融的焊料s分别压送至导管22、23内。泵24例如具有马达24a与通过马达24a而旋转的叶轮24b。泵25例如具有马达25a与通过马达25a而旋转的叶轮25b。
37.一次喷射喷嘴26连接于导管22。一次喷射喷嘴26将在导管22内经压送的焊料s的流动改为铅垂方向朝上，使焊料s从上端的开口部喷出。一次喷射喷嘴26生成表面为波状的一次喷射。
38.二次喷射喷嘴27连接于导管23。二次喷射喷嘴27将在导管23内经压送的焊料s的流动改为铅垂方向朝上，使焊料s从上端的开口部喷出。二次喷射喷嘴27生成表面为平坦的二次喷射。
39.搬送装置10朝向一次喷射喷嘴26以及二次喷射喷嘴27的上方搬送成为焊接对象的基板w。搬送装置10包含搬送带11、多个预备加热装置(预加热器)12、框架13以及冷却装置14。
40.搬送带11沿着搬送方向d而以固定速度来搬送基板w。多个预备加热装置12较搬送带11中的一次喷射喷嘴26以及二次喷射喷嘴27的上方而配置在上游侧，对基板w进行预备加热。
41.框架13被设置在一次喷射喷嘴26以及二次喷射喷嘴27的上方。在框架13形成有观察窗13a，通过观察窗13a，能够从上方观察来自一次喷射喷嘴26的一次喷射以及二次喷射喷嘴27的二次喷射。
42.冷却装置14较搬送带11中的一次喷射喷嘴26以及二次喷射喷嘴27的上方而配置在下游侧，对基板w进行冷却。
43.控制器30是对喷射式焊接装置20进行控制的温度调节装置。当输入喷射式焊接装置20的启动指示时，控制器30开始对加热器28的通电，以使由温度计29所测量的温度成为设定温度。控制器30在由温度计29所测量的温度到达设定温度的时机或者输入有喷射开始指示的时机，使马达24a、25a旋转，使焊料s从一次喷射喷嘴26以及二次喷射喷嘴27喷出。当输入喷射式焊接装置20的停止指示时，控制器30使马达24a、25a的旋转停止，并且停止对加热器28的通电。
44.控制器30将由温度计29每隔规定周期所测量出的温度输出至检测装置40。
45.检测装置40对焊料槽21内的焊料s的铜浓度的变动进行检测。检测装置40包括获取部402、测定部404以及检测部406。
46.获取部402从控制器30获取由温度计29每隔规定周期所测量出的、焊料槽21内的焊料的温度。获取部402也可从温度计29直接获取每隔规定周期所测量出的温度。
47.测定部404根据获取部402所获取的温度的时间变化来测定焊料s的熔点(液相线温度)。具体而言，测定部404根据对加热器28的通电开始后的升温过程中的温度的时间变化来测定焊料的熔点。或者，测定部404根据对加热器28的通电停止后的降温过程中的温度的时间变化来测定焊料s的熔点。
48.检测部406基于由测定部404所测定出的熔点的变动来检测焊料s的铜浓度的变动。检测部406将检测结果显示于显示装置50。由此，作业者确认焊料的铜浓度的变动，并根据需要来进行焊料槽21的维护。例如，作业者废弃焊料槽21内的焊料的一部分或全部，并供给适当铜浓度的新焊料。或者，作业者也可废弃焊料槽21内的焊料的一部分，并供给铜浓度低的焊料。
49.根据本实施方式，能够基于升温过程以及降温过程的至少一者中的焊料s的温度的时间变化，来容易地检测焊料s的铜浓度的变动。焊料s的铜浓度的变动可在对加热器28的通电开始或通电停止的时机检测。因此，例如在星期一启动喷射式焊接装置20，在星期五停止喷射式焊接装置20的情况下，能够以一周两次的频率来检测焊料s的铜浓度的变动。这样，能够容易且高频率地检测焊料s的铜浓度的变动。
50.＜具体例＞
51.(检测装置的硬件结构)
52.图2是表示检测装置的硬件结构的示意图。检测装置40例如通过通用的计算机来实现。如图2所示，检测装置40包括中央处理器(central processing unit，cpu)41、只读存储器(read only memory，rom)42、随机存取存储器(random access memory，ram)43、硬盘(硬盘驱动器(hard disk drive，hdd))44、显示接口(interface，if)45、输入if46以及通信if47。这些各部经由总线48可彼此进行数据通信地连接。
53.cpu41执行包含操作系统(operating system，os)的各种程序。rom42保存基本输入输出系统(basic input output system，bios)或各种数据。ram43提供用于保存cpu41中的程序执行所需的数据的作业区域。hdd44非易失地保存由cpu41所执行的程序等。图1所示的测定部404以及检测部406是通过cpu41执行程序来实现。
54.显示if45是按照cpu41的指示来向显示装置50输出数据的接口。输入if46是从鼠标、键盘等输入装置接收数据的接口。通信if47是按照cpu41的指示来经由网络而与控制器30之间收发数据的接口。通信if47例如从控制器30接收所测量出的温度。图1所示的获取部402是通过通信if47来实现。
55.(熔点的测定方法)
56.接下来，参照图3来说明测定部404对熔点的测定方法。图3是表示升温过程以及降温过程中的焊料s的温度的时间变化的一例的图。图3中表示了当焊料s为常温时开始对加热器28的通电，以设定温度260℃保持约一小时后停止对加热器28的通电时的温度波形。
57.如图3所示，在从开始对加热器28的通电直至焊料s的温度到达设定温度260℃为止的升温过程中，存在焊料s的温度被保持为固定(图3所示的示例中为约220℃)的期间。这是因为，来自加热器28的发热被焊料s的熔解消耗。在所有的焊料s熔解的时机p1之后，焊料s的温度再次上升。时机p1时的温度波形的二次微分值呈现极大。
58.时机p1是在从焊料s的温度到达设定温度260℃的时机往过去规定时间(图3所示的示例中为一小时)的期间内出现。所述规定时间是根据加热器28的能力、焊料槽21的收容量等而定。测定部404从自焊料s的温度初次到达设定温度260℃的时机往过去规定时间的期间内，提取温度波形的二次微分值达到最大的时间点来作为时机p1。测定部404只要将所提取的时机p1时的温度决定为焊料s的熔点即可。
59.如图3所示，在停止了对加热器28的通电后的降温过程中，存在焊料s的温度被保
持为固定(图3所示的示例中为约220℃)的期间。这是因为焊料s的凝固所产生的热(凝固热)被放出。即，当停止对加热器28的通电时，焊料s的温度下降，但在焊料s开始凝固的时机p2以后，焊料s的温度被保持为固定。时机p2时的温度波形的二次微分值呈现极大。
60.时机p2是在从停止对加热器28的通电的时机直至经过规定时间(图3所示的示例中为一小时)为止的期间内出现。所述规定时间是根据焊料槽21的收容量等而定。测定部404从自停止对加热器28的通电的时机直至经过规定时间为止的期间中，提取温度波形的二次微分值达到最大的时间点来作为时机p2。测定部404只要将所提取的时机p2时的温度决定为焊料s的熔点即可。
61.另外，为了排除微小的温度变化的影响，测定部404也可对温度波形实施平滑(smoothing)处理。测定部404只要从实施了平滑处理的温度波形中提取二次微分值达到最大的时机来作为时机p1或时机p2即可。由此，能够抑制因微小的温度变化的影响造成的熔点的测定精度的下降。
62.(铜浓度的变动的检测方法)
63.接下来，参照图4来说明检测部406对铜浓度的变动的检测方法。图4是表示焊料的铜浓度与熔点的关系的图。如图4所示，随着焊料s的铜浓度增加，焊料s的熔点也上升。因此，检测部406只要通过对由测定部404所测定的熔点与预先规定的阈值进行比较，来检测焊料s的铜浓度的变动即可。
64.例如，在想要将焊料s的铜浓度管理为1.0at％(原子百分比)以下的情况下，将铜浓度为1.0at％时的焊料s的熔点预先规定为阈值th1。检测部406只要在由测定部404所测定出的熔点超过阈值th1的情况下，检测出焊料s的铜浓度的异常即可。即，检测部406检测出铜浓度超过管理基准(＝1.0at％)的异常状态的发生。
65.检测部406在检测出铜浓度的异常的情况下，使通知焊料s的铜浓度的异常的通知画面显示于显示装置50。由此，作业者通过确认通知画面，能够立即掌握铜浓度为异常。其结果，作业者能够实施焊料s的更换等的维护。
66.进而，如图4所示，也可预先规定比阈值th1低的阈值th2。检测部406只要在由测定部404所测定出的熔点超过阈值th2的情况下，检测出焊料s的铜浓度的异常预兆即可。即，检测部406检测在不久的将来铜浓度将超过管理基准(＝1.0at％)的预兆。
67.检测部406在检测出铜浓度的异常预兆的情况下，使通知焊料s的铜浓度的异常预兆的通知画面显示于显示装置50。由此，作业者通过确认通知画面，能够认识到在不久的将来必须进行焊料s的更换等的维护，从而能够提前进行所述维护的准备。
68.(检测处理的流程)
69.接下来，参照图5以及图6来说明检测装置40中的检测处理的流程。图5是表示开始对加热器的通电时的铜浓度的变动的检测处理的流程的流程图。
70.当开始对加热器28的通电时，检测装置40每隔规定周期获取由温度计29所测量出的焊料槽21内的焊料s的温度(步骤s1)。检测装置40在直至焊料s的温度到达设定温度为止的升温过程中，每隔规定周期获取焊料s的温度。
71.接下来，检测装置40根据升温过程中的焊料s的温度的时间变化来测定熔点(步骤s2)。例如，检测装置40从自焊料s的温度到达设定温度的时机往过去规定时间的期间中，将温度波形的二次微分值达到最大的时间点的温度决定为熔点。
72.接下来，检测装置40判断所测定出的熔点是否超过阈值th1(步骤s3)。若熔点超过阈值th1(步骤s3中为是)，则检测装置40检测出焊料s的铜浓度的异常，使通知铜浓度的异常的通知画面显示于显示装置50(步骤s4)。在步骤s4之后，检测处理结束。
73.若熔点不超过阈值th1(步骤s3中为否)，则检测装置40判断所测定出的熔点是否超过阈值th2(＜th1)(步骤s5)。若熔点超过阈值th2(步骤s5中为是)，则检测装置40检测出焊料s的铜浓度的异常预兆，使通知铜浓度的异常预兆的通知画面显示于显示装置50(步骤s6)。在步骤s6之后，检测处理结束。
74.图6是表示停止了对加热器的通电时的铜浓度的变动的检测处理的流程的流程图。图6所示的流程图与图5所示的流程图相比较，不同之处在于，取代步骤s2而包含步骤s12。
75.步骤s12中，检测装置40根据降温过程中的焊料s的温度的时间变化来测定熔点。例如，检测装置40从停止对加热器28的通电的时机直至经过规定时间为止的期间中，将温度波形的二次微分值达到最大的时间点的温度决定为熔点。接下来，基于在步骤s12中测定出的熔点来执行步骤s3～s6，由此来检测焊料s的铜浓度的变动。
76.(优点)
77.如上所述，本实施方式的检测装置40包括获取部402、测定部404及检测部406。获取部402获取焊料槽21内的焊料s的温度。测定部404根据升温过程以及降温过程的至少一者中的温度的时间变化来测定焊料s的熔点。检测部406基于熔点的变动来检测焊料s的铜浓度的变动。
78.通过所述结构，能够基于升温过程以及降温过程的至少一者中的焊料s的温度的时间变化来容易地检测焊料s的铜浓度的变动。焊料s的铜浓度的变动可在对加热器28的通电开始或通电停止的时机检测。因此，能够高频率地检测焊料s的铜浓度的变动。这样，能够容易且高频率地检测焊料s的铜浓度的变动。
79.检测部406在熔点超过阈值th1的情况下，检测出铜浓度的异常。进而，检测部406在熔点超过比阈值th1小的阈值th2的情况下，检测出铜浓度的异常预兆。这样，通过熔点与阈值th1、th2的比较，能够容易地检测铜浓度的异常或异常预兆。由此，作业者能够以适当的时机来实施维护等。
80.获取部402在对用于对焊料槽21内的焊料s进行加热的加热器28的通电开始后，每隔规定周期获取温度。由此，测定部404能够根据升温过程的温度的时间变化来测定熔点。或者，获取部402也可在对加热器28的通电停止后，每隔规定周期获取温度。由此，测定部404能够根据降温过程的温度的时间变化来测定熔点。
81.(变形例)
82.所述的说明中，检测装置40将时机p1或时机p2(参照图2)的温度决定为熔点。但是，检测装置40也可将从时机p1往过去规定时间(例如一分钟)的期间内的温度的平均值决定为熔点。同样地，检测装置40也可将从时机p2直至经过规定时间(例如一分钟)为止的期间内的温度的平均值决定为熔点。由此，能够抑制温度计29的测量偏差的影响。
83.所述的说明中，在升温过程以及降温过程的各过程中，根据温度的时间变化来测定熔点，以检测焊料s的铜浓度的变动。但是，也可仅在升温过程以及降温过程的其中任一过程中根据温度的时间变化来测定熔点，以检测焊料s的铜浓度的变动。
84.或者，也可使用根据升温过程的温度的时间变化而测定出的熔点、与根据最近的降温过程的温度的时间变化而测定出的熔点的平均值，来检测焊料s的铜浓度的变动。即，也可将平均值与阈值th1、th2进行比较，根据比较结果来检测铜浓度的变动。
85.所述的说明中，检测装置40与控制器30为独立的部分。但是，检测装置40与控制器30也可一体化。
86.＜附注＞
87.如下所述，本实施方式包含如下所述的公开。
88.(结构1)
89.一种检测装置(40)，包括：
90.获取部(402、47)，用于获取焊料槽(40)内的焊料(s)的温度；
91.测定部(404、41)，用于根据升温过程以及降温过程的至少一者中的所述温度的时间变化来测定所述焊料(s)的熔点；以及
92.检测部(406、41)，用于基于所述熔点的变动来检测所述焊料(s)的铜浓度的变动。
93.(结构2)
94.根据结构1所述的检测装置(40)，其中
95.所述检测部(406、41)在所述熔点超过第一阈值的情况下，检测出所述铜浓度的异常。
96.(结构3)
97.根据结构2所述的检测装置(40)，其中
98.所述检测部(406、41)在所述熔点超过比所述第一阈值小的第二阈值的情况下，检测出所述铜浓度的异常预兆。
99.(结构4)
100.根据结构1至3中任一项所述的检测装置(40)，其中
101.所述获取部(402、47)在对用于对所述焊料槽(21)内的焊料(s)进行加热的加热器(28)的通电开始后，每隔规定周期获取所述温度。
102.(结构5)
103.根据结构1至3中任一项所述的检测装置(40)，其中
104.所述获取部(402、47)在对用于对所述焊料槽(21)内的焊料(s)进行加热的加热器(28)的通电停止后，每隔规定周期获取所述温度。
105.(结构6)
106.一种检测方法，包括下述步骤：
107.获取焊料槽(21)内的焊料(s)的温度；
108.根据升温过程以及降温过程的至少一者中的所述温度的时间变化来测定所述焊料(s)的熔点；以及
109.基于所述熔点的变动来检测所述焊料的铜浓度的变动。
110.(结构7)
111.一种程序，用于使计算机执行结构6所述的检测方法。
112.对本发明的实施方式进行了说明，但应认为，此次公开的实施方式在所有方面为例示而非限制者。本发明的范围是由权利要求所示，且意图包含与权利要求均等的含义以
及范围内的所有变更。
113.符号的说明
114.1：焊接系统
115.10：搬送装置
116.11：搬送带
117.12：预备加热装置
118.13：框架
119.13a：观察窗
120.14：冷却装置
121.20：喷射式焊接装置
122.21：焊料槽
123.22、23：导管
124.24、25：泵
125.24a、25a：马达
126.24b、25b：叶轮
127.26：一次喷射喷嘴
128.27：二次喷射喷嘴
129.28：加热器
130.29：温度计
131.30：控制器
132.40：检测装置
133.41：cpu
134.42：rom
135.43：ram
136.44：hdd
137.45：显示if
138.46：输入if
139.47：通信if
140.48：总线
141.50：显示装置
142.402：获取部
143.404：测定部
144.406：检测部
145.s：焊料
146.w：基板