JPH11201647A - 加熱炉の加熱条件設定装置および加熱炉内の被加熱物の熱解析装置 - Google Patents

加熱炉の加熱条件設定装置および加熱炉内の被加熱物の熱解析装置

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JPH11201647A
JPH11201647A JP10119423A JP11942398A JPH11201647A JP H11201647 A JPH11201647 A JP H11201647A JP 10119423 A JP10119423 A JP 10119423A JP 11942398 A JP11942398 A JP 11942398A JP H11201647 A JPH11201647 A JP H11201647A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱炉の加熱条件設定方法および装置に関
し、必要最小限の回数の被加熱物の温度分布の測定、ま
たは被加熱物の熱解析を行うことにより、対象となる被
加熱物を最適に加熱する。 【解決手段】 加熱炉内で被加熱物を複数の加熱源を用
いて加熱するに際し、複数の加熱源に対してそれぞれ加
熱条件を設定して被加熱物を加熱した後、被加熱物の温
度を複数の検出点で検出し、複数の加熱源のうちの１つ
の加熱源における加熱条件の変化量と被加熱物の各検出
点における検出温度の変化量との関係を各加熱源につい
て算定し、その算定した関係に基づいて被加熱物の各検
出点の温度を目標温度にするための各加熱源における加
熱条件を算出し、その算出した加熱条件により複数の加
熱源を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、加熱炉の加熱条
件設定装置および加熱炉内の被加熱物の熱解析装置に関
する。さらに詳しくは、はんだ付けのためにプリント配
線板を加熱するリフロー炉の制御に好適に用いられるも
のであり、例えばリフロー炉内でプリント配線板を加熱
する際に好適に用いられる加熱条件設定装置、およびそ
の加熱条件設定の際に好適に用いられるプリント配線板
の熱解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】電子
部品が装着されたプリント配線板（回路基板、プリント
板、またはプリント基板等とも呼ばれる）は、通常、プ
リント配線板にクリーム状のはんだ材料（はんだペース
ト）を印刷し、この上に電子部品を載置し、リフロー炉
（リフローはんだ付け装置、または単にリフロー装置と
もいう）に入れることによってリフローはんだ付けを行
うといった工程で製造される。
【０００３】この工程では、プリント配線板は、トンネ
ル状の炉内に設けられたコンベア上に置かれて搬送さ
れ、この搬送過程で炉内に配置された加熱源により加熱
され、プリント配線板の温度上昇に伴ってはんだペース
トが溶融し、炉外に搬送され室温にさらされることで冷
却されてはんだが固まり、はんだ付けが完了する。
【０００４】このリフローはんだ付け工程では、はんだ
が溶融する温度である２００℃以上にプリント配線板を
加熱するのであるが、その際、温度プロファイルが図５
のグラフに示す曲線となるように加熱制御が行われる。
すなわち、急激な加熱による熱ダメージを少なくするた
めに、温度を単純に上昇させるのではなく、予備加熱を
した後、プリント配線板の温度を一定に保持する均一加
熱を行い、その後はんだの溶融温度である２００℃以上
に加熱する、という３段階の加熱制御が行われる。
【０００５】ところが、一般にプリント配線板には熱容
量の異なる複数の部品が搭載されており、プリント配線
板に温度の高いところと低いところが生ずるため、はん
だが溶融するだけ十分にプリント配線板を加熱し、なお
かつ小型の部品が高温になりすぎない様な加熱条件を設
定することは非常に難しい。このため、リフロー炉内に
は性質の異なる加熱源を複数配置し、プリント配線板の
位置によって加熱源の影響の大きさが異なるようにする
ことも行われている。すなわち、コンベアの上下に異な
る温度に保たれた複数の近赤外線ヒータや遠赤外線ヒー
タ、あるいは熱風ファンヒータなどを配置し、加熱ゾー
ンを複数に分けた構成となっており、各加熱ゾーンにお
ける加熱源の加熱条件をそれぞれ適切に設定して、プリ
ント配線板の温度差をできるだけ小さくし、プリント配
線板の温度分布が均一になるようにプリント配線板を加
熱するようにしている。
【０００６】そのため、従来では、プリント配線板に熱
電対などの温度センサを取り付けてプリント配線板の温
度上昇を実測し、目標の温度プロファイルが得られるま
で繰り返し温度設定を変更するようにしていた。
【０００７】しかしながら、この温度設定の変更作業は
作業者の勘や推量により行うため、最適な加熱条件に設
定できる保証がない。また、加熱条件の設定とプリント
配線板の温度測定を何度も繰り返して行うことで最適条
件を見つけ出そうとするため、最適加熱条件の設定に多
くの時間を必要とし、また作業者の熟練、経験を必要と
する。
【０００８】ところで、このリフロー炉での加熱条件が
適切でなく、例えば、プリント配線板を加熱しすぎた場
合には、熱容量の小さい小型のチップ部品やプリント配
線板に熱ストレスがかかりやすく、逆に加熱不足の場合
には、熱容量の大きな大型部品のはんだ接合部が未溶融
となるなどの問題が生ずる。
【０００９】このため、新規に製造を開始するプリント
配線板に対しては、部品やプリント配線板への熱ストレ
スをできるだけ少なく、かつはんだ接合部を十分に加熱
できる最適なリフロー炉の加熱操業条件を見つけ出す必
要があり、プリント配線板上の各はんだ接合部に対して
詳細な温度プロファイルの調査が必要となる。
【００１０】この調査は、プリント配線板の温度プロフ
ァイルの取得（熱電対による実測）とヒータ温度などの
加熱条件の再設定を数回繰り返して行う。このため、熱
電対の取り付け作業や複数回の温度プロファイルの測定
などに多くの工数がかかり、また加熱条件を変更するた
びにヒータ温度の安定に時間がかかる等、相当な工数と
時間が必要である。更に温度プロファイルの測定結果か
ら最適な加熱条件を予測するためには、作業者の経験や
ノウハウの蓄積が重要となる。
【００１１】そこで計算機を用いた熱解析を行い、プリ
ント配線板の信頼性向上のためリフロー炉内の加熱状態
を定量的に把握したり、リフロー炉内の被加熱物の温度
プロファイルをあらかじめ予測し、リフロー炉の最適な
操業条件の設定に利用することが検討されるようになっ
てきた。
【００１２】図１０に従来技術を用いてリフロー炉内の
プリント配線板の熱解析を行った場合の処理のフローチ
ャートを示す。ステップ５０１〜ステップ５０７の工程
で、プリント配線板の熱解析を行うため、まずプリント
配線板の解析モデルを作成する。プリント配線板上には
ＱＦＰ（Quad Flat Package）やＳＯＰ（Small Outline
Package），ＢＧＡ（Ball Grid Array）などと呼ばれ
る微細で複雑な形状のリードフレーム等、数百個以上の
接合端子を持つ電子部品が搭載されている。
【００１３】一般的にこの様な電子部品の解析モデル
は、計算時間を短縮したり解析モデルの作成時の工数を
軽減するために、ステップ５０１の工程で解析モデルの
簡略化方法を検討する。この解析モデルの簡略化には、
計算精度を落とさず簡略化を行う必要があり、専門的な
知識と経験を要する。
【００１４】次に、簡略化方法の検討（ステップ５０
１）の結果から、ステップ５０２の工程で、部品の解析
モデルを作成する。作成した部品の解析モデルには、ス
テップ５０３の工程で物性値を定義する。
【００１５】一般的にプリント配線板は、電子部品を複
数個搭載しているため、部品の解析モデルの簡略化作業
（ステップ５０１）や形状作成作業（ステップ５０２）
は、一つ一つの部品について行う（ステップ５０４）。
【００１６】解析モデルの作成作業の最後に電子部品を
搭載するプリント配線板の形状を作成し、物性を定義し
（ステップ５０５〜ステップ５０６）、最終的なプリン
ト配線板の解析モデルを作成する。
【００１７】プリント配線板のサイズが大きく、多数の
電子部品を搭載している場合、これらの解析モデルの作
成作業は多くの工数を必要とする。またプリント配線板
の設計に解析を利用する場合は、部品のレイアウトが変
更となるたびに、この様な膨大な工数を要する作業を繰
り返し行わなければならない。また製造現場などでリフ
ロー炉の操業条件を設定するために解析を行う場合は、
できるだけ短時間に複数のプリント配線板の形状モデル
を作成して解析する必要がある。
【００１８】次のステップ５０７の工程では、解析モデ
ルに手動または自動で計算格子を作成する。つまり解析
モデルを適正な位置で格子状に分割する。
【００１９】ところで、前述したように、プリント配線
板への電子部品のはんだ付けは、生産性に優れる等の理
由から赤外線ヒータを用いたリフロー炉が多用されてい
る。そして、このリフロー炉には、異なる温度に設定さ
れた赤外線ヒータが炉内の上下面に複数並べられてお
り、この間をプリント配線板がコンベアにより一定の速
度で搬送されて加熱される。
【００２０】したがって、リフロー炉内のプリント配線
板の熱解析を行うためには、ステップ５０８の工程で赤
外線ヒータからプリント配線板が受ける輻射熱量を正確
に計算する必要がある。以下にステップ５０８の工程を
説明する。
【００２１】プリント配線板が受ける正味の輻射熱量の
計算は、プリント配線板が受ける輻射熱量と放射する輻
射熱量の収支から計算する。プリント配線板が受ける熱
量は、炉内に並んだ各ヒータの表面温度およびヒータ表
面の放射率から計算した各ヒータの輻射熱量と、各ヒー
タからの輻射熱量がプリント配線板に届く割合（形態計
数）との積から求められる。
【００２２】また、プリント配線板が受ける熱量とし
て、炉内壁面からプリント配線板への輻射や、周囲壁面
で反射してプリント配線板に届くヒータからの輻射など
も考えられるため、これらの熱量も計算する。プリント
配線板が受ける正味の輻射熱量は、上記のプリント配線
板が受ける輻射熱量とプリント配線板が外部に向かって
放射する輻射熱量との差である。
【００２３】また、プリント配線板は炉内の雰囲気から
も熱伝達による熱量を受けて加熱されるので、ステップ
５０９の工程でこれも計算する。これらの熱量の総和を
境界条件として、ステップ５１０においてプリント配線
板の解析モデルに設定する。
【００２４】次に、境界条件を設定したプリント配線板
の解析をステップ５１１の工程で実行する。この解析は
有限要素法や差分法などによる。ただし、前述したよう
にプリント配線板は加熱炉内をコンベアによって搬送さ
れ、各ヒータとプリント配線板の相対的な位置関係は時
間とともに変化する。このため、プリント配線板が受け
る輻射熱量、すなわち輻射境界条件は一定ではなく、時
間とともに変化するため、ある時間毎に輻射境界条件を
計算し直す必要がある。また、熱伝達による加熱状態も
雰囲気温度や熱伝達計数が炉内の位置によって異なるた
め、ある時間毎に熱伝達境界条件も計算し直す必要があ
る。このため、ステップ５１２の工程で炉の出口まで解
析したのか否かの判定を行い、炉の出口に至っていない
場合は、ステップ５０８〜ステップ５１１の工程を繰り
返し行う。
【００２５】従来の熱解析ソフトでは、この様な時間的
に変化する境界条件を計算し、熱解析対象に自動的に設
定することは行われていなかったため、これらの作業は
すべて手作業で行う必要があった。
【００２６】以上で解析は一通り終了するが、ステップ
５０１の工程における部品の解析モデルの簡略化方法に
よっては解析精度が低い場合があるため、ステップ５１
４の工程で簡略化方法を見直して、再度はじめから解析
を行う必要がある場合もある。
【００２７】以上の様に、従来では、多大な工数を使っ
て作成したプリント配線板の解析モデルを、前述したよ
うに炉内の各位置における輻射境界条件や熱伝達境界条
件を繰り返し計算して解析モデルに設定し、プリント配
線板がリフロー炉に入ってから出るまでの熱解析を行っ
ていた。
【００２８】このように、従来の熱解析手法では、以下
のような問題のため、リフロー炉内のプリント配線板の
熱解析を簡単に行うことができなかった。
【００２９】熱解析対象（プリント配線板）は加熱炉
内をコンベアにより搬送され、時間によって輻射や熱伝
達の境界条件が変化するため、熱解析対象に輻射境界条
件や熱伝達境界条件を一定時間毎に計算・設定する必要
がある。
【００３０】プリント配線板の解析モデルの形状作成
は煩雑で多大な工数を要し、またプリント配線板に搭載
されている電子部品の解析モデルの簡略化は専門的な知
識や経験を必要とする。
【００３１】したがって、このような点を解決するため
には、長時間の非定常熱伝導解析（例えば、リフロー炉
内を移動するプリント配線板の熱解析）に適用可能な解
析精度の高い解析モデルの簡略化方法の開発が重要な課
題となる。
【００３２】図１７に実際のプリント配線板を側面から
みた状態を示す。基板６０１上には様々な部品が搭載さ
れており、６０２はＳＯＰ（Small Outline Packag
e）、６０３はＱＦＰ（Quad Flat Pakage）、６０４は
ＰＧＡ（Pin Grid Array）である。また各部品は、リー
ド６０５や接続端子のピン６０６を介して、基板と電気
的、および機械的に接続されている。
【００３３】プリント配線板を差分法などを用いて熱伝
導解析を行う場合、プリント配線板の形状をモデル化
（簡略化）して、その形状に計算格子を作成する作業が
必要となる。図１７のような形状のプリント配線板に
は、一般的に図１８の様な計算格子を作成した解析モデ
ルが考えられる。図１８は図１７と同じくプリント配線
板を側面からみた状態を示しており、説明のため、計算
格子を２次元的に示すが、実際のプリント配線板の形状
は３次元形状であり、これに合わせて計算格子も３次元
の計算格子を作成する。
【００３４】熱伝導解析などに必要な計算時間は、計算
要素数に比例し、計算格子の間隔の二乗に反比例して増
大する。このため、図１８のごとく計算格子を作成した
場合、３次元の計算要素数は膨大になり、また、微細な
リード部や、それぞれの高さが異なる部品に合わせて計
算格子を作成するため、計算格子の間隔は微細になる。
このため、図１８の場合、計算時間が膨大になる。
【００３５】計算時間を短縮するためには、計算要素を
大きくする必要があるが、差分法を用いて複雑な形状の
プリント配線板を解析する場合、図１８のごとく計算要
素数は多く、計算要素の寸法は小さくなるため、従来で
は短い時間で計算を行うことができなかった。
【００３６】この様な計算時間の問題を解決する一方法
として、プリント配線板を２次元の解析モデルとして扱
って計算時間を短くする方法が、従来より一般に行われ
ている。しかしこの場合、基板に搭載されている電子部
品は簡易的にモデル化しているため、基板と電子部品間
の熱のやりとりが正確に解析に考慮できず、部品の周辺
で誤差が拡大する。
【００３７】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、作業者の勘や推量による加熱条件の設定
を何度も繰り返すことなく、必要最小限の回数の被加熱
物の温度分布の測定、または被加熱物の熱解析を行うこ
とにより、対象となる被加熱物を最適に加熱することが
できる加熱炉の加熱条件設定装置を提供するものであ
る。
【００３８】また、熱解析に多大な工数や特別な専門知
識を必要とせず、容易に加熱炉内の被加熱物の熱解析を
行うことができ、しかも実際に加熱炉内に被加熱物を入
れた場合とほぼ同様の温度分布結果を得ることが可能な
熱解析装置を提供するものである。
【００３９】さらに、その熱解析に際して、計算要素の
数を大幅に削減し、従来の解析モデルを用いるよりも短
時間で熱解析を行うことが可能なプリント配線板の熱解
析モデルを提供するものである。
【００４０】
【課題を解決するための手段】この発明は、加熱炉内で
被加熱物を複数の加熱源を用いて加熱するに際し、複数
の加熱源に対してそれぞれ加熱条件を設定して被加熱物
を加熱した後、被加熱物の温度を複数の検出点で検出
し、複数の加熱源のうちの１つの加熱源における加熱条
件の変化量と被加熱物の各検出点における検出温度の変
化量との関係を各加熱源について算定し、その算定した
関係に基づいて被加熱物の各検出点の温度を目標温度に
するための各加熱源における加熱条件を算出し、その算
出した加熱条件により複数の加熱源を制御することから
なる加熱炉の加熱条件設定方法である。
【００４１】この発明によれば、まず、複数の加熱源の
うちの１つの加熱源における加熱条件の変化量と被加熱
物の各検出点における検出温度の変化量との関係を各加
熱源について求め、次に、その求めた関係に基づいて被
加熱物の各検出点の温度を目標温度にするための各加熱
源における加熱条件を算出するようにしている。
【００４２】このように、まず、各加熱源の加熱条件の
変化量と、被加熱物の各検出点の温度変化量との関係を
把握するので、被加熱物の各検出点をそれぞれ目標温度
にするための各加熱源の加熱条件の設定を一義的に行う
ことができる。
【００４３】したがって、本発明を例えばリフロー炉に
適用すれば、プリント配線板に搭載された小型電子部品
への熱的ダメージを最小限に押さえ、かつ大型電子部品
へのはんだ付け性を損なわないよう、プリント配線板の
温度差を最小にする最適な加熱条件を求めることができ
る。これにより、複数の加熱源を持つリフロー炉でも、
作業者の勘や推量により際限なく加熱条件の設定を繰り
返すことなく、熟練した作業者でなくとも必要最小限の
時間と作業で最適な加熱条件を設定することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】この発明の加熱条件設定方法を適
用可能な加熱炉としては、特に形式は限定されないが、
石油、ガス、石炭などによる燃焼加熱炉よりも、電気加
熱による電気加熱炉に主として好適に適用可能である。
【００４５】電気加熱炉としては、加熱源の加熱方式で
みた場合、抵抗加熱、アーク・プラズマ加熱、誘導加
熱、電磁波加熱、赤外線加熱、ビーム加熱等の方式を用
いた各種の加熱炉が挙げられるが、本発明の加熱条件設
定方法にさらに好適に適用可能な電気加熱炉としては、
熱風ファンヒータのような熱風送風型と赤外線ヒータの
ような熱放射型のタイプの異なる２つ以上の電気加熱源
を用いた電気加熱炉、例えば、電子部品が装着されたプ
リント配線板をコンベアで搬送し、その間にプリント配
線板を熱風ファンヒータや赤外線ヒータで加熱してリフ
ローはんだ付けを行うリフロー炉のような電気加熱炉に
最も好適に適用可能である。
【００４６】この発明において、被加熱物としては、固
体を対象とし、温度管理が必要な加熱対象物であればど
のようなものであってもよいが、例えば本発明をリフロ
ー炉に適用する場合であれば、被加熱物として電子部品
が搭載されたプリント配線板等を挙げることができる。
【００４７】複数の加熱源としては、２つ以上の加熱源
で被加熱物を加熱できるものであれば、どのようなもの
であってもよく、特に限定されないが、近赤外線ヒー
タ、遠赤外線ヒータ、熱風ファンヒータ等の各種のヒー
タを適用することができる。
【００４８】被加熱物の温度は複数の検出点で検出する
必要があるが、この検出点の数は、多元連立方程式を解
くために、加熱源の数と一致させることが好ましい。こ
の被加熱物の検出点における温度の検出は、熱電対など
の温度センサを被加熱物に取り付けるなどの方法で実測
してもよいし、熱解析を行うなどして計算により求める
ようにしてもよい。計算で求める場合には、例えば、本
願出願人が１９９６年６月１３日に出願した特願平８−
１５２３７７号に記載の熱解析方法を適用することがで
きる。
【００４９】加熱条件の変化量と被加熱物の検出温度の
変化量との関係の算定、加熱条件の算出、および複数の
加熱源の制御には、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポ
ートからなるマイクロコンピュータを適用することがで
きる。
【００５０】この発明は、また、加熱炉内で被加熱物を
複数の加熱源を用いて加熱するに際し、複数の加熱源に
対してそれぞれ加熱条件を設定する設定手段と、被加熱
物が加熱された後の被加熱物の温度を複数の検出点で検
出する検出手段と、複数の加熱源のうちの１つの加熱源
における加熱条件の変化量と被加熱物の各検出点におけ
る検出温度の変化量との関係を各加熱源について算定す
る算定手段と、その算定した関係に基づいて被加熱物の
各検出点の温度を目標温度にするための各加熱源におけ
る加熱条件を算出する算出手段と、その算出した加熱条
件により複数の加熱源を制御する制御手段とを備えてな
る加熱炉の加熱条件設定装置である。
【００５１】この発明は、さらに、上記加熱炉の加熱条
件設定装置を制御するための処理手順をコンピュータに
実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記録媒体である。
【００５２】この発明は、また、加熱炉内を所定の速度
で移動する被加熱物の形状と物性値を入力する被加熱物
データ入力手段と、被加熱物を格子状に分割して計算格
子を作成するとともに、その計算格子で分割された各計
算要素毎に物性値を定義する計算格子生成手段と、加熱
炉内の加熱条件を入力する加熱条件入力手段と、入力さ
れた加熱条件から時間の経過に伴って変化する被加熱物
の輻射境界条件と熱伝達境界条件とを設定する設定手段
と、計算格子生成手段によって作成された各計算要素毎
の、設定手段によって設定された輻射境界条件と熱伝達
境界条件とさらに被加熱物内における熱伝導に基づい
て、各計算要素毎の温度分布を被加熱物の所定範囲の移
動毎に算出する算出手段と、算出手段によって算出され
た温度分布を出力する出力手段とを備えてなる加熱炉内
の被加熱物の熱解析装置である。
【００５３】この発明において、被加熱物は、加熱炉内
を所定の速度で移動するが、このようなものとして、リ
フロー炉内を一定の速度で搬送される電子部品を搭載し
たプリント配線板を挙げることができる。
【００５４】被加熱物の形状の入力は、２次元形状ある
いは３次元形状のいずれの入力形態であってもよい。ま
た、被加熱物の実寸の入力、あるいは各種の寸法の被加
熱物をあらかじめ記憶させておき、その中から所望の寸
法の被加熱物を選択する形式の入力であってもよい。
【００５５】物性値は、比熱、密度、熱伝導率、赤外線
吸収率などのデータである。この物性値の入力も、各種
の材料の物性値をあらかじめ記憶させておき、その中か
ら被加熱物の材料を指定することにより被加熱物の物性
値を入力する形式のものであってもよい。
【００５６】したがって、被加熱物データ入力手段とし
ては、例えば、プリント配線板あるいはプリント配線板
に搭載する電子部品の形状をあらかじめ記憶した部品形
状データメモリと、この部品形状データメモリから所望
の形状を呼び出して指定するポインティングデバイスと
を組み合わせたものであってもよい。
【００５７】また、プリント配線板と電子部品の物性値
をあらかじめ記憶した物性値メモリをさらに備えた構成
であってもよく、その場合には、プリント配線板と電子
部品の形状の指定の際に、物性値メモリから対応する物
性値を呼び出して、その物性値をプリント配線板と電子
部品にそれぞれ自動的に関連付けることができるように
構成しておくことが望ましい。
【００５８】加熱炉内の加熱条件は、加熱炉内の内部構
造や、各ヒータについての大きさ、配置位置、設定温
度、各ブロアの吹き出し口の位置、ブロアの設定温度、
被加熱物の移動速度、例えば被加熱物がコンベアベルト
で搬送されるのであればコンベアベルトの搬送速度など
である。この加熱炉内の加熱条件を入力する加熱条件入
力手段としては、キーボードを用いることができる。
【００５９】設定手段は、あらかじめ記憶した炉内輻射
特性データに基づいて輻射境界条件を設定する処理装置
と、あらかじめ記憶した炉内熱伝達特性データに基づい
て熱伝達境界条件を設定する処理装置とから構成するこ
とができる。
【００６０】計算格子生成手段、設定手段および算出手
段としては、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポートか
らなるマイクロコンピュータを適用することができる。
【００６１】出力手段としては、ＣＲＴディスプレイ装
置、プラズマディスプレイ装置などの各種の表示装置
や、熱転写プリンタ、レーザプリンタなどの各種のプリ
ンタを用いることができる。
【００６２】この発明は、また、上記加熱炉内の被加熱
物の熱解析装置を制御するための処理手順をコンピュー
タに実行させるためのプログラムを記録したコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体である。
【００６３】この発明によれば、被加熱物の形状と物性
値を入力し、加熱炉内の加熱条件を入力することによ
り、自動的に、時間の経過に伴って変化する被加熱物の
輻射境界条件と熱伝達境界条件とさらに被加熱物内にお
ける熱伝導に基づいて、各計算要素毎の温度分布が被加
熱物の所定範囲の移動毎に算出されて出力される。
【００６４】したがって、本発明の加熱炉内の被加熱物
の熱解析装置を用いれば、利用者が容易に加熱炉内の、
例えばプリント配線板のような被加熱物の熱解析を行う
ことができる。
【００６５】上記加熱炉内の被加熱物の熱解析装置にお
いては、被加熱物データ入力手段を、プリント配線板の
形状及びその物性値、プリント配線板に装着された部品
の形状及びその物性値、部品とプリント配線板との間の
ギヤップ空間の形状、並びに部品とプリント配線板とを
接続する端子を含む端子空間の形状及びその端子の物性
値を入力する形状及び物性値入力手段とで構成し、計算
格子生成手段を、形状及び物性値入力手段から入力され
た部品及びギャップ空間をプリント配線板の厚みとほぼ
等しい厚みの直方体とみなしたモデルを設定する部品及
びギャップ空間モデル設定手段と、入力された端子空間
を端子の大きさに応じた厚みの直方体とみなしたモデル
を設定する端子モデル設定手段と、このようにして得ら
れた部品の直方体モデルとギャップ空間の直方体モデル
と端子空間の直方体モデルに対して物性値の補正を行う
補正手段とをさらに備えた構成とすることが望ましい。
【００６６】この構成であれば、部品及びギャップ空間
を基板の厚みとほぼ等しい厚みの直方体とみなすととも
に、端子空間を端子の大きさに応じた厚みの直方体とみ
なし、このようにして得られた直方体モデルに対して、
それぞれ物性値の補正を行って各直方体モデルに実際の
物性値を適用させるので、計算要素の数を大幅に削減し
て、従来よりも短時間で解析計算を行うことができ、し
かもモデル化による誤差のない正確な解析を行うことが
可能となる。
【００６７】この発明は、また、リフロー炉内を移動す
るプリント配線板の熱解析を行う熱解析装置と、その熱
解析装置によって得られた熱解析の結果に基づいてリフ
ロー炉の加熱条件を設定する加熱条件設定装置とを備え
たリフロー炉の制御装置であって、熱解析装置が、リフ
ロー炉内で加熱されるプリント配線板の形状及びその物
性値、プリント配線板に装着された部品の形状及びその
物性値、部品とプリント配線板との間のギヤップ空間の
形状、並びに部品とプリント配線板とを接続する端子を
含む端子空間の形状及びその端子の物性値を入力する形
状及び物性値入力手段と、入力された部品及びギャップ
空間をプリント配線板の厚みとほぼ等しい厚みの直方体
とみなしたモデルを設定する部品及びギャップ空間モデ
ル設定手段と、入力された端子空間を端子の大きさに応
じた厚みの直方体とみなしたモデルを設定する端子モデ
ル設定手段と、このようにして得られた部品の直方体モ
デルとギャップ空間の直方体モデルと端子空間の直方体
モデルに対して物性値の補正を行う補正手段と、直方体
モデルを格子状に分割して計算格子を作成するととも
に、その計算格子で分割された各計算要素毎に物性値を
定義する計算格子生成手段と、加熱炉内の加熱条件を入
力する加熱条件入力手段と、入力された加熱条件から時
間の経過に伴って変化する被加熱物の輻射境界条件と熱
伝達境界条件とを設定する設定手段と、計算格子生成手
段によって作成された各計算要素毎の、設定手段によっ
て設定された輻射境界条件と熱伝達境界条件とさらに被
加熱物内における熱伝導に基づいて、各計算要素毎の温
度分布を被加熱物の所定範囲の移動毎に算出する算出手
段と、算出手段によって算出された温度分布を出力する
出力手段とからなり、加熱条件設定装置が、加熱炉内で
被加熱物を複数の加熱源を用いて加熱するに際し、複数
の加熱源に対してそれぞれ加熱条件を設定する加熱条件
設定手段と、直方体モデルが加熱された後の直方体モデ
ルの各計算要素毎の温度分布を熱解析装置から受け取る
温度検出手段と、複数の加熱源のうちの１つの加熱源に
おける加熱条件の変化量と直方体モデルの各計算要素に
おける温度の変化量との関係を各加熱源について算定す
る算定手段と、その算定した関係に基づいて直方体モデ
ルの各計算要素の温度を目標温度にするための各加熱源
における加熱条件を算出する加熱条件算出手段と、その
算出した加熱条件により複数の加熱源を制御する制御手
段とからなるリフロー炉の制御装置である。
【００６８】この発明は、さらに、上記リフロー炉の制
御装置を制御するための処理手順をコンピュータに実行
させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取
り可能な記録媒体である。
【００６９】以下、図面に示す実施の形態に基づいてこ
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。本発明を適用する加熱炉として、
リフロー炉を例に挙げて説明する。
【００７０】実施例１ 実施例１として、リフロー炉の加熱条件設定装置及びそ
の装置による処理について説明する。図１はリフロー炉
の構成を示す説明図である。この図において、１はトン
ネル状の炉体、２は加熱されるプリント配線板（単に基
板とも記す）、３はプリント配線板２を搬送するコンベ
ア、４はコンベア３の上側に配置された加熱源１、５は
コンベア３の上側に配置された加熱源２、６はコンベア
３の上側に配置された加熱源３、７はコンベア３の下側
に配置された加熱源４である。本実施例においては、加
熱源１と加熱源４としては遠赤外線ヒータを、加熱源２
としては近赤外線ヒータを、加熱源３としては熱風ファ
ンヒータを採用している。
【００７１】炉内は、加熱ゾーンを１〜４までの４つの
加熱ゾーンに分け、各加熱ゾーンに上記加熱源１〜４ま
での４つの加熱源をそれぞれ配置した構成となってい
る。
【００７２】図２はリフロー炉内で加熱されるプリント
配線板２の拡大図である。このプリント配線板２は、基
板の部品搭載用のパターンにクリーム状のはんだペース
ト２ａを印刷し、この上に電子部品２ｂを搭載したもの
である。このプリント配線板２には、加熱源の数と同じ
だけの温度検出点を設定する必要があり、本例では加熱
源が４つであるため、４つの温度検出点を設定してい
る。
【００７３】この理由は以下による。すなわち、プリン
ト配線板２に電子部品２ｂを搭載してリフローはんだ付
けを行う場合、大型の電子部品のリード部は加熱されに
くく、はんだの未着が起こりやすい。また、小型の電子
部品は加熱されやすく、熱ダメージを受けやすい。した
がって、これらのリフロー温度の管理を重視したい点を
選択し、重要な順に番号を付け、その順番で各温度検出
点に番号を付している。
【００７４】リフローはんだ付けを行う際には、プリン
ト配線板２をコンベア３上に置き、入口Ａから出口Ｂに
向けて、矢印Ｄで示す方向に炉体１内を搬送する。この
搬送過程で、プリント配線板２を、加熱源１（遠赤外線
ヒータ）、加熱源２（近赤外線ヒータ）および加熱源４
（近赤外線ヒータ）からの輻射熱と、加熱源２（熱風フ
ァンヒータ）から吹き出す熱風により加熱する。この加
熱により、プリント配線板２の温度上昇に伴ってプリン
ト配線板２に印刷されたはんだペーストが溶融し、炉外
に搬送され室温にさらされることで冷却されてはんだが
固まり、はんだ付けが完了する。
【００７５】この時、プリント配線板２の温度は、上記
従来の技術で述べたように、図５のグラフに示した曲線
となるように制御する。すなわち、予備加熱と均一加熱
と本加熱の３段階の加熱制御を行う。このように、プリ
ント配線板２の温度を単純に上昇させるのではなく、急
激に加熱することによるプリント配線板の熱ダメージを
少なくするために、予備加熱をした後、プリント配線板
の温度を一定に保持する均一加熱を行う。このために、
リフロー炉内に、性質の異なる４つの加熱源１〜４を配
置し、加熱ゾーンを４つに分けるようにしている。そし
て、はんだが溶融する温度は２００℃以上であるため、
本加熱のピーク点の温度を２１０℃前後に設定し、この
温度までプリント配線板２を加熱する。
【００７６】図３はリフロー炉のリフロー条件を設定す
るための制御装置の構成を示すブロック図である。この
図において、１１はＣＰＵ、１２はＣＰＵに入力データ
や制御データを入力するとともに入出力データをモニタ
ーするコンソール、１３はプリント配線板２の温度を検
出する温度センサ、１４は以下に述べるＣＰＵ１２の制
御プログラムを記憶したＲＯＭ、１５はデータの一時記
憶用のＲＡＭである。
【００７７】プリント配線板２には、上述したように、
１〜４までの温度検出点が設定されており、この温度検
出点１〜４の検出温度が温度センサ１３で検出されてＣ
ＰＵ１２に入力される。この温度検出は、熱電対などの
温度センサをプリント配線板２に取り付けて実測する。
【００７８】なお、温度検出点１〜４における温度は、
実測するのではなく、熱解析を行って計算で求めるよう
にしてもよい。計算で求める場合には、本願出願人が１
９９６年６月１３日に出願した特願平８−１５２３７７
号に記載の熱解析方法や、後述する実施例２の熱解析装
置による方法などを適用することができる。計算で求め
る場合は、自動的に、はんだ付けを行うため十分な加熱
が必要なリード部の最低温度点や、熱的ダメージを受け
やすいため必要最小限の加熱に抑えたい小型のチップ部
品や基板の最高温度点を選び出すようにしてもよい。
【００７９】ＣＰＵ１２は、温度検出点１〜４の検出温
度のデータを受け、これに基づいて加熱源１〜４の加熱
条件を設定し、加熱源１〜４を制御する。なお、プリン
ト配線板の温度検出点と加熱源は、本実施例では１〜４
としたが、これらは温度検出点１〜Ｊ、加熱源１〜Ｉ
（ただしＩ＝Ｊ）のように多数設定してもよい。
【００８０】以下、ＣＰＵ１２の処理動作の内容を図４
に示すフローチャートに従い説明する。この説明におい
ては、プリント配線板２の温度検出点と加熱源は、任意
の数だけ設定するものとする。
【００８１】この図に示すように、リフロー条件の設定
は以下のようにして行う。ステップＳ１において、プリ
ント配線板（回路基板）上でリフロー温度の管理を重視
したい点である温度検出点１〜Ｊを決定する。加熱源が
Ｉ個ある場合は、プリント配線板２上からＩ個の温度検
出点を選択する。
【００８２】上述したように、大型電子部品のリード部
は加熱されにくいのではんだの未着が起こりやすく、小
型電子部品は加熱されやすいので熱ダメージを受けやす
い。したがって、これらの各点について重要な順番に番
号付けを行い、その順序で温度検出点に番号１〜Ｊを付
ける。ここで、加熱源がＩ個ある場合、Ｊ＝Ｉである。
これらの番号を付けた各温度検出点をｊとする。
【００８３】ステップＳ２おいて、プリント配線板２上
の温度検出点１〜Ｊについて、各温度検出点ｊのリフロ
ー時の目標温度ｔｔj をコンソール１２から入力する。
【００８４】ステップＳ３おいて、基本となる、ヒータ
温度、熱風温度等の各加熱源ｉのリフロー条件をそれぞ
れ入力する。この条件を条件０とする。このリフロー条
件０における加熱源ｉの設定値をＴi0とする。
【００８５】ステップＳ４おいて、プリント配線板２上
の温度検出点１〜Ｊについて、基本となるリフロー条件
０における各温度検出点ｊの温度ｔj0をそれぞれ取得す
る。本実施例では、プリント配線板２の熱解析を行い、
解析結果から取得するようにした。
【００８６】ステップＳ５おいて、基本となるリフロー
条件の設定から、１つの加熱源ｉの設定値のみを変更す
る。この条件を条件ｉとする。この設定値の変更は、プ
リント配線板２の温度が目標値になるべく近づくように
する。リフロー条件ｉにおける加熱源ｉの設定値をＴii
とする。
【００８７】ステップＳ６において、ステップＳ５で変
更したリフロー条件ｉにおけるプリント配線板２の温度
分布を取得する。すなわち、各温度検出点ｊの温度ｔji
を取得する。ここでは、ステップＳ４と同様に熱解析を
行い、リフロー条件ｉにおける各温度検出点ｊの温度ｔ
jiを取得するようにした。
【００８８】ステップＳ７において、各温度検出点ｊに
おけるリフロー条件０のときの温度ｔj0とリフロー条件
ｉのときの温度ｔjiとの温度変化量Δｔji、および、加
熱源ｉにおけるリフロー条件０のときの設定値Ｔi0とリ
フロー条件ｉのときの設定値Ｔiiとの変化量ΔＴiiを計
算し、次式により、加熱源ｉの設定値の変化量ΔＴ
iiと、各温度検出点ｊの温度変化量Δｔjiに関する係数
ａijを求める。ａij＝Δｔji／ΔＴii
【００８９】ステップＳ８において、ステップＳ５〜ス
テップＳ７までの作業を、加熱源１〜Ｉのすべてに対し
て行ったか否かを判断する。すべての加熱源について行
っていない場合は、ステップＳ９へ進み、リフロー条件
を条件０から条件ｉに変更するべき加熱源ｉを設定す
る。つまり対象となる次の加熱源ｉを設定し、ステップ
Ｓ５に戻る。すべての加熱源ｉについてステップＳ５〜
ステップＳ７までの作業を終了した後、ステップＳ１０
へ進む。
【００９０】ステップＳ１０において、各温度検出点ｊ
における目標温度ｔｔj とリフロー条件０のときの温度
ｔj0との温度差Δｔｔj について、各温度検出点ｊを目
標温度にするための加熱源１〜Ｉの設定値ｔＴi とリフ
ロー条件０のときの設定値Ｔ i0との変位量ΔｔＴi 、お
よび、ステップＳ７で求めた係数ａijから、Δｔｔjに
関して以下のような連立方程式を立てる。
【００９１】
【数１】
【００９２】ステップＳ１１において、これらの連立方
程式をΔｔＴi について解く。各温度検出点ｊがそれぞ
れ目標温度ｔｔj となる各加熱源ｉの最適なリフロー条
件設定値ｔＴi は、以下の式によって一義的に求めるこ
とができる。ｔＴi ＝ΔｔＴi ＋Ｔi0
【００９３】この作業を、例えば、図１に示したように
加熱ゾーンが４つあるのであれば、４つの加熱ゾーンに
対してそれぞれ行うことにより、各加熱ゾーンにある赤
外線ヒータや熱風ファンヒータなどの加熱源１〜Ｊを最
適な加熱条件に設定することができる。これにより、対
象となるプリント配線板２に対する最適なリフロー条件
を設定して、良好なリフローはんだ付けを行うことがで
きる。
【００９４】このようにして、任意の初期条件で加熱し
たときの各温度検出点の温度と、その任意の初期条件か
ら１つの加熱源の設定のみを変更したときの各温度検出
点の温度とを各加熱源について求め、これらの温度の変
化量から、各温度検出点に対する各加熱源の加熱の影響
を知ることにより、各温度検出点の温度を目標温度にす
るための各加熱源の最適なリフロー条件設定値を求める
ことができる。
【００９５】このように、各加熱源の設定変化量と各温
度検出点の温度変化量との関係を把握するので、各温度
検出点を目標の温度にするための各加熱源の設定を一義
的に決定することができる。また、プリント配線板に搭
載された小型電子部品への熱的ダメージを最小限に押さ
え、かつ大型電子部品へのはんだ付け性を損なわないよ
う、プリント配線板内の温度差を最小にする最適な加熱
条件を設定することができる。
【００９６】したがって、複数の加熱源を配置したリフ
ロー炉においても、作業者の勘や推量により際限なく加
熱条件の設定を変更してゆく必要がなくなり、また熟練
した作業者でなくとも必要最小限の時間と作業で最適な
加熱条件を設定することができる。
【００９７】実施例２ 実施例２として、リフロー炉内で加熱される被加熱物
（プリント配線板）の熱解析装置及びその装置による処
理について説明する。
【００９８】図６は本発明による加熱炉内の被加熱物の
熱解析装置の構成を示すブロック図である。本発明の加
熱炉内の被加熱物の熱解析装置は、ＣＰＵを用いた装置
であるため、以下においては熱解析システムという。ま
た、加熱炉としてリフロー炉を適用し、被加熱物として
電子部品を搭載したプリント配線板（プリント板または
単に基板とも記す）を適用した熱解析の例を挙げて説明
する。すなわち、本熱解析システムを、リフロー加熱時
のプリント配線板の熱解析を汎用的に行うシステムであ
るとして説明を行う。なお、本熱解析装置のハードウエ
アは実施例１の加熱条件設定装置で用いたコンピュータ
および入出力装置を兼用することができる。
【００９９】本熱解析システムは、図に示すように、入
力装置１０１、表示装置１０２、形状データ処理部１０
３、リフロー条件設定処理部１０４、解析結果表示処理
部１０５、物性値データ記憶部１０６、搭載部品形状デ
ータ記憶部１０７、プリント板形状データ記憶部１０
８、炉内輻射特性データ記憶部１０９、炉内熱伝達特性
データ記憶部１１０、温度分布データ記憶部１１１、計
算格子生成処理部１１２、輻射境界条件設定処理部１１
３、熱伝達境界条件設定処理部１１４、計算格子データ
記憶部１１５、および解析処理部１１９から構成されて
いる。
【０１００】解析処理部１１９は、熱伝達計算処理部１
１６、輻射計算処理部１１７、および熱伝導計算処理部
１１８から構成されている。
【０１０１】入力装置１０１は各種データの入力や各種
処理コマンドの入力に用いる。表示装置１０２は各種デ
ータの入力状態の表示や各種処理状態の表示を行う。形
状データ処理部１０３は基板の形状や搭載部品の形状、
基板上に搭載される部品の位置などを取り込み、内容の
変更や、搭載部品形状データ記憶部１０７やプリント板
形状データ記憶部１０８に記憶された内容の更新を行
う。
【０１０２】ここで、搭載部品形状データ記憶部１０７
に記憶される搭載部品形状データは、図７に示すよう
に、３次元空間上の座標を示すデータ複数から構成され
ている。搭載部品形状データは、点２００により構成さ
れる直線２０１、直線群から構成される面２０２、面に
よって構成されるブロック２０３から構成されている。
また搭載部品の形状を構成する各ブロック２０３には、
物性値データ記憶部１０６から比熱、密度、熱伝導率、
赤外線吸収率などの物性が与えられている。
【０１０３】プリント板形状データ記憶部１０８に記憶
されるプリント板形状データは、図８に示すように、３
次元空間上の座標を示す基板の形状データと、搭載部品
形状データ記憶部１０７中に記憶されている部品の名前
と、この部品が配置される３次元空間上の座標データ３
０４から構成される。基板の形状データは、点３００に
より構成される直線３０１、直線群から構成される面３
０２、面によって構成されるブロック３０３から構成さ
れている。また基板の形状を構成する各ブロック３０３
には、物性値データ記憶部１０６から比熱、密度、熱伝
導率、赤外線吸収率などの物性が与えられている。
【０１０４】プリント板形状データは、プリント配線板
作成用のプリント板設計ＣＡＤシステム１２０から取り
込む方法を利用しても良い。
【０１０５】プリント板形状データ記憶部１０８に記憶
されたプリント板形状データは、計算格子生成処理部１
１２に取り込まれる。計算格子生成処理部１１２では、
プリント板形状データ中の部品の名前を参照して、搭載
部品形状データ記憶部１０７から搭載部品の形状を読み
込み、プリント板形状データ中の部品が搭載される基板
位置に搭載部品の形状を加える。次に計算格子生成処理
部１１２では、部品が搭載されたプリント配線板の形状
に対して計算格子を作成し、その計算格子で分割された
各計算要素毎に物性値を定義する。この計算格子の生成
は、従来公知の方法で行う。
【０１０６】リフロー条件設定処理部１０４では、入力
装置１０１から入力されるリフロー炉の内部構造や各ヒ
ータの大きさ、配置、温度設定、各ブロアの吹き出し口
の位置、ブロアの設定温度、コンベアベルトの搬送速度
などを取り込み、表示装置１０２にエコー表示させる。
【０１０７】またリフロー条件設定処理部１０４では、
入力された情報を、ヒータの面積や温度、プリント配線
板との位置関係などの輻射計算に必要な情報については
炉内輻射特性データ記憶部１０９に記憶し、熱伝達係数
や雰囲気温度など熱伝達計算に必要な情報については炉
内熱伝達特性データ記憶部１１０に記憶したり、内容の
更新を行ったりする。
【０１０８】炉内輻射特性データ記憶部１０９および炉
内熱伝達特性データ記憶部１１０に記憶された輻射特性
データと熱伝達特性データは、輻射境界条件設定処理部
１１３、熱伝達境界条件設定処理部１１４にそれぞれ取
り込まれ、計算格子データ記憶部１１５の計算格子の所
定の境界面に輻射境界条件と熱伝達境界条件を設定す
る。
【０１０９】輻射境界条件とは輻射によって伝わる熱量
であり、以下の式によって表される。 ｑRAD ＝Ｆ・σ・Ａ（ＴH 4 −ＴP 4 ） ただし、Ｆは形態係数であり、どの程度輻射の影響を受
けるのかの係数、σはステファンボルツマン係数、Ａは
格子状に切られたプリント配線板の１つのメッシュの面
積、ＴH はヒータの温度［Ｋ（絶対温度）］、ＴP はプ
リント配線板の温度［Ｋ（絶対温度）］である。
【０１１０】また、熱伝達境界条件とは対流によって伝
わる熱量であり、以下の式によって表される。 ｑCOV ＝ｈ・Ａ（ＴA −ＴP ） ただし、ｈは熱伝達係数であり、ブロアの風速に関する
係数、Ａは格子状に切られたプリント配線板の１つのメ
ッシュの面積、ＴA は雰囲気温度［℃（摂氏）］、ＴP
はプリント配線板の温度［℃（摂氏）］である。
【０１１１】したがって、輻射境界条件と熱伝達境界条
件との双方による熱量は、 Ｑ＝ｑRAD ＋ｑCOV となる。
【０１１２】解析処理部１１９では、計算格子データ記
憶部１１５に記憶された計算格子を読み込み、輻射境界
条件設定処理部１１３から出力された輻射境界条件およ
び熱伝達境界条件設定処理部１１４から出力された熱伝
達境界条件に基づいて熱解析処理を行う。
【０１１３】この際、プリント配線板が炉内をコンベア
ベルトで搬送されることにより、輻射境界条件および熱
伝達境界条件が時間の経過に伴って変化する場合、解析
処理部１１９内の輻射計算処理部１１７と熱伝達計算処
理部１１６によって経過時間ごとの輻射境界条件と熱伝
達境界条件を再計算し、熱伝導計算処理部１１８は、輻
射計算処理部１１７と熱伝達計算処理部１１６から出力
される計算結果を呼び込み、リフロー炉内の各位置のプ
リント配線板の熱伝導解析を行う。解析終了後に解析結
果を温度分布データ記憶部１１１に記憶する。
【０１１４】解析結果表示処理部１０５は、温度分布デ
ータ記憶部１１１からプリント配線板の温度分布データ
を呼び込み、グラフィック処理を行って表示装置１０２
に表示する。
【０１１５】以上が本熱解析システムの構成である。次
に、本発明の熱解析システムにおける処理内容を図９の
フローチャートに従い説明する。
【０１１６】はじめに、ステップ４０１の工程で部品を
搭載する基板（プリント配線板）の外形を入力する。コ
ンピュータにおける形状表示処理が容易であることか
ら、基板は２次元形状として扱うこともできる。また、
形状入力はポインテイングデバイスを用いても良い。
【０１１７】次に、ステップ４０２の工程で基板の物性
を定義する。基板の物性は物性値データ記憶部１０６に
記憶されており、ここから選択することで定義できる。
【０１１８】次に、ステップ４０３の工程において作成
した基板の形状モデルの上に部品を配置する。部品はあ
らかじめ最適に簡略化した形状が、搭載部品形状データ
記憶部１０７に記憶されており、ここから選択して基板
上に配置してゆく。また搭載部品形状データ記憶部１０
７にない新規部品は、新たに形状を作成し、搭載部品形
状データ記憶部１０７に登録して、繰り返し使用するこ
とができる。以上の工程で、プリント配線板の解析形状
の作成は終了である。
【０１１９】次に、ステップ４０４の工程において、リ
フロー炉の加熱条件を設定する。この工程では、リフロ
ー炉内におけるヒータの位置や各ヒータの設定温度、ま
た各ブロアの位置と設定温度、プリント配線板を搬送す
るベルトコンベアの速度を入力する。以上のステップ４
０１〜ステップ４０４の工程が手動での設定が必要な部
分であり、これ以降の工程は本熱解析システムにおいて
自動で行う。
【０１２０】まず、ステップ４０５の工程で解析形状に
対し自動的に計算格子を作成する。この計算格子に、ス
テップ４０４の工程で設定されたリフロー炉の加熱条件
をもとにして自動的に輻射境界条件と熱伝達境界条件を
設定する。
【０１２１】ステップ４０６の工程では、設定された境
界条件に基づいてプリント配線板の熱伝導解析を行う。
ただし、プリント配線板が炉内を移動することにより境
界条件は変化するので、ステップ４０７の工程でいった
ん解析をストップし、炉の出口まで解析が終了していな
い場合、ステップ４０８〜ステップ４０９において、再
度、輻射境界条件と熱伝達境界条件を設定し直し、熱伝
導解析を再開する。
【０１２２】最後に、ステップ４１０の工程において、
グラフィック処理を行ったプリント配線板の温度分布デ
ータを表示装置１０２に表示する。これにより解析を行
う作業者は、プリント配線板の熱解析結果を得ることが
できる。
【０１２３】本実施例においては、解析を行う作業者
は、プリント配線板の形状作成にあたっては、あらかじ
めデータベースに格納され最適に簡略化された３次元形
状の電子部品を基板上に配置するだけで、容易に形状作
成を行うことができ、３次元形状に対して自動的に計算
格子を設定することができる。
【０１２４】また、加熱炉内で時間の経過に伴って変化
する輻射境界条件と熱伝達境界条件は一定の時間毎に自
動的に設定されるので、これらの境界条件に基づいて、
計算格子を作成したプリント配線板の解析モデルの熱解
析を一定の時間毎に自動的に行って、プリント配線板の
各計算格子毎の温度プロファイルを算出することができ
る。
【０１２５】したがって、この熱解析システムを用いれ
ば、利用者が容易にリフロー炉内のプリント配線板の熱
解析を行うことができ、以下の様な優れた効果が得られ
る。
【０１２６】（１）プリント配線板の解析モデルの作成
を専門的な知識を必要とせず短時間で行うことができ
る。
【０１２７】（２）熱解析の際に、炉内をプリント配線
板が移動することにより変化する輻射境界条件および熱
伝達境界条件を一定の経過時間ごとに再設定する必要が
ない。
【０１２８】実施例３ 実施例３として、リフロー炉内で加熱される被加熱物
（プリント配線板）の熱解析モデルのモデル化方法につ
いて説明する。本例の解析モデルは、基板の厚さと同じ
厚さの計算要素を基板の片面あるいは両面に２層以上ず
つ持つ、プリント配線板の解析モデルである。
【０１２９】なお、本モデル化方法の実施に直接用いる
ハードウエアは、実施例１の加熱条件設定装置で用いた
コンピュータおよび入出力装置、あるいは実施例２の熱
解析装置で用いたコンピュータおよび入出力装置を兼用
することができる。
【０１３０】差分法を用いて熱伝導解析を行う場合のプ
リント配線板のモデル化に際しては、図１１の（ａ）お
よび（ｂ）に示すようにプリント配線板を簡略化し、こ
の簡略化した形状の解析モデルを用いた。
【０１３１】図１１（ａ）は実際のプリント配線板の部
分斜視図、図１１（ｂ）はモデル化したプリント配線板
の部分斜視図である。図１１（ａ）中、６０１は実際の
基板、６００は実際の部品、６０５は実際のリードであ
る。図１１（ｂ）中、７０１はモデル化した基板、７０
０はモデル化した部品、７０５はモデル化したリード、
７０６は基板と部品との間の空気の層をモデル化したも
のであり、全て直方体のモデルである。
【０１３２】図１２はモデル化したプリント配線板を側
面からみた状態を示す説明図である。この図において、
７０１は図１１（ｂ）のモデル化した基板に相当するも
のであり、基板の解析モデル（基板モデル）である。７
００は図１１（ｂ）のモデル化した部品に相当するもの
であり、ＳＯＰ、ＱＦＰあるいはＰＧＡのような部品本
体の解析モデル（部品モデル）である。７０５は図１１
（ｂ）のモデル化したリードに相当するものであり、部
品のリードの解析モデル（リードモデル）である。７０
６は図１１（ｂ）の基板と部品との間の空気の層をモデ
ル化したものに相当するものであり、基板と部品との間
のギャップの解析モデル（ギャップモデル）である。７
０７はピン状の接続端子の解析モデル（接続端子モデ
ル）である。
【０１３３】図１２の解析モデルに差分解析を行うため
の計算格子を作成した場合の説明図を図１３に示す。差
分計算の際の計算要素をなるべく少なく、かつ計算要素
の寸法を大きくとるため、片面のみ部品を実装する場合
のプリント配線板の厚さ方向の分割数は３層（部品２層
＋基板１層）とした。図１３のごとく、プリント配線板
を厚さ方向に３分割とするため、部品の種類や形状・大
きさ（高さ）等に関わらず、全ての部品の解析モデルは
厚さ方向に２層に分割し、上層、下層とも解析上の厚さ
は１ｍｍに統一した。
【０１３４】ところで、厚さが異なる部品間では熱容量
が異なるため、構造や材質が同じ場合でも、リフロー加
熱時に温度差が生ずる。しかし、上述したように解析上
では高さ、及び上下の層の厚みを統一しているために、
このままでは両部品の間に温度差は生じない。そこで各
部品モデルの高さと各層の厚みを統一したままで、実際
の部品の高さや部品本体の厚みによる温度差を考慮する
ため、解析上では部品モデル毎に上層と下層に定義する
比熱や密度（比熱×密度＝熱容量）などの物性値を、部
品の高さと部品本体の厚みに応じて補正した。以下に部
品各部に定義した物性値について述べる。
【０１３５】部品モデル７００の熱容量の補正は、実際
の部品本体の厚みが、部品モデル７００の厚み（１ｍ
ｍ）より厚い場合はモデルの熱容量を大きく、薄い場合
はモデルの熱容量を小さく補正した。部品モデル７００
の熱容量は以下の式により補正した。 ＢＱm ＝ＢＱr ×（ＢＴr ／ＢＴm ） ただし ＢＱm ：部品モデルの熱容量 ＢＱr ：部品本体の実際の熱容量 ＢＴr ：部品本体の実際の厚さ ＢＴm ：部品モデル上層の厚さ（１ｍｍ）
【０１３６】基板／部品間のギャップモデル７０６の熱
容量は、実際の基板／部品間のギャップの厚みが、基板
／部品間のギャップモデル７０６（１ｍｍ）より厚い場
合はモデルの熱容量を大きく、薄い場合はモデルの熱容
量を小さく補正した。部品／基板間のギャップモデル７
０６に設定した熱容量は以下の式により補正した。 ＧＱm ＝ＧＱr ×（ＧＴr ／ＧＴm ） ただし ＧＱm ：ギャップモデルの熱容量 ＧＱr ：ギャップの実際の熱容量 ＧＴr ：ギャップの実際の厚さ ＧＴm ：ギャップモデルの厚さ（１ｍｍ）
【０１３７】基板の厚さ方向の温度差は、部品と基板の
間の温度差や基板の平面方向の温度差に比べて極めて小
さい。このため基板の厚さ方向の温度分布は無視でき、
計算要素数をなるべく少なく、かつ計算要素の寸法を大
きくとるため、基板モデル７０１の厚さ方向は１分割と
した。また部品モデル７００は上下層を１ｍｍと統一し
たのに対して、実際の基板６０１の厚さは１ｍｍ程度で
あることから、基板モデル７０１の厚さは、実際の基板
６０１の厚さと等しくした。実際の基板６０１と基板モ
デル７０１の容積は等しいことから、物性値の補正は行
わない。
【０１３８】次に、リードモデル７０５に定義した熱容
量について述べる。図１４に実際のリード６０５の形状
とリードモデル７０５の形状とを比較した説明図を示
す。この図に示すように、リードモデル７０５は、実際
のリード６０５よりも大きく、実際のリード６０５とリ
ード６０５の周囲の空間とを含んだ直方体のモデルとな
っている。
【０１３９】リードモデル７０５の高さは、他の部品の
解析モデルと高さをそろえるため、２ｍｍとした。リー
ドモデル７０５は、実際のリード６０５とリードの周囲
の空気７０８を含む。そこで、リードモデル７０５の熱
容量は、リードモデル７０５内に含まれた、実際のリー
ド６０５の容積と空気７０８の容積の比から計算した。
リードモデル７０５に定義した熱容量は以下の計算式に
より求めた。 ＬＱm ＝ＬＱr ×（ＬＣr ／ＬＣm ）＋ＡＱ×（ＡＣ／
ＬＣm ） ただし ＬＱm ：リードモデルの熱容量 ＬＱr ：リードの実際の熱容量 ＬＣr ：モデル内の実際のリードの容積 ＬＣm ：リードモデルの容積 ＡＱ ：空気の熱容量 ＡＣ ：モデル内の空気の容積
【０１４０】接続端子モデル７０７の熱容量は、上記し
たリードモデル７０５の熱容量と同様に、接続端子モデ
ル７０７に占める接続端子６０７の容積と空気の容積の
比から計算した。
【０１４１】図１５に実際の接続端子６０７の形状と接
続端子モデル７０７の形状とを比較した説明図を示す。
この図に示すように、接続端子モデル７０７は、実際の
接続端子６０７と接続端子間の空間を含んだ直方体のモ
デルとなっている。すなわち、接続端子モデル７０７は
実際の接続端子６０７と接続端子間の空気７０８を含ん
でいる。
【０１４２】また、他の解析モデルと高さをそろえるた
め、接続端子モデル７０７の高さは１ｍｍにそろえた。
実際の接続端子６０７の高さが、接続端子モデル７０７
の高さ（１ｍｍ）より高い場合は、モデルの熱容量を大
きく、低い場合はモデルの熱容量を小さく補正した。接
続端子モデル７０７に設定した熱容量は以下の式により
計算した。 PQm ＝（PTr ／PTm ）×｛ PQr ×（PCr ／PCm ）＋ AQ
×（AC／PCm ) ｝ ただし ＰＱm ：接続端子モデルの熱容量 ＰＴr ：接続端子の実際の厚さ ＰＴm ：接続端子モデルの厚さ（１ｍｍ） ＰＱr ：接続端子の実際の熱容量 ＰＣr ：モデル内の実際の接続端子の容積 ＰＣm ：接続端子モデルの容積 ＡＱ ：空気の熱容量 ＡＣ ：モデル内の空気の容積
【０１４３】なお、上述したＳＯＰ、ＱＦＰあるいはＰ
ＧＡのような部品モデル、ギャップモデル、リードモデ
ル、および接続端子モデル以外のモデルであっても、同
様の考え方で熱容量の定義が可能である。
【０１４４】以上、プリント配線板の厚さ方向に作成す
る計算格子数を削減し、計算格子の間隔を広げる方法に
ついて述べたが、プリント配線板の平面方向に作成する
計算格子数もできるだけ削減する方向で検討したのはい
うまでもない。今回の実施例では、平面方向の計算格子
の最小間隔は１ｍｍとした。
【０１４５】以上説明したように、本発明のプリント配
線板の熱解析モデルのモデル化方法によれば、計算格子
の間隔を大きくしたので、計算要素の数を大幅に削減す
ることができ、従来の解析モデルを用いるよりも短時間
で解析計算を行うことができる。また、本解析モデルに
は、実際の部品の形状（部品高さや部品本体厚み）や材
質により、補正した物性値を定義して用いるため、モデ
ル化による誤差はほとんどない。
【０１４６】本実施例では、電子部品を基板の片面のみ
に搭載した片面実装のプリント配線板の解析モデルにつ
いて述べたが、電子部品を基板の両面に搭載した両面実
装のプリント配線板については、図１６に示すようなプ
リント配線板の解析モデルを用いることで、本実施例と
同様に、計算格子数を削減し、計算格子の間隔を広くと
ることが可能である。図１６の解析モデルでは、プリン
ト配線板の厚さ方向の分割数は５分割（表面部品２＋基
板１＋裏面部品２）としている。
【０１４７】なお、リフロー炉の加熱条件の設定に際
し、上記実施例１、実施例２および実施例３の方法およ
び装置を任意に組み合わせて用いることができることは
いうまでもない。
【０１４８】
【発明の効果】この発明の加熱炉の加熱条件設定装置に
よれば、加熱条件の変化量と被加熱物の各検出点におけ
る検出温度の変化量との関係を算定した後、被加熱物の
各検出点を目標温度にするための加熱条件を設定するよ
うにしたので、作業者の勘や推量により際限なく加熱条
件の設定を繰り返すことなく、熟練した作業者でなくと
も必要最小限の時間で対象となるプリント配線板のよう
な被加熱物に最適な加熱条件を設定することができる。
このため、例えば新規のプリント配線板の生産を開始す
る場合でも、短時間かつ最小限の工数で円滑に生産を開
始することが可能となる。また、例えば基板や部品をそ
れぞれ選択的に加熱するような輻射特性の異なるヒータ
を用いたリフロー炉のように温度設定が難しい加熱炉で
あっても最適な加熱条件を設定することができる。
【０１４９】この発明の加熱炉内の被加熱物の熱解析装
置によれば、被加熱物の形状と物性値を入力し、加熱炉
内の加熱条件を入力することにより、自動的に、時間の
経過に伴って変化する被加熱物の輻射境界条件と熱伝達
境界条件とさらに被加熱物内における熱伝導に基づい
て、各計算格子毎の温度分布が被加熱物の所定範囲の移
動毎に算出されるようにしたので、加熱炉内の、例えば
プリント配線板のような被加熱物の熱解析を容易に行う
ことができる。
【０１５０】また、プリント配線板に対して計算格子の
間隔の大きな直方体モデルを設定し、その直方体モデル
に対してそれぞれ物性値の補正を行って各直方体モデル
に実際の物性値を適用させるようにした場合には、計算
要素の数を大幅に削減して、従来の解析モデルを用いる
よりも短時間で解析計算を行うことができ、しかもモデ
ル化による誤差のない正確な解析を行うことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】リフロー炉の構成を示す説明図である。
【図２】リフロー炉内で加熱されるプリント配線板の拡
大図である。
【図３】リフロー炉のリフロー条件を設定するための制
御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】ＣＰＵの処理動作の内容を示すフローチャート
である。
【図５】プリント配線板全体の平均的な温度プロファイ
ルを示すグラフである。
【図６】本発明による加熱炉内の被加熱物の熱解析装置
の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明における搭載部品形状データ記憶部に記
憶される搭載部品形状データの例を示す説明図である。
【図８】本発明におけるプリント板形状データ記憶部に
記憶されるプリント板形状データの例を示す説明図であ
る。
【図９】本発明の熱解析システムの処理内容を示すフロ
ーチャートである。
【図１０】従来技術を用いてリフロー炉内のプリント配
線板の熱解析を行った場合の処理を示すフローチャート
である。
【図１１】実際のプリント配線板とそのモデル化の状態
を示す説明図である。
【図１２】モデル化したプリント配線板を側面からみた
状態を示す説明図である。
【図１３】図１２の解析モデルに差分解析を行うための
計算格子を作成した場合の説明図である。
【図１４】実際のリードの形状とリードモデルの形状と
を比較した説明図である。
【図１５】実際の接続端子の形状と接続端子モデルの形
状とを比較した説明図である。
【図１６】両面実装のプリント配線板の解析モデルを示
す説明図である。
【図１７】実際のプリント配線板を側面からみた状態を
示す説明図である。
【図１８】従来のプリント配線板の熱解析のための計算
格子を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 炉体 ２ プリント配線板 ２ａ はんだペースト ２ｂ 電子部品 ３ コンベア ４ 加熱源１ ５ 加熱源２ ６ 加熱源３ ７ 加熱源４ １１ ＣＰＵ １２ コンソール １３ 温度センサ １４ ＲＯＭ １５ ＲＡＭ １０１ 入力装置 １０２ 表示装置 １０３ 形状データ処理部 １０４ リフロー条件設定処理部 １０５ 解析結果表示処理部 １０６ 物性値データ記憶部 １０７ 搭載部品形状データ記憶部 １０８ プリント板形状データ記憶部 １０９ 炉内輻射特性データ記憶部 １１０ 炉内熱伝達特性データ記憶部 １１１ 温度分布データ記憶部 １１２ 算格子生成処理部 １１３ 輻射境界条件設定処理部 １１４ 熱伝達境界条件設定処理部 １１５ 計算格子データ記憶部 １１６ 熱伝達計算処理部 １１７ 輻射計算処理部 １１８ 熱伝導計算処理部 １１９ 解析処理部 １２０ プリント板設計ＣＡＤシステム ７００ 部品本体の解析モデル ７０１ 基板の解析モデル ７０５ 部品のリードの解析モデル ７０６ 基板と部品との間のギャップの解析モデル ７０７ ピン状の接続端子の解析モデル ７０８ リードの周囲の空気 ７０９ 接続端子間の空気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２７Ｂ 9/36 Ｆ２７Ｂ 9/36 Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０７ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０７Ｋ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加熱炉内で被加熱物を複数の加熱源を用
    いて加熱するに際し、複数の加熱源に対してそれぞれ加
    熱条件を設定して被加熱物を加熱した後、被加熱物の温
    度を複数の検出点で検出し、複数の加熱源のうちの１つ
    の加熱源における加熱条件の変化量と被加熱物の各検出
    点における検出温度の変化量との関係を各加熱源につい
    て算定し、その算定した関係に基づいて被加熱物の各検
    出点の温度を目標温度にするための各加熱源における加
    熱条件を算出し、その算出した加熱条件により複数の加
    熱源を制御することからなる加熱炉の加熱条件設定方
    法。
  2. 【請求項２】 加熱炉がリフロー炉からなり、被加熱物
    が電子部品を装着したプリント配線板からなり、複数の
    加熱源が熱風送風型と熱放射型のタイプの異なる２つ以
    上の電気加熱源からなり、これらタイプの異なる２つ以
    上の電気加熱源を同時に用いてプリント配線板を加熱す
    る請求項１記載の加熱炉の加熱条件設定方法。
  3. 【請求項３】 加熱炉内で被加熱物を複数の加熱源を用
    いて加熱するに際し、複数の加熱源に対してそれぞれ加
    熱条件を設定する設定手段と、被加熱物が加熱された後
    の被加熱物の温度を複数の検出点で検出する検出手段
    と、複数の加熱源のうちの１つの加熱源における加熱条
    件の変化量と被加熱物の各検出点における検出温度の変
    化量との関係を各加熱源について算定する算定手段と、
    その算定した関係に基づいて被加熱物の各検出点の温度
    を目標温度にするための各加熱源における加熱条件を算
    出する算出手段と、その算出した加熱条件により複数の
    加熱源を制御する制御手段とを備えてなる加熱炉の加熱
    条件設定装置。
  4. 【請求項４】 加熱炉内で被加熱物を複数の加熱源を用
    いて加熱するに際し、複数の加熱源に対してそれぞれ加
    熱条件を設定させる手順と、被加熱物が加熱された後被
    加熱物の温度を複数の検出点で検出させる手順と、複数
    の加熱源のうちの１つの加熱源における加熱条件の変化
    量と被加熱物の各検出点における検出温度の変化量との
    関係を各加熱源について算定させる手順と、その算定し
    た関係に基づいて被加熱物の各検出点の温度を目標温度
    にするための各加熱源における加熱条件を算出させる手
    順と、その算出した加熱条件により複数の加熱源を制御
    させる手順とをコンピュータに実行させる加熱炉の加熱
    条件設定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可
    能な記録媒体。
  5. 【請求項５】 加熱炉内を所定の速度で移動する被加熱
    物の形状と物性値を入力する被加熱物データ入力手段
    と、被加熱物を格子状に分割して計算格子を作成すると
    ともに、その計算格子で分割された各計算要素毎に物性
    値を定義する計算格子生成手段と、加熱炉内の加熱条件
    を入力する加熱条件入力手段と、入力された加熱条件か
    ら時間の経過に伴って変化する被加熱物の輻射境界条件
    と熱伝達境界条件とを設定する設定手段と、計算格子生
    成手段によって作成された各計算要素毎の、設定手段に
    よって設定された輻射境界条件と熱伝達境界条件とさら
    に被加熱物内における熱伝導に基づいて、各計算要素毎
    の温度分布を被加熱物の所定範囲の移動毎に算出する算
    出手段と、算出手段によって算出された温度分布を出力
    する出力手段とを備えてなる加熱炉内の被加熱物の熱解
    析装置。
  6. 【請求項６】 加熱炉内を所定の速度で移動する被加熱
    物の形状と物性値を入力させる手順と、被加熱物を格子
    状に分割して計算格子を作成させるとともに、その計算
    格子で分割された各計算要素毎に物性値を定義させる手
    順と、加熱炉内の加熱条件を入力させる手順と、入力さ
    れた加熱条件から時間の経過に伴って変化する被加熱物
    の輻射境界条件と熱伝達境界条件とを設定させる手順
    と、作成された各計算要素毎に、設定された輻射境界条
    件と熱伝達境界条件とさらに被加熱物内における熱伝導
    に基づいて、各計算要素毎の温度分布を被加熱物の所定
    範囲の移動毎に算出させる手順と、算出された温度分布
    を出力させる手順とをコンピュータに実行させる加熱炉
    内の被加熱物の熱解析プログラムを記録したコンピュー
    タ読み取り可能な記録媒体。
  7. 【請求項７】 被加熱物データ入力手段が、プリント配
    線板の形状及びその物性値、プリント配線板に装着され
    た部品の形状及びその物性値、部品とプリント配線板と
    の間のギヤップ空間の形状、並びに部品とプリント配線
    板とを接続する端子を含む端子空間の形状及びその端子
    の物性値を入力する形状及び物性値入力手段からなり、 計算格子生成手段が、形状及び物性値入力手段から入力
    された部品及びギャップ空間をプリント配線板の厚みと
    ほぼ等しい厚みの直方体とみなしたモデルを設定する部
    品及びギャップ空間モデル設定手段と、入力された端子
    空間を端子の大きさに応じた厚みの直方体とみなしたモ
    デルを設定する端子モデル設定手段と、このようにして
    得られた部品の直方体モデルとギャップ空間の直方体モ
    デルと端子空間の直方体モデルに対して物性値の補正を
    行う補正手段をさらに備えてなる請求項５記載の加熱炉
    内の被加熱物の熱解析装置。
  8. 【請求項８】 被加熱物の形状と物性値を入力させる手
    順が、プリント配線板の形状及びその物性値、プリント
    配線板に装着された部品の形状及びその物性値、部品と
    プリント配線板との間のギヤップ空間の形状、並びに部
    品とプリント配線板とを接続する端子を含む端子空間の
    形状及びその端子の物性値を入力させる手順からなり、 計算格子を作成させて各計算要素毎に物性値を定義させ
    る手順が、入力された部品及びギャップ空間をプリント
    配線板の厚みとほぼ等しい厚みの直方体とみなしたモデ
    ルを設定させる手順と、入力された端子空間を端子の大
    きさに応じた厚みの直方体とみなしたモデルを設定させ
    る手順と、このようにして得られた部品の直方体モデル
    とギャップ空間の直方体モデルと端子空間の直方体モデ
    ルに対して物性値の補正を行わせる手順をさらに備えて
    なる請求項６記載の加熱炉内の被加熱物の熱解析プログ
    ラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  9. 【請求項９】 リフロー炉内を移動するプリント配線板
    の熱解析を行う熱解析装置と、その熱解析装置によって
    得られた熱解析の結果に基づいてリフロー炉の加熱条件
    を設定する加熱条件設定装置とを備えたリフロー炉の制
    御装置であって、 熱解析装置が、リフロー炉内で加熱されるプリント配線
    板の形状及びその物性値、プリント配線板に装着された
    部品の形状及びその物性値、部品とプリント配線板との
    間のギヤップ空間の形状、並びに部品とプリント配線板
    とを接続する端子を含む端子空間の形状及びその端子の
    物性値を入力する形状及び物性値入力手段と、入力され
    た部品及びギャップ空間をプリント配線板の厚みとほぼ
    等しい厚みの直方体とみなしたモデルを設定する部品及
    びギャップ空間モデル設定手段と、入力された端子空間
    を端子の大きさに応じた厚みの直方体とみなしたモデル
    を設定する端子モデル設定手段と、このようにして得ら
    れた部品の直方体モデルとギャップ空間の直方体モデル
    と端子空間の直方体モデルに対して物性値の補正を行う
    補正手段と、直方体モデルを格子状に分割して計算格子
    を作成するとともに、その計算格子で分割された各計算
    要素毎に物性値を定義する計算格子生成手段と、加熱炉
    内の加熱条件を入力する加熱条件入力手段と、入力され
    た加熱条件から時間の経過に伴って変化する被加熱物の
    輻射境界条件と熱伝達境界条件とを設定する設定手段
    と、計算格子生成手段によって作成された各計算要素毎
    の、設定手段によって設定された輻射境界条件と熱伝達
    境界条件とさらに被加熱物内における熱伝導に基づい
    て、各計算要素毎の温度分布を被加熱物の所定範囲の移
    動毎に算出する算出手段と、算出手段によって算出され
    た温度分布を出力する出力手段とからなり、 加熱条件
    設定装置が、加熱炉内で被加熱物を複数の加熱源を用い
    て加熱するに際し、複数の加熱源に対してそれぞれ加熱
    条件を設定する加熱条件設定手段と、直方体モデルが加
    熱された後の直方体モデルの各計算要素毎の温度分布を
    熱解析装置から受け取る温度検出手段と、複数の加熱源
    のうちの１つの加熱源における加熱条件の変化量と直方
    体モデルの各計算要素における温度の変化量との関係を
    各加熱源について算定する算定手段と、その算定した関
    係に基づいて直方体モデルの各計算要素の温度を目標温
    度にするための各加熱源における加熱条件を算出する加
    熱条件算出手段と、その算出した加熱条件により複数の
    加熱源を制御する制御手段とからなるリフロー炉の制御
    装置。
  10. 【請求項１０】 リフロー炉内を移動するプリント配線
    板の熱解析を行わせる熱解析手順と、その熱解析手順に
    よって得られた熱解析の結果に基づいてリフロー炉の加
    熱条件を設定させる加熱条件設定手順とをコンピュータ
    に実行させるリフロー炉の制御プログラムを記録したコ
    ンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、 熱解析手順が、リフロー炉内で加熱されるプリント配線
    板の形状及びその物性値、プリント配線板に装着された
    部品の形状及びその物性値、部品とプリント配線板との
    間のギヤップ空間の形状、並びに部品とプリント配線板
    とを接続する端子を含む端子空間の形状及びその端子の
    物性値を入力させる手順と、入力された部品及びギャッ
    プ空間をプリント配線板の厚みとほぼ等しい厚みの直方
    体とみなしたモデルを設定させる手順と、入力された端
    子空間を端子の大きさに応じた厚みの直方体とみなした
    モデルを設定させる手順と、このようにして得られた部
    品の直方体モデルとギャップ空間の直方体モデルと端子
    空間の直方体モデルに対して物性値の補正を行わせる手
    順と、直方体モデルを格子状に分割して計算格子を作成
    させるとともに、その計算格子で分割された各計算要素
    毎に物性値を定義させる手順と、加熱炉内の加熱条件を
    入力させる手順と、入力された加熱条件から時間の経過
    に伴って変化する被加熱物の輻射境界条件と熱伝達境界
    条件とを設定させる手順と、作成された各計算要素毎
    の、設定された輻射境界条件と熱伝達境界条件とさらに
    被加熱物内における熱伝導に基づいて、各計算要素毎の
    温度分布を被加熱物の所定範囲の移動毎に算出させる手
    順と、算出された温度分布を出力させる手順とからな
    り、 加熱条件設定手順が、加熱炉内で被加熱物を複数の加熱
    源を用いて加熱するに際し、複数の加熱源に対してそれ
    ぞれ加熱条件を設定させる手順と、直方体モデルが加熱
    された後の直方体モデルの各計算要素毎の温度分布を熱
    解析装置から受け取らせる手順と、複数の加熱源のうち
    の１つの加熱源における加熱条件の変化量と直方体モデ
    ルの各計算要素における温度の変化量との関係を各加熱
    源について算定させる手順と、その算定した関係に基づ
    いて直方体モデルの各計算要素の温度を目標温度にする
    ための各加熱源における加熱条件を算出させる手順と、
    その算出した加熱条件により複数の加熱源を制御させる
    手順とからなるリフロー炉の制御プログラムを記録した
    コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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