JPS6116073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ハンダ付け等の作業における温度
変化の如き、物理量の変化を検出し、指示するた
めのトレーニング用プリント配線板に関するもの
である。

ハンダ付け等の手作業技術の教育にあつては、
作業の実施されるフイードバツクループ中に被訓
練者を含めて考えることが重要である。例えば、
ハンダ付けにあつては、部品のリード線がハンダ
付けされるべきターミナルは、過熱されてはなら
ない。しかしながら初心者にとつて、過熱を防止
するために何時ハンダ付けを止めるべきかを視覚
的に判断することは困難である。従つて、被訓練
者が、ハンダが溶解して有効な結合が得られるの
に充分なだけこてを接合部にあて、かつプリント
回路板を過熱させないような時間を知覚できるよ
うに教育すべきである。

この観点から、溶解するハンダの観察が被訓練
者の作業課程を決定することとなるので、前述し
た如く被訓練者はフイードバツクループの中に含
めるべきであることが明らかである。ハンダ付け
すべき接合部に一定量の熱を与えるべくプリセツ
トした範囲内にチツプの温度を制御できるように
したハンダごては周知である。作業者の側にハン
ダ付けの技術がなくてもこのような温度制御によ
つて高い程度の接合が得られる。チツプの温度制
御はフイードバツクループを形成しているが、作
業者をループ中に含んでいないことは明らかであ
る。しかしながら、ループから作業者を除外する
と、常に良好な接合部を得ようとする目的を達す
ることができない。チツプの温度がほぼ一定のレ
ベルに保たれても、接合部に伝達される熱の量
は、さらに他の多くの因子の影響を受ける。これ
らの因子は、チツプの温度ばかりでなくても、特
定の熱、チツプの熱伝導度および密度などであ
る。さらに例えば酸化被膜を有するチツプ表面の
状態も問題となる。

さらにチツプのリカバリー速度も関係する。チ
ツプ以外では、プリント回路板、部品のリード線
およびハンダ付けすべきターミナルに関連する他
の部分の温度も関係する。これらの部材は、こて
およびそのチツプをホツトボデイと呼ぶのに対し
て、コールドボデイと呼ばれる。ホツトボデイと
同様にコールドボデイの熱伝導度、特定の熱、密
度および表面の状態は、ハンダ付けすべき接合部
に伝達される熱の量を決定する因子となる。ホツ
トボデイおよびコールドボデイに関する個々の因
子に加えて、ホツトボデイとコールドボデイ間の
接触面積、気流の乱れ（接合部に存在するかも知
れぬ通風）および時定数などの共通の因子もあ
る。このようにハンダごてのチツプから接合部へ
の熱伝達のメカニズムは極めて複雑である。さら
に、チツプからの熱は、ホツトボデイとコールド
ボデイの接触面以外の多くの部分で失なわれる。
従つて、チツプの単純な温度制御では有効なハン
ダ接合を保証することができない。これは作業者
をフイードバツクループの中へ含めることによつ
て初めて可能となる。

この発明は、ハンダ付けの如き手作業技術が一
旦教えられると、作業者が各接合時に存在するフ
イードバツクループ中に組み込まれているために
常に程度の高いハンダ接合が得られるように、作
業者である被訓練者に手作業を教示する装置を提
供することを目的とする。

この発明の他の目的は、ハンダ付け技術を教え
るためのトレーニング板を含む上述のタイプの装
置の提供にある。

この発明の他の目的は、複数のターミナルと、
これらにそれぞれ関連して設けられ、ハンダ接合
を試みようとする各ターミナルにおける被訓練者
の作業をモニターするための複数の温度検出装置
を有する上述のタイプのトレーニング板の提供に
ある。

この発明の他の目的は、前記検出装置の全てが
共通のコネクタープラグを介して板から引出され
るようにトレーニング板に用いられるプラグの提
供にある。

この発明のさらに他の目的は、被訓練者が、ハ
ンダに要求される溶解速度に応じて時間内に初期
温度から最終温度まで接合部の温度を上昇させた
かどうかの判断を行なうことができるように、ト
レーニング板上の温度検出装置に応答する分析お
よび指示回路の提供にある。前述した如く、有効
な接合が行なわれたかどうかの重要な判断基準
は、ハンダの溶解温度である。従つて作業者がハ
ンダの溶解速度を正しく視認したかどうかが、こ
の発明の装置によつてモニターされ、作業者の視
認が良好な接合について行なわれたかどうはが指
示される。

従つて、この発明のさらに他の目的は、被訓練
者のハンダの溶解速度を視認する能力に応じて被
訓練者に良好な補強が行なわれたかどうかを指示
する装置の提供にある。

この発明のさらに他の目的は、上述した板上の
ターミナルの合計数のうち被訓練者がハンダ付け
に成功した数をカウントしそれによつてさらに補
強を行なえるようにすることにあり、さらに被訓
練者あるいは電気回路の組立者あるいは修理者の
技術をテストする手段を提供することにある。

さらにこの発明の他の目的は、各被訓練者にト
レーニング板を一つづつ与え、上述した温度検出
装置からの出力信号を記録し、中央センターでこ
れらの記録を順次分析することを可能ならしめる
ような複数の被訓練者等の作業の記録手段の提供
にある。

さらにこの発明の他の目的は、ワークピースに
生じた種々のタイプの損傷部における例えば圧力
あるいは温度を指示して、さらに被訓練者が補強
作業を行なうことができるようにする手段の提供
にある。

この発明のさらに他の目的は、上述した目的を
他の手作業技術、例えばハンダの取り外し、熔接
等に応用して、作業者がワークピースに対して道
具を使用したときのワークピースにおける物理量
を変化せしめ、その際この物理量が所定時間内に
初期値から最終値に好ましく変化してなし遂げる
べき仕事を成功させるようにすることにある。

以下、添付の図面に示す実施例に基いてこの発
明を詳細に説明する。なお各図面において共通あ
るいは類似の部品には共通あるいは類似した記号
を付す。

第１図は、この発明のシステム全体およびその
動作を説明するものである。図において、部品の
リード線１０は、プリント回路板１４のターミナ
ル（ジヤンクシヨン）１２にハンダ付けされるも
のである。このリード線は板の穴を貫通してい
る。ハンダごて１６がターミナルを加熱すると共
にハンダ１８を溶解し、必要な結合を行なう。以
下に詳述される発明は、プリント回路板上の接合
部のハンダ付けに関するものであるから、この発
明は、(a)、ハンダ外し（desoldering）、熔接等、
(b)、多層板の如き片面あるいは両面プリント回路
板以外の回路結合、(c)、メツキ穴、支持されてい
ない穴、漏斗状の穴、鳩目、スタンドオフ等の
種々のターミナルなどに対して適用可能である。

前述した如く、接合部に加えられる熱は、ハン
ダが遅くもなく早くもなく溶解するように所定時
間内に必要な温度範囲に達しなければならない。
接合部における熱の状態および変化を検出するた
めに、熱変換器が用いられ、その際回路板１４上
の各ターミナルに対して一つあるいはそれ以上の
変換器が使用される。さらに、接合部に生じたス
トレスが適当な圧力変換器によつて検知される。
変換器２０からの電気的出力信号は分析および表
示のための装置２２に与えられる。この装置の主
な目的は、被訓練者がハンダ付けの如き特定の作
業を満足の行くようになし遂げたかどうかを指示
することにある。

第２図は、分析表示装置２２によつて実行可能
な分析のタイプを示すグラフである。温度と時間
のいくつかのパラメーターに対して選択される値
が図示され、それらの値は使用されるハンダの種
類に応じて幅広く変化する。第２図において、線
Ｍ，Ｎ間の斜線領域は、良好な接合の行なわれる
加熱速度の領域を示している。室温が21.1℃（70
〓）とし、ハンダ付けが232.2℃（450〓）で行な
われると仮定すると、線Ｍ，Ｎから温度上昇は１
秒から２秒の間で行なわれなければならないこと
になる。温度上昇が早すぎると、「ストライク」
（strike）溶解が生じ、不良な結合しか得られな
い。加熱速度が遅すぎると、「マツシユ」
（mush）溶解が生じ、熱は回路板に拡散され、付
近の部品に損傷を与えるおそれがある。さらに線
Ｍ，Ｎにより規定された溶解範囲内で行なわれた
接合でも不良の生じることがある。従つて、以下
に詳述する如く、分析表示装置２２を設ける主な
目的は、線Ｍ，Ｎによつて規定された範囲内で加
熱が行なわれたかどうかを各接合部で判断するこ
とにある。

第３図および第４図には、第１図の回路板１４
と同様のトレーニング板１４が図示されている。
このトレーニング板１４は、ハンダ付の技術分野
における学生のトレーニングのための特別に設計
されたものである。

しかしながら、この発明ではこれに限定される
ことなく他のプリント回路板あるいは他の回路構
成を使用することもできる。第３図において、６
個のメツキ穴１２ａ〜１２ｆが示され、この数は
必要に応じて増減することができる。第３図の構
成は、図示の都合でこのような形となつたもので
あるにしか過ぎない。第４図には、パツドあるい
はフランジ２４ａと２６ａおよび側部２８ａから
なるメツキ穴１２ａの断面図が示されている。メ
ツキ穴１２ａ〜１２ｆは、無電解メツキ銅により
構成される。このメツキ穴には、鉄、コンスタン
タン他のメツキ穴を形成する材料とは異なる材質
の金属箔（あるいはワイヤー）３０ａが取り付け
られており、３２ａにおいて熱電対接合が形成さ
れている。箔３０ａは、絶縁体３４ａを備え、回
路板１４のターミナルエツジ３６を越えて突出し
ている。第３図に示す如く、箔３０ａは、ブロツ
ク状のターミナルエンドとコネクタープラグ４０
との結合を容易ならしめるためにタブ３８ａを備
えることができ、さらに従来周知のこのプラグ４
０は、マルチワイヤーケーブル４２を介して回路
板１４を分析表示装置２２に接続する。このプラ
グ４０としては、エツジタイプ、ピン・ソケツト
タイプあるいはフオークタイプのいずれかが用い
られる。

熱電対接合は、メツキ穴１２ａとまつたく同じ
様に穴１２ｂ〜１２ｆにも形成される。この熱電
対接合は、電気アーク、炎加熱、ハンダ付け、ス
ワツギング、熔接、ロウ付け、ビーデイングある
いは突合せ熔接によつて形成される。熱電対接合
の全てが、コネクタープラグ４０に接続される。
熱電対接合回路を完成させるために、回路板１４
の一番底の部分には第４図においてプレート４４
で示されるように銅などがメツキされ、第３図に
示す如くターミナルエツジ３６において単一のタ
ブ４６として取り出される。かくして、メツキ穴
１２ａに対する回路、すなわちワイヤ３０ａ、接
合部３２ａ、側面部２８ａおよびプレート４４か
らなる回路が形成される。

あるいは、各ホール１２ａ〜１２ｆからの個々
の帯状片（図示せず）が共通のタブ４６に接続さ
れてもよく、また絶縁効果を増大するために各ホ
ール１２ａ〜１２ｆからプラグ４０へ一対のリー
ド線を設けてもよい。

従つて、こて１６がフランジ２４ａおよび部品
１１のリード線１０に当てられて、これらの部材
を加熱すると共にハンダ１８を溶解し、リード線
１０を側面部２８に接合するとき、この接合部に
おける熱的状態が熱電対３２ａによりモニターさ
れ、第２図に示される分析を行なうのに必要な情
報が分析表示装置２２に与えられる。第４図に示
される如く、回路板１４は、図示を明瞭なものと
するために導電パターンは省略されているが、層
４８と５０からなる多層板であることができる。
各層板間には、この導電パターンを図示省略した
代りに、金属箔３０ａと同様の材質からなる他の
熱電対接合ワイヤー５２が設けられている。この
熱電対ワイヤー５２は、５４において、接合の形
成される側面部２８ａに隣接した回路板内部の温
度を検出する。従つてこの追加の温度情報は、後
に詳述する如く分析表示装置２２に供給される
（あるいは供給される唯一の情報となることがあ
る）。

さらに第５図および第６図の実施例において示
す如く、応力情報もストレインゲージによりプラ
グ４０から分析表示装置２２に供給することがで
きる。しかしながら第５図および第６図の実施例
に用いられるタイプのストレインゲージは、第３
図および第４図の実施例に用いることもできる。

第５図および第６図においては、第３図および
第４図に示される電圧を発生する熱電対に代り
に、電流を変化する検知装置が用いられている
が、必要あればいずれか一方あるいは両方を用い
ることができる。従つて、第６図においてメツキ
穴１２ａはサーミスタ６０ａにより周囲温度を検
出されると共にピエゾ抵抗６２ａにより応力を検
知される。これらの部材については、電動モータ
ーのオーバヒート保護を行なうためにモータ巻線
中に埋め込まれたサーミスタ等で周知であり、
Hay−den Book、Co.，Inc.，1977年刊、T.D.
Towers，S.Liebes著「Semiconductor Circuit
Element」、第８頁、第212頁〜第216頁を参照さ
れたい。従つて、検知部材６０ａおよび６２ａが
製造過程において回路板１４に埋め込まれる。も
ちろん、検知部材６０ａおよび６２ａの位置は交
換可能であり、必要な位置に取り付けることがで
きる。

さらに他の検知部材を回路板中に埋め込むこと
が可能であり、例えば第４図との関連で前に述べ
た如く異なる位置で多数の温度の読み取りが行な
えるようにすることができる。また、もし必要な
らば検知部材は回路板の外に配置することもでき
る。

第５図は、温度検知部材６０ａ〜６０ｆが回路
板１４のターミナルエツジ３６に接続され、圧力
検知部材６２ａ〜６２ｆがエツジ３７に接続され
ている様子を示す構成図である。プラグ４０に対
するコネクタープラグがエツジ３６および３７に
取り付けられ、回路板１４からの情報を分析表示
装置２２に供給する。第５図の結線は、単に図示
のためのものであり、種々の他の構成を用いるこ
とができる。例えば、温度検知部材６０ａ〜６０
ｃは第５図に示すように回路板を水平に横切るよ
うに配置する代りに、回路板を貫通するように互
いに垂直方向に配置することができる。同様の構
成をエツジ３６，３７に配置されている他の結線
グループにも適用することができる。さらに部材
６０ａ〜６０ｆおよび６２ａ〜６２ｆからの結線
をエツジ３６から全て取り出して、単一のコネク
タープラグ４０を使うようにすることもできる。

次に第７Ａ図および第７Ｂ図には、分析装置２
２の機能を達成するための回路構成が示されてい
る。温度検知回路６１ａは、第７Ａ図に示す如く
抵抗プリツジ６４の一辺を形成する温度検出部材
６０ａを含んでいる。

ブリツジの他の辺は、固定抵抗６６，６８およ
び７０である。ブリツジ全体はターミナル１２ａ
に配置する（あるいは埋め込む）ことができ、抵
抗７０はサーミスタであることができる。

例えば５ボルトの固定電位がターミナル７２か
ら抵抗７４および７６を介してブリツジに加えら
れる。ブリツジターミナルの他方に接続されてい
るのは抵抗８０を介したポテンシヨメータ７８で
ある。ブリツジの出力ターミナルは、リレーアー
マチユア８８を介してコンパレータ８２，８４お
よび８６（第７Ｂ図参照）に接続されている。コ
ンパレータの他の入力ターミナルはポテンシヨメ
ータ９０〜９４に接続され、ポテンシヨメータの
電圧は分析抵抗９６〜１０８によつて維持されて
いる。コンパレータ８２〜８６の出力は、抵抗１
１０〜１１４を介して例えば５ボルトのバイアス
電源に接続されている。コンパレータ８４および
８６の出力は、それぞれ１１６で示されるラツチ
のリセツトおよびセツト入力に接続されている。
ラツチ１１６は、プリント回路板接合部を所定の
最終温度に加熱するための時間を測定する。すな
わち、ポテンシヨメータ９２は、第２図の例えば
450〓の温度の如き最終温度に対応する温度を設
定するものである。

ポテンシヨメータ９４は、接合部の加熱に先立
つて、接合部の温度を僅かに越える温度にセツト
される。これは、第８図に関連して以下詳細に説
明する如くセルシン１１８により行なわれる。か
くして、ブリツジ６４の出力電圧が増加すると
（接合部の温度の上昇により）、コンパレータ８６
は、まずラツチ１１６をセツトし、温度が最終的
にポテンシヨメータ９２により確保された必要温
度に到達すると、コンパレータ８４がラツチをリ
セツトすることになる。従つてタイムラツチ１１
６の時間は、初期値から必要な最終値へ接合部温
度を上昇させるのに必要な時間に対応してセツト
される。

ラツチ出力のリセツト出力は、従来周知の等間
隔パルス列を発生するパルスジエネレータ１２２
の出力と同様にアンドゲート１２０に供給され
る。図示の都合上、カウンター１２４は二つの出
力１２６，１２８のみを有するように示されてい
るが、０，１，２および３の状態を２進法でとる
ものとする。

さらに同様にパルスジエネレータ１２２からの
出力パルスの反覆速度は、ラツチがセツトされて
いて出力パルスがカウントされていない場合、接
合部温度の増加速度が第２図の線Ｎの左側となる
ように設定されている。

すなわち、温度上昇速度は第２図の線ＭとＮの
間に規定される必要な範囲内に入るかあるいは第
２図に速い溶解を示す線に指示される早過ぎる速
度で上昇することになる。以後回路の説明は、
「早過ぎる」溶解と線Ｍ，Ｎの間の溶解とを区別
して行なわれる。

一つあるいはそれ以上のカウントがカウンタ１
２４の出力に出現すると、これは第２図の遅い溶
解の線で示される如く加熱速度が遅過ぎるという
ことを指示していることになる。以下に詳細する
如く、これは、ハンダごての熱が接合部に加えら
れるとき、接合部の初期温度が何度であるかとい
うことによつて定まる。従つて、出力線１２６と
１２８は、(a)インバータ１３２と１３４を介して
ナンドゲート１３０へ、(b)インバータ１３２と線
１３８を介してナンドゲート１３６へ、および、
(c)インバータ１３４と線１４２，１４４を介して
ナンドゲート１４０へ接続されている。ナンドゲ
ート１３０，１３６および１４０はそれぞれカウ
ント３，２および１に応答する。ラツチ１４６，
１４８および１５０は、それぞれナンドゲート１
３０，１３６および１４０の出力をラツチする。
これらのラツチの出力はオアゲート１５２にに接
続され、このオアゲートの出力は、オアゲート１
５３に供給されて、さらにこのオアゲート１５３
の出力は５ボルトの電源、抵抗１５６、発光ダイ
オード（LED）１５８およびアラーム１６０に
接続されたトランジスタ１５４を駆動する。

ナンドゲート１３０，１３６および１４０のい
ずれかによるトランジスタ１５４の励起によつて
パネルライト（LED１５８に対応）が発光して
「遅過ぎる」溶解が表示される。

さらに、アラーム１６０が作動して特定の音色
で警告する。

分析表示装置の作動を開始するために、被訓練
者はハンダ付けをすべき接合部にこてを当てるに
先立つて、プツシユボタンスイツチ１６２（第７
Ａ図）を閉じる。このスイツチは、床に取り付け
たフードペタルでもよいしパネルスイツチなどで
あることができる。スイツチ１６２の閉止によつ
て、単安定フリツプフロツプである単一パルスジ
エネレータ１６４が励起される。ジエネレータ１
６４からの出力パルスは、ラツチ１６６のリセツ
ト入力を加えられ、その際そのＱ出力がトランジ
スタ１６８を駆動するように変化する。このトラ
ンジスタは、５ボルトの電源、抵抗１７０および
リレーコイル１７２の間に接続されている。従つ
て、トランジスタ１６８の駆動によつてコイル１
７２が励起され、その際アーマチユア８８と８９
が第７Ａ図に示す位置に切換えられる。従つて、
抵抗ブリツジ６４からの出力電圧は、まず加算回
路１１５、サンプルホールド回路１１７を介して
セルシン１１８に供給されると共にアナログデジ
タル変換器１７４に供給される。セルシン１１８
の出力は機械的にポテンシヨメータ９４のタツプ
を位置決めして、接合部の初期温度よりも僅かに
高い値にポテンシヨメータをプリセツトする。セ
ルシンについては、1951年刊Air Force Mannal
「Radar Circuit Analysis」第13−１頁から第13
−18頁を参照されたい。回路板１４が使用される
とき、その全てのターミナル１２は、例えば21.1
℃（70〓）という周囲室温を有している。

しかしながら、初めの接合部がハンダ付けされ
ると、そこに加えられた熱のなにがしかが、ター
ミナルに隣接する回路板部分から拡散する。従つ
て、これらのターミナルの初期温度は、最早や室
温ではなく、それよりも幾分か高い温度となる。
異なるターミナルでハンダ付けが続けられると、
これからハンダ付けを行なおうとするターミナル
の温度がさらに上昇する。従つてメツキ穴の温度
が周囲の室温よりも初めから高いものであるとき
は、例えば232.2℃（450〓）という必要な最終温
度に接合部の温度を上昇させるのに必要な時間は
短かくて済むことになる。これは、さらに以下に
詳述する如くセルシン１１８と変換器１７４（お
よびこれにより制御される回路）によつてポテン
シヨメータ９４がプリセツトされることによつて
説明される。

アナログデジタル変換器１７４は、穴１２ａの
初期温度に応答してデコーダ１７６にデジタル情
報を供給する。デコータ１７６の出力は、線１７
８，１８０および１８２を介して第７Ｂ図のナン
ドゲート１３０，１３６および１４０にそれぞれ
加えられる。第８図について後で述べるように、
穴１２ａの周囲温度が室温から始まる所定の範囲
内であるときは、線１７８がナンドゲートを制御
するように信号を伝達する。それ故に、カウンタ
１２４の３あるいはそれ以上のカウントのみで発
光ダイオード１５８およびアラーム１６０が動作
する。穴１２ａの初期温度が上述の範囲を越えた
範囲にあるときは、線１８０がナンドゲート１３
６を制御する。従つてカウント２あるいはそれ以
上のカウントで発光ダイオード１５８およびアラ
ーム１６０が動作する。初期温度がさらに高い温
度範囲にあるときは、ライン１８２がナンドゲー
ト１４０を制御し、これによつてカウント１のみ
で指示部材（LED）１５８とアラーム１６０が
動作する。

ポテンシヨメータ９４がセルシン１１８によつ
て一旦プリセツトされると、ラツチ１６６は、遅
延回路１８４を介して自身のＱ出力によつてセツ
トされる。

遅延回路１８４の遅延時間は、セルシン１１８
がポテンシヨメータ９４のタツプを必要あれば全
範囲にわたつて駆動するに充分なだけの時間を有
するように設定される。

ラツチ１６６が遅延回路１８４の出力によつて
セツトされると、リレーコイル１７２が消磁され
て、アーマチユア８８と８９がターミナル８３と
８５に接触する。ポテンシヨメータ９４の前述し
たプリセツトは、被訓練者のスイツチ１６２の閉
止のほとんど直後に行なわれる。従つて、被訓練
者は、アーマチユア８８がターミナル８３へ切換
えられるよりも前にハンダごてを接合部１２ａに
接触させることはできない。それ故、被訓練者が
こてを接合部に接触させるときには、アーマチユ
ア８８はターミナル８３に接触されている。

上述した如く、ブリツジ６４からの出力電圧
は、接合部の温度上昇と共に上昇する。この温度
上昇が、ポテンシヨメータ９２および９４によつ
て定められるスレツシヨールド値を越えると、上
述した如くラツチ１１６が、セツトおよびリセツ
トされる。

熱が早過ぎる速度で接合部へ加えられると、非
常に短時間のうちに接合部に大量の熱が加えられ
るために操作者が最大値を越える温度上昇を阻止
できないので、温度はポテンシヨメータ９０によ
つて定められた所定の最大値を越えることにな
る。このようにして、ポテンシヨメータ９０によ
つて規定された電圧を超過すると、コンパレータ
８２がオアゲート１８５、トランジスタ１８８お
よび抵抗１９０を介して発光ダイオード１８６お
よびアラーム１８７を動作させることになる。発
光ダイオード１８６は、「早過ぎる」ことを制御
パネルで発光して通知し、またアラーム１８７は
独特の音色でこれを知らせる。

コンパレータ８２は、インバータ１９４を介し
てアンドゲート１９２にも接続されている。さら
にアンドゲート１９２には遅延回路１９６を介し
てコンパレータ８４の出力も接続されている。ア
ンドゲート１９２の出力はトランジスタ１９８に
接続されている。

トランジスタ１９８には、５ボルトの電源、抵
抗２００、発光ダイオード２０２およびアラーム
２０４が接続されている。発光ダイオード２０２
およびアラーム２０４は、被訓練者に良好なハン
ダ付けが実施されたことを知らせるものである。
すなわち第２図の線Ｍ，Ｎ間での温度上昇が行な
われたことを示すものであり、この温度が、ポテ
ンシヨメータ９０によつて定められた所定の最大
値を越えなかつたことを、すなわち温度上昇が早
過ぎなかつたことを示すものである。従つて、コ
ンパレータ８４の出力が、必要な232.2℃（450
〓）の温度の達成を示すように変化すると、この
信号は遅延回路１９６を介してアンドゲート１９
２に伝えられる。コンパレータ８２の出力が変化
しない限り、アンドゲート１９２の入力状態は満
足され、発光ダイオード２０２とアラーム２０４
が良好なハンダ付けが行なわれていることを指示
する。しかしながら、コンパレータ８２の出力が
「早過ぎる」溶解のために変化すると、インバー
タ１９４の出力は低くなり、コンパレータ８４の
出力が遅延回路１９６を介してゲート１９２に到
達したとき、ゲート１９２の入力状態は満足され
ないものとなる。従つて、指示手段２０２と２０
４は作動せず、前述した如く指示手段１８６と１
８７がこれを指示することになる。

以上の説明は、ターミナル１２ａに限定して行
なわれたが、第７Ａ図および第７Ｂ図の回路は、
回路板１４のどのターミナルについてのハンダ付
けにも適用可能なものであることは明らかであ
る。従つて第７Ａ図に示される温度検出回路６１
ｂは回路６１ａと同様に動作する。上述した如
く、アーマチユア８９にアーマチユア８８と連動
して、回路６１ｂをセルシン１１８ａおよびアナ
ログデジタル変換器１７４ａに接続する。デコー
ダ１７６ａ、セルシン１１８ａおよびターミナル
８５の出力は、第７Ｂ図の破線で示される回路２
１０に対応する識別回路２１０ａに接続される。

回路２１０ａは回路２１０とまつたく同一であ
つて、例えばオアゲート１５２ａ（図示せず）は
回路２１０のオアゲート１５２と対応する。オア
ゲート１５２ａは第７Ｂ図オアゲート１５３に接
続される。さらにコンパレータ８２ａが第７Ｂ図
のオアゲート１８５に接続され、アンドゲート１
９２ａが第７Ｂ図のオアゲート２０３に接続され
る。それ故、第７Ａ図の温度検知回路６１ａが第
５図のターミナル１２ａをモニターするのに対し
て温度検知回路６１ｂがターミナル１２ｂをモニ
ターし、識別回路２１０および２１０ａが第７Ｂ
図のオアゲート１５３に接続されるので、指示手
段１５８は、ターミナル１２ａあるいは１２ｂの
いずれかの熱的状態が「遅過ぎる」溶解状態にあ
る場合に応答して指示を行なうことになる。

同様にして「早過ぎる」溶解を示すために指示
手段１８６が、「正しい」溶解を示すために指示
手段２０４がそれぞれ用いられる。

以上説明は、二つのターミナル１２ａと１２ｂ
についてのみ行なわれたが、第７Ａ図および第７
Ｂ図の回路は、Ｎ個の接合部についてＮ回の作動
を繰り返すことができるものであることは明らか
である。

指示装置はまた、被訓練者が所定の数の接合を
正しくハンダ付けしたかどうかを表示することが
できる。例えば、回路板１４に32のターミナルが
あり、そのうち28のハンダ付けを成功させたとす
ると、これがあるレベルにある熟練を示すことに
なる。従つてカウンタ２０５（第７Ｂ図）は、ア
ンドゲート１９２（あるいは１９２ａ，１９２ｂ
等）からの出力によつて指示される接合の成功の
度毎に一つづつカウントを進めることになる。指
示手段２０７は、例えば28個のハンダ付けが成功
したとき適当な指示を行なうようにカウンタ出力
に応答する如くプリセツトされている。指示手段
２０７は、例えばインバータ１３２，１３４およ
びナンドゲート１３０に応答するタイプのもので
あつてもよい。

従つてカウンタ２０５および２０７（指示手段
１５８，１６０，１８６，１８７，２０２および
２０４と共に）は、成功、不成功の情報を示す手
段となる。

上述した如く、指示手段１５８，１８６，２０
２および２０７は、識別回路２１０ａ〜２１０ｆ
を介してターミナル１２ａ〜１２ｆに共通に接続
されている。従つて指示手段が所定の時間中に一
つ以上のターミナルの熱的状態に応答しないよう
にする手段が設けられねばならない。かくして、
第７Ａ図および第７Ｂ図の回路の作動は、被訓練
者が任意の順序で任意のターミナルにおいてハン
ダ付けを試みることに対応して行なわれる。すな
わち、例えば、第５図において、被訓練者はまず
ターミナル１２ｂをハンダ付けしようとするであ
ろう。次いで彼は１２ａでハンダ付けを行ない、
次に１２ｆで行なうであろう。

上述した如く、回路板１４の初期温度は、室温
（例えば21.2℃すなわち70〓）と同じである。従
つて、ターミナル１２ｂの初期温度は、ターミナ
ル１２ａおよび１２ｃ〜１２ｆの温度と同様約
21.2℃（70〓）である。第７Ａ図および第７Ｂ図
において、スイツチ１６２が閉じられると、温度
検知回路６１ａおよび６１ｂは、両方共、室温に
対応した出力表示を行なう。このとき、クリヤー
信号が、オアゲート１２１，１２１ａを介してカ
ウンタ１２４へおよび線１２３，１２３ａを介し
てラツチ１４６〜１５０，１４６ａ〜１５０ａへ
伝えられ、以下に述べるラツチ２１６と同様に、
次のハンダ付けに先立つてこれらの回路をクリヤ
ーする。

上述した如く、単一パルスジエネレータ１６４
もその時作動して、ラツチ１６６をリセツトし、
リレーコイル１７２を介して第７Ａ図に示す位置
にアーマチユア８８と８９を切換える。セルシン
１１８と１１８ａがそれぞれポテンシヨメータ９
４と９４ａのタツプを位置決めし、ターミナル１
２ａおよび１２ｂの初期温度に対応した位置を与
える。すなわち、ポテンシヨメータタツプの位置
は、実際の測定温度よりも所定量高目の位置であ
る。

図示の都合上、この量は16.6℃（30〓）である
ように選ばれている。接合部１２ａおよび１２ｂ
の初期温度が21.1℃（70〓）であるとすると、ポ
テンシヨメータのタツプの位置はセルシン１１８
と１１８ａによつて37.7℃（100〓）に設定され
る。タツプの位置をそのように設定することによ
つて、第７Ａ図および第７Ｂ図の回路から、どつ
ちのポテンシヨメータがスレツシヨールド値を先
に越えたかを検知することによつて、被訓練者が
どちらのターミナルにハンダごてを当てたかがわ
かる。

上述した如く、被訓練者がまずターミナル１２
ｂでハンダ付けをしようとしたとする。従つて、
ターミナル１２ｂでの温度上昇が、１２ａにおけ
るよりも大きくなる。それ故、温度検知回路６１
ｂの出力電圧は、回路６１ａの出力りも迅速に大
きくなる。回路６１ｂからの出力電圧が増加する
と、その値は、すぐにポテンシヨメータ９４によ
つて定められたスレツシヨールド値を越え、識別
回路２１０ａのみが指示手段１５８，１８６，２
０２および２０７の一つあるいはそれ以上を作動
させるように働くことになる。

16.6℃（30〓）という温度が上述の例では選ば
れたが、この温度差は、他のターミナルの温度が
この温度差を越えることがなく、従つてポテンシ
ヨメータ９４の一つのみのスレツシヨールドがオ
ーバーされるように選びさえすればよい。さら
に、試みられるハンダ付け一回当りに一回の指示
と一つのカウント（カウンター２０５）が行なわ
れるような構成が第７Ｂ図に示されている。これ
によれば、ラツチ１１６（あるいは１１６ａ）の
セツト出力が、電圧オーバライド回路２１８（あ
るいは２１８ａ）を駆動するラツチ２１６（ある
いは２１６ａ）をセツトする。この電圧オーバラ
イド回路の出力は、DC電圧であり、ポテンシヨ
メータ９４の最大可能設定値に対応する。この最
大値はターミナル１２が極度にオーバーヒートさ
れれたときに考えられる温度を越えて設定されて
いる。このオーバライド電圧は加算回路１１５
ａ，１１５およびサンプルホールド回路１１７
ａ，１１７を介してセルシン１１８ａ（１１８、
第７Ａ図参照）に与えられ、タツプ９４ａをその
初期周囲温度から最大ポテンシヨメータ位置へ再
位置決めする。従つて、隣接するターミナル１２
ａの温度が、ターミナル１２ｂからの熱の拡散に
よつてその初期温度から16.6℃（30〓）以上上昇
した場合、ポテンシヨメータ９４ａにより今定め
られたスレツシヨールド値が、接合部１２ａの上
昇温度よりも遥かに高いので、コンパレータ８６
ａはラツチ１１６ａをセツトしないことになる。
このようにして一回のハンダ付け作業によつて一
回のカウントと指示のみが行なわれることにな
る。

他の指示あるいはカウントは、被訓練者がスイ
ツチ１６２を再びオンにしたときのみ行なわれ
る。回路板１４が多数のターミナルを含んでいる
ときは、この電圧オーバライドは、全ての他のタ
ーミナルと連動するセルシンに回路２１８ａを介
して与えられる。電圧オーバーライド回路２１８
の出力が（回路２１８が最初に作動させたとき
は）、自身のセルシンを除いたセルシン１１８ａ
と全ての他のセルシンに与えられるように回路１
１８にもこのことは適用される。

ターミナル１２ｂでのハンダ付けが終了する
と、上述した如く次にターミナル１２ａでのハン
ダ付けが試みられることになる。

ターミナル１２ｂでのハンダ付けの直後である
ので、ターミナル１２ａの周囲温度は最早や室温
ではない。これは、作業者が回路の組み立てある
いは修理を行ないながら迅速に順次ターミナルで
の作業を進めて行こうとするので至極当然のこと
である。従つて、接合部分１２ａの温度が、図示
の都合で93.3℃（200〓）であると仮定する。作
業者がスイツチ１６２をオンすると、温度検知回
路６１ａはアーマチユア８８を介してセルシン１
１８に電圧を加え、ポテンシヨメータ９４の温度
110℃（230〓）にプリセツトする。スイツチ１６
２が作動されたときラツチ２１６ａはクリヤー信
号によつてリセツトされるので、電圧オーバーラ
イド回路２１８ａからのオーバーライドは最早や
存在していない。またターミナル１２ｂの熱的状
態は、接合部分１２ａでの測定に干渉しない。ハ
ンダごてがターミナル１２ｂから１２ａへ移し換
えられると、ターミナル１２ａの温度は急速に低
下するからである。スイツチ１６２が押されたと
きのポテンシヨメータ９４ａへの設定初期温度は
極めて高い（特に被訓練者がターミナル１２ｂか
らすぐ１２ａへ移つたときには）が、接合部分１
２ｂでの温度は低下し続け、ポテンシヨメータ９
４のスレツシヨールド値を越える前にポテンシヨ
メータ９４ａにプリセツトされたスレツシヨール
ド値に再び達するまで温度が上昇することはな
い。従つて上述した如く、ポテンシヨメータ９４
のスレツシヨールド値を越えると、回路２１８か
らのオーバーライド電圧がポテンシヨメータ９４
ａの設定をその最大値位置へ変更し、スイツチ１
６２が閉じられてハンダごてが再びターミナル１
２ｂに接触されない限り、チツプ１１６が再びセ
ツトされることがないようにする。

前に仮定した如く、接合部分１２ａの初期温度
は93.3℃（200〓）である。この温度は第８図に
示され、グラフの側方に示される範囲Ｂ内にあ
る。前に述べたように、被訓練者に与えられる時
間量は初期温度に依存して変化する。換言すれ
ば、93.3℃（200〓）の場合よりも21.1℃（70
〓）のときの方が被訓練者に与えられる232.2℃
（450〓）に達するまでの時間は多くなる。

実際のところ、初期温度が21.1℃〜65.5℃（70
〓〜150〓）（範囲Ａ）内であるときは、必要な温
度上昇に1.8秒かかり、初期温度が65.5℃〜110℃
（150〓〜230〓）（範囲Ｂ）のとき1.4秒となり、
初期温度が110℃（230〓）（範囲Ｃ）を越える
と、１秒ということになる。この温度範囲および
時間は、第８図の線Ｎについて説明されたもので
あつて、その値は説明の便宜上そうしただけであ
ることに注意すべきである。

前に述べた如く、デコーダ１７６およびこれに
関連する回路は、第８図のどの時間を選ぶかを定
めるように初期温度に応答する。すなわち接合部
を最終的な温度とするためにどれだけの時間が被
訓練者に与えられるかが定められる。特に、Ａ／
Ｄ変換器１７４は、１個の２進数を範囲Ａに対し
て、他の個数の２進数を範囲ＢおよびＣのために
出力する。

デコーダ１７６は、変換器１７４により出力さ
れた２進数に応じて線１７８，１８０あるいは１
８２に単に出力を与えるのみである。デコーダ１
７６は、Jack W.Streater，Howard W.Sams
and Co.，1976年刊、「How to Use Integrated
Circuit Logic Elements」第66頁、第４−25図に
示されている一般的なものが用いられる。回路６
１ａにより検知された93.3℃（200〓）の温度
は、デコーダ１７６によつてデコードされて線１
８０を励起し、ナンドゲート１３６を制御する。

ナンドゲート１３６が調節され、ポテンシヨメ
ータ９４が110℃（230〓）にプリセツトされる
と、（前に仮定した如く）、前に述べた如くラツチ
１６６がセツトされ、アーマチユア８８が接点８
３に切換えられる。これらは、被訓練者がスイツ
チ１６２を操作した比較的直後に行なわれる。被
訓練者はハンダごてをターミナル１２ａに接触さ
せ、リード線１０をそこにハンダ付けする。被訓
練者が接合部の温度を93.3℃（200〓）から232.2
℃（450〓）に上昇させるのに1.4秒以上かかる
と、カウンタ１２４は２をカウントし、ナンドゲ
ート１３６を入力状態が満足される。これにより
ラツチ１４８がセツトされLED１５８とアラー
ム１６０により「遅過ぎる」溶解が指示される。
従つて、被訓練者は、このような遅い作業に対し
て警告を受けることになる。

被訓練者が1.4秒の制限時間内に93.3℃（200
〓）から232.2℃（450〓）への接合部の温度上昇
を成功させたときは、カウンタ１２４は、０ある
いは１のいずれかをカウントする。しかしながら
ナンドゲート１４０のみがカウント１に応答し、
ナンドゲート１３０，１３６および１４０のどれ
もカウント０に応答しない。しかもナンドゲート
１４０は、この場合デコーダ１７６によつて制御
されていない。それ故、カウンタ１２４がカウン
ト１を有していても、LED１５８およびアラー
ム１６０を励起する出力はナンドゲート１４０か
らは生じない。

従つて、必要な最終温度232.2℃（450〓）がポ
テンシヨメータ９２によつて規定されて得られた
とき、ラツチ１１６はリセツトされてジエネレー
タ１２２からのパルスがそれ以上カウンタ１２４
に達することが阻止される。従つて、被訓練者が
接合部の温度232.2℃（450〓）を1.4秒以内に上
昇させたときは、LED１５８とアラーム１６０
の「遅過ぎる」という表示は行なわれない。な
お、ナンドゲートが応答する１，２，３というカ
ウント数は、単なる説明のためのものであること
に注意すべきである。

接合部温度が232.2℃（450〓）に達すると、
「正しい」という表示を行なうLED２０２、アラ
ーム２０４およびカウンタ２０５が前述した如く
ゲート１９２を介して作動させられる。しかしな
がら、アンドゲート１９２の出力は、「遅過ぎ
る」溶解が生じたときはゲート１９３により阻止
される。ゲート１９３は、オアゲート１５２から
の出力により作動する。このようにしてオアゲー
ト１５２からの出力の発生によつてゲート１９３
は禁止され、「遅過ぎる」溶解が生じたときアン
ドゲート１９２からLED２０２、アラーム２０
４およびカウンタ２０５への出力は阻止される。

被訓練者が、接合部の温度上昇を早くし過ぎる
と、熱は制御できない速さで伝わり、過熱温度に
す早く達することになる。例えば第８図において
この温度が273.8℃（525〓）であるとする。この
場合ポテンシヨメータ９０は、273.8℃（525〓）
に設定されることになる。この設定値は、接合部
が余りにも早く加熱されるとすぐに超過されるの
で、LED１８６とアラーム１８７がこれを示す
ために作動させられることになる。なお、必要な
最終温度が273.8℃〜301.6℃（525°〜575〓）で
あり、過熱温度が301.6℃（575〓）を越えるよう
な実用例が極めて多く存在する。

分析表示装置の初期の調節は、使用されるハン
ダのタイプの如き因子によつてポテンシヨメータ
７８，９０，９２および９４を調節することによ
つて行なわれる。さらに、第３図および第４図の
サーモカツプルの出力が第７Ａ図および第７Ｂ図
の回路に用いられる。

第９図には、ターミナル一個当りの一つ以上の
パラメータが処理され、これによつてある条件で
は、ターミナルの熱的状態および圧力状態がより
正確に測定できるような回路が示されている。第
９図には第７Ａ図の温度検知回路６１ａが示され
ている。圧力検知回路６２ａは、第５図のピエゾ
抵抗６２ａの回路である。すなわち回路６１ａの
サーミスタ６０ａがエピゾ抵抗６２ａと置換され
ている。また第５図の破線で第２のサーミスタ６
０a′が示され、これはサーミスタ６０ａが測定す
るのとは異なつた点の温度を測定する。この異な
つた点は、回路板の内部でもリード線１０の付近
でもよい。第９図に示される如く、回路６１ａと
６１a′の出力は、処理回路２２０に供給される。
回路６１ａと６１a′からの出力は平均される。従
つて、これらの信号は加算回路２２２で加算さ
れ、割算回路２２４で割られる。処理回路２２０
の出力は、第７Ａ図のリレーアーマチユア８８に
供給される。回路でのその後の処理は、前述した
場合とまつたく同様である。温度情報に応答する
ことに加えて、処理回路２２０は、回路６２ａか
らの圧力情報にも応答する。

処理回路２２０によつて処理される入力情報の
処理のタイプは、その用途に応じて変化される。
従つて、デジタルマイクロプロセツシング技術を
含むコンピユータ技術を使用して、処理回路２２
０，２２０ａを機能させるばかりでなく、識別回
路２１０，２１０ａおよびこれに関連する回路を
機能させることもこの特許の意図する範囲内に属
することである。

また、変換器２０の出力にレコーダ２１（第１
図）を接続し、それぞれの変換器からの電気信号
を記録して、分析表示器２２によつて後で処理す
るようにすることもできる。第３図あるいは第５
図に示されるタイプの標準的な回路板を用いた場
合、各訓練者あるいはハンダ付け技術評価の必要
な他の人々に単一の回路板があてがわれる。この
ような人々によつて使用された多数の回路板の情
報は、テープ、デイスクあるいはICメモリーの
如き記録手段によつて記録される。単一の分析表
示器が用いられ、記録された評価結果が遠隔地か
ら中央のこの分析器に送られるようにされる。

各ターミナルにおけるハンダ付けを開始するに
当つてスイツチ１６２以外の手段を用いることが
できる。従つて、例えば回路板１４とハンダごて
との接触によつて作動するようなスイツチング手
段を用いてもよい。

このようなスイツチング手段は、電気的あるい
は磁気的に作動される。例えば、こてのチツプか
ら離れた場所にある電源からこのチツプに電位が
与えられるようにすることができる。例えばこの
電源回路は、チツプ１６がフランジ２４ａ（第４
図）と接触したときはいつべも回路形成されるよ
うに構成することができる。また各ターミナルに
個々にスイツチを設けて、現在ハンダ付けが行な
われているターミナルが直接識別できるようにし
てもよい。

さらに、ハンダ付け作業において、ハンダの溶
解が遅過ぎるか早過ぎるかを指示するだけでな
く、どのような温度あるいは圧力（一例として）
が回路板等に異なるタイプの損傷を与えるかを指
示して、被訓練者に知らせるようにすることもで
きる。例えば、被訓練者がハンダごてを回路板に
強く当てた場合、フランジ等が回路板からはがれ
ることがある。また過剰の熱が加えられると、導
電パターンがはがれたり、多層回路板がはがれた
り、板そのものが損傷したりする。従つて、第７
Ｂ図に示す如くメータ２２８のような適当なメー
タにより種々のタイプの損傷の生じる温度あるい
は圧力を指示するようにすることができる。この
ようなメータとしては、温度あるいは圧力を読み
取るように校正された電圧計あるいは電流計が用
いられる。このような情報は、回路板および他の
回路に損傷を与えないようにするために越えては
ならない量的な制限を被訓練者に示すものであ
る。第７Ｂ図に示すような連続した表示の代りに
メータ２２８は、出力がコンパレータ８２から生
じたときのみ、すなわちスレツシヨールド値が超
過されたときのみ作動されるように構成してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による装置の全体を示すブ
ロツク図、第２図は、良好なハンダ付けを行なう
のに必要なハンダの溶解範囲を示すグラフ、第３
図は、トレーニング板とコネクタープラグの平面
図、第４図は、第３図の４−４線に沿つてみた断
面図、第５図は、トレーニング板の一変形例を示
す平面図、第６図は、第５図の回路板のターミナ
ルの一つの断面図、第７Ａ図および第７Ｂ図は、
分析表示装置の構成説明図、第８図は、第２図の
グラフに相当するグラフで、初期値が室温より高
い場合には被訓練者が接合部の温度を所定の温度
まで上昇させるのに要する時間が短かくなること
を示すもの、第９図は、ターミナル１個当たり１
つ以上のパラメータを処理する回路を示すブロツ
クダイアグラムである。 １０……リード線、１２，１２ａ〜１２ｆ……
ターミナル（接合部）、１４……回路板、１６…
…ハンダごて、１８……ハンダ、２０……変換
器、２１……レコーダ、２２……分析表示器、６
０ａ〜６０ｆ……温度検知部材、６２ａ〜６２ｆ
……圧力検知部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被訓練者にプリント配線板のターミナルにお
   ける物理量の変化が所定の変化率に合致している
   か否かを教える装置に用いるトレーニング用プリ
   ント配線板であつて、 支持体と、 該支持体上に配列した複数の孔を導電性材料で
   被覆してなる複数のターミナルと、 該ターミナルの付近にそれぞれ配置されて該タ
   ーミナル付近における物理量を示す電気信号を発
   生する複数個の検知手段と、 該検知手段をそれぞれ前記支持体の少なくとも
   一つの側方部に接続させる複数の電気的導通手段
   と、 前記支持体の前記側方部において前記電気的導
   通手段を受け入れる共通接続手段と、 前記電気信号を受けて被訓練者が前記道具を操
   作したターミナルでの物理量の変化が所定の変化
   率に合致しているか否かを示す識別手段とからな
   ることを特徴とするトレーニング用プリント配線
   板。