热分析方法、装置和程序,使用该方法的加热控制器以及加热炉的制作方法

专利名称：热分析方法、装置和程序,使用该方法的加热控制器以及加热炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据所需的温度曲线确定用于加热目标的合适加热条件的热分析方法。本发明还涉及使用这种方法的热分析装置、加热控制器和加热炉。更具体地说，本发明涉及一种热分析方法、以及使用这种方法的回流炉，以确定用于加热电路衬底的正确加热条件。通过在加热时熔融的焊糊而把电子元件安装在电路衬底上。电路衬底冷却之后，熔融的焊糊固化，电子元件由此焊接在电路衬底上。本发明还涉及一种程序和用于记录这种程序的计算机可读记录介质，其可以用于使计算机处理热分析方法。
背景技术：
当加热加热炉中的目标时，需要采用预定的方式控制加热温度和加热时间，从而在特定时间期间内使目标保持在合适温度、而且不会超出目标的温度上限而过热。谨慎的热分析和温度控制的重要性不仅在于在特定时间期间内使加热炉中的目标保持这种合适温度，而且在于在预热、主加热和冷却阶段，根据所需的温度曲线加热目标。
下面参照作为实例的回流炉进行说明，该回流炉用于把电子元件焊接到诸如电子线路板(以下称作“电路板”)之类的电路衬底上。在回流过程中，首先，焊糊印刷在电路板上，再把电子元件安装在电路板上的相应位置处。然后把电路板引入回流炉，以加热和熔融焊料，从而把元件焊接并固定在电路板上。为避免由于回流炉中的温度急剧增加而使目标(即电子元件还有电路板)的加热性能发生任何毁损，首先在预热阶段以相对较低的温度加热目标。预热阶段的这种加热方式还优选激发包含在焊糊中的焊剂，例如防氧化焊剂，以提高焊接质量。随后在回流阶段加热目标，此时目标保持在高于焊料熔点的温度并且保持一预定时间段，从而使焊料完全熔融。回流阶段之后，冷却目标，以将焊料固化，从而把电子元件固定在电路板上。
从近来环境保护的观点出发，一段时间的发展趋势是，利用诸如锡-锌-铋化合物等不包含任何有毒材料的无铅材料代替由锡铅化合物制成的常规焊接材料。这种无铅焊料的熔点通常大约为220℃，其高于大约为190℃的基于铅的焊料的熔点。因此，在用于完全熔融的回流加热操作期间，无铅材料应在高于常规焊料的温度下加热。另一方面，为了防止这样加热期间电子元件和电路板的加热性能变差，目标、或者其上具有电子元件的电路板就不应高于温度上限而被加热，这种温度上限是所有元件和电路板都可经历和承受它们所期望的功能的温度。例如，在将被安装在电路板上的其中一个电子元件是铝电解质电容器的情况下，这种温度上限大约为240℃。这就意味着，当用于加热目标的加热温度太低时(例如低于220℃)，电子元件可能不能被可靠地焊接到电路板上，而另一方面，当加热温度太高时(例如超过240℃)，可能会损伤电子元件。结果，如上所述，需要在高于其熔点、而且还要低于各个元件的温度上限的条件下对加热焊料的温度进行严格控制，以便在回流炉中实现可靠的焊接操作。为达到这一点，应当根据与用于加热各个目标所需的加热条件相对应的温度曲线，正确地确定加热条件，这些加热条件包括例如加热吹风机或者加热盘之类的加热源的温度、和用于穿过加热炉移动目标的传输速度。
有两种类型的加热方法适用于加热炉。其中一种方法是对流型加热方法，其中来自诸如电力或者燃烧气体或者油之类的加热源的经加热空气被吹向目标；而另一种方法是辐射型加热方法，其中诸如红外辐射加热源之类的加热源向目标辐射热量。有各种加热设备，例如回流炉、加热处理炉、烧结炉、诸如用于制造陶瓷的烘焙炉、熔融炉或者焚化设备。根据加热的目的和/或加热设备的类型，可以选择适当的加热类型。在需要严格温度控制的情况下，例如用于把电子元件焊接在电路板上的回流炉的情况下，由于其温度控制的可能性相对容易，因此通常选择对流型加热方法。
在确定回流加热条件的常规方法中，把至少一个热电偶固定到电路板上，并且在加热期间，测量这种固定点处的温度变化。通过一个接一个地改变回流炉的加热条件直到确定合适的加热条件而重复这种测量过程。每次改变加热条件时，需要相对较长的时间期间来等待炉温变成用于下一次试验的稳定条件。典型地，需要大约10次这样的重复，直到确定了合适的加热条件。除了这种漫长的等待时间之外，熟练操作人员的灵感和经验对于基于先前的测量结果来设定后续的加热条件也是不可避免的。而且，即便通过这种试验和错误的努力确定了合适的加热条件，也仍然不能确定这种加热条件是否是最优的，即这种加热条件是较容易符合所要求的条件、还是几乎不能符合条件。
在现有技术中，已经提出了确定回流加热条件的一些可选择的方法，以避免这种由熟练操作人员运用的漫长繁琐的操作方法。日本专利申请公开号JP特开平2002-45961A公开了一种用于确定最优加热条件的方法，包括下述步骤在加热炉中加热具有已知物理特性的测试样品，并测量其温度变化；通过把加热炉的加热特征作为参数，利用微分方程处理温度变化；通过改变表示加热炉的加热特征的值、直到测量值和已处理的值之间的差值变成最小，来重复这种处理过程。
日本专利申请公开号JP特开平1999-201947A(专利号3274095)公开了一种控制加热源的方法，包括如下步骤对将被用于加热目标的多个加热源中的每一个加热源设定加热条件；加热目标并检测目标的多个检测点的温度；计算用于每一加热源的加热条件的差值和目标的每个检测点的检测温度的差值之间的关系；以及根据计算结果，确定用于每一加热源的可能使目标的温度与指标温度相同的加热条件。
但是，这两种方法都需要目标(或者测试件)的物理特性，以便用于确定最优加热特征或者控制加热源。因此，必须获得目标的独立物理特性数据，而且事先输入这些数据。特别是近来，一个电路板一般要在其上安装大约100个电子元件。设计的变化和元件组合的变化很常见。从这些情况来看，在操作的观点来看很难实现这种复杂而费时的、需要获得目标的独立测量点或者电子元件的物理特性的方法。在某些情况下，例如由混合元件或者许多元件的组合形成目标的情况下，难于获得这些元件的物理特性。
美国专利US6283378公开了一种调节具有多个加热部分的加热炉的边界条件温度的方法，包括如下步骤测量用于每个加热部分的边界条件温度和吹风加热温度；以及调节边界条件温度使其等于所有加热部分的差值中的边界条件温度与吹风加热温度之间的最小差值的量。
但是，根据这种方法，仅通过平行转换温度曲线而进行调节，这种调节基于单一因素移动温度曲线，而不考虑加热部分的每一边界处的各个差值。因此，特别是在目标的峰值温度在所述边界处不存在时或者当由复杂曲线形成温度曲线时，难于进行准确的模拟。而且，由于利用单一温度控制从整体上调节加热炉，因此存在的问题在于在多个测量点中的每个测量点处忽略了具体加热条件。

发明内容
因此，鉴于传统方法中的上述问题，本发明的目的是提供一种热分析方法和装置、以及加热炉，可用于以有效的方式确定加热炉的合适加热条件，而不需要将被加热目标的物理特性，或者不需要在试验和误差方式中进行对样品目标的重复加热和测量的过程。
本发明的还一个目的是提供一种能够实现上述方法的加热控制器、可用于该加热控制器的计算机可读记录介质、以及将被记录在这种记录介质中的程序。
本发明通过提供一种热分析方法和装置而解决上述问题，该方法和装置可根据测量位置的加热温度和加热时间、以及测得的测量点处的温度，确定在加热炉的每个测量位置将被加热的目标的每个测量点处的表示加热特性的单个不变量。更具体地说，本发明包括下述内容。
本发明的一个方面涉及一种热分析方法，其中，通过使用在目标测量点所测得的温度以及加热炉的测量位置处的加热温度和加热时间，把在加热炉的任何测量位置处的目标的任何测量点的加热特性确定为单个不变量。这种加热特性表示加热炉和将被加热的目标的其二者的物理特性。
通过使用这种不变量，有可能在加热炉中以给定的加热条件加热目标时，模拟目标的温度曲线。或者采用相反的方式，有可能确定用于根据给定的所需条件在加热炉中加热目标的合适加热条件。
上述不变量可以是由下列等式限定的m值m=1tln[Ta-TintTa-Ts]]]>其中ln表示自然对数，Ta为加热炉测量位置的加热温度，Tint为在测量位置处目标的测量点的初始温度，Ts为在测量位置加热目标时已到达的温度，而t为在测量位置的加热时间。
通过使用m值，可根据由下列等式限定的用于加热的基本等式，确定用于满足目标的温度Ts的加热炉的加热温度Ta和加热时间tTs＝Ta-(Ta-Tint)e-mt其中等式中的e表示自然对数的底。或者采用相反的方式，当给出加热炉的加热温度Ta和加热时间t时，可以模拟目标的温度Ts。
本发明的另一方面涉及一种用于使计算机处理用于确定加热炉的合适加热条件的步骤的程序，所述加热炉具有用于根据与用于第一阶段和第二阶段中的每个阶段的预定所需条件相对应的所需温度曲线、形成用于加热目标的第一和第二加热阶段的多个加热部分，其中所述步骤包括当在测量位置处在特定加热条件下加热目标时，获得所述多个加热部分中的每个加热部分的至少一个测量位置处的加热特性值，所述加热特性值是根据所述测量位置处的加热温度和加热时间、以及目标的至少一个测量点处的测量温度计算出的；在所有测量点中选出在第一加热阶段进行加热的期间已达到最高温度的一个测量点，并确认所选出的测量点的温度是否超出所需条件的上限(确认步骤A)；当在确认步骤A所选出的测量点的温度超出第一加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则降低加热温度而修改加热条件，并通过使用相应的加热特性值、在修改后的加热条件下、在每个测量点处模拟温度，再从确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤A所选出的测量点的温度不超出第一加热阶段的所需条件时，确认所选出的测量点是否符合第一加热阶段的所需条件的加热时间(确认步骤B)；当所选出的测量点的加热时间在确认步骤B短于第一加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则升高加热条件、或者通过根据预定法则延长加热时间而修改加热条件，通过使用相应的加热特性值在修改后的加热条件下对每个测量点进行温度模拟，并且从确认步骤A重复上述处理步骤；当所选出的测量点的加热时间在确认步骤B超出第一加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则降低加热条件、或者通过根据预定法则缩短加热时间而修改第一加热阶段的加热条件，通过使用相应的加热特性值在修改后的加热条件下对每个测量点进行温度模拟，并且从确认步骤A重复上述处理步骤；当所选出的测量点的加热时间在确认步骤B符合第一加热阶段的所需条件时，确认所有其它测量点是否符合第一加热阶段的所需条件(确认步骤C)；当在确认步骤C任何一个测量点不符合第一加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则延长第一加热阶段的加热时间、或者根据预定法则升高第一加热阶段的加热温度而修改加热条件，而且通过使用相应加热特性值、在修改后的加热条件下对每个测量点模拟温度，再从确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤C所有测量点符合第一加热阶段的所需条件时，在所有测量点中选出已在加热期间在第二加热阶段达到最低温度的一个测量点作为临界测量点；通过根据预定算法在第二加热阶段使用用于每个测量位置的相应加热特性值、来模拟临界测量点的温度，在第二加热阶段检测每个加热部分的加热条件，所述加热条件可使所述临界测量点都满足目标需要达到的所需上限温度和目标不应超出的最大温度；确认检测步骤的任何检测出的加热条件是否符合目标需要通过(clear)以实现加热目的的、被定为指标的加热温度和加热时间(确认步骤D)；当在确认步骤D所有检测出的加热条件都不符合被定为指标的加热温度和加热时间时，通过根据预定法则延长加热时间而修改加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下在每个测量点模拟温度，而且从选出临界测量点的步骤或者确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤D任何检测出的加热条件都符合被定为指标的加热温度和加热时间时，确认这种检测出的加热条件是否符合目标在加热期间可以承受的、可允许极限温度和时间的其它所需条件(确认步骤E)；当在确认步骤E所有检测出的加热条件都不符合可允许的极限温度和时间时，通过根据预定法则缩短加热时间而修改加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下在每个测量点模拟温度，而且从选出临界测量点的步骤或者确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤E任何检测出的加热条件符合可允许的极限温度和时间时，利用所有检测出的加热条件中的最短时间、临时选出已通过可允许极限温度和时间要求的一种检测出的加热条件、作为用于满足所需温度曲线的合适加热条件；通过使用其它测量点的相应加热特性值在临时选出的加热条件下模拟温度，确认所有其它测量点是否符合第二加热阶段的所需条件(确认步骤F)；当在确认步骤F任何测量点都不符合第二加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则缩短加热时间而修改临时选出的加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下模拟每个测量点的温度，而且从选出临界测量点的步骤或者确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤F所有测量点符合用于第二加热阶段的所需条件时，确定临时选出的加热条件适于满足所需温度曲线。
第一加热阶段和第二加热阶段既可以设置成在上述程序中示出的组合步骤中，也可以设置成分开的处理过程。
在上述程序中，用于检测使临界测量点都满足所需上限温度和最大温度的加热条件的预定法则由以下步骤构成通过将各个加热温度每次以预定的量独立地、在加热部分的起点处、从目标的初始温度升高到由加热炉限定的预定上限温度，建立至少两个加热部分的加热条件的组合；
在加热条件的每种已建立的组合下，模拟临界测量点的温度，并且对应于加热条件的每种组合生成温度曲线；以及检测加热条件的任意组合，所述组合可以使相应的经模拟的温度设定在由所述的至少两个加热部分限定的区域内部，该区域由上边界和下边界包围；其中上边界包括位于先前加热部分的初始温度的点H和位于同一加热部分的终点处的最大温度的点E之间的温度上升线，以及位于所述点E和位于所述至少两个加热部分的终点处的点G之间的最大温度的线；同时所述下边界包括位于所述点H和位于所述至少两个加热部分的终点处的所需上限温度的点F之间的线。
本发明另一方面还涉及一种用于执行热分析的装置，用于在加热炉中加热目标，包括输入装置、存储器和处理器；其中所述输入装置获得加热炉的加热温度和加热时间的信息以及目标的温度信息；所述存储器存储用于计算加热特性值的逻辑和用于加热的基本等式、或者存储通过使用所述加热特性值以及加热温度和加热时间来计算将被加热的目标的温度的逻辑；以及所述处理器通过使用存储在所述存储器中的所述逻辑和所述基本等式，计算所述加热特性值、或者与加热温度和加热时间相对应的目标的温度。该装置进一步包括用于读取记录介质的读取装置，在这种情况下，处理器通过使用由输入装置获得的用于加热目标的所需条件、通过读取记录介质所获得的读取装置的算法以及由处理器计算出的加热特性值，确定包括加热温度和加热时间的、能够满足将被加热目标的所需条件的合适加热条件。
上述装置可以通过增加输入装置而用做一种加热控制器，所述加热控制器可确定合适的加热条件，所述加热条件包括用于在加热炉中构成的每个加热部分的加热温度和加热时间。该加热控制器还根据这样确定的合适加热条件控制加热炉，从而根据与用于加热目标的所需条件相对应的所需温度曲线来加热目标。
本发明另一方面还涉及一种加热炉，用于加热根据与用于加热目标的所需条件相对应的所需温度曲线来加热被引入炉内的目标，所述加热炉包括至少一个加热部分、设置在每个加热部分以加热目标的加热源、以及能够控制用于每个加热部分的加热条件的加热控制器。该加热炉设有上面所述的加热控制器。
上述加热炉可以是回流炉、加热处理炉、烧结炉、烘焙炉、熔融炉、或者焚烧设备中的任何一种。


通过参照附图将更详细地描述本发明，其中图1图示出根据本发明所述的回流加热炉的实施例、以及将在加热炉中被加热的目标的典型温度曲线；图2示出加热炉和将被加热的目标之间的能量传递关系；图3示出将被加热的样品目标，以及用于在目标测量点处测量温度的设备；图4图示出将在此确定m值的加热炉的其中一个加热部分的测量点；图5示出根据本发明的一个实施例所述用于模拟温度的试验1的结果；图6示出根据本发明的一个实施例所述用于模拟温度的试验2的结果；图7图示出根据本发明的一个实施例生产的模拟温度曲线；图8是根据本发明的另一实施例所述的热分析方法的流程图；图9示出根据本发明的一个实施例所述用于模拟温度的试验3的结果；图10示出用于判别加热空气的吹风速度和加热特性值之间的关系的试验的结果；图11的流程图示出根据本发明的另一实施例所述的程序的步骤；图12简要示出改进用于图11所示流程的第一加热阶段的加热条件的逻辑图；图13示出用于检测图11所示流程的第二加热阶段的加热条件的算法；图14简要示出用于检测图11所示流程的第二加热阶段的加热条件的另一种算法；图15示出利用根据本发明所述的热分析方法获得的一些实例；图16示出将被应用于第二加热阶段的图11的可选流程图；图17图示出根据本发明的另一实施例所述的用于热分析的装置和加热炉的方框图。
具体实施例方式
下面说明根据本发明所述的热分析方法和装置的第一实施例。在下面的说明中，用于焊接的回流炉作为一种实例进行讨论，但要说明的是，本发明并不局限于此。图1示出了回流炉(附图的上半部分)的实例、以及在回流炉中加热目标时目标的温度曲线(附图中的下半部分)。加热目标、或者在此情况下具有多个安装在其上的电子元件的电路板1利用输送设备8从图中的右侧引入回流炉10。之后使电路板1在由箭头2所示的方向上穿过回流炉10从右至左移动，并且在加热之后最终送出回流炉10，到达左侧。在加热炉10中这样移动过程期间，印刷在电路板1上的焊糊熔化，从而把安装在电路板1上的电子元件锡焊(即焊接)在电路板1上。在图1所示的回流炉10中，由7个加热部分I-VII构成，而且这些加热部分I-VII中的每一个具有各自独立的加热源7。每一加热源7从箭头5所示的上侧和下侧把受温度控制的被加热空气吹向电路板1、从而把目标或者电路板1和电子元件加热到所需的温度。
图1的下半部分示出了回流炉10中被加热目标的温度变化或者温度曲线。电路板1在温度Tr下(通常为室温)被引入回流炉10，并被逐渐加热，在加热部分III处到达预热温度T0，并且保持在该温度T0下一段时间t0。
之后，电路板1在加热部分VI处被加热到温度T2，该温度T2是熔融焊料所需的温度(目标加热温度)，并把电路板1在加热部分VI和VII中保持在温度T2下总共一段时间T2，以熔融焊料。焊料完全熔融之后，把电路板1送出加热部分VII，再冷却到大气温度水平。在冷却过程中，熔融的焊料固化，而且被安装的电子元件固定在电路板1上。冷却设备11可用于便于通过把空气或者冷却的空气吹向电路板1而进行冷却。图示的温度曲线仅仅是实例性的，而且通过改进每一加热部分I-VII的加热条件可实现其它所需的温度曲线。
对于在回流炉10中加热时需要实现完全焊接电子元件而且需要避免加热损坏这些电子元件的情况，采用某些形式的所需条件进行加热，以适当地控制回流炉10的加热，例如下面所列的条件(a)至(f)。这些条件如图1所示。可以理解这种条件可应用于焊料回流的目的，而且也可以根据加热的目的设置其它条件。
(a)被定为指标的加热温度和加热时间(T2，t2)它们用于根据加热的目的，使目标在所需的温度下保持所需的一段时间。在焊料回流加热的情况下，需要这种加热温度和加热时间，以将焊料保持在其熔点之上预定的时间段，从而实现完全熔融。
(b)所需的上限温度(Treq)这种温度是加热过程中需要到达的目标的峰值温度。在焊料回流加热情况下，需要这种温度，以将焊料转换到完全液化的相态下。
(c)最大温度(Tmax)这种温度是目标将不转换的最大温度。在焊料回流加热情况下，这种上限温度用于避免电子元件以及电路板加热损坏。
(d)可允许的极限温度和时间(T1，t1)它们是在加热过程期间目标可以承受的极限温度和时间条件。在焊料回流加热情况下，电子元件和电路板将在这种温度和时间水平下承受加热，而不会导致任何加热损坏。
(e)预热温度和时间(T0，t0)它们是在为到达所需的目的，在主加热之前加热目标所需的温度和时间。在焊料回流加热情况下，这些预热条件是为了激发焊糊流动，并为了避免由于在回流阶段温度急剧上升而造成电子元件加热损坏。
(f)温度变量(Δt)这是目标的多个测量点中的最大允许温度差。在焊料回流加热情况下，最好避免在电子元件之间存在任何局部温度变化。由于图1示出了仅用于单个测量点(即，单个电子元件)的温度曲线，因此在该图中未示出温度变量Δt。
需要针对每一加热部分I-VII确定合适的加热条件，以使在穿过回流炉10移动目标的同时，加热目标1可以满足加热操作过程中所需的所有这些加热条件。
现在，引入一些表示加热源和加热目标之间的热关系的等式。图2示出加热目标1上的一个测量点(即一个电子元件)、以及将被施加在测量点上的能量。在此情况下，使用由于吹动被加热空气而发生的对流式加热。测量点具有前表面S、厚度D、体积V，以及用于对流式加热的物理特性，即密度ρ、比热C和传热比h。当将被吹动的被加热空气的温度为Ta，并且测量点的表面温度为Ts时，将被传递的热能Q由下列等式表示Q＝h(Ta-Ts)S (1)在Δt秒期间测量点的表面温度Ts的温度变量ΔT大致表示为ΔTΔt=SρCV{h(Ta-Ts)+αϵF(Th4-Ts4)}---(2)]]>该等式可以改写为ΔTΔt=hSρCV(Ta-Ts)+αϵFSρCV(Th4-Ts4)---(3)]]>等式3右侧的后半部分表示辐射式加热项(element)，其中α为测量点的辐射吸收率，ε为测量点的辐射率，F为加热源和测量点之间的结构因子，而Th为辐射加热源的温度(表面温度)。
在对流式加热情况下，这种辐射式加热的效果一般很小，可以忽略。因此，对于对流式加热的情况，等式右侧的后半部分被删除，在这种情况下，等式3改写为ΔTΔt=hSρCV(Ta-Ts)---(4)]]>通过引入由下式表示的“m”值m=hSρCV---(5)]]>将等式4改写为ΔTΔt=m(Ta-Ts)---(6)]]>当起始时间(即t＝0)的温度Ts假定为Tint时，等式6可以改写为
Ts＝Ta-(Ta-Tint)e-mt(7)在等式7中，Ts和Tint都表示目标的表面温度，其中Tint为开始加热时的初始温度，而Ts为目标被加热时的已达温度。还有，在等式7中，“e”表示自然对数的底。在本说明书中，可以用于确定目标的表面温度Ts的等式7在下面称作“加热基础等式”。
利用等式7，可将等式6中的“m”改写为m=1tln[Ta-TintTa-Ts]---(8)]]>等式8中的“ln”表示自然对数。在等式8右侧的项中，加热时间t、加热温度Ta、初始温度Tint、以及已达温度Ts都是可测量的。于是，当测出这些项时，则可利用这些测量结果计算“m”的值。这就是说，一旦目标被加热，并且这种加热期间测得等式8右侧的这些值，就可利用等式8确定“m”的值，而无需知道诸如等式5所示的目标密度ρ、比热C和传热比h之类的目标的任何物理特性。在本说明书中，这样计算出的值“m”以下称作“m值”。由于从等式8计算出的m值基于通过特定加热炉加热而获得的目标的实际测量值，因此可以认为这种m值是由单个量化常数定义的“加热特性”。正如所理解的那样，加热特性显然表示进行测量的目标和加热炉的物理特性。
加热炉和目标的上述物理特性可包括、但并不局限于下述情况加热炉炉的结构、内部容积、加热源的类型、加热部分的个数和布局、加热源的响应、加热干扰、外部干扰等。
加热目标物理特性(表面积S、厚度D、比热C、传热比h等)、结构、初始温度、表面情况等。特别是电路板的情况下，还包括电子元件的安装密度和安装位置、以及衬底表面上的电路布局等。
在本说明书中，与加热炉和目标的加热特征有关的所有这些因素都被称作“加热特性”。m值可以认为是表示所有这些因素的“加热特性”的单个量化常数。
当在加热炉中加热目标时，很显然即便是基于单个目标，其加热条件在点与点之间也不相同。在仅依赖于目标的物理特性的传统热分析方法中，可以不考虑加热特性的上述各种因素，因此模拟结果发生波动。相反，根据本发明，可以避免这些缺陷，这是因为使用了表示影响加热条件的所有因素的m值。也就是说，通过使用模制，与使用单一物理特性的传统模拟结果相比较，可获得更实际而且更精确的模拟结果。
图3图示出将被用于确定m值的样品电路板1。多个电子元件3安装在样品电路板1上，而且热电偶4连接至被选作测量点的这三个元件3a、3b和3c。这些热电偶4连接至用于记录测量结果的外部记录设备6。测量结果可通过A/D转换器进一步从记录设备6传送到计算机或者加热控制器，但计算机或者加热控制器都没有在附图中示出。尽管附图中只选择了三个元件3a、3b和3c作为测量点，但将被测量的元件数并不局限于三个。一般来说，最好是识别出将被安装在电路板上的所有元件的加热特性(或者约束)、并且选择作为加热临界条件中那些有代表性的元件或者这样的元件即，对于被选择的测量点，相对于元件的尺寸和/或热容，其温度上升相当困难。
图4示出了在图1所示回流炉10的加热部分I的情况下，其中一个加热部分中的测量位置。这些测量位置是将要确定m值的位置。图中的垂直线表示测量点(目标)的温度，而水平线表示时间。在本说明书中，“测量点”和“测量位置”的彼此不同之处在于“测量点”表示在此进行温度测量的、将被加热的目标的部位，而“测量位置”表示在此进行温度测量的、加热炉的部位(即，确定m值的、加热炉的部位)。尽管图中的水平线表示时间，但也可将其解释为目标每经过t秒时的测量位置。在图示的实例中，在加热部分I有n个测量位置，其中该加热部分I具有彼此相同的距离，而且个数n可设定为任何所需的数值。在时间t期间，在这些测量位置的每个位置处加热目标，而且随着时间的流逝、或者随着目标在图中从右至左的移动，目标的温度逐渐上升。测量位置彼此之间不需要具有相同的距离，而是每一距离都可以是任意长的。
室温Tr下的样品电路板1被引入加热炉，利用从各个加热源7(参加图1)吹来的温度为Ta的被加热空气在每个测量位置加热样品电路板。在测量点3a、3b、和3c的温度逐渐从室温Tr上升的时间期间，测量各个表面温度Ts。根据等式8测得的温度计算总共n个m值(m1，m2，m3......和mn)。在等式7和8中，每一测量位置的初始温度Tint由在前测量位置达到的温度Ts给出。
尽管图4示出了仅用于电子元件3a的m值，但也可通过测量每个相应测量位置的各自温度而计算其它元件3b和3c中的每个元件的总共n个m值。根据由本发明所进行的试验，在单个加热部分选择100个测量位置(即n＝100)，并对每个测量点计算总共100个m值。选择这么多测量位置的原因是，即便在根据被加热空气的温度变化和/或被加热空气的吹动速度变化而改变单个加热部分时，特别是在加热炉的入口部分或者在两个相邻加热部分之间的边界处，也不可避免地由加热部分之间的加热干扰和/或外部空气导致某些影响，由此理想的是通过使每个测量位置变窄而确定许多个加热特性，以进行准确地模拟。相反，在只需要加热炉的一般特征的情况下，在极端情况下，只计算用于每个加热部分的一个m值、甚至计算整个加热炉的大多数临界部分的单个m值就足够了。
尽管图4只示出了加热部分I，也可采用类似的方式测量用于其它加热部分II-VII的每个测量位置的温度，由此计算用于所有这些位置的m值。假设其它加热部分中的每个位置也具有100个测量点，将被计算的m值的总数之和为2100(100个位置×7个部分×3个测量点)，而且所有这些值都被传送到计算机和/或加热控制器。
现在，将在下面说明一种模拟方法，该方法通过使用这些用于每个测量点和测量位置的计算出的m值、识别基于回流炉加热条件的变化的受热目标的温度曲线。如上所述，根据本发明，以样品电路板的实际加热和测量情况而确定表示加热特性的m值，而不需要使用将被加热的目标的诸如密度ρ、比热C和传热比h之类的物理特性。由于这样确定的m值表示每个测量位置的每个测量点处的单个加热特性，因此可以更有效更准确地模拟基于加热条件变化的温度曲线，而且可以不需要通过对样品电路板实际加热而进行验证。
图5(a)-5(e)示出利用回流炉根据本发明而执行的模拟结果1。图5(a)示出样品电路板1在回流炉10中进行输送而且被加热时，每个加热部分I-VII处的加热温度。在此加热过程期间，测量每个测量位置的每个测量点3a-3c的温度。在这种试验中对加热目标所需的条件为(a)被定为指标的加热温度和加热时间(T2，t2)T2＝220℃，而且t2≥20秒。
(b)所需的上限温度(Treq)230℃。
(c)最大温度(Tmax)240℃。
(d)可允许的极限温度和时间(T1，t1)T1＝200℃，而且t1≤40秒。
(e)预热温度和时间(T0，t0)T0＝160℃-190℃，而且t0＝60秒-120秒。
(f)温度变量(Δt)＜10℃。
把样品电路板1从图5(a)右侧引入加热部分I，并且随后通过以穿过每个加热部分I至VII的这种顺序在回流炉10中进行输送。由加热部分I至V组成的第一加热阶段为预加热阶段，而由加热部分VI至VII组成的第二加热阶段为回流阶段。在图中所示的实例中，预加热阶段的加热温度对于该阶段中的所有加热部分I-V设定为190℃。这种温度是用于预加热的允许温度范围的上限(T0)。回流阶段的加热温度对于该阶段中的加热部分VI和VII被设定为240℃，该温度等于所需条件中的最大温度(Tmax)。样品电路板1的输送速度v为1.25米/分钟。正如所理解的那样，在匀速输送目标的情况下，输送速度v可以用于进行分析，代替加热时间t。例如，当单个测量位置的长度为1时，可利用等式v＝1/t将时间t转换成输送速度v。
样品电路板1引入这样设定加热条件的回流炉10中，而且之后在回流炉10的每个测量位置测量样品电路板1的每个测量点处的表面温度Ts。结果，利用这些测得的温度Ts以及加热温度Ta和加热时间t(或者在此情况下为输送速度v)，根据等式8计算m值。
当计算出用于目标的每个测量点和加热炉的测量位置的所有m值时，就可以进行模拟。图5(b)示出了用于模拟的加热条件，其中加热部分I，II和VI中的加热温度是变化的，而输送速度v不变(v＝1.25米/分钟)。图5(c)示出这种加热条件下的模拟结果。通过使用如上所述计算出的相应m值根据等式7获得这些模拟结果。
在图5(c)中，示出了只有部分模拟结果包括用于3个测量点(3a，3b和3c)的温度变化Δt(上面所列出的所需条件中的(f)项)、最大温度Tmax(上面所列出的(c)项)、超过220℃的温度下的被定为指标的加热时间t2(上面所列出的(a)项)、以及超过200℃的温度下的允许极限时间t1(上面所列出的(d)项)。如果需要，通过使用用于单个测量点的每个测量位置的总共700个表面温度，也可以获得与上面所列的所需条件相对应的所有其它模拟结果。例如，图5(c)示出只在回流阶段的模拟数据，但是也可以得到预加热阶段的数据(例如，加热部分III的中心位置处的测量值)。
图5(d)示出了在与图5(b)所示的相同加热条件下、通过实际加热样品电路板1而获得的与图5(c)所列的相同项的验证结果。图5(e)示出图5(c)所示的模拟结果和图5(d)所示的验证结果之间的差别。正如从图5(e)所理解的那样，模拟和验证之间的最大温度差在测量点3b为2.4℃(228.1-225.7)，而在测量点3a处的最大时间差为2.4秒(28.0-25.6)。考虑到这样的事实，即由于回流炉和测量设备所引起的特定水平的测量变化是不可避免的，这种差值相当小，而且这也证明根据本实施例所述的模拟方法非常准确。
图5(c)和5(d)中的圆圈内的数值表示测量点3b处的峰值温度并不符合所需的上限温度(Treq＝230℃)，该温度是把焊料转换成完全液化相态所需的温度。于是，模拟结果(图5(c))以及验证结果(5(d))表明需要在回流阶段进一步升高温度和/或降低输送速度。
图6示出根据本实施例的另一试验性模拟结果2。图6(a)-6(e)中的图表的内容与图5(a)-5(e)的类似，即图6(a)示出用于加热样品电路板1以获得m值的加热条件。很显然，样品电路板1的每个测量点的温度不应超出加热源的加热温度。因此，在初始加热时刻，最好把预加热阶段的加热温度设定在最高可允许预加热的温度范围T0(190℃)、并且类似地把用于回流阶段的加热温度设定在最大温度Tmax(240℃)。由于可以只在一种方向上进一步地改变条件，当需要这种条件变化时，该方向是增加加热温度的方向，这种温度设定过程使用于选择模拟用后续加热条件的工作更加容易。用于这样加热的输送速度v为0.8米/分钟。除T2和T1分别设定在200℃和180℃之外，用于加热目标的所需条件与先前的试验1中的条件相同。
图6(b)示出用于模拟的加热条件，其中输送速度v为双倍的(0.8→1.6米/分钟)，而其它所有条件自初始加热以来没有变化。当进行模拟时，这种速度变化实际上是通过改变等式7中的加热时间t而实现的。也就是说，当输送速度为二倍时，每一加热部分I-VII处的加热时间变成一半。
图6(c)示出在上述改变的加热条件下执行模拟的结果，图6(d)示出在相同加热条件下通过实际上加热样品电路板1的验证结果，而图6(e)示出图6(c)和6(d)之间的差别。从图6(e)可以清楚看到，模拟和验证之间的最大温度差为4.1℃(214.9-210.8)，而最大时间差为4.6秒(19.8-15.2)。对于模拟精度来说，可以认为这是边际值(marginal level)。实际上，当与技术人员的预测和实际加热产生的结果之间的差值相比较时，这种差值的大小还是可以接受的。
但是，应当承认，当与图5(e)所示的差值相比较时，图6(e)所示的差值相对较大。对此的可能原因是，由于当样品电路板1高速经过两个相邻加热部分之间的边界时产生的加热界面，在此情况下的诸如双倍输送速度之类的急剧条件变化可能降低模拟精度。因此，在急剧条件变化时进行模拟的情况下，例如双倍输送速度的情况下，最好通过在这种更改的加热条件下实际上加热样品电路板而重新计算m值，并通过利用重新计算的m值进行进一步模拟。
图7示出在图5(c)和5(d)所示的测量点3a处的两条温度曲线，其中一条是使用根据本发明获得的m值的模拟结果的温度曲线，而另一条是通过在相同加热条件下在验证步骤中实际上加热样品电路板而获得的温度曲线。垂直线表示温度，而水平线表示时间(从右至左)。通过对从每一加热部分的100个测量位置(对于单个测量点总共有700个位置)获得的经计算的表面温度进行绘图，可得到模拟结果的温度曲线。从图中可以清楚看到，模拟结果和验证结果几乎相同，这就表明根据本实施例所述的模拟非常精确。从图中也可以理解，当在用于回流炉的总共700个位置处进行温度模拟时，可以获得几乎完美的温度曲线。
现在，通过参照图8所示的流程图在下面说明使用上述模拟方式进行热分析的方法。热分析的这种方法可用于确定诸如回流加热线之类的生产线中的加热炉的合适加热条件。首先，在确定m值阶段，在步骤#1确定加热炉的样品和加热条件。这种加热条件可包括，但并不局限于，每一加热部分I-VII的加热温度和加热时间(或者输送速度)、样品电路板的测量点、以及用于每一加热部分I-VII的测量位置。在步骤#2，输入用于加热目标的所需条件。在这种情况下，最好是包括上述所需的项(a)-(f)(T0，T1，T2，Tmax，Treq，ΔT，t0，t1，t2)，但还有可能包括任何其它所需的条件。
确定这些所需的条件之后，把样品电路板1引入回流炉，并通过在步骤#3使用温度测量设备(例如热电偶)测量每个测量点的表面温度Ts(包括初始温度Tint)。之后，在步骤#4，通过使用加热条件和已测的温度计算用于每个测量位置和测量点的m值或者加热特性值。怎样计算m值的方法和上面已经说明的方法相同。应当说明的是，如上所述，加热目标和/或加热炉的物理特性并不需要用于计算m值。进一步地，这样计算出的m值被认为是可以表示加热炉和加热目标的所有物理特性的加热特性值。
计算出m值之后，操作过程进入模拟阶段。在步骤#5，确定用于模拟的加热条件。在该步骤，可把用于每一加热部分的加热温度和加热时间(或者输送速度)设定在任何理想的值上。另外，如后面所述，如果使用对流式加热方式，还可以选择被加热空气的吹动速度。在步骤#6，根据使用在步骤#4计算出的相应m值的模拟结果生成温度曲线。尽管图7中只示出了一条用于单个测量点的温度曲线，但也可以生成用于所有其它测量点的类似温度曲线。在步骤#7，根据所有这些温度曲线，核对第一加热阶段的所需条件是否满足。在流程图中所示的过程中，该第一加热阶段与预加热阶段相对应。也就是说，在步骤#7，核对用于对所有测量点预加热的温度T0和时间t0(在先前所示的实例中，T0＝150-190℃，t0＝60-120秒)的所需条件是否满足。
如果不是所有测量点满足所需的条件，操作过程就进入步骤#5，而且重新设定诸如加热温度之类的模拟加热条件。如上所述，如果用于第一加热阶段(预加热阶段)的加热温度设定在可允许范围中的最高温度(先前实例中的190℃)，应当理解，当不满足所需条件时，因为被加热目标的温度将不超出加热温度，因此由于加热时间短而导致这种失败。由此，当重新设定第一加热阶段的加热条件时，无论是升高加热温度还是延长加热时间(或者降低输送速度)的条件变化、或者二者都发生变化是需要的。一般来说，对于第一加热阶段或者预加热阶段所需的加热条件的要求并不象对第二加热阶段的要求那样严格，这是因为第二加热阶段对于实现加热的最终目的更重要。
之后，在步骤#8，核对第二加热阶段所需的条件是否满足。在回流加热情况下，在该第二加热阶段需要严格的温度控制，从而确保电子元件的完全焊接，而且同时防止这些元件发生任何加热损坏。尽管用于第一和第二加热阶段的两个核对步骤#7和#8示出在流程图中，但如果需要，也可以有其它核对步骤，像第三或者第四加热阶段一样。相反，如果只需要一个加热阶段，也可以省略核对步骤#7和#8中的其中之一。
如果在核对步骤#8中不满足第二加热阶段的所需条件，操作过程就返回步骤#5，并修改用于模拟的加热条件。例如，如果模拟结果与图5(c)所示的结果相同，则用于测量点3b的所需上限温度(Treq)的圆圈内的数据(228.1℃)就不满足230℃的所需条件。于是，需要在步骤#5中通过升高加热温度或者延长加热时间9(或者降低输送速度)来修改用于回流阶段的加热条件，以满足这种所需的条件。正如图1所示，由于在此回流阶段给出了象一个网络一样的各种所需加热条件，因此当重新设定用于模拟的加热条件时，需要考虑所有这些因素。
在这种关系中，在现有技术中加热样品电路板之后，技术人员根据先前的结果确定用于后续加热试验的后续加热条件，并重复这种处理步骤。相反，根据本实施例，一旦计算出m值，就通过使用m值把模拟作为纸件上的工作来进行。因此，即便在有些随机的基础上设定后续加热条件，这种重复的模拟工作也并需要很长的时间。作为一实例，假定通过每次改变加热条件而进行10次重复模拟，在完成一次加热试验之后，在稳定条件下完成包括用于制作加热炉的等待时间的传统工作通常需要大约5小时。根据本实施例的模拟，这种模拟工作大约可在1小时内完成。显然当使用后面将会说明的计算机时，甚至能够以更高的效率完成这种模拟。
如果在步骤#8中所有用于回流阶段的所需条件都满足，则可在步骤#11确定如虚线所示的适当加热条件。步骤#9和#10为验证步骤，用于确认通过这种模拟工作确定的加热条件是否实际上满足通过实际上加热样品目标的所需条件。这些步骤#9和#10是任选的，而且只要能够确保根据本实施例所示的模拟工作的精度，就可以省略这些处理步骤。如果验证步骤#9和#10的结果表明不满足所需的条件，则操作过程就返回步骤#4，而且根据验证步骤的结果重新计算m值，并重复模拟步骤。通过改变加热条件而这样重复模拟工作，可获得更精确的温度模拟结果。
图9示出包括如下步骤的试验3即，加热样品电路板并获得m值；使用m值进行模拟；通过在与模拟相同的加热条件下实际加热样品电路板而验证模拟结果；根据这种验证过程所获得的数据重新计算m值；以及使用重新计算出的m值进行另一种模拟。图9(a)示出用于加热样品电路板的每一加热部分I-VII的初始加热条件。根据这种加热结果计算初始m值。图9(b)示出为执行第一次模拟而选出的加热条件，而图9(c)示出通过第一次模拟获得的最终温度和时间的一些结果。图9(d)示出通过在与图9(b)所示相同的加热条件下实际加热样品电路板而得到的相应验证结果，而图9(e)示出模拟结果(图9(c))和验证结果(图9(d))之间的差值。
根据图9(e)所示，最大温度差为3.4℃(239.4-236.0)，而最大时间差为3.3秒(240.1-236.8)，这是可以接受的精度水平，尽管与例如如图5(e)所示的那些其它结果相比不那么诱人。除加热部分I、II、VI和VII的温度变化之外，对于这种结果的可能原因在于还相当大地增加了加热目标的输送速度(从0.8至1.35米/分钟)。特别是，图9(d)圆圈中的数据，即用于测量点3a的t1(41.4秒，与所需的值＜40秒相比)、以及用于测量点3c的Tmax(240.1摄氏度，与所需的值＜240℃相比)都超出了可允许范围，这些数据在图9(c)所示模拟结果的情况下看不出来。
因此，使用通过实际加热样品电路板(图9(d))而从验证结果获得用于每个测量位置和测量点的相应重新计算出的m值，在9(f)所示加热条件下实施第二次模拟。在该第二次模拟中，降低了用于加热部分I-V和VII的加热温度，然而为了分别满足测量点3c和3a的t1和Tmax的条件，升高了用于加热部分VI的加热温度，关于这些温度在先前的加热过程生产了失败。如图9(g)所示的最新获得的模拟结果符合每个测量点3a-3c的所有所需条件。
图9(h)示出与图9(f)所示相同的加热条件下通过实际加热样品电路板而实现的验证结果。正如图9(f)清楚所示的一样，生成的曲线满足所有所需的条件，包括在图9(d)所示的先前验证步骤中没有满足的t1和Tmax。图9(i)示出图9(g)所示的模拟结果和图9(h)所示的验证结果之间的差值。从图9(i)中可以清楚看出，二者之间的最大温度差为1.0℃(38.8-37.8)，而最大时间差为1.0秒(231.3-230.3)，其远远小于图9(e)所示第一次模拟结果中的这些数值。从上面所述可以理解，通过重复计算m值的步骤和执行模拟，可逐渐提高模拟精度。这是因为用于模拟的加热条件一步一步地接近可以满足所有所需条件的目标加热条件。
可能发生这些情况，即一方面加热目标的其中一个测量点的温度超出最高温度Tmax(240℃)，而另一方面同一目标的其它测量点的温度可能没有达到所需的上限温度Treq(230℃)(即在测量点中存在较大温度不一致性)。例如通过调节加热目标的输送速度v(或者加热时间t)，即便在这种极端情况下，也有可能发现解决办法，但是特别是当条件的可允许范围非常窄时，确定合适的加热条件有时变得不可能。根据本发明，通过重复模拟，可以在短时间期间内识别出这种临界状态，这就有可能更早判断出确定合适的加热条件是不可能的。在现有技术情况下，即便在全部操作过程有时间损失的情况下，也要继续试验和误差处理过程。
当测量点(ΔT)之间的温度不一致性非常大时，可以考虑加热炉的物理条件可能存在某些问题和/或变化，例如被加热的空气没有吹到炉的内壁侧，或者被加热的空气由于某些原因而局部受阻。根据本发明，通过定期获得特定加热炉的m值并监视m值的趋势而可以预见加热炉的这类问题。另外，当使用多个加热炉时，可通过在相同加热条件下加热相同样品而获得每一加热炉的m值。通过对这些m值之间进行相互比较，可识别出这些炉的物理特性的差别，并且根据这些比较而识别出特定加热炉的问题。因此，根据本实施例所述的m值也可应用于加热炉的预防性维修和管理的目的。
进一步地，当识别出多个设备之间的物理特性差别时，可将这种差别用于从整体上控制多个设备。例如，一旦通过使用特定炉A获得m值，就可对另一加热炉B进行模拟，而不须实际获得用于该特殊炉B的单独m值，这是因为可通过使用二者之间的预先识别出的差值调整炉A的m值而很容易地识别出用于炉B的这种m值。
甚至可将根据本发明的上述实施例所述的热分析方法应用于更广泛的领域。其中的一个实例可通过在一个或者多个加热部分I-VII处改变被加热空气吹动的速度来进行模拟。在上述实施例中，假设被加热空气的吹动速度为常数(例如5每/秒钟)。但是，已经知道即便当加热温度相同时，改变被加热空气的吹动速度的情况下，也可以改变目标的传热。通过试验可获得传热和吹动速度之间的这种关系，或者对于某些情况可得到平均统计数据。
在图10所示的一种实例中示出了由本发明人进行试验而获得的被加热空气的吹动速度和加热特性值、或者m值之间的关系。附图中，水平线表示被加热空气的吹动速度(每/秒)，而垂直线表示m值。根据试验结果，当垂直线为y轴而水平线为x轴时，利用下列等式近似表示这种关系y＝0.0006x2-0.0009x+0.0377 (9)通过预先获得这种关系，可通过调整根据等式9所述的m值而进行包括改变被加热空气的吹动速度在内的模拟。其它模拟过程与上面所述的这些过程相同。
在上述实施例中，通过对流式加热对目标进行加热。根据本发明的另一种m值的可能性应用是辐射式加热，例如利用红外辐射加热目标。正如利用等式3在前面解释的一样，利用下列等式示出时间Δt期间加热目标的温度变化ΔTΔTΔt=hSρCV(Ta-Ts)+αϵFSρCV(Th4-Ts4)---(3)]]>等式右侧的前半部分是对流式加热项而后半部分是辐射式加热项。由于对于对流式加热来说辐射式加热的影响几乎可以忽略，因此在等式4所述的对流式加热的情况下舍去后半部分。在类似方式中，对于辐射式加热的情况，等式右侧前半部分可以舍去，成为下列等式
ΔTΔt=αϵFSρCV(Th4-Ts4)---(10)]]>通过利用等式10替换等式4，可以计算辐射式加热情况下的加热特性或者m值。其余的模拟步骤和上面所述的处理步骤类似，因此即使通过使用辐射式加热情况下的m值也能进行各种模拟。
根据本发明的加热特性的另一种可能的应用是冷却目标的情况。在图1所示的加热炉中，冷却设备11设置在现有加热炉10处。当不需要长时间在高温下留置目标(例如电路板的情况)时，空气或者已冷却的空气可吹向目标，以快速冷却目标。即便在这种冷却操作过程中，在类似于上述方式中，通过在具有已知冷却空气的温度和冷却时间的预定冷却条件的情况下冷却样品目标，并通过测量目标的每个测量点的温度，可计算由于冷却过程的m值。进行温度模拟的其余步骤类似于上面所述的步骤。
冷却设备和将被冷却的目标的这些表示加热特性(即在这种情况下为冷却特性)的m值也可应用于对完整的冷却过程进行热分析。例如，m值可应用于如下冷却过程，该冷却过程相对于图1所示的曲线具有完全颠倒的温度曲线，而且初始温度Tr作为对照轴。也就是说，通过在预定冷却温度和冷却时间(或者目标的传输速度)下在冷却设备中冷却样品、并通过测量位于冷却设备的至少一个测量位置的每个测量位置处的冷却目标的至少一个测量点的温度，而计算m值。通过使用这些m值而进行模拟，以生成温度曲线。也有可能确定满足冷却目标的所需温度曲线的合适冷却条件。
当将本发明的方法应用于这种冷却处理时，应该理解上面说明书中的一些技术术语需要被相应的冷却技术术语替换，例如用“冷却”替换“加热”，用“被冷却的空气”替换“被加热的空气”，用“预加热”替换“预冷却”，用“下降”替换温度的“上述”或者“升高”等等。代替被加热的空气或者用于加热的红外辐射，把被冷却的空气或者冷冻板用做冷却源。因此，在本说明书中，术语“加热”不但包括加热的通常解释，而且还意味着“负加热”，即冷却，除非有另外的特别限定。图1所示的加热炉通过使用输送装置8穿过炉10输送目标。本实施例可应用于其它类型的加热炉，例如不设有输送设备的炉。在这种加热炉中，目标放置在炉内部，并通过以特定的时间间隔改变炉内部的加热温度而不在加热炉内部移动目标，而根据所需的温度曲线加热目标。因此，在图1所示的加热炉10内构造而成的加热部分I-VII没有必要要求具有在物理上隔开的加热区，但宁可加热部分包括单个加热室(或者区)的情况，该加热室可在同一室内以各种温度条件对目标加热特定的时间间隔。
将在下面描述本发明的第二实施例。该实施例涉及程序或者记录这种程序的计算机可读记录介质，它们都可用于通过使用计算机执行上述热分析。
本实施例所述的程序和计算机可读介质基本上包括用于实现先前实施例中所述的热分析的处理步骤。也就是说，本实施例的程序构造成使计算机处理下列步骤使用基于等式8的这些测量结果，在特定加热条件(加热温度和加热时间)下加热样品目标，并测量目标的温度，从而计算m值或者加热特性值，或者，不同地，接收从计算机外部输入的以类似方式获得的m值；确定目标，例如电路板，并确定用于模拟的加热条件；通过使用用于模拟的加热条件和所获得的m值，计算用于电路板的每个测量点的温度，从而模拟温度曲线；通过将模拟结果与用于加热的所需条件进行比较，核对用于模拟的加热条件是否满足所需的温度曲线；如果用于加热的所需条件没有得到满足，就根据先前的核对处理过程修改用于后续模拟的加热条件，并且再次进行模拟；如果用于加热的所需条件得到满足，就判断加热条件是能够适当地满足用于加热的所需条件；而且任选地，如果在预定时间内在闭环中重复上述步骤，就判断不可能确定适当的加热条件来满足用于加热的所需条件。
上面所列的步骤基本上和先前实施例所述的这些步骤相同。但是，特定的算法将包含在程序中，从而使计算机本身修改和确定用于后续模拟的加热条件。下面说明针对具有第一加热阶段(即预加热阶段)和第二加热阶段(即回流阶段)的回流加热情况的这种算法，尽管该算法能够以类似的方式应用于其它类型的热分析方法。
下面所做的说明建立在假设用于加热目标的所需条件与先前实施例相同的情况下，说明如下(a)被定为指标的加热温度和加热时间(T2，t2)T2＝220℃，而且t2≥20秒。
(b)所需的上限温度(Treq)230℃。
(c)最大温度(Tmax)240℃。
(d)可允许的极限温度和时间(T1，t1)T1＝200℃，而且t1≤40秒。
(e)预热温度和时间(T0，t0)T0＝160℃-190℃，而且t0＝60秒-120秒。
这些具体的所需条件在下面的说明中在某些情况下可成块的示出。
尽管在此情况下为了简化起见不包括(f)项(温度变量ΔT)，但是如果需要，这种条件或者其它任何所需条件都可以加入。
参照图8，在步骤#3加热样品电路板，并利用在步骤#4测量的温度计算m值。在步骤#5确定用于模拟的加热条件，并通过这种模拟在步骤#7和#8核对这种加热条件是否满足所需的条件。图11示出包括下列算法的步骤，即在处理期间计算机本身确定用于模拟的合适加热条件。
在图11中，在步骤#21获得加热特性值(即m值)。通过图8所示的步骤#1-#4计算用于多个测量点和测量位置中的每一个的这种值。基于电路板的实际加热情况或者模拟结果，在步骤#22选出在第一加热阶段已达到最高温度的测量点(在图4所示实例的情况下，将选出测量点3c)。通过在预加热阶段选出并核对具有最温度的测量点3c(确认步骤A)，该测量点用于在步骤#23确认任何测量点的温度是否超出用于预加热阶段的可允许温度范围。如果测量点3c超出可允许温度范围，就意味着测量点3c在可允许范围的上限(190℃)之上。在这种情况下，通过在步骤#24根据预定的法则降低温度而修改加热条件，并在步骤#25再次进行模拟，之后处理过程返回至步骤#22，重复至此所述的步骤。
用于在步骤#24降低加热温度的其中一个可能的预定法则是在预加热阶段把加热温度降低到可允许范围的上限温度(109℃)。这是因为只要把加热温度设定在可允许范围的上限值，每个测量点都将不会超出可允许范围而被加热。用于降低加热温度的其它可能法则可以是识别已测量或者计算出的温度和可允许范围的上限温度(190℃)之间的温度差、以及利用这种温度差的值或者利用通过将这种温度差乘以特定比率而获得的值来降低加热温度。通过预先将这种预定法则输入到计算机，计算机可以做出适当的调整，以在步骤#24自身设定用于后续模拟的加热条件。
尽管图中未示出，但如果所选出的、已在步骤#22达到最高温度的测量点不符合可允许范围的下限温度(160℃)，则当然需要通过在步骤#24升高温度而修改加热条件，并在步骤#25再次进行模拟。处理过程随后返回至步骤#22，以重复上述步骤。但是，一般来说，当考虑到将被加热的目标的温度不会超出加热温度的事实时，可以不选择加热温度低于可允许范围的最低值的加热条件。因此，把这种调整看作是对例外情况的救济补偿。在这种情况下，可以以与上述用于降低温度的情况类似的方式、确定将被预先提供到计算机以升高加热温度的可能法则(尽管调整方向相反)。
如果在步骤#23中测量点3c的温度满足所需条件的可允许范围，则随后在步骤#26(确认步骤B)核对所需的预加热时间(60-120秒)是否满足。如果这种要求不满足，则为了使目标的温度在预加热阶段中的较早时刻达到所需的温度(190℃)，既可以通过升高加热温度也可以通过增加加热时间(或者降低输送速度)来修改加热条件。
图12示出用于在步骤#27升高温度的其中一个可能的预定法则。该图示出测量点3c(或者目标)的温度曲线，其中垂直线或者水平线分别表示温度和时间(从右至左)。水平线中的时间由加热部分I-VII顺序示出。将在温度Tr下引入加热炉的目标被逐渐加热，同时在预加热阶段的从I至V的加热部分输送目标，并在所示情况中的加热部分III的中部达到预加热温度T0的所需范围(160℃-190℃)。将目标保持在预加热温度值一段时间t。如果该时间t缩短至短于预加热时间t0(60秒)的所需范围，即如果t＜t0，则通过将各个温度上升例如1℃而在加热部分I和II(即，目标首先到达所需温度T0的、设置在部分III之前的任何加热部分)处对温度进行调整。根据修改的加热条件进行模拟，而且如果时间t再次不符合所需的时间t0，那么这些加热部分I和II的加热温度多次被调整例如1℃。重复这种步骤，直到时间t达到所需的时间t0。温度调整1℃只是实例性的，而且该值可以大于或者小于1℃。
仍然参照图12，用于在步骤#27增加加热时间的一种可能的预定法则为，所需时间t0对所计算的或者所测量的时间t的比值(t/t0，＜1)乘以目标的预先输送速度，或者是利用相同的比值除以先前的加热时间。可以预先确定是否在步骤#27通过升高加热温度、或者通过延长加热时间、或者二者兼有而进行调整。
尽管在图11和12没有示出，如果所计算的或者所测量的时间t超出预加热时间的所需范围t0，即如果t＞120秒，则以类似的方式调整加热条件，但调整方向相反。也就是说，通过在位于目标达到预加热温度T0的所需范围的那个加热部分之前的任何加热部分、将加热温度降低预定的量，或者通过根据预定法则在预加热阶段缩短加热时间，或者通过根据预定法则二者都采用，来修改加热条件。用于降低加热温度或者缩短加热时间的这种预定法则可以与上面所述的类似，但方向相反。在通常状态下，可以不需要采用这种相反方向来修改加热条件，因为在预加热阶段对所需条件的要求并不严格。因此，这种调整被认为是用于例外情况的救济补偿。
如果在预加热阶段已达到最高温度的测量点3c能够符合图11中的步骤#26的所需条件，就在步骤#28确认其余的测量点3a和3b是否也满足预加热阶段的温度和时间的所有所需条件(确认步骤c)。由于已达到最高温度的测量点3c也已符合这些条件，因此只有由于其它测量点而引起的可能不符合要求的情况将导致加热不足。因此，如果任何测量点不符合这些所需条件，则可以通过延长加热时间(或者降低输送速度)、或者通过升高加热温度、或者根据预定法则二者兼用，而在步骤#29修改加热条件，而且处理过程返回至步骤#25，以重复上述过程。在步骤#29用于延长加热时间的可能性预定法则是，将先前的输送速度乘以下列比值中最接近于1的比值，即用于每个测量点的所需时间t0(60秒)对所计算的或者所测量的时间t的比值(t/t0，＜1)，上述法则或者是以相同的比值除以先前的加热时间。用于在步骤#29升高温度的可能性预定法则是，识别所计算的或者所测量的温度和不符合所要求的温度范围的所有测量点的可允许范围(160℃)的下限温度之间的温度差；该法则也是，将加热温度升高与所有失败的测量点之间的最小温度差相同的量，或者将加热温度升高通过将特定比值乘以该最小温度差而获得的量。可预先将这种调整法则输入到计算机。
在图11所示的步骤#28确认所有测量点已经符合用于第一加热(预加热)阶段的所需条件之后，处理过程进入要求更严格的温度控制的第二加热阶段。为简化这种情况，此处假设所获得的图5(c)所示的数据为对三个测量点3a-3c的模拟(或者实际加热)结果。在图11的步骤#30中，选出所有测量点中在模拟或者实际加热期间已在回流阶段达到最低温度的其中一个测量点。为什么选出具有最低温度的测量点的原因在于，在用于焊接的回流阶段，包括具有最低温度的测量点在内的所有测量点都应以某种方式达到所需的上限温度(Treq230℃)，以便电路板上的焊料被完全转换成液化相态。在图5(c)所示的实例中，在步骤#30将选出测量点3b(如圆圈中所示，其峰值温度为228.1℃)(以下称作“下临界测量点3b”)。
当下临界测量点3b在这种情况下不符合所示的所需上限温度Treq(230℃)要求时，就需要通过升高加热温度修改加热条件。在这种关系中，应当注意在回流阶段的加热或者模拟期间已达到最高温度的其它测量点的温度(在图5(c)所示的实例中，为测量点3c)也可通过这样的调整而升高，而且这样的温度升高并不使测量点3c超出最大温度Tmax(240℃)。鉴于这种原因，也应仔细观察这种特殊测量点(在此情况下为测量点3c)(以下，称作“上临界测量点3c”)的温度升高。可以假设除下临界测量点3b和上临界测量点3c之外的其余测量点(在此情况下只有测量点3a)的温度曲线在下面所述的整个加热处理过程中处于(或者夹在)上下临界测量点之间。
在图11所示的步骤#31中，通过模拟检测可以使下临界测量点3b符合用于回流阶段(第二加热阶段)的所需条件的至少一种加热条件。对于这种检测目的，可以使用应用最大温度Tmax(240℃)和所需的上限温度Treq(230℃)的算法，将在下面对此进行说明。图13(a)示出该算法的概要，其中垂直线表示下临界测量点3b的温度，而水平线表示时间。在图中，在回流阶段构造成两个加热部分VI，VII，这与图1所示的加热炉类似。将被加热的目标从右至左输送，即随着时间流失，输送顺序为加热部分V，VI和VII，从右至左。
在图13(a)中，穿过预加热阶段的加热部分I-V被加热到预加热温度T0的下临界测量点3b被引入回流阶段的初始加热部分VI。随后以加热部分VI和VII的顺序加热下临界测量点3b。具有斜线的区域X表示这样的区域，即在该区域当在加热部分VI和VII中被加热时，下临界测量点3b的温度曲线将被确定在该区域。区域X的上边界由两条线限定，其中一条线是位于加热部分VI的起点处的预加热温度T0的点H和位于加热部分VI的终点处的最大温度Tmax的点E之间的温度上升线，而另一条线为位于加热部分VI的终点处(或者加热部分VII的起点处)的点E和位于加热部分VII的终点处的Tmax点G之间的线。区域X的下边界由位于加热部分VI的起点处的预加热温度T0的点H和位于加热部分VII终点处的所需上限温度Treq的点F之间的线限定。
只要下临界测量点3b的温度曲线被定在区域X中，满足回流阶段的至少两个所需条件的点3b，即测量点3b的温度就不会超出最大温度Tmax，也不会低于所需的上限温度Treq。尽管图中所示的区域X由H和E、以及H和F之间的所有直线限定，但这种线也可以是凹形或者凸形的，或者其它类型的曲线，或者这些线的组合，只要测量点3b的温度曲线不超出最大温度Tmax即可。
可以确定加热部分VI和VII的加热条件，从而利用m值通过模拟将下临界测量点3b的温度曲线设定在区域X内部。更具体地说，加热部分VI和VII的加热温度可以从预加热温度T0(190℃)上升到所给定的、由互不相关的加热炉从物理上限定的上限温度(例如为300℃)。通过将加热部分VI和VII中的每个加热部分的温度都独立地每次上升2℃，例如在预定范围内从最低温度(190℃)上升到最高温度(300℃)，而重复进行模拟。对于加热部分VI和VII的这种各自的温度变化的所有组合，可利用m值通过模拟获得下临界测量点3b的相应温度曲线。在这些温度变化的组合中，检测可以把下临界测量点3b的温度曲线设定在区域X内部的、加热部分VI和VII的任何温度组合。温度每次上升2℃只是实例性的，而且这种温度上升的梯度可以更大，如每次4℃，或者更小，例如每次1℃。
还有一些其它的加热炉结构，例如，在这些加热炉中第二加热阶段只有一个加热部分VI，或者两个或者两个以上的加热部分VI，VII，VIII等等。图13(b)和13(c)示出在这种情况下限定区域X的实例。如果回流加热阶段只有一个加热部分VI，则在加热部分VI检测加热条件的一种可能方式例如是，通过在加热部分VI每次改变2℃的加热温度来实施模拟，并识别可以把下临界测量点3b的温度曲线设定于图3(b)所示的区域X中的加热条件。如果回流加热阶段具有3(或者更多)个加热部分，则区域X由图13(c)所示的、由下列线组成的3条线限定，即一条线是位于初始加热部分VI的起点处的温度T0的点H和位于同一加热部分VI的终点处的最大温度Tmax的点E之间的线；一条线为点E和位于最后的加热部分(在此实例中为部分VIII)的终点处的最大温度Tmax的点G之间的线；以及一条线为点H和位于最后的加热部分(在此实例中为部分VIII)的终点处的所需上限温度Treq的点F之间的线。之后，通过对每个加热部分单独每次改变2℃、针对所有可能的组合进行重复模拟。图13(a)-13(c)所示的这些区域X仅仅是实例性的，而且还可以限定其它类型的区域。如上所述，H和E、以及H和F之间的线并不需要是直线。
图14示出通过改变上述加热部分的加热温度的组合而经过模拟检测到的下临界测量点3b的一些温度曲线。图14示出只在回流阶段的温度曲线(预加热阶段的曲线未示出)。在图14所示的实例中，图中所示的与6条温度曲线相对应的6种加热条件(或者加热部分VI和VII处的加热温度的6种组合)能够满意地将这些独立的曲线设定在区域X内部。这6条曲线中的每一条都已符合温度条件，即这些曲线的峰值低于最大温度Tmax并高于所需的上限温度Treq。还有，对于这6条曲线中的每一条，以一条一条的为基础，识别加热部分VI和VII的相应加热温度组合。
现在返回图11，在步骤#32确认下临界测量点3b的每条测得的曲线是否满足其它所需条件，即被定为指标的加热温度T2和时间t2(在220℃以上等于或大于20秒)(确认步骤D)。如果识别出的曲线都不满足这种要求，就意味着加热不充分，而且处理过程返回至步骤#33，在此步骤通过根据预定的法则延长加热时间(或者降低输送速度)而修改加热条件，之后处理过程返回至步骤#25，以重复上述步骤。
用于在步骤#33延长加热时间的预定法则的一种可能实例为，将先前的输送速度乘以、所需时间t2(20秒)对用于对所有识别出的温度曲线进行过模拟或者测量的时间t(t/t2，＜1)的比值中最接近1的比值，或者是以相同的比值除以先前加热时间。
如果在步骤#32下临界测量点3b的至少一条识别出的温度曲线满足这种要求，就在步骤#34确认这种温度曲线是否满足回流阶段的其它加热条件，即可允许极限温度T1和时间t1(在200℃以上等于或小于40秒)(确认步骤E)。如果所选择的所有温度曲线都不符合这种条件，就意味着目标被过度加热。在此情况下，通过根据预定法则缩短加热时间(或者增加输送速度)而修改加热条件，而且之后处理过程返回至步骤#25，以重复上述步骤。在此情况下预定法则的一种可能的实例为，将先前的输送速度乘以、可允许的极限时间t1对用于对所有检测出的温度曲线进行过模拟或者测量的时间t(t/t1，＞1)的比值中最接近1的比值，或者是以相同的比值除以先前加热时间。
如果在步骤#34下临界测量点3b的至少一条识别出的温度曲线满足这种要求，就选出其中一条曲线(例如图14所示的实例中，将选出曲线A)，该曲线以最小的时间差(或者最接近20秒)满足被定为指标的加热时间t2(等于或大于20秒)。在如上所述的所有测量点中，在样品加热时间，下临界测量点3b已达到最低温度，而且现在同一测量点3b的所选温度曲线(图14中的曲线A)已经满意地满足回流阶段的所有所需条件。可以假设用于其余测量点3a和3c的曲线都被设定在该曲线A之上(上侧，即较高温度以及较长加热时间的一侧)。因此，在步骤#36将对应于用于测量点3b的温度曲线A的加热部分VI和VII的加热条件能够临时确定为合适的加热条件，这种合适的加热条件被认为满足用于加热目标的所有所需条件。
下一步，在步骤#37，根据上述临时确定的加热条件，在假设在相同加热条件下加热其余测量点的情况下，进行模拟，以生成用于其余测量点的温度曲线。之后，在步骤#38根据模拟结果确认其余测量点是否实际上满足回流阶段的每个所需条件(确认步骤F)。在此关系中，通过确认上临界测量点3c是否能够满足包括最高温度Tmax的所有所需条件，而首先核对已在样品加热时间达到最高温度的上临界测量点3c。如果上临界测量点3c不满足用于加热的所需条件，则即便没有确认其余测量点是否满足所需条件，也可以临时判断出，这种临时确定的加热条件不是最终解决方案。
如果通过模拟确认上临界测量点3c能够满足所有所需条件，就可以认为用于其余测量点(在此实例中只是测量点3a)的温度曲线被设定(即，被夹)在上和下临界测量点3c和3b之间。因此，可以在步骤#36判断出临时确定的加热条件满足用于在所有测量点进行加热的所有所需条件。然而，以防万一，最好是进行模拟，以确认其余测量点是否也满足用于加热的所需条件。
如果在步骤#38通过模拟任何测量点都不符合所需的条件，就需要对加热条件进行其它调整。在此情况下，不符合所需条件的原因很明显是过加热，因为已经知道具有最低温度的下临界测量点3b能够符合所需条件。因此，通过在步骤#35根据预定法则缩短加热时间(或者增加输送速度)可修改加热条件，而且随后处理过程返回至步骤#25，以重复上述步骤。
当通过在步骤#35缩短加热时间而修改加热条件时，预定法则的一种可能实例是，将先前的输送速度乘以下列比值中最接近1的比值所述比值为被指定的目标加热时间t2对相应模拟结果t(t/t2，＞1)的比值、或者可允许极限时间t1对相应模拟结果t(t/t1，＞1)的比值、或者这两种比值中最接近1的比值。也有可能以相同的比值除以先前的加热时间。
尽管上面说明了所有的步骤，但当在步骤#38确认了所有所需条件都符合时，可在步骤#39将这种临时确定的加热条件最终确定为合适的加热条件。如果在这种最终确定的加热条件下加热目标，则至少假定经过在第一和第二加热阶段处所需条件都满足于所有测量点的模拟过程。尽管在图11所示的流程图中未示出，但仍然还有可能通过在相同加热条件下加热样品目标并在所有测量点处测量温度和时间以获得实际温度曲线，而验证这种最终确定的加热条件是否实际上满足所有所需条件。
在图11中，当在任意确认步骤A-F加热条件不符合所需条件而且修改加热条件时，处理过程就将通过附图所示的相应计时步骤#50。无论何时处理过程通过任何一个步骤#50，都对这样经过的时间n计数。有些时候，需要重复调整，而且处理过程进入闭环。在这种情况下，对闭环中重复的经过时间n进行计数，而且如果时间n超出预定的阀值数，就可以在步骤#51判断出不可能确定符合所需条件的合适加热条件。当认为确定合适的加热条件是不可能的时候，在短时期内得出结论成为一种任选步骤。在需要实际加热和测量样品目标的现有技术情况下，在这样的短时期内难于得出不可能的结论。当在步骤#51输出结论时，理想的是进一步分析，以识别哪种条件不被多少温度和/或时间差满足。根据本发明，如上所述，通过模拟很容易得到这种数据。
即便在没确定满足所有所需条件的合适加热条件时，也应存在在任何情况下需要合适的加热条件的情况，这种情况存在于几乎满足要求的条件中。满足这种要求的算法可以如下设置。图15(a)-15(c)示出修改加热条件时，用于每个测量点3a-3c的在被定为指标的加热温度T2(220℃)下的加热时间t2和可允许极限温度T1(200℃)下的加热时间t1的重复模拟结果。在图15(a)中，上临界测量点3c的时间t1(42秒)不满足所需条件(低于40秒)，这一点可在图11的步骤#38(确认步骤F)中发现。通过缩短加热时间而在步骤#35修改这种加热条件，并再次进行模拟。
图15(b)示出这样重复模拟的结果。尽管通过上述调整，上临界测量点3c可能符合所需时间(低于40秒)，但下临界测量点3b(18秒)不满足所需时间(大于20秒)，如圆圈内所示的时间。根据图11所示的流程图，在步骤#32(确认步骤D)产生了失败，而且处理过程进入通过延长加热时间而修改加热条件的步骤#33，并且再重复模拟。但是，根据这种步骤，很显然，如果延长加热时间，上临界测量点3c将不再满足所需时间t1(少于40秒)，而且因此在闭环内将重复相同步骤。
图16示出确定用于这种情况的近似解决方案的流程图。图16只示出比较容易理解的第二加热阶段(回流阶段)，但是类似于图11所示的流程图，当然，也有可能把第一加热阶段(预加热阶段)增加到该流程图中。在图16所示的流程图中，把步骤#52-#54增加到第二加热阶段。在图16中，如果状态转换到图15(a)和15(b)所示的情况，处理过程在步骤#32失败之后进入步骤#52，而且在步骤#52核对用于上临界测量点3c的温度T1(200℃)下的可允许极限时间t1(小于40秒)是否已经达到极限值。术语“极限值”是指模拟时间t已经达到极限时间t1(在此情况下为40秒)，或者甚至高于该极限时间t1。如果上临界测量点3c已经达到这种极限值，则很明显，如果处理过程进入步骤#33以延长加热时间，则上临界测量点3c不能再满足t1的所需条件。在此关系中，如果处理过程一旦进入上临界测量点3c不满足所需时间t1的步骤#38，并且通过在步骤#35缩短加热时间而进行后续调整以重复经过步骤#25的处理步骤，并且步骤#32的条件未被通过(clear)，则在步骤#52判断出上临界测量点3c已经达到这种极限值的点。
在此情况下，处理过程进入步骤#53，而且核对除下临界测量点3b之外的所有测量点是否满足所有的所需条件。这种步骤与步骤#38的处理步骤相对应。由于在此阶段已经知道上临界测量点3c处于极限值，而且假定其余测量点的温度曲线设定在(即夹在)下和上临界测量点之间，因此可如图中虚线所示跳过步骤#53。
如果步骤#53的条件满足(即，流程图中为“是”)，处理过程就进入步骤#54，以通过根据预定法则延长加热时间而修改加热条件，从而使下临界测量点3b满足被定为指标的加热温度t2。在步骤#54这样调整的加热条件被认为是在步骤#39的合适加热条件。图15(c)示出在以这种方式确定的加热条件下进行模拟的结果。由于在步骤#54延长加热时间，因此下临界测量点3b将符合被指定为指标的加热时间t2(大于20秒)。作为替代，上临界测量点3c不符合可允许极限时间t1(少于40秒)，如圆圈中所示。特别是对于回流处理过程的情况，加热的主要目的是完全熔融焊料，因此首先优先考虑的是使所有测量点符合被定为指标的加热温度T2和相应的加热时间t2。如果主要目的不同，就有可能使用其它算法，其中首先考虑的是其它条件，例如符合可允许的极限温度T1和时间t1。在步骤#54的预定法则的一种可能的实例为，将先前的输送速度乘以、被定为指标的时间t2与测量点3b的模拟结果的相应时间t的比值(t/t2，＜1)，或者是以相同的比值除以先前加热时间。
如果在步骤#53其它任何测量点都不符合所需条件，就在最后的步骤#51判断出确定合适的加热条件是不可能的。但是，这种判断依赖于加热的目的。如果在任何情况下需要任何近似的加热条件，则步骤#53可被跳过，而且处理过程进入步骤#54和#39，以确定近似的最终解决方案。
参照图11所做的上述说明涉及热分析程序，该程序包括第一(预加热)和第二(回流)加热阶段的加热条件。也有可能对于其它类型的加热处理过程应用类似的程序。例如，如果只设置一个加热阶段，则可通过利用图11所示的第一加热阶段或者第二加热阶段进行类似的热分析。如果需要三个或者更多加热阶段，则也可以通过有选择地使用第一或者第二加热阶段、或者以重复的方式使用这两个加热阶段而进行热分析。
在上面的说明中，当加热条件在任何确认步骤A-F都条件不符合所需条件时，可从确认步骤A重复所有处理步骤，该步骤A是用于所有情况的第一(预加热)加热阶段的第一确认步骤。如果包括加热温度和加热时间(或者目标的输送速度)在内的加热条件可在第一加热阶段和第二加热阶段中彼此独立地进行控制，在所有时间过程中，处理过程可以不必要返回至作为加热处理过程的真正起点的第一确认步骤A。可替换的，如果加热条件在任何确认步骤A-F都不符合第二(回流)阶段的所需条件，则可以只针对第二加热阶段修改加热条件，而且如图11中的虚线所示，处理过程返回至确认步骤D(或者步骤#30)，以重复只用于第二加热阶段的处理步骤。
在上述处理步骤中，诸如最大温度Tmax或者可允许的极限温度T1和时间t1之类的用于加热的每个所需条件被确定为用于诸如电路板之类的将被加热的整个目标的单个数据(或者单个条件)。这意味着，这样确定的条件同样应用于安装在电路板上的所有电子元件。这种情况的背景是，如果将被安装在电路板上的所有元件中的大多数热临界电子元件都符合所需条件，则其余的电子元件可更容易符合同样的条件。可供选择地，也有可能确定基于元件对元件的独立所需条件，而且这种独立条件可用做用于确定合适加热条件的辅助标准。例如，即便在其中一个测量点的被模拟温度上升到245℃，其中该温度例如高于240℃的最大温度Tmax的所需条件时，只要用于该特殊电子元件的独立的所需条件允许温度上升到例如250℃，这种加热条件就是可以接受的。在确定加热条件似乎很困难的热临界情况下，对于确定合适的加热条件来说，具有这种救济逻辑是特别有益的。
基于回流加热炉进行了上述说明，在该加热炉中延长/缩短加热时间和增加/降低输送速度可以交互使用，因为将被加热的目标在加热炉中输送。在不具备任何输送设备的分批式加热炉的情况下，仅应用调整加热时间。
本实施例开始说明的记录介质是可使计算机处理上述步骤的计算机可读记录介质。
下面说明本发明的第三实施例。本实施例涉及如第一实施例所述的用于进行分析的热分析装置、如第二实施例所述通过利用程序或者记录介质控制加热炉的温度的加热控制器、以及使用这种加热控制器的加热炉。图1所示的加热炉是本实施例的一种实例。参照图1，加热炉10具有多个加热部分I-VII，每一部分都具有加热源7。可独立控制每一加热源7的温度。利用输送设备8把加热目标1引入加热炉10，并随后根据所需的温度曲线加热目标，同时将输送目标经过各个加热部分I-VII。
加热控制器20连接至加热炉10，或者与加热炉10一体形成，而且设计成独立地在每个加热部分I-VII控制目标的加热温度和/或输送速度。加热控制器20根据加热样品目标1期间测得的温度，能够计算如第一实施例所述的m值、或者加热特性值。而且，加热控制器20能够确定可满足相应的所需条件的加热条件，而且能够根据用于加热的预定所需条件控制加热炉10。在此关系中，加热控制器20可使用用于记录第二实施例中所述的程序的记录介质30。
图17简要示出根据本实施例所述的加热控制器20的方框图。该加热控制器20具有输入装置28，通过该输入装置输入加热条件，该加热条件包括加热温度21和加热时间22、还有用于加热目标的所需条件27。可分别地输入通过在加热炉10中加热目标1而获得的测量温度23，以计算加热特性值(m值)。加热控制器20还具有存储器24，该存储器24存储用于计算目标温度的基本加热等式(等式7)、以及用于计算m值的等式(等式8)。通过使用这样输入的信息处理装置25可计算m值，并可通过使用基于修改的加热条件的m值进行模拟。加热控制器20还具有用于读取记录介质30的读取装置29，从而使用记录在介质30中的算法。通过这些装置，加热控制器20可根据基于模拟结果的所需条件确定适于用于加热目标的加热条件。这些结果通过输出装置26输出，而且基于该结果控制加热炉10。第二实施例中所述的记录介质30可应用于这些目的。
图17所述的加热控制器20具有通过输出装置26控制加热炉10的功能。加热控制器20也可用做用于进行模拟的热分析装置，从而当通过使用计算出的m值在已输入的加热条件下加热目标时，识别加热目标的温度。而且，如果需要，通过包括用于读取如第二实施例所述的记录介质的读取装置29，加热控制器20也可用做根据预定算法进行温度模拟的热分析装置。
如上所述，图1所示的回流炉仅示出了本实施例的一个实例，而且本实施例也可应用于不具有输送设备的加热炉。换句话说，本实施例可根据各自所需的温度曲线而应用于具有温度管理和控制功能的各种加热设备，例如用于金属材料的加热处理炉、用于粉末冶金的烧结炉、诸如用于陶瓷材料等的烘焙炉、用于熔融各种材料的熔融炉、或者燃烧废品的焚烧设备。
进一步地，如上所述，本说明书中的术语“加热”可具有宽泛的含义，包括负加热，本发明所示的这种加热炉包括用于冷却的设备，例如冰箱、冷冻机、冷却器等等。通过使用本发明的m值进行加热模拟的方法还可以完全类似的方式应用于用于进行冷却模拟方法的冷却情况。
仅以图示的目的、通过参照几个实施例给出了详细说明和具体实施例，而且需要说明的是，对于本领域的技术人员来说，从这种详细的说明中，本发明保护范围之内的各种变化和改进都是很显然的。
权利要求
1.一种热分析方法，其中，通过使用在目标测量点测量的温度以及加热炉的测量位置处的加热温度和加热时间，把在加热炉的任何测量位置处的目标的任何测量点的加热特性确定为单个不变量，所述加热特性表示加热炉和将被加热的目标的物理特性。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过周期性地获得所述不变量并分析所述加热特性的变化而检测加热炉的所述物理特性和/或缺陷。
3.如权利要求1所述的方法，其中通过从多个加热炉获得所述不变量并将所述多个加热炉的所述加热特性相互比较而检测特定加热炉的物理特性和/或缺陷的变化情况。
4.如权利要求1所述的方法，其中通过使用所述不变量，而模拟在给定加热条件下加热目标时目标的温度曲线。
5.如权利要求1所述的方法，其中通过使用所述不变量、而确定用于根据所需温度曲线加热目标的、加热炉的合适加热条件。
6.如权利要求5所述的方法，其中通过使用从用于多个加热部分中的每个加热部分的至少一个测量位置获得的不变量，确定用于多个加热部分中的每个加热部分的合适加热条件，其中所述多个加热部分构造在加热炉中，用于根据所需的温度曲线加热目标。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述加热条件包括加热炉中目标的加热温度、加热时间、输送速度中的任何一个、或者包括用于加热目标的被加热空气的吹动速度、或者包括上述条件的任意组合。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述加热炉是回流炉、加热处理炉、烧结炉、烘焙炉、熔融炉、或者焚烧设备中的任何一种。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述不变量是由下列等式限定的m值m=1tln[Ta-TintTa-Ts]]]>其中ln表示自然对数，Ta为加热炉测量位置的加热温度，Tint为在测量位置处目标的测量点的初始温度，Ts为在测量位置加热目标时已到达的温度，而t为在测量位置的加热时间。
10.如权利要求9所述的方法，其中当给出加热炉的加热温度Ta和加热时间t时，确定目标的温度Ts；或者当通过基于下列用于加热的基本等式，给出所需的温度Ta时，确定加热温度Ta和加热时间tTs＝Ta-(Ta-Tint)e-mt其中等式中的e表示自然对数的底。
11.如权利要求9所述的方法，其中当改变加热炉的被加热空气的吹动速度时，根据被加热空气的吹动速度和m值之间的预定关系式，调整所述m值。
12.一种热分析方法，用于根据与用于加热目标的预定所需条件相对应的所需温度曲线，确定用于在加热炉中加热目标的合适加热条件，其中所述方法包括如下步骤确定将被加热的样品目标和加热炉的加热条件；确定用于加热目标的所需条件；加热样品目标，并在所述加热炉的多个测量位置处、测量样品目标的至少一个测量点的温度；根据测量点的测量温度还有每一测量位置处的加热温度和加热时间，计算用于每一测量位置处的每个测量点的加热特性值；通过改变至少一个测量位置的加热温度和加热时间中的任何一个或者二者都改变，而修改加热条件；通过根据用于加热的基本等式使用相应的加热特性值，在经修改的加热条件下，模拟加热炉的每个测量位置处的目标的每个测量点的温度；当根据模拟的温度生成的温度曲线符合所述所需条件时，确定经修改的加热条件适于满足所需的温度曲线；而且当生成的温度曲线不符合所述的所需条件时，重新修改加热条件，而且重复上述处理步骤，直到生成的温度曲线符合所需条件。
13.一种热分析方法，用于根据与用于加热目标的预定所需条件相对应的所需温度曲线，确定用于在加热炉中加热目标的合适加热条件，其中所述方法包括如下步骤确定将被加热的样品目标和加热炉的每个加热部分的加热条件；确定用于加热目标的所需条件；加热样品目标，并在所述加热炉的每个加热部分的至少一个测量位置处、测量样品目标的至少一个测量点的温度；根据测量点的测量温度还有每一测量位置处的加热温度和加热时间，计算用于每一测量位置处的每个测量点的加热特性值；通过改变至少一个测量部分的加热温度和加热时间中的任何一个或者二者都改变，而修改加热条件；通过根据用于加热的基本等式使用相应的加热特性值，在经修改的加热条件下，模拟加热炉的每个测量位置处的目标的每个测量点的温度；当根据模拟的温度生成的温度曲线符合所述所需条件时，确定经修改的加热条件适于满足所需的温度曲线；而且当生成的温度曲线不符合所述的所需条件时，重新修改加热条件，而且重复上述处理步骤，直到生成的温度曲线符合所需条件。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述加热炉是回流炉、加热处理炉、烧结炉、烘焙炉、熔融炉、或者焚烧设备中的任何一种。
15.一种热分析方法，用于在目标被输送于具有多个加热部分的加热炉中的同时，确定用于加热目标的合适加热条件，所述目标包括具有被印刷在其上的焊料的电路衬底，所述多个加热部分根据与用于加热目标的预定所需条件相对应的所需温度曲线形成预加热阶段和回流阶段，其中所述方法包括如下步骤确定将被加热的样品目标和加热炉的每个加热部分的加热条件；确定用于在预加热阶段和回流阶段都加热目标的所需条件；加热样品目标，并在所述加热炉的每个加热部分的至少一个测量位置处、测量样品目标的至少一个测量点的温度；根据测量点的测量温度还有每一测量位置处的加热温度和加热时间，计算用于每一测量位置处的每个测量点的加热特性值；通过改变至少一个测量部分的加热温度和加热时间中的任何一个或者二者都改变，而修改加热条件；通过根据用于加热的基本等式使用相应的加热特性值，在经修改的加热条件下，模拟加热炉的每个测量位置处的目标的每个测量点的温度；当根据模拟的温度生成的温度曲线符合预加热阶段和回流阶段的所述所需条件时，确定经修改的加热条件适于满足所需的温度曲线；而且当生成的温度曲线不符合预加热阶段或回流阶段的所述的所需条件时，重新修改加热条件，而且重复上述处理步骤，直到生成的温度曲线符合所需条件。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括如下步骤在确定这种加热条件适于满足所需的温度曲线之前，通过在相同加热条件下实际上加热样品目标并在所述加热炉的每个测量位置处测量样品目标的每个测量点的温度，而验证已通过模拟而符合预定的所需条件的加热条件；当在验证步骤中生成的温度曲线符合所需条件时，确定已验证的加热条件适于满足所需的温度曲线；当在验证步骤中生成的温度曲线不符合所需条件时，根据验证步骤的结果，重新计算用于每个测量位置处的每个测量点的加热特性值，并重复上述处理步骤，直到所生成的温度曲线符合所需条件。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述加热特性值是由下列等式限定的m值m=1tln[Ta-TintTa-Ts]]]>其中ln表示自然对数，Ta为加热炉测量位置的加热温度，Tint为在测量位置处目标的测量点的初始温度，Ts为在测量位置加热目标时已到达的温度，而t为在测量位置的加热时间。
18.如权利要求12所述的方法，其中利用下列等式确定用于加热的基本等式Ts＝Ta-(Ta-Tint)e-mt(7)其中，Ta为加热炉测量位置的加热温度，Tint为在测量位置处目标的测量点的初始温度，Ts为在测量位置加热目标时已到达的温度，t为在测量位置的加热时间，m为相应的加热特性值，而e为自然对数的底。
19.如权利要求12所述的方法，其中用于加热目标的所述所需条件包括下列任何一个步骤或者这些步骤的任意组合(a)被定为指标的加热温度和加热时间，用于把目标在特定温度下保持特定长的时间，从而达到加热的目的；(b)所需的上限温度，这种上限温度是加热期间目标需要到达的温度；(c)最大温度，该温度是为保持其功能，目标将不超出的温度；(d)可允许的极限温度和时间，这是在加热处理过程期间，目标可以承受的温度和时间；(e)预热温度和时间，这是为达到最终目的，在加热之前用于加热目标所需的温度和时间；(f)目标的多个测量点中的可允许的温度变量。
20.一种用于使计算机处理用于确定加热炉的合适加热条件的步骤的程序，所述加热炉具有用于根据与用于加热目标的预定所需条件相对应的所需温度曲线、加热目标的多个加热部分，其中所述步骤包括当在测量位置在特定加热条件下加热目标时，获得所述多个加热部分中的每个加热部分的至少一个测量位置处的加热特性值，所述加热特性值是根据所述测量位置处的加热温度和加热时间、还有目标的至少一个测量点的测量温度计算出的；在所有测量点选择在加热期间已达到最高温度的一个测量点，并确认所选择的测量点的温度是否超出所需条件的上限(确认步骤A)；当在确认步骤A所选择的测量点的温度超出所需条件时，通过根据预定法则降低加热温度而修改加热条件，并通过使用相应的加热特性值、在修改后的加热条件下、在每个测量点模拟温度，再从确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤A所选择的测量点的温度不超出所需条件时，就确认所选择的测量点是否符合所需条件的加热时间(确认步骤B)；当所选择的测量点的加热时间在确认步骤B短于所需条件时，通过根据预定法则升高加热温度、或者通过根据预定法则延长加热时间而修改加热条件，并通过使用相应的加热特性值在修改后的加热条件下对每个测量点进行温度模拟，并且从确认步骤A重复上述处理步骤；当所选择的测量点的加热时间在确认步骤B超出所需条件时，通过根据预定法则降低加热温度、或者通过根据预定法则缩短加热时间而修改加热条件，通过使用相应的加热特性值在修改后的加热条件下对每个测量点进行温度模拟，并且从确认步骤A重复上述处理步骤；当所选择的测量点的加热时间在确认步骤B符合所需条件时，确认其它所有测量点是否符合所需条件(确认步骤C)；当在确认步骤C任何一个测量点不符合所需条件时，通过根据预定法则延长加热时间、或者根据预定法则升高加热温度而修改加热条件，而且通过使用相应加热特性值、在修改后的加热条件下对每个测量点模拟温度，再从确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤C所有测量点符合所需条件时，确定这种加热条件适于满足所需温度曲线。
21.一种用于使计算机处理用于确定加热炉的合适加热条件的步骤的程序，所述加热炉具有用于根据与用于加热目标的预定所需条件相对应的所需温度曲线、加热目标的多个加热部分，其中所述步骤包括当在测量位置在特定加热条件下加热目标时，获得所述多个加热部分中的每个加热部分的至少一个测量位置处的加热特性值，所述加热特性值是根据所述测量位置处的加热温度和加热时间、还有目标的至少一个测量点的测量温度计算出的；在所有测量点选择在加热期间已达到最低温度的一个测量点作为临界测量点；通过根据预定算法使用用于每个测量点的相应加热特性值、模拟临界测量点的温度，检测用于每个加热部分的加热条件，所述加热条件使所述临界测量点都满足目标需要达到的所需上限温度和目标不应超出的最大温度；确认检测步骤的任何检测出的加热条件是否符合目标需要通过(clear)以实现加热目的的、被定为指标的加热温度和加热时间(确认步骤D)；当在确认步骤D所有检测出的加热条件都不符合被定为指标的加热温度和加热时间时，通过根据预定法则延长加热时间而修改加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下在每个测量点模拟温度，而且从选择临界测量点的步骤重复上述处理步骤；当在确认步骤D任何检测出的加热条件都符合被定为指标的加热温度和加热时间时，确认这种检测出的加热条件是否符合目标在加热期间可以承受的、可允许极限温度和时间的其它所需条件(确认步骤E)；当在确认步骤E所有检测出的加热条件都不符合可允许的极限温度和时间时，通过根据预定法则缩短加热时间而修改加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下在每个测量点模拟温度，而且从选择临界测量点的步骤重复上述处理步骤；当在确认步骤E任何检测出的加热条件符合可允许的极限温度和时间时，利用所有检测出的加热条件中的最短时间、临时选择已通过可允许极限温度和时间要求的一种检测出的加热条件、作为用于满足所需温度曲线的合适加热条件；通过使用其它测量点的相应加热特性值在临时选择的加热条件下模拟温度，确认所有其它测量点是否符合第二加热阶段的所需条件(确认步骤F)；当在确认步骤F所有测量点都不符合所需条件时，通过根据预定法则缩短加热时间而修改临时选择的加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下模拟每个测量点的温度，而且从选择临界测量点的步骤重复上述处理步骤；当在确认步骤F所有测量点符合所需条件时，确定临时选择的加热条件适于满足所需温度曲线。
22.一种用于使计算机处理用于确定加热炉的合适加热条件的步骤的程序，所述加热炉具有用于根据与用于第一阶段和第二阶段中的每个阶段相对应的预定所需条件、形成用于加热目标的第一和第二加热阶段的多个加热部分，其中所述步骤包括当在测量位置在特定加热条件下加热目标时，获得所述多个加热部分中的每个加热部分的至少一个测量位置处的加热特性值，所述加热特性值是根据所述测量位置处的加热温度和加热时间、还有目标的至少一个测量点的测量温度计算出的；在所有测量点选择在第一加热阶段加热期间已达到最高温度的一个测量点，并确认所选择的测量点的温度是否超出所需条件的上限(确认步骤A)；当在确认步骤A所选择的测量点的温度超出第一加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则降低加热温度而修改加热条件，并通过使用相应的加热特性值、在修改后的加热条件下、在每个测量点模拟温度，再从确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤A所选择的测量点的温度不超出第一加热阶段的所需条件时，就确认所选择的测量点是否符合第一加热阶段的所需条件的加热时间(确认步骤B)；当所选择的测量点的加热时间在确认步骤B短于第一加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则升高加热条件、或者通过根据预定法则延长加热时间而修改加热条件，通过使用相应的加热特性值在修改后的加热条件下对每个测量点进行温度模拟，并且从确认步骤A重复上述处理步骤；当所选择的测量点的加热时间在确认步骤B超出第一加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则降低加热条件、或者通过根据预定法则缩短加热时间而修改第一加热阶段的加热条件，通过使用相应的加热特性值在修改后的加热条件下对每个测量点进行温度模拟，并且从确认步骤A重复上述处理步骤；当所选择的测量点的加热时间在确认步骤B符合第一加热阶段的所需条件时，确认所有其它测量点是否符合第一加热阶段的所需条件(确认步骤C)；当在确认步骤C任何一个测量点不符合第一加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则延长第一加热阶段的加热时间、或者根据预定法则升高加热温度而修改加热条件，而且通过使用相应加热特性值、在修改后的加热条件下对每个测量点模拟温度，再从确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤C所有测量点符合第一加热阶段的所需条件时，在所有测量点中选择已在加热期间在第二加热阶段达到最低温度的一个测量点作为临界测量点；通过根据预定算法在第二加热阶段使用用于每个测量点的相应加热特性值、模拟临界测量点的温度，在第二加热阶段检测每个加热部分的加热条件，所述加热条件可使所述临界测量点都满足目标需要达到的所需上限温度和目标不应超出的最大温度；确认检测步骤的任何检测出的加热条件是否符合目标需要通过(clear)以实现加热目的的、被定为指标的加热温度和加热时间(确认步骤D)；当在确认步骤D所有检测出的加热条件都不符合被定为指标的加热温度和加热时间时，通过根据预定法则延长加热时间而修改加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下在每个测量点模拟温度，而且从选择临界测量点的步骤或者确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤D任何检测出的加热条件都符合被定为指标的加热温度和加热时间时，确认这种检测出的加热条件是否符合目标在加热期间可以承受的、可允许极限温度和时间的其它所需条件(确认步骤E)；当在确认步骤E所有检测出的加热条件都不符合可允许的极限温度和时间时，通过根据预定法则缩短加热时间而修改加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下在每个测量点模拟温度，而且从选择临界测量点的步骤或者确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤E任何检测出的加热条件符合可允许的极限温度和时间时，利用所有检测出的加热条件中的最短时间、临时选择已通过可允许极限温度和时间要求的一种检测出的加热条件、作为用于满足所需温度曲线的合适加热条件；通过使用其它测量点的相应加热特性值在临时选择的加热条件下模拟温度，确认所有其它测量点是否符合所需条件(确认步骤F)；当在确认步骤F所有测量点都不符合第二加热阶段的所需条件时，通过根据预定法则缩短加热时间而修改临时选择的加热条件，通过使用相应加热特性值在修改后的加热条件下模拟每个测量点的温度，而且从选择临界测量点的步骤或者确认步骤A重复上述处理步骤；当在确认步骤F所有测量点符合用于第二加热阶段的所需条件时，确定临时选择的加热条件适于满足所需温度曲线。
23.如权利要求22所述的程序，其中当在确认步骤F发现所有测量点都不符合第二加热阶段的所需条件之后，当重复处理步骤过程期间在确认步骤D用于临界测量点的所有加热条件都不符合被定为指标的加热温度和时间要求时，通过缩短加热时间修改加热条件，所述程序进一步包括通过根据预定法则延长最后临时选择的加热条件的加热时间、近似确定合适加热条件的的逻辑。
24.如权利要求22所述的程序，其中所述程序进一步包括做出如下判断的逻辑，即当在任何确认步骤A-F、在闭环中的多次重复处理步骤超出预定时间时，判断出根据所需温度曲线确定用于加热目标的合适加热条件是不可能的。
25.如权利要求22所述的程序，其中所述加热特性值是由下列等式限定的m值m=1tln[Ta-TintTa-Ts]]]>其中ln表示自然对数，Ta为加热炉测量位置的加热温度，Tint为在测量位置处目标的测量点的初始温度，Ts为在测量位置加热目标时已到达的温度，而t为在测量位置的加热时间；而且根据用于加热的下列基本等式对使用相应加热特性值的每个测量点的温度进行模拟Ts＝Ta-(Ta-Tint)e-mt其中，等式中的e为自然对数的底。
26.如权利要求22所述的程序，其中当所选择的测量点的温度在确认步骤A超出所需条件时用于降低加热温度的预定法则即可以是，把加热温度降低到所需加热条件的可允许范围的上限温度，也可以是将加热温度降低通过下列运算获得的量，即以特定比值乘以、在所测量的或者所模拟的温度、和可允许范围的上限温度之间识别出的温度差。
27.如权利要求22所述的程序，其中当所选择的测量点的加热时间在确认步骤B短于或者超出所需条件时用于升高或者降低加热温度的预定法则即可以是把特定加热部分的加热温度升高也可以是降低预定的量，其中特定加热部分这样设定在下列加热部分之前，即在该加热部分中所选择的测量点的温度达到所需条件的可允许范围。
28.如权利要求22所述的程序，其中在确认步骤C任何一个测量点不符合所需条件时用于延长加热时间的预定法则为，将目标先前的输送速度乘以、所需加热时间、对用于对不符合所需条件的每个测量点进行过测量或者模拟的加热时间的比值中最接近1的比值，或者是以相同的比值除以先前加热时间。
29.如权利要求22所述的程序，其中用于检测使临界测量点都满足所需上限温度和最大温度的加热条件的预定法则由以下步骤构成通过将各自的加热温度每次以预定的量独立地、在加热部分的起点处、从目标的初始温度升高到由加热炉限定的预定上限温度，建立至少两个加热部分的加热条件的组合；在加热条件的每种已建立的组合下，模拟临界测量点的温度，并且对应于加热条件的每种组合生成温度曲线；以及检测加热条件的任意组合，所述组合可以使相应的经模拟的温度设定在由所述的至少两个加热部分限定的区域内部，该区域由上边界和下边界包围；其中上边界包括位于先前加热部分的初始热温度的点H和位于同一加热部分的终点的最大温度的点E之间的温度上升线，还有位于所述点E和位于所述至少两个加热部分的终点的点G之间最大温度的线；同时所述下边界包括位于所述点H和位于所述至少两个加热部分终点的所需上限温度的点F之间的线。
30.如权利要求22所述的程序，其中当在确认步骤D所有加热条件都不符合所需时间条件时用于延长加热时间的预定法则为，将目标先前的输送速度乘以、被定为指标的加热温度下加热时间、对用于对不符合所需条件的每个测量点的相应模拟的时间的比值中最接近1的比值，或者是以相同的比值除以先前加热时间。
31.如权利要求22所述的程序，其中当在确认步骤E所有测量条件都不符合所需时间条件时用于缩短加热时间的预定法则为，将目标先前的输送速度乘以、可允许的极限温度下加热时间、对用于对不符合所需条件的每个测量点的相应模拟的时间的比值中最接近1的比值，或者是以相同的比值除以先前加热时间。
32.如权利要求22所述的程序，其中当在确认步骤F任何加热条件都不符合所需时间条件时用于缩短加热时间的预定法则为，将目标先前的输送速度乘以、被定为指标的加热温度下加热时间对相应的模拟时间中、或者可允许的极限温度下加热时间、对用于对不符合所需条件的每个测量点的相应模拟的时间的比值中最接近1的比值，或者是以相同的比值除以先前加热时间。
33.如权利要求22所述的程序，其中除用于加热目标、将被相同地应用于目标任何部分的所有所需条件之外，单独确定将被独立地应用于目标的每个相应测量点的各个所需条件；而且所述程序包括用于做出判断的逻辑，即便在某些测量点加热条件不符合所有所需条件的某些要求，只要将被应用于这些特殊测量点的所述各个所需条件得到满足，就认为这种加热条件合适。
34.一种记录程序的计算机可读记录介质，用于使计算机处理下述步骤，所述步骤根据与用于加热目标的所需条件相对应的所需温度曲线，确定用于加热目标的合适加热条件，其中所述程序由权利要求22限定。
35.一种用于执行热分析的装置，用于在加热炉中加热目标，包括输入装置、存储器和处理器；其中所述输入装置获得加热炉的加热温度和加热时间的信息以及目标的温度信息；所述存储器存储用于计算加热特性值的逻辑和用于加热的基本等式、或者通过使用所述加热特性值还有加热温度和加热时间获得用于计算目标温度的逻辑；以及所述处理器通过使用存储在所述存储器中的所述逻辑和所述基本等式，计算所述加热特性值、或者与加热温度和加热时间相对应的目标的温度。
36.如权利要求35所述的装置，其中所述装置进一步包括用于读取记录介质的读取装置，其中所述处理器通过使用由输入装置获得的用于加热目标的所需条件、通过读取记录介质获得的读取装置的算法以及由处理器计算出的加热特性值，确定包括加热温度和加热时间的合适加热条件。
37.如权利要求35所述的装置，其中所述加热特性值是由下列等式限定的m值m=1tln[Ta-TintTa-Ts]]]>其中ln表示自然对数，Ta为加热温度，Tint为目标的初始温度，Ts为加热目标时已到达的温度，而t为加热时间。
38.如权利要求35所述的方法，其中利用下列等式确定用于加热的基本等式Ts＝Ta-(Ta-Tint)e-mt(7)其中，Ta为加热温度，Tint为目标的初始温度，Ts为加热目标时已到达的温度，t为加热时间，而e为自然对数的底，m为加热特性值。
39.一种用于确定合适加热条件的加热控制器，所述加热条件包括用于在加热炉中构成的每个加热部分的加热温度和加热时间，而且所述加热控制器还用于根据这样确定的合适加热条件控制加热炉，从而根据与用于加热目标的所需条件相对应的所需温度曲线加热目标，所述控制器包括输入装置、输出装置、存储器、处理器和用于读取记录介质的读取装置；其中所述控制器通过读取由权利要求34限定的记录介质控制加热炉。
40.一种加热炉，用于加热根据与用于加热目标的所需条件相对应的所需温度曲线加热被引入炉内的目标，所述加热炉包括至少一个加热部分、设置在每个加热部分以加热目标的加热源、以及能够控制用于每个加热部分的加热条件的加热控制器；其中所述加热控制器由权利要求39限定。
41.如权利要求40所述的加热炉，其中所述加热炉是回流炉、加热处理炉、烧结炉、烘焙炉、熔融炉、或者焚烧设备中的任何一种。
42.一种热分析方法，其中，通过使用在目标的所述至少一个测量点测量的温度、还有在冷却装置的至少一个测量位置处冷却温度和冷却时间，把在冷却设备的一个测量位置的目标的至少一个测量点的冷却特性确定为单个变量，所述冷却特性表示将被冷却的冷却设备和目标的物理特性。
43.如权利要求42所述的方法，其中通过使用所确定的变量，确定用于根据所需温度曲线冷却目标的冷却设备的合适冷却条件。
全文摘要
通过使用在目标测量点测量的温度(Tint和Ts)以及加热炉的测量位置处的加热温度(Ta)和加热时间(t)，把在加热炉的任何测量位置处的目标的任何测量点的加热特性值确定为单个不变量。不用使用目标的物理特性就可以计算加热特性值(m值)。通过使用m值，在短时间期间内可模拟修改后加热条件下的被加热目标的温度曲线，而不需以很高的精度实际加热和测量目标的温度。通过使用这种模拟，可以容易确定用于根据所需加热条件加热目标的合适加热条件。
文档编号C21D11/00GK1672107SQ0381766
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月30日 优先权日2002年7月31日
发明者野野村胜, 矶端美伯, 大西浩昭, 谷口昌弘 申请人:松下电器产业株式会社