KR100674252B1 - 리플로우 납땜기의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프린트 기판을 납땜하기 위한 리플로우 납땜기의 플럭스 회수 및 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명 리플로우 납땜기의 냉각장치는, 프린트기판이 탑재된 컨베이어의 반송라인을 따라 설치되는 다수의 가열실(10); 상기 가열실(10) 일측에 설치되는 복수의 냉각실(20); 상,하부 타공노즐(21)(22) 배면측에 다수의 배관(P)으로 상호 연결되고 내부에 냉각수가 순환 이송되는 흡열체(31)가 장착된 상,하부 흡열기(30); 상기 흡열기(30)와 배관(P)으로 연결되고 일측의 냉각수 공급 펌프(41)로부터 공급된 냉각수 냉각하는 냉각기(40); 상기 냉각기(40)에 냉각수 공급하는 물탱크(50)를 포함하는 구조로써, 종래의 실온 송풍 구조보다 냉각 효율이 현저히 향상되고 냉각관의 내주면상에 플럭스 찌꺼기의 고착이 방지됨에 따라 냉각관을 별도로 청소할 필요가 없다.

가열실, 냉각실, 흡열기, 흡열체, 냉각관, 가습관, 냉각기, 펌프, 물탱크, 배관

Description

리플로우 납땜기의 냉각장치{COOLING SYATEM FOR REFLOW SOLDERING APPARATUS}

도 1은 종래 리플로우 납땜기의 정면도.

도 2는 종래 리플로우 납땜기의 측단면도.

도 3은 본 발명에 따른 리플로우 납땜기의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 리플로우 납땜기의 냉각 장치를 확대해서 보인 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 리플로우 납땜기에 장착된 흡열기의 일부가 절개된 측면 절개 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 리플로우 납땜기에 장착된 흡열기의 일부가 절개된 전면 절개 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 리플로우 납땜기에 장착된 흡열기의 측단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10. 가열실 20. 냉각실

30. 흡열기 31. 흡열체

32. 냉각관 33. 가습관

40. 냉각기 41. 펌프

50. 물탱크 P. 배관

본 발명은 프린트 기판을 납땜하기 위한 리플로우 납땜기의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 다수의 가열실을 거쳐 용융 납땜이 이루어진 프린트 기판을 수냉 방식에 의해 신속히 냉각시킴과 동시에 땜납시 발생되는 플럭스 가스를 효과적으로 제거할 수 있도록 한 리플로우 납땜기의 냉각장치에 관한 것이다.

종래부터 사용되고 있는 일반적인 리플로우 납땜장치는, 프린트기판에 칩부품을 땜납페이스트나 접착제로 임시로 부착한 후에, 예를 들면 215℃ 이상에서 가열된 공기나 원격적외선을 조사하여 땜납페이스트를 융해함으로써 납땜이 행하여지고, 납땜 종료후에는 자연적으로 냉각하여 응고함으로써 칩부품을 프린트기판에 장착하고 있었다. 즉, 리플로우 납땜장치는, 전자부품을 탑재한 기판을 컨베이어로 반송하면서, 가열실에서 가열하여 땜납 페이스트(soldering paste)를 용융한 후, 냉각실에서 냉각·고화하여, 전자부품을 기판상에 납땜하는 장치이다.

이 리플로우 납땜장치에는, 송풍기와 히터가 설치되어 열풍에 의해 전자부품을 리플로우 납땜하는 것이 있다. 이러한 방식의 리플로우 납땜장치로서는, 한국공 개특허 제10-2004-0104737호, 제10-2002-0013712호 및 등록특허 제10-0432192호 등에 기재되어 있으며, 도1 과 도 2에 도시된 도면을 참조하여 종래의 리플로우 납땜기의 대략적인 구조와 냉각 방식을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 리플로우 납땜기의 정면도이고, 도 2는 종래 리플로우 납땜기의 측단면도로서, 도시된 바와같이 종래의 리플로우 납땜기는 복수의 가열실(1)과 냉각실(5)을 컨베이어의 반송라인을 따라 차례로 가지고 있으며, 각 가열실(1)과 냉각실(5)에 각각 히터(2)와 송풍기(6)가 설치된다. 상기 가열실(1)의 히터(2)는 컨베이어를 사이에 두고 상하로 설치되어 있고, 별도의 송풍기에 의해서 히터(2)를 통하여 가열된 열풍이 각 가열실(1)에 설치되는 바람도입수단(blow guidance means)으로 도입되어 다수의 분출구멍(3)으로 내뿜어 전자부품을 탑재한 프린트기판상의 땜납 페이스트를 가열·용융한다.

이와 같이, 프린트기판상에 용융 접합된 땜납은 냉각실(5)을 거치면서 경화되면서 프린트기판상에 다수의 전자부품 고정이 이루어지게 된다.

이때, 상기 프린트기판은 가열실(1)을 거치면서 땜납 페이스트의 용융에 의해서 플럭스 가스를 발생시키게 되는 데, 상기 플럭스 가스는 냉각실(5)의 송풍 구조에 의해서 냉각실(5) 내부로 유입되고 일측에 송풍기(6)가 장착된 냉각관(7)을 거쳐 냉각됨에 따라 액상의 상태로 드레인을 통해 외부로 배출된다. 또한, 플럭스 가스가 제거됨과 동시에 송풍기(6)에 의해 냉각된 에어는 노즐을 통해 냉각실(5)로 송출되고 냉각실(5) 내에서 플럭스 가스를 포함하는 고온의 에어는 냉각관(7)을 통해 다시 유입되는 순환 구조로 이루어진다.

그러나, 종래의 리플로우 납땜기에 채용된 냉각 구조는 플럭스 가스가 포함된 뜨거운 공기가 냉각관(7)에 유입될 때, 냉각관(7)의 온도가 일정 온도 이하로 유지되어야만 냉각관(7)을 경유하는 플럭스 가스가 전량 액화되어 드레인을 통해 외부로 배출되는 바, 대략 25℃ 정도인 실내의 공기를 송풍기(6)를 통해 냉각관(7) 내부로 불어주는 것 만으로는 충분한 냉각 효과를 얻을 수 없는 단점이 있다.

이와 같은 단점 때문에 냉각관(7)으로 유입되는 공기중에 포함된 플럭스 가스는 전량 액체 상태로 변하지 못하고 일부 가스 입자가 냉각관(7) 내주면에 달라붙게 됨에 따라 냉각관(7)이 협소해져 냉각 효율을 떨어뜨리고, 최종적으로는 냉각관(7)이 막히는 문제점이 지적되고 있다.

또한, 상기 냉각관(7)이 협소해짐에 따라 냉각 효율이 저하되면, 냉각실(5)을 경유하는 프린트기판의 급냉 조건, 즉 용융 페이스트를 경화시켜 다수의 전자부품이 고정되도록 할 때의 용융 페이스트 경화 시간이 지연됨에 따라 땜납의 강도가 떨어지게 됨과 아울러 액화되지 못한 플럭스 가스가 냉각실(5) 내벽면에 부착된 상태로 응고되어 있다가 외부 열에 의해 녹아 흘러내림으로써, 프린트기판의 납땜 불량의 원인이 되기도 한다.

따라서, 본 발명은 종래 리플로우 납땜장치에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 다수의 가열실 일측에 설치된 냉각실이 수냉 방식에 의해 신속히 냉각되어 프린트기판의 납땜 강도를 향상시킴과 동시에 상기 가열실을 거치면서 발생되는 플럭스 가스가 전량 액화되어 외부로 배출되도록 함에 따라 납땜 불량률이 현저히 감소되도록 한 리플로우 납땜기의 냉각장치가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 프린트기판이 탑재된 컨베이어의 반송라인을 따라 설치되는 다수의 가열실과 냉각실로 이루어진 리플로우 납땜기에 있어서, 상기 가열실 일측에 설치되는 복수의 냉각실과, 각 냉각실의 상,하부에 장착되는 흡열기와, 상기 흡열기에 연속적으로 냉각된 물을 공급하는 냉각기와, 상기 냉각기와 흡열기를 순환 유동하는 냉각수가 저장되는 물탱크로 이루어진 리플로우 납땜기의 냉각장치에 의해서 달성된다.

상기 냉각실은 전면(全面)에 다수의 통공이 구비된 상,하부 분배타공노즐이 대향면에 장착되어 상기 상,하부 분배타공노즐 사이로 컨베이어를 따라 반송되는 프린트기판이 이송되면서 가열실을 거쳐 용융된 프린트기판의 용융 페이스트가 냉각된다.

또한, 상기 냉각실의 배면측에는 상,하부에 각각 냉각관과 가습관이 내장된 흡열기가 장착되어 내부의 냉각관을 통해 이송되는 냉각수에 의해 냉각된 공기가 덕트를 통해 송출되도록 하고, 흡열기 내부로 유입된 뜨거운 공기는 냉각수와 접촉됨과 동시에 가습관에 의한 가습에 의해서 일정 온도 이하로 급냉이 이루어지게 된다.

이때, 상기 흡열기 내부로 유입된 뜨거운 공기중에는 가열실을 경유하며 발생된 플럭스 가스가 포함되어 있으며, 상기 플럭스 가스는 낮은 온도(5℃ 정도)에서 유지되는 흡열기 내부에서 전량 액화되어 흡열기의 임의 지점에 구비된 드레인을 통해 액상으로 외부 배출이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 흡열기 내에 장착된 가습관은 흡열기 내의 습도를 비교적 높게 유지시킴으로써, 플럭스 가스의 액화 조건 충족과 더불어 냉각장치 내의 정전기 발생을 방지하는 역할을 하게 된다.

이와 같은 본 발명 리플로우 납땜기의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 아래의 도면을 참조한 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 리플로우 납땜기의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 리플로우 납땜기의 냉각 장치를 확대해서 보인 사시도이다.

도시된 바와같이, 본 발명 리플로우 납땜기의 냉각장치는 가열실(10)의 일측에 복수의 냉각실(20)이 설치되고 상기 냉각실(20)의 배면측 상,하부에 각각 흡열기(30a, 30b)가 장착되며, 상기 흡열기(30a, 30b)와 다수의 배관(P)으로 연결된 냉각기(40) 및 냉각기(40)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 저장용 물탱크(50)로 구성되어 있다.

상기 가열실(10)은 프린트기판이 탑재되어 반송되는 컨베이어를 중심으로 그 상,하부에 일렬로 다수 설치되며, 상기 다수의 가열실(10) 사이로 이송되는 프린트기판을 향해 고온의 에어가 송풍됨으로써, 프린트기판 표면의 땜납 페이스트가 용융되어 납땜이 이루어지게 된다.

상기 가열실(10)을 거쳐 납땜이 이루어진 프린트기판은 표면의 용융 페이스트가 냉각실(20)을 거치면서 경화됨에 따라 프린트기판상에 다수의 전자부품이 견고하게 부착된다.

상기 냉각실(20)은 상면과 저면에 각각 휀(FAN)(23)(24)이 장착된 상,하부 타공노즐(21)(22)로 구성되어 상기 상,하부 타공노즐(21)(22) 사이로 땜납이 용융된 프린트기판이 이송되며, 각 타공노즐(21)(22)의 배면측에는 다수의 배관(P)으로 상호 연결된 상,하부 흡열기(30a, 30b)가 장착되어 있다.

여기서, 상기 에어의 송풍 경로는 하부 타공노즐(22)을 통해 유입된 플럭스 가스를 포함한 고온의 에어가 하부 흡열기(30b) 내부로 유입되어 냉각되면서 에어중의 플럭스가 제거되고, 냉각된 에어는 다시 배관(P)을 타고 각 휀(24)이 연결된 덕트(25)로 이송되어 휀(24)의 구동에 의해서 타공노즐(21)(22)을 통해 송출됨으로써, 연속적인 에어의 순환에 의해 프린트기판의 표면 냉각이 이루어지게 된다.

한편, 프린트기판 가열시 발생되는 플럭스 가스의 제거와 에어의 순환 냉각이 이루어지도록 하는 흡열기(30)의 구성을 아래 도시된 도5 내지 도7에 의거하여 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 리플로우 납땜기에 장착된 흡열기의 일부가 절개된 측면 절개 사시도이고, 도 6은 흡열기의 전면 절개 사시도이며, 도 7은 흡열기의 측단면도이다.

도시된 바와같이, 상기 흡열기(30)는 박스 형태로 구성되어 내부에 원통형 냉각관(32)이 다단으로 적층된 흡열체(RADIATOR)(31)가 장착되고, 상기 흡열체(31) 의 일측에는 외주면에 다수의 통공(33a)이 형성된 원통형의 가습관(33)이 내장된다.

또한, 상기 흡열기(30)는 저면 임의 지점에 드레인홀(34)과 상기 드레인홀(34)에 결합된 드레인호스(35)가 흡열기(30)의 외부로 연장 형성된다. 이때, 상기 드레인호스(35)는 흡열기(30) 내에서 액화된 액상의 플럭스 찌꺼기가 드레인홀(34)을 통해 집수되어 흡열기(30)의 외부로 배출되도록 한다.

그리고, 상기 흡열기(30)는 하부 일면에 투명의 점검창(37)을 두어 흡열기(30) 내부에서 액상으로 변화하는 플럭스의 액화 여부를 확인할 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 흡열체(31)는 다수의 냉각관(32)을 경유하는 냉각수에 의해서 대략 5℃ 이하로 냉각되는 데, 상기 냉각수는 흡열기(30) 상단의 배관연결구(36)에 연결된 배관(P)을 통해 냉각실(20) 전방의 물탱크(50)로부터 공급된다.

한편, 상기 물탱크(50)는 도2에 도시된 바와같이, 흡열기(30)에 내장된 흡열체(31)의 냉각관(32) 내부로 공급될 때, 냉각기(40)를 통한 물리적인 냉각에 의해서 5℃ 이하의 저온으로 냉각된 냉각수가 공급되도록 하며, 상기 냉각기(40) 일측에 결합된 냉각수 공급용 펌프(41)를 통해 각 흡열기(30)로 냉각수의 공급이 이루어지도록 한다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명 리플로우 납땜기의 냉각장치는, 프린트기판의 반송 방향으로 설치된 다수의 가열실(10) 일측에 복수의 냉각실(20)이 병렬로 연결 설치되어 상기 가열실(10)을 거쳐 용융된 프린트 기판의 땜납 페이스트가 수냉 방식으로 냉각된 에어가 송출되는 냉각실(20)을 거쳐 반송되면서 급속히 냉각됨으로써 견고한 납땜이 수행될 수 있는 구조로 이루어져 있다.

또한, 상기 냉각실(20)은 냉각실(20)을 구성하는 각 타공노즐(21)(22) 배면측에 장착된 다수의 흡열기(30)에 의해서 냉각됨과 아울러 상기 타공노즐(21)(22)을 통해 고온의 에어가 유입된 각 흡열기(30)는 에어중에 포함된 플럭스 가스를 전량 액상으로 변화시키고 플럭스가 제거된 에어만이 타공노즐(21)(22)로 다시 송출되도록 한다.

이때, 상기 흡열기(30)는 내부의 흡열체(31)를 통한 에어의 냉각과 에어중에 포함된 플럭스 가스를 제거하게 되는 데, 상기 흡열체(31)를 구성하는 다수의 냉각관(32)에 저온의 냉각수가 순환 이송되면서 흡열체(32) 주위의 에어를 냉각시키게 된다. 또한, 상기 에어가 냉각되면서 플럭스 가스가 액화될 때 상기 흡열체(32) 일측에 장착된 가습관(33)을 통해 흡열기(30) 내로 가습입자를 분무함으로써, 플럭스 가스의 액화를 부추켜 액화 시간이 단축되도록 함에 기술적 특징이 있다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명 리플로우 납땜기의 냉각장치는 프린트기판의 냉각 이송되는 각 냉각실 배면측에 장착된 흡열기가 냉각기에 의해서 물리적으로 냉각된 냉각수가 순환 이송됨으로써, 종래의 실온 송풍 구조보다 냉각 효율을 현저히 향상됨에 따라 프린트기판의 납땜 강도를 강화시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 흡열기 내부로 유입된 고온의 에어중에 포함된 플럭스 가스가 전량 액화되어 흡열기의 외부로 배출됨으로써, 냉각관의 내주면상에 플럭스 찌꺼기의 고착이 방지됨에 따라 냉각관을 별도로 청소할 필요가 없으며, 플럭스 찌꺼기에 의한 납땜 불량이 해소될 수 있는 작용효과를 기대할 수 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 프린트기판이 탑재된 컨베이어의 반송라인을 따라 병렬로 설치되는 가열실(10);

   상기 가열실(10) 일측에 설치되고 한 쌍의 상,하부 타공노즐(21)(22)이 대향을 이루도록 결합된 냉각실(20);

   각 상,하부 타공노즐(21)(22) 배면측에 배관(P)으로 상호 연결되고 내부에 냉각수가 순환 이송되는 흡열체(31)가 장착된 상,하부 흡열기(30a, 30b);

   상기 흡열기(30a, 30b)와 배관(P)으로 연결되고 일측에 장착된 냉각수 공급 펌프(41)로부터 공급된 냉각수를 물리적으로 냉각하는 냉각기(40); 및

   상기 냉각기(40)에 냉각수 공급 펌프(41)를 통해 냉각수를 공급하고 각 흡열기(30a, 30b)의 흡열체(31) 상에서 순환 이송된 냉각수가 집수되는 냉각수 저장용 물탱크(50);를 포함하는 리플로우 납땜기의 냉각장치에 있어서,

   상기 흡열기(30a, 30b)는, 박스 형태로 구성되어 내부의 흡열체(31) 일측에 외주면에 통공(33a)이 형성된 원통형의 가습관(33)이 내장되며 상기 가습관은 흡열기 내로 가습입자를 분무함으로써 플럭스 가스를 액화시키는 것을 특징으로 하는 리플로우 납땜기의 냉각장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 흡열체(31)는, 원통형 냉각관(32)이 다단으로 적층 결합된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 리플로우 납땜기의 냉각장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 흡열기(30)는, 저면에 드레인홀(34)이 형성되어 상기 드레인홀(34)과 결합된 드레인호스(35)가 흡열기(30)의 외부로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 리플로우 납땜기의 냉각장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 흡열기(30)는, 하부 일면에 투명의 점검창(37)이 구비된 것을 특징으로 하는 리플로우 납땜기의 냉각장치.

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