KR101065803B1 - Flux reaction module for reflow process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리플로(reflow) 공정에서 발생하는 기상의 플럭스를 화학적으로 실시간으로 처리하는 리플로 공정의 플럭스 처리 장치를 개시하며, 상기 플럭스 처리 장치는, 리플로 공정을 수행한 후 플럭스를 기상으로 포함하는 배기 가스를 가열하는 히터; 및 상기 히터에 의하여 가열된 상기 배기 가스를 통과시키면서 상기 배기 가스 내의 상기 플럭스를 상기 배기 가스 내에 존재하는 산소와 반응시켜서 필터링하는 촉매 모듈;을 포함함을 특징으로 한다.The present invention discloses a flux processing apparatus of a reflow process that chemically processes a gaseous flux generated in a reflow process in real time, wherein the flux processing apparatus performs a flux in a gaseous phase after performing a reflow process. A heater for heating the exhaust gas comprising; And a catalyst module for reacting and filtering the flux in the exhaust gas with oxygen present in the exhaust gas while passing the exhaust gas heated by the heater.
Description
본 발명은 플럭스 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리플로(reflow) 공정에서 발생하는 기상의 플럭스를 화학적으로 실시간으로 처리하는 리플로 공정의 플럭스 처리 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flux processing apparatus, and more particularly, to a flux processing apparatus of a reflow process for chemically real-time processing of a gaseous flux generated in a reflow process.
반도체 공정에서 리플로(Reflow) 공정은 고온으로 솔더(Solder)를 용융하여 기판에 부품을 안정되게 전기적으로 접속하는 공정이다.In the semiconductor process, a reflow process is a process of stably melting and connecting a component to a substrate by melting a solder at a high temperature.
이러한 리플로 공정에서는 플럭스가 필수적으로 발생된다. 플럭스란, 용가재(溶加材)로서 리플로 공정에서 접합부를 깨끗이 하고, 접합 시에 산화물이 생기는 것을 방지하며, 접합이 확실하게 이루어지게 하는 조성제(助成劑)를 의미한다. Flux is essentially generated in this reflow process. Flux means a composition agent which cleans a junction part in a reflow process as a filler material, prevents generation | occurrence | production of an oxide at the time of joining, and makes joining reliably.
플럭스는 배기 가스에서 제거되어야 하며, 기존에는 플럭스를 냉각 및 응집시킨 후 응집된 플럭스를 재가열하여 회수하는 방법을 채택하고 회수된 플럭스는 폐기하였다.Flux has to be removed from the exhaust gas, conventionally adopting a method of cooling and flocculating the flux and then reheating and recovering the flocculated flux, and the recovered flux is discarded.
상술한 종래의 플럭스 제거 기술은 대한민국 등록특허 제10-203374호 등에 개시되어 있다.The conventional flux removal technique described above is disclosed in Korean Patent No. 10-203374.
도 1은 종래의 플럭스 처리 기술에 의하여 배기 포트 내에 플럭스가 응집된 상태를 나타낸 사진이며, 이를 가열하면 도 2와 같이 플럭스가 회수될 수 있다.1 is a photograph showing a state in which flux is agglomerated in an exhaust port by a conventional flux treatment technique, and when heated, flux may be recovered as shown in FIG. 2.
종래의 플럭스 제거 기술은 도 3과 같은 구조의 플럭스 필터 유니트가 이용될 수 있다.In the conventional flux removal technique, a flux filter unit having a structure as shown in FIG. 3 may be used.
도 3의 플럭스 필터 유니트에서 플럭스 함유 배기 가스와 냉각 공기가 동시에 접촉하는 튜브의 벽면을 통하여 열 교환이 이루어지며, 플럭스는 낮은 표면 온도의 벽면에 도 1과 같이 응집되어서 배기 가스와 분리될 수 있다. In the flux filter unit of FIG. 3, heat exchange is performed through a wall of a tube in which the flux-containing exhaust gas and the cooling air are in contact simultaneously, and the flux may be aggregated on the wall surface of a low surface temperature as shown in FIG. 1 and separated from the exhaust gas. .
분리된 플럭스는 가열되어 회수될 수 있으며 플럭스가 필터링된 배기 가스는 배기되거나 질소 장비의 경우 냉각 존으로 다시 회귀되어 냉각에 이용될 수 있다. The separated flux may be heated and recovered and the flux filtered exhaust gas may be exhausted or returned to the cooling zone in the case of nitrogen equipment and used for cooling.
상술한 종래의 플럭스 제거 기술은 배기 가스 내에 함유된 플럭스를 효과적으로 제거하는데 한계가 있고, 질소 장비에 사용되는 경우 리플로 공정에서 사용되는 질소 가스의 소모량을 감소시키는데 어려움이 있다.
The conventional flux removal technique described above is limited in effectively removing the flux contained in the exhaust gas, and when used in nitrogen equipment, it is difficult to reduce the consumption of nitrogen gas used in the reflow process.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 리플로 공정 후 배기되는 배기 가스에 함유된 기상의 플럭스를 연소시켜 이산화탄소와 물 등으로 실시간으로 분해하는 리플로 공정의 플럭스 처리 장치를 제공함을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a flux processing apparatus of a reflow process that burns a gaseous flux contained in exhaust gas exhausted after a reflow process and decomposes it into carbon dioxide and water in real time.
또한, 본 발명은 리플로 공정 후 배기되는 가스에 함유된 플럭스를 연소시켜서 필터링하여 배기 가스 중의 산소 농도를 낮추어서 상기 리플로 공정에 상기 배기 가스를 재사용하도록 제공하는 리플로 공정의 플럭스 처리 장치를 제공함을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a flux treatment apparatus of a reflow process that burns and filters the flux contained in the exhaust gas after the reflow process to lower the oxygen concentration in the exhaust gas so as to reuse the exhaust gas in the reflow process. For other purposes.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention by those skilled in the art.
본 발명에 따른 리플로 공정의 플럭스 처리 장치는, 리플로 공정을 수행한 후 플럭스를 기상으로 포함하는 배기 가스를 가열하는 히터; 및 상기 히터에 의하여 가열된 상기 배기 가스를 통과시키면서 상기 배기 가스 내의 상기 플럭스를 상기 배기 가스 내에 존재하는 산소와 반응시켜서 필터링하는 촉매 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The flux treatment apparatus of the reflow process according to the present invention, after performing the reflow process, the heater for heating the exhaust gas containing the flux in the gas phase; And a catalyst module for reacting and filtering the flux in the exhaust gas with oxygen present in the exhaust gas while passing the exhaust gas heated by the heater.
여기에서, 상기 히터 및 상기 촉매 모듈은 단열재가 내벽을 이루고 절연재가 외벽을 이루는 케이스 내에 형성되는 상기 배기 가스의 배기 경로 상에 설치됨이 바람직하다.Here, the heater and the catalyst module is preferably installed on the exhaust path of the exhaust gas formed in the case in which the heat insulating material forms an inner wall and the insulating material forms an outer wall.
그리고, 상기 촉매 모듈은 둘 이상 서로 이격된 상태에서 병렬로 배치되어 상기 배기 가스의 상기 플럭스를 순차적으로 필터링할 수 있다.The catalyst modules may be arranged in parallel in a state where two or more catalyst modules are spaced apart from each other to sequentially filter the flux of the exhaust gas.
그리고, 상기 배기 가스가 배출되는 출구에 냉각수에 의한 냉각모듈이 더 설치될 수 있다.In addition, a cooling module by cooling water may be further installed at an outlet through which the exhaust gas is discharged.
또한, 상기 히터는 350℃ 내지 360℃의 온도로 상기 배기 가스가 가열되도록 히팅함이 바람직하다.In addition, the heater is preferably heated so that the exhaust gas is heated to a temperature of 350 ℃ to 360 ℃.
그리고, 상기 배기 가스는 상기 촉매 모듈을 6 내지 8초 정도의 시간으로 통과하도록 공급량이 조절됨이 바람직하다.In addition, the exhaust gas is preferably adjusted to the supply amount to pass through the catalyst module in a time of about 6 to 8 seconds.
그리고, 상기 촉매 모듈은 메탈 서브스트레이트(Metal substrate) 촉매 또는 세라믹 서브스트레이트(Ceramic substrate) 촉매 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 상기 메탈 서브스트레이트 촉매는 FeCrAl 합금으로 구성되고, 상기 세라믹 서브스트레이트 촉매는 코디어라이트(Codierite)로 구성될 수 있다.
And, the catalyst module may be composed of any one of a metal substrate (Metal substrate) catalyst or a ceramic substrate (Ceramic substrate) catalyst, the metal substrate catalyst is composed of FeCrAl alloy, the ceramic substrate catalyst is coordinated It may be composed of Codierite.
본 발명에 의하면, 리플로 공정 중 배기되는 배기 가스에 함유된 기상의 플럭스를 실시간으로 연소시켜서 필터링함으로써 효과적으로 플럭스를 배기 가스에서 필터링할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the flux of the gaseous phase contained in the exhaust gas exhausted during the reflow process is burned and filtered in real time, thereby effectively filtering the flux from the exhaust gas.
또한, 본 발명에 의하면, 리플로 공정 후 배기되는 가스에 함유된 플럭스를 연소시키는 과정에서 배기가스 내의 산소를 소모하므로 배기 가스 중의 산소 농도를 낮추어서 상기 리플로 공정에 상기 배기 가스를 제공함으로써 상기 리플로 공정에서 결과적으로 질소의 소모량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, since the oxygen in the exhaust gas is consumed in the process of burning the flux contained in the exhaust gas after the reflow process, the oxygen concentration in the exhaust gas is lowered to provide the exhaust gas to the reflow process. The furnace process has the effect of reducing the consumption of nitrogen as a result.
도 1은 종래의 플럭스 처리 기술에 의하여 플럭스가 응집된 상태를 예시하는 사진,
도 2는 도 1의 플럭스가 회수된 상태를 예시하는 사진,
도 3은 종래의 플럭스 처리 장치의 일예를 나타내는 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 플럭스 처리 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 단면도,
도 5는 도 4의 실시예의 플럭스 처리 장치를 반단면 처리한 사시도,
도 6은 본 발명에 적용되는 촉매 모듈의 온도와 분해 상관관계를 도시한 그래프이다. 1 is a photograph illustrating a state in which flux is agglomerated by a conventional flux treatment technique;
2 is a photograph illustrating a state in which the flux of FIG. 1 is recovered;
3 is a conceptual diagram showing an example of a conventional flux processing apparatus;
4 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the flux treatment apparatus according to the present invention;
5 is a perspective view of the flux processing device of the embodiment of FIG.
6 is a graph showing the temperature and decomposition correlation of the catalyst module applied to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen. Like numbers refer to like elements in the figures.
리플로 공정을 수행하는 오븐(Oven)에서 배기되는 배출 가스에 함유된 기상의 플럭스를 필터링하기 위하여 본 발명에 따른 실시예는 도 4와 같이 히터(10) 및 촉매 모듈(12)을 포함한다.An embodiment according to the present invention includes a
히터(10)와 촉매 모듈(12)은 내벽이 단열재(14)로 구성되고 외벽이 절연재(16)로 구성되는 케이스 내에 형성된 통로 상에 설치된다. 여기에서 단열재(14)는 내부에서 히터의 작동 시 발생하는 열의 외부 방출을 방지하고 내부 온도를 연소 반응을 위하여 유지하는 역할을 한다. The
그리고, 촉매 모듈(12)은 필터로서 배기 가스가 통과하는 구성을 가지며 통로 상에 둘 이상 병렬로 배치될 수 있으며, 실시예로서 두 개의 촉매 모듈(12)이 설치되어 순차적으로 플럭스를 충분한 시간으로 필터링하는 것이 개시된다.In addition, the
히터(10)는 배기 가스가 유입되는 입구(20)에 설치될 수 있으며 배기 가스 중에 함유된 기상의 플럭스가 촉매 모듈(12)에서 산소와 연소 반응할 수 있는 최적의 온도로 배기 가스를 가열하는 역할을 한다.The
그리고, 촉매 모듈(12)이 두 개로 설치된 것은 배기되는 배기 가스가 촉매 모듈(12)과 충분히 반응할 수 있는 시간을 제공하기 위한 것이며, 필요에 따라서 세 개 이상 병렬로 배치될 수 있다.In addition, the two
물론, 촉매 모듈(12)은 그 두께가 충분히 커진다면 하나로서 충분할 수 있다. Of course, the
촉매 모듈(12)은 히터(10)에 의하여 가열된 배기 가스를 통과시키면서 배기 가스 내의 플럭스를 배기 가스 내에 존재하는 산소와 반응시켜서 필터링하는 역할을 한다.The
여기에서, 촉매 모듈(12)은 메탈 서브스트레이트(Metal substrate) 촉매 또는 세라믹 서브스트레이트(Ceramic substrate) 촉매 중 어느 하나로 구성될 수 있다.Here, the
메탈 서브스트레이트 촉매는 FeCrAl 합금으로 구성될 수 있으며, 대체로 FeCrAl 합금은 Fe : 68.0%, Cr : 25.4%, Al : 5.5%, 기타 : 1.1%의 조성비를 가질 수 있다.The metal substrate catalyst may be composed of a FeCrAl alloy, and in general, the FeCrAl alloy may have a composition ratio of Fe: 68.0%, Cr: 25.4%, Al: 5.5%, and others: 1.1%.
그리고, 세라믹 서브스트레이트 촉매는 코디어라이트(Codierite)로 구성될 수 있으며, 코디어라이트는 SiO2 : 51%, Al2O3 : 35%, MgO : 14%의 조성비를 가질 수 있다.The ceramic substrate catalyst may be composed of cordierite, and the cordierite may have a composition ratio of SiO 2 : 51%, Al 2 O 3 : 35%, and MgO: 14%.
메탈 서브스트레이트 촉매와 세라믹 서브스트레이트 촉매는 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound : VOC)을 분해하는데 이용될 수 있으므로 본 발명과 같이 플럭스를 산화하여 분해하는데 이용될 수 있다.Since the metal substrate catalyst and the ceramic substrate catalyst can be used to decompose the volatile organic compound (VOC), it can be used to oxidize and decompose the flux as in the present invention.
본 발명에 의하면, 배기 가스가 입구로 유입된 후 촉매 모듈(12)에 의하여 기상 플럭스가 산소와 반응하여 산화한 후 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)의 부산물이 발생되며 플럭스를 필터링한 배기 가스는 냉각되어서 배출되어야 한다.According to the present invention, after the exhaust gas enters the inlet, the gaseous flux is reacted with oxygen by the
이를 위하여 출구(22)에는 냉각수가 공급되는 냉각 모듈(18)이 구성됨이 바람직하고, 구체적으로 도시하지 않았으나 부산물로 생성되는 물을 드레인할 수 있는 장치가 추가적으로 구성됨이 바람직하다.To this end, the
상술한 바와 같은 도 4의 단면 구조의 플럭스 처리 장치는 도 5의 반단면 처리된 사시도와 같이 구성될 수 있다. 도 5에서 배기 가스 가열용 히터는 도 4의 히터(10)에 해당되고, 절연 벽(Insulating Wall)은 도 4의 절연재(16)에 해당되며 촉매 레이어(Catalyst Layer)는 도 4의 촉매 모듈(12)에 해당된다.The flux processing apparatus of the cross-sectional structure of FIG. 4 as described above may be configured as a half cross-sectional perspective view of FIG. 5. In FIG. 5, the heater for heating the exhaust gas corresponds to the
상술한 본 발명에 따른 구성에 의하여 리플로 공정에서 배기되는 배기 가스는 입구(20)를 통하여 유입되어서 가열된다.The exhaust gas exhausted in the reflow process by the configuration according to the present invention described above is introduced through the
이때, 히터(10)는 촉매 모듈(12)에서 반응성을 높이기 위하여 350℃ 내지 360℃의 온도로 배기 가스를 가열함이 바람직하다. 기상 플럭스는 휘발성 유기 화합물의 일종이며 본 발명에 따른 메탈 서브스트레이트 촉매 또는 세라믹 서브스트레이트 촉매 중 어느 하나로 구성되는 촉매 모듈(12)은 도 6에서 참조할 수 있듯이 350℃ 내지 360℃의 온도에서 최상의 분해능으로 전환된다. 그러므로 히터(10)는 배기 가스를 350℃ 내지 360℃의 온도로 가열함이 바람직하다.In this case, the
이와 같이 가열된 배기 가스 내의 기상의 플럭스는 촉매 모듈(12)에 의하여 산소와 반응하여 연소된다. 플럭스는 연소되면 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)을 부산물로 생성하면서 분해된다. 이때, 충분한 연소를 위하여 플럭스가 6초 내지 8초 정도 반응 시간을 확보할 수 있도록 배기 가스의 공급량이 조절될 수 있고 뿐만 아니라 촉매 모듈(12)이 병렬로 배치되는 개수와 두께도 결정될 수 있다.The gaseous flux in the heated exhaust gas is reacted with oxygen and burned by the
상술한 바와 같이 배기 가스 내의 기상의 플럭스는 배기되면서 응집되는 과정없이 실시간으로 촉매 모듈(12)에 의하여 연소에 의한 반응으로 필터링될 수 있고, 기상의 플럭스가 필터링된 배기 가스는 출구(22)를 통하여 배기될 수 있다.As described above, the gaseous flux in the exhaust gas can be filtered by the reaction of the combustion by the
그리고, 배기되는 배기 가스는 냉각 모듈(18)에 의하여 냉각될 수 있다.In addition, the exhaust gas to be exhausted may be cooled by the
한편, 구체적으로 도시되지 않았으나 히터(10)에는 써모 커플러가 장착되어서 히팅되는 온도가 자동으로 감지되면서 가열 온도가 제어될 수 있도록 구성될 수 있다.Meanwhile, although not specifically illustrated, the
또한 한편, 상술한 바와 같이 배기 가스 내의 플럭스의 연소가 이루어지면 배기 가스 내의 산소는 연소에 이용되므로 배기 가스 내의 산소의 농도가 줄어든다. On the other hand, when the flux in the exhaust gas is burned as described above, the oxygen in the exhaust gas is used for combustion, so the concentration of oxygen in the exhaust gas is reduced.
이와 같이 산소의 농도가 줄어든 배기 가스는 질소 분위기의 리플로 공정을 수행하는 챔버로 공급되어 재사용될 수 있다. 산소 농도가 줄어든 배기 가스를 사용하는 경우 질소 분위기의 챔버에서 리플로에 소모되는 질소의 양이 감소되도록 할 수 있는 효과가 있다. As such, the exhaust gas having a reduced concentration of oxygen may be supplied to a chamber for performing a reflow process in a nitrogen atmosphere and reused. When the exhaust gas with reduced oxygen concentration is used, the amount of nitrogen consumed for reflow in the chamber of the nitrogen atmosphere may be reduced.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
It will be appreciated by those skilled in the art that changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10 : 히터 12 : 촉매 모듈
14 : 단열재 16 : 절연재
18 : 냉각 모듈 20 : 입구
22 : 출구10
14: insulation material 16: insulation material
18: cooling module 20: inlet
22: exit
Claims (9)
상기 히터에 의하여 가열된 상기 배기 가스를 통과시키면서 상기 배기 가스 내의 상기 플럭스를 상기 배기 가스 내에 존재하는 산소와 반응시켜서 필터링하도록 상기 통로 내의 상기 히터로부터 이격되는 후방에 설치되는 촉매 모듈; 및
상기 배기 가스가 배출되는 출구에 설치되어 냉각수에 의해 배기가스를 냉각하는 냉각모듈; 을 포함하며,
상기 히터 및 상기 촉매 모듈은 단열재가 내벽을 이루고 절연재가 외벽을 이루는 케이스 내에 형성되는 상기 배기 가스의 배기 경로인 통로 내에 설치되고,
상기 촉매 모듈은 둘 이상 서로 이격된 상태에서 병렬로 배치되어 상기 배기 가스의 상기 플럭스를 순차적으로 필터링하며,
상기 촉매 모듈은 메탈 서브스트레이트 촉매 또는 세라믹 서브스트레이트 촉매 중 어느 하나로 구성되고,
상기 메탈 서브스트레이트 촉매는 FeCrAl 합금이며,
상기 세라믹 서브스트레이트 촉매는 코디어라이트(Codierite)인 것을 특징으로 하는 리플로 공정의 플럭스 처리 장치.
A heater installed in a passage through which the exhaust gas is exhausted to heat the exhaust gas including a flux flowing out of the oven after the reflow process to a temperature of 350 ° C. to 360 ° C .;
A catalyst module disposed rearward from the heater in the passage to filter and react the flux in the exhaust gas with oxygen present in the exhaust gas while passing the exhaust gas heated by the heater; And
A cooling module installed at an outlet through which the exhaust gas is discharged and cooling the exhaust gas by cooling water; Including;
The heater and the catalyst module are installed in a passage which is an exhaust path of the exhaust gas formed in a case in which a heat insulating material forms an inner wall and an insulating material forms an outer wall,
The catalyst modules are arranged in parallel with two or more spaced apart from each other to sequentially filter the flux of the exhaust gas,
The catalyst module is composed of either a metal substrate catalyst or a ceramic substrate catalyst,
The metal substrate catalyst is a FeCrAl alloy,
The ceramic substrate catalyst is a cordierite (Codierite) flux treatment apparatus of the reflow process.
상기 배기 가스는 상기 촉매 모듈을 6 내지 8초 정도의 시간으로 통과하도록 공급량이 조절되는 것을 특징으로 하는 리플로 공정의 플럭스 처리 장치.
The method according to claim 1,
The exhaust gas is a flux treatment apparatus of the reflow process, characterized in that the supply amount is adjusted to pass through the catalyst module in a time of about 6 to 8 seconds.
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