KR101089648B1

KR101089648B1 - 웨이브 솔더링장치

Info

Publication number: KR101089648B1
Application number: KR1020090131099A
Authority: KR
Inventors: 권용일; 장수봉; 김동진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-12-06
Also published as: CN102107309A; KR20110074197A; CN102107309B

Abstract

웨이브 솔더링장치가 개시된다. 대상물을 용융된 솔더에 접촉시켜 솔더링을 수행하는 웨이브 솔더링 장치로서, 용융된 솔더가 채워지는 솔더조, 솔더조와 연통되어 있으며 평판형의 바닥면이 형성된 오픈채널(open channel) 및 오픈채널의 일단부에 배치되어 있으며 용융된 솔더가 흘러 넘치는 댐(weir)을 구비한 솔더링 노즐, 오픈채널에서 용융된 솔더의 깊이를 측정하는 깊이 측정부, 댐의 높이와 오픈채널에서의 솔더의 깊이를 이용하여 오픈채널에서 솔더의 유속을 산출하는 연산부를 구비한 웨이브 솔더링장치는, 고온의 용융된 솔더에 접촉하지 않고도 솔더의 유속을 측정할 수 있으므로 용융된 솔더의 유속 측정을 용이하게 할 수 있다.

웨이브 솔더링, 유속, 댐

Description

웨이브 솔더링장치{Apparatus for wave soldering}

본 발명은 웨이브 솔더링장치에 관한 것이다.

기판에 솔더링하는 방식으로 웨이브 솔더링 방법이 널리 알려져 있다. 웨이브 솔더링은 부품이 장착된 기판을 용융된 솔더 웨이브 위로 지나가게 하여 납땜을 하는 방법이다.

웨이브 솔더링에서 솔더링의 품질은 기판의 속도 및 용융된 솔더의 속도에 크게 영향을 받을 것으로 예측되고 있으나, 용융된 솔더는 높은 온도를 가지고 불투명하기 때문에 솔더의 유속 측정에는 많은 어려움이 있다.

본 발명은 웨이브 솔더링 시에 용융된 솔더의 유속을 용이하게 측정할 수 있는 웨이브 솔더링장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 대상물을 용융된 솔더에 접촉시켜 솔더링을 수행하는 웨이브 솔더링 장치로서, 용융된 솔더가 채워지는 솔더조, 상기 솔더조와 연통되어 있으며 평판형의 바닥면이 형성된 오픈채널(open channel) 및 상기 오픈채널의 일단부에 배치되어 있으며 용융된 솔더가 흘러 넘치는 댐(weir)을 구비한 솔더링 노즐, 상기 오픈채널에서 용융된 솔더의 깊이를 측정하는 깊이 측정부, 상기 댐의 높이와 상기 오픈채널에서의 솔더의 깊이를 이용하여 상기 오픈채널에서 솔더의 유속을 산출하는 연산부를 구비한 웨이브 솔더링장치가 제공된다.

상기 연산부는, 다음과 같은 수식을 이용하여 상기 오픈채널에서 솔더의 유속을 산출할 수 있다.

[수식]

(여기서,

는 상기 오픈채널에서 솔더의 유속,

는 상기 오픈채널에서의 솔더의 깊이,

는 상기 댐의 높이,

는 중력가속도)

상기 깊이 측정부는, 비접촉식 위치센서 및 깊이 게이지(gauge) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 솔더조과 상기 오픈채널을 연결하는 코너(corner)부는, 라운드 처 리(rounding)되거나 챔퍼링(chamfering) 처리될 수 있다.

상기 솔더조에 용융된 솔더를 공급하는 펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 댐은 높이 조절이 가능할 수 있다.

상기 오픈채널의 맞은편에 배치되어 있으며, 상기 솔더조에서 오버플로우(overflow)된 솔더를 배출하는 배출채널을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 고온의 용융된 솔더에 접촉하지 않고도 솔더의 유속을 측정할 수 있으므로, 용융된 솔더의 유속 측정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 용융된 솔더의 유속과 기판의 속도 사이의 상관관계를 산출하여, 높은 품질의 솔더링을 할 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 솔더링장치를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 솔더링장치는, 기판 등의 대상물(5)을 용융된 솔더(2)에 접촉시켜 솔더링을 수행하는 웨이브 솔더링 장치로서, 솔더링 노즐(10), 깊이 측정부(50) 및 연산부(60)를 포함한다.

솔더링 노즐(10)은 용융된 솔더(2)를 일정한 방향으로 흘려주는 부분으로, 흐르는 솔더(2)를 노출시켜 기판 등의 대상물(5)과 접촉시킨다. 이를 위해, 도 1에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 솔더링 노즐(10)은 용융된 솔더(2)가 채워지는 솔더조(11)와, 솔더조(11)와 연통되어 있으며 평판형의 바닥면이 형성된 오픈채널(20, open channel)을 구비하고 있다. 오픈채널(20)은 기판을 향하는 면이 개방되어 있어서 오픈채널(20)을 따라 흐르는 솔더(2)가 기판에 접할 수 있다.

이 때, 솔더조(11)과 오픈채널(20)을 연결하는 코너(corner)부(12)는 라운드 처리(rounding)되거나 챔퍼링(chamfering) 처리되어, 코너부(12)에서의 난류 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 솔더조(11)에서 오픈채널(20)로의 솔더(2)의 유동이 매끄럽게 이루어져서, 오픈채널(20)에서 솔더(2)의 유속이 균일하게 유지될 수 있다.

한편, 용융된 솔더(2)가 솔더링에 적합한 유속을 유지하도록, 오픈채널(20)의 일단부에는 용융된 솔더(2)가 흘러 넘치는 댐(30, weir)이 배치되어 있다. 댐(30)에 의하여 솔더(2)의 흐름량이 제어되어 솔더(2)의 유속이 일정한 정도로 유지될 수 있다.

이 때, 솔더조(11)로의 솔더(2) 공급은 용융된 솔더(2)를 토출하는 펌프(15) 에 의해 이루어질 수 있다. 그리고, 용융된 솔더(2)의 유속을 조절하기 위하여, 댐(30)은 높이가 조절 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 오픈채널(20)의 맞은편에는 솔더조(11)에서 오버플로우(overflow)된 솔더(2)를 배출하는 배출채널(40) 배치되어 있다. 본 실시예의 배출채널(40)은 하부를 향하는 곡면 형상으로 형성되어 용융된 솔더(2)가 빠르게 흘러나가게 된다. 이에 따라, 배출채널(40) 측에서 오픈채널(20) 측으로 이동하는 기판은 처음에는 빠른 유속의 솔더(2)에 접촉되어, 솔더(2)와 기판의 장착된 소자간의 접촉 효율이 높아질 수 있다. 그리고, 기판이 유속이 느린 오픈채널(20) 측을 지날 때에는 최적의 솔더(2) 형상이 형성될 수 있다.

깊이 측정부(50)는 오픈채널(20)에서 용융된 솔더(2)의 깊이를 측정하는 부분으로, 본 실시예에서는 비접촉식 위치센서가 이용된다. 비접촉식 위치센서는 용융된 솔더(2)의 상면을 향하도록 배치되어 솔더(2) 상면까지의 거리를 측정함으로써, 오픈채널(20)에서 용융된 솔더(2)의 깊이를 측정한다.

그러나, 깊이 측정부(50)는 이에 한정되지 않으며 깊이 게이지(55, 도 2참고)와 같은 형태로 오픈채널(20)에서 용융된 솔더(2)의 깊이를 측정할 수도 있다.

연산부(60)는 댐(30)의 높이와 오픈채널(20)에서의 솔더(2)의 깊이를 이용하여 오픈채널(20)에서 솔더(2)의 유속을 산출하는 부분이다. 댐(30)이 형성된 오픈채널(20)에서 흐르는 유체의 유속은 댐(30)의 높이와 유체의 깊이를 이용하여 예측할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 연산부(60)는 다음의 수식을 이용하여 솔더(2)의 유속을 예측한다.

(여기서,

는 오픈채널(20)에서 솔더(2)의 유속,

는 오픈채널(20)에서의 솔더(2)의 깊이,

는 상기 댐(30)의 높이,

는 중력가속도)

또한, 연산부(60)는 상기의 수식을 근거로 작성된 룩업 테이블(Look-up table)을 이용하여, 댐(30)의 높이 및 오픈채널(20)에서의 솔더(2)의 깊이에 대응되는 솔더(2)의 유속을 알아낼 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 솔더링장치에서의 솔더의 흐름을 예측한 시뮬레이션 결과 및 수식을 비교한 도면이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 수식에 따라 산출된 솔더(2)의 유속이 시뮬레이션 결과와 유사할 정도로 높은 정확성을 가지는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 실시예의 웨이브 솔더링 장치는, 고온의 용융된 솔더(2)에 접촉하지 않고도 솔더(2)의 유속을 정밀하게 측정할 수 있으므로, 용융된 솔더(2)의 유속 측정을 용이하게 할 수 있다. 이에 따라, 용융된 솔더(2)의 유속과 기판의 속도 사이의 상관관계를 산출하여 기판의 속도, 펌프(15)의 토출량 또는 댐(30)의 높이 등을 조절함으로써, 높은 품질의 솔더링을 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 솔더링장치를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 솔더링장치에서 깊이 측정부의 다른 형태를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 솔더링장치에서의 솔더의 흐름을 예측한 시뮬레이션 결과 및 수식을 비교한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 솔더 5: 대상물

10: 솔더링 노즐 11: 솔더조

15: 펌프 20: 오픈채널

30: 댐 40: 배출채널

50: 깊이 측정부 60: 연산부

Claims

대상물을 용융된 솔더에 접촉시켜 솔더링을 수행하는 웨이브 솔더링 장치로서,

용융된 솔더가 채워지는 솔더조, 상기 솔더조와 연통되어 있으며 평판형의 바닥면이 형성된 오픈채널(open channel) 및 상기 오픈채널의 일단부에 배치되어 있으며 용융된 솔더가 흘러 넘치는 댐(weir)을 구비한 솔더링 노즐;

상기 오픈채널에서 용융된 솔더의 깊이를 측정하는 깊이 측정부; 및

상기 댐의 높이와 상기 오픈채널에서의 솔더의 깊이를 이용하여 상기 오픈채널에서 솔더의 유속을 산출하는 연산부를 포함하고,

상기 깊이 측정부는, 비접촉식 위치센서 및 깊이 게이지(gauge) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이브 솔더링장치.
제1항에 있어서,

상기 연산부는, 다음과 같은 수식을 이용하여 상기 오픈채널에서 솔더의 유속을 산출하는 것을 특징으로 하는 웨이브 솔더링장치.

[수식]

(여기서,
는 상기 오픈채널에서 솔더의 유속,
는 상기 오픈채널에서의 솔더의 깊이,
는 상기 댐의 높이,
는 중력가속도,
및
는 상수)
삭제
제1항에 있어서,

상기 솔더조과 상기 오픈채널을 연결하는 코너(corner)부는, 라운드 처리(rounding)되거나 챔퍼링(chamfering) 처리된 것을 특징으로 하는 웨이브 솔더링장치.
제1항에 있어서,

상기 솔더조에 용융된 솔더를 공급하는 펌프를 더 포함하는 웨이브 솔더링장치.
제1항에 있어서,

상기 댐은 높이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 웨이브 솔더링장치.
제1항에 있어서,

상기 오픈채널의 맞은편에 배치되어 있으며, 상기 솔더조에서 오버플로우(overflow)된 솔더를 배출하는 배출채널을 더 포함하는 웨이브 솔더링장치.