KR20010102202A

KR20010102202A - 조밀형 리플로우 및 세정 장치

Info

Publication number: KR20010102202A
Application number: KR1020017010428A
Authority: KR
Inventors: 리치랜달엘
Original assignee: 스피드라인 테크놀로지즈 인코포레이티드
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-11-15
Also published as: TW449840B; EP1152862A1; JP2002542605A; CN1339992A; WO2000048780A1; AU2996800A; US6446855B1

Abstract

조밀형 리플로우 오븐 및 세정 장치가 리플로우 및 세정 기능을 위해 일체형 하우징 내에 결합된다. 이로 인해 인쇄 회로 보드 어셈블리 구역에서 고가의 작업 공간이 절약된다. 일체형 하우징과, 리플로우 및 세정 구역의 온도 제어는 오염물이 고형화되기 전에 오염물의 제거를 용이하게 한다.

Description

조밀형 리플로우 및 세정 장치 {COMPACT REFLOW AND CLEANING APPARATUS}

전자 소자 및 어셈블리의 제조에는 통상적으로 트랜지스터, 집적 회로, 저항기 등과 같은 개별적인 전자 장치를 예비 인쇄된 회로 보드에 마운팅(mounting)하는 공정이 포함된다. 그리고 나서 전자 소자 및 어셈블리를 리플로우시키고, 종종 세정한다.

볼 그리드 어레이(Ball Grid Array, BGA) 소자 및 어셈블리의 제조에는 통상적으로 솔더 볼 또는 준비된 땜납 구체를 소위 플립 칩과 같은 집적 회로의 바닥면 상에 위치하는 예비 인쇄된 회로 보드 또는 기판 상에 마운팅하는 공정이 포함된다. 전형적인 공정에서, 인쇄 회로 보드 및 기판은 매거진 언로더(magazine unloader), 볼 마운터, 검사기, 1 대 3 컨버터, 리플로우 장치, 세정 장치, 3 대 1 컨버터 및 매거진 언로더를 포함하는 기계들의 라인을 통해 처리된다. 이들 기계는 상당한 작업 공간을 차지해서, 비교적 고가인 작업 공간의 주어진 한도에서 이용할 수 있는 생산 라인을 제한한다. 마운팅, 리플로우 및 세정 후에, BGA는 전자가 다음 수준의 어셈블리로 흐르게 하는 입력/출력 경로가 된다.

BGA 소자 및 어셈블리의 대부분의 어셈블리가 매우 고가인 작업 공간 비용이 드는 청정실 환경에서 처리되기 때문에, 작업 공간의 절약에 대한 요구가 계속 존재한다. 따라서, 제조 공정의 효율을 보다 향상시키고 제조 공정에 필요한 작업 공간을 감소시키는 것은 큰 잇점이 될 것이다.

본 발명은 전자 소자 및 어셈블리의 처리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 땜납의 리플로우 및 소자의 세정에 관한 것이다.

도 1은 종래의 처리 라인을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예를 포함한 처리 라인을 보여주는 도면.

도 3은 스트립에 사용하는 컨베이어 경로를 보여주는 본 발명의 제1 실시예의 평면도.

도 4는 리플로우 어셈블리의 부분 측면도.

도 5는 트레이용 컨베이어를 보여주는 본 발명의 제1 실시예의 평면도.

도 6은 본 발명의 제1 실시예의 정면도.

도 7은 본 발명의 제1 실시예의 배면도.

도 8은 본 발명의 제1 실시예의 제1 측면도.

도 9는 본 발명의 제1 실시예의 반대 방향 측면도.

도 10은 들어올린 상태의 리플로우 어셈블리 상의 뚜껑을 보여주는 정면도.

도 11은 들어올린 상태의 세정 어셈블리 및 리플로우 어셈블리의 뚜껑을 보여주는 본 발명의 제1 실시예의 정면도.

도 12는 도 3 내지 도 5의 실시예의 컨베이어 장치의 세부 사항을 보여주는 사시도.

본 발명의 일 태양에 따르면, 제1 컨베이어 및 제2 컨베이어를 따라 미리 정해진 방향으로 이동하는 전자 소자를 처리하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 일체형 하우징 내에 수용된 프레임을 포함한다. 이 일체형 하우징 내의 프레임 상에는 리플로우 어셈블리가 장착되는데, 이 리플로우 어셈블리는 전자 소자 상의 땜납을 리플로우시키기 위해 미리 정해진 방향과 평행하지 않은 리플로우 방향으로 제1 컨베이어로부터 전자 소자를 운반하는 리플로우 컨베이어를 구비한다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 그 일체형 하우징 내의 프레임 상에 장착되는 세정 어셈블리와, 전자 소자를 세정하고 제2 컨베이어로 이송하기 위해 상기 리플로우 방향과 일반적으로 반대인 세정 방향으로 상기 리플로우 컨베이어로부터 전자 소자를 운반하는 세정 컨베이어를 구비한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 리플로우 방향과 세정 방향은 미리 정해진 방향과 직교한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 일체화된 조밀형 리플로우 및 세정 장치가 제공되며, 이 장치는 현재 시판중인 대부분의 리플로우 오븐 및 세정 장치의 설계 기준에 되는, 크기가 더 큰 것이 전형적인 인쇄 회로 보드와는 대조적으로, 스트립 형태나 JEDEC 타입의 트레이, 보트 또는 캐리어에 개별적으로 고정되어 제조되는 실리콘 칩의 BGA 소자를 리플로우 처리 및 세정하는 데에 특히 적절하다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 송풍기를 선택적으로 조작하고 부압(負壓)을 이용함으로써, 한 공정이 동일한 일체형 하우징 내에서 실행되는 다른 공정에 의해 오염될 위험 없이 리플로우 오븐 및 세정기를 일체형 하우징 내에 수용시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 본 발명에 따른 장치의 세정부는 현재 시판 중인 세정기의 전형적인 온도보다 높은 온도에서 세정 유체로 작동한다. 세정 장치 내의 유체의 온도가 높기 때문에 본 발명에 따른 장치의 리플로우부를 탈출하는 스트립 또는 트레이 사이의 온도 차이가 최소화되고, 리플로우 및 세정 작업이 오늘날의 전형적인 설비의 경우보다 신속하게 진행된다. 이는 본 발명의 장치에서 스트립 또는 JEDEC 트레이, 보트 또는 캐리어에 수용된 BGA 소자 또는 칩이 잘 냉각되지 않으므로, 실온에 도달하기 전에, 그리고 리플로우가 완전히 고형화되거나 경화된 후 전형적인 오염물이 존재하기 전에 세정됨으로 인해서 더 일찍 세정할 수 있기 때문이다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 본 발명에 따른 장치의 리플로우부는 IR 가열을 이용해서 스트립 형태이거나 JEDEC 트레이, 보트 또는 캐리어에 고정된 BGA 소자 또는 다른 칩을 신속하게 리플로우시킨다. 대류 또는 전도 가열을 선택적으로 사용할 수 있다.

본 발명 및 그 잇점의 보다 완전한 이해는 첨부된 도면을 참고로 한 이하의상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

이하, 도면을 참고로 개선된 리플로우 및 세정 겸용 장치(10)를 상세히 설명한다. 여러 도면에서 동일한 참조 부호는 동일하거나 상응하는 부분을 지시한다.

도 1을 참조하면, 현재 시판 중인 통상적인 전자 소자 제조 라인(100)이 도시되어 있다. 이 라인은 메거진 언로더(200), 볼 마운터(202), 검사 장치(204) 및 1 대 3 컨버터(206)로 시작된다. 그러한 장비의 전형적인 제조업체로는 모토롤라(Motorola), 밴가드(Vanguard), 시부야(Shibuya), 파나소닉-케이엠이 (Panasonic-KME) 및 스피드라인 테크놀로지스사(Speedline Technologies, Inc.)가 있다. 이 전자 소자 제조 라인에서 기계들의 순서를 반대로 할 수 있으며, 따라서 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 공정 대신 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 이동할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도시한 전자 소자 제조 라인(100)은 앞에서 BGA라고 부른 작은 땜납 구체를 집적 회로의 표면 상에, 또는 집적 회로가 마운팅되는 인터포저(interposer)의 표면 상에 배치하는 데에 특히 적절한 라인이다. 이들 BGA 소자들은 소형이고, 다수의 땜납 구체 또는 BGA가 바닥면에 배치 및 부착된 소형 회로 보드라고 생각할 수 있다. 작동 시에, 볼 마운터(202)는 일정 개수의, 때로는 다수의 BGA를 소자의 하부 상에 마운팅하기 위해 사용된다. 최종적으로, BGA가 부착된 소자는 보다 큰 인쇄 회로 보드 상에 마운팅되지만, BGA는 다소 영구적으로 소자에 부착되어 있어야 한다. 이는 BGA 내에 수용된 땜납을 리플로우 처리하고, BGA와 이들 BGA가 부착된 소자에서 통상적인 방식의 리플로우 공정으로부터 발생하는 용제 및 기타 오염물을 세정함으로써 편리하게 실행한다.

1 대 3 컨버터(206) 다음에는 회로 보드 상의 땜납을 리플로우시키는 리플로우 장치(208)가 위치한다. 그러한 리플로우 장치는 리서치 인트(Research Int.),도버-비트로닉스(Dover-Vitronix), 일렉트로버트(Electrovert), 헬러(Heller) 및 비티유(BTU)로부터 입수할 수 있다. 리플로우 장치(208) 다음에는 용제 잔류물 및 기타 오염물을 회로 보드로부터 세정하는 세정 장치(210)가 위치한다. 이 세정 장치는 지피디(GPD), 도버-비트로닉스(Dover-Vitronix) 및 액셀(Accel)로부터 입수할 수 있다. 세정 장치(210) 다음에는 3 대 1 컨버터(212) 및 또 다른 매거진 로더(214)가 위치한다. 1 대 3 컨버터(206)와 3 대 1 컨버터(212) 사이에서 장치들이 차지하는 직선 거리는, 예를 들면 전형적으로는 27 피트일 수 있고, 이 때 결합된 장치들이 차지하는 작업 공간은 162 평방 피트이다. 유닛들의 비용은 현재 $200,000 내지 $250,000가 되며, 3개의 상이한 판매업체로부터 입수해야 한다.

본 발명은 상기 장치들(206, 208, 210 및 212)을 대신해서 사용할 수 있는 리플로우 및 세정 장치(10)를 제공한다. 이 리플로우 및 세정 장치(10)는 단지 5 피트의 어셈블리 라인 길이와 20 평방 피트의 작업 공간을 차지할 수 있어, 선형 기술 장치에 비해 상당한 공간을 절약한다. 잘 알려진 바와 같이, 반도체 또는 인쇄 회로 보드 또는 다른 전자 소자 조립 라인에서의 작업 공간의 비용은, 무엇보다도 환경 제어, 온도 및 청정도 기준의 요구 등으로 인해서 매우 고가이다. 본 발명의 리플로우 및 세정 장치(10)를 사용함으로써 상당한 비용 절감을 실현할 수 있다. 비용 면에서 대체되는 장치와 경쟁력이 있으며, 단일 판매업체로부터 공급할 수 있다. 종전의 도 1에 도시된 하나의 제조 라인에 대해 필요했던 동일한 직선 거리를, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 리플로우 및 세정 장치(10)를 사용하면 2개의 완전히 분리된 제조 라인으로 사용할 수 있다.

이제 도 3 내지 도 12를 참조로, 본 발명의 제1 실시예를 형성하는 리플로우 및 세정 장치(10)에 대해 설명한다. 이 리플로우 및 세정 장치(10)는 스트립(도 3) 상에 또는 트레이, 보트 또는 캐리어(62)(도 5)에 마운팅된, 회로 보드(15) 상의 땜납을 리플로우 처리하기 위한 리플로우 어셈블리(14)가 장착된 프레임(12)과, 리플로우 작업 후에 회로 보드(15)를 세정하기 위한 세정 어셈블리(18)를 포함한다.

도 3 및 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 유입 컨베이어(20), 리플로우 컨베이어(22) 및 세정 컨베이어(24)를 포함한 일련의 컨베이어를 구비한다. 유입 컨베이어(20)는 스트립 형태(16)(도 3)이거나 각각 트레이, 보트 또는 캐리어(17)(도 5)에 있는 처리할 BGA 소자(15)를 검사 장치(204)로부터 이동시켜서 제조 라인의 직선 방향(26)을 따라 운반한다. 스트립(16)이 유입 컨베이어(20)의 유입 단부(28)에 접근함에 따라, 장치에 위치하는 당업계에 잘 알려진 형태의 센서가 스위핑 부재(30)를 도 12에 도시된 위치로부터 직선 방향(26)과 직교하는 방향(32)으로 리플로우 컨베이어(22)를 향해 이동시켜 스트립(16)을 리플로우 컨베이어(22)의 시작 부분으로 이동시킨다. 리플로우 컨베이어(22)는 스트립(22)을 상기 직선 방향(26)과 일반적으로 수직인 리플로우 방향(32)을 따라 운반한다.

도 4를 참조하면, 스트립(16)이 리플로우 컨베이어(22)를 따라 운반되면서 가열 부재(34)에 의해 가열됨에 의해 보드 상의 땜납이 리플로우된다. 가열 부재(34)는 예를 들면 열 램프일 수 있는데, 대류 또는 전도 형태일 수도 있다.리플로우 어셈블리(14)는 그 리플로우 어셈블리에 대해 높은 온도를 제한시키는 절연(38)을 제공한다. 필요에 따라, 유입구(40)를 통해 리플로우 어셈블리에 질소 가스를 공급할 수 있다. 리플로우 어셈블리(14) 내의 온도는 장치(10) 내의 적절한 회로에 의해 감시되는 열전대(42)를 사용함으로써 제어된다. 바람직하게는, 가열 부재(34)가, 많은 리플로우 오븐에 사용되는 보다 통상적인 대류 히터가 아닌 IR형 히터를 포함하도록 수 있다.

IR형 히터의 유리한 점 중 하나는 종래의 대류형 가열 시스템보다 더 신속하게 땜납을 리플로우 온도로 할 수 있으므로, 리플로우를 보다 신속하고 보다 적은 에너지를 소모하면서 달성할 수 있다는 점이다. 종래의 리플로우 오븐에서는, 리플로우되는 대규모 인쇄 회로 보드에 다수의 상이한 소자가 부착되는 것이 전형적이다. 이들 소자는 색상이 크게 다를 수 있으며, 실제로 종종 그러하다. 예를 들면, 어떤 집적 회로는 검정색이어서 열을 흡수하는 경향이 있을 수 있는 반면, 캐패시터와 같은 다른 소자나 다른 이산된 장치는 검정색 장치와는 열 및 흡수 특성이 다른 흰색이나 노란색처럼 밝은 색상일 수 있다.

또한, 전형적으로 어두운 녹색의 색조를 갖는 인쇄 회로 보드 자체가 인쇄 회로 보드 상에 장착되는 장치의 열 흡수 특성과 다른 열 흡수 특성을 구비할 수 있다. 이로 인해서 장치의 가열에 차이가 발생해서 리플로우 속도에 바람직하지 않은 차이가 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명의 장치의 경우, 집적 회로의 하부 상에 마운팅되는 BGA의 리플로우 처리에 특히 적절하다. 이들 장치에서, 스트립 또는 JEDEC 트레이, 보트또는 캐리어에 수용된 각각의 BGA 소자는 스트립 또는 JEDEC 트레이, 보토 또는 캐리어의 BGA 소자 내에서 변동이 전혀 또는 거의 없는 전체적으로 균일한 색상이다. 따라서, 전술한 리플로우 차이의 문제 없이 IR형 가열을 스트립 또는 트레이, 보트 또는 캐리어를 가열하기 위해 사용할 수 있다. 리플로우 사이클의 말기에, 즉 도 4에 도시된 스트립(16)이 마지막 가열 부재(41)를 통과한 후에, 스트립(16)은 필요에 따라 리플로우 후에 스트립을 추가로 냉각시키기 위해 냉각수 또는 다른 냉각제나 펠티어(Peltier) 타입 장치를 사용할 수 있는 냉각 구역(43)으로 벨트(22)를 따라 이동하게 된다는 것을 주목해야 한다.

도 3 및 도 12를 참조하면, 스트립(16)이 리플로우 컨베이어(22)의 배면 단부 근처의 장치(10)의 배면(44)에 접근함에 따라, 장치 내의 적절한 센서가 스위핑 부재(46)를 도 12에 도시된 위치로부터 직선 방향(26)을 따라 이동시킨다. 스위핑 부재(46)는 스트립(16)을 리플로우 컨베이어(22)로부터 편평한 정지면(48) 위로 세정 컨베이어(24)의 시작 부분 상으로 이동시킨다. 스위핑 부재(46)는 스트립(16)을 리플로우 컨베이어(22)로부터 세정 컨베이어(24)로 운반하고 나면, 도 12에 도시된 위치로 후퇴해서 다음 스트립(16)을 밀어 리플로우 컨베이어(22)의 단부를 향해 이동시킬 준비를 한다.

세정 컨베이어(24)는 스트립을 배면(44)으로부터 직선 방향(26)과 또한 일반적으로 직교하는 세정 방향(50)으로, 그리고 리플로부 방향(32)과 반대 방향으로 장치(10)의 전면부(52)를 향해 이동시키게 된다. 스트립(16)이 세정 어셈블리(18)를 통해 이동하면, 회로 보드(15)가 세정된다. 회로 보드의 세정은 수증기 연막또는 대략 95℃의 물에 의해 이루어질 수 있다. 그러나, 보다 통상적인 세정 기법을 사용할 수도 있다.

통상적인 리플로우/세정 공정에서는, 인쇄 회로 보드가 인라인 리플로우 오븐 조작을 통해 이동하게 되며, 이 경우 오븐은 리플로우 경화를 촉진시키기 위해 보드 또는 다른 전자 소자 어셈블리의 온도는 낮추는 냉각부를 포함하는 것이 전형적이다. 그 후 보드를 리플로우 오븐으로부터 제거해서 세정기인 장비의 다음 인라인 부재로 운반한다. 당업계에는, 일단 보드나 다른 전자 소자 어셈블리가 냉각되고 나면 용제 및 다른 재료와 같은 여러 오염물이 보드 및/또는 보드 상에 마운팅된 장치 상에 부분적으로 또는 완전히 고형화 또는 경화될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 따라서, 리플로우 공정 후의 세정 공정에서, 세정수는 보드 또는 다른 전자 소자 어셈블리의 온도가 용제 또는 다른 오염물을 세척해낼 수 있는 온도로 되도록 해야 한다. 이에 반해, 리플로우 오븐 및 세정기가 공통의 하우징 내에 위치하는 본 발명에서는, 리플로우 오븐이 프로그래밍 가능한 냉각 어셈블리를 포함하고, 세정부 내의 가열수가 고온의 물 또는 고온의 수증기를 사용한다. 리플로우부 및 교환부 내의 온도의 제어는 다수의 잘 알려진 가열 및 온도 제어 방법 중 임의의 것일 수 있다. 본 발명을 이용하면, 보드, 칩 또는 다른 전자 소자 어셈블리가 보드 상의 용제 또는 다른 오염물을 경화시키기에 충분한 냉각 시간을 갖지 않으며, 그러한 오염물들이 경화되지 않은 반고체 상태로 남게 된다. 상기 보드, 칩 또는 다른 전자 소자 어셈블리는 리플로우 경로로부터 세정 경로로 거의 즉시 운반되며, 냉각 리플로우 경로로부터의 출구와 세정 경로의 입구 사이의 온도차가 짧기때문에 용제 또는 다른 오염물이 경화되지 않을 것이므로 본 발명의 세정부에서 용제 및 다른 오염물을 쉽게 씻어낼 수 있다. 이로 인해서 개별적인 보드, 스트립 또는 트레이를 처리하는 시간뿐만 아니라, 칩이 마운팅된 인쇄 회로 보드, 스트립 또는 트레이, 보트 또는 캐리어를 반복적으로 가열 및 냉각하는 데에 필요한 에너지도 상당히 절약된다.

또한, 본 발명의 온도 제어의 추가적인 잇점은 인쇄 회로 보드 또는 스트립 또는 JEDEC 트레이, 보트 또는 캐리어가 통상적인 세정기의 경우보다 더 고온인 상태로 세정부로부터 나오게 되므로, 스트립(16) 또는 JEDEC 트레이, 보트 또는 캐리어(18)에 마운팅되는 장치의 온도가 보다 높음으로 인한 수증기의 증발로 인해서 장치의 급속한 건조가 가능하다는 점이다. 전형적으로, 오븐의 리플로우부의 리플로우 온도는 360℉ 근처가 되지만 대략 주위 온도로부터 대략 600℉까지 변할 수 있으나, 리플로우 작동 중에는 보통 대략 375℉ 이상이다. 전형적으로, 세정기는 세척부와 헹굼부를 포함한다. 세정부 내의 물의 전형적인 온도는 세척부에 대해서는 120-160℉의 범위, 헹굼부에 대해서는 120-210℉의 범위일 수 있다. 적절한 온도는 세척수에 대해서는 대략 145℉, 헹굼수에 대해서는 대략 210℉이지만, 일반적으로 대략 145℉ 이상이다. 양자의 경우에, 리플로우 어셈블리를 떠나는 전자 소자의 온도는 세척부의 세척수의 온도보다 낮지 않은 것이 바람직하다. 공지된 수단 및 온도 제어 장치에 의해서, 이들 온도는 리플로우부 및 세정부 내의 가열의 조절에 의해 유지될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 일체형 하우징 내의 리플로우 오븐 및 세정 장치를수용하고 온도를 긴밀하게 제어함으로써, 또한 벨트(22 및 24)의 속력을 제어함으로써, 단일 스트립 또는 JEDEC 트레이 보트 또는 캐리어의 전체 평균 처리 시간을 보통 7 내지 10분 걸리는 도 1에 도시된 통상적인 라인에서의 공정에서 3분 이상 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에서, 세정은 스트립 또는 JEDEC 트레이, 보트 또는 캐리어, 수용 소자가 본 발명의 장치의 리플로우부를 떠난 후 15-45초 내에 리플로우 후에 시작된다.

또한, 세정부 내의 컨베이어(24)의 단부 부분은 가열된 공기를 스트립(15) 또는 트레이(18)의 상부면 또는 하부면 상으로 송풍해서 세정 공정 후의 장치를 추가로 건조시킴으로써 장치로부터의 수증기의 증발에 의해 건조를 강화시키는 열 송풍기(53)를 포함할 수 있다.

스트립(16)이 장치(10)의 전면부(52) 근처의 세정 컨베니어(24)의 단부에 접근함에 따라, 센서가 스트립의 존재를 감지해서 스위핑 부재(54)를 작동시켜, 스트립(16)을 세정 컨베이어(24)로부터 직선 방향(26)을 따라 스위핑시켜 스트립을 슈트(shoot)(25) 상으로, 그리고 장치(10)로부터 제조 라인의 다음 스테이지로 압박하게 된다.

도 3으로부터 명백한 바와 같이, 리플로우 컨베이어(22)의 폭(56)과 길이(58)의 비율과, 세정 컨베이어(24)의 그와 유사한 치수가 중요하다. 도시된 바와 같이, 스트립(16)은 긴 부분(60)이 직선 방향(26)과 평행한 상태로 장치(10)에 들어가게 된다. 이 배향은 리플로우 컨베이어의 폭(56)과 세정 컨베이어의 폭이 스트립의 긴 부분(60)을 수용하기에 적절하기 때문에 장치(10) 전체에 걸쳐 유지된다. 일반적으로, 유입 컨베이어(20)의 선 속력은 리플로우 컨베이어 및 세정 컨베이어의 선 속력을 초과하게 된다. 예를 들면, 유입 컨베이어(20)는 직선 방향(26)으로 분당 12 내지 84 인치로 이동할 수 있다. 분당 60 인치는 분당 4개의 트레이(62)와 동일하고, 분당 84 인치는 분당 10개의 스트립(16)과 동일하다. 이에 반해, 리플로우 컨베이어(22) 및 세정 컨베이어(24)는 분당 3 내지 24 인치의 범위에서 작동할 수 있다. 공정 속력은 분당 10개의 스트립에 대해 분당 24 인치이거나, 분당 3개의 트레이에 대해 분당 20 인치일 수 있다. 리플로우 컨베이어의 길이(58)와 세정 컨베이어의 길이는 장치(10)로부터의 스트립(16) 및 트레이(62)의 유출이 유입 컨베이어(20)에서의 스트립(16) 및 트레이(62)의 유입과 동일한 비율로 발생할 정도로 충분해야 한다. 리플로우 작업의 완료와 세정 작업의 시작 사이의 시간 간격은 변할 수 있지만, 본 발명의 경우 그 간격을 1 내지 120초 사이에서 고정시키는 것이 바람직하며, 120초 미만인 것이 더욱 바람직하다.

도 5에는 각각의 트레이(62)가 BGA 소자(15)로 차 있는 장치(10)의 사용에 대해 도시되어 있다. 도시된 이들 트레이는 전술한 JEDEC형 트레이이거나 다른 형태의 보트 또는 캐리어일 수 있다. 장치(10)를 통한 트레이(62)의 이동은 전술한 스트립(16)의 이동과 대체로 동일하다.

도 6 내지 도 12를 참조하면, 장치(10)의 이동을 용이하게 하기 위해 프레임(12)이 휠(66) 상에 장착된 것을 알 수 있다. 바람직하게는, 리플로우 어셈블리(14)에는 리플로우 컨베이어(22) 및 관련 장비에 접근하기 위해서, 도 6 내지 도 9에 도시된 폐쇄 위치와 도 10에 도시된 개방 위치 사이에서 이동할 수 있는 뚜껑(68)이 마련된다. 또한, 리플로우 컨베이어(22) 자체를 가스 상승관(70)의 도움으로 도 11에 도시된 검사 및 보수 위치로 상승시키기 위한 피봇팅 장치 상에 장착할 수 있다. 이와 유사하게, 세정 어셈블리(18)는 개방 위치로 이동할 수 있는 뚜껑(72)을 포함하고, 세정 컨베이어(24)는 기체 상승관(74)의 도움으로 도 11에 도시된 바와 같이 검사 및 보수 위치로 피봇될 수 있도록 피봇식으로 장착된다.

장치(10)의 내의 공정을 제어하기 위해 제어 패널(76)이 장치(10)의 전면부(52) 상에 장착된다. 기능에 따라 필요한 여러 소자를 장치(10) 내에 은폐하기 위해 다양한 패널(78)이 프레임(12) 상에 장착될 수 있다. 부압 통기구(80)에는 필요에 따라 기계로부터 가스를 배출하기 위한 외부 배기 덕트(82)가 마련된다. 본 발명에서 이전에는 2 공정 단계였던 것이 일체형 하우징 내의 1대의 기계로 합체되었으므로, 가스, 수증기, 용제 등이 한 컨베이어로부터 다른 컨베이어 시스템으로 전이될 가능성이 존재하며, 이는 명백히 바람직하지 못한 것이다. 부압 통기구 및 외부 배출 덕트(82)는 그러한 오염물이 한 구역으로부터 다른 구역으로 흐르지 않도록 2개의 컨베이어를 분리시켜 리플로우 및 세정 공정을 더욱 효율적으로 신속하게 만드는 작용을 한다.

비록 본 발명의 단일 실시예를 첨부 도면에 예시하고 상세한 설명에서 설명하였지만, 본 발명은 전술한 내용에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않으면서 부분 및 요소를 다양하게 재구성, 수정 및 교체할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

미리 정해진 인라인 방향으로 이동하는 전자 소자 또는 어셈블리를 리플로우시키고 세정하기 위한 장치로서,

하우징과,

상기 하우징 내에 장착되고, 상기 미리 정해진 인라인 방향과 평행하지 않은 리플로우 방향으로 전자 소자 또는 어셈블리를 운반해서 전자 소자 또는 어셈블리 상의 땜납을 리플로우시키는 리플로우 컨베이어를 구비하는 리플로우 어셈블리와,

상기 하우징 내에 장착되고, 상기 미리 정해진 인라인 방향과 평행하지 않고 상기 리플로우 방향과 일반적으로 반대 방향인 세정 방향으로 전자 소자 또는 어셈블리를 운반하는 세정 컨베이어를 구비하는 세정 어셈블리

를 포함하는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 리플로우 방향과 세정 방향은 상기 미리 정해진 인라인 방향과 직교하는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자 소자는 스트립 형태인 것인 리플로우 및 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자 소자는 트레이, 보트 또는 캐리어 내에서 이송되는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 세정 어셈블리는 높은 온도의 세척수 및 헹굼수를 제공하는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제5항에 있어서, 상기 세척수의 높은 온도는 대략 120℉-160℉의 범위 내에 있고, 상기 헹굼수의 높은 온도는 대략 120℉-210℉의 범위 내에 있는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 미리 정해진 인라인 방향으로 전자 소자를 유입 컨베이어로부터 상기 리플로우 컨베이어의 시작 부분으로, 그리고 상기 리플로우 컨베이어의 끝 부분으로부터 상기 세정 컨베이어의 시작 부분으로, 그리고 상기 세정 컨베이어의 끝 부분으로부터 상기 리플로우 및 세정 장치 외부로 이동시키는 복수 개의 스위핑 부재를 추가로 포함하는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 리플로우 어셈블리를 상기 세정 어셈블리로부터 분리시킴으로써 오염물이 상기 리플로우 어셈블리로부터 상기 세정 어셈블리로, 그리고 상기 세정 어셈블리로부터 상기 리플로우 어셈블리로 이동하는 것을 방지하는 부압 통기구 및 공기 이동 시스템을 추가로 포함하는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자 소자는 IR형 히터를 사용해서 가열되고 리플로우되는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제1항에 있어서, 상기 리플로우 어셈블리 내의 온도는 대략 주위 온도로부터 대략 600℉의 범위이고, 상기 세정 어셈블리 내의 헹굼수의 온도는 대략 주위 온도로부터 대략 210℉의 범위인 것인 리플로우 및 세정 장치.
전자 소자를 전자 어셈블리 상에 조립하기 위한 장치로서,

일체형 하우징과,

상기 일체형 하우징 내에 위치하는 2개 이상의 처리 스테이션을 포함하고,

상기 처리 스테이션이 연속적인 공정 중에 전자 재료의 조립을 행하는 것인 조립 장치.
제11항에 있어서, 2개 이상의 전자 공정을 통과하는 상기 전자 어셈블리의 경로가 겹쳐진 것인 조립 장치.
제12항에 있어서, 제1 공정의 경로와 제2 공정의 경로는 서로 평행하고 방향이 반대인 것인 조립 장치.
제12항에 있어서, 상기 일체형 하우징은 상기 2개 이상의 전자 공정이 겹쳐짐으로 인해서 감소된 풋프린트(footprint)를 제공하는 것인 조립 장치.
전자 소자 또는 어셈블리를 리플로우시키고 세정하기 위한 장치로서,

하우징과, 이 하우징 내에 장착되고, 세정 어셈블리를 향한 방향으로 전자 소자 어셈블리를 리플로우시키고 운반하는 리플로우 컨베이어를 구비한 리플로우 어셈블리를 포함하고,

상기 세정 어셈블리는 상기 하우징 내에 장착되고, 전자 소자 또는 어셈블리를 세정 스테이션을 따라 세척하고 운반하기 위한 세정 컨베이어를 구비하며, 상기 세정 어셈블리는 온도가 대략 주위 온도로부터 대략 210℉의 범위에 있는 세척수로 세척하고, 세정 온도와 리플로우 온도 사이의 온도차는 대략 600℉ 내지 145℉인 것인 리플로우 및 세정 장치.
제15항에 있어서, 상기 세척수의 작동 온도는 대략 145℉이고, 세정부 내의 헹굼수의 작동 온도는 대략 210℉인 것인 리플로우 및 세정 장치.
제15항에 있어서, 상리 리플로우 컨베이어 및 세정 컨베이어는 서로 평행하고 방향이 반대인 것인 리플로우 및 세정 장치.
제15항에 있어서, 상기 리플로우 컨베이어의 이동 방향과 상기 세정 컨베이어의 이동 방향은 미리 정해진 인라인 방향과 직교하는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제15항에 있어서, 상기 리플로우 컨베이어 및 세정 컨베이어의 온도 범위로 인해서 전자 소자가 상기 리플로우 컨베이어를 따라 운반되어 이동할 때 리플로우 중에 전자 소자에 부착된 땜납 내에 수용된 용제 및 기타 오염물의 완전한 고형화 또는 경화가 방지되는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제15항에 있어서, 상기 리플로우 어셈블리와 상기 세정 어셈블리의 세척 스테이지 사이의 전자 소자 어셈블리의 온도는 세척수의 온도 아래로 떨어지지 않는 것인 리플로우 및 세정 장치.
제15항에 있어서, 리플로우의 완료와 세척의 시작 사이의 시간은 1 내지 120초 사이인 것인 리플로우 및 세정 장치.
제15항에 있어서, 상기 리플로우 컨베이어 내의 온도는 대략 375℉ 이상이고, 상기 세정 어셈블리 내의 온도는 대략 145℉ 이상인 것인 리플로우 및 세정 장치.
제16항에 있어서, 리플로우후 땜납의 고형화로부터 세정의 개시까지의 시간은 120초 미만인 것인 리플로우 및 세정 장치.