KR20030059704A - 무연 솔더의 리플로우 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 무연 솔더의 리플로우 장치는 히터에 의해 가열된 열풍이 정렬수단을 지나면서 밀도가 균일하게 된 후 전자부품 및 무연 솔더가 올려진 회로기판에 공급되어, 회로기판 위의 온도구배를 최소화하고 전자부품의 불량 또는 파손을 막을 수 있는 이점이 있다.

Description

무연 솔더의 리플로우 장치{Reflow apparatus of lead free solder}

본 발명은 무연 솔더의 리플로우 장치에 관한 것으로서, 특히 회로기판으로 공급되는 열풍의 밀도를 고르게 하여 회로기판의 온도구배를 최소화하고 전자부품의 손상 및 불량을 막을 수 있는 무연 솔더의 리플로우 장치에 관한 것이다.

일반적으로 솔더는 전자부품과 회로기판 간의 접속재로 사용되는 것으로, 솔더 성분 중의 하나인 납의 유해성 때문에 납 성분이 함유되지 않은 무연 솔더의 사용이 증가되는 추세이다.

상기한 무연 솔더는 용융점이 210℃ 이상인 것으로, 종래의 솔더 리플로우 장치에서 납이 포함된 솔더를 용융하는 온도인 215℃ ~ 225℃ 보다 높은 온도인 235℃~240℃ 부근에서 솔더링 되어야 안정된 접속조직 및 접합강도를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 솔더 리플로우 장치가 도시된 개략도이다.

종래 기술에 따른 솔더 리플로우 장치는 히터(1,2,3,4,5) 위에 송풍팬(6)이 설치되고, 히터(1,2,3,4,5)를 통과하면서 뜨거워진 열풍이 히터(1,2,3,4,5) 아래의 컨베이어(7)를 따라 이동되는 회로기판(미도시)에 공급되어 솔더링을 행한 후 냉각기(8)를 통해 냉각된다.

그러나, 종래의 솔더 리플로우 장치는 케이스(1) 내부에 와류가 발생되는 등의 원인으로 손실 열풍이 많아 회로기판까지 균일한 열전달이 어렵고, 회로기판 상의 큰 전자부품에 가려진 작은 부품에 열풍전달이 어려우며, 회로기판 위에 놓여진 각 전자부품의 열용량 차이가 커서 회로기판 위에는 20℃~35℃의 온도구배가 생긴다.

따라서, 회로기판 상의 최저온도점을 무연 솔더링의 최저한계온도인 225℃~230℃ 사이로 설정하게 되면, 기판내 최고온도점은 245℃~255℃ 혹은 그 이상에 도달하게 되고, 통상의 전자부품은 이러한 고온에서는 열적손상을 입어 불량에 이르게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전자부품 및 무연 솔더가 올려진 회로기판에 열풍을 균일하게 공급토록 하여 회로기판 위의 온도구배를 최소화하고 전자부품의 불량 또는 파손을 막을 수 있는 무연 솔더의 리플로우 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 솔더 리플로우 장치가 도시된 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 무연 솔더의 리플로우 장치의 내부가 도시된 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 무연 솔더의 리플로우 장치에 설치된 균일가열수단의 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 회로기판에 무연 솔더가 공급되고 전자부품이 탑재된 일예가 도시된 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 무연 솔더 리플로우 장치 내에서 솔더링된 회로기판 상의 온도변화가 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50: 무연 솔더 리플로우 장치52: 케이스

53: 송풍팬54,55,56,57,58: 히터

60: 컨베이어 70: 정렬수단

72: 프레임74: 격자

80: 냉각기90: 회로기판

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 전장부품이 탑재되는 부위에 무연 솔더가 공급된 회로기판에 히터를 통과한 열풍을 공급하여 무연 솔더을 용융시키는 무연 솔더의 리플로우 장치에 있어서, 상기 히터의 하측에는 열풍을 균일하게 정렬시키는 정렬수단이 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 무연 솔더의 리플로우 장치의 내부가 도시된 개략도이다.

본 발명에 의한 무연 솔더의 리플로우 장치(50)는 케이스(52)와, 상기 케이스(52)의 상측에 설치된 송풍팬(53)과, 상기 케이스(52) 내에 설치되어 송풍팬(52)에 의해 송풍된 공기를 가열시키는 히터(54,55,56,57,58)와, 전장부품(미도시)이 탑재되는 부위에 무연 솔더(미도시)가 공급된 회로기판(미도시)이 이동되는 컨베이어(60)와, 상기 히터(54,55,56,57,58)에서 회로기판으로 향하는 열풍을 균일하게 정렬시키는 정렬수단(70)과, 상기 정렬수단(70)을 통해 회로기판으로 공급되어 무연 솔더를 용융시킨 공기를 냉각시키는 냉각기(80)를 포함하여 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 무연솔더의 리플로우 장치에 설치된 균일가열수단의 평면도이다.

상기 정렬수단(70)은 히터(54,55,56,57,58)와 회로기판의 사이 위치에 배치되는 프레임(72)과, 상기 프레임(72)에 배치되어 통과하는 열풍의 밀도를 고르게 하는 격자(74)로 구성된다.

상기 프레임(72)은 텅스턴계 합급재로 성형되고 사각 테 형상으로 이루어져 고온에서의 열변형이 없고 높은 강성을 갖으며 상기 케이스(52) 내부에 체결수단(미도시)을 통해 조립되어 종래의 솔더 리플로우 장치를 무연 솔더의 용융에 그대로 이용할 수 있게 된다.

상기 격자(74)는 스테인레스재로 성형되고, 격자의 크기가 10×10(mm) ~ 100×100(mm) 정도로 이루어져서 상기 히터(54,55,56,57,58)를 통과한 열풍이 격자(74) 사이를 통하면서 균일하게 정열되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 송풍팬(53)이 회전되고 상기 히터(54,55,56,57,58)와 컨베이어(60)가 구동되면, 상기 리플로우 장치(50) 외부의 공기는 상기 케이스(52) 내부로 유입되어 상기 히터(54,55,56,57,58)를 통하면서 가열되고, 상기 격자(74) 사이를 통하면서 균일하게 분포되어 상기 컨베이어(60) 위를 이동하는 상기 회로기판에 공급된다.

도 4는 본 발명에 따른 회로기판에 무연 솔더가 공급되고 전자부품이 탑재된 일예가 도시된 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 무연 솔더 리플로우 장치 내에서 솔더링된 회로기판 상의 온도변화가 도시된 그래프이다.

상기 회로기판(90)에는 소형 칩 콘덴서(91)와 대형 IC 단자(92) 등의 여러 종류의 전자부품이 탑재되고 상기 회로기판(90)을 상기 무연 솔더 리플로우 장치(50)를 이용하여 솔더링한 결과, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 대형 IC 단자(92)의 온도 최고점이 약 236℃~238℃를 나타내고, 상기 소형 칩 콘덴서(91)의 온도 최고점이 약 226℃~228℃를 나타낸다.

그러므로, 상기 회로기판(90) 전체는 약 226℃~238℃ 범위내에서 균일하고 안정되게 가열되고, 각 부품간의 온도구배는 약 9℃~10℃ 내외로 조절된다.

한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 상기 프레임과 격자로 구성된 정렬수단이 상기 송풍팬과 히터의 사이에 설치되어 송풍팬에 의해 흡입된 공기를 미리 균일하게 정렬시킨 후 상기 히터와 회로기판에 차례로 공급토록 하는 것도 가능할 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 무연 솔더의 리플로우 장치는 히터에 의해 가열된 열풍이 정렬수단을 지나면서 밀도가 균일하게 된 후 전자부품 및 무연 솔더가 올려진 회로기판에 공급되어 회로기판 위의 온도구배를 최소화하고 전자부품의 불량 또는 파손을 막을 수 있는 이점이 있다.

또, 정렬수단은 텅스턴계 합금재로 성형된 프레임과 스테인레스재의 격자로 구성되고, 체결수단을 통해 종래의 솔더 리플로우 장치에 조립되면 종래의 솔더 리플로우 장치를 무연 솔더의 용융에 그대로 활용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 전장부품이 탑재되는 부위에 무연 솔더가 공급된 회로기판에 히터를 통과한 열풍을 공급하여 무연 솔더을 용융시키는 무연 솔더의 리플로우 장치에 있어서,

   상기 히터의 하측에는 열풍을 균일하게 정렬시키는 정렬수단이 설치된 것을 특징으로 하는 무연 솔더의 리플로우 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정렬수단은 히터와 기판의 사이 위치에 장착되는 프레임과, 상기 프레임에 배치되어 통과하는 열풍의 밀도를 고르게 하는 격자로 구성된 것을 특징으로 하는 무연 솔더의 리플로우 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프레임은 텅스턴계 합급재로 이루어진 것을 특징으로 하는 무연 솔더의 리플로우 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 격자는 스테인레스재로 구성된 것을 특징으로 하는 무연 솔더의 리플로우 장치.
5. 회로기판에 전장부품과 무연 솔더를 올려놓고 송풍팬에 의해 송풍되는 공기가 히터를 통하도록 한 후 기판에 공급되도록 하는 무연 솔더의 리플로우 장치에 있어서,

   상기 송풍팬과 히터의 사이에는 송풍되는 공기를 균일하게 정렬시키는 정렬수단이 설치된 것을 특징으로 하는 무연 솔더의 리플로우 장치.