KR20060115884A - 볼륨 흐름 제어로 리플로우 납땜하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 제1 관점에 따라, 작은 부품들을 과열로부터 효과적으로 방지하는, 일정한 또는 상승하는 온도로 초기의 더 큰 볼륨 흐름을 감소시켜 납땜 재료를 빠르게 가열하는 것이 가능하다. 또한, 상기 납땜 재료에 발생하는 효과적인 가열 전송을 제어하기 위한 대류 히터의 볼륨 흐름을 사용함으로써, 수정된 볼륨 흐름의 조절이 매우 빠르고 정확한 방식으로 제어될 수 있다는 사실에 의하여 특정 처리 요건에 매우 조절가능한 방식으로 납땜 처리를 적응시키는 것이 가능하다.

리플로우 납땜, 볼륨 흐름, 납땜 재료, 솔더, 솔더 페이스트

Description

볼륨 흐름 제어로 리플로우 납땜하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR REFLOW SOLDERING WITH VOLUME FLOW CONTROL}

본 발명은 리플로우 납땜(reflow soldering) 방법 및 장치에 관한 것으로, 부품들로 조립된 납땜 재료들은, 특정 지점에서 부품들과 접촉하는 솔더 페이스트(solder paste)가 예열 후에 납땜 영역에서 용해되어 원하는 솔더 접착을 이루게 된다는 점에서, 특수한 납땜을 하게 된다.

전자 부품(부품)들을 가지는 모듈을 산업상 큰 규모로 제조하는 경우에, 온도에 민감한 많은 부품들이 회로 보드에서 해당 접착 패드에 납땜되어야 한다. 이러한 남땜을 위해, 전자 부품들은 적합한 솔더 표면을 포함한다. 종래의 부품들은 전선 연결 또는 연결 핀으로 제공되거나, 적절한 지점에서 금속 표면의 형태로 제공되는, 표면 실장용 부품(SMD 부품)용 케이스(case)이다. 모듈의 소형화가 진행됨에 따라 개개의 부품(부품)들은 점점 작아지고 있는데, 이는 부품의 종류와 목적이 부분적으로 특정 최소 사이즈라는 것을 의미한다. 예를 들어, 저항, 다이오드 및 작은-신호 트랜지스터는 굉장히 작은 케이스에서 제조되는 반면에, 인덕터(inductor), 캐퍼시터(capacitor) 또는 전원 트랜지스터(transistor)와 같은 부품들은 매우 큰 케이스에 수용된다. 모든 종류의 장치가 전자적으로 제어되고 있기 때문에, 일반적으로 더 높은 전력이나 더 큰 볼륨(volume)을 차지하는 부품들뿐만 아니라 작은 신호(small-signal) 특성을 가진 많은 부품들이 필요하다. 따라서 적절하게 설계된 모듈은 일반적으로 매우 다른 크기와 형태를 가진 부품들 및 매우 다른 열적 행태(thermal behavior)를 보이는 부품들을 포함한다.

부품(부품) 또는 그것의 금속 연결 표면과 보드 상의 해당 접촉 패드(contact pad) 사이에 완벽한 기계적, 전기적인 접합(joint)을 위해서도, 솔더 페이스트의 용해를 약 60초보다 길지 않게 하는 것이 요구된다. 개개의 부품들은 매우 제한된 시간 동안만 부품 규격에 따라 특정 온도에 있게 된다. 일반적인 솔더 페이스트의 용해 온도는, 사용된 대부분의 부품들이 일정 시간 동안에는 문제되지 않는 온도에 해당하는 183 내지 227℃의 범위에 있다. 따라서 모듈을 용해 온도 바로 위의 온도에 두는 것은 빨리 뜨거워지는 작은 부품의 과열의 위험은 피하지만, 작은 부품의 금속 표면은 이미 용해 온도를 초과한 반면에, 큰 부품의 금속 표면은 솔더 페이스트의 용해를 아직 허용하지 않았을 것이기 때문에 더 긴 납땜 상태(phase)를 가져올 것이다. 이 경우에 발생하는 작은 부품에 대한 매우 긴 시간의 납땜은 결함 있는 납땜 결과를 가져오므로, 이 기술은 덜 효과적이다. 속도가 느리고 솔더 페이스트의 용해 온도 바로 아래까지 모든 부품을 일정하게 가열하면 상기 언급된 문제를 상당히 줄일 수 있었다. 그러나 특정 솔더 페이스트에 있는 활성제가 실제 납땜 처리 이전에 그 기능을 상실하기 때문에 실제로는 문제가 있다. 게다가, 납땜 될 금속 표면의 원하지 않는 산화작용이 일어나서, 액체 솔더와 접촉하는 솔더 접촉부위의 습윤성(wetting property)이 손상된다.

다수의 알려진 장치에 있어서 납땜 될 재료는 예열 영역에서 150 내지 160℃ (납을 포함하는 솔더를 이용할 때) 또는 160 내지 200℃ (납을 포함하지 않는 솔더를 이용할 때) 범위의 온도로 열이 가해지는데, 필수적으로, 납땜 될 재료에서 온도 평형을 형성할 수 있도록 가열된다. 다음에 납땜될 재료는 납땜 영역으로 보내져서 상당히 높은 온도하에 놓여진다. 그리고 처음에는 부품들이 솔더 페이스트의 용해 온도 이상의 온도에 놓여지고 솔더 페이스트의 용해 동안 남땜 과정이 수행된다. 가열과 납땜 처리는 최대 50 내지 60초의 시간 프레임에서 발생하는 것이기 때문에, 납땜 영역에서는 일반적으로 240 내지 300℃의 높은 온도가 사용된다. 앞서 언급한 바와 같이, 일반적으로 작은 부품들은 비활성의(inert) 큰 부품들보다 더 빠르게 높은 온도를 나타낸다. 납땜 영역에서의 이러한 높은 온도로 인해 작은 부품은 과열될 위험이 발생하며, 이는 부품의 고장 또는 때 이른 파괴를 초래할 수 있고 따라서 모듈의 실패를 가져올 수 있다. 결론적으로, 한편으로는 부품을 용해온도 이상으로 빠른 가열을 용이하게 하고, 다른 한편으로는 작은 부품들을 과열시키는 위험이 줄어들게 하는 시도가 있어 왔다. 이와 관련된 독일 특허 출원 DE 197 41 192호는 납땜 될 재료를 예열 장치를 사용하여 예열 영역에서 솔더의 용융점(melting temperature)보다 낮은 온도로 예열하고, 가열 장치를 사용하여 납땜 영역에서 납땜 한 후, 용융점보다 낮은 온도로 냉각 영역에서 냉각하는, 납땜 될 재료를 수송 오븐(transit oven)에서 납땜하는 리플로우 납땜(reflow soldering) 방법을 기술하고 있다. 독일 특허 출원 DE 197 41 192호에서 기술된 납땜 방법은, 먼저, 납땜 될 재료를 제1 대류식 히터(converter heater)를 사용하여 솔더의 용융 점보다 상당히 높은 온도로 되는 납땜 영역의 제1 영역으로 보내지는 것을 특징으로 한다. 그후 납땜 될 재료는, 제2 대류식 히터를 사용하여 솔더의 용융점보다 여전히 높지만 더 낮은 온도로 되는 납땜 영역의 다음의 제2 영역으로 보내진다. 여기서, 기술된 리플로우 납땜 방법에 있어서, 초기에 높은 제1 온도는 특히 용해 온도(liquidus temperature) 이상으로 작은 부품들의 가열을 가능하게 한다. 여기서, 더 낮은 온도를 가진 다음 단계에 있어서, 더 작은 부품들의 과열을 피할 수 있는 반면에, 큰 부품들은 용해 온도까지 온도를 계속해서 증가시킨다.

앞서 언급한 방법들이 크고 작은 부품들을 납땜할 때 온도의 더 균형된 작동을 이끌 수 있긴 하지만, 작은 부품들이 제1 높은 온도 단계에서 과열될 위험이 있기 때문에, 제1 및 제2 온도의 정확한 조정과 고온의 제1 영역에서 해당 휴지 시간(dwell time)은 각각의 모듈에 따라 맞춰져야 한다. 다수의 다른 모듈을 처리할 때, 다양한 모듈에 대한 온도가 재조정되어야 하기 때문에, 또는 동일한 온도 설정을 서로 다른 모듈에 이용한다면 작은 부품들이 과열로 인해 파괴될 위험이 증가하기 때문에, 이러한 장치를 사용할 수 있는 범위가 제한된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 서로 다른 모듈의 처리에서 적응도가 높고 납땜 처리 동안에 작은 부품들의 과열 위험이 적은, 납땜 될 재료의 리플로우 납땜을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 관점에 따르면, 이러한 목적은, 예열 장치를 사용하여 납땜 될 재료에 접촉하는 솔더의 용융점보다 낮은 온도로 예열 영역에서 납땜 될 재료를 가열하는 것을 특징으로 하는, 수송 오븐에서 납땜 될 재료를 납땜하는 방법에 의해 해결된다. 더욱이, 납땜 될 재료는 솔더의 용융점보다 높은 특정 온도로 가열된 가스(gas)의 볼륨(volume) 흐름에 적용된다. 이후, 볼륨 흐름이 감소되고, 특정 온도가 유지되거나 상승된다. 마지막으로, 납땜 될 재료는 제3 영역에서 용융점 이하로 냉각된다.

본 발명에 따라, 납땜 될 재료의 부품들의 효과적인 온도 제어는 부분적으로는 가열된 가스의 볼륨 흐름을 변화시킴으로써 발생하며, 온도의 비교적 둔한 제어와 비교해볼 때 모듈의 현재 온도 프로파일(profile)의 빠르고 더욱 민감한 조정이 가능하며, 일반적으로, 분리된 단계에서 일정한 온도로 납땜 영역을 특정 섹션(section)들로 나눔으로써 제어한다. 대조적으로, 본 발명에 따른 해법은, 비교적 짧은 시간 구간 내에서 볼륨 흐름의 폐쇄-루프 제어 및 선택적으로는 온도의 폐쇄-루프 제어를 통해, 모듈에 효과적인 온도 프로파일의 구현을 용이하게 하며, 만약 필요하다면, 또한, 하나의 납땜 영역 섹션 내에서 가능하게 한다. 여기서, 효과적인 방법으로 후속하는(following) 볼륨 흐름의 감소로 인해 작은 부품들의 과열을 방지할 수 있고, 큰 부품들을 추가로 가열할 수 있다. 예를 들어, 특정 온도에서의 매우 높은 볼륨 흐름은 처음에는 납땜 영역에서 확인할 수 있다. 아직 용해되지 않은 솔더 페이스트는 그것의 접착력으로 인해 부품들을 회로 보드에 고정시키는 것을 확실하게 하고, 높은 볼륨 흐름은 작은 부품들 및 큰 부품들의 빠른 가열을 용이하게 한다. 따라서, 예를 들어, 볼륨 흐름의 특정 온도를 부품들이 특정 임계 온도(critical temperature)를 초과할 수 없도록 선택할 수 있다. 다음으로, 예를 들어, 솔더 페이스트의 용해가 시작되기 전에, 볼륨 흐름이 감소되어, 일반적으로 모든 부품들의 온도에 대한 노출이 감소하고 동시에 작은 부품에서 용해하는 솔더 페이스트가 현재 감소된 볼륨 흐름에 의해 기계적으로(mechanically) 거의 또는 완전히 영향을 받지 않는다. 예를 들어, 작은 부품에서의 솔더 페이스트의 용해 시간은 광학적으로(optically) 감시될 수 있으며, 볼륨 흐름의 감소가 직접 연속적으로 또는 차례로 수행될 수 있다. 따라서, 납땜 영역의 동일 섹션에서 팬(fan) 구성요소의 적절한 제어에 의한 볼륨 흐름의 감소가 수행될 수 있거나, 납땜 될 재료가 납땜 영역의 다른 섹션으로 더 낮은 볼륨 흐름을 가지고 수송될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 실시 예에서, 볼륨 흐름으로 납땜 될 재료의 노출은, 먼저, 납땜 될 재료가 대류식 히터(convector heater)를 사용하여 제1 온도를 가진 제1 볼륨 흐름이 되도록 일어나고, 그 후 납땜 될 재료는 납땜 영역에서 대류식 히터를 사용하여 제2 온도를 가진 제2 볼륨 흐름이 되도록 한다. 여기서 제1 볼륨 흐름은 제2 볼륨 흐름보다 더 크다.

이 방법은 적어도 두 개의 다른 볼륨 흐름의 제공을 통해 납땜 될 재료의 크고 작은 부품들의 효과적인 가열을 용이하게 한다. 더 작은 제2 볼륨 흐름에서는 작은 부품들의 과열이 효과적으로 방지된다. 더욱이, 대류식 히터를 구비한 많은 종래의 수송 오븐들에서 볼륨 흐름이 빨리 조정될 수 있기 때문에, 볼륨 흐름에 의한 가열 과정의 제어를 통해, 다르게 설계된 납땜 될 재료들에 빠르게 반응할 가능성이 있다. 여기서 단순히 볼륨 흐름 온도의 빠른 재조정은 정상적으로는 발생하지 않는다. 예를 들면, 부피가 큰 부품들이 많은 부분(proportion)을 차지하는 납땜 될 재료를 처리할 때 필요로 할 볼륨 흐름이 증가하는 동안, 볼륨 흐름의 온도가 대류식 히터로부터의 가열에서 비활성(inertia)으로 인해 감소할 수 있으나, 이는 초기의 큰 볼륨 흐름으로 인해 납땜 될 재료의 신속 가열에는 나쁜 영향을 주지 않는다. 유사한 방식으로, 볼륨 흐름의 감소에 따라, 볼륨 흐름의 온도를 처음에는 증가하도록 하여, 순수한(purely) 온도 조절 시스템으로 온도 평형(equilibrium)을 이루기 위한 해당 시간 기간을 기다려야만 한다. 반면에, 본 발명에 따르면, 곧바로 해당 시스템 전환 바로 직후에도 현재의 부품의 온도가 특정 임계 온도 이하로 유지될 수 있도록, 볼륨 흐름을 적절하게 추가로 감소시켜 볼륨 흐름의 감소 후에 해당하는 일시적인 온도의 상승을 보상할 수 있다. 따라서, 서로 다른 납땜 될 재료들을 처리하는 과정에서 높은 유연성(flexibility)을 얻을 수 있다.

또 다른 실시 예에서, 납땜 영역은 제1 볼륨 흐름의 제공을 위한 제1 섹션과 제2 볼륨 흐름의 제공을 위한 제2 섹션을 포함한다. 적어도 하나의 제1 섹션과 적어도 하나의 제2 섹션으로 납땜 영역을 분할하기 때문에, 제1 및 제2 볼륨 흐름은 각각 서로 독립적으로 조정될 수 있다. 여기서, 앞서 설명한 바와 같이, 납땜 될 재료의 변화로 인해 처리 순서를 변화시킬 필요성에 대해 높은 유연성이 있다. 특히, 제1 섹션 및 제2 섹션이 각각 별도로 구동되는 가열 장치들에 의해 제공되는 시스템에서, 도입부에서 설명된 온도 조절된 납땜 시스템을 가진 경우보다 납땜 될 새로운 재료들에 대해 훨씬 더 빠른 적응이 이루어질 수 있다. 그러나, 열 수송기가 단지 볼륨 흐름의 양(quantity)에 의해 효과적으로 제어되는 것이지 납땜 될 재료와 볼륨 흐름 간의 온도 차이에 의해 반드시 제어되는 것은 아니기 때문에, 제2 섹션에서의 볼륨 흐름의 온도가 제1 섹션에서의 볼륨 흐름의 온도보다 높거나 같다고 하더라도, 작은 부품들이 과열되지 않는다.

또 다른 실시 예에서, 볼륨 흐름은 정적으로(statically) 감소된다. 즉, 납땜 될 재료의 부품들에 생길 수 있는 볼륨 흐름과 그에 따른 온도는, 볼륨 흐름이 납땜 될 재료를 수송하지 않고 적어도 일부의 시간에서 감소된다는 점에서 조정될 수 있다. 예를 들어, 초기 단계에서, 일단 납땜 될 재료가 납땜 영역에 위치하게 되면, 비교적 높은 볼륨 흐름에 노출될 수 있으며, 볼륨 흐름은 더 작은 부품들에 대한 임계 온도를 초과하지 않기 위해 납땜 될 재료를 수송하지 않고 연속적으로 또는 차례로 감소된다.

앞서 설명한 바와 같이, 볼륨 흐름의 변화와 함께 볼륨 흐름의 실제 온도는 연관된 대류식 히터의 제어 방법과 구조의 종류에 따라서 변할 수 있다고 하더라도, 매우 정확한 방식으로, 예를 들어, 적절한 팬 모터의 회전 속도 제어에 의해 조정될 수 있는 볼륨 흐름 제어는, 납땜 될 재료에 원하는 온도 프로파일이 가능하게 한다. 특히, 필요하다면, 볼륨 흐름의 제어로 인해 완전한 납땜 처리가 단일 납땜 영역에서 발생하거나 또는 납땜 영역에 다수의 섹션을 제공하여 납땜 될 재료의 부품들에 대한 매우 민감한 온도 조절이 구현될 수 있다. 예를 들어, 가열 요소(heating element)의 비활성으로 인해 볼륨 흐름의 경미한 온도 변화만이 일어나도록, 제1 납땜 섹션에서 초기 고온의 볼륨 흐름은 필요한 시간 작용에 따라 감소될 수 있다. 이때 제2 납땜 섹션에서는 특정 범위(degree)로 조절될 수 있는 또 다른 더 작은 볼륨 흐름이 제공된다.

다른 실시 예에 있어서, 제1 볼륨 흐름의 남아있는 부분으로부터 제2 볼륨 흐름을 생성하기 위해서 제1 볼륨 흐름의 일부는 납땜 영역으로 진입하기 전에 분기 될 수 있다. 적절하게 할당된 대류식 히터에의 적재가 필수적으로 일정하게 유지되고 제2 볼륨 흐름의 형성에 대한 해당 부분의 비율만을 변화시키기 때문에, 이러한 종류의 제1 및 제2 볼륨 흐름의 폐쇄 루프 제어를 통해, 볼륨 흐름의 실제 온도는 필수적으로 일정하게 유지된다.

다른 실시 예에서, 고도의 에너지 이용이 실현될 수 있도록 제1 볼륨 흐름의 분기된 부분이 납땜 될 추가의 재료를 예열하는데 사용될 수 있다.

다른 실시 예에서, 본원 발명의 방법은, 납땜 될 재료의 최대한의 허용가능한 온도의 선택과 선택된 최대한의 허용가능한 온도로 감소된 볼륨 흐름의 온도 조절을 포함한다. 이 방법은, 작은 부품들이 높은 볼륨 흐름에 초기에 노출되는 동안 이미 비교적 높은 온도에 도달한 단계에서, 감소된 볼륨 흐름에의 추가의 노출에서 최대 허용가능한 온도를 초과하는 것이 일어날 수 없는 상황을 실현 가능하게 한다. 볼륨 흐름의 정적인 변화로, 앞서 설명한 바와 같이, 고온의 초기 볼륨 흐름에서 볼륨 흐름의 효과적인 온도는 할당된 대류식 가열 요소의 비활성 때문에 감소될 수 있다. 그러나 빠른 온도 상승이 작은 부품들에게 발생하며, 어떤 지연된 방식으로 큰 부품들에게 발생할 수도 있다. 볼륨 흐름의 감소로 인해 볼륨 흐름의 효과적인 온도는 어떤 환경에서는 상승할 수도 있다. 최대 허용가능한 온도로 감소된 볼륨 흐름 온도의 고정은 부품들에 대해 이 온도를 넘지않도록 해준다.

다른 실시 예에서, 특정 온도, 즉 최초의 높은 볼륨 흐름의 온도는 최대 허용가능한 온도로 조절된다. 따라서, 이는 완전한 납땜 처리중에 이 최대 허용가능한 온도를 넘지 않기 때문에 실현된다. 일반적으로 최대 허용가능 온도보다 상당히 낮은 온도 수준이 바람직하다. 낮은 수준에서 부품에 대한 열적 응력(thermal stress)을 유지하기 위하여 특정 볼륨 흐름 감소에 의해 납땜 될 재료로부터 바람직한 온도 프로파일이 사실상 획득된다. 납땜 될 재료의 변화로 인해, 납땜 될 재료에 대한 효과적인 온도 분포가 변화할 수 있다. 그러나, 처리될 재료의 종류에 따라 최대의 허용가능한 온도를 초과하지 않는 것이 중요하다. 특히, 작은 부품에 대해서도, 초과되는 임계 온도 없이 이 단계에서 빠른 온도 상승이 이루어지도록 하기 위해, 매우 많은 크고 비활성의 부품들을 포함하는 납땜 될 재료들과 함께, 최초의 볼륨 흐름은, 예를 들어 솔더 페이스트에 의해 제공되는 물리적 강도의 한계까지, 매우 높게 선택될 수 있다. 납땜 처리 중에 솔더 페이스트에서 부품의 고정을 계속해서 보장하도록, 최초의 매우 높은 볼륨 흐름은 솔더 페이스트의 용해 전에 적절하게 감소될 수 있다.

다른 실시 예에서, 특정 온도는 특정 부품에 대한 임계 온도 이하로 유지되고 볼륨 흐름의 온도는 감소된 후에 상승된다. 이러한 방식으로, 고온의 볼륨 흐름을 가진 초기 단계에서는 빠른 온도 상승이 특히 큰 부품들에게 발생하게 되는데, 특정 부품, 예를 들어 작은 반도체(semiconductor) 부품에 대한 임계 온도를 넘어서는 안된다. 감소된 볼륨 흐름을 가진 다음 단계에서, 온도는 상승 될 수 있다. 여기서 경미한 볼륨 흐름은 효과적인 방식으로 작은 부품들의 과열을 방지한다. 앞서 설명한 바와 같이, 적어도 간헐적으로, 대류식 가열 요소의 해당 비활성에 의해 해당 온도 상승이 유발될 수 있으나, 납땜 될 재료의 추가의 온도 프로파일링(profiling)에 이롭게 이용될 수 있고, 볼륨 흐름의 폐쇄 루프 제어를 통해 작은 부품에 대해 임계가 아닌(uncritical) 범위로 유지될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 수송 오븐에서 납땜 될 재료를 납땜하는 방법은 다음의 단계를 포함한다. 먼저, 납땜 될 재료는 솔더의 용융점(melting point)이하의 온도로 가열된다. 이후에, 납땜 될 재료는 볼륨 흐름에 의해 용융점보다 높은 제1 온도에 노출된다. 그 후, 볼륨 흐름이 변화하는 상황에서, 납땜 될 재료는 용융점보다 높고 제1 온도보다 낮은 제2 온도에 노출된다.

본 발명에 따라, 예를 들어 도입부에서 설명한 바와 같이, 납땜 단계에서 제1 높은 온도와 제2 더 낮은 온도에의 노출로 인해 발생하는 납땜 될 재료의 온도 프로파일은, 납땜 될 재료에 사용되는 볼륨 흐름의 적절한 변화를 이용하여 더 정확하고 적응성 있게 유지된다는 점에서 매우 개선될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 볼륨 흐름과 납땜 될 재료 사이의 해당하는 큰 차이가 비교적 높은 입력 온도로 알맞은 볼륨 흐름의 도움으로 얻어질 수 있다. 여기서는, 작은 부품과 큰 부품의 빠른 가열이 발생한다. 적당한 일시적인 크기의 제1 온도에의 노출을 통해, 빠르게 가열된 작은 부품의 과도한 가열은, 더 낮지만 여전히 용융점 이상인 제2 더 낮은 온도에 납땜 될 재료가 노출되기 때문에 방지될 수 있다. 여기서, 특히 납땜 될 재료로의 볼륨 흐름의 열 수송은 납땜 될 재료의 바로 가까이에 있는 흐름 특성에 의존할 수 있기 때문에, 볼륨 흐름은 납땜 될 재료에 해당 온도 프로파일을 상당히 개선할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 층류 흐름(laminar flow)이 필수적으로 작은 부품들만을 포함하는 영역에서 발생할 수 있기 때문에, 예를 들어, 제1, 즉, 높은 온도동안 어떤 변형으로 비교적 낮은 볼륨 흐름을 생산하는 것이 가능하다. 층류는 부피가 큰 부품들에 의해 생산되는 해당 난류(turbulent flow)보다 더욱 덜 효과적인 열 수송을 가져온다. 결과적으로, 부피가 큰 부품들이 난류에 의해 거의 영향을 받지 않는 납땜 될 재료의 영역에 배열된다면, 부피가 큰 부품들에 대한 열 수송은 작은 부품들에 비해 과도하게 더 높을 수 있다. 다음의 더 낮은 제2 온도에의 노출 중에, 부피가 큰 부품들이 계속해서 빠르게 가열되기 위해 전반적인 납땜 될 재료로의 열 수송이 상당히 증가하도록 볼륨 흐름이 적절하게 증가 될 수 있는 반면에, 작은 부품들의 온도는 제2 온도로 최대 상승할 수 있어서 이러한 작은 부품들의 허용할 수 없는 과열은 일어나지 않는다. 더욱이, 증가된 제2 볼륨 흐름에서 개선된 열 수송을 통해, 어떠한 환경에서 초기 단계 동안 빠른 가열을 겪을 수 있는 작은 부품은, 매우 효과적인 방식으로 제2 온도로 냉각될 수 있으며, 따라서 부품에 대해 임계가 아닌 범위에 있게 할 수 있다.

다른 상황에서, 높은 볼륨 흐름을 사용함으로써 초기 단계에서 납땜 될 재료를 가열하는 것이 이로울 수 있다. 여기서, 더 낮은 제2 온도를 가진 다음의 납땜 단계에서 감소된 볼륨 흐름이 제공되는데, 감소된 볼륨 흐름은, 예를 들어 작은 부품의 기계적인 고정을 보장한다. 그러나, 부피가 큰 부품에 대한 더 강한 난류 때문에, 이 부품들의 추가의 가열이 쉬워진다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 납땜 될 재료를 납땜하기 위한 장치가 제공되는데, 장치는 예열 영역, 대류식 히터를 사용하여 조절가능한 온도를 갖는 뜨거운 가스의 조절가능한 볼륨 흐름에 노출될 수 있는 납땜 영역, 및 냉각 영역을 포함한다. 더욱이, 본 발명에 따른 장치는, 적어도 기능적으로 대류식 히터에 연결되고, 납땜 영역에서 특정 크기와 온도를 가진 볼륨 흐름이 납땜 될 재료에 작용한 다음, 더 낮은 크기와 같거나 더 높은 온도를 가진 볼륨 흐름이 납땜 될 재료에 작용하도록 형성된, 제어부를 포함한다.

따라서, 적절한 장치는 효과적인 방식으로 볼륨 흐름 감소에 의해 온도 프로파일을 위한 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해 형성된다.

다른 이로운 실시 예에서, 적어도 예열 영역과, 정해진 온도와 정해진 볼륨 흐름의 뜨거운 가스를 가진 납땜 영역을 제어된 방식으로 노출하기 위해, 제어가능한 가스 안내 시스템(gas guidance system)이 대류식 히터에 제공된다. 예를 들어, 한 영역에서 가능한 볼륨 흐름 감소 동안에 더 이상 필요하지 않은 뜨거운 가스의 일부가 다른 영역에서 적절한 볼륨 흐름의 발생에 사용될 수 있다는 점에서, 특히 대류식 히터에 의해 제공된 열 에너지가 더 효과적인 방식으로 사용될 수 있기 때문에, 적절한 가스 안내 시스템의 제공은 장치를 작동하는데 요구되는 에너지의 보다 효과적인 이용을 용이하게 한다.

추가로 기술된 실시 예들이 첨부된 도면과 관련하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1a는 볼륨 흐름들의 온도가 대략 동일하게 유지되는, 제1 단계에서의 볼 륨 흐름이 제2 단계에서의 볼륨 흐름보다 더 높도록 본 발명에 따라 작동하는 수송 오븐을 개략적으로 도시한다.

도 1b는 볼륨 흐름에서의 변화가 예를 들어 정적인 방식으로, 즉 납땜 될 재료의 수송 없이 일어날 수 있는, 최초의 높은 값으로부터 비교적 일정한 온도로 볼륨 흐름이 연속적으로 감소되는 수송 오븐을 도시한다.

도 2a는 본 발명에 따라 볼륨 흐름이 변하고 도시된 예에서 더 높은 온도를 가진 볼륨 흐름보다 더 높게 조정되는, 높은 제1 온도가 제1 납땜 섹션에서 유지되고 더 낮은 제2 온도가 제2 납땜 섹션에서 유지되는 수송 오븐을 도시한다.

도 2b는 도 2a에서의 장치를 가지고 처리될 때 작은 부품과 큰 부품의 온도 자취(trace)의 예를 도시한다.

도 3은 효과적이고 제어가능한 방식으로 수송 오븐의 많은 영역에 대한 특정 온도를 가진 볼륨 흐름을 생산하기 위해, 제어가능한 가스 안내 시스템을 포함하는 본 발명에 따른 장치를 도시한다.

도 4는 납땜 될 재료의 특정 영역의 광학 특성에 따라 볼륨 흐름 변화의 제어방법을 개략적으로 도시한다.

도 1a는 도시된 예에서 적어도 예열 영역(110), 납땜 영역(120) 및 냉각 영역(130)을 포함하는 수송 오븐(100)의 형태로 리플로우 납땜하기 위한 장치의 예를 개략적으로 보여준다. 더욱이, 예를 들어 솔더 페이스트를 사용하여 고정시킨 다양한 부품들이 제공될 수 있는 전자 회로 보드 형태로, 개별 영역(110, 120, 130)을 통하여 납땜 될 재료(미도시 됨)를 운반하는 수송 장치(150)가 제공된다. 도시된 예에서, 납땜 영역(120)은 두 개의 섹션(120a, 120b)으로 나누어진다. 섹션(120a)에서, 특정 온도(T)를 가진 뜨거운 가스의 특정 볼륨 흐름은 수송 장치(150)로 향하거나 선택적으로 제1 대류식 히터(121a)에 의해 수송 장치 위에 위치한 납땜 될 재료로 향한다. 유사한 방식으로, 납땜 섹션(120b)은 특정 온도(T)를 가진 뜨거운 가스의 미리 정해진 볼륨 흐름을 수송 장치(150) 또는 그 위에 위치한 납땜 될 재료로 보내는 대류식 히터(121b)를 포함한다. 도시된 실시 예에서, 대류식 가열 요소(121a, 121b)는 양 측면으로부터 특정 온도를 가진 적절한 볼륨 흐름에 납땜 될 재료를 노출하도록 형성된다. 다른 실시 예에서, 대류식 가열 요소(121a, 121b)는 특정 온도의 볼륨 흐름에 납땜 될 재료의 한 측면만을 노출하도록 형성될 수 있다. 또한, 납땜 영역(120)에서 다수의 납땜 섹션(120a, 120b)을 제공하는 것이 가능하다. 여기서, 납땜 섹션(120a, 120b)에는, 납땜 될 재료가 위치한 수송 장치(150)에서 작용하는 온도 프로파일이 원하는 방식으로 조절되도록 적절한 대류식 가열 요소(121a, 121b)가 장착된다. 또한, 예열 영역(110)은 적절한 대류식 히터(111)를 포함하며 선택적으로 냉각 영역(130)은 유사하게 적절한 대류식 히터(131)를 포함한다. 다른 실시 예에서, 예열 영역(110) 및/또는 냉각 영역(130)은 각각 별도의 대류식 히터를 가진 하나 이상의 섹션을 포함할 수 있다. 또한, 대류식 가열 요소(121a, 121b) 및 선택적으로 히터 장치(111, 131)는 적절한 처리 가스를 적절하게 가열하기 위해, 예를 들어 적절한 팬 요소를 사용하는 개별 영역에서 특정 온도로 미리 정해진 볼륨 흐름을 제공하기 위해, 별도의 가열 요소를 포함할 수 있다. 도 3에 관련된 예로 후에 기술될 다른 실시 예에서, 히터 장치는 개별 영역에서 필요한 크기와 온도를 가진 볼륨 흐름을 제공하기 위해 적절하게 구현된 가스 안내 시스템과 중앙의 가열 요소를 포함한다. 특히, 개별 영역(110, 130)과 섹션(120a, 120b)은 동일한 방식으로 이루어질 수 있다. 이들의 기능은 볼륨 흐름의 크기와 온도의 선택에 의해 주어진다.

장치(100)의 작동중에, 일반적으로 다른 크기의 부품들을 포함하는 납땜 될 재료는 수송 장치(150)에 의해 예열 영역(110)으로 보내지고, 필수적으로 납땜 될 재료에 일정한 온도 분포가 이루어지도록, 즉 작은 부품들과 큰 부품들이 필수적으로 동일한 온도를 나타내도록, 예를 들어 160℃의 온도로, 비교적 느리게 가열된다. 도입부에서 설명한 바와 같이, 솔더 페이스트의 활성제가 너무 조기에 효과를 나타내어 소비되고 솔더 접촉(solder contacts)의 산화작용도 발생하기 때문에, 느리고 비교적 일정한 가열 처리는 솔더 페이스트의 용융점에 이르기까지 수행될 수 없다. 그 후에, 납땜 될 재료는 수송 장치(150)에 의해 제1 섹션(120a)으로, 즉, 도시된 실시 예에서의 납땜 영역(120)으로 운반된다. 여기서, 납땜 영역(120)에서 전체 휴지 기간(dwell period)은 결함 없는 솔더 접합(joint)을 위해 60초보다 훨씬 짧게 유지되어야 한다. 도시된 실시 예에서, 가열 장치(121a)는 미리 정해진 크기와 특정 온도, 예를 들어 260℃를 가진 볼륨 흐름(V1)이 납땜 될 재료에 작용하도록 설정된다. 여기서, 솔더 페이스트의 용융점 이상으로 납땜 될 재료의 빠른 가열이 이루어지도록 하기 위해, 납땜 될 재료 부근에 높은 온도를 보급하도록 볼륨 흐름(V1)의 크기가 선택된다. 상대적으로 높은 온도와 높은 볼륨 흐름으로 인해, 매우 빠른 온도의 상승이 작은 부품에 발생하는 반면에, 큰 부품은 약간 더 느린 속도로 온도가 상승한다. 통상의 처리에서는 5초 내지 40초 사이인 특정 휴지 기간 후에, 납땜 될 재료는 제2 섹션(120b)으로 수송되고, 제2 섹션에서는 거의 동일한 온도, 예를 들어 260℃로 상당히 작은 볼륨 흐름(V2)이 납땜 될 재료에 덜 효과적인 온도를 만들어서 더 작은 부품의 과열을 방지하는 반면, 더 큰 부품에 대해서는 전처럼 계속해서 가열하여 솔더 페이스트의 용융점을 확실하게 초과하게 된다. 특정 시간 주기 이후에, 예를 들어 15초 내지 35초의 범위에서, 납땜 될 재료는 강제(forced) 대류에 의해 또는 단순히 자연적인 대류를 통해 온도를 낮추는 냉각 영역(130)으로 수송된다. 비교적 일정한 온도로 볼륨 흐름(V1)에서 볼륨 흐름(V2)으로의 감소를 통해, 작은 부품들의 과열이 효과적인 방식으로 방지될 수 있는 반면에, 더 큰 부품들은 적어도 영역(120b)에서 확실하게 납땜 될 수 있다. 앞서 예로 든 시간과 온도 값들은 단지 예시일 뿐이고 원하는 처리 순서에 맞게 적절히 다르게 선택될 수 있다. 예를 들어, 큰 부품을 위한 더 긴 납땜 단계에서 이 온도가 어떠한 환경에서도 초과 될 수 없도록, 중요한 부품들을 가지고 미리 최대 허용가능한 온도를 선택하고 적어도 최대 허용가능한 온도로 섹션(120b)에서의 온도를 조정하는 것이 이로울 수 있다. 다른 실시 예에서, 제1 섹션(120a)에서 최대 허용가능한 온도를 유지하는 것이 이로울 수 있다. 여기서, 납땜 될 완전한 재료의 해당하는 빠른 가열이 볼륨 흐름(V1)의 적절한 증가를 통해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 최대 허용가능한 온도 220℃는 특정 부품에 대해 정의될 수 있다. 여기서, 해당하는 더 높은 볼륨 흐름(V1)이 상대적으로 낮은 온도에도 불구하고 솔더 페이스 트의 용융점을 빨리 초과하도록 만들어진다. 또한, 이 경우에, 더 빠른 온도 상승으로 인해 솔더 페이스트가 먼저 작은 부품에서 용해하기 때문에, 솔더 페이스트가 작은 부품에 대해 용해하기 전에, 해당 볼륨 흐름(V1)의 감소가 더 낮은 값으로 실행될 수 있도록, 해당하는 높은 볼륨 흐름이 솔더 페이스트의 원하지 않는 흐름을 유발할 수 있다. 이 시간은 한 번 이상의 테스트를 수행하여 경험적으로 얻어질 수 있거나 측정 수단에 의해 알 수 있다.

도 4는 제1 영역(410)과 제2 영역(420)을 포함하는 전자 회로 보드의 형태로 납땜 될 재료(400)의 예를 보여준다. 제1 영역(410)에서, 다수의 작은 부품(411)들이 배열되어 솔더 페이스트(412)를 사용하여 기본 회로 보드에 부착된다. 제2 영역(420)에서, 큰 부품(421)은 적절한 솔더 페이스트 영역(422)을 사용하여 위치된다. 비교적 낮은 온도로 납땜 될 재료(400)가 높은 볼륨 흐름(V1)에 노출하는 동안, 부품들(411, 421)은 높은 볼륨 흐름(V1)에 의해 달성된 큰 열 수송으로 인해 빠르게 가열되는데, 여기에서 작은 부품(411)은 온도가 빠르게 상승하여 솔더 페이스트(412)의 용융점에 더 빠르게 도달한다. 용해가 시작되면서, 솔더 페이스트(412)의 광학 특성이 변한다. 예를 들어, 고체 상태보다 실질적으로 보다 반사적으로(reflecting) 되어, 제1 영역(410)의 입사 광선(430)의 반사하는 특성이 변하고 반사된 광선(431)의 이러한 변화가 탐지될 수 있다. 일단 반사된 광선(431)이 영역(410)에서 솔더 페이스트(412) 속성의 해당 변화를 나타내면, 영역(120a)의 볼륨 흐름(V1)은 물리적으로 액체 솔더 페이스트(412)에 영향을 미치지 않는 값으로 감소될 수 있다. 볼륨 흐름의 크기가 매우 짧은 시간 범위에서 제어될 수 있기 때문에, 예를 들어, 몇 밀리초 안에, 예를 들어, 적합한 팬 요소의 회전 속도로, 부품들의 적절한 고정을 위해 영역(410)에서 볼륨 흐름(V1) 자체는 용해 상태로 빨리 전이하면서 감소될 수 있다. 더욱이, 비교적 낮은 온도의 볼륨 흐름으로 인해, 허용가능한 온도의 초과가 효과적으로 방지된다. 추가의 납땜 처리는 앞서 설명한 바와 같이 구현될 수 있다.

도 1b는, 예를 들어 도 4에서 설명된 방법으로 얻어지는 탐지 신호를 기반으로, 볼륨 흐름이 비교적 연속적으로 변하는 또 다른 대안의 실시 예를 도시한다. 여기서, 완전한 납땜 처리는 예를 들어 단일 납땜 영역에서 발생할 수 있다. 도 1b에서 장치(100)는 연결된 가열 장치(121)를 가진 단일 납땜 영역(120)을 포함하고, 볼륨 흐름은 처리될 재료에 원하는 온도 프로파일이 이루어지도록 제어된다. 예를 들어, 납땜 될 재료가 납땜 영역(120)으로 들어가면서, 높은 볼륨 흐름을 가진 비교적 높은 온도가 생성될 수 있다. 여기서, 볼륨 흐름은 예를 들어, 더 큰 부품들은 전처럼 가열되는 반면에 더 작은 부품들은 반드시 온도가 상승하지 않도록, 연속적으로 또는 점차적으로 일정한 온도로 감소된다.

볼륨 흐름에 의한 납땜 될 재료의 효과적인 제어(즉, 여기에서 납땜 될 재료 안/위의 온도를 의미한다)는, 전기 모터의 회전 속도와 볼륨 흐름이 매우 민감하고 빠른 방식으로 조절될 수 있기 때문에 단일 챔버(chamber) 내에서 납땜 될 재료의 매우 민감한 온도 프로파일링을 용이하게 한다. 더욱이, 이러한 방식으로 볼륨 흐름의 폐쇄-루프 제어에 의해 납땜 될 재료 안/위의 온도는, 온도 변화 동안에 비활성으로 인한 납땜 처리의 순수 온도 제어된 프로파일링으로 실현될 수 없는 탐지 신호에 효과적인 방식으로 연결될 수 있다. 도 1b의 그래프는, 예를 들어, 단일 납땜 영역(120)에서 40 내지 60초에 납땜 처리를 완수하기 위해서 볼륨 흐름 온도 240℃에 대한, 시간에 따른 볼륨 흐름(V)의 전형적인 자취를 도시한다.

효과적인 열 수송이 필수적으로 볼륨 흐름의 제어에 의해 그리고 가스의 실제 처리 온도에 의해서만 얻어질 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 폐쇄-루프 볼륨 흐름 제어로 인해, 단지 하나의 납땜 영역이 제공될 수 있다는 점에서 수송 오븐의 처리량을 증가시키는 것이 가능할 뿐만 아니라, 처리 순서의 변화, 즉, 처리 온도 및 볼륨 흐름의 변화가 빠른 방식으로 일어날 수 있다. 예를 들어, 이전에 처리된 납땜 될 재료에 비하여 상당히 더 부피가 큰 부품들을 가진 납땜 될 재료의 납땜은 처리 온도의 전반적인 상승을 필요로 할 수 있다. 여기서, 납땜 될 재료의 해당 열 수송이 볼륨 흐름에 의해 필수적으로 제어될 수 있으며 따라서 빠르고 조절가능한 방식으로 새로운 상황에 적응될 수 있기 때문에, 특정 온도의 정확한 유지가 매우 결정적이지는 않다. 예를 들어, 새로운 납땜 될 재료에 대한 처리 온도의 상승은 처리 시간을 짧게 할 수 있지만, 새로운 처리 온도로 가열하는 단계에서, 예를 들어, 탐지 신호에 의해 제어된, 볼륨 흐름의 적절한 제어는 또한 이 수송 단계에서 정확한 납땜 결과를 가져올 수 있다.

앞서 설명한 실시 예에서, 볼륨 흐름의 변화 동안에 처리 온도는 비교적 일정한 것으로 가정된다. 이 경우, 보다 적은 열이 히터 요소로부터 발생되어 처리 가스의 더 많은 가열이 히터 요소에서 발생할 수 있기 때문에, 볼륨 흐름의 변화, 예를 들어 볼륨 흐름의 감소가 온도 변화, 예를 들어 온도 상승을 가져올 수 있도 록, 몇몇 수송 오븐에서 가열 장치는, 예를 들어 가열 장치(121a, 121b)는 개별적으로 조절가능한 대류식 히터로서 제공된다. 이는 몇몇 실시 예에서 감소한 볼륨 흐름의 온도가 높은 볼륨 흐름을 가진 온도보다 더 높을 수 있다는 것을 의미하지만, 작은 부품에서 효과적인 온도가 임계 영역 이하로 유지되도록 볼륨 흐름이 감소될 수 있기 때문에, 납땜 처리에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 다른 경우에 있어서, 더 작은 부품이 필수적으로 층류 흐름이 되도록, 볼륨 흐름이 감소된다는 점에서, 이러한 더 높은 온도는 이롭게 활용될 수 있다. 여기서, 열 수송은 사실상 제한되며, 더 큰 부품은 그것들의 표면에 난류(turbulence)를 유발하고, 더욱이 작은 부품에 비하여 더 큰 열 수송을 용이하게 하고, 과도한 가열은 볼륨 흐름의 전반적으로 상승된 처리 온도와 함께, 특히 더 큰 부품을 보다 효과적으로 가열한다.

도 2a는 예열 영역(210), 제1 섹션(220a) 및 제2 섹션(220b)을 포함하는 납땜 영역(220), 및 냉각 영역(230)을 가지는 수송 오븐(200)을 개략적으로 도시한다. 단일 영역(210, 220, 230)은 해당 대류식 히터(211, 221a, 221b, 231)를 포함하는데, 이는 도 1a와 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 구성될 수 있다.

수송 오븐(200)의 작동중, 가열 장치(221a, 221b)는 특히 처리 온도, 즉 처리 가스의 온도가 비교적 높은 값, 예를 들어 280℃로 조절되고 제1 적당한 볼륨 흐름(V1)이 납땜 될 재료로 향하도록 조정된다. 반면에, 섹션(220b)에서의 처리 온도는 상당히 더 낮지만 여전히 솔더 페이스트의 용융점, 예를 들어 210℃ 이상이다. 그러나, 온도 210℃를 가진 볼륨 흐름(V2)은 섹션(220a)에서 볼륨 흐름(V1)에 비해 상당히 증가된다. 섹션(220a)에서 납땜 될 재료의 도입시, 높은 처리 온도로 인해 작은 부품과 큰 부품의 빠른 가열이 이루어진다. 여기서, 섹션(220a)의 휴지 기간이 매우 짧게 되어 더 작은 부품들의 과열이 발생하지 않게 되며, 더 큰 부품보다 보다 빠르게 가열된다. 이후에 납땜 될 재료는 더 낮은 온도(T2)에 노출되는 제2 섹션(220b)으로 운반된다. 그러나, 증가된 볼륨 흐름으로 인해 더 큰 부품들의 효과적인 가열이 추가로 뒤따르도록 볼륨 흐름(V2)이 상당히 증가된다. 반면에, 더 작은 부품들은 온도(T2)로 유지되거나 그에 맞게 빠르게 조절된다.

도 2b는 점선으로 표시된 작은 부품과 연속선으로 표시된 더 큰 구성 요소에 대한 온도 프로파일의 예를 도시한다. 처리 온도, 예를 들어 280℃와 적당한 볼륨 흐름(V1)을 가진 섹션(220a)으로의 진입 후에, 작은 부품의 빠른 가열이 약 230℃에서 발생하는 반면에, 큰 부품은 섹션(220a)에서 약 200℃의 최종 온도를 나타낸다. 납땜 될 재료가 섹션(220b)으로 진입한 후에, 작은 부품의 온도는 더 큰 볼륨 흐름의 "냉각 효과"로 인해 더 낮은 온도로 빠르게 감소하고 이러한 임계가 아닌 온도로 일정하게 유지된다. 그러나, 대조적으로, 높은 볼륨 흐름(V2)이 부품로의 효과적인 열 수송을 용이하게 하기 때문에, 큰 부품의 온도는 더 낮은 처리 온도에도 불구하고 빠르게 상승한다. 낮은 온도에서 볼륨 흐름의 증가가, 매우 높게 선택될 수 있는 임계가 아닌 온도로 작은 부품을 확실하게 냉각하기 때문에, 특정 온도에서 볼륨 흐름의 변화로 인해, 도입부에서 설명한 방법과는 대조적으로, 더 짧은 처리 시간 및/또는 더 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.

다른 실시 예에서, 높은 초기 온도에 상응하게 높게 볼륨 흐름을 선택하여 매우 빠른 가열을 용이하게 하고 상당히 더 낮은 처리 온도를 적용하는 것이 이로 울 수 있다. 또한, 감소된 볼륨 흐름은 작은 부품에 대해 열 수송을 효과적으로 감소하도록 조정되고 동시에 난류를 일으킬 수 있는 더 큰 부품들을 계속해서 효과적으로 가열하도록 조정된다.

도 3은, 특히 도 1a 및 1b와 관련하여 기술된 방식으로 볼륨 흐름과 처리 온도를 제어하는 제어 장치(350)를 포함하는, 수송 오븐(300)의 형태로 표현된 리플로우 납땜을 위한 장치의 추가의 실시예를 도시한다. 또한, 장치(300)는 그 안에 고정된 히터 루프(heater loop)(324)를 가진 가열 장치(323)를 포함하는데, 가열 장치는 예를 들어 적합한 전력 공급(325)에 의해 전기적으로 작동된다. 추가로, 처리 가스, 예를 들어, 공기, 질소 또는 유사한 가스를 공급하기 위한 연결(326)이 제공된다. 가열 장치(323)는 가스 안내 시스템(340)에 연결되고 가스 안내 시스템은 차례로 하나 이상의 전기적으로 작동되는 팬 장치(321)에 연결된다. 가스 안내 시스템(340)은 하나 이상의 뜨거운 가스 라인(line)(341)을 포함하는데, 뜨거운 가스 라인은 가열 장치(323)에 연결되며, 제어가능한 밸브(valve) 요소(343)에 의해 냉각기 처리 가스의 근원(source)(344)에 연결된 다수의 처리 가스 공급 라인(342)을 적절하게 포함한다. 또한, 온도 감지기(345)가 제공되어 장치(300)의 적절한 영역으로 공급되는 볼륨 흐름의 온도를 알아내도록 고정된다. 전기적으로 작동하는 팬 장치(321), 제어가능한 밸브 요소(343) 및 온도 감지기(345)는 제어 장치(350)에 연결된다.

장치(300)의 작동중, 라인(326)을 통해 충분한 양으로 공급된 처리 가스를 예를 들어 300℃ 이상의 높은 온도로 가열하기 위해, 충분한 에너지가 전력 공 급(325)에 의해 가열 요소(324)에 공급된다. 바람직한 작동법에 따른 적절한 볼륨 흐름이 목적하는 회전 속도를 조절하여 제어 장치(350)에 의해 장치(300)의 개별 영역에서 생성된다. 해당 볼륨 흐름의 온도는 온도 감지기(345)에 의해 측정되고 제어가능한 밸브 요소(343)는 측정 결과에 따라 설정된다. 적합한 밸브 설정에 의해, 가열 요소(323)로부터의 뜨거운 처리 가스와 냉각 처리 가스의 혼합물이 목적하는 온도로 라인(344)을 통해 공급된다. 이러한 방식에서 처리 온도는 볼륨 흐름을 변화시키기 위해 효과적인 방식으로 일정하게 유지되거나 처리 필요조건에 따라 빠르게 변화할 수 있다. 예를 들어, 개별 영역(310, 320, 330)은 각각 동시에 3개의 납땜 될 재료가 처리되는 납땜 영역에 해당할 수 있다. 각각의 영역에서 볼륨 흐름 및 처리 온도는 바람직한 처리 방법에 따라, 또는 납땜 될 재료로부터 얻어진 탐지 신호에 따라 앞서 기술된 방식으로 조절될 수 있다. 다른 실시 예에서, 영역(310, 320, 330)은 예열 영역, 납땜 영역 및 냉각 영역에 해당할 수 있다. 여기서, 납땜 될 재료는 이들 영역으로 연속적으로 운반되고 적절한 볼륨 흐름 및 온도가 영역에서 조절된다. 특히 다른 볼륨 흐름들과 함께, 예를 들어 납땜 영역(320)에서, 높은 볼륨 흐름에서 낮은 볼륨 흐름으로 수송하는 동안에 더 이상 필요하지 않은 처리 가스의 일부는 다른 영역에서 효과적인 방식으로 사용될 수 있다. 한편, 납땜 영역(320)에서 현재 높은 요구조건과 함께, 히터 장치(323)가 연속적인 작동, 예를 들어 감소된 볼륨 흐름의 납땜 단계에서, 평가될 필요가 있고, 간단히 증가된 볼륨 흐름에 대한 절정 부하(peak load)에 해당하는 에너지에 대해 연속적으로 평가될 필요가 없도록, 영역(310 및/또는 330)에서의 볼륨 흐름이, 예를 들어, 동일 한 남아있는 온도에서 감소될 수 있다. 다른 실시 예에서, 제어 장치(350)는 부가적으로 적절한 탐지 시스템, 예를 들어, 수득한 탐지 신호들을 근거로 납땜 처리를 제어하기 위해서 납땜 될 재료의 특정 영역의 광학 특성의 변화를 탐지할 수 있는 광학 탐지 시스템에 연결될 수 있다. 납땜 될 재료에 대한 온도 프로파일의 제어를 위한 볼륨 흐름 변화의 본 발명에 따른 원리와의 상호작용에 의한 제어 장치(350)의 제공은, 선택적으로 적절한 탐지 장치와 협력하여, 납땜 처리의 높은 신뢰도가 크고 작은 부품들의 매우 균일한 가열로 인해 보증될 뿐만 아니라, 변형된 처리 방법에의 빠른 적응이, 예를 들어 납땜 될 재료의 변화로 인해 쉬워진, 리플로우 납땜을 위한 매우 조절가능한 장치를 생산한다.

작은 부품들을 과열로부터 효과적으로 방지하는, 일정한 또는 상승하는 온도로 초기의 더 큰 볼륨 흐름을 감소시켜 납땜 재료를 빠르게 가열하는 것이 가능하다. 또한, 상기 납땜 재료에 발생하는 효과적인 가열 전송을 제어하기 위한 대류 히터의 볼륨 흐름을 사용함으로써, 수정된 볼륨 흐름의 조절이 매우 빠르고 정확한 방식으로 제어될 수 있다는 사실에 의하여 특정 처리 요건에 매우 조절가능한 방식으로 납땜 처리를 적응시키는 것이 가능하다.

Claims (19)

1. 예열 영역에서 납땜될 재료를 예열 장치를 사용하여 납땜될 재료와 접촉하는 솔더의 용융점보다 낮은 온도로 가열하는 단계,

   상기 솔더의 용융점보다 높은 특정 온도를 갖는 고온 볼륨의 일 회 또는 이회의 흐름에 납땜될 재료를 노출시키는 단계 (여기서, 납땜될 재료에 적용되는 볼륨의 흐름 각각은 특정 온도를 나타낸다),

   특정 온도가 유지되거나 상승되는 볼륨(volume) 흐름을 감소시키는 단계, 및

   납땜될 재료를 용융점보다 낮은 온도로 냉각하는 단계를 포함하는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 납땜 영역에서 상기 볼륨 흐름에 납땜될 재료를 노출시키는 단계는, 납땜될 재료를 대류식 난방 히터를 사용하여 제1 온도를 갖는 첫 번째 볼륨 흐름에 노출시키고, 첫 번째 볼륨 흐름에 노출시킨 후 납땜 영역에서 납땜될 재료를 대류식 난방 히터를 사용하여 제2 온도를 갖는 두 번째 볼륨 흐름에 노출시키는 것을 포함하며, 여기서 첫 번째 볼륨 흐름은 두 번째 볼륨 흐름보다 더 큰, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 납땜 영역은 상기 첫 번째 볼륨 흐름을 제공하는 제1 섹션과 상기 두번째 볼륨 흐름을 제공하는 제2 섹션을 포함하는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 볼륨 흐름이 정적으로 감소되는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 첫 번째 볼륨 흐름의 일부가 제1 볼륨 흐름의 남아있는 부분으로부터 상기 두 번째 볼륨 흐름을 생성하기 위해서 납땜 영역에 들어가기 전에 분기되는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 첫 번째 볼륨 흐름의 분기된 부분이 납땜될 추가의 재료를 예열하는데 사용되는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 납땜될 재료의 최대 허용가능한 온도를 선택하여, 감소된 볼륨 흐름의 온도를 선택된 최대 허용가능한 온도로 맞추 는 단계를 추가로 포함하는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 특정 온도가 최대 허용가능한 온도로 정해지는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
9. 제3항에 있어서, 대류식 난방 히터의 적어도 제1 대류식 가열 단위가 제1 납땜 영역에 제공되고, 대류식 난방 히터의 적어도 제2 대류식 가열 단위가 제2 납땜 영역에 제공되는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 특정 온도가 특정 성분에 결정적인 온도 이하로 유지되고, 볼륨 흐름의 온도가 볼륨 흐름의 감소와 함께 상승되는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 볼륨 흐름이 납땜될 재료로부터 수득되는 검출 신호에 근거하여 감소되는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
12. 솔더의 용융점보다 낮은 온도로 납땜될 재료를 예열하는 단계,

    볼륨 흐름을 사용하여 상기 솔더의 용융점보다 높은 제1 온도에 상기 납땜될 재료를 노출시키는 단계, 및

    상기 솔더의 용융점보다는 높으나 상기 제1 온도보다는 낮은 제2 온도에 납땜될 재료를 노출시키는 단계 (여기서, 상기 볼륨 흐름은 변화한다)를 포함하는, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1 온도의 볼륨 흐름이 상기 제2 온도의 변화된 볼륨 흐름보다 더 적은, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 제1 온도의 볼륨 흐름이 상기 제2 온도의 변화된 볼륨 흐름보다 더 높은, 수송 오븐에서 납땜될 재료를 납땜하는 방법.
15. 예열 영역,

    대류식 히터를 사용하여 조정가능한 온도의 뜨거운 볼륨의 조절가능한 흐름 에 노출될 수 있는 납땜 영역,

    냉각 영역, 및

    특정 양과 온도의 볼륨 흐름이 상기 납땜 영역에서 납땜될 재료에 작용하여 보다 적은 양과 동일하거나 보다 높은 온도의 볼륨 흐름이 상기 납땜될 재료에 작용하도록 형성되어 있으며 대류식 히터에 적어도 기능적으로 결합되어 있는 조절부를 포함하는, 납땜될 재료를 납땜하기 위한 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 납땜 영역이 적어도 하나의 제1 섹션과 하나의 제2 섹션을 포함하고, 각각의 섹션에서 상기 볼륨 흐름은 서로 다른 양으로 제공될 수 있는, 납땜될 재료를 납땜하기 위한 장치.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 적어도 하나의 예열 영역과 적어도 하나의 냉각 영역이 제공되는, 납땜될 재료를 납땜하기 위한 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 대류식 히터가 적어도 예열 영역과 납땜 영역을 조절된 방식으로 일정 온도와 볼륨 흐름으로 뜨거운 볼륨에 노출시키기 위한 조절가능한 볼륨 안내 시스템을 포함하는, 납땜될 재료를 납땜하기 위한 장치.
19. 제16항에 있어서, 대류식 히터가 상기 제1 섹션에 적어도 하나의 대류식 가열 요소와 상기 제2 섹션에 적어도 하나의 대류식 가열 요소를 포함하는, 납땜될 재료를 납땜하기 위한 장치.

Images