KR20080017914A

KR20080017914A - 리플로우 솔더링머신의 가열장치

Info

Publication number: KR20080017914A
Application number: KR1020060079739A
Authority: KR
Inventors: 배승섭
Original assignee: (주)하이시스텍
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-02-27

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)에 리드프레임 또는 칩과 같은 피부착물을 부착시키는 장치에 있어서, 부착되는 부분만을 국부가열 함으로써 불량률을 낮출 수 있는 리플로우 솔더링머신의 가열장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 인쇄회로기판(PCB)(21)과 피부착물(22)이 안착되는 안착판(32)을 이송시키는 이송장치(30)와, 솔더(23)와 플럭스를 용융시켜 상기 PCB(21)에 피부착물(22)을 부착시키는 가열장치(60)를 포함한 리플로우 솔더링머신에 있어서, 상기 가열장치(100)에는 이송장치(30)에 의해 이송된 안착판(32)의 상부에서 승강수단(104)에 의해 상하로 이동되는 가압블록(110)이 구비되며, 상기 가압블록(110)에는 그 직하방에 정위치되는 PCB(21)와 피부착물(22)의 단부가 접촉된 상태를 유지하도록 잡아주는 가압부(111)와, 히터(116)가 내장되어 열에 의해 상기 PCB(21)와 피부착물(22)의 단부를 부착시키는 히팅부(115)가 구비된 리플로우 솔더링머신의 가열장치가 제공된다.

이송장치, PCB, 피부착물, 안착판, 가열장치, 가압블록

Description

리플로우 솔더링머신의 가열장치{Heating apparatus of a reflow soldering machine}

도 1은 종래의 일실시예를 도시한 개략적인 구성도

도 2는 본 발명에 의한 일실시예를 도시한 구성도

도 3은 본 발명에 의한 가열장치를 도시한 구성도

도 4는 본 발명의 가열장치의 요부를 도시한 구성도

도 5는 본 발명의 가열장치의 요부를 도시한 확대도

도 6은 본 발명에 의한 가열장치의 요부를 도시한 작동 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21 : PCB 22 : 피부착물(리드프레임)

30 : 이송장치 31 : 가이드레일

32 : 안착판 100 : 가열장치

104 : 승강수단 105 : 가스배출구

110 : 가압블록 111 : 가압부

115 : 히팅부 116 : 히터

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)과 리드프레임 또는 반도체 칩과 같은 전자부품을 서로 부착시키기 위한 리플로우 솔더링머신의 가열장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PCB와 리드프레임 또는 칩의 부착되는 부분만을 국부가열 함으로써 불량률을 낮출 수 있는 리플로우 솔더링머신의 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 리플로우 솔더머신은 리드프레임과 PCB를 서로 부착시키거나 PCB 상에 반도체 칩이나 저항칩과 같은 소형 전자부품을 장착하기 위한 생산라인에서 땜납과 같은 용융상태의 플럭스(flux)를 가열 또는 냉각시키는 공정을 거쳐 PCB 상에 부착시키기 위한 장치이다. 이러한 종래의 리플로어 솔더머신은 도 1에 도시된 바와 같이, 일체로 형성된 챔버(10) 내에 이송부(11), 멀티히팅존(12), 쿨링존(13), 배기부(14) 등이 구비되어 있다. 상기 구성에 있어서 PC제어부(15)에 의해 이송부(11)로 공급된 PCB는 이송부(11)의 컨베이어에 의해 이송되면서 예열 및 본열 공정이 이루어지는 멀티히팅존(12)에 의해 PCB 상에 리드프레임이나 반도체 칩 등이 납땜된다. 이후 상기 PCB는 배기부(14)를 지나면서 솔더의 용융에 의해 발생된 플럭스(flux) 탄화가스가 회수되어 배출되고, 상기 쿨링존(13)을 지나면서 상기 솔더가 냉각되어 응고됨으로써 PCB의 납땜이 이루어진다.

하지만, 종래의 리플로어 솔더머신은 모든 구성들이 일체로 갖추어진 오븐형 상의 챔버(10) 내에 구비되며, 일체로 형성된 챔버(10)의 내부로 열풍이 분사노즐이나 팬에 의해 강제대류 되어 챔버(10) 내의 온도를 상승시켜 납땜이 이루어진다. 이때 멀티히팅존(12)에서 부품 및 상기 기판에 인쇄된 솔더 또는 플럭스는 고열을 받으면서 용융되며, 이때 발생되는 플럭스 가스는 고열이기 때문에 비산하면서 칩 부품 등에 축적되어 납땜의 접속을 불량하게 하고, 또한 조밀한 부품 간에 땜 단속을 야기시키기 때문에 불량을 초래할 우려가 많다. 또한 챔버 내의 공기를 가열하여 온도를 높여야 하므로 가열하는 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 에너지 소모가 많게 되는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판(PCB)에 리드프레임 또는 반도체 칩과 같은 피부착물을 부착시키기 위한 리플로우 솔더링머신에 있어서, 솔더와 플럭스를 매개로 하여 PCB와 피부착물의 최소 부분만을 국부가열하여 부착시킴으로써 고온의 플럭스 가스에 의한 땜 단속과 같은 불량을 줄일 수 있으며, 또한 냉각장치를 별도로 구비할 필요없이 자연냉각 시킴으로써 신속하고 정확하게 부착시켜 불량률을 낮추고 생산성을 향상시킬 수 있는 리플로우 솔더링머신의 가열장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 인쇄회로기판(PCB)(21)과 피부착물(22)이 안착되 는 안착판(32)을 이송시키는 이송장치(30)와, 솔더(23)와 플럭스를 용융시켜 상기 PCB(21)에 피부착물(22)을 부착시키는 가열장치(60)를 포함한 리플로우 솔더링머신에 있어서, 상기 가열장치(100)에는 이송장치(30)에 의해 이송된 안착판(32)의 상부에서 승강수단(104)에 의해 상하로 이동되는 가압블록(110)이 구비되며, 상기 가압블록(110)에는 그 직하방에 정위치되는 PCB(21)와 피부착물(22)의 단부가 접촉된 상태를 유지하도록 잡아주는 가압부(111)와, 히터(116)가 내장되어 열에 의해 상기 PCB(21)와 피부착물(22)의 단부를 부착시키는 히팅부(115)가 구비된 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링머신의 가열장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 히팅부(115)는 저면의 테두리에 돌출부(117)가 형성된 블록형상으로 이루어지며, 상기 가압부(111)는 스프링(112)에 의해 탄설되며 상기 히팅부(115)의 둘레에 근접되게 위치된 테두리형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링머신의 가열장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 이송장치(30)는 복수개가 나란히 구비되며, 상기 가열장치(100)에는 상기 이송장치(30)를 가로지르도록 이송가이드(103)가 구비되어 상기 가압블록(110)이 이송가이드(103)를 따라 이동되면서 상기 각 이송장치(30)에 위치된 안착판(32,32) 상의 PCB(21)와 피부착물(22)을 부착시키는 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링머신의 가열장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 가열장치(100)에는 안착판(32,32)이 통과되도록 이송장치(30)의 상부에 위치되며 상기 가압블록(110)이 내재되는 챔버(102)가 형성되며, 상기 챔버(102)의 일측에는 PCB(21)와 피부착물(22)이 부착될 때 발생되는 가스를 배출하도록 가스배출구(105)가 형성된 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링머신의 가열장치가 제공된다.

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예를 도시한 구성도이고, 도 3 내지 도 6은 그 일부를 도시한 구성도 및 작동 상태도이다. 또한 본 실시예에서는 PCB(21) 상에 피부착물(22)(이하 리드프레임(22)이라 칭함)을 부착하는 것이 도시되어 있으나, 리드프레임(22) 이외에도 저항칩이나 반도체 칩과 같은 전자부품의 부착도 가능하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 수평의 프레임(20) 상에 설치되며 다수의 PCB(21)와 리드프레임(22)이 안착되어 이동되도록 가이드레일(31)이 구비된 이송장치(30)와, 상기 가이드레일(31)의 상부에 간격을 두고 위치되며 가이드레일(31)를 가로질러 이격 설치된 다수의 이송가이드(41,51,71)와, 상기 가이드레일(31)의 일측에 각각 위치된 PCB 및 리드프레임 공급장치(40,70)와, 상기 가이드레일(31)의 타측에 위치되어 이송된 PCB(21)에 플럭스를 도포시키는 플럭스 공급 장치(50)와, 상기 플럭스 공급장치(50)에 의해 도포된 PCB(21)의 솔더(23) 상의 플럭스를 용융시켜 리드프레임(22)을 부착시키는 가열장치(100)와, 상기 이송장치(30)의 종단부의 타측에 위치되어 완성된 제품(리드프레임(22)이 부착된 PCB(21))을 회수시키는 회수장치(80)로 구성되어 있다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이송장치(30)는 대략 프레임(20) 상면 중심에 나란히 설치된 한 쌍의 가이드레일(31a,31b)이 구비되며, 상기 가이드레일(31a,31b) 상에는 각각 길이방향을 따라 이동되도록 PCB(21)가 안착되는 안착판(32,32)이 구비되어 있다. 상기 안착판(32,32)은 가이드레일(31a,31b) 상에 수평되게 위치되며 그 상면에는 PCB(21)가 안착되는 안착홈(33)이 다수 형성되어 있다. 상기 안착홈(33)의 바닥에는 합성고무와 같은 연질의 패드(35)가 구비되며 그 하부에는 PCB(21)를 예열할 수 있는 예열수단(34)이 내장되어 있다. 상기 패드(35)로 인해 PCB(21)는 더욱 안정되게 안착홈(33)에 안착될 수 있으며, 예열수단(34)에 의해 가이드레일(31a,31b) 상에서 안착판(32)이 이송되는 동안에 PCB(21)가 미리 예열되고, 후술되는 가열장치(60)에서 본열이 가해져 원활하게 리드프레임(22)과 부착될 수 있도록 되어 있다. 또한 상기 예열수단(34)의 하측에는 단열판(36)과 냉각판(37)이 더 구비되어 있으며, 이로 인해 상기 가이드레일(31a,31b) 측으로 전열되는 것을 방지하도록 되어 있다. 또한 상기 안착홈(33)은 좌우로 일정 간격을 두고 다수개 형성되며, 다열 또는 다행으로 형성될 수도 있다.

또한 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 플럭스 공급장치(50)와 리드프레임 공급장치(70) 사이의 가이드레일(31) 상에 위치된 가열장치(100)는 상기 안 착판(32,32)이 통과되도록 구비된 챔버(102)의 내부로 관통되어 설치된 가압블록(110)이 구비되며, 상기 가압블록(110)의 상부에는 이를 상하로 이동시키기 위한 승강수단(104)이 구비되어 있다. 또한 상기 가압블록(110)의 하단부에는 히터(116)가 내장된 블록형상의 히팅부(115)와 이 히팅부(115)의 둘레로 테두리형상의 가압부(111)가 스프링(112)에 의해 탄설되어 있다. 또한 상기 가압블록(110)이 수평이동 가능하도록 이송가이드(103)가 구비되어 있으며, 상기 챔버(102)의 일측에는 다수의 가스배출구(105)가 형성되어 있다.

또한 도 3와 내지 6에 도시된 바와 같이, 상기 가압블록(110)의 하단부에 위치된 가압부(111)와 히팅부(115)는 이송장치(30)의 상부에 이격되어 있으며, 상기 이송장치(30)에 의해 이송된 안착판(32) 상의 PCB(21)와 리드프레임(22)이 그 직하방에 정위치되면 승강수단(104)에 의해 하강하게 된다. 상기 가압부(111)는 리드프레임(22)의 테두리와 접촉되며, 상기 가압부(111)의 가압력에 의해 상기 PCB(21) 상의 솔더(23)와 리드프레임(22)의 단부가 접촉된 상태를 유지하게 된다. 또한 그 상단부에 스프링(112)이 탄설되어 있어 가압블록(110)이 계속해서 하강하게 되더라도 가압부(111)는 리드프레임(22)을 고정시킨 상태를 유지하게 된다. 또한 상기 가압블록(110)의 상측에는 단열판(118)과 냉각판(119)이 더 구비되어 있으며, 상기 히팅부(115)에 의해 발생된 열이 상부에 위치된 장치로 전달되는 것을 방지하도록 되어 있다.

또한 상기 가압블록(110)에는 다수로 구비된 가이드레일(31a,31b)를 가로질러 수평 이동되도록 이송가이드(103)가 구비되어 있으며, 상기 이송가이드(103)를 따라 이동되는 가압블록(110)은 각각의 안착판(32,32)을 번갈아 가면서 이동하여 PCB(21)와 리드프레임(22)을 부착시키게 된다.

또한 상기 챔버(102)의 일측에는 다수의 가스배출구(105)가 형성되어 있으며, 상기 가스배출구(105)는 PCB(21)와 리드프레임(22)을 부착시키는 매개가 되는 솔더(23)와 플럭스가 히팅부(115)에 의해 용융되면서 발생되는 고온의 가스를 배출시키기 위한 것이다. 또한 본 발명에 의한 리플로우 솔더링머신의 가열장치(100)에 의하면, 종래처럼 챔버(10) 내부의 전체 공기를 고온으로 상승시켜 부착시키는 것이 아니라 솔더(23)와 같은 접점 부위만을 국부적으로 가열하여 부착시키기 때문에 별도의 냉각장치가 구비되지 않아도 된다.

또한 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 위치제어가 가능한 서보모터의 구동에 의해 작동되는 승강수단(104)이 구비되며, 상기 승강수단(104)에 의해 승강되는 가압블록(110)의 히팅부(115)는 그 저면의 테두리를 따라 형성된 돌출부(117)가 상기 리드프레임(22)의 단부와 접촉되는 위치(S)에 도달하게 되면 일정 시간동안 정지된 상태에서 히터(116)에 의해 전해지는 열로 리드프레임(22)과 솔더(23)를 가열하게 된다. 상기 위치(S)에서 본열이 가해진 후에 상기 히팅부(115)의 돌출부(117)는 일정 위치(S₁)까지 하강하여 용융된 솔더(23)에 의해 리드프레임(22)을 PCB(21) 상에 부착시키게 된다. 또한 리드프레임(22)이 부착된 후, 상기 돌출부(117)는 일정 위치(S₂)까지 상승하여 일정 시간동안 정지된 상태에 머물러 있다가 용융된 솔더(23)가 어느 정도 냉각된 후에 승강수단(104)에 의해 복귀될 수 있는 상승된 위치로 복귀하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 종래처럼 챔버(10) 내부 전체의 가열로 인한 에너지 소모 및 회로기판의 손상을 방지하도록 별도의 가열장치(60)가 구비되어 국부가열에 의한 PCB(21)와 리드프레임(22)을 부착시킬 수 있으므로 에너지 소모를 대폭 줄일 수 있으며, 회로기판의 손상에 의해 불량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 가이드레일(31) 상에서 이동되면서 예열할 수 있는 예열수단(34)이 내장된 안착판(32)이 구비됨으로써 예열하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 피부착물(22)의 테두리를 잡아주는 가압부(111)와 이 가압부(111)의 내측에 블록형상의 히팅부(115)를 포함한 가압블록(110)이 승강수단(104)에 의해 다단계에 걸쳐 작동되어 PCB(21) 상의 솔더(23) 부분만을 국부적으로 가열하여 부착시키기 때문에 가열면적이 적으므로 별도의 냉각장치가 구비되지 않아도 되어 장치 전체의 크기를 축소시킬 수 있다.

또한 상기 히팅부(115)의 저면의 테두리를 따라 돌출부(117)가 형성되어 리드프레임(22)의 단부와 접촉됨으로써 PCB(21) 상에 반도체 칩이나 저항칩이 부착된 상태에서도 안전하게 부착할 수 있다.

또한 가압블록(110)이 수평이동 되도록 이송가이드(103)가 구비되어 다수의 안착판(32,32)에 구비된 PCB(21)와 리드프레임(22)을 부착시킬 수 있으므로 다량의 제품을 신속하게 작업하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 챔버(102)가 별도로 구비되어 솔더(23)와 플럭스를 용융시킬 때 발생되는 고온의 가스가 다른 장치에 영향을 주는 것을 방지하도록 되어 있으며, 또한 가스배출구(105)가 구비되어 장치 외부로 가스를 배출시킴으로써 가스에 의해 발생될 수 있는 장치와 제품의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

인쇄회로기판(PCB)(21)과 피부착물(22)이 안착되는 안착판(32)을 이송시키는 이송장치(30)와, 솔더(23)와 플럭스를 용융시켜 상기 PCB(21)에 피부착물(22)을 부착시키는 가열장치(60)를 포함한 리플로우 솔더링머신에 있어서, 상기 가열장치(100)에는 이송장치(30)에 의해 이송된 안착판(32)의 상부에서 승강수단(104)에 의해 상하로 이동되는 가압블록(110)이 구비되며, 상기 가압블록(110)에는 그 직하방에 정위치되는 PCB(21)와 피부착물(22)의 단부가 접촉된 상태를 유지하도록 잡아주는 가압부(111)와, 히터(116)가 내장되어 열에 의해 상기 PCB(21)와 피부착물(22)의 단부를 부착시키는 히팅부(115)가 구비된 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링머신의 가열장치.
제1항에 있어서, 상기 히팅부(115)는 저면의 테두리에 돌출부(117)가 형성된 블록형상으로 이루어지며, 상기 가압부(111)는 스프링(112)에 의해 탄설되며 상기 히팅부(115)의 둘레에 근접되게 위치된 테두리형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링머신의 가열장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이송장치(30)는 복수개가 나란히 구비되 며, 상기 가열장치(100)에는 상기 이송장치(30)를 가로지르도록 이송가이드(103)가 구비되어 상기 가압블록(110)이 이송가이드(103)를 따라 이동되면서 상기 각 이송장치(30)에 위치된 안착판(32,32) 상의 PCB(21)와 피부착물(22)을 부착시키는 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링머신의 가열장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열장치(100)에는 안착판(32,32)이 통과되도록 이송장치(30)의 상부에 위치되며 상기 가압블록(110)이 내재되는 챔버(102)가 형성되며, 상기 챔버(102)의 일측에는 PCB(21)와 피부착물(22)이 부착될 때 발생되는 가스를 배출하도록 가스배출구(105)가 형성된 것을 특징으로 하는 리플로우 솔더링머신의 가열장치.