KR20140054627A - 리플로우 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리플로우 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 상부와 하부의 온도차로 인한 비내열성 제품의 손상을 예방하는 리플로우 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 예열 영역과 리플로우 영역을 포함하며, 컨베이어를 따라 이동되는 기판 표면으로 솔더링과 전자부품 실장이 진행되는 리플로우 장치에 있어서, 상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 하측에 설치되어 열풍을 송출하는 히팅부재; 상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 상측에 설치되어 냉풍을 송출하는 냉각부재; 상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 상부에 설치되며, 상기 기판에 전자부품의 실장 시 발생되는 가스 및 열기를 배출시키는 공기조화부재; 를 포함할 수 있다.

Description

리플로우 장치{REFLOW DEVICE}

본 발명은 리플로우 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 상부와 하부의 온도차로 인한 비내열성 제품의 손상을 예방하는 리플로우 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 기판 솔더링 설비는 기판에 전자부품을 실장하기 위한 것으로서, 리플로우(Reflow) 장치에 의해 솔더링이 진행된다.

이러한 리플로우 장치는 기판에 솔더링이 진행되기 전 공정인 예열 영역과 실제로 부품이 실장되는 리플로우 영역 그리고 쿨링 영역으로 구분된다.

예열 영역과 리플로우 영역은 도면에는 도시하지 않았지만 히터와 팬이 각각 설치되어 있다.

또한 예열 영역과 리플로우 영역에는 이들 영역을 통과하는 컨베이어가 설치되어 있다.

따라서, 기판은 컨베이어를 따라 이동하게 되면서 예열 영역과 리플로우 영역에서 히터의 열원을 통해 전자부품을 실장하게 된다.

즉, 기판에는 예열 영역으로 진입하기 전 전자부품이 실장되는 위치마다 솔더가 도포된다. 솔더는 예열 영역과 리플로우 영역을 지나면서 솔더링되고, 솔더링 된 위치에 전자부품이 설치된다.

그러나, 종래 리플로우 설비 중 리플로우 영역에서는 컨베이어의 상부와 하부에 각각 히터가 설치되어 있어서 히터의 열이 블로워를 통해 기판으로 전달되어 솔더링됨에 따라, 기판에 설치되는 전자부품 중 비내열성 부품이 쉽게 손상되는 문제점이 있다.

즉, 히터에서 발생된 열원은 보통 240~250℃ 정도의 온도인데 반하여 Power관련 부품 중 비내열성 부품은 이 보다 낮은 임계온도로 되어 있다. 이에 따라 비내열성 부품의 경우 컨베이어 상부의 히터 열이 직접적으로 비내열성 부품에 가해지게 되면 부품에 손상이 발생되어 불량품이 발생되는 문제점이 있는 것이다.

특허문헌 1: 대한민국특허공개 제 2008-0004965호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 양면 리플로우 장치의 구조에서 전자 부품의 실장 시 비내열성 부품에 손상이 발생되지 않도록 한 리플로우 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 상세한 목적은, 리플로우 장치의 컨베이어 상부에 냉풍이 송출되도록 함으로써, 비내열성 전자부품의 온도를 낮춰 부품 손상을 최소화시킬 수 있도록 하는데 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, 예열 영역과 리플로우 영역을 포함하며, 컨베이어를 따라 이동되는 기판 표면으로 솔더링과 전자부품 실장이 진행되는 리플로우 장치에 있어서, 상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 하측에 설치되어 열풍을 송출하는 히팅부재; 상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 상측에 설치되어 냉풍을 송출하는 냉각부재; 상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 상부에 설치되며, 상기 기판에 전자부품의 실장 시 발생되는 가스 및 열기를 배출시키는 공기조화부재; 를 포함할 수 있다.

상기 히팅부재는 적어도 하나의 히터와 상기 히터에서 발생되는 열원을 컨베이어의 하측으로 송출시키는 블로워를 포함한다.

또한 상기 냉각부재는 프론트패널에 다수의 송출공이 형성된 케이스와, 상기 프론트패널과 밀착되도록 상기 케이스 내부에 설치된 냉수파이프와, 상기 냉수파이프에 충진된 냉수를 순환시키는 칠러와, 상기 냉수파이프에 의해 냉각된 프론트패널을 향해 공기를 송출하는 블로워를 포함한다.

이때, 상기 칠러는 냉수의 온도를 측정하는 센서를 포함하며, 상기 센서에 의해 측정된 냉수의 온도가 낮거나 높을 경우 미리 설정된 기준 온도에 맞추도록 온도조절하게 된다.

또한 상기 공기조화부재는 냉각부재와 일체로 구성되며, 상기 케이스의 프론트패널 양측에 형성된 가스배출구와, 상기 가스배출구를 통해 유입되는 가스를 상기 케이스 외부로 송출시키는 가스배출팬을 포함한다.

그리고 상기 공기조화부재는 히팅부재에서 발생되는 열기를 배출시키는 열기배출구를 더 포함하며, 상기 공기조화부재는 열기배출구를 통해 유입되는 열기를 외부로 송출시키는 열기배출팬이 더 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 리플로우 장치는 양면 리플로우 장치의 구조에서 컨베이어의 상부와 하부에 각각 냉풍과 열풍이 동시에 송출되도록 함으로써, 비내열성 부품의 손상이 발생되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 장치의 솔더링 과정을 보인 개략도.
도 2는 도 1의 솔더링 및 전자부품이 실장되는 과정을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 영역에 설치된 장치를 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 장치의 전체 온도 분포를 보인 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 장치의 솔더링 과정을 보인 개략도이고, 도 2는 도 1의 솔더링 및 전자부품이 실장되는 과정을 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 영역에 설치된 장치를 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 장치의 전체 온도 분포를 보인 결과표이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 장치(100)는 예열 영역(10)과 리플로우 영역(20)으로 구분되며, 쿨링 영역(40)을 더 포함할 수 있다.

예열 영역(10)과 리플로우 영역(20)은 기판에 도포된 솔더를 솔더링 하기 위한 영역이고, 쿨링 영역(40)은 전자부품(65)이 실장된 후 솔더링 된 솔더(미도시)가 경화되기 위한 영역이다.

이들 각 영역에는 기판(60)을 이송시켜 전자부품(65)이 실장되도록 컨베이어(50)가 설치되어 있다.

또한 예열 영역(10)에는 컨베이어(50)를 통해 이송되는 기판의 상면과 저면에 열풍을 제공하도록 히터(미도시)가 설치되어 있다. 블로워는 장비 설계에 따라 선택적으로 설치될 수 있다.

예열 영역의 히터 온도는 리플로우 장치를 제조하는 제조사마다 조금씩 다를 수 있어 정확히 규정하기는 어렵다. 그러나, 각 히터의 경우 기판에 도포된 솔더가 완전 용융되지 않을 정도까지 기판을 예열하는 기능은 동일하기 때문에 정확한 온도의 기재는 생략하기로 한다.

리플로우 영역(20)에서는 예열 영역에서 예열된 기판의 솔더를 용융시켜 전자부품(65)을 기판(60)에 실장하게 된다.

이를 위해 예열 영역(10)에는 컨베이어(50)의 상부에 냉각부재(21)가 설치되고, 반대로 컨베이어(50)의 하부에 히팅부재(25)가 설치될 수 있다.

냉각부재(21)는 내식성과 열전도성이 우수한 금속 패널로 이루어진 케이스(22)와 케이스(22) 내부에 설치된 냉수파이프(23)와 냉수파이프(23)에 연결되어 냉수를 순환시키는 칠러(미도시)와 케이스(22) 내측에서 냉수파이프(23)가 설치된 방향으로 공기를 송출시키는 블로워를 포함한다.

케이스(22)는 내부에 수용공간이 형성되어 있으며, 컨베이어(50)의 상측에 설치된다. 컨베이어(50)와 마주보는 케이스의 프론트패널(22a)에는 다수개의 송출공(22b)이 천공되어 있다.

송출공(22b)은 케이스(22) 내부에서 외부로 공기 유입이 원할하게 이루어질 수 있는 크기 및 배열을 갖는다.

이렇게 송출공(22b)이 천공된 프론트패널(22a)에는 냉수파이프(23)가 밀착되어 있다. 냉수파이프(23)는 프론트패널의 송출공(22b)을 최대한 가리지 않도록 설치된다.

이는 공기 흐름이 원할하게 진행될 수 있도록 함은 물론, 프론트패널(22a)과의 접촉면적을 확대시켜 프론트패널(22a)에 냉수파이프(23)의 온도를 보다 신속하게 전달할 수 있도록 하기 위함이다.

냉수파이프(23)의 양 측단에는 칠러(미도시)가 연결되어 있다. 칠러는 냉수파이프(23)에 충진된 냉수를 계속적으로 순환시키는 역할을 한다. 이외에도 냉수의 온도를 센서(미도시)를 통해 감지하여 미리 셋팅된 기준 온도보다 냉수의 온도가 높을 경우 냉수의 온도를 낮추는 역할을 한다.

또한 케이스(22) 내부에는 냉수파이프(23)에 의해 프론트패널(22a)에 전달된 저온의 온도를 송출공(22b)을 통해 컨베이어(50)로 전달하기 위한 블로워가 설치될 수 있다. 블로워(24)는 케이스(22) 내부에 한 쌍 또는 중앙부위에 단일 수량으로 설치될 수 있다.

블로워(24)의 설치 위치는 케이스(22) 내부에 설치되는 각종 부품의 위치에 따라 가변될 수 있음은 물론이다.

한편, 케이스(22)에는 냉각부재(21) 이외에도 공기조화부재(27)가 일체로 설치될 수 있다. 이와 같은 공기조화부재(27)는 반드시 냉각부재(21)와 일체형이 아니더라도 별도의 설치가 가능하지만 설치공간의 제한과 부품 수량의 간소화를 기대하도록 일체형으로 제조되는 것이 바람직하겠다.

공기조화부재(27)는 케이스의 프론트패널(22a) 양측에 형성된 가스배출구(28)와 가스배출구(28)를 통해 유입되는 가스를 외부로 송출하는 가스배출팬(28a)을 포함한다.

가스배출구(28)의 경우 프론트패널(22a)의 양 측면에서 마주보며 설치될 수 있으며, 프론트패널(22a)보다 돌출된 형태로 구성될 수 있다.

또한 공기조화부재(27)에는 후술하게될 히팅부재의 히터(25a) 열기를 외부로 송출시키기 위한 열기배출구(29)와 열기배출구(29a)를 통해 유입되는 열기를 신속하게 송출시킬 수 있도록 케이스(22) 내부에 설치된 열기배출팬(29a)을 더 포함할 수 있다.

열기배출구(29)는 가스배출구(28)보다 돌출된 위치에 설치될 수 있다. 그러나 반드시 열기배출구(29)의 위치가 가스배출구(28)보다 돌출되지 않게 설치되더라도 무관하며, 이는 장비의 설계상에 따라 위치가 가변될 수 있음은 물론이다.

이때, 열기배출팬(29a)은 케이스(22) 내부에 별도로 구비될 수 있으며, 별도로 구비되지 않고 생략될 수도 있다. 즉, 열기배출구(29)와 가스배출구(28)를 하나의 관로에서 파생되도록 구성하고, 열기배출팬(29a)을 통해 이들이 동시에 작동되도록 하면 가스배출팬(28a)을 생략한 상태로 사용이 가능하게 된다.

반대로, 열기배출팬(29a)을 생략하고 가스배출팬(28a)만을 설치할 수도 있다.

하지만, 하나의 팬을 이용하여 열기와 가스를 동시에 흡입하는 경우보다는 가스와 열기가 신속하게 외부로 송출되도록 가스배출팬(28a)과 열기배출팬(29a)을 각각 구비하는 것이 바람직할 것이다.

또한 컨베이어(50)의 하부에는 컨베이어(50)를 통해 이송되는 기판(60) 저면을 가열하기 위한 히팅부재(25)가 설치되어 있다.

히팅부재(25)는 적어도 하나의 히터(25a)가 구비될 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았지만 히터(25a)의 열원이 기판을 향하여 송출되도록 블로워가 더 구비될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 장치에 대한 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

기판(60)에 솔더가 도포된 후 기판(60)을 컨베이어(50)에 안착시킨다. 기판(60)은 컨베이어(50)에 안착된 상태에서 컨베이어(50)의 작동에 따라 함께 이동된다.

기판(60)이 컨베이어(50)를 따라 이동되어 예열 영역(10)에 진입하게 되면, 컨베이어(50)에 설치된 히터에 의해 솔더가 천천히 융융되기 시작한다.

기판(60)이 예열 영역을 지나 리플로우 영역(20)으로 이동하게 되면, 컨베이어(50) 상측에 설치된 냉각부재(21)가 가동되고 동시에 컨베이어(50) 하측의 히팅부재(25)도 가동되기 시작한다.

즉, 컨베이어(50)를 기준으로 상측에서는 냉각부재(21)의 저온이 기판(60) 상면을 냉각시킬 수 있으며, 하측에서는 히터(25a)의 열을 통해 기판(60) 저면을 가열할 수 있게 된다.

히팅부재(25)를 통해 기판(60)에 솔더링이 진행된 후에는 전자부품(65)이 실장된다.

이때, 전자부품(65)이 실장되기 위하여 솔더링이 진행되는 과정에서는 히터(25a)의 열에 의해 납이 용융되면서 배출가스와 고열이 발생됨에 따라, 냉각부재의 블로워(24)가 냉수파이프(23)를 통해 냉각된 프론트패널(22a)으로 공기를 송출하게 된다.

이렇게 송출된 공기는 프론트패널의 송출공(22b)을 통해 기판(60)의 상면으로 블로어(Blow) 된다. 이와 동시에 배출가스와 히터(25a)의 열기는 가스배출팬(28a)과 열개배출팬(29a)의 작동으로 가스배출구(28)와 열기배출구(29)를 통해 유입되어 외부로 송출된다.

즉, 케이스(22)의 중앙부위에서는 공기를 송출시키지만 케이스(22)의 양측면에서는 공기를 흡입하게 됨에 따라, 공기 순환이 이루어질 수 있다.

따라서, 기판(60)은 저온의 공기에 의해 전자부품(65)이 손상되지 않게 되며, 반대로 기판(60)의 하부는 히터(25a)의 열에 의해 고온을 유지하게 된다.

전자부품(65)이 실장된 기판(60)은 컨베이어(50)를 따라 계속 이동되면서 천천히 공냉되는 쿨링 영역(40)에 도달하게 된다.

쿨링 영역(40)에서는 솔더링이 진행된 기판(60)의 솔더가 천천히 경화되어 전자제품(65)이 기판과 안정된 결합상태를 유지하게 된다.

이와 같이 리플로우 영역(20)에서 고온의 히팅이 아닌 저온의 냉풍을 전자부품(65) 상부에 집중적으로 가하게 되면, 전자부품(65)의 손상을 예방하면서도 히터의 작동도 최소화시킬 수 있어 소모되는 전기량도 크게 줄일 수 있게 된다.

특히, Power 제품과 같이 비내열성 부품이 다수 존재하는 전자부품(65)을 기판에 적용시 열에 의한 부품 손상을 크게 줄일 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 장치에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이겠다.

10: 예열 영역 20: 리플로우영역
21: 냉각부재 22: 케이스
22a: 프론트패널 22b: 송출공
23: 냉수파이프 24: 블로워
25: 히팅부재 25a: 히터
27: 공기조화부재 28: 가스배출구
28a: 가스배출팬 29: 열기배출구
29a: 열기배출팬 40: 쿨링 영역
50: 컨베이어 60: 기판
65: 전자부품

Claims (7)

1. 예열 영역과 리플로우 영역을 포함하며, 컨베이어를 따라 이동되는 기판 표면으로 솔더링과 전자부품 실장이 진행되는 리플로우 장치에 있어서,
   상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 하측에 설치되어 열풍을 송출하는 히팅부재;
   상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 상측에 설치되어 냉풍을 송출하는 냉각부재;
   상기 리플로우 영역에서 컨베이어의 상부에 설치되며, 상기 기판에 전자부품의 실장 시 발생되는 가스 및 열기를 배출시키는 공기조화부재; 를 포함하는 리플로우 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 히팅부재는 적어도 하나의 히터와 상기 히터에서 발생되는 열원을 컨베이어의 하측으로 송출시키는 블로워를 포함하는 리플로우 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각부재는 프론트패널에 다수의 송출공이 형성된 케이스와, 상기 프론트패널과 밀착되도록 상기 케이스 내부에 설치된 냉수파이프와, 상기 냉수파이프에 충진된 냉수를 순환시키는 칠러와, 상기 냉수파이프에 의해 냉각된 프론트패널을 향해 공기를 송출하는 블로워를 포함하는 리플로우 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 칠러는 냉수의 온도를 측정하는 센서를 포함하며, 상기 센서에 의해 측정된 냉수의 온도가 낮거나 높을 경우 미리 설정된 기준 온도에 맞추도록 온도조절하는 리플로우 장치.
   
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 공기조화부재는 냉각부재와 일체로 구성되며, 상기 케이스의 프론트패널 양측에 형성된 가스배출구와, 상기 가스배출구를 통해 유입되는 가스를 상기 케이스 외부로 송출시키는 가스배출팬을 포함하는 리플로우 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 공기조화부재는 히팅부재에서 발생되는 열기를 배출시키는 열기배출구를 더 포함하는 리플로우 장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 공기조화부재는 열기배출구를 통해 유입되는 열기를 외부로 송출시키는 열기배출팬이 더 구비된 리플로우 장치.
   
   
   
   

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