KR20160065150A - 리플로우 오븐 및 리플로우 오븐의 표면 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 리플로우 오븐은 챔버 하우징을 포함하는데, 이 챔버 하우징은, 플럭스를 포함하는 오염물이 혼합된 가열 공기와 접촉해 있는 표면과, 챔버 하우징의 상기 표면에 선택적으로 도포되는 수용성 층을 구비하는 것이다. 리플로우 오븐의 실시형태들은 아크릴 페인트 등과 같은 아크릴계 층을 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 아크릴 페인트는 수용성 폴리머, 폴리머 에멀젼 및 물을 포함한다. 상기 수용성 폴리머는 부틸 벤질 프탈레이트를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 상기 아크릴 페인트는 부틸 벤질 프탈레이트 1~10 중량%와, 아크릴 폴리머 에멀젼 30~55 중량%, 그리고 잔부로 물을 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 아크릴 페인트는 부틸 벤질 프탈레이트 1~5 중량%와, 아크릴 폴리머 에멀젼 35~50 중량%, 그리고 잔부로 물을 포함한다. 리플로우 오븐의 표면을 처리하는 방법도 또한 개시되어 있다.

Description

리플로우 오븐 및 리플로우 오븐의 표면 처리 방법{REFLOW OVEN AND METHODS OF TREATING SURFACES OF THE REFLOW OVEN}
관련 출원
본 출원은 2012년 4월 2일자로 "REFLOW OVEN AND METHODS OF TREATING SURFACES OF THE REFLOW OVEN"이란 명칭으로 출원된 미국 특허 출원 제13/437,5304호의 일부계속출원으로서, 이 출원은 사실상 그 전체 내용이 본원에 참조로 인용되어 있다.
기술분야
본 출원은 리플로우 프로세스를 이용하는 것에 의해 인쇄 회로 기판에 전자 부품을 표면 실장하는 것에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 리플로우 프로세스 동안에 인쇄 회로 기판을 가열하도록 구성된 리플로우 납땜 오븐에 관한 것이다.
인쇄 회로 기판의 제조에 있어서, 대개 전자 부품은 "리플로우 납땜"으로 알려진 프로세스에 의해 빈 기판에 표면 실장된다. 통상적인 리플로우 납땜 프로세스에서, 땜납 페이스트의 패턴이 회로 기판에 용착되고, 이렇게 용착된 땜납 페이스트에 하나 이상의 전자 부품의 리드가 삽입된다. 그 후에 회로 기판은, 땜납 페이스트가 리플로우되어 있는 (즉, 용융 온도 또는 리플로우 온도로 가열되어 있는) 가열 구역 내의 오븐을 통과하고 나서, 냉각 구역에서는 전자 부품의 리드를 회로 기판에 전기적 그리고 기계적으로 접속시키도록 냉각된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "회로 기판" 또는 "인쇄 회로 기판"은, 예컨대 웨이퍼 기판 등을 비롯한, 임의의 타입의 전자 부품의 기판 어셈블리를 포함한다.
앞서 언급한 바와 같이, 오늘날의 리플로우 오븐은 가열 및 냉각 챔버를 갖는다. 일관성 있는 리플로우 프로세스 프로파일을 확보하기 위해, 가열/냉각 챔버로부터 나오는 플럭스를 취출 및 수집할 필요가 있다. 플럭스 제거를 달성하는, 두 타입의 리플로우 오븐 - 공기 리플로우 오븐 및 불활성 분위기 리플로우 오븐 - 이 있다. 공기 리플로우 오븐의 경우, 플럭스는 배출 시스템에 의해 취출된다. 불활성 분위기 리플로우 오븐의 경우, 가열/냉각 챔버로부터 플럭스를 취출하기 위해 플럭스 관리 시스템이 사용된다.
두 플럭스 제거 시스템 모두 잘 알려진 단점을 안고 있다. 두 플럭스 제거 시스템의 경우, 플럭스는 가열/냉각 챔버의 내벽에 계속 용착된다. 시간의 경과에 따라, 챔버의 벽에 모이게 된 플럭스는 생산 중에 문제를 일으키는데, 그 이유는 과도한 플럭스가 실제 생산 인쇄 기판 회로 상에 적하되어 되돌아갈 수 있고, 이에 의해 인쇄 회로 기판을 오염시키거나, 또는 다른 식으로 인쇄 회로 기판에의 전자 부품의 부착을 악화시킬 수 있기 때문이다.
현재의 생산 요건의 경우, 리플로우 오븐을 비롯한, 제조 장비를 계속해서 작동시키는 것이 요망된다. 따라서, 제조 장비의 정기 유지 보수를 고려할 때, 정지 시간을 가능한 한 짧게 유지하는 것이 더 바람직하다. 이러한 정기 유지 보수 동안에는, 일반적으로 챔버의 벽에서의 플럭스 제거는 해결되지 않는다. 따라서, 생산되고 있는 인쇄 회로 기판이 접하게 되는 진행중인 플럭스 오염이 유지될 것이다. 시간의 경과에 따라, 과도한 플럭스는 또한, 리플로우 오븐 챔버 내에서의 공기 순환을 가능하게 하도록 구성된 송풍기를 비롯한, 리플오우 오븐의 부품의 조기 고장을 초래할 수 있다.
본원의 양태는 기판에 전자 부품을 연결하는 데 사용되는 타입의 리플로우 오븐에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 리플로우 오븐은 챔버 하우징을 포함하는데, 이 챔버 하우징은, 플럭스를 포함하는 오염물이 혼합된 가열 공기와 접촉해 있는 표면과, 챔버 하우징의 상기 표면에 선택적으로 도포되는 중간층을 구비하는 것이다. 리플로우 오븐의 실시형태들은, 발포 재료로 상기 중간층을 제조하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 발포 재료는 발포 폴리머, 예컨대 에폭시, 폴리우레탄, 폴리에스테르 및 실리콘 등을 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 중간층은 비발포 재료를 포함하는데, 이 비발포 재료로는, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리이미드 등의 비발포 폴리머가 있다. 상기 중간층은 접착제에 의해 챔버 하우징의 표면에 도포되는 필름 또는 포일을 포함할 수 있다.
본원의 다른 양태는, 플럭스를 포함하는 오염물에 노출되는 리플로우 오븐의 표면을 처리하는 방법에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 상기 방법은 리플로우 오븐의 표면에 중간층을 선택적으로 도포하는 것을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 상기 중간층은 분사에 의해 도포되거나, 또는 접착제에 의해 필름 또는 포일을 접착하는 경우에 약한 압력을 가함으로써 도포된다. 상기 방법의 실시형태들은, 플럭스를 포함하는 오염물이 상기 중간층에 들러붙도록 리플로우 오븐을 작동시키는 것과, 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 중간층을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 중간층을 제거하는 것은, 상기 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 중간층을 박리하는 것을 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 박리는, 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 중간층을 박리하기 위한 디바이스를 사용함으로써 달성될 수 있다. 상기 디바이스는 퍼티 나이프(putty knife)를 포함할 수 있다. 상기 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 중간층을 제거하는 방법은, 상기 중간층에 화학물을 도포하는 것과, 상기 표면으로부터 상기 중간층을 닦아내거나 벗겨내는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 중간층을 제거한 후에, 리플로우 오븐의 표면에 신규 중간층을 도포하는 것을 더 포함할 수 있다. 리플로우 오븐의 표면에 중간층을 도포하는 것은, 상기 중간층을 분사 또는 브러싱하는 것을 포함한다.
본원의 또 다른 양태는, 챔버 하우징을 포함하는 리플로우 오븐에 관한 것으로, 상기 챔버 하우징은, 플럭스를 포함하는 오염물이 혼합된 가열 공기와 접촉해 있는 표면과, 챔버 하우징의 표면에 선택적으로 도포되는 수용성 층을 구비하는 것이다. 리플로우 오븐의 실시형태들은 아크릴 페인트 등과 같은 아크릴계 층을 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 아크릴 페인트는 수용성 폴리머, 폴리머 에멀젼 및 물을 포함한다. 상기 수용성 폴리머는 부틸 벤질 프탈레이트를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 상기 아크릴 페인트는 부틸 벤질 프탈레이트 1~10 중량%와, 아크릴 폴리머 에멀젼 30~55 중량%, 그리고 잔부로 물을 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 아크릴 페인트는 부틸 벤질 프탈레이트 1~5 중량%와, 아크릴 폴리머 에멀젼 35~50 중량%, 그리고 잔부로 물을 포함한다.
본원의 다른 양태는 방법으로서, 리플로우 오븐의 표면에 아크릴계 층을 선택적으로 도포하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법의 실시형태들은, 플럭스를 포함하는 오염물이 상기 아크릴계 층으로부터 배척되도록 리플로우 오븐을 작동시키는 것; 그리고 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 아크릴계 층을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다. 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 아크릴계 층을 제거하는 것은, 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 아크릴계 층을 박리하는 것을 포함할 수 있다. 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 아크릴계 층을 박리하는 것은, 디바이스의 사용을 수반한다. 일 실시형태에서, 상기 디바이스는 퍼티 나이프를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 아크릴계 층을 제거한 후에, 리플로우 오븐의 표면에 신규 아크릴계 층을 도포하는 것을 더 포함할 수 있다. 리플로우 오븐의 표면에 아크릴계 층을 도포하는 것은, 상기 아크릴계 층을 브러싱하는 것을 포함한다.
첨부 도면은 일정한 축척에 따라 도시되어 있는 것은 아니다. 이 첨부 도면에서는, 여러 도면에 도시되어 있는 동일한 혹은 거의 동일한 구성 요소 각각이 유사한 도면부호로 나타내어져 있다. 명료한 도시를 목적으로, 모든 도면에서 모든 구성 요소에 부호가 붙여져 있는 것은 아닌 경우도 있다. 도면에서
도 1은 본원의 일 실시형태의 리플로우 납땜 오븐의 개략도이고;
도 2는 리플로우 납땜 오븐의 리플로우 오븐 챔버의 사시도이며;
도 3은 리플로우 오븐 챔버의 내부의 개략적인 단면도이고;
도 4는 리플로우 오븐 챔버의 벽의 확대 단면도이다.
보편성을 제한하지 않으면서, 단지 예시를 목적으로 하여, 이제 첨부 도면을 참조해 본원을 상세히 설명한다. 이하의 설명에 제시되어 있거나 혹은 도면에 도시되어 있는 구성요소의 구성 및 배치의 상세한 사항에, 본원의 용례가 제한되지는 않는다. 본원에 제시된 원리는, 다르게 구현 가능하며, 각양각색으로 실시 또는 수행될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 표현 및 용어는 설명을 목적으로 하는 것이며, 제한적인 것으로 여겨져서는 안 된다. 본원에 사용된 "구비하는", "포함하는", "갖는", "함유하는", "수반하는" 및 이와 같은 의미의 다른 형태의 표현은, 이후에 열거되어 있는 항목들과, 그 등가물뿐만 아니라 추가적인 항목들도 망라한다는 의미이다.
땜납 페이스트는 인쇄 회로 기판의 조립에 통상적으로 사용되는 것으로, 이러한 조립에서 땜납 페이스트는 회로 기판에 전자 부품을 연결하는 데 사용된다. 땜납 페이스트는, 연결부 형성을 위한 땜납과, 땜납을 부착하는 금속 표면을 준비하기위한 플럭스를 포함한다. 땜납 페이스트는, 여러 도포 방법을 사용함으로써, 회로 기판에 마련된 금속 표면(예를 들어, 전자 패드)에 용착될 수 있다. 일례에서는, 땜납 페이스트를 노출된 회로 기판 표면 위에 놓인 금속 스텐실을 통과하게 하도록, 스텐실 프린터가 밀대(squeegee)를 이용할 수 있다. 다른 예에서는, 디스펜서가 회로 기판의 특정 영역에 땜납 페이스트 재료를 분배할 수 있다. 전자 부품의 리드는 땜납 용착물과 정렬되고 땜납 용착물에 압입되어 어셈블리를 형성한다. 리플로우 납땜 프로세스에서, 땜납은 땜납을 용융시키기에 충분한 온도로 가열되고, 전자 부품을 회로 기판에 전기적으로 그리고 기계적으로 영구히 결합시키도록 냉각된다. 땜납은 통상적으로 연결되는 금속 표면의 용융 온도보다 낮은 용융 온도를 갖는 합금을 포함한다. 또한 온도는, 전자 부품에 대한 손상을 야기하지 않을 정도로 충분히 낮아야 한다. 특정 실시형태들에서, 땜납은 주석-납 합금 일 수 있다. 그러나, 무연(無鉛) 재료를 이용하는 땜납도 또한 사용될 수 있다.
땜납에서, 플럭스는 통상적으로 운반체, 용매, 활성제 및 다른 첨가제를 포함한다. 운반체는 납땜되는 표면을 피복하는 고체 또는 비휘발성 액체이며, 로진, 수지, 글리콜, 폴리글리콜, 폴리글리콜 계면활성제 및 글리세린을 포함할 수 있다. 예열 및 납땜 프로세스 동안에 증발하는 용매는 운반체, 활성제 및 다른 첨가제를 용해시키는 역할을 한다. 전형적인 용매의 예로는 알코올, 글리콜, 글리콜 에스테르, 및/또는 글리콜 에테르와 물 등이 있다. 활성제는 납땜되는 표면으로부터의 금속 산화물의 제거를 강화시킨다. 일반적인 활성제로는 아민 하이드로 클로라이드, 아디프산이나 숙신산 등과 같은 디카르복실산, 및 시트르산, 말산이나 아비에트산 등과 같은 유기산 등이 있다. 다른 플럭스 첨가제로는 계면 활성제, 점도 개선제, 및 리플로우 이전에 전자 부품을 제 위치에 유지하기 위한 낮은 슬럼프(slump) 특성 또는 양호한 택(tack) 특성을 제공하는 첨가제 등을 들 수 있다.
회로 기판 어셈블리를 납땜하기 위한 리플로우 납땜 장치의 일 실시형태가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 장치를 종종, 인쇄 회로 기판의 제조 및 조립의 기술 분야에서는 리플로우 오븐 또는 리플로우 납땜 오븐이라고 한다. 도 1에서 도면부호 10으로 대략 나타내어진 리플로우 납땜 오븐은, 통로를 획정하는 단열된 터널 형태의 리플로우 오븐 챔버(12)를 포함하는데, 이 리플로우 오븐 챔버는, 이를 통과하는 회로 기판 상의 땜납을 예열하고, 리플로우한 다음에, 냉각시키기 위한 것이다. 리플로우 오븐 챔버(12)는 복수의 가열 구역을 가로질러 연장되는데, 일례에서는 복수의 가열 구역에, 3개의 예열 구역(14, 16, 18)과, 뒤이어 마련되는 3개의 침지 구역(20, 22, 24)이 포함되며, 이들 구역들 각각은 상부 히터(26) 및 저부 히터(28)를 각각 포함한다. 침지 구역(20, 22, 24)에 뒤이어 4개의 스파이크 구역(30, 32, 34, 36)이 마련되는데, 예를 들어 이들 스파이크 구역도 마찬가지로 히터(26, 28)를 포함한다. 그리고 끝으로, 3개의 냉각 구역(38, 40, 42)이 스파이크 구역(30, 32, 34, 36)에 뒤이어 마련된다.
용착된 땜납 페이스트와 전자 부품을 포함하는 회로 기판 어셈블리(44)가, 도 1에서 도면부호 46의 점선으로 나타내어진, 고정 속도 컨베이어 상에서 상기 단열된 리플로우 오븐 챔버(12)의 각 구역을 (예컨대, 도 1에서 좌측에서 우측으로) 통과하게 되고, 이에 의해 회로 기판 어셈블리의 예열, 리플로우 및 리플로우 이후 냉각을 제어하에 점진적으로 행할 수 있게 된다. 초기 예열 구역(14, 16, 18)에서, 회로 기판은 주위 온도로부터 플럭스 활성화 온도까지 가열되는데, 이 플럭스 활성 온도는 납을 주성분으로 하는 땜납의 경우 약 130℃ 내지 약 150℃의 범위일 수 있고, 무연 땜납의 경우 더 높을 수 있다.
침지 구역(20, 22, 24)에서는, 회로 기판 어셈블리에 걸쳐 온도의 변동이 안정화되고, 리플로우 이전에 전자 부품 리드, 전자 패드 및 땜납 분말을 세정하는 시간이, 활성화된 플럭스에게 주어진다. 추가적으로, 플럭스 내의 VOC가 기화된다. 통상적으로 침지 구역(20, 22, 24)의 온도는, 납을 주성분으로 하는 땜납의 경우 약 140℃ 내지 160℃이고, 무연 땜납의 경우 더 높다. 특정 실시형태에서, 회로 기판 어셈블리는 침지 구역(20, 22, 24)을 통과하는 데 약 30분 내지 약 45분이 걸릴 수 있다.
스파이크 구역(30, 32, 34, 36)에서, 온도는 땜납을 리플로우하도록 땜납의 용융점을 상회하는 온도로 급속히 상승된다. 공융 또는 근공융의 주석-납 땜납에 대한 용융점은 약 183℃이고, 리플로우 스파이크는 통상적으로 용융된 땜납의 고상/액상 공존(pasty) 범위를 넘어서도록 상기 용융점보다 약 25℃ 내지 약 50℃ 위로 설정되어 있다. 납을 주성분으로 하는 땜납의 경우, 스파이크 구역에서의 통상적인 최대 온도는 약 200℃ 내지 약 220℃ 범위이다. 약 225℃를 상회하는 온도는, 플럭스의 소성(燒性), 전자 부품에 대한 손상, 및/또는 연결 완전성의 희생을 야기할 수 있다. 약 200℃를 하회하는 온도는, 연결부가 완전히 리플로우하는 것을 막을 수 있다. 일 실시형태에서, 회로 기판 어셈블리는 통상적으로 스파이크 구역(30, 32, 34, 36) 내에서 약 1분 동안 리플로우 온도를 상회하는 온도로 유지된다.
그 다음에, 냉각 구역(38, 40, 42)에서는, 온도가 리플로우 온도 아래로 하강하고, 회로 기판 어셈블리는 연결부를 고화하도록 충분히 냉각되며, 이에 의해 회로 기판 어셈블리가 리플로우 오븐 챔버(12)를 나가기 전에 연결부 완전성이 보존된다.
리플로우 납땜 오븐(10)에 의해 발생되는 가스로부터 오염 물질을 제거하기 위해, 플럭스 취출/여과 시스템(도시 생략)이 마련될 수 있다. 일 실시형태에서, 리플로우 오븐 챔버(12)로부터 플럭스 취출/여과 시스템으로 유체를 연통시키기 위해, 선택된 구역들에 또는 선택된 구역들 사이에 유입 가스 덕트가 연결될 수 있다. 플럭스 취출/여과 시스템으로부터 리플로우 오븐 챔버(12)로 다시 유체를 연통시키기 위해, 선택된 구역들에 또는 선택된 구역들 사이에 유출 가스 덕트가 연결될 수 있다. 작동 시에, 리플로우 오븐 챔버(12)로부터 유입 가스 덕트, 플럭스 취출/여과 시스템을 거치고 나서, 유출 가스 덕트를 거쳐, 리플로우 오븐 챔버로 되돌아가는, 증기 흐름이 인출된다. 리플로우 납땜 오븐(10)의 다른 구역들로부터 또는 이러한 다른 구역들 사이에서 증기 흐름을 인출하기 위해, 유사한 구성의 유입 가스 덕트, 플럭스 취출/여과 시스템 및 유출 가스 덕트가 유사하게 배치될 수 있다.
이제 도 2를 참조해 보면, 리플로우 오븐에 있어서 히터(26, 28)를 포함하는 몇몇 구역[예컨대, 예열 구역(14, 16, 18), 침지 구역(20, 22, 24), 및/또는 스파이크 구역(30, 32, 34, 36)]은, 도면부호 50으로 대략 나타내어진 리플로우 오븐 챔버 어셈블리를 포함한다. 도시된 실시형태에서, 리플로우 오븐 챔버 어셈블리(50)는 하나 이상의 구역을 구현할 수 있다. 리플로우 오븐 챔버 어셈블리(50)는 리플로우 납땜 오븐 내에 필요하거나 요구되는 임의의 적절한 수의 구역을 갖도록 구성될 수 있다는 점에 주목해야 할 필요가 있다. 또한, 도 2는 상부 리플로우 오븐 챔버 어셈블리(50)를 도시한다는 점에 주목해야 할 필요가 있다. 인쇄 회로 기판이 리플로우 오븐을 통과해 이동할 때, 가열된 공기를 인쇄 회로 기판 아래로부터 전달하기 위해, 상부 리플로우 오븐 챔버 어셈블리에 추가하여 또는 상부 리플로우 오븐 챔버 어셈블리 대신에, 유사한 하부 리플로우 오븐 챔버 어셈블리가 마련될 수 있다.
도 2와 도 3을 참조해 보면, 리플로우 오븐 챔버 어셈블리(50)는 상부(54), 상대적으로 긴 2개의 측부(56, 58), 상대적으로 짧은 2개의 단부(60, 62), 및 확산판(64)으로서 기능하는 저부를 갖고, 전체적으로 도면부호 52로 나타내어진 직사각형 형상의 챔버 하우징을 포함한다. 일 실시형태에서, 챔버 하우징(52)은 스테인리스강으로 제조된다. 챔버 하우징(52)의 상부(54)에는, 챔버 하우징(52)의 상부(54)에 마련된 입구(68)로부터 리플로우 오븐 챔버(12)로 공기를 가게 하는 공기 송풍기(66)가 마련되어 있다. 공기는, 챔버 하우징(52)의 각 측부(56, 58)를 따라 마련된 플레넘(70, 72)에서 나와, 역시 챔버 하우징(52)의 상부(54)에 마련된 출구(74)를 향해 배기된다. 챔버 하우징(52)은, 리플로우 오븐 챔버 어셈블리(50)의 구성요소를 에워싸고 장착하도록 구성되어 있고, 또한 리플로우 납땜 오븐(10)의 리플로우 오븐 챔버(12) 내에 적절히 고정되도록 구성되어 있다.
확산판(64)은 공기를 리플로우 오븐 챔버 어셈블리(50)로부터 리플로우 오븐 챔버(12)로 분배한다. 특정 실시형태에서, 확산판(64)은, 인쇄 회로 기판에 일관되고 균일한 기류를 제공하도록 엇갈린 패턴의 192개의 구멍으로 이루어진다. 이들 구멍은, 균일한 기류를 일으키는 수렴 노즐을 형성하도록 판금재로부터 스탬핑 가공된다. 이러한 구성은, 리플로우 오븐 챔버 어셈블리(50)를 통과하는 기류가, 공기 송풍기(66)에 의해 발생되고, 공기가 입구(68)에 들어가며 확산판(64)에서 나가는 것이다. 구체적으로, 공기는 화살표 A로 나타내어진 바와 같이 입구(68)에 들어가고, 화살표 B로 나타내어진 바와 같이 플레넘(70, 72)을 거쳐 출구(74)를 통해 나간다.
확산판(64)과 플레넘(70, 72)을 비롯한, 챔버 하우징(52)의 표면들은, 시간의 경과에 따라 이들 표면에 쌓이는 플럭스 및 다른 오염물을 용이하게 제거할 수 있게 하도록, 제거 가능한 재료로 이루어진 중간층을 갖도록 처리될 수 있다. 구체적으로, 중간층은 챔버 하우징(52)의 스테인리스강 표면을 세정하는 유지 보수 절차동안에 임의의 적절한 방법에 의해 도포된다. 시간의 경과에 따라 플럭스가 쌓인 경우, 중간층의 코팅은 쌓인 플럭스 및 관련 오염물과 함께 제거된다. 따라서, 이러한 중간층과 플럭스의 용이한 제거를 통해, 플럭스 세정 프로세스가 현저히 줄어들며, 생산 도중에 플럭스 오염이 제거된다. 중간층과 플럭스 오염물의 제거에 뒤이어, 유지 보수 절차 동안에, 확산판(64) 등을 비롯한 챔버 벽에, 새로운 중간층이 도포되거나 피복된다.
도 4는 중간층 또는 코팅(82)이 챔버 벽의 표면에 도포되어 있는 상태인, 표면(80)을 갖는 챔버 벽(78)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 시간의 경과에 따라, 플럭스(84)는 중간층(82) 상에 쌓이고, 전술한 이유로 제거를 필요로 한다. 중간층(82)을 챔버 벽(78)의 표면(80)으로부터 제거하는 한 가지 방식은, 챔버 벽으로부터 중간층을 박리하는 디바이스(86)를 사용하는 것에 의한 것이다. 중간층(82)은, 챔버 벽(78)의 표면(80)에 접착되어 있긴 하지만, 디바이스(86)에 의해 챔버 벽으로부터 용이하게 박리될 정도로 충분히 제거 가능한 것이다.
이와 같이 중간층(82)을 마련하는 것은, 공기 또는 불활성 분위기를 갖는 리플로우 오븐에, 그리고 플럭스 관리 시스템을 갖는 리플로우 오븐에 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본원에 사용된 "공기"라는 용어는, 리플로우 오븐 챔버 내에, 불활성이든지 혹은 불활성이 아니든지, 임의의 가스를 포함한다는 의미이다.
특정 실시형태들에서, 중간층에는 이하의 특성들이 나타난다: 스테인리스 강에 대한 양호한 접착성; 오븐의 높은 온도가 600℃에 가까운, 리플로우 오븐 챔버(12) 내에서의 일반적인 작동 온도인 400℃를 견딜 수 있는 특성; 스테인리스 강으로부터 용이하게 제거 가능한 특성; 및 용이하게 폐기 가능한 특성. 예를 들어, 일 실시형태에서, 중간층 재료는, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리에스테르 및 실리콘 등을 포함하는 발포 폴리머로부터 선택되는 발포 재료이다. 다른 실시형태에서, 중간층 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE") 및 폴리이미드 등을 포함하는 비발포 폴리머로부터 선택되는 비발포 재료이다. 또 다른 예에서, 중간층은, 화학물 또는 발포제를 첨가하는 것에 의해 발포 재료로 변환될 수 있는 비발포 재료일 수 있다.
중간층을 도포하는 방법은, 코팅을 필요로 하는 표면 상에 재료를 분사하고 브러싱하는 것을 포함하는데, 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 가압 캔에 의한, 임의의 적절한 분사 방법이 이용될 수 있다. 분사 또는 브러싱은 수동으로 또는 자동으로 이루어질 수 있다.
다른 유지 보수 절차 뿐만 아니라, 유지 보수 작업 동안에는, 세정을 목적으로 챔버 하우징의 표면에 접근 가능하다. 일 실시형태에서, 중간층은, 손으로 또는 임의의 적절한 도구, 예컨대 퍼티 나이프와 유사한 디바이스를 사용하여, 표면이 챔버 하우징의 표면으로부터 박리될 수 있게 한다. 중간층은 플럭스 오염물을 유인하도록 구성되어 있는 한편, 오염물에 노출된 코팅을 용이하게 방출하는 것을 가능하게 한다. 오염된 중간층을 제거하기 위해, 와이핑, 브러싱 등과 같은 다른 방법이 이용될 수 있다. 오염된 중간층을 제거하기 위해, 중간층에 하나 이상의 화학물을 도포하여 중간층을 분해하는 것과 같은 또 다른 방법이 이용될 수 있다.
이상과 같이 본원의 적어도 하나의 실시형태의 여러 양태를 설명하였으며, 당업자라면 여러 변형, 수정 및 개선을 쉽게 실시할 수 있을 것으로 이해된다. 이러한 변형, 수정 및 개선은 본원 명세서의 일부분이 되며, 본원의 정신 및 범위 내에 속하는 것으로 고려된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 단지 예로서 주어진 것이다.
예를 들어, 리플로우 오븐 챔버의 표면에 도포하는 다른 중간층 재료도 선택될 수 있다. 예를 들어, 중간층 재료는 폴리페놀, 오일/윤활제, 필름, 라이너, 프리폼, 포일(예를 들어, 알루미늄 박), 다공성 코팅, 무기 "취성(friable)" 코팅, 및 리플로우 오븐 챔버의 표면에 접착제에 의해 접착되는 제거 가능한 패널(예컨대, 유리 및 스테인리스강 패널) 및/또는 시트(플라스틱 또는 금속)일 수 있고, 이 중간층 재료는 박리, 와이핑, 또는 임의의 다른 적절한 제거 방법에 의해 표면으로부터 제거 가능하다.
다른 실시형태에서, 중간층은 수용성 폴리머 등과 같은 수용성 층을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 수용성 층은, 리플로우 오븐의 표면에 도포될 수 있는, 아크릴 폴리머 에멀젼을 주성분으로 하는 층을 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 아크릴 폴리머 에멀젼을 주성분으로 하는 층에는, 아크릴 폴리머 에멀젼에 현탁된 안료를 함유하는 신속 건조 페인트인, 아크릴 페인트가 포함된다. 아크릴 페인트는 물로 희석될 수 있지만, 건조되었을 때에는 방수성을 갖게 된다. 이 실시형태에서는, 페인트를 칠한 표면이 플럭스 오염물을 수집한다고는 할 수 없다. 환언하면, 플럭스 오염물은 리플로우 오븐 챔버의 표면에 들러붙지 않고, 그 대신에 표면으로부터 배척된다.
특정 실시형태에서, 아크릴 페인트는, 부틸 벤질 프탈레이트 1~10 중량% 등과 같은 수용성 폴리머와, 아크릴 폴리머 에멀젼 30~55 중량%, 그리고 잔부로 물을 포함한다. 다른 실시형태에서, 아크릴 페인트는, 부틸 벤질 프탈레이트 1~5 중량% 등과 같은 수용성 폴리머와, 아크릴 폴리머 에멀젼 35~50 중량%, 그리고 잔부로, 즉 55 중량% 미만으로 물을 포함한다. 이러한 조성은, 시간의 경과에 따라 건조하고 적절한 방법 및 디바이스에 의해 리플로우 오븐 챔버의 표면으로부터 벗겨내어지는 박리 가능한 코팅을 형성한다. 이 실시형태에서, 플럭스 오염물은 리플로우 오븐 챔버의 공간 내에 머무르고, 리플로우 오븐의 플럭스 오염 시스템에 의해 처리된다. 상기한 조성은, 리플로우 오븐의 냉각 챔버 등과 같이, 100℃ 미만인 환경에 가장 적합하다. 전술한 바와 같이, 아크릴 페인트는, 리플로우 오븐 챔버의 표면에, 예컨대 브러싱 등에 의해, 적절히 도포될 수 있다.
활성 성분은 프탈레이트인 부틸 벤질 프탈레이트와, 프탈산의 에스테르와, 벤질 알코올, 그리고 n-부탄올이다. 부틸 벤질 프탈레이트는 Palatinol® BB, Unimoll® BB, Sicol® 160, 또는 Santicizer® 160 등의 상품명의 것으로 입수될 수 있다. 부틸 벤질 프탈레이트는 폴리염화비닐 또는 PVC 등과 같은 비닐 폼(vinyl foam)용의 가소제로서 사용될 수 있다. 그러나, 프탈레이트가 없는 그 밖의 가소제가 부틸 벤질 프탈레이트 대신에 사용될 수 있다. 또한, 다른 실시형태들에서는, 실리콘을 주성분으로 하는 수지가 아크릴 폴리머 에멀젼을 대체하는 데 사용될 수 있다.
아크릴 페인트를 사용하는 경우, 중간층은, 손으로 또는 임의의 적절한 도구, 예컨대 퍼티 나이프와 유사한 디바이스를 사용하여, 표면이 챔버 하우징의 표면으로부터 박리될 수 있게 한다. 전술한 바와 같이, 중간층은 플럭스 오염물을 배척하도록 되어 있어, 리플로우 오븐 챔버로부터 플럭스 오염물을 제거하기 위해 리플로우 오븐의 플럭스 오염 시스템을 필요로 한다.

Claims (20)

  1. 전자 부품을 기판에 연결하는 데 사용되는 타입의 리플로우 오븐으로서,
    플럭스를 포함하는 오염물이 혼합된 가열 공기와 접촉해 있는 표면을 구비하는 챔버 하우징; 및
    상기 챔버 하우징의 표면에 선택적으로 도포되는 수용성 층
    을 포함하는 리플로우 오븐.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수용성 층은 아크릴계 층을 포함하는 것인 리플로우 오븐.
  3. 제2항에 있어서, 상기 아크릴계 층은 아크릴 페인트를 포함하는 것인 리플로우 오븐.
  4. 제3항에 있어서, 상기 아크릴 페인트는 수용성 폴리머, 폴리머 에멀젼 및 물을 포함하는 것인 리플로우 오븐.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수용성 폴리머는 부틸 벤질 프탈레이트를 포함하는 것인 리플로우 오븐.
  6. 제5항에 있어서, 상기 아크릴 페인트는 부틸 벤질 프탈레이트 1~10 중량%와, 아크릴 폴리머 에멀젼 30~55 중량%, 그리고 잔부로 물을 포함하는 것인 리플로우 오븐.
  7. 제6항에 있어서, 상기 아크릴 페인트는 부틸 벤질 프탈레이트 1~5 중량%와, 아크릴 폴리머 에멀젼 35~50 중량%, 그리고 잔부로 물을 포함하는 것인 리플로우 오븐.
  8. 플럭스를 포함하는 오염물에 노출되는 리플로우 오븐의 표면을 처리하는 방법으로서,
    리플로우 오븐의 표면에 수용성 층을 선택적으로 도포하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 플럭스를 포함하는 오염물이 상기 수용성 층으로부터 배척되도록 리플로우 오븐을 작동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 수용성 층을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 수용성 층을 제거하는 단계는, 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 수용성 층을 박리하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 리플로우 오븐의 표면으로부터 상기 수용성 층을 박리하는 단계는, 디바이스의 사용을 수반하는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 디바이스는 퍼티 나이프(putty knife)를 포함하는 것인 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 수용성 층을 제거한 후에, 리플로우 오븐의 표면에 신규 수용성 층을 도포하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제8항에 있어서, 리플로우 오븐의 표면에 수용성 층을 선택적으로 도포하는 단계는, 상기 수용성 층을 브러싱하는 것을 포함하는 것인 방법.
  16. 제8항에 있어서, 상기 수용성 층은 아크릴계 층을 포함하는 것인 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 아크릴계 층은 아크릴 페인트를 포함하는 것인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 아크릴 페인트는 수용성 폴리머, 폴리머 에멀젼 및 물을 포함하는 것인 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수용성 폴리머는 부틸 벤질 프탈레이트를 포함하는 것인 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 아크릴 페인트는 부틸 벤질 프탈레이트 1~10 중량%와, 아크릴 폴리머 에멀젼 30~55 중량%, 그리고 잔부로 물을 포함하는 것인 방법.
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