KR20170107142A - 리플로우 장치용 히팅 유니트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리플로우 장치용 히팅 유니트를 제공한다. 상기 리플로우 장치용 히팅 유니트는 외부로부터 공급되는 공정 가스가 분사되는 다수의 가스 분사홀을 갖고, 금속으로 형성되는 베이스 부와; 상기 베이스 부에 적충 형성되며, 상기 다수의 가스 분사홀과 유통되는 다수의 관통홀을 갖고, 외면부에 표면적 증대홈들이 형성되는 열 복사부와; 상기 베이스 부에 설치되며, 상기 베이스 부를 가열하는 가열부를 포함한다.

Description

리플로우 장치용 히팅 유니트{HEATING UNIT FOR REFLOW APPARATUS}
본 발명은 리플로우 장치용 히팅 유니트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복사 가열 방식으로 기판을 가열하여 기판 상에서의 솔더를 안정적으로 용융시킬 수 있는 리플로우 장치용 히팅 유니트에 관한 것이다.
통상, 리플로우 장치는 기판 상에 도포된 솔더(solder)를 용융시켜 그 기판 상에 탑재된 전자부품을 기판 상에 납땜하는 장치를 말한다.
즉, 리플로우 장치는 전자부품이 탑재된 기판을 컨베이어(conveyor) 등으로 반송하면서, 가열실에서 가열하여 기판 상에 도포된 솔더를 용용시킨 후, 그 용융된 솔더를 냉각실에서 냉각 및 고화하여 전자부품을 기판상에 납땜한다.
이와 같은 리플로우 장치는 한국공개특허 제10-2004-0104737호(명칭; 리플로우 납땜장치, 공개일 2004년 12월 10일) 및 제10-2002-0013712호(명칭 ; 리플로우 납땜장치, 공개일 2002년 2월 21일) 등에 개시된 바 있다.
상기 개시된 특허들에 따르면, 리플로우 장치는 히터(heater)와 팬(fan) 등에 의해 발생되는 뜨거운 바람(이하, '열풍(熱風)'이라 하기로 함)을 이용하여 기판 상에 도포된 솔더를 그 용융점 이상의 솔더용융 온도구간까지 가열한 다음, 냉각시킴으로써 납땜을 수행한다.
즉, 상기 리플로우 장치는 열전달 방식의 하나인 대류(convection) 방식을 이용하여, 그 발생되는 열풍을 기판상의 솔더에 접촉시킴으로써, 솔더를 그 용융점 이상의 솔더용융 온도구간까지 가열하고, 이후에는 이를 냉각 및 고화시킴으로써 기판 상에 전자부품을 납땜하는 공정을 수행한다.
하지만, 이상과 같은 열풍에 의한 대류 방식으로만 솔더를 용융시키고 또 이를 통하여 전자부품을 납땜시킬 경우, 여러가지 문제가 발생될 수 있다.
예를 들면, 열풍에 의한 대류 방식으로만 솔더를 용융시키고 또 이를 통하여 전자부품을 납땜시킬 경우, 그 대류되는 열풍 등에 의해 솔더의 일부 또는 솔더에 포함되어 있던 플럭스(flux) 등이 튀는 현상이 발생될 수 있다.
이 경우, 솔더의 일부와 플럭스 등은 기판(10) 상의 탭 단자부(14) 등에 튀어서 부식 문제나 오염 문제 등을 유발할 수 있게 된다. 참조부호 12는 솔더의 일부와 플럭스 등이 탭 단자부(14)에 튄 부분을 지칭한다.
또한, 상기와 같은 종래 리플로우 장치는 대부분 상압 상태에서 그 솔더의 가열과 용융 및 냉각이 모두 이루어지는 구조로 되어 있다.
따라서, 종래 리플로우 장치로 솔더를 용용시켜 납땜하는 리플로우 공정을 진행할 경우, 기판(10) 상의 솔더 접합부(16) 내부에는 도 2에 도시된 바와 같이 보이드(void,18)가 발생될 수 있다.
이 경우, 상기 보이드(18)는 솔더 접합부(16)의 오픈(open) 불량을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 가열 영역으로 이송되는 기판에 복사열을 제공하여 안정적으로 솔더를 용융시킬 수 있음과 아울러, 기판으로 제공되는 가열 면적을 증가시켜 열효율을 상승시킬 수 있는 리플로우 장치용 히팅 유니트에 관한 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 리플로우 장치용 히팅 유니트를 제공한다.
상기 리플로우 장치용 히팅 유니트는 외부로부터 공급되는 공정 가스가 분사되는 다수의 가스 분사홀을 갖고, 금속으로 형성되는 베이스 부와; 상기 베이스 부에 적충 형성되며, 상기 다수의 가스 분사홀과 유통되는 다수의 관통홀을 갖고, 외면부에 표면적 증대홈들이 형성되는 열 복사부와; 상기 베이스 부에 설치되며, 상기 베이스 부를 가열하는 가열부를 포함한다.
상기 베이스 부의 하단에는, 가스 공급홀들이 균등하게 형성되는 다수의 가스 공급관이 배치된다.
상기 다수의 가스 공급관들의 양단은, 상기 베이스 부의 양단에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 열 복사부는, 상기 배이스 부의 상단에 밀착되도록 적층되는 열 복사부 몸체와, 상기 열 복사부 몸체의 외면부에 격자 형상으로 형성되는 상기 표면적 증대홈들을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 다수의 관통홀 각각은, 상기 표면적 증대홈들 각각의 중앙에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 표면적 증대홈들 각각은, 상기 관통홀을 중심으로 외측을 따라 사방을 따라 상향 경사지는 경사면을 이루는 것이 바람직하다.
상기 경사면은, 직선 경사면 또는 곡면 경사면 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 표면적 증대홈들 각각의 경계에는, 설정된 폭을 갖는 평면 영역이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 평면 영역은, 상기 열 복사부 몸체의 중앙에서 에지를 따라 폭이 점진적으로 좁아지도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 관통홀들은, 상기 공정 가스의 분사를 안내하는 와류 형상의 홀로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 열 복사부는, 세라믹 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 베이스 부의 하단면에는, 절연성 물질로 이루어지는 절연층이 더 코팅되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 가열 영역으로 이송되는 기판에 복사열을 제공하여 안정적으로 솔더를 용융시킬 수 있음과 아울러, 기판으로 제공되는 가열 면적을 증가시켜 열효율을 상승시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 솔더링 상태를 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트가 다수를 이루어 배치된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 단일개의 본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따르는 베이스 부의 하단부의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따르는 열 복사부를 보여주는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 열 복사부를 보여주는 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따르는 표면적 증대홈을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따르는 표면적 증대홈을 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부되는 도면을 참조 하여, 본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트를 설명한다
도 2는 본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트가 다수를 이루어 배치된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 3은 단일개의 본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트를 보여주는 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조 하면, 본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트(200)는 베이스 부(210)와, 열 복사부(220) 및, 가열부(230, 도 4 참조)로 구성된다.
본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트(200')는 도 3에 도시되는 바와 같이 단위 유니트별로 구성될 수도 있다.
즉, 단위 유니트들의 연결 개수에 따라, 기열 면적을 조절할 수 있다.
이어, 본 발명의 각 구성을 설명한다.
베이스 부 (210)
도 4 및 도 5를 참조 하면, 본 발명에 따르는 베이스 부(210)는 금속으로 이루어져 판 상으로 형성된다.
상기 베이스 부(210)에는 다수의 가스 분사홀(211)이 형성된다.
상기 다수의 가스 분사홀(211)은 설정된 간격을 이루어 상하 관통 형성되도록 형성된다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 가스 분사홀들(211)은 천공 위치에 따라 홀의 크기가 서로 상이하게 형성될 수도 있다.
상기 베이스 부(210)의 하단에는 가스 공급관들(240)이 배치된다.
상기 가스 공급관들(240)은, 간격을 이루어 상기 베이스 부(210)의 하단에 배치되며, 그 양단은 베이스 부(210)의 양단에 고정 설치된다.
상기 가스 공급관들(240)의 양단은, 베이스 부(210)의 양단을 관통하여 배치될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 상기 가스 공급관들(240)은, 별도의 모터에 의해 축 회전 되어 회전 위치가 조절될 수도 있다.
상기 가스 공급관들(240)에는 외부로부터 공급받은 공정 가스인 질소 가스를 분사하는 다수의 가스 공급홀들(미도시)이 형성된다.
따라서, 베이스 부(210)의 하단 영역에는 상기 가스 공급관들(240)로부터 질소 가스가 공급되어 질 수 있다.
또한, 상기 베이스 부(210)의 하단면에는 절연성 물질로 형성되는 열 전도층(210a, 도 4참조)이 형성된다.
가열부 (230)
도 4를 참조 하면, 본 발명에 따르는 가열부(230)는 상기 베이스 부(210)의 하단에 설치된다.
상기 가열부(230)는 다수의 체결 단자(231)와, 전원 공급기(232)와, 제어기(233)로 구성된다.
상기 다수의 체결 단자(231)는 상기 베이스 부(210)의 단부에 체결되어 베이스 부(210)와 전기적으로 연결된다.
상기 전원 공급기(232)는 전원 공급선(미도시)을 통해 다수의 체결 단자(231)로 전원을 공급한다.
따라서, 체결 단자들(231)과 연결되는 베이스 부(210)는 설정된 온도로 가열될 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 체결 단자들(231)의 설치 위치는 체결 위치에 따라 가변적으로 조절될 수 있고, 그 외면에는 절연 물질이 더 코팅 처리될 수도 있다.
열 복사부 (220)
도 6은 본 발명에 따르는 열 복사부를 보여주는 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따르는 열 복사부를 보여주는 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조 하면, 본 발명에 따르는 열 복사부(220)는 베이스 부(210)의 상단에 적층되도록 설치된다.
상기 열 복사부(220)는 세라믹 재질로 형성되어 복사열 형성을 용이하게 할 수 있다.
상기 열 복사부(220)는 판 상의 열 복사부 몸체(221)와, 표면적 증대홈들(222)로 구성된다.
상기 열 복사부 몸체(221)는 베이스 부(210)의 상단에 적층되는 형상으로 결합된다.
상기 결합은 별도의 체결 부재(미도시)를 통해 결합될 수 있다.
그리고, 상기 열 복사부 몸체(221)와 상기 베이스 부(210)의 상단의 사이에는 열전도 층이 더 형성될 수도 있다.
상기 표면적 증대홈들(222)은 상기 열 복사부 몸체(221)의 외면부에 격자 형상으로 형성된다.
여기서, 열 복사부 몸체(221)에는 다수의 관통홀(220a)이 천공된다.
상기 다수의 관통홀(220a)은 베이스 부(210)의 가스 분사홀(211)로부터 분사되는 질소 가스를 가열 영역으로 분사되도록 하는 역할을 한다.
상기 다수의 관통홀(220a)은, 열 복사부 몸체(221)에서, 상술한 표면적 증대홈들(222)의 사이 영역에 형성될 수도 있고, 표면적 증대홈들(222)의 중앙부에 형성될 수도 있다.
도 8은 본 발명에 따르는 표면적 증대홈을 보여주는 도면이고, 도 9는 본 발명에 따르는 표면적 증대홈을 보여주는 단면도이다.
특히, 상기 표면적 증대홈들(222) 각각은, 그 중심으로부터 외측을 따라 사방을 따라 상향 경사지는 경사면(S)을 이룰 수 있다.
또한, 상기 관통홀(220a)이 표면적 증대홈들(222) 각각의 중앙이 형성되는 경우, 관통홀(220a)을 중심으로 외측을 따라 사방을 따라 상향 경사지는 경사면(S)을 이룰 수도 있다.
즉, 상기 표면적 증대홈들(222) 각각에 경사면이 형성됨으로 인해 열 복사 면적이 증가되는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에서의 경사면(S)은, 직선 경사면 또는 곡면 경사면 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
물론, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 경사면(S)에는 열 복사 면적의 증가를 위해 요철 형상의 돌기가 더 형성될 수도 있다.
더하여, 본 발명에 따르는 표면적 증대홈들(222) 각각의 경계에는, 설정된 폭을 갖는 평면 영역(F)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 평면 영역(F)은, 상기 열 복사부 몸체(221)의 중앙에서 에지를 따라 폭이 점진적으로 좁아지도록 형성될 수도 있다.
따라서, 가열 영역에 위치되는 기판의 에지 영역에 보다 많은 복사열을 제공함으로써, 에지 영역에서의 열손실로 인한 솔더링 불량을 효율적으로 개선할 수 있다.
더하여, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따르는 관통홀들(220a)은, 상기 공정 가스의 분사를 안내하는 와류 형상의 홀로 형성될 수도 있다.
상기와 같이 와류 형상으로 형성됨에 따라, 분사되는 질소 가스를 보다 짧은 시간에 가열 영역으로 분사되도록 하여 공정 효율을 상승시키도록 할 수 있다.
상기의 구성을 통해, 본 발명에 따르는 실시예는 기판을 가열하는 방식을 복사 가열 방식을 사용하고, 가열되는 열을 열 복사부를 통해 확산시킴으로써 대류 전도를 통해 가열하는 방식 보다 열 효율을 증가시키고, 소비 전력을 줄임과 아울러 설비의 체적을 소형화 할 수 있는 이점을 가질 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따르는 베이스 부(210)는 다수로 구성되어 서로 인접되도록 결합 또는 분리되도록 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르는 전원 공급기(232)는 다수의 베이스 부(210) 각각에 독립적으로 연결되도록 다수로 구성될 수 있다.
이어, 상기 다수의 전원 공급기(232)는 제어기(233)와 전기적으로 연결된다.
여기서, 상기 제어기(233)는 상기 다수의 전원 공급기(232) 각각을 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 제어기(233)를 통해, 전원 공급기들(232) 각각의 구동을 제어함으로써, 해당 베이스 부(210)에서의 가열 온도를 서로 상이하게 조절할 수도 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 기판이 위치되는 가열 영역에서, 구획된 영역 별로 가열 온도를 서로 다르게 조절할 수 있다.
본 발명에 따르는 실시예는 기판의 면적 또는 영역 별로 가열 온도를 설정하여, 전원 공급기들의 구동을 제어함으로써, 기판 전체 면적에서의 가열 온도차가 발생되는 문제를 용이하게 해결할 수 있는 이점도 있다.
이상, 본 발명의 리플로우 장치용 히팅 유니트에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
210 : 베이스 부
220 : 열 복사부
221 : 열 복사부 몸체
222 : 표면적 증대홈
230 : 가열부

Claims (10)

  1. 외부로부터 공급되는 공정 가스가 분사되는 다수의 가스 분사홀을 갖고, 금속으로 형성되는 베이스 부;
    상기 베이스 부에 적충 형성되며, 상기 다수의 가스 분사홀과 유통되는 다수의 관통홀을 갖고, 외면부에 표면적 증대홈들이 형성되는 열 복사부;
    상기 베이스 부에 설치되며, 상기 베이스 부를 가열하는 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 부의 하단에는, 가스 공급홀들이 균등하게 형성되는 다수의 가스 공급관이 배치되되,
    상기 다수의 가스 공급관들의 양단은, 상기 베이스 부의 양단에 고정되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열 복사부는,
    상기 배이스 부의 상단에 밀착되도록 적층되는 열 복사부 몸체와,
    상기 열 복사부 몸체의 외면부에 격자 형상으로 형성되는 상기 표면적 증대홈들을 구비하되,
    상기 다수의 관통홀 각각은, 상기 표면적 증대홈들 각각의 중앙에 형성되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 표면적 증대홈들 각각은,
    상기 관통홀을 중심으로 외측을 따라 사방을 따라 상향 경사지는 경사면을 이루는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 경사면은,
    직선 경사면 또는 곡면 경사면 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 표면적 증대홈들 각각의 경계에는, 설정된 폭을 갖는 평면 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 평면 영역은,
    상기 열 복사부 몸체의 중앙에서 에지를 따라 폭이 점진적으로 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 관통홀들은,
    상기 공정 가스의 분사를 안내하는 와류 형상의 홀로 형성되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 열 복사부는,
    세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 부의 하단면에는,
    절연 물질로 이루어지는 절연층이 더 코팅되는 것을 특징으로 하는 리플로우 장치용 히팅 유니트.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110125509A (zh) * 2019-04-10 2019-08-16 浙江登新科技有限公司 回流焊机中的加热结构

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