KR20180010218A - 기재 및 접착제층을 갖는 리플로우 오븐 라이너 및 리플로우 오븐의 표면의 처리 방법 - Google Patents

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KR20180010218A
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폴 엠 블레어
엘리자베스 비 베일리
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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Abstract

표면을 갖는 리플로우 오븐에서 오염물 제어를 위한 라이너(92)를 개시하며, 이 라이너는, 면적을 획정하는 길이와 폭을 갖고 있는 기재(94)를 포함한다. 그 기재(94)는 제1 및 제2 측면에 의해 획정되는 두께를 갖는다. 접착제가 기재(94)의 제1 측면에 배치된다. 기재(94)는 리플로우 오븐의 표면에 제거 가능하게 접착되고, 라이너(92)는 솔더 리플로우 오염물이 그 상에 축적되거나 솔더 플럭스 증기 및/또는 연기를 반발하도록 구성되고 또한 임의의 축적된 오염물과 함께 표면으로부터 제거되도록 구성된다. 리플로우 오븐의 표면을 처리하는 방법 또한 개시한다.

Description

기재 및 접착제층을 갖는 리플로우 오븐 라이너 및 리플로우 오븐의 표면의 처리 방법
본 출원은 2015년 5월 21일로 출원된 미국 가특허 출원 제62/164,855호의 이익 및 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 원용된다.
전자 컴포넌트는 흔히 리플로우 프로세스를 이용하여 인쇄 회로 기판에 표면 실장된다. 그러한 프로세스는 리플로우 프로세스 중에 인쇄 회로 기판을 가열하도록 구성된 리플로우 솔더링 오븐에서 수행된다.
인쇄 회로 기판의 제조시에, 전자 컴포넌트는 종종 "리플로우 솔더링"으로서 알려진 프로세스에 의해 나기판(bare board)에 표면 실장된다. 공지의 리플로우 솔더링 프로세스에서, 솔더 페이스트의 패턴이 회로 기판 상에 성막되고, 하나 이상의 전자 컴포넌트의 도선이 성막된 솔더 페이스트 내에 삽입된다. 이어서, 회로 기판은 오븐을 통과하게 되며, 여기서 솔더 페이스는 오븐의 가열된 구역 내에서 리플로우되어(즉, 용융 또는 리플로우 온도로 가열됨), 컴포넌트 도선을 회로 기판에 전기적 및 기계적으로 연결한다. 본 개시를 위해, "회로 기판" 또는 "인쇄 회로 기판"이란 용어는 예를 들면 웨이퍼 기판을 비롯하여 전자 컴포넌트의 기판 조립체의 임의의 형태를 포함한다.
공지의 리플로우 오븐은 가열 챔버 또는 구역과 냉각 챔버 또는 구역을 포함한다. 솔더 페이스트의 성분인 솔더링 플럭스가 솔더 페이스트의 적절한 유동을 촉진시킨다. 가열 및 냉각 구역에서, 그 플럭스 및 플럭스 분해 생성물의 일부가 기화한다. 그 오븐의 차가운 표면 상에서의 있을 수 있는 후속한 플럭스 응축은 일관된 처리를 유지하기 위해 가열 및 냉각 챔버로부터 플럭스 증기의 추출 및 포집을 필요로 하게 한다. 플럭스의 제거를 달성하기 위해, 2가지 형태의 리플로우 오븐, 즉 공기 리플로우 오븐과 불활성 분위기 리플로우 오븐이 이용된다. 공기 리플로우 오븐에서, 플럭스는 배기 시스템에 의해 추출된다. 불활성 분위기 리플로우 오븐에서는 플럭스 관리 시스템을 사용하여 가열/냉각 챔버로부터 플럭스를 추출한다.
리플로우 오븐 내에서의 다양한 위치에서 오염물 축적이 발생한다. 예를 들면, 오븐 입구에서, 소량의 아민을 갖는 아디프산의 축적이 발생할 수 있다. 냉각 구역에서, 수지/로진 분해 생성물을 볼 수 있다.
두 플럭스 제거 시스템 모두가 공지의 단점을 겪고 있다. 두 시스템 모두에 있어서, 플럭스는 가열/냉각 챔버의 저부 또는 바닥과 내벽에 계속 퇴적된다. 시간이 경과함에 따라, 챔버 바닥 및 벽에 포집된 플럭스는, 과도한 플럭스가 실제 제조 중의 인쇄 회로 기판 상으로 다시 떨어질 수 있고, 이는 잠재적 오염물일 수 있거나 그 인쇄 회로 기판에 대한 컴포넌트의 부착을 저해할 수 있다는 점에서 제조 중에 문제점을 초래한다.
현재의 제조 요건 하에서, 리플로우 오븐을 비롯한 제조 장비를 계속 작동시킬 것이 요구되고 있다. 따라서, 그 제조 장비의 정기 유지 보수를 행하려 할 때에, 정지 시간을 가능한 한 짧게 유지하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 정기 유지보수 중에, 챔버 벽에 있는 플럭스의 제거는 일반적으로 해결되지 않는다. 따라서, 제조 중의 인쇄 회로 기판에 대해 진행 중이고 과도한 플럭스 오염 노출이 존재할 수 있다. 시간이 경과함에 따라, 과도한 플럭스는 또한 리플로우 오븐 챔버 내의 공기 순환을 촉진시키도록 구성된 송풍기를 비롯한 리플로우 오븐의 구성 요소들의 조기 고장을 야기할 수도 있다.
본 출원인에 양도된 Ngai 명의의 미국 특허 제8,940,099호(본 명세서에서 그 전체 개시 내용을 인용함)에서는 플럭스를 비롯한 오염물과 혼합된 가열 공기와 접촉하는 표면을 포함하는 챔버 하우징을 구비하고, 챔버 하우징의 표면은 그 표면에 선택적으로 도포된 수용성 층에 의해 코팅되어 있는 리플로우 오븐, 및 리플로우 오븐의 표면 처리 방법을 개시하고 있다. 그 오븐 표면은 아크릴 페인트 등의 아크릴계 층으로 코팅된다.
그러한 코팅이 오븐 표면의 클리닝을 용이하게 하도록 잘 기능하지만, 다수의 단점이 존재한다. 첫째로, 그 라텍스 물질은 프탈레이트 등의 바람직하지 못한 성분을 함유한다. 게다가, 경화 시간이 원하는 수준보다 길며, 4 내지 5시간만큼 길 수 있다. 라텍스 물질은 브러시 또는 롤러로 도포되며, 따라서, 그 도포가 지저분하거나 어려울 수 있고, 오븐 표면에 균일하게 도포할 수 없다. 특정 경우에, 약 100℃의 온도 한계를 갖는 라텍스 물질은 리플로우 오븐의 작동을 위해 충분하게 높지 않을 수 있다.
따라서, 리플로우 오븐의 오염물 제어 및 클리닝을 위한 라이너, 시스템 및 방법이 필요하다. 바람직하게는, 그러한 시스템은 사용 및/또는 적용, 제거 및 재적용이 용이하다. 보다 바람직하게는, 그러한 시스템 및 방법은 다양한 폭넓은 작동 온도에 걸쳐, 그리고 리플로우 프로세스에서 오븐의 작동 온도를 커버하는 온도에 걸쳐 잘 기능한다. 역시 보다 바람직하게는, 그러한 시스템 및 방법은 표준 또는 공지의 툴을 이용한 적용을 가능하게 한다.
리플로우 오븐에서 오염물 제어를 위한 라이너는 사용 및/또는 적용, 제거 및 재적용이 용이하다. 통상의 리플로우 오븐은 측벽, 저부벽, 상부벽 등의 표면을 포함한다. 라이너 및 시스템은 소정 면적을 획정하는 길이 및 폭을 갖는 기재를 포함한다. 그 기재는 제1 및 제2 측면에 의해 획정되는 두께를 갖는다.
접착제가 그 기재의 제1 측면에 배치 또는 도포된다. 그 기재는 리플로우 오븐의 표면에 제거 가능하게 접착되고, 그 상에 솔더 리플로우 오염물이 축적되도록 구성되고 또한 축적된 오염물과 함께 표면으로부터 제거되도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 라이너는 표면에 제거 가능하게 접착되는 재료 스트립의 형태이다. 접착제는 그 재료 스트립의 길이를 따라 길이방향으로 배치된 하나 이상의 스트립으로서 존재할 수 있다. 접착제는 그 재료 스트립의 길이방향 축선에 대해 평행하게 재료 스트립을 따라 길이방향으로 배치될 수 있다. 하나의 실시예에서, 3개의 접착제 스트립이 재료 스트립을 따라 배치되며, 그 중 2개의 접착제 스트립은 재료 스트립의 외측 에지 근처에 배치되며, 제3의 접착제 스트립은 그 사이에 배치된다.
하나의 실시예에서, 기재는 약 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는(compatible) 내열 재료로 형성되며, 접착제는 약 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는 내열 재료로 형성된다. 접착제는 가열 및 냉각 후에 접착제가 굳거나 경화되지 않아 오븐 표면으로부터 용이하게 제거될 수 있도록 약 220℃의 리플로우 온도에 이르기까지 비경화 상태에 있다. 하나의 실시예에서, 스트립(즉, 접착제)은 약 50℃ 미만의 온도에서 그 표면으로부터 제거 가능하다. 하나의 실시예에서, 접착제는 그 제1 측면의 전체보다 작은 면적을 덮는다.
라이너는 기재의 제2 측면에 배치된 오염물 흡수 물질을 포함할 수 있다. 그 오염물 흡수 물질은 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는 내열 재료로 형성된다. 대안적으로, 라이너는 오염물이 챔버로부터 떨어져 포집도록 오염물의 응축 및 축적을 억제하기 위해 기재의 제2 측면에 플럭스 증기 및 연기를 특정적으로 반발하는 물질을 포함할 수 있다.
오염물 제어를 위해 리플로우 오븐의 표면을 처리하는 방법은, 면적을 획정하는 길이와 폭을 갖고 제1 및 제2 측면에 의해 획정되는 두께를 갖는 기재를 리플로우 오븐의 하나 이상의 표면에 부착하는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, 기재는 약 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는 내열 재료로 형성된다.
그 기재는, 약 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는 내열 접착제를 이용하여 하나 이상의 표면에 접착된다. 그 기재는 리플로우 오븐의 표면에 제거 가능하게 접착되고, 라이너는 솔더 리플로우 오염물이 그 상에 축적되도록 구성되고 또한 축적된 오염물과 함께 표면으로부터 제거되도록 구성된다.
하나의 방법에서, 기재는 스트립으로 부착된다. 복수의 기재 스트립이 표면에 부착될 수 있다. 하나의 실시예에서, 스트립의 에지는 인접한 스트립의 에지와 겹친다. 대안적인 실시예에서, 스트립들은 겹치지 않고 서로 맞대진다.
하나의 실시예에서, 접착제는 기재에 불연속적으로 도포된다. 접착제는 기재의 제1 측면의 전체보다 작은 면적에 도포될 수 있다. 그 방법은 접착제와는 반대쪽의 제2 측면에 오염물 흡수 물질을 갖는 기재를 포함할 수 있다. 대안적으로, 그 방법은 기재의 제2 측면에 배치된 플럭스 증기 및 연기 반발 물질을 갖는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기한 목적 및 이점은 물론 기타 목적 및 이점들은 첨부된 청구 범위와 함께 이하의 상세한 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 표면 실장 기술(SMT) 제조 라인의 일례의 사시도로서, 그 구성 요소들 중, 리플로우 오븐 라이너 및 방법이 이용될 수 있는 리플로우 오븐을 도시하며,
도 2는 리플로우 오븐의 일례의 개략도이며,
도 3은 리플로우 오븐 챔버의 사시도이며,
도 4는 리플로우 오븐 챔버의 내부의 개략적 단면도이며,
도 5는 본 개시의 하나의 실시예를 도시하는 개략적 상면도이며,
도 6은 도 5의 라인 6-6을 따라 취한 도 5의 라이너의 단면도이며,
도 7은 도 5의 라이너의 저면도이며,
도 8a 및 도 8b는 라이너의 두 가지 예를 오븐에 적용된 상태로 도시하며,
도 9는 취급 및 사용을 위해 라이너가 패키징될 수 있는 하나의 방안인 롤 형태를 도시한다.
본 발명의 장치는 다양한 형태로 실시될 수 있지만, 본 개시가 그 장치의 예시로 간주되어야 하고 예시하는 특정 실시예에 한정하고자 하지는 않는다는 조건하에 현재 바람직한 실시예를 도면에 도시하고 이하에서 설명할 것이다.
인쇄 회로 기판의 조립에 솔더 페이스트가 일반적으로 이용되며, 그 경우, 솔더 페이스트는 전자 컴포넌트를 회로 기판에 결합하는 데에 이용된다. 솔더 페이스트는 접합부를 형성하기 위하는 솔더와, 솔더 부착을 위해 표면을 준비하기 위한 플럭스를 포함한다. 솔더 페이스트는 다수의 도포 방법에 의해 회로 기판 상에 마련된 금속 표면(예를 들면, 전자 패드) 상에 도포될 수 있다. 전자 컴포넌트의 도선은 패드 상에 도포된 솔더와 정렬되고 그 내에 삽입되어, 조립체를 형성한다. 리플로우 솔더링 프로세스에서, 솔더는 이어서 솔더를 용융시키기에 충분한 온도로 가열된 후, 전자 컴포넌트를 전기적으로도 기계적으로도 회로 기판에 영구적으로 결합하도록 냉각된다. 솔더는 통상 결합될 금속 표면보다 낮은 용융 온도를 갖는 합금을 포함한다. 그 온도는 전자 컴포넌트의 손상을 야기하지 않기에 충분하도록 낮아야 한다. 특정 실시예에서, 솔더는 주석-납 합금일 수 있다. 하지만, 무연 재료를 이용한 솔더도 이용될 수 있다.
솔더에서, 플럭스는 통상 비히클(vehicle), 용매, 활성제 및 기타 첨가제를 포함한다. 비히클은 솔더링될 표면을 코팅하는 고체 또는 비휘발성 액체이며, 로진, 수지, 글리콜, 폴리글리콜, 폴리글리콜 계면활성제, 및 글리세린을 포함한다. 예열 및 솔더링 프로세스 중에 증발하는 용매는 비히클, 활성제 및 기타 첨가제를 용해시키는 기능을 한다. 전형적인 용매의 예로는 알코올, 글리콜, 글리콜 에스테르 및/또는 글리콜에테르, 및 물을 포함한다. 활성제는 솔더링될 표면으로부터 금속 산화물의 제거를 향상시킨다. 일반적인 활성제로는 아민 염산염, 아디프산 또는 숙신산 등의 디카르복실 산, 및 시트르산, 말산 또는 아비에트산 등의 유기산을 포함한다. 기타 플럭스 첨가제는 계면활성제, 점도 개질제, 및 리플로우 전에 컴포넌트를 제위치에 유지하기 위해 적은 꺼짐(slump) 또는 양호한 고정(tack)을 제공하기 위한 첨가제를 포함할 수 있다.
전체적으로 도면 부호 10으로 나타낸 표면 실장 기술 프로세스 라인의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 예시적 프로세스 라인(10)은 인쇄 회로 기판(PCB) 로더(12), PCB에 솔더를 도포, 성막 또는 인쇄하기 위한 스크린 프린터(14), PCB 상에 컴포넌트를 배치하는 픽 앤드 플레이스 스테이션(16), 및 컴포넌트의 적절한 배치를 보장하기 위한 시각적 검사 스테이션(18)을 포함한다.
그 프로세스 라인(10)은 PCB에 컴포넌트를 전기적으로 연결하고 기계적으로 고정하기 위해 솔더를 가열하여 용융시키는 리플로우 오븐(20)을 포함한다. 조립된 PCB는 이어서 냉각되고, 회로 테스터(22)에서 테스트되고, 언로딩 스테이션(24)에서 언로딩된다. 당업자라면, 도시하고 설명하는 SMT 프로세스 라인은 물론 그 예시적인 라인의 가능한 변형예를 인식하고 이해할 것이다.
리플로우 오븐(20)의 일례가 도 2에 도시되어 있으며, 일반적으로 리플로우 오븐 챔버(26)를 포함하며, 이 챔버는 챔버를 통과하는 회로 기판 상의 솔더를 예열, 리플로잉(reflowing), 이어서 냉각시키는 통로를 획정하는 단열 터널의 형태를 하고 있다. 리플로우 오븐 챔버(26)는 복수의 가열 구역에 걸쳐 연장하며, 하나의 예에서, 그 가열 구역들은 3개의 예열 구역(28, 30, 32) 및 이에 후속한 3개의 균열 구역(soak zone)(34, 36, 38)을 포함하고, 각 균열 구역은 상부 및 저부 히터(40, 42)를 각각 갖고 있다. 균열 구역(34, 36, 38)에 후속하여 4개의 스파이크 구역(spike zone)(44, 46, 48, 50)이 있고, 이들 스파이크 구역도 마찬가지로 히터(40, 42)를 포함한다. 마지막으로, 3개의 냉각 구역(52, 54, 56)이 스파이크 구역(44, 46, 48, 50)에 후속한다.
도포된 솔더 페이스트와 전자 컴포넌트를 포함하는 회로 기판 조립체(58)가 컨베이어(60) 상에서 도 1 및 도 2에서 좌측에서 우측으로 리플로우 오븐(20) 내에서 챔버(26)의 각 구역을 통과해 이송된다. 이는 회로 기판 조립체의 제어되고 점진적인 예열, 리플로우 및 리플로우 후 냉각을 제공한다. 예비 예열 구역(28, 30, 32)에서, 기판은 주위 온도에서부터 플러스 활성화 온도로 가열되며, 그 활성화 온도는 납 함유 솔더의 경우에 약 130℃ 내지 약 150℃ 범위이고 무연 솔더의 경우에 더 높을 수 있다.
균열 구역(34, 36, 38)에서, 회로 기판 조립체에 걸친 온도 편차를 안정시키고, 활성화된 플럭스가 컴포넌트 도선, 전자 패드 및 솔더 분말을 리플로우 전에 클리닝할 시간을 제공한다. 추가로, 플럭스 내의 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound: VOC)은 기화한다. 균열 구역(34, 36, 38)에서의 온도는 납 함유 솔더의 경우에 통상 약 140℃ 내지 약 160℃이고 무연 솔더의 경우에 더 높다. 특정 실시예에서, 회로 기판 조립체는 균열 구역(34, 36, 38)을 통과하는 데에 약 30초 내지 약 45초 걸릴 수 있다.
스파이크 구역(44, 46, 48, 50)에서, 온도는 솔더를 리플로우시키기 위해 솔더의 용융점보다 높은 온도로 신속하게 증가된다. 공융 또는 근사 공융(near-eutectic) 주석-납 솔더의 용융점은 약 183℃이며, 리플로우 스파이크는 통상 용융된 솔더의 반죽 상태의 범위(pasty range)를 넘어서도록 용융점보다 약 25℃ 내지 50℃ 높도록 설정된다. 납 함유 솔더의 경우, 스파이크 구역에서 통상의 최대 온도는 약 200℃ 내지 약 220℃ 범위이다. 225℃보다 높은 온도는 플럭스의 베이킹, 컴포넌트의 손상 및/또는 접합부의 일체성의 희생을 야기할 수 있다. 200℃보다 낮은 온도는 접합부가 완전히 리플로우되지 못하게 할 수 있다. 하나의 실시예에서, 회로 기판 조립체는 통상 스파이크 구역(44, 46, 48, 50) 내에서 리플로우 온도보다 높은 온도로 약 1분 동안 유지된다.
냉각 구역(52, 54, 56)에서, 그 온도는 리플로우 온도 아래로 떨어지며, 회로 기판 조립체는 접합부를 응고시키기에 충분하게 냉각되며, 이에 의해 회로 기판 조립체가 리플로우 오븐 챔버(12)를 떠나기 전에 접합부의 일체성을 유지한다. 플럭스 추출/여과 시스템(도시 생략)이 리플로우 솔더링 오븐(20)에 의해 생성된 가스로부터 오염 물질을 제거하도록 마련될 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하면, 리플로우 오븐에 있어서의 히터(40, 42)를 포함하는 다수의 구역(예를 들면, 예열 구역(28, 30, 32), 균열 구역(34, 36, 38) 및/또는 스파이크 구역(44, 46, 48, 50))은 전체적으로 도면 부호 64로 나타낸 리플로우 오븐 챔버 조립체를 포함한다. 도시한 실시예에서, 리플로우 오븐 챔버 조립체(64)는 하나 이상의 구역을 포함할 수 있다. 리플로우 오븐 챔버 조립체(64)는 리플로우 솔더링 오븐 내에 필요로 하거나 요구되는 임의의 적절한 개수의 구역을 갖도록 구성될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 또한, 도 4는 상측 리플로우 오븐 챔버 조립체(64)를 도시하고 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 유사한 하측 리플로우 오븐 챔버 조립체가 상측 리플로우 오븐 챔버 조립체에 추가하여 또는 그 대신에 마련되어, 인쇄 회로 기판이 리플로우 오븐을 통과해 이동할 때에 그 기판 아래에 가열 공기를 급송할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 리플로우 오븐 챔버 조립체(64)는 하나의 실시예에서 도면 부호 66으로 나타낸 직사각형 챔버 하우징을 포함하며, 이 챔버 하우징은 정상부(68), 2개의 상대적으로 긴 측부(70, 72), 2개의 상대적으로 짧은 단부(74, 76), 및 디퓨져 플레이트(78)로서 기능하는 저부를 포함한다. 하나의 실시예에서, 챔버 하우징(66)은 스테인리스강으로 제조된다. 공기 송풍기 장치(80)가 챔버 하우징(66)의 정상부(68)에 마련되어, 챔버 하우징(66)의 정상부(68)에 마련된 입구(82)로부터 리플로우 오븐 챔버(26) 내로 공기를 보내게 된다. 공기는 챔버 하우징(66)의 각 측부(70, 72)를 따라 마련된 플레넘(84, 86)으로부터 출구(88)를 향해 배기되며, 이 출구 역시 챔버 하우징(66)의 정상부(68)에 마련된다. 챔버 하우징(66)은 리플로우 오븐 챔버 조립체(64)의 구성 요소들을 에워싸고 이들을 장착하도록 구성되고, 또한 리플로우 솔더링 오븐(20)의 리플로우 오븐 챔버(26) 내에 적절히 고정되도록 구성된다.
디퓨저 플레이트(78)는 공기를 리플로우 오븐 챔버 조립체(64)로부터 리플로우 오븐 챔버(26)로 분배한다. 디퓨저 플레이트(78)는 도시한 엇갈린 패턴 등의 패턴으로 배치된 구멍들을 포함하여, 인쇄 회로 기판(58)에 일관되고 균일한 공기 흐름을 제공한다. 그 구멍들은 시트 금속 재료로부터 스탬핑 가공되어, 그 구멍들이 균일한 공기 스트림을 생성하는 수렴형 노즐을 형성하도록 될 수 있다. 이러한 구성은, 공기 송풍기 장치(80)에 의해 생성된 리플로우 오븐 챔버 조립체(64)를 통과하는 공기 흐름이 입구(82)로 들어가 디퓨저 플레이트(78)로 나오게 한다. 공기는 화살표 A로 도시한 바와 같이 입구(82)로 들어가 플레넘(84, 86)을 통해 화살표 B로 도시한 바와 같이 출구(88)를 통해 나오게 된다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하면, 가열/냉각 챔버의 저부 또는 바닥 및 내벽에서의 플럭스의 축적을 해결하기 위해, 디퓨저 플레이트(78) 및 플레넘(84, 86)을 포함하는 챔버 하우징(66)의 표면(89)들이 전체적으로 도면 부호 90으로 나타낸 제거 가능 재료의 층으로 처리되어, 시간이 경과함에 따라 그 표면(89)들에 축적된 플럭스 및 기타 오염물의 용이한 제거를 가능하게 할 수 있다. 하나의 실시예에서, 그 재료는 베이스 재료 또는 기재(94)와, 이 기재(94)를 챔버 표면(89)에 제거 가능하게 고정시키는 접착제(96)를 갖는 리플로우 오븐 라이너 시스템(92)을 포함한다. 그 기재(94)는 리플로우 오븐(20)의 환경, 즉 약 220℃에 이르는 온도에서 이용할 수 있게 하는 소정 특징들을 갖는다. 기재(94)의 적절한 재료는, 호일, 또는 필름 형태 등의 면(cotton) 기반 또는 유리 섬유 등의 내온성 비금속을 포함한다.
접착제(96)는 기재(94)를 챔버 표면(89)에 일시적으로 고정시키도록 기재(94)의 측면(98)에 존재한다. 기재(94)와 마찬가지로, 접착제(96)도 내열 재료인데, 이 재료는 고온에서 접착 특성을 유지해야 하고 또한 그러한 온도로 유지된 결과로서 굳거나 경화되지 않아야 한다. 접착제(96)는 또한 고온에 노출된 후에 챔버 표면(89)으로부터 용이하게 제거될 수 있고, 또한 대략 주위 온도에서 또는 예를 들면 50℃ 혹은 대략 50℃의 약간 높은 온도에서 기재(94)와 함께 표면(89)으로부터 제거할 수 있는 종류일 수 있다.
하나의 실시예에서, 기재(94)는 가요성 재료 스트립(100) 형태일 수 있고, 그 접착제(96)는 적어도 부분적으로 기재(94)의 에지(102)의 부분을 따라 배치된다. 이는 사실상 교체를 원할 때에 용이하게 부착 및 제거되는 스트립(100)으로 라이너 시스템(92)을 표면(89)에 부착할 수 있게 한다. 하나의 실시예에서, 스트립(100)은 약 2인치 내지 약 3인치의 폭 W100으로 형성된다.
하나의 실시예에서, 라이너 스트립(100)은 오염물의 확산을 억제하는 데에 도움을 주도록 흡수제(104) 또는 기타 물질을 포함한다. 플럭스 흡수 물질(104)은 접착제(64)와는 반대쪽의 기재(94)의 측면(104)에 배치되어, 흡수제(104)가 챔버(64)의 내측을 향하도록 될 수 있다. 그 흡수 물질(104)은 또한 도시한 길이가 긴 스트립(100) 등의 각종 패턴으로 기재(94) 상에 도포 또는 배치될 수 있다. 하나의 실시예에서, 라이너(100)는 또한 예를 위해 도면 부호 104로 나타낸 물질을 포함하며, 이 물질은 기재(94)의 제2 측면(106) 상의 플럭스 증기 및 연기를 특정적으로 반발한다. 이러한 반발 물질은 플럭스 증기 및 연기(또한 오염물)의 응축 및 축적을 억제하여 챔버 표면(89)으로부터 떨어져 포집되게 한다. 당업자라면 다른 패턴 또는 커버 영역을 이해할 수 있을 것이며, 이들은 본 개시의 범위 및 사상 내에 포함된다.
하나의 실시예에서, 접착제(96)는 기재(94)의 중심선(C94)에 평행하게 기재(94)를 따라 길이방향으로 연장하는 3개의 평행 스트립(96a, 96b, 96c)으로서 존재한다. 흡수 또는 반발 물질(104)은 접착제(96)와는 반대쪽의 기재(94)의 측면(106)에서 기재(94)의 중심선(C94)에 대해 평행하게 기재(94)를 따라 길이방향으로 연장하는 2개의 평행 스트립(104a, 104b)으로서 존재한다. 이러한 실시예에서, 접착제(96)는 예를 들면 릴리스층을 갖는 자가 점착(self-stick) 접착제, 물 활성화 접착제(water activated adhesive), 스트립(100)의 층들을 서로 겹치는 것을 허용하는(예를 들면, 라이너 스트립을 롤 형태로 보관하기 위해) 점착성 접착제(tacky adhesive), 또는 임의의 적절한 배치, 구성 및/또는 조성일 수 있다. 하나의 실시예에서, 라이너(92)는 롤(R)로 공급되며, 그 단면이 도 9에 도시되어 있다. 라이너 시스템(91)의 롤 형태(R)는 공지의 테이프 건(tape gun) 등의 테이프 부착기를 마련하여 그와 함께 사용함으로써 챔버 표면에 대한 부착을 용이하게 할 수 있다는 점을 이해할 것이다. 도 9의 롤(R)의 도시한 단면도에서, 롤(R)의 형태에서, 롤의 하층의 흡수 또는 반발 물질(104)이 상층의 접착제 스트립(96)들 사이에 위치하여, 콤팩트하고 용이하게 사용 가능한 라이너 시스템 롤(R)을 제공한다는 점을 이해할 것이다.
부착 시에, 라이너(92)는 예를 들면 도 8a에 도시한 바와 같이 인접한 라이너(92a, 92b)들의 에지(102)들이 서로 맞대지는 나란한 부착 상태로, 또는 도 8b에 도시한 바와 같이 인접한 라이너(192a, 192b)들의 에지 영역(108)들이 겹쳐져 표면(89)의 완전한 커버를 보장하도록 한 겹침 방식으로 배치 또는 부착될 수 있다. 도 8b의 도시는 라이너(192a)가 표면(89) 위로 상승한 것을 나타내고 있지만, 그 라이너(192a)는 가요성을 갖고 있고, 라이너(192a, 192b)들의 연접부에서 정합(conforming), 만곡 또는 굴곡될 수 있어, 라이너(192a)가 그 연접부에 바로 인접한 부분을 제외하고는 표면(89) 상에 편평하게 놓일 것이라는 점을 이해할 것이다.
오염물 제어를 위해 리플로우 오븐의 표면(89)을 처리하는 방법은, 면적을 획정하는 길이와 폭을 갖고 제1 측면(98) 및 제2 측면(106)에 의해 획정되는 두께(t94)를 갖는 기재(94)를 리플로우 오븐(20)의 하나 이상의 표면(89) 상에 부착하는 단계를 포함한다. 하나의 실시예에서, 기재(4)는 약 220℃까지의 리플로우 오븐(20) 온도에 견딜 수 있는 내열 재료로 형성된다.
그 기재(94)는, 약 220℃까지의 리플로우 오븐(20) 온도에 견딜 수 있는 내열 접착제(96)를 이용하여 하나 이상의 표면(89)에 접착된다. 그 기재(94)는 리플로우 오븐(20)의 표면(89)에 제거 가능하게 접착되며, 라이너(92)는 솔더 리플로우 오염물이 그 상에 축적되도록 구성되고 또한 축적된 오염물과 함께 표면(89)으로부터 제거되도록 구성된다. 라이너(92)는 손이나 통상적으로 입수 가능한 툴에 의해 용이하게 제거될 수 있다. 라이너(92)는 단지 아주 적은 수고를 들여 용이하게(예를 들면, 말짱히) 제거할 수 있다는 점을 이해할 것이다.
하나의 방법에서, 기재(92)는 스트립(100)으로 부착된다. 라이너 스트립(92)의 복수의 스트립(100a, 100b)이 표면(89)에 부착될 수 있다. 하나의 실시예에서, 스트립(100a)의 에지 영역(108)은 인접한 스트립(100b)의 에지(108)와 겹쳐진다(예를 들면, 도 8b 참조). 대안적인 실시예에서, 스트립(100)들은 겹치지 않고 서로 맞대진다(도 8a 참조).
하나의 실시예에서, 접착제(6)는 기재(94)에 불연속적으로 도포된다. 접착제(96)는 기재(94)의 제1 측면(98)의 전체보다 작은 면적에, 예를 들면, 스트립(예를 들면, 도 7 참조), 도트, 사인곡선 패턴 등으로 도포될 수 있다. 그 방법의 하나의 실시예에서, 기재(94)는 접착제(96)와는 반대쪽의 측면(106) 상에 오염물 흡수 또는 오염물 반발 물질(104)을 갖는다. 즉, 그 방법은, 기재(94)의 측면(106)에 오염물 흡수 물질(104)을 제공하거나, 기재(94)의 측면(106) 상에 오염물 반발 물질(역시 전체적으로 도면 부호 104로 나타냄)을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
접착제(96)는 경화되거나 챔버 표면(89)에 영구적으로 부착되지 않는 것이라는 점을 이해할 것이다. 오히려, 접착제(96)는, 반복된 가열 및 냉각 사이클에 의해서도 접착제(96)가 아주 적은 또는 최소한의 수고를 들이고 챔버 표면(89)으로부터 용이하게 제거될 수 있게 하는 그러한 특성을 유지하도록 선택될 수 있다.
또한, 리플로우 오븐 오염 제어 및 클리닝을 위한 본 발명의 라이너, 시스템 및 방법은 사용 및/또는 적용, 제거 및 재적용이 용이한 시스템을 제공한다는 점을 이해할 것이다. 본 발명의 라이너, 시스템 및 방법은 다양한 폭넓은 작동 온도에 걸쳐, 그리고 리플로우 프로세스에서 오븐의 작동 온도를 커버하는 온도에 걸쳐 잘 기능하며, 또한 표준 또는 공지의 툴 및 방법을 이용한 적용을 가능하게 한다.
당업자라면, 상측, 하측, 후측, 전측 등의 상대적 방향 용어는 단지 예시를 위한 것이지 본 개시의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니라는 점을 이해할 것이다.
본 명세서에서 언급하는 모든 특허들은 본 개시의 설명 내에서 구체적으로 그렇게 행하는 지에 관계없이 참조로 본 명세서에서 원용된다.
본 개시에서, 단수 표현의 용어들은 단수와 복수 모두를 포함하는 것으로 고려되어야 할 것이다. 반대로, 복수의 물품에 대한 임의의 언급한 적절한 경우에 단수를 포함한다.
이상으로부터, 본 개시의 신규한 개념의 진정한 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 수많은 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다. 특정 실시예에 대한 어떠한 한정도 의도하거나 암시하지 않는다는 점을 이해할 것이다. 본 개시는 청구 범위의 보호 범위 내에 포함되는 그러한 모든 수정을 커버한다.

Claims (20)

  1. 표면을 갖는 리플로우 오븐에서 오염물 제어를 위한 라이너로서:
    면적을 획정하는 길이와 폭을 갖고 있는 기재로서, 두께를 갖고 있고, 제1 측면 및 제2 측면을 구비하는 기재; 및
    상기 기재의 제1 측면에 배치되는 접착제
    를 포함하며, 상기 기재는 상기 리플로우 오븐의 표면에 제거 가능하게 접착되며, 상기 라이너는 솔더 리플로우 오염물이 그 상에 축적되도록 구성되고 또한 축적된 오염물과 함께 상기 표면으로부터 제거되도록 구성되는 것인 라이너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 라이너는 상기 표면에 제거 가능하게 접착되는 재료 스트립의 형태인 것인 라이너.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접착제는 상기 재료 스트립의 길이를 따라 길이방향으로 배치된 스트립으로서 존재하는 것인 라이너.
  4. 제3항에 있어서, 상기 접착제는 상기 재료 스트립의 길이방향 축선에 대해 평행하게 상기 재료 스트립을 따라 길이방향으로 배치되는 것인 라이너.
  5. 제4항에 있어서, 3개의 접착제 스트립이 상기 재료 스트립을 따라 배치되며, 그 중 2개의 접착제 스트립은 상기 재료 스트립의 외측 에지 근처에 배치되며, 제3의 접착제 스트립은 그 사이에 배치되는 것인 라이너.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기재는 약 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는(compatible) 내열 재료로 형성되는 것인 라이너.
  7. 제6항에 있어서, 상기 접착제는 약 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는 내열 재료로 형성되는 것인 라이너.
  8. 제7항에 있어서, 상기 접착제는 가열 및 냉각 후에 접착제가 굳거나 경화되지 않아 상기 표면으로부터 용이하게 제거될 수 있도록 약 220℃의 리플로우 온도에 이르기까지 비경화 상태에 있는 것인 라이너.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기재의 제2 측면에 배치된 오염물 흡수 물질을 포함하는 것인 라이너.
  10. 제9항에 있어서, 상기 오염물 흡수 물질은 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는 내열 재료로 형성되는 것인 라이너.
  11. 제1항에 있어서, 상기 접착제는 상기 제1 측면의 전체보다 작은 면적을 덮는 것인 라이너.
  12. 표면을 갖는 리플로우 오븐에서 오염물 제어를 위한 라이너로서:
    면적을 획정하는 길이와 폭을 갖고 있는 기재로서, 두께를 갖고 있고, 제1 측면 및 제2 측면을 구비하는 기재; 및
    상기 기재의 제1 측면에 배치도는 접착제
    를 포함하며, 상기 기재는 상기 리플로우 오븐의 표면에 제거 가능하게 접착되며, 상기 라이너는 상기 기재의 제2 측면 상에 플럭스 증기 및 연기 반발 물질을 포함하고 상기 리플로우 오븐의 표면으로부터 제거되도록 구성되는 것인 라이너.
  13. 표면을 갖는 리플로우 오븐의 표면을 처리하는 방법으로서:
    기재를 리플로우 오븐의 표면에 부착하는 단계로서, 상기 기재는 면적을 획정하는 길이와 폭을 갖고 있고, 또한 두께를 갖고 있고, 제1 측면 및 제2 측면을 구비하며, 상기 기재는 약 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는 내열 재료로 형성되는 것인 단계; 및
    약 220℃까지의 리플로우 오븐 온도에 견딜 수 있는 내열 접착제를 이용하여 상기 기재를 상기 표면에 접착하는 단계
    를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기재는 스트립으로 부착되는 것인 방법.
  15. 제15항에 있어서, 복수의 기재 스트립이 상기 표면에 부착되는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 스트립의 에지는 인접한 스트립의 에지와 겹쳐지는 것인 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 기재는 상기 접착제와는 반대쪽의 측면에 오염물 흡수 물질을 포함하며, 상기 흡수 물질은 그 상에 솔더 리플로우 오염물이 축적되도록 구성되며, 상기 기재와 상기 오염물 흡수 물질은 축적된 오염물과 함께 상기 표면으로부터 제거되도록 구성되는 것인 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 기재는 상기 접착제와는 반대쪽의 측면에 플럭스 증기 및 연기 반발 물질을 포함하는 것인 방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 접착제는 상기 기재에 불연속적으로 도포되는 것인 방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 접착제는 상기 기재의 제1 측면의 전체보다 작은 면적에 도포되는 것인 방법.
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