KR20230065752A - 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 솔더링 장치 - Google Patents

솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 솔더링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 인쇄회로기판 솔더링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판을 솔더링 시키기 위한 적외선 램프 어셈블리 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 솔더링 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리는, 인쇄회로기판의 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리에 있어서, 일면에 적외선 파장이 통과하도록 이루어진 조사영역을 포함하고, 상기 일면에 인쇄회로기판의 솔더링면이 배치되는 케이스, 및 상기 케이스 내부에 배치되고, 상기 조사영역을 향해 적외선을 조사하도록 배치되는 적외선 램프를 포함하고, 상기 적외선 램프는 상기 인쇄회로기판의 솔더링을 위하여 단파장 및 중파장 중 적어도 하나의 파장을 발산하도록 이루어진다.

Description

솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 솔더링 장치{INFRARED LAMP ASSEMBLY FOR SOLDERING AND PRINTED CIRCUIT BOARD SOLDERING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 인쇄회로기판 솔더링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판을 솔더링 시키기 위한 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 솔더링 장치에 관한 것이다.
인쇄회로기판은 각종 열경화성 합성수지로 이루어진 보드의 일면 또는 양면에 동박으로 배선을 형성하여 보드 상에 IC(Integrated Circuit) 또는 전자부품들을 배치 고정하고 이들 간의 전기적 배선을 구현한 후 절연체로 코팅한 것이다.
최근, 전자산업의 발달로 인하여 전자부품의 고기능화, 경박단소화에 대한 요구가 급증하고 있고, 이에 따라, 이러한 전자부품이 탑재되는 인쇄회로기판 또한 고밀도 배선화 및 박판화가 요구되고 있다. 그리고, 전자 부품을 인쇄 회로 기판(PCB)에 조립할 때 솔더링(soldering, 납땜)이 사용된다.
솔더링은 녹은 땜납을 보관하는 용기에 소량을 통과시키는 파동 납땜, 적외선 램프를 사용한 납땜, 전기 납땜인 두 같은 가열에 의한 납땜, 토치를 사용한 경납땜, 뜨거운 공기를 사용하는 방법이 있다. 최근에 역류 납땜은 표면실장 인쇄 회로 기판 조립에 대부분 사용되며, 경우에 따라 파동 납땜으로 조립하거나 핀이 많은 커넥터나 기묘한 크기의 뾰족한 부품은 수동 납땜을 한다.
인쇄회로기판의 조립공정에서 스루 홀(Through hole)용 부품의 솔더링 방법은 높은 열에너지를 갖는 파장을 이용한 웨이브 솔더링(Wave Soldeing) 방법이 주로 사용되고 있다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치를 나타낸 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 컨베이어(10)상에 복수의 인쇄회로기판(20)이 배치된다. 복수의 인쇄회로기판(20)은 컨베이어(10)를 따라 이동된다. 이때, 인쇄회로기판의 솔더링면(21)에 플럭서(30)로부터 폼(foam)이나 노즐분사의 형태로 액상 플럭스(32)가 일정양 분사된다. 이때, 도포되는 플럭스(32)의 양은 컨베이어(10)의 속도와 노즐의 압력에 따라 달라질 수 있다.
플럭스(32)가 분사된 인쇄회로기판(20)은 컨베이어(10)를 따라 프리 히터(40)쪽으로 인접하게 된다. 프리 히터(40)에 인접하게 되면, 인쇄회로기판의 솔더링면(21)에 분사된 액상 플럭스(32)가 가열되며 건조된다.
그리고, 솔더 웨이브(50) 영역쪽으로 인쇄회로기판(20)이 인접하면, 솔더 웨이브(50) 영역에서 발산되는 파장에 의해 플럭스(32)가 용융되어, 인쇄회로기판(20)의 표면과 물리적으로 접촉되게 되고, 접촉된 솔더는 인쇄회로기판(20)의 부품과 동박, 그리고 도금된 홀 내부로 투입되어 솔더링이 완료된다.
그런데, 상술한 과정에서 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.
먼저, 인쇄회로기판(20)에 분사된 플럭스(32)의 양이 불균일한 경우 솔더링 과정이 원활하지 않게 된다. 이와 같이 솔더링 불량이 발생하는 경우, 단락(Short)이 발생하거나, 핀 홀의 불량이 발생할 수 있다.
또한, 인쇄회로기판에 분사된 플럭스가 충분히 건조가 안된 경우, 액상의 플럭스가 인쇄회로기판의 솔더링면에 남아 납땜이 되지 않거나, 쇼트 등의 불량을 야기하게 된다.
또한, 인쇄회로기판에 분사된 플럭스가 과도하게 건조하게 되면, 인쇄회로기판이 열응력에 의하여 휘어지거나, 인쇄회로기판의 저내열성 부품들이 열에 의해 손상될 수 있다.
그리고, 상술한 과정에서 사용되는 플럭스는 오염이나 냄새가 발생하며, 액상 플럭스를 관리하는 과정에서 플럭스의 비중, 플럭스가 발산되는 노즐 및 고형분을 관리하는데 많은 어려움이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 저내열성 부품들이 열에 의한 손상을 방지할 수 있는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 솔더링 장치을 제공하는 것이다.
또한, 플럭스를 사용하지 않으면서 인쇄회로기판에 솔더링 불량을 방지할 수 있는 인쇄회로기판 어셈블리를 제작 가능한 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 솔더링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리는, 인쇄회로기판의 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리에 있어서, 일면에 적외선 파장이 통과하도록 이루어진 조사영역을 포함하고, 상기 일면에 인쇄회로기판의 솔더링면이 배치되는 케이스, 및 상기 케이스 내부에 배치되고, 상기 조사영역을 향해 적외선을 조사하도록 배치되는 적외선 램프를 포함하고, 상기 적외선 램프는 상기 인쇄회로기판의 솔더링을 위하여 단파장 및 중파장 중 적어도 하나의 파장을 발산하도록 이루어진다.
또한, 상기 적외선 램프는 복수로 구비되며 서로 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 적외선 램프는 상기 케이스의 길이 방향으로 연장되도록 이루어지고, 상기 케이스의 폭 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 적외선 램프는 상기 케이스의 폭 방향으로 연장되도록 이루어지고, 상기 케이스의 길이 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 복수의 상기 적외선 램프 중 적어도 하나는 파장이 1.4 내지 3μm의 단파장 적외선을 발산하도록 이루어질 수 있다.
또한, 복수의 상기 적외선 램프 중 적어도 하나는 파장이 3 내지 8μm의 중파장 적외선을 발산하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 적외선 램프가 단파장 적외선을 발산하는 경우, 상기 적외선 램프는 1kw이상의 전력을 사용하도록 이루어지고, 상기 적외선 램프가 중파장 적외선을 발산하는 경우, 상기 적외선 램프는 3kw이상의 전력을 사용하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 케이스 내부에 배치되고, 상기 케이스 내부의 온도를 측정하고, 이에 대한 정보를 처리하는 과열방지센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 과열방지센서로부터 얻어지는 온도 정보에 의하여, 상기 복수의 적외선 램프 중 적어도 하나에 전류가 인가되거나, 인가되지 않도록 이루어지는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 인쇄회로기판의 솔더링 정보에 근거하여, 상기 복수의 적외선 램프의 점등 여부 및 점등 시간을 제어하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 적외선 램프의 하단에 배치되고, 상기 적외선 램프를 향하여 외기를 공급하도록 이루어지는 냉각급기부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 과열방지센서로부터 얻어지는 온도 정보에 의하여, 상기 냉각급기부의 구동을 제어하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 케이스는, 상기 일면으로부터 절곡되어 형성되는 타면에 형성되고, 내부가 시인 가능하게 이루어지는 투시창, 및 상기 투시창이 형성된 면과 다른 면에 형성되며, 상기 냉각급기부로부터 유입되는 외기가 유출되는 배기구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스는, 상기 적외선 램프와 독립적으로 이동 가능하도록 이루어지고, 상기 케이스의 일면이 상기 적외선 램프와의 거리가 변경되도록, 상기 케이스를 이동가능하게 이루어지는 케이스 이동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치는, 일 방향으로 연장되게 형성되며, 내부에 서로 분리된 공간이 적층식으로 이루어지는 프레임, 상기 프레임과 인접하게 배치되는 컨베이어의 일측에 배치되는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리, 및 상기 컨베이어를 기준으로 상기 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리가 배치되는 측과 반대 방향인 타측에 배치되고, 고온의 공기를 배출하는 열풍히터를 포함하고, 상기 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리는, 일면에 적외선 파장이 통과하도록 이루어진 조사영역을 포함하고, 상기 일면에 인쇄회로기판의 솔더링면이 배치되는 케이스, 및 상기 케이스 내부에 배치되고, 상기 조사영역을 향해 적외선을 조사하도록 배치되는 적외선 램프를 포함하고, 상기 적외선 램프는 상기 인쇄회로기판의 솔더링을 위하여 단파장 및 중파장 중 적어도 하나의 파장을 발산하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 열풍히터는 상기 인쇄회로기판의 솔더링면의 타면을 향하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 상기 열풍히터의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리의 상기 적외선 램프가 점등되는 시간에 대응하여 상기 열풍히터를 구동시키도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 열풍히터에서 상기 인쇄회로기판의 타면으로 전달되는 공기의 온도는, 상기 적외선 램프에 의하여 상기 인쇄회로기판에 전달되는 온도보다 낮게 이루어질 수 있다.
본 발명의 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리는 단파장 및/또는 중파장의 적외선을 사용함에 따라, 적외선이 인쇄회로기판에 포함된 유기물인 레진(resin) 등 보다는 주로 금속인 솔더(solder), 구리 패드(copper pad)를 선택적으로 가열하게 되므로 솔더링에 보다 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 인쇄회로기판 솔더링 장치에 의하면, 열풍히터으로부터 인쇄회로기판의 타면을 향해 상대적으로 저온의 공기가 토출됨으로 인하여, 저내열성 부품이 실장된 인쇄회로기판을 고온에서 솔더링할 수 있다.
예를 들어, 섭씨 150도 이하의 저내열성 부품이 실장된 인쇄회로기판을 약 섭씨 250도 이상에서 솔더링할 수 있다. 이를 통해, 고내열성 부품을 사용하지 않아도 되므로 부품의 재료비가 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 인쇄회로기판 솔더링 장치는 플럭스(Flux)를 사용하지 않아도 되므로, 플럭스를 사용할 때 발생되는 냄새의 발생이 줄어든다. 또한, 플럭스의 비중 관리, 플럭스를 분사하는 노즐관리, 고형분 관리 등의 추가적인 관리가 필요없어, 보다 용이한 인쇄회로기판 솔더링이 가능하다.
한편, 인쇄회로기판의 솔더링면에 미리 인쇄된 솔더 페이스트를 고온에서 용융시켜 솔더링하므로, 솔더링 과정에서 발생하는 미건조에 의한 결함 등이 줄어들 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치를 나타낸 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치에서 컨베이어의 인쇄회로기판이 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리로 이동되는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 13은 적외선 램프와 인쇄회로기판 사이의 거리에 따라 폭 방향 및 길이 방향의 에지로스(Edgeloss)를 파악하기 위한 시뮬레이션 결과다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다
본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이하에서 설명되는 각각의 실시예들 뿐만 아니라, 실시 예들의 조합은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 내지 대체물로서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 해당될 수 있음은 물론이다.
도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치를 나타낸 개념도이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링을 위한 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)이다. 이때, 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)에 투입되는 인쇄회로기판(20)은 솔더링이 필요한 솔더링면(21)에 솔더 페이스트(Solder Paste)가 미리 인쇄될 수 있다. 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 인쇄된 솔더 페이스트를 녹여 솔더링을 완료할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 케이스(100) 및 적외선 램프(200)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 인쇄회로기판(20)은 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)에 삽입되고, 프리 히터(40) 영역을 통과하며 솔더링면(21)이 일부 가열된다.
프리 히터(40)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)이 적외선 램프(200)에 의해 가열되기 전 미리 일정 정도 가열하여, 솔더링면(21)을 열 충격으로부터 보호할 수 있다.
그리고, 인쇄회로기판(20)은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)를 통과하며 솔더 페이스트가 용융된다. 그리고, 쿨러(80) 영역으로 진입하여 용융되었던 솔더 페이스트가 경화되며 솔더링이 완료된다.
케이스(100)는, 일면에 적외선 파장이 통과하도록 이루어진 조사영역(110)을 포함한다. 그리고, 상기 일면에 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)이 배치된다.
구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 케이스(100)는 일면, 즉 도면에서 케이스(100)의 상면에 적외선 파장이 통과하도록 이루어지는 조사영역(110)을 포함한다.
솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)의 케이스(100)는 인쇄회로기판(20)이 배치되는 인쇄회로기판 안착부(110)를 형성하는 케이스(100) 상면을 포함한다. 케이스(100) 상면에는 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 적외선 파장을 조사하도록 개구되는 조사영역(110)이 형성된다.
한편, 조사영역(110)은 개구되어 형성될 수도 있으나, 석영 글래스(130)에 의해 덮히도록 이루어질 수도 있다. 석영 글래스(130)는 조사영역(110)을 커버함으로써, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 인쇄된 솔더 페이스트가 녹으면서 솔더 페이스트가 케이스(100) 내부의 적외선 램프(200)쪽으로 낙하하지 않도록 방지할 수 있다.
한편, 케이스(100)는 투시창(120) 및 배기구를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 투시창(120)은 일면으로부터 절곡되어 형성되는 타면에 형성되고, 내부가 시인 가능하게 이루어질 수 있다. 적외선 램프(200)로부터 발산되는 파장이 케이스(100)의 다른 영역으로 통과하지 않도록 케이스(100)는 불투명으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 사용자는 투시창(120)을 통하여, 케이스(100) 내부의 적외선 램프(200)의 작동여부 등을 확인할 수 있다.
배기구는 투시창(120)이 형성된 면과 다른 면에 형성될 수 있다. 배기구는 후술할 냉각급기부(500)로부터 유입되는 외기가 유출될 수 있다. 구체적으로, 냉각급기부(500)에 의하여 케이스(100) 내부로 유입되고, 케이스(100) 내부의 뜨거운 공기를 식히며 배출되는 공기가 배기구를 통해 배출될 수 있다.
적외선 램프(200)는 케이스(100) 내부에 배치된다. 적외선 램프(200)는 케이스(100)의 조사영역(110)을 향해 적외선을 조사하도록 배치된다. 적외선 램프(200)는 솔더링에 적합한 파장 범위 및 전력 사용량을 가질 수 있다. 즉, 적외선 램프(200)는 솔더링을 위한 파장 범위 및 전력 사용량을 가지도록 설계될 수 있다.이때, 적외선 램프(200)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링을 위하여 단파장 및 중파장 중 적어도 하나의 파장을 발산하도록 이루어진다.
구체적으로, 복수의 적외선 램프(200) 중 적어도 하나는 파장이 1.4 내지 3μm의 단파장 적외선을 발산하도록 이루어질 수 있다. 이때, 적외선 램프(200)가 단파장 적외선을 발산하는 경우, 적외선 램프(200)는 1kw이상의 전력을 사용하도록 이루어질 수 있다.
적외선 램프(200)가 단파장의 적외선을 발산하는 경우 상대적으로 중파장의 적외선을 발산하는 경우보다 파장이 가지고 있는 에너지가 높다. 따라서, 적외선 램프(200)가 단파장 적외선을 발산하는 경우 적외선 램프(200)는 1kw이상의 전력을 사용하도록 이루어질 수 있다.
한편, 복수의 적외선 램프(200) 중 적어도 하나는 파장이 3 내지 8μm의 중파장 적외선을 발산하도록 이루어질 수 있다. 이때, 적외선 램프(200)가 중파장 적외선을 발산하는 경우, 적외선 램프(200)는 3kw이상의 전력을 사용하도록 이루어질 수 있다.
구체적으로, 적외선 램프(200)가 중파장의 적외선을 발산하는 경우, 상대적으로 단파장의 적외선을 발산하는 경우보다 파장이 가지는 에너지가 낮다. 따라서, 적외선 램프(200)가 중파장 적외선을 발산하는 경우 적외선 램프(200)는 3kw이상의 전력을 사용하도록 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 단파장 적외선의 경우 1kw이상의 전력을 사용하도록 이루어지고, 중파장 적외선의 경우 3kw이상의 전력을 사용하도록 이루어지는 경우, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 인쇄된 솔더 페이스트가 충분히 용융되어 양질의 솔더링이 수행될 수 있다.
한편, 적외선 램프(200)의 전력이 단파장 적외선 및 중파장 적외선인 경우, 상술한 전력 이상의 전력을 가지면 되며, 상한값은 큰 의미가 없다.
이는, 첫번째로 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 솔더 페이스트 용융 온도는 약 250도 정도가 되는 것이 바람직하다. 따라서, 과도하게 높은 온도를 가하는 경우 인쇄회로기판(20)이 손상될 수 있다.
또한, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)이 섭씨 250도보다 높아지는 경우, 후술할 과열방지센서(300)에 의하여 제어부(400)가 작동될 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 적외선 램프(200)를 소등하거나, 냉각급기부(500)를 구동할 수 있다. 이를 통해 제어부(400)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)이 연소되거나, 손상되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 적외선 램프(200)는 복수로 구비되며 서로 이격되게 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수의 적외선 램프(200)는 케이스(100)의 길이 방향(100l)으로 연장되도록 이루어지고, 케이스(100)의 폭 방향(100w)으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수의 적외선 램프(200)는 케이스(100)의 길이 방향(100l)으로 연장된다. 그리고, 복수의 적외선 램프(200)는 케이스(100)의 폭 방향(100w)으로 서로 이격되도록 배치된다.
구체적으로, 제1 적외선 램프 내지 제6 적외선 램프 (200a, 200b, 200c, 200d, 200e, 200f)는 케이스(100)의 폭 방향(100w)으로 서로 이격되어 배치된다. 적외선 램프(200)는 전원부(210)에 의하여 전류를 공급받을 수 있다.
이때, 복수의 적외선 램프(200)가 케이스(100)의 폭 방향(100w)으로 서로 이격되는 거리 및 적외선 램프(200)와 조사영역(110)이 형성된 케이스(100)의 상단에 이르는 거리에 따라, 적외선 램프(200)로부터 조사영역(110)에 배치되는 인쇄회로기판(20)이 받는 열량이 결정될 수 있다. 자세한 내용은 후술한다.
한편, 다른 실시예에서 복수의 적외선 램프(200)는 케이스(100)의 폭 방향(100w)으로 연장되도록 이루어지고, 케이스(100)의 길이 방향(100l)으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 복수의 적외선 램프(200)는 케이스(100)의 폭 방향(100w)으로 연장되도록 이루어질 수 있다. 그리고, 복수의 적외선 램프(200)는 케이스(100)의 길이 방향(100l)으로 서로 이격되도록 배치된다.
후에 자세하게 기술하겠지만, 적외선 램프(200)로부터 나오는 열량은 적외선 램프(200)의 연장방향으로는 위치에 따른 발열량 차이가 상대적으로 적다. 구체적으로, 복수의 적외선 램프(200)가 서로 이격된 방향으로는 위치에 따른 발열량 차이가, 적외선 램프(200)의 연장방향의 위치에 따른 발열량 차이보다 상대적으로 클 수 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 솔더링 할 영역에 따라 복수의 적외선 램프(200)의 배치방향을 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 케이스(100) 내부에 배치되고, 케이스(100) 내부의 온도를 측정하며 케이스(100) 내부의 온도 정보를 처리하는 과열방지센서(300)를 포함할 수 있다.
그리고, 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 과열방지센서(300)로부터 얻어지는 온도 정보에 의하여, 복수의 적외선 램프(200) 중 적어도 하나에 전류가 인가되거나, 인가되지 않도록 이루어지는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.
이때, 제어부(400)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링 정보에 근거하여, 복수의 적외선 램프(200)의 점등 여부 및 점등 시간을 제어하도록 이루어질 수 있다.
그리고, 적외선 램프(200)의 하단에 배치되고, 적외선 램프(200)를 향하여 외기를 공급하도록 이루어지는 냉각급기부(500)를 더 포함하고 제어부(400)는 과열방지센서(300)로부터 얻어지는 온도 정보에 의하여, 냉각급기부(500)의 구동을 제어하도록 이루어질 수 있다. 과열방지센서(300)는 케이스(100) 내부의 제1 공간부(101) 및 제2 공간부(102)의 온도를 모두 측정가능하도록 제1 공간부(101) 및 제2 공간부(102) 방향으로 연장되는 연장센서(310)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 과열방지센서(300), 제어부(400) 및 냉각급기부(500)를 통하여 적외선 램프(200)로부터 발산되는 발열에 의하여 인쇄회로기판(20)에 전달되는 온도가 과열되는 것을 방지하는 메커니즘에 대해서 설명한다.
첫 번째로, 적외선 램프(200)로부터 발산되는 발열량이 높아져서 케이스(100) 내부가 고온이 되는 경우이다.
이러한 경우, 케이스(100) 내부에 배치되는 과열방지센서(300)가 일정 온도 이상을 감지하고 제어부(400)에 해당 온도 정보를 전달할 수 있다. 그리고, 제어부(400)는 적외선 램프(200)가 배치되는 기판 하부에 배치되는 냉각급기부(500)를 구동시킬 수 있다. 냉각급기부(500)가 구동되면, 케이스(100) 외부의 공기가 케이스(100) 내부로 유입되면서 케이스(100) 내부의 온도를 낮출 수 있다. 제어부(400)는 조작 패널(410)을 통해 조작 가능할 수 있다.
구체적으로, 냉각급기부(500)를 통해 적외선 램프(200)가 배치되는 기판의 하단인 제2 공간부(102)에 유입된 공기는 적외선 램프(200)의 기판에 형성된 관통공을 통해 제1 공간부(101)로 유입된다. 이 과정에서 적외선 램프(200)로부터 나오는 열을 낮출 수 있다.
두 번째로, 적외선 램프(200)로부터 발산되는 발열량이 높아져서 케이스(100) 내부가 고온이 되는 경우, 케이스(100) 내부에 배치되는 과열방지센서(300)가 일정 온도 이상을 감지하고 제어부(400)에 해당 온도 정보를 전달할 수 있다.
그리고, 제어부(400)는 복수의 적외선 램프(200)를 개별제어 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)는 적외선 램프(200)의 적어도 일부를 소등할 수 있다. 즉, 복수의 적외선 램프(200) 중 적어도 일부 또는 전부를 소등할 수 있다. 그리고, 적외선 램프(200)의 소등으로 인하여 케이스(100) 내부의 온도가 낮아지는 경우, 과열방지센서(300)로부터 전달되는 온도 정보를 근거로 적외선 램프(200)를 다시 점등할 수도 있다.
즉, 제어부(400)는 과열방지센서(300)로부터 전달되는 온도 정보를 근거로 적외선 램프(200)의 점등 및 소등을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)는 케이스(100) 내부의 온도가 과도하게 상승하여 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)을 과도하게 가열하는 경우, 제어부(400)가 냉각급기부(500)를 구동시키거나, 적외선 램프(200)의 점등을 조절함으로써, 적외선 램프(200)로부터 발산되는 열량을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(400)는 적외선 램프(200)의 점등 시간이나, 점등되는 전력량을 조절할 수 있다.
예를 들어, 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)에 삽입되는 인쇄회로기판(20)의 크기나 형상, 솔더링이 필요한 영역에 대한 정보, 솔더 페이스트의 인쇄 영역에 대한 정보가 미리 파악될 수 있다. 이러한 정보는 제어부(400)에 미리 입력될 수 있다.
이를 통해, 제어부(400)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 각 영역에 솔더 페이스트에 대하여 어느 정도의 발열량을 가해야하는지에 대한 정보가 입력될 수 있다. 이를 통해 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)의 제어부(400)는 복수의 적외선 램프(200) 중 일부를 점등하거나, 소등하여 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 적절한 가열을 할 수 있다.
또한, 제어부(400)는 복수의 적외선 램프(200) 중 일부 램프의 전력량을 조절함으로써 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 적절한 가열을 할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 복수의 적외선 램프(200) 각각의 점등 시간 및 소등 시간을 조절하여 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 적절한 가열을 할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)의 제어부(400)는 복수의 적외선 램프(200) 각각의 점등 여부, 점등 전력 및 점등 시간을 제어함으로써, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)이 열에 의한 손상이 발생하지 않으며, 솔더링면(21)에 인쇄된 솔더 페이스트를 용융시켜 솔더링을 완료할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)는 케이스(100)는 적외선 램프(200)와 독립적으로 이동 가능하도록 이루어질 수 있다. 그리고, 케이스(100)의 일면이 적외선 램프(200)와의 거리가 변경되도록, 케이스(100)를 이동가능하게 이루어지는 케이스 이동부(600)를 포함할 수 있다. 케이스 이동부(600)를 통해 솔더링 작업에 필요한 열량이나 온도를 인쇄회로기판(20)에 전달하기 위하여, 케이스(100)의 일면과 적외선 램프(200) 사이의 거리가 조절될 수 있다.
구체적으로, 도 7 및 도 8을 참조하면, 케이스(100)는 적외선 램프(200)와 독립적으로 상하 방향으로 이동 가능하게 이루어질 수 있다. 즉, 케이스(100)의 상단면인 인쇄회로기판 안착부(110)에 배치되는 인쇄회로기판(20)과 적외선 램프(200) 사이의 거리를 조절하기 위하여, 케이스 이동부(600)는 케이스(100)를 상하 방향으로 이동되도록 구동될 수 있다. 이때, 적외선 램프(200)는 케이스(100)와는 독립적으로 배치되므로, 케이스(100)가 상하로 이동되는 경우에도 위치의 변경이 없다.
구체적으로, 도 8을 참조하면, 케이스(100)의 상면에 배치된 인쇄회로기판(20)과 적외선 램프(200) 사이의 거리(d1)가 가깝게 배치된 상태에서 케이스 이동부(600)의 케이스 이동로드(610)가 상부로 이동되는 경우, 케이스(100)의 상면에 배치된 인쇄회로기판(20)과 적외선 램프(200) 사이의 거리(d2)가 상대적으로 멀어지게 된다.
이는, 인쇄회로기판(20) 솔더링면(21)에 필요한 열량 및 적외선 램프(200)의 발산 열량을 계산하여, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리를 적절하게 조절하기 위함이다.
구체적으로, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 지나치게 가까운 경우 인쇄회로기판(20)이 적외선 램프(200)의 고온에 의하여 열손상을 받을 수 있다. 예를 들어, 열에 의하여 인쇄회로기판(20)이 휘어지거나 인쇄회로기판(20)이 연소될 수 있다. 그리고, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이가 지나치게 먼 경우, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 인쇄된 솔더 페이스트가 온전히 용융되지 않을 수 있다. 따라서, 제어부(400)는 케이스(100) 내부의 온도 및 인쇄회로기판(20)의 구조나 형상을 고려하여, 케이스 이동부(600)를 구동시킴으로써 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)는 컨베이어(10) 상의 인쇄회로기판(20)을 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)의 케이스(100)의 인쇄회로기판 안착부(110)로 운반하는 스토퍼(700)를 더 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 스토퍼(700)는 스토퍼 로드(710)를 통해 컨베이어(10) 상에 배치된 인쇄회로기판(20)를 케이스(100)의 인쇄회로기판 안착부(110)로 이동시킨다. 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)를 통해 인쇄회로기판(20)의 솔더링이 완료된 후에 스토퍼(700)는 인쇄회로기판(20)을 다시 컨베이어(10) 상으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)의 효과는 다음과 같다.
본 발명의 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 단파장 및/또는 중파장의 적외선을 사용함에 따라, 적외선이 인쇄회로기판(20)에 포함된 유기물인 레진(resin) 등 보다는 주로 금속인 솔더(solder), 구리 패드(copper pad)를 선택적으로 가열하게 되므로 솔더링에 보다 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)에 의하면, 열풍히터(1200)으로부터 인쇄회로기판(20)의 타면을 향해 상대적으로 저온의 공기가 토출됨으로 인하여, 저내열성 부품이 실장된 인쇄회로기판(20)을 고온에서 솔더링할 수 있다.
예를 들어, 섭씨 150도 이하의 저내열성 부품이 실장된 인쇄회로기판(20)을 약 섭씨 250도 이상에서 솔더링할 수 있다. 이를 통해, 고내열성 부품을 사용하지 않아도 되므로 부품의 재료비가 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)는 플럭스(Flux)를 사용하지 않아도 되므로, 플럭스를 사용할 때 발생되는 냄새의 발생이 줄어든다. 또한, 플럭스의 비중 관리, 플럭스를 분사하는 노즐관리, 고형분 관리 등의 추가적인 관리가 필요없어, 보다 용이한 인쇄회로기판(20) 솔더링이 가능하다.
한편, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 미리 인쇄된 솔더 페이스트를 고온에서 용융시켜 솔더링하므로, 솔더링 과정에서 발생하는 미건조에 의한 결함 등이 줄어들 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)를 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)에서 컨베이어(10)의 인쇄회로기판(20)이 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)로 이동되는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)는, 프레임(1100), 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 및 열풍히터(1200)를 포함한다.
프레임(1100)은 일 방향으로 연장되게 형성되며, 내부에 서로 분리된 공간이 적층식으로 이루어진다.
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 프레임(1100)은 제1 공간(s1), 제2 공간(s2) 및 제3 공간(s3)으로 상부 방향의 적층 방향(S)을 가지며 서로 분리된 공간을 가질 수 있다. 이때, 각 공간에는 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)의 필요한 구성들이 배치될 수 있다.
예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 공간(s1)에는 제어부(400)가 배치되고, 제2 공간(s2)에는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)가 배치되며, 제3 공간(s3)에는 열풍히터(1200)가 배치될 수 있다. 그리고, 제2 공간(s2) 및 제3 공간(s3) 사이에 컨베이어(10)가 배치될 수 있다. 다만, 상술한 설명과 달리 제2 공간(s2) 및 제3 공간(s3) 사이가 아닌 프레임(1100)과 인접하게 컨베이어(10)가 배치될 수도 있다.
솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 프레임(1100)과 인접하게 배치되는 컨베이어(10)의 일측에 배치된다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 프레임(1100)의 제2 공간(s2) 및 제3 공간(s3) 사이에 배치된다.
솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 일면에 적외선 파장이 통과하도록 이루어진 조사영역(110)을 포함하고, 일면에 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)이 배치되는 케이스(100), 및 케이스(100) 내부에 배치되고, 조사영역(110)을 향해 적외선을 조사하도록 배치되는 적외선 램프(200)를 포함하고, 적외선 램프(200)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링을 위하여 단파장 및 중파장 중 적어도 하나의 파장을 발산하도록 이루어진다.
솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)에 인쇄된 솔더 페이스트를 용융시키기 위하여 적외선 램프(200)를 점등할 수 있다. 이때, 적외선 램프(200)가 솔더 페이스트를 용융시켜 솔더링면(21)을 솔더링하기 위한 온도는 약 섭씨 250도 정도이다. 섭씨 250도보다 높은 온도에서는 인쇄회로기판(20)이 고열에 의하여 손상될 수 있으며, 섭씨 250도보다 낮은 온도에서는 인쇄회로기판(20)의 솔더링이 온전하게 일어나지 않을 수 있다.
열풍히터(1200)는 컨베이어(10)를 기준으로 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)가 배치되는 측과 반대 방향인 타측에 배치되고, 고온의 공기를 배출한다. 그리고, 열풍히터(1200)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 타면을 향하도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 도 7 및 도 8을 참조하면, 열풍히터(1200)는 인쇄회로기판(20)을 기준으로 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)가 배치되는 측과 반대 방향에 배치된다. 이를 통해, 인쇄회로기판(20)의 하면인 솔더링면(21)에는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)의 적외선 램프(200)로부터 나오는 열이 전달되어 솔더링 작업을 수행할 수 있다.
그리고, 인쇄회로기판(20)의 상면에는 열풍히터(1200)로부터 나오는 고온의 공기가 전달될 수 있다. 이때, 열풍히터(1200)로부터 나오는 고온의 공기의 온도는 섭씨 약 110도 전후가 될 수 있다.
열풍히터(1200)로부터 나오는 고온의 공기 온도는 적외선 램프(200)로부터 나오는 열에 의하여 솔더링면(21)이 가열되는 온도보다는 낮다. 구체적으로, 열풍히터(1200)로부터 나오는 고온의 공기의 온도는 섭씨 110도 전후이며, 적외선 램프(200)로부터 나오는 파장에 의해 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 온도는 섭씨 약 250도 전후이다.
본 발명의 인쇄회로기판 솔더링 장치(1000)는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 및 열풍히터(1200)의 구동을 제어하는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 제어부(400)는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)의 적외선 램프(200)가 점등되는 시간에 대응하여 열풍히터(1200)를 구동시키도록 이루어질 수 있다.
예를 들어, 적외선 램프(200)가 약 25초간 점등되는 경우, 제어부(400)는 열풍히터(1200)를 25초 내외로 구동시킬 수 있다.
이때, 열풍히터(1200)에서 인쇄회로기판(20)의 타면으로 전달되는 공기의 온도는, 적외선 램프(200)에 의하여 인쇄회로기판(20)에 전달되는 온도보다 낮게 이루어질 수 있다.
인쇄회로기판(20)의 일면만 고온으로 될 경우 열 변형이 일어날 수 있다. 따라서, 열풍히터(1200)는 인쇄회로기판(20)의 양 면의 온도 차이를 줄임으로써, 인쇄회로기판(20)이 열 변형되는 것을 방지할 수 있다.
인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)이 아닌 타면에 배치되는 부품들을 고열에 약한 저내열성 부품이 배치된다. 따라서, 적외선 램프(200)로부터 나오는 열에 의하여 저내열성 부품이 손상될 수 있다. 열풍히터(1200)로부터 나오는 고온의 공기는 인쇄회로기판(20)의 상면에 배치되는 저내열성 부품을 감쌈으로써 저내열성 부품들을 보호할 수 있다. 즉, 열풍히터(1200)는 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 반대편인 인쇄회로기판(20)의 상면에 배치되는 저내열성 부품들을 보호할 수 있다.
도 10 내지 도 13은 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리에 따라 폭 방향(100w) 및 길이 방향(100l)의 에지로스(Edgeloss)를 파악하기 위한 시뮬레이션 결과다.
즉, 도 10 내지 도 13은 다른 조건들이 모두 동일하고, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리에 따라, 인쇄회로기판(20)의 폭 방향(100w) 및 길이 방향(100l)으로 모서리 부분에 불량율 발생(에지로스)을 파악하기 위한 시뮬레이션 결과다.
이하 도 10 내지 도 13을 참조하여, 적외선 램프(200)와 케이스(100) 일면과의 거리에 따라, 인쇄회로기판(20)의 폭 방향(100w) 및 길이 방향(100l)으로 모서리 부분에 불량율 발생(에지로스)을 살펴보면 다음과 같다.
도 10 내지 도 13의 조건은 다음과 같다.
Reflector Type Gold
램프 수량 6
램프 에너지(Watt) 3000
발광면너비(width, mm) 290
발광면길이(length, mm) 500
적외선 램프 모듈파워밀도(kW/㎡) 124
램프간 간격 48.3
그리고, 각 시뮬레이션 결과에서 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리는 도 10은 70mm, 도 11은 100mm, 도 12는 110mm, 도 13은 150mm로 설정되었다.
먼저 도 10의 (a)를 참조하면, X축은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 폭 방향(100w)을 의미한다. X축 위의 6개의 점은 각각 적외선 램프(200)를 나타낸다.
각 적외선 램프(200)에서 나오는 열이 중첩된 영역에서는 열의 강도가 높게 나타난다. 구체적으로, 중앙 영역에서는 양 측에 배치되는 적외선 램프(200)에서 나오는 열이 중첩되어 열의 강도가 약 89 kW/㎡ 정도로 가장 높다.
그리고, 모서리 쪽으로 갈수록 중첩되는 적외선 램프(200)가 줄어들며 거리가 멀어지므로 열의 강도가 약 67 kW/㎡ 정도로 낮아진다.
에지로스(edgeloss)란 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 모서리 쪽에서 불량이 발생할 수 있는 확률을 의미한다. 도 10의 시뮬레이션 결과에서는 인쇄회로기판(20)의 양 쪽 모서리에서 솔더링 불량이 발생할 확률이 약 24.1%이다.
한편, 그래프 중간의 'distance product-emitter'는 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20)의 면까지의 거리를 의미한다. 도 10의 시뮬레이션 결과에서는 약 70mm의 거리를 가진다.
이때, 그래프에서 열의 강도가 이루고 있는 라인 아래의 영역에 상술한 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20)의 면까지의 거리가 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 그래프의 오른쪽 축을 살펴보면, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 약 278.5mm에서 238mm 사이에 적외선 램프(200)로부터 나오는 열의 강도 라인이 위치한다.
따라서, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 약 240mm 이하인 경우 인쇄회로기판(20) 솔더링이 불량율이 적게 안정적으로 일어날 수 있다. 다만, 실제 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 240mm가 되는 경우에 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 변경됨으로 인하여 적외선 램프(200)로부터 발산되는 열 강도가 달라질 수 있다.
도 10의 (b)를 참조하면, X축은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 길이 방향(100l)을 의미한다. X축 위의 -500부터 0까지의 거리는 적외선 램프(200)를 길이를 나타낸다. 즉, 적외선 램프(200)의 길이는 약 500mm이다.
도 10의 (a)와 달리, 적외선 램프(200)의 길이 방향(100l)으로는 열 강도가 전체 영역에서 비교적 고르게 나타난다. 따라서, 에지로스는 약 6.9%로 나타난다.
따라서, 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 길이 방향(100l)에 따른 열 강도 분포에 의하면, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리는 약 200mm 이하가 바람직한 것을 알 수 있다.
케이스(100)의 일면과 적외선 램프(200) 사이의 거리가 200mm까지 되어도 솔더링에 필요한 열량을 충분히 공급할 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 에지쪽에 가해지는 열량이 충분하여, 에지 로스(Edge Loss)를 줄여 불량품 생산을 방지할 수 있다.
적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A)의 길이 방향(100l) 및 폭 방향(100w)을 모두 고려했을 때, 약 200mm 이하인 것이 바람직하다.
먼저 도 11의 (a)를 참조하면, X축은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 폭 방향(100w)을 의미한다. X축 위의 6개의 점은 각각 적외선 램프(200)를 나타낸다.
각 적외선 램프(200)에서 나오는 열이 중첩된 영역에서는 열의 강도가 높게 나타난다. 구체적으로, 중앙 영역에서는 양 측에 배치되는 적외선 램프(200)에서 나오는 열이 중첩되어 열의 강도가 약 75 kW/㎡까지 올라갈 수 있다.
그리고, 모서리 쪽으로 갈수록 중첩되는 적외선 램프(200)가 줄어들며 거리가 멀어지므로 열의 강도가 낮아진다. 모서리 쪽에서는 적외선 램프(200) 위의 열의 강도가 약 55 kW/㎡까지 올라갈 수 있다.
도 10과 비교하여, 'distance product-emitter'가 70mm에서 100mm로 증가하였으므로, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 길어졌다. 이에 따라, 모서리 쪽에서는 적외선 램프(200) 위의 열의 강도가 도 10의 시뮬레이션 결과에 비해 약 12 kW/㎡만큼 낮아진다. 이에 따라, 도 11의 시뮬레이션 결과에서의 에지로스는 약 25.8%로 도 10에 비하여 증가한다.
도 11의 (a)를 참조하면, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 약 248mm 이하인 경우 인쇄회로기판(20) 솔더링이 불량율이 적게 안정적으로 일어날 수 있다.
도 11의 (b)를 참조하면, X축은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 길이 방향(100l)을 의미한다. X축 위의 -500부터 0까지의 거리는 적외선 램프(200)를 길이를 나타낸다. 즉, 적외선 램프(200)의 길이는 약 500mm이다.
도 11의 (a)와 달리, 적외선 램프(200)의 길이 방향(100l)으로는 열 강도가 전체 영역에서 비교적 고르게 나타난다. 따라서, 에지로스는 약 9.8%로 나타난다. 도 11의 (b)의 에지로스가 도 11의 (a)에 비교하여 높게 나타나는데, 이는 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20)과의 거리가 도 10과 비교하여 증가했기 때문이다.
솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 길이 방향(100l)에 따른 열 강도 분포에 의하면, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리는 약 200mm 이하가 바람직한 것을 알 수 있다.
도 12의 (a)를 참조하면, X축은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 폭 방향(100w)을 의미한다. X축 위의 6개의 점은 각각 적외선 램프(200)를 나타낸다.
각 적외선 램프(200)에서 나오는 열이 중첩된 영역에서는 열의 강도가 높게 나타난다. 구체적으로, 중앙 영역에서는 양 측에 배치되는 적외선 램프(200)에서 나오는 열이 중첩되어 열의 강도가 약 67 kW/㎡까지 올라갈 수 있다.
그리고, 모서리 쪽으로 갈수록 중첩되는 적외선 램프(200)가 줄어들며 거리가 멀어지므로 열의 강도가 낮아진다. 모서리 쪽에서는 적외선 램프(200) 위의 열의 강도가 약 50 kW/㎡까지 올라갈 수 있다.
도 10과 비교하여, 'distance product-emitter'가 70mm에서 110mm로 증가하였으므로, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 길어졌다. 이에 따라, 모서리 쪽에서는 적외선 램프(200) 위의 열의 강도가 도 10의 시뮬레이션 결과에 비하여 낮아진다. 다만 이러한 경우에도, 에지로스는 약 25.8%로 크게 증가하지는 않는다.
도 12의 (b)를 참조하면, X축은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 길이 방향(100l)을 의미한다. X축 위의 -500부터 0까지의 거리는 적외선 램프(200)를 길이를 나타낸다. 즉, 적외선 램프(200)의 길이는 약 500mm이다.
적외선 램프(200)의 길이 방향(100l)으로의 에지로스는 약 10.7%로 나타난다. 적외선 램프(200)의 길이 방향(100l)으로의 에지로스가 도 11과 비교하였을 때 증가한다. 이는 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20)과의 거리가 증가했기 때문이다.
솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 길이 방향(100l)에 따른 열 강도 분포에 의하면, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리는 약 160mm 이하가 바람직한 것을 알 수 있다.
도 13의 (a)를 참조하면, X축은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 폭 방향(100w)을 의미한다. X축 위의 6개의 점은 각각 적외선 램프(200)를 나타낸다.
각 적외선 램프(200)에서 나오는 열이 중첩된 영역에서는 열의 강도가 높게 나타난다. 구체적으로, 중앙 영역에서는 양 측에 배치되는 적외선 램프(200)에서 나오는 열이 중첩되어 열의 강도가 약 68 kW/㎡까지 올라갈 수 있다.
그리고, 모서리 쪽으로 갈수록 중첩되는 적외선 램프(200)가 줄어들며 거리가 멀어지므로 열의 강도가 낮아진다. 모서리 쪽에서는 적외선 램프(200) 위의 열의 강도가 약 43 kW/㎡까지 올라갈 수 있다.
도 10과 비교하여, 'distance product-emitter'가 70mm에서 150mm로 증가하였으므로, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 길어졌다. 이에 따라, 모서리 쪽에서는 적외선 램프(200) 위의 열의 강도가 도 10의 시뮬레이션 결과에 비해 낮아진다. 다만, 케이스(100)의 폭 방향(100w)으로 적외선 램프(200)의 중앙값과 모서리 값의 편차가 크지 않으므로, 에지로스는 약 24.1%로 도 10과 유사하다.
도 13의 (a)를 참조하면, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 약 226mm 이하인 경우 인쇄회로기판(20) 솔더링이 불량율이 적게 안정적으로 일어날 수 있다.
도 13의 (b)를 참조하면, X축은 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 길이 방향(100l)을 의미한다. X축 위의 -500부터 0까지의 거리는 적외선 램프(200)를 길이를 나타낸다. 즉, 적외선 램프(200)의 길이는 약 500mm이다.
적외선 램프(200)의 길이 방향(100l)으로는 열 강도가 전체 영역에서 비교적 고르게 나타난다. 다만, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 멀어지므로, 도 10에 비하여 열 강도의 편차는 다소 발생한다. 이에 따라, 적외선 램프(200)의 길이 방향(100l)으로의 에지로스는 약 11.6%로 높아진다.
도 13의 (b)의 에지로스가 도 13의 (a)에 비교하여 높게 나타나는데, 이는 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20)과의 거리가 도 10과 비교하여 증가했기 때문이다.
솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 길이 방향(100l)에 따른 열 강도 분포에 의하면, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리는 약 170mm 이하가 바람직한 것을 알 수 있다.
도 10 내지 도 13을 비교하면, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 멀어질 수록, 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리(A) 케이스(100)의 폭 방향(100w)으로의 위치에 따른 열 강도의 차이가 줄어들 수 있다.
따라서, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 전 영역에 고르게 솔더링이 필요한 경우, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리를 멀게하고, 파장 에너지가 높은 적외선 램프(200)를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 일부 영역에만 솔더링이 필요한 경우, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리를 가깝게 배치하고, 파장 에너지가 서로 다른 적외선 램프(200)를 배치하여, 솔더링이 필요한 부분에는 높은 에너지를 갖는 적외선 램프(200)를 배치하고, 솔더링이 필요없는 부분에는 상대적으로 낮은 에너지를 갖는 적외선 램프(200)를 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 다른 조건이 위에서 설명한 것과 동일한 경우 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리는 약 70 내지 170mm 이내인 것이 바람직하다. 70mm보다 가까운 경우 인쇄회로기판이 높은 열 강도에 의하여 연소될 수 있다. 그리고, 170mm보다 먼 경우 인쇄회로기판의 솔더 페이스트가 충분히 용융되지 않을 수 있다.
또한, 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 인쇄회로기판(20)의 솔더링면(21)의 설계에 따라 유기적으로 변화할 필요성이 있다. 구체적으로, 적외선 램프(200)의 열 강도, 적외선 램프(200)의 배치 수량 및 방향, 적외선 램프(200)가 점등되는 시간, 및 에지로스 비율에 따라 적외선 램프(200)와 인쇄회로기판(20) 사이의 거리가 변화할 필요가 있다. 이에 따라, 상술한 그래프를 활용하여 에지로스가 커지지 않으면서도 과열방지센서(300)에 의해 적외선 램프(200)가 소등되지 않는 영역 내에서 적외선 램프(200) 및 인쇄회로기판(20)의 거리가 변화되는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 컨베이어
20 인쇄회로기판
21 인쇄회로기판 솔더링면
22 인쇄회로기판 상면
30 플럭서
32 플럭스
40 프리 히터
50 솔더 웨이브
80 쿨러
1000 인쇄회로기판 솔더링 장치
1100 프레임
A 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리
S 적층방향
s1, s2, s3 제1 내지 제3 공간
100 케이스
101 제1 공간부
102 제2 공간부
100l 케이스 길이 방향
100w 케이스 폭 방향
110 조사영역
110 인쇄회로기판 안착부
120 투시창
130 석영 글라스
200 적외선 램프
200a 내지 200e 제1 내지 제6 적외선 램프
210 전원부
300 과열방지센서
310 연장센서
400 제어부
410 조작패널
500 냉각급기부
600 케이스 이동부
610 케이스 이동로드
700 스토퍼
1200 열풍히터

Claims (17)

  1. 인쇄회로기판의 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리에 있어서,
    일면에 적외선 파장이 통과하도록 이루어진 조사영역을 포함하고, 상기 일면에 인쇄회로기판의 솔더링면이 배치되는 케이스; 및
    상기 케이스 내부에 배치되고, 상기 조사영역을 향해 적외선을 조사하도록 배치되는 적외선 램프를 포함하고,
    상기 적외선 램프는 상기 인쇄회로기판의 솔더링을 위하여 단파장 및 중파장 중 적어도 하나의 파장을 발산하도록 이루어지는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 램프는,
    복수로 구비되며 서로 이격되게 배치되는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 적외선 램프는,
    상기 케이스의 길이 방향으로 연장되도록 이루어지고, 상기 케이스의 폭 방향으로 서로 이격되도록 배치되는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 적외선 램프는,
    상기 케이스의 폭 방향으로 연장되도록 이루어지고, 상기 케이스의 길이 방향으로 서로 이격되도록 배치되는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서,
    복수의 상기 적외선 램프 중 적어도 하나는,
    파장이 1.4 내지 3μm의 단파장 적외선을 발산하도록 이루어지는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  6. 제2항에 있어서,
    복수의 상기 적외선 램프 중 적어도 하나는,
    파장이 3 내지 8μm의 중파장 적외선을 발산하도록 이루어지는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 적외선 램프가 단파장 적외선을 발산하는 경우, 상기 적외선 램프는 1kw이상의 전력을 사용하도록 이루어지고,
    상기 적외선 램프가 중파장 적외선을 발산하는 경우, 상기 적외선 램프는 3kw이상의 전력을 사용하도록 이루어지는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 케이스 내부에 배치되고, (상기 인쇄회로기판에 기준 온도 이상의 열이 가해지지 않도록) 상기 케이스 내부의 온도를 측정하고, 이에 대한 정보를 처리하는 과열방지센서를 포함하는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 과열방지센서로부터 얻어지는 온도 정보에 의하여, 상기 복수의 적외선 램프 중 적어도 하나에 전류가 인가되거나, 인가되지 않도록 이루어지는 제어부를 더 포함하는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인쇄회로기판의 솔더링 정보에 근거하여, 상기 복수의 적외선 램프의 점등 여부 및 점등 시간을 제어하도록 이루어지는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 적외선 램프의 하단에 배치되고, 상기 적외선 램프를 향하여 외기를 공급하도록 이루어지는 냉각급기부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 과열방지센서로부터 얻어지는 온도 정보에 의하여, 상기 냉각급기부의 구동을 제어하도록 이루어지는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 일면으로부터 절곡되어 형성되는 타면에 형성되고, 내부가 시인 가능하게 이루어지는 투시창; 및
    상기 투시창이 형성된 면과 다른 면에 형성되며, 상기 냉각급기부로부터 유입되는 외기가 유출되는 배기구를 포함하는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 적외선 램프와 독립적으로 이동 가능하도록 이루어지고,
    상기 케이스의 일면이 상기 적외선 램프와의 거리가 변경되도록, 상기 케이스를 이동가능하게 이루어지는 케이스 이동부를 포함하는,
    솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리.
  14. 일 방향으로 연장되게 형성되며, 내부에 서로 분리된 공간이 적층식으로 이루어지는 프레임;
    상기 프레임과 인접하게 배치되는 컨베이어의 일측에 배치되는 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리; 및
    상기 컨베이어를 기준으로 상기 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리가 배치되는 측과 반대 방향인 타측에 배치되고, 고온의 공기를 배출하는 열풍히터를 포함하고,
    상기 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리는,
    일면에 적외선 파장이 통과하도록 이루어진 조사영역을 포함하고, 상기 일면에 인쇄회로기판의 솔더링면이 배치되는 케이스; 및
    상기 케이스 내부에 배치되고, 상기 조사영역을 향해 적외선을 조사하도록 배치되는 적외선 램프를 포함하고,
    상기 적외선 램프는 상기 인쇄회로기판의 솔더링을 위하여 단파장 및 중파장 중 적어도 하나의 파장을 발산하도록 이루어지는,
    인쇄회로기판 솔더링 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열풍히터는 상기 인쇄회로기판의 솔더링면의 타면을 향하도록 배치되는,
    인쇄회로기판 솔더링 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리 및 상기 열풍히터의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 솔더링을 위한 적외선 램프 어셈블리의 상기 적외선 램프가 점등되는 시간에 대응하여 상기 열풍히터를 구동시키도록 이루어지는,
    인쇄회로기판 솔더링 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 열풍히터에서 상기 인쇄회로기판의 타면으로 전달되는 공기의 온도는, 상기 적외선 램프에 의하여 상기 인쇄회로기판에 전달되는 온도보다 낮게 이루어지는,
    인쇄회로기판 솔더링 장치.
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