IR VS Air Convection Reflow Oven 비교표 본내용은 IR 와 Full Hot Air Convection Reflow Oven에대한변천과 IR Reflow Oven에사용시문제에대한내용을서술하였습니다. 1. 초기적용 Reflow를사용하기시작한시기는 1980년초 Computer CPU 및 Micro Control 사용하게되었다. 이전엔 PLCC Multi Pin Device의경우 IC Scoket를사용하였으나, Socket의접촉등의문제및 Compact design 변화로, 가장널리사용한것은워크멘. 닌텐도 Game Pack. 호출기 ( 삐삐 ). Computer CPU Board 등이다. 2. 보편화적용이때는 Resistor. Capacitor SMD 3216 Size 이였다. 1980년초 Apple 社 PC 역시모두가 Dip Type 으로되어 IC Socket로되어있었다, IBM PC 출시로그에따른주변 Slop 들이제한된공간뜸에부품이들어가야하며, PCB Module간의공간을통하여부품의원활한공기순환으로부품의 과열 을방지할수있기에 1985년이후많은기업들이 Chip Mount 공급과때를맞추어 Reflow 을사용하게되었다. 3. 초기 Heating 방식그당시 Reflow는모두가 Bar Element Coil Heater로이루어진가열방식을사용하였으며, 대부분 Heater의 Zone 구간은 5 Zone에서 8 Zone 사이로이루어졌다. PC Board Size가크거나생산량을요구하는기종에대하여 7~9 Zone까지형성되었다. 특이한것은 Welding 구간은중앙을중심으로좌측과우측의온도개별적으로조절을하는기능의 Reflow가있었다. 이러한이유는 PLCC 부품과열의예민한부품을온도관리가상이하기때문이며 Connector Slot. Injection parts Burning 되는것을막기위함이다. 특이한것은 Welding에서순간열가속및적외선 Heater의수직발열에따라열이부품의측면열전달을위하여 Welding Zone의위쪽 Heater가원형으로 (Dome) 되었으며 Quartz Heater을사용하였다.. 4. IR Reflow 대부분초기 Reflow가대형 Size로소량생산하는업체에서이러한대형장비설비를설치할수없는공간으로작은공간에설치를위하여, 작은 Reflow을만들수밖에없었다. 문제는 1m ~ 2m 작은장비에실제적 Heating 구간은 80cm ~ 120cm에온도 Solder Profile을구현하는것은불가능하다.
(1) IR 의종류 순서 Quartz Heater IR Element Lamp Bar Heater type 특징 세라믹.Quartz 소재내에 Element Heater 있으며, 세라믹에서방출되는발 열 380um~ 780um 열을전달한다 Quartz 보다일보진전된 Heater 로발열 Power 가매우높으며, 단시간에열을가속 할수있는 Infra Red ( 적외선 ) Heater 이다 (2) 전자기기파장비교표 적외선 전자레인지 초단파 60Hz 전기 그에해결방법은빠른온도전달을하는발열장치로는세라믹 Quartz Heater가가장이상적이였다. 대부분많은 Medium reflow 및 Rework 장비들이 Quartz. Heater 방식을사용하였다. (3) IR heater 의주요분야. 난방기능 의료온열찜질 열의파장이짧아발열효과좋으며, 의료용으로피부깊숙하게열을전달할수있다
5. Quartz. 및 IR Heater의문제 1990년초부터중. 소형장비의 Quartz Heater을사용하여생산한일부완성품에서문제가발생되었다. PLCC. QFP의부품의경우 Device의표면온도온도와 Welding 온도의온도 Balance가 20~ 35 c 상이함으로내부 Package 와 Terminal의온도상승후수축시상호 Cooling의따른수축력상의온도로내부 Dai Wire Bonding 이손상되는문제점 : BGA. PLCC 품질및손상 ubga. Flat Chip 불가 LED. 고정 Chip 손상및사용불가 1. PLCC을 Welding을기준하면 Chip etc 부품이손상된다. 2. Chip 부품을기준온도를관리하면, PLCC. QFP등이냉탬이되는예 ) 1항을기준하여작업시 부품의손상이발생되었다 6. Quartz Heater Reflow 사용중단시기 1995년을기점으로대부분 SMD Assembly 공정및부품제조공정에서는 Quartz Heater 및 IR Heater을사용을하지않게되었다. Chip 부품의 Burning 되는사례가점점더많았으며, 이러한이유는부품의초박형화되며 Chip size 역시더욱작아져가기때문이다. 그에대처하는방식으로 Air Convection Full Air Convection로변화되었기때문이다 7. IR Convection & Full Air Convection 2000년도들어 Mass SMD Assembly 하는공정에서 90% 가 Full Air Convection을 Reflow을사용하게되었으며일부업체에서는 Air Convection을사용하였다. IR Full Air Convection IR Convection Non Air Move Air Small Moves 부품의손상이많으며 PLCC PLCC Reflow solder 불가능 BGA. ubga. Flat Chip 작업가능. IR기능에 Fan을부착하여공기를회전시키는방법. 정밀부품불가
1. Air Convection IR or Quartz Heater 발열 heater 환경에서 Fan으로강제공기를회전시키는방식이다. IR 발열이직접부품에미치는영향은같으며, 단지공기의흐름을주어기류를만드는부품의열을분산하는역할을하나. 상기 IR의파장이 380um~ 780um 1Hz 보다낮은저파장으로 LED. FPCB 부품소제에는 Burning 되거나 LED부품에열로인하여표면왜곡되어빛의휘도. 밝기의등성능이떨어지는사래가발생된사래가있다. 2. Full Air Convection 본발열방식은열을발생발열장치가있으며, 오직 Chamber 내 Hot Air을불어넣는다. 직접적인 Heater 열혹은 IR Heater 열-파장이부품에가하지않기때문에부품의손상이직접적인열에비하여매우적다. Full Air Unit 4 Zone 8 Heater Control Reflow Convection Buffer Plate 오직 Hot Air 을 Chamber 내에공급하며내부의온도를다시회수 하여공기의온도를설정된균일한온도를위지시킨다. 현재모든 SMD Reflow Mass 솔더링공정에서는 Full Air Convection을사용하며, IR을사용하는경우 130~150 c의 PCB등 Coating 후 Curing을하는공정에서사용된다. 특히 2004년 Pb Free 사용환경으로 Soldering의온도용점 (Welding 온도 ) 이높아졌다. Non Pb free welding Temperature 210~ 220 c Pb Free Welding Temperature 245 ~ 265 c [ 용점은 Solder Paste의 Spec에따라상이함 ] Non Pb Free 210~220 c IR Reflow Soldering 가능하였으나, Pb Free 환경에서온도가 25 c ~ 40 c 높아지므로 IR Heater로 Welding을한다는것은매우위험한 Reflow 작업이다. 매우빠른속도로부품은초박형화되며, 또한고밀도 Module화되어가고있다. 이러한흐름에서장비를선택할때에는최소한 5년후를내다보고장비를검토하는것이좋다.
1 st Reflow 2nd t Reflow