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탁상형 리플로우 분석(소형)

allreflow 2021. 1. 24. 21:57
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판매되는 소형 탁상형 리플로우 장비가 많습니다.

이러한 reflow는 과연 사용을 할 수 있을까 ? 

성능은 어디까지 믿어야 하나 ?

 

Small Reflow는 유럽을 중심으로 제품이 생산하게 되었습니다. 이러한 이유는 Lab. Small & Multi 생산이 문화가 발달되었던 이유이기도 합니다.  이러한 유럽의 장비들의 장비의 성능 및 Spec에 대한 검증은 믿어도 된다고 생각 합니다.

 

유럽의 제품 개발은 누구나 만드는 것이 아니라 기초적인 이론적 공학적 계산을 하여 개발 생산되기 때문입니다. 또한 상품을 검증에 문제가 발생되면 치명적인 기업의 신뢰가 무너지기 때문이라 생각 합니다.

 

 

중국의 Small Reflow 제품이 출시되면서 보다 경제적으로  Reflow Oven을 구입 할 수 있는 좋은 환경에 있습니다. 올바른 장비를 구입을 하면 득탬하며, 그렇치 않으면 원망합니다,

 

모든 것은 가격이 싸면서 좋은 장비는 없다고 생각 합니다.

합리적인 가격에서 좀 싸냐 혹은 비싸냐 ?  차이 입니다.

싼 상품은 반드시 싼 이유가 있으며,  우리가 자동차를 구입을 하더라도 가격 대비 만족도 입니다.

 

인터넷에서 믿어도 될까  ?

너무 놀라운 가격대의 수입 대행 상품들이 있습니다.

 

우리는 제품을 구입을 할때, 사용 후기 및 댓글을 보고 상품을 사용하는 경우가 많습니다.

Small reflow 추의에 대한 내용을 참고가 도움이 되었으면 합니다.

 

 

탁상형 batch Reflow Oven은 99%r가 IR 적외선 히터 방식의 reflow 입니다.

이러한 IR Reflow는 2000년 기점으로 사용을 하지 않습니다.


IR reflow 사용 추세

 

이러한 IR Reflow2000년을 중심으로 IR 방식의 ReflowSMD PCB Reflow 사용하는

양산을 하는 기업은 급 하락되었으며 2014년 기점 0.1% 이하입니다.

 

2021년도 IR ReflowPCB 생산을 하는 기업을 없다고 생각해도 좋습니다.

이러한 이유는 IR Reflow Soldering을 하였을 때, 솔더링 Visual은 양호 할지 모르나 Device

손상 및 내구성을 믿지 못하기 때문입니다.


IR Heater 적용사례

 

IR Heater

전자기기 파장 비교표

 

IR2개의 저파장에 열을 발생하여 다른 열에 비하여 보다 멀리 열의 파장이 전달됩니다.

이러한 이유로 보다 빠른 열 전달을 하는 부분에서는 매우 뛰어난 성능을 주는 히터 방식 입니다.


장비 상호 비교

Reflow장비는 1회성 사용하는 것이 아니기에 단지 장비가 싸다고 구입을 하지 않으리라 생각한다.

ReflowMelting Point 온도에 도달되면 어떠한 제품으로도 Soldering 가능하다. 이러한 솔더링은

Cooking 후라이판 위에서도 Reflow Soldering이 된다.  이러한 부품은 SMD 부품 밀도가 큰 제품은 Hot Plate 등으로도 Reflow Soldering을 하곤 하였다.

어떠한 reflow 장비도Soldering을 할 수 있습니다. Hot Plate에서도 할 수 있으며, 또한 토스트 오븐에서도

Reflow Soldering 가능 합니다.  Reflow 과정에서 부품의 손상 및 부품의 내구성. 안정성입니다.

SMD 부품은 지속적으로 초박형으로 변화되며 또한 Device IC 들 역시 고밀도로 변화되고 있다.

이러한 부품을 Hot Plate 및 토스트 Oven으로 할 수 없다.

 

Reflow에서 가장 중요한 온도 특성 Curve 부분은 Soak 온도 부분 과 Reflow 유지시간이다.

Melting 온도에서 Hot Air 가열온도가 7’c ~ 12’c Per Sec 되어야 가장 이상적인 Soldering 품질을

얻어 낼 수 있다.  또한 Reflow 구간 유지시간은 PCB 재질/두께/Device유형에 따라 상이하기에 온도 Profile측정을 통하여 최상 값을 얻어야 한다

 


 

 

Heating 방식 종류 

 

 

1) IR Heater :  저 파장 Heater 열이 부품에 직접적인 열이 SMD Device에 전달된다.

                   이 방식으로 사용은 하지 않는 것을 추천 한다.  Heater가 지나가는 램프 라인 과 라인 사이 온도 차이가

                   심하기 때문이다.

   

2) full Hot Air Convection : Heater 후면에서 Fan motor로 Heater열을 미러 Buffer 중간 Plate에서 열을

                                    분산하여 Device 육면체에 간접적인 Hot Air로 Heating 하여 주는 방식이다.

3) IR Convection : 1항 과같은 구조에 Fan Motor로 열을 분산하여 Heater 와 Heater 구간의 열을 분산하는기능이다,

 

>> 안정적인 IR Convection 방식 : 이때에 Heater 와 PCB Device 거리는 최소 100mm 정도 되어야 Device

                                             손상 발생이 되지 않은 다는 시험이 있었다. 또한 Chamber의 대류 흐름은

                                             180m3 Hr 공기 흐름이 가장 이상적인 기류 연구 발표가 있다.

 

                                              또한 대류기류는 Dual로 하여야 Chamber 내 열 그림자 현상을 맊을 수 있

                                              으며 Heater는 상면 및 측면(양쪽) 있어야 Heater가 중앙에서 열이 발생되

                                              므로 측면(가상자리) 온도 편차를 복원하여 고른 온도 구현이 가능하다는 결

                                              과의 연구 사례가 있다.

 

> 기류가 너무 강하면 작은 부품이 날리는 현상이 발생된다.

 


 

 

 

IR Heating

열선 끝 부분은 열발생이 되지 않고 편차가 크다.

 

 

 

 

IR Fan Convection Heating

전.후/ 좌우 온도차가 있다

 

 

 

또한 Heater는 중심에서 열이 발생되어 Heater 끝부분은 열발생이 되지 않는다. 이러한 환경에서 Reflow을 하면 열의 균일한 온도 전달이 되지 않습니다.

 

이러한 문제를 해결하기 위하여 Fan Motor로 강제기류 만들어 열 퍼짐성 개선하였습니다.

IR Heating Convection 방식으로 IR Heater  PCB간의 거리는 최소 40~ 50mm 이상 유지되어야 Heater의 직접적인 열을 상쇄시킬 수 있습니다.

 

 

 

 

하기 와 같은 SMD 부품 Reflow Soldering 작업은 IR 방식을 작업을 할 때, 충분한 성능 평가 검증을 한 후 작업을 하는 것이 좋다.

 

 

>>> 문제는 SMD 부품의 손상 및  기기의 내구성을 확신 할 수 없기 때문입니다.


어떤 제품의 reflow가 사용 용도에 따른 성능은 ?

 

 


reflow 구분 유형

1) IR Heater 방식 = 히터 와 PCB 직접 열 전달

2) IR  Heater + 대류기류 방식 = 히터. 강제 대류 환경을 주어 열을 분산하여 PCB에 열을 분산 가열

3) Full Hot Air 대류기류 방식 = Heater와 PCB 다른 공간에서 오직 Hot을 챔버에 간접 열 가열 방식

4) 3) Full Hot Air 대류기류 방식 + N2 = 3항에 질소 

4) 3) Full Hot Air 대류기류 방식 + N2 + 진공방식  = 4항에 진공환경 

 

 

IR + Convection 방식

 

 

이 방식을 통하여 열을 분산하는 방법이다,

Dual Convection 방식을 하여야 대류 안정적인 열 퍼짐 개류를 만들 수 있다.

 

 


 

 

2020년 중심으로 reflow 사용 추이는 N2. 진공 환경으로 변화가고 있습니다, 이러한 이유는 무한

품질 향상을 위함 이며, Soldering X ray Inspection장비로 Soldering의 품질을 비교하였을 때

Soldering 활성화될 때 발생되는Buld. Void. Gas 제거된 상호 비교 차이이다.

 

 

이러한 추세에서 IR reflow를 사용을 한다는 것은 품질 평가를 생각 할 필요가 있습니다.

  

소형 Reflow에서 Hot Air Convection 제품을 만들기 위하여 매우 복잡한 구성이 되어야 합니다.

이러한 이유는 작은 공간 과 저전력을 사용하여 온도 구현을 한다는 것은 매우 많은 비용이 발생되어 상품 판매가격을 고객의 눈 높이를 맞추기 어려워 만들지 못하는 이유입니다.

 

 

세계 유일하게 독일의 RP6 reflow제품은 Full air Convection 탁상형 Reflow입니다.  이 회사역시 수익성이 없이 생산을 현재 중단된 상태입니다.

 

작은 공간에서 Airreflow profile 구현을 하기에 Heater Power16A 이상의 전류가 필요하며 이러한 전류는 안전성의 이유로 3380V 사용을 하여야 합니다. 또한 N2 환경에서 사용을 위하여 더욱 전류는 높이야 하며, 이러한 환경은 탁상형 batch Reflow Oven은 고객도 불편하며 제조하는 기업도 수익성 문제로 생산이 지속되지 못하고 있습니다.

 

IR 환경의 Reflow 사용을 위하여 Chamber 내부의 기류를 변화시키어야 하며, 이러한 기류를 높이면 경량 Chip 경우 날리는 현상 등으로 기류 기류의 풍속 등의 과학적 기술이 필요 합니다.

 

이러한 기술로 상품화한 기업은 독일 제품인 301. RK Series Reflow 장비입니다. IPC 협회 JEDEC 환경 100% 온도 구현이 되며 N2 환경에서 Soak. Melting 구간 heating Power 만족시키는 온도 구현을 하는 장비입니다.

 

그 외 Conveyor 방식으로 RK Series 장비 역시 온도 구현이 가능하며 Chamber내 온도 오차 +.-1’c 유지 가능한 장비 입니다. 이러한 만족스러운 Reflow Soldering을 위하여 보다 검증된 장비 와 시현을 통하여 구입 검토필요가 있다고 생각 합니다.

 

 

 

 

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