리플로우는 매우 다양한 제품 들이 있습니다. SMD 부품 변화에 따라 Device는 더욱 Compact 하여지고 있으며 또한 무결점의 품질을 요구하는 시대에 있습니다. 과거의 단순 열을 가열하여 솔더링하는 시대의 부품과는 매우 정밀하고 Module 부품화 되어 가고 있습니다. 또한 무결점의 Soldering 구현을 위하여 예열. ramp 상승 . Reflow 구간의 온도 구현이 되어야 합니다.
최대온도 및 작업 Size
이러한 온도 구현을 위하여 작업하는 부품 솔더링 목적에 적합한 제품 선택을 하여야 합니다. 또한 솔더크림은 어떠한 소재를 사용을 하며 목적된 작업에 적합한 Reflow 선택하여야 합니다. 또한 향후 수년후 부품의 변화를 예측하고 구입을 한다면 더욱 좋습니다.
대부분 SMD 부품이 reflow 공정에서 98% 이상 발생된다고 합니다. 이러한 부품 손상은 고열에서 부품에 과잉 열 공급으로 인한 PCB 및 부품 손상입니다. 255'c 이상의 온도에서 급속한 표면 산화가 발생되며 이러한 산화 발지를 위하여 N2 환경기능의 reflow 사용을 하여야 합니다.
부품의 손상은 ramp 구간 과 Reflow 유지시간을 너무 오래 주기 때문입니다. BGA. PLCC 부품이 없다면 Ramp 구간에서 reflow Soldering 가능 합니다. Ramp 온도 상승구간 가장 중요 합니다. 이 구간에서 SMD 실장 위치가 좀 벗어나더라도 Ramp 온도 구현이 잘 구현되면 SMD 부품은 Solder land 자기 자리를 스스로 찿습니다.
작업 Device , PCB 유형에 따라 온도 설정 및 시간 설정이 상이하다. Reflow 열 복원능력이 없으면 성공적인 Reflow 구형이 불가능하다.
위 그림 과 같이 Soldering시 Cold Soldering 과 Burning은 낚시 찌 와 같습니다. 온도를 정확하게 구현되지 않으면 냉납과 부품 손상은 미세한 온도차이로 변화되기 때문입니다.
Jedec 온도 프로화일
PCB 소재에 따라 예열 온도 및 시간이 상이 합니다. IR Heating 방식에서 FPCB 사용은 매우 위험한 품질 결과가 될 수 있으므로 full Hot Air Convection 사용을 추천 합니다.
이러한 온도 조건 구현을 위하여 반드시 작업을 하는 소자. PCB에 따라 선택하여야 합니다. 또한 Solder paste Melting 온도를 기준하여 온도 Paramter 설정을 하여야 합니다.
Reflow 선택방법
Small reflow는 매우 다양하며. 사용 목적에 따라 선택이 하여야 합며. Reflow는 열을 제어하는 장비로 Heating Power. Control 능력 내구성. 친환경적인 장비등을 확인 할 필요가 있다.
SMD 부품의 내구성 및 온도에 따라 특성이 변화되는 부품 LED. Connector . Switch. 태양광. PCB . Semiconductor . Injection등의 제품을 고 품질의 reflow을 필요로 하는 작업을 위하여,그에 적합한 Reflow Oven을 선택하는데 도움이 되리라 생각한다.
1. Reflow 구입 시 Check Point
| 1. Full Air Convection | 2. Multi Step Parameter | 3. Temperature Profiler | ||
| 4. Chamber높이Heate . PCB거리 | 5. PC interface | 6. 배기기능 Solder Smoke | ||
| 7. Visual Monitoring | 8. IR VS Full Air Heater | 9. Heating Control 방식 | ||
| 10. Cooling Fan 기능 | 11. N2. 제어 기능 | 12. O2 측정 가능 | ||
| 13. Power. Heating 능력 | 14. 친환경 소재 제조 | 15. Delivery | ||
| 16. 유지보수. | 17. 판매회사 전문성. | 18. 기타 |
2. IR . IR Convection VS Hot Air Convection
>> Reflow는 3종류로 분류 할 수 있습니다.
- IR Heating 방식 ( non Convection )
- IR Heating 방식 + Convection ( 강제 대류 )
- full Hot Air Convection ( Heater는 별도의 공간에서Chamber로 Hot Air Convection )
>> IR Heater Reflow Oven에 대한 설명
현재 SMD reflow Soldering을 위하여 IR Heating 방식 reflow 솔더링을 하는 생산현장에서는 1% 이하 사용을 하고 있다, 이러한 이유는 부분의 손상 및 FPCB 경우 변색, 변질이 되며 표면 산화율이 높아 사용을 하지 않는다.
IR Heater 방식 Reflow 사용을 위하여 Heater에서 PCB 까지 최소 10cm 이상 거리가 되어야 하며 PCB 면에 열집중 현상을 맊기 위하여 Dual Convection Motor 사용을 하여야 한다,
Heater는 중앙에서 발열이 되며 Heater 양쪽은 발열되지 않으므로 좌/우 보조 Heater 장치가 있어야 균일한 온도 구현 가능하다.
3. Batch Oven 구입 전 확인 내용
1. Full Air Convection :
모든 양산용 Reflow가 Full Air Convection을 사용한다 이러한 점에서 연구. QC. 신뢰성 용도로 사용을 한다면 반드시 같은 조건 및 환경 과 같이 사용하는 것이 좋다.
2. Multi Step Program
일반 Reflow soldering 온도 구간이 7~10 Zone미며, 최근에 12에서 15 zone구간으로 되어 있다. 최소 7 Step 설정 필요하다. Heating Step 구간이 7구간 이상이 되어야 하며, 필요에 따라 12 Zone 구간이 되어야 한다. Batch Oven의 경우 Heating 구간 많을 수록 다양한 온도 변화를 부드럽게 온도 구현 가능 합니다. 가능한 초당 온도상승 설정 기능있는 것을 추천 합니다. 이 기능은 Melting 구간에서 Soldering 품질 좌우 합니다. 대부분 Melting 구간에서 온도 상승이 되지 않아 원하는 솔더링 품질 결과를 얻지 못하기 떄문입니다.
3. Temperature Profiler
Reflow을 발열하는 Heater 온도 와 실제 SMD Device의 Solder Land 온도는 상이 하다. PCB 온도, Device 온도. Solder Land의 온도를 측정을 위하여 최소 3 Chanel 필요. 또한 온도Analyze(분석) 기능 의 Excel 환경이면 Data 관리가 용이하다.
Reflow의 온도 설정은 가상 온도의 내용 입니다. 이 온도가 PCB 혹은 주요 부품의 Melting 되는 상황의 온도를 알아야 하며 또한 온도 누적 시간이 Over 되면 부품 손상이 됩니다. 이러한 문제를 사전 확인 할 수 있는 기능이 온도 프로화일러 측정 기능 입니다..
4. IR. Chamber 높이
Chamber내 공간 높이는 10cm 이상이 되어야 한다. 이것은 IR Heater 와 PCB 거리가 짧으면 부품 손상이 되기 때문이다. 반드시 강제 대류 기능있어야 부품 손상을 줄일 수 있다. Heater의 발열량 Power rate 조절기능있는 제품을 추천 합니다. 이 기능은 구간 온도 상승 시 부품 손상을 예방 할 수 있기 떄문이다.
>> full Hot Air Convection type 무관하다.
5. PC interface
다양한 Application을 위하여 PC Interface가 되어야 하며,Data Print등을 자유롭게 할 수 있다. USB or RS-232C
작업 환경의 Parameter 값 및 Reflow 작업 환경을 저장 할 수 있으며 문제 발생 원인을 찿는데 도움이 된다. Interface 기능이 있는 기능을 추천 합니다.
6. . 배기 기능 (Batch Oven)
본 기능은 매우 중요하며, Reflow Soldering 시 Flux 연기에 인체의 유해한 성분들이 많으며,이러한 연기가 옥외로 배출 되지 않으면 작업 공간 내 지속적으로 축적 되며 인체에 나쁜 영향을 준다.이러한 영향은 두통. 천식. 호흡기. 눈. 비 출혈. 폐암. 각종 질병을 유발시키는 원인이 된다.
배기 기능이 있어야 하며 reflow 작업이 끝난 후 배기 되는 기능이 되지 않으면, Chamber 내 열기가 계속 배출되므로 인하여 Chamber 온도 불안전 요소가 발생된다.
7. Visual Monitoring & Inspection
특히 Lab. QC 용으로 사용 할 때는 Chamber 내부에서 온도 변화에 따라 Soldering이 진행되는 사항을 Monitor을 할 수 있는 것을 사진. 동영상으로 자료화 할 수 있다.
8. . IR VS Full Air Heater
IR 방식은 IR Heater 부분은 열-전달이 빠르며, 또한 Heater가 없는 Chamber내 외각 및 코너의 온도 차이가 발생된다.
IR Air Convection에서는 Hot Air을 Chamber내에 외각 및 코너의 온도 차이가 발생된다.
Full Air Convection에서는 Hot Air을 Chamber내에 공급하기 때문에 열의 4각 지대는발생하지 않는다.
9. Heating Control 방식
Lab. QC에서 사용할 때 Chamber의 코너 4각 지대에서 열의 손실되며, 그로 인하여 Chamber의 온도를 좌 / 우. 앞 / 뒤
을 별도로 열을 주어 외각에서 손실되는 열을 보상하며, 또한 특정 부분의 열을 관리하는데 효율적 Test을 할 수 있다. 이러한 기능이 있는 Control 제어 방식이어야 한다.
10. Cooling Fan 기능
Welding 온도 관리도 중요하지만 Cooling 역시 매우 중요하다. Natural cooling시 Solder의 탄성이 낮으며, 또한 완전 Cooling 하지 않은 상태에서 약간의 충격 시 solder Joint 부분이 crack 및 이탈 될 수 있다. SMD Device에 따라 Cooling의 강도 조절. 시간을 설정하는 기능이 있어야 한다. N2로 cooling 할 수 있다.
12. N2. 자동제어 레벨 Gage 기능
N2을 사용할 때, Auto N2 밸브가 ON 제어를 하여야 하며 또한 자동으로 OFF되어야 한다. 특히 N2 레벨 Gage는 반드시 있어야 N2의 공급량을 확인 관리 할 수 있으며, 시간당 소모량을 산출 할 수 있다.
13. Heating Power. ( Heating Power가 높을 수록 온도 복구 능력이 뛰어남 )
Small Oven 특정 온도 profile을 구현 하기 위하여 혹은 소재 종류에 따라 Preheating이 끝나는 지점에서 Welding으로 진행하기 위하여 7~12 ‘c / sec 온도를 상승 시키어야 한다. 그러기 위하여 Heater Power 용량을 같아야 한다. Heating
Power는 watts 와 비례하며, heater Power가 낮으면 온도 보상 능력이 늦어 올바른 Profile 구현이 어렵다.
14. . 친환경 소재 제조
Reflow Oven은 외부 와 열을 차단을 하여야 한다. 이러한 열 차단 소재를 석면 및 Fiber (유리) 소재를 사용한다.
이러한 입자는 호흡기에 매우 나쁘며, 열을 받았을 때 발암 물질을 발생 시킨다. 이러한 소재를 사용하지 않는 Oven을 사용을 하여야 한다 .
15. 유지보수 .대응력.
어떠한 장비이든 장비의 결함이 발생되며, 고객의 부주의등으로 발생이 되더라도 빠른 유지보수가 되지 되어야 한다.
AS는 제조사의 납기 와 깊은 연관성을 같고 있다.문제가 발생시 그들이 같고 있는 Demo 제품에서 부품을 제거 해서라도 불량 부품 유지 보수에 지원을 하여야 한다. 이것은 장비의 유지 관리가 빠른 대응이 되지 않을 때, 성능.기능성이 뛰어나도 아무 소용이 없다. 빠른 유지 보수 가 안될 때 업무에 많은 지장을 초래되기 때문이다.
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