1. Reflow 란
SMD 부품소자를 PCB 기판에 Soldering을 통하여 SMD Device을 결합시키어 주는 장비 입니다.
2. Reflow 종류
1) IR Reflow.
2) Hot Air Reflow.
3) Vacuum Reflow 외 Vapor Soldering (증기)
3가지 유형으로 이루어져 있습니다. 현재 사용하고 Reflow 사용 분포도는 하기 와 같습니다.
Reflow : 적외선 (Infra Red) Heater을 사용하여 부품 과 PCB에 열을 가하여 Reflow Soldering을 하는
3. 온도 Profile의 기준
2000년도 전자 제품 중 유아용으로 사용하는 제품들이 만지고 빨는 안전으로 등으로
인하여 솔더을 할 때 납을 사용하지 않는 안전 기준을 네델란드에서 처음 적용하게 되었다.
이로 인하여 세계 각국의 솔더 페스트 제조회사들이 제각기 납이 들어가지 않는 솔더를
만들게 되었습니다.
미국. 일본, 유럽 Solder Paste제조 회사들이 서로 다른 방식으로 Pb free 솔더를 만들다보니 사용자는 매우 혼돈에 빠져, 국제전자제품생산표준협회에서 (IPC)에서 솔더링의 기준을 만들어 모든 Solder paste을 만드는 회사에서는 하기 Graphic 과 같은 온도 범위에서 납탬이 될 수 있는 환경을 표준 하였습니다.
상기 와 같은 온도 조건에서 Soldering 소재를 만들어야 하기에 SMD 부품. 생산을
하는 공정에서는 상기 와 같은 환경에 Soldering이 되는 기준이 되었습니다.
참고
1) Non Pb 에서의 온도 용점이 210 ` 220V Soldering이 되며
2) Pb Free 환경의 Soldering 온도는 245 ~ 260'c 범위에 됩니다
4. SMD 부품 손상
SMD부품은 98%이상 Reflow Soldering시 손상이 되거나. 손상의 원인을 만들어 줍니다.
Pb Free 환경은 일반 Non Pb Free에서 +50'c 이상에서 솔더링이 되므로 인하여 부품
소재의 각각의 다른 결합된 부품의 팽창으로 인하여 소재의 서로 연결된 소자들이 틀어지거나 단락 .변형되는 결과가 발생될 수 있습니다.
다행이 작동 검사에서 발견이 되면 다행이나. 이러한 불량이 완제품이 되어 고객 손에서
발생이 되면 제품의 오작동. 작동 불량 등의 원인이 됩니다.
5. SMD 부품 내구성 +10'c 상승 시험
상기 와 같은 SMD 부품의 내구성을 시험하기 위하여 SMD Assembly 전에 개별적 부품.
소재. 제조.공정에서 부터 문제의 원인이 될 수 있는 부분을 매 공정마다 Reflow 시험을 통하여 부품의 구성이 검증이 된 후 조립을 하여야 합니다.
또한 BGA. uBGA Flat chip 등 Reflow시 under에 Solder ball이 있어 Pick 온도에서 온도를
지속 시키므로 인하여 다른 부품의 손상이 더욱 많아 지는 경우도 발생 됩니다.
이러한 생산 공정에서의 문제에 대비하여 Reflow 온도에서 +10% 이상 온도를 더 높여
Stress 시험을 하여 줍니다.
6 부품 신뢰성을 위한 Reflow
상기 와 같이 SMD 부품 신뢰성을 위하여 SMD Assembly 하는 대형 Reflow을 사용하는 것이 가장 많은 고객이 reflow의 종류. 유형별이 다르며, 또한 양산용 reflow는 장비의 크기
가 매우 커 이러한 장비로 신뢰성을 하는 것은 매우 부 적합 합니다,
독일의 SEF GmbH에서는 1980년초 부터 이러한 문제 해결하고자 대형 양산용 Reflow 와 같은 환경 Full Air Convection Reflow을 개발하여 판매하게 되었습니다.
또한 IPC 협회의 JDEC II 환경의 온도 구현이 가능하도록 되어 있어 연구개발, 품질관리,
제품 출고 전 공정에서 사용할 수 있는 Compact한 장비를 출시 하였습니다.
이러한 장비는 한국에서 SMD 부품 신뢰성 장비로 90% 넘게 SEF GmbH 장비를 사용하여 SMD 부품의 내구성 검사. 신뢰성 검사 등으로 사용하고 있습니다.
7. 온도 구현의 중요 구간
하기 와 같이 온도 상승 구간 Ramp 구간 Reflow 지속 구간 입니다.
초당 상승 온도는 부품에 손상 여부를 가리는데 매우 중요합니다. 3'c /sec 상승 구간을
보편적으로 적용 사용하고 있습니다.
SEF GmbH 장비는 이러한 상승온도 조건을 JDEC이 요구하는 온도를 충족시키며 온도 350'c 구현을 통하여 보다 다양한 SMD 부품 소재의 Stress 줄 수 있습니다.
내 용 : IR VS Air Convection 비교표
본 내용은 IR VS Full Hot Air Convection Reflow Oven에 대한 변천 과 IR Reflow Oven에 사용 시문제에 대한 내용을 서술 하였습니다.
1. 초기 적용시기
Reflow를 사용하기 시작한 시기는 1980년초 Computer CPU 및 Micro Control 사용하게 되었다. 이전에는 PLCC Multi Pin Device의 경우 IC 쇼겟을 사용 하였으나, Socket의 접촉 등의 문제 및 “Compact design” 변화로, 가장 널리 사용한 것은 워크멘. 닌텐도 Game Peack. 호출기. Computer CPU Board 등이다.
2. 보편화 적용시기
이때는 저항. Capacitor SMD 1608 Size 이였다. 1980년 초 Apple社 PC 역시 모두가 Dip Type으로되어 IC Socket로 되어 있었다, IBM PC 출시로 그에 따른 주변 Slop 들이 제한된 공간 뜸에 부품이 들어 가야 하며, PCB Module간의 공간을 통하여 부품의 원활한 공기 순환으로 부품의 “과열”을 방지 할 수 있기에 1985년 이 후 많은 기업들이 Chip Mount 공급 과 때를 맞추어 Reflow을 사용하게 되었다.
3. 초기 Heating 방식 heater
그 당시 Reflow는 모두가 Bar Element Coil Heater로 이루어진 가열방식을 사용하였으며, 대부분 Heater의 Zone 구간은 5 Zone에서 8 Zone 사이로 이루어 졌다.
PC Board Size가 크거나 생산량을 요구하는 기종에 대하여 7~9 Zone 까지 형성되었으며, 특이한 것은 Welding 구간은 중앙을 중심으로 좌측 과 우측의 온도 개별적으로 조절을 하는 기능의 Reflow 가 있었다.
이러한 이유는 PLCC 부품 과 열의 예민한 부품을 온도 괸리가 상이하기 때문이며 Slop이 Burning 되는 것을 막기 위함이다.
특이한 것은 Welding에서 순간 열 가속을 하여야 하므로 Welding Zone의 위쪽 Heater가 원형으로 (톰형) 되었으며 Quartz Heater을 사용을 하였다. 이것은 열의 각도를 고루 위함이다.
4. IR Reflow
대부분 초기 Reflow가 대형 Size로 소량 생산하는 업체에서 이러한 대형장비 설비를 설치 할 수 없는공간으로 작은 공간에 설치를 위하여 작은 Reflow을 만들 수 밖에 없었다. 문제는 1m ~ 2m 작은 장비에 실제적 Heating 구간은 80cm ~ 120cm에 온도 Solder Profile을 구현하는 것은 불가능하다.
계에서 JEDEC 환경 reflow 시험 장비 많이 사용 장비 551-15
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