Reflow Soldering System
모바일 호환 시스템으로 불량률 줄인다
Reflow 공정 간 이상 유무 실시간 확인한다
과거 IR Type Reflow의 열 분배 문제로 인해 최근 Hot Air Convection 방식 Reflow의 사용이 증가하고 있다.
최근 남아전자산업에서 Smart & Dual Control, Energy Saving, Chamber 확장 등의 기능을 갖춰 불량률 저하와 에너지 절감 효과를 극대화한 Reflow Soldering System이 출시됐다. 이 글에서 Reflow Soldering System이 출시된 배경과 주요 기능에 대해 알아본다.
박미경 과장 남아전자산업 해외마케팅 기술 영업부
Chip 부품이 범용성 전자제품에 적용된 지도 약 35년이 지났으며, 1970년 말을 기점으로 Computer Main Board 중심으로 사용되어 왔다.
대다수 중·대형 Computer Main Board는 Dip Through hole 부품을 사용했으며, Apple의 초기 Board 역시 100% through hole 부품을 사용했다.
한국에서 Reflow가 본격적으로 적용된 것은 1980년 초부터였다.
초기 Reflow가 생산될 때 대다수는 IR 및 Element Heater 방식을 사용했으며, 1995년을 기점으로 Hot Air Convection Reflow 방식을 사용했다. 이는 IR 혹은 Element Heater 방식의 Reflow로 Reflow Soldering 시 Heater 발열 중앙부 혹은 IR Heater 발열 중앙부와 외각의 온도 차이가 매우 심하게 나는 것과 부품 손상이 발생하기 때문으로 보인다. 현재 IR Type의 Reflow를 양산공정에서 사용하는 곳은 5% 미만으로 거의 사용되지 않는 추세다. 이는 IR Heater를 사용할 반드시 Convection하지 않으면 부품 손상 발생이 발생하기 때문이다.
그럼에도 불구하고 일부 공정에서 IR reflow가 사용되는데, 그 중 Cur-ing(건조) Reflow를 사용할 때 주로 사용된다. 그 이유는 Curing Reflow로는 SMD Reflow 할 수 없고 Cham-ber의 80㎝ 이상의 위치에 Heater가 배치되어 있으며 최대 온도가 150℃를 넘지 않기 때문이다.
또한 최근 들어 PCB Coating을 하는 전자기기들이 늘어남에 따라 PCB Coating에서 Curing을, In Line 하는 공정에서 Coating을 경화시키기 위해 IR Curing Reflow을 사용하고 있다.
이에 IR과 Hot Air Convection 방식의 차이에 관해 기술했다.
· IR Reflow : IR Reflow는 석영관 Heater에서 발생한 열이 부품에 직접 전달되며, Device에 열이 골고루 전달되지 않는다(그림 1).
· Hot Convection Reflow : Stra-ightening Vane이 Heater Unit 위에 위치해 Hot Air를 골고루 Chamber 내에 불어넣는 구조로 되어 있어, SMD 부품 손상이 적고 부품 및 PCB 상에 고른 온도 설정이 가능하다(그림 2).
필자는 현재 Reflow가 양분화되고 있다고 생각한다. 2000년 초 중국의 많은 기업이 Reflow 생산을 시작한 이래로 현재는 세계시장에서 중국의 중·대형 Reflow 시장 점유율이 매우 높아졌다. 더불어 가격 대비 성능 또한 만족스러운 수준이다. 수년 전부터 미국 및 유럽에서 중·저가격 Reflow가 OEM으로 많이 판매되며 시장 점유율을 높여가고 있으며 고품질 Mass Product를 위해 기여하고 있다.
한편 최근 Reflow 업계에서 변화하고 있는 부분은 Vacuum Reflow와 Flux Filter System이 장착된 Reflow 방식인데, 이 방식을 사용하면 Reflow Welding 시 발생하는 산화와 Flux 문제를 해결해 줄 수 있을 것으로 보인다.
특히 F-PCB의 수요가 늘어남으로 인해 그에 대응할 수 있는 Reflow 방식에 대해 많은 요구가 있다. 이러한 요구에 의해 Heating Zone이 최근 18 Zone까지 늘어나게 됐다. Heating Zone이 늘어난 이유는 열이 급격히 상승하면 FPCB 및 부품에 많은 손상을 초래할 수 있기 때문이다.
Reflow 장비 전망 및 추세
앞서 언급한 대로 Reflow 시장 역시 양극화 구조로 갈 것으로 예상한다. Mass Product의 고품질 Reflow는 향후 독일, 일본 등의 기업이, 반도체 고온용 Reflow 역시 독일의 기업이 시장을 주도할 것으로 보인다.
이 외에 범용성 Reflow는 중국 기업이 더욱더 세계 시장에서의 점유율을 높여갈 것으로 예상한다.
최근 독일, 미국, 일본의 Medium Reflow는 수년간 판매 실적이 매우 부진했으며, 앞으로도 더욱 악화될 것으로 보인다. 유럽의 여러 Reflow 기업이 OEM 방식으로 중국 Reflow 판매를 하는 이유도 이러한 맥락으로 봐야 할 것이다.
한편 Desk top Proto type Reflow Oven 역시 중국 제품이 세계 시장에서 80% 이상 점유하고 있으며, Vacuum Reflow 역시 수년 내 30% 이상 시장 점유를 할 것으로 예상한다.
1. Vietnam 시장 Reflow 전망
그간 9년간 Vietnam에서 전자산업분야의 영업을 하면서 느낀 점은 우리가 생각하는 것보다 더욱 많은 다국적 기업이 Vietnam에 진출해 투자하고 있다는 것이다.
특히 다국적 기업이 Vietnam으로 공장을 이전해 많은 부품제조분야 기업이 동반 진출하는 경향도 보였다.
이러한 흐름은 전체적 시장 동향의 일부이며, 우리가 과거 중국 시장의 변화를 본 것처럼 Vietnam에도 많은 투자가 이루어지는 것을 보면 매우 희망적이라고 생각한다.
현재 유럽, 미국 등 동종 업종 관계자들은 우리보다 Vietnam 시장을 더 희망적으로 보고 있다.
특히 현재 다국적 기업과의 동반 진출의 영향으로 일본, 미국, 유럽계 부품제조분야 기업이 많이 진출해 안정된 자리를 잡고 있으며, 현재 미얀마, 라오스 등으로 공장을 확장해 가고 있다.
기술적으로는 공정에 투입되는 인원을 줄여 인건비를 줄이기 위해 Reflow 공정에 대한 투자를 적극적으로 하고 있다. 따라서 Assembly를 위한 자동화 장비 역시 좋은 시장이 되리라 확신한다.
이에 대해서는 일본, 유럽의 장비를 제일 관심 있게 보고 있으며, 한국 자동화 장비 역시 좋은 기회로 작용할 것으로 본다.
Reflow Soldering System
현재 우리는 Mobile과 떼려야 뗄 수 없는 시대에 살고 있다. 이러한 시대적 추세는 2013년부터 Reflow 시스템에도 적용되고 있다.
Reflow Soldering System의 특징에 대해 살펴본다(그림 3).
1. Module Type Chamber
Heating Zone이 Module Type으로 Heating Zone 확장성, 편리한 유지관리 기능을 중심으로 변화했다. 이러한 Module 기능은 유럽의 대형 장비에 일부 적용한 바 있지만, Small, Medium 장비에 적용한 사례는 없었기 때문에 매우 흥미롭다.Touch Panel 일체형 Control에서 자유롭게 확장할 수 있으며, 4∼10 Zone 까지 Main Control 변경 없이 확장할 수 있다(그림 4).
2. 확장 Chamber 방법
2개의 장비를 전면 투입/출구를 분해해 하나의 Multi 5 Zone에서 확장할 수 있다. 또한 Cooling Zone도 Module로 되어 있어 2 혹은 3개의 Cooling Module을 부착할 수 있다. 이는 동일한 5 Zone의 Reflow를 Control을 제외하고 이어 붙일 수 있기 때문이다(그림 5).
3. Smart Control 및 Dual Control
이미 유럽에서는 SIMEMA Inter-face를 통해 SMT 전 공정 Line을 통합 및 원격 관리해왔다. Dual Control 방식을 사용해 어디에서든 Reflow 상황을 스마트폰, 태블릿, Wlan, Lan,. Wifi, SIMEMA data 및 PC 환경에서 Reflow의 설정환경, 생산수량 Pro-filer 제어, Reflow의 이상 유/무 확인을 Monitoring 및 Remote 관리 감독할 수 있다(그림 6).
4. Component Monitoring
이 기능은 최근 들어 SMT 유형이 양극화되면서 양산하는 업체는 장비의 전문적 인력 등을 갖추고 있으나, Small Multi Product 체제로 가는 기업들은 SMT 장비 전문 관리 인원이 없는 상황에서 장비를 사용하는 경우가 많다.
따라서 이 제품에는 Component Monitoring 기능을 추가해 Refl-ow 장비 사용 중 문제가 발생하면 자동으로 장비 안전을 위해 안전 Mode로 변화되도록 했다. 또한 장비의 부품 문제 발생 시 어떠한 불량이라는 Self Test 기능이 있어 보다 빠른 장비 수리에 도움을 줌으로써 , 장비가 Short Down 되는 것을 방지할 수 있다.
5. Energy Saving Reflow
Reflow 장비는 다른 장비에 비해 많은 전기를 필요로 한다. 따라서 이 기능은 Mass Product일 때와 Reflow에 작업할 제품이 Cham-ber 내에 없을 때를 자동 인식해 Energy Save Mode로 전환된다.
이러한 원리는 에스컬레이터 혹은 Moving Walk에서 사람이 있을 때만 작동하는 것과 같다. 이 기능을 사용하면 최대 80%까지 전력을 절약할 수 있을 것으로 보인다.
<정리 : 임재덕 기자>
[ 미니 인/터/뷰 ]
Q. 남아전자산업의 소개 부탁 드립니다.
A. 남아전자산업은 독일의 SEF GmbH와 1995년 한국 독점 판매 대리점 협정을 맺었습니다.
이 후 Asia 지역 판매 확대에 따른 영업, 기술 대응 능력을 인정받아 남아전자산업에서 Asia 지역 판매 대리점(중국, 태국, 필리핀, 인도네시아) 관리 지원을 위한 Asia Branch 유임을 받았습니다.
현재 한국 및 Asia 모든 지역에 주문 접수 1∼2주 내 납기, 설치, 교육을 완료하는 One Stop 대응으로 판매하고 있습니다.
Q. 이 제품을 사용할 시 얻을 수 있는 특장점은?
A. Reflow 제품을 사용하는 사용자들의 공통적인 관심은 쉽고 간편하면서 최상의 Reflow Soldering을 구현하는 것입니다. 따라서 저희는 이와 같은 목적을 달성하기 위해 이 제품을 개발했습니다.
■ Power Energy Save : 최대 80%까지 Energy를 절약할 수 있도록 설계됐습니다.
■ Eco Friend System : Flux Filter System, Power Sleep Mode 등 친환경적입니다.
■ Easy Operation : 7" Touch Screen Panel을 사용해 누구나 쉽게 사용할 수 있습니다.
■ 편리한 유지관리 : Module 방식으로 빠른 대처 능력 지원
■ Hybrid 제어 컨트롤 : WLan, Wifi, PC SIMEMA Data를 통해 어떤 장소에서든지 제어 및 관리할 수 있습니다.
■ Extension Application : Heating Zone, Cooling Zone의 확장 및 축소가 자유롭습니다.
Q. 모바일로 조작할 수 있는 기능에 대해 자세히 설명한다면?
A. Reflow의 사용 환경 운영 모드에서 사용되는 모든 기능을 Mobile에서 사용할 수 있습니다.
Reflow의 온도 설정환경, 실온도 Conveyor 속도, Parameter, 온도 Profile, 장비 환경, 장비의 Tower Lamp 등 Reflow에서 구현하는 모든 기능을 Mobile에서 관리·제어할 수 있습니다.
Q. 이 제품에 대한 국내외 반응은?
A. Mobile, Wifi 환경에서 지원하는 Reflow 장비의 출시는 2013년대 초 미국의 APEX 전시회에서 Prototype Reflow를 처음으로 선보였습니다.
이 장비는 Data 분석 및 관리하는데 있어서 Mobile에서 제어부터 Printing 까지 지원하며, Reflow 주변에서 Monitor할 수 있다는 데 많은 사용자들의 흥미를 끌어냈습니다.
특히 현대인들의 대부분이 사용하는 Smart Mobile을 사용해 예열 대기시간 혹은 잠시 사용하지 않을 때, 혹은 어떤 장소에서든 Oven을 관리·제어할 수 있다는 점에서 많은 사용자들의 호평을 들었습니다.
또한 경제적인 가격대로 다시한번 큰 관심을 끌었습니다.
이 제품의 가격은 5 Zone : 3,500만원, 10 Zone : 4,500만원으로 책정됐습니다(Asia 전지역 해당 고객사 공항 CIF Air Port 도착가격).
