공작물의 솔더링 적용 중에 불활성 가스를 제공하는 장치 및 방법을 개시한다. 하나의 양태에서, 공작물의 솔더링 중에 땜납 저장조 위의 분위기 내로 불활성 가스를 제공하는 인클로저가 제공되며, 이 인클로저는, 불활성 가스가 통과해 흐르도록 하나 이상의 개구를 포함하여 불활성 가스 공급원과 유체 연통하는 튜브, 이 튜브가 내부에 위치하고 내부 체적을 갖는 베이스, 이 베이스의 내부 체적과 유체 연통하는 개구 및 내부 체적을 갖는 목부 및 이 개구에 근접한 캡을 포함하며, 불활성 가스는 튜브를 통해 내부 체적 내로 유입되어 목부 및 캡에 의해 획정된 개구를 통해 분위기로 이동한다.

배경 기술
인쇄 회로보드들과 같은 공작물들은 땜납 코팅되고 접합될 필요가 있는, 점점 더 작아지는 습윤화 표면들을 갖는다. 웨이브 솔더링을 위한 일반적인 작업들은 솔더링 배스(soldering bath)를 수반하는데, 이를 통해 솔더링 될 인쇄 회로보드들 또는 공작물들은 운반되어 진다. 통상적인 자동화 웨이브 솔더링 기계는 플럭스 애플리케이션, 예열기 및 인쇄 회로보드들을 처리하기 위해 배열된 땜납 스테이션을 포함한다. 인쇄 회로보드들은 핑거들을 붙잡음으로써 회로보드의 측면 가장자리들을 지지하면서 이동 트랙 또는 컨베이어를 따라 운반된다. 플럭스의 폼(foam) 또는 스프레이를 인쇄 회로보드에 접촉시킴으로써 플럭스가 인가될 수 있다. 그런 후 솔더링될 금속 표면들 상의 산화물을 플럭스가 제거시키도록 인쇄 회로보드는 예열 영역을 지나친다. 그런 후 인쇄 회로보드는 공기 또는 불활성 가스 분위기에서 단일 또는 다수의 용융 땜납 웨이브들과 접촉한다.
불활성 가스 분위기는 일반적으로 질소(N2) 및/또는 다른 불활성 가스들이며, 이것은 종종 N2 불활성이라고 불린다. 불활성 가스 및/또는 질소 분위기 내에서의 솔더링은 땜납의 표면상에서의 드로스(dross) 또는 산화물의 형성을 최소화시킨다. 드로스 및/또는 산화물층의 존재는 땜납 접합에서 스킵(skip), 브릿지, 또는 다른 결함들을 야기하는 것으로 알려져 있다. 공정 동안에 웨이브 솔더링 기계에 의해 생성되는 땜납 웨이브들 부근에는 땜납 웨이브와 평행하게 뻗어 있는 다공성 파이프들 또는 튜브들이 있는데, 이것들은 불활성 가스 및/또는 N2 가스를 운반시켜서 특히, 솔더링될 공작물 아래에서 비교적 낮은 산소 분위기를 제공하는데 이용된다.
무연(lead-free) 웨이브 솔더링의 경우, N2를 포함한 불활성 가스 분위기의 값은 다음과 같은 이유들로 인해 더욱 더 증가된다. 일반적인 무연 땜납을 이용하는 공정 온도는 통용되고 있는 무연 땜납의 증가된 녹는점으로 인해 통상적인 주석-납 땜납의 공정 온도보다 상당히 높다. 공정 온도에서의 이러한 증가는 드로스(dross) 형성을 촉진시킨다. 뿐만 아니라, 무연 땜납의 가격은 통상적인 주석-납 땜납의 가격보다 일반적으로 훨씬 비싸며, 드로스 형성에 의한 땜납 소모와 관련된 경제적 손실은 무연 웨이브 솔더링에서 보다 상당하다. 또한, 무연 솔더의 습윤화 성능은 통상적인 주석-납 땜납의 습윤화 성능과 비교하여 본질적으로 불량하다. 그러므로 형성된 땜납 접합의 퀄리티는 무연 땜납 표면상의 산화 상태에 보다 민감하다.
웨이브 솔더링에서의 불활성은 용융 땜납 표면상에서의 드로스 형성을 상당히 감소시킬 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 드로스 형성을 감소시키는 것은 땜납 물질을 절감시키고 유지 요건을 덜어줄 뿐만이 아니라, 땜납 습윤화를 향상시키고 형성된 땜납 접합의 품질을 보장해준다. 기존의 웨이브 솔더링 머신에서 불활성 분위기를 인가하기 위해, 하나의 통상적인 접근법은 디퓨저가 내부에 장착된 케이지형 보호 하우징을 용융 땜납 저장조에 삽입시키는 것이다. 이에 따라, 땜납 저장조에 걸친 불활성 가스 블랑켓이 형성될 수 있어서, 땜납 산화물의 경향을 감소시킬 수 있다.
디퓨저는 통상적으로 N2와 같은 불활성 가스 및/또는 다른 불활성 가스들을 솔더링 스테이션 내로 주입시키는 다공성 튜브로 만들어진다. 하지만, 다공성 튜브는 웨이브 솔더링 공정 동안에 땜납 스플래싱 또는 플럭스 증기 응결에 의해 손쉽게 막히게 된다. 일단 디퓨저 튜브가 막히게 되면, 불활성 효율은 대규모로 감소될 것이다.
디퓨저 튜브를, 예를 들어 세정액으로 채워진 초음파 배스를 이용하여 세정하는 현재의 방법은 매우 어렵고 시간 소모적이다. 이러한 튜브들을 세정하는 것은 규칙적으로 수행되어야 하며 튜브에 물리적 손상을 야기할 수 있다. 이러한 쟁점들을 회피하기 위해, 디퓨저 튜브가 막히게 될 때에는 일반적으로 디퓨저 튜브를 세정하기 보다는 교체하였다. 이것은 최종 사용자에 대한 총체적인 비용을 증가시킨다.

발명의 내용

해결하려는 과제
따라서 웨이브 솔더링에서 N2 및/또는 다른 불활성 가스들에 의한 불활성 인가를 촉진하기 위해, 다음의 목적들 중 적어도 하나의 목적을 장치, 방법, 또는 이 모두가 충족시키는 것이 바람직하다. 첫 번째로, 기술 적용의 비용 편익을 만족시키기 위해 불활성 장치 및 방법은 N2 또는 다른 불활성 가스 소모를, 비제한적인 예시로서, 제조 스케일 땜납 저장조를 불활성화하기 위한 12 시단당 세제곱미터(㎥/hr) 미만과 같은 레벨로 감소시키는 것이 바람직하다. 두 번째로, 불활성 방법 및 장치는 용융 땜납 표면 위에서 O2의 농도를, 비제한적인 예시로서, 어떠한 회로보드도 땜납 포트(pot) 위에서 로딩되어 있지 않은 경우에 해당하는 2500 ppm(parts per million) 미만과 같은 레벨까지 감소시키는 것이 바람직하다. 세 번째로, 불활성 장치 및 방법은 새로 장착하는 비용을 최소화하기 위해 설치 및 유지가 간단한 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 더군다나, 방법 또는 장치는 다공성 디퓨저 튜브의 막힘을 감소시키거나 또는 제거하여 안정적으로 오래 지속되는 불활성 성능을 보장하는 것이 바람직하다.

발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
본 발명이 속하는 기술 분야에서 적어도 하나 이상의 대상물이 솔더링 동안 불활성 보호를 위한 본 명세서에서 기술된 방법 및 장치에 의해서 충족된다. 본 명세서에서 기술된 장치 및 방법은 솔더링 동안, 특히 인쇄 회로 기판과 같은 공작물의 솔더링 동안 솔더의 현저한 이동 및 소용돌이 및 공작물 표면의 증가된 산화가 발생할 수 있는 실시예들에 대해 불활성 보호 제공한다. 본 명세서에서 기술된 장치 및 방법이 예컨대 기존의 웨이브(wave) 솔더링 기계를 성능 개선하기 위해 사용 가능하다고 기대된다. 동작에 있어서 일부 실시예에서 장치는 솔더링될 공작물의 이송하기 위한 이동 트랙 또는 다른 컨베이어 기구 아래 및 땜납 저장조 위에 놓여진다. 장치 내에 하우징된 하나 이상의 디퓨저 파이프들은 불활성 분위기를 제공하기 위해 질소와 같은 불활성 가스 공급원, 다른 불활성 가스(예, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 및 이들의 조합), 화성 가스(forming gas)(예, 수소 중량 5%를 함유하는 질소 및 수소의 혼합물), 혹은 이들의 조성물과 유동 상태로 연결되어 있다. 여기서 기술된 장치 및 방법의 하나의 목적은 땜납 저장조 위에 어떠한 회로 기판도 로딩되지 않았을 때 측정되는 2500ppm 혹은 그 이하(이에 제한되지 않음)의 땜납 저장조 내에 포함된 용융 땜납의 표면 및 솔더링될 공작물 표면에 의해서 획정되는 분위기에서 산소(O2)의 환원 농도이다.
여기서 기술된 장치는 땜납의 용융점(예컨대 솔더의 용융점보다 높은 50℃까지)에서 혹은 그 이상에서 유지되는 융융 땜납을 담고 있는 땜납 저장조 꼭대기에 놓이도록 의도된다. 여기서 기술된 장치는 땜납 저장조의 꼭대기를 세팅하는 내부 체적을 가짐으로써 솔더링될 공작물(땜납 저장조 위의 이동 트랙 상의 한 방향으로 전달되는)과 용융 땜납 표면 사이의 분위기를 획정한다. 일부 실시예에서 공작물은 장치의 측면 에지에서의 이동 트랙 또는 컨베이어 핑거들 및 땜납 웨이브를 관통하는 핑거들을 이동함으로써 지지된다. 다른 실시예에서 공작물은 웨이브 솔더링 머신을 통과하여 전달될 때 팔렛트(pallet), 고정물 혹은 프레임 상에서 지지된다. 땜납 저장조는 땜납 펌프에 의해서 생성되는 하나 이상의 땜납 웨이브를 투사나는 하나 이상의 노즐을 그 안에 가지고 있다. 땜납 펌프는 최종 사용자로 하여금 전형적으로 땜납 웨이브로부터의 땜납의 유동(flow)을 제어 가능하게 하고 처리 조건에 맞추기 위해 땜납 웨이브의 정점 또는 마루를 높이거나 낮추는 것을 가능하게 하는 가변 속 펌프이다. 여기서 하나 이상의 실시예에서 하우징 혹은 다른 인클로저 또한 땜납 펌프의 일부분 또는 땜납 펌프 주위에 배치가 가능하며 펌프의 적어도 일부분을 둘러싸는 불활성 분위기를 만들기 위해 불활성 가스가 공급됨으로써 드로스 형성(dross formation)을 최소화한다.
하나 이상의 땜납 웨이브는 여기서 기술된 장치의 상부 표면의 하나 이상의 개구를 통해 솔더링될 공작물의 표면과 접촉하다. 이러한 공정 동안에 장치는 부가적으로 불활성 가스가 튜브의 내부 체적을 통과하고 튜브의 개구 또는 기공들을 통해 불활성 분위기로 나가도록 N2와 같은 불활성 가스 공급원과 유동 상태로 연통하는 하나 이상의 개구, 애퍼튜어, 슬롯, 천공, 혹은 기공을 포함하는 하나 이상의 디퓨저 튜브를 포함한다. 그럼으로써 공작물의 하부 표면, 전면 에지, 후면 에지 및 측면 에지는 공작물이 땜납 웨이브를 통과할 때 불활성 가스에 의해서 균일하게 블랭킷된다.
여기서 기술된 장치 및 방법의 일부 실시예에서 땜납 저장조 꼭대기에 놓인 장치는 크기는 이동 땜납 웨이브 부근의 불활성 효율성을 강화하기 위해 최소화된다. 본 실시예 혹은 다른 실시예에서 땜납 저장조 내의 장치의 풋프린트의 영역 외부 혹은 정적인 용융 땜납 표면은 땜납 저장조 내에 포함된 용융 땜납의 온도를 견딜 수 있는 고온 재료에 의해 커버 가능하다.
여기서 기술된 장치 및 방법은 디퓨저 튜브의 내부 체적 내의 질소 및/또는 다른 불활성 가스를 통과시켜 디퓨저 튜브의 개구를 통해 내 보내는 것을 가능하게 하는 기공, 홀, 슬롯, 벤트, 애퍼튜어, 천공 혹은 다른 수단(이들에 제한되지 않음)일 수 있는 하나 이상의 개구 및 내부 체적을 포함하는 하나 이상의 디퓨저 튜브를 포함한다. 하나의 특정 실시예에서 디퓨저 튜브는 다공성이며 다공성 튜브로부터 불활성 혹은 N2 가스의 층류(laminar flow)를 제공하기 위해 0.2 미크론(㎛) 혹은 그보다 작은 평균 기공 크기를 포함한다. 본 실시예 혹은 다른 실시예에서 디퓨저 튜브는 디퓨저 튜브의 내부 체적을 통해 예컨대 N2 와 같은 불활성 가스를 공급하고 디퓨저 튜브의 개구 또는 기공을 통해 리저버 내의 용융 땜납의 표면 및 전달된 공작물에 의해서 획정되는 영역으로 내보내지는 불활성 가스 공급원과 유동 상태로 연통한다.
다공성 디퓨저 튜브들 중 적어도 하나를 에워쌓음으로써 여기서 기술된 장치는 디퓨저 튜브의 개구 혹은 기공의 땜납 스프래싱 및 플럭스 기상 응축으로부터 막힘 현상(clogging)을 방지함으로써 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 하나 이상의 니즈(needs)를 만족한다. 이와 관련하여 중앙 디퓨저 튜브는 전형적으로 2 개의 땜납 웨이브 사이에 상주하기 때문에 중앙에 위치한 디퓨저 튜브가 막히는 문제를 해결하는 것은 어려운 일이다. 종종 2개의 웨이브 사이의 거리는 디퓨저의 직경의 거리와 대략 같으므로, 중앙 디퓨저 부근의 개방 슬롯을 보호 쉘에 제공하기 위한 공간으론 불충분하다. 본 장치의 일실시예는 중앙 디퓨저를 인클로저 내에 하우징함으로써 이러한 문제를 해결한다. 인클로저는 보틀넥의 상부 상에 커버가 있는 ‘보틀넥’ 타입의 외형을 포함하며, 인클로저의 베이스는 용융 땜납 저장조 내에 적어도 부분적으로 침지되며 목부는 용융 땜납 표면으로부터 그 모습이 드러난다. 땜납 웨이브 상의 불활성 가스 블랭킷은 인클로저 목의 상부에 있는 개구로부터 생성 가능하다.
본 명세서에서의 하나 이상의 실시예에 있어서, 여기에서 설명되는 인클로저의 목부(neck)는 하나 이상의 구멍 또는 다른 개구를 포함한다. 상기 하나 이상의 구멍은, 땜납이 엔클로저의 목부를 통과할 수 있게 하도록 구성되며, 이에 따라 특히 엔클로저가 2개의 땜납 파동 사이에 위치설정될 때 땜납 저장소 내에서 땜납의 흐름을 개선한다. 상기 구멍은, 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 또는 땜납이 통과하여 유동하도록 허용되게 마련되는 임의의 다른 형상일 수 있다. 마찬가지로, 하나보다 많은 구멍이 채용될 때, 상기 구멍은 임의의 배치로, 예컨대 목부의 길이를 따라 수평선에 또는 지그재그 배치로 배열될 수 있다. 상기 하나 이상의 구멍은, 땜납 흐름을 개선하려는 목표가 달성되도록 하는 임의의 크기일 수 있고 엔클로저의 전체 치수에 따라 좌우될 것이다. 특정 실시예에 있어서, 엔크로저의 목부에 있는 하나 이상의 구멍은 직경이 약 1/4 인치 내지 약 1 인치, 또는 직경이 약 3/8 인치 내지 약 7/8 인치, 또는 직경이 약 1/2 인치 내지 약 3/4 인치의 범위일 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 있어서, 커버는, 목부와 커버 사이에 개방 공간을 형성하기 위해 그리고 불활성 가스가 목부의 상부에서 개구를 빠져나갈 때 불활성 가스의 흐름을 안내하기 위해 인클로저의 목부 위에 위치 설정된다. 상기 커버는 목부로부터 분리 및 탈착될 수 있거나, 또는 커버를 적소에 유지하기 위해 하나 이상의 지점에서 목부에 고정될 수 있다. 커버가 목부로부터 분리 및 탈착될 때, 커버를 다른 표면, 예컨대 장치의 벽 또는 하우징과 같은 표면에 하나 이상의 지점에서 그리고 임의의 적절한 부착 방법에 의해 고정함으로써 커버가 적소에 유지될 수 있다. 예를 들면, 커버는 하나 이상의 스크류, 핀, 클립에 의해, 용접에 의해, 또는 다른 메커니즘에 의해, 목부에 부착될 수 있거나, 장치의 벽에 부착될 수 있거나, 또는 다른 표면에 부착될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 장치 및 방법의 장점은 다음 중 하나 이상을 포함한다. 1) 디퓨저는 둘러싸이게 되며, 이에 따라 튀기는 땜납에 의한 튜브 개구의 잠재적인 막힘이 방지된다. 2) 인클로저의 목부의 부분은 좁고, 고온이 되어 튀긴 땜납의 응고 및 유동(flux) 증기 응축에 대한 가능성을 없애는 열 전도성 재료로 구성된다. 3) 인클로저의 목부는 특정 실시예에 있어서 액체 유동과 접촉할 때 유동 드로스에 의한 코팅을 최소화하기 위해 비점착성 코팅 또는 재료로 코팅될 수 있다. 4) 엔클로저의 목부는, 파동의 동적 운동을 차단하거나 방해하지 않는 상태에서 2개의 땜납 파동 사이의 좁은 공간에 끼워지도록 디퓨저 튜브를 수용하는 베이스보다 좁은 직경으로 제조될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 예컨대 2000 PPM(parts per million) 미만과 같은 낮은 산소 판독값은, 본 명세서에서 설명되는 엔클로저 내에 적어도 하나 이상의 디퓨저 튜브를 수납함으로써 달성될 수 있고, 이때 산소 측정은 땜납 포트(solder pot) 위로 회로보드가 전혀 로딩되지 않은 상태에서 행해진다.
구체적인 일 실시예에 있어서, 디퓨저 튜브들 중 적어도 하나는 보호용 인클로저의 베이스 내에 수납되며 엔클로저의 적어도 일부는 높은 온도에서 유지되도록 용융 땜납에 침지된다. 이런 실시예 또는 다른 실시예에서, 베이스에 가장 인접한 인클로저의 목부의 일부분은 목부의 상부 부분을 고온으로 유지시키기 위한 열 전도체로서 또한 기능을 한다. 동일한 또는 다른 실시예에서, 인클로저의 베이스 및 목부의 예열 또는 열전도로 인해, 인클로저를 탈출하는 불활성 가스는, 예컨대 약 160℃ 내지 약 220℃ 또는 약 170℃ 내지 약 210℃ 또는 약 180℃ 내지 약 200℃와 같이 뜨겁다. 몇몇 실시예에서, 불활성 가스는 주위 온도에서 디퓨저 튜브로 공급되고, 대략 180℃ 내지 200℃에서 인클로저의 목부를 탈출하도록 인클로저를 통해 이동할 때 가열된다. 다른 실시예에서, 가스는 예열될 수도 있다. 웨이브 솔더링 기계 내에 뜨거운 불활성 가스를 사용하는 것은 불완전하거나 일관성 없는 배럴 필과 같은 솔더링 결함을 감소시키는데 유리하다. 배럴 필 결함은 온도 구배에 의해 유발되며, 뜨거운 불활성 가스가 X-Y 및 Z 방향으로 공작물을 가로지르는 온도 구배를 최소화하도록 채용될 수도 있다.
특정한 일 실시예에서, 본 명세서에 기술된 장치 및 방법은 한 쌍의 땜납 웨이브 사이의 공간 제한을 고려한다.
이와 관련하여, 목부 및 캡의 단면의 크기는 약 5㎜ 내지 약 8㎜의 범위로 최소화될 수 있다. 인클로저의 베이스의 직경은 약 13㎜ 내지 약 20㎜ 또는 약 15㎜의 범위일 수 있다. 이런 직경은 웨이브 솔더링 기계의 구성에 따라 변화될 수도 있으며, 확대되거나 축소될 수 있다. 특히, 사용된 솔더링 장비의 치수에 따라 인클로저의 목부 부분의 높이를 변경하는 것이 바람직할 수도 있다.
중앙 디퓨저 튜브 및 하나 이상의 측부 디퓨저 튜브를 포함하는 임의의 실시예에선, 중앙 디퓨저 튜브만이 본 명세서에 기술된 인클로저에 매설된다. 다른 실시예에선, 중앙 디퓨저 및 하나 이상의 측부 디퓨저가 본 명세서에 기술된 인클로저에 매설된다.
상술된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 장치는 하나 이상의 디퓨저 튜브 및 내부 체적을 수용하는 하우징을 포함한다. 임의의 실시예에서, 튜브는 복수의 땜납 웨이브 사이에, 땜납 저장조의 보드 입구측에, 땜납 저장조의 공작물 출구 측부에 또는 이들의 조합체에 위치될 수도 있다. 임의의 실시예에서, 하나 이상의 튜브는, 불활성 가스의 디퓨저 튜브 내로의 유동과, 인클로저의 적어도 일부분이 용융 땜납에 접촉되거나 용융 땜납 내에 침지되는 체적부 외부로의 불활성 가스의 유동을 허용하기 위해, 내부 체적을 갖는 병형상 인클로저를 추가로 포함할 수도 있다. 인클로저는 불활성 가스가 목부를 통해 마우스 및 캡에 의해 형성된 개구 외부로 그리고 분위기 내로 유동하는 것을 허용하는 개구 및 캡을 갖는 목부를 추가로 포함한다. 임의의 실시예에서, 인클로저의 목부의 개구에 대한 캡의 단면은 역전된 U자 형상, V자 형상 또는 C자 형상이다. 하나 이상의 측부 디퓨저가 매설된 것과 같은 다른 실시예에선(예컨대, 도 5a 참조), 장치의 하부면이 불활성 가스에게 장치 및 용융 땜납 표면에 의해 형성된 분위기 내로의 방향을 제공하기 때문에, 인클로저는 캡을 갖지 않는다.
임의의 실시예에서, 인클로저의 적어도 일부분은 예컨대, 하나 이상의 측부 디퓨저 튜브를 위한 인크로져와 같이, 장치의 수직 벽의 일부일 수도 있다. 하나 이상의 디퓨저 튜브를 인클로저 내에 그리고 솔더링 배스 내에 배치하는 것은, 용융 땜납이 다공성 튜브의 개구를 막는 것을 방지하는 인클로저 내에 디퓨저 튜브가 수용되기 때문에, 침지 및/또는 다공성 튜브의 솔더링 배스와의 직접 접촉과 같은 종래 기술과 관련된 상술된 문제점을 방지한다.
본 명세서에 기술된 장치 및 방법의 특정한 일 실시예에서, 인클로저 베이스의 적어도 일부, 목부, 캡 또는 이들의 조합체는 비점착성 코팅 또는 재료를 포함한다. 비점착성 코팅의 예는 Teflon 비점착성 코팅(Teflon은 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀폰사에서 제조됨)이라는 상표로 입수할 수도 있는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 코팅이다. 본 명세서에 기술된 장치의 일 실시예에서, 인클로저는 베이스, 목부 및 캡을 포함한다. 이런 실시예 또는 다른 실시예에서, 선택된 비점착성 코팅은 무연 웨이브 솔더링 공정에서 통상 사용되는 용융 땜납의(예컨대, 약 260℃까지의)온도에서 또는 온도 이상에서 완전성을 유지해야한다. 보다 구체적인 실시예에서, 비점착성 코팅은, 대한민국의 더몰론사(Thermolon Ltd.)에서 제조되고 450℃에서 완전성을 유지할 수 있으며 고온에서 유독성 증기의 생성을 방지하는, Thermolon 비점착성 코팅, 무기(광물계) 코팅을 포함한다.
중앙 디퓨저 튜브가 C자 형상, U자 형상 또는 V자 형상 캡을 갖는 병형상 인클로저 내에 존재하고 한 쌍 이상의 땜납 웨이브 사이에 추가로 존재하는 특정한 일 실시예에서, 땜납 저장조 내의 용해된 플럭스는 인클로저의 목부, 캡, 또는 융용된 땜납의 지속적인 역학적 운동으로 인한 1차 웨이브와 2차 웨이브 사이에 위치된 인클로저의 목부와 캡 양자 모두와 직접 접촉할 수 있다. 인클로저 목부 및/또는 캡 표면 상의 액체 플럭스가 증발되거나 열분해될 때, 고체 플럭스는 인클로저 목부 및/또는 캡 상에 잔류될 수도 있다. 따라서, 비점착성 코팅은 장치의 통상적인 유지보수의 시간 및 비용을 감소시키기 위해 인클로저 베이스, 목부, 캡 또는 이들의 조합체에 도포될 수도 있다. 또한, 비점착성 코팅은 세척을 용이하게 하기 위해 장치의 내부 표면 또는 최상부 커버의 내부 표면의 적어도 일부분에 도포될 수 있다.
본 명세서에 기술된 장치 및 방법의 또 다른 실시예에서, 장치는 이동 트랙 상에 장착된 선택적인 커버를 추가로 포함함으로써 공작물이 통과하는 터널을 형성한다. 선택적인 커버는 커버 아래의 분위기로부터 플럭스 증기를 수집할 수 있는 웨이브 솔더링 기계의 통기용 배기구와 유체 연통하는 통기구를 추가로 포함한다. 일 실시예에서, 추가적인 커버는 기계의 통기용 배기구에 연결된 중심 구멍을 갖는 단일 층 금속 커버로 제조된다. 다른 실시예에서, 추가적인 커버는 이중 층 금속 시트로 제조되고, 이중 층 공간이 용해로 통기용 배기구에 연결되어 경계부 가스 트랩을 형성한다. 특정한 일 실시예에서, 금속 시트의 2개의 층 사이의 거리는 약 1/8인치 내지 약 1/4인치의 범위일 수 있다. 공작물 또는 회로보드가 커버 아래로 진행할 때, 솔더링 영역 내부에서 생성된 플럭스 증기는 경계부 가스 트랩을 통해 수집되면서 땜납 저장조를 둘러싸는 공기는 또한 이중 층 공간 내에 포획될 수 있어서, 양호한 불활성화 성능을 보장한다. 땜납 저장조의 최상부 상에 공작물 또는 회로보드가 존재하지 않는 경우에는, 본 명세서에서 기술된 바와 같이 불활성화 장치에 매설된 하나 이상의 디퓨저로부터 생성된 불활성 가스는 커버의 이중 층 공간 아래의 체적부로 흡입됨으로써 경계부 불활성 가스 커튼을 형성하여, 공기가 체적부로 유입되는 것을 최소화할 수 있다.



그림 1은 본 명세서에 기술된 장치 및 방법에 사용되는 다공성 튜브 또는 디퓨저의 일 실시예를 제공한다. 다공성 튜브(10)는, 질소와 같은 불활성 가스 및/또는 비제한적인 다른 불활성 가스(예컨대, 아르곤, 헬륨, 네온 등), 수소 또는 이들의 조합체와 같은 다른 가스가 관통하여 유동할 수 있고 불활성 가스 공급원과 유체 연통하는, 내부 체적(15)을 갖는 원통형 튜브로서 도시되어 있다. 일 실시예에서, 다공성 튜브(10)는 스테인레스강으로 제조된다. 그러나 땜납 재료에 대해 반응하지 않는 한, 다공성 튜브(10)를 위한 다른 재료가 또한 적용될 수 있다. 다공성 튜브(10)는 기상 도관 또는 다른 수단을 통해 불활성 가스 공급원과 유체 연통한다. 다공성 튜브(10)는 내부 체적(15)으로부터 솔더링 베스, 인클로저의 내부 체적, 용융 땜납의 표면과 솔더링될 공작물의 하면에 의해 형성되는 분위기, 또는 그 조합으로 가스의 유동을 허용하는 복수 개의 천공부, 기공 또는 홀(20; 본 명세서에서는 대체로 ‘천공부’라고 칭함)을 더 포함한다. 다공성 튜브(10)는 원통형이고 원형 단면을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 환형, 정방형, 장방형, 타원형 등과 같은 다른 기하학적 형태가 사용될 수 있다는 것이 예상된다.
천공부(20)는 그림 1의 실시예에 도시되고 솔더링 저장조의 전체 길이에 걸쳐 분배된 바와 같이, 예컨대 원형 홀에 의해 가스 유동이 좁게 지향되도록 구성된다. 다른 실시예에서, 천공부(20)는 길이 방향 홀 또는 슬릿일 수 있다. 이들 또는 다른 실시예에서, 천공부(20)는 가스의 유동을 내부 체적(15)으로부터 솔더링 베스 내로 및/또는 솔더링 베스와 공작물 사이의 간격 내로 더욱 지향시키도록 모따기 가공되거나 경사질 수 있다. 천공부(20)의 평균 기공 크기의 범위는 0.05 미크론 내지 100 미크론, 또는 0.1 내지 10 미크론 또는 0.2 내지 5.0 미크론일 수 있다. 한 가지 특정한 실시예에서, 천공부(20)의 평균 기공 크기는 약 0.2 미크론 이하이다. 다공성 튜브(10) 상의 천공부의 크기 및 개수는 다공성 튜브의 밖으로 기상 N2의 층류를 몰아내도록 최적화된다. 이들 또는 다른 실시예에서, N2 및/또는 다른 불활성 가스의 층류는 비활성이 될 솔더링 영역(예컨대, 공작물, 컨베이어 벨트 등)의 경계로부터 침입하는 공기를 최소화하기 위해 바람직하다.




그림 2, 그림 3, 그림 4, 그림 5 및 그림 6은 2개의 분해된 등각 투영도, 조립된 등각 투영도, 및 전술한 하나 이상의 천공부(20`)를 구비하는 디퓨저 튜브(10`)를 포함하는 인클로저(2000)의 2개의 분해 측면도를 제공한다. 여기서 설명된 바와 같이, 폐쇄된 디퓨저 튜브는 중앙 디퓨저 튜브, 하나 이상의 측면 디퓨저 튜브, 또는 이들의 임의의 조합으로서 사용될 수 있다. 디퓨저 튜브(10`)는 하나 이상의 천공부(20`)를 갖고 인클로저(2010)의 베이스 내에 수용된다. 베이스(2010)는 불활성 가스 공급원(도시 생략)과 유체 연통하고 디퓨저 튜브(10`)를 수용하며, 화살표(2017)로 도시된 바와 같이 내부 체적(2015) 내로 그리고 디퓨저 튜브(10`) 내로 불활성 가스 공급원의 유동을 허용하는 내부 체적(2015)을 포함한다. 다공성 튜브를 디퓨저 튜브(10`) 내에 봉입하는 것은 플럭스 및 솔더에 의한 디퓨저 개구의 폐색 기회를 최소화할 수 있다고 생각된다. 디퓨저 튜브(10`)와 그 둘레의 베이스(2010)가 원통형이고 원형 단면을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 환형, 정방형, 장방형, 타원형 등과 같은 다른 기하학적 형태가 사용될 수 있다고 생각된다. 인클로저(2000)는 베이스(2010)와 내부 체적(2025)에 근접하고 베이스의 내부 체적과 유체 연통하는 목부(2020)를 더 포함한다. 인클로저(2000)는 개구(2027)를 형성하는 목부(2020)의 마우스에 근접한 캡(2030)을 더 포함하는데, 개구를 통해 불활성 가스가 화살표(2029)로 도시된 바와 같이 외측을 향해 유동한다. 작동 중에, 불활성 가스는 공급원(도시 생략)으로부터 디퓨저 튜브(10`)를 통해 베이스(2010)의 내부 체적(2015) 내로 천공부(20`)를 통해 외측으로 그리고 화살표(2029)로 도시된 방향으로 목부(2020)의 내부 체적(2025) 내로 통과한다. 몇몇 실시예에서, 도 3 및 그림 6에 도시된 바와 같이, 인클로저(2000)의 목부(2020)는 솔더가 통과할 수 있는 하나 이상의 홀(2023)을 포함할 수 있고, 이에 따라 솔더링 기계 내에서 땜납 유동을 향상시킬 수 있다.




그림 7, 그림 8 및 그림 9는 본 명세서에서 설명되는 인클로저의 일 실시예의 평면도, 등각 투영도 및 측면도를 각각 제공한다. 그림 7 및 그림 9를 참조하면, 장치(30)는 웨이브 솔더링 기계(70) 상에 위치되어 웨이브 솔더링 동작 중에 불활성 가스 분위기를 제공한다. 웨이브 솔더링 기계(70)는 융용 땜납(80)을 수용하는 땜납 저장조(75)와 땜납 펌프에 의해 발생되는 하나 이상의 땜납 웨이브(도시 생략)를 사출하는 하나 이상의 노즐(185)을 포함한다. 그림 7 내지 그림 9를 참조하면, 장치(30)는 장치의 나머지 부분으로부터 제거될 수 있는 상부면(35)을 갖고 있어, 드로스의 제거가 최종 사용자에게 비교적 용이하게 한다. 상부면(35)은 적어도 하나의 개구(40)를 더 포함하고, 이 개구를 통해, 땜납 저장조(75) 내에 수용된 용융 땜납(80)으로부터 방출되는 적어도 하나의 땜납 웨이브가 노즐(185)을 통과하여 이동 트랙을 따라 통과하는 공작물과 접촉된다. 그림 7 내지 그림 9를 참조하면, 장치(30)는 땜납 저장조(75)의 에지의 꼭대기에 안착하는 장치(30)의 바닥에 적어도 하나의 홈(45)을 더 포함한다. 특정한 실시예에서, 장치(30)는 땜납 저장조(75)의 꼭대기에 장치(30)의 배치를 허용하고 그림 7 및 그림 9에 도시된 바와 같이 땜납 포트(solder pot) 영역 밖에 전방 및 후방 디퓨저(155)를 배치하는 2개 이상의 홈을 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명되는 장치의 다른 실시예는 전방 디퓨저(155)를 납조 영역 밖에 배치하도록 단하나의 홈을 가질 수 있다.






본 명세서에 설명되는 장치의 또 다른 실시예는 하나 이상의 홈이 아니라 장치가 땜납 저장조 상에 배치 또는 위치되게 하고 그림 10 및 그림 11과 그림 12 및 그림 13에 도시된 실시예들과 같이 모든 디퓨저들을 납조 영역 내에 배치하는 복수 개의 플랜지를 갖는다. 다시 그림 7 내지 그림 9를 참조하면, 홈(45)의 측벽과 전방벽(33) 또는 후방벽(37)은 장치(30) 내에 다공성 튜브(10`)의 배치를 허용하는 챔버를 형성한다. 다공성 튜브(10`)는 배관(그림 7에 점선으로 도시됨)을 통해 불활성 가스 공급원(65)에 유체 연통된다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에서 설명되는 장치 및 방법에 사용되는 불활성 가스는 질소, 수소, 다른 불활성 가스 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 불활성 가스는 다공성 튜브(10`) 내로 도입되기 전에 예열된다. 그림 7 내지 그림 9에 도시된 실시예는 웨이브 솔더링 기계의 구성에 따라 변경될 수 있다는 것을 알아야 한다.
이하, 그림 8 및 그림 9를 참조하면, 장치(30)는 용융 땜납 표면, 공작물, 전방벽(33), 후방벽(37), 및 측벽(43, 47)에 의해 형성되는 내부 체적(69)을 더 포함한다. 장치(30)는 인클로저 내에 수용되는 복수 개의 천공부(도시 생략)를 갖는 적어도 하나의 디퓨저 튜브(10`)를 더 포함하고, 여기서 베이스(2010)의 적어도 일부는 용융 땜납 저장조 내에 침지되어 중앙에 있는 베이스(2010)와 목부(2020)를 용융 땜납의 용융점을 초과하는 온도로 가열시키도록 작용한다.
그림 8은 본 명세서에서 설명되는 장치(30)의 실시예의 등각 투영도를 제공한다. 그림 8 및 그림 9를 참조하면, 장치(30)는 웨이브 솔더링 기계(70) 상에 배치되어 웨이브 솔더링 동작 중에 불활성 가스 분위기를 제공한다. 웨이브 솔더링 기계(70)는 용융 땜납(80)을 수용하는 땜납 저장조(75)와, 땜납 펌프에 의해 발생되는 하나 이상의 땜납 웨이브(115)를 사출하는 하나 이상의 노즐(185)을 포함한다. 장치(30)는 장치의 나머지 부분으로부터 제거 가능하여 최종 사용자가 드로스 제거를 비교적 용이하게 하는 상부면(35)을 갖는다. 상부면(35)은 적어도 하나의 개구(40)를 더 포함하고, 이 개구를 통해, 땜납 저장조(75) 내에 수용된 용융 땜납(80)으로부터
방출되는 적어도 하나의 땜납 웨이브가 노즐(185)을 통과하여 이동 트랙을 따라 통과하는 공작물과 접촉된다. 다른 실시예에서, 본 명세서에서 설명되는 장치는 땜납 저장조 상에 장치가 배치 또는 위치되게 하는 복수 개의 플랜지를 포함할 수 있다. 다공성 튜브(10`)는 불활성 가스 공급원에 배관을 통해 유체 연통한다. 전술한 바와 같이, 본 명세서에서 설명되는 장치 및 방법에 사용되는 불활성 가스는 질소, 수소, 다른 불활성 가스(예컨대, 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤, 제논 등), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 불활성 가스는 다공성 튜브(10`) 안으로 유입되기 전에 사전 가열된다. 그림 7 내지 그림 9에서 도시된 실시예는 웨이브 솔더링 기계의 구성에 따라 변할 수 있다.
그림 9, 즉, 본 명세서에서 정의된 장치(30)의 실시예의 측면도를 참조하면, 장치(30)는 도시된 바와 같이 땜납 저장조(75)의 적어도 하나의 에지상으로 홈(45)을 배치시킴으로서 웨이브 솔더링 기계(70)의 상단에 배치된다.
땜납 저장조(75)는 그 내부에 포함된 용융 땜납(80)을 가진다. 이동 트랙은 솔더링될 공작물(100)을 도시된 화살표(105)에 표시된 위쪽 방향으로 운반한다. 적어도 하나의 땜납 펌프는 노즐(185)을 통해 복수의 땜납 웨이브(115)를 발생시키도록 사용된다. 복수의 땜납 웨이브(115)는 장치(30) 내의 개구를 통해 공작물(100)의 밑면을 접촉한다. 둘러싸인 다공성 디퓨저 튜프 안으로 유입된 불활성 가스는 남땜 저장조(75)의 바깥에 있는 체임버에 수용된다. 그림 9에 도시된 실시예에서, 디퓨저 튜브(155)는 땜납 저장조(75)의 입구 및 출구에 배치된다. 추가적인 실시예에서, 하나 이상의 디퓨저 튜브(10`)는 땜납 웨이브의 방향에 수직으로 지향될 수 있다. 적어도 하나의 디퓨저 튜브(10`)는 내부 체적을 갖는 기저부(2010), 내부 체적 및 개구(2027)를 갖는 목부분(2020)과, 목부분(2027)의 개구에 인접하는 캡(2030)을 포함하는 인클로저(enclosure) 내에 수용된다. 기저부(2010)와 목부분(2020)과 같은 인클로저의 적어도 일부분은 땜납(80) 내에 침지된다. 불활성 가스는 공작물(100)의 아래에 그리고 용융 땜납(80)의 표면 위에 참조번호 120으로 도시된 영역 또는 분위기를 채운다.
그림 10과 그림 11은 본 명세서에서 설명된 장치(930)의 실시예의 측면도 및 평면도를 제공하며, 제1 다공성 튜브(955), 제2 다공성 튜브(955`)와, 중앙 디퓨저 튜브(10`)는 납땝 저장조(975)의 내부에 있고, 중앙 디퓨저 튜브(10`)는 인클로저 내부에 수용되고, 인클로저의 적어도 일부분은 땜납 저장조(975) 내에 담궈져 있다. 장치(930)는 그림 7 내지 그림 9에서 묘사된 것과 같이, 전면 및 후면 또는 제1 및 제2 디퓨저를 땜납 저장조(975)의 외부에 배치하도록 홈을 가지지 않는다. 대신에, 장치(930)는 자신을 땜납 저장조(975)의 상단에 배치되게 하는 복수의 핑거(967)를 갖는다. 장치(930)는 참조번호 955 및 955`로 도시된 것과 같은 적어도 하나의 다공성 튜브를 수용하는 적어도 하나의 체임버(950)를 한정하는 금속과 같은 금속의 이중벽으로 구성되게 도시된다. 공작물(923)은 화살표(925)에 의해 표시된 방향으로 상기 장치(930)를 이동하고, 노즐(985)로부터 방출된 복수의 용융 땜납 웨이브와 접촉된다. 복수의 다공성 튜브는 N2와 같은 불활성 가스 공급원(미도시)과 유체로 연결되며, 이 공급원은 불활성 가스 분위기 또는 N2 분위기를 이 튜브를 통해, 챔버(950) 안으로, 참조번호 930으로 표시된 물질의 이중층에 의해 한정되는 용적 안으로, 그리고, 땜납 저장조(975) 내의 용융 땜납의 표면, 공작물(923)과, 장치(930)의 벽에 의해 한정되는 내부 체적(969) 안으로 제공한다.
그림 12 및 그림 13은 일 실시예의 측면도 및 평면도를 제공하며, 제1 다공성 튜브(555), 제2 다공성 튜브(555`)와, 제 3 다공성 튜브(555")는 땜납 저장조(575)의 내부에 배치되고, 각 다공성 튜브는 인클로저 안에 둘러 싸여 있고, 인크로져(2020")의 기저부의 적어도 일부분은 용융 땜납(580) 내에 담그어져 있고, 땜납의 용융점 위의 온도까지 인클로저를 가열한다. 장치(530)는 제1 및 제2 디퓨저를 땜납 저장조 영역(575)의 밖에 배치하도록 홈을 가지지 않는다. 장치(530)는 자신을 땜납 저장조(575)의 상단에 배치되게 하는 복수의 플랜지(567)를 가진다.



그림 14은 공작물이 관통하여 이동되도록, 장치(30)와 이동 트랙(미도시) 위에 배치되는 선택적 커버(90)의 등축도를 제공한다. 관측 가능하게 하는 유리창(95)을 구비한 선택적 커버(90)가 도시된다. 선택적 커버(90)는 솔더링 스테이션의 분위기 내의 임의의 플럭스(flux) 증기를 제거하도록 웨이브 솔더링 기계의 통기용 배기구을 사용해 유체 연통하는 통기구(97)를 또한 갖는다.
그림 15는 땜납 저장조(880)의 상단에 선택적 커버(890)를 또한 포함하여, 관통하도록 이동 트랙(900)상에 지지된 공작물을 위한 터널을 형성하게 하는 장치(830)의 실시예를 제공한다. 그림 15는 장치(830)의 단부도를 제공한다. 특정 실시예에서, 선택적 커버(890)는 웨이브 솔더링 기계의 통기용 배기구를 사용해 유체 연통한다. 선택적 커버(890)는 금속 시트 또는 다른 적절한 물질의 이중층으로 구성되고, 이중층 공간은 경계 가스 트랩(trap)을 형성하는 노(furnace)의 통기용 배기구에 연결된다. 특정 실시예에서, 시트의 두 개의 층들간의 거리는 1/8" 내지 1/4" 범위일 수 있지만 이러한 범위에 제한되지는 않는다. 그림 15에 도시된 실시예에서, 선택적 커버(890)는 불활성 가스 공급원(미도시)과 유체 연통하는 불활성 가스 입구(895)를 포함하여, 솔더링 영역으로부터 배출되는 플럭스 증기와 공기를 제거하는 것을 추가적으로 도울 수 있다. 특정 실시예에서, 회로기판이 커버(890) 밑으로 통과할 때, 솔더링 영역 내부에서 발생된 플럭스 증기는 경계 트랩을 통해 수집될 수 있는 한편, 땜납 저장조(870) 주변의 공기는 양호한 불활성 분위기를 보장하는 것을 돕는, 커버(890) 밑의 이중 층 공간 내에 또한 포획될 수 있다. 땜납 저장조(870)가 공작물에 의해 덮히지 않는 경우에, 복수의 다공성 튜브에 의해 발생된 불활성 가스는 커버(890)의 이중층 공간 내에 유입될 수 있어서, 외부 환경으로부터 땜납 저장조(870) 위의 분위기(920) 안으로 진입하는 공기를 최소화하도록 경계 불활성 가스 커튼을 형성하게 할 수 있다.

예
비교 예시1: 중앙 디퓨저의 초기 설계 
그림 16에 도시된 바와 같이, 땜납 저장조 위에 적재된 회로 기판 없이, 그리고 상단 커버가 없이 땜납 저장조의 상단 공간 주위의 산소(O2) 농도 측정이 얻어졌다. 그림 16을 참조하면, 다음과 같은 위치들에서 측정되었다: 지점a(제1 땜납 웨이브의 좌측 에지 근처); 지점b(제1 웨이브의 중앙 표면 근처); 지점c(두 개의 땜납 웨이브들 사이); 지점d(제2 땜납 웨이브의 중앙 표면 근처); 및 (제2 땜납 웨이브의 오른쪽 에지 근처).
중앙 디퓨저를 위한 두 개의 상이한 설계들은 표 1 및 그림2에 도시된 바와 같이 산소 농도 측정에 기초하여 평가되었다. 표 1은 제1 설계와 관련된 결과이다. 제1 설계에서, 중앙 디퓨저는 금속 보호 튜브 내부에 둘러싸여 있다. 보호 튜브는 불활성 가스의 흐름을 가능케 하는 개방 슬롯의 다수의 행들(rows)을 포함하고, 비점착성(non-sticking) 특성을 제공하도록 PTFE 코팅에 의해 코딩된다. 표 2에서, 중앙 디퓨저 튜브는 슬롯형의(slotted), 코팅된 보호 튜브 안으로 또한 둘려 싸여 있었지만, 자신의 표면상에 슬롯들의 다수의 행들을 갖지않고, 아래쪽 방향으로 대면하는 세로 방향의 두 개의 슬롯을 가졌다.
표 1 및 표 2에서, 유량은 시간당 입방미터(㎥/hr)로 제공되고, 3개의 유량 판독은 좌측/중앙/우측 또는 전방/중앙/후방 디퓨저(diffuser)에 대한 것이다. 측정된 산소 농도는 퍼센티지로 표현된다. 산소 측정 동안, 땜납 저장조 온도는 260℃로 유지되면서 2개의 땜납 웨이브가 발생되고 통기는 완전히 개방되었다. 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 둘 다의 경우의 산소 농도는 2000 ppm 또는 0.2%의 목표 레벨보다 상당히 높았다. 이들의 높은 산소 판독의 이유는 2개 웨이브 사이의 공간이 너무 타이트함으로써 중앙 디퓨저의 위치가 최적화될 수 없었기 때문이다. 짧은 시간의 플럭스 테스트(1 내지 2시간)가 수행되었다. PTFE 코팅된 보호 튜브가 플럭스 및 땜납에 의한 오염을 감소시키는데 효과적인 것으로 밝혀졌지만, 보호 튜브가 가열되지 않았기 때문에 오염을 완전히 없앨 수는 없었다.




예 2: 본 발명의 중앙 디퓨저 설계   
본 예는 산소 농도를 감소시키고 디퓨저 막힘을 막도록 설계되며 그림 2 내지 그림 4에 도시된 것과 유사하게 본 발명에 따라 인클로저에 중앙 디퓨저 튜브를 하우징한 결과를 입증한다. 본 실험에서, 중앙 다공성 튜브는 인클로저 내에 하우징되고 2개의 땜납 웨이브 사이에 위치되었다. 이러한 배치는 디퓨저 표면 상의 플럭스 증기의 응축과 땝납 스플래시의 응고에 의한 것과 같은 막힘 문제를 피할 수 있는 것으로 보인다. 예 1에서와 같이, 땜납 저장조 위에 공작물이나 커버 없이 산소 농도 측정이 수행되었다. 그림 17에 지정된 위치에서 상이한 N2 유동 배치로 땜납 저장조 둘레의 9개의 위치에서 O2 농도가 측정되었다. 예 2에서, 그림 17의 위치 b0 및 d0는 그림 16의 위치 b 및 d와 비교할 만하다. O2 측정 동안, 땜납 저장조 온도는 260℃로 유지되면서 2개의 땜납 웨이브가 발생되고 노의 파이프 라인을 통한 통기가 완전히 개방되었다. 유량은 시간당 입방미터(㎥/hr)로 제공되고, 3개의 유량 판독은 좌측/중앙/우측 또는 전방/중앙/후방 디퓨저에 대한 것이다. 측정된 데이터는 퍼센티지로 표현된 산소 농도이다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 대부분의 경우, 산소 농도는 목표 레벨, 예를 들어 2000 ppm 또는 0.2 %보다 낮았다. 또한, 플럭스를 사용한 이틀 검사에 기초하면, 디퓨저 막힘은 관찰되지 않았다. 산소 농도 측정에 대한 결과가 다음 표 3에서 제공된다.



예 3: 본 발명의 인클로저의 목부에 홀을 구비한 중앙 디퓨저 설계 
그림 3에 도시된 바와 마찬가지로 인클로저의 목부를 따라 홀을 갖는 중앙 디퓨저 설계에 대해서도 또한 산소 농도가 측정되었다. 상부 커버를 구비한 것과 공작물이 있는 것과 없는 것 둘 다에 대한 결과가 측정되었다. 산소 농도는 공작물의 로딩 없는 경우 대략 2000 ppm(0.20%)의 원하는 범위에 있었고, 공작물이 있는 경우에는 대략 500-600 ppm(0.05-0.06%)이었다. 또한, 중앙 디퓨저 둘레의 양호한 땜납 흐름이 관찰되었다.

예 4: 드로스(dross) 형성 - 본 발명의 중앙 디퓨저 설계
본 예는 본 발명에 따라 인클로저에 중앙 디퓨저 튜브를 하우징한 결과로서 드로스 형성의 감소를 입증한다.
장치는 좌측, 중앙, 및 우측 디퓨저 튜브에 6㎥/hr의 질소 유량으로 4.0 bar의 질소 압력으로 작동되었다. 드로스 형성은 작업물이 있는 경우와 없는 경우 그리고 땜납 저장조 위의 커버가 있는 경우와 없는 경우 매일(6시간의 작업 시간으로) 축적된 드로스의 양을 측정함으로써 결정되었다. 채택된 작업물은 350㎜ × 450㎜의 치수를 갖는 보드였다. 드로스 축적 결과는 표 2에 아래에서 보고되고, 불활성 가스를 제공하는 어떠한 장치가 채용되지 않은 기준치에 대하여 비교된다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 대부분의 경우 드로스 형성은 상당히 감소되었다.




* 적어도 테스트 일부 동안 디퓨저 막힘 및 감소
본 발명에 따른 장치 및 방법의 부가의 이점은 제조 및 재료비용의 감소, 개선된 솔더링 접합 품질 및 무연 솔더링 기술로의 단순화된 이행을 포함한다. 제조 및 재료비용에 관련해서, 조립 후 보드 세정에 대한 낮은 비용, 감소된 보드 결함 및 재작업, 및 더 높아진 생산 가동시간과 함께, 20~40%의 땜납 소비, 40~90%의 드로스 형성, 10~30%의 플럭스 소비 및 70-80%의 장비 보수의 감소가 관찰되었다. 여기에 개시된 장치의 부가의 이점은 이들이 용이하게 스케일링 업 또는 다운될 수 있고 다양한 상이한 치수를 갖는 땜납 포트에 맞도록 구성될 수 있다는 것이다. 특히, 여기에 기재된 인클로저의 목부는 2개의 땜납 웨이브 사이의 매우 좁은 공간에 들어맞기에 충분할 만큼 작고, 전체 디퓨저 인클로저 설계는 원하는 용례에 맞도록 수평으로, 수직으로, 또는 둘 다의 차원으로 조정될 수 있다.