KR100840229B1 - Ultra fine solder, method for manufacturing ultra fine solder and manufacturing apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 초미세 솔더 분말의 제조방법은 챔버 내부를 불활성 분위기로 형성시키는 단계, 상기 챔버 내부로 와이어를 공급하여 상기 챔버 내부의 양극과 음극 사이에 위치시키는 단계, 에너지를 공급하여 상기 공급된 와이어를 완전히 승화시켜 분말을 형성하는 단계 및 상기 분말을 분류하여 20㎛ 이하의 분말을 수집하는 단계를 포함한다.According to the present invention, a method of manufacturing an ultra fine solder powder may include forming an inside of a chamber in an inert atmosphere, supplying a wire to the inside of the chamber, and placing it between an anode and a cathode inside the chamber, supplying energy to the Completely subliming the wire to form a powder and classifying the powder to collect a powder of 20 μm or less.

초미세 솔더 분말, 펄스와이어 증발법, 과열 인자, 사이클론 방식 Ultra Fine Solder Powder, Pulsed Wire Evaporation, Superheat Factor, Cyclone Method

Description

초미세 솔더 분말, 초미세 솔더 분말의 제조방법 및 그 제조장치{ULTRA FINE SOLDER, METHOD FOR MANUFACTURING ULTRA FINE SOLDER AND MANUFACTURING APPARATUS USING THE SAME} ULTRA FINE SOLDER, METHOD FOR MANUFACTURING ULTRA FINE SOLDER AND MANUFACTURING APPARATUS USING THE SAME

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펄스 와이어 증발법에 따른 분말 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a powder manufacturing apparatus according to the pulse wire evaporation method according to an embodiment of the present invention.

도 2는 종래의 가스 아토마이징 방법에 의하여 제조된 분말의 크기 분포를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the size distribution of the powder produced by the conventional gas atomizing method.

도 3a 내지 3c는 본 발명의 실험예에 따라 분말포집장치의 A 위치 내지 C 위치에서 포집된 분말의 크기 분포를 나타내는 그래프이다. 3a to 3c is a graph showing the size distribution of the powder collected from the position A to position C of the powder collecting device according to the experimental example of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 각각 분말포집장치의 A 위치 내지 C 위치에서 포집된 분말의 조직사진이다.4A to 4C are tissue photographs of powder collected at positions A to C of the powder collecting device, respectively.

본 발명은 각종 솔더링 등에 적용할 수 있는 솔더 분말의 제조방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 펄스 와이어 증발법에 의해 20㎛ 이하의 크기로 형성되는 초미세 무연 솔더 분말의 제조방법 및 그 제조장치에 대한 것이다. The present invention relates to a method for producing solder powder that can be applied to a variety of soldering, and more particularly, to a method for producing ultra-fine lead-free solder powder that is formed in a size of 20 ㎛ or less by the pulse wire evaporation method and its manufacturing apparatus. It is about.

솔더링(soldering)은 현재 전자기기 제조에 필수적인 접합법인데, 보통 450℃ 이하의 온도에서 두 이종재료를 저융점 삽입 금속을 녹여서 접합하는 방식을 말한다. 이러한 솔더링은 두 이종재료간의 전기적인 접속을 가능하게 하고, 두 이종재료를 접합하여 그 위치를 고정시키며, 두 이종재료가 접합되는 부분으로 이물질이 침입하는 것을 막아 밀폐 효과를 거둘 수 있다. Soldering (soldering) is an essential bonding method for manufacturing electronic devices at present, and the two dissimilar materials are usually melted and joined at a temperature of 450 ° C. or lower by melting a low melting point metal. Such soldering enables electrical connection between two dissimilar materials, bonds two dissimilar materials to fix its position, and prevents foreign matter from entering into a portion where the two dissimilar materials are joined, thereby achieving a sealing effect.

이러한 솔더링에 쓰이는 솔더 분말은 솔더 페이스트 제조를 위해 사용되는 기본 소재이다. 이 솔더 분말은 최근 각종 전자제품이나 모바일 제품 등이 소형화함에 따라 반도체 패키지의 소형화 및 미세 피치화에 의해 실장밀도가 급격히 증가됨에 따라, 초 미세화의 요구가 더욱 증대되고 있다. The solder powder used for this soldering is the basic material used for manufacturing solder paste. In recent years, as the solder powder has been miniaturized as various electronic products and mobile products have been miniaturized, the mounting density is rapidly increased due to the miniaturization and fine pitch of the semiconductor package, and the demand for ultra miniaturization is further increased.

특히, 0.5mm 피치 이하에서는 구형의 분말로 솔더 페이스트가 만들어져야 한다. 구형의 분말을 사용했을 경우 각형의 분말에 비해 분말 표면에서 솔더 산화물의 양이 적어져 솔더의 품질이 양호하기 때문이다. 또한, 0.3mm 이하 미세 피치의 경우에는 분말의 직경이 20㎛ 이하가 요구되고 있다. In particular, solder paste should be made of spherical powder below 0.5mm pitch. This is because when the spherical powder is used, the amount of solder oxide is smaller on the surface of the powder than the square powder, and the solder quality is good. In addition, in the case of 0.3 mm or less fine pitch, 20 micrometers or less of powder diameters are calculated | required.

종래 이러한 솔더 분말의 제조방법으로는 가스 아토마이징 방법, 물 분무법이 있는데, 가스 아토마이징 방법이나 물 분무법에 의해 제조된 솔더 페이스트용 분말은 통상 50㎛ 수준이므로, 고밀도 부품이나 모듈화 부품 등에 적용할 수 있는 미세 피치용 페이스트 분말로 사용하는데 한계가 있다. Conventionally, such a solder powder manufacturing method includes a gas atomizing method and a water spraying method. Since the solder paste powder prepared by the gas atomizing method or the water spraying method is generally about 50 μm, it can be applied to high density parts or modular parts. There is a limit to using as a fine pitch paste powder.

또한, 한국공개특허 2002-0090657에서 전기 폭발법에 의해 나노 분말을 제조하는 방법이 개시되어 있지만, 초 미세 피치를 요구하는 솔더 페이스트의 용도로 사용할 수 있는 마이크로 단위의 분말을 제조하는 방법은 개시되어 있지 않다. 또 한 상기 전기 폭발법은 Ni이나 Cu와 같은 고융점의 순수 금속의 미세 분말을 제조하는데 사용될 수 있을 뿐 450℃ 이하인 저 융점 금속이나 그 합금의 미세 분말을 제조하기에는 많은 문제가 있다. In addition, although a method of manufacturing nanopowders by an electric explosion method is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0090657, a method of manufacturing a micro unit powder that can be used for a solder paste requiring ultra fine pitch is disclosed. Not. In addition, the electric explosion method can be used to produce fine powder of pure metal of high melting point such as Ni or Cu, but there are many problems to produce fine powder of low melting point metal or alloy thereof which is 450 ° C or less.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 펄스 와이어 증발법에 의해 0.3mm 이하의 미세피치용 솔더 페이스트에 사용되는 초미세 솔더 분말을 제조하는 방법을 제공함에 있다. The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a method for producing an ultra-fine solder powder used in the solder paste for fine pitch of 0.3mm or less by the pulse wire evaporation method. Is in.

본 발명에 따른 초미세 솔더 분말의 제조방법은 챔버 내부를 불활성 분위기로 형성시키는 단계, 상기 챔버 내부로 와이어를 공급하여 상기 챔버 내부의 양극과 음극 사이에 위치시키는 단계 및 에너지를 공급하여 상기 공급된 와이어를 완전히 승화시킨 후 응고시켜 분말을 형성하는 단계 및 상기 분말을 분류하여 20㎛ 이하의 분말을 수집하는 단계를 포함한다. According to the present invention, a method of manufacturing an ultra fine solder powder may include forming an inside of a chamber in an inert atmosphere, supplying a wire to the inside of the chamber, and placing it between an anode and a cathode inside the chamber, and supplying the supplied energy. Completely subliming the wire to solidify to form a powder, and classifying the powder to collect powder having a thickness of 20 μm or less.

이때, 상기 와이어 재료의 승화에너지에 대한 투입된 에너지의 비율이 0.5 내지 6의 범위에서 상기 공급된 와이어에 에너지가 공급되는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that energy is supplied to the supplied wire in the ratio of the input energy to the sublimation energy of the wire material in the range of 0.5 to 6.

또한, 상기 와이어의 공급 속도는 2,300mm/min 내지 4,400mm/min인 것이 바람직하다. In addition, the supply speed of the wire is preferably 2,300mm / min to 4,400mm / min.

또한, 상기 분말은 구형으로 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the powder is preferably formed in a spherical shape.

또한, 상기 챔버 내부에서 불활성 기체의 압력은 0.1 kg/cm2 내지 4 kg/cm2 인 것이 바람직하다. In addition, the pressure of the inert gas in the chamber is preferably 0.1 kg / cm 2 to 4 kg / cm 2 .

또한, 상기 분말을 분류하여 수집하는 것은 사이클론 방식에 의해 수행되는 것이 바람직하다. In addition, classifying and collecting the powder is preferably performed by a cyclone method.

한편, 본 발명에 따른 초미세 솔더 분말의 제조장치는 반응챔버 내부로 와이어를 직선화하여 공급하는 와이어 공급장치, 상기 와이어 공급장치에 의해 공급된 와이어가 펄스 와이어 증발법에 의해 분말로 형성되는 반응챔버, 상기 반응챔버 및 연결라인을 진공으로 배기시키는 진공펌프, 상기 진공으로 배기된 반응챔버 및 연결라인에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급장치, 연결라인 상에 설치되고 상기 형성된 분말을 입자 크기별로 포집하는 분말포집장치, 상기 와이어의 공급속도를 제어하고 상기 공급된 와이어가 완전히 승화되는 에너지를 상기 반응챔버에 공급하는 제어장치 및 상기 반응챔버, 진공펌프, 가스 공급장치 및 분말포집장치를 연결하여 폐쇄 순환계를 형성하는 연결라인을 포함한다.On the other hand, the ultra-fine solder powder manufacturing apparatus according to the present invention is a wire supply device for supplying the wire straight into the reaction chamber, the reaction chamber in which the wire supplied by the wire supply device is formed of powder by the pulse wire evaporation method And a vacuum pump for exhausting the reaction chamber and the connection line into a vacuum, a gas supply device for supplying an inert gas to the reaction chamber and the connection line exhausted into the vacuum, and collecting the powder formed on the connection line by particle size. A powder collecting device, a control device for controlling the supply speed of the wire and supplying the energy to which the supplied wire is completely sublimated to the reaction chamber, and a closed circulation system by connecting the reaction chamber, the vacuum pump, the gas supply device and the powder collecting device. It includes a connection line forming a.

이때, 상기 제어장치는 상기 와이어 재료의 승화에너지에 대한 투입된 에너지의 비율이 0.5 내지 6의 범위에서 상기 반응챔버 내부로 공급된 와이어에 에너지를 공급하는 것이 바람직하다.At this time, the control device preferably supplies energy to the wire supplied into the reaction chamber in the ratio of the input energy to the sublimation energy of the wire material is 0.5 to 6.

또한, 상기 와이어 공급장치가 와이어를 공급하는 속도는 2,300mm/min 내지 4,400mm/min인 것이 바람직하다.In addition, the wire supply speed is preferably 2,300mm / min to 4,400mm / min to supply a wire.

또한, 상기 가스 공급장치는 상기 반응챔버 내부에서 불활성 기체의 압력이 0.1 kg/cm2 내지 4 kg/cm2가 되도록 상기 반응챔버에 불활성 가스를 공급하는 것이 바람직하다.In addition, the gas supply device preferably supplies an inert gas to the reaction chamber such that the pressure of the inert gas is 0.1 kg / cm 2 to 4 kg / cm 2 in the reaction chamber.

또한, 상기 분말포집장치는 사이클론 방식에 의하여 상기 형성된 분말을 입자 크기별로 포집하는 것이 바람직하다.In addition, the powder collecting device preferably collects the formed powder by particle size by a cyclone method.

또한, 상기 분말포집장치의 포집 부위는 복수개 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a plurality of collecting portions of the powder collecting device are formed.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분말제조장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a powder manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 와이어 증발법에 의한 분말 제조 장치(100)는 와이어 공급장치(11)와 반응챔버(16)와 진공펌프(18)와 가스 공급장치(17)와 분말포집장치(14)와 제어장치(19) 그리고 이들 장치를 서로 연결하는 연결라인(20)으로 이루어져 있다.Powder manufacturing apparatus 100 by the pulse wire evaporation method according to an embodiment of the present invention is a wire supply device 11, the reaction chamber 16, the vacuum pump 18, the gas supply device 17 and the powder collecting device 14 and the control device 19 and the connection line 20 for connecting these devices to each other.

분말제조장치(100)의 와이어 공급장치(11)는 반응챔버(16) 내부로 와이어(12)를 공급하기 위한 장치로서, 반응챔버(16) 내부로 와이어(12)를 공급하기 이전에 와이어(12)를 롤러(21)에 의하여 직선화하는 역할을 한다. 그리고 이러한 와이어 공급장치(11)는 반응챔버(16) 내부로 와이어(12)를 공급할 때 공급속도를 일정한 속도로 제어하는 것이 중요하며, 이를 위해 공급속도를 조절하기 위한 장치(예를 들면 모터)가 설치되고 이러한 장치는 제어장치(19)에 의하여 제어된다. 또 한, 분말제조장치(100)의 와이어 공급장치(11)는 제어장치(19)에 의하여 반응챔버(16) 내로 공급되는 와이어(12)의 공급 속도 뿐만이 아니라 챔버(16) 내로 공급되는 와이어(12) 끝단의 위치도 제어된다.The wire supply device 11 of the powder manufacturing apparatus 100 is a device for supplying the wire 12 into the reaction chamber 16, and before supplying the wire 12 into the reaction chamber 16, the wire ( 12) serves to straighten by the roller 21. And it is important that the wire supply device 11 controls the supply speed at a constant speed when supplying the wire 12 into the reaction chamber 16, for this purpose (for example, a motor) for adjusting the supply speed Is installed and this device is controlled by the controller 19. In addition, the wire supply device 11 of the powder manufacturing apparatus 100 is not only a feed rate of the wire 12 supplied into the reaction chamber 16 by the control device 19 but also a wire supplied into the chamber 16 ( 12) The position of the tip is also controlled.

분말제조장치(100)의 반응챔버(16)는 진공 상태 또는 불활성 분위기 상태가 유지되도록 제어장치(19)에 의하여 제어되며, 반응챔버(16) 내에는 공급되는 와이어(12)가 음극으로 대전되도록 전원이 연결 된다. 그리고 와이어(12)의 끝단과 일정한 거리로 떨어진 위치에 양극이 설치된다. 또한 반응챔버(16)에는 유체 배출구(23)와 유체 유입구(24)가 설치되어 본 실시예에 의한 분말제조장치(100)는 전체적으로 폐쇄된 순환계를 유지하게 된다. The reaction chamber 16 of the powder manufacturing apparatus 100 is controlled by the controller 19 to maintain a vacuum state or an inert atmosphere state, and the wire 12 supplied in the reaction chamber 16 is charged to the cathode. Power is connected. And the anode is installed at a position away from the end of the wire 12 by a certain distance. In addition, the fluid discharge port 23 and the fluid inlet port 24 are installed in the reaction chamber 16 so that the powder manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment maintains the entire closed circulation system.

분말제조장치(100)의 진공펌프(18)와 가스 공급장치(17) 그리고 분말포집장치(14)는 반응챔버(16)와 연결된 연결라인(20) 상에 설치되며 이들은 제어장치(19)에 의하여 솔더 분말을 제조하기 위하여 최적 상태로 제어된다. The vacuum pump 18, the gas supply device 17 and the powder collecting device 14 of the powder manufacturing apparatus 100 are installed on a connection line 20 connected to the reaction chamber 16, which is connected to the control device 19. Thereby controlling the optimum state for producing the solder powder.

분말제조장치(100)의 진공펌프(18)는 연결라인(20)상에 설치되며, 반응챔버(16) 및 연결라인(20) 내부를 고 진공상태로 유지하게 한다.The vacuum pump 18 of the powder manufacturing apparatus 100 is installed on the connection line 20 to maintain the reaction chamber 16 and the connection line 20 inside in a high vacuum state.

분말제조장치(100)의 가스공급장치(17) 역시 연결라인(20)상에 설치되며, 진공펌프(18)에 의하여 진공으로 배기된 반응챔버(16) 및 연결라인(20) 내에 He, Ar, N2 과 같은 불활성 가스를 공급하는 역할을 한다.The gas supply device 17 of the powder manufacturing apparatus 100 is also installed on the connection line 20, and He, Ar in the reaction chamber 16 and the connection line 20 evacuated to vacuum by the vacuum pump 18. , Inert gas such as N 2 .

그리고 분말제조장치(100)의 분말포집장치(14)는 사이클론 형태로 제작되어 연결라인(20) 상에 설치되며, 제조된 분말의 입자 크기 별로 포집할 수 있도록 다 수 개(14a,14b)가 설치된다.In addition, the powder collecting device 14 of the powder manufacturing apparatus 100 is manufactured in the form of a cyclone and installed on the connection line 20, and a plurality of 14a and 14b are collected to collect by the particle size of the manufactured powder. Is installed.

또한, 본 실시예에 따른 분말제조장치(100)에는 분말포집장치(14) 후단에 필터(15)를 설치하여 분말포집장치(14)를 통과하고도 포집되지 않은 잔여 분말을 필터링하는 역할을 한다. 그리고 이상 설명한 본 실시예에 따른 분말제조장치(100)에는 순환되는 분위기 가스를 반응챔버(16) 내로 불어 넣어 줄 수 있는 송풍장치(13)가 설치될 수 있다. In addition, the powder manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment serves to filter the remaining powder that is not collected even after passing through the powder collecting device 14 by installing a filter 15 at the rear end of the powder collecting device 14. . And the powder manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment described above may be provided with a blower 13 to blow the atmosphere gas circulated into the reaction chamber (16).

한편, 본 실시예에 따른 분말제조장치(100)의 각 구성 부품 및 장치에는 유동하는 분위기 가스 및 분위기 가스에 포함된 분말(121)의 이동과 차단을 위해 필요한 밸브 장치가 각각 설치되나 이와 같은 밸브 장치는 통상의 유체 시스템을 제어하는데 사용되는 것과 유사하므로 그 자세한 설명을 생략한다.On the other hand, each component part and device of the powder manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment is provided with a valve device necessary for the movement and blocking of the moving atmosphere gas and the powder 121 contained in the atmosphere gas, respectively, such a valve The apparatus is similar to that used to control a conventional fluid system and therefore its detailed description is omitted.

이상과 같은 본 실시예에 따른 분말제조장치(100)는 제어장치(19)에 의하여 전체적으로 제어된다.The powder manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment as described above is entirely controlled by the controller 19.

이하에서는 위에서 설명한 본 실시예에 따른 분말제조장치를 이용한 초미세 솔더 분말의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing ultrafine solder powder using the powder manufacturing apparatus according to the present embodiment described above will be described.

본 발명에서 초미세 솔더 분말을 제조하는데 사용되는 재료는 450 ℃ 이하에서 솔더링(soldering)에 의하여 전자기기의 구성부품을 접합하는데 사용되는 재료는 모두 사용할 수 있다. 예를 들면 Sn-Pb계나 Sn-Pb-Ag계와 같은 유연 솔더뿐만이 아니라 Sn-Ag-Cu계나 Sn-Cu계, Bi계 등과 같은 무연 솔더 조성 모두를 사용할 수 있다. 이하에서는 대표적인 무연 솔더인 Sn-Ag-Cu계를 예로 들어 본 발명의 실시예에 따른 솔더 분말의 제조방법을 설명한다. 또한 본 실시예에 따른 솔더 분말 을 제조하는 원 재료는 와이어 상태로 제조하여 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the material used to prepare the ultrafine solder powder may be any material used to join components of an electronic device by soldering at 450 ° C. or lower. For example, not only a flexible solder such as Sn-Pb-based or Sn-Pb-Ag-based but also a lead-free solder composition such as Sn-Ag-Cu-based, Sn-Cu-based or Bi-based can be used. Hereinafter, a method of manufacturing a solder powder according to an exemplary embodiment of the present invention will be described using Sn-Ag-Cu as a representative lead-free solder. In addition, the raw material for preparing the solder powder according to the present embodiment is preferably used in a wire state.

먼저 반응챔버(16) 내부의 청정도를 확보하기 위하여 반응챔버(16) 내부를 진공펌프(18)로 배기한다. 이러한 분말제조장치(100)의 반응챔버(16)는 고진공으로 배기하지 않으면 소재 와이어(12)가 반응챔버(16)로 공급되어 분말(121)로 되는 과정에서 산화되기 때문이다. First, the inside of the reaction chamber 16 is evacuated to the vacuum pump 18 in order to secure the cleanliness of the reaction chamber 16. This is because the reaction chamber 16 of the powder manufacturing apparatus 100 is oxidized in the process of supplying the material wire 12 to the reaction chamber 16 to form the powder 121 unless it is evacuated to high vacuum.

다음으로, 가스공급장치(17)에 의하여 반응챔버(16) 및 연결라인(20) 내부에 불활성 분위기 가스를 공급하여 순환계 전체를 불활성 분위기로 조성한다. Next, an inert atmosphere gas is supplied into the reaction chamber 16 and the connection line 20 by the gas supply device 17 to form the entire circulation system in an inert atmosphere.

본 발명의 실시예에 따른 초미세 솔더 분말의 제조방법은 전기적인 특성을 이용하여 아크열을 발생시키면서 분말(121)이 형성되기 때문에 분말(121)의 산화를 방지할 수 있도록 질소나 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 일정한 압력 이상으로 형성시킨다. In the method of manufacturing an ultrafine solder powder according to an embodiment of the present invention, since the powder 121 is formed while generating arc heat by using an electrical property, such as nitrogen or argon to prevent oxidation of the powder 121. Inert gas is formed above a certain pressure.

자세히 예를 들어 설명하면, 원 재료인 와이어(12)의 소재에 따라 다소 차이는 있지만 99.99% 이상의 고순도 불활성 가스를 사용하여 반응챔버(16)의 압력이 0.1 kg/cm2 내지 4 kg/cm2인 되도록 유지하는 것이 바람직하다. 챔버의 압력이 0.1 kg/cm2 이하에서는 충분한 산화방지 분위기를 확보할 수 없으며, 챔버의 압력이 4 kg/cm2 이상인 경우에는 산화방지 분위기는 충분히 확보할 수 있지만 아크 발생 특성상의 차이가 없어 분말(121) 형성 특성에 영향이 없기 때문이다. For example, the pressure of the reaction chamber 16 is 0.1 kg / cm 2 to 4 kg / cm 2 using a high-purity inert gas of 99.99% or more, although somewhat different depending on the material of the raw material wire 12 It is preferable to keep it to be. If the chamber pressure is less than 0.1 kg / cm 2 , sufficient anti-oxidation atmosphere cannot be secured. If the chamber pressure is more than 4 kg / cm 2 , sufficient anti-oxidation atmosphere can be ensured, but there is no difference in arc generation characteristics. This is because there is no influence on the (121) formation characteristics.

다음으로, 와어어 공급장치(11)는 상기 반응챔버(16) 내부로 와이어(12)를 공급하여 상기 반응챔버(16) 내부의 양극과 음극 사이에 와이어(12)를 위치시키게 된다. 이때, 공급되는 와이어(12)는 와이어 공급 장치(11)의 롤러에 의하여 직선화되며, 일정한 속도로 공급되어 챔버(16) 안의 양극과 음극 사이에 일정한 와이어(12)의 길이가 위치되도록 제어장치(19)에 의하여 제어된다. Next, the wire supply device 11 supplies the wire 12 into the reaction chamber 16 to position the wire 12 between the anode and the cathode in the reaction chamber 16. At this time, the supplied wire 12 is linearized by the roller of the wire supply device 11, and is supplied at a constant speed so that the length of the constant wire 12 is positioned between the anode and the cathode in the chamber 16 ( 19).

다음으로, 제어장치(19)에 의하여 상기 양극과 음극을 대전 시키면 와이어(12)는 아크가 발생하면서 순간적으로 가열되어 용융되면서 승화가 되어 반응챔버(16) 내에서 분말(121)을 형성하게 된다. 이러한 과정이 순간적으로 일어나므로 반응챔버(16) 내로 공급되는 와이어(12)가 폭발되어 분말(121)을 형성하게 된다. 이때, 전원 및 제어장치(19)는 상기 와이어(12)가 완전히 승화시킬 수 있을 정도의 에너지를 상기 양극과 음극 사이에 공급하여야 한다. Next, when the positive electrode and the negative electrode are charged by the controller 19, the wire 12 is instantaneously heated and melted while being arced to sublime to form the powder 121 in the reaction chamber 16. . Since this process occurs instantaneously, the wire 12 supplied into the reaction chamber 16 is exploded to form the powder 121. At this time, the power supply and the control device 19 should supply the energy between the positive electrode and the negative electrode so that the wire 12 can be completely sublimated.

즉, 공급된 와이어(12)의 소재의 종류와 직경에 따라, 1회에 가열, 증발시켜 분말화하기에 충분한 승화 열량으로 와이어(12)를 가열, 승화시키지 못하면 20㎛ 이하 크기의 초미세 분말(121)을 얻을 수 없으며, 상기 와이어(12)가 완전히 용융되지 않으므로 구형의 분말(121)을 얻을 수 없다. That is, according to the type and diameter of the material of the supplied wire 12, if the wire 12 cannot be heated and sublimed with a sufficient amount of sublimation heat to be heated, evaporated and powdered at once, an ultrafine powder having a size of 20 µm or less (121) cannot be obtained, and the spherical powder 121 cannot be obtained because the wire 12 is not completely melted.

따라서, 공급된 와이어 재료의 승화에너지에 대한 투입된 에너지의 비율(이하, ‘과열인자’라 한다.)을 0.5 내지 6이 되도록 상기 와이어(12)에 에너지를 공급한다. 상기 과열인자가 0.5 이하인 경우에는 와이어(12)를 충분히 용융, 승화시킬 수 없고, 과열인자가 6 이상인 경우에는 분말(121) 형성에 영향을 미치지 않는다. Therefore, energy is supplied to the wire 12 such that the ratio of the injected energy to the sublimation energy of the supplied wire material (hereinafter referred to as 'superheating factor') is 0.5 to 6. If the overheat factor is 0.5 or less, the wire 12 cannot be sufficiently melted and sublimed. If the overheat factor is 6 or more, the formation of the powder 121 is not affected.

이상과 같이, 솔더 분말을 구형으로, 또한 20㎛ 이하로 형성시킬 수 있으므로 0.3mm 이하의 초미세 피치의 솔더링에 사용할 수 있으며, 구형의 분말을 사용하 기 때문에 각형의 분말에 비하여 분말 표면에 형성된 솔더 산화물의 양을 최소화 시킬 수 있어 솔더의 품질을 양호하게 할 수 있다. As described above, since the solder powder can be formed into a spherical shape and 20 μm or less, it can be used for soldering with an ultra fine pitch of 0.3 mm or less, and since the spherical powder is used, it is formed on the powder surface as compared to the square powder. The amount of solder oxide can be minimized to improve the quality of the solder.

이때, 상기 와이어의 공급속도는 2,300mm/min 내지 4,400mm/min인 것이 바람직한데, 2,300mm/min 이하인 경우에는 분말의 생산성이 저하되고, 4,400mm/min 이상인 경우에는 와이어 소재가 충분히 승화되지 않아 구형 미세 분말을 형성시키기 어렵기 때문이다.At this time, the supply speed of the wire is preferably 2,300mm / min to 4,400mm / min, but if the 2,300mm / min or less, the productivity of the powder is lowered, if the wire material is not more than 4,400mm / min does not sublimate sufficiently This is because it is difficult to form spherical fine powder.

다음으로, 사이클론 방식의 분말포집장치(14)에 의하여 분말을 크기별로 포집하여 20㎛ 이하의 분말을 제조할 수 있으며 송풍장치(13)에 의하여 포집되지 않은 미세 분말은 필터(15)로 보내져 필터링 된다. 이때 도면에서는 분말을 포집하는 부위를 2개(14a, 14b)로 도시하였으나, 이에 한정할 것이 아니고 복수 개로 형성하여 송풍장치에서 멀어 지는 부위일수록 미세한 분말을 포집하도록 하여 목적에 따라 특정 부위에서 포집된 특정 크기의 분말을 사용하도록 할 수 있다. Next, the powder can be collected by the cyclone type powder collecting device 14 by size to produce a powder of 20 μm or less, and fine powder not collected by the blower 13 is sent to the filter 15 for filtering. do. At this time, although the site for collecting the powder is shown as two (14a, 14b), but not limited to this, formed in plural, so that the farther away from the blower to collect the fine powder is collected at a specific site according to the purpose It is possible to use a powder of a specific size.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초미세 솔더 분말의 제조방법에 따르면, 미세 피치의 솔더링이나 범프, 패드 등의 용도로 사용할 수 있는 20㎛ 이하의 분말을 제조함으로서, 기존 분말과 대비하여 10 배 이상의 부가가치가 높은 모듈화 제품에 적용할 수 있다. 또한 이러한 미세한 분말을 적용함으로서 솔더링이나 범프, 패드 등의 공정시 비표면적이 커서 잘 용융되므로 작업시간을 단축할 수 있다. Thus, according to the manufacturing method of the ultra fine solder powder according to an embodiment of the present invention, by preparing a powder of 20㎛ or less that can be used for the use of fine pitch soldering, bumps, pads, etc. It can be applied to modular products with more than double the added value. In addition, by applying such a fine powder, the specific surface area during the soldering, bumps, pads, etc. process is large and melts well, thereby reducing the work time.

이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명은 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. These experimental examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실험예Experimental Example

본 발명의 실험예에서는 무연 솔더 분말 제조에 사용할 수 있는 직경 0.5mm, 양극과 음극간 와이어 길이 35~40mm의 Sn-Ag-Cu 합금 와이어를 시편으로 사용하여 과열인자는 0.8~2.5 범위에서 초미세 솔더 분말을 제조하였다. 이때, 분말 포집 장치에서 포집되는 부분을 A 내지 C까지 구비하여 총 3부분에서 분말을 포집하도록 하였다. A위치에서 C위치로 갈수록 분급의 효과로 인해 더욱 미세한 입자를 포집할 수 있다. In the experimental example of the present invention, the Sn-Ag-Cu alloy wire having a diameter of 0.5 mm and a wire length of 35 to 40 mm between the anode and the cathode, which can be used for the production of lead-free solder powder, was used as a specimen, and the superheating factor was extremely fine in the range of 0.8 to 2.5. Solder powder was prepared. At this time, the parts to be collected in the powder collecting device to A to C to collect the powder in a total of three parts. From position A to position C, finer particles can be captured due to the effect of classification.

도 2는 종래의 가스 아토마이징 방법에 의하여 제조된 분말의 크기 분포를 나타내는 그래프이고, 도 3a 내지 3c는 본 발명의 실험예에 따라 분말 포집 장치의 A 위치 내지 C 위치에서 포집된 분말의 크기 분포를 나타내는 그래프이다. Figure 2 is a graph showing the size distribution of the powder prepared by the conventional gas atomizing method, Figure 3a to 3c is a size distribution of the powder collected in the position A to C of the powder collecting device according to the experimental example of the present invention A graph representing.

도 2에서 도시한 기존의 가스 아토마이징법에 의하면, 분말은 평균 30㎛ 정도로 형성됨을 알 수 있다. 반면에 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 최초 포집되는 위치인 A 위치에서의 분포도 평균 15㎛ 이하임을 확인할 수 있으며, B 위치에서는 분말은 평균 10㎛, C 위치에서는 분말의 분포가 평균 0.7㎛ 이하의 초미세 분말이 형성됨을 알 수 있다. According to the conventional gas atomizing method shown in Figure 2, it can be seen that the powder is formed on the average of about 30㎛. On the other hand, referring to Figures 3a to 3c, it can be seen that the distribution at the position A, which is the first collected position, the average of 15㎛ or less, the average powder is 10㎛ in the B position, the powder distribution is 0.7㎛ or less in the C position It can be seen that the ultra fine powder of.

또한, 도 4a 내지 도 4c에서 도시한 분말포집장치의 A, B 및 C 위치에서 포집된 분말의 조직사진을 참조하면, A 위치에서는 15㎛ 이하의 구형 분말을, B 위치에서는 10㎛ 이하의 구형 분말, C 위치에서는 1㎛ 이하의 구형 분말을 포집할 수 있었다. 즉, 분말이 구형으로 형성된 것은 반응챔버로 공급된 와이어가 완전히 용융, 승화하여 분말로 형성되었음을 나타낸다.In addition, referring to the tissue photograph of the powder collected at the A, B and C positions of the powder collecting device shown in Figure 4a to 4c, the spherical powder of 15㎛ or less in the A position, the spherical shape of 10㎛ or less in the B position At the powder and the C position, spherical powder of 1 µm or less could be collected. In other words, the spherical powder was formed by spherical melting and sublimation of the wire supplied to the reaction chamber.

이와 같이 솔더 분말을 20㎛ 이하의 구형으로 형성시킬 수 있으므로 0.3mm 이하의 초미세 피치의 솔더링에 사용할 수 있으며, 구형의 분말을 사용하기 때문에 각형의 분말에 비하여 분말 표면에 형성된 솔더 산화물의 양을 최소화 시킬 수 있어, 솔더의 품질을 양호하게 할 수 있다. Since the solder powder can be formed into a spherical shape of 20 μm or less, it can be used for soldering with an ultra fine pitch of 0.3 mm or less. It can be minimized, and the solder quality can be improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

본 발명은 펄스 와이어 증발법에 의해 충분한 에너지 조건에서 와이어를 완전히 승화시켜 20㎛ 이하의 분말로 형성시킬 수 있으므로, 0.3mm 이하의 초미세 피치의 솔더링에 사용할 수 있다.The present invention can be used for the soldering of ultra fine pitch of 0.3 mm or less, since the wire can be completely sublimed to a powder of 20 μm or less under sufficient energy conditions by the pulse wire evaporation method.

또한, 본 발명은 초미세 분말을 제조할 수 있으므로, 기존 분말 대비 10배 이상 부가가치가 높은 모듈화 제품에 적용할 수 있으며, 솔더링이나 범프, 패드 등의 공정시 비표면적을 크게 형성시켜 용융이 원할하도록 하여 작업시간을 단축할 수 있다.In addition, since the present invention can produce ultra-fine powder, it can be applied to modular products that are 10 times higher in value-added than conventional powders, so that the melt is desired by forming a large specific surface area during processes such as soldering, bumps and pads. The work time can be shortened.

또한, 본 발명은 와이어를 완전히 용융, 승화시켜 구형의 분말을 형성하므로 각형의 분말에 비하여 분말 표면에 형성된 솔더 산화물의 양을 최소화 시킬 수 있어, 솔더의 품질을 양호하게 할 수 있다. In addition, since the present invention melts and sublimes the wire completely to form a spherical powder, the amount of solder oxide formed on the surface of the powder can be minimized compared to the square powder, thereby improving the quality of the solder.

또한, 본 발명은 사이클론 방식에 의해 분말을 포집하므로, 목적에 따라 특 정 부위에서 포집된 특정 크기의 분말을 사용하도록 할 수 있어서 경제성이 뛰어나다.In addition, since the present invention collects the powder by a cyclone method, it is possible to use a specific size of powder collected at a specific site according to the purpose, it is excellent in economic efficiency.

Claims (15)

챔버 내부를 불활성 분위기로 형성시키는 단계;Forming an interior of the chamber in an inert atmosphere; 상기 챔버 내부로 Sn-Pb계, Sn-Pb-Ag계, Sn-Ag-Cu계, Sn-Cu계 또는 Bi계의 솔더 물질로 이루어진 와이어를 공급하여 상기 챔버 내부의 양극과 음극 사이에 위치시키는 단계;Supplying a wire made of a solder material of Sn-Pb-based, Sn-Pb-Ag-based, Sn-Ag-Cu-based, Sn-Cu-based or Bi-based into the chamber and placed between the anode and the cathode in the chamber step; 에너지를 공급하여 상기 공급된 와이어를 승화시켜 분말을 형성하는 단계; 및 Supplying energy to sublimate the supplied wire to form a powder; And 상기 분말을 분류하여 20㎛ 이하의 분말을 수집하는 단계를 포함하고,Classifying the powder to collect powder having a thickness of 20 μm or less, 상기 와이어 재료의 승화에너지에 대한 투입된 에너지의 비율이 0.5 내지 6의 범위에서 상기 공급된 와이어에 에너지가 공급되고, 상기 와이어의 공급 속도는 2,300mm/min 내지 4,400mm/min이고, 상기 챔버 내부에서 불활성 기체의 압력은 0.1 k/㎠ 내지 4 kg/㎠인 것을 특징으로 하는 초미세 솔더 분말의 제조방법. Energy is supplied to the supplied wire in a ratio of the input energy to the sublimation energy of the wire material is 0.5 to 6, the supply speed of the wire is 2,300mm / min to 4,400mm / min, the inside of the chamber The pressure of the inert gas is 0.1 k / ㎠ to 4 kg / ㎠ method for producing ultra fine solder powder. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항의 방법으로 제조된 20㎛ 이하이고 구형인 초미세 솔더 분말.Ultrafine solder powder of 20 μm or less and spherical prepared by the method of claim 1. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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