KR20010088301A - 프린트 기판의 납땜방법 및 자동 납땜장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 프린트 기판을 자동 납땜장치로 납땜하는 경우에 땜납이 금속피로를 일으키기 쉬운 프린트 기판에서는 땜납의 부착량을 많게 하고 또한 인접하는 납땜부 사이가 협소한 좁은 피치의 프린트 기판에서는 땜납의 부착량을 적게 하여 브리지를 방지한다. 이들 대량 부착이나 좁은 피치의 프린트 기판이 섞여 있는 상태에서 납땜작업을 하는 경우에는 이들 기판에 맞추어서 제2차 분류 노즐의 리어 포머의 경사각도를 변경하여야 한다. 리어 포머의 경사각도를 변경하는 것은 모터로 짧은 시간에 변경되는 구동식 땜납 조가 있지만 상기 구동식 땜납 조에서는 불활성 분위기를 안정한 상태로 유지할 수 없다.

리어 포머의 전체를 둘러싸는 주변부를 땜납 조에 설치함과 아울러 주변부의 탑 커버를 이동할 수 있게 한다. 각 프린트 기판에 따라 리어 포머의 경사각도를 변경할 때에 주변부의 탑 커버를 이동시켜서 리어 포머가 탑 커버에 닿지 않도록 한다.

Description

프린트 기판의 납땜방법 및 자동 납땜장치{SOLDERING METHOD AND AUTOMATIC SOLDERING APPARATUS}

본 발명은, 프린트 기판을 납땜하는 방법 및 프린트 기판의 납땜에 사용되는 자동 납땜장치에 관한 것이다.

프린트 기판을 납땜하는 자동 납땜장치는 플럭서, 프리 히터, 땜납 조, 냉각장치 등의 땜납 처리장치가 설치되어 있고, 이들 땜납 처리장치 위를 반송장치인 컨베이어가 주행하고 있다.

이 자동 납땜장치로 프린트 기판을 납땜하는 경우에는 컨베이어의 클로(claw)로 프린트 기판을 고정시켜서 땜납 처리장치 위를 주행시킨다.

컨베이어로 주행시키는 프린트 기판은, 플럭서로 프린트 기판의 납땜 면에 우선 플럭스(flux)가 도포(塗布)된다. 이 플럭스 도포는 발포관(發泡管)에서 발포되는 플럭스에 프린트 기판을 접촉시키거나 분무 노즐(噴霧 nozzle)에서 분무되는 플럭스를 프린트 기판에 분무함으로써 도포된다.

다음에 플럭스가 도포된 프린트 기판은 프리 히터로 예비 가열된다. 플럭스가 도포된 프린트 기판을 예비 가열하는 것은, 플럭스 중에 용제가 남아 있으면 다음의 용융 땜납과의 접촉공정에서 용융 땜납이 비산(飛散)하여 위험하게 되기 때문이고 또한 급격하게 고온으로 되는 용융 땜납에 상온(常溫)의 프린트 기판을 접촉시키면 프린트 기판이나 프린트 기판에 탑재된 전자부품이 열충격을 일으켜서 파손되기 때문이고 더욱이 상온의 프린트 기판이 용융 땜납에 접촉되면 용융 땜납의 온도를 낮추기 때문이고 그리고 프린트 기판의 온도가 낮으면 납땜성을 나쁘게 하기 때문이다.

프리 히터로 예비 가열된 프린트 기판은 땜납 조로 운반되고 여기에서 용융 땜납과 접촉하여 납땜이 된다.

일반적으로 자동 납땜장치의 땜납 조에는 제1차 분류 노즐과 제2차 분류 노즐이 설치되어 있고, 프린트 기판은 제1차 분류 노즐, 제2차 분류 노즐의 순서로 이동하여 납땜된다. 제1차 분류 노즐은 좁은 분류구(噴流口)로 되어 있어 거친 물살 수단에 의하여 용융 땜납이 거친 상태로 분류(噴流)된다. 이와 같이 제1차 분류 노즐에서 분류가 거칠게 되어 있으면 프린트 기판의 납땜부, 특히 칩(chip) 부품과 프린트 기판의 모서리 부분이나 전자부품의 리드와 스루 홀(through hole)과의 틈 사이로 용융 땜납이 침투하여 납땜되지 않는 곳이 없게 된다.

제1차 분류 노즐의 거친 물살로 프린트 기판을 납땜하면 납땜되지 않는 곳이 확실하게 없게 되지만 거친 물살은 브리지나 고드름 등의 납땜 불량을 발생시킨다. 그러므로 브리지나 고드름을 제거하는 것이 제2차 분류 노즐이다.

제2차 분류 노즐은, 제1차 분류 노즐보다도 넓은 분류구를 구비하여 용융 땜납이 완만한 정류(整流) 상태로 분류된다. 이 제2차 분류 노즐은, 프린트 기판의 진행방향의 후방에 짧은 프론트 포머(front former), 프린트 기판의 진행방향의 전방에 긴 리어 포머(rear former)가 설치되어 있어 용융 땜납은 이들 포머 위를 거칠지 않게 유동하도록 되어 있다. 제1차 분류 노즐에서 발생되는 브리지(bridge)나 고드름은 이 완만한 흐름에 접함으로써 제거되어 깨끗하게 납땜된다.

그런데 프린트 기판에 탑재되는 트랜스나 파워 트랜지스터 등의 전자부품은 전류가 흐르면 주울 열(Joule's heat)을 발생시켜 주위가 고온으로 된다. 이와 같이 발열하는 전자부품을 사용하는 전자기기에서는, 사용할 때에는 고온으로 되고, 사용하지 않을 때에는 실온까지 내려감으로써 고온과 저온이 반복된다. 그러나 프린트 기판의 납땜부는, 금속의 땜납과 수지의 프린트 기판의 열팽창율이 서로 다르기 때문에 고온과 저온이 반복되어서 납땜에서는 팽창, 수축에 의한 스트레스가 걸리므로 결국에는 금속피로에 의한 균열이나 박리(剝離) 등으로 인하여 고장을 일으킨다.

땜납의 금속피로에 의한 균열이나 박리 등을 방지하기 위해서는, 납땜부의 땜납의 양을 많게 하면 좋다는 것이 알려져 있어 자동 납땜장치에서의 납땜에서는 땜납을 대량으로 부착시키는 수단이 제안되어 있다(참조 : 특개평(일본) 9-283912호). 이 땜납의 부착량을 많게 하는 수단은, 제2차 분류 노즐의 리어 포머 위를 흐르는 용융 땜납의 유속을 빠르게 하고 그렇게 하기 위하여 퇴출측 노즐판에 단차 장치를 설치함과 아울러 리어 포머는 프린트 기판의 진행방향의 아래쪽 방향으로 경사지도록 설치되어 있다.

이와 같이 하여 납땜부의 땜납의 부착량을 많게 하는 것(대량 부착이라고 한다)은 금속피로에 대하여 내성(耐性)이 생기지만 대량 부착은 피치간격이 좁은 프린트 기판에 있어서는 브리지를 발생시키게 된다. 따라서 열 사이클(heat cycle)이 걸리지 않고 더구나 피치 간격이 좁은 납땜부(좁은 피치라고 한다)의 프린트 기판에서는 땜납의 부착량을 적게 하여 브리지를 발생시키지 않도록 깨끗하고 양호한 납땜을 하여야 한다. 땜납의 부착량을 적게 하여 브리지의 발생을 방지하기 위해서는, 대량 부착의 경우와는 반대로 리어 포머의 경사를 적게 하여 리어 포머 위를 흐르는 용융 땜납의 유속을 느리게 하면 된다. 또한 대량 부착이나 좁은 피치로 되어있지 않은 보통 기판에서는, 리어 포머 위를 흐르는 용융 땜납의 유속은 이들의 중간으로 한다. 다시 말하면 제2차 분류 노즐에 있어서 용융 땜납의 유동상태는 땜납의 부착량이나 땜납의 부착상태 등에 큰 영향을 미친다.

전술한 바와 마찬가지로 프린트 기판의 조건에 의하여 리어 포머 위를 흐르는 용융 땜납의 유속은 대량 부착용, 좁은 피치용, 보통 기판용 등으로 조정하여야 한다. 다시 말하면 자동 납땜장치로 납땜하는 경우에는 프린트 기판의 종류를 변경할 때마다 리어 포머의 경사각을 변경하여야 한다. 종래의 자동 납땜장치에서는 대량 부착용, 좁은 피치용, 보통 기판용으로서 노즐의 분류구(噴流口)에 자유자재로 회전할 수 있도록 부착된 리어 포머를 그들에 맞추어서 각도를 결정하기 때문에 이 위치에서 나사로 고정하였다. 그러나 고온으로 된 땜납 조에서 리어 포머의 경사각도를 변경하거나 나사로 고정하는 것은 매우 위험한 작업일 뿐만 아니라 대단히 번거로운 일이다. 더구나 대량 부착용, 좁은 피치용, 보통 기판용 등의 프린트 기판이 섞여 있는 다품종 소량생산에서는 그들 프린트 기판에 적합한 경사각도로 리어 포머를 그때마다 변경하여야 하므로 실제 작업에서는 리어 포머의 변경은 불가능하였다.

그래서 본 발명자는, 리어 포머의 경사각도나 리어 포머의 앞쪽 끝부분에 설치되는 방죽판의 개구 조정을 모터의 구동으로 하는 분류 땜납 조(구동식 땜납 조라고 한다)를 발명하여 특원평(일본)8-129267호에 제안하였다. 이 구동식 땜납 조는, 납땜하는 프린트 기판의 종류, 다시 말하면 대량 부착용, 좁은 피치용, 보통용 기판 등의 프린트 기판의 납땜 조건을 미리 구동식 땜납 조의 제어반에 입력시켜 두고, 각각의 프린트 기판이 자동 납땜장치로 반송될 때에 그 프린트 기판을 식별하여 그 프린트 기판에 맞는 리어 포머의 경사각도나 방죽판의 개구를 모터의 구동에 의하여 짧은 시간 동안에 조정하는 것이다.

이 구동식 땜납 조는, 흐름성이 양호한 Sn-Pb땜납을 사용하고 더구나 활성이 강한 RA(rosin activity) 타입의 플럭스를 사용하는 경우에는 대량 부착을 하거나 좁은 피치의 납땜을 하여도 브리지를 발생시키지 않는다. 그러나 RA 타입의 플럭스로 납땜하는 프린트 기판이 신뢰성을 중요시 하는 전자기기에 조립되는 경우에는 플럭스 찌꺼기가 남아있으면 오랜 기간이 경과하는 사이에 수분을 흡수하거나 부식 생성물을 발생시킬 염려가 있기때문에 플럭스 찌꺼기를 세정하여야 한다. 이 플럭스 찌꺼기의 세정에는 염소계 용제, 불소계 용제, 탄화수소계 용제, 테르핀계 용제 등의 세정용 용제를 사용하지만 이들 용제는 사용 중이나 사용한 후에 환경오염의 문제가 발생되기 때문에 납땜한 후에 세정을 하지 않아도 수분의 흡수가 적거나 부식이 적은 RMA(rosin malid activity) 타입의 플럭스를 사용하도록 권장하고 있다.

그러나 RMA 타입의 플럭스는, 활성이 약하기 때문에 납땜성이 양호한 Sn-Pb땜납을 사용하여도 대량 부착이나 좁은 피치에 대하여 브리지를 발생시킨다. 그러나 RMA 타입의 플럭스를 사용하여도 납땜할 때에 산소가 없는 상태 다시 말하면 불활성 분위기 내에서 납땜을 하면 대량 부착이나 좁은 피치에 대하여도 브리지를 발생시키지 않는 것을 알 수 있다.

또한 Pb을 전혀 함유하지 않는 소위 「무아연 땜납」은 땜납 자체의 표면장력이 크고 더구나 유동성이 Sn-Pb땜납보다도 나쁘기 때문에 RA 타입의 플럭스를 사용하여도 대량 부착용은 물론 좁은 피치용에서도 브리지를 발생시킨다. 그러나 이 무아연 땜납에서도 불활성 분위기 내에서 납땜을 하면 브리지는 발생되지 않는다.

따라서 현재는 Sn-Pb땜납을 RMA 타입의 플럭스로 납땜하거나 무아연 땜납을 사용하여 납땜하는 경우에는 불활성 분위기의 자동 납땜장치의 사용을 권장하고 있다.

본 발명자가 먼저 제안한 구동식 땜납 조는, 1개의 납땜 조에서 대량 부착 기판, 좁은 피치 기판 그리고 보통 기판 등이 섞여 있는 생산라인에서도 각각의 납땜조건에 바로 대응할 수 있지만 전술한 바와 같이 환경문제 때문에 Sn-Pb땜납을 RMA 타입의 플럭스로 납땜하거나 무아연 땜납으로 납땜할 때에 불활성 분위기에서 하는 것에 대해서는 대응할 수 없었다.

불활성 분위기에서 하는 자동 납땜장치에서는, 땜납 조에 있어서 납땜부 즉 프린트 기판의 뒷면과 리어 포머 위를 유동하는 용융 땜납이 떨어지는 필 백 포인트(peel back point)의 산소농도가 매우 중요하다. 일반적으로 자동 납땜장치에서 필 백 포인트를 불활성 분위기로 하는 경우에는 불활성 가스를 분무하는 분무 노즐을 사용하고, 이 분무 노즐을 필 백 포인트로 향하게 설치되어 있다. 그리고 필 백 포인트의 산소농도를 내리기 위하여 분무 노즐을 가능한 한 필 백 포인트에 가깝게 설치한다.

그러나 분무 노즐을 사용하는 불활성 가스의 분무에서는 필 백 포인트 근방에서 산소농도를 측정하여 보면 산소농도가 항상 변화되고 있다. 따라서 분무 노즐을 사용하는 땜납 조에서 RMA 타입의 플럭스나 무아연 땜납으로 프린트 기판을 납땜하면 브리지가 발생하였다.

또한 종래의 구동식 땜납 조를 설치하는 자동 납땜장치에서는, 필 백 포인트에서의 산소농도의 불균일이 클 뿐만 아니라 일반적인 자동 납땜장치에비하여 산소농도가 더 높게 되었다. 본 발명은, 대량 부착용, 좁은 피치용, 보통 기판 등의 프린트 기판이 섞여 있는 다품종 소량생산에서 RMA 타입의 플럭스나 무아연 땜납을 사용하여 납땜하는 경우에 생산성을 저해하지 않고 더구나 납땜 불량을 발생시키지 않고서 납땜할 수 있는 납땜방법과 자동 납땜장치를 제공하는 것이다.

본 발명자가 분무 노즐에 의한 불활성 가스의 분무에서, 필 백 포인트 근방에서 산소농도가 불안정하게 되는 원인에 대하여 면밀하게 검토한 결과, 분무 노즐로부터 분무되어 나오는 불활성 가스가 직접 닿을 수 있는 부분에서는 산소농도가 내려가지만 그 이외의 부분에서는 그보다도 산소농도는 높게 되어 있다. 또한 분무 노즐에서 분무되어 나오는 불활성 가스는 분무 노즐로부터 나온 직후에는 힘에 의하여 직진으로 유동하지만 그후에는 사방으로 분산된다. 따라서 불활성 가스가 직진하여 굴절하지 않는 때에는 그 앞부분은 산소농도가 높아진다는 것을 알았다.

또한 구동식 땜납 조에서 산소농도를 충분하게 내릴 수 없는 것은, 구동식 땜납 조는 프린트 기판의 종류에 따라 리어 포머의 경사각도를 변경하여야 하기 때문에 일정한 위치에 분무 노즐을 설치하는 종래의 불활성 분위기의 형성에서는 리어 포머의 경사각도의 변화에 의하여 불활성 가스가 외부와 접촉하는 부분이 크게 되기 때문이다.

그래서 본 발명자는 국부적으로 농도가 다른 분무 노즐을 사용하지 않고 필 백 포인트를 둘러싸도록 하면 필 백 포인트의 전체를 균일한 산소농도로 할 수 있고 그리고 불활성 분위기를 형성하는 주변부를 리어 포머의 경사에 따라 위치를 변경할 수 있도록 하면 구동식 땜납 조에서도 안정한 불활성 분위기를 유지하는 것이 가능한 것에 착안하여 본 발명을 완성시켰다.

본 발명의 제1발명은, 프린트 기판을 거친 물살의 제1차 분류 노즐로 납땜한 후에 완만한 분류의 제2차 분류 노즐로 납땜하는 납땜방법에 있어서, 제2차 분류 노즐에서의 납땜에서는, 땜납의 대량 부착용이나 좁은 피치용 등의 프린트 기판의 종류에 따라 제2차 분류 노즐의 리어 포머의 경사각도를 변경시킴과 동시에 리어 포머 위에서 불활성 분위기를 형성하는 주변부의 위치를 적절하게 이동시키는 것을 특징으로 하는 프린트 기판의 납땜방법이다.

또한 본 발명의 제2발명은, 프린트 기판을 반송장치로 반송하면서 땜납 조 내의 제1차 분류 노즐과 제2차 분류 노즐에 의하여 순차적으로 납땜하는 자동 납땜장치에 있어서, 제2차 분류 노즐의 리어 포머는 각도를 변경할 수 있게 되어 있고 또한 리어 포머의 근방에는 불활성 분위기를 형성하는 주변부가 설치되어 있고 또 주변부의 탑 커버는 프린트 기판의 진행방향으로 이동할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 납땜장치이다.

도1은 본 발명의 자동 납땜장치에 설치되는 땜납 조의 제2차 분류 노즐과 주변부의 사시 단면도이다.

도2는 대량 부착용의 납땜에 적합한 땜납 조의 정면 단면도이다.

도3은 좁은 피치용의 납땜에 적합한 땜납 조의 정면 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 땜납 조(槽) 2 : 제1차 분류 노즐(噴流 nozzle)

3 : 제2차 분류 노즐 4 : 주변부

10 : 리어 포머(rear former) 13 : 크랭크(crank)

14 : 모터 16 : 방죽판

17 : 단차(段差) 장치 18 : 주변부 본체

19 : 측벽(側壁) 20 : 탑 커버(top cover)

21 : 앞다리 22 : 뒷다리

P : 프린트 기판

S : 용융(熔融) 땜납

본 발명의 자동 납땜장치는, 땜납 조에서 불활성 분위기를 형성하기위하여 주변부를 사용하지만 이 주변부는 리어 포머의 앞쪽 끝부분으로부터 필 백 포인트까지의 전역을 둘러싸고 있어서 주변부의 내부로 불활성 가스가 유입된 후에 불활성 가스가 외부로 빠져나가는 부분으로서 리어 포머의 상부가 주변부의 탑 커버의 앞쪽 끝부분에서 조금 열려있다. 상기 탑 커버는, 예를 들면 대량 부착용에서는 리어 포머의 경사각도를 아래쪽 방향으로 낮춘 상태로 되어 있으므로 다음의 좁은 피치용으로 사용할 때에 리어 포머를 수평으로 되돌리면 탑 커버에 닿는다. 그러므로 본 발명에서는 리어 포머의 경사에 대응하여 탑 커버를 이동할 수 있게 되어 있다.

또한 주변부의 탑 커버를 반송장치와 대략 평행하게 설치하면 리어 포머의 경사각도를 위쪽 방향으로 올려도 탑 커버와 닿지 않게 탑 커버를 필 백 포인트에 가깝게 할 수 있어서 필 백 포인트 근방의 산소농도를 더 낮출 수 있다.

본 발명의 자동 납땜장치에 설치하는 주변부는 탑 커버와 필 백 포인트 사이에 가스 제거용의 간격 이외에는 밀폐상태로 한다. 주변부의 하부를 외부와 차단하기 위하여 주변부의 하부를 땜납 조의 용융 땜납 속에 잠겨있게 하여도 된다. 또한 본 발명에서는, 납땜할 때에 불활성 분위기를 필요로 하지 않는 경우에는 탑 커버를 후방으로 많이 끌어내어 탑 커버의 개구를 넓게 한다.

(실시예)

이하에서는 도면에 의거하여 본 발명의 자동 납땜장치를 설명한다.도1은 본 발명의 자동 납땜장치에 설치되는 땜납 조의 제2차 분류 노즐과 주변부의 사시 단면도이고, 도2는 대량 부착용의 납땜에 적합한 땜납 조의 정면 단면도이고, 도3은 좁은 피치용의 납땜에 적합한 땜납 조의 정면 단면도이다.

본 발명의 자동 납땜장치에 설치되는 땜납 조1는 덮개가 없는 상자모양이고, 땜납 조의 내부에 제1차 분류 노즐2, 제2차 분류 노즐3, 주변부4가 설치되어 있다.

제1차 분류 노즐2은 한 쌍의 노즐판5, 5 및 도면에 나타내지 않은 한 쌍의 측판으로 구성되어 있다. 이 제1차 분류 노즐은 분류구가 제2차 분류 노즐3의 분류구보다도 좁고 내부에 거친 물살 수단이 설치되어 있다. 이 거친 물살 수단으로서는, 예를 들면 특공평(일본)1-59073호에서 나타낸 바와 같이 양단이 스프링으로 고정되는 긴 막대기를 분류구의 길이방향으로 부착하는 것이다. 이 긴 막대기를 제1차 분류 노즐의 분류구에 부착하면 땜납 조 내에 설치되는 도면에 나타내지 않은 분류 펌프에서 이송되어 오는 용융 땜납은 제1차 분류 노즐의 아래쪽으로부터 분류구를 통과할 때에 긴 막대기에 닿는다. 긴 막대기에 닿은 용융 땜납은 긴 막대기의 위쪽에서 카르만 소용돌이(von Karman's vortex street)를 형성한다. 이때 긴 막대기는 용융 땜납에 의하여 밀어 올려짐과 동시에 소용돌이에 끌려서 위쪽으로 이동하려고 하지만 긴 막대기는 양단이 스프링으로 고정되어 있으므로 이 스프링부의 힘에 의하여 아래쪽으로 되돌려진다. 이와 같이 하여 긴막대기가 상하로 움직임으로써 제1차 분류 노즐의 분류구를 통과하는 용융 땜납은 거친 물살로 된다. 제1차 분류 노즐에 있어서의 거친 물살은 납땜할 때에 프린트 기판과 칩부품의 모서리 부분이나 전자부품의 리드와 스루 홀 사이 등에 용이하게 침투하여 땜납되지 않는 곳을 없애는 것이다.

제2차 분류 노즐3은 진입측 노즐판6, 퇴출측 노즐판7 및 한 쌍의 측판8(도면에 나타내지 않는다)으로 구성되어 있다. 진입측 노즐판6에는 활모양으로 굽은 프론트 포머9가 설치되어 있고, 퇴출측 노즐판7에는 평평한 리어 포머10가 지지축11에 의하여 자유자재로 회전하도록 설치되어 있다.

리어 포머10의 아래에는 지지대12가 퇴출측 노즐판7에 고정되어 있고, 상기 지지대 위에는 크랭크(crank)13가 자유자재로 회전하도록 설치되어 있다. 크랭크13는 장축의 끝부분이 한쪽 방향의 측판을 통과하여 외부로 돌출되어 있고, 외부에 설치되는 모터14에 의하여 정역방향으로 자유자재로 회전하도록 되어 있다. 이 모터14를 구동시키면 크랭크13의 단축이 크게 회전하여 단축에 고정되어 있는 리어 포머의 경사각도가 변경되도록(화살표A) 되어 있다.

리어 포머10의 앞쪽 끝부분에는 유출구15가 형성되고, 상기 유출구에는 개구상태를 조정하는 방죽판16이 설치되어 있다. 방죽판16도 도면에 나타내지 않은 모터에 의하여 각도가 변경되도록(화살표B) 되어 있고, 리어 포머10 위를 유동하는 용융 땜납을 방죽판16의 상부와 하부로부터 아래쪽 방향으로 흘러 내리게 하고 흘러 내리는 양을 조정함으로써 리어 포머 위를 유동하는 용융 땜납의 유동상태를 미세하게 조정할 수 있게 되어 있다.

또한 퇴출측 노즐판7의 상부에는 단차 형성장치17가 설치되어 있다. 상기 단차 형성장치라는 것은 리어 포머10보다도 위쪽 방향으로 돌출되는 간막이 판이다. 제2차 분류 노즐3로부터 분류되는 용융 땜납은 리어 포머10방향으로 유동하여 그 간막이 판을 타고 넘을 때에 단차가 생기도록 되어 있다. 제2차 분류 노즐에서의 납땜에서는, 프린트 기판이 단차를 통과할 때에 단차부분에서는 용융 땜납의 유속이 빠르기 때문에 이 단차부에서 프린트 기판이 떨어지면 땜납은 프린트 기판에 대량으로 부착된다.

주변부4는 주변부 본체18, 한 쌍의 측벽19(한쪽의 측벽은 도면에 나타내지 않는다) 및 탑 커버20로 구성되어 있다. 주변부 본체18는 하부에 앞다리21, 뒷다리22를 구비하는 단면이 h형으로 되어있고, 상부에 탑 커버 지지부23가 부착되어 있다. 탑 커버 지지부23는 프린트 기판의 반송장치인 컨베이어24(일점쇄선)의 반송각도(약3-5도)와 대략 동일한 경사로 되어 있다.

탑 커버 지지부23에는 탑 커버20가 자유자재로 겹쳐서 움직이도록(화살표C) 설치되어 있다. 탑 커버20에는 긴 구멍이 뚫려 있고, 상기 긴 구멍에는 탑 커버 지지부23에 고정되는 볼트가 관통되어 있어서 상기 볼트를 너트로 조임으로써 탑 커버20를 탑 커버 지지부23에 고정하도록 되어 있다.

또한 본체18는 상하방향(화살표D)으로 자유자재로 슬라이딩하면서 움직이도록 되어 있다. 본체18의 뒷다리22에는 긴 구멍이 뚫려 있고, 상기 긴 구멍에는 땜납 조1에 고정되는 볼트를 너트로 조임으로써 주변부 본체18를 소정의 위치에 고정한다. 주변부 본체18의 앞다리21와 한 쌍의 측벽19은 땜납 조1의 용융 땜납S 중에 잠겨있다.

주변부의 측벽19에는 외부의 파이프25에 접속되는 불활성 가스 유입구26가 뚫려 있고, 파이프는 도면에 나타내지 않은 불활성 가스의 공급원에 접속되어 있다.

다음에 상기 자동 납땜장치를 사용하는 프린트 기판의 납땜 방법에 대하여 설명한다.

우선, 땜납을 대량으로 부착시키는 납땜 방법을 도2로 설명한다. 대량 부착은 제2차 분류 노즐3의 리어 포머10 위를 유동하는 용융 땜납의 유속을 빠르게 하여야 한다. 그러므로 모터14를 구동시켜서 크랭크13의 단축을 아래쪽 위치로 이동시킨다. 이렇게 하면 크랭크13의 단축에 고정되어 있는 리어 포머10는 단축의 하강에 의하여 지지축11을 중심으로 아래쪽 방향으로 경사지게 된다. 이 상태로 되면 용융 땜납은 단차 장치17의 간막이 판을 타고 넘을 때에 단차를 형성하여 유속이 빠르게 된다. 대량 부착에서는 제2차 분류 노즐 위를 통과하는 프린트 기판을 이 단차부분에서 용융 땜납으로부터 떨어지도록 한다. 결국 필 백 포인트를 단차부분으로 하면 대량 부착으로 된다.

그리고 주변부4의 탑 커버20를 이동시켜서 위치를 조정한다. 탑커버20는 프린트 기판의 밑면에 부착된 전자부품이나 프린트 기판의 스루 홀로부터 돌출되거나 리드에 닿지 않는 위치에서 가능한 한 필 백 포인트에 가깝게 한다. 그 후에 도면에 나타내지 않은 불활성 가스 공급원으로부터 불활성 가스를 보내고, 측벽19의 불활성 가스 유입구26로부터 주변부4로 공급한다. 주변부로 공급되는 불활성 가스는, 후방은 주변부 본체18, 가로방향은 측벽19, 전방은 리어 포머10과 방죽판16, 위쪽 방향은 탑 커버20로 둘러싸여 있기 때문에 주변부의 내부는 불활성 가스로 가득 차 있다. 주변부의 불활성 가스는 리어 포머10와 탑 커버20를 따라 유동하고, 탑 커버20의 앞쪽 끝부분에서 외부방향으로 유출되지만 프린트 기판P이 제2차 분류 노즐 위를 통과(화살표E)할 때에 리어 포머10와 탑 커버20의 위쪽 방향을 덮어지도록 되어있기 때문에 외부방향으로 유출되는 개구부분이 작게되어 필 백 포인트에 있어서 불활성 가스의 산소농도가 더 낮아지게 된다.

다음에 좁은 피치의 프린트 기판에 납땜하는 방법을 도3으로 설명한다. 좁은 피치의 프린트 기판은 땜납이 대량으로 부착되면 인접하는 납땜부 사이에서 브리지를 형성한다. 그러므로 땜납의 부착량을 적게 하기 위해서는 제2차 분류 노즐의 리어 포머 위를 유동하는 용융 땜납의 유속을 느리게 하면 된다.

대량 부착을 하기 위해서 리어 포머가 아래쪽 방향으로 경사져 있는 경우에는 모터14를 구동시켜서 크랭크13의 단축을 위쪽의 위치로 이동시킨다. 이렇게 하면 크랭크13의 단축에 고정되어 있는 리어 포머10는 단축의상승에 의하여 지지축11을 중심으로 회전하여 수평 또는 약간 위쪽 방향으로 경사지게 된다. 이 상태에서 용융 땜납은 단차 장치17의 간막이 판에 영향받지 않으므로 단차를 형성하지 않고 평활하게 흐르게 되고, 리어 포머10 위를 유동하는 용융 땜납의 유속은 전술한 대량 부착보다도 느려진다. 이렇게 느리게 흐르는 유속의 용융 땜납으로부터 프린트 기판이 떨어지면 땜납의 부착량은 적어지게 되어 좁은 피치로 되어 있어도 브리지를 형성하지 않게 된다.

주변부4의 탑 커버20의 조정은, 전술한 대량 부착용의 경우의 리어 포머가 아래쪽 방향으로 경사지게 되어있는 상태에서는 리어 포머에 닿지 않도록 분류구에 가깝게 설치할 수 있지만 좁은 피치용은 리어 포머를 수평방향 이상으로 경사지게 되어있기 때문에 대량 부착과 동일한 위치에서는 리어 포머에 닿는다. 그 경우에는 탑 커버를 리어 포머에 닿지 않는 위치까지 이동시킨다.

본 발명의 자동 납땜장치를 사용하여 대량 부착용, 좁은 피치용이 섞여있는 프린트 기판을 적절하게 납땜한다. 이때의 땜납 조는 각 프린트 기판에 맞추어서 리어 포머의 경사각도가 자동적으로 조정되도록 되어있고, 주변부의 탑 커버는 리어 포머의 경사각도에 맞게 이동된다. 이 자동 납땜장치에서는, 플럭스는 RMA 타입이고, 땜납은 63Sn-Pb를 사용한다. 납땜한 후에 프린트 기판을 관찰한 결과 브리지가 발생되지 않는다. 또한 필 백 포인트 근방의 산소농도를 측정한 결과 500ppm이라는 매우 낮은 값으로된다. 또한 Sn-3.5Ag-0.75Cu의 무아연 땜납과 RA 타입의 플럭스를 사용하여 보통 기판에 납땜한 결과, 역시 브리지, 고드름 등이 발생되지 않는다.

한편 구동식 땜납 조를 설치하는 자동 납땜장치에 있어서, 분무 노즐로 필 백 포인트에 불활성 가스를 분무하여 전술한 바와 같은 납땜을 한 결과 대용량, 좁은 피치에서 모두 브리지가 발생하였다. 또한 무아연 땜납에서도 브리지나 고드름이 발생할 뿐만 아니라 리드로의 땜납의 상승형상인 피레트(fillet) 형상이 하부에만 있고 또한 스루 홀로의 땜납의 침투도 충분하지 않았다. 이때 필 백 포인트에 있어서 산소농도는 1000ppm 이상이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 불활성 분위기를 안정상태로 유지하기 어려운 구동식 땜납 조를 설치하는 자동 납땜장치에 있어서, 필 백 포인트의 산소농도를 충분하게 낮출 수 있기 때문에 대량 부착용이나 좁은 피치용의 프린트 기판은 물론 무아연 땜납을 사용하는 납땜에서도 브리지나 고드름을 발생시키지 않고 납땜을 할 수 있으므로 신뢰성이 우수하다.

Claims (4)

1. 프린트 기판을 거친 물살의 제1차 분류(噴流) 노즐로 납땜한 후에 완만한 분류의 제2차 분류 노즐로 납땜하는 납땜방법에 있어서,

   제2차 분류 노즐에서의 납땜에서는, 땜납의 대량 부착용이나 좁은 피치용 등의 프린트 기판의 종류에 따라 제2차 분류 노즐의 리어 포머(rear former)의 경사각도를 변경시킴과 동시에 리어 포머 위에서 불활성 분위기를 형성하는 주변부의 위치를 적절하게 이동시키는 것을 특징으로 하는 프린트 기판의 납땜방법.
2. 프린트 기판을 반송장치로 반송하면서 땜납 조 내의 제1차 분류 노즐과 제2차 분류 노즐에 의하여 순차적으로 납땜하는 자동 납땜장치에 있어서,

   제2차 분류 노즐의 리어 포머는 각도를 변경할 수 있게 되어 있고 또한 리어 포머의 근방에는 불활성 분위기를 형성하는 주변부가 설치되어 있고 또 주변부의 탑 커버는 프린트 기판의 진행방향으로 이동할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 납땜장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기의 주변부는 하부가 땜납 조의 용융 땜납 속에 잠겨 있는 것을 특징으로 하는 자동 납땜장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기의 주변부는 반송장치와 대략 평행하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 납땜장치.