KR20060060344A

KR20060060344A - 노즐 일체형 자동납땜기

Info

Publication number: KR20060060344A
Application number: KR1020040099392A
Authority: KR
Inventors: 성백기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-05

Abstract

본 발명은 무연 솔더를 이용한 납땜 공정에 적용하기 위한 자동납땜기의 납조 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자동납땜기는 납땜을 촉진하기 위한 플럭스조, 플럭스가 도포된 인쇄회로기판을 예열하는 예열조 및 예열된 인쇄회로기판에 용융된 솔더를 공급하는 납조를 구비하는 자동납땜기에 있어서, 상기 납조에는 1차 납땜과 2차 냅땜 사이의 솔더 응고 및 1차솔더 주위의 크랙발생을 방지할 수 있도록 1차노즐과 2차노즐이 인접하여 배치된 것을 특징으로 한다.

자동납땜기, 무연솔더

Description

노즐 일체형 자동납땜기{Integrated nozzle type automatic soldering machine}

도1은 공정 솔더와 무연 솔더의 냉각 시 온도변화를 시간에 따라 나타낸 그래프.

도2는 종래의 자동납땜기를 이용한 납땜 시 인쇄회로기판의 온도변화를 나타낸 그래프.

도3은 종래의 자동납땜기에서 무연 솔더를 이용하여 납땜하였을 때의 납땜 상태를 도시한 단면도.

도4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동납땜기의 납조를 도시한 정단면도.

도5는 도4의 자동납땜기 납조의 측단면도.

도6은 도4의 자동납땜기를 이용한 납땜 시 인쇄회로기판의 온도변화를 나타낸 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 배스 11: 1차노즐

12: 2차노즐 13: 임펠러

14: 구동모터 15: 벨트

20: 인쇄회로기판

본 발명은 자동납땜기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무연 솔더를 이용한 납땜 공정에 적용하기 위한 자동납땜기의 납조구조에 관한 것이다.

자동납땜기는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)에 전자부품을 실장 또는 삽입하여 금속과 금속을 접합하는 장비를 말한다. 종래의 자동납땜기의 구조는 대한민국 등록실용신안공보 제126850호에 개시된 바와 같다. 상기 등록실용신안공보를 참조하면 종래의 자동납땜기는 인쇄회로기판 동박의 산화물을 제거하고 납땜을 촉진하기 위한 플럭스(flux)조와, 플럭스가 도포된 인쇄회로기판을 예열하여 플럭스를 활성화시키기 위한 예열조와, 예열된 인쇄회로기판에 솔더를 침투시키기 위한 납조로 이루어진다. 납조에는 1차 노즐 및 2차 노즐로 이루어진 두개의 노즐이 구비되는데, 1차 노즐은 주로 표면실장부품(SMD, Surface Mount Device)을 납땜하기 위한 것이고 2차 노즐은 주로 리드선을 쓰루홀(Through Hole)에 삽입하는 부품을 납땜하기 위한 것이다.

한편 납땜에 사용되는 재료로서 종래에는 주석(Sn)과 납(Pb)으로 이루어진 2원계 공정합금이 주로 사용되었는데, Sn-Pb 합금은 폐기 시 납을 유출시켜 환경오염을 일으키는 원인이 되었다. 이러한 환경오염을 방지하기 위하여 최근 전자업계 에서는 솔더 합금의 제조 시 납 사용을 규제하거나 또는 배제함으로써 환경친화적인 무연 솔더 합금 개발을 활발하게 추진하고 있다. 무연 솔더 합금의 예는 대한민국 등록특허공보 제453074호에 개시되어 있다.

무연 솔더는 종래의 공정 솔더에 비하여 용융점이 높고, 응고가 빠르며, 젖음성(Wettability)이 낮은 특징이 있다. 도1은 자동납땜기를 이용한 납땜 과정에서 종래의 공정 솔더와 무연 솔더의 냉각 시 온도변화를 시간에 따라 나타낸 그래프이다. 공정 솔더는 용융점인 183℃에 도달하기 까지 대략 4초의 시간이 걸리는 반면 무연 솔더는 용융점인 227℃에 도달하기 까지 대략 1초밖에 걸리지 않아 응고가 빠름을 알 수 있다.

도2는 상기 종래의 자동납땜기를 이용한 납땜 시 인쇄회로기판의 온도변화를 나타낸 그래프이다. 이를 보면 1차 납땜과 2차 납땜 사이에 온도가 일시 하강하는 현상이 일어남을 알 수 있다. 이는 인쇄회로기판이 1차 노즐과 2차 노즐 사이를 이동하면서 일정정도 냉각되기 때문에 일어나는 것인데, 이때 1차 납땜과 2차 납땜 사이의 최저 온도와 2차 납땜의 최고온도의 차(A)가 매우 크게 나타난다. 앞에서 설명한 바와 같이 공정 솔더의 경우는 용융점에 도달하기 까지 4초의 시간이 걸리기 때문에 1차 납땜 후 솔더가 응고되기 전에 2차 납땜을 할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있으나, 무연 솔더의 경우는 용윰점에 도달하기 까지 1초의 시간 밖에 걸리지 않아 1차 납땜 된 솔더가 2차 납땜 전에 응고된 상태로 2차 납땜을 진행하게 된다. 따라서 무연 솔더의 경우는 도3에 도시된 바와 같이 2차 솔더가 기판 위부분의 랜드까지 충분히 젖지 못하는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 응고된 1차 솔 더가 고온의 2차 솔더와 만날 경우 열에 의한 수축 및 팽창의 반복으로 인하여 1차 솔더 주위에 크랙이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 무연 솔더를 이용한 납땜 시 1차 납땜과 2차 납땜 사이의 솔더의 응고를 방지하여 솔더의 젖음성을 확보하고, 1차 솔더 주위의 크랙 발생을 방지할 수 있는 자동납땜기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동납땜기는 납땜을 촉진하기 위한 플럭스조, 플럭스가 도포된 인쇄회로기판을 예열하는 예열조 및 예열된 인쇄회로기판에 용융된 솔더를 공급하는 납조를 구비하는 자동납땜기에 있어서,

상기 납조에는 1차 납땜과 2차 냅땜 사이의 솔더 응고 및 1차솔더 주위의 크랙발생을 방지할 수 있도록 1차노즐과 2차노즐이 인접하여 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 인쇄회로기판의 이송속도가 1.2±0.1m/s일 때 1차 노즐과 2차 노즐 사이에서 솔더 온도의 최소값과, 2차노즐에서 솔더 온도의 최대값의 차가 30℃이하가 되도록 1차노즐과 2차노즐이 배열된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 납조에는 1차 노즐과 2차노즐로 용융 솔더가 분출되도록 유동력을 발생시키는 구동모터가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자동납땜기는 무연 솔더를 이용하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동납땜기를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동납땜기는 플럭스조, 예열조, 납조를 구비하는 점에서는 종래의 자동납땜기와 동일하나, 납조 내부에 마련되는 1차 노즐 및 2차 노즐의 배열을 개선한 점에 그 특징이 있다. 따라서 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동납땜기의 납조 구조에 대하여만 설명하도록 하겠다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동납땜기의 납조는 도4,5에 도시된 바와 같이, 용융된 솔더가 담기는 배스(10)와, 용융된 솔더를 인쇄회로기판(20)의 저면에 분출하는 1차노즐(11) 및 2차노즐(12)과, 용융 솔더를 1차 노즐(11) 및 2차 노즐(12)로 분출하기 위한 유동력을 발생시키는 임펠러(13)를 구비한다. 이 임펠러(13)를 구동하기 위하여 배스(10)의 일측에는 구동모터(14)가 설치된다. 구동모터(14)의 구동축과 임펠러의 회전축 상단에는 풀리(13a,14a)가 구비되어 있으며, 이들 풀리(13a,14a)에 걸린 벨트(15)를 통해 구동모터(14)의 회전력이 임펠러(13)에 전달된다. 구성 부품을 절감하기 위하여 상기 임펠러(13) 및 구동모터(14)는 1차 노즐(11)과 2차 노즐(12)에 공용으로 사용하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 임펠러(13)에서 펌핑되는 용융 솔더는 양측 노즐(11,12)로 분배되어 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

한편 도4에 도시된 바와 같이 1차 노즐(11) 및 2차 노즐(12)은 종래의 자동납땜기와 달리 서로 인접하여 위치되도록 일체화 하였다. 1차 노즐(11)에서 분출되어 인쇄회로기판에 접합된 1차솔더가 응고되기 전에 2차 노즐(12)에서 분출되는 2 차솔더가 기판에 납땜된다.

도6은 본 실시예에 따른 자동납땜기를 이용한 납땜 시 인쇄회로기판의 온도변화를 도시한 그래프이다. 이를 보면 1차 납땜과 2차 납땜 사이의 냉각 정도가 종래에 비하여 현저히 줄어드는 경향을 보이고 있다. 이는 1차 노즐(11)과 2차 노즐(12) 사이의 거리가 종래에 비하여 매우 가깝기 때문이다. 실제적으로는 인쇄회로기판(20)의 이송속도가 1.2±0.1m/s 일 때, 1,2차 납땜 사이의 최소온도와 2차 납땜의 최고 온도와의 차(A`)는 30℃이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동납땜기에 따르면 1차노즐과 2차노즐이 인접하게 배치되어 있어 무연 솔더를 이용한 납땜 시에도 1차 솔더가 응고되기 전 2차납땜을 진행할 수 있어 솔더의 젖음성을 확보할 수 있다.

또한, 1차 솔더가 응고되기 전에 2차 납땜이 이루어지기 때문에 종래와 같이 1차 솔더에 발생하는 크랙을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 1차 노즐과 2차 노즐이 인접 배치됨에 따라 납조의 크기를 작게 할 수 있어 초기에 투입되는 솔더의 양을 절감할 수 있으며, 1개의 구동모터를 사용하여 양측 노즐로 솔더를 보내주기 때문에 구성을 단순화하여 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

납땜을 촉진하기 위한 플럭스조, 플럭스가 도포된 인쇄회로기판을 예열하는 예열조 및 예열된 인쇄회로기판에 용융된 솔더를 공급하는 납조를 구비하는 자동납땜기에 있어서,

상기 납조에는 1차 납땜과 2차 냅땜 사이의 솔더 응고 및 1차솔더 주위의 크랙발생을 방지할 수 있도록 1차노즐과 2차노즐이 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 자동납땜기.
제1항에 있어서,

인쇄회로기판의 이송속도가 1.2±0.1m/s일 때 1차 노즐과 2차 노즐 사이에서 솔더 온도의 최소값과, 2차노즐에서 솔더 온도의 최대값의 차가 30℃이하가 되도록 1차노즐과 2차노즐이 배열된 것을 특징으로 하는 자동 납땜기.
제1항에 있어서,

상기 납조에는 1차 노즐과 2차노즐로 용융 솔더가 분출되도록 유동력을 발생시키는 구동모터가 구비된 것을 특징으로 하는 자동 납땜기.
제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자동납땜기는 무연 솔더를 이용하는 것을 특징으로 하는 자동 납땜기