KR20170129535A

KR20170129535A - 유기지방산(오일)을 이용한 인쇄회로기판 및 웨이퍼, 세라믹 기판 및 리드프레임에 솔더링하여 Plating 및 Bumping 하는 장치

Info

Publication number: KR20170129535A
Application number: KR1020160060364A
Authority: KR
Inventors: 장관영
Original assignee: 장관영
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2017-11-27

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 등에 각종 부품을 실장한 후 회로를 구성하는 솔더링 장치에 관한 것으로,
진공 또는 불활성분위기를 갖는 하우징(10)과; 상기 하우징(10)의 공간부에 수평방향으로 장착되어 처리제품을 이송하는 이송기구(20); 상기 이송기구(20)의 상측과 하측에 각각 장착되어 처리제품에 유기지방산을 분사하는 제1분사기구(30); 상기 제1분사기구(30)들의 사이공간에 장착되어 처리제품에 용융솔더를 분사하는 제2분사기구(40); 상기 유기지방산의 분사과정에서 발생하는 연기를 흡인하는 흡인기구(50); 상기 제1분사기구(30)에 상기 유기지방산을 공급하는 제1히터박스(60); 및 상기 제1분사기구(40)에 상기 용융솔더를 공급함은 물론 상기 용융솔더를 회수하는 제2히터박스(70)를 포함하며;
상기 솔더링장치의 작업과정에서 유연 및 무연 솔더 재료를 그대로 사용하고 상기 유기지방산을 통해 예비가열함으로써, 상기 처리제품의 오차허용범위를 최소화할 수 있어 제품의 신뢰도가 극대화되도록 한 것이다.

Description

유기지방산(오일)을 이용한 인쇄회로기판 및 웨이퍼, 세라믹 기판 및 리드프레임에 솔더링하여 Plating 및 Bumping 하는 장치{omitted}

1. 본 발명은 인쇄회로기판 및 웨이퍼 세라믹 기판, 리드프레임 등에 각종 부품을 실장한 후 회로를 구성하는 솔더링 하여 Bumping 및 Plating을 할수 있는 장치에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판에 공지의 유연 및 무연 솔더를 그대로 사용하고 유기지방산(오일) 용액을 이용하여 솔더링할 수 있도록 한 유기지방산(오일)을 이용한 인쇄회로기판의 솔더링 장치(Bumping 및 Plating 등)에 관한 것이다.

2. 유기지방산(오일) 속에서 인쇄회로 기판 및 웨이퍼 세라믹 기판 리드프레임 등을 침지시켜 유기지방산(오일)을 가열하여 예비가열 한 후 유기지방산(오일) 속에서 솔더를 노즐로 분사하고 이후 유기지방산(오일)로 Leveling하여 Plating 하거나 Bumping하는 장치에 관한 것.

일반적으로, 솔더링은 인쇄회로기판 및 웨이퍼 세라믹 기판 리드프레임 등에 반도체 칩이나 저항 칩이나 리드프레임과 같은 소형의 전자부품을 실장하여 회로를 구성하는 기구의 한 종류로서, 이 솔더링는 전자제품의 소형화나 경량화는 물론 고성능화에 따라 고밀도화가 요구되어 공정기술과의 유기적인 결합이 요구되고 있다.

여기서, 상기 솔더링의 방식으로는 플로우 솔더링 및 리플로우 솔더링으로 크게 나눌 수 있으며, 상기 플로우 솔더링은 기판에 부품이 실장하고 솔더를 지나가게 하는 방식을 의미하고, 상기 리플로우 솔더링은 기판에 크림솔더를 인쇄하고 솔더링 장치를 통과시키는 방식을 의미한다.

그런데, 상기 솔더링 방식은 상기 인쇄회로기판을 포함하는 각종 실장부품이 솔러링에 필요한 적정온도인 240~280℃ 사이의 고열, 특히 고열에서 지속적으로 가열되는 상태이므로, 상기 인쇄회로기판 등을 포함한 실장부품의 특성이나 수명이 저하되거나 심하게는 손상되는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기 솔더링 방식은 피치가 적은 고정밀의 솔더링인 불가능하거나 또는 솔더링한 후 두께를 일정하게 하지 못하거나 세부적 공정수가 5단계 이상으로 많아 생산단가가 비싸지고, 단선 등 여러 종류의 불량이 많으며 산화 및 기포로 인한 내구성이 저하되어 사용중 고장도 많다.

이로 인해, 상기 솔더링 방식으로서 전기도금이나 무전해도금 방식을 이용하거나 기타 화학처리방식(OSP방식)을 사용하고 있지만, 이마저도 산화문제나 환경문제가 발생하고 있고, 특히 피치가 적은 고정밀의 PCB 기판 세라믹 기판 등 또는 반도체부품의 경우 고가의 금도금이나 은도금 방식을 적용하고 있는 실정이다.

따라서,, 상기 기판 및 반도체부품의 정밀도 향상은 물론 특성이나 수명저하를 방지하지 못하여 기술적인 한계에 부딪혀 있는 실정이다.

[참고문헌]

* 특허공개공보 제10-2014-0003183(공개일 : 2014.01.09.)

이에, 본 발명은 상기한 각종 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 인쇄회로기판에 사용하는 유연 및 무연 솔더를 그대로 사용하고 유기지방산(오일) 용액을 이용하여 솔더링할 수 있도록 한 유기지방산(오일)을 이용한 인쇄회로기판 및 웨이퍼 세라믹 기판 리드프레임 등에 솔더링하여 Bumping 및 Plating을 구현시킬 수 있는 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

1. 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 인쇄회로기판 및 웨이퍼 세라믹 기판 리드 프레임 등에 반도체 칩 또는 저항 칩 또는 리드프레임을 포함한 각종 전장품을 실장하여 구성한 처리제품을 수용하여 회로를 구성하는 유기지방산(오일)을 이용한 인쇄회로기판의 솔더링 장치(Bumping 및 Plating)로서, 진공 또는 불활성분위기를 갖는 하우징과; 상기 하우징의 공간부에 수평방향으로 장착되어 처리제품을 순차적으로 이송하는 이송기구; 상기 이송기구의 상측과 하측에 각각 장착되어 처리제품에 유기지방산을 노즐로 분사하여 예비가열하는 다수개의 제1분사기구; 상기 제1분사기구들의 사이공간에 장착되어 상기 처리제품의 회로구성에 필요한 용융솔더를 노즐로 분사하는 다수개의 제2분사기구; 상기 유기지방산의 분사과정에서 발생하는 연기를 흡인하는 흡인기구; 상기 제1분사기구에 유기지방산을 공급하는 제1히터박스; 및 상기 제1분사기구에 용융솔더를 공급함은 물론 용융솔더를 회수하는 제2히터박스를 포함하는 구성이다.

2. 인쇄회로기판 및 반도체 세라믹 기판 등을 불활성화 분위기를 갖는 하우징(또는 챔버)에 위의 기판 등을 이송하여 지그에 장착한 후 유기지방산(오일)에 침지시켜 가열한 상태에서 유기지방산(오일) 속에서 침지한 상태인 인쇄회로 기판 및 반도체 웨이퍼 세라믹 기판 등을 그 표면에 솔더를 노즐로 분사시킨 후 유기지방산(오일)로 레벨링 하여 그 기판 표면에 범핑 및 플레이팅 하는 솔더링 장치이다.

이상과 같이 본 발명은 적어도 다음과 같은 효과를 포함한다.

첫째, 상기 솔더링장치의 작업과정에서 유연 및 무연 솔도 재료를 그대로 사용하고 상기 유기지방산(오일)을 통해 노즐분사로 예비가열함으로써, 상기 처리제품의 오차허용범위를 최소화할 수 있어 제품의 신뢰도가 극대화된다.

둘째, 상기 솔더링장치의 작업과정에서 발생하는 쇼트(Short)나 기포(Void)나 브리지(Bridge)나 산화 등에 의한 불량률을 최소화할 수 있음은 물론 고가의 그이나 은을 사용할 필요가 없어 제조비가 절감된다.

셋째, 상기 솔더링장치의 작업과정에서 가열장치 및 냉각장치를 이용하여 예비가열온도를 유지함은 물론 상기 유기지방산의 증기(연기)를 흡인하여 제거함으로써 상기 처리제품을 신속하게 대량생산할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 솔더링 장치를 도시한 개념도 1,
도 2는 본 발명에 따른 솔더링 장치를 도시한 개념도 2,
도 3은 본 발명에 따른 솔더링 장치를 도시한 개념도 3이다.

이하, 본 발명에 따른 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 솔더링 장치를 도시한 개념도 1이고, 도 2는 본 발명에 따른 솔더링 장치를 도시한 개념도 2이며, 도 3은 본 발명에 따른 솔더링 장치를 도시한 개념도 3이다.

본 발명은, 진공 또는 불활성분위기를 갖는 하우징(10)과; 상기 하우징(10)에 수평방향으로 내장되어 상기 처리제품을 순차적으로 이송하는 이송기구(20); 상기 이송기구(20)의 상측과 하측에 각각 장착되어 상기 처리제품에 유기지방산을 분사하여 예비가열하는 다수개의 제1분사기구(30); 상기 제1분사기구(30)들의 사이공간에 장착되어 상기 처리제품의 회로구성에 필요한 용융솔더를 분사하는 다수개의 제2분사기구(40); 상기 유기지방산의 분사과정에서 발생하는 연기를 흡인하는 흡인기구(50); 상기 제1분사기구(30)에 상기 유기지방산을 공급하는 제1히터박스(60); 및 상기 제1분사기구(40)에 상기 용융솔더를 공급함은 물론 상기 용융솔더를 회수하는 제2히터박스(70)를 포함하는 구성이다.

여기서, 상기 솔더링장치(1)는 상기 인쇄회로기판에 실장된 각종 전장품의 회로구성에 따른 일련의 작업과정을 수행하는 장치이며, 반도체 부품은 물론이거니와 휴대폰과 같은 전장품을 포함한 모든 인쇄회로기판에 적용되는 솔더링 및 솔더범퍼를 형성하기 위한 장치를 의미한다.

또한, 상기 솔더링장치(1)의 사용과정에서 상기 인쇄회로기판에 반도체 칩이나 저항 칩이나 리드프레임 등이 실장된 상태로 공급되는 전장품을 이하에서는 "처리제품"이라고 칭하기로 한다.

그리고, 상기 하우징(10)은 상기 솔더링장치(1)의 외관을 이룸은 물론 상기 처리제품을 수용하는 것으로서, 상기 처리제품을 재처리함은 물론 밀폐상태를 유지하는 공간부(12), 및 상기 공간부(12)의 천정면에 장착되어 불활성가스(질소 등)를 공급하는 가스공급기(14)를 포함한다.

그리고, 상기 이송기구(20)는 상기 공간부(12)에 수평방향으로 장착되어 상기 처리제품을 세팅속도에 맞추어 순차적으로 후처리공정으로 이송하는 것으로서, 상기 처리제품을 탑재한 상태에서 체인이나 롤러 등을 통해 무한궤도식으로 회전할 수 있다면 본원의 기술범주에 포함된다.

이때, 상기 이송기구(20)의 작업위치를 대략 제1,2,3구역으로 구분하여, 상기 제1구역과 상기 제3구역에는 이후에 설명하는 상기 제1분사기구(30)를 배치하여 예비가열효율을 증대하고 상기 제2구역에는 이후에 설명하는 상기 제2분사기구(40)를 배치하여 접합효율을 증대함이 바람직하다.

그리고, 상기 제1분사기구(30)는 상기 이송기구(20)의 상부측과 하부측에 상기 처리제품의 이송방향으로 각각 장착된 것으로서, 상기 처리제품의 예비가열에 필요한 유기지방산을 분사하는 기능을 수행하며, 특히 상기 유기지방산의 분사효율을 증대하기 위해 노즐형태로 구성함이 바람직하다.

그리고, 상기 제2분사기구(40)는 상기 이송기구(20)의 상부측과 하부측에 상기 처리제품의 이송방향으로 각각 장착된 것으로서, 상기 처리제품의 회로구성에 필요한 용융솔더를 분사하는 기능을 수행하며, 특히 상기 제2히터박스(70)에 의해 용융된 용융솔더를 공급하는 것에 특징이 있다.

또한, 상기 제1,2분사기구(30,40)에는 각각의 공급밸브(32,42)가 구비되며, 도 1에서와 같이 상기 제1,2분사기구(30,40)가 공급밸브(32,42)를 전용하도록 배치할 수도 있고, 도 2에서와 같이 상기 제1,2분사기구(30,40)가 공급밸브(32,42)를 공용하도록 구성할 수도 있음은 당연하다.

또한, 상기 제1,2분사기구(30,40)의 구성과정에서 도 1 및 도 2에 도시된 상기 공급밸브(32,42)를 대신하여, 도 3에서와 같이 상기 제1분사기구(30)의 관로상에 펌프(62)를 구성함은 물론 상기 제2분사기구(40)의 관로상에 솔더자동밸브(78)를 구성할 수도 있음은 당연하다.

이때, 상기 솔더자동밸브(78)는 모터나 실린더를 포함한 모든 동력기구를 적용할 수 있음은 당연하다.

그리고, 상기 흡인기구(50)는, 상기 유기지방산으로부터 발생하는 연기를 흡인하는 것으로서, 상기 유기지방산에 의해 발생하는 연기를 집적하는 후드(58)와; 상기 후드(58)에 의해 집적되는 연기를 흡인하는 진공펌프(52); 상기 진공펌프(52)에 의해 흡인되는 연기를 냉각하는 냉각기(54); 및 상기 진공펌프(52)에 의해 냉각상태로 흡인되는 연기를 소각하는 소각기(56)를 포함한다.

그리고, 상기 제1히터박스(60)는 상기 제1분사기구(30)에 공급되는 상기 유기지방산을 임시로 저장하는 것으로서, 상기 제1히터박스(60)와 상기 제1분사기구(30)의 관로상에 펌프(62)를 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 제1히터박스(60)는 드레인밸브(64)가 구성되며, 특히 250℃를 유지하는 히터를 내장하여 가열함이 바람직하다,

그리고, 상기 제2히터박스(70)는 상기 제2분사기구(40)에 공급되는 용융솔더 및 상기 제2분사기구(40)에서 리턴하는 용융솔더를 임시로 저장하는 것으로서, 상기 제2히터박스(70)와 상기 제2분사기구(40)의 관로상에 각각 공급밸브(72)와 회수밸브(74)를 구성함이 바람직하다.

또한, 상기 제2히터박스(70)는 드레인밸브(76)가 구성되며, 특히 250℃를 유지하는 히터를 내장하여 가열함이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 솔더링장치(1)의 이송기구(20)에 상기 처리제품을 탑재하고 작동스위치를 가동하면, 상기 이송기구(20)에 탑재된 상기 처리제품이 상기 하우징(10)의 공간부(12)로 이송되어 작업상태로 세팅된다.

이 경우, 상기 이송기구(20)에 탑재된 상기 처리제품이 순차적으로 이송되다가 상기 제1구역에 위치하는 경우, 상기 제1분사기구(30)에 의해 분사되는 유기지방산에 의해 예비가열온도(70~250℃)로 가열된다.

이때, 상기 제1분사기구(30)의 상기 유기지방산으로부터 발생하는 연기는 상기 흡인기구(50)에 의해 처리되어 제거된다.

이어서, 상기 이송기구(20)에 탑재된 상기 처리제품이 순차적으로 이송되다가 상기 제2구역에 위치하는 경우, 상기 제2분사기구(40)에 의해 분사되는 용융솔더에 의해 회로구성작업이 이루어지는 것이다.

이어서, 상기 이송기구(20)에 탑재된 상기 처리제품이 상기 제3구역으로 이송되는 경우, 상기 제1분사기구(40)에 의해 분사되는 유기지방산에 의해 다시 가열된 상태에서 후처리공정으로 이송되는 것이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 하우징 12 : 공간부
14 : 가스공급기 20 : 이송기구
30 : 제1분사기구 32 : 공급밸브
40 : 제2분사기구 42 : 공급밸브
50 : 흡인기구 52 : 진공펌프
54 : 냉각기 56 : 소각기
58 : 후드 60 : 제1히터박스
62 : 펌프 64 : 드레인밸브
70 : 제2히터박스 72 : 공급밸브
74 : 회수밸브 76 : 드레인밸브
78 : 솔더자동밸브

Claims

인쇄회로기판 및 웨이퍼 세라믹 기판 리드 프레임 등에 반도체 칩 또는 저항 칩 또는 리드프레임을 포함한 각종 전장품을 실장하여 구성한 "처리제품"을 수용하여 회로를 구성하는 유기지방산을 이용한 인쇄회로기판의 솔더링 장치로서,
진공 또는 불활성분위기를 갖는 하우징(10)과;
상기 하우징(10)의 공간부에 수평방향으로 장착되어 상기 처리제품을 순차적으로 이송하는 이송기구(20);
상기 이송기구(20)의 상측과 하측에 각각 장착되어 상기 처리제품에 유기지방산을 분사하여 예비가열하는 다수개의 제1분사기구(30);
상기 제1분사기구(30)들의 사이공간에 장착되어 상기 처리제품의 회로구성에 필요한 용융솔더를 분사하는 다수개의 제2분사기구(40);
상기 지방산의 분사과정에서 발생하는 연기를 흡인하는 흡인기구(50);
상기 제1분사기구(30)에 상기 유기지방산을 공급하는 제1히터박스(60); 및
상기 제1분사기구(40)에 상기 용융솔더를 공급함은 물론 상기 용융솔더를 회수하는 제2히터박스(70);
를 포함하는 유기지방산(오일)을 이용한 인쇄회로기판 및 웨이퍼 세라믹 기판 리드프레임 등에 솔더링하여 범핑 및 플레이팅을 구현하는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 흡인기구(50)는,
상기 유기지방산에 의해 발생하는 연기를 집적하는 후드(58)와;
상기 후드(58)에 의해 집적되는 연기를 흡인하는 진공펌프(52);
상기 진공펌프(52)에 의해 흡인되는 연기를 냉각하는 냉각기(54); 및
상기 진공펌프(52)에 의해 냉각상태로 흡인되는 연기를 소각하는 소각기(56);
로 이루어진 유기지방산(오일)을 이용한 인쇄회로기판 및 웨이퍼 세라믹 기판 리드프레임 등에 솔더링하여 범핑 및 플레이팅을 구현하는 장치.
인쇄회로 기판 및 반도체 웨이퍼 및 세라믹 기판 등을 불활성화 분위기를 갖는 하우징(또는 챔버)에 위의 기판등을 이송하여 지그에 장착한 후 유기지방산(오일)에 위의 기판을 침지시켜 가열한 상태에서 침지된 그 오일 속에서 위의 기판 표면에 솔더를 노즐로 분사시킨 후 유기지방산(오일)으로 레벨링하여 그 기판 표면에 범핑 및 플레이팅 하는 솔더링 장치이다.