KR100254323B1

KR100254323B1 - 집적회로 납땜 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100254323B1
Application number: KR1019970036818A
Authority: KR
Inventors: 김철수; 김우식; 우병우; 마사하루 스꾸에
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 2000-05-01
Also published as: US6095405A; KR19990014968A; TW382767B

Abstract

본 발명은 집적회로의 납땜방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 리드를 갖는 집적회로를 납땜하는 공정에 있어서 상기 집적회로를 흡착하기 위한 두 개의 홀딩블록을 교대로 사용하여 납땜 효율을 높인 광빔납땜방법 및 장치에 관한 것이다.

상기 본 발명의 집적회로 납땜방법은 공정에서 컷팅 및 포밍되어 리드를 형성한 집적회로가 대응하는 패드 위에 놓여진 인쇄회로기판이 콘베이어를 타고 납땜 위치로 이송되는 단계; 홀딩블록픽업부가 홀딩블록을 에어로 흡착하여 상기 집적회로 위에 내려놓는 단계; 상기 집적회로의 리드부위에 광빔(light beam)을 소정시간동안 조사하는 단계; 상기 조사 단계에서 고온의 광빔 조사로 인해 열화된 상기 집적회로와 상기 홀딩블록을 식혀주는 단계; 및 상기 홀딩블록픽업부가 다른 홀딩블록을 에어로 흡착하여 상기 인쇄회로기판내 다른 집적회로 위에 내려놓고 상기 조사 단계와 식힘 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.

이상과 같이, 본 발명의 집적회로의 납땜장치 및 방법을 따르면 높은 품질의 납땜을 보증할 수 있고 광빔 조사시 집적회로를 보호하기 위한 홀딩블록을 2개를 교대로 사용함으로써 어레이 인쇄회로기판의 납땜 시간을 대폭 감소시킴으로써 생산성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

집적회로 납땜 장치 및 방법

본 발명은 집적회로의 납땜방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 리드를 갖는 집적회로를 납땜하는 공정에 있어서 상기 집적회로를 흡착하기 위한 두 개의 홀딩블록을 교대로 사용하여 납땜 효율을 높인 광빔납땜방법에 관한 것이다.

본 원의 설명을 위해 다수의 리드를 갖는 집적회로로 테이프 캐리어 패키지(TCP) 형의 펜티엄 프로세서의 경우를 일예로 설명하기로 한다. TCP형의 펜티엄 프로세서는 320 PIN으로 구성되어 있고 리드 간 간격이 0.25 밀리미터인 고미세형 부품이다. 또한 TCP형 집적회로는 일반 반도체 칩에서 사용되는 와이어본딩부분이 없어 그 크기가 상대적으로 작으므로 부품이 실장된 인쇄회로기판도 소형화가 가능하다.

도 1a는 TCP형 집적회로의 외관구조를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a에서 플라스틱 캐리어를 제외한 집적회로의 윗면도이고, 도 1c는 도 1b의 A-A'면에서 본 절개단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, TCP형 집적회로는 필름 테이프형 패키지를 가지며, 외부의 스크래치를 피하기 위해 사각의 플라스틱 캐리어(101) 내에 격납되어 칩제조회사로부터 공급된다. TCP형 집적회로의 내부 구조를 살펴보면, 집적회로(100) 윗면 중심부에 집적회로의 실질적인 기능을 갖는 사각의 칩(102)이 위치하며, 칩 부분과 리드 패턴으로 사용될 부분을 제외한 집적회로의 윗면은 칩(102) 내 패드에 연결된 리드(108) 패턴을 보호하고 절연성을 유지하기 위해 폴리이미드(polyimide) 필름(103)으로 코팅되어 있다. 도 1b에 도시한 바와 같이 실제 리드 패턴으로 사용되는 네 가장자리부 104, 105, 106, 107은 폴리이미드 필름이 코팅되지 않은 슬롯(slot)형태이다. 또한 집적회로(100)의 저면은 중앙부의 칩(102)부분이 도 1c와 같이 상하로 약간 돌출되어 있고, 나머지 부분에는 금도금된 리드 패턴들이 노출되어 있다.

본 출원인에 의해 출원된 대한민국 특허출원번호 제 P96-8470 호 "집적회로 실장방법" 에 다수의 리드를 갖는 TCP형 집적회로를 실장하는 종래의 실장방법이 상세하게 개시되어 있다.

본 안에서는 이와 같은 다수의 리드를 갖는 TCP형 집적회로를 인쇄회로기판에 실장하는 여러 단계의 실장공정중 납땜 공정에 대해 논한다.

첫 번째로 고온의 핫바(hot bar)를 사용한 방식의 납땜방법이 있다.

도 2는 종래 핫바방식의 납땜방법을 도시한 예시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 컷팅 및 포밍되어 리드를 형성한 집적회로(100)가 인쇄회로기판의 대응하는 패드 위에 놓여지면, 가열된 핫바(120)가 집적회로(100)위에 위치한 후 하강하면서 핫바의 아랫면 사각 가장자리가 집적회로의 리드(104, 105, 106, 107))와 바로 접촉하여 열 압착을 가함으로써 일괄적으로 납땜이 수행되는 방식으로 행해져 왔다.

그러나 이와 같은 핫바 방식에서는 핫바(120)가 리드와 패드에 직접적인 열 압착을 가함으로 인해, 핫바(120)가 밑으로 누르는 압력이 과할 때는 핫바(120)와 닿은 리드가 손상을 받는다든지 고열로 인한 패드의 단선 등이 일어나 납땜 불량을 유발시킨다.

또한 핫바(120)의 누름으로 인해 리드가 패드 위에서 미끄러져 옆 리드와 쇼트를 일으켜 납땜 불량을 유발시킬 수도 있다.

또한 납땜시 작업효율성을 위해 보통 4개의 집적회로 PCB가 연배열된 어레이 PCB(110)를 사용하게 되는데 위와 같이 고온의 핫바(120)로서 연속하여 4개의 PCB에 대해 납땜을 행함으로써 3번째, 4번째의 PCB의 경우 쇼트불량이 다량 발생된다. 이는 첫 번째, 두 번째 PCB 에 대한 납땜 작업후 핫바(120)에 묻은 이물질이 완전히 제거되지 않거나 하는 등의 이유로 일어난다.

또 다른 종래 납땜 방법으로 비접촉식으로 납땜이 수행되는 광빔 납땜방법이 있다.

도 3은 종래 광빔 납땜방법을 도시한 예시도이고,

도 4는 광빔 납땜방법에서 사용한 홀딩블록의 구조를 도시한 예시도이다.

광빔 납땜이란 크세논(Xe) 광빔을 납땜할 집적회로의 리드 위에 소정 거리를 두고 소정 시간동안 조사하여 납땜을 행하는 것을 말한다. 이때 크세논(Xe) 광빔은 약 300。C의 고온을 발생함으로써 납땜을 행하게 된다. 광빔을 PCB(110)내 리드와 패드에 조사할 때는 부분적으로 하는 것이 아니라 납땜될 리드와 패드 전체에 대해 균일하게 조사를 함으로써 균일한 납땜이 이루어진다. 이와 같이 패드 전체에 대해 광빔 조사가 되므로, 리드부분을 제외한 집적회로의 플래스틱 캡부분을 고온으로부터 보호하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 홀딩블록으로 덮어씌운다.

도 3에 도시한 바와 같이, 컷팅 및 포밍되어 리드(104, 105, 106, 107)를 형성한 집적회로(100)가 인쇄회로기판의 대응하는 패드 위에 놓여져 납땜 위치로 이송되면, 먼저 소정위치에 보관된 홀딩블록(130)을 집적회로(100)위로 이송하고 하강시켜 집적회로(100)를 덮어씌운다. 그 후, 소정시간동안 광빔을 조사하여 집적회로(100)의 리드를 PCB의 패드에 납땜을 하게 된다. 소정시간이 지난 후, 고온으로 열화된 홀딩블록(130)을 상승시켜 소정위치로 이송하고 납땜 완료된 PCB를 다음 공정으로 이송시킨다.

마찬가지로 광빔 납땜을 어레이 PCB 의 한 장 한 장에 대해 행할 때, 홀딩블록(130)으로 집적회로(100)를 덮어씌워 작업하게 되는데 PCB 한 장을 납땜하게 되면 홀딩블록(130)이 고온으로 열화 되므로 다음 장의 PCB를 납땜하기 위해서는 홀딩블록(130)을 소정시간동안 식혀야 하고 또한 납땜과정에서 발생한 납땜 잔류물에 대한 세척이 행해져야 한다. 그러므로 이와 같이 홀딩블록(130)에 대해 주기적인 세척과정과 소정시간의 식힘 과정이 포함됨으로 인해 단위시간당 생산 효율이 줄어든다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 핫바방식의 납땜방법은 납땜시 리드의 단선이나 PCB 패드의 단전 등으로 인한 납땜불량을 유발시킨다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 종래의 문제점을 고려하여 집적회로를 흡착하기 위한 홀딩블록을 두 개를 설치하여 교대로 사용함으로써 작업시간 및 납땜 품질을 향상시킨 개선된 집적회로의 납땜장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1a는 TCP형 집적회로의 외관구조를 나타낸 사시도,

도 1b는 도 1a에서 플라스틱 캐리어를 제외한 집적회로의 윗면도,

도 1c는 도 1b의 A-A'면에서 본 절개단면도,

도 2는 종래 핫바방식의 납땜방법을 도시한 예시도,

도 3은 종래 광빔 납땜방법을 도시한 예시도,

도 4는 광빔 납땜방법에서 사용한 홀딩블록의 구조를 도시한 예시도,

도 5는 본 발명의 집적회로의 납땜장치를 도시한 예시도,

도 6은 본 발명의 집적회로의 납땜방법을 도시한 흐름도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100: 집적회로 101: 플라스틱 캐리어

102: 칩 103: 폴리이미드 필름

104,105,106,107: 슬롯 110: 인쇄회로기판

130: 홀딩블록 140: 핫에어 노즐

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 집적회로 납땜방법은,

이전 공정에서 컷팅 및 포밍되어 리드를 형성한 집적회로가 대응하는 패드 위에 놓여진 인쇄회로기판이 콘베이어를 타고 납땜 위치로 이송되는 단계;

홀딩블록픽업부가 홀딩블록을 에어로 흡착하여 상기 집적회로 위에 내려놓는 단계;

상기 집적회로의 리드부위에 소정 크세논(Xe) 램프에서 발생시킨 광빔을 조사하는 단계;

상기 조사 단계에서 고온의 광빔 조사로 인해 열화된 상기 집적회로와 상기 홀딩블록을 식혀주는 단계; 및

홀딩블록픽업부가 다른 홀딩블록을 에어로 흡착하여 상기 인쇄회로기판내 다른 집적회로 위에 내려놓고 상기 조사 단계와 식힘 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 식힘단계에서 집적회로는 밑부분에 소정 량의 에어(air)를 불어주어 식혀주고, 상기 홀딩블록은 홀딩블록픽업부에 의해 흡착한 후 소정 위치에 준비된 홀딩블록수납구로 이송하여 내려놓음으로써 실온에서 식히는 것이 특징이다.

상기 본 발명의 집적회로 납땜방법을 위한 집적회로 납땜장치는 다수의 리드를 갖는 집적회로를 인쇄회로기판에 납땜하는 납땜장치에 있어서: 납땜시 상기 집적회로의 플라스틱 캡부를 고온의 열로부터 보호하기 위해 상기 집적회로위에 놓여지는 홀딩블록; 상기 홀딩블록을 보관하는 홀딩블록수납구; 상기 홀딩블록수납구로부터 흡착하여 상기 집적회로위에 얹어놓기 위한 홀딩블록픽업부; 및 상기 얹어진 상기 홀딩블록을 눌러주어 상기 집적회로를 고정시키기 위한 서포트부를 포함한다.

바람직하게, 상기 홀딩블록은 제 1 홀딩블록과 제 2 홀딩블록을 교대로 사용하는 것이 특징이다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 집적회로의 납땜장치를 도시한 예시도이고,

본 발명은 다수의 리드를 갖는 집적회로를 인쇄회로기판에 납땜하는 납땜 장치에 있어서: 납땜시 상기 집적회로(100)의 플라스틱 캡부를 고온의 열로부터 보호하기 위해 집적회로(100)위에 놓여지는 홀딩블록(130); 상기 홀딩블록(130)을 홀딩블록수납구(160)로부터 흡착하여 상기 집적회로(100)위에 얹어놓기 위한 홀딩블록픽업부(140); 상기 얹어진 홀딩블록을 눌러주어 집적회로(100)를 고정시키기 위한 서포트부(150); 및 납땜이 완료되면 열화된 홀딩블록(130)을 보관하기 위한 홀딩블록수납구(160)를 포함한다.

상기 홀딩블록(130)으로는 납땜시간의 효율을 위해 제 1 홀딩블록(131)과 제 2 홀딩블록(132)을 교대로 사용한다. 즉 하나의 홀딩블록(130)이 납땜 중일 때 이전에 사용된 열화된 다른 홀딩블록(130)은 상온에서 충분히 식게 되어 다음 납땜 순서에 사용할 수 있는 상태가 된다.

이와 같은 구성을 갖는 집적회로의 납땜 장치를 이용한 집적회로의 납땜방법을 도 5 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이전 공정에서 컷팅 및 포밍되어 리드를 형성한 집적회로(100)가 대응하는 패드 위에 놓여진 인쇄회로기판(110)이 콘베이어(109)를 타고 납땜 위치로 이송된다(단계 S10). 인쇄회로기판(110)은 PCB A(111)와 PCB B(112)와 PCB C(113) 및 PCB D(114)가 한 장으로 되어 있는 어레이 인쇄회로기판이다.

그 후, 홀딩블록픽업부(140)가 홀딩블록수납구(160)로부터 제 1 홀딩블록(131)을 에어로 흡착하여 어레이 PCB(110)내 PCB A(111)위에 내려놓는다. 홀딩블록수납구(160)에는 교대로 사용하기 위해 두 개의 홀딩블록, 즉 제 1 홀딩블록(131)과 제 2 홀딩블록(132)이 보관되어 있다. 제 1 홀딩블록(131)을 내려놓은 홀딩블록픽업부(140)는 에어를 뺀 상태에서 상승하고, 서포트부(150)가 하강하여 제 1 홀딩블록(131)을 위에서 눌려줌으로써 집적회로(100)의 흐트러짐을 방지하게 된다(단계 S20).

그 후, 서포트부(150)로 고정된 PCB A(111)의 집적회로(100)의 리드에 소정 크세논(Xe) 램프(미도시)에서 발생시킨 광빔을 16.8초 동안 조사함으로써 납땜을 행하게 된다(단계 S30).

광빔의 조사로 인해 PCB A(111)와 제 1 홀딩블록(131)은 매우 뜨거워져 있는 상태이므로 식혀줄 필요가 있다. 이를 위해 납땜작업을 마친 PCB A(111)의 밑부분에 소정 량의 에어(air)를 불어주어 식혀주고, 홀딩블록픽업부(140)는 PCB A(111)의 집적회로(100)위에 놓여진 열화된 제 1 홀딩블록(131)을 흡착하여 홀딩블록수납구(160)로 이송하여 내려놓음으로써 제 1 홀딩블록(131)을 식히게 된다(단계 S40).

그 후, 홀딩블록픽업부(140)는 홀딩블록수납구(160)에 준비된 제 2 홀딩블록(132)을 흡착하여 어레이 PCB(110)내 PCB B(112)위에 내려놓고, 상기 단계들을 반복하면서 PCB B(112)의 집적회로를 납땜하게 된다. 이 경우 광빔의 조사시간은 16.7초로 하여 PCB A(111)의 경우보다 열을 적게 받도록 한다. 위와 같이 PCB B(112)에 대한 납땜작업이 진행되는 동안 홀딩블록수납구(160)에 갖다 놓은 제 1 홀딩블록(131)은 실온에서 충분히 식게 되어 다음 작업에서 교대로 사용된다.

마찬가지로 어레이 PCB(110)내 PCB C(113)와 PCB D(114)도 마찬가지 방법으로 제 1 홀딩블록(131)과 제 2 홀딩블록(132)을 교대로 사용하여 납땜작업을 마치게 된다. 이 경우 광빔의 조사시간은 PCB C(113)에 대해서는 16.7 초이고, PCB D(114)에 대해서는 16.6 초이다.

그 후, 이와 같이 PCB A(111)내지 PCB D(114)까지 납땜작업을 마친 어레이 PCB(110)는 콘베이어(109)를 타고 다음 공정으로 이송된다(단계 S60).

이어 납땜작업을 행할 다른 어레이 PCB(110)가 이전 공정으로부터 이송되어 오면 상기와 같은 작업을 되풀이하여 납땜작업을 수행한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 집적회로의 납땜장치 및 방법을 따르면 높은 품질의 납땜을 보증할 수 있고 광빔 조사시 집적회로를 보호하기 위한 홀딩블록을 2개를 교대로 사용함으로써 어레이 인쇄회로기판의 납땜 시간을 대폭 감소시킴으로써 생산성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Claims

이전 공정에서 컷팅 및 포밍되어 리드를 형성한 집적회로가 대응하는 패드 위에 놓여진 인쇄회로기판이 콘베이어를 타고 납땜 위치로 이송되는 단계;

홀딩블록픽업부가 홀딩블록을 에어로 흡착하여 상기 집적회로 위에 내려놓는 단계;

상기 집적회로의 리드부위에 광빔을 소정시간동안 조사하는 단계;

상기 조사 단계에서 고온의 광빔 조사로 인해 열화된 상기 집적회로와 상기 홀딩블록을 식혀주는 단계; 및

상기 홀딩블록픽업부가 다른 홀딩블록을 에어로 흡착하여 상기 인쇄회로기판내 다른 집적회로 위에 내려놓고 상기 조사 단계와 식힘 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 납땜방법.
제 1 항에 있어서,

상기 식힘단계에서 집적회로는 밑부분에 소정 량의 에어(air)를 불어주어 식혀주고, 상기 홀딩블록은 홀딩블록픽업부에 의해 흡착한 후 소정 위치에 준비된 홀딩블록수납구로 이송하여 내려놓음으로써 실온에서 식히는 것을 특징으로 하는 집적회로 납땜방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조사단계에서 상기 광빔의 발생원으로 크세논(Xe)을 사용하는 것을 특징으로 하는 집적회로 납땜방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조사단계에서 상기 소정시간은 16.8초 인 것을 특징으로 하는 집적회로 납땜방법.
다수의 리드를 갖는 집적회로를 인쇄회로기판에 납땜하는 납땜장치에 있어서:

납땜시 상기 집적회로의 플라스틱 캡부를 고온의 열로부터 보호하기 위해 상기 집적회로 위에 놓여지는 홀딩블록;

상기 홀딩블록을 보관하는 홀딩블록수납구;

상기 홀딩블록수납구로부터 흡착하여 상기 집적회로 위에 얹어놓기 위한 홀딩블록픽업부; 및

상기 집적회로 위에 놓은 상기 홀딩블록을 눌러주어 상기 집적회로를 고정시키기 위한 서포트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 납땜장치.
제 5 항에 있어서,

상기 홀딩블록은 제 1 홀딩블록과 제 2 홀딩블록을 교대로 사용하는 것을 특징으로 하는 집적회로 납땜장치.