KR100443373B1 - 커버를 구비한 인쇄회로기판 분사용 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PCB 분사 공정에서 사용되는 분사 노즐에 관한 것으로, 소정의 압력으로 PCB에 액체를 분사하는 인쇄회로기판 분사용 노즐에 있어서, 상기 노즐의 상부에 노즐을 덮어씌우는 깔때기형 커버를 부착하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 커버를 구비한 노즐을 사용함으로써 노즐을 따라 흐르는 액과 노즐에서 분사되는 분사액 사이의 간섭을 방지하여 PCB 분사공정에서 균일한 분사압을 유지함으로써, PCB의 현상, 에칭 등의 화학 반응 및 세정능력을 균일하게 유지하여 PCB의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

커버를 구비한 인쇄회로기판 분사용 노즐{NOZZLE WITH COVER FOR SPRAYING PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)의 분사 공정에서 사용되는 분사 노즐(spray nozzle)에 관한 것으로, 특히, 웨트라인(wet line) 설비 내에서 수평으로 이송되는 PCB에 액을 분사하는 분사 노즐의 개선된 구조에 관한 것이다. PCB의 제조 공정에서 분사 노즐은 전처리(pretreating), 현상(developing), 박리(peeling), 에칭(etching), 수세(washing) 등 다양한 화학처리 및 수세 공정에서 사용된다.

최근에, 각종 전자제품의 소형화, 경량화 및 고밀도화가 급속히 진행되면서 이에 따라 PCB 또한 회로의 밀집도 향상 및 각종 틈새(clearances)의 급격한 축소가 진행되고 있다. 이러한 추세에 따라 BGA, CSP, FLIP CHIP 형태의 인쇄회로기판으로 진보되고 있다. 또한, 회로 밀집도의 향상을 위해 인쇄회로기판의 선폭은 종래의 100㎛ 이상에서 현재는 75㎛ 정도로 줄어들었고, 향후 2004년경에는 40㎛까지 줄어들 전망이며, 회로폭 간의 간격도 급격히 줄어드는 추세이다.

한편, 회로 밀집도의 증가와 함께 고주파 특성, 처리 속도의 향상 및 각종 화상 처리 기술의 발전에 따라 완성된 PCB의 임피던스 값이 중요한 인자가 되었다. 종래의 일반적인 PCB의 경우에는 임피던스에 대하여 별도의 지정이나 관리가 필요하지 않아 회로선폭의 공차 범위가 ±20% 정도이었으나, 현재 임피던스 조정이 필요한 제품은 회로선폭의 공차범위가 ±10%로 양산되고 있으며, 향후로는 ±5%까지 감소할 필요가 있다. 이와 같이, PCB의 고정밀도, 고밀도화 측면에서의 진보는 매우 두드러진 현상이다.

PCB는 드릴, 도금, 회로형성, 적층 등의 다수의 공정을 순차적으로 연속 진행시켜 제조하며, 공정에 따라 이물제거 및 세정을 위한 전처리 공정, 회로 에칭공정, 에칭 레지스트 박리 공정, PSR 현상 공정, 각종 세정 및 수세 공정 등이 이루어진다.

이러한 공정들은 PCB가 웨트라인 설비에 투입되어 구동장치에 의해 PCB가 설비 내를 수평으로 진행하는 동안에 각종 화학용액 등과의 반응을 통해 해당 공정이 이루어지며, 각 설비마다 PCB에 액을 분사하기 위하여 노즐이 부착되어 있다.

PCB 웨트라인 설비는 미국특허 제5,534,067호 및 제5,228,949호, 일본공개특허 제2000-237649호 등에 개시되어 있다. 이들 특허에 개시된 PCB 웨트라인 설비는 PCB가 설비 내에 설치된 컨베이어에 의해 수평으로 이동하는 동안에 PCB의 상단 및 하단에 설치된 다수의 노즐로부터 각종 화학용액을 분사하여 현상 및 에칭 등의 공정을 수행하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 일본공개특허 제2000-237649호에는 액이 채워진 탱크, 탱크로부터 액을 펌핑하는 펌프, 펌핑된 액이 이동하는 배관 및 액을 분사시키는 노즐이 개시되어 있으며, 노즐의 슬릿형 분사구가 개시되어 있다. 또한, 미국특허 제5,197,673호에는 노즐바에 노즐이 체결되어 진동할 수 있는 노즐 어셈블리 구조가 개시되어 있다.

이러한 PCB 웨트라인 설비 내부에 부착된 노즐을 통해서 나오는 액체의 상태에 따라 상술한 각종 회로선폭 및 공차가 정해지는 것으로서, 기판 전체에 걸쳐 동일한 압력 및 동일한 양의 화학용액이 지속적으로 분사될 수 있느냐에 따라 그 성능이 결정된다.

이러한 분사 노즐로서 현재 다양한 종류의 노즐 형태가 사용되고 있으며, 각 공정의 사용용도 및 특성에 따라 사용되는 노즐의 형태가 결정된다. 대표적으로 사용되는 노즐로서, 풀콘 타입(full-corn type)과 플렛 타입(flat type)이 있다.

풀콘 타입의 노즐은 주로 현상 능력 및 에칭 능력이 필요한 공정에 사용된다. 분사 형태는 원뿔형 형태이고 분사면은 원형을 이루게 되며, 분사압은 넓은 부분에 걸쳐 일정하게 유지되면서 분사된다. 또한 노즐은 기판과 수직인 방향으로 고정되어 항상 분사면 전체에 동일한 압력을 유지하게 함으로써 일정한 현상 능력을 확보하고 우수한 해상성을 유지하게 된다. 즉, 넓은 면적을 일정한 압력으로 화학약품을 분사함으로써 지속적으로 화학반응이 진행되도록 한다.

플렛 타입의 노즐은 강한 세척력이 필요한 공정에서 주로 사용된다. 분사 형태는 부채꼴 형태이고 분사면은 직선을 이루게 된다. 강한 분사압이 직선 형태로 국부적인 부위에 집중되므로 표면에 강한 세척력을 주며, 회로 사이의 이물질 제거 및 홀 내부의 이물질 제거 등에 용이하다. 따라서, 주로 수세 공정 및 산세 공정 등 세정능력이 향상된다. 노즐은 기판과 수직방향으로 고정되기도 하지만 필요에 따라 기판과 일정한 각도로 경사를 지게 하여 기판의 세정능력을 향상시키기도 한다.

분사용 노즐은 그 용도에 따라 선택적으로 또는 조합하여 각 공정에 적용된다.

어떠한 형태의 노즐을 사용하더라도 일정한 분사압을 유지하는 것이 가장 중요한 포인트이며, 분사압이 일정하게 유지되지 못할 경우에는 원하는 품질을 얻기가 어렵다. 그러나, 웨트라인 설비에 부착되는 노즐은 노즐바에 여러 개가 동시에 취부되어 일정한 간격을 유지하며 상하 배치를 이루고 있는 것이 일반적인 설비의형태이다. 이러한 설비의 구조상 분사시에 하단부의 노즐은 액간 간섭이 심하지 않아 일정한 압력의 유지가 비교적 용이한 편이나, 상단의 노즐은 분사된 액이 노즐을 따라 흘러내림으로 인하여 노즐에서 분사되는 액의 압력저항을 일으키는 원인을 제공한다.

이에 대해 상세히 기술하면, 하부 노즐에서 분사된 액이나 또는 PCB에 분사된 후 비산된 액이 상부 노즐바를 따라 상기 노즐바에 체결된 노즐로 흘러내리게 된다. 이 때 노즐에서 분사되는 액과 노즐을 따라 흘러내리는 액 사이에서 간섭이 발생하게 된다. 간섭의 현상에는 노즐 분사구로 액이 흘러내려 분사되는 액이 초기부터 간섭이 발생되는 현상과 분사 또는 비산된 액이 노즐 외곽을 따라 흘러내려 분사되는 액의 일정 부분에서 분사의 형태를 파괴하는 현상이 있다.

보통 상기 현상은 양자가 한 개의 노즐에서 동시 다발적으로 발생되며, 설비 내부에 상당수의 노즐이 체결되어 있는 상태에서 연속 운전이 실시되면 전 노즐에 지속적으로 발생되는 것이 일반적이다. 이러한 현상은 노즐을 사용하는 PCB 웨트라인 설비에서 전체적으로 확인되곤 한다.

이러한 현상은 제품상에 균일한 분사압으로 작업이 진행하는 것을 방해함으로써, 제작된 PCB의 품질 유지에 치명적인 악영향을 미치게 된다. 또한 현재 진행 중인 고밀도화 제품의 경우 기판 전체적으로 동일한 화학 반응에 의해 일정한 회로폭의 유지 및 균일한 에칭 능력이 필수적인 항목으로 등장하고 있는데, 이러한 상황에서 분사 노즐에서 분사되는 액과 노즐로 흘러내리는 액 사이의 간섭을 최소화하는 것이 중요한 핵심이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노즐에서 액이 분사될 때 생기는 액간 간섭이 생기는 문제점을 해결하고 기존에 사용중인 설비를 변경시키지 않고 적용할 수 있고 설치 후에도 용이하게 관리할 수 있는 구조를 적용하여 액간 간섭을 최소화할 수 있는 방법을 제안한다.

따라서, 본 발명의 목적은 PCB 웨트라인 설비에서 사용되는 분사 노즐에서 액을 분사할 때 발생하는 액간의 간섭을 방지하여 균일한 분사압을 유지하면서 계속적으로 분사할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명은 PCB 분사공정 중에 균일한 분사압을 유지하여 PCB의 품질과 성능을 향상시키는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 분사 노즐의 형태에 구애받지 않고, 기존의 설비에도 용이하게 적용할 수 있는 노즐을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소정의 압력으로 인쇄회로기판에 액체를 분사하는 인쇄회로기판 분사용 노즐에 있어서, 상기 노즐의 상부에 노즐을 덮어씌우는 깔때기형 커버를 부착하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 컨베이어에 장착되어 수평으로 이송되는 인쇄회로기판, 및 상기 PCB에 화학처리용 또는 수세처리용 액을 분사하기 위해 인쇄회로기판의 상단 및 하단에 배치된 노즐바에 일정한 간격으로 배열된 다수의 노즐을 포함하여 상기 노즐로부터 분사되는 분사액에 의해 상기 인쇄회로기판에 화학처리 또는 수세처리 공정을 수행하는 인쇄회로기판 웨트라인 설비에 있어서, 상기 다수의 노즐에는 상기 노즐바와의 연결부에 노즐을 덮어씌우는 깔때기형 커버가 장착된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 PCB 웨트라인(wet line) 설비의 개략도.

도 2는 종래의 상하 양방향으로 배열된 분사 노즐로부터 분사되는 액의 간섭 현상을 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 종래의 분사 노즐에서 발생하는 분사액의 간섭 현상을 나타낸 도면.

도 4는 종래의 분사 노즐에서 발생하는 분사액의 형태의 파괴 현상을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따라 커버가 구비된 분사 노즐을 사용하여 분사액 간섭 현상을 방지하는 것을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 커버가 구비된 분사 노즐의 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 커버가 구비된 분사 노즐에서 분사액의 분사 면적에 따라 커버의 크기가 변경되는 것을 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 PCB 웨트라인 설비의 일반적인 구조를 도식화한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, PCB 웨트라인 설비는 액을 담고 있는 탱크(1), 액 탱크로부터 액을 펌핑하는 분사용 펌프(2), PCB(7)를 수평으로 반송하기 위한 기판 구동용 컨베이어, 및 PCB의 상하부면에 액을 분사시키기 위해 상단 및 하단에 설치된 다수의 노즐(5)을 포함한다.

PCB는 컨베이어의 상, 하 다수의 로울러와 휠 사이에 클램핑되어 있으며, 컨베이어의 구동으로 인하여 수평으로 이송된다. 이와 같이 이송되는 PCB(7)에 현상 및 에칭 용액과 같은 액이 상단 및 하단에 대향하여 배열된 다수의 분사 노즐(5)로부터 확산되어 분사된다.

노즐에 의해 분사되는 액은 액을 보관하는 탱크(1)로부터 액을 펌핑하여 배관(3) 및 노즐바(4)를 통해 이동하여 최종적으로 노즐(5)을 통해 분사되며, 노즐(5)은 노즐바(4)에 일정한 간격을 두고 취부된다. PCB(7)는 모터에 의해 구동되는 기판 구동용 컨베이어에 배치되어 수평으로 설비 내부를 지나가며, 이동하는 PCB(7)에 노즐(5)로부터 화학용액 등이 상하 양방향에서 분사되도록 되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 노즐을 이용하여 상단 및 하단의 노즐에서 화학 액을 분사하면, 하단에서 분사된 액이 상단 배관을 따라 상단 노즐의 분사구 쪽으로 흘러내리고, 흘러내린 액이 상단 노즐에서 분사되는 액과 간섭을 일으킨다. 따라서, 상단 분사액의 범위가 흐트러지고 분사가 불균일해지며 표면처리능력 즉, 현상 수세가 저하되며, 이로 인해 회로의 정밀도 등에 영향을 끼쳐 PCB의 품질에 문제를 일으킬 수 있다.

도 2에 종래의 상하 양방향으로 배열된 분사 노즐(5)로부터 분사되는 액의 간섭 현상이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액의 분사시에 노즐에서 발생하는 액간 간섭현상이 도시되어 있으며, 특히 상단의 노즐에서 분사된 액(20)이 노즐을 따라 흘러내리는 액과 간섭을 일으켜 분사압의 균일성을 깨트리는 것을 볼 수 있다.

따라서, 이러한 노즐의 액간 간섭을 방지하기 위한 장치를 고안하게 되었다.

PCB 웨트라인 설비에 사용하는 기존의 노즐은 노즐바에 단순하게 노즐만 취부되어 화학용액이나 일반 수세수를 분사하는 방식을 채택하고 있으나, 본 발명에서는 노즐 상부에 커버를 설치함으로써 노즐바 등을 따라 떨어지는 액과 노즐에서 분사되어 회로기판으로 분사되는 액 사이의 간섭을 방지한다.

먼저, 종래의 분사 노즐을 사용할 경우에 발생되는 문제점을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 4는 종래의 노즐에서 분사되는 액의 분사형태 및 액 사이의 간섭현상을 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 노즐 형태는 하부 노즐에서 분사되거나 분사된 후 비산된 화학용액이 상부 노즐바(4)에서 노즐(5) 외곽을 타고 내려와 흘러내릴 경우 노즐(5)에서 분사된 액(20)의 형태를 파손시켜 기판 전체적으로 일정한 압력의 액이 분사되는 것을 방지한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐바(4)에서 흘러내리는 액이 노즐 분사구에 맺힐 경우 분사 노즐(5)에서 분사되는 분사액(20)이 원하는 형태로 분사되지 못하고 액의 형태가 초기부터 파괴되는 현상이 발생한다.

이와 같은 형태의 분사는 PCB의 작업시 반드시 피해야 하는 현상이나, 지금까지 여기에 대해서는 별다른 조치 없이 지속적으로 제품을 양산함으로써 불량 발생 및 고밀도 제품의 양산에 어려움을 가중시키고 있다.

이러한 점을 개선한 본 발명에 따른 노즐의 형태가 도 5에 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 탱크에서 펌프를 통해 배관 및 노즐바까지 액이 이동하여 노즐에서 분사되는 것은 동일하나, 노즐의 형태를 개선함으로써 액간의 간섭을 방지하게 되었다. 개선된 발명의 핵심은 분사되거나 비산된 액이 노즐(5)을 타고 흘러내리는 것을 방지하기 위한 것으로, 이를 위해 노즐 상부에 깔때기 모양의 노즐 커버(10)를 제작하여 부착하였다. 이 결과 노즐바(4)를 통해 흘러내리는 액을 노즐 커버(10)를 타고 흘러내리게 함으로써 노즐에서 분사되는 분사액(20)의 분사범위 내에 액이 흘러내리는 것을 방지한다.

커버는 노즐의 상부에 부착되어 노즐 하부에 있는 분사구 쪽으로 갈수록 반경이 점차 넓어지는 깔때기 형상을 갖는다.

도 6에는 본 발명에 따른 일실시예로서, 커버(10)가 구비된 분사 노즐의 단면도가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 커버를 구비한 분사노즐에서, 커버(10)는 노즐(5)의 상부에 장착되며, 상부면과 측면으로 구성된다. 커버의 상부면에는 노즐(5)의 상부에 체결될 수 있도록 홀이 형성된다. 커버의 측면은 노즐의 분사구(6)쪽으로 갈수록 점차로 넓어지는 형태, 즉, 깔때기 형태를 갖는다. 노즐의 측면의 길이는 노즐의 길이와 동일한 길이, 즉, 노즐의 분사구 말단부와 동일한 길이를 갖는 것이 바람직하나, 필요에 따라 이보다 더 길거나 짧게 할 수 있다. 노즐의 측면의 각도는 분사구(6)의 분사각도와 동일하게 형성할 수 있으나, 여기에 한정되지 않고 필요에 따라 변경될 수 있다.

노즐 커버의 크기는 분사액이 분사되는 PCB 면적 및 분사 높이에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 분사되는 액의 반경이 클 경우 반경이 충분히 큰 노즐 커버를 사용할 수 있다. 또한 노즐에서 분사되는 액의 각도에 따라 노즐 커버의 각도도 변경하여 제작하여 적용할 수 있다.

도 7에는 분사액(20)이 분사되는 면적에 따라 분사노즐의 커버(10)의 크기가 변경되는 예를 보여주고 있다. 본 발명에서는 분사면적이 커짐에 따라 커버의 크기, 즉, 커버 하단부의 면적을 크게 조절할 수 있다.

본 발명에 따라 노즐에 커버를 부착함으로써, 노즐의 분사구에 액이 떨어짐으로 인해 분사가 흐트러지는 것을 방지하고, 분사범위 내로 액이 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 액 떨어짐을 커버의 외벽으로 분산시켜 떨어지게 할 수 있다.

또한, 액의 종류에 따라 내약품성 및 내환경성이 우수한 재질을 사용하여 노즐 커버를 제작하는 것이 가능하므로, 다양한 종류의 화학약품에 적용이 가능하다. 예를 들어, 상기 커버를 테프론 재질로 제조할 수 있다.

상기 노즐 커버는 노즐 타입이나 설비 구조와 관계없이 노즐 커버의 부착이가능한 모든 설비에 간단하게 적용이 가능하다.

본 발명에 따른 커버를 구비한 노즐을 사용함으로써 노즐을 따라 흐르는 액을 최소화하여 노즐을 따라 흐르는 액과 분사액 사이의 간섭을 방지하여 PCB 분사공정에서 균일한 분사압을 유지할 수 있는 효과가 있으며, 이로 인해 현상, 에칭 등의 화학 반응 및 세정능력을 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 불량률을 감소시켜 PCB 품질의 안정화를 유지할 수 있고 고밀도 제품에 대한 공정 대용이 가능하다.

또한 본 발명은 기존의 설비를 변경하지 않고도 간단한 방법으로 노즐의 형상을 변경하는 것이 가능하고, 노즐의 타입에 관계없이 다양한 노즐에 용이하고 신속하게 적용할 수 있다.

Claims (5)

1. 소정의 압력으로 인쇄회로기판에 액체를 분사하는 인쇄회로기판 분사용 노즐에 있어서, 상기 노즐의 상부에 노즐을 덮어씌우는 깔때기형 커버를 부착하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 분사용 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 커버는 테프론으로 제조되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 분사용 노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커버의 하단부의 면적은 분사액이 분사되는 PCB의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 분사용 노즐.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커버의 각도는 분사액의 분사각도와 동일하거나 또는 그 보다 큰 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 분사용 노즐.
5. 컨베이어에 장착되어 수평으로 이송되는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판에 화학처리용 또는 수세처리용 액을 분사하기 위해 인쇄회로기판의 상단 및/또는 하단에 배치된 노즐바에 일정한 간격으로 배열된 다수의 노즐을 포함하여 상기 노즐로부터 분사되는 분사액에 의해 인쇄회로기판에 화학처리 또는 수세처리 공정을 수행하는 인쇄회로기판 웨트라인 설비에 있어서,

   상기 다수의 노즐에는 상기 노즐바와의 연결부에 노즐을 덮어씌우는 깔때기형 커버가 장착된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 웨트라인 설비.