KR100540044B1 - 표면실장부품 리워크용 납 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면실장부품 리워크용 납 조성물에 관한 것으로, 인듐 10 ~ 30중량%, 납 10 ~ 30중량%, 주석 7 ~ 13중량%로 구성되고, 잔부가 비스무스로 구성되므로, 따라서, 표면실장부품의 리워크시 본 발명인 납땜 조성물을 이용하여 단자 상오간에 충분히 숏트가 되도록 기존 실장납에 납땜하면, 이미 도포되어 있는 플럭스의 영향과 효과에 의해 표면실장부품의 단자 납땜에 융합이 된다.

그후, 가열을 계속하면 부품을 실장하고 있는 기존납이 녹아 조금전 녹아 있던 본 발명인 납땜 조성물과 섞여지면서 융점이 100℃이하로 지속적으로 하강되면서 잠시동안 굳지 않기 때문에 표면실장부품을 리워크할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

표면실장부품 리워크용 납 조성물{Wax Composition for Reworking a Surface Mounter Part}

본 발명은 표면실장부품 리워크용 납 조성물에 관한 것으로, 더 상세하게는 표면실장부품의 리워크시 표면실장부품의 단자부에 납 조성물의 땜납 후 지속적으로 가열하여 실장용납과 상호 섞이면서 저온에서 용융을 지연시키고 기존 땜납에 의한 것보다 더 낮은 온도에서 작용될 수 있도록 하므로 써, 표면실장부품의 리워크 작업성을 향상시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 전자 전기 제품의 필수 구성 요소인 PCB(인쇄 회로 기판)에는 각각의 제기능이 발휘될 수 있도록 하기 위하여 각종 부품과 전체 회로를 납땜으로 연결하고 있다.

그리고, PCB 상에 부품을 양면 혼재 실장할 경우에는 삽입 실장 공법과 표면 실장 공법이 함께 사용되는데 납땜 상의 기술적인 차이로 인하여 표면 실장 공법을 선행한 후 삽입 실장 공법을 적용하여 인쇄 회로 기판과 각종 부품을 납땜하고 있다.

한편, 상기와 같이 PCB 상에 부품을 솔더링 하는 표면실장기술(SMT: Surface Mounter Technology)에 있어서 솔더링은 크게 플로우 솔더링과 리플로우 솔더링으로 크게 나눌 수 있다.

상기 플로우 솔더링은 수지기판에 접착제로 부품을 본딩하고, 리드 부품과 일괄접속하는 방법으로 표면실장 기술의 확대에 있어서 기본이 되고 있다.

한편, 종래 표면 실장 부품(SMD부품)은 일반적으로 크림솔더로 PCB기판에 실장되어 있고, 크림솔더의 융점은 일반적으로 공정타입으로 약 180℃정도이며, 무연납의 경우는 조성과 합금에 따라 차이는 있지만 대략 200 ~ 220℃로 융점이 나타나고 있다.

그리고, 인쇄회로기판의 홀내부에는 고순도의 동박이 피복되며, 이 동박는 적어도 두 회로사이에 전기적 접촉을 형성한다.

또한, 부품은 그의 단자를 홀내부에 삽입하여 납땜을 하므로 써, 회로기판위에 장착될 수 있으며, 경우에 따라 부품단자와 홀과의 오배열(misalignment) 또는 오배향(misorientation)으로 인해서 또는 부품의 결함으로 인해서 결함이 있는 부품 또는 납땜된 접속단자를 제거하거나 재배열하여 이것을 재장착해야 할 필요가 있게 된다.

따라서, 이러한 과정을 재작업(rework)이라고 부르는 것이다.

한편, 일반적인 재작업은 열풍히터건을 사용하고 있다.

상기 열풍히터건을 사용하게 되면 각종 부품(smd부품)이 열풍에 의한 손상(재활용이 불가능하게 됨)과 pcb기판에 패턴 손상이 일어나 pcb을 전부 폐기해야 하는 위험성이 항상 존재하고 있다.

그러므로, 이러한 재작업은 꽤 숙달된 기능공이 아니면 어려운 것이 현실이다.

상기와 같이 구성된 종래 표면실장부품의 리워크시 보편적으로 사용된 땜납중의 하나는 높은 공정점의 주석 63중량% 납 37중량% 땜납이며, 이것을 약 183℃에서 액화된다.

그러나, 인쇄회로기판위의 부품의 밀도가 높아지면 인쇄회로기판을 부가적으로 재작업 사이클에 노출시키는 것이 필요하게 된다.

또한, 고온 납땜에 반복적으로 노출시키게 되면, 적층체내의 유기합성 수지의 퇴화를 일으키고 재작업된 부품의 일부 지역내에서 층분리 및 비틀림을 발생시킬 수도 있다.

또, 고온 납땜(약 183℃+약 50℃)에 반복적으로 노출시키게 되면, 보다 많은 양의 구리가 관통공의 벽으로부터 용해되어 땜납내의 사방결정계의 금속간 결합물(orthorhombic intermetallics)을 형성하게 된다.

그러므로, 부품밀도가 증가되면 또한 필연적으로 회로기판의 열부하 혹은 방열을 증가시키게 된다.

이것은 방열용 부품 및 기타 앞서 언급한 부품들의 용량을 증가시키게 되어 인쇄회로기판 부품들을 재작업하는데 보다 더 오랜 납땜 접촉시간이 필요하게 되고 또한, 그 결과 구리가 도전성 관통공의 벽으로부터 땜납속으로 용해되는 폐단이 있었던 것이다.

본 발명의 목적은 땜납의 기계적 성질과 납땜성(solderabillity)을 약화시키지 않고 표면실장부품의 리워크 작업을 간단하게 수행할 수 있도록 한 표면실장부품 리워크용 납 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 미숙련자가 재작업을 하여도 부품의 손상과 pcb기판의 패턴에 어떠한 영향을 미치지 않는 메리트가 있도록 한 표면실장부품 리워크용 납 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제품의 신뢰성 및 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 표면실장부품 리워크용 납 조성물을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 인듐 10 ~ 30중량%, 납 10 ~ 30중량%, 주석 7 ~ 13중량%로 구성되고, 잔부가 비스무스로 구성되어 달성된다.

따라서, 본 발명인 표면실장부품 리워크용 납 조성물은 인듐 10 ~ 30중량%, 납 10 ~ 30중량%, 주석 7 ~ 13중량%로 구성되고, 잔부가 비스무스로 구성되므로, 표면실장부품의 리워크시 본 발명인 납땜 조성물을 이용하여 단자 상오간에 충분한 숏트가 되도록 기존 실장납에 납땜하면, 이미 도포되어 있는 플럭스의 영향과 효과에 의해 표면실장부품의 단자 납땜에 융합이 된다.

그후, 가열을 계속하면 부품을 실장하고 있는 기존납이 녹아 조금전 녹아 있던 본 발명인 납땜 조성물과 섞여지면서 융점이 100℃이하로 지속적으로 하강되면서 잠시동안 굳지 않기 때문에 표면실장부품을 리워크할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 일반적인 납땜강도 시험표본 수치를 도시한 도표이다.

도 2는 본 발명인 땜납 조성물을 사용하여 표면실장부품을 제거한 후 잔잡을 제거 및 세정 후 재 납땜한 시험표본 수치를 도시한 도표이다.

도 3은 본 종래 일반적인 납땜시험과, 본 발명에 의한 시험표면 수치를 갖고 150℃에서 1시간 가열, 그후 30분 상온 방치 후 나온 데이타를 도시한 도표이다.

실시예 1

공칭 조성 범위내의 인듐과 주석, 그리고, 납과 비스무스를 포함하는 도핑된 땜납은 인쇄회로기판내의 납땜된 관통공 및 일단페쇄형 구멍의 접속부들의 조립과 두수회의 비파괴 저온 재작업을 허용하는 효과가 있음을 발견하였다.

인듐: 대략 10 ~ 30중량%

납: 대략 10 ~ 30중량%

주석; 대략 7 ~ 13중량%

비스무스: 나머지를 균일하게 혼합하여 땜납 조성물을 제조하였다.

즉, 상기와 같은 혼합 조성물에 의해 형성되는 본 발명인 땜납 조성물은 상기와 같은 구성에 의해 형성되므로 써, 표면실장부품의 리워크시에는 리워크 대상물의 실장납 부위에 본 발명인 땜납 조성물을 납땜하면 이미 도포되어 있는 플럭스의 영향과 효과에 의해 표면실장부품의 단자에 납땜이 용이하게 융합되게 된다.

이후, 잠시동안 가열을 계속하면 표면실장부품을 실장하고 있는 납이 녹아 조금전 녹아 있던 본발명인 땜납과 섞여지면서 융점이 100℃이하로 내려가게 된다.

그리고, 본 발명인 땜납 조성물은 융점이 60±10℃의 범위를 나타내므로, 크림솔더와 비교하면 상당히 낮은 저온에서 융점이 형성되는 것이다.

한편, 도표 2에서 도시한 바와 같이 본 발명인 땜납 조성물에는 비스무스(bI)을 첨가함에 따라 주석(Sn)/납(Pb)만을 첨가한 합금보다 강도와 피로 수명, 가소성을 증가시키킬 수 있는 것이다.

그리고, 솔더의 주성분인 주석(Sn)은 많은 금속과 친화력이 우수하고, 금속 모재의 표면에 잘 젖는 특성이 있으며, 납(Pb)는 솔더의 융점을 저하시켜 낮은 온도에서 솔더링이 가능하게 되는 것이다.

또한, 일반적으로 금속의 표면에는 산화막이 존재하여 솔더의 젖음성을 저하시키는데 플럭스의 역할은 산화막을 제거하여 솔더링을 향상시키는 역할을 해주는 것이 일반적이나 본 발명인 땜납 조성물에 사용되는 플럭스는 기존의 역할을 역 발상하여 활성화를 떨어뜨린다.

활성화을 떨어뜨리게 하여 표면실장부품의 단자 상오간 미세한 틈세를 납들로 하여금 숏트를 시키는 것을 주목적으로 하고 있는 것이며, 젖은각은 90°〈 θ〈180°의 범위가 좋으며, 성분으로는 유기계을 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에 의한 작업방법으로는 납땜기의 칩으로 표면실장부품의 리드에 가열하면 플럭스가 활성화되고, 솔더분말이 용융되어 피접합 금속에 퍼지면서 납이 녹게 되고, 그 시점에 본 발명이 땜납 조성물이 녹으면서 페이스트 크림과 합금이 되면서 금속간 화합물이 형성됨과 동시에 융점이 상당히 낮아지며, 또, 납이 굳는 시간이 상당히 길어지는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 땜납과 사용되는 플럭스는 청정화작용과 산화 방지작용, 솔더의 표면장력을 저하시키는 작용을 한다.

그리고, 기본적인 납과 주석이외의 분순물을 첨가하여 융점저하나 젖음성 저하, 브리지 발생, 솔더 산화물 증가등의 인위적인 악영향을 이용하는 것이다.

또, 납땜기에 의해 용융된 납의 표면이 공기와 접촉, 산화하여 드로스(dross)가 발생하며, 이 드로스는 솔더의 온도가 높을 수록 시간이 길수록 솔더표면적이 클수록 드로스의 양은 증가하게 되는 것이다.

또한, 납 표면에 발생한 드로스로 인해 내부의 용융된 납은 외부와의 공기와 밀폐되어 납이 굳는 시간이 길어지게 하는 역할을 하게 되는 것이다.

그러므로, 본 발명인 땜납과 실장된 납이 섞이면서 저온에서 잠시 굳지않은 상태를 유지하므로, 다핀의 표면실장부품을 간단하게 리워크할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 땜납 조성물은 인쇄회로 기판을 납땜하고 재작업하는데 매우 효율적이며, 또한, 낮은 온도의 납땜이 요구되거나 필요로 하는 곳에는 활용할 수 있는 것이다.

그러므로, 표면실장부품의 리워크 작업 및 전제적인 납땜 작업의 편의성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 일반적인 납땜강도 시험표본 수치를 도시한 도표.

도 2는 본 발명인 땜납 조성물을 사용하여 표면실장부품을 제거한 후 잔납을 제거 및 세정 후 재 납땜한 시험표본 수치를 도시한 도표.

도 3은 본 종래 일반적인 납땜시험과, 본 발명에 의한 시험표면 수치를 갖고 150℃에서 1시간 가열, 그후 30분 상온 방치 후 나온 데이타를 도시한 도표.

Claims (1)

1. 인듐 10 ~ 30중량%, 납 10 ~ 30중량%, 주석 7 ~ 13중량%로 구성되고, 잔부가 비스무스로 구성됨을 특징으로 하는 표면실장부품 리워크용 납 조성물