KR100659452B1 - 솔더영역 형성장치, 방법 및 연속 도금장치 - Google Patents

Abstract

솔더페이스트에 의해 솔더영역을 형성하여, 접합의 신뢰성, 솔더 자체의 기계적 강도 및 품질의 향상을 도모한다.

부재(S)에 솔더영역(H)를 형성하는 솔더영역 형성장치로서, 솔더페이스트(K)를 저장하는 저장부(12)와, 저장부(12)에 저장된 솔더페이스트(K)를 부재(S)를 향해 토출하는 노즐(16)을 갖춘 디스펜서(14)와, 노즐(16)으로부터 토출되는 솔더페이스트(K)의 토출량 및 토출속도를 제어하는 토출 제어부(18)과, 토출 제어부(18)에 의해 제어된 디스펜서(14)의 노즐(16)으로부터 토출되어 소정위치에 도포된 솔더페이스트(K)를 가열용융함으로써, 부재(S)에 솔더영역(H)를 형성하는 가열부(22)를 갖춰서 된다.

솔더페이스트, 커넥터부재, 디스펜서, 토출 제어부, 노즐

Description

솔더영역 형성장치, 방법 및 연속 도금장치{Apparatus and method for forming solder zone, and continuous plating apparatus}

도 1은 제1의 실시형태의 솔더영역 형성방법을 적용한 솔더영역 형성장치의 한 예를 나타내는 구성개념도.

도 2는 노즐의 앞쪽 끝형상의 한 예를 나타내는 모식도(模式圖).

도 3은 노즐과 피처리체와의 위치관계의 예를 나타내는 개념도.

도 4는 제1의 실시형태의 솔더영역 형성방법을 적용한 솔더영역 형성장치의 동작을 나타내는 플로 차트.

도 5는 제2의 실시형태의 솔더영역 형성방법을 적용한 솔더영역 형성장치의 한 예를 나타내는 구성개념도.

도 6은 제2의 실시형태의 솔더영역 형성방법을 적용한 솔더영역 형성장치의 다른 한 예를 나타내는 구성개념도.

부호의 설명

S…부재, H…솔더영역, F…반송방향, R…펀칭홀, 3…피처리체, 12…저장부, 14…디스펜서(dispenser), 15…플럭스(flux) 도포부, 16…노즐, 17…위치센서, 18…토출(吐出) 제어부, 19…구동부, 20…공정 제어부, 22…가열부, 24…세정부, 25 …건조부, 26…도포부

본 발명은 솔더영역 형성장치, 방법 및 연속 도금장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 예를 들면, 필름 캐리어 테이프, 커넥터부재 및 리드프레임(lead frame) 등의 전자부재로 만들어지는 전자 부품에 솔더영역을 형성하는 장치, 방법 및 상기 전자부품의 피처리체에 대한 솔더영역 형성을 연속적으로 행하는 연속 도금장치에 관한 것이다.

필름 캐리어 테이프, 커넥터부재 및 리드프레임 등의 전자부재로 만들어지는 전자부품으로의 도금처리는 코일형상으로 감겨진 재료를 습식 도금처리장치로 연속적으로 계속 투입하고, 도금처리 후는 연속적으로 감아 처리된다.　이러한 처리는 연속 도금장치에 의해 이루어지고 있다. 이러한 연속도금처리의 대표적 예로서 커넥터부재를 예로 들어 설명한다.

즉, 연속도금처리는, 먼저 도금전처리를 행한 후, 하지막(下地膜)으로서의 Ni 도금처리를 행하고, 그 후 해당 Ni 피막상의 접점부위에 접점도금(오로지 Au 도금피막이 사용되고 있다)을 행하여, 마지막으로 커넥터 조립시의 솔더접합 부위에, 솔더접합시의 예비 솔더로서의 습식 솔더도금을 하는 것이 일반적이다.

습식 솔더도금에는 요즘의 환경문제로부터 Pb 프리솔더(주로 Sn-Ag 솔더, Sn-Cu 솔더, Sn-Bi 솔더 등의 이원계 솔더도금 및 Sn 단체(單體)도금)가 사용되어 지게 되었지만, Pb 프리계 솔더도금은 아직 충분한 접합 신뢰성을 얻지 못하고 있는 것과, 도금욕으로서의 안전성의 불충분함 때문에 Pb계 솔더도 여전히 사용되고 있다.

[비특허문헌1] 「습식법을 이용한 일렉트로닉스 고기능박막 작성법」(주)광신사·종합공학출판회, 1992년 10월 30일 발행

예비 솔더로서의 습식 솔더도금은 접합 신뢰성을 높게 유지하기 위해서는 불가결한 요소로서, 가격면도 고려하면 대체 가능한 기술이 발견되지 않는 것이 현재 상황이다.

그러나, 습식법에 있어서의 솔더도금에는 다수의 과제를 포함하고 있다.　예를 들면, 더 나은 신뢰성을 구하기 위해 솔더도금 피막 중에 여러 가지 원소를 첨가하여, 솔더자신의 강도나 하지와의 계면 접합강도의 향상, 융점의 제어 등을 행하고자 하는 것이지만, 습식법에 있어서 도금피막 중의 원소를 양산(量産) 베이스로, 어느 정도 안정적으로 제어 가능한 합금종은 겨우 2원합금 피막까지로, 3원 이상의 합금이 되면 양산 베이스로의 대응은 곤란하다.

또한, 해당 2원합금 솔더도금 피막 중의 원소비율은 각 전해조건이나 욕(浴)관리를 엄밀하게 제어하여 비로소 가능하다고 말하고 있다.　한편, 솔더페이스트(solder paste), 특히 Pb 프리 솔더페이스트에 있어서는 추가로 각종 금속의 첨가에 의해 목적으로 하는 각종 성능을 얻는 것이 용이한 것으로 되어 있다.

필름 캐리어 테이프나 커넥터부재로의 연속 습식 도금장치에는 당연한 것이 지만 각 처리공정의 전후에 수세공정이 설치되어 있다. 피처리체에 부착된 처리액을 가능한 한 제거하기 위한 수세공정에는 여러 가지 고안이 실시되어, 중요한 노하우 사항으로 되어 있다.

그러나, 한정된 처리공간과 처리시간 내에 연속적으로 완전히 제거하는 것은 불가능하고, 다른 습식 도금방법(랙크법)과 비교하여 다음 공정에 반입되는 전(前)공정의 처리액의 비율은 많다. 즉, 최후공정에 가까운 솔더도금욕에 있어도 전공정으로부터의 불순물의 반입과, 솔더도금욕의 퍼냄은 피할 수 없어 욕(浴)의 변동은 크다.　생산성을 고려하여 도금속도를 빨리하면, 이 경향은 지수함수적으로 증대한다. 이와 같이, 전해조건을 아무리 엄밀하게 관리해도 욕변동이 큰 연속 도금라인에서는 2원계라 하여도 합금도금을 안정적으로 양산하는 일은 많은 곤란을 수반한다.

예비 솔더로서의 솔더도금의 필요한 영역은 그 제품에 따라 자연히 한정되어 있다. 커넥터부재의 경우, 접점이 되는 부위에는 절대로 솔더도금이 석출되지 않도록, 도금액이 접촉되지 않도록 할 필요가 있고, 이 때문에 솔더도금이 필요한 개소 이외는 어떤 형태로라도 마스킹하는 등의 처치를 하지 않으면 안 되지만, 안전하게 마스킹을 하는 일은 가격부담이 너무 커진다. 그렇기 때문에 도금이 필요한 부위만을 도금액에 침지하고, 그 외에는 공중에 노출하여 도금하는 소위 액면제어법이나, 전용의 도금셀을 사용하는 부분도금법이 이용되고 있다(비특허문헌 1 참조).

그러나, 이들 방법은 도금이 불필요한 부위로의 도금액의 퍼냄을 피할 수 없어, 그 경계가 정도(精度) 좋게 마무리 되지 않는다고 하는 품질문제나, 고가의 설 비가 필요하다는 과제를 안고 있다. 특히 커넥터부재의 경우, 경계를 정도 좋게 마무리하는 것이 요즘의 소형화, 협(挾)피치화에서 한층 강하게 요구되어지게 되었다. 커넥터부재를 제품에 조립할 때의 타부품과의 솔더접합시에, 용융된 솔더가 접점부위에 젖어 확산되지 않도록 하기 위해, 솔더도금 피막이나 금도금 피막 등이 전혀 없어 하지 Ni 도금이 노출된 약 0.5 mm 폭의 「솔더번짐 방지대(防止帶)」가 필요 불가결하게 되어 있다.　이 때문에, 솔더번짐 방지대를 설치하기 위한 한층 고가의 도금전용 셀의 도입을 피할 수 없어 투자 부담의 증대가 현저해졌다.

더 나아가서는, 동일제품에서 상이한 2개소 이상의 부위에 솔더도금을 필요로 하는 제품은 추가로 별도의 고가의 도금셀을 준비하여 라인에 만들어 넣거나, 솔더도금을 필요로 하는 개소의 수만큼 반복하여 도금 할 필요가 있다고 하는 번잡함이 있다.

습식 솔더도금의 그밖의 문제는 폐수처리가 필요한 것과, 두께의 편차가 발생되는 일이다. Pb 프리 솔더도금욕을 계속해서 도입하고 있지만, 얻어지는 Pb 프리 솔더는 Pb계 솔더에 비교하여 융점이 고온으로 이동하거나, 피막이 물러져 버린다고 하는 피막성능이 불충분한 것, 도금욕으로서의 불안정함이 해소되지 않은 것 등으로부터 보급이 진행되지 않고 있는 것이 실상이다. Pb 프리 도금욕은 Sn, Ag, Cu, Zn, Bi의 원소가 사용되고 있어, 이들을 포함하는 폐수의 처리도 필요해진다. Pb계 욕은 당연히 유해한 Pb를 함유하고 있어, 폐수 중으로부터의 Pb의 완전제거는 불가결한 요소이다.

습식 솔더도금은 전기도금법이다.　 이 때문에 그 피막의 막두께는 다른 전기 도금 피막과 마찬가지로 두께편차가 생기기 쉽다.

이 습식 솔더도금 부분은 부분적으로 도금을 행하기 때문에 부분도금하기 쉽도록 절곡가공 등의 가공이 행해지지 않아 직선상인 경우가 많다.　절곡가공 등의 가공은 도금 후에 행하여진다.　이 가공에 의해 도금층의 균열 발생이나, 가공성을 좋게 하기 위해 니켈 등 하지도금 두께를 얇게하는 것 등에 의한 내식성 열화(劣化)에 의한 솔더 습윤성 열화나, 재질의 선택이 한정되는 것 등이 문제가 되고 있다.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 제1의 목적은 각종 특성의 솔더페이스트를 그 목적에 따라 자유롭게 선택함으로서, 솔더접합의 신뢰성이나, 솔더자체의 기계적 강도 등을 높여, 품질의 향상을 도모하는 것이 가능한 솔더영역 형성장치 및 방법을 실현하는 것에 있다.

또한, 제2의 목적은 절곡가공 등의 가공 후에 솔더영역 형성을 할 수 있도록 하는 것으로, 솔더영역의 형성에 자유도를 갖게 하는 것이 가능한 솔더영역 형성장치 및 방법을 실현하는 것에 있다.

또한 제3의 목적은, 이러한 솔더영역 형성장치를 적용함으로써, 솔더영역 형성 후의 피처리체의 접합 신뢰성, 솔더 자체의 기계적 강도 등의 종합적인 품질의 향상을 도모하는 것이 가능한 연속 도금장치를 실현하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 이하와 같은 수단을 강구한다.

즉, 청구범위 제1항의 발명은 상기 제1 및 제2의 목적을 달성하기 위해, 전 자부품에 솔더영역을 형성하는 솔더영역 형성장치로서, 솔더페이스트를 저장하는 저장수단과, 저장수단에 저장된 솔더페이스트를 전자부품을 향해 토출하는 토출수단과, 토출수단에서 토출되는 솔더페이스트의 토출량 및 토출속도를 제어하는 제어수단과, 제어수단에 의해 제어된 토출수단에서 토출되어 토출위치에 도포된 솔더페이스트를 가열용융함으로써 전자부품에 솔더영역을 형성하는 가열용융수단을 갖추고 있다.

청구범위 제2항의 발명은, 상기 제1 및 제2의 목적을 달성하기 위해, 청구범위 제1항의 발명인 솔더영역 형성장치에 있어서, 토출수단을 복수 배치하여 각 토출수단에서 토출되는 솔더페이스트의 토출량 및 토출속도를 제어수단에 의해 제어함으로써, 토출위치에 솔더페이스트를 도포한다.

청구범위 제3항의 발명은 상기 제1및 제2의 목적을 달성하기 위해, 청구범위 제1항 또는 제2항의 발명인 솔더영역 형성장치에 있어서, 토출수단으로서 디스펜서를 사용하여 솔더페이스트를 토출한다.

청구범위 제4항의 발명은, 상기 제1 및 제2의 목적을 달성하기 위해, 청구범위 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 발명인 솔더영역 형성장치에 있어서, 전자부품은 필름 캐리어 테이프, 커넥터부재 및 리드프레임 중 적어도 어느 하나이다.

청구범위 제5항의 발명은, 상기 제1및 제2의 목적을 달성하기 위해, 전자부품에 솔더영역을 형성하는 솔더영역 형성방법으로서, 소정 토출량의 솔더페이스트를 소정 토출속도로 전자부품의 소정 토출위치를 향해 디스펜서에서 토출함으로써 소정 토출위치에 도포하고, 이 도포된 솔더페이스트를 가열용융함으로써 솔더영역 을 형성한다.

청구범위 제6항의 발명은, 상기 제3의 목적을 달성하기 위해, 필름 캐리어 테이프, 커넥터부재, 리드프레임 중 적어도 어느 하나의 피처리체에 대한 습식 도금처리를 연속적으로 행하는 연속 도금장치에 있어서, 청구범위 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 발명인 솔더영역 형성장치를 습식 솔더도금장치의 대체로 하여 해당 연속 도금장치에 만들어 넣어, 피처리체에 솔더영역을 형성하는 연속 도금장치이다.

청구범위 제7항의 발명은, 상기 제3의 목적을 달성하기 위해, 청구범위 제6항의 연속 도금장치에 있어서, 솔더페이스트가 토출위치에 도포되기 전에, 솔더영역 형성부에 솔더페이스트 용융시의 솔더의 퍼짐과 부재와 솔더의 밀착성을 촉진하는 플럭스를 도포하는 제1의 도포수단을 추가로 갖춘다.

청구범위 제8항의 발명은, 상기 제3의 목적을 달성하기 위해, 청구범위 제6항 또는 제7항의 연속 도금장치에 있어서, 솔더영역의 형성 후에 솔더페이스트에 첨가되어 있는 첨가제의 가열용융에 의한 잔사 및 플럭스 잔사를 솔더영역에서 세정하는 세정수단을 추가로 갖춘다.

청구범위 제9항의 발명은, 상기 제3의 목적을 달성하기 위해, 청구범위 제7항 또는 제8항의 연속 도금장치에 있어서, 세정수단에 의한 세정 후에 솔더영역에 솔더영역을 형성하고 있는 솔더의 산화를 방지하는 산화방지제와, 이 솔더를 보호하는 보호막 중 적어도 어느 하나를 도포하는 제2의 도포수단을 추가로 갖춘다.

즉, 청구범위 제1항의 발명에서 사용되고 있는 솔더페이스트에는, 유용한 각 종의 금속을 임의의 비율로 배합하여 용융한 후, 미세한 입자로 가공한 솔더입자가 사용된다. 이와 같이 사용목적에 따른 조성의 솔더를 이용할 수 있기 때문에, 접합 신뢰성의 향상, 솔더 자체의 기계적인 강도를 높일 수 있다고 하는 금속학적으로 이상적인 솔더나, 최적의 융점을 갖는 솔더를 사용할 수 있다. 또한, 소정위치에 소정량의 솔더페이스트를 도포 후, 해당 솔더페이스트를 용융함으로써, 정도 좋게 소정위치에 솔더영역을 확실하게 또한 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.

또한, 필름 캐리어 테이프, 커넥터부재 및 리드프레임 등의 전자부품에는, 복수 개소에 솔더영역이 요구되는 것이 있다. 특히 복수 개소의 형상이 서로 다르거나, 솔더의 특성이나 피막 두께가 다르게 요구되어지는 경우도 있다. 이런 경우에도 청구범위 제2항과 같이 토출수단을 복수 사용함으로써, 종래와 같이 마스킹하여 복수회 반복하여 처리하지 않고, 한번의 처리로 복수의 솔더 영역을 형성하는 것이 가능해진다.　더욱이 솔더영역이 넓은 경우에도 동시에 동일 솔더를 복수로 도포함으로써 해결할 수 있다.

청구범위 제3항 및 제5항에서 말하는 디스펜서는, 1(Pa·s) 이하의 저점도에서 그리스(grease)상의 고점도까지의 물질을 잘 제어하여 토출시키는 성능을 가지고 있다. 따라서 솔더페이스트를 임의의 조건에서 토출시키는 것이 용이해진다. 또한, 디스펜서의 노즐로는 금속제나 수지제인 것이 다종류 시판되고 있는 것 중에서 선택할 수 있다. 이들은 목적에 맞추어 앞쪽 끝형상을 가늘게도, 길게도, 절곡가공하는 것도 가능하다.　따라서, 해당 노즐의 앞쪽 끝을 전자부품의 소정위치를 향해 고정하여 설치하는 것이 용이하다.　노즐 앞쪽 끝은 전자부품의 표면에서 조금 떨어 뜨려 설치해도 되고, 변형되지 않을 정도로 꽉 눌러 설치해도 좋다.　또는, 토출능력이 우수한 디스펜서를 사용하는 경우에는, 그 토출능력 범위로 노즐을 커넥터부재의 표면에서 완전히 떨어뜨려 설치해도 된다. 이것에 의해, 확실하게 솔더페이스트를 임의의 토출위치에 소정량 도포하는 것이 가능해진다.

청구범위 제6항에서는, 연속 도금장치 내에 청구범위 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 발명인 솔더영역 형성장치를 적용함으로써, 솔더영역 형성 후의 피처리체의 접합 신뢰성, 솔더 자체의 기계적 강도 등의 종합적인 품질의 향상을 도모하는 것이 가능한 연속 도금장치를 실현하는 것이 가능하다.

청구범위 제7항은, 솔더페이스트 도포 전에 플럭스를 도포함으로써, 보다 솔더의 습윤성을 향상시키는 동시에, 말착성이 있는 솔더영역의 형성에 효과적이다.

청구범위 제8항에서는 솔더페이스트를 가열용융한 후, 그 솔더 표면에 잔존하는 플럭스 등의 잔사를 제거하기 위한 세정수단을 부가함으로써, 사용하는 솔더페이스트의 자유도를 넓힐 수 있다.　즉, 솔더영역 형성 후에 세정함으로써, 보다 강한 활성도를 갖는 솔더페이스트나 플럭스의 사용이 가능해진다. 이것은 솔더영역 형성부분의 일부에 솔더페이스트를 도포하여, 가열용융시에 솔더영역 전역에까지 솔더를 넓히는 것이 가능해진다.　이것에 의해, 보다 간편하게 솔더영역을 형성하는 것이 가능하다.　또한 밀착성의 향상에도 도움이 된다. 이 경우에도 솔더영역의 고정화를 도모하기 위해, 잉크젯이나 디스펜서를 사용한 솔더번짐 방지대를 형성하는 것이나, 플럭스의 번짐 방지제 등이 권고된다.

청구범위 제9항은 솔더영역 형성 후의 방치기간 중에 솔더 표면의 산화물 형 성을 포함하는 표면오염을 억제하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 솔더땜(soft soldering)의 신뢰성을 높이는 것이 가능해진다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1의 실시형태)

제1의 실시형태에 대해 도 1~4를 사용하여 설명한다.

도 1은 제1의 실시형태의 솔더영역 형성방법을 적용한 솔더영역 형성장치의 한 예를 나타내는 구성개념도이다.

즉, 이 솔더영역 형성장치는 필름 캐리어 테이프, 커넥터부재 및 리드프레임 등의 부재(S)에 솔더영역(H)를 형성하는 장치로서, 저장부(12)와 노즐(16)을 앞쪽 끝에 갖춘 디스펜서(14), 플럭스 도포부(15), 위치센서(17), 토출 제어부(18), 구동부(19), 공정 제어부(20), 가열부(22), 세정부(24), 건조부(25), 도포부(26), 도시하지 않는 반송부를 갖추고 있다.

공정 제어부(20)은 플럭스 도포부(15), 가열부(22), 세정부(24), 건조부(25), 도포부(26)을 제어한다.

플럭스 도포부(15)는, 솔더페이스트가 도포되기 전에, 솔더영역(H)가 되는 위치를 포함하는 영역에, 솔더페이스트 용융시의 솔더의 퍼짐을 촉진하는 플럭스를 도포한다. 또한 부분적으로 플럭스를 도포할 필요가 있는 경우에는, 솔더페이스트 도포와 동일한 제어기구를 갖춘 디스펜서 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

이 경우에, 솔더영역(H)를 고정화하기 위해서는 솔더번짐 방지대의 형성이 나, 그 이상의 솔더퍼짐을 방지하는 약제의 도포가 바람직하다.

위치센서(17)은, 도포위치를 자동적으로 검출하여 검출신호를 토출 제어부(18)에 출력한다. 위치센서(17)로서는 부재(S)의 양쪽 끝에 동일 간격으로 설치되어 있는 펀칭홀(R)을 이용하여 광다이오드와 수광센서와의 조합으로 실현하기도 하며, 또는 위치결정핀 등을 이용해도 된다.　그리고, 고정도(高精度)의 위치결정이 요구되는 경우에는, 화상처리를 이용해도 된다.

토출 제어부(18)은, 위치센서(17)로부터 검출신호를 받으면, 디스펜서(14)의 노즐(16)을 소정위치까지 이동시키기 위한 이동명령신호를 생성하여, 이 이동명령신호를 구동부(19)에 출력한다.

구동부(19)는 이러한 이동명령신호를 받으면 이 이동명령신호에 따라서 노즐(16)을 소정위치로 이동시킨다. 이런 위치결정은 작업 개시시에 한번 행하거나, 또는 작업 중에 적절한 시기에 행하거나, 작업하면서 연속적으로 행해도 된다.　또한, 상기 위치결정은 수동으로 행하도록 해도 된다. 이 경우, 구동부(19)에 의한 위치결정은 불필요해진다.

저장부(12)는 솔더페이스트(K)를 저장하고 있다.　솔더페이스트(K)에는 일반적으로 임의의 비율로 배합하여 미세한 입자로 가공한 솔더입자가 사용된다(비특허문헌 1 참조). 이것에 의해 사용목적에 따른 조성의 솔더를 이용할 수 있어서, 접합 신뢰성의 향상, 솔더 자체의 기계적인 강도를 높일 수 있다고 하는 금속학적으로 이상적인 솔더나, 최적의 융점을 갖는 솔더를 얻는 것이 가능하다.

디스펜서(14)는, 저장부(12)로부터 공급된 솔더페이스트(K)를, 노즐(16)을 매개로 하여 부재(S)를 향해 토출한다.　 일반적으로 디스펜서는, 1(Pa·s) 이하의 저점도부터 그리스상의 고점도까지의 물질을 잘 제어하여 토출시키는 성능을 가지고 있다. 따라서, 솔더페이스트(K)를 임의의 조건으로 토출시키기에 적합하다. 또한, 노즐(16)에는 금속제나 수지제인 것이 다종류 시판되고 있는 것 중에서 선택할 수 있다.　이들은, 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 피처리체(3)의 형상에 맞추어 앞쪽 끝형상을 가늘게도 ,길게도, 절곡가공하는 것도 가능하다.　따라서, 노즐(16)의 앞쪽 끝을 부재(S) 등의 피처리체(3)의 소정위치를 향해 설치하는 것도 용이하다.　도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 노즐(16)의 앞쪽 끝은 피처리체(3)의 표면에서 조금 떨어뜨려 설치해도 되고, 도면 3(b)에 나타내는 바와 같이, 변형되지 않을 정도로 꽉 눌러 설치해도 된다. 또는, 토출능력이 우수한 디스펜서(14)를 사용하는 경우에는, 그 토출능력 범위에서 노즐(16)을 부재(S)의 표면에서 완전히 떨어뜨려 설치해도 된다. 이것에 의해 확실하게 솔더페이스트(K)를 임의의 토출위치에 도포하는 것을 가능하게 하고 있다.

이러한 디스펜서(14)에 대한 도포방식으로는, 솔더페이스트(K)를 연속적으로 토출시키는 연속식과 간헐적으로 토출시키는 간헐식이 있으며, 간헐식은 1쇼트당 밀리초 단위의 단시간에 제어가 가능하고, 또한, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 10 mm 길이 정도의 토출거리를 정도 좋게 건너뛰는 것이 가능하다. 특히, 복잡한 형상을 한 커넥터부재나 솔더영역(H)가 직선상이 아닌 경우 등과 같이 솔더페이스트(K)의 공급이 곤란한 경우에는, 이 토출거리가 긴 디스펜서(14)를 사용하여 도포하는 것이 유효해진다.

토출 제어부(18)은 디스펜서(14)의 노즐(16)에서 토출되는 솔더페이스트(K)의 토출량 및 토출속도를 제어한다.　토출량 및 토출속도는 저장부(12)에 저장되어 있는 솔더페이스트(K)의 성질이나, 노즐의 형상, 부재(S)의 재질, 형성하는 솔더영역(H)의 크기와 두께에 따라 미리 정해진 압력 등의 제어조건에 의거하여 저장부(12)를 제어한다.　이 조건에 의해, 저장부(12)에 저장되어 있는 솔더페이스트(K)가 디스펜서(14)에서 밀려나오고, 더 나아가서는 노즐(16)의 앞쪽 끝에서 소정의 토출량 및 토출속도로 토출되도록 하고 있다.

가열부(22)는 디스펜서(14) 및 노즐(16)보다도, 반송방향(F)의 하류측에 설치되어 있고, 예를 들면, 원적외선 가열기나, 온풍 가열기 등이 사용되고, 부재(S)의 토출위치에 도포된 솔더페이스트(K)를 가열용융한다.　 이것에 의해 솔더영역(H)를 형성한다.　이 가열량은 공정 제어부(20)에 의해 제어되도록 하고 있다.

공정 제어부(20)은, 부재(S)에 도포된 솔더페이스트(K)의 성질, 입자경, 양, 부재(S)의 재질, 형성하는 솔더영역(H)의 크기와 두께 등에 의거하여, 부재(S)에 도포된 솔더페이스트(K)를 용융할 수 있는 가열량으로 가열하도록 가열부(22)를 제어한다.　가열조건은 솔더페이스트(K)의 조성, 입자경, 첨가제의 종류, 반송속도, 피처리체인 부재(S)의 열용량 등에 따라 일정하지 않다.　따라서, 가열량은 이들의 변화에 따라 그때마다 설정한다.　또한, 가열시에는 급격한 온도구배는 피하는 것이 중요하다.　따라서, 바람직하게는 가열부(22)에 예비가열을 시킨 후, 본가열을 시키면 된다. 또는, 가열부(22) 보다도 반송방향(F)의 상류측에 예비가열장치를 설치하여, 이 예비가열장치에 의해 예비가열시키도록 해도 된다.

이와 같이 공정 제어부(20)에 의해 제어된 가열부(22)에 의해 부재(S)에 도포된 솔더페이스트(K)를 본가열함으로써, 솔더영역(H)가 형성된다. 이 가열용융시에 있어서는, 솔더의 산화를 최소한으로 하는 것과 솔더퍼짐을 가장 좋게 하기 위해, 무산화 분위기에서 소성시키는 것이 바람직하다.

이 솔더퍼짐을 향상시키는 것은, 솔더영역 형성부의 일부에 솔더페이스트를 도포하여 용융시킴으로써, 솔더영역 형성부 전체에 솔더를 공급하는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이, 솔더페이스트나 플럭스에는 첨가제가 첨가되어 있지만, 가열부(22)에 의해 솔더페이스트가 가열용융되면, 이들 첨가제가 잔사로서 솔더영역(H)에 남게 된다. 세정부(24)는 가열용융 후의 솔더영역(H)를 세정함으로써, 이러한 잔사를 솔더영역(H)로부터 제거한다.　건조부(25)는 세정부(24)에 의해 세정된 솔더영역(H)를 건조한다.

도포부(26)은 건조부(25)에 의해 건조 후의 솔더영역(H)에 솔더영역(H)를 형성하고 있는 솔더의 산화를 방지하는 산화방지제와, 이 솔더를 보호하는 보호막 중 적어도 어느 하나를 도포한다.

도시하지 않는 반송부는 부재(S)를 반송방향(F)을 따라서 연속적, 또는 간헐적으로 반송된다.

다음으로, 이 솔더영역 형성장치의 동작에 대하여 도 4의 플로 차트(flow chart)를 사용하여 설명한다.

즉, 먼저, 피처리체인 부재(S)는 도시하지 않는 반송부에 의해 반송방향(F) 를 따라 연속적 또는 간헐적으로 반송되고 있다.

또한, 피처리체인 부재(S)에 솔더영역(H)를 형성하기 위해서는 솔더페이스트(K)가 사용되고, 이 솔더페이스트(K)는 저장부(12)에 저장되어 있다. 솔더페이스트(K)에는 일반적으로 임의의 비율로 배합하여 미세한 입자로 가공한 솔더입자가 사용되고 있으므로, 사용목적에 따른 조성의 솔더를 이용하는 것이 가능하다. 따라서, 접합 신뢰성의 향상, 솔더 자체의 기계적인 강도를 높일 수 있다고 하는 금속학적으로 이상적인 솔더나 최적의 융점을 가진 솔더를 선택하여 사용하는 것이 가능하다.

먼저, 작업 개시시에 노즐(16)의 위치결정을 행한다.　 이 위치결정은 도시하지 않는 반송부에 의해 부재(S)가 디스펜서(14)측에 반송되면, 부재(S)에 새겨진 펀칭홀(R)이 위치센서(17)에 검출된다. 그러면 위치센서(17)로부터 토출 제어부(18)에 대해 검출신호가 출력된다.　검출신호가 토출 제어부(18)에 받아지면 토출 제어부(18)에 의해 디스펜서(14)의 노즐(16)을 소정위치까지 이동시키기 위한 이동명령신호가 생성되어, 구동부(19)로 출력된다. 이 이동명령신호가 구동부(19)에 의해 받아지면, 이 이동명령신호에 따라서 노즐(16)이 소정위치로 이동한다.　이와 같은 위치결정은 작업 개시시에 한번 행하거나, 또는 작업 중에 적절한 시기에 행하거나, 작업하면서 연속적으로 행해도 된다. 또한 상기 위치결정은 수동으로 행해도 된다.　이 경우 구동부(19)에 의한 위치결정은 불필요해진다.

먼저, 플럭스 도포부(15)에서는 부재(S)에 솔더페이스트가 도포되기 전에, 솔더영역(H)로 되는 위치를 포함하는 영역에, 솔더페이스트 용융시의 솔더퍼짐을 촉진하는 플럭스가 도포된다(S1).

이와 같이 플럭스가 도포된 부재(S)가, 도시하지 않는 반송부에 의해 디스펜서(14)측에 반송되면, 부재(S)에 새겨진 펀칭홀 등이 위치센서(17)에 검출된다(S2). 그러면, 위치센서(17)로부터 토출 제어부(18)에 대해 검출신호가 출력된다.

다음으로, 저장부(12)에 저장되어 있는 솔더페이스트(K)가, 디스펜서(14)의 노즐(16)으로부터 부재(S)에 도포되지만, 노즐(16)으로부터의 토출량 및 토출속도는 솔더페이스트(K)의 성질이나, 부재(S)의 재질, 노즐의 형상, 형성하는 솔더영역(H)의 크기와 두께에 따라서 토출 제어부(18)에 의해 결정된다.　더욱이, 토출 제어부(18)에 의해, 이 토출량 및 토출속도에 대응하는 압력이 저장부(12)에 가해진다(S3).

이 압력에 의해, 저장부(12)에 저장되어 있는 솔더페이스트(K)가 디스펜서(14)로 밀려나고, 더 나아가서는 노즐(16)의 앞쪽 끝에서 소정의 토출량 및 토출속도로 토출된다(S4).

일반적으로 디스펜서는, 1(Pa·s) 이하의 저점도부터 그리즈상의 고점도까지의 물질을 잘 제어하여 토출시키는 성능을 가지고 있다.　따라서 솔더페이스트(K)를 임의의 조건에서 토출시키기에 적합하다.　또한, 노즐(16)에는 금속제나 수지제인 것이 다종류 시판되고 있는 것 중에서 선택할 수 있다. 더욱이, 피처리체(3)의 형상에 맞추어 앞쪽 끝형상을 가늘게도, 길게도, 절곡가공하는 것도 가능하므로, 노즐(16)의 앞쪽 끝을 부재(S)의 특정위치를 대상으로 설치하는 것이 용이하여, 상기와 같이 필요에 따라서 소정위치에 자동적으로 도포하기 위한 기구를 갖추어도 된 다. 이것에 의해, 솔더페이스트(K)는 임의의 토출위치에 확실하게 도포된다(S5).

이와 같이 디스펜서(14)로부터의 솔더페이스트(K)의 토출방법은 연속적 및 간헐적 중 어느 것도 가능하여, 연속한 광범위에 걸쳐 솔더페이스트(K)를 도포하는 경우에는 부재(S)를 연속적으로 반송하면서 솔더페이스트(K)도 또한 연속적으로 토출함으로써 이루어진다.　또한, 좁은범위에 솔더페이스트(K)를 도포하는 경우에는, 반송부를 일단 정지하여, 소정량의 솔더페이스트(K)를 토출 후에, 반송부를 작동시켜 다음의 소정위치까지 부재(S)를 반송시키는 소위 간헐적인 토출에 의해 이루어진다.

이렇게 하여 소정위치에 솔더페이스트(K)가 도포되어지면, 그 부재(S)가 반송부에 의해 반송방향(F)을 따라 반송됨으로써, 이 솔더페이스트(K)가 도포된 위치가 가열부(22)측으로 반송된다(S6). 이것에 의해, 이 솔더페이스트(K)는 가열부(22)에 의해 가열용융된다(S7). 가열부(22)의 가열량은 공정 제어부(20)에 의해 제어된다.

즉, 공정 제어부(20)에서는, 부재(S)에 도포된 솔더페이스트(K)의 성질(예를 들면, 솔더입자경과 그 양, 첨가제의 종류와 그 양 등), 부재(S)의 재질이나 열용량, 형성하는 솔더영역(H)의 크기와 두께 등에 의거하여, 부재(S)에 도포된 솔더페이스트(K)를 용융할 수 있는 가열량이 결정되어, 이 가열량에 의거하여 가열부(22)가 제어된다.　이와 같이, 공정 제어부(20)에 의해 제어된 가열부(22)에 의해 부재(S)에 도포된 솔더페이스트(K)가 가열된다. 이것에 의해 도포된 솔더페이스트(K)가 효율좋게 용융되어 솔더영역(H)가 소정위치에 정도 좋고, 확실하고 또한 용이하게 형성된다.

이러한 가열용융 후의 솔더영역(H)는 반송부에 의해 다음의 세정부(24)로 반송되어 세정된다(S8). 상술한 바와 같이, 솔더페이스트나 플럭스에는 첨가제가 첨가되어 있어, 이와 같이 솔더페이스트가 가열용융되면, 이들 첨가제가 잔사로 되어 솔더영역(H)에 남게 된다.　그러나, 이들 잔사는 솔더영역(H)가 세정부(24)에 의해 세정됨으로써 솔더영역(H)로부터 제거된다.

솔더영역(H)는 건조부(25)에서 건조된 후에 도포부(26)으로 반송된다.　 여기에서 솔더영역(H)를 형성하고 있는 솔더의 산화를 방지하는 산화방지제가 도포되거나, 또는 이 솔더를 보호하는 보호막이 도포된다(S9).

이와같이 하여 솔더영역(H)가 형성된 전자부품이 얻어진다.

상술한 바와 같이, 제1의 실시형태의 솔더영역 형성방법을 적용한 솔더영역 형성장치에 있어서는, 습식 솔더도금법으로 대응하기 곤란했던 여러 가지 과제를 해결하는 것이 가능하다.

즉, 임의 조성의 솔더를 사용할 수 있기 때문에, 접합의 신뢰성 향상, 솔더 자체의 기계적 강도의 향상, 최적융점의 설정 등, 근본적인 품질을 크게 개선하는 것이 가능해진다.

또한, 필요로 하는 솔더영역(H)로의 정밀한 위치결정과, 솔더페이스트(K)의 공급량을 정밀하게 제어하는 것이 가능해져, 마무리 막두께의 편차도 없이 명료한 솔더영역(H)가 얻어져, 접점부위로의 영향이 전혀 없게 하는 것이 가능해진다.

더욱이, 디스펜서(14)와 노즐(16)으로 실현된 토출부는 피처리체의 형상이나 장치의 레이아웃(lay-out) 조건에 맞추어 노즐(16)의 형상을 임의로 가공할 수 있다고 하는 유연성을 갖추고 있기 때문에, 고가의 전용설비를 사용하지 않고도 실현 가능하여, 가격적으로 뛰어나다.　또한, 설치면적도 매우 작아져, 라인에 용이하게 설치하는 것이 가능해진다.

이와 같은 솔더영역 형성장치는 전자부품 등의 피처리체에 대해 연속적으로 도금처리를 행하는 연속 도금장치에 적용하는 것도 가능하다.

또한, 필요 최저한의 장소에만 솔더영역(H)를 형성 가능하기 때문에, 모재(母材)에서 발생되는 파재(破材)에 솔더가 붙지 않기 때문에, 이들 파재를 유효하게 재이용하는 것이 가능해진다.

(제2의 실시형태)

제2의 실시형태를 도 5~도 6을 사용하여 설명한다.　제2의 실시형태는 제1의 실시형태의 변형예이다. 따라서, 여기에서는 차이점만 설명하고, 중복설명은 피한다.

도 5는 제2의 실시형태의 솔더영역 형성방법을 적용한 솔더영역 형성장치의 한 예를 나타내는 구성개념도이다.

즉, 이 솔더영역 형성장치는 디스펜서(14) 및 노즐(16)을 복수로 설치한 점만이, 제1의 실시형태와 상이하다. 이들 복수의 디스펜서(14) 및 노즐(16)도 또한 저장부(12)로부터 솔더페이스트(K)가 공급되도록 하고 있다.　또한, 도 5는 복수의 디스펜서(14)에 대해 동일한 저장부(12)로부터 솔더페이스트(K)가 공급되는 경우의 구성을 나타내는 것이지만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 각 디스펜서(14)에 대응한 저장부(12)를 설치하도록 해도 된다.

또한, 도 5 및 도 6에서는 대표적으로 2개의 디스펜서(14) 및 노즐(16)만을 기재하고 있지만, 각각 3개 이상이어도 상관 없다.

토출 제어부(18)은 제1의 실시형태와 동일하게 하여, 저장부(12)에 대해 압력을 가함으로써 각 디스펜서(14)의 노즐(16)로부터 토출되는 솔더페이스트(K)의 토출량 및 토출속도를 제어한다.　도 6에 나타내는 바와 같이, 각 디스펜서(14)에 대응한 저장부(12)를 설치한 경우에는, 각 저장부(12)마다 다른 압력을 가하여, 각 노즐(16)으로부터 토출된 솔더페이스트(K)의 토출량 및 토출속도를 개별적으로 제어하는 것도 가능하게 하고 있다.

피처리체에 따라서는 복수 개소에 솔더영역(H)의 형성이 필요한 것도 있다. 더 나아가서는, 이들 복수 개소의 형상이 서로 다르거나, 솔더의 종류나 피막두께를 변경할 필요가 있는 경우도 있다.　이런 경우에도 본 실시형태와 같이, 디스펜서(14) 및 노즐(16)을 복수 사용함으로써 종래와 같이 마스킹하여 복수회 반복하지 않고, 한번의 처리로 복수의 솔더영역(H)를 형성하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명에 적합한 실시형태에 대해서, 첨부도면을 참조하면서 설명했지만, 본 발명은　이러한 구성에 한정되지 않는다.　특허청구범위의 발명된 기술적 사상의 범주에 있어서, 당업자라면 각종 변경예 및 수정예에 상도(想到)할 수 있는 것으로, 그들 변경예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에　속하는 것도 이해된다.

본 발명에 의하면, 솔더페이스트를 사용하여 솔더영역을 형성함으로써, 접합의 신뢰성, 솔더자체의 기계적 강도 등의 종합적인 품질의 향상을 도모하는 것이 가능한 솔더영역 형성장치 및 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 이러한 솔더영역 형성장치를 필름 캐리어 테이프, 커넥터부재 및 리드프레임 등의 연속 도금장치의 습식 솔더도금부분의 대체로서 적용함으로써, 도금처리 후의 피처리체의 신뢰성, 기계적 강도 및 품질의 향상을 도모하는 것이 가능한 연속 도금장치를 제공하는 것이 가능해진다.

더욱더 이형(異形)부분에 대해서도 솔더영역 형성을 용이하게 행할 수 있기 때문에, 가공 후의 부품에 대해서도 솔더영역을 형성하는 것이 가능하며, 따라서 내식성이나 솔더 습윤성의 열화 방지에 더하여 재질선택의 자유도를 넓히는 것이 가능해진다.

Claims (10)

1. 전자부품에 솔더영역을 형성하는 솔더영역 형성장치로서,

   솔더페이스트를 저장하는 저장 수단과,

   상기 저장수단에 저장된 솔더페이스트를 상기 전자부품을 향해 토출하는 토출수단과,

   상기 토출수단에서 토출되는 솔더페이스트의 토출량 및 토출속도를 제어하는 제어수단과,

   상기 제어수단에 의해 제어된 상기 토출수단에서 토출되어 소정위치에 도포된 솔더페이스트를 가열용융하는 것에 의해 상기 전자부품에 솔더영역을 형성하는 가열용융수단을 갖춘 솔더영역 형성장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 토출수단을 복수 배치하여, 상기 각 토출수단에서 토출되는 솔더페이스트의 토출량 및 토출속도를 상기 제어수단에 의해 제어함으로써, 상기 토출위치에 상기 솔더페이스트를 도포하도록 한 솔더영역 형성장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 토출수단으로서 디스펜서를 사용하여 상기 솔더페이스트를 토출하도록 한 솔더영역 형성장치.
4. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자부품은 필름 캐리어 테 이프, 커넥터부재 및 리드프레임 중 적어도 어느 하나인 솔더영역 형성장치.
5. 전자부품에 솔더영역을 형성하는 솔더영역 형성방법으로서,

   소정 토출량의 솔더페이스트를, 소정의 토출속도로 상기 전자부품의 소정 토출위치를 향해 디스펜서의 노즐에서 토출하는 것에 의해 상기 소정 토출위치에 도포하고, 이 도포된 솔더페이스트를 가열용융함으로써 상기 솔더영역을 형성하도록 한 솔더영역 형성방법.
6. 상기 전자부품의 피처리체에 대한 도금처리를 연속적으로 행하는 연속 도금장치에 있어서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 솔더영역 형성장치에 의해 상기 피처리체의 솔더영역을 형성하도록 한 연속 도금장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 솔더페이스트가 상기 토출위치에 도포되기 전에, 적어도 상기 토출위치를 포함하는 영역에 상기 솔더페이스트 용융시의 솔더의 퍼짐을 촉진하는 플럭스를 도포하는 제1의 도포수단을 추가로 갖춘 연속 도금장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 솔더영역 형성 후에, 상기 솔더페이스트에 첨가되어 있는 첨가제의 상기 가열용융에 의한 잔사를, 상기 솔더영역에서 세정하는 세정수단을 추가로 갖춘 연속 도금장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 세정수단에 의한 세정 후에, 상기 솔더영역에, 상기 솔더영역을 형성하고 있는 솔더의 산화를 방지하는 산화방지제와, 이 솔더를 보호하는 보호막 중 적어도 어느 하나를 도포하는 제2의 도포수단을 추가로 갖춘 연속 도금장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 세정수단에 의한 세정 후에, 상기 솔더영역에, 상기 솔더영역을 형성하고 있는 솔더의 산화를 방지하는 산화방지제와, 이 솔더를 보호하는 보호막 중 적어도 어느 하나를 도포하는 제2의 도포수단을 추가로 갖춘 연속 도금장치.

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