KR100975125B1

KR100975125B1 - 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼

Info

Publication number: KR100975125B1
Application number: KR1020100038863A
Authority: KR
Inventors: 서인종
Original assignee: 대린전자(주)
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2010-08-11

Abstract

본 발명은 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 서로 이격된 배선 패턴을 연결하여 배선 패턴 사이에 전기가 흐르도록 하기 위하여, 상기 서로 이격된 배선 패턴에 접촉하기 위하여 상기 인쇄회로기판과 수평을 이루어 형성되는 접촉부와, 상기 접촉부에 연속 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 수직을 이루도록 절곡 형성되는 지지부와, 상기 지지부와 연속 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 수평을 이루도록 절곡 형성되는 몸체부로 이루어져, 상기 몸체부를 기준으로 상기 접촉부와 지지부가 좌우 대칭을 이루도록 형성된 표면실장용 점퍼로서, 상기 표면실장용 점퍼는 인청동판재에 주석도금을 하여 이루어진 것으로, 상기 표면실장용 점퍼는 일정한 압연율%, 피로한도 및 내구한도비를 갖는 인청동판재의 면에, 황산 제일주석(SnSO₄), PSA, ENSA의 혼합으로 조성된 일정온도의 도금액을 이용하여 일정한 전류밀도로 전기도금을 하여 일정한 도금부착량을 갖도록 주석도금하여 이루어지는 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼에 관한 것이다.

Description

인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼{JUMPER FOR SURFACE MOUNT DEVICE}

본 발명은 내구성 및 내식성을 높이기 위하여 인청동판재에 주석도금을 하여 인쇄회로기판의 서로 이격된 배선 패턴을 연결하여 배선 패턴 사이에 전기가 흐르도록 하는 표면실장용 점퍼에 관한 것이다.

표면실장용 점퍼는 인쇄회로기판에서 서로 이격된 배선 패턴을 연결하여 이들 배선 패턴 사이에서 전류가 흐르도록 하는 것으로서, 종래의 양면 인쇄회로기판에서는 부품 삽입 구멍을 뚫어 와이어 타입 점퍼를 사용하였으나, 단면 인쇄회로기판에서는 이와 같이 부품 삽입 구멍을 뚫을 수 없기 때문에 와이어 타입 점퍼를 사용할 수 없어, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 배선 패턴 사이에서 전류가 흐르도록 할 수 있도록 인쇄 회로기판의 표면에 장착하여 납땜하는 표면 실장 기술이 개발되었다.

상기 표면 실장과 관련된 종래 기술로는 대한민국 공개특허 특1999-006288(공개일자 1999년01월25일)의 '표면실장 점퍼'와, 대한민국 등록특허 10-0818464(등록일자 2008년03월25일)의 '표면 실장형 어레이 점퍼'와, 대한민국 등록실용신안 20-0442628(등록일자 2008년11월20일)의 '표면실장용 점퍼'가 있다.

상기 제시된 종래 기술은 표면 실장 기술을 적용하여 단면 인쇄회로기판에 적용하여 배선 패턴 사이에 전류가 흐르도록 할 수 있는 잇점을 가질 수는 있으나, 상기 점퍼의 내구성 및 내식성이 약한 관계로 제품 전체적인 신뢰성에 문제를 야기하는 문제를 여전히 갖고 있었으며, 특히, 대한민국 등록실용신안 20-0442628(등록일자 2008년11월20일)의 경우에는 납땜성이 떨어지는 문제를 갖고 있었다.

그리고, 일반적으로 도금액을 연속적으로 장기간 사용하면 노화가 진행되어 도금 전류밀도 범위를 축소시키고 표면 결함을 발생시키는 등의 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명자는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 종래 사용되던 표면 실장용 점퍼의 물리, 화학적 특성을 향상시키고 납땜성을 향상시킬 수 있는 기술을 개발하기에 이르렀다.

대한민국 공개특허 특1999-006288(공개일자 1999년01월25일) 대한민국 등록특허 10-0818464(등록일자 2008년03월25일) 대한민국 등록실용신안 20-0442628(등록일자 2008년11월20일)

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내구성이 높은 인청동판재의 면에 주석 도금을 함으로써 내구성, 내식성 및 점퍼 고유의 성질을 높일 수 있는 표면실장용 점퍼를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 인쇄회로기판의 서로 이격된 배선 패턴을 연결하여 배선 패턴 사이에 전기가 흐르도록 하기 위하여,

상기 서로 이격된 배선 패턴에 접촉하기 위하여 상기 인쇄회로기판과 수평을 이루어 형성되는 접촉부와,

상기 접촉부에 연속 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 수직을 이루도록 절곡 형성되는 지지부와,

상기 지지부와 연속 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 수평을 이루도록 절곡 형성되는 몸체부로 이루어져, 상기 몸체부를 기준으로 상기 접촉부와 지지부가 좌우 대칭을 이루도록 형성된 표면실장용 점퍼에 관한 것이며,

상기 표면실장용 점퍼는 인청동판재에 주석도금을 하여 이루어진 것으로,

상기 표면실장용 점퍼는 압연율 33%, 피로한도 24.5 ~ 27 kg_f/㎟의 크기를 갖고 내구한도비가 0.4 ~ 0.5인 인청동판재의 면에, 순도 97%인 황산 제일주석(SnSO₄) 60 ~ 67wt%, PSA(Phenolsulfonic acid) 30 ~ 36wt%, ENSA(Ethoxylated alpha-naphthol sulfonic acid) 1 ~ 4wt%의 혼합으로 조성된 25 ~ 55℃의 도금액을 이용하여 5 A/dm² ~ 35 A/dm² 의 전류밀도로 전기도금을 하여 1.1 g/㎡ ~ 11.2 g/㎡의 도금부착량을 갖도록 주석도금하여 이루어진 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼를 주요 기술적 구성으로 한다.

그리고, 상기 ENSA 용액은 ENSA 40 ~ 60wt%, 유리황산 5 ~ 15wt%, 수분 2 ~ 6wt%, EN 33 ~ 45wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 한다.

인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼는 서로 이격된 배선 패턴을 연결하여 이들 배선 패턴 사이에서 전류가 흐르도록 하는 고유기능을 전혀 손상받지 않으면서, 내구성, 내식성을 높여주고, 점퍼가 패턴에 접촉하는 접촉부에서의 납땜이 잘 이루어지도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼를 인쇄회로기판에 실장한 상태를 보인 사시도.

이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 살펴보고자 한다.

도 1은 표면 실장용 점퍼를 도시한 것으로써, 서로 이격된 배선 패턴에 접촉하기 위하여 상기 인쇄회로기판과 수평을 이루어 형성되는 접촉부(10)와,

상기 접촉부(10)에 연속 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 수직을 이루도록 절곡 형성되는 지지부(20)와,

상기 지지부(20)와 연속 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 수평을 이루도록 절곡 형성되는 몸체부(30)로 이루어져, 상기 몸체부(30)를 기준으로 상기 접촉부(10)와 지지부(20)가 좌우 대칭을 이루도록 형성된 것임을 확인할 수 있다.

상기 접촉부(10)는 인쇄회로기판의 표면에 닿는 부분으로써, 상기 접촉부(10)에는 홈(101)이 형성되어 있고, 이와 같은 홈(101)은 배선 패턴과의 납땜과정에서 납과의 밀착성을 높여주어 보다 견고한 고착이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 접촉부(10), 지지부(20) 및 몸체부(30)가 일체로 형성된 표면 실장용 점퍼는 서로 이격된 배선 패턴을 연결하여 이들 배선 패턴 사이에서 전류가 흐르도록 하는 기능을 갖는 것이기 때문에 전도성 재질로 이루어져야 한다.

종래의 표면 실장용 점퍼는 인청동 판재에 니켈 도금을 하여 사용하였으나, 종래 표면 실장용 점퍼의 경우에는 내구성이 떨어지는 문제가 있었고, 이로 인해 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제가 발생하였으며, 인청동에 니켈도금은 도금 품질이 떨어지는 관계로 인해 부식 발생의 원인이 되고, 이와 같은 부식발생에 의한 전기전도도의 기능성이 떨어지는 문제가 있어, 본 발명에서는 인청동판재에 적합한 주석도금을 하여 처리한다.

상기 인청동판재의 주석도금은 압연율 33%, 피로한도 24.5 ~ 27 kg_f/㎟의 크기를 갖고 내구한도비가 0.4 ~ 0.5인 인청동판재의 면에 순도 97%인 황산 제일주석(SnSO₄) 60 ~ 67wt%, PSA(Phenolsulfonic acid) 용액 30 ~ 36wt%, ENSA(Ethoxylated alpha-naphthol sulfonic acid) 용액 1 ~ 4wt%의 혼합으로 조성된 25 ~ 55℃의 도금액을 이용하여 5 A/dm² ~ 35 A/dm² 의 전류밀도로 전기도금을 하여 1.1 g/㎡ ~ 11.2 g/㎡의 도금부착량을 갖도록 도금함으로써 이루어진다.

상기 PSA 용액 및 ENSA 용액의 사용량이 각각 30wt%, 1wt% 미만인 경우에는 집합조직의 강도가 떨어져 도금품질이 떨어지는 문제가 발생하게 되므로, 상기 첨가제 PSA 및 ENSA는 각각 30 ~ 36wt% 및 1 ~ 3wt%를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 PSA 용액은 PSA 70 ~ 90wt%, 유리황산 2 ~ 20wt%, 유리페놀 0.5 ~ 10wt%, 무수 아황산 0.002 ~ 0.5wt%, 철분 0.1 ~ 0.5wt%의 혼합으로 조성된다.

상기 PSA 용액을 조성하는 주요성분 중 PSA와 유리황산을 살펴보면, 상기 PSA의 사용량이 70wt% 미만인 경우에는 전기 전도도가 떨어질 수 있고, 90wt%를 초과하게 되는 경우에는 도금 품질이 떨어질 수 있으므로, 상기 PSA의 사용량은 전체 PSA 용액에 대해 70 ~ 90wt%를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 유리황산의 사용량이 2wt% 미만인 경우에는 조업온도를 높여주어야 하는 문제가 있고, 20wt%를 초과하게 되는 경우에는 산의 사용량이 필요 이상으로 들들기 때문에 상기 유리황산의 사용량은 전체 PSA용액에 대해 2 ~ 20wt%의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 PSA 용액은 Sn²⁺ 이온의 산화를 방지하고 도금액의 전도도를 높이기 위하여 사용하는 전도보조제로서, 주속도금 용액을 산성으로 유지시키고 전기 전도도를 향상시키며 Sn⁺²이 Sn⁺⁴로 산화되는 것을 방지한다. 따라서 용액내의 적정 산 농도를 유지하는 것이 필요하다.

도금공정에서 전극반응은 가용성 양극을 사용하여 Sn⁺²의 농도를 유지하고 음극에서는 스크립에서의 전착 즉 주석도금이 이루어진다. 양극에 가용성 양극(주석 막대)을 사용하면 다음과 같은 가용성 양극반응이 일어나고 불용성 양극을 사용하면 불용성 양극반응이 일어난다. 특히 음극에서는 H⁺이온이 H₂로 소모되므로 계속적으로 H⁺이온의 농도를 유지하기 위해 PSA 용액을 보충하여야 한다.

가용성 양극반응

Cathode

Sn⁺² + 2e^- ---> Sn EO = -0.141 volt

2H⁺ + 2e^- ---> H2 EO = 0.0 volt

Anode

Sn ---> Sn⁺² + 2e^-

solution

Sn⁺⁴ + PSA ---> Sn⁺⁴(PSA) salt

불용성 양극반응

Cathode

Sn⁺² + 2e^- ----> Sn Eo = -0.141 volt

2H⁺ + 2e^- ---> H₂ Eo = 0.0 volt

Anode

2H₂O ----> O₂ + 4H⁺ + 4e^-

solution

2Sn + 4H⁺ + O₂ ---> 2Sn⁺² + 2H₂O

(Sn + 2H⁺ ----> Sn⁺² + H₂)

한편 PSA는 도금용액중의 Sn⁺⁴ 이온과 착화합물을 이루면서 일부가 소모되기도 한다. 도금용액에서 H⁺의 농도가 허용치보다 적으면 용액의 전도도가 낮아져 더욱 높은 전압을 걸어 주어야 한다. 반면 H⁺농도가 허용치보다 크면 산을 필요 이상 낭비시키고 stain 및 hold down roll의 tin nodule과 같은 문제점을 야기시키기 때문에 조업온도를 높여 주어야 한다.

상기 ENSA 용액은 도금 결정립의 미세화, 밀착성 강화의 기능과, 반응을 억제하는 반응 억제제로 작용한다. ENSA는 Sn이 스트립 표면에 도금되는 속도를 억제함으로써 기존 도금된 면의 광택을 좋게 하는 광택제로 작용한다.

상기 ENSA 용액은 ENSA 40 ~ 60wt%, 유리황산 5 ~ 15wt%, 수분 2 ~ 6wt%, EN 33 ~ 45wt%의 혼합으로 조성된다.

상기 ENSA 용액을 조성하는 주요성분 중 ENSA, 유리황산 및 EN을 살펴보면, 상기 ENSA의 사용량이 40wt% 미만인 경우에는 전기 전도도가 떨어질 수 있고, 60wt%를 초과하게 되는 경우에는 도금 품질이 떨어질 수 있으므로, 상기 ENSA의 사용량은 전체 ENSA 용액에 대해 40 ~ 60wt%를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 유리황산의 사용량이 5wt%미만인 경우에는 조업온도를 높여주어야 하는 문제가 있고, 15wt%를 초과하게 되는 경우에는 산의 사용량이 필요 이상으로 들들기 때문에 상기 유리황산의 사용량은 전체 ENSA 용액에 대해 5 ~ 15wt%의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 EN의 사용량이 33wt% 미만인 경우에는 도금층의 과다 성장 억제기능이 떨어져 도금층의 치밀성이 떨어지고, 45wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 다른 성분의 사용량이 줄어들어, 낮은 전기전도도, 조업온도의 상승의 부가 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 EN의 사용량은 전체 ENSA 용액에 대해 33 ~ 45wt%의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 ENSA 용액 중 ENSA는 음이온이고, EN은 비이온으로서 물에 잘 녹지 않는다고 알려져 있으나, 몰수가 증가할 수록 물에 잘 녹는다.

전기주석 도금장치는 제어판, 정류기, 도금 cell, reservoir, 펌프, 배관으로 구성되는 일반적인 장치로서, 도금장치의 최대 용량이 250A로 도금 시편에 전류밀도를 최대 100A/dm²까지 인가할 수 있는 직류 정류기를 사용한다.

상기 도금 cell의 대극간(양극과 음극 간격)의 거리는 20mm이며, 양극과 음극의 반응 면적은 100×250mm²(2.5dm²)으로 한다. 유속은 3m/sec이고, 도금 용액온도는 25℃ ~ 55℃에서 이루어지며, 5 A/dm² ~ 35 A/dm² 의 전류밀도로 전기도금을 하여 1.1 g/㎡ ~ 11.2 g/㎡의 도금부착량을 갖도록 한다.

상기 도금용액의 온도는 도금의 치밀성과 관련되는 인자로서, 상기 도금 용액의 온도가 25℃ 미만인 경우에는 도금의 치밀성이 떨어지고, 도금 광택도가 떨어지는 문제가 있고, 55℃를 초과하게 되는 경우에는 도금 표면이 열화되는 문제가 있으므로, 상기 도금용액의 온도는 25℃ ~ 55℃의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 전류밀도는 광택도 및 조직 강도에 영향을 미치는 인자로서, 상기 전류밀도가 5 A/dm²미만인 경우에는 도금 광택이 떨어지고, 조직 강도가 떨어지는 문제가 있고, 35 A/dm²를 초과하게 되는 경우에는 조직강도가 증가 변화가 거의 발생하지 않기 때문에 무의미하여, 상기 전류밀도는 5 A/dm² ~ 35 A/dm² 의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 도금부착량은 도금 강도에 영향을 미치는 인자로서, 상기 도금부착량이 1.1 g/㎡ 미만인 경우에는 도금 강도가 떨어지는 문제가 있고, 11.2 g/㎡를 초과하게 되는 경우에는 도금 강도가 상승하는 효과를 볼 수는 있으나 도금액의 사용량이 증가하여 비경제적이므로, 상기 도금부착량은 도금강도와 경제성을 고려하여 1.1 g/㎡ ~ 11.2 g/㎡범위를 유지하는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼는는 기존 제품에 비하여 내구성 및 내식성을 강화시키고, 또한 납땜성을 향상시킴으로써, 제품의 신뢰성을 높여주어 산업상 이용가능성이 높다.

1 : 표면실장용 점퍼
10: 접촉부
20: 지지부
30: 몸체부

Claims

인쇄회로기판의 서로 이격된 배선 패턴을 연결하여 배선 패턴 사이에 전기가 흐르도록 하는 것으로,
상기 서로 이격된 배선 패턴에 접촉하기 위하여 상기 인쇄회로기판과 수평을 이루어 형성되는 접촉부(10)와,
상기 접촉부(10)에 연속 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 수직을 이루도록 절곡 형성되는 지지부(20)와,
상기 지지부(20)와 연속 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 수평을 이루도록 절곡 형성되는 몸체부(30)로 이루어져, 상기 몸체부(30)를 기준으로 상기 접촉부(10)와 지지부(20)가 좌우 대칭을 이루도록 형성된 표면실장용 점퍼(1)에 있어서,
상기 표면실장용 점퍼는 인청동판재에 주석도금을 하여 이루어진 것으로,
상기 표면실장용 점퍼는 압연율 33%, 피로한도 24.5 ~ 27 kg_f/㎟의 크기를 갖고 내구한도비가 0.4 ~ 0.5인 인청동판재의 면에, 순도 97%인 황산 제일주석(SnSO₄) 60 ~ 67wt%, PSA(Phenolsulfonic acid) 30 ~ 36wt%, ENSA(Ethoxylated alpha-naphthol sulfonic acid) 용액 1 ~ 4wt%의 혼합으로 조성된 25 ~ 55℃의 도금액을 이용하여 5 A/dm² ~ 35 A/dm² 의 전류밀도로 전기도금을 하여 1.1 g/㎡ ~ 11.2 g/㎡의 도금부착량을 갖도록 주석도금하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼.
청구항 1에 있어서,
PSA 용액은 PSA 70 ~ 90wt%, 유리황산 2 ~ 20wt%, 유리페놀 0.5 ~ 10wt%, 무수 아황산 0.002 ~ 0.5wt%, 철분 0.1 ~ 0.5wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼.
청구항 1에 있어서,
ENSA 용액은 ENSA 40 ~ 60wt%, 유리황산 5 ~ 15wt%, 수분 2 ~ 6wt%, EN 33 ~ 45wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 인청동판재에 주석도금을 하여 제조된 표면실장용 점퍼.