KR101327757B1 - 인쇄회로기판의 부품 실장방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리플로우 솔더링 공정을 이용해 순차적으로 표면실장부품 및 삽입실장부품을 납땜하고, 삽입실장부품 납땜 시 삽입 홀에 미리 용융되어 도포된 고온 솔더 접착층에 저온 솔더를 인쇄하여 삽입실장부품의 리드(lead)를 납땜함으로써, 제조공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 삽입실장부품의 리드(lead) 납땜 시 저온 솔더 측으로 미리 납땜된 고온솔더 접착층이 확산되기 때문에 삽입실장부품의 접착 강도를 높일 수 있는 인쇄회로기판의 부품 실장방법에 관한 것으로, 기판을 준비하는 단계(S10); 기판에 형성된 랜드, 및 랜드와 인접한 삽입 홀에 고온 솔더를 함께 인쇄하는 단계(S20); 고온 솔더가 인쇄된 랜드에 표면실장부품을 탑재하는 단계(S30); 단계(S30)를 거친 기판을 고온 리플로우 로를 통과시켜 표면실장부품을 랜드에 납땜함과 동시에 삽입 홀에 고온 솔더 접착층을 형성하는 단계(S40); 고온 솔더 접착층이 형성된 삽입 홀에 저온 솔더를 인쇄하는 단계(S50); 저온 솔더가 인쇄된 삽입 홀에 삽입실장부품의 리드가 관통 삽입되도록 삽입실장부품을 탑재하는 단계(S60); 및 단계(S60)를 거친 기판을 저온 리플로우 로를 통과시켜 삽입실장부품을 삽입 홀에 납땜하는 단계(S70);를 포함한다.

Description

인쇄회로기판의 부품 실장방법{METHOD FOR MOUNTING ELECTRONIC COMPONENT ON CIRCUIT BOARD}
본 발명은 인쇄회로기판의 부품 실장방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면실장부품과 삽입실장부품의 혼재 실장 시 삽입실장부품의 접착 강도를 높일 수 있게 하는 인쇄회로기판의 부품 실장방법에 관한 것이다.
일반적으로, 인쇄회로기판에 실장되는 회로부품은 실장형태에 따라 인쇄회로기판의 표면상에 실장되는 표면실장부품(SMD; Surface Mounting Device)과, 인쇄회로기판을 관통하여 실장되는 삽입실장부품(IMD; Insert Mounting Device)을 들 수 있다.
전술한 표면실장부품과 삽입실장부품은 하나의 인쇄회로기판 상에 혼재되어 실장되는데, 이렇게 표면실장부품과 삽입실장부품을 하나의 인쇄회로기판 상에 혼재되도록 실장하는 방법으로는, 표면실장부품을 리플로우 솔더링 공정을 이용해 일관 납땜한 후, 이어서 삽입실장부품을 플로우 솔더링 공정을 이용해 납땜하는 방법이 널리 사용되고 있다.
한편, 표면실장부품과 삽입실장부품을 하나의 인쇄회로기판 상에 혼재되도록 실장하는 또 다른 방법으로는, "대한민국 공개특허 제 1999-026398 호"를 들 수 있다. "대한민국 공개특허 제 1999-026398 호"에서는 인쇄회로기판에 솔더를 인쇄한 후 표면실장부품을 탑재하고, 리드(lead)에 플럭스층 및 솔더층이 순차적으로 도포된 삽입실장부품을 탑재한 상태 하에서 한 번의 리플로우 솔더링 공정을 이용해 표면실장부품과 삽입실장부품을 납땜하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 전술한 리플로우 및 플로우 솔더링 공정을 수행하는 실장방법은 서로 다른 두 가지 공정을 거쳐야 하기 때문에 제조공정이 복잡하고, 그로 인해 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고,"대한민국 공개특허 제 1999-026398 호"에 개시된 실장방법은 내열성인 표면실장부품과 저내열성인 삽입실장부품을 동시에 납땜하기 때문에 어느 하나의 부품은 신뢰성을 보장하기 어려운 문제점이 있었다.
즉, 내열성인 표면실장부품의 납땜 온도조건에 맞추어 리플로우 솔더링 공정을 수행할 경우 접착 강도를 높이기 위해 고온 솔더를 이용하여 표면실장부품을 납땜하게 되는데, 이때 저내열성인 삽입실장부품은 높은 열로 인해 파손되는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 내열성 삽입실장부품을 사용할 수는 있지만 내열성 삽입실장부품이 고가이기 때문에 제조단가가 상승하는 또 다름 문제점이 있다. 그리고 저내열성인 삽입실장부품의 납땜 온도조건에 맞추어 리플로우 솔더링 공정을 수행할 경우 저온 솔더를 이용하기 때문에 접착 강도가 약하고, 그로 인해 낙하 충격과 같은 외력이 가해질 경우 납땜된 부품들이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 하나의 공정으로 표면실장부품과 삽입실장부품을 납땜하면서 표면실장부품 및 삽입실장부품의 접착 강도를 높일 수 있는 부품 실장방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 리플로우 솔더링 공정을 이용해 순차적으로 표면실장부품 및 삽입실장부품을 납땜하고, 삽입실장부품 납땜 시 삽입 홀에 미리 용융되어 도포된 고온 솔더 접착층에 저온 솔더를 인쇄하여 삽입실장부품의 리드(lead)를 납땜함으로써, 제조공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 삽입실장부품의 리드(lead) 납땜 시 저온 솔더 측으로 미리 납땜된 고온솔더 접착층이 확산되기 때문에 삽입실장부품의 접착 강도를 높일 수 있는 인쇄회로기판의 부품 실장방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품 실장방법은, 기판을 준비하는 단계(S10); 기판에 형성된 랜드, 및 랜드와 인접한 삽입 홀에 고온 솔더를 함께 인쇄하는 단계(S20); 고온 솔더가 인쇄된 랜드에 표면실장부품을 탑재하는 단계(S30); 단계(S30)를 거친 기판을 고온 리플로우 로를 통과시켜 표면실장부품을 랜드에 납땜함과 동시에 삽입 홀에 고온 솔더 접착층을 형성하는 단계(S40); 고온 솔더 접착층이 형성된 삽입 홀에 저온 솔더를 인쇄하는 단계(S50); 저온 솔더가 인쇄된 삽입 홀에 삽입실장부품의 리드가 관통 삽입되도록 삽입실장부품을 탑재하는 단계(S60); 및 단계(S60)를 거친 기판을 저온 리플로우 로를 통과시켜 삽입실장부품을 삽입 홀에 납땜하는 단계(S70);를 포함할 수 있다.
구체적으로 단계(S20)에서의 고온 솔더는, 랜드 및 삽입 홀에 대응하는 부위를 오려낸 메탈마스크를 기판에 부착한 후, 스퀴지에 의해 인쇄될 수 있다.
구체적으로 단계(S50)에서의 저온 솔더는, 내부가 중공되고 양단이 열린 관의 일단을 고온 솔더 접착층의 상부에 근접하게 위치시킨 상태 하에서 관의 타단을 통해 저온 솔더를 주입하여 인쇄될 수 있다.
더 구체적으로 단계(S50)에서의 저온 솔더는, 삽입 홀들에 대응하는 부위에 관통공들을 형성하고
관통공들에 관을 고정시킨 메탈마스크를 준비하고, 상기 관의 연장부가 상기 고온 솔더 접착층의 상부에 근접하게 위치되도록 메탈마스크를 기판에 부착한 후, 스퀴지에 의해 인쇄될 수 있다.
구체적으로 , 단계(S70)에서의 삽입실장부품의 리드는, 저온 리플로우 로 통과 시 용융 및 냉각되는 저온 솔더, 및 저온 리플로우 로 통과 시 저온 솔더 측으로 확산된 후 저온 솔더와 함께 냉각되는 고온 솔더 접착층에 의해 납땜될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 인쇄회로기판의 부품 실장방법에 따르면, 리플로우 솔더링 공정을 이용해 순차적으로 표면실장부품을 납땜한 후, 삽입실장부품을 납땜함으로써, 제조공정이 단순하여 생산성 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 인쇄회로기판의 부품 실장방법에 따르면, 삽입실장부품 납땜 시 삽입 홀에 미리 용융되어 도포된 고온 솔더 접착층에 저온 솔더를 인쇄하여 삽입실장부품의 리드(lead)를 납땜함으로써, 리드(lead) 납땜 시 저온 솔더 측으로 미리 납땜된 고온솔더 접착층이 확산되기 때문에 저온 솔더의 결점인 내충격성의 향상을 기대할 수 있어 삽입실장부품의 접착 강도를 높일 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품 실장방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 1을 참조하면서, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품 실장방법을 설명한다.
먼저, 표면실장부품(SMD) 및 삽입실장부품(IMD)이 납땜되는 양면형 인쇄회로기판(이하 "기판"이라 한다)을 준비한다(단계 S10).
기판에는 회로배선과, 표면실장부품(SMD)이 탑재되어 납땜되는 랜드(land), 및 삽입실장부품(IMD)의 리드(lead)가 관통 삽입되어 납땜되는 삽입 홀(hole)이 형성된다. 여기서 회로배선, 랜드, 및 삽입 홀을 가지는 기판의 제조는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
기판이 준비되면(S10), 기판에 형성된 랜드, 및 랜드와 인접한 삽입 홀에 고온 솔더를 함께 인쇄한다(단계 S20).
고온 솔더는 분말 형태의 솔더와 액체 상태의 플럭스가 일정 비율로 혼합된 겔(gel) 형태를 이루면서 220~250℃의 온도에서 용융되는 통상의 고온 솔더를 사용한다.
이러한 고온 솔더의 인쇄는 통상의 스크린 프린트 머신을 이용해 인쇄된다. 다시 말해, 스크린 프린트 머신을 통한 고온 솔더를 인쇄하기 위해서는, 우선 고온 솔더가 인쇄될 랜드 및 삽입 홀에 대응하는 부위를 오려낸 메탈마스크(metal mask)를 기판(110)에 부착한 후, 스퀴지(squeegee)로 고온 솔더를 인쇄한다.
고온 솔더가 인쇄되면, 다음으로 고온 솔더가 인쇄된 랜드에 표면실장부품(SMD)을 로봇을 이용해 탑재한다(단계 S30). 그리고 표면실장부품(SMD)이 탑재된 기판을 고온 리플로우 로(reflow furnace)를 통과시켜 표면실장부품(SMD)을 랜드에 납땜함과 동시에 삽입 홀에 고온 솔더 접착층을 형성한다(단계 S40).
여기서, 고온 솔더 접착층을 형성하고 표면실장부품(SMD)을 납땜하는 고온 리플로우 로의 열처리 과정을 설명하면, 고온 리플로우 로는 고온 솔더를 예비 가열온도까지 1~10℃/sec의 승온속도로 승온시킨 후, 인쇄된 고온 솔더를 활성화시키기 위해 150~190℃에서 60~130초간 예비 가열하는 공정을 거친다. 그리고 리플로우 로는 예열된 고온 솔더가 용융되도록 220~250℃에서 30~50초간 본 가열을 실시한 후, 용융된 고온 솔더를 5~10℃/sec의 냉각속도로 냉각시키는 공정을 거친다. 이와 같은 공정을 거친 고온 솔더 중 랜드에 인쇄된 고온 솔더는 용융 및 냉각되면서 표면실장부품(SMD)을 랜드에 접착시킨다. 그리고 삽입 홀에 인쇄된 고온 솔더는 마찬가지로 용융 및 냉각되면서 삽입 홀에 고온 솔더 도포층을 형성한다.
한편, 기판의 삽입 홀에 고온 솔더 접착층이 형성되고 랜드에 표면실장부품(SMD)을 납땜되면(S40), 다음으로 삽입 홀, 즉 고온 솔더 접착층에 저온 솔더를 인쇄한다(단계 S50).
저온 솔더는 고온 솔더와 마찬가지로 분말 형태의 솔더와 액상 상태의 플럭스가 일정 비율로 혼합된 겔(gel) 형태를 이루면서 130~180℃의 온도에서 용융되는 통상의 저온 솔더를 사용한다.
이러한 저온 솔더의 인쇄는 내부가 중공되고 양단이 열린 관을 이용해 인쇄된다. 다시 말해 저온 솔더를 인쇄하기 위해서는 관의 일단을 고온 솔더 접착층의 상부에 근접하게 위치시킨 상태 하에서 관의 타단을 통해 저온 솔더를 주입하여 저온 솔더를 인쇄한다.
또 다른 저온 솔더의 인쇄 방법으로는, 고온 솔더의 인쇄와 마찬가지로 통상의 스크린 프린트 머신을 이용해 인쇄할 수 있다. 다시 말해 스크린 프린트 머신을 통한 저온 솔더를 인쇄하기 위해서는, 우선 삽입 홀들에 대응하는 부위에 관통공들을 형성하고 관통공들에 관을 고정시킨 메탈마스크를 준비하고, 관의 연장부가 고온 솔더 접착층의 상부에 근접하게 위치되도록 메탈마스크를 기판에 부착한 후, 스퀴지로 저온 솔더를 인쇄할 수 있다.
전술한 바와 같이 삽입 홀에 형성된 고온 솔더 접착층에 저온 솔더가 인쇄되면, 다음으로 저온 솔더가 인쇄된 삽입 홀에 리드(lead)가 관통 삽입되도록 로봇을 이용해 삽입실장부품(IMD)을 탑재한다(단계 S60). 그리고 삽입실장부품(IMD)이 탑재된 기판을 저온 리플로우 로(reflow furnace)를 통과시켜 삽입실장부품(IMD)을 삽입 홀에 납땜한다(단계 S70).
여기서, 삽입실장부품(IMD)을 납땜하는 리플로우 로의 열처리 과정을 설명하면, 저온 리플로우 로는 저온 솔더를 예비 가열온도까지 2~4℃/sec의 승온속도로 승온시킨 후, 인쇄된 저온 솔더를 활성화시키기 위해 110~130℃에서 60~90초간 예비 가열하는 공정을 거친다. 그리고 리플로우 로는 예열된 저온 솔더가 용융되도록 150~200℃에서 30~60초간 본 가열을 실시한 후, 용융된 저온 솔더를 4~10℃/sec의 냉각속도로 냉각시키는 공정을 거친다. 이와 같은 공정을 거친 저온 솔더는 용융 및 냉각되면서 삽입실장부품(IMD)의 리드(lead)를 삽입 홀에 접착시킨다. 이때 저온 리플로우 로의 열처리 과정에서 용융되는 저온 솔더 측으로는 삽입 홀에 미리 납땜된 고온 솔더 접착층이 확산되는데, 즉 인쇄된 저온 솔더가 액체 상태로 용해될 때 고체 상태인 고온 솔더 접착층의 원자가 액체 상태인 저온 솔더에 확산되기 때문에 냉각되는 고온 솔더 접착층 및 저온 솔더에 의해 삽입실장부품(IMD)의 리드(lead)는 납땜된다.
한편, 전술한 단계(S40) 및 전술한 단계(S70)에서의 저온 리플로우 로의 열처리 조건은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 인쇄회로기판의 부품 실장방법에 따르면, 리플로우 솔더링 공정을 이용해 순차적으로 표면실장부품을 납땜한 후, 삽입실장부품을 납땜함으로써, 제조공정이 단순하여 생산성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 인쇄회로기판의 부품 실장방법에 따르면, 삽입실장부품 납땜 시 삽입 홀에 미리 용융되어 도포된 고온 솔더 접착층에 저온 솔더를 인쇄하여 삽입실장부품의 리드(lead)를 납땜함으로써, 리드(lead) 납땜 시 저온 솔더 측으로 미리 납땜된 고온 솔더 접착층이 확산되기 때문에 저온 솔더의 결점인 내충격성의 향상을 기대할 수 있어 삽입실장부품의 접착 강도를 높일 수 있다.
상기와 같은 인쇄회로기판의 부품 실장방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

Claims (5)

  1. 기판을 준비하는 단계(S10);
    상기 기판에 형성된 랜드, 및 상기 랜드와 인접한 삽입 홀에 고온 솔더를 함께 인쇄하는 단계(S20);
    상기 고온 솔더가 인쇄된 상기 랜드에 표면실장부품을 탑재하는 단계(S30);
    상기 단계(S30)를 거친 상기 기판을 고온 리플로우 로를 통과시켜 상기 표면실장부품을 상기 랜드에 납땜함과 동시에 상기 삽입 홀에 고온 솔더 접착층을 형성하는 단계(S40);
    상기 고온 솔더 접착층이 형성된 상기 삽입 홀에 저온 솔더를 인쇄하는 단계(S50);
    상기 저온 솔더가 인쇄된 상기 삽입 홀에 삽입실장부품의 리드가 관통 삽입되도록 상기 삽입실장부품을 탑재하는 단계(S60); 및
    상기 단계(S60)를 거친 상기 기판을 저온 리플로우 로를 통과시켜 상기 삽입실장부품을 삽입 홀에 납땜하는 단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품 실장방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(S20)에서의 상기 고온 솔더는,
    상기 랜드 및 상기 삽입 홀에 대응하는 부위를 오려낸 메탈마스크를 상기 기판에 부착한 후, 스퀴지에 의해 인쇄되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품 실장방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(S50)에서의 상기 저온 솔더는,
    내부가 중공되고 양단이 열린 관의 일단을 상기 고온 솔더 접착층의 상부에 근접하게 위치시킨 상태 하에서 상기 관의 타단을 통해 상기 저온 솔더를 주입하여 인쇄되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품 실장방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(S50)에서의 상기 저온 솔더는,
    상기 삽입 홀들에 대응하는 부위에 관통공들을 형성하고 상기 관통공들에 관을 고정시킨 메탈마스크를 준비하고, 상기 관의 연장부가 상기 고온 솔더 접착층의 상부에 근접하게 위치되도록 상기 메탈마스크를 상기 기판에 부착한 한, 스퀴지에 의해 인쇄되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품 실장방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(S70)에서의 상기 삽입실장부품의 상기 리드는,
    상기 저온 리플로우 로 통과 시 용융 및 냉각되는 상기 저온 솔더, 및 상기 저온 리플로우 로 통과 시 상기 저온 솔더 측으로 확산된 후 상기 저온 솔더와 함께 냉각되는 고온 솔더 접착층에 의해 납땜되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품 실장방법.


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