KR101401122B1

KR101401122B1 - 기판의 표면 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101401122B1
Application number: KR1020130017117A
Authority: KR
Inventors: 송진헌
Original assignee: 송진헌
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-05-29

Abstract

기판의 표면 처리 장치는 제1 프로세스 용기부 및 제2 프로세스 용기부를 포함한다. 제1 프로세스 용기부는 내부에 제1 고온 액체와 용융된 솔더가 비중차에 의해 상하 구분되도록 채워지며, 적어도 일면에 금속단자를 갖는 기판이 디핑(dipping)되어 제1 고온 액체에 의해서 예열된 금속단자에 솔더가 도포되도록 한다. 제2 프로세스 용기부는 제1 프로세스 용기부와 인접하게 설치되며, 내부에 기판의 적어도 일면에 제2 고온 액체를 분사하여 금속단자에 도포된 솔더를 일부 식각하기 위한 분사부를 갖는다.

Description

기판의 표면 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SURFACE TREATMENT OF PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 기판의 표면 처리 장치 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 적어도 일면에 형성된 금속단자에 솔더를 도포하기 위하여 상기 인쇄회로기판의 표면을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판은 전자 제품에 장착되는 필수 부품으로써, 이에는 상기 전자 제품의 전기적인 기능을 수행하기 위한 회로가 인쇄되고, 그 표면 상에는 상기 회로에 따른 반도체 칩, 다이오드, 캐패시터 또는 저항 등과 같은 전자 부품들이 실장된다.

구체적으로, 상기 인쇄회로기판은 수지 재질로 이루어진 원자재를 절단하여 베이스판을 형성하는 공정, 상기 베이스판을 대상으로 노광, 현상, 부식 및 박리 공정을 수행하여 상기 베이스판에 내층 회로를 형성하는 공정, 상기 베이스판에 상기 내층 회로의 층간 접속을 위한 비아홀을 형성하는 공정, 상기 비아홀 부분을 동도금하여 상기 내층 회로와 상기 베이스판의 외층을 전기적으로 연결시키는 공정, 상기 베이스판의 외층을 대상으로 노광, 현상, 부식 및 박리 공정을 수행하여 외층 회로를 형성하는 공정, 상기 외층 회로 중 상기 전자 부품들이 실장되는 금속단자 부분을 제외한 나머지 부분을 불변성 물질로 도포하여 상기 외층 회로를 보호하는 공정 및 상기 전자 부품들이 실장되는 금속단자에 솔더가 도포되도록 표면 처리하여 상기 전자 부품들의 솔더링이 잘 되도록 할 뿐 아니라 상기 금속단자의 산화를 방지하는 공정을 포함하여 제조된다. 이때, 상기 솔더로 표면 처리된 인쇄회로기판을 대상으로 사용자에 따라 일부를 절단하는 공정 또는, 상기 내층 회로 및 상기 외층 회로의 전기적인 연결의 이상 여부를 검사하는 공정이 추가로 수행될 수 있다.

이러한 공정들 중 상기 금속단자를 상기 솔더로 표면 처리하는 공정은 구체적으로 상기 인쇄회로기판을 용융된 솔더에 디핑(dipping)하거나, 상기 용융된 솔더를 버블 형태로 분사하여 상기 금속단자에 상기 솔더를 도포시키는 방식으로 진행되고 있다.

그러나, 상기와 같은 솔더를 도포시키는 방식들로는 최근 상기 전자 부품이 소형 집적화됨에 따라 상기 전자 부품의 미세화되는 단자들 사이의 피치보다 상기 솔더를 더 얇게 도포시킬 수 없으므로, 상기 단자들이 상기 도포된 솔더에 의해 서로 단락시키는 문제점이 있다. 구체적으로, 최근 상기 전자 부품의 단자들 사이의 피치가 약 50㎛ 수준으로 좁아지고 있는데 반하여, 상기의 방식들로는 아무리 얇게 도포한다고 하여도 약 150㎛ 미만으로 도포하기 어려운 점이 있다.

또한, 상기의 방식들로 도포된 솔더는 그 표면이 불규칙하게 도포될 수밖에 없으므로, 상기 실장되는 전자 부품과의 사이에서 상기 표면의 높이차로 인해 상기 단자들 중 일부가 전기적으로 안정하게 접속하지 못하는 추가적인 문제점도 발생될 수 있다.

본 발명의 목적은 기판의 전자 부품이 실장되는 금속단자에 솔더가 균일하면서 얇게 도포되도록 상기 기판의 표면을 처리하는 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 기판의 표면 처리 장치를 적용하여 상기 기판의 표면을 처리하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 기판의 표면 처리 장치는 제1 프로세스 용기부 및 제2 프로세스 용기부를 포함한다.

상기 제1 프로세스 용기부는 내부에 제1 고온 액체와 용융된 솔더가 비중차에 의해 상하 구분되도록 채워지며, 적어도 일면에 금속단자를 갖는 기판이 디핑(dipping)되어 상기 제1 고온 액체에 의해서 예열된 금속단자에 상기 솔더가 도포되도록 한다. 제2 프로세스 용기부는 상기 제1 프로세스 용기부와 인접하게 설치되며, 내부에 상기 기판의 적어도 일면에 제2 고온 액체를 분사하여 상기 금속단자에 도포된 솔더를 일부 식각하기 위한 분사부를 갖는다.

일 실시예에 따른 상기 기판의 표면 처리 장치는 상기 제1 프로세스 용기부에 연결되며 상기 제1 고온 액체를 220 내지 260℃ 온도 범위에서 액체 상태로 유지되도록 제어하는 온도 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 제2 고온 액체는 상기 제1 고온 액체와 동일한 온도 범위에서 액체 상태로 유지되는 물질로 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 기판은 상기 제2 프로세스 용기부에 수직하게 세워진 상태로 공급될 수 있다. 이에, 상기 분사부는 상기 제2 고온 액체를 일정 각도를 가지면서 하방을 향해 분사하는 노즐을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 기판의 표면 처리 장치는 상기 제2 프로세스 용기부의 바닥 부근에 연결되어 상기 분사부에서 분사된 제2 고온 액체를 배출하는 액체 배출관, 및 상기 액체 배출관 및 상기 분사부과 연결된 액체 재공급관 사이에 설치되어 상기 배출되는 제2 고온 액체를 상기 분사부로 재공급시키는 액체 펌프를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 기판의 표면 처리 장치는 상기 분사부에서 분사되는 제2 고온 액체에 의해서 식각된 솔더가 상기 액체 배출관으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 제2 프로세스 용기부의 내부에서 상기 액체 배출관이 연결된 부위의 상부에 설치된 차단부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 액체 배출관은 상기 제2 프로세스 용기부의 바닥에 상기 분사부에 의해 식각된 솔더가 수집되는 수집 공간이 확보되도록 상기 바닥에서 상기 수집 공간보다 높은 위치에 연결될 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 기판의 표면 처리 장치는 상기 제2 프로세스 용기부의 상기 수집 공간에 연결되어 상기 수집된 솔더를 배출하는 솔더 배출관 및 상기 솔더 배출관에 연결되며 상기 배출된 솔더를 재활용하기 위하여 저장하는 저장 용기를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 기판의 표면 처리 장치는 상기 제1 프로세스 용기부의 상부에 설치되며 상기 기판이 상기 제1 고온 액체와 상기 용융된 솔더에 디핑되도록 상기 기판을 상하 방향으로 이송하는 제1 이송부, 상기 제2 프로세스 용기부의 상부에 설치되며 상기 분사부로부터 분사되는 제2 고온 액체에 의해 상기 금속단자에 도포된 솔더가 식각되도록 상기 기판을 상하 방향으로 이송하는 제2 이송부, 및 상기 제1 및 제2 이송부들 사이에서 상기 기판을 상기 제1 이송부로부터 상기 제2 이송부로 이송시키는 제3 이송부를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 기판의 표면을 처리하는 방법은 적어도 일면에 금속단자를 갖는 기판을 제1 고온 액체에 디핑(dipping)하여 예열시키는 단계, 상기 예열시킨 기판을 용융된 솔더에 디핑하여 상기 솔더를 상기 금속단자에 도포시키는 단계 및 상기 솔더가 도포된 금속단자에 제2 고온 액체를 분사하여 상기 도포된 솔더를 일부 식각하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따른 상기 제1 및 제2 고온 액체들은 220 내지 260℃ 온도 범위에서 액체 상태로 유지되는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 기판의 표면을 처리하는 방법은 상기 기판으로 분사된 제2 고온 액체를 수집하여 상기 용융 솔더가 도포된 금속단자에 분사되도록 재공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 기판의 표면을 처리하는 방법은 상기 예열시킨 기판이 디핑되는 공간으로 재공급하기 위하여 상기 일부 식각한 솔더를 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 기판의 표면 처리 장치 및 방법에 따르면, 적어도 일면에 전자 부품의 단자들이 접속하면서 실장되는 금속단자를 갖는 기판을 제1 고온 액체와 용융된 솔더가 채워진 제1 프로세스 용기부에 디핑(dipping)하여 상기 제1 고온 액체에 의해서 예열된 금속단자에 솔더를 도포시킨 다음, 제2 프로세스 용기부에서 상기 기판의 솔더가 도포된 금속단자에 제2 고온 액체를 분사부를 통해 분사하여 상기 도포된 솔더를 일부 식각함으로써, 상기 솔더가 상기 금속단자에 얇으면서 균일하게 도포되도록 할 수 있다.

이에 따라, 상기 솔더를 최근 상기 단자들의 미세화되는 피치보다 더 얇은 두께로 상기 금속단자에 도포시킬 수 있으므로, 상기 금속단자에 접속하는 상기 전자 부품의 단자들이 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 금속단자에 도포된 솔더가 높이차 없이 균일하게 도포되어 이에 실장되는 전자 부품의 단자들이 모두 상기 금속단자에 안정적으로 접속됨으로써, 상기 기판에 실장되는 전자 부품의 전기적 구동에 따른 신뢰성을 확실하게 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 표면 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판의 표면 처리 장치에서 분사부에서 분사되는 제2 고온 액체를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 기판의 표면 처리 장치에 의해서 솔더가 도포된 기판의 금속단자에 전자 부품이 실장되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 A부분을 확대한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 기판의 표면 처리 장치를 통해서 기판의 표면을 처리하는 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판의 표면 처리 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 표면 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 기판의 표면 처리 장치에서 분사부에서 분사되는 제2 고온 액체를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 기판의 표면 처리 장치에 의해서 솔더가 도포된 기판의 금속단자에 전자 부품이 실장되는 상태를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 A부분을 확대한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 표면 처리 장치(1000)는 제1 프로세스 용기부(100), 제1 이송부(200), 제2 프로세스 용기부(300), 제2 이송부(400) 및 제3 이송부(500)를 포함한다.

제1 프로세스 용기부(100)는 내부에 제1 고온 액체(10) 및 용융된 솔더(20)가 채워진다. 여기서, 제1 고온 액체(10) 및 상기 용융된 솔더(20) 각각은 비중이 약 1.0 및 약 7.3으로써, 그 비중차로 인해 상부에는 제1 고온 액체(10)가, 하부에는 상기 용융된 솔더(20)가 상하 구분되도록 자연스럽게 채워진다. 또한, 상기 제1 고온 액체는 (주)에코스타의 상품명 HORIZON-IX-02의 물질을 예로 들 수 있으며, 이 물질은 폴리올에스테르 및 카본산을 포함하고 있어서 약 300℃에서도 액체 상태를 유지할 수 있는 것이 특징이다.

제1 프로세스 용기부(100)에는 일면 또는 양면에 전자 부품(1)의 단자(2)들이 접속하면서 실장되는 금속단자(40)를 갖는 기판(30)이 수직하게 세워진 상태로 공급된다. 여기서, 전자 부품(1)은 반도체 칩, 다이오드, 캐패시터 또는 저항 등을 포함할 수 있다. 이러면, 먼저 닿는 제1 고온 액체(10)에 의해서 기판(30)의 금속단자(40)가 예열되고, 다음 상기 예열된 금속단자(40)가 상기 용융된 솔더(20)에 디핑(dipping)되면서 금속단자(40)에 솔더(20)가 도포된다. 이때, 솔더(20)는 금속단자(40)에 약 50 내지 150㎛ 두께로 도포될 수 있다. 또한, 기판(30)은 먼저 닿는 제1 고온 액체(10)에 의해서 그 표면이 세정되는 효과도 기대할 수 있다

또한, 제1 프로세스 용기부(100)의 상기 제1 고온 액체(10)가 채워진 부위에는 제1 고온 액체(10)의 온도를 제어하는 온도 제어부(110)가 연결될 수 있다. 이에, 온도 제어부(110)가 제1 고온 액체(10)를 약 220℃ 미만의 온도로 제어할 경우에는 기판(30)의 금속단자(40)가 예열되지 않아 솔더(20)가 올바르게 도포되지 않으므로 바람직하지 않고, 약 260℃를 초과하는 온도로 제어할 경우에는 상기 디핑되는 기판(30)이 고온에 의해 파손되거나 이에 따른 에너지 소모가 증가하므로 바람직하지 않다. 따라서, 온도 제어부(110)는 제1 고온 액체(10)를 약 220 내지 260℃ 온도 범위에서 제어하는 것이 바람직하다. 아울러, 온도 제어부(110)는 제1 고온 액체(10)를 약 240℃ 온도로 제어하는 것이 더 바람직하다. 이럴 경우, 제1 고온 액체(10)는 기본적으로 적어도 약 220℃ 이상의 온도에서 액체 상태로 유지되는 특성을 갖는 물질로 이루어진다.

한편, 기판(30)이 제1 프로세스 용기부(100)에 디핑될 때 제1 고온 액체(10)가 채워진 부분은 기판(30)이 상기 용융된 솔더(20)가 채워진 하부로 통과하는 구조이므로 제1 고온 액체(10)는 수직하게 세워진 기판(30)의 길이보다 깊게 채워질 필요는 없지만, 상기 용융된 솔더(20)가 채워진 부분은 제1 프로세스 용기부(100)의 바닥에서 기판(30)이 전체적으로 디핑되어야 하므로 상기 용융된 솔더(20)는 상기의 세워진 기판(30)의 길이보다 깊거나 같은 깊이로 채워질 필요성이 있다.

제1 이송부(200)는 제1 프로세스 용기부(100)의 상부에 설치된다. 제1 이송부(200)는 기판(30)이 제1 고온 액체(10)와 상기 용융된 솔더(20)에 디핑되도록 기판(30)을 수직하게 세운 상태로 상하 방향으로 이송한다. 이때, 기판(30)은 홀더(250)에 홀딩된 상태로 제1 이송부(200)에 의해 이송된다. 홀더(250)는 기판(30)의 종류에 따라 다양한 구조를 가질 수 있다.

제1 이송부(200)는 상하 방향으로 직선 운동하는 실린더(cylinder) 구조를 포함할 수 있다. 이와 달리, 제1 이송부(200)는 회전 운동하는 모터(motor)와 이 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 동력 전환부(미도시)가 서로 결합된 구조를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 동력 전환부는 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 피니언 기어(pinion gear)와 랙 기어(rack gear)의 결합 구조, 풀리(pulley)와 타이밍 벨트(timing belt)의 결합 구조 또는 스프라켓(sprocket)과 체인(chain)의 결합 구조로 이루어질 수 있다.

제2 프로세스 용기부(300)는 제1 프로세스 용기부(100)와 인접하게 설치된다. 구체적으로, 제2 프로세스 용기부(300)는 제1 프로세스 용기부(100)와 수평 방향으로 나란하게 설치될 수 있다.

제2 프로세스 용기부(300)에는 제1 프로세스 용기부(100)에서 금속단자(40)에 솔더(20)가 도포된 기판(30)이 수직하게 세워진 상태로 공급된다. 이에, 제2 프로세스 용기부(300)는 내부에 상기 세워져서 공급되는 기판(30)의 일면 또는 양면에 제2 고온 액체(50)를 분사하여 금속단자(40)에 도포된 솔더(20)를 일부 식각하는 분사부(310)를 포함한다. 이러면 솔더(20)는 제2 고온 액체(50)에 의해 일부가 식각되어 금속단자(40)에 약 3 내지 7㎛의 두께(T)로 남게 된다. 또한, 상기 제2 고온 액체는 실질적으로, 상기 제1 고온 액체와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 금속단자(40)에 도포된 솔더(20)가 식각되도록 제2 고온 액체(50)는 제1 고온 액체(10)와 동일한 온도 범위, 구체적으로 약 220 내지 260℃ 온도 범위에서 액체 상태를 유지하는 물질로 이루어질 수 있다. 이에, 실질적으로 제2 고온 액체(50)는 제1 고온 액체(10)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 고온 액체(10)는 온도 제어부(110)에 의해서 제어되므로 굳이 상기의 온도 범위로 공급될 필요성은 없으나, 제2 고온 액체(50)는 온도 제어부(110)와 같은 구성을 설치하기 어려울 뿐 아니라 이가 정체되는 구간도 실질적으로 없으므로 이미 상기의 온도 범위로 제어된 상태에서 공급될 필요성이 있다.

분사부(310)는 제2 고온 액체(50)를 일정한 각도(A)를 가지면서 하방을 향해 분사하는 노즐(320)을 포함한다. 이러면, 제2 고온 액체(50)는 금속단자(40) 사이의 틈새까지 침투하도록 노즐(320)로부터 분사되어 금속단자(40)에 도포된 솔더(20)가 전체적으로 균일하게 식각되도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 식각한 솔더(20)를 하부로 자연스럽게 떨어지도록 가이드하여 이 식각된 솔더(20)에 의해서 노즐(320)이 막히는 현상을 방지할 수 있다. 이때, 노즐(320)에서 분사되는 각도(A)는 금속단자(40) 사이의 틈새에 효율적으로 침투할 수 있도록 약 30 내지 60°를 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이, 전자 부품(1)의 단자(2)들이 접속하면서 실장되는 금속단자(40)를 갖는 기판(30)을 제1 고온 액체(10)와 상기 용융된 솔더(20)가 채워진 제1 프로세스 용기부(100)에 디핑하여 제1 고온 액체(10)에 의해서 예열된 금속단자(40)에 솔더(20)를 도포시킨 다음, 제2 프로세스 용기부(300)에서 기판(30)의 솔더(20)가 도포된 금속단자(40)에 제2 고온 액체(50)를 분사부(310)를 통해 분사하여 상기 도포된 솔더(20)를 일부 식각함으로써, 솔더(20)가 금속단자(40)에 얇으면서 균일하게 도포되도록 할 수 있다.

이에 따라, 솔더(20)를 최근 단자(2)들의 미세화되는 피치(P1)보다 더 얇은 두께(T)로 금속단자(40)에 도포시킬 수 있으므로, 금속단자(40)에 접속하는 단자(2)들이 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다. 실질적으로, 본 발명에 의해서 기판(30)의 금속단자(40)에 도포된 솔더(20)의 두께(T)는 최근 단자(2)들의 미세화되는 피치(P)인 약 50㎛보다 현저하게 낮은 약 3 내지 7㎛를 가지므로, 단자(2)들이 서로 단락될 가능성을 거의 배제시킬 수 있다.

또한, 금속단자(40)에 도포된 솔더(20)가 높이차 없이 균일하게 도포되어 이에 실장되는 전자 부품(1)의 단자(2)들이 모두 금속단자(40)에 안정적으로 접속됨으로써, 기판(30)에 실장되는 전자 부품(1)의 전기적 구동에 따른 신뢰성을 확실하게 확보할 수 있다.

제2 이송부(400)는 제2 프로세스 용기부(300)의 상부에 설치된다. 제2 이송부(400)는 분사부(310)로부터 분사되는 제2 고온 액체(50)에 의해 금속단자(40)에 도포된 솔더(20)가 식각되도록 기판(30)을 수직하게 세운 상태로 상하 방향으로 이송한다. 이러한 제2 이송부(400)는 실질적으로, 제1 이송부(200)와 동일한 구조를 가질 수 있으므로, 이에 따라 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제3 이송부(500)는 제1 및 제2 이송부(200, 400)들 사이에서 기판(30)을 제1 이송부(200)로부터 제2 이송부(400)로 이송시킨다. 구체적으로, 제3 이송부(500)는 제1 및 제2 프로세스 용기부(100, 300)들이 수평 방향으로 나란하게 설치되어 있으므로, 기판(30)을 수평 방향으로 이송시킬 수 있다. 또한, 제3 이송부(500)는 기판(30)을 개별적으로 제1 이송부(200)로부터 제2 이송부(400)로 이송할 수 있으나, 기판(30)을 홀더(250)에 홀딩된 상태 그대로 제1 이송부(200)로부터 전달 받아 제2 이송부(400)로 이송할 수도 있다.

한편, 기판의 표면 처리 장치(1000)는 액체 배출관(600) 및 액체 펌프(650)를 더 포함할 수 있다. 액체 배출관(600)은 제2 프로세스 용기부(300)의 바닥 부근에 연결되어 분사부(310)에서 분사되어 하부로 떨어진 제2 고온 액체(50)를 배출한다. 이때, 액체 배출관(600)은 제2 프로세스 용기부(300)의 바닥에 제2 고온 액체(50)에 의해 식각된 솔더(20)가 수집되는 수집 공간이 확보되도록 상기 바닥에서 상기 수집 공간보다 높은 위치에 연결될 필요성이 있다. 또한, 상기 식각된 솔더(20)가 액체 배출관(600)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 제2 프로세스 용기부(300)의 내부에서 액체 배출관(600)이 연결된 부위의 상부에 차단부(660)가 추가로 설치될 수 있다. 또한, 상기 식각된 솔더(20)가 액체 배출관(600)으로 배출될 가능성을 더욱 배제시키기 위하여 액체 배출관(600)의 제2 프로세스 용기부(300)와 연결된 부위에는 필터(미도시)가 추가로 설치될 수도 있다. 이는, 모두 기본적으로 액체 배출관(600)에 상기 식각된 솔더(20)를 제외한 순수한 제2 고온 액체(50)만 배출되도록 하여 이하에서와 같이 분사부(310)에서 제2 고온 액체(50)만 다시 분사되도록 하기 위해서이다.

액체 펌프(650)는 액체 배출관(600) 및 분사부(310)와 연결된 액체 재공급관(670) 사이에 설치된다. 액체 펌프(650)는 액체 배출관(600)으로부터 배출되는 제2 고온 액체(50)를 분사부(310)로 재공급시켜 분사부(310)에서 기판(30)으로 분사되도록 한다. 이때, 액체 재공급관(670)에 의해서 분사부(310)로 재공급되는 제2 고온 액체(50)가 약 220 내지 260℃의 온도 범위를 유지하도록 액체 배출관(600), 액체 펌프(650) 또는 액체 재공급관(670) 중 적어도 하나에는 가열 기구(미도시)가 추가적으로 설치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2 프로세스 용기부(300)에서 분사된 제2 고온 액체(50)를 액체 배출관(600) 및 액체 펌프(650)를 통해 분사부(310)로 재공급시킴으로써, 제2 고온 액체(50)를 재활용하여 이에 따른 공정 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 이를 폐수 처리함에 따른 환경적인 문제도 방지할 수 있다.

또한, 기판의 표면 처리 장치(1000)는 솔더 배출관(700) 및 저장 용기(710)를 더 포함할 수 있다. 솔더 배출관(700)은 제2 프로세스 용기부(300)의 바닥에 형성된 상기 수집 공간에 연결되어 제2 고온 액체(50)에 의해 식각되어 상기 바닥으로 수집된 솔더(20)를 배출한다.

저장 용기(710)는 솔더 배출관(700)에 연결되어 상기 배출된 솔더(20)를 저장한다. 이렇게 저장 용기(710)에 저장된 솔더(20)를 제1 프로세스 용기부(100)의 하부로 재공급할 수 있다. 이때, 저장 용기(710)에 저장된 솔더(20)는 작업자에 의해서 제1 프로세스 용기부(100)에 재공급될 수도 있고, 별도의 재공급 장치(미도시)를 통해서 자동적으로 재공급시킬 수도 있다. 또한, 저장 용기(710)에는 상기 배출된 솔더(20)가 용융 상태로 저장되도록 별도의 히팅 장치(미도시)가 설치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2 프로세스 용기부(300)에서 제2 고온 액체(50)에 의해 식각된 솔더(20)를 제1 프로세스 용기부(100)로 재공급시킴으로써, 솔더(20)를 재활용하여 이에 따른 공정 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 이를 폐기 처리함에 따른 환경적인 문제도 방지할 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 도 1에 도시된 기판의 표면 처리 장치(1000)를 이용하여 기판(30)의 표면을 처리하는 방법에 대해 상세하게 설명하고자 한다.

도 5는 도 1에 도시된 기판의 표면 처리 장치를 통해서 기판의 표면을 처리하는 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.

도 5를 추가적으로 참조하면, 기판(30)의 표면을 처리하기 위하여 우선 기판(30)을 제1 고온 액체(10)에 디핑하여 예열시킨다(S100). 이러면, 기판(30)의 일면 또는 양면에 형성되어 전자 부품(1)의 단자(2)들이 접속하면서 실장되는 금속단자(40)가 예열된다. 이때, 제1 고온 액체(10)는 약 220 내지 260℃ 온도 범위를 액체 상태로 유지될 필요성이 있다.

이어, 상기 예열된 금속단자(40)를 갖는 기판(30)을 용융된 솔더(20)에 디핑하여 솔더(20)를 기판(30)의 금속단자(40)에 도포시킨다(S200). 이러면, 금속단자(40)에는 솔더(20)가 약 50 내지 150㎛의 두께로 도포될 수 있다.

여기서, S100 및 S200 단계들은 제1 고온 액체(10)와 상기 용융된 솔더(20)가 비중차에 의해 상하 구분되도록 채워진 제1 프로세스 용기부(100)에 한번 디핑하여 연속적으로 진행될 수 있다. 이와 달리, S100 및 S200 단계들은 제1 고온 액체(10)와 상기 용융된 솔더(20)를 서로 다른 용기들에 채워 각각 디핑하여 진행될 수도 있다.

이어, 기판(30)의 솔더(20)가 도포된 금속단자(40)에 제2 고온 액체(50)를 분사하여 금속단자(40)에 도포된 솔더(20)를 일부 식각한다(S300). 구체적으로, 기판(30)을 수직하게 세워진 상태로 하방으로 이송시키면서 제2 고온 액체(50)를 기판(30)에 분사하면서 진행된다. 이때, 제2 고온 액체(50)는 제1 고온 액체(10)와 마찬가지로, 약 220 내지 260℃ 온도 범위를 액체 상태로 유지될 필요성이 있으며, 이에 제2 고온 액체(50)는 제1 고온 액체(10)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이러면, 금속단자(40)에는 솔더(20)가 일부 식각되어 최근 전자 부품(1)의 미세화된 단자(2)들의 피치(P)인 약 50㎛보다 현저하게 작은 약 3 내지 7㎛의 두께(T)만 남게 된다. 이에 따라, 단자(2)들의 단락이 방지될 수 있을 뿐만 아니라, 금속단자(40)에 도포된 솔더(20)가 전체적으로 균일하게 식각되어 그 표면이 균일하게 형성되므로, 전자 부품(1)의 단자(2)들이 모두 금속단자(40)에 안정적으로 접속될 수 있다. 또한, 하방으로 이송하면서 제2 고온 액체(50)를 분사한 기판(30)을 다시 상방으로 복귀시키면서 제2 고온 액체(50)를 추가로 분사하여 금속단자(40)에 남게 되는 솔더(20)의 두께(T)를 추가로 조절할 수도 있다.

이러한 S300 단계는 S100 및 S200 단계들과 별도의 제2 고온 액체(50)를 분사할 수 있는 분사부(310)를 갖는 제2 프로세스 용기부(300)에서 진행된다. 이와 달리, S300 단계는 설치 공간이 상하 방향으로 충분히 허락된다면 제1 프로세스 용기부(100)의 상부 위치에 분사부(310)를 추가로 설치하여 한번의 디핑으로 같이 진행될 수 있다.

또한, 분사부(310)에서 분사한 제2 고온 액체(50)를 폐수 처리하지 않고 이를 분사부(310)에 재공급하여 제2 고온 액체(50)를 분사하는 S300 단계에 재활용하고, 제2 고온 액체(50)에 의해 식각된 솔더(20)를 폐기 처리하지 않고 이를 수집하여 금속단자(40)에 솔더(20)를 도포하는 S200 단계에 재활용함으로써, 이에 따른 공정 비용을 절감할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 전자 부품 2 : 단자
10 : 제1 고온 액체 20 : 솔더
30 : 기판 40 : 금속단자
50 : 제2 고온 액체 100 : 제1 프로세스 용기부
110 : 온도 제어부 200 : 제1 이송부
250 : 홀더 300 : 제2 프로세스 용기부
310 : 분사부 320 : 노즐
400 : 제2 이송부 500 : 제3 이송부
600 : 액체 배출관 650 : 액체 펌프
660 : 차단부 670 : 액체 재공급관
700 : 솔더 배출관 710 : 저장 용기
1000 : 기판의 표면 처리 장치

Claims

내부에 제1 고온 액체와 용융된 솔더가 비중차에 의해 상하 구분되도록 채워지며, 적어도 일면에 금속단자를 갖는 기판이 디핑(dipping)되어 상기 제1 고온 액체에 의해서 예열된 금속단자에 상기 솔더가 도포되도록 하는 제1 프로세스 용기부;
상기 제1 프로세스 용기부와 인접하게 설치되며, 내부에 상기 기판의 적어도 일면에 제2 고온 액체를 분사하여 상기 금속단자에 도포된 솔더를 일부 식각하기 위한 분사부를 갖는 제2 프로세스 용기부;
상기 제2 프로세스 용기부의 바닥 부근에 연결되어, 상기 분사부에서 분사된 제2 고온 액체를 배출하는 액체 배출관;
상기 액체 배출관 및 상기 분사부과 연결된 액체 재공급관 사이에 설치되어, 상기 배출되는 제2 고온 액체를 상기 분사부로 재공급시키는 액체 펌프; 및
상기 분사부에서 분사되는 제2 고온 액체에 의해서 식각된 솔더가 상기 액체 배출관으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 제2 프로세스 용기부의 내부에서 상기 액체 배출관이 연결된 부위의 상부에 설치된 차단부를 포함하는 기판의 표면 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 프로세스 용기부에 연결되며 상기 제1 고온 액체를 220 내지 260℃ 온도 범위에서 액체 상태로 유지되도록 제어하는 온도 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 표면 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 고온 액체는 상기 제1 고온 액체와 동일한 온도 범위에서 액체 상태로 유지되는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판의 표면 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 제2 프로세스 용기부에 수직하게 세워진 상태로 공급되며, 상기 분사부는 상기 제2 고온 액체를 일정 각도를 가지면서 하방을 향해 분사하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 표면 처리 장치.
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제1항에 있어서, 상기 액체 배출관은 상기 제2 프로세스 용기부의 바닥에 상기 분사부에 의해 식각된 솔더가 수집되는 수집 공간이 확보되도록 상기 바닥에서 상기 수집 공간보다 높은 위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판의 표면 처리 장치.
제7항에 있어서,
상기 제2 프로세스 용기부의 상기 수집 공간에 연결되어 상기 수집된 솔더를 배출하는 솔더 배출관; 및
상기 솔더 배출관에 연결되며, 상기 배출된 솔더를 재활용하기 위하여 저장하는 저장 용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 표면 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 프로세스 용기부의 상부에 설치되며, 상기 기판이 상기 제1 고온 액체와 상기 용융된 솔더에 디핑되도록 상기 기판을 상하 방향으로 이송하는 제1 이송부;
상기 제2 프로세스 용기부의 상부에 설치되며, 상기 분사부로부터 분사되는 제2 고온 액체에 의해 상기 금속단자에 도포된 솔더가 식각되도록 상기 기판을 상하 방향으로 이송하는 제2 이송부; 및
상기 제1 및 제2 이송부들 사이에서 상기 기판을 상기 제1 이송부로부터 상기 제2 이송부로 이송시키는 제3 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 표면 처리 장치.
양면에 금속단자를 갖는 기판을 수직한 상태로 고온 액체에 하방으로 이송시키면서 디핑(dipping)하여 예열시키는 단계;
상기 예열시킨 기판을 연속적으로 용융된 솔더에 하방으로 이송시키면서 디핑하여 상기 솔더를 상기 금속단자에 도포시키는 단계;
상기 금속단자가 도포된 기판을 하방으로 이송시키면서 상기 솔더가 도포된 금속단자에 상기 고온 액체를 분사하여 상기 도포된 솔더를 일부 식각하는 단계;
상기 일부 식각한 솔더를 수집하는 단계; 및
상기 수집한 솔더를 상기 예열시킨 기판이 디핑되는 공간으로 재공급하는 단계를 포함하는 기판의 표면 처리 방법.
제10항에 있어서, 상기 고온 액체들은 220 내지 260℃ 온도 범위에서 액체 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 기판의 표면 처리 방법.
제10항에 있어서, 상기 기판으로 분사된 고온 액체를 수집하여 상기 용융 솔더가 도포된 금속단자에 분사되도록 재공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 표면 처리 방법.
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