KR102117766B1 - 개량형 리플로우 장치 및 이를 이용한 접합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개량형 리플로우 장치 및 이를 이용한 접합 방법을 개시한다. 본 발명은 전자부품의 접합 과정에서 솔더 일부가 용융되도록 가열하고, 상기 솔더의 일부가 용융된 상태에서 상기 전자부품을 가압하여 상기 회로기판 상의 일정 위치에 정렬 시킨 다음 솔더링을 수행함으로써, 전자부품의 오정렬, 파손 발생, 접합 불량을 개선함으로써, 생산효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

개량형 리플로우 장치 및 이를 이용한 접합 방법{IMPROVED REFLOW DEVICE AND METHOD FOR BONDING THE SAME}

본 발명은 개량형 리플로우 장치 및 이를 이용한 접합 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 전자부품의 접합 과정에서 솔더 일부가 용융되도록 가열하고, 상기 솔더의 일부가 용융된 상태에서 상기 전자부품을 가압하여 상기 회로기판 상의 일정 위치에 정렬 시킨 다음 솔더링을 수행함으로써, 전자부품의 오정렬, 파손 발생, 접합 불량을 개선한 개량형 리플로우 장치 및 이를 이용한 접합 방법에 관한 것이다.

일반적으로 솔더는 전자부품(예를 들면, LED 칩)과 회로기판 간의 접속재로 사용되는 것으로 리플로우(reflow) 공정이 수행된다.

이러한 솔더 리플로우 장치는 터널 형태의 챔버가 구비되고, 상기 챔버의 내부에는 히터가 설치되며, 상기 히터 위에는 송풍팬이 설치되어 히터를 통과하면서 뜨거워진 열풍이 히터 아래의 컨베이어를 따라 이동하는 회로기판에 공급되도록 구성되어 솔더를 통해 LED 칩과 같은 전자부품이 회로기판에 접합되며, 접합된 회로기판과 LED 칩은 냉각기를 통해 냉각된다.

그러나 종래기술에 따른 리플로우 장치는 열풍에 의한 접합을 수행하는 동안 LED 칩이 회로기판의 적절한 위치에 배치되기 전에 솔더가 녹아 LED 칩의 틸팅이나, 접합불량 및 LED 칩의 파손 등이 발생하는 문제점이 있다.

즉, 도 1(a)와 같이, 고온의 솔더 접합 구역에서 솔더가 먼저 녹아 회로기판(10)의 접합 패드(20)와 LED 칩(30) 사이에 틸팅이 발생하여 LED 칩(30)의 위치가 오정렬되는 문제점이 있다.

또한, 도 1(b)와 같이, 회로기판(10)의 접합 패드(20)에 도포되는 솔더(40)가 균일하게 도포되지 않으면, LED 칩(30)이 기울기(θ)를 갖는 상태로 접합되는 문제점이 있다.

최근에는 챔버의 내부에 LED 칩을 가압하여 회로기판에서 유동하는 것을 방지하는 가압핀을 구비한 리플로우 장치가 제안되고 있다.

그러나 챔버의 내부에 가압핀을 설치한 리플로우 장치는 도 1(c)와 같이, LED 칩(30)을 가압하는 가압핀(50)이 솔더(40)가 녹기전에 먼저 LED 칩(30)을 가압하는 경우, LED 칩(30)이 파손되는 문제점이 있다.

또한, 솔더(40)의 일부가 가압핀(50)에 점착된 경우, 도 1(d)와 같이, LED 칩(30)이 회로기판(10)에 접합되지 않고 가압핀(50)에 접합되어 회로기판(10)에서 이탈되는 문제점이 있다.

또한, 가압핀(50)에 LED 칩(31)이 점착된 경우 도 1(e)와 같이, 다음에 로딩되는 LED 칩(30)과 충돌되거나 또는 접합불량이 발생하는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 공개번호 제10-2003-0059704호(무연 솔더의 리플로우 장치)

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전자부품의 접합 과정에서 솔더 일부가 용융되도록 가열하고, 상기 솔더의 일부가 용융된 상태에서 상기 전자부품을 가압하여 상기 회로기판 상의 일정 위치에 정렬 시킨 다음 솔더링을 수행함으로써, 전자부품의 오정렬, 파손 발생, 접합 불량을 개선한 개량형 리플로우 장치 및 이를 이용한 접합 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대류에 의한 열풍을 제공하는 챔버부를 구비한 리플로우 장치에 있어서, 회로기판 상에 솔더와 전자부품을 적층한 접합 모듈의 솔더 일부가 용융되도록 가열하고, 상기 솔더의 일부가 용융된 상태에서 상기 전자부품을 가압하여 상기 회로기판 상의 일정 위치에 정렬 시킨 다음 상기 챔버부에 공급되도록 하는 로딩부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 로딩부는 접합 모듈을 공급하는 매거진; 상기 매거진에서 공급된 접합 모듈이 로딩되면, 상기 로딩된 접합 모듈을 가열하는 가열 모듈부; 및 상기 가열된 접합 모듈을 일정 압력으로 가압하는 가압핀 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 가열 모듈부 상기 접합 모듈이 로딩되면, 상기 로딩된 접합 모듈을 일정 온도가 되도록 가열하는 히팅부; 및 상기 접합 모듈을 챔버부로 이송하는 가열 모듈 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 가압핀 모듈부는 상기 가열 모듈부 상에 로딩된 접합 모듈을 가압하는 적어도 하나의 가압핀; 및 상기 가압핀 모듈부를 상기 가열 모듈부로 이송하는 가압핀 모듈 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 a) 로딩부가 회로기판 상에 솔더와 전자부품을 적층한 접합 모듈을 로딩하면, 상기 로딩부가 로딩된 접합 모듈을 가열하고, 상기 가열된 접합 모듈의 전자부품을 가압하는 단계; 및 b) 상기 로딩부가 상기 접합 모듈을 대류에 의한 열풍을 제공하는 챔버부로 공급하여 상기 접합 모듈을 접합하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 a)단계는 상기 로딩부가 매거진에 수납된 접합 모듈을 가열 모듈부로 이송하는 단계; 상기 로딩부가 히팅부를 동작시켜 상기 가열 모듈부로 이송된 접합 모듈을 가열하는 단계; 상기 로딩부가 가압핀 모듈부를 이동시켜 가압핀이 상기 가열 모듈부 상의 상기 접합 모듈을 가압하는 단계; 및 상기 로딩부가 상기 접합 모듈에서 상기 가압핀 모듈부를 분리하고, 상기 접합 모듈을 챔버부로 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전자부품의 접합 과정에서 솔더 일부가 용융되도록 가열하고, 상기 솔더의 일부가 용융된 상태에서 상기 전자부품을 가압하여 상기 회로기판 상의 일정 위치에 정렬 시킨 다음 솔더링을 수행함으로써, 전자부품의 오정렬, 파손 발생, 접합 불량을 개선함으로써, 생산효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 리플로우 장치에서 솔더링 과정 중에 발생되는 문제점을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치의 로딩부를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치의 로딩부를 나타낸 다른 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치 로딩부 동작과정을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치를 이용한 접합 과정을 나타낸 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치를 이용한 접합 과정의 가열/가압 과정을 나타낸 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치 및 이용한 접합 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치의 로딩부를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치의 로딩부를 나타낸 다른 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치 로딩부 동작과정을 나타낸 예시도이다.

도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치는 로딩부(100)와, 상기 로딩부(100)에서 공급되는 접합 모듈(300)로 대류에 의한 열풍을 제공하는 챔버부(200)를 포함하여 구성된다.

상기 로딩부(100)는 회로기판(310) 상에 솔더(330)와 전자부품(340)을 적층한 접합 모듈(300)의 솔더(330) 일부가 용융되도록 가열하고, 상기 솔더(330)의 일부가 용융된 상태에서 상기 전자부품(340)을 가압하여 상기 회로기판(310) 상의 일정 위치에 정렬 시킨 다음 상기 전자부품(340)이 정렬된 접합 모듈(300)을 챔버부(200)에 공급하는 구성으로서, 매거진(110)과, 가열 모듈부(120)와, 가압핀 모듈부(130)를 포함하여 구성된다.

상기 매거진(110)은 접합 모듈(300)을 가열 모듈부(120)로 공급하는 구성으로서, 내부에 수납공간이 형성되고, 상기 수납공간에는 회로기판(310) 상에 솔더(330)와 전자부품(340)을 적층한 접합 모듈(300)이 수납되며, 상기 매거진(110)에 수납된 접합 모듈(300)을 순차적으로 배출하여 가열 모듈부(120)로 이송하는 접합 모듈 이송부(111)를 포함하여 구성된다.

상기 가열 모듈부(120)는 상기 매거진(110)에서 공급된 접합 모듈(300)이 이송되어 상면에 로딩되면, 상기 로딩된 접합 모듈(300)을 일정 온도가 되도록 가열하고, 상기 로딩된 접합 모듈(300)을 챔버부(200)로 이송하는 구성으로서, 히팅부(120a)와, 가열 모듈 이송부(121)를 포함하여 구성된다.

상기 히팅부(120a)는 가열 모듈부(120) 상에 설치되고, 상기 가열 모듈부(120)로 로딩된 접합 모듈(300)의 회로기판(310)을 가열하여 상기 회로기판(310) 상에 도포된 솔더(330)의 일부가 용융되도록 한다.

즉 상기 히팅부(120a)는 가열 모듈부(120)에 로딩된 접합 모듈(300)을 일정 온도, 예를 들면, 솔더(330)가 완전히 용융되는 226℃ 온도보다 일정 온도 낮은 온도로 가열함으로써, 회로기판(310) 상의 솔더(330)가 완전히 용융되지 않고 일부만 용융되게 한다.

이러한 솔더(330)의 일부 용융을 통해 전자부품(340)의 접합 위치를 보정할 수 있도록 구성함으로써, 솔더(330)량에 의해 회로기판(310)에 실장되는 전자부품(340)이 오정렬하거나, 틸팅되거나 또는 기울지게 접합되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 가열 모듈 이송부(121)는 상기 가열 모듈부(120)를 챔버부(200)로 이송하여 상기 접합 모듈(300)이 챔버부(200)로 공급되도록 한다.

상기 가압핀 모듈부(130)는 상기 가열 모듈부(120)에서 가열된 접합 모듈(300)을 일정 압력으로 가압하는 구성으로서, 적어도 하나의 가압핀(130a)과, 가압핀 모듈 이송부(131)를 포함하여 구성된다.

상기 가압핀(130a)은 상기 가열 모듈부(120)에서 가열된 접합 모듈(300)의 전자부품(340)을 일정 압력으로 가압함으로써, 솔더(330)의 일부 용융을 통해 전자부품(340)의 위치가 보정될 수 있도록 한다.

또한, 상기 가압핀(130a)은 상기 가열 모듈부(120) 상에 로딩되는 접합 모듈(300)의 배열에 따라 1개의 가압핀(130a)으로 구성되거나 또는 M * N 어레이 배열로 구성될 수 있다.

상기 가압핀 모듈 이송부(131)는 상기 가압핀 모듈부(130)를 이송시키고, 상기 가압핀(130a)이 상기 가열 모듈부(120) 상의 전자부품(340)을 일정 압력으로 가압할 수 있도록 한다.

상기 챔버부(200)는 대류 열풍을 제공하는 터널형상의 챔버로서, 접합 모듈(300)이 일정 온도에서 솔더링될 수 있도록 정온 제어되고, 상기 접합 모듈(300)이 이동할 수 있도록 이송부(미도시)가 설치된다.

다음은 본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치를 이용한 접합 과정을 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 개량형 리플로우 장치를 이용한 접합과정은 회로기판(310) 상에 솔더(330)와 전자부품(340)을 적층한 접합 모듈(300)을 로딩하면, 상기 로딩부(100)가 로딩된 접합 모듈(300)을 가열하고, 상기 가열된 접합 모듈(300)의 전자부품(340)을 가압하는 1차 가열 및 가압 공정(S100)과, 상기 로딩부(100)가 상기 접합 모듈(300)을 대류에 의한 열풍을 제공하는 챔버부(200)로 공급하여 상기 접합 모듈(300)을 접합하는 접합 공정(S200)을 포함하여 구성된다.

상기 S100 단계는 로딩부(100)가 매거진(110)에 수납된 접합 모듈(300)을 접합 모듈 이송부(111)를 통해 가열 모듈부(120)로 순차적으로 이송시켜 상기 가열 모듈부(120)의 히팅부(120a) 상에 로딩(S110)한다.

상기 접합 모듈(300)이 히팅부(120a)에 로딩되면, 상기 히팅부(120a)는 온되어 상기 접합 모듈(300)이 가열되도록 동작(S120)한다.

이때, 상기 히팅부(120a)는 일정 온도 이상 가열되지 않도록 설정되어 솔더(330)의 일부만 용융될 수 있도록 동작한다.

상기 솔더(330)의 일부가 용융되면, 로딩부(100)의 가압핀 모듈부(130)는 가압핀 모듈 이송부(131)에 의해 가열 모듈부(120)로 이동하고, 상기 가압핀 모듈부(130)의 가압핀(130a)을 이동시켜 상기 가압핀(130a)이 상기 가열 모듈부(120) 상의 접합 모듈(300)의 전자부품(340)을 일정 압력으로 가압(S130)하도록 동작함으로써, 상기 S120 단계에서 가열을 통해 일부 용융된 솔더(330)를 이용하여 전자부품(340)의 위치가 보정될 수 있도록 한다.

상기 S130 단계를 수행한 다음 상기 로딩부(100)는 접합 모듈(300)의 전자부품(340)에서 상기 가압핀 모듈부(130)를 분리하고, 가열 모듈부(120)를 챔버부(200)로 이송(S140)한다.

따라서, 전자부품의 접합 과정에서 솔더 일부가 용융되도록 가열하고, 상기 솔더의 일부가 용융된 상태에서 상기 전자부품을 가압하여 상기 회로기판 상의 일정 위치에 정렬 시킨 다음 솔더링을 수행함으로써, 전자부품의 오정렬, 파손 발생, 접합 불량을 개선할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

100 : 로딩부
110 : 매거진
111 : 접합 모듈 이송부
120 : 가열 모듈부
120a : 히팅부
121 : 가열 모듈 이송부
130 : 가압핀 모듈부
130a : 가압핀
131 : 가압핀 모듈 이송부
200 : 챔버부
300 : 접합 모듈
310 : 회뢰기판
320 : 접합 패드
330 : 솔더
340 : 전자부품

Claims (6)

1. 대류에 의한 열풍을 제공하는 챔버부(200)를 구비한 리플로우 장치에 있어서,
   회로기판(310) 상에 솔더(330)와 전자부품(340)을 적층한 접합 모듈(300)의 솔더(330) 일부가 용융되도록 가열하고, 상기 솔더(330)의 일부가 용융된 상태에서 상기 전자부품(340)을 가압하여 상기 회로기판(310) 상의 일정 위치에 정렬 시킨 다음 상기 챔버부(200)에 공급되도록 하는 로딩부(100)를 포함하되,
   상기 로딩부(100)는 접합 모듈(300)을 공급하는 매거진(110)과,
   상기 매거진(110)으로부터 접합 모듈(300)이 로딩되면, 솔더(330)의 일부가 용융 되도록 1차 가열하는 히팅부(120a)와, 상기 접합 모듈(300)을 챔버부(200)로 이송하는 가열 모듈 이송부(121)를 구비한 가열 모듈부(120); 및
   상기 가열 모듈부(120)에서 일부가 용융된 솔더(330) 상에서 전자 부품(340)이 회로기판(310)의 일정 위치에 정렬되도록 상기 전자 부품(340)의 위치를 보정하는 적어도 하나의 가압핀(130a)과, 상기 가압핀(130a)이 전자 부품(340)을 일정 압력으로 가압하는 가압핀 모듈부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개량형 리플로우 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. a) 로딩부(100)가 회로기판(310) 상에 솔더(330)와 전자부품(340)을 적층한 접합 모듈(300)을 로딩하면, 상기 로딩부(100)가 로딩된 접합 모듈(300)을 가열하고, 상기 가열된 접합 모듈(300)의 전자부품(340)을 가압하는 단계; 및
   b) 상기 로딩부(100)가 상기 접합 모듈(300)을 대류에 의한 열풍을 제공하는 챔버부(200)로 공급하여 상기 접합 모듈(300)을 접합하는 단계를 포함하되,
   상기 a)단계는 매거진(110)에 수납된 접합 모듈(300)이 이송되면, 상기 로딩부(100)가 히팅부(120a)를 동작시켜 솔더(330)의 일부가 용융 되도록 1차 가열하는 단계;
   상기 로딩부(100)가 일부 용융된 솔더(330) 상에서 전자 부품(340)이 회로기판(310)의 일정 위치에 정렬되도록 적어도 하나의 가압핀(130a)을 이용하여 상기 전자 부품(340)의 위치를 보정하는 단계;
   상기 로딩부(100)가 가압핀(130a)을 통해 위치가 보정된 전자 부품(340)을 일정 압력으로 가압하는 단계; 및
   상기 로딩부(100)가 접합 모듈(300)로부터 가압핀(130a)를 분리하고, 상기 접합 모듈(300)을 챔버부(200)로 이송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 개량형 리플로우 장치를 이용한 접합 방법.
6. 삭제

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