KR19990024466A - 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법 - Google Patents

인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법은, 전자 부품이 실장된 인쇄회로기판에 플럭스(flux)를 도포한 후 상기 인쇄회로기판에 웨이브 솔더링(wave soldering)을 수행하는 솔더링 공정에 있어서: 플럭스를 도포하기 전에, 인쇄회로기판의 금도금 단자부(golden plate)에 응고성의 마스킹(Masking) 용액을 도포한 후 이를 응고시켜 피막 형태의 스트립 마스크(strip mask)를 생성하고, 웨이브 솔더링을 수행한 후에, 상기 금도금 단자부에서 스트립 마스크를 벗겨내는 방법으로서; 금도금 단자부에 납이 융착되지 않음은 물론 플럭스가 침투되지도 않으며, 웨이브 솔더링 시 발생하는 가스 부유물 등에 의해 금도금 단자부가 오염되지도 않는다.
따라서, 종래에 오염을 제거하기 위해 필요했던, 번거롭고 불편한 금도금 단자부 세척작업이 더 이상 필요치 않아, 전체 공정을 수행하는 데에 소요되는 시간이 단축되고, 제품의 생산성이 향상된다.

Description

인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법
본 발명은 웨이브 솔더링(wave soldering)을 이용하는 솔더링 공정에서 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)의 금도금 단자부(golden plate)가 오염되는 것을 방지하기 위한 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하기는 금도금 단자부에 응고성의 마스킹(masking) 용액을 도포하여 피막 형태의 스트립 마스크(strip mask)를 생성한 후 웨이브 솔더링을 수행함으로, 납의 융착은 물론 플럭스(flux)의 침투 및 웨이브 솔더링 시 발생하는 가스 부유물 등에 의한 금도금 단자부의 오염을 총체적으로 방지하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 인쇄회로기판에는 다양한 전자 부품들이 실장되는데, 이들 전자부품들은 인쇄회로기판에 실장되는 방법에 따라, 기판 표면의 동박 패드(pad)에 직접 납땜되는 SMT(Surface Mounting Technology) 부품과, 기판의 동박 홀(hole)에 삽입되어 납땜되는 PBA(Printed Board Assembly) 부품으로 구분 지을 수 있으며, 이들은 각기 다른 솔더링 방법으로 납땜되어 인쇄회로기판에 실장된다.
여기서 PBA 부품을 위한 솔더링 방법으로는, 플로우 솔더링(flow soldering)이라고도 불리는 웨이브 솔더링 방법을 들 수 있는데, 웨이브 솔더링은 융해된 액상의 납이 담긴 조(bath)에 인쇄회로기판을 담그어 그의 동박 홀에 삽입된 PBA 부품을 납땜하는 방법으로서, 이를 이용하는 솔더링 공정의 순서도가 도 1에서 보여지고 있다.
도 1을 보면, PBA 부품들이 삽입되어 솔더링 머신(soldering machine)에 투입된 인쇄회로기판은, 플럭스 조를 통과하면서 납땜을 위한 용제인 플럭스가 도포되고, 예열 히터에 의해 약 100℃ 내외로 예열된다(S1, S2, S3). 그 후 250℃ 정도의 융해된 납에 담궈져 웨이브 솔더링이 수행되고(S4). 웨이브 솔더링을 끝마친 인쇄회로기판은 냉각되어 솔더링 머신에서 방출된다(S5, S6).
그런데, 퍼스널 컴퓨터 등에서 기능 확장을 위한 옵션 보드(option board) 용으로 제작된 인쇄회로기판은, 상기 퍼스널 컴퓨터의 메인 보드(main board)와 신호를 교류토록 상기 메인 보드의 슬롯(slot)에 삽입되는 금도금 단자부를 구비하며, 이는 도 2에 도시된 바와 같은 형태를 갖는다.
이러한 인쇄회로기판(10)은 그의 금도금 단자부(10a)에 납이 융착되어서는 안되기 때문에, 상기 금도금 단자부(10a)에 클립(clip)(10b)을 끼운 후 상기한 바와 같은 솔더링 공정을 수행하게 된다. 이 때 상기한 클립(10b)은, 금도금 단자부(10a)에 납이 융착되는 것을 방지하기는 하지만, 도 3에 도시된 바와 같이 금도금 단자부(10a)에 플럭스가 침투되거나 웨이브 솔더링 시에 발생하는 가스 부유물 등에 의해 금도금 단자부(10a)가 오염되는 것을 방지하지는 못한다.
이러한 오염은, 금도금 단자부(10a)와 슬롯간의 전기적인 접촉성을 저하시켜 옵션 보드와 메인 보드간의 접촉 오류를 발생시키는 원인이 되므로 세척을 통해 제거되어야 하며, 이를 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 금도금 단자부(10a)를 지우개(20)로 닦아 내는 방법이 사용되었다. 하지만 이러한 세척 방법으로는 금도금 단자부의 오염을 효과적으로 제거할 수 없어서 다른 방법들이 강구되었는데, 예컨대 본 출원인에 의한 특허출원 제96-23292호에 공지된 바와 같은 별도의 세척장치를 이용하는 방법 등이다.
또 다른 경우에 납의 융착을 방지하기 위하여 금도금 단자부에 상기한 클립 대신 마스킹 테이프를 부착하여 솔더링 공정을 수행하기도 하나, 웨이브 솔더링을 끝마친 후 상기 마스킹 테이프를 떼어내면 접착제 등의 잔사가 금도금 단자부에 남게 되며, 이 때문에 상술한 바와 같은 금도금 단자부 세척작업을 필요로 한다.
그러나 이러한 세척 방법에 의한 세척 작업들은, 공통적으로 번거롭고 불편하며, 대체로 상당한 시간과 노력을 요한다는 문제가 있었다. 또한 이를 위한 세척장치를 마련하는 데 따른 경제적인 부담 역시 간과할 수 없는 문제였다. 무엇보다도, 상술한 바와 같은 금도금 단자부 세척이라는 가외의 작업으로 인해 전체 공정을 수행하는 데 더 많은 시간을 필요로 하였으며, 그로 인한 생산성 저하가 가장 큰 문제로 지적되었다.
돌이켜보면 결국, 상기한 바와 같은 문제들은 금도금 단자부의 오염으로 인해 야기됨을 알 수 있다.
따라서 본 발명은, 번거롭고 불편한 금도금 단자부 세척작업이 필요치 않도록, 솔더링 공정에서 금도금 단자부에 납의 융착을 방지함과 더불어 플럭스의 침투 및 웨이브 솔더링 시 발생하는 가스 부유물 등에 의한 금도금 단자부의 오염을 총체적으로 방지하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 솔더링 공정의 순서도.
도 2는 일반적인 인쇄회로기판과, 웨이브 솔더링을 위해 그의 금도금 단자부에 끼워지는 클립을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 확대도.
도 4는 종래에 오염된 금도금 단자부를 세척하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따라 금도금 단자부에 마스킹 용액을 도포하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따라 금도금 단자부에 스트립 마스크가 생성된 상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따라 금도금 단자부에서 스트립 마스크를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법이 적용된 솔더링 공정의 순서도.
도면 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 인쇄회로기판 10a : 금도금 단자부
10b : 클립 20 : 지우개
30 : 브러쉬 40 : 마스킹 용액
40a : 스트립 마스크
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자 부품이 실장된 인쇄회로기판에 플럭스를 도포한 후 상기 인쇄회로기판에 웨이브 솔더링을 수행하는 솔더링 공정에 있어서: 상기 플럭스를 도포하기 전에, 상기 인쇄회로기판의 금도금 단자부에 응고성의 마스킹 용액을 도포한 후 상기 마스킹 용액을 응고시켜 피막 형태의 스트립 마스크를 생성하는 스트립 마스크 생성단계; 및 상기 웨이브 솔더링을 수행한 후에, 상기 금도금 단자부에서 상기 스트립 마스크를 벗겨내는 스트립 마스크 제거단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 마스킹 용액은 비닐(vinyl) 계열의 재료로 이루어진 것을 사용한다.
선택적으로, 상기 스트립 마스크 생성단계에서 상기 마스킹 용액의 응고를 촉진시키기 위하여 상기 마스킹 용액을 도포한 후 상기 인쇄회로기판을 소정의 온도 하에서 소정 시간 동안 건조시킨다.
일반적으로, 상기 소정의 온도가 150 내지 180℃로, 이 때의 상기 소정 시간은 2 내지 3분간으로 설정하는 것이 적절하며, 특히, 상기한 바처럼 비닐 계열의 재료로 이루어진 마스킹 용액을 사용할 때에는 더욱 그러하다.
상기한 바와 같은 특징들을 갖는 본 발명에 따라, 웨이브 솔더링을 이용하는 솔더링 공정에서 플럭스를 도포하기에 앞서 인쇄회로기판의 금도금 단자부에 마스킹 용액을 도포하고 이를 응고시키면, 상기 금도금 단자부에 피막 형태의 스트립 마스크가 생성된다. 이후 상기 금도금 단자부는 상기 스트립 마스크에 의해 보호되므로, 이에 납이 융착되지 않음은 물론이며 플럭스가 침투되지도 않는다. 또한 웨이브 솔더링 시 발생되는 가스 부유물 등에 의해 금도금 단자부가 오염되지도 않는다.
또한 상기한 마스킹 테이프를 이용하는 경우와 비교해 보면, 본 발명에서 마스킹 용액을 도포하고 이를 응고시켜 금도금 단자부에 생성한 스트립 마스크는 웨이브 솔더링을 끝마친 후 쉽게 벗겨낼 수 있을 뿐만 아니라 이를 벗겨내어도 금도금 단자부에 잔사가 남지 않으므로, 금도금 단자부를 위한 별도의 세척 작업을 필요로 하지 않는다.
이하 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세히 살펴보기로 한다.
우선 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명에 따라 금도금 단자부에 스트립 마스크를 생성 및 제거하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따라 금도금 단자부에 스트립 마스크를 생성하는 방법은 상당히 간단하다. 도 5에서와 같이 인쇄회로기판(10)의 금도금 단자부(10a)에 비닐 계열의 재료로 이루어진 응고성의 마스킹 용액(40)-예컨대, 비닐 수지의 페인트(paint)-을 브러쉬(Brush)(30) 등과 같은 도포 수단으로 칠하는데, 일반적으로 인쇄회로기판(10)은 그의 양측면 모두에 금도금 단자부(10a)를 가지고 있으므로, 인쇄회로기판(10)의 모든 금도금 단자부(10a)에 상기 마스킹 용액(40)을 칠한다. 그리고 나서 이를 건조시키면 마스킹 용액(40)이 응고되어 금도금 단자부(10a)에 피막, 다시 말해서 스트립 마스크(40a; 도 6 참조)가 생성되며, 이의 상태는 도 6에 도시된 바와 같다.
이처럼 인쇄회로기판(10)의 금도금 단자부(10a)에 스트립 마스크(40a)가 생성되면, 이후 상기 인쇄회로기판(10)에 플럭스를 도포하고 웨이브 솔더링을 수행하여도 금도금 단자부(10a)에 플럭스가 침투되지 않을 뿐더러 납도 융착되지 않는다. 또한 웨이브 솔더링 시 발생하는 가스 부유물 등에 의해 금도금 단자부(10a)가 오염되지 않는다.
웨이브 솔더링을 끝마친 인쇄회로기판에서 스트립 마스크를 제거하는 방법은 이를 생성하는 방법보다 더욱 간단한데, 도 7에서 보여지는 바와 같이 단순히 스트립 마스크(40a)를 인쇄회로기판(10)의 금도금 단자부(10a)에서 벗겨내면 된다. 이 때 스트립 마스크(40a)는 비닐 수지의 페인트가 응고된 것이기 때문에, 금도금 단자부(10a)에 잔사를 남기지 않고 깨끗하게 벗겨진다. 그러면 더럽혀지지 않은, 반짝이는 금도금 단자부(10a)가 드러나는 것을 볼 수 있다. 따라서, 금도금 단자부(10a)를 위한 별도의 세척 작업이 필요치 않다.
이제 상술한 바와 같은 본 발명에 따라, 솔더링 공정에서 금도금 단자부의 오염이 방지되는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 8은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법이 적용된 솔더링 공정의 순서도로서, 솔더링 머신에 투입된 인쇄회로기판은(S10), 마스킹 용액 도포단계(S20)와, 건조 단계(S30), 그리고 플럭스 도포단계(S40)와, 웨이브 솔더링 단계(S50), 냉각 단계(S60) 및 스트립 마스크 제거단계(S70)의 처리를 거친 후 상기 솔더링 머신에서 방출된다(S70).
즉 본 발명에 적용된 솔더링 공정에는, 도 1에 도시된 종래의 솔더링 공정에서, 플럭스 도포단계(S40) 이전에 스트립 마스크 생성단계에 해당하는 마스킹 용액 도포단계(S20)와 건조 단계(S30)가 더 포함되며, 냉각 단계(S60) 이후에 스트립 마스크 제거단계(S70)를 더 포함된다.
이를 상세히 살펴보면, PBA 부품들이 삽입되어 솔더링 머신에 투입된 인쇄회로기판은, 먼저 그의 금도금 단자부에 마스킹 용액이 도포된다(S10, S20). 그리고 나서 150 내지 180℃의 온도 하에서 2 내지 3분간에 걸쳐 건조되는데(S30), 그러면 상기 마스킹 용액이 응고되어 상기 금도금 단자부에 스트립 마스크가 생성된다.
사실, 금도금 단자부에 도포된 마스킹 용액은 상온(보통 25℃)에서도 응고되지만, 이 경우 마스킹 용액이 완전히 응고되는 데에는 보통 3 내지 4시간 정도가 소요되므로, 마스킹 용액의 응고를 촉진시키기 위해서 상기한 바와 같은 조건하에서 건조시킨다. 그러면 상기한 스트립 마스크가 더욱 빨리 생성된다.
이처럼, 금도금 단자부에 스트립 마스크가 생성된 인쇄회로기판은 플럭스 조를 통과하면서 납땜을 위한 용제인 플럭스가 도포된다(S40). 이 때 상기 인쇄회로기판의 금도금 단자부는, 스트립 마스크에 의해 보호되어 플럭스가 침투되지 않는다.
이후 인쇄회로기판은 예열 히터에 의해 약 100℃ 내외로 예열되고 250℃ 정도의 융해된 납에 담궈져 웨이브 솔더링이 수행되는데, 이 때에도 상기 금도금 단자부는, 스트립 마스크에 의해 보호되므로 납이 융착되지 않을 뿐더러 가스 부유물에 의해 오염되지도 않는다(S50).
웨이브 솔더링을 끝마친 인쇄회로기판은 냉각되며, 그의 금도금 단자부에서 스트립 마스크가 제거된다(S60, S70). 그리고 솔더링 머신에서 방출된다(S80).
이처럼 솔더링 공정을 끝마친 인쇄회로기판의 금도금 단자부를 보면, 오염되지 않아 깨끗하다. 따라서 별도의 세척 작업을 필요로 하지 않는다.
이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 인쇄회로기판의 금도금 단자부에 납이 융착되지 않음은 물론 플럭스가 침투되지도 않으며, 웨이브 솔더링 시 발생하는 가스 부유물 등에 의해 금도금 단자부가 오염되지도 않는다. 따라서 종래에 오염을 제거하기 위해 필요했던, 번거롭고 불편한 금도금 단자부 세척작업이 더 이상 필요치 않아, 전체 공정을 수행하는 데에 소요되는 시간이 단축되고, 제품의 생산성이 향상된다.

Claims (4)

  1. 전자 부품이 실장된 인쇄회로기판에 플럭스(flux)를 도포한 후 상기 인쇄회로기판에 웨이브 솔더링(wave soldering)을 수행하는 솔더링 공정에 있어서:
    상기 플럭스를 도포하기 전에, 상기 인쇄회로기판의 금도금 단자부(golden plates)에 응고성의 마스킹(Masking) 용액을 도포한 후 상기 마스킹 용액을 응고시켜 피막 형태의 스트립 마스크(strip mask)를 생성하는 스트립 마스크 생성단계; 및
    상기 웨이브 솔더링을 수행한 후에, 상기 금도금 단자부에서 상기 스트립 마스크를 벗겨내는 스트립 마스크 제거단계를 포함하는 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마스킹 용액은,
    비닐(vinyl) 계열의 재료로 이루어지는 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스트립 마스크 생성단계에서,
    상기 마스킹 용액의 응고를 촉진시키기 위하여 상기 마스킹 용액을 도포한 후 상기 인쇄회로기판을 소정의 온도 하에서 소정 시간 동안 건조시키는 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 온도가 150 내지 180℃일 때 상기 소정 시간을 2 내지 3분간으로 설정하는 인쇄회로기판의 금도금 단자부 오염방지방법.
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