KR20040039175A - 솔더접속부의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접합배열부(21)의 적어도 두 개의 접촉부재쌍(22, 23) 사이의 솔더접속부의 제조방법에 있어서, 상기 접합배열부로부터 거리를 두고 솔더재 성형편(27)을 배치하고, 상기 솔더재 성형편을 적어도 부분적으로 용융시키며, 상기 접촉부재쌍을 접합부위에서 젖게 하여 도전성의 접속부를 형성하도록 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 상기 접합배열부측으로 추진시키는 것으로 이루어지는 솔더접속부의 제조방법에 관한 것이다.

Description

솔더접속부의 제조방법{Method for the production of a soldered connection}
미국특허 제 5,828,031호는 두 개의 접촉부재쌍을 90의 각도를 갖는 접촉면으로서 설계하여 접합배열부의 접촉부재쌍 사이에 솔더접속부를 형성하는 방법을 개시한다. 상기 솔더접속부의 제조를 위해서는 두 개의 접촉면과 모세관 사이가 접촉하도록 두 개의 접촉부재쌍 사이의 모세관을 이용하여 솔더볼로서 형성된 솔더재 성형편을 배치한다고 설명하고있다. 이를 위해, 모세관에 의해 솔더볼을 접촉면에다 가압한다. 상기 접촉은 레이저에너지에 의해 솔더볼이 용융하여 접촉면이 젖어서 솔더재를 접합위치에 고정시키는 접착력이 생길 때까지 충분히 오랫동안 유지시켜야 한다.
전술한 바와 같이 솔더볼과 접촉면 사이에 접촉압력을 발생시키는 타입의 방법은솔더접속부를 제조하기 위한 모세관을 접합배열부의 부위에 직접 위치시켜야 할 필요가 있다. 이 방법은 모세관을 극히 정확하게 위치시켜야 하는 한편, 접합배열부에 양호하게 접근할 수 있어야 한다.
본 발명은 접합배열부의 적어도 두 개의 접촉부재쌍 사이의 솔더접속부의 제조방법에 있어서, 상기 접합배열부로부터 거리를 두고 솔더재 성형편을 배치하고, 상기 솔더재 성형편을 적어도 부분적으로 용융시키며, 상기 접촉부재쌍을 젖게 하여 접합부위에 도전성의 접속부를 형성하도록 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 상기 접합배열부측으로 추진시키는 것으로 이루어지는 것을 솔더접속부의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법의 바람직한 변형예를 첨부도면을 참조하여 이후에 설명한다.
도 1 내지 도 6은 접촉갭을 형성하는 접합배열부의 두 개의 접촉면 사이에 솔더접속부를 제조하는 방법의 연속단계를 나타내는 주설명도.
도 7은 접촉면이 서로 다른 크기를 갖는 접촉갭을 형성하는 접합배열부를 나타내는 도.
도 8은 평행갭을 형성하는 접합배열부의 접촉면 사이에 솔더접속부를 제조하는 방법을 보여주는 측면도.
도 9는 도 8에 도시한 배열부의 평면도.
도 10은 환형갭을 형성하는 접촉배열부와의 솔더접속부를 제조하는 방법의 응용예를 나타내는 도.
도 11은 접촉면과 와이어도체로 구성되는 접촉배열부와의 솔더접속부를 제조하는 방법의 응용예를 나타내는 도.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 모세관의 위치조정하는 것이 쉽고 접합배열부에서 거리를 두고 실행할 수 있어서 접합배열부에 접근하기 쉽게 하는, 동일면 상에 배치되지 않은 접합배열부의 두 개의 접촉부재쌍 사이의 솔더접속부의 제조방법을 제시한다.
본 발명의 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 방법으로 달성된다.
본 발명에 따른 솔더접속부의 제조방법에 있어서는, 솔더재 성형편을 접합배열부에 거리를 두고 배치하고, 상기 솔더재 성형편을 적어도 부분적으로 용융시킨 후에 접합배열부에 대하여 추진시키거나 발사시킨. 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편의 추진운동이나 탄도운동은 양 접촉부재쌍이 충돌시에 또는 접촉부재쌍에 대한 충격의 결과로서 젖게 한다. 이 것은 양 접촉부재쌍을 동시에 충돌시키거나 하나의 접촉부재를 먼저 충돌시키고 제 2 접촉부재를 반발효과의 결과로서 젖게 함으로써 이루어진다. 어떤 경우라도 양 접촉부재쌍을 젖게 하면 도전성 접속부가 만들어진다.
적절한 솔더재로는 금속솔더합금 등의 종래의 재료뿐만 아니라 전도성 플라스틱재료 등처럼 접촉부재쌍 사이에 도전성의 접속부가 생기게 하는 모든 재료가 있다.
따라서, 본 발명의 방법은, 공지의 방법과 비교하여, 접합배열부와 솔더재 성형편과 솔더접속부의 제조용 모세관 사이의 기계적 접촉체인이 더 이상 필요하지 않기 때문에, 모세관의 정확한 위치조정과 접합배열부의 접근성에 대한 필요조건이 작아지게 한다. 오히려 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 모세관과의 접촉 없이 접합배열부의 영역에 위치시킬 수 있다. 형상 조건이나 예를 들어 솔더재의 조성에 따라서, 솔더재 성형편을 부분적으로 용융되거나 완전히 용융된 접합배열부에 대하여 추진 및/또는 발사시킬 수 있다. 접합배열부의 적어도 하나의 접촉부재에 솔더재가 충돌함으로써 양 접촉부재쌍이 젖게 하는 것이 필요하다.
특히 유리한 방법은 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 접합배열부의 접촉부재쌍 사이에 형성된 접촉갭 속으로 추진시키는 것이다. 상기 방법의 응용에 있어서는, 갭의 형성에 따라서, 접합배열부의 전체 접촉면을 젖게 하는데 작용하는 모세관력을 솔더재의 힘으로 중화시켜서 바람직하지 못하게 마련된 접합배열부로도 믿을만한 솔더접속부를 얻을 수 있다.
특히 접합배열부의 결과로서 다소 원뿔형으로 형성된 접촉갭의 경우에, 본 발명의 방법을 적용하면, 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 접촉갭 내의 접촉부재쌍 사이에 형성되는 갭의 각도의 이등분선의 방향으로 추진시키면 믿을만한 솔더접속부를 얻을 수 있다. 이렇게 원뿔형 갭의 이등분선에 따라서 추진방향으로 선택하는 것은 특히 젖게 될 접촉부재쌍이 대략 동일한 크기의 접촉면을 갖는 표면으로서 형성되는 경우에 유리하다.
접촉갭이 원뿔형으로 형성되고 접촉부재쌍이 서로 다른 크기의 접촉면으로 설계되는 경우, 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 갭의 각도의 이등분선과 두개의 접촉면 중의 큰 접촉면 사이로 연장되는 축선을 따라서 접촉갭 속으로 추진시키면 유리하다.
두 개의 접촉면이 평행하게 배치된 접합배열부의 경우, 접합배열부의 접촉면 사이에 형성된 평행한 갭 속으로 갭의 중심축선의 방향으로 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 추진시키는 것이 특히 유리하다.
기판 상에 칩 등의 반도체부품이 소위 플립칩 접촉하는 경우에서처럼 이렇게 서로에 대하여 배치된 접촉면 및/또는 이렇게 형성된 접촉갭에 있어서, 본 발명의 방법에 의하면, 제 1 단계에서 접촉기판을 반대측에 배치된 접속편에 대하여 정확한 기판거리를 두고 정해진 대로 배치하고, 제 2 단계에서 기판의 접촉면 사이에 형성된 접촉갭 내에 솔더재를 추진시켜 공급하여 솔더접속부를 형성함으로써 정해진 기판거리로 정확히 부착시켜 기판을 접촉시킬 수 있다.
접촉슬리브와 이 접촉슬리브 내로 연장되는 도전성 와이어로 구성되는 접합배열부의 경우, 본 발명의 방법의 실행시에 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 도전성 와이어의 연장방향으로 추진시키는 것이 유리하다. 이런 응용예는 전자부품의 접속도체를 기판의 도금통공 속에 조립하고 상기 도금통공에 솔더링하는 표면실장장치(SMD)기술로 기판에 전자부품을 조립하는 경우에 특히 유리하다는 것을 알게되었다.
접촉면과 이 접촉면 상에 배치된 와이어도체로 구성되는 접합배열부의 경우, 솔더재를 와이어도체 상으로 추진시킴으로써 와이어도체를 접촉면과 접촉시킨다. 이렇게 와이어도체의 접속에서 접촉공구와 와이어도체 사이의 접촉 없이 접속부를 형성할 수 있다.
도 1 내지 도 6은 접촉면(22, 23)으로서 설계되고 서로 원뿔형 갭(24)을 형성하도록 배치된 접촉부재쌍을 갖는 접합배열부(21)에서 솔더접속부를 제조하기 위한 방법의 응용뿐만 아니라 그 방법의 실시에 적합한 솔더재 적용수단(20)을 나타낸다. 이 경우, 원뿔형 갭(24)의 각도는 대략 90°이다.
도 1은 본 실시예에서 구형으로 설계된 솔더재성형편(27)을 수용하여 안내하는 적용꼭지(25) 내에 형성된 가이드채널(26)을 갖는 솔더재 적용수단(20)을 도시한다. 솔더재 성형편(27)은 중력이나 작용력, 예를 들어 압축가스에 의해 가이드채널 (26)의 깔때기형 출력부위(28)로 이동되어 출력부위(28)의 개구엣지(29)에 받쳐진다. 본 실시예에서, 상기 개구엣지(29)는 밸브시트처럼 형성되며, 그 반대측에 배치된 솔더재 성형편(27)과 함께 출력부위(28)를 기밀하게 폐쇄시킨다. 상기 출력부위(28)의 깔때기형 설계 때문에, 접합배열부(21) 위에 적용꼭지(25)를 적절히 위치시키면 안내채널(26)의 종축에 수직된 면상에 솔더재 성형편(27)이 정의된 정렬을 이룬다.
도 1에 도시한 바와 같이, 솔더재 성형품(27)이 적용꼭지(25)의 가이드채널(26)에 도달한 후에는 도 2에 도시한 바와 같이 출력부위의 개구엣지(29)에 받쳐진다.
도 3에 도시한 바와 같이 접합배열부(21)에 대하여 솔더재 성형편(27)을 위치시킨 다음, 에너지, 예를 들어 솔더재 성형편(27)을 적어도 부분적으로 용융시키는 레이저에너지와 같은 에너지수단을 솔더재 성형편에 가한다.
상기 솔더재 성형편(27)이 적어도 부분적으로 용융된 후, 바람직하게는 보호가스에 의해 발생하는 가이드채널(26) 내의 일시적인 또는 계속적인 유체압에 의해 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)이 출력부위(28)로부터 방출된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 방출과정에 의해 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)이 가이드채널(26)의 중심축선(31)을 따라서 접합배열부(21)의 방향으로 발사되는데, 여기서 상기 중심축선(31)은 도면에 도시한 본 실시예에서 갭각도α의 이등분선과 대략 일치하게 된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 도시한 실시예에서는 충돌 전에 이미 거의 완전히 용융된 솔더재 성형편(27)의 충격으로 접촉면(22, 23)이 완전히 젖게된다. 이런 젖는 과정은 충격 운동에너지에 의해 촉진된다.
솔더재 성형편(27)이 부분적으로 용용한 상태에서 접합배열부(21)의 접촉면과 충돌하는 경우, 솔더재 성형편(27)의 용융체적분에 해당하는 접촉면(22, 23)이 먼저 부분적으로 용융된다. 이 경우, 완전히 용융될 때까지 솔더재 성형편(27)이 접합배열부(21)와 충돌한 후 솔더재(27)의 성형편에 반복적으로 에너지를 가함으로써 접촉면(22, 23)을 완전히 젖게 할 수 있다.
도 7은 본 실시예에서 방출축선과 일치하는 중심축선(31)의 배향에 따라서 다른 크기를 갖는 접촉면(33, 34)을 갖는 접합배열부(32)의 특정 형상조건에 본 방법을 어떻게 적용하는지를 보여준다. 이를 위해, 접합배열부(32)에 의해 형성된 원뿔형 갭(36)의 각도의 이등분선(35)으로부터 방출축선이 큰 접촉면(34)측으로 기울어지게 하여, 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)의 젖음면이 접촉면(33, 34)의 각 크기에 맞도록 다르게 된다.
도 8은 평행한 갭(40)을 형성하는 접합배열부(39)의 접촉면(37, 38) 사이의 솔더접속부의 제조방법의 응용예를 도시한다.
도 8 및 도 9에 도시한 응용예는 주위에 접촉면(38)이 배열된 기판(42) 상의 주위에 접촉부위(37)가 배열된 칩(41)의 접합의 예에 관한 것이다. 이 경우, 접촉면(38)이 칩(41)과 대향하는 기판(42)은 베이스(65) 상에 배치시킨다. 칩(41)은 상기 기판(42) 위에 일정 거리를 두고 배열하는데, 칩의 접촉면(37)은 기판의해당 접촉면(38)과 중첩하게 한다. 상기 기판(42)에 대한 상대 위치에 있어서, 상기 칩(41)은 흡입면(44)에 흡입구(45)를 가지고 음압판(43)의 접속구(46)에 인가된 진공에 의해 칩(41)이 음압판(43)에 부착되게 하는 음압판(43)에 의해 고정한다.
각 접합배열부(39)의 접촉면(37, 38) 사이의 솔더접속부를 제조하기 위해, 칩(41)과 기판(42)으로 구성된 기판배열부(47)는 앞에서 설명한 그 상대위치상태로 정한다. 그 후, 특히 도 9에 도시한 바와 같이, 각각의 해당 적용부위(49)가 각 접합배열부(39)에 할당되도록 기판배열부(47)를 솔더재 적용수단(48)으로 둘러싼다. 상기 적용부위(49)의 각 구조는 도 1 내지 도 7에 도시한 솔더재 적용수단(20)의 구조와 대응한다. 이렇게 적용부위(49)의 중심축선(31)을 접촉면(37, 38)에 평행하게 축방향으로, 즉 접합배열부(39)의 갭중심축(62)과 동축상태로 정렬시킨다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 앞에서 상세히 설명한 바와 같이, 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)을 상기 위치로부터 방출하여, 도 8의 우측에 도시한 바와 같이 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)의 충격 후에 도 8의 좌측에 도시한 바와 같이 접합면(37, 38)을 젖게 하여 솔더접속부(50)를 발달시킨다.
도 10은 함께 환형갭(63)을 형성하는 접촉슬리브(52) 및 와이어도체(53)로 구성된 접합배열부(51)로 솔더접속부를 제조하는 방법의 응용예를 나타낸다. 접촉슬리브(52)는 기술전문용어로 "비아"라고 불리는, 기판(54)의 접촉통공이 될 수 있으며, 이 구멍에는 반도체부품(55) 등의 전자부품의 와이어도체(53)로서 설계된 접속도체가 삽입된다. 따라서 도 10에 도시한 기판(54)과 반도체부품(55) 사이의 접합배열부는 부품군을 형성하기 위한 소위 SMD(표면실장장치)기술에서 이루어지는 접속부에 해당한다.
접촉슬리브(52)와 와이어도체(53) 사이의 환형갭(63)에 도 10 점선으로 도시한 솔더접속부(56)를 제조하기 위해, 가이드채널(26)의 중심축선(31)이 접촉슬리브(52)의 중심축선(57)과 동축상태로 연장되도록, 접촉슬리브(52)에 대하여 가이드채널 (26)의 중심축선(31)으로 솔더재 적용수단(20)을 위치시킨다. 여기서 중심축선 (57)은 접촉슬리브(52)의 와이어도체(53)의 방향과 일치한다.
도 11은 접촉면(59) 및 와어어도체(61)로 구성된 접합배열부(58)를 갖는, 점선으로 도시한 솔더접속부(64)의 제조를 도시한다. 이 접합배열부(58)는 방출방향과 일치하는 적용꼭지(25)의 중심축선(31)이 와이어도체와 교차하여 접촉면(59)에 횡단하게 배치되는 솔더재 적용수단(20)의 위치로부터 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)이 장전된다. 이렇게 적용꼭지(25)가 위치하게 되면 와이어도체(61)가 중간에 배치되어 와이어도체(61)는 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재의 성형편의 충격에 의해 접촉면(59)에 대하여 가압되어 와이어도체와 접촉면(59) 사이에 틈이 없이 접촉하게 된다.

Claims (7)

  1. 접합배열부(21, 32, 39, 51, 58)의 적어도 두 개의 접촉부재쌍(22, 23; 33, 34; 37, 38; 52, 53; 61, 59) 사이의 솔더접속부의 제조방법에 있어서, 상기 접합배열부로부터 거리를 두고 솔더재 성형편(27)을 배치하고, 상기 솔더재 성형편을 적어도 부분적으로 용융시키며, 상기 접촉부재쌍을 젖게 하여 접합부위에 도전성의 접속부를 형성하도록 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편을 상기 접합배열부측으로 추진시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 솔더접속부의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편은 상기 접합배열부(21, 32, 39, 51)의 접촉부재쌍(22, 23; 33, 34; 37, 38; 52, 53) 사이에 형성된 접촉갭(24, 36, 40, 63) 속으로 추진되는 것을 특징으로 하는 솔더접속부의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 접촉갭(24, 36)이 원뿔형으로 형성되는 경우, 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)은 상기 접촉갭 내에서 상기 접촉부재쌍(22, 23; 33, 34) 사이에 형성된 갭각도의 이등분선(31, 35)의 방향으로 추진되는 것을 특징으로 하는 솔더접속부의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 접촉갭(24, 36)이 원뿔형으로 형성되고 상기 접촉부재쌍이 서로 다른 크기의 접합면(33, 34)으로서 설계되는 경우, 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)은 상기 두 개의 접합부위 중의 큰 부위와 상기 갭각도의 이등분선(35) 사이로 연장되는 축(31)을 따라서 접촉갭 속으로 추진되는 것을 특징으로 하는 솔더접속부의 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 평행하게 배열된 두 개의 접촉면(37, 38)으로 구성된 접합배열부(39)의 경우에, 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)은 상기 접합배열부의 접촉면 사이에 형성된 평행갭(40)의 갭중심축선(62)의 방향으로 추진되는 것을 특징으로 하는 솔더접속부의 제조방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 접촉슬리브(52)와 상기 접촉슬리브 속으로 연장되는 와이어도체(53)로 구성되는 접합배열부(51)의 경우에, 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)은 상기 접촉슬리브 내의 와이어도체의 방향으로 상기 접촉갭(63) 속으로 추진되는 것을 특징으로 하는 솔더접속부의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 접촉면(59)과 상기 접촉면 상에 배치된 와이어도체(61)로 구성되는 접합배열부(58)의 경우에, 상기 적어도 부분적으로 용융된 솔더재 성형편(27)은 상기 와이어도체를 중간에 배치하여 상기 접촉면 상으로 추진되는 것을 특징으로 하는 솔더접속부의 제조방법.
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