KR20090061431A - 표면실장소자 및 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판 조립체 - Google Patents

Abstract

리플로우 솔더링 공정의 전체 온도는 높이지 않으면서 솔더 부분의 가열효과는 극대화시킴으로써 전자부품의 열 손상 및 솔더의 젖음성 악화를 개선시킬 수 있는 표면실장소자 및 인쇄회로기판과, 상기 표면실장소자가 실장된 인쇄회로기판 조립체를 개시한다. 개시된 본 발명의 표면실장소자는 소자 몸체; 및 상기 소자 몸체의 외측으로 돌출된 하나 또는 하나 이상의 리드;를 포함하고, 상기 리드는 리플로우 솔더링시 적외선 복사열을 흡수하도록 무광택 처리된 것을 특징으로 한다. 또한, 개시된 인쇄회로기판은, 표면실장소자의 각 리드에 대응되는 랜드를 구비하며, 상기 랜드의 주변이 리플로우 솔더링시 적외선을 흡수하도록 무광택 처리된 것을 특징으로 한다.

표면, 실장, 소자, SMT, SMD, 납땜, 솔더, 적외선, 복사열, 무광택, 반사

Description

표면실장소자 및 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판 조립체{SURFACE MOUNT DEVICE AND PRINTED CIRCUIT BOARD, AND PCB ASSEMBLY}

본 발명은 SMT(Surface Mount Technology)에 관한 것이며, 보다 상세하게는 표면실장소자(SMD) 및 표면실장소자용 인쇄회로기판(PDB)과, 표면실장소자가 실장된 인쇄회로기판 조립체에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 표면실장소자는 소자 몸체의 외측으로 돌출되어 있는 다수의 리드가 인쇄회로기판에 마련된 다수의 랜드에 솔더의 개재하에 접속되는 형태의 소자를 말한다. 그리고, 본 발명에서 언급한 상기 인쇄회로기판 조립체란 상기와 같은 표면실장소자가 인쇄회로기판에 실장된 것을 말한다.

표면실장소자의 인쇄회로기판에 대한 실장은 SMT에 의해 자동으로 이루어질 수 있다. SMT는 인쇄회로기판의 랜드에 솔더를 프린팅한 후 솔더가 프린팅된 랜드에 표면실장소자의 리드를 일치시켜 탑재하고, 이와 같이 된 인쇄회로기판에 적외선 복상열을 가하여 상기 솔더를 녹여 붙여 표면실장소자의 리드와 인쇄회로기판의 랜드가 접속되도록 하는 장비이다.

도 1은 상기와 같은 SMT에 의해 다수의 표면실장소자(10)들이 인쇄회로기 판(20)에 실장된 인쇄회로기판 조립체의 한 예를 나타낸 것이고, 도 2는 표면실장소자(10)와 인쇄회로기판(20)의 접속 상태를 나타낸 요부 단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 표면실장소자(10)의 리드(11)와 인쇄회로기판(20)의 랜드(21) 사이에는 솔더(31)가 개재되어 있으며, 상기 솔더(31)가 적외선 복사열에 의해 녹아 붙어 리드(11)와 랜드(21)가 전기적인 연결을 이루고 있다.

상기 표면실장소자(10)의 리드(11)는 솔더나 금 도금 처리에 의한 금속 광택이 되어 있기 때문에, 리플로우 솔더링시 적외선 복사열을 반사하는 경향이 있어 가열하기가 어렵고 가열에 시간이 걸린다.

상기와 같은 리드(11)의 적외선 복사열의 반사 경향과 솔더(31)의 위치 구조상 솔더(31)의 가열이 늦게 되고, 이에 따라 가열이 빠른 전자부품이나 내열성이 낮은 전자부품의 열 손상(thermal damage)이 발생하기 쉽다. 이 열 손상의 발생을 피하기 위하여, 솔더 부분만을 선택적으로 충분한 온도로 가열하는 방법이 있지만, 인쇄회로기판 전체를 균일한 온도로 가열하는 현재의 SMT 방식에서는 국부적인 가열을 할 수 없다.

또한, 솔더(31)의 가열이 늦고 필요한 온도에 이르기까지 시간이 걸림으로써, 솔더(31)의 플럭스(flux)에 포함된 활성제가 리드(11)나 랜드(21)의 표면 산화 피막을 제거할 수 있는 활성 온도에 도달하기 전에 활성을 잃어 버리기 때문에, 본래 가지고 있는 산화 피막 제거 능력을 충분히 발휘하지 못하여, 솔더(31)의 젖음성(wettability:솔더의 특성이나 납땜성을 평가할 때 솔더가 녹아 랜드에 퍼지는 정도와 랜드의 표면이나 리드에 대해 솔더가 얼마나 잘 묻는가를 평할 때 사용하는 성질)을 악화시키는 요인이 되고 있다.

또한, 리플로우 솔더링 후 인쇄회로기판 표면에 잔류하는 플럭스 중 활성제(특히 할로겐의 이온 잔사)를 제거하기 위해서 프레온을 사용하고 있었지만, 오존층 파괴의 원인이 되는 프레온을 사용할 수 없게 됨에 따라 인쇄회로기판 표면에 할로겐 이온이 잔류하기 쉬워진다. 그 결과, 랜드의 동이 부식되어 통전시 전위에 의해 기판에 옮겨져 미세한 쇼트를 형성하는 문제가 발생될 수 있다. 이와 같은 솔더의 활성을 약하게 하는 대응으로, 활성이 강한 RA(Resin Active) 형태의 솔더로부터 활성이 약한 RMA(Resin Mildly Active) 형태의 솔더로 전환이 진행되었으나, 이것도 리드나 랜드 표면의 산화 피막의 제거를 곤란하게 함으로써 솔더의 젖음성을 악화시키는 요인이 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 리플로우 솔더링 공정의 전체 온도는 높이지 않으면서 솔더 부분의 가열효과는 높임으로써 전자부품의 열 손상 및 솔더의 젖음성 악화를 개선시킬 수 있는 표면실장소자 및 인쇄회로기판과, 상기 표면실장소자가 실장된 인쇄회로기판 조립체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 표면실장소자는, 소자 몸체; 및 상기 소자 몸체의 외측으로 돌출된 하나 또는 하나 이상의 리드;를 포함하며, 상기 리드는 리플로우 솔더링시 적외선 복사열을 흡수하도록 무광택 처리된 것을 특징으로 한다.

상기 무광택 처리로서는 상기 리드에 3가 크롬을 도금하거나 카본 블랙을 코팅하여 형성할 수 있다. 이 때, 상기 리드의 솔더 접촉면에는 무광택 처리를 하지 않는 것이 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 일측면에 따르면, 표면실장소자의 각 리드에 대응되는 랜드를 구비하며, 상기 랜드의 주변이 리플로우 솔더링시 적외선을 흡수하도록 무광택 처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 다른 측면에 따르면, 표면실장소자의 각 리드에 대응되는 랜드를 구비하며, 상기 랜드가 형 성된 면의 상기 랜드 주변과 그 반대면이 리플로우 솔더링시 적외선을 흡수하도록 무광택 처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인쇄회로기판은 상기 무광택 처리된 상기 랜드가 형성된 면과 그 반대면 사이에 열수집용 인사이드 패턴이 형성되어 구성될 수 있다.

상기 무광택 처리로서는 3가 크롬을 도금하거나 블랙 카본을 코팅하여 형성될 수 있다. 이 때, 리드와 랜드의 솔더 접촉면에는 무광택 처리가 이루어지지 않도록 하는 것이 좋다.

한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 인쇄회로기판 조립체는 상술한 바와 같은 특징을 가지는 표면실장소자와 상술한 바와 같은 특징을 가지는 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면실장소자 및 인쇄회로기판과, 표면실장소자가 실장된 인쇄회로기판 조립체에 의하면, 표면실장소자의 리드와 인쇄회로기판의 랜드 주변이 적외선 복사열을 흡수할 수 있도록 무광택 처리됨으로써, 솔더 부분의 가열효과가 높아 리플로우 솔더링 공정의 전체 온도 및 가열 시간을 필요 이상으로 높게 하지 않아도 되므로, 내열성이 나쁜 전자부품이나 열 흡수성이 좋은 전자부품의 열 손상을 방지할 수 있다.

또한, 표면실장소자의 리드 및 인쇄회로기판의 랜드부의 적외선 복사열 흡수율을 향상시키는 것에 의해 단시간으로 솔더 부분의 가열이 가능하게 되어, 플럭스 중의 활성제의 특성 변화를 억제할 수 있기 때문에, 산화 피막 제거 능력이 향상되 어 솔더의 젖음성 악화를 개선시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 및 구성이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표면실장소자의 한 예를 나타낸 사시도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 표면실장소자는, 소자 몸체(100) 및 이 소자 몸체(100)의 외측으로 돌출되게 형성된 다수의 리드(110)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 표면실장소자는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 다수의 리드(110)가 인쇄회로기판(20)에 마련된 다수의 랜드(21)에 솔더(31)의 개재하에 탑재된 상태에서 리플로우 솔더링 공정을 거쳐 인쇄회로기판(20)에 실장되게 된다. 리플로우 솔더링 공정에서 적외선 복사열에 의해 상기 솔더(31)가 녹아 붙어 리드(110)와 랜드(21)가 전기적으로 접속된다.

상기 리드(110)는 본 발명의 특징에 따라 그 표면이 무광택 처리되어 있다. 즉, 일반적인 표면실장소자의 리드는 그 표면이 금속 광택 처리됨으로써 리플로우 솔더링 가열 메카니즘의 주 성분인 적외선 복사열이 반사되었으나, 본 발명에 의한 리드(110)는 그 표면이 무광택 처리되어 적외선 복사열이 흡수됨으로써 솔더 부분이 다른 부분에 비하여 고온으로 가열하는 것과 같이 된다.

다시 말하면, 종래에는 100%의 적외선 복사열로 가열을 해도 리드 부분에서 의 복사열 반사로 인해 실제 솔더 부분은 약 50% 내지 70% 정도의 복사열로 가열되는 것에 불과하므로, 가열 온도를 올리거나 가열 시간을 길게 함으로써 전자부품의 열 손상 및 솔더의 젖음성 악화를 가져왔다. 그러나, 본 발명에 의하면, 리드 부분의 무광택 처리로 이 부분에서 적외선 복사열이 반사되지 않고 모두 흡수되기 때문에, 초기의 100%에 거의 육박하는 복사열로 솔더가 가열되므로, 종래의 경우와 같은 가열 온도 및 가열 시간 조건에서도 솔더를 충분히 가열할 수 있고, 따라서, 종래와 같은 전자부품의 열 손상이나 솔더의 젖음성 악화를 개선할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 특징인 리드의 무광택 처리는 3가 크롬이나 카본 블랙과 같은 흑색 피막에 의한 표면 처리가 바람직하다. 여기서 상기 흑색이란, 가시광선 중의 인간의 시각으로 흑색이라고 하는 것보다 오히려 리플로우 솔더링 노에서의 가열용 적외선(1~8um 범위에서 2~3um의 peek를 가지는 적외선)의 파장에 대한 흡수율의 높이를 의미한다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 의한 표면실장소자의 리드의 무광택 처리시, 솔더(31)와 접촉하는 리드면에는 무광택 처리를 하지 않는다. 또한, 솔더의 필렛(fillet)을 형성시키고 깊은 리드의 끝단 부분은 무광택 처리를 하지 않는다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 의한 인쇄회로기판의 구조를 보인 평면도 및 단면도이다. 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 인쇄회로기판은 표면실장소자(100)의 각 리드(110)에 대응되는 랜드(210)를 구비하고 있으며, 상기 랜드(210)의 주변에 리플로우 솔더링시 적외선 복사열을 흡수할 수 있는 무광택 처리부(300)가 형성되어 있다. 상기 무광택 처리부(300)를 형성 함에 있어서, 솔더(31)와 접촉하는 랜드면에는 행하지 않는다.

상기 무광택 처리부(300)는 인쇄회로기판(200)의 표면에만 형성될 수도 있고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 인쇄회로기판(200)의 이면에만 형성될 수도 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 무광택 처리부(300)(310)는 인쇄회로기판(200)의 표면과 이면 모두에 형성될 수도 있다.

상기와 같이, 인쇄회로기판(200)의 랜드(210) 주변에 무광택 처리부(300)가 형성되면, 표면실장소자(100)의 리드(110)에만 무광택 처리하는 경우에 비하여 그 효과를 더 높일 수 있다. 즉, 리드(110)의 무광택 처리로 적외선 복사열이 흡수되는 것에 더하여 인쇄회로기판(200)의 무광택 처리부(300)가 적외선 복사열을 흡수하므로 적외선 복사열 이용 효율을 더 높일 수 있다.

상기 인쇄회로기판(200)의 랜드(210) 주변에 마련되는 무광택 처리부(300)는 앞서 설명한 표면실장소자(100)의 리드(110)에 처리하는 것과 같이 3가 크롬이나 카본 블랙을 도금하거나 코팅함으로써 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 인쇄회로기판(200)을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 인쇄회로기판(200)의 표면에 제1무광택 처리부(300)가 형성되고, 인쇄회로기판(200)의 이면에 제2무광택 처리부(310)가 형성되며, 또한, 상기 제1무광택 처리부(300)와 제2무광택 처리부(310)의 사이에 열수집용 인사이드 패턴(320)이 형성된다. 상기 열수집용 인사이드 패턴(320)은 적외선 복사열을 수집하여 제1무광택 처리부(300)로 집중시킴으로써 적외선 복사열의 이용 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 9는 상술한 바와 같은 본 발명의 표면실장소자(100)가 상술한 바와 같은 본 발명의 인쇄회로기판(200)에 실장된 구조의 인쇄회로기판 조립체를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 표면실장소자(100)의 리드(110)는 무광택 처리되어 있으며, 인쇄회로기판(200)의 랜드(210) 주변에는 제1무광택 처리부(300)가 형성되어 있다. 또한, 인쇄회로기판(200)의 이면에도 제2무광택 처리부(310)가 형성되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 인쇄회로기판 조립체에 의하면, 리플로우 솔더링시 적외선 복사열이 상기 표면실장소자의 무광택 처리된 리드(110)와 인쇄회로기판(200)의 제1 및 제2무광택 처리부(300)(310)에 의해 모두 흡수되므로 적외선 복사열의 전체를 솔더의 가열에 이용할 수 있다. 따라서, 가열 온도나 시간을 필요 이상으로 높게 하지 않으면서도 솔더를 효과적으로 가열하여 표면실장소자(100)를 인쇄회로기판(200)에 실장할 수 있으므로 종래와 같은 전자부품의 열 손상 및/또는 솔더의 젖음성 악화를 개선시킬 수 있다.

한편, 도시예에서는 사각형상의 네면 외측으로 돌출된 리드를 가지는 IC 칩을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 도시한 사각형상의 IC 칩에 한정되는 것은 아니며, 소자 몸체의 외측으로 금속 리드가 돌출된 구조의 저항이나, 트랜지스터 및 다이오드 등과 같은 모든 종류의 표면실장소자(전자부품)에도 동일한 목적 및 효과를 달성하기 위하여 적용할 수 있음은 당연하다.

본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명 은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 표면실장소자가 인쇄회로기판에 실장된 인쇄회로기판 조립체의 개략적인 사시도,

도 2는 도 1의 인쇄회로기판 조립체에서 표면실장소자의 리드와 인쇄회로기판의 랜드의 접속 상태를 보인 확대도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표면실장소자의 사시도,

도 4는 도 3에 나타낸 표면실장소자가 인쇄회로기판에 실장된 예를 보인 요부 확대 단면도,

도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 의한 인쇄회로기판의 요부 평면도 및 단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 인쇄회로기판의 요부 단면도,

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 인쇄회로기판의 요부 단면도,

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 인쇄회로기판의 요부 단면도, 그리고,

도 9는 본 발명의 표면실장소자가 본 발명의 인쇄회로기판에 실장된 인쇄회로기판 조립체의 요부 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100;소자 몸체 110;리드

200;인쇄회로기판 210;랜드

300,310;무광택 처리부 320;열수집용 인사이드 패턴

Claims (13)

1. 소자 몸체; 및 상기 소자 몸체의 외측으로 돌출된 하나 또는 하나 이상의 리드;를 포함하는 표면실장소자에 있어서,

   상기 리드는 리플로우 솔더링시 적외선 복사열을 흡수하도록 무광택 처리된 표면실장소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 리드에 상기 무광택 처리로서 3가 크롬이 도금된 표면실장소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 리드에 상기 무광택 처리로서 카본 블랙이 코팅된 표면실장소자.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 리드의 솔더 접촉면에는 무광택 처리가 결여된 표면실장소자.
5. 표면실장소자의 각 리드에 대응되는 랜드를 구비한 인쇄회로기판에 있어서,

   상기 랜드의 주변이 리플로우 솔더링시 적외선을 흡수하도록 무광택 처리된 인쇄회로기판.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 랜드의 주변에 무광택 처리로서 3가 크롬이 도금된 인쇄회로기판.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 랜드의 주변에 무광택 처리로서 카본 블랙이 코팅된 인쇄회로기판.
8. 표면실장소자의 각 리드에 대응되는 랜드를 구비한 인쇄회로기판에 있어서,

   상기 랜드가 형성된 면의 상기 랜드 주변과 그 반대면이 리플로우 솔더링시 적외선을 흡수하도록 무광택 처리된 인쇄회로기판.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 랜드 주변과 그 반대면에 무광택 처리로서 3가 크롬이 도금된 인쇄회로기판.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 랜드 주변과 그 반대면에 무광택 처리로서 카본 블랙이 코팅된 인쇄회로기판.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 무광택 처리된 상기 랜드가 형성된 면과 그 반대면 사이에 열수집용 인 사이드 패턴이 형성된 인쇄회로기판.
12. 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 랜드의 솔더 접촉면에는 무광택 처리가 결여된 인쇄회로기판.
13. 청구항 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 표면실장소자; 및

    상기 표면실장소자가 실장되는 청구항 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 인쇄회로기판;을 포함하는 인쇄회로기판 조립체.

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