KR20140087049A - 전자 부품의 제조 장치, 전자 부품의 제조 방법, 및 led 조명의 제조 방법 - Google Patents

전자 부품의 제조 장치, 전자 부품의 제조 방법, 및 led 조명의 제조 방법 Download PDF

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KR20140087049A
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KR1020147014690A
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코우헤이 이케다
히데시 토미타
나미 츠카모토
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닛신보 메카트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

전자 소자의 손상, 솔더의 비산, 및 기판의 손상을 억제하여, 종래보다 단시간에 전자 소자를 프린트 배선판에 대해 솔더링할 수 있는, 전자 부품의 제조 장치 및 전자 부품의 제조 방법을 제공한다.
기판(122A) 및 그 기판상의 배선 패턴(122B)을 갖는 프린트 배선판(122)에 전자 소자(108)를 실장하는 본 발명의 전자 부품(112)의 제조 장치(100)는, 프린트 배선판(122)의 배선 패선 패턴(122B) 상에 솔더(104)를 공급하는 공급 장치(102); 솔더(1047) 상에 전자 소자(108)를 탑재하는 탑재 장치(106); 전자 소자(108)를 탑재한 솔더(104)를 향해, 700nm~1100nm의 범위 내에 발광 중심 파장을 갖는 광을 프린트 배선판의 이면(124)측으로부터 조사하는 레이저(112)를 구비하고, 광은 기판(122A) 내를 투과하여 배선 패턴(122B)에 도달하여, 배선 패턴(122B)을 가열하여 솔더(104)를 융해시켜, 전자 소자(108)를 프린트 배선판(122)에 솔더링하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자 부품의 제조 장치, 전자 부품의 제조 방법, 및 LED 조명의 제조 방법 {APPARATUS FOR MANUFACTURING ELECTRONIC PART, METHOD OF MANUFACTURING ELECTRONIC PART, AND METHOD OF MANUFACTURING LED ILLUMINATION}
본 발명은, 전자 소자를 프린트 배선판에 실장하여 전자 부품을 제조하기 위한, 전자 부품의 제조 장치, 전자 부품의 제조 방법, 및 그 제조 방법의 공정을 포함하는 LED 조명의 제조 방법에 관한 것이다.
기판 및 그 기판 상의 배선 패턴을 갖는 프린트 배선판에 전자 소자를 실장하여 전자 부품을 얻을 때, 전자 소자를 프린트 배선판에 솔더링하는 주류적인 방법은, 리플로우(reflow) 방식이다. 이는, 프린트 배선판의 표면의 배선 패턴 상에 솔더를 통해 전자 소자를 탑재하고, 그 후 프린트 배선판을 리플로우 노(reflow furnace) 내에 반송하여, 리플로우 노 내에서 프린트 배선판에 소정 온도의 열풍을 가함으로써, 솔더 페이스트를 융해시켜, 전자 소자를 프린트 배선판에 솔더링하는 것이다. 리플로우 노 내의 온도는 250℃~260℃ 정도가 된다.
리플로우 방식은 상기와 같은 고온을 필요로 하는 데다가, 솔더만을 가열하지 않고, 기판 및 전자 소자의 전체를 가열해 버린다. 그 때문에, 기판이 왜곡되어 품질에 영향이 생기고, 전자 소자에 열에 의한 악영향이 미치고, 혹은 긴 기판의 경우에는 장대한 리플로우 노가 필요하게 되는 등의 문제가 있었다. 전자 소자에 대한 악영향으로서, 전자 소자가 LED인 경우에는, 장시간 리플로우 노의 열에 노출되면, LED 부분의 형광제가 열화되고, 그 결과 충분한 휘도를 얻지 못하는 문제도 있었다.
여기서 최근, 레이저에 의해 솔더를 국소적으로 가열하여, 전자 소자를 프린트 배선판에 솔더링하는 수법이 주목을 받기 시작하고 있다.
우선 도 4에 나타내는 바와 같이, 프린트 배선판(422) 상에 솔더(404)를 통해 전자 소자(408)를 탑재한 후, 프린트 배선판(422)의 표면측으로부터 솔더(404)에 대해 직접 레이저로 광을 조사하여, 솔더를 융해시켜, 전자 소자를 프린트 배선판에 솔더링하는 방법이 알려져 있다.
또한 특허문헌 1에는, 솔더를 통해 전자 부품을 탑재한 프린트 배선판의 이면측으로부터 레이저로 광을 조사하여, 솔더를 융해시켜, 전자 소자를 프린트 배선판에 솔더링하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 폴리이미드 수지를 주성분으로 한 가요성 기판(522A) 및 배선 패턴(522B)으로 이루어지는 프린트 배선판(522)의 배선 패턴(522B) 상에 솔더(504)를 통해 전자 소자(508)를 탑재하고, 프린트 배선판의 이면(524)측으로부터 YAG레이저 등으로 광을 조사한다. 이 방법에서는, 레이저 광은 기판(522A)을 투과하지 않고, 기판(522A)에 레이저 광이 흡수된 결과, 기판(522A)이 가열되고, 그 열이 기판(522A)으로부터 솔더(504)로 전달되는 것에 의해, 솔더가 융해한다.
또한 특허문헌 2에는, 기판에 개구부를 마련하고, 이 개구부 내에 도전 부재와 그 도전 부재 상에 솔더을 배치하고, 기판의 이면측으로부터 도전 부재에 대해 레이저로 광을 조사함으로써, 도전 부재를 통해 간접적으로 솔더를 가열하는 방법이 기재되어 있다.
일본 특허공개공보 2001-111207호 공보 일본 특허공개공보 2006-278385호 공보
그러나, 레이저에 의한 종래의 솔더링 방법에는, 이하와 같은 문제가 있었다. 우선, 도 4에 나타낸 방법에서는, 프린트 배선판의 표면측으로부터 레이저 광을 조사하기 때문에, 광이 전자 소자(408)에 닿아, 전자 소자를 손상시켜버릴 우려가 있었다. 또한, 솔더에 레이저 광이 직접 조사되기 때문에, 솔더 페이스트에 포함되는 용제성분이 범핑하는 것에 의해 솔더가 비산하여, 기판 상에 다수의 솔더볼이 형성되는 문제가 있었다. 이 경우, 솔더볼에 의한 단락이 전자 부품의 성능에 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 기판(522A)으로부터 솔더(504)로의 전열에 의해 솔더(504)를 가열하기 때문에, 가열 효율이 나쁘고, 충분히 솔더를 가열할 수 없거나, 솔더링에 매우 시간이 걸리는 문제가 있었다. 또한, 본 발명자들이 이 방법을 더욱 검토한 바, 기판의 광조사 부위가 녹거나, 타거나 하는 등 손상되는 것이 판명되었다. 더욱이 이 방법에서는 폴리이미드 이외의 가요성 기판을 사용할 수 없었다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 방법은, 기판에 개구부를 마련하는 것으로, 실용적이지 않다.
따라서, 레이저에 의해 솔더를 국소적으로 가열하여, 전자 소자를 프린트 배선판에 솔더링하는, 바람직하면서 실용적인 수법이 요구되고 있지만, 아직 존재하지 않는 상황이었다.
여기서, 본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 전자 소자의 손상, 솔더의 비산, 및 기판의 손상을 억제하여, 종래보다 단시간에 전자 소자를 프린트 배선판에 대해 솔더링할 수 있는, 전자 부품의 제조 장치 및 전자 부품의 제조 방법을, 그 제조 방법을 포함하는 LED 조명의 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명자가 예의 검토한 결과, 특정 파장의 레이저 광을 프린트 배선판의 이면으로부터 조사하는 것에 의해, 프린트 배선판 이면으로부터 입사된 광이 직접 배선 패턴을 가열하는 새로운 솔더 가열 메커니즘을 실현하고, 그 결과, 상기 목적을 달성할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하게 되었다. 본 발명은, 상기한 지견 및 검토에 기초한 것이고, 그 요지 구성은 이하와 같다.
(1) 기판 및 그 기판 상의 배선 패턴을 갖는 프린트 배선판에 전자 소자를 실장하여 전자 부품으로 하는 전자 부품의 제조 방법이고, 상기 프린트 배선판의 배선 패턴 상에 솔더를 공급하는 공정; 상기 솔더 상에 전자 소자를 탑재하는 공정; 및 상기 전자 소자를 탑재한 상기 솔더를 향해, 근적외 영역에 발광 중심 파장을 갖는 광을 상기 프린트 배선판의 이면측으로부터 레이저로 조사하는 공정을 포함하고, 상기 광은 상기 기판 내를 투과하여 상기 배선 패턴에 도달하여, 상기 배선 패턴을 가열하여 상기 솔더를 융해시켜, 상기 전자 소자를 상기 프린트 배선판에 솔더링하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 방법.
(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 프린트 배선판의 이면으로부터 조사한 광의 상기 발광 중심 파장에 있어서의 상기 기판의 투과율이 20% 이상인 전자 부품의 제조 방법.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 기판이 가요성 기판인 전자 부품의 제조 방법.
(4) 상기 (3)에 있어서, 상기 기판이 PET 및/또는 PEN을 포함하는 기판인 전자 부품의 제조 방법.
(5) 상기 (3) 또는 (4)에 있어서, 상기 프린트 배선판이 한 쌍의 릴 사이에 걸쳐져, 상기 프린트 배선판을 양 릴 사이에서 주행시키면서, 상기 프린트 배선판에 복수의 상기 전자 소자를 연속적으로 실장하는 전자 부품의 제조 방법.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 레이저의 출력이 레이저의 기판 표면에 있어서의 조사 지름 1mm인 조사 스폿당 15~250W의 범위 내인 전자 부품의 제조 방법.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 레이저의 조사 시간이 1초 이하인 전자 부품의 제조 방법.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 전자 소자가 LED 소자인 전자 부품의 제조 방법.
(9) 상기 (8)에 있어서, 상기 기판이 백색인 전자 부품의 제조 방법.
(10) 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 전자 부품의 제조 방법에 있어서의 공정에 더하여, 상기 전자 부품으로부터 LED 조명을 제조하는 공정을 더 포함하는 LED 조명의 제조 방법.
(11) 기판 및 그 기판 상의 배선 패턴을 갖는 프린트 배선판에 전자 소자를 실장하는 전자 부품의 제조 장치이고, 상기 프린트 배선판의 배선 패턴 상에 솔더를 공급하는 공급 장치; 상기 솔더 상에 상기 전자 소자를 탑재하는 탑재 장치; 및 상기 전자 소자를 탑재한 상기 솔더를 향해, 근적외 영역에 발광 중심 파장을 갖는 광을 상기 프린트 배선판의 이면측으로부터 조사하는 레이저를 구비하고, 상기 광은 상기 기판 내를 투과하여 상기 배선 패턴에 도달하여, 상기 배선 패턴을 가열하여 상기 솔더를 융해시켜, 상기 전자 소자를 상기 프린트 배선판에 솔더링하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 장치.
(12) 상기 (11)에 있어서, 상기 레이저의 출력이 레이저의 기판 표면에 있어서의 조사 지름 1mm인 조사 스폿당 15~250W의 범위 내인 전자 부품의 제조 장치.
(13) 상기 (11) 또는 (12)에 있어서, 상기 레이저에 의한 조사 시간이 1초 이하인 전자 부품의 제조 장치.
본 발명에 의하면, 전자 소자의 손상, 솔더의 비산, 및 기판의 손상을 억제하여, 종래보다 단시간에 전자 소자를 프린트 배선판에 대해 솔더링할 수 있게 되었다.
도 1은 본 발명에 따른 전자 부품의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 장치 내에서, 레이저 조사에 의한 솔더링의 부분을 확대하여 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 조명의 제조 방법에 의해 얻은 LED 조명의 모식 사시도이다.
도 4는 종래의 전자 부품의 제조 장치 내에서, 레이저 조사에 의한 솔더링의 부분을 확대하여 나타내는 모식도이다.
도 5는 종래의 다른 전자 부품의 제조 장치 내에서, 레이저 조사에 의한 솔더링의 부분을 확대하여 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다.
(전자 부품의 제조 장치)
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 부품의 제조 장치(100)를 설명한다. 이 제조 장치(100)는, 기판(122A) 및 이 기판 상의 배선 패턴(122B)을 갖는 프린트 배선판(122)에 전자 소자(108)를 실장하여, 전자 부품(112)을 제조한다. 또한, 본 명세서에서는, JISC5603 및 IEC60914에 따라, "프린트 배선판"은, 기판과, 기판 상에 형성되는 배선 패턴을 포함하고, 실장하는 전자 소자는 포함하지 않는다.
우선, 제조 장치(100)는, 프린트 배선판의 배선 패턴(122B) 상에 솔더(104)를 공급하는 공급 장치(102)를 구비한다. 공급 장치(102)는, 특히 한정되지 않지만, 비접촉 디스펜서로 하는 것이 바람직하다. 비접촉 디스펜서는, 상세하게는 도시하지 않지만, 솔더를 수용하는 탱크와, 솔더를 프린트 배선판과 이격된 위치에서 프린트 배선판에 대해 토출하는 토출 노즐과, 탱크로부터 토출 노즐을 연결하고, 탱크에서 토출 노즐로 솔더를 공급하기 위한 연결부와, 이들을 제어하는 제어부를 구비한다. 이 공급 장치(102)에 의하면, 소정량의 솔더를 프린트 배선판에 대해 이격된 위치에서 공급할 수 있다. 이 때문에, 프린트 배선판과 토출 노즐이 접촉한 상태에서 솔더를 공급하는 장치에 비해, 솔더의 부착을 억제하고, 또한 토출 헤드의 상하 이동에 의한 시간 손실도 억제할 수 있다. 또한, 솔더의 파기량이 적기 때문에 환경면에서도 바람직하다.
다음으로, 제조 장치(100)는, 솔더(104) 상에 전자 소자(108)를 탑재하는 탑재 장치(106)를 구비한다. 탑재 장치(106)는, 특히 한정되지 않지만, 예컨대, 칩마운터 등의 종래 공지의 탑재 장치를 사용할 수 있다.
다음으로, 제조 장치(100)는 레이저(110)를 구비한다. 본 발명의 특징적 구성으로서, 이 레이저(110)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 전자 소자(108)를 탑재한 솔더(104)를 향해, 근적외 영역에 발광 중심 파장을 갖는 광을 프린트 배선판의 이면(124)측으로부터 조사하는 것이다. 조사한 광은, 기판(122A) 내를 투과하여 배선 패턴(122B)에 도달하여, 배선 패턴(122B)을 가열하여, 솔더(104)를 융해한다. 이와 같이 전자 소자(108)는 프린트 배선판(122)에 솔더링된다. 여기서, 조사하는 광은 발광 중심 파장이 800nm~1100nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 발명자들은, 제조 장치(100)로서, 특정의 범위에 발광 중심 파장을 갖는 광을 프린트 배선판의 이면측으로부터 조사하는 레이저를 사용하면, 그 장치로 전자 소자를 실장하는 기판을 적절히 선택하는 것에 의해, 기판으로부터의 전열에 의한 솔더의 융해가 아니라, 배선 패턴으로부터의 전열로 솔더를 더욱 직접적으로 가열하는 새로운 솔더 가열의 메커니즘을 채용할 수 있다는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하게 되었다.
레이저(110)는, 발광 중심 파장을 상기 범위로 설정할 수 있는 것이면 특히 한정되지 않지만, 발광 중심 파장이 920nm인 반도체 레이저, 1064nm인 Nd-YAG레이저 등을 사용할 수 있다. 여기서 본 발명에 있어서, "발광 중심 파장"이란, 레이저가 발하는 광의 스펙트럼에 있어서, 가장 높은 광량을 나타내는 파장을 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서 "프린트 배선판의 이면"이란, 프린트 배선판의 한 쌍의 메인면 중, 전자 소자를 실장하는 면을 표면으로 했을 때의, 그 이면, 즉 전자 소자를 실장하지 않는 면을 의미한다.
제조 장치(100) 중에는 검사 장치(114)를 구비해도 좋다. 예컨대 LED를 전자 소자(108)로서 사용하는 경우에 실점등 검사용 장치를 사용할 수 있다.
제조 장치로의 프린트 배선판의 삽입 방법은, 특히 한정되지 않지만, 도 1에 나타내는 바와 같이 프린트 배선판(122)이 한 쌍의 릴(118, 120) 사이에 걸쳐져, 프린트 배선판(122)을 양 릴 사이에서 주행시키면서, 프린트 배선판(122)에 복수의 전자 소자(108)를 연속적으로 실장하는 릴투릴(reel to reel) 방식으로 할 수 있다.
(전자 부품의 제조 방법)
다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 부품의 제조 방법을 설명한다. 이 제조 방법은, 프린트 배선판(122)의 배선 패턴(122B) 상에 솔더(104)를 공급하는 공정; 이 솔더(104) 상에 전자 소자(108)를 탑재하는 공정; 및 이 전자 소자(108)를 탑재한 솔더(104)를 향해, 근적외 영역에 발광 중심 파장을 갖는 광을 프린트 배선판(122)의 이면(124)측으로부터 레이저로 조사하는 공정을 포함하고, 그 광은 기판(112A) 내를 투과하여 배선 패턴(122B)에 도달하여, 배선 패턴(122B)을 가열하여 솔더(104)를 융해시켜, 전자 소자(108)를 프린트 배선판(122)에 솔더링한다.
이하, 본 발명의 상기 특징적 공정을 채용한 것의 기술적 의의를, 작용 효과와 함께 구체적인 예로 설명한다. 상세한 공정은 실시예에서 후술하지만, 본 발명자들은, 근적외 영역에 발광 중심 파장을 갖는 레이저 광을, 소정의 소재로 이루어지는 기판을 포함하는 프린트 배선판의 이면측으로부터 조사한 결과, 기판의 손상을 억제하면서 배선 패턴을 가열할 수 있다는 것을 알아냈다. 이것을 이용하면, 기판(122A)을 투과한 광에 의해 배선 패턴(122B)을 가열하고, 열전도 효율이 좋은 배선 패턴(122B)으로부터 솔더(104)로 전열시키는 것에 의해, 종래보다 단시간에 솔더링할 수 있게 된다.
더욱이, 레이저 광은 에너지가 매우 높기 때문에, 레이저 광을 솔더(104)에 직접 조사하면 솔더(104)가 비산해버릴 확률이 높기 때문에, 본 발명에서는, 근적외광을 프린트 배선판의 이면측으로부터 조사하는 것에 의해, 배선 패턴(122B)이 솔더(104) 중의 용제성분의 범핑을 방지하는 완충재의 역할을 하기 때문에, 솔더(104)의 비산을 억제할 수 있다. 그리고, 프린트 배선판의 이면측으로부터 조사하기 때문에 전자 소자를 손상시키지도 않는다. 본 발명자는 이상의 지견에 기초하여, 본 발명을 완성하게 되었다.
이 제조 방법에서는, 레이저로부터 출력되어 기판에 도달한 광은 주로 기판 내를 투과시켜 배선 패턴을 가열시킨다. 그리고, 그 외의 광은 기판의 이면에서 반사되거나, 기판에 약간 흡수된다. 즉, 본 발명은 기판을 투과하는 광을 이용하여 솔더링하는 것이고, 기판으로부터 전달되는 열을 직접 이용하는 것은 아니다. 이 때문에, 본 발명에 있어서의 기판으로의 부담은 매우 가볍다. 또한, 기판으로부터 전열시키는 경우에는 기판 가열시에 있어서의 기판의 손상을 저감시키기 위해, 낮은 에너지 밀도의 레이저를 사용할 필요가 있었지만, 본 발명에서는 에너지 밀도가 높은 레이저를 사용하여 솔더링할 수 있다. 따라서, 본 발명은 종래 기술에 비해 단시간에 솔더링을 진행할 수 있다. 또한, 지금까지 실장 기판으로서의 사용은 생각하지 못했던, 열에 그다지 강하지 않은 재료를 전자 소자의 실장 기판으로서 사용할 수도 있다.
본 발명에 사용하는 레이저 광은, 근적외 영역에 발광 중심 파장을 갖는다. 발광 중심 파장이 근적외 영역보다 짧을 경우, 기판을 손상시킬 우려가 있다. 또한 발광 중심 파장이 근적외 영역 보다 길 경우, 에너지가 매우 낮기 때문에 솔더를 융해하는데 시간이 걸리게 되어, 단시간에 솔더링이 가능하다는 본 발명의 효과를 충분히 발휘하지 못하게 될 우려가 있다. 이 관점에서, 발광 중심 파장이 800nm~1100nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 제조 방법에 있어서, 프린트 배선판의 이면으로부터 조사한 광의 발광 중심 파장에 있어서의 기판의 투과율은 에너지 효율의 관점에서 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 광의 발광 중심 파장에 있어서의 투과율이, 20% 이상인 기판을 선택하는 것이 바람직하다. 기판의 투과율이 20% 보다 작으면 솔더를 융해시키기 위해 시간이 걸리게 될 우려가 있다.
기판(122A)의 소재로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 유리 등이 바람직하다. 생산량도 매우 많고, 저가인 PET 및/또는 PEN을 포함하는 기판이 더욱 바람직하다. PET 및/또는 PEN을 포함하는 기판은, 종래의 리플로우 방식에서는 열로 가수 분해를 일으켜버리지만, 본 발명에 따르면, 가수 분해하지 않고, 녹이거나 태우거나 하지 않고 사용할 수 있다.
본 제조 방법에서는, 가요성 재료를 소정 이하의 두께로 한 가요성 기판을 기판(122A)으로서 선택할 수 있다. 가요성 기판은, 열에 대해 취약성을 갖고 있기 때문에, 리플로우 방식이나 특허문헌 1에 개시되는 바와 같은 기판을 가열하는 방법으로의 사용이 현실적이지는 않았지만, 본 발명은 기판으로의 열에 의한 부하가 작기 때문에, 가요성 기판을 바람직하게 사용할 수 있다. 가요성 기판을 사용함으로써, 상기한 릴투릴 방식의 실장 장치를 사용할 수 있다. 이에 의해, 전자 부품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 제조 장치 및 제조 방법에서는, 기판으로부터의 전열로 솔더링하는 종래 방법 보다 레이저의 출력을 높일 수 있다. 레이저의 출력으로서는, 솔더가 비산하지 않을 정도로 낮고, 솔더링에 시간이 너무 걸리지 않을 정도로 높으면 된다. 구체적으로는, 레이저의 기판 표면에 있어서의 조사 지름 1mm인 조사 스폿당 15~250W의 범위 내인 것이 바람직하다. 15W 보다 작으면, 솔더를 융해하기 위해 시간이 걸리고, 단시간에 솔더링이 가능하다는 본 발명의 효과를 충분히 발휘하지 못하게 될 우려가 있다. 또한, 250W를 넘으면, 기판에 손상을 주면서, 솔더의 비산이 발생할 우려가 있다.
또한, 레이저 광의 조사 지름은 기판 표면에 있어서 배선 패턴의 사이즈와 동등한 정도가 바람직하다. 패턴 사이즈의 20% 이하일 경우에는, 단위 면적 당의 과잉 에너지에 의해 기판에 손상을 주고, 100% 이상일 경우에는 상면의 전자 소자에 손상을 줄 가능성이 있다.
본 제조 장치 및 제조 방법에서는, 기판으로부터의 전열로 솔더링하는 종래 방법 보다 단시간에, 솔더링을 진행할 수 있고, 구체적으로는, 레이저의 조사 시간을 1초 이하로 할 수 있다. 이 때문에, 생산성을 매우 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 전자 소자(108)를 LED 소자로 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 종래의 리플로우 방식에 의한 솔더링에서는 상기한 바와 같이 충분한 수명을 얻지 못하게 되지만, 본 발명에 따른 남땜에 의하면, 종래보다 수명이 긴 LED 부품을 제조할 수 있다. 다만, 실장하는 전자 소자로서는 LED에 한정되지 않고, 칩 콘덴서, 칩 저항기, CCD(전하 결합 소자) 등의 센서 부품, 일반 반도체 부품의 BGA(ball grid array), GFP(Quad Flat Package), CSP(Chip size package) 등이어도 좋다.
(LED 조명의 제조 방법)
다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 조명의 제조 방법을 설명한다. 이 LED 조명의 제조 방법은, 상기한 LED 부품의 제조 방법에 있어서의 공정에 더하여, 이 LED 부품으로부터 LED 조명을 제조하는 공정을 더 포함한다.
즉, 상기한 전자 부품의 제조 방법은, 형광등형 LED를 제조하는데 매우 유익하다. 리플로우 방식의 경우, 긴 리플로우 노의 내부에서는 온도 분포에 편차가 있기 때문에, 예컨대, 1.2m 정도의 긴 프린트 배선판을 리플로우 노 내에 도입하면, 기판이 왜곡되어, 품질에 영향을 미친다. 그 때문에, 예컨대 30cm 정도의 짧은 프린트 배선판에 복수의 LED 소자를 실장하고, 이 길이의 LED 부품으로 한 후, 4개의 LED 부품을 커넥터 접속함으로써, 현재 보급되어 있는 1.2m 길이의 형광등형 LED 조명을 제조했다. 그 결과, 접속하는 시간도 걸리는 데다가, 커넥터가 불완전 삽입되거나 핀트가 맞지 않는 등의 불량을 일으켰다. 그러나, 본 발명에 따르면, 원하는 길이의 프린트 배선판에 연속적으로 복수의 LED 소자를 실장하여, 원하는 길이의 LED 부품을 제조할 수 있다.
본 발명에 사용하는 전자 소자가 LED인 경우, 기판이 백색인 것이 바람직하다. 기판(206)이 백색이면 LED 부품으로부터 발한 광의 반사막으로서 기능하기 때문에, 밝기를 향상할 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 LED 조명의 제조 방법에 의해 얻은 LED 조명의 모식 사시도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, LED 조명(200)은, 확산 커버(202) 내에 있어서 알루미늄 베이스(210) 상에 도열성 접착제(208)로 LED 부품(204)을 고정하고 있고, LED 부품(204)으로부터 방출된 열은 도열성 접착제(208)를 통해, 알루미늄 베이스(210)로 도열되는 것에 의해 알루미늄 베이스(210)로부터 방열되고 있다.
[실시예]
본 발명의 효과를 더욱 명확하게 하기 위해, 이하에 설명하는 실시예·비교예의 실험을 진행한 비교 평가에 대해 설명한다.
(LED 부품의 제조)
실시예 1에는 PET로 이루어지는 기판을 사용하고, 실시예 2에는 PEN으로 이루어지는 기판을 사용했다. 우선, 각 기판 상에, 공지의 방법에 의해 동박을 식각함으로써 배선 패턴을 형성하고, 프린트 배선판을 제작했다. 실시예 1 및 2에 사용하는 기판은 모두 50㎛의 두께이고, 가요성을 갖는다.
다음으로, 도 1에 나타내는 릴투릴 방식의 전자 부품의 제조 장치에 의해 한쪽의 릴에서 다른 한쪽의 릴로 기판을 권취하면서, LED의 실장을 진행했다. 프린트 배선판 상의 배선 패턴 위에 비접촉 제트디스펜서(MUSASHINO ENGINEERING CO., LTD.에서 제조한 JET MASTER)를 사용하여, 크림 솔더를 공급했다. 그 다음, 마운터(OKUHARA ELECTRIC CO., LTD.에서 제조한 탁상 MOUNTER)를 사용하여 크림 솔더 상에 LED 소자를 탑재했다. 그 다음, 발광 중심 파장이 920nm인 반도체 레이저(HAMAMATSHU PHOTONICS K.K에서 제조한 LD조사 장치 15W TYPE)를 사용하여, 레이저 출력을 12.5W로 조절하고, 기판 표면에 있어서의 조사 지름 0.4mm으로, 프린트 배선판의 이면측으로부터 LED 소자가 탑재된 솔더를 향해 광을 조사하여, 솔더링을 했다. 각 시험예에서의 발광 중심 파장에 있어서의 기판의 투과율은, 사전에 분광기(HAMAMATSU PHOTONICS K. K에서 제조한 모델 번호 C10082MD)를 사용하여 측정한 결과, 각각 75%였다.
이 조건하에 있어서, 실시예 1, 2에서는 조사한 광이 기판 내를 투과하여 배선 패턴에 도달하여, 배선 패턴을 가열하여 솔더를 융해시켜, LED를 프린트 배선판에 솔더링할 수 있었다.
(기판의 손상 평가)
실장 후의 기판의 탄 자국이나 융해 자국의 손상의 유무를 육안으로 평가했다. 실시예 1, 2에서는 기판의 손상은 보이지 않았다.
(솔더링에 걸리는 시간의 평가)
솔더 필렛이 확실히 형성되기 까지의 시간을 측정했다. 실시예 1, 2에서는 기판을 투과한 광에 의해 솔더링할 수 있었기 때문에, 0.4초라는 극히 단시간에 솔더링할 수 있었다.
(솔더링의 평가)
솔더의 범핑에 의한 솔더볼의 발생의 유무를 육안으로 평가한 결과, 모두 솔더의 비산은 발생하지 않았다.
또한, 어느 실시예도 레이저를 프린트 배선판의 표면측으로부터 조사하지 않기 때문에, LED의 손상은 보이지 않았다.
본 발명에 의하면, 전자 소자의 손상, 솔더의 비산, 및 기판의 손상을 억제하여, 종래보다 단시간에 전자 소자를 프린트 배선판에 대해 솔더링할 수 있는, 전자 부품의 제조 장치 및 전자 부품의 제조 방법을, 그 제조 방법을 포함하는 LED 조명의 제조 방법과 함께 제공할 수 있다.
100: 전자 부품의 제조 장치
102: 공급 장치
104: 솔더
106: 탑재 장치
108: 전자 소자
110: 레이저
112: 전자 부품
114: 검사 장치
116: 라인
118: 릴
120: 릴
122: 프린트 배선판
122A: 기판
122B: 배선 패턴
124: 프린트 배선판의 이면
200: LED 조명
202: 확산 커버
204: LED
206: 기판
208: 도전성 접착제
210: 알루미늄 베이스
212: 단자
214: 단자

Claims (13)

  1. 기판 및 그 기판 상의 배선 패턴을 갖는 프린트 배선판에 전자 소자를 실장하여 전자 부품으로 하는 전자 부품의 제조 방법으로,
    상기 프린트 배선판의 배선 패턴 상에 솔더를 공급하는 공정;
    상기 솔더 상에 전자 소자를 탑재하는 공정; 및
    상기 전자 소자를 탑재한 상기 솔더를 향해, 근적외광 영역에 발광 중심 파장을 갖는 광을 상기 프린트 배선판의 이면측으로부터 레이저로 조사하는 공정을 포함하고,
    상기 광은 상기 기판 내를 투과하여 상기 배선 패턴에 도달하고, 상기 배선 패턴을 가열하여 상기 솔더를 융해시켜, 상기 전자 소자를 상기 프린트 배선판에 솔더링하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 배선판의 이면으로부터 조사한 광의 상기 발광 중심 파장에 있어서의 상기 기판의 투과율이 20% 이상인 전자 부품의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판이 가요성 기판인 전자 부품의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판이 PET 및/또는 PEN을 포함하는 기판인 전자 부품의 제조 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 프린트 배선판이 한 쌍의 릴 사이에 걸쳐져, 상기 프린트 배선판을 양 릴 사이에서 주행시키면서, 상기 프린트 배선판에 복수의 상기 전자 소자를 연속적으로 실장하는 전자 부품의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저의 출력이 레이저의 기판 표면에 있어서의 조사 지름 1mm인 조사 스폿당 15~250W의 범위 내인 전자 부품의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저의 조사 시간이 1초 이하인 전자 부품의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 소자가 LED 소자인 전자 부품의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판이 백색인 전자 부품의 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 기재된 전자 부품의 제조 방법에 있어서의 공정에 더하여, 상기 전자 부품으로부터 LED 조명을 제조하는 공정을 더 포함하는 LED 조명의 제조 방법.
  11. 기판 및 그 기판 상의 배선 패턴을 갖는 프린트 배선판에 전자 소자를 실장하는 전자 부품의 제조 장치로,
    상기 프린트 배선판의 배선 패턴 상에 솔더를 공급하는 공급 장치;
    상기 솔더 상에 상기 전자 소자를 탑재하는 탑재 장치; 및
    상기 전자 소자를 탑재한 상기 솔더를 향해, 근적외광 영역에 발광 중심 파장을 갖는 광을 상기 프린트 배선판의 이면측으로부터 조사하는 레이저를 구비하고,
    상기 광은 상기 기판 내를 투과하여 상기 배선 패턴에 도달하고, 상기 배선 패턴을 가열하여 상기 솔더를 융해시켜, 상기 전자 소자를 상기 프린트 배선판에 솔더링하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 제조 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레이저의 출력이 레이저의 기판 표면에 있어서의 조사 지름 1mm인 조사 스폿당 15~250W의 범위 내인 전자 부품의 제조 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 레이저에 의한 조사 시간이 1초 이하인 전자 부품의 제조 장치.
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