KR20200002112A - 솔더링 장치 - Google Patents

Abstract

솔더링 장치는, 처리 공간을 제공하고, 상기 처리 공간이 제1 영역과 제2 영역으로 구획된 솔더링 처리부, 상기 제1 영역에 구비되며, 일면에 금속 단자가 형성된 기판을 향하여 액체를 분사하는 액체 분사부, 상기 제2 영역에 설치되며, 상기 제1 영역으로부터 이송된 기판의 금속 단자에 상기 액체보다 높은 비중을 갖는 용융 솔더를 분사하는 솔더 분사부, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이에 상기 기판을 이송하는 기판 이송부, 상기 처리 공간으로부터 상기 액체를 포집하여 상기 액체를 제1 온도로 일정하게 유지시키는 액체 저장조, 상기 액체 저장조 및 상기 액체 분사부 사이를 연통시키는 액체 순환 라인 및 상기 액체 순환 라인과 연결되며, 상기 액체 순환 라인을 통과하는 액체의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함한다.

Description

솔더링 장치 및 솔더링 방법{SOLDERING APPARATUS AND SOLDERING METHOD}

본 발명은 솔더링 장치 및 솔더링 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 적어도 일면에 형성된 금속 단자에 솔더를 도포하기 위는 솔더링 장치 및 솔더링 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판은 전자 제품에 장착되는 필수 부품으로서, 이에는 상기 전자 제품의 전기적인 기능을 수행하기 위한 회로 패턴이 기판 상에 인쇄되고, 그 표면 상에는 상기 회로에 따른 반도체 칩, 다이오드, 캐패시터 또는 저항 등과 같은 전자 부품들이 실장된다.

상기 전자 부품들을 상기 회로 패턴 상에 상호 전기적으로 연결하기 위하여, 상기 전자 부품은 금속 단자 상에 전기적으로 연결된다. 이를 위하여 용융 솔더를 이용하는 솔더링 공정이 수행될 수 있다.

구체적으로, 상기 인쇄회로기판은 수지 재질로 이루어진 원자재를 절단하여 베이스판을 형성하는 공정, 상기 베이스판을 대상으로 노광, 현상, 부식 및 박리 공정을 수행하여 상기 베이스판에 내층 회로를 형성하는 공정, 상기 베이스판에 상기 내층 회로의 층간 접속을 위한 비아홀을 형성하는 공정, 상기 비아홀 부분을 동도금하여 상기 내층 회로와 상기 베이스판의 외층을 전기적으로 연결시키는 공정, 상기 베이스판의 외층을 대상으로 노광, 현상, 부식 및 박리 공정을 수행하여 외층 회로를 형성하는 공정, 상기 외층 회로 중 상기 전자 부품들이 실장되는 금속 단자 부분을 제외한 나머지 부분을 불변성 물질로 도포하여 상기 외층 회로를 보호하는 공정 및 상기 전자 부품들이 실장되는 금속 단자에 솔더가 도포되도록 표면 처리하여 상기 전자 부품들의 솔더링이 잘 되도록 할 뿐 아니라 상기 금속 단자의 산화를 방지하는 공정을 포함하여 제조된다. 이때, 상기 솔더로 표면 처리된 인쇄회로기판을 대상으로 사용자에 따라 일부를 절단하는 공정 또는, 상기 내층 회로 및 상기 외층 회로의 전기적인 연결의 이상 여부를 검사하는 공정이 추가로 수행될 수 있다.

이러한 공정들 중 상기 금속 단자를 상기 솔더로 표면 처리하는 공정은 구체적으로 상기 인쇄회로기판을 용융 솔더에 디핑(dipping)하는 디핑 공정 또는 상기 용융 솔더를 버블 형태로 분사하여 상기 금속 단자에 상기 솔더를 도포시키는 도포 공정을 포함한다.

그러나, 상기와 같은 솔더를 도포시키는 방식들로는 최근 상기 전자 부품이 소형 집적화됨에 따라 상기 전자 부품의 미세화되는 단자들 사이의 피치보다 상기 솔더를 더 얇게 도포시킬 수 없으므로, 상기 단자들이 상기 도포된 솔더에 의해 서로 단락시키는 문제점이 있다. 구체적으로, 최근 상기 전자 부품의 단자들 사이의 피치가 약 50㎛ 수준으로 좁아지고 있는데 반하여, 상기의 방식들로는 아무리 얇게 도포한다고 하여도 약 150㎛ 미만으로 도포하기 어려운 점이 있다.

특히, 실온을 갖는 기판에 융융 솔더를 도포할 경우, 상기 기판 및 융융 솔더 간의 온도 차이에 따른 용융 솔더가 상기 기판의 단자에 견고하게 부착되지 않은 문제가 있다. 이를 위하여 상기 기판을 예열하기 위한 별도의 공정이나 유닛이 요구됨으로써, 솔더링 장치 또는 기판 솔더링 공정이 상대적으로 복잡해지는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 기판의 전자 부품이 실장되는 금속 단자에 솔더를 균일하게 도포할 수 있는 솔더링 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 기판의 전자 부품이 실장되는 금속 단자에 솔더를 균일하게 도포할 수 있는 솔더링 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 솔더링 장치는, 처리 공간을 제공하고, 상기 처리 공간이 제1 영역과 제2 영역으로 구획된 솔더링 처리부, 상기 제1 영역에 구비되며, 일면에 금속 단자가 형성된 기판을 향하여 액체를 분사하는 액체 분사부, 상기 제2 영역에 설치되며, 상기 제1 영역으로부터 이송된 기판의 금속 단자에 상기 액체보다 높은 비중을 갖는 용융 솔더를 분사하는 솔더 분사부, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이에 상기 기판을 이송하는 기판 이송부, 상기 처리 공간으로부터 상기 액체를 포집하여 상기 액체를 제1 온도로 일정하게 유지시키는 액체 저장조, 상기 액체 저장조 및 상기 액체 분사부 사이를 연통시키는 액체 순환 라인 및 상기 액체 순환 라인과 연결되며, 상기 액체 순환 라인을 통과하는 액체의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온도 제어부는, 상기 액체 순환 라인 상에 구비되며 상기 액체의 이동 경로를 제공하는 코일관을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 온도 제어부는, 상기 코일관에 인접하게 배치되며, 상기 코일관을 향하여 공기를 공급함으로써 상기 코일관 내에 액체의 온도를 제어하는 송풍팬을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 온도 제어부는, 상기 기판을 예열하기 위하여, 상기 액체를 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각시키도록 공기의 온도를 조절하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

이와 다르게, 상기 온도 제어부는 상기 금속 단자에 도포된 용융 솔더를 부분적으로 식각하기 위하여, 상기 액체 순환 라인을 통하여 흐르는 동안 자연 냉각된 액체의 온도를 보상하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 솔더링 처리부의 하부에 연결되며, 상기 솔더를 포집하는 솔더 저장조, 상기 솔더 저장조에 연결되어 상기 솔더 저장조의 내부에 가스 압력을 제공하는 압력 제공부 및 상기 솔더 저장조 및 상기 솔더 분사부 사이에 연결되며, 상기 압력 제공부에서 제공되는 가스 압력을 이용하여 상기 용융 상태로 유지된 솔더를 상기 솔더 저장조로부터 상기 솔더 분사부로 공급하는 솔더 순환 라인이 추가적으로 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 솔더링 방법에 있어서, 제1 영역 내에서, 적어도 일면에 금속 단자를 갖는 기판을 향하여 제2 온도를 갖는 액체를 분사하여 상기 기판의 금속 단자를 예열시킨 후, 상기 기판을 상기 제1 영역에서 제2 영역으로 이송시키면서 상기 예열시킨 금속 단자에 용융 솔더를 분사하여 상기 금속 단자에 상기 솔더를 도포시킨다. 이어서, 상기 기판을 상기 제2 영역으로부터 상기 제1 영역으로 반송시키면서, 상기 솔더가 도포된 금속 단자에 상기 제2 온도보다 높은 제1 온도를 갖는 액체를 분사하여 상기 도포된 솔더를 상기 기판으로부터 부분적으로 식각한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판의 금속 단자를 예열시키기 전, 상기 제1 온도의 액체를 상기 제2 온도로 냉각시킬 수 있다.

한편, 상기 제1 온도의 액체를 상기 제2 온도로 냉각시키는 단계는 송풍 팬을 이용하여 냉각 공기를 공급하는 할 수 있다.

이러한 솔더링 장치 및 방법에 따르면, 온도 조절부가 액체의 온도를 제1 온도 및 제2 온도로 효과적으로 변환시킴으로써, 예열 공정 및 레벨링 공정이 효율적으로 수행될 수 있다. 이로써, 상기 솔더링 장치의 구성 및 방법이 단순화될 수 있다.

또한, 상기 솔더를 최근 상기 단자들의 미세화되는 피치보다 더 얇은 두께로 상기 금속 단자에 도포시킬 수 있으므로, 상기 금속 단자에 접속하는 상기 전자 부품의 단자들이 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 상기 금속 단자에 도포된 솔더가 높이차 없이 균일하게 도포되어 이에 실장되는 전자 부품의 단자들이 모두 상기 금속 단자에 안정적으로 접속됨으로써, 상기 기판에 실장되는 전자 부품의 전기적 구동에 따른 신뢰성을 확실하게 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 솔더링 장치에서 액체 분사부에서 분사되는 액체를 분사하여 단자를 예열하는 상태를 설명하기 위한 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 솔더링 장치에서 액체 분사부에서 분사되는 액체를 분사하여 용융 솔더를 부분적으로 식각하는 상태를 설명하기 위한 확대도이다.
도 4는 도 1의 온도 제어부 및 송풍팬을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 솔더링 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 장치를 설명하기 위한 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 솔더링 장치에서 액체 분사부에서 분사되는 액체를 분사하여 단자를 예열하는 상태를 설명하기 위한 확대도이다. 도 3은 도 1에 도시된 솔더링 장치에서 액체 분사부에서 분사되는 액체를 분사하여 용융 솔더를 부분적으로 식각하는 상태를 설명하기 위한 확대도이다. 도 4는 도 1의 온도 제어부 및 송풍팬을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 장치(1000)는 솔더링 처리부(100), 액체 분사부(200), 솔더 분사부(300),기판 이송부(400), 액체 저장조(610), 액체 순환 라인(670), 솔더 순환 라인(570) 및 온도 제어부(650)를 포함한다.

상기 솔더링 처리부(100)는 처리 공간을 제공한다. 상기 솔더링 처리부(100)의 내부는 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)으로 구획된다. 구체적으로, 제1 및 제2 영역(A1, A2)들 각각은 도 1에서와 같이 솔더링 처리부(100) 내부의 처리 공간 중 상부 영역 및 하부 영역으로 구분될 수 있다. 이와 달리, 제1 및 제2 영역(A1, A2)들 각각은 수평 방향으로 나란한 좌측 영역 및 우측 영역으로 구분될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 설명의 편의 상 제1 및 제2 영역(A1, A2)들이 상부 영역 및 하부 영역으로 구분되는 경우에 대해서 설명하고자 한다.

상기 솔더링 처리부(100)에는 일면 또는 양면에 전자 부품의 단자(2)들이 접속하면서 실장되는 금속 단자(20)를 갖는 기판(10)이 수직하게 세워진 상태로 상부로부터 로딩된다. 이러면, 기판(10)은 솔더링 처리부(100)의 내부에서 우선 제1 영역(A1)으로부터 제2 영역(A2)을 향하여 공급된다. 여기서, 전자 부품(1)은 반도체 칩, 다이오드, 캐패시터 또는 저항 등을 포함할 수 있다.

상기 액체 분사부(200)는 솔더링 처리부(100)의 제1 영역(A1)에 설치된다. 상기 액체 분사부(200)는 액체(30)를 기판(10)의 금속 단자(20)가 형성된 일면 또는 양면에 분사한다.

여기서, 상기의 액체는 (주)에코스타의 상품명 HORIZON-IX-02의 물질을 예로 들 수 있으며, 이 물질은 폴리올에스테르 및 카본산을 포함하고 있어서 약 300℃에서도 액체 상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 액체 분사부(200)는, 용융 솔더가 도포된 금속 단자(20)를 향하여 제1 온도를 갖는 액체(30)를 분사하여, 용융 솔더를 부분적으로 식각할 수 있다. 이로써, 단자에 용융 솔더를 도포하는 도포 공정을 통하여 상기 금속 단자의 표면에 도포된 용융 솔더의 두께를 균일하게 할 수 있다. 이러한 공정은 레벨링 공정이라고 한다. 이때, 상기 제1 온도는 예를 들면, 220 내지 245°C의 범위 내일 수 있다.

한편, 상기 액체 분사부(200)는 기판(10)의 금속 단자(20)를 향하여 액체(30)를 분사하여 상기 금속 단자를 예열할 수 있다. 즉, 기판(10)의 금속 단자(20)를 향하여 제2 온도를 갖는 액체(30)가 분사됨으로써, 상기 금속 단자의 온도를 높일 수 있다. 이로써, 후속하는 도포 공정에서의 열충격이 감소됨으로써 솔더가 금속 단자로부터 박리되는 것이 억제될 수 있다.

상기 제2 온도는 예를 들면, 150 내지 180°C의 범위 내일 수 있다. 즉, 제2 온도가 약 150°C 미만일 경우에는 기판(10)의 금속 단자(20)가 예열되지 않아 솔더(40)가 올바르게 도포되지 않으므로 바람직하지 않고, 반면에, 제2 온도가 180°C를 초과할 경우에는 상기 예열되는 기판(10)이 고온에 의해 파손되거나 이에 따른 에너지 소모가 증가하므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 제2 온도는 150 내지 180 °C 온도 범위 내일 수 있다.

상기 액체 분사부(200)는 액체(30)를 일정한 각도(A)를 가지면서 하방을 향해 분사하는 제1 노즐(210)을 포함한다. 이러면, 액체(30)는 제1 노즐(210)로부터 기판(10)의 금속 단자(20) 주위에 전체적으로 균일하게 분사하여 금속 단자(20)를 균일하게 예열시킬 수 있다.

또한, 액체 분사부(200)는 하방을 향해 분사함으로써 기판(10)의 표면에 남아 있는 이물질이 중력에 의하여 낙하여 상기 기판의 표면을 효과적으로 세정할 수 있다. 이에 따라, 제1 노즐(210)의 하방으로 분사되는 각도는 상기의 기능을 효과적으로 수행하기 위하여 약 30 내지 60°를 갖는 것이 바람직하다.

상기 솔더 분사부(300)는 솔더링 처리부(100)의 제2 영역(A2)에 구비된다. 액체 분사부(200)로부터 분사된 액체(30)에 의해서 예열된 금속 단자(20)를 기판(10)이 제2 영역(A2)에 위치할 경우, 솔더 분사부(300)는 상기 예열된 금속 단자(20)에 용융 솔더(40)를 그 일면 또는 양면에 분사한다. 이러면, 기판(10)의 예열된 금속 단자(20)에는 상기 용융 솔더(40)에 의해서 솔더(40)가 도포될 수 있다.

상기 솔더 분사부(300)는 상기 용융 솔더(40)를 일정한 각도를 가지면서 하방을 향해 분사하는 제2 노즐(310)을 포함한다. 이러면, 상기 용융 솔더(40)는 제2 노즐(310)로부터 상기 예열된 금속 단자(20) 사이의 틈새까지 침투하여 상기 예열된 금속 단자(20)에 전체적으로 균일하게 도포되도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 금속 단자(20)에 도포되지 못한 여분의 솔더(40)는 하부로 자연스럽게 낙하하도록 유도할 수 있다.

이때, 제2 노즐(310)의 하방으로 분사되는 각도는 상기의 기능을 효과적으로 수행하기 위하여 실질적으로 제1 노즐(210)의 분사 각도(A)인 약 30 내지 60°와 유사할 수 있다. 이렇게 상기 예열된 금속 단자(20)에 솔더(40)는 약 50 내지 150㎛ 두께로 도포될 수 있다.

상기 기판 이송부(400)는 솔더링 처리부(100)의 제1 및 제2 영역(A1, A2)들 각각 제1 및 솔더 분사부(200, 300)들 사이에서 기판(10)을 수직하게 세워진 상태로 이송한다.

보다 상세하게는, 기판 이송부(400)는 액체 분사부(200)에서 제2 온도를 갖는 액체(30)에 의해서 금속 단자(20)가 예열된 기판(10)을 제1 영역(A1)으로부터 솔더 분사부(300)가 구비된 제2 영역(A2)으로 이송한다.

상기 제2 영역(A2)에서 도포 공정이 완료된 후, 기판 이송부(400)는 제2 영역(A2)로부터 금속 단자(20)에 솔더(40)가 도포된 기판(10)을 다시 액체 분사부(200)가 구비된 제1 영역(A1)으로 반송한다. 이로써, 기판 이송부(400)에 의해 이송된 기판(10)의 솔더(40)가 도포된 금속 단자(20)에 제1 온도를 갖는 액체(30)를 분사하여 상기 도포된 솔더(40)를 일부 식각할 수 있다.

이때, 액체 분사부(200)의 제1 노즐(210)에 의해서 액체(30)가 하방으로 일정한 각도(A)를 가지면서 분사되므로, 솔더(40)가 도포된 금속 단자(20) 사이의 틈새까지 침투하여 금속 단자(20)에 도포된 솔더(40)가 전체적으로 균일하게 식각되도록 할 수 있다. 이렇게, 액체 분사부(200)에서 액체(30)를 솔더(40)가 도포된 금속 단자(20)에 분사하면 기판(10)의 금속 단자(20)에 약 3 내지 7㎛의 두께(T) 정도만 남게 된다.

이와 같이, 솔더링 처리부(100)의 제1 영역(A1)에서 일면 또는 양면에 전자 부품(1)의 단자(2)들이 접속하면서 실장되는 금속 단자(20)를 갖는 기판(10)에 제2 온도를 갖는 액체(30)를 분사하여 금속 단자(20)를 예열시킨다. 이어서, 제1 영역의 하부에 구분되는 솔더링 처리부(100)의 제2 영역에서 상기 예열된 금속 단자(20)에 상기 용융 솔더(40)를 분사하여 금속 단자(20)에 솔더(40)를 도포시킨다. 이후, 다시 제1 영역(A1)으로 반송한 후, 솔더(40)가 도포된 금속 단자(20)에 제1 온도를 갖는 액체(30)를 분사하여 금속 단자(20)에 도포된 솔더(40)를 일부 식각함으로써, 솔더(40)가 금속 단자(20)에 얇으면서 균일하게 도포되도록 할 수 있다.

이에 따라, 솔더(40)를 최근 단자(2)들의 미세화되는 피치보다 더 얇은 두께로 금속 단자(20)에 도포시킬 수 있으므로, 금속 단자(20)에 접속하는 전자 부품(1)의 단자(2)들이 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다. 실질적으로, 본 발명에 의해서 기판(10)의 금속 단자(20)에 도포된 솔더(40)의 두께(T)는 최근 단자(2)들의 미세화되는 피치(P)인 약 50㎛보다 현저하게 낮은 약 3 내지 7㎛를 가지므로, 단자(2)들이 서로 단락될 가능성을 거의 배제시킬 수 있다.

또한, 금속 단자(20)에 도포된 솔더(40)가 높이차 없이 균일하게 도포되어 이에 실장되는 전자 부품(1)의 단자(2)들이 모두 금속 단자(20)에 안정적으로 접속됨으로써, 기판(10)에 실장되는 전자 부품(1)의 전기적 구동에 따른 신뢰성을 확실하게 확보할 수 있다.

상기 액체 저장조(610)는 상기 처리 공간의 하부로부터 상기 액체를 포집한다. 상기 액체 저장조(610)는 레벨링 공정을 수행하기 위하여 액체(30)를 제1 온도로 일정하게 유지할 수 있다. 상기 제1 온도는 예를 들면 245°C로 유지된다.

상기 액체 순환 라인(670)은, 상기 액체 저장조 (610)및 상기 액체 분사부(200) 사이를 연통한다. 즉, 상기 액체 순환 라인(670)은 액체를 순환시키는 유로를 제공한다.

상기 온도 제어부(650)는 상기 액체 순화 라인과 연결된다. 예를 들면, 상기 온도 제어부(650)는 상기 액체 순환 라인(670) 상에 구비된다. 이로써, 상기 온도 제어부(650)는 상기 액체 순환 라인(670)을 통과하는 액체(30)의 온도를 조절할 수 있다. 즉, 상기 온도 제어부(650)가 상기 액체의 온도(30)를 제1 온도 또는 제2 온도로 용이하게 조절할 수 있음으로써, 상기 액체가 예열 공정 또는 레벨링 공정 모두에 이용될 수 있다.

예를 들면, 상기 온도 제어부(650)는 상기 액체(30)를 제1 온도로부터 상기 제2 온도로 냉각시킬 수 있다. 이 경우, 상기 제2 온도를 갖는 액체(30)를 이용하여 상기 기판(10) 상의 금속 단자(20)를 예열할 수 있다.

이와 다르게, 상기 제1 온도를 갖는 액체(30)가 유동시 자연 냉각될 경우, 상기 온도 제어부(650)는 상기 액체(30)의 온도를 보상할 수 있다. 이로써, 제2 온도로 유지된 액체(30)를 이용하여 상기 금속 단자(20)에 도포된 용융 솔더를 부분적으로 식각하는 레벨링 공정이 효과적으로 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온도 제어부(650)는 상기 액체 순환 라인(670)상에 구비되고, 상기 액체의 이동 경로를 제공하는 코일관(도 4 참조; 650)을 포함한다. 이 때, 온도 제어부 및 코일관은 동일한 참조 번호 650으로 도시된다.

상기 코일관(650)이 코일 형상을 가짐에 따라, 상기 액체(30)의 이동 경로가 증대시킬 수 있다. 이로써, 상기 액체(30)가 코일관(650)을 통하여 흐를 경우, 상기 코일관(650)의 상대적으로 낮은 온도를 갖는 외부 공기에 노출되는 시간이 증대될 수 있다. 이로써, 상기 코일관(650) 내에 흐르는 액체(30)가 효과적으로 냉각될 수 있다.

상기 온도 제어부는, 송풍팬(640) 및 컨트롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 송풍팬(640)은 상기 코일관(650)에 인접하게 배치되며, 상기 코일관(650)을 향하여 공기를 공급함으로써 상기 코일관(650) 내에 흐르는 액체의 온도를 제어할 수 있다.

예를 들면, 상기 송풍팬(640)이 냉각 공기를 제공할 경우, 상기 코일관(650) 내에 흐르는 액체(30)를 냉각시킬 수 있다. 이 경우, 상기 액체(30)는 제1 온도에서부터 제2 온도로 냉각될 수 있다.

반면에, 상기 송풍팬(640)이 가열 공기를 제공할 경우, 상기 코일관(650) 내에 흐르는 액체(30)가 가열시킬 수 있다. 이 경우, 상기 액체 순환 라인(670)을 통하여 흐르는 동안 자연 냉각된 액체(30)를 제1 온도로 유지시킬 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 송풍팬으로부터 배출되는 공기의 온도를 제어한다. 즉, 컨트롤러는 가열 히터 또는 컴프레서 등을 포함함으로써, 가열 공기 또는 냉각 공기를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 솔더링 장치(1000)는 상기 액체 순환 라인(670) 상에 구비된 액체 펌프(620)를 더 포함할 수 있다.

상기 액체 펌프(620)는 액체 배출관(617)으로 흐르는 액체(30)를 액체 분사부(200)로 순환시켜 액체 분사부(200)에서 기판(10)으로 분사되도록 한다.

한편, 솔더링 처리부(100)의 내부에서 액체 배출관(610)이 연결된 부위의 상부에 차단부(660)가 추가로 설치될 수 있다.

상기 차단부(660)는, 솔더 분사부(300)로부터 기판(10)으로 분사되어 떨어지는 솔더(40) 또는 액체 분사부(200)로부터 분사되는 액체(30)로 인해서 금속 단자(20)로부터 식각되는 솔더(40)가 액체 배출관(610)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 솔더링 장치(1000)는 솔더 배출관(500), 솔더 저장조(510), 압력 제공부(560) 및 솔더 순환 라인(570)을 더 포함할 수 있다. 솔더 배출관(500)은 솔더링 처리부(100)의 하부 바닥에 연결된다. 솔더 배출관(500)은 솔더 분사부(300)로부터 기판(10)으로 분사되어 떨어지는 솔더(40) 및 액체 분사부(200)로부터 분사되는 액체(30)로 인해서 금속 단자(20)로부터 식각되는 솔더(40)를 수집하여 배출한다.

상기 솔더 저장조(510)은 솔더 배출관(500)에 연결된다. 솔더 저장조(510)은 상기 배출된 솔더(40)의 유동성을 위해 이를 가열하여 용융 상태로 유지시킨다. 이를 위해, 솔더 저장조(510)에는 히팅 장치(미도시)가 설치될 수 있다.

상기 압력 제공부(560)는 솔더 저장조(510)에 연결된다. 압력 제공부(560)는 솔더 저장조(510)에 채워진 솔더(40)에 압력이 가해지도록 그 내부에 가스 압력을 제공한다. 이때, 압력 제공부(560)는 솔더 저장조(510)의 내부에서 솔더(40)와 반응하지 않도록 불활성 기체인 질소(N₂) 가스를 이용하여 상기 가스 압력을 제공할 수 있다.

상기 솔더 순환 라인(570)은 솔더 저장조(510) 및 솔더 분사부(300) 사이에 연결된다. 솔더 순환 라인(570)은 압력 제공부(560)에서 제공되는 가스 압력을 이용하여 솔더 저장조(510)에서 용융 상태로 유지된 솔더(40)를 솔더 분사부(300)에 재공급한다. 이러면, 솔더 분사부(300)는 상기 재공급되는 용융 상태의 솔더(40)를 다른 기판(10)의 금속 단자(20)에 분사하여 도포시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 액체 분사부(200)로부터 분사된 액체(30)를 액체 배출관(610) 및 액체 펌프(650)를 통해 액체 분사부(200)로 재공급시킴으로써, 액체(30)를 재활용하여 이에 따른 공정 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 이를 폐수 처리함에 따른 환경적인 문제도 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1 및 도 5를 추가적으로 참조하면, 솔더링 처리부(100)의 제1 영역(A1)에서 기판(10)에 제2 온도를 갖는 액체(30)를 액체 분사부(200)를 통해 분사하여 기판(10)의 금속 단자(20)를 예열시킨다(S110). 이때, 제2 온도는 약 150 내지 180°C온도 범위일 수 있다.

이어, 기판(10)을 솔더링 처리부(100)의 제1 영역(A1)에서 제2 영역(A2)으로 이송시키면서 상기 예열된 금속 단자(20)를 갖는 기판(10)에 용융 솔더(40)를 분사하여 금속 단자(20)에 솔더(40)를 도포시킨다(S130). 이러면, 금속 단자(20)에는 솔더(40)가 약 50 내지 150㎛의 두께로 도포될 수 있다.

이어, 기판(10)을 솔더링 처리부(100)의 제2 영역(A2)에서 제1 영역(A1)으로 반송시키면서 솔더(40)가 도포된 금속 단자(20)에 액체 분사부(200)로부터 제1 온도를 갖는 액체(30)를 다시 분사하여 상기 도포된 솔더(40)를 일부 식각한다(S150). 이때, 제1 온도는 약 220 내지 245°C 범위일 수 있다.

상기 예열 공정(S110) 전, 온도 제어부(650)가 액체를 제1 온도부터 제2 온도로 냉각시킨다. 이후, 액체 밸브(630)가 개방되어 상기 액체를 이용하여 금속 단자를 예열한다. 이후, 예열 공정(S110)이 완료되면, 액체 밸브(630)가 클로징되고, 레벨링 공정이 수행을 위하여 액체 밸브(630)가 개방되어 제1 온도를 갖는 액체를 기판을 향하여 분사한다.

이러면, 금속 단자(20)에는 솔더(40)가 일부 식각되어 최근 전자 부품(1)의 미세화된 단자(2)들의 피치(P)인 약 50㎛보다 현저하게 작은 약 3 내지 7㎛의 두께(T)만 남게 된다. 이에 따라, 단자(2)들의 단락이 방지될 수 있을 뿐만 아니라, 금속 단자(20)에 도포된 솔더(40)가 전체적으로 균일하게 식각되어 그 표면이 균일하게 형성되므로, 전자 부품(1)의 단자(2)들이 모두 금속 단자(20)에 안정적으로 접속될 수 있다.

또한, 제1 온도를 갖는 액체를 저장하는 액체 저장조로부터 상기 제1 온도보나 낮은 제2 온도를 액체를 냉각시킴으로써, 액체의 온도를 효과적으로 조절할 수 있다. 따라서, 상기 제2 온도를 갖는 액체를 이용하여 상기 기판의 금속 단자를 효과적으로 예열할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 온도를 갖는 액체를 이용하여 상기 금속 단자에 도포된 용융 솔더를 용이하게 식각할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 전자 부품 2 : 단자
10 : 기판 20 : 금속 단자
30 : 액체 40 : 용융 솔더
100 : 솔더링 처리부 110 : 온도 조절부
200 : 액체 분사부 210 : 제1 노즐
300 : 솔더 분사부 310 : 제2 노즐
400 : 기판 이송부 500 : 솔더 배출관
510 : 솔더 저장조 560 : 압력 제공부
570 : 솔더 순환 라인 610 : 액체 저장조
620 : 액체 펌프 630 : 액체 밸브
640 : 송풍팬 650 : 온도 제어부
670 : 액체 순환 라인

Claims (9)

1. 처리 공간을 제공하고, 상기 처리 공간이 제1 영역과 제2 영역으로 구획된 솔더링 처리부;
   상기 제1 영역에 구비되며, 일면에 금속 단자가 형성된 기판을 향하여 액체를 분사하는 액체 분사부;
   상기 제2 영역에 설치되며, 상기 제1 영역으로부터 이송된 기판의 금속 단자에 상기 액체보다 높은 비중을 갖는 용융 솔더를 분사하는 솔더 분사부;
   상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이에 상기 기판을 이송하는 기판 이송부;
   상기 처리 공간으로부터 상기 액체를 포집하여 상기 액체를 제1 온도로 일정하게 유지시키는 액체 저장조;
   상기 액체 저장조 및 상기 액체 분사부 사이를 연통시키는 액체 순환 라인; 및
   상기 액체 순환 라인과 연결되며, 상기 액체 순환 라인을 통과하는 액체의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도 제어부는
   상기 액체 순환 라인 상에 구비되며 상기 액체의 이동 경로를 제공하는 코일관을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 온도 제어부는, 상기 코일관에 인접하게 배치되며, 상기 코일관을 향하여 공기를 공급함으로써 상기 코일관 내에 액체의 온도를 제어하는 송풍팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 온도 제어부는,
   상기 기판을 예열하기 위하여, 상기 액체를 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각시키도록 공기의 온도를 조절하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 온도 제어부는
   상기 금속 단자에 도포된 용융 솔더를 부분적으로 식각하기 위하여, 상기 액체 순환 라인을 통하여 흐르는 동안 자연 냉각된 액체의 온도를 보상하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 솔더링 처리부의 하부에 연결되며, 상기 솔더를 포집하는 솔더 저장조;
   상기 솔더 저장조에 연결되어 상기 솔더 저장조의 내부에 가스 압력을 제공하는 압력 제공부; 및
   상기 솔더 저장조 및 상기 솔더 분사부 사이에 연결되며, 상기 압력 제공부에서 제공되는 가스 압력을 이용하여 상기 용융 상태로 유지된 솔더를 상기 솔더 저장조로부터 상기 솔더 분사부로 공급하는 솔더 순환 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
7. 제1 영역 내에서, 적어도 일면에 금속 단자를 갖는 기판을 향하여 제2 온도를 갖는 액체를 분사하여 상기 기판의 금속 단자를 예열시키는 단계;
   상기 기판을 상기 제1 영역에서 제2 영역으로 이송시키면서 상기 예열시킨 금속 단자에 용융 솔더를 분사하여 상기 금속 단자에 상기 솔더를 도포시키는 단계; 및
   상기 기판을 상기 제2 영역으로부터 상기 제1 영역으로 반송시키면서, 상기 솔더가 도포된 금속 단자에 상기 제2 온도보다 높은 제1 온도를 갖는 액체를 분사하여 상기 도포된 솔더를 상기 기판으로부터 부분적으로 식각하는 단계를 포함하는 솔더링 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 기판의 금속 단자를 예열시키는 단계 전, 상기 제1 온도의 액체를 상기 제2 온도로 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 온도의 액체를 상기 제2 온도로 냉각시키는 단계는 송풍 팬을 이용하여 냉각 공기를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 방법.

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