KR20220149466A - 전자 부품을 회로 기판에 납땜하기 위한 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램 제품 및 컴퓨터 판독 가능 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관통 구멍(3)을 갖는 회로 기판(2)에 상기 관통 구멍(3) 내에 삽입될 핀(4)을 갖는 전자 부품(1)을 납땜하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 액화된 납땜 볼(5)의 일부가 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이의 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채우도록 액화된 납땜 볼(5)이 회로 기판(2) 상에 가해지는 것, 특히 분사되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 개시는 관통 구멍을 갖는 회로 기판에 관통 구멍 내로 삽입되는 핀을 갖는 전자 부품을 납땜하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 개시는 또한 컴퓨터 프로그램 제품 및 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다.
표면 장착 기술(surface-mount technology; SMT)에 의해 인쇄 회로 기판(PCB) 등의 회로 기판의 표면 상에 전자 부품을 직접 장착할 수 있다. 이러한 방식으로 장착된 전자 부품을 표면 장착 장치(SMD)라고 한다. SMT는 비용을 저감하고 납땜의 품질을 향상하는 제조 자동화를 향상시킬 수 있으므로 SMT는 관통 구멍 장치(through-hole device; THD)의 핀을 회로 기판의 관통 구멍 내에 삽입하는 관통 구멍 기술(THT)을 크게 대체해 왔다.
그러나, SMT에 부적합한 전자 부품에는 THT가 여전히 필요하다. 이것은 높은 기계적 강도 또는 히트 싱크가 요구되는 경우에도 그러하다. 예시적인 전자 부품은 대형 변압기, 히트 싱크를 포함하는 파워 반도체(예를 들면, 파워 트랜지스터, 레이저 및 발광 다이오드(LED)) 또는 커넥터이다. THD와 회로 기판 사이의 충분히 강한 접속을 보장하기 위해, 관통 구멍과 이 관통 구멍 내에 삽입된 핀 사이에 형성된 환형 간극은 솔더(solder)로 적어도 70%만큼 채워질 필요가 있다. 이하에서, 환형 간극의 용적의 70%를 초과하는 충전도(filling degree)를 고충전도라고도 부른다.
그 결과, 회로 기판은 THT 뿐만 아니라 SMT를 사용하여 패킹(packing)되는 일이 많다. 이하에서, 이러한 유형의 회로 기판을 혼합 패킹식 회로 기판이라고 부른다.
혼합 패킹식 회로 기판을 생성하기 위해, WO 03/079 743 A2는 열적으로 중요한 하우징을 구비한 THD를 회로 기판에 납땜하기 위한 소위 백사이드 리플로우(backside-reflow) 방법을 사용하는 것을 교시한다. 이 방법에서는, 회로 기판의 제 1 면을 SMD 및 THD와 미리 조립함으로써, 회로 기판의 일면이 회로 기판의 제 2 면 아래에 있도록 회로 기판을 회전시킴으로써, 그리고 회로 기판의 제 2 면을 SMD와만 미리 조립함으로써 특히 혼합 패킹식 회로 기판이 생성된다. SMD는 솔더 페이스트가 회로 기판 상에 배치되어 있는 각각의 위치에 그 접점을 배치함으로써 회로 기판 상에 미리 조립된다. SMD는 접착제에 의해 회로 기판 상에 고정될 수 있다. THD는 핀이 솔더 페이스트가 배치된 접촉 영역에서 제 2 면으로부터 돌출하도록 제 1 면 상의 관통 구멍 내에 THD의 핀을 삽입함으로써 미리 조립된다. 회로 기판이 회전될 때 THD가 탈락하는 것을 방지하기 위해, THD는 관통 구멍이 THD의 핀을 유지하기 위한 칼라 부분을 포함하는 접착제 또는 소프트 락(soft-lock) 기술에 의해 회로 기판에 고정될 수 있다. 그후, 회로 기판은 리플로우 오븐 내에 삽입되고, THD가 장착되어 있는 회로 기판의 제 1 면이 납땜을 일으키는 열이나 에너지로부터 적어도 부분적으로 차폐되도록 가열된다.
위의 방법의 추가의 발전은 DE 10 2008 035 405 A1에 개시되어 있다. 이 방법에서, 회로 기판은 SMD의 양면 상에 미리 조립되고, 또한 적어도 하나의 THD를 구비한 제 1 면 상에 미리 조립된다. 접착제 또는 소프트락 고정구 대신, SMD를 구비한 이면을 패킹하기 위해 회로 기판이 회전되기 전에 THD의 적어도 하나의 핀을 회로 기판에 선택적으로 납땜함으로써 적어도 하나의 THD가 회로 기판의 제 1 면에 고정된다. 그후, 회로 기판은 SMD 및 THD를 회로 기판에 납땜하기 위해 리플로우 오븐 내에 삽입된다.
혼합 패킹식 회로 기판을 제조하기 위한 다른 방법은 DE 10 2005 043 279 A1에 개시되어 있다. 이 방법에서, 회로 기판은 SMD만으로 패킹되어 있고, SMD를 회로 기판에 납땜하기 위해 리플로우 오븐 내에 설치된다. 그후, 적어도 하나의 THD가 회로 기판에 선택적으로 납땜된다.
THD의 핀을 회로 기판에 선택적으로 납땜하기 위해, 솔더 팟(solder pot)은 3 개의 직교 방향, 즉 직교 좌표계에서 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 구동되어 관통 구멍으로부터 돌출하는 각각의 핀을 접촉시킨다. 또한, 산화를 방지하고 적절한 납땜을 가능하게 하기 위해 핀에 플럭스를 가할 필요가 있다. 그러나, 솔더 팟을 핀을 향해 전진시키도록 그리고 핀으로부터 벗어나도록 하기 위한 Z 방향으로의 이동으로 인해 리플로우 오븐을 사용하는 납땜 방법에 비해 THD를 회로 기판에 납땜하는 데 더 긴 시간이 요구된다. 따라서 EP 3 153 270 A1은 납땜 속도를 향상시키기 위해 3 개의 직교 방향으로 개별적으로 구동되는 적어도 2 개의 솔더 팟을 사용하는 것을 제안하고 있다. 그러나, 솔더 팟을 사용함으로써 THD의 핀을 회로 기판에 선택적으로 납땜할 때, 핀에 가해지는 솔더의 양을 정확하게 제어할 수 없다는 결점이 여전히 존재한다.
그러므로, 본 개시의 목적은 종래 기술의 결점을 극복하고, 관통 구멍을 갖는 회로 기판에 관통 구멍 내에 삽입될 핀을 갖는 전자 부품을 납땜하기 위한 진보된 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 개시에 따른 방법 및 장치는 혼합 패킹식 회로 기판의 제조를 위해서도 사용할 수 있어야 한다.
이 목적은 독립 청구항 1에 따른 방법 및 독립 청구항 17에 따른 장치에 의해 달성된다. 더 나아가 이 목적은 청구항 15에 따른 컴퓨터 프로그램 제품 및 청구항 16에 따른 컴퓨터 판독가능 매체에 의해 달성된다. 바람직한 실시형태는 종속 청구항의 주제이다.
본 개시에 따른 방법은 전자 부품의 핀이 삽입될 관통 구멍을 포함하는 회로 기판 상에 액화된 솔더 볼을 적용하고, 특히 분사하고, 이로 인해 액화된 솔더 볼의 일부가 핀과 관통 구멍 사이의 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채우도록 함으로써 목적을 달성한다. 그 결과, 이 방법은 열적으로 중요한 전자 부품에 사용될 수 있다. 또한, 솔더 팟이 핀을 향해 전진되거나 핀으로부터 벗어나야 할 필요가 없고, 이로 인해 관통 구멍을 갖는 회로 기판에 관통 구멍 내에 삽입될 핀을 갖는 전자 부품을 납땜하기 위해 필요한 지속 시간이 저감될 수 있다. 더욱이, 액화된 솔더 볼을 적용함으로써 관통 구멍에 적용되는 솔더의 양을 적절히 제어할 수 있다. 핀과 관통 구멍의 적절한 접합을 보장하기 위해 액화된 솔더 볼의 일부는 환형 간극의 용적의 적어도 70%를 채운다는 것에 주의할 필요가 있다. 솔더 볼의 체적은 바람직하게는 환형 간극의 용적보다 더 크고, 액화된 솔더가 환형 간극 내로 흘러들어간 후에 관통 구멍의 외측에 솔더가 존재한다는 것이 언급될 필요도 있다. 액화된 솔더가 환형 간극을 채운 후, 이것은 고화되고, 핀과 관통 구멍 사이에 영구적인 도전성 접합부를 형성한다. 언급된 바와 같이, 액화된 솔더 볼은 특히 회로 기판 상으로 분사된다. 액화된 솔더 볼을 적용하기 위한 특히 분사하기 위한 방법 및 장치가 WO 02 / 28 588 A1에 개시되어 있다. 그 내용은 원용에 의해 본원에 포함된다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 관통 구멍의 직경과 관통 구멍의 깊이의 비율은 0.5 내지 3 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 이 비율은 1일 수 있다. 또한, 관통 구멍의 직경은 핀의 직경의 1.5 배 내지 3 배일 수 있다. 바람직하게는, 관통 구멍의 직경은 핀의 직경의 2 배일 수 있다. 또한, 회로 기판의 표면 위의 핀의 높이는 0 또는 관통 구멍의 직경의 0.5 배 이하일 수 있다. 더욱이, 관통 구멍 외측의 솔더의 베이스의 직경은 관통 구멍의 직경의 1.5 배 내지 2 배일 수 있다. 가장 바람직하게는, 납땜 후에 관통 구멍의 충전도는 핀과 관통 구멍 사이에 형성된 환형 간극의 용적의 0.7 배 이상일 수 있다. 위의 파라미터를 사용하면, 핀과 관통 구멍 사이의 솔더 접합부는 적절한 기계적 강도 및 핀과 관통 구멍의 접촉 영역 사이에 양호한 전기적 접속을 가능하게 하고, 이것은 회로 기판 상의 리드에 접속될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 액화된 솔더 볼의 일부가 환형 간극을 채운 후 그리고 솔더가 고화된 후, 환형 간극의 충전도는 적용 전의 액화된 솔더 볼의 미리 결정된 총 체적에 기초하여 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 체적을 측정함으로써 결정될 수 있다. 바람직하게는, 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 체적은 3 차원 이미지 처리를 사용하여 측정된다. 일례로서, 관통 구멍의 외측의 솔더의 체적을 검출하기 위해 3D 스캐너, 백색광 간섭계 또는 라이트 필드 카메라(light-field camera)가 사용될 수 있다. 적용 전의 솔더 볼의 기지의 체적으로부터 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 측정된 체적을 뺌으로써 환형 간극 내로 흘러들어간 솔더의 체적이 결정될 수 있다. 관통 구멍 외측의 솔더의 체적을 결정하기 위해 회로 기판 위의 핀의 체적을 3 차원 이미지 처리를 사용하여 결정된 체적으로부터 뺄 필요가 있다는 것에 주의할 필요가 있다. 또한, 핀과 관통 구멍의 체적 및 치수는 미리 알려져 있고, 이로 인해 환형 간극의 용적도 관통 구멍의 용적으로부터 관통 구멍 내의 핀의 체적을 뺌으로써 결정될 수 있다. 그 결과, 환형 간극의 충전도는 환형 간극의 용적을 통해 환형 간극 내로 흘러들어간 솔더의 체적을 나눔으로서 결정될 수 있다. 그 결과, 이 방법을 사용하면 솔더 접합부의 품질을 현장에서 확인할 수 있다. 결과적으로, 핀과 관통 구멍 사이의 도전성 접합부의 품질 검사 기간이 단축될 수 있다. 반면에, 충전도는 통상적으로 X선 또는 단면 검사를 사용하여 결정된다. 솔더 팟과 같은 리플로(reflow) 납땜 또는 웨이브(wave) 납땜을 사용하는 경우, X선 및 단면 검사는 환형 간극의 충전도를 결정하기 위한 유일한 방법이다. 결과적으로, 본 개시에 따른 방법은 시간을 절약하고 저비용 고효율의 품질 검사를 제공하며, 이로 인해 더 많은 패킹된 회로 기판을 검사할 수 있고, 이로 인해 전체적인 품질이 개선될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 전자 부품이 배치되는 회로 기판의 면의 반대측 면으로부터 액화된 솔더 볼이 회로 기판 상에 적용될 수 있다. 그 결과, 액화된 솔더 볼은 납땜될 지점, 즉 환형 간극에 쉽게 적용될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 액화된 솔더 볼은 회로 기판 상에 하방으로 적용될 수 있다. 하방은 중력 방향으로 정의된다는 것에 유의할 필요가 있다. 그 결과, 환형 간극 내로 흘러들어가는 액화된 솔더 볼의 일부는 중력에 의해 지지되고, 이로 인해, 예를 들면, 솔더 팟을 사용함으로써 액화된 솔더 볼이 상방으로 적용되는 경우에 비해 더 높은 정도까지 더 쉽게 채워진다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 액화된 솔더 볼은 어떤 경사각으로 회로 기판 상에 적용될 수 있다. 이는 액화된 솔더 볼의 적용 방향이 회로 기판, 즉 회로 기판의 표면에 대해 경사져 있음을 의미한다. 바람직하게는, 경사각은 회로 기판에 대해 30° 내지 60° 범위에 있다. 더 바람직하게는, 경사각은 회로 기판에 대해 실질적으로 45°이다. 그 결과, 액화된 솔더 볼은 환형 간극이 적절히 채워지도록 관통 구멍에 쉽게 적용될 수 있다. 더 나아가, 핀의 길이는 핀의 길이가 솔더 웨이브(solder wave)의 높이 또는 솔더 팟의 깊이에 의해 제한되지 않으므로 개별적으로 선택될 수 있다. 솔더 팟을 사용하는 것과는 대조적으로 솔더는 솔더 재료가 절약되도록 핀 선단부에 적용될 필요가 없다. 특히, 액화된 솔더 볼은 선단을 구비한 핀이 사용되는 경우에 경사진 각도로 적용될 수 있다. 이러한 방식으로, 선단으로부터 레이저 빔의 반사를 방지할 수 있다. 또한, 선단을 구비하는 핀을 사용하는 경우에 경사진 각도로 액화된 솔더 볼을 적용함으로써 액화된 솔더 볼의 스패터링(spattering)을 방지할 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 액화된 솔더 볼의 적용 방향은 관통 구멍을 향할 수 있다. 바람직하게는, 적용 방향은 핀이 관통 구멍을 빠져나가는 지점을 향할 수 있다. 그 결과, 액화된 솔더 볼은 환형 간극의 높은 충전도가 달성될 수 있도록 적절히 적용된다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 액화된 솔더 볼의 적용 전에 액화된 솔더 볼을 생성하기 위해 고체 솔더 볼에 에너지가 공급될 수 있다. 그 결과, 회로 기판, 즉 환형 간극에 적용되는 솔더의 체적은 미리 알려져 있고, 환형 간극의 용적에 대한 고체 솔더 볼의 적절한 체적을 선택함으로써 환형 간극의 높은 충전도가 달성될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 에너지는 레이저 빔일 수 있다. 바람직하게는, 레이저 빔은 근적외선 레이저 빔이고, 이것은 200 W 내지 400 W NIR 범위의 파워를 제공하도록 조정된다. 바람직하게는, 레이저 빔은 20 내지 4000 ms 범위의 시간 동안 공급된다. 그 결과, 액화된 솔더 볼은 충분히 액화되고, 이로 인해 액화된 솔더 볼의 일부가 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가서 환형 간극을 채움으로써 적절한 접합부를 달성하는 것이 보장된다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 레이저 빔은, 액화된 솔더 볼이 회로 기판을 향해 적용될 때, 특히 분사될 때, 공급될 수 있다. 더 구체적으로, 레이저 빔은 솔더 볼이 회로 기판을 향해 비행하는 동안에 액화된 솔더 볼에 적용된다. 그 결과, 솔더 볼의 액화가 보장될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 레이저 빔은 고체 솔더 볼 또는 액화된 솔더 볼에 지속적으로 또는 단속적으로 공급될 수 있다. 그 결과, 솔더 볼의 액화가 보장될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 레이저 빔은 액화된 솔더 볼이 회로 기판, 즉 회로 기판의 표면 상에 도착했을 때 이 액화된 솔더 볼에 적용되어 이것을 액화된 상태로 유지할 수 있다. 도착 시간은 적용 속도와 액화된 솔더 볼이 적용되는 거리로부터 미리 계산될 수 있고, 또는 이미지 처리나 실험에 의해 결정될 수 있다. 그 결과, 액화된 솔더 볼의 일부가 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가서 이것을 채우는 것이 보장될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 솔더 볼의 온도는 에너지가 공급되는 동안에 측정될 수 있다. 바람직하게는, 에너지의 공급, 즉 레이저 빔의 공급은 고체 솔더 볼 또는 액화된 솔더 볼의 온도가 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우에 정지될 수 있다. 바람직하게는, 에너지, 즉 레이저 빔의 공급은 액화된 솔더 볼의 온도가 미리 결정된 하한 온도보다 낮을 때 시작되거나 재개될 수 있다. 그 결과, 솔더의 연소 또는 솔더의 고화를 방지할 수 있다. 그러므로, 액화된 솔더 볼의 일부는 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가서 이것을 채움으로써 핀과 관통 구멍의 적절한 접합부를 달성하는 것이 보장된다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 고체 솔더 볼은 0.8 mm 내지 2.0 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 솔더 볼은 관통 구멍의 직경의 0.8 내지 1.4 범위의 직경을 갖는다. 그 결과, 환형 간극의 높은 충전도가 제공될 수 있다.
본 개시의 선택적 양태에 따르면, 액화된 솔더 볼의 적용 전에 관통 구멍에 플럭스가 적용될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 플럭스의 적용은 명시적으로 요구되지는 않으나 솔더, 핀 및 관통 구멍의 산화에 관하여 긍정적인 효과를 제공할 수 있다. 그러므로, 핀과 관통 구멍의 적절한 접합부가 달성될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 플럭스는 액화된 솔더 볼의 적용 전에 활성화될 수 있다. 특히, 플럭스는 60 ℃ 내지 130 ℃의 온도까지 이것을 가열함으로써 활성화될 수 있다. 바람직하게는, 플럭스는 공급되는 에너지가 레이저 빔인 경우에 에너지를 공급함으로써 활성화된다. 그 결과, 핀과 관통 구멍 사이의 접합부는 긍정적으로 영향을 받을 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 회로 기판은 액화된 솔더 볼의 적용 전에 60 ℃ 내지 90 ℃ 범위의 온도까지 가열될 수 있다. 그 결과, 액화된 솔더 볼은 회로 기판의 표면에 도착한 후에 심하게 냉각되지 않으며, 따라서 액화된 솔더 볼은 충분히 액화된 상태를 유지함으로써 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가서 이것을 채운다. 그러므로, 환형 간극의 높은 충전도가 달성될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 핀은 액화된 솔더 볼의 적용 전에 가열될 수 있다. 바람직하게는, 핀은 이 핀을 향해 레이저 빔을 지향시킴으로써 가열될 수 있다. 더 바람직하게는, 핀, 즉 핀을 제조하는 재료의 흡수 특성에 맞춰진 파장을 갖는 광을 갖는 핀 가열용 레이저 빔이 핀에 지향된다. 특히, 핀 가열용 레이저 빔은 청색 레이저 빔이다. 예를 들면, 핀 가열용 레이저 빔의 광은 450 nm 내지 475 nm 범위, 특히 450 nm의 파장을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 액화된 솔더 볼은 이것이 핀에 도착했을 때 그 고화가 지연될 수 있고, 이로 인해 액화된 솔더 볼의 일부는 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가서 이것을 채운다. 그 결과, 환형 간극의 높은 충전도 및 이에 따라 핀과 관통 구멍의 적절한 접합이 달성될 수 있다.
본 개시의 추가의 양태에 따르면, 핀의 온도는 가열 중에 측정될 수 있다. 핀의 온도가 미리 결정된 임계 온도를 초과하는 경우, 핀의 가열은 정지된다. 이러한 방식으로, 핀 또는 핀에 접속되는 전자 부품의 과열이 방지된다.
본 개시의 추가의 양태에 따르면, 핀을 가열하기 위한 기간은 미리 결정될 수 있다. 예를 들면, 이 시간은 실험에 의해 미리 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 핀 또는 이 핀에 접속된 전자 부품의 과열이 방지될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 불활성 가스가 관통 구멍에 수동적 또는 능동적으로 적용될 수 있다. 불활성 가스는 질소, 아르곤, 헬륨 또는 포미드 가스(formid-gas)일 수 있다. 그 결과, 솔더의 산화는 방지되고, 이로 인해 관통 구멍에 대한 핀의 납땜은 긍정적으로 영향을 받는다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 전자 부품과 회로 기판 사이에 가스 배기 통로가 형성되도록 전자 부품과 회로 기판은 서로 이격될 수 있다. 이는 전자 부품과 회로 기판을 이격되도록 유지함으로써 또는 전자 부품과 회로 기판 사이에 스페이서를 배치함으로써 달성될 수 있다. 그 결과, 환형 간극 내에 존재하는 가스, 예를 들면, 불활성 가스 또는 공기는 액화된 솔더 볼이 회로 기판 상에 적용되는 면의 반대측 면인 관통 구멍의 외면 개구로부터 배기될 수 있다. 그러므로, 액화된 솔더 볼의 일부는 더 쉽게 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채움으로써 높은 충전도를 달성할 수 있다.
본 개시에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 본 개시에 따른 방법을 실행하기 위한 명령을 포함한다. 그 결과, 이 명령에 의해 컴퓨터 또는 제어 유닛은 본 개시에 따른 방법을 실행한다.
본 개시에 따른 컴퓨터 판독가능 매체는 본 개시에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 저장한다. 그 결과, 컴퓨터 또는 제어 유닛의 CPU는 컴퓨터 판독가능 매체로부터 명령을 판독하여 본 개시에 따른 방법의 단계를 수행할 수 있다.
관통 구멍을 갖는 회로 기판에 이 관통 구멍 내에 삽입될 핀을 갖는 전자 부품을 납땜하기 위한 장치는 액화된 솔더 볼의 일부가 핀과 관통 구멍 사이의 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채우도록 회로 기판 상에 액화된 솔더 볼을 적용하기 위한 특히 분사하기 위한 솔더 볼 적용 장치를 포함한다. 솔더 볼을 적용하기 위한, 특히 분사하기 위한 장치는 WO 02 / 28 588 A1에 개시되어 있다. 그 내용은 원용에 의해 본원에 포함된다. 특히, 솔더 볼 적용 장치는 회로 기판, 즉 환형 간극에 대해 이동가능한 모세관, 및 모세관 내에 압력 가스를 공급하여 회로 기판 상에 액화된 솔더 볼을 적용하기 위한 특히 분사하기 위한 압력 가스 소스를 포함한다. 상기 솔더 볼 적용 장치를 사용함으로써, 핀과 관통 구멍을 향해 모세관을 전진시키고 이것으로부터 모세관을 이격시킬 필요가 없고, 이로 인해 납땜 프로세스의 속도가 증대될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 이 장치는 솔더 볼 적용 장치를 제어 및 구동하기 위한 제어 유닛 및 구동 유닛을 포함할 수 있다. 제어 유닛은 CPU, 메모리 및 입력/출력 유닛을 포함한다. 메모리는 본 개시에 따른 방법을 실행하기 위한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 구동 유닛은 솔더 볼 적용 장치의 모세관을 회로 기판에 대해, 즉 환형 간극에 대해 위치시키기 위한 전기기계 장치이다. 본 출원인은 본 개시에 따른 방법을 실행하도록 구성된 제어 유닛에 관련된 독립 청구항을 포함하는 권리를 보유한다는 것에 유의해야 한다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 모세관은 모세관의 내경이 고체 솔더 볼의 직경보다 더 작도록 액화된 솔더 볼을 생성하는데 사용되는 개구를 향해 좁아질 수 있다. 그 결과, 고체 솔더 볼은 모세관으로부터 낙하하는 것이 방지된다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 모세관은 회로 기판의 표면에 대해 경사를 이룰 수 있다. 모세관은 구동 유닛을 사용하여 설정될 수 있는 고정 각도 또는 가변 각도로 경사를 이룰 수 있다. 그 결과, 액화된 솔더 볼은 쉽게 회로 기판에 적용될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 이 장치는 고체 솔더 볼에 에너지를 공급하여 액화된 솔더 볼을 생성하기 위한 에너지 공급 유닛을 포함할 수 있다. 그 결과, 고체 솔더 볼은 충분히 액화되어, 모세관 내에 압력 가스가 공급될 때, 좁아진 모세관으로부터 분사될 수 있다.
본 개시의 바람직한 양태에 따르면, 에너지 공급 유닛은 레이저 빔, 즉, 레이저 소스일 수 있다. 바람직하게는, 레이저 빔은 200 내지 400 W NIR을 제공할 수 있는 근적외선 레이저 빔이다. 더 바람직하게는, 레이저 빔은 지속적으로 또는 단속적으로 공급되도록 조정된다. 레이저 빔의 파워 및 지속시간은 제어 유닛에 의해 제어되고, 레이저 빔은 모세관과 동일한 방향을 지향하도록 모세관을 통해 안내될 수 있다. 그 결과, 레이저 빔은 고체 솔더 볼에 적절히 적용되어 액화된 솔더 볼을 생성할 수 있고, 또한 액화된 솔더 볼을 충분히 액화된 상태로 유지하기 위해 사용될 수 있다. 레이저 빔이 모세관과 동일한 방향으로 지향될 때, 레이저 빔은 모세관으로부터 분사된 후에 여전히 액화된 솔더 볼에 도착한다. 그러므로, 레이저 빔은 모세관으로부터 회로 기판으로의 비행 중에 또는 액화된 솔더 볼이 회로 기판에 도착한 후에 액화된 솔더 볼에 적용될 수 있다. 그 결과, 액화된 솔더 볼의 일부는 높은 충전도를 달성할 수 있도록 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가는 것이 보장될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 이 장치는 액화된 솔더 볼 또는 고체 솔더 볼의 온도를 측정하기 위한 온도 측정 유닛을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 온도 측정 유닛은 적외선 센서, 선택적으로 광학적 적외선 센서로 구성될 수 있다. 그 결과, 온도는 온도 측정 유닛으로부터 제어 유닛으로 전달될 수 있고, 에너지 공급 유닛, 특히 레이저 빔은 적절히 제어되어 액화된 솔더 볼의 연소를 방지할 수 있고, 또는 액화된 솔더 볼이 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채우기 전에 고화되는 것을 방지할 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 이 장치는 회로 기판을 유지하기 위한 홀딩 유닛 및 핀을 회로 기판의 관통 구멍 내에 삽입하는 전자 부품을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 홀딩 유닛은 전자 부품 및 회로 기판을 개별적으로 파지할 수 있고, 전자 부품의 핀을 관통 구멍 내에 삽입할 수 있다. 특히, 전자 부품이 회로 기판의 제 1 면 상에 배치되도록 그리고 액화된 솔더 볼이 제 1 면의 반대측인 제 2 면으로부터 적용되도록, 홀딩 유닛은 전자 부품과 회로 기판을 유지하도록 조정될 수 있다. 더 바람직하게는, 홀딩 유닛은 액화된 솔더 볼이 하방으로 적용되도록 전자 부품과 회로 기판을 유지하도록 조정된다. 대안적으로, 홀딩 유닛은 전자 부품이 미리 조립된 회로 기판을 유지하도록 조정될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 이 장치는 관통 구멍의 외측의 고화된 솔더의 체적을 측정하기 위한 체적 측정 유닛을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 체적 측정 유닛은 3D 스캐너 등의 3 차원 검출 장치, 및 캡처된 이미지를 수신하여 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 체적을 결정하기 위해 3 차원 이미지 처리를 실행하는 제어 유닛으로 구성된다. 대안적으로, 백색광 간섭계 또는 라이트 필드 카메라가 3 차원 검출 장치로서 사용될 수 있다. 그 결과, 환형 간극 내로 흘러들어가는 고화된 솔더의 체적은 고체 솔더 볼의 총 체적으로부터 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 측정된 체적을 뺌으로써 결정될 수 있다. 관통 구멍 외측의 솔더의 체적을 결정하기 위해 회로 기판 위의 핀의 체적을 3 차원 이미지 처리를 사용하여 결정된 체적으로부터 뺄 필요가 있다는 것에 주의할 필요가 있다. 핀과 관통 구멍의 치수 및 체적이 알려져 있으므로 환형 간극의 용적은 계산될 수 있다. 그후, 환형 간극의 충전도는 환형 간극의 용적을 통해 환형 간극 내로 흘러들어간 액화된 솔더의 체적을 나눔으로써 결정될 수 있다. 위의 계산은 제어 유닛에 의해 수행될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 그러므로, 본 개시에 따른 장치로 인해 X선 검사 또는 단면 검사를 필요로 하지 않고 환형 간극의 충전도를 현장에서 검사할 수 있다. 결과적으로, 솔더 접합부의 품질을 검사하는 데 필요한 시간이 단축될 수 있다.
본 개시의 선택적 양태에 따르면, 이 장치는 핀과 관통 구멍에 플럭스를 적용하기 위한 플럭스 적용 유닛을 포함할 수 있다. 그 결과, 핀과 관통 구멍 사이에 적절한 접합이 가능하도록 핀과 관통 구멍의 산화가 방지될 수 있다.
본 개시의 바람직한 양태에 따르면, 에너지 공급 유닛, 특히 레이저 빔을 사용하여 특히 플럭스를 60 ℃ 내지 130 ℃의 온도까지 가열함으로써 플럭스를 활성화시킬 수 있다. 그 결과, 납땜 프로세스는 긍정적인 영향을 받을 수 있다.
본 개시의 바람직한 양태에 따르면, 이 장치는 회로 기판을 특히 60 ℃ 내지 90 ℃의 온도까지 가열하기 위한 회로 기판 가열 유닛을 포함할 수 있다. 회로 기판 가열 유닛은 따뜻한 공기를 공급할 수 있거나, 회로 기판에 접촉하는 따뜻한 부품일 수 있다. 회로 기판에 접촉하는 따뜻한 부품은 바람직하게는 홀딩 유닛 내에 포함된다. 그 결과, 액화된 솔더 볼이 회로 기판의 표면에 도착했을 때 냉각되는 것이 방지된다. 결과적으로, 액화된 솔더 볼의 일부가 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가서 이것을 채우는 것이 보장된다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 이 장치는 핀을 가열하기 위한 핀 가열 유닛을 포함할 수 있다. 핀 가열 유닛은 위의 레이저 빔일 수 있고, 이것은 고체 솔더 볼을 액화하기 위해 사용된다. 레이저 빔은 모세관을 통해 핀을 향해 지향될 수 있고, 고체 솔더 볼이 모세관 내에 배치되어 있지 않을 때에 스위치 온된다. 바람직하게는, 핀 가열 유닛은 핀 가열용 레이저 빔일 수 있고, 이것은 핀, 즉 핀의 재료의 흡수 특성에 맞춰진 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 핀을 가열하기 위해 청색 레이저, 예를 들면, 450 nm 내지 475 nm 범위, 특히 450 nm의 파장을 갖는 레이저가 가장 적합하다는 것이 밝혀졌다. 그 결과, 액화된 솔더 볼은 이것이 핀에 도착했을 때에 그 고화가 지연될 수 있고, 이로 인해 액화된 솔더 볼의 일부는 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가서 이것을 채운다.
본 개시의 추가의 양태에 따르면, 온도 측정 유닛은 가열 중에 핀의 온도를 측정하도록 조정될 수 있다. 핀의 온도 임계값은 미리 결정되어 제어 유닛 내에 보관될 수 있다. 제어 유닛은 온도 임계값을 온도 측정 유닛으로부터 얻어지는 온도 값과 비교하도록 조정될 수 있다. 제어 유닛이 온도 측정 유닛으로부터 온도 임계값을 초과하는 온도 값을 수신한 경우, 제어 유닛은 레이저 빔 또는 핀 가열용 레이저 빔을 스위치 오프함으로써 핀의 가열을 정지시킬 수 있다.
본 개시의 추가의 양태에 따르면, 핀이 가열되는 지속시간은 미리 결정될 수 있다. 이 지속시간은, 예를 들면, 실험에 의해 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 핀 또는 이 핀에 접속된 전자 부품의 과열이 방지될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 이 장치는 관통 구멍과 핀에 능동적으로 또는 수동적으로 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급 유닛을 포함할 수 있다. 대안적 양태에 따르면, 이 장치는 불활성 가스 분위기를 수용하는 체임버 또는 용기 내에 배치될 수 있다. 그 결과, 액화된 솔더의 방지되고, 이로 인해 납땜 프로세스는 긍정적인 영향을 받는다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 전자 부품과 회로 기판 사이에 가스 배기 통로가 형성되도록 전자 부품 및 회로 기판이 서로 이격되도록 홀딩 유닛은 회로 기판 및 전자 부품을 유지하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 환형 간극 내에 존재하는 가스, 즉, 불활성 가스 또는 공기는, 액화된 솔더 볼이 회로 기판에 도착하여 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채울 때, 액화된 솔더 볼을 향한 저항을 저감시키기 위해 환형 간극으로부터 빠져나갈 수 있다. 그러므로, 환형 간극의 높은 충전도가 달성될 수 있다.
이하에서, 본 개시의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 개시의 제 1 실시형태에 따라 관통 구멍을 갖는 회로 기판에 이 관통 구멍 내에 삽입될 핀을 갖는 전자 부품을 납땜하기 위한 장치를 개략적으로 도시하고;
도 2는 핀과 관통 구멍 사이의 환형 간극의 충전도를 결정하기 위해 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 체적을 측정하기 위한 3 차원 검출 장치로서 3D 스캐너를 포함하는 본 개시의 제 2 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하고;
도 3은 3 차원 검출 장치로서 측정 빔을 방출하는 간섭계를 포함하는 제 2 실시형태에 따른 장치의 변형례를 개략적으로 도시하고;
도 4는 관통 구멍, 핀, 및 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 원뿔대의 크기 파라미터의 정의를 개략적으로 도시하고;
도 5는 모세관이 회로 기판에 대해 경사진 본 개시의 제 3 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하고;
도 6은 회로 기판에 대한 모세관의 각도 변화를 가능하게 하는 제 3 실시형태에 따른 장치의 변형례를 개략적으로 도시하고;
도 7은 회로 기판과 전자 부품 사이에 간극이 형성된 본 개시의 제 4 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하고;
도 8은 핀을 가열하기 위한 핀 가열용 레이저 빔을 포함하는 본 개시의 제 5 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하고;
도 9는 액화된 솔더가 회로 기판 상에 도착하여 환형 간극 내로 흘러들어간 후에 레이저 빔을 방출하는 본 개시의 제 6 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 핀과 관통 구멍 사이의 환형 간극의 충전도를 결정하기 위해 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 체적을 측정하기 위한 3 차원 검출 장치로서 3D 스캐너를 포함하는 본 개시의 제 2 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하고;
도 3은 3 차원 검출 장치로서 측정 빔을 방출하는 간섭계를 포함하는 제 2 실시형태에 따른 장치의 변형례를 개략적으로 도시하고;
도 4는 관통 구멍, 핀, 및 관통 구멍 외측의 고화된 솔더의 원뿔대의 크기 파라미터의 정의를 개략적으로 도시하고;
도 5는 모세관이 회로 기판에 대해 경사진 본 개시의 제 3 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하고;
도 6은 회로 기판에 대한 모세관의 각도 변화를 가능하게 하는 제 3 실시형태에 따른 장치의 변형례를 개략적으로 도시하고;
도 7은 회로 기판과 전자 부품 사이에 간극이 형성된 본 개시의 제 4 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하고;
도 8은 핀을 가열하기 위한 핀 가열용 레이저 빔을 포함하는 본 개시의 제 5 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시하고;
도 9는 액화된 솔더가 회로 기판 상에 도착하여 환형 간극 내로 흘러들어간 후에 레이저 빔을 방출하는 본 개시의 제 6 실시형태에 따른 장치를 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 개시의 제 1 실시형태에 따라 핀(4)을 갖는 전자 부품(1)을 이 전자 부품(1)의 핀(4)이 삽입되는 관통 구멍(3)을 갖는 회로 기판(2)에 납땜하기 위한 장치를 도시한다. 따라서 전자 부품(1)은 관통 구멍 장치(THD)에 대응한다. 이 실시형태에서, 전자 부품(1)의 3 개의 핀(4)은 전자 부품(1)의 표면, 즉 전자 부품(1)의 하우징의 표면으로부터 실질적으로 직각으로 상방으로 돌출한다. 핀(4)은 회로 기판(2)의 제 1 면, 즉 도 1에서 하면으로부터 회로 기판(2)에 형성된 3 개의 각각의 관통 구멍(3) 내에 삽입되고, 이로 인해 핀(4)은 제 1 면의 반대측의 회로 기판(2)의 제 2 면, 즉 도 1에서 상면으로부터 돌출한다. 본 개시는 3 개의 핀(4)에 한정되지 않고, 전자 부품(1)은 1 개 이상의 핀, 2 개 이상의 핀 또는 4 개 이상의 핀을 포함할 수 있다. 더욱이, 핀(4)은 핀이 돌출하는 전자 부품(1)의 표면에 대해 경사를 이룰 수 있고, 구부러진 구조를 포함할 수 있다. 유사하게, 회로 기판(2)은 전자 부품(1)의 적어도 핀(4)의 수에 대응하는 수의 관통 구멍(3)을 포함할 수 있다. 더욱이, 관통 구멍(3)은 그 위치가 전자 부품(1) 상의 핀(4)의 위치에 대응하도록 회로 기판(2) 상에 배치된다.
핀(4)은, 액화된 솔더 볼(5)의 일부가 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이에 형성되는 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채우도록, 회로 기판(2) 상에 액화된 솔더 볼(5)을 분사함으로써 관통 구멍(3)에 접합된다. 액화된 솔더 볼(5)의 일부가 환형 간극 내로 흘러들어간 후, 이것은 솔더의 융점 미만인 환경 온도로 인해 고화된다. 따라서, 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이 및 이에 따라 관통 구멍(3)에 접속되는 회로 기판(2)의 리드와 핀(4) 사이에 도전성 접합부가 형성된다.
도 1에 도시된 실시형태에서, 액화된 솔더 볼(5)은 특히 모세관(6)의 개구를 향해 좁아지는 모세관(6)을 포함하는 솔더 볼 적용 장치를 사용하여 생성 및 분사된다. 특히, 모세관(6)의 개구의 직경은 액화된 솔더 볼(5)을 생성하기 위해 사용되는 고체 솔더 볼(미도시)의 직경보다 작다. 그 결과, 고체 솔더 볼은 좁아지는 모세관(6)의 직경이 고체 솔더 볼의 직경에 대응하는 위치에 유지된다.
납땜될 지점, 즉 환형 간극을 향해 액화된 솔더 볼(5)을 분사하기 위해, 압력이 압력 가스 소스에 의해 모세관(6)에 적용되고, 레이저 소스로부터 레이저 빔(7)이 에너지의 형태로서 고체 솔더 볼에 공급되어 액화된 솔더 볼(5)을 생성한다. 이런 이유로, 레이저 빔(7)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 모세관(6)을 통해 안내된다. 고체 솔더 볼이 충분히 액화된 경우, 액화된 솔더 볼(5)은 변형되고, 이로 인해 모세관(6)의 내압으로 인해 모세관(6)으로부터 빠져나가서 이 모세관(6)으로부터 회로 기판(2), 즉 환형 간극을 향해 분사될 수 있다. 그 결과, 모세관(6)은 액화된 솔더 볼(5)을 적용하기 위해 회로 기판(2)을 향해 전진하고 이 회로 기판(2)으로부터 벗어날 필요가 없다. 도 1에서, 모세관은 정확하게 핀(4)의 선단을 향하고 있지만, 모세관(6)은 관통 구멍(3)의 원주 내의 핀 이외의 지점을 향하는 것도 가능하다.
모세관을 제어 및 이동시키기 위해 그리고 레이저 빔(7), 즉 레이저 빔(7)의 적용의 파워 및 지속시간 및 가스 압력 소스를 제어하기 위해, 본 장치는 제어 유닛 및 구동 유닛(미도시)을 포함한다. 제어 유닛은 CPU, 메모리 및 입력/출력 유닛을 포함하는 컴퓨터에 의해 구현된다. 메모리는 CPU에 의해 실행되는 그리고 본 개시에 따른 방법을 수행하는 명령을 포함하는 제어 프로그램을 저장한다. 구동 유닛은 모세관(6) 및 본 장치의 기타 유닛, 예를 들면, 전자 부품(1) 및/또는 회로 기판(2)을 유지하기 위한 홀딩 유닛(미도시)을 구동하기 위한 전기기계식 구동장치에 의해 구현된다.
도 1에 도시된 실시형태에서, 액화된 솔더 볼(5)은 전자 부품(1)이 배치된 제 1 면의 반대측인 제 2 면으로부터 회로 기판(2) 상에 분사된다. 도 1에서, 액화된 솔더 볼(5)은 하방으로 분사된다. 하방은 본 명세서 내에서 중력 방향으로 정의된다는 것에 유의할 필요가 있다. 이러한 구성은 관통 구멍(3)에 액화된 솔더 볼(5)이 쉽게 도착할 수 있다는 장점 및 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이의 환형 간극 내로 흘러들어가는 액화된 솔더 볼(5)의 일부가 중력에 의해 지지되는 장점을 제공한다. 그 결과, 솔더에 의한 환형 간극의 충전도는 상방으로 액화된 솔더 볼(5)을 분사하는 것에 비해 향상될 수 있다. 전자 부품(1)이 회로 기판(2)으로부터 탈락하는 것을 방지하기 위해 이 장치는 적어도 전자 부품(1) 및 회로 기판(2)을 유지하기 위한 홀딩 유닛(미도시)를 포함한다. 홀딩 유닛은 다수의 전자 부품(1) 및 회로 기판(2)을 개별적으로 유지하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 전자 부품(1) 및 회로 기판(2)은 접착제를 사용하여 미리 조립될 수 있고, 홀딩 유닛은 회로 기판(2)만을 유지하도록 구성된다.
레이저 빔(7)의 공급은 액화된 솔더 볼(5)이 모세관(6) 내에 있는 상황에 한정되지 않고, 레이저 빔(7)은 액화된 솔더 볼(5)이 모세관(6)으로부터 분사된 후에도 지속적으로 또는 단속적으로 적용되어 액화된 솔더 볼(5)이 충분히 액화된 상태를 유지하도록 할 수 있다는 것에 유의할 필요가 있다. 액화된 솔더 볼(5)이 회로 기판(2) 상에 도착했을 때에도 여전히 액화되어 있음을 보장하기 위해, 레이저 빔(7)은 특히 액화된 솔더 볼(5)이 모세관(6)으로부터 회로 기판(2)의 표면을 향해 비행할 때 공급된다.
또한, 적외선 센서(9)를 사용하여 액화된 솔더 볼(5)이 온도를 측정한다. 따라서, 적외선 센서(9)는 온도 측정 유닛에 해당하고, 적외선 센서(9)는 제어 유닛에 통신가능하게 접속되어 액화된 솔더 볼(5)의 측정된 온도를 제어 유닛에 송신한다. 그 결과, 레이저 빔(7)은 액화된 솔더 볼(5)의 온도가 상한 온도 및 하한 온도에 의해 정해지는 미리 정해진 온도 범위 내에 유지되도록 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다. 액화된 솔더 볼(5)의 온도가 상한 온도보다 더 높아지는 경우, 레이저 빔(7)의 공급이 정지되거나 레이저 빔(7)의 파워가 더 낮은 값으로 설정된다. 그러므로, 액화된 솔더가 연소하는 것을 방지할 수 있다. 유사하게, 액화된 솔더의 온도가 하한 온도보다 더 낮아지는 경우, 레이저 빔(7)이 액화된 솔더 볼(5)에 다시 공급되거나 레이저 빔의 파워가 더 높은 값으로 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 액화된 솔더 볼(5)은 충분히 액화되고, 이로 인해 그 일부가 환형 간극 내로 적절히 흘러들어가는 것이 보장될 수 있다. 그러므로, 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이의 적절한 접합이 보장될 수 있다.
본 개시에 따르면, 불활성 가스(10)는 납땜될 지점, 즉 관통 구멍(3)과 핀(4)에 적용된다. 이는 불활성 가스(10)를 능동적으로 적용함으로써, 예를 들면, 불활성 가스 소스와 접속되는 모세관(6)에 의해 불활성 가스를 공급함으로써, 실행된다. 따라서, 모세관(6)은 불활성 가스 공급 유닛에 해당한다. 그러나, 이 장치는 모세관(6)과는 별개로 제공되는 별개의 노즐 등의 불활성 가스 공급 유닛을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 불활성 가스(10)는 불활성 가스(10)로 채워진 밀폐 환경 내에 관통 구멍(3)에 대한 핀(4)의 납땜을 위한 장치를 배치함으로써 수동적으로 적용될 수 있다. 그 결과, 솔더, 핀(4) 및/또는 관통 구멍(3)의 산화가 방지될 수 있고, 납땜 프로세스는 긍정적으로 영향을 받는다.
액화된 솔더 볼(5)이 회로 기판(2)에 도착한 후, 이것은 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이의 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채운다. 액화된 솔더 볼(5)의 일부가 환형 간극 내로 적절히 흘러들어갈 수 있도록 하기 위해, 액화된 솔더 볼(5)이 회로 기판(2)에 도착했을 때 액화된 솔더 볼(5)의 고화가 방지되도록 회로 기판(2)은 가열될 수 있다. 회로 기판(2)은 가열된 공기를 공급하는 블로워 또는 회로 기판(2)과 접촉하는 부품 등의 회로 기판 가열 유닛을 사용함으로써 가열될 수 있다. 바람직하게는, 회로 기판(2)과 접촉하는 회로 기판 가열 유닛은 전자 부품(1) 및 회로 기판(2)을 유지하기 위한 홀딩 유닛 내에 포함된다.
도 1은 고화된 솔더(8)로 이미 채워진 환형 간극을 도시한다. 본 실시형태에서, 고체 솔더 볼 및 이에 따라 액화된 솔더 볼(5)의 체적은 환형 간극의 용적보다 더 크고, 따라서 솔더의 전체가 환형 간극 내로 흘러들어가지는 않는다. 그 결과, 액화된 솔더 볼(5)의 일부는 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채우며, 액화된 솔더 볼의 다른 일부는 관통 구멍의 외측에 남는다.
본 개시에 따른 장치는 제 1 면 상에 배치된 SMD(표면 장착 장치)가 솔더 볼 적용 장치를 사용함으로써 회로 기판에 납땜될 수 있고, 다음에 이 회로 기판이 선회될 수 있고, THD, 즉, 회로 기판(2)의 관통 구멍(3) 내에 삽입될 핀(4)을 가진 전자 부품(1)은, 전술한 바와 같이, 회로 기판(2)에 납땜될 수 있다는 추가의 이점을 제공한다.
더 바람직하게는, 핀이 제 2 면으로부터 돌출하도록 그리고 액화된 솔더 볼(5)이 제 2 면으로부터 적용되도록 적어도 하나의 THD는 제 1 면 상에 배치된다. 또한, SMD는 제 2 면, 즉 회로 기판(2)의 상면 상에 배치되고, 또한 회로 기판(2)에 납땜된다. 그후, 회로 기판(2)은 제 1 면이 제 2 면 위에 놓이도록 그리고 THT가 제 2 면 상에 배치되도록 선회되고, 이로 인해 핀(4)은 제 1 면으로부터 돌출한다. 다음에 핀(4)을 관통 구멍(3)에 납땜하기 위해 액화된 솔더 볼(5)을 제 1 면 상에 적용한다. 또한, SMD는 제 1 면 상에 배치되고, 또한 액화된 솔더 볼(5)을 사용하여 회로 기판에 납땜된다. 이러한 방식으로, 회로 기판의 양면 상에 전자 부품, 즉 SMD 및 THD을 구비하는 혼합 패킹식 회로 기판을 리플로우 납땜이나 선택 납땜 등의 제 2 납땜을 사용하지 않고 쉽게 제조할 수 있다.
도 2는 3 차원 검출 장치로서 3D 스캐너(12)를 포함하는 본 개시의 제 2 실시형태에 따른 장치를 도시한다. 본 실시형태에서, 관통 구멍(3) 외측의 고화된 솔더(8a)의 체적은 3 차원 이미지 처리를 사용하여 측정된다. 본 기술분야에 알려져 있는 3 차원 재구축을 위한 이미지 처리 방법을 본 개시에서 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 3D 스캐너(12)는 적외선 센서(9)와 동일한 하우징 내에 포함될 수 있고, 또는 별개로 제공될 수 있다. 3D 스캐너(12)는 제어 유닛에 접속되고, 관통 구멍 외측의 고화된 솔더(8a)의 체적을 결정하기 위한 이미지 처리는 제어 유닛에서 실행된다. 따라서, 3D 스캐너(12) 및 제어 유닛은 체적 측정 유닛에 해당한다. 3 차원 이미지 처리는 제어 유닛과는 다른 컴퓨터에 의해 수행될 수도 있다는 것에 유의해야 한다.
또한, 도 2는 고화된 솔더(8)로 채워진 환형 간극을 상세히 도시한다. 위에서 언급된 바와 같이, 액화된 솔더 볼(5)의 체적은 환형 간극의 용적보다 더 큰 것이 바람직하다. 본 개시에서, 환형 간극의 충전도는 핀(4)과 관통 구멍(3)의 적절한 전기적 및 기계적 접합을 보장하기 위해 70% 이상이어야 한다.
미리 결정된 솔더의 체적, 즉 고체 솔더 볼의 체적에 대응하는 액화된 솔더 볼(5)의 체적이 본 개시에 따라 회로 기판(2)에 적용됨에 따라, 환형 간극의 충전도는 관통 구멍(3)의 외측의 고화된 솔더(8a)의 체적을 측정함으로써 결정될 수 있다.
충전도를 결정하기 위해, 제어 유닛은 다음의 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다. 고화된 솔더(8a)의 측정된 체적을 적용 전의 액화된 솔더 볼(5)의 총 체적과 비교하여 환형 간극 내로 흘러들어가서 고화된 솔더의 체적(8b)을 결정한다. 이 점에서, 관통 구멍(3) 외측의 솔더(8a)의 체적을 결정할 때 관통 구멍(3) 외측의 솔더의 체적을 고려할 필요가 있음에 유의해야 한다. 핀(4)과 관통 구멍(3)의 치수는, 예를 들면, 전자 부품(1) 및 회로 기판(2)의 사양으로부터 이미 알려져 있다. 그러므로, 환형 간극의 용적은 관통 구멍(3)의 용적으로부터 관통 구멍(3) 내측의 핀(4)의 체적을 뺌으로써 결정될 수도 있다. 다음에 환형 간극 내측의 고화된 솔더(8b)의 체적은 환형 간극의 용적으로 나누어서 충전도를 결정한다. 솔더의 일부가 관통 구멍의 하측 개구로부터 유출되는 경우, 고화된 솔더(8b)의 결정된 체적은 환형 간극의 용적보다 훨씬 더 크다. 이 경우, 충전도는 100%로 결정된다.
결정된 체적, 충전도 및 캡처된 이미지의 결과는 제어 유닛의 메모리에 저장된다. 그 결과, 본 개시는 X선 검사 또는 단면 검사를 사용하지 않고 환형 간극의 충전도를 결정함으로써 솔더 접합부의 품질을 현장에서 검사하는 것을 가능하게 한다.
도 3은 제 2 실시형태의 변형례를 도시하며, 여기서 측정 빔(14)을 방출하는 간섭계(13)를 3 차원 검출 장치로서 사용하여 관통 구멍(3) 외측의 고화된 솔더(8a)의 체적을 검출함으로써 충전도를 결정할 수 있다. 결과적으로, 간섭계(13) 및 제어 유닛은 체적 측정 유닛에 해당한다.
도 4는 관통 구멍(3), 핀(4) 및 관통 구멍(3) 외측의 고화된 솔더(8a)의 파라미터의 정의를 도시한다. 특히, 본 발명자들에 의해 고화된 솔더(8a)가 대략 원뿔대로서 간주될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 회로 기판 위의 핀의 높이 d가 고화된 솔더(8a)의 높이 g보다 더 작은 경우, 고화된 솔더(8a)는 원뿔 형상을 갖는다.
더 나아가, 본 발명자들은 도 4에 도시된 상이한 파라미터의 비율이 양호한 결과, 즉 70% 이상의 충전도를 달성하기 위해 다음의 표에 표시된 범위 내에 있어야 한다는 것을 밝혀냈다.
| 비율 | 식 | 범위 |
| 관통 구멍 직경 a와 관통 구멍 깊이 b의 비율 | a/b | 0.5 내지 3; 바람직하게는 1 |
| 관통 구멍 직경 a와 핀 직경 c의 비율 | a/c | 1.5 내지 3; 바람직하게는 2 |
| 회로 기판 위의 핀 높이 d와 관통 구멍 직경 a의 비율 | d/a | 0 내지 0.5; 바람직하게는 0.5 |
| 원뿔대의 베이스 직경 e와 관통 구멍 직경 a의 비율 | e/a | 1.5 내지 2 |
위의 표에서 언급된 바와 같이, 관통 구멍(3)의 직경 a와 관통 구멍(3)의 깊이 b의 비율은 0.5 내지 3의 범위에 있을 수 있다. 바람직하게는, 위의 비율은 1이어야 한다. 또한, 관통 구멍(3)의 직경 a는 핀(4)의 직경 c의 1.5 배 내지 3 배일 수 있다. 바람직하게는, 관통 구멍(3)의 직경 a는 핀(4)의 직경 c의 2 배이어야 한다. 또한, 회로 기판(2)의 표면 위의 핀(4)의 높이 d는 관통 구멍(3)의 직경 a의 0 배 또는 0.5 배 이하이어야 한다. 더욱이, 관통 구멍(3) 외측의 솔더(8a)의 베이스의 직경 e는 관통 구멍(3)의 직경 a의 1.5 배 내지 2 배일 수 있다. 가장 바람직하게는, 납땜 후의 관통 구멍(3)의 충전도는 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이에 형성된 환형 간극의 용적의 0.7 배 이상일 수 있다. 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이의 고화된 솔더(8)의 위의 비율을 설정함으로써 적절한 기계적 접합이 가능해지고, 양호한 전기적 접속이 제공된다.위에서 언급된 바와 같이, 제어 유닛 및 3D 스캐너(12) 또는 간섭계(13)는 관통 구멍(3) 외측의 고화된 솔더(8a)의 체적, 즉 원뿔대 또는 원뿔의 치수를 측정한다. 핀(4)과 관통 구멍(3)의 치수는 전자 부품(1)과 회로 기판(2)의 명세서로부터 알려져 있다. 그러므로, 제어 유닛은 다음의 계산을 수행함으로써 환형 간극의 충전도를 계산할 수 있다.
특히, 원뿔대의 체적 Vfc은 식 (1)에 의해 계산될 수 있다. 식 (1)의 f는 회로 기판(2) 위의 핀(4)의 높이 d가 관통 구멍(3) 외측의 고화된 솔더(8a)의 높이 g보다 더 작은 경우에 0이므로 식 (1)은 원뿔의 체적을 계산하기 위한 식에 해당한다는 것에 유의해야 한다. 원뿔대는 이하에서 단지 일 실시례이고, 대신에 환형 간극 외측의 솔더(8a)의 체적은 3 차원 이미지 처리를 사용하여 결정될 수 있다는 것에 유의해야 한다:
회로 기판(2) 위의 핀(4)의 체적 Vpin은 식 (2)에 의해 계산될 수 있다. 핀(4)은 이하에서 원통체로서 간주됨에 유의해야 한다. 핀(4)의 다른 형상에 대해서는 이에 따라 회로 기판(2) 위의 핀(4)의 체적을 따라 계산해야 한다:
원뿔대의 체적 Vfc로부터 회로 기판(2) 위의 핀(4)의 체적 Vpin을 뺌으로써 관통 구멍(3) 외측의 고화된 솔더(8a)의 체적 Vso는 식 (3)을 사용하여 계산될 수 있다.
고체 솔더 볼의 체적 및 이에 따라 액화된 솔더 볼(5)의 체적 Vsb는 이미 알려져 있으므로, 환형 간극 내측의 고화된 솔더(8b)의 체적 Vsi는 식 (4)를 사용하여 계산될 수 있다:
더 나아가, 환형 간극의 체적 Vag는 다음의 식 (5)에 의해 계산될 수 있다. 다시, 핀(4)은 원통체로서 간주된다:
마지막으로, 충전도 F는 환형 간극의 체적 Vag를 관통 구멍(3) 내측의 고화된 솔더(8b)의 체적 Vsi로 나눔으로써 계산된다(식 (6)을 참조):
액화된 솔더는 액화된 솔더 볼(5)이 적용된 면의 반대측 면 상에서 환형 간극으로부터 유출될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 이 경우, 100%를 초과하는 값이 충전도 F로서 계산될 수 있다. 그러나, 이 경우에는 충전도 F를 100 %로 간주한다.
도 5는 본 개시의 제 3 실시형태에 따른 장치를 도시한다. 도 3에 도시된 장치는, 모세관(6)이 회로 기판(2)의 표면에 대해 경사각 α로 배치되는 점에서, 도 1에 도시된 제 1 실시형태에 따른 장치와 다르다. 그러므로, 액화된 솔더 볼(5)은 경사각 α로 적용된다. 도 2에서 경사각 α는 45°이다. 그러나, 경사각 α는 이 각도에 한정되지 않고, 회로 기판(2)의 표면에 대해 30° 내지 60° 범위 내에 있을 수 있다. 이 실시형태는 액화된 솔더 볼(5)이 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채우도록 핀(4)이 관통 구멍을 빠져 나가는 지점에 적용될 수 있는 것의 효과를 제공한다. 그 결과, 환형 간극의 높은 충전도가 달성될 수 있다.
도 6은 제 3 실시형태의 변형례를 도시하며, 여기서 모세관(6)은 제어 유닛에 의해 제어되는 구동 유닛을 사용하여 경사를 이룬다. 그 결과, 모세관(6)은 납땜될 지점에 따라 경사를 이룰 수 있다. 도 6에서, 위치 1에서 모세관(6)은 회로 기판(2)을 향해 수직으로 지향된다. 위치 2 및 위치 3에서, 모세관은 각각 각도 α1 및 각도 α2로 경사를 이룬다. 특히, 모세관(6)의 상이한 각도의 경사는 회로 기판(2) 상에 액화된 솔더 볼(5)이 적용되는 면이 SMD 등의 전자 부품으로 이미 패킹되어 있는 경우에 중요하다. 또한, 본 개시가 혼합 패킹식 회로 기판용으로 사용될 수 있으므로, 회로 기판에 SMD 등의 다른 전자 부품을 납땜하기 위해 적용 각도의 변경이 필요할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태는 핀(4)과 관통 구멍(3)의 적절한 접합 및 혼합 패킹식 회로 기판을 용이한 패킹을 가능하게 한다.
도 7은 본 개시의 제 4 실시형태에 따른 장치를 도시한다. 도 7에 도시된 장치는, 전자 부품(1)과 회로 기판(2) 사이에 가스 배기 통로(11)가 형성되도록 전자 부품(1)과 회로 기판(2)이 서로 이격되어 있는 점에서, 도 1에 도시된 장치와는 다르다. 그러므로, 액화된 솔더 볼(5)이 관통 구멍(3)에 도착하면, 환형 간극 내에 존재하는 가스, 즉 불활성 가스(10) 또는 공기는 반대측 상에서, 즉 도 7에서 회로 기판(2)의 하면 상에서 배출될 수 있다. 그 결과, 환형 간극 내로 흘러들어갈 때 액화된 솔더 볼(5)에 대한 저항이 저감되고, 이로 인해 환형 간극의 적절한 충전이 보장된다. 가스 배기 통로(11)를 형성하기 위해, 홀딩 유닛은 서로 이격된 전자 부품(1)과 회로 기판(2)을 유지하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 스페이서가 전자 부품(1)과 회로 기판(2) 사이에 배치될 수 있다. 제 4 실시형태는 회로 기판(2)의 표면에 대해 경사를 이루지 않는 제 1 실시형태에 따른 모세관(6)으로 도시되어 있으나, 제 4 실시형태는 모세관(6)이 고정 각도 또는 가변 각도로 회로 기판(2)의 표면에 대해 경사를 이루는 제 3 실시형태와 조합될 수도 있다는 것에 유의해야 한다.
도 8은 본 개시의 제 5 실시형태를 도시한다. 제 1 실시형태의 설명에서 언급된 바와 같이, 회로 기판(2)은 가열 유닛을 사용하여 가열될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 5 실시형태에 따른 장치는 핀 가열 유닛을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 핀 가열 유닛은 핀 가열용 레이저 빔(15)에 의해 형성되고, 이것은 액화된 솔더 볼(5)을 생성하기 위해 고체 솔더 볼을 액화하기 위해 사용되는 레이저 빔(7)과는 다르다. 바람직하게는, 핀 가열용 레이저 빔(15)은 모세관을 통해 안내될 수 있고, 핀(4) 상에 집중될 수 있다. 이런 이유로, 핀 가열용 레이저 빔(15)은 레이저 빔(7)보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 또한, 핀 가열용 레이저 빔(15)은 레이저 빔(7)의 파장과는 다르고, 핀(4), 즉 핀(4)의 재료의 흡수 특성에 맞춰진 파장을 갖는다. 특히, 핀 가열용 레이저 빔(15)은 청색 레이저 빔이고, 핀 가열용 레이저 빔(15)의 파장은 약 450 nm이다. 그러나, 핀 레이저 빔은 최대 475 nm의 더 큰 파장을 가질 수도 있다. 액화된 솔더 볼(5)의 적용 전에 핀(4)을 가열함으로써, 액화된 솔더의 고화, 특히 환형 간극 내로 흘러들어가는 솔더의 고화는 지연되고, 이로 인해 더 큰 부분이 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이의 환형 간극 내로 흘러들어가서 이것을 채운다. 이러한 방식으로, 더 높은 충전도 및 이에 따라 핀(4)과 관통 구멍(3) 사이의 더 우수한 접합이 달성될 수 있다. 핀(4)을 가열하기 위해 레이저 빔(7)이 사용될 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 그러나, 레이저 빔(7)의 파장이 핀(4)에 맞춰져 있지 않으므로, 핀(4)을 가열하기 위해 더 긴 시간이 필요할 수 있다.
또한, 위의 실시형태는 액화된 솔더 볼(5)의 적용 전에 핀 가열용 레이저 빔(15)을 핀에 적용하는 것에 한정되지 않는다. 핀(4)이 관통 구멍 외측의 솔더(8a)의 높이보다 더 높은 높이를 갖는 경우, 핀 가열용 레이저 빔(15)은, 액화된 솔더 볼(5)이 회로 기판(2) 상에 도착하고 액화된 솔더의 일부가 이미 환형 간극 내로 흘러들어간 후에, 핀(4)에 적용될 수도 있다.
제 5 실시형태에 따르면, 핀(4)이 가열되는 지속시간은 미리 결정될 수 있다. 이 지속시간은, 예를 들면, 실험에 의해 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 핀(4) 또는 이 핀에 접속되는 전자 부품(1)의 과열이 방지될 수 있다.
또한, 제 5 실시형태는 온도 측정 유닛으로서 적외선 센서(9)를 포함하는 제 1 실시형태와 조합될 수 있다. 이 경우 적외선 센서(9)는 가열 중에 핀(4)의 온도를 추가로 측정하도록 구성될 수 있다. 핀(4)의 온도 임계값은 미리 결정되어 제어 유닛 내에 저장될 수 있다. 제어 유닛은 온도 임계값을 적외선 센서(9)로부터 획득한 온도 값과 비교하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛이 온도 측정 유닛으로부터 온도 임계값을 초과하는 온도 값을 수신한 경우, 제어 유닛은 핀 가열용 레이저 빔(15)을 스위치 오프함으로써 핀(4)의 가열을 정지시킬 수 있다.
도 9는 회로 기판 상에 도착하고 그 일부는 이미 환형 간극 내로 흘러들어간 솔더(8)에 레이저 빔(7)이 적용되는 본 개시의 제 6 실시형태를 도시한다. 회로 기판(2)의 표면 상에 도착한 시간은 회로 기판(2)의 표면으로부터 모세관(6)의 거리 및 모세관(6) 내압에 따라 계산되거나 또는 경험적으로 결정될 수 있다. 대안적으로, 도착 시간은 이미지 인식에 의해 검출될 수 있다.
회로 기판(2) 상에 도착한 후에 레이저 빔(7)을 적용함으로써, 솔더(8)는 액화된 상태로 유지되며, 이로 인해, 도 9에서 화살표로 표시한 바와 같이, 환형 간극 내로 더 흘러들어간다. 핀(4)이 환형 간극 외측의 솔더(8)로부터 돌출할 수 있으므로, 핀(4)은 레이저 빔(7)에 의해 가열될 수도 있다. 바람직하게는, 솔더(8)의 온도는 적외선 센서(9)를 사용하여 측정되고, 레이저 빔(7)의 적용은 솔더의 온도가 미리 결정된 임계값을 초과하는 경우에 제어 유닛에 의해 정지된다. 대안적으로, 레이저 빔(7)은, 예를 들면, 실험을 실행함으로써 사전에 결정된 미리 결정된 시간 동안 적용될 수 있다. 이러한 방식으로, 솔더(8)의 연소가 방지된다. 요약하면, 제 6 실시형태는, 솔더가 회로 기판에 도달한 후에 액화된 상태를 유지하므로, 환형 간극의 더 높은 충전도를 달성할 수 있게 한다.
더욱이, 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태는 조합될 수 있다. 그러므로, 핀(4)은 핀 가열용 레이저 빔(15)을 사용하여 미리 가열되고, 솔더(8)는 회로 기판(2) 상에 액화된 솔더 볼(5)이 도착한 후에 액화된 상태로 유지된다. 또한, 레이저 빔(7) 및 핀 가열용 레이저 빔(15)은, 핀(4)의 높이가 관통 구멍 외측의 솔더(8a)의 높이보다 더 높은 경우에, 회로 기판 상에 액화된 솔더 볼(5)이 도착한 후에 동시에 적용될 수 있다. 가장 바람직하게는, 이 경우에 핀 가열용 레이저 빔(15)은 핀(4)에 집중된다.
위에서 제 1 실시형태 내지 제 6 실시형태가 설명되었다. 다양한 실시형태들을 조합할 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예를 들면, 제 1 실시형태는 제 2 실시형태, 제 4 실시형태, 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태와 조합할 수 있다. 더 나아가, 제 3 실시형태는 제 2 실시형태, 제 4 실시형태, 제 5 실시형태 및 제 6 실시형태와 조합할 수 있다.
1
전자 부품
2 회로 기판
3 관통 구멍
4 핀
5 액화된 솔더 볼
6 모세관
7 레이저 빔
8 솔더
8A 관통 구멍 외측의 솔더
8b 관통 구멍 내측의 솔더
9 적외선 센서
10 불활성 가스
11 가스 배기 통로
12 3D 스캐너
13 간섭계
14 측정 빔
15 핀 가열용 레이저 빔
a 관통 구멍의 직경
b 관통 구멍의 깊이
c 핀의 직경
d 회로 기판 위의 핀의 높이
E 원뿔대의 베이스의 직경
F 원뿔대의 상부의 직경
g 원뿔대의 높이
2 회로 기판
3 관통 구멍
4 핀
5 액화된 솔더 볼
6 모세관
7 레이저 빔
8 솔더
8A 관통 구멍 외측의 솔더
8b 관통 구멍 내측의 솔더
9 적외선 센서
10 불활성 가스
11 가스 배기 통로
12 3D 스캐너
13 간섭계
14 측정 빔
15 핀 가열용 레이저 빔
a 관통 구멍의 직경
b 관통 구멍의 깊이
c 핀의 직경
d 회로 기판 위의 핀의 높이
E 원뿔대의 베이스의 직경
F 원뿔대의 상부의 직경
g 원뿔대의 높이
Claims (17)
- 관통 구멍(3)을 갖는 회로 기판(2)에 상기 관통 구멍(3) 내에 삽입될 핀(4)을 갖는 전자 부품(1)을 납땜하기 위한 방법으로서,
액화된 솔더 볼(solder ball; 5)이 상기 회로 기판(2) 상에 적용되고, 특히 분사되고, 이로 인해 상기 액화된 솔더 볼(5)의 일부가 상기 핀(4)과 상기 관통 구멍(3) 사이의 환형 간극 내로 흘러들어가서 상기 간극을 채우는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)의 일부가 상기 환형 간극을 채운 후, 상기 환형 간극의 충전도는 적용 전의 상기 액화된 솔더 볼(5)의 미리 결정된 총 체적에 기초하여 상기 관통 구멍(3) 외측의 고화된 솔더(8a)의 체적을 측정함으로써 결정되는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)은 상기 전자 부품(1)이 배치되는 상기 회로 기판(2)의 면의 반대측 면으로부터 상기 회로 기판(2) 상에 적용되는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)은 상기 회로 기판(2) 상에 하방으로 적용되는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)은 상기 회로 기판(2) 상에 경사각 α로 적용되고, 상기 경사각 α는 상기 회로 기판(2)에 대해 바람직하게는 30° 내지 60°, 더 바람직하게는 45°인, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)의 적용 방향은 상기 관통 구멍(3)을 향하고, 바람직하게는 상기 핀(4)이 상기 관통 구멍(3)으로부터 나가는 지점을 향하는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)의 적용 전, 상기 액화된 솔더 볼(5)을 생성하기 위해 고체 솔더 볼에 에너지가 공급되는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 에너지는 바람직하게는 200 W 내지 400 W NIR 범위의 레이저 빔(7)이고, 바람직하게는 20 내지 4000 ms 범위의 시간 동안 공급되는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 회로 기판(2) 상에 상기 액화된 솔더 볼의 적용 중에, 특히 분사 중에 상기 레이저 빔(7)이 상기 액화된 솔더 볼(5)에 적용되어 상기 액화된 솔더 볼을 액화된 상태로 유지하는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)이 상기 회로 기판(2) 상에 도달한 후, 상기 레이저 빔(7)이 상기 액화된 솔더 볼에 적용되어 상기 액화된 솔더 볼을 액화된 상태로 유지하는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에너지가 공급되는 동안에 상기 액화된 솔더 볼(5)의 온도가 측정되고,
상기 액화된 솔더 볼(5)의 온도가 미리 결정된 상한 온도를 초과하면 에너지의 공급이 정지되고,
상기 액화된 솔더 볼(5)의 온도가 미리 결정된 하한 온도보다 낮으면 에너지의 공급이 시작되는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 고체 솔더 볼은 0.8 mm 내지 2.0 mm 범위의 직경을 가지며, 바람직하게는 상기 고체 솔더 볼은 상기 관통 구멍(3)의 직경의 0.8 내지 1.4 범위의 직경을 갖는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)의 적용 전, 상기 회로 기판(2)은 60 ℃ 내지 90 ℃ 범위의 온도까지 가열되는, 전자 부품의 납땜 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 액화된 솔더 볼(5)의 적용 전, 상기 핀(4)은 바람직하게는 레이저 빔(7)에 의해, 더 바람직하게는 상기 레이저 빔(7)의 파장과 다르고 상기 핀의 흡수 특성에 맞춰진 파장을 갖는 핀 가열용 레이저 빔(15)에 의해 가열되는, 전자 부품의 납땜 방법. - 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
제 1 항에 따른 방법을 수행하기 위한 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품. - 컴퓨터 판독가능 매체로서,
제 15 항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하는, 컴퓨터 판독가능 매체. - 관통 구멍(3)을 갖는 회로 기판(2)에 상기 관통 구멍(3) 내에 삽입될 핀(4)을 갖는 전자 부품(1)을 납땜하기 위한 장치로서,
액화된 솔더 볼(5)의 일부가 상기 핀(4)과 상기 관통 구멍(3) 사이의 환형 간극 내로 흘러들어가서 상기 간극을 채우도록 상기 회로 기판(2) 상에 상기 액화된 솔더 볼(5)을 적용하기 위한 특히 분사하기 위한 솔더 볼 적용 장치를 포함하는, 전자 부품의 납땜 장치.
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