KR950000400B1 - 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법 - Google Patents

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티이디이케이 가부시기가이샤
사또 히로시
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Abstract

내용 없음.

Description

전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법
제 1 도는 본 발명에 의한 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법에 있어서의 접착제를 분배하는 공정을 도시한 도면.
제 2 도는 본 발명에 의한 프린트 기판의 건조처리공정을 도시한 도면.
제 3 도는 본 발명에 의한 전자부품의 탑재공정을 도시한 도면.
제 4 도는 본 발명에 의한 전자부품에의 납땜처리하는 공정을 도시한 도면.
제 5 도는 본 발명에 의한 방법에 사용되는 접착제 분배장치의 개략도.
제 6 도는 본 발명에 의한 방법에 사용되는 전자밸브의 상세를 도시한 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 접착제 분배장치(디스펜서) 2 : 접착제 공급탱크
3 : 안내도관 4 : 전자밸브
5 : 사출노즐 6 : 접착제(액적)
7 : 프린트 기판 7' : 프린트 배선회로
8 : 전자레인지 9 : 전자부품
9' : 전자부품의 외부단자 10 : 용융땜납
11 : 접착제 17 : 내부통로
19 : 밸브실 20 : 밸브체
26 : 출구밸브시이트 27 : 리드
본 발명은 전자부품을 프린트 기판상에 탑재하는 개선된 방법에 관한 것이다.
비교적 소형의 전자부품을 프린트 기판상에 탑재하기 위해서는, 전자부품을 바인더(접착제)에 의해 프린트 기판상의 소정위치에 임시로 접착하고, 이어서, 해당 소정위치에 용융 땜납에 의한 납땜을 실시해서, 전자부품과 프린트 기판 간의 고정과 전기접속을 행하는 방법이 공지되어 있다. 이 공정을 자동적으로 실시하기 위하여 각종 방법이 시행되고 있으나, 전형적인 방법은, 다수의 전자부품을 자동탑재장치를 사용해서 수평방향으로 놓여진 프린트 기판상에 임시 접착하고 이어서 프린트 기판 전체를 뒤집어서 전자부품이 탑재된 쪽이 아래쪽을 향하도록 하고, 이 프린트 기판 전체를 용융 땜납에 접촉시키는 공정으로 구성되어 있다. 또한, 스크린 인쇄기술을 사용해서 소정패턴으로 프린트 기판에 크림상태나 풀상태의 땜납에 의한 납땜을 시행하고, 이 프린트 기판에 전자부품을 임시 접착한 후, 오븐에서 가열하여 땜납의 유동상태에서 납땜을 실시하는 공정으로 이루어진 다른 방법도 있다.
그러나, 이들 방법에 있어서, 전자부품을 임시 접착하는데 사용하는 접착제는, 프린트 기판을 뒤집거나 가열할 때 전자부품이 떨어지거나 이동하는 것을 방지할 수 있을 정도의 충분한 점착성을 가질 필요가 있다. 이러한 필요성에 대해서는 각종의 인자가 있을 수 있으나, 주요인자에는 특히 가열시의 접착제의 점착성, 접착제 분량의 재현성 및 조절가능성 그리고 접착제의 분리가능성(디스펜서(dispenser)로부터 압출될때에 실처럼 늘어지는 성질이 없을 것)이 포함된다. 기타 요건으로는, 전자부품의 배향이 부적절한 때에 쉽게 재방향할 수 있어야만 한다.
일반적으로 종래기술에 있어서는, 에폭시수지 등의 열경화성 접착제를, 예를들면 공기압식의 분배장치의 노즐로부터 서서히 밀어내어 노즐선단에 보유시킨다. 그후, 프린트 기판상에 상기 노즐선단을 압압하여 프린트 기판의 소정위치에 접착제를 전사해서 전자부품을 임시 접착하고, 접착제를 경화시키는 방법이 있다(일본국 특개소 55-110,097 호 및 동 특개소 61-268,375 호 참조). 또한, 도포기판을 준비해서, 용기로부터 열경화성 접착제를 핀의 선단부에 부착시켜서 접착제를 프린트 기판에 전사해서 전자부품을 임시 접착한 후 경화시키는 방법도 있다.(일본국 실개소 57-12,783 호 참조).
또 다른 방법에서는, 에폭시 아크릴레이트나 우레탄 아크릴레이트 등의 광경화성 접착제를 프린트 기판의 소정의 위치에 도포하고, 이어서 전자부품을 접착제 위에 탑재해서 임시 접착한 후, 그 위에 예를들면 자외선 등의 광을 조사해서 접착제를 경화시킨다(또는 광조사에 의해 부분적으로 접착제를 경화시킨 후 전자부품을 탑재시킨다)(일본국 특공소 63-61,795 호 및 동 특공소 58-11,114 호, 그리고 일본국 특개소 54-104,573 호 및 동 특개소 54-98,969 호 참조).
열경화성 접착제에 의한 주요 문제점은, 이들 접착제의 점도가 순간적으로 변동하기 때문에, 디스펜서의 압출압력을 빈번하게 조정해서 분배되는 접착제의 분량을 일정하게 유지해야만 한다는 점이다. 또 다른 문제점으로서는, 전자부품을 프린트 기판상에 임시 접착하고 있는 상태에서 일단 접착제가 경화되면 전자부품의 배향을 보정하는 것이 불가능하다는 점이 있다. 더욱이 접착제가 열경화성일 경우에는 프린트 기판에의 탑재시의 부품의 유지력을 올릴 목적으로 점성을 증가시키면 이러한 접착제는 디스펜서에 의한 분배시에 실처럼 늘어지는 문제점이 있다.
이와 같은 접착제를 노즐 선단상에 보유한 후 기판상에 전사하는 접촉식 분배장치에 내포된 상기 결점을 방지할 수 있는 분배방법이 연구되어 있으나, 그중 1개의 제안으로서는, 종래부터 프린터에 사용되고 있는 잉크분사법을 전용한 비접촉식 방법이 제안되어 있다(일본국 특개소 63-228,699 호 참조). 이 방법에서는, 접착제를 압전소자의 진폭작용에 의해 미립자형상으로 분사하는 것이므로, 극소 분량의 액적(液滴)(10-8cc정도)밖에 얻을 수 없기 때문에, 프린트 기판에의 접착제 부착에는 장시간을 요하므로, 이 방법의 실용화는 불가능한 것으로 여겨진다.
따라서, 본 발명의 목적은 제어 가능한 일정분량의 접착제 액적을 확보하고, 전자부품을 충분한 접착력으로 고착시키고, 또한 필요한 때에 전자부품의 배향규제를 행할 수 있는 효율적인 전자부품의 프린터 기판에의 탑재방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 프린트 기판의 전자부품이 탑재되어야 할 소정위치에 바인더(접착제)를 도포하는 공정과, 상기 전자부품을 상기 접착제가 도포된 상기 프린트 기판의 상기 소정위치에 임시 접착 또는 탑재하는 공정과, 상기 전자부품의 외부단자와 상기 프린트 기판상의 특정 도전체와의 사이의 영역에 납땜을 시행하는 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법에 있어서, 상기 접착제를 도포하는 공정은, 아크릴변성수지계 에멀션 접착제를, 가압탱크로부터 안내도관을 경유해서, 가동 밸브체를 지닌, 사출 노즐의 입구와 연통하고 있는 밸브로 공급하는 공정과, 상기 가동밸브체의 제어된 시간간격동안의 이동에 의한 밸브의 개방에 의해, 상기 아크릴변성수지계 에멀션 접착제의 소정분량의 액적을 상기 사출노즐로부터 상기 프린트 기판상의 상기 소정위치에 사출하는 공정과, 상기 전자부품을 유지하는데 충분한 점착성을 확보하도록 상기 접착제를 건조시켜 수분을 제거하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법을 제공하여, 상기 문제점을 해결한다.
바람직하게는, 상기 밸브체는 밸브실내에 위치되어 상기 노즐의 입구에 대향해서 분리가능하게 설치되고, 통상은 폐쇄상태로 되어 있다.
아크릴변성수지계 에멀션 접착제는, 비교적 점도가 낮으므로, 사출노즐을 사용하여 정확한 소정분량의 접착제를 프린트 기판의 소정위치에 분배할 수 있다. 또, 분배후에 수분을 제거함으로써 접착제의 점착성을 증가시키므로 뒤집은 프린트 기판에 접착된 전자부품에 대한 충분한 고착력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 필요시, 임시 접착된 부품의 배향을 보정하는 것이 가능하다. 더욱이, 상기 접착제에 의하면 땜납의 표면장력에 의해 전자부품에의 올바른 배향을 유지하도록 하는 "자기규제(self-regulation)"도 가능하다. 또, 아크릴변성수지계 에멀션 접착제는 수성(水性)이기 때문에 종래의 에폭시수지접착제나 광경화성 접착제와는 달리, 실갈이 늘어지는 현상이 발생되지 않아, 노즐과 프린트 기판 양자의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 아크릴변성수지계 에멀션 접착제로서는, 예를 들면 아크릴실리콘계 에멀션접착제 등의 열가소성 아크릴변성수지와, 아크릴 에폭시수지계 에멀션접착제 등의 열경화성 아크릴변성수지가 포함된다.
이하, 본 발명에 의한 방법에 대해서, 단지 예시용인 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명하나, 본 발명은 이로써 한정되는 것은 아니다.
이하, 제 1 도 내지 제 4 도를 참조해서, 본 발명에 의한 방법을 설명한다. 여기에서는, 비접촉식 분배방식으로 접착제를 프린트 기판상에 분배한 후, 전자부품을 프린트 기판에 탑재하고 있다.
우선, 제 1 도에 도시한 바와 같이, 후에 상세히 설명하는 접착제 분배장치(이하, 간단히 "디스펜서"라 칭함)(1)를 사용해서 소정 분량의 접착제(6)를 1방울씩 프린트 기판(7) 표면의 소정위치에 분배한다. 디스펜서(1)는 소정압력으로 가압된 접착제공급탱크(2), 이 탱크로부터 연장된 안내도관(3), 안내도관과 접속된 전자밸브(4) 및 접착제를 방출하는 사출노즐(5)로 구성되어 있다. 전자밸브(4)는 개폐시간간격을 조정가능한 개폐형 밸브(후에 상세히 설명함)이며, 공급된 상기 가압접착제를 상기 밸브의 소정의 개방간격에 비례하는 분량의 접착제의 액적(6)의 형태로 사출노즐(5)로부터 방출하여 상기 프린트 기판(7)상의 소정위치에 비산시킨다. 상기 액적의 분량은 상기 접착제(6)의 점도와, 압력 그리고 상기 사출 노즐(5)의 흐름저항(저항은 사출노즐의 단면적에 반비례하고 그의 길이에 비례한다)에 의존한다. 접착제 액적(6)의 분량은, 10-4cc 정도이며, 1방울의 액적으로 1개의 접착제를 지지하는데 필요한 분량을 충분히 확보할 수 있다.
다음에, 제 2 도를 참조하면, 상기 프린트 기판(7)을 마이크로파 건조기(8)(예를 들면, 전자레인지)에 통과시켜 접착제 액적(6)을 건조하여 그 액적에 함유된 수분을 제거한다. 이 건조에 의해 접착제는 전자부품을 유지하는데 필요한 만큼의 점착성이 생긴다.
다음에, 제 3 도에 도시한 공정을 참조하여 설명하면, 여기에서는, 소정의 전자부품(9)을 소정위치에 배정하여 탑재한 후, 수분을 제거하여 건조시킨 각 접착제 액적(6)상에 상기 부품을 압압함으로써, 해당 전자부품(9)의 탑재 또는 임시 접착을 종료한다.
제 4 도에 도시한 공정에서는, 프린트 기판(7)을 위쪽이 아래쪽을 향하도록 뒤집어, 전자부품(9)이 탑재되어 있는 쪽을 용융땜납(10)에 접촉시켜, 전자부품(9)의 외부단자(9')와 프린트 기판(7)상의 프린트 배선회로(7') 사이에 필요한 접속과 고정을 행한다.
예를 들면, 일종의 열가소성 접착제인 아크릴 실리콘계 에멀션 접착제를 사용해서 상기 탑재 방법을 실행함으로써, 상기 종래의 방법에서 약되던 많은 문제점을 해소할 수 있다. 아크릴 실리콘계 에멀션 접착제는 실처럼 늘어지지 않고, 노즐로부터의 분사시 충분한 유동성을 가져, 가압시에 신속하게 액적을 형성한다. 그 액적에 함유된 수분을 증발시킴으로써, 땜납시 열작용하에 충분한 점착성을 발휘하며, 또한, 전자부품의 배향을 변화시키기에 충분한 연성을 가진다.
이하, 제 1 도의 접착제 분배공정에 사용하는 접착제 디스펜서(1)에 대해서, 제 5 도 및 제 6 도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제 5 도에 의하면, 접착제(11)용의 공급탱크(2)는, 전자밸브(4)의 개방에 의해 접착제의 액적이 사출노즐(5)로부터 사출되도록 소정의 일정압력으로 유지되고, 바람직하게는, 사출노즐(5)을 통과한 접착제의 점성을 일정하게 유지하기 위하여 다른 부분도 포함해서 일정온도로 유지되고 있다. 공급탱크(2)를 가압함으로써 탱크내의 접착제의 용적변화에 의한 압력변동이 있어도 이런 정도의 변동은 무시할 수 있으므로, 분배된 접착제의 양에 영향이 미치지 않도록 설정되어 있다.
다음에, 접착제(11)는 안내도관(3)을 개재해서 전자밸브(4)로 인도된다. 전자밸브(4)의 개방시간간격을 제어함으로써 계량된 일정량의 접착제는 사출노즐(5)로부터 사출된다. 바람직하게는, 사용하지 않을 때의 사출노즐(5)의 선단(13)은, 건조를 방지하기 위하여, 물에 젖은 상태로 유지한다. 또, 사출노즐의 선단에는, 접착제의 방출을 양호하게 하기 위하여 바람직하게는 불소수지 등의 발수성의 피복을 실시한다.
제 6 도에는 전자밸브(4)의 상세가 도시되어 있다. 접착제는 안내도관(3)으로 부터 하우징(25)에 형성된 내부통로(17)를 경유하여 밸브실(19)로 들어간다. 사출노즐(5)의 상단부는 출구밸브시이트(26)를 구비하고 있으며, 밸브체(20)가 통상 압축스프링(21)의 힘에 의해 아래쪽으로 경사져 있으므로 통상은 출구밸브시이트(26)를 폐쇄하고 있다. 밸브체(20)가 자기코일(24)에 의해, 유연한 자성재로 이루어진 밸브체(20)가 위쪽으로 끌어올려지면, 이 밸브체(20)는 접착제의 사출노즐(5)쪽으로의 흐름을 가능하게 해서, 가압하에 있는 접착제를 액적형태로 해서 사출노즐(5)로부터 사출시킨다. 밸브체(20) 위쪽에는, 마찬가지로 자기코어(22)가 삽입되어, 너트(23)에 의해 고정되어 있다. 자기코일(24)로의 전력공급은 리드(27)을 경유해서 수행된다. 공급시간은, 도시하지 않은 조정기에 의해 임의의 소정치로 설정된다.
본 발명자들은, 상기와 같이 구성된 장치를 사용해서 각종 실험을 수행하였다. 그 결과, 상기 설명한 각종 효과를 확실하게 얻을 수 있었다. 즉, 전자밸브의 개방시간을 변화시킴으로써, 소정의 전자부품의 탑재에 필요한 양의 접착제를 충분히 넓은 범위로 조정할 수 있고, 또 공급탱크를 충분히 큰 용량으로 설정할 경우 향상 일정한 분배량을 확보할 수 있는 등, 이미 설명한 각종 작용을 얻을 수 있음을 확인하였다. 또, 소정의 개방시간범위에서는, 접착제는 연속된 실처럼 늘어지지 않고, 프린트 기판을 향한 접착제의 비행도중에 표면장력에 의해 구형에 가까운 형상의 액적으로 되어서 프린트 기판상에 부착하는 것을 알 수 있었다.
[실험예]
본 실험에 사용한 아크릴실리콘계 에멀션접착제의 분자구조는 메틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 스티렌의 공중합체를 주성분으로 한 것이며, 에멀션 즉 현탁액으로서는 물을 사용하였다. 비휘발성 성분이 약 45중량%이었고, 점도는 약 20CP였다. 상기 설명한 디스펜서를 사용해서, 프린트 기판상에의 액적의 분배는 소정량의 액적형상으로 해서 성취할 수 있었다. 이와 관련해서, 액적은 공기중에서는 분명한 구형상을 이루면서 날아다니고, 그들의 모양을 반구형으로 변형시켜 프린트 기판상에 부착되었다. 실같이 늘어지는 현상은 관찰되지 않았으므로, 기판에의 접착제에 의한 오염가능성이 제거되었다. 전자부품을 유지하는데 필요한 소정의 점착성을 발휘시키기 위하여 필요한 건조시간은 전자레인지를 사용한 경우 약 2분정도였다. 이와 같이 얻어진 건조된 접착제는 250℃의 온도에서 충분한 접착성을 가졌으며, 땜남조건하에서 전자부품을 유지하기 위한 충분한 성능을 나타내었다. 한편, 프린트 기판에의 접착상태에서 전자부품의 배향을 변화시킬 수 있을 정도의 열가소성을 가졌다.
또, 본 실험예는, 사출노즐로서 내경 0.21mm, 길이 5.5mm인 원통형상관의 선단에, 내경 0.2mm, 외경 0.8mm, 길이 0.8mm인 불소수지편을 장착한 것을 사용하였다. 접착제 공급탱크에 인가된 압력은 0,5kg/cm2였다.
이상 본 발명의 작용 효과를 요약하면 다음과 같다.
[1] 본 발명에 의하면, 낮은 점도의 열가소성 아크릴 실리콘계 에멀션 접착제를 사용함으로써, 정확한 소정분량의 액적을 사출노즐로부터 프린터 기판상의 소정 위치에 분배시키는 것이 가능하다. 또, 노즐선단을 프린트 기판상에 접촉시킬 필요가 없어, 노즐을 상하로 이동시키지 않고도 프린트 기판상의 소정위치로의 이동이 가능하여 노즐의 신속하고 조용한 이동을 얻을 수 있다.
[2] 본 발명의 방법에서 사용하는 접착제는, 접착제에 함유된 수분을 제거함으로써 납땜시의 고온에서도 전자부품을 유지하기에 충분한 점착성을 발생한다.
[3] 접착제는 열가소성이 있기 때문에, 필요시, 임시 접착된 부품의 배향을 보정할 수 있고, 또는 땜납의 표면장력에 의해 부품의 "자기규제"가 가능하여 정확한 배향을 유지할 수 있다.
[4] 이 접착제는 수성이기 때문에 종래의 에폭시수지 접착제나 광경화성 접착제와는 달리 실처럼 늘어지는 현상을 일으키지 않아, 노즐과 프린트 기판 양자에 있어서의 오염을 방지할 수 있다.
[5] 총괄적으로, 본 방법은 극히 효율적이어서 작업시간의 대폭적인 단축이 가능하다.

Claims (5)

  1. 프린터 기판의 전자부품이 탑재되어야 할 소정위치에 접착제를 도포하는 공정과, 상기 전자부품을 상기 접착제가 도포된 상기 프린트 기판상의 상기 소정위치에 탑재하는 공정과, 상기 전자부품의 외부단자와 상기 프린트 기판상의 소정의 도전체와의 사이의 영역에 납땜을 시행하는 공정으로 이루어진 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법에 있어서, 상기 접착제를 도포하는 공정은, 아크릴변성수지계 에멀션 접착제를, 가압탱크로부터 안내도관을 경유해서, 가압밸브체를 지닌 사출노즐의 입구와 연통하고 있는 밸브로 공급하는 공정과, 상기 가동밸브체의 제어된 시간간격동안의 이동에 의한 밸브의 개방에 의해, 상기 아크릴변성수지계 에멀션 접착제의 소정분량의 액적을 상기 사출노즐로부터 상기 프린트 기판상의 상기 소정위치에 사출하는 공정과, 상기 전자부품을 유지하는 데 충분한 점착성을 확보하도록 상기 접착제를 건조시켜 수분을 제거하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브체는 밸브실내에 위치되어 상기 노즐의 입구에 대항해서 분리 가능하게 설치되고, 통상은 폐쇄상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제의 건조는 마이크로파에 의해서 수행하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 아크릴변성수지계 에멀션 접착제는 아크릴 에폭시수지계 에멀션접착제와 같은 열경화성 아크릴변성수지인 것을 특징으로 하는 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 아크릴변성수지계 에멀션 접착제는 아크릴 실리콘수지계 에멀션접착제와 같은 열가소성 아크릴변성수지인 것을 특징으로 하는 전자부품의 프린트 기판에의 탑재방법.
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