KR20010053616A - Method for brazing by solder reflow electronic components and brazing device therefor - Google Patents
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Abstract
전자 부품(22)을 기판, 예를 들어 인쇄 회로 기판(20)에 리플로 솔더링하는 방법에 있어서, 부품(22)에 대한 기판(20) 위의 여러 접속점에서 땜납 합금을 사용하고, 접속점에 부품을 배치하고 분위기 압력에 가까운 압력의 처리 분위기와 기판을 접촉시킴으로써 기판의 열처리에 의하여 부품(22) 상에 적당한 납땜 작업을 수행하며, 상기 처리 분위기는 여기되거나 불안정한 화학종을 함유하고 하전된 종이 거의 없으며, 이 분위기는 초기 처리 가스를 전기 방전부로 통과시킴으로써 얻어지고, 기판의 열처리는 이렇게 방전부의 작용하에서 가열되는 화학종에 의해 달성된다.In a method of reflow soldering an electronic component 22 to a substrate, for example a printed circuit board 20, a solder alloy is used at various connection points on the substrate 20 to the component 22, and the component is connected to the connection point. And by contacting the substrate with the processing atmosphere at a pressure close to the atmospheric pressure, a suitable soldering operation is carried out on the component 22 by heat treatment of the substrate, the processing atmosphere containing excited or unstable species, This atmosphere is obtained by passing the initial processing gas through the electric discharge portion, and the heat treatment of the substrate is thus achieved by the chemical species heated under the action of the discharge portion.
Description
납땜 작업을 수행하는데 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 방법은 "웨이브 솔더링(wave soldering)"과 "리플로 솔더링(reflow soldering)"이다.The two most commonly used methods for performing soldering operations are "wave soldering" and "reflow soldering".
첫 번째 경우, 즉 웨이브 솔더링의 경우에, 탱크에 담긴 땜납욕(solder bath)을 노즐로 순환되게 하여 얻는 액상 땜납 합금의 하나이상의 웨이브에 납땜될 전자 부품이 있는 기판이 접촉되게 이동시키는 것으로 이루어진다.In the first case, namely in the case of wave soldering, the substrate having the electronic component to be soldered is brought into contact with at least one wave of the liquid solder alloy obtained by causing a solder bath contained in the tank to be circulated to the nozzle.
일반적으로 말하면, 플럭스 스프레이 또는 플럭스 폼을 사용하여 상류 영역에서 기판을 미리 플럭싱한 다음, 미리 도포된 플럭스를 활성화시킴과 아울러, 산소, 유기 오염물 등이 제거되도록 납땜될 표면을 세정하기 위하여 기판을 예열시킨다.Generally speaking, the substrate is pre-fluxed in the upstream area using flux spray or flux foam, and then the substrate is cleaned to clean the surface to be soldered to remove oxygen, organic contaminants, etc., while activating the pre-applied flux. Preheat.
두 번째의 경우인 "리플로" 솔더링 방법에서는, 예를 들어 납땜될 부품을 인쇄 회로에 부착하기 전에 금속 합금과 플럭스의 혼합물을 함유하는 땜납 페이스트(solder paste)를 인쇄 회로 상에 스크린 인쇄하는 방법으로 소정량의 땜납 합금을 회로 상의 부품 접속점에 사용한다.In the second case, the "reflow" soldering method, for example, screen printing a solder paste containing a mixture of a metal alloy and a flux onto a printed circuit before attaching the part to be soldered to the printed circuit. A predetermined amount of solder alloy is then used for the component connection points on the circuit.
또 다른 최근의 방법은 땜납 합금을 기판 위의 부품 접속점에 1회 또는 수회에 걸쳐 미리 도포하고, 이렇게 미리 도포된 스폿을 "리플로"(reflow)시키는 것으로 이루어지는데, 이 공정에 후속하여 미리 도포되어 사전에 리플로되는 스폿의 표면을 평탄화시키는 작업["범프(bumps)"의 형성-공업적으로 사용 가능한 SIPAD™ 또는 PPTIPAD™ 공정 참조]을 행할 필요가 있으며, 그렇지 않으면 소정 부품의 경우 땜납 합금이 심지어 실제 부품의 단자 상에도 부착되는 문제가 발생한다.Another recent method consists of pre-applying a solder alloy to a component junction on a substrate once or several times and "reflowing" this pre-applied spot, which is subsequently applied in advance of this process. To smooth the surface of the spot to be reflowed in advance (the formation of "bumps"-see the industrially available SIPAD ™ or PPTIPAD ™ process), otherwise solder alloys for certain components This problem occurs even on the terminals of the actual components.
이어서, 부품을 기판 상에 배치시키는 작업이 수행된다.Subsequently, the operation of placing the part on the substrate is performed.
그 후, 부품이 설치된 기판을 리플로 오븐에 장입하여 금속 합금을 리플로시키고 페이스트 또는 미리 도포된 재료에 함유된 플럭스 성분을 활성화시키기에 필요한 양의 열을 제공한다.Subsequently, the substrate on which the component is installed is charged into a reflow oven to provide the necessary amount of heat to reflow the metal alloy and to activate the flux components contained in the paste or pre-coated material.
웨이브 솔더링의 경우처럼, 이 리플로 솔더링 방법은 납땜될 표면을 세정하기 위해 플럭스를 사용할 필요가 있다. 이 플럭스의 사용은 특히 가격 및 플럭스가 보드 상에 남겨 놓는 잔류물 때문에 몇 가지 단점을 갖는데, 잔류물이 남으면 리플로 솔더링되게 설계된 전자 기판의 신뢰성 문제를 유발하는 경향이 있다. 따라서, 리플로 솔더링을 하게 되면 솔더링 후에 기판을 세정하는 추가 단계를 실시해야 하는데, 이러한 공정은 대개 현행 법규에 의하여 그 사용이 극히 제한되는 경향이 있는 염소로 처리된 솔벤트를 사용한다. 더욱이, 이러한 추가 세정 단계는 회로의 제조 비용을 상당히 증가시키게 된다.As in the case of wave soldering, this reflow soldering method requires the use of flux to clean the surface to be soldered. The use of these fluxes has several disadvantages, particularly because of the price and residues that the flux leaves on the board, which tends to cause reliability problems for electronic substrates designed to be reflow soldered. Thus, reflow soldering requires an additional step of cleaning the substrate after soldering, which typically uses chlorinated solvents which tend to be extremely limited in use by current legislation. Moreover, this additional cleaning step will significantly increase the manufacturing cost of the circuit.
또한, 마이크로전자 산업에서는 특히 이 분야에서 "BGA" 또는 "플립 칩"이라 불리는 부품과 같이 회로에 접속시키기 위한 매우 많은 접속점과 복잡한 외형을 갖는 새로운 타입의 부품의 출현으로 회로의 집적도(부품의 입/출력부의 개수)를 극히 높게 하고 미세화를 추구하는 경향이 강하다.In addition, in the microelectronics industry, the integration of circuits (parts of components / Number of outputs) is extremely high and there is a strong tendency to seek miniaturization.
예를 들어, BGA 부품의 성능은 산업상 매우 매력적이지만, 이들 부품도 특히 납땜 연결부 및 접속부가 부품의 측면을 따라 형성되어 있지 않고 부품의 하부에 배치되어 있기 때문에 세정하고 소정의 수리 작업을 수행하기가 매우 어려운 등 몇 가지 단점을 지니고 있는 것으로 알려져 있다.For example, the performance of BGA parts is very attractive in the industry, but these parts are also cleaned and performed some repair work, especially since solder joints and connections are not formed along the side of the part and are located underneath the part. It is known to have some disadvantages such as very difficult.
이러한 새로운 부품들 및 새로운 땜납 도포 기술에 대해서는 저널, "최신 패키징"의 1997년 7/8월호에 개재된 여러 가지 논문이 참고가 될 것이다.These new components and new solder application techniques will be referenced in a number of papers published in the July / August 1997 issue of the journal, "Latest Packaging."
본 출원인 명의의 공보 EP-658,391과 EP-747,159는, 솔더링 또는 티닝(tinning) 전에, 여기되거나 또는 불안정한 화학종을 함유하고 하전(荷電)된 종이 거의 없는 가스 혼합물을 사용하는 건식 플럭싱 방법 및 설비를 제안하였다.The publications EP-658,391 and EP-747,159 in the applicant's name, dry fluxing method and apparatus using a gas mixture containing excited or unstable species and little charged paper prior to soldering or tinning. Suggested.
본 출원인이 완료한 연구에 따르면, 이들 공정은 리플로 솔더링의 경우, 특정 부품의 납땜 조건을 개선해야 할 뿐만 아니라, 일반적인 플럭싱 조건을 개선하여 상류에서(리플로 솔더링 전에) 기판을 세정하는 것을 배제시켜야 하는 등, 더 개선될 필요가 있는 것으로 나타났다.According to a study completed by the Applicants, these processes not only have to improve the soldering conditions of certain components for reflow soldering, but also improve the general fluxing conditions to clean the substrate upstream (before reflow soldering). It has been shown to need further improvement, such as exclusion.
본 발명은 인쇄 회로 기판 등의 기판에 전자 부품을 리플로 솔더링하는 방법과, 이러한 방법을 실행하기 위한 납땜 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reflow soldering an electronic component on a substrate such as a printed circuit board, and a soldering apparatus for performing such a method.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 리플로 솔더링 장치의 개략도.1 is a schematic representation of a reflow soldering apparatus for carrying out the method according to the invention.
도 2는 도 1의 장치를 구성하는 데 사용되는, 여기되거나 또는 불안정한 화학종 형성 모듈의 일예를 개략적으로 도시하는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing one example of an excited or unstable species forming module used to construct the device of FIG. 1. FIG.
본 발명의 과제는 상술된 문제점을 해결하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for solving the above-mentioned problem.
따라서, 본 발명의 주제는 전자 부품을 기판에 리플로 솔더링하는 방법으로서, 솔더링 중에 소정량의 땜납 합금을 사용하고, 기판에 대한 접속점에 부품을 배치하며, 기판의 열처리에 의하여 땜납 합금을 이용한 부품의 실질적인 납땜 작업을 수행하는 전자 부품의 리플로 솔더링 방법에 있어서,Accordingly, the subject of the present invention is a method for reflow soldering an electronic component to a substrate, using a predetermined amount of solder alloy during soldering, placing the component at a connection point to the substrate, and using the solder alloy by heat treatment of the substrate. In the reflow soldering method of an electronic component to perform a substantial soldering operation of,
기판을 대기압에 가까운 압력의 처리 분위기와 접촉시킴으로써, 상기 기판에 대하여 땜납 합금을 사용하는 상기 부품의 납땜을 위한 열처리가 행해지고, 상기 처리 분위기는 여기되거나 또는 불안정한 화학종을 함유하고 하전된 종은 거의 없으며, 이 처리 분위기는 초기의 처리 가스를 전기 방전부로 통과시킴으로써 얻어지고, 기판의 열처리는 상기 방전부의 작용 하에서 가열되는 화학종에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 리플로 솔더링 방법이다.By contacting the substrate with a processing atmosphere at a pressure close to atmospheric pressure, a heat treatment for soldering of the component using the solder alloy is performed on the substrate, wherein the processing atmosphere contains excited or unstable species and charged species are almost This processing atmosphere is obtained by passing an initial processing gas through an electric discharge portion, and the heat treatment of the substrate is achieved by a chemical species heated under the action of the discharge portion. .
본 발명에 따른 방법은 이하의 사항 중 하나 이상을 더 포함한다.The method according to the invention further comprises one or more of the following.
-부품을 부착하는 공정 전에, 소정의 경화성 접착제를 기판의 부착점에 도포한 다음 이 접착제를 경화시켜 부품을 기판 위의 부착점에 부착시킨다.Before the process of attaching the part, a predetermined curable adhesive is applied to the point of attachment of the substrate and then the adhesive is cured to attach the part to the point of attachment on the substrate.
-기판 위의 부품 접속점에 땜납 페이스트를 스크린 인쇄하여 땜납 합금을 사용한다.Solder alloys are screen printed using solder paste at the junction of components on the substrate.
-땜납 합금을 사용하되, 이 땜납 합금을 기판 위의 하나 또는 여러 지점의 접속점에 1회 또는 수회에 걸쳐 미리 도포한 후, 이렇게 미리 도포된 땜납 합금 스폿에 대하여 리플로 작업을 수행하며, 유리하기로는 이 리플로 작업에 이어서 상기 스폿의 표면의 평탄화 작업을 수행한다.Use a solder alloy, which is pre-applied once or several times to one or several points of connection on the substrate, and then reflowed over this pre-applied solder alloy spot, The reflow operation is followed by the planarization of the surface of the spot.
-땜납 합금을 사용하되, 이 땜납 합금을 실제 부품 상의 지점/단자에 1회 또는 수회에 걸쳐 미리 도포한 후, 이렇게 미리 도포된 땜납 합금 스폿에 대하여 리플로 작업을 수행한다.Use a solder alloy, which is pre-applied once or several times to the points / terminals on the actual part, and then reflowed on the pre-applied solder alloy spot.
-기판에 대한 부착점에 접착제를 도포하는 단계 전, 이 단계 후 또는 부품을 기판 상에 부착한 후에, 여기되거나 또는 불안정한 화학종을 함유하고 하전된 종이 거의 없는 플럭싱 분위기로 대기압에 가까운 압력에서 기판을 처리함으로써 기판에 사전 플럭싱 작업을 수행한다.At or near atmospheric pressure with a fluxing atmosphere containing excited or unstable species and little charged paper before, after, or after applying the adhesive to the point of attachment to the substrate. The pre-fluxing operation is performed on the substrate by treating the substrate.
-유리하기로는 수소를 함유한 환원성 가스 혼합물을 포함하는 초기 플럭싱 가스를 전기 방전부로 통과시킴으로써 기판 플럭싱 분위기를 얻는다.Advantageously, a substrate fluxing atmosphere is obtained by passing an initial fluxing gas comprising a reducing gas mixture containing hydrogen through an electrical discharge.
-초기 처리 가스는 수소를 함유하는 환원성 가스 혼합물을 포함한다.The initial process gas comprises a reducing gas mixture containing hydrogen.
- 여기되거나 또는 불안정한 화학종을 형성하는 장치의 가스 출구에서 처리 분위기를 얻는데, 상기 장치에서는 초기의 처리 가스가 변환된다.A process atmosphere is obtained at the gas outlet of the device which forms excited or unstable species, in which the initial process gas is converted.
-여기되거나 또는 불안정한 화학종을 형성하는 장치의 가스 출구에서 플럭싱 분위기를 얻는데, 상기 장치에서 초기 처리 가스가 변환된다.A fluxing atmosphere is obtained at the gas outlet of the device that forms excited or unstable species, in which the initial process gas is converted.
-기판의 양쪽 주면에 부품을 배치하고 납땜하는 단계를 행하며, 상기 처리 작업은 여기되거나 또는 불안정한 화학종을 형성하는 2개의 장치에 의하여 행해지고, 각 장치는 기판의 각 주면과 대향한다.Placing and soldering parts on both major surfaces of the substrate, the processing operation being performed by two devices that form excited or unstable species, each device facing each major surface of the substrate.
-상기 방법은 상기 처리 후에 기판을 불활성 가스를 함유하는 냉각 분위기를 통해서 통과시킴으로써 기판을 냉각시키는 단계를 더 포함한다.The method further comprises cooling the substrate by passing the substrate through a cooling atmosphere containing an inert gas after the treatment.
또한, 본 발명의 주제는 전자 부품을 인쇄 회로 기판과 같은 기판에 리플로 솔더링하기 위하여 전술한 방법을 수행하는 리플로 솔더링 장치로서, 접속점에서 납땜되는 부품을 하나 이상의 면에 지니고 있는 기판을 이송하는 이송 부재를 구비하며, 이 이송 부재는 기판의 부착점에 존재하는 접착제 스폿을 경화시키는 제1 수단을 통해서 상기 기판을 운반하고, 상기 이송 부재는 또한 여기되거나 또는 불안정한 화학종을 함유하며 하전된 종이 거의 없는 처리 분위기를 형성하는 장치를 하나 이상 구비하는 제2 수단을 통해서 상기 기판을 운반하며, 상기 처리 분위기의 온도는 이 처리 분위기를 부품의 실제 납땜을 수행할 목적으로 대기압에 가까운 압력에서 기판의 열처리를 수행하는 데 사용 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 리플로 솔더링 장치이다.In addition, the subject of the present invention is a reflow soldering device which performs the above-described method for reflow soldering an electronic component to a substrate such as a printed circuit board, which transfers a substrate having at least one side of the component to be soldered at the junction. And a conveying member, said conveying member conveying said substrate through first means for curing an adhesive spot present at an attachment point of said substrate, said conveying member also containing excited or unstable species and charged paper The substrate is conveyed through second means having at least one device for forming a virtually zero processing atmosphere, wherein the temperature of the processing atmosphere is such that the processing atmosphere of the substrate is at a pressure close to atmospheric pressure for the purpose of performing actual soldering of the component. A reflow soldering device, characterized in that it can be used to perform a heat treatment.
상기 리플로 솔더링 장치는 여기되거나 또는 불안정 화학종을 함유하며 하전된 종이 거의 없는 플럭싱 분위기를 형성하는 하나 이상의 플럭싱 분위기 형성 장치를 더 포함하며, 상기 플럭싱 분위기 형성 장치는 제1 수단의 상류에서 또는 제1 수단과 제2 수단 사이에서 이송 부재를 따라 장입되고, 상기 플럭싱 분위기는 가스 상태에서 기판을 플럭싱하는 데 사용될 수 있다.The reflow soldering device further comprises one or more fluxing atmosphere forming devices that contain excited or unstable species and form a fluxing atmosphere with little charged species, the fluxing atmosphere forming device upstream of the first means. Or along the transfer member between the first means and the second means, the fluxing atmosphere can be used to flux the substrate in a gaseous state.
"대기압에 가까운 압력"이라는 표현은, 본 발명에 따르면 일정 범위[0.1 ×105Pa, 3 ×105Pa] 내에 있는 압력을 의미하는 것으로 이해하여야 한다.The expression "pressure close to atmospheric pressure" should be understood according to the invention to mean a pressure within a certain range [0.1 x 10 5 Pa, 3 x 10 5 Pa].
전술한 내용을 읽으면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 부품이 납땜될 "기판"은 산업 분야에서 사용되는 다양한 기판에 따라 사실상 크게 변화될 수도 있으며, 물론 납땜되는 전자 부품도 마찬가지이다. 예시로서, 상기 기판은 인쇄 회로 타입(그 표면 상태 또는 마무리 상태가 어떻든 간에) 또는 예를 들어 하이브리드 회로 등의 도금된 세라믹 기판, 또는 회로가 전체적인 캡슐화 공정에서 납땜되어야 하는 패키지의 저면일 수도 있다.As can be seen from the foregoing, the "substrate" to which the component is to be soldered in accordance with the invention may vary substantially in accordance with the various substrates used in the industry, as well as the electronic component to be soldered. By way of example, the substrate may be a printed circuit type (whatever its surface state or finish state) or a plated ceramic substrate, such as, for example, a hybrid circuit, or the bottom of a package where the circuit must be soldered in the overall encapsulation process.
마찬가지로, 포함되는 부품은 부품이 캡슐화 또는 노출된 칩 부품(BGA, MCM, 플립 칩 등)이든, 종래의 수동형 전자 부품 또는 능동형 전자 부품에서부터 취급하기가 복잡하고 어려운 부품에 이르기까지의 범위에 걸쳐 극단적으로 변화될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 "부품"은 다른 기판에 또는 캡슐화 전에 패키지의 저면에 납땜되어야 하는 회로로 이루어질 수도 있다.Similarly, the components involved are extreme, ranging from conventional passive electronic components or active electronic components to complex and difficult to handle components, whether the components are encapsulated or exposed chip components (BGA, MCM, flip chips, etc.). Can be changed to The "component" according to the invention may also consist of a circuit which must be soldered to another substrate or to the bottom of the package before encapsulation.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 단지 예로서 첨부 도면을 참고로 후술의 설명으로부터 도출될 것이다.Additional features and advantages of the invention will be derived from the following description, by way of example only and with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데 적합한 리플로 솔더링 장치의 개략도이다. 이러한 리플로 솔더링 장치는 점선으로 도시된 벨트(12)를 가지며 밀폐구(14) 내에 배치되고 적어도 하나는 구동되는 2개의 안내 롤러(16,18) 사이에서 연장하는 이송 부재(10)를 구비한다.1 is a schematic diagram of a reflow soldering apparatus suitable for carrying out the method according to the invention. This reflow soldering device has a conveying member 10 having a belt 12, shown in dashed lines, disposed in the closure 14 and extending between at least one guide roller 16, 18 being driven. .
이 도면에서 알 수 있듯이, 일조(一組)의 인쇄 회로 기판(20)이 여기에서는 벨트(12) 위에 배치되고, 그 기판의 주면 중 하나 상에는 납땜될 일조의 전자 부품 (22)이 배치된다.As can be seen from this figure, a set of printed circuit boards 20 is placed here on the belt 12, and a set of electronic components 22 to be soldered is disposed on one of the main surfaces of the substrate.
전자 부품은 땜납 페이스트, 예를 들어 주석과 납의 함금이 적용되는 접속점에 배치된다. 더욱이, 예상되는 사용에 적절한 경화성 접착제의 스폿이 기판에 대한 적절한 결합 지점에(예를 들어, 2개의 접속점 사이에서 인쇄 회로 기판의 폴리머 표면 상에) 도포되므로, 용접 중에 부품들이 제위치에서 유지된다.The electronic component is arranged at the junction to which the solder paste, for example a tin and lead alloy, is applied. Moreover, parts of the curable adhesive suitable for the expected use are applied at the appropriate bonding point to the substrate (eg, on the polymer surface of the printed circuit board between two connection points), so that the parts remain in place during welding. .
벨트(12)는 부품(22)이 놓인 인쇄 회로 기판(20)이 제1 스테이션을 지난 다음 열처리용 제2 스테이션(28)을 통해 전달되는 것을 보장하는데, 상기 제1 스테이션은 도포된 접착제를 열전달(예들 들어, 복사)에 의해 경화시키고 상기 제2 스테이션에서는 부품(22)의 실질적인 남땜이 수행된다.The belt 12 ensures that the printed circuit board 20 on which the component 22 is placed passes through the second station 28 for heat treatment after passing through the first station, which heat transfers the applied adhesive. Hardening (e.g., radiation) and substantially soldering of the component 22 is performed at the second station.
최종적으로, 벨트(12)는 제2 열처리 스테이션(28)의 하부에서 인쇄 회로 기판(20)이 냉각 스테이션(30)으로 전달되는 것을 보장하는데, 이 냉각 스테이션에서 인쇄 회로 기판은 질소 타입의 분위기에 배치된다.Finally, the belt 12 ensures that the printed circuit board 20 is delivered to the cooling station 30 at the bottom of the second heat treatment station 28, in which the printed circuit board is subjected to a nitrogen type atmosphere. Is placed.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 열처리 스테이션(28)은 플럭싱 스테이션(26)과 합체되는 것으로 간주되며, 이들 스테이션은 여기되거나 불안정한 화학종을 구비하고 하전된 종이 거의 없는 처리 및 유동 가스를 형성하는 모듈(32)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the second heat treatment station 28 is deemed to be incorporated with the fluxing station 26, which is treated with flowing or noble gases with excited or unstable species and few charged species. It consists of the module 32 to form.
도 1에 있어서, 부품(22)은 기판(20)의 주면 중 하나 상에 배치되고, 여기되거나 불안정한 화학종을 형성하는 모듈(32)은 이 주면을 향하게 된다. 그러나, 당업자에게 명백한 바와 같이, 부품(22)이 각 기판(20)의 상호 대향된 양 주면 상에 배치되면, 장치는 여기되거나 불안정한 화학종을 형성하는 2개의 모듈(32)을 구비할 수도 있으며, 각 모듈은 기판(20)의 주면 중 하나와 대면하게 배치된다.In FIG. 1, the component 22 is disposed on one of the major surfaces of the substrate 20, with the module 32 forming excited or unstable species facing this major surface. However, as will be apparent to those skilled in the art, if the component 22 is disposed on both opposing major surfaces of each substrate 20, the device may have two modules 32 that form excited or unstable species. Each module is disposed to face one of the main surfaces of the substrate 20.
모듈(32)의 기능은 예를 들어 질소와 수소에 기초한 환원성 가스 혼합물을 유리하게 구비하는 초기 처리 가스가 모듈에 첨가되도록 하는 것이며, 필요하면 전기 방전부를 통해 모듈 내에서 초기 가스를 방출시키는 수증기가 변환되어 여기되거나 불안정한 가스 종을 함유하고 하전된 종이 거의 없는(원격 플라스마 상태의) 처리 가스를 모듈의 가스 출구에서 생성시킨다.The function of the module 32 is to allow the initial process gas to advantageously be added to the module, for example with a reducing gas mixture based on nitrogen and hydrogen, and, if necessary, steam to release the initial gas in the module through the electrical discharge. A process gas which is converted and excited or unstable gas species and contains little charged species (remote plasma) is produced at the gas outlet of the module.
전술한 내용을 읽으면 이해할 수 있는 바와 같이, 납땜될 회로와 문제의 땜납 합금에 따라, 일반적으로 방전부를 통과하는 종의 온도는 전적으로 충분하다(＞190℃). 그러나, 특정한 경우(예를 들어, 소정의 금속 공융 혼합물)에 있어서, 방전부에 진입시키기 전에 초기 가스를 약간 예열하는 것을 생각할 수도 있다.As will be appreciated by reading the foregoing, depending on the circuit to be soldered and the solder alloy in question, the temperature of the species generally passing through the discharge is entirely sufficient (> 190 ° C). However, in certain cases (eg certain metal eutectic mixtures), it may be conceivable to preheat the initial gas slightly before entering the discharge section.
도 2는 그러한 화학종을 생성할 수 있는 모듈(32)의 일예를 도시하는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating one example of a module 32 capable of generating such species.
이 도면은 모듈(32)이 예를 들어 금속 블록(36)의 내면에 의해 형성된 제1 관형 전극(34)을 구비하며, 이 제1 관형 전극에는 유전체 재료, 예를 들어 세라믹으로 제조된 관(38)에 의해 동심 상태로 형성된 조립체가 배치되며 이 관의 내부면 상에는 금속화에 의해 제2 전극(40)이 부착되고, 그 두께는 명확을 기하기 위해 도 2에서 과장되어 있다.This figure shows that the module 32 has a first tubular electrode 34 formed by, for example, an inner surface of a metal block 36, which comprises a tube made of a dielectric material, for example ceramics. An assembly formed concentrically by 38 is disposed, and on the inner surface of this tube a second electrode 40 is attached by metallization, the thickness of which is exaggerated in FIG. 2 for clarity.
유전체 관(38)과 제2 전극(40)은 제1 전극(34)과 함께 관형 가스 통로(42)와 내측에 냉각제가 순환하는 내부 볼륨(44)을 한정한다.The dielectric tube 38 and the second electrode 40 together with the first electrode 34 define a tubular gas passage 42 and an internal volume 44 through which coolant circulates.
상기 블록(36)은 직경방향으로 대향된 2개의 종방향 슬롯(46과 48)을 구비하는데, 이들 슬롯은 통로(42)에서 변환될(여기될) 초기 처리 가스를 위한 입구와, 여기되거나 불안정한 가스 종을 함유하지만 하전된 종이 거의 없는 처리 분위기의 흐름을 위한 출구를 각각 형성한다.The block 36 has two longitudinally opposed longitudinal slots 46 and 48, which slots have an inlet for the initial process gas to be converted (excited) in the passage 42 and excited or unstable. Each forms an outlet for the flow of a processing atmosphere containing gas species but little charged species.
상기 슬롯(46과 48)은 공동(42)의 전체 축방향 길이에 걸쳐 연장한다.The slots 46 and 48 extend over the entire axial length of the cavity 42.
또한, 블록(36)은 제1 전극(34) 주위에 냉각제, 예를 들어 물의 흐름을 위한 50과 같은 다수의 덕트를 유리하게 포함한다.In addition, the block 36 advantageously includes a number of ducts, such as 50 for the flow of coolant, for example water, around the first electrode 34.
또한, 도 2는 블록(36)에 부착되는 케이싱(54)내에 형성되고 초기 가스를 이송하는 파이프가 있는 균질화 챔버(52)와 가스 입구 슬릿(46)이 연통하는 것을 도시한다.FIG. 2 also shows that the gas inlet slit 46 and the homogenization chamber 52 formed in a casing 54 attached to the block 36 and having a pipe for delivering the initial gas.
상기 모듈은 고전압 고주파수의 전기 발생기(58)에 의해 완성되는데, 이 발생기는 가스 통로(42)에서 유동하는 가스 혼합물에 방전을 발생시켜 합성되는 가스 분자를 이온화에 의해 여기시키므로 인쇄 회로 기판(20)의 외부면을 환원시키고 오염물을 제거하는 여기되거나 불안정한 화학종, 특히 H or H2라디칼을 발생시킨다.The module is completed by a high voltage high frequency electricity generator 58, which generates a discharge in the gas mixture flowing in the gas passage 42, thereby exciting the synthesized gas molecules by ionization, thereby providing a printed circuit board 20 It generates excited or unstable species, in particular H or H 2 radicals, which reduce the outer surface of and remove contaminants.
전자 부품을 인쇄 회로 기판에 납땜하는 방법은 여기에서 다음 방식으로 수행된다.The method of soldering an electronic component to a printed circuit board is performed here in the following manner.
다음의 설명에서 사용되는 기판(20)은 땜납 페이스트가 부품에 대한 접속점에서 스크린 인쇄된 것으로 가정한다. 또한 부품에 대한 접속점에서 기판 상에 1회 또는 수회에 걸쳐 미리 도포되고, 미리 도포된 스폿의 표면을 평탄화하는 후작업을 수행하는 종래의 리플로를 받는 땜납 합금을 사용하는 것으로 생각할 수 있다(공업적으로 이용가능한 방법들이 마이크로전자 분야의 당업자들에게 잘 알려져 있음). 또한 부품들은 땜납 합금이 미리 도포된 접속점/단자를 자체적으로 구비하고 있는 부품일 수 있다.The substrate 20 used in the following description assumes that the solder paste is screen printed at the connection point to the part. It is also conceivable to use a conventional reflowed solder alloy which is pre-coated once or several times on the substrate at the junction to the part and performs post-working to flatten the surface of the pre-coated spot (industrial) Methods available are well known to those skilled in the microelectronics art). The parts may also be parts having their own connection points / terminals pre-coated with a solder alloy.
본 발명에 따르면, 상술된 바와 같이, 접착제 스폿이 부착점에 도포되어 부품이 납땜중 소정 위치에서 유지되는 것을 보장한다.According to the present invention, as described above, an adhesive spot is applied at the point of attachment to ensure that the part is held in place during soldering.
다음에, 부품을 접속점 상에 배치한 후 이와 같이 준비된 기판을 이송 부재, 특히 벨트(12) 상에 배치한다.Next, after placing the component on the connection point, the substrate thus prepared is placed on the transfer member, in particular on the belt 12.
접착제를 경화시키기 위해 벨트는 로딩 스테이션에서 제1 스테이션(24)으로 기판을 전달하고 회로는 이런 방식으로 예열된다.The belt transfers the substrate from the loading station to the first station 24 to cure the adhesive and the circuit is preheated in this way.
다음 단계 중에, 기판은 여기되거나 불안정한 화학종을 형성하는 모듈(32;도 2를 참조하여 상술됨)로 전달되며, 여기서 기판은 모듈(32)에 의해 전달된 화학종의 작용과 방전 효과에 의해 이들 여기 상태의 종으로 전달되는 열 작용으로 인한 플럭싱 작업을 받아, 부품이 기판에 납땜된다.During the next step, the substrate is transferred to a module 32 (described above with reference to FIG. 2) that forms an excited or unstable species, where the substrate is driven by the action and discharge effect of the species delivered by the module 32. The components are soldered to the substrate in response to the fluxing action due to the thermal action transferred to these excited species.
여기서, 방법은 냉각 스테이션(30)으로 전달된 질소 흐름의 작용으로 인해 기판을 냉각시키는 단계로 계속된다.Here, the method continues with cooling the substrate due to the action of the nitrogen flow delivered to the cooling station 30.
도 1을 참조하여 설명된 예에 있어서, 경화 열처리 및 기판 예열의 제1 단계는 특정 스테이션(24)에 의해 수행된다.In the example described with reference to FIG. 1, the first step of curing heat treatment and substrate preheating is performed by a particular station 24.
그러나, 변경예로서 여기 상태의 화학종을 생성하는 모듈(32)에 의해 가열된 가스 생산으로 이러한 종래의 가열을 수행할 수 있다.As a variant, however, such conventional heating can be carried out with the production of heated gases by the module 32 producing species in an excited state.
더욱이, 부착점을 접착제로 피복하기 전에 모듈(32)과 동일한 모듈에 의해 전달된 여기되거나 불안정한 화학종으로 기판(20)을 미리 플럭싱시키는 단계를 제공하는 것이 가능하다.Moreover, it is possible to provide a step of prefluxing the substrate 20 with the excited or unstable species delivered by the same module as the module 32 before covering the attachment point with the adhesive.
결론적으로, 도시되지 않은 실시예에 따르면, 기판의 플럭싱과 납땜 열처리를 동일한 하나의 모듈로 수행하지 않고 두 개의 개별 모듈(32)로 수행할 수도 있다.In conclusion, according to an embodiment not shown, the fluxing and soldering heat treatment of the substrate may be performed by two separate modules 32 instead of the same one module.
이미 설명된 본 발명은 원문 그대로 거의 하전된 종이 없으며 방전의 작용에 의해 가열되는 여기되거나 불안정한 화학종을 사용하는 리플로/열처리 단계를 이용하여 염소로 처리된 솔벤트를 사용하는 순차적인 세정 단계를 방지하면서도 납땜되는 접속부의 질을 상당히 향상시킬 수 있다는 점을 이해하여야 한다.The presently described invention avoids sequential cleaning steps using solvents treated with chlorine using a reflow / heat treatment step that uses an excited or unstable species that is literally hardly charged paper and heated by the action of a discharge. It should also be understood that the quality of the soldered connections can be significantly improved.
-활성 종을 사용하여 수행되는 실질적인 리플로 열처리(세정, 환원 등)는 소정의 환원 환경을 방지할 수 있으므로 실질적으로 습윤 성능을 향상시킬 수 있다.Substantial reflow heat treatment (washing, reducing, etc.) carried out using the active species can prevent the desired reducing environment and thus substantially improve wet performance.
-더욱이, 약간 플럭싱된 땜납 페이스트(납땜 후 기판상에 저활성/소량의 잔류물)를 사용하거나, 기판 상의 적절한 지점 또는 부품의 단자에 플럭스가 없는 땜납 합금을 미리 도포하는 시스템을 사용함으로써, 본 발명에 따른 방법은 기판을 세정하는 순차적인 작업을 수행하지 않으면서 만족스런 납땜 성능을 완벽하게 겸비할 수 있다.Furthermore, by using a slightly fluxed solder paste (low activity / a small amount of residue on the substrate after soldering) or by using a system that pre-applies a flux-free solder alloy to the appropriate spot on the substrate or the terminal of the part, The method according to the present invention can perfectly combine satisfactory soldering performance without performing sequential operations of cleaning the substrate.
본 발명을 특정 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시예로 제한되지 않으며, 오히려 첨부된 청구범위의 전후관계로 당업자에게 명백한 변경예 및 변형예가 가능하다.Although the invention has been described in connection with specific embodiments, the invention is not limited to these embodiments, but rather modifications and variations are apparent to those of ordinary skill in the art in view of the preceding claims.
따라서, 본 발명은 처리 또는 플럭싱 분위기를 형성하는 모듈을 기판의 통로에 배치하는(또는 면당 하나의 모듈을 배치하는) 전술한 내용에 의해 최상으로 예증되었지만, 물론 직렬로 및/또는 평행하게 여러 개의 모듈을 배치하여 필요한 효과를 얻게 하는 것도 생각해 볼 수 있으며, 또한 기판의 일면 또는 각각의 면에 대향하게 하나의 모듈(처리용이던 플럭싱용이던)만을 배치하고 이 모듈을 지나 순차적인 통과를 수행함으로써 원하는 효과를 얻는 것도 생각해 볼 수 있다.Thus, the present invention has been best illustrated by the foregoing, in which a module forming a processing or fluxing atmosphere is placed in a passageway of a substrate (or one module per face), but of course several in series and / or in parallel. It is also conceivable to arrange two modules to achieve the required effect, and also to place only one module (either for processing or fluxing) facing one or each side of the substrate and performing sequential passes through the module. It is also conceivable to achieve the desired effect.
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