KR100741834B1

KR100741834B1 - 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치

Info

Publication number: KR100741834B1
Application number: KR1020050100612A
Authority: KR
Inventors: 문덕규
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-07-24
Also published as: KR20070044552A

Abstract

본 발명은 연성인쇄회로기판의 제작 공정 중에 이용되는 리플로우 장치에 관한 것이다.

본 발명의 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치는, 양측면에 수평의 개구부가 구비된 상부 개폐형의 함체로 이루어진 하우징; 상기 개구부를 통해 컨베이어의 반송 라인을 따라 이송되는 한 쌍의 레일; 상기 레일 사이에 결합되어 레일을 따라 하우징 내부로 이송되며, 상면에 다수의 연성인쇄회로기판이 병렬로 정렬된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트 상면에 안착되는 지그;를 포함하며, 연성인쇄회로기판의 패드부가 균일한 평탄면으로 형성됨에 따라 핫-바 공정에서의 기판간 접착력이 향상시켜 기준 스펙 이상의 탈거력을 얻을 수 있는 장점이 있다.

연성인쇄회로기판, 하우징, 개구부, 레일, 베이스 플레이트, 지그

Description

연성인쇄회로기판용 리플로우 장치{REFLOW SOLDERING APPARATUS FOR FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD}

도 1은 일반적인 연성인쇄회로기판의 평면도.

도 2는 종래 연성인쇄회로기판의 리플로우 장치의 사시도.

도 3은 본 발명의 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치의 일부 사시도.

도 4는 본 발명의 리플로우 장치 내부로 이송되는 베이스 플레이트의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 연성인쇄회로기판 11. 하우징

12. 개구부 13. 레일

14. 베이스 플레이트 20. 지그

본 발명은 연성인쇄회로기판의 제작 공정 중에 이용되는 리플로우 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 연성인쇄회로기판의 리플로우 공정 중 연성인쇄회로기판을 구성하는 패드부의 주석(Sn) 도금 용융을 방지하기 위한 열 차단 지그가 구비됨으로써, 연성인쇄회로기판의 패드부 평탄도를 개선하여 핫-바 공정에서의 기판간 접착력을 향상시킬 수 있도록 한 연성인쇄회로기판의 리플로우 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연성인쇄회로기판(FPCB;FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD)은 전자부품 및 부품 내장기술의 발달과 더불어 회로도체를 중첩하는 다층 인쇄회로기판이 계속적으로 발전하고 있는 가운데, 최근에는 전자산업 기술분야에서 반도체 집적회로의 집적도의 급속한 발전 및 소형 칩부품을 직접 탑재하는 표면실장기술의 발전에 따라 전자장비들이 소형화됨에 따라 보다 복잡하고 협소한 공간에서도 내장이 용이하도록 하는 연성인쇄회로기판이 지속적으로 개발, 발전되고 있다.

이러한, 연성인쇄회로기판은 통상적으로 연성 기판 양측부에 외부기기와 연결하기 위한 커넥터가 실장되는 소켓부와 모듈 조립체가 전기적 접속 가능하게 다수의 패드가 구비된 패드부가 연장된 구조로 이루어지게 되며, 상기 모듈 조립체와 연성인쇄회로기판이 별도로 제작되어 최종적으로 상기 모듈 조립체와 연성인쇄회로기판이 핫-바(HOT-BAR) 공정에 의해서 부착됨으로써, 다양한 형상의 모듈 제작이 완료된다.

이때, 상기 모듈 조립체의 저면에는 상기 연성인쇄회로기판과 전기적 접속을 이루기 위한 인쇄회로기판이 부착된 상태이다.

한편, 상기 연성인쇄회로기판의 핫-바 공정에서는 상기 패드부의 평탄도에 따라 제품의 품질이 좌우되는 바, 상기 패드부를 구성하는 다수의 패드 상면의 평탄도가 보증되지 않으면, 핫-바 공정에 의해 접착된 연성인쇄회로기판과 인쇄회로기판의 접착력 약화에 따른 기준 스펙 이하의 탈거력에 의해 제품 불량이 발생하게 된다.

따라서, 상기 핫-바 공정에서의 접착력 강화를 위해서는 핫-바 공정의 전 공정으로써, 커넥터를 소켓부에 실장시키기 위한 연성인쇄회로기판의 리플로우 공정에서 패드면의 평탄도를 최대한 고르게 유지시키는 것이 최대의 관건일 수 있다.

여기서, 상기 연성인쇄회로기판과 이를 제작하기 위한 종래 리플로우 장치에 대한 구조를 아래 도면을 참고하여 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 연성인쇄회로기판의 평면도이고, 도 2는 종래 연성인쇄회로기판의 리플로우 장치의 사시도이다.

도시된 바와같이, 상기 연성인쇄회로기판(1)은 소정의 길이를 갖는 연성의 기판부(2)와, 상기 기판부(2)의 일측에 하우징과 인쇄회로기판이 포함된 모듈 조립체가 부착되는 패드부(3)와, 상기 기판부(2)의 타측에 외부 기기 또는 외부 기기에 연결되는 커넥터(4a)가 실장되는 소켓부(4)로 구성된다.

상기 패드부(3)는 양측에 상기 모듈 조립체의 저면에 부착된 인쇄회로기판과 의 전기적 접속을 위해 일렬로 배열된 다수의 패드(3a)가 구비된다.

또한, 상기 연성인쇄회로기판(1)은 소켓부(4)에 커넥터(4a)를 접착 고정하기 위해서 SMD(SURFACE MOUNT DEVICE)에서 커넥터(4a)를 소켓부(4)에 안착시켜 리플로우 공정을 거치게 됨으로써, 상기 커넥터(4a)가 납땜에 의해 소켓부(4)의 상면에 밀착 결합되게 한다.

이때, 상기 연성인쇄회로기판(1)의 패드부(3)에 구비된 패드(3a)의 상면에는 핫-바(HOT-BAR) 공정시 인쇄회로기판과의 접합이 용이하도록 하기 위한 주석(Sn) 도금층이 형성되어 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와같이 상기 연성인쇄회로기판(1)은 리플로우 장치(10)를 통해 상기 소켓부(4)에 실장된 커넥터(4a)의 납땜이 이루어지게 되는 바, 상기 리플로우 장치의 구조와 납땜 과정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

상기 리플로우 장치(10)는, 함체형의 하우징(11)의 일측 개구부(12)를 통해 컨베이어의 반송 라인을 따라 이송되는 한 쌍의 레일(13)이 결합되고, 상기 레일(13)의 내측에 장착되어 레일(13)을 따라 다수의 연성인쇄회로기판(1)이 상면에 부착된 베이스 플레이트(14)가 하우징(11) 내부를 거치면서 고온의 열에 의해서 연성인쇄회로기판(1)의 소켓부(4)에 실장된 커넥터(4a)의 납땜이 이루어지게 된다.

상기 리플로우 장치(10)는, 내부에 가열실과 냉각실이 순차적으로 배열되어 상기 레일(13)을 따라 이송되는 베이스 플레이트(14)가 가열실을 거치면서 땜납의 용융되고 뒤이어 냉각실을 거치면서 용융된 땜납이 경화됨에 따라 연성인쇄회로기판(1)의 소켓부(4)에 안착된 커넥터(4a)의 납땜이 수행된다.

그러나, 상기 리플로우 장치(10)를 통한 소켓부(4)의 납땜 수행 시, 상기 하우징(11) 내의 가열실을 통해 상기 연성인쇄회로기판(1)의 소켓부(4)만이 가열되어 리플로우 공정이 이루어지는 것이 아니라, 베이스 플레이트(14) 전체면이 균일하게 가열되기 때문에 상기 패드부(3)의 상면에도 대략 230℃ 내지 240℃의 고온의 열이 전달될 수 밖에 없다.

이에 따라, 상기 연성인쇄회로기판(1)의 소켓부(4)에 커넥터(4a)의 고정 시에 상기 패드부()에 형성된 주석(Sn) 도금층이 용융됨에 따라 패드부(3)상에 주석(Sn) 도금층이 들뜨거나 뭉침 등이 발생하게 되는 문제점이 지적되고 있으며, 상기 주석(Sn) 도금층의 용융은 상기 패드부(3)의 평탄도를 저해함으로써, 이 후 핫-바 공정시 연성인쇄회로기판(1)과 인쇄회로기판의 접착력을 약화시켜 기준 스펙 이하의 탈거력이 발생될 수 밖에 없는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 연성인쇄회로기판을 제작하기 위한 종래 리플로우 장치에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 연성인쇄회로기판의 리플로우 공정 중 연성인쇄회로기판을 구성하는 패드부의 주석(Sn) 도금 용융을 방지하기 위한 열 차단 지그가 상기 패드부의 상부에 복개됨으로써, 연성인쇄회로기판의 패드부가 균일한 평탄면으로 형성됨에 따라 핫-바 공정에서의 기판간 접착력이 향상되도록 한 연성인쇄회로기판의 리플로우 장치가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적은, 연선인쇄회로기판의 소켓부에 안착되는 커넥터를 접합 고정시키기 위하여 수행되는 리플로우 공정에서, 함체형의 하우징 내부를 관통하는 베이스 플레이트 상면에 병렬로 정렬된 다수의 연선인쇄회로기판의 패드부 상부로 한 쌍의 지그가 평행하게 안착되도록 하며, 상기 지그는 상기 연성인쇄회로기판의 패드부 온도가 상기 패드부에 형성된 주석(Sn) 도금층의 용융점 이하의 온도로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 연선인쇄회로기판용 리플로우 장치가 제공됨에 의해서 달성된다.

이와 같은 구조의 리플로우 장치를 통해 제작되는 연성인쇄회로기판이 장착되는 카메라 모듈의 제작 공정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 다수의 렌즈가 장착된 모듈 조립체와 상기 모듈 조립체가 전기적으로 접속 가능하게 장착되는 연성인쇄회로기판(FPCB)은 각각 별도의 단품으로 제작되며, 상기 연성인쇄회로기판은 상기 소켓부에 커넥터을 안착시키고 열융착 방식에 의해 패드부에 내열테이프가 부착된 후에 전술된 리플로우 장치로 이송되어 상기 리플로우기에서 가해지는 열에 의해서 상기 커넥터가 소켓부의 상면에 접착 고정된다.

다음, 상기에서 별도 제작된 모듈 조립체의 저면에 플럭스를 도포하고 상기 모듈 조립체의 저면과 연성인쇄회로기판의 상면이 맞대어지도록 한 후에 핫-바 공정을 통해 두 부재의 맞대기 접합이 이루어지도록 함과 아울러 본딩 공정을 통해 상기 접합면에 접착제를 도포시키고 이를 솔더링하여 카메라 모듈의 제작이 완료된다.

이때, 상기 리플로우 공정이 수행되는 리플로우 장치는, 양측면에 개구부가 구비된 함체형의 하우징과, 상기 개구부를 통해 컨베이어의 반송 라인을 따라 이송되는 한 쌍의 레일과, 상기 레일 사이에 결합되어 레일을 따라 하우징 내부로 이송되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상면에 안착되는 지그로 이루어진 구조에 의해서 달성된다.

상기 하우징은 상부 개폐형 함체로 구성되어 도시되지 않은 일측면을 포함해서 양측면에 수평의 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통해 서로 평행한 한 쌍의 레일이 컨베이어의 반송 방향으로 이송된다.

상기 레일 사이에는 상면에 다수의 연성인쇄회로기판이 병렬 배열된 베이스 플레이트가 장착되어 레일을 따라 하우징의 내부로 이송되며, 이때 상기 베이스 플레이트는 상면에 상기 연성인쇄회로기판의 패드부가 덮이는 판상의 지그가 안착된 상태로 하우징 내부로 이송된다.

상기 지그는 베이스 플레이트의 상면에 병렬로 배열된 연성인쇄회로기판들의 패드부 전면을 가릴 수 있는 길이를 가지며, 상기 지그는 가공이 용이한 쾌삭강의 일종으로 상기 패드부에 직접 접촉되는 열기를 차단하여 패드부 표면 온도를 낮추는 역할을 하게 된다.

본 발명의 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명의 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치의 일부 사시도이고, 도 4는 본 발명의 리플로우 장치 내부로 이송되는 베이스 플레이트의 평면도이다.

도시된 바와같이, 본 발명에 따른 리플로우 장치(10)는 측면에 수평의 개구부(12)가 형성된 함체형의 하우징(11) 내부를 상면에 다수의 연선인쇄회로기판(1)이 병렬로 정렬되어 그 상부에 한 쌍의 지그(20)가 안착된 베이스 플레이트(14)가 수평 이송되는 구조이다.

상기 베이스 플레이트(14)는 상기 개구부(12)의 양측부에 지지되며 컨베이어(도면 미도시)의 반송 라인을 따라 이동하는 한 쌍의 레일(13) 내측에 장착되어 상기 레일(13)을 따라 하우징(10)의 양측면 개구부(12)를 통해 수평 이송된다.

이때, 상기 베이스 플레이트(14)는 평판으로 구성되어 상면에 다수의 연성인쇄회로기판(1)이 병렬로 배열되고, 상기 다수의 연성인쇄회로기판(1)의 상부에는 각 연성인쇄회로기판(1)의 패드부(3)를 포함한 기판이 덮이도록 베이스 플레이트(1)의 길이방향으로 위치하는 한 쌍의 지그(20)가 복개된다.

상기 베이스 플레이트(14)는, 상면에 다수의 연성인쇄회로기판(1)이 지그(20)에 의해서 복개되어 하우징(11) 내부에 수평 이송되면서 상기 연성인쇄회로기판(1)의 소켓부(4)에 안착된 커넥터(4a)의 납땜이 이루어지게 된다.

상기 연성인쇄회로기판(1)의 소켓부(4) 납땜은, 상기 하우징(11) 내부를 베이스 플레이트(14)가 관통하면서 하우징(11) 일측에 설치된 가열실(도면 미도시)에 서 가해지는 열로 인하여 소켓부(4)에 구비된 페이스트가 용융되고, 용융된 페이스트가 하우징(11) 내의 냉각실(도면 미도시)을 거치면서 경화됨에 의해서 이루어진다.

이때, 상기 베이스 플레이트(14) 상면에 안착된 연성인쇄회로기판(1)의 패드부(3)는 상기 베이스 플레이트(14)의 길이방향 상, 하부에 위치하는 한 쌍의 지그(20)에 의해서 복개됨으로써, 상기 하우징(11) 내의 가열실을 거치면서 상기 가열실에서 분출되는 열에 직접적으로 노출되지 않도록 함에 기술적 특징이 있다.

따라서, 상기 연성인쇄회로기판(1)의 패드부(3)에 형성된 주석(Sn) 도금층에 가해지는 열기의 온도가 주석(Sn)의 용융점 대략 223℃ 이하로 유지되도록 함으로써, 리플로우 공정을 거친 연성인쇄회로기판(1) 패드부(3)의 평탄도가 균일하게 유지된다.

상기 베이스 플레이트(14)에 복개되는 한 쌍의 지그(20)는, 아노다이징 처리된 기계 구조용 탄소강재로 이루어진 강판의 절개에 의해서 형성됨으로써, 각 지그(20)의 저면에 밀착된 패드부(3)에 가해지는 열을 차단하여 주석(Sn)의 용융점 이하인 220℃ 정도의 온도에서 패드부(3)의 온도가 유지될 수 있도록 함에 기술적 특징이 있다.
이때, 상기 기계 구조용 탄소강재는 통상 항복강도가 50 Kgf/mm², 인장강도가 70 Kgf/mm²이상, 연신율이 17% 이상의 물성치를 갖는 SM45C가 사용되는 것이 바람직하다.

이상의 기재에서 , 본 발명과 종래기술의 동일한 기술적 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하였다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 기술적 구성에만 한정되지 않고, 당업자들 에 의해 구조적으로 다양한 변형과 변경이 있을 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치는 연성인쇄회로기판에 커넥터를 부착하기 위한 리플로우 공정 중 패드부의 주석(Sn) 도금 용융을 방지하기 위한 열 차단 지그가 상기 패드부의 상부에 복개되는 구조로써, 상기 리플로우 장치를 통과하는 연성회로기판의 주석(Sn) 도금층의 용융을 방지하여 도금층의 들뜸이나 뭉침 등과 같은 평탄도 문제를 해결함과 아울러, 연성인쇄회로기판의 패드부가 균일한 평탄면으로 형성됨에 따라 핫-바 공정에서의 기판간 접착력이 향상시켜 기준 스펙 이상의 탈거력을 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims

양측면에 수평의 개구부가 구비된 상부 개폐형의 함체로 이루어진 하우징;

상기 개구부를 통해 컨베이어의 반송 라인을 따라 이송되는 한 쌍의 레일;

상기 레일 사이에 결합되어 레일을 따라 하우징 내부로 이송되며, 상면에 다수의 연성인쇄회로기판이 병렬로 정렬된 베이스 플레이트;

상기 베이스 플레이트 상면에 안착되는 지그;를 포함하며,

상기 지그는,

상기 연성인쇄회로기판의 패드부 온도가 상기 패드부에 형성된 주석(Sn) 도금층의 용융점 이하의 온도로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치.
제1항에 있어서,

상기 지그는, 상기 베이스 플레이트의 길이방향 상, 하부에 평행하게 한 쌍이 안착되며, 상기 연성인쇄회로기판의 패드부 상면에 복개되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치.
제1항에 있어서,

상기 지그는, 아노다이징 처리된 기계 구조용 탄소강재로 이루어진 강판의 절개에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 리플로우 장치.
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