KR101759465B1

KR101759465B1 - 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치

Info

Publication number: KR101759465B1
Application number: KR1020170031335A
Authority: KR
Inventors: 정상배
Original assignee: 디티씨 주식회사
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2017-07-19

Abstract

본 발명은 PCB 기판에 전자 부품의 솔더링 작업 또는 전자 부품 불량으로 인한 리 워크 작업을 위한 PCB 기판의 솔더링 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 거치대에 공급된 PCB 기판에 전자 부품을 올려 솔더링할 때 PCB 기판의 솔더링 위치에 초음파 진동을 가하여 솔더의 보이드(Void; 솔더 내부에 기공으로 인해 솔더의 내구성이 떨어져 전자장치의 저항값, 진동크랙 등등 여러가지 신뢰성을 떨어뜨리는 현상) 발생을 방지함으로써, 솔더링 품질이 우수하게 확보되는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링장치에 관한 것으로, 이를 위해서 본 발명은, 전자 부품이 안착되는 PCB 기판을 거치하는 거치 수단, PCB 기판의 솔더를 용융시켜 전자 부품을 솔더링하는 히팅 수단, 및 PCB 기판 하부에 위치되어 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생 수단을 포함하고, 초음파 발생 수단에서 발생되는 초음파 진동을 PCB 기판으로 전달하기 위한 진동 전달 수단을 더 포함하는 솔더링 장치를 제공한다.

Description

보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치{SOLDERING DEVICE FOR PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 표면실장기술(Surface Mount Technology: SMT)에서 PCB 기판에 전자 부품의 솔더링 작업 또는 전자 부품 불량으로 인한 리 워크 작업을 위한 PCB 기판의 솔더링 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 거치대에 공급된 PCB 기판에 전자 부품을 올려 솔더링할 때 PCB 기판의 솔더링 위치에 초음파 진동을 가하여 솔더의 보이드(Void; 솔더 내부에 기공으로 인해 솔더의 내구성이 떨어져 전자장치의 저항값, 진동크랙 등등 여러가지 신뢰성을 떨어뜨리는 현상) 발생을 방지함으로써, 솔더링 품질이 우수하게 확보되는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자, 전기, 자동체 제품 등에 널리 사용되는 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)에는 각 제품의 기능을 구현하도록 각종 전자 부품을 실장하게 된다.

이와 같은 PCB 기판의 전자 부품 실장은 솔더링 방법을 주로 사용하는데, SMD, Wave Soldering, Dipping Soldering, Selective Soldering 등이 있다.

표면실장기술(Surface Mount Technology: SMT)에서는 PCB 기판에 회로 패턴을 인쇄하고, 상기 회로 패턴의 전자 부품 실장 위치에 전자 부품을 올린 후 솔더를 용융 및 냉각시켜 고정하는 솔더링 방식에 의해 전자 부품을 실장시키는 것이다.

여기서 상기 솔더는 종래 주석(Sn)과 납(Pb)의 이원합금을 주로 사용하였는데 최근 중금속인 납 대신 Sn/Ag/Cu, Sn/Ag, Sn/Cu, Sn/Ag/Cu/In, Sn/Bi 등의 합금을 주로 사용하고 있고, Bar Solder, Wire Solder, Solder Paste, Solder Ball and Solder Preforms 등의 형태로 이용하고 있다.

그러나 상기한 종래 PCB 기판의 솔더링 기술은 PCB 기판의 솔더를 용융시킬 때 솔더가 녹는 시점에서 플럭스가 활성화되면서 가스가 발생되는데, 이 가스가 솔더 내부에 잔존하여 공간을 발생시키는 일명 보이드(Void)를 형성하는 문제점이 있다.

특히, 근래 들어 PCB 기판에는 납땜분말에 플럭스를 혼합하여 페이스트상(풀모양)으로한 솔더 페이스트(Solder Paste)를 사용함으로써 더욱더 많은 보이드가 발생된다는 문제가 있다.

이렇듯, 상기 전자 부품의 솔더링 과정에서 솔더에 발생하는 보이드(Void)는, 제품의 신뢰성 저하는 물론 제품의 불량을 초래하는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 상기 전자 부품의 접합 강도가 떨어져 전자 부품의 내구성이 저하되는 문제점을 유발하였다.

한편, 상기한 PCB 기판의 불량 부품 또는 다른 문제로 인해 발생되는 PCB 기판의 불량 문제를 해결하고자 PCB 기판의 불량 부품을 제거하고 다시 새 전자 부품을 실장하는 장치를 리워크 장치라고 하는데, 종래에는 상기 PCB 기판에 실장되어 있는 불량 부품의 솔더를 용융시켜 제거하고 새 전자 부품을 다시 솔더링하여 작업하기 때문에 작업의 번거로움과 비 경제적인 문제점 등이 있었다.

뿐만 아니라 상기 PCB 기판의 리 워크 작업시 새 전자 부품을 재 실장하는 과정에서 전술한 바와 같이 솔더의 보이드가 재 발생하여 전자 부품의 불량 문제를 해결하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

특허문헌 1: 특허등록 제10-1488618호 특허문헌 2: 실용신안등록 제20-0158883호

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서, 거치대에 공급된 PCB 기판에 전자 부품을 올려 솔더링할 때 PCB 기판의 솔더링 작업 위치에 초음파 진동을 가하여 솔더의 보이드(Void; 솔더 내부에 기공으로 인해 솔더의 내구성이 떨어져 전자장치의 저항값, 진동크랙 등등 여러가지 신뢰성을 떨어뜨리는 현상) 발생을 방지하므로 솔더링 품질을 우수하게 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 PCB 기판에 실장되는 전자 부품의 면적 전체에 걸쳐서 초음파 진동을 국부적으로 전달할 수 있는 메커니즘을 마련함으로써, 솔더링 작업을 수행하고자 하는 전자 부품에 한해서만 집중적으로 초음파 진동을 가할 수 있는 솔더링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

게다가, 본 발명은 다수의 전자 부품이 PCB 기판에 공급된 상태에서 각 전자 부품에 초음파 진동을 전달할 수 있으면서, 각 솔더링 작업 위치로 히팅 수단을 정렬할 수 있는 메커니즘을 마련함으로써, 매 솔더링 작업마다 새로운 전자 부품의 공급과, PCB 기판의 재정렬 과정을 거치지 않고서도 연속적인 솔더링 작업이 가능한 솔더링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치는, 전자 부품이 안착되는 PCB 기판을 거치하는 거치 수단, PCB 기판의 솔더를 용융시켜 전자 부품을 솔더링하는 히팅 수단, 및 PCB 기판 하부에 위치되어 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생 수단을 포함하고, 초음파 발생 수단에서 발생되는 초음파 진동을 PCB 기판으로 전달하기 위한 진동 전달 수단을 더 포함할 수 있다.

그리고, 진동 전달 수단은, 초음파 발생 수단과 연결되어 PCB 기판 저부에 배치되는 진동 베이스와, 진동 베이스에 결합되어 PCB 기판에 접촉되는 적어도 하나 이상의 진동핀을 포함할 수 있다.

또한, 진동핀은 PCB 기판의 하부에 직접 접촉되어, 접촉된 PCB 기판에 부분적으로 초음파 진동을 가할 수 있다.

그리고, 진동핀은 솔더링되는 전자 부품의 면적 전체에 걸쳐서 배치되도록 진동 베이스에 결합되어서, 솔더링되는 전자 부품에 한하여 초음파 진동을 집중적으로 가할 수 있다.

한편, 진동 전달 수단의 진동 베이스에는 진동핀이 결합되기 위한 복수의 결합홈부가 구비될 수 있다.

그리고, 본 발명은 히팅 수단을 솔더링 작업 위치로 정렬하기 위한 정렬 수단을 더 포함하되, 정렬 수단은 가이드 레일과, 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합된 이동대와, 이동대의 단부에서 가이드 레일의 길이 방향과 교차하게끔 텔레스코픽 가능하게 장착되는 연장대를 구비하여 히팅 수단을 이동시킬 수 있다.

또한, 히팅부의 단부에는 솔더링하는 전자 부품의 사이즈에 대응될 수 있도록 교체 가능하게 장착되는 어댑터가 구비될 수도 있다.

한편, 진동 전달 수단의 진동 베이스에는 초음파 발생부와 결합되는 연결돌부가 돌출 형성되되, 연결돌부는 초음파 발생부 상에서 회전 가능하도록 지지되어 진동 베이스를 수평 위치에서 회전시킬 수 있다.

그리고, 거치 수단을 이동시켜 PCB 기판의 사이즈에 대응하도록 조절하기 위한 기판 이동 수단을 더 포함할 수도 있다.

이때, 기판 이동 수단은 제1 이동부 및 제2 이동부로 구성되며, 제1 이동부는 일측 방향으로 배치되는 제1 가이드와, 제1 가이드를 따라 이동되는 제1 이동 프레임을 구비하고, 제2 이동부는 제1 가이드가 놓인 방향과 교차하는 방향으로 배치되는 제2 가이드와, 제2 가이드를 따라 이동되는 제2 이동 프레임을 구비할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치는, 솔더링 접합 부위에 초음파 진동을 가하여 솔더의 퍼짐성과 젖음성, 접합 강도를 보다 향상시키므로 PCB 기판의 내구성도 향상시키는 효과를 갖는다.

이에 더하여, 본 발명은 PCB 기판의 리 워크 작업시 불량 부품에 솔더의 용융과 함께 초음파 진동을 가하여 불량 부품의 교체 없이 재 솔더링하는 과정을 수행하면서 솔더의 보이드로 인한 불량 문제를 해결하여 종래보다 작업성, 효율성 및 경제성을 크게 개선하게 된다.

한편, 본 발명은 전자 부품에 국부적으로 초음파 진동을 가하기 위해, PCB 기판에 실장되는 전자 부품의 크기에 대응하는 범위만큼 진동핀이 진동 베이스에 결합되도록 구성되어, 솔더링 작업을 수행하고자 하는 전자 부품에 한해서만 초음파 진동을 집중적으로 전달할 수 있어, 인접한 위치에서의 초음파 진동에 의한 품질 영향을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 PCB 기판을 재정렬하지 않고 정렬 수단에 의해서 히팅 수단만을 각 솔더링 작업 위치로 이동시킬 수 있고, 특히 각각의 솔더링 작업 위치별로 초음파 진동을 가할 수 있도록 진동핀이 마련되어, 하나의 전자 부품이 아닌 다수의 전자 부품을 각 솔더링 작업 위치로 공급해 놓은 상태에서, 솔더링 작업시 PCB 기판을 재정렬하면서 전자 부품을 공급하거나 초음파 발생 수단을 초기 위치로 이동시키지 않고서 다수의 전자 부품을 연속적으로 솔더링 작업을 수행할 수 있게 되어 작업 시간을 상당히 단축하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치를 측면에서 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치의 일부를 상세하게 나타낸 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치의 히팅부를 도시한 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치를 상측에서 바라본 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치를 상측에서 바라본 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치의 솔더링 과정을 보여주는 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

첨부도면 도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판 솔더링 장치를 도시한 도면들이다.

본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판 솔더링 장치는 PCB 기판에 전자 부품을 솔더링하거나 PCB 기판의 불량 부품 리워크 작업을 수행하도록 구성된 것으로서, 전자 부품(3)이 안착될 수 있는 PCB 기판(2)을 거치하는 거치 수단(10)과, PCB 기판(2)의 솔더를 용융시켜 전자 부품(3)을 PCB 기판에 솔더링하는 히팅 수단(20) 및 PCB 기판(2) 하부에 위치되어 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생 수단(30)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판 솔더링 장치는 초음파 발생 수단(30)에서 발생되는 초음파 진동을 PCB 기판(2)으로 전달하기 위한 진동 전달 수단(40)을 더 포함하여 이루어지는데, 이러한 진동 전달 수단(40)은 솔더링 작업을 실시하기 위한 공간이 되는 진동 베이스(41)를 구비한다.

거치 수단(10)은 PCB 기판(2)을 거치하기 위한 것으로, PCB 기판(2)을 고정할 수 있는 여러 방식으로 적용할 수 있는데, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 PCB 기판(2)의 상하부를 클램핑하여 PCB 기판(2)을 고정시켜 거치하는 기판 고정구(11)를 구비할 수 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 거치 수단(10)은 다른 실시 예로서, PCB 기판(2)의 양 측방에서 별도의 작동 실린더에 의해 대향하며 전후 이동하는 고정구에 의해서 PCB 기판(2)의 양 측방을 가압하여 고정하는 방식으로 구비될 수도 있다.

기판 고정구(11)는, 상하로 작동되는 하나 또는 한 쌍의 고정편(12) 및 고정편(12)을 조절하는 조절체(13)를 포함하며, 고정편(12) 사이에 PCB 기판(2)이 위치된 상태에서 조절체(13)를 조절하여 고정편(12)이 PCB 기판(2)의 상면과 하면을 고정하는 방식으로 작동 될 수 있다.

이러한 기판 고정구(11)는, 일 실시 예에 따르면 도면에 도시된 것처럼 조절체(13)가 볼트로 제공되고, 볼트(13)에 의해 나사 체결되면서 고정편(12)을 조절하게 되는데, 상측이나 하측의 고정편(12) 또는 이 둘을 동시에 이동시켜서 PCB 기판(2)의 상하부를 조이도록 하여 PCB 기판(2)을 고정하는 나사 조임 방식으로 제공될 수 있다. 이와 다르게, 조절체(13)가 별도의 작동 실린더(미도시)로 구비되어 작동될 수도 있는바, 작동 실린더의 작동으로 고정편(12)이 이동하여 PCB 기판(2)을 조이게 될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 거치 수단(10)은 도면에 도시된 바와 같이, PCB 기판(2)을 양측에서 고정하기 위해 기판 고정구(11)가 PCB 기판(2)의 양측에 각각 배치되어 PCB 기판(2)을 안정적으로 거치하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 두 쌍의 기판 고정구(11)를 구비하여 총 네 군데에서 PCB 기판(2)을 파지하는 형태로 배치되는 것이 바람직하다.

히팅 수단(20)은 PCB 기판(2)의 솔더를 용융시켜 PCB 기판(2)에 전자 부품(3)을 고정하도록 솔더링 작업을 수행하는 것으로서, 열을 가하는 히팅부(21)와, 히팅부(21)를 PCB 기판(2) 상의 솔더링 작업 높이로 승하강 이동시킬 수 있도록 안내하는 승강 레일(23)을 구비한다.

이러한 히팅 수단(20)은, 별도로 마련된 승하강 작동부(미도시)에 의해서 승강 레일(23)을 따라 히팅부(21)를 수직으로 승하강 이동시켜서 솔더링 작업을 위한 위치로 히팅부(21)를 정렬할 수 있게 된다.

히팅부(21)는 열풍기 또는 히터로 구비될 수 있다. 이러한 히팅부(21)는 도면에 도시된 것처럼 복수개로 구성될 수 있으며, 동시에 솔더링 작업을 실시할 수 있게 된다.

여기서, 히팅 수단(20)은 PCB 기판(2)에 실장되는 전자 부품(3)의 크기에 따라 히팅부(21)의 열풍 토출구의 크기를 선택적으로 조절할 수 있는 어댑터(22)가 구비될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 우측에 놓인 작은 크기의 전자 부품(3)의 크기에 대응하는 사이즈로 형성된 어댑터(22)가 히팅부(21)의 토출구 측에 끼워져 작업을 수행할 수 있다. 이로 인해 작업하고자 하는 전자 부품(3)에만 집중적으로 열을 가할 수 있게 됨으로써, 솔더링 온도 편차에 의한 품질 불균일 문제를 해결할 수 있게 된다.

초음파 발생 수단(30)은 PCB 기판(2)에 초음파 진동을 가하기 위한 것으로서, 초음파 발생부(31)와, 초음파 제네레이터(33), 및 승하강 작동부(35)를 포함할 수 있다. 이때, 초음파 발생 수단(30)은 PCB 기판(2)의 상부에서 솔더링 작업을 실시하는 히팅 수단(20)으로 인해 구조상 PCB 기판(2)의 하부에 마련되는 것이 바람직하며, 이로 인해 초음파 발생부(31)는 PCB 기판(2)의 하부에 위치된다.

초음파 발생부(31)는 초음파 진동을 발생시키며, 전자 부품의 사이즈 등에 따라 초음파 제네레이터(33)에 의해 출력 등을 조절하여 사용하도록 구성될 수 있다.

이러한 초음파 발생부(31)는 후술하는 진동 베이스(41)와 연결될 수 있도록 프로브 팁(32)이 마련될 수 있으며, 프로브 팁(32)은 초음파 발생부(31)의 상부에서 연장 형성된다.

승하강 작동부(35)는 초음파 발생부(31)를 PCB 기판(2) 측으로 승하강 시키도록 마련되며, 이러한 승하강 작동부(35)는 유압이나 공압 실린더 또는 서포트 잭 등으로 적용될 수 있는바, 초음파 발생부(31)의 하측에 설치된다.

진동 전달 수단(40)은 초음파 발생 수단(30)에서 발생되는 초음파 진동을 PCB 기판(2)으로 전달하기 위한 것으로, 진동 베이스(41) 및 진동핀(43)을 포함할 수 있다.

진동 베이스(41)는 초음파 발생 수단(30)의 초음파 발생부(31)의 상단에 연결되면서, PCB 기판(2)의 저부에 배치되도록 설치되는데, 승하강 작동부(35)에 의해 초음파 발생부(31)가 상하로 승하강 이동함에 따라 함께 이동된다. 여기서, 진동 베이스(41)는 장방형의 형상으로 형성될 수 있으며, 도시된 바와 다르게 정방형의 형상 또는 원형이나 타원형의 형상으로도 형성될 수 있다.

이러한 진동 베이스(41)는 초음파 발생 수단(30)에서 발생된 초음파 진동으로 인해 PCB 기판(2)에 전체적으로 진동을 가하게 된다.

이때, 진동 전달 수단(40)은 진동 베이스(41)가 PCB 기판(2)의 저부에 인접하게 배치되거나, PCB 기판(2)에 접촉되도록 배치될 수 있다.

진동핀(43)은 PCB 기판(2)에 초음파 진동을 전달하기 위한 것으로, 진동 베이스(41)의 상측에 결합되어 PCB 기판(2)의 저부에 직접 접촉되고, 초음파 발생 수단(30)에서 발생된 초음파 진동에 의한 진동 베이스(41)의 진동으로 인하여 PCB 기판(2)에 직접적으로 초음파 진동을 전달하게 된다.

이때, 진동핀(43)은 PCB 기판(2)에 접촉될 시, 점 접촉 또는 면 접촉의 형태로 직접적으로 PCB 기판(2)에 접촉될 수 있으며, 이는 진동핀(43)의 상단부의 형상에 따라 달라지게 된다. 즉, 진동핀(43)은 전체적으로 원형봉 형상의 핀 또는 사각봉 형상의 핀으로 형성되고, 그 상단부가 평면 또는 반구의 형태로 형성될 수 있다. 진동핀(43)은 점 접촉으로 PCB 기판(2)에 접촉되는 경우엔 초음파 진동을 더 집중적으로 가할 수 있으며, 면 접촉으로 접촉되는 경우엔 점 접촉의 경우보다 넓은 범위에서 초음파 진동을 가할 수 있게 되며, 이는 진동핀(43)의 크기 또는 솔더링되는 면적에 따라 상이하게 적용할 수 있다.

여기서, 진동핀(43)은 솔더링 작업 위치, 즉 PCB 기판(2) 상에 위치된 전자 부품(3)과 대응하는 위치에 배치될 수 있는바, 바람직하게는 전자 부품(3)의 사이즈에 대응하도록 전자 부품(3)의 면적 전체에 걸쳐서 위치되는 범위만큼 선택적으로 진동 베이스(41)에 결합될 수 있다.

즉, 진동핀(43)은 도 3에 확대 도시된 바와 같이, 전자 부품(3)의 크기가 작은 경우에는 하나 또는 소수의 개수로 선택되어 진동 베이스(41)에 결합되고, 전자 부품(3)의 크기가 큰 경우에는 그보다 많은 다수의 개수가 선택되어 결합되며, 전자 부품(3)의 면적 전체에 걸쳐서 대응하는 범위 내에 위치될 수 있도록 진동 베이스(41)에 결합될 수 있다.

한편, 진동핀(43)은 진동 베이스(41)에 여러 방식으로 결합될 수 있는데, 본 발명에 따르면, 진동 베이스(41)에는 진동핀(43)이 결합되기 위한 결합홈부(45)가 구비될 수 있다.

결합홈부(45)는 진동핀(43)이 결합될 수 있도록 홈이나 구멍의 형태로 형성되며, 도면에 도시된 바와 같이, 진동 베이스(41) 상에 격자 형태로 다수개가 배치될 수 있으며, 진동핀(43)이 선택적으로 결함홈부(45)에 결합될 수 있게 된다. 특히, 결합홈부(45)에 진동핀(43)의 일부가 삽입되는 형태로 결합됨에 따라 진동핀(43)을 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

또한, 진동 베이스(41)는 수평방향으로 회전이 가능하게 구성될 수 있다. 이러한 진동 베이스(41)는 도 2에 도시된 바와 같이, 저부에 하측으로 연장 형성되어 초음파 발생부(31)의 상단, 즉 프로브 팁(32)과 연결되는 연결돌부(47)를 구비한다.

연결돌부(47)는 프로브 팁(32)의 상단에서 수평 방향으로 회전 가능하게 연결되는 것이 바람직하며, 이를 위해 연결돌부(47)의 단부에는 회전몸체(49)가 형성될 수 있다.

회전몸체(49)는 도면에 도시된 바와 같이, 연결돌부(47)의 단부에 플랜지 형상으로 형성되어 프로브 팁(32)에 결합되되, 프로브 팁(32)의 상단에서 지지되는 형태, 즉 베어링과 같이 연결되어서 진동 베이스(41)의 회전시 축의 뒤틀림을 방지하고, 축의 위치를 확보함과 동시에 회전축을 지지하여서 마찰 저항을 줄일 수 있게 된다.

즉, 진동 베이스(41)는 초음파 발생부(31) 상에서 수평 방향으로 회전할 수 있게 되어, 다양한 형상의 PCB 기판(2)에 대응할 수 있게 되며, 또한 PCB 기판(2)의 형상에 대해 진동핀(43)의 위치를 조절할 수도 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판 솔더링 장치는 다양한 PCB 기판(2)의 사이즈에 맞게 거치 수단(10)을 이동시켜 PCB 기판(2)의 배치 위치 또는 고정 간격을 조절하기 위한 기판 이동 수단(50)을 구비할 수 있다. 도 3과 도 5 및 도 6을 참조하면, 이러한 기판 이동 수단(50)이 더 자세히 도시되어 있다.

기판 이동 수단(50)은 기판 고정구(11)를 제1 방향으로 이동시키기 위한 제1 이동부(51)와, 제1 방향과 교차하는 방향인 제2 방향으로 기판 고정구(11)를 이동시키기 위한 제2 이동부(52)로 구성될 수 있다.

여기서, 제1 방향이라 함은 도 5 또는 도 6을 참조하였을 때, 진동 베이스(41)의 가로 방향 즉, X축 방향을 의미하고, 제2 방향은 진동 베이스(41)의 세로 방향 즉, Y축 방향을 의미한다.

제1 이동부(51)는 제1 방향을 따라 설치되는 제1 가이드(53)와, 제1 가이드(53)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된 제1 이동 프레임(55)을 포함한다.

제1 가이드(53)는 도면에 도시된 바와 같이 장치의 베이스(4) 상에 설치된 고정 프레임(5)에 한 쌍의 부재가 평행하게 구비되고, 제1 가이드(53)에는 각기 한 쌍씩 제1 이동 프레임(55)이 구비되며, 제1 이동부(51)는 제1 가이드(53)를 따라 제1 이동 프레임(55)을 왕복 이동시키게 된다.

제2 이동부(52)는 제1 이동부(51)에 연결 설치되는데, 이러한 제2 이동부(52)는 제2 방향을 따라 설치되는 제2 가이드(54)와, 제2 가이드(54)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된 제2 이동 프레임(56)을 포함하여 이루어진다. 제2 가이드(54)는 제1 이동 프레임(55)에 연결되고, 제2 이동부(52)는 제2 가이드(54)를 따라 제2 이동 프레임(56)을 왕복 이동시키게 된다.

여기서, 거치 수단(10)의 기판 고정구(11)는 제2 이동부(52)의 제2 이동 프레임(56)과 연결된다.

즉, 제2 이동 프레임(56)은 PCB 기판(2)의 양측에 한 쌍씩 위치되어 있는 기판 고정구(11)와 연결되며, 기판 이동 수단(50)은 제1 이동부(51)가 제1 방향을 따라 제1 이동 프레임(55)을 이동시키고, 제1 이동 프레임(55)에 연결되도록 구성된 제2 이동부(52)가 제2 방향을 따라 제2 이동 프레임(56)을 이동시키며, 제2 이동부(52)에 연결된 기판 고정구(11)가 이들을 따라 이동하게 된다.

따라서, 기판 이동 수단(50)에 연결된 거치 수단(10)은, 제1 및 제2 이동부(52)의 이동에 의해 기판 고정구(11)가 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동되어서, 다양한 사이즈 또는 형상으로 존재하는 PCB 기판(2)에 대응하도록 조절되며, 이로 인해 형상이나 크기에 상관 없이 PCB 기판(2)을 안정적으로 거치할 수 있게 되는 것이다.

이때, 제1 및 제2 이동부(52)는 작동 실린더 또는 구동모터와 같은 액추에이터에 의해 이동 제어하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치는 전술한 히팅 수단(20)을 각각의 솔더링 작업 위치로 정렬하기 위한 정렬 수단(60)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

정렬 수단(60)은 히팅 수단(20)을 이동시켜 솔더링 작업 위치로 정렬하게 되는데, 가이드 레일(61)과, 가이드 레일(61)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 이동대(63)와, 이동대(63)의 단부에서 가이드 레일(61)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 연장 이동 가능하게 장착되는 연장대(65)를 포함한다.

이러한 정렬 수단(60)은 도 1과 함께, 도 5 및 도 6에 더 자세히 나타나 있다.

가이드 레일(61)은 승강 레일(23)에 수직으로 교차하여 수평 방향에 놓여지는데, 본 발명의 실시예에서는 전술한 제1 방향과 동일한 방향을 지니도록 마련될 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 승강 레일(23)을 따라 상,하로 이동될 수 있으며, 제1 방향을 따라 수평으로 연장 형성된다.

이동대(63)는 가이드 레일(61)에 슬라이딩 이동이 가능하게 결합된다.

연장대(65)는 이동대(63)의 단부에 텔레스코픽이 가능하게 장착되는데, 가이드 레일(61)의 길이 방향과 교차하는 방향, 즉 전술한 제2 방향과 동일한 방향으로 이동 가능하게 장착이 된다. 연장대(65)의 단부에는 히팅부(21)가 연결된다.

여기서, 이동대(63)는 연장대(65)의 텔레스코픽 구조가 안정적으로 지지될 수 있도록, 도면에 도시된 바와 같이 연장대(65)와 동일한 제2 방향으로 돌출되어 연장 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 정렬 수단(60)은 히팅 수단(20)의 히팅부(21)를 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동시킬 수 있으며, PCB 기판(2)에 놓여져 있는 전자 부품(3) 중에서 솔더링 작업을 실시하고자 하는 전자 부품(3)의 위치로 선택적으로 이동할 수 있게 됨으로써 어댑터(22)와 더불어 솔더링 온도 편차를 해결할 수 있게 된다.

그 밖에, 본 발명은 도면에 상세히 도시되지 않았지만 PCB 기판(2) 상부로 전자 부품(3)을 자동 공급하기 위한 부품 공급수단, 예컨대 전자 부품(3)을 흡착하여 전후, 좌우 및 승하강 이동하면서 PCB 기판(2)의 전자 부품 실장 위치로 자동 이송 공급하도록 구성할 수 있다.

다음은 도 1 내지 도 7을 참조하여, 전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 전자 부품(3)을 실장하고자 하는 PCB 기판(2)을 거치 수단(10)에 위치시킨다.

이 상태에서 기판 이동 수단(50)에 의해서 거치 수단(10)의 기판 고정구(11)를 PCB 기판(2)의 사이즈에 대응하는 위치로 이동시키킨다.

즉, 제1 이동부(51)에 의해 제1 가이드(53)를 따라 제1 이동 프레임(55)이 이동되어 PCB 기판(2)의 제1 방향에 따른 길이에 맞도록 조절되고, 제2 이동부(52)에 의해 제2 가이드(54)를 따라 제2 이동 프레임(56)이 이동되어 PCB 기판(2)의 제2 방향에 따른 길이에 맞도록 조절되고, 제2 이동 프레임(56)에 연결된 기판 고정구(11)가 이동되어서 PCB 기판(2)의 양측에 위치된다.

이와 같이 PCB 기판(2)의 양측에 기판 고정구(11)가 위치되면, PCB 기판(2)의 상면과 하면을 파지하도록 한 쌍의 고정편(12)이 조여지며, 이 고정편(12)이 PCB 기판(2)의 상하면에 밀착되면서 PCB 기판(2)을 가압 고정하여 클램핑 하게 된다. 도 5와 도 6을 참조하면, PCB 기판(2)의 크기에 따라 기판 이동 수단(50)에 의해서 기판 고정구(11)가 이동되어 각각의 기판을 어떻게 파지하고 있는지를 알 수 있다.

이 상태에서 PCB 기판(2)의 상부의 전자 부품 실장 위치로 전자 부품(3)을 올려 공급한다.

전자 부품(3)의 공급은 수작업으로 행할 수도 있고, 도면에 상세히 도시되지 않았지만 부품 공급수단, 예컨대 흡착부에 의해 전자 부품(3)을 흡착하여 PCB 기판(2)의 상부의 실장 위치로 전후, 좌우 및 승하강 이동하여 안착 공급할 수 있다.

이와 같이, PCB 기판(2)에 전자 부품(3)이 공급되면, PCB 기판(2)의 상부에서 히팅 수단(20)의 히팅부(21)가 승하강 작동부에 의해 승강 레일(23)을 따라 하강한다.

이때, PCB 기판(2)의 하부에 위치한 진동 베이스(41)에 진동핀(43)을 결합한다. 여기서, 전술한 PCB 기판(2)의 전자 부품 실장 위치 즉, 전자 부품(3)과 대응하는 위치에 적어도 하나 이상의 진동핀(43)을 결합한다. PCB 기판(2)의 상부에 복수의 전자 부품(3)이 실장되는 경우 각 전자 부품(3)에 대응하는 위치에 진동핀(43)이 결합되며, 도 3에 도시된 것처럼 전자 부품(3)의 사이즈에 대응하는 범위 내에 진동핀(43)들이 위치될 수 있도록 결합된다.

그리고 PCB 기판(2)의 하부에서 초음파 발생부(31)가 승하강 작동부(35)에 의해 상승하여 진동 베이스(41)에 결합된 진동핀(43)이 PCB 기판(2)의 전자 부품(3)과 대응하는 위치 즉, 각 솔더링 작업 위치에 밀착 위치한다.

여기서, 히팅부(21)는 고정된 위치에서 제공될 수 있지만, 정렬 수단(60)에 의해서 각 솔더링 작업 위치로 이동될 수 있는바, 선택된 솔더링 작업 위치로 이동된다.

이 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이, 히팅부(21)의 노즐에서 열풍을 분사하여 PCB 기판(2)의 솔더를 용융시키면서 전자 부품(3)을 고정되게 솔더링하게 된다.

이와 동시에, PCB 기판(2)의 하부에서 초음파 발생부(31)에서 초음파 진동이 발생되고, 진동 전달 수단(40)에 의해서 PCB 기판(2)의 하부에 초음파 진동이 전달되므로 솔더링 과정에서 솔더 내부에 발생되는 가스를 모두 외부로 배출하면서 솔더에 형성되는 보이드의 발생을 방지하게 되는 것이다.

특히, 초음파 발생부(31)에서 발생되는 초음파 진동은, 진동 베이스(41)에 결합된 진동핀(43)을 통해 PCB 기판(2)의 하부에서 전자 부품(3)이 위치된 솔더링 작업 위치에 한해서 초음파 진동이 가해지고, PCB 기판(2)이나 초음파 발생부(31)의 위치를 바꾸지 않더라도 진동핀(43)이 접촉되어 있는 솔더링 작업 위치라면 작업을 수행할 수 있게 되므로, 단순히 히팅 수단(20)의 이동만을 통하여 PCB 기판(2)에 실장되는 전자 부품(3)들을 모두 솔더링 작업할 수 있게 됨에 따라, 매 솔더링 작업시에 전자 부품(3)을 PCB 기판(2)에 공급하지 않아도 될 뿐 아니라 PCB 기판(2)의 재정렬 과정을 수행하지 않더라도 솔더링 작업을 연속하여 실행할 수 있어 작업 시간을 상당히 단축시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 진동핀(43)이 전자 부품(3)의 사이즈에 대응하는 범위 내에서 진동 베이스(41)에 선택적으로 결합됨에 따라, PCB 기판(2)에 실장되는 전자 부품(3)에 대해 인접하게 배치된 전자 부품(3)의 위치를 피하여 솔더링 작업을 수행하고자 하는 전자 부품(3)에만 한해서 그 사이즈와 대응하는 크기만큼 국부적으로 초음파 진동을 집중하여 가할 수 있게 된다.

이와 같이하여 PCB 기판(2)의 전자 부품(3)을 솔더링 완료하면, 히팅부(21)는 다음으로 선택된 솔더링 위치로 이동될 수 있으며, 다음 솔더링 작업을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은 PCB 기판(2)에 실장되는 전자 부품(3)의 크기에 대응하는 면적 또는 범위만큼 초음파 진동을 국부적으로 전달할 수 있도록 진동핀(43)이 결합되어 있어, 솔더링 작업을 수행하고자 하는 전자 부품(3)에 한해서만 집중적으로 초음파 진동을 가할 수 있을 뿐더러, 특히 리 워크 작업시, 작업하고자 하는 전자 부품(3)에만 초음파 진동이 가해질 수 있게 되므로, 인접한 전자 부품(3)에는 초음파 진동에 의한 품질의 영향을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

이때, 본 발명에 따른 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치는, 솔더링되는 전자 부품(3)들을 미리 PCB 기판(2)상에 배치시켜 놓은 상태에서 각 솔더링 위치마다 진동핀(43)이 결합되어 있고, 정렬 수단(60)에 의해서 히팅 수단(20)의 히팅부(21)가 진동 베이스(41)의 전면적에 걸쳐 이동할 수 있어 히팅부(21) 또한 각 솔더링 위치로 이동할 수 있는 구조로 이루어져 있으므로, 기존에 솔더링 작업을 실시할 때마다 히팅부(21)와 초음파 발생부(31)를 상,하로 원위치 복귀시킨 상태에서 PCB 기판(2)을 솔더링 작업 위치로 재정렬한 다음 전자 부품(3)을 공급하고 솔더링 하는 과정을 반복했던 것과 다르게, 본 발명은 PCB 기판(2)을 이동시키지 않고 단순히 히팅 수단(20)의 히팅부(21)를 솔더링 작업 위치로 이동시키는 과정만 거치고 난 다음 솔더링 작업을 연속해서 실시할 수 있어서, 작업 시간을 상당히 단축할 수 있다는 효과가 있다. 즉, 다수의 전자 부품(3)을 PCB 기판(2)에 공급한 상태에서 연속적인 솔더링 작업이 가능하다는 이점을 갖는다.

다시 말해서, 본 발명은 PCB 기판(2)을 재정렬하지 않고 정렬 수단(60)에 의해서 히팅 수단(20)의 히팅부(21)를 각 솔더링 작업 위치로 이동시킬 수 있고, 특히 각각의 솔더링 작업 위치별로 초음파 진동을 가할 수 있도록 진동핀(3)이 마련되어, 하나의 전자 부품(3)이 아닌 다수의 전자 부품(3)을 각 솔더링 작업 위치로 공급해 놓은 상태로 연속적으로 솔더링 작업을 수행할 수 있을 뿐더러, 솔더링 작업시 PCB 기판(2)을 재정렬하면서 전자 부품(3)을 공급하거나 초음파 발생 수단(30)을 초기 위치로 이동시키지 않고서도 다수의 전자 부품(3)을 연속적으로 솔더링 작업을 수행할 수 있게 되어 작업 시간을 상당히 단축하게 되는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예 에 의해 제한되기보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

2 : PCB 기판 3 : 전자 부품
10 : 거치 수단 11 : 기판 고정구
20 : 히팅 수단 21 : 히팅부
30 : 초음파 발생 수단 31 : 초음파 발생부
32 : 프로브 팁 40 : 진동 전달 수단
41 : 진동 베이스 43 : 진동핀
45 : 결합홈부 47 : 연결돌부
50 : 기판 이동 수단 60 : 정렬 수단
61 : 가이드 레일 63 : 이동대
65 : 연장대

Claims

전자 부품이 안착되는 PCB 기판을 거치하는 거치 수단;
상기 PCB 기판의 솔더를 용융시켜 상기 전자 부품을 솔더링하는 히팅 수단; 및
상기 PCB 기판 하부에 위치되어 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생 수단을 포함하고,
상기 초음파 발생 수단에서 발생하는 초음파 진동을 상기 PCB 기판으로 전달하기 위한 진동 전달 수단을 더 포함하되,
상기 진동 전달 수단은, 상기 초음파 발생 수단과 연결되어 상기 PCB 기판 저부에 배치되는 진동 베이스와, 상기 진동 베이스에 결합되어 상기 PCB 기판에 접촉되는 적어도 하나 이상의 진동핀을 포함하는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 진동핀은 상기 PCB 기판의 하부에 직접 접촉되어, 접촉된 상기 PCB 기판에 부분적으로 초음파 진동을 가하는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 진동 베이스에는, 상기 진동핀이 솔더링되는 전자 부품의 면적에 대응되게 배치되도록 결합되기 위한 복수의 결합홈부가 형성되고,
상기 진동핀은 상기 결합홈부에 삽입되어 결합되어서 상기 전자 부품에 한하여 초음파 진동을 집중적으로 가하는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 히팅 수단을 솔더링 작업 위치로 정렬하기 위한 정렬 수단을 더 포함하되,
상기 정렬 수단은 가이드 레일과, 상기 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합된 이동대와, 상기 이동대의 단부에서 상기 가이드 레일의 길이 방향과 교차하게끔 텔레스코픽 가능하게 장착되는 연장대를 구비하여 상기 히팅 수단을 이동시키는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 히팅수단의 단부에는 솔더링하는 전자 부품의 사이즈에 대응될 수 있도록 교체 가능하게 장착되는 어댑터가 구비되는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 거치 수단을 이동시켜 상기 PCB 기판의 사이즈에 대응하도록 조절하기 위한 기판 이동 수단을 더 포함하는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 기판 이동 수단은 제1 이동부 및 제2 이동부로 구성되며,
상기 제1 이동부는 일측 방향으로 배치되는 제1 가이드와, 상기 제1 가이드를 따라 이동되는 제1 이동 프레임을 구비하고,
상기 제2 이동부는 상기 제1 가이드가 놓인 방향과 교차하는 방향으로 배치되는 제2 가이드와, 상기 제2 가이드를 따라 이동되는 제2 이동 프레임을 구비하는 보이드 방지형 인쇄회로기판의 솔더링 장치.