KR100647880B1

KR100647880B1 - Ｐｃｂ에 사출커넥터를 장착하는 방법

Info

Publication number: KR100647880B1
Application number: KR1020060073911A
Authority: KR
Inventors: 양영미
Original assignee: 양영미
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2026-08-04

Abstract

본 발명은 PCB에 각종 전자부품을 용접하는 방법에 관련되는 것으로서, 특히 메탈마스크를 이용하여 PCB의 상하면 양측 모두에 크림솔더를 도포하고 열을 가해 전자부품의 핀을 동시에 용접되게 하는 기술에 관한 것이고, 이를 위해 메탈마스크를 이용하여 PCB의 상하면에 크림솔더를 도포하는 프린팅단계와; 크림솔더가 도포된 PCB에 사출커넥터의 핀이 크림솔더에 일치되게 결합하는 사출커넥터 삽입단계와; 상기 사출커넥터가 결합된 PCB를 가열로에서 열을 가해 상기 핀이 크림솔더에 고정되게 하는 솔더링단계;를 포함하여 구성되어 생산성을 향상시키고 불량품 발생을 줄이며 제품 품질향상에 기여할 수 있는 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법에 관한 것이다.

PCB, 사출커넥터, 메탈마스크, 크림솔더, 솔더링

Description

ＰＣＢ에 사출커넥터를 장착하는 방법{Method of installing injection connectors to a ＰＣＢ}

도1 - 본 발명의 제1실시예에 의한 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법을 보여주는 개략적인 작업 공정도.

도2 - 본 발명의 제2실시예에 의한 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법을 보여주는 개략적인 작업 공정도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

10 : PCB 20 : 크림솔더

30 : 사출커넥터 35 : 핀

40 : 가열로 45 : 챔버

46 : 컨베이어

본 발명은 PCB에 각종 전자부품을 용접하는 방법에 관련되는 것으로서, 특히 메탈마스크를 이용하여 PCB의 상하면 양측 모두에 크림솔더를 도포하고 열을 가해 전자부품의 핀을 동시에 용접되게 하는 기술에 관한 것이다.

메탈마스크를 이용하여 크림솔더를 도포하는 것은 널리 알려진 기술로서 개략적으로 이에 대해 설명하기로 한다. 상기 크림솔더란, 솔더분말에 플럭스를 섞어서 적당한 점도로 한 뒤 솔더로 사용되는 것을 의미한다.

메탈마스크를 제작하는 방법으로는 몇 가지가 알려져 있는데, 부식을 이용하거나 레이저 가공을 통해 PCB와 동일한 위치에 천공된 개구부를 형성시키게 된다.

이와 같은 메탈마스크를 이용하여 PCB에 크림솔더를 도포할 시에는 PCB를 메탈마스크 밑에 두며, 크림솔더를 메탈마스크 위에 공급한 후 스퀴지를 이용하여 균일하게 도포될 수 있도록 한다.

스퀴지를 이용하여 크림솔더를 메탈마스크 위에 도포하면 메탈마스크에 구비되는 개구부를 통해 크림솔더가 통과되어 PCB에 도포될 수 있다.

이와 같은 솔더링 과정은 일반적으로 실시되고 있는 기술이며, 본 발명에서는 PCB에 크림솔더를 도포한 후 각종 전자부품의 핀을 크림솔더에 용접되게 하는 것과 관련된다.

지금까지 PCB에 도포된 크림솔더에 전자부품의 핀을 용접하는 방법으로는 작업자가 일일이 수작업으로 용접을 실시하였다. 수작업에 의한 용접의 경우 작업자의 숙련도에 따라 품질의 편차가 많았으며 불량품의 발생율도 매우 높았다. 또한, 생산성도 낮아 가격경쟁력을 확보하는데 어려움도 많았다.

그리고 PCB에 결합되는 전자부품은 PCB의 상하면 모두에서 핀이 결합되는 경우가 많기 때문에 수작업에 의한 솔더링은 한층 많은 문제점을 나타내게 된다.

상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 PCB의 상하면에 크림솔더를 도포한 후 다수의 전자부품의 핀이 자동라인을 거치면서 동시에 용접이 이루어질 수 있도록 하는 방법을 제공하고자 한다.

또한, 자동용접시에 수반될 수 있는 제품의 변형이나 전자부품에 형성되는 핀의 위치가 변화되지 않도록 하는 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적 달성을 위해 본 발명의 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법은, PCB에 크림솔더를 이용하여 사출커넥터를 장착하는 방법에 있어서, 메탈마스크를 이용하여 PCB의 상하면에 크림솔더를 도포하는 프린팅단계와; 크림솔더가 도포된 PCB에 사출커넥터의 핀이 크림솔더에 일치되게 결합하는 사출커넥터 삽입단계와; 상기 사출커넥터가 결합된 PCB를 가열로에서 열을 가해 상기 핀이 크림솔더에 고정되게 하는 솔더링단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법은, 상기 프린팅단계가 상부 메탈마스크를 이용하여 PCB 상면에 대해 크림솔더를 도포하는 제1단계와; PCB 상면에 도포된 크림솔더의 파손을 방지키 위해 메탈마스크지그 위에 PCB상면을 올려 PCB의 배면이 상부에 위치되게 하는 제2단계와; 하부 메탈마스크를 이용하여 PCB 배면에 대해 크림솔더를 도포하는 제3단계;로 구성되는 것임을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법은, 상기 사출커넥터 삽입단계 후에, 인접한 사출커넥터들을 보호용캡으로 덮어 변형을 방지하는 보호용캡 결합단계를 더 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법에 있어 상기 가열로는, 무한궤도 운동하는 컨베이어가 구비되어 연속적으로 솔더링이 이루어지도록 한 것을 또 다른 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법에 있어서, 상기 가열로는 온도가 상이하게 설정되는 다단가열구조를 갖추고 있음을 또 다른 특징으로 한다.

이하 첨부되는 관련도면을 참조하면서 본 발명의 최적 실시예에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 하며, 첨부도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 구체화한 하나의 실시예 임을 밝혀둔다.

따라서, 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서는 당업자에 의한 용이한 설계변경이나 구성요소의 단순치환 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다 할 것이다.

본 발명에 따른 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법은 프린팅단계와, 사출커넥터 삽입단계 및 솔더링단계를 포함하여 구성된다. 여기서 프린팅단계는 메탈마스크를 이용하여 PCB의 상하면에 크림솔더를 도포하는 것이다.

그리고 사출커넥터 삽입단계는 크림솔더가 도포된 PCB에 준비된 사출커넥터를 결합하는 것으로 사출커넥터 핀이 크림솔더의 상부에 놓이도록 삽입한다. 상기 사출커넥터에는 다수개의 핀이 결합 되어있고 상부핀과 하부핀을 가지게 된다. 준비된 사출커넥터를 핀 부위가 PCB에 도포된 크림솔더를 향하게 삽입하면 상기 핀 은 크림솔더 위에 일치하게 된다. 이 단계에서는 아직 사출 커넥터 핀이 크림솔더에 완전히 고정된 것이 아니다.

따라서 이후 단계로서 핀과 크림솔더를 일체가 되게 용접해야 한다. 특히 핀의 갯수는 수개에서 수십개에 이를수 있기 때문에 본 발명에서는 적정한 열을 가하여 크림솔더와 핀이 자동용접이 행하여 지도록 하는 솔더링단계를 포함하게 된다.

언급한 사출커넥터는 일반적으로 이러한 소형의 전자부품들이 사출로 성형되는 경우가 많기 때문에 이름붙인 것이고 그 형태나 종류 등은 다양한 변화가 가능한 부분이다.

보다 구체적인 본 발명의 실시예는 이하 설명하는 바와 같다.

<제1실시예>

본 실시예에서는 독립한 부품이 되는 PCB가 서로 연속적으로 연결되어 있는 것으로 동시에 솔더링을 실시할 수 있도록 한 것이며, 그 작업과정은 기본적으로 프린팅단계(Ⅰ), 사출커넥터 삽입단계(Ⅱ) 및 솔더링단계(Ⅲ)로 구성된다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법을 보여주는 개략적인 작업 공정도에 해당된다.

PCB의 상면에는 한개소에 사출커넥터의 핀이 연결되며 하면에는 3개소에서 사출커넥터의 핀이 연결되는 경우를 보여준다. 따라서 프린팅단계(Ⅰ)에서는 메탈마스크를 이용하여 PCB(10)의 상하면 특정위치에 크림솔더(20)를 도포하게 된다.

상기 프린팅단계(Ⅰ)의 보다 구체적인 작업과정은 다음과 같다.

즉, 프린팅단계는 다시 크게 3단계로 구분될 수 있다. 이를 위해서는 미리 상부 메탈마스크, 하부메탈마스크 및 메탈마스크지그를 제조해야 한다. 메탈마스크의 제작은 일반적인 기술이므로 이에 대한 구체적인 언급은 생략하기로 한다.

프린팅단계에서의 제1단계는 준비된 상부메탈마스크를 이용하여 PCB 상면에 대해 크림솔더를 도포하는 것이다. 크림솔더의 도포는 스퀴지를 이용하여 공급된 크림솔더를 균일하게 문지름에 의해 메탈마스크에 구비되는 개구부에 크림솔더가 투입되어 PCB 상면 특정부위에만 크림솔더가 도포 된다.

제1단계로서 PCB 상면에 대한 크림솔더의 도포 후에는 하면에 대한 크림솔더의 도포를 시행해야 한다. 이를 위해서는 제2단계로서 PCB 상면이 크림솔더로 도포된 것을 뒤집어 메탈마스크지그 위에 올려 놓아 PCB의 하면이 상부에 위치되게 한다. 이때 본 발명에서는 PCB의 상면에 미리 크림솔더가 도포된 부위를 보호하기 위해 메탈마스크지그를 사용하는데 상기 메탈마스크지그는 크림솔더가 도포된 영역에 상응하는 위치가 역시 개구 되어있어 도포된 크림솔더가 손상되지 않도록 한다.

프린팅단계의 마지막 과정은 하부메탈마스크를 이용하여 PCB 하면에 대해 크림솔더를 도포하는 제3단계가 수행된다. 상기 하부메탈마스크 역시 미리 준비된 것이므로 제1단계와 마찬가지로 스퀴지를 이용하여 크림솔더를 문지르면 메탈마스크의 개구부를 통해 크림솔더가 통과되어 PCB의 하면에 대한 크림솔더의 도포가 완료된다.

프린팅단계(Ⅰ)가 완료되면 이어서는 사출커넥터 삽입단계(Ⅱ)가 이루어진 다.

도1에 보이는 것처럼 사출커넥터 삽입단계(Ⅱ)에서는 준비된 사출커넥터(30)를 크림솔더 도포된 PCB에 결합하는 것이다. 상기 사출커넥터(30)에는 다수의 핀(35)이 결합되어 있으며 상기 핀이 PCB에 형성된 크림솔더(20)의 상면에 접촉되도록 끼워 넣게 된다.

PCB에 사출커넥터들을 정위치에 삽입시킨 후에는 솔더링단계(Ⅲ)가 수행된다. 상기 솔더링단계(Ⅲ)를 위해 본 실시예에서는 가열로(40)를 준비하며 상기 가열로에서 열을 가하면 사출커넥터의 핀은 크림솔더에 용접된다.

그리고 상기 가열로(40)를 구성함에 있어서는, 길다란 챔버(45) 내부에 히팅수단(미도시)을 배치하고 상기 히팅수단의 하부로 사출커넥터가 결합된 PCB의 자동이송을 위한 컨베이어(46)를 두도록 한다. 컨베이어에 올려진 PCB는 천천히 이동되면서 열을 받게 되고, 이에 따라 크림솔더는 융점에 이르고 사출커넥터 핀은 용접이 이루어진다.

한편, 상기 가열로를 구성함에 있어 더욱 바람직하게는 여러 구간으로 구분되어 각 구간마다 온도조절을 개별적으로 실시할 수 있도록 함이 적합하다. 따라서 각 구간마다의 온도를 상이하게 조절하여 솔더링이 가장 최적의 조건하에서 수행될 수 있도록 한다.

상기 가열로에서 이루어지는 온도설정은 크게 2구간으로 분류할 수 있다. 즉, 프리히트(preheat)와 본가열로 분류되며 상기 프리히트 구간에서는 상온에서부터 점진적으로 온도를 상승시키게 된다. 대략 프리히트 구간은 60-120초 정도가 적절한데, 프리히트가 불충분하면 큰 솔더볼이 발생되기 쉬우며, 과잉되는 경우에는 젖음불량과 미용융이 발생될 수 있다. 따라서, 프리히트의 종료온도는 150-200℃가 적당하다.

프리히트 후에는 본가열이 실시되는데, 급격한 온도 상승은 솔더크림의 번짐성을 악화시키므로 본 가열에서도 서서히 온도를 상승시켜야 한다. 본 가열에서의 최고온도는 230~240℃ 정도로 함이 적당하다.

이처럼, 가열로에서의 솔더링이 끝나면 적절한 속도로 냉각하도록 한다.

<제2실시예>

다음으로는 본 발명에 대한 제2실시예에 관해 설명하기로 한다.

본 제2실시예에서는 제1실시예를 기본으로 하되, 사출커넥터 삽입단계 후에 보호용캡 결합단계가 더 포함되는 것이 특징이다.

즉, 전체적인 공정은 프린팅단계(Ⅰ), 사출커넥터 삽입단계(Ⅱ), 보호용캡 결합단계(Ⅱ-1) 및 솔더링단계(Ⅲ)로 구성된다. 도2는 제2실시예의 작업공정도를 보여주는 것이다.

상기 프린팅단계(Ⅰ)는 언급한 바와 같이 PCB의 상하면에 메탈마스크를 이용하여 크림솔더를 도포하는 것이다. 이어서 준비된 사출커넥터를 PCB에 삽입하여 도포된 크림솔더에 사출커넥터 핀이 접촉되게 한다(Ⅱ).

보호용캡 결합단계(Ⅱ-1)는 연속적으로 배치되는 다수의 사출커넥터(30)를 하나의 보호용캡(C)으로 덮어 고정되게 하는 것이다. 본 실시예에서는 상기 보호 용캡(C)으로 알미늄캡을 사용하였으며 일측이 개방되어 사출커넥터를 끼워넣을 수 있도록 한 것이다.

보호용캡 결합단계(Ⅱ-1) 후에는 가열로(40)에서 열을 가해 솔더링을 실시하게 되며, 이것은 언급한 바와 같다.

상기와 같은 보호용캡을 사출커넥터에 결합한 후, 솔더링을 실시하면 열에 의한 크림솔더의 용융이 발생될 때 사출커넥터의 핀들이 제 위치를 벗어나는 것을 방지할 수 있고, 사출커넥터의 위치변형도 방지할 수 있게 된다. 이로 인해 제품의 불량 등을 줄일 수 있게 된다. 또한, 상기 보호용캡을 사용하면 열에 의한 사출커넥터의 색상변색을 방지할 수 있게 되는 특성도 가지게 된다.

PCB가 가열로를 통과하여 제품이 완성되면 작업자가 확대경 등을 이용하여 제품의 외관검사(미납, 과납, 쇼트, 이물질, 사출커넥터 핀의 기울어짐 등)를 실시함이 바람직하고, 외관검사에서 용접 불량이 있는 것은 선별하여 수작업으로 수정용접을 하도록 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법에 의하면, 종래의 수작업에 의한 솔더링작업을 자동라인을 통해 신속하게 수행할 수 있어 생산성 향상을 달성할 수 있게 되는 효과가 있다.

그리고, 자동화에 의한 대량생산이 가능하고 제품 품질이 균일하므로 불량품의 발생을 줄일 수 있고, 가격경쟁력뿐 아니라 품질적인 측면에서도 높은 신뢰성을 확보할 수 있다는 효과도 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 보호용캡을 사용하므로 솔더링시에 유발될 수 있는 사출커넥터 핀의 위치변화로 인한 여러 문제점을 해결할 수 있게 된다는 효과도 있다.

그리고 상기 보호용캡을 사용함에 따라 가열에 의한 사출커넥터의 색상 변색을 방지할 수 있게 되는 효과도 있다.

Claims

PCB에 크림솔더를 이용하여 사출커넥터를 장착하는 방법에 있어서,

메탈마스크를 이용하여 PCB의 상하면에 크림솔더를 도포하는 프린팅단계와;

크림솔더가 도포된 PCB에 사출커넥터의 핀이 크림솔더에 일치되게 결합하는 사출커넥터 삽입단계와;

상기 사출커넥터가 결합된 PCB를 가열로에서 열을 가해 상기 핀이 크림솔더에 고정되게 하는 솔더링단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 프린팅단계는,

상부 메탈마스크를 이용하여 PCB 상면에 대해 크림솔더를 도포하는 제1단계와;

PCB 상면에 도포된 크림솔더의 파손을 방지키 위해 메탈마스크지그 위에 PCB상면을 올려 PCB의 배면이 상부에 위치되게 하는 제2단계와;

하부 메탈마스크를 이용하여 PCB 배면에 대해 크림솔더를 도포하는 제3단계;로 구성되는 것임을 특징으로 하는 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법은,

상기 사출커넥터 삽입단계 후에,

인접한 사출커넥터들을 보호용캡으로 덮어 변형을 방지하는 보호용캡 결합단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 가열로는,

무한궤도 운동하는 컨베이어가 구비되어 연속적으로 솔더링이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법.
제4항에 있어서,

상기 가열로는,

온도가 상이하게 설정되는 다단가열구조를 갖추고 있음을 특징으로 하는 PCB에 사출커넥터를 장착하는 방법.