KR101422063B1 - Ｐｃｂ 고정 지그 및 이를 이용한 pcb 제조 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PCB 완제품을 제조하기 위한 일련의 공정에서 PCB의 들뜸 또는 뒤틀림 없이 안정적인 PCB의 고정을 도모할 수 있는 PCB 고정 지그 및 이를 이용한 PCB 제조 공정에 관한 것으로, PCB가 안착되는 하나 이상의 안착홈이 구성되는 지그 본체; 및 상기 지그 본체의 상부면에 밀착하도록 부착되며, 상기 안착홈과 대향하는 부위에서 상기 PCB의 테두리 일부를 제외한 부분이 노출되도록 통공이 구성되는 커버 플레이트;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

ＰＣＢ 고정 지그 및 이를 이용한 PCB 제조 공정{A fixing zig for PCB and manufacturing method of using the same}

본 발명은 PCB 완제품을 제조하기 위한 일련의 공정에서 PCB의 들뜸 또는 뒤틀림 없이 안정적인 PCB의 고정을 도모할 수 있는 PCB 고정 지그 및 이를 이용한 PCB 제조 공정에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판(이하 'PCB'라 칭함)은 PCB 상에 솔더 크림을 도포하는 프린팅 공정, 상기 솔더 크림이 도포된 인쇄회로기판에 전자부품을 실장하는 마운팅 공정, 상기 솔더 크림을 용융시켜 전자부품을 접합하는 솔더링 공정 등 복수의 공정을 수행함으로써 완제품으로 제조된다.

그리고 상기 PCB 완제품을 제조함에 있어 복수의 PCB에 대하여 일괄적인 공정을 수행할 수 있도록 종래 PCB를 고정 및 지지하는 PCB 지그가 제시된 바 있다.

그러나 종래 PCB 지그는 연성의 FPCB는 물론 일반 PCB를 고정하기 위한 내열 접착 테이프 등의 접착성 고정수단이 이용되었으나, 상기와 같은 접착성 고정수단의 경우 반복 사용으로 인해 접착력이 저하되면서 PCB를 정확하게 고정시키지 못하고 PCB의 들뜸 또는 뒤틀림이 발생하게 된다.

이러한 종래 PCB 지그는 상술한 PCB 들뜸 또는 뒤틀림 등의 안착 불량 발생 및 SMT 평탄도 저하로 인한 표면실장부품의 마운팅 불량은 물론 솔더링 과정에서 납땜 불량 등이 빈번히 발생하여 생산성을 저하시키게 되고 이와 같은 물리적인 불량은 물론 접촉 불량으로 인해 추후 전자회로의 통신 불량이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제0869530호

따라서, 본 발명의 목적은 PCB 완제품을 제조하기 위한 일련의 공정에서 PCB의 들뜸 또는 뒤틀림 없이 안정적인 PCB의 고정을 도모할 수 있는 PCB 고정 지그 및 이를 이용한 PCB 제조 공정을 제공하고자 함이다.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 PCB 고정 지그는, PCB가 안착되는 하나 이상의 안착홈이 구성되는 지그 본체; 및 상기 지그 본체의 상부면에 밀착하도록 부착되며, 상기 안착홈과 대향하는 부위에서 상기 PCB의 테두리 일부를 제외한 부분 즉, PCB의 표면실장부품 부분이 노출되도록 통공이 구성되는 커버 플레이트;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 지그 본체는 복수의 마그네트가 내재되며, 상기 커버 플레이트는 상기 마그네트의 자력에 작용하는 금속 재질로 구성되어 자력에 의해 커버 플레이트가 지그 본체에 부착될 수 있다.

이때, 상기 커버 플레이트는 스테인리스 스틸 재질로 압연 공정에 의해 0.04 내지 0.06mm 두께로 제조될 수 있다.

그리고, 상기 마그네트는 사마륨 코발트(samarium cobalt) 재질로 구성됨이 바람직하다.

하나의 예로써, 상기 지그 본체의 안착홈에는 실리콘 시트가 부착되거나, 안착된 PCB의 측면부를 지지하는 복수의 지지핀이 장착됨에 따라 PCB의 움직임이 없도록 한다.

하나의 예로써, 상기 지그 본체의 하부면에 탈, 부착 가능하도록 결합되는 핀 지그;를 더 포함하며, 상기 지그 본체의 안착홈에는 그 둘레를 따라 복수의 측면지지홀이 구성되고, 상기 핀 지그는 상기 측면지지홀에 대향하는 위치에 각각 지지핀이 장착되어 상기 핀 지그의 결합 시 상기 안착홈에 안착된 PCB의 측면부를 지지하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 지그 본체의 하부면에 탈, 부착 가능하도록 결합되는 탈거 지그;를 더 포함하며, 상기 지그 본체의 안착홈에는 하나 이상의 탈거홀이 구성되고, 상기 탈거 지그는 상기 탈거홀에 대향하는 위치에 탈거핀이 장착되어 상기 탈거 지그의 결합 시 탈거홀을 관통한 탈거핀에 의하여 상기 안착홈에 안착된 PCB를 지그 본체로부터 탈거하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 핀 지그 또는 탈거 지그는 그 테두리를 따라 상기 지그 본체의 두께와 상응하는 복수의 제 1 고정핀과 상기 제 1 고정핀보다 상대적으로 긴 복수의 제 2 고정핀이 구성되며, 상기 지그 본체는 상기 제 1 고정핀을 수용하는 제 1 고정홀과 상기 제 2 고정핀이 관통하는 제 2 고정홀이 구성되고, 상기 커버 플레이트는 상기 지그 본체를 관통한 제 2 고정핀을 수용하는 제 3 고정홀이 구성되는 것이 특징이다.

한편, 본 발명의 PCB 고정 지그를 이용한 PCB 제조 공정은 상술한 PCB 고정 지그에 PCB를 안착시켜 고정하는 준비 단계; 상기 PCB 고정 지그 상부에 메탈 마스크를 적층하여 상기 PCB에 솔더 크림을 도포하는 프린팅 단계; 상기 솔더 크림이 도포된 PCB에 표면실장부품을 실장하는 마운팅 단계; 상기 솔더 크림을 용융시켜 표면실장부품을 접합하는 솔더링 단계; 및 상기 PCB 고정 지그로부터 PCB를 탈거하는 탈거 단계;를 포함하는 것이 특징이다.

여기서, 상기 메탈 마스크는 상기 통공에 대향하는 부위를 제외한 나머지 부분을 에칭 공법을 통해 0.04 내지 0.06mm 제거하여 상기 통공과의 단차가 없이 밀착될 수 있도록 함이 바람직하다.

본 발명의 PCB 고정 지그 및 이를 이용한 PCB 제조 공정은 안착홈이 구성된 지그 본체와 상기 지그 본체의 상부면에 밀착하도록 부착되되 안착홈 안착된 PCB의 테두리 부위를 가압하도록 하는 통공이 구성되는 커버 플레이트를 포함함으로써 PCB 완제품을 제조하기 위한 일련의 공정에서 PCB의 들뜸 또는 뒤틀림 없이 안정적으로 상기 PCB를 고정할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 접착성 고정수단을 이용하지 않아 그로부터 발생할 수 있는 문제점 즉, PCB의 탈거 시 강한 점착력으로 인한 PCB 구김 등의 손상을 근본적으로 해결할 수 있기 때문에 PCB 완제품의 불량률을 최소화하고 그에 따라 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 PCB 고정 지그의 기본 구성을 나타내는 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 구성인 지그 본체를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 지그 본체에 커버 플레이트가 결합된 상태를 나타내는 평면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 핀 지그를 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탈거 지그를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 PCB 고정 지그를 이용한 PCB 제조 공정을 설명하기 위한 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메탈 마스트를 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PCB 고정 지그와 메탈 마스트의 적층 구조를 설명하기 위한 단면도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

본 발명은 일련의 제조 공정에 있어 인쇄회로기판(이하 'PCB'라 칭함)(30)를 고정하며, 기타 편의를 제공하기 위해 구비되는 PCB 지그에서 PCB(30)의 고정 시 발생되는 제반 문제점을 해결할 수 있는 PCB 고정 지그에 관한 것으로, 지그 본체(10) 및 상기 지그 본체(10) 상부면에 밀착하도록 부착되는 커버 플레이트(20)를 포함하여 구성된다.

상기 지그 본체(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 PCB(30)가 안착되는 구성으로, 상기 PCB(30)가 안착될 수 있도록 적어도 하나 이상의 안착홈(100)이 구비된다.

상기 안착홈(100)은 동일한 제품의 PCB(30)를 대량으로 생산하기 위하여 도 1 등에서와 같이 복수 개로 구성될 수 있으며, 그 형상에 있어서도 상기 PCB(30)의 회로 구조, 형상 및 배열에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

그리고 상기 지그 본체(10)는 PCB 제조 공정에 따른 고온의 환경에 적합한 금속 재질로 이루어질 수 있는 바, 바람직하게는 경량으로 내식성과 가공성이 우수한 알루미늄 재질로 구성됨이 타당하다.

상기 커버 플레이트(20)는 상기 안착홈(100)에 안착된 PCB(30)가 지그 본체(10)로부터 들뜨지 않게 고정하는 것으로, 상기 지그 본체(10)의 상부면에 밀착하도록 부착된다.

또한 상기 커버 플레이트(20)는 안착된 PCB(30)의 회로가 노출되도록 구성되는 바, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 안착홈(100)과 대향하는 부위에서 상기 PCB(30)의 테두리 일부를 제외한 부분이 노출되도록 통공(200)이 형성되어 있다.

즉, 상기 통공(200)은 상기 PCB(30)의 형상과 대응하도록 구성되되, 상기 커버 플레이트(20)가 지그 본체(10) 상부면에 밀착하도록 부착됨에 있어 상기 안착홈(100)에 안착된 PCB(30)의 테두리 부위를 가압할 수 있도록 형성됨으로써 PCB(30)의 들뜸을 방지하도록 하는 것이다.

본 발명이 일 실시 예에 따르면, 상기 안착홈(100)에는 실리콘 시트(120)가 부착되어 PCB 완제품 제조 공정 특히 이하에서 설명하는 프린팅 단계나 솔더링 단계에서 상기 PCB(30)의 밀림이 없도록 한다.

일반적으로 PCB 완제품 제조 공정의 마지막 공정에 있어 PCB 지그에 안착된 PCB(30)는 수작업으로 탈거하게 되는데, 이때, PCB에 부분적인 힘이 가해질 경우 PCB의 휨 현상이 발생하게 되고 그로 인해 실장된 표면실장부품 또는 PCB의 납땜 부위에 크랙이 발생하는 바, 본 발명에 따른 상기 실리콘 시트(120)는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다.

이러한 실리콘 시트(120)는 그 특성상 수명이 길며 고온의 환경에서도 견딜 수 있는 내열성이 우수한 특징이 있으며, 기존 수작업뿐만 아니라 수명이 짧고 반복 사용으로 인해 점착력이 저하되는 내열 점착성 테이프의 단점을 보완하도록 한다. 또한 상기 실리콘 시트(120)는 점착력이 다소 낮은 실리콘계 점착제 성분을 가지며 바람직하게는 일반 롤 타입의 형태가 아닌 기형적 형태로 상기 안착홈(100)의 형상에 대응하도록 타발하여 사용된다.

이에 따라 상기 실리콘 시트(120)의 부착으로 PCB(30)의 저면은 안착홈(100)에서 완전히 밀착됨은 물론 밀림 형상이 방지됨으로써 제조 공정 상의 불량률을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 커버 플레이트(20)는 상기 지그 본체(10)에 자력에 의해 부착되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 지그 본체(10)에는 복수의 마그네트(110)가 내재되어 있으며, 상기 커버 플레이트(20)는 금속 재질로 구성되어 상기 지그 본체(10)에 근접하면 상기 마그네트(110)의 자력에 작용하여 지그 본체(10) 상부면에 부착된다.

여기서 상기 마그네트(110)의 배치 구조는 PCB(30)의 배치 구조에 따라 선택적으로 구성될 수 있는 바, 바람직하게는 마그네트(110)의 자력에 의하여 안착된 PCB(30)에 영향을 받지 않는 위치에 설치됨이 타당하며, 지그 본체(10)의 테두리 부위와 상기 안착홈(100) 둘레 부위에 내재되어 커버 플레이트(20)의 통공(200)이 안정적으로 PCB(30)의 테두리 부위를 가압할 수 있도록 한다.

그리고 상기 마그네트(110)는 전자소자 탑재 작업 환경에 대응되는 고온에서도 자력이 약화되지 않도록 사마륨 코발트(samarium cobalt) 재질의 마그네트(110)를 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 커버 플레이트(20)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 마그네트(110)의 자력에 작용하는 금속 재질로 구성되는 바, 일 예로 써 본 발명에서는 스테인리스 스틸 재질을 적용한다.

일반적으로 상기 커버 플레이는 상기 지그 본체(10) 상부면에 부착되는 것으로 그 두께에 있어 제한을 받게 된다. 즉, 이하에서 설명하는 메탈 마스크(40)의 적층과 상기 메탈 마스크(40)를 이용하여 솔더 크림을 도포할 경우 상기 커버 플레이트(20)가 너무 두꺼우면 PCB(30)와 상기 메탈 마스크(40) 플레이트 사이에서 공간이 형성되고 이에 의해 솔더 크림이 상기 공간으로 침투되기 때문에 PCB(30)의 회로 단자에 정확히 도포할 수 없기 때문이다.

따라서, 상기 커버 플레이트(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 최소한의 두께로 가공된 것을 사용함이 바람직하며, 본 실시 예의 커버 플레이트(20)는 압연 공정을 통해 0.04 내지 0.06mm 두께로 제조된 스테인리스 스틸 재질을 적용하게 되는 것이다.

상기 스테인리스 스틸 재질의 커버 플레이트(20)는 압연 공정을 통해 얇게 제조되는 것으로 반복적인 열처리와 냉각 과정에 따른 물성 변화로 인해 자성을 띄게 되어 상기 마그네트(110)에 부착될 수 있으며, 연성(軟性) 또한 우수하여 얇게 가공된 상태에서도 쉽게 구겨지거나 찢기는 등의 파손 위험이 철 소재보다 덜하여 안정성이 더욱 뛰어나다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 지그 본체(10)의 하부면에 장착되어 상기 안착홈(100) PCB(30)를 배치함에 있어 그 측면을 안정적으로 지지하는 핀 지그(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 핀 지그(50)는 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 지그 본체(10)의 하부면에 탈, 부착 가능하도록 결합되는 것으로, 이러한 핀 지그(50)는 상기 안착홈(100)에 PCB(30)를 안착할 경우 사용되는 것이다.

또한, 상기 핀 지그(50)에는 PCB(30)의 측면을 지지하는 복수의 지지핀(500)이 구성되는 바, 이에 상기 지그 본체(10)의 안착홈(100)에는 그 둘레를 따라 복수의 측면지지홀(130)이 구성되며, 상기 핀 지그(50)는 상기 측면지지홀(130)에 대향하는 위치에 각각 지지핀(500)이 장착되어 상기 지그 본체(10)와 핀 지그(50)의 상호 결합 시 상기 측면지지홀(130)을 관통하는 상기 지지핀(500)에 의하여 상기 안착홈(100)에 안착된 PCB(30)의 측면부를 지지하도록 한다.

여기서 상기 측면지지홀(130) 및 지지핀(500)은 상기 PCB(30)의 측면부와 밀착할 수 있는 위치에 형성되는 것으로, 바람직하게는 PCB(30)의 전, 후, 좌, 우 측면부을 각각 지지할 수 있도록 한다.

이러한 측면지지홀(130) 및 지지핀(500)의 배치 구조 및 갯 수는 상기 안착홈(100)의 구조 다시 말해 PCB(30)의 형상에 의해 결정될 수 있음은 당연하다.

이에 더하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 안착홈(100)에 안착된 PCB(30)를 탈거함에 있어, 상기 PCB(30)의 손상 없이 안정적으로 탈거할 수 있는 탈거 지그(60)를 더 포함하여 구성된다.

상기 탈거 지그(60)는 상기 핀 지그(50)와 마찬가지로 상기 지그 본체(10)의 하부면에 탈, 부착 가능하도록 결합된다.

이때, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 지그 본체(10)의 안착홈(100)에는 하나 이상의 탈거홀(140)이 구성되며, 상기 탈거 지그(60)에는 상기 탈거홀(140)에 대향하는 위치에 탈거핀(600)이 장착되어 상기 탈거 지그(600)의 결합 시 탈거홀(140)을 관통한 탈거핀(600)에 의하여 안착홈(100)에 안착된 PCB(30)를 지그 본체(10)로부터 탈거할 수 있게 된다.

이때, 상기 탈거핀(600)의 돌출된 핀의 길이는 상기 지그 본체(10)의 두께보다 상대적으로 길기 형성하여, 지그 본체(10)와 탈거 지그(60)의 상호 결합 시, 상기 PCB(30)를 지그 본체(10) 외부로 완전히 분리될 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 탈거핀(600)의 배치 위치 역시 상기 PCB(30)에 균일한 힘이 가해질 수 있도록 PCB(30)의 중앙부위에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 핀 지그(50)와 탈거 지그(60)의 구성으로 PCB(30)의 제조 공정에 있어 편의를 제공할 수 있으며, 그에 따른 공정 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 핀 지그(50)와 탈거 지그(60)에는 각각 지그 본체(10)는 물론 상기 커버 플레이트(20)을 고정할 수 있는 고정 수단이 구비된다.

구체적으로 상기 고정 수단의 일 예를 설명하면, 도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 핀 지그(50) 또는 탈거 지그(60)는 그 테두리를 따라 상기 지그 본체(10)의 두께와 상응하는 복수의 제 1 고정핀(510, 610)과 상기 제 1 고정핀(510, 610)보다 상대적으로 긴 복수의 제 2 고정핀(520, 620)이 구성된다.

그리고, 상기 지그 본체(10) 상기 제 1 고정핀(510, 610)을 수용하는 제 1 고정홀(150)과 상기 제 2 고정핀(520, 620)이 관통하는 제 2 고정홀(160)이 구성되며, 상기 커버 플레이트(20)에는 상기 지그 본체(10)를 관통한 제 2 고정핀(520, 620)을 수용하는 제 3 고정홀(210)이 구성된다.

이와 같이 각 지그 및 커버 플레이트 간의 상호 결합 시, 상술한 고정 수단에 의하여 정확한 위치에서 지그 본체(10)는 물론 커버 플레이트(20)가 결합될 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 PCB 고정 지그를 이용한 PCB 제조 공정을 도 6을 참조하여 설명하면, 상술한 지그 본체(10)의 안착홈에 PCB(30)를 안착시키고(S100), 그 상부면 상기 커버 플레이트(20)를 적층하는(S200) 준비 단계를 수행한다.

상기 준비 단계에서는 상기 커버 플레이트(20)가 지그 본체(10) 상부면에 밀착되면(S200), 지그 본체(10)에 내재된 마그네트(110)의 자력에 의해 상기 커버 플레이트(20)는 상기 지그 본체(10) 상부면에 부착 고정되며, 안착된 PCB(30)는 상기 커버 플레이트(20)에 의해 가압되어 고정됨과 더불어 PCB(30)의 회로 부위는 통공(200)을 통해 외부로 노출되는 것이다.

이렇게 PCB(30)의 회로 부위가 노출된 상태에서 PCB 고정 지그 상부에 메탈 마스크(40)를 적층하고, 상기 PCB(30)의 회로에 솔더 크림을 도포하는 프린팅 단계를 수행한다.(S300)

상기 프린팅 단계(S300)는 스크린 프린터 설비와 같은 도포 장치를 통해 수행될 수 있다. 상기 스크린 프린터 설비는 기설계된 프로그래밍에 의해 투입된 PCB 고정 지그 상부로 기제작된 메탈 마스크(40)가 정확한 위치에서 적층 결합되도록 하며, 상기 PCB(30)의 회로 상에 솔더 크림을 도포하는 것이다.

상기 솔더 크림은 솔더 페이스트(Solder Paste)라고도 불리우며, 땜납 합금 분말에 플럭스를 혼합하여 크림 형태로 제조한 것으로, 전자회로의 납땜에 사용된다. 이러한 솔더 크림은 이하에서 설명하는 솔더링 단계에서 고온에 의해 용융되어 실장 부품을 회로에 접합시킨다.

상기 스크린 프린터 설비는 스크린 인쇄법에 따라 회로에서 납땜될 부분에만 상기 솔더 크림을 도포하게 되는 것이다. 이때 사용되는 상기 메탈 마스크(40)는 플레이트 형상으로 레이저 가공을 통해 솔더 크림이 도포되는 부위를 천공하는 것으로, PCB(30)의 회로에 따라 기설계된 프로그래밍에 의해 자동화로 천공 작업을 실시하여 제작된다.

여기서, 상기 메탈 마스크(40)는 상기 통공(200)에 대향하는 부위를 제외한 나머지 부분을 음각 처리하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 메탈 마스크(40)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 통공(200)을 통해 노출된 PCB(30)와 이격공간 없이 밀착되어야 하는 바, 통공(200)과 접하게 되는 부위를 양각 처리함으로써 상기 커버 플레이트(20)와의 단차(400)를 극복하는 것이다.

이때, 상기 메탈 마스크(40)의 음각 처리는 공지 기술에 의해 다양하게 실시되 수 있으나 본 발명의 일 예로는 에칭 공법을 통해 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 앞서 설명한 커버 플레이트(20)의 두께를 고려하여 그와 대응하도록 0.04 내지 0.06mm로 가공됨이 바람직하다.

도면에 도시된 바 없으나 상기 프린팅 단계 이후에는 솔더 크림이 도포된 PCB(30)를 검사 장비를 통해 표면상 솔더 크림의 위치, 부피의 도포량 등에 대한 적합 검사를 실시하는 단계를 수행할 수 있다.

상술한 공정이 완료된 이후, 상기 솔더 크림이 도포된 PCB(30)에 표면실장부품을 실장하는 마운팅 단계를 수행한다.(S400)

상기 마운팅 단계(S400)는 SMD(Surface Mount Device) 설비를 이용하여 상기 솔더 크림이 도포된 PCB(30)의 회로 상에 표면실장부품을 실장하는 것으로, 이러한 실장 공정은 공지 기술 등을 통해 다양하게 실시될 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이후 상기 솔더 크림을 용융시켜 표면실장부품을 접합하는 솔더링 단계를 수행한다.(S500)

상기 솔더링 단계(S500)에서는 미리 정해진 압력하에 상기 솔더 크림이 용융될 수 있는 열을 가하여 상기 솔더 크림을 용융시키고, 다시 이를 경화하여 실장된 상기 표면실장부품을 PCB(30) 회로에 통전 가능하게 접합하는 공정을 수행한다.

이 과정은 일반적으로 리플로우(Reflow) 과정이라 불리고 있으며 리플로우 솔더링 머신(reflow soldering machine)을 이용하여 상기 리플로우 공정을 수행할 수 있다.

이때, 상기 솔더링 머신은 설비 내에서 온도를 단계적으로 부여함으로써 납땜의 품질이 향상될 수 있도록 한다. 즉, 상기 솔더링 머신은 상기 PCB 고정 지그의 이동 과정에서 다양한 온도 변화를 주는 것으로, 예를 들면 예열 구역, 활성화 구역, 리플로우 구역 및 냉각 구역으로 구분되어 각각의 환경에 적합한 온도를 부여하도록 구성될 수 있다.

간략히 설명하자면, 상기 예열 구역은 제품을 일상 온도에서 적정 활성 온도로 올리는데, 온도는 초당 2 ~ 4℃를 초과하지 않으며 계속 올라가도록 한다. 이러한 예열 구역에서는 플럭스 용매 작용을 돕고 활성제를 증진시키는 역할을 한다.

상기 활성화 구역은 플럭스를 활성화하며 휘발 성분이 솔더 크림에서 제거되어 산소를 차단한다. 상기 활성화 구역에서의 온도는 150 ~ 170℃로 설정될 수 있으며 열전달을 균일하게 하기 위하여 적어도 60초 이상 필요하다.

상기 리플로우 구역은 실질적으로 솔더 크림이 용융되는 구역으로 피크 온도 200 ~ 250℃로 가열하여 솔더 크림의 입자를 액체화한다.

상기 냉각 구역은 온도를 낮추어 용융된 납을 고체로 경화시키는 구역으로 냉각 온도에 따라 솔더 경사가 정해질 수 있는 바, 이를 고려하여 냉각 온도를 설정할 수 있다. 이러한 냉각은 급격히 진행됨에 따라 솔더의 결정 성장의 진행을 방지하고 미세하고 강건한 접합 조성을 형성할 수 있게 된다.

이때, 솔더링의 품질을 고려하여 솔더링 머신 내의 구역별 온도, 컨베이어의 이송 속도 및 컨베이어의 각도 등은 선택적으로 설정되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 PCB 고정 지그는 지그 본체(10)의 상부면에 밀착되어 부착된 상태에서 안착된 PCB(30)의 테두리를 가압하는 커버 플레이트(20)의 구성에 의해 상술한 솔더링 공정에서 솔더 크림의 용융시에도 안정적으로 PCB(30)를 고정하여 들뜸 또는 뒤틀림 현상이 발생하지 않아 PCB 완제품의 불량률을 최소화하는 바, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

최종적으로 상기 표면실장부품이 탑재 고정된 상기 PCB(30)를 상기 PCB 고정 지그로부터 분리하기 탈거하는 탈거 단계를 수행한다.(S600) 본 단계에서는 선행 공정이 완료된 후 먼저 커버 플레이트(20)를 지그 본체(10)로부터 분리시켜 표면실장부품이 접합된 PCB(30)가 노출될 수 있도록 한다.

이후, 노출된 PCB(30)를 PCB 고정 지그로부터 탈거 하게 되는데 이때, 본 발명에서는 PCB(30)의 손상을 최소화할 수 있도록 앞서 설명한 탈거 지그(60)를 상기 지그 본체(10)의 하부면에 장착하여 본 단계를 수행하게 되는 것이다.

상기 탈거 지그(60)가 장착되면 탈거 지그(60)의 탈거핀(600)이 안착홈(100)의 탈거홀(140)를 관통하면서 상기 PCB(30)를 밀어냄으로써 PCB(30)는 상기 지그 본체(10)로부터 취출되는 것이며, PCB 완제품의 제조 공정이 완료되는 것이다.

여기서 상기 표면실장부품이 탑재된 PCB(30)는 상기 PCB 고정 지그에서 분리될 때까지, 벨트 컨베이어(belt conveyer)(미도시)에 의해 일 단계에서 다음 단계로 순차적으로 이송될 수 있다. 이를 통해 자동화되고 분업화된 작업 수행으로 생산성 향상을 도모할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10 : 지그 본체 20 : 커버 플레이트
30 : PCB 40 : 메탈 마스크
50 : 핀 지그 60 : 탈거 지그
100 : 안착홈 110 : 마그네트
120 : 실리콘 시트 130 : 측면지지홀
140 : 탈거홀 150 : 제 1 고정홀
160 : 제 2 고정홀 200 : 통공

Claims (10)

1. PCB가 안착되도록 구성되는 하나 이상의 안착홈 및 상기 안착홈에 근접하여 내재되는 복수의 마그네트를 포함하는 지그 본체;
   스테인리스 스틸 재질로 압연 공정에 의해 0.04 내지 0.06mm 두께로 제조되어 상기 지그 본체의 마그네트의 자력에 의해 상기 지그 본체의 상부면에 밀착하도록 부착되며, 상기 안착홈과 대향하는 부위에서 상기 PCB의 테두리 일부를 제외한 부분이 노출되도록 통공이 구성되는 커버 플레이트; 및
   상기 지그 본체의 하부면에 탈, 부착 가능하도록 결합되며, 그 테두리를 따라 상기 지그 본체의 두께와 상응하는 복수의 제 1 고정핀과 상기 제 1 고정핀보다 상대적으로 긴 복수의 제 2 고정핀이 구성되는 핀 지그;를 포함하되,
   상기 지그 본체의 안착홈에는 그 둘레를 따라 복수의 측면지지홀이 구성되고, 상기 핀 지그는 상기 측면지지홀에 대향하는 위치에 각각 지지핀이 장착되어 상기 핀 지그의 결합 시 상기 안착홈에 안착된 PCB의 측면부를 지지하며,
   상기 지그 본체는 상기 제 1 고정핀을 수용하는 제 1 고정홀과 상기 제 2 고정핀이 관통하는 제 2 고정홀이 구성되고, 상기 커버 플레이트는 상기 지그 본체를 관통한 제 2 고정핀을 수용하는 제 3 고정홀이 구성되어 지그 본체와 커버 플레이트 및 핀 지그가 상호 정위치하여 결합되는 것을 특징으로 하는 PCB 고정 지그.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 마그네트는 사마륨 코발트(samarium cobalt) 재질의 마그네트인 것을 특징으로 하는 PCB 고정 지그.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 지그 본체의 안착홈에는 실리콘 시트가 부착되는 것을 특징으로 하는 PCB 고정 지그.
   
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 지그 본체의 하부면에 탈, 부착 가능하도록 결합되는 탈거 지그;를 더 포함하며,
   상기 지그 본체의 안착홈에는 하나 이상의 탈거홀이 구성되고, 상기 탈거 지그는 상기 탈거홀에 대향하는 위치에 탈거핀이 장착되어 상기 탈거 지그의 결합 시 탈거홀을 관통한 탈거핀에 의하여 상기 안착홈에 안착된 PCB를 지그 본체로부터 탈거하는 것을 특징으로 하는 PCB 고정 지그.
   
8. 삭제
9. 제1항, 제 4항, 제 5항 중 어느 한 항에 의한 PCB 고정 지그에 PCB를 안착시켜 고정하는 준비 단계;
   상기 PCB 고정 지그 상부에 메탈 마스크를 적층하여 상기 PCB에 솔더 크림을 도포하는 프린팅 단계;
   상기 솔더 크림이 도포된 PCB에 표면실장부품을 실장하는 마운팅 단계;
   상기 솔더 크림을 용융시켜 표면실장부품을 접합하는 솔더링 단계; 및
   상기 PCB 고정 지그로부터 PCB를 탈거하는 탈거 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCB 고정 지그를 이용한 PCB 제조 공정.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 메탈 마스크는
    상기 통공에 대향하는 부위를 제외한 나머지 부분을 에칭 공법을 통해 0.04 내지 0.06mm 제거하여 단차를 형성한 것을 특징으로 하는 PCB 고정 지그를 이용한 PCB 제조 공정.

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