KR0125270Y1 - 질소가스를 이용한 프린트기판과 칩의 2차 납땜장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 프린트기판에 납땜장착되는 많은 전자부품들 중 용접부위가 촘촘히 형성되므로 인하여 불량발생이 많은 칩(IC)의 용접부위에 가열된 질소가스의 분사로 불량이 제거되고 더욱 양호하게 납땜되도록 한 질소가스를 이용한 프린트기판(P.C.B)과 칩(IC)의 2차 납땜장치에 관한 것이다.

즉 받침틀(2) 상에 프린트기판(49)의 지지수단과 고정수단이 강구된 이송콘베어(74)를 납땜전용기와 연계하여 설치하고 그 후방에는 통상의 산업용 로봇(4)을 설치하여 승강봉(6)에 지지틀(8)을 연결고정하고 좌우측판(10)(12) 사이에는 볼스크류(14)를 따라 이동하는 이동판(24)을 설치하여 이동판(24)과 일측측판(12)에 질소가스 공급장치(도시않됨)와 연결된 분사관(62)(64)이 연결고정되고 조정장공(36)(38)을 통하여 회전각도조절이 가능한 고정편(40)(42)을 볼트(44)(46)(48)(50)로 연결고정하여 사용토록 한 것이다.

Description

질소가스를 이용한 프린트기판과 칩의 2차 납땜장치

제1도는 본 고안의 정면구성도.

제2도는 본 고안의 측면구성도.

제3도는 본 고안의 요부사시도.

제4도는 본 고안의 요부분해사시도.

제5도는 프린트기판과 칩의 분해사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 받침틀 4 : 산업용 로봇

6 : 승강봉 8 : 지지틀

10,12 : 측판 14 : 볼스크류

16 : 서보모터 18 : 타이밍밸트

20 : 볼너트 22 : 연결편

24 : 이동판 26 : 하판

28 : LM가이드 30 : LM블록

32,34 : 볼트공 36,38 : 조정장공

40,42 : 고정편 52,54 : 연결부

56,58 : 고정공 60,61 : 호스

62,64 : 분사관 68 : 전선

70 : 전열선 72 : 구동모터

74 : 이송콘베어 76,84,88 : 에어실린더

78 : 지지판 80,82 : 지지구

86 : 출몰핀 90 : 고정핀

본 고안은 납땜전용기를 이용하여 납땜된 프린트기판(P.C.B)과 칩(IC)의 납땜부위에서 불량이 발생되는 것을 방지하고 또한 더욱 완벽한 납땜이 이루어지도록 한 질소가스를 이용한 납땜장치에 관한 것이다.

프린트기판에 각종 전자부품을 납땜고정시켜 주는 작업은 산업용 로봇을 이용하여 자동화하고 있는데 거의 대부분이 프린트기판의 공급과 공급된 프린트기판에 크림솔더(액체상태의 납)를 도포하는 스크린 프린트 그리고 크림솔더가 도포된 기판의 회로 상에 각종 전자부품을 공급하는 칩 마운트(CHIP MUONT) 및 전자부품의 장착이 완료된 프린트기판을 리플로우 오븐(REFLOW OVEN)을 통하여 용착시켜 주 작업공정으로 이루어 지고 있다.

그러나 이와 같은 작업공정으로 프린트기판에 납땜고정되는 각종 전자부품들 중 칩(IC)과 같이 납땜되는 리드선이 촘촘히 형성된 경우에는 냉땜과 숏트 및 미세하게 접점되어 있는 불량이 많이 발생된다.

왜냐하면 프린트기판의 리드와 칩의 리드선이 너무 촘촘히 형성되어 있어 사용되는 크림솔더의 성분차이나 리플로우 오븐(REFLOW OVEN)의 분위기(온도조건이나 열풍의 강약 등)가 적절치 못할 경우에 접점불량이나 냉땜이 발생될 우려가 있고, 또한 크림솔더의 과다 도포시에는 숏트가 발생될 우려가 있는 것이다.

그리고 상기한 원인으로 검사시 불량이 발생되면 여러개의 리드선 중 어느 부분에서 냉땜이나 숏트에 의한 불량이 발생되었는지 전혀 확인이 불가능하여 프린트기판에 장착된 전자부품들 중 값이 비싼 부품만 떼어내 재사용하고 나머지는 작업자가 일일이 떼어 내 주는데 따른 인건비의 과다 소요로 폐기처분할 수 밖에 없어 경제적인 손실은 물론 그에 따른 제조단가가 상승하게 되고 생산능률이 저하되며, 특히 프린트기판과 칩이 아주 미세하게 접점되어 검사시 합격판정을 받은 제품이 설치장소의 주위 여건(온도변화나 충격, 떨림 등)이 변화됨에 따라 미세한 접점부위가 단절될 경우에는 오작동이 발생되는데 이들이 일반 산업기기들일 경우에는 작업중단으로 인한 금전적 손실로 해결될 수 있으나 사람의 목숨과 직결되는 자동차와 같은 경우에는 돌이킬 수 없는 큰 사고를 유발시키게 되는 것이다.

또한 근래에는 불량으로 인한 오동작시 인명사고와 직결될 수 있는 제품에 사용될 프린트기판과 전자부품의 납땜작업은 고가를 들여 개발한 납땜전용기를 사용하고 있으나 이 또한 앞서 설명한 납땜전요익와 같이 크림솔더의 도포에 의한 납땜작업으로 이루어질 수 밖에 없어 완벽한 불량방지는 불가능하고 또한 값비싼 장비를 이용하므로서 사용자들로서는 장비의 구입경비에 대한 무리한 금전적 부담을 안게 되고 제조경비의 상승요인이 되는 등의 문제점이 있는 것이다.

본 고안은 상기한 종래에 문제점들을 해결하기 위하여 구입경비의 부담이 적은 납땜전용기를 통하여 1차 납땜된 프린트기판과 칩의 납땜부위에 납의 용융점에 맞춰 가열된 질소가스를 분사시켜 납땜부위의 산화방지는 물론 1차 납땜시 냉땜이나 미세하게 접점된 부위는 재납땜시켜 주고 또한 숏트된 부위는 질소가스의 분사력에 의해 숏트부위가 떨어지도록 함을 목적으로 한 것이다.

본 고안의 다른 목적은 프린트기판과 칩의 납땜부위에 가열된 질소가스를 분사시켜 줌에 있어서도 칩의 양측에서 동시에 분사시켜 줄 수 있도록 하고, 또한 좌우 분사관의 간격과 경사각도조절이 가능토록 하여 칩의 형태나 크기에 따라 적정위치에서 적정경사각으로 질소를 분사시켜 줄 수 있도록 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 산업용 로봇에 연결고정되는 지지틀의 좌우측판 사이에 볼스크류를 따라 좌우 이동되는 이동판을 설치하여 이동판과 일측측판에 질소가스 공급장치와 연결된 가열분사관을 연결설치하되 가열분사관이 연결되는 고정편은 이동판과 일측측판으로부터 볼트와 부채꼴형 조정장공을 통하여 회전조정이 가능토록 한 것이다.

그리고 본 고안을 실시함에 있어서는 납땜전용기와 1개의 라인으로 연결설치하여 납땜전용기의 리플로우 오븐(REFLOW OVEN)을 통과하여 각종 전자부품이 납땜된 프린트기판을 이송콘베어를 통하여 공급받아 작업해 주게 되면 작업시간의 단축 및 작업의 효율성을 기대할 수 있으나 이에 따른 다른 부수적인 장치를 필요로 하게 된다.

즉 도면중 제1,2도에 도시된 바와 같이 납땜전용기와 연계된 이송콘베어를 설치하여 이송콘베어의 적정위치에는 이송되어 온 프린트기판의 고정수단 및 에어실린더에 의해 승하강 작동하는 지지판을 설치하여 질소가스의 분사작업시 이송콘베어 상의 프린트기판을 고정시키고 저부를 지지하여 수평을 유지해 주어야만 미리 입력된 프로그램에 의해 작동하는 산업용 로봇에 의해 납땜부위에 질소가스를 정확히 분사해 줄 수 있게 된다.

또한 본 고안에 사용되는 산업용 로봇은 직교좌표 로봇이나 다관절 로봇등 승강축의 승하강작동 및 방향전환작동이 가능한 로봇이면 된다.

이하 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

받침틀(2)의 상부 후방에 통상의 산업용 로봇(4)을 연결설치하여 로봇(4)의 승강봉(6) 단부에 전면이 개방된 지지틀(8)을 연결고정한다.

지지틀(8)의 좌우측판(10)(12) 사이에는 볼스크류(14)를 설치하여 지지틀(8)의 일측 아래에 고정설치된 서보모터(16)와 타이밍밸트(18)로 연결하고 볼너트(20)에는 연결편(22)을 통하여 이동판(24)과 연결하고 이 이동판(24)은 하판(26)의 상면에 좌우로 고정설치된 LM가이드(28)의 LM블록(30)과도 연결되게 한다.

이동판(24)과 일측측판(12)의 전면에는 각각 상하에 볼트공(32)(34)을 형성하여 상부 볼트공(32)을 중심으로 부채꼴형 조정장공(36)(38)이 형성된 고정편(40)(42)을 볼트(44)(46)(48)(50)로 연결고정하고 고정편(40)(42)의 전방연결부(52)(54)에는 상하로 고정공(56)(58)을 형성하여 고정공(56)(58)에 질소가스 공급장치(도시않됨)와 호스(60)(61)로 연결된 분사관(62)(64)을 끼워 일측 나사공(66)을 통하여 볼트(68)로 고정하되 분사관(62)(64) 내에는 호스(60)(61)의 내측 전선(68)과 연결된 전열선(70)을 설치한다.

받침틀(2) 상에는 구동모터(72)와 연결된 통상의 이송콘베어(74)를 좌우로 설치하고 이송콘베어(74)의 후방 적정위치에는 에어실린더(76)에 의해 승하강 작동하는 지지판(78)을 설치하고 지지판(78)의 상면에는 수개의 지지구(80)(82)를 동일한 높이로 형성하고 지지판(78)의 일측에는 수직 에어실린더(84)와 연결된 출몰핀(86)을 설치하고 이송콘베어(74)의 전방에는 에어실린더(88)에 의해 작동하는 고정핀(90)을 설치하여서 된 것이다.

미설명부호

(92)는 칩(IC)

(94)는 프린트기판(P.C.B)

(96)은 연결편

(97)은 고정공

(98)은 리드

(100)은 리드선

(102)(104)는 풀리

(106)(108)(110)(112)는 로봇(4)의 작동용 서보모터

(114)는 이송콘베어(74)의 간격조정용 핸들

(116)은 질소가스 분사장치

(118)(120)은 분사노즐이다.

이와 같이 구성된 본 고안은 납땜전용기(도시않됨)와 연계하여 사용하고자 할 경우에는 질소가스 분사장치(116)를 납땜전용기의 일측에 설치하여 납땜전용기를 통하여 프린트기판(94)에 용착된 칩(92)의 형태나 크기에 따라 고정편(40)(42)의 상하볼트(44)(46)(48)(50)를 각각 약간 헐겁게 풀고 조정장공(36)(38)을 이용하여 고정편(40)(42)을 내측이나 외측으로 적정각도로 회전조정한 상태로 다시 상하볼트(44)(46)(48)(50)를 죄어 고정편(40)(42)의 분사관(62)(64)이 일정각도로 경사져 위치케 한 뒤 칩(92)의 전후 좌우폭에 따라 서보모터(16)에 의한 이동판(24)의 좌우이동폭을 결정하고, 또한 산업용 로봇(4)은 프린트기판(94)이 공급고정되는 위치와 프린트기판(94)에 장착된 칩(92)의 위치 등을 고려하여 작동방향 및 거리를 미리 입력한다.

모든 준비작업이 완료되면 납땜전용기로부터 각종 전자부품이 용착고정된 프린트기판(94)을 공급받아 프린트기판(94)이 이송콘베어(74)를 따라 지지판(78) 상에 이르게 되면 출몰핀(86)이 돌출하여 프린트기판(94)이 더이상 이송되지 않게 하고 이송콘베어(74)의 전방에 설치된 고정핀(90)은 에어실린더(88)의 작동에 의해 프린트기판(94)의 모서리에 형성된 고정공(97)에 삽입되어 프린트기판(94)을 안정되게 고정시켜 주게 되며 그 저부의 지지판(78)도 에어실린더(76)에 의해 승강작동하여 수개의 지지구(82)(83)(84)가 프린트기판(94)의 저부를 수평상태로 받쳐 주게 된다.

프린트기판(94)이 이송콘베어(74)를 따라 이동하여 적정위치에 고정되면 산업용 로봇(4)의 이동용 서보모터(106)(108)가 작동하여 승강축(6)에 고정된 지지틀(8)의 분사관(62)(64)을 프린트기판(94)에 장착된 칩(92)의 상부 적정위치로 이동시켜 줌과 동시에 승강용 서보모터(110)가 작동하여 분사관(62)(64)을 하강시켜 주게 되므로 분사관(62)(64)이 칩(92)의 어느 한 방향의 외측 단부에 적정위치로 경사져 위치하게 된다.

그리고 이와 때를 같이 하여 질소가스공급장치(도시않됨)로부터는 호스(60)(61)를 통하여 분사관(62)(64)에 질소가스가 공급되어 질소가스가 분사관(62)(64)을 통과하면서 내부의 전열선(70)에 의해 적정온도로 가열분사되며 이와 동시에 산업용 로봇(4)은 분사관(62)(64)을 칩(92)의 어느 한 길이방향으로 수평이동시켜 2개의 분사관(62)(64)을 통하여 칩(92)의 양측방향으로 납땜부위에 질소가스를 분사해 주게 되므로 프린트기판(94)과 칩(92) 사이에 용착된 납이 열에 의해 다시 녹아 내려 미세하게 접점되어 있던 부분이나 냉땜된 부위는 납땜시켜 주게되고 숏트된 부위는 질소가스의 분사력에 의해 떨어지게 된다.

칩(92)의 어느 한 방향으로의 질소가스 분사작업이 완료되면 질소가스의 공급을 차단함과 동시에 승강용 서보모터(110)에 의해 분사관(62)(64)을 승강시키고 지지틀(8)의 서보모터(16)는 볼스크류(14)를 작동시켜 이동판(24)에 설치된 분사관(62)을 일방향으로 적절히 이동시켜칩(92)의 다른 한 방향으로의 폭만큼 분사관(62)(64) 사이의 간격을 적절히 조정한 뒤 산업용 로봇(4)의 각 서보모터(106)(108)(110)(112)를 작동시켜 분사관(62)(64)이 90° 회전하여 칩(92)이 다른 한 방향의 일측 단부에 하강위치토록 한 상태에서 질소가스의 공급을 재개함과 동시에 분사관(62)(64)을 다른 한 길이방향으로 수평이동시켜 주므로서 칩(92)의 다른 한 방향의 납땜부위에도 가열된 질소가스 분사에 의해 냉땜 및 미세하게 접점된 부분은 완전히 용착되고 숏트된 부위는 질소가스의 분사력에 의해 떨어지게 되며 또한 이들 납땜부위에는 질소가스의 분사로 인한 산화가 방지되는 것이다.

질소가스의 분사작업이 완료되면 산업용 로봇(4)에 의해 분사관(62)(64)이 승강하여 다음 작업을 대기하게 되며 프린트기판(94)의 저면을 지지하고 있던 지지판(78)과 일측 출몰핀(86)의 하강 및 프린트기판(94)의 고정공(97)에 삽입되어 있던 고정핀(90)이 분리되어 작업완료된 프린트기판(94)이 이송콘베어(74)를 따라 일측으로 이송배출시켜 주게 되며 납땜전용기로부터는 다른 프린트기판이 이송콘베어(74)로 공급되어 앞서 설명한 질소가스의 분사작업이 미리 입력된 프로그램에 의해 연속반복적으로 이루어지게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 프린트기판(94)에 장착되는 많은 전자부품들 중 납땜이 촘촘히 이루어져야 하므로 인하여 불량발생률이 아주 높은 칩(92)의 납땜부위에 가열된 질소가스의 분사로 미세하게 접점된 부분이나 냉땜된 부분을 재납땜시켜 주고 또한 숏트된 부분은 분사력에 의해 떨어지도록 하는 2차 납땜작업을 해주도록 하므로서 칩(92)의 납땜부위에서 불량이 발생되는 것을 방지해 주게 됨은 물론 2개의 분사관(62)(64)을 통하여 칩(92)의 양측 적정위치에서 동시에 분사해 주도록 하고 또한 칩(92)의 크기나 형태에 따라 적정한 경사각으로 직접 분사방식이 간접적으로 분사해 주도록 하므로서 납땜된 부분도 더욱 양호하게 납땜시켜 주고 불량하게 납땜된 부분의 불량치유 및 더욱 양호하게 납땜시켜 주도록 하는 등의 많은 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 받침틀(2)에 설치된 통상의 산업용 로봇(4)의 승강축(6)에 지지틀(8)을 연결고정하고 지지틀(8)의 전방에는 통상의 질소가스 공급장치(도시않됨)와 연결된 분사관(62)(64)을 연결고정하고 분사관(62)(64)의 내부에는 전열선(70)을 설치하고 받침틀(2) 상에는 모터(72)에 의해 구동하는 통상의 이송콘베어(74)를 설치하고 이송콘베어(74)의 하방에는 에어실린더(76)와 연결된 지지판(78)을 설치하고 이송콘베어(74)에는 프린트기판(94) 고정용 출몰핀(86)과 고정핀(90)을 설치하여서 된 질소가스를 이용한 프린트기판(P.C.B)과 칩(IC)의 2차 납땜장치.
2. 제1항에 있어서, 지지틀(8)의 좌우측판(10)(12) 사이에 볼스크류(14)를 따라 이동가능케 설치된 이동판(24)과 일측측판(12)에 분사관(62)(64)을 고정설치하여 볼스크류(14)와 타이밍밸트(18)로 연결된 서보모터(16)에 의해 분사관(62)(64)의 좌우간격이 조정되도록 한 질소가스를 이용한 프린트기판(P.C.B)과 칩(IC)의 2차 납땜장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분사관(62)(64)이 연결고정되는 고정편(40)(42(에 부채꼴형 조정장공(36)(38)을 형성하여 각각 이동판(24)과 일측측판(12)으로부터 회전조정가능케 볼트(44)(46)(48)(50)로 연결되도록 한 질소가스를 이용한 프린트기판(O.C.B)과 칩(IC)의 2차 납땜장치.