KR100503610B1 - 자동차용 원보드 정션박스 및 자동차용 원보드 정션박스의인쇄회로기판 납땜방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차에 장착되는 정션박스와 정션박스의 인쇄회로기판 납땜방법에 관한 것으로서, 인쇄회로기판의 어느 일면 또는 양면에 암접속단자와 수접속단자가 모두 장착되어 공간이용효율을 증대시키고 정션박스의 기본적인 요건인 전기 접속 품질을 확보할 수 있는 자동차용 원보드 정션박스와, 정션박스 설계 제약조건에 대하여 유연한 제품 구성방식을 뒷받침할 수 있는 자동차용 원보드 정션박스 인쇄회로기판 납땜 방법에 관한 것이다.

Description

자동차용 원보드 정션박스 및 자동차용 원보드 정션박스의 인쇄회로기판 납땜방법{An one-board junction box for a car, and soldering method for a printed-circuit-board thereof}

본 발명은 자동차에 장착되는 정션박스와 정션박스의 인쇄회로기판 납땜방법에 관한 것으로서, 인쇄회로기판의 어느 일면 또는 양면에 암접속단자와 수접속단자가 모두 장착되어 공간이용효율을 증대시키고 정션박스의 기본적인 요건인 전기 접속 품질을 확보할 수 있는 자동차용 원보드 정션박스와, 정션박스 설계 제약조건에 대하여 유연한 제품 구성방식을 뒷받침할 수 있는 자동차용 원보드 정션박스 인쇄회로기판 납땜 방법에 관한 것이다.

정션박스는 자동차의 각각의 개별 전기 전자 부품에 전원을 공급하는 분배 센터의 역할을 하며 정션박스를 구성하는 부품인 퓨즈, 릴레이, 다이오드등을 통해 누전 및 전기적인 합선에 의한 화재로부터 배선 및 차량을 보호하며, 램프, 전동 팬, 전원 모드(IGN1, IGN2, ACC)등과 같은 회로를 구성하여 관련된 전장품을 컨트롤할 수 있도록 하게 한다.

또한, 최근에는 인쇄회로기판을 회로구성용 메인 도체로 사용하는 정션박스에서는 전기-전자 회로를 인쇄회로기판 상에 구성하는 방식으로 발전하고 있다.

이 분야에 대한 종래의 기술로는 1회 납땜으로 인쇄회로기판 양면에 접속용 단자를 구성하되 일측면에 수접속용단자로만 구성한 대한민국 특허 공개번호 제2002-0007258호의 기술이 있다.

상기 기술은 공정을 단축하고, 제품 사이즈를 절감하고, 제품 재료비를 절감한 것이 대한민국 등록실용신안공보 제20-0211471호의 기술과 유사하나 큰 차이점으로는 인쇄회로기판 양면에 접속용 단자를 순차적으로 구성하고 수접속단자만으로 구성된 일측면을 납조에 침적시켜 납땜 공정을 실시한다는 것이다.

이러한 공정은 솔더링 공수를 줄이는 효과가 있으나 다음과 같은 이유에서 제품 접속품질에 치명적인 영향을 끼칠 수 있다.

그 이유로는 앞서 언급한 대로 정션박스는 독립적으로 기능을 수행하는 부품이 아니라 자동차의 전기-전자 회로를 구성할 수 있도록 하는 구성부품이다. 따라서 정션박스는 자동차의 배선(와이어링 하니스)과 전기적인 접속을 통해서만 그 기능을 다할 수 있고 정션박스의 기본 접속 성능의 유지는 정션박스가 갖추어야할 가장 기본적인 품질이 되는 것이다.

현재 차량의 전원 및 신호전달 부품인 와이어링 하니스에서 사용되는 전기적인 접속은 해당 전선의 양단에 암접속단자 및 수접속단자를 기계적으로 압착하고 전선과 전선간의 전기적 접속은 전선의 양단에 압착된 암접속단자와 수접속단자의 기계적인 접속을 통해 이루어진다.

이러한 접속에 사용되는 통상의 수단자는 브라스 및 동합금 계열의 재질을 사용하며, 일정한 두께와 폭을 갖도록 국제 규격에 규정되어져 있고, 표면 처리는 단자의 용도 및 특성에 따라 전기도금으로 처리하되 일반적으로 주석도금을 실시한다. 전기도금에 의한 도금두께는 3~5㎛ 정도로 관리되며 최종적인 단자의 두께는 허용치 ±0.02㎜로 관리된다.

또한, 이에 결합되는 통상의 암접속단자는 수접속단자를 기구적으로 수용할 수 있는 구조이며 암접속단자에 구비된 판스프링 형식의 접속구조를 통해 수접속단자의 표면에 밀착하여 전기적인 접속을 이룬다. 암수접속단자 접속의 기본 원리로는 수접속단자의 단자 두께를 결정하고 암접속단자에는 수접속단자의 단자 두께보다 협착한 접속구조 판스프링을 이용한다.

암수접속단자가 접속될 때는 암접속단자의 협착한 접속구조로 수접속단자가 삽입되면 협착한 구조의 판스프링 접속 구조가 탄성 변형을 일으키면서 넓어지고 삽입된 후에는 판스크링 접속구조가 변형되면서 발생한 반력에 의하여 암접속단자의 판스프링이 수접속단자의 표면을 누르고 접속 상태가 유지된다. 이러한 원리로 접속된 암수접속단자는 궁극적으로 전기의 통전을 목적으로 하는 것이고 전기가 통전될 때 접속구조에서 관리되어야 할 주요 특성은 접촉점에 의해 발생하는 전압강하(전력손실)이다.

접촉점에 의한 전압강하는 주울 법칙에 의해 접촉부의 발열의 주된 요인이 되며 발생 온도가 높게 지속적으로 유지될 경우 암접속단자의 재질 특성을 변화시켜 판스프링 구조의 탄성에 의한 스프링 반력을 약화시키고 이는 접촉점 전압강하를 더 높게 만들어 최악의 경우 차량에 전기적인 화재를 발생시킬 수 있다.

따라서 기본적으로 접속 구조는 허용 전류를 통전하는 조건에서 전압강하 수치를 최소한으로 관리할 수 있어야 하며 이를 위해 스프링 탄성에 의한 접속구조를 유지할 수 있도록 기구적으로 설계하고 내환경적으로 재질의 특성을 유지할 수 있도록 재질을 선택하여야 한다. 이에 대하여 기존 기술의 정션박스는 두 가지 측면에서 치명적인 결함을 안고 있는 것이다.

이러한 결함은 모두, 수접속단자를 납조에 담그고 가열조 에서 뒤집어 수접속단자 표면에 뭍게되는 납을 제거시켜야하는 공정에서 기인하는 것으로 정션박스가 와이어링 하니스의 암접속단자와 결합할 때 접속 품질의 문제로 이어질 수 있다.

결함의 첫 번째 원인으로는, 수접속단자의 표면 상태를 들 수 있다. 와이어링 하니스에서 접속구조를 가지는 모든 수접속단자들은 앞서 명기한 바와 같이 전기도금을 통해 두께 허용치가 ±0.02㎜로 관리되는데 반해 기존 기술의 정션박스는 솔더링 코팅을 하는 방식으로 공정 상에서 두께 관리가 불규칙하며 표면 또한 매끄럽지 못해 암접속단자의 판스프링 접속구조와 접촉할 때 접촉면이 고르지 못해 접촉점의 전압강하가 상승하여 발열의 원인이 될 수 있다.

또한, 솔더링 코팅으로 두께가 일정치 않은 수접속단자는 두께 허용치가 ±0.02㎜로 관리되는 정상적인 수접속단자와의 결합 사양으로 제조된 암접속단자의 판스프링 접속구조에, 탄성을 유지할 수 있는 허용응력 이상의 변형을 일으켜 스프링 반력을 약화시키고 접촉점의 전압강하가 상승하여 발열 및 화재의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 정션박스에 있어서의 접속구조의 결함을 해결하여 품질을 향상시키고, 생산성 및 콤팩트한 구조에 의한 원가 경쟁력을 유지할 수 있는 자동차용 원보드 정션박스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 정션박스 인쇄회로기판의 양면에 암수접속단자를 모두 구성할 수 있도록 하여 제품 설계시 제약조건을 완화한 자동차용 원보드 정션박스를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 효과적인 납땜 공정에 의해 납땜 부위의 내구성과 통전신뢰성을 충분히 확보할 수 있는 자동차용 원보드 정션박스의 인쇄회로기판 납땜방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적은 탑 커버와 버텀 커버를 외부 케이스로 가지며 인쇄회로기판의 양면에 접속용 단자를 구성하되 암수접속단자의 구분을 두지 않으며, 납땜 공정 후 수접속단자의 접속표면에 대한 균일성과 두께의 균일성을 확보할 수 있도록 구성된 본 발명에 의하여 달성될 수 있는 바, 첨부된 도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 전체 분해사시도이며, 도2는 본 발명의 인쇄회로기판의 상세도이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스는 릴레이나 퓨즈등의 각종 디바이스(3,4,5,5`)가 접속되는 탑커버(1)와 와이어링 하니스 번들(16)의 입출력 커넥터(15)가 접속되는 버텀커버(14)로 이루어진 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되며 그 표면에 금속패턴(6a)이 형성되며 다수의 접속단자가 장착된 인쇄회로기판(6b)으로 이루어진 자동차용 원보드 정션박스에 있어서;

상기 접속단자는 암접속단자(7,8,10)와 수접속단자(9)를 포함하며, 인쇄회로기판(6b)의 양쪽면 모두에는 각각의 일면에 상기 암접속단자(암단자)와 수접속단자(수단자)가 모두 설치된 것임을 특징으로 한다.

물론 양쪽면 중 어느 일면에만 접속단자가 장착될 수 도 있다.

또한 상기 암접속단자는 도2에서와 같이 금속패턴간의 버스역할을 할 수 있도록 두 개의 암접속단자가 연결부(21)를 통하여 서로 연결되어 한몸체를 이룬 버스형 암단자(10)로 구성하여 접속단자와 버스의 역할을 동시에 가능토록 구성할 수 있다.

상기 도면의 부호 중, 번호11은 땜용 납이 통과하지 못하는 비관통홀이고, 번호12는 땜용 납이 통과하여 납땜이 되도록 하는 관통홀이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스의 원리를 설명하면 다음과 같다.

자동차용 원보드 정션박스에 전원이 모드(BAT, IGN1, IGN2, ACC etc)별로 입력되고, 각 전기-전자 부품에 전원을 공급할 때 차량을 전기적인 화재로부터 보호하기 위해, 분배되는 전원의 회로 맨 앞에 퓨즈(5)를 배치한다.

퓨즈를 거친 전원은 전원을 필요로 하는 전기-전자 부품별로 분배되는데 동일 전원을 필요로 하는 전기-전자 부품이 2개 이상일 경우에는 동일한 회로를 정션처리한다.

퓨즈를 거친 전원이 릴레이(3)로 연결될 경우에는 릴레이 전원 입력단과 출력단을 거쳐 최종 전기-전자 부품으로 전원을 공급한다.

이때 릴레이의 구동은 신호단에 전류를 단속하여 컨트롤한다.

이와 같은 흐름으로 본 자동차용 원보드 정션박스를 상세히 설명하면, 먼저 커넥터(15)가 연결되는 인쇄회로기판(6)의 일면에 접속되는 수접속단자(9)에 커넥터 상의 암접속단자를 통해 모드별 전원이 입력된다.

입력된 전원은 해당 퓨즈(5)의 입력단에 인쇄회로기판(6)의 금속패턴(6a) 및 버스형 암단자(10)를 통해 전달된다. 이때 회로는 금속패턴(6a)을 통해 연결될 경우에 인쇄회로기판(6)의 동패턴(6a)과 절연체(6b)의 조합으로 구성되고, 버스형 암단자(10)를 통할 경우에는 버스형 암단자 자체의 정션기능과 암접속단자(8)를 통한 인쇄회로기판(6)과의 전기적인 접속을 통해 구성된다.

이렇게 자동차용 원보드 정션박스로 입력된 전원은 퓨즈(5)를 거쳐 해당 전기-전자 부품으로 배분되는데 동일한 회로의 연결은 인쇄회로기판(6)의 금속패턴(6a)과 버스형 암단자(10)의 정션 기능으로 이루어지고, 와이어링 하니스 번들(16)과의 연결은 인쇄회로기판(6)에 납땜으로 연결된 수접속단자(9)를 통해 이루어진다.

전원회로가 릴레이(3)를 거칠 경우에는 퓨즈 출력단과 릴레이 전원입력단을 인쇄회로기판(6)의 금속패턴(6a)으로 전기적으로 연결하고 자동차용 원보드 정션박스와 릴레이는 인쇄회로기판(6)에 납땜으로 고정된 암접속단자(7)로 릴레이에 구비된 전원 입력단의 수접속단자가 연결되어 이루어진다.

또한, 릴레이(3)의 전원출력단은 인쇄회로기판(6)에 납땜으로 고정된 암접속단자(7)로 다시 연결되어 자동차용 원보드 정션박스로 전원을 되돌려 주며 자동차용 원보드 정션박스에서는 릴레이에서 입력된 전원을 필요할 경우 인쇄회로기판(6)에서 금속패턴(6a)으로 정션 처리하여 와이어링 하니스 번들(16)로 자동차용 원보드 정션박스와 커넥터의 연결을 통해 배분된다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스의 인쇄회로기판에 각종 접속단자를 실장하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스 인쇄회로기판 납땝방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 납땜방법은, 인쇄회로기판(6)의 일면에 접속단자를 삽입하여 납이 용융되어 있는 납조에 디핑하여 상기 접속단자들을 납땜하는 제1단계와,

상기 제1단계를 거친 인쇄회로기판(6)을 뒤집어서 그 이면에 접속단자를 다시 삽입하는 제2단계와,

상기 제2단계를 거친 인쇄회로기판을 다시 뒤집어서 상기 제2단계에서 삽입된 접속단자의 관통홀 랜드(13)에 땜용 납을 공급하는 제3단계와,

솔더링 포인트 국부가열을 통하여 상기 제3단계에서 공급된 땜용 납을 녹여 솔더링을 완료하는 제4단계로 구성하는 것이 바람직하다.

상기의 방법과는 약간 변형된 다른 실시예에 따른 자동차용 원보드 정션박스 인쇄회로기판 납땜방법을 제안할 수 있으며, 이 방법은,

인쇄회로기판의 일면에 접속단자를 삽입하여 납이 용융되어 있는 납조에 디핑하여 상기 접속단자들을 납땜하는 제1단계와,

상기 제1단계를 거친 인쇄회로기판을 뒤집어서 그 이면에 접속단자를 다시 삽입하는 제2단계와,

상기 제2단계를 거친 인쇄회로기판을 다시 뒤집어서 상기 제2단계에서 삽입된 접속단자의 관통홀 랜드에 땜용 납을 공급하는 제3단계와,

가열실 내에서 분위기가열을 수행하여 상기 제3단계에서 공급된 땜용 납을 녹여 솔더링을 완료하는 제4단계로 구성하는 것이다.

본 실시예는 공급된 땜용 납을 전체적인 분위기가열을 통하여 녹여서 솔더링하는 것이다.

본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스 인쇄회로기판 납땜방법의 또다른 실시예는,

인쇄회로기판의 일면에 접속단자를 삽입하여 납이 용융되어 있는 납조에 디핑하여 상기 접속단자들을 납땜하는 제1단계와,

상기 제1단계를 거친 인쇄회로기판을 뒤집어서 그 이면에 접속단자를 다시 삽입하는 제2단계와,

상기 제2단계를 거친 인쇄회로기판을 다시 뒤집어서 상기 제2단계에서 삽입된 접속단자의 관통홀 랜드에 땜용 납을 공급하되 용융된 납을 솔더포인트까지 안내하는 솔더분출노즐을 설치하여 솔더포인트를 선별하여 납땜할 수 있게하는 제3단계로 구성된다.

본 실시예의 경우는 솔더분출노즐을 통하여 솔더포인트에 용융된 땜용 납을 직접 공급하여 별도의 땜용 납의 가열공정을 거치지 않도록 한 것이다.

물론 상기 인쇄회로기판에 삽입되는 접속단자는 암접속단자 및 수접속단자가 모두 포함된다.

이상과 같은 여러 실시예들을 통한 본 발명의 자동차용 원보드 정션박스 인쇄회로기판 납땜방법을 통하여 단일의 인쇄회로기판의 양쪽면 모두에 각각 암접속단자와 수접속단자를 모두 장착할 수 있게되어 공간이용율을 극대화 시킬 수 있게되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스는 단순 구조의 정션박스에 대하여, 정션박스 설계 제약조건을 제거하여 제품 설계 및 제작에 유연성을 부과하여 보다 다양한 조건하에서 제품을 구현할 수 있으므로 다양한 정션박스 모델을 갖춰 제품에 대한 경쟁력을 제고할 수 있는 유용한 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스는 신규의 납땜 공정을 개발하여 정션박스와 외부 부품인 와이어링 하니스와의 접속품질을 안정시키고 생산 원가를 절감할 수 있게 한 유용한 효과를 제공한다.

도1은 본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스의 전체 분해사시도

도2는 본 발명에 따른 자동차용 원보드 정션박스의 인쇄회로기판의 상세도

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1: 탑커버 3: 릴레이

5: 퓨즈 6: 인쇄회로기판

7,8: 암접속단자 9: 수접속단자

10: 버스형 암단자

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 인쇄회로기판의 일면에 접속단자를 삽입하여 납이 용융되어 있는 납조에 디핑하여 상기 접속단자들을 납땜하는 제1단계와,

   상기 제1단계를 거친 인쇄회로기판을 뒤집어서 그 이면에 접속단자를 다시 삽입하는 제2단계와,

   상기 제2단계를 거친 인쇄회로기판을 다시 뒤집어서 상기 제2단계에서 삽입된 접속단자의 관통홀 랜드에 땜용 납을 공급하는 제3단계와,

   솔더링 포인트 국부가열을 통하여 상기 제3단계에서 공급된 땜용 납을 녹여 솔더링을 완료하는 제4단계로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 원보드 정션박스의 인쇄회로기판 납땜방법.
5. 인쇄회로기판의 일면에 접속단자를 삽입하여 납이 용융되어 있는 납조에 디핑하여 상기 접속단자들을 납땜하는 제1단계와,

   상기 제1단계를 거친 인쇄회로기판을 뒤집어서 그 이면에 접속단자를 다시 삽입하는 제2단계와,

   상기 제2단계를 거친 인쇄회로기판을 다시 뒤집어서 상기 제2단계에서 삽입된 접속단자의 관통홀 랜드에 땜용 납을 공급하는 제3단계와,

   가열실 내에서 분위기가열을 수행하여 상기 제3단계에서 공급된 땜용 납을 녹여 솔더링을 완료하는 제4단계로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 원보드 정션박스의 인쇄회로기판 납땜방법.
6. 인쇄회로기판의 일면에 접속단자를 삽입하여 납이 용융되어 있는 납조에 디핑하여 상기 접속단자들을 납땜하는 제1단계와,

   상기 제1단계를 거친 인쇄회로기판을 뒤집어서 그 이면에 접속단자를 다시 삽입하는 제2단계와,

   상기 제2단계를 거친 인쇄회로기판을 다시 뒤집어서 상기 제2단계에서 삽입된 접속단자의 관통홀 랜드에 땜용 납을 공급하되 용융된 납을 솔더포인트까지 안내하는 솔더분출노즐을 설치하여 솔더포인트를 선별하여 납땜할 수 있게하는 제3단계로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 원보드 정션박스의 인쇄회로기판 납땜방법.
7. 제4항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서;

   상기 인쇄회로기판에 삽입되는 접속단자는 암단자 및 수단자가 모두 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차용 원보드 정션박스의 인쇄회로기판 납땜방법.