KR101293449B1 - 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 ｌｅｄ 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 ｌｅｄ 플래시 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 LED 플래시 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED가 표면 실장된 PCB 기판과 인서트 성형에 의해 메탈프레임과 결합된 광학 렌즈와 SMD실장 방식으로 체결되며, 상기의 모듈이 상대품인 모바일 단말기의 메인 PCB 기판에 SMD방식으로 실장 될 수 있도록 하는 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 LED 플래시 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 모바일 단말기의 메인PCB에 체결하기 위한 별도의 체결공 없이 모바일 단말기의 PCB에 SMD 실장할 수 있어 최종 완성된 플래시 모듈을 소형화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 모바일 단말기의 메인PCB에 체결하기 위한 별도의 체결공 없이 모바일 단말기의 PCB에 SMD 실장할 수 있어 최종 완성된 플래시 모듈을 소형화할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 LED 플래시 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED가 표면 실장된 PCB 기판과 인서트 성형에 의해 메탈프레임과 결합된 광학 렌즈와 SMD실장 방식으로 체결되며, 상기의 모듈이 상대품인 모바일 단말기의 메인 PCB 기판에 SMD방식으로 실장 될 수 있도록 하는 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 LED 플래시 모듈에 관한 것이다.
LED 플래시 모듈은 소형 전자통신기기나 가전제품 등에 설치되어 빛을 내는 반도체 소자로서, 전기회로를 구성하는 PCB와 빛을 내는 LED, LED를 보호하는 케이스 등으로 구성된다.
도 1은 종래기술에 따른 LED 플래시 모듈의 구조를 나타낸 분해 사시도로서, LED(10)가 실장된 PCB(20)와, 상기 PCB(20)의 하면에 접촉되어 설치되는 방열판(30)과, 상기 PCB(20)의 상부에 안착되는 반사수단(40)과, 상기 반사수단(40)의 상부에 결합 되는 플라스틱 재질의 렌즈(50)로 구성된다.
이때, 상기 반사수단(40)과 상기 PCB(20) 사이에는 소정의 제1접착부재(60)가 위치하여 상기 반사수단(40)과 상기 PCB(20)가 서로 접착되며, 또한 상기 방열판(30)의 하부에는 제2접착부재(70)가 위치하여 모바일 단말기의 메인PCB(미도시)에 접착되는 것을 가능하게 한다.
그리고, 종래 LED 플래시 모듈을 모바일 단말기의 메인PCB에 고정결합하기 위한 소정의 체결공(31)이 상기 PCB(20)와 상기 방열판(30)에 각각 형성된다.
여기서, 종래 LED 플래시 모듈은 상술한 바와 같이 다수의 부품을 이용하여 각각 조립해야하기 때문에 각각의 부품별로 형틀을 제작하여 생산해야하고, 각각의 생산된 부품들을 일일이 수작업을 통해 조립해야하기 때문에 제조시간의 상승과 함께 조립인력이 다수 필요하여 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.
또한, 각각의 부품들 간에 불가피한 조립 공차 및 작업 편차가 부득이하게 발생할 수밖에 없기 때문에 최종 완성된 플래시 모듈의 불량률이 높은 문제점이 있었다.
그리고 모바일 단말기의 메인PCB에 고정 결합되기 위한 별도의 체결공(31)이 상기 PCB(20)와 방열판(30)에 형성되기 위해서는 PCB(20)와 방열판(30)이 일방향으로 길게 연장되어야 하기 때문에 최종적으로 완성되는 플래시 모듈의 크기가 커져서 궁극적인 플래시 모듈의 소형화를 달성할 수 없는 문제점이 있었다.
아울러, 각각의 부품들이 열에 매우 취약한 재질로 이루어져 있어 약 270℃ 이상에서의 환경에서 이루어지는 모바일 단말기의 메인PCB에 SMD(Surface Mounting Devices) 실장 공정이 불가능한 문제점이 있었다.
즉, 기존에 각각의 부품들 간에 소정의 접착부재(60, 70)를 이용하여 접착된 상태에서는 고온의 환경에 노출되면 상기 접착부재(60, 70)가 녹아내리고, 또한 내열성이 약한 구성 부품들도 고온에 의해 열 변형 현상이 발생함으로써 불량률이 증가하는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 모바일 단말기의 메인PCB에 체결하기 위한 별도의 체결공없이 모바일 단말기의 메인 PCB에 SMD 실장할 수 있도록 하는 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 LED 플래시 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 내열성이 높은 부품들로 구성되어 각각의 부품들간 리플로우 솔더링(Reflow Soldering) 접합 공정을 할 수 있는 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 LED 플래시 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 각각의 부품들의 결합을 위해 별도의 접착부재가 필요없이 SMD 공정만으로 모든 조립을 할 수 있도록 하는 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 LED 플래시 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 가운데에 관통공(106a)이 상하로 형성되고 윗면의 일부분에 열압력 배출홈(106b)이 일정한 깊이만큼 형성된 메탈프레임(106)을 금형 내부에 투입하고 인서트 성형을 통해 광학렌즈(102) 및 몸체(104)를 상기 메탈프레임(106)과 결합되도록 사출하는 제1단계와; 상기 광학렌즈(102)와 상기 몸체(104)가 윗면에 일체로 결합된 상기 메탈프레임(106)을 LED(110)가 SMD(Surface Mounting Devices) 방식으로 실장된 PCB(108) 위에 올려놓고 리플로우 솔더링 공정에 투입하는 제2단계;를 포함하며, 상기 메탈프레임(106)과 상기 PCB(108)는 상기 리플로우 솔더링 공정에서 열에 의해 경화되는 솔더크림(200)을 매개로 접합되는 것을 특징으로 한다.
상기 메탈프레임(106)에는 위쪽의 내경이 아래쪽의 내경보다 상대적으로 더 작은 체결공(106c)이 윗면과 밑면을 상하로 관통하도록 복수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 광학렌즈(102)는 투명 실리콘 재질로 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 메탈프레임(106)은 인청동 합금으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 메탈프레임(106)은 은(Ag) 도금된 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따른 본 발명은 전술한 어느 한 항의 방법으로 제작되는 LED 플래시 모듈인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 모바일 단말기의 메인PCB에 체결하기 위한 별도의 체결공 없이 모바일 단말기의 PCB에 SMD 실장할 수 있어 최종 완성된 플래시 모듈을 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 내열성이 높은 부품들로 구성되어 각각의 부품들 간 체결을 SMD 실장방식으로 조립하여 공정효율이 개선됨으로써 제조비용을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 LED 플래시 모듈의 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제작된 LED 플래시 모듈의 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 LED 플래시 모듈의 내부 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 메탈프레임의 구조를 나타낸 사시도.
도 5는 LED 플래시 모듈의 결합 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 LED 플래시 모듈의 구성부품이 리플로우 솔더링 공정에 투입되는 상태를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제작된 LED 플래시 모듈의 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 LED 플래시 모듈의 내부 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 메탈프레임의 구조를 나타낸 사시도.
도 5는 LED 플래시 모듈의 결합 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 LED 플래시 모듈의 구성부품이 리플로우 솔더링 공정에 투입되는 상태를 나타낸 단면도.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법 및 그 방법에 의해 제작된 LED 플래시 모듈"을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제작된 LED 플래시 모듈의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 LED 플래시 모듈의 내부 구조를 나타낸 분해 사시도, 도 4는 메탈프레임의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2와 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 플래시 모듈(100)은 인서트(Insert) 성형에 의해 메탈프레임(106)과 결합된 광학렌즈(102)와 PCB(108) 위에 장착된 LED(110)를 포함하는 구성요소로 이루어지며 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 PCB(108)는 Hard PCB(Hard Printed Circuit Board), FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 및 Metal PCB(Metal Printed Circuit Board) 중 어느 하나이며, 중앙부의 상면에 LED(110)가 SMD 방식에 의해 실장된다. 여기서, 상기 PCB(108)는 상기 나열된 소재 이외의 재질로 이루어진 PCB(108)가 사용되어도 무관하다 할 것이다.
상기 인서트 성형에 의해 몸체(104)가 메탈프레임(106)과 결합된 광학렌즈(102)는 LED(110)에서 발광하는 빛이 내부에서 굴절되어 외부로 발산하여 목표 배광 성능을 얻을 수 있다.
몸체(104)는 내부에 수용공간이 형성되며, 밑면이 개방된 직육면체 형상이며, 광학렌즈(102)는 몸체(104)의 윗면에 둥글게 돌출된 형태를 가진다. 광학렌즈(102)와 몸체(104)는 동일한 사출 과정에서 일체로 만들어진다. 광학렌즈(102)의 크기나 곡률반경은 사용자가 의도하는 빛의 확산 정도나 인접 모듈과의 거리 등에 따라 달라질 것이다.
상기 인서트 성형에 의해 메탈프레임(106)과 결합된 광학렌즈(102)와 몸체(104) 중에서 빛이 투과되어야 하는 광학렌즈(102) 영역을 제외하고는 몸체(104)의 외벽이 모두 부식 처리(104a)가 되어 있어서 빛이 투과하지 못한다. 따라서 LED(110)에서 발생한 빛이 광학렌즈(102) 이외의 공간으로 새어나가는 것을 방지하게 된다.
부식 처리(104a)를 위해서 인서트 성형이 이루어지는 금형의 내부 벽면에 미세한 요철 또는 헤어라인을 형성한다. 요철 또는 헤어라인은 부식 처리(104a)를 해야 하는 면에만 형성한다. 본 발명에서는 광학렌즈(102)를 제외한 몸체(104)의 겉면과 만나는 금형의 내부 벽면에 요철 또는 헤어라인을 형성한다.
그리고, 상기 인서트 성형에 의해 메탈프레임(106)과 결합된 광학렌즈(102)는 재질이 투명한 실리콘으로 이루어져 있으며, 내열성 또한 우수해 열변형 및 황변 현상이 발생하지 않는다. 이것은 실리콘 재질이 약 270℃의 고온에서도 변형이 생기지 않기 때문이다.
그리고, 상기 인서트 성형에 의해 메탈프레임(106)과 결합된 광학렌즈(102) 및 몸체(104)는 메탈프레임(106)과 일체로 결합된 상태에서 SMD 체결 방식으로 PCB(108)와 결합된다.
메탈프레임(106)은 납작한 판 모양으로서, 가운데에는 관통공(106a)이 형성되어 LED(110)가 수용된다. 그리고 메탈프레임(106)의 윗면에는 열압력 배출홈(106b)이 형성된다. 열압력 배출홈(106b)은 메탈프레임(106)의 윗면의 특정 영역을 일정 깊이만큼 깎은 것으로서, 절삭이나 식각, 또는 프레스에 의한 타발 공정으로 형성할 수 있다. 좀더 상세하게 설명하자면, 메탈프레임(106)을 프레스금형으로 타발시 열압력 배출홈(106b) 모양의 펀치를 타발 공정에 추가시켜 메탈프레임(106)을 타발 시 열압력 배출홈(106b)의 모양을 만들어 주는 것이다.
열압력 배출홈(106b)은 메탈프레임(106)의 측면 바깥 공간과 내부의 관통공(106a)을 연결하는 구조를 가지는데, 열압력 배출홈(106b)의 단면의 모양이나 크기는 메탈프레임(106)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
상기 인서트 성형에 의해 메탈프레임(106)과 결합된 광학렌즈(102)와 PCB(108)가 SMD 실장 체결 방식에 의해 조립되어 리플로우 공정을 통과하게 되는데, 이때 LED 플래시 모듈(100) 내부의 공기가 열팽창하면서 LED 플래시 모듈(100)의 내부에 압력이 발생하게 된다. 이때 발생하는 압력은 열압력 배출홈(106b)을 통하여 LED 플래시 모듈(100)의 외부로 배출된다. 따라서 리플로우 솔더링 접합 공정을 통과하는 LED 플래시 모듈(100)이 내부의 공기의 압력에 의해 분리되는 것을 방지하여 준다.
메탈프레임(106)은 인청동 합금을 사용하되, 전도도가 좋은 은(Ag)도금하여 리플로우를 통과 시 솔더크림(Solder Cream)과의 접착력은 높이고 메탈프레임(106)의 부식을 방지할 수가 있다.
메탈프레임(106)에는 윗면과 밑면을 상하로 관통하는 체결공(106c)이 여러 개 형성된다. 체결공(106c)은 인서트 성형 시에 몸체(104)의 실리콘의 일부가 주입되어 몸체(104)와 메탈프레임(106)이 견고하게 결합되도록 하는 역할을 한다. 이를 위해 체결공(106c)의 내경은 위쪽이 작고 아래쪽이 크게 만들어진다.
도 5는 LED 플래시 모듈의 결합 상태를 나타낸 단면도로서, 체결공(106c)의 내부에 몸체(104)의 실리콘 일부가 삽입되어 있는 모습을 볼 수 있다. 체결공(106c)에 주입된 실리콘은 몸체(104)의 밑면과 일체형으로 연결되어 있으며, 체결공(106c) 내부에서는 아랫부분의 단면의 직경이 더 크므로, 몸체(104)가 메탈프레임(106)으로부터 쉽게 분리되지 않는다.
또한, 열압력 배출홈(106b)은 LED 플래시 모듈(100)의 내부와 외부를 연결하여 주는 통로 역할을 한다. 그리고 LED(110)는 메탈프레임(106)의 관통공(106a)을 통과하여 몸체(104) 내부의 수용공간에 들어간 상태에서 발광 작용을 하게 된다.
LED(110)에서 발생한 빛은 위쪽에 있는 광학렌즈(102)를 통해서만 외부로 배출되어 조명 또는 장식 효과를 내게 된다.
도 6은 LED 플래시 모듈의 구성부품이 리플로우 솔더링 공정에 투입되는 상태를 나타낸 단면도이다.
전술한 바와 같이, 인서트 성형 방식으로 결합된 광학렌즈(102), 몸체(104), 메탈프레임(106)이 LED(110)가 실장된 PCB(108) 위에 얹혀져서 컨베이어벨트(300) 등에 의해 이동하면서 리플로우 솔더링 공정에 투입된다. 이때 PCB(108)의 윗면 가장자리에는 메탈프레임(106)과 만나는 부분에 솔더크림(200)이 도포된 상태이며, 메탈프레임(106)이 PCB(108) 위에 접착된 상태에서 리플로우 솔더링 공정을 통과하면 솔더크림(200)이 열에 의해 경화되면서 견고한 접착이 이루어진다. 그리고 리플로우 솔더링 공정을 통과해서 나오면 모든 구성부품이 서로 접착된 LED 플래시 모듈(100)이 완성된다.
마지막으로, 완성된 LED 플래시 모듈(100)은 다시 SMD 실장 방식에 의해 모바일 단말기의 내부 메인PCB에 접합된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : LED 플래시 모듈 102 : 광학렌즈
104 : 몸체 106 : 메탈프레임
108 : PCB 110 : LED
104 : 몸체 106 : 메탈프레임
108 : PCB 110 : LED
Claims (6)
- 가운데에 관통공(106a)이 상하로 형성되고 윗면의 일부분에 열압력 배출홈(106b)이 일정한 깊이만큼 형성된 메탈프레임(106)을 금형 내부에 투입하고 인서트 성형을 통해 광학렌즈(102) 및 몸체(104)를 상기 메탈프레임(106)과 결합되도록 사출하는 제1단계와;
상기 광학렌즈(102)와 상기 몸체(104)가 윗면에 일체로 결합된 상기 메탈프레임(106)을 LED(110)가 SMD(Surface Mounting Devices) 방식으로 실장된 PCB(108) 위에 올려놓고 리플로우 솔더링 공정에 투입하는 제2단계;를 포함하며,
상기 메탈프레임(106)과 상기 PCB(108)는 상기 리플로우 솔더링 공정에서 열에 의해 경화되는 솔더크림(200)을 매개로 접합되는 것을 특징으로 하는, 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법. - 제1항에 있어서,
상기 메탈프레임(106)에는 위쪽의 내경이 아래쪽의 내경보다 상대적으로 더 작은 체결공(106c)이 윗면과 밑면을 상하로 관통하도록 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는, 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법. - 제1항에 있어서,
상기 광학렌즈(102)는 투명 실리콘 재질로 성형되는 것을 특징으로 하는, 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법. - 제1항에 있어서,
상기 메탈프레임(106)은 인청동 합금으로 제작되는 것을 특징으로 하는, 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법. - 제1항에 있어서,
상기 메탈프레임(106)은 은(Ag) 도금된 것을 특징으로 하는, 리플로우 솔더링 접합 공정을 이용한 LED 플래시 모듈 제작방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제작되는 LED 플래시 모듈.
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