KR101366158B1 - 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판 조립(PCB Assembly)에서 후조립 공정의 납땜장비용 플럭스 도포공정에 적용되어 필요한 위치에 필요한 양의 플럭스를 도포시키는 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치는, 내부에 공간이 형성되고 전방에 커버가 개폐 가능하게 설치되는 몸체와; 상기 몸체의 내부에 설치되어 인쇄회로기판을 이송시키는 기판이송유닛과; 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 플럭스를 분사시키는 플럭스 분사유닛과; 상기 몸체의 내부에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛을 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 대응되도록 XY축으로 이송시키는 직교로봇과; 상기 몸체의 전방에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛과 직교로봇의 작동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치{Apparatus for flux apply for assembly process of PCB}

본 발명은 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판 조립(PCB Assembly)에서 후조립 공정의 납땜장비용 플럭스 도포공정에 적용되어 필요한 위치에 필요한 양의 플럭스를 도포시키는 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자 전기 제품의 필수 구성 요소인 인쇄회로기판 상에서는 각각의 제 기능을 발휘할 수 있도록 하기 위하여 각종 부품과 전체 회로를 납땜으로 연결하고 있다.

최근에는 자동차 전장부문 및 주요 전자제품의 인쇄회로기판 설계가 고밀도화 및 양면화로 진행되고, 전자부품이 SMT 부품으로 대체 되면서 Through-hole 부품의 수가 감소되고 있다.

인쇄회로기판 조립(PBA)은 크게 표면실장기술(Surface Mount Technology : SMT)공정과 후조립 공정인 삽입실장기술(Through-hole Mount Technology : TMT)공정으로 구분된다.

특히, 전자제품의 다기능화와 소형화의 추세에 따라 인쇄회로기판은 집적도가 급격히 높아지는 환경에서 인쇄회로기판을 조립하는 TMT 공정의 납땜 환경도 변화되고 있는 실정이다. TMT 공정의 납땜환경은 일괄 WAVE 납땜방식에서 수납땜(Hand Soldering)방식 또는 국부 납땜(Selective Soldering)방식으로 전환되고 있다.

납땜을 수행하기 위하여 기판의 하면에 플럭스를 도포하게 되며, 플럭스는 납땜 시 회로 동박의 산화막을 제거하고 납의 표면장력을 억제하여 납이 회로 동박에 고르게 퍼지도록 하는 동시에 플로우 솔더링(flow soldering) 공정 시 재산화를 방지하는 기능을 한다.

이에 종래의 플럭스 도포장치는, 대부분 플럭스를 발포(form)방식으로 일괄 도포하는 방식으로서, 도포된 플럭스 잔사로 인한 세척 문제와 CONNECTOR류 부품 내부로의 플럭스 침투 및 플럭스 도포 불량에 의한 미납땜이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 인쇄회로기판 조립에서 삽입실장기술(TMT) 납땜공정에 적용하여 플럭스의 안정적인 도포에 의한 국부 솔더링이 가능하며 필요한 위치에 필요한 양의 플럭스를 도포하여 신뢰성 있는 납땜을 가능하게 하는 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 제공하는 것이다.

또한, 플럭스를 도포하는 노즐의 방식을 점 방식과 국부분사 방식을 병행하도록 하여 도포 대상의 밀집도에 따라 프로그램을 하여 point 또는 line 도포가 구현되도록 하는 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치는, 내부에 공간이 형성되고 전방에 커버가 개폐 가능하게 설치되는 몸체와; 상기 몸체의 내부에 설치되어 인쇄회로기판을 이송시키는 기판이송유닛과; 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 플럭스를 분사시키는 플럭스 분사유닛과; 상기 몸체의 내부에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛을 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 대응되도록 XY축으로 이송시키는 직교로봇과; 상기 몸체의 전방에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛과 직교로봇의 작동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치에 의하면, 수납땜 제품을 국부 납땜방식으로 전환이 가능하여 기피 대상인 수납땜 공정의 인력 개선이 가능하고, 필요한 위치에 필요한 양의 플럭스가 도포 가능하게 되어 소모성 원재료를 절감하는 효과가 있다.

또한, 기존의 일괄 플럭스 도포에 비하여 불필요한 부분의 도포가 사라지므로 인쇄회로기판 오염에 의한 세척을 최소화 할 수 있고, 국부 납땜용 지그의 간섭에 의한 플럭스 도포 누락이 없도록 정확한 위치에 고르게 도포되므로 수리 등의 재작업 비용을 개선하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 정단면도.
도 5는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 평단면도.
도 6은 본 발명에 따른 플럭스 분사유닛을 도시한 확대도.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치는, 내부에 공간이 형성되고 전방에 커버가 개폐 가능하게 설치되는 몸체와; 상기 몸체의 내부에 설치되어 인쇄회로기판을 이송시키는 기판이송유닛과; 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 플럭스를 분사시키는 플럭스 분사유닛과; 상기 몸체의 내부에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛을 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 대응되도록 XY축으로 이송시키는 직교로봇과; 상기 몸체의 전방에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛과 직교로봇의 작동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체의 내측 하부에 상기 플럭스 분사유닛에 의해 분사된 플럭스를 회수하기 위한 플럭스 회수부가 설치되며, 상기 플럭스 회수부는 하부로 갈수록 개구의 넓이가 좁아지도록 경사지게 형성되고 중앙에 배출구가 형성되는 회수챔버로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판이송유닛의 양측에는 상기 인쇄회로기판의 위치를 감지하는 감지센서와 상기 감지센서의 감지신호에 의해 인쇄회로기판을 강제 정지시키는 스토퍼가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플럭스 분사유닛은 플럭스의 도포량을 정량화하기 위하여 국부 포인트 노즐과 국부 스프레이 노즐이 병행 설치되며, 상기 국부 포인트 노즐은 도포 대상의 밀집도에 따라 도포 면적이 좁은 점 단위의 경우에 작동되고, 상기 국부 스프레이 노즐은 도포 면적이 넓은 경우에 작동되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 정단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치를 도시한 평단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 플럭스 분사유닛을 도시한 확대도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치는 몸체(1), 기판이송유닛(2), 플럭스 분사유닛(3), 직교로봇(4), 제어유닛(5)을 포함한다.

먼저, 상기 몸체(1)는 내부에 공간이 형성되고 전방에 커버(11)가 개폐 가능하게 설치되며, 상기 몸체(1)는 다수의 프로파일로 조립 제작되고 내부에 모터베이스가 설치된다.

상기 몸체(1)의 후방에는 내부에 플럭스가 저장되어 있는 플럭스통(미도시)이 별도로 마련되어 있으며, 상기 플럭스통에 저장된 플럭스는 플럭스 분사유닛(3)으로 공급되게 된다.

상기 몸체(1)의 내측 하부에 상기 플럭스 분사유닛(3)에 의해 분사된 플럭스를 회수하기 위한 플럭스 회수부(12)가 설치되며, 상기 플럭스 회수부(12)는 하부로 갈수록 개구의 넓이가 좁아지도록 경사지게 형성되고 중앙에 배출구가 형성되는 회수챔버로 구성된다.

따라서, 상기 플럭스 분사유닛(3)에 의해 인쇄회로기판에 분사된 플럭스를 상기 플럭스 회수부(12)를 통해 회수하고 이 회수된 플럭스를 여과하여 재사용할 수 있는 것이다.

상기 몸체(1)의 양측에는 기판이송유닛(2)의 양단 일부가 각각 관통되게 설치되며, 상기 몸체(1)의 하부에는 장치의 이동을 용이하게 하기 위해 바퀴가 설치된다.

상기 기판이송유닛(2)은 상기 몸체(1)의 내부에 설치되어 인쇄회로기판을 이송시키는 역할을 하며, 대상 인쇄회로기판의 이송경로의 좌우 양측에 각각 설치되며 구동모터에 의해 구동되는 구동스프로킷부(21)와, 상기 구동스프로킷부(21)의 상측에 설치되는 아이들스프로킷부(22)와, 상기 구동스프로킷부(21)와 아이들스프로킷부(22)에 감겨 회전되며 마주보는 부분에 인쇄회로기판이 안착되는 안착부(23)가 각각 구비된 체인(24)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 양쪽의 안착부(23)는 간격조절수단(25)에 의해 인쇄회로기판의 넓이에 따라 간격을 넓히거나 좁힐 수 있으며, 상기 간격조절수단(25)은 상기 체인(24)의 폭 방향을 따라 설치되는 이송스크류(251)와, 상기 이송스크류(251)의 일단에 설치되어 상기 안착부(23)들 사이의 간격을 조절하는 핸들(252)로 구성된다.

상기 기판이송유닛(2)의 양측에는 상기 인쇄회로기판의 위치를 감지하는 감지센서(6)와 상기 감지센서(6)의 감지신호에 의해 인쇄회로기판을 강제 정지시키는 스토퍼(7)가 각각 설치된다. 상기 스토퍼(7)는 공압에 의해 작동되며 상기 기판이송유닛(2)에 안착된 상태로 이송되는 인쇄회로기판을 정지시키는 역할을 한다. 이때, 스토퍼(7)에 의해 인쇄회로기판이 정지되면 이를 감지센서(6)가 감지하여 기판이송유닛(2)의 구동을 정지시킨다.

상기 플럭스 분사유닛(3)은 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 플럭스를 분사시키는 것으로, 상기 직교로봇(4)의 Y축 상부에 고정 설치된다.

상기 플럭스 분사유닛(3)은 상기 직교로봇(4)의 Y축에 설치된 LM레일에 전후로 슬라이딩 이송되는 LM가이드블록에 결합된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 플럭스 분사유닛(3)은 플럭스의 도포량을 정량화하기 위하여 국부 포인트 노즐(31)과 국부 스프레이 노즐(32)이 병행 설치된다.

상기 국부 포인트 노즐(31)은 도포 대상의 밀집도에 따라 도포 면적이 좁은 점 단위의 경우에 작동되고, 상기 국부 스프레이 노즐(32)은 도포 면적이 넓은 경우에 작동된다.

즉, 상기 플럭스 분사유닛(3)은 제어유닛(5)을 통해 플럭스의 도포 위치 정보(X좌표값, Y좌표값)를 기 설정하여 설정된 위치 정보에 따라 플럭스의 국부 분사를 가능하게 한다.

한편, 상기 직교로봇(4)은 상기 몸체(1)의 내부에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛(3)을 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 대응되도록 XY축으로 이송시키는 역할을 한다.

상기 직교로봇(4)은 직교좌표계를 이용하여 작업을 수행하는 로봇으로 조립, 팔레타이징, 검사, Sealing 등 다양한 작업에 응용되며, 하나의 축(단축)을 사용 환경에 맞게 직접 조합하여 멀티로 운영할 수도 있고, 3축 혹은 3번째 축 끝에 회전축 R을 포함하여 4축 자체가 조립될 수 있다.

본 발명에서의 상기 직교로봇(4)은 2축 조합으로 운영되는 구조로서 X축(좌우운동)과 Y축(전후운동)으로 작동을 하게 되며, 이는 각각의 XY축 가이드를 따라 XY축 슬라이더가 구동모터의 작동으로 이동하는 것으로서 통상적으로 이미 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 제어유닛(5)은 상기 몸체(1)의 전방에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛(3)과 직교로봇(4)의 작동을 제어하는 것으로서, 터치스크린 형태로 이루어져 작업자의 조작에 의해 설정된 값에 따라 플럭스 분사유닛(3)과 직교로봇(4)이 작동하게 된다. 상기 제어유닛(5)은 속도 조절, X축/Y축 컨트롤, 위치 설정 및 위치 저장을 수동으로 제어하기 위한 조그(jog)박스를 포함한다.

이처럼, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치는 플럭스의 안정적인 도포에 의한 국부 솔더링이 가능하며 필요한 위치에 필요한 양의 플럭스를 도포하여 신뢰성 있는 납땜을 가능하게 하고 원재료를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 플럭스를 도포하는 노즐의 방식을 국부 점(point) 방식과 국부 분사 방식을 병행하도록 하여 도포 대상의 밀집도에 따라 프로그램을 하여 point 또는 line 도포를 수행할 수 있다.

또한, 일괄 플럭스 도포에 비하여 불필요한 부분의 도포를 방지하므로 인쇄회로기판 오염에 의한 세척을 최소화하며, 플럭스 도포 누락이 없도록 정확한 위치에 균일하게 플럭스를 도포시키므로 수리 등의 재작업 비용을 개선시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 몸체
11 : 커버
12 : 플럭스 회수부
2 : 기판이송유닛
21 : 구동스프로킷부
22 : 아이들스프로킷부
23 : 안착부
24 : 체인
25 : 간격조절수단
251 : 이송스크류, 252 : 핸들
3 : 플럭스 분사유닛
31 : 국부 포인트 노즐
32 : 국부 스프레이 노즐
4 : 직교로봇
5 : 제어유닛
6 : 감지센서
7 : 스토퍼

Claims (4)

1. 내부에 공간이 형성되고 전방에 커버(11)가 개폐 가능하게 설치되는 몸체(1)와;
   상기 몸체(1)의 내부에 설치되어 인쇄회로기판을 이송시키는 기판이송유닛(2)과;
   상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 플럭스를 분사시키는 플럭스 분사유닛(3)과;
   상기 몸체(1)의 내부에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛(3)을 상기 인쇄회로기판의 납땜부위에 대응되도록 XY축으로 이송시키는 직교로봇(4)과;
   상기 몸체(1)의 전방에 설치되어 상기 플럭스 분사유닛(3)과 직교로봇(4)의 작동을 제어하는 제어유닛(5)을 포함하며;
   상기 플럭스 분사유닛(3)은 플럭스의 도포량을 정량화하기 위하여 국부 포인트 노즐(31)과 국부 스프레이 노즐(32)이 병행 설치되며,
   상기 국부 포인트 노즐(31)은 도포 대상의 밀집도에 따라 도포 면적이 좁은 점 단위의 경우에 작동되고, 상기 국부 스프레이 노즐(32)은 도포 면적이 넓은 경우에 작동되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 몸체(1)의 내측 하부에 상기 플럭스 분사유닛(3)에 의해 분사된 플럭스를 회수하기 위한 플럭스 회수부(12)가 설치되며,
   상기 플럭스 회수부(12)는 하부로 갈수록 개구의 넓이가 좁아지도록 경사지게 형성되고 중앙에 배출구(121)가 형성되는 회수챔버로 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 기판이송유닛(2)의 양측에는 상기 인쇄회로기판의 위치를 감지하는 감지센서(6)와 상기 감지센서(6)의 감지신호에 의해 인쇄회로기판을 강제 정지시키는 스토퍼(7)가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 조립공정용 플럭스 도포장치.
   
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