KR101949807B1

KR101949807B1 - 자동 포인터 솔더링 장치

Info

Publication number: KR101949807B1
Application number: KR1020170077791A
Authority: KR
Inventors: 이원식; 이동헌
Original assignee: 이원식
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2019-04-29
Also published as: KR20180137908A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 일부분에 대해 자동 플로우 방식의 디핑 솔더링을 수행하되 경사조절 및 플로우 제어를 특징으로 하는 장치에 관한 것으로, 상기 피씨비 지그의 일측에 결합하여 승강하면서 인쇄회로기판 전체의 수평높이를 조절하는 높이조절수단을 구비하고, 타측에는 승강운동에 의해 상기 피씨비 지그의 일측만 들어올릴 수 있는 경사조절수단을 구비하며, 상기 플로우 수단, 높이조절수단 또는 경사조절수단의 작동을 제어하는 조정부를 포함한다.

Description

자동 포인터 솔더링 장치{Automatic control device for pointer soldering}

본 발명은 포인터 솔더링 장치에 관한 것으로서, 인쇄회로기판 일부분에 대해 자동 플로우 방식의 디핑 솔더링을 수행하되 경사조절 및 플로우 제어를 특징으로 하는 장치에 관한 것이다.

PCB 솔더링 자동화 기계 장비기술은 크게 플로우 솔더링(flow soldering), 리플로우 솔더링(reflow soldering)으로 나뉜다.

플로우 솔더링은 용융납에 PCB를 집게로 집어 담구었다 꺼내는 수동 솔더링과, 콘베어를 이용해 이송되는 PCB에 용융납을 웨이브(wave)시켜서 납땜하는 자동 솔더링이 있다.

리플로우 솔더링은 PCB에 크림 솔더(solder)를 묻히고 오븐에서 열을 가해 납땜하는 방법이다.

플로우 솔더링의 자동화 공정에서는 일반적으로 납땜이 필요한 단자만을 남기고 그 이외의 부분은 차폐한 뒤 납땜을 하게 되는데, Bridge, Solder Wetting, Solder 과다 등으로 인하여 실장 품질이 떨어지는 문제가 있다.

이에 플로우 솔더링의 수동공정과 자동공정의 장점을 이용하여 인쇄회로기판의 일부분만 자동으로 디핑 솔더링할 수 있도록 용융납을 플로우 시키는 포인터 솔더링 장치가 제안되고 있는데, 플로우 기능, 피씨비 지그의 이동 정도 및 원점 설정 기능 등 적용대상에 따라 다양한 구현이 가능한 기술분야로서 해당 장치의 구성을 획일적으로 특정하기는 사실상 어렵다.

포인터 솔더링 장치는, 인쇄회로기판의 위치조정, 납땜 품질, 장비의 신뢰성 및 처리 시간 단축 관련 문제가 대두 되고 있으며, 경제성과 생산성 면에서 매우 유용하기 때문에, 성능 개선뿐만 아니라 국산화 이슈와 관련해서도 지속적인 연구가 필요한 기술분야이다.

디핑과 플로우를 이용한 자동 포인터 솔더링 장치와 관련해서는 선행특허가 많지 않은 상황으로, 등록특허 제0657220호는 부분 납땜장치를 제안하는바, 상태표시 수단과 원하는 곳만 납땜이 이루어지도록 하는 납조지그에 특징을 갖고 있어 본 발명의 목적과는 상이하다.

대한민국 등록특허 제0657220호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 경사조절 및 플로우 제어를 위한 수단을 제공하여 납땜 직후 불량, 납땜 슬러지 및 처리 시간을 최소화할 수 있는 포인터 솔더링 장치를 제공한다.

본 발명은 작업 프레임에 설치되어 용융납을 공급하는 납조, 상기 납조의 용융납을 상기 납조의 분출구인 노즐까지 상승시키는 플로우 수단, 및 상기 노즐에 대응되도록 상기 작업 프레임 상에 설치되어 인쇄회로기판을 지지하는 피씨비 지그를 포함하여, 상기 피씨비 지그에서 위치 정렬된 인쇄회로기판의 일부분을 상기 노즐에서 디핑 솔더링하는 자동 포인터 솔더링 장치에 있어서, 상기 작업프레임 일측과 상기 피씨비 지그를 회동가능하게 수직 결합하고 모터축의 승강에 연동하면서 상기 피씨비 지그의 z축 이동을 수행하는 높이조절수단;상기 높이조절수단과 대향 하게 설치되고, 상기 작업프레임과 상기 피씨비 지그 사이에서 모터축의 승강에 연동하여 승강하되, 상기 피씨비 지그와는 분리된 구조인 경사조절수단; 및 상기 플로우 수단, 높이조절수단 및 경사조절수단과 전기적으로 연결되어 각 수단의 작동을 제어하는 조정부;를 포함하여, 상기 조정부는 상기 피시비 지그의 z축 이동을 위해 상기 높이조절수단을 승강하도록 제어하거나, 상기 높이조절수단과 상기 경사조절수단을 동시에 승강하도록 제어함으로써 상부에 위치한 상기 피씨비 지그의 z축 이동을 수행하고, 상기 피씨비 지그의 경사를 형성하기 위해 상기 경사조절수단을 승강하도록 제어하여 상기 경사조절수단에 결합한 피씨비 지그 일측만 승강하고 상기 높이조절수단에 결합한 타측은 z축 상의 위치변화 없이 회동성만 제공하며, 상기 피씨비 지그는 중앙부가 통공된 플레이트, 상기 플레이트 상에 상호 대향하도록 복수 설치된 가이드레일, 및 상기 복수의 가이드 레일에 이동 가능하게 결합하는 지지부를 포함하여, 상기 지지부가 상기 가이드레일 상에서 수평축으로 이동함으로써 이에 적치된 피씨비의 수평축 이동이 가능하고, 상기 플레이트 일측은 상기 높이조절수단과 회동가능하게 결합하고, 타측은 상기 경사조절수단과 접하며, 상기 조정부는 상기 플로우 수단에 대하여 상기 용융납이 상기 노즐 아래 소정의 대기위치까지 상승하도록 1차 플로우 제어를 수행하여 솔더링 전에 상기 용융납이 대기상태에 있게 하고, 솔더링시에는 상기 용융납이 상기 노즐에 도달하도록 2차 플로우 제어를 수행하며, 상기 높이조절수단은, 제1모터와, 제1모터의 구동에 의해 회전되며 나사산을 갖는 제1동력축과, 상기 제1모터와 제1동력축 사이에 연결되어 제1모터의 동력을 제1동력축에 전달하는 제1벨트와, 상기 제1동력축에 나사 결합된 제1승강판과, 상기 제1승강판의 상단부에 설치되며 피씨비 지그에 결합된 회동결합부를 포함하며, 상기 경사조절수단은, 제2모터와, 제2모터의 구동에 의해 회전되며 나사산을 갖는 제2동력축과, 상기 제2모터와 제2동력축 사이에 연결되어 제2모터의 동력을 제2동력축에 전달하는 제2벨트와, 상기 제2동력축에 나사 결합된 제2승강판과, 제2승강판의 상단부에 설치되며 피씨비 지그로부터 이격된 구름수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 포인터 솔더링 장치를 제공한다.

삭제

본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 조정부는 상기 플로우 수단에 대하여 상기 용융납이 상기 노즐 아래 소정의 대기위치까지 상승하도록 1차 플로우 제어를 수행하여 솔더링 전에 상기 용융납이 대기상태에 있게 하고, 솔더링시에는 상기 용융납이 상기 노즐에 도달하도록 2차 플로우 제어를 수행한다.

본 발명에 따르면, 장비의 규모를 간소화하면서도 인쇄회로기판의 납땜 위치를 x,y,z축에서 용이하게 조정이 가능하며, 납땜 직후 용융납과 분리되는 과정에서의 표면장력을 최소화하도록 경사를 줌으로써 불량 발생을 줄일 수 있다.

단계별 플로우 제어를 용융납의 이동거리가 최소화하여 슬러지 발생을 줄이고, 납땜 온도를 일정하게 유지하여 냉땜을 방지하고 대기시간을 최소화할 수 있는바, 장비의 안정성 및 신뢰성을 향상하는 효과가 있다.

또한 인쇄회로기판의 적어도 두 면의 위치를 조사하는 포인터 수단에 의해 위치 정렬의 정확성을 높일 수 있으며, PC제어를 통해 정확하고 편리한 제어가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 포인터 솔더링 장치의 구성 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 포인터 솔더링 장치 일실시예의 내부 설계도로서 각각 측면, 정면 및 평면에서 도시한 것이다.
도 5는 피씨비 지그의 일실시예를 도시한 것이다.
도 6은 높이조절수단의 일실시예를 도시한 것이다.
도 7은 경사조절수단의 일실시예를 도시한 것이다.
도 8은 높이조절수단과 경사조절수단의 작동관계를 도시한 것이다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 포인터 솔더링 장치의 구성블록도이고 도 2 내지 도 4는 일실시예의 내부 도면으로서, 작업프레임(10), 플로우수단(20), 납조(201), 피씨비 지그(30), 높이조절수단(40), 경사조절수단(50), 조정부(60) 및 조사수단(70)을 포함한다.

본 발명의 포인터 솔더링 장치는 작업 프레임(10)에 설치되어 용융납을 공급하는 납조(201)와, 상기 용융납을 상기 납조(201)의 분출구인 노즐(202)까지 상승시켜 디핑 솔더링을 가능하게 하는 플로우 수단(20), 및 상기 노즐(202)에 대응되도록 상기 작업 프레임(10) 상에 설치되어 인쇄회로기판을 지지하는 피씨비 지그(30)를 포함하여, 상기 피씨비 지그(30)에서 위치 정렬된 인쇄회로기판의 일부분을 상기 노즐(202)에서 디핑 솔더링한다.

작업프레임(10)은 작업대 형태로 작업자가 편리하게 작업할 수 있는 구조이면 족하고 장치의 구성들이 작업프레임(10)을 기반으로 그 내외부에 연결 설치되는 하우징의 역할도 겸하게 된다.

플로우수단(20)은 납조(201), 노즐(202) 및 유로(205)를 포함하여, 납을 가열봉 등으로 녹여 용융납을 만들고 납조(201)에 저장된 용융납은 임펠라모터(204)및 임펠라(203) 작동에 의해 유로(205)를 따라 노즐(202)까지 이동하게 한다.

높이조절수단(40)은 피씨비 지그(30)의 적어도 일측에 결합하여 피씨비 지그(30) 상에 올려지는 인쇄회로기판을 z축으로 높이를 조정하여 움직이도록 하는데, 인쇄회로기판 전체가 수평상태에서 높이가 조절된다.

즉, 작업프레임(10) 일측과 피씨비 지그(30)를 회동가능하게 수직 결합하고 모터축의 승강에 연동하면서 상기 피씨비 지그의 z축 이동을 수행하는 것이다.

도 5는 피씨비 지그(30)에 대한 일실시예로서, 중앙부가 통공된 플레이트(301), 상기 플레이트(301) 상에 상호 대향하도록 복수 설치된 가이드레일(302), 및 상기 복수의 가이드 레일에 이동 가능하게 결합하는 지지부(303)를 포함한다.

지지부(303)가 상기 가이드레일(302) 상에서 수평축으로 이동함으로써 이에 적치된 피씨비의 수평축 이동이 가능하며, 상기 플레이트(301) 일측은 상기 높이조절수단(40)과 회동가능하게 결합하고, 타측은 상기 경사조절수단(50)과 접하는 구조이다.

지지부(303)의 위치는 가이드 레일(302) 상에서 변경될 수 있으며, 이는 수작업 또는 조정부(60)에 의해 자동 제어될 수 있다.

도 6은 높이조절수단에 대한 일실시예로서, 모터(401) 구동에 의해 동력축(402)이 승강하고 이에 연동되는 승강판(403)이 승강하면서 회동결합부(404)와 결합한 피씨비 지그가 승강한다.
이때, 동력축(402)은 도 6에 도시된 바와 같이 나사산을 형성하며, 상기 승강판(403)에 나사 결합된다.
이에 따라, 모터(401)에 의한 동력축(402) 회동시 승강판(403)은 승강될 수 있다.
이때, 모터(401)의 동력은 도 6에 도시된 바와 같이, 벨트(405)를 통해 동력축에 전달될 수 있다.
설명의 편의상, 높이조절수단(40)을 구성하는 모터(401), 동력축(402), 승강판(403), 벨트(405)는 제1모터(401), 제1동력축(402), 제1승강판(403), 제1벨트(405)라 한다.

경사조절수단(50)은 피씨비 지그(30)의 일측에 결합하여 인쇄회로기판의 일측만 들어올림으로써 인쇄회로기판을 경사지게 조정하는바, 도 7의 실시예를 보면, 높이조절수단(40)과 대향 하게 설치되고, 작업프레임(10)과 피씨비 지그(30) 사이에서 모터(501) 구동에 의한 동력축(502)의 승강에 연동하여 승강판(503)이 승강하되, 상기 피씨비 지그와는 결합하지 않고 분리된 구조이다.

피씨비 지그와 접하게 되는 부분은 경사에 따른 접점의 유동성을 확보하기 위해 구름수단(504)이 부가된다.
이때, 동력축(502)은 도 7에 도시된 바와 같이 나사산을 형성하며, 상기 승강판(503)에 나사 결합된다.
이에 따라, 모터(501)에 의한 동력축(502) 회동시 승강판(503)은 승강될 수 있다.
이때, 모터(501)의 동력은 도 7에 도시된 바와 같이, 벨트(505)를 통해 동력축에 전달될 수 있다.
설명의 편의상, 경사조절수단(50)을 구성하는 모터(501), 동력축(502), 승강판(503), 벨트(505)는 제1모터(501), 제1동력축(502), 제1승강판(503), 제1벨트(505)라 한다.

경사조절수단(50)을 이용하여 납땜 직후 인쇄회로기판을 분리할 때 일측부터 경사지게 분리함으로써 표면장력의 저항을 최소화하여 납땜 불량을 줄일 수 있다.

조정부(60)는 상기 플로우 수단(20), 높이조절수단(40) 또는 경사조절수단(50)의 작동관련 작동여부 또는 작동 정도를 제어할 수 있는바, 이는 PC 프로그램 제어방식으로 구현이 가능하다.

조정부(60)는 피씨비 지그(30)의 z축 이동을 위해 높이조절수단(40)을 승강하도록 제어하거나, 높이조절수단(40)과 경사조절수단(50)을 동시에 승강하도록 제어함으로써 상부에 위치한 상기 피씨비 지그의 z축 이동을 수행한다.

또한, 피씨비 지그(30)의 경사를 형성하기 위해 경사조절수단(50)을 승강하도록 제어하여 상기 경사조절수단에 결합한 피씨비 지그(30) 일측만 승강하고 상기 높이조절수단에 결합한 타측은 z축 상의 위치변화 없이 회동성만 제공한다.

도 8은 높이조절수단(40)과 경사조절수단(50)의 작동관계를 나타내는바, (a)는 높이조절수단(40)에 의해 피씨비 지그(30)가 상승하는 것인데, (b)와 같이 높이조절수단(40)과 경사조절수단(50)이 동시에 승강하면서 피씨비 지그를 z축 이동할 수 있다.

또한 (b)는 피씨비 지그(30)가 하강하여 높이조절수단(40)과 경사조절수단(50)에 모두 접하고 있는 상태일 수 있다.

(c)는 경사조절수단(50)만 승강제어되어 피씨비 지그(30) 일측이 경사지게 들어올려지고, 타측은 회동결합부(404)에 의해 회동성을 제공하는 모습이다.

이와 같이 높이조절수단(40)과 경사조절수단(50)의 결합 및 작동관계는 장비 규모의 간소화에 기여하면서 효율적으로 높이와 각도 조절을 가능하게 한다.

조정부(60)는 상기 용융납이 유로(205)를 따라 이동함에 있어서, 상기 노즐(202) 아래 소정의 대기위치까지 상승하도록 1차 플로우 제어를 수행함으로써 상기 용융납이 납땜 전에 상시 대기상태에 있게 한다.

납땜시에는 상기 용융납이 유로(205)를 따라 상기 노즐(202)에 도달하도록 2차 플로우 제어를 수행한다.

상기 단계별 플로우 제어는 추가적인 구성없이 플로우 높이만 제어함으로써 경제적인 구현이 가능한데, 1차 플로우 제어를 통해 노즐을 예열하는 효과를 제공함으로써 노즐의 낮은 온도가 납땜액의 온도에 영향을 미쳐 남땜 불량(냉땜)이 발생하는 문제를 방지할 수 있고, 용융납의 이동거리를 최소화함으로써 납슬러지 발생을 줄일 수 있으며, 납땜을 위한 대기시간을 감소시킬 수 있는 등 다양한 효과를 제공한다.

조사수단(70)은 상기 작업 프레임(10) 일측에 구비되어 인쇄회로기판이 상기 피씨비 지그(30) 상에 놓일 위치를 광선 조사함으로써 인쇄회로기판의 위치 정렬을 지원하는 수단으로서, 레이저 포인터 등이 적용될 수 있다.

조사수단(70)은 작업프레임(10)의 상부에서 인쇄회로기판이 놓일 위치를 쉽게 알 수 있도록 인쇄회로기판의 중심뿐만 아니라 적어도 인쇄회로기판의 두 선을 광선으로 표시하여 인쇄회로기판의 폭, 길이 또는 모서리 각도를 맞출 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

10 : 작업 프레임 20 : 플로우 수단
201 : 납조 202 : 노즐
30 : 피씨비 지그 40 : 높이조절수단
50 : 경사조절수단 60 : 조정부
70 : 조사수단

Claims

작업 프레임에 설치되어 용융납을 공급하는 납조, 상기 납조의 용융납을 상기 납조의 분출구인 노즐까지 상승시키는 플로우 수단, 및 상기 노즐에 대응되도록 상기 작업 프레임 상에 설치되어 인쇄회로기판을 지지하는 피씨비 지그를 포함하여, 상기 피씨비 지그에서 위치 정렬된 인쇄회로기판의 일부분을 상기 노즐에서 디핑 솔더링하는 자동 포인터 솔더링 장치에 있어서,
상기 작업프레임 일측과 상기 피씨비 지그를 회동가능하게 수직 결합하고 모터축의 승강에 연동하면서 상기 피씨비 지그의 z축 이동을 수행하는 높이조절수단;
상기 높이조절수단과 대향 하게 설치되고, 상기 작업프레임과 상기 피씨비 지그 사이에서 모터축의 승강에 연동하여 승강하되, 상기 피씨비 지그와는 분리된 구조인 경사조절수단; 및
상기 플로우 수단, 높이조절수단 및 경사조절수단과 전기적으로 연결되어 각 수단의 작동을 제어하는 조정부;를 포함하여,
상기 조정부는 상기 피씨비 지그의 z축 이동을 위해 상기 높이조절수단을 승강하도록 제어하거나, 상기 높이조절수단과 상기 경사조절수단을 동시에 승강하도록 제어함으로써 상부에 위치한 상기 피씨비 지그의 z축 이동을 수행하고, 상기 피씨비 지그의 경사를 형성하기 위해 상기 경사조절수단을 승강하도록 제어하여 상기 경사조절수단에 결합한 피씨비 지그 일측만 승강하고 상기 높이조절수단에 결합한 타측은 z축 상의 위치변화 없이 회동성만 제공하며,
상기 피씨비 지그는 중앙부가 통공된 플레이트, 상기 플레이트 상에 상호 대향하도록 복수 설치된 가이드레일, 및 상기 복수의 가이드 레일에 이동 가능하게 결합하는 지지부를 포함하여,
상기 지지부가 상기 가이드레일 상에서 수평축으로 이동함으로써 이에 적치된 피씨비의 수평축 이동이 가능하고,
상기 플레이트 일측은 상기 높이조절수단과 회동가능하게 결합하고, 타측은 상기 경사조절수단과 접하며,
상기 조정부는 상기 플로우 수단에 대하여 상기 용융납이 상기 노즐 아래 소정의 대기위치까지 상승하도록 1차 플로우 제어를 수행하여 솔더링 전에 상기 용융납이 대기상태에 있게 하고,
솔더링시에는 상기 용융납이 상기 노즐에 도달하도록 2차 플로우 제어를 수행하며,
상기 높이조절수단은,
제1모터와, 제1모터의 구동에 의해 회전되며 나사산을 갖는 제1동력축과, 상기 제1모터와 제1동력축 사이에 연결되어 제1모터의 동력을 제1동력축에 전달하는 제1벨트와, 상기 제1동력축에 나사 결합된 제1승강판과, 상기 제1승강판의 상단부에 설치되며 피씨비 지그에 결합된 회동결합부를 포함하며,
상기 경사조절수단은,
제2모터와, 제2모터의 구동에 의해 회전되며 나사산을 갖는 제2동력축과, 상기 제2모터와 제2동력축 사이에 연결되어 제2모터의 동력을 제2동력축에 전달하는 제2벨트와, 상기 제2동력축에 나사 결합된 제2승강판과, 제2승강판의 상단부에 설치되며 피씨비 지그로부터 이격된 구름수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 포인터 솔더링 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 작업 프레임 일측에서 구비되어 상기 인쇄회로기판이 상기 피씨비 지그 상에 놓일 위치를 광선 조사하여 위치 정렬을 지원하는 조사수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 포인터 솔더링 장치.