KR101957479B1 - 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법 및 접합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법 및 접합구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쉴드캔의 재질을 종래와 다른 재질로 구성하고 재질에 따른 견고한 접합방법을 통해 접합함으로써 품질을 향상시키고, 재질의 특성으로 인해 쉴드캔의 무게를 경량화하고 단가를 낮추어 생산성을 높이는 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법 및 접합구조에 관한 기술이다.
즉, 본 발명은 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);와, 상기 쉴드캔의 접합영역에 제1접착층을 형성하는 1차 솔더링 단계(S-2);와, 상기 제1접착층에서 쉴드캔의 표면과 근접한 영역에 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3);와, 상기 쉴드캔이 접합되는 인쇄회로기판에 제2접착층을 형성하는 2차 솔더링 단계(S-4);와, 상기 1차 솔더링된 쉴드캔과 2차 솔더링된 인쇄회로기판을 밀착하여 제1,2접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-5);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법 및 접합구조{Method of joining shield can of printed circuit board}

본 발명은 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법 및 접합구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쉴드캔의 재질을 종래와 다른 재질로 구성하고 재질에 따른 견고한 접합방법을 통해 접합함으로써 품질을 향상시키고, 재질의 특성으로 인해 쉴드캔의 무게를 경량화하고 단가를 낮추어 생산성을 높이는 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법 및 접합구조에 관한 기술이다.

일반적으로 전자기기 및 통신기기 내부에는 인쇄회로기판이 내장되고 기판에는 다양한 회로소자가 실장되어 있는데, 이러한 회로소자는 전자파와 같은 유해전파를 발생시키게 되며 전자파 방해(EMI; Electromagnetic Interference)가 일어나게 된다.

따라서, 인쇄회로기판상에 설치되는 별도의 차폐용 쉴드캔(Shield Can)을 통해서 전자기기 및 통신기기의 오동작을 방지하고, 인체에 유해한 전자파를 차단할 수 있도록 한다.

이러한 차폐용 쉴드캔은 구리성분이 들어간 금속합금(Cu-18Zn-12N 합금)이나 구리합금에 Ni를 도금한 금속소재를 이용하였으며, 다른 재질로 쉴드캔을 적용할 경우 솔더링에 의한 접합이 원활하지 못해 재질변경이 어려운 실정이다. 이와 같이 구리합금 재질의 쉴드캔은 중량이 많이 나가기 때문에 이를 사용하는 전자제품의 무게증가와 직접적으로 연관되어 있고, 쉴드캔 자체의 단가 문제로 인해 제조비용을 절감하기 어려운 문제점이 있었다.

쉴드캔 관련 선행기술들을 나열하면 아래와 같다.

① 공개특허 10-2015-0113725호(쉴드캔 고정구조)에는 전자 부품이 실장되는 인쇄회로기판과, 상기 전자 부품의 전자파 차단을 위해 상기 인쇄회로기판에 결합되는 쉴드캔을 포함하며, 상기 쉴드캔은, 상기 쉴드캔의 하단부에 마련되고, 상기 인쇄회로기판과의 고정 시 접촉 면적이 증가하도록 상기 인쇄회로기판의 면을 따라 연장되는 접촉면적 확장부를 포함하는 구성을 개시하고 있다.

② 공개특허 10-2016-0018236(인쇄회로기판 어셈블리 및 그 제조방법)에는 인쇄회로기판(PCB), 상기 인쇄회로기판에 장착되는 전자부품(components), 상기 전자부품의 전자파를 차단하기 위한 마련되는 쉴드캔(shield can), 상기 전자부품과 상기 쉴드캔 간의 전기적 쇼트를 방지하기 위해 마련되는 절연층을 포함하고, 상기 절연층은 상기 쉴드캔에 분사되는 구성이 개시되어 있다.

③ 공개특허 제10-2014-0139154호(내면에 솔더링이 가능한 구조의 쉴드캔의 제조방법)에는 회로기판에 설치된 소자의 상부에 배치되는 덮개부 및 상기 덮개부로부터 하향 절곡되어 상기 소자의 측면에 배치되는 다수의 측벽부를 포함하는 금속판재; 및 상기 금속판재의 내면에 형성되는 절연부;를 포함하되, 상기 측벽부의 내면에는 솔더링이 이루어질 수 있도록 상기 절연부가 형성되지 않는 비절연부가 형성되는 구성이 개시되어 있다.

④ 등록특허 제10-1444597호(쉴드캔 및 그 설치방법)에는 회로기판에 설치된 소자의 상부에 배치되는 덮개부; 및 상기 덮개부로부터 하향 절곡되어 상기 소자의 측면에 배치되는 다수의 측벽부;를 포함하며, 상기 덮개부는 소자의 상부에 위치하는 중앙부와, 상기 중앙부와 이격되는 테두리부와, 상기 중앙부 및 테두리부와 분리(절단)가능하게 연결되는 복수의 브릿지를 포함하는 구성이 개시되어 있다.

그러나 상기 선행기술 모두 쉴드캔의 재질 자체를 변경하거나 개선하여 전자제품을 경량화하거나, 제조비용을 절감하려는 목적이 나와 있지 않으며, 이를 암시하는 내용이 전혀 포함되어 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 쉴드캔의 재질을 알루미늄합금 재질로 구성하여 쉴드캔 자체의 중량 및 단가를 낮출 수 있도록 함으로써 완성된 전자제품을 경량화하고 제조비용을 절감하며, 기존에 솔더링이 불가능하였던 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 견고한 방법으로 접합하여 품질을 높이고자 한 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법 및 접합구조를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);와, 상기 쉴드캔의 접합영역에 제1접착층을 형성하는 1차 솔더링 단계(S-2);와, 상기 제1접착층에서 쉴드캔의 표면과 근접한 영역에 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3);와, 상기 쉴드캔이 접합되는 인쇄회로기판에 제2접착층을 형성하는 2차 솔더링 단계(S-4);와, 상기 1차 솔더링된 쉴드캔과 2차 솔더링된 인쇄회로기판을 밀착하여 제1,2접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-5);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);의 쉴드캔은 알루미늄 성분이 50% 이상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3);에서의 제1접착층은 알루미늄(Al)이 포함되며 상기 알루미늄의 비율은 전체 금속간화합물의 100 중량부에 대하여 2 내지 30 중량부를 차지하는 것을 특징으로 한다.

또한 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합구조에 있어서, 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 솔더링에 의한 접착층으로 인쇄회로기판에 접합되되, 상기 접착층;은 상기 쉴드캔의 접합영역에 먼저 도포되는 제1접착층과, 상기 인쇄회로기판에 도포되어 쉴드캔의 제1접착층과 접합되는 제2접착층;으로 이루어지며, 상기 제1접착층은 쉴드캔의 표면과 근접한 영역에 금속간화합물이 분포된 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1)와, 상기 쉴드캔의 접합영역에 다른 재질의 접합용 금속층을 일체로 형성하는 단계(S-2)와, 상기 쉴드캔이 접합되는 인쇄회로기판에 접착층을 형성하는 솔더링 단계(S-3)와, 상기 쉴드캔과 인쇄회로기판을 밀착하여 접합용 금속층과 접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-4);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);의 쉴드캔은 알루미늄 성분이 50% 이상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 쉴드캔의 접합영역에 다른 재질의 접합용 금속층을 일체로 형성하는 단계(S-2);의 접합용 금속층은 구리(Cu)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 한다.

또한 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합구조에 있어서, 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 솔더링에 의한 접착층으로 인쇄회로기판에 접합되되, 상기 쉴드캔의 접합영역에는 솔더링이 용이한 다른 재질의 접합용 금속층이 더 형성되어, 상기 접합용 금속층과 인쇄회로기판의 접착층이 서로 맞닿아 접합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 쉴드캔의 재질을 알루미늄합금으로 적용하여 쉴드캔 자체의 중량 및 단가를 낮출 수 있도록 함으로써 완성된 전자제품을 경량화하고 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법을 나타낸 블록도
도 2는 본 발명의 접합방법에서 1차 솔더링 단계(S-2)를 나타낸 도면
도 3는 본 발명의 접합방법에서 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3)를 나타낸 확대도
도 4a는 본 발명의 제1접착층을 구성하는 주성분이 주석(Sn)일 경우, 금속간화합물이 분포되어 있는 형태를 확대하여 나타낸 사진
도 4b는 본 발명의 제1접착층을 구성하는 주성분이 납(Pb)일 경우, 금속간화합물이 분포되어 있는 형태를 확대하여 나타낸 사진
도 5는 본 발명의 1차 솔더링된 쉴드캔과 2차 솔더링된 인쇄회로기판을 밀착하여 제1,2접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-5);를 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법의 또 다른 실시예를 나타낸 블록도
도 7은 본 발명의 접합방법에서 쉴드캔의 접합영역에 다른 재질의 접합용 금속층을 일체로 형성하는 단계(S-2);를 나타낸 도면
도 8은 본 발명에 의한 쉴드캔의 접합용 금속층을 나타낸 확대도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 쉴드캔의 재질을 기존에 솔더링 방법으로 접합할 수 없었던 알루미늄합금 재질로 적용하되, 본 발명만의 접합방법을 통해 용이하고 견고한 형태로 접합하여 품질을 향상시키고 쉴드캔의 경량화 및 제조비용을 절감하고자 한 기술이다.

도 1은 본 발명의 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법을 나타낸 것으로서, 본 발명의 쉴드캔 접합방법은 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1)와, 상기 쉴드캔의 접합영역에 제1접착층을 형성하는 1차 솔더링 단계(S-2)와, 상기 제1접착층에서 쉴드캔의 표면과 근접한 영역에 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3)와, 상기 쉴드캔이 접합되는 인쇄회로기판에 제2접착층을 형성하는 2차 솔더링 단계(S-4)와, 상기 1차 솔더링된 쉴드캔과 2차 솔더링된 인쇄회로기판을 밀착하여 제1,2접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-5);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);는 기존의 쉴드캔과 다른 재질의 쉴드캔을 준비하는 과정으로서, 쉴드캔에 알루미늄(Al) 성분이 포함되되 이때 알루미늄 성분은 적어도 50% 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 쉴드캔에 알루미늄성분이 포함됨으로써 쉴드캔 자체의 무게와 부품단가를 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.

그리고 상기 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);에서의 쉴드캔은 알루미늄 성분뿐만 아니라 구리, 망간, 실리콘, 마그네슘, 아연 등의 합금물이 포함될 수 있다.

상기 1차 솔더링 단계(S-2);는 도 2에 도시한 바와 같이 쉴드캔을 인쇄회로기판에 접합하기 전에 쉴드캔의 접합영역에 미리 프리 솔더링을 통해 제1접착층을 형성하는 공정이다. 이와 같이 제1접착층을 더 보충함으로써 기존의 스크린마스크를 통해 인쇄회로기판상에 일정한 두께로 일괄 도포되는 솔더의 부족문제를 해결할 수 있게 되는 것이다.

상기 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3);는 도 3에 도시한 바와 같이 제1접착층에서 쉴드캔의 표면과 근접한 영역에 금속간화합물이 분포된 형태로 형성되는 공정이다. 상기 금속간화합물(IMC : Intermetallic compound)은 제1접착층의 솔더링 과정에서 특정온도 이상의 조건에서 쉴드캔의 일부분이 용융되면서 이탈된 금속물질이 제1접착층을 구성하는 솔더 내의 금속성분과 계면반응[界面反應]에 의해 만들어진 화합물이다.

상기 금속간화합물은 솔더의 금속성분에 해당하는 물질들이 일부 포함될 수 있으나, 본 발명에서는 무엇보다 알루미늄(Al)성분이 일정량 포함되는 것에 특징이 있다. 이와 같이 알루미늄을 포함하는 금속간화합물을 통해 쉴드캔과 유사한 금속특성을 갖도록 하여, 열팽창계수에 따른 구조적 스트레스를 줄이고 내구성 및 전기적 연결 특성을 향상시킬 수 있는 것이다.

그리고 상기 금속간화합물에 포함되는 알루미늄의 비율은 전체 금속간화합물의 100 중량부에 대하여 2 내지 30 중량부의 범위로 이루어지는 것이 바람직한데, 만약 2 중량부 미만일 경우 상기의 결합특성에 따른 효과를 제대로 발휘하기 어렵고, 30중량부를 초과할 경우 지나친 알루미늄 성분에 의해 접착부분의 경도가 낮아져 오히려 결합력이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.

또한 상기 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3);에서 제1접착층에는 안티몬(Sb)과 같은 용융촉진제가 더 포함될 수 있는데, 상기 안티몬(Sb)은 200 ~ 300℃의 솔더링 조건에서 쉴드캔을 효과적으로 용융시켜 금속간화합물에 알루미늄 성분이 포함될 수 있도록 하는 것이다.

도 4a와 4b는 실제 제1접착층에 형성된 금속간화합물을 확대한 사진으로서, 상기 금속간화합물 100중량부를 기준으로 80 중량부 이상의 주석(Sn)을 사용하면, 도 4a에 도시한 바와 같이 10 내지 20 중량부의 알루미늄이 금속간화합물에 존재하게되고, 상기 금속간화합물이 쉴드캔의 경계면을 기준으로 300um이내의 영역에서 산포하여 흩어져 분포하게 된다.

그리고 금속간화합물 100중량부를 기준으로 80 중량부 이상의 납(Pb)을 사용하면, 도 4b에 도시한 바와 같이 10 내지 20 중량부의 알루미늄이 금속간화합물에 존재하게되고, 상기 금속간화합물이 쉴드캔의 경계면을 기준으로 20um이내의 영역에서 조밀하게 분포한다.

상기 2차 솔더링 단계(S-4);는 쉴드캔이 접합되는 인쇄회로기판에 제2접착층을 형성하는 과정으로서, 제2접착층은 일반적인 방식의 솔더링으로 이루어지기 때문에 본 발명에서 구체적인 설명은 생략하고자 한다.

그리고 상기 제1,2접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-5);는 도 5에 도시한 바와 같이 1차 솔더링된 쉴드캔과 2차 솔더링된 인쇄회로기판을 밀착하여 접합하는 과정으로서, 이 과정을 통해 유사한 성질 즉, 솔더 계열의 제1,2접착층끼리 용이하게 접합 되기 때문에 기존의 접합방식에서 감히 적용하지 못했던 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 사용할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 접합방법에 의한 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합구조는 알루미늄합금 재질의 쉴드캔(200)을 솔더링에 의한 접착층(300)으로 인쇄회로기판(100)에 접합되되, 상기 접착층(300);은 상기 쉴드캔(200)의 접합영역에 먼저 도포되는 제1접착층(310)과, 상기 인쇄회로기판(100)에 도포되어 쉴드캔(200)의 제1접착층(310)과 접합되는 제2접착층(320);으로 이루어지며, 상기 제1접착층(310)은 쉴드캔(200)의 표면과 근접한 영역에 금속간화합물(311)이 분포된 형태로 형성되는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1)와, 상기 쉴드캔의 접합영역에 다른 재질의 접합용 금속층을 일체로 형성하는 단계(S-2)와, 상기 쉴드캔이 접합되는 인쇄회로기판에 접착층을 형성하는 솔더링 단계(S-3)와, 상기 쉴드캔과 인쇄회로기판을 밀착하여 접합용 금속층과 접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-4);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 또 다른 실시예의 접합방법은 이종메탈을 이용하여 접합하는 것으로서, 전반적인 쉴드캔의 재질은 알루미늄합금 재질로 구성하고, 것이다.

상기 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);는 앞서 설명한 바와 같이 기존의 쉴드캔과 다른 재질의 쉴드캔을 준비하는 과정으로서, 쉴드캔에 알루미늄(Al) 성분이 포함되되 이때 알루미늄 성분은 적어도 50% 이상인 것이 바람직하다. 그리고 상기 쉴드캔은 알루미늄 성분뿐만 아니라 구리, 망간, 실리콘, 마그네슘, 아연 등의 합금물이 포함될 수 있다.

상기 접합용 금속층을 일체로 형성하는 단계(S-2);는 도 7에 도시한 바와 같이 쉴드캔의 접합영역에만 솔더가 용이한 재질의 금속을 부착하여 쉴드캔에 접합용 금속층이 일체로 형성된 형태로 만드는 과정이다. 이때 접합용 금속층은 솔더가 용이한 구리(Cu)를 주성분으로 하는 것이 바람직하며 니켈, 은, 주석과 같은 다른 금속과의 합금으로 구성될 수 있다.

상기 접합용 금속층을 형성하는 방법은 서로 다른 재질의 쉴드캔과 접합용 금속층을 각각 제작하여 고압으로 압착하는 방식으로 일체화하거나, 도금을 하는 방식으로 일체화된 형태로 만들 수 있다. 물론 본 발명에서는 이러한 방법 외에도 다른 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.

그리고 나서 상기 쉴드캔이 접합되는 인쇄회로기판에 접착층을 형성하는 솔더링 단계(S-3);를 거치게 되고, 최종적으로 도 8에 도시한 바와 같이 상기 쉴드캔과 인쇄회로기판을 밀착하여 접합용 금속층과 접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-4);를 거치게 된다.

상기와 같이 이루어진 실시예의 접합방법을 통해 완성되는 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합구조는 알루미늄합금 재질의 쉴드캔(200)을 솔더링에 의한 접착층(300)으로 인쇄회로기판(100)에 접합되되, 상기 쉴드캔(200)의 접합영역에는 솔더링이 용이한 다른 재질의 접합용 금속층(400)이 더 형성되어, 상기 접합용 금속층(400)과 인쇄회로기판(100)의 접착층(300)이 서로 맞닿아 접합되는 형태로 이루어진다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

100 : 인쇄회로기판 110 : 소자
200 : 쉴드캔 300 : 접착층
310 : 제1접착층 311 : 금속간화합물
320 : 제2접착층 400 : 접합용 금속층

Claims (8)

1. 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);
   상기 쉴드캔의 접합영역에 제1접착층을 형성하는 1차 솔더링 단계(S-2);
   상기 제1접착층에서 쉴드캔의 표면과 근접한 영역에 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3);
   상기 쉴드캔이 접합되는 인쇄회로기판에 제2접착층을 형성하는 2차 솔더링 단계(S-4);
   상기 1차 솔더링된 쉴드캔과 2차 솔더링된 인쇄회로기판을 밀착하여 제1,2접착층이 서로 맞닿아 접합이 완료되는 단계(S-5);로 이루어지며,
   상기 금속간화합물을 형성하는 단계(S-3);에서의 제1접착층은 알루미늄(Al)이 포함되며 상기 알루미늄의 비율은 전체 금속간 화합물의 100 중량부에 대하여 2 내지 30 중량부를 차지하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 준비하는 단계(S-1);의 쉴드캔은 알루미늄 성분이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합방법
3. 삭제
4. 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합구조에 있어서,
   알루미늄합금 재질의 쉴드캔을 솔더링에 의한 접착층으로 인쇄회로기판에 접합되되,
   상기 접착층;은
   상기 쉴드캔의 접합영역에 먼저 도포되는 제1접착층과,
   상기 인쇄회로기판에 도포되어 쉴드캔의 제1접착층과 접합되는 제2접착층;으로 이루어지며, 상기 제1접착층은 쉴드캔의 표면과 근접한 영역에 금속간화합물이 분포된 형태로 형성되어 있으며,
   상기 제1접착층은 알루미늄을 포함하며, 상기 알루미늄의 비율은 전체 금속간 화합물의 100중량부에 대하여 2 내지 30 중량부를 차지하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 쉴드캔 접합구조.
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