KR102082905B1

KR102082905B1 - Ｐｃｂ 어셈블리 컨포멀 코팅 방법

Info

Publication number: KR102082905B1
Application number: KR1020160112080A
Authority: KR
Inventors: 최진휘
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2020-02-28
Also published as: KR20180024971A

Abstract

PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법은, PCB에 부품을 실장하기 전에, 상기 부품의 표면에 컨포멀 코팅용 수지로 피복층을 형성하는 부품 피복층 형성 단계; 상기 부품을 PCB 상의 해당 위치에 배치하는 부품 배치 단계; 및 솔더링 과정을 통해, 상기 PCB 상의 해당 위치에 배치된 부품을 실장함과 동시에 상기 부품의 피복층을 용융시켜 컨포멀 코팅을 수행하는 컨포멀 코팅 단계를 포함함으로써, PCB에 실장되는 부품들의 구조나 위치, 컨포멀 코팅 설비의 공차 등으로 인해 PCB 어셈블리에 불완전한 코팅이 발생하는 현상을 방지하고 PCB 어셈블리의 제조 시간과 제조 비용을 절감한다.

Description

ＰＣＢ 어셈블리 컨포멀 코팅 방법{Conformal coating method for Printed Circuit Board assembly}

본 발명은 PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, PCB에 전자 부품들을 실장하여 완성되는 PCB 어셈블리에 컨포멀 코팅을 수행하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 컨포멀 코팅(conformal coating) 공정이란 PCB(Printed Circuit Board)에 전자 부품들을 실장하여 완성한 PCB 어셈블리의 표면에 소정 수지로 절연 보호 피막을 형성하는 공정을 말한다. 최근 시스템 자동화 경향에 따라 PCB 어셈블리에 자동으로 컨포멀 코팅을 수행하는 설비 기술이 지속적으로 소개되고 있다.

그러나, 국제 공개특허공보 WO 2005/046298, 한국 공개특허공보 10-2013-0055960 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 전자 부품들이 PCB에 실장된 상태, 즉 PCB 어셈블리가 완성된 상태에서 컨포멀 코팅을 수행하기 때문에, PCB에 실장된 전자 부품들의 구조나 위치, 컨포멀 코팅 설비의 공차 등으로 인해 불완전한 코팅이 발생하거나, 불필요한 부분에 컨포멀 코팅이 이루어지는 문제가 있다. 또한, 기존 기술들은 자동화 설비로 코팅할 수 없는 부분에 대해서는 수작업으로 컨포멀 코팅을 수행해야 하기 때문에, 제조 시간과 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, PCB에 실장되는 부품들의 구조나 위치, 컨포멀 코팅 설비의 공차 등으로 인해 PCB 어셈블리에 불완전한 코팅이 발생하는 현상을 방지하고 PCB 어셈블리의 제조 시간과 제조 비용을 절감하는 PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법은, PCB에 부품을 실장하기 전에, 상기 부품의 표면에 컨포멀 코팅용 수지로 피복층을 형성하는 부품 피복층 형성 단계; 상기 부품을 PCB 상의 해당 위치에 배치하는 부품 배치 단계; 및 솔더링 과정을 통해, 상기 PCB 상의 해당 위치에 배치된 부품을 실장함과 동시에 상기 부품의 피복층을 용융시켜 컨포멀 코팅을 수행하는 컨포멀 코팅 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨포멀 코팅용 수지는, 상기 솔더링 과정의 온도 범위에서 용융되는 수지일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 부품 피복층 형성 단계는, 상기 부품의 표면 중 상기 PCB의 배선과 전기적으로 접촉하는 부분을 제외한 표면에 상기 피복층을 형성하는 단계일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 부품 배치 단계는, 상기 부품을 상기 PCB에 접착시키거나 상기 PCB에 마련된 삽입 홀에 상기 부품의 단자를 삽입하여 배치하는 단계일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨포멀 코팅 단계는, SMT(Surface Mounting Technology)의 리플로우 솔더링(reflow soldering) 과정에서 발생하는 열을 이용하여 상기 부품의 피복층을 용융시키는 단계일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 PCB 어셈블리는, 상술한 방법을 이용하여 컨포멀 코팅될 수 있다.

본 발명에 따르면, PCB에 부품을 실장하기 전에 해당 부품의 표면에 컨포멀 코팅용 수지로 피복층을 형성하고, 부품 실장 공정에서 부품의 피복층을 용융시켜 컨포멀 코팅을 수행함으로써, PCB에 실장되는 부품들의 구조나 위치, 컨포멀 코팅 설비의 공차 등으로 인해 불완전한 코팅이 발생하는 현상을 방지하고 컨포멀 코팅의 품질을 개선할 수 있다.

또한, 부품 실장 공정의 솔더링 과정에서 발생하는 열을 이용하여 부품의 실장과 컨포멀 코팅을 동시에 수행함으로써, PCB 어셈블리의 컨포멀 코팅을 위한 추가 공정을 최소화하고 제조 시간과 제조 비용을 절감할 수 있다.

나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 여러 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 PCB 어셈블리의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 PCB 실장용 부품의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 컨포멀 코팅용 수지가 피복된 부품을 나타낸 평면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 부품의 A-A´부분을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4b에 도시된 부품이 실장된 PCB 어셈블리의 컨포멀 코팅 상태를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1에는 본 발명이 적용되는 PCB 어셈블리(100)의 일례를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, PCB 어셈블리(100)는 전기 배선이 패턴 형태로 형성된 PCB(Printed Circuit Board)(110) 상에, CPU(120), 여러 기능을 수행하는 반도체 칩들(130), 콘덴서(140), 커넥터(150), 그 밖에 다이오드나 저항 소자 등 다양한 전기·전자 부품들이 실장되어 조립된 조립체이다. 이와 같이, PCB 어셈블리(100)에는 작은 면적 안에 기하학적으로 다양한 크기와 구조를 가지는 많은 부품들이 포함되기 때문에, 기존의 자동화된 컨포멀 코팅 설비를 이용하여 컨포멀 코팅(conformal coating)이 수행될 경우, PCB(110)에 실장된 부품들의 구조나 위치, 컨포멀 코팅 설비의 공차 등으로 인해 미처 코팅이 되지 않거나 코팅을 수행할 수 없는 부분이 발생하게 된다.

본 발명에 따르면, PCB에 실장되는 부품들의 구조나 위치, 컨포멀 코팅 설비의 공차 등으로 인해 PCB 어셈블리에 불완전한 코팅이 발생하는 현상을 방지하고 PCB 어셈블리의 제조 시간과 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법이 흐름도로 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, PCB(110)에 부품을 실장하기 전에, 우선 상기 부품의 표면에 컨포멀 코팅용 수지로 피복층을 형성하는 부품 피복층 형성 단계가 수행될 수 있다(S210 내지 S230).

우선, 다양한 부품 제조 시스템을 통해 PCB에 실장될 각각의 전자 부품들이 제조될 수 있다(S210).

도 3에는 PCB 실장용 부품의 일례가 평면도로 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, PCB(110)에 실장될 전자 부품으로서 반도체 칩(300)이 제조될 수 있다. 이러한 반도체 칩(300)은 집적 회로를 포함하는 몸체(310)와 상기 몸체(310)에서 연장되는 도전성 단자(320)를 포함할 수 있다.

이와 같이, PCB 실장용 부품이 제조되면, 해당 부품에 컨포멀 코팅용 수지가 도포되어 해당 부품의 표면에 피복층이 형성될 수 있다(S220).

도 4a에는 본 발명의 일 실시예에 따라 컨포멀 코팅용 수지가 피복된 부품이 평면도로 도시되어 있다.

도 4b에는 도 4a에 도시된 부품의 A-A´부분이 단면도로 도시되어 있다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(300)이 제조되면, 다양한 피복 방식을 통해 상기 반도체 칩(300)의 표면에 컨포멀 코팅용 수지로 이루어진 피복층(400)이 형성될 수 있다. 예컨대, 각 부품의 피복층은 부품의 표면에 액상의 컨포멀 코팅용 수지를 토출시키는 스프레이 코팅(spray coating) 방식이나 플로우 코팅(flow coating) 방식, 또는 해당 부품을 액상의 컨포멀 코팅용 수지 용액에 일정 부분 침지시키는 딥 코팅(dip coating) 방식, 또는 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 방식 등 다양한 방식을 통해 형성될 수 있다.

이 경우, 컨포멀 코팅용 수지는, 차후 해당 부품을 PCB(110)에 실장하는 솔더링(soldering) 과정의 온도 범위에서 용융되는 수지일 수 있다. 즉, 부품의 표면에 도포되는 컨포멀 코팅용 수지는 해당 부품의 솔더링 과정에 적용되는 온도에 따라 달리 선택될 수 있다. 예컨대, 해당 부품의 솔더링 과정에 적용되는 온도가 250℃에서 300℃의 범위, 특히 290℃에서 300℃ 정도의 범위라면, 상기 컨포멀 코팅용 수지는 파릴렌 C(Parylene C) 또는 파릴렌 C의 혼합물로 구성될 수 있다.

그리고, 피복층이 형성된 부품은 피복층의 경화를 위해 소정 냉각 과정을 거칠 수 있다(S230).

이러한 부품 피복층 형성 단계는, 해당 부품의 표면 중 PCB의 배선과 전기적으로 접촉하는 부분을 제외한 표면에 피복층을 형성하는 단계일 수 있다. 예컨대, 도 4b에 도시된 반도체 칩(300)의 단자 하부면(322)과 같이 PCB의 배선과 전기적으로 접촉하는 부분에까지 피복층이 형성되면, PCB(110)와 반도체 칩(300) 간의 전기적 접촉 불량이 발생할 수 있으므로, 반도체 칩(300)의 단자 하부면(322)을 제외한 반도체 칩(300)의 표면에 피복층(400)이 형성될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 피복층이 형성된 부품을 PCB에 실장하기 위해, 해당 부품을 PCB 상의 해당 위치에 배치하는 부품 배치 단계가 수행될 수 있다(S240 내지 S260).

이러한 부품 배치 단계에는, PCB 어셈블리 설계 방식에 따라 표면 실장 기술인 SMT(Surface Mount Technology) 방식, 또는 삽입 실장 기술인 IMT(Insert Mount Technology) 방식이 적용될 수 있다. 즉, 상기 부품 배치 단계는, 해당 부품들을 PCB 표면에 접착시키거나 상기 PCB에 마련된 삽입 홀에 해당 부품의 단자나 리드를 삽입하여 배치하는 단계일 수 있다.

최근, 전기·전자 제품의 소형화 및 고집적화 경향에 따라 부품 실장을 위해 IMT 방식보다는 SMT 방식이 널리 적용되는 추세이다. 예컨대, SMT 방식이 적용되는 경우, 상기 부품 배치 단계는 소정 자동화 설비를 통해 PCB(110) 또는 부품에 부품 배치용 접착제가 도포되어(S240), 해당 부품이 PCB(110) 상의 해당 위치에 배치되고(S250), 접착제가 경화되면 부품 배치를 완료하는 단계일 수 있다(S260).

그 다음, 솔더링 과정을 통해, 상기 PCB 상의 해당 위치에 배치된 부품을 실장함과 동시에 상기 부품의 피복층을 용융시켜 컨포멀 코팅을 수행하는 컨포멀 코팅 단계가 수행될 수 있다(S270, S280).

즉, PCB에 배치된 부품들을 PCB에 완전히 실장하기 위해서는 각 부품들의 단자와 PCB의 배선을 결합시켜 전기적으로 연결하는 솔더링이 수행되어야 한다. 따라서, 부품들이 배치된 PCB는 소정 솔더링 온도로 가열될 수 있다(S270). 이와 같이 솔더링 온도로 가열됨에 따라, PCB 배선에 미리 공급된 솔더가 용융되어 솔더링이 수행되며, 그와 동시에 솔더링 과정에서 발생하는 열에 의해 해당 부품의 표면에 형성되었던 피복층이 용융되어 주변으로 확산됨으로써 컨포멀 코팅이 자동으로 이루어지게 된다(S280).

도 5에는 도 4b에 도시된 부품이 실장된 PCB 어셈블리의 컨포멀 코팅 상태가 단면도로 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상기 컨포멀 코팅 단계에 의해 반도체 칩(300)의 솔더링 과정과 컨포멀 코팅 과정이 동시에 수행될 수 있다.

이 경우, 상기 컨포멀 코팅 단계는, SMT의 리플로우 솔더링(reflow soldering) 과정에서 발생하는 열을 이용하여 해당 부품의 피복층을 용융시키는 단계일 수 있다. 상기 SMT의 리플로우 솔더링 과정은, 부품들이 배치된 PCB를 소정 열원으로 가열하여 PCB 배선 부분에 미리 공급된 솔더를 용융시킴으로써 해당 부품들을 PCB에 실장시키는 과정이다. 따라서, PCB(110)의 표면에 배치된 반도체 칩(300)의 단자(320)와 PCB(110)의 배선(112)은 리플로우 솔더링 과정을 통해 전기적으로 결합 및 고정된다. 이와 동시에, 반도체 칩(300)의 표면에 형성되었던 피복층(400)은, 상기 리플로우 솔더링 과정에서 발생하는 열에 의해 용융되어 주변으로 확산되고 솔더링 완료 후 다시 경화됨으로써, PCB 어셈블리의 컨포멀 코팅층을 형성하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, PCB에 부품을 실장하기 전에 해당 부품의 표면에 컨포멀 코팅용 수지로 피복층을 형성하고, 부품 실장 공정에서 부품의 피복층을 용융시켜 컨포멀 코팅을 수행함으로써, PCB에 실장되는 부품들의 구조나 위치, 컨포멀 코팅 설비의 공차 등으로 인해 불완전한 코팅이 발생하는 현상을 방지하고 컨포멀 코팅의 품질을 개선할 수 있다. 또한, 부품 실장 공정의 솔더링 과정에서 발생하는 열을 이용하여 부품의 실장과 컨포멀 코팅을 동시에 수행함으로써, PCB 어셈블리의 컨포멀 코팅을 위한 추가 공정을 최소화하고 제조 시간과 제조 비용을 절감할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.

지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

PCB 어셈블리를 컨포멀 코팅(conformal coating)하는 방법에 있어서,
PCB에 실장될 부품으로서 집적 회로를 포함하는 몸체와, 상기 몸체에서 상기 몸체의 외측으로 연장된 복수의 도전성 단자를 포함하는 반도체 칩을 제조하는 단계;
PCB에 상기 반도체 칩을 실장하기 전에, 상기 반도체 칩의 표면에 컨포멀 코팅용 수지로 피복층을 형성하는 부품 피복층 형성 단계;
상기 반도체 칩을 PCB 상의 해당 위치에 배치하는 부품 배치 단계; 및
솔더링 과정을 통해, 상기 PCB 상의 해당 위치에 배치된 상기 반도체 칩을 실장함과 동시에 상기 반도체 칩의 피복층을 용융시켜 컨포멀 코팅을 수행하는 컨포멀 코팅 단계를 포함하고,
상기 반도체 칩의 표면에 피복층을 형성하는 상기 컨포멀 코팅용 수지는, 파릴렌 C(Parylene C) 또는 파릴렌 C의 혼합물로 구성되고,
상기 부품 피복층 형성 단계는, 상기 반도체 칩의 표면 중 상기 PCB의 배선과 전기적으로 접촉하는 상기 반도체 칩의 도전성 단자 하부면을 제외한 표면에 상기 피복층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 부품 배치 단계는, 상기 반도체 칩에 접착제를 도포하는 단계; 및 상기 반도체 칩을 상기 PCB 상의 해당 위치에 배치하고 접착제를 경화하는 단계를 포함하는 PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법.
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제1항에 있어서,
상기 컨포멀 코팅 단계는, SMT(Surface Mounting Technology)의 리플로우 솔더링(reflow soldering) 과정에서 발생하는 열을 이용하여 상기 반도체 칩의 피복층을 용융시키는 단계인 것을 특징으로 하는 PCB 어셈블리 컨포멀 코팅 방법.
제1항 또는 제5항에 따른 방법을 이용하여 컨포멀 코팅된 PCB 어셈블리.