KR102099843B1 - 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 pcb 제작 장치 - Google Patents

패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 pcb 제작 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치는 Bare PCB를 안착시키는 안착부; 상기 Bare PCB의 표면을 절삭하여 인쇄회로패턴을 생성하는 절삭부 및 상기 인쇄회로패턴을 따라 예납(solder)를 토출하는 토출부가 일체형 구조로 형성된 절삭 및 토출부; 상기 절삭 및 토출부를 제1 방향 및 제2 방향으로 이송하고, 상기 안착부를 제3 방향으로 이송하는 3축 이송부; 및 각 부의 동작을 제어하는 구동 제어부를 포함한다.

Description

패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치{PCB APPARATUS FOR EXHAUSTING PATTERN AND DISCHARGING SOLDER AT THE SAME TIME}
본 발명은 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치에 관한 것이다.
일반적으로 각종 전자 장비에는 그 내부에 다수개의 PCB 기판이 내장되어 있으며, PCB 기판에는 다수 개의 전자소자들이 실장되어 있다.
최근 들어, 집적 기술이 향상됨에 따라 PCB 기판에는 더 작은 면적에 더욱 많은 전자 소자들이 높은 집적도로 실장되고 있다.
이러한 PCB 기판은 오디오, 휴대폰, 컴퓨터와 같은 단순 소비재 전자 제품뿐만 아니라, 산업 현장에서 사용하는 반도체 테스트 설비와 같은 각종 산업용 전자 장비에도 다수 개 내장되어 있으며, 산업용 전자 장비의 PCB 기판에도 많은 전자 소자들이 높은 집적도로 실장되고 있다.
PCB 기판에 실장되는 전자 소자들은 각종 다이오드, 전자 칩들을 포함하는데, 이러한 전자 소자들은 작동 과정에서 열을 발생시키며, 특히 최근에는 전자 소자들의 높은 집적도로 인해 더욱 많은 열이 발생하게 된다. 전자 소자들은 작동 온도에 많은 영향을 받으며 그 성능을 정상적으로 발휘하기 위해서는 작동 온도를 임계 온도 이하로 유지시켜주어야 한다.
전자 소자의 온도가 임계온도를 초과하게 되는 경우 전자 소자는 정상적으로 동작하지 않거나 고장나게 된다.
따라서, PCB 기판에는 실장된 전자 소자의 온도를 임계 온도 이하로 유지시켜 주기 위한 냉각 장치가 구되는 것이 일반적이다.
또한, 기존 PCB 기판은 동판을 산성 용액에 에칭하여 제작하거나, 대량 생산을 목적으로 특수 장비에서 만들어 졌고, PCB 재질도 에폭시, FR4 등 일반적으로 구하기 어렵고 또한, 가공이 어려워 제작이 용이하지 못하였다.
또한, 부품 위치를 잡을 때도 제작 비용이 높은 금속 마스트를 적용하여 페이스트를 도포하는 방식으로 진행되었다.
등록특허공보 제10-1603621호 (발명의 명칭: PCB 기판 냉각 장치 및 이의 제작 방법)
본 발명은 종래의 문제점을 해결할 수 있는 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치는 Bare PCB를 안착시키는 안착부; 상기 Bare PCB의 표면을 절삭하여 인쇄회로패턴을 생성하는 절삭부 및 상기 인쇄회로패턴을 따라 예납(solder)를 토출하는 토출부가 일체형 구조로 형성된 절삭 및 토출부; 제1 회전축, 제2 회전축 및 제3 회전축이 구비되고, 상기 절삭 및 토출부를 상기 제1 회전축을 따라 이송하는 제1 이송부를 이용하여 Y축 방향으로 이송하고,상기 제2 회전축을 따라 이송하는 제2 이송부를 이용하여 Z축 방향으로 이송하고, 상기 안착부를 상기 제3 회전축을 따라 이송하는 제3 이송부를 이용하여 X축 방향으로 이송하는 3축 이송부; 및 상기 절삭 및 토출부, 상기 3축 이송부의 동작을 제어하는 구동 제어부를 포함하고, 상기 절삭 및 토출부는 상기 Bare PCB를 절삭하면서, 상기 예납을 가열하여 절삭된 부분에 토출을 동시에 구현하기 위하여, 상기 제1 이송부를 통해 Y축 방향으로 이송되는 제1 프레임; 및 일측이 상기 제1 프레임의 공간에 위치하고, 상기 제2 이송부를 따라 Z축 방향으로 이동하는 제2 프레임을 포함하고, 상기 절삭부는 스텝모터; 상기 스텝모터의 하단에 구비된 커플러; 및 상기 커플러의 하단에 위치하고, IR(Infrared)을 출력하는 IR(Infrared) 출력부를 포함하고, 상기 토출부는 한쌍의 톱니형 회전롤을 통해 막대형 솔더를 Z축 방향으로 공급하는 솔더 공급부; 상기 막대형 솔더가 인입되면, 인입된 막대형 솔더를 기 설정된 온도로 가열하는 히팅부; 및 가열된 솔더를 일정 압으로 토출하는 디스펜서를 포함하고, 상기 제1 이송부는 상기 제1 회전축을 회전시켜 상기 제1 프레임을 상기 Y축 방향으로 이송시키는 제1 회전모터를 포함하고, 상기 제2 이송부는 상기 제2 회전축을 회전시켜 상기 제2 프레임을 상기 Z축 방향으로 이송시키는 제2 회전모터를 포함하고, 상기 제3 이송부는 상기 제3 회전축을 회전시켜 상기 안착부를 X축 방향으로 이송시키는 제3 회전모터를 포함하고, 상기 제1 프레임은 내부에 상기 제2 이송부를 감싸도록 형성된 구조체로, 상기 제2 회전축과 결속되고, 상기 제1 이송부 및 제3 이송부는 PCB 제작 장치의 하우징과 연결되되, 상기 제1 회전축 및 상기 제3 회전축은 상기 하우징과 연결되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치를 이용하면, PCB 패턴 가공과 예납을 같이 진행할 수 있어, 공정 비용 절감 및 공정시간을 단축시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 입체도이다.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 (a) Top view, (b) Left view, (c) Pront view, (d) Right view, (e) Rear view, (f) Bottom view를 나타낸 예시도이다.
도 4은 도 3의 (a)의 사시도이다.
도 5는 도 3의 (c)의 사시도이다.
도 6은 도 3의 (d)의 사시도이다.
도 7은 도 3의 (e)의 사시도이다.
도 8은 도 3의 (f)의 사시도이다.
도 9는 도 1의 절삭부의 구조를 보다 상세하게 나타낸 예시도이다.
도 10는 도 1의 토출부의 구조를 보다 상세하게 나타낸 예시도이다.
도 11은 도 10의 확대도이다.
도 12는 도 1에 도시된 PCB 제작 장치를 이용하여 패턴 절삭 및 예납 토출한 후, 부품을 실장한 PCB 기판을 나타낸 예시도이다.
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 더불어, 본 명세서에서 사용되는 용어 "클라이언트", "유저" 및 "사용자"는 종종 상호교환가능하게 사용될 수 있다. 더불어, 본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트" 및 "엘리먼트" 또한 종종 상호교환가능하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 입체도이고, 도 3은 도 2에 도시된 장치의 (a) Top view, (b) Left view, (c) Pront view, (d) Right view, (e) Rear view, (f) Bottom view를 나타낸 예시도이고, 도 4은 도 3의 (a)의 사시도이고, 도 5는 도 3의 (c)의 사시도이고, 도 6은 도 3의 (d)의 사시도이고, 도 7은 도 3의 (e)의 사시도이고, 도 8은 도 3의 (f)의 사시도이고, 도 9는 도 1의 절삭부의 구조를 보다 상세하게 나타낸 예시도이고, 도 10는 도 1의 토출부의 구조를 보다 상세하게 나타낸 예시도이고, 도 11은 도 10의 확대도이다.
먼저, 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치(100)는 안착부(110), 절삭 및 토출부(200), 3축 이송부(300) 및 구동 제어부(400)를 포함한다.
상기 안착부(110)는 Bare PCB(S)를 안착시키기 위한 수용 공간을 구비하다.
상기 절삭 및 토출부(200)는 일체형 구조로 제작되고, 상기 Bare PCB(S)의 표면을 절삭하여 인쇄회로패턴을 생성하는 절삭부(220) 및 절삭된 인쇄회로패턴을 따라 예납(solder)를 토출하는 토출부(210)를 포함할 수 있다.
상기 절삭 및 토출부(200)는 상기 Bare PCB를 절삭하면서, 상기 예납을 가열하여 절삭된 부분에 토출할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 9를 참조, 절삭부(220)는 스텝모터(221), 커플러(222) 및 IR 출력부(223)가 순착적으로 결합된 구조일 수 있고, IR 출력부(223)는 인쇄회로패턴 정보에 맞게 Bare PCB(S)의 표면을 IR을 출력하여 절삭한다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조, 상기 토출부(210)는 솔더 공급부(211), 히팅부(212) 및 디스펜서(213)가 순차적으로 결합된 구조을 가지며, 상기 솔더 공급부(211)는 한쌍의 톱니형 회전롤을 통해 막대형 솔더를 제1 방향(예컨대, 하부 방향)으로 공급한다.
상기 히팅부(212)는 내부에 상기 막대형 솔더가 인입되면, 인입된 막대형 솔더를 기 설정된 온도로 가열하여 용융시키는 기능을 한다.
상기 디스펜서(213)는 용융된 솔더를 일정 압으로 토출하는 기능을 한다.
한편, 상기 절삭 및 토출부(200)는 도 2를 참조하면, 제1 프레임(201) 및 제2 프레임(202)을 포함한다.
상기 제1 프레임(201)은 후술할 3축 이송부(300)의 제1 이송부(310)를 통해 제1 방향(예컨대, Y 축방향)으로 이송되고, 제2 프레임(202)은 상기 제1 프레임(201)의 내부에 구비되어, 상기 3축 이송부(300)의 제2 이송부(320)를 따라 제2 방향(Z축 방향)으로 이동하는 프레임일 수 있다.
다음으로, 상기 3축 이송부(300)는 절삭 및 토출부(200)를 제1 방향 및 제2 방향으로 이송하고, 안착부(110)를 제3 방향으로 이송시키는 기능을 한다.
상기 3축 이송부(300)는 제1 이송부(310), 제2 이송부(320) 및 제3 이송부(330)를 포함한다.
상기 제1 이송부(310)는 제1 회전축(311), 제1 회전모터(312) 및 제1 홀더(313)를 포함하고, 제1 홀더(313)는 제1 프레임과 제1 회전축 간에 구비되고, 제1 회전모터(312)가 제1 회전축(311)을 회전시키면, 제1 홀더(313)는 제1 회전축(311)의 나사산을 따라 상기 제1 방향(Y축 방향)으로 이송된다.
상기 제2 이송부(320)는 제2 회전축(321), 제2 회전모터(322) 및 제2 홀더(323)를 포함하고, 제2 홀더(323)는 제2 프레임과 제2 회전축 간에 구비되고, 제2 회전모터(322)가 제2 회전축(321)을 회전시키면, 제2 홀더(323)는 제2 회전축(321)의 나사산을 따라 상기 제2 방향(Z 축방향)으로 이송된다.
상기 제3 이송부(330)는 제3 회전축(331), 제3 회전모터(332) 및 제3 홀더(333)를 포함하고, 제3 홀더(333)는 안착부(110)와 제3 회전축(331) 간에 구비되고, 제3 회전모터(332)가 제3 회전축(331)을 회전시키면, 제3 홀더(333)는 제3 회전축(331)의 나사산을 따라 상기 제3 방향(X 축방향)으로 이송된다.
다음으로, 상기 구동 제어부(400)는 절삭 및 토출부(200)의 패턴 절삭 및 예납 토출 동작 및 3축 이송부(300)의 이송동작을 제어한다.
참고로, 상기 구동 제어부(400)는 작업자 단말과 유선 및 무선으로 통신하는 통신수단, 적어도 하나의 프로세싱 유닛 및 메모리를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 상기 메모리는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 구동 제어부(400)는 추가적인 스토리지를 포함할 수 있다. 스토리지는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지에는 인쇄회로패턴 정보, 토출정보, 절삭정보와 관련된 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있다. 또한, 스토리지에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛에 의해 실행되기 위해 메모리에 로딩될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치를 이용하면, PCB 패턴 가공과 예납을 같이 진행할 수 있어, 공정 비용 절감 및 공정시간을 단축시킬 수 있다는 이점이 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치
110: 안착부
200: 절삭 및 토출부 201: 제1 프레임
202: 제2 프레임 210: 토출부
211: 솔더 공급부 212: 히팅부
213: 디스펜서 220: 절삭부
221: 스텝모터 222: 커플러
223: IR 출력부 300: 3축 이송부
310: 제1 이송부 320: 제2 이송부
330: 제3 이송부 400: 구동 제어부

Claims (1)

  1. Bare PCB를 안착시키는 안착부;
    상기 Bare PCB의 표면을 절삭하여 인쇄회로패턴을 생성하는 절삭부 및 상기 인쇄회로패턴을 따라 예납(solder)를 토출하는 토출부가 일체형 구조로 형성된 절삭 및 토출부;
    제1 회전축, 제2 회전축 및 제3 회전축이 구비되고, 상기 절삭 및 토출부를 상기 제1 회전축을 따라 이송하는 제1 이송부를 이용하여 Y축 방향으로 이송하고,상기 제2 회전축을 따라 이송하는 제2 이송부를 이용하여 Z축 방향으로 이송하고, 상기 안착부를 상기 제3 회전축을 따라 이송하는 제3 이송부를 이용하여 X축 방향으로 이송하는 3축 이송부; 및
    상기 절삭 및 토출부, 상기 3축 이송부의 동작을 제어하는 구동 제어부를 포함하고,
    상기 절삭 및 토출부는 상기 Bare PCB를 절삭하면서, 상기 예납을 가열하여 절삭된 부분에 토출을 동시에 구현하기 위하여,
    상기 제1 이송부를 통해 Y축 방향으로 이송되는 제1 프레임; 및
    일측이 상기 제1 프레임의 공간에 위치하고, 상기 제2 이송부를 따라 Z축 방향으로 이동하는 제2 프레임을 포함하고,
    상기 절삭부는
    스텝모터;
    상기 스텝모터의 하단에 구비된 커플러; 및
    상기 커플러의 하단에 위치하고, IR(Infrared)을 출력하는 IR(Infrared) 출력부를 포함하고,
    상기 토출부는
    한쌍의 톱니형 회전롤을 통해 막대형 솔더를 Z축 방향으로 공급하는 솔더 공급부;
    상기 막대형 솔더가 인입되면, 인입된 막대형 솔더를 기 설정된 온도로 가열하는 히팅부; 및
    가열된 솔더를 일정 압으로 토출하는 디스펜서를 포함하고,
    상기 제1 이송부는 상기 제1 회전축을 회전시켜 상기 제1 프레임을 상기 Y축 방향으로 이송시키는 제1 회전모터를 포함하고,
    상기 제2 이송부는 상기 제2 회전축을 회전시켜 상기 제2 프레임을 상기 Z축 방향으로 이송시키는 제2 회전모터를 포함하고,
    상기 제3 이송부는 상기 제3 회전축을 회전시켜 상기 안착부를 X축 방향으로 이송시키는 제3 회전모터를 포함하고,
    상기 제1 프레임은 내부에 상기 제2 이송부를 감싸도록 형성된 구조체로, 상기 제2 회전축과 결속되고, 상기 제1 이송부 및 제3 이송부는 PCB 제작 장치의 하우징과 연결되되, 상기 제1 회전축 및 상기 제3 회전축은 상기 하우징과 연결되는 것을 특징으로 하는 패턴 절삭 및 예납 토출을 동시에 구현하는 PCB 제작 장치.
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