KR102472239B1 - 표면실장용 서포트의 실장 구조 - Google Patents

표면실장용 서포트의 실장 구조 Download PDF

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Abstract

대향하는 대상물을 지지하기 위한 표면실장용 서포트의 실장 구조가 개시된다. 상기 서포트는, 일정 체적을 갖는 몸체; 판 형상의 고정부재; 및 상기 몸체의 하면과 상기 고정부재의 상면을 접착하는 접착제를 포함하며, 몸체와 접착제는 전기절연성으로 리플로우 솔더링에 대응하는 내열성을 갖고, 고정부재는 리플로우 솔더링이 가능한 전기전도성의 금속 재질로 구성된다. 서포트는 회로기판에 리플로우 솔더링에 의해 실장되며, 외부로부터 몸체의 측면 방향으로 힘이 가해지면, 적어도 몸체가 고정부재로부터 분리되고, 고정부재는 회로기판에 실장을 유지하여 잔류한다.

Description

표면실장용 서포트의 실장 구조{Mount structure for SMD Support}
본 발명은 표면실장용 서포트의 실장 구조에 관한 것으로, 특히 서포트가 외력을 받아 회로기판으로부터 분리되어도 서포트에 의한 회로기판의 전기적 단락을 방지하도록 하는 기술에 관련한다.
빛을 방출하는 LED와 같은 발광 소스가 실장된 회로기판의 상부에는 시야각을 넓히고 콘트라스트를 높이기 위한 필름이나 도광판과 같은 광학기능 부재(이하, 광학부재라 함)가 사용된다.
이때, 회로기판에 실장된 LED와 광학부재가 접촉하지 않도록 하면서 빛 반사 등을 최소화하도록 광학부재를 기구적으로 지지하는 표면실장용 서포트가 회로기판에 리플로우 솔더링에 의해 설치된다.
예를 들어, 본 출원인은 공개특허 2020-0117264에서 광학부재 지지용 서포트를 제안하였으며, 해당 공개 특허는 본 발명에 참조로 포함된다.
상기의 공개 특허에서, 다수 개의 몸체가 사출에 의해 일체로 돌출되어 배열된 시트의 하면에 내열 접착제를 개재하여 구리박을 접착한 다음 이를 정해진 사각형의 크기로 다이싱으로 절단하여 서포트를 제조하는데, 다이싱 소에 의한 회전 절단으로 절단 부위의 외관이 매끄럽지 않고 접착제 및/또는 구리박이 절단면에서 돌출되어 버(Burr)가 형성되기 용이하며 절단에 따른 공정 비용이 비싸다는 단점이 있다.
또한, 베이스와 프레스에 의해 일정한 형상을 갖는 고정부재를 인서트 몰딩하거나 인서트 끼움을 하여 서포트를 제조할 수 있는데, 금형이 많이 들고 제조 비용이 많이 들며, 고정부재의 형상에 의해 최소한의 치수로 제조하기 어렵고 모든 부위를 원형의 형상으로 제조하기 어려워 방향에 따라 광학 특성이 달라질 수 있고 리플로우 솔더링 시 흔들림이나 뒤틀림 등이 발생할 수 있다는 단점이 있다.
상기의 공개 특허에서, 전기전도성의 고정부재는 구리박, 구리합금박 또는 철합금박으로 구성되어 전기전도성을 구비하고 리플로우 솔더링에 의해 회로기판에 실장되고, 접착제를 개재하여 플라스틱 재료로 구성된 전기절연성의 몸체가 회로기판 위로 돌출된다.
이러한 구조에서, 외부로부터 인가되는 힘이 서포트에 전달되는 경우, 서포트가 회로기판으로부터 분리될 수 있는데 세 가지의 경우를 예측할 수 있다.
첫째, 몸체와 고정부재가 접착제에 의해 접착된 상태를 유지하면서 회로기판으로부터 분리되거나, 둘째, 고정부재의 일부는 회로기판에 실장되고 몸체와 고정부재의 나머지 일부는 접착제에 의해 접착을 유지하면서 회로기판으로부터 분리되거나, 셋째, 고정부재는 회로기판에 여전히 실장되고 몸체만 분리되거나 몸체에 접착제의 일부 또는 전부가 접착된 상태로 분리될 수 있다.
그런데 몸체에 고정부재의 적어도 일부가 접착된 상태로 회로기판으로부터 분리되는 경우 전기전도성의 고정부재가 회로기판의 도전패턴 사이에서 전기적 단락(short)을 일으킬 수 있다.
또한, 분리된 몸체에 접착제가 접착된 경우 접착제가 전기전도성이면 접착제에 의해서도 회로기판에서 전기적 단락을 일으킬 수 있다.
본 발명의 목적은 외부의 힘에 의해 회로기판으로부터 분리되더라도 서포트의 구성 부분에 의한 회로기판의 전기적 단락을 방지할 수 있는 서포트의 실장 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 방향성을 갖지 않는 표면실장용 서포트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광학 특성이 좋고 신뢰성 있는 표면실장용 서포트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 솔더링 강도가 좋고 리플로우 솔더링이 신뢰성이 있고 릴 테이핑이 용이한 표면실장용 서포트를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 대향하는 대상물을 지지하기 위한 표면실장용 서포트의 실장 구조로서, 상기 서포트는, 일정 체적을 갖는 몸체; 판 형상의 고정부재; 및 상기 몸체의 하면과 상기 고정부재의 상면을 접착하는 접착제를 포함하며, 상기 몸체와 상기 접착제는 전기절연성으로 리플로우 솔더링에 대응하는 내열성을 갖고, 상기 고정부재는 리플로우 솔더링이 가능한 전기전도성의 금속 재질로 구성되고, 상기 서포트는 회로기판에 리플로우 솔더링에 의해 실장되며, 실장된 후 외부로부터 상기 몸체의 측면 방향으로 일정 이상의 힘이 가해지면, 상기 몸체가 상기 고정부재로부터 분리되고 상기 고정부재는 상기 회로기판에 실장을 유지하여 잔류하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 서포트의 실장 구조에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 접착제는 고무 접착제이고, 상기 접착제의 인열 강도가 상기 리플로우 솔더링에 의한 솔더의 인열 강도보다 작아 상기 몸체에 가해지는 힘에 의해 상기 접착제가 찢어져서 상기 접착제가 상기 몸체의 하면과 상기 고정부재의 상면에 각각 잔류한 상태로 상기 몸체가 상기 고정부재로부터 분리될 수 있다.
바람직하게, 상기 고무 접착제는, 상기 고무 접착제에 대응하는 액상의 고무가 상기 몸체와 상기 고정부재 사이에 개재된 상태에서 열 또는 자외선 경화에 의해 고체로 변환되어 형성된다.
바람직하게, 상기 접착제는 에폭시 접착제이고, 상기 접착제의 파괴 강도가 상기 리플로우 솔더링에 의한 솔더의 파괴 강도보다 작아 상기 몸체에 가해지는 힘에 의해 상기 접착제가 깨져서 상기 접착제가 상기 몸체의 하면과 상기 고정부재의 상면에 각각 잔류한 상태로 상기 몸체가 상기 고정부재로부터 분리될 수 있다.
바람직하게, 상기 에폭시 접착제는, 상기 에폭시 접착제에 대응하는 액상의 에폭시가 상기 몸체와 상기 고정부재 사이에 개재된 상태에서 열 또는 자외선 경화에 의해 고체로 변환되어 형성된다.
바람직하게, 상기 고정부재는 수평방향으로 굴곡이 없는 평면으로 되고 상기 몸체로부터 직경 방향으로 돌출되지 않으며, 에칭에 의해 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 몸체의 외면은 백색이거나 투명하고 매끄럽고 광택을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 접착제에 의해 상기 몸체와 상기 고정부재는 서로 이격되어 접촉하지 않는다.
바람직하게, 상기 전기절연성은 108오옴(Ω) 이상이고 상기 전기전도성은 0.1오옴(Ω) 이하일 수 있다.
바람직하게, 상기 고정부재의 중심 부분에 융기부가 형성되고, 상기 융기부에 대응하는 위치에 대응하는 형상으로 상기 몸체의 하면에 홈이 형성되고 이들 사이에 상기 접착제가 개재될 수 있다.
바람직하게, 상기 고정부재는 하면 가장자리를 따라 위로 연장된 측벽이 형성되어 캡(cap) 형상으로 구성되고, 상기 측벽이 상기 몸체의 하단 인접 부분을 감싸 상기 접착제에 의해 접착될 수 있다.
바람직하게, 상기 몸체가 상기 고정부재로부터 분리될 때, 상기 접착제의 적어도 일부가 상기 몸체에 접착될 수 있다.
본 발명에 의하면, 몸체와 접착제 모두 전기절연성이기 때문에 외부의 힘에 의해 분리된 몸체는 회로기판의 회로패턴 사이에 개재되어도 전기적 단락을 야기하지 않는다.
또한, 서포트의 형상이 방향성을 갖지 않기 때문에 리플로우 솔더링 작업이 신뢰성이 있고 광학 특성이 우수하며 릴 테이핑 및 제조가 용이하고 경제적이다.
또한, 몸체의 하면의 형상과 동일 또는 약간 작은 형상을 갖는 평면상의 고정부재에 의해 리플로우 솔더링이 신뢰성이 있어 솔더링 후 서포트의 높이나 형상이 균일하며 솔더링 강도가 크다.
또한, 고정부재는 수평 방향으로 굴곡없는 평면으로 되고 몸체로부터 직경방향으로 돌출되지 않아 릴 테이핑 및 취급이 용이하다.
또한, 고정부재를 평면으로 된 얇은 금속박을 에칭에 의해 형성함으로써 고정부재의 원자재 손실을 최소화하는 등 제조 비용을 줄일 수 있고, 고정부재를 위한 고가의 금형이 필요 없고, 액상의 접착제를 사용하여 접착하므로 비용이 많이드는 인서트나 기구적 조립공정이 필요 없어 결과적으로 제조 공정이 간단하여 제조 비용이 적게 들며 비교적 작은 치수의 서포트를 경제성 있게 용이하게 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 광학 부재 지지용 표면실장용 서포트를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 표면실장용 서포트의 몸체가 고정부재로부터 분리된 상태를 보여준다.
도 3(a)과 3(b)은 각각 본 발명의 변형 예에 의한 표면실장용 서포트를 나타낸다.
도 4(a)와 4(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 표면실장용 서포트를 나타낸다.
도 5(a)와 5(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 표면실장용 서포트를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 표면실장용 서포트를 나타낸다.
이하에서는 설명의 편의상 주로 LED TV 등 광학 디스플레이에 적용되는 광학 부재를 지지하는 용도의 표면실장용 서포트를 예를 들어 설명하나 본 발명은 이에 한정되지 않고 광학적으로 투명한 폴리머 기판, 폴리머 필름 등에 적용될 수 있음은 물론이다.
표면실장용 서포트(100)는, 내열성 몸체(120), 몸체(120)의 하면에 결합하는 고정부재(110), 및 몸체(120)와 고정부재(110)를 접착하는 내열성 접착제(130)로 이루어진다.
접착제(130)는 고정부재(110)와 몸체(120) 사이를 완전하게 채워 몸체(120)와 고정부재(110)가 서로 이격되어 접촉하지 않는다.
표면실장용 서포트(100)는 캐리어에 릴 포장되어 제공되고, 이후 몸체(120)의 상면(123)이나 원추면(121)에서 진공 픽업되어 회로기판의 솔더 패턴 위에 형성된 솔더 크림 위에 고정부재(110)가 장착된 후 리플로우 솔더링에 의해 솔더링 된다.
몸체(120)는, 가령 리플로우 솔더링에 대응할 수 있는 내열성과 강도를 갖는 플라스틱 재료로 이루어지고 108 오옴(Ω) 이상의 전기절연성을 갖는다.
또한, 서포터(100)로서의 광학 특성이 좋게 백색을 띄거나 투명으로 형성되고 빛의 난반사 방지 등을 위해 외면이 광택을 갖도록 매끄럽게 형성될 수 있다.
예를 들어, 몸체는 가령 LED를 패킹하는 재료와 유사할 수 있으며 에폭시 수지, 폴리아미드수지, 폴리이미드수지, 실리콘 수지 또는 유리 등일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 바람직하게 몸체(120)의 기계적 경도는 광학부재에 사용되는 폴리에스터 필름이나 도광판 등의 경도와 유사할 수 있으나 이에 한정되지는 않고 통상의 탄성과 신축성이 있는 고무의 경도보다는 높은 것이 바람직하다.
백색을 띄거나 투명으로 형성되고 외면이 광택을 갖도록 매끄럽게 형성된 몸체(120)는 인접하여 위치한 LED에서 발생하는 빛에 의해 형성되는 그림자 등으로 인해 광학 특성이 저하하는 것을 최소화할 수 있다.
이 실시 예에서, 몸체(120)의 형상은 하면이 상면보다 넓고 하면에서 상면으로 갈수록 수평 단면적이 줄어드는 원추형으로 형성되는데, 광학적 특성을 고려하지 않는 경우 수평 단면이 반달 또는 사각형을 이루는 기둥 형상, 또는 튜브 형상으로 형성될 수 있다.
몸체(120)는, 가령 사출 공정에 의해 제조되는데, 몸체(120)의 상면(123)은 수평하게 형성되어 대상물과 수평으로 접촉하도록 할 수 있고, 경사를 이루는 원추면(121)과 상면(123) 사이의 경계는 일정한 곡률 반경의 곡면을 이룰 수 있다.
몸체(120)의 픽업은 몸체(120)의 크기에 따라 픽업장치의 노즐이 상면(123)에 접촉되어 픽업이 이루어지거나, 노즐 내부에 몸체(123) 일부가 들어가 원추면(121)에서 픽업이 이루어질 수 있는데, 원추면(121)이 매끄럽게 형성되어 진공 픽업이 쉽게 이루어진다.
이 실시 예와 같이, 몸체(120)의 상면(123)이 수평면으로 다소 넓게 형성되는 경우 광학부재와의 접촉 면적을 크게 하여 지지하는 광학부재와 신뢰성 있는 접촉을 제공하기 용이하다. 이러한 형상의 상면(123)은 몸체(120)를 사출하여 제조할 때 가스(Gas) 빼기를 용이하게 하여 몸체(120)를 경제성 있고 신뢰성 있게 제공할 수 있다는 장점도 있다.
몸체(120)의 하면도 수평으로 평면을 이루고, 이 실시 예에서 상면과 하면 모두가 원형을 이루고 있어 몸체(120)의 하면과 같은 크기와 형상을 갖는 고정부재(110)와 함께 서포트(100)를 구성한다. 그 결과, 제조된 서포트(100)는 서포트(100)의 회전 대칭축인 수직 중심선에 대해 회전 대칭되어 방향성을 갖지 않기 때문에 리플로우 솔더링 작업이 용이하고 광학 특성이 좋고 릴 테이핑 및 제조가 용이하다.
선택적으로, 몸체(120)의 하단에 인접하여 측면이 수직면을 이루는 스커트부(skirt)(122)를 형성할 수 있다.
스커트부(122)에 의해 리플로우 솔더링 시 흔들림이나 뒤틀림이 최소화 되고 릴 테이핑 및 취급 시 몸체(120)의 하면의 손상을 최소화 할 수 있고 릴 테이핑 및 취급이 용이하다.
스커트부(122)의 높이는 후에 설명하는 수용 홈의 깊이, 광학 특성 또는 리플로우 솔더링 시의 서포터의 무게 등을 고려하여 설정할 수 있다.
고정부재(110)는, 구리 포일, 구리합금 포일, 스테인레스스틸 포일 등을 포함하는 금속 포일(foil)과 같이 두께가 얇은 평판 형상의 금속 재질로 구성되며, 가령 두께는 0.01mm 내지 0.06mm일 수 있으나 이에 한정되지 않지만 바람직하게 구리 포일일 수 있다.
금속 재질로 구성되는 고정부재(110)는 전기전도성을 가지면, 가령 전기전도성은 0.1오옴(Ω) 이하일 수 있다.
고정부재(110)의 외부로 노출되는 솔더링 면은 솔더 크림에 의한 리플로우 솔더링이 용이하게 주석이 도금될 수 있다.
고정부재(110)는 바람직하게 화학적 에칭에 의해 한 번에 다수 개가 배열을 이루도록 형성된다. 이 경우에 고정부재(110)를 제조하고 배열하기 위한 고가의 금형이 필요없어 제조 비용이 적게 들고 원자재 손실을 최소화할 수 있으며 고정부재(110)를 평면으로 제공하기 용이하다.
고정부재(110)는 바람직하게 몸체(120)의 하면과 같은 형상이고, 동일하거나 다소 작은 크기를 가지며 솔더링 온도에 대응하는 내열성을 갖는 접착제(130)에 의해 몸체(120)의 하면에 접착된다.
바람직하게, 고정부재(110)는 제조가 용이하고 솔더링 강도가 좋게 방향성이 없는 원형이고 릴 테이핑 및 취급이 용이하게 직경방향에서 몸체(120)의 하면으로부터 돌출되지 않는다.
접착제(130)는 탄성과 신축성을 갖는 실리콘고무 접착제일 수 있는데 이에 한정되지 않고 탄성과 신축성이 필요 없는 경우 에폭시 접착제가 사용될 수 있는데, 각각 실리콘고무 접착제나 에폭시 접착제에 대응하는 액상의 실리콘고무나 에폭시 수지가 열 또는 자외선 경화에 의해 고체로 변환되어 형성될 수 있다.
고정부재(110)가 몸체(120)의 하면에 비해 너무 작으면 솔더링 강도에 문제가 될 수 있기 때문에, 가령 직경 대비 20% 범위 내에서 몸체(120)의 하면보다 작을 수 있다.
특별히 한정되지는 않지만, 접착제(130)의 두께는 0.02mm 내지 0.15mm일 수 있고 접착제(130)가 실리콘고무인 경우에 경도는 Shore A 30 내지 75일 수 있다. 접착제(130)의 두께가 몸체(120)의 높이의 1/5 이상인 경우 제조가 어려워 접착제(130)의 두께는 용도에 적합하게 결정한다.
고정부재(110)의 직경이 몸체(120)의 하면의 직경보다 작은 경우, 접착제(130)의 일부는 고정부재(110)의 가장자리의 측벽에 더 형성되어 접착력을 증가할 수 있으나 릴 테이핑 시 등의 작업성을 고려하여 이 경우에도 접착제(130)는 몸체(120)의 하면에서 직경방향으로 돌출되지 않는다.
접착제(130)가 탄성과 신축성을 갖는 실리콘고무 접착제이고 두께가 두껍고 경도가 낮은 경우, 리플로우 솔더링 후 서포트(100)가 지지하는 광학부재에 외부로부터 인가되는 힘을 수용하거나 완충작용을 할 수 있다.
예를 들어, 다수의 서포트(100)가 도광판 등의 광학부재에 의해 전체적으로 눌릴 때 서포트 자체의 높이 공차에 의해 또는 리플로우 솔더링 공정 중에 생기는 서포트의 높이 편차에 의해 다수의 서포트의 높이가 다소 다르더라도 탄성을 갖는 접착제(130)가 이를 일부 수용하거나 완충작용을 할 수 있다.
또한, 리플로우 솔더링 후 일부 서포트가 수평 방향으로 다소 불균형하게 장착됨으로써 수직방향으로 지지하는 광학부재가 서포트에 가하는 힘에 편차가 생기더라도 접착제(130)가 신축하거나 완충작용을 하여 서포트가 광학부재를 보다 균일하게 지지하도록 할 수 있다.
접착제(130)로 액상의 실리콘고무나 에폭시 수지를 경화하여 사용하므로 양산성 및 품질 균일성이 우수하고, 배열된 다수 개의 고정부재(110)의 한 면 위에 액상의 실리콘고무나 에폭시 수지를 스크린 인쇄에 의해 도포할 수 있어 제조 효율이 좋고 제조 경비가 적게 든다.
또한, 접착제(130)의 두께를 일부 조정하여 각각 다른 높이를 갖는 몸체를 제공할 수 있어, 높이에 따른 별도의 금형을 제공하지 않고도 유사한 높이의 서포트를 경제성 있게 제공할 수 있다는 이점이 있다.
접착제(130)의 두께는 스크린 인쇄를 위한 마스크(Mask)의 두께와 액상의 접착제의 점도에 의해 조정이 가능하다.
이 실시 예의 표면실장용 서포트에 의하면, 몸체(120)는 하면에서 상면으로 갈수록 직경이 작아지는 원추형이어서 빛이 반사되는 면적이 위로 갈수록 작아지는데, LED가 일정한 높이로부터 위로 빛을 방출하기 때문에 실제로 몸체(120)에 부딪히는 빛의 양은 줄어든다.
이에 더하여, 몸체(120)의 원추면(121)이 광택을 구비하여 매끄럽게 형성되어 있어 LED로부터 방출된 빛이 원추면(121)을 감아 돌아 진행하여 회절이 발생하게 된다.
상기와 같이, 몸체(120)의 원추면(121)에 부딪히는 빛의 양이 줄어들고, 몸체(120)의 원추면(121) 주위로 빛의 회절이 일어남으로써 광학부재에 표면실장용 서포트(100)의 그림자를 최소화 할 수 있다. 그 결과, 표면실장용 서포트(100)에 의한 광학 품질의 저하를 방지할 수 있다.
이 실시 예에 의하면, 서포트(100)의 형상이 방향성을 갖지 않기 때문에 리플로우 솔더링 작업이 용이하고 광학 특성이 우수하며 릴 테이핑 및 제조가 용이하고 경제적이다.
또한, 몸체(120)의 하면과 같거나 다소 작은 크기의 고정부재(110)를 에칭에 의해 다수 개를 한꺼번에 제작한 후 액상의 접착제를 고정부재(110) 위에 도포하고경화하여 몸체(120)에 접착하기 때문에 종래와 같이 다이싱 소에 의한 절단 공정이 필요하지 않아 생산성이 좋고 버가 생기지 않아 광학특성이 좋고 신뢰성이 있다.
또한, 고정부재(110)를 위한 고가의 금형이 필요 없고, 액상의 접착제를 사용하여 접착하므로 비용이 많이 드는 인서트나 기구적 조립 공정이 필요 없어 결과적으로 제조 공정이 간단하여 제조 비용이 적게 들며 비교적 작은 치수의 서포트(100)를 용이하게 제공할 수 있다.
인서트 사출이나 기구적 조립으로 서포트를 제조하면 고정부재(110)의 형상은 평면이 아니라 돌출 부위가 존재하기 때문에 이에 따른 서포트의 광학 특성이 저하되고 솔더링 강도 등에 방향성이 있다는 단점이 있다.
도 2는 본 발명의 표면실장용 서포트의 몸체가 고정부재로부터 분리된 상태를 보여준다.
서포트(100)는 회로기판(10)의 회로패턴(12) 위에 리플로우 솔더링에 의해 실장되어 광학부재(20)와 같은 대상물을 접촉하여 지지한다.
외부로부터 서포트(100)에 힘이 가해져 몸체(120)의 측면 방향으로 힘이 인가되면, 도 2의 원 안에 나타낸 것처럼, 몸체(120)의 하면과 고정부재(110)의 상면에 각각 접착제(130)가 잔류하는 상태에서 몸체(120)가 고정부재(110)로부터 분리된다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 접착제(130)가 고무 접착제인 경우, 접착제(130)의 인열 강도가 리플로우 솔더링에 의한 솔더의 인열 강도보다 작아 몸체(120)에 가해지는 힘에 의해 접착제(130)가 찢어져서 접착제(130)가 몸체(120)의 하면과 고정부재(110)의 상면에 잔류한 상태로 몸체(120)가 고정부재(110)로부터 분리된다.
또한, 접착제(130)는 에폭시 접착제인 경우, 접착제(130)의 파괴 강도가 리플로우 솔더링에 의한 솔더의 파괴 강도보다 작아 몸체(120)에 가해지는 힘에 의해 접착제(130)가 깨져서 접착제(130)가 몸체(120)의 하면과 고정부재(110)의 상면에 잔류한 상태로 몸체(120)가 고정부재(110)로부터 분리된다.
상기한 것처럼, 몸체(120)와 접착제(130)는 모두 전기절연성이기 때문에 분리된 몸체(120)는 회로패턴(12) 사이에 개재되어도 전기적 단락을 야기하지 않는다.
도 2에 도시된 것과 달리, 접착제(130)가 모두 고정부재(110)에 접착되거나 몸체(120)에 접착된 상태로 몸체(120)가 고정부재(110)로부터 분리될 수도 있는데, 어느 경우에도 회로패턴(12) 사이의 전기적 단락은 보장할 수 있다.
이하, 서포트(100)를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
솔더링 온도에 대응하는 내열 폴리머 수지를 사출하여 위로 갈수록 직경이 줄어드는 원추형의 백색의 몸체(120)를 제작한다.
일정한 폭을 갖는 구리 포일을 점착제를 개재하여 베이스 필름 위에 올려 놓고 구리 포일을 화학적으로 에칭하여 몸체(120)의 하면과 같거나 그보다 20% 이내로 작은 크기를 갖는 다수 개의 원형 고정부재(110)가 배열되도록 한다.
이후 각 고정부재(110) 위에 접착제(130)에 대응하는 액상의 접착제를 스크린 인쇄에 의해 균일한 두께로 도포한다.
여기서, 구리 포일 대신에 다른 금속 포일을 적용할 수 있고, 구리 포일의 하면은 주석이 도금될 수 있는데, 이 경우 내부식성이 좋고 리플로우 솔더링 시 솔더링이 용이하다.
이후 몸체(120)의 원추면(121)이나 상면(123)에서 진공 픽업하여 액상의 접착제 위에 몸체(120)의 하면을 올려놓아 적층체를 형성한다.
이때, 몸체(120)를 정렬하여 고정부재(110)가 직경방향에서 몸체(120)의 하면으로부터 돌출되지 않도록 한다.
고정부재(110)가 몸체(120)의 하면보다 작은 경우, 고정부재(110)의 가장자리에서 삐져나간 일부의 접착제는 고정부재(110)의 측벽을 감싸 몸체(120)와 고정부재(110)의 접착강도를 오히려 향상시킬 수 있다. 액상의 접착제의 점도를 조정하여 접착제의 두께나 고정부재의 가장자리로부터 빠져나가는 양을 조정할 수 있다.
이어, 적층체를 오븐에 넣거나 연속적으로 오븐을 통과하면서 일정 온도에서 액상의 접착제를 열 경화하거나 자외선 경화하여 액상의 접착제를 고상의 접착제(130)로 만들어 몸체(120)와 고정부재(110)를 접착하여 서포트(100)를 제조한다.
바람직하게, 열 경화인 경우에 액상의 접착제의 경화 온도는 100℃ 내지 200℃일 수 있고 경화 시간은 1분 내지 30분일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
이와 같이 액상의 실리콘고무 접착제는 열 경화에 의해 고상의 실리콘고무 접착제가 되어 몸체(120)와 고정부재(110)를 신뢰성 있게 강하게 접착하고, 경화 된 접착제(130)는 온도에 의해 다시 용융되지 않아 이후 제공되는 리플로우 솔더링 시에도 신뢰성 있는 접착력을 유지한다.
이와 같이, 접착제(130)가 실리콘고무 접착제(130)인 경우에 접착제(130)는 탄성과 신축성을 구비하여 서포트(100)가 대향하는 대상물에 의해 눌릴 때 탄성과 신축성을 갖고 대상물과 접촉하여 신뢰성 있는 접촉을 제공해준다.
이후, 몸체(120)와 고정부재(110)가 접착된 적층체를 베이스 필름으로부터 분리하여 본 발명의 표면실장용 서포트(100)를 제공한다.
여기서 서포트(100)의 하면인 고정부재(110)는 수평방향으로 평면을 이루어 이후 제공되는 리플로우 솔더링 시 흔들림이나 뒤틀림이 적고 솔더링 강도가 좋다.
이후, 서포트(100)는 릴 캐리어 포켓에 포장되고 공급되어 이후 회로기판에 진공 픽업되어 리플로우 솔더링이 된다.
이러한 서포트(100)는 방향성이 없으며 소형의 치수로 경제성 있게 제공될 수 있다는 장점이 있다.
도 3(a)과 3(b)은 각각 본 발명의 변형 예에 의한 표면실장용 서포트를 나타낸다.
이 실시 예에서, 몸체(320, 420)의 높이는 몸체(320, 420)의 하면 직경의 대략 2배 정도가 되어 원추면은 더욱 급격한 경사를 갖는다.
또한, 몸체(320, 420)의 상단은 대략 구형상으로 형성된다.
이러한 구조에 의하면, 높이에 비해 폭이 좁으므로 몸체(320, 420)의 체적이 적어 광학 성능이 향상되며 회로기판의 실장 면적이 좁아도 된다는 이점이 있다.
또한, 고정부재(310, 410)와 몸체(320, 420)의 하면은 같은 원형으로 이루어지는데, 고정부재(310, 410)의 직경이 몸체(320, 420)의 하면의 직경보다 작아 고정부재(310, 410)의 가장자리와 몸체(320, 420) 하면의 가장자리 사이에 단차가 형성된다.
바람직하게, 접착제(330, 430)의 가장자리는 고정부재(310, 410)의 가장자리와 일치하도록 개재되나 이에 한정하지는 않는다.
이 실시 예에서, 고정부재(310, 410)의 직경이 몸체(320, 420)의 하면의 직경보다 작은 것을 보여주고 있지만, 고정부재(310, 410)의 직경과 몸체(320, 420) 하면의 직경이 같도록 할 수 있음은 물론이다.
이러한 단차가 발생하는 이유는 고정부재(310, 410)의 치수가 몸체(320, 420)의 치수보다 작거나 각 구성부분의 치수 공차 및 제조 공정의 공차에 의해 발생한다.
또한, 도 3(b)과 같이, 서포트(400)의 높이가 비교적 높고 몸체(420)의 하면이 비교적 좁은 경우 스커트부(422)의 높이를 적절히 조정하여 적용할 수 있다.
여기서, 광학 특성을 좋게 하기 위해 스커트부(422)의 높이는 몸체(420)의 전체 높이의 1/5 이하일 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
도 4(a)와 4(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 표면실장용 서포트를 나타낸다.
이 실시 예에서, 몸체(520)의 하면 중앙에는 수용 홈(540)이 형성되고, 수용 홈(540)의 바닥 중앙에는 몸체(520)를 사출한 후 생긴 게이트 자국(550)이 돌출 형성된다.
게이트 자국(550)은 말 그대로 몸체(520)를 형성하기 위해 금형 내부에 폴리머 수지를 주입하기 위한 입구를 말하며, 사출 후 절단되어 자국이 남게 된다.
수용 홈(540)과 게이트 자국(550)은 몸체(520)가 수직 중심선을 기준으로 회전 대칭을 이루기 용이하고 수축이 적게 몸체(520)의 하면 중앙에 형성한다.
이 실시 예에서, 수용 홈(540)의 깊이는 게이트 자국(550)을 충분히 수용할 수 있는 정도로 형성되어 게이트 자국(550)이 몸체(520)의 하면으로부터 돌출되지 않도록 한다.
바람직하게, 서포트(500)에서, 수용 홈(540)은 고정부재(510)에 의해 덮여 외부로 노출되지 않는다.
수용 홈(540)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 가령 측벽이 원추면(521)과 같은 경사를 이루거나 라운드지게 형성하여 사출 시 몸체(520)의 수축 변형을 최소화하거나 몸체(520)의 하면이 평면을 유지하기 용이하도록 하거나 또는 폴리머 수지의 주입이 용이하도록 할 수 있다.
예를 들어, 수용 홈(540)은 몸체(520)의 하면 중앙에 위치하고 수평 단면의 형상이 원형이고 수용 홈(540)의 입구의 면적은 몸체(520) 하면의 면적의 1/3 이하일 수 있다.
수용 홈(540)에 대향하는 위치에 있는 접착제(530)의 일부는 고정부재(510)와 몸체(520)의 접착을 위한 가압에 의해 수용 홈(540)의 내부로 밀려 들어가 다소 융기된 부분(532)을 형성한다.
즉, 진공 픽업된 몸체(520)를 액상의 접착제 위에 실장하는 과정에서 몸체(520)는 픽업도구에 의해 가압되어 몸체(520)의 하면 중앙에 형성된 수용 홈(540)에 대향하는 액상의 접착제의 일부는 수용 홈(540) 내부로 밀려 들어올 수 있다.
또한, 몸체(510)의 사출에 따른 게이트 자국(550)이 몸체(510)의 하면에 형성된 수용 홈(540)에 수용되고 하면보다 돌출되지 않고 평면으로 된 고정부재(510)에 의해 덮히므로 리플로우 솔더링 시 흔들림이나 뒤틀림이 최소화되어 리플로우 솔더링이 신뢰성이 있다.
도 5(a)와 5(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 표면실장용 서포트를 나타낸다.
도 5(a)를 보면, 고정부재(610)의 중심 부분에 가령 원형의 융기부(612)가 형성되고, 이에 대응하여 몸체(620)의 하면 중심 부분에 원형의 홈(622)이 형성되어 이들 사이에 접착제(630)가 개재되어 접착될 수 있다.
고정부재(610)의 융기부(612)는 판형상의 고정부재(610)의 하면에서 상면으로 프레스 가공하여 형성할 수 있으며, 원형으로 한정되지는 않는다.
이러한 구조에 의하면, 솔더링시 용융 솔더가 융기부(612) 내부로 유입되어 경화함으로써 솔더링 강도를 증가시킬 수 있다.
도 5(b)를 보면, 고정부재(710)는 캡(cap) 형상으로 형성되어 고정부재(710)의 하면 가장자리를 따라 위로 연장된 측벽(712)이 몸체(720)의 하단 인접 부분을 감싸기 때문에 접착제(730)에 의한 접착 강도가 더욱 향상된다.
본 발명에서 에칭과 사출에 의해서 제공되는 고정부재나 몸체의 형상이나 치수는 매우 다양하며 용도에 맞추어 설계 변경될 수 있으므로 고정부재나 몸체의 형상이나 치수는 본 발명의 목적에 맞게 해석되어야 하며 색상도 다양한 색상이 제공될 수 있음은 물론이다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.
100: 표면실장용 서포트
110: 고정 부재
120: 몸체
130: 접착제

Claims (15)

  1. 진공 픽업되어 회로 기판에 리플로우 솔더링에 의해 장착되어 대향하는 광학 부재 지지를 위한 표면실장용 서포트의 실장 구조로서,
    상기 서포트는,
    수직방향으로 회전 대칭을 이루는 원추형의 몸체;
    판 형상의 고정부재; 및
    상기 몸체의 하면과 상기 고정부재의 상면을 접착하는 접착제를 포함하며,
    상기 접착제의 인열 강도와 파괴 강도는 각각 리플로우 솔더링에 의한 솔더의 인열 강도나 파괴 강도보다 작고,
    상기 몸체와 상기 접착제는 전기절연성으로 리플로우 솔더링에 대응하는 내열성을 갖고, 상기 고정부재는 리플로우 솔더링이 가능한 전기전도성의 금속 재질로 구성되고,
    상기 서포트는 회로기판에 리플로우 솔더링에 의해 실장되며, 실장된 후 외부로부터 상기 몸체의 측면 방향으로 일정 이상의 힘이 가해지면, 상기 몸체가 상기 고정부재로부터 분리되고 상기 고정부재는 상기 회로기판에 실장을 유지하여 잔류하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 서포트의 실장 구조.
  2. 청구항 1에서,
    상기 접착제는 고무 접착제이고,
    상기 고무 접착제에 대응하는 액상의 고무가 상기 몸체와 상기 고정부재 사이에 개재된 상태에서 열 또는 자외선 경화에 의해 고체로 변환되어 형성된 것을 특징으로 하는 표면실장용 서포트의 실장 구조.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에서,
    상기 접착제는 에폭시 접착제이고,
    상기 에폭시 접착제에 대응하는 액상의 에폭시가 상기 몸체와 상기 고정부재 사이에 개재된 상태에서 열 또는 자외선 경화에 의해 고체로 변환되어 형성된 것을 특징으로 하는 표면실장용 서포트의 실장 구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에서,
    상기 고정부재는 수평방향으로 굴곡이 없는 평면으로 되고 상기 몸체로부터 직경 방향으로 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는 광학 부재 지지를 위한 표면실장용 서포트의 실장 구조.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 1에서,
    상기 고정부재의 중심 부분에 융기부가 형성되고, 상기 융기부에 대응하는 위치에 대응하는 형상으로 상기 몸체의 하면에 홈이 형성되고 이들 사이에 상기 접착제가 개재되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 서포트의 실장 구조.
  13. 청구항 1에서,
    상기 고정부재는 하면 가장자리를 따라 위로 연장된 측벽이 형성되어 캡(cap) 형상으로 구성되고, 상기 측벽이 상기 몸체의 하단 인접 부분을 감싸 상기 접착제에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 서포트의 실장 구조.
  14. 청구항 1에서,
    상기 몸체가 상기 고정부재로부터 분리될 때, 상기 접착제의 적어도 일부가 상기 몸체에 접착되는 것을 특징으로 하는 표면실장용 서포트의 실장 구조.
  15. 진공 픽업되어 회로 기판에 리플로우 솔더링에 의해 장착되어 대향하는 대상물을 지지하기 위한 표면실장용 서포트의 실장 구조로서,
    상기 서포트는,
    수직방향으로 회전 대칭을 이루는 원추형의 몸체;
    판 형상의 고정부재; 및
    상기 몸체의 하면과 상기 고정부재의 상면을 접착하는 접착제를 포함하며,
    상기 고정부재는 에칭에 의해 이루어지고 수평방향으로 평면이고,
    상기 접착제의 인열 강도와 파괴 강도는 각각 리플로우 솔더링에 의한 솔더의 인열 강도나 파괴 강도보다 작고,
    상기 몸체와 상기 접착제는 전기절연성으로 리플로우 솔더링에 대응하는 내열성을 갖고, 상기 고정부재는 리플로우 솔더링이 가능한 전기전도성의 금속 재질로 구성되고,
    상기 서포트는 회로기판에 리플로우 솔더링에 의해 실장되며, 실장된 후 외부로부터 상기 몸체의 측면 방향으로 일정 이상의 힘이 가해지면, 상기 몸체가 상기 고정부재로부터 분리되고 상기 고정부재는 상기 회로기판에 실장을 유지하여 잔류하는 것을 특징으로 하는 표면실장용 서포트의 실장 구조.
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