KR102488077B1 - 세라믹 베어링을 사용한 셀렉티브 솔더링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융된 용융납을 분출시켜 납땜하는 셀렉티브 솔더링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융납을 펌핑시키는 임펠라의 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로 세라믹 베어링을 사용하여 베어링의 교체 주기를 현저하게 늘린 셀렉티브 솔더링 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 셀렉티브 솔더링 장치는 용융납이 저장되는 납저장조가 구비되는 하우징; 상기 납저장조에 회전가능하게 구비되는 임펠라; 상기 임펠라의 회전에 의해 상승되는 용융납을 기판으로 분출시키는 노즐;을 포함하여 이루어지는 셀렉티브 솔더링 장치에 있어서, 상기 임펠라의 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로 세라믹 베어링을 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

세라믹 베어링을 사용한 셀렉티브 솔더링 장치{SOLDERING DEVICE}

본 발명은 용융된 용융납을 분출시켜 납땜하는 셀렉티브 솔더링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융납을 펌핑시키는 임펠라의 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로 세라믹 베어링을 사용하여 베어링의 교체 주기를 현저하게 늘린 셀렉티브 솔더링 장치에 관한 것이다.

CPU, 메모리 등 반도체소자는 인쇄회로기판에 솔더링 공정을 통하여 실장된다.

솔더링는 방식에 따라서 솔더크림 및 리플로어를 이용하는 방식과 웨이브 방식, 용융된 용융납을 분출시켜 솔더링 공정을 수행하는 셀렉티브 솔더링 방식 등 다양한 방식이 있다.

이들 중에서 셀렉티브 솔더링 방식은 비접촉 솔더링 수요의 증가에 따라서 그 관심이 급증하고 있다.

셀렉티브 솔더링 장치는 등록특허 10-2101455 "셀렉티브 솔더링 장치", 공개특허 10-2021-0020373 "셀렉티브 솔더링 장치" 등에서 보는 바와 같이, 용융납이 저장된 납저장조와, 납저장조에서 회전하여 용융납을 펌핑시키는 임펠라와, 임펠라에 의해 펌핑되는 용융납을 기판으로 분출시키는 노즐을 포함하여 이루어진다.

종래기술에 따른 셀렉티브 솔더링 장치에서 임펠라의 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로 DU(저망간강) 베어링을 주로 사용하고 있는데, DU 베어링은 사용 수명이 약 2~4개월로 주기적으로 교체해야 하는 부품이다.

DU 베어링의 짧은 수명으로 인해 자주 교체해야하는 번거로움과 비용이 증가한다.

본 발명은 이처럼 종래기술이 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 임펠라의 샤프트를 회전지지하는 베어링으로 세라믹 베어링을 사용하여 교체의 번거로움과 비용의 증가를 방지하고, 홀더와 커버를 통해 세라믹 베어링으로 이물질이 침투하지 않도록 하여 세라믹 베어링의 수명을 더 늘리고, 하우징의 납저장조와 덮개를 풀림 방지형 볼트 어셈블리로 체결하여 덮개가 비의도적으로 분리되는 것을 방지한 셀렉티브 솔더링 장치를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 세라믹 베어링을 사용한 셀렉티브 솔더링 장치는

용융납이 저장되는 납저장조가 구비되는 하우징;

상기 납저장조에 회전가능하게 구비되는 임펠라;

상기 임펠라의 회전에 의해 상승되는 용융납을 기판으로 분출시키는 노즐;을 포함하여 이루어지는 셀렉티브 솔더링 장치에 있어서,

상기 임펠라의 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로 세라믹 베어링을 사용하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 샤프트가 관통하는 관통홀과, 상기 세라믹 베어링이 안착되는 안착홈이 형성된 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 샤프트의 외주연을 감싸며 상기 홀더의 개구부를 덮어 이물질의 침투를 차단하는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 하우징은 상기 납저장조를 형성하는 본체와, 상기 본체의 상부에 결합되어서 상기 납저장조를 덮는 덮개를 포함하고,

상기 본체에는 나사공이 형성되고, 상기 덮개에는 통과홀과 상기 통과홀 보다 큰 내경을 갖는 다각형 구조의 다각홈이 형성되고,

상기 본체의 나사공과 상기 덮개의 통과홀 및 다각홈에는 풀림 방지형 볼트 어셈블리가 체결되되,

상기 풀림 방지형 볼트 어셈블리는

상기 통과홀을 통과하며 상기 나사공에 나사결합되는 핀부와, 상기 핀부의 후방에 구비되고, 상기 다각홈의 내경 보다 작은 외경을 갖는 헤드부와, 상기 헤드부의 후면에 형성되는 공구홈과, 상기 헤드부의 측면에 형성되는 가이드홈과, 상기 가이드홈의 후방으로 상기 헤드부의 외주면에 형성되는 제1톱니부를 포함하는 고정볼트와,

상기 다각홈에 끼움 가능한 다각면 구조의 몸체와, 상기 몸체의 내부에 형성되어 상기 헤드부가 내삽되는 삽입홀과, 상기 삽입홀의 후방으로 상기 몸체의 내주면에 형성되고, 상기 제1톱니부와 치합되는 제2톱니부와, 상기 몸체의 전방에서 내측으로 돌출형성되어서, 상기 가이드홈을 따라 전후진하는 가이드돌기를 포함하는 고정너트로 구성되어서,

상기 고정볼트의 핀부를 상기 납저장조의 나사공에 나사결합시킨 후에, 상기 고정너트의 몸체를 덮개의 다각홈으로 밀어넣으면 몸체의 회전이 방지되고, 상기 제1톱니부와 제2톱니부의 치합으로 상기 고정볼트의 풀림이 방지되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 세라믹 베어링을 사용한 셀렉티브 솔더링 장치는 임펠라의 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로 내구성이 뛰어난 세라믹 베어링을 사용함으로써 베어링의 교체 주기가 현저하게 연장되고, 세라믹 베어링은 홀더와 덮개로 감싸 이물질의 침투를 방지하여 교체 주기가 한 번 더 연장되고, 용융납이 저장되는 납저장조와 덮개를 풀림 방지형 볼트 어셈블리로 체결하여 임펠라의 회전에 따른 진동으로 덮개가 분리되는 것을 방지한 셀렉티브 솔더링 장치로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 셀렉티브 솔더링 장치의 사시도.
도 2는 도1의 부분 절개 사시도.
도 3은 도2에서 베어링을 요부로 하는 도면.
도 4는 베어링, 홀더, 커버 및 와셔를 보여주는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 풀림 방지형 볼트 어셈블리의 구조를 보여주는 도면.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 세라믹 베어링을 사용한 셀렉티브 솔더링 장치에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 솔더링 장치(D)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도1과 도2에 도시된 바와 같이, 하우징(10)과, 상기 하우징(10)에 구비되는 노즐(40), 용융납을 펌핑 및 상승시키기 위한 임펠라(20), 노즐(40) 외면에 이격 배치되는 버퍼튜브(60)를 포함하여 이루어진다.

각각의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 하우징(10)은 내부에 납저장조(17)가 형성된 본체(11)와, 상기 본체(11) 상부에 구비되어 상기 납저장조(17)를 덮는 덮개(13)로 이루어진다.

상기 하우징(10)의 형상은 도면에 도시된 바와 같이 사각형의 부재로 이루어지는 것이 일반적이나 다른 모양으로 이루어지는 것도 가능하다.

상기 임펠라(20)는 상기 하우징(10)의 중앙부에 구비되고, 회전하여 상기 납저장조(17)에 저장되는 용융납을 펌핑 및 상승시켜 상기 노즐(40)을 통하여 외부로 분출시킨다.

상기 임펠라(20)는 원통형의 드럼(21)과, 상기 드럼(21) 단부에 구비되는 복수의 날개(23)로 이루어진다.

상기 날개(23)는 일정한 각도로 경사지게 배치되어 상기 드럼(21) 외면에 채워지는 용융납을 상부방향으로 상승시킬 수 있도록 한다.

상기 임펠라(20)를 회전시키는 구동수단(30)은 샤프트(31)와, 상기 샤프트(31)를 회전시키는 구동모터(33)와, 상기 샤프트(31)가 관통하며 샤프트의 회전을 가이드하는 가이드블럭(35)으로 이루어진다.

상기 샤프트(31)는 상기 하우징(10)의 본체(11) 바닥을 관통하여 수직방향으로 구비되고, 이 샤프트(31) 단부에 구동모터(33)가 연결되어 있으며, 상기 구동모터(33)는 하우징(10)의 하부측 외부에 구비되어 샤프트(31)를 회전시킨다.

상기 가이드블럭(35)은 상기 임펠라(20)의 드럼(21)의 내부로 삽입되어서 드럼(21)의 회전을 가이드하고, 상기 샤프트(31)의 상단은 상기 드럼(21)에 결합되어서 드럼(21)을 회전시킨다.

상개 샤프트(31)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(51)이 상기 가이드블럭(35)의 상부에 구비된다.

본 발명은 상기 베어링(51)으로 내구성이 높아 마모에 강한 세라믹 베어링을 사용하여, 수명을 늘려 교체 주기를 연장한다.

상기 세라믹 베어링(51)은 내륜과 외륜, 그리고 그 사이에 개재되어서 내륜의 회전을 돕는 볼로 구성된다.

상기 세라믹 베어링(51)으로 이물질이 침입하여 세라믹 베어링(51)이 손상되는 것을 방지하기 위해 본 발명은 홀더(53)와 커버(55)를 도입하였다.

상기 홀더(53)는 하부 외면에 상기 가이드블럭(35)에 스크류결합되는 나사산(531)이 형성되고, 내부에는 상기 샤프트(31)가 관통하는 관통홀(533)이 형성되고, 상부 내부에는 상기 세라믹 베어링(51)이 안착되는 안착홈(533)이 형성되고, 하부에는 나사산(531)의 스크류결합이 풀리지 않도록 하는 와셔(57)가 구비된다.

상기 커버(55)는 상기 샤프트(31)가 관통하고, 상기 홀더(53)의 개구부, 즉, 안착홈(533)을 덮어서, 이물질이 안착홈(533) 내부로 침투하지 않도록 한다.

상기 노즐(40)은 상기 임펠라(20)의 상부에 구비된다. 상기 노즐(40)은 용융납을 외부로 분출시키는 분출구(41)와, 상기 임펠라(20)를 내부에 수용하는 챔버(45)와, 상기 챔버(45)에서 펌핑되는 용융납을 상기 분출구(41)로 유도하는 노즐베이스(43)를 포함하여 이루어진다.

상기 분출구(41)로 분출된 용융납 중에서 일부는 분출구(41)와 노즐베이스(43)의 외면을 따라 흘러 납저장조(17)로 유입되어 순환될 수 있도록 이루어진다.

본 발명은 상기 납저장조(17)에 구비되는 용융납이 납땜을 위하여 이동동작 시 발생하는 흔들림이나 용융납이 낙차할 때 생기는 충격에 의해 슬로싱 현상이 일어나는 것을 억제하여 분진발생을 최소화 하기 위해서 버퍼튜브(60)가 구비된다.

슬로싱 현상이란 구조물의 동요에 의해 기름이나 밸러스트수 등의 유체 액면이 탱크 내에서 동요하는 현상을 말한다.

상기 버퍼튜브(60)는 노즐(40)을 통하여 분출된 용융납이 노즐(40)외면을 따라 흘러 납저장조(17)로 유입될 때, 2단으로 낙차를 주어 낙차속도를 줄여 분진발생을 최소화 한다.

상기 버퍼튜브(60)는 원통형으로 이루어져서, 상기 노즐베이스(43)을 감싸고, 노즐베이스(43)와 사이에 낙수부(61)를 형성한다. 그리고 낙수부(61)에 채워지는 용융납이 낙수홀(63)을 통하여 납저장조(17)에 유입될 수 있도록 이루어진다.

상기 노즐(40)을 통해 분출되는 용융납은 노즐(40) 외면을 따라 상기 낙수부(61)에 먼저 채워지고, 낙수부(61)의 수위가 올라가면 상기 낙수홀(63)을 통하여 외벽부 외측의 납저장조(17)로 유입됨에 따라, 노즐(40) 상부에서 바로 납저장부로 유입되는 방식에 비하여 낙차 높이를 감소시켜 분진 발생을 최소화 한다.

상기 하우징(10)에서 상기 납저장조(17)를 덮는 덮개(13)는 본체(11)의 상부에 볼트로 결합되는데, 임펠라(20)의 회전에 따른 진동이 지속적으로 가해져서 볼트가 서서히 풀리게 된다.

이에 본 발명은 풀림 방지형 볼트 어셈블리(100)를 이용해 본체(11)와 덮개(13)를 안정적으로 고정결합시켜서, 비의도적으로 풀리는 것을 방지한다.

도5를 참조하면, 상기 덮개(13)에는 통과홀(14)과 다각형 구조의 다각홈(15)이 형성되고, 상기 본체(11)에는 나사공(12)이 형성된다.

상기 풀림 방지형 볼트 어셈블리(100)는 고정볼트(110)와 고정너트(120)로 구성된다.

상기 고정볼트(110)는 상기 덮개(13)의 통과홀(14)을 통과하며 상기 본체(11)의 나사공(12)에 나사결합되는 핀부(111)와, 상기 핀부(111)의 후방에 구비되며 상기 다각홈(15)의 내경 보다 작은 외경을 갖는 헤드부(112)를 포함한다. 그리고 상기 헤드부(112)의 후면에는 드라이버나 렌치와 같이 공구가 결합되는 공구홈(113)이 형성되고, 상기 헤드부(112)의 측면에는 가이드홈(114)이 형성되고, 상기 가이드홈(114)의 후방으로 상기 헤드부(112)의 측면 외주면에는 제1톱니부(115)가 형성된다.

상기 고정너트(120)는 상기 덮개(13)의 다각홈(15)에 끼움 가능한 다각면 구조의 몸체(121)와, 상기 몸체(121)의 내부에 형성되어 상기 헤드부(112)가 내삽되는 삽입홀(122)과, 상기 삽입홀(122)의 후방으로 상기 몸체(121)의 내주면에 형성되고 상기 제1톱니부(115)와 치합되는 제2톱니부(125)와, 상기 몸체(121)의 전방에서 내측으로 돌출형성되어서 상기 가이드홈(114)에 배치되어서 가이드홈(114)을 따라 전후진 가능한 가이드돌기(124)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 상기 풀림방지형 볼트 어셈블리(100)가 덮개(13)와 본체(11)를 체결하여 고정시키는 과정은 아래와 같다.

먼저, 가이드돌기(124)를 가이드홈(114)에서 승강시키면 제1톱니부(115)와 제2톱니부(125)는 치합이 해제되고, 이 상태에서 고정볼트(110)는 고정너트(120)의 영향을 받지 않고 회전이 가능하다.

제1톱니부(115)와 제2톱니부(125)가 치합되지 않은 상태에서 고정볼트(110)의 핀부(111)를 다각홈(15)과 통과홀(14)을 통과시키고, 공구를 공구홈(113)에 맞추고 고정볼트(110)를 회전시켜 핀부(111)가 보스(23)의 나사공(12)에 나사결합되도록 한다.

핀부(111)의 나사결합이 완료된 후에 고정너트(120)를 다각홈(15)으로 밀어넣으면 몸체(121)의 다각면이 다각홈(15)에 안치되어서 몸체(121)는 회전을 할 수 없게 된다.

또한, 고정너트(120)의 제2톱니부(125)와 고정볼트(110)의 제1톱니부(115)가 치합되어서 고정볼트(110)는 회전할 수 없게 된다.

이처럼 고정너트(120)는 다각홈(15)에 의해 회전이 제한되고, 고정볼트(110)는 제1톱니부(115)와 제2톱니부(125)의 치합에 의해 회전이 제한되어서, 고정볼트(110)의 풀림이 방지된다.

고정너트(120)는 다각홈(15)으로 밀어넣은 후에 캡(130)을 다각홈(15)에 결합시키면 고정너트(120)의 비의도적인 후진을 방지할 수 있다.

상기 덮개(13)와 본체(11)를 분리시킬 때에는, 캡(130)을 다각홈(15)에서 이탈시키고, 고정너트(120)를 다각홈(15)에서 이탈시킨 후에 고정볼트(110)를 회전시켜 쉽게 풀 수 있다. 캡(130)과 고정너트(120)를 다각홈(15)에서 간편하게 이탈시킬 수 있도록 이들에는 이탈용핀을 삽입시킨 후에 잡아당길 수 있도록 하는 이탈홈이 형성될 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조 및 구성을 갖는 솔더링 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

D : 솔더링 장치
10 : 하우징 11 : 본체
13 : 덮개 17 : 납저장도
20 : 임펠라 21 : 드럼
23 : 날개 30 : 구동수단
31 : 샤프트 33 : 구동모터
40 : 노즐 41 : 분출구
43 : 노즐베이스 51 : 세라믹 베어링
53 : 홀더 55 : 커버
57 : 와셔 60 : 버퍼튜브
61 : 낙수부 63 : 낙수홀
100 : 풀림방지 볼트 어셈블리 110 : 고정볼트
120 : 고정너트 130 : 캡

Claims (4)

1. 용융납이 저장되는 납저장조가 구비되는 하우징;
   상기 납저장조에 회전가능하게 구비되는 임펠라;
   상기 임펠라의 회전에 의해 상승되는 용융납을 기판으로 분출시키는 노즐;을 포함하여 이루어지는 셀렉티브 솔더링 장치에 있어서,
   
   상기 임펠라의 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링으로 세라믹 베어링을 사용하고,
   
   상기 하우징은 상기 납저장조를 형성하는 본체와, 상기 본체의 상부에 결합되어서 상기 납저장조를 덮는 덮개를 포함하고,
   상기 본체에는 나사공이 형성되고, 상기 덮개에는 통과홀과 상기 통과홀 보다 큰 내경을 갖는 다각형 구조의 다각홈이 형성되고,
   상기 본체의 나사공과 상기 덮개의 통과홀 및 다각홈에는 풀림 방지형 볼트 어셈블리가 체결되되,
   
   상기 풀림 방지형 볼트 어셈블리는
   상기 통과홀을 통과하며 상기 나사공에 나사결합되는 핀부와, 상기 핀부의 후방에 구비되고, 상기 다각홈의 내경 보다 작은 외경을 갖는 헤드부와, 상기 헤드부의 후면에 형성되는 공구홈과, 상기 헤드부의 측면에 형성되는 가이드홈과, 상기 가이드홈의 후방으로 상기 헤드부의 외주면에 형성되는 제1톱니부를 포함하는 고정볼트와,
   상기 다각홈에 끼움 가능한 다각면 구조의 몸체와, 상기 몸체의 내부에 형성되어 상기 헤드부가 내삽되는 삽입홀과, 상기 삽입홀의 후방으로 상기 몸체의 내주면에 형성되고, 상기 제1톱니부와 치합되는 제2톱니부와, 상기 몸체의 전방에서 내측으로 돌출형성되어서, 상기 가이드홈을 따라 전후진하는 가이드돌기를 포함하는 고정너트로 구성되어서,
   상기 고정볼트의 핀부를 상기 납저장조의 나사공에 나사결합시킨 후에, 상기 고정너트의 몸체를 덮개의 다각홈으로 밀어넣으면 몸체의 회전이 방지되고, 상기 제1톱니부와 제2톱니부의 치합으로 상기 고정볼트의 풀림이 방지되는 것을 특징으로 하는 세라믹 베어링을 사용한 셀렉티브 솔더링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 샤프트가 관통하는 관통홀과, 상기 세라믹 베어링이 안착되는 안착홈이 형성된 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 베어링을 사용한 셀렉티브 솔더링 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 샤프트의 외주연을 감싸며 상기 홀더의 개구부를 덮어 이물질의 침투를 차단하는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 베어링을 사용한 셀렉티브 솔더링 장치.
4. 삭제

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