KR102569407B1

KR102569407B1 - 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트

Info

Publication number: KR102569407B1
Application number: KR1020210179414A
Authority: KR
Inventors: 김준식; 김영도; 최정식; 정태경; 박인호; 김승호
Original assignee: 주식회사 비에스테크닉스
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-08-22
Also published as: KR20230090548A

Abstract

본 발명은 유도가열을 이용한 솔더링 코일 및 지그 유니트에 관한 것으로서, 특히 솔더링 대상물 고정하는 지그 유니트와; 상기 솔더링 대상물에 구현된 패턴 회로를 유도 가열하여 상기 패턴 회로에 마운팅된 소자를 솔더링하는 자기유도코일을 포함하는 코일 유니트로로 이루어지고, 상기 자기유도코일은 나선형의 폐루프(Closed loop) 형태로 위쪽을 향해 여러 겹으로 적층되고 그 내부공간에는 다수의 소자가 배치되어, 다수의 소자에 대한 솔더링을 한 번에 균일한 품질을 갖도록 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트{Induction Heating Soldering Coil and Jig Unit}

본 발명은 유도가열을 이용한 솔더링 기술에 관한 것으로서, 특히 MID(Molded Interconnected Device) 부품에 구현된 패턴회로에 소자를 솔더링할 수 있는 유도가열을 이용한 솔더링 코일 및 지그 유니트에 관한 것이다.

현재 다양한 산업에서 부품 간 연결과 제어, 센싱 등의 모든 부분에서 전기 Circuit 이 적용된 회로가 반드시 필요하다.

종래의 회로를 구현하는 방식으로는 PCB, FPCB 기판에 소자를 솔더링하거나 와이어 하네스 조립 방식이 있다.

PCB의 경우, 가장 일반적인 전기 회로 방식으로 2D 형태로 전기 회로가 구현된 부분에 필요한 소자들을 솔더링하여 전기 회로화 하고 있다. 이 방식은 대부분의 산업에서 가장 많이 사용되고 있는 회로 구현 방식으로 포토레지스트에 의해 패턴을 기판에 구현하고, 메탈 마스크(Metal Mask) 또는 디스펜싱(Dispensing) 방식으로 솔더 페이스트를 적용 후에 소자를 마운팅해서 리플로우를 거쳐 완성된 기판을 제작할 수 있다.

최근에는 LDS(Laser Direct Structuring), Miptec(Microscopic Integrated Processing Technology) 기술이 적용된 MID(Molded Interconnected Device) 구조의 회로물이 소개되고 있다. MID의 경우, 플라스틱 베이스에 직접 회로를 구현하기 때문에 3D로 회로를 구현할 수 있으며 그로 인하여 공간 제한 및 설치에 매우 유리한 이점이 있다.

그런데, 리플로우 방식에 의해 MID 솔더링을 수행하는 경우에 MID 전체가 고온의 열을 제공하는 가열로를 통과하기 때문에 소재에 열적 데미지(damage)가 발생되어 제한된 소재만 사용해야 하는 한계가 있고, 또한 가열로의 공간상 제약으로 인해 높이가 다른 평면(2.5D)을 갖거나 또는 3차원 형상(3D)을 갖는 MID 구조의 회로물에 적용하기에 한계가 있다.

상술한 한계로 인하여 MID가 가지고 있는 3D 회로 구현의 매우 획기적인 솔루션인 장점에도 불구하고 솔더링의 제한으로 인해 산업에서 크게 활용되지 못하고 있는 실정이다.

한편, 종래의 솔더링 공법에 있어서, 대한민국 등록특허 제10-1576137호(이하, '특허문헌 1'이라 함, 명칭: 유도 가열 솔더링 장치)가 제안된 바 있다.

하지만, 상술한 특허문헌 1은 자기 코어 내부로 실납(solder wire)이 공급되고, 유도 가열 코일이 자기 코어에서 배출되는 납(solder wire)을 가열하여 용융시켜 이를 공급하는 기술로서, 본 발명이 적용되는 MID에 솔더 페이스트(solder paste)를 도포하여 소자를 직접 솔더링하는 방식과는 기본적인 차이가 있다.

그리고, 상술한 특허문헌 1 이외에 종래의 유도가열을 이용한 솔더링 장치는 다수개의 솔더링 대상물을 한 번에 처리하기 어려울 뿐만 아니라 균일하게 처리하지 못하는 한계가 있다.

등록특허 제10-1576137호

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 솔더링이 필요한 일정 영역만을 비접촉식의 유도가열 방식으로 국부적으로 가열하여 솔더링을 진행함으로써 열에 약한 부품에 가해지는 열적 데미지를 최소화할 수 있는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 다수의 솔더링 대상물을 한 번에 균일한 품질로 솔더링할 수 있는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트는 솔더링 대상물을 고정하는 지그 유니트; 및 상기 솔더링 대상물에 구현된 패턴 회로를 유도 가열하여 상기 패턴 회로에 마운팅된 소자를 솔더링하는 것으로, 폐루프 형태로 위쪽을 향해 여러 겹으로 적층되는 자기유도코일을 포함하는 코일 유니트;를 포함하되, 상기 자기유도코일의 내부공간에는 복수의 소자가 배치되어 복수 개의 소자를 한꺼번에 솔더링하는 것이다.

여기에서, 상기 자기유도코일의 내부공간에는 상기 솔더링 부분에 자속이 집중되도록 하는 복수의 자성체 코어가 직립 설치되어 복수 개의 소자를 보다 집중적으로 한꺼번에 솔더링하는 것이다.

그리고, 상기 자기유도코일이 외측면에 권취되고, 상기 자성체 코어가 삽입되는 코어 삽입홈이 형성된 코일 고정몸체;를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 코일 고정몸체의 외측면에는 상기 자기유도코일이 삽입되는 코일 삽입홈이 형성된다.

또한, 상기 자기유도코일은 내부에 냉각수로가 형성되어 냉각수가 공급된다.

또한, 상기 코일 고정몸체에는 상기 자성체 코어와 상기 자기유도코일을 연결하는 연통홀이 다수 형성된다.

여기에서, 상기 코일 고정몸체의 연통홀에는 방열시트가 설치되어, 상기 방열시트는 내측면이 상기 자성체 코어에 접촉되면서 외측면이 상기 자기유도코일과 접촉된다.

또한, 상기 코일 유니트는 상기 코일 고정몸체가 내장되는 몸체 지그와, 상기 몸체 지그의 전후방에 각각 설치되는 전면 지그 및 베이스 지그를 더 포함한다.

또한, 상기 전면 지그와 베이스 지그에는 상기 몸체 지그와 코일 고정몸체를 관통하여 상기 고정 지그를 향해 레이저를 조사하는 거리측정기가 설치된다.

또한, 상기 지그 유니트에는 상기 레이저를 감지하는 감지수단이 구비되어 상기 자성체 코어와 솔더링 부위의 정위치가 측정하는 수단이 더 구비된다.

또한, 상기 자성체 코어와 마주보는 고정 지그의 지점에 하부 자성체 코어가 설치된다.

또한, 상기 고정 지그는 바닥 플레이트와; 상기 바닥 플레이트의 상면 양측에 서로 마주보게 설치되고, 가이드홀이 형성된 한 쌍의 가이드 플레이트와; 상기 바닥 플레이트의 상면 양측에 서로 마주보게 설치되는 제1,2지지 플레이트와; 상기 한 쌍의 가이드 플레이트와 제1,2지지 플레이트 상단에 구비되고 삽입홀이 형성된 상부 플레이트와; 상기 제1지지 플레이트에 설치되는 스프링과; 상기 스프링에 연결되어 탄성력을 제공받고, 양단에 구비된 돌기가 상기 가이드홀에 끼워져 이동하는 가압 플레이트와; 상기 상부 플레이트의 삽입홀을 통해 상기 제2지지 플레이트와 가압 플레이트 사이에 배치되고, 상기 하부 자성체 코어가 설치되며, 상기 MID 부품을 고정하는 고정부재;를 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 고정부재는 상기 하부 자성체 코어가 설치되고, 상기 제2지지 플레이트와 가압 플레이트 사이에 다수개가 배치되되 상기 MID 부품이 배치되는 틈을 발생시키는 다수의 고정패널과; 상기 고정패널의 일측 끝단에 설치되어 상기 제2지지 플레이트와 접하는 마감패널;로 구성된다.

그리고, 상기 고정패널에는 다수의 자석이 설치되어 인접한 고정패널들이 자력에 의해 서로 밀착된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트는 자기유도코일을 사용하여 비접촉식으로 필요한 일부 영역만을 국부적으로 가열하여 솔더링을 진행함으로써, 종래의 리플로우 솔더링으로 불가능했던 MID 부품의 열적 손상문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 자기유도코일이 폐루프 형태로 적층되므로 자기장의 세기를 크게 하여 솔더링 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 자기유도코일에 자성체 코어를 추가하여 자속(자기 유도)을 집중함으로써 가열 효율성을 높일 수 있으며 솔더링 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 다수의 자성체 코어를 배치함으로써 다수의 솔더링 대상물에 대한 솔더링을 한 번에 균일한 품질을 갖도록 수행할 수 있는 이점이 있다.

또한, 자성체 코어에 냉각 및 방열 수단이 구비되어 자성체 코어의 열을 신속하게 방출할 수 있는 이점이 있다.

또한, 자기유도코일과 솔더 대상물과의 거리 및 위치를 정밀하게 제어할 수 있어 균질하고 품질 좋은 솔더링을 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트를 함께 보인 도.
도 3은 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 지그 유니트를 보인 도.
도 4는 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 코일 유니트를 분해한 도.
도 5는 도 4에 도시된 자기유도코일과 코일 고정몸체를 분해한 도.
도 6은 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트에서 자성체 코어와 하부 자성체 코어를 보인 도.
도 7은 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 지그 유니트에서 고정패널과 MID 부품(예:스마트폰 외관 케이스)을 보인 도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트를 함께 보인 도이고, 도 3은 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 지그 유니트를 보인 도이며, 도 4는 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 코일 유니트를 분해한 도이고, 도 5는 도 4에 도시된 자기유도코일과 코일 고정몸체를 분해한 도이다.

그리고 도 6은 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트에서 자성체 코어와 하부 자성체 코어를 보인 도이고, 도 7은 본 발명에 의한 유도가열 솔더링 지그 유니트에서 고정패널과 MID 부품(예:스마트폰 외관 케이스)을 보인 도이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 유도가열 솔더링장치는 크게 자기유도코일이 설치되는 코일 유니트(90)와 솔더링 대상물이 고정되는 지그 유니트(10)로 구분되되, 1개의 자기유도코일로 다수의 소자(P) 또는 다수의 MID 부품(M)을 한꺼번에 솔더링하는 것이다.

상기 지그 유니트(10)는 자기유도코일(20)의 하측에 배치되어 비접촉식으로 가열되는 MID(Molded Interconnected Device: 회로 패턴이 형성된 사출물) 부품(M)을 고정한다.

이러한 지그 유니트(10)에는 하부 자성체 코어(10a)가 설치된다. 하부 자성체 코어(10a)가 설치되는 정확한 지점은 MID 부품(M)에서 솔더링이 필요한 소자(P)의 아래쪽이다. 따라서, 자성체 코어(30)와 하부 자성체 코어(10a)는 소자(P)의 솔더링 시에 상하방향으로 서로 마주보게 되고 이 마주보는 지점에 자속이 집중된다. 지그 유니트(10)에 대한 보다 상세할 설명은 후술하기로 한다.

상기 코일 유니트(90)는 자기유도코일(20) 및 상기 자기유도코일(20) 내부 공간에 배치되는 복수의 자성체 코어(30)와, 상기 자기유도코일(20)이 설치되는 코일 고정몸체(40)와, 상기 코일 고정몸체(40)가 내장되는 몸체 지그(50)와, 상기 몸체 지그(50)의 전후방에 각각 설치되는 전면 지그(60) 및 베이스 지그(70)와, 상기 전면 지그(60)와 베이스 지그(70)에 설치되는 거리측정기(80)를 포함하여 구성된다.

상기 자기유도코일(20)은 전자기 유도에 의해 전기에너지를 열에너지로 변화시키기 위하여 고주파 공급유닛(미도시)과 연결되고, MID 부품(M)에서 상측으로 일정거리 이격된 곳에서 솔더링이 필요한 MID 부품(M)의 일정영역을 비접촉 상태에서 국부적으로 가열한다. 따라서 자기유도코일(20)은 MID 부품(M)에 구현된 패턴 회로를 유도 가열하여 패턴 회로에 마운팅된 소자(P)를 솔더링한다.

이러한 자기유도코일(20)은 나선형의 폐루프(Closed loop) 형태로 위쪽을 향해 다수의 턴(turn)으로 적층된다. 이렇게 자기유도코일(20)이 폐루프 형태로 적층됨으로써 자기유도코일(20)의 내부공간(20a)에는 일정 높이를 가지면서 밀폐된 공간을 이루는 중공의 자속 통로가 형성된다. 이때, 자기유도코일(20)의 내부공간(20a)은 복수의 자성체 코어(30)가 배치될 수 있는 면적으로 이루어진다.

또한, 자기유도코일(20)은 튜브 형태로 형성되어 열부하를 방지하기 위한 냉각수가 공급되는 냉각수로(21)가 내부에 형성될 수 있다. 물론 솔더링되는 MID 부품(M)과 솔더링 환경에 따라 튜브 형태가 아닌 일반적인 솔리드 형상의 와이어 형태로 형성될 수도 있다.

상기 자성체 코어(30)는 그 재질이 자성체로 이루어지며 바람직하게는 페라이트(Ferrite)로 이루어지고, 자기유도코일(20)의 내부공간(20a)에 설치되는 것으로서, 자속을 집중시키는 역할을 하여 솔더링 부분에 열원이 집중되도록 한다. 이러한 자성체 코어(30)는 직경이 작은 원기둥, 또는 사각기둥 형상으로 만들어진다.

그리고, 자성체 코어(30)는 자기유도코일(20)의 내부공간(20a)에 복수 개가 일정 간격을 이루며 설치된다. 이와 같이, 복수의 자성체 코어(30)가 적층형 자기유도코일(20)에 의해 형성되는 자속 통로 내부에 일정 간격으로 배치됨에 따라 그 주변의 자속을 한 지점으로 집중시킴으로써 각 자성체 코어(30)에 배속되는 해당 솔더링 부위만을 국부적으로 가열할 수 있게 된다.

좀 더 부연하면, 종래의 자기유도코일에 비해 상대적으로 넓은 또는 긴 면적으로 형성되는 자기장 내부공간에 다수의 자성체 코어를 일정 간격으로 배치함으로써 내부공간 전체가 아닌 가열하고자 하는 해당 영역들에만 국부적으로 집중시킬 수 있어 주변 부품에 손상을 주지 않으면서 다수의 소자(P)를 일괄적으로 솔더링할 수 있다.

앞서 기재한 것처럼, 자성체 코어(30)와 지그 유니트(10)에 설치되는 하부 자성체 코어(10a)는 상하방향으로 서로 마주보는 지점에 설치되므로, 자성체 코어(30)가 다수개 설치되면 하부 자성체 코어(10a)도 지그 유니트(10)에 동일한 개수가 설치된다. 따라서 자성체 코어(30)와 하부 자성체 코어(10a) 사이에 다수의 솔더링 대상물을 위치시키고 한꺼번에 솔더링할 수 있다.

상기, 지그 유니트(10)에는 1개의 MID 부품(M) 또는 다수개의 MID 부품(M)이 카세트(Cassette) 방식의 묶음으로 탑재되어 한 번에 다수의 유도가열 솔더링이 수행된다. 1개의 MID 부품(M)인 경우에는 다수의 전기소자(P)에 대해 솔더링이 필요한 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 스마트폰 외관 사출물에 직접 회로가 형성되고 그 위에 볼륨키, 파워키, NFC, 무선충전 안테나 등의 다수의 소자(P)들에 대한 솔더링이 필요하다. 정리하면, 본 발명의 실시예에서는 다수 개의 MID 부품(M)을 한 번에 솔더링하는 기술을 제시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 1개의 MID 부품(M)에 다수의 소자를 한 번에 솔더링하는 기술도 적용될 수 있다.

이를 위해 상기 지그 유니트(10)에는 1개의 MID 부품(M) 또는 다수의 MID 부품(M) 결합될 수 있도록 지그 유니트(10)를 이루는 각 플레이트 구조물에 의해 내부공간이 마련되어 있고, 한 면에는 스프링(16)이 결합된 가압 플레이트(17)가 형성되어 있어 MID 부품(M)의 크기 또는 개수에 구애받지 않고 지그 유니트(10)에 다양한 형태 또는 다수의 MID 부품(M)이 안정적으로 장착될 수 있다.

이하에서, 상술한 지그 유니트(10)에 대해서 좀 더 자세히 설명하면, 상기 지그 유니트(10)는 바닥 플레이트(11)와, 상기 바닥 플레이트(11)의 상면 양 측단에 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 가이드 플레이트(12)와, 상기 가이드 플레이트(12)가 설치되지 않은 상기 바닥 플레이트(11)의 상면 양 측단에 서로 마주보게 설치되는 제1,2지지 플레이트(13,14)와, 상기 한 쌍의 가이드 플레이트(12)와 제1,2지지 플레이트(13,14) 상단에 구비되는 상부 플레이트(15)와, 상기 제1지지 플레이트(13)에 설치되는 스프링(16)과, 상기 스프링(16)에 연결되어 탄성력을 제공받는 가압 플레이트(17)와, 상기 MID 부품(M)을 고정하는 고정부재(18)를 포함하여 구성된다.

상기 가이드 플레이트(12)에는 가이드홀(12a)이 길게 형성된다.

상기 제1지지 플레이트(13)와 제2지지 플레이트(14) 및 한 쌍의 가이드 플레이트(12)는 바닥 플레이트(11)의 가장자리 측단에 설치됨으로써 4각 형태를 이룬다.

상기 상부 플레이트(15)에는 삽입홀(15a)이 형성된다.

상기 스프링(16)은 일단이 제1지지 플레이트(13)에 연결되고 타단이 가압 플레이트(17)에 연결되어, 가압 플레이트(17)가 제2지지 플레이트(14) 쪽으로 밀리는 방향으로 탄성력을 제공한다.

상기 가압 플레이트(17)는 양단에 돌기(17a)가 구비되는데, 이 돌기(17a)는 가이드 플레이트(12)의 가이드홀(12a)에 끼워져 흔들림 없이 안정적으로 전후 이동한다. 따라서 가압 플레이트(17)는 가이드홀(12a)의 길이에 해당하는 거리만큼 전후진을 할 수 있다.

상기 고정부재(18)는 상부 플레이트(15)의 삽입홀(15a)을 통해 제2지지 플레이트(14)와 가압 플레이트(17) 사이에 배치되고, 하부 자성체 코어(10a)가 설치된다.

이러한 고정부재(18)는 MID 부품(M)이 직접 고정되는 고정패널(18a)과, 상기 고정패널(18a)의 일측 끝단에 설치되는 마감패널(18b)로 구성된다. 이때, 고정패널(18a)은 다수 개가 마련되고 각 고정패널(18a)마다 MID 부품(M)이 고정된다.

상기 고정패널(18a)에는 적어도 하나 이상의 하부 자성체 코어(10a)가 설치되고, 제2지지 플레이트(14)와 가압 플레이트(17) 사이에 다수개가 배치된다.

한편, 다수의 고정패널(18a)을 수평방향으로 겹쳐서 다수 개를 연결시키면 고정패널(18a) 사이에는 빈 공간이 발생되는데, 이 빈 공간에는 각각 하나씩의 MID 부품(예: 스마트폰 외관 사출물)이 배치된다.

위와 같은 다수의 고정패널(18a) 중 첫 번째 고정패널(18a)은 가압 플레이트(17)와 접촉된다.

상기 마감패널(18b)은 수평방향으로 겹쳐지게 배치되는 다수의 고정패널(18a) 중에서 가장 마지막에 배치된 고정패널(18a) 옆에 설치된다. 이러한 마감패널(18b)과 고정패널(18a) 사이에도 MID 부품(M)이 설치된다. 그리고, 이러한 마감패널(18b)은 제2지지 플레이트(14)와 접한다.

한편, 고정패널(18a)에는 다수의 자석(18c)이 설치되어 인접한 고정패널(18a)들이 자력에 의해 서로 밀착된다. 물론 마감패널(18b)에도 자석이 설치되어 인접한 고정패널(18a)과 자력에 의해 밀착된다.

상기 코일 고정몸체(40)는 자기유도코일(20)이 고정되는 것으로서 자유도코일(20)이 나선형으로 적층된 외관 형상과 유사한 형태로 제작되고, 내부에는 복수 개의 자성체 코어(30)가 삽입되는 복수 개의 코어 삽입홈(41)이 형성된다. 이러한 코어 삽입홈(41)의 내부 상단에는 자성체 코어(30)가 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위하여 코어 커버(45)가 설치된다.

그리고, 코일 고정몸체(40)의 외측면에는 자기유도코일(20)이 삽입되어 권취되는 코일 삽입홈(42)이 형성된다.

한편, 자기유도코일(20)의 자기력에 의해 자성체 코어(30)가 고온으로 가열되는 경우에 자속을 집속하는 효과가 떨어지기 때문에 자성체 코어(30)가 고온으로 가열되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 코일 고정몸체(40)에는 자성체 코어(30)와 자기유도코일(20)을 연결하는 연통홀(43)이 각 자성체 코어(30)의 길이 방향으로 따라 일정 간격으로 다수 개가 형성된다.

상기 연통홀(43)은 자성체 코어(30)가 삽입되는 코어 삽입홈(41)과 연통되게 형성된다. 이러한 연통홀(43)은 연통홀(43)을 통과하는 냉각 공기의 흐름을 통해 자성체 코어(30)와 자기유도코일(20)을 냉각시킬 수 있는 냉각 공기 통로의 역할을 수행한다. 냉각 효율을 더욱 향상시키기 위해서 연통홀(43) 내부에는 써멀 그리스(Thermal Grease)가 충진될 수 있다.

한편, 연통홀(43)에는 열 전도성이 우수한 절연재질로 제작된 볼(ball) 형상의 방열시트(46)가 설치될 수 있다. 이렇게 코어 삽입홈(41)과 연통되도록 형성된 연통홀(43)에 방열시트(46)가 설치되므로, 상기 방열시트(46)는 내측면이 자성체 코어(30)의 외측면에 접촉되고, 외측면이 자기유도코일(20)과 접촉된다.

따라서, 자기유도코일(20)의 냉각수로(21)에서 냉각수가 유동할 때 자성체 코어(30) 쪽에서 발생되는 열은 자기유도코일(20) 쪽으로 신속하게 외부로 방출된다.

이와 같이, 본 발명은 자성체 코어(30)에 냉각 또는 방열 수단을 마련함으로써 자성체 코어(30)가 고온으로 가열되지 않아 자기유도코일(20)의 자속을 효과적으로 집속할 수 있어 솔더링 품질이 향상되는 효과가 있다.

한편, 코일 고정몸체(40)의 바닥면에는 적어도 하나 이상의 돌출부(44)가 형성된다. 좀 더 부연하면, 돌출부(44)는 코어 삽입홈(41)의 아래쪽에 형성되는 것으로서, 코어 삽입홈(41)의 바닥면 역할을 한다. 따라서 코어 삽입홈(41)에 삽입되는 자성체 코어(30)는 돌출부(44)에 의해 하단이 막히고 코어 커버(45)에 상단이 막혀서 외부로 이탈되지 않는다.

상기 몸체 지그(50)에는 코일 삽입홈(42)에 자기유도코일(20)이 설치된 코일 고정몸체(40)가 내장된다. 이러한 몸체 지그(50)의 한쪽 끝면에서 코일 고정몸체(40)를 밀어 넣음으로써 코일 고정몸체(40)를 몸체 지그(50)에 설치한다.

상기 전면 지그(60)와 베이스 지그(70)는 몸체 지그(50)의 전후방에 각각 설치되는데, 이렇게 몸체 지그(50)와 전면 지그(60) 및 베이스 지그(70)를 연결하면 그 사이에는 빈 공간이 형성되고, 이 빈 공간에 거리측정기(80)가 설치된다.

상기 거리측정기(80)는 양단이 전면 지그(60)와 베이스 지그(70)에 각각 설치되고, 몸체 지그(50)와 코일 고정몸체(40)를 관통하여 상기 지그 유니트(10)를 향해 레이저를 조사한다.

이러한 거리측정기(80)는 지그 유니트(10)를 향해 레이저를 조사하여 자성체 코어(30)와 MID 부품(M)에 마운팅된 소자(P) 간의 거리 및 위치를 측정함으로써, 균질하고 품질 좋은 솔더링을 하는데 필요한 자성체 코어(30)와 자기유도코일(20)의 거리 및 위치를 정밀하게 제어하기 위해 사용한다.

이렇게 거리측정기(80)에서 조사되는 레이저가 통과되기 위한 레이저 통과홀(47,51)이 코일 고정몸체(40)와 몸체 지그(50)에 서로 연결되도록 형성된다.

이때, MID 부품(M)이 설치되는 고정 패널(18a)에는 거리측정기(80)에서 조사되는 레이저를 감지하는 감지수단(91)이 구비된다. 이 감지수단(91)은 솔더링을 수행하는 원점(기준)을 제공해준다. 즉 감지수단(91)에서 레이저가 감지되는 위치는 상부 자성체 코어(30)와 소자(P)(더 정확하게는, 상부 자성체 코어(30)와 하부 자성체 코어(10a))가 상하방향으로 서로 마주보는 위치이다.

이와 같이, 본 발명에서는 상기 레이저 거리측정기(80)를 통해 하부에 설치된 지그 유니트(10)의 X축, Y축으로 원점(기준) 위치를 인식함과 아울러 Z축으로 거리를 정확하게 계산하여 MID 부품(M)의 정확한 위치 및 높이에서 솔더링을 수행할 수 있다.

여기서, 코일 유니트(90)는 이송로봇(미도시)를 통해 X축/Y축/Z축 방향으로 이동된다. 즉 코일 유니트(90)은 이송로봇(미도시)에 의해 전후/좌우/상하 방향으로 적절하게 이동시켜 다수의 MID 부품(M)에 마운팅된 여러 소자(P)들을 연속적으로 솔더링을 수행할 수 있다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 유도가열 솔더링 장치는 1개의 유도가열 유닛으로 다수의 소자(P)들을 한꺼번에 솔더링을 수행할 수 있어 솔더링 시간을 크게 단축시킬 수 있다, 또한 다수의 소자(P)들이 정확한 높이와 위치에서 솔더링이 수행되어 균일한 솔더링 품질을 얻을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 각 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명에서는 솔더링 대상물로 MID 부품(M)을 스마트폰 외관 케이스로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 광학센서, 5G 안테나 중계기 등 다양한 MID 부품에 적용될 수 있고, 나아가 MID 부품이 아닌 일반 PCB 기판 또는 FPCB 기판에 실장되는 다수의 전기소자를 솔더링하는 기술에도 적용될 수 있다.

10: 지그 유니트 10a: 하부 자성체 코어
11: 바닥 플레이트 12: 가이드 플레이트
12a: 가이드홀 13: 제1지지 플레이트
14: 제2지지 플레이트 15: 상부 플레이트
15a: 삽입홀 16: 스프링
17: 가압 플레이트 17a: 돌기
18: 고정부재 18a: 고정패널
18b: 마감패널 18c: 자석
20: 자기유도코일 20a: 내부공간
21: 냉각수로 30: 자성체 코어
40: 코일 고정몸체 41: 코어 삽입홈
42: 코일 삽입홈 43: 연통홀
44: 돌출부 45: 코어 커버
46: 방열시트 47: 레이저 통과홀
50: 몸체 지그 51: 레이저 통과홀
60: 전면 지그 70: 베이스 지그
80: 거리측정기 M: MID 부품
P: 소자

Claims

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솔더링 대상물을 고정하는 지그 유니트(10); 및 상기 솔더링 대상물에 구현된 패턴 회로를 유도 가열하여 상기 패턴 회로에 마운팅된 소자(P)를 솔더링하는 것으로, 폐루프(Closed loop) 형태로 위쪽을 향해 한 턴 내지 복수의 턴으로 적층되는 자기유도코일(20)을 포함하는 코일 유니트(90);를 포함하되,
상기 자기유도코일(20)의 내부공간(20a)에는 복수의 소자(P)가 배치되어 복수 개의 소자(P)를 한꺼번에 솔더링하고, 상기 솔더링 부분에 자속이 집중되도록 하는 복수의 자성체 코어(30)가 직립 설치되며,
상기 자기유도코일(20)이 외측면에 권취되고, 상기 자성체 코어(30)가 삽입되는 코어 삽입홈(41)이 형성된 코일 고정몸체(40)를 더 포함하되, 상기 코일 고정몸체(40)의 외측면에는 상기 자기유도코일(20)이 삽입되는 코일 삽입홈(42)이 형성된 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 4에 있어서,
상기 자기유도코일(20)은 내부에 냉각수로(21)가 형성되어 냉각수가 공급되는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 4에 있어서,
상기 코일 고정몸체(40)에는 상기 자성체 코어(30)와 상기 자기유도코일(20)을 연결하는 연통홀(43)이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 6에 있어서,
상기 코일 고정몸체(40)의 연통홀(43)에는 방열시트(46)가 설치되어, 상기 방열시트(46)는 내측면이 상기 자성체 코어(30)에 접촉되면서 외측면이 상기 자기유도코일(20)과 접촉되는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 4에 있어서,
상기 코일 유니트(90)는 상기 코일 고정몸체(40)가 내장되는 몸체 지그(50)와, 상기 몸체 지그(50)의 전후방에 각각 설치되는 전면 지그(60) 및 베이스 지그(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 4에 있어서,
상기 코일 유니트(90)는 상기 자성체 코어(30)와 솔더링 부위의 높이를 측정하는 거리측정기(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 9에 있어서,
상기 코일 유니트(90)에는 상기 자성체 코어(30)와 솔더링 부위의 정위치를 측정하는 수단이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 10에 있어서,
상기 거리측정기(80)는 상기 지그 유니트(10)를 향해 레이저를 조사하는 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 11에 있어서,
상기 지그 유니트(10)에는 상기 레이저를 감지하는 감지수단(91)이 구비된 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 4에 있어서,
상기 지그 유니트(10)에는 상기 소자(P)의 아래쪽으로 하부 자성체 코어(10a)가 설치되는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 13에 있어서,
상기 지그 유니트(10)에는 복수 개의 솔더링 대상물이 탑재되는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 14에 있어서,
상기 지그 유니트(10)에는 일측이 스프링(16)과 결합되어 상기 복수 개의 솔더링 대상물을 가압 고정하는 가압 플레이트(17)가 구비된 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 15에 있어서,
상기 지그 유니트(10)는 바닥 플레이트(11)와;
상기 바닥 플레이트(11)의 상면 양측에 서로 마주보게 설치되고, 가이드홀(12a)이 형성된 한 쌍의 가이드 플레이트(12)와;
상기 바닥 플레이트(11)의 상면 양측에 서로 마주보게 설치되는 제1,2지지 플레이트(13,14)와;
상기 한 쌍의 가이드 플레이트(12)와 제1,2지지 플레이트(13,14) 상단에 구비되고 삽입홀(15a)이 형성된 상부 플레이트(15)와;
상기 제1지지 플레이트(13)에 설치되는 스프링(16)과;
상기 스프링(16)에 연결되어 탄성력을 제공받고, 양단에 구비된 돌기(17a)가 상기 가이드홀(12a)에 끼워져 이동하는 가압 플레이트(17)와;
상기 상부 플레이트(15)의 삽입홀(15a)을 통해 상기 제2지지 플레이트(14)와 가압 플레이트(17) 사이에 배치되고, 상기 하부 자성체 코어(10a)가 설치되며, MID 부품(M)을 고정하는 고정부재(18);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 16에 있어서,
상기 고정부재(18)에는 상기 하부 자성체 코어(10a)가 설치되고, 상기 제2지지 플레이트(14)와 가압 플레이트(17) 사이에 다수 개가 배치되되 상기 MID 부품(M)이 배치되는 다수의 고정패널(18a)과;
상기 고정패널(18a)의 일측 끝단에 설치되어 상기 제2지지 플레이트(14)와 접하는 마감패널(18b);로 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.
청구항 17에 있어서,
상기 고정패널(18a)에는 다수의 자석(18c)이 설치되어 인접한 고정패널(18a)들이 자력에 의해 서로 밀착되는 것을 특징으로 하는 유도가열 솔더링 코일 및 지그 유니트.