KR20140035096A - 전력 증폭 소자가 구비된 기판, 기판 어셈블리, 이의 제작 방법 및 장치 - Google Patents

전력 증폭 소자가 구비된 기판, 기판 어셈블리, 이의 제작 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에는 전력증폭소자가 구비된 기판 어셈블리가 개시된다. 개시된 기판 어셈블리의 기판은 기판; 및 상기 기판에 적어도 하나 이상의 전력증폭소자를 각각 실장하기 위한 적어도 하나 이상의 개구를 포함하되, 상기 개구는 지그를 이용하여 상기 전력증폭소자의 흔들어짐에 따라, 상기 전력증폭소자가 이동하는 적어도 하나 이상의 유격을 포함한다.

Description

전력 증폭 소자가 구비된 기판, 기판 어셈블리, 이의 제작 방법 및 장치{PCB WITH POWER AMPLIFYING CHIP, PCB ASSEMBLY, METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 전원 증폭기에 채용되는 전력증폭소자에 관한 것으로서, 특히, 전력증폭소자를 구비한 기판, 기판 어셈블리와, 이의 제작 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자부품들은 SMD(Surface Mounting Device)을 이용해서 리드(lead) 부품 등과 함께 인쇄회로기판(PCB)에 실장된다. 그런데, 이동 통신의 핵심부품인 전력증폭소자들은 많은 양의 전류가 공급되어서, 그로 인해 전력증폭소자 구동 시에 많은 열을 방출하게 되는데, 이때 발생된 고열로 인해, 해당 전력증폭소자가 실장된 모듈의 성능을 떨어뜨리거나, 기능의 장애 및 부품의 손상 등을 일으키는 주요 원인이 된다.
이러한 전력증폭소자는 열에 민감하기 때문에, 열로 인해 더 많은 전류를 소비하게 되고, 이로 인해 더 많은 열이 발생하게 되어, 전력증폭소자 해당 모듈의 온도를 상승시키는 원인이 된다.
그렇기 때문에 종래에는 전력증폭 소자를 팔래트에 부착 시, 견고하게 하기 위해 나사 및 외부 고정물을 통한 결합으로 부착하기도 한다. 또한, 부착하는데 있어서, 직접적으로 붙지 않을 때에는 방열 성능 및 전기적 성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
다른 기술로는 팔래트의 열전도율을 높여 방열 효과를 높이기 위해 컴파운드라는 방열 물질을 팔래트 또는 전력증폭소자 바닥에 도포하여 부착하기도 한다.
그러나, 종래에는 전력증폭소자와 팔래트 사이에 솔더 크림을 도포하고, 방열판으로부터 부착하는 방식으로 전력증폭소자를 고정한 상태에서 팔래트를 솔더로 부착하였는데, 이러한 고정 부착의 문제점으로, 전력증폭소자와 팔래트 사이의 솔더의 퍼짐성 또는 젖음성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.
상기와 같은 솔더 부착 방식 작업을 수동과 고정 방식으로 작업함으로써, 생산시간의 소비가 늘고, 제품의 품질이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
또한, 작업자가 수동으로 작업을 수행함으로써, 고온의 작업환경에서 작업자의 안전에도 문제점을 노출하고 있다.
결국, 종래의 방식은 방열 효율을 높여줄 수 있도록 직접 전력증폭소자와 팔래트의 직접 부착이 아닌, 간접부착 또는 외부고정물에 의한 부착방식을 이용하기 때문에, 직접 부착방식보다 방열 성능 및 전기적 성능이 떨어지는 문제점을 가질 수 밖에 없다.
또한, 종래의 전력증폭소자와 팔래트를 인쇄회로기판에 부착하는 방식으로, 전력증폭소자를 고정한 상태에서 솔더를 부착하기 때문에, 전력증폭소자와 팔래트 사이를 견고하게 부착시키기 위해서는 솔더가 전력증폭소자와 팔레트 사이에 넓고 고르게 퍼져 있어야 하는데, 종래의 고정방식으로는 솔더의 퍼짐성과 젖음성 성능이 떨어지는 문제점을 야기할 수 밖에 없다.
또한, 종래의 기판 부착방식 중, 핫 플레이트(hot plate) 이용시, 일정한 시간과 온도 유지가 어렵기 때문에, 균일화된 특성 확보가 어려웠으며, 리플로우(Reflow) 장비는 일정한 시간과 온도 유지는 가능하지만, 전력증폭소자의 흔듦이 없기 때문에 솔더 도포의 균일성이 뷸균일할 수 밖에 없다. 특히, 종래의 리풀로우 장비에서, 기판부착 방식은 전력증폭소자를 고정한 상태에서 솔더를 부착하기 때문에 솔더의 퍼짐성과 젖음성 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 전원 증폭기에 채용되는 전력증폭소자의 방열문제를 해결한 기판, 기판 어셈블리, 이의 제작 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 전력증폭소자에서 발생한 열이 빨레트를 통해 외부로 효율적으로 방출되는 구조를 제공함으로서, 전력증폭소자 모듈의 온도 상승을 억제하여, 성능의 열화 및 모듈 손실을 방지한 기판, 기판 어셈블리, 이의 제작 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 가열원으로서, 핫 플레이트 뿐만 아니라 리플로우 장치까지 사용가능하여서, 장비 운용적인 면과, 경제적 효과를 고려한 기판, 기판 어셈블리, 이의 제작 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 자동 이송 장치와, 자동 흔듬 장치를 이용하여, 작업환경이 개서되고, 조립성도 향상된 기판, 기판 어셈블리, 이의 제작 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 가열 과정에서, 자동 흔듬 장치를 이용하여, 전력증폭소자의 접속면에 솔더를 고르게 분포시켜서, 솔더의 불균일한 도포특성으로 인한 솔더의 보이드 현상을 개선한 기판, 기판 어셈블리, 이의 제작 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기한 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 기판; 및 상기 기판에 적어도 하나 이상의 전력증폭소자를 각각 실장하기 위한 적어도 하나 이상의 개구를 포함하되, 상기 개구는 지그를 이용하여 상기 전력증폭소자의 흔들어짐에 따라, 상기 전력증폭소자가 이동하는 적어도 하나 이상의 유격을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전력증폭소자는 상기 개구의 정중앙에 장착되어, 서로 대치하는 한 쌍의 유격을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 전력증폭소자는 상기 개구 길이방향을 따라서 수평한 상태를 유지한 채로 반복적으로 흔들어진다.
또한, 본 발명에 따른 기판은 파워 앰프에 채용된다.
또한, 본 발명은 적어도 하나 이상의 전력증폭소자를 각각 실장하기 위한 적어도 하나 이상의 개구를 포함하되, 상기 전력증폭소자의 흔들어짐에 따라, 상기 전력증폭소자가 이동하기 위한 적어도 하나 이상의 유격을 포함하는 기판; 상기 기판 저면에 접착되는 빠레트; 상기 기판 상면에 결합되는 누름 지그; 및 상기 빨레트 저면에 결합되는 받침 지그를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 누름 지그는 상기 개구 길이방향으로 탄성적으로 동작하는 홀더가 구비되고, 상기 홀더는 상기 전력증폭소자와 결합된다.
또한, 본 발명에 따른 누름 지그는 콘베이어 벨트 상에서 이동되는 중에, 상기 전력증폭소자를 흔들기 위한 파형 부재를 더 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 누름 지그는 저면에 기판의 열 발생이 많은 곳을 눌러주는 다수개의 누름 핀을 더 구비하고, 상기 누름 핀은 직립된 상태로 각각 장착되어, 상하 방향으로 탄성적으로 이동한다.
또한, 본 발명에 따른 기판 저면과 상기 빨레트 상면은 면대면으로 솔더 크림에 의해 접착된다.
또한, 본 발명에 따른 빨레트 및 받침 지그는 열전도성이 우수한 금속 재질이고, 상하면이 각각 평탄하게 구성된다.
또한, 본 발명은 프레임에 구비되어 적어도 하나 이상의 기판 어셈블리를 수직/수평 방향으로 자동으로 이동시키는 이송 장치; 상기 이송된 기판 어셈블리를 일정한 시간 및 온도까지 예열 및 용융하는 가열 장치; 상기 가열 장치 상에 배치되어, 상기 기판 어셈블리의 전력증폭소자를 수회 흔드는 자동 흔듬 장치; 및 상기 가열 장치 옆에 배치되어, 상기 이송 장치에 의해 이동된 흔들어진 기판 어셈블리를 냉각하는 냉각 장치를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가열 장치는 핫 플레이트 또는 리플로우 장치이다.
또한, 본 발명은 전력증폭소자를 실장한 기판 어셈블리를 제작하기 위한 방법에 있어서, 기판 상에 전력증폭소자를 실장하여 솔더링하는 제1공정; 빨레트 상에 솔더 크림을 도포하여 기판과 결합하고, 상기 전력증폭소자가 솔더링된 기판 상에 누름 지그를 결합하며, 상기 빨레트 저면에 받침 지그를 일몸체로 결합하는 제2공정; 상기 결합된 기판을 이송 장치에 의해 가열 장치 상에 배치하여, 예열 및 용융한 후, 상기 전력증폭소자를 자동 흔듬 장치에 의해 수회 흔들어서 도포된 솔더 크림을 고르게 분포시키는 제3공정; 및 상기 이송 장치에 의해 이동되어, 상기 기판을 냉각하는 제4공정을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 누름 지그는 상기 자동 흔듬 장치와 연동되어, 상기 전력증폭소자를 흔든다.
또한, 본 발명은 상기 제2공정에서, 상기 누름 지그 상에 무게추를 결합하여 상기 전력증폭소자를 눌러주는 공정을 더 포함한다.
또한, 본 발명은 전력증폭소자를 실장한 기판 어셈블리를 제작하기 위한 방법에 있어서, 기판 상에 전력증폭소자를 실장하여 솔더링하는 제1공정; 빨레트 상에 솔더 크림을 도포하여 기판과 결합하고, 상기 전력증폭소자가 솔더링된 기판 상에 누름 지그를 결합하며, 상기 빨레트 저면에 받침 지그를 일몸체로 결합하는 제2공정; 상기 결합된 기판을 이송 장치에 의해 가열 장치 상에 배치하여, 예열 및 용융한 후, 상기 결합된 기판을 콘베이어 벨트 상에서 이송됨에 따라 동시적으로 전력증폭소자가 파형 부재에 의해 흔들어 짐으로서, 도포된 솔더 크림을 고르게 분포시키는 제3공정; 및 상기 이송 장치에 의해 이동되어, 상기 기판을 냉각하는 제4공정을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 파형 부재는 상기 누름 지그에 구비된 제1파형 부재; 및 상기 콘베이어 벨트 상에 구비된 제2파형 부재를 포함하며, 상기 콘베이어 벨트 상에서 이동됨에 따라 상기 제1,2파형 부재 간의 연동에 의해, 상기 제1파형 부재가 수평상태를 유지하면서 흔들어진다.
이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 전력증폭소자의 방열 문제가 개선되었고, 특히 작업환경이 개선되고, 자동화에 따른 조립성 향상으로 경제적인 이점과 품질개선 효과를 달성하였다. 아울러, 본 발명은 전력증폭소자의 솔더링 과정에서 RF 특성을 향상시키게 되었고, 전력증폭소자의 방열 구조는 그라운드 기능을 향상시키는 이점을 제공하였다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 어셈블리의 제작 공정을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 기판 어셈블리를 제작하는 자동 이송 장치를 개략적으로 나타내는 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 제1기판을 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 전력증폭소자를 나타내는 저면도.
도 5는 본 발명에 따른 제2기판의 결합 상태를 나타내는 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 기판 어셈블리를 구성하는 누름 지그를 나타내는 도면들로서, 도 6a는 누름 기판의 평면도이고, 도 6b는 누름 지그의 측면이며, 도 6c는 누름 지그에 구비된 누름 핀을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 어셈블리의 제작 공정을 나타내는 순서도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 어셈블리를 구성하는 누름 지그를 나타내는 평면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 에에 따른 기판 어셈블리가 콘베이어 상에서 이송됨에 따라 흔들어지는 구성을 나타내는 평면도.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일뿐, 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범주 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 전력 증폭 소자가 실장된 기판 과, 기판 어셈블리와, 기판 어셈블리의 제작 공정과, 기판 어셈블리를 위한 자동 이송 장치의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 본 발명은 통상적으로 발열이 많은 전력증폭소자가 실장된 기판이 팔레트에 균일하게 접착되어, 상기 전력증폭소자의 효율적인 열 방출이 가능하게 하는 발명으로서, 상기 자동 이송 장치의 가열 장치는 핫 플레이트가 채용된 것을 일 예로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 기판, 기판 어셈블리, 기판 어셈블리 자동 이송 장치 및 기판 어셈블리 제작 공정에 대해서 설명하기로 한다. 본 발명을 설명하기 전에, 기판(302)에 전력증폭소자(40)가 실장된 상태를 '제1기판(300)'이라 지칭하고, 상기 제1기판(300)에 빨레트(310)가 접착되고, 이의 상하면에 누름 지그(320)와 받침 지그(330)가 결합된 상태를 '제2기판(30)'이라 지칭하고, 상기 빨레트(310)와 제1기판(300)이 접착된 후, 자동 이송 장치를 거쳐, 최종으로 완성된 상태를 '기판 어셈블리'라 지칭한다. 상기 제1기판(300)은 도 3에 도시되었고, 상기 제2기판(30)은 도 5에 도시되었다.
상기 기판 어셈블리(PCB assembly) 제작 공정은 4가지 공정으로 구분될 수 있는데, 상기 기판(302) 상에 전력증폭소자(40)와 같은 부품을 실장하고, 상기 전력증폭소자(40)를 솔더링하는 제1공정과, 상기 빨레트(310)(pallet) 상에 솔더 크림(solder cream)을 도포한 후, 제1기판(300)과 빨레트(310)를 접착하기 위해 누름 지그(320)와 받침 지그(330)를 체결하는 제2공정과, 적어도 하나 이상의 제2기판(30)을 이송 장치(23)(도 2에 도시됨)를 통해 이동된 후, 핫 플레이트(25)(hot plate)를 이용하여 예열 및 용융하고, 자동 흔듬 장치(24)를 이용해 전력증폭소자를 흔드는 제3공정과, 이송 장치에 의해 냉각 장치(26)로 이송되어 다수개의 제2기판(30,31,32)을 냉각하는 제4공정으로 이루어져, 소망하는 최종적인 기판 어셈블리가 완성된다. 이하게서 상기 공정들을 구분하여 구체적으로 설명하기로 한다.
1. 제1공정
상기 제1공정에서는, 기판(302) 소정 위치에 적어도 하나 이상의 소자, 예를 들어 두 개의 전력증폭소자(40)를 배치한 후, 전력증폭소자의 리드(410,420)를 기판 소정위치에 각각 솔더링(S)한다. 두 개의 전력증폭소자(40)가 기판(302) 소정 위치에 실장되어 솔더링된 상태를 '제1기판(300)'이라 한다. 이때, 상기 솔더링된 상태는 연성이다.
2. 제2공정
다음으로, 상기 제2공정에서는, 상기 제1기판(300)을 빨레트(310) 상에 접합하기 위해서, 상기 빨레트(310) 상에 솔더 크림을 도포하고, 별도로 준비된 누름 지그(320)와 받침 지그(330)를 제1기판(300) 및 빨레트(310)와 각각 체결한다. 상기 누름 지그(320)는 상기 제1기판(300) 상에, 상기 받침 지그(330)는 상기 빨레트(310) 저면에 면대 면으로 결합된다. 언급하였듯이, 상기 제1기판(300)에 빨레트(310)와 누름 지그(320) 및 받침 지그(330)가 결합된 상태를 '제2기판(30)'이라 한다. 상기 빨레트(310) 상에 도포되는 솔더 크림은 제1기판(300)과 빨레트(310) 간의 최적화된 접합을 위해 상기 빨레트(310) 상면에 솔더 메탈 마스크(도면에 미도시됨)를 이용하여 균일하고 정량의 솔더 크림을 전체적으로 도포하여 진행한다. 또한, 상기 누름 지그(320)는 제1기판(300)과 전력증폭소자(40)를 일정하고 균일한 힘으로 누르기 위해서 사용되고, 상기 누름 지그(320)에 의해 눌려진 제1기판(300)과 빨레트(320)를 고정시키기 위해 받침 지그(330)를 사용한 후에 체결과정을 진행한다. 상기 제1기판(300)과, 빨레트(310)와, 누름 지그(320) 및 받침 지그(330)의 결합 상태가 도 5에 도시되었다. 상기 받침 지그(330)는 핫 플레이트(저면)와 직접 접촉되어서, 상기 핫 플레이트(25)의 열을 빨레트(310)에 전달하여야 하기 때문에 열 전도성이 우수한 금속 재질을 사용한다. 상기 언급하였듯이, 상기 제1기판(300)과 빨레트(310)는 종래처럼 나사 등의 체결구를 이용하여 결합하는 방식이 아니라, 상기 제1기판(300)과 빨레트(310) 사이를 직접 솔더링하는 방식으로 면대면으로 접착되어, 상기 기판 상에 실장된 전력증폭소자(40)의 높은 발열량을 종래보다 빨레트(310)를 통해서 직접적으로 전달되어 방열이 되게 함으로서, 높은 전력증폭소자의 방열 효과를 제공한다. 상기 제2공정에서, 상기 전력증폭소자(40)를 눌러주기 위한 누름 공정이 추가될 수 있다. 상기 누름 공정은 상기 누름 지그(330) 상 중앙에 무게추(340)(도 5에 도시됨)를 장착하여 진행된다.
3. 제3공정
다음으로, 상기 제3공정에서는, 이송 공정과, 가열 공정, 자동 흔듬 공정으로 구성된다. 상기 이송 공정은 자동 이송 장치(20)에 구비된 이송 장치(23)에 의해 핫 플레이트(25) 소정 위치에 다수개의 기판 어셈블리가 옮겨지는 것이고, 상기 가열 공정은 핫 플레이트(25)에 기판 어셈블리가 배치된 후에 일정 시간 가열되는 것이며, 상기 흔듬 공정은 자동 흔듬 장치(24)에 의해 소정 시간 동안 전력증폭 소자(40)가 흔들어지는 공정을 말한다.
상기 제2기판(30)이 이송 장치(23)에 의해 화살표 ①방향(수평 이동)과, 화살표 ②방향(수직 이동)으로 이동하여, 상기 핫 플레이트(25) 상에 배치된 후, 정해진 시간과 온도에서 가열된다. 상기 핫 플레이트(25)의 가열된 열은 받침 지그(330)와 빨레트(310)에 전달된다. 이후, 일정 시간과 온도에 도달하여 충분히 제2기판(30)의 솔더 크림의 용융이 진행되었을 때, 자동 흔듬 장치(24)를 이용하여, 전력증폭소자(40)(기판 포함)를 화살표 ④방향으로 흔든다. 이때, 상기 제1기판(300)과 빨레트(310)는 면대 면으로 밀착된 상태이고, 그 사이에 있는 솔더 크림은 양면에 전체적으로 균일하게 전면적으로 고루게 도포된다. 상기 빨레트(310)는 정지해 있는 반면, 상기 전력증폭소자(40)는 자동 흔듬 장치(24)에 의해 수평한 상태를 유지한 채로 흔들어져서, 상기 솔더 크림은 앙면에서 균일하게 도포된 상태가 될 수 있다. 특히, 상기 전력 증폭 소자(40)의 저면(402)(접속면)과 상기 빨레트(310) 상면은 솔더 크림에 의해 균일한 접착 상태가 된다. 상기 자동 흔듬 장치(24)는 모터(240)와, 브라켓(242)을 포함한다.
바람직하게, 상기 제3공정에서, 상기 제2기판(30)은 이송 장치(23)에 의해 다수 개가 한 번에 이송되어 진행될 수 있는데, 도면에는 3개의 제2기판(30)이 이송되어서 제작되는 것을 예로 하였다. 그러나, 상기 제3공정은 3개 이상의 제2기판(30)이 이송되어 제작가능하다. 도 2에는 이송 장치(23)가 3개의 홀더(230)가 구비되어, 3개의 제2기판을 이송시키는 것이 도시되었다.
상기 언급하였듯이, 상기 제3공정의 자동 흔듬 공정에서는, 솔더 크림의 고른 도포, 즉, 전체적인 균일한 도포 특성을 제공함으로서, 종래에 비해서 작업자의 실수를 미연에 방지할 수 있게 되었고, 이송 장치(23)에 의한 자동 이송 공정에 따라서, 작업자의 실수뿐만 아니라, 여러 대를 동시에 작업할 수 있기 때문에, 제조 공정의 시간 단축 및 비용 절감을 제공하는 효과를 달성하였고, 안정적인 제조 품질과 제품 특성을 제공하게 되었다.
4. 제4공정
이어서, 상기 제4공정에서는, 상기 수회 흔들어진 제2기판(30)은 이송 장치(23)에 의해 화살표 ③방향으로 냉각 장치(26)로 이동되어, 소정 시간 동안 냉각된 후에 최종적인 기판 어셈블리의 제조 공정이 완성된다. 상기 냉각 장치(26)는 냉각 팬이 채용될 수 있다. 다시, 상기 이송 장치는 원위치로 이동하고, 준비된 다른 다수개의 제1기판을 반복하여, 다른 기판 어셈블리의 제작을 한다.
다시 도 2를 참조하여, 이하에서는 상기 기판 어셈블리를 완성하기 위한 자동 이송 장치(20)의 구성에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 자동 이송 장치(20)는 수직/수평 프레임(21,22)과, 이송 장치(23)와, 자동 흔듬 장치(24)와, 가열 장치(25)와, 냉각 장치(26)를 포함한다. 상기 프레임은 수직 프레임(21)과, 수평 프레임(22)을 포함한다. 상기 수직 프레임(21)은 상기 수평 프레임(22)을 지지한다. 상기 수평 프레임(22)은 이송 장치(23)가 장착되어 이동하는 가이드 레일로서, 소정 위치에 미도시된 센서와 스토퍼가 장착되어 상기 이송 장치(23)의 이송 거리를 제어한다. 상기 이송 장치(23)는 다수 개의 홀더(230)가 장착되어서, 제2기판(30)을 화살표 ②방향으로 수평으로 이동시킨 후, 화살표 ③방향으로 하강시켜서, 상기 가열 장치로 채용된 핫 플레이트(25)의 소정 위치에 배치되게 한다. 상기 핫 플레이트(25) 상에는 자동 흔듬 장치(24)가 구비되는데, 상기 자동 흔듬 장치(24)는 모터(240)와, 브라켓(242)으로 구성된다. 상기 모터(240)의 구동에 따라서 상기 브라켓(242)이 화살표 ④방향으로 흔들어져서, 상기 전력증폭소자는 수회 흔들어지게 된다. 상기 핫 플레이트(25)는 놓인 다수 개의 제2기판(30,31,32))을 가열하는 가열원이다. 상기 핫 플레이트(25) 열은 기판 어셈블리의 받침 지그에 전달되고, 상기 받침 지그에 전달된 열은 빨레트에 전달된 후 솔더 크림을 용융시킨다.
그리고, 상기 핫 플레이트(25) 옆에 냉각 장치(26)가 구비된다. 상기 핫 플레이트(25)에서 일정 시간, 일정 온도로 예열 및 가열된 후, 수회 흔들어진 제2기판(30)이 냉각 장치(26)에서 냉각된다. 상기 냉각 장치(26)는 냉각 팬이 구성될 수 있다.
도 3은 기판(302)에 전력증폭소자(40)가 솔더링된 상태를 나타내는 평면도이다. 도 3에 도시된 전력 증폭 소자(40)가 솔더링된 기판(302)을 제1기판(300)이라 한다. 도 4는 전력 증폭 소자(40)를 나타내는 저면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판(302)은 중앙 소정영역에 두 개의 제1,2개구(303,304)가 대칭으로 구비되고, 상기 제1,2개구(303,304)에 각각 전력 증폭소자(40)가 각각 배치되어서, 솔더링 작업으로 기판(302)에 일차적으로 실장된다. 이때, 상기 솔더링 상태는 완전히 경화된 상태가 아니라, 연성 재질로서, 자동 흔듬 장치에 의해 이동가능한 상태이다. 상기 전력 증폭 소자(40)는 한 쌍의 리드(410,420;도 4에 도시됨)를 구비하여, 솔더링으로 상기 기판(302)에 접착된다. 상기 기판(302)은 둘레와 모서리에 체결 구멍(301)이 다수 개 구비된다. 상기 체결 구멍(301)은 누름 기판(320)과의 결합을 위해 구비된다. 상기 제1개구(303)에 상기 전력증폭소자(40)는 정중앙에 배치되어 솔더링되는 것이 바람직하다. 상기 제1개구(303)에 전력증폭소자(40)가 배치되어 솔더링되면, 상기 제1개구(303)에는 전력증폭소자(40)를 중심으로 양측으로 두개의 유격(305)이 형성된다. 상기 유격(305)은 누름 지그를 이용하여 전력증폭소자를 흔들어 주기 위한 이동 공간을 의미한다. 또한, 상기 제2개구(304)에 전력증폭소자(40)가 배치되어 솔더링되면, 상기 제2개구(304)에는 전력증폭소자(40)를 중심으로 양측으로 유격(306)이 형성된다. 상기 유격(306)은 누름 지그를 이용하여 전력증폭소자(40)를 흔들어 주기 위한 이동 공간을 의미한다. 참조부호 S는 솔더링된 부분이다. 상기 언급하였듯이, 상기 제1,2개구(303,304)는 각각 전력증폭소자(40)가 배치된 후에 이동하기 위한 다수개의 유격(305,306)을 각각 구비하는데, 상기 각각의 유격(305,306)은 각각의 전력증폭소자(40)가 자동 흔듬 장치에 의해 이동가능하도록 제공됨에 유의해야 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전력 증폭 소자(40)는 몸체(400)를 중심으로 서로 대치하는 한 쌍의 리드(410,420)를 구비한다. 아울러, 상기 전력증폭소자(40)의 저면은 평탄한 접속면(402)이 노출되게 형성된다. 상기 제1기판에 빨레트 상면과 면대면으로 접착되면, 상기 접속면(402)은 빨레트와 솔더 크림에 의해 균일하게 접착된다. 상기 접속면(402)은 솔더 크림에 의해 빨레트와 균일하게 접착되면, 상기 전력증폭소자(40)의 방열 특성이 향상될 뿐만 아니라, RF 특성도 향상되며, 그라운드 기능도 향상된다.
도 6은 본 발명에 따른 누름 지그(320)를 나타내는 예시도이다. 도 6a는 누름 지그(320)의 평면도이고, 도 6b는 누름 지그(320)의 측면이며, 도 6c는 누름 지그(320)에 구비된 누름 핀(324)을 나타내는 도면이다. 상기 도면들을 참조하면, 상기 누름 지그(320)는 기판 및/또는 전력증폭소자를 눌러주는 부재이고, 전력증폭소자와 결합되어, 전력증폭 소자를 흔들어주기 위한 기능을 담당하는 부재이다. 상기 누름 지그(320)는 둘레를 따라서 체결 구멍(323)이 다수 개 구비되고, 중앙에 전력증폭소자를 잡아주는 두개의 홀더(321)가 구비된다. 또한, 상기 각각의 홀더(321)는 탄성체(321)에 의해 지지되어서, 상기 탄성체(322)의 장착방향, 즉 탄성체(322)의 길이 방향을 따라서 압축/인장 가능하다. 즉, 상기 홀더(321)의 이동은 상기 전력증폭소자를 흔듬을 의미한다. 상기 홀더(321)는 자동 이송 장치에 구비된 자동 흔듬 장치와 연동되어서, 자동 흔듬 장치가 동작하면, 같이 움직이게 되고, 동시에 기판에 실장된 전력증폭소자도 흔들어지게 된다. 참조부호 325는 홀더가 이동하기 위한 가이드 개구를 지칭한다.
또한, 상기 누름 지그(320)는 다수 개의 누름 핀(324)을 구비한다. 상기 누름 핀(324)은 탄성체(3241)에 의해 지지되어서, 압축/인장 운동을 한다. 이는 균일한 기판 누름에 효과적이다.
본 발명에 따른 자동 이송 장치에서, 가열 장치로서, 핫 플레이트로 한정될 필요는 없으며, 리플로우(reflow) 장치로 대체가능하다. 이하에서는 가열 장치로서 리플로우 장치가 채용된 것을 예로 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 어셈블리의 제작 공정을 나타내는 순서도이다. 도 8은 본 발명에 따른 다른 기판 어셈블리를 구성하는 누름 지그(360)를 나타내는 평면도이다. 도 9는 본 발명에 따른 다른 기판 어셈블리가 콘베이어(380) 상에서 이송됨에 따라 흔들어지는 구성을 나타내는 평면도이다.
도 1과 비교하여, 제3공정만이 상이하고, 제1,2,4공정은 동일하기 때문에, 상기 제3공정만을 설명하고, 나머지 공정의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 제2기판을 가열하는 가열원으로서 리플로우 장치가 채용된다. 상기 리플로우 장치에 의해 예열 및 용융된 제2기판은 콘베이어(380) 상에서 이동되면서, 자동 흔듬 공정이 진행된다. 상기 자동 흔듬 공정을 위해 누름 지그(360)에 제1파형 부재(362)를 더 구비하고, 상기 콘베이어 벨트(380) 소정위치에 다른 제2파형 부재(382)를 더 구비한다. 상기 콘베이어 벨트(380) 상에서 제2기판이 이동되면, 상기 제1,2파형 부재(362,382)는 서로 연동되는데, 상기 제1파형 부재(362)는 이동가능하지만, 상기 제2파형 부재(382)는 고정된 구조라서, 상기 제2기판의 이동에 따라서 상기 제1파형 부재(362)는 제2파형 부재(382)와의 연동에 의해 흔들어지게 된다. 즉, 도 2에 도시된 자동 흔듬 장치와 비교하여, 상기 받침 지그(360)는 제1,2파형 부재(362,382)의 연동을 이용하여 전력증폭소자를 흔들게 된다. 따라서, 전력증폭소자와 빨레트간의 솔더 크림은 고르게 분포된 상태로, 양자간의 접착은 균일하게 분포된다.
본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 도시되고 설명되었지만, 당업자는 첨부된 청구항들 및 그에 동등한 것들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항들에 있어 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (17)

  1. 전력증폭소자가 장착되는 기판에 있어서,
    기판; 및
    상기 기판에 적어도 하나 이상의 전력증폭소자를 각각 실장하기 위한 적어도 하나 이상의 개구를 포함하되, 상기 개구는
    지그를 이용하여 상기 전력증폭소자의 흔들어짐에 따라, 상기 전력증폭소자가 이동하는 적어도 하나 이상의 유격을 포함하는 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력증폭소자는 상기 개구의 정중앙에 장착되어, 서로 대치하는 한 쌍의 유격을 제공하는 기판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전력증폭소자는 상기 개구 길이방향을 따라서 수평한 상태를 유지한 채로 반복적으로 흔들어지는 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 파워 앰프에 채용되는 기판.
  5. 전력증폭소자가 장착되는 기판 어셈블리에 있어서,
    적어도 하나 이상의 전력증폭소자를 각각 실장하기 위한 적어도 하나 이상의 개구를 포함하되, 상기 전력증폭소자의 흔들어짐에 따라, 상기 전력증폭소자가 이동하기 위한 적어도 하나 이상의 유격을 포함하는 기판;
    상기 기판 저면에 접착되는 빠레트;
    상기 기판 상면에 결합되는 누름 지그; 및
    상기 빨레트 저면에 결합되는 받침 지그를 포함하는 기판 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 누름 지그는 상기 개구 길이방향으로 탄성적으로 동작하는 홀더가 구비되고, 상기 홀더는 상기 전력증폭소자와 결합되는 기판 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서, 상기 누름 지그는 콘베이어 벨트 상에서 이동되는 중에, 상기 전력증폭소자를 흔들기 위한 파형 부재를 더 구비하는 기판 어셈블리.
  8. 제5항에 있어서, 상기 누름 지그는 저면에 기판의 열 발생이 많은 곳을 눌러주는 다수개의 누름 핀을 더 구비하고, 상기 누름 핀은 직립된 상태로 각각 장착되어, 상하 방향으로 탄성적으로 이동하는 기판 어셈블리.
  9. 제5항에 있어서, 상기 기판 저면과 상기 빨레트 상면은 면대면으로 솔더 크림에 의해 접착되는 기판 어셈블리.
  10. 제5항에 있어서, 상기 빨레트 및 받침 지그는 열전도성이 우수한 금속 재질이고, 상하면이 각각 평탄하게 구성된 기판 어셈블리.
  11. 기판 어셈블리를 제작하기 위한 자동 이송 장치에 있어서,
    프레임에 구비되어 적어도 하나 이상의 기판 어셈블리를 수직/수평 방향으로 자동으로 이동시키는 이송 장치;
    상기 이송된 기판 어셈블리를 일정한 시간 및 온도까지 예열 및 용융하는 가열 장치;
    상기 가열 장치 상에 배치되어, 상기 기판 어셈블리의 전력증폭소자를 수회 흔드는 자동 흔듬 장치; 및
    상기 가열 장치 옆에 배치되어, 상기 이송 장치에 의해 이동된 흔들어진 기판 어셈블리를 냉각하는 냉각 장치를 포함하는 자동 이송 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가열 장치는 핫 플레이트 또는 리플로우 장치인 자동이송 장치.
  13. 전력증폭소자를 실장한 기판 어셈블리를 제작하기 위한 방법에 있어서,
    기판 상에 전력증폭소자를 실장하여 솔더링하는 제1공정;
    빨레트 상에 솔더 크림을 도포하여 기판과 결합하고, 상기 전력증폭소자가 솔더링된 기판 상에 누름 지그를 결합하며, 상기 빨레트 저면에 받침 지그를 일몸체로 결합하는 제2공정;
    상기 결합된 기판을 이송 장치에 의해 가열 장치 상에 배치하여, 예열 및 용융한 후, 상기 전력증폭소자를 자동 흔듬 장치에 의해 수회 흔들어서 도포된 솔더 크림을 고르게 분포시키는 제3공정; 및
    상기 이송 장치에 의해 이동되어, 상기 기판을 냉각하는 제4공정을 포함하는 제작방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 누름 지그는 상기 자동 흔듬 장치와 연동되어, 상기 전력증폭소자를 흔드는 제작 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제2공정에서, 상기 누름 지그 상에 무게추를 결합하여 상기 전력증폭소자를 눌러주는 공정을 더 포함하는 제작 방법.
  16. 전력증폭소자를 실장한 기판 어셈블리를 제작하기 위한 방법에 있어서,
    기판 상에 전력증폭소자를 실장하여 솔더링하는 제1공정;
    빨레트 상에 솔더 크림을 도포하여 기판과 결합하고, 상기 전력증폭소자가 솔더링된 기판 상에 누름 지그를 결합하며, 상기 빨레트 저면에 받침 지그를 일몸체로 결합하는 제2공정;
    상기 결합된 기판을 이송 장치에 의해 가열 장치 상에 배치하여, 예열 및 용융한 후, 상기 결합된 기판을 콘베이어 벨트 상에서 이송됨에 따라 동시적으로 전력증폭소자가 파형 부재에 의해 흔들어짐으로서, 도포된 솔더 크림을 고르게 분포시키는 제3공정; 및
    상기 이송 장치에 의해 이동되어, 상기 기판을 냉각하는 제4공정을 포함하는 제작방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 파형 부재는
    상기 누름 지그에 구비된 제1파형 부재와,
    상기 콘베이어 벨트 상에 구비된 제2파형 부재를 포함하며,
    상기 콘베이어 벨트 상에서 이동됨에 따라 상기 제1,2파형 부재 간의 연동에 의해, 상기 제1파형 부재가 수평상태를 유지하면서 흔들어지는 제작 방법.
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