KR20140132880A - 인쇄회로기판 어셈블리 및 그 제조방법 - Google Patents

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이수철
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Abstract

작업성 및 수리 용이성이 향상되도록 개선된 구조를 가지는 인쇄회로기판 어셈블리 및 그 제조방법을 개시한다. 인쇄회로기판 어셈블리의 제조 공정은 인쇄회로기판 표면에 마련된 복수의 접합패드에 전자부품을 장착하기 위해 솔더를 도포하고, 리플로 솔더링을 통해 전자부품을 인쇄회로기판에 결합시키고, 전자부품의 강성을 보강하기 위한 언더필 수지재료를 도포하고, 전자파를 차단하기 위해 쉴드캔 접합패드에 쉴드캔 접합용 솔더를 도포하여 쉴드캔을 장착하고, 언더필 수지재료의 경화 및 쉴드캔 접합을 동시에 수행하는 것으로 진행된다.

Description

인쇄회로기판 어셈블리 및 그 제조방법{PRINTED BOARD ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 인쇄회로기판 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 작업성 및 수리 용이성이 향상되도록 개선된 구조를 가지는 인쇄회로기판 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자제품이 작동하는 경우, 전자제품 내부에 있는 전자부품에서 전자파가 발생한다. 이러한 전자파는 전자제품의 통신기능에 노이즈로 작용할 수 있기 때문에, 전자파를 차단할 수 있는 쉴드캔을 전자부품에 장착한다.
쉴드캔의 종류는 스크루(SCREW)형, 클립(CLIP)형, 프레임(FRAME)형, 커버(COVER)형이 있다.
스크루형은 스크루를 사용해 쉴드캔을 인쇄회로기판(PCB)에 체결하는 형태로써, 주요 전자부품을 보호하기 위한 벽(WALL)을 별도로 용접한다. 스크루형은 수리성은 용이하나, 스크루 조립을 위한 추가공정이 필요하며, 다른 쉴드캔 형태와 비교했을 때, 내구성이 취약하다는 단점이 있다.
클립형은 부품을 감싸는 커버와 이를 인쇄회로기판에 고정하는 클립으로 구성된다. 구체적으로 커버의 전체 형상을 따라 클립을 인쇄회로기판 위에 먼저 장착한 후, 커버를 클립에 체결한다. 클립형은 수리성, 공간성, 제조비용 측면에서 유리하지만, 커버를 체결하기 위한 수작업이 필요하고, 커버가 클립에서 분리되는 경우가 종종 발생한다.
프레임형은 부품을 감싸는 커버와 커버에 결합하는 프레임으로 구성된다. 클립형에 비해 부품수가 적고, 인쇄회로기판에 고정되는 영역이 넓기 때문에 강도가 우수하다. 그러나 부품의 높이가 증가하고, 프레임 안쪽에 있는 부품에 대한 언더필 수지재료 도포 공정이 어렵다는 단점이 있다.
커버형은 전자부품을 감싸는 커버만으로 구성되고, 커버 자체가 인쇄회로기판에 접합된다. 부품수가 적고, 부품의 높이가 낮아진다는 장점이 있으나, 쉴드캔을 장착한 후에는 쉴드캔 내부에 있는 전자부품에 언더필 수지재료 도포 공정이 어렵다는 단점이 있다.
일반적으로 모바일 제품에 많이 사용되는 쉴드캔은 프레임형으로써, 프레임형 쉴드캔이 인쇄회로기판에 장착되는 공정은 전자부품과 쉴드캔의 프레임이 인쇄회로기판에 함께 장착 및 접합된 후, 언더필 수지재료 도포 공정을 거친 뒤, 마지막으로 쉴드캔 커버를 체결하는 것으로 이루어진다. 쉴드캔 커버를 체결하는 공정은 수작업으로 이루어 지는 경우가 많고, 미리 장착되어 있는 쉴드캔 프레임 때문에 언더필 수지재료의 도포 공정 시, 도포 위치 및 방향 측면에서 많은 제약이 따른다.
본 발명의 일 측면은 언더필 수지재료 경화 공정과 쉴드캔 접합 공정이 동시에 진행될 수 있도록 개선된 공정을 거쳐 제조되는 인쇄회로기판 어셈블리 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 인쇄회로기판 어셈블리의 제조방법은 인쇄회로기판 표면에 마련된 복수의 접합패드에 전자부품을 장착하기 위해 솔더(Solder)를 도포하고, 리플로 솔더링을 통해 상기 전자부품을 상기 인쇄회로기판에 결합시키고, 상기 전자부품의 강성을 보강하기 위한 언더필(Underfill) 수지재료를 도포하고, 전자파를 차단하기 위해 쉴드캔(Shield Can) 접합패드에 쉴드캔 접합용 솔더를 도포하여 쉴드캔을 장착하고, 언더필 수지재료의 경화 및 쉴드캔 접합을 동시에 수행하는 것을 포함한다.
상기 쉴드캔 접합용 솔더는 인쇄회로기판에 전자부품을 장착하기 위해 사용된 솔더의 재용융을 방지하고, 언더필 수지재료의 경화 및 쉴드캔 접합을 동시에 진행할 수 있도록 160℃ ~ 180℃ 이하의 융점을 갖을 수 있다.
상기 쉴드캔 접합용 솔더는 접착력 및 내구성 보강을 위해 수지가 첨가된 플럭스(Flux)와 합금분말이 함께 혼합된 형태이고, 상기 쉴드캔과 상기 인쇄회로기판 사이의 결합력을 향상시키기 위해 상기 수지가 상기 쉴드캔, 상기 쉴드캔 접합패드 및 상기 인쇄회로기판에 접하는 접합부를 형성할 수 있다.
상기 합금분말이 상기 쉴드캔과 금속결합을 형성할 수 있도록, 상기 수지는 상기 쉴드캔 접합용 솔더를 이루는 다른 구성요소의 용융 이후에 경화가 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 사상에 따른 인쇄회로기판 어셈블리는 표면에 복수의 접합패드가 마련된 인쇄회로기판, 상기 접합패드 위에 전자부품을 장착하기 위해 도포된 솔더(Solder), 상기 솔더와 접하는 솔더범프(Solder Bump)를 갖고, 강성을 보강하기 위해 언더필(Underfill) 수지재료로 도포된 전자부품, 전자파를 차단하기 위해 쉴드캔(Shield Can) 접합패드에 160℃ ~ 180℃ 이하의 융점을 갖는 쉴드캔 접합용 솔더를 도포하고, 내부에 상기 전자부품이 마련된 쉴드캔을 포함한다.
상기 쉴드캔은 상기 전자부품과 간격을 두고 마주하는 커버와 공정의 편의를 위해 복수의 살이 서로 교차하는 형태의 일면을 갖고, 상기 커버를 지지하면서 상기 전자부품을 둘러싸는 프레임을 포함할 수 있다.
또한, 상기 쉴드캔은 상기 프레임과 상기 커버가 차례로 장착되거나, 상기 프레임과 상기 커버가 조립된 상태로 상기 전자부품을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 쉴드캔은 상기 전자부품을 감싸는 커버 만을 포함할 수 있다.
인쇄회로기판 어셈블리 제조 공정에서, 쉴드캔 장착 공정을 전자부품 접합 및 언더필 수지재료의 도포 공정 이후로 변경하고, 언더필 수지재료의 경화 조건에서 용융 및 접합이 가능한 쉴드캔 접합용 솔더를 사용하여, 언더필 수지재료의 경화 및 쉴드캔 접합 공정을 동시에 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 어셈블리 제조방법을 보여 주는 순서도
도 2는 도 1에 따른 인쇄회로기판 어셈블리 제조방법을 순차적으로 도시한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 어셈블리 제조방법에서 쉴드캔 접합용 솔더 내의 수지가 쉴드캔을 감싸는 형태를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 어셈블리의 쉴드캔을 도시한 평면도
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 어셈블리 제조방법을 보여 주는 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 솔더(Solder)를 도포하고(S1), 수동 부품과 능동 부품을 포함하는 전자부품을 장착한다(S2). 그 후, 리플로 솔더링(Reflow Soldering)을 통해 전자부품을 인쇄회로기판에 접합하고(S3), 집적회로를 포함하는 능동 부품에 언더필 수지재료를 도포한다(S4). 그리고 쉴드캔 접합패드에 쉴드캔 접합용 솔더를 도포하고(S5), 쉴드캔을 장착한다(S6). 마지막으로, 언더필 수지재료 경화 및 쉴드캔 접합 공정이 동시에 진행한다(S7).
도 2는 도 1에 따른 인쇄회로기판 어셈블리 제조방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(1) 위에는 복수의 접합패드(2) 및 복수의 쉴드캔 접합패드(3)가 간격을 두고 마련될 수 있다.
쉴드캔 접합패드(3)를 제외한 나머지 접합패드(2)에 솔더(4)를 도포한다.
솔더(4)는 전자기기의 접합재료로써, 전기 전도성 및 접착성이 좋을 것이 요구된다. 솔더(4)는 일반적으로 합금 분말과 플럭스(Flux)로 구성될 수 있다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 수동부품(20,30)과 능동부품(10)이 인쇄회로기판(1) 에 마련될 수 있다.
수동부품(20,30)은 저항이나 콘덴서 등과 같이 회로를 구성하는 부품 중 전기 에너지의 발생이나 공급을 하지 않는 부품이고, 능동부품(10)은 회로를 구성하는 부품 중 트랜지스터나 사이리스터, 집적회로(IC) 등과 같이 전기 에너지의 제어나 변환을 할 수 있는 부품이다.
수동부품(20,30)의 양 측면에는 접속단자(20a, 20b, 30a, 30b)가 마련되고, 수동부품(20,30)은 솔더(4) 위에 장착된다.
능동부품(10)은 솔더(4)와 마주보는 면에 인쇄회로기판(1)을 향해 구슬 형태로 돌출되어 있는 솔더범프(5)를 가질 수 있다.
능동부품(10)은 솔더(4)와 솔더범프(5)가 접함으로써, 인쇄회로기판(1)에 장착된다.
쉴드캔 접합패드(3)는 솔더(4)가 도포되지 않은 상태로 유지된다.
도 2(d)에 도시된 바와 같이, 수동부품(20,30) 및 능동부품(10)이 배치된 인쇄회로기판(1)은 소정온도에서 가열되는 리플로 솔더링을 거친다.
리플로 솔더링은 인쇄회로기판(1)과 인쇄회로기판(1)에 실장된 전자부품의 전기적 접속을 행하기 위해 고온의 열원을 가하여 솔더(4)를 용융시키고, 그에 따라 인쇄회로기판(1)에 전자부품을 안정하게 접합시키는 기술 공정이다.
리플로 솔더링에 따라 솔더(4) 또는 솔더범프(5)가 용융되면서 인쇄회로기판(1)의 전극과 전기적으로 연결된다. 리플로 솔더링의 가열온도는 솔더(4) 또는 솔더범프(5)의 재질에 따라 결정된다.
능동부품(10)에 마련되어 있는 솔더범프(5)는 리플로 솔더링을 거치면서 솔더(4)와 결합하여 확대된 솔더범프(6)를 형성한다.
리플로 솔더링이 끝나면, 도 2(e)에 도시된 바와 같이, 능동부품(10)의 확대된 솔더범프(6)에 의해 발생된 능동부품(10)과 인쇄회로기판(1) 사이의 간극에 언더필 수지재료 공급장치(40)를 통해 언더필 수지재료(7)를 도포한다. 언더필 수지재료(7)를 도포함으로써, 능동부품(10)의 내구성을 보강할 수 있다. 언더필 수지재료(7)를 도포하기 위해서는 능동부품(10)과 다른 전자부품이 서로 이격 되어야 한다.
언더필 수지재료(7)의 도포 후, 도 2(f)와 같이, 쉴드캔 접합패드(3)에 쉴드캔 접합용 솔더(8)를 도포한다.
쉴드캔 접합용 솔더(8)는 전자부품의 접합에 사용된 솔더(4) 보다 융점이 낮고, 언더필 수지재료(7)의 경화가 일어나는 온도 범위에서 용융 및 접합이 가능한 물성을 가질 수 있다.
구체적으로 쉴드캔 접합용 솔더(8)는 인쇄회로기판(1)에 전자부품을 장착하기 위해 사용된 솔더(4)의 재용융을 방지하고, 언더필 수지재료(7)의 경화 및 쉴드캔(50) 접합을 동시에 진행할 수 있도록 160℃ ~ 180℃ 이하의 융점을 갖을 수 있다.
그 후, 도 2(g)에 도시된 바와 같이, 쉴드캔 접합용 솔더(8)에 전자파를 차단하기 위한 쉴드캔(50)을 장착한다.
마지막으로, 도 2(h)와 같이, 언더필 수지재료(7)의 경화 및 쉴드캔 접합용 솔더(8)의 경화가 동시에 진행하여, 쉴드캔(50) 및 능동부품(10)에 인쇄회로기판(1)에 장착된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 쉴드캔(50)은 언더필 수지재료(7)가 도포된 후에 인쇄회로기판에 장착된다. 그에 따라, 언더필 수지재료(7)의 도포보다 쉴드캔(50)을 먼저 장착함으로써 야기될 수 있는 공정상의 제약에서 벗어날 수 있다.
또한, 쉴드캔 접합용 솔더(8)는 인쇄회로기판(1)에 장착되어 있는 전자부품들과 간섭이 발생하지 않도록 공급되어야 하는 바, 인쇄방식이 아닌 디스펜싱(Dispensing) 또는 제팅(Jetting) 방식으로 이루어 질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 어셈블리 제조방법에서 쉴드캔 접합용 솔더 내의 수지가 쉴드캔을 감싸는 형태를 도시한 도면이다.
인쇄회로기판(1)에 마련된 쉴드캔 접합패드(3)에 쉴드캔 접합용 솔더(8)가 도포된다.
쉴드캔 접합용 솔더(8)는 접착력 및 내구성 보강을 위해 합금분말 및 수지(Resine)(8b)가 첨가된 플럭스(Flux)를 포함할 수 있다.
합금분말은 주석(Sn)에 Ag, Cu, Bi, Zn, In 및 Pb 중 적어도 하나 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, Sn-Ag 계 합금, Sn-Ag-Cu계 합금, Sn-Cu계 합금, Sn-Bi계 합금, Sn-Zn계 합금 및 Sn-Pb계 합금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질이 사용될 수 있다.
수지(8b)는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 열경화성 수지로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 등이 있고, 열경화성 수지는 열경화 후에 외부충격(열, 유기용제, 낙하 등)에 강한 특성을 나타낸다. 따라서, 쉴드캔(50)의 쉴드캔 접합패드(3)에 대한 접합력 및 쉴드캔 접합용 솔더(8) 자체의 강인성이 향상될 수 있다.
플럭스는 솔더링 공정시, 모재나 부품 표면의 오염 물질과 고온에 의해 발생하는 표면의 산화를 방지해 줌으로써, 솔더링이 잘 진행될 수 있도록 하는 조성물이다.
플럭스는 용매, 방청제(Rust Inhibitor), 칙소제 및 환원제 등을 포함할 수 있다. 방청제는 합금분말이 부식하기 쉬운 상태일 때 첨가함으로써 녹을 방지 할 수 있다. 환원제는 도전성 합금분말이 산화될 때 이를 환원시켜서 전기 전도성이 떨어지는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 칙소제는 인쇄성을 향상시키기 위한 것으로 습윤성, 젖음성, 요변성을 상승 시켜서 솔더가 부드럽게 도포되고 신속하게 굳게 할 수 있다.
또한, 수지(8b)는 쉴드캔(50)과 인쇄회로기판(1) 사이의 결합력을 향상시키기 위해 쉴드캔(50) 및 쉴드캔 접합패드(3)를 감싸는 접합부(9)를 형성할 수 있다.
접합부(9)는 쉴드캔(50), 쉴드캔 접합패드(3) 및 인쇄회로기판(1)에 각각 접하도록 형성될 수 있다.
또한, 쉴드캔 접합용 솔더(8)에 포함된 합금분말이 쉴드캔(50)과 금속결합을 형성할 수 있도록, 수지(8b)의 경화는 쉴드캔 접합용 솔더(8)를 이루는 다른 구성요소(8a)의 용융 이후에 진행될 수 있다. 수지(8b)의 경화가 먼저 일어날 경우, 경화된 수지(8b)가 쉴드캔 접합용 솔더(8)와 쉴드캔(50) 사이의 접촉면을 가로막아 금속결합을 방해할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 어셈블리의 쉴드캔을 도시한 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 쉴드캔(50)은 커버(52)와 프레임(51)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 쉴드캔(50)은 전자부품과 간격을 두고 마주하는 커버(52)와 커버(52)를 지지하면서 전자부품을 둘러싸는 프레임(51)으로 이루어 질 수 있다.
또한, 프레임(51)은 공정의 편의를 위해 복수의 살(51a)이 서로 교차하는 형태의 일면을 갖을 수 있다.
복수의 살이 교차하는 부분에는 프레임(51)을 집어 올려 쉴드캔 접합용 솔더(8)에 장착하기 쉽도록 둥근 교차부(51b)가 형성될 수 있다.
프레임(51)과 커버(52)는 각각 차례대로 쉴드캔 접합용 솔더(8)와 결합할 수 있다.
또한, 프레임(51)과 커버(52)가 조립된 상태로써, 쉴드캔 접합용 솔더(8)와 결합할 수 있다.
또한, 쉴드캔(50)은 프레임(51) 없이 전자부품을 감쌀 수 있는 커버(52)만으로 구성될 수 있다.
커버(52)만으로 구성된 쉴드캔(50)을 사용하는 경우, 전자부품이 장착된 인쇄회로기판 어셈블리(100)의 높이를 낮출 수 있게 됨으로써, 박형화된 전자제품의 제작이 가능하다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100 : 인쇄회로기판 어셈블리 1 : 인쇄회로기판
2 : 접합패드 3 : 쉴드캔 접합패드
4 : 솔더 5 : 솔더범프
6 : 확대된 솔더범프 7 : 언더필 수지재료
8 : 쉴드캔 접합용 솔더 8a : 수지를 제외한 쉴드캔 접합용솔더
8b : 수지 9 : 접합부
10 : 능동부품 20, 30 : 수동부품
40 : 언더필 수지재료 공급장치 50 : 쉴드캔
51 : 프레임 51a : 살
51b : 교차부 52 : 커버
20a, 20b, 30a, 30b : 접속단자

Claims (8)

  1. 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 표면에 마련된 복수의 접합패드에 전자부품을 장착하기 위해 솔더(Solder)를 도포하고;
    리플로 솔더링(Reflow Soldering)을 통해 상기 전자부품을 상기 인쇄회로기판에 결합시키고;
    상기 전자부품의 강성을 보강하기 위한 언더필(Underfill) 수지재료를 도포하고;
    전자파를 차단하기 위해 쉴드캔(Shield Can) 접합패드에 쉴드캔 접합용 솔더를 도포하여 쉴드캔을 장착하고;
    언더필 수지재료의 경화 및 쉴드캔 접합을 동시에 수행하는 것을 포함하는 인쇄회로기판 어셈블리(Printed Board Assembly, PBA)의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 쉴드캔 접합용 솔더는 인쇄회로기판에 전자부품을 장착하기 위해 사용된 솔더의 재용융을 방지하고, 언더필 수지재료의 경화 및 쉴드캔 접합을 동시에 진행할 수 있도록 160℃ ~ 180℃ 이하의 융점을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 어셈블리의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 쉴드캔 접합용 솔더는 접착력 및 내구성 보강을 위해 수지가 첨가된 플럭스(Flux)와 합금분말이 함께 혼합된 형태이고, 상기 쉴드캔과 상기 인쇄회로기판 사이의 결합력을 향상시키기 위해 상기 수지가 상기 쉴드캔, 상기 쉴드캔 접합패드 및 상기 인쇄회로기판에 접하는 접합부를 형성하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 어셈블리의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 합금분말이 상기 쉴드캔과 금속결합을 형성할 수 있도록, 상기 수지는 상기 쉴드캔 접합용 솔더를 이루는 다른 구성요소의 용융 이후에 경화가 진행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 어셈블리의 제조방법.
  5. 표면에 복수의 접합패드가 마련된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB);
    상기 접합패드 위에 전자부품을 장착하기 위해 도포된 솔더(Solder);
    상기 솔더와 접하는 솔더범프(Solder Bump)를 갖고, 강성을 보강하기 위해 언더필(Underfill) 수지재료로 도포된 전자부품; 및
    전자파를 차단하기 위해 쉴드캔(Shield Can) 접합패드에 160℃ ~ 180℃ 이하의 융점을 갖는 쉴드캔 접합용 솔더를 도포하고, 내부에 상기 전자부품이 마련된 쉴드캔;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 쉴드캔은 상기 전자부품과 간격을 두고 마주하는 커버;와
    공정의 편의를 위해 복수의 살이 서로 교차하는 형태의 일면을 갖고, 상기 커버를 지지하면서 상기 전자부품을 둘러싸는 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 어셈블리.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 쉴드캔은 상기 프레임과 상기 커버가 차례로 장착되거나, 상기 프레임과 상기 커버가 조립된 상태로 상기 전자부품을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 어셈블리.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 쉴드캔은 상기 전자부품을 감싸는 커버 만을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 어셈블리.
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