KR20150057927A - 부품 실장기의 회로 기판 구조체 - Google Patents

부품 실장기의 회로 기판 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수개의 회로 기판부들과, 상기 회로 기판부들을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 회로 기판부들 및 상기 연결부는 1장의 연속된 플렉시블 회로 기판으로 이루어지고, 상기 회로 기판부들은 각각 상기 연결부에 대해 상대적으로 꺾여져 상기 회로 기판부들이 상하 방향으로 간격을 두고 적층되어 있는 부품 실장기의 회로 기판 구조체를 제공한다.

Description

부품 실장기의 회로 기판 구조체{Substrate structure for surface mounter}
본 발명은 기판에 부품을 실장하기 위한 부품 실장기의 회로 기판 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 부품 실장기는, 노즐 등의 유지부를 갖는 부품 유지 헤드에 의해 부품을 부품 공급부로부터 픽업하여 기판 상으로 이송하고 기판 상의 소정 위치에 픽업한 부품을 실장하도록 구성되어 있다.
이러한 부품 유지 헤드의 하나로서, 그 헤드 본체에 복수의 유지부를 갖는 로터리 헤드가 수직축 둘레로 회전 가능하게 장착된 로터리식 부품 유지 헤드가 알려져 있고, 일본특허공표 2006-515715호에는 비접촉식 에너지ㆍ데이터 전달 수단을 구비한 로터리식 부품 유지 헤드가 개시되어 있다(단락 0034~단락 0036 및 도 1 참조).
이러한 부품 유지 헤드는, 헤드 본체로부터의 제어 신호를 수신하여 노즐 등의 동작을 제어하거나 헤드 본체와의 사이에서 데이터 교환을 하기 위해 다수의 전자 부품을 구비하고 있는데, 이들 전자 부품은 회로 기판에 탑재되는 것이 일반적이다. 또한, 회로 기판에는 다수의 전자 부품이 탑재되기 때문에, 복수개의 회로 기판이 필요해지는 경우도 많다.
종래에는, 이와 같이 회로 기판이 복수개 필요한 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이 회로 기판(101)(102)(103)을 상하 방향으로 복수단으로 배치한 회로 기판 구조체의 구성을 적용하는 것이 일반적이었다. 이러한 회로 기판 구조체에서는, 회로 기판(101)(102)(103)에 탑재된 전자 부품이 서로 간섭하지 않도록 회로 기판(101)(102)(103)을 상하 방향으로 간격을 두고 배치할 필요가 있다.
도 1의 회로 기판 구조에서는 복수의 지지 바(104) 및 기판 사이에 배치된 커넥터(105)를 이용함으로써 회로 기판(101)(102)(103)이 상하 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 그러나, 이 회로 기판 구조체에서는 회로 기판(101)(102)(103) 이외에 커넥터(105)도 필요하며, 도 1과 같이 회로 기판(101)(102)(103) 각각의 기판 사이에 커넥터(105)를 설치할 경우, 회로 기판(101)(102)(103)에 전자 부품을 탑재할 수 있는 실효(實效) 면적(이하, 단지 「실효 면적」이라고 함)이 작아진다.
또한, 이와 같이 회로 기판(101)(102)(103)의 실효 면적이 작아지면, 필요한 실효 면적을 확보하기 위해 회로 기판의 매수를 늘려야 하고, 그렇게 되면 점점 회로 기판 구조체의 대형화를 초래하게 된다.
본 발명의 일측면에 따르면, 복수개의 회로 기판을 갖는 회로 기판 구조체의 소형화를 도모하는 것을 주된 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수개의 회로 기판부들;과, 상기 회로 기판부들을 연결하는 연결부;를 포함하고, 상기 회로 기판부들 및 상기 연결부는 1장의 연속된 플렉시블 회로 기판으로 이루어지고, 상기 회로 기판부들은 각각 상기 연결부에 대해 상대적으로 꺾여져 상기 회로 기판부들이 상하 방향으로 간격을 두고 적층되어 있는 부품 실장기의 회로 기판 구조체를 제공한다.
여기서, 상기 회로 기판부들이 적어도 3개 있고, 상기 연결부들의 길이를 서로 다르게 함으로써 상기 회로 기판부들이 상하 방향으로 간격을 두고 적층될 수 있다.
여기서, 상기 회로 기판부들이 상하 방향으로 간격을 두고 적층된 상태에서 상기 부품 실장기의 회전 중심축이 통과할 수 있도록 상기 회로 기판부들에 관통 구멍이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 회로 기판부들은 서로 동일한 외곽 형상을 가질 수 있다.
여기서, 상기 회로 기판부들은 평판 형상으로 적층될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상하 방향으로 간격을 두고 적층되는 복수의 회로 기판부가 연결부에 의해 연결되어 있으며, 회로 기판부와 연결부는 1장의 연속된 플렉시블 회로 기판으로 구성되어 있기 때문에 복수의 회로 기판부 사이의 전기적 접속은 연결부로 수행하게 된다. 즉, 본 발명의 일 측면에 따르면 복수의 회로 기판부 사이를 전기적으로 접속하기 위해, 별도로 회로 기판부 사이에 커넥터를 설치할 필요가 없어진다. 이로써 회로 기판부 사이의 커넥터의 설치 공간이 불필요해짐과 동시에 종래 회로 기판부 사이에 커넥터가 차지하고 있던 영역에도 전자 부품을 탑재할 수 있기 때문에 회로 기판부의 실효 면적을 크게 할 수 있으므로 회로 기판 구조체를 소형화할 수 있다.
도 1은 종래의 부품 실장기의 회로 기판 구조체의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 부품 실장기의 부품 유지 헤드의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 관한 회로 기판 구조체의 정면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 관한 회로 기판 구조체의 전개도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 관한 회로 기판 구조체의 전개도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 회로 기판 구조체가 완성되었을 때 A 방향에서 본 정면도이고, 도 4c는 도 4a에 도시된 회로 기판 구조체가 완성되었을 때 B 방향에서 본 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 부품 실장기의 부품 유지 헤드의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 부품 유지 헤드(1)는, 부품 실장기에 있어서 부품 공급부로부터 전자 부품을 픽업하고 유지하여 프린트 기판 상으로 이송하고, 이송된 전자 부품을 프린트 기판 상의 소정 위치에 실장하는 장치이다.
부품 유지 헤드(1)는, 헤드 본체(10)와, 헤드 본체(10)에 대해 수직축(20) 둘레로 회전 가능하게 장착된 로터리 헤드(30)와, 헤드 본체(10)와 로터리 헤드(30)의 사이에 배치된 비접촉 전송 장치(40)와, 로터리 헤드(30) 측에 배치된 회로 기판 구조체(50)를 구비한다.
헤드 본체(10)는, 로터리 헤드(30)를 회전시키는 서보 모터(11) 및 로터리 헤드(30)에 배치되어 있는 노즐(31)의 승강을 제어하는 서보 모터(12)를 내장하고 있다. 또한, 도 2에서는 생략하였지만, 헤드 본체(10)는 서보 모터(11)(12)나 로터리 헤드(30)의 회전 동작을 제어하는 메인 콘트롤러도 내장하고 있다.
수직축(20)은 부품 실장기의 회전 중심축의 기능을 수행한다.
한편, 로터리 헤드(30)는 외형이 대략 원기둥형의 배럴 형상을 가지며, 그 중심을 수직축(20)이 관통하고 있다. 서보 모터(11)의 회전에 의해, 로터리 헤드(30)는 헤드 본체(10)에 대해 수직축(20) 둘레의 R 방향으로 회전한다.
또한, 로터리 헤드(30)에는 전자 부품을 유지하는 유지부로서의 노즐(31)이 둘레방향을 따라 복수개 배치되어 있다. 각 노즐(31)은, 로터리 헤드(30)에 내장된 서보 모터 등으로 이루어지는 액추에이터(미도시)에 의해 각각 축선 둘레의 T 방향으로 회전 가능하고, 서보 모터(12)에 의해 축선 방향에 따른 Z 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
비접촉 전송 장치(40)는 제1 코어(41) 및 제2 코어(42)와, 전력 전송을 위한 코일로서 제1 코일(43) 및 제2 코일(44)과, 신호 전송을 위한 코일로서 제3 코일(45) 및 제4 코일(46)을 구비하고 있다.
제1 코어(41)는 헤드 본체(10) 측에 일체로 배치되고, 제2 코어(42)는 로터리 헤드(30) 측에 일체로 배치되어 있다.
제1 코어(41) 및 제2 코어(42)는 동일한 형상을 가지며, 상하 대칭이 되도록 일정한 간격(G)을 가지고 대향 배치되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 비접촉 전송 장치(40)는 제1 코일(43)과 제2 코일(44) 사이의 전자 유도에 의해, 헤드 본체(10)로부터 로터리 헤드(30)로 비접촉식으로 전력을 전송하고, 제3 코일(45)과 제4 코일(46) 사이의 전자 유도에 의해 헤드 본체(10)와 로터리 헤드(30)의 사이에서 비접촉식으로 신호를 전송한다.
본 실시예에 따르면 비접촉 전송 장치(40)는 전자 유도 방식으로 전력 및 신호를 전송하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 비접촉 전송 장치는, 비접촉식으로 전력 및 신호를 전송하는 방식으로서 전계 유도 방식을 채용할 수도 있다.
다음에, 도 3a 및 도 3b를 참고로 하여, 회로 기판 구조체(50)의 구성을 설명한다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 관한 회로 기판 구조체(50)의 정면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 관한 회로 기판 구조체(50)의 전개도이다.
회로 기판 구조체(50)는 제1 회로 기판부(51), 제2 회로 기판부(52), 제3 회로 기판부(53)와, 이들 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)를 연결하는 연결부(54)(55)를 가지고, 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53) 및 연결부(54)(55)는 1장의 연속된 플렉시블 회로 기판(이하, 「FPC」라고 함)으로 구성되어 있다.
제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)는 동일한 외곽 형상(원형)을 가지고 있다. 또한, 연결부(54)의 길이(L1)는 연결부(55)의 길이(L2)와 서로 다른데, 연결부(54)의 길이(L1)는 연결부(55)의 길이(L2)보다 작게 설정되어 있다.
이러한 구성에서 도 3b의 전개된 상태에서 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)를 각각 연결부(54),(55)에 대해 상대적으로 꺾음으로써, 도 3a에 도시된 회로 기판 구조체(50)를 얻을 수 있다. 즉, 제1, 2 회로 기판부(51)(52)를 연결부(54)에 대해 상대적으로 꺾고, 제1, 3 회로 기판부(51)(53)를 연결부(55)에 대해 상대적으로 꺾는다. 이 때 연결부(54)의 길이(L1)가 연결부(55)의 길이(L2)보다 작게 설정되어 있기 때문에, 제1 회로 기판부(51)의 상방에 L1의 간격을 두고 제2 회로 기판부(52)가 적층되고, 또한 제2 회로 기판부(52)의 상방에 L2-L1의 간격을 두고 제3 회로 기판부(53)가 적층된 회로 기판 구조체(50)를 얻을 수 있다.
적층된 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)는 모두 평판 형상으로 평행하게 배치되어 있으며 그 상면 및/또는 하면에 전자 부품이 탑재된다. 이 전자 부품을 탑재한 이미지를 도 3a에서 점선으로 도시하였다. 이와 같이 전자 부품의 높이를 고려하여 입체적으로 끼워 맞추도록 전자 부품을 배치함으로써, 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53) 사이의 원통형 공간에 전자 부품을 효율적으로 탑재할 수 있다.
또한, 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)에는, 각각 이들 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)가 도 3a와 같이 적층된 상태에서 수직축(20)이 삽입하여 통과할 수 있도록 원형의 관통 구멍(51a)(52a)(53a)이 각각 형성되어 있다.
관통 구멍(51a)(52a)(53a)의 중심은 수직축(20)의 중심 축선상에 위치하며 직경은 수직축(20)의 직경보다 약간 크다. 이들 관통 구멍(51a)(52a)(53a)에 수직축(20)을 삽입 통과시킴으로써, 회로 기판 구조체(50)는 로터리 헤드(30)와 함께 수직축(20) 둘레로 회전 가능하게 된다.
이상과 같이 회로 기판 구조체(50)에서는 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)가 연결부(54)(55)에 의해 연결되어 있으며, 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)와 연결부(54)(55)는 1장의 연속된 FPC로 구성되어 있기 때문에 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53) 사이의 전기적 접속은 연결부(54)(55)에 의해 수행되게 된다.
따라서, 회로 기판 구조체(50)에서는, 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53) 사이를 전기적으로 접속하기 위해 별도로 기판간 커넥터를 설치할 필요가 없다. 이로써 기판간 커넥터의 설치 공간이 불필요해짐과 동시에 종래 기판간 커넥터가 차지하고 있던 영역에도 전자 부품을 탑재할 수 있기 때문에, 제1, 2, 3 회로 기판부(51)(52)(53)의 실효 면적을 크게 할 수 있어 결과적으로 회로 기판 구조체를 소형화할 수 있다.
다음에, 도 4a 내지 도 4c를 참고로 하여, 본 발명의 다른 실시예에 관한 회로 기판 구조체(60)의 구성을 설명한다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 관한 회로 기판 구조체(60)의 전개도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 회로 기판 구조체(60)가 완성되었을 때 A 방향에서 본 정면도이고, 도 4c는 도 4a에 도시된 회로 기판 구조체(60)가 완성되었을 때 B 방향에서 본 측면도이다. 도 4a에는 전개도와 함께 회로 기판부들과 연결부의 상대적인 꺾임 방향도 도시되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 관한 회로 기판 구조체(60)는, 5개의 제1, 2, 3, 4, 5 회로 기판부(61)(62)(63)(64)(65)와 이들 제1, 2, 3, 4, 5 회로 기판부(61)(62)(63)(64)(65)를 연결하는 4개의 연결부(66)(67)(68)(69)를 가진다. 여기서, 제1, 2, 3, 4, 5 회로 기판부(61)(62)(63)(64)(65) 및 연결부(66)(67)(68)(69)는 1장의 연속된 FPC로 구성되어 있다.
이와 같이 다수의 제1, 2, 3, 4, 5 회로 기판부(61)(62)(63)(64)(65)를 가진 회로 기판 구조체(60)에서도, 연결부(66)(67)(68)(69)의 길이 및 제1, 2, 3, 4, 5 회로 기판부(61)(62)(63)(64)(65)와 연결부(66)(67)(68)(69)의 상대적인 꺾임 방향을 적절히 설정함으로써, 제1, 2, 3, 4, 5 회로 기판부(61)(62)(63)(64)(65)가 상하 방향으로 간격을 두고 평판 형상으로 평행하게 적층되어 제1, 2, 3, 4, 5 회로 기판부(61)(62)(63)(64)(65) 사이에 기판간 커넥터가 없는 회로 기판 구조체(60)를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 회로 기판 구조체(60)가 5개의 제1, 2, 3, 4, 5 회로 기판부(61)(62)(63)(64)(65)를 포함하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 회로 기판 구조체(60)가 포함하는 회로 기판부의 개수를 더 늘이거나 줄일 수도 있으며, 그 경우 연결부의 개수와 길이도 적절히 변형하는 것이 바람직하다.
한편, 도 4b 및 도 4c에 도시한 바와 같이 최하단에 위치하는 제2 회로 기판부(62)의 하면에는, 로터리 헤드(30) 측의 기기에 연결되는 커넥터(70a)에 회로 기판 구조체(60)를 전기적으로 접속시키기 위한 커넥터(70b)가 배치되어 있다.
커넥터(70a)를 커넥터(70b)에 연결할 때 제2 회로 기판부(62)에 두께 방향의 힘이 작용하는데, 제2 회로 기판부(62)는 FPC로 구성되어 있기 때문에 쉽게 휘어질 수 있고, 휘어질 경우 커넥터(70a)(70b)의 연결 불량이나 제2 회로 기판부(62)의 손상을 일으킬 우려가 있다. 그래서 도 4b 및 도 4c의 회로 기판 구조체(60)에서는, 제2 회로 기판부(62)의 상면에 보강판(62a)을 일체로 적층함으로써 커넥터(70b)를 가진 제2 회로 기판부(62)를 보강하였다. 마찬가지로 전술한 실시예의 회로 기판 구조체(50)에서도 제1 회로 기판부(51)의 상면 또는 하면에 마찬가지로 보강판을 일체적으로 적층할 수 있다.
본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명은 부품 실장기의 제조 및 적용에 사용될 수 있다.
1: 부품 유지 헤드 10: 헤드 본체
20: 수직축 30: 로터리 헤드
40: 비접촉 전송 장치 50, 60: 회로 기판 구조체

Claims (5)

  1. 복수개의 회로 기판부들; 및
    상기 회로 기판부들을 연결하는 연결부;를 포함하고,
    상기 회로 기판부들 및 상기 연결부는 1장의 연속된 플렉시블 회로 기판으로 이루어지고, 상기 회로 기판부들은 각각 상기 연결부에 대해 상대적으로 꺾여져 상기 회로 기판부들이 상하 방향으로 간격을 두고 적층되어 있는 부품 실장기의 회로 기판 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판부들이 적어도 3개 있고, 상기 연결부들의 길이를 서로 다르게 함으로써 상기 회로 기판부들이 상하 방향으로 간격을 두고 적층되어 있는 부품 실장기의 회로 기판 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판부들이 상하 방향으로 간격을 두고 적층된 상태에서 상기 부품 실장기의 회전 중심축이 통과할 수 있도록 상기 회로 기판부들에 관통 구멍이 형성된 부품 실장기의 회로 기판 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판부들은 서로 동일한 외곽 형상을 가지고 있는 부품 실장기의 회로 기판 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판부들은 평판 형상으로 적층된 부품 실장기의 회로 기판 구조체.
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