KR20180112323A

KR20180112323A - 연성기판 벤딩장치 및 벤딩방법

Info

Publication number: KR20180112323A
Application number: KR1020170043062A
Authority: KR
Inventors: 김태상
Original assignee: 테크베이스(주)
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2018-10-12

Abstract

본 발명은 형상 및 크기가 정확하고 일정한 굴곡을 형성할 수 있고 오랫동안 지속되는 굴곡을 형성할 수 있는 연성기판 벤딩장치 및 벤딩방법에 관한 것으로, 본 발명의 연성기판 벤딩장치는 연성기판을 수용하도록 트레이의 상부에 형성된 수용부와; 굴곡 패턴을 갖고, 상기 연성기판에 굴곡이 형성될 부위를 가압 및 가열하는 가열부와; 상기 연성기판에서 상기 굴곡이 형성된 부위를 냉각하기 위한 냉각공기를 제공하는 냉각부를 포함한다.

Description

연성기판 벤딩장치 및 벤딩방법{APPARATUS AND METHOD OF BENDING A FLEXIBLE PCB}

본 발명은 연성기판을 벤딩 성형하는 벤딩장치 및 벤딩방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 벤딩의 정확성 및 지속성을 확보할 수 있는 벤딩장치 및 벤딩방법에 관한 것이다.

최근 휴대폰, 테블릿 PC 등의 휴대용 단말기의 수요가 증가함에 따라 이러한 휴대용 단말기에 삽입되는 카메라 모듈의 수요 역시 증가하고 있다. 휴대용 단말기가 소형화되고 집적도가 높아짐에 따라 카메라 모듈이 장착될 공간이 협소해지는 추세이다.

카메라 모듈은 카메라 렌즈, 이미지 센서 등을 포함하는데, FPCE(Flexible Printed Circuit Board) 등의 연성회로기판이 카메라 모듈과 휴대용 단말기의 메인 기판을 전기적으로 연결하여 전력, 제어신호, 이미지 신호 등을 서로 주고받도록 한다.

이러한 연성회로기판은 휴대용 단말기의 내부의 장착 공간에 따라서 정해진 굴곡을 갖도록 벤딩 처리되어야 한다. 종래에는 연성회로기판을 앞뒤로 구부려 굴곡을 형성한 후 휴대용 단말기에 삽입해왔으나, 굴곡의 형상이나 크기를 정확하고 일정하게 만들기가 어려웠다. 또한, 연성회로기판을 반복적으로 구부리다 보면 연성회로기판 내의 회로 등이 손상을 입게 된다. 게다가, 연성회로기판에 형성된 굴곡이 지속적으로 유지되지 않아서 휴대용 단말기에 삽입할 수 없는 불량을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 형상 및 크기가 정확하고 일정한 굴곡을 형성할 수 있는 연성기판 벤딩장치 및 벤딩방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 오랫동안 지속되는 굴곡을 형성하는 연성기판 벤딩장치 및 벤딩방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연성기판 벤딩장치는, 연성기판을 수용하도록 트레이의 상부에 형성된 수용부와; 굴곡 패턴을 갖고, 상기 연성기판에 굴곡이 형성될 부위를 가압 및 가열하는 가열부와; 상기 연성기판에서 상기 굴곡이 형성된 부위를 냉각하기 위한 냉각공기를 제공하는 냉각부를 포함한다.

상기 트레이는 진공 흡착방식으로 상기 연성기판을 상기 수용부에 고정하기 위해 상기 수용부의 바닥에서부터 상기 트레이를 관통하도록 형성된 진공 터널을 포함한다.

상기 수용부는 상기 연성기판을 수용하기 위한 홈의 형태로 구성되고, 상기 수용부의 바닥에 형성된 굴곡 패턴을 포함한다. 또한, 상기 수용부의 바닥에 형성된 상기 굴곡 패턴은 상기 가열부의 굴곡 패턴의 역형상을 갖는다.

상기 가열부는 양각의 굴곡 패턴을 갖는 제 1 가열핀과 음각의 굴곡 패턴을 갖는 제 2 가열핀을 포함하며, 상기 가열부 내부에 히터를 삽입하기 위한 히터 삽입구를 포함한다.

본 발명에 따른 연성기판 벤딩방법은, 트레이의 상부에 형성된 수용부에 연성기판을 안착시키는 단계와; 굴곡 패턴을 갖는 가열부가 상기 연성기판에 굴곡이 형성될 부위를 가압 및 가열하는 단계와; 냉각부가 냉각공기를 제공하여 상기 연성기판에서 상기 굴곡이 형성된 부위를 냉각하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 연성기판을 상기 수용부에 안착시킨 후, 상기 수용부의 바닥에서부터 상기 트레이를 관통하도록 형성된 진공 터널을 이용하여 진공 흡착방식으로 상기 연성기판을 상기 수용부에 고정하는 단계를 더 포함한다.

상기 가압 및 가열하는 단계에서, 상기 가열부 내부에 삽입된 히터의 열을 이용하여 15초 이하의 시간동안 150-250℃의 온도로 상기 연성기판에 굴곡이 형성될 부위를 가열한다.

또한, 상기 가압 및 가열하는 단계에서, 상기 가열부의 굴곡 패턴과 그 역형상을 갖도록 상기 수용부 바닥에 형성된 굴곡 패턴에 의해서 상기 연성기판에 굴곡이 형성된다.

본 발명에 따른 연성기판 벤딩장치 및 벤딩방법은 형상 및 크기가 정확하고 일정한 굴곡을 형성할 수 있고 오랫동안 지속되는 굴곡을 형성할 수 있다.

도 1은 연성기판의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성기판 벤딩장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성기판 벤딩장치의 전면을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 트레이(200)를 상세히 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도 3의 트레이(200) 및 성형부(600)를 상세히 나타낸 도면이다.
도 8은 굴곡이 형성된 연성기판을 나타낸 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여, 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연성기판 벤딩장치를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 연성기판(10)의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 1은 듀얼 렌즈를 포함하는 카메라 모듈(20)에 적용되는 연성기판(10)을 도시하고 있으나, 연성기판의 형상이나 구조는 여기에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 연성기판(10)은 카메라 모듈(20)과 연결되는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)에 한정해서 설명되지만, 여기에 한정되지 않고 카메라 모듈 외에 다른 전자부품과 연결되는 연성회로기판으로도 해석될 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 연성기판(10)의 일단에는 카메라 모듈(30)이 결합되고 상기 연성기판(10)의 타단에는 커넥터(50)가 연결된다. 상기 연성기판(10)이 단말기(도시하지 않음)에 삽입되는 경우, 상기 커넥터(50)는 상기 단말기의 메인 기판(도시하지 않음)에 연결된다. 여기서, 단말기는 휴대용 단말기뿐만 아니라 카메라 모듈을 포함하는 다양한 전자기기로 해석될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연성기판 벤딩장치는 주요 구성요소로서 트레이(200), 이송부(400), 성형부(600), 제어부(900)를 포함한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 트레이(200)는 상기 연성기판(10)을 수용하도록 상기 트레이(200)의 상부에 형성된 수용부(210)와, 진공 흡착방식으로 상기 연성기판(10)을 상기 수용부(210)에 고정할 수 있도록 상기 수용부(210)의 바닥에서부터 상기 트레이(200)의 측면 또는 후면을 관통하도록 형성된 하나 이상의 진공 터널(250)을 포함한다.

상기 수용부(210)는 상기 연성기판(10)을 수용하고 상기 연성기판(10)의 움직임을 최소화할 수 있도록 상기 연성기판(10)의 형상에 맞게 형성된 홈의 형태로 구성된다. 또한, 상기 수용부(210)는 그 바닥에 형성된 굴곡 패턴(211)을 포함하는데, 이 굴곡 패턴(211)은 상기 연성기판(10)에 형성될 굴곡의 형상, 크기, 개수에 따라 결정된다. 또한, 상기 연성기판(10)에 생성된 굴곡은 탄성 및 복원력을 갖기 때문에, 상기 수용부(210)의 굴곡 패턴(211)은 원하는 굴곡보다 더 구부려지거나 꺾일 수 있도록 원하는 굴곡의 휨정도보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 수용부(210)의 굴곡 패턴(211)은 상기 연성기판(10)에 형성될 굴곡의 휨정도의 약 3~10%를 더 반영하여 형성되는 것이 바람직하다. 다른 예로써, 상기 연성기판(10)에 형성될 굴곡의 내각(interior angle)이 90도이면, 상기 굴곡 패턴(211)의 내각을 약 80~87도로 형성하는 것이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 진공 터널(250)은 진공 흡착방식으로 상기 연성기판(10)을 상기 수용부(210)의 바닥에 고정하기 위해서, 상기 진공 터널(250)의 입구(250a)는 외부의 진공펌프(도시하지 않음)와 연결되며 상기 진공 터널(250)의 출구(250b)는 굴곡이 형성되지 않는 연성기판(10)의 일부를 흡착하도록 상기 굴곡 패턴(211)의 없는 상기 수용부(210)의 바닥 일부에 형성되는 것이 바람직하다. 도면을 참조하면, 상기 진공펌프와 연결되는 파이프(도시하지 않음)를 상기 진공 터널(250)의 입구(250a)에 삽입하기 용이하도록 상기 진공 터널(250)이 상기 트레이(200)의 측면을 관통하도록 형성된다.

도면에 도시되지 않았으나, 상기 트레이(200)는 상기 연성기판(10)의 가열된 부위를 냉각하기 위해 냉각공기를 제공하는 하나 이상의 냉각터널(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 진공 터널(250)과 유사하게, 상기 냉각터널은 상기 수용부(210)의 바닥 일부, 예를 들어 상기 굴곡 패턴(211)의 주변에서부터 상기 트레이(200)의 측면 또는 후면을 관통하도록 형성된 터널로 이루어진다. 상기 냉각터널의 입구(도시하지 않음)에 냉각공기 주입관(도시하지 않음)을 삽입하기 용이하도록 상기 냉각터널이 상기 트레이(200)의 측면을 관통하도록 형성된다. 상기 냉각터널의 입구는 냉각공기 주입관을 통해서 외부의 에어솔레노이드 밸브(도시하지 않음)와 연결되며, 상기 냉각터널의 출구(도시하지 않음)는 상기 연성기판(10)의 후면, 특히 굴곡이 생성된 부위의 후면에 냉각 공기를 제공한다.

상기 이송부(400)는 레일(410)을 따라 상기 트레이(200)를 움직이도록 구성되며, 동력을 제공하는 모터(도시하지 않음)와 연결된다.

상기 성형부(600)는 가열부(610), 냉각부(620), 고정핀(630), 구동부(650)를 포함한다.

상기 가열부(610)는 그 끝단에 굴곡 패턴(611)을 갖는데, 상기 가열부(610)의 굴곡 패턴(611)은 상기 수용부(210)의 굴곡 패턴(211)에 대응하는 역형상을 갖는다.

상기 연성기판(10)에 생성된 굴곡은 탄성 및 복원력을 갖기 때문에, 상기 가열부(610)의 굴곡 패턴(611)은 원하는 굴곡보다 더 구부려지거나 꺾일 수 있도록 원하는 굴곡의 휨정도보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 가열부(610)의 굴곡 패턴(611)은 상기 연성기판(10)에 형성될 굴곡의 휨정도의 약 3-10%를 더 반영하여 형성되는 것이 바람직하다. 다른 예로써, 상기 연성기판(10)에 형성될 굴곡의 내각(interior angle)이 90도이면, 상기 굴곡 패턴(611)의 내각을 약 80-87도로 형성하는 것이 바람직하다.

일 예로써, 상기 가열부(610)는 상기 연성기판(10)에 굴곡이 형성될 부위를 가압 및 가열하기 위한 하나 이상의 가열핀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가열부(610)는 양각의 굴곡 패턴(611)을 갖는 제 1 가열핀(613)과 음각의 굴곡 패턴(611)을 갖는 제 2 가열핀(615)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 가열부(610)는 그 측면에 히터(617)를 삽입하기 위한 히터 삽입구(619)를 포함한다. 상기 히터 삽입구(619)는 탈착 가능한 스틱 형태의 히터(617)가 삽입될 수 있는 형상으로 형성되는데, 열손실을 최소화할 수 있도록 상기 히터(617)와 밀착되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 히터 삽입구(619)는상기 제 1, 2 가열핀(613, 615) 각각에 형성될 수 있으나, 도면에서와 같이 상기 제 1 가열핀(613)에만 히터 삽입구(619)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 히터(617)는 전원을 공급받기 위해서 그 끝단이 전원케이블(도시하지 않음)과 연결된다.

상기 냉각부(620)는 상기 연성기판(10)의 가열된 부위를 냉각하기 위해 냉각공기를 제공한다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 냉각부(620)의 입구(620a)에 냉각공기 주입관(도시하지 않음)을 삽입하기 용이하도록 상기 냉각부(620)의 구멍은 그 측면을 관통하도록 형성된다. 상기 냉각부(620)의 입구(620a)는 냉각공기 주입관을 통해서 외부의 에어솔레노이드 밸브(도시하지 않음)와 연결되며, 상기 냉각부(620)의 출구는 굴곡이 생성된 부위에 냉각 공기를 제공한다.

상기 고정핀(630)은 상기 수용부(210)에 안착된 상기 연성기판(10)이 움직이지 않도록 상기 연성기판(10)을 고정하기 위해서 상기 연성기판(10)에서 굴곡이 형성되지 않는 부분의 전면(front surface)을 가압한다.

상기 구동부(650)는 상기 가열부(610), 상기 냉각부(620) 및 상기 고정핀(630) 각각을 구동하도록 구성되는데, 상기 가열부(610), 상기 냉각부(620) 및 상기 고정핀(630) 각각을 상기 연성기판(10)에 밀착시키거나 이격시킨다.

또한, 상기 성형부(600)는 단열부재(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있는데, 이 단열부재는 상기 가열부(610)와 상기 구동부(650) 사이에 결합되며 상기 가열부(610)의 열이 상기 구동부(650)에 전달되는 것을 차단한다.

상기 제어부(900)는 각 구성요소의 동작을 제어하는데, 기저장된 프로그램에 따라 상기 트레이(200), 상기 이송부(400), 상기 성형부(600) 등이 정해진 순서대로 구동할 수 있도록 제어한다. 상기 제어부(900)는 RS-232통신 등의 무선 통신이나 유선 통신으로 각 구성요소와 통신할 수 있으며, 연성기판 벤딩장치 내부에 포함되거나 또는 분리된 형태로 구성될 수 있다.

도면에는 도시되지 않았으나, 본 발명의 연성기판 벤딩장치는 상기 이송부(400), 상기 구동부(650), 상기 리프트(800) 등에 동력을 제공하기 위한 하나 이상의 모터(도시하지 않음)를 더 포함한다. 또한, 본 발명의 연성기판 벤딩장치는 상기 성형부(600)를 승강 및 하강시키기 위한 리프트(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연성기판 벤딩방법을 자세히 설명하기로 한다.

본 발명의 연성기판 벤딩방법은 자동화된 공정이므로 상기 제어부(900)의 제어에 따라 진행된다.

우선, 도 6에 도시된 바와 같이 로봇팔(도시하지 않음) 등을 이용하여 연성기판(10)을 상기 수용부(210)에 안착시킨다. 이후, 상기 진공 터널(250)을 이용하여 진공 흡착방식으로 상기 연성기판(10)을 상기 수용부(210)에 고정시킨다. 더불어, 상기 고정핀(630)은 상기 수용부(210)에 안착된 상기 연성기판(10)이 움직이지 않도록 상기 연성기판(10)에서 굴곡이 형성되지 않는 부분의 전면(front surface)을 가압한다.

이어, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 가열부(610)는 굴곡 패턴(611)을 이용하여 상기 연성기판에 굴곡이 형성될 부위를 가압 및 가열하는데, 이때 상기 가열부(610)의 굴곡 패턴(611)과 상기 수용부(210)의 굴곡 패턴(211)은 상기 연성기판(10)을 사이에 두고 서로 압착하게 된다. 상기 가열부(610)가 두 개의 가열핀(613, 615)으로 구성된 경우, 상기 제 1, 2 가열핀(613, 615)은 동시에 상기 연성기판(10)을 가압하는 것이 바람직하나, 각각 순차적으로 상기 연성기판(10)을 가압하는 것도 가능하다.

상기 가열부(610)는 상기 연성기판(10)을 가압하는 동안, 상기 가열부(610) 내부에 삽입된 히터(617)의 열을 이용하여 15초 이하의 시간동안 150-250℃ 범위의 온도로 상기 연성기판(10)에 굴곡이 형성될 부위를 가열한다. 이때, 가열시간은 10초 내외, 가열온도는 200℃ 내외로 하는 것이 바람직하다.

상기 가열부(610)의 굴곡 패턴(611)과 그 역형상을 갖는 상기 수용부(210의 굴곡 패턴(211)의 압착에 의해서 상기 연성기판(10)에 굴곡이 형성된다.

이어, 상기 냉각부(620)는 일정 시간동안 냉각공기를 제공하여 상기 연성기판(10)에서 상기 굴곡이 형성된 부위를 냉각한다. 도 8은 굴곡이 형성된 연성기판(10)을 보여준다. 이처럼, 연성기판(10)을 가열한 후 냉각하게 되면, 상기 연성기판(10)의 배선 및 절연물질의 탄성/복원력으로 인한 굴곡의 오차는 줄어들고 굴곡은 변형 없이 오랜 시간 동안 지속될 수 있다.

이후, 상기 연성기판(10)에 형성된 굴곡의 정확성을 판별하는 과정 등을 거친 후에 상기 연성기판(10)은 상기 수용부(210)에서 분리된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10: 연성기판 200: 트레이
210: 수용부 211: 굴곡 패턴
250: 진공터널 400: 이송부
600: 성형부 610: 가열부
611: 굴곡 패턴 613: 제 1 가열핀
615: 제 2 가열핀 620: 냉각부
630: 고정핀 650: 구동부
900: 제어부

Claims

연성기판을 수용하도록 트레이의 상부에 형성된 수용부와;
굴곡 패턴을 갖고, 상기 연성기판에 굴곡이 형성될 부위를 가압 및 가열하는 가열부와;
상기 연성기판에서 상기 굴곡이 형성된 부위를 냉각하기 위한 냉각공기를 제공하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수용부는 상기 연성기판을 수용하기 위한 홈의 형태로 구성되고,
상기 수용부의 바닥에 형성된 굴곡 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩장치.
제 2 항에 있어서,
상기 수용부의 바닥에 형성된 상기 굴곡 패턴은 상기 가열부의 굴곡 패턴의 역형상을 갖는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩장치.
제 1 항에 있어서,
진공 흡착방식으로 상기 연성기판을 상기 수용부에 고정하기 위해 상기 수용부의 바닥에서부터 상기 트레이를 관통하도록 형성된 진공 터널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가열부는,
양각의 굴곡 패턴을 갖는 제 1 가열핀과;
음각의 굴곡 패턴을 갖는 제 2 가열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가열부는,
상기 가열부 내부에 히터를 삽입하기 위한 히터 삽입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩장치.
트레이의 상부에 형성된 수용부에 연성기판을 안착시키는 단계와;
굴곡 패턴을 갖는 가열부가 상기 연성기판에 굴곡이 형성될 부위를 가압 및 가열하는 단계와;
냉각부가 냉각공기를 제공하여 상기 연성기판에서 상기 굴곡이 형성된 부위를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩방법.
제 7 항에 있어서,
상기 연성기판을 상기 수용부에 안착시킨 후, 상기 수용부의 바닥에서부터 상기 트레이를 관통하도록 형성된 진공 터널을 이용하여 진공 흡착방식으로 상기 연성기판을 상기 수용부에 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩방법.
제 7 항에 있어서,
상기 가압 및 가열하는 단계에서,
상기 가열부의 굴곡 패턴과 그 역형상을 갖도록 상기 수용부 바닥에 형성된 굴곡 패턴에 의해서 상기 연성기판에 굴곡이 형성되는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩방법.
제 7 항에 있어서,
상기 가압 및 가열하는 단계에서,
상기 가열부 내부에 삽입된 히터의 열을 이용하여 15초 이하의 시간동안 150-250℃의 온도로 상기 연성기판에 굴곡이 형성될 부위를 가열하는 것을 특징으로 하는 연성기판 벤딩방법.