JP2014131003A - 基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平坦なユニット基板を受け取り、別途のユニット基板成形工程を省略して工程の単純化及び製造コストの節減を図ることができる基板処理システム及び基板処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の基板処理システム１００は、内部に多数のユニット基板を含む基板を投入する投入機１１０、投入機１１０によって投入された基板の上部に半田ペーストを印刷するペースト印刷機１２０、前記基板の上部に電子素子を実装する実装機１３０、前記電子素子の実装された基板にリフローを実施するリフロー機１４０、前記リフローの実施された基板を成形する真空成形機１５０、及び前記基板を受け取る受取機１６０を含むものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理システム及び基板処理方法に関する。

電子機器の小型化、軽量化、多機能化の成り行きにつれて、基板及びその上に搭載される電子素子の集積度が急速に向上している。基板は、次第に多層化し、基板に形成される配線パターンも稠密化している。また、電子素子も集積度が高くなって、サイズが小型化している。

これにより、基板を製造するときや電子素子をプリント基板上に実装するとき、基板の撓みが発生して不良が発生する可能性が非常に高い。

基板に電子素子を実装する基板処理システムは、基板の上部に電子素子を実装した後、ユニット単位の基板として受け取ることができる（特許文献１参照）。

ここで、基板は、一つ以上のユニット単位の基板であるプリント基板を含むことができる。

特許第３８９９９３４号公報

本発明の目的は、平坦なユニット基板を受け取ることができる基板処理システム及び基板処理方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、別途のユニット基板成形工程を省略して工程の単純化及び製造コストの節減を図ることができる基板処理システム及び基板処理方法を提供することにある。

本発明の実施例によれば、内部に多数のユニット基板を含む基板を投入する投入機、前記投入機によって投入された基板の上部に半田ペーストを印刷するペースト印刷機、前記基板の上部に電子素子を実装する実装機、前記電子素子の実装された基板にリフローを実施するリフロー機、前記リフローの実施された基板を成形する真空成形機、及び前記基板を受け取る受取機を含む基板処理システムが提供される。

前記リフロー機は、前記基板及び前記半田ペーストに熱を加えることで前記基板と前記電子素子を接合させることができる。

前記真空成形機は、前記基板に熱を加える加熱機及び前記基板を真空で吸入して成形する真空機を含むことができる。

前記加熱機は、熱風で前記基板を加熱することができる。

前記加熱機は、熱風を前記基板に噴射する噴射機、及び前記噴射機の下端に連結され、外部の熱風を前記噴射機に注入する熱風ノズルを含むことができる。

前記加熱機は、熱風を前記基板に噴射する第１噴射機、前記第１噴射機より小さな直径を持つように形成され、前記第１噴射機の内部で上下に移動するように形成された第２噴射機、及び前記第２噴射機の下端に連結されて上下に移動し、外部の熱風を前記第２噴射機に注入する熱風ノズルを含むことができる。

前記加熱機は前記真空成形機の内部に配置される基板の下部に位置し、前記真空機は上部に位置することができる。

本発明の他の実施例によれば、基板を、電子素子実装及びユニット基板の受取のための基板処理システムの内部に投入する段階、前記基板に半田ペーストを印刷する段階、前記基板の上部に前記電子素子を実装する段階、リフローを実施する段階、前記基板に成形を実施する段階、及び前記基板を受け取る段階を含む基板処理方法が提供される。

前記電子素子を実装する段階において、前記電子素子を前記半田ペースト上に実装することができる。

前記リフローを実施する段階において、前記基板及び前記半田ペーストに熱を加えることで前記基板と前記電子素子を接合させることができる。

前記基板に成形を実施する段階において、前記基板を成形可能な温度に加熱した後、真空で吸入して実施することができる。

前記真空吸入は、前記基板の上部で実施することができる。

前記基板に成形を実施する段階において、前記基板の下部から注入された熱風によって加熱することができる。

前記基板に成形を実施する段階において、前記基板の加熱範囲を調節することができる。

前記基板に成形を実施する段階において、前記基板が上方に膨らむように成形することができる。

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は、通常的で辞書的な意味に解釈されてはいけなく、発明者がその自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。

本発明の実施例による基板処理システム及び基板処理方法は、平坦なユニット基板を受け取ることができる。

本発明の実施例による基板処理システム及び基板処理方法は、別途のユニット基板成形工程を省略して工程の単純化及び製造コストの節減を図ることができる。

本発明の実施例による基板処理システムを示す例示図である。 本発明の実施例による真空成形機を示す例示図である。 本発明の実施例による加熱機を示す例示図である。 本発明の実施例による基板処理方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例による基板処理方法の真空成形段階で基板の変化を示す例示図である。 本発明の実施例による基板処理方法の真空成形段階で基板の変化を示す例示図である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「第１」、「第２」、「一面」、「他面」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨をあいまいにする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１を参照すれば、基板処理システム１００は、投入機１１０、ペースト印刷機１２０、実装機１３０、リフロー機１４０、真空成形機１５０、及び受取機１６０を含むものである。

投入機１１０は、基板処理システム１００の内部に基板を投入することができる。例えば、投入機１１０は、ロボットアーム、コンベヤー、ローラーなどでなることが好ましい。しかし、投入機１１０の種類はこれに限定されなく、外部に位置する基板を基板処理システム１００の内部に移送させることができるいずれも可能である。本発明の実施例において、基板は、多数のユニット基板を含むことができる。ここで、ユニット基板は、通常のプリント基板となることができる。

ペースト印刷機１２０は、基板の上部に半田ペーストを印刷することができる。ペースト印刷機１２０は、基板処理システム１００の内部に投入された基板の上部に開口部がパターニングされたマスクを位置させることができる。ここで、開口部は、後に形成されるバンプと対応する位置に形成することができる。ペースト印刷機１２０は、マスクの上部で半田ペーストを塗布することで、マスクの開口部を通じて基板上に半田ペーストを印刷することができる。

実装機１３０は、基板の上部に電子素子を実装することができる。実装機１３０は、基板の上部のうち半田ペーストが印刷された領域に電子素子を実装することができる。

リフロー機１４０は、基板にリフローを実施することができる。リフロー機１４０は、基板に印刷された半田ペーストを加熱して溶融させることができる。例えば、リフロー機１４０は、熱風で半田ペーストを加熱することができる。このように、リフロー機１４０によって半田ペーストを溶融することにより、半田ペーストと電子素子の接着力を増加することができる。

真空成形機１５０は、基板に成形を実施することができる。真空成形機１５０は、リフローされた基板を真空で吸入することで成形を実施することができる。リフローされた基板は、加熱によって撓みやすい状態となることができる。この際、真空成形機１５０は、基板を真空で吸入して一方向に撓めることができる。例えば、真空成形機は、基板が後にユニット基板に部品の挿入などによる上部及び下部間の銅密度の差によって撓む方向の反対方向となるように成形を実施することができる。

例えば、部品は、インダクタなどとなることができる。後に部品挿入によってユニット基板が凹むように撓む場合、真空成形機は、ユニット基板を予め膨らむように撓むように成形することができる。このように、予め反対方向に撓むように成形を行えば、後に部品挿入の後、ユニット基板は、平坦になることができる。真空成形機１５０は、基板を真空で吸入して成形するとき、基板を加熱することができる。これは、リフローを実施した後、リフロー機１４０を介して真空成形機１５０に移動するとき、基板の温度が下がるため、基板を成形可能な温度まで高めるためである。

本発明の実施例による真空成形機１５０は、加熱範囲を調節することにより、基板が撓む領域を調節することができる。真空成形機１５０については、図２に基づいて説明する。

受取機１６０は、基板を受け取ることができる。受取機１６０は、真空成形機１５０によって一方向に撓むように成形されたユニット基板を含む基板を受け取ることができる。

図２は、本発明の実施例による真空成形機を示す例示図である。

図２を参照すれば、真空成形機１５０は、加熱機１５１及び真空機１５７を含むものである。

加熱機１５１は、真空成形機１５０の下部に配設することができる。加熱機１５１の上部には、基板２００を整列させることができる。加熱機１５１は、基板２００に熱を加えることができる。真空成形機１５０には、加熱機１５１を一つ以上形成することができる。加熱機１５１は、基板２００に形成されたユニット基板にそれぞれ熱を加えることができる。加熱機１５１は、ユニット基板に熱を加える範囲を調節することができる。

本発明の実施例によれば、加熱機１５１は、熱風器であることができる。この際、加熱機１５１は、噴射機１５２及び熱風ノズル１５５を含むものである。噴射機１５２は、熱風を基板２００に噴射することができる。この際、熱風は、熱風ノズル１５５によって注入することができる。熱風ノズル１５５は、噴射機１５２の下端に連結させることができる。熱風ノズル１５５は、外部の熱風を噴射機１５２に注入することができる。加熱機１５１については、図３に基づいて説明する。

真空機１５７は、真空成形機１５０の上部に形成することができる。真空機１５７は、基板２００を真空で吸入して成形することができる。この際、基板２００は、加熱機１５１によって、基板２００の成形可能な温度に加熱された状態であることができる。真空機１５７は、一つ以上形成することができる。

真空機１５７は、基板２００に形成されたユニット基板をそれぞれ真空で吸入することができる。真空機１５７によってユニット基板が真空で吸入されれば、ユニット基板は、一方向に撓むように成形することができる。この際、真空機１５７によってユニット基板が撓む一方向は、後に基板２００に部品などの挿入によって、ユニット基板が撓む方向と反対となることができる。

図３は、本発明の実施例による加熱機を示す例示図である。

図３を参照すれば、加熱機１５１は、噴射機１５２及び熱風ノズル１５５を含むものである。

噴射機１５２は、基板に熱風を噴射することができる。噴射機１５２は、第１噴射機１５３及び第２噴射機１５４を含むものである。

第１噴射機１５３は、熱風を基板に噴射することができる。本発明の実施例においては、第１噴射機１５３の断面形状が円形に形成されているが、これに限定されるものではない。第１噴射機１５３の断面形状は、当業者によって容易に変更可能である。

第２噴射機１５４は、第１噴射機１５３の内部に形成することができる。第１噴射機１５３の内部に形成された第２噴射機１５４は、第１噴射機１５３より小さな直径を持つことができる。また、第２噴射機１５４は、第１噴射機１５３から分離可能に形成することができる。第２噴射機１５４は、下端が熱風ノズル１５５に連結することができる。すなわち、熱風ノズル１５５が上下に移動することによって、第２噴射機１５４も第１噴射機１５３の内部で上下に移動することができる。

熱風ノズル１５５は、第２噴射機１５４の下端に連結することができる。熱風ノズル１５５は、外部の熱風を第２噴射機１５４に注入することができる。

本発明の実施例によれば、熱風ノズル１５５が上下に移動することにより、第２噴射機１５４が上下に移動することができる。よって、熱風が直接排出される第２噴射機１５４の位置の変動によって、基板に熱風が噴射される範囲を変えることができる。

例えば、図３に示すように、第２噴射機１５４の上面が第１噴射機１５３の内部に位置する場合、第２噴射機１５４から噴射される熱風は、第１噴射機１５３を通過して基板に排出される。この際、熱風が噴射される範囲は、第１噴射機１５３の断面積と同一であることができる。

また、第２噴射機１５４の上面が第２噴射機１５４の上面と同一線上に位置する場合、熱風は、第２噴射機１５４のみを通過して基板に排出することができる。この際、熱風が噴射される範囲は、第２噴射機１５４の断面積と同一であることができる。

本発明の実施例においては、噴射機１５２が第１噴射機１５３と第２噴射機１５４を含むと説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、噴射機１５２は、より多様な直径を持つ多数の噴射機を含むことができる。互いに異なる直径を持つ噴射機が多様になるほど、基板に排出される熱風の噴射範囲を一層細密に調節することができる。

図４は、本発明の実施例による基板処理方法を示すフローチャートである。

また、図５及び図６は、本発明の実施例による基板処理方法の真空成形段階で基板の変化を示す例示図である。

図４を参照すれば、まず、基板処理システムは、基板を基板処理システムの内部に投入することができる（Ｓ１１０）。

ここで、基板処理システム１００（図１参照）は、基板の上部に電子素子を実装したり、基板を受け取るシステムである。

基板処理システムの詳細な構成は、図１を参照する。基板は、投入機１１０（図１参照）によって基板の内部に投入することができる。この際、投入機は、ロボットアーム、コンベヤー、ローラーなどでなることができる。

ついで、基板処理システムは、基板に半田ペーストを印刷することができる（Ｓ１２０）。

半田ペースト印刷は、ペースト印刷機１２０（図１参照）によって実施できる。ペースト印刷機は、基板の上部に開口部がパターニングされたマスクを位置させることができる。ここで、開口部は、後に形成されるバンプと対応する位置に形成できる。ペースト印刷機は、マスクの上部で半田ペーストを塗布することで、マスクの開口部を通じて基板上に半田ペーストを印刷することができる。

ついで、基板処理システムは、基板の上部に電子素子を実装することができる（Ｓ１３０）。

電子素子の実装は、実装機１３０（図１参照）によって実施することができる。実装基板の上部の中で半田ペーストが印刷した領域に電子素子を実装することができる。

ついで、基板処理システムは、リフローを実施することができる（Ｓ１４０）。

リフローは、リフロー機１４０（図１参照）によって実施可能である。リフロー機は、基板に印刷された半田ペーストを加熱して溶融させることができる。例えば、リフロー機は、熱風で半田ペーストを加熱することができるが、これに限定されるものではない。

リフロー機は、熱風だけではなく、半田ペーストを溶融させることができるいずれの伝熱媒体も用いることができる。このように、リフロー機によって半田ペーストが溶融することにより、半田ペーストの上部に実装された電子素子との接着力を増加することができる。

ついで、基板処理システムは、基板に成形を実施することができる（Ｓ１５０）。

基板の成形は、真空成形機１５０（図１参照）によって実施できる。真空成形機に移動された基板は、図５のような状態であることができる。

図５を参照すれば、基板２００は、多数のユニット基板２１０を含むことができる。リフローなどの以前工程によって、ユニット基板は、下方に撓んだ状態となることができる。

真空成形機は、図５のような状態の基板に熱を加えた状態で真空で吸入して成形を実施することができる。まず、真空成形機は、基板を成形可能な温度まで加熱することができる。この際、真空成形機は、成形の必要なユニット基板にだけ加熱を実施することができる。真空成形機は、ユニット基板の加熱範囲を調節することができる。

真空成形機の基板２００を加熱する加熱機１５１（図３参照）は、第１噴射機１５３（図３参照）、第２噴射機１５４（図３参照）及び熱風ノズル１５５（図３参照）を含むものである。

第１噴射機は、熱風を基板に噴射することができる。第２噴射機は、第１噴射機の内部に形成され、第１噴射機より小さな直径を持つことができる。熱風ノズルは、第２噴射機の下端に連結することができる。

熱風ノズルは、外部の熱風を第２噴射機に注入することができる。熱風ノズルが上下に移動することにより、第２噴射機も第１噴射機の内部で上下に移動することができる。よって、熱風が直接排出される第２噴射機の位置が変わることにより、基板に熱風が噴射される範囲を変えることができる。

例えば、第２噴射機の下面が第１噴射機の下面と接触する場合、熱風が噴射される範囲は、第１噴射機の断面積と同一であることができる。また、第２噴射機の上面が第２噴射機の上面と同一線上に位置する場合、熱風が噴射される範囲は、第２噴射機の断面積と同一であることができる。

本発明の実施例においては、噴射機が第１噴射機と第２噴射機を含むものを説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、噴射機は、より多様な直径を持つ多数の噴射機を含み、基板に排出される熱風の噴射範囲を一層細密に調節することができる。

真空成形機は、基板２００が成形可能な程度に加熱されれば、真空で吸入されて下方に撓んだユニット基板２１０を、図６のように、上方に撓むように成形することができる。このようなユニット基板の成形は、後にユニット基板に部品などを挿入すれば、上部及び下部間の銅密度の差によってユニット基板が下方に撓むため、これを補ってユニット基板を平坦化するためである。

例えば、部品は、インダクタなどでなることができる。このように、真空成形機は、ユニット基板の平坦のために、後にユニット基板が受け取られるときに撓む方向を考慮して成形を実施することができる。

ついで、基板処理システムは、基板を受け取ることができる（Ｓ１６０）。

基板の受取は、受取機１６０（図１参照）によって実施できる。受取機は、真空成形機によって一方向に撓むように成形されたユニット基板を含む基板を受け取ることができる。

本発明の実施例による基板処理システム及び基板処理方法は、平坦なユニット基板を受け取ることができる。また、本発明の実施例による基板処理システム及び基板処理方法は、基板をユニット単位で受け取る前に基板を成形するので、従来に実施された別途のユニット基板成形工程を省略することができる。したがって、工程の単純化が可能であり、これにより製造コストを節減することができる。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、基板処理システム及び基板処理方法に適用可能である。

１００ 基板処理システム
１１０ 投入機
１２０ ペースト印刷機
１３０ 実装機
１４０ リフロー機
１５０ 真空成形機
１５１ 加熱機
１５２ 噴射機
１５３ 第１噴射機
１５４ 第２噴射機
１５５ 熱風ノズル
１５７ 真空機
１６０ 受取機
２００ 基板
２１０ ユニット基板

Claims (15)

1. 内部に多数のユニット基板を含む基板を投入する投入機；
   前記投入機によって投入された基板の上部に半田ペーストを印刷するペースト印刷機；
   前記基板の上部に電子素子を実装する実装機；
   前記電子素子の実装された基板にリフローを実施するリフロー機；
   前記リフローの実施された基板を成形する真空成形機；及び
   前記基板を受け取る受取機；
   を含む、基板処理システム。
2. 前記リフロー機は、前記基板及び前記半田ペーストに熱を加えることで前記基板と前記電子素子を接合させる、請求項１に記載の基板処理システム。
3. 前記真空成形機は、
   前記基板に熱を加える加熱機；及び
   前記基板を真空で吸入して成形する真空機；
   を含む、請求項１に記載の基板処理システム。
4. 前記加熱機は、熱風で前記基板を加熱する、請求項３に記載の基板処理システム。
5. 前記加熱機は、
   熱風を前記基板に噴射する噴射機；及び
   前記噴射機の下端に連結され、外部の熱風を前記噴射機に注入する熱風ノズル；
   を含む、請求項３に記載の基板処理システム。
6. 前記加熱機は、
   熱風を前記基板に噴射する第１噴射機；
   前記第１噴射機より小さな直径を持つように形成され、前記第１噴射機の内部で上下に移動するように形成された第２噴射機；及び
   前記第２噴射機の下端に連結されて上下に移動し、外部の熱風を前記第２噴射機に注入する熱風ノズル；
   を含む、請求項３に記載の基板処理システム。
7. 前記加熱機は、前記真空成形機の内部に配置される基板の下部に位置し、前記真空機は上部に位置する、請求項３に記載の基板処理システム。
8. 基板を、電子素子実装及びユニット基板の受取のための基板処理システムの内部に投入する段階；
   前記基板に半田ペーストを印刷する段階；
   前記基板の上部に前記電子素子を実装する段階；
   リフローを実施する段階；
   前記基板に成形を実施する段階；及び
   前記基板を受け取る段階；
   を含む、基板処理方法。
9. 前記電子素子を実装する段階において、
   前記電子素子を前記半田ペースト上に実装する、請求項８に記載の基板処理方法。
10. 前記リフローを実施する段階において、
    前記基板及び前記半田ペーストに熱を加えることで前記基板と前記電子素子を接合させる、請求項８に記載の基板処理方法。
11. 前記基板に成形を実施する段階において、
    前記基板を成形可能な温度に加熱した後、真空で吸入して実施する、請求項８に記載の基板処理方法。
12. 前記真空吸入は、前記基板の上部で実施する、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記基板に成形を実施する段階において、
    前記基板の下部から注入された熱風によって加熱する、請求項１１に記載の基板処理方法。
14. 前記基板に成形を実施する段階において、
    前記基板の加熱範囲を調節する、請求項１１に記載の基板処理方法。
15. 前記基板に成形を実施する段階において、
    前記基板が上方に膨らむむように成形する、請求項８に記載の基板処理方法。

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