KR100274040B1

KR100274040B1 - 스크린 인쇄장치

Info

Publication number: KR100274040B1
Application number: KR1019980033081A
Authority: KR
Inventors: 박순규; 양기
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR20000013939A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판(이하, PCB라 함)에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 인쇄마스크를 통해 PCB에 솔더페이스트를 도포하는 스크린 인쇄장치에 관한 것으로서, 특히 PCB의 상면에 접촉되어 PCB의 상부 이탈을 방지하는 박형의 블레이드가 설치된 PCB클램프부를 구비함으로써 PCB의 클램프 상태가 안정되고,

PCB와 인쇄마스크의 영상이 1개의 카메라를 통해 획득 가능하고 PCB 위치보정을 위한 동축조명과 PCB의 인쇄상태검사를 위한 링조명을 동시에 설치 가능한 구조의 광학부를 구비함으로써 카메라간의 인식오차로 인한 오동작이 방지되고 상기 카메라를 구동시키기 위한 장치가 간단해짐은 물론 상기 카메라의 측정결과에 대한 신뢰성이 향상되고,

캠팔로워와 링키지를 이용하여 PCB의 수직 위치를 결정하는 위치결정부를 구비함으로써 상기 위치결정부의 구조가 단순화되어 조립이 용이함은 물론 과도한 중량에도 잘 견딜 수 있도록 되고,

스퀴지의 인압을 자동으로 조정 가능한 구조의 스퀴지부를 구비함으로써 최적의 인쇄조건이 구현되도록 한 것이다.

Description

스크린 인쇄장치

본 발명은 인쇄회로기판(이하, PCB라 함)에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 인쇄마스크를 통해 PCB에 솔더페이스트를 도포하는 스크린 인쇄장치에 관한 것이다.

일반적인 스크린 인쇄장치는 PCB에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 상기 PCB를 소정의 위치에 고정시키는 PCB클램프부와, 상기 PCB의 위치보정을 위해 PCB와 인쇄마스크에 대한 영상을 측정하는 광학부와, 상기 광학부의 측정결과에 따라 PCB를 이동시켜 상기 PCB를 위치 결정시키는 PCB위치결정부와, 상기 PCB에 솔더페이스트를 인쇄하는 스퀴지부와, 상기의 구성요소들을 연결하여 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

상기한 각 부의 구성 및 동작을 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB클램프부가 도시된 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 PCB클램프부의 동작순서도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 PCB클램프부에 의한 PCB의 불안정한 클램프 상태가 도시된 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB클램프부는 판형의 이동테이블(10)에 설치되고 상부플레이트(1a)와 사이드플레이트(1b)와 2개의 서포트블록(1c)으로 이루어진 고정컨베이어(1)와, 상기 고정컨베이어(1)와의 사이에 일정 거리를 두도록 설치되고 상부플레이트(2a)와 사이드플레이트(2b)로 이루어져 PCB의 폭에 따라 좌우 이동되는 이동컨베이어(2)와, 상기 이동컨베이어(2)를 이동시키는 이동수단과, 상기 고정컨베이어(1) 및 이동컨베이어(2)에 설치되어 PCB를 이송시키는 컨베이어벨트(3) 및 롤러(4)와, 상기 고정컨베이어(1) 및 이동컨베이어(2)와는 별도로 상하 이동 가능토록 설치되고 그 상면에 PCB를 지지하는 다수의 백업핀(6)이 형성된 백업플레이트(5)로 구성된다.

여기서, 상기 이동수단은 이동컨베이어(2)의 상부플레이트(2a) 하면에 장착된 고정블록(7)과, 상기 고정블록(7)에 구동로드가 연결되어 고정블록(7)을 이동시키는 에어실린더(8)와, 상기 이동컨베이어(2)의 사이드플레이트(2b) 하단에 설치되어 이동컨베이어(2)의 직선 운동을 가이드하는 가이드레일(9)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 PCB클램프부에서는 PCB가 컨베이어벨트(3) 및 롤러(4)를 따라 진입되어 소정의 위치에 정지되면 상기 PCB 하측에 위치된 백업플레이트(5)가 상승되어 PCB의 상면이 고정컨베이어(1)와 이동컨베이어(2)의 상부플레이트(1a, 2a) 상면과 동일한 높이가 되거나 그 이상이 되도록 한다. 이때, 상기 PCB는 백업플레이트(5)에 형성된 백업핀(6)에 의해 지지된다.

상기와 같이 백업플레이트(5)에 의한 PCB의 백업동작이 완료되면 상기 에어실린더(8)가 작동되어 상기 고정블록(7)을 이동시킴으로써 상기 이동컨베이어(2)의 상부플레이트(2a)를 고정컨베이어(1) 측으로 직선 이동시키며, 이러한 동작은 이동컨베이어(2)의 상부플레이트(2a)가 PCB에 밀착될 때까지 계속된다.

이후, 상기 이동컨베이어(2)의 상부플레이트(2a)가 PCB에 밀착되면 상기 PCB는 고정컨베이어(1) 및 이동컨베이어(2)의 상부플레이트(1a, 2a)에 의해서 클램핑되게 된다.

상기와 같은 PCB 클램프 동작은 PCB에 회로패턴의 인쇄가 완료될 때까지 지속되고, 인쇄작업이 완료되면 상기의 역순으로 동작이 진행되어 클램프 해제동작이 수행된다. 이후, 상기 PCB는 상기 컨베이어벨트(3) 및 롤러(4)를 통해 다음 공정으로 이송된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 PCB클램프부는 고정컨베이어(1)와 이동컨베이어(2)의 상부플레이트(1a, 2a)들이 완벽한 평행을 이루기는 어렵기 때문에 상기 상부플레이트(1a, 2a)들에 의한 PCB 클램프시 도 4와 같이 PCB와 상부플레이트(1a, 2a)가 완전히 접촉되지 않아 상기 PCB의 클램프 상태가 불안정하게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 PCB클램프부는 백업플레이트(5)의 상하 이동시 에어실린더 등을 사용하는 것이 일반적인데, 이러한 경우 에어실린더의 스트로크를 자동 제어할 수 없으므로 각종 PCB의 두께에 대해 자동으로 대응할 수 없게 된다. 즉, PCB의 모델이 바뀌어 그 두께가 변화되면 백업핀(6)의 길이를 변화시키는 등의 기구적인 방법으로 상기 에어실린더에 의한 백업플레이트(5)의 상하 이동량을 제어해야 하는 문제점이 있다.

한편, 도 4는 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부의 제 1 실시 예가 도시된 구성도이고, 도 5는 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부의 제 2 실시 예가 도시된 구성도이고, 도 6은 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부의 제 3 실시 예가 도시된 구성도이다.

도 4를 참조하면, 종래 기술의 제 1 실시 예에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부는 인쇄마스크를 향해 광을 출사하는 상부링조명(11)과, PCB를 향해 광을 출사하는 하부링조명(12)과, 상기 상부링조명(11) 및 하부링조명(12)에서 출사되어 상기 PCB 및 인쇄마스크로부터 반사된 광의 진행방향을 변환시키는 빔스프리터(14) 및 미러(13)와, 상기 빔스프리터(14)로부터 입사되는 광을 확대 또는 축소시키는 렌즈(15)와, 상기 렌즈(15)가 내삽되어 고정되는 경통(16)과, 상기 렌즈(15)를 통해 확대 또는 축소된 광을 입력받아 PCB 및 인쇄마스크의 영상을 획득하는 카메라(17)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 광학부에서는 먼저, 인쇄마스크의 영상 획득시 상기 상부링조명(11)이 동작되어 인쇄마스크를 향해 광을 출사시키면 상기 인쇄마스크에서 반사된 광이 상기 빔스프리터(14)에 의해 상기 미러(13) 측으로 50% 반사된다. 이후, 상기 미러(13)에 의해 반사된 광은 다시 상기 빔스프리터(14)를 통해 50% 통과하여 결국, 상기 카메라(17)에는 25%의 광이 도달되어 화상으로 처리된다.

또한, PCB의 영상 획득시에는 하부링조명(12)이 동작되어 PCB를 향해 광을 출사시키면 상기 PCB에서 반사된 광이 상기 빔스프리터(14)를 통해 반사되어 50%의 광이 카메라(17)에 도달되고, 이 광이 화상으로 처리된다.

그러나, 상기한 종래의 광학부는 카메라(17)를 PCB와 인쇄마스크 사이에 배치해야 하고 상기 PCB와 인쇄마스크 사이의 간격은 제한되어 있으므로 PCB의 위치보정을 위한 인식마크 인식시에는 동축조명이 유효하고 인쇄상태 검사시에는 링조명이 유효함에도 불구하고 공간적인 제약으로 인해 동축조명과 링조명을 동시에 배치할 수 없게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술의 제 2 실시 예에 따른 광학부는 도 5에 도시된 바와 같이 인쇄마스크의 하측과 PCB의 상측에 각각 설치되어 상기 인쇄마스크 및 PCB를 향해 광을 출사하는 상부링조명(21) 및 하부링조명(22)과, 상기 상부링조명(21) 및 하부링조명(22)에서 출사되어 인쇄마스크 및 PCB로부터 반사된 광을 확대 또는 축소시키는 2개의 렌즈(25a, 25b)와, 상기 렌즈(25a, 25b)가 내삽되어 고정되는 2개의 경통(266a, 26b)과, 상기 렌즈(25a, 25b)를 통해 확대 또는 축소된 광을 입력받아 인쇄마스크 및 PCB의 영상을 획득하는 2개의 카메라(27a, 27b)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 광학부에서는 인쇄마스크 및 PCB의 영상 획득시 상부링조명(21) 및 하부링조명(22)이 동작되어 인쇄마스크 및 PCB를 향해 광을 출사시키면 상기 인쇄마스크 및 PCB에서 반사된 광이 상기 카메라(27a, 27b)에 도달되어 각각 화상으로 처리된다.

또한, 종래 기술의 제 3 실시 예에 따른 광학부는 도 6에 도시된 바와 같이 상기의 상부링조명(21)과 하부링조명(22) 대신 측면LED를 이용하여 동축광을 출사하는 동축조명(31)과, 상기 동축조명(31)에서 출사된 광을 PCB 및 인쇄마스크를 향해 반사함과 동시에 상기 PCB 및 인쇄마스크에서 반사된 광을 투과시키는 하프미러(32)를 구비한 것을 제외하면 상기한 제 2 실시 예의 구성과 동일하다.

상기와 같이 구성된 광학부에서는 인쇄마스크 및 PCB의 영상 획득시 측면LED에 의한 동축조명(31a, 31b)이 동작되어 상기 하프미러(32a, 32b)를 향해 동축광을 출사시키면 상기 하프미러(32a, 32b)를 통해 광의 50%가 상기 인쇄마스크 및 PCB 측으로 반사되어 입사된다. 이후, 인쇄마스크 및 PCB에서 반사된 광이 하프미러(32a, 32b)를 통해 50% 통과하여 렌즈(35a, 35b)를 거친 후 카메라(37a, 37b)에 도달되어 화상으로 처리된다. 이때, 상기 카메라(37a, 37b)에는 상기 동축조명(31a, 31b)으로부터 출사된 광의 25%가 도달된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제 2 실시 예와 제 3 실시 예에 따른 광학부는 2개의 카메라(27a, 27b와 37a, 37b)를 이용하여 각각 PCB와 인쇄마스크의 영상을 획득하게 되어 있으므로 상기 카메라(27a, 27b와 37a, 37b)를 X, Y축 방향으로 구동시키기 위한 구동장치 또한 구비해야 하여 그 구조가 아주 복잡해지는 문제점이 있다.

상기와 같은 점들을 모두 고려하여, 종래의 광학부에서는 일반적으로 동축조명만을 사용하여 PCB와 인쇄마스크의 위치보정과 PCB의 인쇄상태 검사를 수행하고 있으나, PCB의 제조공정 중 동박면의 산화를 방지하기 위한 후처리방식이 내열 Pre Flux 방식과 HAL(Hat Air Leveling) 방식으로 나누어지므로 동축조명만으로는 두 방식을 거친 PCB의 화상 처리시 그 상이함을 극복하기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 종래의 광학부는 PCB의 인쇄상태 검사결과에 대한 신뢰성이 떨어져 인쇄상태 검사에는 거의 사용되지 않고 있다.

한편, 도 7은 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB위치결정부 중 수평이동유니트가 도시된 구성도이고, 도 8은 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB위치결정부 중 수직이동유니트가 도시된 구성도이다.

종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB위치결정부는 PCB를 정면을 기준으로 각각 전후(Y), 좌우(X), 회전(θ) 이동시켜 PCB의 수평위치를 결정하는 수평이동유니트와, PCB를 수직(Z) 이동시켜 PCB의 수직위치를 결정하는 수직이동유니트로 구분되는 바, 상기 수평이동유니트(40)는 도 7에 도시된 바와 같이 가장 하단에 위치되고 PCB를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 테이블(41)과, 상기 Y축 테이블(41)의 상면을 따라 이동되는 Y축 이동판(42)과, 상기 Y축 이동판(42)에 설치되고 PCB를 X축 방향으로 이동시키는 X축 테이블(43)과, 상기 X축 테이블(43)의 상면을 따라 이동되는 X축 이동판(44)과, 상기 X축 이동판(44)에 설치되고 PCB를 회전시키는 θ축 테이블(45)과, 상기 θ축 테이블(45)의 상면에서 회전되고 PCB가 놓여지는 회전판(46)과, 상기한 각각의 테이블(41, 43, 45)을 구동시키는 구동모터(47a, 47b)로 구성된다.

또한, 상기 수직이동유니트는 도 8에 도시된 바와 같이 스크린 인쇄장치의 프레임(50)에 고정된 상부플레이트(51)와, 상기 상부플레이트(51)에 축봉(52)에 의해 고정된 하부플레이트(53)와, 상기 상부플레이트(51)에 슬라이딩베어링(54)과 축봉(55)에 의해 결합되어 상하 이동되는 PCB안착대(56)와, 상기 PCB안착대(56)에 결합된 축봉(55)의 하단에 설치된 연결판(57)과, 상기 PCB안착대(56)가 상하 이동되도록 볼스크류(58)와 너트(59)를 이용하여 상기 연결판(57)을 이동시키는 이동수단과, 상기 볼스크류(58)를 회전시키는 동력을 공급하는 커플링(60) 및 서보모터(61)로 구성된다(출원번호 U94-14073).

상기와 같이 구성된 종래의 PCB위치결정부의 동작을 설명하면, 먼저, 수평이동유니트에서는 PCB가 진입하여 상기 회전판(46) 위에 놓여지면 상기한 각각의 테이블(41, 43, 45)에 의해서 상기 PCB가 미리 계산된 각 방향으로의 이동거리만큼 이동된다. 즉, 상기 θ축 테이블(45)이 가장 먼저 작동되어 상기 회전판(46)을 회전시킴으로써 PCB의 θ축 방향 위치를 보정한 후, 상기 X축 테이블(43)이 작동되어 상기 X축 이동판(44)을 이동시킴으로써 PCB의 X축 방향 위치를 보정한다. 이후, 상기 Y축 테이블(41)이 작동되어 상기 Y축 이동판(42)을 이동시킴으로써 PCB의 Y축 방향 위치를 보정하면 PCB의 수평위치가 결정된다.

또한, 수직이동유니트에서는 PCB가 진입하여 상기 PCB안착대(56) 위에 놓여지면 서보모터(61) 및 커플링(60)이 작동되어 볼스크류(58)가 회전되고, 상기 볼스크류(58)가 회전되면 볼스크류(58)에 외삽된 너트(59)가 직선 이동되면서 상기 너트(59)와 결합된 연결판(57)을 상하 이동시킨다. 이와 같이 상기 연결판(57)이 상하 이동되면 연결판(57)과 축봉(55)에 의해 결합된 PCB안착대(56)가 함께 상하 이동되어 PCB의 수직위치가 보정된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 PCB위치결정부의 수평이동유니트는 각 방향에 해당되는 장치가 독립적으로 구성되어 있으므로 조립정도를 만족시키기 위한 시간적, 가격적 손실이 초래되고 전체 설비의 측면에서 공간상의 제약을 받게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 수평이동유니트는 각 방향에 해당되는 테이블(41, 43, 45)들을 수직으로 적층하는 방식이므로 수직방향으로 많은 공간을 필요로 하게 되어 전체 설비 상에서 수평이동유니트 주변에 대드스페이스(Dead Space)라고 하는 불필요한 공간을 발생시킴과 동시에 장치의 소형 경량화에 치명적인 결점을 발생시키는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 PCB위치결정부의 수직이동유니트는 Z축 방향 구동을 제외한 다른 방향 구동장치, 즉 X, Y, θ 축 방향 구동장치를 접목할 경우 장치의 크기가 대형화됨은 물론, 상기 수직이동유니트 위에 다른 방향 구동장치를 결합할 경우 그 하단에 설치된 구동모터(61)에 과다한 부하가 걸리게 되어 대용량의 모터가 필요한 문제점이 있다.

또한, 종래의 수직이동유니트는 PCB의 상하 이동시 대부분의 장치 중량이 상기 볼스크류(58) 및 너트(59)에 작용하게 되므로 볼스크류(58)에 좌굴응력이 발생되는 등 상기 볼스크류(58)와 너트(59)가 파손될 위험이 높아 수명이 단축되는 문제점이 있다.

한편, 도 9는 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 스퀴지부가 도시된 정면도이고, 도 10은 도 9의 측면도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 스퀴지부는 PCB의 상측에 설치된 인쇄마스크와 접촉되어 상기 인쇄마스크를 통해 PCB의 상면에 솔더페이스트를 도포하는 2개의 스퀴지(71; 71a, 71b)와, 상기 스퀴지(71)를 각각 지지하는 스퀴지헤드(72; 72a, 72b)와, 상기 스퀴지헤드(72)를 각각 선택적으로 상하 이동시키는 구동실린더(73)와, 상기 스퀴지(71)의 인압을 조정하도록 상기 스퀴지헤드(72)에 각각 2개씩 설치된 인압조정기(74)와, 상기 인압조정기(74)의 하측에 각각 설치되어 스퀴지(71)의 인압을 감지하는 4개의 로드셀(75)과, 상기 로드셀(75)과 연결되어 스퀴지(71)의 인압을 시각적으로 표시하는 디지털표시기(미도시)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 구동실린더(73)는 양로드 실린더로서, 일단은 상기 스퀴지헤드(72)에 연결되고 타단에는 스트로크조절노브(76)가 장착되어 스퀴지(71)의 상하 방향 스트로크를 조정할 수 있도록 되어 있으며, 상기 인압조정기(74)는 내부에 스프링(74a)과 로드(74b)가 내삽되고 상단에는 상기 스프링(74a)의 가해지는 압력을 조정하는 인압조정노브(77)가 장착되어 스퀴지(71)의 인압을 조정할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 스퀴지부에서는 스퀴지(71)의 인압이 상기 로드셀(75)에 의해 감지되어 디지털표시기에 나타나면 작업자가 상기 디지털표시기에 표시된 인압을 확인한 후 수동으로 상기 인압조정노브(77)를 각각 조정하여 상기 스프링(74a)에 가해지는 압력을 조정함으로써 상기 로드(74b)를 통해 상기 로드셀(75)에 압력을 가하여 상기 스퀴지(71)의 인압을 적정한 값으로 조정하게 된다.

그러나, 상기한 종래의 스퀴지부는 스퀴지(71)의 인압을 조정하기 위해 수동으로 인압조정노브(77)를 조정하는 동작을 4번 반복해서 수행해야 하므로 작업성이 떨어지고 시간이 많이 소요되며 스퀴지(71)의 인압을 정확하게 제어하기 곤란한 문제점이 있다.

또한, 종래의 스퀴지부는 스퀴지(71)의 상하 방향 스트로크를 조정하기 위한 구동실린더(73)의 작동이 인압조정기(74)에 영향을 미치게 되므로 인압조정노브(77)를 이용한 수동인압조정작업을 다시 반복해야 하는 경우가 발생하여 작업자의 수고로움이 더욱더 증가됨은 물론, 인압조정기(74), 로드셀(75), 디지털표시기가 각각 4개씩 필요하므로 불필요한 부품수가 증가되어 제품가격을 높이는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, PCB의 상면에 접촉되어 PCB의 상부 이탈을 방지하는 박형의 블레이드가 설치된 PCB클램프부를 구비함으로써 PCB의 클램프 상태가 안정되도록 하는 스크린 인쇄장치를 제공하는데 제 1 목적이 있다.

또한, 본 발명은 PCB와 인쇄마스크의 영상이 1개의 카메라를 통해 획득 가능하고 PCB 위치보정을 위한 동축조명과 PCB의 인쇄상태검사를 위한 링조명을 동시에 설치 가능한 구조의 광학부를 구비함으로써 상기 광학부가 소형화되어 PCB 및 인쇄마스크의 영상 획득이 용이해짐은 물론 상기 카메라의 측정결과에 대한 신뢰성이 향상되도록 하는 스크린 인쇄장치를 제공하는데 제 2 목적이 있다.

또한, 본 발명은 캠팔로워와 링키지를 이용하여 PCB의 수직 위치를 결정하는 위치결정부를 구비함으로써 상기 위치결정부의 구조가 단순화되어 조립이 용이하고 과도한 중량에도 잘 견딜 수 있도록 하는 스크린 인쇄장치를 제공하는데 제 3 목적이 있다.

또한, 본 발명은 스퀴지의 인압을 자동으로 조정 가능한 구조의 스퀴지부를 구비함으로써 최적의 인쇄조건이 구현되도록 하는 스크린 인쇄장치를 제공하는데 제 4 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB클램프부가 도시된 구성도,

도 2는 종래 기술에 따른 PCB클램프부의 동작순서도,

도 3은 종래 기술에 따른 PCB클램프부에 의한 PCB의 불안정한 클램프 상태가 도시된 도면,

도 4는 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부의 제 1 실시 예가 도시된 구성도,

도 5는 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부의 제 2 실시 예가 도시된 구성도,

도 6은 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부의 제 3 실시 예가 도시된 구성도,

도 7은 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB위치결정부 중 수평이동유니트가 도시된 구성도,

도 8은 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB위치결정부 중 수직이동유니트가 도시된 구성도,

도 9는 종래 기술에 따른 스크린 인쇄장치의 스퀴지부가 도시된 정면도,

도 10은 도 9의 측면도,

도 11은 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치가 도시된 구성도,

도 12는 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB클램프부가 도시된 구성도,

도 13은 본 발명에 따른 PCB클램프부의 동작순서도,

도 14는 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부의 외관이 도시된 구성도,

도 15는 본 발명에 따른 광학부의 내부구조가 도시된 구성도,

도 16은 본 발명에 따른 광학부에 사용되는 하프미러에 의해 투과 및 반사되는 광이 도시된 도면,

도 17은 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB위치결정부가 도시된 구성도,

도 18은 본 발명에 따른 PCB위치결정부 중 수평이동유니트가 도시된 구성도,

도 19는 본 발명에 따른 수평이동유니트가 구동원리를 설명하기 위한 개략도,

도 20은 본 발명에 따른 수평이동유니트의 구름수단이 도시된 구성도,

도 21a 및 도 21b는 본 발명에 따른 구름수단의 정지상태와 동작상태가 도시된 도면,

도 22는 본 발명에 따른 PCB위치결정부 중 수직이동유니트가 도시된 구성도,

도 23a 및 도 23b는 본 발명에 따른 수직이동유니트의 정지상태와 동작상태가 도시된 도면,

도 24는 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 스퀴지부가 도시된 정면도,

도 25는 도 24의 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : PCB클램프부 110: 이동테이블

120 : 고정컨베이어 130 : 이동컨베이어

150 : 블레이드 160 : 가이드플레이트

200 : 광학부 210 : PCB용 동축조명

220 : PCB용 하프미러 230 : 마스크용 동축조명

240 : 마스크용 하프미러 250 : 링조명수단

260 : 카메라수단 300 : 수평이동유니트

310 : 베이스플레이트 350 : 구름수단

400 : 수직이동유니트 410 : 캠팔로워

430 : 핑거 470 : 볼스크류

480 : 너트 490 : 에어실린더

500 : 스퀴지부 510 : 스퀴지

550 : 로드셀 560 : 완충부재

572 : 리드스크류 575 : 너트

580 : 모터드라이버

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 특징은, PCB에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 PCB를 소정의 위치에 고정시키는 PCB클램프부와, 상기 PCB와 인쇄마스크에 대한 영상을 획득하는 광학부와, 상기 PCB의 위치보정을 위해 PCB를 이동시켜 위치 결정시키는 PCB위치결정부와, 상기 PCB에 솔더페이스트를 인쇄하는 스퀴지부와, 상기의 구성요소들을 연결하여 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 스크린 인쇄장치에 있어서,

상기 PCB클램프부는 판형의 이동테이블과, 상기 이동테이블에 설치되고 각각 상부플레이트와 사이드플레이트로 이루어진 고정컨베이어 및 이동컨베이어와, 상기 고정컨베이어 및 이동컨베이어에 설치되어 PCB를 이송시키는 이송수단과, 상기 고정컨베이어 및 이동컨베이어의 상부플레이트에 각각 장착되어 PCB의 상부 이탈을 방지하는 블레이드와, 상기 고정컨베이어 및 이동컨베이어의 상부플레이트를 상하 이동시켜 상기 블레이드에 PCB를 밀착시키는 제 1 이동수단과, 상기 고정컨베이어와 이동컨베이어의 상부플레이트에 의해 PCB가 클램핑되도록 상기 이동컨베이어를 상기 고정컨베이어 측으로 직선 이동시키는 제 2 이동수단으로 구성된 것이다.

또한, 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 특징은, PCB에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 상기 PCB를 소정의 위치에 고정시키는 PCB클램프부와, 상기 PCB와 인쇄마스크에 대한 영상을 획득하는 광학부와, 상기 PCB의 위치보정을 위해 PCB를 이동시켜 위치 결정시키는 PCB위치결정부와, 상기 PCB에 솔더페이스트를 인쇄하는 스퀴지부와, 상기의 구성요소들을 연결하여 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 스크린 인쇄장치에 있어서,

상기 광학부는 PCB를 향해 동축광을 출사하는 PCB용 동축조명과, 상기 PCB용 동축조명에서 출사된 동축광을 투과시킴과 동시에 PCB로부터 반사된 동축광을 반사시키는 PCB용 하프미러로 이루어진 PCB광학계와; 인쇄마스크를 향해 동축광을 출사하는 마스크용 동축조명과, 상기 마스크용 동축조명에서 출사된 동축광을 투과시킴과 동시에 인쇄마스크로부터 반사된 동축광을 반사시키는 마스크용 하프미러로 이루어져 상기 PCB광학계의 측면에 결합된 마스크광학계와; 상기 PCB광학계의 하단에 결합되어 PCB를 향해 광을 출사시키는 링조명수단과, 상기 PCB용 하프미러와 마스크용 하프미러에서 반사된 광을 입력받아 PCB와 인쇄마스크의 영상을 획득하는 카메라수단으로 구성된 것이다.

상기 PCB위치결정부는 PCB클램프부를 정면을 기준으로 각각 전후(Y), 좌우(X), 회전(θ) 이동시켜 PCB의 수평위치를 결정하는 수평이동유니트와, 상기 수평이동유니트의 하측에 설치되고 캠팔로워와 링키지를 이용하여 상기 수평이동유니트를 수직(Z) 이동시켜 PCB의 수직위치를 결정하는 수직이동유니트로 구성된 것이다.

또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 수직이동유니트는 캠팔로워와 링키지를 이용하여 상기 수평이동유니트를 상하 이동시키는 수직이동수단과, 볼스크류와 너트를 이용하여 상기 수직이동수단을 동작시켜 상기 수평이동유니트의 수직위치를 결정 및 고정하는 위치결정수단으로 구성되는데 있다.

상기 스퀴지부는 인쇄마스크를 통해 PCB의 상면에 솔더페이스트를 도포하는 스퀴지 및 상기 스퀴지를 지지하는 스퀴지헤드와, 상기 스퀴지헤드를 상하 이동시키는 수직이동수단과, 상기 수직이동수단이 결합된 플레이트와, 상기 플레이트의 상단에 장착되어 상기 스퀴지의 인압을 감지하는 로드셀과, 상기 로드셀에 가해지는 압력을 가감시킬 수 있도록 상하 이동되는 완충부재와, 상기 완충부재를 상하 이동시키는 조정수단과, 상기 로드셀의 감지결과에 따라 상기 조정수단을 동작시키는 제어수단을 포함한 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치가 도시된 구성도이다.

본 발명에 따른 스크린 인쇄장치는 도 11에 도시된 바와 같이 PCB에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 상기 PCB를 소정의 위치에 고정시키는 PCB클램프부(100)와, 상기 PCB의 위치보정과 인쇄상태검사를 수행하기 위하여 PCB와 인쇄마스크에 대한 영상을 측정하는 광학부(200)와, 상기 광학부(200)의 측정결과에 따라 PCB를 이동시켜 상기 PCB를 위치 결정시키는 PCB위치결정부(300, 400)와, 상기 PCB에 솔더페이스트를 인쇄하는 스퀴지부(500)와, 상기의 구성요소들을 연결하여 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

상기한 스크린 인쇄장치에서는 PCB가 상기 PCB클램프부(100)에 의해 소정의 위치에 고정되면 상기 광학부(200)를 이용하여 PCB와 인쇄마스크의 인식마크를 인식한 후 상기 제어부를 통해 PCB의 이동거리를 계산한다. 이후, 상기 제어부의 계산결과에 따라 상기 PCB위치결정부(300, 400)를 동작시켜 PCB의 위치를 보정한다. 이후, 상기 PCB위치결정부(300, 400)가 동작되어 PCB를 인쇄마스크 측으로 상승시킴으로써 PCB와 인쇄마스크가 서로 밀착된다. 이후, 상기 스퀴지부(500)가 동작하여 인쇄마스크를 통해 PCB 상면에 솔더페이스트를 도포하여 소정의 회로패턴을 형성시킨다. 이후, 상기 PCB에 회로패턴의 인쇄작업이 완료되면 다시 상기 PCB위치결정부(300, 400)가 동작되어 PCB를 하강시킴으로써 PCB와 인쇄마스크를 분리한 후 상기 광학부(200)를 이용하여 PCB에 도포된 솔더페이스트의 인쇄상태를 검사한다.

상기와 같이 간략히 기술한 각 부의 구성 및 동작을 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 12는 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB클램프부가 도시된 구성도이고, 도 13은 본 발명에 따른 PCB클램프부의 동작순서도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 PCB클램프부(100)는 판형의 이동테이블(110)과, 상기 이동테이블(110)에 설치되고 각각 상부플레이트(121, 131)와 사이드플레이트(122, 132)로 이루어진 고정컨베이어(120) 및 이동컨베이어(130)와, 상기 고정컨베이어(120) 및 이동컨베이어(130)의 상부플레이트(121, 131)에 설치되어 PCB를 이송시키는 컨베이어벨트(141) 및 롤러(142)와, 상기 고정컨베이어(120) 및 이동컨베이어(130)의 상부플레이트(121, 131)에 각각 장착되어 PCB의 상부 이탈을 방지하는 박형의 블레이드(150)와, 상기 고정컨베이어(120) 및 이동컨베이어(130)의 사이드플레이트(122, 132)에 각각 장착되고 상기 이동테이블(110)에 형성된 다수의 백업핀(111)과 동일한 높이로 형성되어 PCB의 양측단을 지지하는 가이드플레이트(160)와, 상기 고정컨베이어(120) 및 이동컨베이어(130)의 상부플레이트(121, 131)를 상하 이동시켜 상기 블레이드(150)와 가이드플레이트(160) 및 백업핀(111)에 PCB를 밀착시키는 제 1 이동수단과, 상기 고정컨베이어(120)와 이동컨베이어(130)의 상부플레이트(121, 131)에 의해 PCB가 클램핑되도록 상기 이동컨베이어(130)를 상기 고정컨베이어(120) 측으로 직선 이동시키는 제 2 이동수단으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 이동수단은 고정컨베이어(120) 및 이동컨베이어(130)의 사이드플레이트(122, 132)에 각각 2개씩 설치되고 상기 고정컨베이어(120) 및 이동컨베이어(130)의 상부플레이트(121, 131)에 각각 그 구동로드가 연결되어 상기 상부플레이트(121, 131)를 상하 이동시키는 에어실린더(171)와, 상기 상부플레이트(121, 131)와 사이드플레이트(122, 132)를 연결하여 상기 상부플레이트(121, 131)의 상하 이동을 가이드하는 LM가이드(172)로 구성된다.

또한, 상기 제 2 이동수단은 일단이 상기 고정컨베이어(120)에 회전 가능하도록 고정됨과 동시에 상기 이동컨베이어(130)를 관통하도록 설치된 볼스크류(181)와, 상기 볼스크류(181)를 회전시킬 동력을 발생시키는 모터(182)와, 상기 모터(182)의 동력을 상기 볼스크류(181)에 전달하는 벨트(183) 및 풀리(184)와, 상기 볼스크류(181)에 외삽되어 볼스크류(181)의 회전운동에 따라 직선 운동하는 너트(185)와, 상기 너트(185)의 직선운동에 따라 상기 이동컨베이어(130)가 함께 이동되도록 상기 너트(185)를 상기 이동컨베이어(130)의 사이드플레이트(132)에 고정시키는 체결수단과, 상기 이동컨베이어(130)의 하측에 설치되어 이동컨베이어의 직선 운동을 가이드하는 LM가이드(186) 및 LM블록(187)으로 구성된다.

또한, 상기 체결수단은 이동컨베이어(130)의 사이드플레이트(132)와 너트(185)를 관통하도록 설치되어 상기 사이드플레이트(132)와 너트(185)를 연결시키는 연결축(188)과, 상기 사이드플레이트(132)와 너트(185) 사이에 위치되도록 상기 연결축(188)에 외삽된 압축스프링(189)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 PCB클램프부(100)에서는, 상기 컨베이어벨트(141) 및 롤러(142)를 따라 이송된 PCB가 소정의 위치에 정지되면 상기 에어실린더(171)가 동작되어 상기 고정컨베이어(120)와 이동컨베이어(130)의 상부플레이트(121, 131)들을 일정량만큼 하강시킨다.

이때, 상기 컨베이어벨트(141) 위에 놓여진 PCB는 상기 상부플레이트(121, 131)와 함께 하강되다가 상기 백업핀(111)과 가이드플레이트(160)에 의해 그 하면이 지지되면 상기 백업핀(111)과 가이드플레이트(160)와 동일한 높이의 위치에 정지하게 된다.

상기한 PCB와는 별도로 상기 상부플레이트(121, 131)들은 계속 하강되어 상기 블레이드(150)의 하면이 PCB의 상면에 접촉되면 정지된다. 이때, 상기 PCB는 상면에는 상기 블레이드(150)의 하면이 접촉되어 상부로의 이탈이 방지되고, 하면에는 백업핀(111)과 가이드플레이트(160)의 상면이 접촉되어 지지되게 된다.

상기와 같이 PCB에 대한 상하 방향의 1차 클램프 동작이 완료되면, 상기 모터(182)가 구동되고, 상기 모터(182)에서 발생된 동력을 벨트(183) 및 풀리(184)에 의해 전달받은 볼스크류(181)가 회전되어 상기 너트(185)를 직선 운동시킨다. 이후, 상기 너트(185)와 사이드플레이트(132)에 의해 연결된 이동컨베이어(130)가 상기 너트(185)와 함께 이동되어 PCB를 고정컨베이어(120) 측으로 밀어 준다. 이후, 상기 PCB의 양측단에 상기 고정컨베이어(120)와 이동컨베이어(130)가 밀착되면 PCB에 대한 좌우 방향의 2차 클램프 동작이 완료된다.

즉, 상기 PCB는 상기 고정컨베이어(120)와 이동컨베이어(130)의 상부플레이트(121, 131)들에 의하여 좌우 방향으로의 움직임이 발생되지 않도록 클램프됨과 동시에 상기 블레이드(150)와 가이드플레이트(160) 및 백업핀(111)에 의하여 상하 방향으로의 움직임이 발생되지 않도록 클램프되어 안정된 클램프 상태로 유지된다.

상기에서, PCB에 대한 2차 클램프 동작시 PCB에 접촉되어 직접 밀어주는 이동컨베이어(130)의 상부플레이트(131)는 강체이지만, 상기 이동컨베이어(130)의 사이드플레이트(132)와 너트(185) 사이에 설치된 압축스프링(189)이 상기 이동컨베이어(130)를 플로팅(Floating)된 상태에서 이동시키므로 완충작용이 일어나 상기 PCB의 파손이 방지될 뿐 아니라 PCB의 모서리 형상이 불균일하더라도 안정한 클램프 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기와 같은 PCB 클램프 동작은 스퀴지부(500)에 의해 PCB에 회로패턴의 인쇄가 완료될 때까지 지속되고, 상기 스퀴지부(500)에 의한 인쇄작업이 완료되면 상기의 역순으로 동작이 진행되어 클램프 해제동작이 수행된다. 이후, 상기 PCB는 상기 컨베이어벨트(141) 및 롤러(142)를 통해 다음 공정으로 이송된다.

한편, 도 14는 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부의 외관이 도시된 구성도이고, 도 15는 본 발명에 따른 광학부의 내부구조가 도시된 구성도이고, 도 16은 본 발명에 따른 광학부에 사용되는 하프미러에 의해 투과 및 반사되는 광이 도시된 도면이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 광학부(200)는 PCB와 소정 간격을 두도록 PCB의 상측에 설치되어 상기 PCB를 향해 동축광을 출사하는 PCB용 동축조명(210)과, 상기 PCB용 동축조명(210)에서 출사된 동축광을 투과시킴과 동시에 PCB로부터 반사된 동축광을 반사시키는 PCB용 하프미러(220)로 이루어진 PCB광학계와; 인쇄마스크와 소정 간격을 두도록 인쇄마스크의 하측에 설치되어 상기 인쇄마스크를 향해 동축광을 출사하는 마스크용 동축조명(230)과, 상기 마스크용 동축조명(230)에서 출사된 동축광을 투과시킴과 동시에 인쇄마스크로부터 반사된 동축광을 반사시키는 마스크용 하프미러(240)로 이루어져 상기 PCB광학계의 측면에 결합된 마스크광학계와; 상기 PCB광학계의 하단에 결합되어 PCB에 입사되는 광의 입사각이 소정의 각도를 갖도록 상기 PCB를 향해 광을 출사시키는 링조명수단(250)과, 상기 PCB용 하프미러(220)와 마스크용 하프미러(240)에서 반사된 광을 입력받아 PCB와 인쇄마스크의 영상을 획득하는 카메라수단(260)으로 구성된다.

여기서, 상기 PCB용 하프미러(220) 및 마스크용 하프미러(240)는 도 16에 도시된 바와 같이 투과율이 반사율보다 크게 형성된 것이고, 그 비율은 7:3이 가장 바람직하다.

또한, 상기 PCB광학계와 마스크광학계는 하우징(270)에 의해 보호되고, 상기 PCB용 동축조명(210)과 PCB용 하프미러(220) 사이에는 PCB용 동축조명(210)에서 출사된 동축광을 산란시키는 산란유리(280)가 설치되며, 상기 하우징(270) 중 마스크용 하프미러(240)의 상측에는 마스크용 하프미러(240)를 이물질로부터 보호하는 투명유리(290)가 설치된다.

또한, 상기 링조명수단(250)은 PCB에 입사되는 광의 입사각이 제 1 각도를 갖도록 상기 PCB를 향해 광을 출사시키는 제 1 링조명(251)과, 상기 제 1 링조명(251)과 다른 제 2 각도의 입사각을 갖도록 상기 PCB를 향해 광을 출사시키는 제 2 링조명(252)과, 상기 제 1 링조명(251)과 제 2 링조명(252)의 상측에 설치되어 제 1 링조명(251)과 제 2 링조명(252)에서 출사된 광을 모아주는 조명커버(253)로 구성된다.

또한, 상기 카메라수단(260)은 PCB용 하프미러(220)와 마스크용 하프미러(240)에서 반사된 광을 확대 또는 축소시키는 렌즈(261)와, 상기 렌즈(261)를 통해 확대 또는 축소된 광을 입력받아 화상으로 처리하는 카메라(262)와, 상기 렌즈(261)가 내삽되어 고정되는 경통(263)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광학부(200)에서는, 먼저 인쇄마스크의 영상 획득시 마스크용 동축조명(230)에서 인쇄마스크를 향해 동축광을 출사시키면 이 광의 70%가 상기 마스크용 하프미러(240)를 투과하여 상기 인쇄마스크에 도달된다. 이후, 상기 인쇄마스크에서 반사된 광은 상기 마스크용 하프미러(240)를 통해 다시 30%가 반사된 후 상기 PCB용 하프미러(220)를 통해 그 중 70%가 투과된다. 결국, 상기 마스크용 동축조명(230)으로부터 출사된 동축광 중 14.7%의 광이 상기 렌즈(261)를 통해 상기 카메라(262)에 도달되어 화상으로 처리되게 된다.

또한, PCB의 영상 획득시에는 PCB용 동축조명(210)에서 상기 PCB를 향해 동축광을 출사시키면 이 광의 70%가 상기 PCB용 하프미러(220)를 투과하여 PCB에 도달된다. 이때, 상기 PCB용 동축조명(210)에서 출사된 동축광은 상기 산란유리(280)를 통해서 산란되어 상기 PCB용 하프미러(220)에 도달된다.

이후, 상기 PCB에서 반사된 광은 상기 PCB용 하프미러(220)를 통해 다시 30%가 반사되어 결국 상기 PCB용 동축조명(210)으로부터 출사된 동축광 중 21%의 광이 상기 렌즈(261)를 통해 상기 카메라(262)에 도달되어 화상으로 처리되게 된다.

이때, 상기 PCB용 동축조명(210)에서 출사되어 상기 PCB용 하프미러(220)를 통해 반사된 30%의 광은 상기 마스크용 하프미러(240)에 의해 인쇄마스크에 도달되고, 이 광은 상기 인쇄마스크에서 반사된 후 다시 상기 마스크용 하프미러(240)와 PCB용 하프미러(220)를 통과하여 상기 카메라(262)에 도달된다. 결국, 상기 PCB용 동축조명(210)으로부터 출사된 동축광 중 1.89%의 광이 상기 인쇄마스크로부터 반사되어 상기 카메라(262)에 도달되게 된다.

이와 같이 PCB의 영상 획득시 상기 PCB용 동축조명(210)으로부터 출사되어 상기 인쇄마스크에서 반사된 광은 PCB의 영상에 인쇄마스크의 영상이 겹쳐 보이거나 허상이 생기는 등의 고스트 현상을 발생시키게 되는데, 본 발명에서는 투과율과 반사율이 각각 7:3인 하프미러를 채용함으로써 인쇄마스크로부터 반사되어 카메라(262)에 도달된 광이 상기한 바와 같이 전체의 1.89%로 미미하여 상기 PCB에 대한 깨끗한 영상을 얻을 수 있게 된다.

만약, 일반적으로 사용하는 5:5 비율의 하프미러를 사용한다면, PCB의 영상 획득시 PCB에서 반사된 광은 전체의 25%로 7:3 비율의 하프미러의 21%보다 우수하지만 인쇄마스크에서 반사된 광은 전체의 6.25%가 되어 상기 인쇄마스크의 영상이 PCB의 영상에 노이즈로서 심하게 나타나고, 이로써 PCB의 깨끗한 영상을 얻을 수 없게 된다.

이후, 상기 카메라(262)에 의해 획득된 영상을 통해 PCB와 인쇄마스크에 형성된 인식마크를 인식한 다음 제어부를 통해 상기 PCB와 인쇄마스크 간의 위치오차를 계산하고, 그 계산결과에 따라 PCB위치결정부(300, 400)를 동작시켜 상기 인쇄마스크와 동일한 위치에 있도록 상기 PCB의 위치를 보정한다.

이후, 상기 PCB에 스퀴지부(500)에 의한 인쇄작업이 완료되면 상기 제 1 링조명(251)과 제 2 링조명(252)에서 PCB를 향해 광을 출사하여 상기 PCB의 영상을 획득함으로써 PCB에 도포된 솔더페이스트의 인쇄상태를 검사한다.

한편, 도 17은 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB위치결정부가 도시된 구성도이고, 도 18은 본 발명에 따른 PCB위치결정부 중 수평이동유니트가 도시된 구성도이고, 도 19는 본 발명에 따른 수평이동유니트가 구동원리를 설명하기 위한 개략도이고, 도 20은 본 발명에 따른 수평이동유니트의 구름수단이 도시된 구성도이고, 도 21a 및 도 21b는 본 발명에 따른 구름수단의 정지상태와 동작상태가 도시된 도면이고, 도 22는 본 발명에 따른 PCB위치결정부 중 수직이동유니트가 도시된 구성도이고, 도 23a 및 도 23b는 본 발명에 따른 수직이동유니트의 정지상태와 동작상태가 도시된 도면이다.

도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 PCB위치결정부(300, 400)는 볼스크류와 너트를 이용하여 PCB클램프부의 이동테이블(110)을 정면을 기준으로 각각 전후(Y), 좌우(X), 회전(θ) 이동시켜 PCB의 수평위치를 결정하는 수평이동유니트(300)와, 상기 수평이동유니트(300)의 하측에 설치되고 캠팔로워(410)와 링키지를 이용하여 상기 수평이동유니트(300)를 수직(Z) 이동시켜 PCB의 수직위치를 결정하는 수직이동유니트(400)로 구성된다.

여기서, 상기 수평이동유니트(300)는 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 PCB클램프부(100)의 이동테이블(110)이 얹혀지는 베이스플레이트(310)와, 상기 이동테이블(110)의 하단에 결합되어 Y축 방향으로 이동테이블(110)을 이동시키는 Y축 구동수단(320)과, 상기 이동테이블(110)의 하단에 결합되고 일정 정도 이격되어 이동테이블(110)을 X축 방향으로 이동시키거나 회전시키는 2개의 X축 구동수단(330a, 330b)과, 상기한 각각의 구동수단(320, 330a, 330b)과 베이스플레이트(310)를 연결시켜 각각의 구동수단(320, 330a, 330b)에 의해 이동된 이동테이블(110)을 초기위치로 복귀시키는 복수개의 리턴스프링(340)과, 상기 이동테이블(110)과 베이스플레이트(310)가 스틸볼(352)에 의해 구름 접촉되도록 상기 이동테이블(110)과 베이스플레이트(310) 사이에 설치된 구름수단(350)으로 구성된다.

또한, 상기 구름수단(350)은 도 20과 도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이 이동테이블(110)과 베이스플레이트(310)의 하면과 상면에 각각 서로 마주보도록 형성된 복수개의 볼포켓(351)과, 상기 볼포켓(351)에 삽입되어 상기 이동테이블(110)과 베이스플레이트(310)를 구름 접촉시키는 다수의 스틸볼(352)로 구성된다.

또한, 상기 수직이동유니트(400)는 도 22와 도 23a 및 도 23b에 도시된 바와 같이 캠팔로워(410)와 링키지를 이용하여 상기 수평이동유니트(300)를 상하 이동시키는 수직이동수단과, 볼스크류(470)와 너트(480)를 이용하여 상기 수직이동수단을 동작시켜 상기 수평이동유니트(300)의 수직위치를 결정 및 고정하는 위치결정수단으로 구성된다.

여기서, 상기 수직이동수단은 스크린 인쇄장치의 프레임에 각각 고정된 2개의 링크푸트(421)와, 상기 링크푸트(421)의 양끝단에 각각 회전 가능하도록 힌지로 결합되고 그 상단에 상기 베이스플레이트(310)를 움직이는 캠팔로워(410)가 결합된 '' 형태의 핑거(430)와, 상기 핑거(430)들이 동시 동작되도록 핑거(430)들을 연결하여 동기시키는 동기수단으로 구성되는 바, 상기 동기수단은 핑거(430) 중 동일한 링크푸트(421)에 장착된 핑거(430)들의 하단에 일단과 타단이 각각 힌지로 결합된 2개의 연결링크(441)와, 상기 연결링크(441)를 서로 연결하여 상기 핑거(430)들을 동기시키는 브리지플레이트(442)와, 상기 핑거(430) 중 다른 링크푸트(421)에 장착된 핑거(430)들의 하단을 서로 연결하는 2개의 연결바(443)로 구성된다.

또한, 상기 위치결정수단은 스크린 인쇄장치의 프레임에 고정된 고정판(422) 및 상기 고정판(422)에 고정된 브래킷(423)과, 상기 브래킷(423)의 하단에 힌지로 결합되고 그 상면에 일정 정도 이격되도록 모터블록(451)과 지지블록(452)이 각각 장착된 플레이트(450)와, 상기 플레이트(450)의 모터블록(451)에 설치되어 동력을 공급하는 서보모터(461)와, 상기 서보모터(460)의 동력에 의해 회전되고 상기 플레이트(450)의 지지블록(452)에 의해 지지되는 볼스크류(470)와, 상기 서보모터(461)의 동력을 상기 볼스크류(470)로 전달하는 커플링(462)과, 상기 볼스크류(470)에 외삽됨과 동시에 상기 브리지플레이트(442)의 하면에 장착된 고정블록(442a)에 힌지로 결합되어 상기 볼스크류(470)의 회전운동에 따라 직선 운동되면서 상기 브리지플레이트(442)를 상하 이동시키는 너트(480)로 구성된다.

또한, 상기 브리지플레이트(442)의 상면에 장착된 고정블록(442b)과 브래킷(423) 사이에는 상기 브리지플레이트(442)의 이동을 돕도록 에어압을 가하는 에어실린더(490)가 설치되고, 상기 에어실린더(490)는 그 구동로드(491)가 상기 고정블록(442b)에 힌지로 결합되고, 반대쪽 끝단이 상기 브래킷(423)의 상단에 클레비스(Clevis, 492)를 통해 힌지로 결합된다.

상기와 같이 구성된 PCB위치결정부(300, 400)에서는, PCB가 상기 이동테이블(110) 상에 진입하면 광학부(200)를 이용하여 상기 PCB의 각 방향으로의 이동거리를 계산한 후, 그 계산결과에 따라 상기 수평이동유니트(300)의 Y축 구동수단(320)과 2개의 X축 구동수단(330a, 330b)을 각각 동작시켜 상기 PCB의 위치를 보정한다. 이때, 상기 PCB를 X축 방향으로 이동시킬 경우에는 상기 X축 구동수단(330a, 330b)을 동시에 같은 방향으로 구동시키고, 상기 PCB를 회전시킬 경우에는 상기 X축 구동수단(330a, 330b)을 반대 방향으로 동일한 양만큼 구동시키면 된다.

상기에서, PCB의 위치보정을 위한 상기 X축 구동수단(330a, 330b)과 Y축 구동수단(320)의 구동시 상기 이동테이블(110)이 베이스플레이트(310) 위를 이동하게 되는데, 이때 상기 베이스플레이트(310)와 이동테이블(110)은 다수의 스틸볼(352)에 의해 서로 구름 접촉되므로 상기 이동테이블(110)이 이동이 원활하게 이루어지게 된다.

상기와 같이 수평이동유니트(300)에 의해 PCB의 수평위치가 결정되면 상기 수직이동유니트(400)의 서보모터(461)가 동작되어 상기 커플링(462)을 통해 상기 볼스크류(470)를 회전시킨다. 이후, 상기 볼스크류(470)가 회전됨에 따라 상기 너트(480)는 직선 운동하게 되고, 상기 너트(480)와 결합된 고정블록(442a) 및 브리지플레이트(442)도 함께 이동된다.

이후, 상기 브리지플레이트(442)가 이동되면 상기 연결링크(441)에 의해 상기 핑거(430)들이 회전중심을 중심으로 회전되고, 상기 핑거(430)의 회전에 따라 상기 캠팔로워(410)가 소정의 높이만큼 상승되어 상기 베이스플레이트(310)를 상측으로 이동시키게 된다. 이때, 다른 링크푸트(421)에 장착된 핑거(430)들을 연결한 연결바(443)는 양측 핑거(430)들 사이의 뒤틀림 또는 동작오차를 보완하는 역할을 한다.

상기에서, 서보모터(461)의 동력을 이용하여 베이스플레이트(310)를 상승시킬 때 상승시킬 중량이 크면 상기 서보모터(461)에 과부하가 걸리게 되는데, 이러한 서보모터(461)의 과부하를 방지하기 위해서 상기 에어실린더(490)는 항상 전진상태가 되도록 에어를 공급받아 상승시킬 중량의 일부분을 상쇄시키는 역할을 한다.

상기와 같이 PCB가 상기 수평이동유니트(300)와 수직이동유니트(400)에 의해 위치 결정되면 스퀴지부(500)에 의해 상기 PCB에 회로패턴이 인쇄되고, 상기 스퀴지부(500)에 의한 인쇄작업이 완료되면 상기 수평이동유니트(300)와 수직이동유니트(400)는 초기상태로 복귀된다.

한편, 도 24는 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 스퀴지부가 도시된 정면도이고, 도 25는 도 24의 측면도이다.

도 24 및 도 25를 참조하면, 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치의 스퀴지부(500)는 인쇄마스크와 접촉되어 상기 인쇄마스크를 통해 PCB의 상면에 솔더페이스트를 도포하는 스퀴지(510; 510a, 510b) 및 상기 스퀴지(510)를 지지하는 스퀴지헤드(520; 520a, 520b)와, 상기 스퀴지헤드(520)를 상하 이동시키는 복수개의 구동실린더(530)와, 상기 구동실린더(530)가 결합된 플레이트(540)와, 상기 플레이트(540)의 상단에 장착되어 상기 인쇄마스크에 접촉되는 상기 스퀴지(510)의 인압을 감지하는 로드셀(550)과, 상기 로드셀(550)에 가해지는 압력을 가감시킬 수 있도록 상하 이동되는 완충부재(560)와, 상기 완충부재(560)를 상하 이동시키는 조정수단과, 상기 로드셀(550)의 감지결과에 따라 상기 조정수단을 동작시키는 제어수단을 포함한다.

여기서, 상기 조정수단은 동력을 발생시키는 서보모터(571)와, 상기 서보모터(571)의 동력을 전달받아 회전되는 리드스크류(572)와, 상기 서보모터(571)의 동력을 상기 리드스크류(572)로 전달하는 벨트(573) 및 풀리(574a, 574b)와, 상기 리드스크류(572)에 외삽되어 리드스크류(572)의 회전운동에 따라 직선 운동되는 너트(575)와, 상기 너트(575)에 상단이 결합되고 하단에는 상기 완충부재(560)가 고정되어 상기 너트(575)와 함께 이동되면서 상기 완충부재(560)를 상하 이동시키는 이동대(576)로 구성되고, 상기 제어수단은 로드셀(550)의 감지결과를 입력받은 제어부의 제어신호에 따라 상기 서보모터(571)를 구동시키는 모터드라이버(580)이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 스퀴지부(500)에서는, PCB가 PCB위치결정부(300, 400)의 수직이동유니트(400)에 의해 상승되어 인쇄마스크의 하면에 밀착되면 상기 구동실린더(530)를 작동시켜 상기 스퀴지(510)가 인쇄마스크에 접촉될 때까지 상기 스퀴지헤드(520)를 하강시킨다.

이후, 상기 스퀴지(510)와 인쇄마스크가 접촉되면 사용자는 스퀴지(510)의 적정 인압을 설정하고, 상기 로드셀(550)은 상기 스퀴지(510)의 인압을 감지한다. 이때, 상기 스퀴지(510)의 인압은 상기 로드셀(550)에 연결된 디지털표시기에 의해 외부에 시각적으로 표시된다.

이후, 상기 로드셀(550)에 의해 감지된 스퀴지(510)의 인압을 입력받은 제어부는 감지값을 설정값과 비교하여 설정값과 감지값이 같으면 상기 모터드라이버(580)를 향해 모터정지신호를 출력하고, 상기 모터드라이버(580)는 상기 서보모터(571)를 정지시킨다.

이때, 상기 스퀴지(510)의 인압 감지값이 설정값과 다르면 상기 제어부는 설정값이 감지값보다 큰가를 판단하여 그 결과가 "YES"이면 상기 모터드라이버(580)를 향해 상기 완충부재(560)가 하강되는 방향의 모터구동신호를 출력하고, 그 결과가 "NO"이면 상기 모터드라이버(580)를 향해 상기 완충부재(560)가 상승되는 방향의 모터구동신호를 출력한다.

이후, 상기 모터드라이버(580)는 제어부에서 입력받은 모터구동신호에 따라 상기 서보모터(571)를 구동시켜 상기 리드스크류(572)를 회전시키고, 상기 리드스크류(572)의 회전방향에 따라 상기 너트(575)와 이동대(576)는 상하 이동되어 상기 완충부재(560)를 통해 상기 로드셀(550)에 가해지는 압력을 가감하게 된다.

이후, 상기 스퀴지(510)의 인압이 사용자에 의해 설정된 압력에 도달되어 서보모터(571)가 정지되면 스퀴지(510)가 동작되어 인쇄마스크의 상면에 공급된 솔더페이스트를 일정 압력과 일정 속도로 밀면서 상기 인쇄마스크 위를 왕복 운동하게 된다. 즉, 상기 스퀴지(510)는 인쇄마스크 위를 왕복 운동하면서 상기 인쇄마스크를 통해 PCB 상면에 솔더페이스트를 도포하여 회로패턴을 형성시킨다.

상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치는 PCB의 상면에 접촉되어 PCB의 상부 이탈을 방지하는 박형의 블레이드(150)와 상기 PCB의 하면에 접촉되어 PCB를 지지하는 가이드플레이트(160)가 설치된 PCB클램프부(100)를 구비함으로써 PCB의 클램프 상태가 안정되어 PCB의 인쇄품질이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치는 PCB와 인쇄마스크의 영상이 1개의 카메라(262)를 통해 획득 가능하고 PCB 위치보정을 위한 동축조명과 PCB의 인쇄상태검사를 위한 링조명이 동시에 설치된 광학부(200)를 구비함으로써 상기 광학부(200)가 소형화되어 PCB 및 인쇄마스크의 영상 획득이 용이해짐은 물론 상기 카메라(262)의 측정결과에 대한 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 광학부(200)는 1개의 카메라(262)만을 사용하므로 카메라(262)간의 인식오차로 인한 오동작이 방지되고 상기 카메라(262)를 구동시키는 장치가 간단해지는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치는 PCB가 로딩되는 이동테이블(110)과 상기 이동테이블(110)이 얹혀져 이동되는 베이스플레이트(310)를 스틸볼(352)을 이용하여 서로 구름 접촉시키는 수평이동유니트(300)를 구비함으로써 상기 이동테이블(110)이 상기 베이스플레이트(310) 위를 원활히 이동하게 되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 스크린 인쇄장치는 캠팔로워(410)와 링키지를 이용하여 PCB의 수직 위치를 결정하는 수직이동유니트(400)를 구비함으로써 상기 캠팔로워(410) 위에 수평이동유니트(300)를 얹어 놓기만 하면 되어 상기 수평이동유니트(300)와의 결합을 위한 별도의 부품이 불필요할 뿐 아니라, 링키지를 구성하는 각각의 부품들의 가공정도만 확보되면 아주 손쉽게 조립되고 과도한 중량에도 잘 견딜 수 있게 되는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 에어실린더(490)를 이용하여 상기 수직이동유니트(400)의 구동원인 서보모터(461)에 걸리는 부하를 일부분 상쇄시킬 수 있으므로 상기 서보모터(461)의 부하가 최소화되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 스퀴지 인쇄장치는 스퀴지(510)의 인압을 자동으로 조정 가능한 구조의 스퀴지부(500)를 구비함으로써 상기 스퀴지(510)를 적정 인압으로 세팅하기 위한 노력 및 시간이 감소됨은 물론 최적의 인쇄조건이 구현되어 PCB의 생산성 및 인쇄품질이 향상되는 이점이 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 스퀴지 인쇄장치는 각 기구부의 구조가 최대한 단순화되므로 장치의 제작가격이 절감됨과 동시에 조립시간이 단축되어 장치의 대량 제작이 유리해지는 이점이 있다.

Claims

인쇄회로기판(이하, PCB라 함)에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 PCB를 소정의 위치에 고정시키는 PCB클램프부와, 상기 PCB와 인쇄마스크에 대한 영상을 획득하는 광학부와, 상기 PCB의 위치보정을 위해 PCB를 이동시켜 위치 결정시키는 PCB위치결정부와, 상기 PCB에 솔더페이스트를 인쇄하는 스퀴지부와, 상기의 구성요소들을 연결하여 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 스크린 인쇄장치에 있어서,

상기 PCB클램프부는 판형의 이동테이블과, 상기 이동테이블에 설치되고 각각 상부플레이트와 사이드플레이트로 이루어진 고정컨베이어 및 이동컨베이어와, 상기 고정컨베이어 및 이동컨베이어에 설치되어 PCB를 이송시키는 이송수단과, 상기 고정컨베이어 및 이동컨베이어의 상부플레이트에 각각 장착되어 PCB의 상부 이탈을 방지하는 블레이드와, 상기 고정컨베이어 및 이동컨베이어의 상부플레이트를 상하 이동시켜 상기 블레이드에 PCB를 밀착시키는 제 1 이동수단과, 상기 고정컨베이어와 이동컨베이어의 상부플레이트에 의해 PCB가 클램핑되도록 상기 이동컨베이어를 상기 고정컨베이어 측으로 직선 이동시키는 제 2 이동수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.
제 1항에 있어서,

상기 고정컨베이어 및 이동컨베이어의 사이드플레이트에는 상기 이동테이블에 형성된 다수의 백업핀과 동일한 높이로 형성되어 PCB의 양측단을 지지하는 가이드플레이트가 각각 장착된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.
PCB에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 상기 PCB를 소정의 위치에 고정시키는 PCB클램프부와, 상기 PCB와 인쇄마스크에 대한 영상을 획득하는 광학부와, 상기 PCB의 위치보정을 위해 PCB를 이동시켜 위치 결정시키는 PCB위치결정부와, 상기 PCB에 솔더페이스트를 인쇄하는 스퀴지부와, 상기의 구성요소들을 연결하여 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 스크린 인쇄장치에 있어서,

상기 광학부는 PCB를 향해 동축광을 출사하는 PCB용 동축조명과, 상기 PCB용 동축조명에서 출사된 동축광을 투과시킴과 동시에 PCB로부터 반사된 동축광을 반사시키는 PCB용 하프미러로 이루어진 PCB광학계와; 인쇄마스크를 향해 동축광을 출사하는 마스크용 동축조명과, 상기 마스크용 동축조명에서 출사된 동축광을 투과시킴과 동시에 인쇄마스크로부터 반사된 동축광을 반사시키는 마스크용 하프미러로 이루어져 상기 PCB광학계의 측면에 결합된 마스크광학계와; 상기 PCB광학계의 하단에 결합되어 PCB를 향해 광을 출사시키는 링조명수단과, 상기 PCB용 하프미러와 마스크용 하프미러에서 반사된 광을 입력받아 PCB와 인쇄마스크의 영상을 획득하는 카메라수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.
PCB에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 상기 PCB를 소정의 위치에 고정시키는 PCB클램프부와, 상기 PCB와 인쇄마스크에 대한 영상을 획득하는 광학부와, 상기 PCB의 위치보정을 위해 PCB를 이동시켜 위치 결정시키는 PCB위치결정부와, 상기 PCB에 솔더페이스트를 인쇄하는 스퀴지부와, 상기의 구성요소들을 연결하여 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 스크린 인쇄장치에 있어서,

상기 PCB위치결정부는 PCB클램프부를 정면을 기준으로 각각 전후(Y), 좌우(X), 회전(θ) 이동시켜 PCB의 수평위치를 결정하는 수평이동유니트와, 상기 수평이동유니트의 하측에 설치되고 캠팔로워와 링키지를 이용하여 상기 수평이동유니트를 수직(Z) 이동시켜 PCB의 수직위치를 결정하는 수직이동유니트로 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.
제 4항에 있어서,

상기 수평이동유니트는 PCB클램프부의 이동테이블이 얹혀지는 베이스플레이트와, 상기 이동테이블의 하단에 결합되어 Y축 방향으로 이동테이블을 이동시키는 Y축 구동수단과, 상기 이동테이블의 하단에 결합되고 일정 정도 이격되어 이동테이블을 X축 방향으로 이동시키거나 회전시키는 2개의 X축 구동수단과, 상기한 각각의 구동수단과 베이스플레이트를 연결시켜 각각의 구동수단에 의해 이동된 이동테이블을 초기위치로 복귀시키는 복수개의 리턴스프링과, 상기 이동테이블과 베이스플레이트가 볼에 의해 구름 접촉되도록 상기 이동테이블과 베이스플레이트 사이에 설치된 구름수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.
제 4항에 있어서,

상기 수직이동유니트는 캠팔로워와 링키지를 이용하여 상기 수평이동유니트를 상하 이동시키는 수직이동수단과, 볼스크류와 너트를 이용하여 상기 수직이동수단을 동작시켜 상기 수평이동유니트의 수직위치를 결정 및 고정하는 위치결정수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.
제 6항에 있어서,

상기 수직이동수단은 스크린 인쇄장치의 프레임에 고정된 링크푸트와, 상기 링크푸트에 각각 회전 가능하도록 힌지로 결합되고 그 끝단에는 상기 수평이동유니트를 동작시키는 캠팔로워가 결합된 '' 형태의 복수개의 핑거와, 상기 핑거들이 동시 동작되도록 핑거들을 연결하여 동기시키는 동기수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,

상기 수직이동유니트에는 상기 동기수단의 이동을 돕도록 에어압을 가하는 에어실린더가 설치된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.
PCB에 소정의 회로패턴을 형성시키기 위해 상기 PCB를 소정의 위치에 고정시키는 PCB클램프부와, 상기 PCB와 인쇄마스크에 대한 영상을 획득하는 광학부와, 상기 PCB의 위치보정을 위해 PCB를 이동시켜 위치 결정시키는 PCB위치결정부와, 상기 PCB에 솔더페이스트를 인쇄하는 스퀴지부와, 상기의 구성요소들을 연결하여 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 스크린 인쇄장치에 있어서,

상기 스퀴지부는 인쇄마스크를 통해 PCB의 상면에 솔더페이스트를 도포하는 스퀴지 및 상기 스퀴지를 지지하는 스퀴지헤드와, 상기 스퀴지헤드를 상하 이동시키는 수직이동수단과, 상기 수직이동수단이 결합된 플레이트와, 상기 플레이트의 상단에 장착되어 상기 스퀴지의 인압을 감지하는 로드셀과, 상기 로드셀에 가해지는 압력을 가감시킬 수 있도록 상하 이동되는 완충부재와, 상기 완충부재를 상하 이동시키는 조정수단과, 상기 로드셀의 감지결과에 따라 상기 조정수단을 동작시키는 제어수단을 포함한 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄장치.