KR100327124B1 - 스크린 프린터에 사용되는 솔더링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스크린 프린터에 사용되는 솔더링 장치에 관한 것이다. 상하 운동가능한 플레이트와 인쇄 회로 기판을 이동시키기 위한 레일을 갖는 본 발명의 솔더링 장치는 지지 부재와 홀딩 부재를 구비한다. 상기 지지 부재는 상기 플레이트 상에 장착되고, 상기 지지 부재의 바닥면에는 마그네틱 부재가 설치되어 상기 플레이트 상에서 상기 지지 부재가 고정될 수 있도록 한다. 또한, 상기 지지 부재의 상부면에는 결합 부재가 설치되어 있다. 상기 홀딩 부재는 적어도 하나의 핀을 구비하여 상기 핀이 상기 지지 부재의 상부면에 형성된 결합 부재와 결합되고, 정해진 지점의 상기 레일 상에서 인쇄 회로 기판을 홀딩하는 역할을 한다. 이와 같은 구성을 갖는 솔더링 장치에 의하면, 공정 진행 시에 상기 플레이트에 상기 지지 부재를 장착 혹은 탈착하는 것과 상기 지지 부재 상에 상기 홀딩 부재를 장착 혹은 탈착하는 것이 용이해지며 또한, 상기 지지 부재의 일면이 측면으로 팽창가능하므로 상기 지지 부재를 교체하지 않고도 상기 워크 홀더에 홀딩된 상기 인쇄 회로 기판을 견고하게 지지할 수 있으므로, 시간 및 노동력 절감의 효과로 인해 생산성이 향상된다.
Description
본 발명은 솔더링 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 상하 이동가능한 플레이트와 인쇄 회로 기판을 이송시키기 위한 레일을 가져서 인쇄 회로 기판의 회로 패턴의 일부분에 솔더링 페이스트를 본딩(bonding)하기 위한 솔더링 장치에 관한 것이다.
현재 대량 생산되는 일렉트로닉 어셈블리 프로세스(electronic assembly process)에서, 컴포넌트(component)와 기판(substrate) 사이의 연결 형식은 대개 리플로우 솔더링(reflow soldering) 혹은 웨이브 솔더링(wave soldering)에 의해서 이루어진다. 이 중에서 인쇄 회로 기판 표면상의 일부분을 패키지(package)하기 위해, 일반적으로 사용되는 방법은 리플로우 솔더링 방법(reflow soldering method)이다. 상기 리플로우 솔더링 방법은 U. S. Patent No 5,871,592에 상세히개시되어 있는데, 일반적인 리플로우 솔더링 방법은 대개 5 단계의 구성을 가지게 된다. 먼저 제 1 단계에서 일정한 패턴(pattern)이 형성된 스텐실(stencil)의 홈을 통해 인쇄 회로 기판에 페이스트(paste)가 본딩되는 프린팅 방법(printing method)에 의해서 인쇄 회로 기판의 일부분에 솔더링 페이스트(soldering paste)를 본딩한다. 제 2 단계에서 일부분은 접착제(adhension)에 의해 상기 인쇄 회로 기판에 잠시 고착된다. 제 3 단계에서 150℃정도의 온도로 수분동안 예열한다. 제 4 단계에서 솔더링 페이스트의 솔더링 파티클(soldering particle)이 융점 온도(melting temperature)보다 높은 온도인 230℃정도로 수초 동안 가열되어 솔더 페이스트가 녹는다. 그리고 마지막으로, 녹은 솔더(solder)가 냉각된다.
상술한 바와 같은 솔더링 방법중에서, 상기 인쇄 회로 기판 상에 솔더링 페이스트를 본딩하는 작업을 스크린 프린터(screen printer) 혹은 솔더링 페이스트 프린트(soldering paste print)라고 통칭하는데, 일반적으로 홈을 갖는 스텐실(stencil)을 이용하여 상기 인쇄 회로 기판상에 솔더링 페이스트가 상기 스텐실의 홈을 관통해서 본딩되게 된다. 이와 같은 작업을 수행하는 솔더링 장치에서 일정한 간격의 레일을 통해서 이송되는 인쇄 회로 기판을 고정시키고 지지하는 역할을 하는 지지 부재(supporting member; jig)와 상기 지지 부재와 결합되고 인쇄 회로 기판과 직접 접촉하여 상기 인쇄 회로 기판을 홀딩하는 역할을 하는 홀딩 부재(holding member)가 있는데, 실제적인 한 예가 도 1에 도시되어 있다. 스크린 프린터 프로세서를 수행하는 솔더링 장치에서는 지지 부재의 역할을 하는 부재가 H자 형태의 단면을 갖는 H-타워(H-tower)(100)이며 홀딩 부재는 워크 홀더(workholder)(102)이다. 이 경우에 상기 H-타워(100)와 워크 홀더(102)는 상기 솔더링 장치상에서 스크류(104, 108)를 이용한 체결 방식을 이용하게 된다. 상기 H-타워(100)는 플레이트(plate)(106) 상에서 양 단에 대응되는 한쌍씩의 스크류 즉 모두 4개의 스크류(108)를 이용하여 상기 플레이트(106)와 체결되고 상기 워크 홀더(102)는 두 개의 스크류(104)에 의해서 상기 H-타워(100)와 결합된다.
하지만, 실제 공정 라인상에서 상기 인쇄 회로 기판의 생산 모델을 변경 생산하는 경우마다 상기 지지 부재인 H-타워(100)와 홀딩 부재인 워트 홀더(102)는 기종에 맞게 교체가 불가피 하므로 통상 실제 공정 라인상에서는 하루에 많게는 10번 이상 H-타워와 워크 홀더를 교체해야만 한다. 이런 잦은 교체가 불가피한 H-타워(100)와 워크 홀더(102)의 결합 구조가 스크류에 의한 결합 구조를 가지고 있으므로 실제로 공정 라인상에서는 교체 시간이 많이 소모되어 생산성에 문제가 발생하고, 또한 스크류에 의한 결합 과정중에 결합부가 파손되는 등 부수적인 다른 문제점이 발생하는 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 탈착 및 장착이 용이한 지지 부재와 홀딩 부재를 갖는 새로운 형태를 갖는 솔더링 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 H-타워 및 워크 홀더를 보여주기 위한 분해 사시도;
도 2는 표면 실장 부품(surface mounted device)을 만들기 위한 단계별 공정을 설명하기 위한 다이어 그램;
도 3a, 3b, 3c 그리고 3d은 스크린 프린터 장치에서 공정이 진행되는 과정을 설명하기 위한 다이어그램;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 H-타워 및 워크 홀더를 보여주기 위한 분해 사시도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 H-타워와 워크 홀더가 결합된 상태를 보여주기 위한 결합도; 그리고
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해서 측면으로 팽창 가능한 H-타워를 설명하기 위한 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명
202 : 레일 204 : 인쇄 회로 기판
206 : 스크린 프린터 장치 208 : 플레이트
210 : 프린트 장치 212 : 지그(H-타워)
214 : 워크 홀더 216 : 전면
218 : 후면 220, 222 : 측면
224 : 돌출부재 226 : 센서
228 : 마그네틱 부재 230 : 스위치
232 : 제 1 홀들 234 : 제 2 홀들
236 : 로케이터 238 : 핀
239 : 홈 240 : 축
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 상하 운동가능한 플레이트와 인쇄 회로 기판을 이동시키기 위한 레일을 갖는 본 발명의 솔더링 장치는지지 부재와 홀딩 부재를 구비한다. 상기 지지 부재는 상기 플레이트 상에 장착되고, 상기 지지 부재의 바닥면에는 마그네틱 부재가 설치되어 상기 플레이트 상에서 상기 지지 부재가 고정될 수 있도록 한다. 또한, 상기 지지 부재의 상부면에는 결합 부재가 설치되어 있다. 상기 홀딩 부재는 적어도 하나의 핀을 구비하여 상기 핀이 상기 지지 부재의 상부면에 형성된 결합 부재와 결합되고, 정해진 지점의 상기 레일 상에서 인쇄 회로 기판을 홀딩하는 역할을 한다.
이와 같은 본 발명에서, 상기 결합 부재는 볼 베어링이며, 상기 지지 부재는 일면이 측면으로 팽창가능하도록 구성되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 솔더링 장치에 의하면, 공정 진행 시에 상기 플레이트에 상기 지지 부재를 장착 혹은 탈착하는 것과 상기 지지 부재 상에 상기 홀딩 부재를 장착 혹은 탈착하는 것이 용이해지며 또한, 상기 지지 부재의 일면이 측면으로 팽창가능하므로 상기 지지 부재를 교체하지 않고도 상기 워크 홀더에 홀딩된 상기 인쇄 회로 기판을 견고하게 지지할 수 있으므로, 시간 및 노동력 절감의 효과로 인해 생산성이 향상된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 2 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
도 2는 표면 실장 부품(surface mounted device)을 만들기 위한 단계별 공정을 설명하기 위한 다이어 그램이고 도 3a, 3b, 3c 그리고 3d은 스크린 프린터 장치에서 공정이 진행되는 과정을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 2 내지 도 3d를 참조하면, 표면 실장 부품(surface mounted device; SMD)을 만들기 위한 공정은 먼저 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)(204)을 이송시키기 위해 설치된 레일(rail)(202)에 상기 인쇄 회로 기판을 로딩(loading)한다. 상기 레일(202)은 상기 인쇄 회로 기판(204)의 크기에 맞추어 일정한 간격으로 이격되어 있다. 상기 레일(202)을 통해 이송되는 상기 인쇄 회로 기판(204)은 먼저 스크린 프린터(screen printer) 공정이 진행된다. 상기 스크린 프린터 공정은 상기 인쇄 회로 기판(204)의 일부분에 솔더링 페이스트(soldering paste)를 본딩(bonding)하는 작업으로 이 과정에 대한 상세한 설명은 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명한다. 먼저 도 3a에 도시된 바와 같이, 레일(202)을 통해 이송되는 인쇄 회로 기판(204)이 스크린 프린터 장치(screen printer apparatus; 본 발명의 실시예에서는 미국 MPM사의 Model AP25의 경우를 예로 든 것임)(206)를 관통하여 지나가게 된다. 상기 스크린 프린터 장치(206)는 x, y, z축의 세 방향으로 정교하게 이동가능한 플레이트(plate)(208)와 솔더링 페이스트를 본딩하기 위한 프린트 장치(210)를 구비한다. 상기 플레이트(208)에 상기 인쇄 회로 기판을 지지하기 위한 지지 부재로 지그(jig)(212)를 장착하는 경우에는 도 3b 및 도 3c에 도시된 것처럼, 상기 플레이트(208)는 일정한 위치에 도달할 때까지 상승한다. 상승된 위치에서 상기 플레이트(208)의 상면에 상기 지그(212)를 결합한다. 그리고 상기 지그(212)의 상면에 상기 인쇄 회로 기판(204)과 접촉하여 진공으로 상기 인쇄 회로 기판(204)을 홀딩할 홀딩 부재인 워크 홀더(work holder)(214)가 결합된다. 이와 같은 과정을 거쳐서 공정 작업의 전 처리가 끝나면 도 3d에 도시된 것처럼, 상기 지그(212)의 일부분에 설치된 센서를 통해 상기 인쇄 회로 기판(204)이 일정한 위치에 도달하면 상기 워크 홀더(214)와 상기 지그(212)가 설치된 상기 플레이트(208)가 상승된다. 그리고 상기 인쇄 회로 기판(204)과 상기 워크 홀더(214)가 진공으로 밀착되면서 상기 인쇄 회로 기판(204)을 상기 프린트 장치(210)로 이동시킨다. 상기 프린트 장치(210)에서 스텐실(stencil)(도시되지 않음)을 통해 솔더링 페이스트가 상기 인쇄 회로 기판(204) 상에 본딩된다. 상기 프린팅 방법을 통해 솔더링 페이스트가 본딩된 상기 인쇄 회로 기판(204)은 레일 상에 다시 놓여져서 다음의 공정으로 이동하게 되며 상기 플레이트(208)는 초기 위치인 하부로 하강하게 된다. 이와 같은 스크린 프린터 공정을 끝나게 되면 도 2에 도시된 것처럼, 칩과 IC 그리고 커넥터(connector)가 실장되고 이들을 일정한 온도(대개 230℃)에서 히팅하는 리플로우 솔더링(reflow soldering)이 진행된다. 그리고 솔더링 공정이 완료되면 육안으로 검사를 한 후에 인-설킷(In-circuit) 테스트를 통해 제품의 신뢰성을 체크하게 된다. 이와 같은 공정상에서 특히 스크린 프린터 장치에서 상기 인쇄 회로 기판을 지지하고 홀딩하는 지그와 워크 홀더는 생산되는 인쇄 회로 기판의 모델에 따라 잦은 장착과 탈착이 요구되는데 본 발명의 실시예에서는 지그와 워크 홀더의 구조를 다음과 같이 구성하여 스크린 프린터 장치에서 장착과 탈착이 용이하도록 한다. 이를 도 4 내지 도 6을 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 H-타워 및 워크 홀더를 보여주기 위한 분해 사시도, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 H-타워와 워크 홀더가 결합된 상태를 보여주기 위한 결합도 그리고 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해서 측면으로 팽창 가능한 H-타워를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 지그의 한 형태로 H-타워(H-tower)(212)를 사용하고 있다. 상기 H-타워(212)는 대응되도록 위치된 전면(216)과 후면(218)을 가지며 양 면(216, 218)의 사이에는 일정 간격으로 이격되어 역시 대응되는 양 측면(220, 222)이 위치된다. 일측면(222)의 외측에는 돌출부재(224)가 부착되며 상기 돌출 부재의 일단부에 센서(226)가 설치되게 된다. 상기 센서(226)는 상기 인쇄 회로 기판(204)의 위치를 검출하여 상기 H-타워(212)가 상기 인쇄 회로 기판(204)과 정확한 위치에서 결합될 수 있도록 한다. 상기 전면(216)의 바닥면에는 자성을 띤 마그네틱 부재(228)가 설치된다. 상기 마그네틱 부재(228)는 강한 자성을 띠며 상기 전면(216) 방향으로 스위치(230)가 돌출되어 공정 진행시 간편한 조작이 가능하도록 한다. 즉, 도 3b 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 한 예로, 상기 플레이트(208)에 상기 H-타워(212)를 장착하는 경우에 스위치를 좌측으로 돌리고 탈착하는 경우에는 우측으로 돌리는 것만으로 상기 H-타워(212)의 장착 및 탈착이 가능하게 된다. 물론 장착과 탈착을 가능하게 하는 자성을 결정하는 스위치의 방향성은 그 반대도 가능하다. 상기 전면(216), 후면(218) 그리고 양 측면(220, 222)의 상부에는 모두 일정한 크기의 홀들(232, 234)이 형성되어 있다. 상기 홀들(232, 234)에 삽입가능하도록 상기 워크 홀더(214)의 배면(rear surface)(235)에는 마주보는 위치에 두 개의 로케이터(locator)(236)와 두 개의 핀(pin)(238)이 형성되어 있다. 상기 워크 홀더(214)의 배면(235)에는 일정 깊이로 형성되는 홈(239)이 구성되어 있는데 상기 홈(239)은 상기 워크 홀더(214)의 상면이 상기 인쇄 회로 기판(204)과 밀착되었을 때 상기 인쇄 회로 기판(204)과 상기 워크 홀더(214)의 사이에서 진공을 형성하기 위해서 형성되어 있다.
대응되어 형성된 제 1 홀들(232)은 상기 워크 홀더(214)의 로케이터(locator)(236)들이 삽입되는 곳으로 상기 워크 홀더(214)가 상기 H-타워(212)에 결합되는 경우에 정확한 위치를 잡아주기 위한 역할을 한다. 하지만, 종래에는 스크류에 의한 결합 방식을 사용했던 대응되어 형성된 제 2 홀들(234)에 본 발명의 실시예에서는 볼 베어링(ball bearing)이 설치되어 있다. 그래서 상기 워크 홀더(214) 상에서 일단에 오목한 형상을 갖는 핀들(238)이 상기 제 2 홀들(234)에 결합되면 상기 볼 베어링에 의한 탄성력으로 한번에 쉽게 결합시킬 수가 있다. 이러한 방법으로 상기 워크 홀더(214)를 상기 H-타워(212)와 결합하거나 분리한다면 스크류를 사용하던 종래와 비교할 수 없을 만큼의 시간 절약이 이루어진다. 실제로 본 발명의 실시예에 따른 H-타워(212)와 워크 홀더(214)를 가지고 실제 조립 라인 상에서 적용해본 결과는 종래의 교체 시간이 약 30분이었다면 본 발명을 사용한 경우의 교체 시간은 약 2분이라는 결과가 나왔다. 이와 같이 본 발명을 사용할 경우에는 현저하게 생산성이 향상된다는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 H-타워는 도 6에 도시된 바와 같이 종래와는 달리 일면이 측면으로 팽창가능하도록 구성되어 있다. 상기 후면(218)은 실질적으로는 2 개의 면(218, 218a)으로 구성되어 일반적인 경우에는 합쳐져 있고, 상기 워크 홀더(214)의 크기가 상기 H-타워(212)보다 클 경우에는 상기 후면(218)의 일면(218a)을 팽창시켜서 상기 워크 홀더(214)의 폭과 동일하게 맞추어서 상기 워크 홀더(214)가 상기 H-타워(212)에서 안정적으로 지지될 수 있도록 한다. 상기 후면(218)의 일면이 팽창되는 경우에 상기 양 측면에 삽입되어 있는 축(240)들이 같이 팽창되어 나오게 된다. 반대로 상기 후면(218)이 팽창하지 않는 경우에는 상기 축(240)들이 상기 양 측면(220, 222)에 삽입된 형태로 있게 된다. 이럴 경우, 상기 워크 홀더(214)의 크기에 맞추어서 상기 H-타워(212)를 교체할 필요가 없어지므로 생산성이 현저하게 향상될 수 있다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 공정 진행 시에 상기 플레이트에 상기 지지 부재를 장착 혹은 탈착하는 것과 상기 지지 부재 상에 상기 홀딩 부재를 장착 혹은 탈착하는 것이 용이해지며 또한, 상기 지지 부재의 일면이 측면으로 팽창가능하므로 상기 지지 부재를 교체하지 않고도 상기 워크 홀더에 홀딩된 상기 인쇄 회로 기판을 견고하게 지지할 수 있으므로, 시간 및 노동력 절감의 효과로 인해 생산성이 향상된다.
Claims (4)
- 적어도 하나의 상하 이동가능한 플레이트와 인쇄 회로 기판을 이동시키기 위한 레일을 구비하고, 상기 인쇄 회로 기판의 회로 패턴의 일부분에 솔더링 페이스트를 본딩하기 위한 솔더링 장치에 있어서:상기 플레이트상에 설치되어 일정한 간격의 레일을 통해서 이송되는 인쇄회로기판을 고정시키고 지지하는 역할을 하는 지지부재 및;상기 지지부재와 결합되고 인쇄회로기판과 직접 접촉하여 상기 인쇄회로기판을 홀딩하는 역할을 하는 홀딩 부재를 포함하되;상기 지지부재의 바닥면에는 상기 지지부재를 상기 플레이트로부터 장착 혹은 탈착시키기 위한 마그네틱 수단이 설치되고, 상부면에는 상기 홀딩 부재와의 결합을 위한 결합 수단이 설치되며,상기 홀딩 부재는 상기 결합 수단과 결합되는 적어도 하나의 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 결합 수단은 상기 지지부재의 상부면에 형성되는 홀과, 상기 홀상에 설치되는 볼 베어링을 포함하여, 상기 홀딩 부재의 핀이 상기 홀에 끼워지면, 상기 볼베어링에 의한 탄성력으로 상기 핀이 고정되는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지 부재는 서로 대응되게 설치되는 전면과 후면 그리고 상기 전면과 후면 사이에 일정 간격으로 이격되어 설치되는 양측면으로 이루어지는 H자 형태의 단면을 갖는 H 타워로 이루어지되;상기 후면은 내측면과, 이 내측면으로부터 이격가능하도록 설치되는 외측면으로 구성되어, 상기 홀딩 부재의 폭 크기가 H 타워보다 클 경우에는 상기 내측면으로부터 상기 외측면을 이격시켜 H 타워의 폭을 넓힘으로써 상기 홀딩 부재가 h 타워에서 안정적으로 지지될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 지지 부재는 H-타워 그리고 상기 홀딩 부재는 워크 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더링 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990030671A KR100327124B1 (ko) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 스크린 프린터에 사용되는 솔더링 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990030671A KR100327124B1 (ko) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 스크린 프린터에 사용되는 솔더링 장치 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20010011352A KR20010011352A (ko) | 2001-02-15 |
| KR100327124B1 true KR100327124B1 (ko) | 2002-03-13 |
Family
ID=19605096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019990030671A KR100327124B1 (ko) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 스크린 프린터에 사용되는 솔더링 장치 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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-
1999
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Also Published As
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| KR20010011352A (ko) | 2001-02-15 |
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