KR100413111B1 - 고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면실장기술(PCB : Printed Circult Board)에 적용되는 접착제 와 같은 용액의 정유량토출에 의한 고속의 돗팅작업이 가능하고, 돗팅에 따른 불량율이 극소화가 가능한 고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법에 관한 것이다.

본 발명의 상기 목적은 디스펜서 헤드에 구축되어 개별구동하는 노즐블록수단과 가변로드수단과의 하한점을 달리함으로서 상기 노즐블록수단의 노즐시트면과 가변로드수단의 니들 각각의 한한점 간에 일정의 갭(GAP)을 갖도록 형성하여서;

상기 노즐블록수단의 상승에 의해 상기 가변로드수단이 시간편차를 갖고 동반상승하면서 노즐시트면에 니들이 밀착(밀폐)되면서 내부에 일정압으로 충진되는 용액을 노즐로 밀어서 끝단에 정유량의 돗팅 용액을 맺히도록 하고,

돗팅을 위해 상기 노즐블록수단과 가변로드수단이 동반하강하면서 상기 니들이 상기 노즐시트면에서 이격하여 각각의 하한점에 도달함과 동시에 노즐 끝단에 맺힌 용액(E.P)을 PCB 기판에 돗팅하면서 내부에 부압을 형성하여 상기 니들에 맺힌 상기 용액(E.P)을 유동단절하여 테일이 없는 상태로 상승하면서 상기의 과정을 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법에 의하여 달성된다.

이러한 본 발명은 종래의 돗팅방법에서 지적된 돗팅의 부적절함을 독창적인 방법으로 해소하여 돗팅의 질을 향상시키는 효과는 물론, 고속돗팅이 가능하여 제품의 제조능력을 극대화한 효과와 고속돗팅에도 불량율를 최소하여 표면실장 제품의 양산이 가능하게 된다.

Description

고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법{A DOTTING METHOD OF A HEAD FOR A HIGH-SPEED, MINUTE, PRECISE CONTROL OF A DISCHARGED VISCOSE QUANTITY}

본 발명은 표면실장기술(PCB : Printed Circuit Board)에 적용되는 접착제 와 같은 용액의 정유량토출에 의한 고속의 돗팅작업이 가능하고, 돗팅에 따른 불량율이 극소화가 가능한 고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법에 관한 것이다.

최근에 이르러 전기, 전자제품의 소형화 추세에 부응하여 전자부품의 소형화, 고밀도화, 다양화되는 추세에 있다.

따라서, 이러한 전기, 전자제품에 적용되는 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)의 조립생산에 적용되는 기술로서 표면실장기술이 상용화되고 있다.

이러한 표면실장기술(SMT : Surface Mount Technology)은 표면실장부품(SMD : Surface Mounting Device)의 개발과 이러한 표면실장부품의 조립기술개발로 분류된다.

상기한 표면실장부품은 반도체 기술의 급속한 발전에 의거하여 고집적화에 의한 초소형화로 발전하고 있고, 이러한 초소형화된 부품을 실장하기 위하여 표면실장기의 개발 또한 가속화되고 있다.

이러한 표면실장기(SMD Mounter)는 표면실장부품(칩, IC)을 PCB상에 실장하는 장비로서 표면실장부품을 부품공급기(Feeder)로부터 공급받아 PCB 상의 실장위치까지 이송하고 실장하는 장비이다.

이러한 표면실장에 있어 상기 표면실장부품이 위치하는 PCB 상에는 디스펜싱(Dispensing) 공정에 의하여 에폭시와 같은 접착제 용액(이하 '용액"이라 약함)를 도포하여 주는 과정이 필수적이다.

최근 상기한 표면실장기는 65,000 Chip/H 이상의 고속 칩마운터가 개발되어 상용화되고 있어, 이러한 칩마운터에 부응하는 고속의 디스펜싱 기술이 요구되고 있다.

이러한 접착제 용액의 디스펜싱 과정에는 정확성과 신속성이 보장되어야 하고, 디스펜싱에 따른 정량의 토출 및 필요적소에 정확한 디스펜싱이 자동적으로 정확하게 진행되어야만 한다.

도 1 내지 도 3은 종래의 디스펜싱 방식을 설명하기 위한 개략도로서, 헤드(10)가 X축-Y축으로 각각 자유롭게 이동 가능한 로봇유니트(Robot unit)에 장착된 상태에서 디스펜싱을 위해 X축-Y축 이동 → Z축 하강 → 노즐(20)에 의한 접착제 용액의 디스펜싱 → Z축 상승의 반복적인 작동에 의하여 상기 용액(E.P)를 PCB 기판에 돗팅방식으로 디스펜싱 하도록 되어 있다.

따라서, 용액(E.P)의 디스펜싱(Dispensing)에 따른 Z축(상하) 이동이 로봇유니트의 상승/하강 작업의 반복에 의한 헤드(10)가 동일하게 상승/하강의 반복작동, 예로서 100개의 디스펜싱을 할 때 로봇유니트의 Z축이 100번 왕복운동을 해야만 진행됨으로서 반응속도가 느려 작업성이 떨어지는 단점이 있었다.

특히, 상기 종래의 돗팅방식은 노즐(20)을 하강하여 PCB 기판에 위치시킨 다음에 에어공급/흡입수단(40)에 의한 압축공기로서 실린지(S.L)의 용액(E.P)을 플런저(30)를 가압하여 노즐(20)로 토출하여 상기 PCB 기판에 돗팅하고, 다시 상기 에어공급/흡입수단(40)의 에어 흡입으로 플런저(30)를 상승시키면서 노즐(20)으로의 용액(E.P)의 공급을 차단한 후, 다시 Z축 상승과 다음 돗팅을 위한 X-Y축 이동을 하는 반복적인 공정으로 돗팅을 행하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 돗팅방법은 노즐(20)이 상기 PCB 기판에 돗팅을 위한 위치까지 노즐(20)을 하강시킨 후 용액(E.P)의 토출이 이루어지고, 상기 용액(E.P)의 유동성은 항상 노즐(20)의 하부방향으로 향하기 때문에 상기 용액(E.P)의 유동성이 끝나는 시점까지 기다려야만 안정되고 불량이 없는 돗팅이 제공된다.

따라서, 이러한 종래의 돗팅방법은 돗팅에 따른 시간지연(Delay time)이 발생하여 고속의 돗팅작업을 행할 수 없었다.

물론, 상기 에어공급/흡입수단(40)의 흡입에 의한 플런저(30)의 흡입상승에 의해 유동성의 상기 용액(E.P)을 빨아올리고 있으나, 이러한 플런저(30)의 흡입력은 상기 노즐(20)에까지 미치지 못하였다.

결국, 이러한 방식의 돗팅방법을 고속돗팅에 적용할 경우에는 용액의 유동성이 끝나지 않은 시점에서 다음 돗팅을 위한 Z축 상승운동이 진행되면 상기 돗팅된 용액(E.P)에는 테일(Tail) 등이 심하게 나타나고, 노즐(20)의 끝단부에는 상기 용액(E.P)이 질질 흘러내리는 단점으로 다음 돗팅에 정유량의 돗팅 토출이 어려워 돗팅불량에 의한 제품 불량의 요인으로 지적되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 효과적으로 해소하고자 연구 개발된 것으로서,

본 발명의 목적은 고속의 디스펜싱 작업 시에 가장 문제되는 테일(Tail : 길은 꼬리와 같이 늘어진 부분)이 발생되는 것을 극소화하면서 돗팅형상을 반구형의 안전형상으로 돗팅할 수 있는 고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 고속의 돗팅에도 항상 정량토출이 제공되어 제품의 불량률을 극소화할 수 있는 고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법을 제공함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 개별의 승강작동을 갖는 노즐블록수단의 하한 점과 가변로드수단의 하한 점을 달리하여 충진공간의 노즐시트면과 니들 간에 일정의 갭을 갖도록 구비하고,

상기 노즐블록수단의 상승에 의하여 시간차를 갖고 상기 가변로드수단의 니들이 상기 노즐시트면에 밀착되는 과정에서 충진공간 내부에 일정압으로 충진되는 접착제용액을 노즐로 밀어내면서 밀폐하고 동반상승으로 노즐의 끝단에 정유량의 돗팅용액을 맺히고,

돗팅을 위한 동반 하강하여 상기 가변로드수단의 니들 하한 점에서 상기 가변로드수단의 노즐시트면이 이격하여 하한 점까지 하강하면서 노즐 끝에 맺힌 용액을 PCB 기판에 돗팅함과 동시에,

상기 충진공에서 니들이 갖고 있던 체적변화에 의한 시트면 상부에서 부압발생으로 노즐에 충진된 용액을 순간적으로 빨아올려 상기 노즐의 끝단에 맺힌 용액을 유동단절하고 상승하면서 충진공간에 충진되는 용액을 다시 노즐로 밀어내고 밀착되면서 노즐끝단에 정유량의 돗팅용액을 맺는 상기의 반복과정으로 제공되는 돗팅방법에 의하여 달성된다.

또한, 본 발명은 상기 가변로드수단의 로드단 하한점 가변에 의하여 갭의 크기를 조정함으로서 돗팅량의 조정이 가능한 돗팅방법을 제공한다.

도 1은 종래의 돗팅방식을 보여주는 개략도,

도 2는 도 1 방식에 의한 돗팅과정도,

도 3은 도 2의 돗팅부분 확대 발췌도,

도 4는 본 발명의 돗팅방법을 보여주는 개략도.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 돗팅공정도,

도 9는 도 7 공정도의 발췌도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 노즐블록수단 110 : 노즐시트면

120 : 충진공 150 : 노즐

200 : 가변로드수단 210 : 니들

이하, 첨부된 본 발명의 돗팅방법에 대하여 설명도 및 돗팅과정을 도시한 도4 내지 도 8을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 디스펜서의 헤드에 구축되어 개별의 승강작동을 갖는 노즐블록수단(100)과 가변로드수단(200) 각각의 하한 점을 달리하여 충진공간(120)의 노즐시트면(110)의 하한점(Sa)과 니들(210)의 하한점(Ra) 간에 일정의 갭(GAP)을 갖도록 구비한다.

이러한 단계에서 상기 충진공간(120)에는 접착제 용액(E.P)이 일정한 압력(통상 0.5~2bar)에 의하여 압축력을 받고 있는 플런저(미도시됨)에 의하여 압축되어 충진되고,

상기 충진공간(120)에 승강작동하는 가변로드수단(100)은 기밀이 유지되어 구비된다.

이러한 단계에서 상기 개별작동하는 노즐블록수단(100)을 공압등과 같은 동력원으로 상승시키게 되고, 이렇게 상승하는 상기 노즐블록수단(100)에 미세한 시간차를 갖고 상기 가변로드수단(100)의 니들(210)이 상기 노즐시트면(110)에 밀착(밀폐)되면서 가변로드수단(200)이 동반 상승하게 된다.

이때, 상기 충진공간(120) 내부의 용액(E.P)은 상기 니들(210)에 의해 노즐(150)로 밀어내면서 밀착하는 상태로 동반 상승하여 상기 노즐(150)의 끝단에 정유량의 돗팅용액(E.P)이 맺히게 된다.(도 5참조)

이러한 상태에서 상기 상승력을 제공하고 있던 동력원을 제거하여 노즐블록수단(100)과 가변로드수단(200)을 동시에 하강시키는 과정을 취하게 되고,

상기 가변로드수단(200)의 니들(210)이 하한점(Ra)에서 상기니들블록수단(100)의 노즐시트면(110)이 이격하여 하한점(Sa)까지 하강하면서 순간적으로 노즐 끝에 맺힌 정유량의 돗팅용액(E.P)을 PCB 기판에 돗팅한다.(도 6 및 도 7 참조)

이때, 상기 니들(210)이 상기 노즐시트면(110)에 밀착한 상태 즉, 상기 니들(110)의 하한점(Ra)과 노즐시트면(210)의 하한점(Sa)간의 갭(GAP)이 없는 상태에서 갭(GAP) 발생으로 내부 체적의 변화가 발생하게 된다.

이러한 현상은 도 9에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 노즐시트면(110) 상부에서 부압이 형성됨으로서, 상기 용액(E.P)은 그 방향성이 상기 니들(210) 상부측으로 향하게 되어 노즐(150)에 충진된 용액(E.P)을 순간적(15ms 이내)으로 빨아올려 상기 니들(110) 끝에 토출되어 맺혀있던 돗팅용액(E.P)을 끝단에서 유동단절이 이루어지고 상기 PCB 기판에 돗팅되는 용액(E.P)이 테일(Tail)이 없는 상태의 반구형으로 돗팅하고, 돗팅이 끝난 상태에서도 용액의 드롭(drop)현상이 없는 상태로 상승하게 된다.

이렇게 다시 노즐블록수단(100)이 상승하면서 충진공간에 충진되는 용액을 다시 노즐(110)로 밀어내는 과정(도 8 참조)의 상기 과정을 반복 수행하면서 X-Y축을 이동하면서 PCB 기판에 고속으로 돗팅을 행할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 가변로드수단(200)의 니들(210) 하한점(Ra) 가변에 의하여 상기 노즐시트면(110)의 하한점(Sa)간의 갭(GAP)의 크기를 조정함으로서 용액(E.P)의 돗팅량의 조정이 가능하게 된다.

이러한 본 발명의 방법은 본 발명의 목적에서 밝힌 표면실장기술에만 한정되지 않고 이러한 유사의 기술에도 본 발명이 청구범위에 밝힌 권리범위에 귀속됨을 밝혀둔다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종래의 돗팅방법에서 지적된 돗팅의 부적절함을 독창적인 방법으로 해소하여 돗팅의 질을 향상시키는 효과는 물론, 고속돗팅이 가능하여 제품의 제조능력을 극대화한 효과와 고속돗팅에도 불량율를 최소하여 양산이 가능한 매우 우수한 발명임이 명백하다.

Claims (2)

1. 디스펜서 헤드에 구축되어 개별 구동하는 노즐블록수단과 가변로드수단과의 하한 점을 달리함으로서 상기 노즐블록수단의 노즐시트면과 가변로드수단의 니들 각각의 하한점 간에 일정의 갭(GAP)을 갖도록 형성하여서;

   상기 노즐블록수단의 상승에 의해 상기 가변로드수단이 시간편차를 갖고 동반 상승하면서 노즐시트면에 니들이 밀착(밀폐)되면서 내부에 일정압으로 충진되는 용액을 노즐로 밀어서 끝단에 정유량의 돗팅 용액을 맺히도록 하고,

   돗팅을 위해 상기 노즐블록수단과 가변로드수단이 동반 하강하면서 상기 니들이 상기 노즐시트면에서 이격하여 각각의 하한 점에 도달함과 동시에 노즐 끝단에 맺힌 용액(E.P)을 PCB 기판에 돗팅하면서 내부에 부압을 형성하여 상기 니들에 맺힌 상기 용액(E.P)을 유동 단절하여 테일이 없는 상태로 상승하면서 상기의 과정을 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가변로드수단(200)은 니들(210)의 하한점(Ra) 가변에 의하여 상기 노즐시트면(110)의 하한점(Sa)간의 갭(GAP) 크기 가변에 의해 용액(E.P)의 돗팅량을 조정을 가능케 하는 것을 특징으로 하는 고속정량토출 제어용 헤드의 돗팅방법.