KR100781167B1 - 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치 - Google Patents

전자 부품용 플럭스 딥핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은: 프레임과; 상기 프레임에 결합된 것으로 상하에 걸쳐 배치된 이동 가이드와; 회전 디스크 및 상기 회전 디스크를 둘러싸는 펜스를 구비하여, 플럭스를 담는 플럭스 저장부와; 상기 회전 디스크의 상측에 배치된 블레이드를 구비하는 블레이드 유닛과; 상기 블레이드 유닛과 고정 결합되고, 상기 이동 가이드에 상하 이동 가능하게 결합된 이동 블록과; 상기 이동 블록의 높이를 제어하는 위치 제어부와; 상기 프레임 및 이동 블록 사이를 고정 연결하는 것으로, 상기 이동 블록을 지지하며 탄성력을 가진 적어도 하나의 힌지 부재를 구비하는 이동 블록 지지부를 구비하는 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치를 제공한다.

Description

전자 부품용 플럭스 딥핑 장치{Flux dipping apparatus for Electronic components}
도 1은 종래의 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 플럭스 딥핑 장치에서 이동 블록 이동 기구를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 플럭스 딥핑 장치에서 이동 블록의 작동 기구를 개략적으로 도시한 개념도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110: 프레임 112: 제1 힌지 고정부
114: 제2 힌지 고정부 120: 이동 가이드
130: 이동 블록 140: 위치 제어부
150: 이동 블록 지지부 152: 힌지 부재
152a: 제1 상측 힌지 부재 152b: 제2 상측 힌지 부재
152c: 제1 하측 힌지 부재 152d: 제2 하측 힌지 부재
160: 플럭스 저장부 162: 회전 디스크
164: 펜스 170: 블레이드 유닛
172: 블레이드
본 발명은 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 부품에 도포되는 플럭스가 일정한 두께를 가지고 저장될 수 있도록 구조가 개선된 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치에 관한 것이다.
부품 실장기는 테이퍼 피더 등의 부품 공급 장치로부터 전자 부품을 흡착하여 상기 전자 부품을 인쇄회로기판 상에 실장하는 장치이다. 상기 전자 부품은 반도체 패키지의 형상에 따라서 여러 종류일 수 있으며, 그 하나의 예를 들면, 전자 부품이 복수의 범프(bump)를 구비할 수 있다. 이 경우 상기 범프들이 인쇄회로기판의 범프 결합부와 플립칩 본딩(flip chip bonding)된다.
이 경우, 상기 범프가 인쇄회로기판 상에 확실하게 접합되기 위하여, 상기 전자 부품을 상기 인쇄회로기판 상에 실장하는 공정 전에 상기 전자 부품의 범프 상에 페이스트상의 플럭스를 전사할 필요가 있다. 상기 플럭스는 범프의 표면 산화를 방지하거나, 범프의 표면에 형성된 표면 산화막을 제거하는 기능을 한다. 또한, 범프의 접합을 위하여 상기 범프에 열을 가하는 경우 상기 플럭스가 범프의 융점을 낮추어서 이웃하는 범프간이 서로 접하지 않도록 하여, 상기 범프들이 통전되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치(10)를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치(10)는 베이스 부재(30) 상에 회전 자유롭게 지지받는 접시 모양의 플럭스 저장부(20)와, 블레이드(blade, 52)와, 상기 블레이드의 상단을 지지하도록 수평에 배치되는 암(51)과, 상기 암을 상하 위치 조정 자유롭게 지지하는 지주(40)와, 마이크로 미터(60)를 구비한다.
플럭스 저장부(20)는 원판상의 바닥판(21)과, 이 바닥판(21)의 외주로부터 상방에 돌출하는 링상의 측벽(22)을 구비하여 그 내측에 플럭스를 저장함과 동시에, 도시되지 않은 액추에이터에 의하여 중심축 선 주위에 회전 구동되어 진다.
블레이드(52)는 거의 장방형 판상체로, 하단이 상기 바닥판(21) 윗면에 소정의 클리어런스(clearance)를 가지도록 근접하도록 배치됨과 동시에, 수평 방향의 양단은 각각 상기 중심축 선 부근 및 상기 측벽 내주부 부근에 배치되어 있다.
따라서 플럭스가 플럭스 저장부(20)의 회전에 따라서 회전하게 되고, 상기 블레이드(52)를 통과하면서 상기 클리어런스와 동일한 두께로 고르게 펴지게 된다. 이 상태에서 흡착 노즐(2)에 흡착된 전자 부품(4)의 범프(4a)를 하측으로 이동시켜 상기 바닥판(21)에 맞닿게 함으로써 범프에 플럭스가 전사되게 된다. 이 경우 암(51)의 상하 위치를 조절하는 것에 의하여 블레이드(52)와 바닥판(21) 사이의 클리어런스를 조절하게 된다.
최근에는, 상기 암을 상하 운동시키기 위하여 리니어 가이드 기구를 이용하고 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 지주(40)에 리니어 가이드(70)가 설치되고 상기 리니어 가이드(70)에 이동 블록(50)이 설치됨으로써, 상기 이동 블록(50)이 리니어 가이드(70)의 구동에 따라 상하로 이동하게 된다. 이 경우, 상기 이동 블록(50)에는 암(51) 및 블레이드(52)가 고정 결합되어서, 상기 이동 블록(50)의 상하 운동에 따라서 블레이드(52)가 연동하여 상하 운동하게 된다.
그런데 이러한 리니어 가이드를 이용한 상하 이동 기구는 지주(40)의 길이 방향을 기준으로 좌우 및 상하로 회전 모멘트를 가지게 된다. 특히 블레이드(52)가 상기 지주(40)의 일측 방향으로 상대적으로 길게 배치됨으로써, 상기 이동 블록(50)이 상하로 이동함에 따라서 상기 회전 모멘트가 상하 방향으로 크게 발생하게 된다. 이러한 현상은 리니어 가이드 외의 다른 상하 이동 기구를 적용하는 경우에도 동일하게 발생한다.
상기 회전 모멘트로 인하여 블레이드(52)의 높이가 정밀하게 조절되기 어려우며, 상기 블레이드(52)가 상기 바닥판(21)과 평행하지 않고 경사지게 배치될 가능성이 커지게 된다. 이로 인하여 바닥판(21)과 블레이드(52) 사이의 클리어런스를 정확하게 조절할 수 없게 되어서 전자 부품의 범프가 위치한 면에 플럭스(f)가 편평하게 도포되지 않게 된다. 이는 결과적으로 범프가 인쇄회로기판 상에 확실하게 접합되지 않거나, 범프의 표면 산화를 방지할 수 없거나, 범프의 표면에 형성된 표면 산화막을 제거할 수 없거나, 이웃하는 범프간이 서로 접하게 된다는 문제점을 야기시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점 등을 포함하여 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플럭스를 도포하는 블레이드가 승하강 하면서 회전 모멘트 등에 의하여 올바르지 않은 위치 및 자세를 가지는 것을 방지할 수 있는 구조를 가진 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명인 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치는: 프레임과; 상기 프레임에 결합된 것으로 상하에 걸쳐 배치된 이동 가이드와; 회전 디스크 및 상기 회전 디스크를 둘러싸는 펜스를 구비하여, 플럭스를 담는 플럭스 저장부와; 상기 회전 디스크의 상측에 배치된 블레이드를 구비하는 블레이드 유닛과; 상기 블레이드 유닛과 고정 결합되고, 상기 이동 가이드에 상하 이동 가능하게 결합된 이동 블록과; 상기 이동 블록의 높이를 제어하는 위치 제어부와; 상기 프레임 및 이동 블록 사이를 고정 연결하는 것으로, 상기 이동 블록을 지지하며 탄성력을 가진 적어도 하나의 힌지 부재를 구비하는 이동 블록 지지부를 구비한다.
이 경우 상기 힌지 부재는 판 스프링일 수 있다.
또한, 상기 프레임은, 각각 상기 이동 가이드의 일측 및 타측 방향에서 일정한 유격을 두고 상하로 배치된 제1, 2 힌지 고정부를 더 구비하고, 상기 이동 블록 지지부는: 상기 제1 힌지 고정부와 상기 이동 블록 상측면을 고정하는 제1 상측 힌지 부재와; 상기 제2 힌지 고정부와 상기 이동 블록 상측면을 고정하는 제2 상측 힌지 부재와; 상기 제1 힌지 고정부와 상기 이동 블록 하측면을 고정하는 제1 하측 힌지 부재와; 상기 제2 힌지 고정부와 상기 이동 블록 하측면을 고정하는 제2 하측 힌지 부재를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 제1, 2 상측 힌지 부재 또는 제1, 2 하측 힌지 부재 중 적어도 하나는 서로 일체로 형성될 수 있다.
한편, 상기 위치 제어부는, 상기 이동 블록의 상하 이동에 따른 상기 회전 디스크 윗면과 블레이드 하면과의 유격을 측정하는 게이지를 구비하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치에서의 블레이드 상하 이동 기구를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명인 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치(100)는 프레임(110)과, 이동 가이드(120)와, 이동 블록(130)과, 위치 제어부(140)와, 이동 블록 지지부(150)과, 플럭스 저장부(160)와, 블레이드 유닛(170)을 구비한다.
프레임(110)은, 통상 부품 실장기의 전자 부품 공급 장치와 컨베이어 사이에 배치된다. 이 경우 전자 부품 공급 장치로는 테이프 피더(tape feeder) 등이 사용될 수 있고, 인쇄회로기판에 실장될 전자 부품을 공급하는 기능을 한다. 또한, 컨베이어는 그 상측에 인쇄회로기판을 안착하여 정확한 실장위치로 이동시키는 기능을 한다.
한편 부품 실장기에는 부품 공급 장치로부터 전자 부품을 흡착하여, 상기 전자 부품을 인쇄회로기판 상으로 이동하는 헤드 모듈이 구비될 수 있으며, 상기 헤드 모듈에 상기 전자 부품을 흡착 및 흡착해제 하는 적어도 하나의 흡착 노즐(2)이 구비된다.
이동 가이드(120)는 상기 프레임(110)에 결합된 것으로 상하에 걸쳐서 배치된다. 이 경우 상기 이동 가이드(120)는 상기 프레임(110)과 일체로 형성될 수 있다.
플럭스 저장부(160)는 회전 디스크(162) 및 상기 회전 디스크(162)를 둘러싸는 펜스(fence, 164)를 구비한다. 회전 디스크(162)는 그 상측에 플럭스(f)가 담겨지며, 회전 모터(미도시)의 구동에 따라서 그 중심축(166)을 중심으로 회전하도록 배치된다. 펜스(164)는 상기 플럭스(f)가 상기 플럭스 저장부(160) 외부로 흐르는 것을 방지한다. 따라서 회전 디스크(162)가 회전함에 따라서 상기 회전 디스크(162) 상측에 배치된 플럭스가 회전하게 된다.
상기 회전 디스크(162) 상측에는 상기 회전 디스크(162) 윗면과 소정의 유격을 가지는 블레이드(172)가 구비된다. 블레이드(172)는 판 형상으로 상기 회전부의 거의 중심축(166)으로부터 펜스(164)에 걸쳐서 배치되며, 플럭스(f)의 높이를 일정하게 유지하는 기능을 한다. 즉, 회전 디스크(162)가 회전함으로써 플럭스(f)도 이에 따라서 회전하게 되는데, 블레이드(172) 및 회전 디스크 사이의 유격을 통과하여 상기 블레이드(172)의 앞쪽에 위치한 플럭스(f)는 블레이드(172)의 하단과 회전 디스크(162)의 윗면 사이에 발생하는 클리어런스와 동일한 두께로 배치되고, 아직 블레이드(172)를 통과하지 않아 상기 블레이드(172)의 뒤쪽에 위치한 플럭스(f)는 상기 블레이드(172)에 의하여 회전 디스크(162)의 앞 방향으로 흘러 들어가는 것이 방지된다.
상기 블레이드(172)는 이동 블록(130)과 고정 결합된다. 이동 블록(130)은 상기 플럭스 저장부(160)의 외측에 배치되며, 상기 이동 가이드(120)에 상하 이동 가능하도록 결합된다. 따라서 상기 이동 블록(130)이 승강함에 따라서, 이와 연동하여 상기 블레이드(172)도 또한 승강하게 된다. 이 경우 상기 블레이드(172)와 이동 블록(130)은 암(arm, 174)에 의하여 서로 연결된다. 상기 블레이드(172) 및 암(174)은 블레이드 유닛(170)을 이루는 구성요소이다.
상기 이동 블록(130)은 위치 제어부(140)의 제어에 의하여 그 높이가 제어 고정된다. 그 하나의 예를 들면, 상기 위치 제어부(140)가 조정 스크류(142)를 구비할 수 있다. 이 경우 상기 조정 스크류(142)는 상기 이동 가이드(120)에 결합되어, 이를 오른쪽 또는 왼쪽으로 회전시키게 되면 이와 볼 스크류 결합으로 결합된 이동 블록(130)이 상기 이동 가이드(120)를 따라서 승강하게 된다. 본 발명은 볼 스크류 결합에 한정되는 것이 아니고, 리니어 모션 가이드(leaner motion guide) 결합이거나, 이와 더 다른 결합일 수도 있다. 또한, 본 발명은 도 3에 도시되진 않으나, 원하는 높이에 위치한 상기 이동 부재가 외부 충격이나 중력에 의하여 수직 이동하는 것을 방지하기 위한 별도의 고정 장치를 더 구비할 수 있다.
한편, 위치 제어부(140)는, 상기 블레이드(172) 하면과 회전 디스크(162) 윗면 사이의 클리어런스값을 측정하는 게이지를 더 구비할 수 있다. 도면에 도시되지 않으나, 상기 게이지는 블레이드(172) 하면에 틈새 게이지를 두고 조정 스크류(142)를 회전시킴으로써 세팅되거나, 이와 달리 게이지가 나사의 회전각을 측정하여 블레이드(172)의 상승 정도를 측정할 수 있다.
이와 더 달리 도 3에 도시된 바와 같이 이동 블록(130) 일측에 다이얼 게이지(146)가 결합 배치될 수 있다. 따라서 블레이드(172) 하면과 회전 디스크(162) 윗면이 맞닿을 경우 상기 다이얼 게이지(146)의 측정부가 프레임(110)의 기준판에 맞닿도록 배치하고, 상기 이동 블록(130)이 상승함에 따라서 상기 측정부와 기준판 간의 유격을 다이얼 게이지(146)가 측정하며, 그 다이얼 게이지(146)가 측정한 값이 상기 블레이드(172) 하면과 회전 디스크(162) 윗면 사이의 클리어런스 값이 된다.
따라서 사용자가 상기 다이얼 게이지(146)를 보며 조정 스크류(142)를 회전 시킴으로써 상기 블레이드(172) 하면과 회전 디스크(162) 윗면 사이의 클리어런스 값을 조절할 수 있게 된다.
본 발명은 적어도 하나의 힌지 부재(152)를 구비한 이동 블록 지지부(150)를 구비한다. 상기 힌지 부재(152)는 그 일부가 프레임(110)에 고정되고, 다른 일부가 이동 블록(130)에 고정되어서, 이동 블록(130)과 프레임(110) 사이를 연결하며 이동 블록(130)을 지지한다. 상기 힌지 부재(152)는 탄성력을 가지는 소재로 이루어질 수 있는데 이 경우 상기 힌지 부재(152)는 판스프링일 수 있다.
상기 힌지 부재(152)는 상기 이동 블록(130)이 상승, 또는 하강함에 따라서 회전 모멘트, 또는 비틀림 모멘트를 받지 않도록 이동 블록(130)을 지지하는 기능을 한다. 즉, 특히 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이동 블록(130)이 승강함에 따라서 탄성력을 가진 힌지 부재(152)가 상기 이동 블록(130)이 이동하는 방향과 반대 방향으로 응력을 발생시킴으로써 이동 블록(130)의 흔들림을 방지할 수 있다.
상기 이동 블록(130)이 좌우, 또는 상하 방향으로 흔들리는 것을 방지하기 위해서는 상기 힌지 부재(152)들이 각각 상기 이동 블록(130)의 상하의 양측에 배치되어 상기 이동 블록(130)을 지지하는 것이 바람직하다. 그 하나의 예를 들면, 상기 프레임(110)이, 각각 상기 이동 가이드(120)의 일측 및 타측 방향에서 일정한 유격을 두고 상하로 배치된 제1, 2 힌지 고정부(112, 114)를 더 구비하고, 상기 이동 블록 지지부(150)가, 상기 제1 힌지 고정부(112)와 상기 이동 블록(130) 상측면을 고정하는 제1 상측 힌지 부재(152a)와, 상기 제2 힌지 고정부(114)와 상기 이동 블록(130) 상측면을 고정하는 제2 상측 힌지 부재(152b)와, 상기 제1 힌지 고정부(112)와 상기 이동 블록(130) 하측면을 고정하는 제1 하측 힌지 부재(152c)와, 상기 제2 힌지 고정부(114)와 상기 이동 블록(130) 하측면을 고정하는 제2 하측 힌지 부재(152d)를 구비할 수 있다.
이로 인하여 상기 이동 블록(130)이 상하 이동 하면서도, 좌우 또는 상하 흔들림 및 비틀림이 발생하는 것이 방지되어 상기 이동 블록(130)을 상하로 병진 운동하게 되며 다른 방향으로의 회전운동 또는 병진 운동은 제한됨으로써, 상기 블레이드(172) 하면과 회전 디스크(162) 윗면 사이의 클리어런스가 일정하게 된다.
이 경우 상기 제1 상측 힌지 부재(152a) 및 제2 상측 힌지 부재(152b)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 하나의 상측 힌지 부재가 제1 힌지 고정부(112)와 이동 블록(130) 상측면과 제2 힌지 고정부(114)에 걸쳐서 고정 결합될 수 있다. 또한, 상기 제1 하측 힌지 부재(152c) 및 제2 하측 힌지 부재(152d)가 일체로 형성될 수 있다. 즉, 하나의 하측 힌지 부재가 제1 힌지 고정부(112)와 이동 블록(130) 하측 면과 제2 힌지 고정부(114)에 걸쳐서 고정 결합될 수 있다. 이러한 구조인 경우에도 상기 이동 블록(130)의 상하 병진 운동 외에는 다른 운동을 구속할 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치(100)의 작동을 설명하면, 먼저 전자 부품(4)의 범프(4a)가 형성된 면에 도포할 플럭스(f)의 두께를 제어하기 위하여, 블레이드(172) 하면을 회전 디스크(162) 윗면에 맞닿도록 위치시킨 후, 위치 제어부(140)의 제어에 따라서 이동 블록을 상승시킨다. 이 때에 게이지로 상기 이동 블록의 상승 높이를 측정할 수 있으며, 플럭스가 원하는 두께로 도포될 높이만큼 이동 블록 및 이에 결합된 블레이드가 상승하게 된다. 이 경우, 이동 블록 지지부(150)에 의하여 이동 블록(130)이 회전 모멘트를 받지 않게 된다.
그 후에, 플럭스를 플럭스 저장부(160)에 충진한 후에, 회전 모터로 회전 디스크(162)를 회전 시킨다. 상기 회전 디스크(162) 상에 배치되어 회전하는 플럭스는 블레이드(172)에 의하여 편평하게 되며, 그 두께는 상기 블레이드(172) 하면과 회전 디스크(162) 윗면의 유격과 동일하게 된다.
그 후에 흡착 노즐(2)을 하강하여 전자 부품(4)의 일면이 상기 회전 디스크 윗면에 맞닿게 한 후 상승시킴으로써 플럭스(f)를 일정 두께로 도포하고, 흡착 노즐이 인쇄회로기판 방향으로 이동하게 된다.
본 발명에 의하면, 이동 블록 지지부에 의하여 상기 블레이드 하면과 회전 디스크 윗면 사이의 클리어런스 값이 일정하게 되며, 이로 인하여 플럭스가 전자 부품의 범프가 배치된 면에 일정한 높이로 골고루 도포된다. 이는 결과적으로, 범 프가 인쇄회로기판 상에 확실하게 접합되고, 범프의 표면 산화를 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 프레임;
    상기 프레임에 상하에 걸쳐 결합된 이동 가이드;
    회전 디스크 및 상기 회전 디스크를 둘러싸는 펜스를 구비하여, 플럭스를 담는 플럭스 저장부;
    상기 회전 디스크의 상측에 배치된 블레이드를 구비하는 블레이드 유닛;
    상기 블레이드 유닛을 장착하고, 상기 이동 가이드에 상하 이동 가능하게 결합된 이동 블록;
    상기 이동 블록의 높이를 제어하는 위치 제어부; 및
    상기 프레임 및 이동 블록 사이를 연결하여 상기 이동 블록을 지지하며 탄성력을 가진 적어도 하나의 힌지 부재를 구비하는 이동 블록 지지부를 구비하는 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 힌지 부재는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은, 각각 상기 이동 가이드의 일측 및 타측 방향에서 일정한 유격을 두고 상하로 배치된 제1, 2 힌지 고정부를 더 구비하고,
    상기 이동 블록 지지부는: 상기 제1 힌지 고정부와 상기 이동 블록 상측면을 고정하는 제1 상측 힌지 부재와; 상기 제2 힌지 고정부와 상기 이동 블록 상측면을 고정하는 제2 상측 힌지 부재와; 상기 제1 힌지 고정부와 상기 이동 블록 하측면을 고정하는 제1 하측 힌지 부재와; 상기 제2 힌지 고정부와 상기 이동 블록 하측면을 고정하는 제2 하측 힌지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1, 2 상측 힌지 부재 또는 제1, 2 하측 힌지 부재 중 적어도 하나는 서로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 위치 제어부는, 상기 이동 블록의 상하 이동에 따른 상기 회전 디스크의 윗면과 블레이드 하면과의 유격을 측정하는 게이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 부품용 플럭스 딥핑 장치.
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