KR100971218B1 - 단구 분별 장치 및 단구 분별 방법 - Google Patents

Abstract

단구, 연구와 이상구의 혼합물에서, 사면 굴리기에 의하여 단구를 분리 회수할 때 발생하는 경사면으로의 부착문제를 해결하고, 나아가 단구, 연구와 이상구의 혼합물에서 단구를 효율적으로 분별하는 특성을 구비한 단구 분별 장치 및 분별 방법을 제공한다.

구체를 공급하기 위한 공급 장치, 상기 구체를 굴려서 낙하시키기 위한 경사면, 상기 경사면에서 튀어 나온 구체를 회수하는 회수부가 기밀실 내에 설치되며, 상기 기밀실은 상기 기밀실 내를 1000Pa로 유지시키는 감압장치를 갖는 단구 분별 장치이다. 또한, 1000Pa보다 감압된 기밀실 내에서 구체를 공급 장치에서 경사면으로 공급하고, 상기 경사면으로 굴려 낙하시켜서 구체의 속도차 및/또는 방향차로 분리시켜 회수부로 회수하는 단구 분별 방법이다.

Description

단구 분별 장치 및 단구 분별 방법{SINGLE BALL SEPARATING DEVICE AND SINGLE BALL SEPARATING METHOD}

본 발명은 솔더 볼 등의 구체를 분별하는 단구 분별 장치 및 분별 방법에 관한 것이다.

솔더 볼 등의 금속구 제조에 있어서, 소정의 진구도(眞球度)를 갖는 단일 구체(이하 단구라고 한다) 이외에, 구가 여러 개 연결된 구체(이하 연구라고 한다)나 타원구체 등 이상한 형상의 구체(이하 이상체라고 한다)도 형성된다. 이 금속구에 요구되는 품질항목의 하나로 금속구의 형상이 있다. 통상적으로, 연구와 이상구는 불량품이 되기 때문에, 선별하여 제거되어진다.

단구, 연구와 이상구들의 혼합물 속에서 연구와 이상구를 분리하는 기술로는 일본특허공개공보 제1999-319728호에 개시된 것과 같이, 한 방향의 앙각을 갖는 경사면의 위에서 단구, 연구와 이상구의 집합체를 경사면을 따라 굴려서 낙하시켜, 구체의 속도차 또는 방향차를 이용하여 분리시키고, 경사면 하단에 설치한 회수용기에 단구를 회수하는 장치(이하 '사면굴리기'라고 한다)가 제안되어지고 있다. 이것은, 단구는 경사면을 따라 낙하하며, 연구 혹은 이상구는 나뭇잎이 떨어지듯이 좌우로 크게 흔들리면서 낙하하는 현상을 이용한 것이다. 즉, 이와 같은 낙하거동을 알아보기 위하여 낙하시키는 사면의 폭과 사면 하단에서 단구회수 용기까지의 거리를 조정함으로써, 연구와 이상구를 경사면의 좌우 혹은 회수용기 바로 앞에서 낙하시켜서, 회수되어야 하는 단구를 회수용기로 회수하고자 하는 것이다.

또한, 일본특허공개공보 제1999-319728호에서는, 구체의 낙하 방향에 대해 경사지게 하는 것과 함께, 구체의 낙하방향에 대해 직각방향으로도 경사지게 한 것도 제안되어지고 있다.

한편, 일본특허공개공보 제1999-319722호에는, 단구, 연구, 이상구의 혼합물을 공급하기 위한 공급 장치와 혼합물을 낙하시키기 위한 경사면과의 사이에 홈 구조부를 설치하여, 홈 구조부에서의 거멀못 효과에 의해 연구와 이상구를 홈 구조부에서 정지시킴으로써, 분별 정도를 개선시킨 것이 제안되어지고 있다. 이 제안은, Ø300㎛ 정도의 단구를 정도 높게 분리하는 점에서 우수하다.

본 발명이 검토한 바에 의하면, 단구, 연구와 이상구의 혼합물에서, 일본특허공개공보 제1999-319728호 또는 일본특허공개공보 제1999-319722호와 같은 사면 굴리기에 의하여 단구를 분리 회수할 때에는, 단구, 연구와 이상구의 혼합물을 낙하시키는 경사면 혹은 홈 구조부에 단구, 연구와 이상구의 혼합물이 부착되어 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 경사면 혹은 홈 구조부에서의 구르는 움직임이 저해되어버리는 문제가 있었다. 이 문제는, 분별되는 단구, 연구와 이상구의 입경이 작아질수록 현저하게 나타나며, 입경이 Ø200㎛이하, 더욱이 Ø100㎛이하에서는, 거의 굴러 떨어지지 않으며 분별이 불가능해진다.

본 발명의 목적은 단구, 연구와 이상구의 혼합물에서, 사면 굴리기에 의하여 단구를 분리 회수할 때에 발생하는 경사면으로의 부착문제를 해결하고, 나아가서는 단구, 연구와 이상구의 혼합물에서 단구를 효율적으로 분별하는 특성을 구비한 단구 분별 장치 및 분별 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 사면 굴리기에 의한 단구 분별 회수를, 배기시킨 기밀실 내에서 시행함으로써, 경사면 상에서 구체의 구르는 성질을 크게 개선시킬 수 있고, 단구, 연구와 이상구의 경사면 상에서의 움직임의 차이를 현저화시킬 수 있다는 것을 발견하여 본 발명에 도달했다.

즉, 본 발명은 구체를 공급하기 위한 공급 장치, 상기 구체를 굴려서 떨어뜨리기 위한 경사면과 상기 경사면에서 튀어나오게 한 구체를 회수하는 회수부가 기밀실 내에 설치되며, 상기 기밀실에는 상기 기밀실 안을 1000Pa보다 감압으로 유지하는 감압장치를 갖는 단구 분별 장치이다. 또한, 본 발명에서 나타내는 압력 값은 절대 진공을 0Pa로 한 절대압력으로 나타낸다.

그리고 상기 경사면은 표면의 성김이 Rz

1㎛인 것이 바람직하다.

또한 상기 감압 장치는 상기 기밀실 내의 압력을 감압하여, 소정의 압력을 유지하기 위한 조정 기구를 갖는 것이 바람직하다.

또한 상기 구체의 직경이 200㎛ 이하인 것이 바람직하며, 상기 경사면은 가열 기능을 구비하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 1000Pa 보다 감압된 기밀실 안에서, 구체를 공급 장치에서 경사면으로 공급하여, 상기 경사면에서 굴려서 낙하시킴으로써 구체의 속도차 및/또는 방향차로 분리시키고, 회수부에서 회수하는 단구 분별 방법이다.

또한 상기 경사면의 표면의 성김이 Rz

1㎛인 것이 바람직하다.

또한 상기 기밀실 내의 압력을 감압하여, 소정의 압력을 유지하는 것이 바람직하다.

또한 상기 구체의 직경이 200㎛ 이하인 것이 바람직하며, 상기 경사면을 가열하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 의하면, 경사면 상에서 구체가 구르는 성질을 크게 개선시킬 수 있으며, 사면 굴리기로 단구를 분별 회수할 때 발생하는 경사면으로의 부착문제를 비약적으로 개선시킬 수 있으며, 미소구체의 단구 분별 장치를 실용화함에 있어서

빼놓을 수 없는 기술이 된다.

도 1은 본 발명의 단구 분별 장치의 일실시예를 나타내는 도이다.

도 2는 본 발명의 경사면과 회수부의 배치를 나타내는 도이다.

도 3은 기밀실의 압력이 100Pa일 때, 직경Ø80㎛인 솔더 볼의 단구와 연구와 이상구의 비거리 분포도이다.

도 4는 기밀실의 압력이 1500Pa일 때, 직경Ø80㎛인 솔더 볼의 단구와 연구와 이상구의 비거리 분포도이다.

도 5는 직경Ø80㎛와 직경Ø110㎛인 솔더 볼의 단구 비거리와 기밀실 내 압력의 관계를 나타내는 도이다.

도 6은 본 발명의 단구 분별 장치의 다른 실시예를 나타내는 도이다.

도 7은 경사면을 가열하지 않은 경우의 직경Ø80㎛인 솔더 볼의 단구와 연구와 이상구의 비거리 분포도이다.

도 8은 경사면을 가열한 경우의 직경Ø80㎛인 솔더 볼의 단구와 연구와 이상구의 단거리 비거리 분포도이다.

본 발명은 배기시킨 기밀실 내에서 구체를 사면 굴리기를 함으로써 경사면 상에서 단구, 연구와 이상구의 분리를 현격하게 향상시키는 것의 발견에 의한 것이다. 그 이유는 명확하지는 않지만 대기 중에서와는 달리, 공기에 의한 마찰의 영향이나 대기 중에 포함되어 있는 수분의 영향을 저감시킬 수 있었던 것에 의한다고 생각되어진다.

이하, 본 발명을 실현하는 장치의 예를 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명의 단구 분별 장치는 예를 들면, 도 1에서 나타내는 것과 같이 공급 장치(1), 경사면(2), 회수부(3), 기밀실(氣密室)(4) 및 감압장치(5)로 구성된다.

도 1에서 나타내는 것은, 배기시킨 환경에서의 단구 분별의 유효성을 검증시키기 위해 사용된 장치의 개략도이다.

이하, 본 발명을 도 1의 장치 구성요소에 근거하여 설명하고자 한다.

[공급 장치(1)]

분별 대상이 되는 구체를 제공하기 위한 장치이다. 도 1에서 나타내고 있는 공급 장치는, 전체가 기밀실(4) 내에 설치되어 있으나, 외부에서 분별 대상이 되는 구체를 연속 공급하는 것이어도 상관없다. 물론, 그런 경우에는 공급 시에 기밀실 의 기밀을 유지하도록 해 둘 필요가 있다.

또한, 구체를 공급하기 위한 공급 장치(1)로는, 소정의 양을 연속적으로 공급할 수 있고, 기밀실 외부에서의 조작에 의하여 구체 공급과 정지 동작을 자유자재로 할 수 있는 파트 피더를 이용할 수도 있다. 여기서, 파트 피더라는 것은 공급대상을 실은 지그에 진동을 줘서 소정의 양씩 이동시킬 수 있는 장치다. 도 1에 있어서는, 도시하지 않은 진동발생장치를 구비한 통 형태의 지그가 파트 피더이며, 공급대상이 되는 구체를 경사면(2)에 일정량씩 공급할 수 있는 것이다. 이 때, 공급한 중량을 모니터링하면서 일정량을 공급할 수 있는 공급 장치인 것이 바람직하다.

[경사면(2)]

경사면(2)은, 분별대상이 되는 구체를 굴려서 낙하시키기 위한 수평면에 대해 앙각(仰角)을 갖는 면이다. 경사면(2)이 수평이면 분별대상이 되는 구체는 당연히 굴러가지 않고 분별될 수 없으며, 한편 경사면(2)이 수직이면 분별대상이 되는 구체는 수직으로 낙하하여 단구와 연구 및 이상구를 분별할 수 없다. 따라서 경사면(2)은 분별대상이 되는 구체가 굴러서 낙하할 수 있도록 적당히 앙각을 조정하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 분별대상이 되는 구체가 200㎛ 정도로 큰 입경의 경우는, 경사면(2)의 표면의 성김의 영향을 받기 어렵다. 한편 분별대상이 되는 구체가 100㎛ 이하의 작은 입경의 경우는 경사면(2)의 표면의 성김이 거칠면 분별대상이 되는 구체의 구르는 움직임이 불안정해져서, 분별 정도가 저하될 우려가 있다. 따라서 경사면(2)은 분별대상이 되는 구체의 입경에 대응하여 경사면(2)의 표면의 성김을 적당히 조정하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 분별대상물인 구체가 굴러서 낙하할 때, 정전기의 영향을 받지 않도록 하기 위해서 경사면(2)은 도전성을 갖는 것이 바람직하며, 접지를 시키는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 더욱더 바람직한 경사면의 형태에 대하여 설명하고자 한다.

경사면(2)의 표면의 성김은, JIS B 0601에서 규정되어지고 있는 10점 평균 성김이 Rz가 1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 경사면의 표면의 성김이 거칠면, 낙하하는 볼의 속도에 따라 흐트러짐이 생기기 쉬워지며, 분별 정도가 열화되기 때문이다. 보다 바람직하게는, Rz로 0.3㎛ 이하로 하는 것이다.

경사면(2)을 구성하는 부재로는, 도전성막을 형성한 유리나 도전성막을 갖춘 단결정Si기판 등을 이용하는 것이 바람직하다. 도전성막으로는, 예를 들면, Cr, Ta, Nb, Ti 및 ITO(인듐 주석 산화물)을 사용할 수 있다.

또한, 도 1에서는 경사면(2)은 1단 구성으로 되어 있으나, 경사면을 다단으로 설치해도 되고, 각 단의 앙각을 각각 다른 각도로 조정하여 사용해도 된다.

[회수부(3)]

회수부(3)는 경사면(2)에서 튀어 나오게 한 구체를 회수하기 위한 회수부이다. 분별대상이 되는 구체 중 단구는, 경사면(2)에 따라서 튀어나오고, 연구 혹은 이상구는 거의가 방향이 구부러지거나, 나뭇잎이 떨어지듯이 좌우로 크게 흔들리거나 하면서 경사면(2) 위를 낙하한다. 때문에, 단구는 연구 혹은 이상구보다도 경사 면(2)에서 튀어 나오는 속도가 빠르다. 이 튀어 나오는 속도의 차이는 비거리로 나타나기 때문에, 이것을 이용해서 분별할 수 있다. 게다가, 경사면(2)에서 튀어 나오게 한 단구의 비거리는, 구체의 입경, 경사면(2)의 앙각이나 표면의 성김에 따라 다르다. 이 때문에, 회수부(3)는, 경사면(2)에서 튀어 나올 때의 단구 비거리에 상응한 위치에 회수부를 배치하게 된다.

또한, 낙하궤도가 구부러지면, 경사면에서 측면방향으로 튀어 나오는 구체도 발생한다. 즉, 방향 차에 따라서도 구체를 분별하는 것이 가능해지는 것이다.

이하, 경사면(2)과 회수부(3)의 위치관계에 대하여 설명하고자 한다.

도 2에서 본 발명의 단구 분별 장치에 있어서 경사면(2)과 회수부(3)의 배치 일례를 나타내고 있다. 경사면(2)과 회수부(3)의 간격(X)에 대해서는, 간격(X)을 넓게 하면 분별 정도를 향상시킬 수는 있지만, 단구의 회수율은 저하된다. 한편, 간격(X)을 좁게 하면 단구의 회수율은 향상시킬 수 있지만, 분별 정도가 저하된다.

또한, 낙차(Y)를 크게 하면, 경사면(2)의 하단에서 튀어 나온 구체가 회수부(3)까지 도달하는 시간이 증가하고, 회수부(3)까지의 단구(7)와 연구(8)나 이상구(9)와의 수평 방향 비거리차가 증가하여 분별 정도가 향상한다.

따라서, 경사면(2)과 회수부(3)의 위치는, 분별을 실시하기 전에 미리 분별대상물인 구체를 이용하여 간격(X)과 낙차(Y)의 최적화를 행하는 것이 바람직하다.

[기밀실(4)]

기밀실(4)은, 구체를 분별하는 환경을 감압 하에서 유지하기 위하여, 기밀성을 가진 공간을 형성한 것이다. 기밀실(4)은, 경사면(2)을 굴려서 낙하시킨 구체나 회수부(3)에 회수된 구체를 관찰할 수 있도록, 예를 들면 전체가 투명한 아크릴제의 진공 챔버를 이용하는 것이 바람직하다.

여기서, 기밀실(4) 내에서 압력은 1000Pa 보다 감압으로 유지시킬 필요가 있다. 이것은, 기밀실(4) 내의 압력이 1000Pa 이상에서는, 공기 마찰의 영향이나, 구체 또는 경사면(2)에 부착하는 수분에 의해, 단구(7)와 연구(8)나 이상구(9)의 비거리 차가 불명확해지고, 단구(7)만을 분별 회수할 수 없게 되기 때문이다. 바람직하게는, 100Pa 이하로 한다.

[감압장치(5)]

감압장치(5)는, 기밀실(4) 내의 압력을 1000Pa 보다 감압으로 유지하기 위한 장치이다.

기밀실(4) 내의 압력과 분별대상이 되는 구체의 비거리는 친밀한 관계이다. 기밀실(4)의 압력이 높으면 공기 마찰의 영향이나, 구체 혹은 경사면(2)에 부착되는 수분에 의해 구체의 비거리가 짧아져서 분별 정도를 높일 수가 없다. 때문에 본 발명 장치에는 감압장치가 필요하다.

또한, 본 발명에는 기밀실(4) 내를 소정의 압력으로 유지하기 위한 조정기구를 가지는 것이 바람직하다. 기밀실(4) 내를 소정의 압력으로 일정하게 유지함으로써 분별대상인 구체 비거리의 흐트러짐을 보다 확실하게 억제할 수 있으며, 단구를 효율적으로 회수할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에서 이용되는 감압장치(5)로는, 단시간으로 수 Pa까지 배기시킬 수 있는 배기능력이 뛰어난 유회전식 진공 펌프를 이용하는 것이 바람직하다. 또한 수 Pa까지의 배기능력이 뛰어난 루트식 진공 펌프와 유회전식 진공 펌프를 병용하는 것이 바람직하다.

또한, 기밀실(4) 내를 소정의 압력으로 유지시키기 위해서는, 기밀실(4)의 압력을 모니터하면서 기밀실(4)의 누설 속도와 감압장치(5)에 의한 배기 속도차를 보완하도록, 감압장치(5)를 전기로 조정하는 방법 등을 이용할 수 있다. 기밀실(4) 내의 압력을 모니터하는 기능으로는, 부르돈관식 (Bourdon) 진공계나 피라니 (Pirani) 진공계, 전리 진공계를 이용할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 분별대상이 되는 구체 또는 경사면(2)에 수분이 부착되면, 단구(7)와 연구(8)나 이상구(9)의 비거리 차가 불명확해져서, 단구만을 효율적으로 회수할 수 없는 우려가 생긴다. 때문에 수분 제거를 촉진시키기 위하여 경사면(2)은, 가열 기능을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 기밀실(4)을 배기시킴으로써 경사면(2)에서의 단구(7)의 구르는 성질을 비약적으로 개선시킬 수 있다. 단구(7)뿐이라고 해도 진구도가 높은 볼과 낮은 볼을 경사면(2)에 굴렸을 때에는, 진구도 차에 의해 경사면(2)에서 속도 차 또는 방향 차가 발생하기 때문에 진구도 차에 의한 분별 회수도 가능하다. 따라서 본 발명은 일렉트로닉스의 격자형 실장부품의 단자재료로 이용되는 솔더 볼처럼 아주 뛰어난 진구도가 요구되어지는 입자의 선별에 적합하다.

본 발명에 있어서 경사면(2)에서 측면 등의 회수부(3) 이외로 낙하한 구체의 움직임을 제한하는 기구가 없는 경우에는 경사면(2)의 측면으로 낙하한 연구(8)나 이상구(9)가, 기밀실(4) 바닥에서 불규칙적으로 튀어버려 회수부(3)에 혼입되어 버 릴 가능성이 있다. 따라서 경사면(2)의 길이가 긴 방향 측면에는 연구(8)나 이상구(9), 또는 NG구가 경사면(2)의 측면에서 낙하할 때의 움직임을 제한하는 기구를 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같은 기구로는, 경사면(2)의 긴 방향의 양 측면에 통을 설치하여 트랩하도록 해도 좋고, 회수부(3) 이외로 낙하되어진 연구(8)나 이상구(9)가 도약해서 회수부에 혼입되지 않을만한 깊이를 가진 다른 회수용기를 기밀실(4) 바닥에 설치해도 된다.

분별대상물인 구체에 수분이 부착되어 있으면 분별대상이 되는 구체의 구르는 성질이 악화된다. 때문에 분별대상물인 구체를 보관할 때는, 분별대상물인 구체에 수분이 부착되는 것을 방지하기 위하여, 분별작업 직전까지 분별대상물인 구체를 데시케이터 등의 저습도를 유지할 수 있는 환경에서 보관하는 것이 바람직하다.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 실시예를 도를 사용하면서 설명하고자 한다.

도 1에는, 본 발명의 실시예를 사용하는 단구 분별 장치의 일례를 나타내고 있다. 본 발명의 단구 분별 장치는, 공급 장치(1), 경사면(2), 회수부(3), 기밀실(4)과 감압장치(5)로 구성되어 있다.

공급 장치(1)는, 도시하지 않은 진동발생장치를 구비한 통 형태의 피에조(piezo)식 파트 피더이다.

경사면(2)에는, 표면에 Ti막을 증착한 유리를 이용하고, 그 표면의 성김은 Rz로 0.06㎛이다. 게다가 표면은 전기적으로 접지시켰다.

회수부(3)에는, 스테인리스제의 회수용기를 사용하였다.

기밀실(4)은, 투명한 아크릴제 판으로 제작하였다.

감압장치(5)는, 유회전식 진공펌프와, 압력게이지와 누설밸브로 기밀실의 압력을 검출하고 유지하는 조정기구를 가진 것으로 하였다.

또한 분별대상물인 구체로는 1LOT로 제작되고, 단구와 연구와 이상구를 포함하는, 단구가 직경 Ø80㎛가 되는 솔더 볼을 사용했다.

도 2에는, 본 실시예에 있어서 경사면(2)과 회수부(3)의 기본적인 위치관계를 모식적으로 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 금속구의 진행방향에 대향하고 경사면(2)의 앙각 Ø는, 3˚로 하였다. 경사면(2)과 회수부(3)는, 도 2의 안길이 방향과 수직 방향에 평행하게 설치하고, 그 간격X는 5㎜로 하였다. 경사면(2)과 회수부(3)의 낙차Y는, 15㎜로 하였다.

본 실시예에 있어, 비거리 분포의 측정에 있어서는, 도 1에서 나타내고 있는 회수부(3)와 바꿔서, 점착성 있는 시트를 낙차 Y=15㎜의 위치에 놓아두고, 착지지점을 확인할 수 있도록 해 두었다.

이 장치를 이용하여, 공급 장치(1)에 Ø80㎛의 솔더 볼(6)을 충전시켰다. 그 후, 기밀실 압력이 100Pa가 될 때까지 감압장치(5)로 기밀실(4)을 배기시켜서, 압력을 유지하고 공급 장치(1)에서 경사면(2)에 솔더 볼(6)을 공급, 낙하시켰다.

우선, 종래대로 대기 중에서 상기 직경 Ø80㎛의 솔더 볼(6)을 경사면(2)으로 굴려서 낙하시키는 실험을 하였다. 이때 분별대상인 솔더 볼이 경사면(2)에 부착되어 분별할 수가 없었다.

다음으로 기밀실(4)의 압력을 본 발명의 범위 내인, 100Pa로 조정하고 상기와 같이 경사면(2)을 조정하여 Ø80㎛의 솔더 볼(6)을 경사면(2)으로 굴려서 낙하시키는 실험을 하였다.

도 3에는, 경사면(2)에서의 단구(7)와 연구(8)와 이상구(9)의 비거리 분포를 나타내고 있다.

도 3과 같이, 단구(7)와 연구(8)와 이상구(9)의 분포가 떨어져 있으며, 단구를 분별 회수하는데 충분한 비거리를 얻을 수 있으며, 공급된 연구와 이상구를 포함하는 Ø80㎛의 솔더 볼(6)에서 단구(7)만을 분별할 수 있다는 것을 확인하였다.

다음으로 비교예로써, 기밀실(4)의 압력을 본 발명의 범위 밖인 1500Pa로 조정하고, 상기와 같이 경사면(2)을 조정하여 Ø80㎛의 솔더 볼(6)을 경사면(2)에 굴려서 낙하시키는 실험을 하였다.

도 4에 경사면(2)에서의 단구(7)와 연구(8)와 이상구(9)의 비거리 분포를 나타내고 있다.

기밀실(4)의 압력을 1500Pa로 할 경우, 분별대상물인 Ø80㎛ 솔더 볼의 구르는 성질이 개선되어 경사면(2)에 부착되는 문제를 해소하였다. 그러나 도 4에 나타낸 바와 같이 경사면(2)에서의 단구(7)와 연구(8)와 이상구(9)의 비거리 분포가 겹쳐져서 단구(7)를 정도 높게 분별 회수할 수 없다는 것을 확인하였다.

[실시예 2]

분별성능에 기밀실(4)의 압력이 관계하는 것을 확인했기에, 다음으로 기밀실(4)의 압력과 구체의 비거리 관계를 보다 자세하게 확인하는 실험을 하였다. 여 기에서는, 기밀실(4)의 압력조건을 변화시키고, 그 외의 조건은 실시예 1과 같은 조건으로 하여 상기의 Ø80㎛과 Ø110㎛의 솔더 볼(6)을 경사면(2)으로 굴려서 낙하시켰을 때, 경사면(2)에서의 단구 비거리 변화를 측정하였다. 도 5에 측정결과를 나타내고 있다. 여기서, 기밀실(4) 내의 압력이 1000Pa를 넘을 경우는 솔더 볼이 경사면(2) 도중에서 굴러가지 않거나 또는 단구(7)와 연구(8)와 이상구(9)의 비거리에 차가 발생하지 않았기 때문에 도시하지 않는다.

도 5와 같이 기밀실(4)의 압력이 1000Pa 보다 작아짐에 따라 단구(7)의 비거리가 늘어나는 것을 확인했다. 이것은, 경사면(2) 위에서 단구(7)의 구르는 속도가 증가하고 있다는 것을 의미하고 있다. 단구(7)의 구르는 속도가 증가함으로써, 경사면(2) 상으로 구체의 공급량을 늘릴 수가 있어서, 처리 능력의 향상에도 효과적이다.

또한, 도 5에서 나타낸 것처럼 입경이 80㎛인 경우는, 기밀실(4) 내의 압력이 0.3Pa가 될 때까지 비거리가 증가한다. 한편, 입경이 110㎛인 경우는, 기밀실(4)의 압력이 1Pa보다 작아지면 비거리는 증가하지 않는다는 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해 기밀실(4) 내의 압력과 단구(7)의 비거리 관계는, 단구(7)의 직경에 의존한다는 것을 확인하였다.

이 실험에 의해 기밀실(4) 내의 압력과 볼 비거리는 밀접한 관계가 있으며, 압력이 내려가면 볼 비거리가 늘어난다는 것을 알 수가 있었고, 기밀실(4)을 소정의 압력으로 일정하게 유지하는 것은, 경사면(2) 하단에서의 단구(7)의 비거리를 안정시켜서 단구 분별 회수의 정도를 얻는다는 의미로써 중요하다는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 3]

도 6에 본 발명의 단구 분별 장치의 다른 예를 나타내고 있다. 도 6에서 나타내고 있듯이 단구 분별 장치를 공급 장치(101), 경사면(102), 회수부(103), 기밀실(104), 감압장치(105), NG수거용통(106)으로 구성된다. 이 때, 분별대상인 구체에는 단구에 포함되는 연구의 농도가 100ppm이고 직경이 Ø110㎛인 솔더 볼을 이용하였다.

공급 장치(101)에는, 기밀실(104) 내에 실시예 1과 같은 피에조식 파트 피더를 설치하였다.

경사면(102)은, 3단 구성으로 그 구성 요소를 각각 102a, 102b, 102c 3장의 유리로 하고, 경사면의 앙각은 각각 3˚로 하였다. 각각의 경사면(102)은, 유리 표면에 도전성 세라믹 막(ITO)을 성막시키고, 그 표면의 성김을 Rz 0.06㎛으로 하였다. 또한 표면은 전기적으로 접지시켰다.

회수부(103)에는 스테인리스제의 회수용기를 이용하고, 경사면(102c)에서의 위치는, 도 2에서 나타내고 있는 위치 관계와 같이 나타내면, 간격X는 5㎜, 경사면(102c)과 회수부(103)의 낙차Y는, 15㎜로 하였다.

기밀실(104)은, 투명한 아크릴제의 판으로 형성하였다.

감압장치(105)는, 유회전식의 진공펌프와, 압력게이지와 누설밸브로 기밀실의 압력을 검출 유지하는 조정기구를 갖는 것으로, 압력을 100Pa로 조정하였다.

NG구 수거용통(106)은, 시판품인 알루미늄제의 L자형 브래킷을 이용하였다.

도 6에 나타내고 있는 분별 장치를 이용하여 솔더 볼 분별을 실시했을 때는, 1회의 분별처리에 의하여 압도적으로 연구 농도를 저하시킬 수 있었다. 이때, 분별 후의 단구 수율은 98%이며, 연구 농도는 0.015ppm 이었다. 게다가 경사면(102)의 구성요소인 102a, 102b, 102c의 각각의 장소에서의 연구 농도는, 하단으로 갈수록 저하되며, 경사면(102)을 다단으로 구성함으로써 단구 분별 회수의 정도를 향상시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 4]

다음으로 표 1에서 나타내는 것과 같은, 표면의 성김 Rz에 대해 다른 4종류의 경사면(2)을 준비해서 경사면(2)의 앙각을 5˚ 경사지게 하고, 그 외의 조건은 실시예 1과 같이해서, 공급 장치(1)에서 볼을 경사면(2)으로 공급하고 경사면(2) 위에서의 볼의 움직임을 관찰하여 경사면(2)에 정체된 볼의 개수를 세었다. 실험은, 볼의 입경을 Ø70㎛과 Ø90㎛, 2종류로 하고, 단구와 연구와 이상구를 포함하는 100만 개의 볼을 경사면(2)에 공급하였다. 또한, 공급되는 볼 중에 포함되는 연구와 이상구의 농도는 각각 1000ppm으로 하였다.

표 1에 관찰결과를 나타내었다. 경사면(2)에 정체한 볼은 대부분 연구와 이상구였다. 표 1에서 나타낸 바와 같이 볼의 입경이 Ø70㎛일 경우는, 표면의 성김 Rz이 1.00㎛일 때는 정체한 볼의 개수가 10개이며, 볼의 입경이 Ø90㎛의 경우는, 표면 표면의 성김Rz이 1.18㎛일 때 정체한 볼의 개수는 300개이며, 볼의 입경이 작아짐에 따라 경사면(2)의 표면 성김의 영향을 받는다는 것이 확인되었다. 따라서 단구를 분별 회수하는 대상물의 입경이 작아지면, 필요에 따라 경사면(2)의 표면 성김 Rz을 작게 함으로써, 볼의 정체가 없어지고 안정된 볼 움직임을 얻을 수 있으며 처리 능력의 향상에도 효과적이라는 것이 확인되었다.

[표 1]

경사면에 정체한 볼의 수(개)

표면의 성김 Rz(㎛)	1.18	1.00	0.30	0.14
Ø70㎛	500	10	0	0
Ø90㎛	300	0	0	0

[실시예 5]

다음으로, 경사면(2)을 가열하면 구체의 비거리가 변화한다는 것을 확인한 결과에 대해 설명하고자 한다. 실험에서는 도 1에 나타내고 있는 단구 분별 장치를 사용하여 도시하고 있지 않은 면상 히터로 경사면(2)의 배면을 가열했다. 이때, 경사면(2)의 표면온도가 40℃로 유지되도록 열전대와 온도조절기를 사용했다. 열전대의 측온부는 경사면(2)에 접촉시켜두고, 타단의 단자는 온도조절기에 접속시켰다. 온도 조절기는, 열전대의 열기전력을 온도로 환산하고, 미리 설정된 목표 온도와 비교하면서 면상 히터로의 출력 전류를 조절할 수 있는 것을 사용했다.

실험에서는, 면상 히터를 사용하지 않은 경우와, 상기 면상 히터로 경사면(2)의 온도를 40℃로 유지한 경우에 대하여 각각 경사면(2)에 볼을 제공, 낙하시켜서 단구와 연구 및 이상구의 비거리 분포를 조사했다. 이때, 히터의 유무 외 실험조건은, [실시예 1]과 동일하게 하였다. 평가에 사용한 볼은, [실시예 1]과 동일하게 입경 Ø80㎛으로 하고, 기밀실(4)의 압력은 100Pa로 했다.

면상 히터를 사용하지 않은 경우의 비거리 분포를 도 7에, 면상 히터를 사용 한 경우를 도 8에 나타냈다.

도 8에서 나타내듯이 히터의 유무로 인한 연구와 이상구의 비거리는 현저한 차를 보이지 않았지만, 단구의 비거리는, 히터가 없는 경우는, 평균 14.1㎜, 히터를 사용한 경우가 평균 15.2㎜로, 히터를 사용하는 것이 히터가 없는 것에 비해 비거리가 1.1㎜ 늘어났다. 이로 인해, 경사면(2)을 가열함으로써 단구와 연구 및 이상구를 보다 효율적으로 분별 회수할 수 있다는 것이 확인되었다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

1. 구체를 공급하기 위한 공급 장치;

   상기 구체를 굴려서 낙하시키기 위한 경사면;

   상기 경사면에서 튀어 나온 구체를 회수하는 회수부;

   상기 공급 장치, 상기 경사면 및 상기 회수부가 수납되는 기밀실; 및

   상기 기밀실 내의 압력을 1000Pa 이하로 감압하여 유지시키는 감압장치를 갖는 것을 특징으로 하는 단구 분별장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 경사면은, 표면 성김이 Rz

   

   1㎛인 것을 특징으로 하는 단구 분별 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 감압장치는 상기 기밀실 내의 압력을 감압하고, 소정의 압력을 유지하기 위한 조정기구를 갖는 것을 특징으로 하는 단구 분별 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 경사면은 가열기능을 갖는 것을 특징으로 하는 단구 분별 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구체의 직경이 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 단구 분별 장치.
6. 1000Pa보다 감압된 기밀실 내에서, 구체를 공급 장치에서 경사면으로 공급하고, 상기 경사면을 굴려서 낙하시켜, 구체의 속도차 또는 방향차로 분리시키고, 회수부에서 회수하는 것을 특징으로 하는 단구 분별 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 경사면의 표면 성김이 Rz

   

   1㎛인 것을 특징으로 하는 단구 분별 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서 상기 기밀실 내의 압력을 감압시켜서 소정의 압력으로 유지하는 것을 특징으로 하는 단구 분별 방법.
9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 경사면을 가열하는 것을 특징으로 하는 단구 분별 방법.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 구체의 직경이 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 단구 분별 방법.
11. 제 3 항에 있어서, 상기 경사면은 가열기능을 갖는 것을 특징으로 하는 단구 분별 장치.
12. 제 3 항에 있어서, 상기 구체의 직경이 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 단구 분별 장치.
13. 제 4 항에 있어서, 상기 구체의 직경이 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 단구 분별 장치.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 경사면을 가열하는 것을 특징으로 하는 단구 분별 방법.
15. 제 8 항에 있어서, 상기 구체의 직경이 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 단구 분별 방법.
16. 제 9 항에 있어서, 상기 구체의 직경이 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 단구 분별 방법.

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