KR101148585B1 - 에스엠티 시스템 및 이를 이용한 에스엠티 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SMT 시스템 및 이를 이용한 SMT 방법을 공개한다. 상기 SMT 시스템은 SMT 시스템은 소자들의 실장 영역들이 인쇄된 인쇄회로기판에서 인쇄 불량 여부를 검사하여 그 검사 결과를 데이터 파일로 생성하는 검사기와, 상기 데이터 파일을 변환하여 저장하고, 외부 요청에 따라 변환된 데이터 파일을 전송하는 파일 변환기와, 입고된 인쇄회로기판에 대한 데이터 파일을 상기 파일 변환기에 요청하여 수신하고, 상기 수신한 데이터 파일에 따라 상기 입고된 인쇄회로기판에 소자들을 실장하는 실장기를 포함한다. 상기 SMT 시스템은 인쇄회로기판에 인쇄된 실장 영역들 중 불량으로 판정된 실장 영역들을 빠르게 인식하여 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

에스엠티 시스템 및 이를 이용한 에스엠티 방법{SURFACE MOUNTING TECHNOLOGY SYSTEM AND METHOD OF SURFACE MOUNTING TECHNOLOGY USING THE SAME}

본 발명은 SMT 시스템 및 이를 이용한 SMT 방법에 관한 것으로, 특히, SMT 공정 시간을 단축하여 생산성을 높일 수 있도록 한 SMT 시스템 및 이를 이용한 SMT 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자 제품의 주요 부품으로 내장되는 인쇄회로기판(Printed Curcuit Board: PCB)에는 용융상태의 솔더 페이스트(solder paste)가 일정한 패턴 및 일정량으로 인쇄된다. 이때, 인쇄된 패턴에는 복수의 실장 영역들이 포함되며, 이 실장 영역들에 다양한 형태의 전자 소자들이 실장(surface mounting)된다. 따라서, 실장 영역들이 제대로 인쇄되지 않아 미납 또는 냉납 등이 발생하고, 이러한 불량 실장 영역들에 소자들을 실장하는 경우 단락 또는 단선이 발생하게 된다. 특히, 전자 제품이 소형화되고, 인쇄회로기판이 더욱 작아질수록 인쇄 불량의 가능성은 더욱 커진다. 만일, 불량으로 인쇄된 실장 영역에 소자를 실장하는 경우 불필요한 생산 비용만 증가시키는 결과를 초래하며, 이는 생산성 저하로 이어질 수 있다.

최근에는, 이러한 문제를 방지하기 위해 솔더 페이스트 인쇄 후 인쇄된 실장 영역들 각각의 인쇄 상태를 검사하여 불량으로 인쇄된 실장 영역들을 제외한 나머지 실장 영역들에 소자들을 실장하고 있다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 인쇄회로기판에 솔더 페이스트를 인쇄한 후 인쇄 불량 여부를 검사하고, 그 검사 결과에 따라 작업자가 인쇄회로기판의 더미 영역에 각 실장 영역들의 불량 여부를 나타내는 불량 마크들을 직접 표기한다. 이후, 인쇄회로기판에 소자들을 실장하는 실장기(mounter)는 불량 마크들을 인식하여 정상으로 판정된 실장 영역들에만 소자들을 실장한다. 그런데, 실장기가 불량 마크들을 모두 인식하는데는 상당한 시간이 소요되기 때문에 소자들을 실장하는 SMT 공정 시간이 지연되는 문제점이 있었다.

본 발명의 실시 예들은 인쇄회로기판에 인쇄된 실장 영역들 중 불량으로 판정된 실장 영역들을 인식하는데 소요되는 시간을 줄여 공정 시간을 단축시킬 수 있는 수단을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 SMT 시스템은 소자들의 실장 영역들이 인쇄된 인쇄회로기판에서 인쇄 불량 여부를 검사하여 그 검사 결과를 데이터 파일로 생성하는 검사기와, 상기 데이터 파일을 변환하여 저장하고, 외부 요청에 따라 변환된 데이터 파일을 전송하는 파일 변환기와, 입고된 인쇄회로기판에 대한 데이터 파일을 상기 파일 변환기에 요청하여 수신하고, 상기 수신한 데이터 파일에 따라 상기 입고된 인쇄회로기판에 소자들을 실장하는 실장기를 포함한다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 SMT 방법은 소자들의 실장 영역들이 인쇄된 인쇄회로기판에서 인쇄 불량 여부를 검사하여 그 검사 결과를 데이터 파일로 생성하는 파일 생성 단계와, 상기 데이터 파일을 변환하여 저장하는 파일 변환 및 저장 단계와, 입고된 인쇄회로기판에 대응하는 변환된 데이터 파일을 요청하는 파일 요청 단계와, 상기 요청에 따라 변환된 데이터 파일을 선택적으로 전송하는 파일 전송 단계와, 상기 변환된 데이터 파일을 수신하여, 그 변환된 데이터 파일에 따라 상기 입고된 인쇄회로기판에 소자들을 실장하는 실장 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 인쇄회로기판 위의 실장 영역들 각각의 인쇄 불량 여부를 나타내는 데이터 파일에 기초하여 입고된 인쇄회로기판에서 불량으로 판정된 실장 영역들을 빠르게 인식할 수 있어, SMT 공정 시간을 단축시킴과 아울러 동일한 시간에 더 많은 인쇄회로기판들의 실장 동작을 수행할 수 있게 되어 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 인쇄 불량 여부를 나타내는 데이터 파일을 다른 포맷으로 변환하여 저장할 수 있어, 서로 다른 제조사들의 설비들로 구성된 SMT 공정 라인에서도 활용성이 높다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른 SMT 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도2는 검사기, 변환기 및 실장기의 동작을 좀 더 자세히 설명하기 위한 블럭도이다.
도3은 SMT 공정의 순서를 단계별로 도시한 도면이다.
도4는 종래와 본 발명에 따른 실장기의 인식 시간을 비교하여 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.
도5는 종래와 비교하여 본 발명의 실시예에 따른 SMT 공정의 개선 결과를 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 SMT 시스템 및 이를 이용한 SMT 방법을 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른 SMT 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 SMT(Surface Mounting Technology) 시스템(100)은 코드 표시기(1), 인쇄기(2), 검사기(3), 파일 변환기(4) 및 실장기(5)를 포함한다.

이와 같이 구성된 SMT 시스템(100)의 각 블럭들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 코드 표시기(1)는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)의 일부 영역에 마련된 더미 영역에 인쇄회로기판의 각각마다 서로 다른 식별 코드를 2D 바코드(barcode) 형태로 표시한다. 예를 들어, 코드 표시기(1)는 CO₂ 레이저를 이용하여 인쇄회로기판의 더미 영역을 음각하는 방법으로 2D 바코드를 표시할 수 있다. 여기서, 식별 코드는 각 인쇄회로기판의 식별 번호와 제조 일자 등을 포함한다. 따라서, 이후에도 인쇄회로기판의 식별 코드를 확인하여 공정 라인과 제조 일자 등의 추적이 가능하다.

다음, 인쇄기(2)는 인쇄회로기판에 솔더 페이스트(solder paste)를 인쇄한다. 인쇄기(2)는 특정 패턴의 개구부를 갖는 솔더 마스크를 인쇄회로기판 위에 올리고, 솔더 마스크 위에 솔더 페이스트를 도포한다. 이에 따라, 인쇄회로기판에는 솔더 마스크가 갖는 패턴대로 전도성 패턴이 인쇄된다. 인쇄회로기판에 인쇄된 전도성 패턴은 소자들이 실장될 복수의 실장 영역들을 포함한다. 여기서, 인쇄기(2)로 스크린 프린터(screen printer) 등이 사용될 수 있다.

검사기(3)는 인쇄회로기판의 불량과 인쇄 불량 여부를 검사하여 그 검사 결과에 따른 데이터 파일을 생성한다. 인쇄회로기판 위에 인쇄된 복수의 실장 영역들은 솔더 마스크의 패턴대로 인쇄되는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 실제로는 정확히 패턴대로 인쇄되지 않거나 솔더 페이스트의 양이 적절한 양보다 적게 또는 많게 인쇄되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 실장 영역들에 소자들을 실장할 경우 단락 또는 단선이 발생할 가능성이 커진다. 따라서, 검사기(3)는 인쇄회로기판 상의 모든 실장 영역들 각각의 인쇄 불량 여부를 검사하여 그 검사 결과를 데이터 파일로 생성한다. 데이터 파일에는 각 실장 영역들의 정상 또는 불량 여부가 기록된다. 또한, 검사기(3)는 인쇄 불량을 검사하는 것과는 별도로 인쇄회로기판 자체의 불량을 검사한다. 예를 들어, 인쇄회로기판의 일부가 파손되거나 변형된 경우 소자들이 실장되면, 회로가 오동작할 가능성이 커지므로 인쇄회로기판 자체의 불량을 검사하는 것도 중요하다.

한편, 검사기(3)는 보통, 인쇄회로기판을 2D로 검사하는 2D 검사 방식을 주로 적용한다. 그런데, 2D 검사 방식은 초소형 소자들이 많이 실장되는 인쇄회로기판에서 솔더의 높이와 체적값을 검사하는데 한계가 있다. 따라서, 소형 무선통신 기기 등과 같이 초소형 소자들이 많이 실장되는 인쇄회로기판을 검사하는 경우에는 3D 검사 방식을 채택할 수 있다. 3D 검사 방식은 인쇄회로기판을 입체적으로 검사하므로, 3D 검사 방식을 채택하는 경우 인쇄회로기판의 복수의 실장 영역들에 인쇄된 솔더의 체적값, 높이, 위치 정보를 종합적으로 판단하여 불량 여부를 판단하기가 용이하다.

파일 변환기(4)는 검사기(3)으로부터 데이터 파일을 수신하고, 그 수신한 데이터 파일을 다른 포맷으로 변환하여 저장한다. 실질적으로 현장에서 SMT 공정 라인을 구성하는 설비들은 서로 다른 제조사에서 제조된 경우가 많다. 특히, 핸드폰 모듈과 같은 소형화, 다기능화를 실현해야 하는 전자 기기들을 제조하는 경우 단위 설비별로 최대의 성능을 얻을 수 있는 설비 구성이 요구되므로, 대부분 서로 다른 제조사의 설비들로 SMT 공정 라인을 구성하게 된다. 따라서, 검사기(3)에서 생성된 데이터 파일의 포맷과, 이 데이터 파일에 기초하여 소자들을 실장하는 실장기(5)가 지원하는 데이터 파일의 포맷이 다른 경우가 많다. 파일 변환기(4)는 검사기(3)와 실장기(5) 간의 원활한 동작을 지원한다. 한편, 검사기(3)와 실장기(5)가 지원하는 데이터 파일 포맷이 일치하는 경우파일 변환기(4)는 검사기(3)로부터 수신한 데이터 파일을 포맷 변경하지 않고 저장할 수도 있다.

실장기(5)는 입고된 인쇄회로기판의 식별 코드를 판독하여 그 식별 코드에 대한 변환된 데이터 파일을 파일 변환기(4)에 요청한다. 그리고, 파일 변환기(4)는 이러한 요청에 따라 요청된 식별 코드에 대응하는 변환된 데이터 파일을 선택적으로 실장기(5)로 전송한다. 실장기(5)는 이 변환된 데이터 파일에 따라 입고된 인쇄회로기판의 각 실장 영역들에 선택적으로 소자들을 실장한다.

도2는 검사기, 변환기 및 실장기의 동작을 좀 더 자세히 설명하기 위한 블럭도이다.

도2를 참조하면, 검사기(3)는 인쇄회로기판(6)에 표기된 식별 코드(60)를 판독하기 위한 코드 리더기(30)를 적어도 하나 이상 구비한다. 검사기(3)는 코드 리더기(30)를 통해 인쇄회로기판(6)의 식별 코드를 판독하고, 인쇄회로기판(6)의 각 실장 영역들의 인쇄 불량 여부를 검사한 후 판독된 식별 코드에 대한 데이터 파일(DAT)을 생성한다. 이러한 과정은 반복적으로 수행되므로, 인쇄회로기판들(6) 각각에 대한 데이터 파일들이 생성된다.

다음, 파일 변환기(4)는 검사기(3)로부터 데이터 파일(DAT)을 수신하여 포맷을 변환하여 변환된 데이터 파일(TDAT)을 생성하고 저장한다.

이후, 실장기(5)에 인쇄회로기판(6)이 입고되면, 실장기(5)는 적어도 하나 이상 구비된 코드 리더기(50)를 통해 입고된 인쇄회로기판(6)의 식별 코드를 판독하여 그 식별 코드에 대한 변환된 데이터 파일(TDAT)을 요청하기 위한 요청 신호(DM)를 파일 변환기(4)로 전송한다. 이에 따라, 파일 변환기(4)는 요청 신호(DM)의 식별 코드에 대응하는 변환된 데이터 파일(TDAT)을 실장기(5)로 전송한다. 그리고, 실장기(5)는 수신한 변환된 데이터 파일(TDAT)에 기초하여 실장 동작을 수행한다.

도3은 SMT 공정의 순서를 단계별로 도시한 도면이다.

도1 내지 도3을 참조하여 SMT 공정을 전체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 코드 표시기(1)는 인쇄회로기판들 각각에 서로 다른 식별 코드를 2D 바코드로 표시한다(S100). 다음, 인쇄기(2)는 솔더 마스크의 설정된 패턴을 이용하여 인쇄회로기판에 솔더 페이스트를 인쇄한다(S110). 이에 따라, 인쇄회로기판에는 복수의 실장 영역들이 인쇄된다. 그리고, 검사기(3)는 인쇄회로기판 상에 인쇄된 실장 영역들 각각의 인쇄 불량 여부를 검사하고, 그 검사 결과에 따라 데이터 파일을 생성한다(S120). 한편, 파일 변환기(4)는 검사기(3)로부터 데이터 파일을 수신하고, 수신한 데이터 파일을 변환한 후 저장한다(S130). 다음, 실장기(5)는 입고된 인쇄회로기판의 식별 코드를 판독하여 그 식별 코드에 대응하는 변환된 데이터 파일을 파일 변환기(4)에 요청한다(S140). 이에 따라, 파일 변환기(4)는 저장되어 있는 변환된 데이터 파일들 중 요청된 식별 코드에 대응하는 변환된 데이터 파일을 선택적으로 실장기(5)로 전송한다(S150). 실장기(5)는 수신한 변환된 데이터 파일에 기초하여 입고된 인쇄회로기판의 각 실장 영역들에 선택적으로 소자들을 실장한다(S160).

도4는 종래와 본 발명에 따른 실장기의 인식 시간을 비교하여 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이고, 도5는 종래와 비교하여 본 발명의 실시예에 따른 SMT 공정의 개선 결과를 도시한 도면이다.

먼저, 종래에는 검사기가 인쇄회로기판이 각 실장 영역들의 인쇄 불량 여부를 검사한 후 작업자가 인쇄회로기판의 더미 영역에 실장 영역들 각각의 불량 여부를 나타내는 불량 마크를 직접 표시하였다. 그리고, 실장기는 입고된 인쇄회로기판에 표기된 불량 마크들을 인식하여 소자들을 실장할 실장 영역들을 파악하였다. 이때, 실장기가 불량 마크들을 인식하는 인식 시간이 상당히 소요되었다. 반면, 본 발명의 실시예에 따르면, 실장기는 미리 생성된 데이터 파일에 기초하여 실장 동작을 수행하므로, 입고된 인쇄회로기판에서 소자들을 실장할 실장 영역들을 파악하는데 걸리는 시간이 단축된다.

도4를 참조하면, 인쇄회로기판에 소자들을 실장하기 위한 실장 설비가 3개의 실장기로 구성된 경우를 나타낸다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 실장기들의 인식 시간은 종래의 실장기들의 인식 시간보다 약 10%씩 단축되었다. 즉, 본 발명의 SMT 시스템 및 이를 이용한 SMT 공정을 적용한 경우, SMT 공정 시간이 종래에 비해 약 10% 단축되었음을 보여준다.

한편, 도5를 참조하면, 동일한 설비, 근무 시간, 근무일 등 동일한 작업 환경 하에서 본 발명의 실시예에 따른 SMT 시스템은 종래와 비교하여 생산에 있어 9.8%의 개선율을 가지는 것을 알 수 있다.

이를 정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 SMT 시스템 및 이를 이용한 SMT 방법은 종래에 비해 실장기의 인식 시간을 단축시켜 대량으로 인쇄회로기판들에 소자들을 실장하는 SMT 공정에서 상당한 공정 시간을 단축할 수 있으므로, 동일한 시간에 더 많은 인쇄회로기판들의 실장 동작을 수행할 수 있게 되어 생산성 향상을 가져온다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 코드 표시기 2: 인쇄기
3: 검사기 4: 파일 변환기
5: 실장기 6: 인쇄회로기판
100: SMT 시스템

Claims (17)

1. 소자들의 실장 영역들이 인쇄된 인쇄회로기판에서 인쇄 불량 여부를 검사하여 그 검사 결과를 데이터 파일로 생성하는 검사기;
   상기 데이터 파일을 변환하여 저장하고, 외부 요청에 따라 변환된 데이터 파일을 전송하는 파일 변환기; 및
   입고된 인쇄회로기판에 대한 데이터 파일을 상기 파일 변환기에 요청하여 수신하고, 상기 수신한 데이터 파일에 따라 상기 입고된 인쇄회로기판에 소자들을 실장하는 실장기를 포함하는 SMT 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄회로기판들 각각에 식별 코드를 표시하는 코드 표시기를 더 포함하는 SMT 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 검사기는 상기 인쇄회로기판의 식별 코드를 판독하고, 상기 인쇄회로기판의 각 실장 영역들의 인쇄 불량 여부를 검사하여 상기 식별 코드들 각각에 대한 데이터 파일을 생성하는, SMT 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 검사기는 상기 인쇄회로기판들 각각의 식별 코드를 판독하는 제1 코드 리더기를 적어도 하나 이상 포함하는, SMT 시스템.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 실장기는 상기 입고된 인쇄회로기판의 식별 코드를 판독하여 그 식별 코드에 대응하는 데이터 파일을 상기 파일 변환기에 요청하는, SMT 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 실장기는 상기 인쇄회로기판들 각각의 식별 코드를 판독하는 제2 코드 리더기를 적어도 하나 이상 포함하는, SMT 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 파일 변환기는 상기 데이터 파일을 다른 포맷으로 변환하여 저장하고, 상기 실장기에서 요청하는 식별 코드에 대응하는 변환된 데이터 파일을 선택적으로 전송하는, SMT 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 설정된 패턴을 이용하여 상기 인쇄회로기판에 솔더 페이스트를 인쇄하는 인쇄기를 더 포함하는, SMT 시스템.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 식별 코드는 2D 바코드인, SMT 시스템.
10. 제 2 항에 있어서, 상기 식별 코드는 상기 인쇄회로기판들 각각의 제조 일자 및 서로 다른 식별 번호를 포함하는, SMT 시스템.
11. 인쇄회로기판에 소자들을 실장하는 SMT 시스템에 있어서,
    상기 SMT 시스템에서, 소자들의 실장 영역들이 인쇄된 인쇄회로기판에서 인쇄 불량 여부를 검사하여 그 검사 결과를 데이터 파일로 생성하는 파일 생성 단계;
    상기 SMT 시스템에서, 상기 데이터 파일을 변환하여 저장하는 파일 변환 및 저장 단계;
    상기 SMT 시스템에서, 입고된 인쇄회로기판에 대응하는 변환된 데이터 파일을 요청하는 파일 요청 단계;
    상기 SMT 시스템에서, 상기 요청에 따라 변환된 데이터 파일을 선택적으로 전송하는 파일 전송 단계; 및
    상기 SMT 시스템에서, 상기 변환된 데이터 파일을 수신하여, 그 변환된 데이터 파일에 따라 상기 입고된 인쇄회로기판에 소자들을 실장하는 실장 단계;
    를 포함하는 SMT 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 파일 생성 단계의 이전 단계로서 상기 인쇄회로기판들 각각에 식별 코드를 표시하는 코드 표시 단계를 더 포함하는, SMT 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 파일 생성 단계는 상기 인쇄회로기판의 식별 코드를 판독하고, 상기 인쇄회로기판의 각 실장 영역들의 인쇄 불량 여부를 검사하여 상기 식별 코드들 각각에 대한 데이터 파일을 생성하는, SMT 방법.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 파일 요청 단계는 상기 입고된 인쇄회로기판의 식별 코드를 판독하여 그 식별 코드에 대응하는 변환된 데이터 파일을 요청하는, SMT 방법.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 식별 코드는 2D 바코드인, SMT 방법.
16. 제 12 항에 있어서, 상기 식별 코드는 상기 인쇄회로기판들 각각의 제조 일자 및 서로 다른 식별 번호를 포함하는, SMT 방법.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 실장 단계는 상기 수신한 변환된 데이터 파일에 기초하여 상기 입고된 인쇄회로기판의 복수의 실장 영역들에 선택적으로 소자들을 실장하는, SMT 방법.

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