KR101166789B1 - 다방향 스크린 프린팅 장치 - Google Patents

다방향 스크린 프린팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프레임(110) 및 상기 프레임(110)의 일측에서 상하로 승강되는 승강플레이트(120)를 구비한 인쇄작업부(100)와 상기 인쇄작업부(100) 상부에서 X축 및 Y축으로 이동하며 인쇄회로기판에 인쇄하는 인쇄부(200)를 포함하되, 상기 인쇄부(200)는 X축 방향으로 이동하는 제1스퀴지 프레임(220)과, Y축 방향으로 이동하는 제2스퀴지 프레임(230)과, 상기 제2스퀴지 프레임(230)의 상부에 형성되는 원통오목부 및 상기 원통오목부 내에서 회전되도록 형성되는 스퀴지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다방향 스크린 프린팅 장치.에 관한 것이다.
본 발명은 스퀴지가 X 및 Y방향으로 이동되는 구조와 함께 프린트 유닛이 다양한 방향으로 회전되면서 프린팅 작업을 실시할 수 있는 스크린 프린팅 장치를 제공하는 효과가 발생된다.

Description

다방향 스크린 프린팅 장치{Multi-direction Screen Printing Device}
본 발명이 속하는 기술분야는 다방향 스크린 프린팅 장치에 관한 분야이다. 보다 구체적으로 인쇄회로 기판에 납(솔더크림)을 도포하는 다방향 스크린 프린팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지는 열증착법에 의한 박막전극공정과, 스크린인쇄에 의한 후막전극공정에 의해 생산되고 있다.
그 중에서, 스크린 인쇄에 의한 후막전극공정은 비교적 재료와 단위 공정장비가 박막전극공정에 비하여 저가이며, 다량의 제품을 대기 중에서 대면적으로 빠른 시간 내에 생산할 수 있어 많이 쓰이고 있다.
스크린 인쇄에 의한 후막전극공정은 비저항이 1~5(Ωcm)인 P형 단결정 실리콘웨이퍼 표면에 인을 확산이나 이온주입 등의 방법으로 n+층을 형성한 후, 후면에 150~300μm 정도의 메쉬크기(mesh size)인 스크린을 이용, 알루미늄페이스트(Al paste)를 인쇄하여 후면전극을 형성하고, 건조한 후 800~900℃에서 1~5분정도 열처리하고, 스크린으로 전면에 은 페이스트(Ag paste)를 인쇄하여 전면전극을 형성하고, 건조한 후 600~700℃에서 1~5분간 열처리하여 제조된다.
이러한, 후막전극공정에 사용되는 스크린 인쇄 방법은 예전에 인쇄에서 사용되는 스크린 인쇄기법에서 유래하여 현재에는 웨이퍼에서 회로소자를 고정시키기 위한 접착점을 형성하는 기법으로 널리 사용되는 인쇄 기법이며, 이러한 방법을 구현하는 장치는 스크린 프린터라 한다.
종래의 스크린 프린터는 스퀴지가 X 및 Y방향으로 이동되는 구조로 형성되었으나, 프린트 유닛이 일방향으로 고정되어 작업의 효율성이 낮은 문제가 발생된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스퀴지가 X 및 Y방향으로 이동되는 구조와 함께 프린트 유닛이 다양한 방향으로 회전되면서 프린팅 작업을 실시할 수 있는 스크린 프린팅 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 프레임(110) 및 상기 프레임(110)의 일측에서 상하로 승강되는 승강플레이트(120)를 구비한 인쇄작업부(100)와
상기 인쇄작업부(100) 상부에서 X축 및 Y축으로 이동하며 인쇄회로기판에 인쇄하는 인쇄부(200)를 포함하되,
상기 인쇄부(200)는
X축 방향으로 이동하는 제1스퀴지 프레임(220)과,
Y축 방향으로 이동하는 제2스퀴지 프레임(230)과,
상기 제2스퀴지 프레임(230)의 상부에 형성되는 원통오목부 및
상기 원통오목부 내에서 회전되도록 형성되는 스퀴지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다방향 스크린 프린팅 장치를 제공한다.
상기 원통오목부(260)에는 복수개의 나사공(262, 264)이 형성되고, 상기 스퀴지(240)에는 스퀴지(240)가 회전됨에 따라서 상기 나사공(262, 264)과 동일 수직선상에 위치될 수 있도록 청공(244, 246)이 형성되며, 상기 청공(244, 246)으로 인입되어 나사공(262, 264)과 결합되는 볼트(270)가 형성될 수 있다.
상기 원통오목부(260-1)에 방사형 기어(262-1)가 형성되고, 상기 스퀴지(240-1)에는 상기 방사형 기어(262-1)와 치합하는 구동 기어(249-1)와, 상기 구동 기어(249-1)를 구동시키는 모터(248-1)가 형성될 수 있다.
상기 인쇄부(200)는 마스크 프레임(210) 상부에 배치되는 제1볼스크류(211)와, 제1볼스크류(211)에 회전가능하게 결합되어 제1볼스크류(211)의 회전시 X축 방향으로 이동하는 제1스퀴지 프레임(220)과, 제1스퀴지 프레임(220)에 배치되는 제2볼스크류(221)와, 제2볼스크류(221)에 회전가능하게 결합되어 제2볼스크류(221)의 회전시 Y축 방향으로 이동하는 제2스퀴지 프레임(230)과, 제1스퀴지 프레임(220)에 결합되어 피씨비기판에 인쇄하는 스퀴지를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 스퀴지가 X 및 Y방향으로 이동되는 구조와 함께 다양한 방향으로 회전되면서 프린팅 작업을 실시할 수 있는 스크린 프린팅 장치를 제공하는 효과가 발생된다.
도 1은 본 발명에 따른 스크린 프린터의 인쇄작업부의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 인쇄작업부의 일부분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 인쇄작업부의 저면사시도.
도 4는 도 1에 도시된 인쇄작업부를 포함한 스크린 프린터의 사시도.
도 5는 도 4의 주요부 평면도.
도 6은 도 5의 제2스퀴지 프레임 측단면도 및 평면도.
도 7은 도 6의 변형례를 나타내는 측단면도 및 평면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 사용되는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향이라 함은 도 1에 도시된 화살표와 같은 방향을 나타낸다. 이러한 방향에 관한 정의를 바탕으로 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 스크린 프린터의 인쇄작업부의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 인쇄작업부의 일부분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 인쇄작업부의 저면사시도이고, 도 4는 도 1에 도시된 인쇄작업부를 포함한 스크린 프린터의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다방향 스크린 프린팅 장치는 도 1에 도시된 인쇄작업부(100) 및 도 4에 도시된 인쇄부(200)를 포함하여 이루어진다.
상기 인쇄작업부(100)는 인쇄될 피씨비(PCB: Printed Circuit Board)기판이 이동되어 인쇄되는 것으로, 프레임(110), 승강플레이트(120) 및 정렬슬라이더(130)를 포함하여 이루어진다.
프레임(110)은 승강플레이트(120)을 지지하는 것으로 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 하부프레임(111)과 측부프레임(113)으로 나누어 형성될 수도 있다. 이러한 프레임은 승강플레이트(120)를 견고하게 지지할 수 있는한 어떠한 형태로도 변형될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 자명하다.
승강플레이트(120)는 안착되는 피씨비기판을 상하로 이동시키는 것으로, 프레임(110)의 일측에서 상하 방향(Z축 방향)으로 이동된다.
승강플레이트(120)로의 피씨비기판의 이송은 컨베이어와 같은 피씨비이동수단에 의하여 이루어지며, 승강플레이트(120)의 Y축 방향으로 이송된다.
정렬슬라이더(130)는 승강플레이트(120)로 이송된 피씨비기판의 Z축 방향으로의 위치를 정렬시키는 것이며, 정렬슬라이더(130)의 작동방향은 승강플레이트(120)의 양단에서 승강플레이트(120)의 중앙방향으로 이동하며 피씨비기판을 정렬시킨다.
본 실시예의 정렬슬라이더(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 장방형으로 형성되나 이러한 형상은 피씨비기판의 형태에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
인쇄부(200)는 도 1에 도시된 승강플레이트(120)에 안착된 피씨비기판에 인쇄하는 것으로, 인쇄부의 사시도인 도 4에 도시된 바와 같이 X축 및 Y축 방향으로 이동하며 인쇄를 한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄작업부(100)를 설명하면 다음과 같다.
인쇄작업부(100) 중 승강플레이트(120)의 하부에는 승강플레이트(120)를 승강이동시키는 볼스크류(121)와, 승강실린더가 배치된다.
볼스크류(121)는 도 2에 도시된 바와 같이 하부프레임(111)에 설치되고, 볼스크류(121)와 결합 및 회전되는 볼너트(미도시)는 볼너트구동모터(123)와 벨트로 연결되어 볼너트구동모터(123)의 회전시 벨트에 의하여 회전되어 승강플레이트(120)를 슬라이딩 이동시킨다.
볼너트는 도 2에 도시된 바와 같이 볼너트구동모터지지부(123a)와 회전가능하게 베어링으로 결합되며, 볼너트구동모터(123)는 볼너트구동모터지지부(123a)에 결합된다.
따라서 볼너트가 볼너트구동모터(123)에 의하여 회전하여 볼스크류(121)가 Z축 방향으로 이동하면, 볼너트구동지지부(123a), 연장플레이트(127), 상부지지플레이트(140)와 승강플레이트(120)는 볼트와 같은 체결구를 통해 상호 결합되어 있어, 볼너트의 회전방향에 따라 승강플레이트(120)는 상하로 이동하게 된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 하부프레임(111)에는 승강실린더(125)가 배치되어 하부프레임(111)과 측부프레임(113)을 제외한 인쇄작업부(100) 전체를 상승 시키는데 보조 역할을 할 수 있다.
이러한 승강실린더(125, 128)는 유압 또는 공압을 이용하여 이동시킬 수 있으나 본 실시예에 사용되는 승강실린더(125, 128)는 공압으로 구동된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 프린터의 승강플레이트(120)의 일측하부에는 하부방향으로 연장되는 연장플레이트(127)가 더 배치될 수 있다.
이때 연장플레이트(127)는 프레임(110)의 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 리니어모션가이드(LM)를 매개로 슬라이드베이스(141)에 배치되고, 볼너트구동모터지지부(123a)는 연장플레이트(127)에 결합된다.
따라서 볼너트구동모터(123)의 구동시 제2승강실린더(128)가 볼너트구동모터(123)의 보조 역할을 하면서 연장플레이트(127)를 상하로 이동시킬 수 있도록 배치된다.
즉, 승강플레이트(120)를 상하로 이동시킬 때, 제2승강실린더(128)가 하중상쇄역할을 하여 거의 부하없이 상하로 이동시킬 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 슬라이드베이스(141)는 모터(M)과 모터(M)의 회전축에 결합된 풀리(P1)와, 풀리(P1)에 회전가능하게 결합된 벨트(B)와, 벨트(B)에 결합된 풀리(P2)에 결합된 볼스크류(121)와 연결된다.
또한, 슬라이드베이스(141)는 측부프레임(113)에 슬라이딩 되어, 모터(M)가 회전하는 경우 슬라이드베이스(141)를 모터(M)의 회전방향에 따라 상하로 이동시킬 수 있다. 따라서, 모터(M)의 회전시 인쇄작업부(100) 전체를 상승시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 프린터의 승강플레이트(120)의 양측에는 상부지지플레이트(131)가 배치되고, 상부지지플레이트(131) 상부에는 정렬슬라이더(130)가 배치되며, 상부지지플레이트(131)에는 정렬슬라이더(130)를 이동시키는 정렬슬라이더실린더(133)가 배치되는 것이 바람직하다.
따라서 피씨비기판이 이송되는 경우 정렬슬라이더실린더(133)을 구동시켜 정렬슬라이더(130)를 이동시켜 피씨비기판을 정렬시킨다.
이때, 상부지지플레이트(131)의 내측에는 도 2에 도시된 바와 같이 피씨비기판을 이송시키는 이송벨트(135)가 배치될 수 있으며 이송벨트(135)는 도 2에 도시된 바와 같이 이송벨트구동모터(135a)의 구동축(135b)에 결합된 구동풀리(135c)에 의하여 회전하게 되며, 상부지지플레이트(131)의 내측면에는 복수개의 종동풀리(135d)가 설치되며, 구동풀리(135c)와 종동풀리(135d)에는 이송벨트(135)가 회전가능하게 배치된다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스크린 프린터의 인쇄부(200)는 프레임(110)에 이격하여 배치되는 한 쌍의 마스크 프레임(210)과, 마스크 프레임(210) 중 적어도 어느 일측 상부에 배치되는 제1볼스크류(211)와, 제1볼스크류(211)에 회전가능하게 결합되어 제1볼스크류(211)의 회전시 X축 방향으로 이동하는 제1스퀴지 프레임(220)과, 제1스퀴지 프레임(220)에 배치되는 제2볼스크류(221)와, 제2볼스크류(221)에 회전가능하게 결합되어 제2볼스크류(221)의 회전시 Y축 방향으로 이동하는 제2스퀴지 프레임(230)과, 제1스퀴지 프레임(220)에 결합되어 피씨비기판에 인쇄하는 스퀴지(240)를 포함할 수 있다.
따라서 제1볼스류(211)에는 도 4에 도시된 바와 같이 제1볼스크류구동모터(211a)가 결합되어 제1볼스크류구동모터(211a)가 회전하는 경우 제1볼스크류(211)를 회전시켜 제1볼스크류(211)에 결합된 제1스퀴지 프레임(220)을 X축 방향으로 이동시킬 수 있다.
이때, 제1스퀴지 프레임(220)에는 제2볼스크류(221)와 제2볼스크류구동모터(221a)가 배치되어 제2볼스크류(221)에 결합된 제2스퀴지 프레임(230)을 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
이때, 제1스퀴지 프레임(220)은 제1볼스크류(211)에 하나만 배치될 수도 있으나 도 4에 도시된 바와 같이 한쌍이 이격하여 배치될 수도 있다. 이때, 제2스퀴지 프레임은 한 쌍의 제1스퀴지 프레임 사이에 배치될 수도 있다.
또한, 상대운동을 하는 마스크 프레임(210)과 제1스퀴지 프레임(220) 사이와, 제1스퀴지 프레임(220)과 제2스퀴지 프레임(230) 사이에는 리니어모션가이드(LM)가 배치될 수도 있다.
한편, 도 5는 도 4의 주요부 평면도이며, 도 6은 도 5의 제2스퀴지 프레임 측단면도 및 평면도이다.
본 발명의 가장 핵심적인 구성은 제2스퀴지 프레임(230)의 상부에 스퀴지(240)가 회전될 수 있는 원통오목부(260)를 형성하고, 상기 스퀴지(240)가 원통오목부(260) 내에서 회전되는 구조를 형성하는 것이다.
상기 원통오목부(260)에는 중앙부에 관통공(261)이 형성되고, 내측 원주둘레를 따라서 복수개의 관통공(262, 264)이 형성된다.
그리고 상기 스퀴지(240)에는 4개의 나사공(244, 246)이 형성되며, 상기 나사공(244, 246)은 스퀴지(240)의 둘레에 형성되어 스퀴지(240)가 회전됨에 따라서 상기 관통공(262, 264)과 동일 수직선상에 위치될 수 있도록 형성된다.
또한, 볼트(270)가 별도로 구비되어 상기 스퀴지(240)가 회전되어 프린팅 위치에 위치된 경우에 관통공(262. 264)으로 인입되어 나사공(244.246)과 결합된다.
상기 스퀴지(240)의 하부에는 프린팅을 수행하는 프린팅 부분의 지지기둥(269)이 형성된다.
작업자는 스퀴지(240)를 필요한 만큼 회전시킨 뒤에 볼트(270)를 이용하여 스퀴지(240)를 고정시켜 프린팅을 수행할 수 있다.
스퀴지(240)가 회전되는 각도 간격은 상기 나사공(244, 246)과 관통공(262, 264)의 개수 및 간격을 조절하여 변화시킬 수 있다.
즉, 상기 관통공(262, 264)의 개수를 12개로 하고, 관통공(262, 264) 사이의 간격을 동일하게 하는 경우 30도의 간격이 형성되며, 나사공(244, 246) 사이의 간격을 30도로 하면 결과적으로 스퀴지(240)의 회전각도를 30도 간격으로 변화시킬 수 있다.
그리고 상기 나사공(244, 246) 사이의 간격을 15도로 하면 결과적으로 스퀴지(240)의 회전각도를 15도 간격으로 변화시킬 수 있다.
도 7은 도 6의 변형례를 나타내는 측단면도 및 평면도이다.
도 6의 변형례는 제2스퀴지 프레임(230)의 상부에 스퀴지(240-1)가 회전될 수 있는 원통오목부(260-1)를 형성하고, 상기 스퀴지(240-1)가 원통오목부(260-1) 내에서 회전되는 구조를 형성하는 것은 도 6의 경우와 동일하다.
다만, 상기 원통오목부(260-1)의 내측 원주둘레를 따라서 방사형 기어(262-1)가 형성되고, 스퀴지(240-1)에는 상기 방사형 기어(262-1)와 치합하는 구동 기어(249-1)와, 상기 구동 기어(249-1)를 구동시키는 모터(248-1)가 형성되는 것이 도 6의 구조와 차이이다.
상기 모터(248-1)에 의해 구동 기어(249-1)가 방사형 기어(262-1)를 따라 이동되면서 스퀴지(240-1)는 회전된다.
상기 모터(248-1)를 제어하는 제어부를 별도로 마련하여 스퀴지(240-1)의 회전각도를 조절함으로써 스퀴지(240-1)가 정확한 프린팅 위치에 위치되는 효과가 발생된다.
상기와 같이 본 발명은 스퀴지가 X 및 Y방향으로 이동되는 구조와 함께 다양한 방향으로 회전되면서 프린팅 작업을 실시할 수 있는 스크린 프린팅 장치를 제공하는 효과가 발생된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 인쇄작업부 110 : 프레임
120 : 승강플레이트 121 : 볼스크류
123 : 볼너트구동모터 123a : 볼스크류구동모터지지부
125 : 제1승강실린더 128 : 제2승강실린더
129 : 인쇄작업부지지플레이트 130 : 정렬슬라이더
131 : 상부지지플레이트 133 : 정렬슬라이더실린더
135 : 이송벨트 135a : 이송벨트구동모터
135b : 구동축 135c : 풀리
140 : 하부지지플레이트 141 : 슬라이드베이스
200 : 인쇄부 210 : 마스크 프레임
211 : 제1볼 스크류 211a : 제1볼스크류 구동모터
220 : 제1스퀴지 프레임 221 : 제2볼스크류
221a : 제2볼스크류 구동모터 230 : 제2스퀴지 프레임
LM : 리니어모션가이드

Claims (4)

  1. 프레임(110) 및 상기 프레임(110)의 일측에서 상하로 승강되는 승강플레이트(120)를 구비한 인쇄작업부(100)와
    상기 인쇄작업부(100) 상부에서 X축 및 Y축으로 이동하며 인쇄회로기판에 인쇄하는 인쇄부(200)를 포함하되,
    상기 인쇄부(200)는
    X축 방향으로 이동하는 제1스퀴지 프레임(220)과,
    Y축 방향으로 이동하는 제2스퀴지 프레임(230)과,
    상기 제2스퀴지 프레임(230)의 상부에 형성되는 원통오목부 및
    상기 원통오목부 내에서 회전되도록 형성되는 스퀴지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다방향 스크린 프린팅 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원통오목부(260)에는 복수개의 관통공(262, 264)이 형성되고,
    상기 스퀴지(240)에는 스퀴지(240)가 회전됨에 따라서 상기 관통공(262, 264)과 동일 수직선상에 위치될 수 있도록 나사공(244, 246)이 형성되며,
    상기 관통공(262, 264)으로 인입되어 나사공(244, 246)과 결합되는 볼트(270)가 형성되는 것을 특징으로 하는 다방향 스크린 프린팅 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 원통오목부(260-1)에 방사형 기어(262-1)가 형성되고,
    상기 스퀴지(240-1)에는 상기 방사형 기어(262-1)와 치합하는 구동 기어(249-1)와, 상기 구동 기어(249-1)를 구동시키는 모터(248-1)가 형성되는 것을 특징으로 하는 다방향 스크린 프린팅 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 인쇄부(200)는
    마스크 프레임(210) 상부에 배치되는 제1볼스크류(211)와,
    제1볼스크류(211)에 회전가능하게 결합되어 제1볼스크류(211)의 회전시 X축 방향으로 이동하는 제1스퀴지 프레임(220)과,
    제1스퀴지 프레임(220)에 배치되는 제2볼스크류(221)와,
    제2볼스크류(221)에 회전가능하게 결합되어 제2볼스크류(221)의 회전시 Y축 방향으로 이동하는 제2스퀴지 프레임(230)과,
    제1스퀴지 프레임(220)에 결합되어 피씨비기판에 인쇄하는 스퀴지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다방향 스크린 프린팅 장치.
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