KR101177564B1 - 가이드 핀 어레이 디바이스 및 이의 제조방법 - Google Patents

가이드 핀 어레이 디바이스 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

제1금속박판의 복수의 지점에 스프링수납구멍들을 형성되고 나머지 영역에는 행렬 형태로 배치된 다수의 핀구멍들이 형성된 핀구멍 어레이 금속박판을 복수 장 가공한 후, 이들을 상하로 적층하여 상기 다수의 핀구멍들의 층간 정렬을 이룬 상태로 접합하여 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체를 만든다. 제2금속박판을 사용하여, 다수의 핀들이 일렬을 이루면서 핀 기저부에서 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 총 두께보다 더 길게 돌출된 빗 형상(comb type)의 핀열부재를 한 세트 가공한다. 그 한 세트의 핀열부재에 마련된 전체 핀들을, 하나의 핀이 하나의 핀구멍에 삽입되는 방식으로, 전체 핀들 각각의 일부가 각 핀구멍 밖으로 소정 높이 돌출되게 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 전체 핀구멍들에 삽입한다. 그 상태에서, 기판으로 핀열부재 한 세트의 저부를 받쳐주면서 핀 기저부들이 샌드위치 되도록 기판을 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체와 결합한다. 이에 의해, 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 핀구멍들에 대한 핀열부재 한 세트의 핀들의 삽입 상태가 안정적으로 유지되게 가이드 핀 어레이 디바이스가 얻어진다.

Description

가이드 핀 어레이 디바이스 및 이의 제조방법 {Guide Pin Array Device and Method of Manufacturing the Same}
본 발명은 소형 칩 소자들의 외부전극 형성을 위해 사용하는 캐리어 플레이트의 칩 구멍 어레이에 삽입되어 있는 칩 소자들을 밀어 내어 그 칩 구멍 밖으로 이동하도록 안내하는 가이드 핀 어레이 디바이스와 이의 제조방법에 관한 것이다.
캐리어 플레이트(carrier plate) 장치는 초소형의 칩 소자들의 외부전극 형성을 효율적으로 대량으로 수행하기 위한 장치로서, 도 1에 예컨대 적층세라믹콘턴서의 외부전극 형성을 위해 사용되는 종래의 캐리어 플레이트 장치(100)의 전체적인 구성이 예시되어 있다. 캐리어 플레이트 장치(100)의 구성을 살펴보면, 캐리어 플레이트 장치(100)는 칩분산배열용 캐리어 플레이트(200a, 200b), 프레임(110), 가이드 핀 어레이 디바이스(130), 가이드 핀 지지부(120), 스프링(138), 그리고 칩홀딩용 캐리어 플레이트(150)를 포함한다. 프레임(110)은 직사각형 금속판에 8개의 가이드 핀 어레이 수납홈(112)이 마련된 구조이고, 그 수납홈(112)의 바닥에는 가이드 핀 어레이 지지부(120)가 배치된다.
가이드 핀 어레이 디바이스(130)는 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼 예컨대 가로x세로x두께가 77x61x9[mm] 크기의 직사각형 금속 기판(132)의 상면에 네 모서리 근처에 4개의 스프링 수납홈(136)이 마련되며, 그 상면의 나머지 영역에는 예컨대 가로 54열과 세로 27열의 행렬 배열로 된 다수의 가이드 핀(134)들의 어레이(135)가 마련되어 있다. 그 가이드 핀 어레이 디바이스(130)는 가이드 핀 어레이(135)가 위쪽을 향하도록 프레임(110)의 수납홈(112) 안에 수납되고, 4개의 스프링 수납홈(136) 안에는 각각 스프링(138)이 삽입된다. 칩분산배열용 캐리어 플레이트 (200a)와 (200b) 각각에는 4개의 칩구멍 어레이(225)들이 2x2 형태로 마련된다. 각 칩구멍 어레이(225)는 가이드 핀 어레이(135)에 대응하여 각 가이드 핀(134)의 위치마다 하나의 칩구멍(220)이 마련되어 전체적으로 가로 54열과 세로 27열의 배열로 된 다수의 칩구멍(220)들이 마련된다. 다만, 칩분산배열용 캐리어 플레이트 (200a)와 (200b)의 4개의 스프링 수납홈(136)에 대응하는 영역에는 칩구멍(220)이 굳이 형성될 필요가 없으므로 아무것도 마련되지 않은 원래 상태로 둔다. 이러한 칩분산배열용 캐리어 플레이트(200a, 200b)를 8개의 가이드 핀 어레이 디바이스(130) 위를 덮고 스프링(138)을 압축시키면서 프레임(110)의 상면에 예컨대 볼트(비도시)를 체결공(235)에 결합하여 고정시킨다. 결합 시, 정렬 핀(232)을 정렬용 구멍(230)에 끼움 결합한다. 이런 결합 상태에서, 가이드 핀(134)들의 상부 일부는 칩구멍(220)의 하부에 조금 삽입되어 있는 상태를 유지한다.
이와 같이 조립된 캐리어 플레이트 장치(100)에서, 칩들을 캐리어 플레이트(200a, 200b)의 상면에 올려놓은 뒤 진동을 가하여 칩들이 칩구멍(220)들 안으로 들어가게 하고, 그렇게 해서도 못 들어간 잔여 칩들은 붓이 부착된 수단으로 쓸어내면서 빈 칩구멍(220)들에 들어가도록 한다. 칩구멍(220) 안에 들어간 칩(50)들은 가이드 핀(134) 끝에 얹혀 있다. 이런 상태에서 칩홀딩용 캐리어플레이트(150)를 칩분산배열용 캐리어플레이트 (200a, 200b)의 상면에 안치한다(도 5 참조). 칩홀딩용 캐리어 플레이트(150)는 칩분산배열용 캐리어 플레이트(200a, 200b)의 칩구멍(220)들에 대응하는 다수의 칩홀딩구멍(152)들이 칩구멍 어레이(225)들과 동일한 레이아웃으로 마련되어 있고, 그 칩홀딩구멍(152)의 내벽에는 탄성마찰력이 큰 실리콘(160)이나 고무가 코팅되어 그 실리콘 등에 의해 칩홀딩 기능을 갖도록 만들어진 것이다. 칩홀딩용 캐리어플레이트(150)에 마련된 정렬용 구멍(154)을 정렬핀(232)에 삽입하면 그 칩홀딩구멍(152)들과 칩구멍(220)들 간의 정렬이 자동으로 이루어진다. 정렬이 이뤄진 상태에서 그 칩홀딩용 캐리어플레이트(150)를 칩분산배열용 캐리어플레이트(200a, 200b)와 탈착 가능하게 결합한다.
이런 상태에서 가이드 핀 어레이 디바이스(130)를 밑에서 위로 스프링(138)의 반발력을 이기는 힘을 가하면, 각 가이드핀(134)은 각 칩구멍(220) 안으로 더 깊게 진입하게 된다. 그 과정에서 각 가이드 핀(134)은 각 칩구멍(220)에 삽입되어 있던 칩들을 밖으로 밀어내어 칩홀딩용 캐리어플레이트(150)의 칩홀딩구멍(152) 안으로 삽입되도록 한다. 칩홀딩구멍(152)에 삽입된 칩(50)들은 칩홀딩구멍(152)의 내벽의 실리콘이나 고무의 큰 탄성마찰력에 의해 쉽게 밖으로 빠져나가지 못하고 붙잡힌 상태로 있다. 이때, 칩(50)은 그 높이가 칩홀딩용 캐리어플레이트(150)의 두께보다 커서 외부전극을 도금할 부분이 바깥으로 노출된다(도6 참조). 칩홀딩용 캐리어플레이트(150)를 은이나 팔라듐과 같은 도금용액(비도시) 표면에 평행하게 하여 살짝 담그면, 칩홀딩용 캐리어플레이트(150)에 붙잡혀 있는 칩(50) 전부에 대해 한꺼번에 은 등과 같은 도금물질을 코팅하여 외부전극을 만들 수 있다.
이러한 캐리어 플레이트 장치(100)를 구성함에 있어서, 종래의 가이드 핀 어레이 디바이스(130)는 가로x세로x높이가 예컨대 77.0x60.6x9.4[mm]인 금속판재의 상면을 고속가공기, 와이어커팅기, 또는 연마가공기로 가공하여 앞서 언급한 바와 같이 4개의 스프링 수납홈(136)과 54x27(단, 스프링 수납홈(136) 형성영역은 제외) 행렬 배열의 가이드 핀 어레이(135)를 만든다. 고속가공기를 이용한 가공은 재료인 금속판재의 준비와 그 금속판재의 열처리, 1차 면삭가공, 2차 형상가공을 통해 가이드 핀 어레이를 만든 다음 연마공정을 통해 다듬는 작업 순서로 가공을 진행한다. 와이어커팅기를 이용한 가공은 재료인 금속판재의 준비와 그것의 열처리를 한 후, 표면 연마가공을 거쳐 와이어로 커팅가공을 하여 핀 어레이를 만든다. 연마가공기를 이용한 가공은 재료인 금속판재의 준비와 그것의 열처리를 거쳐, 면 연마가공을 한 다음 형상 연마가공을 수행하여 가이드 핀 어레이를 만든다. 어떤 가공방법이든 금속판재를 통째로 가공하여 만들기 때문에 종래의 가이드 핀 어레이 디바이스(130)는 기판(132)과 가이드 핀 어레이(135)가 일체형 구조이다.
가이드 핀(134)은 상면의 크기(예컨대 0.15x0.5mm 정도의 크기임)가 칩분산배열용 캐리어플레이트(200a)에 마련되는 칩구멍(220)보다 작아 그 칩구멍(220)에 삽입될 수 있어야 하고, 가이드 핀(134)의 높이는 칩구멍(220)에 삽입되어 있는 칩을 밖으로 밀어내기에 충분한 크기(예컨대 2.4[mm])로 만든다. 만들어야 하는 가이드 핀(134)은 그 크기가 작고 좁은 영역에 많이 밀집된 형태로 만들어야 하기 때문에, 아무리 성능이 좋은 고속가공기나 와이어커팅기로 가공하더라도 가공시간이 길게 걸리고 제작단가가 비싸다. 한 개의 가이드 핀 어레이 디바이스(130)를 제작하는 데 최소한 하루 이상 걸리고 가공기의 성능에 따라서는 수 일이 소요되기도 한다. 고가의 가공장비를 오랜 시간동안 사용하기 때문에 개당 제작단가 또한 2012년 현재 60만원에 이를 정도로 고가이다. 하나의 캐리어 플레이트 장치(100)에 들어가는 가이드 핀 어레이 디바이스(130)가 모두 8개 이므로, 가이드 핀 어레이 디바이스(130) 비용만으로 480만 원가량이 소요된다.
또한, 가이드 핀 어레이(135)와 기판(132)이 일체형 구조라는 점에서, 사용 중에 일부 핀이 손상된 경우 그 손상된 핀을 대체할 수 있는 방법 없어서 해당 가이드 핀 어레이 디바이스 전체를 교체해야 하는 문제가 있다. 이 문제는 제작 과정에도 나타날 수 있는데, 금속판재로 가이드 핀 어레이(135)를 가공하는 도중에 실수로 일부 핀이 손상되는 경우 회복 불가능한 불량품이 되므로 그 때까지의 작업은 모두 무위로 돌아가게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 짧은 가공시간과 저렴한 제작단가로 제작할 수 있으며 제작 및 사용 중에 일부 핀이 손상된 경우 그 손상된 핀이 속한 핀 열만의 교체가 가능하여 제작 및 유지보수 비용을 낮출 수 있는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법과 그 제조방법으로 만든 가이드 핀 어레이 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 캐리어 플레이트의 구멍들에 수납되어 있는 전자소자들을 핀 어레이로 밀어 다른 곳으로 이동하도록 안내하는 가이드 핀 어레이 디바이스에 있어서, 복수의 소정 영역에 정렬용 구멍들이 마련되고 나머지 영역에 다수의 핀구멍들이 고르게 열 지어 배치된 형태로 마련된 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들이 상하로 적층되어 서로 접합되어 있고, 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들 중 적어도 위쪽 일부 층의 금속박판들 각각에는 복수 개의 스프링수납구멍들이 형성되어 있고, 상기 스프링수납구멍들과 상기 다수의 핀구멍들의 층간 정렬이 이루어져 있는 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체; 다수의 핀들이 핀 기저부에서 일렬로 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 총 두께보다 더 길게 연장된 빗 형상(comb type)의 핀열부재를 복수 개 포함하며, 상기 복수 개의 핀열부재에 마련된 전체 핀들이 각 핀구멍마다 하나씩 삽입되는 방식으로 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 전체 핀구멍에 삽입되어 각 핀구멍 밖으로 상기 핀이 소정 높이 돌출된 핀열부재 한 세트; 상기 핀열부재 한 세트의 저부를 받쳐주면서 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체와 결합하여, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀 기저부들을 자신과 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체 사이에 샌드위치 시킨 상태로, 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 핀구멍들에 대한 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀들의 삽입 상태를 안정적으로 유지해주는 기판; 및 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체와 상기 기판을 서로 결합시켜주는 결합수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스가 제공된다.
상기 핀구멍 어레이 금속박판과 상기 한 세트의 핀열부재는 스테인리스스틸 박판, 양백(구리, 니켈, 아연의 합금) 박판, 구리 박판, 알미늄 박판 중에서 선택된 어느 한 가지를 재료로 사용하여 만들어진 것이 바람직하다. 상기 결합수단은, 상기 기판에 마련된 볼트구멍을 관통하여 상기 정렬용 구멍들에 체결되는 복수 개의 볼트일 수 있다.
상기 가이드 핀 어레이 디바이스는, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀 기저부들 사이사이에 삽입되어 상기 핀 기저부들 간의 간격이 일정하게 유지되도록 지지해주는 간격유지부재를 더 구비할 수도 있다.
상기 핀열부재 한 세트를 구성하는 상기 핀열부재들 중에서, 상기 정렬용 구멍들과 상기 스프링 수납구멍들이 위치하지 않는 열에 삽입된 핀열부재들은 상기 핀들이 빠짐없이 등간격으로 배열되어 있고, 상기 정렬용 구멍들 또는 상기 스프링 수납구멍들이 위치하는 열에 삽입된 핀열부재들은 상기 정렬용 구멍들과 상기 스프링 수납구멍들에 대응하는 위치에는 상기 핀들이 없고 나머지 영역에만 상기 핀들이 등간격으로 배열되어 있다.
상기 기판은 상면에 상기 핀열부재 한 세트를 수납할 수 있는 수납홈이 마련되어 있으며, 상기 수납홈의 바닥에는 상기 핀열부재 한 세트의 각 핀열부재의 설치 라인을 따라 선형 홈들이 형성되어 있으며, 상기 핀열부재 한 세트의 각 핀열부재는 하부가 상기 선형 홈에 삽입되게 설치될 수도 있다.
상기 핀열부재의 두께는 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 핀구멍들의 최소 폭보다 작다.
상기 다수의 핀구멍들은 가로방향과 세로방향으로 각각 복수의 열을 이루어 행렬 형태로 배치된 것이 바람직하다.
상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체는 순수 확산접합법, 첨가제를 이용한 확산접합법, 그리고 금속용 접착제를 이용한 접합법 중 어느 한 가지를 사용하여 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 접합할 수 있다.
상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체가 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들 중 일부의 제1 핀구멍 어레이 금속박판(두께가 t1)들과 나머지의 제2 핀구멍 어레이 금속박판(두께가 t2이고, t2 > t1임)들이 각각 위와 아래에 배치된 구성을 가지며, 상기 제1 핀구멍 어레이 금속박판들에 형성된 제1 핀구멍들이 상기 제2 핀구멍 어레이 금속박판들에 형성된 제2 핀구멍들에 비해 크기(구멍의 최소 폭 기준)가 작아서 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 다수의 핀구멍들의 모양은 하부가 상부보다 더 넓은 것일 수 있다. 이 경우, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀들은 핀 하부가 핀 상부 보다 폭이 더 넓어 스텝이 형성된 모양을 가지며, 상기 핀 상부는 상기 제1 핀구멍에 삽입되어 상부 일부가 밖으로 돌출되며, 상기 핀 하부는 상기 제2 핀구멍에 삽입되어 더 이상 나아가지 못하도록 해주는 스토퍼 역할을 한다.
상기 정렬용 구멍들은 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 상하로 적층하여 접합할 때 상기 다수의 핀구멍들의 층간 정렬을 맞추는 데 이용되고, 조립 시에는 상기 기판과 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체 간의 볼트결합을 이루기 위한 볼트체결공으로 사용된다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 캐리어 플레이트의 구멍들에 수납되어 있는 전자소자들을 핀 어레이로 밀어 다른 곳으로 이동하도록 안내하는 가이드 핀 어레이 디바이스를 제조하는 방법에 있어서, 제1금속박판을 재료로 사용하여 복수의 소정 영역에 정렬용 구멍들을 형성하고 나머지 영역에는 고르게 열 지어 배치된 다수의 핀구멍들을 형성하여 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판을 마련하되, 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들 중 적어도 일부는 복수의 소정 영역에 스프링수납구멍들을 더 형성하는 제1단계; 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 상하로 적층하되 상기 스프링수납구멍들이 더 형성된 적어도 일부의 핀구멍 어레이 금속박판들은 위쪽에 배치되게 하여 상기 다수의 핀구멍들의 층간 정렬을 이룬 상태로 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 접합하여 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체를 형성하는 제2단계; 제2금속박판을 재료로 사용하여, 다수의 핀들이 일렬을 이루면서 핀 기저부에서 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 총 두께보다 더 길게 돌출된 빗 형(comb type) 핀열부재를 한 세트 가공하는 제3 단계; 상기 핀열부재 한 세트에 마련된 전체 핀들을 각 핀 구멍마다 하나씩 삽입하는 방식으로 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 핀구멍들 전체에 삽입하여 상기 핀들의 상부 일부가 각 핀구멍 밖으로 소정 높이 돌출되도록 하는 제4단계; 및 기판으로 상기 핀열부재 한 세트의 저부를 받쳐주면서 상기 기판을 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체와 결합하여, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀 기저부들을 상기 기판과 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체 사이에 샌드위치 시킨 상태로, 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 핀구멍들에 대한 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀들의 삽입 상태를 안정적으로 유지되게 하는 제5단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법이 제공된다.
상기 제1단계에서의 상기 핀구멍 어레이 금속박판의 가공은 상기 제1금속박판을 에칭법, 와이어커팅법, 레이저절단법, 금형을 이용한 프레스절단법, 가공기를 이용한 커팅법 중 적어도 어느 한 가지로 가공하여 마련할 수 있다. 상기 제3단계에서 상기 핀열부재 한 세트는 상기 제2금속박판을 에칭법, 와이어커팅법, 레이저절단법, 금형을 이용한 프레스절단법, 가공기를 이용한 커팅법 중 적어도 어느 한 가지로 가공하여 마련할 수 있다.
상기 제2단계에서 수행하는 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들의 접합은 순수 확산접합법, 첨가제를 이용한 확산접합법, 그리고 금속용 접착제를 이용한 접합법 중 어느 한 가지를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다.
에칭공정으로 제작하는 경우 한 개의 가이드 핀 어레이 디바이스를 제작하는 데 걸리는 시간은 종래의 가공방법에 비해 훨씬 짧아 제작기간이 크게 단축된다. 에칭공정으로 하루에 10시간 작업을 통해 금속박판을 대략 300장(1장당 10개 정도의 가이드 핀 어레이 제작용 금속박판(310)을 만들 수 있음)을 가공할 수 있으므로 대략 3,000장의 금속박판(310)을 가공할 수 있다. 하나의 가이드 핀 어레이 디바이스(400)를 만드는데 금속박판(310)을 대략 12장정도 사용하므로 하루에 250개의 가이드 핀 어레이 디바이스를 만들 수 있는 금속박판(310)을 만들 수 있다는 계산이 나온다. 핀열부재 제작에도 비슷한 시간이 걸린다고 보고, 또한 이들을 조립하는 데 별도의 시간이 소요되는 것을 감안하더라도, 종래의 가공방법들에 비해서는 엄청나게 높은 생산성을 얻을 수 있음을 충분히 예상할 수 있다.
또한, 에칭공정은 타 가공법에 비해 제작비용이 훨씬 저렴하게 든다.
이러한 효과들 때문에, 본 발명이 제안하는 에칭가공법으로 조립형 가이드 핀 어레이 디바이스를 제작하는 경우, 고속가공기를 이용하여 일체형 가이드 핀 어레이 디바이스를 제작하는 것에 비해 제작단가를 거의 1/4~ 1/8 수준으로 내릴 수 있어 매우 경제적이다.
또한, 본 발명에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스는 조립형 구조이므로, 그것의 제작과정이나 사용 중에 일부 핀에 손상이 생기더라도 해당 핀이 속한 핀열부재만 교체하면 되므로 제조 불량에 따른 손해의 위험과 사용에 따른 유지보수의 비용을 크게 낮출 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 일체형 가이드 핀 어레이 디바이스를 채용한 캐리어 플레이트 장치의 전체 구성을 도시한 분해사시도이다.
도 2는 종래의 일체형 가이드 핀 어레이 디바이스의 사시도이고,
도 3은 도 2의 절단선 A-A를 따라서 본 단면도이고,
도 4는 도 2의 절단선 B-B를 따라서 본 단면도이고,
도 5와 도 6은 칩분산배열용 캐리어 플레이트의 칩구멍에 칩들이 삽입되어 있는 상태와, 그 칩들을 가이드 핀 어레이 디바이스를 이용하여 칩홀딩용 캐리어플레이트의 칩홀딩구멍 안으로 밀어올린 상태를 각각 확대하여 도시하고,
도 7 내지 도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스의 구성과 그것을 제작하는 공정을 설명하기 위한 도면들로서 구체적으로,
도 7은 금속박판에 핀구멍 및 스프링수납구멍의 패턴이 형성된 마스킹 필름을 입혀 에칭 공정으로 핀구멍 어레이 금속박판을 제작하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 도 7의 절단선 C-C를 따라서 본 단면도이고, 도 9는 에칭 공정으로 가공된 핀구멍 어레이 금속박판의 사시도이며,
도 10은 금속박판에 빗형(comb type) 핀열 패턴이 형성된 마스킹 필름을 입혀 에칭 공정으로 빗형 핀열부재를 만드는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 이 방법으로 제작된 하나의 핀열부재의 모양을 도시한 사시도이고,
도 12는 본 발명에 따른 조립형 가이드 핀 어레이 디바이스의 분해사시도이고,
도 13은 본 발명에 따른 조립형 가이드 핀 어레이 디바이스의 조립상태도이고, 도 14는 도 13의 절단선 D-D를 따라서 본 단면도이다.
도 15 내지 도 21은 제2 실시예에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(500)의 구성과 제작 공정을 설명하기 위한 도면들로서, 구체적으로
도 15와 16은 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체의 상부와 하부를 구성하는 핀구멍 어레이 금속박판을 각각 도시하며,
도 17은 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체에 결합되는 빗형 핀열부재의 형상을 도시하며,
도 18은 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체와 결합하는 기판을 도시하며,
도 19는 제2 실시예에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(500)의 분해사시도이고,
도 20는 제2 실시예에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(500)의 조립도이며,
도 21은 도 20의 절단선 E-E에서 본 단면도이다.
이하에서는 본 발명에 관해 첨부한 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
1. 제1 실시예
(1) 필요한 부품의 준비
본 발명에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(400)는 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체(350), 빗형 핀열부재(360), 그리고 기판(370)을 조립하여 구성된다. 가이드 핀 어레이 디바이스(400)의 조립을 위해 각 부품을 준비한다.
핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체(350)는 두께(예컨대 1.5mm 정도)가 얇은 복수 장(대략 4~12장 정도)의 핀구멍 어레이 금속박판(300)을 상하로 적층하여 접합한 것이다(도 12 참조). 핀구멍 어레이 금속박판(300)은 다음과 같은 공정을 거쳐 만들어진다. 먼저, 만들고자 하는 가이드 핀 어레이 디바이스와 같은 평면 크기를 갖는 얇은 금속박판(예컨대 스테인리스스틸(STS: stainless steel) 박판, 양백(구리, 니켈, 아연의 합금) 박판, 구리박판, 알미늄 박판 등을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하기로는 스테인리스스틸 박판임)(310)을 복수 장 준비한다. 그 준비된 금속 박판(310)에 예컨대 4개의 스프링수납구멍(314f), 예컨대 4개의 정렬 및 볼트체결용 구멍(316f), 그리고 54x27 행렬 형태의 핀구멍(310f) 어레이(단, 스프링수납구멍(314f) 영역은 제외)가 형성된 마스킹 필름(305)을 입힌 다음 에칭용액을 가한다(도 7과 도 8 참조). 마스킹 필름(305)은 감광성 수지(PR: photoresist)가 도포된 필름에 예컨대 사진 공정으로 원하는 구멍 패턴을 형성하여 만들 수 있다. 에칭용액으로는 예컨대 염화 제이철 수용액을 사용할 수 있다.
도시된 핀구멍(310f)은 직사각형 모양(가로가 d1이고 세로가 w1)이지만, 이는 예시적인 것이고 원형, 타원형, 십자형 등과 같은 다른 모양일 수도 있다. 충분한 시간이 경과하면, 도 9에 도시된 것처럼 마스킹 필름(305)에 형성된 구멍 패턴대로 금속박판(310)에 스프링수납구멍(314), 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)과 핀구멍(312) 어레이가 형성된다.
이런 공정을 통해 얻어진 핀구멍 어레이 금속박판(300)을 복수 장(예: 4-12 장) 마련한 다음, 그 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판(300)들을 상하로 적층하고 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)에 정렬핀(비도시)을 삽입하면 그 금속박판(300)들 간에 핀구멍(310) 어레이가 자동으로 정렬된다. 그와 같은 정렬 상태에서, 소정의 접합방법을 사용하여 접합함으로써 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체(350)가 얻어진다. 핀구멍 어레이 금속박판(300)들을 접합하는 방법으로 순수 확산접합법, 첨가제를 이용한 확산접합법, 그리고 금속용 접착제를 이용한 접합법을 사용할 수 있다.
순수 확산접합법을 이용한 접합방법은 순수하게 이물질 없이 모재인 핀구멍 어레이 금속박판(300)들 간의 직접 접합을 이루도록 하는 기술이다. 핀구멍(310) 어레이가 정렬된 복수 장의 적층 핀구멍 어레이 금속박판(300)을 진공챔버(비도시) 내에서 0.01mm 이하의 평탄도를 갖는 상부 및 하부 세라믹지그(비도시) 사이에 위치시킨다. 그 상태에서 압축프레스(비도시)로 상부 세라믹지그를 고압(예컨대 50,0800kgf)의 힘으로 누른 상태에서, 고온(대략 700-1,100℃의 온도)에서 진공 상태로 20-30 시간 정도 가열한 다음, 자연냉각방식으로 냉각한다. 이 순수 확산접합법으로 접합된 핀구멍 어레이 금속박판(300)들의 접합경계면은 그 접합된 금속박판(300)들 간에 원자레벨에서 결합을 이루어 접합력이 매우 강한 단일체의 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체(350)를 구성한다.
연성 접합 촉매제를 이용한 확산접합법은 핀구멍 어레이 금속박판(300)들 간의 접합 표면에 금속박판(300)보다 연성인 접합 촉매제( 금, 은, 구리, 니켈, 아연 등)를 도포하거나 전해 도금으로 부가한 다음, 순수 확산접합법과 마찬가지로 핀구멍(310) 어레이가 정렬된 복수 장의 적층 핀구멍 어레이 금속박판(300)을 진공챔버 내에서 소정의 온도(대략 150-250℃)와 압력(500-800kgf)을 가한 상태로 소정 시간( 대략 6-14 시간) 유지하는 방법이다. 이 방법으로 결합된 핀구멍 어레이 금속박판(300)들은 그들의 경계면에 존재하는 접합 촉매제층을 매개로 하여 결합된다. 그 촉매제는 금속 박판의 모재보다 연성이므로 금속 박판들의 접합 상태는 순수 확산접합보다는 인장강도가 상대적으로 약하나, 본 발명의 목적을 달성하는 데는 전혀 문제가 없다.
끝으로, 금속접합용 접착제를 이용한 접합법은 핀구멍 어레이 금속박판(300)의 표면에 실크스크린 인쇄방법으로 금속접합용 프라이머(접착제)를 도포한 후, 가열 프레스(hot press)로 대략 100-200℃ 정도의 열을 가하면서 대략 5-10분 정도 대략 1,000-1,500kgf 이상의 압력을 가하여 접합하는 방법이다. 가건조되어 고체화되어 있던 접착제가 녹아 액체화되기 시작하면서 핀구멍 어레이 금속박판(300)들 사이에서 융착되고, 그 상태에서 건조하면 그 접착제가 다시 고체화되어 그 금속박판(300)들의 접합이 이루어진다. 이 접착제를 이용한 접합법은 위의 두 방법에 비해 접합력이 상대적으로 떨어지므로, 예컨대 볼트결합법과 병행할 수도 있다.
위에서는 핀구멍 어레이 금속박판(300)을 에칭공정으로 제작하는 것으로 설명하였지만, 예컨대 와이어커팅기로 금속박판을 가공하는 방법, 금속박판에 레이저를 쏘아 구멍을 뚫는 레이저 가공방법, 금형을 제작하고 그것을 이용하여 금속박판을 프레스로 가공하는 방법, 구멍을 뚫는 기능을 가진 고속가공기로 가공하는 방법, 그 밖에 방전가공방법 등과 같은 다른 가공방법으로도 만들 수 있음은 물론이다. 가공비용, 가공시간, 작업 정밀도 등을 고려할 때 에칭공정을 이용한 가공방법이 가장 바람직하다.
핀구멍 어레이 금속박판(300)은 요구되는 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체(350)의 두께와 접합하는 금속박판(300)의 장수 등을 고려하여 그 두께를 적절히 결정하면 된다. 또한, 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)를 구성함에 있어서, 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체(350)의 두께는 가이드 핀 어레이 디바이스(400)의 전체 두께의 대략 1/3~2/3 정도인 것이 바람직하며, 적층 수는 재료로 사용하는 금속박판(330)의 두께와 관련하여 정하면 될 것이다.
또한, 예컨대 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체(350)를 구성하는 전체 핀구멍 어레이 금속박판(300)들의 핀구멍(312)의 크기를 층수에 상관없이 균일하게 만들 수도 있지만, 경우에 따라서는(예컨대, 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 핀구멍(312)의 크기가 큰 경우) 하부의 일부 층의 핀구멍 어레이 금속박판(300)의 핀구멍(312)은 상부의 나머지 층의 핀구멍 어레이 금속박판(300)의 핀구멍(312)보다 더 작게 만들 수도 있다. 그 경우, 하부의 일부 층의 핀구멍 어레이 금속박판(300)의 핀구멍(312)의 크기는 후술할 핀열부재(360)의 핀(366)이 겨우 삽입될 수 있는 정도로 핀(366)의 단면 크기와 거의 같게 만들면 바람직하다.
다음으로, 빗형 핀열부재(360)를 준비한다. 빗형 핀열부재(360)는 도 11에 도시된 것처럼 소정 두께(t2)의 금속박판(예컨대 스테인리스스틸(STS: stainless steel) 박판, 양백(구리, 니켈, 아연의 합금) 박판, 구리박판, 알미늄 박판 등을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하기로는 스테인리스스틸 박판임)을 재료로 사용하여 핀 기저부(364) 위에서 소정 높이(h1)로 돌출된 다수의 핀(366)들이 일렬로 정렬된 형상으로 만든다. 빗형 핀열부재(360)은 에칭, 와이어커팅, 레이저가공, 금형을 이용한 프레스가공, 가공기를 이용한 절단가공 등과 같은 다양한 가공방법으로 만들 수 있다. 이하에서는 가장 경제적이며 효율적인 에칭공정으로 만드는 경우를 예로 하여 설명한다.
핀구멍(312)의 가로 폭(d1)보다 두껍지 않은 두께(t1)의 금속박판(330)을 준비한다. 핀구멍 어레이 금속박판(300)에 대한 빗형 핀열부재(360)의 조립작업이 간편해질 수 있도록 하기 위해서는, 이 금속박판(330)의 세로 폭(또는 가로 폭) 사이즈를 핀구멍 어레이 금속박판(300)의 핀구멍(312) 어레이의 세로 폭(또는 가로 폭) 사이즈와 동일하게 하는 것이 바람직하다(물론, 금속박판(330)의 세로 폭(또는 가로 폭) 사이즈를 핀구멍 어레이 금속박판(300)의 핀구멍(312) 어레이의 세로 폭(또는 가로 폭) 사이즈보다 작거나 크게 만들 수도 있지만, 그 경우 조립 공수나 가공공수가 늘어남).
또한, 빗형 핀열 패턴의 구멍이 형성된 마스킹 필름(340)을 준비한다. 마스킹 필름(340)에 빗형 핀열 패턴의 구멍을 형성함에 있어서, 핀(366)의 높이(h1)는 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)로부터 요구되는 돌출 높이(이 돌출 높이는 캐리어 플레이트(200a, 200b)의 칩구멍(220)에 삽입된 칩(50)을 그 칩구멍(220) 밖으로 밀어낼 수 있어야 하므로, 캐리어 플레이트(200a, 200b)의 두께보다 작지 않는 것이 바람직함)와 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 두께를 합한 값을 가지며, 핀(366)의 폭(w2)은 핀구멍(312)의 폭(w1)보다 크지 않도록 한다.
그리고 도 10에 도시된 것과 같이, 준비된 금속박판(330)의 양면에 준비된 마스킹 필름(340)을 입힌 다음, 에칭용액을 가한다. 충분한 시간이 경과하면, 마스킹 필름(340)이 도포된 부분 이외의 부분은 부식되어 없어지고 마스킹 필름(340)이 도포된 부분 즉, 도 11과 같은 빗형 핀열부재(360)가 다수 개 얻어진다.
빗형 핀열부재(360)는 각 세로 열(R1, R2, ..., R54)에 스프링 수납구멍(314)이나 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)이 없는 세로 열과 있는 세로 열에 위치시키는 두 가지 종류를 만든다. 각 빗형 핀열부재(360)의 핀(366)의 개수는 각 세로 열(R1, R2, ..., R54)의 핀구멍(312) 개수와 동일하게 만드는 것이 바람직하다. 즉, 스프링 수납구멍(314)과 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)이 위치하지 않는 세로 열에 삽입할 핀열부재(360)는 핀(366)의 개수가 27개가 되어야 하고, 스프링 수납구멍(314) 및/또는 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)이 위치한 세로 열에 삽입할 핀열부재(360)는 그 스프링 수납구멍(314) 및/또는 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)에 대응하는 위치에는 핀(366)이 없는 빈 영역으로 남겨두고 나머지 위치에만 핀(366)을 마련한다.하나의 가이드 핀 어레이 디바이스(400)를 만드는 데 필요한 한 세트의 빗형 핀열부재(360)의 개수는 그 세로 열의 총 개수(예: 54개) 만큼이다.
만약, 핀구멍(312)의 가로 폭(d1)이 금속박판(330)의 두께(t1)의 2배 이상인 정도로 큰 경우, 복수 개(예컨대 2개)의 빗형 핀열부재(360)를 접합하여 핀(366)의 두께를 늘린 핀열부재 접합체를 한 세트 준비하여 사용할 수도 있을 것이다.
기판(370)은 한 세트의 빗형 핀열부재(360)를 받쳐주면서 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)와 결합하여 전체 구성요소들을 일체로 결합시켜주는 역할을 한다. 기판(370)은 핀구멍 어레이 금속박판(300)과 같은 모양의 너비를 갖는 금속판재에 4개의 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)에 대응하는 위치에 4개의 볼트구멍(374)을 형성하여 만든다. 한 세트의 핀열부재(360s)를 안정적으로 받쳐주기 위해 그 금속판재의 상면에 핀열부재 수납홈(372)을 더 마련할 수도 있다. 핀열부재 수납홈(372)은 한 세트의 빗형 핀열부재(360s)를 수납할 수 있는 넓이로 만들고, 핀열부재 수납홈(372)의 깊이는 대략 빗형 핀열부재(360)의 핀 기저부(364)의 높이와 같게 한다.
아울러, 기판(370)과 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 결합수단으로서, 볼트구멍(374)에 체결할 볼트(376)도 준비한다. 이 볼트(376)들은 기판(370)의 볼트구멍(374)을 관통하여 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)에 마련된 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)에 체결된다. 이 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)은 앞서 설명한 것처럼 모든 층의 핀구멍 어레이 금속박판(300)에 형성하거나 또는 하부 몇 개 층에 위치할 핀구멍 어레이 금속박판(300)에만 형성할 수도 있을 것이다.
핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)와 기판(370)의 결합수단으로 볼트(376) 대신 다음과 같은 결합수단을 마련할 수도 있을 것이다. 즉, 기판(370)의 측벽을 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)까지 수납할 수 있을 정도로 높게 하고, 그 측벽에 탄성부재에 의해 지지되는 걸림부재를 마련하고, 그 걸림부재에 대응하는 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 측벽에는 걸림홈을 마련한다. 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)를 기판(370)의 수납홈(372) 안으로 밀어 넣으면, 걸림부재가 후퇴하였다가 걸림홈을 만나면서 다시 전진하여 그 걸림홈과 맞물린다. 이에 의해 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)와 기판(370)이 결합될 수도 있다.
빗형 핀열부재(360)들의 위치 고정을 위해, 기판(370)의 핀열부재 수납홈(372)의 바닥에 한 세트의 빗형 핀열부재(360s)의 개수만큼의 고정홈(비도시)을 더 마련할 수도 있다. 즉, 한 세트의 빗형 핀열부재(360s)의 설치 위치를 따라 선형 홈을 54줄 형성하고, 그 선형 홈에 각 핀열부재(360)의 기저부(364)의 하부가 삽입되게 설치하면 될 것이다.
(2) 준비된 부품들의 조립을 통한 가이드 핀 디바이스(400)의 완성
도 12는 가이드 핀 디바이스(400)의 조립방법을 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 13과 14는 조립된 가이드 핀 디바이스(400)의 사시도 및 절단선 D-D에서 본 단면도이다.
준비된 한 세트의 빗형 핀열부재(360s)를 준비된 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 각 세로 열(R1, R2, ..., R54)의 핀구멍(312)에 하나씩 밑에서부터 끼운다. 예를 들어, 첫 번째 빗형 핀열부재(360)의 24개의 핀(366)을 맨 첫 번째 세로 열(R1)의 24개의 핀구멍(312)에 밑에서 위로 삽입하는 방식으로 끼운다. 스프링 수납구멍(314)과 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)이 위치하는 세로 열은 그에 맞게 제작된 핀열부재(360)를 삽입한다.
이런 방식으로 한 세트의 빗형 핀열부재(360s) 모두를 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 핀구멍(312) 어레이에 삽입하면, 하나의 핀(366)이 하나의 핀구멍(312)에 삽입되어 각 핀구멍(312) 밖으로 소정 높이 돌출된다. 이런 상태에서, 준비된 기판(370)으로 한 세트의 빗형 핀열부재(360s)의 저부를 받쳐주면서 그들의 핀 기저부(364)들이 기판(370)의 수납홈(372) 바닥과 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 저면 사이에 샌드위치 되도록 한 다음, 기판(370)에 마련된 볼트구멍(374)에 볼트(376)를 삽입하여 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)에 마련된 정렬 및 볼트체결용 구멍(314)에 체결한다. 볼트(376)들이 기판(370)과 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)을 조여 주므로, 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 핀구멍(312)들에 대한 한 세트의 빗형 핀열부재(360s)의 핀(366)들의 삽입 상태는 안정적으로 유지될 수 있다.
핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)에 삽입된 한 세트의 빗형 핀열부재(360s)는 그들 사이사이에 세로방향으로 빈 공간이 생긴다. 그 빈 공간마다 인접하는 빗형 핀열부재(360)의 간격을 일정하게 유지하도록 지지해주는 간격유지부재(비도시)를 더 부가할 수도 있다.
이렇게 조립하여 얻어진 제1 실시예에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(400)가 도 13에 도시되어 있다. 가이드 핀 어레이 디바이스(400)의 측면은 아래쪽 일부는 기판(370)의 측면이 차지하고 나머지 위쪽 일부는 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 측면이 차지한다. 그리고 한 세트의 빗형 핀열부재(360s)의 핀(366)들이 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(350)의 핀구멍(312) 밖으로 돌출되어 54x27 행렬의 형태(단, 스프링 수납홈(314)과 정렬 및 볼트체결용 구멍(316) 영역을 제외함)로 배치되어 있다.
2. 제2 실시예
도 15 내지 도 21은 제2 실시예에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(500)의 구성과 제작 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)는 예컨대 12장의 핀구멍 어레이 금속박판을 접합한 것으로, 예컨대 상부와 하부가 각각 6장의 금속박판(510s)과 6장의 금속박판(520s)으로 구성된다. 상부와 하부에 위치하는 금속박판들은 핀구멍의 크기, 스프링 수납구멍과 정렬 및 볼트체결용 구멍의 레이아웃 등에서 차이가 있다.
구체적으로, 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)의 상부를 구성하는핀구멍 어레이 금속박판(510)이 도 15에 도시된다. 그 상부 금속박판(510)에는 가로x세로가 NxM 크기의 행렬형태로 배치된 핀구멍(512)들이 형성되어 있다. 또한 금속박판(510)에는 4개의 스프링 수납구멍(518)이 직사각형의 배치로 형성되어 있으며, 각 스프링 수납구멍(518) 옆과 금속박판(510)의 중심에는 정렬 및 볼트체결용 구멍(516)들이 형성되어 있다. 상부 및 하부 금속박판(510, 520)들의 층간 정렬용으로 이용되는 구멍과 볼트 체결용 구멍을 별도로 만들 수도 있을 것이다. 스프링 수납구멍(518)과 정렬 및 볼트체결용 구멍(516)들이 형성된 영역(518)에는 당연히 핀구멍(512)이 형성되어 있지 않다. 도시된 핀구멍(512)의 모양은 직사각형이나, 다른 모양(예컨대, 정사각형, 원형, 타원형, 십자형 등)으로 형성될 수도 있음은 물론이다. 이렇게 핀구멍(512), 스프링 수납구멍(514), 그리고 정렬 및 볼트체결용 구멍(516)들이 형성된 상부 금속박판(510)을 예컨대 6장 마련한다.
도 16은 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)의 하부를 구성하는 핀구멍 어레이 금속박판(520)을 도시한다. 이 하부 금속박판(520)에도 핀구멍(520)들이 형성된다. 그 하부 금속박판(520)의 핀구멍(522)들은 상부 금속박판(510)의 핀구멍(512)들의 레이아웃과 동일하게 NxM (여기서 N과 M의 값은 임의의 자연수이나 통상적으로는 N과 M은 20~70의 범위 내의 값을 가짐)은 의 행렬 형태의 레이아웃으로 형성되지만, 상부 핀구멍(522)의 크기는 하부 핀구멍(512)의 크기 보다 더 크게 형성된다. 하부 금속박판(520)에는 상부 금속박판(510)의 영역(518)에 대응되는 영역(528)에 정렬 및 볼트체결용 구멍(516)들만 형성하고 스프링 수납구멍은 형성하지 않고 원상태로 남겨둔다. 따라서 영역(528)은 스프링(비도시)에 대한 받침 역할을 한다. 이렇게 핀구멍(522)들과 정렬 및 볼트체결용 구멍(516)들이 형성된 하부 금속박판(520)도 예컨대 6장 마련한다.
이와 같은 상부 금속박판(510)과 하부 금속박판(520)의 가공방법은 제1 실시예와 같다.
핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)를 구성함에 있어서, 접합하는 금속박판의 개수가 많을수록 핀구멍들의 정렬을 정확하게 맞추어 접합하기가 어려우므로, 가능하면 접합하는 금속박판의 개수를 줄이는 것이 바람직하다. 이를 위한 한 가지 방안으로 하부 금속박판(520)을 두꺼운 금속판재를 사용하여 만들 수 있다. 본 실시예에서는 예컨대 하부 금속박판(520)의 두께(예: 0.5mm)를 상부 금속박판(510)의 두께(예: 0.15mm)보다 3.3배 더 두꺼운 것을 사용한다. 그런데 금속판재에 구멍을 가공하는 데는 가공한계(금속박판에 구멍을 형성함에 있어서 그 금속박판의 두께보다 작은 사이즈의 구멍은 가공하기가 매우 어렵다는 한계)가 있다. 이 가공한계를 고려하여, 하부 금속박판(520)은 상부 금속박판(510)에 비해 더 큰 사이즈의 핀구멍을 형성할 필요가 있다. 예컨대 상부 금속박판(510)의 두께가 0.15mm이고 하부 금속박판(520)의 두께가 0.5mm인 경우, 가공할 수 있는 핀구멍의 최소폭은 상부 금속박판(510)의 경우는 0.15mm이고, 하부 금속박판(520)의 경우는 0.5mm가 된다. 이런 가공한계를 고려하여, 상부 금속박판(510)에 형성할 핀구멍(512)은 작게 만드는 반면, 하부 금속박판(520)에 형성하는 핀구멍(522)은 크게 만든다.
이렇게 준비된 한 세트(예: 6장)의 적층 상부 금속박판(510s) 아래에 한 세트(예: 6장)의 적층 하부 금속박판(520s)을 위치시키고 정렬핀(비도시)을 정렬 및 볼트체결용 구멍(516)에 삽입하여 핀구멍(512, 522)들의 정렬을 맞춘다. 정렬이 맞춰진 상태에서, 제1 실시예에서 설명한 방법을 사용하여 접합한다. 이에 의해 상부 금속박판 세트(510s)와 하부 금속박판 세트(520s)가 상하로 접합된 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)가 얻어진다. 이 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)의 핀구멍(512, 522)은 하부가 상부보다 더 큰, 중간에 스텝이 형성된 모양이다.
이와는 별도로, 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)에 결합할 한 세트의 빗형 핀열부재(560s)도 만든다. 한 세트의 빗형 핀열부재(560s) 역시 금속박판(540)을 재료로 사용하여 제1 실시예서 언급한 방법들 중 어느 한 가지로 만들 수 있다. 예컨대 도 17에 도시된 것처럼 스프링 수납구멍(314)이나 정렬 및 볼트체결용 구멍(316)이 없는 세로 열(또는 가로열)과 있는 세로 열(또는 가로 열)에 위치시키는 두 가지 종류(560a, 560b)를 만든다. 재료로 사용하는 금속박판(540)의 두께의 크기는 상부 금속박판(510)에 형성하는 핀구멍(512)의 좁은 폭보다 작아야 함은 물론이다. 여기서, 스프링 수납구멍(514)과 정렬 및 볼트체결용 구멍(516)이 형성되는 영역에 대응하는 구간(568)에는 핀(564, 566)을 형성하지 않는다. 핀열부재(560a, 560b)는 기저부(562)에 등간격으로 핀(564, 566)들이 배치된 빗형 핀열부재로 만들되, 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)의 핀구멍(512, 522)에 대응되도록 핀 하부(564)가 핀 상부(566)보다 폭이 더 넓어 스텝이 형성된 모양으로 만든다.
기판(530)도 준비한다. 이 기판(530)은 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)의 핀구멍(512, 522)들에 삽입된 핀열부재(560a, 560b)들이 샌드위치 되도록 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)와 결합한다. 기판(530)은 상부 및 하부 금속박판(510, 520)에 비해 상대적으로 두께가 더 두꺼운 금속판재를 모재로 하여 만들 수 있다. 그 기판(530)에는 볼트체결용 구멍(532)이 형성된다.
결합수단으로서 5개의 볼트(576)도 준비한다.
이러한 부품들이 모두 준비되면, 제1 실시예와 같은 방식으로 조립하여 가이드 핀 어레이 디바이스(500)를 완성한다. 즉, 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)의 핀구멍(512, 522)들의 각 세로 열 (또는 가로 열)에 한 세트의 빗형 핀열부재(560s)를 하나씩 차례대로 핀 하부(564)가 핀구멍(522)에 삽입되고 핀 상부(566)의 핀구멍(512)을 관통하여 상부 일부가 밖으로 돌출되게 삽입한다. 그런 다음, 기판(530)의 상면이 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525)의 핀구멍(512, 522)에 조립된 한 세트의 빗형 핀열부재(560s)의 기저부(562)들을 받친 상태에서 볼트체결용 구멍(516, 532)에 볼트(576)를 체결하여 조여 준다. 한 세트의 빗형 핀열부재(560s)의 기저부(562)는 기판(530)과 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체(525) 사이에 샌드위치 된 채 구속되어 있다.
조립이 완료된 제2 실시예에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(500)가 도 20에 도시되어 있다. 제2 실시예의 빗형 핀열부재(560a, 560b)의 핀(564, 566)은 제1 실시예의 핀(366)에 비해 핀의 하부가 더 굵다. 그러므로 핀의 구조적 안전성이 더 크고 핀의 내구성도 더 좋다. 핀 하부(564)는 핀구멍(522)에 삽입되어 수직방향과 수평방향으로 스토퍼 역할을 해준다. 핀 기저부(562)도 수직방향으로 스토퍼 역할을 한다. 핀 하부(564)의 굵기가 굵으므로 안정적인 스토퍼 역할을 할 수 있다. 일반적으로 에칭 가공에 있어서, 크기가 큰 핀구멍은 작은 크기의 핀구멍에 비해 공차 안에 들어오도록 가공하기가 훨씬 쉬우므로, 공차 내로 핀구멍을 가공하는 점에 있어서도 제2 실시예가 제1 실시예보다 더 유리하다.
제2 실시예의 설명에서 명시적으로 언급하지 않았다하더라도 제1 실시예의 기술적 특징들 중 적용 가능한 것은 제2 실시예에도 동일하게 채용할 수 있음은 물론이다. 제2 실시예의 기술적 특징들의 제1 실시예에 대한 적용도 마찬가지다.
종래의 가이드 핀 어레이 디바이스(130)는 가이드 핀이 금속판재와 일체형인 구조인데 비해, 이상에서 설명한 본 발명에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(400, 500)는 조립형 구조라는 점에서 근본적인 차이점이 있다. 하지만, 외형상의 구조는 실질적으로 서로 동일성 있는 구조로 볼 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 가이드 핀 어레이 디바이스(400)가 종래의 일체형 가이드 핀 어레이 디바이스(130)를 대신하여 동일한 기능을 수행할 수 있음에 의문의 여지가 없다.
이상의 설명에서 에칭용액의 종류, 에칭시간 등에 관해서는 당해 기술분야에서 잘 알려진 사항이므로 그에 관한 구체적인 설명을 생략하였다. 이상의 설명은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하고, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. 따라서 특허청구범위의 등가적인 의미나 범위에 속하는 모든 변화들은 전부 본 발명의 권리범위 안에 속함을 밝혀둔다.
300, 510, 520: 핀구멍 어레이 금속박판 305, 340: 마스킹 필름
310, 330, 540: 금속박판 312, 512, 522: 핀구멍
314, 514: 스프링 수납구멍
316, 516: 정렬 및 볼트체결용 구멍
350, 525: 핀구멍 어레이 금속박판 적층접합체
360, 560a, 560b: 빗형 핀열부재
360s, 560s: 한 세트의 빗형 핀열부재
366, 566: 핀 370, 530: 기판
376, 576: 볼트 400, 500: 가이드 핀 어레이 디바이스

Claims (20)

  1. 캐리어 플레이트의 구멍들에 수납되어 있는 전자소자들을 핀 어레이로 밀어 다른 곳으로 이동하도록 안내하는 가이드 핀 어레이 디바이스에 있어서,
    복수의 소정 영역에 정렬용 구멍들이 마련되고 나머지 영역에 다수의 핀구멍들이 고르게 열 지어 배치된 형태로 마련된 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들이 상하로 적층되어 서로 접합되어 있고, 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들 중 적어도 위쪽 일부 층의 금속박판들 각각에는 복수 개의 스프링수납구멍들이 형성되어 있고, 상기 스프링수납구멍들과 상기 다수의 핀구멍들의 층간 정렬이 이루어져 있는 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체;
    다수의 핀들이 핀 기저부에서 일렬로 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 총 두께보다 더 길게 연장된 빗 형상(comb type)의 핀열부재를 복수 개 포함하며, 상기 복수 개의 핀열부재에 마련된 전체 핀들이 각 핀구멍마다 하나씩 삽입되는 방식으로 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 전체 핀구멍에 삽입되어 각 핀구멍 밖으로 상기 핀이 소정 높이 돌출된 핀열부재 한 세트;
    상기 핀열부재 한 세트의 저부를 받쳐주면서 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체와 결합하여, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀 기저부들을 자신과 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체 사이에 샌드위치 시킨 상태로, 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 핀구멍들에 대한 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀들의 삽입 상태를 안정적으로 유지해주는 기판; 및
    상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체와 상기 기판을 서로 결합시켜주는 결합수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 핀구멍 어레이 금속박판과 상기 핀열부재 한 세트는 스테인리스스틸 박판, 양백(구리, 니켈, 아연의 합금) 박판, 구리 박판, 알미늄 박판 중에서 선택된 어느 한 가지를 재료로 사용하여 만들어진 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결합수단은, 상기 기판에 마련된 볼트구멍을 관통하여 상기 정렬용 구멍들에 체결되는 복수 개의 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체는 순수 확산접합법, 첨가제를 이용한 확산접합법, 그리고 금속용 접착제를 이용한 접합법 중 어느 한 가지를 사용하여 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 접합한 것인 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀 기저부들 사이사이에 삽입되어 상기 핀 기저부들 간의 간격이 일정하게 유지되도록 지지해주는 간격유지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 정렬용 구멍들은 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 상하로 적층하여 접합할 때 상기 다수의 핀구멍들의 층간 정렬을 맞추는 데 이용되고, 조립 시에는 상기 기판과 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체 간의 볼트결합을 이루기 위한 볼트체결공으로 사용되는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 핀열부재 한 세트를 구성하는 상기 핀열부재들 중에서, 상기 정렬용 구멍들과 상기 스프링 수납구멍들이 위치하지 않는 열에 삽입된 핀열부재들은 상기 핀들이 빠짐없이 등간격으로 배열되어 있고, 상기 정렬용 구멍들 또는 상기 스프링 수납구멍들이 위치하는 열에 삽입된 핀열부재들은 상기 정렬용 구멍들과 상기 스프링 수납구멍들에 대응하는 위치에는 상기 핀들이 없고 나머지 영역에만 상기 핀들이 등간격으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판은 상면에 상기 핀열부재 한 세트를 수납할 수 있는 수납홈이 마련되어 있으며, 상기 수납홈의 바닥에는 상기 핀열부재 한 세트의 각 핀열부재의 설치 라인을 따라 선형 홈들이 형성되어 있으며, 상기 핀열부재 한 세트의 각 핀열부재는 하부가 상기 선형 홈에 삽입되게 설치된 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 핀열부재의 두께는 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 핀구멍들의 최소 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 다수의 핀구멍들은 가로방향과 세로방향으로 각각 복수의 열을 이루어 행렬 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체가 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들 중 일부의 제1 핀구멍 어레이 금속박판(두께가 t1)들과 나머지의 제2 핀구멍 어레이 금속박판(두께가 t2이고, t2 > t1임)들이 각각 위와 아래에 배치된 구성을 가지며, 상기 제1 핀구멍 어레이 금속박판들에 형성된 제1 핀구멍들이 상기 제2 핀구멍 어레이 금속박판들에 형성된 제2 핀구멍들에 비해 크기(구멍의 최소 폭 기준)가 작고 그리고 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 다수의 핀구멍들의 모양은 하부가 상부보다 더 넓은 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀들은 핀 하부가 핀 상부 보다 폭이 더 넓어 스텝이 형성된 모양을 가지며, 상기 핀 상부는 상기 제1 핀구멍에 삽입되어 상부 일부가 밖으로 돌출되며, 상기 핀 하부는 상기 제2 핀구멍에 삽입되어 더 이상 나아가지 못하도록 해주는 스토퍼 역할을 하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스.
  13. 캐리어 플레이트의 구멍들에 수납되어 있는 전자소자들을 핀 어레이로 밀어 다른 곳으로 이동하도록 안내하는 가이드 핀 어레이 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    제1금속박판을 재료로 사용하여 복수의 소정 영역에 정렬용 구멍들을 형성하고 나머지 영역에는 고르게 열 지어 배치된 다수의 핀구멍들을 형성하여 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판을 마련하되, 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들 중 적어도 일부는 복수의 소정 영역에 스프링수납구멍들을 더 형성하는 제1단계;
    상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 상하로 적층하되 상기 스프링수납구멍들이 더 형성된 적어도 일부의 핀구멍 어레이 금속박판들은 위쪽에 배치되게 하여 상기 다수의 핀구멍들의 층간 정렬을 이룬 상태로 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 접합하여 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체를 형성하는 제2단계;
    제2금속박판을 재료로 사용하여, 다수의 핀들이 일렬을 이루면서 핀 기저부에서 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 총 두께보다 더 길게 돌출된 빗 형(comb type) 핀열부재를 한 세트 가공하는 제3단계;
    상기 핀열부재 한 세트에 마련된 전체 핀들을 각 핀 구멍마다 하나씩 삽입하는 방식으로 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 핀구멍들 전체에 삽입하여 상기 핀들의 상부 일부가 각 핀구멍 밖으로 소정 높이 돌출되도록 하는 제4단계; 및
    기판으로 상기 핀열부재 한 세트의 저부를 받쳐주면서 상기 기판을 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체와 결합하여, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀 기저부들을 상기 기판과 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체 사이에 샌드위치 시킨 상태로, 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 핀구멍들에 대한 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀들의 삽입 상태를 안정적으로 유지되게 하는 제5단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1단계에서의 상기 핀구멍 어레이 금속박판과 상기 제3단계에서 상기 핀열부재 한 세트의 가공은 상기 제1금속박판 및 상기 제2금속박판을 에칭법, 와이어커팅법, 레이저절단법, 금형을 이용한 프레스절단법, 가공기를 이용한 커팅법 중 적어도 어느 한 가지로 수행되는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제3단계와 상기 제4단계 사이에, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀 기저부들 사이사이에 상기 핀 기저부들 간의 간격이 일정하게 유지되도록 지지해주는 간격유지부재를 부가하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제3단계에서, 상기 핀열부재 한 세트를 구성하는 상기 핀열부재들 중에서, 상기 정렬용 구멍들과 상기 스프링 수납구멍들이 위치하지 않는 열에 삽입된 핀열부재들은 상기 핀들이 빠짐없이 등간격으로 배열되어 있고, 상기 정렬용 구멍들 또는 상기 스프링 수납구멍들이 위치하는 열에 삽입된 핀열부재들은 상기 정렬용 구멍들과 상기 스프링 수납구멍들에 대응하는 위치에는 상기 핀들이 없고 나머지 영역에만 상기 핀들이 등간격으로 배열되어 있도록 상기 핀열부재 한 세트를 가공하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제5단계는, 상기 기판의 상면에 상기 핀열부재 한 세트를 수납할 수 있는 수납홈을 마련하는 단계; 상기 수납홈의 바닥에 상기 핀열부재 한 세트의 각 핀열부재의 설치 라인을 따라 선형 홈들을 형성하는 단계; 및 상기 핀열부재 한 세트의 각 핀열부재의 하부가 상기 선형 홈에 삽입되게 상기 핀열부재 한 세트를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 제2단계에서 수행하는 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들의 접합은 순수 확산접합법, 첨가제를 이용한 확산접합법, 그리고 금속용 접착제를 이용한 접합법 중 어느 한 가지를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 제1단계는, 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체가 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들 중 일부의 제1 핀구멍 어레이 금속박판(두께가 t1)들과 나머지의 제2 핀구멍 어레이 금속박판(두께가 t2이고, t2 > t1임)들이 각각 위와 아래에 배치된 구성을 가지며, 상기 제1 핀구멍 어레이 금속박판들에 형성된 제1 핀구멍들은 상기 제2 핀구멍 어레이 금속박판들에 형성된 제2 핀구멍들에 비해 크기(구멍의 최소 폭 기준)가 작고 그리고 상기 핀구멍 어레이 금속박판 적층 접합체의 상기 다수의 핀구멍들의 모양은 하부가 상부보다 더 넓도록 상기 복수 장의 핀구멍 어레이 금속박판들을 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제3단계는, 상기 핀열부재 한 세트의 상기 핀들이 핀 하부가 핀 상부 보다 폭이 더 넓어 스텝이 형성된 모양을 가지며, 상기 핀 상부가 상기 제1 핀구멍에 삽입되어 상부 일부가 밖으로 돌출되고, 상기 핀 하부가 상기 제2 핀구멍에 삽입되어 더 이상 나아가지 못하도록 해주는 스토퍼 역할을 하도록 상기 핀열부재 한 세트를 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 핀 어레이 디바이스 제조방법.
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CN115106222A (zh) * 2022-07-14 2022-09-27 贵州天义电器有限责任公司 一种机器臂自动喷漆工装夹具及其使用方法

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KR101086963B1 (ko) 2011-07-13 2011-11-29 김성민 복수 장의 금속 박판을 접합하여 구성된 캐리어 플레이트와 이를 제조하는 방법

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