KR101332186B1

KR101332186B1 - 솔더 페이스트 온도조절장치

Info

Publication number: KR101332186B1
Application number: KR1020130036847A
Authority: KR
Inventors: 이동주
Original assignee: 이동주
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2013-11-22

Abstract

본 발명은 솔더 페이스트 온도조절장치에 관한 것으로서, 챔버와, 온도조절부를 포함한다. 챔버는 내부에 솔더 페이스트를 수용하며, 단부에 솔더 페이스트가 외부로 분사되는 노즐을 구비한다. 온도조절부는 챔버의 측벽에 설치되며, 챔버 내부에 수용된 솔더 페이스트를 가열 또는 냉각시킨다.

Description

솔더 페이스트 온도조절장치{Apparatus for controlling temperature of solder paste}

본 발명은 솔더 페이스트 온도조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크린 프린터에 장착되며, 인쇄회로기판에 각종 칩을 실장하기 위하여 마스크 상에 분사되는 솔더 페이스트의 온도를 적정 온도로 유지하는 솔더 페이스트 온도조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터나 가전제품 등과 같은 전자기기의 주요 부품으로 내장되는 인쇄회로기판(PCB; Printed Curcuit Board)에는 반도체칩이나 저항칩 등과 같은 다양한 형태의 소형 전자부품이 실장될 수 있도록 용융상태의 솔더 페이스트가 일정한 패턴으로 도포된다. 이와 같은 솔더 페이스트의 도포공정은 스크린 프린터(screen printer)라고 하는 장치에 의해 수행되며, 스크린 프린터는 특정 패턴의 개구부가 형성된 금속 마스크 상에 공급된 솔더 페이스트를 스퀴지로 압착하여 인쇄회로기판의 부품장착부에 도포하게 된다.

일반적으로 솔더 페이스트는 납 또는 주석 성분의 솔더 입자와 액상의 플럭스(flux)로 구성된다. 솔더 페이스트의 온도가 높아지면 휘발성을 가지는 플럭스가 활성화되면서 전체적인 물성이 변하고 점도가 낮아지는 현상이 발생한다. 솔더 페이스트의 점도가 낮아지면 인쇄회로기판 상에서 퍼짐 현상이 발생하면서 제품의 불량률이 증가하는 문제가 있다.

한편, 사용 전의 솔더 페이스트는 물성의 변화를 방지하기 위하여 상온 이하의 상당히 낮은 온도의 냉장고에 보관된다. 냉장고에 장시간 동안 보관하던 솔더 페이스트를 꺼내 갑자기 도포공정에 이용하면 문제가 발생한다. 솔더 페이스트의 온도가 낮아지면 플럭스가 다소 응고되는 경향을 보이면서 점도가 높아진다. 솔더 페이스트의 점도가 높아지면 솔더 페이스트가 분사되는 노즐부에서 막힘(choking) 현상이 발생하면서 정상적인 경우와 비교하여 솔더 페이스트의 분사량이 적어진다. 솔더 페이스트가 인쇄회로기판에 부족한 양으로 도포된 상태에서 전자부품이 실장되면, 장시간 사용이나 반복되는 진동에 의해 인쇄회로기판에서 전자부품이 이탈되거나 아예 전자부품의 실장이 불가능해지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인쇄회로기판에 도포되기 전 솔더 페이스트의 온도를 적정 온도로 유지함으로써, 인쇄회로기판에 도포되는 솔더 페이스트의 양을 항상 적정량으로 유지할 수 있으며, 솔더 페이스트를 사용하여 생산하는 제품의 불량률을 최소화할 수 있는 솔더 페이스트 온도조절장치를 제공함에 있다.

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 솔더 페이스트 온도조절장치는, 내부에 솔더 페이스트를 수용하며, 단부에 솔더 페이스트가 외부로 분사되는 노즐을 구비하는 챔버; 상기 챔버의 측벽에 설치되며, 상기 챔버 내부에 수용된 솔더 페이스트를 가열 또는 냉각시키고, 상기 챔버의 둘레를 감싸면서 배치되는 유체통과블록을 구비하는 온도조절부; 및 상기 유체통과블록에 공급되는 유체 또는 상기 유체통과블록으로부터 배출되는 유체를 일정 온도로 유지시키는 항온부;를 포함하고, 상기 유체통과블록은, 본체와, 상기 본체의 표면에 형성되며 외부의 유체가 유입되는 유입구와, 상기 본체 내부에 형성되며 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 유동하는 유동라인과, 상기 본체의 표면에 형성되며 상기 유동라인을 통과한 유체가 외부로 배출되는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 챔버에 수용된 솔더 페이스트의 온도를 감지하는 센서; 및 상기 센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 기준온도와 다르면 상기 항온부의 유체를 상기 유체통과블록으로 공급하도록 하는 공급신호를 상기 항온부에 전송하는 제어부;를 더 포함한다.

본 발명의 솔더 페이스트 온도조절장치에 따르면, 인쇄회로기판에 도포되는 솔더 페이스트의 점도를 항상 일정하게 유지할 수 있으며, 항상 솔더 페이스트의 품질을 일정하게 유지되어 제품의 불량률을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 솔더 페이스트 온도조절장치에 따르면, 챔버 내부의 솔더 페이스트를 가열 또는 냉각시키는 유닛을 간소하게 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 솔더 페이스트 온도조절장치에 따르면, 솔더 페이스트의 온도가 항상 도포공정에 최적인 온도를 유지할 수 있도록 실시간으로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치를 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 솔더 페이스트 온도조절장치의 온도조절부를 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 솔더 페이스트 온도조절장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치를 도시한 도면이고,
도 5는 도 4의 솔더 페이스트 온도조절장치의 온도조절부를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 솔더 페이스트 온도조절장치의 온도조절부를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 솔더 페이스트 온도조절장치의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 솔더 페이스트 온도조절장치(100)는, 스크린 프린터에 장착되며, 인쇄회로기판에 각종 칩을 실장하기 위하여 마스크 상에 분사되는 솔더 페이스트의 온도를 적정 온도로 유지하는 것으로서, 챔버(110)와, 가압부(120)와, 온도조절부(130)와, 센서(140)와, 제어부(150)를 포함한다.

상기 챔버(110)는 내부에 솔더 페이스트(1)를 수용한다. 챔버(110)의 단면은 원형, 다각형 등 임의의 형상으로 형성될 수 있으며, 하측으로 갈수록 단면적이 좁아지는 형상으로 형성된다.

챔버(110)의 하단부에는 솔더 페이스트(1)가 외부로 분사되는 노즐(111)이 형성되어 있다. 챔버(110)의 상부의 단면적과 비교하여 노즐(111)의 단면적은 상대적으로 작다.

상기 가압부(120)는 챔버(110)에 수용된 솔더 페이스트(1)에 압력을 가하기 위한 것으로서, 가압판(121)과, 가압 구동부(미도시)를 구비한다. 가압판(121)은 챔버(110)에 수용된 솔더 페이스트(1)에 접촉하며, 챔버(110) 내부에서 왕복이동한다. 가압 구동부는 가압판(121)에 결합되어 가압판(121)을 왕복이동시키는 구동력을 제공한다. 가압 구동부는 공압에 의해 작동하는 공압 실린더 또는 모터 및 볼스크류를 조합한 구조 등에 의해 구현될 수 있으며, 이러한 구성은 통상의 기술자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략한다.

가압부(120)를 이용하여 챔버(110)에 수용된 솔더 페이스트(1)에 압력을 가하면 솔더 페이스트(1)는 노즐(111)을 통해 외부로 분사된다.

상기 온도조절부(130)는 챔버(110) 내부에 수용된 솔더 페이스트(1)를 가열 또는 냉각시킨다. 온도조절부(130)는 챔버의 측벽(112)에 설치되는데, 챔버의 측벽(112)에 직접 접촉되도록 설치될 수도 있고, 챔버(110)를 고정하는 브라켓(미도시)을 사이에 두고 브라켓에 접촉되도록 설치될 수도 있다.

온도조절부(130)는 양측에 발열면(133)과 흡열면(134)을 각각 가지는 다수의 열전소자(131,132)를 포함한다.

일반적으로 열전소자는 펠티어(Peltier) 효과를 이용하는 소자로서, 서로 다른 두 가지 물질들 간의 접합을 거쳐 전류가 유동할 때 발생하는 열의 방출과 흡수 현상을 이용하는 소자이다. 열전소자의 양면 사이에는 N형 반도체소자와 P형 반도체소자가 배치되고, 열전소자에 전원을 공급하면 N형 반도체소자의 전자와 P형 반도체소자의 정공에 의해 전류가 흐르면서, 어느 한 면에서는 발열 현상이 발생하고 다른 한 면에서는 흡열 현상이 발생한다.

다수의 열전소자(131,132)는 다수의 제1열전소자(131)와, 다수의 제2열전소자(132)를 포함한다. 제1열전소자(131)는 발열면(133)이 챔버의 측벽(112)과 마주보게 배치되는 열전소자로서, 제1열전소자(131)에 전원을 공급하면 발열면(133)을 통해 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)에 열이 공급되어 솔더 페이스트(1)가 가열된다.

제2열전소자(132)는 흡열면(134)이 챔버의 측벽(112)과 마주보게 배치되는 열전소자로서, 제2열전소자(132)에 전원을 공급하면 흡열면(134)을 통해 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)의 열이 흡수되어 솔더 페이스트(1)가 냉각된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1열전소자(131)와 제2열전소자(132)는 챔버(110)의 둘레를 따라 교대로 배치된다. 제1열전소자(131), 제2열전소자(132), 제1열전소자(131), 제2열전소자(132) 순으로 배치되고, 챔버의 측벽(112)을 감싸도록 설치된다.

상기 센서(140)는, 챔버(110)에 수용된 솔더 페이스트(1)의 온도를 감지한다. 센서(140)는 챔버의 측벽(112) 외측에 장착될 수도 있고, 측벽(112) 내측에서 솔더 페이스트(1)와 직접 접촉되도록 장착될 수도 있다. 센서(140)는 접촉식 타입 이외에도 비접촉식 타입 등 다양한 타입이 이용될 수 있다.

상기 제어부(150)는 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)를 적정 온도로 유지하기 위하여 온도조절부(130)를 제어한다.

도 3의 (a)를 참조하면, 우선 센서(140)를 이용하여 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)의 온도를 감지한다. 센서(140)에서 감지된 온도(T)는 제어부(150)로 전송되고, 제어부(150) 내부에서는 센서(140)에서 감지된 온도(T)와 미리 설정된 기준온도(ST)를 비교한다. 여기서, 미리 설정된 기준온도(ST)라 함은, 솔더 페이스트(1)의 도포 공정에서 솔더 페이스트(1)의 점도를 최상으로 유지할 수 있도록 하는 적정 온도로서, 통상적으로 20 ~ 23 ℃ 온도 범위를 가진다.

비교 이후, 센서(140)에서 감지된 온도(T)가 기준온도(ST)보다 낮으면 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)를 가열할 필요성이 생긴다. 이때, 제어부(150)는 발열면(133)이 챔버의 측벽(112)과 마주보게 배치되는 제1열전소자(131)에 전원을 공급하는 제1신호(S1)를 전원공급선(135)을 경유하여 제1열전소자(131)에 전송하며, 제1열전소자(131)에 의해 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)는 가열된다.

센서(140)에 의해 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)의 온도는 지속적으로 체크되는데, 센서(140)에서 감지되는 온도(T)가 기준온도(ST)에 도달하면 제어부(150)는 제1열전소자(131)에 더이상 전원을 공급하지 않는다.

도 3의 (b)를 참조하면, 센서(140)에서 감지된 온도(T)는 제어부(150)로 전송되고, 제어부(150) 내부에서는 센서(140)에서 감지된 온도(T)와 미리 설정된 기준온도(ST)를 비교한다. 비교 이후, 센서(140)에서 감지된 온도(T)가 기준온도(ST)보다 높으면 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)를 냉각할 필요성이 생긴다. 이때, 제어부(150)는 흡열면(134)이 챔버의 측벽(112)과 마주보게 배치되는 제2열전소자(132)에 전원을 공급하는 제2신호(S2)를 전원공급선(135)을 경유하여 제2열전소자(132)에 전송하며, 제2열전소자(132)에 의해 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)는 냉각된다.

마찬가지로, 센서(140)에 의해 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)의 온도는 지속적으로 체크되는데, 센서(140)에서 감지되는 온도(T)가 기준온도(ST)에 도달하면 제어부(150)는 제2열전소자(132)에 더이상 전원을 공급하지 않는다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치는, 온도조절부를 이용하여 솔더 페이스트의 온도를 도포공정에 최적인 온도로 유지함으로써, 인쇄회로기판에 도포되는 솔더 페이스트의 점도를 항상 일정하게 유지할 수 있으며, 항상 솔더 페이스트의 품질을 일정하게 유지되어 제품의 불량률을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치는, 열전소자의 발열면과 흡열면이 교차되도록 챔버 측면에 배치하여 가열과 냉각 기능을 선택할 수 있도록 구현함으로써, 챔버 내부의 솔더 페이스트를 가열 또는 냉각시키는 유닛을 간소하게 구성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치는, 솔더 페이스트의 온도를 실시간으로 감지할 수 있는 센서를 구비함으로써, 솔더 페이스트의 온도가 항상 도포공정에 최적인 온도를 유지할 수 있도록 실시간으로 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔더 페이스트 온도조절장치를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 솔더 페이스트 온도조절장치의 온도조절부를 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 솔더 페이스트 온도조절장치(200)는, 일정 온도를 유지하는 유체가 통과하는 유체통과블록을 챔버에 설치하는 것을 특징으로 하며, 챔버(110)와, 가압부(120)와, 온도조절부(230)와, 항온부(260)와, 센서(140)와, 제어부(250)를 포함한다.

상기 온도조절부(230)는 챔버(110)의 둘레를 감싸면서 배치되는 유체통과블록(231)을 포함하며, 유체통과블록(231)은 본체(232)와, 유입구(233)와, 유동라인(234)과, 배출구(235)를 포함한다. 유체통과블록(231)을 통과하는 유체(F)는 공기 또는 물이 될 수 있다.

상기 본체(232)는 상하 방향으로는 관통되는 중공의 형상으로, 일정 두께의 측면으로 구성되어 있는 형상이다. 상기 유입구(233)는 본체(232)의 표면에 형성되며, 외부의 유체(F)가 유입된다. 항온부(260)로부터 일정 온도로 유지되는 유체(F)가 유입구(233)를 통해 유체통과블록(231)으로 유입된다.

상기 유동라인(234)은 본체(232) 내부에 형성되며 유입구(233)를 통해 유입된 유체(F)가 유동한다. 유동라인(234)은 본체(232)의 상부에서 하부로 감기면서 진행하는 나선 형상으로 형성될 수 있다. 상기 배출구(235)는 본체(232)의 표면에 형성되며, 유동라인(234)을 통과한 유체(F)가 외부로 배출된다. 배출구(235)를 통해 배출되는 유체(F)는 다시 항온부(260)로 복귀하고, 다시 항온부(260)의 유체가 유입구(233)로 유입되는 순환구조를 형성한다.

상기 항온부(260)는, 유체통과블록(231)에 공급되는 유체(F) 또는 유체통과블록(231)으로부터 배출되는 유체(F)를 일정 온도로 유지시킨다. 항온부(260)는 그 내부에 히터 및 냉각기를 구비하여 유체(F)의 온도를 설정된 온도로 유지시킬 수 있다. 항온부(260)에서 유지시키는 유체(F)의 온도는 솔더 페이스트의 도포공정에서의 적정 온도, 즉 도 1의 실시예의 제어부(150)에 미리 설정된 기준온도(ST)인 것이 바람직하다.

상기 제어부(250)는, 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)를 적정 온도로 유지하기 위하여 항온부(260)를 제어한다.

센서(140)를 이용하여 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)의 온도(T)를 감지한다. 센서(140)에서 감지된 온도(T)는 제어부(250)로 전송되고, 제어부(250) 내부에서는 센서(140)에서 감지된 온도(T)와 미리 설정된 기준온도(ST)를 비교한다. 비교 이후, 센서(140)에서 감지된 온도(T)가 기준온도(ST)와 다르면 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)를 가열 또는 냉각할 필요성이 생긴다. 이때, 제어부(250)는 항온부(260)의 유체(F)를 유체통과블록(231)으로 공급하도록 하는 공급신호(SS)를 항온부(260)에 전송하며, 순환하는 유체(F)에 의해 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)는 가열 또는 냉각된다.

센서(140)에 의해 챔버(110) 내부의 솔더 페이스트(1)의 온도(T)는 지속적으로 체크되는데, 센서(140)에서 감지되는 온도(T)가 기준온도(ST)에 도달하면 제어부(250)는 항온부(260)에 공급신호(SS)를 더이상 전송하지 않는다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1 : 솔더 페이스트
100 : 솔더 페이스트 온도조절장치
110 : 챔버
111 : 노즐
130 : 온도조절부

Claims

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내부에 솔더 페이스트를 수용하며, 단부에 솔더 페이스트가 외부로 분사되는 노즐을 구비하는 챔버;
상기 챔버의 측벽에 설치되며, 상기 챔버 내부에 수용된 솔더 페이스트를 가열 또는 냉각시키고, 상기 챔버의 둘레를 감싸면서 배치되는 유체통과블록을 구비하는 온도조절부; 및
상기 유체통과블록에 공급되는 유체 또는 상기 유체통과블록으로부터 배출되는 유체를 일정 온도로 유지시키는 항온부;를 포함하고,
상기 유체통과블록은, 본체와, 상기 본체의 표면에 형성되며 외부의 유체가 유입되는 유입구와, 상기 본체 내부에 형성되며 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 유동하는 유동라인과, 상기 본체의 표면에 형성되며 상기 유동라인을 통과한 유체가 외부로 배출되는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트 온도조절장치.
제4항에 있어서,
상기 챔버에 수용된 솔더 페이스트의 온도를 감지하는 센서; 및
상기 센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 기준온도와 다르면 상기 항온부의 유체를 상기 유체통과블록으로 공급하도록 하는 공급신호를 상기 항온부에 전송하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트 온도조절장치.