KR101332748B1 - 인라인 전자부품 실장 시스템과 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법 - Google Patents

인라인 전자부품 실장 시스템과 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 상에 전자부품을 접합하는 전자부품 실장 시스템으로서, 기판 로딩유닛과, 솔더 프린트 유닛과, 부품탑재유닛과, 부품탑재유닛의 일측에 구비되며, 솔더페이스트의 인쇄상태 및 전자부품의 탑재상태를 검사하고, 솔더페이스트의 인쇄상태 및 전자부품의 탑재상태를 정상상태와 불량상태로 분류하는 검사유닛과, 검사유닛의 측부에 구비되며, 검사유닛에 의해 솔더페이스트의 인쇄상태 또는 전자부품의 탑재상태가 불량상태로 판정된 기판 상에서 전자부품 및 솔더 페이스트를 제거하는 불량기판처리유닛과, 검사유닛의 일측에 구비되어, 검사유닛에 의해 솔더페이스트의 인쇄상태 또는 전자부품의 탑재상태가 정상상태로 판정된 기판을 가열하는 리플로우 유닛 및 기판 언로딩유닛을 포함한다.

Description

인라인 전자부품 실장 시스템과 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법{ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING AND MOUNTING STATE INSPECTING INLINE SYSTEM AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 인라인 전자부품 실장 시스템과 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 솔더페이스트를 도포하고 전자부품을 접합하는 인라인 전자부품 실장 시스템과 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판의 처리 공정인 SMD(Surface Mount Device)공정은, 인쇄회로기판에 인쇄패턴이 새겨진 스텐실스크린을 이용해 솔더페이스트(미세한 솔더입자를 플럭스와 혼합하여 제조한 페이스트상의 솔더)를 인쇄한 후, 전자부품을 탑재하고, 리플로우 공정을 통해 전자부품을 기판 상에 접합하여 이루어진다.
스크린을 이용해 솔더페이스트를 인쇄하므로, 하나의 스텐실스크린을 이용해 일정 횟수 이상의 인쇄공정이 진행되면 스텐실스크린의 인쇄패턴에 솔더페이스트가 끼는 등 스텐실스크린에 솔더페이스트가 잔존하고, 그에 따라 솔더페이스트의 인쇄상태가 점점 조잡해진다.
따라서 스텐실스크린을 주기적으로 교환하는데, 스텐실스크린을 교환하는 동안에는 공정 진행이 중단되므로, 스텐실스크린의 교환은 공정 효율을 향상시키는데 중요한 방해요소이다.
또한 현재의 SMD 공정에는 솔더페이스트의 인쇄상태와 전자부품의 실장상태를 각각 검사하기 위한 SPI 검사장치와 AOI 검사장치가 각각 사용되어 2단계의 검사가 진행되는데, 2개의 검사장치 모두 고가의 검사장치로서, SMD 공정을 구성하는 장비 비용을 증가시키고, 2단계의 검사가 진행되므로 TACT 타임이 길어진다. 또한 AOI 검사장치를 이용한 검사는 리플로우 공정 이후에 진행되므로 해당 검사에서 불량으로 확인된 기판 및 전자부품은 폐기할 수 밖에 없는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 인라인 방식으로 공정이 진행되며, 솔더페이스트를 인쇄하는데 이용되는 스텐실스크린의 세척 및 교환에 따른 공정 중단을 최소화하고 1회의 검사만으로도 충분한 신뢰성을 확보하는 인라인 전자부품 실장 시스템과 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법을 제공하는 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템은, 기판 상에 전자부품을 접합하는 전자부품 실장 시스템으로서, 상기 기판을 반입하는 기판 로딩유닛과, 상기 기판로딩유닛의 일측에 구비되며, 상기 기판 상에 접합용 솔더페이스트를 인쇄하는 솔더 프린트 유닛과, 상기 솔더 프린트 유닛의 일측에 구비되며, 상기 전자부품을 픽업하여 상기 솔더페이스트 상에 탑재하는 부품탑재유닛과, 상기 부품탑재유닛의 일측에 구비되며, 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 및 상기 전자부품의 탑재상태를 검사하고, 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 및 상기 전자부품의 탑재상태를 정상상태와 불량상태로 분류하는 검사유닛과, 상기 검사유닛의 측부에 구비되며, 상기 검사유닛에 의해 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 또는 상기 전자부품의 탑재상태가 상기 불량상태로 판정된 상기 기판 상에서 상기 전자부품 및 상기 솔더페이스트를 제거하는 불량기판처리유닛과, 상기 검사유닛의 일측에 구비되어, 상기 검사유닛에 의해 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 및 상기 전자부품의 탑재상태가 상기 정상상태로 판정된 상기 기판을 가열하여 상기 전자부품을 상기 기판에 솔더 접합하는 리플로우 유닛 및 상기 리플로우 유닛의 일측에 구비되어, 상기 전자부품이 솔더 접합된 상기 기판을 반출하는 기판 언로딩유닛을 포함한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인라인 전자부품 실장 방법은, 기판 상에 전자부품을 접합하는 전자부품 실장 방법으로서, 상기 기판을 이송장치에 로딩하는 단계와, 소정의 인쇄 패턴이 형성된 스텐실스크린을 이용해 상기 기판에 상기 인쇄 패턴에 대응하여 솔더페이스트를 인쇄하는 단계와, 상기 스텐실스크린의 오염 여부를 확인하는 단계와, 상기 스텐실스크린의 오염 상태가 확인되면, 상기 스텐실스크린을 세척하는 클리닝부로 이송하고, 상기 클리닝부에서 세척이 완료된 스테실스크린을 준비하는 단계와, 상기 기판에 인쇄된 상기 솔더페이스트 상에 전자부품을 탑재하는 단계와, 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 및 상기 전자부품의 탑재상태를 검사하고, 상기 인쇄상태 및 상기 탑재상태를 정상상태와 불량상태로 분류하는 단계와, 상기 인쇄상태 또는 상기 탑재상태가 상기 불량상태로 분류되는 경우, 상기 기판 상에서 상기 전자부품 및 상기 솔더페이스트를 제거하는 단계와, 상기 인쇄상태 및 상기 탑재상태가 상기 정상상태로 분류되는 경우, 상기 기판을 가열하여 상기 전자부품을 상기 기판에 솔더 접합하는 단계 및 상기 전자부품이 접합된 상기 기판을 언로딩하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템과 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법은 스텐실스크린을 교체하는데 소요되는 시간을 최소화 하고, 공정 중에 스텐실스크린의 세척이 진행되므로 장비의 유지보수 및 생산의 효율성을 극대화 할 수 있다.
또한 솔더페이스트의 인쇄상태 및 전자부품들의 탑재상태를 동시에 검사하는 1회의 검사방식을 통해 불량 기판을 신뢰성 있게 검출하면서도 전체 장비 구성 비용을 현저하게 감소시키고 TACT 타임 감소를 통해 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 상온, 상압의 대기 분위기에서 기판들에 대해 리플로우 공정을 진행할 수 있어, 인라인 타입의 전자부품 실장 시스템 및 전자부품 실장 방법을 구현할 수 있다
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 솔더프린트유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 솔더프린트유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리플로우유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 방법을 도시한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템(1)은 기판로딩유닛(11), 솔더프린트유닛(12), 부품탑재유닛(13), 검사유닛(14), 불량기판처리유닛(15), 리플로우유닛(16) 및 기판언로딩유닛(17)을 포함한다.
기판로딩유닛(11), 솔더프린트유닛(12), 부품탑재유닛(13), 검사유닛(14), 불량기판처리유닛(15), 리플로우유닛(16) 및 기판언로딩유닛(17)은 각각 인접하는 유닛들과 컨베이어 등의 이송 장치(130, 도 2 참고)를 통해 연결되어 기판(S)이 순차적으로 각 유닛을 통과하도록 구성될 수 있다.
기판로딩유닛(11)은 전자부품이 실장될 기판(S)을 인라인 전자부품 실장 시스템(1)으로 순차적으로 공급할 수 있다. 기판로딩유닛(11)은 로봇암 등을 구비하여 컨베이어 등의 이송 장치에 기판(S)을 하나씩 올려놓도록 구비될 수 있다.
솔더프린트유닛(12)은 기판로딩유닛(11)의 일측에 구비된다. 기판(S)을 이송하는 이송 장치는 기판로딩유닛(11)에서부터 솔더프린트유닛(12)으로 연장 형성될 수도 있다. 또는 이송 장치(130, 도 2 참고)는 솔더프린트유닛(12)으로부터 시작하며 기판로딩유닛(11)은 이송 장치에 기판(S)을 올려놓도록 솔더프린트유닛(12)의 측부에 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 솔더프린트유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 솔더프린트유닛(12)은 솔더페이스트공급기(101), 스퀴징부(100), 스텐실스크린(110), 스크린승강부(120), 기판승강부(140) 및 클리닝부(150)를 포함할 수 있다.
이송장치(130)는 솔더프린트유닛(12)의 중앙부를 관통하여 구비될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이송장치(130)는 기판(S)을 지지하는 컨베이어벨트(131)와 컨베이어벨트(131)를 이동시키는 컨베이어롤러(132)를 포함할 수 있다. 컨베이어벨트(131)는 후술할 기판승강바(141)가 통과할 수 있도록 중앙부가 관통 형성될 수 있다.
이송장치(130)의 하부에는 기판(S)을 상측으로 상승시키고, 다시 컨베이어벨트(131)로 하강시키는 기판승강부(140)가 구비될 수 있다.
기판승강부(140)는 기판승강바(141)와 승강구동부(142)를 포함할 수 있다. 기판승강바(141)는 승강구동부(142)에 의해 상승/하강하도록 구비되며, 기판승강바(141)는 상승하면서 컨베이어벨트(131)를 통과하고 기판(S)을 지지하여 상승시키고, 하강하면서 기판(S)을 다시 컨베이어벨트(131)의 상면에 안착시킨 후 컨베이어벨트(131)를 다시 통과하여 컨베이어벨트(131)의 하부에 위치된다.
기판승강부(140)의 하부에는 클리닝부(150)가 구비될 수 있다. 클리닝부(150)는 후술할 스텐실스크린(110)을 클리닝하는 구성요소로서, 자세한 사항은 후술한다.
스텐실스크린(110)은 연성 재질로서 폐루프 형태로 형성될 수 있다.
스텐실스크린(110)에는 기판(S) 상에 전자부품이 실장될 위치에 대응되도록 인쇄홀(112, 도 3 참고)이 형성될 수 있다. 또한 스텐실스크린(110)에는 하나의 기판(S)과 대응하는 인쇄홀 세트(미도시)가 일정 간격으로 형성되어 있을 수 있고, 각 인쇄홀 세트의 양측에는 배리어(111)가 구비될 수 있다. 배리어(111)는, 후술할 스퀴징부(100)가 스텐실스크린(110)의 상부를 왕복 이동하며 스텐실스크린(110) 상에 공급된 솔더페이스트(미도시)를 인쇄홀(112)로 밀어 넣는 과정에서, 솔더페이스트가 필요 이상으로 밀려나는 것을 방지하는 구성요소이다.
스텐실스크린(110)은 일측이 컨베이어벨트(131)의 상측에 위치하고, 타측이 클리닝부(150)를 관통하도록 구비될 수 있다.
스크린승강부(120)는, 스텐실스크린(110)이 폐루프 형태를 유지하며 스텐실스크린(110)에 장력을 부여하도록, 스텐실스크린(110)이 형성하는 폐루프의 내측에서 스텐실스크린(110)의 복수 지점을 지지할 수 있다.
스크린승강부(120)는 복수 개의 회전롤러를 포함할 수 있으며, 복수 개의 회전롤러 중 적어도 하나는 회전력을 제공하는 구동롤러로서 구비되고, 나머지는 구동롤러의 회전에 따라 회전하는 종동롤러로서 구비될 수 있다.
스크린승강부(120)는 회전롤러의 회전에 의해, 컨베이어벨트(131)의 상측에 위치하던 인쇄홀 세트를 클리닝부(150)로 진입시키고, 동시에 클리닝부(150)에서 세척이 완료된 인쇄홀 세트를 컨베이어벨트(131)의 상측에 위치시킬 수 있다.
스텐실스크린(110)의 상부에는 솔더페이스트공급기(101)와 스퀴징부(100)가 구비될 수 있다.
솔더페이스트공급기(101)는 기판(S) 상에 인쇄될 솔더페이스트를 공급하는 구성요소이다.
스퀴징부(100)는 지지플레이트(106), 스퀴즈(102), 이송스크류(103), 지지바(104) 및 회전모터(105)를 포함할 수 있다.
지지바(104)는 지지플레이트(106)에 고정 설치되고, 이송스크류(103)는 지지바(104)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 이송스크류(103)의 일측에는 회전모터(105)가 연결될 수 있다.
이송스크류(103)에는 스퀴즈(102)가 설치되어, 회전모터(105)가 이송스크류를 회전시키는 방향에 따라 스퀴즈(102)가 일측 또는 타측 방향으로 이동하게 구비될 수 있다.
스퀴즈(102)의 하부에는 스퀴즈날(102a,102b)이 구비될 수 있다. 스퀴즈날(102a,102b)은 스텐실스크린(110)의 상부면에 밀착되어, 스퀴즈(102)가 이동함에 따라 스텐실스크린(110)에 공급된 솔더페이스트를 인쇄홀(112)로 밀어넣을 수 있다.
또한 스퀴즈(102)에는 스퀴즈날 승강부(102c)가 구비되어, 스퀴즈날(102a,102b)을 스텐실스크린(110)에 대해 승강 가능하도록 구성될 수 있다. 이는 회전롤러의 회전에 의한 스텐실스크린(110)의 교체 중에는 스퀴즈날(102a,102b)을 스텐실스크린(110)에 대해 상승시키고, 기판(S)에 솔더페이스트를 인쇄하는 중에는 스퀴즈날(102a,102b)을 스텐실스크린(110)에 대해 하강시켜 스퀴즈날(102a,102b)이 스텐실스크린(110)에 밀착되도록 하기 위함이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클리닝부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 클리닝부(150)는 하우징(153), 공압클리너(151), 수거트레이(152)를 포함한다.
하우징(153)은 양측이 개방되어 스텐실스크린(110)이 관통하도록 형성될 수 있다. 도 3에는 하우징(153) 중 하부에 위치하는 하부 하우징만이 도시되었으나, 스텐실스크린(110) 상측으로 상부 하우징도 구비될 수 있다.
하우징(153) 내부에는 스텐실스크린(110)을 향해 기체를 분사하는 복수 개의 공압클리너(151)가 구비될 수 있다. 복수 개의 공압클리너(151)는 스텐실스크린(110)의 진행방향을 따라 배치될 수 있다. 도 3에는 복수 개의 공압클리너(151)가 스텐실스크린(110)의 상측에 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 공압클리너(151)는 스텐실스크린(110)의 하부에 구비될 수도 있으며, 스텐실스크린(110)의 상?하부에 구비될 수도 있다.
공압클리너(151)는 스텐실스크린(110) 측으로 기체를 분사하여, 스텐실스크린(110)에 잔존하는 솔더페이스트, 특히 인쇄홀(112)에 끼인 솔더페이스트를 제거할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(153) 내부에는 스텐실스크린(110)의 하부 측에 수거트레이(152)가 구비될 수 있다.
수거트레이(152)는 공압클리너(151)에 의해 스텐실스크린(110)에서 떨어져 나온 솔더페이스트를 수거할 수 있다. 수시로 수거된 솔더페이스트를 하우징(153)에서 배출할 수 있도록, 수거트레이(152)는 하우징(153)으로부터 쉽게 분리?삽입되도록 구성될 수 있다.
이하에서는 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 솔더프린트유닛(12)의 동작을 설명한다.
컨베이어벨트(131)가 기판(S)을 솔더프린트유닛(12) 내로 진입시키면, 승강구동부(142)는 기판승강바(141)를 상승시켜 컨베이어벨트(131)를 통과하여 기판(S)을 스텐실스크린(110)의 하부면에 밀착시킨다.
솔더페이스트공급기(101)는 소정량의 솔더페이스트를 한 쌍의 배리어(111) 사이의 스텐실스크린(110) 상부면에 공급할 수 있다.
스퀴즈날 승강부(102c)는 스퀴즈날(102a,102b)을 하강시켜 스텐실스크린(110)에 밀착시킬 수 있다.
회전모터(105)는 정역회전을 통해 스퀴즈(102)가 일측/타측으로 이동되도록 함으로써, 스퀴즈날(102a,102b)이 솔더페이스트를 인쇄홀(112)로 밀어넣도록 하여, 기판(S) 상에 솔더페이스트가 인쇄되도록 할 수 있다.
기판(S) 상에 솔더페이스트 인쇄가 완료되면 승강구동부(142)는 기판승강바(141)를 하강시켜 기판(S)을 컨베이어벨트(131) 상에 안착시킨 후, 컨베이어벨트(131)의 하부에 위치될 수 있다.
일정 횟수 이상의 인쇄가 반복된 후, 스텐실스크린(110)이 교체될 필요가 있는 경우, 회전롤러(120)가 회전하며 컨베이어벨트(131)의 상측에 위치했던 인쇄홀 세트가 클리닝부(150) 측으로 진입하도록 할 수 있다. 동시에 컨베이어벨트(131)의 상측으로는 새로운 인쇄홀 세트가 위치될 수 있다.
클리닝부(150)에서는 공압클리너(151)가 스텐실스크린(110)을 향해 기체를 분사함으로써, 스텐실스크린(110)에 잔존하는 솔더페이스트를 수거트레이(152)로 제거할 수 있다.
상술한 과정이 반복 진행함으로써, 꾸준히 양호한 상태의 스텐실스크린(110)을 이용해 기판(S)에 솔더페이스트를 인쇄할 수 있고, 그에 따라 솔더페이스트 인쇄 불량을 방지할 수 있다. 또한 스텐실스크린(110)을 교체하는데 소요되는 시간을 최소화 하고, 공정 중에 스텐실스크린(110)의 세척이 진행되므로 장비의 유지보수 및 생산의 효율성을 극대화 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 솔더 프린트 유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 설명의 편의를 위하여 제1실시예와 유사한 부분은 동일한 도면번호를 사용하고, 제1실시예와 공통되는 부분은 설명을 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 솔더프린트유닛(22)은 제1실시예에 따른 솔더프린트유닛(12)과 비교할 때, 스텐실스크린(210)과 스크린승강부(220)의 구성에 차이가 있다.
스텐실스크린(210)의 경우, 본 실시예에서는 컨베이어벨트(131)의 상부에 존재할 수 있다.
본 실시예에서는 스텐실스크린(110)이 연성 재질이 아닌 플레이트 형상으로 구비될 수 있다. 이 경우, 지지플레이트(106)의 하부면에는 스텐실스크린(210)의 양단을 지지하기 위한 지지단(108)이 구비될 수 있다. 지지단(108)은, 후술할 스크린수취암(222)이 스텐실스크린(210)을 수취할 수 있도록, 스텐실스크린(210)의 지지를 해제 가능하게 구비될 수 있다. 이 경우, 지지단(108)은 회동하며 스텐실스크린(210)의 지지를 해제하거나, 스텐실스크린(210)의 외측으로 이동하며 스텐실스크린(210)의 지지를 해제할 수 있다.
또는, 스텐실스크린(210)은 연성 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 지지단(108)은 스텐실스크린(210)에 장력을 부여하도록 스텐실스크린(210)의 양단을 지지할 수 있다.
스텐실스크린(210) 하부의 일측에는 스크린승강부(220)가 구비될 수 있다.
본 실시예의 스크린승강부(220)는 스크린수취암(222)과 수취암승강부(221)를 포함할 수 있다. 스크린수취암(222)은 스텐실스크린(210)을 회수/공급할 수 있다.
스크린수취암(222)이 스텐실스크린(210)을 회수하는 경우, 스크린수취암(222)은 스텐실스크린(210)의 하부로 전진하고, 지지단(108)은 스텐실스크린(210)의 지지를 해제하여 스텐실스크린(210)을 스크린수취암(222)으로 전달할 수 있다.
스크린수취암(222)이 스텐실스크린(210)을 공급하는 경우, 스크린수취암(222)은 스텐실스크린(210)을 지지한 채 전진하고, 지지단(208)은 스크린수취암(222)으로부터 스텐실스크린(210)을 전달받아 스텐실스크린(210)을 지지할 수 있다.
수취암승강부(221)는 스크린수취암(222)이 지지단(108)과 클리닝부(150) 사이에서 승강할 수 있도록 구비될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스크린승강부(220)는 한쪽에만 구비될 수 있다. 이 경우에는, 클리닝부(150)의 하우징(153)은 양측이 개방될 필요없이 스크린승강부(220)가 구비된 측만 개방되도록 형성될 수 있다. 스크린수취암(222)은 클리닝이 필요한 스텐실스크린(210)을 지지단(108)으로부터 클리닝부(150)로 전달하고, 클리닝부(150)로부터 세척이 완료된 스텐실스크린(210)을 지지단(108)측으로 제공할 수 있다.
또는 스크린승강부(220)는 양쪽에 구비될 수도 있다. 이 경우에는 일측의 스크린수취암은 클리닝이 필요한 스텐실스크린(210)을 지지단(108)으로부터 클리닝부(150)로 전달하고, 타측의 스크린수취암은 클리닝부(150)로부터 세척이 완료된 스텐실스크린(210)을 지지단(108)측으로 제공할 수 있다.
제2실시예의 솔더프린트유닛(22) 역시, 꾸준히 양호한 상태의 스텐실스크린(110)을 이용할 수 있으므로, 솔더페이스트 인쇄 불량을 방지할 수 있다. 또한 스텐실스크린(210)을 교체하는데 소요되는 시간을 최소화 하고, 공정 중에 스텐실스크린의 세척이 진행되므로 장비의 유지보수 및 생산의 효율성을 극대화 할 수 있다.
상술한 제1실시예 또는 제2실시예의 솔더프린트유닛(12,22)에 의해 솔더페이스트가 인쇄된 기판(S)은 부품탑재유닛(13)으로 이송될 수 있다.
부품탑재유닛(13)은 로봇암 등을 구비하여, 요구되는 전자부품들을 픽업하고, 인쇄된 솔더페이스트 위에 각 전자부품을 탑재할 수 있다.
부품탑재유닛(13)에서 전자부품들의 탑재가 완료된 기판(S)은 검사유닛(14)으로 이송될 수 있다.
검사유닛(14)은 화상인식수단과 정보처리수단 등을 포함할 수 있다.
화상인식수단은 기판(S) 상에 인쇄된 솔더페이스트의 인쇄상태와 솔더페이스트 상에 탑재된 전자부품들의 탑재상태를 촬영할 수 있다.
화상인식수단이 촬영한 이미지는 정보처리수단으로 전송되고, 정보처리수단은 해당 이미지를 분석하여 솔더페이스트의 인쇄상태, 즉 솔더페이스트의 역삽, 오삽, 뒤틀림, 들뜸 등의 상태를 검출할 수 있다. 또한 정보처리수단은 각 전자부품들이 제위치에 정확하게 탑재되었는지 여부를 검출할 수 있다.
한편 정보처리수단은 화상인식수단이 전달한 2D 이미지를 이용하여 인쇄상태 및 탑재상태를 검사할 수도 있고, 화상인식수단이 전달한 복수 개의 2D 이미지를 연산 처리하여 3D 이미지를 생성한 후 인쇄상태 및 탑재상태를 검사할 수도 있다.
검사유닛(14)은 솔더페이스트의 인쇄상태 및 전자부품들의 탑재상태를 검사한 후, 인쇄상태 및 탑재상태가 모두 양호한 기판(S)은 정상상태로 분류하고, 인쇄상태 및 탑재상태 중 하나라도 불량한 기판(S)은 불량상태로 분류할 수 있다.
그리고, 정상상태로 분류된 기판(S)은 리플로우유닛(16)으로 전달하고, 불량상태로 분류된 기판(S)은 불량기판처리유닛(15)으로 전달할 수 있다.
불량기판처리유닛(15)은 검사유닛(14)이 불량상태로 분류한 기판(S)을 수취하여, 기판(S) 상에 탑재된 전자부품들과 솔더페이스트를 기판(S)에서 제거할 수 있다.
그리고, 솔더페이스트 및 전자부품이 제거된 기판(S)은 다시 기판로딩유닛(11)으로 전달하고, 전자부품은 부품탑재유닛(13)으로 전달하여, 기판(S)과 전자부품을 다시 활용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리플로우유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 리플로우유닛(16)은 하우징(16a,16b), IR 히터(16C)를 포함할 수 있다.
하우징(16a,16b)은 양측이 개구되어 컨베이어벨트(131)가 통과하도록 형성될 수 있다. 하우징(16a,16b) 내부에는 복수 개의 IR 히터(16C)가 구비될 수 있다. 복수 개의 IR 히터(16C)는 컨베이어벨트(131)가 진행하는 방향을 따라 배치될 수 있다. 도 5에는 복수 개의 IR 히터(16C)가 하우징 상부측(16a)에 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 복수 개의 IR 히터(16C)는 하우징 하부측(16b)이나 하우징 측벽에 구비될 수도 있다.
리플로우유닛(16)은 검사유닛(14)이 정상상태로 분류한 기판(S)을 수취하여, 기판(S) 상에 인쇄된 솔더페이스트를 적정 온도로 가열하여 이를 경화시킴으로써, 전자부품을 기판에 접합할 수 있다.
본 실시예에서는 솔더페이스트를 적정 온도로 가열하는 히팅수단으로서 IR(infra red) 히터를 이용한다. 종래에는 리플로우 공정을 위해 챔버를 밀폐시킨 후, 내부를 질소 분위기로 형성하고, 챔버 내부를 가열하였으나, IR 히터를 사용함으로써 상온, 상압의 대기 분위기에서 이송장치(130)를 통해 이동하는 기판(S)들에 대해 리플로우 공정을 진행할 수 있다.
리플로우유닛(16)에서 리플로우가 완료된 기판(S)은 기판언로딩유닛(17)에 의해 반출될 수 있다.
이하에서는, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템을 이용한 실장 방법에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 방법을 도시한 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전자부품이 실장될 기판(S)은 기판로딩유닛(11)에 의해 인라인 전자부품 실장 시스템(1)에 반입될 수 있다(S11).
솔더프린트유닛(12)에서는, 스텐실스크린(110,210)의 오염여부를 확인할 수 있다(S12). 이를 위해 솔더프린트유닛(12)에는 스텐실스크린(110,210)의 오염여부를 확인할 수 있는 카메라 또는 센서 등이 구비될 수 있다. 또는 작업자가 스텐실스크린(110,210)의 오염상태를 육안으로 확인할 수 있도록 구성될 수도 있다.
스텐실스크린(110,210)의 인쇄홀(112)에 솔더페이스트가 잔존하는 등 스텐실스크린(110,210)이 오염된 것으로 판단되는 경우, 스크린승강부(120,220)는 스텐실스크린(110,210)을 교체할 수 있다(S13).
상술한 바와 같이, 도 2의 제1실시예에 따른 스크린승강부(120)의 경우, 회전롤러를 회전시킴으로서 세척된 스텐실스크린(110)이 스퀴징부(100) 하측에 위치하도록 할 수 있고, 도 4의 제2실시예에 따른 스크린승강부(220)의 경우, 스크린수취암(222)이 오염된 스텐실스크린(210)을 지지단(108)으로부터 클리닝부(150)로 이송하고, 세척된 스텐실스크린(210)을 클리닝부(150)로부터 지지단(108)으로 이송하여 스텐실스크린(210)을 교체할 수 있다.
스텐실스크린(110,210)의 상태가 양호하다고 판단되는 경우, 솔더프린트유닛(12)은 기판(S) 상에 솔더페이스트를 인쇄할 수 있다(S14).
솔더페이스트공급기(101)는 스텐실스크린(110) 위로 소정량의 솔더페이스트를 공급하고, 스퀴즈날 승강부(102c)는 스퀴즈날(102a,102b)을 스텐실스크린(110,210)에 대해 하강시켜 스퀴즈날(102a,102b)이 스텐실스크린(110,210)에 밀착되도록 할 수 있다.
이후, 회전모터(105)가 이송스크류(103)를 회전시킴에 따라, 스퀴즈(102)가 일측 또는 타측 방향으로 이동하고, 스퀴즈날(102a,102b)은 스텐실스크린(110,210)의 상부면에 밀착된 채 솔더페이스트를 스텐실스크린(110,210)에 형성된 인쇄홀(112)로 밀어넣어 인쇄홀(112)의 패턴을 따라 기판(S) 상에 솔더페이스트가 인쇄되도록 할 수 있다.
솔더프린트유닛(12)에서 솔더페이스트가 인쇄된 기판(S)은 부품탑재유닛(13)으로 이송되어 전자부품이 탑재될 수 있다(S15). 부품탑재유닛(13)은 로봇암 등을 구비하여, 요구되는 전자부품들을 픽업하고, 인쇄된 솔더페이스트 위에 각 전자부품을 탑재할 수 있다.
부품탑재유닛(13)에서 전자부품들의 탑재가 완료된 기판(S)은 검사유닛(14)으로 이송될 수 있다(S16).
검사유닛(14)은 솔더페이스트의 인쇄상태 및 전자부품들의 탑재상태를 검사한 후, 인쇄상태 및 탑재상태가 모두 양호한 기판(S)은 정상상태로 분류하고, 인쇄상태 및 탑재상태 중 하나라도 불량한 기판(S)은 불량상태로 분류할 수 있다(S16).
검사유닛(14)에 의해 불량상태로 분류된 기판(S)은 불량기판처리유닛(15)으로 전달된다. 불량기판처리유닛(15)은 검사유닛(14)이 불량상태로 분류한 기판(S)을 수취하여, 기판(S) 상에 탑재된 전자부품들과 솔더페이스트를 기판(S)에서 제거할 수 있다(S17).
이 경우, 솔더페이스트 및 전자부품이 제거된 기판(S)은 다시 기판로딩유닛(11)으로 전달하고, 전자부품은 부품탑재유닛(13)으로 전달하여, 기판(S)과 전자부품을 다시 활용할 수 있다.
검사유닛(14)에 의해 정상상태로 분류된 기판(S)은 리플로우유닛(16)으로 전달되어 리플로우 공정을 거칠 수 있다(S18).
리플로우유닛(16)은 검사유닛(14)이 정상상태로 분류한 기판(S)을 수취하여, 기판(S) 상에 인쇄된 솔더페이스트를 적정 온도로 가열하여 이를 경화시킴으로써, 전자부품을 기판에 접합할 수 있다.
리플로우유닛(16)에는 솔더페이스트를 적정 온도로 가열하는 히팅수단으로서 IR(infra red) 히터(16c)가 이용되어, 상온, 상압의 대기 분위기에서 이송장치(130)를 통해 이동하는 기판(S)들에 대해 리플로우 공정을 진행할 수 있다.
리플로우유닛(16)에서 리플로우가 완료된 기판(S)은 기판언로딩유닛(17)에 의해 반출될 수 있다(S19).
상술한 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템 및 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법은, 기판 상에 솔더페이스트를 인쇄하고 그 위에 전자부품을 실장한 후, 리플로우 공정이 진행되기 이전에 솔더페이스트의 인쇄상태 및 전자부품들의 탑재상태를 검사한다.
종래의 전자부품 실장 장치들은, 일반적으로 기판 상에 솔더페이스트를 인쇄하고, 전자부품을 탑재하기 전에 솔더페이스트의 인쇄상태를 검사하는 SPI 검사장치와 전자부품을 탑재하고 리플로우 공정을 거친 후에, 전자부품의 실장상태를 검사하는 AOI 검사장치를 별도로 운영한다.
따라서 2대의 검사장치를 운용하여야 하므로 장비의 전체적인 비용을 증대하고, 2회의 검사과정을 거침으로써 TACT 타임이 길어지고, 리플로우 공정 이후의 검사에서 불량이 발생한 경우에는 기판, 전자부품을 폐기할 수 밖에 없어, 전반적인 운용효율이 좋지 못하였다.
이에 비해 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템 및 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법은, 1회의 검사만으로 솔더페이스트의 인쇄상태 및 전자부품들의 탑재상태를 검사하여 불량률을 최소화하고, 불량 기판이 발생하더라도 리플로우 공정 이전이므로 기판 및 전자부품을 다시 회수하여 이용할 수 있다. 실제로 종래의 장치들과 같이, 2회의 검사과정을 거치는 경우와 본 발명과 같이 솔더페이스트가 인쇄되고 전자부품을 탑재한 상태에서 1회의 검사과정을 거치는 경우를 비교할 때 불량기판의 검출 효과를 거의 동일하다.
또한 상술한 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템 및 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법은, 솔더프린트유닛 내에 스텐실스크린을 세척하는 클리닝부를 구비하고, 꾸준히 양호한 상태의 스텐실스크린을 이용할 수 있으므로, 솔더페이스트 인쇄 불량을 방지할 수 있다. 또한 스텐실스크린을 교체하는데 소요되는 시간을 최소화 하고, 공정 중에 스텐실스크린의 세척이 진행되므로 장비의 유지보수 및 생산의 효율성을 극대화 할 수 있다.
또한 상술한 본 발명의 실시예에 따른 인라인 전자부품 실장 시스템 및 이를 이용한 인라인 전자부품 실장 방법은, 리플로우유닛에서 IR 히터를 이용하여 리플로우 공정을 진행하므로, 상온, 상압의 대기 분위기에서 이송 장치를 통해 이동하는 기판들에 대해 리플로우 공정을 진행할 수 있어, 인라인 타입의 전자부품 실장 시스템 및 전자부품 실장 방법을 구현할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
1: 인라인 전자부품 실장 시스템 16a,16b: 하우징
16c: IR 히터 100: 스퀴징부
101: 솔더페이스트공급기 102: 스퀴즈
103: 이송스크류 104: 지지바
105: 회전모터 106: 지지플레이트
108: 지지단 110, 210: 스텐실스크린
111: 배리어 112: 인쇄홀
120. 220: 스크린승강부 130: 이송장치
140: 기판승강부 150: 클리닝부
151: 공압클리너 152: 수거트레이
153: 하우징

Claims (9)

  1. 기판 상에 전자부품을 접합하는 전자부품 실장 시스템으로서,
    상기 기판을 반입하는 기판 로딩유닛;
    상기 기판로딩유닛의 일측에 구비되며, 상기 기판 상에 접합용 솔더페이스트를 인쇄하는 솔더 프린트 유닛으로, 소정의 인쇄 패턴이 형성된 스텐실스크린과, 상기 스텐실스크린의 일면으로 상기 솔더페이스트를 공급하는 솔더페이스트 공급기와, 상기 스텐실스크린에 밀착되어 상기 솔더페이스트를 상기 인쇄패턴에 도포하는 스퀴징부와, 상기 스텐실스크린을 세척하는 클리닝부 및 상기 클리닝부로 상기 스텐실스크린을 이송하는 스크린승강부를 포함하는 솔더 프린트 유닛;
    상기 솔더 프린트 유닛의 일측에 구비되며, 상기 전자부품을 픽업하여 상기 솔더페이스트 상에 탑재하는 부품탑재유닛;
    상기 부품탑재유닛의 일측에 구비되며, 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 및 상기 전자부품의 탑재상태를 검사하고, 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 및 상기 전자부품의 탑재상태를 정상상태와 불량상태로 분류하는 검사유닛;
    상기 검사유닛의 측부에 구비되며, 상기 검사유닛에 의해 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 또는 상기 전자부품의 탑재상태가 상기 불량상태로 판정된 상기 기판 상에서 상기 전자부품 및 상기 솔더페이스트를 제거하는 불량기판처리유닛;
    상기 검사유닛의 일측에 구비되어, 상기 검사유닛에 의해 상기 솔더페이스트의 인쇄상태 및 상기 전자부품의 탑재상태가 상기 정상상태로 판정된 상기 기판을 가열하여 상기 전자부품을 상기 기판에 솔더 접합하는 리플로우 유닛; 및
    상기 리플로우 유닛의 일측에 구비되어, 상기 전자부품이 솔더 접합된 상기 기판을 반출하는 기판 언로딩유닛을 포함하는 인라인 전자부품 실장 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스텐실스크린은 일측은 상기 스퀴징부의 하부에 위치하고, 타측은 상기 클리닝부를 관통하는 폐루프 형상으로 구비되고,
    상기 스크린승강부는 상기 스텐실스크린에 장력을 제공하며 상기 페루프 형상을 유지하게 하는 적어도 하나의 회전롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 전자부품 실장 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스텐실스크린은 상기 스퀴징부의 하부에 탈착가능하게 구비되고,
    상기 스크린승강부는 상기 스텐실스크린을 수취하도록 신장되는 스크린수취암과 상기 스크린수취암을 상기 스퀴징부와 상기 클리닝부 사이에서 이송하는 수취암승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 전자부품 실장 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 클리닝부는,
    상기 클리닝부 내에 진입한 상기 스텐실스크린에 기체를 분사하는 공압클리너와, 상기 공압클리너에 의해 상기 스텐실스크린으로부터 분리된 상기 솔더페이스트를 수거하는 수거트레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 전자부품 실장 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 리플로우유닛은 상기 기판을 가열하는 IR히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 전자부품 실장 시스템.
  7. 기판 상에 전자부품을 접합하는 전자부품 실장 방법으로서,
    상기 기판을 이송장치에 로딩하는 단계;
    소정의 인쇄 패턴이 형성된 스텐실스크린을 이용해 상기 기판에 상기 인쇄 패턴에 대응하여 솔더페이스트를 인쇄하는 단계;
    상기 스텐실스크린의 오염 여부를 확인하는 단계;
    상기 스텐실스크린의 오염 상태가 확인되면, 상기 스텐실스크린에 기체를 분사하여 상기 스텐실스크린에 잔존하는 상기 솔더페이스트를 제거하여 상기 스텐실스크린을 세척하는 클리닝부로 이송하고, 상기 클리닝부에서 세척이 완료된 스테실스크린을 준비하는 단계;
    상기 기판에 인쇄된 상기 솔더페이스트 상에 전자부품을 탑재하는 단계;
    상기 솔더페이스트의 인쇄상태 및 상기 전자부품의 탑재상태를 검사하고, 상기 인쇄상태 및 상기 탑재상태를 정상상태와 불량상태로 분류하는 단계;
    상기 인쇄상태 또는 상기 탑재상태가 상기 불량상태로 분류되는 경우, 상기 기판 상에서 상기 전자부품 및 상기 솔더페이스트를 제거하는 단계;
    상기 인쇄상태 및 상기 탑재상태가 상기 정상상태로 분류되는 경우, 상기 기판을 가열하여 상기 전자부품을 상기 기판에 솔더 접합하는 단계; 및
    상기 전자부품이 접합된 상기 기판을 언로딩하는 단계를 포함하는 인라인 전자부품 실장 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판을 가열하여 상기 전자부품을 상기 기판에 솔더 접합하는 단계에서, 상기 기판은 IR히터를 이용해 가열되는 것을 특징으로 하는 인라인 전자부품 실장 방법.
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