KR101375524B1 - 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판상에서 표면실장부품(SMD ; Surface Mounted Device)이 횡렬 구조를 취하며 편차없이 정렬된 상태가 요구되는 제품의 경우, 상기 표면실장부품의 실장 오차를 최소화하면서도 효율적으로 정렬할 수 있는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 복수의 열을 갖도록 인쇄회로기판을 일정 간격으로 케리어지그에 배치하는 준비 단계; 상기 인쇄회로기판의 회로 상에 솔더 크림을 도포하는 프린팅 단계; 상기 솔더 크림이 도포된 인쇄회로기판에 표면실장부품을 실장하는 마운팅 단계; 상기 표면실장부품을 정렬장치를 이용하여 정렬하는 정렬 단계; 및 상기 솔더 크림을 용융시켜 표면실장부품을 접합하는 솔더링 단계;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법{A Manufacturing Method For Back Light Unit Using Alignment Apparatus}

본 발명은 인쇄회로기판상에서 표면실장부품(SMD ; Surface Mounted Device)이 횡렬 구조를 취하며 편차없이 정렬된 상태가 요구되는 제품의 경우, 상기 표면실장부품의 실장 오차를 최소화하면서도 효율적으로 정렬할 수 있는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정분자를 움직이게 함으로써 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

그런데 상기 액정표시장치는 스스로 빛을 내지 못하고 단지 빛의 투과율을 조절하는 것으로 별도의 광원이 필요하다.

따라서, 액정 패널 뒷면에 백라이트 유닛을 배치하고 백라이트 유닛으로부터 나오는 빛을 액정 패널에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.

이러한 백라이트 유닛은 광원을 액정패널 밑면에 두어 기판 전면을 직접 조광하는 직하방식과 액정 패널의 일측면 또는 양측면에 광원을 두어 도광판 및 반사판 등에 의해 광선을 반사하여 확산하는 에지(edge)방식으로 나누어진다.

상기 직하방식은 램프에서 출사된 빛이 바로 액정패널 정면으로 출사되기 때문에 도광판이 필요 없는 반면, 에지 방식은 측면 램프에서 출사된 빛을 백라이트 유닛 정면으로 출사시키는 도광판이 필요하다. 통상 노트북 컴퓨터나 LCD 모니터에 사용되는 백라이트 유닛에는 휘도 얼룩짐이 적고, 박막형이고, 저소비 전력 소비가 가능한 에지 방식을 채택하고 있다. 직하방식의 백라이트 유닛 또한 광 이용율이 높고, 취급이 간단하며, 표시면의 크기에 제한이 없기 때문에 대화면의 액정 표시장치에 널리 사용되고 있다.

상술한 직하방식의 백라이트 유닛에 있어서 고휘도를 구현하기 위해서는 당연히 광원의 개수 또한 증가할 것이고, 많은 광원이 설치된 액정 표시장치의 조립과정 또는 사용 과정에서 발생되는 각 구성요소들의 고장이나 불량 등에 따른 교체 시 모든 구성 요소들을 전부 해체하고, 교체작업 후 다시 조립하는 불편함을 감수해야 하는 단점이 있었다.

한편, 종래 직하방식의 백라이트 유닛의 경우에 기존의 생산공정에서는 인쇄회로기판을 제조하는 공정과, LED 소자를 기판에 본딩하는 공정과 본딩되어 있는 기판을 각각의 칩패키지로 절단하는 공정과 이 칩 패키지를 어레이하여 별도의 기판에 서페이스 마운팅(SMT) 하는 공정과 그 위에 개구부가 형성된 사출물을 본딩하는 공정과 다시 그 위에 액정 포스퍼 등의 에폭시를 디스팬싱하여 고정시키는 공정으로 백라이트 유닛을 제조하고 있다.

이때 LED 소자를 기판에 서페이스 마운팅하는 공정에 있어서, 상기 LED 소자를 제조사별로 규정한 기준치 위치에 정확히 정렬되어 있어야만 하는데 이는 백라이트용으로써 광원이 균일한 휘도 분포를 갖기 위함이다. 예를 들면, 상기 LED 소자는 기판에 실장되는 정위치로부터 그 편차가 ±80 내지 ±100㎛ 내에서 이루어져야만 양품으로 규정하고 있다.

이에 따라 종래에는 기준치를 만족하기 위하여 표면실장설비를 이용함에 있어 LED 소자를 정확한 위치에 편차없이 실장하기 위해서는 고도의 기술력이 필요할 뿐만 아니라 그에 따른 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제0869530호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인쇄회로기판 상에서 표면실장부품이 횡렬 구조를 취하며 편차없이 정렬된 상태가 요구되는 제품의 경우 상기 표면실장부품의 실장 오차 또는 편차를 최소화하면서도 일괄적으로 정렬이 가능한 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법은 복수의 열을 갖도록 인쇄회로기판을 일정 간격으로 케리어지그에 배치하는 준비 단계; 상기 인쇄회로기판의 회로 상에 솔더 크림을 도포하는 프린팅 단계; 상기 솔더 크림이 도포된 인쇄회로기판에 표면실장부품을 실장하는 마운팅 단계; 상기 표면실장부품을 정렬장치를 이용하여 정렬하는 정렬 단계; 및 상기 솔더 크림을 용융시켜 표면실장부품을 접합하는 솔더링 단계;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 정렬장치는, 상기 케리어지그가 안착되는 고정플레이트 및 상기 고정플레이트의 상부에서 상기 케리어지그가 밀착되게 장착되되 상기 표면실장부품의 횡렬 구조와 대응하도록 수평으로 절개된 정렬홀이 구성되어 표면실장부품이 상기 정렬홀에 수용되도록 하며, 상기 고정플레이트 상에서 전방 및 후방으로 유동 가능하게 구성되는 유동플레이트를 포함하며, 상기 유동플레이트의 유동에 의해 상기 표면실장부품의 측면이 각각 가압되어 상기 표면실장부품을 정렬하는 것이 특징이다.

이때, 상기 정렬장치는 상기 유동플레이트에 구동력을 부여하여 유동플레이트를 전방 및 후방으로 유동시키기 위한 이송부를 더 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 유동플레이트는 브라켓 및 상기 브라켓에 힌지 결합되며 상기 정렬홀이 형성된 회동플레이트로 분리 구성되며, 상기 이송부는 상기 고정 플레이트에 장착되는 하나 이상의 구동모터, 상기 구동모터의 회전을 직선운동으로 변환하며 상기 유동플레이트의 브라켓과 연결되는 변환수단, 설정된 입력값에 따라 상기 구동모터를 제어하여 상기 유동플레이트의 전방 및 후방 유동을 제어하는 제어부 및 상기 제어부로 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 이송부는 상기 유동플레이트의 양측면에 각각 인접하도록 상기 고정 플레이트에 설치되는 실린더와, 상기 실린더에 장착되며 유체에 의해 인장 또는 압축되는 유동핀과, 상기 실린더에 유체를 공급하는 유체공급장치와, 상기 유동핀의 끝단에 결합되며 상기 유동플레이트의 양측면에 각각 밀착하도록 장착되는 유동블록과, 상기 유체공급장치의 가동을 제어하는 제어부 및 상기 제어부로 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 고정플레이트는 그 상부면에 적어도 둘 이상의 가이드핀이 형성되며, 상기 유동플레이트는 각 가이드핀에 대향하는 위치에 종방향으로 절개된 가이드홀이 형성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 고정플레이트는 상기 케리어지그가 접하는 그 상부면에 복수의 고정핀이 형성되며, 상기 케리어지그는 상기 고정핀과 대향하는 위치에 상기 고정핀이 삽입되는 고정홀이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 고정핀은 상기 케리어지그를 관통하여 일정 부위가 상부로 노출되도록 연장 구성되며, 상기 유동플레이트는 상기 고정핀과 대향하는 위치에 종방향으로 절개된 가이드홀이 구성될 수 있다.

하나의 예로써, 상기 정렬장치는, 상기 고정플레이트에서 상기 유동플레이트의 측면을 향하도록 체결되는 둘 이상의 조정블록과, 상기 조정블록 내부에 설치되는 스프링 및 상기 스프링에 의해 탄성력을 부여받으며 상기 유동플레이트의 측면에 밀착하도록 조정블록으로부터 일부가 돌출되는 조정핀으로 구성되는 조정부;를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 솔더링단계에서는 상기 케리어지그 상부에 상기 표면실장부품의 횡렬 구조와 대응하도록 수평으로 절개된 지지홀이 구성되는 커버플레이트를 안착시켜 용융 시 표면실장부품의 정위치를 유지하도록 하는 것이 특징이다.

이때, 상기 커버플레이트는 철 또는 철 합금 소재로 구성되며, 상기 케리어지그는 복수의 마그네트가 장착될 수 있다.

한편, 상기 표면실장부품은 백라이트 유닛용 LED(Light Emitting Diode) 소자일 수 있다.

본 발명에 따른 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법는 백라이트 유닛을 제조함에 있어 복수의 횡렬 구조를 갖는 표면실장부품의 위치를 단시간에 일괄 보정할 수 있는 정렬장치를 제공함에 따라 표면실장부품의 실장 오차 또는 편차를 최소화하여 불량률을 저감시키고 보정에 소요되는 시간을 획기적으로 단축하는 효과가 있다.

이에 백라이트 유닛의 광원이 균일한 휘도 분포를 제공할 수 있게 됨으로써 결과적으로 백라이트 유닛이 적용되는 디스플레이 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면실장부품의 정렬장치의 구성을 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 일 구성인 유동플레이트를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 구성인 고정플레이트를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이송부를 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이송부를 나타내는 평면도.
도 7은 본 발명의 일 구성인 케리어지그와 커버플레이트를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 표면실장부품의 정렬장치에 의해 교정된 표면실장부품을 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 백라이트 유닛의 제조방법에 관한 것으로, 일련의 제조 공정에 있어 인쇄회로기판에 횡렬로 실장된 복수의 표면실장부품을 기준치에 근접하도록 일괄적으로 보정할 수 있는 정렬공정을 포함하는 것이 특징이다.

도 1은 본 발명의 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

구체적으로 본 발명에 따른 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 준비 단계(S100)와, 프린팅 단계(S200), 마운팅 단계(S300), 정렬 단계(S400) 및 솔더링 단계(S500)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 준비 단계(S100)는 인쇄회로기판(300)을 배치하는 공정으로, 이때 케리어지그(30)가 이용될 수 있다.

상기 케리어지그(30)는 복수의 인쇄회로기판(300)을 수용 및 배치하여 복수의 인쇄회로기판(300)에 각각의 단계에서 수행되는 제조 공정을 일괄적으로 적용할 수 있도록 하며, 인쇄회로기판(300)이 제조 공정 시 흔들림이 없도록 고정한다.

예를 들면, 상기 케리어지그(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(300)을 일정 간격으로 이격시켜 복수의 열로 배치하도록 구성될 수 있다.

이렇게 준비 단계(S100)에서 준비 작업이 완료된 케리어지그(30)는 투입 설비에 적재 및 보관되며, 후행 공정의 설비가 생산을 자동으로 할 수 있도록 순차적으로 상기 케리어지그(30)를 반출하여 공급한다.

상기 프린팅 단계(S200)는 스크린 프린터 설비에서 수행된다. 상기 스크린 프린터 설비는 상기 투입 설비로부터 공급되는 케리어지그(30)를 공급받고, 기설계된 프로그래밍에 의해 상기 인쇄회로기판(300)의 회로에 솔더 크림을 도포한다.

상기 솔더 크림은 솔더 페이스트(Solder Paste)라고도 불리우며, 땜납 합금 분말에 플럭스를 혼합하여 크림 형태로 제조한 것으로, 전자회로의 납땜에 사용된다. 이러한 솔더 크림은 이하에서 설명하는 솔더링 단계(S500)에서 고온에 의해 용융되어 표면실장부품(320)을 회로에 접합시킨다.

상기 스크린 프린터 설비는 스크린 인쇄법에 따라 회로에서 납땜될 부분에만 상기 솔더 크림을 도포하게 되는 것이다.

도면에 도시된 바 없으나 상기 프린팅 단계(S200)에서 솔더 크림이 도포된 인쇄회로기판(300)은 이후 검사 설비를 이용하여 인쇄회로기판(300) 표면상에 도포되어 있는 솔더 크림의 위치, 부피의 도포량 등에 대한 적합 검사를 실시하는 단계를 수행할 수 있다.

이후, 상기 마운팅 단계(S300)는 SMD(Surface Mount Device) 설비를 이용하여 상기 솔더 크림이 도포된 인쇄회로기판(300)에 표면실장부품(320)을 실장하는 공정을 수행한다. 여기서 상기 SMD설비는 기설계된 프로그래밍에 따라 표면실장부품(320)을 실장하는 것으로, 이는 공지 기술 등을 통해 다양하게 실시될 수 있는 바 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 마운팅 단계(S300)를 통하여 인쇄회로기판(300)에는 표면실장부품(320)이 실장되는 것으로, 이때 제품이 백라이트 유닛일 경우 상기 표면실장부품(320)은 인쇄회로기판(300) 상에서 복수의 횡렬 구조를 취하며 편차없이 정렬된 상태가 요구되는 것이다.

이에 상기 정렬 단계(S400)에서는 상기와 같이 표면실장부품(320)이 정렬된 상태가 요구되는 경우, 본 발명의 실시 예에서 제시하는 표면실장부품의 정렬장치를 이용하여 표면실장부품(320)의 실장 오차를 최소화하면서도 효율적으로 정렬하는 공정을 수행한다.

이러한 정렬장치를 도 2 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면실장부품의 정렬장치의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 구성인 유동플레이트를 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 구성인 고정플레이트를 나타내는 평면도이다.

본 발명에 따른 표면실장부품의 정렬장치는 고정플레이트(10) 및 유동플레이트(20)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 고정플레이트(10)는 상기 케리어지그(30)를 안착 및 지지하기 위한 구성으로, 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 종프레임과 횡프레임을 포함하는 프레임(130)들의 결합에 의해 형성된 중공부에 고정 설치된다.

여기서 상기 고정플레이트(10)는 상기 중공부에서 프레임(130)과 일정한 단차가 형성될 수 있도록 상기 프레임(130)보다 상대적으로 낮은 위치에 장착된다.

이는 상기 단차에 의한 수용공간이 형성되도록 하여 상기 케리어지그(30)가 상기 수용공간에 안착되도록 하며, 이하에서 설명하는 유동플레이트(20)가 유동될 수 있는 공간을 제공하기 위함이다.

그리고 상기 종프레임 및 횡프레임의 저면에는 복수의 받침다리(140)가 장착되며, 상기 받침다리(140)는 각기 높이 조절이 가능하도록 구성됨으로써 상기 고정플레이트(10)의 높이를 임의로 조절할 수 있도록 한다.

이러한 고정플레이트(10)는 앞서 프레임(130)에 고정 설치되는 것을 일 예로 설명하고 있으나 상기 고정플레이트(10)는 상기 프레임(130)과 일체로 제작되는 것일 수도 있다.

상기 유동플레이트(20)는 상기 고정플레이트(10) 상부에 장착되며 고정플레이트(10) 상에서 전방 또는 후방으로 유동 가능하도록 구성된다.

또한 상기 유동플레이트(20)는 상기 고정플레이트(10)에 안착된 케리어지그(30)의 상부면에 밀착되게 장착되는데, 이때 상기 표면실장부품(320)의 횡렬 구조와 대응하도록 수평 방향으로 절개된 정렬홀(200)이 구성된다.

상기 정렬홀(200)은 실질적으로 표면실장부품(320)을 정렬시키기 위한 수단으로, 상기 유동플레이트(20)가 상기 케리어지그(30)에 밀착되면 상기 정렬홀(200)의 공간으로 상기 표면실장부품(320)이 수용되는 것이며 이때, 상기 유동플레이트(20)가 전방 또는 후방 유동함에 따라 수평을 이루는 상기 정렬홀(200)의 내측 일측면과 타측면은 수용된 각각의 표면실장부품(320)의 일측면과 타측면을 적어도 1회 이상 가압하여 밀어냄으로써 편차 또는 오차가 발생된 표면실장부품(320)을 설정된 정위치로 이동될 수 있도록 한다.

이에 따라 상기 유동플레이트(20)의 반복적인 전, 후방 유동을 통해 상기 표면실장부품(320)은 점차 정렬하게 되며, 표면실장부품(320)의 실장 위치를 기준치 위치에 근접하도록 보정하게 되는 것이다.

여기서 도면에 도시된 바 없으나, 상기 유동플레이트(20)가 기설정된 위치까지만 유동될 수 있도록 상기 유동플레이트(20)로부터 유동 범위의 끝단에 해당되는 전방 및 후방 위치에는 각각 스토퍼가 설치될 수 있다.

한편, 상기 표면실장부품의 정렬장치는 이하에서 설명하는 이송부(40)의 구성에 의해 자동으로 상기 유동플레이트(20)를 유동시켜 표면실장부품(320)의 정렬이 이루어지도록 구성될 수 있다.

본 발명에서는 상기 이송부(40)에 대하여 두 가지 실시 예를 제시한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이송부를 나타내는 평면도이며,

먼저, 상기 유동플레이트(20)는 브라켓(201)과 회동플레이트(202)로 분리 구성될 수 있다.

구체적으로 본 실시 예에 따른 유동플레이트(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정측에 해당되며 'ㄴ'형상을 갖는 브라켓(201)과 상기 브라켓(201)에 힌지 결합(a)되어 상기 고정플레이트(10) 상에서 일정 각도로 회동하며 상기 정렬홀(200)이 형성된 회동플레이트(202)로 분리 구성된다.

이에 따라 상기 유동플레이트(20)는 힌지 구조(a)를 통해 상기 고정플레이트(10) 상에서 완전히 분리되지 않더라도 케리어지그(30)를 상기 고정플레이트(10)에 안착시킬 수 있어 불필요한 과정을 생략함으로써 생산성을 향상시키게 되는 것이다.

한편, 본 실시 예에 따른 이송부(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 구동모터(400), 변환수단, 제어부(420) 및 전원부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 구동모터(400)는 상기 고정 플레이트(10)에 고정 장착되며 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 이러한 구동모터(400)는 상기 유동플레이트(20)의 어느 일측면을 향하도록 일정 간격 이격된 위치에 설치된다.

상기 변환수단은 상기 구동모터(400)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환시키기 위한 것으로, 일 예로써 본 실시 예서는 볼스크류(410)를 제시한다.

상기 볼스크류(410)는 외주면에 나사산이 형성되며 상기 구동모터(400)의 회전축(401)과 결합되는 회전나사(411)와 상기 회전나사(411)의 회전에 의해 직선 왕복 운동하는 유동체(412)를 포함한다.

이러한 볼스크류(410)는 상기 유동플레이트(20)의 측면과 연결되는데 실질적으로는 상기 유동체(412)가 상기 유동플레이트(20)의 측면에 구비되는 브라켓(201)과 결합됨으로써 상기 구동모터(400)의 회전에 따라 상기 유동체(412)와 함께 상기 유동플레이트(20)가 연동되어 전방 또는 후방으로 유동하게 되는 것이다.

이때 상기 볼스크류(410)의 회전나사(411)의 직경과 리드는 상기 구동모터(400)의 스펙과 상기 유동플레이트(20)의 유동 범위를 고려하여 선택적으로 설정됨이 바람직하다.

상기 제어부(420)는 상기 구동모터(400)에 전원을 공급하며 설정된 입력값에 따라 상기 구동모터(400)의 정방향 또는 역방향 구동을 제어함과 더불어 구동모터(400)의 회전속도 및 시간을 제어함으로써 상기 브라켓(201)를 포함한 유동플레이트(20)의 전방 및 후방 유동을 제어한다.

그리고 상기 제어부(420)는 설정부(421)와 디스플레이부(422)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 설정부(421)는 상기 구동모터(400)의 회전속도는 물론 회전시간에 따른 유동플레이트(20)의 이동 범위를 설정한다.

상기 디스플레이부(422)는 상기 설정부(421)에서 설정된 입력값 등을 표시한다.

상기 전원부는 도면에 도시된 바 없으나, 상기 제어부(420)로 전원을 공급한다. 여기서 상기 전원부는 외부로부터 공급되는 상용전원을 상기 제어부(420)에 적합한 DC 전원으로 변환시키기 위한 정류장치와, 안정적인 전원 인가를 위한 안정화 회로 등을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 언급한 구동모터(400)는 서보모터(servo motor)가 적용될 수 있다. 상기 서보모터는 내부에 모터의 회전 각을 측정할 수 있는 가변 저항이 내장되어 있고 입력 펄스의 듀티비(Duty Ratio)에 따라 원하는 각도만큼 회전시킬 수 있도록 되어 있으므로, 상기 제어부로부터 출력되는 제어 신호에 따라 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있다.

이 밖에도 상기 구동모터(400)는 일반 AC모터나 스테핑모터(stepping motor)가 적용될 수 있는데, 이러한 경우 상기 구동모터(400)의 회전축(401)에는 별도의 엔코더를 설치하여 구성될 수 있다.

상기 스테핑모터는 펄스모터, 스텝모터 등으로 불리며 입력 펄스 전력에 대응하여 회전할 수 있다. 스테핑모터는 역시 주어진 펄스에 비례하여 정해진 각도만큼 회전한다. 그러나 스테핑모터는 원하는 각도만큼 회전시킬 수는 있지만 어떠한 피드백 작용도 없다는 점에서 상기 서보모터와 다르다.

예를 들어 30도 정도 회전시키라고 명령했더라도 모터에 걸리는 부하 등에 의해 10도밖에 회전하지 못해도 스테핑모터만 가지고는 10도를 돌았는지 30도를 돌았는지 알 수 없다.

이에 따라 상기 구동모터(400)로 일반 AC모터나 스텝모터가 적용될 경우 엔코더 혹은 홀센서 등을 포함한 검출센서(미도시)를 더 포함하며 상기 검출센서로 구동모터(400)의 각도(회전수)를 측정하고 상기 제어부의 입력값에 근접하도록 상기 구동모터(400)의 구동을 보정하는 피드백 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제어부(420)는 상기 피드백 수단과 연동하는 것으로, 상기 피드백 수단으로부터 전송되는 피드백 신호를 입력받게 되고 그에 따른 구동모터(400)의 보정신호를 연산하여 상기 구동모터(400)의 구동이 보정되기 위한 제어신호를 송출하게 된다.

특히 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 고가의 서보모터와 스텝모터를 사용하지 않으면서도 원하는 각도만큼 모터를 회전시킬 수 있도록 별도로 엔코더를 설치할 수 있다. 즉, 일반 AC모터에 엔코더를 설치하여 서보모터와 같은 기능을 수행할 수 있도록 구성되어 있는 것이다.

도면에 하고 있지 않으나 상기 엔코더의 구조로서 바람직하게는 상기 구동모터(400)의 회전축(401) 선단에 고정되며 다수 개의 슬릿이 방사방향으로 형성된 회전판과, 상기 회전판의 슬릿을 통과하는 광을 검출할 수 있도록 상기 회전판의 외주에 설치되고 검출된 신호를 상기 제어부로 전송하는 광센서를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 슬릿은 1/2000의 크기로 형성하는 것이 바람직하다.

이에 따라 상기 구동모터(400)의 회전축(401) 상에 엔코더를 설치함으로써 별도의 복잡하고 고가의 센싱 및 제어장치를 채용하지 않고서도 상기 구동모터(400)는 물론 더 나아가 상기 표면실장부품의 정렬장치의 동작을 정밀하게 제어할 수 있게 되는 것이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이송부를 나타내는 평면도이다.

본 실시 예에 따른 이송부(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 실린더(430)와 유동핀(440)과 유체공급장치(450)와 유동블록(470)과 제어부(460) 및 전원부(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더(430)는 상기 유동플레이트(20)의 양측면에 각각 인접하도록 상기 고정플레이트에 고정 설치된다. 바람직하게 상기 실린더(430)는 상기 유동플레이트(20)의 편향 유동을 방지할 수 있도록 유동플레이트(20)의 중심부를 향하는 위치에 설치되는 것이 타당하다.

상기 유동핀(440)은 상기 실린더(430)에 장착되며 실린더(430) 내의 유체와 연동됨에 따라 인장 또는 압축된다. 상기 유동핀(440)은 실질적으로 상기 유동플레이트(20)의 전방 또는 후방 유동 거리를 결정하는 것으로, 유동핀(440)의 길이를 선택적으로 조정함으로써 상기 유동플레이트(20)가 정해진 거리만큼 유동될 수 있도록 설치한다.

상기 유체공급장치(450)는 상기 실린더(430)에 유체를 공급하는 것으로, 이때의 유체는 기체 또는 액체를 포함할 수 있는 바, 어느 하나로 한정하지 않는다. 예를 들면 기체의 경우 압축공기를 공급하여 공압실린더로 적용되는 것이며, 액체의 경우 유압오일을 공급하여 유압실린더로서 적용될 수 있는데, 본 발명에서 압축공기를 사용한 공압실린더를 예로서 설명한다.

본 발명의 유체공급장치(450)가 압축공기를 공급함에 따라 상기 유체공급장치(450)는 실린더(430)로 압축공기를 공급하도록 공급관(451)을 포함하는데, 이때 상기 공급관(451)은 상기 유동핀(440)의 인장과 압축됨에 따라 인장공급관과 압축공급관으로 각각 구성되며 각 공급관(451)은 상기 실린더(430)와 연결된다.

또한, 상기 유체공급장치(450)는 도면에 도시된 바 없으나, 압축공기의 공급과 차단을 위한 밸브는 물론 압축공기의 공기압을 체크할 수 있도록 공기압 게이지를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 밸브 역시 인장과 압축을 위해 인장밸브와 압축밸브가 각각 구성되며 각 밸브는 인장공급관과 압축공급관에 각기 연결된다.

상기 유동블록(470)은 상기 유동핀(440)의 끝단에 결합되는 것으로, 상기 유동핀(440)의 인장 또는 압축 작용에 연동한다. 이러한 유동블록(470)은 상기 유동플레이트(20)의 양측면에 각각 밀착되도록 장착되어 상기 유동핀(440)의 인장 또는 압축 작용에 따라 상기 유동플레이트(20)의 일측면 또는 타측면을 각각 가압하게 되고, 이러한 가압에 의해 상기 유동플레이트(20)는 전방 또는 후방으로 유동하게 되는 것이다.

상기 제어부(460)는 상기 유체공급장치(450)의 가동을 제어하기 위한 것으로, 상기 유동플레이트(20)의 유동을 검출하여 상기 유체공급장치(450)를 정지 또는 가동시키기 위한 센서(461)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 센서(461)는 상기 유동플레이트(20)의 전방 또는 후방 유동 범위를 지정하는 위치에 각각 설치되어야 한다.

즉, 상기 제어부(460)는 가동신호를 출력하게 되며 상기 가동신호를 상기 유체공급장치(450)의 인장밸브로 전송하여 상기 인장밸브를 개방하도록 제어한다.

상기 인장밸브의 개방으로 실린더(430)의 유동핀(440)은 인장되고 이와 연결된 유동블록(470)은 상기 유동플레이트(20)를 일 방향으로 가압하여 유동하게 되는 것이며, 이때 상기 유동플레이트(20)가 기설정된 유동 거리만큼 이동하게 되면, 상기 일측 센서(461)는 유동플레이트(20) 위치를 검출하여 검출신호를 송출하게 된다.

그리고 상기 제어부(460)는 상기 일측 센서(461)의 검출신호에 따라 상기 인장밸브를 폐쇄함과 동시에 압축밸브를 개방시켜 해당 실린더(440)의 유동핀(450)이 압축되도록 함으로써 상기 유동플레이트(50)가 반대방향으로 복귀될 수 있는 조건을 제공한다.

이와 동시에 상기 제어부(460)는 반대측의 다른 실린더(430)를 앞서 설명한 과정과 동일하게 수행하여 상기 유동플레이트(20)를 다른 일 방향으로 유동시키도록 하고, 대향하는 타측 센서(461)가 유동플레이트(20)의 반대 방향 지점을 검출함에 의해 최종적으로 유동플레이트(20)의 유동을 정지시키고 정위치로 복귀하도록 한다.

상기 제어부(460)는 상술한 유동플레이트(20)의 전방 및 후방 유동 과정을 적어도 1회 이상 반복적으로 수행함에 따라 수평을 취하는 정렬홀(200)에 수용된 표면실장부품(320)을 정렬시킴으로써 표면실장부품(320)의 실장 오차 내지 편차를 교정하게 되는 것이다.

상기 전원부는 상기 제어부(460)로 전원을 공급한다. 여기서 상기 전원부는 외부로부터 공급되는 상용전원이 상기 제어부(460)에 적합한 DC 전원으로 변환시키기 위한 정류장치와, 안정적인 전원 인가를 위한 안정화회로 등을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 유동플레이트(20)의 안정적인 전, 후방 유동이 이루어질 수 있도록 가이드 수단이 제공된다.

상기 가이드 수단의 일 예로써, 상기 고정플레이트(10)는 그 상부면에 적어도 둘 이상의 가이드핀(100)이 나란히 형성될 수 있는데, 바람직하게는 상기 가이드핀(100)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 고정플레이트(10)의 각 모서리 부근에 형성될 수 있다.

그리고, 이러한 고정플레이트(10) 상부에 배치되는 상기 유동플레이트(20)는 각 가이드핀(100)에 대향하는 위치에 종방향으로 일부가 절개된 가이드홀(210)이 형성됨으로써, 상기 유동플레이트(20)가 전방 또는 후방으로 유동함에 있어 안정적으로 가이드될 수 있도록 한다.

상기 가이드 수단의 다른 예로, 상기 고정플레이트(10)는 케리어지그(30)가 접하는 그 상부면에 복수의 고정핀(110)이 나란히 형성되며, 상기 케리어지그(30)는 상기 고정핀(110)과 대향하는 위치에 상기 고정핀(110)이 삽입될 수 있는 고정홀(310)이 형성되어 있다.

여기서 상기 고정핀(110)은 상기 케리어지그(30)의 고정홀(310)을 관통하여 일정 부위가 상부로 노출되도록 연장되며, 상기 유동플레이트(20)는 연장된 상기 고정핀(110)과 대향하는 위치에 종방향으로 일부가 절개된 가이드홀(210)이 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해 상기 케리어지그(30)가 상기 고정플레이트(10)에 안착됨에 있어 고정핀(110)과 고정홀(310)의 결합으로 더욱 견고하게 지지 및 고정이 가능해짐과 더불어 연장 구성된 상기 고정핀(110)이 유동플레이트(20)의 가이드홀(210)에 유동 가능하도록 삽입되어 상기 유동플레이트(20)가 고정플레이트(10) 상에서 전, 후방 유동시 안정적으로 가이드될 수 있게 된다.

본 발명에서는 상술한 가이드 수단을 각각의 실시 예로써 설명하고 있으나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 실시 예로서 제시한 각각의 가이드 수단이 함께 병합되어 적용될 수 있음은 당연하다.

한편, 본 발명에서는 상기 유동플레이트(20)의 전방 또는 후방 유동 시, 상기 유동플레이트(20)의 위치를 정위치로 복귀시킴과 더불어 상기 유동플레이트(20)의 수평도를 조정할 수 있도록 하는 복수의 조정부(50)를 더 포함하여 구성된다.

상기 조정부(50)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 고정플레이트(10) 또는 프레임(130)에서 상기 유동플레이트(20)의 측면을 향하도록 체결되는 조정블록(500)과, 상기 조정블록(500) 내부에 설치되는 스프링(510) 및 상기 스프링(510)에 의해 탄성력을 부여받으며 상기 유동플레이트(20)의 측면에 밀착되며 조정블록(500)으로부터 일부가 돌출되는 조정핀(520)을 포함하여 구성된다.

이러한 조정부(50)는 유동플레이트(20)가 전방 또는 후방으로 유동되는 경우, 유동플레이트(20)의 측면에 의해 조정핀(520)이 가압된 상태를 유지하다가 상기 유동플레이트(20)의 유동이 정지되는 시점에서 상기 스프링(510)의 탄성에 의해 상기 조정핀(520)이 복원됨에 따라 상기 유동플레이트(20)를 밀어내어 최초의 상태로 복귀시키도록 하거나, 장치가 작동하지 않은 상태에서 상기 유동플레이트(20)가 상시 정위치 상태를 유지하도록 하는 역할을 한다.

이에 따라, 유동 동작이 정지되는 시점과 장치가 작동하지 않은 상태에서 상기 유동플레이트(20)를 정위치시킴으로써 상기 유동플레이트(20)의 정렬홀(200)에 의해 표면실장부품(320)이 간섭되어 표면실장부품(320)이 실장 위치에서 이탈하거나 편차가 발생하는 것을 방지하게 된다.

그리고, 상기 조정부(50)는 상기 고정플레이트(10) 또는 프레임(130) 상에서 그 위치를 조절하기 위한 위치조절부(530)를 포함하는 바, 이러한 위치조절부(530)는 도 2등에서 도시된 바와 같이 상기 조정블록(500)을 관통하여 상기 고정플레이트(10) 또는 프레임(130)을 체결하는 체결볼트(531)와 상기 조정블록(500) 후면에 설치되는 길이조절 볼트(532)로 구성될 수 있다.

이러한 위치조절부(530)에 따라 각각의 조정부(50)는 개별적으로 위치가 조절될 수 있으며, 길이조절 볼트(532)의 미세 조절을 통해 조정핀(520)의 위치를 달리하도록 함으로써 상기 유동플레이트(20)의 수평도를 임의로 조절할 수 있도록 하며, 이렇게 유동플레이트(20)의 수평도를 미세 조절함으로써 표면실장부품(320)의 정렬 또한 미세하게 조절할 수 있게 되는 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 표면실장부품의 정렬장치에 의해 교정된 표면실장부품을 나타내는 도면이다.

상술한 본 발명에 따른 표면실장부품의 정렬장치를 통해 정렬이 완료된 표면실장부품 즉 백라이트 유닛용 LED(Light Emitting Diode) 소자들은 도 8에 도시된 바와 같이 실장 오차 및 편차가 보정됨에 따라 균일한 휘도 분포를 제공할 수 있게 됨으로써, 결과적으로 이러한 백라이트 유닛이 적용되는 디스플레이 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 특징적인 효과를 제공할 수 있게 된다.

한편, 상술한 정렬 단계(S400) 이후에 솔더링 단계(S500)를 수행한다.

상기 솔더링 단계(S500)에서는 미리 정해진 압력하에 상기 솔더 크림이 용융될 수 있는 열을 가하여 상기 솔더 크림을 용융시키고, 다시 이를 경화하여 실장된 상기 표면실장부품을 인쇄회로기판에 통전 가능하게 접합하는 공정을 수행한다.

이 과정은 일반적으로 리플로우(Reflow) 과정이라 불리고 있으며 리플로우 솔더링 머신(reflow soldering machine)을 이용하여 상기 리플로우 공정을 수행할 수 있다.

이때, 상기 솔더링 머신은 설비 내에서 온도를 단계적으로 부여함으로써 납땜의 품질이 향상될 수 있도록 한다.

즉, 상기 솔더링 머신은 상기 케리어지그(30)의 이동 과정에서 다양한 온도 변화를 주는 것으로, 예를 들면 예열 구역, 활성화 구역, 리플로우 구역 및 냉각 구역으로 구분되어 각각의 환경에 적합한 온도를 부여하도록 구성될 수 있다.

간략히 설명하자면, 상기 예열 구역은 제품을 일상 온도에서 적정 활성 온도로 올리는데, 온도는 초당 2 ~ 4℃를 초과하지 않으며 계속 올라가도록 한다. 이러한 예열 구역에서는 플럭스 용매 작용을 돕고 활성제를 증진시키는 역할을 한다.

상기 활성화 구역은 플럭스를 활성화하며 휘발 성분이 솔더 크림에서 제거되어 산소를 차단한다. 상기 활성화 구역에서의 온도는 150 ~ 170℃로 설정될 수 있으며 열전달을 균일하게 하기 위하여 적어도 60초 이상 필요하다.

상기 리플로우 구역은 실질적으로 솔더 크림이 용융되는 구역으로 피크 온도 200 ~ 250℃로 가열하여 솔더 크림의 입자를 액체화한다.

상기 냉각 구역은 온도를 낮추어 용융된 납을 고체로 경화시키는 구역으로 냉각 온도에 따라 솔더 경사가 정해질 수 있는 바, 이를 고려하여 냉각 온도를 설정할 수 있다. 이러한 냉각은 급격히 진행됨에 따라 솔도의 결정 성장의 진행을 방지하고 미세하고 강건한 접합 조성을 형성할 수 있게 된다.

이때, 솔더링의 품질을 고려하여 솔더링 머신 내의 구역별 온도, 컨베이어의 이송 속도 및 컨베이어의 각도 등은 선택적으로 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따르면 상기 솔더링 단계(S500)에서는 상기 솔더 크림의 용융시 표면실장부품의 실장 위치가 틀어져 실장 오차가 발생하는 것을 방지하기 위한 지지 단계를 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 구성인 케리어지그와 커버플레이트(60)를 나타내는 사시도이다.

상기 지지 단계는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 케리어지그(30) 상부에 상기 표면실장부품의 횡렬 구조와 대응하도록 수평으로 절개된 지지홀(600)이 구성되는 커버플레이트(60)를 안착시켜 용융 시 표면실장부품의 정위치를 유지하도록 한다.

상기 커버플레이트(60)의 지지홀(600)은 상기 표면실장부품의 폭보다 상대적으로 넓게 구성되되 바람직하게는 상기 표면실장부품의 폭보다 0.1 내지 0.3mm 넓게 구성되어 상기 솔더 크림의 용융 시 상기 표면실장부품의 오차 범위를 최소화하도록 지지한다.

여기서 상기 커버플레이트(60)는 철 또는 철 합금 소재로 구성될 수 있으며, 상기 케리어지그(30)는 복수의 마그네트(330)가 내장되어 상기 커버플레이트(60)가 케리어지그(30) 상부에 안정적으로 고정되도록 하고 용이하게 탈부착이 가능하도록 한다.

이때, 상기 케이어지그(30)에 내장되는 마그네트(330)는 전자소자 탑재 작업 환경에 대응되는 고온에서도 자성이 약화되지 않도록 사마륨 코발트 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

최종적으로 도면에 도시된 바 없으나, 상기 표면실장부품이 탑재 고정된 상기 인쇄회로기판을 상기 케리어지그(30)로부터 분리하여 인쇄회로기판을 취출함으로써 백라이트 유닛의 제조가 완료된다.

여기서 상기 표면실장부품이 탑재된 인쇄회로기판은 상기 케리어지그(30)에서 분리될 때까지, 벨트 컨베이어(belt conveyer)(미도시)에 의해 일 단계에서 다음 단계로 이송될 수 있다. 이를 통해 자동화되고 분업화된 작업 수행으로 생산성 향상을 도모할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10 : 고정플레이트 20 : 유동플레이트
30 : 케리어지그 40 : 이송부
50 : 조정부 60 : 커버플레이트
100 : 가이드핀 110 : 고정핀
200 : 정렬홀 210 : 가이드홀
300 : 인쇄회로기판 310 : 고정홀

Claims (12)

1. 복수의 열을 갖도록 인쇄회로기판을 일정 간격으로 케리어지그에 배치하는 준비 단계;
   상기 인쇄회로기판의 회로 상에 솔더 크림을 도포하는 프린팅 단계;
   상기 솔더 크림이 도포된 인쇄회로기판에 표면실장부품을 실장하는 마운팅 단계;
   상기 케리어지그가 안착되는 고정플레이트와, 상기 고정플레이트의 상부에서 상기 케리어지그가 밀착되게 장착되되 상기 표면실장부품의 횡렬 구조와 대응하도록 수평으로 절개된 정렬홀이 구성되어 표면실장부품이 상기 정렬홀에 수용되도록 하며 상기 고정플레이트 상부에서 기설정된 위치만큼 전방 및 후방으로 가능하도록 구성되는 유동플레이트 및 상기 유동플레이트에 구동력을 부여하여 유동플레이트를 전방 및 후방으로 유동시키기 위한 이송부를 포함하는 정렬장치를 이용하여 상기 유동플레이트의 유동에 의해 상기 정렬홀의 일측면 및 타측면이 노출된 상기 표면실장부품의 측면을 각각 가압하여 표면실장부품을 정렬하는 정렬 단계; 및
   상기 솔더 크림을 용융시켜 표면실장부품을 접합하는 솔더링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 유동플레이트는
   브라켓 및 상기 브라켓에 힌지 결합되며 상기 정렬홀이 형성된 회동플레이트로 분리 구성되며,
   상기 이송부는
   상기 고정 플레이트에 장착되는 하나 이상의 구동모터
   상기 구동모터의 회전을 직선운동으로 변환하며 상기 유동플레이트의 브라켓과 연결되는 변환수단
   설정된 입력값에 따라 상기 구동모터를 제어하여 상기 유동플레이트의 전방 및 후방 유동을 제어하는 제어부 및
   상기 제어부로 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 이송부는
   상기 유동플레이트의 양측면에 각각 인접하도록 상기 고정 플레이트에 설치되는 실린더와
   상기 실린더에 장착되며 유체에 의해 인장 또는 압축되는 유동핀과
   상기 실린더에 유체를 공급하는 유체공급장치와
   상기 유동핀의 끝단에 결합되며 상기 유동플레이트의 양측면에 각각 밀착하도록 장착되는 유동블록과
   상기 유체공급장치의 가동을 제어하는 제어부 및
   상기 제어부로 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 고정플레이트는 그 상부면에 적어도 둘 이상의 가이드핀이 형성되며, 상기 유동플레이트는 각 가이드핀에 대향하는 위치에 종방향으로 절개된 가이드홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 고정플레이트는 상기 케리어지그가 접하는 그 상부면에 복수의 고정핀이 형성되며,
   상기 케리어지그는 상기 고정핀과 대향하는 위치에 상기 고정핀이 삽입되는 고정홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 고정핀은 상기 케리어지그를 관통하여 일정 부위가 상부로 노출되도록 연장 구성되며,
   상기 유동플레이트는 상기 고정핀과 대향하는 위치에 종방향으로 절개된 가이드홀이 구성되는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 정렬장치는,
   상기 고정플레이트에서 상기 유동플레이트의 측면을 향하도록 체결되는 둘 이상의 조정블록과, 상기 조정블록 내부에 설치되는 스프링 및 상기 스프링에 의해 탄성력을 부여받으며 상기 유동플레이트의 측면에 밀착하도록 조정블록으로부터 일부가 돌출되는 조정핀으로 구성되는 조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 솔더링단계에서는
    상기 케리어지그 상부에 상기 표면실장부품의 횡렬 구조와 대응하도록 수평으로 절개된 지지홀이 구성되는 커버플레이트를 안착시켜 용융 시 표면실장부품의 정위치를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 커버플레이트는 철 또는 철 합금 소재로 구성되며,
    상기 케리어지그는 복수의 마그네트가 장착되는 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 표면실장부품은 백라이트 유닛용 LED(Light Emitting Diode) 소자인 것을 특징으로 하는 정렬장치를 이용한 백라이트 유닛의 제조 방법.

Images