KR101711404B1 - 주문형 회로원판의 비아 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 원판의 관통한 비아홀에 도선성 재료가 충진되어 원판 양측에 형성된 회로패턴이 정상적으로 연결됨에 의해 불량률을 낮추기 위해, 원판냉각수단은 무전해도금장치의 입구에 설치되고, 원판가열수단은 무전해도금장치의 출구에 설치되며, 원판냉각수단이 원판을 어느 정도 온도나 시간으로 비아홀을 원상태로 복원되게 하는지와 원판가열수단이 어느 온도와 시간으로 가열해야 되는 지를 자동화하여 해결한 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 원판(200)의 상부에 형성된 상부회로패턴(100t); 원판의 하부에 형성된 하부 회로패턴; 원판을 관통하여 형성된 하나 이상의 비아홀(H)에 채워져 상하회로패턴을 통전시키는 비아(V)를 포함하는 회로원판에서 비아홀과 상부회로패턴 및 하부회로패턴 배선층의 상부는 무전해 금속 도금에 의해 무전해 금속 도금층을 형성하는 무전해도금장치(400)와 제어부를 포함하는 비아 형성 장치에 있어서,
상기 비아 형성 장치는, 원판을 지지하는 원판지지수단(10); 원판을 냉각시켜 원판이 수축됨에 의해 비아홀이 확장되게 하는 원판냉각수단(20); 상기 원판냉각수단(20)에 의해 냉각되어 비아홀이 확장된 상태에서 흡기구가 원판에 밀착된 상태에서 공기를 흡입함에 따라 비아홀의 이물질을 빨아들여 배출시키는 이물질흡입수단(30); 상기 원판냉각수단(20)과 이물질흡입수단(30)을 포함하는 제1 챔버(C1); 상기 무전해도금장치(400)에 의해 무전해 도금층이 형성된 원판을 상온으로 가열하는 원판가열수단(40); 상기 원판가열수단(40)을 포함하는 제2 챔버(C2); 상기 원판지지수단(10)은 원판의 양단을 지지하는 지지턱이 형성된 지지대(11); 상기 지지대의 상부에 회동가능하게 설치되어 원판의 가장자리를 고정시키는 회동고정레버(12); 상기 지지대(11)를 관통하여 형성된 나선형관통홀(13h); 상기 지지대(11)를 수평으로 이동시켜 처리되는 원판의 길이에 맞추어 지지대 사이의 거리를 조절하도록 상기 나선형관통홀에 형성된 나선홈에 치합되는 기어치가 형성되어 회전하는 스크류축(13s); 상기 지지대(11)를 수평이동 가능하게 지지하는 고정프레임(13f); 이송되는 원판지지수단(10)을 구성하는 고정프레임(13f)의 양단만을 지지할 수 있도록 두 개의 벨트(51, 52)로 이루어진 이송컨베이어(50); 및 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 사이에 설치된 무전해도금장치(400); 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)의 사각형의 외각부에 다수개 설치되며, 각 내부의 원판의 상태를 실시간으로 촬영하여 상기 제어부에 전달하는 이미지 센서(110, 111); 및 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 내부의 원판의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부에 전달하는 온도 센서(120, 121);를 포함하되, 상기 제어부가 상기 이미지 센서(110, 111)와 온도 센서(120, 121)를 이용하여 얻은 원판의 상태와 온도 정보를 기초로 온도에 따른 원판의 상태를 매칭시키고,
상기 제어부는 상기 매칭된 상기 원판의 상태와 온도 정보를 통하여, 상기 온도에 대응되는 이미지 센서에서 전달 받은 원판가열수단에 의한 가열 단계에서 원판가열수단에 의해 가열된 비아홀 복원 이미지를 찾아내고, 상기 비아홀 복원 이미지가 형성되기 위한 시간 정보를 측정하여, 상기 원판가열수단과 상기 온도 정보와 시간 정보를 전송하여 가열하도록 제어하며,
상기 원판냉각수단(20)은 다수의 개별 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 온도로 냉각되도록 하여 제1 챔버(C1) 내부의 냉기가 원판의 필요한 부분에 전달될 수 있도록 제어부에 의해 제어되며,
상기 원판가열수단(40)은 다수의 개별 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 온도로 가열되도록 하여 제2 챔버(C2) 내부의 열기가 원판의 필요한 부분에 전달될 수 있도록 상기 제어부에 의해 제어된다.

Description

주문형 회로원판의 비아 형성 장치{via manufacturing equipment of custom circuit board}

본 발명은 주문형 회로원판의 비아 형성 장치에 관한 것으로, 상세하게는 다양한 회로구성 소자들이 실장되는 회로원판의 불량률을 최소화할 수 있는 주문형 회로원판의 비아 형성 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원판을 지지하는 원판지지수단, 원판냉각수단, 이물질흡입수단, 제1 챔버, 원판가열수단, 제2 챔버, 지지대, 회동고정레버, 나선형관통홀, 스크류축, 고정프레임, 이송컨베이어, 무전해도금장치를 이용하여 회로 패턴 사이를 연결하는 비아홀에 전도성 재료가 충분히 충진되어 회로의 불량률을 줄인 주문형 회로원판의 비아 형성 장치에 관한 것이다.

전기 전자 기술이 발달함에 따라 다양한 전기 전자 기기들이 개발되고 있으며, 이러한 전기 전자 기기들은 소형화 및 박형화를 위해 다양한 기술이 사용되고 있다.

이러한 전기 전자 기기들은 경박단소화에 따라 LSI, VLSI(Very Large Scale Integratation)와 같은 반도체의 소형화 및 고밀도화가 진행되고 있고, 이에 따라 인쇄회로원판도 고밀도 및 박판(箔板) 등으로의 제작이 요구되고 있으며, 또한 점퍼(Jumper)회로, 도전성 페이스트 스루홀(Through Hole), 전자파차폐 등을 실행할 수 있는 원판의 수요가 증가하고 있어 이에 부응하여 부단한 연구와 개발을 경주하고 있다. 이에 따라 집적도를 향상시키기 위해서 도전성 페이스트 등을 이용하여 다층으로 이루어진 인쇄회로원판 등을 제작하고 있다.

이러한 원판제조 기술 중에는 비아홀을 형성하고 비아홀에 도전성 재료를 채워 양면의 회로패턴를 연결시키고 있으며, 이렇게 형성되는 비아홀은 아주 미세하여 외부의 먼지 등에 의해 막힐 수 있으며, 이렇게 비아홀이 막힌 상태에서 도금될경우, 비아홀에 도전성 재료가 스며들지 못하여 양면의 회로 패턴이 전기적으로 연결되지 못하여 불량이 발생하는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 회로 패턴 사이를 연결하는 비아홀에 전도성 재료를 충진하는 제조 방법이 다양하게 제시되어 왔다.

그러나, 종래에 제시되던 비아홀에 전도성 재료를 충진하는 제조 방법은 비아홀에 충진하는 이론에만 치우쳐 있어, 실제 생산 공정에서 어떠한 방식으로 어떠한 장치를 사용하여 충진이 이루어질 수 있는지에 대한 설명은 전혀 없었던 상황이다.

실제로 종래 전도성 재료 충진 이론을 사용하여 생산 공정에 적용하려 하는 경우 다양한 공정 불량이 나타나고, 수시로 원판제조 장치의 설계를 변경해야 하는 상황이 발생하게 되어 유지 비용이 급증하는 문제가 있었다.

또한, 주문형 원판 생산의 경우에는 다양한 원판의 크기나 비아홀의 위치 등에 따라 변경되는 생산 공정의 설계 비용은 이미 감당할 수준을 넘고 있는 실정이다.

또한, PCB 비아홀에 있는 burr 제거를 위해 인원과 시간의 투입에 따른 작업 효율성이 떨어지고, 비용이 증가하는 문제점도 있었다.

또한, 기존 이미지 센서의 경우 기준 이미지와 획득된 이미지를 비교하여 결함을 검출하여 불량 처리하는 장치였으며, PCB 공정은 PCB 생산이 완료된 단계 또는 이미 부품이 실장된 마지막 단계에서 불량품 검사가 이루어져, 불량이 발생할 경우 PCB 전체를 폐기하거나 이미 실장된 부품까지 폐기해야 했다.

1. 대한민국 공개특허 제10-2009-0103542호 2. 대한민국 공개특허 제10-2011-0026611호 3. 대한민국 등록특허 제10-1228672호 4. 대한민국 등록특허 제10-0814710호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 원판의 관통한 비아홀에 도선성 재료가 충진되어 원판 양측에 형성된 회로패턴이 정상적으로 연결됨에 의해 불량률을 낮추기 위해, 원판냉각수단은 무전해도금장치의 입구에 설치되고, 원판가열수단은 무전해도금장치의 출구에 설치되며, 원판을 어느 정도 온도나 시간으로 가열해야 비아홀을 원상태로 복원되게 하는지를 자동화하여 해결한 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 원판(200)의 상부에 형성된 상부회로패턴(100t); 원판의 하부에 형성된 하부 회로패턴; 원판을 관통하여 형성된 하나 이상의 비아홀(H)에 채워져 상하회로패턴을 통전시키는 비아(V)를 포함하는 회로원판에서 비아홀과 상부회로패턴 및 하부회로패턴 배선층의 상부는 무전해 금속 도금에 의해 무전해 금속 도금층을 형성하는 무전해도금장치(400)와 제어부를 포함하는 비아 형성 장치에 있어서,
상기 비아 형성 장치는, 원판을 지지하는 원판지지수단(10); 원판을 냉각시켜 원판이 수축됨에 의해 비아홀이 확장되게 하는 원판냉각수단(20); 상기 원판냉각수단(20)에 의해 냉각되어 비아홀이 확장된 상태에서 흡기구가 원판에 밀착된 상태에서 공기를 흡입함에 따라 비아홀의 이물질을 빨아들여 배출시키는 이물질흡입수단(30); 상기 원판냉각수단(20)과 이물질흡입수단(30)을 포함하는 제1 챔버(C1); 상기 무전해도금장치(400)에 의해 무전해 도금층이 형성된 원판을 상온으로 가열하는 원판가열수단(40); 상기 원판가열수단(40)을 포함하는 제2 챔버(C2); 상기 원판지지수단(10)은 원판의 양단을 지지하는 지지턱이 형성된 지지대(11); 상기 지지대의 상부에 회동가능하게 설치되어 원판의 가장자리를 고정시키는 회동고정레버(12); 상기 지지대(11)를 관통하여 형성된 나선형관통홀(13h); 상기 지지대(11)를 수평으로 이동시켜 처리되는 원판의 길이에 맞추어 지지대 사이의 거리를 조절하도록 상기 나선형관통홀에 형성된 나선홈에 치합되는 기어치가 형성되어 회전하는 스크류축(13s); 상기 지지대(11)를 수평이동 가능하게 지지하는 고정프레임(13f); 이송되는 원판지지수단(10)을 구성하는 고정프레임(13f)의 양단만을 지지할 수 있도록 두 개의 벨트(51, 52)로 이루어진 이송컨베이어(50); 및 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 사이에 설치된 무전해도금장치(400); 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)의 사각형의 외각부에 다수개 설치되며, 각 내부의 원판의 상태를 실시간으로 촬영하여 상기 제어부에 전달하는 이미지 센서(110, 111); 및 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 내부의 원판의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부에 전달하는 온도 센서(120, 121);를 포함하되, 상기 제어부가 상기 이미지 센서(110, 111)와 온도 센서(120, 121)를 이용하여 얻은 원판의 상태와 온도 정보를 기초로 온도에 따른 원판의 상태를 매칭시키고,
상기 제어부는 상기 매칭된 상기 원판의 상태와 온도 정보를 통하여, 상기 온도에 대응되는 이미지 센서에서 전달 받은 원판가열수단에 의한 가열 단계에서 원판가열수단에 의해 가열된 비아홀 복원 이미지를 찾아내고, 상기 비아홀 복원 이미지가 형성되기 위한 시간 정보를 측정하여, 상기 원판냉각수단과 상기 온도 정보와 시간 정보를 전송하여 냉각 또는 가열하도록 제어하며,
상기 원판냉각수단(20)은 다수의 개별 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 온도로 냉각되도록 하여 제1 챔버(C1) 내부의 냉기가 원판의 필요한 부분에 전달될 수 있도록 제어부에 의해 제어되며,
상기 원판가열수단(40)은 다수의 개별 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 온도로 가열되도록 하여 제2 챔버(C2) 내부의 열기가 원판의 필요한 부분에 전달될 수 있도록 상기 제어부에 의해 제어된다.

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상기와 같이 이루어지는 본 발명은 생산 공정에서 발생하는 다양한 비아홀 공정 불량을 해결하고, 주문형 원판제조 장치의 설계 변경없이 다양한 상황에 적절히 대응할 수 있어 유지 비용을 최소화 하였다.

또한, 본 발명은 PCB 비아홀 주위에 있는 이물질 제거를 최소화하도록 각각의 이미지 비교를 통한 최적의 온도와 시간을 설정할 수 있다.

또한 본 발명은 원판냉각수단이 원판을 어느 정도 온도나 시간으로 가열해야 비아홀을 원상태로 복원되게 하는지를 자동화하여 해결하였다.

도 1은 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치의 블록도
도 2는 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 구성하는 냉각 및 이물질흡입수단의 일예의 정면도
도 3은 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 구성하는 가열수단의 일예의 정면도
도 4는 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 구성하는 원판지지수단의 일예의 분해사시도
도 5는 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 구성하는 배기 장치를 구성하는 흡입노즐의 저면사시도
도 6은 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치에 의해 제조되는 회로원판에서 비아홀 제조 단계를 도시한 단면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치의 블록도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 구성하는 가열 수단의 일예의 정면도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 구성하는 배기 장치를 구성하는 흡입노즐의 저면사시도

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 비아홀에 도선성 재료가 충분히 충진되어 원판 양측에 형성된 회로패턴이 정상적으로 연결됨에 의해 불량률을 낮출 수 있다.

본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치는 원판을 수축시켜 비아홀(H)을 확장시키는 장치를 구비하고 있다.

이러한 본 발명의 주문형 회로원판의 비아 형성 장치는 원판의 비아홀에 도전성 재료를 충진시키는 무전해도금장치(400)를 이용하여 금속 도금층을 형성하며, 상기 무전해도금장치(400)의 전단과 후단에 각각 원판을 냉각시켜 수축시킴에 의해 비아홀(H)이 확장되게 하는 원판냉각장치(20)와, 확장된 비아홀을 다시 원상태로 복원시키는 원판가열수단(40)을 설치하여 이루어진다.

본 발명의 주문형 회로원판의 비아 형성 장치에 의해 만들어지는 회로원판은 원판(200)의 상부에 형성된 상부회로패턴(100t)과, 원판의 하부에 형성된 하부회로패턴(100u)과, 원판을 관통하여 형성된 하나 이상의 비아홀(H)에 채워져 상하회로패턴을 통전시키는 비아(V)를 포함한다.

물론, 각 회로패턴들에는 회로를 구성하는 소자들이 납땜 등의 방법으로 설치된다.

도 1은 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치의 블록도로, 도시한 바와 같이 원판냉각수단(20)은 무전해도금장치(400)의 입구에 설치되고, 원판가열수단(40)은 무전해도금장치(400)의 출구에 설치되어 있다.

이렇게 다수의 장치들을 이동하면서 비아홀 충진용 금속도금이 이루어짐에 따라 회로원판을 안정적으로 지지하면서 이동시킬 수 있는 수단이 필요하고, 이러한 수단으로 원판지지수단(10)을 구비하고 있다.

도 1에는 원판지지수단(10)은 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)에 각각 설치된 것으로 도시하고 있으나, 제1 챔버(C1)의 내부에 투입된 원판지지수단(10)이 이송컨베이어(50)를 통해 제1 챔버(C1), 무전해도금장치(400) 및 제2 챔버(C2)를 경유하여 배출된다.

이송컨베이어(50)는 외부의 모터 및 액츄에이터와 연동되며, 슬라이딩 방식에 의해 이동가능하다.

상기 원판지지수단(10)은 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 상기 원판냉각수단(20)에 의해 냉각되는 제1 챔버(C1) 내부의 냉기가 보다 빨리 원판에 전달될 수 있어야 하고, 이를 위해 도 4에 도시한 바와 같이, 원판의 가장자리만을 지지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 원판의 가장자리만을 지지하여야 원판냉각수단에 의해 냉각되어 원판이 수축되고, 원판의 수축에 의해 확장된 비아홀의 이물질을 흡입할 때 이물질흡입수단(30)이 원판에 밀착될 수 있는 것이다.

또한, 상기 원판냉각수단(20)이 설치되는 위치는 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 바람직하게는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 챔버(C1)의 하부 즉, 상기 이물질흡입수단(30)의 반대쪽에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 이물질흡입수단(30)은 고압진공펌프가 사용될 수 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이 진공펌프에 연결된 흡기노즐(31)을 원판 상부에 설치하여 원판의 비아홀을 확장시킨 후 구동시면, 원판의 비아홀에 끼인 이물질을 흡입하여 배출시키는 것이다.

물론, 이렇게 이물질을 흡입하여 배출시키는 과정에서도 상기 원판냉각수단(20)이 구동되어, 이물질을 흡입하는 과정에서 온도가 높아지는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 이물질흡입수단(30)은 승강 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

원판지지수단(10)에 회로원판을 안치시키기 위해서는 원판지지수단과 이물질흡입수단(30) 사이에 공간이 있어야 하고, 이 공간이 넓을 경우 이물질흡입수단(30)의 흡입력이 회로원판에 묻어있는 이물질을 흡입하기에 충분치 않게 된다. 이에 따라 이물질흡입수단(30)을 승강시킬 수 있는 승강수단(30e)을 설치하여 회로원판을 원판지지수단에 설치할 때에는 이물질흡입수단(30)을 구성하는 흡입노즐(31)을 상승시켜 원판지지수단과 흡입노즐 사이에 충분한 공간이 형성되게 하고, 이물질흡입수단(30)이 구동되기 전에 흡입노즐(31)을 하강시켜 흡입노즐이 원판에 밀착되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 흡입노즐(31)의 가장자리에는 탄성링(31r)을 설치하여 흡입노즐의 가장자리가 원판에 밀착되게 할 수 있고, 밀착된 흡입노즐에 의해 원판이 손상되는 것을 방지하였다.

상기한 바와 같이, 원판냉각장치(20)에 의해 원판의 수축에 의해 확장되고 이물질이 제거된 비아홀을 갖는 회로원판은 이송컨베이어(50)을 통해 이웃하는 무전해도금장치(400)로 공급되어 비아홀과 상부회로패턴 및 하부회로패턴 배선층의 상부는 무전해 금속 도금에 의해 무전해 금속 도금층이 형성된다.

이렇게 비아홀이 확장된 상태에서 금속 도금층이 형성됨으로 비아홀에 충분한 비아(V)가 형성되는 것이다.

상기 무전해도금장치(400)에서 도금층이 형성된 회로원판은 다시 이송컨베이어(50)의 구동에 의해 후단의 원판가열수단(40)으로 공급된다.

상기 원판가열수단(40)은 전술한 바와 같이 무전해 도금층이 형성된 원판을 상온으로 가열하여 원상태로 복원시키는 역할을 하는 것이다.

상기 원판가열수단(40)은 제2 챔버(C2)에 설치되고, 설치되는 위치는 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 바람직하게는 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 챔버(C2)의 하부에 설치하는 것이다.

이렇게 원판가열수단(40)을 제2 챔버(C2)의 하부에 설치하는 이유는 원판가열수단(40)으로 원판을 가열하는 동안, 온도 변화에 의해 제2 챔버(C2) 내부의 공기의 상대습도가 높아질 수 있으므로 이를 제거하기 위한 배기수단(60)이 더 설치될 수 있고, 이 배기수단(60)은 공기의 흐름을 고려하여 제2 챔버(C2)의 상부에 설치하는 것이 바람직하기 때문이다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아형성 장치는 회로원판을 보다 안정적으로 지지하고 이동시키기 위해 상기한 원판지지수단(10)을 구비하고 있고, 이 원판지지수단(10)은 원판의 양단을 지지하는 지지턱이 형성된 지지대(11); 상기 지지대의 상부에 회동가능하게 설치되어 원판의 가장자리를 고정시키는 회동고정레버(12); 상기 지지대(11)를 수평으로 이동시켜 처리되는 원판의 길이에 맞추어 지지대 사이의 거리를 조절하는 거리조절수단(13)을 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 원판지지수단(10)은 도 4에 도시한 바와 같이, 회로원판의 양단이 걸리는 지지턱(11d)이 형성된 지지대(11)를 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지게 설치되어 있으며, 지지턱 일측에 위로 돌출된 부분에는 상기 회동고정레버(12)를 설치하여 회로원판의 양단을 지지턱(11d)에 올린 후, 회동고정레버(12)를 회동시켜 회로원판의 상부면을 눌러 회로원판이 지지턱으로 부터 이탈되지 않게 하였다.

또한, 상기한 바와 같이 지지대(11)는 서로 간의 거리 조절이 되게 설치되고, 이렇게 지지대 사이의 간격으로 조절할 수 있게 함에 따라 다양한 면적의 회로원판을 처리할 수 있다.

지지대 사이의 거리를 조절하기 위해 상기한 거리조절수단(13)을 구비하고 있으며, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 거리조절수단(13)은 지지대(11)를 관통하여 형성된 나선형관통홀(13h)과, 상기 나선형관통홀에 형성된 나선홈에 치합되는 기어치가 형성되어 손잡이를 회전시킴에 의해 회전하는 스크류축(13s); 및 상기 지지대를 수평이동 가능하게 지지하는 고정프레임(13f)로 이루어진다.

상기 고정프레임(13f)은 도시한 바와 같이 사각 틀체의 형상으로 이루고 있으며, 내부 공간은 다양한 면적의 회로원판의 면적보다 넓은 면적을 갖는다.

또한, 상기 고정프레임과 지지대(11) 사이에는 LM가이드(14)를 설치하여 지지대가 보다 안정적으로 수평이동 되게 할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 거리조절수단(13)은 스크루 축을 회전시키면 두 지지대(11) 사이의 거리가 좁혀지거나 멀어지며, 이를 위해 스크류축(13s)은 중간 부분을 중심으로 양측의 스크류가 서로 반대방향으로 형성되어 있다.

상기 원판지지수단(10)에 의해 지지되는 회로원판을 제1 챔버(C1)부터 제2 챔버(C2)까지 이송시키는 이송컨베이어는 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 상기한 바와 같이 이송컨베이어의 하부에도 원판냉각수단이나 원판가열수단이 설치될 수 있으므로 이들에 의해 발생되는 냉기나 온기가 회로원판에 전달되게 하기 위해서는 원판의 하부가 개방되어 있어야 한다.

이를 위해 상기 이송컨베이어(50)는 도 4에 도시한 바와 같이, 이송되는 원판지지수단(10)을 구성하는 고정프레임(13f)의 양단만을 지지할 수 있도록 두 개의 벨트(51, 52)로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 주문형 회로원판의 비아 형성 장치를 이용한 주문형 회로원판의 비아 형성 방법을 도 6을 참조하여 간략하게 설명한다.

회로원판 제조 과정은 도 6 (a)에 도시한 바와 같이, 원판(200)의 전면과 배면에 형성된 회로패턴(100t, 100u)을 연결하기 위한 비아홀(H)을 형성한다.

이렇게 비아홀(H)이 형성된 원판을 원판냉각장치로 냉각시키면, 도6(a)에 도시한 바와 같이 지름(Ro)을 갖는 비아홀(H)을 도 6(b)에 도시한 바와 같이 지름(Re)으로 확장시켜, 비아홀에 끼인 이물질의 제거를 용이하게 하고, 비아홀에 채워지는 도전성 재료가 보다 충실하게 채워지게 하기 위한 과정으로, 상온보다 낮은 온도에서 소정시간동안 방치함에 의해 원판이 수축되게 함에 의해 이루어진다.

이렇게 비아홀이 확장된 후, 상기 무전해도금장치를 통해 비아홀을 도전성 재료(V)를 채운다.

상기 도전성 재료(V)는 다양한 것이 사용될 수 있고, 방법으로 채워질 수 있으나, 일예로는 납의 미분을 뿌린 후 가열하여 미분이 용융되어 비아홀에 스며들게 할 수 있다. 다른 예로는 무전해 동도금을 통해 구리를 코팅하는 방법에 의해 이루어질 수도 있다. 이렇게 도전성 재료가 채워진 비아홀은 도 6 (c)에 도시한 바와 같다.

비아홀에 전도성 재료가 충진된 후, 원판을 상온까지 가열하여, 도6 (d)에 도시한 바와 같이 비아홀이 원상태로 복원되게 한다. 즉, 상기 원판가열수단을 통해 원판을 가열하면, 원판이 사용되는 상온상태가 되고, 비아홀에 채워진 도전성 재료가 도 6 (e)에 도시한 바와 같이 일부 밀려나와 원판 표면보다 돌출된 이물질이 형성된다.

원판의 냉각 온도는 원판을 구성하는 재료에 따라 달라질 수 있는 것으로 이를 한정할 수 없으나, 통상적으로 전도성 박판인 동박의 열팽창계수가 절연성 원판 소재인 에폭시 수지나 페놀 수지의 열팽창계수보다 작으므로 절연성 원판 소재의 열팽창 특성에 맞추어 냉각시키거나 일반적인 센서에 의해 캡쳐된 이미지로 판단하는 것이 바람직하고, 절연성 원판 소재인 경화 에폭시 수지의 열팽창계수가 70~100 m/m ℃이고, 경화 페놀 수지의 열팽창계수는 30~50m/m ℃이므로 이를 고려하여 냉각시키되, 원판의 변형이 이루어지지 않는 한도 내에서 이루어진다.

물론 열팽창계수가 작은 세라믹 등을 사용할 경우에는 이에 맞추어 냉각 온도를 조절할 수 있다.

도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따라 도 1의 구성에 제1 챔버(C1)에 이미지 센서(110)와 온도 센서(120)가, 제2 챔버(C2)에도 이미지 센서(111)와 온도 센서(121)가 설치된다.

상기 이미지 센서(110, 111)는 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 내부의 원판의 상태를 실시간으로 관찰하여 제어부(미도시)에 전달한다.

이 때 제어부는 미리 일정 온도에 해당하는 내부 원판의 상태 또는 비아홀 상태를 데이터베이스에 저장하고, 실제 온도에 대응하는 데이터베이스와 비교한 실제 원판의 상태가 다를 경우 적절하게 온도와 시간 등을 조절할 수 있도록 한다.

상기 온도 센서(120, 121)는 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 내부의 원판의 온도를 실시간으로 관찰하여 제어부에 전달한다.

그리고 상기 제어부는 상기 이미지 센서와 온도 센서를 이용하여 얻은 원판의 상태와 온도 정보를 기초로 온도에 따른 원판의 상태를 매칭시킨다.

상기 제어부는 상기 매칭된 상기 원판의 상태와 온도 정보를 통하여, 상기 온도에 대응되는 이미지 센서에서 전달 받은 원판가열수단에 의한 가열 단계에서 최적의 비아홀 복원 이미지를 찾아내고, 상기 최적의 비아홀 복원 이미지가 형성되기 위한 시간 정보를 측정하여, 상기 원판가열수단에 상기 온도 정보와 시간 정보를 전송하여 가열하도록 제어한다.

따라서 제어부는 상기 이미지 센서(110, 111)를 통해 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)에서 찍은 이미지와 상기 온도 센서(120, 121)에서 측정한 온도 정보를 통해 각 이미지와 온도 정보와 시간 정보를 결합시켜 데이터베이스화한다.

또한 상기 이미지 센서(110, 111)는 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)의 사각형의 외각부에 다수개 설치되며, 예를 들어 도면에 도시되지 않았지만 제1 이미지 센서의 직교를 이루는 방향에 제2 이미지 센서가 설치되는 것이 바람직하고, 정확한 이미지의 정합(registration)을 위해 상기 제1 이미지 센서와 제2 이미지 센서가 이루는 평면에서 45도 각도를 이루는 지점에 제3 이미지 센서가 설치되어 3차원 이미지 또는 정합용 고해상도 이미지를 얻어 제어부가 정합처리할 수 있다.

또한 상기 이미지 센서(110, 111)는 각각 저온과 고온의 원판 외관을 캡쳐하는 동안 온도에 따른 블러링(bluring)이 생길 수 있어 대상 원판으로부터 멀어질수록 가중치를 더 작게 계산함으로써 블러 품질을 개선하기 위한 방법 또는 블러링은 평균(mean) 필터 또는 가우시안(Gaussian) 필터 중 어느 하나를 적용하여 처리할 수 있다.

예를 들어 원판가열수단(40)을 제2 챔버(C2)의 하부에 설치하는 이유는 원판가열수단(40)으로 원판을 가열하는 동안, 온도 변화에 의해 챔버 내부의 공기의 상대습도가 높아져 이미지에 블러링 현상이 증가할 수 있으므로, 이를 제거하기 위한 배기수단(60)이 더 설치될 수 있고, 이 배기수단(60)은 이미지 센서(111)의 위치를 고려하여 챔버의 상부에 설치할 수 있다.

또한 상기 제1 챔버(C1)의 이미지 센서(110) 또는 제2 챔버(C2)의 이미지 센서(111)의 이미지들은 고해상도 이미지를 융합하여 비아 홀을 포함한 유의미한 원판의 색상 정보를 충분히 가져올 수 있어, 비아홀의 아주 미세하여 외부의 먼지 등을 쉽게 확인할 수 있다.

즉, 상기 제1 챔버(C1)의 이미지 센서(110)들 중 고해상도 이미지 센서의 고해상도 이미지의 색상을 분석하여 비슷한 색상을 가지는 영역(예: 비아홀 영역, 회로 영역)으로 구분하고, 구분된 영역의 색상을 저해상도 이미지에 입힌다. 이로써 온도에 따른 블러링을 제거한 제2 챔버(C2)의 고해상도 이미지의 화질이 좋지 못하거나, 다양한 면적의 회로원판인 경우에도 저해상도 이미지들을 초해상도 복원 알고리즘을 통해 고해상도로 복원하고, 미리 고해상도 원판 이미지의 색상 정보를 저해상도 원판 이미지에 입힘으로써 최적의 이미지를 얻을 수 있다.

따라서 제어부는 상기 최적의 이미지를 각 온도와 시간에 따라 분류하여 원판냉각수단이 원판을 어느 정도 온도나 시간으로 비아홀을 원상태로 복원되게 하는지를 최적의 비아홀 복원 이미지와 비교하여 설정 온도와 시간을 높이거나 낮출 수 있다.

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본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제어부가 사용하는 최신 이미지 프로세싱 방법으로서, 지능형 관심영역(ROI, Region of Interest; 예 - 비아홀 영역, 회로 영역) 설정 방법은 소벨(sobel) 등 다양한 에지 추출 마스크 알고리즘을 사용할 수 있다. 상기 소벨 마스크는 모든 방향의 에지를 추출할 수 있고, 특히 수평 Mask(행렬 형태의 화소 그룹)를 이용하여 횡방향 에지를 추출할 수 있고, 돌출한 화소값을 비교적 평균화하므로 상기 제1 챔버(C1)의 이미지 센서(110) 또는 제2 챔버(C2)의 이미지 센서(111)의 이미지 잡음에 대체적으로 강하며, 수직 수평 방향 에지 보다 대각선 방향 에지(45도 각도의 이미지 센서)에 더 민감하게 반응한다. 따라서 객체의 형태변화가 심하지 않고 내부 패턴이 단순하면서도 고유의 독특한 윤곽선 정보를 가지는 비아홀 등의 객체를 식별하는데 유리하다.

따라서 상술한 알고리즘을 사용하여 상기 제어부는 상기 매칭된 상기 원판의 상태와 온도 정보를 통하여, 상기 온도에 대응되는 이미지 센서에서 전달 받은 최적의 비아홀 복원 이미지를 찾아낼 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로서 상기 제어부는 이동 객체 분류 방법(HOG(Histogram of Oriented Gradient))을 사용할 수 있는 데, 이러한 방법은 제1 챔버(C1)의 내부에 투입된 원판지지수단(10)이 이송컨베이어(50)를 통해 제1 챔버(C1), 무전해도금장치(400) 및 제2 챔버(C2)를 경유하여 배출하는 이동 순간에도 적용가능하다.

따라서 본 발명은 원판냉각수단이 원판을 어느 정도 온도나 시간으로 비아홀을 원상태로 복원되게 하는지와 원판가열수단이 어느 온도와 시간으로 가열해야 되는 지를 이미지 비교를 통하여 해결하였다.

본 발명의 또 다른 실시예로서 움직임 영역 추출 기법은 조명을 사용하여 원판의 움직임 영역을 추출하고 추출된 움직임 영역 중 비아 형태, 비아 그림자 변화 등과 같은 환경 요소를 제거하는 알고리즘이다.

왜냐하면, 원판이 위치한 장소는 열기와 냉기의 혼합으로 흔들림 및 변화가 있으며 이러한 배경은 또한 조명 변화로 인해 움직임들이 많이 생기기 때문이다.

따라서 본 발명은 조명 변화에 둔한 HSI color model과 이를 정규화한 qualified HSI model을 이용하여 영상차를 적용한 뒤 움직임 영역을 추출한다. 또한, HS 칼라 모델은 색을 인식하는 속성인 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Intensity)로 구성되어 있어 밝기 성분을 별도로 분할하여 사용할 수 있기에 RGB 컬러 모델보다 조명에 덜 민감하게 사용할 수 있어 RGB컬러 모델을 HSI컬러 모델로 변환하여 사용한다.

HSI컬러 모델은 컬러 공간을 사용할 때, 어떤 컬러를 만들어 내기 위해서 몇 퍼센트의 파란색이나 녹색이 필요한지를 알 필요가 없다. 진한 빨간색을 분홍색으로 바꾸기 위해 단순히 채도만을 조절하기 때문이다. 어두운 것을 밝게 하려면 명도를 조절하면 된다. HSI는 원통 모양의 좌표계로 모형화되어 있다.

구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 사람과 가축을 분류하기 위한 분류 모듈의 기하학 정보 기반 객체 분류 방법은 추출된 이동 객체의 기하학 정보 특징을 추출하기 위해 HOG 방법을 이용하여 대상 영역을 일정 크기의 셀로 분할하고, 각 셀마다 에지 픽셀들의 방향에 대한 히스토그램을 구한 후 그 값들을 일렬로 연결한 벡터를 생성한다.

즉, HOG는 객체의 윤곽선 정보를 이용하므로 객체의 형태변화가 심하지 않고 내부 패턴이 단순하면서도 고유의 독특한 윤곽선 정보를 가지는 객체(비아홀, 회로 선 등)를 식별하는데 유리하다.

따라서 제어부는 상술한 알고리즘에 의해 미리 일정 온도에 해당하는 내부 원판의 상태 또는 비아홀 상태를 데이터베이스에 저장할 수 있다.

한편, 상기 제어부는 전달받은 원판의 현재 상태 이미지 정보 또는 비아홀의 현재 상태 이미지 정보를 토대로 원판의 수축이 일어나는지 여부와 어느 정도의 시간 동안 유지하여야 원하는 정도의 수축이 발생하는지와 원판을 이루는 수지나 세라믹 재료의 융점이나 연화점 아니면 유리전이온도 등을 고려하여 어느 정도 온도까지, 어는 시간 정도까지 가열하면 확장된 비아홀이 원상태의 비아홀 크기로 돌아오는 것인지를 상기 이미지 정보를 토대로 계산하여 적정 온도 정보, 시간 정보를 상기 원판냉각장치(20)와 원판가열수단(40)에 전달하여 적용되도록 한다.

또한 상기 제어부는 상기 이미지 정보를 통하여 납의 미분을 뿌린 후 가열하여 미분이 용융되어 비아홀에 스며들게 하는 단계에서 납의 미분량을 얼마만큼 해야 원판의 비아홀에 효과적으로 채워지는 확인하여 각 주문형 원판의 크기 등에 따라 구분하여 계산하여 해당하는 미분량 정보를 저장할 수 있다.

따라서 상기 원판냉각장치(20)와 원판가열수단(40)는 상기 적정 온도 정보에 따라 정확한 온도와 시간을 유지하면서 냉각 또는 가열할 수 있다.

또한 상기 원판냉각수단(20)은 다수의 개별 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 온도로 냉각되도록 하여 제1 챔버(C1) 내부의 냉기가 원판의 정확하게 필요한 부분에 전달될 수 있도록 제어부에 의해 제어된다.

또한 상기 원판가열수단(40)은 다수의 개별 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 온도로 가열되도록 하여 제2 챔버(C2) 내부의 열기가 원판의 정확하게 필요한 부분에 전달될 수 있도록 제어부에 의해 제어된다.

상기 원판냉각수단(20)에 의해 냉각되어 원판이 수축되고, 원판의 수축에 의해 확장된 비아홀의 이물질을 흡입할 때 이물질흡입수단(30)이 원판에 밀착될 수 있는 것이다.

상기 원판가열수단(40)은 전술한 바와 같이 무전해 도금층이 형성된 원판을 상온으로 가열하여 원상태로 복원시키기 위하여 제어부에 의해 제어된다.

상기 원판가열수단(40)은 통상적으로 열원 장치가 사용될 수 있으나, 이는 순간적으로 온도를 높일 수 없으므로, 전기를 공급받아 발열하는 전열코일로 구성하여 코일의 열이 직접 원판에 전달되게 하는 것이 바람직하다.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따라 상기 흡입노즐(31)을 3개 설치하고, 각각의 흡입노즐(31)은 제어부에 의해 제어된다.

상기 흡입노즐(31)은 다수의 흡입노즐 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 흡입력으로 흡입되도록 하여 필요한 부분에 흡입력이 전달되어 보다 비아홀 주위의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 제어부에 의해 제어된다.

10: 원판지지수단
11: 지지대
11d: 지지턱
12: 회동고정레버
13: 거리조절수단
13h: 나선형관통홀
13s: 스크류축
13f: 고정프레임
14: LM가이드
20: 원판냉각수단
30: 이물질흡입수단
30e: 승강수단
31: 흡입노즐
31r: 탄성링
40: 원판가열수단
50: 이송컨베이어
51, 52: 벨트
60: 배기장치
C1, C2: 챔버
100t, 100u: 회로패턴
110, 111 : 이미지 센서
120, 121 : 온도 센서
200: 원판
300: 절연층

Claims (5)

1. 원판(200)의 상부에 형성된 상부회로패턴(100t); 원판의 하부에 형성된 하부 회로패턴; 원판을 관통하여 형성된 하나 이상의 비아홀(H)에 채워져 상하회로패턴을 통전시키는 비아(V)를 포함하는 회로원판에서 비아홀과 상부회로패턴 및 하부회로패턴 배선층의 상부는 무전해 금속 도금에 의해 무전해 금속 도금층을 형성하는 무전해도금장치(400)와 제어부를 포함하는 비아 형성 장치에 있어서,
   상기 비아 형성 장치는, 원판을 지지하는 원판지지수단(10); 원판을 냉각시켜 원판이 수축됨에 의해 비아홀이 확장되게 하는 원판냉각수단(20); 상기 원판냉각수단(20)에 의해 냉각되어 비아홀이 확장된 상태에서 흡기구가 원판에 밀착된 상태에서 공기를 흡입함에 따라 비아홀의 이물질을 빨아들여 배출시키는 이물질흡입수단(30); 상기 원판냉각수단(20)과 이물질흡입수단(30)을 포함하는 제1 챔버(C1); 무전해도금장치(400)에 의해 무전해 도금층이 형성된 원판을 상온으로 가열하는 원판가열수단(40); 상기 원판가열수단(40)을 포함하는 제2 챔버(C2); 상기 원판지지수단(10)은 원판의 양단을 지지하는 지지턱이 형성된 지지대(11); 상기 지지대의 상부에 회동가능하게 설치되어 원판의 가장자리를 고정시키는 회동고정레버(12); 상기 지지대(11)를 관통하여 형성된 나선형관통홀(13h); 상기 지지대(11)를 수평으로 이동시켜 처리되는 원판의 길이에 맞추어 지지대 사이의 거리를 조절하도록 상기 나선형관통홀에 형성된 나선홈에 치합되는 기어치가 형성되어 회전하는 스크류축(13s); 상기 지지대(11)를 수평이동 가능하게 지지하는 고정프레임(13f); 이송되는 원판지지수단(10)을 구성하는 고정프레임(13f)의 양단만을 지지할 수 있도록 두 개의 벨트(51, 52)로 이루어진 이송컨베이어(50); 및 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 사이에 설치된 무전해도금장치(400); 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)의 사각형의 외각부에 다수개 설치되며, 각 내부의 원판의 상태를 실시간으로 촬영하여 상기 제어부에 전달하는 이미지 센서(110, 111); 및 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 내부의 원판의 온도를 실시간으로 측정하여 상기 제어부에 전달하는 온도 센서(120, 121);를 포함하되, 상기 제어부가 상기 이미지 센서(110, 111)와 온도 센서(120, 121)를 이용하여 얻은 원판의 상태와 온도 정보를 기초로 온도에 따른 원판의 상태를 매칭시키고,
   상기 제어부는 매칭된 상기 원판의 상태와 온도 정보를 통하여, 상기 온도에 대응되는 이미지 센서에서 전달 받은 원판가열수단에 의한 가열 단계에서 원판가열수단에 의해 가열된 비아홀 복원 이미지를 찾아내고, 상기 비아홀 복원 이미지가 형성되기 위한 시간 정보를 측정하여, 상기 원판가열수단에 상기 온도 정보와 시간 정보를 전송하여 가열하도록 제어하며,
   상기 원판냉각수단(20)은 다수의 개별 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 온도로 냉각되도록 하여 제1 챔버(C1) 내부의 냉기가 원판의 필요한 부분에 전달될 수 있도록 제어부에 의해 제어되며,
   상기 원판가열수단(40)은 다수의 개별 부분으로 나뉘어져 각 개별 부분에 차별된 온도로 가열되도록 하여 제2 챔버(C2) 내부의 열기가 원판의 필요한 부분에 전달될 수 있도록 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 주문형 회로원판의 비아 형성 장치.
   
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