KR101932203B1 - 부품 실장기의 부품 유지 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 평판 형상의 제1 회로 기판과, 상기 제1 회로 기판과 간격을 두고 배치된 평판 형상의 제2 회로 기판과, 상기 제1 회로 기판과 상기 제2 회로 기판 사이의 공간을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판에 전기적으로 접속된 플렉시블 회로 기판으로 이루어지는 제3 회로 기판을 포함하는 부품 실장기의 회로 기판 구조체를 제공한다.

Description

부품 실장기의 부품 유지 헤드{A component keeping head for surface mounter}

본 발명은 기판에 부품을 실장하기 위한 부품 실장기의 부품 유지 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 부품 실장기는, 노즐 등의 유지부를 갖는 부품 유지 헤드에 의해 부품을 부품 공급부로부터 픽업하여 기판 상으로 이송하고 기판 상의 소정 위치에 픽업한 부품을 실장하도록 구성되어 있다.

이러한 부품 유지 헤드의 하나로서, 그 헤드 본체에 복수의 유지부를 갖는 로터리 헤드가 수직축 둘레로 회전 가능하게 장착된 로터리식 부품 유지 헤드가 알려져 있고, 일본특허공표 2006-515715호에는 비접촉식 에너지ㆍ데이터 전달 수단을 구비한 로터리식 부품 유지 헤드가 개시되어 있다(단락 0034~단락 0036 및 도 1 참조).

이러한 부품 유지 헤드는, 헤드 본체로부터의 제어 신호를 수신하여 노즐 등의 동작을 제어하거나 헤드 본체와의 사이에서 데이터 교환을 하기 위해 다수의 전자 부품을 구비하고 있는데, 이들 전자 부품은 회로 기판에 탑재되는 것이 일반적이다. 또한, 회로 기판에는 다수의 전자 부품이 탑재되기 때문에, 복수개의 회로 기판이 필요해지는 경우도 많다.

종래에는, 이와 같이 회로 기판이 복수개 필요한 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이 회로 기판(101)(102)(103)을 상하 방향으로 복수단으로 배치한 회로 기판 구조체의 구성을 적용하는 것이 일반적이었다. 이러한 회로 기판 구조체에서는, 회로 기판(101)(102)(103)에 탑재된 전자 부품이 서로 간섭하지 않도록 회로 기판(101)(102)(103)을 상하 방향으로 간격을 두고 배치할 필요가 있다.

도 1의 회로 기판 구조체에서는 복수의 지지 바(104) 및 기판 사이에 배치된 커넥터(105)를 이용함으로써 회로 기판(101)(102)(103)이 상하 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 그러나, 이 회로 기판 구조체에서는 회로 기판(101)(102)(103) 이외에 지지 바(104)도 필요하여 회로 기판 구조체의 대형화를 초래한다.

또한, 도 1과 같이 회로 기판(101)(102)(103)을 관통시켜 지지 바(104)를 설치한 경우, 회로 기판(101)(102)(103)에 전자 부품을 탑재할 수 있는 실효(實效) 면적(이하, 단지 「실효 면적」이라고 함)이 작아진다.

또한, 도 1의 회로 기판 구조체에 있어서, 각 회로 기판(101)(102)(103) 사이는 기판간 커넥터(105)에 의해 연결되어 전기적으로 접속할 필요가 있고, 이러한 기판간 커넥터(105)도 회로 기판(101)(102)(103)의 실효 면적을 작게 하는 요인이 된다. 이와 같이 회로 기판(101)(102)(103)의 실효 면적이 작아지면, 필요한 실효 면적을 확보하기 위해 회로 기판의 매수를 늘려야 하고, 그렇게 되면 점점 회로 기판 구조체의 대형화를 초래하게 된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 복수개의 회로 기판을 갖는 회로 기판 구조체의 소형화를 도모하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 평판 형상의 제1 회로 기판;과, 상기 제1 회로 기판과 간격을 두고 배치된 평판 형상의 제2 회로 기판;과, 상기 제1 회로 기판과 상기 제2 회로 기판 사이의 공간을 둘러싸도록 배치되고, 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판에 전기적으로 접속된 플렉시블 회로 기판으로 이루어지는 제3 회로 기판;을 포함하는 부품 실장기의 회로 기판 구조체를 제공한다.

여기서, 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판에는 상기 부품 실장기의 회전 중심축이 통과할 수 있는 관통공이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판은 서로 평행하게 배치되고 서로 동일한 외곽의 형상을 가지며, 상기 제3 회로 기판은 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판의 외곽을 따르도록 배치될 수 있다.

여기서, 상기 제1 회로 기판, 상기 제2 회로 기판 및 상기 제3 회로 기판은 1장의 플렉시블 회로 기판으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 평판 형상을 가지는 제1 회로 기판과 제2 회로 기판 사이의 공간을 둘러싸도록 플렉시블 회로 기판으로 이루어지는 제3 회로 기판을 배치함으로써, 제1 회로 기판과 제2 회로 기판 사이의 공간을 제3 회로 기판의 배치 공간으로서 이용한다. 이에 의해, 서로 간격을 두고 배치하는 평판 형상의 회로 기판의 개수(매수)를 줄일 수 있어 회로 기판 구조체의 소형화를 도모할 수 있다.

예를 들면, 종래의 회로 기판 구조체인, 도 1의 회로 기판 구조체에서는 평판 형상의 회로 기판을 3장 사용하고 있지만, 본 발명의 일 측면에 따르면, 그 중 1장을 플렉시블 회로 기판으로 이루어지는 제3 회로 기판으로 함으로써 평판 형상의 회로 기판을 2장으로 줄일 수 있고, 특히 상하 방향의 치수에 있어서 회로 기판 구조체를 소형화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 부품 실장기의 회로 기판 구조체의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 부품 실장기의 부품 유지 헤드의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 관한 회로 기판 구조체의 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 관한 회로 기판 구조체의 전개도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 회로 기판 구조체의 전개도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 회로 기판 구조체의 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 부품 실장기의 부품 유지 헤드의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 부품 유지 헤드(1)는, 부품 실장기에 있어서 부품 공급부로부터 전자 부품을 픽업하고 유지하여 프린트 기판 상으로 이송하고, 이송된 전자 부품을 프린트 기판 상의 소정 위치에 실장하는 장치이다.

부품 유지 헤드(1)는, 헤드 본체(10)와, 헤드 본체(10)에 대해 수직축(20) 둘레로 회전 가능하게 장착된 로터리 헤드(30)와, 헤드 본체(10)와 로터리 헤드(30)의 사이에서 비접촉식으로 전력과 신호를 전송하는 비접촉 전송 장치(40)와, 로터리 헤드(30) 측에 배치된 회로 기판 구조체(50)를 구비한다.

헤드 본체(10)는, 로터리 헤드(30)를 회전시키는 서보 모터(11) 및 로터리 헤드(30)에 배치되어 있는 노즐(31)의 승강을 제어하는 서보 모터(12)를 내장하고 있다. 또한, 도 2에서는 생략하였지만, 헤드 본체(10)는 서보 모터(11)(12)나 로터리 헤드(30)의 회전 동작을 제어하는 메인 콘트롤러도 내장하고 있다.

수직축(20)은 부품 실장기의 회전 중심축의 기능을 수행한다.

한편, 로터리 헤드(30)는 외형이 대략 원기둥형의 배럴 형상을 가지며, 그 중심을 수직축(20)이 관통하고 있다. 서보 모터(11)의 회전에 의해, 로터리 헤드(30)는 헤드 본체(10)에 대해 수직축(20) 둘레의 R 방향으로 회전한다.

또한, 로터리 헤드(30)에는 전자 부품을 유지하는 유지부로서의 노즐(31)이 둘레방향을 따라 복수개 배치되어 있다. 각 노즐(31)은, 로터리 헤드(30)에 내장된 서보 모터 등으로 이루어지는 액추에이터(미도시)에 의해 각각 축선 둘레의 T 방향으로 회전 가능하고, 서보 모터(12)에 의해 축선 방향에 따른 Z 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.

비접촉 전송 장치(40)는 제1 코어(41) 및 제2 코어(42)와, 전력 전송을 위한 코일로서 제1 코일(43) 및 제2 코일(44)과, 신호 전송을 위한 코일로서 제3 코일(45) 및 제4 코일(46)을 구비하고 있다.

제1 코어(41)는 헤드 본체(10) 측에 일체로 배치되고, 제2 코어(42)는 로터리 헤드(30) 측에 일체로 배치되어 있다.

제1 코어(41) 및 제2 코어(42)는 동일한 형상을 가지며, 상하 대칭이 되도록 일정한 간격(G)을 가지고 대향 배치되어 있다.

이러한 구성에 있어서, 비접촉 전송 장치(40)는 제1 코일(43)과 제2 코일(44) 사이의 전자 유도에 의해, 헤드 본체(10)로부터 로터리 헤드(30)로 비접촉식으로 전력을 전송하고, 제3 코일(45)과 제4 코일(46) 사이의 전자 유도에 의해 헤드 본체(10)와 로터리 헤드(30)의 사이에서 비접촉식으로 신호를 전송한다.

본 실시예에 따르면 비접촉 전송 장치(40)는 전자 유도 방식으로 전력 및 신호를 전송하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 비접촉 전송 장치는, 비접촉식으로 전력 및 신호를 전송하는 방식으로서 전계 유도 방식을 채용할 수도 있다.

다음에, 도 3a 및 도 3b를 참고로 하여, 회로 기판 구조체(50)의 구성을 설명한다. 도 3a는 도 2의 부품 유지 헤드(1)에 적용된 회로 기판 구조체(50)의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3b는 도 2의 부품 유지 헤드(1)에 적용된 회로 기판 구조체(50)의 구성을 나타낸 전개도이다.

회로 기판 구조체(50)는 제1 회로 기판(51), 제2 회로 기판(52) 및 제3 회로 기판(53)을 가진다.

제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(52)은 모두 평판 형상을 가지는데, 예를 들어, 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(52)은 유리 에폭시 기판으로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는, 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(52)은 위에서 볼 때 동일한 외곽 형상(원형)을 가지며, 상하 방향으로 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되어 있다.

또한, 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(52)에는, 도 2에서 설명한 로터리 헤드(30)의 회전 중심축으로서의 수직축(20)이 통과할 수 있는 원형의 관통공(51a)(52a)이 각각 형성되어 있다.

관통공(51a)(52a)의 중심은 수직축(20)의 중심축선에 위치하도록 형성되고, 관통공(51a)(52a)의 내경은 수직축(20)의 직경보다 약간 크다. 이들 관통공(51a)(52a)에 수직축(20)을 삽입하여 통과시킴으로써, 회로 기판 구조체(50)는 로터리 헤드(30)와 함께 수직축(20) 둘레에 회전 가능하게 된다.

제3 회로 기판(53)은 플렉시블 회로 기판(이하, 「FPC」라고 함)으로 이루어지고, 제1 회로 기판(51)과 제2 회로 기판(52) 사이의 공간을 둘러싸도록 배치된다. 본 실시예에서는, 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(52)은 상술한 바와 같이 평행하게 배치되고, 아울러 위에서 볼 때 동일한 외곽 형상(원형)을 갖고 있으며, 제3 회로 기판(53)은 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(52)의 외곽을 따르도록 원통형으로 배치되어 있다.

제3 회로 기판(53)은 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(52)에 전기적으로 접속된다. 본 실시예에서는, 제3 회로 기판(53)의 일단은 커넥터(54a)를 이용하여 제1 회로 기판(51)에 전기적으로 접속되고, 제3 회로 기판(53)의 타단은 커넥터(54b)를 이용하여 제2 회로 기판(52)에 전기적으로 접속되어 있다.

또, FPC로 이루어지는 제3 회로 기판(53)을 보호하기 위해 제3 회로 기판(53)을 둘러싸도록 수지 케이스를 설치할 수도 있다.

이상과 같이, 회로 기판 구조체(50)에서는 제1 회로 기판(51)과 제2 회로 기판(52) 사이의 공간을 둘러싸도록 제3 회로 기판(53)을 배치함으로써, 제1 회로 기판(51)과 제2 회로 기판(52) 사이의 공간을 제3 회로 기판(53)의 배치 공간으로서 유용하게 이용하고 있다.

이러한 구성에 의해, 평판 형상의 회로 기판을 3장 사용하고 있는 종래의 도 1의 회로 기판 구조에 뒤지지 않는 실효 면적을 얻을 수 있고, 도 1의 회로 기판 구조에 비해, 특히 상하 방향의 치수에 있어서 회로 기판 구조체를 소형화할 수 있다. 또, 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(52)은 평판형상이므로, 큰 전자 부품은 이들 평판 형상의 회로 기판에 탑재하고, 제3 회로 기판(53)에는 비교적 작은 전자 부품을 탑재하도록 할 수 있는데, 그렇게 되면 모든 전자 부품을 문제없이 탑재할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 회로 기판 구조체(60)의 전개도이다. 즉, 도 4는, 도 3b와 마찬가지로 회로 기판 구조체(60)를 전개한 상태를 나타낸다.

도 3의 회로 기판 구조체(50)에서는, 제1 회로 기판(51), 제2 회로 기판(52) 및 제3 회로 기판(53)을 커넥터(54a)(54b)에 의해 전기적으로 접속하였지만, 도 4의 회로 기판 구조체(60)에서는 커넥터를 없애기 위해 제1 회로 기판(61), 제2 회로 기판(62) 및 제3 회로 기판(63)을 1장의 연속된 FPC로 구성하고, 제조 시 이를 접거나 구부려서 원통형의 회로 기판 구조체(60)의 형상으로 형성한다.

즉, 제1 회로 기판(61) 및 제2 회로 기판(62)을 제3 회로 기판(63)에 대해 직각으로 꺾어 접고, 제3 회로 기판(63)을 구부려 원통형으로 말도록 함으로써, 도 3a와 같은 원통 형상을 가지는 회로 기판 구조체(60)를 얻을 수 있다.

이와 같이 도 4의 회로 기판 구조체(60)에서는, 회로 기판 사이를 전기적으로 접속하기 위한 커넥터가 필요 없으므로, 도 3의 회로 기판 구조체(50)에 있어서 커넥터(54a)(54b)가 차지하고 있던 영역에도 전자 부품을 탑재할 수 있고, 결과적으로 회로 기판 구조체를 보다 소형화할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 회로 기판 구조체의 정면도이다.

도 3의 회로 기판 구조체(50)에서는 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(51)은 위에서 볼 때 동일한 외곽 형상을 갖고 있었지만, 도 5a 및 도 5b의 회로 기판 구조체(70)(80)의 경우는 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(51)이 각각 다른 외곽 형상을 가지고 있음을 알 수 있다. 한편, 도 5a 및 도 5b에서는 회로 기판 상호간에 전기적으로 접속하기 위한 커넥터는 생략하고 도시되었다.

도 5a에 도시된 회로 기판 구조체(70)는, 제1 회로 기판(71)보다 제2 회로 기판(72)의 크기가 작고, FPC로 이루어지는 제3 회로 기판(73)을 제2 회로 기판(72)의 외곽을 따라 원통형으로 배치한 예이다.

또한, 도 5b의 회로 기판 구조체(80)는, 제1 회로 기판(81)보다 제2 회로 기판(82)의 크기가 크고, FPC로 이루어지는 제3 회로 기판(83)을 제1 회로 기판(81) 및 제2 회로 기판(82)의 외곽을 따라 역(逆)원뿔의 형상으로 배치한 예이다.

이상과 같이, 도 5a 및 도 5b의 회로 기판 구조체(70)(80)의 경우는 제1 회로 기판(51) 및 제2 회로 기판(51)이 각각 다른 외곽 형상을 가지고 있지만, 회로 기판 구조체의 제작의 용이성, 안정성 등을 고려하면, 도 3과 같은 형상의 회로 기판 구조체로 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명은 부품 실장기의 제조 및 적용에 사용될 수 있다.

1: 부품 유지 헤드 10: 헤드 본체
20: 수직축 30: 로터리 헤드
40: 비접촉 전송 장치
50, 60, 70, 80: 회로 기판 구조체

Claims (4)

1. 헤드 본체;
   상기 헤드 본체에 대해 수직축 둘레로 회전 가능하게 장착된 로터리 헤드;
   상기 헤드 본체와 상기 로터리 헤드 사이에서 비접촉식으로 전력과 신호를 전송하는 비접촉 전송 장치; 및
   상기 로터리 헤드 측에 배치된 회로 기판 구조체를 포함하고,
   상기 회로 기판 구조체는, 평판 형상의 제1 회로 기판과, 상기 제1 회로 기판과 간격을 두고 배치된 평판 형상의 제2 회로 기판과, 상기 제1 회로 기판과 상기 제2 회로 기판 사이의 공간을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판에 전기적으로 접속된 플렉시블 회로 기판으로 이루어지는 제3 회로 기판을 포함하고,
   상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판에는 상기 수직축이 통과할 수 있는 관통공이 형성되어, 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판의 중심에는 상기 수직축이 배치되고,
   상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판은 서로 평행하게 배치되고 서로 동일한 외곽의 형상을 가지며, 상기 제3 회로 기판은 상기 제1 회로 기판 및 상기 제2 회로 기판의 외곽을 따르도록 배치되고,
   상기 비접촉 전송 장치는, 상기 수직축의 주위에 배치된 제1 코어와, 상기 수직축 주위에 배치되며 상기 제1 코어의 하부에 배치되는 제2 코어와, 상기 제1 코어에 배치되고 전력 전송을 위한 제1 코일과, 상기 제2 코어에 배치되고 전력 전송을 위한 제2 코일과, 상기 제1 코어에 배치되고 신호 전송을 위한 제3 코일과, 상기 제2 코어에 배치되고 신호 전송을 위한 제4 코일을 구비하고, 상기 제1 코어와 상기 제2 코어의 중심에는 상기 수직축이 배치되고,
   상기 회로 기판 구조체는 상기 로터리 헤드와 함께 상기 수직축 둘레로 회전 가능하게 설치되며,
   상기 비접촉 전송 장치 및 상기 회로 기판 구조체의 외곽 형상은, 위에서 볼 때 동일한 원형 형상을 가지는 부품 실장기의 부품 유지 헤드.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 회로 기판, 상기 제2 회로 기판 및 상기 제3 회로 기판은 1장의 플렉시블 회로 기판으로 이루어지는 부품 실장기의 부품 유지 헤드.

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