KR101994293B1 - 전자 부품 실장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에 솔더를 인쇄하는 인쇄 장치와, 상기 솔더가 인쇄된 기판에 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치를 구비하는 전자 부품 실장 시스템으로서, 실측한 상기 전극의 위치 데이터 및 상기 기판의 관리 정보로부터 예측한 상기 기판의 신축 상태로부터 얻어지는 상기 전극의 위치 보정 데이터에 기초하여, 상기 인쇄 장치는 솔더를 인쇄하는 전자 부품 실장 시스템을 제공한다.

Description

전자 부품 실장 시스템{An electronic device mounting system}

본 발명은 전자 부품을 솔더 접합에 의해 기판에 실장하여 실장 기판을 제조하는 전자 부품 실장 시스템에 관한 것이다.

전자 부품 실장 시스템은, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에 솔더를 인쇄하는 인쇄 장치와, 솔더가 인쇄된 기판에 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치를 포함하여 구성되고, 인쇄 장치 및 전자 부품 탑재 장치에서는 기판의 전극 위치를 기준으로 하여 솔더를 인쇄하거나 전자 부품을 탑재한다. 다만, 종래의 전자 부품 실장 시스템에 있어서, 솔더 인쇄 전에는 전극의 위치 측정은 행해지지 않았고, 그 기판 종류에 공통된 설계상의 전극 위치를 기준으로 하였다.

그러나 이 설계상의 전극 위치는 실물 기판을 실측하여 얻어지는 것이 아니므로, 실물 기판에 대해서는 정확하지 않았다. 즉, 실제로는 기판마다 약간의 제조 오차에 따른 불균일이 있어 전극의 엄밀한 위치는 기판마다 약간 다르다. 또한 기판의 보관 조건 등에 따라 기판이 크게 신축되는 경우가 있고, 이것도 실물 기판 상의 전극 위치와 설계상의 전극 위치의 차이의 원인이 된다. 이에 따라, 특히 미세 부품의 고정밀도 실장을 수행할 때, 실물 기판 상의 전극 위치와 설계상의 전극 위치의 차이가 무시할 수 없는 크기가 되고, 결과적으로 실장 품질의 악화나 실장 불량의 발생을 초래하였다.

공개특허공보 특1994-0003442호에는 솔더를 스퀴징하여 인쇄하는 기술이 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 실장 품질의 악화나 실장 불량의 발생을 억제할 수 있는 전자 부품 실장 시스템을 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에 솔더를 인쇄하는 인쇄 장치와, 상기 솔더가 인쇄된 기판에 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치를 구비하는 전자 부품 실장 시스템으로서, 실측한 상기 전극의 위치 데이터 및 상기 기판의 관리 정보로부터 예측한 상기 기판의 신축 상태로부터 얻어지는 상기 전극의 위치 보정 데이터에 기초하여, 상기 인쇄 장치는 솔더를 인쇄하는 전자 부품 실장 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 인쇄 장치는 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 수행하는 스크린 인쇄 장치로서, 상기 전극의 위치 데이터 및 상기 전극의 위치 보정 데이터에 기초하여 기판을 그룹으로 분류하고, 상기 분류된 기판이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 구비하고, 상기 스크린 인쇄 장치는, 상기 분류된 기판이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 실행할 수 있다.

여기서, 상기 전극의 위치 데이터는, 미리 상기 전자 부품 실장 시스템의 외부에서 취득되고 상기 인쇄 장치로 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에 솔더를 인쇄하는 인쇄 장치와, 상기 솔더가 인쇄된 기판에 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치를 구비하는 전자 부품 실장 시스템으로서, 실측한 상기 전극의 위치 데이터 및 상기 기판의 관리 정보로부터 예측한 상기 기판의 신축 상태로부터 얻어지는 상기 전극의 위치 보정 데이터에 기초하여, 상기 전자 부품 탑재 장치는 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 실장 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 전극의 위치 데이터는, 미리 상기 전자 부품 실장 시스템의 외부에서 취득되고 상기 전자 부품 탑재 장치로 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전자 부품 실장 시스템에 따르면, 솔더를 인쇄하거나 전자 부품을 탑재하는 기준으로서, 실측한 전극의 위치 데이터 및 기판의 관리 정보로부터 예측한 기판의 신축 상태로부터 얻어지는 전극의 위치 보정 데이터를 이용하므로, 솔더 인쇄나 전자 부품의 탑재를 정확하게 실행할 수 있고, 실장 품질의 악화나 실장 불량의 발생을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품 실장 시스템을 나타내는 시스템 구성도이다.

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 1은 본 발명의 일 실시예의 전자 부품 실장 시스템을 나타내는 시스템 구성도이다. 도 1을 참조하면, 전자 부품 실장 시스템은, 인쇄 장치(1), 인쇄 검사 장치(2), 전자 부품 탑재 장치(3), 탑재 상태 검사 장치(4), 리플로우 장치(5) 및 실장 상태 검사 장치(6)의 각 장치를 연결하여 이루어지고, 각 장치는 통신 네트워크(7)에 의해 접속되어 있으며, 전자 부품 실장 시스템 전체는 관리 컴퓨터(8)에 의해 제어되는 구성을 가지고 있다.

이하, 각 장치의 기능을 설명하면서, 본 발명의 일 실시예의 전자 부품 실장 시스템에 의한 전자 부품 실장 방법을 설명한다.

본 실시예에서는, 미리 전자 부품 실장 시스템의 외부에서, 기판의 전극 위치를 실제로 계측하여 「전극의 위치 데이터」를 취득한다. 이 「전극의 위치 데이터」는, 예컨대 기판에 형성되어 있는 기준 마크를 기준으로 한 각 전극의 xy 좌표값으로서 취득할 수 있고, 그 「전극의 위치 데이터」는 인쇄 장치(1) 및 전자 부품 탑재 장치(3)로 직접 또는 관리 컴퓨터(8)를 경유하여 제공된다.

또한 본 실시예에서는, 기판의 관리 정보로부터 기판의 신축 상태를 예측하고, 그 기판의 신축 상태에 기초하여 실측한 전극의 위치를 보정하기 위한 「전극의 위치 보정 데이터」를 얻는다. 즉, 예컨대 기판의 제조사에서 기판을 생산하고, 그 기판의 전극의 위치를 계측한 후에 기판의 보관 상태나 수송 상태에 따라 기판이 신축되는 경우가 있으므로, 미리 기판의 신축 상태(신축 방향이나 신축도)를 예측하고, 그 기판의 신축 상태에 기초하여 실측한 전극의 위치를 보정하기 위한 「전극의 위치 보정 데이터」를 얻는다.

여기서 기판의 신축 상태를 예측하기 위해 사용하는 기판의 관리 정보에는, 생산 일시 등의 기판의 생산 정보, 온도, 습도 등의 기판의 보관 정보, 수송 정보 등이 있고, 예컨대, 기판 제조사로부터 제공된 기판의 생산 정보 및 기판의 보관 정보, 수송 정보에 기초하여 계산에 의해 기판의 신축 상태를 예측할 수 있다. 또한, 각종 보관, 수송 상태를 실험적으로 변화시켜 얻어진 기판의 신축 상태와 실제의 보관, 수송 상태를 대응시킴으로써 기판의 신축 상태를 예측할 수도 있다. 또한 과거에 제공된 기판의 관리 정보와 전자 부품 실장 시스템 내의 인쇄 검사 장치(2)나 실장 상태 검사 장치(6)에 의해 얻어진 실물 기판의 실측값을 대응시킴으로써 기판의 신축 상태를 예측할 수도 있다.

본 실시예에서는, 기판의 관리 정보로부터 기판의 신축 상태를 예측하고, 그 기판의 신축 상태에 기초하여 실측한 전극의 위치를 보정하기 위한 「전극의 위치 보정 데이터」를 얻는다. 그 「전극의 위치 보정 데이터」는 인쇄 장치(1) 및 전자 부품 탑재 장치(3)로 직접 또는 관리 컴퓨터(8)를 경유하여 제공된다.

본 실시예에 있어서 인쇄 장치(1)는, 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에 스크린 마스크를 이용한 스크린 인쇄에 의해 솔더를 인쇄하는 스크린 인쇄 장치이다. 구체적으로 인쇄 장치(1)는, 실제 솔더가 인쇄되는 대상 기판(이하 「실물 기판」이라 함)이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 실행한다.

보다 구체적으로 설명하면, 전술한 「전극의 위치 데이터」 및 「전극의 위치 보정 데이터」에 기초하여, 예컨대 전극의 위치 분포의 유사성에 따라 기판을 그룹으로 분류해 둔다. 또한, 그룹마다 적정화한 스크린 마스크를 준비해 둔다. 즉, 도 1에 개념적으로 도시한 바와 같이, 기판을 A, B, C...의 복수의 그룹으로 분류하고, 그룹마다 적정화한 스크린 마스크 A, B, C...를 준비해 둔다.

그리고 인쇄 장치(1)는 실물 기판이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 실행한다. 즉, 인쇄 장치(1)에서는 기판이 속하는 그룹 정보(이하 「기판 소속 그룹 정보」라 함)에 기초하여 실물 기판마다 적절한 스크린 마스크를 선택하여 스크린 인쇄를 실행한다.

이 기판 소속 그룹 정보는, 직접 또는 관리 컴퓨터(8)를 경유하여 인쇄 장치(1)에 전달되고, 기판에 인자되어 있는 식별 번호, 바코드, 해당 전자 부품 실장 시스템 상의 처리 순서 등으로부터 실물 기판과 일대일로 대응 가능하다. 또한 전술한 「전극의 위치 데이터」 및 「전극의 위치 보정 데이터」에 대해서도, 기판에 인자되어 있는 식별 번호, 바코드, 해당 전자 부품 실장 시스템 상의 처리 순서 등으로부터 실물 기판과 일대일로 대응 가능하다.

인쇄 장치(1) 또는 관리 컴퓨터(8)는, 이 기판 소속 그룹 정보에 기초하여 실물 기판이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 자동적으로 선택하는 기능을 부가적으로 구비할 수 있다. 이 기능은, 도 1에 개념적으로 도시한 바와 같이, 기판의 그룹과 스크린 마스크의 대응 관계의 데이터와, 기판 소속 그룹 정보가 있으면 실현 가능하다. 또한 상기 기판의 그룹과 스크린 마스크의 대응 관계의 데이터는 기판 소속 그룹 정보에 포함할 수 있다.

또한 인쇄 장치(1) 또는 관리 컴퓨터(8)는, 실물 기판이 속하는 그룹에 대응되는 적절한 스크린 마스크가 인쇄 장치(1)에 장착되어 있는지 여부를 확인하는 기능과, 적절하지 않은 경우에 경고를 발하는 기능을 부가적으로 구비할 수 있다. 이러한 기능은 인쇄 장치(1)에 실제로 장착되어 있는 스크린 마스크를 식별하는 수단이 있으면 실현 가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄 검사 장치(2)는 솔더 인쇄 후의 기판에 있어서의 인쇄 상태를 검사한다. 또한, 전자 부품 탑재 장치(3)는, 전술한 「전극의 위치 데이터」 및 「전극의 위치 보정 데이터」를 직접 또는 관리 컴퓨터(8)를 경유하여 취득하고, 이러한 「전극의 위치 데이터」 및 「전극의 위치 보정 데이터」에 기초하여 솔더가 인쇄된 기판에 전자 부품을 실장한다.

본 실시예에 있어서 전자 부품 탑재 장치(3)는 탑재 헤드를 구비하고, 이 탑재 헤드에 의해 전자 부품의 공급부로부터 전자 부품을 픽업하여 솔더가 인쇄된 기판에 탑재한다. 이 때, 전자 부품 탑재 장치(3)는, 실측한 각각의 「전극의 위치 데이터」 및 각각의 「전극의 위치 보정 데이터」로부터 얻어지는 실물 기판 상의 각 전극 위치와 설계상의 각 전극 위치와의 위치 어긋남을 수정하도록, 기판에 대한 탑재 헤드의 상대적 위치를 조정한다. 즉, 전자 부품 탑재 장치(3)는 상기 위치 어긋남을 나타내는 수치 데이터를 수정하기 위한 피드-포워드 처리를 수행한다. 또한 본 실시예의 전자 부품 탑재 장치(3)에서는 탑재 헤드에 의해 전자 부품을 1개씩 탑재할 수 있으므로, 상기 위치 어긋남을 나타내는 수치 데이터는, 탑재하는 전자 부품마다 구하고, 전자 부품마다 그 위치 어긋남을 나타내는 수치 데이터를 수정하기 위한 피드-포워드 처리를 수행할 수 있다.

이어서, 탑재 상태 검사 장치(4)는 전자 부품 탑재 후의 기판 상에서의 전자 부품의 유무나 위치 어긋남을 검사한다. 리플로우 장치(5)는 전자 부품 탑재 후의 기판을 가열하여 전자 부품을 기판에 솔더 접합한다. 그리고 실장 상태 검사 장치(6)는 솔더 접합 후의 기판 상에서의 전자 부품의 실장 상태를 검사한다. 이상과 같은 공정에 의해 실장 기판이 제조된다.

이와 같이 본 실시예에서는, 솔더를 인쇄하거나 전자 부품을 탑재하는 기준으로서, 실측한 「전극의 위치 데이터」 및 기판의 관리 정보로부터 예측한 기판의 신축 상태에 기초한 「전극의 위치 보정 데이터」를 이용하기 때문에, 솔더 인쇄나 전자 부품 탑재를 정확하게 실행할 수 있고, 실장 품질의 악화나 실장 불량의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 전술한 「전극의 위치 데이터」 및 「전극의 위치 보정 데이터」에 기초하여 기판을 그룹으로 분류하고, 그 기판의 그룹마다 적절한(적합성이 높은) 스크린 마스크를 선택할 수 있으므로, 스크린 인쇄에 의한 솔더의 인쇄 품질을 종래 기술에 비해 향상시킬 수 있다. 또한, 그룹으로 분류하는 그룹수를 늘려 스크린 마스크의 베리에이션(종류)을 늘림으로써, 보다 적합성이 높은 스크린 마스크를 선택할 수 있게 되어 인쇄 품질이 향상됨과 동시에, 대응 가능한 기판수가 증가하여 결과적으로 제품 수율도 상승하게 된다.

또한 본 실시예에서는, 전술한 「전극의 위치 데이터」 및 「전극의 위치 보정 데이터」를, 인쇄 장치(1)와 전자 부품 탑재 장치(3) 모두에 제공하도록 하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면, 「전극의 위치 데이터」 및 「전극의 위치 보정 데이터」를, 인쇄 장치(1)와 전자 부품 탑재 장치(3) 중 어느 한쪽에만 제공하게 할 수도 있다. 다만, 실장 품질의 악화나 실장 불량의 발생을 더욱 확실히 억제한다는 점에서, 이들 「전극의 위치 데이터」 및 「전극의 위치 보정 데이터」는 인쇄 장치(1)와 전자 부품 탑재 장치(3) 모두에 제공하는 것이 바람직하다.

또한 본 실시예에서는, 「전극의 위치 데이터」를 미리 전자 부품 실장 시스템의 외부(전자 부품 실장 시스템의 전(前)공정인 기판 제조 공정)에서 취득하고, 이를 전자 부품 실장 시스템에 전달하도록 하였지만, 「전극의 위치 데이터」는 전자 부품 실장 시스템 내에서 취득할 수도 있다. 즉, 전자 부품 실장 시스템 내에서 인쇄 장치(1)의 전(前) 공정에, 기판의 전극 위치를 측정하는 장치(전극 위치 측정 장치)를 설치할 수도 있다. 이 경우, 기판의 신축 상태를 예측하기 위해 사용하는 기판의 관리 정보는, 전극 위치 측정 장치로부터 인쇄 장치(1) 또는 전자 부품 탑재 장치(3)에 이르기까지의 기판의 보관 정보, 기판의 수송(이송) 정보 등이 될 수 있다.

또한 본 실시예에서는, 인쇄 장치(1)로서 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 수행하는 스크린 인쇄 장치를 사용하였지만, 스크린 인쇄 장치에 한정되지 않고, 예컨대 도포 헤드를 구비하는 도포 인쇄 장치를 사용할 수도 있다. 이 경우, 전술한 탑재 헤드를 구비하는 전자 부품 탑재 장치(3)의 경우와 마찬가지로, 실측한 각각의 「전극의 위치 데이터」 및 각각의 「전극의 위치 보정 데이터」로부터 얻어지는 실물 기판 상의 각 전극 위치와 설계상의 각 전극 위치와의 위치 어긋남을 수정하도록, 기판에 대한 도포 헤드의 상대적 위치를 조정하게 된다. 즉, 도포 인쇄 장치에서는 상기 위치 어긋남을 나타내는 수치 데이터를 수정하기 위한 피드-포워드 처리를 수행한다.

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 발명의 일 측면에 의하면, 전자 부품 실장 시스템을 생산하거나 전자 부품 실장 방법을 적용하는 산업에 적용될 수 있다.

1: 인쇄 장치 2: 인쇄 검사 장치
3: 전자 부품 탑재 장치 4: 탑재 상태 검사 장치
5: 리플로우 장치 6: 실장 상태 검사 장치
7: 통신 네트워크 8: 관리 컴퓨터

Claims (5)

1. 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에 솔더를 인쇄하는 인쇄 장치와, 상기 솔더가 인쇄된 기판에 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치를 구비하는 전자 부품 실장 시스템으로서,
   실측한 상기 전극의 위치 데이터 및 상기 기판의 관리 정보로부터 예측한 상기 기판의 신축 상태로부터 얻어지는 상기 전극의 위치 보정 데이터에 기초하여, 상기 인쇄 장치는 솔더를 인쇄하며,
   상기 인쇄 장치는 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 수행하는 스크린 인쇄 장치로서,
   상기 전극의 위치 데이터 및 상기 전극의 위치 보정 데이터에 기초하여 기판을 그룹으로 분류하고, 상기 분류된 기판이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 구비하고,
   상기 스크린 인쇄 장치는, 상기 분류된 기판이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 실행하는 전자 부품 실장 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 전극의 위치 데이터는, 미리 상기 전자 부품 실장 시스템의 외부에서 취득되고 상기 인쇄 장치로 제공되는 전자 부품 실장 시스템.
4. 기판에 형성된 전자 부품 접합용 전극에 솔더를 인쇄하는 인쇄 장치와, 상기 솔더가 인쇄된 기판에 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치를 구비하는 전자 부품 실장 시스템으로서,
   실측한 상기 전극의 위치 데이터 및 상기 기판의 관리 정보로부터 예측한 상기 기판의 신축 상태로부터 얻어지는 상기 전극의 위치 보정 데이터에 기초하여, 상기 전자 부품 탑재 장치는 전자 부품을 탑재하며,
   상기 인쇄 장치는 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 수행하는 스크린 인쇄 장치로서,
   상기 전극의 위치 데이터 및 상기 전극의 위치 보정 데이터에 기초하여 기판을 그룹으로 분류하고, 상기 분류된 기판이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 구비하고,
   상기 스크린 인쇄 장치는, 상기 분류된 기판이 속하는 그룹에 대응되는 스크린 마스크를 이용하여 스크린 인쇄를 실행하는 전자 부품 실장 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전극의 위치 데이터는, 미리 상기 전자 부품 실장 시스템의 외부에서 취득되고 상기 전자 부품 탑재 장치로 제공되는 전자 부품 실장 시스템.

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