KR102124971B1 - 박판 휨 교정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 박판에 대해 초기 휨 상태 정보를 획득하도록 구성되는 사전 측정 모듈; 상기 박판의 휨을 물리적으로 교정하도록 구성되는 교정 모듈; 및 상기 초기 휨 상태 정보에 기초하여, 상기 박판에 대한 상기 교정 모듈의 교정 작동을 조절하는 제어 모듈을 포함하는, 박판 휨 교정 장치를 제공한다.

Description

박판 휨 교정 장치{APPARATUS FOR CORRECTING WARPAGE OF THIN PLATE}
본 발명은 박판의 휨을 교정하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 박판 중 하나인 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)에 있어서, 휨 변형(warpage)은 깨짐, 층간 들뜸 현상(delamination)으로 나타난다. 휨 변형의 주요한 원인은 기판 재료의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion: CTE)의 차이이다.
인쇄회로기판은 여러 재료가 적층되어 이루어진 구조물로서, 적층 공정 시 가해지는 온도 변화에 따른 수축과 팽창이 반복적으로 발생한다. 이 과정 중 각 층간의 열 팽창 계수 차이에 의해서 상기 휨 변형으로 인한 인쇄회로기판의 품질 저하의 문제가 발생하고 있다.
반도체 패키지용 기판은 모바일 시장의 활황에 부응하여 보다 경박단소화하는 추세이다. 최근 웨이퍼 수준 패키지(wafer level package, WLP)가 현실화될 가능성이 높아지면서 패키지용 기판에 대하여 위협이 커졌으나, 수십 년간 사용되어온 검증된 기술인 패키지용 기판에 대한 지속적인 발전과 개선이 이루어지고 있다.
반도체 패키지용 기판이 상기와 같은 이유로 얇아짐에 따라 패키징 공정 중 굽어짐, 뒤틀림 등의 휨 변형(warpage)이 심화되고 있는 실정이다. 이러한 휨 변형에 대응하여 이를 교정하기 위한 시도가 이루어지고 있다.
본 발명의 목적은, 박판의 휨 변형 상태를 파악하고, 그 휨 변형 상태에 최적화된 맞춤형 교정을 수행할 수 있는, 박판 휨 교정 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 박판 휨 교정 장치는, 박판에 대해 초기 휨 상태 정보를 획득하도록 구성되는 사전 측정 모듈; 상기 박판의 휨을 물리적으로 교정하도록 구성되는 교정 모듈; 및 상기 초기 휨 상태 정보에 기초하여, 상기 박판에 대한 상기 교정 모듈의 교정 작동을 조절하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 교정 모듈을 거쳐 교정된 상기 박판에 대해 교정 휨 상태 정보를 획득하도록 구성되는 사후 측정 모듈; 및 상기 교정 휨 상태 정보에 기초하여 교정된 상기 박판을 분류하는 분류 모듈을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 교정 모듈은, 상기 박판을 가압하는 롤러 유닛; 및 상기 초기 휨 상태 정보에 따라 상기 롤러 유닛에 대한 상기 박판의 유입 레벨을 조절하기 위하여 상기 롤러 유닛을 승강 구동하는 제1 승강구동 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 교정 모듈은, 베이스; 및 상기 베이스에 승강 가능하게 결합되고, 상기 롤러 유닛이 설치되는 프레임을 더 포함하고, 상기 제1 승강구동 유닛은, 상기 베이스에 대해 상기 프레임을 승강시키는 승강 실린더를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 롤러 유닛은, 지지 롤러; 및 상기 지지 롤러와 다른 높이에 위치하며, 상기 박판을 상기 지지 롤러에 대해 압박하는 압박 롤러를 포함하고, 상기 교정 모듈은, 상기 초기 휨 상태 정보에 따라 상기 롤러 유닛에 의한 상기 박판의 휨 교정량을 조절하기 위하여 상기 압박 롤러를 승강 구동하는 제2 승강구동 유닛을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 교정 모듈은, 상기 지지 롤러가 설치되는 제1 프레임; 및 상기 제1 프레임에 대해 이동 가능하게 결합되고, 상기 압박 롤러가 설치되는 제2 프레임을 포함하고, 상기 제2 승강구동 유닛은, 상기 제1 프레임에 대해 상기 제2 프레임을 승강시켜, 상기 지지 롤러와 상기 압박 롤러 간의 간격이 조절되게 하는 볼 스크류를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 압박 롤러는, 상기 지지 롤러보다 높은 레벨에 위치하는 상부 롤러; 및 상기 지지 롤러보다 낮은 레벨에 위치하는 하부 롤러를 포함하고, 상기 상부 롤러와 상기 하부 롤러는, 상기 제2 승강 구동 유닛의 작동에 의해 상기 지지 롤러와 서로 다른 간격을 갖는 위치에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 롤러 유닛은, 상기 지지 롤러를 회전 구동하는 제1 회전 구동체; 및 상기 압박 롤러를 회전 구동하는 제2 회전 구동체를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 초기 휨 상태 정보에 기초하여, 상기 제1 회전 구동체 및 상기 제2 회전 구동체 중 하나의 회전 구동 속도를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 박판은, 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 초기 휨 상태 정보는, 상기 박판의 휨 형태 및 상기 박판의 휨 변형량 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 박판 휨 교정 장치에 의하면, 박판의 초기 휨 상태는 사전 측정 모듈에 의해 측정되고 제어 모듈은 그 측정 결과를 기초로 교정 모듈의 교정 작동을 조절함으로써, 각 박판의 초기 휨 상태에 따라 교정 모듈의 작동이 최적화되어 각 박판별로 맞춤형 교정이 이루어질 수 있다.
그에 의해, 각 박판에 대한 교정 효율이 극대화됨과 동시에, 교정 과정에서 박판에 대한 손상 가능성이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 휨 교정 장치에서 박판에 대한 교정 공정을 보인 블록도이다.
도 2는 도 1의 박판 휨 교정 장치의 제어적 작동을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 1의 교정 모듈에 대한 사시도이다.
도 4는 도 3의 라인(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 취한 교정 모듈의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박판 휨 교정 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박판 휨 교정 장치에서 박판에 대한 교정 공정을 보인 블록도이고, 도 2는 도 1의 박판 휨 교정 장치의 제어적 작동을 설명하기 위한 블록도이다.
본 도면들을 참조하면, 박판 휨 교정 장치는, 사전 측정 모듈(10), 교정 모듈(20), 사후 측정 모듈(30), 분류 모듈(40), 및 제어 모듈(50)을 포함할 수 있다.
사전 측정 모듈(10)은 대상물인 박판에 대해 초기 휨 상태 정보를 획득하는 구성이다. 상기 박판은, 예를 들어 인쇄회로기판일 수 있다. 또한, 상기 초기 휨 상태 정보는 상기 박판의 휨 형태나, 휨 변형량에 관한 정보일 수 있다. 상기 휨 형태는, 크게 상기 박판이 위로 볼록한 형태(∩) 또는 아래로 볼록한 형태(∪)로 구분될 수 있다. 전자는 크라이(Cry) 형태, 후자는 스마일(Smile) 형태라고도 한다. 상기 휨 변형량은 크라이나 스마일 형태에서 볼록한 정도를 말한다. 사전 측정 모듈(10)은, 구체적으로 레이저 발생기와 측정 카메라로 구성될 수 있다. 사전 측정 모듈(10)은 측정 카메라를 통해 얻은 상기 박판의 이미지에 따라 상기 초기 휨 상태 정보를 얻게 된다.
교정 모듈(20)은 상기 박판의 휨을 물리적으로 교정하기 위한 구성이다. 이러한 교정 모듈(20)에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
사후 측정 모듈(30)은 교정 모듈(20)을 거쳐 교정된 상기 박판에 대해 교정 휨 상태 정보를 획득하는 구성이다. 상기 교정 휨 상태 정보는 상기 초기 휨 상태 정보와 유사하다. 구체적으로, 상기 교정 휨 상태 정보는, 교정된 상기 박판의 휨 형태나, 휨 변형량에 관한 정보를 포함할 수 있다. 사후 측정 모듈(30)은 또한 사전 측정 모듈(10)과 유사하게 구성될 수 있다.
분류 모듈(40)은 교정된 상기 박판을 사후 측정 모듈(30)에서 측정된 상기 교정 휨 상태 정보에 기초하여 분류하는 구성이다. 다시 말해, 상기 박판을 양품과 불량품으로 분류하는 것이다.
제어 모듈(50)은 상기 초기 휨 상태 정보에 기초하여 상기 박판에 대한 교정 모듈(20)의 교정 작동을 조절하는 구성이다.
이러한 구성에 의하면, 공급 모듈(미도시)에 의해 상기 박판은 사전 측정 모듈(10)에 투입된다. 사전 측정 모듈(10)은 상기 박판에 대해 상기 초기 휨 상태 정보를 획득한다. 상기 초기 휨 상태 정보는 제어 모듈(50)로 전송된다.
제어 모듈(50)은 상기 초기 휨 상태 정보에 기초하여, 교정 모듈(20)의 교정 작동을 조절한다. 구체적으로, 제어 모듈(50)은 상기 박판의 휨 형태나, 휨 변형량에 따라 교정 모듈(20)이 각기 다른 모드로 작동하게 한다. 이렇게 하여, 상기 박판은 각각의 휨 형태나 휨 변형량에 최적화된 교정 모듈(20)의 교정 작동에 의해 효율적이고 안전하게 교정될 수 있다.
교정 모듈(20)을 거치면서 교정된 상기 박판은 사후 측정 모듈(30)을 통해 측정된다. 사후 측정 모듈(30)은 상기 교정 휨 상태 정보를 얻고, 이를 분류 모듈(40)에 제공한다. 이에 따라, 분류 모듈(40)은 상기 교정 휨 상태 정보에 기초하여, 교정된 상기 박판을 분류하게 된다.
이상에서 교정 모듈(20)에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1의 교정 모듈에 대한 사시도이고, 도 4는 도 3의 라인(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 취한 교정 모듈의 단면도이다. 본 도면들에서는, 교정 모듈(20)은 편의상 참조번호 100으로 바꾸어 설명한다.
본 도면들을 참조하면, 교정 모듈(100)은, 롤러 유닛(110), 제1 승강구동 유닛(120), 베이스(130), 프레임(140), 제2 승강구동 유닛(150), 제1 회전 구동체(160), 및 제2 회전 구동체(170)를 포함할 수 있다.
롤러 유닛(110)은 상기 박판을 가압하기 위한 구성이다. 구체적으로, 상기 박판은 롤러 유닛(110)에 의해 물리적으로 가압되어 휘어진 형태가 교정된다. 롤러 유닛(110)은 복수 개의 롤러를 가질 수 있다. 이 경우, 복수 개의 롤러는 지지 롤러(111)와 압박 롤러(115)로 구분될 수 있다.
지지 롤러(111)는 상기 박판이 압착되는 대상이 되는 롤러이다. 지지 롤러(111)는 서로 동일한 레벨에 위치하는 한 쌍의 롤러를 포함할 수 있다. 이에 반해, 압박 롤러(115)는 상기 박판을 상기 지지 롤러(111)에 압박하는 롤러이다. 압박 롤러(115)는, 지지 롤러(111)를 기준으로 서로 다른 레벨에 위치하는 상부 롤러(116) 및 하부 롤러(117)를 포함할 수 있다. 상부 롤러(116)는 지지 롤러(111)보다 상측 레벨에 위치하고, 하부 롤러(117)는 지지 롤러(111)보다 하측 레벨에 위치한다.
제1 승강구동 유닛(120)은 롤러 유닛(110), 다시 말해 지지 롤러(111) 및 압박 롤러(115)를 전체적으로 승강 구동하는 구성이다. 이는 상기 초기 휨 상태 정보에 기초한 제어 모듈(50, 도 2 참조)의 제어에 의해 작동된다. 구체적으로, 상기 박판이 롤러 유닛(110)으로 접근하는 레벨은 고정적이다. 왜냐하면, 상기 박판을 이송하는 수단, 예를 들어 컨베이어의 높이가 고정되기 때문이다. 그런데, 롤러 유닛(110)이 승강됨에 따라서는, 상기 박판은 지지 롤러(111)와 상부 롤러(116) 사이로 유입되거나, 이와 달리 지지 롤러(111)와 하부 롤러(117) 사이로 유입될 수 있다. 제1 승강구동 유닛(120)은, 구체적으로, 승강 실린더를 포함할 수 있다.
베이스(130)는 제1 승강구동 유닛(120) 등이 설치되는 대상물이 된다. 베이스(130)는 바닥부(131)와 기둥부(135)를 가질 수 있다. 바닥부(131)는 지면에 지지되는 부재이다. 기둥부(135)는 바닥부(131)에 결합되어 공중을 향해 연장되는 부재이다. 기둥부(135)는 한 쌍으로 구비되고, 그들은 바닥부(131)의 양측 가장자리 영역에 각기 설치될 수 있다.
프레임(140)은 베이스(130)에 대해 결합되고, 롤러 유닛(110)이 설치되는 대상이 되는 구성이다. 프레임(140)은 구체적으로, 제1 프레임(141)과 제2 프레임(145)을 가질 수 있다. 제1 프레임(141)은 제1 승강구동 유닛(120)에 의해 기둥부(135)에 대해 승강 가능하게 결합된다. 제2 프레임(145)은 제1 프레임(141)에 대해 승강 가능하게 결합된다. 여기서, 제1 프레임(141)에는 지지 롤러(111)가 설치되고, 제2 프레임(145)에는 압박 롤러(115)가 설치된다.
제2 승강구동 유닛(150)은 제1 프레임(141)에 대해 제2 프레임(145)을 승강시켜, 지지 롤러(111)에 대해 압박 롤러(115)를 상대적으로 승강시킴으로써, 지지 롤러(111)와 압박 롤러(115) 간의 간격이 조절되게 하는 구성이다. 그에 의해, 상부 롤러(116)와 지지 롤러(111) 간의 간격과, 하부 롤러(117)와 지지 롤러(111) 간의 간격이 서로 달라질 수 있다. 지지 롤러(111)와 압박 롤러(115) 간의 간격 조절에 따라서, 상기 박판에 대한 휨 교정량이 조절된다.
제2 승강구동 유닛(150)은 볼 스크류를 채용한 것일 수 있다. 구체적으로, 제2 승강구동 유닛(150)은, 구동 모터(151)와, 스크류(153)와, 연동 벨트(155)를 포함할 수 있다. 구동 모터(151)는 제1 프레임(141)에 설치될 수 있다. 스크류(153)는 연동 벨트(155)에 의해 제1 프레임(141)의 출력에 연동되어 회전한다. 스크류(153)는 제1 프레임(141)을 관통하여 제2 프레임(145)에 설치된 너트(미도시)와 나사 결합된다. 스크류(153)의 회전에 의해, 상기 너트를 가진 제2 프레임(145)은 제1 프레임(141)에 대해 승강하게 된다.
제1 회전 구동체(160)는 제1 프레임(141)에 설치되어 지지 롤러(111)를 회전 구동하는 구성이다. 제1 회전 구동체(160)는 구동 모터(161)와, 연동 벨트(165)를 포함할 수 있다. 그에 의해, 구동 모터(161)의 구동력은 연동 벨트(155)에 의해 한 쌍의 지지 롤러(111)의 축을 회전시킬 수 있다. 제1 회전 구동체(160)가 지지 롤러(111)를 회전 구동하는 속도는 제어 모듈(50, 도 2)에 의해 상기 초기 휨 상태 정보를 기초로 조절될 수 있다.
제2 회전 구동체(170)는 제2 프레임(145)에 설치되어 압박 롤러(115)를 회전 구동하는 구성이다. 제2 회전 구동체(170)의 구체적 구성은 제1 회전 구동체(160)의 구체적 구성과 유사할 수 있다. 제2 회전 구동체(170)가 압박 롤러(115)를 회전 구동하는 속도는 제어 모듈(50, 도 2)에 의해 상기 초기 휨 상태 정보를 기초로 조절될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 제어 모듈(50, 도 2)은 교정 모듈(100)을 제어하여, 먼저 상기 초기 휨 상태 정보에 따라 제1 승강구동 유닛(120)을 제어하여 프레임(140) 전체를 승강 구동한다. 그에 따라, 상기 박판은 상부 롤러(116)와 지지 롤러(111) 사이의 상부 공간, 또는 하부 롤러(117)와 지지 롤러(111) 사이의 하부 공간으로 유입된다. 구체적으로, 상기 박판이 크라이 형태이면 상기 박판은 상기 상부 공간으로 유입되고, 상기 박판이 스마일 형상이면 상기 박판은 상기 하부 공간으로 유입되게 된다.
또한, 제어 모듈(50)은 상기 초기 휨 정보에서의 휨 변형량에 따라 제2 승강구동 유닛(150)을 제어하여 제2 프레임(145)이 승강 구동한다. 구체적으로, 제2 프레임(145)을 승강 구동하여, 제2 프레임(145)에 설치된 압박 롤러(115)와 제1 프레임(141)에 설치된 지지 롤러(111) 간의 간격을 조절한다. 예를 들어, 상기 휨 변형량이 크면 지지 롤러(111)와 압박 롤러(115) 사이의 간격을 크게 하고, 상기 휨 변형량이 작으면 지지 롤러(111)와 압박 롤러(115) 사이의 간격을 작게 할 수 있다.
나아가, 제어 모듈(50)은 제1 회전 구동체(160)와 제2 회전 구동체(170)에서의 회전 구동 속도를 제어할 수 있다. 이는 상기 휨 변형량에 따라 상기 박판이 교정되는 속도를 제어할 수 있게 한다. 그에 따라, 상기 휨 변형량이 큰 박판이 고속으로 교정되는 중에 파손되는 등의 사고가 방지될 수 있다.
상기와 같은 박판 휨 교정 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
10: 사전 측정 모듈 20,100: 교정 모듈
30: 사후 측정 모듈 40: 분류 모듈
50: 제어 모듈 110: 롤러 유닛
111: 지지 롤러 115: 압박 롤러
120: 제1 승강구동 유닛 130: 베이스
140: 프레임 141: 제1 프레임
145: 제2 프레임 150: 제2 승강구동 유닛
160: 제1 회전 구동체 170: 제2 회전 구동체

Claims (10)

  1. 박판의 휨 형태와 휨 변형량을 포함하는 초기 휨 형태 정보를 획득하도록 구성되는 사전 측정 모듈;
    상기 박판의 휨을 물리적으로 교정하도록 구성되는 교정 모듈; 및
    상기 초기 휨 형태 정보에 기초하여, 상기 박판에 대한 상기 교정 모듈의 교정 작동을 조절하는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 교정 모듈은,
    지지 롤러와, 상기 지지 롤러의 상측에 위치하는 상부 롤러와 상기 지지 롤러의 하측에 위치하는 하부 롤러를 구비하여 상기 박판을 상기 지지 롤러에 대해 압박하는 압박 롤러를 포함하는 롤러 유닛;
    상기 지지 롤러 및 상기 압박 롤러를 전체적으로 승강 구동하는 제1 승강구동 유닛; 및
    상기 지지 롤러에 대해 상기 압박 롤러를 상대적으로 승강 구동하는 제2 승강구동 유닛을 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 초기 휨 형태 정보 중 상기 휨 형태에 따라, 상기 박판이 상기 지지 롤러와 상기 상부 롤러 사이의 공간, 또는 상기 지지 롤러와 상기 하부 롤러 사이의 공간으로 유입되도록 상기 제1 승강구동 유닛을 작동시키고,
    상기 초기 휨 형태 정보 중 상기 휨 변형량에 따라서는, 상기 지지 롤러와 상기 압박 롤러 간의 간격을 조절해 휨 교정량을 조절하기 위해 상기 제2 승강구동 유닛을 작동시키도록 구성되는, 박판 휨 교정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교정 모듈을 거쳐 교정된 상기 박판에 대해 교정 휨 상태 정보를 획득하도록 구성되는 사후 측정 모듈; 및
    상기 교정 휨 상태 정보에 기초하여 교정된 상기 박판을 분류하는 분류 모듈을 더 포함하는, 박판 휨 교정 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교정 모듈은,
    베이스; 및
    상기 베이스에 승강 가능하게 결합되고, 상기 롤러 유닛이 설치되는 프레임을 더 포함하고,
    상기 제1 승강구동 유닛은,
    상기 베이스에 대해 상기 프레임을 승강시키는 승강 실린더를 포함하는, 박판 휨 교정 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 교정 모듈은,
    상기 지지 롤러가 설치되는 제1 프레임; 및
    상기 제1 프레임에 대해 이동 가능하게 결합되고, 상기 압박 롤러가 설치되는 제2 프레임을 포함하고,
    상기 제2 승강구동 유닛은,
    상기 제1 프레임에 대해 상기 제2 프레임을 승강시켜, 상기 지지 롤러와 상기 압박 롤러 간의 간격이 조절되게 하는 볼 스크류를 포함하는, 박판 휨 교정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 롤러와 상기 하부 롤러는,
    상기 제2 승강 구동 유닛의 작동에 의해 상기 지지 롤러와 서로 다른 간격을 갖는 위치에 배치되는, 박판 휨 교정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 롤러 유닛은,
    상기 지지 롤러를 회전 구동하는 제1 회전 구동체; 및
    상기 압박 롤러를 회전 구동하는 제2 회전 구동체를 더 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 초기 휨 상태 정보에 기초하여, 상기 제1 회전 구동체 및 상기 제2 회전 구동체 중 하나의 회전 구동 속도를 조절하는, 박판 휨 교정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 박판은,
    인쇄회로기판을 포함하는, 박판 휨 교정 장치.
  10. 삭제
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