KR20110029617A

KR20110029617A - 스티프너 필름 부착장치

Info

Publication number: KR20110029617A
Application number: KR1020090087373A
Authority: KR
Inventors: 이종후
Original assignee: (주)제이케이씨코리아
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-03-23
Also published as: KR101148113B1

Abstract

본 발명은 스티프너 필름 부착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PCB 쉬트에 장착된 부품을 보호하기 위하여 상기 부품이 설치된 영역을 중심으로 대칭되는 위치에 설치된 필름 커팅블럭과 히팅블럭을 이용하여 스티프너 필름을 부착하도록 하는 스티프너 필름 부착장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 스티프너 필름을 압착하기 위하여 사용되는 열의 손실을 줄일 수 있고, PCB 쉬트의 오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

스티프너 필름, PCB 쉬트, 히팅블럭, 장력

Description

스티프너 필름 부착장치{STIFFENER FILM ADHERING DEVICE}

전자 제품은 휴대형 단말기 등 다수가 개발되고 있으며, 최근에는 휴대형 전자 장치에 통신 기능, 멀티미디어 기능, 게임 기능 등을 통합하여 유비쿼터스 환경을 구축하고자 하고 있다. 이에 따라 휴대형 전자 장치에 상기한 기능 이외에도 많은 기능이 부여되어야 하며, 이를 위해 제한된 면적에 더욱 많은 기능을 부여하고자 하는 노력이 지속적으로 이루어지고 있다. 이러한 노력의 일환으로, 차세대 다기능성/소형 패키지를 위한 기술로서 인쇄회로기판 자체의 두께를 줄이고자 하고 있다.

플립칩 패키지 기판은 제조공정 중, 가해지는 열에 의해 휨(warpage)이 발생하게 되는데, 이러한 휨의 정도가 크면 반도체 칩을 실장할 수 없게 되는 불량이 발생하게 된다. 또한, 상기 기판의 제조공정 중 휨검사에 통과한 기판이라고 하더 라도 반도체 칩의 실장시 발생하는 높은 열등에 의해 상기 기판은 휨이 발생하게 되며, 이 경우 상기 기판의 휨의 크기가 크게 되면 상기 반도체 칩과 기판이 떨어지게 되는 불량문제가 발생하게 된다. 따라서, 플립칩 패키지 기판의 제조공정 및 칩의 실장 등에 있어서 상기 기판의 휨 문제는 기판의 불량발생의 중요한 요인이 된다.

따라서, 이에 대응하기 위해 볼 그리드 어레이(BGA : Ball Grid Array) 기판 또는 플립칩 볼 그리드 어레이(FC BGA : Flip Chip Ball Grid Array) 기판이 박형(箔型)인 경우에는 스티프너(stiffener)를 이용한다.

기판 상에서 집적회로 칩 또는 수동소자 부품이 실장되는 부분의 외곽 부분에 스티프너 필름을 부착하여 스티프너층을 형성한다. 스티프너층은 기판의 상층 또는 하층에 적층될 수 있으며, 소정 크기의 외압에 의해서도 그 형태가 변하지 않고 편평성 및 그 형태를 유지할 수 있는 소재로 형성된다.

일반적으로는 PCB 기판을 고정시킨 상태에서 스티프너 필름을 일정한 형상으로 절취한 후, 절취된 스티프너 필름을 이동시켜 PCB 기판 상의 필요한 위치에 부착시키고, 가열된 압착판으로 PCB 기판을 눌러서 열압착시키는 방법을 사용한다.

그런데, 이와 같은 스티프너 부착장치에서는 스티프너 필름을 절취한 후 이동시키면서 정확한 위치를 찾기 위해서 정렬시키는 과정을 거쳐야 하는데, 종래에는 PCB 기판을 고정시킨 상태에서 스티프너 필름을 회전시켜 정렬시키고 있었다.

스티프너 필름을 회전시키는 경우에는 스티프너 필름을 이동시킬 때마다 정렬이 새로 이루어져야 하므로, 작업시간이 길어지고 오차가 발생할 위험이 크다.

또한 스티프너를 열 압착시키기 위하여 PCB 기판 전체를 가열 압착하였으므로 열손실이 크고 열에 의한 부품의 손상 위험이 커지는 문제점이 있었다.

또한 스티프너 필름을 천공하는 커팅블럭이 스티프너 필름의 수직 상부에 위치하고 있었으므로, 스티프너 필름을 천공할 때 발생하는 타발 찌꺼기가 아래로 떨어지면서 PCB 기판 위를 오염시키는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 스티프너 필름이 부착되는 부분만 지지하면서 가열할 수 있도록 히팅블럭의 면적을 줄이고, 스티프너 필름을 이송하는 필름 커팅블럭을 스티프너 필름의 아래쪽에 설치하여 타발 찌꺼기에 의한 오염을 방지할 수 있도록 하는 스티프너 필름 부착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 스티프너 필름을 고정시키고, PCB 쉬트를 좌우로 회전시켜 정확한 위치에 정렬될 수 있도록 하는 스티프너 필름 부착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 PCB 쉬트를 파지하는 클램퍼를 좌우로 벌어지도록 함으로써 PCB 쉬트에 적절한 크기의 장력이 전달되도록 하여 평평한 상태를 최대한 유지할 수 있도록 하는 스티프너 필름 부착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 PCB 쉬트에 스티프너 필름을 부착하는 장치로서, 권취된 상태의 스티프너 필름을 공급하는 제1롤러와; 상기 제1롤러에서 공급되는 스티프너 필름을 권취하는 제2롤러와; 상기 제1롤러에서 공급되는 스티프너 필름의 위쪽에 위치한 PCB 쉬트를 양쪽에서 파지하여 고정하는 한 쌍의 쉬트 클램퍼와; 상기 스티프너 필름의 하면으로부터 이격된 상태로 상기 스티프너 필름의 아래쪽에 설치되며, 상부 표면에는 필름 절단홈이 형성되어 있어서 상기 스 티프너 필름의 하면을 위쪽으로 가압하면서 상기 스티프너 필름을 일정한 형상으로 천공하는 필름 커팅블럭과; 상기 스티프너 필름과 상기 PCB 쉬트를 중심으로 상기 필름 커팅블럭의 반대편에 설치되며, 상기 PCB 쉬트의 상면의 일정 부분을 지지하면서 가열하는 히팅블럭과; 상기 PCB 쉬트를 파지하고 있는 쉬트 클램퍼를 상기 PCB 쉬트와 평행한 면을 따라 좌우로 회전시켜 상기 스티프너 필름의 부착 위치를 정렬시키는 정렬수단;을 포함한다.

상기 쉬트 클램퍼는 제어부의 제어에 따라 상기 PCB 쉬트를 파지하여 고정하거나 고정을 해제하는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 쉬트 클램퍼 중 적어도 하나에 연결되어 서로 간의 간격이 넓어지는 방향으로 적어도 하나의 쉬트 클램퍼를 평행 이동시키는 쉬트 장력발생장치;를 추가로 포함한다.

상기 PCB 쉬트의 정렬상태를 파악하기 위하여 상기 PCB 쉬트에 표시된 정렬마킹의 위치를 시각적으로 파악하는 정렬센서;를 추가로 포함한다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스티프너 필름 부착장치(이하, '필름 부착장치'라 함)를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 필름 부착장치의 구조를 나타낸 사시도이 며, 도 2는 필름 부착장치의 전면 구조를 나타낸 단면도, 도 3은 히팅블럭과 필름 커팅블럭의 동작을 나타낸 단면도, 도 4는 필름 커팅블럭의 상세 구조를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 필름 부착장치(100)는 장방형의 상판(102) 위에 필름 공급장치와 압착장치들이 설치되어 있는 구조를 가진다. 상판(102) 아래에는 전원공급부나 높이 조절부, 이동장치 등이 구비될 수 있으나, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상판(102)에는 좌우 양측으로 두 개의 롤러(104a, 104b)가 구비된다.

제1롤러(104a)는 권취된 상태의 스티프너 필름(10)을 공급하며, 제2롤러(104b)는 제1롤러(104a)에서 공급되어 PCB 쉬트(20)에 부착되고 남은 스티프너 필름(10)을 권취한다.

제1롤러(104a)에서 공급되는 스티프너 필름(10)은 상판(102) 위를 지나면서 필름 커팅블럭(110)에 의해 일정한 형상으로 천공되고, 나머지는 다시 제2롤러(104b)에 감겨져서 폐기된다.

상판(102)의 좌우에는 서로 마주보고 있는 한 쌍의 쉬트 클램퍼(106)가 설치된다. 쉬트 클램퍼(106)는 PCB 쉬트(20)를 양쪽에서 파지하여 고정하는 장치로서, 좌우에 하나씩 설치되어 PCB 쉬트(20)의 양 가장자리를 잡아당기면서 스티프너 필름(10)이 부착될 수 있는 위치로 이동시키는 역할을 한다.

쉬트 클램퍼(106)는 상판(102) 위를 지나는 스티프너 필름(10)보다 더 높이 설치되도록 하여 쉬트 클램퍼(106)에 고정된 PCB 쉬트(20)가 스티프너 필름(10)보다 높은 곳에 위치하도록 한다.

두 개의 쉬트 클램퍼(106) 중 어느 하나에는 쉬트 장력발생장치(108)가 설치된다. 쉬트 장력발생장치(108)는 일측이 상판(102)에 고정된 상태에서 신축운동을 하는 실린더가 어느 하나의 쉬트 클램퍼(106)에 연결된다. 쉬트 장력발생장치(108)가 신축 운동을 하면 실린더에 연결된 쉬트 클램퍼(106)가 반대편에 있는 쉬트 클램퍼(106)로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 두 개의 쉬트 클램퍼(106)가 서로 멀어지면서 쉬트 클램퍼(106)에 물려있는 PCB 쉬트(20)가 팽팽하게 당겨지게 된다.

PCB 쉬트(20)를 팽팽하게 해줌으로써 스티프너 필름(10)이 견고하게 밀착될 수 있으며, 열에 의한 압착도 잘 이루어질 수 있다.

상판(102)의 중앙에는 개구부가 형성되는데, 개구부 아래에는 필름 커팅블럭(110)이 실린더(112)에 의해 상하 운동 가능하게 설치된다.

필름 커팅블럭(110)은 상판(102) 위를 지나가는 스티프너 필름(10)의 중앙으로부터 아래쪽으로 일정한 거리만큼 이격된 곳에 위치한다. 필름 커팅블럭(110)의 상부 표면에는 도 4에서와 같이 필름 절단홈(110a)이 형성된다. 필름 절단홈(110a)은 PCB 쉬트(20)에 부착하려고 하는 스티프너 필름(10)과 동일한 형상으로서, 필름 커팅블럭(110)이 상승하면서 스티프너 필름(10)을 가압하여 일정한 형상으로 천공하고, 떨어진 필름을 PCB 쉬트(20)의 원하는 부위에 부착시킨다.

필름 커팅블럭(110)이 스티프너 필름(10)을 가압하여 천공시키면서 PCB 쉬트(20)에 부착시키고 나면 제1롤러(104a)와 제2롤러(104b)가 일정 간격만큼 회전하면서 새로운 스티프너 필름(10)을 공급하게 된다.

스티프너 필름(10)과 PCB 쉬트(20)를 중심으로 필름 커팅블럭(110)의 반대편에는 히팅블럭(114)이 설치된다. 히팅블럭(114) 역시 실린더(116)에 의해 상하 운동할 수 있도록 구성된다.

히팅블럭(114)은 필름 커팅블럭(110)이 스티프너 필름(10)을 PCB 쉬트(20)에 부착할 때, 반대편에서 지지해주면서 열을 가해주는 역할을 한다. 히팅블럭(114)에서 발생하는 열에 의해 스티프너 필름(10)이 PCB 쉬트(20)에 견고하게 접착된다.

도 3에서와 같이 필름 커팅블럭(110)과 히팅블럭(114)은 스티프너 필름(10) 부착시에 서로 밀착되도록 아래 위로 각각 움직인다. 히팅블럭(114)에서 발생한 열은 PCB 쉬트(20) 전체를 가열하지 않고 스티프너 필름(10)이 부착되는 특정 부위만 가열하게 되므로, 전체적인 열효율을 높일 수 있고, 열에 의한 스티프너 필름(10)과 PCB 쉬트(20)의 변형을 최소화시킬 수 있게 된다.

도 5는 쉬트 클램퍼의 동작을 나타낸 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 쉬트 클램퍼(106)에는 길이방향으로 가운데에 회전축(106a)이 구비되어 있고, 회전축(106a)을 중심으로 고정지그(106b)와 베이스(106c)가 회전가능하게 연결되어 있다.

쉬트 클램퍼(106)는 필름 부착작업을 위해 PCB 쉬트(20)를 착탈할 수 있는데, 회전축(106a)을 중심으로 고정지그(106b)가 회전하여 올라간 상태에서 PCB 쉬트(20)를 고정지그(106b)와 베이스(106c) 사이에 올려놓고, 고정지그(106b)를 아래로 내려서 고정지그(106b)와 베이스(106c) 사이에 PCB 쉬트(20)가 끼워지도록 한다. 이와 같이 PCB 쉬트(20)가 고정된 상태에서 스티프너 필름(10)의 접착이 이루 어진다.

좌우의 쉬트 클램퍼(106)는 동시에 움직이도록 제어하는 것이 바람직하다.

쉬트 클램퍼(106)의 동작은 별도의 제어부(도면 미도시)에 의해 자동 또는 수동으로 제어되도록 할 수 있다.

한편, 도 6은 PCB 쉬트의 얼라인 방식을 나타낸 개념도로서, 도 6에는 PCB 쉬트(20)를 정렬시키는 방법이 도시되어 있다.

스티프너 필름(10)은 상판(102) 위에 고정된 두 개의 롤러(104a, 104b)에 의해 상판(102) 위를 움직인다. 그리고 필름 커팅블럭(110)과 히팅블럭(114)은 상판(102)의 가운데에 형성된 개구부를 중심으로 상하에 고정되어 있으므로, PCB 쉬트(20)에서 스티프너 필름(10)이 부착될 위치를 정할 때에는 PCB 쉬트(20)를 파지하고 있는 쉬트 클램퍼(106)를 움직여주어야 한다.

이를 위해 본 발명의 상판(102) 아래 또는 후면에는 쉬트 클램퍼(106)를 상판(102) 위에서 평행 이동시키거나 회전이동시키기 위한 정렬수단(도면 미도시)이 구비된다.

그리고 PCB 쉬트(20)에는 정렬을 위한 정렬마크가 인쇄될 수 있으며, 필름 부착장치(100)에는 정렬마크를 인식할 수 있는 정렬센서(카메라나 영상센서)가 구비될 수 있다.

먼저 제2롤러(104b)가 회전하면서 제1롤러(104a)에 권취되어 있던 스티프너 필름(10)을 필름 커팅블럭(110)과 히팅블럭(114) 사이에 위치시킨다.

쉬트 클램퍼(106)는 PCB 쉬트(20)에 인쇄된 정렬마크를 인식하여 부착 위치 를 결정하고, 평행이동 또는 회전이동을 통해 정확한 위치에 PCB 쉬트(20)를 위치시킨다.

쉬트 클램퍼(106)를 이동시켜 PCB 쉬트(20)를 정렬시킬 때에는 쉬트 장력발생장치(108)를 구동시켜 PCB 쉬트(20)를 팽팽하게 유지한 상태에서 하는 것이 바람직하며, PCB 쉬트(20)와 평행한 면을 따라 이동하도록 하여 정확한 위치를 찾을 수 있도록 한다.

정렬마크의 인식을 통한 위치계산이나 정렬수단의 구동을 통한 PCB 쉬트(20) 정렬 등의 동작은 제어부에 의해 이루어진다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 필름 부착장치의 구조를 나타낸 사시도.

도 2는 필름 부착장치의 전면 구조를 나타낸 단면도.

도 3은 히팅블럭과 필름 커팅블럭의 동작을 나타낸 단면도.

도 4는 필름 커팅블럭의 상세 구조를 나타낸 사시도.

도 5는 쉬트 클램퍼의 동작을 나타낸 단면도.

도 6은 PCB 쉬트의 얼라인 방식을 나타낸 개념도.

Claims

PCB 쉬트에 스티프너 필름을 부착하는 장치로서,

권취된 상태의 스티프너 필름을 공급하는 제1롤러와;

상기 제1롤러에서 공급되는 스티프너 필름을 권취하는 제2롤러와;

상기 제1롤러에서 공급되는 스티프너 필름의 위쪽에 위치한 PCB 쉬트를 양쪽에서 파지하여 고정하는 한 쌍의 쉬트 클램퍼와;

상기 스티프너 필름의 하면으로부터 이격된 상태로 상기 스티프너 필름의 아래쪽에 설치되며, 상부 표면에는 필름 절단홈이 형성되어 있어서 상기 스티프너 필름의 하면을 위쪽으로 가압하면서 상기 스티프너 필름을 일정한 형상으로 천공하는 필름 커팅블럭과;

상기 스티프너 필름과 상기 PCB 쉬트를 중심으로 상기 필름 커팅블럭의 반대편에 설치되며, 상기 PCB 쉬트의 상면의 일정 부분을 지지하면서 가열하는 히팅블럭과;

상기 PCB 쉬트를 파지하고 있는 쉬트 클램퍼를 상기 PCB 쉬트와 평행한 면을 따라 좌우로 회전시켜 상기 스티프너 필름의 부착 위치를 정렬시키는 정렬수단;을 포함하는, 스티프너 필름 부착장치.
제1항에 있어서,

상기 쉬트 클램퍼는

제어부의 제어에 따라 상기 PCB 쉬트를 파지하여 고정하거나 고정을 해제하는 것을 특징으로 하는, 스티프너 필름 부착장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 한 쌍의 쉬트 클램퍼 중 적어도 하나에 연결되어 서로 간의 간격이 넓어지는 방향으로 적어도 하나의 쉬트 클램퍼를 평행 이동시키는 쉬트 장력발생장치;를 추가로 포함하는, 스티프너 필름 부착장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 PCB 쉬트의 정렬상태를 파악하기 위하여 상기 PCB 쉬트에 표시된 정렬마킹의 위치를 시각적으로 파악하는 정렬센서;를 추가로 포함하는, 스티프너 필름 부착장치.