KR20140071203A - 표면 실장기의 실장 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 헤드 본체에 스핀들이 설치되고, 상기 스핀들의 단부에 부품 지지구가 설치되고, 상기 스핀들의 내부에 상기 부품 지지구에 연통된 에어 통로가 형성되어 있고, 상기 에어 통로를 통해 상기 부품 지지구에 음압을 공급함으로써 상기 부품 지지구에 의해 부품을 흡착하여 지지하고, 상기 에어 통로를 통해 상기 부품 지지구에 양압을 공급함으로써 상기 지지한 부품을 기판에 실장하는 표면 실장기의 실장 헤드에서, 상기 에어 통로에 음압을 공급하는 음압 공급 경로와 상기 에어 통로에 양압을 공급하는 양압 공급 경로의 경로 전환용 스풀이, 상기 스핀들의 축선에 대해 비스듬하게 교차하도록 배치된 표면 실장기의 실장 헤드를 제공한다.

Description

표면 실장기의 실장 헤드{A mounting head of a surface mounter}

본 발명은 IC 칩 등의 부품을 기판 상에 실장하는 표면 실장기에서, 부품을 흡착하여 지지하고, 그 지지한 부품을 기판에 실장하는 실장 헤드에 관한 것이다.

표면 실장기는, 노즐 등의 부품 지지구를 가진 실장 헤드를 구비하는데, 그 실장 헤드는 부품 공급부로부터 부품을 흡착에 의해 픽업한 후, 기판 상으로 부품을 이송하고, 기판 상의 소정 위치에 부품을 실장하는 구성을 가지고 있다.

상기 실장 헤드로서는, 그 헤드 본체에 복수의 스핀들이 각각 축선 둘레의 T 방향으로 회전 가능하게, 또한 축선 방향에 따른 Z 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 스핀들의 끝단(하단)에 노즐 등의 부품 지지구가 장착된 구성을 가진 것이 알려져 있다(예를 들면 일본 공개특허공보 특개2010-157635호 참조).

그리고 스핀들의 내부에는 부품 지지구로 통하는 에어 통로가 형성되고, 이 에어 통로를 통해 부품 지지구에 음압을 공급함으로써 부품을 흡착하여 지지하고, 또 에어 통로를 통해 부품 지지구에 양압을 공급함으로써 지지한 부품을 기판에 실장하게 된다. 즉, 실장 헤드에서는 스핀들 내부의 에어 통로에 음압을 공급하는 음압 공급 경로와 양압을 공급하는 양압 공급 경로가 서로 전환됨으로써 부품을 흡착하거나 그 부품을 기판에 실장할 수 있게 된다.

이러한 경로 전환을 위한 기구로서 스풀이 알려져 있다. 도 1은, 종래 일반적인 스풀에 의한 경로 전환 기구를 도시한 개념도이다.

스풀(10)은, 음압 공급 경로에 연통하는 음압 입력 포트(11)와, 양압 공급 경로에 연통하는 양압 입력 포트(12)와, 음압 입력 포트(11)에서 공급된 음압 또는 양압 입력 포트(12)에서 공급된 양압을 출력하는 출력 포트(13)를 구비하고, 복수 단의 O링(14a)을 가진 로드형 스풀 본체(14)를 그 축선 방향으로 이동시킴으로써 경로를 전환한다. 즉, 스풀 본체(14)를 도 1의 (a)의 중립 위치에서 도 1의 (b)와 같이 아래쪽으로 이동시키면, 출력 포트(13)로 음압이 출력된다. 반면, 도 1의 (c)와 같이 스풀 본체(14)를 위쪽으로 이동시키면 출력 포트(13)로 양압이 출력된다.

도 2는, 상기 실장 헤드에서 음압 공급 경로와 양압 공급 경로의 경로 전환에 상술한 스풀(10)을 적용한 종래 예를 개념적으로 도시한 도면이다.

스핀들(30)은 실장 헤드의 헤드 본체(20)에 그 축선 둘레의 T 방향으로 회전 가능하게, 또한 축선 방향에 따른 Z 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다.

스핀들(30)의 끝단에는 부품 지지구로서 노즐(31)이 장착되고, 스핀들(30)의 내부에는 노즐(31)로 통하는 에어 통로(32)가 형성되어 있는데, 이 에어 통로(32)의 입구(32a)에 스풀(10)의 출력 포트(13)가 연통되어 있다. 또한, 스풀(10)의 음압 입력 포트(11)에는 음압 공급 경로(21)가 연통되어 있고, 양압 입력 포트(12)에는 양압 공급 경로(22)가 연통되어 있다.

도 1에서 설명한 스풀(10)에 의한 경로 전환에 의해, 출력 포트(13)를 통해 에어 통로(32)에 연통하는 경로는 음압 공급 경로(21) 또는 양압 공급 경로(22)이다. 이상과 같은 구성으로, 노즐(31)에 의해 부품을 흡착하거나 그 부품을 기판에 실장할 수 있다.

여기에서, 스핀들(30)의 내부에 형성되는 에어 통로(32)는, 노즐(31)에 의한 부품의 흡착 또는 실장의 응답성을 좋게 하기 위해 최대한 짧은 것이 바람직하다. 또한, 에어 통로(32)에는 먼지가 쉽게 쌓여 정기적 혹은 수시로 클리닝할 필요가 있으며, 이 점에서도 에어 통로(32)는 짧은 것이 바람직하다. 에어 통로(32)를 짧게 하려면 에어 통로의 입구(32a)를 스핀들(30)의 아래쪽에 설치하여 노즐(31)에 가깝게 할 필요가 있다.

한편, 종래의 실장 헤드에서 스풀(10)은, 배치 공간상의 제약으로 인해 도 2에도 도시한 바와 같이 수직으로 배치되어 있고, 그 출력 포트(13)는 스풀(10)의 구성상, 음압 입력 포트(11)와 양압 입력 포트(12) 사이, 즉 스풀(10)의 높이 방향의 중간 위치에 배치되어 있다.

또한, 실장 헤드에서는 스핀들(30)(노즐(31))의 Z 방향 이동값을 확보한다는 점에서, 스풀(10)이 배치될 수 있는 하한의 위치가 규정된다. 따라서 종래의 실장 헤드에서 단순하게 에어 통로의 입구(32a)를 스핀들(30)의 아래쪽에 설치하여 노즐(31)에 가깝게 하면 도 3에 도시된 구성이 된다. 그러나 이 구성에서는, 스풀(10)의 출력 포트(13)와 에어 통로의 입구(32a)를 연결하는 새로운 에어 경로(23)가 필요하고, 이 에어 경로(23)를 설치하기 위해 더 많은 평면 공간이 필요하다. 결과적으로 실장 헤드의 대형화를 초래할 위험이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 음압과 양압의 경로 전환에 스풀을 사용하는 표면 실장기의 실장 헤드에서, 실장 헤드의 대형화를 초래하지 않고 부품의 흡착 또는 실장의 응답성을 향상시킬 수 있는 실장 헤드를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 헤드 본체에 스핀들이 설치되고, 상기 스핀들의 단부에 부품 지지구가 설치되고, 상기 스핀들의 내부에 상기 부품 지지구에 연통된 에어 통로가 형성되어 있고, 상기 에어 통로를 통해 상기 부품 지지구에 음압을 공급함으로써 상기 부품 지지구에 의해 부품을 흡착하여 지지하고, 상기 에어 통로를 통해 상기 부품 지지구에 양압을 공급함으로써 상기 지지한 부품을 기판에 실장하는 표면 실장기의 실장 헤드에서, 상기 에어 통로에 음압을 공급하는 음압 공급 경로와 상기 에어 통로에 양압을 공급하는 양압 공급 경로의 경로 전환용 스풀이, 상기 스핀들의 축선에 대해 비스듬하게 교차하도록 배치된 표면 실장기의 실장 헤드를 제공한다.

여기서, 상기 스풀은, 상기 음압 공급 경로에 연통된 음압 입력 포트와, 상기 양압 공급 경로에 연통된 양압 입력 포트와, 음압 또는 양압을 상기 에어 통로로 출력하는 출력 포트를 가지고, 상기 양압 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 양압 탱크가 배치되고, 상기 스풀에 의한 제1 경로 전환에 의해, 상기 음압 입력 포트에서 상기 출력 포트로 음압을 공급하고 상기 양압 입력 포트에서 상기 양압 탱크로 양압을 공급하며, 상기 스풀에 의한 제2 경로 전환에 의해, 상기 양압 탱크에서 상기 출력 포트로 양압을 공급할 수 있다.

여기서, 상기 헤드 본체 내의 상기 양압 공급 경로에서, 부재간의 슬라이딩을 수반하는 시일부가 메카니컬 시일링에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 음압 공급 경로와 양압 공급 경로의 경로 전환용 스풀을 스핀들의 축선에 대해 비스듬하게 교차하도록 배치했기 때문에, 스핀들에서 부품 지지구로 통하는 에어 통로를 짧게 하기 위해 에어 통로의 입구를 스핀들의 아래쪽에 설치하여 부품 지지구에 가깝게 배치하더라도, 비스듬하게 경사진 스풀의 아래쪽 공간을 이용하여 스풀의 출력 포트에서 스핀들의 에어 통로 입구로 통하는 에어 경로를 배치할 수 있기 때문에, 실장 헤드의 대형화를 초래하지는 않는다. 아울러, 에어 통로를 짧게 할 수 있기 때문에, 부품의 흡착 또는 실장의 응답성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 일반적인 스풀에 의한 경로 전환의 기구를 도시한 도면이다.
도 2는, 실장 헤드에서 음압 공급 경로와 양압 공급 경로의 경로 전환에 도 1의 스풀을 적용한 종래 예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 실시 헤드의 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 실장 헤드를 개념적으로 도시한 설명도이다.
도 5는 도 4의 실장 헤드에서의 스풀에 의한 경로 전환의 기구를 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 실장 헤드를 도시한 단면도이다.

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 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 실장 헤드를 개념적으로 도시한 설명도이다.

실장 헤드의 헤드 본체(20)에 스핀들(30)이 그 축선 둘레의 T 방향으로 회전 가능하게, 또한 축선 방향에 따른 Z 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다. 스핀들(30)의 끝단에는 부품 지지구로서 노즐(31)이 장착되고, 스핀들(30)의 내부에는 노즐(31)로 통하는 에어 통로(32)가 형성되어 있다.

스풀(10)은, 스핀들(30)의 축선에 대해 비스듬하게 교차하도록 배치되어 있다. 스풀(10)은, 헤드 본체(20) 내의 음압 공급 경로(21)에 연통하는 음압 입력 포트(11)와, 헤드 본체(20) 내의 양압 공급 경로(22)에 연통하는 양압 입력 포트(12)와, 출력 포트(13a)(13b)를 가진다.

도 1에서 설명한 스풀에서 출력 포트는 1곳이었으나, 도 4의 실시예에서는 출력 포트로서, 음압 입력 포트(11)로부터 입력된 음압을 출력하는 음압 출력 포트(13a)와, 양압 입력 포트(12)로부터 입력된 양압을 출력하는 양압 출력 포트(13b)를 설치하였다. 또한 양압 입력 포트(12)와 양압 출력 포트(13b) 사이에 양압 탱크(15)가 배치된다.

즉, 양압 입력 포트(12)로부터 입력된 양압은, 탱크 출력 포트(13c)를 경유하여 양압 탱크(15)로 출력되어 일단 양압 탱크(15)에 저장되고, 이후 그 저장된 양압이 양압 출력 포트(13b)로 이동하여 출력된다.

도 5는, 상술한 스풀(10)에 의한 경로 전환의 기구를 도시한 개념도이다. 아울러 도 5에서는, 도 4의 음압 출력 포트(13a)와 양압 출력 포트(13b)를 통합하여 출력 포트(13)로 도시하였다. 또한, 도 5에서는, 스풀(10)의 스풀 본체(14)에 복수단의 O 링(14a)이 설치된 모습이 도시되어 있다.

도 5의 (a)는, 스풀(10)의 스풀 본체(14)를 아래쪽으로 이동시킨 「제1 경로 전환」의 상태를 도시한다. 그러한 「제1 경로 전환」의 상태에서는, 음압 입력 포트(11)로부터 입력된 음압이 출력 포트(13)로 공급되어 출력 포트(13)로부터 음압이 출력된다. 그와 동시에 양압 입력 포트(12)로부터 입력된 양압이 탱크 출력 포트(13c)로 공급되고, 공급된 양압이 양압 탱크(15)에 저장된다.

도 5의 (b)는, 스풀(10)의 스풀 본체(14)를 위쪽으로 이동시킨 「제2 경로 전환」의 상태를 도시한다. 그러한「제2 경로 전환」의 상태에서는, 양압 탱크(15)에 연통된 탱크 출력 포트(13c)로부터 입력된 양압이 출력 포트(13)로 공급되고, 출력 포트(13)로부터 양압이 출력된다.

이상과 같이, 「제1 경로 전환」 및 「제2 경로 전환」에 의해, 노즐(31)에 의해 부품을 흡착하거나 그 부품을 기판에 실장하게 된다. 여기서, 스풀 본체(14)의 구동은 도 4에 도시된 액츄에이터(40)에서 실시한다.

이 스풀(10)에 의한 경로 전환을 도 4에서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 「제1 경로 전환」에서는, 음압 공급 경로(21)에 연통된 음압 입력 포트(11)로부터 입력된 음압이 음압 출력 포트(13a)로 공급되고, 음압 출력 포트(13a)로부터 음압이 출력된다. 그 출력된 음압은 에어 경로(23a)를 통해 스핀들(30)내의 에어 통로(32)에 공급된다. 그와 동시에 양압 공급 경로(22)에 연통된 양압 입력 포트(12)로부터 입력된 양압이 탱크 출력 포트(13c)로 공급되고, 그 공급된 양압이 양압 탱크(15)에 저장된다.

한편, 「제2 경로 전환」에서는, 양압 탱크(15)에 연통된 탱크 출력 포트(13c)로부터 입력된 양압이 양압 출력 포트(13b)에 공급되고, 양압 출력 포트(13b)로부터 양압이 출력된다. 그 출력된 양압은 에어 경로(23b)를 통해 스핀들(30)내의 에어 통로(32)로 공급된다.

이상과 같이 도 4의 실장 헤드에서는, 스풀(10)에 의한 경로 전환에 의해 노즐(31)로 부품을 흡착하거나 그 부품을 기판에 실장한다. 그리고, 스풀(10)을 스핀들(30)의 축선에 대해 비스듬하게 교차하도록 배치하였기 때문에 스핀들(10)에서 노즐(31)로 통하는 에어 통로(32)를 짧게 하기 위해 에어 통로의 입구(32a)를 스핀들(30)의 아래쪽에 설치하여 노즐(31)에 가깝게 하더라도, 비스듬하게 경사진 스풀(10)의 아래쪽 공간을 이용하여 스풀(10)의 출력 포트(13a)(13b)에서 스핀들(30)의 에어 통로 입구(32a)로 통하는 에어 경로(23a)(23b)를 배치할 수 있기 때문에 실장 헤드의 대형화를 초래하지는 않는다. 그리고 에어 통로(32)를 짧게 함으로써 노즐(31)에 의한 부품의 흡착 또는 실장의 응답성을 향상시킬 수 있다.

아울러 음압 출력 포트(13a) 및 양압 출력 포트(13b)를 하나의 출력 포트(13)로 통합할 수 있는 것은, 도 5에 도시한 바와 같다. 즉, 도 4의 음압 출력 포트(13a) 및 양압 출력 포트(13b)는 모두 본 실시예에서 말하는 출력 포트(13)에 해당한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 실장 헤드를 도시한 단면도이다. 도 6에서 도 4과 대응하는 구성에는 도 4와 동일한 부호를 붙였다. 아울러 도 6의 실장 헤드는, 원주형 헤드 본체(20)의 둘레 방향을 따라 복수의 스핀들(30)이 배치된 로터리식 실장 헤드이다.

도 6의 구성에서도, 스풀(10)의 스풀 본체(14)에 장착하는 O 링의 배치를 적정하게 함으로써 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같은 경로 전환을 실시할 수 있다.

즉, 스풀(10)의 스풀 본체(14)를 아래쪽으로 이동시킨 「제1 경로 전환」에서는, 음압 공급 경로(21)와 연통된 음압 입력 포트(11)로부터 입력된 음압이 음압 출력 포트(13a)에 공급되고, 음압 출력 포트(13a)로부터 음압이 출력된다. 그 음압은 에어 경로(23a)를 통해 스핀들(30) 내의 에어 통로(도 6에서는 도시되지 않음.)에 공급된다. 그와 동시에 양압 공급 경로(22)에 연통된 양압 입력 포트(12)로부터 입력된 양압이 탱크 출력 포트(13c)로 공급되고, 그 양압이 양압 탱크(도 6에서는 도시되지 않음.)에 저장된다.

한편, 스풀(10)의 스풀 본체(14)를 위쪽으로 이동시킨 「제2 경로 전환」에서는, 양압 탱크에 연통된 탱크 출력 포트(13c)로부터 입력된 양압이 양압 출력 포트(13b)로 공급되고, 양압 출력 포트(13b)로부터 양압이 출력된다. 그 출력된 양압은 에어 경로(23b)를 통해 스핀들(30)의 에어 통로(미도시)로 공급된다.

여기에서, 스풀(10)에 접속하는 양압 공급 경로(22)의 상류측은 헤드 본체(20)의 중심축(24) 내부를 통과한다. 헤드 본체(20)는 이 중심축(24) 주위에 R 방향으로 회전하기 때문에 중심축(24) 내의 양압 공급 경로(22)로부터 스풀(10)에 도달하기까지의 사이에는 부재간의 슬라이딩을 수반하는 시일부가 필요하다.

종래에 이러한 시일부의 시일링(sealing)은 Y 패킹에 의해 이루어졌으나, 본 실시예에서는 부재간의 슬라이딩을 수반하는 시일부는 메카니컬 시일링(25)에 의해 이루어진다.

실장 헤드에서 양압은, 음압으로 부품을 흡착한 후의 진공 파괴에 사용되는 것이므로, 원압(元壓)에 대한 누설 허용치는 크다. 따라서 양압 공급 경로(22)에 메카니컬 시일링을 적용해도 문제는 없고, 오히려 종래의 Y 패킹에 의한 시일링에 비해 슬라이딩 저항을 줄임과 동시에 그 변동도 줄일 수 있다. 아울러 메카니컬 시일링은 먼지 등의 혼입을 싫어하므로, 본 실시예에서는 양압 공급 경로(22)에 필터를 설치할 수 있다.

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 표면 실장기의 제조 및 적용에 관련된 산업에 적용할 수 있다.

10: 스풀 20: 헤드 본체
21: 음압 공급 경로 22: 양압 공급 경로
30: 스핀들 40: 액츄에이터

Claims (3)

1. 헤드 본체에 스핀들이 설치되고, 상기 스핀들의 단부에 부품 지지구가 설치되고, 상기 스핀들의 내부에 상기 부품 지지구에 연통된 에어 통로가 형성되어 있고, 상기 에어 통로를 통해 상기 부품 지지구에 음압을 공급함으로써 상기 부품 지지구에 의해 부품을 흡착하여 지지하고, 상기 에어 통로를 통해 상기 부품 지지구에 양압을 공급함으로써 상기 지지한 부품을 기판에 실장하는 표면 실장기의 실장 헤드에서,
   상기 에어 통로에 음압을 공급하는 음압 공급 경로와 상기 에어 통로에 양압을 공급하는 양압 공급 경로의 경로 전환용 스풀이, 상기 스핀들의 축선에 대해 비스듬하게 교차하도록 배치된 표면 실장기의 실장 헤드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스풀은, 상기 음압 공급 경로에 연통된 음압 입력 포트와, 상기 양압 공급 경로에 연통된 양압 입력 포트와, 음압 또는 양압을 상기 에어 통로로 출력하는 출력 포트를 가지고,
   상기 양압 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 양압 탱크가 배치되고,
   상기 스풀에 의한 제1 경로 전환에 의해, 상기 음압 입력 포트에서 상기 출력 포트로 음압을 공급하고 상기 양압 입력 포트에서 상기 양압 탱크로 양압을 공급하며,
   상기 스풀에 의한 제2 경로 전환에 의해, 상기 양압 탱크에서 상기 출력 포트로 양압을 공급하는 표면 실장기의 실장 헤드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 헤드 본체 내의 상기 양압 공급 경로에서, 부재간의 슬라이딩을 수반하는 시일부가 메카니컬 시일링에 의해 이루어진 표면 실장기의 실장 헤드.

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