KR20160098218A - 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 납땜 부착 물질(11) 특히, 납땜 볼을 개별적으로 인가하기 위한 장치(10)에 관한 것으로, 상기 납땜 부착 물질을 납땜 물질 리저버(reservoir, 12)로부터 인가 장치(33)를 향하여 개별적으로 운반하는 운반 장치(19)를 포함하고, 상기 운반 장치는 통로 홀로서 형성되고 수신 위치로부터 전달 위치 P2로 각각 이동될 수 있는 수송 홀더들을 구비하되, 상기 수신 위치에서 납땜 부착 물질이 상기 납땜 물질 리저버로부터 수용되고 상기 전달 위치에서 상기 납땜 부착 물질은 압력 가스에 노출되어 상기 납땜 부착 물질이 상기 전달 위치로부터 상기 인가 장치의 인가 노즐(36)의 인가 개구의 인가 위치 P3으로 전달되며, 상기 인가 위치 P3에 배치된 납땜 부착 물질의 레이저 장치에 의해 방출되는 레이저 광선으로의 처리를 유발시키는 감지 장치(69)가 제공되고, 상기 감지 장치는 상기 인가 위치 P3에 배치된 상기 납땜 부착 물질에 의해 반사된 반사 광선(72)을 감지하는 반사 센서(70)를 구비한다.

Description

납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치{Device for the separate application of solder material deposits}
본 발명은 납땜 부착 물질 특히, 납땜 볼을 개별적으로 인가하기 위한 장치와 관련이 있는데, 상기 장치는 납땜 물질 리저버로부터 인가 장치로 납땜 부착 물질을 개별적으로 운반하는 운반 장치를 포함하고, 운반 장치는 통로 홀로서 형성된 수송 홀더들을 구비하는데, 각각은 납땜 부착 물질이 납땜 물질 리저버로부터 수용되는 수신 위치 P1로부터, 납땜 부착 물질이 압력 가스에 노출되고 상기 납땜 부착 물질이 그 곳으로부터 인가 장치의 인가 개구의 인가 노즐의 인가 위치 P3로 전달되도록 하는 전달 위치 P2로 이송될 수 있고, 인가 위치P3에 배치된 납땜 부착 물질의 레이저 장치에 의해 방출된 레이저 광선으로의 처리를 유발하기 위한 감지 장치가 제공된다.
상기에서 언급된 종류의 장치는 DE 195 41 996 A1로부터 알려져 있다. 감지 장치로서, 상기 장치는 전달 위치 P2에 배치된 수송 홀더 및 인가 노즐 내의 인가 개구 사이의 인가 장치 내에서 가스 압력을 측정하는 압력 센서를 구비한다. 이 목적을 위해, 압력 센서는 장치의 하우징 내에 배치되고 하우징 내에 형성된 압력 구멍(pressure bore)을 통하여 인가 장치 내에 형성되는 인가 덕트에 연결되고 인가 덕트 내에 형성되는 정압(positive pressure)을 감지하고, 상기 정압은, 인가 위치 P3 내에 배치되는 인가 개구가 납땜 부착 물질에 의해 막히게 되는 때에 발생한다. 압력 센서에 의한 제어로서, 납땜 부착 물질이 인가 위치 P3 내에 위치하여서 인가 개구를 막는 때에, 정의된 스위칭 압력에 도달하면 레이저 처리가 유발된다.
압력 센서에 의해 유발되는 레이저 처리를 위한, 장치의 하우징의 특별한 구조적인 디자인이 다음과 같은 방식으로 요구되는데, 한편으로는, 압력 센서는 압력구멍을 통해 인가 덕트에 연결되고 하우징 내부로 통합되며, 다른 한편으로는 하우징 또는 하우징 내에 구현된 인가 장치는 압력 센서의 적절한 기능을 허용하기 위해 충분히 밀폐되어야 하고, 인가 개구가 납땜 부착 물질에 의해 막히게 되는 경우에, 상기 기능은 압력 센서의 스위칭 기능을 위해 정압이 충분히 도달되어야 하는 점이 요구된다. 압력 센서의 사용은 대응되는 하우징의 복잡한 디자인을 포함하는 광범위한 구조적인 노력이 따라서 요구된다.
본 발명의 목적은, 압력 센서와 독립적으로 인가 위치에 배치된 납땜 부착 물질의 레이저 광선으로의 처리를 유발하는 것을 가능하게 하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따르는 장치는, 청구항 제1항의 특징을 보여준다.
본 발명에 의하면, 감지 장치는 인가 위치 P3에 배치된 납땜 부착 물질에 의해 반사된 반사 광선을 감지하는 반사 센서를 구비한다.
압력 센서가 레이저 처리를 유발시키기 위해 사용되는 알려진 장치와는 대조적으로, 본 발명에 의한 장치는 납땜 부착 물질로부터 반사된 레이저 광선을 감지하는 광학 센서를 사용하는데, 납땜 부착 물질을 융해 에너지(melting energy)로서 처리하는 에너지 원으로 어떻게든 사용되는 레이저 장치는, 동시에 레이저 광선과 같은 매체(mediums) 즉, 레이저 광선을 제공하여서 광학 센서의 도움으로 납땜 부착 물질의 감지를 허용한다.
본 발명에 의한 장치가 동작할 때, 적어도 두 개의 전원 세팅(power settings)을 구비하는 레이저 장치가 이 목적을 위해 동작되면, 제1 전원 세팅에서 상대적으로 적은 에너지 밀도(relatively low energy density)의 소위 파일롯 빔(pilot beam)이 방출되고, 상기 파일롯 빔은 반사 광선이 인가 개구에 배치된 납땜 부착 물질을 맞히도록 허용하는데, 상기 반사 광선은 감지 센서에 의해 감지된다. 만약 반사 센서에 의한 반사 광선의 감지 때문에 납땜 부착 물질이 인가 위치 P3 내에 위치한다는 점이 명확하다면, 납땜 부착 물질은 레이저 장치의 제2 전원 세팅에서 실질적으로 높은 전원 밀도 레이저 광선에 의해 처리되며, 상기 레이저 광선은 납땜 부착 물질을 적어도 부분적으로 용해시키며, 따라서 납땜 부착 물질은 압력 가스에 의해서 인가 장치로부터 배출된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 감지 장치는 결합 장치에 의해 인가 노즐의 인가 개구에 광학적으로 연결되고 인가 장치와 독립적으로 구현된다. 이런 방식으로, 감지 장치가 본 발명의 장치와 독립적인 배치가 가능하여, 감지 장치는 반드시 본 발명의 하우징 상에 구현될 필요가 없게 된다. 따라서, 하우징 및 특히 인가 장치는 비교적으로 간단한 방식으로 구현될 수 있다.
만약 결합 장치가 인가 개구 및 감지 장치를 광학적으로 연결시키고 또한 인가 개구 및 레이저 장치를 광학적으로 연결시키면 본 발명의 구조가 결합 장치의 다중 기능(multiple function) 때문에 보다 단순화될 수 있어서 특히 유리하다.
만약 결합 장치가 본 발명의 장치의 상부 하우징 부분의 상측에서 인가 개구의 반대편 인가 덕트의 상단에 배치되고, 인가 개구 및 상기 레이저 장치 사이의 광학적 접속을 형성하기 위한 투명 결합 표면 및 감지 장치를 향해 납땜 부착 물질에 의해 반사된 반사 광선을 편향시키기 위한 빔 편향 장치(beam deflection device)를 구비한다면, 결합 장치의 구조는 한편으로는 컴팩트해지고 다른 한편으로는 감지 장치가 본 발명의 장치의 주변(periphery)에서 자유롭게 배치되도록 결합 장치는 하우징의 상측에서 노출되는 방식으로 배치되게 된다.
빔 편향 장치에 의해 결합 표면(coupling surface)이 형성된다면 결합 장치의 특별히 단순한 구조가 가능해진다. 특히, 빔 편향 장치의 이중 기능(double function)은 소형화된(miniaturized) 결합 장치 구현을 가능하게 하고 이는 특히 본 발명의 장치 무게의 바람직한 감소를 가능하게 한다.
전술한 이중 기능을 가능하게 하는 빔 편향 장치의 특히 컴팩트하고 단순한 디자인은, 빔 편향 장치가 레이저 장치 및 인가 개구 사이에서 광축과 45°의 각도로 배치되는 반투명 미러로 구현된다면 달성될 수 있다.
만약 인가 노즐의 인가 개구에 배치된 납땜 부착 물질에 의해 반사된 반사 광선을 감지하는 반사 센서에 부가하여서, 감지 장치가 납땜 부착 물질에 의해 방출되는 적외선(infrared radiation)을 감지하는 광학 온도 센서를 구비한다면 또한 특히 유리하다. 광학 온도 센서가 감지 장치로 통합되는 것에 의해 감지 장치는 단지 레이저 장치에 의해 납땜 부착 물질의 레이저 처리를 유발하는 것만 할 수 있는 것이 아니라, 납땜 부착 물질의 온도까지 확인할 수 있게 된다. 납땜 부착 물질의 온도는, 특히 납땜 부착 물질의 온도 및 용융 상태 사이의 경험적으로(empirically) 확인된 관계를 근거로 하여서 레이저 장치의 파라미터 조절(adjustment of the parameters)의 최적화를 가능하게 한다.
특히 제어 장치가 온도 센서의 출력 신호의 함수로서 레이저 장치의 동작을 제어하는 방식으로 온도 센서가 레이저 장치의 제어 장치에 접속한다면, 장치의 동작 동안 원 위치에서(in situ) 레이저 장치의 최적화된 세팅은 특히 발생할 수 있다.
도 1은 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치의 사시도를 보여준다.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 단면도를 보여준다.
도 3은 도 2에 도시된 장치 중 운반 장치의 평면도를 보여준다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 장치 중 장치 하우징의 평면도를 보여준다.
도 1 및 도 2에서, 납땜 부착 물질(11)을 개별적으로 인가하는 장치(device for the separate application of solder material deposits, 10)가 도시되는데, 본 발명의 실시예에서의 상기 납땜 부착 물질(solder material deposits, 11)은 장치 하우징(15)의 상부 하우징 부분(14)의 상측(13)에 배치된 납땜 물질 리저버(12)에서 공급을 위해 수용되는 납땜 물질 볼로 구현된다. 상기 상부 하우징 부분(14)에서, 납땜 물질 덕트(17)는 연결 개구(16, 도 4)의 아래에서 형성되고, 상기 납땜 물질 덕트(17)는 납땜 부착 물질(11)이 이동하는 것을 허용하는데, 도 1에 도시되는 바와 같이, 상기 납땜 물질 리저버(12)로부터 원형의 운반 디스크로 형성되고 원형의 운반 공간(21) 내의 상부 하우징 부분(14) 및 하부 하우징 부분(20) 사이에 수용되는 운반 장치(19)의 통로 홀들로서 형성되는 수송 홀더(18, 도3)들로 이동되도록 한다. 원형의 운반 공간(21)을 형성하기 위해, 하우징 링(22)은 상부 하우징 부분(14) 및 하부 하우징 부분(20) 사이에서 운반 장치(19)와 동심으로 배치된다.
상부 하우징 부분(14) 내에서, 운반 축(24)은 입력단(23)에서 구동 모터(미도시)와 결합 가능하고 출력단(25)에 배치되고 도 3에 도시되는 운송 장치(19)의 맞물림 개구(27)에 맞물리는 구동 핀(26)을 통하여 회전축(28)을 중심으로 운반 장치(19)의 회전 구동을 가능하게 배치된다.
도 3은 도시하는 바와 같이, 운반 장치(19)의 운반 원(29) 상에 등거리로 배치되는, 수송 홀더(18)에 부가하여, 운반 장치(19)는 본 발명의 실시예에서 운반 원(29) 내에서 동심원으로 배치되고 각각의 경우에서 수송 홀더(18)와 공통의 방사상 축(50) 상의 제어 구멍(control bores, 31)을 구비하는 제어 원(30)을 구비한다. 상기 제어 구멍(31)은 장치 하우징(15)에 배치된 광 장벽 장치(light barrier device, 미도시)와 교차하고, 다음과 같은 방식에 의해, 회전축(28)을 중심으로 운송 장치(19)의 클럭 원형 운반 움직임 제어(control of a clocked circular conveying motion)를 가능하게 하는데, 운반 장치(19)의 운반 방향(32) 으로, 수송 홀더(18)는, 납땜 물질 리저버(12)에 연결된 납땜 물질 덕트(17) 아래쪽의 수신 위치(P1)에서 운반 방향(32)으로 운반 원(29)의 눈금 t 만큼 매번 전방으로 이동하고, 전달 위치(P2) 내에 도착하는데, 여기서 수송 홀더(18)는, 하부 하우징 부분(20) 내에 형성되고 전달 위치(P2)로부터 인가 장치(33)까지 연장되어 인가 장치(33)의 인가 덕트(35) 내의 방출 단(34)과 만나는 공급 덕트(41)와 동일 높이로(flush) 또는 동축으로 배치된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 인가 장치(33)는, 하단에서, 하부 하우징 부분(20) 상에 교환 가능한 방식으로 배치되고 인가 개구(37)를 포함하는 인가 노즐(36)을 구비하는데, 본 발명의 실시예에서, 전달 위치(P2)로부터 인가 노즐(36)로 전달되는 납땜 부착 물질(11)이 인가 위치(P3)에서 인가 개구(37)의 개구 가장자리에 대하여 운반하기 위해, 인가 개구(37)는 납땜 부착 물질(11)의 직경보다 보다 작은 직경을 구비한다. 본 발명의 실시예에서, 인가 노즐(36)은 캡 너트(62)에 의해 하부 하우징 부분(20)에 나사 결합되고, 인가 노즐(36)의 하부 하우징 부분(20)으로의 연결은 씰(seal, 58)을 포함하여 하부 하우징 부분(20)에 대해 밀봉된다.
인가 덕트(35)의 상단에서, 결합 장치(38)는 장치 하우징(15)의 상측(13)에 배치되고, 상기 결합 장치(38)에는 투명한 결합 표면(39)이 제공된다. 결합 표면(39)을 통해서, 인가 위치 P3에 배치된 납땜 부착 물질(11)이 레이저 장치(미도시)에 의해 방출되는 레이저 광선(40)에 의해 처리 가능해진다.
본 발명에서, 결합 표면(39)은 인가 개구(37) 및 레이저 광선(40)을 방출하는 레이저 장치(미도시) 사이에서 연장된 광축(optical axis, 64)과 α=45°각도로 배치된 반투명 미러(semi-transparent mirror, 63)의 상측에 형성된다.
도 2에 도시된 장치의 구성에서, 납땜 부착 물질(11)은 인가 위치 P3 내의 인가 개구(37)에 위치된다. 납땜 부착 물질(11)은 인가 개구(37)의 내측 개구 가장자리에 대하여 지탱된다.
도 2는 도시하는 바와 같이, 상부 하우징 부분(14)의 상측(13)에서 인가 개구(37)의 반대편 인가 덕트(35)의 상단에 배치되는 결합 장치(38)는 광축(64)과 동축으로 배치되는 방사 덕트(radiation duct, 65) 및 광축(64)과 수직으로 배치되는 반사 덕트(reflection duct, 66)를 구비한다. 방사 덕트(radiation duct, 65) 및 반사 덕트(reflection duct, 66)의 교차점(S)에서, 반투명 미러(63)에는 미러(63)의 바닥측에 의해 형성되는 반사 표면(67)이 배치된다. 광축과 β=90°인 반사 각도에 배치되는 반사 축(68) 상에서, 반사 센서(70) 및 온도 센서(71)를 구비하고 본 발명의 실시예에서 장치 하우징(15)과 독립적으로 구현되는 감지 장치(69)가 제공된다.
만약 인가 위치 P3에 배치된 납땜 부착 물질(11)이 레이저 장치에 의해 방출된 레이저 광선(40)으로 처리된다면, 납땜 부착 물질(11)에 의해 반사된 반사 광선(72)이 반투명 미러(63)의 반사 표면(67) 상으로 반사되도록 레이저 광선(40)은 납땜 부착 물질(11)의 표면에서 적어도 부분적으로 반사되며, 그곳으로부터 반사축(68)을 따라서 감지 장치(69)로 이동하는데, 감지 장치(69)에서 반사 빔(72)은 빔 세퍼레이터(beam separator)에 의해 반사 센서(70)를 맞히는(hitting) 반사 센서 빔(73) 및 온도 센서(71)를 맞히는 온도 센서 빔(74)으로 분리되는데, 빔 세퍼레이터는 본 발명에서 반투명 미러(semi-transparent mirror, 75)로서 또한 구현된다.
장치가 동작될 때, 레이저 장치는 두 전력 설정으로 동작하는데, 제1 전력 설정(power setting)에서는 레이저 광선(40)은 상대적으로 저 에너지 밀도의 파일럿 빔으로서 방출되며, 상기 파일럿 빔은 인가 위치 P3에 배치된 납땜 부착 물질(11)에 의해 반사 광선(reflection radiation, 72)으로 반사되며 반사 센서 빔(73)으로서 반사 센서(70)를 맞힌다.
만약 반사 센서(70)에 의한 반사 광선의 감지로부터 납땜 부착 물질(11)이 인가 위치(P3) 내에 위치하는 것이 확실하다면, 레이저 장치는 반사 센서의 출력 신호(76)에 의해 유발되며, 제2 전원 설정으로 스위칭되고(is switched), 레이저 광선(40)이 증가된 에너지 밀도의 전원 광선(power radiation)으로서 방출된다. 전원 광선은 납땜 부착 물질(11)이 적어도 부분적으로 용해되도록 하고, 반사 광선(72) 내에 포함된 적외선(infrared radiation)의 일부는 온도 센서(71)에 의해 감지되고, 온도 센서의 대응되는 출력 신호(77)가 발생된다. 온도 센서의 출력 신호(77)는 납땜 부착 물질(11)의 온도를 확인시키도록 허용하여서, 납땜 부착 물질(11)의 원하는 용해 상태(melting state) 및 원하는 온도가 달성되는 방식으로 예를 들면, 전원(power) 및/또는 레이저 광선(40)의 펄스 지속시간(pulse duration)을 조절하도록 온도 센서의 출력 신호(77)가 사용될 수 있다.
레이저 처리 때문에 적어도 부분적으로 용해된 납땜 부착 물질(11)은, 인가 덕트(35)까지 연장되는 공급 덕트(41)를 통한 압력 가스의 인가에 의해서, 인가 개구(37)를 통해서 배출되고, 기판(52)의 접촉 표면(51)에 접촉하여 인가된다.
예를 들면, 반사 센서(70)에 의해 인가 위치(P3) 내의 납땜 부착 물질의 감지 후에 그리고 납땜 부착 물질(11)이 전원 방사(power radiation) 처리되는 기결정된 주기의 시간 만료 후에 압력 가스의 인가가 유발된다는 사실의 기능으로서, 압력 가스의 인가는 발생 가능하다.
물론, 온도 센서(71)를 통해 감지된 납땜 부착 물질(11)의 정의된 용해 상태 사실의 기능으로서 압력 가스의 인가가 발생하는 방식으로 장치를 동작하는 것 또한 가능하다.
압력 가스의 인가를 위해, 상부 하우징 부분(14)은, 도 1 및 도 4에 도시되는 압력 가스 커넥션(pressure gas connection, 42)을 포함하는데, 압력 가스 커넥션(42)은 압력 가스 덕트(43)를 통해서 하부 하우징 부분(20) 내에 형성되는 공급 덕트(41)의 상단에 마주하는(opposite) 전달 위치(P2) 위의 상부 하우징 부분(14)에 형성되는 납땜 부착 물질 수용 공간(53)에 연결된다. 압력 가스가 납땜 부착 물질 수용 공간(53)에 배치된 납땜 부착 물질(11)로 인가됨으로써, 납땜 부착 물질(11)은 또한 인가 노즐의 인가 개구(37)에 인가 위치(P3)로 전달된다.

Claims (8)

  1. 납땜 부착 물질(11) 특히, 납땜 볼을 개별적으로 인가하는 장치(10)에 있어서, 상기 납땜 부착 물질을 납땜 물질 리저버(reservoir, 12)로부터 인가 장치(33)를 향하여 개별적으로 운반하는 운반 장치(19)를 포함하고, 상기 운반 장치는 통로 홀로서 형성되고 수신 위치 P1으로부터 전달 위치 P2로 각각 이동될 수 있는 수송 홀더들(18)을 구비하되, 상기 수신 위치 P1에서 납땜 부착 물질이 상기 납땜 물질 리저버로부터 수용되고 상기 전달 위치 P2에서 상기 납땜 부착 물질은 압력 가스에 노출되어 상기 납땜 부착 물질이 상기 전달 위치 P2로부터 상기 인가 장치의 인가 노즐(36)의 인가 개구의 인가 위치 P3로 전달되며, 상기 인가 위치 P3에 배치된 납땜 부착 물질을 레이저 장치에 의해 방출되는 레이저 광선으로 처리하는 것을 유발하는 감지 장치(69)가 제공되고,
    상기 감지 장치는 상기 인가 위치 P3에 배치된 상기 납땜 부착 물질에 의해 반사된 반사 광선(72)을 감지하는 반사 센서(70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지 장치(69)는 결합 장치(38)에 의해 상기 인가 노즐(36)의 인가 개구(37)에 광학적으로 연결되고 상기 인가 장치(33)와 독립적으로 구현되는 것을 특징으로 하는 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 결합 장치(38)는 상기 인가 개구(37)를 상기 감지 장치(69)에 광학적으로 연결시키고 상기 인가 개구를 상기 레이저 장치에 광학적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합 장치(38)는,
    상기 장치의 상부 하우징 부분(14)의 상측(13)에서 상기 인가 개구(37)의 반대편 인가 덕트(35)의 상단에 배치되고,
    상기 인가 개구 및 상기 레이저 장치 사이의 광학적 연결을 형성하기 위한 투명 결합 표면(39) 및 상기 감지 장치를 향해 상기 납땜 부착 물질(11)에 의해 반사된 상기 반사 광선(72)을 편향시키기 위한 빔 편향 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결합 표면(39)은 상기 빔 편향 장치에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 빔 편향 장치는, 상기 레이저 장치 및 상기 인가 개구(37) 사이에서 상기 광축(64)과 45°의 각도로 배치되는 반투명 미러(63)로 구현되는 것을 특징으로 하는 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인가 노즐(36)의 인가 개구(37)에 배치된 상기 납땜 부착 물질(11)에 의해 반사된 반사 광선(72)을 감지하는 상기 감지 센서(70)에 부가하여, 상기 감지 장치(69)는 상기 납땜 부착 물질에 의해 방출된 적외선(infrared radiation)을 감지하는 광학 온도 센서(71)를 구비하는 것을 특징으로 하는 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 센서(71)는, 상기 제어 장치가 상기 온도 센서의 출력 신호(77)의 함수로서 상기 레이저 장치의 동작을 제어하는 방식으로 상기 레이저 장치의 제어 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 납땜 부착 물질을 개별적으로 인가하는 장치.
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