KR20190004967A - 땜납 인쇄 시스템 - Google Patents

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KR20190004967A
KR20190004967A KR1020170085407A KR20170085407A KR20190004967A KR 20190004967 A KR20190004967 A KR 20190004967A KR 1020170085407 A KR1020170085407 A KR 1020170085407A KR 20170085407 A KR20170085407 A KR 20170085407A KR 20190004967 A KR20190004967 A KR 20190004967A
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김성욱
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한화에어로스페이스 주식회사
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Abstract

땜납 인쇄 시스템은 제1 방향과 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 이동 가능한 헤드와, 헤드에 장착되며 솔더 페이스트가 표면에 부착될 수 있으며 외부에서 인가된 전기신호에 의해 진동함으로써 솔더 페이스트를 분리시키는 노즐과, 솔더 페이스트를 내부에 수용하는 용기와, 헤드를 이동시키는 제1, 2 구동장치와, 솔더 페이스트의 인쇄량에 기초하여 노즐을 용기에 접촉시키기 위한 접촉위치를 결정하여 헤드를 제2 방향을 따라 이동시켜 노즐의 단부가 솔더 페이스트에 접촉하게 하며 노즐의 단부가 용기의 접촉위치의 바닥면에 도달할 때까지 헤드를 이동시키고 노즐을 기판의 위로 이동시켜 노즐을 진동시킴으로써 솔더 페이스트를 기판의 위에 인쇄하는 제어기를 구비한다.

Description

땜납 인쇄 시스템{Solder printing system}
실시예들은 땜납 인쇄 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크를 사용하지 않고 기판의 표면에 땜납을 신속하고 정밀하게 인쇄할 수 있는 땜납 인쇄 시스템에 관한 것이다.
전자제품에 사용되는 인쇄회로기판(printed circuit board; PCB)과 같은 기판의 표면에는 다양한 전자부품이 실장된다. 전자부품을 기판에 실장할 때에는 전자부품의 전원단자 및 신호단자와 기판의 패턴접점 등을 솔더 페이스트와 같은 전기전도성 물질로 직접 연결하는 공정이 필수적이다. 일반적으로 기판은 자동화 장비에 의해 대량으로 생산되며, 스크린 프린팅 공정, 부품 실장 공정, 리플로우 공정 등을 거쳐 완성된다.
스크린 프린팅 공정은, 다양한 형태의 소형 전자부품이 기판에 실장(surface mounting)될 수 있도록 용융상태의 땜납(솔더 페이스트; solder paste)을 기판 상에 소정의 패턴으로 도포하는 공정이다. 스크린 프린팅 공정은 기판의 회로패턴과 관련된 구멍이 형성된 마스크(mask)를 기판의 표면에 배치한 후, 마스크 또는 스크린 위에 공급된 솔더 페이스트를 스퀴지(squeezee)로 압착하여 기판에 솔더 페이스트를 인쇄한 후 마스크를 제거하는 단계들로 이루어진다.
그러나 스크린 프린팅 공정에 의하면 장시간 반복적으로 사용되는 마스크에 장력에 의한 변화가 발생하여 기판과 마스크의 정렬 오차가 발생하고, 마스크의 구멍이 막혀서 인쇄 상태가 불량해지는 등, 마스크의 사용으로 인해 발생하는 문제점들이 많아 작업자가 수동으로 점검하고 정비해야 한다.
또한 기계적으로 가공되는 마스크의 구멍은 기판의 회로패턴의 이미지에 대응하도록 형성되므로, 기판의 종류에 따라 상이한 마스크를 제작하여야 한다. 기판의 종류가 변경되면 마스크도 교체하고 교체된 마스크에 맞추어 프린팅 장치의 설정을 변경해야 한다. 또한 마스크를 주기적으로 청소해야 하며, 마스크에 다량의 솔더 페이스트가 부착되기 때문에 솔더 페이스트의 처리와 관련하여 환경 유지 및 솔더 페이스트의 폐기 등에 처리비용이 발생한다.
한국 공개특허 제10-2004-0024558호에는 기판의 표면에 회로패턴을 형성하는 공정 중 종래 포토리소그래피 기술을 대체하기 위하여 잉크젯 헤드를 이용하여 기판의 표면에 유체 물질을 패터닝하는 기술이 설명된다. 잉크젯 헤드를 이용하면 점도가 낮은 액체의 미소한 양을 분사할 수 있지만, 점도가 높은 솔더 페이스트는 잉크젯 헤드에 적용할 수 없다.
한국 등록특허 제1512767호 (2015.04.10.)에는 압전소자를 이용함으로써 솔더 페이스트를 토출하는 장치의 기술이 설명된다. 압전소자를 이용한 솔더 페이스트 토출 장치를 사용하는 경우 점도가 높은 솔더 페이스트를 기판에 토출하는 방식으로 솔더 페이스트를 기판의 표면에 인쇄할 수 있다. 그러나 이러한 기술에서는 노즐에서 토출되는 솔더 페이스트의 토출량이 잉크젯에서 분사되는 액체의 분사량보다 많아지므로 미세한 회로패턴을 갖는 기판에 적용하기가 어렵다.
한국 특허공개 제10-2004-0024558호 (2004.03.20.) 한국 등록특허 제1512767호 (2015.04.10)
실시예들은 마스크를 사용하지 않고 기판의 표면에 땜납을 신속하고 정밀하게 인쇄할 수 있는 땜납 인쇄 시스템을 제공한다.
실시예들은 또한 점도가 높은 솔더 페이스트를 미세한 회로패턴을 갖는 기판에 정밀하게 인쇄함과 아울러 인쇄되는 솔더 페이스트의 양을 자유롭고 정확하게 조절할 수 있는 땜납 인쇄 시스템을 제공한다.
실시예들은 또한 노즐에 점착되는 솔더 페이스트의 상태를 인식함으로써 인쇄 정확도와 품질을 향상할 수 있는 땜납 인쇄 시스템을 제공한다.
일 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템은 제1 방향과 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 이동 가능한 헤드와, 헤드에 장착되며 솔더 페이스트의 점착력에 의해 솔더 페이스트가 표면에 부착될 수 있으며 외부에서 인가된 전기신호에 의해 진동함으로써 솔더 페이스트를 표면으로부터 분리시키는 노즐과, 노즐에 점착될 솔더 페이스트를 내부에 수용하며 수용한 솔더 페이스트의 깊이가 변화하도록 바닥면의 깊이가 변화하는 용기와, 헤드를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동장치와, 헤드를 제2 방향을 따라 이동시킴으로써 헤드를 용기를 향하는 방향으로 이동시키거나 용기로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 제2 구동장치와, 제1 구동장치와 제2 구동장치와 노즐과 전기적으로 연결되며 기판에 인쇄되어야 할 솔더 페이스트의 인쇄량에 기초하여 용기에서 노즐을 접촉시키기 위한 접촉위치를 결정하여 제1 구동장치를 제어하여 헤드를 용기의 접촉위치에 대응하는 위치까지 이동시킨 후 제2 구동장치를 제어하여 헤드를 제2 방향을 따라 용기를 향하는 방향으로 이동시켜 노즐의 단부가 용기에 수용된 솔더 페이스트에 접촉하게 하고 노즐의 단부가 용기의 접촉위치의 바닥면에 도달할 때까지 헤드를 이동시키고 노즐을 기판의 위로 이동시켜 노즐을 진동시킴으로써 노즐의 단부에 점착된 솔더 페이스트를 기판의 위에 인쇄하는 제어기를 구비한다.
노즐은 단부를 지지하는 베이스와, 베이스에 장착되어 제어기로부터 인가된 전기신호에 의해 진동하는 압전소자를 구비할 수 있다.
땜납 인쇄 시스템은 노즐의 단부에 점착된 솔더 페이스트의 잔류물을 제거하는 잔류물 제거기를 더 구비할 수 있다.
용기는 바닥면의 깊이가 서로 상이하며 솔더 페이스트를 각각 수용하는 복수 개의 수용공간들을 구비할 수 있다.
땜납 인쇄 시스템은 헤드가 제2 방향을 따라 용기를 향하여 이동할 때 용기에 대한 헤드의 이동량을 감지하는 센서를 더 구비할 수 있고, 제어기는 센서의 신호에 기초하여 노즐의 단부가 용기의 접촉위치의 바닥면에 도달한 것으로 결정하여 헤드의 상기 제2 방향에서의 이동을 정지시킬 수 있다.
노즐이 복수 개가 장착될 수 있고, 노즐 중 적어도 하나씩 제2 방향으로 이동하여 용기에 수용된 솔더 페이스트에 접촉하거나 노즐의 전체가 동시에 제2 방향으로 이동하여 용기에 수용된 솔더 페이스트에 접촉할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 땜납 인쇄 시스템에서는 마스크를 기판의 표면에 배치할 필요가 없으므로 마스크를 사용할 때 필요한 마스크 구멍과 기판의 정렬 공정, 마스크와 기판을 고정하는 공정, 솔더 페이스트를 균일한 압력으로 마스크의 구멍을 통해 밀어내는 공정, 마스크 세척 공정 등과 같이 노동력과 시간이 많이 필요한 공정을 생략할 수 있다.
또한 솔더 페이스트를 노즐의 단부에 점착한 후 기판의 표면에서 노즐을 진동시켜서 인쇄하는 방식을 사용함으로 인해 마스크를 사용하지 않고 기판의 표면에 땜납을 신속하고 정밀하게 인쇄할 수 있다.
또한 용기의 바닥면의 깊이가 변화함으로 인해 용기의 내부에 수용된 솔더 페이스트의 깊이가 변화한다. 따라서 용기에서 노즐이 접촉하는 접촉위치가 달라짐에 따라 노즐에 점착되는 솔더 페이스트의 점착량을 간단하게 조절할 수 있으므로, 기판에 인쇄되는 솔더 페이스트의 양을 자유롭고 정확하게 조절할 수 있다.
또한 헤드가 제2 방향을 따라 용기를 향하여 이동함으로써 노즐의 단부에 솔더 페이스트를 점착시키는 동작은 노즐의 단부가 용기의 접촉위치의 바닥면에 도달할 때까지 제2 구동장치가 헤드를 이동시키는 간단한 작동에 의해 구현되므로, 제어 시스템의 복잡한 설계가 필요 없으며 노즐의 단부에 점착되는 솔더 페이스트의 점착량을 정확하게 조절할 수 있다.
또한 노즐에 점착되는 솔더 페이스트의 상태를 인식함으로써 인쇄 정확도와 품질을 향상할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 땜납 인쇄 시스템의 구성요소들의 연결관계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3a는 도 1의 땜납 인쇄 시스템에 사용되는 인쇄용 노즐을 도시한 측면도이다.
도 3b는 도 1의 땜납 인쇄 시스템에서 인쇄를 위한 준비 단계로서 노즐이 용기의 접촉위치에 대응하는 위치의 위로 이동한 작동예를 도시한 도면이다.
도 4a는 도 1의 땜납 인쇄 시스템에서 인쇄를 위한 준비 단계로서 노즐이 용기를 향하여 하강한 작동예를 도시한 도면이다.
도 4b는 도 1에 도시된 땜납 인쇄 시스템의 인쇄를 위한 준비 단계에서 사용되는 용기의 변형예를 도시한 측면도이다.
도 4c는 도 1에 나타난 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템에서 노즐에 솔더 페이스트의 점착되는 상태가 상이한 예들을 도시한 예시도이다.
도 4d는 도 1에 도시된 땜납 인쇄 시스템의 인쇄를 위한 준비 단계에서 사용되는 용기의 다른 변형예를 도시한 측면도이다.
도 4e는 도 1에 도시된 땜납 인쇄 시스템의 인쇄를 위한 준비 단계에서 사용되는 용기의 또 다른 변형예를 도시한 측면도이다.
도 5는 도 1의 땜납 인쇄 시스템에서 인쇄를 위한 준비 단계로서 노즐이 카메라의 위로 이동한 작동예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 땜납 인쇄 시스템에서 노즐이 인쇄를 수행하기 위하여 기판을 향하여 하강한 작동예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 노즐이 진동함으로써 기판의 표면에 솔더 페이스트를 인쇄하는 작동예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 노즐이 인쇄를 종료한 작동예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 노즐에 점착된 솔더 페이스트의 양이 달라지는 경우 노즐의 하강 거리의 변화를 도시한 도면이다.
도 10a는 도 8에서 기판의 표면에 인쇄된 솔더 페이스트의 인쇄상태를 검사하는 작동예를 도시한 도면이다.
도 10b는 도 10a의 인쇄상태의 검사 결과에 따라 기판의 표면에 보충 인쇄작업이 이루어지는 작동예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10a 및 도 10b의 노즐이 인쇄를 수행한 후에 노즐에 남아 있는 솔더 페이스트를 제거하는 작동예를 도시한 도면이다.
도 12는 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템에서 노즐이 용기를 향하여 하강하여 솔더 페이스트와 접촉하는 깊이가 달라지는 작동예를 도시한 도면이다.
도 13은 또 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템에 의한 인쇄 방법의 단계들을 도시한 순서도의 일부이다.
도 14는 도 13에 도시된 순서도의 다른 일부이다.
도 15a는 또 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템의 노즐 조립체의 사시도이다.
도 15b는 또 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템의 노즐 조립체의 정면도이다.
도 15c는 도 15b의 땜납 인쇄 시스템에서 인쇄를 위한 준비 단계로서 노즐이 용기의 위로 이동한 작동예를 도시한 도면이다.
도 16은 도 15c의 노즐이 용기를 향하여 하강한 작동예를 도시한 도면이다.
도 17은 도 16의 노즐에 점착된 솔더 페이스트를 검사하는 작동예를 도시한 도면이다.
도 18은 도 16의 노즐이 기판으로 이동하여 인쇄를 수행하는 작동예를 도시한 도면이다.
도 19는 또 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템의 일부 구성요소들을 개략적으로 도시한 정면도이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 땜납 인쇄 시스템의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 땜납 인쇄 시스템의 구성요소들의 연결관계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2에는 땜납 인쇄 시스템의 여러 가지 구성요소들을 제어하여 인쇄 공정을 실행하는 제어기(70) 및 제어기(70)에 연결되는 구성요소들이 도시된다.
도 1 및 도 2에 나타난 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템은 제1 방향(X축 방향 및 Y축 방향에 대응하는 수평 방향)과 제1 방향을 가로지르는 제2 방향(Z축 방향)으로 이동 가능한 헤드(10)와, 헤드(10)에 장착되어 인쇄를 수행하는 노즐(20)과, 헤드(10)를 이동시키는 구동기(40)와, 구동기(40) 및 노즐(20)을 제어하는 제어기(70)를 구비한다.
도 1을 참조하면, 땜납 인쇄 시스템은 베드(2)와, 기판(9)을 소정 위치로 안내하는 동시에 기판(9)을 지지하는 가이드레일(3)과, 헤드(10)와 노즐(20)을 수평한 방향(제1 방향)으로 이동시키는 제1 구동기(41) 및 제2 구동기(42)와, 헤드(10)와 노즐(20)을 수직한 방향(제2 방향)으로 이동시키는 제3 구동기(43)를 구비할 수 있다.
제1 구동기(41)와 제2 구동기(42)는 헤드(10)와 노즐(20)을 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동장치이다.
제3 구동기(43)는 헤드(10)와 노즐(20)을 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동장치이다. 제3 구동기(43)는 헤드(10)를 용기(30)를 향하여 하강시키거나 헤드(10)를 용기(30)로부터 멀어지는 방향으로 상승시킬 수 있다.
기판(9)은 베드(2)의 일측의 투입위치(Di)에서 가이드레일(3)로 투입되어, 가이드레일(3)을 따라 베드(2)의 위의 인쇄위치(P)로 이동한다. 기판(9)의 표면에 솔더 페이스트가 인쇄된 이후에 기판(9)은 가이드레일(3)을 따라 베드(2)의 타측의 배출위치(Do)로 이동한다.
베드(2)에는 노즐(20)에 점착될 솔더 페이스트(7)를 내부에 수용하는 용기(30)가 배치된다. 용기(30)에 인접한 위치에는 헤드(10)와 노즐(20)이 용기(30)를 향하여 제2 방향으로 이동할 때, 즉 하강할 때 용기(30)에 대한 헤드(10)의 수직 방향의 이동량을 감지하는 제1 센서(61)를 구비한다.
도 1에서 제1 센서(61)가 하나가 배치되었지만, 용기(30)에 대한 다양한 접촉위치에서 헤드(10)가 하강할 때의 이동량을 감지하기 위하여 복수 개의 센서들을 여러 위치에 배치할 수 있다.
제어기(70)는 제1 센서(61)의 감지 신호에 기초하여 헤드(10)의 하강을 정지시킴으로써 노즐(20)에 점착되는 솔더 페이스트의 점착량을 조절할 수 있다.
용기(30)에 인접한 위치에 제1 카메라(81)가 배치된다. 제1 카메라(81)는 용기(30)의 솔더 페이스트(7)에 노즐(20)이 접촉하여 노즐(20)의 표면에 솔더 페이스트(7)가 점착된 후에, 점착된 솔더 페이스트(7)의 점착 상태를 촬영하는 기능을 수행한다.
제2 구동기(42)에는 헤드(10)에 인접하여 제2 카메라(82)가 배치된다. 제2 카메라(82)는 제1 구동장치인 제1 구동기(41) 및 제2 구동기(42)에 의해 헤드(10)와 함께 수평 방향으로 이동할 수 있다. 제2 카메라(82)는 기판(8)에 인쇄된 솔더 페이스트(7)의 인쇄 상태를 촬영하는 기능을 수행한다.
기판(9)이 배출되는 배출위치(Do)에는 제3 카메라(83)가 배치된다. 제3 카메라(83)는 인쇄 작업이 종료한 후에 기판(8)의 솔더 페이스트의 인쇄 상태를 최종적으로 촬영하는 기능을 수행한다.
제1 카메라(81)의 인접한 위치에는 인쇄 작업을 수행한 노즐(20)의 단부에 점착된 솔더 페이스트의 잔류물을 제거하는 잔류물 제거기(50)가 설치된다. 잔류물 제거기(50)는 공압 펌프로 구현됨으로써, 노즐(20)을 향하여 공기를 분출하거나 노즐(20)의 주변의 공기를 흡입하여 노즐(20)의 표면의 잔류물을 제거할 수 있다.
제어기(70)는 구동기(40), 노즐(20), 제1 센서(61), 제2 센서(62) 내지 제n 센서(63), 제1 카메라(81), 제2 카메라(82), 제3 카메라(83), 잔류물 제거기(50), 사용자 입력 수신기(91), 저장소(92) 등과 전기적으로 연결된다.
제어기(70)는 제1 구동장치인 제1 구동기(41) 및 제2 구동기(42)를 제어하여 제1 방향을 따라 헤드(10)를 이동시킴으로써 헤드(10)를 용기(30)의 접촉위치에 대응하는 위치까지 이동시키고 노즐(20)의 단부를 용기(30)에 수용된 솔더 페이스트(7)에 접촉시킨다.
또한 제어기(70)는 노즐(20)의 단부가 용기(30)에 수용된 솔더 페이스트(7)에 삽입되도록 헤드(10)와 노즐(20)을 하강시킨다. 제어기(70)에 의해 제어되는 제3 구동기(43)가 헤드(10)와 노즐(20)을 하강시킬 때에는 노즐(20)의 단부가 용기(30)의 접촉위치의 바닥면에 도달할 때까지 제3 구동기(43)가 헤드(10)와 노즐(20)을 하강시킨다.
그 이후에 제어기(70)는 헤드(10)와 노즐(20)을 용기(30)로부터 멀어지는 방향으로 상승시킨 후 헤드(10)와 노즐(20)을 수평한 방향으로 이동시켜 기판의 위로 이동시킨 후 노즐(20)을 진동시킴으로써 노즐(20)의 단부에 점착된 솔더 페이스트(7)를 기판의 위에 인쇄한다.
제어기(70)는 잔류물 제거기(50)를 제어하는 공기 분사/흡입 제어기(74)와, 구동기(40)를 제어하는 구동 제어기(71)와, 센서들의 신호를 수신하는 수신기(72)와, 카메라의 영상을 수신하여 영상을 분석하는 영상 분석기(73)와, 노즐(20)의 진동을 제어하는 진동 제어기(79)와, 사용자 입력을 수신하여 입력신호를 발생하는 사용자 입력 수신기(91) 및 저장소(92)와 전기적으로 연결되는 입출력 제어기(78)와, 기판의 표면에 도포될 솔더 페이스트의 도포량을 결정하는 솔더량 결정기(75)와, 솔더 페이스트(7)를 노즐(20)의 단부에 점착시키기 위해 노즐(20)의 단부가 솔더 페이스트(7)에 삽입되는 용기(30)의 접촉위치를 결정하는 솔더 페이스트 점착 작동 제어기(76)와, 기판의 표면에 솔더 페이스트(7)를 인쇄하기 위해 노즐(20)의 하강 위치를 제어하는 인쇄 제어기(77)를 구비한다.
제어기(70)는 땜납 인쇄 시스템에 설치되는 제어용 컴퓨터나, 프로그램 가능한 제어용 회로기판이나, 회로기판에 장착되는 반도체칩이나, 반도체칩에 장착되는 제어용 소프트웨어 등으로 구현될 수 있다.
도 3a는 도 1의 땜납 인쇄 시스템에 사용되는 인쇄용 노즐을 도시한 측면도이다.
노즐(20)은 노즐팁(21)을 지지하는 베이스(22)와, 베이스(22)에 장착되며 제어기(70)로부터 인가된 전기신호에 의해 진동하는 압전소자(23)와, 베이스(22) 및 압전소자(23)를 지지하며 헤드(10)에 삽입되는 체결부(24)를 구비한다. 헤드(10)에는 압전소자(23)에 전기신호를 전달하는 배선(23w)이 설치된다.
압전소자(23)는 진동소자의 일예이며, 실시예는 이러한 진동소자의 종류에 의해 제한 받지 않는다. 예를 들어 진동소자는 회전하는 축을 갖는 전기모터와, 축에 연결되어 회전하는 캠의 조립체에 의해 구현될 수도 있다.
도 3b는 도 1의 땜납 인쇄 시스템에서 인쇄를 위한 준비 단계로서 노즐이 용기의 접촉위치에 대응하는 위치의 위로 이동한 작동예를 도시한 도면이다.
땜납 인쇄 시스템은 인쇄를 위한 준비 단계로서 헤드(10)와 노즐(20)을 수평한 방향으로 이동시켜 도 3b에 도시된 것과 같이 노즐(20)이 용기(30)의 접촉위치에 대응하는 위치의 위에 위치하게 한다.
용기(30)에는 솔더 페이스트(7)가 수용되어 있으므로, 노즐(20)이 수직한 방향으로 이동하여 노즐(20)의 단부(21e)가 용기(30)에 수용된 솔더 페이스트(7)에 접촉하면 노즐(20)의 표면에 솔더 페이스트(7)가 부착된다.
용기(30)의 인접한 위치에 헤드(10)의 수직 방향의 이동량을 감지하는 제1 센서(61)가 배치된다. 도 3b에서 헤드(10)에는 제1 센서(61)가 감지할 수 있는 감지핀(23r)이 설치된다. 제1 센서(61)는 광을 발광하고 수광하여 감지하는 광학식 센서나, 자기력의 변화를 감지하는 자기 센서나, 초음파를 발생하여 접근하는 물체를 감지하는 초음파 센서 등의 여러 가지 형태로 구현될 수 있다.
용기(30)에 수용되는 솔더 페이스트(7)의 깊이는 용기(30)에서의 위치에 따라 변화된다. 도 3b에서 용기(30)의 내부 바닥면(30g, 30h, 30f)이 높이가 서로 다른 계단식으로 형성된다. 도 3b에서는 제어기(70)가 솔더 페이스트(7)의 깊이가 가장 낮은 용기(30)의 제1 영역(30a)을 접촉위치로 결정하였으므로, 헤드(10)가 용기(30)의 접촉위치인 제1 영역(30a)에 대응하는 위치의 위로 이동하였다.
도 4a는 도 1의 땜납 인쇄 시스템에서 인쇄를 위한 준비 단계로서 노즐이 용기를 향하여 하강한 작동예를 도시한 도면이다.
노즐(20)의 단부(21e)가 용기(30)의 접촉위치인 제1 영역(30a)에서 솔더 페이스트(7)에 삽입되어 용기(30)의 내부 바닥면(30g)에 도달하면 노즐(20)의 단부(21e)가 솔더 페이스트(7)에 삽입된 깊이는 t1이 된다. 제2 영역(30b) 및 제3 영역(30c)의 각각에서 노즐(20)의 단부(21e)가 솔더 페이스트(7)에 삽입되는 깊이는 각각 t2, t3로 달라지도록 설정된다.
헤드(10)와 노즐(20)이 수직 방향으로 하강 운동을 하는 동안 헤드(10)의 감지핀(23r)이 제1 센서(61)를 통과하면, 제1 센서(61)는 감지핀(23r)의 위치를 감지함으로써 헤드(10)의 현재 위치에 대응하는 감지 신호를 발생시킬 수 있다. 제어기(70)는 제1 센서(61)가 발생하는 감지신호에 기초하여 노즐(20)의 단부(21e)가 용기(30)의 접촉위치의 내부 바닥면(30g)에 도달한 것으로 결정하여 헤드(10)의 수직 방향의 운동을 정지시킬 수 있다.
제어기(70)는 제1 영역(30a)과 제2 영역(30b)과 제3 영역(30c)의 어느 하나를 노즐(20)의 단부(21e)가 용기(30)에 수용된 솔더 페이스트(7)에 삽입될 위치인 접촉위치로 결정하므로, 제어기(70)가 결정하는 접촉위치에 따라 노즐(20)의 단부(21e)가 용기(30)의 솔더 페이스트(7)에 삽입되는 깊이가 달라짐으로써 노즐(20)의 표면에 점착되는 솔더 페이스트(7)의 점착량이 조절될 수 있다.
제어기(70)는 기판에 인쇄될 솔더 페이스트의 인쇄량을 결정한 후에, 결정된 인쇄량에 기초하여 노즐(20)의 표면에 점착될 솔더 페이스트(7)의 점착량을 결정한다.
제어기(70)는 결정된 점착량에 기초하여 노즐(20)의 단부(21e)가 솔더 페이스트(7)에 삽입되는 깊이를 선택할 수 있다. 즉 제어기(70)는 용기(30)의 제1 영역(30a)과 제2 영역(30b)과 제3 영역(30c)의 어느 하나를 접촉위치로 결정할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성에 의해, 제어기(70)는 기판에 인쇄되어야 할 솔더 페이스트의 인쇄량을 결정하고, 결정된 인쇄량에 대응하여 노즐(20)에 점착될 솔더 페이스트(7)의 점착량을 결정한다. 또한 결정된 점착량에 기초하여 용기(30)의 각각의 영역들 중에서 노즐(20)이 솔더 페이스트(7)에 접촉할 접촉위치(제1 영역 내지 제3 영역 중 하나의 위치)를 결정하여, 헤드(10)와 노즐(20)을 접촉위치에 대응하는 위치(수평 위치)로 이동시킨 후 노즐(20)의 단부가 용기(30)의 접촉위치의 바닥면에 도달할 때까지 헤드(10)와 노즐(20)을 하강시킨다.
상술한 바와 같이 용기에서의 위치에 따라 용기의 바닥면의 깊이가 변화하여 용기의 위치에 따라 용기의 내부에 수용된 솔더 페이스트의 깊이가 변화한다. 따라서 노즐이 접촉하는 용기의 접촉위치가 달라지게 함으로써 노즐에 점착되는 솔더 페이스트의 점착량을 간단하게 조절할 수 있다.
또한 헤드가 제2 방향을 따라 용기를 향하여 이동함으로써 노즐의 단부에 솔더 페이스트를 점착시키는 동작은 노즐의 단부가 용기의 접촉위치의 바닥면에 도달할 때까지 제2 구동장치가 헤드를 이동시키는 간단한 작동에 의해 구현되므로, 제어 시스템의 복잡한 설계가 필요 없으며 노즐의 단부에 점착되는 솔더 페이스트의 점착량을 정확하게 조절할 수 있다.
예를 들어 용기의 바닥면의 깊이가 변화하지 않아서 용기의 모든 위치에서의 솔더 페이스트의 깊이가 변화한다면, 노즐이 솔더 페이스트에 삽입되는 깊이를 조정하기 위해서는 제어기가 헤드와 노즐의 하강량을 정밀하게 감지하여 하강 위치를 정밀하게 제어해야 할 것이다.
그러나 상술한 실시예에서는 제어기가 헤드의 하강 동작을 정밀하게 제어할 필요가 없으며, 제어기는 헤드와 노즐을 단순히 하강시킨 후에 노즐의 단부가 용기의 바닥면에 도달한 것만을 확인하여 헤드와 노즐의 하강 동작을 정지시키는 간단한 방법으로 헤드와 노즐의 하강 동작을 구현할 수 있다.
도 4b는 도 1에 도시된 땜납 인쇄 시스템의 인쇄를 위한 준비 단계에서 사용되는 용기의 변형예를 도시한 측면도이다.
도 4b에서는 솔더 페이스트를 수용하는 용기(30)의 바닥면(30s)이 수평한 방향에 대해 경사를 이루도록 형성된다. 도 4b에서 바닥면(30s)은 좌측으로부터 우측을 향하여 내려가는 경사를 형성한다. 따라서 노즐(20)이 용기(30)의 좌측의 영역에서 솔더 페이스트에 진입하여 바닥면(30s)에 접촉할 때의 깊이보다 노즐(20)이 용기(30)의 우측의 영역에서 솔더 페이스트에 진입하여 바닥면(30s)에 접촉할 때의 깊이가 증가한다.
도 4a에 도시된 용기(30)에서는 용기(30)의 내부 바닥면(30g, 30h, 30f)이 높이가 서로 다른 계단식으로 형성되므로 제어기가 선택할 수 있는 접촉위치는 미리 정해진 개수로 한정된다. 그러나 도 4b에 도시된 용기(30)를 이용하는 경우, 접촉위치를 연속적으로 변경할 수 있으므로 노즐(20)에 점착되는 솔더 페이스트의 점착량을 더 미세하게 조절할 수 있다.
도 4c는 도 1에 나타난 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템에서 노즐에 솔더 페이스트의 점착되는 상태가 상이한 예들을 도시한 예시도이다.
도 4c에는 노즐(20)의 노즐팁(21)에 점착되는 솔더 페이스트(7d)의 양의 변화와, 노즐(20)의 크기의 변화에 따른 솔더 페이스트(7d)의 양의 변화를 도시한다.
도 4c의 (a)번과 (b)번에 도시된 노즐(20)의 크기는 서로 동일하다. (a)번 보다 (b)번에서 노즐(20)의 노즐팁(21)에 점착된 솔더 페이스트(7d)의 점착량이 증가하였다. (b)번에서는 노즐(20)의 노즐팁(21)이 솔더 페이스트에 진입되는 깊이가 (a)번에서보다 더 깊게 설정되었기 때문에, 솔더 페이스트(7d)의 점착량이 증가하였다.
도 4c의 (c)번의 노즐(20)의 크기는 (a)번 및 (b)번의 노즐(20)의 크기보다 크게 제작되었으므로, (c)번에서 노즐(20)의 노즐팁(21)의 표면에 점착되는 솔더 페이스트(7d)의 점착량이 (a)번 및 (b)번의 경우와 비교할 때 크게 증가하였다. 따라서 제어기(70)는 노즐(20)의 크기의 변화에 따른 노즐(20)에 점착되는 솔더 페이스트의 점착량의 변화에 관한 정보를 미리 보유하고, 노즐(20)의 크기의 변화를 고려하여 노즐(20)의 단부가 솔더 페이스트에 진입하는 깊이를 제어함으로써 노즐(20)에 점착되는 솔더 페이스트의 점착량을 제어할 수 있다.
도 4d는 도 1에 도시된 땜납 인쇄 시스템의 인쇄를 위한 준비 단계에서 사용되는 용기의 다른 변형예를 도시한 측면도이고, 도 4e는 도 1에 도시된 땜납 인쇄 시스템의 인쇄를 위한 준비 단계에서 사용되는 용기의 또 다른 변형예를 도시한 측면도이다.
도 4d 및 도 4e는 모두 용기에 수용되는 솔더 페이스트의 깊이가 용기의 위치에 따라 변화되는 상이한 예들을 나타낸다.
도 4d에서 용기(130)는 솔더 페이스트를 수용하되 상이한 깊이를 갖는 복수 개의 수용공간들(131, 132)을 구비한다.
도 4e에서 용기(230)는 솔더 페이스트를 수용하되 상이한 깊이를 갖는 수용공간들(231a, 232a)을 각각 구비하는 독립된 복수 개의 플레이트(231, 232)를 구비한다.
도 5는 도 1의 땜납 인쇄 시스템에서 인쇄를 위한 준비 단계로서 노즐이 카메라의 위로 이동한 작동예를 도시한 도면이다.
도 5에서는 노즐(20)의 단부(21e)에 점착된 점착 솔더 페이스트(7d)의 점착 상태를 검사하기 위하여, 헤드(10)와 노즐(20)이 수평한 방향으로 이동하여 제1 카메라(31)의 위치로 이동한 작동예가 도시된다. 제1 카메라(31)가 노즐(20)의 단부(21e)를 촬영하면, 제어기(70)가 제1 카메라(31)의 영상정보를 수신하여 분석함으로써 노즐(20)에 점착된 점착 솔더 페이스트(7d)의 점착 상태가 양호한지 불량한지를 결정할 수 있다.
도 6은 도 1의 땜납 인쇄 시스템에서 노즐이 인쇄를 수행하기 위하여 기판을 향하여 하강한 작동예를 도시한 도면이다.
헤드(10)와 노즐(20)은 예를 들어 기판(8)의 표면으로부터 압전소자(23)의 상면까지의 높이가 h1에 도달할 때까지 하강한다. 이와 같이 하강한 위치에서는 노즐(20)의 단부(21e)가 기판(8)의 표면의 패턴으로부터 d1의 간격만큼 이격된 상태가 되며, 노즐(20)에 점착된 점착 솔더 페이스트(7d)가 기판(8)의 표면의 패턴에 접촉할 수 있는 상태가 된다.
도 7은 도 6의 노즐이 진동함으로써 기판의 표면에 솔더 페이스트를 인쇄하는 작동예를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 상태에서 압전소자(23)에 전기신호가 인가되면 압전소자(23)의 진동이 베이스(22)를 통하여 노즐(20)의 노즐팁(21)까지 전달된다. 도 7에 도시된 바와 같이 노즐(20)이 진동함에 따라 노즐(20)에 점착된 점착 솔더 페이스트(7d)가 노즐(20)의 단부(21e)로 점진적으로 이동한 후 기판(8)의 표면의 패턴(8p)의 표면으로 이동함으로써 솔더 페이스트(7p)가 기판(8)의 패턴(8p)의 위에 인쇄된다.
도 8은 도 7의 노즐이 인쇄를 종료한 작동예를 도시한 도면이다.
기판(8)의 패턴(8p)의 표면에 솔더 페이스트(7p)의 인쇄가 완료된 후에는 헤드(10)와 노즐(20)이 기판(8)으로부터 멀어지는 방향을 향하여 이동한다. 인쇄 작업을 수행한 노즐(20)의 노즐팁(21)의 표면에는 솔더 페이스트의 잔류물(7r)이 남을 수 있다.
도 9는 도 6에 도시된 노즐에 점착된 솔더 페이스트의 양이 달라지는 경우 노즐의 하강 거리의 변화를 도시한 도면이다.
도 9에는 노즐(20)의 단부(21e)에 점착된 점착 솔더 페이스트(7d)의 점착량이 도 6에 도시된 노즐(20)의 단부(21e)의 점착량보다 증가한 예가 도시되었다. 점착 솔더 페이스트(7d)의 점착량이 증가한 경우, 헤드(10)와 노즐(20)이 기판(8)을 향하여 이동한 거리가 달라질 수 있다. 즉 도 9에서와 같이 기판(8)의 표면으로부터 압전소자(23)의 상면까지의 높이(h2)가 도 6에 도시된 높이(h1)보다 길므로 노즐(20)의 단부(21e)가 기판(8)의 표면의 패턴으로부터 이격된 간격(d2)도 도 6에 도시된 간격(d1)보다 크게 형성된다. 점착 솔더 페이스트(7d)의 점착량이 크면 점착 솔더 페이스트(7d)가 노즐(20)에서 쉽게 분리될 수 있으므로, 제어기(70)는 이러한 상태를 고려하여 압전소자(23)의 진동의 강도와 진동 시간을 조정할 수 있다.
도 10a는 도 8에서 기판의 표면에 인쇄된 솔더 페이스트의 인쇄상태를 검사하는 작동예를 도시한 도면이다.
노즐(20)의 인쇄 작업이 종료한 후에는 기판(8)의 패턴(8p)에 인쇄된 솔더 페이스트(p)의 인쇄 상태의 검사가 이루어진다. 헤드(10)는 제2 구동기(42)에 의해 Y축 방향을 따라 이동하여 기판(8)으로부터 이격된 위치로 이동하고 제2 카메라(82)가 기판(8)의 영상을 촬영한다. 제어기(70)는 제2 카메라(82)의 영상을 수신하여 분석함으로써 인쇄 상태가 양호한 상태인지 또는 불량한 상태인지를 결정할 수 있다.
도 10b는 도 10a의 인쇄상태의 검사 결과에 따라 기판의 표면에 보충 인쇄작업이 이루어지는 작동예를 도시한 도면이다.
기판(8)의 표면의 패턴(8p)에 인쇄된 솔더 페이스트(7p)의 인쇄 상태가 불량한 경우 또는 일부 누락이 발생한 경우에는 도 10b에 도시된 것과 같은 보충 인쇄 작업이 실행된다. 헤드(10)와 노즐(20)은 다시 기판(8)의 표면으로 이동한 후 인쇄의 누락이 발생한 패턴(8z)에 솔더 페이스트를 인쇄하는 작업을 다시 실시한다.
도 11은 도 10a 및 도 10b의 노즐이 인쇄를 수행한 후에 노즐에 남아 있는 솔더 페이스트를 제거하는 작동예를 도시한 도면이다.
노즐(20)에 의한 인쇄 작업이 마무리되면, 노즐(20)의 표면에 잔류하는 솔더 페이스트의 잔류물(7r)을 제거하는 작업이 실시된다. 헤드(10)와 노즐(20)이 잔류물 제거기(50)의 위치로 이동하면 잔류물 제거기(50)로부터 공기가 분사되거나 노즐(20)의 주변의 공기를 잔류물 제거기(50)가 흡입함으로써 노즐(20)의 잔류물(7r)이 제거될 수 있다.
도 12는 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템에서 노즐이 용기를 향하여 하강하여 솔더 페이스트와 접촉하는 깊이가 달라지는 작동예를 도시한 도면이다.
도 12에서는 용기(30)가 서로 상이한 깊이의 바닥면(30g, 30h, 30f)을 갖는 제1 영역(30a), 제2 영역(30b), 제3 영역(30b)을 구비한다.
헤드(10)에는 센서 지지판(10b)이 설치되며, 센서 지지판(10b)에 발광부(61a)와 수광부(61b)를 구비하는 제1 센서(60)가 설치된다. 헤드(10)가 용기(30)에 수용된 솔더 페이스트의 표면에 가까워지는 방향으로 이동함에 따라 솔더 페이스트의 표면으로부터 반사되는 광량이 증가한다. 헤드(10)의 수직 방향의 이동에 의해 수광부(61b)에서 발생하는 신호가 변화하므로, 제어기(70)는 제1 센서(60)의 신호로부터 노즐의 단부가 솔더 페이스트로 삽입된 후 용기(30)의 바닥면(30g, 30h, 30f)에 도달한 것인지를 결정할 수 있다. 제어기(70)는 제1 센서(60)의 신호에 기초하여 노즐의 단부가 용기의 바닥면에 도달한 것이라고 결정한 후 헤드(10)의 하강 운동을 정지시킬 수 있다.
도 13은 또 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템에 의한 인쇄 방법의 단계들을 도시한 순서도의 일부이고, 도 14는 도 13에 도시된 순서도의 다른 일부이다.
도 13에 도시된 땜납 인쇄 시스템에 의한 인쇄 방법은 솔더 페이스트 정보를 시스템의 제어기에 입력하는 단계(S100)로부터 시작된다. 솔더 페이스트 정보는 예를 들어 솔더 페이스트의 점도에 관한 정보와, 기판에 인쇄될 솔더 페이스트의 인쇄량에 관한 정보와, 노즐의 크기나 형상에 관한 정보와 노즐의 종류에 따른 표면장력에 관한 정보와, 기판의 표면에 형성된 인쇄 패턴에 관한 정보, 용기의 위치에 따른 용기에 수용된 솔더 페이스트의 깊이 정보 등을 포함할 수 있다.
솔더 페이스트 정보를 시스템의 제어기에 입력하는 단계(S100)의 후에는, 노즐의 단부에 점착될 솔더 페이스트의 점착량을 결정하는 단계(S110)와, 인쇄를 실행할 때 진동소자를 진동시키기 위한 진동의 강도를 결정하는 단계(S120)와, 점착량을 고려하여 노즐이 용기의 솔더 페이스트와 접촉하는 용기의 접촉위치를 결정하는 단계(S130)가 실행된다.
점착량, 진동의 강도, 용기의 접촉위치가 결정된 후에 인쇄 개시 명령이 입력되면(S140), 인쇄를 준비하기 위한 단계로서 노즐에 솔더 페이스트를 점착하는 단계, 점착된 솔더 페이스트를 검사하는 단계가 실행된다.
노즐에 솔더 페이스트를 점착하는 단계는 헤드를 수평한 방향으로 이동시켜 헤드를 용기의 접촉위치에 대응하는 위치로 이동시키는 단계(S150)와, 헤드를 용기를 향하여 하강시키는 단계(S160)와, 헤드의 하강 위치를 센서로 감지하는 단계(S170)와, 노즐이 용기의 바닥면에 도달한 위치까지 헤드가 이동하면 헤드를 정지하는 단계(S180)와, 노즐의 표면장력과 솔더 페이스트의 점도를 고려하여 미리 정해진 대기시간 동안 헤드의 정지 상태를 유지하는 단계(S180, S190)와, 용기로부터 멀어지는 방향으로 상측을 향해 헤드를 상승시키는 단계(S200)를 포함한다.
노즐에 솔더 페이스트가 점착된 이후에는 점착된 솔더 페이스트를 검사하는 단계가 실행된다. 점착된 솔더 페이스트를 검사하는 단계는 헤드를 검사 위치로 이동하는 단계(S210)와, 카메라에 의해 노즐을 촬영함으로써 검사 결과를 판단하는 단계(S220)를 포함한다.
점착된 솔더 페이스트의 점착 상태가 양호하면, 인쇄 단계가 실행된다. 인쇄 단계는 헤드를 인쇄 위치로 이동하는 단계(S230)와, 헤드를 기판의 위치로 하강시키는 단계(S240)와, 노즐에 진동을 부여함으로써 노즐에 점착된 솔더 페이스트를 기판으로 전사시키는 단계(S250)와, 헤드를 상승시키는 단계(S260)를 포함한다.
기판에 솔더 페이스트의 인쇄가 완료되면 카메라로 기판을 촬영하여 솔더 페이스트의 인쇄 결과를 검사하는 단계(S270, S280)가 실행된다. 인쇄 결과가 불량한 경우 다시 인쇄를 실시하는 보충인쇄 실시 단계(S290)가 실행된다. 인쇄 결과가 양호한 경우 기판에 대한 솔더 페이스트의 인쇄가 종료된다.
도 15a는 또 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템의 노즐 조립체의 사시도이다.
도 15a에 도시된 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템에서는 노즐 조립체가 노즐팁(321)을 각각 갖는 복수 개의 노즐(320)을 구비한다. 원통형상의 헤드(310)는 헤드(310)의 중심에 대해 원형으로 배치되는 복수 개의 노즐(320)을 상하 방향으로 이동 가능하게 지지한다. 노즐(320)의 적어도 일부가 차례로 하강함으로써 노즐에 솔더 페이스트를 점착하는 단계와, 기판에 솔더 페이스트를 인쇄하는 단계를 노즐(320)이 순차적으로 실행할 수 있다.
도 15b는 또 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템의 노즐 조립체의 정면도이다.
도 15b에 도시된 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템에서는 노즐 조립체가 노즐팁(321)을 각각 갖는 복수 개의 노즐(320)을 구비한다. 각각의 노즐(320)은 헤드(310)에 의해 상하 방향으로 이동할 수 있도록 지지된다. 노즐(320)의 적어도 일부가 차례로 하강하거나 노즐(320)의 전체가 동시에 하강할 수 있으므로, 노즐(320)은 솔더 페이스트를 점착하는 단계, 기판에 솔더 페이스트를 인쇄하는 단계를 순차적으로 실행하거나 동시에 실행할 수 있다.
도 15c는 도 15b의 땜납 인쇄 시스템에서 인쇄를 위한 준비 단계로서 노즐이 용기의 접촉위치에 대응하는 위치의 용기의 위로 이동한 작동예를 도시한 도면이고, 도 16은 도 15c의 노즐이 용기를 향하여 하강한 작동예를 도시한 도면이다.
도 15c 및 도 16에서는 복수 개의 노즐팁(321)을 지지하는 베이스(322)와, 베이스(322)에 장착된 압전소자(23)를 구비한 노즐(320)과, 노즐(320)을 지지하는 헤드(310)를 구비하는 땜납 인쇄 시스템에서 복수 개의 노즐팁(321)이 동시에 하강하여 솔더 페이스트를 노즐(320)의 표면에 점착하는 작동예가 도시된다.
용기(30)에 수용된 솔더 페이스트(7)에 복수 개의 노즐팁(321)이 동시에 하강함으로써 복수 개의 노즐팁(321)의 각각의 표면에 솔더 페이스트가 동시에 점착될 수 있다.
도 17은 도 16의 노즐에 점착된 솔더 페이스트를 검사하는 작동예를 도시한 도면이다.
노즐(320)에 솔더 페이스트가 점착된 이후에 헤드(310)가 제1 카메라(81)의 위치로 이동하고, 제1 카메라(81)에 의해 노즐(320)의 영상이 촬영된다. 제어기는 노즐(320)의 영상을 분석하여 노즐(320)에 점착된 점착 솔더 페이스트(7d)의 점착 상태를 검사할 수 있다.
도 18은 도 16의 노즐이 기판으로 이동하여 인쇄를 수행하는 작동예를 도시한 도면이다.
노즐(320)에 점착된 점착 솔더 페이스트(7d)의 점착 상태를 검사한 이후에 도 18에 도시된 것과 같이 헤드(310)와 노즐(320)이 하강하여 노즐(320)의 노즐팁(321)의 단부가 기판(8)의 표면의 패턴(8p)에 인접하도록 이동한다. 이 상태에서 노즐(320)의 압전소자에 전기신호가 인가됨으로써 노즐(320)이 진동한다. 노즐(320)의 진동에 의해 노즐(320)에 점착되어 있던 솔더 페이스트가 기판(8)의 패턴(8p)으로 전사되어 패턴(8p)에 솔더 페이스트(7p)가 인쇄된다.
도 19는 또 다른 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템의 일부 구성요소들을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 19에 도시된 실시예에 관한 땜납 인쇄 시스템은 기판(8)에 솔더 페이스트를 인쇄하기 위하여 표면에 점착된 점착 솔더 페이스트(7d)를 진동에 의해 분리시킴으로써 기판(8)의 일 영역의 패턴(8p)에 솔더 페이스트(7p)를 인쇄하는 진동 노즐 조립체(410)와, 제트 분사방식에 의해 인쇄용 페이스트의 액적(7h)을 기판(8)의 타 영역의 패턴(8v)에 분사함으로써 인쇄용 페이스트(7t)를 인쇄하는 제트노즐 조립체(430)를 구비한다.
제트노즐 조립체(430)는 압력을 발생하는 펌프에 의해 인쇄용 페이스트를 미립화시켜 분사할 수 있다. 제트노즐 조립체(430)에 사용되는 인쇄용 페이스트는 제트노즐 조립체(430)에 사용되는 솔더 페이스트와는 상이한 점도를 가질 수 있다. 제트노즐 조립체(430)에 사용되는 인쇄용 페이스트는 예를 들어 기판의 패턴의 표면을 보호하는 보호막을 형성하는 수지일 수 있다.
상술한 구성의 땜납 인쇄 시스템에 의하면 점도가 높은 솔더 페이스트를 인쇄할 수 있는 진동 노즐 조립체(410)와 점도가 낮은 인쇄용 페이스트를 인쇄할 수 있는 제트노즐 조립체(430)를 동시에 활용할 수 있어서 다양한 점도의 물질을 동시에 인쇄할 수 있다.
상술한 실시예들에 관한 땜납 인쇄 시스템에서는 종래 스퀴지 방식의 인쇄 기술에서 필수적으로 사용되는 마스크를 기판의 표면에 배치할 필요가 없다. 즉 실시예들에 관한 땜납 인쇄 시스템에 의하면 마스크를 사용할 때 필요한 마스크 구멍과 기판의 정렬 공정, 마스크와 기판을 고정하는 공정, 솔더 페이스트를 균일한 압력으로 마스크의 구멍을 통해 밀어내는 공정, 마스크 세척 공정 등과 같이 노동력과 시간이 많이 필요한 공정을 생략할 수 있다.
또한 솔더 페이스트를 노즐의 단부에 점착한 후 기판의 표면에서 노즐을 진동시켜서 인쇄하는 방식에 의해 점도가 높은 솔더 페이스트를 이용한 정밀한 인쇄가 가능하다. 즉 상술한 실시예들에 관한 땜납 인쇄 시스템에 의하면 매우 가는 선의 형태로 이루어지는 회로패턴에 반도체칩을 장착하는 공정에 필요한 극소량의 솔더 페이스트 인쇄 공정의 정밀도와 신속성이 향상된다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
2: 베드 42: 제2 구동기
3: 가이드레일 43: 제3 구동기
7t: 인쇄용 페이스트 50: 잔류물 제거기
7, 7d, 7p: 솔더 페이스트 60: 제1 센서
7r: 잔류물 61a: 발광부
7h: 액적 61b: 수광부
8: 기판 61~63: 제1~n 센서
8p, 8v, 8z: 패턴 70: 제어기
9: 기판 71: 구동 제어기
10b: 센서 지지판 72: 수신기
10, 310: 헤드 73: 영상 분석기
20, 320: 노즐 74: 공기 분사/흡입 제어기
21, 321: 노즐팁 75: 솔더량 결정기
22, 322: 베이스 76: 솔더 페이스트 점착 작동 제어기
23r: 감지핀 77: 인쇄 제어기
23: 압전소자 78: 입출력 제어기
23w: 배선 79: 진동 제어기
24: 체결부 81~83: 제1~3 카메라
30g, 30h, 30f, 30s: 바닥면 91: 사용자 입력 수신기
30, 130, 230: 용기 92: 저장소
30a, 30b, 30c: 제1~3 영역 131, 132, 231a, 232a: 수용공간들
31: 제1 카메라 410: 진동 노즐 조립체
40: 구동기 430: 제트노즐 조립체
41: 제1 구동기 231, 232: 플레이트

Claims (6)

  1. 제1 방향과 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 이동 가능한 헤드;
    상기 헤드에 장착되며 솔더 페이스트의 점착력에 의해 상기 솔더 페이스트가 표면에 부착될 수 있으며 외부에서 인가된 전기신호에 의해 진동함으로써 상기 솔더 페이스트를 상기 표면으로부터 분리시키는 노즐;
    상기 노즐에 점착될 상기 솔더 페이스트를 내부에 수용하며, 수용한 상기 솔더 페이스트의 깊이가 변화하도록 바닥면의 깊이가 변화하는 용기;
    상기 헤드를 상기 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동장치;
    상기 헤드를 상기 제2 방향을 따라 이동시킴으로써, 상기 헤드를 상기 용기를 향하는 방향으로 이동시키거나 상기 용기로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 제2 구동장치; 및
    상기 제1 구동장치와 제2 구동장치와 상기 노즐과 전기적으로 연결되며, 기판에 인쇄되어야 할 상기 솔더 페이스트의 인쇄량에 기초하여 상기 용기에서 상기 노즐을 접촉시키기 위한 접촉위치를 결정하고, 상기 제1 구동장치를 제어하여 상기 헤드를 상기 용기의 상기 접촉위치에 대응하는 위치까지 이동시킨 후, 상기 제2 구동장치를 제어하여 상기 헤드를 상기 제2 방향을 따라 상기 용기를 향하는 방향으로 이동시켜 상기 노즐의 단부가 상기 용기에 수용된 상기 솔더 페이스트에 접촉하게 하며 상기 노즐의 상기 단부가 상기 용기의 상기 접촉위치의 상기 바닥면에 도달할 때까지 상기 헤드를 이동시키고, 상기 노즐을 상기 기판의 위로 이동시켜 상기 노즐을 진동시킴으로써 상기 노즐의 상기 단부에 점착된 상기 솔더 페이스트를 상기 기판의 위에 인쇄하는 제어기;를 구비하는, 땜납 인쇄 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 단부를 지지하는 베이스와, 상기 베이스에 장착되어 상기 제어기로부터 인가된 전기신호에 의해 진동하는 압전소자를 구비하는, 땜납 인쇄 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 상기 단부에 점착된 상기 솔더 페이스트의 잔류물을 제거하는 잔류물 제거기를 더 구비하는, 땜납 인쇄 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용기는 상기 바닥면의 깊이가 서로 상이하며 상기 솔더 페이스트를 각각 수용하는 복수 개의 수용공간들을 구비하는, 땜납 인쇄 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헤드가 상기 제2 방향을 따라 상기 용기를 향하여 이동할 때 상기 용기에 대한 상기 헤드의 이동량을 감지하는 센서를 더 구비하고, 상기 제어기는 상기 센서의 신호에 기초하여 상기 노즐의 상기 단부가 상기 용기의 상기 접촉위치의 상기 바닥면에 도달한 것으로 결정하여 상기 헤드의 상기 제2 방향에서의 이동을 정지시키는, 땜납 인쇄 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 복수 개가 장착되고, 상기 노즐 중 적어도 하나씩 상기 제2 방향으로 이동하여 상기 용기에 수용된 상기 솔더 페이스트에 접촉하거나 상기 노즐의 전체가 동시에 상기 제2 방향으로 이동하여 상기 용기에 수용된 상기 솔더 페이스트에 접촉하는, 땜납 인쇄 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111889288A (zh) * 2020-08-11 2020-11-06 吉安职业技术学院 一种用于计算机线路板的小型油墨喷涂装置
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