KR20200029364A - 전자 컴포넌트들을 적용하기 위한 방법 - Google Patents

전자 컴포넌트들을 적용하기 위한 방법 Download PDF

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KR20200029364A
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마티아스 에프메이에르
페트라 웰메이에르
프랑크 기스
카르스텐 웨버
마이클 데커스
조지 헤닝거
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루미리즈 홀딩 비.브이.
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하기 위한 방법에 관한 것이다. 땜납 번짐을 회피하고 땜납-위치 정확도 및 재현성을 증가시키는 것뿐 아니라, 개장 애플리케이션들에 바람직한 광학 특성을 획득하게 하기 위해 전자 컴포넌트들을 표면, 특히 3D-형상 객체들의 복잡한 표면들에 신뢰성 있게 적용하기 위한 방법을 제공하기 위한 목적은, 방법이: 컴포넌트 스텐실을 지지부 상에 배치하는 단계 - 컴포넌트 스텐실은 전자 컴포넌트에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함함 -; 컴포넌트 스텐실의 대응하는 개구에 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 배열하는 단계; 컴포넌트 스텐실 상에 접촉 재료 스텐실을 위치결정하는 단계 - 접촉 재료 스텐실은 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함함 -; 접촉 재료 스텐실의 대응하는 개구에 배열된 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역 상에 접촉 재료를 적용하는 단계; 및 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하는 단계 - 접촉 재료는 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 연결함 - 를 포함한다는 점에서 해결된다. 본 발명은 추가로 본 발명의 방법에 사용하기 위한 시스템 및 전자 디바이스에 관한 것이다.

Description

전자 컴포넌트들을 적용하기 위한 방법{METHOD FOR APPLYING ELECTRONIC COMPONENTS}
본 개시내용은 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면, 특히 3D 형상 객체들의 복잡한 표면들 내에 또는 그 표면들 상에 적용하기 위한 방법에 관한 것이다.
업계에서, 전자 디바이스들을 생산하기 위한 표면-장착 기술(SMT)은 주로 컴포넌트들을 와이어 리드들로 인쇄 회로 기판(PCB)의 홀들에 피팅하는 관통-홀 기술(tht) 구성 방법을 대체하였다. SMT-방법에서, 전자 컴포넌트들, 이를테면 발광 엘리먼트들, 예컨대 발광 다이오드(LED)들은 통상적으로 리플로우 납땜(reflow soldering)에 의해 실질적으로 평평한 또는 2D-형상 PCB들 상에 장착된다.
그러나, 요즘에는, 전자 컴포넌트들을 오히려 복잡한 표면들, 이를테면 객체들의 내부 또는 평평하지 않거나 3D-형상 객체들의 표면들 상에 장착하기 위한 시도들이 이루어진다. 특히, 최근에, 전통적인 광원들, 이를테면 와이어 필라멘트를 포함하는 백열 광원들을 발광 엘리먼트들, 이를테면 LED들을 포함하는 조명 디바이스들에 의해 대체하기 위한 노력들이 있었다. 일부 특정 애플리케이션들, 예컨대 자동차 조명에 대해, 그런 조명 디바이스들의 "개장(retrofitting)"을 수행하는 것이 바람직하다. 예컨대, 전통적인 광원, 이를테면 백열 광 전구만이 LED 조명 디바이스에 의해 대체되는 반면, 램프들의 나머지 엘리먼트들, 예컨대 광학 엘리먼트들, 이를테면 반사기 컵들 및 렌즈들이 대체될 필요가 없는 것이 유리하다.
그러나, 전통적인 광원들을 개장하기 위한 조명 디바이스들을 구성하는 것은 어렵다. 조명 디바이스가 전통적인 광원과 동일한 광학 엘리먼트들을 이용하도록 의도되기 때문에, 전통적인 광원의 조명 패턴은 발광 엘리먼트들의 배열 및 사양에 의해 밀접하게 모방되어야 한다. 예컨대, 백열 광원의 필라멘트 형상을 나타내는 방식으로 LED들을 배열하는 것이 요구될 수 있고, 다수의 LED는 서로 가까운 배열 방향을 따라 배열된다. 따라서, 개장 애플리케이션들에 대한 것과 같은 특히 복잡한 형상 객체들에 LED들의 장착은 특히 정확하게 수행될 필요가 있다.
SMT를 이용함으로써, 생산 프로세스가 증가될 수 있지만, 컴포넌트 소형화 및 표면 상의 전자 컴포넌트들의 더 밀집된 패키징으로 인해 결함들의 위험이 또한 증가한다. 부적당한 양들의 땜납으로 인한 땜납 접합부들의 신뢰성은 더 중요하게 된다. 한편으로 적용된 땜납 양이 너무 많으면, 리플로우에 의해 용융되는 땜납은 전자 컴포넌트의 접촉 구역 외측으로 누설되고 리플로우 시간에서 전자 컴포넌트 및 표면의 뒤틀림은 납땜 실패를 초래하여, 전자 디바이스들의 수율의 강하를 유발한다. 또한, 톰스톤 효과(Tombstone Effect)가 발생할 수 있다. 다른 한편으로는, 전극들 사이의 땜납 양이 너무 적으면, 보이드(void)들의 존재가 접합부 강도를 감소시키고, 궁극적으로 접합부 고장으로 이어진다.
전자 컴포넌트들을 표면에 적용하기 위한 종래의 방법들은 전자 컴포넌트들의 애플리케이션에서 불충분한 정확도를 가질 수 있다. 특히, 땜납 패턴들이 부정확하게 위치되거나 부적당한 양의 땜납을 가질 때, 복잡한 구조들의 표면들에 대한 부착은 여전히 최적화를 요구한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 전자 컴포넌트들을 표면, 특히 3D-형상 객체들의 복잡한 표면들에 신뢰성 있게 적용하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 특히, 종래 기술의 위에서-언급된 단점들은 회피될 것이고 생산 비용들을 감소시키고, 땜납 번짐을 회피하고, 땜납-위치 정확도 및 재현성을 증가시키기 위한 방법이 제공될 것이다. 본 발명은 추가로 본 방법이 효과적이고 재현성 있게 수행될 수 있게 하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 전자 디바이스, 특히 조명 패턴을 개선하기 위한, 특히 개장 애플리케이션들을 위한 조명 디바이스에 관한 것이다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하기 위한 방법이 제안되고, 이 방법은: 컴포넌트 스텐실(stencil)을 지지부 상에 배치하는 단계 - 컴포넌트 스텐실은 전자 컴포넌트에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함함 -; 컴포넌트 스텐실의 대응하는 개구에 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 배열하는 단계; 컴포넌트 스텐실 상에 접촉 재료 스텐실을 위치결정하는 단계 - 접촉 재료 스텐실은 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함함 -; 접촉 재료 스텐실의 대응하는 개구에 배열된 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역 상에 접촉 재료를 적용하는 단계; 및 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하는 단계 - 접촉 재료는 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 연결함 - 를 포함한다.
본 발명의 제2 양상에 따르면, 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하기 위한 방법에 사용하기 위한 시스템이 제안되며, 이 시스템은: 적어도 하나의 전자 컴포넌트가 적용될 표면에 임의로 순응할 수 있는 지지부; 컴포넌트 스텐실 - 컴포넌트 스텐실은 적어도 하나의 전자 컴포넌트에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함함 -; 접촉 재료 스텐실 - 접촉 재료 스텐실은 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함함 - 을 포함한다.
본 발명의 제3 양상에 따르면, 전자 디바이스가 제안되고, 이 전자 디바이스는: 캐리어의 표면 및 표면 상에 배열된 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 포함하고, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하기 위한 방법에 의해 표면 상에 배열된다.
본 발명의 제1, 제2 및 제3 양상의 예시적인 실시예들은 아래에서 설명된 특성들 중 하나 이상을 가질 수 있다.
위에서-설명된 방법은, 접촉 재료 애플리케이션의 정확도 및 재현성이 보장될 수 있기 때문에, 종래의 SMT 방법들과 비교할 때 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면 상에 적용하는 데 유리하다. 표면이 복잡한 형상을 가질 수 있고, 특히 3-차원(비-평탄) 방식으로 배열될 수 있기 때문에, 예컨대 표준 기법들, 이를테면 땜납 마스크들에 의해 땜납과 같은 표면 상에 접촉 재료의 신뢰성 있는 위치결정이 가능하지 않을 수 있다. 땜납 마스크들은 복잡한 형상의 비교적 작은 표면들에 적용하기에 특히 어려울 수 있다. 게다가, 땜납이 표면의 장착 면의 에지 가까이 배치될 때, 땜납의 위치결정 및 양은 제어하기 어렵다. 그러므로, 특히 땜납의 리플로우 동안, 전자 컴포넌트들의 바람직하지 않은 재위치결정이 발생할 수 있다.
접촉 재료, 이를테면 땜납 페이스트(paste)를 적어도 하나의 전자 컴포넌트, 특히 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 접촉 구역들 상에 적용하는 것이 유리하다는 것이 발견되었다.
적어도 하나의 전자 컴포넌트는 예컨대 지지부 상에 제거가능하게 고정될 수 있고, 특히 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 표면에 적용되지만, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 지지부 상에 제거가능하게 고정된다. 지지부는 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 정확한 위치결정 및 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 캐리어, 이를테면 전도체 구조를 가진 지지부(예컨대, 인쇄 회로 기판/PCB)의 표면의 장착 면(들)에 적용된다. 접촉 재료는 리플로우 및/또는 경화될 수 있다. 지지부는 접촉 재료의 리플로우 및/또는 경화 이전, 이후 또는 동안 제거될 수 있다.
특히, 복수의 전자 컴포넌트는 동시에 적용될 수 있고, 특히 전자 컴포넌트들의 수 및 타입은 제한되지 않는다. 또한, 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 형태 및 물리적 치수는 제한되지 않지만, 바람직하게 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 표면-장착 제조 방법에 적절한 형태 및 물리적 치수들을 가진다. 이는 매우 작은 크기 및 일반적으로 소형 직사각형 또는 정사각형 형상의 전자 컴포넌트, 특히 이를테면 LED들, 커패시터들, 저항기들 등일 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 접촉 구역들, 예컨대 전자 컴포넌트의 표면 상에 형성된 적어도 한 쌍의 전극, 바람직하게 적어도 한 쌍의 패드, 더 바람직하게 적어도 하나의 애노드 패드 및 적어도 하나의 캐소드 패드를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 전자 컴포넌트는 캐리어, 이를테면 PCB의 실질적으로 편평하거나 2D-형상 표면들에 정확하게 적용될 수 있다. "캐리어"라는 용어는 전자 컴포넌트들을 수용하기 위해 준비될 수 있는 임의의 적합한 재료를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 일반적으로, 캐리어는 비-전도성 기판 상에 형성된 전도성 트랙들, 패드들 등을 가질 수 있다. 장착 패드들은 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 수용하도록 배열될 수 있다. 유리하게, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 높은 위치-정확도 및 신뢰성 있는 재현성으로, 3D-형상 표면들, 특히 3D-형상 객체들의 복잡한 표면들 내 또는 상에 적용될 수 있다.
지지부는, 적어도 하나의 전자 컴포넌트가 적용될 표면에 순응할 수 있다. 지지부의 크기 또는 형상은 제한되지 않는다. 지지부의 크기 및 형상 둘 모두는 바람직하게 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 적용되는 표면의 크기 및 형상에 대응한다. 그러나, 또한, 지지부 및/또는 컴포넌트 및/또는 접촉 재료 스텐실의 크기 및/또는 형상이 표면의 크기 및 형상에 대응하면 충분할 수 있다. 지지부는 스텐실들 및 전자 컴포넌트들의 애플리케이션에 적합한 지지부를 제공하고 애플리케이션 동안 표면 상에 지지부를 신뢰성 있게 위치결정하고 유지하기에 충분히 안정된 금속, 이를테면 알루미늄, 플라스틱 재료 또는 임의의 다른 재료로 이루어질 수 있다. 지지부는 또한 열 소산 기능을 제공하기 위해 열 전도성 재료를 포함할 수 있다.
컴포넌트 스텐실은 지지부 상에 배치된다. 그러나, 컴포넌트 스텐실과 지지부 사이의 직접 접촉은 요구되지 않고, 다른 엘리먼트들이 지지부와 컴포넌트 스텐실 사이에 배열된다. 예컨대, 지지부는, 예컨대 지지부에 접착 층이 제공되고 컴포넌트 스텐실의 접착이 회피될 때, 지지부와 컴포넌트 스텐실의 직접 접촉을 회피시키기 위해 부분적으로 마스킹될 수 있다. 다른 실시예들에서, 컴포넌트 스텐실은 또한 지지부와 일체형 컴포넌트로 형성되거나 지지부 상에 직접 형성될 수 있다. 이것은 예컨대 컴포넌트 스텐실 및/또는 지지부의 3D-기계가공에 의해 달성될 수 있다. 컴포넌트 스텐실의 크기, 형상 및 두께는 사용되는 애플리케이션에 의존하여 가변할 수 있다. 그러나, 컴포넌트 스텐실의 크기 및 형상은 바람직하게 적어도 하나의 전자 컴포넌트가 적용되는 것으로 생각되는 표면의 크기 및/또는 형상에 대응한다.
컴포넌트 스텐실은 예컨대 크기 및/또는 형상이 적어도 하나의 전자 컴포넌트에 대응하는 개구들을 정의한다. 그러므로, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 컴포넌트 스텐실의 대응하는 개구에 배열되고, 예컨대 개구의 측벽들에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 전자 컴포넌트와 측벽(들) 사이의 직접 접촉이 제공될 수 있지만, 다른 실시예들에서 적어도 하나의 전자 컴포넌트와 측벽(들)은 이격될 수 있고, 예컨대 개구는 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 중심을 잡기 위한 가이드를 제공한다.
개구들의 배열은 추가로 전자 컴포넌트들이 적용되는 것으로 생각되는 표면 상의 위치들의 네거티브(negative)에 대응할 수 있다. 컴포넌트 스텐실은 특정 동작에 필요한 것에 따라 다양한 상이한 구성 및 개구 패턴을 가질 수 있고, 본 발명은 임의의 특정 스텐실 구성 또는 개구 패턴으로 제한되지 않는다.
컴포넌트 스텐실은, 예컨대 컴포넌트 스텐실이 지지부 상에 배치되기 전에, 금속의 시트, 이를테면 스테인레스 스틸 및/또는 알루미늄을 기계가공, 레이저 에칭 및/또는 화학 에칭함으로써 형성될 수 있다. 컴포넌트 스텐실은 대안적으로 포토리소그래피 또는 미리 결정된 패턴을 적용하기 위한 임의의 다른 수단에 의해 형성될 수 있다. 게다가, 스텐실은 또한 임의의 적합한 가요성 재료로 만들어질 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 스텐실은 가요성 중합체 재료로 구성된다. 컴포넌트 스텐실에 적합한 재료의 일 예는 상표명 Kapton®으로 DuPont에 의해 팔리는 폴리이미드이다. 다양한 실시예들에서, 컴포넌트 스텐실은 재사용가능할 수 있고, 따라서 비용 절약들을 제공한다.
접촉 재료 스텐실의 크기 및 형상은 바람직하게 컴포넌트 스텐실 및 임의로 지지부의 크기 및/또는 형상에 대응한다. 접촉 재료 스텐실은 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역의 크기 및/또는 형상에 대응하는 개구들을 포함한다. 적어도 하나의 접촉 구역은 바람직하게 다양한 전기 전도성 재료로 형성될 수 있는 패드들을 포함할 수 있다. 전기 컴포넌트는 예컨대 베이스 표면의 폭의 적어도 일부 또는 폭의 대부분에 걸쳐 연장될 수 있고 적합한 갭에 의해 분리될 수 있는 베이스 표면에 적어도 2개의 전기 접촉 패드의 세트를 포함한다.
컴포넌트 스텐실 상에 접촉 재료 스텐실의 위치결정은, 접촉 재료 스텐실의 적어도 하나의 개구가 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역과 정렬되도록 수행된다. 접촉 재료 스텐실은 컴포넌트 스텐실 및/또는 지지부와 동일한 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 재료는 또한 컴포넌트 스텐실 및/또는 지지부의 재료와 상이할 수 있다. 자연히, 또한 가요성 재료가 사용될 수 있다.
적어도 하나의 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역 상에 접촉 재료의 적용은 접촉 재료 스텐실을 사용하여 수행된다. 접촉 재료는 접촉 구역들 상에 접촉 재료 퇴적물들(deposits)을 제공하기 위해 접촉 재료 스텐실의 개구들을 통해 적용될 수 있다. 예컨대, 정밀 스퀴지(squeegee)는 접촉 재료를 접촉 재료 스텐실의 개구들을 통해 한 번에 전기 컴포넌트의 접촉 구역들의 표면들 상으로 민다. 실시예에서, 접촉 재료는 소스로부터의 접촉 재료를 스퀴지를 사용하여 접촉 재료 스텐실의 상단 표면 위에 확산시킴으로써 적용될 수 있다. 스퀴지는 수동으로 또는 자동으로 조작될 수 있다.
접촉 재료의 범위는 접촉 구역들의 크기 및 형상에 대응하는 접촉 재료 스텐실의 개구들의 측벽들에 의해 접촉 구역들의 크기 및/또는 형상으로 엄격하게 제한될 수 있다. 그러므로, 접촉 재료의 위치 정확도가 보장될 수 있다.
접촉 재료에 의해, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 캐리어의 표면에 연결될 수 있다. 바람직하게, 전자 컴포넌트의 적어도 하나의 접촉 구역과 캐리어의 적어도 하나의 접촉 구역 사이의 전기 연결이 확립된다. 전기 접촉은 예컨대 납땜에 의해, 특히 땜납 페이스트(임의로 플러스(flux)와 함께)를 사용하여 그리고/또는 전도성 접착제를 사용하여 확립될 수 있다.
위에서-설명된 방법으로, 복잡한 3D-형상 캐리어들의 표면들 상에서도 전자 컴포넌트들의 극히 정확하고 신뢰성 있는 배치가 보장될 수 있다. 또한, 정확한 양의 접촉 재료의 애플리케이션은 보장될 수 있고, 그러므로 종래 기술의 설명된 단점들은 효과적으로 회피될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하는 것은 SMT 컴포넌트 배치 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수행된다. 예컨대, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 자동화된 픽-앤드-플레이스(pick-and-place) 기계를 사용하여 캐리어의 표면 상에 배치될 수 있다. 그런 픽-앤드-플레이스 장비는 캐리어 표면의 다양한 위치에 동시에 컴포넌트들 또는 전자 컴포넌트들의 그룹을 적용하기 위한 다수의 로봇 헤드를 가질 수 있고, 전자 컴포넌트 장착 프로세스가 높은 정밀도로 자동으로 관리될 수 있기 때문에 처리량 및 위치-정확도를 개선시킨다.
예컨대, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 양방향 프로세스로 캐리어의 표면에 적용될 수 있다. 예컨대, 자동 핀셋은 지지부로부터 단일 전자 컴포넌트를 개별적으로 잡아 제거하고, 이를 홀딩 디바이스, 이를테면 진공 노즐에 넘기는 데 사용될 수 있다. 이어서, 홀딩 디바이스는 단일 전자 컴포넌트를 캐리어의 표면에 적용할 수 있다. 이런 양방향 프로세스는 또한 동시에 각각 다수의 핀셋 및 다수의 홀딩 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 픽-앤드-플레이스 기계를 적어도 하나의 홀딩 디바이스로 사용하는 것 외에, 또한 핀셋, 이를테면 진공 핀셋, 진공 펜 또는 다른 툴들은 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 배열 및/또는 적용하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 지지부 상에 제거가능하게 고정된다. 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 지지부에 제거가능하게 고정함으로써, 예컨대 자기적으로, 비-영구적 접착제에 의해, 접착에 의해, 기계적 커플링에 의해 또는 임의의 다른 종류의 분리가능한 연결에 의해, 적어도 하나의 전자 컴포넌트는, 표면에 적용될 때까지 지지부 상의 포지션에 홀딩될 수 있다. 지지부는 접촉 재료의 리플로우 및/또는 경화 이전, 이후 또는 동안 제거될 수 있다.
또한, 컴포넌트 스텐실은 임의로 컴포넌트 스텐실의 미끄러짐 또는 뒤틀림을 회피시키고 지지부와 정확한 정렬을 제공하기 위해 지지부에 제거가능하게 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지부 상에 고정된 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하는 것은 표면의 형상에 순응하도록 지지부를 구부리는 것을 포함하고, 임의로 적어도 하나의 홀딩 디바이스는 표면의 형상에 순응하고 그리고/또는 지지부 상에 고정된 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면 상에 정렬하기 위해 지지부를 구부리는 데 사용된다. 지지부 및 임의적 컴포넌트 및/또는 접촉 재료 스텐실의 구부러짐은 표면들의 다양한 형상들 상에 시스템의 융통성 있는 사용을 허용한다. 지지부를 구부리는 것은 특히, 전자 컴포넌트들이 동시에 다수의 장착 면 상에 장착될 수 있도록, 표면의 다수의 영역의 형상에 순응시키는 데 유용할 수 있다. 바람직하게, 시스템은 적어도 2개, 더 바람직하게 3개의 선형 독립 축을 중심으로 구부러질 수 있다. 예컨대, 객체들의 형태들 및 형상들은 융통성 있게 채택될 수 있다. 따라서, 전자 컴포넌트들은 2D-형상 캐리어들의 표면들뿐 아니라, 단일 애플리케이션 단계에서 다양한 3D-형상 객체들의 표면들에 적용될 수 있다. 지지부(및 임의로 스텐실들)는 예컨대 가요성 재료, 이를테면 폴리이미드들 및/또는 실리콘을 포함할 수 있다. 가요성 재료는 또한 지지부 및/또는 스텐실이 임의의 표면 불규칙성들에 순응하는 것을 도울 수 있다.
지지부는 하나 이상의 홀딩 디바이스, 이를테면 흡입 노즐들에 의해 픽업될 수 있다. 예컨대, 각각의 전자 컴포넌트 또는 전자 컴포넌트들의 그룹들에 대해(예컨대, 장착 면 또는 표면 영역에 대응하는 각각의 그룹에 대해), 홀딩 디바이스가 사용될 수 있다. 홀딩 디바이스들은 지지부 또는 시스템의 형상을 융통성 있게 조정하기 위해, 특히 지지부의 형상 및 임의로 캐리어의 표면의 형상에 대응하는 컴포넌트 및/또는 접촉 재료 스텐실의 형상을 획득하기 위해, 그리고 전자 컴포넌트들을 표면에 적용하기 위해 서로에 관해 위치결정 및 회전될 수 있다.
예컨대, 적어도 하나의 전자 컴포넌트가 지지부 상에 배열될 때 지지부가 배치되는 베이스 재료(예컨대, 기판 재료, 이를테면 알루미늄 시트, PCB 블랭크(blank) 등)가 사용될 수 있다. 베이스 재료는 SMT 컴포넌트 배치 시스템에 의해 지지부 및 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 취급에 기여할 수 있다.
일부 실시예들에서, 지지부, 컴포넌트 스텐실 및/또는 접촉 재료 스텐실, 추가로 임의적인 베이스 재료는 서로에 관하여 대응하는 엘리먼트들의 정렬을 허용하는 마킹 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지부는 특히 재료 감소 또는 천공과 같은 재료 약화의 적어도 하나의 미리 결정된 구부림 라인을 가진다. 구부림 라인은 예컨대 지지부의 라인들 분리 섹션들에 대응할 수 있고, 각각의 섹션은 예컨대 표면의 장착 면에 대응하는 전자 컴포넌트 또는 전자 컴포넌트들의 그룹에 대응한다. 구부림 라인들에 의해, 지지부의 구부러짐 정밀도 및 그러므로 전자 컴포넌트들의 위치결정 정밀도는 상당히 개선될 수 있다. 구부림 라인들은 예컨대 지지부의 재료 약화, 이를테면 천공들에 의해 형성될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 재료 감소 및/또는 지지부의 나머지보다 더 높은 가요성을 가진 상이한 재료 같은 다른 구성들이 또한 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 접촉 재료는 전기 접촉을 제공할 수 있고, 특히 땜납 페이스트 및/또는 전도성 접착제를 포함하고, 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하는 것은 표면에 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 전기 접촉을 확립하는 것을 포함한다. 표면에 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 전기 접촉을 확립하기 위해, 접촉 재료는 또한 캐리어 표면 상의 대응하는 접촉 구역들에 적용될 수 있다. 바람직하게, 캐리어 표면 상에 접촉 재료의 애플리케이션은 캐리어의 표면에 대응하는 적어도 하나의 땜납 마스크를 사용하는 종래의 땜납 프린팅 방법들에 의해 적용될 수 있다. 이어서, 지지부에 제거가능하게 고정된 전자 컴포넌트(들)는 그 접촉 구역들이 캐리어 표면의 접촉 구역들에 정렬된 상태로 표면 상에 배치될 수 있다.
접촉 재료는 땜납의 혼합물(예컨대, 주석 및 납 또는 주석, 은 및 구리의 합금)일 수 있고 엄격한 일관성을 가지는 땜납 페이스트를 포함할 수 있다. 땜납 페이스트의 굽힘성(pliability)은 땜납 페이스트 퇴적물들을 형성하기 위해 개구들 각각이 실질적으로 땜납 페이스트로 채워지게 한다. 실시예에서, 땜납 페이스트 검사(SPI)는 접촉 재료 및/또는 컴포넌트 스텐실의 제거 이후 수행될 수 있다. SPI는 땜납 페이스트 퇴적물들에 광을 인가하고 광의 반사를 분석하여, 결함들을 식별하고, 접촉 구역들 상의 땜납 페이스트 퇴적물들의 정렬을 검사하는 것 등을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 예컨대, 전도성 접착제 또는 플럭스가 접촉 재료로 사용될 수 있다.
땜납 페이스트를 접촉 재료로 사용하여, 바람직하게 땜납 리플로우는 적어도 전기 컴포넌트와 표면의 대응하는 접촉 구역 사이의 땜납 접합부들을 형성함으로써 전기 접촉을 확립하기 위해 수행된다. 플럭스를 갖거나 갖지 않는 접촉 재료 퇴적물들, 예컨대 땜납 페이스 퇴적물들은 리플로우되어 적어도 하나의 전기 컴포넌트와 캐리어의 표면 상 패드들 사이에 대응하는 땜납 접합부들을 형성할 수 있다. 퇴적물들을 리플로우하는 것은 예컨대 캐리어, 패드들, 퇴적물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트들을 포함하여 구조에 열을 일시적으로 인가하여, 접촉 재료 퇴적물들을 용융시키는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 구조는 자신을 가열된 환경, 이를테면 리플로우 오븐에 배치함으로써 가열될 수 있다. 가열된 환경은 땜납 퇴적물들의 더 나은 습윤 특성을 가능하게 하고, 고온들에서 땜납 퇴적물들의 산화를 방지하기 위해 과량의 질소를 포함할 수 있다. 땜납 페이스트 퇴적물들이 용융되거나 녹은 상태일 때, 이들은 실질적으로 둥글게 된다(실질적으로 반원 또는 반 타원을 형성함). 접촉 재료의 타입에 따른 온도들의 미리 정의된 시간 시퀀스에 의한 열 사이클이 수행될 수 있다. 이어서, 열이 제거되어, 접촉 재료는 예컨대 땜납 접합부들로 고형화되고, 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 표면 패드들에 부착한다. 중요하게, 퇴적물들의 점착성 질감들은 리플로우 프로세스 동안 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 실질적으로 제자리에 홀딩하여, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 실제 사항으로써, 포지션 및/또는 배향을 실질적으로 변화시키지 않는다. 접촉 재료 접합부들의 형성은 전기 컴포넌트들을 표면 상의 패드들에 적용하는 방법의 프로세스를 종료시킨다. 실시예에서, 플럭스 세척은 캐리어로부터 과량 또는 잔류 접촉 재료를 제거하기 위해 퇴적물들의 리플로우 이후 수행될 수 있다.
적어도 하나의 전기 컴포넌트 및 임의로 컴포넌트 스텐실이 지지부에 제거가능하게 고정되게 하기 위해, 접착제는 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 지지부에 제거가능하게 고정시키기 위해 지지부 상에 제공될 수 있다. 특히, 지지부의 상부 측은 접착제로 코팅될 수 있다. 접착제는 일부 실시예들에서, 컴포넌트들 및 스텐실이 상승된 온도들에서도 장기적인 시간 기간 동안 지지부에 접착되어 있는 것을 보장할 고온, 영구적 또는 반-영구적 접착제일 수 있다. 임의로, 접착제는, 적어도 하나의 전자 컴포넌트 및/또는 컴포넌트 스텐실이 요구되면 올바르게 배치될 때까지 여러 번 재적용되고 재정렬될 수 있도록 제형화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지부 및 특히 접착제는, 지지부가 접촉 재료의 경화/리플로우를 수행하는 데 요구되는 온도들에 저항할 수 있다는 점에서 내열성일 수 있다. 이어서, 지지부는 경화/리플로우 동안 전자 엘리먼트(들) 상에 남아 있고 이후 제거될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 접착제는 경화가능, 특히 UV-경화가능하다. 바람직하게, UV 테이프는 지지부 상에 컴포넌트 스텐실을 배치하기 전에 그리고 컴포넌트 스텐실의 대응하는 개구에 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 배열하기 전에 지지부에 적용된다. UV 테이프들에서, 접착제 본드는 UV 광에 대한 노출에 의해 파괴되고, 이는 여전히 깨끗하고 쉬운 제거를 허용하면서 컴포넌트들을 접착하는 동안 접착제가 강화되게 한다. 전력이 더 높을수록, 경화가 더 완전해지고 접착력이 더 낮아지고 접착제 잔류물이 더 적게 남을 수 있다. 따라서, UV-경화가능 접착제는 바람직하게 리플로우 전에 UV-경화되고 제거될 수 있다. 그러므로, 경화가능 접착제는 또한, 경화/리플로우에 요구되는 열이 지지부를 손상시킨다는 점에서 내열성이 아닌 지지부들을 사용할 가능성을 연다.
UV 및 광 경화 접착제들은 까다로운 애플리케이션들에서 광범위한 기판들에 접착되도록 설계된다. 본딩 및 코팅 특성들을 위해 제형화된 이들 접착제들은 열 영향, 이를테면 납땜 온도에 대한 내성을 요구하는 애플리케이션들에 이상적이다. 예컨대, UV-경화가능 접착제의 원하지 않는 팽창은 회피된다. 자외선 광으로 접착제들을 경화시키는 것의 다른 장점은, 최종 생산품이 준비될 수 있는 속도이다. 생산 속도를 높이는 것 외에, 바람직하지 않은 입자들, 이를테면 먼지가 지지부 상에 정착할 수 있는 시간 양이 감소됨에 따라, 결함들 및 에러들이 감소될 수 있다. 이것은 완성된 아이템의 품질을 증가시키고 더 큰 일관성을 허용할 수 있다.
지지부는 또한 폴리이미드들을 포함할 수 있다. 폴리이미드들은, 자신의 내열성, 낮은 가스방출, 방사선 저항 및 절연 특성들로 인해 전기 공학에 사용된다. 최대 230 ℃의 높은 연속적인 동작 온도들 및 최대 400 ℃의 짧은 시간이 가능하다. 자신의 큰 범위의 온도 안정성 및 자신의 전기 절연 능력으로 인해, Kapton® 테이프는 정전기에 민감하고 취약한 컴포넌트들에 대한 절연 및 보호 층으로 전자장치 제조에 사용된다. 다양한 리플로우 납땜 동작들에 필요한 온도를 유지시킬 수 있기 때문에, 지지부의 특성은 전체 생산 프로세스 동안 이용가능할 수 있다. 따라서, Kapton® 테이프를 사용하여, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 바람직하게 테이프를 제거하기 전에 리플로우된다.
게다가, 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 표면에 적용하기 전에, 접촉 재료 스텐실은 컴포넌트 스텐실로부터 제거될 수 있고, 임의로 컴포넌트 스텐실은 지지부로부터 제거될 수 있다. 접촉 재료 스텐실의 개구들에 채워진 접촉 재료는 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 접촉 구역들을 커버하고, 과도한 접촉 재료는 접촉 재료 스텐실로부터 제거될 수 있다. 따라서, 접촉 재료는 접촉 재료 스텐실의 표면과 같은 높이이고, 적어도 하나의 전자 컴포넌트가 지지부의 도움으로 적용되는 경우, 캐리어의 표면 상의 대응하는 접촉 구역들과 전자 컴포넌트 상의 접촉 재료 퇴적물들의 정렬은 나머지 접촉 재료 스텐실로 인해 어려울 것이다. 특히, 나머지 접촉 재료 스텐실은 문제들, 이를테면 땜납 리플로우잉의 불규칙성들 및 따라서 전자 컴포넌트의 부정확한 애플리케이션을 유발할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 전자 컴포넌트가 예컨대 위에서 설명된 양방향 프로세스에서 지지부 없이 개별적으로 적용되는 경우, 나머지 접촉 재료 스텐실은 자동화된 핀셋들이 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 잡는 것을 방해할 수 있다.
임의로, 컴포넌트 스텐실은 또한 적어도 하나의 전자 컴포넌트의 애플리케이션 전에 지지부로부터 제거될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 컴포넌트 스텐실은 또한, 예컨대 적어도 하나의 전자 컴포넌트가 애플리케이션 동안 전자 컴포넌트를 측방향으로 안정화시키고 제자리에 홀딩하기 위해 애플리케이션 동안 지지부의 도움으로 적용되는 경우 지지부 상에 남겨질 수 있고, 따라서 정확한 배치를 보장한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 표면은 서로 인접하여 배열되고 그리고/또는 서로 비스듬히 배열되는 적어도 2개의 장착 면을 포함하고, 특히 다수의 전자 컴포넌트는 적어도 2개의 장착 표면 중 적어도 하나의 배열 방향을 따라 배열된다. 예컨대, 3D-형상 객체의 장착 면들은 전기 컴포넌트를 수용하기에 적합한 영역을 제공하기 위해 적어도 부분적으로 편평하거나 평면일 수 있다. 장착 면들 각각은 배열 방향을 가지며, 배열 방향을 따라 배열된 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 수용하도록 구성된다. 배열 방향은 대응하는 장착 면 및/또는 적어도 하나의 전기 컴포넌트의 연장 방향에 대응할 수 있다. 예컨대, 배열 방향은 대응하는 장착 면 및/또는 적어도 하나의 전기 컴포넌트의 가장 긴 치수에 대응할 수 있다. 장착 면들은 특히, 다수의 전기 컴포넌트가 라인, 예컨대 직선을 따라 배열될 수 있도록 구성될 수 있고, 배열 방향은 전기 컴포넌트들의 라인의 배향에 대응한다.
다수의 장착 면 및 발광 엘리먼트를 전기 컴포넌트들로서 사용하여, 필라멘트에 의해 제공된 조명은 더 높은 정밀도로 모방될 수 있다. 예컨대, 각각의 장착 면의 배열 방향은 실질적으로 서로 평행할 수 있고, 장착 면들은 필라멘트의 상이한 측부들을 나타낸다. 특히, 적어도 2개의 장착 면은 서로 인접하여 배열되어, 발광 엘리먼트들을 장착하기 위한 연속적인 영역이 획득된다. 동일한 방향을 향하는, 특히 다수의 필라멘트를 가진 광원들을 모방하기 위한 몇몇 조명 영역을 획득하기 위해, 적어도 2개의 장착 면이 실질적으로 서로 평행하게 배열될 수 있다. 적어도 2개의 장착 면 및 특히 인접한 장착 면은 서로 비스듬히 배열될 수 있다. 예컨대, 서로 비스듬히 배열된 장착 면들은 필라멘트의 상이한 측부들을 나타내고 그리고/또는 증가된 조명 각도를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 표면은 3개의 장착 면을 포함하고, 3개의 장착 면 중 하나는 다른 2개의 장착 표면 사이에 배열되고, 특히 다른 2개의 장착 표면에 실질적으로 수직하게 배열된다. 게다가, 3개의 장착 면 중 하나는 다른 2개의 장착 표면 사이에 배열될 수 있고, 임의로 다른 2개의 장착 면에 직접 인접하게 배열될 수 있다. 장착 섹션은 예컨대 4개의 측부를 포함할 수 있고, 3개의 측부는 장착 면들을 제공하고, 제4 측부는 본체 섹션에 대한 접촉을 제공한다.
적어도 하나의 전자 컴포넌트는 특히 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. LED들은 적어도 하나의 반도체 엘리먼트, 이를테면 p-n-접합, 다이오드 및/또는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예컨대, LED들은 별도의 또는 결합된 LED 다이들 및/또는 LED 패키지들의 형태로 제공될 수 있고, 특히 적어도 하나의 LED는 기판, 예컨대 사파이어 기판 상에 배열될 수 있다. LED 패키지는 파장 변환 엘리먼트(예컨대, 인광체에 기반함)를 포함할 수 있고 그리고/또는 적어도 하나의 광학 엘리먼트, 이를테면 분산 층, 회절 엘리먼트(예컨대, 렌즈) 및/또는 반사 엘리먼트(예컨대, 반사기 컵)를 포함할 수 있다. LED 또는 LED들은 예컨대 LED 리드 프레임에 통합될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 특징들 및 예시적 실시예들은 본 발명에 따른 상이한 양상들에 동일하게 관련될 수 있다. 특히, 제1 양상에 따른 방법에 관한 특징들의 개시내용과 함께, 또한 제2 및 제3 양상에 따른 시스템 및 전자 디바이스에 관한 특징들이 개시된다.
이 영역에서 본 발명의 실시예들의 제시가 단지 예시적이고 비-제한적인 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 다른 특징들은 첨부 도면들과 함께 고려된 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 그러나, 도면들이 본 발명의 한계들의 정의가 아닌 예시의 목적들을 위해서만 설계되고, 이를 위해 첨부된 청구항들에 대해 참조가 이루어져야 하는 것이 이해되어야 한다. 추가로, 도면들이 실척으로 도시되지 않고, 단지 본원에 설명된 구조들 및 절차들을 개념적으로 예시하기 위해 의도되는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 예들은 이제 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a-도 1e는 본 방법의 제1 예시적인 실시예의 개략도들을 측면도로 도시한다.
도 2a-도 2d는 전자 디바이스를 생산하는 방법의 실시예의 개략도들을 도시한다.
도 3a-도 3c는 전자 디바이스를 생산하는 방법의 추가 실시예의 개략도들을 도시한다.
도 1a-도 1e는 본 발명의 방법의 예시적인 실시예의 개략도를 측면도로 도시한다. 도 1a에서, 금속 재료, 플라스틱 재료, 수지, 또는 스텐실들 및 전자 컴포넌트들의 애플리케이션에 적합한 캐리어를 제공하기에 충분히 안정된 임의의 다른 재료로 이루어질 수 있는 베이스 재료(2)가 제공된다.
지지부(6)는 베이스 재료(2) 상에 배치되고, 표면, 특히 3D-형상 객체의 표면에 순응할 수 있도록 가요성 재료로 만들어질 수 있다. 지지부(6)는 예컨대 지지부(6)가 접착 폴리이미드 테이프 또는 UV 경화가능 접착 테이프라는 점에서 접착 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
컴포넌트 스텐실(3)은 지지부(6) 상에 배치된다. 임의로 컴포넌트 스텐실(3)은 접착 층으로 인해 지지부(6)에 제거가능하게 부착될 수 있다. 컴포넌트 스텐실(3)의 크기 및 형상은 지지부(6)의 크기 및 형상에 대응한다. 컴포넌트 스텐실(3)은 크기 및 형상이 전자 컴포넌트들에 대응하는 개구들(7)을 추가로 정의한다. 더 명백하게 될 바와 같이, 개구들(7)은, 컴포넌트들이 장착될 표면 상의 대응하는 전자 컴포넌트들의 포지션들에 대응하여 서로에 관하여 위치결정된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 개별 발광 엘리먼트의 하단 표면 상에 2개의 접촉 구역(8)을 각각 포함하는 별도의 발광 엘리먼트(예컨대, LED)들을 포함하는 전자 컴포넌트들(5)이 제공된다. 각각의 전자 컴포넌트(5)의 상단 표면은 지지부(6)에 제거가능하게 접착된다. 부가적으로, 전자 컴포넌트들(5)은 컴포넌트 스텐실(3)의 대응하는 개구(7)의 측벽들에 접촉함으로써 홀딩 및 제자리에 정확하게 유지된다.
도 1c에 도시된 바와 같이 컴포넌트 스텐실(3) 상에 접촉 재료 스텐실(4)의 위치결정은, 접촉 재료 스텐실(4)의 개구들이 발광 엘리먼트들(5)의 접촉 구역들(8)과 정렬되도록 수행된다. 예컨대, 컴포넌트 스텐실(3) 및 접촉 재료 스텐실(4)은 정렬을 가능하게 하기 위해 마커 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 접촉 재료 스텐실(4)의 개구들은 발광 엘리먼트들의 접촉 구역들(8)의 크기보다 더 작지만, 전자 컴포넌트들(5)의 접촉 구역들(8)의 크기 및 형상에 또한 대응할 수 있다. 지지부(6), 컴포넌트 스텐실(3) 및 접촉 재료 스텐실(4)은 본 발명에 따른 시스템(1)을 형성할 수 있다.
접촉 재료(9)는 접촉 구역들(8) 상에 대응하는 접촉 재료 퇴적물들, 이를테면 땜납 퇴적물들(9)을 제공하기 위해 접촉 재료 스텐실(4)의 개구들을 통해 적용된다. 지지부(6) 상에 제거가능하게 고정된 전자 컴포넌트들(5)을 표면에 적용하기 전에, 접촉 재료 스텐실(4)은 컴포넌트 스텐실(3)로부터 제거되고 컴포넌트 스텐실(3)은 지지부(6)로부터 제거된다. 도 1d에 묘사된 바와 같이, 땜납 퇴적물들(9)은 전자 컴포넌트들(5)의 접촉 구역들(8) 상에 남아 있고, 캐리어의 표면의 대응하는 접촉 구역들에 대한 전기 접촉을 확립하는 역할을 할 수 있다. 전자 컴포넌트들(5)이 지지부(6) 상에 제거가능하게 고정됨에 따라, 지지부(6)는 베이스 재료(2)로부터 픽업되고 전자 컴포넌트들(5)의 장착에 사용된다. 각각 컴포넌트 스텐실(3) 및 접촉 재료 스텐실(4)에 의한 발광 엘리먼트들(5) 및 땜납 퇴적물들(9)의 배열로 인해, 도 1e에 도시된 바와 같이, 발광 엘리먼트들은 캐리어(10)의 표면 상에 정확히 위치결정될 수 있고, 접촉 재료의 포지션 및 양은 정확하게 제어될 수 있다. 특히, 땜납 퇴적물들(9)은 캐리어(10)의 표면에 형성된 에지들 가까이에 위치결정될 수 있다.
도 2a-도 2d는 본 발명에 따른 전자 디바이스를 생산하는 방법의 개략도들을 도시한다. 발광 엘리먼트들로 구성된 전자 컴포넌트들(5)은 3D-형상 캐리어(11)의 표면 상에 장착된다. 도 2a는 지지부(6)의 전면도를 나타내고, 발광 엘리먼트들(5)은 예컨대 접착 폴리이미드 테이프 또는 UV 경화가능 접착 테이프에 의해 형성된 지지부(6) 상에 제거가능하게 고정된다. 지지부(6)는 전자 컴포넌트들(5)을 그룹들로 분할하는 천공들(13) 형태의 미리 결정된 구부림 라인들을 가지며, 각각의 그룹은 3D-형상 캐리어(11)의 표면의 장착 면(14a, 14b, 14c)에 대응한다. 접촉 재료로서 땜납 페이스트는 전자 컴포넌트들(5)의 접촉 구역들 상에 적용된다(도시되지 않음).
지지부(6)는 홀딩 디바이스(도시되지 않음)의 흡입 노즐들(12a, 12b, 12c)에 의해 픽업된다. 전자 컴포넌트들(5)의 그룹 및 3D-형상 캐리어(11)의 표면의 장착 면(14a, 14b, 14c)에 각각 대응하는 3개의 흡입 노즐(12a, 12b, 12c) 또는 흡입 노즐들(12a, 12b, 12c)의 3개의 그룹이 사용된다. 도 2b의 3D-형상 캐리어(11)의 평면도에 도시된 바와 같이, 장착 면(14b)에 대응하는 전자 컴포넌트들(5)이 적용된 이후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 흡입 노즐들(12a, 12c)은, 지지부(6)가 3D-형상 캐리어의 표면의 장착 면들(14a, 14b, 14c)의 형상에 순응하도록 천공들(13)에서 구부러지도록 다시 위치결정되고 회전된다.
대안적으로, 지지부(6)는 스크립들로 절단될 수 있고, 각각의 스트립은 3D-형상 캐리어(도시되지 않음)의 표면의 장착 면(14a, 14b, 14c)에 대응하고, 스트립들은 유사한 방식으로 적용된다.
땜납 페이스트는, 땜납 페이스트가 전자 컴포넌트들(5)을 3D-형상 캐리어(11)의 표면의 장착 면들(14a, 14b, 14c)에 영구적으로 연결되도록 전자 컴포넌트들(5)의 위치결정 이후 리플로우 된다. 지지부(6)는 리플로우 이후(예컨대, 접착 폴리이미드 테이프가 사용될 때) 또는 리플로우 이전(예컨대, 전자 컴포넌트들(5)에 대한 접착력을 감소시키기 위해 UV 광에 노출될 수 있는 UV 경화가능 접착 테이프를 사용할 때) 발광 엘리먼트들(15)로부터 제거될 수 있다. 발광 디바이스(15)는 도 2d에 도시된 바와 같이 획득된다.
적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 표면에 적용하는 것은 또한 SMT 컴포넌트 배치 시스템에 의해 수행될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 자동 핀셋(16)은 지지부(6)로부터 단일 전자 컴포넌트(5)를 개별적으로 잡아 제거하고, 이를 홀딩 디바이스(17), 이를테면 진공 노즐에 넘긴다. 캐리어(11)의 표면에 단일 전자 컴포넌트(5)의 애플리케이션은 도 3c에 도시된 바와 같이 홀딩 디바이스(17)에 의해 수행된다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 객체의 표면에 적용하기 위한 방법으로서,
    - 컴포넌트 스텐실(component stencil)(3)을 지지부(support)(6) 상에 배치하는 단계 - 상기 컴포넌트 스텐실(3)은 전자 컴포넌트(5)에 대응하는 적어도 하나의 개구(7)를 포함함 -;
    - 상기 지지부(6) 상의 상기 전자 컴포넌트(5)의 상단 표면과 함께 상기 컴포넌트 스텐실(3)의 대응하는 개구(7)에 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 배열하는 단계;
    - 상기 컴포넌트 스텐실(3) 상에 접촉 재료 스텐실(4)을 위치결정하는 단계 - 상기 접촉 재료 스텐실(4)은 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)의 하단 표면 상의 적어도 하나의 접촉 구역(8)에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함함 -;
    - 상기 접촉 재료 스텐실(4)의 대응하는 개구에 배열된 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)의 상기 적어도 하나의 접촉 구역(8) 상에 접촉 재료(9)를 적용하는 단계;
    - 상기 컴포넌트 스텐실(3)로부터 상기 접촉 재료 스텐실(4)을 제거하는 단계;
    - 상기 지지부(6)로부터 상기 컴포넌트 스텐실(3)을 제거하는 단계; 및
    - 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 상기 표면에 적용하는 단계 - 상기 접촉 재료는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 상기 객체의 표면에 연결함 -
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 상기 표면에 적용하는 단계는 SMT 컴포넌트 배치 시스템(16, 17)에 의해 적어도 부분적으로 수행되는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)는 상기 지지부(6) 상에 제거가능하게 고정되고,
    특히 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)는 상기 표면에 적용되지만, 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)는 상기 지지부(6) 상에 제거가능하게 고정되는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지부(6) 상에 고정된 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 상기 표면에 적용하는 단계는 상기 표면의 형상에 순응하도록 상기 지지부(6)를 구부리는 단계를 포함하고,
    임의로 적어도 하나의 홀딩 디바이스(12a, 12b, 12c)는 상기 표면의 형상에 순응하도록 그리고/또는 상기 지지부(6) 상에 고정된 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 상기 표면 상에 배열하도록 상기 지지부(6)를 구부리는 데 사용되는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 지지부(6)는, 특히 재료 감소 또는 천공과 같은 재료 약화의 적어도 하나의 미리 결정된 구부림 라인(13)을 가지는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 재료(9)는 전기 접촉을 제공할 수 있고, 특히 땜납 페이스트 및/또는 전도성 접착제를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 상기 표면에 적용하는 단계는 상기 표면에 대해 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)의 전기 접촉을 확립하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    접착제는 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 상기 지지부(6)에 제거가능하게 고정하기 위해 상기 지지부(6) 상에 제공되는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접착제는 경화가능, 특히 UV-경화가능한 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 지지부(6)는 폴리이미드들을 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)를 상기 표면에 적용하기 전에, 상기 접촉 재료 스텐실(4)은 상기 컴포넌트 스텐실(3)로부터 제거되고, 임의로 상기 컴포넌트 스텐실(3)은 상기 지지부(6)로부터 제거되는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면은 서로 인접하게 배열되고 그리고/또는 서로 비스듬히 배열되는 적어도 2개의 장착 면(14a, 14b)을 포함하고,
    특히 다수의 전자 컴포넌트(5)는 상기 적어도 2개의 장착 표면(14a, 14b) 중 적어도 하나의 장착 표면의 배열 방향을 따라 배열되는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 표면은 3개의 장착 면(14a, 14b, 14c)을 포함하고, 상기 3개의 장착 면 중 하나(14b)는 다른 2개의 장착 표면(14a, 14c) 사이에 배열되고, 특히 상기 다른 2개의 장착 표면(14a, 14c)에 실질적으로 수직으로 배열되는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)는 발광 다이오드(15)를 포함하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 사용하기 위한 시스템(1)으로서,
    - 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)가 적용될 표면에 임의로 순응할 수 있는 지지부(6);
    - 컴포넌트 스텐실(3) - 상기 컴포넌트 스텐실(3)은 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함함 -;
    - 접촉 재료 스텐실(4)
    을 포함하고, 상기 접촉 재료 스텐실(4)은 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)의 적어도 하나의 접촉 구역(8)에 대응하는 적어도 하나의 개구를 포함하는 시스템(1).
  15. 전자 디바이스(10)로서,
    - 캐리어(11)의 표면 및 상기 표면 상에 배열된 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)
    를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트(5)는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 상기 표면 상에 배열되는 전자 디바이스(10).
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