KR20220143025A - 땜납 페이스트를 부품에 인쇄하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20220143025A
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지브 길란
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아이오 테크 그룹 엘티디.
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Abstract

재료(예를 들어, 땜납 페이스트와 같은 점성 재료)의 도트형 부분이 제1 인쇄 유닛에서 전자 부품 상에 인쇄되거나 그렇지 않으면 전달되고, 전자 부품은 후속적으로 전자 부품과 기판 사이의 점성 재료 부분과 함께 기판 상에 배치되는 시스템 및 방법이 개시된다. 선택적으로, 재료의 도트를 전자 부품에 인쇄하는 인쇄 유닛은 도너 기판 상에 재료의 균일한 층을 생성하는 코팅 시스템을 포함하고, 재료는 인쇄 유닛에 의해 도너 기판으로부터 전자 부품 상으로 개별 도트형 부분으로 전달된다. 시스템은 전체 공정을 지원하기 위해 이미지화 유닛을 또한 포함할 수 있다.

Description

땜납 페이스트를 부품에 인쇄하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원
본 출원은 2020년 2월 26일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/981,900호에 대해 우선권을 주장한다.
발명의 기술분야
본 발명은 코팅된 필름으로부터 전자 부품 상에 땜납 페이스트를 인쇄하고 땜납 페이스트를 사이에 두고 기판 상에 전자 부품을 배치하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
표면 실장 기술(SMT)은, 종래의 조립체에서와 같이 PCB에 있는 부품 삽입 관통공과는 대조적으로, 인쇄 회로 기판(PCB)의 표면에 전자 부품을 실장하도록 사용되는 전자 조립체의 영역이다. SMT는 제조 비용을 줄이고 PCB 공간을 효율적으로 사용할 수 있도록 개발되었다. 표면 실장 기술의 도입과 계속해서 증가하는 자동화 수준의 결과로서, 이제 양호한 반복성을 이용하여 매우 복잡한 전자 회로를 더 작은 조립체로 구축하는 것이 가능하다.
표면 실장 납땜 공정은 전자 부품 또는 기판의 전기 접점, 소량의 땜납 페이스트, 및 땜납 습윤성 패드를 인쇄 회로 기판 상에 서로 근접하게 배치하는 것을 포함한다. 재료들은 그런 다음 땝납이 리플로우할 때까지 가열되어, 땜납 습윤성 패드와 전자 부품의 전기 접점 사이에 전기 연결을 형성한다. 땜납이 리플로우되면, 땜납은 전자 부품과 인쇄 회로 기판 사이에 전기적 및 기계적 연결을 형성한다. 이러한 공정은 부품들이 동시에 상호 연결될 수 있고 공정이 반복 가능하기 때문에 다른 상호 연결 방법에 비해 많은 이점이 있고, 비용이 저렴하며 대량 생산에 쉽게 적용될 수 있다.
표면 실장 조립 공정의 가장 중요한 부분 중 하나는 인쇄 회로 기판에 땜납 페이스트를 도포하는 것이다. 이러한 공정의 목적은 땜납될 각각의 패드 상에 정확한 양의 땜납을 정확하게 증착하는 것이다. 이러한 것은 일반적으로 스텐실(stencil) 또는 호일을 통해 땜납 페이스트를 스크린 인쇄하는 것에 의해 달성되지만, 또한 제트 인쇄에 의해 행해질 수 있다. 정확하게 제어되지 않으면, 공정의 이러한 부분이 조립 결함의 대부분을 차지하는 것으로 널리 알려져 있다.
땜납 페이스트 자체는 전자 산업에서 폭넓게 사용되는 플럭스 조성물과 분말 땜납 금속 합금의 혼합물이다. 실온에서, 땜납 페이스트는 충분히 유연하여서, 사실상 모든 형상에 맞추도록 만들어질 수 있다. 동시에, "점착성"은 접촉하여 배치되는 임의의 표면에 접착되는 경향이 충분하다는 것이다. 이러한 특성은 표면 실장 땜납과 볼 그리드 어레이 패키지 또는 인쇄 회로 기판과 같은 전자 부품 상에 땜납 범프를 형성하는데 유용한 땜납 페이스를 만든다.
땜납 페이스트 인쇄는 현재의 표면 실장 조립 공정에서 매우 중요한 단계이다. 스텐실 또는 필름이 인쇄에 사용될 때, 절차에 부정적인 영향을 주어 최종 제품에 결함을 일으킬 수 있는 몇 가지 항목이 있다. 예를 들어, 스텐실 자체는 매우 정확해야 한다: 너무 두꺼운 스텐실은 땜납 브리지 단락을 유발하는 반면에, 너무 얇은 스텐실은 불충분한 땜납 도포를 유발한다. 유사하게, 스텐실 구멍 크기가 너무 클 때, 땜납 브리지 단락이 발생할 수 있지만, 스텐실 구멍 크기가 너무 작을 때, 불충분한 땜납 페이스트가 도포될 것이다. 일반적으로, PCB 패드 크기보다 약간 작은 크기의 원 형상의 스텐실 구멍을 사용하는 것이 가장 좋은 것으로 간주되어, 리플로 동안 브릿징 결함을 방지한다. 그럼에도 불구하고, 스텐실 생산에서 결함이 발생할 수 있다.
스크린 인쇄를 위해 사용되는 블레이드가 또한 최적화되어야 한다: 블레이드 각도는 땜납 페이스트에 가해지는 수직력에 영향을 미친다. 각도가 너무 작으면, 땜납 페이스트는 스텐실 구멍 내로 압착되지 않을 것이다. 블레이드 압력이 너무 작으면, 땜납 페이스트는 스텐실에 깨끗하게 도포되는 것을 방해하고, 너무 높으면, 더 많은 페이스트 누출을 초래할 것이다.
또 다른 중요한 점은, 인쇄 속도가 높을수록 스텐실 구멍 표면을 통해 땜납 페이스트를 도포하는데 보다 적은 시간이 소요되며, 그러므로, 보다 높은 인쇄 속도는 불충분한 땜납이 도포되게 한다는 것이다. 현재 공정에서, 인쇄 속도는 약 20 내지 40 ㎜/s이고, 그러므로 최대 속도는 현재 인쇄 공정에 의해 제한된다.
공정을 위한 제트 인쇄의 사용은 땜납 페이스트가 고점도 요변성 재료이기 때문에 제한되고, 그러므로, 대부분의 분사 헤드가 저점도 재료를 위해 설계되고 막힘에 매우 민감하기 때문에, 분사는 매우 복잡하다. 그러나, 이러한 분야의 광범위한 작업에서 볼 수 있는 바와 같이 분사 및 분배는 매우 유망한 접근 방식이다. 예를 들어, WO 2007/084888 A2, US PGPUB 2011/0017841 A1, 미국 특허 제9,808,822 B2호 및 미국 특허 제8,740,040 B2호를 참조한다. 비록 유망하더라도, 점성 재료의 분사는 조립체에서의 결함의 형성뿐만 아니라, 어느 정도 원치 않는 파편을 생성한다. 레이저 기반 공정과 비교할 때, 이는 또한 디스펜서 역학에 의존하는 느린 공정이기도 하다.
본 발명자들은 땜납 페이스트 재료를 제트 인쇄하는 것이 바람직하지만 최종 조립체에서 결함을 유발하지 않는 방식으로 그렇게 하는 것이 바람직하다는 것을 인식하였다. 이를 위해, 본 발명자들은 PCB 기판 상에 부품을 실장하는 "픽 앤 플레이스(pick and place)" 단계 동안 또는 그 전에 전자 부품 상에 땜납 페이스트를 직접 분사하는 것을 포함하는 시스템 및 방법을 개발하고, 이에 의해 스크린 인쇄 공정에 의해 유발되는 문제를 피하면서 분사 오류를 해결한다.
본 발명의 한 실시형태에서, 땜납 페이스트 인쇄 시스템은 매우 잘 한정된 갭을 가로질러 "픽 앤 플레이스" 기계에 의해 홀딩되는 전자 부품 상으로 땜납을 직접 인쇄하도록 구성된다. 시스템은 다양한 공정의 모니터링 및 제어를 위한 하나 이상의 이미지화 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 인쇄 시스템은 기판 상에 인쇄된 재료의 균일한 층을 생성하는 코팅 시스템을 포함한다. 존재하는 경우에, 코팅 시스템은 인쇄된 재료의 주사기와, 재료를 도너(donor) 또는 캐리어 기판 상으로 구동하는 공기 또는 기계적 펌프를 포함할 수 있다. 도너 기판은 그런 다음 갭에 의해 한정된 두께를 가진 인쇄된 재료의 균일한 층을 생성하기 위해 롤러 또는 나이프 사이의 잘 한정된 갭을 향하고 이를 통해 이동된다. 대안적으로, 코팅 시스템은, 잘 한정된 구멍들이 있는 필름의 스크린 또는 스텐실에 재료가 코팅되고 블레이드 또는 스퀴지(squeegee)를 사용하여, 재료가 연질 또는 경질 관계로 기판에 전달되는 스크린 인쇄 모듈을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 코팅 시스템은 기판 상에 재료를 인쇄하기 위한 디스펜서 또는 잉크젯 헤드, 그라비아 또는 마이크로 그라비아 시스템, 슬롯-다이 시스템, 또는 인쇄될 재료의 매우 균일한 층으로 기판을 코팅하는 롤러 코팅 시스템을 포함할 수 있다. 코팅 시스템은 인쇄된 재료로부터 용매의 증발을 방지하거나 또는 재료 산화를 방지하고, 이에 의해 재료의 가용 시간을 늘리기 위해 제어된 환경(차가운 또는 뜨거운)이 있는 폐쇄된 셀 내부에 수용될 수 있다. 또한, 코팅 시스템은 하나 이상의 재료를 포함할 수 있으며, 이에 의해 제어된 순서로 중간 기판 상에 복수의 재료를 인쇄하기 위한 가능성을 생성하고 최종 기판에 하나 이상의 재료를 인쇄하는 것을 가능하게 한다. 코팅 시스템 내에서, 도너 기판은 예를 들어 코터 롤러(coater roller) 사이의 갭을 개방하면서 양방향으로 또는 그렇지 않으면 제어된 방식으로 병진 가능하여, 롤러의 오염 없이 인쇄된 재료로 도너 기판의 동일한 영역을 재코팅하기 위한 가능성을 생성하고, 초기 인쇄 공정 동안 소모되는 기판의 양을 감소시키거나 제거하고, 이에 의해 낭비를 방지한다.
본 발명의 다양한 실시형태에서, 인쇄된 재료는 인쇄된 전자 기기를 위해 사용되는 땜납 페이스트 또는 기타 금속 페이스트(들), 금속 페이스트 또는 세라믹 페이스트, 접착제, 중합체 재료 또는 중합체와 단량체 재료의 혼합물일 수 있다.
인쇄 공정은 하나의 기판으로부터 다른 기판으로 재료의 분사를 가능하게 하는 고주파 레이저를 포함하는 레이저 기반 시스템을 사용할 수 있다. 어느 것이든 위치되는 중력장의 주축으로부터 0 내지 90° 또는 90 내지 180°만큼 회전된 레이저 보조 증착/레이저 분배 시스템을 사용할 수 있어, 인쇄 품질을 저하시키지 않으면서 더욱 간단한 메카닉(mechanics)을 가능하게 한다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 인쇄 유닛은 도너 기판과 전자 부품 사이에 매우 잘 한정된 갭을 유지하도록 구성된 갭 제어 유닛을 포함한다. 예를 들어, 코팅된 기판과 전자 부품 사이의 매우 잘 한정된 갭은 US PGPUB 2005/109734 A1, 미국 특허 제6,122,036 A호, WO 2016/198291, 및 EP 3,219,412 A1에서 언급된 바와 같이 병진 및 회전을 모두 가능하게 하는 제어 유닛의 모서리에 있는 3개의 액추에이터의 평면에 의해 유지될 수 있다. 이러한 액추에이터는 코팅된 기판 및 전자 부품 모두를 위한 제어 유닛의 모서리에서 사용되어, 두 평면에서 병진 및 회전을 모두 가능하게 할 수 있으며, 두 평면은 독립적이거나 서로 겹친다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 도너 기판과 전자 부품 사이의 매우 잘 한정된 갭은 둘 사이에 고정된 갭을 제공하는 것에 의해 달성된다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 중간 기판은 연속 투명 필름 기판, 금속층 또는 금속 및 유전층에 의해 코팅된 투명 필름 기판, 또는 투명 고체 기판일 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에서, "픽 앤 플레이스" 기계는 인쇄 시스템 아래에서 전자 부품을 홀딩하고, 이를 PCB 기판으로 전달할 것이다. 아울러, 인쇄된 이미지는 이미지화 시스템에 의해 처리될 수 있다. 이러한 이미지화 시스템은 전자 부품 상의 인쇄된 재료 도트의 사진을 촬영하고, 2차원으로 도트를 측정하는 현미경 또는 전하 결합 소자(CCD)일 수 있으며, 측정 데이터는 최종 기판 상에서 정확한 증착을 위해 후속적으로 처리된다. 대안적으로, 이미지화 시스템은 중간 기판 상의 인쇄된 재료 도트의 사진을 촬영하고 도트를 3차원으로 측정하는 3차원(3D) 현미경일 수 있으며, 측정 데이터는 후속적으로 최종 기판에 정확한 증착을 위해 "픽 앤 플레이스" 유닛으로 전송된다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 이미지화 시스템은 하나가 전자 부품 상의 인쇄된 재료 도트를 이미지화하고 2차원(예를 들어, 길이 및 폭)으로 도트를 측정하는 반면에, 다른 하나는 3차원(예를 들어, 높이)으로 도트를 측정할 수 있도록 배열된 2개의 현미경 또는 CCD이며, 모든 측정 데이터는 후속적으로 최종 기판에 정확한 증착을 위해 "픽 앤 플레이스" 유닛으로 계속 전달된다. 여하튼, 이미지화 시스템은 인쇄 유닛 동안 및/또는 인쇄 유닛 후에 포함될 수 있고, 전자 부품으로부터 이미지를 캡처할 수 있다. 본 발명의 한 실시형태에서, 인쇄 유닛에서의 이미지화 시스템은 전자 부품의 표면 및/또는 인쇄 유닛의 주 레이저 채널로부터 이미지를 획득하기 위해 미러를 이용하여, 도트의 치수 및 최종 기판의 타겟 영역 모두를 동시에 이미지화할 수 있다.
본 발명은 제한이 아닌 예로서 첨부 도면의 도면에 예시되어 있다:
도 1은 PCB 기판 상으로의 전자 부품의 매우 높은 수율, 정확하고 견고한 배치를 달성하도록 땜납 페이스트의 고해상도 및 고속 인쇄를 제공하기 위해 좁은 갭의 레이저 기반 인쇄 시스템 및 "픽 앤 플레이스" 배치 시스템을 채택하는 본 발명의 실시예에 따라서 구성된 시스템을 개념적인 방식으로 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 제시된 개념적 개요에 따라서 구성된 시스템의 양태를 개략적으로 도시한다.
도 3은 코팅된 기판, 레이저 기반 인쇄 시스템, 전자 부품을 홀딩하는 "픽 앤 플레이스" 기계, 및 전자 부품의 배치 전의 선택적 이미지화 시스템을 사용하여 도 2에 도시된 개략도에 따라서 구성된 시스템 배열의 예를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일부 실시형태에 따라서, 주사기에 의해 필름 기판 상에 재료를 배치하고(도 4a), 균일한 층을 생성하기 위해 잘 한정된 갭을 통해 재료를 통과시키는(도 4b) 것에 의해 균일한 필름의 생성을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시형태에 따라서, 고체 또는 필름 기판 상의 도트의 이미지화를 위해 주 레이저 채널 또는 미러를 사용하는 양태를 도시한다.
본 발명은 매우 높은 속도로 전자 부품의 상부에 고해상도로 땜납 페이스트의 인쇄, 예를 들어 코팅된 필름으로부터 전자 부품의 상부에 땜납 페이스트의 직접적인 인쇄, 그런 다음 기판(예를 들어, PCB 기판 또는 기타 기판)에 전자 부품의 직접적인 배치를 가능하게 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 인쇄 공정은 고속에서 고해상도를 달성하도록 레이저 보조 증착/레이저 분배 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 전자 부품은 SMT 공정을 위해 사용되는 임의의 전자 부품, 예를 들어 커패시터, 저항, 다이오드, 칩, 전체 집적 회로 또는 기타 부품일 수 있다. 기판 상에서의 전자 부품의 배치는, 부품을 홀딩하고 부품 상에 땜납 페이스트를 인쇄하고 인쇄된 땜납 페이스트를 부품과 기판 사이에 두고 PCB 기판에 부품을 배치하기 위해 부품의 뒷면을 노출시키는 "픽 앤 플레이스" 기계를 사용하여 수행될 수 있다.
일부 예에서, 다수의 재료가 전자 부품에 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 전술한 방식으로 제1 재료를 인쇄한 후에, 전자 부품은 제2(또는 추가) 재료가 하나 이상의 위치에서 코팅된 필름으로부터 전자 부품에 분배될 때까지 인쇄 유닛 아래에서 유지될 수 있다. 제2(또는 추가) 재료는 전자 부품 상으로 제1 재료의 인쇄 전 또는 후에 코팅된 필름에 도포될 수 있다. 이러한 접근 방식을 사용하여, 복수의 재료는 거의 동시에 전자 부품에 인쇄될 수 있다. 단일 인쇄 영역 내에서 다수의 코팅된 필름을 동시에 가지는 것이 또한 가능하여서, 코팅된 필름 위에 레이저 또는 다른 프린트 헤드를 스캐닝하는 동시에 단일 인쇄 영역에서 전자 부품을 유지하는 것에 의해, 다수의 필름을 코팅하는 각각의 상이한 재료가 실질적으로 동시에 인쇄될 수 있다. 전자 부품과 함께 다수의 재료를 사용하는 한 가지 예는 접착 인쇄이다. 이러한 경우에, 두 재료의 혼합물은 (에폭시-아민 또는 실란올(silanol)-Pt 촉매의 경우와 같이) 재료 사이의 반응을 개시할 수 있다. 이를 위해, 재료가 코팅된 기판에서 혼합되지 않고, 전자 부품 상에서 단지 한 번만 인쇄된다. 이렇게 하여, 프린트 헤드의 막힘 및 기타 원치 않는 부작용이 회피될 수 있다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 실시형태에 따라서, 땜납 페이스트(또는 다른 재료)를 전자 부품 상에 직접 인쇄하기 위한 좁은 또는 접촉 갭 인쇄 시스템(12), 사전 인쇄 처리 및/또는 검사(14), 및 PCB 또는 다른 기판(16) 상에 인쇄된 땜납 페이스트를 가지는 부품을 위치시키는 픽 앤 플레이스를 채택하는 시스템(10)의 개념적 개요를 제공하는 도 1을 참조하는 것이 유용하다. 다음에 추가로 설명되는 바와 같이, 좁은 또는 접촉 갭 인쇄 시스템은 도너 기판에 대한 땜납 페이스트의 초기 코팅을 포함할 수 있다. 사전 인쇄 처리 및/또는 검사(14)의 일부로서, 부품 상에 인쇄된 바와 같은 땜납 페이스트는 초기 및 후속 공정의 모니터링 및 제어를 위해 하나 이상의 이미지화 장치에 의해 관찰될 수 있다. 그런 다음, 부품이 부품과 PCB 사이에 배열된 미리 인쇄된 땜납 페이스트를 가진 PCB 또는 다른 기판 상에 배치될 때, 위치 결정 절차는 또한 하나 이상의 이미지화 장치에 의해 관찰될 수 있다.
이러한 절차의 하나의 구현예에서, 땜납 페이스트는 제1 인쇄 공정(12) 동안 부품 상에 도트(예를 들어, 작고 대체로 둥근 스폿 또는 액적)로서 분포되고, 부품 상의 땜납 도트는 부품과 PCB 사이에 위치된 땜납 도트를 가진 PCB에 부품이 배치되기 전에 이미지화 시스템에 의해 관찰된다. 부품 상으로의 땜납 도트의 인쇄는 레이저 보조 증착/레이저 분배 시스템 인쇄 유닛에 의해 이루어질 수 있으며, 여기에서, 땜납 도트는 신속 주파수 레이저를 사용하여 코팅된 기판 상의 땜납 페이스트의 균일한 층으로부터 부품 상으로 배출된다. 재료의 분사는 낮은 도트 크기 분포를 유지하기 위해 잘 한정되고 견고한 방식으로 수행된다. 이러한 배열에서, 코팅된 기판은 시스템의 견고성에 중요한 역할을 한다. 그러므로, 추가 코팅 시스템이 제1 인쇄 유닛 앞에 추가될 수 있다. 이러한 코팅 시스템은 마이크로 그라비아 또는 슬롯 다이 코터 또는 롤러 코팅 시스템을 기반으로 하는 전통적인 코팅 시스템일 수 있다. 코팅 시스템은 또한 스크린 인쇄 기반 코팅 시스템, 디스펜서 또는 잉크젯 시스템일 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 제시된 개념적 개요에 따라서 구성된 시스템(20a, 20b)의 양태를 개략적으로 도시한다. 이들 시스템의 각각은 부품 배치 공정으로부터 땜납 분사 공정을 분리한다.
도 2b에서, 인쇄 시스템(20b)은 도너 기판(28) 상에 인쇄될 재료(예를 들어, 땜납 페이스트)의 균일한 층(26)을 생성하는 코팅 시스템(22)을 포함한다. 본 발명의 한 실시형태에서, 코팅 시스템(22)은 인쇄될 재료의 주사기와, 재료를 도너 기판(28)으로 구동하는 공기 또는 기계적 펌프를 포함한다. 도너 기판(28)은 그런 다음 갭에 의해 한정되는 두께를 가진 인쇄될 재료의 균일한 층(26)을 생성하기 위해 모터, 롤러 등을 사용하여, 롤러 또는 나이프들 사이의 잘 한정된 갭을 향해 이동된다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 도너 기판(28)은 코터 롤러들 사이의 갭을 개방하면서 제어된 방식으로 양방향으로 병진할 수 있어, 롤러에 대한 오염없이 도너 기판의 동일한 영역을 인쇄된 재료로 재코팅하기 위한 가능성을 생성하고, 초기 인쇄 공정 동안 소모되는 기판의 양을 감소시키거나 제거하고, 이에 의해 낭비를 방지한다.
추가 실시형태에서, 코팅 시스템(22)은, 도너 기판(28)이 잘 한정된 구멍을 가진 스크린 또는 스텐실을 사용하여 코팅되고, 점성 재료가 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 도포되고, 점성 재료가 추후에 연질 또는 경질 관계로 도너 기판(28)에 전달되는 스크린 인쇄 모듈을 포함할 수 있다. 대안적으로, 코팅 시스템(22)은 도너 기판(28) 상에 점성 재료를 인쇄하기 위해 디스펜서 또는 잉크젯 헤드를 포함할 수 있다. 또는, 코팅 시스템(22)은 인쇄될 재료의 매우 균일한 층(26)으로 도너 기판(28)을 코팅하는 그라비아 또는 마이크로 그라비아 시스템일 수 있다. 본 발명의 한 실시형태에서, 코팅 시스템(22)은 인쇄될 재료의 매우 균일한 층(26)으로 도너 기판(28)을 코팅하는 슬롯-다이 시스템이다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 코팅 시스템(22)은 인쇄될 재료의 매우 균일한 층(26)으로 도너 기판(28)을 코팅하는 롤러 코팅 시스템이다. 비록 상세하게 도시되지 않았지만, 도 2a의 인쇄 시스템(20a)은 레이저 기반 인쇄 시스템(30)의 일부로서 코팅 시스템(예컨대, 코팅 시스템(22))을 또한 포함할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시형태에서, 레이저 기반 인쇄 유닛(32) 및 선택적으로 코팅 시스템(22)을 포함할 수 있는 레이저 기반 인쇄 시스템(30)은 인쇄될 재료로부터 용매의 증발을 방지하거나 재료 산화를 방지하기 위해 제어된 환경(차가운 또는 뜨거운)이 있는 폐쇄된 셀(34) 내부에 수용되며, 이에 의해 재료의 가용 시간을 늘린다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 코팅 시스템(22)은 하나 이상의 재료를 포함하고, 이에 의해 제어된 순서로 전기 부품 상에 복수의 재료를 인쇄하기 위한 가능성을 생성하고, 최종 기판(38) 상에 하나 이상의 재료를 인쇄하는 것을 가능하게 한다.
도 2b로 돌아가면, 레이저 기반 인쇄 유닛(32)은 코팅된 기판(28)으로부터 땜납 페이스트의 도트(24)를 전기 부품(34)의 전기 접점 상에 직접 인쇄한다. 이러한 좁은 갭/접촉 인쇄 공정(30)에서 사용되는 레이저 기반 인쇄 유닛(32)은 레이저 보조 증착/레이저 분배 시스템에 의해 도너 기판(28)으로부터 전기 부품(34)으로 코팅된 재료(26)의 층의 부분을 분사하도록 구성된 고주파 레이저를 포함하는 레이저 기반 시스템을 포함할 수 있다. 레이저 보조 증착/레이저 분배 시스템은 위치되는 중력장의 주축으로부터 0 내지 90° 또는 90 내지 180°회전되어, 인쇄 품질을 저하시키지 않으면서 더욱 간단한 메카닉을 가능하게 한다.
대안적으로, 코팅 시스템이 사용되지 않는 경우에, 좁은 갭/접촉 인쇄 공정(30)은 땜납 페이스트를 전기 부품(34)에 직접 분사할 수 있는 잉크젯 헤드 시스템을 채택할 수 있다. 또는, 좁은 갭/접촉 인쇄 공정(30)은 재료를 전기 부품(34)에 직접 인쇄하는 것을 가능하게 하는 디스펜서 헤드 시스템을 사용할 수 있다. 또한, 좁은 갭/접촉 인쇄 공정(30)은 오프셋 프린터 모듈, 그라비아 인쇄 모듈, 또는 임의의 종래의 인쇄 기술을 사용하여 재료를 전기 부품(34)에 직접 인쇄할 수 있다. 예를 들어, 좁은 갭/접촉 인쇄 공정(30)은, 잘 한정된 구멍들이 있는 필름의 스크린 또는 스텐실에 인쇄될 재료가 코팅되고 블레이드 또는 스퀴지가 연질 또는 경질 관계로 전기 부품(34)에 재료를 전달하기 위해 채택되어, 전기 부품(34) 상에 인쇄될 재료의 도트 어레이를 생성하는 스크린 인쇄 모듈을 사용할 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 좁은 갭 인쇄 공정(30)에서 채택된 제1 인쇄 유닛(32)은 도너 기판(28)과 전기 부품(34) 사이에서 매우 잘 한정된 갭 제어 유닛을 포함한다. 하나의 예에서, 도너 기판(28)과 전기 부품(34) 사이에서 매우 잘 한정된 갭은 참조에 의해 본 명세서에 통합되는 US PGPUB 2005/109734 A1, 미국 특허 제6,122,036 A호, WO 2016/198291, 및 EP 3,219,412 A1에 기술된 바와 같이, 병진 및 회전을 모두 허용하는 제어 유닛의 모서리에 있는 3개의 액추에이터의 세트를 사용하여 유지된다. 3개의 액추에이터 유닛의 세트는 도너 기판과 전기 부품(34) 모두를 위한 제어 유닛의 모서리에서 사용되어, 두 평면에서 병진 및 회전 모두를 허용할 수 있으며, 두 평면은 독립적이거나 서로 겹친다. 대안적으로, 도너 기판(28)과 전기 부품(34) 사이의 매우 잘 한정된 갭은 도너 기판 및/또는 전기 부품(34) 아래에 고정된 지지를 제공하는 것에 의해 유지될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 제1 인쇄 유닛(32)에서 전기 부품(34)으로 인쇄한 후에, 인쇄된 전기 부품(34)은 점성 재료의 제2 인쇄를 위해 제1 인쇄 유닛(32)으로 복귀될 수 있다. 여하튼, 점성 재료로 인쇄된(도트(24) 또는 다른 배열의 형태로) 후에, 전자 부품(34)은 제1 인쇄 유닛(32)으로부터 기판(38), 예를 들어 PCB를 향해 이동되며, 여기에서, 전기 부품들은 각각의 전기 부품(34)과 기판(38) 사이에서 인쇄된 땜납 페이스트 및/또는 다른 점성 재료와 함께 배치된다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 제1 인쇄 유닛(32)으로부터, 부품이 배치되는 기판(38)으로 전기 부품(34)의 이동 동안, 전기 부품(34) 상에 인쇄된 재료(예를 들어, 땜납 페이스트)는 이미지화 시스템(50)에 의해 처리될 수 있다(예를 들어, 도 2a 참조). 이러한 이미지화 시스템(50)은 하나 이상의 현미경, 전하 결합 소자(CCD), 및/또는 전기 부품(34) 상의 재료 상의 인쇄된 도트(24)의 사진(또는 사진들)을 촬영하고 2차원 또는 3차원으로 도트를 측정하는 다른 이미지화 부품일 수 있다. 예를 들어, 이미지화 시스템(50)은, 하나가 중간 기판 상의 인쇄된 도트를 이미지화하고 2차원(예를 들어, 길이 및 폭)으로 도트를 측정하는 반면에, 다른 하나가 3차원(예를 들어, 높이)으로 도트를 측정할 수 있도록 배열된 2개의 현미경 또는 CCD를 포함할 수 있다. 이러한 측정 데이터는 기판(38) 상에서의 전기 부품(34)의 정확한 증착을 보장하기 위해 픽 앤 플레이스 기계(44)로 후속적으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 광학 또는 다른 이미지화 검사는, 도트(24) 중 다수가 기판(38)으로의 전기 부품(34)의 전달(예를 들어, 도면에서 체크 마크를 이용하여 예시됨)에 적합하지만, 도트(24) 중 일부가 기형이거나 그렇지 않으면 최종 기판(38)으로의 전달에 부족한 것(도면에서 "X"로 표시됨)을 보일 수 있다. 이러한 데이터에 대한 액세스 권한이 있는 제어기(도시되지 않음)는 전기 부품(34) 중 부적합한 부품을 기판(38)으로 전달하는 것을 생략하기 위해 픽 앤 플레이스 기계(44)를 작동시킬 수 있다. 이미지화 시스템은 이들 부품의 배치가 적절하게 만들어진 것을 보장하기 위해 전기 부품(34)의 배치 후에 포함될 수 있다. 본 발명의 한 실시형태에서, 이미지화 시스템은 인쇄 유닛(32)에 위치되고, 전기 부품(34)의 표면 및/또는 인쇄 유닛의 레이저 채널(52)로부터 이미지를 얻기 위해 채택되는 미러 또는 다른 광학 요소가 도트의 치수와 전자 부품을 모두 이미지화하기 위해 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따라서 구성된 시스템(60)의 일례를 도시한다. 시스템(60)은 전술한 시스템(20a, 20b)의 양태를 예시한다. 특히, 시스템(60)은 저장소, 예를 들어 주사기(64)로부터 도너 기판(28) 상으로 땜납 페이스트(62)를 구동하기 위해 공기 또는 기계적 펌프(도시되지 않음)를 사용하여 도너 기판(28) 상에 땜납 페이스트(및/또는 기타 재료)(62)의 균일한 층(26)을 생성하는 코팅 시스템(22)을 포함한다. 도너 기판(28)은 그런 다음 롤러 또는 기어(66)를 사용하여, 롤러 또는 나이프(72) 사이의 잘 한정된 갭(70)을 향해 이동되어, 갭(70)에 의해 한정되는 두께를 가지는 땜납 페이스트의 균일한 층(26)을 도너 기판(28) 상에 생성한다.
시스템(60)은 또한 전기 부품(34) 상에 땜납 페이스트(62)의 도트(24)를 생성하도록 구성된 레이저 기반 인쇄 유닛(32)을 포함한다. 이 예에서, 도너 기판(28)은 투명 필름일 수 있고, 레이저 기반 인쇄 유닛(32)은, 재료(26)의 층 사이의 경계면 상에 레이저 빔(76)의 초점을 맞추는 것에 의해 전기 부품(34) 상에 도트(24)를 형성하기 위하여 도너 기판(28)으로부터 코팅된 재료(26) 층의 일부를 분사하도록 배열된 고주파 레이저를 포함하는 레이저 모듈(74)을 포함한다. 입사 레이저 빔은 전기 부품(34) 상으로 땜납 페이스트(62)의 분사를 유도하는 위상 변화 및 높은 국부적 압력이 뒤따르는 국부적 가열을 유발한다. 전기 부품(34)에 인쇄한 후에, 인쇄된 전자 부품은 필요하거나 원하는 경우 땜납 페이스트(62)의 제2(또는 추가) 층 인쇄를 위해 복귀될 수 있다.
대안적으로, 도너 기판(28)은 롤러 또는 블레이드일 수 있는 코터(72)에 의해 땜납 페이스트(62)가 스크린의 구멍 내로 도입되는 스크린 또는 그리드일 수 있다. 이러한 경우에, 레이저 모듈(74)로부터의 입사 레이저 빔(76)은 스크린에 있는 구멍으로부터 전기 부품(34)으로 땜납 페이스트가 변위되게 한다.
도트(24)가 전기 부품(34) 상에 인쇄되면, 부품(34)은 예를 들어 픽 앤 플레이스 기계(44)에 의해, 땜납 페이스트의 인쇄된 도트(24)의 사진을 촬영하고 도트를 2차원 또는 3차원으로 측정하도록 구성된 하나 이상의 3D 및/또는 2D 이미지화 구성요소를 포함하는 이미지화 시스템(50)의 검사 영역을 향해 이동된다. 이러한 측정 데이터는 최종 기판(38) 상에서의 부품(34)의 정확한 증착을 보장하고 및/또는 신규 또는 추가 땜납 페이스트 도트(24)의 도포를 위해 땜납 페이스트 인쇄 영역으로 부품을 복귀시키기 위해 픽 앤 플레이스 기계(44)에 의해 사용될 수 있다.
이미지화 시스템(50)에 의한 검사 후에, 기존의 땜납 도트(24)가 수용 가능한 것으로 간주되면, 부품(34)은 이것이 배치될 PCB 기판(38)의 영역 위에 위치되도록 픽 앤 플레이스 기계(44)에 의해 이동된다. PCB 기판(38)은 부품(34)을 수용하기 위해 적절하게 배향되도록 2차원 스테이지(90)를 사용하여 정확하게 위치될 수 있다. 부품(34)은 그런 다음 PCB 기판 상의 적소에 부품을 부착하도록 땜납 도트(24)를 사이에 두고 PCB 기판(38) 상에 배치된다.
도면에 도시되지 않았지만, 추가적인 검사 유닛(검사 유닛(50)과 유사함)은 부품(34)이 PCB 기판(38) 상에 배치되는 영역과 관련될 수 있다. 이러한 검사 유닛은 스테이지(90)를 통해 전자 부품(34) 아래에서의 PCB 기판을 정렬하는 것을 지원할 뿐만 아니라 PCB 기판 상에서의 전기 부품의 배치를 동기화하는 것을 돕도록 PCB 기판의 표면으로부터 이미지를 획득하기 위해 채택되는 미러 또는 다른 광학 요소를 포함할 수 있다.
레이저 기반 인쇄 유닛(32)의 대안적인 배열은 땜납 페이스트(62)가 공기 또는 기계적 펌프를 사용하여 저장소, 예를 들어 주사기(64)로부터 롤러 상으로 구동되는 코팅 시스템(22)을 포함할 수 있다. 롤러 상의 재료 층은 롤러의 표면 위의 한정된 거리로 변위된 하나 이상의 나이프를 사용하여 두께가 균일하게 유지될 수 있다. 롤러는 2개의 롤러가 재료 전달 영역에서 서로 접촉함에 따라서 인쇄 롤러로 전달되는 한정된 양의 인쇄될 재료를 수용하도록 움푹 패이거나 그렇지 않으면 오목부가 형성될 수 있다. 대안적으로, 롤러는 땜납 페이스트가 도입되는 구멍들을 가지는 스크린 또는 격자형 표면을 가질 수 있다. 롤러가 인쇄 영역을 통해 회전을 완료하면, 롤러는 도트의 형태로 땜납 페이스트를 전기 부품으로 전달한다. 재료가 롤러로부터 전달된 후에, 그 롤러는 검사 영역을 통과할 수 있으며, 임의의 남아 있는 땜납 페이스트는 새로운 땜납 페이스트의 도포 전에 나이프 또는 기타 도구를 사용하여 제거될 수 있다.
예를 들어 전술한 기술 중 하나를 사용하여, 도너 기판(28)으로부터 전자 부품(34)으로 땜납 페이스트를 전달할 때, 땜납 페이스트를 수용하기 위해 롤러(66) 및/또는 전자 부품(34)의 위치 설정에 의해 매우 잘 한정된 갭(112)이 코팅된 도너 기판(28)과 전자 부품(34) 사이에서 유지될 수 있다. 갭의 폭은 하나 이상의 검사 유닛(도시되지 않음)에 의해 모니터링되고, 적절한 제어 시스템(도시되지 않음)에 의해 유지될 수 있다. 또한, 도 3이 전자 부품(34) 상으로의 땜납 페이스트 도트(24)의 증착 및 기판(38) 상으로의 전자 부품(34)의 증착에 대해 수직 형태로 배향된 시스템을 도시하더라도, 이들 작업 중 어느 하나 또는 둘 다는 시스템(60)이 위치되는 중력장에 대해 90°(또는 임의의 다른 배향)로 수행될 수 있다. 예로서, 도면에서, 중력장이 페이지 상단으로부터 하단으로 가정되는 경우, 레이저 기반 인쇄 유닛은 그 중력장에 직교하는 각도로 도너 기판(28)으로부터 전자 부품(34)으로 땜납 페이스트 도트(24)를 인쇄하도록 구성될 수 있다. 이러한 배열은 도면에 도시된 것보다 더 컴팩트한 구성을 제공할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일부 실시형태에 따라서, 주사기(64)(도 4a)를 사용하여 필름 기판(28) 상에 소정량의 재료(62)를 배치하고 땜납 페이스트(도 4b)의 균일한 층(26)을 생성하기 위한 잘 한정된 갭(126)을 통해 재료를 통과시키는 것에 의한, 도너 기판(28) 상에 땜납 페이스트의 균일한 층(26)의 생성을 추가로 예시한다. 잘 한정된 갭(126)은 적절한 제어 유닛(예를 들어, 스테퍼 모터 또는 압전 변환기)을 사용하여 한 쌍의 롤러(128a, 128b) 또는 나이프를 서로 밀접하게 가져오는 것에 의해 생성된다.
도 5는 본 발명의 일부 실시형태에 따른 전자 부품(34) 상에서의 땜납 페이스트 도트(24)의 이미지화를 위해 주 레이저 채널을 사용하는 양태를 도시한다. 이 예에서, 땜납 페이스트의 도트(24)는 전자 부품(34) 상에 인쇄되었으며, 카메라(196)는 주 레이저 채널을 통해 도트를 이미지화하는데 사용된다. 대안적으로, 카메라(196)는 카메라를 향해 도트(24)의 이미지를 반사하도록 주 레이저 채널 및 그 안에 삽입된 반투명 미러(198)로부터 오프셋될 수 있다. 이러한 종류의 이미지화는 전자 부품 상으로의 재료 도트의 최적의 배치를 보장하도록 사용될 수 있다. 카메라와 거울을 사용하는 유사한 이미지화 시스템은 어떠한 레이저도 그 전달 지점에 존재하지 않았지만 상부 및/또는 측면으로부터 PCB 기판 상에서의 전자 부품 배치를 모니터링하도록 사용될 수 있다.
그러므로, 코팅된 필름으로부터 전자 부품 상에 땜납 페이스트를 인쇄하고 땜납 페이스트를 사이에 두고 전자 부품을 기판 상에 배치하기 위한 시스템 및 방법이 설명되었다. 다양한 실시형태에서, 이들 시스템 및 방법은 땜납 페이스트가 도너 기판 상에 분배되고, 그런 다음 전자 부품이 기판에 최종적으로 부착되기 전에 전자 부품 상에 인쇄되는 다단계 절차를 채택한다. 땜납 페이스트 및/또는 전자 부품은 전체 공정에서의 다양한 단계를 통해 진행함에 따라서 하나 이상의 이미지화 단계를 거칠 수 있다. 전자 부품에 인쇄할 때 매우 좁은 도트 크기 분포를 달성하기 위해, 코팅된 도너 기판과 전자 부품 사이에 매우 잘 한정된 거리 제어를 가지는 것이 중요하다. 이를 위해, 여러 기계적인 해결책 중 임의의 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 코팅된 도너 기판(필름 또는 호일일 수 있음)과 전자 부품 사이의 거리는 기계적인 잘 한정된 호일 또는 서로 인접한 2개의 롤러를 사용하는 것에 의해 제어될 수 있다. 또는, 코팅된 도너 기판과 전자 부품 사이의 거리는 동일한 기계에 둘 다를 가지는 것에 의해 결정적으로 한정될 수 있다.
인쇄 동안 분사 배치 및 해상도를 향상시키기 위해, 이미지화 시스템은 전자 부품 및 최종 기판 상에서의 인쇄된 도트의 치수 및 배치를 모니터링하기 위해 추가될 수 있다. 이를 위해, 하나 이상의 이미지화 시스템은 전자 부품을 모니터링하고 최종 기판을 모니터링하기 위해 추가될 수 있다. 이러한 이미지화 시스템은 전자 부품상에서의 도트 크기 및/또는 전자 부품의 평면에 직각인 각도에서 도트의 높이를 모니터링하기 위해 CCD, 현미경 또는 3D 현미경, 및 컴퓨터 소프트웨어를 사용할 수 있다. 모니터링은 최종 기판 상에서의 부품의 배치 전 및/또는 후에 행해질 수 있다.
상세하게 예시되어 있지 않았지만, 본 명세서에서 설명된 시스템의 다양한 구성요소는 바람직하게 유형의 기계 판독 가능 매체에 저장된 기계 실행 가능 명령의 명령 하에 작동하는 프로세서 기반 제어기인 하나 이상의 제어기의 제어 하에 동작하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 제어기는 정보를 통신하기 위한 버스 또는 다른 통신 메커니즘에 의해 서로 통신 가능하게 결합된 마이크로프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 판독 전용 메모리(ROM) 또는 기타 정적 저장 디바이스와 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 기타 동적 저장 디바이스와 같은 프로그램 저장 메모리를 포함할 수 있으며, 각각은 마이크로프로세서에 의해 실행될 정보 및 명령을 제공하고 저장하기 위해 버스에 결합된다. 동적 메모리는 또한 마이크로프로세서에 의한 명령의 실행 동안 임시 변수 또는 기타 중간 정보를 저장하도록 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 고체 상태 메모리, 자기 디스크 또는 광 디스크와 같은 저장 디바이스가 제공되어 정보 및 명령을 저장하기 위해 버스에 연결될 수 있다. 제어기는 또한 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이뿐만 아니라, 인쇄 시스템을 위한 사용자 인터페이스의 일부로서 영숫자 키보드, 및 마우스 및/또는 트랙패드와 같은 커서 제어 디바이스를 포함하는 다양한 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 통신 인터페이스는 인쇄 시스템과 양방향 데이터 통신을 제공하기 위해 포함될 수 있다. 예를 들어, 유선 및/또는 무선 모뎀을 포함하는 네트워크 인터페이스는 이러한 통신을 제공하도록 사용될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 본 발명은,
PCB 기판 또는 기타 기판 상에 부품을 배치하기 위해 레이저 기반 인쇄 유닛 및 "픽 앤 플레이스" 기술을 사용하여 전자 부품 상에 고해상도 및 고속으로, 땜납 페이스트 또는 기타 점성 재료, 예를 들어 고점도 중합체, 아크릴, 에폭시, 접착제(예를 들어, 우레탄 기반 접착제), 페이스트 또는 왁스를 직접 인쇄하는 것을 가능하게 하는 시스템 및 방법을 제공한다.
시스템 또는 방법은 선택적으로 코팅 유닛을 포함하는 인쇄 유닛을 포함하며, 인쇄 유닛은 땜납 페이스트 또는 위에서 확인된 임의의 재료 중 임의의 재료와 같은 점성 재료를 전자 부품 상에 인쇄하고, 부품은 그런 다음 최종 기판 상에 배치된다.
전술한 실시형태 중 어느 하나의 시스템 또는 방법으로서, 인쇄 유닛은 매우 정확하고, 파편을 만들지 않도록 낮고, 매우 빠르다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 인쇄 유닛은 기판 상에 점성 재료의 균일한 층을 생성하는 코팅 시스템을 포함하고, 코팅 시스템은 점성 재료의 주사기 및 점성 재료를 캐리어 기판 위로 구동하는 공기 또는 기계적 펌프를 포함하며, 캐리어 기판은 그런 다음 예를 들어 모터 또는 롤러 등을 사용하여, 롤러 또는 나이프 사이의 잘 한정된 갭을 향해 이동되어 상기 갭에 의해 한정된 두께를 가진, 캐리어 상의 점성 재료의 균일한 층을 생성한다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 코팅 시스템은 점성 재료의 가용 시간을 늘리기 위해 제어된 환경이 있는 폐쇄 셀 내부에 있는 스크린 인쇄 모듈, 디스펜서 또는 잉크젯 헤드, 그라비아 또는 마이크로 그라비아 시스템, 슬롯-다이 시스템, 또는 롤러 코팅 시스템을 포함한다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 코팅 시스템은 하나 이상의 재료를 포함하고, 이에 의해 제어된 순서로 전자 부품 상에 복수의 재료를 인쇄하기 위한 가능성을 생성한다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 캐리어 기판은 제어된 방식으로 양방향으로 병진되는 동시에, 코터 롤러들 사이의 갭을 개방하고, 폐기물을 감소시키기 위해 롤러에 대한 오염 없이 캐리어 기판의 동일한 영역을 점성 재료로 여러 번 재코팅하기 위한 가능성을 생성할 수 있다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 점성 재료는 땜납 페이스트, 금속 페이스트, 인쇄된 전자 기기에 사용되는 접착제, 또는 다른 점성 재료이다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 인쇄 유닛은 코팅된 기판으로부터 전자 부품으로의 점성 재료의 분사를 가능하게 하는 고주파 레이저를 포함하는 레이저 기반 시스템이고, 인쇄 유닛은 위치되는 중력장의 주축으로부터 0 내지 90° 또는 90 내지 180°만큼 회전된 레이저 보조 증착/레이저 분배 시스템이다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 인쇄 유닛은 코팅된 기판과 전자 부품 사이에 매우 잘 한정된 갭 제어 유닛을 포함하고, 갭 제어는 병진 및 회전을 모두 허용하는 갭 제어 유닛의 모서리에 있는 3개의 액추에이터의 평면에 의해, 또는 서로 독립적이거나 또는 서로 겹치는 두 평면에서 병진 및 회전 모두를 허용하도록 코팅된 기판 및 전자 부품 모두를 위한 갭 제어 유닛의 모서리에 3개의 액추에이터의 평면을 생성하는 것에 의해, 또는 고정된 기계적인 갭을 생성하는 것에 의해 달성된다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 연속 투명 필름 기판은 시스템을 위한 코팅된 기판으로서 사용되고, 투명 필름 기판은 금속층에 의해 또는 금속 및 유전 층에 의해 코팅된다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 전자 부품의 배치는 이미지화 시스템의 유무에 관계없이 "픽 앤 플레이스 기계"에 의해 행해진다.
전술한 실시형태 중 어느 하나에서와 같은 시스템 또는 방법으로서, 임의의 이미지화 시스템은, 전자 부품 상에서의 땜납 페이스트의 사진을 촬영하고 도트를 2차원으로 측정하는 현미경 또는 CCD이거나, 또는 전자 부품 상에서 인쇄된 땜납 페이스트의 사진을 촬영하여 도트를 3차원으로 측정하는 3D 현미경, 또는 하나가 전자 부품 상에 인쇄된 땜납 페이스트를 촬영하고 도트를 2차원으로 측정하는 반면에, 다른 것은 다른 2개의 치수에 직교하는 3차원으로 땝납 페이스트를 측정하도록 배열된 2개의 현미경 또는 CCD이거나, 또는 이미지화 시스템은 인쇄 유닛 자체에 있으며, 전자 부품의 표면을 이미지화하도록 미러를 채택하거나 또는 인쇄된 땝납 영역 치수 및 전자 부품을 동시에 이미지화하도록 주 레이저 채널을 사용한다.

Claims (14)

  1. 시스템으로서, 전자 부품 상에 점성 재료의 개별 도트형 부분을 인쇄하도록 구성된 인쇄 유닛, 및 상기 재료의 도트형 부분이 상기 전자 부품과 기판 사이에 있도록 상기 인쇄된 재료의 도트형 부분이 인쇄된 상기 전자 부품을 상기 기판에 배치하도록 구성된 픽 앤 플레이스 유닛(pick and place unit)을 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 유닛은 도너 기판 상에 점성 재료의 균일한 층을 생성하도록 구성된 코팅 시스템을 포함하며, 상기 인쇄 유닛은 상기 개별 도트형 부분에서의 점성 재료를 상기 도너 기판으로부터 상기 전자 부품 상으로 전달하도록 추가로 구성되는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 코팅 시스템은, (a) 상기 점성 재료의 주사기, 및 상기 도너 기판 상으로 상기 점성 재료를 구동하도록 배열된 공기 또는 기계적 펌프로서, 상기 코팅 시스템은 상기 도너 기판 상에 상기 점성 재료의 균일한 층을 생성하도록 롤러 또는 나이프들 사이의 잘 한정된 갭을 향해 상기 점성 재료가 있는 상기 도너 기판을 운반하여 상기 잘 한정된 갭을 통과시키도록 추가로 구성되며, 상기 점성 재료의 균일한 층은 상기 갭에 의해 한정된 두께를 가지는, 상기 주사기 및 공기 또는 기계적 펌프; (b) 잘 한정된 구멍을 가지는 필름의 스크린 또는 스텐실을 상기 점성 재료로 코팅하도록 구성된 스크린 인쇄 모듈로서, 상기 코팅 시스템은 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 상기 필름의 스크린 또는 스텐실로부터 상기 전자 부품으로 상기 점성 재료를 전달하도록 추가로 구성되는, 상기 스크린 인쇄 모듈; 또는 (c) 상기 도너 기판 상에 상기 점성 재료를 인쇄하도록 구성된 디스펜서 또는 잉크젯 헤드, 상기 점성 재료의 균일한 층으로 상기 도너 기판을 코팅하도록 구성된 그라비아 또는 마이크로 그라비아 시스템, 상기 점성 재료의 균일한 층으로 상기 도너 기판을 코팅하도록 구성된 슬롯-다이 시스템, 또는 상기 점성 재료의 균일한 층으로 상기 도너 기판을 코팅하도록 구성된 롤러 코팅 시스템을 포함하고; 그리고/또는 제어된 환경으로 둘러싸이는, 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 코팅 시스템은 복수의 인쇄 절차에서 상기 도너 기판 상으로 하나 이상의 재료를 도포하도록 구성되는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점성 재료는 땜납 페이스트, 금속 페이스트, 세라믹 페이스트, 왁스 재료, 중합체 재료, 아크릴, 에폭시 또는 접착제 중 하나인, 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄 유닛은 상기 도너 기판으로부터 상기 전자 부품으로 상기 점성 재료의 도트형 부분을 분사하도록 구성된 고주파 에너지를 포함하는 레이저 기반 시스템; (b) 상기 전자 부품으로 상기 점성 재료의 도트형 부분을 직접 분사하도록 구성된 잉크젯 헤드 시스템; (c) 상기 전자 부품에 상기 점성 재료의 도트형 부분을 직접 인쇄하도록 구성된 디스펜서 헤드 시스템; (d) 오프셋 프린터 모듈, (e) 그라비아 인쇄 모듈, 또는 (f) 상기 전자 부품에 상기 점성 재료의 도트형 부분을 직접 인쇄하도록 구성된 다른 인쇄 모듈; 또는 (g) 위치되는 중력장의 주축으로부터 0 내지 90°또는 90 내지 180°만큼 회전된 레이저 보조 증착/레이저 분배 시스템을 포함하는, 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄 유닛은 상기 도너 기판과 상기 전자 부품 사이에서 잘 한정된 갭을 유지하도록 구성되는, 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 인쇄 유닛으로부터 상기 기판으로의 상기 전자 부품의 이동 동안 상기 전자 부품 상에, 상기 기판으로의 전달 후에 상기 전자 부품 상에, 또는 둘 다에서 상기 전자 부품 상에 인쇄되는 상기 점성 재료의 도트형 부분을 이미지화하도록 배열된 하나 이상의 이미지화 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지화 시스템 중 적어도 하나는 상기 인쇄 유닛으로부터 상기 기판으로 상기 전자 부품의 이동 동안 상기 전자 부품 상에 인쇄된 상기 점성 재료의 도트형 부분을 2차원 또는 3차원으로 측정하도록 구성되는, 시스템.
  10. 인쇄 유닛에 의해 전자 부품 상에 점성 재료의 개별 도트형 부분을 인쇄하는 단계, 및 픽 앤 플레이스 기계에 의해, 점성 재료의 도트형 부분이 인쇄된 전자 부품을 기판으로 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 인쇄 유닛은 코팅 시스템을 포함하며, 상기 코팅 시스템은 도너 기판 상에 상기 점성 재료의 균일한 층을 생성하고, 상기 인쇄 유닛은 개별 도트형 부분에서의 점성 재료를 상기 도너 기판으로부터 상기 전자 부품으로 전달하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 코팅 시스템은, (a) 상기 점성 재료의 주사기로서, 상기 점성 재료는 상기 주사기로부터 상기 도너 기판 상으로 구동되며, 상기 코팅 시스템은 상기 도너 기판 상에 상기 점성 재료의 균일한 층을 생성하도록 롤러 또는 나이프들 사이의 잘 한정된 갭을 향해 상기 점성 재료가 있는 상기 도너 기판을 운반하여 상기 잘 한정된 갭을 통과시키며, 상기 점성 재료의 균일한 층은 상기 갭에 의해 한정된 두께를 가지는, 상기 주사기; 또는 (b) 스크린 인쇄 모듈로서, 상기 스크린 인쇄 모듈은 잘 한정된 구멍을 가지는 필름의 스크린 또는 스텐실을 상기 점성 재료로 코팅하며, 상기 코팅 시스템은 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 상기 필름의 스크린 또는 스텐실로부터 상기 전자 부품으로 상기 점성 재료를 전달하는, 상기 스크린 인쇄 모듈을 포함하고; 그리고/또는 복수의 인쇄 절차에서 상기 도너 기판 상으로 하나 이상의 재료를 도포하는, 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄 유닛은 상기 도너 기판으로부터 상기 전자 부품으로 상기 재료의 도트형 부분을 분사하도록 레이저를 사용하는, 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 부품 상에 인쇄된 점성 재료의 도트형 부분, 재료의 도트형 부분이 인쇄된 전자 부품의 전달 후의 기판, 또는 둘 다는 하나 이상의 이미지화 시스템을 사용하여 이미지화되는, 방법.
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