KR910002997B1

KR910002997B1 - 자동 납땜 장치

Info

Publication number: KR910002997B1
Application number: KR1019870000429A
Authority: KR
Inventors: 후토미 하야가와; 가즈오 오노다
Original assignee: 가부시끼가이샤 하이-벡; 후토미 하야가와
Priority date: 1986-01-20
Filing date: 1987-01-20
Publication date: 1991-05-11
Also published as: JPS62168671A; EP0231096A3; KR870007647A; EP0231096A2; JPH0677811B2; US4788403A; EP0231096B1

Abstract

내용 없음.

Description

자동 납땜 장치

제1도는 본 발명에 따른 장치에 의해 작업되는 기판상에 위치한 패키지 IC 칩의 평면도.

제2a도 및 제2b도는 본 발명에 따른 열원 납땜헤드의 각각 상이한 구현을 나타내는 장치의 정면도.

제2c도는 열선제한 시스템의 구현의 수직단면도.

제3도는 본 발명에 따른 장치를 위한 작동 제어시스템 블럭도.

제4a도 내지 제4f도는 본 발명 장치의 각각의 작동 시스템의 설명도.

제5도는 본 발명에 따른 장치의 작동 사이킨스 프로그램을 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 인쇄회로 기판 2, 2', 2"' : 패키지 IC 칩

2a, 2a', 2a" : 리드핀 3 : 열원램프 유니트

4, 4 : 램프헤드 7 : 조사개구부

8 : 열원 램프 10 : 조작부

11 수치제어 메모리부 13 : 수치제어부

14 : 수치제어 시이킨스제어부 15 시이킨스 제어부

16 : 헤드위치 결정부 17 : 가열열선 조절부

18 : 가열조건 제어부 19 램프축 변환부

20 : IC칩 고정 냉각부 A : 메모리 조작부

B : 제어부 C : 본체부

본 발명은 예컨대, 패키지 IC와 같은 반도체칩상의 2방향 또는 4방향의 리드핀을 인쇄회로 기판상에 열선조사시켜 상응하는 접속핀에 자동 납땜하는 장치에 관한 것이다. 더 상세히 설명하면 플랫(flat) 패키지 IC상의 2방향 또는 4방향의 리드핀의 적어도 1쌍의 납땜할 리드핀과 땜납으로 예비적으로 페이스트된 접속핀을 노출시키고 상기 리드핀을 납땜선에 상응하는 선의 마디형태로 선집광으로 맞춘 열선 납땜헤드로부터 열선조사하도록 정열시켜서 조사선 집광의 조정 및 위치를 정하고 기판상의 X좌표 방향 및 Y좌표 방향으로 이동시켜 열선납땜헤드를 Y축 방향 또는 X축 방향으로 회전시키는 기계적 작동 수단의 프로그램제어에 의해 자동적으로 수행되는 자동납땜 장치에 관한 것이다.

기판상에 이러한 패키지 IC를 설치하기 위한 가공장치는 예를 들면 납땜 인두 가열법, 펄스히터 가열법, 소위 적외선 가열리플로우(reflow)법, 핫-에어(hot-air)법[참조 : (일본) 덴시자이료 p 37, 1985년 2월호] 및 최근 제안된 레이저광선 가열법[참조 : (일본) 케이킨조구 요세쯔 Vol 17. No.1(1979)]가 알려져 있다. 그러나 이들 공지기술은 몇가지 문제점이 있다. 예를 들면 소형 IC 패키지의 경우 그의 리드 피치의 폭이 좁기 때문에 리드핀이 많게 되면 과량의 땜납에 의한 리드핀 사이의 쇼트등과 같은 문제가 발생하기 쉽다. 그리하여 납땜페이스트 인쇄기술, 기판에의 탑재 기술등 치밀한 작업조건 관리가 요구된다. 또 기판 재료도 코스트 저하의 점에서, 최근에는 페이퍼, 페놀 수지와 같이 극히 내열성이 낮은 재료로 성형되는 경향이 있어서 특히 적외선 리플로우법, 핫 에어법 또는 레이저광선에 의한 경우에는 기판이 열적 손상을 받는 결점이 있다.

레이저 광선에 의한 경우에는 광에 의한 입열(入熱)때문에 납땜 인두와 같은 열전도율에 의한 입열 방식에 비해 입열헤드의 경시 변화(예컨데 산화피막형식)가 없고 안정한 납땜이 가능하여 레이저빔은 유연한 열전도 파이버에서 출사광학부(出射光學部)에 유도되고 이 출사광학부를 로보트에서 주사하여 레이저 광을 평면상 임의 좌표점에 집광하여 납땜을 행한다. 또한, 광의 회절에 의한 강력한 레이저 및 시도되는 납땜부위 이외의 장소에 조사되어 패키지 IC, 프린트 기판에 손상을 입힌다.

특히 4방향 리드핀이 부착된 패키지 IC의 경우 프린트 기판의 X좌표 방향 및 Y좌표 방향의 임의의 부위에 있어서 용접되어야 하는 부위의 X축 방향 및 Y축 방향의 납땜 작업을 연속적이고 자동적으로 행하는 작업은 고려되지 않았다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들은 여러가지의 연구를 행한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 인쇄회로기판의 X좌표 방향 및 Y좌표 방향의 임의의 부위에 있는 X축 방향 및 Y축 방향의 납땜작업의 경우, 당해 작업부위에 해당장치를 가동(이동)시켜, 2방향 또는 4방향의 리드의 용접작업이 자동적으로 행하여 지도록한 자동납땜장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 과량의 땜납으로 인한 불량이 없고 또한 다량의 리드핀을 갖는 패키지 IC의 리드핀이나 접속핀 사이의 원치않는 회로의 쇼트를 방지하여 실제로 능률적이고 순식간에 인쇄회로 기판상에 패키지 IC와 같은 작업물의 자동 납땜장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 기판상에 2방향 또는 4방향 리드핀을 갖는 패키지 IC를 위치시켜서 기판상의 상응하는 접속핀에 패키지 IC의 리드핀을 정열시키고, 상기 리드핀과 접속핀을 열선 납땜 헤드로부터 방출되는 열선빔에 의해 조사되도록 노출시켜서 기판상의 상응하는 접속핀에 정열된 패키지 IC의 리드핀에 포함되도록 납땜선에 상응하는 선의 마디 형태로 선집광시켜 패키지 IC의 리드핀을 기판의 접속핀에 납땜함에 있어서 메모리 조작부(A), 제어부(B)와 본체부(C)를 갖추며, 메모리 조작부(A)로부터 지령에 의해 제어부(B)가 작동되며 이 제어부(B)는 본체(C)를 제어하여 상기 인쇄회로 기판상에 탑재된 패키지 IC의 위치에 당해 장치가 X 및/또는 Y좌표방향으로 가동되어 상기 접속될 부위가 프로그램 제어하에 선집광으로 집광된 상기 열선빔에 의해 자동적 용접되도록 구성한 것을 특징으로 납땜 장치를 제공한다.

이하 본 발명의 실시예는 첨부 도면을 사용하여 구체적으로 설명하나, 본 발명의 범위가 여기에 한정되는 것은 아니다.

제1도는 제4방향 리드핀(2a), (2a'), (2a")를 갖는 3개의 플랫 패키지 IC(2), (2'), (2")가 X좌표 및 Y좌표 방향으로 이동된 예정위치에 인쇄회로기판(1)에 위치시킨다. 각 패키지 IC 칩상의 각각 리드핀은 각각 램프헤드(4)를 갖는 1쌍의 열원램프 유니트(3), (3)으로부터 1쌍의 열선빔에 의해 4방향 리드핀에 상응하게 정열된 기판상의 접속핀을 납땜한다. 1쌍의 램프헤드(4), (4)의 각각은 축(5), (5)에 의해 축상으로 지지되며 상대적으로 습동되어 열선집광(6), (6) 사이의 폭 W1이 자유로히 조절된다. 1쌍의 열선집광 사이의 폭 W1은 제1도에 예시된 플랫 패키지 IC(2)의 X축 방향의 리드핀(2a) 및 (2a) 사이의 간격 W2에 합치되도록 조정한다.

Y축 방향의 리드핀이 납땜에 의해 작업될때, 납땜헤드를 Y축 방향으로 직4각형으로 회전하여 1쌍의 열선집광(6), (6)은 Y축 방향의 리드핀에 정열된다. 납땜헤드의 직사각 회전은 베어링에 의해 지지판(113)상에 지지된 슬리브(50)에 의해 수행된다. 슬리브(50)은 지지판(113)상에 배설된 로타리 액츄에이터(rotary actuator)(53)에 의해 구동되는 또다른 구동기어(52)에 연결되는 평기어(51)을 갖는다. 이 지지판(113)은 수직구동용 기압 펌프의 공기실린더(46)에 커플링된 피스톤로드(45)에 접속되어 있다.

평기어(51) 아래에는 제4b도에 나타난 바와 같이 안내부재(116), (116)에 회전 유도되며, 서로 복귀 센스로 연결되는 2개의 볼스크류우측(25) 및 (26)으로 구성된 1쌍의 열선집광(6), (6) 사이의 폭 W1의 조정용 기구가 고정 배설되어 있다. 각각 볼스크류우축(25) 및 (26)상에 스크류우 접속된 아래에 슬라이드부재(117)가 탑재된다. 볼스크류우측의 맞은편 내측 단부는 베벨기어(28), (29)로 고정되고 또다른 베벨기어(30)은 슬리브(50)는 저단부에 배설되어스탭핑모터를 구동시킨다. 이로 인해 슬라이 부재(117), (117)은 열선집광(6), (6) 사이의 폭 W1을 조정하기 위해 상호 접근, 분리되도록 이동한다.

열선집광(6)의 폭 L1은 열원램프 유니트(4)의 조사구멍(7)에 배설된 1쌍의 마스킹 엘레멘트(32), (32) : (33), (33)을 이동시켜 자동적으로 조절되어 리드핀(2a)의 폭 L2에 합치한다. 그리하여 각 쌍의 마스킹 엘레멘트(32), (32) 및 (33), (33)은 램프유니트(3)의 조사개구부(7)의 폭을 한정함으로서 각 열선 집광의 길이를 조정하는 기능을 갖는다. 열선램프(8)로서는 할로겐 램프가 바람직하다. 램프(8)의 적외선은 일립스(elliptic)형의 금도금 요면(凹面)경(9)에 의해 열선을 작업면상에 집광시켜 인쇄회로기판(1)측과 패키지 IC(2)의 리드핀(2a)측의 접합부를 가열시켜 순식간에 용접한다. 용접작업시 기판(1)쌍에 놓인 패키지 IC칩(2)을 냉각하기 위하여 중심에 베벨기어(30)을 통해 냉각튜브(60)이 배설된다. 냉각튜브(60)은 IC칩 상면을 누르고 IC칩 상에 냉각공기를 불어내는 역활을 한다. 냉각튜브(60)의 수직이동은 실린더/피스톤 유니트(55)/(59)에 의해 수행된다.

열선조사개구부(7), (7)내에 배설된 마스킹엘레멘트(32), (32) 또는 (33), (33) 사이 폭을 조정하는 작동 메카니즘은 램프헤드(4), (4)와 유사하다. 그리하여 제4c도에서 예시된 바와 같이 볼스크류우측(34), (35) 또는 (36), (37)은 스탭핑 모터 STM에 의해 구동되는 구동 베벨기어(40), (40a)에 접속된 베벨기어(38), (38) : (38a), (39a)의 반대편 내측단부에 설치된다.

한편, 마스킹 엘레멘트(32), (32) : (33), (33) 사이의 폭을 조정하는 기압작동 기구를 적용하는 것이 가능하다. 그리하여 제2b도에 예시된 바와 같이 1쌍의 열선램프유니트(3), (3)은 연결핀(5), (5)에 의해 암(100)에 각각 고정된다. 각 암(100)은 1쌍의 안내로드(102), (102)상에 안내되는 슬라이드부재(101)에 고정되어 에어 실린더(103) 및 피스톤 로드(104)에 의해 구동된다. [제2b도에서는 단지 왼쪽 반만이 도시됨] 에어실린더(103)은 연결 파이프(105), (106)을 통해 기압작동밸브에 연결되어 실린더/피스톤유니트(103), (104)을 작동시킨다. 피스톤 로드(104)는 터미널부재(107)을 경유하여 연결판(108)을 통해 슬라이드 부재(101)[제2b도에는 왼쪽 슬라이드부재]에 연결된다. 다른 슬라이드 부재[제2b도중 우측 슬라이드부재]는 동일한 구조를 가지며 도면에 도시되지 않았다. 이런 메카니즘을 사용하여 램프유니트(3), (3)을 이동시켜 열선집광(6), (6) 사이의 폭 W이 조정된다. 이 폭 W은 제1도에 도시된 플랫 패키지 IC칩 (2)상 X좌표 방향의 리드핀(2a), (2a) 사이의 폭 W을 일치시킨다.

Y축 방향으로 열선집광(6), (6)의 직각회전은 전술한 바와 같이 슬리브(50)을 사용하여 램프헤드(4), (4)을 직각으로 회전시켜 성취될 수 있다. 슬리브(50)은 회전은 구동밸트(110)를 개재하여 하이로터(High Rotor : 상품명)의 로타리 액츄에이터(111)에 의해 수행된다. 베어링에 의해 슬리브(50)을 지지하는 지지판(113)은 램프유니트의 수직이동용 에어실린더(46)으로 커플링된 피스톤 로드(45)에 접속된다.

제2c도를 참고로 열선집광(6)의 폭을 조정하는 방법을 설명하면 마스킹 엘레멘트(32), (32) 사이의 자유공간 또는 폭이 좁게 될때 열선집광(6)의 폭은 적게되고, 반대로 넓게될 때는 크게된다. 마스킹 엘레멘트(32), (32) : (33), (33)의 슬라이드 이동은 가요성 선 작동수단(117), (117)에 의해 즉시 수행된다. 가용성선(117), (117)은 실린더유니트(118), (118)을 조정하는 마스킹 엘레멘트에 의해 작동되며, 이로 인해 마스킹 엘레멘트(32), (32) 및 (33), (33)의 슬라이드 조정은 자연적으로 달성된다.

본 발명에 따른 장치의 작동 제어시스템은 제3도에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 본 발명에 따른 장치는 메모리 조작부(A), 제어부(B) 및 본체부(C)로 구성되어 있다. 메모리 조작부(A)는 조작부(10), 수치제어 메모리부11) 및 수치제어 입력시스템부(C)로 구성되어 있다. 조작부(10)은 당해장치를 자동운전 또는 수동운전으로 변환하기 위한 것이다. 수치제어메모리부(11) 열원유니트(3), (3)의 위치 결정, 열선빔의 집광폭의 조정 및 가열조건 제어를 행한다. 수치제어 입력시스템(12)은 열원램프유니트(3), (3)의 X-Y 플로터(X-Y-plotter)의 입력유니트이며, 예를 들면 X-Y 위치결정기구 : 램프유니트의 회전 수행수단 : 열선집광폭의 조정수단 : 위치, 조정의 작동수단등 기타 크기가 다른 IC를 프로그램을 통해 제어하기 위한 것이다. 물론, 수치제어 입력시스템부(12)는 IC 자동이송기구 및 IC 위치결정장치등과 연동시켜 자동라인의 일부 유니트로서 구성할 수 있다. 상기 조작부(10)은 제어부(B)중 수치/시이킨스 제어부(14)에 접속된 수치제어 메모리부(11)에 접속된다.

제어부(B)는 수치제어부(13)과 수치제어/시이킨스제어부(14) 및 시이킨스제어부(15)로 구성되어 있다. 수치제어부(13)은 열원램프 유니트(3), (3)을 X좌표 및 Y좌표에 이동 위치결정시키는 펄스 열입력(列入力) 위치 결정제어와 열원램프 유니트(3), (3)의 간격 및 각각의 유니트(3), (3)에 갖추어진 1쌍의 마스킹 엘레멘트(32), (32) 및 (33), (33)의 간격폭을 제어시키기 위한 것이다. 수치제어/시이킨스제어부(14)는 열원램프의 전력제어 타임프로그램과 가열 시간등의 제어를 행한다. 시이킨스제어부(15)는 램프유니트(3), (3)의 직각회전, 냉각튜브(59)의 수직이동 및 이 튜브(59)에 냉각 에어 공급제어용 솔레노이드 밸브의 개페 제어하는 것이다. 수치제어부(13), 수치/시이킨스제어부(14) 및 시이킨스제어부(15)은 상호 접속된다.

본체부(c)는 램프 위치결정부(16)과 가열 열선조절부(17), 가열조건제어부(18), 램프지지축조작부(19) 및 칩고정 및 냉각부(20)을 갖추고 있다. 램프위치 결정부(16)와 가열열선조절부(17)는 수치제어부(13)에서 지령이 각각 입력된다. 램프위치결정부(16)는 X좌표 및 Y좌표용의 DC 서보모터를 각각 제어한다. 가열열선조절부(17)은 램프폭 조정과 마스킹 엘레멘트 거리조정용 스탭핑 모터 STM을 제어한다. 가열조건제어부(18)은 수치제어/시이킨스제업(14)에서 입력되며, 램프의 출력전력 조절과 가열시간 등의 제어를 행하는 것이다. 램프지지축 조작부(19)와 칩고정 및 냉각부(20)는 시이킨스제어부(15)에서 지령이 입력된다. 램프지지조작부(19)는 램프헤드를 수직 이동시키는 에어실린더와 헤드를 회전시키는 액츄에이터(53)의 제어를 행한다. 칩 고정 및 냉각부(20)은 고정튜브의 수직 이동시키는 에어실린더와 냉각에 블로우의 제어를 행하는 것이다.

상기 본체부(c)의 각 제어부를 제4a도에서 제4e도를 참고로하여 상세히 설명한다.

제4a도는 램프위치결정부(16)의 필수기능 및 기구를 나타낸다. 램프위치결정부(16)는 X좌표 볼스크류우측(21)과 Y축 좌표용 볼스크류우(22)에 의해 열원램프유니트(3), (3)의 전체를 제1도에 나타내는 X축 좌표 및 Y축 방향으로 이동시키는 것을 제어한다. X좌표 및 볼스크류우측(21)은 X좌표 서보모터 M1은 토오크 제네레이터(toque generator) TG 및 펄스엔코더(pulse encorder) PE를 개재시켜 상기 서모 모터 M1에 접속한다. 이 입력제어회로는 서보 앰프(23)을 개재하여 상기 서보모터 M1에 접속된다. X좌표 펄스열 입력 제어회로는 수치제어/시이킨스제어부(14)의 퍼스널컴퓨터의 펄스발생시(24)에서 X좌표 지령펄스, 예컨데 이송량 지령, 이송방향의 지령을 받는다.

Y좌표 볼스크류우 22는 Y좌표 DC 서보모터 M2에 의해 구동된다. 모터 M2는 토오크 제네레이터 TG, 펄스엔코더 PE를 개재하여 수치제어부(13)의 Y좌표 펄스입력제어 회로에 접속된다. 이 회로는 서보앰프(23)를 개재시켜 전기 서보모터 M2와 토오크 제네레이터 TG에 각각 접속된다. Y좌표 펄스열 입력제어회로는 수치제어/시이킨스제어부(14)의 퍼스널 컴퓨터펄스, 예컨데 이송량 지령, 이송방향지령을 받는다. 퍼스널컴퓨터의 펄스발생기(24)는 수치제어메모리(11)의 램프헤드위치결정(X-Y좌표 프로그램메모리)의 지령이 입력된다.

가열열선조절부(17)는 제4b도에 나타나 있다. 열원램프유니트(3), (3)의 좌측의 램프헤드(4)는 좌측 램프헤드폭 조절용 볼스크류우(25)로 또한 우측헤드(4)는 우측의 헤드폭조절 볼스크류우(26)에 의해 서로 근접방향 및 원격방향으로 구동된다. 상기 볼스크류우축(25), (26)은 베벨기어유니트(27)에 의해 구동된다. 즉, 볼스크류우(25)는 베벨기어(28)에 의해, 볼스크류우(26)은 베베리기어(29)에 의해 각각 구동된다. 그리하여 이들 베벨기어(30)은 스탭핑모터 STM에 의해 구동된다. 스탭핑모터 STM는 제어부(13)의 램프폭 및 마스킹 엘레멘트폭 제어용 펄스입력 구동제어회로로부터 지령을 받는다. 펄스입력 구동회로는 수치제어/시이킨스제어부(14)의 퍼스널 컴퓨터의 펄스발생기(31)에 의해 지령펄스, 예컨데, 이송량, 이송방향의 지령을 받는다. 퍼스널 컴퓨터의 펄스발생기(31)은 수치제어메모리부(11)에서 입력된다.

제4c도는 열선집광(6)의 길이 L1을 자동으로 조절하는 열선조절부(17)를 예시한다. 도시한 바와 같이 헤드(3), (3)의 조사면(7), (7)에 대해 각각 1쌍의 마스킹 엘레멘트(32), (32) 및 (33), (33)이 슬라이드 가능하도록 배설한다. 마스킹 엘레멘트(32), (32) 및 (33), (33)의 간격을 조절하여 열선개구부의 폭 P을 결정하여 소망 길이의 열선집광(6)을 형성한다. 마스킹 엘레멘트(32), (32) 및 (33), (33)은 볼스크류우측(34), (35) 및 (36), (37)에 의해 구동된다. 볼스크류우측(34)는 베벨기어(38) 또는 (39)를 개재하여 베벨기어(50)에 의해 구동된다. 베벨기어(40)은 스탭핑모터 STM에 의해 구동되며 더우기 펄스입력구동회로에 의해 펄스지령을 받는다. 더우기 펄스입력구동 회로는 수치제어/시이킨스 제어부(14)의 퍼스널 컴퓨터(41)에 의해 지령펄스 예컨데, 이송량지령, 이송방향의 지령을 받는다. 퍼스널컴퓨터(41)은 수치제어메모리(11)로부터 입력된다. 타방의 램프헤드도 상기와 같은 구조를 갖는다. 수치제어메모리부(11)에서 퍼스널컴퓨터(41) 및 (42)로 동일한 출력을 공급함으로써 마스킹 엘레멘트(32), (32) 및 (33), (33)이 동량 운동되어 제2도에 나타난 좌우 동일 조건의 열선집광(6), (6) 얻는다.

제4d도는 할로겐 램프(8)를 제어하는 가열조건제어부(18)을 설명한다. 할로겐 램프(8)은 전원에 접속된 전력조절기(43)에서 제어된다. 전력조절기는 수치제어/시이킨스제어부(14)의 퍼스널컴퓨터(44)로부터 제어신호, 예컨데 출력전압지령, 가열시간지령등을 받는다. 퍼스널컴퓨터(44)는 수치제어메모리부(11)로부터 지령을 받는다.

제4e도는 수직이동 및 직각회전용 램프헤드(4), (4)를 조작하는 램프지지축조작부(19)이다. 퍼스톤로드(45)는 기압작동유니트의 에어실린더(46)의 작업물에서 램프헤드(4), (4)를 향하여 이동한다. 에어실린더(46)에는 그의 상하단에 파이프(47), (48)의 일단이 접속되며 타단은 솔레노이드 밸브(49)에 접속된다. 솔레노이드 밸브(49)는 압축공기원(도시하지 않음)에 접속되고, 시이킨스제어부(14)에 의해 밸브개폐지령을 받는다. 그에 의해, 에어실린더(46)내로 압축공기의 입출력에 의해 피스톤로드(45)가 수직이동하게 된다. 피스톤로드(45)의 축주위에 램프헤드(4), (4)를 직각 회전시키기 위하여 베어링 수단에 의해 지지된 슬리브(50)를 설치한다. 이 슬리브(50)는 그의 하단부에 평기어(51)에 고정되어 있으며, 이 평기어(51)는 헤드(4), (4)와 일체로 되어 있어 구동기어(52)에 물려있다. 구동기어(52)는 로타리 액츄에이터(53)에 의해 구동된다. 로타리 액츄에이터(53)은 솔레노이드밸브(54)에 접속되어 또한 시이킨스제어부(15)에 의해 밸브개폐 신호를 받는다. 이것에 의해 로타리 액츄에이터(53)이 작동되고 구동기어(52)를 개재시켜 평기어(51)을 회전하고 헤드(4), (4)를 직각방향으로 변화시킨다.

제4f도는 칩 고정 및 냉각부(20)의 기본 구조 및 기능을 예시한다. 칩고정 냉각부(20)은 두개의 조작파이프(56), (57)을 통해 솔레노이드 밸브(58)에 접속된 에어실린더(55)를 갖추고 있다. 솔레노이드밸브(58)은 압축공기원(도시하지 않음)에 접속되고 시이킨스제어부(15)에 의해 밸브 개폐신호를 받는다. 솔레노이드밸브(58)에 의한 에어실린더(55)에 의하여, 피스톤로드(59)는 피스톤로드의 전단에 설치된 냉각튜브(60)에 의해 작업물을 고정 또는 비고정시키기 위하여 수직이동 하도록 조작된다. 냉각튜브(60)은 제어솔레노이드밸브(62)를 개재시켜 냉각 공기원(도시되지 않음) 접속되며, 시이킨스제어부(15)로부터 나오는 밸브 조작작동 신호에 의해 제어시키면서 용접되는 칩상에 냉각공기를 유도 및 부는 역활을 한다.

제5도는 본 발명에 따른 장치의 작동 시이킨스 프로그램챠트이다. 제1도에 나타낸 인쇄회로기판(1)상에 탑재한 4방향 리드핀(2a), (2a'), (2a'')가 부착된 패키지 IC(2), (2'), (2'')를 순차용접하는 경우를 설명한다. 전원스위치를 온으로하여 본 발명에 의한 장치를 스타트시키면, 우선 당해장치가 기판(1)상에 탑재된 용접해야할 패키지 IC(2)의 X좌표 및 Y좌표를 선택하여 용접할 위치에 세트된다. 즉, 기판(1)상 X좌표 방향의 선택은 수치제어메모리부(11)의 헤드위치 결정회로로부터 지령을 받는 수치제어/시이킨스 제어부(14)를 개재시켜 제어부(13)의 X좌표 펄스 열 위치결정제어회로에 의해 서보 앰프(23)을 개재하여 서보모터 M1이 작동된다. 이에 의해 X좌표 볼스크류우축(21)이 회전되고 열원램프유니트(3), (3)의 전체를 X좌표 방향으로 지령을 받은 펄스만 이동한다. 동일한 방법으로 Y좌표 방향의 선택도 수치제어 메모리부(11)의 헤드위치 결정회로로부터 지령을 받은 수치제어/시이킨스 제어부(14)를 개재시켜 제어부(13)의 Y좌표 펄스열위치 결정제어회로에서 서보앰프(24)를 개재하여 서보모터 M2가 작동된다. 그리하여 Y좌표 볼스크류우축(22)가 회전되고, 열원램프 유니트(3), (3)의 전체가 Y좌표 방향으로 지령을 받은 펄브만 이동된다. 상기의 제어에 의해 당해 장치의 헤드(4), (4)가 기판(1)상의 예컨데 패키지 IC(2)의 용접해야할 위치에 세트된다.

리드핀(2a), (2a) 사이의 간격 W와 열선집광(6), (6)의 간격을 합치시키기 위하여 제4b도에 도시된 작동시스템에 의해 수행된다. 그리하여 가열조절부(17)내의 램프 헤드폭을 조정하는 스탭핑 모터 STM은 수치제어부(13)중 램프폭용 펄스입력 구동제어회로로부터 지령펄스에 의해 제어된다. 그리하여 베벨기어 배열(27)에 의해 스크류축(25), (26)의 회전은 제어되어 램프헤드(4), (4) 사이의 폭 W을 IC 칩상 리이드핀 사이 폭을 합치시킨다. 램프헤드(4), (4)로부터의 열선집광(6), (6)을 IC 칩상의 리드핀(2a), (2a)의 전장에 합치시키기 위하여 제4c도의 작동시스템에 의해 제어한다. 즉, 수치제어부(13)의 헤드폭 펄스입력 구동회로에서 예컨데 이송량, 이송방향의 지령을 받은 가열열선조절부(17)의 스탭핑 모터 STM이 동시에 작동되어 베벨기어(40), (40a)를 동시에 구동된다. 이것에 의해 베벨기어(38), (39) 및 (38a), (39a)가 회전되고 각각의 볼스크류우축(34), (35) 및 (36), (37)이 회전되고 마스킹 엘레멘트(32), (32) 및 (33), (33)이 가동되어 조사개구부(7), (7)의 폭을 규제하게 된다. 또한, 열원램프(8), (8)의 제어는 가열조건제어부(18)에 수치제어/시이킨스제어부(14)에서 입력된 지령에 의해 램프의 점등예열이 개시된다. 이와 같이하여 용접해야할 조건으로 당해 장치가 준비된다.

다음에 헤드축 조작부(19)는 열선집광(6), (6)의 초점을 리드핀(2a), (2a)에 합치시키기 위하여 헤드축(45)를 하강시킨다. 이 제어는 제4e도의 작동 시스템에 의해 제어된다. 시이킨스제어부(15)에서 솔레노이드 밸브 개폐지령을 받는 헤드축은 에어실린더(46)에 의해 헤드축(45)이 하강되고 헤드(4), (4)가 패키지 IC(2)의 약간 상방으로 지지되어 램프(8), (8)의 열선집광(6), (6)의 초점이 Y축 방향의 리드핀(2a), (2a)에 적격으로 합치되어 진다. 동시에 에어실린더(55)에 커플링된 피스톤로드는 하강된다. 시이킨스제어부(15)로부터 솔레노이드밸브 개폐지령을 받는 에어시린더(55)는 피스톤로드(59)를 하강시키기 위하여 패키지 IC(2)의 상면을 누른다. 그리하여 가열램프(8), (8)의 전압이 급속히 높아져 Y축 방향의 납땜작업이 순식간에 일어난다. 이 납땜작업이 종료됨과 동시에 가열램프(8), (8)은 다시 예열되고, 피스톤로드(59)는 상승된다. 또한, 냉각튜브(60)에는 시이퀸스제어부(15)로부터 솔레노이드밸브(62)에 밸브 개폐지령을 받아 압축공기가 공급되어 상기 패키지 IC(2)를 냉각한다. 이와 같이하여 Y축 방향의 용접이 순간적이고 정확하게 행하여지게 된다.

X축 방향의 용접을 행하기 위하여는 제4e도에 도시된 작업시스템에 의해 램프해드(4), (4)를 상기의 용접위치에서 직각 회전시킨다. 제어부(B)의 X좌표 펄스 열입력위치 결정제어회로에 의해 펄스개폐신호를 솔레노이드 밸브(54)에 지시하여 로타리 액츄에이터(53)에 의해 기어(52)를 회전시켜 평기어(51)에 의해 슬리브(50)을 직각회전시켜 가열램프(4), (4)를 상기 위치에 세트시킨다. 가열램프헤드(4), (4)는 상기의 경우와 그 위치가 X축 방향으로 변경되어 열선집광(6), (6)이 X축 방향의 리드핀(2a), (2a)를 조사시킨다. 또 기타 작동은 상기 회전작동이 패키지 IC칩(2)가 냉각튜브(60)에 의해 고정될때 수행되는 것을 제외하고 전술한 바와 동일하다. 상기와 같이하여 X축 방향의 용접이 행하여지고 패키지 IC칩(2)가 냉각공기로 냉각된 후, 에어실린더(55)가 작동하여 피스톤로드를 상승시켜 1사이클의 용접작업이 완료한다.

상기에서 4방향 리드핀을 갖는 패키지 IC 칩의 공정에 대해 기술하였으나, 2방향 리드핀을 갖는 IC칩은 램프헤드의 직각회전공정을 생략함으로서 동일한 방법으로 용접될 수 있다. 용접순서는 역으로 하여도 좋다. 예를 들면, X축 방향으로 용접한 후, Y축 방향으로 용접 또는 그 역으로 용접하여도 좋다. 작업사이클은 가장 좋은 조건에 따라 여러가지 패턴으로 임의로 변경할 수 있다.

본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이 2방향 또는 4방향으로 리드핀을 갖는 패키지 IC를 인쇄회로 기판상에 탑재하고, 그의 리드핀을 인쇄회로 기판에 X축 방향 또는 Y축 방향에서 1쌍의 열원램프 유니트의 열선집광을 조사시켜 납땜함에 있어서 메모리조작부(A)와 제어부(B) 및 본체부(C)를 구비하고 메모리 조작부(A)로부터의 지령에 의해 제어부(B)를 작동시키고, 이 제어부(B)는 본체부(C)를 제어함으로서 인쇄회로기판 X-Y좌표 방향의 임의의 부위에 위치하는 납땜 작업부위에 당해 장치를 이동시켜서 2방향 또는 4방향의 용접작업이 불량이 없고 고밀도의 납땜을 수행하고 더우기 용접땜납의 흘림에 의한 브리지 형성을 방지할 수 있는 납땜 실제 작업이 순간적이고도 능률적으로 수행한다.

Claims

2방향 또는 4방향으로 리드핀을 갖는 패키지 IC칩을 인쇄회로 기판상에 탑재하고, 그 리드핀을 인쇄회로 기판의 접속되는 부위에 합치시키기 위하여 X축 방향 또는 Y축 방향 열원램프유니트의 열선집광을 조사시켜 납땜함에 있어서, 메모리 조작부(A), 제어부(B) 및 본체부(C)를 구비하고 메모리 조작부(A)로부터의 지령에 의해 제어부(B)가 작동되고 이 제어부(B)를 본체부(C)를 제어하여 상기 인쇄회로 기판상에 탑재된 패키지 IC의 위치에 당해 장치가 X좌표 및/또는 Y좌표 방향으로 가동시켜 상기의 접속될 부위가 자동적으로 용접되도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동납땜 장치.
제1항에 있어서, 메모리 조작부(A)가 자동운전과 수동운전의 변환을 행하는 조작부(10)과 램프헤드 위치결정, 가열열선조절 및 가열조건의 설정을 행하는 수치제어메모리부(11)로 구성된 납땜장치.
제1항에 있어서, 제어부(B)가 X좌표 및 Y좌표의 펄스열입력 위치결정제어, 열원 램프유니트의 헤드폭 및 마스킹폭의 제어를 행하는 수치제어부(13)과 램프의 전력제어 타임프로그램 및 수치제어/시이킨스제어를 행하는 수치제어/시이킨스제어부(14)와 솔레노이드 개폐용시이킨스제어부(15)로 구성된 납땜장치.
제1항에 있어서, 본체부(C)가 X좌표 DC-서보모터와 Y좌표 DC 서보모터의 제어를 행하는 헤드위치결정부(16)과 헤드폭 조절스탭핑모터 및 마스킹폭 조절 스탭핑모터의 제어를 행하는 가열열선조절부(17)와 램프출력의 전력조절 및 가열시간의 조절을 행하는 가열조건 제어부(18)과 램프헤드 수직이동용 에어실린더 및 헤드회전용 액츄에이터의 제어를 행하는 헤드축변환부(19)와 패키지 IC칩을 고정하는 피스톤로드의 수직 이동용실린더 및 냉각에어 블로우의 제어를 행하는 IC 고정 냉각부(20)으로 구성된 납땜장치.
제1항에 있어서, 메모리 조작부(10)은 수치제어 메모리부(11)에 지령을 보내고, 수치제어메모리부(11)은 수치제어/시이킨스제어부(14)에 지령을 보내, 수치제어/시이킨스제어부(14)는 수치제어부(13) 및 시이킨스제어부(15)와 상호 입력을 받게되도록 접속되며 또한 수치제어부(13)은 헤드 위치결정부(16) 및 가열열선조절부(17)에 각각 지령을 보내 수치제어/시이킨스제어부(14)는 가열조건제어부(18)에 지령을 보내고 시이킨스제어부(15)는 헤드축변환부(19)와 칩고정냉각부(20)로 각각 지령을 보내도록 구성된 납땜장치.