WO2020050448A1 - 지그 조립체 및 솔더링 장치 - Google Patents

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WO2020050448A1
WO2020050448A1 PCT/KR2018/011362 KR2018011362W WO2020050448A1 WO 2020050448 A1 WO2020050448 A1 WO 2020050448A1 KR 2018011362 W KR2018011362 W KR 2018011362W WO 2020050448 A1 WO2020050448 A1 WO 2020050448A1
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WO
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soldering
jig
motor
unit
moving
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PCT/KR2018/011362
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English (en)
French (fr)
Inventor
최병찬
강기석
Original Assignee
최병찬
주식회사 엔디테크
강기석
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08—Auxiliary devices therefor
    • B23K3/087—Soldering or brazing jigs, fixtures or clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits

Definitions

  • the present invention relates to a jig assembly and a soldering device.
  • soldering can be performed by applying heat to one or more of the solder balls and the substrate to position the molten material into the soldering position.
  • soldering may be performed on one or more surfaces of the camera module.
  • it is necessary to rotate the camera module in order to perform soldering on a plurality of surfaces and for this purpose, conventional techniques for mounting the camera module mounted on the jig so that soldering can be performed have been introduced.
  • the time required for such re-installation may degrade productivity. Therefore, there is a need for a soldering apparatus capable of performing soldering without re-installation on multiple faces.
  • One embodiment of the present invention is to provide a soldering apparatus capable of performing soldering by determining the soldering position to one surface other than the surface of the soldering object without re-installing the object by being controlled through multi-axis control including rotation of the jig.
  • a jig including a seating portion on which an object can be seated; A first motor capable of rotating the seating portion in conjunction with the seating portion; And a second motor interlocked with the jig to rotate the jig.
  • the rotation of the first motor and the second motor is controlled by a control unit so that soldering to the object can be performed at a predetermined position. Is provided.
  • a plurality of seating portions may be provided on the jig, and a plurality of jigs may be provided.
  • the seating portion may be rotated on a vertical plane based on the soldering direction, and the jig may be rotated in the radial direction of the soldering direction.
  • the interlocking of the first motor and the seating portion and the interlocking of the second motor and the jig may be achieved by transmitting rotational power to the belt.
  • the seating portion may be provided with one or more suction holes to suction and fix the object by the suction force of the suction holes.
  • the suction force may occur after the object is seated and aligned in the seating portion.
  • the Bed Head portion for performing soldering; A first moving unit moving the object from the tray containing the object supplied to the bed to the buffer, and moving the object subjected to soldering from the buffer to the tray; And a second moving unit for moving the object moved to the buffer by the first moving unit to the jig assembly, and moving the object subjected to soldering from the jig assembly to the buffer; and the jig assembly includes: Jig including a seating portion that can be; A first motor capable of rotating the seating portion in conjunction with the seating portion; And a second motor interlocked with the jig to rotate the jig. The rotation of the first motor and the second motor may be controlled by a control unit so that the head portion can be soldered to the object.
  • first moving portion or the second moving portion may be one of a clamper capable of holding the object and a nozzle capable of suction-pressing the object.
  • the buffer may include an alignment unit that aligns the object moved from the tray by the first moving unit so that it can be seated at a predetermined position.
  • the buffer is provided with a first stopper on one side so that the object can be aligned at a predetermined position, and the alignment unit pushes the object seated in the buffer to contact the first stopper so that the object is aligned at a predetermined position.
  • a second stopper may be further provided on the other side, which is a direction different from one side.
  • the alignment unit may include a first push unit for pushing the object to contact the first stopper.
  • a first push portion for pushing the object to contact the first stopper and a second push portion for pushing the object to contact the second stopper may be included.
  • soldering can be performed by determining the soldering position to the other surface of the object to be soldered without remounting the object.
  • the head portion when rotation is possible through 2-axis control, it is possible to arrange the head portion at a position where soldering is required.
  • FIG. 1 is a perspective view of a soldering apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing that the first moving unit approaches the tray according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing the operation of the first mobile unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing that the second moving unit moves the object to the buffer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing that the head according to an embodiment of the present invention performs soldering on the object
  • FIG. 6 is a view showing the rotation of the jig assembly in the soldering process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view showing that the object subjected to soldering is moved by the second moving unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a view showing that the object is divided by the first moving part according to whether the soldering state is normal according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a perspective view showing a jig assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the movement of an object according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing that an object is aligned by an alignment unit in a buffer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a direction in which the object is rotated by the jig and seating unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 and 14 are views showing a form of output of a laser over time according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a view showing the output distribution of the laser according to an embodiment of the present invention.
  • an object 50 is a soldering object, and may be a camera module.
  • FIG. 1 is a perspective view of a soldering apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the soldering device may include a bed 10, a first moving part 100, a second moving part 200, a head part 300, a jig assembly 500 and a control part 400. have.
  • the bed 10 may be connected to the first moving part 100 and the second moving part 200 so that the first moving part 100 and the second moving part 200 may be moved, for example, the moving For example, it can be a linear reciprocating exercise.
  • a tray 1, a buffer 11, and a jig assembly 500 may be located on the bed 10.
  • the tray 1 allows the object to be processed (50 in FIG. 2) to be seated and moved to the bed 10 side. That is, in order to provide the object 50 to the bed 10, it is moved toward the bed 10 in a state in which one or more objects 50 are accommodated.
  • the buffer (11 of FIG. 2) and the jig assembly 500 are one component included in the soldering apparatus, and the object 50 accommodated and moved in the tray 1 is moved to the first moving unit 100 and the second moving unit. It may be seated and removed by the part 200.
  • the buffer 11 may be aligned with the object 50 after the object 50 is seated on one side, and the aligned object 50 may be moved to the jig assembly 500.
  • the object 50 seated on the jig assembly 500 may be soldered by the head portion 300.
  • the first moving part 100 and the second moving part 200 which move the object 50, generate a gripping part or a suction force that grips the object 50 by the movement of a plurality of joints, and thus make the object into the suction hole It may include a suction unit for adsorbing (50).
  • a suction unit for adsorbing 50
  • the first moving portion 100 will be described through an example in which the gripping portion is applied and the second moving portion 200 is applied with the suction portion.
  • the buffer 11 and the jig assembly 500 may be reciprocated in the longitudinal direction (both directions) of the bed 10 on the bed 10.
  • the first moving part 100 and the second moving part 200 are movable in the transverse direction, and the buffer 11 and the jig assembly 500 in the longitudinal direction crossing the transverse direction are provided with the bed 10.
  • the object 50 seated by one of the first moving part 100 and the second moving part 200 is removed from the accessed buffer 11 or the jig assembly 500 or the object ( 50) can be seated.
  • the object 50 provided by being seated on the tray 1 by the above-described mechanism is moved to the first moving part 100 side, and the tray 1 is provided by the first moving part 100.
  • the object 50 seated on may be moved to the buffer 11.
  • the object 50 moved to the buffer 11 can be aligned to a predetermined position after being seated on the buffer 11, and the aligned object 50 is moved to the second moving part ( 200).
  • the second moving part 200 may move the object 50 toward the jig assembly 500. Specifically, it can be moved to the seating portion of the jig assembly 500.
  • the object 50 can be fixed by being adsorbed to the seating portion.
  • the fixed object 50 may be soldered by a head portion.
  • the soldering operation may be performed on surfaces other than the surface adsorbed on the seating portion.
  • the adsorption surface is a lower surface (a surface corresponding to a seating portion)
  • soldering may be performed on one or more of the upper surface and the side surfaces.
  • a fixing direction of an object may be changed, which may be performed through multi-axis rotation (two-axis rotation or more) and will be described in detail with reference to FIG. 9.
  • the nozzle part may be replaced.
  • the nozzle unit may further include a sensing unit (not shown) that detects whether the abnormality includes contamination and deformation.
  • the sensing unit may include a first sensing unit and a second sensing unit.
  • the first sensing unit is a sensor for checking the state of the nozzle unit 100, and may be a charge-coupled device (CCD) camera. If the first sensing unit inspects the state of the nozzle unit and there is no abnormality in the state of the nozzle unit, a normal solder ball application operation may be performed. However, when the first sensing unit senses the abnormality of the nozzle unit, the nozzle unit in the abnormal state is detached by the detachable unit, and a new nozzle unit stored in the nozzle unit cartridge unit can be taken and attached to the coupling unit. When the new nozzle portion is attached to the engaging portion, the alignment of the new nozzle portion can be performed through the alignment portion.
  • CCD charge-coupled device
  • the second sensing unit may be a charge-coupled device (CCD) camera, an area sensor, a hole sensor, or a capacitive sensor.
  • CCD charge-coupled device
  • the abnormal state of the disk, in particular, the abnormal state of the solder ball transfer port may be checked by the second sensing unit and transmitted to the control unit. That is, when the contamination state of the solder ball transfer port is checked and the degree of contamination interferes with the supply of the solder ball (for example, when the diameter in the solder ball transfer port is equal to or less than a predetermined value), a signal indicating that the solder ball transfer port is abnormal is displayed. It can be transmitted to the control unit 400 side.
  • the controller 400 may display information to the user when an abnormal state of the disk moving and providing the solder ball is confirmed, and provide information for the user to replace the disk.
  • FIG 2 and 3 are views showing that the first moving part 100 is approached and moved to the tray 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the tray 1 may be stacked in a state in which the object 50 is accommodated, and wait.
  • the atmosphere means a state of being stacked and waiting to be provided before the tray 1 is provided to the bed 10 side.
  • the trays 1 stacked upward may be provided one by one, as the tray 1 positioned at the top or the tray 1 positioned at the bottom is preferentially provided on the bed 10 side.
  • Each tray 1 may be stacked in a state in which the object 50 is accommodated, and may be provided by an operation of a provision line such as a conveyor belt.
  • the first moving unit 100 may grasp or adsorb the object 50 to move the object 50 by approaching the tray 1 side.
  • the number of objects 50 to be moved at one time may be a plurality.
  • the plurality of objects 50 may be disposed in the tray 1 at predetermined intervals from each other.
  • the predetermined interval may be different from the interval between objects 50 to be seated in the buffer 11. Accordingly, after the first moving part 100 adsorbs the object 50 from the tray 1, the object is moved at intervals that can be seated in the buffer 11 in the process of moving the object 50 to the buffer 11. The spacing between the branches or suction can be adjusted. If the gap is determined to be seated in the buffer 11 through adjustment, it may be seated in the buffer 11. The distance between the objects 50 seated on the buffer 11 may be a distance at which soldering is performed on the objects 50.
  • soldering may be performed on one or more of the top and side surfaces of the object 50.
  • thermal damage occurs or soldering to other adjacent objects 50 during soldering of the side surfaces. Quality may be degraded. Therefore, it can be rearranged from the tray 1 to the buffer 11 at a predetermined distance or more.
  • the relocation is included in the alignment.
  • the alignment process can be performed by contacting one or more surfaces of the seated object 50 with a stopper formed at a predetermined position. The alignment may be described in more detail through FIG. 11.
  • FIG 4 is a view showing that the second moving unit 200 according to an embodiment of the present invention moves the object 50 to the jig assembly 500.
  • the second moving part 200 may move the object 50 on the buffer 11 relocated and moved from the tray 1 at a predetermined interval to the jig assembly 500.
  • the object 50 may be aligned on the buffer 11 before being moved to the jig assembly 500 to determine the relative position of each object 50 in an arrangement in which soldering can be performed.
  • the second moving part 200 moves the object 50 to the jig assembly 500, but may be configured to include a gripping part or a suction part.
  • FIG 5 is a view showing a head unit 300 performing soldering on an object according to an embodiment of the present invention.
  • the head unit 300 may perform a soldering operation on the object 50 transferred to the jig assembly 500 by the second moving unit 200.
  • the head unit 300 may include a laser generating unit and a laser adjusting unit that controls the laser. The focus and size of the laser can be adjusted through the laser adjustment unit, and the output of the laser can be determined through the laser generation unit. Solder balls may be provided separately. As described above, by changing the performance of the laser, the solder ball may be melted, and the solder ball may be discharged to discharge the molten solder ball to the soldering position to perform soldering.
  • FIG. 6 is a view showing the rotation of the jig assembly 500 in the soldering process according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of head units 300 may be provided.
  • the plurality of head units 300 may operate independently of each other to perform soldering.
  • a plurality of jig assemblies 500 may be positioned to perform a soldering operation by the head unit 300.
  • the object 50 on the jig assembly 500 whose soldering has been primarily performed may be moved to the buffer 11 by the second moving unit 200.
  • FIG. 8 is a view showing that the object 50 is divided by the first moving part 100 according to whether the soldering state is normal according to an embodiment of the present invention.
  • the object 50 moved to the buffer 11 may be moved to the tray 1.
  • the movement to the tray 1 may be divided and moved according to the soldering result of the object 50. For example, an object performed in a portion outside the predetermined position where soldering is performed, when the amount of solder balls is less than the predetermined amount range and when the amount of solder balls is larger than the predetermined amount range, it is recognized as a defective product 52. It can be accommodated in a separate tray (1).
  • the tray 1 that accommodates only the regular product 51 can be collected.
  • Defective products 52 accommodated in a separate tray 1 may be collected separately and collected by heating the soldering with a laser and moved to the stacked tray side before being provided to the bed 10 to perform soldering again. Soldering collection may be a process in which a solder ball is melted and sucked through a laser without melting the solder ball.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a jig assembly 500 according to an embodiment of the present invention.
  • the jig assembly 500 may include a first motor 521, a seating portion 520, a second motor 511 and a jig 510.
  • Each of the first motor 521 and the second motor 511 may rotate the seating portion 520 and the jig 510, respectively.
  • the plurality of jigs 510 and the plurality of seating portions 520 may rotate the object 50 while being rotated in the same direction by one interlocked motor.
  • the first motor 521 located on one side of the jig 510 may rotate the seating portion 520 collectively by rotation.
  • the rotating portions connected to the respective seating portions 520 may be connected to the first motor 521 and the belt 530.
  • the second motor 511 located on one side of the jig assembly 500 may rotate the jig 510 collectively by rotation.
  • the rotating parts connected to each jig 510 may be connected to the second motor 511 and the belt 530.
  • an example of interlocking with each of the motors 521 and 511 has been described as a connection with the belt 530, but the interlocking means may be variously determined.
  • the direction in which the jig 510 is arranged in the jig assembly 500 and the direction in which the seating portions 520 are arranged on the jig 510 are perpendicular to each other.
  • the seating surface of the seating portion 520 is an XY plane based on the illustrated XYZ direction
  • the seating portion is rotated on the XY plane by the first motor 521, and the second motor 511 is rotated on the YZ plane. You can.
  • the rotation includes 360 rotation and tilting which is rotated in a certain section. Accordingly, the object 50 seated on the seating portion 520 by the rotation of the first motor 521 and the rotation of the second motor 511 can be prepared in various directions for soldering. For example, when the direction toward the Z side is called the upper surface and the direction toward the X and Y sides is called the side surface, when soldering should be performed on the upper surface and the side surface, the soldering performed on the upper surface is completed and the second motor 511 ) Or the rotation of the first motor 521 and the second motor 511 can be prepared (exposed) to the side of the head portion 300. That is, since various exposure surfaces of the object 50 can be prepared (exposed) to the head part 300 by the movement by the rotation, preparation for the head part 300 through re-installation of the object 50 (exposure) ) Without soldering.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the movement of an object according to an embodiment of the present invention.
  • the object 50 is made by the moving parts 100 and 200 from the tray 1 through the buffer 11 to the jig assembly 500.
  • the moving parts 100 and 200 may be one of a gripping part for gripping the object 50 by the movement of a plurality of joints or a suction part for generating the suction force and adsorbing the object 50 through the suction hole.
  • a gripping part for gripping the object 50 by the movement of a plurality of joints
  • a suction part for generating the suction force and adsorbing the object 50 through the suction hole.
  • an example in which the first moving part 100 is used as the suction part and the second moving part 200 is used as the gripping part is illustrated.
  • the order of movement of the object 50 first transferred from the tray 1 to be soldered is as described above, and after the soldering is performed by the head unit 300, the object 50 may be moved in the reverse order.
  • the plurality of objects 50 when accommodated and provided in the tray 1 may be positioned at predetermined intervals with other objects 50 adjacent to each other.
  • the predetermined interval may be seated to be positioned wider by the first moving unit 100 in the process of being seated in the buffer 11.
  • the object 50 seated at a wider interval may be moved to the jig assembly 500 to be included in an alignment process to secure a space required for soldering.
  • the alignment is positioned on the buffer 11 at a wider interval and seated, and the alignment unit 12 may intervene to compensate for a wrong shape (position change) during movement.
  • FIG. 11 is a view showing that the object is aligned by the alignment unit 12 in the buffer 11 according to an embodiment of the present invention.
  • the alignment unit 12 may include a first push unit 12a and a second push unit 12b that push the object 50 to a predetermined position in a state of being contacted by movement.
  • the first push portion 12a pushes the object 50 in one direction until the object 50 reaches the first stopper 11a formed in the buffer 11.
  • the second push portion 12b pushes the object 50 in the other direction until the object 50 reaches the second stopper 11b formed in the buffer 11.
  • a direction in which one direction and the other direction intersect each other may be different directions.
  • the one direction may be the X direction on the XY plane
  • the other direction may be the Y direction on the XY plane.
  • first push portion 12a and the second push portion 12b are connected to one member, and the first stopper 11a is pushed by pushing the object 50 in the process in which the one member is moved in one direction and the other direction.
  • the second stopper (11b) may be directed to the side, the first push portion (12a) and the second push portion (12b) is provided on each member in the process of moving each member in one direction and the other, respectively The 50 may be pushed out to face the first stopper 11a and the second stopper 11b.
  • FIG. 12 is a view showing a direction in which the object 50 is rotated by rotation of the jig 510 and the seating unit 520 according to an embodiment of the present invention.
  • the object 50 may be exposed to the head portion without re-mounting by rotating the jig 510 and rotating the seating portion 520.
  • the head portion is located in the Z direction
  • a case in which the soldering position should be exposed in the Z direction to perform soldering will be described as an example.
  • the first surface S1 When soldering should be performed on the first surface S1 exposed in the X direction among the surfaces of the object 50, the first surface S1 is rotated in the first direction M1 and the third direction M3. It may be exposed toward the Z direction. Since the embodiment of the present invention includes two rotation axes (X-axis and Z-axis), it cannot be rotated in the second direction M2 rotated on the X-Z plane. Of course, since the embodiment of the present invention includes the two rotation axes, rotation in the second direction M2 is impossible, but when the jig assembly further including the Y axis is applied, the object 50 is rotated by rotating one axis. One of the exposed surfaces can be exposed toward the head.
  • the fourth surface S4 or the second surface S2 is to be exposed toward the head, the fourth surface S4 or the second surface S2 is rotated through rotation of only the second motor 511 that rotates the X axis. It can be exposed toward the head.
  • the first surface S1 or the third surface S3 when the first surface S1 or the third surface S3 is exposed to the head, the first surface S1 or third through rotation of the first motor 521 and the second motor 511
  • the surface S3 can be exposed toward the head.
  • the first motor 521 and the second motor 511 may be rotated at the same time, or any one of them may be rotated first and the remaining one rotated sequentially. That is, rotation in the first direction M1 and the second direction M3 may be performed simultaneously or sequentially.
  • FIG. 13 and 14 are views showing a form of output of a laser over time according to an embodiment of the present invention.
  • the eleventh pulse means that the laser is emitted at the same power for a specific time period to perform soldering over time.
  • the second pulse means that a laser having a lower and more uniform power is irradiated after a predetermined time after a laser having a relatively high power is emitted at the beginning of laser emission.
  • the third pulse means that the laser is emitted at a specific time and then the laser falls to a lower power after a predetermined time elapses.
  • the difference between the first pulse and the second pulse is that the output of the laser is 0 at one point, and the output is gradually decreased to maintain the laser emission.
  • the decrease in output induces slow cooling, and in the case of the first pulse and the second pulse, induces rapid cooling.
  • removal of residual stress through the annealing effect (annealing) through the slow cooling, improvement in ductility and toughness, and formation of a microstructure may be expected. That is, the soldered portion through the laser treatment can be expected to improve the durability.
  • preheating, heating, and cooling can be selectively applied through laser power control.
  • pulses A and E are cases in which preheating and slow cooling are not employed, and pulses B and D are in the form of preheating. Also, the pulse C and the pulse D may be in the form of employing the slow cooling.
  • the pulse shape can be selectively determined.
  • the time indicating the horizontal axis is an arbitrary value for convenience of description.
  • FIGS. 13 and 14 may vary the laser irradiation profile according to the bonding method and the bonding quality (joining area, bonding depth, bonding strength, crack, void, degree of heat influence, etc.) in soldering or welding.
  • the laser may be irradiated (heated) for a predetermined time to perform bonding. In this case, the effect of rapid cooling without slow cooling can be expected.
  • the laser may be irradiated for a predetermined period of time without a preheating process, and then the laser power may be gradually reduced to slow cooling.
  • the laser power is gradually increased to perform preheating, and then the laser is irradiated for a predetermined time with a predetermined laser power to make a junction, and the laser power is continuously decreased to achieve slow cooling.
  • the bonding process may be completed.
  • the laser profile may be different at a location where soldering is performed, and the profile may include, for example, a laser output, a laser irradiation time, a number of laser irradiations, and a slope in relation to the laser output and irradiation time. You can.
  • the laser profile corresponding to the size of the solder ball and the soldering environment may be determined by various combinations of the above four conditions. For example, when the solder ball is large, the melting of the solder ball may not be completely performed, so a laser irradiation for heating may be performed multiple times to melt the soldering. Depending on the size of the solder ball, reflow soldering may be performed. In addition, when heating is completed, slow cooling may be performed. In the case of rapid cooling, cold soldering may occur and cracks may occur in the soldering portion. Therefore, slow cooling can be performed.
  • the slow cooling may also include slow cooling performed by continuously reducing the laser power and slow cooling performed by gradually reducing the power. Even in the case of slow cooling by continuously reducing the laser power, the larger the slope in the relationship between the laser power and the irradiation time becomes, the more similar the effect of rapid cooling is, so it can be selectively adjusted.
  • various laser profiles may be selected in order to form one or more output sections in the soldering process through a combination of the output of the laser, the laser irradiation time, the number of laser irradiations, and the slope between the laser output and the irradiation time.
  • 15 is a view showing the output distribution of the laser according to an embodiment of the present invention.
  • the laser generated by the laser generation unit may be the flat top laser shown in FIGS. 15 (c) and 15 (d).
  • the laser of the Gaussian-type output distribution as shown in Figs. 15 (a) and 15 (b), gradually decreases in influence toward the center of the central portion of the laser, and the influence can be concentrated in the center.
  • the flat-top type output distribution of the laser may have a relatively uniform influence as compared to the Gaussian output distribution from the central portion of the position adjacent to the edge.
  • the influence decreases as the distance from the center point within the area to be soldered decreases, and the output of the non-uniform laser can be transmitted within the area.
  • the influence of the laser is uniform within a certain distance from the center in the area, and then rapidly affects the outside with respect to the boundary line of the area. Since it is reduced, the laser power can be uniformly reflected.

Abstract

대상물이 안착될 수 있는 안착부를 포함하는 지그; 안착부와 연동되어 안착부를 회전시킬 수 있는 제1모터; 및 지그와 연동되어 지그를 회전시킬 수 있는 제2모터;를 포함하고, 제1모터 및 제2모터의 회전은, 대상물에 솔더링이 기 결정된 위치에 수행될 수 있도록 제어부에 의해 제어되는, 지그 조립체가 제공된다.

Description

지그 조립체 및 솔더링 장치
본 발명은 지그 조립체 및 솔더링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 회로 등을 제조하는 과정에서는 솔더링 작업이 요구된다. 솔더링은 솔더볼 및 기판 중 하나 이상에 열을 가하여 용융된 용물물을 솔더링 위치로 위치시킴으로써 수행될 수 있다. 여기서, 상기 회로가 카메라 모듈이 되는 경우, 솔더링이 카메라 모듈의 하나의 면 이상에 솔더링 작업이 수행될 수 있다. 이 때, 복수 개의 면에 솔더링이 수행되기 위해 카메라 모듈을 회전시킬 필요가 있고, 이를 위해 지그에 안착된 카메라 모듈을 솔더링이 수행될 수 있도록 재장착하는 종래의 기술들이 소개되고 있다. 그러나 이러한 재장착을 위해 소요되는 시간은 생산성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 다면을 대상으로 재장착 없이 솔더링이 수행될 수 있는 솔더링 장치가 요구된다.
[선행기술문헌]
대한민국 공개특허공보 제 2013-0064392 호 (2013. 06. 18)
본 발명의 일 실시예는 지그의 회전을 포함한 다축제어을 통해 제어됨으로써, 솔더링 위치를 솔더링 대상의 일면 외 타면까지 대상물의 재장착없이 결정하여 솔더링이 수행가능한 솔더링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
대상물이 안착될 수 있는 안착부를 포함하는 지그; 안착부와 연동되어 안착부를 회전시킬 수 있는 제1모터; 및 지그와 연동되어 지그를 회전시킬 수 있는 제2모터;를 포함하고, 제1모터 및 제2모터의 회전은, 대상물에 솔더링이 기 결정된 위치에 수행될 수 있도록 제어부에 의해 제어되는, 지그 조립체가 제공된다.
그리고, 안착부는 지그 상에 복수 개 마련되고, 지그는 복수 개 마련될 수 있다.
또한, 안착부는 솔더링 방향을 기준으로 수직한 면상에서 회전되고, 지그는 솔더링 방향을 반경방향으로 회전될 수 있다.
또한, 제1모터 및 안착부의 연동과 제2모터 및 지그의 연동은, 벨트에 회전동력이 전달되어 이루어질 수 있다.
또한, 안착부는 하나 이상의 흡입공이 마련되어 흡입공의 흡입력에 의해 대상물을 흡입고정할 수 있다.
또한, 흡입력은 안착부에 대상물이 안착 및 정렬 후에 발생할 수 있다.
베드;솔더링을 수행하는 헤드부; 베드에 공급되는 대상물을 수용하는 트레이로부터 대상물을 버퍼로 이동시키고, 솔더링이 수행된 대상물을 버퍼로부터 트레이로 이동시키는 제1이동부; 및 제1이동부에 의해 버퍼로 이동된 대상물을 지그 조립체로 이동시키고, 솔더링이 수행된 대상물을 지그 조립체로부터 버퍼로 이동시키는, 제2이동부;를 포함하고, 지그 조립체는, 대상물이 안착될 수 있는 안착부를 포함하는 지그; 안착부와 연동되어 안착부를 회전시킬 수 있는 제1모터; 및 지그와 연동되어 지그를 회전시킬 수 있는 제2모터;를 포함하고, 제1모터 및 제2모터의 회전은, 대상물에 헤드부가 솔더링을 수행할 수 있도록 제어부에 의해 제어될 수 있다.
그리고, 제1이동부 또는 제2이동부는, 대상물을 파지할 수 있는 클램퍼 및 대상물을 흡입압착할 수 있는 노즐 중 하나일 수 있다.
또한, 버퍼는 제1이동부에 의해 트레이로부터 이동된 대상물을 기 결정된 위치에 안착될 수 있도록 정렬시키는 정렬부를 포함할 수 있다.
또한, 버퍼는 기 결정된 위치에 대상물이 정렬될 수 있도록 일측에 제1스토퍼가 마련되고, 정렬부는 버퍼에 안착된 대상물을 제1스토퍼에 닿도록 밀어냄으로써 기 결정된 위치에 대상물이 정렬되도록 할 수 있다.
또한, 일측과 다른 방향인 타측에 제2스토퍼가 더 마련될 수 있다.
또한, 정렬부는 제1스토퍼에 대상물이 닿도록 밀어내는 제1푸쉬부를 포함할 수 있다.
또한, 제1스토퍼에 대상물이 닿도록 밀어내는 제1푸쉬부 및 제2스토퍼에 대상물이 닿도록 밀어내는 제2푸쉬부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 지그의 회전을 포함한 다축제어을 통해 제어됨으로써, 솔더링 위치를 솔더링 대상의 일면 외 타면까지 대상물의 재장착없이 결정하여 솔더링이 수행가능한 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예는 대상물의 재장착없이 솔더링이 가능하므로 재장착을 위한 장치 및 에너지와 소요되는 시간을 저감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 2축제어를 통해 회전이 가능한 경우 솔더링이 요구되는 위치에 헤드부를 향해 배치시키는 것이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1이동부가 트레이로 접근하는 것을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1이동부의 동작을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2이동부가 대상물을 버퍼로 이동하는 것을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드부가 대상물에 대하여 솔더링을 수행하는 것을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 과정에서 지그 조립체의 회전을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2이동부에 의해 솔더링이 수행된 대상물이 이동되는 것을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 상태의 정상여부에 따라 대상물이 제1이동부에 의해 구분되는 것을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그 조립체를 타나낸 사시도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이동을 나타낸 개략도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼에 대상물이 정렬부에 의해 정렬되는 것을 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그 및 안착부에 의해 대상물이 회전되는 방향을 나타낸 도면,
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 대비 레이저의 출력의 형태를 나타낸 도면,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저의 출력분포를 나타낸 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예를 설명하는 과정에서 대상물(50)이라고 후술하는 구성은 솔더링 대상물이며, 카메라 모듈일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 지그 조립체를 설명하기 위해 지그 조립체의 회전에 대하여 설명할 때는, 2축회전을 통해 제어되는 것을 설명하였으나 이는 일 실시예이며 병진운동을 포함하는 다축제어가 될 수 있고, 다축회전운동을 통한 제어가 될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 솔더링 장치는 베드(10), 제1이동부(100), 제2이동부(200), 헤드부(300), 지그 조립체(500) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다. 베드(10)는 제1이동부(100) 및 제2이동부(200)가 이동될 수 있도록 제1이동부(100) 및 제2이동부(200)와 연결될 수 있고, 상기 이동은 예를 들어 직선왕복운동이 될 수 있다.
상기 베드(10) 상에는 트레이(1), 버퍼(11) 및 지그 조립체(500)가 위치될 수 있다. 트레이(1)는 가공이 될 대상물(도 2의 50)이 안착되어 베드(10) 측으로 이동될 수 있도록 한다. 즉, 베드(10)로 대상물(50)을 제공하기 위해 하나 이상의 대상물(50)을 수용한 상태로 베드(10) 측으로 이동된다.
그리고, 버퍼(도 2의 11) 및 지그 조립체(500)는 솔더링 장치에 포함되는 일 구성으로써, 트레이(1)에 수용되어 이동된 대상물(50)이 제1이동부(100) 및 제2이동부(200)에 의해 안착 및 제거될 수 있다. 여기서, 버퍼(11)는 대상물(50)이 일측에 안착된 후에 대상물(50)의 정렬이 이루어질 수 있고, 정렬된 대상물(50)은 지그 조립체(500)로 이동될 수 있다. 지그 조립체(500)에 안착된 대상물(50)은 헤드부(300)에 의해 솔더링이 수행될 수 있다.
여기서, 대상물(50)을 이동시키는, 제1이동부(100) 및 제2이동부(200)는 다수 개의 관절의 움직임에 의해 대상물(50)을 파지하는 파지부 또는 흡입력을 발생시켜 흡입공으로 대상물(50)을 흡착시키는 흡입부를 포함할 수 있다. 상기 파지부 및 흡입부와 관련하여 제1이동부(100)는 상기 파지부가 적용되고 제2이동부(200)에서는 흡입부가 적용된 예를 통해 설명하기로 한다.
또한, 버퍼(11) 및 지그 조립체(500)는 베드(10) 상에서 베드(10)의 길이방향(양방향)으로 왕복이동이 가능할 수 있다. 예를 들면, 횡방향으로 제1이동부(100) 및 제2이동부(200)가 이동가능하고, 상기 횡방향과 교차되는 종방향으로 버퍼(11) 및 지그 조립체(500)가 베드(10) 상에서 이동하여 제1이동부(100) 및 제2이동부(200) 측으로 순차적으로 접근될 수 있다. 상기 접근된 버퍼(11) 또는 지그 조립체(500)에는 제1이동부(100) 및 제2이동부(200) 중 하나에 의해 안착된 대상물(50)이 제거되거나, 비어있는 안착부에 대상물(50)이 안착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예인 솔더링 장치는 상술한 메커니즘에 의해 트레이(1)에 안착되어 제공된 대상물(50)이 제1이동부(100) 측으로 이동되고, 제1이동부(100)에 의해 트레이(1)에 안착된 대상물(50)이 버퍼(11)로 이동될 수 있다. 버퍼(11)로 이동된 대상물(50)은 버퍼(11) 상에 안착된 후에 기 결정된 위치로 정렬될 수 있고, 정렬된 대상물(50)은 버퍼(11)의 이동에 의해 제2이동부(200)에 접근할 수 있다. 제2이동부(200) 주변으로 버퍼(11)가 접근되면, 제2이동부(200)는 대상물(50)을 대상물(50)을 지그 조립체(500) 측으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로는, 지그 조립체(500)의 안착부로 이동시킬 수 있다. 대상물(50)은 상기 안착부로 흡착되어 고정될 수 있다. 고정된 대상물(50)은 헤드부에 의해 솔더링 작업이 수행될 수 있다. 솔더링 작업은 안착부에 흡착되는 면을 제외한 나머지 면을 대상으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 흡착면이 하면(안착부에 해당하는 면)이라고 하면 상면 및 측면 중 하나 이상의 면에 솔더링이 수행될 수 있다. 이와 같이 다양한 면에 솔더링을 수행하기 위해 대상물의 고정방향을 변경할 수 있는데, 이는 다축회전(2축 회전 이상)을 통해 이루어질 수 있으며, 도 9를 통해 구체적으로 설명하기로 한다.
나아가, 상기 노즐부의 경우 이상 상태가 감지되면 교체될 수 있다. 노즐부는 오염 및 변형을 포함하는 상기 이상 상태 여부를 감지하는 센싱부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 센싱부는 제1센싱부 및 제2센싱부를 포함할 수 있다.
상기 제1센싱부는, 노즐부(100)의 상태를 확인하기 위한 센서이며, 전하 결합 소자(charged-coupled device; CCD) 카메라일 수 있다. 제1센싱부가 노즐부의 상태를 검사하여 노즐부의 상태에 이상이 없을 경우에는 정상적인 솔더볼 적용 동작이 실행될 수 있다. 그런데, 제1센싱부가 노즐부의 이상 상태를 감지하면, 탈착부에 의해 이상 상태의 노즐부를 이탈시키고, 노즐부 카트리지부에 보관된 신규 노즐부를 가져와 결합부에 부착시킬 수 있다. 신규 노즐부가 결합부에 부착되면, 신규 노즐부의 얼라인먼트를 얼라인먼트부를 통해 행할 수 있다.
그리고, 상기 제2센싱부는 전하 결합 소자(charged-coupled device; CCD) 카메라, 에어리어 센서(area sensor), 홀 센서(hole sensor), 정전 용량 센서일 수 있다. 제2센싱부에 의해 디스크의 이상 상태 특히, 솔더볼 이송구의 이상 상태를 확인하여 제어부에 전송할 수 있다. 즉, 솔더볼 이송구의 오염 상태를 확인하여 오염 정도가 솔더볼의 공급을 방해할 정도(예를 들어, 솔더볼 이송구 내의 직경이 기 결정된 수치 이하인 경우)일 경우에 솔더볼 이송구가 이상 상태임을 나타내는 신호를 제어부(400) 측으로 전송할 수 있다. 제어부(400)는 솔더볼을 이동 및 제공하는 디스크의 이상 상태가 확인되면 이를 사용자에게 표시하여 사용자가 디스크를 교체할 수 있도록 하는 정보를 제공할 수 있다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1이동부(100)가 트레이(1)로 접근 및 이동되는 것을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 트레이(1)는 대상물(50)을 수용한 상태로 적층되어 대기될 수 있다. 상기 대기는 베드(10) 측으로 트레이(1)를 제공하기 전에 적층되어 제공대기하고 있는 상태를 의미한다. 상방으로 적층되어 있는 트레이(1)는 최상방에 위치한 트레이(1) 또는 최하방에 위치한 트레이(1)가 우선적으로 베드(10) 측에 제공되어 하나씩 제공될 수 있다.
각 트레이(1)에는 대상물(50)이 수용된 상태로 적층되어 있을 수 있고, 컨베이어 벨트 등의 제공라인의 동작에 의해 제공될 수 있다. 트레이(1)가 베드(10) 측으로 제공되면, 제1이동부(100)는 트레이(1) 측으로 접근하여 대상물(50)을 이동시키기 위해 대상물(50)을 파지 또는 흡착시킬 수 있다. 한 번에 이동시키는 대상물(50)의 수는 복수 개일 수 있다. 상기 복수 개의 대상물(50)은 서로 기 결정된 간격을 두고 트레이(1) 내에서 배치될 수 있다.
상기 기 결정된 간격은 버퍼(11)에 안착될 대상물(50) 간의 간격과 다를 수 있다. 따라서, 제1이동부(100)가 트레이(1)로부터 대상물(50)의 흡착 이후에는, 버퍼(11)로 대상물(50)을 이동시키는 과정에서 버퍼(11)에 안착될 수 있는 간격으로 파지부 또는 흡입부 간의 간격이 조절될 수 있다. 조절을 통해 버퍼(11)에 안착될 수 있도록 간격이 결정되면, 버퍼(11)에 안착될 수 있다. 버퍼(11)에 안착되는 대상물(50) 간의 간격은 대상물(50)에 솔더링이 수행되는 거리가 될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 솔더링은 대상물(50)의 상면 및 측면 중 하나 이상의 면에 이루어질 수 있는데 일정 거리 이하의 간격으로 이격된 경우에는 측면의 솔더링 수행중 인접한 다른 대상물(50)에 열손상이 발생하거나 솔더링 품질이 저하될 수도 있다. 따라서 일정한 거리 이상 간격을 두고 트레이(1)로부터 버퍼(11)로 재배치될 수 있다.
상기 재배치는 정렬에 포함된다. 재배치뿐만 아니라, 안착된 대상물(50)의 한 면 이상을 기 결정된 위치에 형성된 스토퍼에 접촉시킴으로써 정렬과정을 수행할 수 있다. 상기 정렬과 관련하여 보다 구체적으로 도 11을 통해 설명할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2이동부(200)가 대상물(50)을 지그 조립체(500)로 이동하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 트레이(1)로부터 기 결정된 간격으로 재배치되어 이동된 버퍼(11) 상의 대상물(50)을 제2이동부(200)가 지그 조립체(500)로 이동시킬 수 있다. 대상물(50)은 지그 조립체(500)로 이동되기 전에 버퍼(11) 상에서 정렬되어 솔더링이 수행될 수 있는 배열로 대상물(50) 각각의 상대위치가 결정될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 제2이동부(200)는 지그 조립체(500)로 대상물(50)을 이동시키되, 파지부 또는 흡입부를 포함하는 구성일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물에 대하여 솔더링을 수행하는 헤드부(300)를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 헤드부(300)는 제2이동부(200)에 의해 지그 조립체(500)로 옮겨진 대상물(50)에 솔더링 작업을 수행할 수 있다. 헤드부(300)는 레이저생성부 및 레이저를 조절하는 레이저 조절부를 포함할 수 있다. 레이저 조절부를 통해 레이저의 포커스 및 크기를 조절할 수 있고, 레이저생성부를 통해 레이저의 출력을 결정할 수 있다. 솔더볼이 별도로 제공될 수도 있다. 이와 같이 레이저의 퍼포먼스를 변경하여 솔더볼을 용융시키고 솔더볼을 토출하여 솔더링 위치로 용융된 솔더볼을 토출시켜 솔더링을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 과정에서 지그 조립체(500)의 회전을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 헤드부(300)는 복수 개일 수 있다. 복수 개의 헤드부(300)는 서로 독립적으로 동작하여 솔더링을 수행할 수 있다. 또한, 지그 조립체(500)도 복수 개가 위치되어 헤드부(300)에 의해 솔더링 작업이 수행될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 우선적으로 솔더링이 수행완료된 지그 조립체(500) 상의 대상물(50)은 제2이동부(200)에 의해 버퍼(11)로 이동될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔더링 상태의 정상여부에 따라 대상물(50)이 제1이동부(100)에 의해 구분되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 버퍼(11)로 이동된 대상물(50)은 트레이(1)로 이동될 수 있다. 이 때 트레이(1)로의 이동은 대상물(50)의 솔더링 결과에 의해 구분되어서 이동될 수 있다. 예를 들어, 솔더링이 기 결정된 위치를 벗어난 부분에 수행된 대상물, 솔더볼의 양이 기 결정된 양의 범위보다 적은 경우 및 솔더볼의 양이 기 결정된 양의 범위보다 많은 경우에 불량품(52)으로 인식하고 별도의 트레이(1)에 수용시킬 수 있다. 정상품(51)만을 수용하는 트레이(1)를 수집할 수 있다. 별도의 트레이(1)에 수용시킨 불량품(52)은 별도로 수집되어 솔더링을 레이저로 가열하여 수집하고 다시 솔더링을 수행하기 위해 베드(10)에 제공되기 전에 적층된 트레이 측으로 이동될 수도 있다. 솔더링 수집은 솔더볼을 용융시키지 않고 레이저를 통해 잘못 솔더링된 곳을 용융시켜 흡입하는 과정일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그 조립체(500)를 타나낸 사시도이다.
도 9를 참조하면, 지그 조립체(500)는 제1모터(521), 안착부(520), 제2모터(511) 및 지그(510)를 포함할 수 있다. 제1모터(521) 및 제2모터(511) 각각은 안착부(520) 및 지그(510)를 각각 회전시킬 수 있다. 도시된 바와 같이 복수 개의 지그(510)와 복수 개의 안착부(520)는 각각의 연동된 하나의 모터에 의해 동일한 방향으로 회전되면서 대상물(50)을 회전시킬 수 있다.
구체적으로 지그(510)의 일측에 위치한 제1모터(521)는 회전에 의해 안착부(520)를 일괄적으로 회전시킬 수 있다. 복수 개의 안착부(520)를 일괄적인 회전을 시키기 위해 각각의 안착부(520)와 연결된 회전부는 제1모터(521)와 벨트(530)로 연결될 수 있다.
그리고, 지그 조립체(500)의 일측에 위치한 제2모터(511)는 회전에 의해 지그(510)를 일괄적으로 회전시킬 수 있다. 복수 개의 지그(510)를 일괄적인 회전을 시키기 위해 각 지그(510)와 연결된 회전부는 제2모터(511)와 벨트(530)로 연결될 수 있다. 물론 각 모터(521, 511)와의 연동의 예를 벨트(530)와의 연결로 설명하였으나, 연동수단은 다양하게 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 지그 조립체(500)에서 지그(510)가 배열된 방향과 안착부(520)가 지그(510) 상에 배열된 방향이 서로 수직방향이다. 도시된 XYZ방향을 기준으로 안착부(520)의 안착면이 XY평면일 때 안착부는 제1모터(521)에 의해 XY평면상에서 회전이 되고, YZ평면상으로 제2모터(511)는 회전될 수 있다.
상기 회전은 360 회전 및 일부구간 회동되는 틸팅을 포함한다. 따라서, 제1모터(521)의 회전 및 제2모터(511)의 회전에 의해 안착부(520)에 안착된 대상물(50)이 솔더링을 위해 다양한 방향으로 준비될 수 있다. 예를 들면, Z측을 향하는 방향을 상면이라하고, X 및 Y측을 향하는 방향을 측면이라 할 때, 상면 및 측면에 솔더링이 수행되어야 하는 경우에는 상면에 수행되는 솔더링을 마치고 제2모터(511)의 회전 또는 제1모터(521) 및 제2모터(511)의 회전에 의해 측면이 헤드부(300) 측으로 준비(노출)될 수 있다. 즉, 상기 회전에 의한 움직임으로 대상물(50)의 다양한 노출면을 헤드부(300) 측으로 준비(노출)시킬 수 있으므로, 대상물(50)의 재장착을 통한 헤드부(300)에 대한 준비(노출)가 없이 솔더링이 연속적으로 수행가능하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 이동을 나타낸 개략도이다.
도 10을 참조하면, 트레이(1)로부터 버퍼(11)를 거쳐 지그 조립체(500)로 대상물(50)이 이동부(100, 200)에 의해 이루어 지는 것을 알 수 있다. 여기서 이동부(100, 200)는 다수 개의 관절의 움직임에 의해 대상물(50)을 파지하는 파지부 또는 흡입력을 발생시켜 흡입공으로 대상물(50)을 흡착시키는 흡입부 중 하나일 수 있다. 본 실시예에서는 제1이동부(100)를 상기 흡입부로, 제2이동부(200)를 상기 파지부로 채용한 예를 도시하였다.
솔더링이 되기 위해 최초에 트레이(1)로부터 전달되는 대상물(50)의 이동순서는 상기와 같고, 헤드부(300)에 의해 솔더링이 수행된 이후에는 역순으로 대상물(50)이 이동될 수 있다.
이 때 트레이(1)에 수용되어 제공될 시의 다수 개의 대상물(50)은 인접한 다른 대상물(50)과의 기 결정된 간격을 두고 위치될 수 있다. 상기 기 결정된 간격은 버퍼(11)에 안착되는 과정에서 제1이동부(100)에 의해 보다 넓게 위치되도록 안착될 수 있다. 보다 넓은 간격으로 안착되는 대상물(50)은 지그 조립체(500)로 이동되어 솔더링이 수행되기 위해 요구되는 간격을 확보하기 위한 정렬과정에 포함될 수 있다. 상기 정렬은 상기 보다 넓은 간격으로 버퍼(11)상에 위치되어 안착되고, 이동 중에 틀어진 형태(위치 변화)를 보상하기 위해 정렬부(12)가 개입할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼(11)에 대상물이 정렬부(12)에 의해 정렬되는 것을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 버퍼(11)에 안착된 대상물(50)은 재정렬될 수 있다. 상기 재정렬은 정렬부(12)의 이동에 의해 이루어질 수 있다. 정렬부(12)는 이동에 의해 접촉된 상태에서 기 결정된 위치까지 대상물(50)을 밀어내는 제1푸쉬부(12a) 및 제2푸쉬부(12b)를 포함할 수 있다. 제1푸쉬부(12a)가 일방향으로 대상물(50)을 밀어내어 버퍼(11)에 형성되는 제1스토퍼(11a)에 대상물(50)이 닿을 때까지 밀어낼 수 있다. 그리고 제2푸쉬부(12b)가 타방향으로 대상물(50)을 밀어내어 버퍼(11)에 형성되는 제2스토퍼(11b)에 대상물(50)이 닿을 때까지 밀어낼 수 있다. 여기서 일방향 및 타방향을 서로 교차되는 방향 즉, 서로 다른 방향이 될 수 있다. 구체적인 예로, 상기 일방향은 XY평면상에서 X방향이 되고, 상기 타방향은 XY평면상에서 Y방향이 될 수 있다.
또한, 제1푸쉬부(12a) 및 제2푸쉬부(12b)는 하나의 부재에 연결되어 상기 하나의 부재가 일방향 및 타방향으로 이동되는 과정에서 대상물(50)을 밀어내어 제1스토퍼(11a) 및 제2스토퍼(11b)측으로 향하게 할 수도 있고, 각각의 부재에 제1푸쉬부(12a) 및 제2푸쉬부(12b)가 마련되어 각각의 부재가 일방향과 타방향으로 각각 이동되는 과정에서 대상물(50)을 밀어내어 제1스토퍼(11a) 및 제2스토퍼(11b)측으로 향하게 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그(510) 및 안착부(520)의 회전에 의해 대상물(50)이 회전되는 방향을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 지그(510)의 회전과 안착부(520)의 회전에 의해 대상물(50)을 헤드부 측으로 재장착없이 노출시킬 수 있다. 이하에서는 Z방향에 헤드부가 위치하고 있다고 가정하고 솔더링이 수행되기 위해 Z방향으로 솔더링 위치가 노출되어야 하는 경우를 예시로 설명하도록 한다.
대상물(50)의 표면 중 X방향으로 노출되어 있는 제1면(S1)에 솔더링이 수행되어야 하는 경우에는 제1면(S1)이 제1방향(M1) 및 제3방향(M3)으로 회전됨으로써 Z방향을 향해 노출될 수 있다. 본 발명의 실시예는 두 개의 회전축(X축 및 Z축)을 포함하므로, X-Z평면상에서 회전되는 제2방향(M2)으로의 회전은 될 수 없다. 물론, 본 발명의 실시예는 상기 두 개의 회전축을 포함하기 때문에 제2방향(M2)으로의 회전이 불가능하나, Y축을 더 포함하는 지그 조립체가 적용될 경우에 하나의 축을 회전시킴으로써 대상물(50)에 노출된 면 중 하나를 헤드부 측으로 노출시킬 수 있다.
제4면(S4) 또는 제2면(S2)이 헤드부 측으로 노출되어야 하는 경우는 X축을 회전시키는 제2모터(511)만의 회전을 통해 제4면(S4) 또는 제2면(S2)을 헤드부 측으로 노출시킬 수 있다.
반면, 제1면(S1) 또는 제3면(S3)이 헤드부 측으로 노출되엉 하는 경우는 제1모터(521) 및 제2모터(511)의 회전을 통해 제1면(S1) 또는 제3면(S3)을 헤드부 측으로 노출시킬 수 있다. 제1모터(521) 및 제2모터(511)의 회전은 동시에 이루어질수도 있고 어느 하나가 먼저 회전되고 남은 하나가 회전되면서 순차적으로 이루어질 수 있다. 즉, 제1방향(M1) 및 제2방향(M3)으로의 회전은 동시에 이루어질 수도 있고, 순차적으로 이루어질 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 대비 레이저의 출력의 형태를 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 제1펄스, 제2펄스 및 제3펄스가 예로써 도시되어 있다. 제11펄스는 시간흐름에 따라 특정 시간구간동안 레이저가 동일한 출력으로 방출되어 솔더링을 수행하는 것을 의미한다.
그리고, 제2펄스는 레이저 방출 초반에 상대적으로 고출력의 레이저가 방출되다가 기 결정된 시간 이후에 보다 낮고 균일한 출력의 레이저를 조사하는 것을 의미한다.
또한, 제3펄스는 특정 시점에 레이저가 방출되다가 기 결정된 시간의 경과 후에 레이저가 점점 낮은 출력으로 떨어지는 것을 의미한다. 제1펄스 및 제2펄스와의 차이는 레이저의 출력이 일 시점에서 0으로 되는 것과 달리, 서서히 출력이 저하되면서 레이저 방출을 유지한다. 이러한 출력의 저하는 서냉을 유도하고, 제1펄스 및 제2펄스의 경우에는 급랭을 유도한다. 게다가, 상기 서냉을 통한 풀림효과(어닐링; Annealing)를 통해 잔류응력의 제거, 연성 및 인성의 향상, 미세구조의 형성을 기대할 수도 있다. 즉, 레이저 처리를 통해 솔더링 처리된 부분은 내구력의 향상을 기대할 수 있다.
나아가, 예열, 가열, 냉각을 레이저 출력 조절을 통해 선택적으로 적용시킬 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이 펄스 A 및 펄스 E는 예열 및 서냉을 채용하지 않은 케이스이고, 펄스 B 및 펄스 D는 예열을 채용한 형태이다. 또한 펄스 C 및 펄스 D는 상기 서냉을 채용한 형태가 될 수 있다. 이처럼 레이저의 출력을 제어함으로써, 펄스 형태를 선택적으로 결정할 수 있다. 도 14에 도시된 내용 중 가로축을 나타내는 시간은 설명의 편의를 위해 임의의 수치가 기재된 것으로 레이저의 출력 변경 시점은 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 13 및 도 14는 솔더링 또는 용접에 있어서 접합 방법 및 접합 품질(접합 면적, 접합 깊이, 접합 강도, 접합부의 Crack, Void, 열영향 정도 등)에 따라 레이저 조사 프로파일을 달리할 수 있다
즉, 예열 및 냉각(서냉 또는 급랭)을 하지 않고 레이저 조사 시간을 유지하여 접합 면적과 깊이를 보다 증가 할 수 있고, E는 예열 및 냉각(서냉 또는 급랭)을 하지 않고 레이저 조사를 일정시간 2회 이상 펄스 조사하여 접합 면적과 깊이를 달리할 수도 있다.나아가, 지속적으로 레이저의 출력을 증가시켜 예열을 수행한 후에, 기 결정된 시간동안 레이저를 조사(가열)하여 접합을 수행할 수도 있다. 이 경우 서냉시키지 않고 급랭되는 효과를 기대할 수 있다.
반면에, 예열 과정없이 기 결정된 시간동안 레이저를 조사하여 접합하고 레이저 출력을 서서히 감소시켜 서냉이 진행될 수 있다. 물론 상기의 과정은 선택적이므로, 서서히 레이저 출력을 증가시켜 예열을 수행한 후에 기 설정된 레이저 출력으로 기 결정된 시간동안 레이저를 조사시켜 접합이 이루어지도록 하고, 레이저 출력을 지속적으로 감소시켜 서냉이 이루어지도록 함으로써 접합 공정이 완료될 수도 있다.
앞서 설명한 다양한 레이저 조사 프로파일에 의한 솔더링 및 용접에 있어서 재질의 특성, 접합 방법 및 접합 품질(접합 면적, 접합 깊이, 접합 강도, 접합부의 Crack, Void, 열영향 정도 등)에 따라 달리 적용할 수 있음은 물론이다.
보다 구체적으로, 솔더링이 수행되는 위치에 레이저 프로파일을 달리할 수 있는데, 상기 프로파일은 예를 들어, 레이저의 출력, 레이저 조사시간, 레이저 조사횟수 및 레이저의 출력과 조사시간 관계에서의 기울기를 포함할 수 있다.
상기 4 가지 조건의 다양한 조합에 의해 솔더볼의 크기 및 솔더링 환경에 대응되는 레이저 프로파일이 결정될 수 있다. 예를 들어, 솔더볼이 큰 경우에는 솔더볼의 용융이 완전히 이루어지지 않을 수 있으므로 솔더링의 용융을 위해 가열을 위한 레이저 조사가 복수회 이루어질 수 있다. 솔더볼의 크기에 따라 리플로우 솔더링을 수행하는 것이 될 수 있다. 또한, 가열이 완료되면, 서냉을 수행할 수 있는데, 급랭을 할 경우에는 냉납현상이 일어나, 솔더링부에 크랙이 발생할 수 있다. 따라서, 냉각시에는 서냉을 수행할 수 있다.
한편, 상기 서냉도 지속적으로 레이저 출력을 감소하여 수행되는 서냉과 단계적으로 출력을 감소하여 수행되는 서냉이 이루어질 수 있다. 지속적으로 레이저 출력을 감소하여 서냉을 할 경우에도 레이저의 출력과 조사시간 관계에서의 기울기가 클수록 급랭과 효과가 유사해지므로 이를 선택적으로 조절할 수 있다.
즉, 레이저의 출력, 레이저 조사시간, 레이저 조사횟수 및 레이저의 출력과 조사시간 관계에서의 기울기의 조합을 통해 솔더링 과정에서 하나 이상의 출력구간을 형성하기 위해, 다양한 레이저 프로파일이 선택될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저의 출력분포를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 레이저발생부에서 발생시키는 레이저는 도 15(c) 및 도 15(d)에 도시된 플랫탑형 레이저가 될 수 있다. 반면에, 가우시안형 출력분포의 레이저는 도 15(a) 및 15(b)와 같이 레이저의 영향부의 중앙부분을 중심으로 가장자리로 갈수록 서서히 영향력이 약해지고 중앙부에 영향력이 집중될 수 있다.
반면에, 레이저의 플랫탑(Flat-Top)형 출력분포는 가장자리에 인접한 위치일수록 중앙부로부터 가우시안 출력분포와 비교하여, 상대적으로 균일한 영향력을 미칠 수 있다.
이러한 영향력은 가우시안형의 출력분포로 영향력이 발생하는 레이저를 조사하는 경우, 솔더링 대상 면적 내에서 중심점으로부터 멀어질수록 그 영향력이 감소하고 상기 면적 내에서 불균일한 레이저의 출력이 전달될 수 있다.
반면에, 플랫탑(Flat-Top)형 출력분포로 조사되는 레이저에 의해서는, 레이저의 영향력이 상기 면적 내에서 중앙부로부터 일정거리만큼 균일하다가 상기 면적의 경계선을 기준으로 외측으로는 급격하게 상기 영향력이 줄어들므로 균일하게 레이저의 출력이 반영될 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
[부호의 설명]
1 : 트레이
10 : 베드
11 : 버퍼
11a : 제1스토퍼
11b : 제2스토퍼
12 : 정렬부
12a : 제1푸쉬부
12b : 제2푸쉬부
50 : 대상물
51 : 정상품
52 : 불량품
100 : 제1이동부
200 : 제2이동부
300 : 헤드부
500 : 지그 조립체
510 : 지그
511 : 제2모터
520 : 안착부
521 : 제1모터
522 : 흡입공
530 : 벨트
LB : 레이저 빔
S1 : 제1면
S2 : 제2면
S3 : 제3면
S4 : 제4면
M1 : 제1방향
M2 : 제2방향
M3 : 제3방향

Claims (15)

  1. 대상물이 안착될 수 있는 안착부를 포함하는 지그;
    상기 안착부와 연동되어 상기 안착부를 회전시킬 수 있는 제1모터; 및
    상기 지그와 연동되어 상기 지그를 회전시킬 수 있는 제2모터;를 포함하고,
    상기 제1모터 및 상기 제2모터의 회전은, 상기 대상물에 솔더링이 기 결정된 위치에 수행될 수 있도록 제어부에 의해 제어되는, 지그 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 안착부는 상기 지그 상에 복수 개 마련되고,
    상기 지그는 복수 개 마련되는, 지그 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 안착부는 솔더링 방향을 기준으로 수직한 면상에서 회전되고,
    상기 지그는 상기 솔더링 방향을 반경방향으로 회전되는, 지그 조립체.
  4. 청구항 1에 있어서
    상기 제1모터 및 상기 안착부의 연동과 상기 제2모터 및 상기 지그의 연동은, 벨트에 회전동력이 전달되어 이루어지는, 지그 조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 안착부는 하나 이상의 흡입공이 마련되어 상기 흡입공의 흡입력에 의해 상기 대상물을 흡입고정하는, 지그 조립체.
  6. 청구항 5 있어서,
    상기 흡입력은 상기 안착부에 상기 대상물이 안착 및 정렬 후에 발생하는, 지그 조립체.
  7. 베드;
    솔더링을 수행하는 헤드부;
    상기 베드에 공급되는 대상물을 수용하는 트레이로부터 상기 대상물을 버퍼로 이동시키고, 상기 솔더링이 수행된 상기 대상물을 상기 버퍼로부터 상기 트레이로 이동시키는 제1이동부; 및
    상기 제1이동부에 의해 버퍼로 이동된 상기 대상물을 지그 조립체로 이동시키고, 상기 솔더링이 수행된 상기 대상물을 상기 지그 조립체로부터 상기 버퍼로 이동시키는, 제2이동부;를 포함하고,
    상기 지그 조립체는,
    대상물이 안착될 수 있는 안착부를 포함하는 지그;
    상기 안착부와 연동되어 상기 안착부를 회전시킬 수 있는 제1모터; 및
    상기 지그와 연동되어 상기 지그를 회전시킬 수 있는 제2모터;를 포함하고,
    상기 제1모터 및 상기 제2모터의 회전은, 상기 대상물에 솔더링이 기 결정된 위치에 수행될 수 있도록 제어부에 의해 제어되는, 솔더링 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1이동부 또는 상기 제2이동부는,
    상기 대상물을 파지할 수 있는 클램퍼 및 상기 대상물을 흡입압착할 수 있는 노즐 중 하나인, 솔더링 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 버퍼는 상기 제1이동부에 의해 상기 트레이로부터 이동된 상기 대상물을 기 결정된 위치에 안착될 수 있도록 정렬시키는 정렬부를 포함하는, 솔더링 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 버퍼는 기 결정된 위치에 상기 대상물이 정렬될 수 있도록 일측에 제1스토퍼가 마련되고, 상기 정렬부는 상기 버퍼에 안착된 상기 대상물을 상기 제1스토퍼에 닿도록 밀어냄으로써 상기 기 결정된 위치에 상기 대상물이 정렬되도록 하는, 솔더링 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 일측과 다른 방향인 타측에 제2스토퍼가 더 마련되는, 솔더링 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 정렬부는 상기 제1스토퍼에 상기 대상물이 닿도록 밀어내는 제1푸쉬부를 포함하는, 솔더링 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1스토퍼에 상기 대상물이 닿도록 밀어내는 제1푸쉬부 및 상기 제2스토퍼에 상기 대상물이 닿도록 밀어내는 제2푸쉬부를 포함하는, 솔더링 장치.
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 솔더링은,
    상기 헤드부로부터 조사되는 레이저의 출력, 상기 레이저 조사시간, 상기 레이저 조사횟수 및 상기 레이저의 출력과 상기 조사시간 관계에서의 기울기의 조합에 의해 결정되는 상기 레이저의 프로파일에 의해 수행되는, 솔더링 장치.
  15. 청구항 7에 있어서,
    상기 대상체는 상기 헤드부에 포함되는 노즐부로부터 토출되는 솔더볼에 의해 솔더링이 되고,
    상기 노즐부는 이상 상태가 감지되면 교체되되, 오염 및 변형을 포함하는 상기 이상 상태 여부를 감지하는 센싱부를 더 포함하는, 솔더링 장치.
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