KR200330739Y1 - 부품실장기용 부품지지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 구동모우터가 설치된 프레임과, 프레임상에 승강운동가능하게 설치되는 백업테이블과, 백업테이블을 프레임에 대하여 승강시키는 캠수단과, 백업테이블의 승강을 안내하는 가이드수단과, 백업테이블과 동시에 승강하여 인쇄회로기판을 지지하는 지지블록부와, 백업테이블의 승강운동시 그 변위량을 감지하는 감지부를 포함하는 부품실장기용 부품지지장치를 개시한다.

Description

부품실장기용 부품지지장치

본 고안은 부품지지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품이송장치로부터 이송된 인쇄회로기판을 지지하는 구조가 개선된 부품실장기용 부품지지장치에 관한 것이다.

통상적으로 플립칩 마운터(flip chip mounter) 같은 부품실장기(component mounting device)는 반도체 칩같은 소형의 전자부품을 인쇄회로기판 등에 실장하는 장치이다. 이것은 부품공급장치를 통하여 공급되는 부품을 X,Y축 프레임상에 이동가능한 픽업도구(pick-up tool)에 의하여 픽업한 다음, 기판이송장치에 의하여 이송된 인쇄회로기판상에 실장한다. 픽업도구는 헤더부에 수직으로 승강가능한 노즐같은 흡착수단이 부착되어 있어서 부품을 진공으로 흡착가능하고, 인쇄회로기판상의 부품장착부에 실장하게 된다.

여기서, 인쇄회로기판은 기판이송장치에 의하여 실장하고자하는 위치까지 이송이 완료되면, 그 하부에서 지지하는 백업테이블(back-up table)에 의하여 장착되는 지점으로 승강하여 고정된다. 그런다음, 픽업도구가 X,Y축 직교운동으로 부품이 장착되는 지점으로 이동하고, 노즐이 인쇄회로기판측으로 하강하여 부품을 실장하게 된다.

그런데, 인쇄회로기판을 장착되는 지점으로 위치시키기위하여, 종래의 기술에서는 상기 백업테이블의 승강수단으로서 공압실린더를 사용한다. 이 공압실린더의 공압에 의하여 한 스트로크만큼 이송가능하다. 따라서, 백업테이블이 승강운동하는 이동거리는 항상 일정하다.

승강되는 변위량이 인쇄회로기판의 형상, 예를 들어 두께 변화와 관계없이 일정하다면, 노즐에 흡착된 부품이 기판상에 실장시 무리한 하중이 전달될 수도 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판의 휨 현상이 일어나게 되어서 소망하는 부품장착부의 위치로부터 실장하고자 하는 부품의 정렬이 어긋날 수 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 부품이 장착되는 지점으로 인쇄회로기판을 승강가능하도록 지지하는 백업테이블의 구조를 개선하여 부하가 적게 걸리는 부품실장기용 부품지지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 부품실장기를 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 부품지지장치를 도시한 정면도,

도 3은 도 2의 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10. 부품실장기 11. 베이스

12. 플립칩 13. 부품공급장치

14. X축 프레임 15. Y축 프레임

16. 픽업도구 17. 기판이송장치

20. 부품지지장치 21. 백업테이블

23. 가이드부 24. 탄성바이어스수단

25. 캠부 26. 구동모터부

27. 벨트 28. 풀리

29. 캠팔로우 100. 기판

200. 감지부 210. 지지블록부

211. 진공발생기 212. 히이터부

220. 고정부 221. 고정핀

222. 고정부 실린더

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 일 측면에 따른 부품실장기의 부품지지장치는, 구동모우터가 설치된 프레임; 상기 프레임상에 승강운동가능하게 설치되는 백업테이블; 상기 프레임에 대하여 백업테이블을 상승시키도록 장착되는 캠수단; 상기 백업테이블의 승강을 안내하는 가이드수단; 상기 백업테이블과 동시에 승강하여 인쇄회로기판을 지지하는 지지블록부; 및 상기 프레임의 일측에 설치되어 백업테이블의 승강운동시 그 변위량을 감지하는 감지부;를 포함한다.

또한, 상기 캠수단은 상기 프레임에 설치되는 복수개의 회전축 양 단부에 각각 결합되어 회동가능한 복수개의 캠부와, 상기 구동모우터에 결합되어 그 회전력을 상기 캠부로 전달하는 동력전달수단과, 상기 백업테이블에 결합하며 캠부의 외주면에 접촉하는 캠팔로우를 포함한다.

나아가, 상기 가이드수단은 상기 프레임과 백업테이블에 양 단부가 결합되어 탄성적으로 변형하는 탄성바이어스수단과, 상기 프레임의 통공을 통하여 삽입되며 백업테이블에 일단부가 고정되어 상기 탄성바이어스수단의 탄성변위량만큼 백업테이블의 승강을 안내하는 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 일 실시예에 따른 부품실장기의 부품지지장치를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 고안에 따른 부품실장기의 일 실시예인 플립칩 실장기(10)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 플립칩 실장기(10)는 솔더 범프가 형성된 플립칩(flip chip)을 동일한 패턴의 솔더 범프가 형성된 인쇄회로기판상에 위치시키고, 상기 솔더 범프가 상응하는 위치에서 접합이 가능하도록 장착시키는 장치이다.

상기 실장기(10)에는 베이스(11)가 마련된다. 상기 베이스(11)의 일측에는 플립칩(12)을 공급하는 부품공급장치(13)와, 상기 플립칩(12)의 아랫면에 형성된 솔더 범프에 용제(flux)를 도포하는 용제도포장치(18)와, 플립칩(12)의 정렬 상태를 확인하기 위한 비전시스템(19)이 설치된다.

그리고, 베이스(11) 상에는 상호 대향되게 복수개의 X축 프레임(14)이 설치된다. 상기 X축 프레임(14) 상에는 Y축 프레임(15)이 직교하도록 설치된다. 상기 X축 프레임(14)의 상면에는 Y축 프레임(15)이 X축 방향으로 직선운동가능하도록 안내하는 X축 가이드부(14a)가 형성된다.

또한, 상기 Y축 프레임(15)에는 픽업도구(16)가 이동가능하도록 결합된다. 상기 Y축 프레임(15)의 측면에는 픽업도구(16)가 Y축 방향으로 이송가능하도록 안내 역할을 하는 Y축 가이드부(15a)가 형성된다. 그리고, 픽업도구(16)에는 헤더부(16a)가 장착된다. 상기 헤더부(16a)는 그 단부에 노즐(16b)이 설치되어 기판(100)을 진공으로 흡착가능하고, 기판(100)에 대하여 수직 방향인 Z축으로 승강운동한다. 한편, 상기 기판(100)은 베이스(11) 상에 설치된 기판이송장치(17), 예컨대 컨베이어에 의하여 이송가능하다.

이와 같은 구조를 가지는 실장기(10)에 있어서, 상기 플립칩(12)이 기판(100)에 실장되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

우선 X축 프레임(14)에 대하여 Y축 프레임(15)이 X축 방향으로 이동하고, Y축 프레임(15)에 대하여 픽업도구(16)가 Y축 방향으로 이동하여 부품공급장치(13) 상에 위치한다. 이어서, 상기 픽업도구(16)에 구비된 노즐(16b)이 승강운동하여 부품공급장치(13)로부터 공급되는 플립칩(12)을 진공흡착하게 된다.

흡착이 완료되면, 상기 픽업도구(16)는 X,Y축 프레임(14)(15)의 직선왕복운동으로 용제도포장치(18)까지 이동한다. 상기 용제도포장치(18)에는 액상의 용제가 저장되어 있다. 따라서, 상기 플립칩(12)의 아랫면에 형성된 솔더 범프에 용제를 도포하기 위하여 노즐부(16b)는 Z축 방향으로 하강하게 되고, 이에 따라 플립칩(12)의 아랫면에는 용제가 도포된다.

용제가 도포된 다음에는, 상기 픽업도구(16)는 비전시스템(19)으로 이송되어 플립칩(12)의 정렬 상태를 확인하여 위치 및 각도 오차를 검출하게 된다. 상기 비전시스템(19)의 검출 결과에 따른 위치에 대한 보정치를 이용하여 상기 기판(100) 상의 장착하고자 하는 부품장착부상에 정확하게 이송된다.

한편, 상기 기판(100)은 기판이송장치(17)에 의하여 이송되고, 본 발명의 특징에 따른 부품지지장치(20)에 의하여 부품이 장착되는 지점에 위치오차없이 상승하게 된다. 이에따라, 플립칩(12)은 상기 기판(100)에 실장하는 것이 가능하다.

상기 플립칩(12)이 기판(100)상에 실장된 다음에는 기판(100)을 지지하는 부품지지장치(20)가 아랫방향으로 하강하여 원위치하게 되고, 상기 기판(100)은 기판이송장치(17)에 장착되어 다음 공정인 리플로우(reflow) 공정으로 이송하게 된다.

여기서, 본 발명의 특징에 따른 부품지지장치(20)의 구조를 살펴보면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품지지장치(20)의 정면도이고, 도 3은 도 2의 측면도이다.

도면을 참조하면, 상기 부품지지장치(20)에는 인쇄회로기판(100)을 하부에서 지지하는 백업테이블(back-up table,21)이 설치된다. 상기 백업테이블(21)은 소정 간격 이격되게 설치된 프레임(22) 상에 승강운동가능하게 설치된다.

즉, 상기 백업테이블(21)의 아랫면에는 브라켓(21a)이 설치되고, 상기 브라켓(21a)의 소정부와 프레임(22)의 측면 사이에는 탄성바이어스수단(24), 예컨대 스프링이 결합된다. 그리고, 프레임(22)에는 상기 브라켓(21a)에 일단부가 고정된 가이드부(23)가 장착되어 탄성바이어스수단(24)의 탄성 변위량에 해당거리만큼 백업테이블(21)의 승강운동을 안내하는 역할을 하게 된다.

그리고, 상기 프레임(22)에는 캠부(25)가 설치된다. 상기 캠부(25)는 프레임(22)에 설치된 복수개의 회전축(22a)의 양 단부에 각각 결합되어 있다. 또한, 프레임(22)의 일측에는 상기 회전축(22a)에 회전력을 전달하기 위하여 구동모우터(25)가 마련되어 있다. 상기 구동모우터(25)의 동력인출축에는 벨트(27)가 결합되어 있고, 상기 벨트(27)는 복수개의 풀리(28) 상에 감겨져 회전축(22a)을 동기화시킨다.

상기 캠부(25)의 외주면에는 캠부(25)의 회전 운동을 직선 운동으로 변위시키는 캠팔로우(29,cam follower)가 접촉하고 있다. 상기 캠팔로우(29)는 백업테이블(21)의 하부에 나사결합되어 있으며, 상기 탄성바이어스수단(24)의 탄성력으로 캠부(25)를 가압하고 있다.

한편, 상기 프레임(22)에는 캠부(25)의 회동으로 승강하는 백업테이블(21)의 변위량을 감지하는 감지부(200)가 설치된다.

그리고, 상기 백업테이블(21)의 상면에는 상기 인쇄회로기판(100)을 흡착하기 위한 지지블록부(210)가 장착되어 있다. 상기 지지블록부(210)에는 기판(100)을 진공으로 흡착하기 위한 진공발생기(211)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 지지블록부(210) 자체를 고온으로 유지하기 위한 히이터부(212)가 설치될 수도 있다.

또한, 상기 기판이송장치(17)의 일측면에는 고정부(220)가 결합되어 있다. 상기 고정부(220)에는 기판(100)의 기준 홀에 끼워져 이를 고정시키는 고정핀(221)이 설치된다. 상기 고정핀(221)은 고정부 실린더(222)의 공압에 의하여 승강운동가능하다.

한편, 상기 프레임(22)의 일측에는 스토퍼(230)가 설치된다. 상기 스토퍼(230)는 기판이송장치(17)로부터 이송되는 인쇄회로기판(100)이 장착되는 위치에 도달하게 되면 정지시키는 역할을 한다. 상기 스토퍼(230)는 스토퍼 실린더(231)에 의하여 승강가능하다.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 부품지지장치(20)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 구동모우터(26)가 회전하게 되면, 모우터(26)의 동력 인출축에 결합된 벨트(27)가 회전력을 전달받게 된다. 이어서, 풀리(28)에 의하여 동기화가 가능한 복수개의 회전축(22a)이 회전하게 되고, 상기 회전축(22a)의 양 단부에 결합된 캠부(25)가 동시에 회동하게 된다.

캠부(25)가 회동하게 되면, 상기 캠부(25)의 외주면에 접촉된 캠팔로우(29)가 윗방향으로 강제적으로 상승하게 된다. 즉, 상기 캠팔로우(29)는 백업테이블(21)에 일단부가 고정된 탄성바이어스수단(24)에 의하여 캠부(25) 측으로 가압되어 있다가, 캠부(25)의 회동으로 상측으로 상승하게 된다. 이에 따라, 백업테이블(21)은 프레임(22)의 통공에 삽입된 가이드부(23)의 안내로 상승운동을 하게 된다.

상기 백업테이블(21)이 상승운동을 하게 되면, 이에 결합된 지지블록부(210)가 동시에 상승하게 되고, 상기 지지블록부(210)는 진공발생기(211)로부터 공급되는 진공압으로 기판(100)의 아랫면을 흡착하게 된다.

한편, 인쇄회로기판(100)이 지지블록부(210)에 의하여 흡착되기 이전에, 상기 부품이송장치(17)의 일측에 마련된 고정부(220)에 설치된 고정핀(221)이 고정부 실린더(222)의 공압에 의하여 상승하여 기판(100)에 형성된 기준홀에 끼움된다. 따라서, 기판(100)는 정위치에서 이탈됨없이 고정될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(100)이 부품이 장착되는 지점에 도달하게 되면, 상기 X,Y축 프레임(14)(15)의 직선왕복운동으로 이동된 픽업도구(16)는 비전시스템(19)으로부터 플립칩(12)의 정렬 상태를 확인한 다음, 보상치를 이용하여 정확한 위치에서 노즐(16b)이 하강하게 되어 실장하게 된다.

실장이 완료된 기판(100)은 리플로우 공정과 같은 다른 공정으로 이송되기 위하여 상기 캠부(25)가 역회동하여 백업테이블(21)이 하강되고난 다음, 기판이송장치(17) 상에 장착하게 된다. 이때, 상기 프레임(22)에 설치된 감지부(200)는 백업테이블(21)의 승강운동시 이동거리를 감지하여 캠부(25)가 회동해야할 변위량을 측정한다.

이상의 설명에서와 같이 본 고안의 부품실장기용 부품지지장치는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 기판이송장치에 의하여 이송된 인쇄회로기판상에 반도체 칩과 같은 부품을 실장시, 인쇄회로기판을 하부에서 지지하는 부품지지장치가 캠부의 회동으로 부품이 장착되는 지점으로 이송가능하므로 기판의 형상, 이를테면 두께등의 변화에 따라서 그 이송되는 변위량을 임의적으로 조절가능하다.

둘째, 부품지지장치로 인하여 승강운동하는 백업테이블과 동시에 상승하는 지지블록부에 픽업도구로부터 전달되는 하중이 적게 걸려 기판의 편평도를 유지하기가 용이하다.

본 고안은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 구동모우터가 설치된 프레임;

   상기 프레임상에 승강운동가능하게 설치되는 백업테이블;

   상기 프레임에 대하여 백업테이블을 상승시키도록 장착되는 캠수단;

   상기 백업테이블의 승강을 안내하는 가이드수단;

   상기 백업테이블과 동시에 승강하여 인쇄회로기판을 지지하는 지지블록부; 및

   상기 프레임의 일측에 설치되어 백업테이블의 승강운동시 그 변위량을 감지하는 감지부;를 포함하는 부품실장기용 부품지지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캠수단은 상기 프레임에 설치되는 복수개의 회전축 양 단부에 각각 결합되어 회동가능한 복수개의 캠부와, 상기 구동모우터에 결합되어 그 회전력을 상기 캠부로 전달하는 동력전달수단과, 상기 백업테이블에 결합하며 캠부의 외주면에 접촉하는 캠팔로우를 포함하는 부품실장기용 부품지지장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드수단은 상기 프레임과 백업테이블에 양 단부가 결합되어 탄성적으로 변형하는 탄성바이어스수단과, 상기 프레임의 통공을 통하여 삽입되며 백업테이블에 일단부가 고정되어 상기 탄성바이어스수단의 탄성변위량만큼 백업테이블의 승강을 안내하는 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 부품지지장치.