KR100832658B1 - 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치를 개시한다.

본 발명의 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치는, 메탈 마스크의 저면 양측에 대향 설치되는 장력 조절체와, 상기 메탈 마스크와 그 저면에 위치하는 인쇄회로기판 사이에 위치되며 상기 장력 조절체에 연동하여 메탈 마스크의 저면을 선택적으로 지지하는 지지체와, 상기 장력 조절체에 선택적으로 구동력을 전달하는 구동원을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치는 인쇄회로기판에 대한 솔더 페이스트 인쇄 완료후 판 분리시 발생하는 메탈 마스크의 처짐을 억제하여 인쇄 불량을 방지할 뿐만 아니라 인쇄품질의 균일성을 확보할 수 있어 결과적으로 생산성 및 수율 향상을 기대할 수 있는 이점이 있다.

회로기판, 보호 시트, 필름, 절연층, 박리

Description

솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치{Support Device Of Metal Mask For Printing Variety Solder Paste}

도 1은 종래 기술에 따른 메탈 마스크를 이용한 솔더 페이스트의 인쇄 공정을 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 메탈 마스크 지지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도,

도 3은 도 2의 지지장치의 동작 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면,

도 4는 도 2의 지지장치를 이용한 솔더 페이스트의 인쇄공정을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈 마스크 지지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도,

도 6은 도 5의 지지장치의 동작 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 진공 흡착 테이블 3 : 메탈 마스크

3' : 패턴홀 4 : 솔더 페이스트

5 : 스퀴지 10 : 메탈 마스크 지지장치

10a : 전동 모터 11 : 구동롤러

13 : 종동롤러 15 : 와이어

본 발명은 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크의 처짐을 방지하는 지지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔더 페이스트의 도포 후 메탈마스크와 회로기판의 분리시 메탈마스크의 저면을 안정되게 지지하여 처짐현상에 의한 인쇄 불량을 미연에 방지하고 수율성을 높일 수 있는 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판((Printed Circuit Board; PCB)은 여러 전자제품 소자들을 일정한 틀에 따라 간편하게 연결시켜 주는 역할을 하며, 디지털 TV를 비롯한 가전제품부터 첨단 통신기기까지 모든 전자제품에 광범위하게 사용되는 부품으로서, 용도에 따라 범용 PCB, 모듈용 PCB, 패키지용 PCB 등으로도 분류된다.

즉, 인쇄회로기판은 페놀수지 절연판 또는 에폭시수지 절연판 등의 일측면에 구리 등의 박판을 부착시킨 다음 회로의 배선패턴 에 따라 식각(선상의 회로만 남기고 부식시켜 제거)하여 필요한 회로를 구성하고 부품들을 부착 탑재시키기 위한 구멍을 뚫어 형성한 것으로서, 배선 회로면의 수에 따라 단면기판·양면기판·다층기판 등으로 분류되며 층수가 많을수록 부품의 실장력이 우수하여 고정밀 제품에 채용되며, 근래 들어 전자산업의 발전으로 초박판의 인쇄회로기판(두께가 0.04mm ~ 0.2mm)이 널리 사용되고 있다.

이러한, 인쇄회로기판은 비교적 간단한 전자기기에는 단면이 사용되고 있으나, 최근에는 양면에 회로를 형성시키고 스루홀(through hole)을 통하여 상호 연결시킨 양면 기판 또는, 이를 양면 뿐만 아니라 복수개의 층으로 확대시킨 다층 기판이 사용이 증가하고 있다.

통상적으로 알려진 기판의 제조방법을 간략하게 살펴보면, 절연체판 위에 ㎛ 단위의 두께를 갖는 동박이 입혀진 클래딩된 원판을 사용하는 것으로서, 상기 클래딩된 원판의 전처리 단계, 스루홀 가공단계, 무전해 도금단계, 회로인쇄단계, 에칭단계 및 후처리단계를 거친다. 여기서, 전처리 단계는 클래딩된 원판을 절단하여 본격적인 PCB 제조공정을 준비하는 단계로서, 전처리 단계에서 적당한 크기로 절단된 클래딩 원판에 드릴을 이용하여 스루홀을 형성시킨 다음 무전해 도금으로 상기 단계에서 형성된 스루홀 표면에 박막의 동박을 형성하여 나중의 전기 동도금을 가능하게 한다.

이어서, 회로인쇄 단계는 클래딩된 원판위에 감광성 필름을 입힌 후 노광, 현상하여 미리 설계된 배선도의 구리 회로부분과 스루홀 부분을 제외한 나머지 부분을 마스킹한 후, 그 위에 솔더 도금이나 니켈 및 금 도금을 형성시켜 회로 부분의 동박을 보호하는 보호막을 형성하고, 그 다음 에칭단계에서는 감광성 필름 마스킹을 박리시키고 회로 이외 부분의 동박을 에칭하여 회로배선 부분만 남게 하며, 솔더 도금을 입혔을 경우에는 솔더 도금을 박리시킨다. 그리고, 후처리 단계에서는 중간검사, 외형가공, 최종검사 등을 거쳐 기판의 제조를 완성한다.

한편, 상기 인쇄회로기판에는 반도체칩이나 저항칩 등과 같은 다양한 형태의 소형 전자부품이 실장(surface mounting) 될 수 있도록 용융상태의 솔더 페이스트(solder phaste)가 일정한 패턴으로 도포된다.

이러한 솔더 페이스트의 도포과정은 통상 스크린 프린터(screen printer)'라고 하는 솔더 페이스트 도포장치에 의해 수행되며, 상기 스크린 프린터는 특정 패턴의 개구부가 형성된 메탈 마스크(metal mask)상에 공급된 솔더 페이스트를 스퀴지(squizzee)로 압착하여 인쇄회로기판의 부품 장착면에 도포하게 된다.

도 1은 종래의 메탈 마스크를 이용한 솔더 페이스트 인쇄공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도면에서 보는 바와 같이, 인쇄회로기판에 대해 진공 흡착을 실시하는 것으로 승강 가능하게 구비되는 진공 흡착 테이블(100)의 상면에 인쇄회로기판(200)을 위치시키고 그 상면으로 지그(350)로 지지되는 메탈 마스크(300)를 올려놓은 뒤 이들 인쇄회로기판(200)과 메탈 마스크(300)를 상호 정렬시킨다.

이어서, 상기 메탈 마스크(300)의 상면 일측에서 스퀴지(500)(Squeegee;500)을 이용하여 솔더 페이스트(400)를 메탈 마스크(300)의 패턴홀(310)로 밀어 넣어 인쇄를 실시한다.

이후 인쇄가 완료되면 진공 흡착 테이블(100)을 하강시켜 메탈 마스크(300)와 인쇄회로기판(200)을 상호 분리시킨다.

그러나, 종래의 솔더 페이스트(400)의 인쇄 작업에서는 인쇄회로기판(200)과 메탈 마스크(300)를 상호 분리시키는 판 분리 공정에서 상기 메탈 마스크(300)가 하방향으로 처지는 처짐 처짐 현상이 발생하였다.

이러한 메탈 마스크(300)의 처짐 현상은 결과적으로 부위별 판분리 속도의 차이를 발생시켜 솔더 페이스트(400)의 형상과 인쇄량의 편차를 유발하여 제품 불량의 원인을 제공할 뿐만 아니라 이를 채용한 제품의 신뢰성을 크게 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 메탈 마스크와 인쇄회로기판의 판 분리 공정시 상기 메탈 마스크의 저면을 안정되게 수평 지지하여 처짐 현상에 의한 솔더 페이스트의 인쇄 불량을 미연에 방지하여 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크의 지지장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치는 메탈 마스크의 저면 양측에 대향 설치되는 장력 조절체와, 상기 메탈 마스크와 그 저면에 위치하는 인쇄회로기판 사이에 위치되며 상기 장력 조절체에 연동하여 메탈 마스크의 저면을 선택적으로 지지하는 지지체와, 상기 장력 조절체에 선택적으로 구동력을 전달하는 구동원을 포함하여 구성되는 것을 그 특징으 로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 장력 조절체는 상기 메탈 마스크의 저부에 위치되면서 인쇄회로기판을 수용할 수 있을 정도의 간격을 두고 배치되는 것으로 고정 상태를 유지하는 종동롤러 및 이에 대향되면서 구동원의 구동력을 받아 회전하는 구동롤러를 포함하여 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 장력 조절체는, 상기 메탈 마스크의 저부에 위치되면서 인쇄회로기판을 수용할 수 있을 정도의 간격을 두고 배치되는 것으로 각각 구동원으로부터 구동력을 전달받아 상호 대응되는 방향으로 회전하는 한쌍의 구동롤러로 구성되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 조절체는 와이어 또는 길이재의 밴드인 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 구동원은 외부로부터 전원을 공급받아 콘트롤러의 제어에 의해 정·역 방향의 회전력을 선택적으로 생성하는 전동모터인 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통 상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명에 따른 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 메탈 마스크 지지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 메탈 마스크를 이용한 솔더 페이스트의 인쇄공정을 나타낸 도면이다.

그리고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 메탈 마스크 지지장치의 동작 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 용융 상태의 솔더 페이스트(400)를 인쇄회로기판(2)에 일정한 패턴으로 인쇄하는 스크린 프린터 공정을 간략하게 설명하면, 상기 인쇄회로기판(2)은 승강 가능하게 구비되는 진공 흡착 테이블(1)의 상면에 위치되고, 그 상면으로는 특정 패턴의 패턴홀(3')이 형성되고 지그(3a)에 의해 지지되는 메탈 마스크(3)가 구비된다.

이와 같이 상기 인쇄회로기판(2)과 메탈 마스크(3)가 상호 면접한 상태에서 상기 메탈 마스크(3)의 상면으로 스퀴지(5)를 이용하여 솔더 페이스트(4)를 압착 이동시키면 상기 솔더 페이스트(4)가 상기 메탈 마스크(3)의 패턴홀(3')을 메꾸면서 인쇄를 실시하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 솔더 페이스트(4)의 인쇄 공정이 완료되는 시점에서 상기 인쇄회로기판(2)과 메탈 마스크(3)를 상호 분리시킬 때 메탈 마스크(3)의 처짐 변형을 방지하기 위한 지지장치의 구성을 그 기술적 특징으로 제안한다.

즉, 본 발명에 따른 메탈 마스크 처짐을 억제하기 위한 지지장치는 크게 장력 조절체와, 이 장력 조절체에 연동하여 장력이 조절되는 지지체와, 상기 장력 조절체에 구동력을 전달하는 구동원으로 구성된다.

장력 조절체는 상기 메탈 마스크(3)의 저면 양측에 근접되게 설치되며 상호 대향되게 배치되는 한쌍의 부재로 구성된다. 이러한 장력 조절체는 다양한 형태로 제안될 수 있으나 본 발명에서는 대략 원기둥 형상을 갖는 종동롤러(13)와 구동롤러(11)로 구성되는 것을 제안한다.

상기 종동롤러(13)와 구동롤러(11)는 상술한 메탈 마스크(3)의 저면으로 위치되는 인쇄회로기판(2)을 수용할 수 있을 정도의 간격을 두고 대향 배치되며, 상기 종동롤러(13)는 지지장치의 뼈대를 구성하는 프레임(미도시)에 고정된 상태를 유지하도록 설치되고, 상기 구동롤러(11)는 프레임에 회전 가능하게 설치되는 구성이다.

이러한 종동롤러(13)와 구동롤러(11)는 후술할 지지체의 양단이 각각 연결되고, 상기 구동롤러(11)는 구동원으로부터 회전 구동력을 전달받는 구성에 의해 일방향 회전하여 후술할 지지체의 장력을 조절하게 된다.

한편, 상기 장력 조절체를 구성하는 종동롤러(13)와 구동롤러(11)는 소정의 길이를 갖는 원기둥 형태로 제공되거나 또는 도면에서 보는 바와 같이 등간격을 두고 다수의 원통체로 분할 구성될 수 있을 것이다. 또한, 상기 지지체가 장력 조절에 의해 선택적으로 메탈 마스크(3)의 저면을 수평 지지할 수 있는 특징을 갖는다면 다양한 형태로 변경되어도 무방하다.

지지체는 소정의 길이를 갖는 금속재의 강선으로 된 와이어(15) 또는 소정의 길이를 갖는 박판의 금속재로 된 밴드로 제공되며, 상기 메탈 마스크(3)의 저면을 가로지르는 형태로 배치된다. 또한 상기 지지체는 상기 메탈 마스크(3)에 대한 안정적인 지지력을 확보할 수 있도록 일정한 간격을 두고 다수 배치되는 구성이다.

도 2에서 보면 지지체로 제공되는 와이어(15)는 그 일단이 종동롤러(13)에 연결 고정되고 타단은 구동롤러(11)에 연결되며 상기 종동롤러(13)와 구동롤러(11)간의 간격에 비해 좀더 여유 있는 길이로 구비되는 것에 의해 평상시 즉, 솔더 페이스트(4)의 인쇄 공정시 늘어진 상태를 유지한다. 이러한 와이어(15)는 상기 구동롤러(11)가 구동원에 연동하여 일 방향 소정 각도 회전하게 되면 그 일단이 구동롤러(11)의 외면을 타고 감기는 것에 의해 전체적으로 팽팽하게 당겨져 상기 메탈 마스크(3)의 저면을 지지하게 된다.

구동원은 상술한 장력 조절체를 구성하는 구동롤러(11)에 회전력을 전달하는 것으로서, 외부로부터 전원을 공급받으며 콘트롤러(미도시)의 제어신호에 의해 정·역 방향의 회전력을 선택적으로 생성하는 전동모터(10a)가 사용된다.

이때의 상기 전동모터(10a)는 회전축(미부호)에 상기 구동롤러(11)가 회전 가능하게 설치되며, 컨트롤러의 제어신호를 받아 일방향 또는 역방향 소정각도 회전하는 것에 의해 상기 구동롤러(11)가 일체로 연동하여 회전을 이루게 된다.

이러한 구성의 구동원은 공지의 기술에 의해 실시되므로 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈 마스크 지지장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 6은 도 5의 지지장치의 동작 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 전술한 일 실시예에서 나타낸 지지장치의 구성과 대동소이하다. 다만 장력 조절체를 구성함에 있어 좌·우 각각의 전동모터(10a)로부터 구동력을 전달받는 구동롤러(11)로 구성되는 것을 제안한다.

이러한 구성에서 상기 한쌍의 구동롤러(11)는 각각 대응되는 방향 즉, 반대되는 방향으로 회전하는 것에 의해 와이어(15)의 장력을 조절하는 구성이다.

상기와 같이 구성되는 메탈 마스크 지지장치가 적용된 솔더 페이스트의 인쇄공정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 2에서 보는 바와 같이 진공 흡착 테이블(1)의 상면에 인쇄회로기판(2)을 위치 고정시키고 그 상면으로 메탈 마스크(3)를 위치시킨다.

그리고, 상기 메탈 마스크(3)의 상면 일측에서 스퀴지(5)를 이용하여 솔더 페이스트(4)를 압착하면서 이동시킨다. 그러면, 상기 용융상태의 솔더 페이스트(4)가 이동하면서 메탈 마스크(3)에 형성된 패턴홀(3')을 메꾸는 것에 의해 인쇄가 실시되며, 이와 같이 인쇄가 실시되는 상태에서의 지지장치는 도 3의 상측의 도면에서 보는 바와 같이 지지체를 이루는 와이어(15)가 늘어진 상태를 유지한다.

이어서, 상기 솔더 페이스트(4)의 인쇄가 완료되는 시점에서는 지지장치를 구성하는 전동모터(10a)가 컨트롤러의 제어신호를 받아 구동롤러(11)를 일방향 회전시킨다. 그러면 상기 구동롤러(11)에 일단이 연결된 지지체 즉, 와이어(15)가 구동롤러(11)의 외주면을 타고 감기면서 결과적으로 팽팽하게 당겨져 도 3의 하측 도면과 같은 상태를 이루게 된다.

즉, 상기 메탈 마스크(3)의 저면을 가로지르는 형태로 배치되는 다수의 와이어(15)가 팽팽하게 당겨진 상태이므로 결과적으로 상기 메탈 마스크(3)는 저면에 다수의 와이어(15)에 의해 수평 지지된다.

따라서, 이러한 상태에서 상기 인쇄회로기판(2)을 흡착 고정한 진공 흡착 테이블(1)을 하강시켜도 상기 메탈 마스크(3)가 다수의 와이어(15)에 의해 안정되게 지지되므로 처짐 및 그로 인한 인쇄 불량을 방지하게 된다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치는 인쇄회로기판에 대한 솔더 페이스트 인쇄 완료후 판 분리시 발생하는 메탈 마스크의 처짐을 억제하여 인쇄 불량을 방지할 뿐만 아니라 인쇄품질의 균일성을 확보할 수 있어 결과적으로 생산성 및 수율 향상을 기대할 수 있는 이점이 있다.

특히, 간소한 구조에 의해 메탈 마스크의 처짐을 개선할 수 있어 경제적일 뿐만 아니라 다양한 품종의 인쇄회로기판의 솔더 페이스트 공정에 용이하게 적용할 수 있으므로 산업상 대단히 유용한 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 메탈 마스크의 저면 양측에 대향 설치되는 장력 조절체와;

   상기 메탈 마스크와 그 저면에 위치하는 인쇄회로기판 사이에 위치되며 상기 장력 조절체에 연동하여 메탈 마스크의 저면을 선택적으로 지지하는 지지체와;

   상기 장력 조절체에 선택적으로 구동력을 전달하는 구동원;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 장력 조절체는

   상기 메탈 마스크의 저부에 위치되면서 인쇄회로기판을 수용할 수 있을 정도의 간격을 두고 배치되는 것으로 고정 상태를 유지하는 종동롤러 및 이에 대향되면서 구동원의 구동력을 받아 회전하는 구동롤러;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 장력 조절체는,

   상기 메탈 마스크의 저부에 위치되면서 인쇄회로기판을 수용할 수 있을 정도의 간격을 두고 배치되는 것으로 각각 구동원으로부터 구동력을 전달받아 상호 대응되는 방향으로 회전하는 한쌍의 구동롤러;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 지지체는 금속재질의 와이어 또는 금속재질의 박판형 밴드인 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 구동원은 외부로부터 전원을 공급받아 콘트롤러의 제어에 의해 정·역 방향의 회전력을 선택적으로 생성하는 전동모터인 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트 인쇄용 메탈 마스크 지지장치.

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