KR101933017B1 - 스마트 솔더페이스트 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크린 프린터의 스퀴즈 헤드에 장착되는 스마트 솔더페이스트 공급장치에에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈마스크에 잔존하는 솔더양을 비접촉 방식으로 직접 측정하고, 측정된 솔더양에 따라 솔더페이스트의 토출량을 자동으로 제어하여 솔더페이스트의 과납 또는 미납을 방지할 수 있도록,
솔더페이스트가 저장된 용기가 탈착되는 장착부와, 상기 장착부 상부에 구비되어 용기 내의 솔더페이스트를 하부로 가압하는 가압수단, 메탈마스크에 남은 솔더페이스트의 잔량을 측정하는 레이저 센서를 구비한 본체; 스크린 프린터의 메탈마스크에 솔더페이스트가 토출되도록, 상기 본체 하부에 구비되고, 상기 용기의 배출공과 직결되는 유입공과, 상기 유입공과 연통되어 솔더페이스트가 토출되는 토출노즐; 및 상기 레이저 센서로 측정된 솔더페이스트의 잔량에 따라 상기 가압수단을 제어하여 솔더페이스트의 토출량을 조절하는 제어부;를 포함하는 스마트 솔더페이스트 공급장치에 관한 것이다.

Description

스마트 솔더페이스트 공급장치{Smart Solder Paste Supply}

본 발명은 스크린 프린터의 스퀴즈 헤드에 장착되는 스마트 솔더페이스트 공급장치에에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈마스크에 잔존하는 솔더양을 비접촉 방식으로 직접 측정하고, 측정된 솔더양에 따라 솔더페이스트의 토출량을 자동으로 제어하여 솔더페이스트의 과납 또는 미납을 방지할 수 있도록,

솔더페이스트가 저장된 용기가 탈착되는 장착부와, 상기 장착부 상부에 구비되어 용기 내의 솔더페이스트를 하부로 가압하는 가압수단을 구비한 본체; 스크린 프린터의 메탈마스크에 솔더페이스트가 토출되도록, 상기 본체 하부에 구비되고, 상기 용기의 배출공과 직결되는 유입공과, 상기 유입공과 연통되어 솔더페이스트가 토출되는 토출노즐; 상기 토출노즐이 내장되고, 메탈마스크에 남은 솔더페이스트의 잔량을 측정하는 레이저 센서를 구비한 노즐 하우징; 및 상기 레이저 센서로 측정된 솔더페이스트의 잔량에 따라 상기 가압수단을 제어하여 솔더페이스트의 토출량을 조절하는 제어부;를 포함하는 스마트 솔더페이스트 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 전자기기에 사용되는 인쇄 회로 기판 상에는 각각의 기능이 발휘될 수 있도록 각종 반도체 내지 소자 등으로 이루어진 부품이 실장되어 있으며, 이러한 부품들은 납땜을 통해 전체 회로와 연결된다.

이를 위한 표면 실장 공법에 사용되는 솔더는 분말 솔더와 액체 플럭스 등이 소정의 비율로 혼합되기 때문에 약간의 점성과 유동성을 갖는 크림 타입의 솔더페이스트(solder paste)로 이루어지며,

솔더페이스트를 이용한 인쇄 회로 기판의 인쇄에 사용되는 설비를 스크린 프린터라 한다.

스크린 프린터(screen printer)는 인쇄 영역에 상응하는 패턴이 형성된 메탈마스크를 인쇄 회로 기판의 인쇄면에 배치하고, 솔더페이스트를 메탈마스크 상면에 도포하면서 이를 스퀴지(squeegee)로 압착하여 인쇄면에 전사시켜 인쇄 회로 기판의 인쇄가 이루어지도록 한다.

이때 스크린 프린터의 메탈마스크에 솔더페이스트를 공급하기 위한 전통적인 방식은 적정양의 솔더페이스트를 작업자가 직접 솔더용 주걱 등으로 메탈마스크에 펴서 도포하는 것인데,

이러한 전통적인 방식은 솔더페이스트의 공급양이 매번 일정치 않을 뿐만 아니라, 인쇄가 진행될수록 솔더페이스트가 소모되면서 솔더페이스트의 잔량을 정확히 확인할 수가 없는 문제점이 있다.

즉, 솔더페이스트의 잔량(또는 최초 투입량)이 많으면 과납으로 인해 쇼트가 발생하기 쉽고, 솔더페이스트의 잔량이 적으면 미납으로 인한 납땜 불량이 발생하기 쉬운 문제점이 있기 때문에, 솔더페이스트의 정량 관리가 불가능한 전통적인 솔더페이스트 공급 방식은 인쇄 품질이 저하될 여지가 클 뿐만 아니라 생산성도 매우 떨어지는 문제점이 있다.

이에 상기와 같은 문제점을 방지하기 위해, 솔더페이스트 공급장치가 사용된다.

솔더페이스트 공급장치란, 인쇄 회로 기판의 인쇄 영역에 따라 일정양의 솔더페이스트가 메탈마스크에 자동으로 공급되도록 함으로써, 솔더페이스트의 정량 관리가 가능하도록 하는 설비를 말한다.

이와 관련된 종래 기술로써, 등록특허 제10-1464588호, 등록특허 제10-1360022호 등이 있는데, 이러한 종래의 솔더페이스트 공급장치는 인쇄영역의 크기나 형상, 인쇄 작업 횟수 등을 고려하여, 일정 주기별로 설정된 정량의 솔더페이스트를 직하방으로 가압하여 메탈마스크에 토출되도록 구성된다.

그러나 종래의 솔더페이스트 공급장치는 토출되는 솔더페이스트가 롤링이 발생기 때문에 직접적인 솔더페이스트의 잔량 확인이 불가능하고, 한 번 인쇄 시 사용되는 솔더양을 직접 측정하는 것이 아니라 소모되는 솔더양을 예측하여 계산한 후 이에 맞게 일정양의 솔더페이스트를 토출시켜 메탈마스크에 잔존하는 솔더페이스트를 일정 양으로 유지하는 것에 불과하기 때문에, 솔더페이스트의 정확한 정량 관리가 이루어지지 않는 문제점이 있다.

즉, 인쇄 작업이 이루어질 때마다 메탈마스크의 솔더페이스트가 계속하여 소량씩 소모되는데, 이때 소모되는 실제 솔더양과, 예측된 솔더양이 정확하게 일치하지 않기 때문에, 인쇄 작업이 반복될수록 잔존하는 솔더양의 누적 공차가 발생하게 되어, 솔더페이스트의 정량 관리가 유지되지 못해 인쇄 품질이 저하될 수밖에 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

종래의 솔더페이스트 공급장치와 같이 메탈마스크에 잔존하는 솔더양을 예측, 계산하고, 계산된 추정치에 맞추어 일정양의 솔더페이스트를 일정 주기별로 공급하는 것에서 탈피하여, 메탈마스크에 잔존하는 실질적인 솔더양을 직접 측정하여 정확히 측정된 솔더양에 따라 적정량의 솔더페이스트가 자동 토출되도록 하여, 인쇄 작업의 반복에 따른 솔더양의 누적 공차가 발생하지 않도록 함으로써, 메탈마스크의 솔더페이스트 정량 관리가 이루어져 양질의 인쇄 품질을 유지할 수 있는 스마트 솔더페이스트 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치는

스크린 프린터의 스퀴즈 헤드에 장착되는 스마트 솔더페이스트 공급장치에 있어서,

솔더페이스트가 저장된 용기가 탈착되는 장착부와, 상기 장착부 상부에 구비되어 용기 내의 솔더페이스트를 하부로 가압하는 가압수단을 구비한 본체;

스크린 프린터의 메탈마스크에 솔더페이스트가 토출되도록, 상기 본체 하부에 구비되고, 상기 용기의 배출공과 직결되는 유입공과, 상기 유입공과 연통되어 솔더페이스트가 토출되는 토출노즐; 상기 토출노즐이 내장되고, 메탈마스크에 남은 솔더페이스트의 잔량을 측정하는 레이저 센서를 구비한 노즐 하우징; 및

상기 레이저 센서로 측정된 솔더페이스트의 잔량에 따라 상기 가압수단을 제어하여 솔더페이스트의 토출량을 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치에서,

상기 가압수단은 공압을 통해 승하강 작동이 이루어지는 가압 피스톤을 구비한 에어실린더로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치에서,

상기 본체는 수직방향으로 결합된 가이드봉을 포함하고,

상기 토출노즐은 상기 가이드봉을 따라 승하강 가능하게 결합되어, 토출노즐의 상승 시 상기 배출공에 상기 유입공이 밀착되는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치에서,

상기 장착부는 일측면이 개구된 반원형 장착홈과, 상기 장착홈의 내주면을 따라 내측으로 돌출된 지지단으로 구성되어, 상기 용기의 플랜지가 상기 지지단에 지지되어 장착되며,

탄성력을 갖는 가요성 소재로써, 양단이 각각 상기 장착홈의 양단에 연결되면서, 상기 장착홈과 대응하는 반원형 형상으로 장착홈의 반대편으로 돌출되게 탄성 지지되는 반원형 밀착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치는 레이저 센서를 통해, 메탈마스크 위에 잔존하는 실질적인 솔더양을 직접 측정하여 이에 맞게 적정량의 솔더페이스트의 토출이 이루어져, 인쇄 작업의 반복에 따른 실질 소모량의 누적 공차 발생하는 것을 방지함으로써, 균일한 인쇄품질을 보장하고,

에어실린더를 통해 솔더페이스트의 토출량을 보다 정밀하게 제어할 수 있고,

토출노즐의 승하강을 통해 용기와 토출노즐 사이로 솔더페이스트가 누설되는 것을 방지할 수 있으며,

반원형 밀착부재를 통해 용기의 주둥이부(2)를 감싸도록 하여 솔더페이스트의 세척 및 제거가 용이하여 본체가 솔더페이스트에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치의 정면도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치를 도시 방향을 달리하여 도시한 외관 사시도들.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치를 단면으로 도시한 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치를 단면으로 도시한 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 반원형 밀착부재 및 장착링을 설명하기 위한 단면도들.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1 및 도 4를 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

설명에 앞서, 본 발명에 사용되는 솔더페이스트는 일반적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 용기(1)에 밀봉되어 저장되며, 솔더페이스트가 저장된 용기(1)는 냉장 보관된 상태에서, 인쇄 작업 전에 상온 보관된 후 뚜껑을 개봉하여 솔더페이스트 공급장치에 장착되는 일종의 카트리지 기능을 겸한다.

이를 위해 솔더페이스트 용기(1)는 주둥이부(2)에 뚜껑의 탈부착을 위한 나사산이 구비되며, 상기 나사산의 하부에 플랜지(3)가 돌출되어 있고, 내부에 저장된 솔더페이스트가 용기(1) 외부로 배출되도록 하는 배출공(4)이 바닥면 중앙에 천공되어 있다.

본 발명은 상기한 구조의 용기(1)를 장착하여 솔더페이스트가 토출되도록 하는 것으로, 용기(1)에 맞게 후술하는 장착블록(16)을 교체하여 사용하는 것도 가능하고, 따라서 본 발명에 사용될 솔더페이스트 용기(1)의 전체적인 크기나 용량, 형상 등에 제한이 없다.

이하에서는 본 발명에 따른 스마트 솔더페이스트 공급장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기한 구조의 용기(1)를 장착하여, 스크린 프린터의 스퀴즈 헤드에 장착되어, 스크린 프린터의 메탈마스크(미도시)에 솔더페이스트를 공급하는 스마트 솔더페이스트 공급장치에 관한 것으로, 크게, 본체(10)와, 토출노즐(20), 노즐 하우징(30)을 포함한다.

상기 본체(10)는 메탈마스크의 상부에서 스퀴지(미도시)가 전후 이동하도록 설치되어 있는 X축 이송 장치(미도시)에 구비되는 것으로,

X축 이송 장치를 이용한 스퀴지의 전후 이동과 별개로, 본체(10)를 비롯한 스마트 솔더페이스트 공급장치가 X축 이송 장치에서 Y축 방향으로 좌우 이동하도록 설치될 수 있다.

이러한 본체(10)는 일면에 제어부(12)가 구비되고 가압수단(13)이 내장되어 있는 본체 하우징(11)과, 상기 본체 하우징(11) 하부에 결합되어 장착부(16S)가 형성되어 있는 장착블록(16)으로 구성된다.

상기 제어부(12)는 솔더페이스트 공급장치의 전반적인 작동을 관리, 제어하는 것으로, 각종 버튼을 비롯한 디스플레이 패널 또는 터치스크린 방식의 제어 패널로 구성되며, 후술하는 레이저 센서(18)와 연결되어 레이저 센서로 측정된 솔더페이스트의 잔량에 따라 본체(10)에 내장된 가압수단을 제어하여 솔더페이스트의 토출량을 조절한다.

이러한 제어부(12)는 무선 통신부가 내장되어, 피씨나 스마트폰 등의 외부단말기와 네트워크를 형성하여, 작업자가 해당 솔더페이스트 공급장치에 접근하지 않고도 원격으로 작동 상태 전반을 모니터링하거나, 원격 제어할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 제어부(12)는 무선 통신부를 활용해, 복수개의 솔더페이스트 공급장치에 마련된 제어부(12)들과 하나의 무선 네트워크를 형성하고, 모든 솔더페이스트 공급장치를 하나의 라인 현황 모니터나, 스마트폰, 피씨 등으로 모니터링 내지 원격 제어할 수 있다.

상기 가압수단(13)은 용기(1)가 장착되는 장착부(16S) 상부에 구비되어 용기(1) 내의 솔더페이스트를 하부로 가압하는 것으로,

공압을 통해 승하강 작동이 이루어지는 가압피스톤(15)을 구비한 에어실린더(14)로 구성된다.

구체적으로 상기 가압피스톤(15)은 하측 끝단부에 용기(1)의 내부 면적에 상응하는 가압판(15a)과, 상측 끝단부에 공압 동력이 작용하도록 하는 구동판(15b)을 포함하여 이루어져,

용기(1) 내의 솔더페이스트가 용기(1)의 배출공(4)으로 하향 배출되도록 가압한다.

이러한 가압피스톤(15)을 구비한 에어실린더(14)는 일측에 가압피스톤(15)의 높이 변화를 감지하거나, 또는 가압피스톤(15)과 함께 용기(1) 내부로 삽입되어 용기(1) 내에 저장된 솔더페이스트의 잔량을 감지하는 센서를 포함하여 이루어져,

용기(1) 내의 솔더페이스트 잔량이 기설정된 용량 이하로 감지될 경우, 제어부(12)를 통해 잔량 경보가 발령되도록 할 수 있다.

상기 장착블록(16)은 상기 본체 하우징(11)의 하부에 결합되며, 전방이 개구되어 형성된 장착부(16S)를 구비하는 것으로, 용기(1)의 주둥이부(2)가 장착부(16S)로 삽입되어 장착된다.

이때 용기(1)의 탈부착이 편리하도록, 상기 장착부(16S)는 일측면이 개구된 반원형 장착홈(16a)과, 상기 장착홈(16a)의 내주면을 따라 내측으로 돌출된 지지단(16b)으로 구성되어, 상기 용기(1)의 플랜지(3)가 상기 지지단(16b)에 지지되어 장착된다.

또한 상기 본체(10)는 후술하는 토출노즐(20)이 내장된 노즐 하우징(30)의 승하강을 위한 승강수단(미도시)을 포함한다.

상기 승강수단은 모터나 실린더를 통해 노즐 하우징(30)을 상승시켜 장착부(16S)에 장착된 용기(1)의 배출공(4)에 토출노즐(20)의 유입공(22)이 밀착되어 직결되도록 하고, 솔더페이스트가 모두 소진되면 노즐 하우징(30)을 하강시켜 장착부(16S)에서 용기(1)를 분리하여 교체할 수 있도록 한다.

상기 노즐 하우징(30)의 승하강 안내를 위해 상기 본체(10)는 하부에 수직방향으로 결합된 가이드봉(17)을 포함하고, 상기 토출노즐(20)은 노즐 하우징(30)을 통해 상기 가이드봉(17)을 따라 승하강 가능하게 결합되어, 토출노즐(20)의 상승 시 상기 배출공(4)에 상기 유입공(22)이 밀착된다.

구체적으로 상기 본체(10)는 상기 가이드봉(17)이 수직방향으로 상기 장착블록(16)을 관통하여 상기 본체 하우징(11) 연결되고, 노즐 하우징(30) 승강을 위해 본체 하우징(11) 내부에는 가이드봉(17)을 승하강시키는 모터나 실린더 등의 승강수단이 내장되어,

승강수단의 작동에 따라 가이드봉(17)에 결합된 노즐 하우징(30), 즉 토출노즐(20)의 승하강이 이루어진다.

또한 도면에 도시되지 않았으나, 상기 본체(10)는 스크린 프린터의 스퀴지 작동을 감지하는 가속도 센서를 더 포함한다.

상기 본체(10)에 내장된 가속도 센서는 스퀴지의 움직임을 인식하고 판단하는 것으로, 별도의 외부 센서 추가 없이, 인쇄위치, 인쇄횟수, 인쇄속도 등 인쇄 작업 전반의 정보를 감지하여, 이를 기반으로, 스마트 솔더페이스트 공급을 위한 최적의 작동 제어를 실시할 수 있다.

도 2의 미설명 도면부호 11a는 본체(10) 내부의 가압수단(13)에 공압 연결을 위한 체결구이고, 미설명 도면 부호 11b는 ON/OFF 스위치, 전기 배선 및 후술하는 레이저 센서 배선이 삽입되는 연결구이다.

나아가 상기 노즐 하우징(30)의 일측면에는 메탈마스크에 남은 솔더페이스트의 잔량을 측정하는 레이저 센서(18)가 더 구비된다.

상기 레이저 센서(18)는 광원에서 거리 측정용 레이저를 조사하여 레이저가 메탈마스크의 상면(보다 엄밀하게는 도포된 솔더페이스트의 상면)에서 반사되어 돌아오는 시간을 계산하여, 노즐 하우징(30)과 메탈마스크 사이의 거리값을 측정하는 마그네틱 센서로써, 점 형태의 거리 측정용 레이저를 조사하는 광원과, 반사된 거리 측정용 레이저를 수신하는 수신부 등을 포함한다.

이러한 레이저 센서(18)는 인쇄 전에 토출된 솔더페이스트와 토출공(23) 사이의 거리값 및 인쇄 작업 중 스퀴지 작동에 의해 얇게 펴진 솔더페이스트의 상면과 토출공(23) 사이의 거리값을 실시간으로 측정하고, 한 번의 인쇄 작업 후(즉, 스퀴지 작동 후) 변화된 거리값을 계산하여 솔더페이스트의 실제 두께를 측정함으로써,

토출된 솔더양과, 인쇄 작업에 사용된 솔더페이스트의 실제 소모량을 계산하여, 메탈마스크의 상면에 남은 솔더페이스트의 실질적인 잔량을 측정할 수 있으며,

이를 통해 측정된 솔더양 변화 정보를 상기 제어부(12)로 전달하여, 상기 제어부(12)에서 솔더페이스트의 공급 여부를 판단, 제어하여, 메탈마스크에 남은 솔더페이스트의 정량 관리가 가능해진다.

특히 본 발명은 상기 노즐 하우징(30)에 구비된 레이저 센서(18)를 이용한 비 접촉식으로 솔더페이스트의 잔량을 직접 측정할 수 있어 이상적인 솔더페이스트 공급 환경을 제공할 수 있으며,

종래의 솔더페이스트 공급장치와 다르게, 솔더페이스트 소모량의 누적공차가 발생하지 않아, 솔더페이스트의 정량을 정확하게 측정, 관리할 수 있다.

다음으로 상기 토출노즐(20)은 상기 본체(10) 하부에 구비되어, 상기 가압수단(13)에 의해 하향 배출되는 솔더페이스트가 스크린 프린터의 메탈마스크 상면에 토출되도록 하는 것으로,

상기 용기(1)의 배출공(4)과 직결되는 유입공(22)과, 상기 유입공(22)과 연통되는 토출공(23)과, 상기 유입공(22)을 개폐하는 개폐수단(25)을 포함한다.

구체적으로, 본 발명의 토출노즐(20)은 장착블록(16) 하부에 용기(1)를 지지할 수 있는 형태로 배치되는 노즐블록(21)과, 상기 노즐블록(21)을 상기 가이드봉(17)에 결합시키는 노즐 하우징(30)을 포함하고, 상기 노즐블록(21) 내부에 상기 개폐수단(25)이 구비된다.

상기 노즐블록(21)은 상면에 상기 유입공(22)이 형성되고, 하면에 상기 토출공(23)이 형성되어 있다.

상기 유입공(22)은 상단 개구부와 하단 개구부가, 중간부보다 직경이 좁게 형성되어, 중간부에 개폐수단(25)으로 기능하는 개폐볼(26)이 내장되어, 솔더페이스트의 토출 시 유입공(22)에서 개폐볼(26)이 승하강된다.

그리고 상기 토출공(23)에는 솔더페이스트의 토출 위치를 가변할 수 있도록, 파이프나 호스와 같은 토출용 관체(미도시)가 결합될 수 있다.

다음으로 상기 개폐수단(25)은 종래의 솔더페이스트 공급장치와 같은 가압수단(13)을 이용한 직사 방식이 아닌, 솔더페이스트의 토출 압력 및 토출량 조절에 유리한 펌프형 토출노즐(20)이 형성되도록 하는 것으로,

상기 유입공(22)의 상단 개구부를 밀폐하도록 유입공(22)에 내장되되, 솔더페이스트의 토출 시, 유입공(22)에서 승하강이 이루어져 유입공(22)의 개도 범위가 조절되도록 탄성 지지되는 개폐볼(26)을 포함한다.

상기 개폐볼(26)에는 솔더페이스트가 개폐볼(26)의 내부로 유입될 수 있는 관통홀(26a)이 관통하여 형성되어 있으며,

이러한 개폐볼(26)은 유입공(22)에 내장된 코일 스프링(26S)에 의해 상측으로 탄성 지지되어,

솔더페이스트가 토출되지 않고 유입공(22)에 충진된 상태에서는 유입공(22)의 상단 개구부을 밀폐하고,

가압피스톤(15)에 의한 솔더페이스트의 토출압력에 의해 개폐볼(26)이 하강되면서 유입공(22)의 상단 개구부를 개방시켜, 유입공(22)의 개도 범위를 조절하여, 솔더페이스트의 토출압력 및 토출량 조절에 이용되며,

솔더페이스트의 토출이 완료된 상태에서는 상기 개폐볼(26)이 다시 상승하여 유입공(22)을 폐쇄시켜, 솔더페이스트가 역류하지 않도록 하는 일종의 체크 밸브로 기능하게 된다.

도 4 및 도 5의 미설명 도면부호 22a는 용기(1)의 배출공(4)과 노즐블록(21)의 유입공(22)이 직결되도록 밀착된 상태에서 솔더페이스트가 배출공(4)과 유입공(22) 사이로 유출되는 것을 방지하는 패킹부재이다.

본 발명은 종래의 솔더페이스트 공급장치와 다르게, 상기한 개폐볼(26)로 구현된 펌프형 토출노즐(20)이 용기(1) 하부에 배치되어, 솔더페이스트가 토출될 때, 솔더페이스트의 토출압력 및 토출량을 일정하게 유지시켜, 솔더페이스트의 롤링 발생 내지 솔더페이스트의 깨짐, 변형, 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 상기 노즐 하우징(30)은 상기 토출노즐(20)이 내장되어 있으며, 상기 본체(10)의 하부에 가이드봉(17)으로 연결되어, 승강수단에 의해 가이드봉(17)이 상하로 전후진하면서 승하강이 이루어진다.

이어서 상기한 구성의 스마트 솔더페이스트 공급장치를 이용한 작동을 설명한다.

먼저, 솔더페이스트가 저장된 용기(1)를 상기 장착부(16S)에 끼워 장착하면, 승강수단이 작동하여, 토출노즐(20)이 내장된 노즐 하우징(30)이 상승하여 노즐블록(21)의 상면이 용기(1)의 바닥에 밀착되면서 유입공(22)이 배출공(4)과 직결된다.

그리고 솔더페이스트의 토출 준비 상태에서는 유입공(22) 내의 개폐볼(26)이 코일 스프링(26S)에 의해 상승하여 유입공(22)의 상단 개구부가 폐쇄되어 있다.

이 상태에서, 에어실린더(14)가 작동하면 가압피스톤(15)이 하강하여 가압판(15a)이 용기(1)의 내의 솔더페이스트를 하부로 가압하게 되고,

가압되는 솔더페이스트는 배출공(4)으로 하향 배출되어 유입공(22)으로 유입된다.

이때 상기 관통홀(26a)을 통해 솔더페이스트가 유입공(22) 내부로 충진되면서, 솔더페이스트의 하강 압력이 개폐볼(26)에 작용하지 않아, 솔더페이스트의 토출을 위한 고압이 유지된다.

이 상태에서, 가압피스톤(15)에 의한 솔더페이스트의 하강 압력이 개폐볼(26)에 작용하여 개폐볼(26)이 하강하면서 유입공(22)의 상단 개구부가 개방되어, 유입공(22)으로 유입되는 솔더페이스트가, 유입공(22)을 지나 토출공(23)으로 토출된다.

이때 솔더페이스트의 토출 압력에 따라 유입공(22) 내에 충진된 솔더페이스트 압력이 변화되므로, 솔더페이스트 압력 변화에 따라 코일 스프링(26S)에 의해 탄성 지지되는 개폐볼(26)의 승하강 변위, 즉 유입공(22)의 개도 범위 조절이 이루어져, 솔더페이스트의 토출 압력이 일정하게 유지된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 구조를 통해, 솔더페이스트의 토출 압력을 고압으로 일정하게 유지할 수 있는 펌프형 토출노즐(20)을 구비하여, 토출용 관체로 토출되는 솔더페이스트가, 토출압력에 의한 롤링 발생이나, 솔더페이스트의 깨짐, 변형, 파손 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

나아가 상기와 같은 구성의 펌프형 토출노즐(20)을 통해, 솔더페이스트의 토출 압력을 고압으로 일정하게 유지함으로써, 토출공(23)에 토출용 관체를 결합하여 솔더페이스트의 토출 경로가 연장되더라도 솔더페이스트의 토출이 가능하고, 정확한 위치에 정량의 솔더페이스트가 공급되도록 할 수 있으며,

일정하게 유지되는 고압 토출을 통해, 토출용 관체의 길이나 형상에 제한을 받지 않아, 스퀴지와 메탈마스크 사이로 솔더페이스트가 직송출되도록 하는 등, 솔더페이스트의 공급 위치에 제한을 받지 않게 된다.

이렇게 펌프형 토출노즐(20)에 의해 제어된 솔더페이스트의 토출이 완료되면, 코일 스프링(26S)에 의해 탄성 지지되는 개폐볼(26)이 상승하여 유입공(22)이 다시 폐쇄된다.

그리고 솔더페이스트의 토출 후, 상기 레이저 센서(18)는 레이저를 조사하여 메탈마스크에 토출된 솔더페이스트의 두께(즉, 토출공(23)과 솔더페이스트의 상면 사이의 거리)를 측정하고,

스퀴지의 작동이 1회 반복될 때 마다, 레이저 센서(18)는 도포된 솔더페이스트의 두께를 측정하여 인쇄에 사용된 솔더페이스트의 소모량, 즉 메탈마스크에 남은 솔더페이스트의 실제 잔량을 측정하여, 측정된 솔더양을 상기 제어부(12)로 전달하여 솔더페이스트를 재차 토출할 때 가압수단의 작동(즉, 가압력이나 하강 높이 등)을 제어하여 필요한 만큼의 솔더페이스트 정량 토출되도록 조절할 수 있다.

따라서 본 발명은 레이저 센서(18)를 이용한 솔더페이스트의 실제 잔량 측정을 통해 솔더페이스트의 토출 여부를 판단하고, 펌프형 토출노즐(20)을 이용한 토출 압력의 유지 및 토출양을 제어함으로써,

기설정된 셋팅값으로 솔더페이스트를 정량 관리하여, 솔더페이스트의 과잉 공급에 의한 과납, 또는 솔더페이스트의 공급 부족에 의한 미납을 방지할 수 있고,

이러한 솔더페이스트의 정량 관리를 통해 인쇄 품질이 향상됨과 아울러, 양질의 인쇄 품질을 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

한편 상기 용기(1)의 탈부착이나 뚜껑 개폐 시 주둥이부(2)의 외주면에 솔더페이스트가 묻을 수 있는데, 이 상태로 상기 장착부(16S)에 용기(1)를 장착할 경우 장착홈(16a)의 내주면이나 지지단(16b)의 상면에 솔더페이스트가 묻게 되며, 이를 깨끗하게 세척하여 제거하지 않을 경우 다른 종류의 솔더페이스트를 사용할 때 솔더페이스트의 혼입으로 인해 인쇄불량이 발생할 수 있다.

이에 본 발명은 상기 장착부(16S)에 솔더페이스트가 묻어서 오염되는 것을 방지하고, 솔더페이스트가 묻더라도 쉽게 세척하여 제거할 수 있는 반원형 밀착부재(19A)를 도입하였다.

상기 밀착부재(19A)는 고무나 실리콘 등의 탄성력을 갖는 가요성 소재로써, 양단이 각각 상기 장착홈(16a)의 양단에 힌지 결합되면서, 상기 장착홈(16a)과 대응하는 반원형 형상으로 장착홈(16a)의 반대편으로 돌출되게 탄성 지지된다.

이러한 밀착부재(19A)는 내부에 공기가 충진된 에어셀(19a)이 구비되어, 상기 장착홈(16a)의 개구된 영역을 원형으로 연장 연결하여, 용기(1)가 탈부착될 때 형상 변위가 이루어진다.

즉, 용기(1)가 분리된 상태에서는 상기 밀착부재(19A)가 장착홈(16a)의 개구부 쪽으로 돌출되고,

용기(1)를 장착한 상태에서는 주둥이부(2)에 의해 밀착부재(19A)가 장착홈(16a) 내측으로 형상 변위되면서 오목하게 변형되며, 이때 주둥이부(2)에 의해 밀착부재(19A)가 눌리면서 에어셀(19a)이 팽창하여 장착홈(16a)의 내주면과 주둥이부(2)의 외주면 사이를 차폐시켜 주둥이부(2)에 묻은 솔더페이스트가 장착홈(16a)이나 지지단(16b)에 묻지 않도록 한다.

또한 용기(1)의 분리에 의해 상기 밀착부재(19A)가 탄성력으로 원상 복귀되면 용기(1) 장착 시 장착홈(16a)의 내주면이었던 밀착부재(19A)가 돌출되면서 내주면에 묻은 솔더페이스트가 장착홈(16a) 외부로 노출되므로, 밀착부재(19A)를 쉽게 세척하여 오염된 솔더페이스트를 완전하게 제거할 수 있다.

아울러 이러한 반원형 장착부(16)에 용기의 주둥이부(2)를 끼워서 장착할 경우, 상기 밀착부재(19A)의 탄성력에 의해 주둥이부(2)가 외측으로 가압되어 용기(1)의 장착이 유지되지 않고 분리, 이탈할 위험성이 있다.

이에 상기 장착부(16)는 상기 지지단(16b) 상부에서 장착홈(16a)의 길이방향을 따라 외측으로 오목 형성된 슬라이딩홈(16c)과, 경질 소재로써 상기 장착홈(16a)과 동일한 반원형 형상으로 상기 슬라이딩홈(16c)에 끼워져 인출입 가능하게 결합되는 장착링(19B)을 포함하고,

상기 용기(1)는 상기 플랜지(3)의 상면에서 주둥이부(2)에 연결되도록 돌출되되 플랜지(3)의 너비보다 더 길게 돌출된 한 쌍의 가압돌기(3a)(3b)를 포함하여,

상기 용기(1)를 상기 장착홈(16a)에 끼운 후 용기(1)를 회전시키면, 일측 가압돌기(3a)가 상기 슬라이딩홈(16c)의 일측 개구부로 삽입되면서 상기 장착링(19B)을 타측으로 인출시켜 장착링(19B)이 용기(1)의 플랜지(3)를 감싸는 것을 특징으로 한다.

상기 슬라이딩홈(16c)은 상기 지지단(16b) 상부를 따라 반원형으로 형성되며, 내측면과 양단이 개구되어 있다.

상기 장착링(19B)은 플라스틱이나 금속 등의 경질 소재로 상기 장착홈(16a)에 대응하는 반원형 형상으로 제작되어, 상기 슬라이딩홈(16c)에 끼워져 구비된다.

상기 가압돌기(3a)(3b)는 주둥이부(2)의 양 측면에 대칭구조로 구비된 한 쌍으로 구비되며, 각 가압돌기(3a)(3b)는 주둥이부(2)와 플랜지(3)가 만나는 모서리부에서 외측으로 플랜비의 폭보다 더 길게 돌출되어 구비된다.

따라서 용기(1)를 장착부(16)에 끼운 후, 용기(1)를 시계방향으로 회전시키면 일측 가압돌기(3a)가 슬라이딩홈(16c)의 일측 개구부로 삽입되면서 상기 장착링(19B)을 타측으로 밀게 되며, 이로 인해 장착링(19B)이 회전하면서 슬라이딩홈(16c)의 타측 개구부로 인출되어, 인출된 장착링(19B)은 용기(1)의 플랜지(3) 외측면을 감싸서 용기(1)가 장착부(16)의 개구부측으로 밀리는 것을 방지하여 용기(1)의 장착이 안전하게 유지된다.

또한 용기(1)를 장착부(16)에서 분리하기 위해, 용기(1)를 시계 반대방향으로 회전시키면 타측 가압돌기(3b)가 인출된 장착링(19B)을 슬라이딩홈(16c) 내측으로 다시 밀어서 회전시켜, 장착링(19B)이 슬라이딩홈(16c) 내부로 인입(수납)되며, 이 상태에서 용기(1)를 장착부(16)에서 빼내면 용기(1)의 분리가 완료된다.

이를 통해 용기(1)의 주둥이부(2)에 묻은 솔더페이스트에 의해 장착부(16)(보다 엄밀하게는 장착홈(16a)의 내주면과 지지단(16b)의 상면)가 오염되는 것을 방지하면서, 용기(1)가 보다 안전하게 정위치에서 장착, 유지되도록 할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 스마트 솔더페이스트 공급장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 용기 2 : 주둥이부
3 : 플랜지 4 : 배출공
10 : 본체 11 : 본체 하우징
12 : 제어부 13 : 가압수단
14 : 에어실린더 15 : 가압피스톤
15a : 가압판 15b : 구동판
16 : 장착블록 16S : 장착부
16a : 장착홈 16b : 지지단
16c : 슬라이딩홈 17 : 가이드봉
18 : 레이저 센서 19A : 밀착부재
19a : 에어셀 19B : 장착링
20 : 토출노즐 21 : 토출블록
22 : 유입공 22a : 패킹부재
23 : 토출공 25 : 개폐수단
26 : 개폐볼 26a : 관통홀
26S : 코일 스프링 30 : 노즐 하우징

Claims (4)

1. 스크린 프린터의 스퀴즈 헤드에 장착되는 스마트 솔더페이스트 공급장치에 있어서,
   솔더페이스트가 저장된 용기(1)가 탈착되는 장착부(16S)와, 상기 장착부(16S) 상부에 구비되어 용기(1) 내의 솔더페이스트를 하부로 가압하는 가압수단(13)을 구비한 본체(10);
   스크린 프린터의 메탈마스크에 솔더페이스트가 토출되도록, 상기 본체(10) 하부에 구비되고, 상기 용기(1)의 배출공(4)과 직결되는 유입공(22)과, 상기 유입공(22)과 연통되어 솔더페이스트가 토출되는 토출노즐(20);
   상기 토출노즐(20)이 내장되고, 메탈마스크에 남은 솔더페이스트의 잔량을 측정하는 레이저 센서(18)를 구비한 노즐 하우징(30); 및
   상기 레이저 센서(18)로 측정된 솔더페이스트의 잔량에 따라 상기 가압수단(13)을 제어하여 솔더페이스트의 토출량을 조절하는 제어부(12);를 포함하고,
   
   상기 장착부(16S)는 일측면이 개구된 반원형 장착홈(16a)과, 상기 장착홈(16a)의 내주면을 따라 내측으로 돌출된 지지단(16b)으로 구성되어, 상기 용기(1)의 플랜지(3)가 상기 지지단(16b)에 지지되어 장착되며,
   탄성력을 갖는 가요성 소재로써, 양단이 각각 상기 장착홈(16a)의 양단에 연결되면서, 상기 장착홈(16a)과 대응하는 반원형 형상으로 장착홈(16a)의 반대편으로 돌출되게 탄성 지지되는 반원형 밀착부재(19A)를 더 포함하고,
   상기 장착부(16S)는 상기 지지단(16b) 상부에서 장착홈(16a)의 길이방향을 따라 외측으로 오목 형성된 슬라이딩홈(16c)과, 경질 소재로써 상기 장착홈(16a)과 동일한 반원형 형상으로 상기 슬라이딩홈(16c)에 끼워져 인출입 가능하게 결합되는 장착링(19B)을 포함하고,
   상기 용기(1)는 플랜지(3)의 상면에서 주둥이부(2)에 연결되도록 돌출되되 플랜지(3)의 너비보다 더 길게 돌출된 한 쌍의 가압돌기(3a)(3b)를 포함하여,
   상기 용기(1)를 상기 장착홈(16a)에 끼운 후 용기(1)를 일방향으로 회전시키면, 일측 가압돌기(3a)가 상기 슬라이딩홈(16c)의 일측 개구부로 삽입되면서 상기 장착링(19B)을 타측으로 인출시켜 장착링(19B)이 용기(1)의 플랜지(3)를 감싸고,
   상기 용기(1)를 타방향으로 회전시키면 타측 가압돌기(3b)가 인출된 장착링(19B)을 슬라이딩홈(16c) 내측으로 밀어서 장착링(19B)이 슬라이딩홈(16c) 내부로 인입되어 용기(1)를 장착부(16S)에서 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 솔더페이스트 공급장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압수단(13)은 공압을 통해 승하강 작동이 이루어지는 가압 피스톤(15)을 구비한 에어실린더(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 솔더페이스트 공급장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체(10)는 수직방향으로 결합된 가이드봉(17)을 포함하고,
   상기 노즐 하우징(30)은 상기 가이드봉(17)을 따라 승하강 가능하게 결합되어, 토출노즐(20)의 상승 시 상기 배출공(4)에 상기 유입공(22)이 밀착되는 것을 특징으로 하는 스마트 솔더페이스트 공급장치.
   
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