KR102271499B1

KR102271499B1 - 실장 헤드 및 이를 포함하는 부품 실장 장치

Info

Publication number: KR102271499B1
Application number: KR1020200133969A
Authority: KR
Inventors: 김형돈
Original assignee: 넥스타테크놀로지 주식회사
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-07-01

Abstract

본 발명은 실장 헤드 및 부품 실장 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 복수의 부품을 기판에 순차적으로 실장하기 위해 사용되는 실장 헤드와 상기 실장 헤드를 포함하는 부품 실장 장치에 관한 것이다.

Description

실장 헤드 및 이를 포함하는 부품 실장 장치{MOUNTING HEAD AND APPARATUS FOR MOUNTING COMPONENT COMPRISING THE SAME}

기판에 실장되는 부품의 크기가 점차 소형화됨에 따라, 대량생산과 고집적화가 용이한 표면 실장법(Surface Mounting Technology: SMT)이 부품 실장공정에 사용되고 있다.

이러한 표면 실장법으로는 기판에 솔더 페이스트(solder paste)와 플럭스(flux)를 도포한 후, 실장할 부품을 개별적으로 배치하고, 리플로우(reflow) 장비를 통과시켜 도포된 금속을 용해시킨 후, 이를 냉각시켜 경화시키는 방법이 주로 사용되고 있다.

예를 들어, μLED와 같이 부품의 크기가 마이크로 미터 단위의 크기이며, 하나의 기판에 실장되는 부품의 개수가 많아지고 부품의 간격이 좁아짐에 따라, 기판에 부품을 고정 및 전기적 도통하는 수단으로서 페이스트를 도포하는 난이도가 증가하였으며, 또한, 기판에 도포된 페이스트 각각에 부품을 개별적으로 부착하는 데에 많은 시간이 소요되어 양산성이 낮은 문제점이 있다.

또한, 종래에 주로 사용되는 실장 장치로서, 한국등록특허공보 제10-1322531호(특허문헌 1)을 참조하면, 종래의 실장 장치는 하나의 소자를 픽업하기 위한 픽업 유닛을 구비함으로써, 트레이에 수납된 복수의 소자 중 하나를 픽업(예를 들어, 진공 방식으로 흡착)하여 실장 위치에 있는 기판으로 이송하여 실장하는 방식을 채택하고 있다.

다만, 이러한 실장 방식은 부품의 크기가 작고, 기판에 실장되는 부품간 간격이 좁아짐에 따라 불리하다는 문제점이 있다.

따라서, 상술한 종래 방식의 문제점들을 개선할 수 있는 부품 실장 장치의 개발이 필요한 실정이다.

한국등록특허공보 제10-1322531호

이러한 기술적 배경 하에서, 시장은 보다 고효율의 부품 실장 장치를 요구하고 있으며, 이를 위해서는 부품 실장 장치에서 수행되는 일련의 조립 단계의 택타임을 줄이는 것이 필요하다.

예를 들어, 한국등록특허공보 제10-1322531호(특허문헌 1)에 따르면, 실장 장치는 부품을 픽업하여 조립 위치로 이송하기 위한 수단(픽업 유닛)을 포함하여야 하며, 상기 픽업 유닛을 사용하여 트레이에 실장된 상기 부품을 픽업(진공 흡착)하기 위해서는 상기 트레이에 상기 픽업 유닛이 상기 부품을 흡착할 때 지지될 수 있는 공간이 별도로 마련될 필요가 있다. 이와 같은 방식은 실장 대상인 부품의 크기 및 간격에 굉장히 민감할 수 밖에 없으며, 특히 본 발명에 따른 부품 실장 장치의 타겟으로 하는 μLED의 실장에는 적용되기 어렵다는 단점이 있다.

이에 따라, 본 발명은 복수의 부품을 기판에 순차적으로 실장하는 장치를 제공하되, 복수의 부품을 트레이에 수납하지 않고, 소정의 필름에 임시적으로 부착된 상태로 제공함으로써 종래의 픽 앤 플레이스(pick & place) 방식을 채택하지 않고도 복수의 부품을 기판에 신속하게 실장하는 것이 가능한 부품 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 부품이 실장되는 기판에 페이스트를 도포하는 대신 실장 장치 내에서 필름에 부착된 부품에 페이스트를 도포하는 공정을 추가하고, 페이스트가 도포된 부품을 곧바로 기판에 실장함으로써 부품 실장 효율성을 향상시킴과 동시에 부품에 도포된 페이스트의 불량율을 줄일 수 있는 부품 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 페이스트가 도포된 부품을 기판에 실장시킬 때, 실장 불량을 줄이는 것이 가능한 부품 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적(예를 들어, 전기 자동차용)으로 제한되지 않으며 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 기판의 일 면에 부착된 복수의 부품을 순차적으로 제2 기판에 실장하는 실장 유닛을 포함하는 실장 헤드로서, 상기 실장 유닛은 z축 방향으로 연장 형성된 z축 프레임 및 상기 z축 프레임을 따라 이동 가능하도록 설치된 z축 이송 유닛을 포함하되, 상기 z축 이송 유닛에는 일 면에 부품이 부착된 상기 제1 기판의 타 면을 향해 레이저 광을 조사함에 따라 상기 제1 기판을 변형시켜 상기 제1 기판과 상기 부품의 접착 면적을 줄이는 레이저 조사 유닛 및 상기 레이저 조사 유닛을 둘러싸며, 상기 z축 이송 유닛의 하강에 의해 상기 상기 제1 기판에 대하여 접착 면적이 줄어든 상기 부품을 가압하여 상기 제2 기판에 실장하는 가이드 누름 핀이 이격 설치된 실장 헤드가 제공된다.

일 실시예에 있어서, 상기 가이드 누름 핀은 상기 레이저 조사 유닛에 의한 레이저 광 조사로 인해 줄어든 상기 제1 기판과 상기 부품의 접착 면적에 대응하는 하부면을 가질 수 있다.

또한, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 z축 이송 유닛에 의해 하강하여 상기 제1 기판과 소정의 거리 범위 내에 위치할 때 레이저 광을 조사하여 상기 제1 기판을 변형시킬 수 있다.

추가적인 실시예에 있어서, 상기 실장 유닛은 상기 z축 이송 유닛에 대하여 독립적으로 승하강 가능하도록 마련되거나, 상기 가이드 누름 핀은 상기 z축 이송 유닛에 대하여 독립적으로 승하강 가능하도록 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 부품이 일 면에 부착된 제1 기판를 공급하는 부품 공급부, 상기 부품 공급부로부터 공급된 제1 기판에 부착된 상기 복수의 부품에 페이스트를 도포하는 인덱스부, 상기 복수의 부품이 실장되는 영역이 정의된 제2 기판을 실장 위치로 공급하는 기판 공급부 및 상술한 실장 헤드를 포함하며, 상기 인덱스부로부터 상기 제1 기판을 전달받아 상기 실장 위치에서 페이스트가 도포된 상기 복수의 부품을 상기 제2 기판에 순차적으로 실장하는 갠트리부를 포함하는 부품 실장 장치가 제공된다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판은 상기 복수의 부품이 부착된 시트, 상기 시트의 테두리를 지지하는 이너링 및 상기 이너링의 테두리를 지지하는 아우터링을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 인덱스부는 상기 부품 공급부로부터 상기 제1 기판을 공급받아 스테이지에 투입하는 제1 기판 투입 유닛, 상기 제1 기판 투입 유닛의 하류에 위치하며, 상기 제1 기판의 일 면에 부착된 복수의 부품에 페이스트를 도포하는 디핑 유닛 및 상기 복수의 부품에 도포되는 페이스트를 평탄화하는 스퀴징 유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 스퀴징 유닛은 내부에 페이스트가 수용된 디핑 테이블, 상기 디핑 테이블에 수용된 페이스트를 평탄화하는 스퀴징 헤드 및 상기 스퀴징 헤드에 의해 평탄화된 상기 페이스트의 평탄화도를 측정하는 스퀴징 센서를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 갠트리부는 상기 인덱스부에 의해 복수의 부품에 페이스트가 도포된 상기 제1 기판을 픽업하여 상기 실장 위치로 이송하는 제1 기판 픽업 유닛, 상기 제1 기판 픽업 유닛에 의해 이송된 상기 제1 기판을 상기 제2 기판에 대하여 얼라인하는 제2 얼라인 유닛 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 얼라인된 상태로 상기 제1 기판에 부착된 복수의 부품을 상기 제2 기판에 순차적으로 실장하는 실장 유닛을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 부품을 트레이에 수납하지 않고, 소정의 필름에 임시적으로 부착된 상태로 제공함으로써 종래의 픽 앤 플레이스(pick & place) 방식을 채택하지 않고도 복수의 부품을 기판에 신속하게 실장하는 것이 가능하다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 부품이 실장되는 기판에 페이스트를 도포하는 대신 실장 장치 내에서 필름에 부착된 부품에 페이스트를 도포하는 공정을 추가하고, 페이스트가 도포된 부품을 곧바로 기판에 실장함으로써 부품 실장 효율성을 향상시킴과 동시에 부품에 도포된 페이스트의 불량율을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기판에 실장되는 부품에 페이스트를 도포하고, 페이스트가 도포된 부품을 기판에 실장하는 공정이 하나의 장치 내에서 수행되도록 함으로써, 실장 불량을 획기적으로 줄이는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치를 개략적으로 나타낸 상면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 부품 실장 장치에 사용되는 제1 기판을 개략적으로 나타낸 (a) 상면도 및 (b) 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 부품 실장 장치에 포함되는 인덱스부를 개략적으로 나타낸 상면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 인덱스부의 측면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 인덱스부에 포함되는 스퀴징 유닛의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 인덱스부에 포함되는 디핑 유닛의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 디핑 유닛에 의해 제1 기판에 부착된 복수의 부품에 페이스트가 도포된 동작 순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 8은 도 3에 도시된 인덱스부에 포함되는 얼라인 유닛의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시된 부품 실장 장치에 포함되는 갠트리부를 개략적으로 나타낸 상면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 갠트리부에 포함되는 실장 헤드의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 유닛에 의해 제1 기판에 부착된 복수의 부품이 제2 기판에 실장되는 순서를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 14는 도 1에 도시된 부품 실장 장치에 포함되는 기판 공급부를 개략적으로 나타낸 상면도이다.

본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 부품 실장 장치에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치(1000)를 개략적으로 나타낸 정면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장 장치(1000)는 복수의 부품이 일 면에 부착된 제1 기판를 공급하는 부품 공급부(100), 상기 부품 공급부(100)로부터 공급된 제1 기판에 부착된 상기 복수의 부품에 페이스트를 도포하는 인덱스부(200), 상기 복수의 부품이 실장되는 영역이 정의된 제2 기판을 실장 위치로 공급하는 기판 공급부(400) 및 상기 인덱스부(200)로부터 상기 제1 기판을 전달받아 상기 실장 위치에서 페이스트가 도포된 상기 복수의 부품을 상기 제2 기판에 순차적으로 실장하는 갠트리부(300)를 포함한다.

상기 부품 공급부(100)에 있어서, 상기 제2 기판에 실장되는 부품들이 부착된 제1 기판은 제1 기판 매거진(110a)에 수용되며, 매거진 픽업 유닛(110b)은 복수의 제1 기판이 수용된 상기 제1 기판 매거진(110a)을 픽업하여 상기 인덱스부(200)에 상기 제1 기판이 투입되는 위치로 이송한다.

여기서, 상기 매거진 픽업 유닛(110b)의 일 단은 상기 매거진 이송 유닛(120)에 y축 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 기판 매거진(110a)은 상기 매거진 픽업 유닛(110b) 및 상기 매거진 이송 유닛(120)의 일련의 동작에 의해 상기 인덱스부(200)로 연속적으로 공급될 수 있다.

또한, 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 인덱스부(200)에 상기 제1 기판이 투입되는 위치로 이송된 상기 제1 기판 매거진(110a)으로부터 제1 기판은 수동 또는 후술할 별도의 유닛에 의해 상기 인덱스부(200)로 공급될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 부품 실장 장치에 사용되는 제1 기판을 개략적으로 나타낸 (a) 상면도 및 (b) 측면도이다.

도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제1 기판(130)은 상기 복수의 부품이 부착된 시트(131), 상기 시트(131)의 테두리를 지지하는 이너링(132) 및 상기 이너링(132)의 테두리를 지지하는 아우터링(133)을 포함한다.

상기 시트(131)는 점착성을 가진 소재로 이루어진 필름으로서, 상기 시트(131)의 일 면에는 복수의 부품, 예를 들어, 일반 발광소자(LED) 또는 마이크로 발광소자(μLED)와 같은 전자 부품이 임시적으로 부착된 상태일 수 있다. 상기 시트(131)는 완전히 펴진 상태로 상기 이너링(132)에 부착되는 것이 바람직하다. 상기 이너링(132)은 상기 시트(131)의 테두리에 선택적으로 부착되어 상기 시트(131)가 주름지지 않도록 할 수 있다.

또한, 상기 이너링(132)의 테두리는 아우터링(133)에 의해 지지될 수 있으며, 상기 아우터링(133)은 상기 제1 기판(130)이 상기 부품 실장 장치(1000) 내에서 픽업 또는 그립될 때 다양한 기구 등에 의해 파지되는 부분으로 역할할 수 있다. 상기 아우터링(133)이 선택적으로 픽업 또는 그립됨으로써 상기 제1 기판(130)을 픽업 또는 그립하는 과정에서 상기 시트(131) 또는 상기 시트(131)에 부착된 부품(LED)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 부품 실장 장치에 포함되는 인덱스부를 개략적으로 나타낸 상면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 인덱스부(200)는 상기 제1 기판(130)이 투입되는 복수의 공간을 포함하며, 회전식으로 마련된 스테이지(210)와 상기 부품 공급부(100)로부터 상기 제1 기판(130)을 순차적으로 공급받아 상기 스테이지(210)에 투입하는 제1 기판 투입 유닛(220), 상기 제1 기판 투입 유닛(220)의 하류에 위치하며, 상기 제1 기판(130)의 일 면에 부착된 복수의 부품에 페이스트를 도포하는 디핑 유닛(230) 및 상기 복수의 부품에 도포되는 페이스트를 평탄화하는 스퀴징 유닛(240)을 포함한다.

상술한 바와 같이, 상기 스테이지(210)는 회전식으로 마련되어 상기 제1 기판 투입 유닛(220)에 의해 상기 제1 기판(130)이 투입된 경우, 소정의 각도만큼 회전하여 상기 제1 기판(130)이 상기 제1 기판 투입 유닛(220)의 하류에 위치하는 상기 디핑 유닛(230)에 의한 공정 위치에 놓이도록 할 수 있다. 또한, 상기 디핑 유닛(230)에 의해 상기 제1 기판(130)에 대한 페이스트 도포가 완료된 경우, 상기 스테이지(210)는 다시 소정의 각도만큼 회전하여 상기 제1 기판(130)이 후술할 얼라인 유닛(250)에 의한 공정 위치에 놓이도록 할 수 있다. 이어서, 상기 스테이지(210)는 다시 소정의 각도만큼 회전함으로써 상기 인덱스부(200) 내에서 실장 전처리가 완료된 제1 기판(130R)을 배출 위치에 놓이도록 할 수 있다.

도 3에는 상기 스테이지(210)의 각 공정 단위별 회전 각도는 90도인 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 인덱스부(200) 내에서 상기 제1 기판(130)에 대해 처리되는 공정 단위의 수 및/또는 상기 제1 기판(130)에 대해 처리되는 공정 단위를 수행하는 유닛의 위치 등에 따라 회전 각도는 변할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 인덱스부의 측면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 스퀴징 유닛(240)은 상기 디핑 유닛(230)과 인접한 위치에 놓이되, 상기 디핑 유닛(240)에 의해 페이스트를 상기 제1 기판(130)에 부착된 복수의 부품에 도포하기 전 페이스트를 평탄화하는 공정을 수행한다.

이를 위해, 상기 스퀴징 유닛(240)에 의해 디핑 테이블(241)의 내부에 수용된 페이스트가 평탄화된 후(도 4의 (a) 참조), 상기 디핑 테이블(241)은 상기 디핑 유닛(240)의 하부로 이송되어 상기 디핑 유닛(230)에 의한 페이스트 도포 준비를 하게 된다(도 4의 (b) 참조).

도 5는 도 3에 도시된 인덱스부에 포함되는 스퀴징 유닛의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 5를 참조하면, 상기 스퀴징 유닛(240)은 프레임(242)과 상기 프레임(242)에 횡 방향으로 이송 가능하도록 설치된 스퀴징 베이스(243)를 포함한다. 상기 스퀴징 베이스(243)에는 스퀴징 센서(244), 전방 스퀴징 헤드(245) 및 후방 스퀴징 헤드(246)가 설치될 수 있다.

도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 스퀴징 베이스(243)에 설치된 상기 전방 스퀴징 헤드(245) 및 상기 후방 스퀴징 헤드(246) 중 상기 전방 스퀴징 헤드(245)가 선택적으로 하강하여 상기 디핑 테이블의 내부(241)에 수용된 페이스트(P)에 접촉한 상태로 전방으로 이동함으로써 상기 디핑 테이블의 내부(241)에 수용된 페이스트(P)를 일차적으로 평탄화할 수 있다. 이 때, 상기 전방 스퀴징 헤드(245)의 이동과 동시에 상기 스퀴징 센서(244)는 상기 페이스트(P)의 상부면에 대한 평탄화도를 측정할 수 있다. 또한, 상기 스퀴징 센서(244)는 상기 전방 스퀴징 헤드(245)의 전방에 설치되어, 상기 페이스트(P)의 상부면에 대한 평탄화도를 측정함으로써 상기 전방 스퀴징 헤드(245)에 의해 상기 페이스트(P)가 가압되는 정도를 조절할 수 있다.

이어서, 도 5의 (c) 및 (d)를 참조하면, 상기 스퀴징 베이스(243)에 설치된 상기 전방 스퀴징 헤드(245)는 상승하고, 상기 후방 스퀴징 헤드(246)가 하강하여 상기 디핑 테이블의 내부(241)에 수용된 페이스트(P)에 접촉한 상태로 후방으로 이동함으로써 상기 전방 스퀴징 헤드(245)에 의해 일 방향으로 평탄화된 페이스트(P)를 역 방향으로 다시 평탄화한다. 마찬가지로, 상기 후방 스퀴징 헤드(246)의 이동과 동시에 상기 스퀴징 센서(244)는 상기 페이스트(P)의 상부면에 대한 평탄화도를 측정할 수 있다.

도 6은 도 3에 도시된 인덱스부에 포함되는 디핑 유닛의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 측면도이며, 도 7은 도 6에 도시된 디핑 유닛에 의해 제1 기판에 부착된 복수의 부품에 페이스트가 도포된 동작 순서를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

상술한 바와 같이, 상기 스퀴징 유닛(240)에 의해 디핑 테이블(241)의 내부에 수용된 페이스트가 평탄화된 후, 상기 디핑 테이블(241)은 상기 디핑 유닛(240)의 하부로 이송되어 상기 디핑 유닛(230)에 의한 페이스트 도포 준비를 하게 된다.

도 6의 (a) 및 (b), 도 7의 (a)를 참고하면, 상기 디핑 유닛(230)은 흡착 헤드(231) 및 하부에 상기 흡착 헤드(231)가 설치된 z축 이송 유닛(232)을 포함하며, 상기 z축 이송 유닛(232)의 z축 방향으로의 하강에 의해 상기 흡착 헤드(231)는 상기 제1 기판(130)과 접촉하고 상기 제1 기판(130)을 흡착(예를 들어, 진공 흡착)하게 된다. 이 때, 상기 흡착 헤드(231)는 복수의 부품(LED)이 부착된 시트(131)의 이면을 흡착하게 된다.

이어서, 도 6의 (c), 도 7의 (b) 및 (c)를 참조하면, 상기 흡착 헤드(231)에 의해 상기 제1 기판(130)이 흡착된 상태로 내부에 평탄화된 페이스트를 수용하는 상기 디핑 테이블(241) 및 디핑 하우징(247)이 상승하여 상기 제1 기판(130)에 부착된 복수의 부품에 대한 페이스트 도포 공정을 수행하게 된다.

이와 같이, 상기 흡착 헤드(231)가 상기 제1 기판(130)을 흡착한 상태로 페이스트를 수용하는 상기 디핑 테이블(241)이 상승하여 페이스트 도포 공정을 수행할 경우, 상기 제1 기판(130)에 부착된 복수의 부품에 대한 페이스트 도포를 보다 섬세하게 수행할 수 있으며, 이에 따라 상기 부품이 제2 기판에 실장되는 면이 아닌 다른 부분에 페이스트가 도포되거나 상기 복수의 부품들 사이에 페이스트가 침지되어 단락 등이 발생하는 문제를 미연에 방지하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 페이스트 도포 방식에 의해 상기 제1 기판의 일 면에 부착된 복수의 부품에 대하여 페이스트 도포를 동시에 수행하는 것이 가능한 바, 도포 공정의 효율성을 향상시키는 것이 가능하다는 이점이 있다.

한편, 별도로 도시하지는 않았으나 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내부에 평탄화된 페이스트를 수용하는 상기 디핑 테이블(241) 및 디핑 하우징(247)이 상승하는 대신, 상기 제1 기판(130)을 흡착한 상기 흡착 헤드(231)가 추가적인 하강 동작을 수행하여 상기 제1 기판(130)에 부착된 복수의 부품에 대한 페이스트 도포가 이루어지도록 할 수도 있다.

도 8은 도 3에 도시된 인덱스부에 포함되는 얼라인 유닛의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

상기 인덱스부(200)는 상기 디핑 유닛(230)의 하류에 위치하는 제1 얼라인 유닛(250)을 더 포함하며, 상기 제1 얼라인 유닛(250)은 상기 디핑 유닛(230)에 의해 복수의 부품에 페이스트가 도포된 상기 제1 기판(130)을 상기 갠트리부(300)에 공급하기 전 얼라인할 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 제1 얼라인 유닛(250)은 얼라인 베이스(251)와 상기 얼라인 베이스(251)의 상부에 마련된 얼라인 부재(252)를 포함할 수 있다. 상기 얼라인 부재(252)는 상기 제1 기판(130)을 고정함과 동시에 상기 제1 기판(130)의 얼라인을 일차적으로 잡아주는 역할을 하며, 이를 위해 상기 얼라인 베이스(251)의 상부에 적어도 하나 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 얼라인 부재(252)는 니들 등과 같은 형태로 마련될 수 있으며, 상기 얼라인 부재(252)가 상기 제1 기판(130)의 시트(131)를 관통하여 상기 제1 기판(130)이 상기 얼라인 부재(252)에 의해 고정되도록 할 수 있다.

상기 얼라인 부재(252)가 마련된 상기 얼라인 베이스(251)는 z축 이송 유닛(253)의 상부에 설치될 수 있으며, 상기 스테이지(210)의 회전에 의해 상기 얼라인 베이스(251)의 상부에 복수의 부품에 페이스트가 도포된 상기 제1 기판(130)이 위치한 경우, 상기 z축 이송 유닛(253)에 의해 상기 얼라인 베이스(251)가 상승하여 상기 제1 기판(130)에 대한 얼라인 공정을 수행하도록 할 수 있다.

도 9는 도 1에 도시된 부품 실장 장치에 포함되는 갠트리부를 개략적으로 나타낸 상면도이다.

도 9를 참조하면, 상기 갠트리부(300)는 y축 방향으로 연장 형성된 y축 프레임(310), 상기 y축 프레임(310)을 따라 이동 가능하도록 설치된 y축 이송 유닛(320)을 포함한다. 또한, 상기 y축 이송 유닛(320)의 일 측으로는 x축 방향으로 연장 형성된 x축 프레임(330)이 설치되며, 상기 x축 프레임(330)의 일 측(여기서, 상기 x축 프레임(330)의 일 측은 상기 인덱스부(200)와 인접한 영역을 의미함)에는 상기 인덱스부(200)에 의해 페이스트가 도포된 상기 제1 기판(130R)을 픽업하여 상기 실장 스테이지(350)로 이송하는 제1 기판 픽업 유닛(340)이 설치될 수 있다.

상기 제1 기판 픽업 유닛(340)에 의해 상기 인덱스부(200)에서 페이스트 도포 공정이 완료된 상기 제1 기판(130R)을 픽업한 후, 상기 제1 기판 픽업 유닛(340)이 설치된 상기 x축 프레임(330)이 상기 y축 이송 유닛(320)에 의해 y축 방향으로 이동함에 따라 상기 제1 기판 픽업 유닛(340)은 상기 실장 스테이지(350)의 상부에 위치하며, 픽업한 상기 제1 기판(130R)을 상기 실장 스테이지(350)의 실장 위치에 배출하게 된다.

상기 제1 기판 픽업 유닛(340)에 의해 상기 인덱스부(200)에서 페이스트 도포 공정이 완료된 상기 제1 기판(130R)을 픽업된 경우, 상기 인덱스부(200)의 스테이지(210)는 소정의 각도만큼 회전함으로써 후속적으로 페이스트 도포 공정이 완료된 상기 제1 기판(130R)을 다시 상기 제1 기판 픽업 유닛(340)에 의한 픽업 위치에 놓이도록 할 수 있다.

또한, 상기 실장 스테이지(350)의 실장 위치에 상기 제1 기판(130R)을 배출한 후, 상기 y축 이송 유닛(320)은 다시 y축을 따라 역 방향으로 이동하여 상기 제1 기판 픽업 유닛(340)에 의한 픽업 동작이 수행되도록 할 수 있다.

이 때, 상기 x축 프레임(330)의 타 측(여기서, 상기 x축 프레임(330)의 타 측은 상기 제1 기판 픽업 유닛(340)이 설치된 일 측의 반대 위치, 즉 상기 실장 스테이지(350)와 인접한 영역을 의미함)에는 상기 실장 스테이지(350)로 이송된 제2 기판에 대하여 상기 제1 기판(130R)에 부착된 복수의 부품을 실장하는 실장 헤드(360)가 설치될 수 있다.

도 10은 도 9에 도시된 갠트리부에 포함되는 실장 헤드의 동작 순서를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 10을 참조하면, 상기 실장 스테이지(350)의 실장 위치에는 후술할 기판 공급부에 의해 공급된 제2 기판(410)이 위치하며, 상기 제2 기판(410)의 상부에는 상기 제1 기판 픽업 유닛(340)에 의해 이송된 상기 제1 기판(130)이 위치하게 된다.

상기 실장 헤드(360)는 상기 제1 기판 픽업 유닛(340)에 의해 이송된 상기 제1 기판(130)을 상기 제2 기판(410)에 대하여 얼라인하는 제2 얼라인 유닛(361) 및 상기 제1 기판(130)과 상기 제2 기판(410)이 얼라인된 상태로 상기 제1 기판(130)에 부착된 복수의 부품을 상기 제2 기판(410)에 순차적으로 실장하는 실장 유닛(362)를 포함할 수 있다.

이 때, 도 10의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 제2 얼라인 유닛(361)에 의해 상기 제1 기판(130)을 상기 제2 기판(410)에 대하여 얼라인한 후, 상기 실장 유닛(362)에 의한 실장 공정이 수행될 수 있다. 만약 상기 제2 얼라인 유닛(361)에 의해 사익 제1 기판(130)이 상기 제2 기판(410)에 대하여 얼라인되지 않은 것으로 판정된 경우, 별도의 조정 수단을 통해 상기 제1 기판(130) 및/또는 상기 제2 기판(410)의 위치 및/또는 각도를 조정할 수 있다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 실장 유닛에 의해 제1 기판에 부착된 복수의 부품이 제2 기판에 실장되는 순서를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 상기 실장 유닛(362)은 z축 방향으로 연장 형성된 z축 프레임(363)과 상기 z축 프레임(363)을 따라 이동 가능하도록 설치된 z축 이송 유닛(364)를 포함할 수 있다. 도 11에서 z축 방향은 상기 시트(131) 및/또는 상기 제2 기판(410)이 놓인 평면으로부터 수직 방향을 의미한다.

별도로 도시하지는 않았으나, 상기 z축 이송 유닛(364)은 VCM 등과 같은 구동부에 의해 구동력을 전달받아 상기 z축 프레임(363)을 따라 z축 방향으로 승하강할 수 있다.

한편, 상기 z축 이송 유닛(364)에는 레이저 조사 유닛(366a)과 가이드 누름 핀(366b)이 이격 설치될 수 있으며, 상기 가이드 누름 핀(366b)은 상기 레이저 조사 유닛(366a)을 둘러싸는 형상으로 마련될 수 있다.

이 때, 상기 레이저 조사 유닛(366a)과 이를 둘러싸는 상기 가이드 누름 핀(366b)이 상기 z축 이송 유닛(364)에 직접적으로 이격 설치될 수도 있으나, 도 11에 도시된 바와 같이 별도의 이동 블록(365)을 매개로 설치될 수도 있다.

상기 레이저 조사 유닛(366a)은 일 면에 부품(LED)이 부착된 상기 제1 기판, 즉 상기 시트(131)의 타 면을 향해 레이저 광을 조사함에 따라 상기 레이저 광이 가지는 레이저 펄스 에너지에 의해 상기 시트(131)가 변형되도록 하여 상기 시트(131)와 상기 부품(LED)의 접착 면적이 감소하도록 한다. 만약 상기 레이저 조사 유닛(366a)에 의해 조사되는 레이저 광이 가지는 레이저 펄스 에너지가 과도하게 강함에 따라 상기 시트(131)를 관통할 경우, 상기 레이저 광에 의해 전달된 레이저 펄스 에너지에 의해 상기 부품(LED)에 손상이 가해져 불량이 발생하거나, 상기 레이저 광에 의해 분해된 상기 시트(131)의 부산물의 비산에 따른 불량이 발생할 우려가 있다.

즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 조사 유닛(366a)에 의해 조사되는 레이저 광은 상기 시트(131)를 관통하지 않는 범위 내에서 상기 시트(131)를 변형시켜 상기 레이저 광의 조사 방향의 반대 방향으로 굴곡(C)을 형성하며 상기 굴곡(C)에 의해 상기 시트(131)와 상기 부품(LED)의 접착 면적이 감소될 수 있다.

또한, 상기 레이저 조사 유닛(366a)은 상기 z축 이송 유닛(364)에 의해 하강하여 상기 시트(131)와 소정의 거리 범위 내에 위치할 때 레이저 광을 조사하여 상기 시트(131)를 변형시킬 수 있다. 이와 같이, 상기 레이저 조사 유닛(366a)이 상기 시트(131)와 소정의 거리 범위 내에 위치할 때 레이저 광을 조사함으로써 복수의 부품(LED)이 부착된 영역에서 상기 시트(131)가 변형된 정도를 균일하게 유지할 수 있으며, 상기 레이저 광에 의해 분해된 상기 시트(131)의 부산물이 다른 영역으로 비산될 가능성을 줄일 수 있다.

이어서, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 시트(131)에 대하여 접착 면적이 줄어든 상기 부품(LED)은 상기 가이드 누름 핀(366b)의 하강에 의해 가압되어 상기 제2 기판(410)에 실장될 수 있다.

상기 가이드 누름 핀(366b)은 상기 레이저 조사 유닛(366a)을 둘러싸는 형상을 가질 수 있으며, 상기 레이저 조사 유닛(366a)에 의한 레이저 광 조사로 인해 줄어든 상기 시트(131)와 상기 부품(LED)의 접착 면적 또는 상기 굴곡(C)에 대응하는 하부면을 가지는 것이 바람직하다.

상기 가이드 누름 핀(366b)이 상기 시트(131)와 상기 부품(LED)의 접착 면적 또는 상기 굴곡(C)에 대응하는 하부면을 가지지 않고 상기 시트(131)와 상기 부품(LED)의 접착 면적 또는 상기 굴곡(C)을 초과하는 하부면을 가질 경우, 상기 부품(LED)을 상기 시트(131)에서 분리시켜 상기 제2 기판(410)에 실장하기 위해 상기 가이드 누름 핀(366b)에 의해 실질적으로 가해지는 압력이 커지기 때문에 상기 제2 기판(410)에 대한 상기 부품(LED)의 실장 품질이 저하될 우려가 있다.

따라서, 바람직하게는, 상기 가이드 누름 핀(366b)은 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형상의 하부 형상을 가짐으로써 상기 부품(LED)을 상기 시트(131)에서 분리시켜 상기 제2 기판(410)에 실장할 때, 상기 가이드 누름 핀(366b)에 의해 실질적으로 가해지는 압력이 집중되는 영역이 상기 레이저 조사 유닛(366a)에 의한 레이저 광 조사로 인해 줄어든 상기 시트(131)와 상기 부품(LED)의 접착 면적 또는 상기 굴곡(C)에 대응하는 영역에 제한되도록 할 수 있다.

한편, 상기 가이드 누름 핀(366b)은 상기 z축 이송 유닛(364)에 대하여 독립적으로 승하강 가능하도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 레이저 조사 유닛(366a)이 상기 z축 이송 유닛(364)에 의해 하강하여 상기 시트(131)와 소정의 거리 범위 내에 놓이는 위치에서 상기 z축 이송 유닛(364)이 추가적으로 하강하여 상기 레이저 조사 유닛(366a)을 둘러싸는 상기 가이드 누름 핀(366b)이 상기 시트(131)에 부착된 부품(LED)을 상기 제2 기판(410)이 실장하도록 할 수 있으나, 상기 z축 이송 유닛(364)이 고정된 상태로 상기 가이드 누름 핀(366b)이 독립적으로 하강하여 상기 시트(131)에 부착된 부품(LED)을 상기 제2 기판(410)이 실장하도록 할 수 있다.

이 때, 상기 가이드 누름 핀(366b)은 상기 레이저 조사 유닛(366a)과 일체로 하강하거나, 중심부에 위치한 상기 레이저 조사 유닛(366a)이 고정된 상태로 상기 가이드 누름 핀(366b)이 독립적으로 하강하여 상기 시트(131)에 부착된 부품(LED)을 상기 제2 기판(410)이 실장하도록 할 수 있다.

도 14는 도 1에 도시된 부품 실장 장치에 포함되는 기판 공급부를 개략적으로 나타낸 상면도이다.

도 14를 참조하면, 기판 공급부(400)는 x축 방향으로 연장 형성된 x축 프레임(430)과 상기 x축 프레임(430)을 따라 이동 가능하도록 설치된 x축 이송 유닛(420)을 포함한다. 상기 x축 이송 유닛(420)의 상부에는 상기 제2 기판(410)이 수용될 수 있다. 또한, 상기 x축 프레임(430)는 y축 방향으로 연장 형성된 y축 프레임(440) 상에 상기 y축 프레임(440)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 기판(410)의 공급 위치에서 상기 x축 이송 유닛(420)의 상부에 상기 제2 기판(410)이 수동 또는 자동으로 공급된 후, 상기 x축 이송 유닛(420)은 상기 y축 프레임(440)을 따라 y축 방향으로 이동하여 상기 실장 스테이지(350)에 상기 제2 기판(410)을 배출할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1000 부품 실장 장치 100 부품 공급부
110a 제1 기판 매거진 110b 매거진 픽업 유닛
120 매거진 이송 유닛 130 제1 기판
131 시트 132 이너링
133 아우터링 200 인덱스부
210 스테이지 220 제1 기판 투입 유닛
230 디핑 유닛 231 흡착 헤드
232 z축 이송 유닛 240 스퀴징 유닛
241 디핑 테이블 242 프레임
243 스퀴징 베이스 244 스퀴징 센서
245 전방 스퀴징 헤드 246 후방 스퀴징 헤드
250 제1 얼라인 유닛 251 얼라인 베이스
252 얼라인 부재 253 z축 이송 유닛
300 갠트리부 310 y축 프레임
320 y축 이송 유닛 330 x축 프레임
340 제1 기판 픽업 유닛 350 실장 스테이지
360 실장 헤드 361 제2 얼라인 유닛
362 실장 유닛 400 기판 공급부
410 제2 기판 420 x축 이송 유닛
430 x축 프레임 440 y축 프레임

Claims

제1 기판의 시트에 부착된 복수의 부품을 순차적으로 제2 기판에 실장하는 실장 유닛을 포함하는 실장 헤드로서,
상기 실장 유닛은,
z축 방향으로 연장 형성된 z축 프레임; 및
상기 z축 프레임을 따라 이동 가능하도록 설치된 z축 이송 유닛;
을 포함하되,
상기 z축 이송 유닛에는,
일 면에 부품이 부착된 상기 시트의 타 면을 향해 레이저 광을 조사함에 따라 상기 시트를 변형시켜 상기 시트와 상기 부품의 접착 면적을 줄이는 레이저 조사 유닛; 및
상기 레이저 조사 유닛을 둘러싸며, 상기 z축 이송 유닛의 하강에 의해 상기 시트에 대하여 접착 면적이 줄어든 상기 부품을 가압하여 상기 제2 기판에 실장하는 가이드 누름 핀;
이 이격 설치되며,
상기 레이저 조사 유닛에 의한 레이저 광의 조사를 통해 상기 시트에 레이저 광이 조사되는 방향과 반대의 방향으로 굴곡이 형성되며, 상기 굴곡에 의해 상기 시트와 상기 부품의 접착 면적이 감소되며,
상기 가이드 누름 핀은 상기 굴곡에 대응하는 하부면을 가지며, 상기 하부면은 상기 굴곡을 초과하지 않는,
실장 헤드.
제1항에 있어서,
상기 가이드 누름 핀에 의해 둘러싸인 상기 레이저 조사 유닛은 상기 가이드 누름 핀의 내측으로 소정의 깊이만큼 인입된 상태로 설치됨에 따라 상기 가이드 누름 핀의 하단부는 상기 레이저 조사 유닛의 하단부보다 하부를 향해 더 돌출된 형상을 가지는,
실장 헤드.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사 유닛은 상기 z축 이송 유닛에 의해 하강하여 상기 제1 기판과 소정의 거리 범위 내에 위치할 때 레이저 광을 조사하여 상기 시트를 변형시키는,
실장 헤드.
제1항에 있어서,
상기 가이드 누름 핀은 상기 z축 이송 유닛에 대하여 독립적으로 승하강 가능하도록 마련된,
실장 헤드.
제1항에 있어서,
상기 실장 헤드는 상기 제1 기판을 상기 제2 기판에 대하여 얼라인하는 얼라인 유닛을 더 포함하는,
실장 헤드.
복수의 부품이 일 면에 부착된 제1 기판를 공급하는 부품 공급부;
상기 부품 공급부로부터 공급된 제1 기판에 부착된 상기 복수의 부품에 페이스트를 도포하는 인덱스부;
상기 복수의 부품이 실장되는 영역이 정의된 제2 기판을 실장 위치로 공급하는 기판 공급부; 및
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 실장 헤드를 포함하며, 상기 인덱스부로부터 상기 제1 기판을 전달받아 상기 실장 위치에서 페이스트가 도포된 상기 복수의 부품을 상기 제2 기판에 순차적으로 실장하는 갠트리부;
를 포함하는,
부품 실장 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 기판은,
상기 복수의 부품이 부착된 시트;
상기 시트의 테두리를 지지하는 이너링; 및
상기 이너링의 테두리를 지지하는 아우터링;
을 포함하는,
부품 실장 장치.
제6항에 있어서,
상기 인덱스부는,
상기 부품 공급부로부터 상기 제1 기판을 공급받아 스테이지에 투입하는 제1 기판 투입 유닛;
상기 제1 기판 투입 유닛의 하류에 위치하며, 상기 제1 기판의 일 면에 부착된 복수의 부품에 페이스트를 도포하는 디핑 유닛; 및
상기 복수의 부품에 도포되는 페이스트를 평탄화하는 스퀴징 유닛;
을 포함하는,
부품 실장 장치.
제8항에 있어서,
상기 스퀴징 유닛은,
내부에 페이스트가 수용된 디핑 테이블;
상기 디핑 테이블에 수용된 페이스트를 평탄화하는 스퀴징 헤드; 및
상기 스퀴징 헤드에 의해 평탄화된 상기 페이스트의 평탄화도를 측정하는 스퀴징 센서;
를 포함하는,
부품 실장 장치.
제6항에 있어서,
상기 갠트리부는 상기 인덱스부에 의해 복수의 부품에 페이스트가 도포된 상기 제1 기판을 픽업하여 상기 실장 위치로 이송하는 제1 기판 픽업 유닛을 포함하며,
상기 얼라인 유닛은 상기 제1 기판 픽업 유닛에 의해 이송된 상기 제1 기판을 상기 제2 기판에 대하여 얼라인하며,
상기 실장 유닛은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 얼라인된 상태로 상기 제1 기판에 부착된 복수의 부품을 상기 제2 기판에 순차적으로 실장하는,
부품 실장 장치.