KR19990020939A

KR19990020939A - 전자부품실장기

Info

Publication number: KR19990020939A
Application number: KR1019970044416A
Authority: KR
Inventors: 이준호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-08-30
Filing date: 1997-08-30
Publication date: 1999-03-25
Also published as: JPH11112196A; CN1210441A; JP2935698B2

Abstract

본 발명은 전자부품을 기판에 장착시키기 위한 전자부품실장기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전자부품실장기는, 흡착노즐에 흡착된 전자부품을 기판에 장착시키기 위하여 하우징 및 그 하우징에 승강 가능하게 지지되어 하방으로 탄성바이어스된 노즐홀더가 하강된 상태에서 노즐홀더에 상승되는 방향으로의 탄성력을 가하는 탄성력제공수단을 포함한다. 흡착노즐에 흡착된 전자부품이 기판에 장착된 상태에서 흡착노즐을 통해 그 전자부품에 가해지는 외력은 탄성력제공수단에 의해 감소되며, 이에 따라 전자부품의 파손이나 균열이 효과적으로 방지된다.

Description

전자부품실장기

본 발명은 전자부품을 기판에 장착시키는 전자부품실장기에 관한 것이다.

전자부품을 회로기판이나 리드프레임 등의 기판에 장착시키기 위한 전자부품실장기는 일반적으로, 모터에 의해 승강 가능한 하우징과, 하우징에 지지되며 그 하단에 전자부품을 흡착하는 흡착노즐이 지지된 노즐홀더를 구비한다. 이러한 전자부품실장기에 있어서, 흡착노즐 내에 형성되는 진공의 흡인력에 의해 그 흡착노즐에 전자부품이 흡착되고, 모터에 의한 하우징의 하강시에 노즐홀더 및 흡착노즐이 함께 하강되어서 흡착되어 있는 전자부품이 회로기판에 장착되게 된다. 한편, 전자부품이 기판에 장착된 상태에서 하우징이 약간 더 하강되더라도 노즐홀더는 하강되지 않도록, 그 노즐홀더는 하우징에 대해 소정높이 승강 가능하게 설치되며 스프링에 의해 하방으로 탄성바이어스된다. 따라서, 모터에 의해 하우징이 하강되는 도중에 노즐홀더의 흡착노즐에 흡착된 전자부품이 기판에 장착되게 되면, 모터에 의해 하우징이 약간 더 하강되더라도 노즐홀더 및 그 노즐홀더에 지지된 흡착노즐은 상기 스프링을 압축시키면서 그 위치에 정지해 있게 된다.

그런데, 상기 종래 전자부품실장기에 있어서 상술한 바와 같이 전자부품이 기판에 장착된 후 하우징이 약간 더 하강될 때 노즐홀더 및 흡착노즐은 기판에 장착된 전자부품에 얹혀져 있는 상태가 되므로, 흡착노즐과 노즐홀더의 자중 및 상기 압축된 스프링의 복원력이 흡착노즐을 통해서 상기 전자부품에 가해지게 된다. 따라서, 전자부품의 장착시에 그 전자부품에 균열이 발생되거나 전자부품이 파손되는 경우가 종종 발생하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 흡착노즐에 흡착된 전자부품이 기판에 장착된 상태에서 흡착노즐을 통해 그 전자부품에 가해지는 노즐홀더의 자중 등의 외력을 감소시킬 수 있도록 구조가 개선된 전자부품실장기를 제공함에 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품실장기의 개략적 측면도로서, 도 1은 전자부품을 기판에 장착시키기 전의 상태를 보이며, 도 2는 전자부품을 기판에 장착시킨 상태를 보인다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 프레임 30 : 하우징

40 : 노즐홀더 47 : 스토퍼

50 : 흡착노즐 70 : 플레이트

85 : 스프링 90 : 로드셀

1 : 전자부품 2 : 기판

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자부품실장기는, 전자부품을 흡착하고 그 흡착된 전자부품을 소정위치에 지지된 기판에 장착시키기 위한 것으로, 프레임과, 상기 프레임에 승강 가능하게 지지된 하우징과, 상기 하우징에 대해 소정높이 승강 가능하게 지지되어 하방으로 탄성바이어스된 노즐홀더와, 상기 노즐홀더의 하단에 결합되며 그 내부에 형성되는 진공의 흡인력에 의해 전자부품을 흡착하는 흡착노즐을 구비하여, 상기 프레임의 하강시에 상기 흡착노즐에 흡착된 전자부품이 기판에 장착되도록 구성된 것에 있어서, 상기 흡착노즐에 흡착된 전자부품이 상기 기판에 장착된 상태에서 상기 흡착노즐을 통해 그 전자부품에 가해지는 외력이 감소되도록, 상기 하우징의 하강시에 상기 노즐홀더에 상승되는 방향으로의 탄성력을 가하는 탄성력제공수단을 포함하는 점에 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품실장기의 개략적 측면도이다.

도면을 참조하면, 구동수단(미도시)에 의해 수평이동이 가능한 프레임(10)에는 볼스크류(11)와 승강용모터(12)가 설치되어 있다. 볼스크류(11)는 수직으로 길게 배치되어 있으며, 그 양단이 베어링(미도시)을 통해 프레임(10)에 회전 가능하게 결합되어 있다. 볼스크류(11)의 상단에는 종동풀리(111)가 결합되어 있으며, 상기 승강용모터(12)의 회전축에는 구동풀리(121)가 결합되어 있다. 상기 풀리들(111,121)에는 벨트(13)가 감겨있다. 참조부호 15는 승강용모터(12)의 회전수를 감지하기 위한 인코더이다.

상기 볼스크류(11)에는 블록(20)이 나사결합되어 있어서, 볼스크류(11)의 회전시에 블록(20)은 수직으로 왕복이동될 수 있다. 블록(20)에는 브라켓(21)이 고정되어 있으며, 이 브라켓(21)에는 후술하는 로드셀(90)이 설치되어 있다. 블록(20)에는 또한, 지지체(22)가 고정되어 있으며, 이 지지체(22)에는 중공의 하우징(30)이 베어링(23)에 의해 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 하우징(30)에는 노즐홀더(40)가 한 쌍의 볼스플라인(31)에 의해 그 하우징(30)에 대해 승강 가능하게 설치되어 있다. 노즐홀더(40)는 홀더본체(41)와 이 홀더본체(41)의 상단부에 위치된 공기출입관(42)을 구비하고 있다. 홀더본체(41)는 그 상하단을 관통하는 공기경로(411)를 가지고 있다. 홀더본체(41)에는 플렌지부재(43)가 결합되어 있는데, 이 플렌지부재(43)에는 압축코일스프링(44)의 하단이 지지되어 있다. 압축코일스프링(44)의 상단은 상단은 하우징(30) 상부에 고정된 커버(32)의 저면에 지지되어 있다. 이 압축코일스프링(44)에 의해 노즐홀더(40)에는 하강되는 방향으로 탄성 바이어스된다. 상기 공기출입관(42)은 홀더본체(41)에 대해 상대회전 가능하도록 그 홀더본체(41)에 베어링(미도시)에 의해 결합되어 있다. 공기출입관(42)은 소정의 진공원(미도시)과의 접속을 위한 접속구(421)와, 이 접속구(421)로부터 그 공기출입관(42)의 하단까지 통하는 공기경로(422)를 가지고 있다. 공기출입관(42)의 공기경로(422)와 홀더본체(41)의 공기경로(411)는 서로 통하도록 되어 있다. 참조부호 40은 노즐홀더(40)의 하강위치를 한정하기 위하여 홀더본체(41)에 고정된 스토퍼부재이며, 참조부호 46은 스토퍼부재(45)와 상기 공기출입관(42) 사이에 설치된 베어링이다.

노즐홀더(40)의 하단에는 흡착노즐(50)이 결합되어 있다. 이 흡착노즐(50)에는 그 상하단을 관통하며 홀더본체(41)의 공기경로(411)와 통하는 공기경로(51)가 형성되어 있다. 흡착노즐의 하단에 전자부품이 접촉된 상태에서 그 흡착노즐의 공기경로 내에 진공이 형성되면 그 진공의 흡인력에 의해 전자부품이 흡착된다.

상기 지지체(23)에 고정된 브라켓(69)에는 상기 흡착노즐(50)에 흡착된 전자부품(1)의 자세변경을 위한 동력을 제공하는 회전용모터(60)가 고정되어 있다. 회전용모터(60)의 작동시에 그 회전용모터(60)의 회전축에 결합된 풀리(61)와 상기 하우징(30)에 걸어감기는 벨트(62)에 의해 하우징(30)과 그 하우징(30)에 스플라인 결합된 노즐홀더(40)가 회전된다. 이에 따라, 노즐홀더(40)에 결합된 흡착노즐(50)이 회전됨으로써 그 흡착노즐(50)에 흡착된 전자부품(1)이 회전되어 자세가 변경되도록 되어 있다.

한편, 상기 홀더본체(41)의 하단부에는 스토퍼(47)가 고정되어 있으며, 홀더본체(41)의 하강에 따른 상기 스토퍼(47)의 하강경로상에는 플레이트(70)가 설치되어 있다. 이 플레이트(70)는 프레임(10)에 설치된 가이드레일(71)을 따라 승강되는 가이드블록(72)에 고정되어 있다. 플레이트(70)의 저면에는 스프링(85)의 상단이 지지되어 있는데, 이 스프링(85)의 하단은 지지대(80)에 지지되어 있다. 이 지지대(80)는 프레임(10)에 나사결합된 나사부재(89)에 고정되어 있으며, 이 나사부재(89)의 체결 및 이완시에 상기 플레이트(70)에 대해 접근 및 이격되면서 스프링(85)의 예압을 조절할 수 있도록 되어 있다. 본 실시예의 전자부품실장기에 있어서 상기 스토퍼(47)와 플레이트(70)와 스프링(85)은, 하우징(30)의 하강시에 노즐홀더(40)에 상승되는 방향으로의 탄성력을 가함으로써, 흡착노즐(50)에 흡착된 전자부품(1)이 기판(2)에 장착될 때 흡착노즐(50)을 통해서 그 전자부품(1)에 가해지는 외력을 감소시키는 탄성력제공수단에 포함된다.

한편, 상기 브라켓(21)에는 입력단(91)을 통해 입력되는 외력의 크기를 측정하는 소위 힘센서라고도 불리우는 로드셀(90)이 설치되어 있다. 이 로드셀(90)의 입력단(91)은 노즐홀더(40)의 최상단면에 접촉되어 있으며, 그 노즐홀더(40)와의 접촉부 즉 입력단(91)의 선단부는 구면으로 형성되어 노즐홀더(40)와 점접촉된다.

이러한 구성의 전자부품실장기에 의해 전자부품(1)이 기판(2)에 장착되는 과정에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 기판(2)에 장착될 전자부품(1)이 흡착노즐(50)에 밀착되어 있는 상태에서, 상기 진공원에 의해 상기 공기경로들(411,422,51) 내의 공기를 공기출입관(42)이 주입구(421)를 통해 배출시키면 그 공기경로들(411,422,51) 내부에는 진공이 형성되고 그 진공의 흡인력에 의해 전자부품(1)은 흡착노즐(50)에 흡착되게 된다. 이처럼 전자부품(1)이 흡착노즐(50)에 흡착된 후, 도 1에 도시된 바와 같이 흡착노즐(50)에 흡착된 전자부품(1)이 기판(2)의 수직상방에 위치되도록 프레임(10)이 수평이동된 상태에서 상기 승강용모터(12)를 작동시킨다. 승강용모터(12)가 작동되면 풀리들(111,121)과 벨트(13)를 통해서 볼스크류(11)가 회전되며, 그 볼스크류(11)에 나사결합된 블록(20)과 블록(20)에 고정된 브라켓(21) 및 지지체(23)가 하강하게 된다. 지지체(22)가 하강됨으로써, 그 지지체(22)에 지지된 하우징(30)과 하우징(30)에 지지된 노즐홀더(40)가 하강되면서 흡착노즐(50)에 흡착된 전자부품(1)이 기판(2)에 접근하게 된다. 이와 같이 노즐홀더(40)가 하강되는 도중에 그 노즐홀더(40)에 고정된 스토퍼(47)가 플레이트(70)에 접촉되게 된다. 이 때, 흡착노즐(50)에 흡착되어 있는 전자부품(1)은 기판(2)으로부터 소정간격 이격되어 있게 된다. 그 후, 승강용모터(12)에 의해 하우징(30)이 계속 하강하게 되면, 노즐홀더(40)의 스토퍼(47)에 접촉된 플레이트(70)가 스프링(85)을 압축시키면서 노즐홀더(40)와 함게 하강하게 된다. 이와 같이 하우징(30)과 노즐홀더(40)와 플레이트(70)가 함께 하강되는 도중에, 흡착노즐(50)에 흡착된 전자부품(1)이 기판(2)상에 접촉되는 시점에서부터는 도 2에 도시된 바와 같이 노즐홀더(40)는 더 이상 하강되지 않고 그 노즐홀더(40)와 스플라인 결합되어 있는 하우징(30)만이 압축코일스프링(44)을 압축시키면서 약간 더 하강된 후 정지하게 된다. 이처럼 전자부품(1)이 기판(2)에 장착된 상태에서, 그 전자부품(1)에 가해지는 외력은 아래의 개략적인 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.

여기서, F는 전자부품(1)에 가해지는 외력, W1은 상기 노즐홀더(40)의 자중과 흡착노즐(50)의 자중과 스토퍼(47)의 자중을 모두 합한 무게이며, W2는 상기 플레이트(70)의 자중과 가이드블럭(72)의 자중을 합한 무게이다. 그리고, T1은 상기 압축되어 있는 압축코일스프링(44)의 복원력이며, T2는 상기 압축되어 있는 스프링(85)의 복원력이다. 기타 가이드레일(71)과 가이드블럭(72)과의 마찰력 등 미소한 크기의 힘들은 모두 무시하였다.

종래 전자부품실장기에 있어서 노즐홀더(40)의 자중과 흡착노즐(50)의 자중과 상기 압축되어 있는 압축코일스프링(44)의 복원력이 상기 전자부품(1)에 모두 가해지던 것과는 달리, 본 실시예의 전자부품실장기에 있어서는 상기 수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이 전자부품(1)이 장착된 상태에서 전자부품(1)에 가해지는 외력이 스프링(85)의 복원력에서 플레이트(70) 및 가이드블럭(72)이 자중을 뺀 크기의 힘만큼 작아지게 되며, 상기 부재들(40,47,50,70,72)의 자중을 감안하여 적절한 규격의 스프링(85)과 압축코일스프링(44)을 채용하게 되면 전자부품(1)이 장착된 상태에서 전혀 외력이 작용되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 전자부품(1)이 기판(2)에 장착된 상태에서 전자부품(1)이 파손되거나 전자부품(1)에 균열이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 전자부품(1)이 기판(2)에 장착되어 있지 않은 상태에서 노즐홀더(40)를 로드셀(90)의 입력단(91)을 누르지 않은 상태로 접촉되도록 설치하여 두면, 도 2에 도시된 바와 같이 전자부품(1)이 기판(2)에 장착된 상태에서 그 전자부품(1)에 가해지는 외력과 동일한 크기의 반력이 노즐홀더(40)를 통해 로드셀(90)의 입력단(91)으로 입력되어 그 힘의 크기가 측정되므로, 전자부품(1)에 가해지는 외력(F)의 크기를 알 수 있게 된다. 따라서, 예를 들어 전자부품(1)에 가해지는 외력이 커지는 경우에는, 상기 나사부재(89)를 체결하여 지지대(80)를 상승시킴으로써 스프링(85)을 미리 소정길이 압축시켜둠으로써, 전자부품(1)이 기판(2)에 장착된 상태에서의 복원력의 크기를 증대시킴으로써 기판(2)에 장착된 전자부품(1)에 가해지는 외력을 감소시킬 수 있다.

승강용모터(12)에 의해 하우징(30) 및 노즐홀더(40)를 도 1에 도시된 바와 같은 위치에서 도 2에 도시된 바와 같은 위치로 하강시키는 과정에서, 그 승강용모터(12)의 회전수의 제어를 통해서 노즐홀더(40)의 스토퍼(47)가 플레이트(70)에 접촉되기 직전까지는 하우징(30) 및 노즐홀더(40)가 빨리 하강되도록 하고 그 후에는 하우징(30) 및 노즐홀더(40)가 천천히 하강되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 스토퍼(47)와 플레이트(70)와의 접촉이 급격하게 이루어지는 것이 방지되므로, 그에 따른 충격이나 소음이 효과적으로 억제될 수 있으며 또한 스프링(85)과 압축코일스프링(44)의 진동이 방지되면서 스프링(85)에 의한 탄성력이 노즐홀더(40)에 보다 안정적으로 제공될 수 있게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 흡착노즐(50)에 흡착되어 있는 전자부품(1)이 기판(2)에 장착된 후에는 상기 공기경로들(411,422,51) 내로 공기를 불어넣어 진공상태를 해제시켜서 전자부품(1)의 흡착상태를 해제한다. 그 후, 승강용모터(12)에 의해 볼스크류(11)를 역방향으로 회전시켜서 상술한 과정을 거쳐 노즐홀더(40)를 승강시키면 전자부품(1)은 상승되는 노즐홀더(40)의 흡착노즐(50)로부터 분리되면서 그 기판(2)에 장착된 상태로 남아 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자부품실장기는, 흡착노즐에 흡착된 전자부품을 기판에 장착시키기 위하여 하우징 및 그 하우징에 승강 가능하게 지지되어 하방으로 탄성바이어스된 노즐홀더가 하강된 상태에서 노즐홀더에 상승되는 방향으로의 탄성력을 가하는 탄성력제공수단을 포함한다. 흡착노즐에 흡착된 전자부품이 기판에 장착된 후 흡착노즐을 통해서 그 전자부품에 가해지는 외력은 탄성력제공수단에 의해 감소되며, 이에 따라 전자부품의 파손이나 균열이 효과적으로 방지된다.

Claims

전자부품을 흡착하고 그 흡착된 전자부품을 소정위치에 지지된 기판에 장착시키기 위한 것으로, 프레임과, 상기 프레임에 승강 가능하게 지지된 하우징과, 상기 하우징에 대해 소정높이 승강 가능하게 지지되어 하방으로 탄성바이어스된 노즐홀더와, 상기 노즐홀더의 하단에 결합되며 그 내부에 형성되는 진공의 흡인력에 의해 전자부품을 흡착하는 흡착노즐을 구비하여, 상기 프레임의 하강시에 상기 흡착노즐에 흡착된 전자부품이 기판에 장착되도록 구성된 전자부품실장기에 있어서,

상기 흡착노즐에 흡착된 전자부품이 상기 기판에 장착된 상태에서 상기 흡착노즐을 통해 그 전자부품에 가해지는 외력이 감소되도록, 상기 하우징의 하강시에 상기 노즐홀더에 상승되는 방향으로의 탄성력을 가하는 탄성력제공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품실장기.
제1항에 있어서, 상기 탄성력제공수단은,

상기 노즐홀더에 마련된 스토퍼와,

상기 노즐홀더의 하강에 따른 상기 스토퍼의 하강경로상에 소정높이 승강 가능하게 설치되는 플레이트와,

상기 플레이트를 상승시키는 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자부품실장기.
제1항에 있어서,

상기 전자부품에 가해지는 외력을 측정하기 위한 측정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품실장기.
제3항에 있어서,

상기 측정수단은 그 입력단이 상기 노즐홀더의 상단과 접촉되게 설치되는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품실장기.
제4항에 있어서,

상기 로드셀의 입력단은 상기 노즐홀더의 상단과 점접촉하도록 된 것을 특징으로 하는 전자부품실장기.