KR100343520B1 - 땜납볼공급장치 - Google Patents

Abstract

땜납볼의 공급에 앞서 기판 1상의 입출력단자에 프럭스를 동시에 공급하는 프럭스 공급수단 200과, 땜납볼을 매트릭스형상으로 수납한 요동기 350으로부터, 전기 입출력단자의 패턴과 동일패턴으로 다수의 땜납볼을 동시 취출하고, 기판 1의 프럭스를 공급하고 있는 전기 입출력단자에 공급하는 땜납볼 공급수단 300으로 구성하고 있다.

Description

땜납볼 공급장치

요즈음의 IC는 기술진보에 따라 그의 집적도가 향상되고, 입출력단자의 수가 많아지는 경향이다. 또, IC칩도 소형화하기 위하여 입출력단자의 피치가 미세화되고 있다. 이들 IC칩의 입출력단자는 IC 패캐지의 사방에 설치하기도 하고, 패캐지의 이면에 설치하기도 한다.

패캐지의 이면에 입출력단자를 갖는 IC칩 부품의 경우, 그 패캐지 이면에는 다수의 도금한 관통홀을 갖는다. 그리고 도금한 관통홀에 예비땜납을 공급하여, 패캐지의 입출력단자와 회로기판과를 땜납으로 붙히는것에 의하여 양자의 도통을 이룬다.

패캐지 이면의 도금한 관통홀에 땜납을 공급하는 기술로서는 스크린 인쇄에 의해, 크림땜납을 인쇄하여 땜납공급하는 기술이 있다. 또, 미국 특허5088639호에서 제공하고 있는 것처럼, 진공 픽업공구를 사용한 저장부로부터 땜납볼을 취출하고, 다음으로 그 땜납볼을 프럭스에 담금후, 회로기판상에 공급하는 기술이 있다.

그러나, 스크린 인쇄의 경우는 크림 땜납을 인쇄한 스크린을 떼어낼 때 크림땜납의 점성에 의하여 실처림 늘어나는 현상이 발생된다. 이때 크림땜납에 생기는 뿔이 작아지기도 하고, 커지기도 하기때문에 항상 안정된 양의 크림땜납을 공급하는것은 어렵다. 뿔이 크게 생기는 경우에는 땜납크림의 양이 많고, 이와같이 땜납크림의 양이 많으면 칩의 좁은 입출력단자 사이에는 다른 부분의 땜납과 접촉해버리는 염려가 있다. 이것에 의해 전극 사이를 단락시키고 만다는 문제가 있다.

한편, 미국특허 5088639호에 있어서의 기술의 경우에는 저장부에 땜납볼을 모아져 있는 정도로 하기 위하여 진공 픽업공구오 흡착하는 땜납볼의 수가 많은 경우에는 진공 픽업공구에 의해서 저장부오부터 땜납봉르 취출할 때에, 땜납볼의 흡착이 새는 일이 있다.

또, 진공 픽업공구로 땜납볼을 흡착한채로 땜납을 프럭스에 담그는것처럼 하기 위하여 프럭스가 진공 픽업공구의 흡착노즐에 부착된 땜납볼의 흡착 미스을 발생시키기 때문에 빈번하게 진공 픽업공구를 청소해야 할 필요가 있다.

따라서 본 발명은 종래와 같은 문제없는 땜납공급 기술, 특히, 다수의 땜납볼을 확실하게 공급함과 동시에, 프럭스가 진공 픽업공구에 부착되지 않도록 한 땜납볼 공급장치의 제공을 목적으로 한다.

발명의 개시

본 발명의 땜납 공급장치는 땜납봉 수납구멍을 매트릭스상으로 마련한 요동기와, 전기 요동기에 마련된 땜납볼 수납구멍과 동일한 피치로 다수의 흡기공이 마련된 헤드부를 가지며, 이 헤드부에 땜납볼 수납구멍으로부터 다수의 땜납볼을 동시에 취출하여 기판상에 반송 공급하는 땜납볼 공급수단을 구비한 구성에 있다. 이것에 의해 땜납볼의 신속한 공급이 가능하게 되고, 작업성을 크게 향상시켜 양산도 가능하게 한다. 더욱이 땜납볼을 요동기에 매트릭스형상으로 수납할 수 있기 때문에 각종 패턴의 기판에 용이하게 대응하는것이 가능하다.

또, 본 발명은 상기 땜납볼 공급장치에 전기 땜납볼 공급수단의 헤드부에 마련된 흡기공과 동일 패턴으로 노즐을 배치한 프럭스 디스펜서를 갖고, 전기 땜납볼의 공급에 앞서 기판상에 프럭스를 동시에 공급하는 프럭스 공급수단을 부가한 구성으로해도 좋으며, 이처럼 구성한것에 의해서, 땜납볼 헤드에 프럭스가 부착하는것을 방지하고, 땜납볼의 흡착 미스를 방지한다.

더욱이, 본 발명은 기판을 이송하는 캐리어에 깊은 요부를 마련하여 이 요부에 기판을 탑재시키고 있는 IC칩을 수용하는 것에 의해, IC칩의 두께에 구애받지 않는 기판의 입출력 단자를 일정의 높이에 위치시킨 구성으로 하고, 및/또는, 요동기에 달랐던 피치로부터 되는 복수의 땜납볼 수납구멍군을 매트리스상으로 배설한 구성이다. 이것에 의해 탑재한 IC칩의 두께가 다르거나, 입출력단자의 피치가 다른 각종 기판으로의 땜납볼 공급을 용이하게 행하는 것이 가능하며, 다종류의 소량 생산으로의 대응이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 프럭스 공급을 위하여 로보트와 땜납볼 공급을 위한 로보트를 공유하며, 이 로보트의 헤드에 프럭스 헤드와 땜납볼 헤드를 선택적으로 교환하여 장착하는 구성하여도 좋고, 이처럼 하면 장치 전체가 콤팩트하게 되고, 장치의 소형화, 저코스트화가 가능하게 된다.

본 발명은 표면실장타입의 칩부분을 기판상에 고착할 때 다수의 예비땜납을 기판상에 동시에 공급하는 땜납볼 공급장치에 관한것이다.

제1도는 본 발명의 땜납볼 공급장치의 제1 실시상태를 도시한 평면도이다.

제2도는 콘베이어 및 기판이송수단의 폭방향 종단면도이다.

제3도는 기판이송수단의 길이방향 종단면도를 나타낸다.

제4도는 프럭스디스펜서의 하면도이다.

제5도는 땜납볼 헤드의 일부 제단 확대 단면도를 나타낸다.

제6도는 땜납볼헤드수용부와 미스볼 회수 트레이의 단면도이다.

제7도는 땜납볼 요동기의 평면도이다.

제8도는 땜납볼 요동기의 측면일부 단면도이다.

제9도는 남땜볼 요동기의 땜납볼 수납구멍의 확대 단면도를 나타낸다.

제10도는 본 발명의 땜납볼 공급장치의 제2 실시상태를 나타낸 평면도이다.

제11도 (a)는 로보트 헤드와 프럭스 헤드 및 프럭스디스펜서의 관계를 나타내고, 제11도 (b)는 로보트 헤드와 땜납볼 헤드 및 흡입공 헤드의 관계를 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 가장 양호한 상태

다음에 본 발명의 실시상태를 도면에 의해서 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 땜납볼 공급장치의 제1 실시 상태를 나타내는 평면도이다.

이 땜납볼 공급장치는 컨베이어 10을 따라 이동하는 기판이동수단 100과, 컨베이어 10의 상류측 근방에 위치하는 프럭스 공급수단 200과, 프럭스공급수단 200 보다 하류측의 컨베이어 10의 근방에 위치하는 땜납볼 공급수단 300 및 이들 각 수단 100, 200, 300의 동작을 관련적으로 제어하는 제어수단 400과 로 되어 있다.

본 실시상태에 있어서, 컨베이어 10은 리플로우식 납땜장치의 경우, 컨베이어를 공유하고 있고, 그리고 프럭스 공급수단 100의 상류측에는 기판공급수단 20과 전기 체크수단 30이, 또, 땜납볼 공급수단 300의 하류측에는 화상처리수단 40, 리플로우 로(爐) 50 및 기판 배출수단 60등이 배치되어 있다.

바꾸어 말하면, 프럭스 공급수단 200 및 땜납볼 공급수단 300은 리플로우식 납땜장치에 조립한 구성으로 되어 있다. 그리고 제어수단 400으로서는 리플로우식 납땜장치의 동작을 제어하는 제어수단을 사용하는것도 가능하다.

기본이송수단

제2도는 컨베이어 10 및 기본이송수단 100의 폭방향 단면도를 나타내며, 제3도는 기판이송수단 100의 길이방향 종단면도를 나타낸다.

이들 도면에 도시된것과 같이, 기판이송수단 100은, 컨베이어10의 레일 11을 따라 이동하는 벨트 12 상에 재치되고, 벨트 12와 동시에 이송되는 캐리어 110를 보유하고 있다.

캐리어 110의 표면에는 요부 111이 형성되어 있고, IC칩을 탑재(봉지)한 기판 1을, IC칩(봉지부) 1a측이 요부 111에 수납된 입출력단자가 표면을 향한 상태로, 캐리어 110상에 셋트되어 있다. 이때, 기판 1이 캐리어 110의 조정위치상에 셋트시키되, 캐리어 110에 돌설된 위치 결정핀 112에, 기판 1에 천설된 구멍 1b을 계합시킨 상태로 셋트한다.

또한 캐리어 110에 있어서, 요부 111은 깊게 형성되어 있고, 여러종류의 두께로 되는 여러종류 IC 칩 봉지부 1a를 수납하고, 기판 1의 둘레면이 캐리어 110의 표면 가장자리부에 항시 재치되도록 하고 있다. 이것에 의해 캐리어 110 상에 셋트한 기판 1의 위치는 IC칩(봉지부) 1a의 두께에 관계없이 항시 캐리어와 동일의 일정 높이로 이웃한다. 이처림 캐리어 110에 셋트된 기판 1의 두께가 항시 일정의 높이가 되도록 하면, 프럭스 공급수단 200에 의해 프럭스 공급 및 땜납볼 공급수단 300에 의한 땜납볼 공급을, 기판 1(IC칩 봉지부 1a)의 종류에 관계없이 항상 일정의 높이로 행하는것이 가능하게 되고, 프럭스 공급수단 200 및 땜납볼 공급수단 300을 작동시키기 위한 프로그램의 작성이 용이하게 된다.

더욱이, 캐리어 110은 프럭스 공급수단 200 및 땜납볼 공급수단 300의 공급 위치까지 이송시켜 오면, 제2도의 일점쇄선으로 표시한바와 같이, 컨베이어 10의 하부에 상하승강 가능하게 배설되어 있는 로케이터(Locator) 13에 의해서 소정의 높이까지 들어 올려지며, 높이방향으로의 위치 결정이 이루어진다. 이때, 캐리어 110의 하부에 천설되어 있는 구멍 113에 로케터 13의 상부에 돌설되어 있는 위치결정 핀 14가 계합되고, 캐리어 110의 수평방향의 위치결정도 동시에 이루어진다.

이 캐리어 110은 땜납볼을 공급하는 대상의 기판의 종류에 따라, 요부의 크기, 깊이가 다른것에 교환하는것이 가능하다.

프럭스 공급수단

프럭스 공급수단 200은 제1도에 나타낸 바와 같이 로보트 210과, 프러스 디스펜서 220과, 디스펜서 클리너 230과, 디스펜서 첵커240 및 디스펜서 수용부 250과로 되어있다.

로보트 210은, 컨베이어 10의 근방에 배치한 기대 211과, 그 기대 211에, 캐리어 110의 진행방향과 동일 방향(X축방향)으로 이동 가능하게 마련된 아암 212와, 그 아암 212에 캐리어 110의 진행방향과 직각방향(Y축향)으로 이동 가능하게 마련된 이동대 213과로 되어 있다.

프럭스 디스펜서 220은, 이동대 213에 상하방향(Z축방향)으로 이동가능하게 마련되어 있다. 그리고 제3도와 같이, 프럭스 디스펜서 220은 하면에 다수의 노즐 221이 마련되어 있고, 도시하지 않은 프럭스 탱크로부터 공급관 222를 개재하여 보내어져 오는 프럭스를 적량씩 토출하도록 되어 있다. 노즐 221의 배치는, 캐리어 110에 의해서 이송되어 오는 기판 1의 입출력단자 패턴과 동일 패턴으로되어 있다. 제4도는 프럭스 디스펜서 220의 하면도이고, 노즐 221이 매트릭스 형상으로 배치되어 있는 예를 도시하였다.

상술한 로보트 210으로서는 종래에 사용되고 있는것과 동일한 구조를 사용하는것이 바람직하다.

디스펜서 클리너 230은, 프럭스공급을 위한 캐리어 110이 위치결정을 하는 장소에 가까이에 배치되어 있다. 이 디스펜서 클리너 230은, 디스펜서 220의 노즐 221에 부착되어 있는 프럭스 고임을 제거할 수 있고, 기대 231 위에, 포목과 같은 흡프럭스성을 갖는 부재 232를 배치한 구성이다. 그리고, 프럭스의 공급에 앞서 디스펜서 220의 노즐 221을 클리너 230에 압접시키면 노즐 선단에 부착되어 있는 프럭스 찌꺼기를 제거할 수 있다.

디스펜서 첵커 240은, 노즐 221로부터 프럭스가 확실하게 토출되고 있는지,아닌지를 첵크하기 위한 것이며, 디스펜서 클리너 230와 인접되어 배치되고 있다. 이 디스펜서 첵커 240은, 내 플럭스성을 갖는 투명, 반투명의 유리 또는 경질 플라스틱등으로 되어 있는 판상부재에 의해 형성되어 있고, 이 판상부재에 디스펜서 220의 노즐 221로부터 프럭스를 약간 토출시키고, 이때의 프럭스의 부착방법에 의해 노즐 221로부터 프럭스가 정상적으로 토출되는지 아닌지를 첵크한다.

이의 첵크는 프럭스 공급하는데에도 좋지만, 몇번이고 프럭스 공급을 행한후, 즉, 몇번인가의 프럭스 공급에 대해서 일회 행하는 것처럼하여도 충분하다. 판상부재에 노즐 221로부터 프럭스가 정상적으로 토출되고 있는지 아닌지의 판단은, 프럭스의 부착방법을 작업원이 바라보며 행하는것도 좋지만, 예를들면, 화상처리수단등을 사용하여 자동적으로 행하는것도 가능하다.

디스펜서 수용부 250은, 디스펜서 클리너 230과 디스펜서 첵커 240의 외측에 배치하고 있고, 복수개의 프럭스 디스펜서 220을 수용할 수 있도록 되어 있다.

이와같이 프럭스디스펜서 220의 수용부 250을 마련한것은 기판 1에 있어서, 입출력단자의 패턴 형상의 종류에 대한 프럭스 디스펜서 220 및 동일 패턴 형상의 예비용 프럭스 디스펜서 220등을 준비하여 둔것이다. 이 디스펜서 수용부 250은, 제6도에서와 같이 땜납볼 헤드 320의 수용부 340과 거의 동일한 구조로 되어 있고, 노즐 221이 수용공(미도시)에 간섭하지 않는 상태에서 수용하는 구성으로 되어 있다.

땜납볼 공급수단

땜납볼 공급수단 300은, 제1도에서 보인바와 같이, 로보트 310과, 땜납볼 헤드 320과 땜납볼 헤드 320의 수용부 340과, 땜납볼 요동기 350과로 되어 있다.

로보트 310은, 프럭스 공급수단 200의 로보트 210 보다 하류측에 있는 컨베이어 10의 근방에 배치된 기대 311과, 이의 기대 311에, 캐리어 110의 진행방향과 동일방향(X축방향)으로 이동 가능하게 마련된 아암 312와, 기아암 312에, 캐리어 110의 진행방향과 직각방향(Y축방향)으로 이동 가능하게 마련된 이동대 313과로 되어 있다.

땜납볼 헤드 320은, 이동대 313에, 상하방향(Z축방향)으로 이동가능하게 마련되어 있다. 그리고 제5도에서와 같이, 땜납볼 헤드 320은 하면의 흡기공 헤드 321에 다수의 흡기공 322가 마련되어 있고, 이 흡기공 322는, 접속관 323을 개재하여 도시하지 않은 진공펌프, 절환벨브, 및 압력센서 330등과 접속하고 있다.

그리고, 흡기공 322는, 진공펌프, 절환벨브의 작동에 의해 흡(배)기를 행하며, 땜납볼을 흡착시키기도하고 방출하기도 한다.

더욱이, 흡기공 322의 내부 압력이 대기압으로되면, 땜납볼의 자중에 의하여 흡기공 322로부터 땜납볼은 떨어지면서 방출이 가능하게 되지만, 흡기공 322의 내부 압력이 대기압 보다 다소 높으게 절환되며, 땜납볼을 보다 일층 신속하고 확실하게 흡기공 322로부터 방출하게 된다.

땜납볼의 공급시에 어떤 방법에서 흡기공 322의 어느것엔가에 땜납볼이 흡착되지 않는 경우에는, 땜납볼 헤드 320으로의 접속관 323내의 진공압이 기준치 보다 높아지기 때문에 이 압력 변화를 상기 압력 센서 340로 검지하고, 제어수단 400으로 땜납볼의 흡착 미스를 판정한다.

땜납볼 헤드 320의 수용부 340은, 컨베이어 10을 사이로 하여 로보트 헤드 310의 기대 311와 대치하는 위치에 배설하고 있고, 복수개의 땜납볼 헤드 320을 수용하도록 하고 있다.

이와같이, 땜납볼 헤드 320의 수용부 340을 마련한것은 기판 1에 있어서, 입출력단자의 패턴 형상 종류에 대한 땜납볼 헤드 320 및 동일 패턴 형상의 예비용 땜납볼 헤드 320등을 준비하여 두기 위한 것이다.

수용부 340에는 제6도에서와 같이, 헤드 수용공 341이 마련되어 잇고, 땜납볼 헤드 320은 흡기공 헤드 321이 수용공 341과 간섭되지 않는 상태로 수용된다.

이 수용부 340의 하부에는 미스볼 회수 트레이 342가 마련되어 있고, 땜납볼 헤드 320이 땜납볼의 흡착 미스를 일으킬때에는, 땜납볼 헤드 320을 한번 수용부 340의 헤드 수용공 341까지 이동시켜, 흡기공 322에서 흡착하고 있는 땜납볼을 정확하게 회수트레이 342로 배출한다. 미스볼 회수 트레이 342를, 상기와 같이 수용부 340의 하부에 배치하면, 설치 스페이스의 겸용으로 장치의 소형화를 가능케한다. 그러나 미스볼 회수트레이 342의 설치장소가 수용부의 하부에 한정되는것이 아님은 당연하다.

제7도는 땜납볼 요동기의 평면도, 제8도는 땜납볼 요동기의 측면일부 단면도, 제9도는 남땜볼 요동기의 땜납볼 수납구멍의 확대 단면도를 나타낸다.

땜납볼 요동기 350은 요동판 351과, 이 요동판 351을 스윙가능하게 지지하는 기대 352와, 스윙수단을 형성하는 모터 353과 스윙축 353a과, 요동판 351의 스윙방향(X축방향)과 직교하는 방향(Y축방향)에 기대 352를 왕복운동시키는 구동수단을형성하는 레일 354와 크랭크 기구 355등으로 구성되어 있다.

요동판 351은 스윙방향의 평면장방형으로 형성되어 있고, 평면 장방향 일측에는 깊은 홈상의 땜납저장부 351a를 보유하고, 타측에는 얕은 홈상의 땜납 리턴부 351b를 보유하고 있다. 또, 땜납볼 저장부 351a와 땜납 리턴부 351b의 사이에는, 땜납볼 리턴부 351b와 접하여 다수의 땜납볼 수납구멍 351d이 Y축방향으로 매트리스형상으로 마련되어 있고, 이 매트릭스 형상의 땜납볼 수납구멍군과 땜납저장부 351a과의 사이에는 경사면으로 되는 땜납볼 전동부 351c가 형성되어 있다.

이와같이 다수의 땜납볼 수납구멍 351d을 매트릭스 형상으로 배치하는것에 의해 구멍피치를 동일하게하면 어떤 모양 노즐 배치 패턴의 땜납볼 공급수단 300, 즉, 어떤 모양 입출력단자 패턴의 기판 1에도 대응할 수 있도록 하고 있다.

또 매트릭스 형상으로 배설하는 땜납볼 수납구멍군으로서, 구멍 피치의 다른 복수(도시의 것은 2종류)의 군을 형성하면, 기판 1의 입출력단자의 피치 변경에 용이하게 대응할 수 있다.

더욱이, 땜납볼 수납구멍군은 상기처럼 매트릭스형상으로 배치하는 정도가 되고, 기판 1의 입출력단자 패턴에 대응된 패턴의 것을 복수 종류 배설한 구성으로도 할 수 있다.

각각의 땜납볼 수납구멍 351d의 하부에는 테이퍼형상의 요부 351e이 형성되어 있고, 또한 그의 요부 351e와 연통하는 흡기공 351d가 마련되어 있다. 이 흡기공 351f는, 요동판 351에 형성한 흡기로 351g를 개재하여 도시하지 않은 흡배기펌프, 절환밸브등과 접속하고 있다.

이와같이, 각 수납구멍 351d의 하부에 테이퍼 형상의 요부 351e를 형성하면, 여러종류 지름의 땜납볼을 안정하게 수납하는것이 가능하다. 또, 요부 351e와 연통하여 흡기구멍 351d를 마련하여 흡기를 행하는 것에 의해 땜납볼을 확실하게 흡기구멍 351d에 수납하는 것이 가능하다. 또한 땜납볼 헤드 320에 의한 땜납볼 흡착시에 흡기공 351f로부터 공기를 배출하면, 땜납볼을 수납구멍 351d로부터 확실하게 취출할 수 있다.

땜납볼 수납구멍 351d를 매트릭스 형상으로 배설하고 있는 부분과, 땜납볼 리턴부 351b와의 접경부는 땜납볼 수납구멍 351d를 매트릭스 형상으로 배설하고 있는 부분을 다소 높은 단부로 하고 있고, 리턴하는 땜납볼이 이의 단부에 닿으면서 요동판 351의 길이방향과 직교하는 방향(Y축방향)으로 확산하기 쉽게되도록 하고 있다.

기대 352에는, 모터 353에 의해서 스윙하는 스윙축 353a가 지승되어 있고, 요동기 351의 거의 중앙은 이 스윙축 353a에 고정되고 있다. 그리고 스윙축 353a가 스윙하면, 요동판 351은 길이방향(X축방향)에 있어서, 시소 운동을 이룬다, 이 때, 모터 353의 회전량을 제어하는것에 의해서 스윙축 353a를 최초에는 크게, 그후는 작게 복수회 스윙시킨다.

또, 기대352는 Y축방향으로 마련된 레일 354상에 이동 가능하게 제치되고, 또한, 크랭크 기구 355의 링과 연결하고 있다. 그리고 모터 356에 의해서 크랭크 기구 355가 요동하면 기대 352는 Y축방향으로 왕복운동을 행하며, 요동판 351을 흔드는 상태가 된다.

상기 구성으로부터 되는 본 발명의 제1 실시상태의 땜납볼 공급장치는 제어수단 400으로부의 지령에 따라서, 다음과 같이 작동한다.

제1도에 있어서 기판 공급수단 20으로부터 컨베이어 10상의 캐리어 110에 기판 1이 공급되어 셋트된다. 이때, 제2도에서와 같이, 기판 1의 IC칩 봉지부 1a를 요부 111에 수납하고, 또한, 기판 1의 구멍 1b에 위치 결정핀 112가 계합되고, 기판 1을 캐리어 110상의 소정 위치에 셋트한다.

다음으로, 전기첵크수단 30으로 IC의 전기 특성을 검사한다. 이 전기 체크수단 30으로 이상이 있다고 판정된 기판 1은, 작업원 혹은 도시하지 않은 이젝터수단으로 캐리어 110마다 컨베이어 10상으로부터 제거된다.

한편, 전기 체크수단 30으로 이상이 없다고 판정된 기판 1은 프럭스 공급수단 200의 전까지 캐리어 110와 함께 컨베이어 10의 벨트 12에 의해서 이송된다. 프럭스 공급수단 200의 전 소정위치에 캐리어 110이 정지하면, 도시하지 않은 구동수단에 의해서 로케이터 13이 상승하고, 로케이터 13의 상부 위치결정 핀 14를 캐리어의 구멍 113에 계합함과 동시에, 캐리어 110을 일정량 들어 올린다(제2도참조). 이것에 의해 캐리어 110 즉, 기판 1은, 수평방향의 위치결정과, 높이방향의 위치결정이 이루어진다.

이처럼하여 기판 1의 위치 결정이 이루어지면, 기판 1의 입출력단자에 프럭스를 공급하기 위해 프럭스 디스펜서 220이 입출력단자를 향해서 하강하여 온다. 이의 프럭스 디스펜서 220으로서는, 기판 1의 입출력단자 패턴과 대응한 패턴으로 노즐 221에 배치되어 있는 것을 미리 로보트 210이 수용부 250으로부터 취출하여이동대 213에 취부한다.

상기에서, 프럭스 디스펜서 220은, 로보트 210으로의 장착은 매뉴얼로 행하는 것이 좋다.

이의 프럭스 디스펜서 220은, 로보트 210에 의해서 디스펜서 클리너 230까지 이동되어, 여기서, 노즐 221을 세척하고, 더욱이 필요에 따라 디스펜서 첵커 240으로 노즐 221으로부터 프럭스가 공급되고 있는지 아닌지를 첵크한후, 전기 기판 1의 입력단자까지 이동하여 노즐 221로부터 적량의 프럭스를 토출한다.

이와같이 해서 플럭스의 공급이 종료하면, 로케이터 13이 하강하여 캐리어 110은 재차 벨트 12에 재치되고, 땜납볼 공급수단 300의 전까지 이송된다. 여기에서도 도시하지 않은 구동수단에 의해서 로케이터 13이 상승하고, 로케이터 13의 상부 위치결정 핀 14를 캐리어 110의 구멍 113에 계합함과 동시에 캐리어 110을 일정량 들어 올린다(제6도참조). 이것에 의해 캐리어 110 즉, 기판 1은 수평방향의 위치결정과 높이방향의 위치결정이 이루어진다.

땜납볼 공급수단 300에 있어서, 로보트 310은, 미리 기판 1의 입출력단자 패턴과 대응하는 패턴으로 흡기공 322를 마련하고 있는 땜납볼 헤드 320을 수용부 340으로부터 취출하여 취부하고 있다. 그리고 이의 로보트 310은 요동기 350까지 이동하여 땜납볼을 흡착한다.

한편, 요동기 350은 모터 353에 의해서 스윙축 353a가 스윙함과 동시에, 모터 356에 의해서 크랭크 기구 355를 개재하여 기대 352가 Y축방향으로 왕복운동한다. 이것에 의해 요동판 351은 X축방향으로의 시소운동과 Y축방향으로의 흔들림이동시에 이루어진다. 이때 시소운동은 최초 크게하고, 그후 2,3회 작게 운동되며, 또 Y축방향으로의 흔들림은 땜납볼 저장부 351a 및 땜납볼 리턴부 351b의 땜납볼이 Y축방향으로 평균하여 확산할 수 있도록 크게 이루어진다.

그 결과, 땜납볼은 Y축방향으로 균등한 양으로 요동판 351상을 X축방향으로 전동되고, 땜납볼 저장부 351a과 땜납볼 리턴부 351b와의 사이를 수회 왕복하며, 그 사이의 땜납볼 수납구멍 351d에 빠진다. 이때, 땜납 수용구멍 351d는 저부에 마련되어 있는 흡기공 351f로부터 흡기를 이루어지고 있기 때문에 볼 수용 구멍 351d에 떨어진 땜납볼은 요부 351e에 확실하게 수납된다.

땜납볼 헤드 320이, 땜납볼 수용구멍 351d의 위치까지 하강하면, 땜납볼 헤드 320의 흡기공 322가 흡기를 함과 동시에 볼 수납구멍 351d의 흡기공 351f로부터의 흡기를 정지할 수 있도록 제어한다. 이것에 의해 볼수납구멍 351d내에 수납되어 있는 땜납볼은, 땜납볼 헤드 320의 흡기공 322에 흡착된다.

그후, 땜납볼 헤드 320의 흡기로계에 마련된 압력 센서 330은 땜납볼을 흡착시킨 땜납볼 헤드 320의 접속관 322에 있어서 압력을 측정한다. 그리고, 제어부 400은, 측정한 압력이 기준 압력일때에는 땜납볼이 땜납볼헤드 320의 전 흡기공 322에 흡착되어 있는 정상상태로 판정하고, 또, 측정한 압력이 기준 압력 보다 높을 때에는 흡기공 322의 일부에 땜납볼이 흡착되지 않는 불량상태로 판정한다.

정상상태로 판정될 때의 흡착볼 헤드 320은 로보트 310에 의해서 프럭스가 공급되고 있는 기판 1의 입출력단자상까지 이동되어진다. 그후, 땜납볼 헤드 320은 땜납볼을 입출력단자상에 크고 작게 억누름과 동시에 흡기공 322의 흡기를 정지시킨다. 이것에 의해 땜납볼은 기판 1의 입출력단자상에 공급된다.

한편, 불량상태로 판정되었을 때의 땜납볼 헤드 320은, 로보트 310에 의해서, 땜납볼 헤드 320의 존재하지 않는 수용부 340의 헤드 수용공 341상까지 이동되어진다. 그후, 땜납볼 헤드 320의 흡기공 322로부터의 흡기를 정지시키는것에 의해 땜납볼을 헤드 수용공 341로부터 미스볼 회수트레이 342에 배출한다. 땜납볼을 배출한 땜납볼 헤드 320은 재차, 로보트 310에 의해 요동기 350까지 이동되어지며, 땜납볼의 흡착이 이루어진다.

더욱이, 기판 1의 입출력단자 패턴 및 입출력단자 사이의 피치에 대해서, 프럭스 디스펜서 220과 땜납볼 헤드320를 각각 복수대 준비하여 두고, 이것들 중에서 입출력단자의 패턴 및 피치에 대한 프럭스 디스펜서 220과 땜납볼 헤드 320을 각각 선택하여 사용한다.

요동기 350에 있어서 땜납볼 수납구멍 351d는 땜납볼의 공급대상이 되는 기판 1의 입출력단자 사이 피치와 동일 피치로 매트릭스 형상으로 마련하기 때문에 단자간 피치가 동일한 피치인가 정수배의 피치로 있는 여러가지의 입출력단자 패턴에 대응하는것이 가능하다.

또, 땜납볼의 공급대상이 되는 기판 1의 입출력단자간 피치가 복수 종류일때에는 요동기 350에, 이것들 복수 종류의 피치에 대한 피치로 땜납볼 수납구멍 351d를 매트릭스 형상으로 마연한다. 도시한 요동기는 2종류의 피치로되는 땜납볼 수납구멍군을 각각 매트릭스 형상으로 마련된 예를 도시하고 잇다.

또한, 요동기 350은, 동일 종류의 땜납볼 수납구멍군을 마련한것을 복수대,및/또는 다른 종류의 땜납볼 수납구멍군을 마련한것을 복수대 마련하는것도 가능하다.

이것에 의해 복수대의 요동기 350을 마련하면, 땜납볼 헤드 320이 일측으로 요동기 350으로부터 땜납볼을 취출하고 있는 사이에 타측의 요동기350이 흔들림 동작을 하면서 볼 수납구멍 351d에 땜납볼을 수납시킬 수 있다. 또, 요동기 350에 있어서 땜납볼이 적어질때에는 땜납의 보충을 하기도 하는것이 가능하다. 이것에 의해 땜납볼 요동기 350으로부터 땜납볼을 취출하는 작업을 기다리는 시간이 없이 행하는것이 가능하다.

구체적으로, 프럭스 공급수단 200의 로보트 210에 배설되어 있는 노즐 221의 피치 및/또는 패턴이 다른 복수대의 프럭스 디스펜서 220을 취부하는 구성을 하는것도 가능함. 이것에 의하면, 프럭스 디스펜서 220의 교환이 불필요하게 되거나(이의 경우, 프럭스 수용부 250도 볼필요하게 된다), 교환을 필요로하면서도 빈번한 교환은 요구되지 않는다.

이것은, 땜납볼 공급수단 300에도 그대로 적용하고, 로보트 310에 흡기공 322의 피치 및/또는 패턴이 다른 복수개의 땜납볼 헤드 320을 취부하는 구성으로하는것도 가능하다.

제10도는 본 발명의 땜납 공급장치의 제2 실시상태를 도시한 평면도이다.

이 땜납볼 공급장치는 반 자동타입으로 되어 있고, 땜납볼의 공급 대상인 기판의 공급, 프럭스 디스펜서에 장착하는 프럭스 노즐, 및 땜납볼 헤드에 장착하는 흡기공 헤드의 교환등을 작업원의 조작, 지령으로 이루어지게 된다.

이 땜납볼 공급장치는 프럭스 공급수단과 땜납볼 공급수단의 로보트를 공용화하여 프럭스 땜납볼 공급수단으로서함과 동시에 각 수단을 장치커버로 덮은 구성을 하고 있다.

기판 1의 반송 슬라이더 15는 장치커버 500의 외측에 기판 공합부 15a가 위치하고, 장치 커버 500의 내측으로 땜납 공급부 15b가 위치할 수 있도록 마련된다. 이 반송 슬라이더 15는 전술한 제1 실시 상태와 동일하며, 컨베이어 10으로 구성하는것도 좋지만, 컨베이어에 대신하여 반송 슬라이더로서 통상 사용하고 있는 볼 스크류와 너트 혹은 실린더등을 사용해서 구성할 수 도 있다. 이의 반송 슬라이더 15는, 전술한 제1 실시상태에 있어서, 캐리어와 동일한 캐리어 110을, 기판 공급부 15a와 땜납볼 공급부 15b와의 사이에서 왕복 운동한다. 그리고 이 반송 슬라이더 15는 2셋트 병행하여 마련하고 있다.

더욱이, 기판공급부 15a 및 땜납볼 공급부 15b로의 캐리어 110의 위치 결정은 전술한 제1 실시상태와 동일한 수단 혹은 위치 결정수단으로서 통상 사용되고 있는 수단에 의해서 이루어진다. 캐리어 110으로의 기판 공급을 작업원이 수작업으로 행하는 경우에는 캐리어 110의 기판 공급부 15a의 높이 결정정도는 요구되지 않는다.

프럭스와 땜납볼의 공급을 행하는 로보트 510은 기대 551과, 이 기대 511의 길이방향 (X축방야)으로 이동 가능하게 마련된 아암 512와, 이 아암 512에 아암 512의 이동방향과 직각방향(Y축방향)으로 이동 가능하게 마련된 이동대 513과, 이 이동대 513에 상하방향으로 이동 가능하게 마련된 로보트 헤드 514와로 이루어진다.

이 로보트 524는 제11도(a),(b)에 나타낸바와 같이, 프럭스 헤드 521과 땜납볼 헤드 531을 교환가능하게 장착하는 수단을 갖고 있다. 또, 프럭스 헤드 521은 프럭스 디스펜서 522를 교환가능하게 장착할 는 수단을 보유하고, 땜납볼 헤드 531은, 흡기공 헤드 532를 교환 가능하게 장착하는 수단을 갖고 있다. 로보트 헤드 524에 있어서 프럭스 헤드 521과 땜납볼 헤드 531을 장착하는 수단, 및, 프럭스 헤드 521과 땜납볼 헤드 531에 있어서 프럭스 디스펜서 522와 흡기공 헤드 532를 장착하는 수단으로서는 공지의 장착수단을 사용하게 된다.

프럭스 헤드 521과 땜납볼 헤드 531은 치대 541에 수납되어 있다. 또, 프럭스 디스펜서 522와 흡기공 헤드 532는, 기판1에 있어서 입출력단자의 패턴 형상에 따라 노즐 523을 배치한것과, 흡기공(도시하지 않음) 을 배치한 것을 어떤 종류인가 준비되어 있고, 이것들을 수용부 542에 나열하여 수납하고 있다. 더욱이, 이의 제2 실시상태에 있어서 프럭스 헤드 521은, 프럭스 탱크 524를 장비한 구성이다.

디스펜서 클리너 230, 디스펜서 첵커 240 및 땜납볼 요동기 350도, 전술한 제1 실시상태의 것과 동일한 구성을 하고 있다. 더욱이 제2 실시상애에 있어서는 미스볼 회수 트레이 550을 수용부 542와 별개로 마련하고 있다. 그리나 제1 실시상태의 것과 동일하게 수용부 542의 땜납볼 헤드 531의 수납공 하부에 미스볼 회수 트레이 550을 마련하는것은 당연히 가능하다.

상술한 반송 슬라이더 15의 땜납볼 공급부 15b, 플럭스 헤드 521과 땜납볼 헤드 531을 수납하는 치대 541, 프럭스 디스펜서 522과 흡기공 헤드 532를 수납하는 수용부, 디스펜서 클리너 230, 및 땜납볼의 요동기 350은 로보트 510의 작동 영역내에 배설하고 있다.

이와같은 구성으로 되는 제2 실시상태의 땜납볼 공급장치는 다음과 같이 작동한다.

작업원이 반송슬라이더 15의 기판 공급부 15a에 위치하고 있는 캐리어 110으로 기판 1을 셋트한다. 기판 1의 셋트 종료후, 조작반 600을 조작하여 반송 슬라이더 15를 동작시켜 캐리어 110을 땜납 볼의 공급부 15b까지 이동시킨다. 조작반 600으로부터 기판 1의 입출력단자 패턴과 동일 패턴의 프럭스 디스펜더 522와 흡기공 헤드 532를 지정한다.

그후, 조작반 600을 조작하여 장치의 작동을 지령한다. 이 지령 다음, 프럭스 땜납볼 공급수단의 로보트 510이 이동하고, 치대 541로부터 프럭스 헤드 521을 취출하여 로보트 헤드 514에 장착한다. 다음으로, 노즐 배치를 지정한 패턴으로 되어 있는 프럭스 디스펜서 522를 수용부 542로부터 취출하여 프럭스 헤드 521에 장착한다. 더욱이, 프럭스 헤드 521에 대한 프럭스 디스펜서 522의 장착은 매뉴얼로 행하여도 좋다.

그후, 로보트 510의 프럭스 공급작동 다음, 프럭스 디스펜서 522를 디스펜서 클리너 230까지 이동시키고, 노즐 523에 부착되어 있는 프럭스 찌꺼기를 제거한다. 다음으로, 필요에 따라 디스펜서 첵커 240으로 노즐 523느로부터 프럭스가 토출되고 있는 것을 확인한후, 프럭스 디스펜서 522를 기판 1까지 이동시켜 이 프럭스 디스펜서 522로 부터 입출력단자상에 적량의 프럭스를 토출한다.

로보트 510은 프럭스의 공급이 종료되면 프럭스 디스펜서 522를 로보트 헤드 514로부터 취외하여 치대 541으로 수납한다. 다음으로, 치대 541으로부터 땜납볼 헤드 531을 취출하여 로보트, 헤드 514에 장착하고, 또한 흡기공의 배치가 지정된 패턴으로 되어있는 흡기공 헤드 532를 수용부 542로부터 취출하여 땜납볼 헤드 531에 장착한다.

그후, 로보트 510의 땜납볼 공급작동 다음으로 땜납볼 헤드 531은 요동기 350까지 이동하여 흡기공 헤드 532에 땜납 볼을 흡착하고, 또한 기판 1까지 이동시켜 출력단자상에 땜납 볼을 공급한다.

로보트 510은 이와같이 해서 기판 1에 프럭스와 땜납볼을 공급하면 대기 위치로 되돌린다. 종업원은 기판에 땜납볼이 공급된것을 확인하면, 조작반 600을 조작하여 캐리어 110을 반송 슬라이더 15의 기판 공급부 15a까지 되돌리며, 기판 1을 취출한다.

이때 타측의 반송 슬라이더 15의 캐리어 110에는 상술한 일측으로의 기판으로 프럭스와 땜납볼의 공급동작 사이에, 새로운 기판 1을 셋트하여 두고, 땜납볼의 공급을 끝낸 기판을 공급부 15a에 되돌림과 동시에 타측으로 기판을 땜납볼의 공급부 15b로 이송시키고, 새로운 프럭스 및 땜납볼의 공급을 행한다.

이상에서와 갈이, 본 발명에 의한 땜납볼 공급장치는 표면 실장 타입의 칩부품을 기판으로 고착하기 위한 땜납공급, 혹은 플립칩으로의 땜납공급등과 같이, 다수의 땜납볼을 동시에 공급하여 생산성의 향상을 도모할 수 있는 산업분야에 있어서 사용함에 유용하다.

Claims (16)

1. 땜납볼 공급 수단을 포함하는 땜납볼 공급 장치에 있어서,

   상기 땜납볼 공급 수단은,하나의땜납볼을 수납하는 땜납볼 수납공을 매트릭스형으로다수개형성한 요동기()와 상기 요동기에 형성된 땜남볼 수납공과대응하는다수의 흡기공을 형성한 헤드부를 가지며,

   상기 요동기를 작동시켜 상기 땜납볼을 상기 땜납볼 수납공에 떨어뜨려 넣고, 또한 상기 요동기의 동작이 정지한 후, 상기 헤드부의 상기 흡입공에 의하여상기 땜납볼 수납공으로부터 상기 땜납볼을 꺼내어, 소정 위치에 반송(搬送), 공급하는 땜납볼 공급 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 땜납볼 공급 수단의 헤드부에 형성된 흡기공과 동일 패턴으로 노즐을 배치한 플럭스(flux) 디스펜서를 가지고, 땜납볼의 공급에 앞서 땜납볼을 공급하는 소정 위치에 플럭스를 동시에 공급하는 플럭스 공급 수단을 구비한 땜납볼 공급 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 플럭스 및 땜납볼을 공급하는 소정 위치가 이송 수단에 세트된 프린트 기판상의 집적 회로 칩 입출력 단자인 땜납볼 공급 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 이송 수단이 깊은 오목부(凹部)를 가지고, 기판에 탑재되어 있는 집적 회로 칩을 수용함으로써, 집적 회로 칩의 두께에 관계없이 기판의 입출력 단자를 일정한 높이에 위치시키는 구성으로 되어 있는 땜납볼 공급 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 요동기가 상이한 피치로 이루어지는 땜납볼 수납공이 각각 매트릭스형으로 형성되어 이루어지는 복수의 땜납볼 수납공군(群)을 가지는 땜납볼 공급 장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 땜납볼 수납공에 땜납볼 수납시에 흡기하고, 땜납볼을 꺼낼 때에 배기하는 흡배기 수단을 연결 접속한 땜납볼 공급 장치.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 요동기가 땜납볼의 전동(轉動) 방향으로 먼저 크게 스윙하고, 그 후 복수회 작게 스윙하는 구성인 땜납볼 공급 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 요동기가 땜납볼의 전동 방향과 직교하는 방향으로, 상기 스윙과 동기(同期)하여 왕복하여 움직이는 구성인 땜납볼 공급 장치.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 땜납볼 공급 수단이 복수 종류의 땜납볼 헤드를 교환 가능하게 장착하고, 또한 복수 종류의 땜납볼 헤드를 수용하는 수용부를 구비한 땜납볼 공급 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 수용부와 일체적으로 미스볼 회수 트레이를 배치한 땜납볼 공급 장치.
11. 제2항에 있어서,

    상기 플럭스 공급 수단이 플럭스 디스펜서의 노즐에 부착되는 플럭스 찌꺼기를 제거하는 플럭스 클리너를 구비한 땜납볼 공급 장치.
12. 제2항 또는 제11항에 있어서,

    상기 플럭스 공급 수단이 플럭스 디스펜서의 노즐로부터의 토출 상태를 체크하는 플럭스 체커를 구비한 땜납볼 공급 장치.
13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    땜납볼 공급 수단이 흡기공의 패턴 및 흡기공 간의 피치가 상이한 복수대의땜납볼 헤드를 가지고, 이들 복수대의 땜납볼 헤드를 선택적으로 사용하는 구성으로 되어 있는 땜납볼 공급 장치.
14. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    플럭스 공급 수단이 노즐의 배치 패턴과 노즐 간 피치 중 어느 하나가 상이 하거나 양자 모두가 상이한 복수대의 플럭스 디스펜서를 가지고, 이들 복수대의 플럭스 디스펜서를 선택적으로 사용하는 구성으로 되어 있는 땜납볼 공급 장치.
15. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    플럭스 공급을 위한 로봇과 땜납볼 공급을 위한 로봇을 공용(共用)하고, 이 로봇의 헤드에 플럭스 헤드와 땜납볼 헤드를 선택적으로 교환하여 장착하는 구성으로 한 땜납볼 공급 장치.
16. 제13항에 있어서,

    상기 플럭스 헤드에 플럭스 디스펜서를 교환 가능하게 장착하고, 상기 땜납볼 헤드에 흡기공 헤드를 교환 가능하게 장착하는 구성으로 한 땜납볼 공급 장치.